JPH11276877A - 滴下成形方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小さな粒子の直径の均一性を、安い費用で達
成できる粒子の滴下成形方法及び装置を提供する。 【解決手段】 滴下成形機１０は、大気圧に保たれ、流
動性の化学製品が導入される内部室３０を形成している
回転スクリーン１４を含んでいる。スクリーンの厚さは
非常に薄く、これが動くと、室内の圧力部材４０に流動
性化学製品が衝突して流体圧力が生成され、スクリーン
の開口６０を通って化学製品を押し出し、点滴を形成し
て搬送表面上に移す。この搬送表面上で点滴は固化して
粒子になり、そこから取り出されて収集される。スクリ
ーンは、光化学的にエッチングされたか、又はレーザで
穴明けされた金属板より形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液状の化学製品を
小さな粒子に成形する滴下成形方法及びその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液状の化学製品を小さな粒子に成形する
ことは、従来から行われている。そのようなことは、例
えば、薬剤、調味料、芳香剤、合成洗剤、酸化防止剤、
樹脂安定剤、界面活性剤、栄養剤及び他の化学製品間の
食用脂肪等の製造で行われている。

【０００３】そのような粒子を製造する共通の方法は、
所謂滴下成形機によるものであり、これは、例えばフロ
エスク氏の米国特許第４，２７９，５７９号に開示さ
れ、ステータと称される静止の内筒と回転する外ドラム
とを備えている。ステータは、流動性の化学製品を容れ
る内部室を形成し、粘度及び所望の流量にもよるが、他
の変数間で大気圧よりもはるかに低い圧力、例えば平均
３５〜１００psi(約０．２４〜０．７０気圧）に維持さ
れている。ステータは、６時の時計位置に配置された１
列の穴を有している。ステータ上を回転するように設け
られている外ドラムは、その全周囲に延在している穴の
列を有している。穴は、機械のドリルを用いる穴明け工
程で形成され、かなりの製造コストがかかり、かつ他の
形状が好ましいときでさえ、断面円形の粒子の製造を余
儀なくされる。

【０００４】外ドラムの回転中、その穴の列は、６時の
時計位置を通過し、それによってステータの穴の列と垂
直方向に整列するようになる。それが起きると、内部室
内の圧力が、整列した穴を通って流動性の化学製品を押
し出し、例えばベルト、筒状体又はウエブ、のような搬
送表面上に点滴の形で置かれるようになる。この点滴
は、搬送表面で固化し粒子となり、最後にはそこから取
り出される。

【０００５】そのような装置が、かなり大きな粒子、例
えば直径３〜１２mmの粒子を作るのに用いられる場合、
連続する粒子の直径の均一性が、比較的に維持される。

【０００６】しかしながら、より小さな粒子を作る場合
には、直径の均一性は急激に低化する。この低下が、こ
の種の粒子の製造に関する問題となっている。例えば、
薬剤の製造において、均一な粒子の大きさが、適切な投
薬を保証するのに必要である。

【０００７】更にまた粉末合成洗剤の製造において、添
加剤がこの合成洗剤に混合される。添加剤粒子の大きさ
の均一性が、包装における固体−分離を防止するのに望
ましい。

【０００８】そのうえ更に、合成樹脂の中には、その製
造において安定剤を加えなければならないものがある。
この安定剤は、粒子の形で供給され、合成樹脂ときちん
と結合するために溶けなければならない。この溶融は、
しばしば押出機で行われる。もし安定剤の粒子が大きす
ぎるなら、押出機の胴部は、粒子がきちんと溶かされ
て、合成樹脂との均質な混合を達成するのを保証するた
めに、大きくされる。もし均質性が達成されないなら
ば、もっと多量の添加剤が、合成樹脂中をくまなく、添
加剤を行きわたらせるために供給されなければならな
い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】それ故、小さな粒子、
特に直径が約０．０６〜３．５mm又は断面積が約０．０
１〜１０mm² の範囲の粒子を作る場合に、かなり費用の
かからない方法で直径の均一性を達成することが望まし
い。また丸以外の形の粒子を製造できることが望まし
い。

【００１０】本発明者は、より小さな粒子を滴下成形機
で作る場合に、何故粒子の直径の均一性が低下するかを
知見し、この問題を克服するために、滴下成形方法及び
その装置を改良した。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、流動性の化学
製品を粒子に成形するための滴下成形装置に関する。こ
の装置は、可動のスクリーンを備えており、このスクリ
ーンは、０．１〜１．２mmの厚さがあって、実質的に大
気圧に保たれた内部室を形成している。この室は、流動
性の化学製品を収容するのに用いられる。スクリーン
は、この室から流動性の化学製品を流出するために、そ
こを通るように形成された開口を有している。駆動部材
が、スクリーンを動かすために、スクリーンに操作可能
なように接続されている。圧力部材が、スクリーンの内
表面の下部に隣接した室内に配置され、スクリーンが回
転すると流体圧力を生成し、開口を通って流動性の化学
製品を押し出し、点滴を形成する。搬送表面がスクリー
ンの下に配置され、点滴がその上で搬送され、固化して
粒子になる。収集機が、搬送表面から粒子を収集するた
めに設けられる。好ましくは、スクリーンは、水平軸の
回りを回転可能な筒状体を備えている。

【００１２】本発明はまた、流動性の化学製品から粒子
を成形する方法に関する。この方法は、内部室を形成す
るスクリーンを提供する段階を備えており、スクリーン
は、０．１〜１．２mmの範囲の厚さがあり、そこを通り
抜けるように形成された開口を有している。流動性の化
学製品が、実質的に大気圧の下で室内に収容されてい
る。スクリーンが動かされると、流動性の化学製品は、
圧力部材により流体圧がかけられ、開口を通って流さ
れ、流動性の化学製品から点滴を形成する。この点滴
は、スクリーンの下に配置されている搬送表面上に置か
れ、その上で点滴は固化し、粒子となる。それからその
粒子は、搬送表面から取り出される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の目的及び利点は、同様の
構成要素には同様の番号を付してある添付の図面を参照
して、好ましい実施の形態の以下の詳細な説明から明ら
かになるであろう。

【００１４】図１には、支持ローラ１３Ａ，１３Ｂの回
りを駆動されるベルト１２のような搬送要素上に、流動
性の化学製品を点滴の形で押し出すための滴下成形装置
１０が示されている。代りに、搬送要素は筒状ドラムを
備えることも可能である。押出装置１０は、以下に詳細
に説明するように、開孔されたスクリーンの形をした筒
体１４を備えている。

【００１５】スクリーン１４の長手方向の対向する端部
は、それぞれの端リング１６，１８に固定されている。
各々の端リング１６，１８は、軸受２２により円形の支
持板２０又は２１の外周上に設置され、それにより端リ
ングとスクリーン１４とは、このスクリーンの共通の中
心軸Ａの回りを一緒に回転することができる。各々の支
持板２０，２１は、据付ピン２６によって、それぞれの
垂直の支持腕部材２４（唯１つの支持腕部材２４が示さ
れている）に支持されている。

【００１６】スクリーン１４は内部室３０を形成してい
る（図２）。支持板２０の少なくとも一方は、流動性の
化学製品ＦＣを内部室３０に導入するために、供給管３
４が延在する開口３２が設けられている。供給管の一部
は、軸Ａに平行に内部室３０内に延在し、その下側に沿
って１つ又はそれ以上のスロットが設けられ、この室３
０の底部に貯める流動性の化学製品ＦＣを内部室に供給
する。

【００１７】スクリーン１４の内側表面の下部を押圧す
る弾力性のへら状部材４０（又は図４のような堅い鋼棒
７１）のような圧力部材が、この室３０内に配置されて
いる。このへら状部材４０は、長手方向の軸Ａに平行な
室３０内を延在していて、長手方向に間隔があけられた
腕４２（唯１つの腕４２のみが示されている）に支持さ
れている。この腕４２は、支持板２０，２１に形成され
たそれぞれの穴４６を通って室３０内に突出しているそ
れぞれの担持部材４４に支持されている。へら状部材４
０は、支持ローラ４１より上に位置している。

【００１８】軸Ａの回りのスクリーン１４の回転は、端
リング１８に配置されたリング歯車５４と噛合するピニ
オン歯車５２を駆動する駆動モータ５０によるような適
当な方法で行われる。重要なことには、室３０の内部圧
力は実質的に大気圧であり、スクリーンは、そこに形成
された非常に浅い（短かい）開口を有している（図３を
参照）。

【００１９】この大気圧は、周囲の大気圧に室３０を連
通する穴３２，４６を端板２０，２１に設けることによ
って達成される。浅い開口は、０．１〜１．２mmの範囲
の厚さを有する非常に薄い鋼板により形成される薄いス
クリーン１４を使用することで達成される。スクリーン
は、例えば従来の光化学のエッチング処理によって、こ
こに形成された開口６０を有しており、これにより、開
口は、連続した非常に均一な断面積を有している。開口
は、約０．０１〜１０mm² の範囲の断面積を有してい
る。もし開口が円形であるなら、それらは、約０．０６
〜３．５mmの範囲の直径を有している。

【００２０】実質的に大気圧と、短い開口及び圧力部材
の上記の組み合わせの結果、流動性の化学製品は、スク
リーンから流出されるときに非常に均一な圧力降下を受
け、その圧力はほとんど圧力部材による押し出しによっ
て生じる。（圧力の比較的にささいな量は、室３０内の
流動性物質の滞留量の重量によって生じる。）このこと
が、内ドラムの内部が、前述したように大気圧より非常
に低い圧力、例えば３５〜１００psi(約０．２４〜０．
７０気圧）に保たれ、かつ流動性物質が整列した穴によ
って形成された、例えば２．０mmの比較的に長い通路を
移動する必要がある従来の滴下成形機とは、異なってい
る。そのような従来の滴下成形機では、流動性の化学製
品はその流出中に様々の圧力降下を受け、それらの圧力
降下が、より小さな粒子の製造中に、連続する粒子にか
なり不十分な直径の均一性が存在する最大の理由である
と考えられていた。

【００２１】対照的に、本発明は、大気圧に保たれた室
を形成する薄いスクリーンを採用しており、流動性の化
学製品は、圧力部材により生成される流体圧力によっ
て、スクリーンを通って押し出される。

【００２２】流動性の印刷インキを収容する大気圧室を
形成している薄い回転スクリーンと、スクリーンの短い
開口を通って化学製品を押し出す流体圧力を生成する圧
力部材との組み合せは、化学インキが搬送媒体上に置か
れ、そこに恒久的に接着している印刷技術において、古
くからあるものである。本発明者は、そのような印刷技
術が、従来の滴下成形機よりも実質的に費用が安い装置
によって、高精度の粒子が形成できる滴下成形機の技術
に応用できることを見い出したものである。

【００２３】本発明の作用によれば、流動性の化学製品
ＦＣは、管３４を通ってスクリーン１４の内部室３０に
供給される。流動性の化学製品は、へら状部材４０の上
流側に滞留する（即ちスクリーン１４とコンベア１２の
移動に関して上流に）。この室３０は大気圧に保たれて
いる。

【００２４】流動性の化学製品の粘度は、化学製品がス
クリーンの開口を通って重力で流出しないような十分な
高さを有している。しかしながら、スクリーンが回転す
ると、流動性の化学製品は一緒に移動し、へら状部材４
０に衝突して、化学製品を開口６０を通って押し出す流
体圧力が生成される。流動性の化学製品は、流通中、わ
ずかの圧力降下を受け、点滴６２の形で搬送表面１２′
（コンベアベルト１２によって形成された）上に移さ
れ、素早く固化して粒子になる。最後には、この粒子
は、例えばベルトがローラ１３Ｂの回りを移動する際
に、スクレーパーのブレード６４によってベルトから掻
き落されることによって、その表面１２′から収集され
る。

【００２５】典型的には、スクリーンの開口内にある残
りの化学製品が、固化してスクリーンを詰まらせるのを
防止するために、スクリーンの回りの極く近くの外部に
延在している加熱されたフード（図示されていない）が
設けられている。

【００２６】本発明の結果、かなり費用の安い装置（従
来の滴下成形機に比べ）が、採用でき、連続する粒子の
高均一な断面を有する小さな粒子を形成することができ
る。本発明は、これらに限定するものではないが、薬
剤、調味料、芳香剤、合成洗剤、酸化防止剤、樹脂安定
剤、界面活性剤、栄養剤及び食用脂肪のような食用物質
を含んだ多くの型の化学製品の粒子を形成するのに有用
である。

【００２７】搬送表面１２′が上述のようにベルトによ
って形成されるが、代りに筒状ドラム、又は一方のロー
ルから巻きが解かれ、他方のロールに巻き取られるクラ
フト紙のウエブを備えていてもよい。もしベルトが搬送
表面を形成するのに用いられるなら、それは、金属、マ
イラー（デュポン社の商標、ポリエチレンテレフタラー
トフィルム）、紙、テフロン被覆生地、シリコン又は様
々のこれらの又は類似の物質の合成物及び組み合せ物か
ら作ることができる。このベルトは、点滴の固化を促進
する冷却ロールを越えて移動する。

【００２８】もしドラムが搬送表面を形成するのに用い
られるなら、そのドラムは、適切な付着と剥離の特性を
付与するために、様々の物質で被覆される。特に、その
ドラムは、その表面に被覆されるか、又は貼り付けられ
た非常に薄い断熱層を有する。いくつかの例では、この
断熱層は、望ましい表面特性を与えるために、別の層で
被覆されるか又は覆われる。使用の場合、この薄い断熱
層は、溶融物の転移点の直前まで一般にフラシュ（瞬
間）加熱される。こうして断熱層は、溶融物がスクリー
ンからドラムへと優先的に移動を起こすのに必要とされ
る短い時間だけ熱い。それから、ドラムの熱容量が、粒
子を固化するのに十分に迅速に薄い断熱層を冷却し、そ
れにより、粒子は包装のために排出される。そのような
フラッシュ加熱の付与は、溶融物の凝固点より上か、又
はドラムから包装まで粒子を効率的に、急速に固化及び
搬送できる溶融物の凝固点の極く近くに暖い表面を必要
とする製品用ベルトを用いる別の解決策を引き起こして
いる。これらに限定されるものではないが、熱空気、赤
外線、マイクロ波又は誘導及び伝導型を含む様々の加熱
源が、ドラムの外層を迅速に加熱するのに想定できる。

【００２９】搬送表面から粒子を取り出すのに、スクレ
ーパーのブレードを使用する代りに、搬送表面は、粒子
を取り除くのに、鋭い曲部を回って搬送してもよい。ス
クリーン１４の開口が、光化学的なエッチング処理によ
って形成されるように前述されているが、代りにレーザ
によって穴明けしてもよい。筒状形のスクリーンを採用
する代りに、スクリーンは、間隔をあけて設けられたロ
ーラの回りを回る長円（卵形）の通路内を移動するエン
ドレスベルトの形態でもよく、それにより、ベルトの下
部の水平の行程が、搬送表面より上方で、これに平行に
配置される。流動性の化学製品は、ベルトの下部の行程
上に載せられ、圧力部材によってベルトの開口を通って
押し出される。

【００３０】圧力部材は、可撓性のへら状部材の形で開
示されている。代りに圧力部材は、化学製品をスクリー
ンを通って押し出す流体圧力を生成するために、スクリ
ーンの内表面より上方であるが、非常に近接して間隔を
あけられた下方端部を有する堅い鋼棒７１（図４）を備
えてもよい。代りに、ローラが圧力部材として用いられ
てもよい。

【００３１】この開示の滴下成形機は、削ぎ取ること
（フレーキング）及びすり砕くこと（グラインディン
ク）又は噴射により冷却固化すること（プリリング）に
代えることもできる。これは、高粘度、柔軟性又は毒性
のような物質の特性によって、プリリング又はグライン
ディングが困難な場合に、有効である。また、この滴下
成形機は、プリリング又はグラインディングと対照的な
優れた形を作り出す傾向がある。グラインディングと関
係する埃りを含んでいないし、プリリングより良好な均
一性が生み出せる。

【００３２】本発明は、好ましい実施の形態に関連して
説明しているが、当業者であれば、特許請求の範囲に記
載されたように、本発明の精神及び範囲を逸脱すること
なく、付加や、削除や、変更及び交換が可能なことは、
特に記載されなくても理解できるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、搬送ベルトの上方に配置された本発明
の滴下成形装置の上方からの斜視図である。

【図２】図２は、流動性の化学製品の点滴が搬送ベルト
上に置かれる場合の図１に示された装置の縦断面図であ
る。

【図３】図３は、本発明の筒状スクリーンを押している
へら状部材の形をした圧力部材の部分拡大図である。

【図４】図４は、圧力部材の別の形態を示している図３
と同様の図である。

【符号の説明】

１０…滴下成形装置（押出装置） １２…ベルト １３Ａ，１３Ｂ…支持ローラ １４…スクリーン（筒状体） １６，１８…端リング ２０，２１…支持板（端板） ２２…軸受 ２４…支持腕部材 ２６…ピン ３０…内部室 ３２…開口 ３４…供給管 ４０…圧力部材（へら状部材） ４２…腕 ４４…担持部材 ４６…穴 ５０…モータ ５２…オピニオン歯車 ５４…リング歯車 ６０…開口 ６２…点滴 ７１…堅い鋼棒

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動性の化学製品を粒子に形成するため
   の滴下成形装置において、この装置が、 可動のスクリーンであって、このスクリーンが、実質的
   に大気圧に保たれ、流動性の化学製品を収容するのに適
   した内部室を形成していて、０．１〜１．２mmの範囲の
   厚さよりなり、この室から流動性の化学製品を流出させ
   るために、そこを通るように形成された開口を有してい
   るスクリーンと、 スクリーンを動かすために、スクリーンに操作可能に接
   続された駆動部材と、 スクリーンの内表面の下部に隣接した該室内に配置され
   た圧力部材であって、この圧力部材が、スクリーンが圧
   力部材に対して動くにつれ流体圧力を生成し、流動性の
   化学製品を開口を通って押し出し、点滴を形成するため
   の圧力部材と、 スクリーンの下に配置された搬送表面であって、点滴を
   受け取り、その上で固化して粒子にするための搬送表面
   と、かつ搬送表面から粒子を取り出し、収集する収集器
   と、 を備えている滴下成形装置。
2. 【請求項２】 スクリーンが水平軸の回りを回転可能な
   筒状体であるところの請求項１に記載の滴下成形装置。
3. 【請求項３】 スクリーンが、光化学的にエッチングさ
   れた開口を有しているところの請求項１又は２に記載の
   滴下成形装置。
4. 【請求項４】 圧力部材が弾性的なへら状部材であると
   ころの請求項１に記載の滴下成形装置。
5. 【請求項５】 圧力部材が堅い棒であるところの請求項
   １に記載の滴下成形装置。
6. 【請求項６】 搬送表面が、コンベアベルトの表面であ
   るところの請求項１に記載の滴下成形装置。
7. 【請求項７】 収集器が、搬送表面から粒子を掻き取る
   スクレーパーを含んでいるところの請求項１に記載の滴
   下成形装置。
8. 【請求項８】 各々の開口が、約１０mm² 以下の断面積
   を有しているところの請求項１に記載の滴下成形装置。
9. 【請求項９】 各々の開口が、約３．５mm以下の直径を
   有しているところの請求項１に記載の滴下成形装置。
10. 【請求項１０】 流動性の化学製品を粒子に成形する方
    法において、この方法が、以下の段階、 Ａ）内部室を形成するスクリーンであって、このスクリ
    ーンが、０．１〜１．２mmの範囲の厚さで、そこを通る
    ように形成された開口を有しているスクリーンを用意す
    る段階と、 Ｂ）実質的に大気圧である該室の中に流動性の化学製品
    を収容する段階と、 Ｃ）流動性の化学製品を点滴に成形するために、流動性
    の化学製品を開口を通って押し出す流体圧力を形成する
    圧力部材に、流動性の化学製品を衝突させるためにスク
    リーンを動かす段階と、 Ｄ）スクリーンの下に配置された搬送表面上に点滴を置
    いて、その上で該点滴を固化し、粒子にする段階と、 Ｅ）搬送表面から粒子を取り出し、収集する段階と、を
    備えている粒子の成形方法。
11. 【請求項１１】 前記段階Ａが、水平軸の回りを筒状の
    スクリーンを回転させることを備えているところの請求
    項１０に記載の粒子の成形方法。
12. 【請求項１２】 前記段階Ｃが、弾性的なへら状部材の
    形をした圧力部材に流動性の化学製品を衝突させること
    を更に含んでいるところの請求項１０に記載の粒子の成
    形方法。
13. 【請求項１３】 前記段階Ｃが、スクリーンの内表面よ
    り上方に接近して間隔をあけて設けられた堅い棒の形を
    した圧力部材に、流動性の化学製品を衝突させることを
    更に含んでいるところの請求項１０に記載の粒子の成形
    方法。