JP5032133B2 - 造粒方法及び造粒装置 - Google Patents
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Description
この分離した液滴を乾燥させる乾燥手段内に当該液滴を導入し、導入された液滴を乾燥させて平均粒径が20μm〜500μmである造粒物を得ることを特徴としている。
本件発明に係る造粒方法は、連続式インクジェット法を用いて原料液から粒子を形成する造粒方法であって、以下の工程を含むものである。
工程1:連続式インクジェット装置の1又は2以上のインクジェットノズル内に固形分とバインダー成分とを含む原料液を供給し、供給された前記原料液を、前記インクジェットノズルから途切れない状態で吐出しながら、吐出後に一定間隔で液滴として分離し、液滴を形成する。
工程2:液滴を乾燥させる乾燥手段内に当該液滴を導入する。
工程3:導入された液滴を乾燥させることにより粒子を形成する。
工程4:形成された粒子を捕集する。
以下、工程毎に説明する。
本件発明に係る造粒方法を用いて得られる造粒物は、粒径や粒度分布等、造粒物の任意の条件に合わせてインクジェットノズルの駆動機構を制御することによって、任意の大きさに揃った液滴を形成した後に乾燥して造粒する。こうして製造された造粒物は、粒径の大きさを問わずシャープな粒度分布の造粒物となる。そして、この造粒物は、原料液の固形分、粘度、固形分の粒径等の特性及び、インクジェットノズル径の調整と、ピエゾ素子への印加電圧及びピエゾ素子の駆動周波数の制御によって、平均粒径Dが20μm<D≦500μm間の任意の大きさの造粒物が製造される。即ち、形成する液滴を制御する因子が多いので、シャープな粒度分布を維持したままで、幅広い粒径の造粒物を製造することができ、特に、細かい平均粒径の造粒物の製造において好適な粒度分布とすることが可能となる。なお、粒径のバラツキを抑えた高品質な造粒物とするには当該造粒物の平均粒径Dは、より好ましくは20μm<D≦500μm、更に好ましくはDが20μm<D≦400μmの間の所望の平均粒径となるように制御することが好ましい。
本件発明に係る造粒装置は、貯液部、吐出部、乾燥部、捕集部を連設して配置している。
[比較例1]
比較例1は、実施例1と同様である乾燥温度300℃、風量4m3/minの環境下の乾燥機構を用い、この乾燥機構内にノズルアトマイザを備えて、乾燥機構内で液滴を生成した。即ち、乾燥機構外部から供給された実施例1と同じ原料液を、乾燥機構内部に配置された二流体ノズルから圧縮空気を用いて原料液を噴霧し液滴を形成し、乾燥機構において気流により液滴を循環させて造粒物に変質させて造粒した。そして、乾燥機構で乾燥されて造粒された造粒物は熱風の排出口に設置したサイクロンを用いて捕集し、微粉捕集容器に捕集した。更に、サイクロンで捕集できなかった微粉は微粉捕集装置(バグフィルタ)を用いて捕集し、微粉捕集容器に収集した。このとき微粉捕集容器には全造粒物の重量(造粒物捕集容器に捕集された造粒物の重量+微粉捕集容器に捕集された造粒物の重量)のうち15%が捕集されていた。
比較例2では、実施例1と同じ原料液を使用し、乾燥温度300℃、風量4m3/minの環境に保たれた乾燥機構内に配置されたディスクアトマイザを回転させて、乾燥機構に外部から供給された原料液を回転するディスクの上に滴下して、ディスクの遠心力で飛散させて液滴を形成し、気流により液滴が乾燥機構内を循環させて造粒物に変質させて造粒し、造粒された造粒物を捕集機構で捕集した。そして、乾燥機構での乾燥により造粒された造粒物は熱風の排出口に設置したサイクロンを用いて造粒物捕集容器に捕集した。更に、サイクロンで捕集できなかった微粉は微粉捕集装置(バグフィルタ)を用いて捕集し、微粉捕集容器に収集した。このとき、微粉捕集容器は全造粒物の重量(造粒物捕集容器に捕集された造粒物の重量+微粉捕集容器に捕集された造粒物の重量)のうちの25%が捕集されていた。
実施例1と同じ原料液、貯液部、及び乾燥手段を使用し、実施例1で連続式インクジェット法を用いた部分をピエゾ式のインクジェットノズルに変えた。即ち、比較例3では、ピエゾ素子の駆動により、インクジェットノズルから液滴が吐出するとともに、ノズル内に原料液が導入されるのである。このインクジェットノズルは40μmのノズル径のものを縦20個、横128個並んだものを使用し、前記ピエゾ素子は周波数8KHz、振幅80Vの正弦波の交流電圧を印加し、液滴が形成されるようにした。液滴の吐出速度はインクジェットノズルの側部に配置したCCDカメラによりインクジェットのピエゾ素子の駆動周波数に同期したストロボを使って撮影して計測し、10m/sとなるように調整した。造粒された造粒物を捕集機構で収集する。
実施例及び比較例で得られた粒子の平均粒径D、標準偏差σ、CV値(σ/D)を表1に示す。標準偏差に着目すると、比較例1ならびに比較例2に比べ、実施例の標準偏差が小さくなっている。即ち、比較例に比べ実施例は粒度分布がシャープな粉体特性を備えることが理解できる。更に、CV値については、比較例1ならびに比較例2に比べ実施例の値が小さい。即ち、実施例は比較例1ならびに比較例2に比べて、粒径のバラツキが少ない極めて粒度分布がシャープな造粒物であることが言える。
2 ・・・・撹拌子
3 ・・・・マグネチックスターラー
4 ・・・・インクジェットノズル部
5 ・・・・インクジェットノズル駆動用交流発生装置
6 ・・・・乾燥室
7 ・・・・乾燥機構
8 ・・・・サイクロン
9 ・・・・造粒物捕集容器
10 ・・・・バグフィルタ
11 ・・・・微粉捕集容器
Claims (17)
- 連続式インクジェット法を用いて原料液から粒子を形成する造粒方法であって、
固形分とバインダー成分とを含む原料液を連続式インクジェット装置の1又は2以上のインクジェットノズル内に供給し、
供給された前記原料液を、前記インクジェットノズルから途切れない状態で吐出しながら、吐出後に一定間隔で液滴として分離し、
この分離した液滴を乾燥させる乾燥手段内に当該液滴を導入し、
導入された液滴を乾燥させて平均粒径が20μm〜500μmである造粒物を得ることを特徴とする造粒方法。 - 前記インクジェットノズルから吐出されて形成された液滴をモニタリングしながら、所望の液滴径が形成されるように原料液の吐出状態を制御することを特徴とする請求項1に記載の造粒方法。
- 2以上の前記インクジェットノズルを用いる場合において、各インクジェットノズルから形成される液滴の平均液滴径をノズル毎に設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の造粒方法。
- 前記2以上のインクジェットノズルを用いる場合において、各インクジェットノズルから形成される液滴の成分をノズル毎に変更して液滴を形成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の造粒方法。
- 前記原料液の固形分は無機物又は有機物から選ばれる1以上の成分を含むことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の造粒方法。
- 前記原料液は、500メッシュ以上のフィルタで粗大粒子を除去して用いることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の造粒方法。
- 前記原料液は粘度が500mPa・s以下として用いることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の造粒方法。
- 前記原料液に増粘剤を添加して用いることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の造粒方法。
- 前記インクジェットノズルのノズル径は、形成する粒子の粒径に応じて20μm〜120μmの範囲のものを選択使用することを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の造粒方法。
- 前記インクジェットノズルからの原料液の吐出は、原料液を前記インクジェットノズル内に一定の速度で連続的に供給し、供給原料液圧により吐出させるものであり、 且つ、インクジェットノズル内を通過する原料液流には圧力変動を加えることを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の造粒方法。
- 前記原料液流に加える圧力変動は、ピエゾ素子を用い、このピエゾ素子に印加する電圧を制御することにより圧力を変動させることで行うことを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の造粒方法。
- 請求項1〜請求項11のいずれかに記載の造粒方法を行うための造粒装置であって、
貯液部、吐出部、乾燥部、捕集部を連設して配置し、
前記貯液部に蓄えられた原料液は、吐出部に備える1又は2以上のインクジェットノズルに連続供給され、
当該インクジェットノズル内の原料液は、吐出部に備える連続式インクジェット装置によってインクジェットノズルから吐出して液滴を形成し、前記液滴は乾燥部内に導入され、 その導入された液滴が乾燥部内で乾燥し造粒物となり、その造粒物を捕集部に捕集することを特徴とする造粒装置。 - 前記インクジェットノズルのノズル径は、形成する粒子の粒径に応じて20μm〜120μmの範囲のものを選択使用することを特徴とする請求項12に記載の造粒装置。
- 製造される造粒物の平均粒径が20μm〜500μmの間の所望の平均粒径となるように前記連続式インクジェット装置で原料液の吐出状態を制御することを特徴とする請求項12又は請求項13に記載の造粒装置。
- 形成した前記液滴の液滴径を測定する測定手段を備え、この測定手段による測定結果に応じて所定の液滴径となるように原料液の吐出状態を制御することを特徴とする請求項12〜請求項14のいずれかに記載の造粒装置。
- 前記2以上のインクジェットノズルを用いる場合において、前記連続式インクジェット装置は、インクジェットノズル毎に形成すべき液滴の形状及び/又は成分に応じて原料液の吐出状態を制御することを特徴とする請求項12〜請求項15のいずれかに記載の造粒装置。
- 前記貯液部は原料液を撹拌して混合状態を保つ撹拌機構を備え、この撹拌機構によって原料液に含まれる固形分が原料液中に均一分散した状態を保つことを特徴とする請求項12〜請求項16のいずれかに記載の造粒装置。
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