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JP2805332B2 - 粉砕方法 - Google Patents

粉砕方法

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JP2805332B2
JP2805332B2 JP1117401A JP11740189A JP2805332B2 JP 2805332 B2 JP2805332 B2 JP 2805332B2 JP 1117401 A JP1117401 A JP 1117401A JP 11740189 A JP11740189 A JP 11740189A JP 2805332 B2 JP2805332 B2 JP 2805332B2
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JP
Japan
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collision
powder
raw material
tube
pulverizing
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聡 三ツ村
政吉 加藤
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Canon Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ジェット気流(高圧気体)を用いた衝突式
気流粉砕機で粉体原料を粉砕する方法に関する。特に、
電子写真法による画像形成方法に用いられるトナーまた
はトナー用着色樹脂粉体も効率良く生成する粉砕方法に
関する。
[従来の技術] ジェット気流を用いた衝突式気流粉砕機は、ジェット
気流で粉体原料を搬送し、粉体原料を衝突部材に衝突さ
せ、その衝撃力により粉砕するものである。
従来、かかる粉砕機における衝突部材の衝突面14は、
第3図及び第4図に示すように、粉体原料を乗せたジェ
ット気流方向(加速管の軸方向)に対し垂直あるいは傾
斜(例えば45゜)している平面状のものが用いられてき
た(特開昭57−50554号公報及び特開昭58−143853号公
報参照)。
第3図の粉砕機において粗い粒径を有する粉体原料
は、投入口1より加速管3に供給され、ジェットノズル
2から吹き出されるジェット気流によって、粉体原料は
衝突部材4の衝突面14にたたきつけられ、その衝撃力で
粉砕され、排出口5より粉砕室外に排出される。
しかしながら、衝突面14が加速管3の軸方向と垂直な
場合、ジェットノズル2から吹き出される原料粉体と衝
突面14で反射される粉体とが衝突面14の近傍で共存する
割合が高く、そのため、衝突面14近傍の粉体濃度が高く
なるために、粉砕効率が良くない。さらに、衝突面14に
おける一次衝突が主体であり、粉砕室壁6との二次衝突
を有効に利用しているとはいえない。さらに、衝突面の
角度が加速管3に対し垂直の粉砕機では、粉体原料が熱
可塑性樹脂である材料を粉砕するときに、衝突時の局部
発熱により融着及び凝集物が発生しやすく、装置の安定
した運転が困難になり、粉砕衝撃力を向上させるために
6.5Kg/cm2以上の高圧縮気体を用いることはできなくな
る。
電子写真法による画像形成方法に用いられるトナーま
たはトナー用着色樹脂粉体は、通常結着樹脂及び着色剤
または磁性粉を少なくとも含有している。トナーは、潜
像担持体に形成された静電荷像を現像し、形成されたト
ナー像は普通紙またはプラスチックフィルムの如き転写
材へ転写され、加熱定着手段,圧力ローラ定着手段また
は加熱加圧ローラ定着手段の如き定着装置によって転写
材料のトナー像は転写材に定着される。したがって、ト
ナーに使用される結着樹脂は、熱及び/または圧力が付
加されると塑性変形する特性を有する。現在、トナーま
たはトナー用着色樹脂粉体は、結着樹脂及び着色剤また
は磁性粉(必要により、さらに第三成分を含有)を少な
くとも含有する混合物を溶融混練し、溶融混練物を冷却
し、冷却物を粉砕し、粉砕物を分級して調製される。冷
却物の粉砕は、通常、機械的衝撃式粉砕機により粗粉砕
(または中粉砕)される過程を経て、この粉砕粗粉をジ
ェット気流を用いた衝突式気流粉砕機で微粉砕するが、
被粉砕物濃度を高くし、好ましくは、7.0Kg/cm2以上の
高圧縮気体を使用して微粉砕することは困難であった。
一方、第4図及び第5図に示す如く、衝突面14の角度
が加速管に対し45゜傾斜のものでは、衝突面14近傍の粉
体濃度は第3図の粉砕機と比較して低く、熱可塑性樹脂
を粉砕するときに上記のような問題点は少ない。しかし
ながら、衝突するさいに粉砕に使われる衝突力が小さ
く、さらに粉砕室壁6との二次衝突による粉砕が少ない
ので粉砕能力は、第1図の粉砕機と比較して1/2〜1/1.5
に粉砕能力が落ちる。
従って、被粉砕物原料及び時に、熱可塑性樹脂を含む
材料を粉砕するときに粉砕効率が良好であり、6.5Kg/cm
2以上の高圧縮気体を利用しても粉砕能力が向上できる
粉砕方法が待望されている。
[発明が解決しようとしている課題] 本発明が解決しようとしている課題は、上記問題点が
解消された粉砕方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段及び作用] 本発明は、加速管内で高圧気体により熱可塑性樹脂を
含む粉体原料を加速し、該加速管出口から該粉体原料を
吐出し、加速管出口に対向して粉砕室内に設けられてい
る衝突部材の衝突面に該粉体原料を衝突させて粉砕する
粉砕方法において、 該加速管は、加速管の軸方向に垂直な断面積が加速管出
口方向に向かって順次大きくなっている管通路を有し、 該加速管内に供給する高圧気体は、6.5kg/cm2以上の圧
縮気体であり、 該管通路で加速され、加速管出口から吐出された該粉体
原料を先端部分の頂角が120゜〜170゜の円錐形状の衝突
面を有する衝突部材に衝突させて粉砕し、衝突後の粉体
を実質的に全周方向に分散させ、分散した粉体を粉砕室
壁に二次衝突させてさらに粉砕することを特徴とする粉
砕方法に関する。
本発明によれば、樹脂や粘着性のあるものを粉砕した
時に発生する融着・凝集物・粗粒子による粉砕能力の低
下を解決するために、第1図、第2図に示すように、衝
突板面の先端部分が頂角120゜〜170゜である円錐形状と
した。
こうすることにより、熱可塑性樹脂や粘着性のあるも
のを粉砕した時に、衝突板の角度が加速管に対し90゜の
ものに生じる融着・凝集物・粗粒子は生じず、粉砕時の
粉塵濃度の上昇が可能になった。
更に、このような衝突板を用いることにより、衝突板
に衝突して粉砕され且つ分散良くはねかえった粉体を粉
砕室に二次衝突せしめ、より粉砕効率を上昇させること
が可能になった。
また、粉体を分散良く衝突板からはねかえし粉砕室壁
と二次衝突せしめたために、6.5Kg/cm2以上の高圧縮気
体を利用して、熱可塑性樹脂を原料とするものを微粉砕
することが可能になり、衝突板の角度が加速管に対して
垂直のものより粉砕能力の向上が図れた。
以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて説明す
る。
[実施例] 実施例1 添付図面の第1図及び第2図に示す衝突式気流粉砕機
を使用して粉体の粉砕をおこなった。粉砕された粉体を
微粉と粗粉とに分級するための分級手段として固定壁式
風力分級機を使用した。
衝突式気流粉砕機は、直径(b)が60mmの酸化アルミ
ニウム系セラミックで形成された円柱状の衝突部材4を
有し、衝突部材4の先端部は、頂角(θ)120゜を有す
る円錐形状を有している。粉砕室8の内壁はセラミック
コートされている。加速管出口13の内径は25mmであり、
加速管3の中心軸と衝突部材4の先端とは一致してい
る。加速管出口13から衝突面14までの最近接距離(a)
は60mmであり、衝突部材4と粉砕室壁6との最近接距離
(c)は20mmである。衝突式気流粉砕機のA−B面にお
ける断面は、第2図に示すU字形を有している。衝突部
材4の左右及び下方の粉砕室壁6との距離は、20〜40mm
である。
原料7として下記のものを使用した。
上記処方の混合物よりなるトナー原料を約180℃で約
1.0時間溶融混練後、冷却して固化し、溶融混練物の冷
却物をハンマーミルで100〜1000μの粒子に粗粉砕した
ものを粉体原料とした。
投入口1から粉体原料が33Kg/時間の割合で供給され
ると、ノズル2から拭き出される圧縮空気8.0Kgf/cm2
よって、加速管3内で粉体原料は加速され、加速管出口
13から粉砕室8内に吐出され、粉体原料7は衝突面14に
たたきつけられ、その衝撃力で粉砕された。それと共に
120゜の傾斜が付いた円錐形状の衝突面14により、衝突
した粉体原料は全周方向に分散し、対向する粉砕室壁6
と、二次衝突し、そこで更に粉砕された。
粉砕された粉体原料は排出口5からスムーズに分級機
24に運ばれ、細粉は分級粉体として取り除かれ、粗分は
再び投入口1より粉体原料と共に投入された。細粉とし
て重量平均粒径12μmの粉砕粉体が33Kg/時の割合で収
集された。
このように、衝突部材4の衝突面は頂角(θ)120゜
の傾斜の付いた円錐形状をしているため、衝突した粉体
原料は全周方向に分散し、対向する粉砕壁と二次衝突し
た。そのため、衝突部材付近での融着、凝集物、粗粒子
が生じないために、粉体濃度が上昇せず、さらに二次衝
突するために、従来より粉砕能力が非常に高くなること
が確認された。
実施例2 実施例1と同様な粉体原料を第1図に示す頂角(θ)
160度の傾斜の付いた円錐形状の衝突面を有する衝突部
材を用いて、実施例1と同様に粉砕したところ、粉砕時
の衝突面付近での粉塵濃度が上昇せずかつ二次衝突する
ために実施例1と同様、従来より粉砕能力が非常に高く
なることが確認された。粉体原料の投入量は、処理量に
応じて調整した。
実施例3 実施例1と同様な粉体原料を第1図に示す頂角(θ)
170度の傾斜の付いた円錐形状の衝突面を有する衝突部
材を用いて、実施例1と同様に粉砕したところ、粉砕時
の衝突面付近での粉塵濃度が上昇せず、かつ二次衝突す
るために従来より粉砕能力が非常に高くなることが確認
された。
比較例1 実施例1と同様な粉体原料を第3図に示す従来の衝突
式気流粉砕機で粉砕した。該粉砕機において、加速管3
に対し垂直である平面状衝突面14を有する衝突部材4を
用いて、実施例1と同様に粉砕した。ただし、ノズル2
から吹き出される圧縮空気は6.0Kg/cm2で粉砕した。
衝突面14に衝突した粉体原料は、吐出方向と対向する
方向に反射されるために、衝突面付近の粉体濃度は著し
く高くなった。そのため、粉体原料の供給割合が10Kg/
時間を超えると、衝突部材上で、融着、凝集物、粗粒子
が生じはじめ、融着物が加速管出口13や分級機を詰まら
せる場合があった。従って、粉砕処理量を1時間当り10
Kgに低下させることを余儀なくされ、これが粉砕能力の
限界となった。
比較例2 実施例1と同様な粉体原料を第3図に示す従来の衝突
式気流粉砕機で粉砕した。該粉砕機において、加速管3
に対し垂直である平面状衝突面14を有する衝突部材4を
用いて、実施例1と同様にノズル2から吹き出される圧
縮空気は、8.0Kg/cm2で粉砕した。衝突面14に衝突した
粉体原料は、吐出方向と対向する方向に反射されるため
に、衝突面付近の粉体濃度は著しく高くなり、さらに、
衝撃力は、大きくなったために衝突部材上で、融着、凝
集物、粗粒子が生じはじめ、融着物が加速管出口13や分
級機を詰まらせ、粉砕機能を達成することができなくな
ってしまった。
比較例3 実施例1と同様な粉体原料を、第4図及び第5図に示
す衝突式気流粉砕機で粉砕した。該粉砕機において45度
の衝突面を有する衝突部材を用いて、実施例1と同様に
粉砕したところ、衝突面に衝突した粉体原料は、比較例
1に比べ、加速管出口13から離れる方向へ反射されるの
で融着及び凝集物は生じなかった。しかし、衝突する際
に、衝撃力が弱くなるため、粉砕効率が悪く、重量平均
粒径12μmの細粉は、1時間当り約10Kgしか得られなか
った。
実施例1乃至3及び比較例1乃至3の結果を下記第1
表に示す。
実施例4 粉体原料として下記のものを使用した。
上記処方の混合物よりなるトナー原料を約180℃で約
1.0時間溶融混練後、冷却して固化し、固形物をハンマ
ーミルで100〜1000μの粒子に粗粉砕したものを粉体原
料とした。
投入口1から10.5Kg/時の割合で供給し、ノズル2か
ら8.0Kgf/cm2の圧縮空気を導入し、頂角(θ)120゜の
傾斜の付いた円錐形状の衝突面を有する衝突部材を具備
した第1図及び第2図に示す衝突式気流粉砕機にて粉砕
し、粉砕された粉体を分級機24にて細粉と粗粉に分級し
た。細粉として、重量平均粒径約12μmの粉体が1時間
当り10.5Kgの割合で収集された。
実施例5 実施例4と同様な粉体原料を、頂角(θ)160゜の傾
斜の付いた円錐形状の衝突面を有する衝突部材を具備し
た第1図に示す衝突式気流粉砕機を用いて、実施例4と
同様に粉砕したところ、重量平均粒径約12μmの細粉が
1時間当り9.8Kgの割合で収集された。
比較例4 実施例4と同様な粉体原料を、6.0Kgf/cm2の圧縮空気
を導入した第3図に示す衝突式気流粉砕機で粉砕したと
ころ、重量平均粒径約12μmの細紛が1時間当り7kgし
か収集されなかった。
比較例5 実施例4と同様な粉体原料を、8.0Kgf/cm2の圧縮空気
を導入した第3図に示す衝突式気流粉砕機で粉砕したと
ころ、衝突部材上で融着、凝集物、粗粒子が生じはじ
め、融着物が加速管出口13が分級機を詰まらせ、粉砕機
能を達成することができなくなった。
比較例6 実施例4と同様な粉体原料を、8.0Kgf/cm2の圧縮空気
を導入した第4図及び第5図に示す衝突式気流粉砕機で
粉砕したところ、重量平均粒径約12μmの細粉が1時間
当り5.6Kgしか収集されなかった。
実施例4乃至6及び比較例4乃至6の結果を下記第2
表に示す。
[発明の効果] 以上説明したように、衝突部材先端の形状を特定の円
錐形状とし、この衝突面に粉体原料をたたきつけるた
め、6.5Kg/cm2以上の高圧縮気体を投入しても、粉砕時
における融着、凝集物、粗粒子等の発生を妨げ、装置の
安定した運転を可能にする。その上、粉体原料の二次衝
突時まで、強い衝撃力が保てる。そのために、熱可塑性
樹脂材料を原料とし、6.5Kg/cm2以上の高圧縮気体を利
用して従来の粉砕能力を著しく向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、衝突部材が円錐形状を有する本発明に使用し
た衝突式気流粉砕機の断面及び粉砕・分級工程を概略的
に示した図であり、第2図は第1図に示す粉砕機のA−
B面における断面を概略的に示した図である。 第3図は、衝突部材の衝突面が加速管の軸方向に対して
垂直である、比較例としての衝突式気流粉砕機の断面及
び粉砕・分級工程を概略的に示した図である。 第4図は、衝突部材の衝突面が加速管の軸方向に対し
て、上方に45゜傾斜している、比較例としての衝突式気
流粉砕機の断面及び粉砕・分級工程を概略的に示した図
であり、第5図は、第4図に示す衝突式気流粉砕機のA
−B図における断面を概略的に示した図である。 1……粉体原料投入口 2……圧縮気体供給ノズル 3……加速管、4……衝突部材 5……排出口、6……粉砕室壁 7……粉体原料、8……粉砕室 11……粉体機壁、13……加速管出口 14……衝突面、24……分級機 a……加速管出口〜衝突部材間距離 b……衝突部材直径 c……衝突部材〜粉砕室壁の最短距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B02C 19/06 G03G 9/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加速管内で高圧気体により熱可塑性樹脂を
    含む粉体原料を加速し、該加速管出口から該粉体原料を
    吐出し、加速管出口に対向して粉砕室内に設けられてい
    る衝突部材の衝突面に該粉体原料を衝突させて粉砕する
    粉砕方法において、 該加速管は、加速管の軸方向に垂直な断面積が加速管出
    口方向に向かって順次大きくなっている管通路を有し、 該加速管内に供給する高圧気体は、6.5kg/cm2以上の圧
    縮気体であり、 該管通路で加速され、加速管出口から吐出された該粉体
    原料を先端部分の頂角が120゜〜170゜の円錐形状の衝突
    面を有する衝突部材に衝突させて粉砕し、衝突後の粉体
    を実質的に全周方向に分散させ、分散した粉体を粉砕室
    壁に二次衝突させてさらに粉砕することを特徴とする粉
    砕方法。
  2. 【請求項2】該粉砕原料は、100〜1000μmの粒径を有
    していることを特徴とする請求項(1)記載の粉砕方
    法。
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