JPH06206003A - 熱可塑性合成樹脂微粉の製造方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱可塑性合成樹脂のペレットを粉砕し粒子形
状を整えて０．２５ｍｍ或は０．１８ｍｍ以下の細かさ
で粒子がほぼ球状で流動性が良い塗料用繊維コーティン
グ用等の微粉末を製造する。 【構成】 固定円板と回転円板の互に向き合っている面
に放射状で夫々の刃先と刃先の間の隙間が外周に向って
狭くなるようにした円板式粉砕機と、外箱の円筒形内面
に中心線に平行な多数の断面が略三角形の突條と、その
突條と先端との間は僅かな隙間であるようにした外箱の
中心線のまわりに高速で旋回する多数の羽根を有するタ
ーボ式微粉砕機とを直列に結合し、且つターボ式微粉砕
機の吐出口付近の空気と微粉の混合流の温度を粉砕する
合成樹脂の融点以下の軟化温度付近にあるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は粉体塗装に使用する粉体
塗料、或は被服の芯地等の繊維シート用コーテング材と
して使用する熱可塑性合成樹脂の０．２５ｍｍ或は０．
１８ｍｍ以下の細かさの粉末の製造に関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなところに使用される熱可塑性
合成樹脂の微粉は普通直径約４ｍｍ位のペレットとして
生産されている。この粉体塗料用及び芯地コーテング用
として使用される粉末等は一般にペレットを外箱の円筒
形内面に外箱の中心線に直角な断面が略三角形で且つ該
中心線に平行に設けられた多数の突條と、この中心線上
で高速回転する円板の外周に前記中心線に平行でその先
端と前記突條の先端との間は僅かな間隙であるように取
りつけられた多数の半径方向の羽根を有する図１のター
ボ式微粉砕機１７のようなもので粉砕して製造されてい
る。

【０００３】しかしＭＦＲ（メルトフローレート ＪＩ
ＳＫ６７６０）が大きな値の樹脂、例えば密度０．９２
ｇ／ｃｍ³ ＭＦＲ５０、軟化温度７７°Ｃ、融点１０９
°Ｃ、脆化温度−６０°Ｃの低密度ポリエチレンペレッ
トは延展性に富み、大きな衝撃を与えても細かく粉砕さ
れない。

【０００４】度々衝撃を与えると急激に温度が上昇し、
融け出し易いので、従来は液体窒素（沸点−１９６°Ｃ
気化潜熱４８ｋｃａｌ／ｋｇｆ）で前記の脆化温度以
下に冷却し著しく脆くして極低温に保たれているターボ
式微粉砕機に供給して粉砕している。

【０００５】図４に示すような従来の極低温粉砕装置に
於けるターボ式微粉砕機４０、ダクト４１、サイクロン
分離器４２、ダクト４３、ブロワー４４、ダクト４５は
閉回路を構成していて、該閉回路内に低温の窒素ガスが
循環している。

【０００６】液体窒素４６は弁４７を通って冷却槽４８
の下半部に供給される。ペレット４９は機密回転弁５０
によって冷却槽４８の中の液体窒素５１の中に落され、
脆化温度以下に冷却され、つづいてスクリューエレベー
タ５２で引き上げられ、ターボ式微粉砕機４０に供給さ
れて粉砕作用を受けて細かな粉体となり、窒素ガスに伴
われてサイクロン分離器４２に送られ、窒素ガスと別れ
る。

【０００７】サイクロン分離器４２の下部の気密回転弁
５３より取り出された粉体は振動篩５４で篩い分けられ
網の目を通った微粉５５は製品として装置外に取り出さ
れ、網の目を通らなかった粗粉５６はペレット４９に加
えられて冷却槽４８に戻される。

【０００８】冷却槽４８の中で液体窒素５１が蒸発して
生じた極低温の窒素ガス５７はパイプ５８を通ってダク
ト４５の中に入り、ターボ式微粉砕機４０に入り、この
粉砕機の内部の冷却に使用される。余剰となった窒素ガ
ス５９は弁６０より取り出されペレット４９の予冷却に
使用される。

【０００９】本装置は外部からの熱の侵入を少なくする
ために表面は断熱材で覆われている或は真空断熱をして
ある。

【００１０】極低温の粉砕であるため製造された微粉の
単位重量当たりの電力消費量は著しく少ない。

【００１１】液体窒素の消費量は前記のような性質の合
成樹脂の０．１８ミリ以下の微粉を製造する場合、微粉
１ｋｇｆ当り約３ｋｇｆとなっている。現在の市場価格
ではタンクローリーで運ばれて来た液体窒素１ｋｇｆの
価格は電力３ＫＷＨ程度となっているので、液体窒素の
費用は微粉１ｋｇｆ当り電力９ＫＷＨ相当の高額のもの
となっている。

【００１２】微粉の粒子の形状は極低温で脆化させて、
衝撃粉砕を行っているので角張ったものとなっている。

【００１３】粉砕原料が替わる度に装置の内部を清掃し
なければならないが、上記のように装置の表面は凡て保
冷工事を施してあるので分解清掃は容易なものではな
い。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は熱可塑性合成
樹脂ペレットより０．２５ｍｍ或は０．１８ｍｍ以下の
細かさで、しかも粒子が球状である粉末を製造する方法
と装置を提供しようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】共通の中心線上で互に向
き合っている固定円板と高速回転する回転円板の相い対
する面の外周に近い環状部分に略放射方向に配列され夫
々の刃先と刃先の間の前記中心に平行な方向の間隙が、
円板の外周に向って狭くなるような多数の刃を有し、固
定円板の中心部に供給された原料を表面から切削し、外
箱に設けた排出口より搬送用空気と共に排出するように
した円板式粉砕機と、

【００１６】外箱の円筒形内面に外箱の中心線に直角な
断面が略三角形で中心線に平行に設けられた多数の突條
と、この中心線上で高速回転する円板の外周に前記中心
線に平行で、その先端と前記突條の先端との間は僅かな
間隙であるように取りつけられた多数の半径方向の羽根
を有し、外箱の一端に設けた供給口より空気と共に機内
に供給された原料を粉砕し、外箱の他端に設けた吐出口
より排出するようにしたターボ式微粉砕機とを、

【００１７】円板式粉砕機の排出口と、ターボ式微粉砕
機の供給口をダクトで連結して直列に結合すると共に、
該ターボ式微粉砕機の排出口付近の排気の温度の計測装
置とターボ式微粉砕機を通過する空気の流量を調節する
手段とを設けるものである。

【００１８】

【作用】円板式粉砕機の固定円板の刃と回転円板の刃の
間に落下したペレットは回転円板によって回転円板の約
半分の角速度で回転円板の中心線のまわりに旋回させら
れる。

【００１９】遠心力の作用で固定円板と回転円板の外周
に向って送られているうちに、固定円板の刃と回転円板
の刃の間の前記中心線に平行の間隙は外周に向って除々
に狭くなっているので、固定円板の刃と回転円板の刃に
よって表面から薄く細長く削り取られる。

【００２０】このようにして製造された細長い粒子形状
の粉体は外箱に設けられた排出口を通って空気と共にタ
ーボ式微粉砕機に送り込まれる。

【００２１】ターボ式微粉砕機の外箱の円筒形内面の略
三角形断面の突條と突條との間が僅か数ミリで、先端が
１００乃至１３０ｍ／ｓの高速で回転する多数の半径方
向の羽根の作用で突條と突條の間には高速回転する空気
渦流が発生し、回転羽根の先端部の背後には多数の高速
回転しながら回転羽根と共に空間を移動する渦流が発生
している。

【００２２】ターボ式微粉砕機の内部に送り込まれた円
板式粉砕機で製造された薄くて細長い粉体は前記の渦流
によって引きちぎられて微粉となる。

【００２３】激しい空気渦流中の空気の内部摩擦によっ
てターボ式微粉砕機の内部の空気は排出口に向って高温
となっている。この空気によって前記微粉は温められて
軟くなり、表面張力の作用で球形となる。

【００２４】ターボ式微粉砕機の内部を通過する空気量
を調整することによって前記の空気温度を調節し、粒子
を球形に整えしかも融け出さないようにすることが出来
る。

【００２５】本発明によればターボ式粉砕機に供給され
る原料は円板式粉砕機で予め薄く、細長く、且つ細かく
なっていて、軽く単位重量当りの空気抵抗が大きいので
直接半径方向の羽根に激しく打撃加速される現象は少な
い。

【００２６】従ってペレットが羽根に打撃されたり、外
箱の内面の突條に衝突したりして度々の衝撃によって温
度が高められて融け出したり或は粒子が２個の小さな粒
子に粉砕される時に互に糸を引いて離れ、夫々の粒子に
長い尾が付いて著しく流動性が阻害された粉末となるこ
とは防止されている。

【００２７】

【実施例】本発明の実施例を図１乃至図３によって説明
する。円板式粉砕機１の外箱２の内部には同一の中心線
Ａ−Ａ上にある固定円板３と回転円板４があり、その向
き合っている面には中心線Ａ−Ａより略放射状に配列さ
れた刃先と刃先の間の中心線Ａ−Ａに平行な間隙が外周
に向って狭くなるような多数の刃５、６が設けてある。

【００２８】該回転円板４は外箱２に取り付けられた軸
受箱７の内部の軸受で支持されていて、端部のプーリ８
に掛けられたベルト（図示せず）によって図の矢印の方
向に中心線Ａ−Ａのまわりに高速回転する軸９に取り付
けてある。

【００２９】外箱２には空気取入口１０、空気流量調節
弁１１、排出口１２が設けられており、ホッパー１３、
ギヤードモータ１４、これによって駆動されるスクリュ
ー１５よりなる原料供給機１６が取り付けられている。

【００３０】ターボ式微粉砕機１７の外箱１８の円筒形
内面には中心線Ｂ−Ｂに直角な断面が略三角形で、中心
線Ｂ−Ｂに平行な多数の突條１９がある。

【００３１】外箱１８の端部に設けられた軸受２０、２
１で支持されプーリ２２に掛けられたベルト（図示せ
ず）によって高速回転する軸２３に取り付けられた数個
の円板２４の外周には中心線Ｂ−Ｂで半径方向の多数の
羽根２５が設けられてある。

【００３２】外箱１８には供給口２６、と吐出口２７が
あり、吐出口２７より排出される空気と粉砕微粉の混合
流の温度を指示調節する温度指示調節計２８が取り付け
てある。

【００３３】円板式粉砕機１の排出口１２とターボ式微
粉砕機１７の供給口２６とはダクト２９で結合されてい
る。ターボ式微粉砕機１７の吐出口２７、にはダクト３
０、サイクロン分離器３１、ダクト３２、ブロワー３３
が接続している。サイクロン分離器３１の底部の気密回
転弁３４の下方には振動篩３５が設けてある。

【００３４】ブロワー３３の作用で空気３６は円板式粉
砕機１の空気取入口１０から外箱２の中に入り、排出口
１２、ダクト２９、ターボ式微粉砕機１７の供給口２６
から外箱１８の中に入り、吐出口２７、ダクト３０、サ
イクロン分離器３１、ダクト３２、ブロワー３３を経て
大気に放出されている。

【００３５】熱可塑性合成樹脂のペレット３７は原料供
給機１６によって円板式粉砕機１の内部に送り込まれ、
固定円板３の刃５と回転円板４の刃６によって表面から
薄く削り取られて細長い粉末となり、空気取入口１０よ
り外箱２に入った空気に伴われ、ダクト２９を通ってタ
ーボ式微粉砕機１７の内部に送り込まれる。

【００３６】この送り込まれた粉末３７ａは外箱１８の
内面の多数の断面が略三角形の多数の突條１９の背後の
溝の中で高速回転する空気渦流１９ａと中心線Ｂ−Ｂの
まわりを旋回する羽根２５の背後で高速回転しつつ羽根
２５と共に高速で移動する空気渦流２５ａによって細か
く切断される。

【００３７】同時に激しい空気渦流によって発熱し吐出
口２７に向っている空気流中で温度が昇り軟かくなり表
面張力の作用で球体となる。

【００３８】吐出口２７よりダクト３０を通り、サイク
ロン分離器３１に入った空気と粉体との混合流はサイク
ロン分離器３１で空気と粉体とに分離され、気密回転弁
３４より振動篩３５の網の上に供給され、網の目を通っ
た微粉３８は製品として装置外に取り出される。網の目
より粗いものがあるときは再粉砕粉３９として再び原料
供給機１６に戻される。

【００３９】ターボ式微粉砕機１７の内部の空気の温度
は原料供給機１６の供給量が一定に保たれている場合、
流量調節弁１１によって空気の流量を増大すると低下
し、流量を減少すると上昇する。

【００４０】ターボ式微粉砕機１７の中の粉砕原料は数
秒分の少量であるのでこの温度調整は容量である。空気
流量の調節は流量調節弁によらないでブロワー３３の回
転数をインバーターで制御して実施することも可能であ
る。

【００４１】突條１９の断面形状は図３に示す形状の略
正三角形に限定されるものでなく、直角三角形或は尖っ
た先端のある波形とすることも出来る。

【００４２】［実験例］固定円板と回転円板の外径３０
０ｍｍ刃数４８０、回転円板の周速約９０ｍ／ｓ、１１
ｋｗ電動機附の円板式粉砕機と外箱の内径４００ｍｍ軸
方向長さ４２５ｍｍ、半径方向の羽根の外周上の数２
８、周速１１０ｍ／ｓ、２２ｋｗ電動機附のターボ式微
粉砕機を図１に示すように直列に結合し、ターボ式微粉
砕機の排気温度８０±２°Ｃとした場合、前記のＭＦＲ
５０の低密度ポリエチレンの０．１８ｍｍ以下の微粉の
生産量は約２０ｋｇｆ／ｈであった。このときの微粉１
１ｇｆ当りの電力消費量は１．２ＫＷＨとなる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば熱可塑性合成樹脂の０．
２５ｍｍ或は０．１８ｍｍ以下で粒子の形状がほぼ球形
で流動性の良い塗装用、接着用などに用いられる粉末を
製造することが出来る。

【００４４】ＭＦＲが４０以上で融点が低く融け易く、
従来は液体窒素を用いて脆化させなければ粉砕できなか
ったようなものでも、著しく経済的に上記のような粉末
とすることが出来る。

【００４５】ＭＦＲが小さく弾性に富んでいて液体窒素
で冷却したものに衝撃を加えても飛び跳ねまわって充分
に細かくならない原料でも上記のような粉末とすること
が出来る。

【００４６】粉砕すべき原料は球形のペレット以外に小
円筒状のペレット或は小片状のものでも本発明を実施す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の垂直縦断面図である。

【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。

【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図である。

【図４】先行技術の極低温粉砕装置の系統図である。

【符号の説明】

１ 円板式粉砕機 ３ 固定円板 ４ 回転円板 ５ 放射状の刃 ６ 放射状の刃 １１ 空気流量調節弁 １７ ターボ式微粉砕機 １９ 突條 ２５ 半径方向の羽根 ２８ 温度指示調節計 ３１ サイクロン分離器 ３３ ブロワー ３６ 空気 ３７ 熱可塑性合成樹脂ペレット ３８ 微粉（製品）

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ２９Ｂ 13/10 9350−4Ｆ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性合成樹脂のペレット或は小片を
   その表面から刃物で切削して細長い粒子形状の粉体を作
   り、これをこの合成樹脂の軟化点付近の温度を持った多
   数の激しい空気渦流によって切断し、且つ球状に変化さ
   せて流動性の良い微粉にすることを特徴とする熱可塑性
   合成樹脂微粉の製造方法。
2. 【請求項２】 共通の中心線上で互いに向き合っている
   固定円板と高速回転する回転円板の相い対する面の外周
   に近い環状部分に略放射状に配列され、夫々の刃先と刃
   先との間の前記中心線に平行な方向の間隙が円板の外周
   に向って狭くなるような多数の刃を有し、固定円板の中
   心部より内部に供給されたペレット或は小片を表面から
   薄く細長く切削するようにした円板式粉砕機と、外箱の
   円筒形内面に、外箱の中心線に直角な断面が略三角形で
   中心線に平行に設けられた多数の突條と、この中心線上
   で高速回転する円板或は円筒の外周に前記中心線に平行
   で、その先端と前記突條の先端との間は僅かな間隙であ
   るように取りつけられた多数の半径方向の羽根を有し、
   略三角形の突條と高速回転する羽根の先端付近に生じる
   多数の激しい空気渦流によって機内に供給された原料を
   切断するようにしたターボ式微粉砕機とを直列に結合し
   たことを特徴とする熱可塑性合成樹脂微粉の製造装置。
3. 【請求項３】ターボ式微粉砕機の排気温度が微粉にしよ
   うとする熱可塑性合成樹脂の融点以下で軟化点付近の温
   度に保たれるように、ターボ式微粉砕機を通過する空気
   の流量を調節する手段を具備することを特徴とする請求
   項２に記載の熱可塑性合成樹脂微粉の製造装置。