(57)【要約】【課題】  スクリーンの目詰まりを起こさず連続運転が可能な乾式ビーズミル、およびこの乾式ビーズミルを用いた粉体の粉砕方法を提供する。【解決手段】  粉砕室と排出室と、撹拌羽根を収容する前記粉砕室の前記排出室側出口に設置されて粉砕室と排出室を構成すると共に複数の溝を有するスクリーンを備え、前記粉砕室内に投入される粉砕媒体と前記撹拌羽根とにより前記粉砕室内の被粉砕物を粉砕する乾式ビーズミルであって、前記スクリーンが、前記粉砕室及び排出室の内壁面と空隙を構成するように設置され、前記溝が被粉砕物を前記粉砕室内壁面側に移動させる形態の非貫通溝で、前記溝の前記粉砕室側平面の溝開口部外周囲に面取り部が設けられ、前記溝の幅Ａに対する前記面取り部の幅Ｂの比Ｂ／Ａが、０．２５以下であることを特徴とする乾式ビーズミル。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕室と排出室と、撹拌羽根を収容する前記粉砕室の前記排出室側出口に設置されて粉砕室と排出室を構成すると共に複数の溝を有するスクリーンを備え、前記粉砕室内に投入される粉砕媒体と前記撹拌羽根とにより前記粉砕室内の被粉砕物を粉砕する乾式ビーズミルであって、
前記スクリーンが、前記粉砕室及び排出室の内壁面と空隙を構成するように設置され、
前記溝が被粉砕物を前記粉砕室内壁面側に移動させる形態の非貫通溝で、
前記溝の前記粉砕室側平面の溝開口部外周囲に面取り部が設けられ、前記溝の幅Ａに対する前記面取り部の幅Ｂの比Ｂ／Ａが、０．２５以下であることを特徴とする乾式ビーズミル。
【請求項２】
前記空隙が前記粉砕媒体の直径の値より狭くなるように前記スクリーンが設置されていることを特徴とする請求項１に記載の乾式ビーズミル。
【請求項３】
前記溝の開口部が細長形状で、前記溝の幅Ａが前記細長形状の短辺の長さであることを特徴とする請求項１又は２に記載の乾式ビーズミル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の乾式ビーズミルを用いた粉体の粉砕方法であって、
被粉砕物の粉体の平均粒径が０．５〜３ｍｍであり、用いる粉砕媒体の平均直径が１〜５ｍｍφであることを特徴とする粉体の粉砕方法。
【請求項５】
前記粉砕媒体の直径に対する前記被粉砕物の粉体の平均粒径の比が０．２〜１．０であることを特徴とする請求項４に記載の粉体の粉砕方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粉砕媒体として球状ビーズを用いて粉砕する乾式ビーズミルに関し、特に粉砕媒体と被粉砕物を分離するスクリーンに関する。またこの乾式ビーズミルを用いた粉体の粉砕方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機や有機の粉体を粉砕する装置として、被粉砕物や粉砕後の粒径（サイズ）に応じて、ジョークラッシャーやインパクトクラッシャーなどの粗砕機、ロールクラッシャー、カッターミル、スタンプミルなどの中砕機、ローラーミル、ハンマーミル、ピンミル、回転ボールミル、振動ボールミル、ビーズミル、アトライター、ジェットミルなどの微砕機が使い分けられている。
これらの微砕機の中で、ビーズミルはジェットミルなど粉砕媒体を用いない粉砕機よりも粉砕力が高く、回転ボールミルや振動ボールミルよりも生産性が高いなどの特徴を有しており、広く使用されている。
【０００３】
さらにビーズミルは、溶媒を添加してスラリー状とした被粉砕物を処理する湿式ビーズミルと、溶媒を用いない乾式ビーズミルに分けられる。その湿式ビーズミルは、乾式ビーズミルよりも粉砕後の粒径が小さい領域まで対応できるなど優れた特徴を有しているが、溶媒を用いるため、乾燥した状態の粉体を得るためには粉砕後に乾燥処理が必要となり、この乾燥処理中の凝集が問題となることもある。
一方乾式ビーズミルは、粉砕後に得られる粒径は湿式ビーズミルに劣るもののサブミクロンの領域まで粉砕は可能であり、溶媒を用いないことから粉砕後の乾燥凝集の虞もないこともあり、２０１０年ころより装置が開発、使用されるようになった。
【０００４】
この乾式ビーズミルは、特許文献１に開示されているように、粉砕室内に回転運動する撹拌部材を有し、粉砕室内に供給された被粉砕物はあらかじめ粉砕室内に収容された粉砕媒体とともに回転撹拌される。被粉砕物は複数の粉砕媒体間に挟撃され、衝撃力や磨砕作用を受けて徐々に粉砕されていく。十分に粉砕された粉体である被粉砕物（以降、粉砕物と称することもある。）は排出されるが、出口側に設置されたスクリーンにより粉砕媒体と分離される。このように粉砕作業が連続的に行われるため、生産性が高い。
【０００５】
使用する乾式ビーズミルのスクリーンは、粉砕媒体の粒径よりも細かい溝を複数有する形態であり、粉砕物は溝部を含めた隙間から粉砕室外に移動することができるが、粉砕媒体はこの隙間を通過することができないため粉砕媒体と粉砕物が分離される。従って、スクリーンの溝の幅は、使用する粉砕媒体の粒径に応じて適切なものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１１２５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、被粉砕物の粒径や粉砕後の所望の粒径とスクリーンの溝の幅の組み合わせによっては、被粉砕物がスクリーンの溝に目詰まりして、稼働できなくなる事態が起きていた。この現象は、被粉砕物の平均粒径が、粉砕媒体の直径に対して比較的大きい場合に起きやすい傾向もあった。
そこで本発明では、特に被粉砕物の平均粒径が粉砕媒体の直径に対して比較的大きい場合においても、スクリーンの目詰まりを起こさず連続運転が可能な乾式ビーズミル、およびこの乾式ビーズミルを用いた粉体の粉砕方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、スクリーンの溝部の面取り部に着目し、面取り幅が溝の幅に対して特定の範囲とすることでスクリーンの目詰まりが回避できること見出し、本発明に至った。
【０００９】
即ち、本発明の第１の発明は、粉砕室と排出室と、撹拌羽根を収容する前記粉砕室の前記排出室側出口に設置されて粉砕室と排出室を構成すると共に複数の溝を有するスクリーンを備え、前記粉砕室内に投入される粉砕媒体と前記撹拌羽根とにより前記粉砕室内の被粉砕物を粉砕する乾式ビーズミルであって、前記スクリーンが、前記粉砕室及び排出室の内壁面と空隙を構成するように設置され、前記溝が被粉砕物を前記粉砕室内壁面側に移動させる形態の非貫通溝で、前記溝の前記粉砕室側平面の溝開口部外周囲に面取り部が設けられ、前記溝の幅Ａに対する前記面取り部の幅Ｂの比Ｂ／Ａが、０．２５以下であることを特徴とする乾式ビーズミルである。
【００１０】
本発明の第２の発明は、第１の発明における空隙が、前記粉砕媒体の直径の値より狭くなるように前記スクリーンが設置されていることを特徴とする乾式ビーズミルである。
【００１１】
本発明の第３の発明は、第１及び第２の発明における溝の開口部が細長形状で、前記溝の幅Ａが前記細長形状の短辺の長さであることを特徴とする乾式ビーズミルである。
【００１２】
本発明の第４の発明は、第１から第３の発明に記載の乾式ビーズミルを用いた粉体の粉砕方法であって、被粉砕物の粉体の平均粒径が０．５〜３ｍｍであり、用いる粉砕媒体の平均直径が１〜５ｍｍφであることを特徴とする粉体の粉砕方法である。
【００１３】
本発明の第５の発明は、第４の発明における粉砕媒体の直径に対する前記被粉砕物の粉体の平均粒径の比が０．２〜１．０であることを特徴とする粉体の粉砕方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、乾式ビーズミルのスクリーンの溝部の面取り幅を溝の幅に対して特定の幅とすることで、所望の粉砕物の平均粒径が粉砕媒体の直径に対して比較的大きい場合であっても、スクリーンで目詰まりを起こさずに連続運転が可能であり、生産性の向上を促し、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】乾式ビーズミルの構造を示す概略図である。
【図２】乾式ビーズミルのスクリーンの一例を示す写真図であり、符号３０が実施例１で用いたスクリーンで、符号３０ａが比較例１で用いたスクリーンである。
【図３】スクリーンの溝３１の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明について、乾式ビーズミル、およびそれに備えられたスクリーンについて、図を交えて説明した後に、本発明の乾式ビーズミルを用いた粉体の粉砕方法について説明する。
【００１７】
１．乾式ビーズミル
図１は乾式ビーズミルの構造を示す概略図である。
図１に示すように、本発明の乾式ビーズミル１は、粉砕室１０とその内部に回転軸２１に接続された撹拌羽根２０を有し、図示しない定量フィーダー等により、粉砕室１０の一方の端部に備えられた被粉砕物の投入口４０から被粉砕物が粉砕室１０内に供給される。
投入された被粉砕物は、回転運動する撹拌羽根２０により投入口４０から、粉砕室１０のもう一方の端部に備えられたスクリーン３０に向けて順次移送される。なお、投入口４０の近傍に、図示しないガス供給口を配置して、ガスを供給することにより被粉砕物の移送を補助してもよい。
【００１８】
また、粉砕室１０内には図示していない粉砕媒体が収容されている。粉砕媒体は撹拌羽根２０により被粉砕物とともに撹拌され、この際に被粉砕物は複数の粉砕媒体間に挟撃され、衝撃力や磨砕作用を受けて徐々に粉砕されていく。このようにして被粉砕物は、徐々に粉砕されながら、スクリーン３０に向かって移送される。
【００１９】
乾式ビーズミル１は、粉砕室１０と排出室５０の間にスクリーン３０を介して区分けされる構成である。
スクリーン３０は、図２の符号３０に示す通り、被粉砕物を粉砕室内壁面側に移動させるためのスクリーン周辺部まで展延した形態の複数の非貫通溝（以下、単に「溝」と呼称するものはこの非貫通溝を指している）を有し、その溝の幅は少なくとも粉砕媒体の直径よりも十分に小さくされている。
また、スクリーン３０は粉砕室１０や排出室５０の内壁面とわずかな空隙Ｇを有して組み付けられており、粉砕物はスクリーン３０の溝部を伝ってこの空隙を超えて粉砕室１０から排出部５０へ移動することができるのに対し、溝の幅よりも大きい粉砕媒体は溝部を伝って、この空隙に向かって行けず、さらに空隙を粉砕媒体の直径より小さく設定することで、この空隙を超えられないようにして、粉砕物と粉砕媒体が分離できるように調整されて設置されている。なお、図２では、溝はスクリーン３０の周囲から間隔をあけた位置まで加工されているが、上記説明した粉砕物と粉砕媒体が分離できるようにする装置構成に応じて、スクリーン３０周囲と溝との間隔の有無や間隔の大きさは決められる。
【００２０】
スクリーン３０を経て排出室５０に到達した粉砕物は、排出口５１より乾式ビーズミル１外に排出、回収される。
このように、被粉砕物は連続的に乾式ビーズミル１の投入口４０より装置内に供給され、排出口５１から粉砕物が連続的に排出されるので、乾式ビーズミルを用いれば粉砕作業の生産性は高い。
【００２１】
２．スクリーン
スクリーン３０は、上記説明したとおり、複数の溝を配置した構成であるが、溝の断面を、図３を用いて説明すると、溝３１と、その周囲に面取り部３２を有している。面取り部３２は、粉砕媒体による溝部周囲の欠けや摩耗を由来とするスクリーン３０の破片が、粉砕物にコンタミすることを低減させる等の目的で設けられる。従って、面取り部の幅３２は大きくするほど溝３１の周囲の欠けや摩耗を抑えることができる。
【００２２】
溝３１の幅Ａは、上記説明した粉砕媒体と粉砕物を分離するスクリーンの作用を得るために、粉砕媒体の直径に応じて選択される。例えば１〜５ｍｍφの平均粒径を持つ粉砕媒体を用いる場合には、粉砕媒体の直径の０．２〜０．５倍程度が溝３１の幅Ａとされる。なお、本発明に用いる平均粒径は、レーザー散乱法で測定したＤ５０（粒度分布曲線における粒子量の体積積算５０％での粒径）を意味している。
【００２３】
被粉砕物はスクリーン３０に到達するまでに粉砕媒体により粉砕されるが、一部は十分に粉砕されない状態でスクリーン３０に到達することもある。十分に粉砕されていない比較的粒径が大きな粉体は、スクリーン３０の作用により排出部５０へ排出されることはないが、スクリーン３０の溝３１の中に入り込むこともある。
このような十分に粉砕されていない比較的粒径が大きな粉体が溝３１に入り込んでいる状態で、粉砕媒体が溝３１を接触するように通過すれば、この粉体は粉砕媒体により溝３１の奥の方向に圧縮される。また、面取り幅３２を大きくするほど、粉砕媒体が溝３１の奥（図３において下側）まで入り込むことができるので、粉砕媒体により押し潰されやすくなる。この２点が重なり、粉砕途中の粉体により溝３１で目詰まりを起こすことがあり、溝３１の幅Ａに対して面取り部３２の幅Ｂが大きくなるほど、目詰まりは起こしやすくなる。
【００２４】
本発明の乾式ビーズミルでは、スクリーン３０の溝３１の周囲に施される面取り部３２の幅Ｂは、溝３１の幅Ａに対する比で０．２５以下（Ｂ／Ａ≦０．２５）とするのが好ましい。面取り部３２の幅Ｂを溝３１の幅Ａに対する比で０．２５を超える値にすると、上記説明した理由で、粉砕途中の粉体で溝が目詰まりを起こすことがある。面取り部３２の幅Ｂの下限については特に限定されないが、溝３１の幅Ａに対する比で０．０５未満の値にすると、面取りの効果が期待できなくなり、欠けや摩耗により発生した破片が粉砕物にコンタミする現象が多くなる。
【００２５】
３．粉体の粉砕方法
本発明の粉体の粉砕方法は、上記説明した乾式ビーズミルを用いて粉砕作業を行うものである。
本発明の粉体の粉砕方法において、被粉砕物である粉体の平均粒径を０．５〜３ｍｍ、粉砕媒体であるビーズの平均直径を１〜５ｍｍφとするのが好ましい。
スクリーン３０の溝の幅３１は、粉砕物と粉砕媒体であるビーズの分離を考慮してビーズの粒径に応じて決められるため、ビーズの平均直径を１〜５ｍｍφとした時に被粉砕物の平均粒径を０．５〜３ｍｍとすれば、面取り部３２の幅Ｂを上記説明した範囲とすることで、目詰まりを抑制する効果が十分に発揮される。より好ましくは、粉砕媒体であるビーズの平均粒径に対する被粉砕物である粉体の平均粒径の比を０．２〜１．０とすれば、効果的に目詰まりを抑制することができる。
粉砕物である粉砕後の粉体の平均粒径についても特に限定されず、１０μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは０．１〜１．０μｍとすることができる。
【００２６】
本発明の粉体の粉砕方法に用いられる粉体については、特に限定されることはなく、電子材料、粉末冶金、インキ、化粧品、医薬品、食品、触媒等に用いられる、合金を含む金属粉末、無機化合物粉末、有機化合物粉末など、幅広く利用することができる。
粉砕媒体のビーズは、上記説明した粉末の種類や用途に応じて適宜設定すればよいが、例えばアルミナ、ジルコニア等のセラミックスビーズ、ガラスビーズ、スチールなどの金属ビーズを用いることができる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】
被粉砕物として、酸化ニッケルを主成分とする平均粒径が１．２ｍｍの焼成体２０ｋｇを用意した。図２の右側に示した溝の幅Ａが１．０ｍｍ、面取り幅Ｂが０．２ｍｍ（Ｂ／Ａ＝０．２）のスクリーン３０を備えた乾式ビーズミル（アシザワ・ファインテック株式会社製、ドライスターＳＤＡ１型）に、平均直径３ｍｍφのジルコニア（ＺｒＯ２）ビーズを収容して、被粉砕物を４．５ｋｇ／ｈで装置投入口に供給しながら、粉砕物の平均粒径が０．５μｍとなるように連続的に粉砕作業を行った。この作業を３回繰り返し、目詰まりの発生の有無および目詰まりするまでの時間を評価した。
評価した結果を表１に示す。
【実施例２】
【００２９】
面取り幅Ｂを０．１ｍｍ（Ｂ／Ａ＝０．１）とした以外は、実施例１を同じ条件で粉砕作業を行った。得られた結果を表１に示す。
【００３０】
（比較例１）
図２の符号３０ａで示す面取り幅Ｂを０．５ｍｍ（Ｂ／Ａ＝０．５）とした以外は、実施例１と同じスクリーンを用い同じ条件で粉砕作業を行った。得られた結果を表１に示す。
【００３１】
（比較例２）
図２の符号３０ａで示す面取り幅Ｂを０．７ｍｍ（Ｂ／Ａ＝０．７）とした以外は、実施例１を同じ条件で粉砕作業を行った。得られた結果を表１に示す。
【００３２】
（比較例３）
図２の符号３０ａで示す面取り幅Ｂを０．３ｍｍ（Ｂ／Ａ＝０．３）とした以外は、実施例１を同じ条件で粉砕作業を行った。得られた結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2019130440.tif 000003
【００３４】
表１に示す結果から明らかなように、面取り部の幅を溝の幅に対する比で０．２５以下（Ｂ／Ａ≦０．２５）とした実施例１と実施例２は、２０ｋｇの被粉砕物を目詰まりなく粉砕することができたのに対し、同じく比が０．３以上（Ｂ／Ａ≧０．３）の比較例１〜３は、３回とも目詰まりを起こし、２０ｋｇの被粉砕物を連続的に粉砕することができていない。以上より、面取り部の幅を溝の幅に対する比で０．２５以下（Ｂ／Ａ≦０．２５）としたスクリーンを備えた乾式ビーズミルを用いれば、連続的に粉砕作業を行うことができることが分かる。
【符号の説明】
【００３５】
１    乾式ビーズミル
１０    粉砕室
２０    撹拌羽根
２１    回転軸
３０    スクリーン
３０ａ  スクリーン（比較例１）
３１    溝
３２    面取り部
４０    投入口
５０    排出室
５１    排出口
Ａ    （溝３１の）幅
Ｂ    （面取り部３２の）幅
Ｇ    スクリーンと粉砕室・排出室間の空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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