粉体处理装置和粉体处理方法
【专利摘要】在反应容器内，设有处理用空间。在反应容器的下端部，设有一个气体导入口。在一个气体导入口，安装有分散板。在反应容器的下部侧面，设有另一个气体导入口。在反应容器内的分散板上，容纳作为被处理物的粉体。分散板构成为气体能够通过且粉体不能通过。氮气从一个气体导入口通过分散板而导入处理用空间，并且，处理用气体从另一气体导入口不通过分散板就导入处理用空间。
【专利说明】粉体处理装置和粉体处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及进行粉体的处理的粉体处理装置和粉体处理方法。
【背景技术】
[0002]一直以来，使用氟气等处理用气体来进行粉体的处理。为了提高处理效率，要求使处理用气体和粉体效率良好地接触。在专利文献I所记载的碳纳米构造体粉末的处理方法中，将例如氟化气体用作处理用气体(反应气体)而进行碳纳米构造体粉末的表面处理。在该情况下，将运载气体从反应器的下段部通过过滤器而供给至反应器内，由此，在反应器内形成有运载气体向着上方流动的流动化区域。在该状态下，处理用气体从反应器的下段部通过过滤器而供给至反应器内。由此，在流动化区域，能够使碳纳米构造体粉末和处理用气体效率良好地接触。
[0003]专利文献1:日本特开2005-1980号公报。
【发明内容】
[0004]发明要解决的课题
然而，在上述的处理方法中，由于将处理用气体与运载气体混合，以被稀释的状态供给至碳纳米构造体粉末，因而不能充分地提高碳纳米构造体粉末的处理效率。为了提高处理效率，考虑提高处理用气体的浓度。然而，作为处理用气体，大多使用反应性高的气体。在使用那样的处理用气体来处理粉体的情况下，如果提高处理用气体的浓度，则发生粉尘爆炸的可能性变高。特别是，在使粉体流动化的情况下，由于因摩擦而产生静电，因而容易发生粉尘爆炸。因此，为了确保安全性，有必要降低处理用气体的浓度，粉体的处理效率下降。
[0005]本发明的目的是，提供能够确保安全性并同时充分地提高粉体的处理效率的粉体处理装置和粉体处理方法。
[0006]用于解决课题的方案
(I)根据本发明的一个方面的粉体处理装置，是由处理用气体进行作为被处理物的粉体的处理的粉体处理装置，具备具有容纳粉体的处理用空间的反应容器，在反应容器的第I位置设有用于将处理用气体导入处理用空间的第I气体导入部，在反应容器的与第I位置不同的第2位置设有用于将稀释气体导入处理用空间的第2气体导入部。
[0007]在该粉体处理装置中，在反应容器的处理用空间容纳粉体。将处理用气体从反应容器的第I气体导入部导入处理用空间，将稀释气体从反应容器的第2气体导入部导入处理用空间。在该情况下，能够由稀释气体使粉体在处理用空间内流动。由此，能够效率良好地使处理用气体与粉体接触，能够提高粉体的处理效率。
[0008]另外，在处理用空间中，处理用气体被稀释气体稀释，因而整体上将处理用气体的浓度维持得较低。由此，防止粉尘爆炸的发生，确保安全性。另一方面，由于第I和第2气体导入部分别设在互相不同的第I和第2位置，因而能够将处理用气体和稀释气体分别个别地导入处理用空间。由此，能够使被稀释气体稀释之前的高浓度的处理用气体与粉体接触。因此，能够确保安全性并同时充分地提高粉体的处理效率。
[0009]此外，上述稀释气体，只要是能够稀释处理用气体且能够使粉体流动的气体即可，优选为不对粉体的处理造成影响且不发生爆炸那样的反应性低的气体。另外，稀释气体也可以是由多种气体构成的混合气体。
[0010](2)第2气体导入部也可以设在处理用空间的下部，使得稀释气体向着上方导入处理用空间。
[0011]在该情况下，在粉体由于重力而聚集于处理用空间的下部的状态下，稀释气体从处理用空间的下部向着上方导入。由此，能够使粉体的整体容易地流动。因此，能够进一步效率良好地且均匀地处理粉体。
[0012](3)粉体处理装置也可以还具备通气部件，该通气部件设在第2气体导入部，构成为稀释气体通过且粉体不通过。
[0013]在该情况下，由于在第2气体导入部设有通气部件，因而通过从第2气体导入部将稀释气体导入，从而防止粉体留在通气部件上。因此，防止粉体由于与处理用气体的反应而固结于通气部件，并且，防止在通气部件上过剩地处理粉体。由此，能够均匀地处理粉体的整体。
[0014]特别是，在第2气体导入部设于处理用空间的下部的情况下，粉体由于重力而聚集在通气部件上。即使在该情况下，也通过从第2气体导入部将稀释气体导入，从而防止粉体留在通气部件上。因此，防止粉体向通气部件的固结和一部分的粉体的过剩处理，能够进行粉体整体的均匀的处理。
[0015](4)粉体处理装置也可以还具备将振动施加至反应容器的振动产生装置。
[0016]在该情况下，反应容器振动，由此，粉体在处理用空间中进一步流动。由此，能够使处理用气体进一步效率良好地与粉体接触，能够进一步提高粉体的处理效率。
[0017](5)处理用气体也可以含有氟气。
[0018]在该情况下，由于处理用气体被稀释气体稀释，因而将处理用空间整体的氟浓度维持得较低。由此，防止粉尘爆炸的发生，确保安全性。另一方面，由于将处理用气体和稀释气体个别地导入处理用空间，因而能够使氟浓度高的处理用气体与粉体接触。因此，能够确保安全性并同时充分地提高氟气对粉体的处理效率。
[0019](6)根据本发明的另一方面的粉体处理方法，是由处理用气体进行作为被处理物的粉体的处理的粉体处理方法，具备:将粉体容纳于反应容器的处理用空间的工序；和将处理用气体从设在反应容器的第I位置的第I气体导入部导入处理用空间并将稀释气体从设在反应容器的与第I位置不同的第2位置的第2气体导入部导入处理用空间的工序。
[0020]在该粉体处理方法中，在反应容器的处理用空间容纳粉体。将处理用气体从反应容器的第I气体导入部导入处理用空间，将稀释气体从反应容器的第2气体导入部导入处理用空间。在该情况下，能够由稀释气体使粉体在处理用空间内流动。由此，能够效率良好地使处理用气体与粉体接触，能够提高粉体的处理效率。
[0021]另外，在处理用空间中，处理用气体被稀释气体稀释，因而整体上将处理用气体的浓度维持得较低。由此，防止粉尘爆炸的发生，确保安全性。另一方面，由于第I和第2气体导入部分别设在互相不同的第I和第2位置，因而将处理用气体和稀释气体个别地导入处理用空间。由此，能够使被稀释气体稀释之前的高浓度的处理用气体与粉体接触。因此，能够确保安全性并同时充分地提高粉体的处理效率。
[0022]此外，处理用气体的浓度，考虑到安全性和处理效率，优选适当调整为在处理用空间中最终不发生粉尘爆炸那样的值。
[0023](7)处理用气体也可以含有氟气。
[0024]在该情况下，由于处理用气体被稀释气体稀释，因而将处理用空间整体的氟浓度维持得较低。由此，防止粉尘爆炸的发生，确保安全性。另一方面，由于将处理用气体和稀释气体个别地导入处理用空间，因而能够使氟浓度高的处理用气体与粉体接触。因此，能够确保安全性并同时充分地提高氟气对粉体的处理效率。
[0025]发明的效果
依据本发明，能够确保安全性并同时充分地提高粉体的处理效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的粉体处理装置的构成的示意性的侧面图。
[0027]图2是示出比较例所使用的粉体处理装置的构成的示意性的截面图。
【具体实施方式】
[0028]以下，参照附图，同时，对本发明的实施方式所涉及的粉体处理装置和粉体处理方法进行说明。
[0029](I)构成
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的粉体处理装置的构成的示意性的侧面图。如图1所示，粉体处理装置100具备气体供给部I和反应容器2。气体供给部I由多个弹簧3支撑。在气体供给部I，安装有多个振动产生装置V0。各振动产生装置VO包括例如振动电动机。各振动产生装置VO进行动作，由此，气体供给部I和反应容器2振动。另外，在气体供给部1，连接有气体供给管5。不活泼气体作为稀释气体通过气体供给管5而供给至气体供给部I。在本实施方式中，将氮(N2)气用作稀释气体。在气体供给部I的上表面，设有气体吹出口 la。通过气体供给管5而供给的氮气从气体吹出口 Ia吹出至上方。
[0030]反应容器2具有上下延伸的大致圆筒形状。在反应容器2内，设有处理用空间SP。在反应容器2的下端部，设有气体导入口 2a。以气体导入口 2a与气体供给部I的气体吹出口 Ia重叠的方式，将反应容器2安装于气体供给部I的上表面。在气体导入口 2a，安装有分散板(通气部件)4。在处理用空间SP中，在分散板4上容纳有作为被处理物的粉体10。作为粉体10，使用能够由气体处理的有机物或无机物，例如，使用树脂粉、陶瓷粉或金属粉。更具体而言，使用由聚酯树脂、聚乙烯树脂或丙烯树脂等构成的树脂粉或颜料等。分散板4具有网眼状或多孔物质状的构造，使得气体能够通过且粉体10不能通过。从气体供给部I的气体吹出口 Ia吹出的氮气从气体导入口 2a通过分散板4而导入反应容器2内，从反应容器2的下端部向着上端部流动。分散板4优选具有整流功能，使得稀释气体通过气体导入口 2a的横截面整体而均匀地导入处理用空间SP。该分散板4使得粉体在处理用空间SP中容易更均匀地流动。
[0031]在反应容器2的下部侧面，设有气体导入口 2b。气体导入口 2b比气体导入口 2a更位于上部。在气体导入口 2b，连接有气体导入管6。处理用气体通过气体导入管6而从气体导入口 2b导入。在本实施方式中，作为处理用气体，使用由氟(F2)气、氧(O2)气以及氮(N2)气构成的混合气体。在反应容器2的上端部，连接有排气管7。气体通过排气管7而从反应容器2排出。从反应容器2排出的气体被废弃或再次利用。在所使用的气体有害的情况下，也可以在该排气管7设置使气体无害化的处理装置。
[0032](2)粉体的表面处理
在图1的粉体处理装置100中，进行容纳于反应容器2的处理用空间SP的粉体10的表面处理。以下，对其详细情况进行说明。
[0033]在粉体10容纳于反应容器2内的分散板4上的状态下，氮气从气体导入口 2a通过分散板4而导入处理用空间SP，并且，处理用气体从气体导入口 2b不通过分散板4就导入处理用空间SP。另外，各振动产生装置VO进行动作，由此，气体供给部I振动。与此相伴的是，振动施加至气体供给部I上的反应容器2。振动产生装置VO最终使粉体10振动，为了容易使粉体10流动而使用。
[0034]在该情况下，从气体导入口 2a导入的氮气的流量，设定为足以使粉体流动的值，例如，设定为比处理用气体的流量更大。即，在处理用空间SP中，形成向着上方的气体的流动，由此,粉体10在处理用空间SP中流动。另外，将振动施加至反应容器2，由此，粉体振动，粉体10在处理用空间SP内更容易地流动。在该状态下，处理用气体与粉体10接触，进行粉体10的表面处理。在像本示例那样将含有氧气和氟气的处理用气体用作处理成分的情况下，在由氟气和氧气使得粉体10的表面的分子末端的基成为-CF=O之后，被水解，由此，成为羧基等亲水基。结果，粉体10的亲水性提高。
[0035](3)粉尘爆炸
为了效率良好地进行粉体10的表面处理，优选分别提高氟浓度和氧浓度。然而，在粉体10的表面处理时，存在着在反应容器2内发生粉尘爆炸的可能性。氟浓度和氧浓度分别越高，发生爆炸的可能性就越高。因此，有必要将氟浓度和氧浓度分别维持得较低。
[0036]在本实施方式中，将处理用气体和稀释气体个别地导入处理用空间SP，即使处理用气体的浓度高，也立即由作为稀释气体的氮气稀释处理用气体。由此，将处理用空间SP中的整体的氟浓度和氧浓度维持得较低，防止爆炸的发生。即，在反应容器2内，从气体导入口 2b导入的氟浓度和氧浓度分别较高的处理用气体与粉体10直接接触。因此，由于粉体10由高浓度的处理用气体处理，因而能够提高表面处理的效率。这样，能够防止爆炸的发生同时提高粉体10的表面处理的效率。
[0037]特别是，在本实施方式中，在处理用空间SP中，在容纳粉体10的区域的侧方设有气体导入口 2b，因而从气体导入口 2b导入的处理用气体直接地与粉体10接触。因此，能够更充分地提高粉体10的表面处理的效率。
[0038]只要通过由稀释气体稀释处理用气体，从而将处理用空间SP中的氟浓度和氧浓度维持为不存在爆炸的可能性的值，就也可以将处理用气体的氟浓度和氧浓度设定为存在爆炸的可能性的值。在该情况下，能够防止爆炸的发生同时充分地提高粉体10的表面处理的效率。
[0039]⑷效果
在本实施方式所涉及的粉体处理装置100中，将处理用气体从反应容器2的气体导入口 2b导入处理用空间SP，并且，将作为稀释气体的氮气通过分散板4而从反应容器2的气体导入口 2a导入处理用空间SP。由此，能够由氮气使粉体10在处理用空间SP中流动同时使处理用气体与粉体10接触。因此，能够使处理用气体与粉体10的表面效率良好地接触，能够提高粉体10的表面处理的效率。
[0040]另外，在处理用空间SP中，处理用气体被氮气稀释。因此，将处理用空间SP中的处理用气体的浓度维持得较低。因此，防止粉尘爆炸的发生，确保安全性。另一方面，处理用气体和不活泼气体从互相不同的气体导入口 2a、2b分别导入处理用空间SP。由此，能够使被不活泼气体稀释之前的高浓度的处理用气体与粉体10接触。因此，能够确保安全性并同时充分地提高粉体10的表面处理的效率。
[0041]而且，由于处理用气体不通过分散板4就导入处理用空间SP，因而抑制在与分散板4接触的状态的粉体10进行表面处理。由此，抑制粉体10固结于分散板4。结果，能够在粉体10的整体均匀地进行表面处理。
[0042](5)其他实施方式
在上述实施方式中，作为处理用气体，使用由氟气、氧气以及氮气构成的混合气体，但不限于此，也可以使用其他处理用气体。例如，作为处理用气体，也可以使用由氟气和氮气构成的混合气体。在该情况下，通过进行粉体10的表面处理，从而能够提高粉体10的疏水性。另外，只要防止粉尘爆炸的发生，处理用气体也可以不含有氮气。而且，也可以使用臭氧气体等不含有氟气的处理用气体。
[0043]在上述实施方式中，将氮气用作稀释气体，但不限于此，也可以使用氦(He)气或氩(Ar)气等反应性低的不活泼气体等其他气体。
[0044]只要能够在处理用空间SP中由稀释气体使粉体10流动并同时由处理用气体处理粉体10，也可以不设置分散板4，另外，也可以适当变更气体导入口 2a、2b的位置。
[0045]在上述实施方式中，将板状的分散板4用作通气部件，但不限于此，例如，也可以使用布状、块状等其他形状的通气部件。
[0046]在图1的示例中，气体导入口 2a的开口面积设定为比气体导入口 2b的开口面积更大，将稀释气体从气体供给部I通过气体导入口 2a而导入处理用空间SP，但不限于此。在分散板4具有整流功能的情况下，也可以将气体导入口 2a的开口面积设定为与气体导入口 2b的开口面积同样地较小，将气体导入管6直接连接至气体导入口 2a。在该情况下，即使不由气体供给部I调整稀释气体的流动，也由分散板4对从气体导入管6通过气体导入口 2a而导入处理用空间SP的稀释气体进行整流。因此，能够使粉体10容易地流动。另外，在这样将气体导入管6直接连接至气体导入口 2a的情况下，也可以设置为振动产生装置VO使反应容器2直接振动。由此，能够使粉体10更容易地流动。
[0047](6)实施例和比较例 (6-1)实施例
由上述实施方式所涉及的粉体处理装置100进行粉体10的表面处理。作为粉体10，使用I kg FASTOGEN Super Magenta RTS (DIC股份有限公司制)。作为处理用气体，使用由氟气、氧气以及氮气构成的混合气体。将处理用气体中的氟气的流量设为0.10(L(公升)/min)，将氧气的流量设为0.38 (L (公升)/min)，将氮气的流量设为35 (L (公升)/min)。另夕卜，将作为稀释气体的氮气的流量设为120 (L (公升)/min)。[0048](6-2)比较例
图2是示出比较例所使用的粉体处理装置100的构成的示意性的截面图。对于图2的粉体处理装置100，说明与上述实施方式所涉及的粉体处理装置100不同的点。在图2的粉体处理装置100中，反应容器2不具有气体导入口 2b。由氟气、氧气以及氮气构成的混合气体(处理用气体)从气体供给部I的气体吹出口 Ia通过气体导入口 2a而导入处理用空间SP0
[0049]由图2的粉体处理装置100进行粉体10的表面处理。粉体10的种类及量与上述实施例相同。将从气体供给部I的气体吹出口 Ia吹出的混合气体中的氟气的流量设为0.10 (L (公升)/min)，将氧气的流量设为0.38 (L (公升)/min)，将氮气的流量设为155 (L(公升)/min)。
[0050](6-3)评价 (6-3-1)亲水性
在上述实施例和比较例中，将处理时间设定为6小时、9小时以及13小时，调查处理后的粉体10的亲水性。
[0051]具体而言，将20 mL的纯水装入样本瓶，使4 mg处理后的粉体10漂浮在其水面上，放置既定时间。在该情况下，粉体10的亲水性越高，粉体10就越容易分散于水中。在实施例中，在将处理时间设为9小时的情况和将处理时间设为13小时的情况下，全部的粉体10分散于水中。另一方面，在比较例中，仅在将处理时间设为13小时的情况下，全部的粉体10分散于水中。由此得知，通过将处理用气体和稀释气体个别地导入反应容器2，使得粉体10的表面处理的效率提高。
[0052](6-3-2)爆炸极限
按照Jis规格的“可燃性粉尘的爆炸下限浓度测定方法”(规格号码JISZ8818)，使用上吹式装置(参照“可燃性粉尘的爆炸下限浓度测定方法；7.上吹装置”)，调查爆炸的发生与氟浓度和氧浓度的关系。具体而言，将由氟气、氧气以及氮气构成的混合气体导入上吹式装置，使粉体10流动。将混合气体中的氟浓度设为0.2%，将混合气体中的氧浓度和粉体10的量设定为各种值。
[0053]结果，得知，在氟浓度为0.2%的情况下，如果氧浓度为0.5%以下，则不论粉体10的量如何，都不发生爆炸，如果氧浓度比0.5%更高，则取决于粉体10的量而存在发生爆炸的可能性。另外，考虑到，在氟浓度比0.2%更高的情况下，即使氧浓度为0.5%以下，也存在发生爆炸的可能性。
[0054]在实施例中，处理用气体的氟浓度为0.28%，氧浓度为1.07%。因此，处理用气体的氟浓度和氧浓度是存在爆炸的可能性的值。另一方面，通过由稀释气体稀释处理用气体，使得处理用空间SP中的氟浓度成为0.07%，氧浓度成为0.25%。因此，处理用空间SP中的氟浓度和氧浓度维持为不存在爆炸的可能性的值。这样，得知，处理用气体的氟浓度和氧浓度设定为存在爆炸的可能性的值，并且，反应容器2内的氟浓度和氧浓度维持为不存在爆炸的可能性的值，由此，防止爆炸的发生，同时，粉体10的表面处理的效率提高。此外，处理用空间SP中的最终的氟浓度和氧浓度在实施例和比较例中相同。
[0055](7)权利要求的各构成要素与实施方式的各部分的对应关系
以下，对权利要求的各构成要素与实施方式的各部分的对应的示例进行说明，但本发明不限定于下述的示例。
[0056]在上述实施方式中，粉体10是粉体的示例，处理用空间SP是处理用空间的示例，气体导入口 2b是第I气体导入部的示例，气体导入口 2a是第2气体导入部的示例，反应容器2是反应容器的示例，分散板4是通气部件的示例，振动产生装置VO是振动产生装置的示例。
[0057]作为权利要求的各构成要素，还能够使用具有权利要求所记载的构成或功能的其他各种要素。
[0058]产业上的可利用性
本发明能够有效地利用于进行粉体的表面处理的各种粉体处理装置。
【权利要求】
1.一种粉体处理装置，是由处理用气体进行作为被处理物的粉体的处理的粉体处理装置，其特征在于， 具备反应容器，该反应容器具有容纳粉体的处理用空间， 在所述反应容器的第I位置，设有用于将处理用气体导入所述处理用空间的第I气体导入部，在所述反应容器的与所述第I位置不同的第2位置，设有用于将稀释气体导入所述处理用空间的第2气体导入部。
2.根据权利要求1所述的粉体处理装置，其特征在于，所述第2气体导入部设在所述处理用空间的下部，使得稀释气体向着上方导入所述处理用空间。
3.根据权利要求1所述的粉体处理装置，其特征在于，还具备通气部件，该通气部件设在所述第2气体导入部，构成为稀释气体通过且粉体不通过。
4.根据权利要求1所述的粉体处理装置，其特征在于，还具备将振动施加至所述反应容器的振动产生装置。
5.根据权利要求1所述的粉体处理装置，其特征在于，所述处理用气体含有氟气。
6.一种粉体处理方法，是由处理用气体进行作为被处理物的粉体的处理的粉体处理方法，其特征在于，具备: 将粉体容纳于反应容器的处理用空间的工序；和 将处理用气体从设在所述反应容器的第I位置的第I气体导入部导入所述处理用空间并将稀释气体从设在所述反应容器的与所述第I位置不同的第2位置的第2气体导入部导入所述处理用空间的工序。
7.根据权利要求6所述的粉体处理方法，其特征在于，所述处理用气体含有氟气。
【文档编号】B01J8/24GK103796746SQ201280044311
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年9月11日 优先权日:2011年9月12日
【发明者】田中则之, 平岩次郎, 向井崇洋 申请人:东洋炭素株式会社