DE60315540T2

DE60315540T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Dispergieren

Info

Publication number: DE60315540T2
Application number: DE60315540T
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Saitama-shi Ootoshi; Hiroshi Sakai-shi Ueda
Original assignee: DIC Technology Corp; Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp; DIC Technology Corp
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: EP1358940A1; DE60315540D1; EP1358940B1; CN100512938C; CN1454704A

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dispergierungsvorrichtung und ein Dispergierungsverfahren, welches zum Feinstverteilen, Bewegen und Ähnlichem von einer Reihe von Dispersionen bzw. Mahlansätzen, beispielsweise Farbe, Drucktinte, Arzneimittel, Lebensmittel oder Ähnlichem für eine Dispergierungsverarbeitung verwendet wird.
Beschreibung des technischen Gebiets
Vordem wurden in den Gebieten von Farbe, Drucktinte, Arzneimitteln, Lebensmitteln und Ähnlichem eine Reihe von Dispersionen, die Materialien sind, einer Dispergierungsverarbeitung, wie beispielsweise Bewegen bzw. Agitieren, Feinstverteilen, feines Mischen oder Ähnliches zum Herstellen fertiger Produkte unterzogen.
Unter diesen wird auf dem Gebiet von Drucktinte Pigment in einem Bindemittel dispergiert, das aus Harz zusammen mit Lack, Zusätzen und Lösungsmitteln gebildet wird, um eine Basistinte mit einer hohen Pigmentkonzentration zu erzeugen, welche dann verdünnt wird, um die fertige Tinte herzustellen. Beispielsweise im Fall einer Basistinte mit vergleichsweise hoher Viskosität wird typischerweise gemahlene Basistinte, in welche Pigment, Lack, Lösungsmittel und Ähnliche gemischt sind, durch eine Perlmühle, eine Walzenmühle, oder Ähnliches gemahlen, Zusätze oder Ähnliches werden hinzugefügt und dann wird eine Einstellung für eine Herstellung vorgenommen.
Wenn die Basistinte gemahlen wird, beeinflusst es die Stabilitätsqualität, wie beispielsweise Dichte, Glanz, Transparenz und Druckfähigkeit nachteilig, wenn die Dispergierung des Pigments ungenügend ist. Da Dispergierungsvorrichtungen in Mahlverfahren verwendet werden, ist die Produktivität von Walzenmühlen und Kugelmühlen schlecht, weil diese keine kontinuierlichen Systeme sind, und insbesondere weisen Walzenmühlen auch Sicherheits- und Arbeitsumfeldprobleme auf.
Andererseits bringt eine Dispergierungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Medien-Rührwerksmühle oder Ähnliches, eine Menge körniger Medien in einem Zylinder unter, und gemahlene Basistinte, die grobe Tinte ist, wird eingebracht, und wird zusammen mit den granularen Medien durch Bewegungselemente, wie beispielsweise Stifte, die auf einem rotierenden Schaft, Scheiben oder Ähnlichem installiert sind, für ein Dispergierungsmischen bewegt bzw. agitiert. Die granularen Medien, die in dem Zylinder bewegt und dispergiert werden, zermalmen und verfeinern gemahlene Basistinte, somit schreiten Dispergieren und Mahlen fort, so dass ein Vorteil, dass die Produktivität hoch ist, besteht.
Es gibt vertikal zylinderartige und horizontal zylinderartige Medien-Rührwerksmühlen. Die vertikal zylinderartige weist eine hohe Belastung ihrer Rotationsachse bei einem Dispergierungsverfahren von Basistinte mit vergleichsweise hoher Viskosität, wenn die Vorrichtung gestartet wird, auf, und die Dispergierungseffizienz von gemahlener Basistinte fällt ab aufgrund von Stauung von granularen Medien, und ein Phänomen, das Verstopfen genannt wird, tritt auf, bei welchem sich granulare Medien in der Nähe von der Tintenauslassseite ansammeln, so dass es einen Mangel gibt, dass ein stabiler Betrieb nicht möglich ist.
Andererseits wurde in letzten Jahren die horizontal zylinderartige beliebt, da sie keinen Mangel wie oben beschrieben aufweist. Bei einer horizontal zylinderartigen Dispergierungsvorrichtung ist das Antriebsdrehmoment gering, und Wartung der Zylinder und eines rotierenden Schafts ist einfach, so dass es einen Vorteil gibt, dass die Vorrichtung preiswert ist.
Ein Beispiel einer solchen horizontal zylinderartigen ist eine Art Medien-Rührwerksmühle, die in einer japanischen ungeprüften Patentanmeldung, erste Veröffentlichungsnummer 9-225279 offenbart ist.
Diese Mühle der Medien-Rührwerksart weist eine Struktur wie in 9 gezeigt auf. Diese Mühle 1 weist Perlen 6 auf, die vorweg als Medien in einen Zylinder 2 geladen werden, einen rotierenden Schaft 3 und auch Bewegungsscheiben 4 auf, die in vorbestimmten Abständen entlang dem rotierenden Schaft befestigt sind. In den Bewegungsscheiben 4 sind geschnittene Aussparungen mit einer Breite, durch welche die Perlen hindurchtreten können, mit vorbestimmten Abständen ausgebildet, und es gibt offene Löcher, durch welche Perlen in den geschnittenen Aussparungen hindurchtreten können.
Bei dieser medienmischartigen Mühle 1 wird, wenn eine Dispersion, wie beispielsweise gemahlene Basistinte oder Ähnliches, von einem Einlass 5 zugeführt wird, die Dispersion zermalmt und zusammen mit dem Perlen 6 durch die Rotation des rotierenden Schafts 3 und der Mischscheiben 4 dispergiert. Bei Verwenden dieser Mühle 1 werden, insbesondere wenn die Dispersion eine hohe Viskosität aufweist oder die kompressionsfördernde Menge groß ist, die Perlen 6 zu der Auslassseite des Zylinders 2 durch den Nachschub an Dispersion gedrückt, und die Dispersion wird durch eine Öffnung in dem Auslass abgeführt, aber die Perlen 6 sammeln sich in der Nähe des Auslasses an. Danach führen die Perlen 6 eine kreisförmige Bewegung aus, indem sie durch den rotierenden Schaft 3 und durch die Mischscheiben 4 zerstreut werden, und zu der Einlassseite durch die offenen Löcher der Mischscheiben 4 transferiert werden. Sogar wenn die Dispersion eine hohe Viskosität aufweist und die kompressionsfördernde Menge groß ist, werden die Perlen 6 folglich daran gehindert, ungleichmäßig an der Auslassseite verteilt zu werden, und sie werden zirkuliert, und ermöglichen somit, dass die Dispersion zermalmt und dispergiert wird.
Allerdings wird bei einer solchen medienmischungsartigen Mühle 1, wenn der äußere Durchmesser des rotierenden Schafts 3 D1 ist und der innere Durchmesser des Zylinders 2 D2 ist, das Verhältnis D1/D2 auf 0,3 oder geringer festgelegt, und die Randgeschwindigkeit um die äußere Randfläche des rotierenden Schafts 3 ist vergleichsweise gering. Somit gibt es nur eine geringe Bewegung der Perlen 6, und die Kapazität der Zermalmungskammer (Mahlbereich), welche durch die innere Fläche des Zylinders 2, den rotierenden Schaft 3 und die Bewegungsscheiben 4 gebildet wird, ist groß. Folglich ist der Abstand zwischen dem rotierenden Schaft 3 und dem Zylinder 2 wie in 10 gezeigt groß, und die Bewegung der Perlen 6 ist gering, was zu einer wesentlichen Abnahme des Fließvermögens führt, insbesondere einer Dispersion mit hoher Viskoelastizität. Des Weiteren werden in der Nähe der inneren Zylinderwand, da die Bewegungs- bzw. Agitationseffizienz gering ist, Anhäufungen von der Dispersion und den Perlen 6 gebildet, welche leicht anhaften, so dass es den Mangel gibt, dass ein stabiler Be trieb des rotierenden Schafts 3 aufgrund von Dispergierungsversagen und einem Erhöhen der Belastung nicht möglich ist.
Insbesondere bei einer hochviskosen Dispersion, deren Viskosität 5000 mPa·s oder mehr beträgt, ist die Belastung groß, so dass das Fließvermögen der Perlen 6 verhindert wird, und ein Phänomen, Korotation genannt, bei welchem eine Anhäufung von Perlen 6 und Dispersion zusammen mit dem rotierenden Schaft 3 und den Bewegungsscheiben 4 fließt, kann auftreten. Folglich gibt es einen Nachteil einer hohen Belastung auf den rotierenden Schaft 3, und dass das Dispergierungsverfahren nicht fortgesetzt werden kann, so dass ein Mangel möglich wird, bei dem eine verarbeitete Dispersionslösung nicht aus dem Zylinder herauskommt.
Des Weiteren offenbart die japanische ungeprüfte Patentanmeldung, erste Veröffentlichungsnummer 6-114254 eine Technik, bei welcher ein Drosselventil an die Abführseite eines Zylinders platziert wird, und das Innere des Zylinders zur Dispergierungsverarbeitung durch Anziehen des Ventils unter Druck gesetzt wird. Das Auftreten eines kurzen Hindurchtretens der Dispersion wird zu einem gewissen Grad durch das Erhöhen des internen Drucks unterdrückt. Allerdings verursacht es Erwärmung durch Reibung, und einen schnellen Anstieg in der Belastung des Schafts aufgrund von übermäßigem Kontakt der granularen Medien, so dass es Nachteile gibt, dass die physikalischen Eigenschaften der Dispersion nachteilig beeinflusst werden oder ein stabiler Betrieb nicht möglich ist, oder Ähnliches. Darüber hinaus führt es zu einem Mangel, dass die Gleichförmigkeit der Dispergierungsbedingungen der Dispersion verloren gehen. EP 0 704 245 offenbart ein Pulverisierungsverfahren mit einer horizontalen Mühle, die einen Durchmesser der pulverisierenden Medien in dem Bereich von 5–15 mm auf weist, und die ein Verhältnis eines inneren Durchmessers der äußeren Hülse zu dem äußeren Durchmesser der inneren Hülse von nicht weniger als 0,5 aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrachtet eine solche Situation mit einer Aufgabe, eine Dispergierungsvorrichtung und ein Dispergierungsverfahren bereitzustellen, die eine effiziente Dispergierungsverarbeitung eines Verarbeitungsmaterials ermöglichen, ohne eine Erhöhung der Antriebskraft zu verursachen.
Erfindungsgemäß werden die oben genannten Aufgaben von einer Dispergierungsvorrichtung wie in Anspruch 1 definiert und einem Dispergierungsverfahren wie in Anspruch 7 definiert gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden Rotoren in einem Zylinder bereitgestellt, und Bewegungselemente, welche von den Rotoren radial hervorstehen, werden an vorbestimmten Abständen in der Längsrichtung der Rotoren platziert, und wenn eine Dispergierungsverarbeitung durch Bewegen des Verarbeitungsmaterials, das in den Zylinder eingebracht wird, zusammen mit Medien durchgeführt wird, wird ein Verhältnis D1/D2 zwischen einem äußeren Durchmesser D1 der Rotoren, die in dem Zylinder installiert sind, und einem inneren Durchmesser D2 des Zylinders in einem Bereich von 0,4 bis 0,7 festgelegt.
Da der äußere Durchmesser D1 der Rotoren groß ist, wird eine hohe kinetische Energie an die Medien um die äußere Randfläche der Rotoren beim Drehen weitergegeben, welches bewirkt, dass die Perlen und das Verarbeitungsmaterial, die sich in der Nähe des inneren Umfangs des Zylinders anhäufen, kollidieren und dispergieren, und ein Verlust von Bewegung kann verringert werden, so dass der Dispergierungsprozess eines Zermalmens und Bewegens des Verarbeitungsmaterials in dem Zylinder effizient ausgeführt werden kann, obwohl die Kapazität des Zylinders verringert ist. Somit können sowohl die Verarbeitungsqualität als auch Produktivität verbessert werden. Des Weiteren wird für die Verarbeitung keine Erhöhung der Antriebskraft benötigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine erfindungsgemäße Dispergierungsvorrichtung ist eine Dispergierungsvorrichtung, bei welcher Rotoren in einem Zylinder und mehrere Bewegungselemente, welche von den Rotoren in radialer Richtung hervorstehen, die in vorbestimmten Abständen entlang einer Längsrichtung der Rotoren platziert sind, vorgesehen sind, und Verarbeitungsmaterial, das in den Zylinder eingebracht wird, wird zusammen mit Medien bewegt bzw. agitiert, um das Verarbeitungsmaterial zu dispergieren, wobei der äußere Durchmesser der Rotoren D1 ist, der innere Durchmesser des Zylinders D2 ist und ein Verhältnis D1/D2 in einem Bereich von 0,4 bis 0,7 festgelegt wird.
Wenn die Rotoren in dem Zylinder rotiert werden, ist es, da der äußere Durchmesser D1 des Rotors groß ist, möglich, das Verarbeitungsmaterial zu dispergieren, indem den Medien um die äußere Randfläche des Rotors eine hohe kinetische Energie gegeben wird, und indem bewirkt wird, dass die Medien mit den Perlen (Medien) und dem Verarbeitungsmaterial, das sich in Nähe des inneren Umfangs des Zylinders anhäuft, kollidieren, wobei somit ermöglicht wird, dass ein Verlust von Bewegung verringert wird, und da das Verarbeitungsmaterial dem Zylinder kontinuierlich zugeführt wird, kann die Dispergierungsverarbeitung durch Zermalmen und Bewegen des Verarbeitungsmaterials in dem Zylinder effizient durchgeführt werden, obwohl die Kapazität des Zylinders verringert ist. Wenn das Verhältnis D1/D2 unter 0,4 ist, ist ein Verlust von kinetischer Energie der granularen Medien, der die Erhöhung der Distanz zwischen dem Rotor und dem Zylinder begleitet, hoch, was zu einem kurzen Hindurchgehen des Verarbeitungsmaterials und schlechter Dispergierung führt. Somit gibt es einen Nachteil von fallender Bearbeitungseffizienz. Andererseits, wenn das Verhältnis D1/D2 0,7 übertrifft, ist der Unterschied in Größe zwischen dem äußeren Durchmesser der Rotoren und den Bewegungselementen zu gering. Somit entstehen viele Mängel, wie beispielsweise eine Unfähigkeit, eine hinreichende Wirkung von den Bewegungselementen zu erhalten, und ein einfaches Hervorrufen von Überfüllung aufgrund eines schlechten Flusses der Medien.
Das Verarbeitungsmaterial kann eine Dispersion bzw. ein Mahlansatz oder eine Verarbeitungsflüssigkeit, wie zum Beispiel Drucktinte oder Ähnliches, sein.
Des Weiteren kann ein Verhältnis D1/P zwischen dem Anordnungsabstand P der Bewegungselemente und dem äußeren Durchmesser D1 der Rotoren in einem Bereich von 1,4 bis 3,0 festgesetzt werden, so dass die Bewegung von Medien in dem Zylinder gut ist, und dass das Verarbeitungsmaterial, das in diesen eingebracht wird, in einer Art laminaren Fluss fließt, so dass die Verarbeitungsqualität verbessert wird. Wenn es 1,4 oder höher ist, dann ist der Abstand zwischen den Bewegungselementen nicht zu groß, was ein Abfallen der Bewegung der Medien verhindert, und somit ein ausreichendes Zermalmen und Dispergieren des Verarbeitungsmaterials ermöglicht. Darüber hinaus, wenn es 3,0 oder weniger beträgt, dann ist der Abstand zwischen den Bewegungselementen nicht zu gering, und verursacht nicht, dass sich die Medien ungleichmäßig verteilen oder abtreiben, und somit wird ein stabiler Betrieb ermöglicht.
Zusätzlich muss der Anordnungsabstand P der Bewegungselemente nicht immer ein festgelegter Abstand sein, und der Abstand kann in Abhängigkeit von der Art des Verarbeitungsmaterials geändert werden. Beispielsweise, wenn er sich von dem Einlass zu dem Auslass verringert, ist es möglich, die Dispergierungskraft allmählich zu verstärken.
Eine Kühlvorrichtung kann in dem Rotor vorgesehen werden, und darüber hinaus kann eine Kühlvorrichtung außerhalb des Zylinders vorgesehen werden, welches verhindert, dass sich die physikalischen Eigenschaften des Verarbeitungsmaterials durch Temperaturerhöhung verändern, und sie ist insbesondere nützlich für Verarbeitungsmaterialien, deren Eigenschaften sich leicht mit der Temperatur ändern, wie beispielsweise Gravurtinte oder Ähnliche.
Die Bewegungselemente können mehrere Stifte sein, die außerhalb eines rotierenden Schaftes, wie in 7 gezeigt, installiert sind, oder Scheiben, insbesondere Scheiben, die mit mehreren Löchern (Durchgangslöchern) versehen sind, wie in 6 gezeigt, die an einem rotierenden Schaft installiert sind. Wenn man die Verhinderung eines schnellen Hindurchtretens erwägt, in dem die Medien gleichmäßig in der Verarbeitungskammer dispergiert werden und angemessen zirkuliert werden, wird eine Art von Scheibe bevorzugt, die mehrere Ausspa rungsöffnungen in dem äußeren Rand der Scheibe abweichend von den mehreren Durchgangslöchern aufweist.
Insbesondere in dem Fall, bei dem die Viskosität des Verarbeitungsmaterials hoch ist, ist die Anzahl der Kerbenaussparungen 3 bis 15, und vorzugsweise 4 bis 12, um die Medien schnell fließen zu lassen und die Zirkulationskraft zu erhöhen, obwohl es von der Kapazität der Zermalmungskammer abhängt. Darüber hinaus ist die Anzahl der Durchgangslöcher vorzugsweise ungefähr 3 bis 8.
Ein erfindungsgemäßes Dispergierungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass Rotoren und Bewegungselemente, die außerhalb der Rotoren in einer radialen Richtung hervorstehen, in einem Zylinder bereitgestellt werden, wobei ein äußerer Durchmesser der Rotoren D1 ist, ein innerer Durchmesser des Zylinders D2 ist, ein Verhältnis von D1/D2 in einem Bereich von 0,4 bis 0,7 festgelegt wird, eine Dispersion, die Verarbeitungsmaterial darstellt, in den Zylinder eingebracht wird, und die Rotoren und Bewegungselemente gedreht werden, um die Dispersion zusammen mit den Medien für den Zweck einer Dispergierungsverarbeitung zu bewegen.
Ob die Viskosität des Verarbeitungsmaterials hoch ist oder die Viskosität des Verarbeitungsmaterials niedrig ist, ist es möglich, Dispergierungsverarbeitung des Verarbeitungsmaterials effizient auszuführen, da das Verarbeitungsmaterial und die Medien, wenn die Randgeschwindigkeit der Rotoren sich erhöht und die Entfernung zwischen den Rotoren und der inneren Umfangsfläche klein wird, um die innere Umfangsfläche des Zylinders in einem Zustand, in dem die kinetische Energie zum Streuen der Medien hoch ist und ein Verlust gering ist, kollidieren. Des Weiteren ist es auch möglich, eine lokale Stau ung der Medien und ein Phänomen des Verstopfens, welche dazu neigen, im Fall geringer Viskosität vorzukommen, zu unterdrücken.
Zusätzlich kann, wo ein Anordnungsabstand der Bewegungselemente P ist, ein Verhältnis mit dem äußeren Durchmesser D1 der Rotoren, D1/P, in einem Bereich von 1,4 bis 3,0 festgelegt werden, und dieses ermöglicht, dass die Dispergierungsverarbeitung des Verarbeitungsmaterials zuverlässiger fortgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Dispergierungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm des hauptsächlichen Teils der in 1 gezeigten Dispergierungsvorrichtung.
3 ist eine ebene Ansicht eines Beispiels einer Bewegungsscheibe, die in der in 1 gezeigten Dispergierungsvorrichtung angebracht ist.
4 ist eine ebene Ansicht eines weiteren Beispiels einer Bewegungsscheibe, die in der in 1 gezeigten Dispergierungsvorrichtung angebracht ist.
5 ist eine ebene Ansicht eines weiteren Beispiels einer Bewegungsscheibe, die in der in 1 gezeigten Dispergierungsvorrichtung angebracht ist.
6 ist eine ebene Ansicht eines weiteren Beispiels einer Bewegungsscheibe, die in der in 1 gezeigten Dispergierungsvorrichtung angebracht ist.
7 ist eine ebene Ansicht eines weiteren Beispiels einer Bewegungsscheibe, die in der in 1 gezeigten Dispergierungsvorrichtung angebracht ist.
8 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Dispergierungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
9 ist ein schematisches Blockdiagramm einer herkömmlichen Dispergierungsvorrichtung.
10 zeigt einen Zustand, in welchem sich Perlen in der Dispergierungsvorrichtung, die in 9 gezeigt ist, anhäufen.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 bis 7 zeigen eine Dispergierungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Längsabschnitts der Dispergierungsvorrichtung, 2 ist eine teilweise Seitenansicht der in 1 gezeigten Dispergierungsvorrichtung, und 3 ist eine ebene Ansicht eines Bewegungselements.
Eine Dispergierungsvorrichtung 10 in der Ausführungsform, wie in 1 und 2 gezeigt, ist beispielsweise eine Medien-Rührwerksmühle oder Ähnliches, welche einen annäherungsweise zylindrisch geformten Zylinder 11, einen Einlass 12 für Dispersion (Verarbeitungsmaterial), wie beispielsweise Tinte oder Ähnliches, der an einer Endplatte 11a des Zylinders 11 ausgebildet ist, und einen Auslass 13 zum Abführen von Dispersion, die in den Zylinder 11 eingebracht, dispergiert und gemahlen wurde, der an der anderen Endplatte 11b gegenüber der Endplatte 11a ausgebildet ist, aufweist. Ein Trenner 14 ist über einer Öffnung 13a angebracht, die zudem Zylinder 11 mittels einer Spalte C führt, und dispergierte und gemahlene Dispersion wird durch den Spalt C zwischen dem Trenner 14 und der Öffnung 13a abgeführt. Der Spalt C ermöglicht es Medien, die in den Zylinder 11 geladen wurden, nicht, hindurchzutreten, beispielsweise körnig geformte Perlen 22, aber er ist ausgestaltet, um Dispersion mit geringem Durchmesser hindurchzulassen.
Des Weiteren ist ein Hauptschaft 15 in den Zylinder 11 im Wesentlichen koaxial mit dem Zylinder 11 eingeführt, er tritt durch den Auslass 13 und den Trenner 14 hindurch und ist derart angeordnet, dass er relativ zu der inneren Fläche des Zylinders 11 gedreht werden kann. Ein interner Kühlpfad 16 ist in dem Hauptschaft 15 als eine Kühlvorrichtung zum Zirkulieren von Kühlmedien, wie beispielsweise Kühlwasser oder Ähnliches, ausgebildet, und dieses kühlt die Dispersion im Inneren des Zylinders 11. Der interne Kühlpfad 16 umfasst beispielsweise ein Einlassrohr 16a zum Zuführen von Kühlwasser und ein Rückführrohr 16b. Ein externer Kühlpfad 20 wird auch in dem äußeren Rand des Zylinders 11 bereitgestellt, welcher Kühlmedien, wie beispielsweise Kühlwasser oder Ähnliches, zirkuliert, um das Innere des Zylinders 11 zu kühlen.
In dem Zylinder 11 sind mehrere Bewegungsscheiben 18 (Bewegungselemente) und mehrere Rotoren 19 abwechselnd und koaxial auf dem Hauptschaft 15 mittels eines ringförmigen Abstandhalters 17 von der Seite des Trenners 14 aus angebracht.
3 zeigt ein Beispiel eines Falls, bei dem die Bewegungselemente Bewegungsscheiben sind. In 3 sehen Bewegungsscheiben 18 näherungsweise scheibenförmig aus, mit einem größeren äußeren Durchmesser als die Rotoren 19 wie in dieser Figur gezeigt. Mehrere (4 in der Figur) Aussparungen 21 werden in der Bewegungsscheibe 18 um deren äußeren Rand an vorbestimmten Abständen in Umfangsrichtung bereitgestellt. Die Aussparungen 21 krümmen sich nach innen von der äußeren Randfläche in Richtung der Mitte und erstrecken sich nach vorne in der Rotationsrichtung. Die Aussparungen 21 sind derart ausgebildet, dass die Breite in der Umfangsrichtung größer ist als der äußere Durchmesser der Perlen 22, was ein Hindurchtreten der Perlen 22 ermöglicht.
Des Weiteren sind Durchgangslöcher 23 zwischen benachbarten Aussparungen 21 in den Bewegungsscheiben 18 an vorbestimmten Abständen in der Umfangsrichtung nahe dem Rotor 19 ausgestanzt. Die Perlen 22 können auch durch die Durchgangslöcher 23 hindurchtreten, was es einer großen Anzahl an Perlen 22, die sich an der Auslassseite 13 des Zylinders 11 angesammelt haben, ermöglicht, hindurchzutreten und sich zu der Einlassseite 12 zu bewegen.
Die Rotoren 19, die sich zwischen benachbarten Bewegungsscheiben 18 befinden, sind im Wesentlichen zylinderförmig, mit einem kleineren Durchmesser als die Bewegungsscheiben 18, und der interne Kühlpfad 16 zirkuliert in ihrem Inneren (nicht gezeigt in der Figur). Die Bewegungsscheiben 18 und die Rotoren 19 werden abwechselnd und koaxial auf dem Hauptschaft 15 angebracht und so befestigt, dass sie zusammen mit dem Hauptschaft 15 gedreht werden bzw. rotieren.
In 1 sind Bewegungsscheiben 18 an beiden Enden angebracht. Allerdings kann alternativ die Konstruktion auch derart sein, dass Rotoren 19 an beiden Enden angebracht sind. In anderen Worten können die Bewegungsscheiben 18 und die Rotoren 19 abwechselnd angeordnet sein, oder die Bewegungsscheiben 18 können auf einem Rotor 19, der als ein langer Schaft ausgebildet ist, in vorbestimmten Abständen angeordnet sein. Der Raum zwischen der inneren Umfangsfläche 11c des Zylinders 11 und den Bewegungsscheiben 18 und den Rotoren 19 bildet eine Zermalmungskammer 24 (Mahlbereich), in welche die Perlen 22 und Dispersion geladen wird.
4 bis 7 zeigen Beispiele von anderen Bewegungselementen, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. 4 zeigt eine Scheibe 18, die mehr Aussparungen und Durchgangslöcher 23 als die Bewegungsscheibe, die in 3 gezeigt ist, aufweist. Bezugszeichen 19 bezeichnet einen Rotor. 5 zeigt eine Scheibe 18, die Aussparungen 21 und keine Durchgangslöcher aufweist. In dieser Figur bezeichnet Bezugszeichen 19 einen Rotor. 6 zeigt eine Scheibe 18, die Durchgangslöcher 23, aber keine Aussparungen aufweist. In dieser Figur bezeichnet Bezugszeichen 19 einen Rotor. 7 zeigt ein Bewegungselement, das Stifte 18a statt einer Scheibe aufweist. In dieser Figur bezeichnet Bezugszeichen 19 einen Rotor. Bezugszeichen 11c deutet die Innenseite des Zylinders an.
Eine große Anzahl von körnigen Perlen 22 wird in dem Zylinder gehalten, und die Perlen 22, welche an die innere Fläche 11c des Zylinders 11 durch die Drehung der Rotoren 19 und der Bewegungsscheiben 18 gestreut werden, kollidieren mit eingebrachter Dispersion und angesammelten Perlen 22, und zermalmen und dispergieren die Dispersion, welche in Richtung der Seite des Auslasses 13 kontinuierlich geschickt wird, während es sich wiederholt.
Die Perlen 22 sehen beispielsweise fast kugelförmig aus, und ihre mittlere Teilchengröße wird auf ungefähr 0,2 bis 3 mm festgelegt. Des Weiteren füllen die Perlen 22 näherungsweise 65 bis 95% des Volumens des Zylinders 11, und der prozentuale Anteil der Füllung wird angemessen bestimmt in Abhängigkeit von der Art der Dispersion, beispielsweise ein Pigment oder Ähnliches, das zermalmt werden soll, beispielsweise wie einfach es zermalmt werden kann, oder die Teilchengröße vor einem Zermalmen oder Ähnliches. Des Weiteren wird das Material der Perlen 22, die verwendet werden, in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Dispersion gewählt, beispielsweise Viskosität, spezifisches Gewicht, benötigte Korngröße zum Pulverisieren und Dispergieren und Ähnliches, und beispielsweise werden Glasperlen, Zirkonperlen, Zirkonoxidperlen, Stahlkugeln oder Ähnliches verwendet. Allerdings wird im Allgemeinen ein Material, das ein hohes spezifisches Gewicht aufweist und schwer abzuschleifen ist, bevorzugt. Wenn die Viskosität einer Dispersion, wie beispielsweise Tinte, hoch ist, werden Perlen 22 mit hohem spezifischen Gewicht gewählt.
Da Stahlperlen im Allgemeinen schwarzes Eisenpulver durch Kollision, Reibung und Ähnliches erzeugen, werden sie für tuscheartige Tinte und Ähnliches verwendet, während in dem Fall von weißlicher Tinte Perlen, wie beispielsweise Zirkonoxid, verwendet werden. Im Fall einer Dispersion mit geringer Viskosität werden Glasperlen typischerweise verwendet.
Im Allgemeinen können Perlen 22, die eine Teilchengröße von 5 bis 6 mal der anfänglichen Teilchengröße der eingeführten Dispersion aufweisen, verwendet werden. Bei der Dispergie rungsverarbeitung einer Dispersion gibt es sowohl einen Fall, bei sie dem zu der benötigten Teilchengröße durch eine einstufige Dispergierungsvorrichtung verarbeitet wird als auch einen Fall, bei dem sie mehrere Verarbeitungsstufen unter Verwendung mehrerer Dispergierungsvorrichtungen, in welche Perlen mit unterschiedlichen Teilchengrößen geladen sind, durchläuft, und sie zu der benötigten Teilchengröße allmählich dispergiert wird.
Bei dem Fall, bei dem der äußere Durchmesser der Rotoren 19 D1 ist, und der innere Durchmesser des Zylinders 11 D2 ist, wird das Verhältnis von den beiden D1/D2 in einem Bereich von 0,4 bis 0,7 festgelegt. Wenn das Verhältnis D1/D2 in diesem Bereich festgelegt ist, kann die Randgeschwindigkeit des äußeren Rands des Rotors 19 hoch festgelegt werden, und des Weiteren kann der Abstand zu der inneren Umfangsfläche 11c des Zylinders gering festgelegt werden. Daher ist ein Verlust von kinetischer Energie für ein Zerstreuen der Perlen 22 gering, und somit wird ein effizientes Zermalmen und Dispergieren einer Dispersion ermöglicht. Wenn es unter 0,4 ist, wird, da der äußere Durchmesser der Rotoren 19 verringert wird, der Abstand zu der inneren Umfangsfläche 11c des Zylinders erhöht, der kinetische Energieverlust der Perlen 22 ist hoch, so dass es den Nachteil gibt, dass es einen kurzen Durchlauf und leicht ein Dispergierungsversagen verursacht. Des Weiteren ist es schwierig, Raum für den internen Kühlpfad 16 zu erhalten, so dass es den Nachteil gibt, dass kein ausreichendes Kühlgebiet an der Oberfläche der Rotoren 19 in der Struktur erhalten werden kann. Wenn die Bewegungsscheiben 18 keine Aussparungen 21 aufweisen, fällt die Bewegungs- und Zerstreuungseffizienz der Perlen 22 wesentlich.
In dem Fall, bei dem der Abstand zwischen benachbarten Bewegungsscheiben 18 P ist, wird das Verhältnis D1/P mit dem äußeren Durchmesser D1 der Rotoren 19 in einem Bereich von 1,4 bis 3,0 festgelegt. Wenn das Verhältnis D1/P in diesem Bereich festgelegt wird, kann eine Bewegung der Perlen 22 in dem Zylinder 11 zufriedenstellend beibehalten werden, so dass es möglicht ist, ein Abtreiben und ein Phänomen des Verstopfens der Perlen 22 aufgrund der Geschwindigkeit der eingebrachten Dispersion zu verhindern. Wenn es 1,4 oder größer ist, ist der Abstand zwischen den Bewegungsscheiben 18 nicht zu groß, was ein Verschlechtern der Bewegung von Medien verhindert, und somit ermöglicht, dass das Verarbeitungsmaterial ausreichend zermalmt und dispergiert wird. Überdies, wenn es 3,0 oder weniger beträgt, ist der Abstand zwischen den Bewegungsscheiben 18 nicht zu gering, so dass eine ungleichmäßige Verteilung und Abdriften der Medien (Perlen 22) verhindert wird, und somit ein stabiler Betrieb sichergestellt wird.
Zusätzlich muss der Anordnungsabstand P der Bewegungselemente nicht immer ein festgelegter Abstand sein, und der Abstand kann in Abhängigkeit von der Art des Verarbeitungsmaterials geändert werden. Wenn er sich beispielsweise von dem Einlass 12 in Richtung des Auslasses 13 verringert, ist es möglich, die Dispergierungskraft allmählich zu verstärken.
Eine Dispergierungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die oben beschriebene Struktur auf. Es folgt eine Beschreibung eines Dispergierungsverfahrens.
Bei der Dispergierungsvorrichtung 10, die in 1 und 2 gezeigt ist, werden die Perlen 22 vorher in die Mahlkammer 24 geladen, die von der inneren Umfangfläche 11c des Zylinders, den Bewegungsscheiben 18, und den Rotoren 19 in dem Zy linder 11 definiert wird. Eine Dispersion wird kontinuierlich von dem Einlass 12 dem Zylinder 11 zugeführt, und zur selben Zeit werden die Bewegungsscheiben 18 und die Rotoren 19 gemeinsam gedreht, indem der Hauptschaft 15, welcher mit einer Antriebsquelle (nicht gezeigt in der Figur) verbunden ist, mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gedreht wird. Zu dieser Zeit ist die Geschwindigkeit des äußeren Rands der Bewegungsscheiben 18 ungefähr 7 bis 18 m/s, und vorzugsweise ungefähr 10 bis 15 m/s.
In 3 wird die Dispersion durch Drehen der Bewegungsscheiben 18 in Pfeilrichtung zusammen mit den Perlen 22 bewegt und dispergiert. Die Perlen 22 werden an die innere Umfangsfläche 11c des Zylinders 11 durch die Bewegungsscheiben 12 gestreut, kollidieren mit der Dispersion und Perlen 22, die sich um die innere Umfangsfläche 11c ansammeln, und zermalmen und verfeinern die Dispersionsteilchen. Die Rotoren 19, die sich übereinstimmend mit den Scheiben 18 drehen, weisen große Durchmesser auf, und so ist die Randgeschwindigkeit der äußeren Randfläche groß. Somit fliegen die Perlen 22 und die Dispersion, die sich um den äußeren Rand der Rotoren 19 ansammeln, in Richtung der inneren Umfangsfläche 11c des Zylinders durch Zentrifugalkraft.
Bei einer herkömmlichen Dispergierungsvorrichtung ist, da das Verhältnis D1/D2 gering ist und 0,3 oder weniger beträgt, der Abstand, um zu der inneren Umfangfläche des Zylinders zu gelangen, groß, und auch der Verlust der kinetischen Energie ist groß aufgrund der Viskoelastizität der Dispersion, welche während der Bewegung kollidiert. Insbesondere in dem Fall, in dem die Dispersion Eigenschaften hoher Viskosität aufweist, ist der Energieverlust groß. Des Weiteren wird die Viskosität der Dispersion, wenn der Rand der inneren Umfangsfläche 11c des Zylinders 11 durch den äußeren Kühlpfad 20 gekühlt wird, in diesem Bereich hoch, und verursacht somit, dass der Energieverlust weiter ansteigt.
Allerdings wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da das Verhältnis D1/D2 groß ist, und 0,4 oder mehr beträgt, der Querschnitt (Kapazität) der Mahlkammer 24 verringert, aber die kinetische Energie der Perlen 22, welche durch hohe Geschwindigkeit aufgrund der kurzen Distanz zwischen der inneren Umfangsfläche 11c des Zylinders gestreut werden, bearbeitet die Dispersion, welche eine vergleichsweise hohe Viskosität aufweist, in Nähe der inneren Umfangsfläche 11c des Zylinders ausreichend, um sie zu zermalmen, so dass ein Energieverlust vermieden werden kann.
Auf diese Weise befindet sich kein toter Raum in Nähe der Rotoren 19 und der inneren Umfangsfläche 11c, die Dispersion in diesem Raum kann dispergiert werden, und die Perlen 22 können auch bewegt werden, womit eine homogene Feinstverteilung und Dispergierung der Dispersion ermöglicht wird.
Die Perlen 22 und die Dispersion in der Mahlkammer 24 des Zylinders 11 werden allmählich durch den Zuführdruck der kontinuierlich von dem Einlass 12 zugeführten Dispersion zu der Seite des Auslasses 13 geschickt. Ein Spalt C zwischen dem Trenner 14 und der Öffnung 13a des Auslasses 13 verhindert, dass die Perlen 22 hindurchtreten, aber lässt feinstverteilte Dispersion hindurchtreten, so dass nur dispergierte Dispersion aus dem Auslass 13 abgeführt und geborgen wird.
Das bedeutet, dass sich die Perlen 22, die in Nähe des Ausflusses 13 verbleiben, zwischen der Bewegungsscheibe 18 und der Seite des Auslasses 13 und der anderen Endseite 11b des Zylinders wie in 1 und 2 gezeigt ansammeln, aber zu der Seite des Einlasses 12 durch Durchgangslöcher 23 in dieser Bewegungsscheibe 18 zurückgeführt werden. In diesem Fall ist es einfach, die Perlen 22 zu zerstreuen, wenn die Bewegungsscheibe 18 nahe dem Auslass 13 leicht außerhalb der Mitte des Rotors 19 angebracht wird, was es ermöglicht, den Grad einer Rezirkulation der Perlen 22 zu erhöhen. Des Weiteren befinden sich die Perlen 22 auf der Ausführseite normalerweise in einem überfüllten Zustand, aber wenn der Trenner 14 außerhalb der Mitte des Rotors 19 positioniert ist, erhöht sich die Wirkung eines Zerstreuens der Perlen 22, was es ermöglicht, die Rezirkulation der Perlen weiter zu erhöhen.
Während die Perlen 22 in der Längsrichtung der Rotoren 19 in dem Zylinder 11 zirkuliert werden, kann auf diese Weise eine Dispersion, die kontinuierlich von dem Einlass 12 zugeführt wird, kontinuierlich dispergiert und abgeführt werden. Da das Verhältnis D1/D2 hoch festgelegt ist, ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Querschnitt der Mahlkammer 24 um ungefähr 20 bis 30% von einer herkömmlichen Dispergierungsvorrichtung verringert. Allerdings ist der äußere Durchmesser der Rotoren 19 vergrößert, und die Randgeschwindigkeit kann um das Zwei- oder Dreifache verbessert werden, so dass eine Dispergierungsverarbeitungseffizienz in dem Zylinder 11 erhöht wird, und die Verweildauer der Dispersion verringert wird. Da die Dispergierungseffizienz gut ist, kann überdies eine bessere Verarbeitungsqualität als mit einer herkömmlichen Dispergierungsvorrichtung erreicht werden.
Darüber hinaus wird bei einer herkömmlichen Dispergierungsvorrichtung, wenn die Förderrate einer Dispersion erhöht wird, der interne Druck des Zylinders erhöht und in thermische Energie umgewandelt, welche bisweilen die physikalischen Eigenschaften einer Dispersion beeinflusst. Bei der Dispergierungsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform findet allerdings die Erhöhung des internen Drucks nur in dem Bereich von 0 bis 0,01 MPa bei einer normalen Förderrate in dem Bereich von 100 bis 300 kg pro Stunde statt, da die Ansammlungszeit einer Dispersion verkürzt ist, und somit tritt kein Problem auf. Überdies kann die Erhöhung der internen Temperatur bei der vorliegenden Ausführungsform durch Kühlen durch den internen Kühlpfad 16 in den Rotoren 19 als auch durch Kühlen durch den äußeren Kühlpfad 20 des Zylinders 10 unterdrückt werden.
Gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform wird eine hohe kinetische Energie an die Perlen 22 in dem Zylinder 11 gegeben, und zur selben Zeit wird ein Bewegungsverlust reduziert, so dass die Dispergierungsverarbeitung, bei der eine Dispersion in dem Zylinder 11 zermalmt und bewegt wird, effizient und zufrieden stellend ausgeführt werden kann, obwohl die Kapazität der Mahlkammer 24 verringert ist, und somit kann eine Verarbeitungsqualität verbessert werden. Des Weiteren ist für die Verarbeitung keine Erhöhung einer Antriebskraft notwendig. Überdies kann eine Dispergierungsverarbeitung von Dispersionen über einen weiten Bereich von niedriger Viskosität (beispielsweise 100 mPa·s) bis zu hoher Viskosität (beispielsweise 100000 mPa·s) ausgeführt werden.
Es folgt eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 8. Eine Dispergierungsvorrichtung, wie in 8 gezeigt, weist ungefähr dieselbe Struktur auf wie die erste Ausführungsform, so dass die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Teile verwendet werden, und Beschreibungen werden weggelassen.
Bei einer Dispergierungsvorrichtung 30, wie in 8 gezeigt, werden mehrere Bewegungsscheiben 18 in vorbestimmten Abständen an einem Hauptschaft 31 angebracht, der in einem Zylinder 11 installiert ist, und zylindrische Kragenringe 32 werden an der äußeren Fläche des Hauptschafts 31 als Rotoren zwischen benachbarten Bewegungsscheiben 18 angebracht. Die äußere Randfläche der Kragenringe 32 weist den gleichen äußeren Durchmesser D1 wie die äußeren Randflächen der Rotoren 19 auf, und die numerischen Bereiche der Verhältnisse D1/D2 und D1/P sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform. Die Kragenringe 32 und die Bewegungsscheiben 18 rotieren gemeinsam mit dem Hauptschaft 31.
Darum weist eine Dispergierungsvorrichtung 30 gemäß der zweiten Ausführungsform die gleichen Wirkungen auf wie die erste Ausführungsform. Besonders ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch Wechseln der Kragenringe 30 möglich, den äußeren Durchmesser D1 und den Abstand P der Bewegungsscheiben 18 einzustellen, so dass es einen Vorteil gibt, indem diese nach der Art von Dispersion, dem Dispergierungsgrad und Ähnlichem eingestellt werden können.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Bewegungsscheiben 18 im Grunde koaxial auf den Haupftschaften 15 und 31 angebracht, aber sie sind nicht immer koaxial und können auch exzentrisch angebracht werden.
Des Weiteren sind die Bewegungsscheiben 18 und die Rotoren 19 oder die Kragenringe 32 nicht auf Einzelteile beschränkt, und sie können als ein Teil ausgebildet werden. In diesem Fall können die Hauptschafte 15 und 31 auch als ein Teil ausgestaltet sein, oder können separate Teile sein.
Überdies ist es möglich, die Anzahl von Aussparungen 21 und Durchgangslöchern 23 der Bewegungsscheiben 18 wie erwünscht festzulegen.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird Drucktinte als Verarbeitungsmaterial verwendet. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses begrenzt, und sie kann für eine Reihe von Dispersionen oder Verarbeitungsflüssigkeiten verwendet werden, wie beispielsweise Dosenbeschichtungen, Metall- und Automobilbeschichtungen, Batterie- und magnetische Beschichtungen, Pulpe und Ähnliche.
Experimentelle Beispiele
Es folgt eine Beschreibung von experimentellen Beispielen der vorliegenden Erfindung.
Beispiele 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 und vergleichende Beispiele 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 8 weisen die gleiche Struktur wie die Dispergierungsvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform auf, und die äußeren Durchmesser D1 der Rotoren 19 werden variiert wie in den folgenden Tabellen 1 und 2 gezeigt. Dementsprechend gibt es Unterschiede in Verhältnissen D1/D2 und D1/P, einem Volumen der Mahlkammer 24, einer Schaftleistung und Ähnlichem.
Zuerst wurden Experimente an Beispielen 1–5 und vergleichenden Beispielen 1–5 durchgeführt.
(1) Proben 1 und 2
Gravurbasistinten, welchen Dispersionen darstellen, die die folgenden Zusammensetzungen aufweisen, wurden als Proben 1 und 2 verwendet.
Probe 1

Name: Gravurbasistinte
Pigment: Kupferphthalocyaninblau
Pigmentgehalt 22 Gew.-%, Rest Zellulosenitratharz oder Ähnliches

Probe 2

Name: Gravurbasistinte
Pigment: Azogelb
Pigmentgehalt 20 Gew.-%, Rest Zellulosenitratharz oder Ähnliches

Des Weiteren wurden Proben 1 und 2 unter Verwendung des folgenden Verfahrens erzeugt.
Die oben beschriebenen Gravurbasistinten wurden jeweils in einen 400l (Liter) offenen Tank geladen, wurden durch ein Einzelschaftrührwerk mit Scheiben mit 10 Inch Durchmesser bei einer Drehgeschwindigkeit von 1000 min^–1 für eine Stunde bewegt bzw. agitiert, und 200 kg wurden für einen Dispergierungstest durch eine Dispergierungsvorrichtung (Medienrührwerksmühle) verwendet. Die Viskositäten nach einem Bewegen waren 2500 mPa·s für Probe 1 und 1500 mPa·s für Probe 2.
Die Viskositäten wurden unter Verwendung eines Viskotesters VT04 vom Typ B-Viskometer (hergestellt von Rion Co. Ltd.) gemessen. Die Messtemperatur betrug 25°C.
(2) Gemeinsame Betriebstestbedingungen von Probe 1 und 2
Perlen 22

Perlenart: Zirkonoxyd YTZ (hergestellt von Nikkato Corporation)
Perlendurchmesser: 1 mm
wahres spezifisches Gewicht: 6,00 scheinbares spezifisches Gewicht: 3,6
Perlfüllmenge: 85% Randgeschwindigkeit der äußeren Randfläche der Bewegungs scheiben 18: 13,5 m/s

(3) Bewertung des Dispergierungsvermögens
1. Vergleich der Leistungsfähigkeit
Die verarbeiteten Proben 1 und 2 wurden unter Verwendung eines Mahlmessgeräts gemessen, und die Bewertung wurde durchgeführt auf Basis der Menge, die pro Stunde verarbeitet wurde, wenn ein Maximum von 5 μm erreicht wurde. Eine größere Menge verarbeiteter Tinte deutet eine höhere Leistungsfähigkeit bei gleicher Qualität an. Für eine Dispergierungseffizienz wurde ein Vergleich der gleichen Proben gemacht, wobei: Dispergierungseffizienz = Durchsatz bei dem Beispiel/Durchsatz bei dem vergleichenden Beispiel.
2. Qualität
Die Gravurbasistinte, die durch Dispergierungsverarbeitung erhalten wurde, wurde auf einen 25 μm PET-Film durch eine Stabstreichmaschine #7 aufgetragen, und eine Qualitätsbewertung der Oberfläche des Films, auf welche die Farbe aufgetragen wurde, wurde unter Verwendung eines 60°-Spiegelreflexionsglanzmessers gemacht. Die Qualität der Gravurtinte von Probe 1 und 2 war höher, wenn der Helligkeitswert höher war.
Eine Stabstreichmaschine trägt einen Film einer konstanten Dicke schnell und genau auf. Sie weist dünne Linien auf, die die Staboberfläche umkreisen, und wird durch eine Nummer bezeichnet, die auf der Dicke der dünnen Linien basiert. Die verwendete Stabstreichmaschine war; Material: SUS304, Stab: 8 mm Durchmesser × 300 mm Länge (effektive Länge 250 mm), Typ: #7, hergestellt durch Dai-Ichi Rika Co. Ltd.
Des Weiteren wurde als Glanzmesser ein Photometer vom Typ GM- 3, hergestellt von Murakami Color Research Laboratory, verwendet, und ein Spiegelreflexionsvermögen bei 60° wurde als Bewertungswert verwendet. Das Verfahren zum Messen von spiegelndem Glanz war JIS 28741.
(4) Vergleichende Bewertung
Arbeitsvorgänge wurden an Proben 1 und 2 unter Verwendung einer Dispergierungsvorrichtung wie im Beispiel 1 und vergleichendem Beispiel 1 durchgeführt, bei welchen die Verhältnisse D1/D2 wie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt variierten, und die Ergebnisse wurden verglichen. Auf gleiche Weise wurden Arbeitsvorgänge an jedem der Beispiele 2–5 und vergleichenden Beispiele 2–5 durchgeführt, und die Ergebnisse wurden verglichen.
Als nächstes wurden Experimente unter Verwendung anderer Proben für Beispiele 6–8 und vergleichende Beispiele 6 und 8 durchgeführt.
(1) Proben 3 und 4
Lithographische Basistinten, die Dispersionen darstellen, die die folgenden Zusammensetzungen aufweisen, wurden als Proben 3 und 4 verwendet.
Probe 3

Name: Litographische Basistinte
Pigment: Kohlenschwarz
Pigmentgehalt: 40 Gew.-% Rest Wachs, Lack oder Ähnliches

Probe 4

Proben 3 und 4 wurden unter Verwendung des folgenden Verfahrens erzeugt.
Probe 3 wurde durch ein Einzelschaftrührwerk mit Scheiben von 8 Inch Durchmesser bei einer Drehgeschwindigkeit von 1000 min^–1 für zwei Stunden bewegt, und 50 kg wurden für einen Dispergierungstest durch eine Dispergierungsvorrichtung (Medienrührwerksmuhle) verwendet. Die Viskosität von Probe 3 betrug 58000 mPa·s.
Probe 4 wurde durch ein Rührwerk mit doppelkonzetrischem Schaft für zwei Stunden bewegt. Das innere Hochgeschwindigkeitsbewegungsblatt wurde bei 700 min^–1 gedreht, und das äußere Konstantgeschwindigkeitsbewegungsblatt bei 20 min^–1. 800 kg wurden für den Dispergierungstest durch eine Dispergierungsvorrichtung (Medienrührwerksmühle) verwendet. Die Viskosität von Probe 4 betrug 15000 mPa·s.
Viskositätsmessungen wurden unter Verwendung der gleichen Messvorrichtungen wie für Proben 1 und 2 unter denselben Bedingungen durchgeführt.
(2) Gemeinsame Betriebsbedingungen von Proben 3 und 4
Perlen 22

Perlentyp: Stahl (Chrom) SUJ-2 (hergestellt von Daido Kogyo Co., Ltd.)
Perlendurchmesser: 2 mm
wahres spezifisches Gewicht: 8,00 scheinbares
spezifisches Gewicht: 4,68
Perlenfüllmenge: 85% Randgeschwindigkeit der äußeren Randfläche der Bewegungsscheiben 18: 13,5 m/s

(3) Bewertung des Dispergierungsvermögens
1. Vergleich der Leistungsfähigkeit
Die dispergierungsverarbeiteten Proben wurden unter Verwendung eines Mahlmessgeräts gemessen, und die Bewertung wurde durchgeführt auf Basis der Menge, die pro Stunde verarbeitet wurde, wenn ein Maximum von 10 μm erreicht wurde. Andere Gegebenheiten waren die gleichen wie in dem Fall von Proben 1 und 2. Das Verfahren der Bewertung des Malaxationsgrads durch ein Mahlmessgerät geschah gemäß 4.3.2 von JIS K5701-1.
(4) Vergleichende Bewertung
Arbeitsvorgänge wurden an Proben 3 und 4 unter Verwendung einer Dispergierungsvorrichtung wie in Beispielen 6 und 7 und vergleichendem Beispiel 6 durchgeführt, bei welchen sich die Verhältnisse D1/D2 wie in der folgenden Tabelle 2 gezeigt unterschieden, und die Ergebnisse wurden verglichen. Auf gleiche Weise wurden Arbeitsvorgänge an sowohl Beispiel 8 und vergleichendem Beispiel 8 durchgeführt, und die Ergebnisse wurden verglichen.
Bei dem vergleichenden Beispiel 6 trat Flussverstopfung (Flussversagen) auf, und der innere Druck der Dispergierungsvorrichtung erreichte 0,4 MPa oder mehr, so dass die Belastung wesentlich erhöht wurde und der Betrieb nicht fortgesetzt werden konnte.
Wenn die Beispiele und vergleichenden Beispiele, welche die gleichen Proben verwendeten, jeweils gemäß den obigen Tabellen 1 und 2 verglichen und bewertet wurden, war der Durchsatz (Verarbeitungsleistungsvermögen), um die gleiche Qualität wie in den vergleichenden Beispielen zu erhalten, im Fall der Beispiele um 25–40% vergrößert. Bei dem Durchsatz pro einzelne Zermalmungskammer 24 (Mahlbereich) war die Effizienz um 48–96% vergrößert. Des Weiteren konnte die Schaftleistung um 10–20% verringert werden, so dass eine Energieeinsparung erreicht werden konnte. Der Durchsatz pro Schaftleistung konnte um 40–85% vergrößert werden. Bei den Proben 1 und 2 konnte die Qualität (Glanz) der Gravurbasistinte zusammen mit der Verbesserung des Durchsatzes verbessert werden.
Überdies wurde in Beispielen 6 und 7, bei welchen Probe 3 mit hoher Viskosität verwendet wurde, bestätigt, dass hochviskose Dispersionen akzeptabel verarbeitet werden konnten. Bei Beispielen 6 und 7 wurde bestätigt, dass hochviskose Tinte, welche nicht in der herkömmlichen Vorrichtung wie im vergleichenden Beispiel 6 gezeigt verarbeitet werden konnte, stabil verarbeitet werden konnte, ohne Dispergierungsversagen begleitet von einer Perlflussverstopfen oder internen Druck und Schaftleistungsabnormalitäten aufgrund eines lokalen Überfüllens der Perlen zu verursachen.
Wirkungen der Erfindung
Bei Verwendung einer Dispergierungsvorrichtung und eines Dispergierungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung, die obig beschrieben ist, werden Medien um die äußere Randfläche von Rotoren eine hohe kinetische Energie beim Drehen gegeben, welches sie mit Verarbeitungsmaterial und Ähnlichem kollidieren lässt, um es zu dispergieren, und ein Verlust von Bewe gung kann verringert werden. Folglich kann die Dispergierungsverarbeitung, bei der Verarbeitungsmaterial in dem Zylinder zermalmt und bewegt wird, effizient durchgeführt werden, obwohl die Kapazität des Zylinders verringert ist, was es ermöglicht, die Qualität des verarbeiteten Materials zu verbessern. Des Weiteren wird keine Erhöhung der Antriebskraft für die Verarbeitung benötigt.
Überdies ist in einem Fall, bei dem das Verhältnis D1/P der Anordnungsabstände P der Bewegungselemente zu dem äußeren Durchmesser D1 in einem Bereich von 1,4 bis 3,0 festgelegt wird, eine Bewegung der Medien in dem Zylinder gut, so dass die eingebrachten Verarbeitungsmaterialien effizient dispergiert werden können, und zur selben Zeit es möglicht ist, einen laminaren Fluss für deren Transport auszubilden, so dass die Verarbeitungseffizienz und Qualität verbessert werden.

Claims

Horizontale zylinderartige Dispergierungsvorrichtung (10), in welcher Rotoren (19) in einem Zylinder (11), und mehrere Bewegungselemente (18), welche von den Rotoren (19) in radialer Richtung hervorstehen, vorgesehen sind, die mit einem vorbestimmten Abstand in einer Längsrichtung der Rotoren (19) platziert sind, und wobei Verarbeitungsmaterial, das in den Zylinder (11) eingebracht wird, zusammen mit Medien (22) bewegt wird, wobei der äußere Durchmesser der Rotoren (19) D1 ist, der innere Durchmesser des Zylinders (11) D2 ist, und ein Verhältnis D1/D2 in einem Bereich von 0,4 bis 0,7 festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Medien (22) eine mittlere Teilchengröße von 0,2 bis 3 mm aufweisen, um das Verarbeitungsmaterial zu bewegen und zu dispergieren.
Dispergierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wo ein Anordnungsabstand der Bewegungselemente (18) P ist, ein Verhältnis D1/P mit dem äußeren Durchmesser D1 der Rotoren in einem Bereich von 1,4 bis 3,0 festgelegt wird.
Dispergierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Kühlvorrichtung (16) in den Rotoren (19) bereitgestellt wird, um das Verarbeitungsmaterial zu kühlen.
Dispergierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bewegungselemente Scheiben sind.
Dispergierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bewegungselemente Scheiben sind, die Aussparungen aufweisen, die sich in radialer Richtung von der äußeren Randfläche nach innen erstrecken.
Dispergierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bewegungselemente Scheiben sind, die Aussparungen, die sich in einer radialen Richtung von der äußeren Randfläche nach innen erstrecken, und Durchgangslöcher aufweisen, durch welche körnige Medien hindurchtreten können.
Dispergierungsverfahren, wobei Rotoren (19) und Bewegungselemente (18), die außerhalb der Rotoren (19) in einer radialen Richtung hervorstehen, in einem horizontalen Zylinder (11) vorgesehen sind, und wobei ein äußerer Durchmesser der Rotoren (19) D1 ist, ein innerer Durchmesser des horizontalen Zylinders (11) D2 ist, ein Verhältnis D1/D2 in einem Bereich von 0,4 bis 0,7 festgelegt wird, Verarbeitungsmaterial in den Zylinder (11) eingebracht wird, und die Rotoren (19) und Bewegungselemente (18) gedreht werden, um das Verarbeitungsmaterial zusammen mit den körnigen Medien zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Medien eine mittlere Teilchengröße von ungefähr 0,2 bis 3 mm aufweisen, für den Zweck einer Dispergierungsverarbeitung.
Dispergierungsverfahren nach Anspruch 7, wobei, wo ein Anordnungsabstand P der Bewegungselemente (18) P ist, ein Verhältnis D1/P mit dem äußeren Durchmesser D1 der Rotoren (19) in einem Bereich von 1,4 bis 3,0 festgelegt wird.
Dispergierungsverfahren nach Anspruch 7, wobei die Bewegungselemente Scheiben sind, die Aussparungen aufweisen, die sich in radialer Richtung von der äußeren Randfläche nach innen erstrecken.
Dispergierungsverfahren nach Anspruch 7, wobei die Bewegungselemente Scheiben sind, die Aussparungen, die sich in radialer Richtung von der äußeren Randfläche nach innen erstrecken, und Durchgangslöcher aufweisen, durch welche die körnigen Medien hindurchtreten können.