WO2018037854A1 - 処理装置及び粉体処理方法 - Google Patents

処理装置及び粉体処理方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018037854A1
WO2018037854A1 PCT/JP2017/027878 JP2017027878W WO2018037854A1 WO 2018037854 A1 WO2018037854 A1 WO 2018037854A1 JP 2017027878 W JP2017027878 W JP 2017027878W WO 2018037854 A1 WO2018037854 A1 WO 2018037854A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
blade
processing apparatus
processing
powder
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/027878
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
猪ノ木雅裕
Original Assignee
ホソカワミクロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ホソカワミクロン株式会社 filed Critical ホソカワミクロン株式会社
Publication of WO2018037854A1 publication Critical patent/WO2018037854A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/60—Mixing solids with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
    • B01F27/70—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with paddles, blades or arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/90—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with paddles or arms 
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90—Heating or cooling systems

Definitions

  • the present invention relates to a processing apparatus that stirs a processed material such as powder and a powder processing method using the processing apparatus.
  • Examples of conventional processing apparatuses include those described in Patent Document 1 below.
  • the processing apparatus described in this document is provided in a bowl-shaped mixing tank, a rotary shaft that is provided through the bottom of the mixing tank, a plurality of stirring blades provided on the rotary shaft, and fixed to the mixing tank.
  • the batch type processing apparatus includes a plurality of collision plates, and performs a process such as compounding by applying a compressive force or a shearing force to the granular material.
  • An object of the present invention is to provide a processing apparatus and a powder processing method capable of giving a stronger stirring force to a finely processed product and mixing them precisely, and further performing various processing such as compounding. It is to provide.
  • the characteristic configuration of the processing apparatus of the present invention includes a casing and a rotor having two or more stirring blades, and the processing apparatus in which the processing object is stirred in the casing by the rotation of the rotor.
  • the blade is provided with at least one ascending blade for raising the processed material and a descending blade for lowering the processed material when the rotor rotates.
  • a further characteristic configuration of the processing apparatus of the present invention is that the stirring blade is composed of the ascending blade and the descending blade, and the ascending blade and the descending blade are alternately attached in the circumferential direction of the rotor.
  • a further characteristic configuration of the processing apparatus according to the present invention is that one extension line of the rising blade and the lowering blade is arranged so as to intersect the other.
  • the movement of the processed material from the rising blade to the descending blade and the moving of the processed material from the descending blade to the rising blade become smoother, and the number of collisions of the processed material can be increased.
  • the further characteristic configuration of the processing apparatus of the present invention is that the corner portion in the casing is round and smooth, the lower shape of the stirring blade is round and smooth, or both.
  • the processed material easily circulates along the inner wall of the casing, so that a stronger stirring force can be generated.
  • a further characteristic configuration of the processing apparatus of the present invention is that a conical rotor cone is provided at a central portion of the rotor in plan view.
  • the rotating shafts of the casing and the rotor in the processing apparatus of the present invention may include a heating / cooling medium flow path.
  • the processing apparatus of this invention may be provided with the atmosphere adjustment means which adjusts the atmosphere of the processing space in a casing.
  • the rotating shaft of the rotor in the processing apparatus of the present invention may be installed in either the vertical direction or the horizontal direction.
  • it is desirable that the rotational speed of the rotor in the processing apparatus of the present invention is configured so that the setting can be changed according to the processing object.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. It is a perspective view of a rotor. It is the figure which expand
  • the powder processing apparatus 1 includes a cylindrical bowl-shaped casing 2, a rotating shaft 4 that passes through the bottom of the casing 2 and is installed in the vertical direction, and a rotation.
  • a rotor 5 attached to the upper end portion of the shaft 4 is provided.
  • the lower end side of the rotating shaft 4 is supported by a support structure (not shown) provided with a bearing or the like and is connected to a drive unit (not shown) provided with a motor or the like.
  • a support structure not shown
  • a drive unit not shown
  • the rotating shaft 4 is supported so as to be rotatable about the axis, and the rotor 5 can be rotated in the lateral direction.
  • the raw material inlet 9 is provided at the end of the ceiling of the casing 2, and the product outlet 10 is provided at the corner of the bottom of the casing 2.
  • the powder processing apparatus 1 includes an atmosphere adjusting unit 11 that adjusts the atmosphere of the processing space 3 in the casing 2.
  • the atmosphere adjusting unit 11 includes a gas supply unit 12 capable of supplying gas and a gas flow path 13 communicating with the processing space 3.
  • the gas supply unit 12 is connected to the gas flow path 13 via a valve, and is configured such that the gas supplied from the gas supply unit 12 is circulated between the processing space 3 and the gas flow path 13. ing.
  • an inert gas such as nitrogen gas can be introduced into the processing space 3 from the gas supply unit 12 in order to prevent oxidation or the like of the powder.
  • reactive gas such as oxygen and air, can be introduce
  • Solid gas separation means 14 having a filter member 15 therein is provided in the central portion of the ceiling portion of the casing 2. Thereby, the gas circulated by the atmosphere adjusting means 11 and the powder that has been swung up by the rotating rotor 5 are collected by the filter member 15 of the solid gas separating means 14 and are swept down to the lower rotor 5. . Further, the powder that has not been collected by the solid gas separation means 14 is collected by the filter device 16 provided in the gas flow path 13 and enters the processing space 3 in the casing 2 via the gas flow path 13. Reintroduced.
  • Heating / cooling means 21 is provided in the gas flow path 13. Thereby, the gas supplied from the gas supply part 12 can be heated or cooled, and the temperature of the process space 3 in the casing 2 can be adjusted.
  • a first flow path 17 for heating / cooling medium is formed inside the rotary shaft 4 and the rotor 5.
  • the medium supplied from the first heating / cooling medium supply unit 18 circulates over the rotary shaft 4 and the rotor 5 via the first flow path 17, so that the rotary shaft 4 and the rotor 5 can be heated or cooled. It is configured.
  • a second flow path 19 for heating / cooling medium is formed so as to communicate with the inside of the inner wall of the casing 2.
  • the medium supplied from the second heating / cooling medium supply unit 20 circulates in the casing 2 via the second flow path 19, and thereby the casing 2 can be heated or cooled. That is, in the powder processing apparatus 1 in the present embodiment, the apparatus can be heated or cooled from both the inside and the outer surface of the apparatus.
  • the casing 2 may be configured to be divided into a plurality of pieces in the vertical direction. That is, if it is configured to be changeable between an operating state that covers the processing space 3 and a non-operating state that does not cover the processing space 3, cleaning and maintenance inside the apparatus can be easily performed.
  • the upper corner portion and the lower corner portion in the casing 2 are formed round and smooth. This makes it easy to generate a circulating flow that circulates in the vertical direction along the inner wall of the casing 2 when the powder is stirred. More specifically, it is desirable that the curvature R1 ⁇ 0.01 ⁇ the diameter (D) of the rotor 5 at the upper corner portion and the curvature R2 ⁇ 0.01 ⁇ the diameter (D) of the rotor 5 at the lower corner portion.
  • the rotor 5 includes a columnar portion 6 disposed in the center portion in a plan view, a conical rotor cone 7 attached to the upper end surface of the columnar portion 6, and a side surface of the columnar portion 6.
  • a plurality of stirring blades 8 attached at predetermined intervals.
  • the upper end portion of the rotating shaft 4 is connected to the cylindrical portion 6 of the rotor 5, and the plurality of stirring blades 8 rotate around the axis of the rotating shaft 4 by driving the rotating shaft 4.
  • the rotor 5 includes an ascending blade 8a and a descending blade 8b provided in a posture inclined at a predetermined angle with respect to the rotation surface.
  • the ascending blade 8 a is inclined downward with respect to the rotation direction of the rotor 5.
  • the descending blade 8 b is inclined upward with respect to the rotation direction of the rotor 5.
  • the rotor 5 in the present embodiment is configured to include a total of four stirring blades 8, that is, two rising blades 8 a and two falling blades 8 b, and the rising blade 8 a and the falling blade 8 b are 90 in the circumferential direction of the cylindrical portion 6. It is attached alternately at intervals of degrees.
  • the number of the stirring blades 8 is not limited to the above configuration. For example, the larger the diameter of the rotor 5, the more stirring blades 8 are provided so as to match the diameter of the rotor 5. You may change the number suitably. It is desirable that the number of rising blades 8a and the number of falling blades 8b be the same.
  • the ascending blade 8a and the descending blade 8b in the present embodiment are substantially rectangular plates having the same size and shape, and are flat plates having a straight section (see FIG. 4).
  • the inclination angle ⁇ of the ascending blade 8a is 10 ° to 80 ° with respect to the rotating surface of the rotor 5, and preferably 30 ° to 60 °.
  • the inclination angle ⁇ ′ of the descending blade 8b is 10 ° to 80 ° with respect to the rotating surface of the rotor 5, and preferably 30 ° to 60 °.
  • the ascending blade 8a and the descending blade 8b in the present embodiment are provided at the same height with respect to the cylindrical portion 6, but are not limited to this configuration.
  • the ascending blade 8a may be positioned below the descending blade 8b, and the extension line of the ascending blade 8a may be arranged to intersect the descending blade 8b.
  • the ascending blade 8a may be positioned below the descending blade 8b, and the extension line of the descending blade 8b may be arranged to intersect the ascending blade 8a.
  • FIG. 5 the ascending blade 8a may be positioned below the descending blade 8b, and the extension line of the descending blade 8b may be arranged to intersect the ascending blade 8a.
  • the lowering blade 8b may be positioned below the rising blade 8a, and the extension line of the rising blade 8a may be arranged so as to intersect the lowering blade 8b. Further, as shown in FIG. 8, the descending blade 8b may be positioned below the ascending blade 8a, and the extension line of the descending blade 8b may be arranged to intersect the ascending blade 8a.
  • the functions of the ascending blade 8a and the descending blade 8b are interchanged when the rotation direction of the rotor 5 is reversed. That is, the rising blade 8a becomes the falling blade 8b, and the falling blade 8b becomes the rising blade 8a. Therefore, when the rotation direction is reversed in FIG. 5, the rising blade (8b in FIG. 5) is positioned above the falling blade (8a in FIG. 5), and the extension line of the falling blade (8a in FIG. 5) is It will intersect with the rising blade (8b in FIG. 5). In FIG. 6, when the rotation direction is reversed, the rising blade (8b in FIG. 6) is positioned above the falling blade (8a in FIG. 6), and the extension line of the rising blade (8b in FIG. 6) is the falling blade. (8a in FIG.
  • the rotor cone 7 functions as a guide for guiding the powder to the stirring blade 8 side when the powder raised by the rotation of the rotor 5 falls.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined surface of the rotor cone 7 is 20 ° to 80 °, and preferably 40 ° to 70 °.
  • the height of the casing 2 is H
  • the height of the rotor 5 is h
  • the height of the rotor 5 (not including the rotor cone 7) is L.
  • the diameter of the rotor 5 is D
  • the diameter of the rotor cone 7 is R
  • the distance (clearance) between the rotor 5 and the inner wall of the casing 2 is C1
  • the distance (clearance) between the rotor 5 and the bottom of the casing 2 is C2.
  • each component of the powder processing apparatus 1 it is desirable to set the size and dimensions of each component of the powder processing apparatus 1 so that D> 2R, H ⁇ 1.5D, and h ⁇ H-2L.
  • the clearance is preferably 0.3 mm ⁇ C1 ⁇ 50 mm and 0.3 mm ⁇ C2 ⁇ 50 mm.
  • a method for processing powder using the powder processing apparatus 1 described above will be exemplified below.
  • a predetermined amount of powder to be processed is introduced into the casing 2 from the raw material inlet 9.
  • the filling amount (liter) of the powder is preferably 5% to 95% of the processing space 3 in the casing 2.
  • the powder processing apparatus 1 is configured such that the rotational speed of the rotor 5 can be appropriately set and changed according to the type of powder.
  • FIGS. 1, 2, 4, and 11. The powder flow during stirring is shown in FIGS. 1, 2, 4, and 11.
  • FIG. As shown by the arrow line in FIG. 2, the powder circulates in the rotation direction of the rotor 5. At this time, the powder rises by the ascending blade 8a and descends by the descending blade 8b. Therefore, as shown by the arrow line (dashed line) in FIG. Cycle in the direction. Actually, in the ascending blade 8a and the descending blade 8b, the powder can move along both the upper surface and the lower surface. Therefore, as shown in FIG. 11, the powder meanders up and down and circulates in the rotation direction of the rotor 5 while intersecting.
  • the powder raised by the rotation of the rotor 5 moves along the inner wall of the casing 2 and falls near the center of the casing 2 in plan view, It is guided again to the stirring blade 8 side along the inclined surface of the rotor cone 7. Therefore, the powder circulates in the vertical direction (vertical direction and / or direction close to vertical) in the casing 2.
  • the powder circulates along the rotation direction while meandering up and down, and at the same time, circulates in the vertical direction as well. A flow is generated.
  • the macro level mixing is mainly performed by the vertical circulation
  • the micro level precision mixing is mainly performed by the vertical meander circulation.
  • the powder is subjected to a very strong stirring force as compared with conventional processing apparatuses, and even fine powders typified by nanometer size can be mixed accurately.
  • the powder processing apparatus 1 not only a precision mixing process in which powder particles are mixed in units of particles, but also a fine powder fusing process as a fusing process (compositing process), surface modification.
  • Powder processing such as processing, surface smoothing processing, shape deformation processing, amorphization processing, and liquid addition mixing processing can be more reliably performed.
  • the fine powder fusion process is a process for binding fine powder particles in powder to particles having a larger diameter.
  • the surface modification treatment is a treatment for bonding a modifier to the surface of the powder particles.
  • the surface smoothing process is a process of smoothing the surface of the powder particles.
  • the shape change process is a process for changing the shape of the powder particles.
  • An amorphization process is a process which changes the powder particle which has crystal structure to an amorphous structure.
  • the liquid mixture process is a process for changing the surface characteristics of the powder particles by chemical reaction with the powder particles, preparation of a powder particle surface layer, or the like. The powder that has undergone such processing is taken out from the product outlet 10.
  • the configuration in which the rising blade 8a and the falling blade 8b are alternately attached in the circumferential direction of the cylindrical portion 6 is shown.
  • the configuration is not limited to this configuration.
  • the rising blade 8a and the lowering blade 8b may be continuously attached in the circumferential direction without being alternately attached in the circumferential direction.
  • the rotor 5 in the present invention may be configured to include two or more stirring blades 8 and may include at least one ascending blade 8a and descending blade 8b.
  • the types of the stirring blades 8 are not limited to the two types of the rising blades 8a and the lowering blades 8b.
  • the stirring blades that are not inclined along the rotation surface of the rotor 5 may be combined.
  • a non-inclined blade is provided between the rising blade 8a and the falling blade 8b.
  • the shape of the rising blade 8a and the falling blade 8b is not limited to a linear shape as in the above-described embodiment, and may have a curved shape as long as it has a similar function. good.
  • the rotor 5 of the above-described embodiment includes a total of four agitating blades 8 including two ascending blades 8a and two descending blades 8b.
  • FIG. 10 shows the rotor 5 constituted by a total of eight stirring blades 8 called the descending blades 8b.
  • the upper corner portion and the lower corner portion in the casing 2 are formed round and smooth.
  • the present invention is not limited to this configuration, and the lower shape of the stirring blade 8 is formed round and smooth. Alternatively, both of these configurations may be adopted.
  • the processed product that can be processed by the processing apparatus according to the present invention is not limited to powder, and other liquids may be processed as processed products.
  • the powder is not limited to metals and inorganic substances, and may be organic substances.
  • you may process combining 2 or more types of processed materials for example, may combine 2 types of inorganic substances, and may combine an inorganic substance and an organic substance.
  • the batch type powder processing apparatus is exemplified, but the present invention is not limited to this configuration, and may be a continuous processing type powder processing apparatus.
  • FIGS. 12 and 13 An example of a powder processing method using the processing apparatus of the above-described embodiment is shown below.
  • the results are shown in FIGS. In particular, as shown in FIG. 17, it can be seen that silica is bonded to the surface of the silica sand and fused.
  • composite particles having various characteristics can be obtained by forming a dense composition in which different kinds of material particles are mixed by precise mixing at the particle level.
  • the composite particles are also spheroidized by the mixing and granulating action in the process of applying the compressive force and the shearing force, and have an effect that the filling property is improved.
  • the composite particles in which both the mother particles and the child particles are metal can be alloyed in various applications, and can be applied to functionally graded materials, heat resistant materials, rust preventive materials, and the like.
  • the composite particles can be expected to have an effect of improving chemical resistance and filling property by granulation.
  • the composite particles can be used for applications such as functionally gradient materials, conductive materials, light emitting materials, battery materials, and the like.
  • Composite particles in the case where the mother particles are metal and the child particles are organic materials or the mother particles are organic materials and the child particles are metal can be used for electrode bulk, film, grease and the like as a conductor material.
  • the composite particles can be used as a heat conductor material for films, greases and the like.
  • the composite particles can be made into a nanoballoon and used as an extender, lightweight material, heat insulating material, sound absorbing material, or the like.
  • the composite particles can be used as a sensor by making them into nanoballoons and giving the surface an anti-aggregation effect.
  • the composite particles have heat resistance, corrosion resistance, chemical resistance, etc., so that they can be used in applications such as rust inhibitors, mold prevention materials, high strength materials, flame retardant materials, light emitting materials, battery materials, and electrical insulation materials. Can also be used.
  • the liquid is a binder, a granulated product having a strong and uniform particle size can be prepared, and thus the granulated product can be used as a filler, sintering particles, a catalyst, and the like.
  • Composite particles in the case where both the mother particles and the child particles are inorganic materials can be used as a CPU sealing agent by increasing the filler filling amount.
  • the composite particles can be used for improving the color developability of the pigment.
  • the composite particles can also be used to improve the filling property and performance of a negative electrode material containing carbon as a battery material and a positive electrode material such as lithium oxide.
  • the composite particles can also be used to improve the lubricity of a molybdenum sulfide coating on bearing parts.
  • the composite particles can be used as cosmetics or dispersion materials using, as fillers, nanoballoon fragments of the composite particles, in addition to uses such as electrical conductive materials, ultraviolet shielding materials, high strength materials, and weather resistance imparting materials.
  • the effect of the filling property improvement by granulation can also be anticipated.
  • Composite particles in the case where the mother particle is an inorganic material and the child particle is an organic material or the mother particle is an organic material and the child particle is an inorganic material are used as a high-strength material, a flame retardant material, a light-emitting material, an electric conductive material In addition, it can be used to improve the thermal conductivity and wettability of paper-like displays (charged particles), secondary battery binder-activated material, and dielectric particles as fillers.
  • the composite particles can be made into a nanoballoon and used as an extender, a heat insulating material, or a sound absorbing material.
  • the composite particles can also be used as a sensor by giving the particle surface an anti-aggregation effect.
  • the composite particles in which the mother particles are inorganic particles and the child particles are liquid or liquid can be used as a resin filler for dental caries by coupling treatment by forming a film on the surface of the mother particles.
  • the composite particles can be used as a filler for improving the wettability of each substrate.
  • the composite particles can be used for applications such as a hydrophilicity imparting material and a hydrophobicity imparting material. Moreover, about the granulated material of the said composite particle, the effect of a filling property improvement is also expectable.
  • the composite particles in the case where both the mother particles and the child particles are organic materials are used for pharmaceutical application by DDS (drug delivery system) for the purpose of sustained release, biocompatibility, and control release. be able to.
  • the composite particles can be used as an ultraviolet shielding material due to its light resistance.
  • the composite particles can improve the solubility and insolubility of the resin itself by surface fusion of polymer materials such as PEG and PVA.
  • the composite particles can be used for applications using the same kind of resin.
  • the composite particles in which the mother particles are organic particles and the child particles are liquid or liquid are used to impart solubility and insolubility or impart hydrophilicity and hydrophobicity by forming a film on the surface of the mother particles. Can be used.
  • thermosetting resin examples include epoxy resin (EP), diallyl phthalate resin (PDAP), silicone resin (SI), phenol resin (PF), unsaturated polyester resin (UP), polyimide resin (PI), and polyurethane resin. (PUR), melamine resin (MF), urea resin (UF) and the like.
  • thermoplastic resin examples include ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene vinyl alcohol strong polymerization resin (PVAL), vinyl chloride resin (PVC), chlorinated polyethylene (CPE), cellulose acetate resin (CA), and polyacetal resin.
  • EVA ethylene vinyl acetate copolymer
  • PVAL ethylene vinyl alcohol strong polymerization resin
  • PVVC vinyl chloride resin
  • CPE chlorinated polyethylene
  • CA cellulose acetate resin
  • polyacetal resin examples include polyacetal resin.
  • POM polyamide resin
  • PA polyacrylate resin
  • PAR thermoplastic polyurethane elastomer
  • TPU thermoplastic polyurethane elastomer
  • TPE thermoplastic elastomer
  • LCP liquid crystal polymer
  • PEEK polyether ether ketone
  • PSU Polyethersulfone
  • PES high density polyethylene resin
  • HDPE high density polyethylene resin
  • LDPE low density polyethylene resin
  • LLDPE linear low density polyethylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PET polyester resin
  • PEN polycarbonate Resin
  • PC polystyrene resin
  • PS polyphenylene ether resin
  • PPO polyphenylene oxide
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PBD polybutadiene resin
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PP polypropylene resin
  • Examples include methacrylic resin (PMMA) and polymethylpentene resin (PMP).
  • thermosetting special resins and thermoplastic special resins are manufactured and sold by respective resin manufacturers.
  • the present invention can be used if the form of the resin is granular. Is available.
  • the above composite particles can be used as a new material material in powder metallurgy, ceramics, toner, powder coating, hybrid resin, secondary battery, and other various industrial fields.
  • the composite treatment process can be performed regardless of the type of material, the combination of materials, the shape of the material, and the properties of the material.
  • Manufacture is possible.
  • the composite particles as products are used as various materials in various industrial fields, and can be used as new materials for developing new applications in the technological development field in order to expand the scope of application.
  • the present invention can be suitably used in the technical field of stirring and mixing processed products such as fine powder.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)

Abstract

ケーシングと、２つ以上の攪拌羽根８を有するロータ５とを備え、ロータ５の回転によって処理物をケーシング内で攪拌する処理装置において、ロータ５は、攪拌羽根８として、ロータ５が回転するときに処理物を上昇させる上昇羽根８ａと処理物を下降させる下降羽根８ｂとをそれぞれ少なくとも１つ備える。

Description

処理装置及び粉体処理方法
　本発明は、粉体等の処理物を攪拌処理する処理装置、及び当該処理装置を用いる粉体処理方法に関する。
　従来の処理装置としては、例えば、以下の特許文献１に記載されるものが挙げられる。
この文献に記載される処理装置は、竪型の混合槽と、混合槽の槽底を挿通して設けられる回転軸と、回転軸に設けられる複数の撹拌羽根と、混合槽に固定して設けられる複数の衝突板とを備えるバッチ式の処理装置であり、粉粒体に圧縮力や剪断力を与えて複合化などの処理を行うものである。
国際公開第２０１１／０４０６２０号
　近年、粉体の微細化が進み、例えばナノメートルサイズという非常に微細な粉体を精密に混合して、複合化等の処理を実施できるようにしたいという要望が出ている。
　しかしながら、粉体は微細化が進むほど、その凝集が強くなる性質がある。従来の処置装置では、ナノメートルサイズのものに代表されるような微細な粉体を精密に混合するための攪拌力が必ずしも十分ではなく、改善する余地が残されている。
　本発明の目的は、微細な処理物に対して、より強い攪拌力を与えてこれを精密に混合することができ、さらに複合化等の各種処理も実施可能な処理装置と粉体処理方法を提供することにある。
　本発明の処理装置の特徴構成は、ケーシングと、２つ以上の攪拌羽根を有するロータとを備え、前記ロータの回転によって処理物を前記ケーシング内で攪拌する処理装置において、前記ロータは、前記攪拌羽根として、該ロータが回転するときに前記処理物を上昇させる上昇羽根と前記処理物を下降させる下降羽根とをそれぞれ少なくとも１つ備える点にある。
　本構成によれば、ロータを回転させると、上昇羽根及び下降羽根の作用によって、処理物がロータの回転方向と直交する向きに蛇行しながら回転方向に沿って循環するという、複雑な循環流をケーシング内に発生させることができる。その結果、処理物が、従来の処理装置に比べて非常に強い攪拌力を受けることとなり、微細な処理物でも精密に混合することができると共に、複合化等の各種処理もより確実に実施することができる。
　本発明の処理装置のさらなる特徴構成は、前記攪拌羽根が前記上昇羽根及び前記下降羽根から構成され、前記上昇羽根及び前記下降羽根が前記ロータの周方向に交互に取り付けられている点にある。
　本構成によれば、より確実に、処理物がロータの回転方向と直交する向きに蛇行しながら回転方向に沿って循環するようになるため、さらに強い攪拌力を生じさせることができる。
　本発明の処理装置のさらなる特徴構成は、前記上昇羽根及び前記下降羽根の一方の延長線が他方と交わるように配置されている点にある。
　本構成によれば、上昇羽根から下降羽根への処理物の移動、及び下降羽根から上昇羽根への処理物の移動がよりスムーズになり、処理物の衝突回数を増加させることができる。
　本発明の処理装置のさらなる特徴構成は、前記ケーシング内の隅部分が丸く滑らかに形成されているか、前記攪拌羽根の下部形状が丸く滑らかに形成されているか、あるいはその両方である点にある。
　本構成によれば、処理物が、ケーシングの内壁に沿って循環し易くなるため、より強い攪拌力を生じさせることができる。
　本発明の処理装置のさらなる特徴構成は、前記ロータの平面視の中央部分に、円錐形状のロータコーンが設けられている点にある。
　本構成によれば、処理物が、ロータコーンの傾斜面に沿って攪拌羽根側に案内され易くなるため、より効率良く攪拌処理を実施することができる。
　本発明の処理装置におけるケーシング及びロータの回転軸が、加熱・冷却媒体用の流路を備えても良い。また本発明の処理装置は、ケーシング内の処理空間の雰囲気を調整する雰囲気調整手段を備えても良い。さらに本発明の処理装置におけるロータの回転軸は、鉛直方向又は水平方向のいずれの方向に設置されても良い。また、本発明の処理装置におけるロータの回転速度は、処理物に応じて設定変更可能に構成されていることが望ましい。
処理装置の縦断面構造を模式的に示した図である。 図１の矢視線ＩＩ－ＩＩにおける横断面図である。 ロータの斜視図である。 攪拌羽根の取付け方を示す、ロータの円柱部を周方向に展開した図である（実線の矢印はロータの回転方向を示す）。 攪拌羽根の取付け方の変形例を示す、ロータの円柱部を周方向に展開した図である（実線の矢印はロータの回転方向を示す）。 攪拌羽根の取付け方の変形例を示す、ロータの円柱部を周方向に展開した図である（実線の矢印はロータの回転方向を示す）。 攪拌羽根の取付け方の変形例を示す、ロータの円柱部を周方向に展開した図である（実線の矢印はロータの回転方向を示す）。 攪拌羽根の取付け方の変形例を示す、ロータの円柱部を周方向に展開した図である（実線の矢印はロータの回転方向を示す）。 ロータの変形例を示す斜視図である。 ロータの変形例を示す斜視図である。 攪拌時における粉体の流れを模式的に示す図である。 処理装置による融合化処理を行う珪砂（Ｄ５０＝２１．０７μｍ）の電子顕微鏡写真である。 図１２の拡大写真である。 処理装置による融合化処理を行うシリカ（Ｄ５０＝７ｎｍ）の電子顕微鏡写真である。 図１４の拡大写真である。 処理装置による融合化処理品の電子顕微鏡写真である。 図１６の拡大写真である。 処理装置による複合化処理の電子顕微鏡写真である。 処理装置による形状変形処理を行う樹脂粉体の電子顕微鏡写真である。 処理装置による形状変形処理品の電子顕微鏡写真である。
[実施形態]
　以下、本発明の処理装置の一実施形態について、バッチ式の粉体処理装置を例として以下説明する。
（粉体処理装置）
　図１及び図２に示されるように、本実施形態における粉体処理装置１は、円筒形状竪型のケーシング２、ケーシング２の底部を挿通して鉛直方向に設置される回転軸４、及び回転軸４の上端部分に装着されるロータ５を備える。
　回転軸４の下端側が、ベアリング等を備える図示しない支持構造によって支持されつつ、モーター等を備える図示しない駆動部と連結されている。これにより、回転軸４が軸心回りに回転可能に支持されて、ロータ５が横方向に回転可能となる。
　原料投入口９がケーシング２の天井部の端部分に設けられており、製品排出口１０がケーシング２の底部の隅部分に設けられている。
　粉体処理装置１は、ケーシング２内の処理空間３の雰囲気を調整する雰囲気調整手段１１を備える。雰囲気調整手段１１は、ガスを供給可能なガス供給部１２と、処理空間３に連通するガス流路１３とを備える。ガス供給部１２は、バルブを介してガス流路１３に接続されており、ガス供給部１２から供給されたガスが、処理空間３とガス流路１３との間で循環されるように構成されている。これにより、例えば粉体の酸化等を防止するために窒素ガス等の不活性ガスをガス供給部１２より処理空間３に導入することができる。また、粉体として金属粉等を処理する場合に、酸素や空気等の反応性ガスをガス供給部１２より処理空間３に導入して、粉体に化学反応を生じさせることもできる。
　フィルター部材１５を内部に備える固体気体分離手段１４が、ケーシング２の天井部の中央部分に設けられている。これにより、雰囲気調整手段１１により循環するガスと、回転するロータ５とによって舞い上げられた粉体が、固体気体分離手段１４のフィルター部材１５によって捕集されて、下のロータ５に払い落とされる。また、固体気体分離手段１４で捕集されなかった粉体については、ガス流路１３に設けられているフィルター装置１６によって捕集され、ガス流路１３を介してケーシング２内の処理空間３に再導入される。
　加熱・冷却手段２１がガス流路１３に設けられている。これにより、ガス供給部１２から供給されるガスを加熱又は冷却し、ケーシング２内の処理空間３の温度を調節することができる。
　加熱・冷却媒体用の第１流路１７が、回転軸４とロータ５の内部に形成されている。第１加熱・冷却媒体供給部１８から供給される媒体が第１流路１７を介して回転軸４及びロータ５にわたって循環し、これにより回転軸４及びロータ５を加熱又は冷却することができるように構成されている。また、加熱・冷却媒体用の第２流路１９が、ケーシング２の内壁の内側に通じるように形成されている。第２加熱・冷却媒体供給部２０から供給される媒体が第２流路１９を介してケーシング２内を循環し、これによりケーシング２を加熱又は冷却することができるように構成されている。即ち、本実施形態における粉体処理装置１では、装置の内側と外表面の両方から、装置を加熱又は冷却することができる。
　ケーシング２については、上下方向に複数個に分割することができるように構成しても良い。即ち、処理空間３を覆う作動状態と、処理空間３を覆わない非作動状態とに変更可能に構成されていれば、装置内部の清掃・メンテナンスを実施し易くなる。
　ケーシング２内の上隅部分と下隅部分は、丸く滑らかに形成されていることが好ましい。これにより、粉体の攪拌時において、ケーシング２の内壁に沿うように上下方向に循環する循環流が発生し易くなる。より具体的には、上隅部分の曲率Ｒ１≧０．０１×ロータ５の直径（Ｄ）、下隅部分の曲率Ｒ２≧０．０１×ロータ５の直径（Ｄ）であることが望ましい。
　図３に示されるように、ロータ５は、その平面視の中央部分に配置される円柱部６と、円柱部６の上端面に取り付けられる円錐形状のロータコーン７と、円柱部６の側面に所定の間隔で取り付けられる複数の攪拌羽根８と、を備える。ロータ５の円柱部６に回転軸４の上端部分が接続されており、回転軸４の駆動によって、複数の攪拌羽根８が回転軸４の軸心回りに回転する。
　図３及び図４に示されるように、ロータ５は、その回転面に対して所定の角度で傾斜する姿勢で設けられている上昇羽根８ａと下降羽根８ｂとを備える。上昇羽根８ａは、ロータ５の回転方向に対して下向きに傾斜している。下降羽根８ｂは、ロータ５の回転方向に対して上向きに傾斜している。ロータ５が回転するとき、上昇羽根８ａは粉体を上昇させるように機能し、下降羽根８ｂは粉体を下降させるように機能する。
　本実施形態におけるロータ５は、２つの上昇羽根８ａ及び２つの下降羽根８ｂという合計４つの攪拌羽根８を備えて構成されており、上昇羽根８ａと下降羽根８ｂが円柱部６の周方向に９０度の間隔で交互に取り付けられている。尚、攪拌羽根８の設置数は、上記構成に限定されるものではなく、例えば、ロータ５の直径が大きくなるほど、より多くの攪拌羽根８を設けるなどして、ロータ５の直径等に合わせてその数を適宜変更して良い。尚、上昇羽根８ａの数と下降羽根８ｂの数は同じにすることが望ましい。
　本実施形態における上昇羽根８ａ及び下降羽根８ｂは、同じ大きさ及び形を有する略矩形で断面が直線状（図４参照）の平板である。図４に示されるように、上昇羽根８ａの傾斜角度ηはロータ５の回転面に対して１０°～８０°であり、望ましくは３０°～６０°である。また下降羽根８ｂの傾斜角度η´はロータ５の回転面に対して１０°～８０°であり、望ましくは３０°～６０°である。
　本実施形態における上昇羽根８ａ及び下降羽根８ｂは、円柱部６に対して同じ高さに設けられているが、この構成に限定されるものではない。他の形態として、例えば図５に示されるように、上昇羽根８ａが下降羽根８ｂよりも下側に位置し、且つ上昇羽根８ａの延長線が下降羽根８ｂと交わるように配置されていても良い。また、図６に示されるように、上昇羽根８ａが下降羽根８ｂよりも下側に位置し、且つ下降羽根８ｂの延長線が上昇羽根８ａと交わるように配置されていても良い。また、図７に示されるように、下降羽根８ｂが上昇羽根８ａよりも下側に位置し、且つ上昇羽根８ａの延長線が下降羽根８ｂと交わるように配置されていても良い。また、図８に示されるように、下降羽根８ｂが上昇羽根８ａよりも下側に位置し、且つ下降羽根８ｂの延長線が上昇羽根８ａと交わるように配置されていても良い。
　尚、上昇羽根８ａ及び下降羽根８ｂは、ロータ５の回転方向が逆向きになると、その機能が相互に入れ替わることになる。即ち、上昇羽根８ａが下降羽根８ｂとなり、下降羽根８ｂが上昇羽根８ａとなる。従って、図５において回転方向を逆にした場合、上昇羽根（図５の８ｂ）が下降羽根（図５の８ａ）よりも上側に位置し、且つ下降羽根（図５の８ａ）の延長線が上昇羽根（図５の８ｂ）と交わることになる。図６において回転方向を逆にした場合、上昇羽根（図６の８ｂ）が下降羽根（図６の８ａ）よりも上側に位置し、且つ上昇羽根（図６の８ｂ）の延長線が下降羽根（図６の８ａ）と交わることになる。また図７において回転方向を逆にした場合、下降羽根（図７の８ａ）が上昇羽根（図７の８ｂ）よりも上側に位置し、且つ下降羽根（図７の８ａ）の延長線が上昇羽根（図７の８ｂ）と交わることになる。また図８において回転方向を逆にした場合、下降羽根（図８の８ａ）が上昇羽根（図８の８ｂ）よりも上側に位置し、且つ上昇羽根（図８の８ｂ）の延長線が下降羽根（図８の８ａ）と交わることになる。
　図１に示されるように、ロータコーン７は、ロータ５の回転によって舞い上げられた粉体が落下する際、当該粉体を攪拌羽根８側に導くガイドとして機能する。ロータコーン７の傾斜面の傾斜角度θは、２０°～８０°であり、望ましくは、４０°～７０°である。
　本実施形態の粉体処理装置１において、図１に示されるように、ケーシング２の高さをＨ、ロータ５の高さをｈ、ロータ５の高さ（ロータコーン７を含まず）をＬ、ロータ５の直径をＤ、ロータコーン７の直径をＲ、ロータ５とケーシング２の内壁との距離（クリアランス）をＣ１、及びロータ５とケーシング２の底部との距離（クリアランス）をＣ２とする。
　このとき粉体処理装置１の各構成部品のサイズ・寸法は、Ｄ＞２Ｒ、Ｈ＜１．５Ｄ、ｈ＜Ｈ－２Ｌとなるように設定することが望ましい。また、クリアランスは、０．３ｍｍ≦Ｃ１≦５０ｍｍ、０．３ｍｍ≦Ｃ２≦５０ｍｍとすることが望ましい。
　（粉体処理方法）
　上述の粉体処理装置１を使用して粉体を処理する方法を以下に例示する。
　処理すべき粉体の所定量を、原料投入口９からケーシング２内に導入する。このとき、粉体の充填量（リットル）は、ケーシング２内の処理空間３の５％～９５％とすることが望ましい。
　次いで、ロータ５を所定の回転速度で所定時間回転駆動させて、粉体を攪拌する。尚、上記粉体処理装置１は、粉体の種類等に応じてロータ５の回転速度を適宜設定変更することができるように構成されている。
　攪拌時における粉体の流れを図１、図２、図４、及び図１１に示す。図２の矢印の線に示されるように、粉体は、ロータ５の回転方向に循環する。このとき粉体は、上昇羽根８ａによって上昇して、下降羽根８ｂによって下降するため、図４の矢印の線（一点鎖線）に示されるように、粉体は上下に蛇行しながらロータ５の回転方向に循環する。尚、実際には、上昇羽根８ａ及び下降羽根８ｂにおいて、その上面及び下面の両面に沿って粉体が移動し得る。そのため、図１１に示されるように、粉体は上下に蛇行し、且つ交差しながらロータ５の回転方向に循環する。
　さらに、図１の矢印の線に示されるように、ロータ５の回転によって舞い上げられた粉体は、ケーシング２の内壁に沿って移動して、平面視におけるケーシング２の中央付近で落下し、ロータコーン７の傾斜面に沿って再び攪拌羽根８側に案内される。従って、粉体はケーシング２内で上下方向（垂直方向及び／又は垂直に近い方向）に循環する。
　以上より、本実施形態に係る粉体処理装置１では、図１１に示されるように、粉体が上下に蛇行しながら回転方向に沿って循環すると同時に上下方向にも循環するという、複雑な循環流が発生する。このとき、上下方向の循環によって主にマクロレベルの混合が行われ、上下の蛇行による循環によって主にミクロレベルの精密混合が行われる。その結果、粉体は従来の処理装置に比べて非常に強い攪拌力を受けることとなり、ナノメートルサイズのものに代表されるような微細な粉体でも精密に混合することができる。
　さらに、本実施形態に係る粉体処理装置１によれば、粉体粒子を粒子単位で混合させる精密混合処理だけでなく、融合化処理（複合化処理）としての微粉融合化処理、表面改質処理、表面円滑化処理、形状変形処理、非晶質化処理、及び液添混合処理等の粉体処理をより確実に実施することができる。即ち、微粉融合化処理とは、粉体中の微粉粒子を、これより径が大きい粒子に結合させる処理である。表面改質処理とは、粉体粒子の表面に改質剤を結合させる処理である。表面円滑化処理とは、粉体粒子の表面を滑らかにする処理である。形状変化処理とは、粉体粒子の形状を変化させる処理である。非晶質化処理とは、結晶構造を有する粉体粒子を非晶質構造に変化させる処理である。液添混合処理とは、粉体粒子との化学反応や粉体粒子表面層の作製等によって粉体粒子の表面特性を変化させる処理である。このような処理を終えた粉体は、製品排出口１０から取り出される。
〔その他の実施形態〕
　１．上述の実施形態では、上昇羽根８ａと下降羽根８ｂとが円柱部６の周方向に交互に取り付けられている構成が示されているが、当該構成に限定されるものではなく、例えば図９に示されるように、上昇羽根８ａと下降羽根８ｂとを周方向に交互に取り付けずに、上昇羽根８ａと下降羽根８ｂとをそれぞれ周方向に連続して取り付けるような構成としても良い。また、本発明におけるロータ５は、２つ以上の攪拌羽根８を備えて構成されており、且つ上昇羽根８ａと下降羽根８ｂとをそれぞれ少なくとも１つ備える構成とすれば良い。また攪拌羽根８の種類についても、上昇羽根８ａと下降羽根８ｂの２種類に限定されるものではなく、他にも例えば、ロータ５の回転面に沿う傾斜していない攪拌羽根を組み合わせても良い（例えば、上昇羽根８ａと下降羽根８ｂとの間に非傾斜羽根を設ける等）。また、上昇羽根８ａと下降羽根８ｂの形状については、上述の実施形態のように断面が直線状の形態に限らず、同様の機能を有するものであれば、断面が湾曲している形状としても良い。
　２．上述の実施形態のロータ５は、２つの上昇羽根８ａ及び２つの下降羽根８ｂという合計４つの攪拌羽根８を備えるものであるが、その他の形態の一例として、例えば４つの上昇羽根８ａ及び４つの下降羽根８ｂという合計８つの攪拌羽根８から構成されているロータ５を図１０に示す。
　３．上述の実施形態では、ケーシング２内の上隅部分と下隅部分は、丸く滑らかに形成されているが、この構成に限定されるものではなく、攪拌羽根８の下部形状が丸く滑らかに形成されていても良く、あるいは、これらの両方の構成を採用するようにしても良い。　
　４．本発明に係る処理装置が処理可能な処理物としては、粉体に限定されるものではなく、他にも処理物として液体を処理するようにして良い。また、粉体については、金属や無機物に限らず、有機物であっても良い。また２種類以上の処理物を組み合わせて処理しても良く、例えば、２種類の無機物を組み合せたり、無機物と有機物とを組み合わせても良い。
　５．上述の実施形態における回転軸４は、下端側のみが支持されているが、この構成に限定されるものではない。他にも例えば、上端側が支持されていても良く、あるいは上端及び下端の両方が支持されていても良い。
　６．上述の実施形態では、回転軸４が鉛直方向に設置されていてロータ５が横方向に回転する構成が採用されているが、この構成に限定されるものではなく、回転軸４が水平方向に設置されていてロータ５が縦方向に回転する構成としても良い。
　７．上述の実施形態では、バッチ式の粉体処理装置を例示したが、この構成に限定されるものではなく、連続処理式の粉体処理装置であっても良い。
　上述の実施形態の処理装置を使用した粉体処理方法の実施例を以下に示す。
　（無機粉体の融合化処理）
　母粒子として珪砂（Ｄ５０＝２１．０７μｍ）を使用し（図１２及び図１３参照）、子粒子としてシリカ（Ｄ５０＝７ｎｍ）を使用して（図１４及び図１５参照）、融合化処理を行った。結果を図１６及び図１７に示す。特に図１７に示されるように、珪砂の表面にシリカが結合して、融合化されていることが分かる。
　（樹脂粉体と無機粉体との複合化処理）
　母粒子としてポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）を使用し（図１８参照）、子粒子として酸化チタン（ＴｉＯ２）を使用して（図１８参照）、複合化処理を行った。結果を図１８に示す。図１８に示されるように、ポリメタクリル酸メチル樹脂の表面に酸化チタンが結合して、複合化されていることが分かる。
　（樹脂粉体の形状変形処理）
　樹脂粉体としてアクリル樹脂を使用して（図１９参照）、形状変形処理を行った。結果を図２０に示す。図２０に示されるように、アクリル樹脂の粒子形状が、球形化されていることが分かる。
　以上の実施例に加え、今後の複合粒子を形成する際に考えられる粒子材料の組合せとその用途および期待される効果等を以下に列挙する。何れも粒子レベルでの精密混合によって異種材料粒子が混在する緻密な組成物が形成されることで多様な特性を持った複合粒子が得られる。また、当該複合粒子は、圧縮力と剪断力を付与する過程における混合造粒作用により球状化されて、充填性が向上するという効果も有する。
　（Ａ）母粒子と子粒子が共に金属の場合の複合粒子は、用途面では各種合金化が可能であり、傾斜機能材料、耐熱材料、錆止材料等に応用することができる。また、当該複合粒子については、耐薬品性、及び造粒による充填性改善の効果も期待できる。
　（Ｂ）母粒子が金属で子粒子が無機材料あるいは母粒子が無機材料で子粒子が金属の場合の複合粒子は、燒結体として、コアの渦電流を低下させたり、燒結密度を向上させたり、耐熱性、耐食性、耐摩耗性、耐薬品性、充填性の向上なども図ることができる。また、当該複合粒子は、傾斜機能材料、導電性材料、発光材料、電池材料などの用途に利用することができる。
　（Ｃ）母粒子が金属で子粒子が有機材料あるいは母粒子が有機材料で子粒子が金属の場合の複合粒子は、導電体材料として電極バルク、フィルム、グリース等に利用することができる。また当該複合粒子は、熱伝導体材料としてフィルム、グリース等に利用することができる。また当該複合粒子は、ナノバルーン化させて増量材、軽量材、保温材、吸音材等に利用することができる。また当該複合粒子は、ナノバルーン化させて、その表面に凝集防止効果を持たせてセンサーとして利用することができる。さらに当該複合粒子は、耐熱性、耐食性、耐薬品性などを持たせることにより、錆止材、カビ防止材、高強度材、難燃材、発光材料、電池材料、電気絶縁材等の用途にも利用することができる。
　（Ｄ）母粒子が金属で子粒子が液または液状物の場合の複合粒子は、母粒子表面への被膜形成により、燒結体の薄膜材、酸洗浄材、アルカリ洗浄材、酸化材、還元材、親水性付与材、疎水性付与材などの用途に利用できる。また、液がバインダの場合、強固で均一な粒径の造粒物を作成することができるため、当該造粒物を充填材、焼結用粒子、触媒などに利用することができる。
　（Ｅ）母粒子と子粒子が共に無機材料の場合の複合粒子は、フィラーの充填量を増加してＣＰＵ封止剤として利用することができる。また当該複合粒子は、顔料の発色性向上に利用することができる。また当該複合粒子は、電池材料のカーボンを含む負極材料やリチウム酸化物などの正極材料の充填性向上や性能向上にも利用することができる。また当該複合粒子は、軸受部品の硫化モリブデン被膜などの潤滑性改善にも利用することができる。また当該複合粒子は、電気伝導材、紫外線の遮蔽材、高強度材、耐候性付与材などの用途のほか、当該複合粒子のナノバルーンの破片をフィラーとする化粧品や分散材としても利用できる。また、当該複合粒子については、造粒による充填性改善の効果も期待できる。
　（Ｆ）母粒子が無機材料で子粒子が有機材料あるいは母粒子が有機材料で子粒子が無機材料の場合の複合粒子は、高強度材、難燃材、発光材料、電気伝導材などの用途のほか、ペーパーライクディスプレ（帯電粒子）、二次電池のバインダ付活物質材料、及びフィラーとしての誘電体粒子等といったこれらの熱伝導率や濡れ性の向上に利用することができる。また当該複合粒子は、ナノバルーン化させて、増量材、保温材、吸音材に利用することができる。また当該複合粒子は、その粒子表面に凝集防止効果を持たせてセンサーとしても利用できる。
　（Ｇ）母粒子が無機粒子で子粒子が液または液状物の場合の複合粒子は、母粒子表面への被膜形成によりカップリング処理して虫歯詰の樹脂フィラーとして利用することができる。また当該複合粒子は、各基材の濡れ性を改善するフィラーとして利用することができる。また当該複合粒子は、親水性付与材および疎水性付与材などの用途に利用することができる。また当該複合粒子の造粒物については、充填性改善の効果も期待できる。
　（Ｈ）母粒子と子粒子が共に有機材料の場合の複合粒子は、徐放性、生体親和性、及びコントロールリリースを目的としたＤＤＳ（ドラッグ・デリバリー・システム）による医薬品への応用に利用することができる。また当該複合粒子は、その耐光性による紫外線の遮蔽材に利用することができる。また当該複合粒子は、ＰＥＧやＰＶＡなどの高分子材料の表面融合により樹脂自体の可溶性や不溶性を向上させることができる。また当該複合粒子は、同種の樹脂を使用する用途に利用することができる。
　（Ｉ）母粒子が有機粒子で子粒子が液または液状物の場合の複合粒子は、母粒子表面への被膜形成によって、可溶性および不溶性を付与したり、親水性および疎水性などを付与する用途に利用することができる。
　なお、有機材料としての主要な材料である樹脂であって、粉粒体にできるものであれば、熱硬化性樹脂であっても、熱可塑性樹脂であっても、その他の特殊樹脂であっても、すべて本発明に使用可能である。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂（ＥＰ）、ジアリルフタレート樹脂（ＰＤＡＰ）、シリコーン樹脂（ＳＩ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリウレタン樹脂（ＰＵＲ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、ユリア樹脂（ＵＦ）などが挙げられる。
　熱可塑性樹脂としては、例えば、エチレン酢ビコポリマー（ＥＶＡ）、エチレンビニルアルコール強重合樹脂（ＰＶＡＬ）、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、塩素化ポリエチレン（ＣＰＥ）、酢酸繊維素樹脂（ＣＡ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリアクリレート樹脂（ＰＡＲ）、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリサルホン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステル樹脂（ＰＥＮ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブタジエン樹脂（ＰＢＤ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリメチルペンテン樹脂（ＰＭＰ）などが挙げられる。
　その他の特殊樹脂としては、様々な熱硬化性特殊樹脂および熱可塑性特殊樹脂が各樹脂メーカーから製造販売されているが、これらの特殊樹脂についても樹脂の形態が粉粒体状であれば本発明に利用可能である。
　上述の複合粒子は、粉末冶金、セラミックス、トナー、粉体塗料、ハイブリット樹脂、二次電池、その他各種工業分野における新素材材料として使用できる。
　また上述の複合粒子については、微細な複合粒子であっても溶液やバインダなどを加える必要がないので、バインダなどの不要な成分が混入していない製品が得られ、医薬品用や食品用としても利用できる。
　さらに、複合化処理工程に温度制御を加えることで、材料の種類、材料の組み合わせ、材料の形状、材料の性状を問わず複合化処理工程を実施することができ、種々の良好な複合粒子の製造が可能となる。製品となる複合粒子は、各種素材として様々な工業分野において利用されるほか、適用範囲を広げるべく、新素材として、技術開発分野での新たな用途を開発するために利用することもできる。
　本発明は、微細な粉体等の処理物を攪拌して混合する技術の分野において好適に利用することができる。
１　粉体処理装置
２　ケーシング
３　処理空間
４　回転軸
５　ロータ
６　円柱部
７　ロータコーン
８　攪拌羽根
８ａ　上昇羽根
８ｂ　下降羽根
９　原料投入口
１０　製品排出口
１１　雰囲気調整手段
１２　ガス供給部
１３　ガス流路
１４　固体気体分離手段
１５　フィルター部材
１６　フィルター装置
１７　第１流路
１８　第１加熱・冷却媒体供給部
１９　第２流路
２０　第２加熱・冷却媒体供給部
２１　加熱・冷却手段
Ｈ　ケーシングの高さ
ｈ　ロータの高さ
Ｌ　ロータの高さ（ロータコーンを含まず）
Ｄ　ロータの直径
Ｒ　ロータコーンの直径
Ｃ１　ロータとケーシングの内壁との距離（クリアランス）
Ｃ２　ロータとケーシングの底部との距離（クリアランス）

Claims (11)

  1. 　ケーシングと、２つ以上の攪拌羽根を有するロータとを備え、前記ロータの回転によって処理物を前記ケーシング内で攪拌する処理装置において、
    　前記ロータは、前記攪拌羽根として、該ロータが回転するときに前記処理物を上昇させる上昇羽根と前記処理物を下降させる下降羽根とをそれぞれ少なくとも１つ備えることを特徴とする処理装置。
  2. 　前記攪拌羽根が前記上昇羽根及び前記下降羽根から構成され、前記上昇羽根及び前記下降羽根が前記ロータの周方向に交互に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
  3. 　前記上昇羽根及び前記下降羽根の一方の延長線が他方と交わるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の処理装置。
  4. 　前記ケーシング内の隅部分が丸く滑らかに形成されているか、前記攪拌羽根の下部形状が丸く滑らかに形成されているか、あるいはその両方であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の処理装置。
  5. 　前記ロータの平面視の中央部分に、円錐形状のロータコーンが設けられていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の処理装置。
  6. 　前記ケーシング及び前記ロータの回転軸が、加熱・冷却媒体用の流路を備えていることを特徴とする１～５のいずれか１項に記載の処理装置。
  7. 　前記ケーシング内の処理空間の雰囲気を調整する雰囲気調整手段を備えていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の処理装置。
  8. 　前記ロータの回転軸が、鉛直方向又は水平方向に設置されていることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の処理装置。
  9. 　前記ロータの回転速度が、処理物に応じて設定変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の処理装置。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載の処理装置を用いて、前記処理物として粉体を使用し、精密混合処理、融合化処理、表面改質処理、表面円滑化処理、形状変形処理、非晶質化処理、又は液添混合処理を行う粉体処理方法。
  11. 　前記粉体として、無機物、有機物、及び金属からなる群より少なくとも１種選択される請求項１０に記載の粉体処理方法。
PCT/JP2017/027878 2016-08-22 2017-08-01 処理装置及び粉体処理方法 WO2018037854A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-162187 2016-08-22
JP2016162187A JP2018030056A (ja) 2016-08-22 2016-08-22 処理装置及び粉体処理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018037854A1 true WO2018037854A1 (ja) 2018-03-01

Family

ID=61245850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/027878 WO2018037854A1 (ja) 2016-08-22 2017-08-01 処理装置及び粉体処理方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2018030056A (ja)
WO (1) WO2018037854A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019188302A (ja) * 2018-04-23 2019-10-31 株式会社中園工業所 粉体処理装置
CN110587847A (zh) * 2019-10-22 2019-12-20 永康本元塑料制品有限公司 一种塑料颗粒混料装置
CN111037774B (zh) * 2019-12-06 2021-10-29 联塑科技发展(武汉)有限公司 一种塑料粉料预塑化的混合控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55132624A (en) * 1979-04-03 1980-10-15 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Rotary blade type agitator
JPH07148074A (ja) * 1993-11-30 1995-06-13 Funai Electric Co Ltd 製パン器
JP2005270955A (ja) * 2004-02-23 2005-10-06 Hosokawa Funtai Gijutsu Kenkyusho:Kk 処理装置及び粉体処理方法
JP2009069640A (ja) * 2007-09-14 2009-04-02 Ricoh Co Ltd 電子写真用トナーの製造方法
JP2014514954A (ja) * 2011-02-28 2014-06-26 スルザー ミックスパック アクチェンゲゼルシャフト ダイナミック・ミキサ

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3223825B2 (ja) * 1996-12-26 2001-10-29 ライオン株式会社 撹拌翼及び液状物の製造方法
JP2002273188A (ja) * 2001-03-19 2002-09-24 Aoki Kk 攪拌機

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55132624A (en) * 1979-04-03 1980-10-15 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Rotary blade type agitator
JPH07148074A (ja) * 1993-11-30 1995-06-13 Funai Electric Co Ltd 製パン器
JP2005270955A (ja) * 2004-02-23 2005-10-06 Hosokawa Funtai Gijutsu Kenkyusho:Kk 処理装置及び粉体処理方法
JP2009069640A (ja) * 2007-09-14 2009-04-02 Ricoh Co Ltd 電子写真用トナーの製造方法
JP2014514954A (ja) * 2011-02-28 2014-06-26 スルザー ミックスパック アクチェンゲゼルシャフト ダイナミック・ミキサ

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018030056A (ja) 2018-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018037854A1 (ja) 処理装置及び粉体処理方法
Sangiorgi et al. 3D Printing of Photocatalytic Filters Using a Biopolymer to Immobilize TiO2Nanoparticles
EP3812417A1 (en) Thermoplastic polymer particles and methods of production and uses thereof
Iida et al. Titanium dioxide hollow microspheres with an extremely thin shell
Tissot et al. SiOH-functionalized polystyrene latexes. A step toward the synthesis of hollow silica nanoparticles
Farahani et al. Three-dimensional printing of freeform helical microstructures: a review
EP3388471B1 (en) Polyarylene sulfide resin granular article and method for producing same
Huang et al. Transparent dispersions of monodispersed ZnO nanoparticles with ultrahigh content and stability for polymer nanocomposite film with excellent optical properties
JP3992224B2 (ja) 電子写真トナー製造用流動槽式粉砕分級機およびそれを用いたトナーの製造方法
JP5390351B2 (ja) 複合材料
ES2625293T3 (es) Polvo que contiene partículas nucleares revestidas con polímero, que contienen metales, óxidos metálicos, nitruros metálicos o semimetálicos
EP2204351A1 (en) Ultrafine particles of titanium dioxide and process for producing the ultrafine particles
JP5575139B2 (ja) 処理装置
Amreen et al. Miniaturized and microfluidic devices for automated nanoparticle synthesis
JP6773051B2 (ja) 粉末焼結法３ｄプリンター用ポリアリーレンスルフィド樹脂粉粒体混合物および三次元造形物の製造方法
WO2007092030A2 (en) Tungsten comprising nanomaterials and related nanotechnology
CN112888744B (zh) 粉粒体混合物及其制造方法以及粉粒体组合物和三维造型物的制造方法
CN112454723A (zh) 用于制备热塑性聚合物颗粒的熔融乳液挤出方法
KR102149629B1 (ko) 복합 입자 재료 및 그 제조 방법, 복합 입자 재료 슬러리, 수지 조성물
KR101110273B1 (ko) 티타니아 나노입자의 제조방법
JP2005015910A (ja) 複合粒子の製造方法、並びにその方法により製造された複合粒子
CN112457658A (zh) 聚酰胺颗粒及其制备和使用方法
EP3684854A1 (en) Material for 3d printing and a 3d printed device
Gusain et al. 3D‐Printed Hydrogels and Aerogels for Water Treatment and Energy Storage Applications
Wu et al. BaSO4-epoxy resin composite film for efficient daytime radiative cooling

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17843340

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17843340

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1