JPS62269739A - 粒子加工方法および装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 崖１上屋上月丘！ 本特許は粉体の混合・造粒・コーティングなどに使用す
る粒子加工方法および装置に関する。

丈来夏伎■ 例えば、粉体に液を加えて造粒する場合、■灰拌羽根で
攪拌することにより固液を分散・混合・混練して粒子を
形成する攪拌造粒法、■気流中に分散・混合させた粉体
層に、液を噴霧して粉末同士を付着凝集させて粒子を形
成する流動造粒法、■回転する容器の中で粉体を転勤混
合させ、その上に液を噴霧し粉末同士を付着凝集させる
転勤造粒法、■予め粉末と液とを混練しておき、それを
ダイスより押し出して粒子を形成する押出し造粒法、０
粒になるべき成分を熔かすか懸濁した液を、ノズルまた
は回転円盤を用いて微粒化し、それを熱風または乾燥空
気によって乾燥して粒子を形成する噴霧造粒法が採用さ
れている。

−Ｂ　＜ｎ゛Ｌ、　；　　　ロ　占 粒子を加工して付加価値の高い製品を製造する場合、屡
々、粒度の揃った、球形度のよい、而も嵩密度の高い粒
子が要望される。このような粒径の揃った球形度と嵩密
度の高い粒子の形成手段として、上記造粒方法の何れに
も夫々難点が認められる。

即ち、公知の攪拌造粒法で造った粒子は粒度分布が広（
、流動造粒法で造った粒子は嵩密度が小さく、また転勤
造粒法で造った粒子は粒度分布が広い、更に押出造粒法
で造った粒子は、粒度分布は狭いが、球形度が低い。ま
た噴霧造粒法で造った粒子は、球形度はよいが、粒度分
布が広い。

一方、実公昭５３−１１４１９号公報には回転刃と固定
刃を備えた破砕造粒装置が記載されているが、破砕造粒
によっ□て形成された粒子は粒度分布が広く、球形度を
実用上満足すべき水準に維持することも困難である。

このように粒度分布・球形度・嵩密度の各方面から見て
、現状では実用上満足すべき造粒方法が見当たらない。

本発明の主要な目的は、在来の造粒方法に認められてい
る上記の如き問題点の解決手段を提供することにある。

Ｃ１占を　　°　　る　　　の　　・ 斯かる目的に鑑みて本発明は、容器の中に粉末と所定量
の液を投入し、攪拌方向に流動する造粒過程の粒子を固
定刃または回転刃にｉＩｉ突させて粒子に衝撃を加える
と共に、攪拌羽根と固定刃または回転刃との間に粒子を
挟み込んで、ｔｉ拌羽根と固定刃または回転刃との相互
作用によって、粗大粒子を選択的に破砕し、それによっ
て整粒作用を行なわせながら、付着凝集・転動圧密・破
砕整粒を平行して行なわせる粒子加工方法、ならびに容
器の中に粉末と所定量の液を投入し、高速回転する攪拌
羽根によって攪を牢を行い粉末を付着結合させて粒子を
形成する粒子加工装置において、円筒状容器の中心に支
承された回転軸に、回転方向に向かって下り勾配になっ
た傾斜面と略水平な面とを併有する攪拌羽根を取付け、
該攪拌羽根を円筒状容器の底部に近接配置すると共に、
上記攪拌羽根の水平面の直上に近接して固定刃または回
転刃を取付けた粒子加工装置を要旨とする。

立且 高速回転する攪拌羽根を円筒状容器の底部に取付け、該
攪拌羽根の直上部に鋭利な端部を有する固定刃または回
転刃を取付け、攪拌羽根と固定刃または回転刃の相対運
動を利用して整粒作用を促進し、真球度と粒度分布の均
一性に優れた嵩密度の高い粒子を形成する。

１１−ロー 攪拌羽根（１）は、第１図ＡＢ、第２図および第３図に
示すように旋回流発生部として機能する回転方向に向か
って下り勾配をなし２５乃至５０度の傾斜角を有する傾
斜面（ｌａ）と、該傾斜面の後方に連設され整粒部とし
て機能する略水平もしくは水平に近い緩やかな曲面を持
った水平部（１ｂ）から構成されている。該攪拌羽根（
１）の真上に、且つ、円筒状容器（４）の内周壁面に近
接して設けられた固定刃（２）または回転刃（３）は、
半径方向の長さが円筒状容器（４）の内周壁面から中心
方向に測って該円筒状容器（４）の半径の１６以下で、
鋭利な尖端を有し、且つ、攪拌羽根（１）の水平部（１
ｂ）より１鶴乃至５鷹富上方に、更に望ましくは攪拌羽
根（１）の水平部（１ｂ）から垂直距離にして１．５ｆ
ｌ乃至２．５ｆｉ上方に位置するように、そして刃面を
略水平にまたは若干の勾配をつけて取付ける。円筒状容
器（４）内に配設される固定刃（２）は、円筒状容器（
４）の容量に応じて１枚乃至複数枚取付ける。一方、回
転刃（３）は、円筒状容器（４）の上部から懸垂した回
転軸（図示省略）または攪拌羽根（１）の回転軸（５）
に対して軸心を一致せしめた状態で支承された回転軸（
５ａ）に取付けられ、攪拌羽根（１）の回転方向と逆方
向に回転する０回転刃（３）は前記固定刃（２）と同じ
く、攪拌羽根（１）の水平部（１ｂ）に対して刃面が略
平行になるように取付ける。

上記攪拌造粒装置の機能を、直径Ｌｏｏｍｍの小型実験
機で行なった実施例に基づいて説明する。この装置の攪
拌羽根（１）の旋回流発生部（１ａ）の傾斜は３０度、
その長さは３０９、整粒部（１ｂ）の長さは２（ｈａｍ
で略水平になっている。攪拌羽根の回転方向に沿う先端
は円筒状容器（４）の内壁面との°間に０．５鶴の間隔
を保っている。

この攪拌羽根（１）を３００乃至１５００ｒｐｍで回転
する。容器壁の一カ所に容器直径方向の幅１５ｍ、円周
方向の長さ１３重諷、厚さ０．２ｆｉの固定刃（２）を
刃面を略水平方向に指向させた状態で取付る。固定刃（
２）の取付は位置を攪拌羽根（１）の整粒部の翼面（１
ｂ）から垂直距離にして、１．Ｏｎ乃至３０ｗの間で変
化させ、取付は位置の影響を調べた。

粉末処方は、乳ｍ：６０重量部、微結晶セルロース：１
０重量部、コンスターチェ３０重葺部とし、それらを前
記円筒状容器（４）内に仕込み、攪拌しながら３５ｃｃ
の水を滴下した後、約１０分間、１５００ｒｐ−で攪拌
した。

得られた粒子を乾燥し、粒度分布と嵩密度を測定すると
ともに、粒形を観察した。計測結果を第４図Ａ乃至Ｆな
らびに下記第１表に示す。

尚、第４図Ｇは、水平な整粒部を持たない在来の攪拌羽
根と固定刃を用いた後記比較例によって得られた粒子の
粒度分布を示す。

□ □−］ 第１表 上記実験結果から固定刃（２）の取付は位置が羽根（１
）の整粒部（ｌｂ）から測った垂直距離で表示して２０
ｎ以下になると、粒度分布が極めて均一になり公知の押
出造粒法で得られる粒子の粒度分布に匹敵した状態が得
られた。なお球形度については、第５図に示す如く本発
明によって得られた顆粒は、転勤造粒法または噴霧造粒
法に匹敵する水準に維持されていることが確認された。

上Ｊ１医 上記実施例１では回転方向に向かって下り勾なった傾斜
面（１ａ）と略水平な整粒部（１ｂ）とを併せ持った攪
拌羽ｆ！！（１）を用いたが、傾斜面と整粒面の効果を
確認するため、水平な整粒部（１ｂ）を持たない一在来
の攪拌羽根と上記実験に用いた固定刃（２）とを組み合
わせて、同じ処方による同一条件の実験を行った。その
結果を第４図Ｇに示す。

第４図Ａ乃至Ｇから理解されるように、整粒部として機
能する水平部（１ｂ）を持たない在来の攪拌羽根には整
粒効果が認められず、回転方向に向かって下り勾配に傾
斜する面と略水平な面を併せ持つ本発明の攪拌羽根（１
）と固定刃（２）との相互作用によって、始めて球形度
の維持に効果的な整粒機能が発現することが確認された
。

一尖路皿１ 次に、固定刃（２）の代わりに第２図に示すように攪拌
羽根（１）との対向面が水平面を形成し回転半径方向の
長さが　１５鶴の回転刃（３）を用意し、該回転刃を攪
拌羽根（１）の回転軸（１ａ）に対して同心配貨された
第２の回転軸（５ｂ）に取付けた。この状態で回転刃（
３）の刃面を攪拌羽根（１）の水平部（１ｂ）の上方に
垂直離間距離２．５ｆｉを維持して対向配置し、その外
端が容器（４）周壁内面に沿って移動するように該回転
刃（３）を回転駆動した。

本実施例におい°ζは、回転刃（３）の回転数を０乃至
５００ｒｐｍの範囲に亘って変化させなから造粒挙動を
観察した。尚、攪拌羽根（１）の回転数は１１０００ｒ
ｐ＋で、処方と操作条件は上記実施例１と同一に設定し
た。計測結果を第６図Ａ乃至りに示す、これから判るよ
うに、回転刃（３）の回転数が上昇するに従って、粗粒
は減少するか、逆に微粉は多くなる。しかし、全体とし
て粒度分布は在来方法による場合に比較して著しく均一
である。

以下、本発明装置による造粒特性について詳述する。′
ａ拌羽根の高速回転に伴い、その旋回流発生部（１ａ）
の働きにより粒子層が旋回流動を起こし、それが粒子に
転動圧密作用を与えて球形化を促進する０粒子が旋回流
発生部（１ａ）に沿って移動し攪拌羽根（１）の水平部
分即ち、整粒部（１ｂ）に到達すると、粒径の大きな粒
子は固定刃（２）の鋭利な尖端に当たって破砕され、粒
径の小さな粒子は固定刃（２）への衝突を避けて旋回移
動する。また、攪拌羽根（１）の水平部（１ｂ）と固定
刃（２）との間隙を通過することのできない粗大粒子は
破砕される。

このようにして旋回流動による転動圧密作用による球形
化と、粗大粒子の破砕乃至は磨砕による整粒が平行して
行なわれる。整粒効果は固定刃（２）と攪拌羽根（１）
の整粒部（１ｂ）の相互作用によって発現するか、この
際、攪拌羽根（１）の水平部（１ｂ）と固定刃（２）と
の垂直距離が重要になる。即ち、該垂直距離が大きい場
合には粗大粒子の破砕乃至磨砕効果は小さく、得られる
粒子の平均粒径が増大し、一方、垂直距離が小さい場合
には比較的粒径の小さな粒子も攪拌羽根（１）の整粒部
（１ｂ）上を転勤する間に固定刃（２）によって破砕さ
れ、粒子の平均粒径を減少させる。このようにして本発
明装置は、攪拌羽根（１）の整粒部（１ｂ）と固定刃（
２）との垂直距離を調整することによって、異なった平
均粒径を有する造粒物が得られるという注目すべき特徴
を持っている。

只注意しなければならないことは、固定刃（２）が上り
勾配に設けられたり、固定刃（２）の円筒状容器（４）
の半径方向に沿う長さが大き過ぎると、旋回流の生成が
妨げられ粒子層がｆ亭滞することである。これを避ける
ために、固定刃（２）の円筒状容器（４）の半径方向に
沿う長さは必要以上に大きくしてはならない。

以上、固定刃（２）と攪拌羽根（１）との組合わせから
なる粒子加工装置についてその造粒機能を説明したが、
該固定刃を攪拌羽根（１）と逆の相対回転方向を有する
回転刃（３）に置き換えても同様の造粒乃至は粒子加工
機能を発揮させることができる。即ち、攪拌羽根（１）
と回転刃（３）の相対回転方向が逆方向になるようにそ
れぞれの回転数を設定することにより、粒子と回転刃（
３）との相対移動速度が固定刃（２）を使用した場合に
比較して一層大きくなり、破砕または磨砕効果が更に促
進される。

これは粗大粒子の低減に役立つが、反面、粒子を不定形
にする傾向を生む。従って攪拌羽根（１）と回転刃（３
）の相対回転数は、加工対象粒子の粒径に応じて適宜調
整する必要がある。

発ユ立泣来 粒子の加工に際し、円筒状容器の中心に支承された回転
軸に回転方向に向かって下り勾配になった傾斜面と略水
平な面とを併有した攪拌羽根を取付け、該攪拌羽根を前
記円筒状容器の底部に近接配置すると共に、上記攪拌羽
根の水平部の直上に近接して固定刃または回転刃を取付
け、攪拌方向に流動する造粒過程の粒子を固定刃または
回転刃に衝突させて粒子に衝撃を加えると共に、攪拌羽
根と固定刃または回転刃との間に粒子を挟み込み、受性
羽根と固定刃または回転刃との相互作用によって粗大粒
子を破砕し、それによって整粒作用を行なわせることに
より、粒度分布の揃った、しかも球形度のよい顆粒が得
られる。

以上の説明から理解されるように本発明装置を使用する
ことによって在来の造粒粒子加工装置に認められた種々
の問題点が解消され、真球度の高い、粒度分布の狭い、
且つ所望の粒径を持った球形粒子が、能率よく製造され
る。

本発明の実施によって、多くの利益がもたらされる０例
えば医薬の製造工程において細粒剤を形成する場合、こ
れ迄粒度分布を適当な範囲に収めるために、造粒された
粒子を篩別して所望の粒度幅に区分し、規格外の粒子を
回収するという厄介な操作が行なわれてきたがこれは医
薬のように含量保証が厳しく、Ｇ、Ｍ、Ｐが強く要求さ
れる分野では、大きな問題である。ところが、本発明装
置によると、極めて少量の粗大粒子を取り除くだけで造
粒された製品の大部分をそのまま製品化することができ
るから造粒操作が大幅に簡易化されると共に生産性も著
しく向上する。

また、徐放製剤を製造する場合、球形粒子の上にワック
スコーティングを施して粒子成分の溶出を制御すること
が行なわれている。このときコーティングされる粒子の
真球度が高い程、また粒子表面の平滑度が高い程溶出性
の制御が設計値通り行なわれる。このように、近年盛ん
にその必要性を叫ばれてきた「粒子設計」　「粒子加工
」の分野で求められる直径１酊以下の真球度の高い球形
顆粒が、本発明装置により能率よく製造される。斯くし
て本発明は、造粒またはコーティング手段として使用し
た場合、医薬は勿論、農薬、食品、セラミック製品に至
る広範な利用分野において真球度と粒径分布の均一性向
上ならびに嵩密度の向上に対して注目すべき利益をもた
らす。

【図面の簡単な説明】

第１図ＡＢは本発明装置の全体構造を例示する縦断面図
であり、第２図は本発明装置の７なれる実施態様を例示
する縦断面図、また第３図は攪拌羽根の平面図である。 第４図Ａ乃至Ｇは固定刃と攪拌羽根の間隙寸法が造粒物
の粒度分布に与える影響を例示する線図、第５図は攪拌
羽根と固定刃の相互作用による球形度の変化を例示する
線図、第６図は回転刃と攪拌羽根の相対回転速度が粒度
分布に与える影響を例示する線図である。 （１）−・−攪拌羽根、 （ｌａ）　−傾斜面（旋回流発生部）、（ｌｂ）　−・
水平部（整粒部）、 （２）・−・・固定刃、　　　（３”）　−・回転刃、
（４）・−・・円筒状容器（攪拌造粒槽）、　　′（５
ａ）　　（５ｂ）−・回転軸。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器の中に粉末と所定量の液を投入し、攪拌方向
   に流動する造粒過程の粒子を固定刃または回転刃に衝突
   させて粒子に衝撃を加えると共に、攪拌羽根と固定刃ま
   たは回転刃との間に粒子を挟み込んで、攪拌羽根と固定
   刃または回転刃との相互作用によって、粗大粒子を選択
   的に破砕し、それによって整粒作用を行なわせながら、
   付着凝集・転動圧密・破砕整粒を平行して行なわせるこ
   とを特徴とする粒子加工方法。
2. （２）容器の中に粉末と所定量の液を投入し、高速回転
   する攪拌羽根によって攪拌を行い粉末を付着結合させて
   粒子を形成する粒子加工装置において、円筒状容器の中
   心に支承された回転軸に、回転方向に向かって下り勾配
   になった傾斜面と略水平な面とを併有する攪拌羽根を取
   付け、該攪拌羽根を円筒状容器の底部に近接配置すると
   共に、上記攪拌羽根の水平面の直上に近接して固定刃ま
   たは回転刃を取付けたことを特徴とする粒子加工装置。
3. （３）攪拌羽根の上方より上部で且つ垂直距離として１
   乃至２０ｍｍ以内の箇所に、前記固定刃または回転刃を
   設けることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   粒子加工装置。
4. （４）固定刃を容器上部から懸垂するか、容器壁に取付
   けるか、または攪拌羽根の回転軸の近傍に支承して取付
   けることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の粒
   子加工装置。
5. （５）回転刃を攪拌羽根の回転軸に対し軸心を一致せし
   めて支承された第２の回転軸に取付けるか、容器上部か
   ら懸垂支承された第３の回転軸に取付け、該回転刃を前
   記攪拌羽根の回転方向と逆方向に回転することを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の粒子加工装置。