PSミ キサーの性能

In†roduc†ion

PSofMtXER

技術開発本部 粉体技術室
半田裕
Hirotosbi

Handa

毘d｡m
iFPT｡｡
谷
Toichi

MIXER

PS

awhichhas

granulatingastodevelopedof

impeller

mixer

under

combination

is introduced

Mixingbeenarealizeandchopper

vacuumor

えofproduces･In'‑this paper,aformixer

bypowderthestrongdisintegration,

and

COlor

difference

for theis also studied
characteristics
andimpeller
andmixing
chamber
volume.

shown

the

relationshipbetween2.

PSミキサーの混合特性

lronRedPS

MIXER

uslngofability

がinandake口十.
Taniguchi

force

shear

feature美of PS

MIXER

thefieldbfdrying.
is shown

mlXlngtest

Of

CaCO8Oxide.

Powerまmixing

byandofprecise

刺き近年,粉末成形品の機械的性質の向上,機能性複合材料の製造,ファイン化に伴う微粉砕物質の混合などのニーズ

power

consumption

2. 1半球形槽の効果､PSミキサーは槽内上部でのデッドスペースを無くし,から,より精密で高分散が可能な混合機が望まれている｡
PSミキサ‑は,高速回転する撹搾巽とチョッパ‑によ混合性能を向上させるため半球形槽を採用している｡槽上る複合作用により数種の粉体を短時間で,精密な混合を行

混合槽上部の形状を円筒形,円錐形,半球形とした場合のうことができる高速勇断型の混合機として開発された｡

着色度の経時変化を第2図に示す.着色実験は軽質炭酸カ

微量成分の均一混合,比重差のある粉体の高速混合のほかに,微量液体添加物の均一分散,フィラ‑などの開織混令,凝集物の解砕混合などに適しているo
さらケこPSミキ部の形状の遠いによる混合性能を着色度VLより比較した｡

ルS/ウム(白色)に1wt%の弁柄(赤色)を加え,撹拝巽(≒14.6として60o傾斜パドルを用い,巽回転数960rpm

サーの機構を活かして,造粒操作や真空乾燥も行うことがm/s)で運転した｡時間経過とともに混合が進むにつれ,炭酸カルIyウム中忙散在する赤色の弁柄が均一に分散さ可能である｡

れ,赤色が壊くなっていくo所定の時間毎にサンプリング

1.

し,混合開始前の炭酸カ)I,シウムに対する各サンプルの色

PSミキサーの機構

第1国VLPSミキサ‑の概略図を示すo混合槽内vL投入された数種の粉体は,槽底部に設けられた高速で回転する
Bag･filter

撹拝巽により,旋回運動を与えられ槽内壁に沿って掻き上げられる｡押し上げられた粉体は球形の槽上部内壁に沿っLidて槽の中心部へ反転し,全体として対流運動を繰り返す｡
粉体と鑑拝賀および槽壁,粉体相互間の相対速度差FLよって,粉体には強い勢断力が与えられ混合が促進される｡
さらに,槽側壁に設けられたチョッパーが,凝集した粉体を解砕しながら粉体に複雑な三次元運動を与え,より精｢Sightglass￣

Chopper
Motor

Contol･01 panel

Impel Iel･

Jacket/Vessel

密な混合を行うことができる｡また,槽上部が球形である
Outlet

ため混合槽内ケニデッドスペ‑スがなく,槽壁が常に流動す

Motorる粉体で更新されていくo撹拝巽のシ‑ル部には,粉体の噛み込みを避けるためエアシー)I,を毒乗用しているopsミキサ‑は,第1園に示すように撹拝巽昇降機構を備えることが可能なため,槽内の洗浄時に撹押葉を取り外Liftingすことなく,撹拝賀および槽底の清掃を容易に行うことが第1囲できる｡

Fig.

Vol. 86No.

2(1992/8)

deviceReducer

PSミキサ‑概略図
1

神鋼パンテツク技報

PSMIXER

2130503025a120[ゴ日20d<コ10q)
Ul=A)

U岳ゝ{q)

おE;

Condition

Power‑●‑

Paddle156rpm

1.5kW‑▲‑

Paddle246rpm

4.5kW

Paddle156rprn

1.7t洲
2.3kW

Symbol='てコ

15

Shapeofhead

レ

SymbolPower‑‑‑＋1‑‑

0.92kW

一■○O

CylindricalO)

Conica0.92kW

TI‑･b‑‑‑

Ⅲemispher catく⊃U‑lr‑0.90kW

I‑‑･+トー10103010100300

Timet

[sec】

10030300

着包皮比較テスト槽上部形状の影響

rig･ 2

Coloritlg

test;

Effecton

第3図

configuration

1 000000

3 000

1 000Timet

拝2固Chopper1960rpm

headof tipper

着色度比較テスト
Coloring[sec】

チョッパ‑の影響

Fig.

3

3.

PSミキサーの動力特性

test

Effect;of chopper

慣性力および一般に容器固定型混合機の動力は勢断力,重力の項から成り立っているが,重力の項は他の2項に比Iして無視でき,動力推算式は無次元式として(1)式の形でまとめられる1)｡

nq,)

∃

Np‑Kl･

NnI‑l＋K2

(1)

%兵r

R

第4囲
Fig.

4

PSミキサ‑
SchematicPS(1)式におけいま第4園VL示すPSミキサ‑で考えると,る動力数Npとレイノルズ数に相当する無次元数N甲はNp
Pg/pn8R2A7T (R ＋ r)
(2)

MⅨER‑

墓を着色度と定義し色差計(スガ試験機製)を用い色差を副足した｡
第2固から半球形が着色度も良く,また所要動力も低い

Nn( ‑ n2R2/gpiBe(3)で定義される｡
また(2), (3)式で使用した文字はニとがわかる｡なお,槽底部の形状忙ついて皿形鏡と半球

P:党拝動力とを比較したが,差異はみられなかった｡これらの実験結果より, PSミキサーの形状を低部を平皿形,上部を半球

p:試料嵩密度

A:巽投影面積(kg m/sec)(kg/m8)
(m2)

珍にした.

R:巽半径(m)し 2r:ボス半径
FL : tan少
He:仕込高さ(孤)チョッパーの効果

PS‑30塑(全容量340et)のPSミキサ‑を用い,撹拝翼のみの場合とチョッパーを併用したときの着色度を比較したo試料としては2.1と同様に炭酸カ)I,シウムと弁柄を召いた.チョッパ‑の混合性能に対する効果を見るためVL･￠ :安息角(m)である｡

テスllFL用いたミキサーは,

P S‑O2塑(全容畳23et),

党押葉は,同一回転数(156rpm)で運転し,チョッパー

p s‑o5塾(全容量50et),無しの場合とチョッパーを1960rpmで回転させた場合の旨色度を比較した結果を第3図に示す.なお,参考に撹群

いずれも形状相似の60o傾斜3枚パドル巽を使用した｡試料としては
軽質炭カ)I, (p‑0･42, d50‑2FL)

舞を高速回転(246rpm)で運転したときの結果も併記しf=｡この結果から,弁柄のような凝集性が強い粉体に対する混合操作KL̲は強い勢断力が必要であり,チョッパ‑の効果が短めて大きいことが判る｡
今まで行った種々の実験結果から,撹拝巽を低速で運転し,チョッパーを高速で違転することにより(1)撹粋巽モータの/J＼塑化を図るo(2)撹押葉だけでは高車断を与えられない物質を混合す

o8重炭
スーパーSを用いたop s‑30型(全容量340et)で,(〟‑1･37, d50‑5･5 〟)(p‑0･6年, d50‑Ail)

これらは一般市販用の炭酸カルシウム(丸尾カルシウム製)であるo試料の投入量と撹拝襲回転数を変化NMを計算させ,撹拝動力を測定した｡実験値からNp,しプロットしたものを第5国中こ示すo図より,る｡(3)チョッパーによって与えられる発熱は,撹拝巽に比NpccNn(￣0･6(4)べ,非常紅少ないので,熱に敏感な物質を混合する｡などの場合にチョッ/i‑の効果が発揮される｡
22の相関関係がみられる｡

神鋼パンテツク技報

Vol. 86No.

2 (1992/8)

10010＼＼＼忘㌔■一11aa

23Lt

50Lt
O.1340Lt

CaCO31Light

0Super‑S

A'

CaCO31Light【】

Super‑S栄

CaCO3･08●

CaCO3‑Light▲

Super‑Sl)(A) : Raw

powder

0.010.001

0.1

10N班

第5園
Fig.

[‑]

動力数Npと撹拝vイノルズ数NMの関係
5RelationshipbetweenNpand(B) : GranuratedNh(powder

写真1100Pl10tO.

505hC)▲a(⊃P･ll

120304050ー･■‑･･･

15m/s

‑▲‑

20m/s

PSMⅨER

1005001)真空混合
空気酸化性のある物質または粉塵爆発の恐れのある物質等の混合に潜いては,槽内を減庄し,美空下で混合するこ

1000

Vcapacity ofvess占l [Lt]とが有効である｡
また,非常に嵩密度が小さく,撹群動力をかけにくい籾

槽容量と動力の関係
6on

る｡

10m/s

,.‑:メ
ニ:/
10Fig.

test

ー●‑････････････
●

0.5

第6図

Granuratingなどの単なるミキシングだけでなく,繊維状物質の開放,微粒子凝集物の解砕混合,真空下での混合などが可能であ/●h1

PSミキサーは,微量添加剤の混合,コンパウンド原料://号loPSミキサ‑での造粒テスト

Relationshipbetweencapacity

体ほ,真空下で混合することにより粉体層中の空気を取りof vessel

除くため見掛けの嵩比重が大きくなり,混合むこ必要な秀断
試料物性は同一で,周速一定,幾何学的に相似である条
件でスケールアップを考え,力を有効に与えることができる｡さらに,ポーラスな物質(4)式を変形すると,に対する顔料等の合皮にも有効である｡

P∝R2.6(5)2)解砕混合微粉になればなるほど一般紅顔集性は大きくなる.このため勇断力の弱い混合機ではだまになったり,完全に混合さらに槽容量Ⅴ(m3)を用いて変形するとできず未分散のまま残り所望の混合物が得られない場合がしばしば見受けられるoP

cx=VO･87(6)となり,モ‑タ動力は槽容量の0.87乗に比例することになる｡

PSミキサ‑においてはチョッ/ヾ‑を高速で回転することにより,凝集性粉体の解砕を布い,良好な混合物を生成することができる｡
4. 2 造粒PSミキサーは,その機構を利用して造粒磯としても傍用できる｡一例としてPS‑05型(撹拝巽:この関係を確認するため紅代表的粉体として,軽質炭酸カ)I,シウム(p‑0･42)を用い,槽容量18et,340etの各機種で周速を10m/s,15m/s,23et,60o債斜3枚ノ+50et,ド/レ,回転数250rpm,チョッパーなし)により,試料と20m/sとしてして軽質として軽質炭酸カルシウム6kg,バインダとし運転したときの槽容量と所要動力の関係を第6図に示す.てPVA2.5%水溶液2kgを用い,造粒テストを行った際に得られた生成物を写真1に示す｡
PSミキサ‑では‑これより,般的に重質の球形造粒物が得られる｡混合後の備析防止,Poc

VO･87となり,式(6)と同様の結果となった｡

4.
4.

PSミキサーの適用例
1混合Tot. 86 No.

(7)ノ､ンドリング時の粉立ち防止等に造粒操作が適用される.
4. 3
乾燥
psミキサーを乾燥機として利用した例を紹介する.詳
1表に示す条件で,炭酸カ/I,シウムの乾燥を行ったとこ
ろ,第7図に示すように約5分の運転で初期値2%の合力2(1992/8)

神鋼パンテツク技報

2:

第1表
Table

1

Test

equipment

J.+

Test

samp一ePS‑05

塗1.5
USample喜1lmpeller:⊃Pressure.E9

Temperature

芸O15

Mixing
Purge

uolO
Time

power

torr

130 oC(Steam)

3.5‑6.5kW

20 et/minair

20

PSミキサ‑での乾燥テスTI

Fig.

Dryingtestof jacket

410′‑110

[min]

第丁園
7500 rpm

revollユtion
in vessel

qJ
ゝ+Super ‑S23.0 kg

capacityonPS

樹月旨分野:コン/くウンド原料の混合･カラ‑1)ンダ,顔MIXER料の分散,フィラーを開織し樹月旨中むこ分散,樹月旨のゲレーション造粗;が0.1%以下になった｡これは,外套からの加熱と撹拝

金属分野:アTtマイズ粉,ア/レミ粉,その他重金属の混∈の回転による撹拝熱の発生に加え,槽内の粉体が高速でi環しているため,伝熱効率が橿めて良いことV‑よる.

PSミキサーの用途
psミキサーの実施例を分野別FL分類すると次のようFL

･･合む

すび

psミキサーの混合･動力特性とその適用例についていくつか紹介させて戴いた.これらの例が読者各位の馴こ止:る｡

まり何らかの参考とならんことを期待しているo同時にP

食品分野:香料の分散,食品添加剤の混合

sミキサーP

医薬分野:薬品添加剤,安定剤の混合および造粒S‑05塾を弊社技術研究所内粉体実験室に設置しており,各位の新たなる用途開発や,技術チャVンジ

化学分野:酸化チタン,炭酸カルS'ウムなどの混合およvL̲御協力させて戴ける機会が与えられんことを希望していび乾燥る｡

嚢業分野:建材原料,ガラス原料,セメソ†材などの混合,混練,造粒r4〔参考文献〕
1)宮南啓:化学装置,

神鋼パンテツク技報

23,(1), 75(1981)

Vol.

86

No.

2(1992/8)