JPH02122821A - 粒子の連続複合化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は粒子の複合化装置に関する。

（従来の技術〕 最近、セラミックス、粉末冶金、電子材料、医療材料な
どが注目され、関連する粉体材料の粉体物性の改善のた
めの表面改質による機能性付与をはじめ、機能性粒子に
対するニーズが高くなってきた。そして、異なる機能を
有する複数の機能粒子を合体して複合し、単味粒子に比
して新たな物性を備えた複合粒子が用いられるようにな
っている。

上記機能性粒子に使用される材料としては、天然および
合成高分子材料、無機材料、金属などをはじめ、各工業
界で使用されている各種材料などである。

従来から、この種の粒子の複合化装置としては、例えば
特開昭６２−１４０６３６号所載のごとき街撃式粉砕機
を用い得ることが知られている。

（発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記従来の粒子の複合化装置では、次の
ような技術上の問題があった。

１）粒子の複合化が衝撃式粉砕機を用いて、回分操作に
よって処理されるので、複合化処理は煩雑であり、かつ
非能率である。

２）ｉｉｉ撃式撃砕粉砕機、粒子はロータに取付けた衝
撃ブレードの高速回転のもとて衝撃ブレードおよびｊｆ
１５リングとの打撃、衝突のみによって粒子の複合化が
行われるので、粒子同志間による複合化に比してその頻
度が少く、複合化のための消費動力を増大させることと
なる。

３）衝撃式粉砕機では著しい発熱を伴うが粒子の複合化
が行われる領域において温度制御手段による温度調整が
なされていないので、安定した品質の複合化処理物が得
られない。

４）ａｊ撃式粉砕機では、粒子同志の衝突による複合化
では無く、衝撃ブレードおよび衝撃リングとの打撃、衝
突のみによって行われるので、衝撃ブレードおよび衝撃
リングは摩耗を生じ、処理物を汚染させるにいたる。

本発明はこのような従来の問題を解決するものであり、
粒子の平均粒径を実質上変化させることなく複合化させ
ることが出来る。また、複合化を高精度の温度制御のも
とで行い、大容量かつ連続操作のもとて工業的に実現し
得る優れた粒子の複合化装置を提供することを目的とす
るものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、円筒状をなす回転
子と回転子の外側に僅少な間隙を存して嵌装され、かつ
、回転子と中心軸を共有する円筒状をなす固定子との間
に形成される多数の微小渦流を伴って上記間隙をら旋状
に高速流動する所定温度からなる気流中に分散した粒子
および他の粒子を連通させ、上記粒子相互の気流による
強力な接触により、粒子の表面に他の粒子を付着させて
粒子を複合化させるための本体と、本体に被処理物と気
流を流入させるための供給口と、本体から処理物と気流
を排出させるための排出口とを備えるようにしたもので
あり、回転子の外側表面および固定子の内側表面には母
線と平行な多数の突起材を周方向に連続して設けるとと
もに回転子の突起材の先端と固定子の突起材の先端との
間隙は０．５〜６ｍｍであるようにしたものである。

（作　用） 本発明は上記のような構成により次のような作用を有す
る。すなわち、回転子と固定子との間隙には多数の微小
渦流を伴いながらら旋状にＢ勤する所定温度からなる高
速気流が形成され、上記高速気流中に分散した粒子およ
び他の粒子を連通させると、激しい高速気流の流動にと
もなって上記粒子相互が強力な接触により、粒子の表面
に他の粒子を付着させて、しかも粒子の粒度を縮小させ
ることなく粒子を複合化させることができる。上記粒子
の複合化は前記回転子と固定子との間隙による極めて限
定された空間にて順次、規則的に確実に進行されるので
、品質のバラツキが少い均一な処理物を得ることができ
る。

回転子の突起材の先端と固定子の突起材の先端との間隙
が０．５ｍｍ以下である場合には、粒子および他の粒子
は相互の接触が行われるとともに、回転子および固定子
との接触が著しく増大するので、摩擦熱の発生が著しく
なり、上記の先端部との焼着き現象を起し、粒子の複合
化が阻害される危険性が増大し安定運転が損われる頻度
が増大する。また６ｍｍ以上である場合には、高速気流
の激しい流動を発生させることができず、粒子相互の強
力な接触による付着が得られず、粒子の複合化が完全に
実現されない。

したがフて、回転子の突起材の先端と固定子の突起材の
先端との間隙は、高速気流の激しい流動を発生させるこ
とができて、粒子相互の強力な接触による付着が得られ
て複合化させつるように０．５〜６ｍｍに限定されてい
る。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例における粒子の複合化装置の
概略断面図である。

第１図において、１０は複合化装置の本体をしめし、中
央部には円筒状をなす回転子１２を備え、回転子１２の
外側には円筒状をなす固定子１８が設けられている。回
転子１２および固定子１８はいずれも本体１０の基台１
１上に置かれている。回転子１２は垂直回転軸１４を有
し、頂板２６に設けた軸受２５および基台１１に設けた
軸受２７により軸支され、また垂直回転軸１４の下端部
には駆動装置（図示せず）により駆動されるＶプーリー
２８が装着されている。

本体１０の下端部には被処理物と所定温度にされた気流
を流入するための供給口２２が取付けられており、また
、本体１０の上端部には処理物と気流を流出するための
排出口２４が取付けられている。

回転子１２の外側表面には母線と平行した多数の突起材
１６が周方向に連続して配置されており、また固定子１
８の内側表面には母線と平行した多数の、突起材２０が
周方向に連続して配置されている。

第２図は第１図における回転子および固定子の断面形状
を示す平面図である。

第２図において、回転子１２には多数の突起材１６が連
続して配置されており、突起材１６の断面形状は三角状
歯形を形成しているが、その他の断面形状も多数、採用
可能である。また、回転子１２の突起材１６の先端１６
　ａと固定子１８の突起材２０の先端２０ａとの間には
僅少な間１（１３０、すなわち、０，５〜６）を存して
嵌装されている。次に、回転子１２が高速にて回転され
ると、上記回転子１２と固定子１８との間には第１図に
しめした供給口２２から流入した所定温度にされた高速
気流が第２図にしめすように、間隙３０では微小な渦流
を形成させながら、ら旋状に高速流動して上部方向に移
動を行い、第１図にしめす本体１０の排出口２４から排
出される。上記において、供給口２２から流入した所定
温度にされた気流には粒子および他の粒子との混合物が
分散されており、上記間隙３０を通過して排出口２４か
ら排出されるまでの過程にて、上記粒子の混合物を連通
させると激しい高速気流の流動に伴って、上記粒子相互
が強力な接触により、粒子の表面に他の粒子を付着させ
、付着状態を安定化させて粒子相互を複合させるにいた
る。上記において粒子相互の接触は回転接触が行われ、
粒子を実質上、破壊させることがないので、粒子の粒度
を殆んど縮小させることなく複合化させるにいたる。

第３図は第１図示の複合化装置を用いたフロー図である
。

第３図において、４０．５６はそれぞれ気流発生手段を
しめし、気流発生手段４０は不活性ガスの常温の気流を
発生させるためのものであり、また、気流発生手段５６
は空気の常温の気流を発生させるためのものである。気
流発生手段４０．５６は必要に応じて弁切替操作によっ
て、いずれかが選択されて用いられる。４８は気流発生
手段４０．５６のいずれかから発生されて本体１０に供
給する気流および本体１０ｈ）ら排出される戻り気流４
３を加熱または冷却させるための熱交換手段をしめし、
図示を省略した加熱部および冷却部を備え、それぞれの
操作端と連結されている。４９は導路をしめし、熱交換
手段４８と本体１０の供給口２２との間に設けられてお
り、導路４９の中間部には粒子の混合物を供給するため
の供給器４２が配設されている。上記粒子の混合物は粒
子５８と他の粒子５９をそれぞれ所望の重量比をもつよ
うに秤量配合された後、混合機４２において充分に攪拌
、混合され、粒子５８と他の粒子５９とが分散された集
合体に形成されて供給器４２に導入される。供給器４２
の作動により、上記粒子の混合物は所定温度にされた気
流中に分散されて供給口２２から本体１０に流入される
。５４は導路４９の内部を流動する気流の温度測定のた
めの温度センサである。３２は排出導路をしめし、本体
ｌＯの排出口２４の下流側に設けられており、さらに、
排出導路３２の中間部には捕集器３４．３６が直列に配
設されている。排出口２４がら排出された処理物と気流
の混合流は排出導路３２を通過し、捕集器３４において
処理物３７と気流とに分離されて処理物３７が回収され
る。捕集器３６においては主として、微粉末３９と気流
とに分離される。捕集器３４の種類としてはサイクロン
分離器、捕集器３６の種類としてはバグフィルタなどが
好適である。

捕集器３６の下流側には送風機３８が設けられ、系内に
おける気流を流動させるために用いられ、大部分の気流
は戻り気流４３として、熱交換手段４８へ戻されて循環
気流として流れ、一部の気流はベント４１として系外に
排出される。４７は冷気導路をしめし、気流発生手段４
０の導路４６および気流発生手段５６の導路５７から、
前記排出口２４の後流側に設けられた排出導路３２まで
に配設されており、気流発生手段４０．５６のいずれか
から発生される常温の気流を排出導路３２に導入させて
、処理物の安定化を促進させ、かつ、回収時のハンドリ
ングを容易にすることができる。

５２は制御手段をしめし、排出導路３２に設けられた温
度センサ５０によって、排出導路３２内の気流温度を検
出し、所要の温度設定値６２が得られるように熱交換手
段４８の操作端を調節することにより気流の温度制御が
行われ、本体１０における上記粒子相互の複合化を促進
させることができる。５４は導路４９に設けられた温度
センサ、５１は排出導路３２において冷気導路４７に近
接して設けられた温度センサである。５５は排出導路３
２において捕集器３６の下流側に設けた酸素濃度センサ
をしめし、系内不活性ガス雰囲気の酸素濃度を検出する
ためのものである。必要に応じて制御手段を用いること
により系内不活性ガス雰囲気の濃度制御を行わせること
ができる。

第３図を参照して粒子の複合化装置の動作について説明
する。まず系内雲囲気は気流発生手段４０から供給され
る実質上、常温の不活性ガスによって置換され、酸素濃
度センサ５５によって系内７囲気の酸素濃度を監視、調
節する。

制御手段５２の所要の温度設定値６２が得られるように
熱交換手段４８を調節することにより、本体１０に供給
する気流を所定温度とし、粒子５８と他の粒子５９は混
合機６２にて混合され、上記粒子の混合物は供給機４２
により系内に供給され、上記気流中に分散されて本体１
０の供給口２２へ流入される。本体１０内では前記のご
とく温度を有する高速気流が流れ排出口２４から気流が
排出される。本体１０内において激しい高速気流の流動
に伴って上記粒子相互が強力な接触により粒子の表面に
他の粒子を付着させ、付着状態を安定化させて粒子相互
を複合化させる。このさい、粒子はその不規則部の一部
のはく前分離を伴いながら、複合化した処理物は捕集器
３４にて捕集されて気流中から分離除去され、複合化製
品３７として広く利用される。また、捕集器３４によっ
て捕集されなかった微粉末は高捕集性能を有する捕集器
３６によって分離捕集され、後流側の気流は清浄化され
て流動する。また、別に気流発生手段４０から発生され
る常温の気流が導路４６および冷気導路４７を通り、排
出導路３２を経て、捕集器３４．３６側に導入されて排
出口２４から排出された処理物の安定化を促進させ、か
つ、捕集された球形製品３７、微粉末３９の回収時のハ
ンドリングを容易にし、処理物粒子相互の塊状化、組子
流動の阻害を発生させることなどが回避できる。

系内雰囲気として空気が使用される場合には、気流発生
手段４０は停止され、気流発生手段から発生される常温
の気流が導路５３を通り、戻り気流４３とともに熱交換
手段４８に流入され、また導路５７および冷気導路４７
を通り、排出導路３２を経て、捕集器３４．３６側に導
入される。その他の動作の説明は、前記と同様であるの
で重複して説明することを省略する。

具体例として、第１図示の複合化装置をもちい、粒子で
ある球状ナイロン１２の表面に他の粒子である粉状酸化
チタンが複合された。

使用したナイロン１２および酸化チタンの性状は下表の
とおりであった。

複合化装置の運転は下記にしめす運転条件のもとで行わ
れた。

原料供給量　　　　　　　５０ｋｇ／ｍ回転子周速　　
　　　　１３０ｍ／ｓ 気流流量　　　　　２０８ｍ’／ｍ 気流温度 （供給口にて）、ＴＭｌ　　　　　８４℃（排出口にて
）、ＴＭＯ１０１℃ 第４図は本実施例による複合化装置によって得られた処
理物の走査型電子顕微鏡写真をしめしたものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、粒子および他の粒子の混合物を回転子
と固定子との間隙を流動する所要温度にされた高速気流
中に分散して連通させ、上記粒子相互が強力な接触によ
り粒子の表面に他の粒子を付着させて、しかも粒度を事
実上、縮小させることなく粒子を複合化させることがで
ざる。上記粒子の複合化は、前記回転子と固定子との間
隙による極めて限定された空間にて順次、規則的に確実
に進行されるので、品質のバラツキが少い均一な処理物
を得ることができる。

さらに、熱交換手段からの所望の温度に制御された気流
を流入させて粒子温度を調整することにより確実な複合
化が行われ、しかも、粒子の粒度を事実上、縮小させる
ことなくできる。

さらにまた、排出導路には冷気導路を接続させることに
より、本体から排出される処理物は常温の気流と接触し
、捕集器により捕集して回収されるので処理物の安定化
を促進させ、回収時のハンドリングを容易にすることが
できるなどの多大な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における粒子の複合化装置の
概略断面図、第２図は第１図にお？（る回転子および固
定子の断面状況を示す要部平面図、第３図は第１図示の
複合化装置を用いたフロー図、第４図は第１図示の複合
化装置によって得られた処理物の走査型電子顕微鏡写真
をしめすものである。 １０・・・本体 １８・・・固定子 ２２・・・供給口 ３０・・・間隙 １２・・・回転子 １６．２０・・・突起材 ２４・・・排出口 出　願　人　川崎重工業株式会社 パ含＼ （＞ｊ、！。 延暫− １０本体 １２回転子 ℃固定子 ２２供給口 ２４排出口 １６突起材 刀突起材 美間隙

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状をなす回転子と回転子の外側に僅少な間隙
   を存して嵌装され、かつ、回転子と中心軸を共有する円
   筒状をなす固定子との間に形成される多数の微小渦流を
   伴って上記間隙をら旋状に高速流動する所定温度からな
   る気流中に、分散した粒子および他の粒子を連通させ、
   上記粒子相互の気流による強力な接触により、粒子の表
   面に他の粒子を付着させて粒子を複合化させるための本
   体と、本体に被処理物と気流を流入させるための供給口
   と、本体から処理物と気流を排出させるための排出口と
   を備えたことを特徴とする粒子の複合化装置。
2. （２）回転子の外側表面および固定子の内側表面には母
   線と平行な多数の突起材を周方向に連続して設けるとと
   もに回転子の突起材の先端と固定子の突起材の先端との
   間隙は０．５〜６ｍｍであることを特徴とする請求項１
   記載の粒子の複合化装置。