(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料沈降槽の粉体原料を水平スクリューフィーダを介して上下一対のロールの原料投入ゾーンに供給し、該粉体原料を圧縮してフレークを生産するローラコンパクタにおいて；
該ロール単位幅当たりの荷重ｐ(T／cm)が、ｐ ＞0.25√D、
該水平スクリューの外径ｄとロールの径Dとの割合ｄ／Dが、ｄ／D ＜0.25 、
ロールの幅Wとロールの径Dとの割合W／Dが、W／D ＜0.5、
ロールの径Ｄ(mm)が、Ｄ≦300、
フレークの厚さｔが、1.5〜5mm、
であることを特徴とするローラコンパクタ。
【請求項２】
原料沈降槽が、アーチブレーカを備えていることを特徴とする請求項１記載のローラコンパクタ。
【請求項３】
水平スクリューフィーダが、その出口端に原料供給箱が設けられていることを特徴とする請求項１、又は、２記載のローラコンパクタ。
【請求項４】
水平スクリューフィーダが、並列に配設された複数のスクリューを備えていることを特徴とする請求項１、又は２記載のローラコンパクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は粉体原料を圧縮し、帯状産物（フレーク）を製造するローラコンパクタに関するものであである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のローラコンパクタは、円筒状の上下一対のローラと、該ロールの原料投入ゾーンに原料を強制的に圧送する水平スクリューフィーダと、を備えている（日本国昭和６０（１９８５）年特許出願公告第５１９６０号参照）。
そして、ロールの原料投入ゾーンに供給された原料を２個のロール間で圧縮して原料の粒子と粒子とを密着させ、帯状産物、即ち、フレークを製造している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、微粉原料を乾式かつ強圧下でプレスしてフレークを生産する場合、該微粉原料が非常に粒子が小さく多量の空気を含み、微量の水分を有する疎水性の無機物の粉体である場合には、種々の困難な問題が存在する。
例えば、この微粉原料が、中位径ｄ50＝２〜１０μ、真比重＝４．４ｇ／ｃｃ、嵩比重＝０．４〜１．０ｇ／ｃｃ、含有水分＝０．１〜０．３％の炭酸バリウム、又は、中位径ｄ50＝１〜１０μ、真比重＝３．７ｇ／ｃｃ、嵩比重＝０．３〜０．８ｇ／ｃｃ、含有水分＝０．２〜０．５％の炭酸ストロンチウムの場合には、次のような問題がある。
【０００４】
（１）大型機、例えば、対向する二本のローラーの径が９０６ｍｍ、幅７５０ｍｍのローラコンパクタでは、プレスする荷重を大きくしても、原料中の脱気が不充分で良好なフレークを安定して生産できない。又、辛うじてそれを生産できてもフレークの生産量が大型機の割には増大できず、しかも、フレークの収率、即ち、フレーク生産量とロール間の原料通過量の比が良くない。
【０００５】
（２）中型機、例えば、ロールの径が２６５ｍｍ、幅１７０ｍｍのローラコンパクタではロール幅が広く大型機と同様の問題が有り、小型機、例えば、ローラの径９０ｍｍ、幅３０ｍｍのコンパクタローラでは、小型機の物理的な制約上プレス荷重が上げられず、良好なフレークを生産できないばかりか、場合によっては全くフレークを生産できないことがある。又、ロール幅の狭い中型機や小型機では、相対向する二本のロール間へ原料を供給するスクリューフィーダのスクリューの径とロールの径の比をフレーク生産量を上げる為に大きくすると、フレークの生産量及びフレーク収率が逆に低下してしまう。
【０００６】
本発明は、良好なフレークを効率良く安定して多量に生産することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ロール単位幅当たりの荷重ｐ(T／cm)が、ｐ ＞0.25√D、該水平スクリューの外径ｄとロールの径Dとの割合ｄ／Dが、ｄ／D ＜0.25 、ロールの幅Wとロールの径Dとの割合W／Dが、W／D ＜0.5、ロールの径Ｄ(mm)が、Ｄ≦300、フレークの厚さｔが、1.5〜5mm、に形成することにより、原料沈降槽の粉体原料を水平スクリューフィーダを介して上下一対のロールの原料投入ゾーンに供給し、該粉体原料を圧縮せしめ、良好なフレークを効率良く安定して多量に生産するものである。
【０００８】
【発明の実施の態様】
本発明者は、上記目的を達成するには、▲１▼ロール単位幅当たりの荷重ｐ  (T／cm)、▲２▼水平スクリューの外径ｄ(mm)とロールの径D(mm)との割合ｄ／D  ▲３▼ロールの幅W(mm)とロールの径D（mm)との割合W／D  ▲４▼ロールの径Ｄ(mm)、▲５▼フレークの厚さｔ（mm)、  が大きく寄与しているものと考え、膨大な試験を系統的に行なってテストデータを整理した。
その結果、上記目的を達成するには、前記▲１▼〜▲５▼は以下の条件を満足する必要があることを知った。
【０００９】
▲１▼一対の相対向するロールの間で原料が受けるロールの単位幅当たりの荷重ｐ（Ｔ／ｃｍ）が、ｐ  ＞０．２５√Ｄより大きいこと。
但し、Ｄはロール径（ｍｍ）である。
これ以下の該荷重ｐでは所定の硬さを有するフレークは生産出来ないが、好ましくは該荷重ｐは、ｐ＞０．３√Ｄがより良いフレークを生産出来る。
尚、該荷重ｐはロール径Ｄの平方根に比例して大きくしなければならない事は、ロールの圧延理論によっても明らかであるが、本発明の場合は、実験などにより前記原料に対する最適な比例係数を見つける事にあった。
【００１０】
▲２▼スクリューフィーダのスクリューの外径ｄ（ｍｍ）とロールの径Ｄ（ｍｍ）との割合ｄ／Ｄが、ｄ／Ｄ＜０．２５であること。
これは基本的には以下の理論に帰結する。
【００１１】
スクリューによって加圧脱気されながら供給される原料が、一対の相対応するロール間で強圧プレス作業を受けてフレークが生成される一般的な摸式図は図７の通りである。スクリューで供給された原料は原料投入ゾーンＭＺに供給される。この原料が該原料投入ゾーンＭＺのロールの表面２ａ、４ａに達する（この面４ａ、２ａをスリップゾーンＳＺという）と、原料Ｍはロール表面上をスリップしながら次第に圧縮され体積を小さくしながらロール２、４に巻き込まれて行く。
【００１２】
そして、ある程度の領域に達すると、もはや原料Ｍはロール表面との間でスリップをしなくなり（この領域面をニップゾーンＮＺと言う）、ロール２、４の回転速度と等しい周速度で、ロール２、４のギャップＧＰを通過して行く過程でプレスされてフレーク２９となって排出される。
【００１３】
この場合、良好なフレークを効率及び収率ともに良く生産する為には、スリップゾーンＳＺを出来る限りニップゾーンＮＺに近づける事が好ましい。これはスリップアングルβが０゜に近づくことを意味する。このニップゾーンＮＺを決定するニップアングルαは主に原料Ｍとロール２、４表面との摩擦φ及び原料Ｍの内部摩擦δに密接な関係がある。
【００１４】
又、スリップゾーンＳＺをなくせば、原料がロール表面ですべらないので、摩擦熱を発生せず、ロールの摩耗も少なく、原料の品質安定上及び動力の有効利用上並びにロールの寿命上非常に有利となる。
【００１５】
本発明に至る過程では、多種にわたる原料の中での平均的なニップアングルαを見つける事が目的の一つであったが、これを前記ｄ／Ｄ ＜０．２５とした事によって逆にニップアングルα ＜４０．５゜となり、このニップアングルαは今回テストした一連の原料の平均的な動摩擦角に略相当する事が判った。
【００１６】
▲３▼ロールの幅Ｗ（mm）とロールの径Ｄ（mm）との割合Ｗ／ＤをＷ／Ｄ＜０．５にすること。
ロールの径Ｄに対してある一定以上のロール幅Ｗでは、一対の相対応するロール間で加圧プレスされる過程に於いて、ロールの中心（幅方向）附近の原料中の空気の脱気が不充分となり、良好で安定したフレークを生産出来ないことが判った。
【００１７】
▲４▼ロールの径Ｄが、Ｄ≦３００ｍｍであること。
上述の様に、非常に粒子が小さく多量の空気を含み、微量の水分を有する疎水性の無機物の粉体を、乾式で強圧下でプレスしてフレークを生産する場合には、ロールの径が３００ｍｍより大きい大型機では、良好なフレークを安定して生産出来なかったり、又、その生産が出来ても大型機の割にはフレーク生産量が増大しない。そのため、コスト上、メンテナンス上、非常に不利である。
【００１８】
▲５▼フレークの厚さｔ（mm）が、ｔ＝１．５〜５ｍｍであること。
以上の▲１▼〜▲４▼項を満足する仕様のローラコンパクタにおいて、良好で安定したフレークを生産する為には、フレークの厚さｔも一定の範囲内でなければならない。即ち、フレークの厚さｔが１．５ｍｍより小さいと、粉の多い柔らかいフレークしか生産出来ない。又、フレークの厚さｔが５ｍｍより大きいとスクリューでの供給量が多過ぎて脱気不充分となって上側ローラが踊り、安定した運転は不可能であるとともに、排出するフレークもフレークにならない粉が空気と共に飛び出して良くない。
【００１９】
尚、ロールの幅Ｗに対応してスクリューをロールの幅方向に複数並べて多軸形とする事によっも、上述した同等の効果を発揮する。即ち、ロールの径が同じ場合に於いて、上述▲１▼〜▲５▼項を満足すれば、フレーク生産量はロールの幅方向に比例する。
【００２０】
上記において、「良好なフレーク」又は「所定の硬さを有するフレーク」とは、粉化率の少ないフレークで、一般的に２４時間のトラック輸送で０．１５ｍｍ以下の粉の発生率が５％以下のフレークを言う。
又、「柔らかいフレーク」とは、前記０．１５ｍｍ以下の粉の発生率が５％を越えるフレークをいう。
【００２１】
上記事情に鑑み本発明者は、本発明を次のように構成し上記目的を達成しようとするものである。即ち、
原料沈降槽の粉体原料を水平スクリューフィーダを介して上下一対のロールの原料投入ゾーンに供給し、該粉体原料を圧縮してフレークを生産するローラコンパクタにおいて；該ロール単位幅当たりの荷重ｐ(T／cm)が、ｐ ＞0.25√D、該水平スクリューの外径ｄとロールの径Dとの割合ｄ／Dが、ｄ／D ＜0.25 、ロールの幅Wとロールの径Dとの割合W／Dが、W／D ＜0.5、であることを特徴とするローラコンパクタ。
【００２２】
原料沈降槽の粉体原料を水平スクリューフィーダを介して上下一対のロールの原料投入ゾーンに供給すると、該粉体原料は圧縮され、良好なフレークが効率良く安定して多量に生産される。
【００２３】
【実施例】
この発明の第１実施例を図面に基いて説明する。
左右一対のロールスタンドの内側には、それぞれ下段ロール２を支持する軸受箱３、３と、上段ロール４を支持する軸受箱５、５、と、上段ロール４を押し下げる荷重を与える油圧シリンダ６、６と、が設けられている。このロール２、４は、それぞれ軸端７、８に供給される動力により矢印Ａ２、Ａ４方向に回転される。
【００２４】
倒立頭載円錐の下半部を有する原料沈降槽９の天井には、原料供給シュート１０と、排気管１１と、軸受箱１３と、が設けられている。この軸受箱１３は、該原料沈降槽９の中心線Ｃ上に在って、上端に供給される動力によって緩やかに回転する垂直軸１２を支持する。該垂直軸１２の少なくとも上半部は、単なる丸棒状に形成されていてるが、該上半部には、微粉原料を攪拌する突起物は設けられていない。
【００２５】
ロールスタンド１、１に結合されたブラケット１４には、管状ケーシング１５、１５と、水平スクリュー予圧縮機１９、１９が載せられている。この水平スクリュー予圧縮機１９、１９は管状ケーシング１５、１５の端部に取り付けられていた軸受箱１６、１６で支持され、後端１７、１７に与えられた動力によって、回転させられるスクリュー１８、１８を備えている。水平スクリュー予圧縮機１９、１９の先端には上板２０と、下板２１と、側板２２、２３とを有する原料供給箱２４が取り付けられている。
【００２６】
前記原料沈降槽９の底部開口と水平スクリュー予圧縮機１９、１９の共通の入口との間には、堅形円筒ケーシング２５と、垂直リボンスクリュー排出機２７とが装着されている。この排出機２７は、その内部で前記垂直軸１２によって回転させられる平鋼を螺旋状に捲いたスクリュー２６とを備えている。
【００２７】
原料供給シュート１０より原料沈降槽９中に供給された多量に空気を含む微粉原料２８は、原料原料沈降槽９を緩やかに下降していくうちに、上部に堆積する原料の圧力を受けて粒子の距離が縮められ嵩密度が大きくなる。排出された空気は上部の原料層を通って排気部１１から大気に放出される。
【００２８】
この原料は原料沈降槽９の底部開口より垂直リボンスクリュー排出機２７によって一定の流量で水平スクリュー予圧縮機１９、１９に供給される。水平スクリュー予圧縮機１９、１９のスクリュー１５、１５の回転によって、原料は原料供給箱２４の中に圧縮され、嵩密度が高められて押し込まれる。
【００２９】
原料供給箱２４とロール２、４の円筒表面の一部に囲まれた空間の内部の原料は水平スクリュー予圧縮機１９、１９による押込みと、該ロール２、４の円筒表面との間の摩擦力によって該ロール２、４の間に引き込まれ、体積が減小して行く。この作用で圧力の高められた原料中の空気は原料供給箱２４の上板２０、下板２１の先端と該ロール２、４の円筒表面との間の隙間、原料供給箱２４の側板２２、２３と該ロール２、４の側面との間の隙間より大気に逃れる。
【００３０】
このローラコンパクタでは、原料沈降槽９で微粉原料２８中の空気の相当量が脱気されていて、その後原料が再び解きほぐされて空気を含むことなく原料供給箱２４に送り込まれているので、原料の単位重量当たりの空気量が少なくなっていて、前記隙間より逃れる空気の同伴されてこぼれる原料は僅かのものである。該ロール２と該ロール４の円筒表面の最も近接している部分で強圧を受けた原料は帯状産物、即ち、フレークＦとなってロール２、４より排出される。
【００３１】
なお、このローラコンパクタの実施に際し、原料沈降槽９に振動器３０を取り付けて、内部の原料に振動を与えて脱気を促進することも可能であり、原料沈降槽９の倒立円錐部の中段でアーチを作り易い原料の場合は垂直軸１２に腕木状のアーチブレーカ３１を付けて回転させ、常に空洞が発生しないようにすることも出来る。
【００３２】
実験例（本発明）及び比較例：
実験例Ａ（本発明）：
（１）微粉原料Ｍ：  炭酸バリウム  但し、真比重＝４．４ｇ／ｃｃ、嵩比重＝０．５８ｇ／ｃｃ、中位径ｄ50＝４．８μ、含有水分＝０．２％
（２）ロール２、４の径Ｄ＝２６５ｍｍ、ロール２、４の幅Ｗ＝１２０ｍｍ、二軸カミ合い形水平スクリュー１８、１８の外形ｄ＝６０ｍｍ、ｄ／Ｄ＝０．２３、Ｗ／Ｄ＝０．４５
【００３３】
（３）ロール２、４の全幅荷重Ｐ＝５４Ｔ（トン）、ローラ回転数Ｎ＝１２ｒｐｍ、ロール単位幅当たりの荷重ｐ＝４．５Ｔ／ｃｍ、
以上の条件で安定した運転状況下に於いて、微粉原料Ｍのロール通過量Ｇ＝９１０ｋｇ／Ｈで厚さｔ＝３．４ｍｍの短冊状フレークＦをＦ＝８６０ｋｇ／Ｈで生産できた。この時、フレーク収率Ｆ／Ｇ＝９４．５％、ロール単位幅当たりのフレーク生産量ｆ1＝７２ｋｇ／H／ｃｍ、となる。
【００３４】
比較例１
（１）微粉原料Ｍは実験例Ａと同じ。
（２）ロールの径Ｄ＝２６５ｍｍ、ロールの幅＝８０ｍｍ、単軸形水平スクリューの外径ｄ＝７５ｍｍ、ｄ／Ｄ＝０．２８、Ｗ／Ｄ＝０．３、
（３）ロールの回転数Ｎ＝１２ｒｐｍ、ロールの全幅荷重Ｐ＝３６Ｔ、ロール単位幅当たりの荷重ｐ＝４．５Ｔ／ｃｍ、
以上の条件で安定した運転状況下に於いて、微粉原料Ｍのロール通過量Ｇ＝４４０ｋｇ／Ｈ  、厚さｔ＝２．５ｍｍの短冊状フレークＦを３８０ｋｇ／Ｈで生産できた。この時、フレーク収率Ｆ／Ｇ＝８６．４％、ロール単位幅当たりのフレーク生産量ｆ2＝４７．５ｋｇ／Ｈ／ｃｍである。この生産量ｆ2と実験例Ａの該生産量ｆ1とを比較した綜合効率ηは、η＝ｆ2／ｆ1＝６６％であった。
【００３５】
比較例２
（１）微粉原料Ｍは実験例Ａと同じ。
（２）ロールの径Ｄ＝２６５ｍｍ、ロールの幅Ｗ＝１８０ｍｍ、三軸カミ合い形水平スクリューの外径ｄ＝６０ｍｍ、ｄ／Ｄ＝０．２３、Ｗ／Ｄ＝０．６８
（３）ロールの回転数ＮをＮ＝１２ｒｐｍから９ｒｐｍ迄漸減し、
又、ロール全幅荷重ＰをＰ＝８１ＴからＰ＝７２Ｔに漸減し、ロール単位幅当たりの荷重ｐをｐ＝４．５からｐ＝４．０迄ｚに漸減し、その能力を次第に低下させた。けれども
、対向する二軸のロール間のギャップＧＰからフレークＦとフレークとならない微粉原料Ｍが空気と共に吹き出し、その都度上段ロール（加圧側ロール）２が大きく踊ってしまい、安定した運転を維持できなかった。そのため、運転を中止しなければならなかった。
【００３６】
実験例Ｂ（本発明）
（１）微粉原料Ｍ：炭酸ストロンチウム、但し、真比重＝３．７ｇ／ｃｃ、嵩比重＝０．３５ｇ／ｃｃ、中位径ｄ50＝２μ、含有水分＝０．３％、
（２）ロール２、４の径Ｄ＝２６５ｍｍ、ロール２、４の幅１２０ｍｍ、二軸力ミ合い形水平スクリューの外径１８、１８ｄ＝６０ｍｍ、ｄ／Ｄ＝０．２３、  Ｗ／Ｄ＝０．４５
（３）ロール全幅荷重Ｐ＝５４Ｔ、ローラ回転数Ｎ＝１４ｒｐｍ、ロール単位幅当たりの荷重ｐ＝４．５Ｔ／ｃｍ
以上の条件で安定した運転状況下に於いて、微粉原料Ｍのロール通過量Ｇ＝７３０ｋｇ／Ｈ、で厚さｔ＝２．８ｍｍの短冊状フレークをＦ＝７００ｋｇ／Ｈで生産できた。この時、フレーク収率Ｆ／Ｇ＝９６％、ロール単位当たりのフレーク生産量ｆ3＝５８．３ｋｇ／Ｈ／ｃｍ、となる。
【００３７】
比較例３
（１）微粉原料Ｍは、実験例Ｂと同じ。
（２）ロールの径Ｄ＝２６５ｍｍ、ロールの幅Ｗ＝８０ｍｍ、単軸形水平スクリューの外径ｄ＝７５ｍｍ、ｄ／Ｄ＝０．２８、Ｗ／Ｄ＝０．３
（３）ロール全幅荷重Ｐ＝３６Ｔ、ロール回転数Ｎ＝１２ｒｐｍ、ロール単位幅当たりの荷重ｐ＝４．５Ｔ／ｃｍ
以上の条件で安定した運転状況下に於いて、微粉原料Ｍのロール通過量Ｇ＝３８０ｋｇ／Ｈ、厚さｔ＝２．２ｍｍの短冊状フレークをＦ＝３２０ｋｇ／Ｈ、で生産できた。この時、該フレーク収率Ｆ／Ｇ＝８４％、該フレーク生産量ｆ4＝４０ｋｇ／Ｈ／ｃｍ、綜合効率η＝（ｆ4／ｆ3）＝６８．６％である。
【００３８】
比較例４
（１）微粉原料Ｍは実験例Ｂと同じ。
（２）ロール径Ｄ＝２６５ｍｍ、ロールの幅Ｗ＝１８０ｍｍ、三軸カミ合い形水平スクリューの外径ｄ＝６０ｍｍ、ｄ／Ｄ＝０．２３、ｗ／Ｄ＝０．６８
以上の条件で最初はロールの回転数Ｎ＝１４ｒｐｍ、ロール全幅荷重Ｐ＝８１Ｔ、ロール単位幅当たりの荷重ｐ＝４．５Ｔ／ｃｍで実験したが、比較例２と同様な現象が起きて安定した運転状態に達することができなかった。
【００３９】
そこで、回転数Ｎ、該荷重ｐを漸減させてその能力を次第に低下させたところ、回転数Ｎ＝１０ｒｐｍ、ｐ＝４．０Ｔ／ｃｍの状態で略安定運転に達した。
この時、微粉原料Ｍのロール通過量Ｇ＝７１０ｋｇ／Ｈ、フレークＦ＝５７０ｋｇ／Ｈ、該厚さｔ＝２．５mm、該生産量ｆ5＝３１．７ｋｇ／Ｈ／ｃｍ、綜合効率η＝ｆ5／ｆ3＝５４％、である。
【００４０】
以上の実験例及び比較例から、同種の原料を対象にしてフレークを生産する本発明の実施例、即ち、実験例Ａ、Ｂが比較例１〜４に比べ、フレーク収率Ｆ／Ｇが良く、特に、比較例に関する綜合効率ηが極めて高いことが明らかとなった。上記したように、この発明では、良好なフレークを効率良く安定して多量に生産することができる。
【００４１】
なお、本発明の実施例は上記に限定されるものではなく、上下一対のロール間を通る微粉原料が受けるロールの単位幅当たりの荷重ｐが０．２５√Ｄより大きく、水平スクリューの外径ｄに対するロール径の割合ｄ／Ｄが０．２５より小さく、ロール幅Ｗに対するロール径Ｄの割合Ｗ／Ｄが０．５より小さく、ロール径が３００ｍｍと等しいか又は３００ｍｍより小さく、空気を多量に含む中位径１〜１０μの微粉原料、例えば、炭酸バリウムや炭酸ストロンチウム等の無機物、を圧縮して厚さｔが１．５〜５ｍｍのフレークＦを生産できるものは、その機種や形状を問わず本発明の実施例の範疇に入ることは勿論である。
【００４２】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成したので、良好なフレークを効率良く安定して多量に生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す縦断面図である。
【図２】側面図である。
【図３】図１のIII-III線断面図である。
【図４】図１のIV −IV線断面図である。
【図５】本発明の実験例を示す平面図である。
【図６】側面図である。
【図７】原料投入ゾーンの説明図である。
【符号の説明】
２    下段ロール
４    上段ロール
９    原料沈降槽
１９   水平スクリュー予圧縮機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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