JPH0549045U - 乾式微粉砕、分級装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超微粉が容易に得られる粉砕、分級装置の提
供 【構成】 乾式連続遊星ボールミル１の前端には砕料Ｓ
のスクリューフィーダ１６があり、後端には微粉が排出
される出口側軸孔１９がある。この出口側に連結して回
転ロータ型分級機２，サイクロン３，バグフィルタ４，
ブロア５が連結している。分級機，サイクロン，バグフ
ィルタの出口側に粗粉Ｒ，微粉製品Ｆ1，超微粉製品Ｆ2
の回収部がそれぞれ設けられている。 【作用】 遊星ボールミルの強力な粉砕作用で短時間に
砕料を微粉化する。反面このために避けられなかった微
粉の凝集（逆粉砕）を分級機の回転ロータや微粉同士の
衝突で分散解砕し微粉に戻す。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は砕料を連続的に供給され微粉を製品として回収する乾式微粉砕、分級 装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】

従来から乾態の砕料を連続的に供給され粉砕，分級する乾式微粉砕、分級装置 はいくつかの型式の装置として提供され、各産業分野で広く使用されてきた。 例えば図５に示すように竪型ローラミルでは縦向き円筒状のケーシング１０１ の底部で水平に回転するテーブル１０２と回動可能に支持された複数のローラ１ ０３とからなる粉砕部へ連続的に砕料を供給し、両者の間で挾圧して粉砕し、底 部から噴き上げる上昇気流に乗せてケーシング上部に具え付けた分級機１０４へ 粉砕品を送り込みケーシング内で分級を行う。分級機１０４は多数の羽根を放射 状に具えた回転ロータで形成し粗粉は遠心力によって外周側へ跳ね飛ばし、微粉 は空気の渦流による向心力が勝ってロータ中心からケーシング外へ製品Ｆとして 排出回収をする。また、セメントクリンカーなどの粉砕に広く使用される横型ボ ールミルでは、横向き円筒状の回転ケーシング内で粉砕媒体（ボール）と砕料を 収容して粉砕し端部から排出した微粉をサイクロンにかけて分級して製品を回収 する。

【０００３】 ところが最近は各分野で使用される機能性材料の開発研究が著しく進歩し、そ の原料として使用する各種材質の微粉もいままで以上に粒度が小さく、しかもそ の粒度分布の幅が狭い優良な品質が求められるようになり、従来の微粉砕、分級 装置ではこの要請に応えられなくなってきた。この課題解決のために開発された のが遊星ボールミルである。 遊星ボールミルの一般構造は主軸の回転を受けて公転する複数のミルポットを 主軸の周囲に均等（２ヶならば対称的に、３ヶ以上ならば主軸から等距離放射状 に）に配設し、該ミルポット自体も自己の回転軸を中心に自転するものである。 具体的には主軸と共に回転するミルポットの外周に遊星歯車を周設し、この遊 星歯車と噛合する太陽歯車を別に回転または停止させて、ポットを公転しつつ自 転させる例などが典型である。 通常の転動式ボールミルは、粉砕媒体のボールと砕料とが１本の転動する円筒 内でカスケード運動を起し、その重力落下による圧潰と摩滅によって粉砕させる ものであるのに対し、遊星ボールミルは高速の公転，自転運動による遠心力と、 コリオリス力とが相乗的に働いて粉砕速度を向上させ、かつ粒度分布の優れた微 粉を短時間に得ることができる。特に、高速回転による粉砕力は抜群であり、例 えば数ミリサイズの珪砂を投入して、僅か数分間稼動しただけで平均粒径が数ミ クロンという微粉を得ることができる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで遊星ボールミルがこのように強力な粉砕力を発揮して従来の粉砕機で は到底得られなかった微粉を得ることができる反面、従来はあまり問題とならな かった新しい障害が目立ちはじめた。それは砕料が急速に微粉化して数μｍ程度 にまで細かくなると、粉体表面が活性化し、さらに粉砕媒体からの力が加わって 微粉化した砕料が微粉同士および粗粉の表面に凝集し、見かけ上、逆に粗粉化す る逆粉砕作用が現れることである。一旦微粉が凝集してしまうとこれをほぐす (解砕)ことは容易でなくきわめて強い凝集力が作用していることが判る。凝集力 の強さを判断する一例を図６によって説明すると、タルク原料（平均Ｘ₅₀＝４． ７μｍ）を２種類の分散条件で処理した場合、両条件によって分散後の製品の粒 度分布がどれだけ相違するかを調べてみた。 図の白丸で示した粒度分布は６０Ｗの超音波バス（超音波振動）を３０秒間か けた粉末を示し平均粒径は３．４μｍに分散されていた。また図の黒丸で示した 粒度分布は３００Ｗの超音波ホモジナイザで５分間、強力に湿式分散した場合の 粉末を示し平均粒径は２．３μｍとかなり大きい差が認められる。ここに述べた 前者（６０Ｗ超音波バス）の分散条件は通常流れ作業中の微粉から定期的にサン プリングして粒度を測定する場合に適用される標準処理であるが、図で見るとお り、この試料として使ったタルク原料では分散条件によって製品の粒度にかなり 大きな差が現れており、６０Ｗ超音波バスの分散作用ではまだ解砕されることな く残り、３００Ｗ超音波ホモジナイザを長時間かけて辛うじて解砕される凝集粗 粉が多く含まれていることを証明している。

【０００５】 超微粉を急速に得られる遊星ボールミルにおいて折角微粉化しながらその後凝 集し、強い凝集力のため見かけ上粗粉と変らない状態となってしまうことは遊星 ボールミルの優秀な機能を著しく損うものである。経験上、３００Ｗ超音波ホモ ジナイザによって分散しなければ解砕しないような逆粉砕現象の微粉は、たとえ ば合成樹脂への練り込みのときでも分散せず粗いままの状態で残るから粗粉とし ての価値しかなく超微粉としての評価は与えられない。

【０００６】 本考案は以上の課題を解決するために超微粉が得られる粉砕装置と、逆粉砕現 象を解砕して優秀な品質を維持する分級装置を組み合せた装置の提供を目的とす る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案に係る乾式微粉砕、分級装置は、乾式の微粉砕のために主軸の回転を受 けて公転し、かつそれぞれが自己の回転軸を中心に自転する複数のミルポットを 主軸の周囲に均等に配設し、該ミルポット内へ共に公転する供給部から供給され る砕料を粉砕する乾式連続遊星ボールミルを具え、該遊星ボールミルの出口側へ 回転ロータ型分級機が連結され、該分級機の出口側に粗粉回収装置，微粉回収装 置およびブロアを組み合せてなることによって前記の課題を解決した。 なお、具体的には微粉回収装置がサイクロンによる微粉回収とバグフィルタに よる超微粉回収によって形成されていることが望ましい。

【０００８】

【作用】

図１は本考案装置の作動の手順を示すフローチャートである。 図１において砕料は空気と共にフィ−ダとブロアによって乾式連続遊星ミルに 供給、粉砕される。粉砕製品は回転ロ−タ型分級機へ空気輸送され、そこで粗粉 と微粉に分級される。粗粉は回収装置で粗粉製品として回収される。微粉はさら にサイクロンおよびバグフィルタなどの回収装置へ空気輸送され、そこで微粉製 品として補集・回収される。清浄空気だけが回収装置を通過し、ブロアによって 大気中に放出される。 分級機は回転ロータ型に限られるが、これは特殊円筒状または円盤状の分級ロ −タを高速回転させる遠心力式風力分級機の一型式である。帯板で作られた多数 の羽根を放射状に配列した円筒状籠型ロ−タを、高速回転させてできる旋回気流 の遠心力と吸引空気の向心力とのバランスにより分級粒度が決定される。粗粒子 は遠心力が向心力にうち勝って分級室壁に沿って下降し、微粒子は逆に向心力が 遠心力にうち勝って羽根をよぎって内部に進み、排気管を通って回収装置に集め られている。

【０００９】 回転ロータ型の分級機自体は新規な技術ではなく、図５における竪型ローラミ ルにおいて分級機１０４として図示しているとおり粉砕製品を粗粉と微粉とに分 休する目的で従来より使用されてきた。 しかしながら回転ロータ型の分級機が連続式遊星ボールミルと組み合せられる と、従来とは全く異なる新しい作用を生じる。すなわち、既に述べたとおり遊星 ボールミルから連続的に排出されてくる微粉は余りに超微粉化されたため表面が 活性化して凝集し、見かけ上粗粉の状態に逆粉砕されることがあるが、分級ロー タに凝集粗粉が直接衝突して分散したり、ロータ内の渦流、乱流に乗って凝集粗 粉同士が衝突して相互に分散したりする作用が進行する。このような分散作用は 超微粉の凝集体が混在する遊星ボールミルからの流入粉末においてだけ見られる 特別の作用であり、回転ロータ型の分級は強力で効率の高い分散機能も同時に兼 ねているといえる。

【００１０】

【実施例】

図２は本考案の実施例を示す縦断正面図である。 図に示すように乾式連続遊星ボールミル１の基本的な構成は従来技術と同様、 主軸１１はモータ１２の回転を変速して受け複数個軸回りに均等に配設したミル ポット１３を公転する。モータ１２によって回転する主軸１１には太陽歯車１４ を周設してミルポット１３の外周に周設した遊星歯車１５と噛合してミルポット １３の自転を作動しミルポットは高速で主軸の回りを公転しつつ自らの中心軸を 中心に自転もする。 砕料Ｓはスクリューフィーダ１６のホッパ１７へ投入されスクリューの回転に 乗せられて定量づつ主軸１１の軸心に穿った供給側軸孔から供給パイプ１８を介 して連続的にミルポット１３の内部へ供給され、ミルポット内に装入されている 粉砕媒体の運動によって粉砕される。 粉砕された微粉は出口側軸孔１９から回転ロータ型分級機２へ連通する。分級 機２は縦向き円筒状のケーシング２１の下方から微粉を吸引し上方へ誘導されて モータ２２によって高速回転するロータ２３へ誘引される。向心力の勝った微粉 だけが分級されて排出されるがこのとき先に述べたように逆粉砕されて凝集した 見かけ上の粗粉を解砕して再び微粉に戻す。微粉はサイクロン３を通過するとき に回収された微粉Ｆ1 とさらにバグフィルタ４を通過するときに回収される超微 粉Ｆ2 とに分けて製品となる。しかしこの分別の必要のないときはバグフィルタ だけの回収によって一括製品としてもよい。分級機２で回収された粗粉Ｒはその まま粗粉製品とする。最終的に清浄となった気流をブロア５が吸引し大気中へ放 出する。

【００１１】 図３は、図１に示す連続遊星ボ−ルミルの遠心力が１６０Ｇ（地球上の重力加 速度の１６０倍）、回転ロ−タ型分級機のロ−タ径がφ１５０ｍｍ，ロ−タ回転 数が２２０Ｈｚ，風量が１．３６ｍ³ ／分の条件で運転したとき、得られる粗粉 製品Ｒ，サイクロンから回収した微粉製品Ｆ1 ，バグフィルタから回収した超微 粉製品Ｆ2 についてそれぞれ６０Ｗ超音波バスの分散処理を３０秒かけたもの （白丸）と、３００Ｗ超音波ホモジナイザの分散処理を５分間かけたもの（黒丸 ）の粒度分布を示したものである。図の向って右側からＲ1 ,Ｆ1 ,Ｆ2 の各製品 特有の曲線を示し、白丸と黒丸が重なって異なる分散処理をしてもその差は殆ど 認められず、この傾向は粒径が小さくても変らないので目的と完全に合致してい る。たとえばどちらの分散条件でも、サイクロンから回収した微粉製品Ｆ1 の平 均径Ｘ₅₀は０．９７μｍ、バグフィルタから回収した微粉製品Ｆ2 の平均径Ｘ₅₀ は０．７６μｍおよび粗粉製品Ｒの平均径Ｘ₅₀は２．４３μｍであった。 ６０Ｗ超音波バスで３０秒間湿式分散する分散条件は前述のとおり粒度測定時 の一般的な分散条件であるので、図１に示すバグフィルタおよびサイクロンから 得られる微粉製品と粗粉製品は逆粉砕していないと評価できる。 その他の実施例として図４に示すように、粗粉をフィーダにフィードバックす ることにより再粉砕し、微粉だけを製品として生産することができる。

【００１２】

【考案の効果】

本考案の乾式微粉砕、分級装置は粉砕能力の卓拔した乾式連続遊星ボールミル を使用し、かつこの場合、処理物を数μｍ以下または１μｍ以下に粉砕する時に どうしても避けることのできなかった逆粉砕現象を解消することが可能となり、 いままで生産することが困難で大きな動力が必要であった数μｍ以下または１μ ｍ以下の粉体を効率良く生産することができる。 この装置が実地に採用されると、従来の微粉、分級装置では到底得られなかっ た超微粉が容易に得られるので、各産業分野における新しい材料、たとえば有効 な機能性材料を創造することができ、いろいろな分野ではかり知れない貢献をす ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のフローチャートである。

【図２】本考案の実施例を示す縦断正面図である。

【図３】本考案の実施例の効果を例示する図表である。

【図４】本考案の別の実施例のフローチャートである。

【図５】従来技術の一つを例示する縦断正面図である。

【図６】別の従来技術における課題を示す図表である。

【符号の説明】

１ 乾式連続遊星ボールミル ２ 回転ロータ型分級機 ３ サイクロン ４ バグフィルタ ５ ブロア 11 主軸 12 モータ 13 ミルポット 14 太陽歯車 15 遊星歯車 21 ケーシング 22 モータ 23 ロータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０７Ｂ 7/083 8925−4Ｄ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 砕料の連続的供給を受け密閉空間内で粉
   砕し、粉砕後の砕料を分級して微粉を製品として回収す
   る乾式微粉砕、分級装置において、乾式の微粉砕のため
   に主軸の回転を受けて公転し、かつそれぞれが自己の回
   転軸を中心に自転する複数のミルポットを主軸の周囲に
   均等に配設し、該ミルポット内へ共に公転する供給部か
   ら供給される砕料を粉砕する乾式連続遊星ボールミルを
   具え、該遊星ボールミルの出口側へ回転ロータ型分級機
   が連結され、該分級機の出口側に粗粉回収装置，微粉回
   収装置およびブロアを組み合せてなることを特徴とする
   乾式微粉砕、分級装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、微粉回収装置がサイ
   クロンによる微粉回収とバグフィルタによる超微粉回収
   によって形成されることを特徴とする乾式微粉砕、分級
   装置。