粉

微
FRYMA

砕

機｢コ

CoBclトM和],

ボ

New

the

ル･ミ

ー

GenercITionル+

SI盲rrer

of

BqH

NLill

技術開発本部

CoBall‑Mill,thecussed.
the suspended

newof stirrer
generation
CoBall‑Mill's
grinding
chamber
is forced
to flow.
matter

It

very

The

generates

beprodtlCttO

grinding

c血amber

high

moved

providesfieldsThe

application
insecticides,
pesticides,
ceramics,

andenergy

from

of

the

in

an
excenent
CoBall‑Millchocolate,bio‑industry.

mills

is in thedeveloped
form

an

zone,
grinding
direction.
outwardof grinding

ratio
are

lipstickasfollows

compounds,

FRYMA,

byofin thedensityinside

ball

a

gap,

is

designedIn

paints,ferriteTarliguchi

surfacetotheaddition,chamber:口

Toichi

to

be

for

dis‑

which
the

auow

shape

of

the

volume.

pharmaceuticalsuspensions

十

∇山nov
through

WIShapedand谷

magnetic

suspensions,
tape,

fine

FRYMA社により開発された新しい形式の媒体撹拝ミ社と契約し,輸入販売ならびにエンジニアl)ング･サービ)I,の一種,コボー)i, ･ミル忙ついて紹介する.粉砕室をW
形の狭いギャップで構成することVLより,高いエネ7L,ギースを行うことになったo本稿では,優れた微粉砕および分散性能を有するコボ‑)I,･ミルについて,機構および特長密度が得られ,粒子のyヨ‑ll/くスを防ぎ,大きな冷却面を従来の媒体圧搾ミルと比較して説明し,その使用例を紹

横を取れるため振作温度を低く抑えることができる｡また介する｡

メディアのミル内循環トこより,高粘度サスペンジョンにも使用可能である｡
塗料,医薬,農薬,食品,化粧品,磁気テ‑7o,セラミ

2.媒体撹拝ミルの歴史

ックス,バイオなど幅広い産業分野の微粉砕,分散VL適用されている｡

ま1.

えコボー)i,･ミルVLついて述べる前に,簡単に,媒体撹拝
ミ)I,の歴史について振り返ってみる｡
湿式粉砕機もしくは分散機のなかで,最も古い形式はボールミ)I,である.

がき

2個のボ‑)I,の衝撃K:より粉砕が生じ

その粉砕の程度は,ボールの衝突する回数と衝突エネルギ

この数年来,微粉ないし超微粉が,産業界の各方面から注目を集めている｡たとえば,ニューセラミックス製品のひとつであるエレクトロニクス素子を取り上げても,その素子寸法ほ年々/トさくなっており,数十〃程度の厚さや幅ーの大きさによることを利用し,回転する水平円筒内むこボールを充てんして,そこに砕料を含むサスペンジョンを入れ,国分式むこより粉砕あるいは分散が行なわれて来たoが要求されるものが現われている｡1)このような寸法を実喋体撹群ミルほ,vLよ1928年KleinおよびSzegvari
り考案されたスイス特許による分散機2)紅始まると考えら現させるには,その原料粉末を微粒化することが必要となれている.これは,第1図に示したようR:,中空の垂直撹ってくる｡
また,オーディオあるいはビデオ用滋気テープの分野に搾軸により静置容器内のメディア(大きなボー)I,と砂の混合物)を撹拝する｡未分散サスペンジョンは,中空軸よりおいても,長軸寸法で0･3p程度の針状磁性体をビヒク)I,中R:分散する技術によって,そのテ‑プの特性が大きく左右されるというo このように,微粉の製造およびその利用技
術の両面忙わたり,大きな技術革新の波が押し寄せて来ている｡

微粉の製造プロセス忙は,各種粉砕機を用いる機械的粉砕プロセスや,アナマイズ法で代表される洛湯噴霧法,さらに真空蒸発法などRlよる三組子成長プロセスがある｡粉砕
プロセスでは,粒子成長プロセストこよるようなオンダスト
ロ‑ム(A)単位で測定される超微粒子を生成することは不可能である｡しかし,固体に物理的な外力を加えて細分化していく過程で,固体粒子に物理化学的な変化を与えることができる｡このような,メカノケミカ/レ反応とよはれる
機械的な作用紅対する物質変化が粉砕プロセス書こ期待され,たん紅微粉を製造するだけでなく,その粉体物性を改

28

No.

2

agentたるRieckermann(Japan)(1984/6)

濫拝ミル(スイス
特許)
1

Agitator

このたび弊社では,非常紅ユニークな発想に基づく,新
FRYMA
社のコボー
しい形式の媒体鑑拝ミル,スイス

Vol.

I..

Fig.

質する目的で粉砕機が利用される場合も多い｡

ル･ミルを,そのSOle

第1図2)
I

神鋼ファウドラー技報

Mill(Swiss Patent)

.dart8㊥ノ｢l｢￣､＼
product

IjacL･elvessel

disc

I
I

I

第2図2)

第3図

撹拝ミル
(う栓固持許)Fig.

2

Agitator

(US

ralP

サンド･グラインダー(米国特許)

ling

coo

Mill

malertallValer＋

Patetlt)

P

Fig.

3

Sand

Grinder(DlユPont)(US

Patent)ミ/レ底部に供給され,分散製品は上部から回収される.メ
戸イアと製品は比重差R:より分離され,メディアは容器内
こ留まる｡
Szegvariは,これをさらに発展させ,粉砕機として第produccoolingi

1I,aler

Z国紅示す撹拝ミ/I,を考案したo2)直径と高さの比がはぼ
stirrer1であるミ/レ容器内に,比較的大きなメディア(ボー/レ)を宅てんし,砕料を含むサスペンジョンを,ポンプを用い容
悪魔部から引き抜き,再び容著旨上部からミル内に1)ターン
卜る循環方式が採用された.ボールミルと比べて,鑑拝軸
十‑

ralP

nalerial

司転により,メディアの回転加速度が増加されたため,粉挙効率は上昇した｡しかし,回分式であることから,処理†量はあまり増加しなかったo
近代的な高速蝶体魔拝ミ/レの最初のものは,ヒり1952年VL発表された塗料製造用のサンドーである｡2)サンド･グラインダーの名称は,coolin9Wa

J)uJ:Pontに

第4園
グラインダ

Fig.

4

ter

媒体髭拝ミルAgitation Bead

Mill

メディアと

それも0.5ノて,従来のボー)I,に代わり粒度の′トさい砂,
sand(砂)が使用されたことにー0.8mm程度のOttawa

ヒるo第岳図に示したようむこ,メディアを充てんした容器
勺で,多投ディスクを高速回転させながら,未分散顔料サろペンジョンを連続的に供給する.サスペンジョン中の顔
斗ほ,ディスクの回転VLより撹拝されたメディア間をこ発生

撹拝軸も冷却するタイプが考案され,さらに,従来のたて形だけでなく,横形のものも市場に出て来た｡

3.

コボール･ミルの開発経過
デ以上に述べた媒体髭拝ミ)1,の一例を第4園VL示したo

トる摩擦,せん断力忙より分散される｡容器上部紅蓮したィスクまたはピン状の】党押葉を持つ,垂直あるいは水平の円筒状の粉砕壷に,秩,ガラス,セラミックなどの粉砕メ
ディアが充てんされている.メディア径は,一般的VL,0.5

ヾ‑ス†状のサスペンジョンは,スクリーンでメディアとケ離され,連続的紅製品として取り出されるo撹拝賀の回‑3mm,充てん率は70‑･90%の範囲にあるo
転によりメディアが運動させられ,このメディア間を,固このサンド･グラインダーの登場ケこより,連続処理が可

体粒子を含むサスペンジョンが,軸方向VLポンプにより送FErLなるとともに,メディア自体も小さなものが使用され液される｡

ヒためメディア間間隙も′トさくなり,より微細に粒子を粉草しながら分散できるようになった｡ただし,メディアのサスペンジョン粒子は,主として,メディア間の速度差
FL‑よって生じるせん断力により,粉砕あるいは分散される｡
従来タイプの媒体戊拝ミ)I,では,このせん断力が強く作

等量が′+＼さいことから,効果を上げるためにはメディアの司転速度を十分大きくする必要があり,旋拝軸を従来の数昏もの高速で回転するよう紅なった｡この後,媒体鑑群ミ

用する領域は,接辞実のごく近傍に限られ,撹押葉から少レほ,このサンド･グラインダーの原理をそのまま適用して不均一であった｡このため粉砕粒度がそろわず,製品の粒度分布が広くなる欠点があった｡

よがらも,粉砕性能,分散性能を高めるため,種々の形状ヒしたディスクが工夫されるとともV‑,メディア撹群VLよ
5発熱現象をできるだけ抑える目的で,ミ/I,容器のほカ､,

し離れると非常に弱くなり,ミル内のせん断カ分布は庵め

この欠点を解消するために考案されたのが,第5図(a)に示したアニエラー(環状)タイプのミ)1,であるoミ)I,内の神鋼ファウドラー技報

Vol.

28

No.

2

(1984/6)

prodlL cl///////////////////////////////////////////::o&'go/観ち/っ,eSSeL

a (α)

roLor

Oo

edz'a

Oo

oo

c蹄印
し‑‑‑卜

(b)

(c)

oO

oO
Oo
Oo

令
ra]FZrlatert‑(Jl

し一一+一
(a)

第6図
Fig.

第5図
Fig.

t(

コポール･ミル概形囲
6

Schematic

CoBa111Mill

コボール･ミルの来歴
5

Developmentof CoBau･Mill

せん断力をほほ一様K:するため,粉砕ゾーンを狭いギャッ
プ忙したものである.内側のコニカル状容器が回転し,外側が固定され,このロ‑タとステ‑タの間のアニエラ‑部に,従来タイプの媒体投拝ミルと同様の大きさをした球形のメディアが充てんされ,粉砕重を形成している｡ロータとステ‑タとの間は,メディアが4個ならぶ間隔としているo 1個もしくは2個のメディアでは摩擦のためロ‑グが回転せず,

3個ではメディアの動きが悪く,そのまん申にほさまれるメディアが割れたりするため,メディア配列として,フl)‑紅動き得る最/トのものとして4個が選ばれた｡

しかし,この形状では,ミルに供給されたサスペンジ
ョン三枚子が,ミ)I,の円周方向にまわりながら軸方向に動いていくスパイラル運動Klよりミ)I,出口紅蓮するだけでな
く,ミル軸方向にS/冒‑ト･パスする可能性があった.従写真1

コポール･ミルMS‑32型
Photo.

来の媒体撹拝ミルで,製品の粒度分布が広い理由として,

1

CoBall̲Millミ)I,内せん断力の不均一分布のほか紅,撹拝軸回転VLより

MS‑

32

メディアR:生じる遠･bカのため,ミ)V容器壁面付近のメデ
ィア濃度が高くなり,この結果,撹拝軸近辺ではメディアの存在が少なく,そこを粒子がS/ヨート･パスして十分な粉砕が行なわれないことが指摘されてきた｡

このようにして,第6園FL̲示したコボ‑〟.ミルが誕生した｡

このS,ヨー十･パス現象を避けるため,第5図(a)の原形をO))から(c)のよう忙,中央で折り重ねた｡ミ)I/下部A点から供給された粒子は,

4.

Bノ‑Cの径路をへて出口D点忙至

コボール･ミルの機構
写真1匠ニコボール･ミ)I,MS‑32型を示した｡第6図紅り,ショー†･パスが無くなった｡また図(a)と比べて,同より,コボ‑)I,･ミルの考幾構を説明するo断面が逆三角形

一の径路長さに対して,機暑旨をコンパク†忙することがでをした環状の容器(ステ一夕)の内部で回転軸に取り付けきた｡

られた同じ断面形状のロ‑タが回転している.このロ‑メ

さらに,図(a)の形状にすることにより,D点とA点を結び,メディアをミル内で循環することが可能紅なったoのため,サスペンジョン粘度が高いものでも,メディアの運動が拘束されることなく,処理できるようむこなったo
Vol.

28

No.

2

(1984/6)

こ

10 m/see‑15の最大径R:おける周速は,m/sec程度である｡ロータとステ‑タとの間のギャップに粉砕メディアを装入し,このギャップが粉砕室となり,幅ほ前述のように
メディア4個分である｡したがって,ギャップは選定した

神鋼ファウドラー技報

Averageel

OF CoBall･Mz'llthrozLghp･Lt

500 10DO(k9/A)

2000≡
豊

CoBalLI Mitt

a

ヽ

{

主
h

I=
≡

I‑Liz

･ミ

?I

討
三三

0
ゝ

a

S=

A

jlv.

20

30

40

Dz'slance+

for cony.仇tllL

conventional
10

h

50

slz'rrer
60

70

Fig.

80

90

100

Collt･eTZlio7Zal

句500
Thro7'ghpul

Average

7

Energymill

ミル容積とエネeミ)I,断面におけるエネルギー密
皮

匂
i.,

#8@

ち

第7囲

ゝ.

1

Zl‑Mill

CoBa

%

S

ら

三

㌢

q)
Q

Av.for CoBaZl･Mill

20

Density

40

60

80

loo

Volumein the Cross
Sectionfrom mill wall(DZm)

slirl.er/レギー密度の関
係

mZlll

1000

120140160

of GrilZding

Fig.

1500

enlionalof conventional
180

l托''Ll(k9/A)

sltrrer
200

220

240

Chaulber(I)8A▼erage

EnergyDensityof Mill20of Mill

Co Ba ll‑Mill18

メディアの大きさによって決められるoまたメディアの充⊂ん率は,一般FL̲50‑70%の間で選ばれるo16
q

サスペンジョンは,ミル下部の入口から,モノポンプまヒはギアポンプで供給され,コニカル形の粉砕窒で粒子が分砕,分散される｡ミ/レ入口より出口方向に向かって,ロータ周速が徐々に増加し,このため粉砕エネ)I,ギーも次第
こ高くなる｡粒度が細かくなったものを,さらVL粉砕する
こは,より高いエネルギーをJjZh要とすることからも,これま好ましいことである｡
処理されたサスペンジョンは,回転軸に取り付けられた司転1)ングと,容器側に固定された静止リングからなるギ

ig

14

さ
ゝ■

3だ

12

(】

%

10

も)
〜､

≡

8

くJ

早
;

6

第9囲

も

ミ

ミ/I/容奄琶と比冷
却面積

4

(⊃
Q

U

2

stirrerャップ･セパレータにより,メディアと分離されて,ミ)t'
う､ら排出される｡このギャップ幅は,メディア径の約1/3で
10

あるo

20

30

40

50

mill

60

70

Fig.

9

Ratio

of

Coolingarea

一方,メディアは,遠Jb力を利用してW形の粉砕窒を順こ移動して行き,ロータのノ＼ブ部乾あけられたメディア循
策用の孔から再び出発点,すなわちミル内のサスペンジョン入口まで戻り循環して行く｡
またコボ‑ル･ミ/レでは,ステ‑タおよびロ‑タが冷却できる.ステ一夕側はいわゆるジャケット構造であり,ロ

voluふeof Grinding

Chamber(l)vosurfaceChamberto

1lユme

高いため,サスペンジョンに強いせん断作用を与え,粉砕
およぴ分散性能が非常vL良くなり,サブミクロン域の粉砕や処理量の増加が期待できるとともに,製品の粒度分布がシャープケこなるo

第8図には,コボール･ミルと従来一夕イブのものについ‑タ側の冷却は,回転軸からロ‑グに2本のパイプを通し令却水を供給,排出する構造となっている｡て,その平均エネルギー密度を,粉砕室容積に対して比較した｡従来タイプの蝶体技拝ミルでは,処理量を増やすた

回転軸の軸封部は,メカニカル･シ‑)Vを採用していめミ)I,容積を増加させると,エネ)I,ギー密度が低くなっていくのに対し,コボー/I,･ミ/レでほ,ミル容積紅関係なくるo5.

コポール･ミルの特長

コボ‑/レ･ミ/レの特長を,従来タイプの媒体撹拝ミルと比較して述べる｡3)コボール･ミルでは,粉砕室を狭いギ
ャップで構成したことにより種々の利点が生じているo1 )エネルギー密度が高く,微粉砕が可能である
コボ‑)i,エネ)I,ギー密度はほぼ一定となり,従来タイプの4:′‑lo悟にとることができる｡これほ,コボー)t'･ミ/レが,その粉砕弓重さを減らすことなく,スケール･アップできることを示している｡

2)冷却効果が極めて高い･ミ)Vは粉砕窒容積が小さいが,モ‑タ属カは従来タイプの妹体鑑拝ミ/レとほぼ同じ範囲に設定してい一般に媒体撹拝ミ)I,中こよる粉砕では,メディアの撹拝速
度を上げ,その道動を盛んにすることによって,粉砕性能るoを上げることができる.しかし,このとき運動エネルギー

したがって,粉砕重ケこおけるエネルギ‑密度は,その容積比匠逆比例して,極めて高くなっている｡第7国紅,ミ)I,断面におけるエネルギー密度を,コボ‑)レ･ミ)t'と従来タイプの媒体撹拝ミ)I,で比較したoの大部分が熱エネ)I,ギ‑に変化し,サスペンジョン温度を上昇させることから,その冷却方法が問題となる｡コボーミ)I,断面におけるコボ‑ル･ミルのエネ}t'ギー密度は,)v･ミ)I,は,エネ)I,ギー密度が極めて高いにもかかわらず,従来タイプのものに比べて粉砕時の温度を低く保つこ

ほぼ一様で8kw/dm3程度であるのケこ対し,従来タイプのものでは,ロ‑グの短く近傍のみが高く,ミ/レ断面で見るとができる｡これは第9図に示したように,粉砕窒容積に対する冷却面積の比が,従来タイプのものよりかなり大きと非常忙不均一で,平均で115kw/dm3

く,非常に効率の良い熱交換ができるためである｡

コボ‑)I/

R:も満たない｡･ミ)I,では,その粉砕エネ/I,ギ‑密度が一様にしたがって,製品の温度コントロールが容易であり,熱神鋼ファウドラー技報

Vol.

28

No.

2

(1984/6)

塞‑こ適する｡この理由は,構造が簡単で,接液部が容易に着脱できるとともに,粉砕窒の容積が′J＼さく,その中R:充① rotatinginher

6j@:tyalti?odnear,y.ute,@/の粉砕窒容積は約3βであり,充てんに必要なメ≠ィァ量cy 1inder0

Taylor@vortices

③
【〕

⑨
⑥
(⊃

I

I
I
/

てんされるメディアの畳も少ないことFL̲よる.
た■とえば, 100‑250e/h程度の処理量をもつMS‑32塑

第10図
テイラー渦
Fig.

10

Pairs

of

rotatlng

counter

Tayior/vortlCeS

は2e程度である｡これを洗浄するには,約15eの溶剤があれば十分である｡まずミル出口とミル‑の供給タンクを配管で結び,約5eの溶剤を系内で循環させながらミ)I,を洗浄する.次いで,その連絡配管を切換え,残りの10eの溶剤を用いて,ワンパスでミルのすすぎを行えば,別の製品を処理する程度にまで洗浄できるo
このとき,クロス･コン
タミを避けるには,処理開始時の5e程度を除外すれは,それ以降は製品として取り出すことができる.この洗浄紀要
する時間は,作業員1人で30分もあれば十分である｡
またコボール･ミルの容器は,蓋板と鼓度している4本

敏感性の高いサスペンジョンや,低沸点溶剤を含むサスペンジョンの粉砕,分散に通するo
3)高粘度のサスペンジョンが処理できるる｡

3木口ール･ミルでしか処理
コボール･ミルは,従来,できなかったような高精度のサスペンジョンに対しても有効であり,かなりの実績を有している.従来タイプの媒体
投弾ミルでは,高粘度のサスペンジョン中でメディアが運動しにくく,そのためせん断力が働かず,粉砕,分散作用が不十分であった｡しかしコボー)I/･ミルでは,第6図VL示したように,メディアがミル内で循環するシステムを採用しているため,メディアがサスペンジョンの粘度の大′+＼にかかわらず自由に運動し,効果的な粉砕,分散が行われる｡

4)粒子のショ⊥ト･パスが無く,シャープな粒度分布が得られる
コボール･ミルの粉砕室は,特殊な形状をしているため,サスペンジョンは,ミ)I,入口からW形の径路を順に出口方向紅進み,従来の媒体撹拝ミ/レに見られたような,サスペンジョン粒子がミ)I,内でS'ヨ‑ト･パスして排出されるよ..うなことは無い｡したがって,製品の粒度分布を極めてシャ‑プにできる｡

さらにコボール･ミルでは,その狭い粉砕室で,テイラー渦4)とよはれるドーナツ状の渦を形成する｡これは第10
国に示したように,
FP,b軸を共有する二つの円筒のうち,外円筒を固定し,内円筒をある範囲内の回転数で回転させた場合,この二つの円筒にはさまれた環状部ケこある液体が,内円筒を取巻くドーナツ状の渦を形成する現象である｡このため,メディアも粉砕室内の渦流中で運動し,逮
Jb力により粉砕ゾ‑ン外周側忙押しつけられて動きが拘束されることが無い｡
また,テイラー渦が生じると,渦闇の境界をこえる流体の交換,物質移動が非常に小さくなるため,サスペンジョ
ンがピストン流れに近い状態となり,粒子のショ‑ト･パ
ス現象を防ぐ｡
そのうえ,粉砕ゾーン内外周での流速が大きくなり,境膜係数が良くなり,熱伝導に寄与するため,冷却効果も促進される｡
5)洗浄が極めて簡単であり,製品ロスも少ないコポー)t'･ミルは,洗浄が非常FL簡単で,多品種少量生
Vol.

28

No.

2

(1984/6)のボ)t'トを外すだけで,水圧により,上下方向に昇降でき
MS‑32塾に相当する従来タイプの媒体塩搾ミ)I,の粉砕
室容積ははぼ15‑20e程度であり,メディア充てん畳も1.2〜17βほど必要となる｡メディア洗浄も含め,品替え時の洗浄には時間がかかるだけでなく,洗浄のための溶剤量,I
クロス･コンタミを避けるための除外製品量ともにコボー
ル･ミルの数倍必要となる｡
したがって,コボール･ミルは,洗浄に必要な人手,時間のほか,メディア,洗剤の消費量も少なく,製品の歩どまりも良い,省エネルギータイプのミ)I/と言える.
6)ミルおよびメディアの摩耗が少なく,製品ヘのコン
タミが無視できる
一般に,撹拝巽を高速回転させる撹群ミルでは,サスペ
ンジョン粒子と接触するメディアおよびミ)i/機械部分の摩耗は避けることができず,これを最′J＼限に抑える工夫が必要となる｡
コボー)t'･ミ)t'は,同様な駆動馬力を有する従来の媒体
撹拝ミルと比べて,その粉砕室が4‑10分の1の大きさであり,メディアの充てん畳もその比率だけ少ない｡粉砕窒のエネルギー密度が高いため,コボール･ミルのメディア
摩耗が大きいようかこ考えられがちであるが,実際の運転経験から,被粉砕製品当りの摩耗量は従来の撹拝ミ/レと比べてかなり少ない｡この理由は,次のように考えられる｡5)イ)第5図R:示したように,コボ‑)I,･ミル内のエネ)I,
ギー密度が均一であるため,ミル本体の機械部品やメ
ディアの一部が選択的VL摩耗することがない｡
ロ)したがって,メディア摩耗もー様に生じるため,メディア径がほぼ一定の.まま保たれる｡メディア径が不揃いの場合には,メディアの接触点が多く,摩耗が早く生じる｡/､)さらに,ミ}t,の粉砕ゾーン中には,撹搾軸やディスク,ピンなど局所的にエネ/レギ‑が高くなり,摩耗を早める突出した部品が無く,また,ミルのロータ,ス
テ一夕とも幾何学的に滑らかな曲面で構成されていることから,摩耗が少ない｡
7)ギャップ･セバレーシ∃ンの採用
撹群ミルでは,容器内部でサスペンジョンとメディアが混合された状態にあるので,サスペンジョン製品の取出し

神鋼ファウドラー技報

第1表

コポール･ミルの仕様

Table

I

Specification

Of 1. 5′‑′2.
2 4′‑′7.5

power

(kW)

rotor

Grinding

chamber

1 5′‑･22

lid

O･12

0･07I

二l ̲̲̲竺竺

(♂/ら)

0.3

0.8

1.4

0.2

0.6

1.1

I

Pest icides/p igmen ts
Paints/varn i
s九es

1

鳶 8

r

サl,aler＋silicon

ot'l

8

9

10

0.8

0.9

1

600′‑′
1100;…二;:i;;::;≡:
2400′‑800

3

4

6

5

7

Throughpul

10

育

10

＼ー..′

Rotor
Tbro喝hput

12

r:

(m2)

and

14

12

surface

Vessel1630′‑′55 55′‑･1 100.5

J車型e̲(P̲+
Cooling18

lMS･12
FMS･18!MS132
IMS‑50iMS165

Type
Driving.

of CoBall‑Mill

第12園

平均粒径と処理量

Fig.

Effect12♂

onofthrotlghput

(I/A)

d50

9

蛋

＼ー

8

el

芯
q)

言

7

ヽー
O

♂

6

q)

.竃
E'

5

〜

:3

▲
▲

4

▲

▲
▲
▲

第11図

日
〜

Q
ゝ
lr4

一言

ール･ミル内循
環時間

2

P

●

メテやィァのコポ

3

旨

●

さ

▲

Fig.
1

ll

Circulating
50

60
Filling

70
l･ale

80

time of media
in CoBa11･Millor media(%)

0.1

0.2

0.3

0,4

0.5

(Power

第13国

平均粒径と消費動力

Fig.

Effect

13

0.6

0.7

consumptt'･on)￣0:4

d50

こあたっては,メディアを容器内に残し,サスペンジョン
Dみ取出す分離操作が必要である.コボール･ミルでは,ギャップによるセバレーション機構を採用しているため,

アの循環時間は,ラジオ･アイソT･‑プを使用して測定さ定来のスク1)‑ンによる分離に比べ,日詰りが少なく,メれた｡

ンテナンスが容易である｡;.

of powerconsumptionon

図から,メディア径が/]＼さく,充てん率が大きいほど,

コボール･ミルの仕様

コボー/レ･ミ)I,には,第1表に示したように,ラボ･タ
イプのMS‑12塾から大容量処理を行なうMS‑65型までの5機種があり,メディアのミ/レ内循環時間が長くなることがわかる｡
2)粉砕粒度と処理量およぴ消費動力の関係
MS‑18型を用い,炭酸カ/i,シウムをシ1)コ‑ン･オイ

cmを単位としたロ‑タの最大径忙よって,型式を表わしている｡

ル中にて粉砕した実験例を第12囲および第13図に示した.
砕料粒度はメジアン径でd50‑65FLであり,粘度1,000cp

メディアは,標準として1‑1.5mmのジ)I,コニア･ボー･レを使用するが,用途に応じ,材質として,ガラス,スチのシ1)コ‑ン･オイ)I,に固形分濃度40%にて前分散させたものをコボール･ミルで処理した｡第12図ほ,処理量と製‑ルがあり,大きさも0.5′‑3mmの範囲で選択することが品の平均粒度d50の関係を示した｡処理量の大きい領域でできる｡

は,ビヒク/t'としてyl)コ‑ン･オイ)t'の代わりに水を用㍗.コボール･ミルのニ,三の研究例3)

いたデータを併記した｡処理量をしぼることR=より,製品

ETfI

Zurich(チエ‑

1)ッヒの=科大学)にて行なわれ

f=コボ‑)I,･ミ/レの研究結果のいくつかを紹介する｡
1)メディアの循環時間

第11図紅示したものは,MS‑32型における,メディア

Dミル内循環時間を,メディア径およびメディア充てん率をパラメーターとして表わしたものであるD粘度5,000cp
かCMC水溶液を90kg/hの割合で供給し,ロ‑タ周速10m/s, 600rpmで運転した場合の実験結果である｡メディ10の粒度は小さくなる｡
また第13園は,たて軸紅平均粒径をとり,横軸にロ‑メ
d5｡は,はぼ回転数をとって,その相関を調べたもので,(回転数)￣し14むこ比例している｡

8.

コボール･ミルの用途

コボール･ミ/レは広い範囲において,微粉砕や分散を目的として使用されている｡微粉枠操作としては,ファイン
セラミックスやチョコレート製造工程紅おけるカカオ･マ

神鋼ファウドヲ‑技報

Vol.

28

No.

2

(1984/6)

皿･

arF

葡

‑@

⑬

!≧玉:::::̲
⑥

盟 ど

③

④
⑨ colloid仇Ill

2Tlalerials(参pre‑mixing vessel⑲ vacuum@⑫ intermediarypump(彰dosing meter⑤ pesticide@

activeagent

CoBaLZIMiLl@

supplyraw

vesselof further

③

⑲

@

⑲

⑫

materials⑬仇ixing vessel@ storage vessel@ Filling⑦ wafer
Vessel

第14図

農薬ゾル剤製造フロー

Fig.

FIow

14

⑮

臥 可J
〟

deaeralor

@

scale

⑧ mixingi⑬′■■■￣■■■■ヽ

(》 raw

⑭

⑲

〕

@

￣而

r@

diagramof mamfacturing

pesticidecompourlds

2,‑‑ 4ノク

スの粉砕に,分散振作としては,ペイントおよびワニス,
インキ,顔料,染料,医薬品,農薬,磁気テープなど,さらに口紅,マスカラなどの化粧品,バイオ･ケミカルの分野での菌体抽出にも利用されている.
以下に使用例をいくつか示す｡6)

27

//

9

63

//

1 )高粘度の専門家用油絵具ク

なおこのときの電力消費量は,ドライな状態でのカオリン処理量1ton当り160′‑1804)農薬ゾル剤7)

kWbであった｡

殺虫剤,除草剤などの製造にもコボー)I/

高粘度の専門家用油絵具をMS‑32型で処理している｡
まず抽中忙顔料を前分散しておき,コボー)t'･ミ/叫こ通すo 150‑200kg/hをワン･パス処理して,顔料粒度が30iL程度になったo

‑2ク

15.5ク

このとき製品温度は40‑60oC｡メディア･ミ)I,が利用されている.従来の粉末状での農薬に代わり,水中に農薬原体を分散しゾル化したものが欧米では実用されている｡こまず(釘のタンクで,農薬原体,のフローを第14囲vL示すo
溶剤,水を予混合し,コロイド･ミ)I,(釘で前分散する.こは直径2.5‑3mmのジルコニアを用い,粉砕窒の幅は13

れを脱気器⑩で連続的に脱気しながら,中間タンク⑪を経mmで使用しているoてコボー/I/･ミ)I,⑲で粉砕,分散するo

ユーザーVLlよれは,従来は3本ロー

ル･ミ/レを使用していたものであり,熱変性を起こさず使用できる撹拝ミルとしては,コボ‑ル･ミルだけであったと言う｡

2)カカオ･マスタンク⑭にてさらに溶剤を添加した後,製品として⑯で充てんされる｡
コボール･ミ/1,で処理される時点でのサスペンジョン
は,農薬原体の平均粒度としてd50‑30FL,濃度約50%で,粘度が約5,000cpである｡これを農薬原体の平均粒度d50<5iLまで粉砕し,分散する｡この場合のコボ‑ル･ミ)L'

カカオ･マスの粉砕のため,コボール･ミルMS‑32塾を使用した.直径2mmのスチ‑)I,製メディアを用い,約150kg/b処理し,このときの処理温度は55oC以下であったoバッチ式の撹拝ミ)I,と比較すると,製品の粒度がジャのタイプ別の所要動力と処理量は次のようになる｡
型式
最大処理量
モータ席力
60 kg/也
2.2 kW
MS‑12‑プになった｡

3)カオリン
コーティング紙に使用するカオ1)ンの微粉砕をコボ‑〟
ミルMS‑65型で行った｡ユーザの要求粒度は2FL以下45%

18

5.5

,(/

lOO

,(/

32

15.0

//

300

〃

50

37.0

〃

600

〃

65

75.0ク

1,200

ノク

であった｡カオ1)ンを水忙とかし(カオリン濃度45%)ミ

9.塗料生産におけるミルの比較5))I,内に直径1‑1.5mmのジ)I,コニア･メディアを75%充てんし,ロータ周速14m/sにて,約400kg/b処理した｡こスイスのある塗料会社で,舶用プライマ‑･ペイントを対象として,コボ‑)I,･ミ)I,と従来タイプの媒体撹拝ミ/レの砕料および製品の粒度分布は次のようになった｡
砕料
製品
;粒度範囲
4 %
0
%
＋20F1

を比較実験したデ‑タを第2表に示したo

Vol.

28

このペイントは,溶斉陀してメチル･エチ/レ･ケトンを用い,鉄系顔料,

quartzfiner

を分散させたものであり,粒度の要求

10ノ‑20ク

21

〃

0

^/

3.5Ji/

紘,辛‑グ馬力がほぼ等しいものを選んだ｡また使用メデ

6.5ク

ィアなどの実験条件も,それぞれのミルに最適なものを選

6‑10//

26

4′‑

6〃

13.5ク

No.

2

(1984/6)′ク

は25FL以下99%というものであった｡実験に使用したミ/レ

神鋼ファウドラー技報

JJ

第2表

ミル比較データー

Table

2

Comparative

data

ofmills

壬FRYMA
icompetitor

Item

CoBal
Mill

l‑
Mill
MSー50

model

Motor

Power

Labol∬(operator works(KW)

Weight of grinding

2

media

36

37

machines)

1/2

1/2

filling (Kg)

14

186

0. 65

4. 26

Grinding
1

media tlSage for grinding(Eg/ton)of productton

Throughputofafor the grindingof themill

Manufacturing

ト290(Kg/h)

paintprimer

time

ton

per

of prodtlCt

3. 45

(ら)
Obtained

200

fineness

99% <30FL

99%<23FLton

翌zAuefractF;gn)g I
costs

per

of productCa.

ca2･3,.00

70, 000

んで実験された｡なお,表中の製品1ton当りの生産コス
ナほ,電力費,人件費,維持管理費,機器の減価償却などを勘案して算出されたものである｡
この結果,コボー)I,･ミ)I,によれば
1)製品1
ton生産するむこ必要な時間が5時間から3.45
時間になり,約30%短縮できる｡
写真2)製品1ton当りの生産コス†が70%近く低減するoPI10tO2

3)作業員を増やすことなく,生産量増加がはかれる｡

2

テスト用コポ‑ル･ミルMS‑18型
CoBa11･MillMS‑184)粉砕メディア摩耗量が少ないoなどのメ1)ソトがあることがわかった｡

10.

む

す

び

新しい形式の微粉酔および分散機として,コボ‑)レ･ミ
ルを紹介した｡本文に述べたように,粉砕ゾーンを狭いギャップで構成することにより,メディア間に強いせん断力を生じるものであり,従来の媒体澄群ミルのカテゴリーにとどまることなく,高帯占度液体の混合など,新しい応用分野を期待される｡
弊社本社工場技術開発センターーこ,テス†機として写真2に示したMS‑18型を設置しており,今後,各種データの蓄積忙努め,稿を改めて紹介したいと考えている｡〔参考文献〕
Vol.

1)尾崎義治:工業材料,
John:

31, No.

12,

p.

21.

W.

3)

(Netzscb社資料)
mi11
G. BGhler : Chem.
Vol. 54, No.
‑hg. ‑Tech.,TbeoryII
Schlichting : ‖Boundary･I.dyer

4)

GRAW‑BILL.

12"From血e

2)

p.

dru皿

mill

to

the

annular4,chamberp.

371.

(1968), Mc

500

Fryma社技術資料,

IS

Fry皿a社Bulletin

2/82.

Fryma社技術資料,

IS

131.

129

神鋼ファウドラー技報

Vol.

28

No.

2

(1984/6)