JPH10216575A

JPH10216575A - 造粒装置及び造粒方法

Info

Publication number: JPH10216575A
Application number: JP3997997A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamaya; 孝志山家
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 1998-08-18

Abstract

(57)【要約】【課題】同一装置により、顆粒径の粒度分布の幅が狭
く、任意の粒径で、しかも、均一な顆粒を得ることがで
きる造粒装置の提供。【解決手段】圧力噴霧ノズル５に振動子６を具備し、
スラリーを噴霧すると同時に、圧力噴霧ノズル５に上下
に振動を加えるようにしたことを特徴とする造粒装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス等の
顆粒の製造に使用される造粒装置及びその造粒装置によ
る顆粒の造粒方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セラミックスの製造には、原料粉末を混
合、仮焼、粉砕、造粒した後、成形し、本焼成する工程
が一般的に用いられている。

【０００３】その中で、成形は、鋳込み成形、射出成
形、等方成形、乾式成形等の方法があるが、中でも、乾
式成形は、複雑な製品形状を容易に大量に得ることがで
きることから、一般的に用いられている。

【０００４】又、乾式成形は、穴のあいたダイスに粉末
を充填し、上下のパンチにて粉末を圧密し、必要とする
製品形状を得るものである。

【０００５】現在、この乾式成形により製造されている
セラミックスに広く用いられる乾式成形用粉末は、工程
の簡便さ、造粒粉末の流動性の良さにおいて優れる、ス
プレードライヤーにより製造されるものが多い。

【０００６】これは、熱風を吹き込んだチャンバー内
に、固形分と溶媒からなるスラリーをオリフィスから噴
霧し、表面張力によって球状となった液滴から溶媒を蒸
発させて、乾燥と造粒を同時に行う方法である。

【０００７】図３に示すように、オリフィス１から高速
に流出するスラリーの液膜２は、オリフィス１から遠ざ
かる距離により薄くなり、速度の低下にも伴い、自然と
表面張力により液膜状態からスラリーの液滴３状態に推
移するものである。

【０００８】ところが、液膜２から液滴３が生じる際
に、液滴３の元になる体積部分にばらつきがあると、不
完全な分離が起き、例えば、２個に分離すべきところ
が、中間に微妙な３個めの液滴３ｂを生じてしまった
り、分離せずに大きな液滴３ｃを生じてしまったり、均
一な粒度分布を持つ顆粒が得られにくいという問題もあ
った。

【０００９】又、このようにして造粒される顆粒には、
次のような性質が求められる。均一な製品密度を得るために、粉末の流動性が良く、
ダイスの中に均一に充填されること。製品に対応する金型の大きさに応じた顆粒のサイズで
あること。

【００１０】つまり、顆粒は、適当なサイズに制御さ
れ、微粉末、粗粉末等が少なく、均一な粒度分布を持
ち、球形に近いことが要求される。

【００１１】スプレードライヤーの圧力ノズルによる噴
霧方式において、顆粒の元となる噴霧液滴の大きさは、
下式によって表されることが知られている。

【００１２】Ｄp＝４１.４ｄｅ^1.59×Ｗ^-0.54×σ^0.71×μ^0.22 Ｄp：噴霧により生じる液滴径、ｄｅ：オリフィス径
（ｍｍ）、Ｗ：液供給速度（ｇ／Ｓ）、σ：表面張力
（ｄｙｎｅ／ｃｍ）、μ：液粘度（ｃＰ）

【００１３】上式において、表面張力σと液粘度μは、
スラリーの調整により決定するものである。又、オリフ
ィス径ｄｅは、必要とする生産能力により範囲が限定さ
れる。つまり、スプレードライヤーの運転条件としてス
ラリー液滴径を調整する手段は、液供給速度Ｗのみであ
る。

【００１４】しかしながら、スラリー液滴径は、実際に
は、必要とする生産量、及び熱バランスによる排気系の
耐熱温度による下限があり、又、スラリーラインの耐
圧、及びポンプ能力による上限がある。又、他の要因が
変動した場合には、スラリー液滴径を調整する余地が小
さいものとなっており、実生産に支障をきたす場合もあ
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】スプレードライヤーに
おいて、主にオリフィス径ｄｅは、設備の生産量から決
定されるため、生産量を多く設計しようとすると、大き
な径のオリフィスを用いなければならず、必然的に顆粒
径は大きくなり、逆に、生産量の少ない設備では、小さ
な顆粒径になるという問題があり、必要な顆粒径と必要
な設備サイズとは、必ずしも一致しないという問題があ
った。

【００１６】従って、本発明の技術課題は、従来の上記
欠点を解決し、粒度分布の幅が狭く、均一な顆粒を得る
ことができる造粒装置及び造粒方法を提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
鑑み、調査・検討を進めた結果、スプレードライヤーに
よりセラミック顆粒を製造する際に、スラリーを噴霧す
るノズル部分に振動子を具備した造粒装置で、スラリー
を噴霧すると同時に、ノズルに対し振動を加えながら造
粒することで、均一な顆粒ができる造粒方法を見い出し
た。

【００１８】即ち、本発明は、固形分と溶媒からなるス
ラリーを噴霧することにより、溶媒を除去して造粒粉末
を得る造粒装置において、スラリーを噴霧する圧力噴霧
ノズルに振動子を具備したことを特徴とする造粒装置で
ある。

【００１９】又、本発明は、上記造粒装置において、前
記振動子の振動周波数を変更できるようにしたことを特
徴とする造粒装置である。

【００２０】又、本発明は、上記造粒装置による顆粒の
造粒方法において、前記振動子に振動を加え、前記圧力
噴霧ノズルを振動させながらスラリーを噴霧して顆粒を
造粒する造粒方法である。

【００２１】本発明によれば、スラリーを噴霧する圧力
噴霧ノズル部分に振動子を具備し、スラリーを噴霧する
と同時に、圧力噴霧ノズルに振動を加えてオリフィスを
振動させることにより、スラリーの液膜には、振動に応
じ、その厚みが厚い部分と薄い部分が交互に生じる。

【００２２】スラリーの液膜の薄い部分は、くびれ状と
見なすことができ、このくびれ部分が、スラリーの液膜
がスラリーの液滴となる時のきっかけとなる。つまり、
振動数の変化に応じて、くびれの間隔を変えることによ
り、スラリー液滴の大きさを調整することが可能であ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００２４】図１は、本発明の実施の形態によるスプレ
ードライヤーの説明図である。図２は、本発明の造粒装
置の圧力噴霧ノズルからのスラリーの噴霧状態の説明図
である。

【００２５】図１において、スプレードライヤーチャン
バー４内に導入されたスラリー供給管７の先端に、スラ
リーを噴霧するための渦巻き室型の圧力噴霧ノズル５が
取り付けられ、更に、この圧力噴霧ノズル５の先端部に
圧電タイプの振動子６が取り付けられている。

【００２６】又、この振動子６は、圧力噴霧ノズル５か
らスラリーを噴霧すると同時に、圧力噴霧ノズル５に振
動が加えられるように構成されており、図２に示すよう
に、圧力噴霧ノズル５に設けられたオリフィス１を、例
えば、矢印９のように、上下に振動させることにより、
スラリーの液膜２には、振動に応じ、その厚みが厚い部
分と薄い部分が交互に生じる。即ち、スラリーの液膜２
の薄い部分は、くびれ状と見なすことができ、このくび
れ部８が、スラリーの液膜２からスラリーの液滴３とな
る時のきっかけとなる。

【００２７】つまり、振動数によって、くびれの間隔を
変えることにより、スラリーの液滴３の大きさを調整す
ることが可能であり、オリフィス１から噴霧されるスラ
リーは、スラリーの液滴３となって、図１に示すスプレ
ードライヤーチャンバー４内を落下し、乾燥、造粒が同
時に行われる。

【００２８】

【実施例】

（実施例１）図１に示す造粒装置において、圧力噴霧ノ
ズル５のオリフィス径を１.０ｍｍとし、オリフィス部
での渦巻による中空部分とオリフィス径の比である流量
係数は、０.５とした。又、スラリーは、Ｍｎ−Ｚｎフ
ェライト原料を混合、仮焼、粉砕したものを用い、スラ
リー中の固形分の比率を６０ｗｔ％とし、液供給量は、
８０ｋｇ／Ｈｒとした。

【００２９】又、スラリーをスラリー供給管７から噴霧
する際、圧力噴霧ノズル５の先端部付近に取り付けた圧
電タイプの振動子６を、スラリーの噴霧と同時に振動
し、圧力噴霧ノズル５自体に振動を加えた。振動数は、
スラリーの液膜２の厚みと同一の長さの節目を得ると
し、１５０ｋＨｚとした。なお、従来例との比較とし
て、同条件にて振動を加えないで噴霧を行い、顆粒を得
た。

【００３０】このようにして得られた顆粒の平均粒径
は、本発明での顆粒径、従来での顆粒径共に１４０μｍ
であった。又、顆粒の粒度分布についての結果を図４に
示す。

【００３１】以上の実施例１で、図４により、本発明に
よる顆粒の粒度分布曲線Ａと従来法による顆粒の粒度分
布曲線Ｂとを比較すると、顆粒の平均粒径は同一である
が、本発明によるものの方が、粒度分布の幅が狭く、シ
ャープな分布を持つ顆粒が得られていることが分かる。

【００３２】（実施例２）実施例１と同じ装置で振動子
６の振動数を１００ｋＨｚとして、実施例１で使用した
スラリーと同一のスラリーを用いて、セラミック顆粒の
製造を行い、振動子６に振動を与えない従来法で得られ
た顆粒と比較した。

【００３３】その結果、本発明により得られた顆粒の平
均粒径は１６０μｍで、従来法で得られた顆粒の平均粒
径は１４０μｍであり、本発明で得られた顆粒の平均粒
径が２０μｍほど大きくなっていることが分かった。
又、図５に示した顆粒の粒度分布から、本発明による顆
粒の粒度分布曲線Ａは、従来法による顆粒の粒度分布曲
線Ｂと比較して、粒度分布の幅が狭く、シャープな分布
であることが分かる。

【００３４】以上のことにより、本発明によれば、製造
時におけるスラリー液滴径の調整をする幅が広がり、円
滑な生産をすることが可能となる。更に、設計段階で必
要とする大きさの顆粒を得るオリフィス径は、ほぼ決定
されてしまうが、本発明を用いることにより、小さなオ
リフィス径で大きな顆粒を得る等、設計の自由度が上が
り、設備の小型化、最適化を図ることが可能である。

【００３５】又、先に述べたように、オリフィスから高
速に流出する液膜は、オリフィスから遠ざかる距離によ
り薄くなり、速度の低下に伴い、自然と表面張力によ
り、スラリーの液膜状態からスラリーの液滴状態に推移
するものであるが、スラリーの液膜に振動を与え、強制
的に連続のくびれ部を付加すれば、このくびれ部をきっ
かけとして、表面張力による分離が始まるため、印加振
動周波数により、任意の大きさで、かつ、均一な粒度分
布の顆粒が得られることがわかった。

【００３６】

【発明の効果】以上、述べたごとく、本発明の造粒装置
及び顆粒の造粒方法によれば、噴霧を行うノズル部分に
振動を加えることにより、均一な粒度分布の顆粒を得る
ことができ、又、同一の装置により、容易に異なる径の
顆粒を得ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプレードライヤーの説明図。

【図２】本発明による噴霧の状態の説明図。

【図３】従来法による噴霧の状態の説明図。

【図４】本発明の実施例１及び従来法により得られた顆
粒の粒度分布を比較するための図。

【図５】本発明の実施例２及び従来法により得られた顆
粒の粒度分布を比較するための図。

【符号の説明】

１オリフィス２液膜３，３ｂ，３ｃ液滴４スプレードライヤーチャンバー５圧力噴霧ノズル６振動子７スラリー供給管８くびれ部９矢印Ａ本発明による顆粒の粒度分布曲線Ｂ従来法による顆粒の粒度分布曲線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固形分と溶媒からなるスラリーを噴霧す
ることにより、溶媒を除去して造粒粉末を得る造粒装置
において、スラリーを噴霧する圧力噴霧ノズルに振動子
を具備したことを特徴とする造粒装置。
【請求項２】請求項１記載の造粒装置において、前記
振動子の振動周波数を変更できるようにしたことを特徴
とする造粒装置。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の造粒装置
による顆粒の造粒方法において、前記振動子に振動を加
え、前記圧力噴霧ノズルを振動させながらスラリーを噴
霧して顆粒を造粒する造粒方法。