JPH05220375A

JPH05220375A - 固体粒子の表面改質方法と装置

Info

Publication number: JPH05220375A
Application number: JP4059083A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kikuchi; 雄二菊地; Masamitsu Nagao; 正光長尾; Masaaki Takahashi; 正明高橋
Original assignee: Nara Machinery Co Ltd
Current assignee: Nara Machinery Co Ltd
Priority date: 1992-02-12
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1993-08-31
Also published as: EP0555947B1; EP0555947A1; DE69301103D1; US5656087A; US5516550A; DE69301103T2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】本発明は固体粒子の表面改質を連続的におこ
なう方法と装置を提供する。【構成】本発明は衝撃ピン６を設けた回転盤２ａ，２
ｂ，２ｃと衝突リング７ａ，７ｂ，７ｃとを、それぞれ
備えた互に連通する複数の衝撃室に、固体粒子と他の固
体粒子とからなる粉体粒子群を投入してこれに衝撃式打
撃作用を与え、これにともなって発生して気流を前記粉
体粒子群と分離して連続的に衝撃室外に排出するととも
に、該固体粒子群を一時的に衝撃室に滞溜させながら前
記打撃作用を続け、隣接する衝撃室に順次移動させる連
続式固体粒子の表面改質方法であり、さらに本発明は衝
撃ピン６を備えた複数の回転盤２ａ，２ｂ，２ｃを、間
隔を置いて回転軸１に固定し、これを衝突リング７ａ，
７ｂ，７ｃで覆って衝撃室を形成するとともに、各回転
盤２ａ，２ｂ，２ｃの間に仕切板８ａ，８ｂを設けて複
数の衝撃室を形成し、各仕切板８ａ，８ｂには隣接する
衝撃室に通ずる導通路を前記回転軸１寄りに設けた固体
粒子の表面改質装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体粒子の表面改質方
法とその装置に関する。詳しくは、固体粒子の表面に、
該固体粒子よりも小さな他の固体粒子を埋設または固着
させる固体粒子の表面改質を、連続的に行なう方法とそ
の装置に関する。また、本発明は、固体粒子の表面に、
該固体粒子よりも小さな他の固体粒子を固着し、さらに
該他の固体粒子の全部あるいはその一部を軟化・溶融さ
せて、該固体粒子の表面に膜状に固定化する固体粒子の
表面改質を、連続的に行なう方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に固体粒子の固結防止、変色
変質防止、分散性の向上、流動性の改善、触媒効果の向
上、消化・吸収の制御、磁性特性の向上、耐光性の向上
等を目的として、各種の表面改質が行なわれてきた。広
い意味で、固体粒子の表面改質方法は、（１）コーティ
ング法による改質方法、（２）粒子の表面官能基を利用
した科学的改質方法であるトポケミカルな改質方法、
（３）機械的作用によって粒子の表面に現われた活性点
を利用するメカノケミカル反応による改質方法、（４）
カプセル化による改質方法、（５）紫外線、放射線、プ
ラズマなどを利用する高エネルギー利用の改質方法、
（６）沈澱反応による改質方法とに大別することができ
る。この中で、固体粒子（以下、「母粒子」という）の
表面に該固体粒子よりも小さな他の微小固体粒子（以
下、「子粒子」という）を固定化することによって、該
固体粒子の表面を改質して、機能性複合粉体材料を得る
方法としては、上記（４）のカプセル化による改質方法
の１技法であるところの、高速気流中衝撃法（例えば特
開昭６２−８３０２９）が有用な改質方法である。この
方法は、衝撃室内に、ハンマー型またはブレード型の衝
撃ピンを周設した回転盤を配置すると共に、該衝撃ピン
の最外周軌道面に沿い、かつそれに対して一定の空間を
置いて衝突リングを配置し、上記衝撃ピンの回転によっ
て発生した気流を、上記衝突リングの一部から上記回転
盤の中心部付近に開口する循環回路を介して上記衝撃室
に誘導・循環させ、該気流と共に前記母粒子と前記子粒
子とから構成される粉体粒子群の全量を、繰り返し上記
衝撃室と上記循環回路とを通過させ、上記衝撃ピンによ
る機械的打撃、及び上記衝突リングへの衝突による衝撃
式打撃作用により、上記母粒子の表面に上記子粒子を付
着させながら、または付着させた後、該子粒子を埋設ま
たは固着させることによって固体粒子の表面改質を行な
う方法である。この方法により、子粒子は母粒子の全表
面に均一に、しかも強固に固定化され、安定した特性を
有する機能性複合粉体材料を、極めて短時間（数十秒か
ら数分間）で、効率よく生産することができる。上記の
固体粒子の表面改質の場合、すなわち母粒子の表面に子
粒子を埋設または固着させる場合は、母粒子よりも子粒
子の方が硬度が大きい場合である。一方、母粒子の硬度
の方が大きく、子粒子のガラス転移温度が例えば１００
℃前後と、比較的低い熱可塑性樹脂のような場合は、該
子粒子は前記衝撃室内で前記衝撃式打撃作用を受けるこ
とによって、母粒子の表面に強固に固着され、さらに継
続して上記衝撃式打撃作用を受けることによって発生す
る熱エネルギーにより、該子粒子は該衝撃式打撃作用を
受けた瞬時のみ軟化・溶融して、個々の母粒子の表面に
固着された隣合う子粒子の全部あるいは一部が互いに溶
着して、該母粒子の表面に膜状に固定化される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記高速気流
中衝撃法は、完全回分式処理方法、すなわちバッチシス
テムであるため、個々の固体粒子は均一に表面改質され
るので、改質状態が均一な機能性複合粉体を得ることは
できるものの、上記高速気流中衝撃法を利用した改質装
置の各種バルブを、数分から数十秒単位で時間制御して
開閉する必要があったり、上記装置の前後に連設される
装置が連続で操作される場合は特に、該装置の前後にス
トック容器を設けなければならなかった。また、上記改
質装置に、１回分処理毎に一定量の粉体粒子群を計量し
て投入する必要があった。このように、上記装置の運転
操作は煩雑であった。また、上記装置に投入された粉体
粒子群は、摩擦や衝撃、圧縮等の作用で発熱し、該粉体
粒子群（以下、単に「原料」ということもある。）や気
流（機内雰囲気温度）はもとより、回転盤や衝突リン
グ、循環回路等の装置そのものの温度も上昇する。そこ
で上記衝突リング、循環回路をジャケット構造として、
該ジャケットに冷媒を通して冷却したり、さらには回転
盤の内部をジャケット構造とすると共に冷媒を通すため
の回路を設け、該冷媒を回転軸を利用して回転盤に供給
することにより、該回転盤を冷却して機内雰囲気温度及
び装置そのものの温度を下げる試みも行われたが、それ
にも限界があった。すなわち、各回分処理においては、
粉体粒子群の投入時から次第に上記機内雰囲気温度が上
昇し、１回分処理が終了して表面改質された複合化粒子
を排出した直後に一時的に上記温度は下がるものの、該
回分処理を繰り返すと次第に上記温度が上昇して、短時
間で１００℃を越えることも多々あり、粉体粒子群の物
性によっては上記処理を継続することが不可能になる場
合があった。また、上記機内雰囲気温度の上昇によって
機内の圧力が高くなるので、該圧力を下げるために膨張
ガスの排出設備を必要とした。さらに原料は瞬時（数秒
間）で投入されるため、原料投入時に一次的に負荷電流
値が上昇するので、改質処理中の負荷電流値はモーター
の定格電流値以下に抑えることができる場合であって
も、上記原料投入時には該定格電流値をオーバーするこ
とが多々あった。以上のことから、上記温度及び負荷電
流値を一定の範囲に保持しながら運転することが困難で
あった。本発明は、このような問題点に鑑み、固体粒子
の表面に該固体粒子よりも小さな他の微小固体粒子を埋
設又は固着、あるいは膜状に固定化する固体粒子の表面
改質処理を、連続的に行なう方法とその装置を提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的に添い、本発明
は、本発明に係る表面改質装置に固体粒子と該固体粒子
よりも小さな他の微小固体粒子とから構成される粉体粒
子群を連続的に投入し、本発明に係る方法によって固体
粒子の表面改質処理を連続的に行なうことにより、前記
課題を解消した。即ち、本発明は衝撃ピンを設けた回転
盤と衝突リングとを、それぞれ備えた互に連通する複数
の衝撃室に、固体粒子と他の固体粒子とを投入してこれ
に衝撃式打撃作用を与え、これにともなって発生した気
流を前記固体粒子群と分離して連続的に衝撃室外に排出
するとともに、該固体粒子群を一時的に衝撃室に滞溜さ
せながら前記打撃作用を続け、隣接する衝撃室に順次移
動させることによって前記課題を解消した。また、本発
明は衝撃ピンを備えた複数の回転盤を、間隔を置いて回
転軸に固定し、これを衝突リングで覆って衝撃室を形成
するとともに、各回転盤の間に仕切板を設けて複数の衝
撃室を形成し、各仕切板には隣接する衝撃室に通ずる導
通路を前記回転軸寄りに設けることによって前記課題を
解消した。

【０００５】本発明の方法で表面改質処理できる代表的
な母粒子粉体としては、一般にその平均粒子径が０．１
〜１００μｍ程度の範囲のＡＢＳ、ＡＳ、ＭＢＳ、ポリ
アミド、アクリル、エポキシ、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリエステル、ポリスチレン、塩化ビニル等の
各種合成樹脂及び共重合樹脂、各種でんぷん、セルロー
ス等の天然高分子材料、各種天然及び合成ワックス類、
カオリン、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、アルミ
ナ、シリカ（ガラスビーズ等も含む）、マグネシア、カ
ルシア、酸化鉄、ジルコニア、窒化アルミニウム、窒化
ケイ素等の無機材料及びこの中の２種あるいはそれ以上
の材料からなる複合材料又は上記材料を主成分とする複
合材料、及び各種金属類である。一方、代表的な子粒子
粉体としては、上記母粒子の粒径の１／１０程度以下の
粒子であることが好ましく、一般にその平均粒子径が
０．０１〜１０μｍ程度の範囲のＡＢＳ、ＡＳ、ＭＢ
Ｓ、ポリアミド、アクリル、エポキシ、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン、塩化ビ
ニル等の各種合成樹脂及び共重合樹脂、各種天然高分
子、各種天然及び合成ワックス類、黒鉛、カーボン、二
酸化チタン、雲母、カオリン、炭酸カルシウム、硫酸カ
ルシウム、アルミナ、シリカ（ガラスビーズ等も含
む）、マグネシア、カルシア、酸化鉄、ジルコニア、窒
化アルミニウム、窒化ケイ素等の無機材料及びこの中の
２種あるいはそれ以上の材料からなる複合材料又は上記
材料を主成分とする複合材料、金、銀、銅、鉄、ステン
レス、亜鉛、ニッケル、アルミニウム等の各種金属であ
る。また、必要に応じて、上記各種材料を組み合わせた
複数の材料を子粒子としてもよい。しかし、これらの材
料に限定されることなく、各種化学工業、電気、磁気材
料工業、塗料、印刷インキ、トナー、色材、製紙、繊
維、医薬、農薬、化粧品、食品、ゴム、プラスチック、
窯業等の工業で使用されている各種材料の組合せ成分に
適用することができる。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。図１は本発明の粉体処理装置の一実施例の正面図
を、その前後装置と共に示した説明図、図２は図１の粉
体処理装置の縦断面図、図３は図２のＸ−Ｘ断面図、図
４（ａ），（ｂ）は開閉弁の作動説明図である。図にお
いて、１は装置を貫通して設けた回転軸、２ａ、２ｂ、
２ｃは回転軸１に嵌設された複数の回転盤、３ａ、３
ｂ、３ｃ及び３ｄは円筒状のカラーで、各カラーは各回
転盤の間及びその前後に配置され、回転軸１に緩嵌され
て各回転盤を所定間隔に保持している。なお、上記各回
転盤は図４（ａ）に示すようにそれぞれキー５によって
回転軸１に固定してある。各回転盤には、各々その両側
面に一定の間隔を置いて複数の衝撃ピン６を放射状に周
設してある。該衝撃ピン６は一般にブレード型又はハン
マー型のものである。７ａ、７ｂ、７ｃは衝突リング
で、各衝突リングは、上記各回転盤に周設された衝撃ピ
ン６の最外周軌道面に沿い、かつそれに対して一定の間
隔を置いて周設してある。この間隔は、装置の大きさに
よっても異なるが、一般的に０．５〜２０ｍｍであるこ
とが望ましい。また、各衝突リングの内周面は、各種形
状の凹凸型又は円周平面型のものからなっている。各衝
突リング７は、互いに相対する端面に互いに嵌合する切
欠き部と突起部とを設けてあり、隣合う２つの衝突リン
グは、この切欠き部と突起部とを嵌合することによって
一体に連結してある。上記衝突リング７ａ、７ｂの内周
面の、各々回転盤２ａと２ｂ、２ｂと２ｃの間には、中
空円盤状の仕切板８ａ、８ｂが各衝突リングとともに一
体に形成してある。これら仕切板には中心に中空部を設
けてあり、この中空部の直径は、図２及び図４に示した
ように、衝撃ピン６の最内周軌道面の直径よりも小さ
く、また、少なくとも前記各カラーの外径よりも大きく
構成してある。上記仕切板８ａ、８ｂの中空部に面する
内周端部断面は、図示のように山形に形成してもよい。
衝突リング７ｃには、相対する衝突リング７ｂの反対側
（図２の左側）に、カラー３ｄが遊嵌する貫通孔を設け
た円盤状部材８ｃを一体に形成してあり、該円盤状部材
８ｃには、前記貫通孔に向かって形成した略円錐状の切
欠き部４９を設けてある。

【０００７】上記仕切板８ａ、８ｂ及び円盤状部材８ｃ
には、衝突リング７ａ、７ｂ、及び７ｃの外側より内部
に向かって貫通する切欠き部を設けてあり、該切欠き部
に上下に移動する開閉弁１４ａ、１４ｂ及び１４ｃを嵌
設してある。開閉弁１４ａ、１４ｂの先端は、仕切板８
ａ、８ｂの中空部に達し、また開閉弁１４ｃの先端は前
記切欠き部４９に達するように構成するとともに、開閉
弁１４ｃが上昇して開の状態となった時は、そこに現れ
る切欠き部は排出管１１に連続する排出口１０に連通す
るようになっている。１５ａは衝突リング７ａの外側に
設けたホルダー押え、１６ａはホルダー押え１５ａを介
して設けた前記開閉弁１４ａを作動せしめるエアシリン
ダーである。また、１７ａは衝突リング７ａに嵌設され
て開閉弁１４ａに係合するブッシュ、１８ａはそのブッ
シュ１７ａの上方に連設されたスペーサーをそれぞれ示
す（図４（ａ）参照）。なお、其他のホルダー押え１５
ｂ、１５ｃ、エアシリンダー１６ｂ、１６ｃ及びその関
連部材もこれと同様に構成してある。１９は衝突リング
７ａの右側に設けたブラケットで、該ブラケット１９は
中心部に回転軸１のカラー３ａが遊貫する貫通孔を有
し、また前記円盤状部材８ｃの切欠き部４９と同様な略
円錐状の切欠き部５０を備えている。該ブラケット１９
には、その外周面から中心部付近のこの切欠き部５０に
貫通する原料投入路２０を設けてあり、該原料投入路２
０には原料投入管２１を介して原料投入ホッパー２２が
連設されている。また、上記ブラケット１９の端面に
は、当接する衝突リング７ａの切欠き部に嵌合するリン
グ状の突起部が設けてある。上記ブラケット１９及び衝
突リング７ａ、７ｂ、７ｃ及び円錐状部材８ｃは、この
順番で、図１に示すようにケーシング２３に固定された
蝶番部材２４と、該蝶番部材２４に回動自在に設けられ
た蝶番ボルト２６と、該蝶番ボルト２６の他端で係合す
る固定部材２５（円盤状部材８ｃに固定）と、蝶番ボル
ト２６に螺合するハンドル２７から構成される複数の締
結手段によって、該ケーシング２３の側面に緊結してあ
る。このようにして、ブラケット１９、衝突リング７
ａ、７ｂ、７ｃ及び円盤状部材８ｃとによって囲まれ、
仕切板８ａ、８ｂ及び開閉弁１４ａ、１４ｂ、１４ｃに
よって分割された衝撃室２９ａ、２９ｂ及び２９ｃが構
成される。

【０００８】各衝撃室において、各回転盤の側面に周設
された衝撃ピン６と仕切板との間隔は、図２及び図４に
示したように、同図右側の間隔よりも左側の間隔の方を
大きくしてある。これは衝撃ピンの回転によって発生し
た気流を同図右側から左側へ移動させるため、すなわ
ち、原料供給路２０側（原料投入ホッパー２２）から吸
引して排出口１０から排出する気流の流れを形成させる
ためであり、各衝撃室において、該気流は衝突リングの
内周面に沿って循環しながら、同図右側から左側に、次
に衝撃ピンと仕切板との間を通って中心部（回転軸１）
の方に移動し、該仕切板の中空部から隣の衝撃室に移動
するようにしてある。また、衝撃ピンの大きさは、同図
において、左右同等かまたは右側の衝撃ピンの方が大き
いことが好ましい。右側の衝撃ピンの方を大きくするこ
とによって、右側の衝撃ピンの発生風量の方が多くな
り、その結果、気流はさらに同図右側から左側に移動し
やすくなる。前記ケーシング２３の右側面には、前カバ
ー３０、後カバー３１、オイルシールホルダー３２ａ
が、この順番でボルト等の緊結部材によって連設され、
一方、円盤状部材８ｃの左側面にも、ベアリングホルダ
ー３３、オイルシールホルダー３２ｂが、この順番でボ
ルト等の緊結部材によって連設されている。上記前カバ
ー３０、後カバー３１及びベアリングホルダー３３に
は、各々回転軸１をスムーズに回転するように支持する
ベアリング３４ａ、３４ｂ及び３４ｃが内設されてい
る。上記回転軸１の一方（図の右端）の先端部にはプー
リー３５を設け、別に設けた駆動源、たとえばモーター
の回転をＶベルト（共に図示省略）を介してプーリー３
５から回転軸１に伝達する。３６は本発明の粉体処理装
置の分解及び内部洗浄を容易にするために、ベアリング
ホルダー３３の下部に固定されたスライドユニット、３
７はそのトラックレールである。また、３８は本発明の
粉体処理装置を分解及び組立てるときに、前記各衝突リ
ングを支持するために、ケーシング２３に連設された支
持台である。本装置を分解するときは、まず回転軸１の
他端の回ナット３９を外し、次にハンドル２７を緩めて
蝶番ボルト２６を固定部材２５から外す。そして、トラ
ックレール３７上のスライドユニット３６を図中左の方
向に移動することによって、円盤状部材８ｃ、衝突リン
グ７ｃ、ベアリングホルダー３３、オイルシールホルダ
ー３２ｂは、一体となって容易に他の部分と分離するこ
とができる。引き続いて、回転盤２ｃ、衝突リング７ｂ
の順番で、全ての回転盤、及び衝突リングを容易に取り
外すことができる。４０は原料定量供給装置、４１はあ
らかじめ母粒子に子粒子を付着させる必要がある場合に
使用する各種混合機等公知のプレプロセッサーである。
また、４２はサイクロン、４３はバッグフィルター、４
４、４５はロータリーバルブ、４６は排風機、４７は吸
引風量を調節するためのバルブ、４８は流量計である。
なお、前記各衝突リングをジャケット構造（図示せず）
にし、必要に応じてここに冷却水（または温水、加熱蒸
気）を流すことができる。また、送入空気温度を冷却
（または加熱）する必要がある場合は、液体窒素等の冷
媒を気化させた低温ガスを原料投入管２１から送入した
り、該投入管２１の途中に熱風発生装置（共に図示せ
ず）を設けることもできる。さらに、本願発明の表面改
質処理を不活性ガス雰囲気中で行なう必要がある場合
は、上記投入管２１から窒素等の不活性ガスを送入する
ことができるが、この場合は、原料定量供給装置４０と
原料投入ホッパー２２とを連設し（共に図示せず）、該
投入ホッパー２２からの空気の流入量を極力抑える必要
がある。

【０００９】上記装置は、次の要領で操作する。まず、
各エアーシリンダーを作動させて各開閉弁を下方に突出
させ、仕切板８ａ、８ｂ、及び円盤状部材８ｃの各切欠
き部を塞ぎ完全に閉の状態（図４（ａ）参照）にしてお
く。次に回転軸１を駆動し、例えば衝撃ピン６の外周速
度として１００ｍ／ｓｅｃで各回転盤を回転させるとと
もに、排風機４６を作動して、衝撃ピン６の回転によっ
て発生する気流量、またはそれよりいくぶん多めの風量
を各衝撃室内から吸引する。吸引風量の調整は、流量計
４８を見ながら、バルブ４７を操作すればよい。これに
よって気流は原料投入ホッパー２２から吸引され、該原
料は原料投入管２１、原料投入路２０を通ってまず衝撃
室２９ａに入り、仕切板８ａの中空部から次の衝撃室２
９ｂに入り（図４（ａ）の破線の矢印Ｍ参照）、次に仕
切板８ｂの中空部から衝撃室２９ｃ、円盤状部材８ｃの
略円錐状の切欠き部４９を経て排出口１０、排出管１
１、サイクロン４２、バッグフィルター４３を通り、排
風機４９から系外に排出される。ここで、上記衝撃ピン
６の外周速度としては、３０〜１５０ｍ／ｓｅｃの範囲
が好ましい。３０ｍ／ｓｅｃ以下の速度では粉体粒子群
に充分な衝撃力を与えることができず、処理に時間がか
かり効率が悪い。一方、１５０ｍ／ｓｅｃ以上の速度を
得ることは機械的に難しい。しかし、上記速度範囲内で
あっても、本発明の方法で表面改質処理される母粒子の
粒径、物性等によっては、粉砕されてしまうこともある
ので、そのような場合は、該母粒子を粉砕しない範囲、
あるいは粉砕を極力抑える最適外周速度を選択すること
が好ましい。また、希望する固定化の状態、すなわち母
粒子の表面に子粒子を固定化する場合において、子粒子
を母粒子の内部まで完全に埋設したい場合、あるいは半
分程度の埋設でよい場合等によって同じ母粒子・子粒子
の組合せでも、上記外周速度、並びに機内の滞留時間を
変える必要がある。

【００１０】次に、母粒子と子粒子とから構成される粉
体粒子群（混合粉体）、またはあらかじめプレプロセッ
サー４１により該母粒子の表面に該子粒子を付着させた
粉体粒子群（オーダードミクスチャー）を、原料定量供
給装置４０より原料投入ホッパー２２に連続的に投入す
ると、該粉体粒子群は、該ホッパー２２から原料投入管
２１、原料投入路２０を通り、衝撃室２９ａに入る。こ
のとき、前記気流の流れに同伴して、上記ホッパー２２
に投入された粉体粒子群は、速やかに上記衝撃室２９ａ
に入る。上記粉体粒子群は、上記衝撃室２９ａ内で高速
回転する回転盤２ａの多数の衝撃ピン６によって瞬間的
に機械的打撃作用を受け、さらにその周辺の衝突リング
７ａに衝突する。ここで、前述したように上記気流は、
ワンパスで各衝撃室を通過して系外に排出されるが、粉
体粒子群には遠心力が作用しているため気流と分離され
る結果、上記衝撃室２９ａに滞留し、そこで繰り返し上
記衝撃ピンによる機械的打撃作用と衝突リングへの衝突
からなる衝撃式打撃作用を受ける。また、上記粉体粒子
群は上記ホッパー２２から連続的に投入されるので、該
粉体粒子群は徐々に上記衝撃室２９ａに滞留し、衝撃ピ
ン６の回転に伴って衝突リング７ａの内周面に沿って循
環しながら上記衝撃式打撃作用を繰り返し受ける。一定
時間経過後、エアーシリンダー１６ａを作動せさて開閉
弁１４ａを上昇させ、衝突リング７ａの内周面の位置ま
で移動させて、仕切板８ａの切欠き部９ａを完全に開の
状態（図４（ｂ）参照）にすると、前記衝撃室２９ａ内
に滞留していた粉体粒子群は、瞬時のうちに上記切欠き
部９ａから隣の衝撃室２９ｂに矢印Ｎに示すように移動
する。そしてそこでも衝撃ピン６及びその周辺の衝突リ
ング７ｂによる衝撃式打撃作用を繰り返し受ける。上記
粉体粒子群が衝撃室２９ｂに移動したあと、上記開閉弁
１４ａを閉じると、再び原料投入ホッパー２２からの粉
体粒子群が衝撃室２９ａに滞留し、そこで衝撃ピン６及
びその周辺の衝突リング７ａによる衝撃式打撃作用を受
ける。このようにして一定時間経過後、今度は開閉弁１
４ｂを開くと、上記衝撃室２９ｂ内の粉体粒子群は、瞬
時に次の衝撃室２９ｃに移動し、同様な打撃作用を繰り
返し受ける。そして、開閉弁１４ｂを閉じた後、開閉弁
１４ａを開くと、上記衝撃室２９ａ内の粉体粒子群は同
じように衝撃室２９ｂに移動する。さらに一定時間経過
後、開閉弁１４ｃを開くと、衝撃室２９ｃ内の粉体粒子
群は、改質粉体の排出口１０、排出管１１を通ってサイ
クロン４２、バッグフィルター４３等の捕集器に誘導さ
れ、そこで捕集される。

【００１１】図５に、各開閉弁の開閉状態と、各衝撃室
内の粉体粒子群の滞留量の関係のモデル図を示した。同
図において、Ｔ_a、Ｔ_b、Ｔ_cは、各々衝撃室２９ａ、
２９ｂ、２９ｃにおける粉体粒子群の滞留時間を、Ｔは
全滞留時間、すなわち改質処理に要した時間を示してい
る。また、ｔ₁は各開閉弁を開いている時間、ｔ₂は例
えば開閉弁１４ｂを閉じてから開閉弁１４ａを開くまで
の時間を各々示し、ｔ₁とｔ₂との関係はｔ₁＞ｔ₂≧
０であり、ｔ₁の時間は数秒の単位でよい。本発明の装
置において、各仕切板の中空部の直径を変えた数種の衝
突リングを用意することもできる。また、複合化を目的
とする粉体材料の種類によっては、全ての開閉弁を常に
閉の状態に保持して運転することができる。この場合、
まず最初の衝撃室に滞留している粉体粒子群は、一定の
滞留量に達すると仕切板の中空部からオーバーフローし
て隣の衝撃室に連続的に移動し、さらにその次の衝撃室
に移動して、最後は排出口から連続的に排出される。こ
の場合、粉体粒子群の滞留時間は、該粉体粒子群の供給
量（供給速度）、ブロワーの吸引風量等によって制御す
ることができる。図６に、本発明の粉体処理装置の他の
実施例の縦断面図を示した。この装置は、各仕切板に切
欠き部のない、すなわち、開閉弁及びそれを作動させる
ためのエアーシリンダーのない粉体処理装置であり、そ
の他の構成は先の実施例の粉体処理装置と同じである。
本装置における粉体粒子群の流れは、上記先の実施例の
装置において開閉弁を全て閉の状態に保持して運転した
場合と同じで、すなわち、まず衝撃室に滞留している粉
体粒子群は、一定の滞留量に達すると仕切板の中空部か
らオーバーフローして隣の衝撃室に連続的に移動し、さ
らにその隣の衝撃室に順次移動して、最後は排出口から
連続的に排出されるようになっている。

【００１２】次に粉砕室が３室、回転盤の直径が２３０
ｍｍ、該回転盤の両側面に周設された衝撃ピンが各８
枚、該衝撃ピンの最外周軌道面と衝突リングとの一定の
間隔が５ｍｍの本発明に係る粉体処理装置を用いて、本
発明の方法によって表面改質処理を行った具体例につい
て以下説明する。具体例１平均粒子径１２μｍのポリエチレン粒子の表面に、平均
粒子径０．３μｍの二酸化チタン微粒子を付着させたオ
ーダードミクスチャー（配合比、ポリエチレン：二酸化
チタン＝４：１）を、上記粉体処理装置に連続的に投入
してＮＯ．１〜ＮＯ．３のサンプルについて複合化粒子
を得た。その他の条件は表１に示した。同表において、
ピン外周速度とは衝撃ピンの最外周軌道面の速度、滞留
時間とは各衝撃室における粉体粒子群の滞留時間のこと
で、図５に示したように、上記滞留時間ごとに各開閉弁
を開いたことを示している。上記各開閉弁を開いている
時間ｔ₁は５秒であった。また、全滞留時間とは上記粉
体粒子群が上記粉体処理装置に投入されてから排出され
るまでの時間、すなわち改質処理に要した時間である。
しかしながら厳密にいうと、衝撃室ａにおける粉体粒子
群の平均滞留時間は、同表の数値の半分の時間であり、
また、全滞留時間はその分の時間を引かなければならな
い。表１に運転開始後２０分の機内雰囲気温度を示した
が、何れの実験においても３５℃前後（運転開始時は約
２５℃。以下の各具体例でも同様の温度であった。）で
あり、温度上昇は少なく、その後もほとんど上昇しなか
った。上記実験で得られた各サンプルを走査形電子顕微
鏡（以下「ＳＥＭ」という）で観察したところ、何れの
サンプルも、ポリエチレン粒子の表面の全面に二酸化チ
タン微粒子が均一に埋設された状態の複合化粒子となっ
ていた。

【００１３】具体例２平均粒子径４６μｍのポテトスターチ粒子の表面に、平
均粒子径０．４μｍのＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリ
レート）微粒子を付着させたオーダードミクスチャー
（配合比、ポテトスターチ：ＰＭＭＡ＝１９：１）を、
上記粉体処理装置に連続的に投入してＮＯ．１、ＮＯ．
２のサンプルについて複合化粒子を得た。その他の条件
は表２に示した。運転開始後２０分の機内温度は４０℃
弱であり、具体例１の場合と同様に温度上昇は少なく、
その後もほとんど上昇しなかった。上記実験で得られた
各サンプルをＳＥＭで観察したところ、どちらのサンプ
ルもポテトスターチ粒子の表面にＰＭＭＡが均一に膜状
に固定化（成膜化）された状態の複合化粒子となってい
た。具体例３平均粒子径１２μｍのポリスチレン粒子の表面に、平均
粒子径０．０１２μｍのアエロジル微粒子を付着させた
オーダードミクスチャー（配合比、ポリスチレン：アエ
ロジル＝９９：１）を、上記粉体処理装置に連続的に投
入して複合化粒子を得た。その他の条件は表３に示し
た。なお、本例には、図６に示した開閉弁のない粉体処
理装置を用いた。表３に示したように、運転開始後２０
分の機内温度は３５℃弱であり、その後もほとんど上昇
しなかった。これは、ピン外周速度が他の具体例よりも
遅く、また粉体粒子群の機内滞留時間が短かったためで
ある。上記実験で得られた各サンプルをＳＥＭで観察し
たところ、どちらのサンプルも、ポリスチレン粒子の表
面のほぼ全面にアエロジル微粒子が適当に埋設された状
態の複合化粒子となっていた。

【００１４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の方
法と装置によれば、固体粒子に他の微小固体粒子を埋設
又は固着、あるいは膜状に固定化する該固体粒子の表面
改質処理を、連続的に行なうことができた。上記のよう
に、固体粒子の表面改質処理を連続的に行なうことによ
って、負荷電流値を一定の範囲に保持しながら、さらに
機内雰囲気温度も低い範囲に保持しながら、上記改質処
理を安定して行なうことができた。また、回分処理に比
べて、運転操作が容易になった。さらに、本発明の方法
で得られた複合化粒子は、回分処理によって得られたも
のと比べて遜色のないものであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるところの粉体処理装置
を、その前後装置と共に系統的に示した概念的な説明図
である。

【図２】図１の粉体処理装置の縦断面図である。

【図３】図２のＸ−Ｘ断面図である。

【図４】開閉弁の作動説明図で、同図（ａ）は閉鎖時
を、同図（ｂ）は開放時を示す。

【図５】各開閉弁の開閉状態と、各衝撃室内の粉体粒子
群の滞留量の関係を示したモデル図である。

【図６】本発明の粉体処理装置の他の実施例の縦断面図
である。

【符号の説明】

１回転軸２ａ、２ｂ、２ｃ回転盤３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄカラー５キー６衝撃ピン７ａ、７ｂ、７ｃ衝突リング８ａ、８ｂ仕切板８ｃ円盤状部材９ａ切欠き部１０排出口１１排出管１４ａ、１４ｂ、１４ｃ開閉弁１５ａ、１５ｂ、１５ｃホルダー押え１６ａ、１６ｂ、１６ｃエアーシリンダー１７ブッシュ１８スペーサー１９ブラケット２０原料投入路２１原料投入管２２原料投入ホッパー２３ケーシング２４蝶番部材２５固定部材２６蝶番ボルト２７ハンドル２９ａ、２９ｂ、２９ｃ衝撃室３０前カバー３１後カバー３２ａ、３２ｂオイルシールホルダー３３ベアリングホルダー３４ａ、３４ｂ、３４ｃベアリング３５プーリー３６スライドユニット３７トラックレール３８支持台３９回ナット４０原料定量供給装置４１プレプロセッサー４２サイクロン４３バッグフィルター４４、４５ロータリーバルブ４６排風機４７バルブ４８流量計４９切欠き部５０切欠き部

【表１】

【表２】

【表３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】衝撃ピンを設けた回転盤と衝突リングと
を、それぞれ備えた互に連通する複数の衝撃室に、固体
粒子と他の固体粒子とからなる粉体粒子群を投入してこ
れに衝撃式打撃作用を与え、これにともなって発生した
気流を前記粉体粒子群と分離して連続的に衝撃室外に排
出するとともに、該固体粒子群を一時的に衝撃室に滞溜
させながら前記打撃作用を続け、隣接する衝撃室に順次
移動させることを特徴とする連続式固体粒子の表面改質
方法。
【請求項２】固体粒子と、該固体粒子よりも小さな他
の微小固体粒子とを用いて、上記固体粒子の表面に、上
記他の微小固体粒子を付着させながら、または付着させ
た後、この他の微小固体粒子を埋設又は固着させること
を特徴とする請求項１に記載の連続式固体粒子の表面改
質方法。
【請求項３】固体粒子と、該固体粒子よりも小さな他
の微小固体粒子とを用いて、上記固体粒子の表面に、上
記他の微小固体粒子を付着させながら、または付着させ
た後固着させ、さらに衝撃式打撃作用を継続することに
より発生した熱エネルギーにより、上記他の固体粒子を
軟化・溶融させて、上記固体粒子上の隣合う他の固体粒
子の全部あるいはその一部を互いに融着して、上記固体
粒子の表面に膜状に固定化することを特徴とする請求項
１に記載の連続式固体粒子の表面改質方法。
【請求項４】衝撃ピンを備えた複数の回転盤を、間隔
を置いて回転軸に固定し、これを衝突リングで覆って衝
撃室を形成するとともに、各回転盤の間に仕切板を設け
て複数の衝撃室を形成し、各仕切板には隣接する衝撃室
に通ずる導通路を前記回転軸寄りに設けたことを特徴と
する固体粒子の表面改質装置。
【請求項５】前記隣接する衝撃室の間に、両室を導通
する開閉弁を設けたことを特徴とする請求項４に記載の
固体粒子の表面改質装置。
【請求項６】単一の衝突リングを複数個設け、これを
締結手段で連結して複数の衝撃室を構成したことを特徴
とする請求項４に記載の固体粒子の表面改質装置。
【請求項７】前記衝撃室内の両側の壁面に、前記回転
軸に対し、同心で略円錐状の切欠き部を設け、該切欠き
部に原料の供給口と、改質粉体の排出口とを連通せしめ
たことを特徴とする請求項４に記載の固体粒子の表面改
質装置。