(57)【要約】【課題】  省スペースで、生産効率が高く、繊維状材料を均一な長さに切断することができる微粉製造装置、および大きさが均一な微粉の製造方法を提供する。【解決手段】  微粉製造装置は、繊維状材料を所定の長さに切断する切断部１と、繊維状材料を切断部へ搬送する搬送部２とを備え、切断部１が、繊維状材料に第１の外力を付与する第１外力付与手段６と、第１外力付与手段６の動作方向に平行となるように設けた固定板７と、第１外力付与手段６の動作方向と交差する方向に第２の外力を付与する第２外力付与手段４と、を有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維状材料を所定の長さに切断する切断部と、前記繊維状材料を前記切断部へ搬送する搬送部とを備え、
前記切断部が、
前記繊維状材料に第１の外力を付与する第１外力付与手段と、
前記第１外力付与手段の動作方向に平行となるように設けた固定板と、
前記第１外力付与手段の動作方向と交差する方向に第２の外力を付与する第２外力付与手段と、
を有する微粉製造装置。
【請求項２】
前記第１外力付与手段が、回転体である請求項１に記載の微粉製造装置。
【請求項３】
前記回転体の表面に、複数の溝を有する請求項２に記載の微粉製造装置。
【請求項４】
前記溝は、前記固定板から遠くなる程、先行するように配置してある請求項３に記載の微粉製造装置。
【請求項５】
前記第２の外力は、流体力である請求項１〜４のいずれか１項に記載の微粉製造装置。
【請求項６】
回転体と、当該回転体の回転方向と交差する気流とにより、繊維状材料を前記回転体の回転方向と平行な方向に設けた固定板に押圧し、切断する微粉の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産効率が高く、繊維状材料を均一な長さに切断することができる微粉製造装置、および大きさが均一な微粉の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料を印刷用のトナーや粉体塗料に用いるためには、できるだけ均一に微粉化することが必要であり、これまで様々な検討がなされてきている。
【０００３】
この種の技術としては、太さが揃った繊維状材料を作製しつつ、切断して均一な大きさの微粉を製造すること（例えば、特許文献１参照）や、作製した繊維状材料を一旦巻取りまたは捕集した後、切断して微粉を製造することが知られている。そして、繊維状材料を切断する手段としては一般的に回転体が使用されており、一定速度で回転させることにより、一定の長さに切断することができるものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１３８７０４号公報（第１−５頁、第１、５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、繊維状材料を回転体により切断する従来の微粉製造装置では、微粉の生産能力が回転体の回転軸方向の幅に依存するものであるため、生産能力を高めようとすると、回転軸方向に長い回転体が必要となり、微粉製造装置自体が大きくなるという問題がある。また、回転体が繊維状材料の切断に寄与するのは、回転体の円周面の一部に限られるため、生産効率が低いという問題もある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、省スペースで、生産効率が高く、繊維状材料を均一な長さに切断することができる微粉製造装置、および大きさが均一な微粉の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る微粉製造装置の第１特徴構成は、繊維状材料を所定の長さに切断する切断部と、前記繊維状材料を前記切断部へ搬送する搬送部とを備え、前記切断部が、前記繊維状材料に第１の外力を付与する第１外力付与手段と、前記第１外力付与手段の動作方向に平行となるように設けた固定板と、前記第１外力付与手段の動作方向と交差する方向に第２の外力を付与する第２外力付与手段と、を有する点にある。
【０００８】
つまり、この構成によれば、第１外力付与手段の動作方向と固定板とを平行に設けてあるため、微粉製造装置の固定板に垂直な方向の大きさを抑えることができる。また、繊維状材料は、固定板に平行な方向に分散した状態で切断することができるため、微粉の生産効率を向上させることができる。さらに、第１の外力と第２の外力との合力により繊維状材料に一定張力を付与することができるため、繊維状材料を均一な長さに切断することができる。
【０００９】
本発明に係る微粉製造装置の第２特徴構成は、前記第１外力付与手段が、回転体である点にある。
【００１０】
つまり、この構成によれば、固定板と対向する円周面が繊維状材料の切断に寄与することができるため、微粉製造装置を小さくして省スペースを確保しつつ、生産効率を向上させることができる。
【００１１】
本発明に係る微粉製造装置の第３特徴構成は、前記回転体の表面に、複数の溝を有する点にある。
【００１２】
つまり、この構成によれば、繊維状材料と回転体の円柱面との間の摩擦抵抗を高めることができるため、回転体の回転力を繊維状材料に効率よく付与することができる。
【００１３】
本発明に係る微粉製造装置の第４特徴構成は、前記溝は、前記固定板から遠くなる程、先行するように配置してある点にある。
【００１４】
つまり、この構成によれば、繊維状材料に付与する回転体の回転力を第１の外力として固定板と交差する方向へ向けることができるため、第２の外力との合力が増大し、固定板への繊維状材料の押圧力を高めることができる。
【００１５】
本発明に係る微粉製造装置の第５特徴構成は、前記第２の外力は、流体力である点にある。
【００１６】
つまり、この構成によれば、流体の流速を調整することにより、流体力を制御することができるため、繊維状材料の固定板への押圧力を容易に制御できる。
【００１７】
本発明に係る微粉の製造方法の特徴手段は、回転体と、当該回転体の回転方向と交差する気流とにより、繊維状材料を前記回転体の回転方向と平行な方向に設けた固定板に押圧し、切断する点にある。
【００１８】
つまり、この手段によれば、固定板に平行な方向に繊維状材料を分散させながら、一定張力を付与することができるため、大きさが均一な微粉を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の微粉製造装置および微粉の製造方法について、図面を参照して説明する。
【００２０】
（第一実施形態）
本実施形態に係る微粉製造装置は、図１に示すように繊維状材料を所定の長さに切断する切断部１、繊維状材料を切断部１へ搬送する搬送部２、得られた微粉を回収する分別部３を有して構成される。切断部１、分別部３は、外部とは閉鎖されており、切断部１と搬送部２との間に、搬送部２に対向して開口部５が設けられているのみである。また、分別部３には排気部４ａがダクトで接続され、開口部５から空気を取込みつつ排気部４ａから装置内の空気を排出することによって、切断部１に気流を発生させることができる。
【００２１】
切断部１においては、図２に示すように繊維状材料に第１の外力を付与する第１外力付与手段６としての回転体６ａと、回転体６ａの回転方向に平行となるように設けられた固定板７と、回転体６ａの回転方向と交差する方向に第２の外力を付与できる第２外力付与手段４とを有する。そして、本実施形態では、第２外力付与手段において、排気部４ａが発生させる気流による空気力を第２の外力とすることができる。切断部１へ送り込まれた繊維状材料は、回転体６ａの回転力と上記空気力との合力により固定板７に押圧され、切断される。切断する繊維状材料の長さは、繊維状材料を固定板７に押圧する際に回転体６ａと固定板７との間にある繊維状材料の長さによって決まり、繊維状材料の切断部１の搬送速度、回転体６ａの回転速度、気流の流速等によって、任意に制御することができる。
【００２２】
回転体６ａは、前述の通り第１の外力付与手段の一例であり、切断部１において繊維状材料に第１の外力を付与するものである。円柱面の円周方向に一定の間隔で複数の溝８を設けており、円柱形状を有する。一定速度で回転させることにより繊維状材料に一定の外力を付与できる。本実施形態では、本発明に係る微粉製造装置における第１外力付与手段６として回転体６ａを用いている。しかし、特に限定されるものではなく、例えば二つのローラーにベルトが掛けられたクローラー状のものや、往復運動するもの等、繊維状材料に物理的に外力が付与できるものであれば第１外力付与手段６として適用可能である。
【００２３】
溝８は繊維状材料と回転体６ａとの摩擦力を大きくするものである。これにより繊維状材料に溝８と交差する方向へ回転体の回転力を伝達することができる。また、溝８は必ずしも設ける必要はなく、例えば、回転体６ａの円柱面をサンドペーパー状にしたり、円柱面に凸部を設けることにより、回転体６ａと繊維状材料との摩擦力を大きくして繊維状材料に外力を付与してもよい。溝８を設ける場合には、繊維状材料に回転体６ａの回転力を良好に伝達するため回転体６ａの回転方向と交差するように設けることが好ましい。特に、図３に示すように固定板７から遠くなる程、回転体６ａの回転方向に先行するように設けることが好ましい。これにより固定板７への押圧力が高まるため切断精度がより向上する。溝８の回転体６ａに配置する数や間隔は、任意に決めることができ、製造する微粉の大きさ等によって設定可能である。回転体６ａに使用する素材は、一般に金属類のように切断する繊維状材料よりも硬いものであれば適用可能であり、特に、鋼やステンレス等が好ましく適用できる。
【００２４】
固定板７は、回転体６ａの回転方向に平行となるように設けられた板状部材であって、前述の通り繊維状材料を切断するための部材であると共に、開口部５の少なくとも一部を形成するものである。本実施形態では、図２に示すように回転体６ａの回転方向に平行な固定板７を２枚設けて、回転方向に交差する板状部材７ａによって連結したコの字状としているが、必ずしもそれに限るものではなく、図４（ａ）に示すように例えばＬ字形状であっても本発明の効果を十分に発揮することができる。また、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように回転体６ａの回転方向に平行な固定板７と、回転体６ａの回転方向に交差する板状部材７ａとを任意に組み合わせて設置することができる。特に、回転方向に交差する板状部材７ａを設けることにより、繊維状材料が、回転体６ａの回転によって発生する気流によって、回転方向に流されて切断できなくなることを防止することができる。もちろん、固定板７及び板状部材７ａの形状や組み合わせは、図４の形状に限定されるものではなく、任意の形状及び組み合わせを選択することができる。固定板７と回転体６ａとのクリアランスは、製造する微粉によって任意に設定することができるが、切断精度を向上させるためにはクリアランスを１ｍｍ以下とすることが好ましく、回転体６ａの円周方向のクリアランスは一定である方が好ましい。また、回転方向に交差する板状部材７ａを設ける場合には、板状部材７ａと回転体６ａとのクリアランスは、固定板７と回転体６ａとのクリアランスよりも小さくすることが好ましい。これにより気流の流れは固定板７と回転体６ａとの間を流れ易くなる。なお、固定板７の素材は回転体６ａと同様に繊維状材料よりも硬い素材であることが好ましい。
【００２５】
第２外力付与手段４は、本実施形態では前述の通り板状部材７ａの位置、形状を調整して、固定板７と回転体６ａとのクリアランスを通過する気流の流れを制御する部分である。すなわち、排気部４ａにより装置内の空気を装置外に排出することで、第２外力付与手段４を介して気流による空気力を第２の外力として繊維状材料に付与することができる。繊維状材料に付与する空気力は、排気部４ａの排気量を制御することにより任意に設定することができる。なお、排気部４ａは、第２の外力付与手段４において間接的に第２の外力を発生させる一例であり、排気部４ａの代わりに、開口部５に気体の供給部を設けることによって気流を作り出すことや、開口部５に給水部を設けて水流を作り出すことによって、繊維状材料に第２の外力を付与することもできる。
【００２６】
搬送部２は、繊維状材料を所定の速度で切断部１へ搬送する部分で、１対の搬送ローラー９により構成される。搬送部２を構成する搬送ローラー９は、その回転軸が固定板７に平行となるように配置され、搬送ローラー９間に挟みながら、繊維状材料を固定板７に平行な方向に広がるように搬送する。搬送速度は、搬送ローラー９の駆動速度を変えることによって調整することができる。搬送ローラー９間のクリアランスは、搬送する繊維状材料に対して一定の圧力が付与できるように設定することが好ましく、これにより気流に引っ張られることよって、設定量以上の繊維状材料が、搬送ローラー９上を滑って切断部１に供給されないように調整している。なお、本実施形態では、搬送部２の一例として搬送ローラー９によるものとしたが、特に限定されるものではなく、切断部１へ所定の速度で搬送することができる構成であれば本発明の効果は好ましく発揮できる。例えば、搬送ローラー９の代わりに従来公知の紡糸装置を設置し、一定速度で切断部１へ供給することもできる。この構成にすれば、紡糸した繊維状材料を巻取り、捕集する必要がなく、そのまま切断することができる。このため、製造工程を短縮することが可能となり、微粉の製造コストを削減することもできる。
【００２７】
分別部３は、得られた微粉と空気とを分別する部分で、従来の分別手段を適用することができる。例えば、分別部を一般的なサイクロンコレクタやバグフィルタ、もしくはそれらを組み合わせる手段等が適用できる。
【００２８】
開口部５は、搬送部２から切断部１へ繊維状材料や空気が通過できるようになっているもので、従来公知のものが適用可能であり、前述の通り固定板７がその一部または全部を兼ねることもできる。
【００２９】
以上のように構成された本実施形態の製造装置により、微粉を製造する方法は、まず、排気部４ａの運転を開始して、排気部４ａから装置内の空気を排出するとともに開口部５から空気を取込むことにより、回転体６ａと固定板７との間を通る気流を作る。この状態で、繊維状材料を搬送ローラー９によって、気流より遅い速度で切断部１へ搬送する。この搬送速度と気流の流速との差により繊維状材料に張力が作用する。そして、第１外力付与手段６である回転体６ａを一定速度で回転させることにより発生する第１の外力と、回転方向に交差する第２の外力である気流の空気力との合力によって、繊維状材料を固定板７に押圧し、切断する。これにより均一な長さの微粉を連続して製造することができる。この際、開口部５から取り込んだ空気は、切断部１を冷却して回転体６ａの温度上昇を抑えることも可能となる。さらに空気は、搬送機能を有することが好ましく、得られた微粉は気流によって分別部３へ搬送することができ、そこで集められる。
【００３０】
製造する微粉は、通常、搬送速度、空気の流量、回転体６ａの回転速度等を制御することによって、一定の長さにすることが可能である。例えば、本実施形態において、１００ｍｍ×５ｍｍの開口部５から１．５ｍ３／分で空気を取り込みながら、繊維径１０μｍの繊維約１０万本を搬送速度２．８ｍ／分で搬送しつつ、直径１２５ｍｍの回転体６ａで、回転速度１００ｍ／秒で回転させることによって、長さ７μｍの微粉を製造することができる。また、微粉の形状は特に制限はないが、アスペクト比（縦横比）を１０以下とすると、適用できる用途が広がるため好ましい。
【００３１】
本実施形態の微粉製造装置に使用できる繊維状材料は、繊維状に加工できるものであれば、合成樹脂材料や天然の樹脂材料だけでなく、金属、セラミックス、黒鉛、ロックウール等の様々な無機材及び有機材料が適用でき、その太さは特に制限はない。また、繊維状材料の形状としては、フィラメント状やトウ状のものや、スパンボンド法やメルトブロー法によって作製、捕集されたウェブ状のもの等、さまざまな形状のものが適用できる。特にウェブ状の繊維状材料は、そのまま本実施形態の装置に送り込むことで、捲縮を伸ばしながら切断することができるため、好適に用いることができる。
【００３２】
（第二実施形態）
本発明に係る微粉製造装置および微粉の製造方法の第二実施形態について、図５および図６を示して説明する。第二実施形態の微粉製造装置は、第一実施形態における回転体６ａをさらに有効に活用できるものである。前記第一実施形態とは、切断部１１の構成が異なっており、その他の構成は同様である。
【００３３】
切断部１１は、回転体１６と固定板１７とを有し、前記第一実施形態と同様に、切断部１１へ送り込まれた繊維状材料を、回転体１６の回転力と上記空気力との合力により繊維状材料を固定板１７に押圧し切断するものである。
【００３４】
回転体１６は、その回転軸が繊維状材料の搬送方向に平行となるように配置されており、前記第一実施形態における回転体６ａと同様のものに整流部材１８を設けたものである。整流部材１８は、本実施形態では搬送部側に略円錐状のものとしている。しかし、この形状に限定されるものではなく、また必ずしも設ける必要はないが、整流部材１８を設けることは、繊維状材料を回転体１６と固定板１７との間にスムーズに導くことができるため好ましい。固定板１７は、回転体１６の周りを取り囲むように回転体１６の回転方向に平行となるように設けられており、回転体１６と固定板１７との間を気流が流れるようになっている。その他の設定については、前記第１実施形態と同様である。そして、搬送部２から送られてきた繊維状材料は、回転体１６の周りに広がりつつ回転体１６と固定板１７との間に導かれ、回転体１６の円周全体を使用して切断される。
【００３５】
本実施形態の製造装置は、第一実施形態の製造装置と同様の操作および方法により、均一な長さの微粉を製造することができ、第一実施形態の製造装置で使用できる繊維状材料が適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の微粉製造装置および微粉の製造方法は、均一な粒径の微粉を製造することができるので、トナーや粉体塗料の製造に好適に用いることが可能である。さらに、本発明の製造装置により得られる微粉は、他の種々の用途（例えば、医薬品、農薬、化粧品、食品、工業薬品、一般化学製品など）にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第一実施形態の微粉製造装置を説明する図
【図２】第一実施形態の切断手段を説明する図
【図３】回転体の溝の形状を説明する図
【図４】固定板の形状を説明する図
【図５】第二実施形態の微粉製造装置を説明する図
【図６】第二実施形態の切断手段を説明する図
【符号の説明】
【００３８】
１    切断部
２    搬送部
４    第２外力付与手段
６    第１外力付与手段
６ａ  回転体
７    固定板
８    溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005186244.tif 000006
【図５】
2005186244.tif 000007
【図６】
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