JP2014069108A - 顔料分散組成物の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高品質の顔料分散組成物を効率的に製造することができる顔料分散組成物の製造装置を提供する。
【解決手段】顔料を溶剤中に分散して顔料分散組成物を製造する装置１であって、容器８に収容された顔料、溶剤及び分散メディアを回転により撹拌する回転撹拌手段４を備える少なくとも１つの撹拌装置２と、回転撹拌手段４を回転駆動する回転駆動装置３と、を備え、回転撹拌手段４は、回転駆動装置３に着脱自在に連結される回転軸６を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、顔料を溶剤中に分散して顔料分散組成物を製造する顔料分散組成物の製造装置に関する。

従来から、顔料を溶剤中に分散して顔料分散組成物を製造することが一般的に行われている（例えば、特許文献１，２及び３参照）。このような顔料分散組成物を製造する装置は、一般的に、容器に収容された顔料、溶剤及び分散メディアを回転により撹拌する回転撹拌手段を有する撹拌装置と、前記回転撹拌手段を回転駆動する回転駆動装置と、を備えている。このような構成の製造装置により顔料分散組成物を製造するときは、容器に顔料、溶剤及び分散メディアを収容した状態で、回転駆動装置を作動させることにより回転軸を回転させる。これにより、回転撹拌手段を回転させ、容器内の顔料、溶剤及び分散メディアを撹拌することにより、顔料を溶剤中に分散させ、顔料分散組成物を製造する。

特開２００５−２７９３５０号公報 特開２００６−０００７５１号公報 特開２００６−００７１２８号公報

上記のような顔料分散組成物の製造装置では、顔料分散組成物を製造した後に、異なる顔料や樹脂等が混ざることにより生じる混色やハジキを防止するために、溶剤を循環させるなどして撹拌装置をきれいに洗浄する必要があるが、洗浄を行っている間は撹拌を行うことができず、洗浄中に顔料分散組成物の製造をすることができなかった。したがって、顔料分散組成物を効率的に製造できないという問題が生じていた。また、使用後の分散メディアを除去する作業又は入れ替える作業を行うことがあるが、その作業中にも顔料分散組成物を製造することができないので、製造効率を改善することが求められていた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、高品質の顔料分散組成物を効率的に製造することができる顔料分散組成物の製造装置の提供を目的とする。

本発明に係る顔料分散組成物の製造装置は、上記課題を解決するためになされたものであり、顔料を溶剤中に分散して顔料分散組成物を製造する装置であって、容器に収容された顔料、溶剤及び分散メディアを回転により撹拌する回転撹拌手段を備える少なくとも１つの撹拌装置と、前記回転撹拌手段を回転駆動する回転駆動装置と、を備え、前記回転撹拌手段は、前記回転駆動装置に着脱自在に連結される回転軸を備えている。

このような構成によれば、回転軸を回転駆動装置から取り外し、新たな撹拌装置に交換して顔料分散組成物の製造を行うことができる。これにより、顔料分散組成物を連続して製造することができ、顔料分散組成物の製造時間を短縮することができる。また、製造装置を連続で運転することができるので、製造装置の停止時間を短縮することができる。また、撹拌装置を回転駆動装置から取り外した状態で撹拌装置の洗浄作業、分散メディアの除去又は交換作業、点検作業、修理作業などを行うことができるので、作業効率を上げることができると共に、これらの作業と並行して、新たな撹拌装置により製造装置を運転することができる。また、撹拌装置を取り外した状態で、容器内から分散メディアを除去又は交換する作業を行う場合、作業しやすい環境で作業ができるため、作業中に分散メディアがこぼれ落ちることがなく、分散メディアを確実に除去又は交換することができる。よって、上記のような顔料分散組成物の製造装置によれば、高品質の顔料組成物を効率的に製造することができる。

また、上記顔料分散組成物の製造装置において、前記撹拌装置を支持する支持部材を更に備えることが好ましい。

また、前記回転軸を支持する軸受を更に備えることが好ましい。

また、前記撹拌装置を複数備えることが好ましい。

本発明に係る顔料分散組成物の製造装置によれば、高品質の顔料分散組成物を効率的に製造することができる。

本発明の一実施形態に係る顔料分散組成物の製造装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る撹拌装置の概略構成図である。 他の実施形態に係る撹拌装置の概略構成図である。 更に他の実施形態に係る撹拌装置の概略構成図である。 他の実施形態に係る支持部材の概略構成図である。 更に他の実施形態に係る支持部材の概略構成図である。 他の実施形態に係る顔料分散組成物の製造装置の概略構成図である。 更に他の実施形態に係る顔料分散組成物の製造装置の概略構成図である。 更に他の実施形態に係る撹拌装置２の概略構成図である。 更に他の実施形態に係る支持部材の概略構成図である。 更に他の実施形態に係る顔料分散組成物の製造装置の概略構成図である。 更に他の実施形態に係る顔料分散組成物の製造装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る顔料分散組成物の製造装置の概略構成図であり、図２は、撹拌装置の概略構成図である。顔料分散組成物の製造装置１は、顔料を溶剤中に分散して顔料分散組成物を製造する装置であって、図１に示すように、隣接して配置された撹拌装置２及び回転駆動装置３を備えている。撹拌装置２は、交換用に複数準備されていることが好ましい。

顔料としては、着色顔料や体質顔料などを用いる事ができ、これらは特に限定されず、上記着色顔料としては、例えば、二酸化チタン、酸化鉄、酸化クロム、クロム酸鉛、カーボンブラックなどの無機顔料；アゾレーキ系顔料、不溶性アゾ系顔料、縮合アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、インジゴ系顔料、ペリノン系顔料、ペリレン系顔料、ジオキサジン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、金属錯体顔料などの有機顔料などが挙げられ、また、上記体質顔料としては、例えば、タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、クレー、シリカなどが挙げられる。これらは、１種を単独で、または２種以上を併用してもよい。また、溶剤としては、特に限定されないが、水や有機溶剤を用いることができ、有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸イソブチル等のエステル類、トルエン、キシレン等の芳香族化合物およびこれらの混合溶剤等を挙げることができる。また、分散メディアとしては、例えば、ガラスビーズ、スチールビーズ、セラミックビーズ、ジルコニアビーズ等が挙げられる。ビーズの粒径は、特に限定されないが、０．０１〜２．０ｍｍが好ましい。
分散・破砕した顔料を安定化させ、再凝集させないために、顔料分散組成物として、上記溶剤と共に顔料分散樹脂、顔料分散剤、及び／又は顔料誘導体を含有する事が好ましく、顔料分散樹脂を含有する事が特に好ましい。また、必要に応じて、消泡剤、粘性調整剤、沈降防止剤、表面調整剤、硬化触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤などの公知の補助添加剤を含有させることができる。

撹拌装置２は、顔料、溶剤及び分散メディアを収容する容器８と、容器８内の顔料、溶剤及び分散メディアを回転により撹拌する回転撹拌手段４とを備えており、縦置きされ、支持部材５によって支持されている。

容器８は、撹拌中の顔料と溶剤の混合液（顔料ペースト）を容器８内に導入するための導入口１０と、混合液を容器８外に排出するための排出口１１とを備えており、導入口１０が容器８の底部に形成され、排出口１１が容器８の上部に形成されている。導入口１０及び排出口１１は、図示しない循環ラインに接続されており、排出口１１から排出された混合液が循環ラインを通過して導入口１０から容器８内に再び導入されるように構成されている。混合液の循環は、図示しないポンプの圧力により行うことができる。また、容器８は、混合液から分散メディアを分離するギャップセパレーター１４を備えている。ギャップセパレーター１４は、混合液が通過する一方、分散メディアが通過しない隙間を形成しており、容器８内の混合液がギャップセパレーター１４を通過するときに分散メディアを分離することができる。また、ギャップセパレーター１４を通過した混合液は排出口１１から循環ラインに排出される。また、容器８は、上下に仕切る隔壁１７を備えており、容器８内の分散メディアを交換するときや、容器８の内部を洗浄するとき等には、隔壁１７より上部を取り外すことができる。

回転撹拌手段４は、容器８内に挿入された回転軸６と、回転軸６から放射状に延びる撹拌羽根１３とを備えている。回転軸６の上端部は容器８の上方に突出しており、回転駆動装置３に着脱自在に取り付けられている。また、回転軸６の周囲には、混合液が外部に漏れるのを防止するメカニカルシール１５が配置されている。メカニカルシール１５としては、２つのメカニカルシールを反対方向に向けて配置し、この２つのメカニカルシールの間に外部注入液をシールしようとする液体の圧力よりも高い圧力で注入するダブルメカニカルシールを用いることができる。また、回転軸６の下端部は、軸受９によって支持されている。この軸受９は、容器８の底部に配置されており、回転軸６の軸方向の荷重を支えている。また、軸受９としては、転がり軸受け又は滑り軸受けを用いることができ、回転軸６の高速回転時の軸ブレを防止する観点から、滑り軸受けを用いることが好ましい。また、撹拌羽根１３は、回転軸６から周囲に突出しており、回転軸６が回転することにより混合液を撹拌することができる。

回転駆動装置３は、モーター１６と、モーター１６に接続された連結部７とを備えており、連結部７はモーター１６の作動により回転する。モーター１６の回転は、図示しないギアやプーリーにより連結部７に伝達されている。また、連結部７には回転軸６が連結されており、モーター１６の回転により連結部７を介して回転軸６を回転させることができる。また、回転駆動装置３の回転速度は、適宜調整することができ、例えば回転軸６を高速で回転させ、高速撹拌を行うことができる。

また、連結部７は、回転軸６の上端部を把持するチャック機構を備えている。チャック機構は、回転軸を挿入するための挿入孔１２と、挿入孔１２の周囲に配置されて挿入孔１２の径方向に開閉する複数の爪１８とを備えており、複数の爪１８によって挿入孔１２に挿入された回転軸６を径方向に締め付けることにより回転軸６を把持することができる。このチャック機構により、回転軸６が連結部７に着脱可能に連結される。

支持部材５は、移動可能なように地面に配置されており、容器８を収容するための凹状の容器収容部２０を備えている。容器収容部２０には容器８の底部が配置されており、支持部材５によって容器８が下方から支持されている。

また、顔料分散組成物の製造装置１は、上記の構成に追加して、顔料分散組成物を冷却するための冷却装置（図示せず）を備える構成であってもよい。この冷却装置は、容器８の外壁面周り又は容器８の外壁面内において冷却媒体を循環させることにより容器８を冷却し、容器８に収容された顔料分散組成物を冷却するように構成されている。この冷却装置により、顔料分散組成物の温度が上昇するのを抑えることができ、安定した分散性を維持することが可能となる。また、回転駆動装置３の回転速度を遅くして撹拌をする場合は、冷却装置を省略してもよい。

上記のような構成を備える顔料分散組成物の製造装置１により顔料分散組成物を製造するときは、容器８に顔料及び溶剤を収容した状態で、回転駆動装置３のモーター１６を作動させることにより、連結部７を介して回転軸６を回転させる。これにより、回転撹拌手段４を回転させ、容器８内の顔料、溶剤及び分散メディアを撹拌することにより、顔料を溶剤中に分散させ、顔料分散組成物を製造する。また、顔料分散組成物の製造後に、撹拌装置２を回転駆動装置３から取り外し、新たな撹拌装置２を回転駆動装置３に取り付けることができる。より詳細には、連結部７のチャック機構から回転軸６を取り外し、撹拌装置２と回転駆動装置３とを分離することができる。その後、新たな撹拌装置２の回転軸６を連結部７のチャック機構に取り付ける。これにより、新たな撹拌装置２によって顔料分散組成物を製造することができる。

上記のような構成によれば、撹拌装置２を回転駆動装置３から取り外し、新たな撹拌装置２に交換することにより、顔料分散組成物を連続して製造することができる。これにより、顔料分散組成物の製造時間を短縮することができる。また、撹拌装置２を回転駆動装置３から取り外した状態で撹拌装置２の洗浄作業、分散メディアの除去又は交換作業、点検作業、修理作業などを行うことができるので、作業効率を上げることができると共に、これらの作業と並行して、新たな撹拌装置２により製造装置１を運転することができる。これにより、製造装置１を連続で運転することができるので、製造装置１の停止時間を短縮することができる。また、撹拌装置２を取り外した状態で、容器８内から分散メディアを除去又は交換する作業を行う場合、作業しやすい環境で作業ができるため、作業中に分散メディアがこぼれ落ちることがなく、分散メディアを確実に除去又は交換することができる。また、複数の撹拌装置２において、それぞれ異なる顔料を容器８に収容することにより、各顔料ごとに撹拌作業を行うことができる。例えば、濃色の顔料と淡彩色の顔料とをそれぞれ異なる撹拌装置２で撹拌することができる。これにより、異なる色相の顔料が混ざることにより生じる混色を防止することができる。また、顔料の種類ごとに複数の撹拌装置２を使い分ける以外に、使用する分散樹脂や溶媒の種類によって撹拌装置２を使い分けることもできる。これにより、異なる極性の樹脂や溶媒等が混ざることにより生じるハジキ等の塗膜欠陥を防止することができる。
よって、上記のような顔料分散組成物の製造装置１によれば、高品質の顔料組成物を効率的に製造することができる。
また、撹拌装置２を回転駆動装置３から取り外して洗浄する場合、別途用意した簡易回転駆動装置（図示せず）と接続して、撹拌装置２内部及び／又は分散メディアを洗浄することができる。上記簡易回転駆動装置は、撹拌装置２内部に充填した洗浄溶剤を撹拌して洗浄する装置であるため、本件発明の回転駆動装置３のような高速回転及び高トルクのモーター１６を必要としない安価な回転駆動装置である。上記簡易回転駆動装置を用いて撹拌装置２を洗浄する場合、ポンプを有する洗浄溶剤循環装置（図示せず）を用いて撹拌装置２内部に洗浄溶剤を循環させても良い。上記洗浄溶剤は本件発明で用いる顔料分散組成物の溶剤及び樹脂を溶解させるものなら特に限定はなく、水や有機溶剤などを好適に用いることができる。
上記簡易回転駆動装置及び／又は洗浄溶剤循環装置を用いて撹拌装置２を洗浄することで、本発明の顔料分散組成物の製造装置１が稼動している間に使い終わった撹拌装置２を洗浄する事が可能となり、効率的に顔料分散組成物を製造することができる。

また、回転軸６を連結部７に着脱できる構成にすると、回転軸６が回転中に軸ブレしやすくなるが、軸受９を備えることにより、回転軸６が軸ブレするのを抑制することができ、顔料、溶剤、分散メディアを良好に撹拌することができる。また、支持部材５によって撹拌装置２を支持することにより、撹拌装置２を安定させることができるので、顔料、溶剤、分散メディアを更に良好に撹拌することができる。また、軸受９として滑り軸受けを用いると、回転軸６の軸ブレによる振動や衝撃を抑えることができ、高速回転時でも安全に顔料分散を行うことができる。また、構造が単純になるので、洗浄作業を容易に行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、回転軸６はチャック機構によって回転駆動装置３に連結されていたが、連結方法はこの構成に限定されるものではなく、図３に示すように、ねじにより連結されている構成でもよい。この場合、回転軸６の上端部に雄ねじ部５１が形成されており、この雄ねじ部５１と螺合する雌ねじ部５２が連結部７に形成されている。雄ねじ部５１は、回転軸６の外周面にねじ溝を切った構成であり、雌ねじ部５２は、連結部７の挿入孔１２の内周面にねじ溝を切った構成であり、雄ねじ部５１を雌ねじ部５２にねじ込むことにより、回転軸６を連結部７に固定することができる。また、ねじを緩めることにより、回転軸６を連結部７から取り外すことができる。これにより、回転軸６が回転駆動装置３に着脱自在に連結される。なお、図３において、図２と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

また、連結方法は上記の構成に限定されるものではなく、図４に示すように、回転軸６をボルト５３によって連結部７に連結する構成でもよい。この場合、連結部７の挿入孔１２に回転軸６を挿入した状態でボルト５３を締め付けることにより、回転軸６を固定することができる。また、ボルト５３を緩めることにより、回転軸６を連結部７から取り外すことができる。これにより、回転軸６が回転駆動装置３に着脱自在に連結される。なお、図４において、図２と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

また、上記実施形態では、支持部材５が容器８の底部を支持する構成であったが、この構成に限定されず、図５に示すように、容器８の胴部を支持する構成であってもよい。この場合、支持部材５は、回転駆動装置３に固定されており、容器８の胴部を把持するための容器把持部２１を備えている。容器把持部２１は、容器８の胴部の周方向に沿って延びており、容器８を側方から支持している。このような構成であっても、支持部材５により撹拌装置２を支持することができる。また、この実施形態では、支持部材５が回転駆動装置３に固定されている構成であったが、この構成に限定されず、図６に示すように、地面に設置された支柱２２に支持部材５が固定されている構成であってもよい。なお、図６において、図５と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

また、上記実施形態では、撹拌装置２が縦置きされている構成であったが、この構成に限定されず、図７に示すように、撹拌装置２が横置きされている構成であってもよい。このような構成であっても混合液（顔料ペースト）を撹拌することができる。また、撹拌装置２を横置きする場合、図８に示すように、容器８の底部を支持部材５により横方向から支持する構成にしてもよい。なお、図７及び８において、図１と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

また、上記実施形態では、ギャップセパレーター式の撹拌装置２を用いていたが、この構成に限定されず、アニュラー型の撹拌装置２を用いてもよい。図９（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、他の実施形態に係る撹拌装置２の概略構成図である。図９（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、アニュラー型の撹拌装置２における回転撹拌手段４は、回転軸６の下部に固定された環状のローター３０を備えている。また、この環状のローター３０の内側には、スクリーン３１が配置されている。ローター３０は、回転軸６の回転と共に回転して、容器８内の混合液を撹拌する。また、スクリーン３１は、スクリーン３１を通過する混合液から分散メディアを分離する。このような構成においても上述と同様に、回転軸６を連結部７に着脱自在に連結して回転駆動装置３に取り付けることができる。なお、図９（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）において、それぞれ図２，３及び４と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、アニュラー型の撹拌装置２を支持部材５により支持することもできる。なお、図１０（ａ）及び（ｂ）において、それぞれ図５及び６と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、アニュラー型の撹拌装置２を縦置きではなく、図１１に示すように、横置きにすることもできる。

また、支持部材５の構成は上記の構成に限定されるものではなく、図１２に示すように、水平方向に延びるレール２３の上に支持部材５を配置し、支持部材５を横方向にスライドさせる構成であってもよい。レール２３に沿って支持部材５をスライドさせることにより、撹拌装置２を回転駆動装置３に対して着脱することができる。このような構成によれば、撹拌装置２を取り外すときに、支持部材５により撹拌装置２の荷重を支持することができるので、メカニカルシール１５に余分な負荷がかからない。また、容器把持部２１から容器８を取り外す構成であってもよい。

１ 顔料分散組成物の製造装置
２ 撹拌装置
３ 回転駆動装置
４ 回転撹拌手段
５ 支持部材
６ 回転軸
７ 連結部
８ 容器
９ 軸受
１０ 導入口
１１ 排出口
１２ 挿入孔
１３ 撹拌羽根
１４ ギャップセパレーター
１５ メカニカルシール
１６ モーター
１７ 隔壁
１８ 爪
２０ 容器収容部
２１ 容器把持部
２２ 支柱
３０ ローター
３１ スクリーン
５１ 雄ねじ部
５２ 雌ねじ部
５３ ボルト

Claims (4)

1. 顔料を溶剤中に分散して顔料分散組成物を製造する装置であって、
   容器に収容された顔料、溶剤及び分散メディアを回転により撹拌する回転撹拌手段を備える少なくとも１つの撹拌装置と、
   前記回転撹拌手段を回転駆動する回転駆動装置と、を備え、
   前記回転撹拌手段は、前記回転駆動装置に着脱自在に連結される回転軸を備えている、顔料分散組成物の製造装置。
2. 前記撹拌装置を支持する支持部材を更に備える、請求項１に記載の顔料分散組成物の製造装置。
3. 前記回転軸を支持する軸受を更に備える、請求項１又は２に記載の顔料分散組成物の製造装置。
4. 前記撹拌装置を複数備える、請求項１から３のいずれかに記載の顔料分散組成物の製造装置。