(57)【要約】【課題】低密度で粒度分布がシャープであり、かつ粒子内の硬度と水分量の偏りの少ない造粒品を低コストで製造することができる転動造粒装置及び転動造粒方法を提供する。【解決手段】本発明の転動造粒装置は、ローラー２に支持されて回転する円筒体４の内部に、粉体原料の投入口１７と加水手段７を備えた加水スペース６と、筒状の第１の網９の内部に球状のメディア１１を備え、加水スペース６から流入してくる水分を含む塊りを第１の網９を通じて押し出す粉砕スペース１０と、この粉砕スペース１０の外周に形成された第１の網９よりも目開きの小さい第２の網１３からなる整粒スペース１４とを設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラーに支持されて回転する円筒体の内部に、粉体原料の投入口と加水手段を備えた加水スペースと、筒状の第１の網の内部に球状のメディアを備え、加水スペースから流入してくる水分を含む塊りをメディアによって第１の網を通じて押し出す粉砕スペースと、この粉砕スペースの外周を囲むように配置され、前記第１の網よりも目開きの小さい第２の網からなる整粒スペースとを設けたことを特徴とする転動造粒装置。
【請求項２】
粉砕スペース及び整粒スペースの後端に、整粒スペースから造粒品を排出するための穴を備えた蓋板を設けたことを特徴とする請求項１記載の転動造粒装置。
【請求項３】
整粒スペースを形成する第２の網は、後端に向かって拡径するテーパー状であることを特徴とする請求項１又は２記載の転動造粒装置。
【請求項４】
請求項１記載の転動造粒装置を用い、加水スペースにおいて粉体原料に水を添加して転動、撹拌して得られた水分を含む塊りを粉砕スペースに移動させて転動することにより、第１の網を通過させて整粒スペースに落下させ、この整粒スペースにおいて微粉を除去しつつさらに転動させたうえで取り出すことを特徴とする転動造粒方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体原料から、水分を含み低密度で粒度分布がシャープな造粒品を得ることができる転動造粒装置及び転動造粒方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転動造粒は、高密度の造粒品を得るために用いられることが多い（特許文献１）。しかも、予備混練時間や操作滞留時間を変化させることにより、造粒品密度を調整することも可能である。さらに転動造粒は、撹拌造粒や強制造粒よりも、原料粉体に加える力を最小限に留めることができるため、原料の形状を壊すことなく密度を小さく造粒することも可能である。
【０００３】
転動造粒を利用して低密度の造粒品を得るために、バインダーとして寒天を粉体原料と混合し、スプレードライ、転動造粒、または撹拌造粒を行なう技術（特許文献２）が提案されている。しかしこの方法では寒天を溶かすために加熱工程が必要となり、装置にコストがかかる。またこの方法はバインダーの種類が限定される場合には、用いることができない。そのため、バインダーの選定により造粒品の密度を調整するのではなく、造粒機の構造により低密度に調整することが必要となる。
【０００４】
また、植物系粉末を造粒媒体として水を用いて粒状化し、乾燥処理したのち加熱式回転ドラム内で液状の有機高分子物質を噴霧しながら転動加熱して有機高分子物質を粒表面層部で硬化させ、ついで粒状体を焼成炭化する低密度多孔質炭素粒の製造方法（特許文献３）が提案されている。しかしこの方法でも加熱が必要となり、さらに粒子一つの中で硬度と水分量の差が生じることとなる。
【０００５】
また、網により造粒品を篩い分ける際の目詰まり防止法として、網の下方からタッピングボールによって網を叩く方法（特許文献４）がある。しかしこの方法により造粒品の分級を行なうと、網目よりも大きい造粒品は形状が崩壊するまで網や容器側面に衝突し、圧密されるか、大きな塊のまま網上に残ることとなる。従って造粒品の密度が増加したり、所望の粒子径の歩留りが悪くなったりする。このため、所望の粒子径よりも大きな塊は篩い分ける前に粉砕しておく必要がある。
【０００６】
さらに、回転する円筒状の撹拌部にメディアを充填し、メディアにより粉砕された処理物をスリットから排出するメディア撹拌型湿式粉砕機（特許文献５）も提案されている。しかしこの装置において処理物は粉砕されてからスリットへ到着するまでに何度もメディアと衝突するため、所望の粒子径よりも小さい粉体が多く発生し、粒度分布が悪化する。また湿式であるために発生した微粒子が凝集と粉砕を繰り返し、高密度な粒が排出される。このため、所望の粒子径になった粉体を再度メディアと衝突させることなく分級し、分級後に微粉を除去した状態で造粒品表面の凹凸がなくなる程度に整粒し、装置外へ排出することが必要となる。
【０００７】
上記したように、従来の造粒技術は、低密度で粒度分布がシャープであり、かつ粒子内の硬度と水分量の偏りの少ない造粒品を低コストで製造するには不適切な面があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３７４３０１２号公報
【特許文献２】特許第４１８２３９２号公報
【特許文献３】特公平８−２５７３２号公報
【特許文献４】特許第３８４０７６４号公報
【特許文献５】特許第５４０６４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、粉体原料に水を加えて転動することにより、低密度で粒度分布がシャープであり、かつ粒子内の硬度と水分量の偏りの少ない造粒品を低コストで製造することができる転動造粒装置及び転動造粒方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するためになされた本発明の転動造粒装置は、ローラーに支持されて回転する円筒体の内部に、粉体原料の投入口と加水手段を備えた加水スペースと、筒状の第１の網の内部に球状のメディアを備え、加水スペースから流入してくる水分を含む塊りをメディアによって第１の網を通じて押し出す粉砕スペースと、この粉砕スペースの外周を囲むように配置され、前記第１の網よりも目開きの小さい第２の網からなる整粒スペースとを設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
なお請求項２のように、粉砕スペース及び整粒スペースの後端に、整粒スペースから造粒品を排出するための穴を備えた蓋板を設けることが好ましい。また請求項３のように、整粒スペースを形成する第２の網は、後端に向かって拡径するテーパー状であることが好ましい。
【００１２】
また本発明の転動造粒方法は、請求項１記載の転動造粒装置を用い、加水スペースにおいて粉体原料に水を添加して転動、撹拌して得られた水分を含む塊りを粉砕スペースに移動させて転動することにより、第１の網を通過させて整粒スペースに落下させ、この整粒スペースにおいて微粉を除去しつつさらに転動させたうえで取り出すことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、加水スペースにおいて原料粉末に水を添加した後に転動し、その塊りを第１の網の上で粉砕するので、所望の大きさになるまでに力のかかる時間を短くすることができる。これにより、低密度であり、かつ粒子内の硬度と水分量の偏りの少ない塊りを作ることができる。さらにこの塊りを第１の網よりも目開きの小さい第２の網の上で整粒するが、このとき微粉は第２の網を通過して落下するので、微粉のない環境で整粒することができる。このため造粒品に微粉が付着することがなく、粒度分布がシャープな造粒品を得ることができる。また本発明ではバインダーの加熱が不要であるため、硬度や水分の偏りの小さい造粒品を得ることができ、特殊なバインダーは不要であるため、低コストで造粒することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の転動造粒装置の中央縦断面図である。
【図２】実施形態の転動造粒装置の右側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は本発明の転動造粒装置の中央縦断面図であり、１はベース、２はこのベース１上に設けられたローラーである。ローラー２は前後の２か所に、図２に示すように左右に対をなして配置されており、モータ３によって同一方向に回転されている。
【００１６】
これらのローラー２の上には円筒体４が支持されており、一定方向に回転されている。図１に示されるように円筒体４は左側の前半部分は径が細く、右側の後半部分は径が大きく構成されている。前半部分の直径は例えば１６０〜５００ｍｍであり、回転周速は例えば０．０６７〜０．１３３ｍ／ｓである。なお円筒体４の前端部には後半部分と同径の円盤５が設けられており、円筒体４とローラー２との接触径を同一としている。なお図１では円筒体４の回転軸は水平であるが、右側の後端が低くなるように僅かに傾斜させることもできる。
【００１７】
円筒体４の前半部分には、加水スペース６が形成されている。加水スペース６にはスプレーノズル等の加水手段７が設けられており、円筒体４の端面の投入口１７から振動フィーダ等の投入手段１８によって投入される粉体原料に水分を添加する。水分を添加された粉体原料は、円筒体４の回転に伴なって転動、撹拌され、水分を含む塊りＷが形成される。この塊りＷは表面にベタツキのない状態となっている。なお粉体原料には、予めＣＭＣ、ＰＶＡその他の任意のバインダーを添加しておくことができる。
【００１８】
加水スペース６の後端、すなわち円筒体４の径が拡大する位置には、目開きの大きい粗網８が設けられている。その目開きは例えば１０〜２０ｍｍであり、これよりも大きい粗大な塊りＷを堰き止め、これよりも小さい塊りＷのみを通過させる。粗網８の外周部にはリング状の堰２０を設け、所定量の粉体原料を加水スペース６内に貯めることができるようになっている。
【００１９】
円筒体４の後半部の中心部には、周囲が筒状の第１の網９によって囲まれた粉砕スペース１０が形成されている。第１の網９の目開きは例えば１〜２ｍｍ程度である。粉砕スペース１０の内部には、球状のメディア１１が収納されており、円筒体４の回転に伴なって第１の網９の上を転動している。
【００２０】
このため、加水スペース６から目開きの大きい粗網８を通過して粉砕スペース１０に流入してきた水分を含む塊りＷは、メディア１１によって粉砕されながら、第１の網９を通じて下方に押し出される。メディア１１としては、たとえばセラミックボールを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００２１】
なお図１に示すように、粉砕スペース１０の後端には蓋板１２が設けられているため、メディア１１や水分を含む塊りＷが外部に排出されることはない。
【００２２】
この粉砕スペース１０の外周には、第１の網９よりも目開きの小さい第２の網１３からなる整粒スペース１４が、粉砕スペース１０を囲むように配置されている。この第２の網１３の目開きは例えば０.５〜１ｍｍ程度である。この実施形態では、第２の網１３は後端に向かって拡径するテーパー状となっているが、円筒状としても差支えない。テーパー状とした場合の第２の網１３の水平面に対する傾斜角度は、３°程度とすることが好ましい。
【００２３】
粉砕スペース１０から整粒スペース１４に落下した粒径が１〜２ｍｍ程度の塊りＷは、第２の網１３上を転動しながら整粒され、造粒品となるが、この間に第２の網１３の目開きよりも粒径の小さい微粉は下方に落下し、円筒体４の後端の隙間１５から排出される。このため整粒スペース１４では、微粉のない環境で整粒が進行することとなり、造粒品に微粉が付着することがない。
【００２４】
整粒スペース１４の後端は蓋板１２で覆われているが、図２に示すように蓋板１２には整粒スペース１４から造粒品を排出するための穴１６が周方向に多数形成されている。このため整粒スペース１４で整粒された造粒品は穴１６から取り出される。
【００２５】
このように構成された本発明の転動造粒装置を用いれば、加水スペース６において原料粉末に水を添加して転動し、水分を含んだ塊りＷを形成し、この塊りを粉砕スペース１０において、メディア１１を用いて第１の網９の上で粉砕する。このため塊りＷが所望の大きさになるまでに力のかかる時間を短くすることができ、低密度で粒子内の硬度と水分量の偏りの少ない塊りＷを作ることができる。さらにこの塊りＷを整粒スペース１４において微粉のない環境で整粒し、粒度分布がシャープな造粒品を得ることができる。
【００２６】
本発明の技術により製造される対象造粒品の種類は時に限定されるものではないが、例えば電池を含む電子材料用の造粒品の製造に好適に用いることができる。この場合には、表面形状が滑らかであり、粒度分布がシャープな造粒品が求められている。以下にその実施例を示す。
【実施例】
【００２７】
この実施例では、上記の実施形態で説明した転動造粒装置を用い、造粒品を製造した。なお円筒体の回転周速は０．１ｍ／ｓである。
【００２８】
まず黒鉛（日本黒鉛工業(株)ＣＧＢ−１５）８０質量％に対して、ＣＭＣを外掛けで１質量％添加し、卓上ミキサーにて３分間混合した。混合物を振動フィーダにより円筒体の加水スペース内に６０ｇ／ｍｉｎの投入速度で投入した。
【００２９】
加水スペース内の混合物量が堰２０の１／３〜１／２に達した後、混合物の供給と並行してスプレーノズルから水を１８ｍＬ／ｍｉｎの割合で添加した。加水スペースでは粒度の大きい造粒品が粒度の小さいものよりも上部に集まるため、造粒品は後から供給される混合物により押し出されて加水スペースから粉砕スペースに移動した。
【００３０】
粉砕スペースに移動した造粒品は目開きが１ｍｍの第１の網の上を転動しながら、メディアによって押し出され、整粒スペースに落下した。落下した造粒品は目開きが０．５ｍｍの第２の網の上を転動しながら整粒されるが、０．５ｍｍ未満に微粉は第２の網を通じて落下し、排除された。造粒品は表面の凹凸がなくなるように整粒されたうえ、蓋板の穴から排出された。
【００３１】
得られた造粒品は密度が粒径０．５〜１ｍｍ、水分量２０％、ゆるめ嵩密度０．７ｇ／ｃｃであって、滑らかな表面形状を有していた。その粒度分布はＣＶ値で２７％であり、シャープな粒度分布を持つことが確認された。
【符号の説明】
【００３２】
１  ベース
２  ローラー
３  モータ
４  円筒体
５  円盤
６  加水スペース
７  加水手段
８  粗網
９  第１の網
１０  粉砕スペース
１１  メディア
１２  蓋板
１３  第２の網
１４  整粒スペース
１５  隙間
１６  穴
１７  投入口
１８  投入手段
２０  堰
Ｗ  塊り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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