JP2000000453A - 分散装置及び分散方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スラリーの導入抵抗が少なく、分散室内での
分散媒体により閉塞が起こり難く、高い分散効果を達成
できる分散装置及び分散方法を提供する。 【解決手段】 分散装置は、一端が第１回転駆動軸に結
合され多数の孔を周面に有する中空筒状の分散室と、該
分散室内に配置されて第２回転駆動軸により回転駆動さ
れる攪拌部材と、攪拌部材より半径方向内側にあってス
ラリーが導入されるスラリー導入室を備える。分散室内
には分散媒体が充填され、分散室の外側には、該分散室
を囲むように回収槽が配置される。第１及び第２回転駆
動軸の両方を、分散室の周面と攪拌部材との間に相対的
運動を生じるように駆動する駆動手段が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、塗料やインク、染料
顔料、セラミックス粒子磁性粒子等の固形粒子をさらに
細分化するための分散装置及び分散方法に関する。特に
本発明は、固定分を含むスラリーを導入する導入部と分
散作用を受けたスラリーを排出する排出部とを備えた筒
状の分散室と、該分散室の内部に配置され回転駆動され
る攪拌部材とを備え、分散室の内部にはガラスビーズ等
の分散媒体が充填されて、攪拌部材の攪拌作用を受ける
分散媒体によってスラリーに与えられる剪断作用でスラ
リー内の固形分の分散を行なうようになった分散装置及
び分散方法に関する。

【０００２】

【従来技術】 従来のこの種の分散装置は、固定された
筒状の分散室の内部に回転駆動される攪拌部材を配置
し、分散室の内部にはガラスビーズ等の分散媒体を充填
した構成を有する。分散室の軸方向一端に、固形分を含
み分散作用を受けるべきスラリーを導入する導入口が形
成され、分散室の軸方向他端にはビーズ分離用スクリー
ンを備えたスラリー出口が設けられる。スラリーは、ス
ラリー導入口から分散室内に導入され、スラリー押し込
み圧力の作用を受けて分散室内を軸方向に流れてスラリ
ー出口から排出される。この間に、攪拌部材が回転駆動
され、分散媒体に運動を与えるので、スラリーは分散媒
体間に生じる相対的運動により剪断力を受け、スラリー
内の固形分が分散作用を受ける。この従来の分散装置に
おいては、分散媒体は、分散室内をスラリー導入口から
スラリー出口に向かって流れるスラリーに押されて出口
側に押し付けられ、出口を閉塞する傾向がある。したが
って、スラリーの量を多くすることができず、また、分
散媒体の摩耗が激しいという問題が起きる。最近では、
分散径が極端に小さくなる傾向にあるが、それに応じて
分散媒体の直径を小さくすると、スクリーンの目も小さ
くせざるを得ず、出口を閉塞する傾向は一層強まること
になる。

【０００３】特開昭60-48126号公報には、円筒形の外周
面に多数の小孔又はスリットを形成したバスケットを備
える分散装置が開示されている。この分散装置において
は、バスケットは、該バスケット内に多数のガラスビー
ズ等の分散用媒体を収納して分散槽内に回転しないよう
に支持される。バスケット内には攪拌部材が回転自在に
配置され、回転軸によりバスケットに対して相対的に回
転させられる。バスケットの上部にはスラリー導入口が
あり、スラリーはバスケット上部の導入口からバスケッ
ト内部に入り、攪拌部材により与えられる回転力に基づ
く遠心力作用で半径方向外向きの習性を与えられ、円筒
形外周面の小孔又はスリットから分散槽内に排出され
る。この分散装置は、スラリーがこのようにしてバスケ
ットを何回も循環するように構成して、所望の分散効果
を達成するものである。

【０００４】ヨーロッパ公開特許公報第0378056 号にも
同様な分散装置が開示されている。このヨーロッパ公開
特許公報の装置では、分散器のバスケットが回転させら
れ、バスケット内の攪拌部材は回転しないように保持さ
れる。また、バスケットは、上下両面にスラリー導入口
となる小孔又はスリットが形成される。これら従来の分
散装置における分散器の構造は、いずれもバスケットの
上下面のいずれか一方又は両方にスラリー導入口となる
小孔又はスリットを形成するものである。しかし、これ
ら小孔又はスリットは、バスケット内の分散用媒体が外
に漏れるのを阻止できるよう、十分に小さくすることが
必要である。そのため、スラリーき流入抵抗が大きくな
り、攪拌部材やバスケットの回転によりスラリーに与え
られる遠心力の作用でスラリーに流動が生じても、スラ
リーの大部分はバスケット内に入らず、バスケットの上
下の表面に沿って流れる傾向を生じる。その結果、バス
ケット内を縦貫するスラリーの流量が少なくなり、分散
に時間を要することとなる。また、前記特許において
は、バスケットがスラリーの内に入って回転しているた
め、バスケット内に導入されたスラリーも分散が進むに
従ってスラリー内の末分散粒子の含有率が低下するので
分散効率も低下する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 本発明は、上述した
従来の分散装置における問題点に着目して、スラリーの
導入抵抗が少なく、分散室内での分散媒体により閉塞が
起こり難く、高い分散効果を達成できる分散装置及び分
散方法を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するた
めの本発明による分散装置は、一端が第１回転駆動軸に
結合され多数の孔を周面に有する中空筒状の分散室と、
該分散室内に配置されて第２回転駆動軸により回転駆動
される攪拌部材と、攪拌部材より半径方向内側において
分散室内にスラリーを導入するスラリー導入手段を備え
る。分散室内には分散媒体が充填され、分散室の外側に
は、該分散室を囲むように回収槽が配置される。そし
て、第１及び第２回転駆動軸の両方を、分散室の周面と
攪拌部材との間に相対的運動を生じるように駆動する駆
動手段が設けられる。本発明の好ましい態様において
は、分散装置は、一端が中空の回転駆動軸に結合され周
面にスクリーン状多孔質の円筒面を有する中空円筒状の
分散室と、該中空の回転駆動軸内を通って分散室に挿入
された第２の回転駆動軸に結合され分散室の長さ方向中
心軸線より半径方向外側の位置において該中心軸線に対
してほぼ平行に延びる複数の攪拌部材と、攪拌部材に対
して半径方向内側において分散室内に配置され周面にス
クリーン状多孔質の円筒面を有するスラリー導入室とを
備える。分散室とスラリー導入室との間には、分散用ビ
ーズが充填される。そして分散室の周面と攪拌部材との
間に相対的運動を生じるように中空の回転駆動軸と第２
の回転駆動軸の両方を駆動する駆動手段が設けられる。
分散室の外側には、該分散室を囲むように回収槽が配置
される。

【０００７】さらに、本発明による分散方法は、多孔質
の外周面を有する回転駆動可能な筒状の分散室内にビー
ズ状の分散媒体を充填し、該分散室内に回転駆動可能な
攪拌部材を備える分散装置を使用する。そして、攪拌部
材に対して半径方向内方の位置において分散室内にスラ
リーを導入しながら分散室の外周面と攪拌部材との間に
相対的な運動を生じるように、該分散室と該攪拌部材の
両方を回転駆動し、この回転による遠心力の作用でスラ
リーを分散室の半径方向内側から外周面に向けて移動さ
せる。この移動速度は遠心力に比例するのでスラリー流
量は、分散室の回転速度によって定まり、スラリー導入
室に送り込まれたスラリー１００％を分散室に送り込む
速度にする導入されたスラリーは、攪拌部材の攪拌作用
を受ける分散媒体により与えられる剪断力でスラリー内
の固形粒子の分散を行う。分散速度は、分散室と攪拌部
材の相対速度によって定まるので、攪拌部材の回転数は
最良の分散速度が得られる速度を選択する。分散された
スラリーは分散室の外周面の孔を通して排出する。

【０００８】本発明の分散装置及び分散方法において
は、スラリーは、分散室の半径方向内方の位置で該分散
室に導入される。分散媒体は、分散室の回転によって遠
心力を与えられ、分散室の周壁に押し付けられるが、分
散室の周壁に対して相対的運動をする攪拌部材のため
に、周方向に層状になって流動する。スラリーは、この
ように流動している分散媒体の層を内側から外側に通過
しながら、分散媒体間に生じる速度差に基づく剪断力の
作用で分散され、分散室の周面の孔又はスリットから外
に流出する。分散室の周面の孔又はスリットは、分散媒
体の直径の1/2 ないし1/ 4程度とすることが好ましく、
1/3 程度が一層好ましい。スラリーは、分散室の周面の
孔又はスリットにより分散媒体から分離されて分散室の
外に排出される。この本発明の分散装置及び分散方法
は、従来のものに比べて極めて高い分散効果を短時間で
達成できることが確認された。

【０００９】

【実施例】 以下、本発明の実施例を図に付いて説明す
る。先ず図１を参照すると、分散室１は、一対の円板状
の端板１ａ、１ｂと、該端板間に渡して配置された多数
の小孔を有する外筒１ｃを有する。分散室１の外側に
は、該分散室１を囲むように回収槽２が配置され、該回
収槽２の下部にはスラリー取出口２ａが形成されてい
る。中空の第１回転駆動軸３が設けられ、その一端が回
収槽２の壁を通って該回収槽２内に入り、分散室１の端
板１ｂに結合されている。第１回転駆動軸３の他端には
プーリ４が固定され、ベルト５を介して図示しないモー
ター等の駆動手段に結合される。分散室１の内部には、
多数の小孔を有する円筒状周面６ａを備えたスラリー導
入室６が形成され、このスラリー導入室６には、分散室
１の端板１ａに形成した開口６ｂを通るスラリー導入管
７からスラリーが供給される。分散室１内には、攪拌板
８が配置され、この攪拌板８に、複数の棒状の攪拌部材
８ａが固定されている。攪拌部材８ａは、スラリー導入
室６の周面６ａより半径方向外側の位置において、分散
室１の円筒の中心軸に対してほぼ平行に延びるように配
置される。攪拌板８には第２回転駆動軸９の一端が固定
される。該第２回転駆動軸９は、中空の第１回転駆動軸
３の内部を通って延び、他端は駆動モーター１０に結合
されている。分散室１の内部でスラリー導入室６の外側
の部分には、ガラスビーズ等の分散媒体１１が充填され
る。

【００１０】作動においては、第１回転駆動軸３と第２
回転駆動軸９は、それぞれのモーターにより互いに異な
る回転速度で回転駆動される。すなわち、分散室１の外
周面すなわち外筒１ｃの回転周速度と、攪拌部材８ａの
周方向の速度とが異なり、相互に相対的な運動を生じる
ように第１回転駆動軸３と第２回転駆動軸９を駆動す
る。同時に、スラリー導入管７からスラリーを導入室６
内に導入する。分散室１内の分散媒体１１は、攪拌部材
８ａにより与えられる回転作用に基づく遠心力の影響
で、分散室１内において外筒１ｃの壁面に押し付けら
れ、該外筒１ｃと攪拌部材８ｃの間の速度差により層状
になって周方向に流動する。導入室６に導入されたスラ
リーは、該導入室６の回転により回転習性を与えられ、
その回転によって生じる遠心力の影響で周面６ａの小孔
を通り分散室１内に入る。そして、上述したように層状
になって流動する分散媒体の間を通り、外筒１ｃの小孔
から回収槽２内に排出される。この間に、スラリーは、
相対的に運動する分散媒体１１により与えられる剪断力
の作用で分散作用を受ける。

【００１１】本発明による効果を確認するための実施例
として、分散室１の外径が165 mm、軸方向長さが80mm、
スラリー導入室６の直径が65mm、奥行きが40mmの分散装
置を準備し、平均粒子径23μｍのCaCo₃ 粉末を含む固形
分30％のスラリー20リットルを調整して分散を行なった。こ
こで、分散室１の回転速度を365rpmとし、攪拌部材８ａ
の回転速度を1075rpm とした。ガラスビーズは直径２mm
で、充填率は85％であった。この運転条件では、分散室
１と攪拌部材８ａの相対速度は、9、75m/sec となる。こ
の実施例における分散時間と平均粒子径の関係を図２に
線ａにより示す。比較例として、軸方向にスラリーを流
す従来の横置き型分散装置を使用して分散を行なった。
使用した従来の装置は、分散室容量が1.1リットル で、スラ
リーの流量は0.37リットル/minで、実施例におけると同様に
調整したスラリー20リットルを使用した。この比較例におけ
る分散時間と平均粒子径の関係を図２に線ｂにより示
す。

【００１２】図２から明らかなように、本発明の分散装
置は、従来の装置に比べて際立って高い分散効果を示
す。図３は、本発明の分散装置において、平均分散径３
μｍを達成するのに要する分散時間と、分散室と攪拌部
材の間の相対速度の関係を示すものである。図から明ら
かなように、相対速度が高いほど、分散時間は短くな
る。図４は、相対速度をパラメーターとして、分散時間
と平均分散径の関係を示すものである。この図によって
も、相対速度の顕著な効果が認められる。図５は、図１
に示す分散装置を使用して循環方式で分散を行なうシス
テムを示す。図１の装置における回収槽２のスラリー取
出口２ａからのスラリーを受けるようにスラリータンク
１２が配置され、該スラリータンク１２の下部に接続さ
れる導管１３が、ポンプ１４及びバルブ１５を介してス
ラリー導入管７に接続される。スラリータンク１２内に
は、必要に応じてスラリー攪拌機１６が設けられ、タン
ク１２内のスラリーを攪拌する。この構成により、スラ
リーは分散装置に循環されて所要程度の分散が達成され
る。

【００１３】図６は、本発明を縦型の装置に実施した例
を示す断面図である。図において、図１の構造に対応す
る部分は同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略す
る。この縦型の分散装置においても、横型と同様に本発
明の効果を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す分散装置の断面図で
ある。

【図２】 本発明の分散装置を使用した場合の分散時間
と平均粒子径の関係を従来の分散機の場合との対比で示
す図表である。

【図３】 本発明の分散装置における分散室周面と攪拌
部材の間の相対速度と平均分散径３μｍを達成するのに
必要な分散時間の関係を示す図表である。

【図４】 本発明の分散装置における分散室周面と攪拌
部材の間の相対速度が分散時間と平均分散径との関係に
及ぼす影響を示す図表である。

【図５】 本発明の図１に示す実施例の分散装置の一使
用例を示す側面図である。

【図６】 本発明を縦型の分散装置に実施した例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１・・・分散室、１ｃ・・・外周壁、２・・・回収槽、
３・・・第１回転駆動軸、６・・・スラリー導入室、７
・・・スラリー導入管、８ａ・・・攪拌部材、９・・・
第１回転駆動軸、１０・・・モーター、１１・・・分散
媒体、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が第１回転駆動軸に結合され多数の
   孔を周面に有する中空筒状の分散室と、前記分散室内に
   配置されて第２回転駆動軸により回転駆動される攪拌部
   材と、前記攪拌部材より半径方向内側において前記分散
   室内にスラリーを導入するスラリー導入手段と、前記分
   散室内に充填された分散媒体と、前記分散室の外側にお
   いて該分散室を囲むように配置された回収槽と、前記第
   １及び第２回転駆動軸の両方を前記分散室の前記周面と
   前記攪拌部材との間に相対的運動を生じるように駆動す
   る駆動手段と、を備えることを特徴とする分散装置。
2. 【請求項２】 一端が中空の回転駆動軸に結合され周面
   にスクリーン状多孔質の円筒面を有する中空円筒状の分
   散室と、前記中空の回転駆動軸内を通って前記分散室に
   挿入された第２の回転駆動軸に結合され前記分散室の長
   さ方向中心軸線より半径方向外側の位置において該中心
   軸線に対してほぼ平行に延びる複数の攪拌部材と、前記
   攪拌部材に対して半径方向内側において前記分散室内に
   配置され周面にスクリーン状多孔質の円筒面を有するス
   ラリー導入室と、前記分散室と前記スラリー導入室との
   間において前記分散室内に充填された分散用ビーズと、
   前記分散室の周面と前記攪拌部材との間に相対的運動を
   生じるように前記中空の回転駆動軸と前記第２の回転駆
   動軸の両方を駆動する駆動手段と、前記分散室の外側に
   おいて該分散室を囲むように配置された回収槽と、を備
   えることを特徴とする分散装置。
3. 【請求項３】 多孔質の外周面を有する回転駆動可能な
   筒状の分散室内にビーズ状の分散媒体を充填し、該分散
   室内に回転駆動可能な攪拌部材を備える分散装置を使用
   し、前記攪拌部材に対して半径方向内方の位置において
   前記分散室内にスラリーを導入しながら前記分散室の外
   周面と前記攪拌部材との間に相対的な運動を生じるよう
   に、該分散室と該攪拌部材の両方を回転駆動し、この回
   転による遠心力の作用でスラリーを分散室の半径方向内
   側から外周面に向けて移動させて、前記攪拌部材の攪拌
   作用を受ける分散媒体により与えられる剪断力でスラリ
   ー内の固形粒子の分散を行い、分散されたスラリーを前
   記分散室の外周面の孔を通して排出する段階からなるこ
   とを特徴とする分散方法。