JP5576736B2

JP5576736B2 - 着色粒状物の製造装置

Info

Publication number: JP5576736B2
Application number: JP2010169238A
Authority: JP
Inventors: 文男小池
Original assignee: Kubota Matsushitadenko Exterior Works Ltd; KMEW Co Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: JP2012030983A; CN102417316A; CN102417316B

Description

本発明は、塗料の着色（骨）材、基材表面の化粧材等として使用される着色粒状物の製造装置に関するものである。

従来より、道路や駅ホームなどの建造物の塗装、建材などのセメント成形品の表面化粧等に用いられる着色粒状物としては、珪砂の表面に着色層を設けたものが提案されている。このような着色粒状物を製造するにあたっては、コア粒子である珪砂を熱処理し、熱処理後の珪砂の表面に耐アルカリ性フリットを含むコーティング材を混合により付着させ、この後、焼成により珪砂の表面にコーティング材を溶着（融着）させ、この後、急冷するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特公昭５２−３９４１０号公報

しかし、珪砂とコーティング材とを混合したものをそのまま焼成すると、混合物中に含まれる水分（湿気）のために、多数の珪砂が塊の状態で焼成されたり、珪砂の粒子毎の焼成温度がばらついて発色に斑が生じたりし、粒径や発色が均一に揃った着色粒状物を製造しにくいという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、コア粒子をばらけた状態で焼成することができて粒径や発色が略均一に揃った着色粒状物が製造しやすい着色粒状物の製造装置を提供することを目的とするものである。

本発明の着色粒状物の製造装置は、ガラスフリットを含むコーティング材とコア粒子とを混合するための混合機と、前記コーティング材と前記コア粒子との混合物を焼成して前記コア粒子の表面に前記コーティング材を溶着することによって、前記コア粒子の表面に着色層を形成するための焼成機と、前記着色層を形成した前記コア粒子を冷却するための冷却機とを備え、さらに前記混合物を焼成前に乾燥するための乾燥機を備えて成ることを特徴とするものである。

本発明にあっては、前記乾燥機として回転式の管状乾燥機を用いることが好ましい。

本発明にあっては、前記管状乾燥機の胴体の内面に撹拌用フィンを設けると共に前記胴体の材料投入口側から温風を供給するための加熱部を備えることが好ましい。

本発明にあっては、前記焼成機としてロータリーキルンを用い、その胴体の内径を材料投入口側から材料排出口側に向かって大きくなるようにして前記胴体の内面に複数の段部を形成するのが好ましい。

本発明にあっては、前記焼成機としてロータリーキルンを用い、その胴体の断面形状を多角形にして前記胴体の内面に複数の段部を形成するのが好ましい。

本発明にあっては、前記冷却機として回転式の管状冷却機を用いることが好ましい。

本発明にあっては、前記管状冷却機の胴体の内面に撹拌用フィンを設けると共に前記胴体の材料投入口側から冷風を供給するための冷風供給部を備えることが好ましい。

本発明では、乾燥機によりコア粒子とコーティング材との混合物に含まれる水分を少なくすることができ、多数のコア粒子が塊の状態で焼成されにくくなって、コア粒子をばらけた状態で焼成することができて粒径や発色が略均一に揃った着色粒状物が製造しやすいものである。

本発明の実施の形態の一例を示す概略図である。本発明で製造される着色粒状物の一例を示す断面図である。本発明の管状乾燥機の胴体の一例を示す断面図である。本発明の焼成機の胴体の一例を示す断面図である。本発明の焼成機の胴体の他例を示す断面図である。本発明の管状冷却機の胴体の一例を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

着色粒状物Ａは、図２のように、コア粒子Ｂの表面に着色層Ｔを設けて形成されている。コア粒子Ｂとしては、例えば、珪砂やシャモットなどの無機質のもので、大きさが１０〜２００メッシュ（ＪＩＳＺ８８０１）程度の粒状物の中で任意のサイズの粒状物を使用することができる。着色層Ｔはコア粒子Ｂの表面全面を被覆して形成されるものであって、コーティング材Ｃをコア粒子Ｂの表面に溶着（融着）して形成することができる。

コーティング材Ｃは、ガラスフリットと顔料との混合物を用いることができる。ガラスフリットとしては公知のものを使用することができ、例えば、Ｎａ_２ＯやＫ_２Ｏなどのアルカリ金属酸化物と、ＣａＯ_３などのアルカリ土類金属酸化物と、ＳｉＯ_２などのケイ酸又はこれらの塩類などを主原料とし、この他に、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ａｌ_２Ｏ_３などを原料として得られるものを用いることができる。また、ガラスフリットは、耐アルカリ性を有するものが好ましく、さらに、大きさが０．２〜１０μｍの粉末のものを用いることが好ましい。顔料としては公知のものを使用することができ、例えば、酸化鉄、酸化クロム、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化チタン、酸化スズ、酸化銅、酸化亜鉛などの無機質顔料（着色用金属酸化物）の一種又は複数種を用いることができる。顔料としては大きさが０．２〜１０μｍの粉末のものを用いることが好ましい。

図１に着色粒状物Ａの製造装置を示す。この装置は、混合機２、乾燥機３、焼成機４及び冷却機５を備えて形成されている。混合機２は、コア粒子Ｂとコーティング材Ｃとを混合するものであり、この混合物Ｍは、コア粒子Ｂの表面にコーティング材Ｃがまぶされたような状態に付着されている。混合機２としては、例えば、サンドミルを用いることができる。

乾燥機３は、コア粒子Ｂの表面にコーティング材Ｃがまぶされたような状態に付着されている混合物Ｍを焼成機４による焼成前に乾燥するためのものであって、回転式の管状乾燥機を用いることができる。この場合、回転式の管状乾燥機は図示しない駆動源によって回転するように構成される管状の胴体３ａを備え、その管状の胴体３ａはその一端の材料投入口３ｂから他端の材料排出口３ｃに向かって下り傾斜するように傾けて配設されている。符号３ｄは、混合物Ｍを加熱するための加熱部である。加熱部３ｄとしては、例えば、バーナーを用いることができ、材料投入口３ｂから胴体３ａ内に温風を吹き込んで乾燥することができる。このように材料投入口３ｂ側から温風を吹き込むことにより、混合物Ｍを温風により急加熱することができ、コーティング材Ｃの結晶化による白濁を防止することができるものである。材料投入口３ｂ側から吹き込んだ温風は材料排出口３ｃから排気される。

また、図３に示すように、胴体３ａの内面には複数個の撹拌用フィン１８を設けることができる。撹拌用フィン１８は胴体３ａの内面から中心方向に向かって突出しており、また、撹拌用フィン１８は胴体３ａの周方向に並べて設けられている。この撹拌用フィン１８により、持ち上げられた着色粒状物Ａが落下する際に温風により効率よく加熱される。

焼成機４は、乾燥後の混合物Ｍを焼成し、コア粒子Ｂの表面にコーティング材Ｃを溶着（融着）することによって、コア粒子Ｂの表面に着色層Ｔを焼成し、着色粒状物Ａを形成するためのものである。この焼成機４としては、ロータリーキルンを用いることができる。このロータリーキルンは図示しない駆動源によって回転するように構成される管状の胴体４ａを備え、その管状の胴体４ａはその一端の材料投入口４ｂから他端の材料排出口４ｃに向かって下り傾斜するように傾けて配設されている。また、図４に示すように、胴体４ａは、金属製の外筒体２０の内面に耐火レンガなどの耐火物で形成される耐火層１９を全面にわたって設けて形成されている。符号４ｄは、混合物を加熱するための加熱部である。加熱部４ｄとしては、例えば、バーナーを用いることができ、材料排出口４ｃから胴体４ａ内に火炎を放射して焼成することができる。材料投入口４ｂからは温風が排気される。ここで、焼成機４の胴体４ａとしては、その内径を材料投入口４ｂ側から材料排出口４ｃ側に向かって徐々に大きくなるように形成することによって、その内面に複数の段部７を設けることが好ましい。例えば、図４に示すように、外筒体２０として内径の異なる複数の管状体１１ａ、１１ｂ、１１ｃを内径が大きくなる順に長手方向に連結し、隣り合う管状体１１ａ、１１ｂ又は１１ｂ、１１ｃの連結部分を覆う耐火層１９で段部７を形成することができる。尚、胴体４ａの各部分の寸法は特に限定されないが、例えば、Ｌ１＝２０００〜２５００ｍｍ、Ｌ２＝１０００〜５０００ｍｍ、Ｌ３＝２０００〜２５００ｍｍ、Ｌ＝５０００〜１００００ｍｍ、ｄ１＝４００〜６００ｍｍ、ｄ２＝５００〜７００、ｄ３＝６００〜８５０ｍｍとすることができる。このように複数の段部７を設けることにより、撹拌効率を高めることができる。また、胴体４ａの材料投入口４ｂ側の内径を他の部分に比べて小径にすることにより、コーティング材Ｃが付着した直後のコア粒子Ｂが胴体４ａの回転により胴体４ａ内で落下して撹拌された場合の衝撃を小さくすることができる。従って、コア粒子Ｂからコーティング材Ｃが剥がれ落ちにくくなるものである。しかも、胴体４ａの材料投入口４ｂ側における胴体４ａ内の温度分布を小さくすることができ、焼成斑を少なくすることができる。一方、胴体４ａの材料排出口４ｃ側の内径を他の部分に比べて大径にすることにより、着色層Ｔが形成されたコア粒子Ｂ（着色粒状物Ａ）が融着により塊状にならないように大きく撹拌することができる。また、材料排出口４ｃ側に向かって徐々に着色粒状物Ａの温度を上昇させることができ、焼成不足を生じにくくすることができる。

また、図５に示すように、胴体４の内周面の断面形状を八角形等の多角形にすることにより各辺の接合部分を段部９として形成することもできる。これにより、コーティング材Ｃで被覆されたコア粒子Ｂ（着色粒状物）が適度に撹拌され、発色が不均一になったりコア粒子が塊状に融着したりするのを生じにくくすることができる。

冷却機５は、着色粒状物Ａ（着色層Ｔを形成したコア粒子Ｂ）を冷却するものであって、回転式の管状冷却機を用いることができる。この場合、回転式の管状冷却機は図示しない駆動源によって回転するように構成される管状の胴体５ａを備え、その管状の胴体５ａはその一端の材料投入口５ｂから他端の材料排出口５ｃに向かって下り傾斜するように傾けて配設されている。また、冷却機５には冷風供給部６が設けられている。冷風供給部５は胴体５ａの材料投入口５ｂから胴体５ａ内に冷風を吹き込んで供給するようになっている。このように材料投入口５ｂ側から冷風を吹き込むことにより、着色層Ｔを形成したコア粒子Ｂを冷風により急冷することができ、着色層Ｔの発色性を略均一かつ鮮明にすることができるものである。さらに、コア粒子Ｂに付着しなかったコーティング材Ｃやコア粒子Ｂの割れなどで生じる不要の微粉末は、正常な着色粒状物Ａ（着色層Ｔが剥がれ落ちていないもの）よりも軽量であるため、冷風の供給により材料排出口５ｃから吹き出すことができ、正常な着色粒状物Ａと不要の微粉末とを容易に分けることができる。さらに材料排出口５ｃから排気することによって、着色粒状物Ａを流れよくスムーズに排出することができる。

また、図６に示すように、胴体５ａの内面には複数個の撹拌用フィン８を設けることができる。撹拌用フィン８は胴体５ａの内面から中心方向に向かって突出しており、また、撹拌用フィン８は胴体５ａの周方向に並べて設けられている。この撹拌用フィン８により、持ち上げられた着色粒状物Ａが落下する際に冷風により効率よく冷却される。また、少し融着して塊状になった着色粒状物Ａを落下の衝撃によりばらけさせることができる。

尚、上記の胴体５ａの外側に水を散布して冷却するようにしてもよい。

また、着色粒状物Ａの製造装置には、混合機２から乾燥機３へ混合物Ｍを供給するために、輸送管３０ａ、タンク３０ｂ及び輸送コンベア３０ｃを備えた乾燥機供給手段３０が設けられている。混合機２から排出された混合物Ｍは輸送管３０ａを通じて一旦タンク３０ｂに貯蓄される。タンク３０ｂに貯蓄された混合物Ｍは定量ずつ排出され、輸送コンベア３０ｃで搬送されて乾燥機３に投入される。

また、乾燥機３から焼成機４へ混合物Ｍを供給するために、輸送管４０ａ、タンク４０ｂ及び輸送コンベア４０ｃを備えた焼成機供給手段４０が設けられている。乾燥機３から排出された混合物Ｍは輸送管４０ａを通じて一旦タンク４０ｂに貯蓄される。タンク４０ｂに貯蓄された混合物Ｍは定量ずつ排出され、輸送コンベア４０ｃで搬送されて焼成機４に投入される。

さらに、焼成機４から冷却機５へ着色粒状物Ａを供給するために、振動フィーダーからなる冷却機供給手段５０が設けられている。振動フィーダーは内管５０ａと外管５０ｂからなる管状の２重構造に形成され、焼成機４から排出された着色粒状物Ａは振動フィーダーの内管５０ａ内を移動して冷却機５に投入される。また、内管５０ａと外管５０ｂとの間に形成される空間に冷却水を通水させておくことにより、冷却機５に投入される着色粒状物Ａを予め少しでも冷却しておくことができる。

そして、上記のような装置を用いて着色粒状物Ａを製造するにあたっては、次のようにして行う。まず、コア粒子Ｂとコーティング材Ｃとを混合する。このとき、コア粒子Ｂへのコーティング材Ｃの付着性を高めたり粘度調整したりするために、珪酸ナトリウム（水ガラス）などのバインダー（糊剤）や水をコーティング材Ｃに配合することができる。この場合、コア粒子Ｂの１００質量部に対して、コーティング材Ｃが１〜３質量部、バインダーが１〜３質量部、水が０．３〜１質量部とすることができるが、これに限定されるものではない。そして、コア粒子Ｂとコーティング材Ｃとバインダー及び水を含む略均一な混合物Ｍを調製する。この混合物Ｍは、コア粒子Ｂの表面にコーティング材Ｃがまぶされたような状態に付着されている。

次に、乾燥機供給手段３０を通じて、上記混合機２で調製された混合物Ｍを混合機２から乾燥機３に連続的に定量供給する。混合物Ｍは胴体３ａの回転により撹拌されながら材料投入口３ｂから材料排出口３ｃにまで傾斜に沿って搬送される。また、混合物Ｍは胴体３ａ内で加熱部３ｄからの熱で加熱されて乾燥される。乾燥温度は材料排出口３ｃの温度で９０〜１５０℃とすることができ、乾燥時間（胴体３ａを通過する時間）は５〜１０分とすることができるが、これに限定されるものではない。この乾燥により混合物の含水率を例えば１％以下にすることができる。また、胴体３ａの回転数は例えば４〜７ｒｐｍとすることができる。

次に、焼成機供給手段４０を通じて、上記乾燥機３で乾燥された混合物Ｍを乾燥機３から焼成機４に連続的に定量供給する。混合物Ｍは胴体４ａの回転により撹拌されながら材料投入口４ｂから材料排出口４ｃにまで傾斜に沿って搬送される。また、混合物Ｍは胴体４ａ内で加熱部４ｄからの熱で焼成される。焼成温度は材料排出口４ｃの温度で６００〜７５０℃とすることができ、焼成時間（胴体４ａを通過する時間）は１５〜２０分とすることができるが、これに限定されるものではない。この焼成によりコア粒子Ｂの表面にコーティング材Ｃを溶着（融着）させて着色層Ｔを形成し、着色粒状物Ａを得ることができる。また、胴体４ａの回転数は例えば４〜７ｒｐｍとすることができる。

次に、冷却機供給手段５０を通じて、上記焼成機４で焼成された着色粒状物Ａ（着色層Ｔを形成したコア粒子Ｂ）を焼成機４から冷却機５に連続的に供給する。着色粒状物Ａは胴体５ａの回転により撹拌されながら材料投入口５ｂから材料排出口５ｃにまで傾斜に沿って搬送される。また、着色粒状物Ａは胴体５ａ内で冷風供給部６からの冷風で冷却される。冷却温度は材料排出口５ｃの温度で１００〜１３０℃とすることができ、冷却時間（胴体５ａを通過する時間）は５〜１０分とすることができるが、これに限定されるものではない。この冷却により着色層Ｔを固化することができる。また、胴体５ａの回転数は例えば４〜７ｒｐｍとすることができる。冷風は外気をそのまま供給することができる。

そして、上記の製造装置を用いると、乾燥機２によりコア粒子Ｂとコーティング材Ｃとの混合物に含まれる水分をできる限り少なくすることができる。従って、焼成機４において、多数のコア粒子が塊の状態で焼成されにくくなる。よって、粒径の略揃った均一な着色粒状物Ａが製造しやすく、冷却後の粉砕工程を不要にすることができるものである。

Ａ着色粒状物
Ｂコア粒子
Ｃコーティング材
Ｍ混合物
２混合機
３乾燥機
３ａ胴体
３ｂ材料投入口
３ｄ加熱部
４焼成機
４ａ胴体
４ｂ材料投入口
４ｃ材料排出口
５冷却機
５ａ胴体
５ｂ材料投入口
６冷風供給部
７段部
８撹拌用フィン
９段部
１８撹拌用フィン

Claims

ガラスフリットを含むコーティング材とコア粒子とを混合するための混合機と、前記コーティング材と前記コア粒子との混合物を焼成して前記コア粒子の表面に前記コーティング材を溶着することによって、前記コア粒子の表面に着色層を形成するための焼成機と、前記着色層を形成した前記コア粒子を冷却するための冷却機とを備え、
さらに前記混合物を焼成前に乾燥するための乾燥機を備え、
前記乾燥機として回転式の管状乾燥機を用いて成り、
前記管状乾燥機の胴体の内面に撹拌用フィンを設けると共に前記胴体の材料投入口側から温風を供給するための加熱部を備えて成ることを特徴とする着色粒状物の製造装置。
前記焼成機としてロータリーキルンを用い、その胴体の内径を材料投入口側から材料排出口側に向かって大きくなるようにして前記胴体の内面に複数の段部を形成して成ることを特徴とする請求項１に記載の着色粒状物の製造装置。
前記焼成機としてロータリーキルンを用い、その胴体の断面形状を多角形にして前記胴体の内面に複数の段部を形成して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の着色粒状物の製造装置。
前記冷却機として回転式の管状冷却機を用いて成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の着色粒状物の製造装置。
前記管状冷却機の胴体の内面に撹拌用フィンを設けると共に前記胴体の材料投入口側から冷風を供給するための冷風供給部を備えて成ることを特徴とする請求項４に記載の着色粒状物の製造装置。
ガラスフリットを含むコーティング材とコア粒子とを混合するための混合機と、前記コーティング材と前記コア粒子との混合物を焼成して前記コア粒子の表面に前記コーティング材を溶着することによって、前記コア粒子の表面に着色層を形成するための焼成機と、前記着色層を形成した前記コア粒子を冷却するための冷却機とを備え、
さらに前記混合物を焼成前に乾燥するための乾燥機を備え、
前記焼成機としてロータリーキルンを用い、その胴体の内径を材料投入口側から材料排出口側に向かって大きくなるようにして前記胴体の内面に複数の段部を形成して成ることを特徴とする着色粒状物の製造装置。
ガラスフリットを含むコーティング材とコア粒子とを混合するための混合機と、前記コーティング材と前記コア粒子との混合物を焼成して前記コア粒子の表面に前記コーティング材を溶着することによって、前記コア粒子の表面に着色層を形成するための焼成機と、前記着色層を形成した前記コア粒子を冷却するための冷却機とを備え、
さらに前記混合物を焼成前に乾燥するための乾燥機を備え、
前記冷却機として回転式の管状冷却機を用いて成り、
前記管状冷却機の胴体の内面に撹拌用フィンを設けると共に前記胴体の材料投入口側から冷風を供給するための冷風供給部を備えて成ることを特徴とする着色粒状物の製造装置。