JPH0376184B2 - - Google Patents

Description

明細書 本発明は、圧力室粉砕機の粉砕効率改良のため
の方法と装置に関する。圧力室粉砕機は合衆国特
許第4586661号に記載されている。その中で、粉
砕されるための細かく分けられた材料は、機械式
の供給器によつて加圧された均一タンク内に供給
され、この均一タンク内でかたまつた材料は、ロ
ータによつて分離され、そして、そのようにして
分離された材料は予粉砕機内に搬送され、そこ
で、いくつかの強い粉砕ガス噴流が粉砕されるべ
き材料に吹きつけられ、その粉砕されるべき材料
は流動化され、流動化された材料とガスの流れが
等分器内に送られ、そこで、同等の量と組成のふ
たつの成分流に分けられ、それぞれの成分流は、
このふたつの成分流の衝突域が主粉砕室の中央に
形成されるように方向づけられた長い加速ノズル
を通つて主粉砕室に流入される。

エネルギー節約に関して、通常、噴出器が供給
器として使用されている従来のジエツト粉砕機に
対して非常にすぐれているというのが、このよう
な圧力室粉砕機の利点である。

原則として、圧力室粉砕機においては、粉砕さ
れるべき材料粒子は、一般に、粉砕されるべき材
料しだいで、粉砕効果はただの一度であるから、
粉砕されずに粉砕域を通り抜けたり、あるいは迂
回したりする粒子の割合は非常に少ない。例え全
材料流量におけるあらい材料の割合が概して非常
に少なく、例えば１重量％にも満たないとして
も、多くの製品においては、これらのあらい粒子
を粉砕された製品から取りのぞく必要がある。こ
のような場合、別個の分級器の力をかりて、なん
とかして、あらい粒子を再粉砕するために主粉砕
室内に戻す必要がある。

実施の際、しかしながら、例えば顔料の製造の
場合のように非常に微細に分割された最終製品を
得ようとしても、質的に、そして／あるいは経済
的に全く満足のゆく最終製品は、分級器の使用に
よつても達成できない。これは、分級されるべき
材料の粒子サイズが最大で数ミクロンであるとい
う事実による。例えば、二酸化チタン顔料の１次
クリスタルサイズは約0.2ミクロンであり、微細
に分割された二酸化チタン顔料の平均粒子サイズ
は、それよりほんの少し大きいだけである。

通常使用されているジエツト粉砕機、殊に、一
例として合衆国特許第2032827号に記載されてい
る、いわゆるデイスク−ジエツト粉砕機において
は、固体材料のガス懸濁物質が最終的に循環運動
をし、それによつて、遠心力が、あらい粒子が十
分に粉砕されるまで、粉砕機から流出するのを阻
止する。この基本的なジエツト粉砕機を改良した
ものは、いくつかの特許、例えば合衆国特許第
3178121号に記載されている。この基本的なジエ
ツト粉砕機にあらい材料のための種々の補助的な
粉砕機や循環系を連結することによつて、粉砕す
べき材料中に含まれているあらい、そして容易に
粉砕できない材料に対する基本的な粉砕機の分級
と粉砕能力を改良する試みがなされた。そのよう
な方法とシステムは、例えば合衆国特許第
4189102号と第4238387号に記載されている。この
改良はあらい材料の粉砕効率を向上させたが、そ
の解決策はエネルギーの経済性について満足でき
るものではない。多くの場合、エネルギーの消費
はさらに増加した。装置がさらに一層複雑になる
にしたがつて、狭いパイプシステムとむらのある
流れが設備の急な詰まりを生じることにより、作
動の確実性は、同時に、殊に広い範囲にわたる微
粉砕物（顔料）において低下した。粉砕の対象で
ある固体材料のガス懸濁物質の均質性の低下によ
つて、例え粉砕容量が増加したとしても、粉砕機
設備の分級能力は低下した。これは、未粉砕のも
のを主粉砕機に戻すべく分離する必要性を痛感さ
せる。

本発明の目的は、上述した圧力室粉砕機の高い
粉砕効率と自由流れ粉砕機のすぐれた分級能力を
合体させる粉砕方法と設備の結合にあり、その結
果、同時に、この結合はふたつの型の装置の種々
の欠点を取り除く。意外なことに、これが従来の
ジエツト粉砕機に必要とされたエネルギーのたか
だか1/2〜1/3程度の全エネルギー消費を達成する
ことができるということがわかつた。これは、圧
力室粉砕機で粉砕された固体とガスの混合物が加
速管を通つて自由流れ粉砕機内に送られることに
よつて、より急勾配の粒子分布を持つ最終製品に
なり、粉砕ガスが実質的に接線方向に向けられた
粉砕ガスノズルを通つて前記自由流れ粉砕機内に
流入され、自由流れ粉砕機内へ高速で供給された
固体とガスの混合物は、急速な循環流動をさせら
れ、遠心力効果によつて、あらい粒子がこの粉砕
機内にとどまり、より細かい粒子よりも完全に粉
砕されることを特徴とする方法によつて達成され
る。

このような解決策を用いることにより、自由流
れ粉砕機において、その粉砕条件が、大きすぎる
粒子のみが粉砕され、細かい粒子がほとんどとど
まることなしにこの後粉砕機を通過するように選
択される結果、必要な最終製品が、別個の分級器
なしに、そして実質的に従来の圧力室粉砕機処理
方法と同じすぐれたエネルギー節約で得られる。
この場合、後粉砕機においては、従来の分級行程
の場合と同程度以上のエネルギーは必要としな
い。本発明による解決策においては、エネルギー
消費を、噴出供給器を用いる装置のエネルギー消
費の３分の１程度にまで減らすことができる。

本発明の特徴は、添付の請求の範囲１〜１３よ
り明らかとなる。

以下、本発明は、添付図を参照してより詳細に
説明されるが、図中、 第１図は、本発明による解決策を使用した場合
のみならず、圧力室粉砕機を単独で使用した場合
の最終製品の粒子分布の図式説明図であり、 第２図は、本発明の装置の一例の実施例の側面
図であり、そして、 第３図は、本装置の一部断面の上面図である。

本発明による装置は、粉砕されるための細かく
分けられた材料が、プツシユピストンによつて気
密プラグとして、加圧された均一タンク２内に供
給される、合衆国特許第4586661号に記載された
ようなプラグ供給器か、あるいは、第２図と第３
図に示されたようなバルブ供給器のような機械式
の供給器１を有する。そのようなバルブ供給器の
使用は、例えば国際特許明細書WO86／02287に
記載されているので、これに関して、その作用は
さらに詳しく記載しない。前記均一タンク内でか
たまつた材料は、ロータ（図示なし）によつて分
離され、そして、スクリユーコンベヤ４によつて
所定の速度で予粉砕機３内に搬送される。この均
一タンク２内において、ほぼ等しい圧力が前記予
粉砕機３に対して維持される。この予粉砕機３内
において、いくつかの強い粉砕ガス噴流が粉砕さ
れるべき材料に吹きつけられ、粉砕されるべき材
料は流動化される。粉砕ガスは、ガス管５を通つ
て予粉砕機内に流入される。

流動化された材料とガスの混合物は、予粉砕機
３から等分器６へ急送され、そこで、前記材料と
ガスの噴流が、同等の量と組成のふたつの成分流
に分けられる。この等分器６の二本の排出管７
は、圧力室粉砕機の、好ましくはベンチユリー管
のような形状の二本の長い加速ノズル８に連通さ
れる。この加速ノズル８は、それらを通つて加速
した速度て急送される成分流が、主粉砕室９の中
央に形成される衝突域において互いに衝突するよ
うに方向づけられている。材料粒子の高い効率の
粉砕が、この衝突域で生じる。もし、偶然に、材
料とガスの混合物中の最もあらい粒子が、主粉砕
室９内で相当に細かい粒子に対してのみ衝突した
場合、その粉砕は、よりあらい粒子に関しては不
完全なものとなる。

主粉砕室９から来る材料とガスの流れが加速管
１０を通つて、粉砕ガスが実質的に接線方向に向
けられた粉砕ガスノズル１２を通つて流入される
自由流れ粉砕機１１内に流入されると、この粉砕
機１１内へ高速度で急送される固体とガスの混合
物は、急激な循環流動を余儀なくされる。そのた
め、遠心力効果によつて、最もあらい粒子はこの
粉砕機１１内に長くとどまり、より細かい粒子よ
りも完全に粉砕され、より細かい粒子は流入とほ
とんど同時にその自由流れ粉砕機１１から、その
中央に位置された排出管１３を通つて排出され
る。

このような装置は、種々の顔料の粉砕、殊に二
酸化チタン顔料の粉砕に適している。顔料、例え
ば二酸化チタンの場合、本設備の圧力室粉砕機部
分における基本的な粉砕が非常に効果的に行なわ
れるので、材料のほとんどの部分はそこで十分に
細かく（ほとんど一次クリスタルに）粉砕され、
そして製品流量中における極端にあらい材料の割
合は非常に少なく、しばしば前材料量の１重量％
にも満たない。その上、これらの極端にあらい粒
子は非常に小さなサイズなので、後者の粉砕機に
おいて、非常にすぐれた分級効率が、ほんの少な
い粉砕力で得られる。

粉砕条件は、なるべく十分に細かい材料が自由
流れ粉砕機を高速で通過し、極端に大きな粒子の
みが粉砕されるようにすべきである。正圧が圧力
室粉砕機の粉砕室内で約0.5〜1.0バールになるよ
うに、粉砕ガスの供給を調節することにより、加
速管１０の最終端における固体とガスの浮遊の流
速は、250ｍ／ｓよりも速くなる。それによつて、
非常に有利な粉砕状態が、前記自由流れ粉砕機１
１内で得られる。

本発明によれば、圧力室粉砕機部分と自由流れ
粉砕機との両方において、粉砕ガスとして加圧空
気を用いることができるが、たとえば圧力室粉砕
機部分において加圧空気を、自由流れ粉砕機にお
いて蒸気を、あるいは逆にして用いることも、ま
た可能である。

前記自由流れ粉砕機１１として、例えば、均質
の予め粉砕されたガス懸濁物質が、従来の放出供
給手段なしに、加速管１０を通つて高速で流入さ
れる従来のデイスク粉砕機を用いることができ
る。粉砕ガスノズル１２は、粉砕室の外被面で終
端する。前記加速管１０を通つての供給が、粉砕
室の外周面に非常に近接するように案内されるの
で、ノズル１２から排出されるガス流れとの効果
的な衝突が生じる。したがつて、供給場所は、ノ
ズル１２から接線方向に排出されるガス流れによ
つて接触される円の外側が好ましい。この配置
は、加速管１０内における高速とともに、粉砕室
における効果的な分級を保証する。前記デイスク
粉砕機の一端壁には、ガス分離器で終端する排出
管１３が設けられ、その分離器において、最終製
品が粉砕ガスから分離される。

前記ガス分離器の負担を軽減するために、デイ
スク粉砕機１１の反対側の端壁に密閉式の供給器
を取り付けることができ、その供給器を介して、
最終製品の一部が取り去られる。前記ガス管５に
は、デイスク粉砕機内の圧力と粉砕効率を制御す
る制御バルブ１５が設けられている。

ベンチユリー管形状が好ましい加速管１０に、
この管１０内の圧力を監視できるように、液柱圧
力計が取り付けられてもよい。

前記デイスク粉砕機に代えて、自由流れ粉砕機
としていわゆるチユーブ粉砕機を用いることが可
能で、このチユーブ粉砕機内において、粉砕され
るべき材料は閉鎖通路に沿つて循環され、そし
て、最終製品は、中央に位置された排出口を通つ
てガス分離器に取り去られる。

第１図の表から、圧力室粉砕機単独での使用に
比較して、本発明の解決策によつて得られる粒子
分布の方がいかに急勾配かが、明らかに読み取ら
れる。縦方向パラメータは最終製品の割合であ
り、横方向パラメータは粒子の粒子サイズであ
る。両曲線が50％の割合値で互いに交差している
ので、両方法での平均の粒子サイズは同じであ
る。

顔料、殊に二酸化チタン顔料の場合、粒子サイ
ズ分布曲線における後粉砕によつて生じる変動は
それほど明らかではなく、なぜなら、全材料中
で、後粉砕で粉砕されるべき量が占める割合が少
ない。しかしながら、製品の品質と使いやすさを
考慮すれば、達成される改良は非常に重要であ
る。顔料はほとんど塗装工業で用いられ、相当量
がまたプラスチツクと繊維工業で用いられる。あ
らい粒子の微少な重量割合は、薄い塗装やプラス
チツクフイルムに有害なこぶや孔を生じさせるに
十分である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力室粉砕機の粉砕効率改良のための方法に
   おいて、粉砕されるための細かく分けられた材料
   が機械式の供給器１によつて、加圧された均一タ
   ンク２内に供給され、均一タンク内でかたまつた
   材料はロータによつて分離され、このように分離
   された材料は予粉砕機３内に搬送され、いくつか
   の粉砕ガス噴流が粉砕されるべき材料に吹きつけ
   られ、粉砕されるべき材料は流動化され、流動化
   された材料とガスの混合物は等分器６へ送られ、
   同等の量と組成のふたつの成分流に分けられ、各
   成分流は長い加速ノズル８を通つて主粉砕室９に
   送られ、前記ノズルがふたつの成分流の衝突域を
   主粉砕室の中央に形成するように方向づけられて
   いる方法であつて、主粉砕室９内で粉砕された材
   料とガスの混合物が加速管１０を通つて自由流れ
   粉砕機１１内に送られることによつて、より急勾
   配の粒子分布を持つ最終製品になり、粉砕ガスが
   実質的に接線方向に向けられた粉砕ガスノズル１
   ２を通つて前記自由流れ粉砕機１１内に流入さ
   れ、自由流れ粉砕機１１内へ高速で供給された固
   体とガスの混合物は、急速な循環流動をさせら
   れ、遠心力効果によつて、あらい粒子がこの粉砕
   機１１内にとどまり、より細かい粒子よりも完全
   に粉砕されることを特徴とする方法。 ２ 自由流れ粉砕機内で大きすぎる粒子のみが粉
   砕されるように粉砕条件が選択されることを特徴
   とする特許請求の範囲１に記載の方法。 ３ 粉砕室内で絶対圧力が約0.5〜1.0バレルであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲１に記載の方
   法。 ４ 圧力室粉砕機部分１〜９と自由流れ粉砕機１
   １との両方において、粉砕ガスとして加圧空気を
   用いることを特徴とする特許請求の範囲３に記載
   の方法。 ５ 圧力室粉砕機の粉砕効率改良のための装置に
   おいて、機械式の供給器１と、供給器と協働する
   加圧された均一タンク２とを備え、前記均一タン
   クが粉砕されるべき材料を予粉砕機３に搬送する
   ためのロータとスクリユーコンベヤ４を有し、予
   粉砕機には粉砕ガスがガス管５を通して送り込ま
   れ、さらに予粉砕機３には等分器６が設けられ、
   その等分器には二本の排出管７が設けられ、これ
   ら両排出管７がそれぞれ主粉砕室９で終端して、
   それらから噴出する材料とガスの噴流が主粉砕室
   ９の中央で衝突するよう方向づけられた長い加速
   ノズル８に連結されている装置であつて、主粉砕
   室９の排出側には加速管１０を介して自由流れ粉
   砕機１１が連結され、自由流れ粉砕機に粉砕ガス
   が接線方向に向けられた粉砕ガスノズル１２を通
   つて流入され、粉砕済みの最終製品が中央に位置
   された排出管１３を通つて常時取り出されること
   を特徴とする装置。 ６ 自由流れ粉砕機１１が従来のデイスク粉砕機
   からなり、粉砕ガスノズル１２が粉砕機の外被面
   で終端し、粉砕機の一端壁の中心軸芯上にはガス
   分離器で終端する排出管１３が設けられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲５に記載の装置。 ７ 加速管１０がデイスク粉砕機の効率よい粉
   砕・分級域で終端し、従つて供給場所が、粉砕ガ
   スノズル１２から接線方向に排出されるガス噴流
   によつて接触される円の外側に位置することを特
   徴とする特許請求の範囲６に記載の装置。 ８ 反対側の端壁の中央に密閉式の供給器が設け
   られ、その供給器を介して、最終製品の一部がデ
   イスク粉砕機１１から取り去られることを特徴と
   する特許請求の範囲６または７に記載の装置。 ９ 加速管１０がベンチユリー管形状を有し、管
   １０内の圧力を示す液柱圧力計を備えていること
   を特徴とする特許請求の範囲８に記載の装置。 １０ 自由流れ粉砕機がチユーブ粉砕型であり、
   粉砕されるべき材料が閉鎖通路に沿つて循環され
   ることを特徴とする特許請求の範囲５に記載の装
   置。