(57)【要約】【課題】撹拌造粒装置において、スケールアップ又はスケールダウンの割合を大きくした場合であっても、基礎となった装置と同じ造粒効果が得られる、撹拌翼の回転数の設定方法を提供する。【解決手段】第１撹拌造粒装置と略相似形で、造粒槽の内径及び撹拌翼の半径が異なる第２撹拌造粒装置を用いて、撹拌翼の回転数を変化させ、造粒物が所望の粒径となる回転数を求める第１工程と、第１工程で得られた第２撹拌造粒装置における回転数と第２撹拌造粒装置の撹拌翼の半径とから、造粒物が所望の粒径となる遠心加速度を算出する第２工程と、第２工程で算出された遠心加速度と第１撹拌造粒装置の半径とから第１撹拌造粒装置の回転数を算出する第３工程とを有することを特徴とする。【選択図】図２
2010253413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の造粒槽内に、撹拌翼を回転自在に備えた第１撹拌造粒装置の撹拌翼の回転数の設定方法であって、
第１撹拌造粒装置と略相似形で、造粒槽の内径及び撹拌翼の半径が異なる第２撹拌造粒装置を用いて、撹拌翼の回転数を変化させ、造粒物が所望の粒径となる回転数を求める第１工程と、
第１工程で得られた第２撹拌造粒装置における回転数と第２撹拌造粒装置の撹拌翼の半径とから、造粒物が所望の粒径となる遠心加速度を算出する第２工程と、
第２工程で算出された遠心加速度と第１撹拌造粒装置の半径とから、第１撹拌造粒装置の回転数を算出する第３工程と
を有することを特徴とする撹拌翼の回転数の設定方法。
【請求項２】
前記第１撹拌造粒装置と前記第２撹拌造粒装置との造粒槽の容積比が１／４０００〜４，０００／１の範囲である請求項１記載の撹拌翼の回転数の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撹拌造粒装置をスケールアップ又はスケールダウンする場合における撹拌翼の回転数の設定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撹拌造粒装置において、実験規模の小型装置での造粒実績をもとに工場生産規模の大型装置における運転条件を決定する際、撹拌翼の回転数に関しては、撹拌翼の半径方向外側端の周速度（ｍ／ｓｅｃ）を一定範囲に保つように定めればよいとされていた。撹拌翼の回転数は、撹拌翼の半径方向外側端の周速度と撹拌翼の半径が定まれば下記式から求まる。
回転数（ｒｐｍ）＝６０×ｖ／２πｒ
（式中、ｖ：撹拌翼の半径方向外側端の周速度（ｍ／ｓｅｃ），
ｒ：撹拌翼の半径（ｍ））
【０００３】
したがって、例えば、容積２Ｌの造粒槽内で半径９０ｍｍの撹拌翼を４２５ｒｐｍで回転させた場合（周速度４ｍ／ｓｅｃ）、これを容積１００Ｌの造粒槽で半径３５０ｍｍの撹拌翼にスケールアップするときは、撹拌翼の周速度が４ｍ／ｓｅｃを維持するように回転数は１０９ｒｐｍと設定していた。
【０００４】
ここで、スケールアップする際に一定範囲に保つ周速度の目安としては、経験的に４〜８ｍ／ｓｅｃの範囲とされていた（例えば非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「最新造粒技術の実際」第41頁,右欄第17行〜第21行,神奈川経営開発センター出版部,昭和59年発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、従来よりも小さい実験装置での造粒実績から工場生産規模の大型装置の造粒条件を定めることが要求されるようになってきた。本発明者等の実験結果によると、このようにスケールアップ又はスケールダウンの割合を従来よりも大きくした場合、撹拌翼の周速度を一定範囲に保つように撹拌翼の回転数を定める従来の手法では、大型装置において、小型装置での造粒結果と同じ結果が必ずしも得られないことがわかった。
【０００７】
本発明の目的は、撹拌造粒装置においてスケールアップ又はスケールダウンの割合を大きくした場合であっても、基礎となった装置と同じ造粒効果が得られる、撹拌翼の回転数の設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、前記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、装置をスケールアップ又はスケールダウンする際の撹拌翼の回転数の設定指標としては、撹拌翼の周速度よりも遠心加速度が適切であることを見出し本発明に至った。すなわち、本発明に係る撹拌翼の回転数の設定方法は、円筒形の造粒槽内に、撹拌翼を回転自在に備えた第１撹拌造粒装置の撹拌翼の回転数の設定方法であって、第１撹拌造粒装置と略相似形で、造粒槽の内径及び撹拌翼の半径が異なる第２撹拌造粒装置を用いて、撹拌翼の回転数を変化させ、造粒物が所望の粒径となる回転数を求める第１工程と、第１工程で得られた第２撹拌造粒装置における回転数と第２撹拌造粒装置の撹拌翼の半径とから、造粒物が所望の粒径となる遠心加速度を算出する第２工程と、第２工程で算出された遠心加速度と第１撹拌造粒装置の半径とから、第１撹拌造粒装置の回転数を算出する第３工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の設定方法は、記第１撹拌造粒装置と前記第２撹拌造粒装置との造粒槽の容積比が１／４０００〜４，０００／１の範囲である場合に好適に適用される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る撹拌翼の回転数の設定方法によれば、撹拌造粒装置のスケールアップ又はスケールダウンの割合を大きくした場合であっても、基礎となった装置と同じ造粒効果が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】撹拌造粒装置の一例を示す平面図である。
【図２】図１の撹拌造粒装置の垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明を適用できる代表的な撹拌造粒装置の造粒槽の平面図であり、図２はその垂直断面図である。造粒槽１は略円筒形状をなし、内底面にアジテータ（撹拌翼）２が回転自在に設けられている。アジテータ２は、回転中心から半径方向に延出した３本の羽根２１を有する。これら３本の羽根２１は円周方向に略等角度に設けられ、その長さは造粒槽１の内径の半分（すなわち、造粒槽内部の半径）よりも僅かに短く、羽根２１の半径方向外側端は造粒槽１の側壁と離隔対向するように屈曲している。また、造粒槽１の内側面にはチョッパ３が回転自在に設けられている。チョッパ３は、軸方向に離隔して設けられた２枚の羽根３１を有する。このチョッパ３によって、原料粉体の解砕やバインダの原料粉体への分散が効果的に行われるようになる。なお、造粒槽１の外側にジャケットやヒータを設けて造粒槽１内を所定温度に加熱可能としてもよい。
【００１３】
上記構造の撹拌造粒装置としては、例えばバーチカルグラニュレータが挙げられ、市販されている装置としては、深江パウテック社製「ＬＦＳ−１０」、「ＦＳ−１００」、「ＦＳ−２５００」などが挙げられる。
【００１４】
このような構造の造粒槽１内に原料粉末とバインダを投入し、アジテータ２とチョッパ３とを回転させることによって造粒物を作製する。本発明の設定方法では、第１工程として、基準となる第２撹拌造粒装置を用いて、造粒時間を一定としアジテータ２の回転数Ａ’（ｒｐｍ）を変化させて、造粒物が所望の粒径となる回転数Ａ’を求める。なお、造粒時間は造粒物の粒径がおおよそ安定する時間とする。通常、造粒時間は５〜２０ｍｉｎの範囲である。
【００１５】
アジテータ２の回転数Ａ’（ｒｐｍ）が定まると、次に、第２工程として下記式からアジテータ２の羽根２１の外側端の遠心加速度ａ（ｍ／ｓｅｃ２）を求める。
遠心加速度ａ＝ｒ’×（ω’）２
ここで角速度ω’＝Ａ’×２π／６０
ｒ’：第２撹拌造粒装置のアジテータの羽根の長さ（半径）（ｍ）
ω’：第２撹拌造粒装置の角速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）
【００１６】
次に第３工程として、この第２撹拌造粒装置で得られた測定データに基づき、第２撹拌造粒装置と略相似形で造粒槽及び撹拌翼の半径の異なる第１撹拌造粒装置の造粒条件を定める。具体的には、造粒時間は、基本的に第２撹拌造粒装置と同程度の時間とする。アジテータ２の回転数Ａは、第２撹拌造粒装置の測定データから算出した遠心角速度（ａ）と略同等の遠心加速度となるように定める。すなわち、下記式（１）から第１撹拌造粒装置のアジテータ２の角速度（ω）を算出し、下記式（２）からアジテータ２の回転数（Ａ）を定める。
【数１】
2010253413.tif 000003
ｒ  ：第１撹拌造粒装置のアジテータの羽根の半径（ｍ）
ω  ：第１撹拌造粒装置の角速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）
ｒ’：第２撹拌造粒装置のアジテータの羽根の半径（ｍ）
ω’：第２撹拌造粒装置の角速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）
回転数Ａ（ｒｐｍ）＝ω×６０／（２π）      ・・・・・・（２）
【００１７】
以上のようにして、第１撹拌造粒装置の造粒条件を定めることにより、第１撹拌造粒装置において、第２撹拌造粒装置で得られたと同様の造粒効果が奏されるようになる。本発明の設定方法は、第１撹拌造粒装置と第２撹拌造粒装置との造粒槽の容積比が、１／４，０００〜４，０００／１の範囲におけるスケールアップ及びスケールダウンに好適に適用される。
【００１８】
造粒対象となる原料粉末としては特に限定はなく、各種有機材料を主材料として構成された粉末や、各種無機材料を主材料として構成された粉末が挙げられ、これらを単独又は２種類以上を混合したものであってもよい。また、原料粉末の粒径に特に限定はなく、サブミクロンから数ｍｍまで広い範囲で本発明の設定方法が適用される。
【００１９】
バインダとしては、通常、原料粉末同士を結合する機能を有するバインダであれば特に限定はない。例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸カルシウム、エチレンビスステアロアミド、エチレンビニル共重合体、パラフィン、ワックス、アルギン酸ソーダ、寒天、アラビアゴム、レジン、しょ糖等が挙げられ、これらの１種類又は２種以上を混合して使用できる。バインダの配合量に特に限定はないが、通常、原料粉末とバインダとの混合物に対して５〜３０重量％の範囲が好適である。
【実施例】
【００２０】
（実験例１）
（第２撹拌造粒装置での造粒）
撹拌造粒装置「ＦＳ−２５００」（深江パウテック社製，造粒槽容積：２５００Ｌ，撹拌翼の半径０．９４ｍ）に、原料粉体としての「イルガフォス（登録商標）１６８」（粒径４８μｍ，レーザー回折式粒径分布測定器で測定した体積基準積算５０％径、チバスペシャリティケミカルズ社製）３１５ｋｇと、バインダとしての「スミライザー（登録商標）ＴＰＭ」（結晶性粉末、融点５０〜５３℃、住友化学社製）３５ｋｇとを投入し（混合物に対するバインダ配合比が１０ｗｔ％）、撹拌翼を回転数６１ｒｐｍで回転させて造粒物を得た。得られた造粒物の重量基準の幾何平均径は５８０μｍで、幾何標準偏差は２．０であった。なお、チョッパの回転数は３，０００ｒｐｍ，ジャケット温度は５０℃，撹拌時間は造粒物の粒径が安定したところまでとし約５〜１２分間であった。このときの撹拌翼の周速度は６ｍ／ｓであり、遠心加速度は３８ｍ／ｓ２であった。結果をまとめて表１に示す。
【００２１】
（第１撹拌造粒装置での造粒Ｉ）
第１撹拌造粒装置として、第２撹拌造粒装置と略相似形である「ＬＦＳ−２」（深江パウテック社製，造粒槽容積：２Ｌ，撹拌翼の半径０．０９ｍ）を用い、バインダの配合比が１０ｗｔ％の混合物を造粒槽の容積に合わせて０．３ｋｇ投入し、撹拌翼の回転数を、第２撹拌造粒装置での撹拌翼の遠心加速度とほぼ同じ４５ｍ／ｓ２（２１２ｒｐｍ）とした以外は、第２撹拌造粒装置での造粒と同じ条件で造粒を行った。得られた造粒物の重量基準の幾何平均径は５００μｍで、幾何標準偏差は２．０と、第１撹拌造粒装置とほぼ同じ粒径及び粒径分布であった。
【００２２】
（第１撹拌造粒装置での造粒II）
撹拌翼の回転数を、第２撹拌造粒装置の撹拌翼の周速度と同じ６ｍ／ｓ（６３９ｒｐｍ）とした以外は、「第１撹拌造粒装置での造粒Ｉ」と同様にして造粒を行った。しかし、造粒時間が１〜２分で造粒物の粒径が１０００μｍを超え数ｃｍ以上の塊状物となり、所望の粒径の造粒物は得られなかった。
【００２３】
【表１】
2010253413.tif 000004
【００２４】
（実験例２）
（第２撹拌造粒装置での造粒）
原料粉体とバインダとの配合割合を、混合物に対するバインダ配合比が２５ｗｔ％となるようにした以外は（原料粉体：２６２．５ｋｇ、バインダ：８７．５ｋｇ）、実験例１の「第２撹拌造粒装置での造粒」と同様にして造粒物を得た。得られた造粒物の重量基準の幾何平均径は１，０００μｍで、幾何標準偏差は２．０であった。結果をまとめて表２に示す。
【００２５】
（第１撹拌造粒装置での造粒Ｉ）
撹拌造粒装置として、造粒槽の容積の小さい「ＬＦＳ−２」（深江パウテック社製，造粒槽容積：２Ｌ，撹拌翼の半径０．０９ｍ）を用い、バインダの配合比が２５ｗｔ％の混合物を造粒槽の容積に合わせて０．３ｋｇ投入し、撹拌翼の回転数を、第２撹拌造粒装置での撹拌翼の遠心加速度とほぼ同じ４５ｍ／ｓ２（２１２ｒｐｍ）とした以外は、第２撹拌造粒装置での造粒と同じ条件で造粒を行った。得られた造粒物の重量基準の幾何平均径は１，０００μｍで、幾何標準偏差は２．０と、第１撹拌造粒装置とほぼ同じ粒径及び粒径分布であった。結果をまとめて表２に示す。
【００２６】
（第１撹拌造粒装置での造粒II）
撹拌翼の回転数を、第２撹拌造粒装置の撹拌翼の周速度と同じ６ｍ／ｓ（６３９ｒｐｍ）とした以外は、「第１撹拌造粒装置での造粒Ｉ」と同様にして造粒を行った。しかし、造粒時間が１〜２分で造粒物の粒径が１０００μｍを超え数ｃｍ以上の塊状物となり、所望の粒径の造粒物は得られなかった。
【００２７】
【表２】
2010253413.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係る撹拌翼の回転数の設定方法によれば、撹拌造粒装置のスケールアップ又はスケールダウンの割合を大きくした場合であっても、基礎となった装置と同じ造粒効果が得られる。
【符号の説明】
【００２９】
１    造粒槽
２    アジテータ（撹拌翼）
３    チョッパ
２１    羽根
３１    羽根
【図１】
2010253413.tif 000006
【図２】
2010253413.tif 000007