JP3309093B2 - 高剪断材料処理方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 関連出願の相互参照 アメリカ合衆国における出願である本願は、1992年８
月26日（26.08.92）に出願され、現在特許されている本
出願人の先の出願に係る米国特許出願第07/935,277号の
一部継続出願であり、合衆国法典第35巻第120条の利益
を主張するものである。
月26日（26.08.92）に出願され、現在特許されている本
出願人の先の出願に係る米国特許出願第07/935,277号の
一部継続出願であり、合衆国法典第35巻第120条の利益
を主張するものである。
技術分野 本発明は、流動性のある材料の高剪断処理を行なう方
法および装置に関するものであり、本明細書において使
用されている「高剪断処理」（high−shear treatmen
t）なる語は、混合とミル処理の双方を含むものであ
り、「混合」（mixing）なる語は溶解、懸濁および分散
を含み、「ミル処理」（milling）なる語は粉砕（grind
ing）、微粉砕（comminuting）および解凝集（deagglom
erating）を含むものである。使用される各流動性材料
は、少なくとも２つの成分からなり、その一方は液体で
ある。本発明は、より特定して云うと、流動性材料が、
微粉砕された（finelydivided）セラミック材料のスラ
リ懸濁体からなる、かかる方法および装置に関するもの
であるが、これらに限定されるものではない。
法および装置に関するものであり、本明細書において使
用されている「高剪断処理」（high−shear treatmen
t）なる語は、混合とミル処理の双方を含むものであ
り、「混合」（mixing）なる語は溶解、懸濁および分散
を含み、「ミル処理」（milling）なる語は粉砕（grind
ing）、微粉砕（comminuting）および解凝集（deagglom
erating）を含むものである。使用される各流動性材料
は、少なくとも２つの成分からなり、その一方は液体で
ある。本発明は、より特定して云うと、流動性材料が、
微粉砕された（finelydivided）セラミック材料のスラ
リ懸濁体からなる、かかる方法および装置に関するもの
であるが、これらに限定されるものではない。
背景技術 数多くの製造方法においては、例えば、５ミクロンよ
りも小さい粒度に微粉砕され、ある場合には１ミクロン
よりも小さい粒度に微粉砕され、更には、多く見受けら
れるものとして0.1ミクロンという小さい粒度に微粉砕
された出発材料を使用することがますます必要となって
いる。これは特に、セラミックの処理の場合に云えるこ
とであり、かかる微粉砕された原材料を使用することに
より、改善された強度、機械的および熱的耐衝撃性のよ
うな改善された特性を有するとともに、焼成または焼結
後に理論密度が最大値または近最大値となる製品を製造
することが可能となる。粒度分布は重要性がますます高
まっている基準であり、特に、全ての粒子が公称値を中
心とする狭い範囲にあるサイズを有することが要件とな
っている。産業規模で実施する場合には、このように均
一な粒度を得ることは著しく困難であり、製造コストの
かなりの増加を招くものとなる。
りも小さい粒度に微粉砕され、ある場合には１ミクロン
よりも小さい粒度に微粉砕され、更には、多く見受けら
れるものとして0.1ミクロンという小さい粒度に微粉砕
された出発材料を使用することがますます必要となって
いる。これは特に、セラミックの処理の場合に云えるこ
とであり、かかる微粉砕された原材料を使用することに
より、改善された強度、機械的および熱的耐衝撃性のよ
うな改善された特性を有するとともに、焼成または焼結
後に理論密度が最大値または近最大値となる製品を製造
することが可能となる。粒度分布は重要性がますます高
まっている基準であり、特に、全ての粒子が公称値を中
心とする狭い範囲にあるサイズを有することが要件とな
っている。産業規模で実施する場合には、このように均
一な粒度を得ることは著しく困難であり、製造コストの
かなりの増加を招くものとなる。
例えば、セラミック部品を製造する場合には、出発材
料は、最大粒度を小さくして部品を超可塑的に鍛造する
ことができるように、平均粒度を0.3ミクロンとし、最
大粒度を1.0ミクロンとすることが必要となる。粒度分
布は典型的なベル形の特徴を有することが期待され、材
料の大部分（例えば、約70重量％）がほぼ平均粒度であ
り、小部分（例えば、各15％）が大粒および小粒であ
る。材料を平均粒度となるように粉砕しても、全ての粒
子、特に細かい粒子の場合には、粉末が粉砕ミルを出る
と直ちに凝集を開始するとともに、その後の処理におい
ても継続するので、最終のユーザが受け入れることがで
きるような比較的均一な細かい粉砕状態にはなりにく
い。粉末体は、運搬および取扱いを用意にするためにペ
レット化することがしばしば行なわれているが、これは
その後、粉砕により脱ペレット化しなければならない。
その結果、材料は、少なくとも一部が特定の範囲から外
れて不均一となるとともに、多数の大きい粒子を含むこ
とにより、得られる焼結製品に欠陥が生ずる可能性があ
る。更に、材料の処理、特に、粉砕は、感知することが
できる量の汚染粒子を含まないことが重要であり、例え
ば、0.1重量％未満、好ましくは、0.01重量％未満とす
るのが重要である。
料は、最大粒度を小さくして部品を超可塑的に鍛造する
ことができるように、平均粒度を0.3ミクロンとし、最
大粒度を1.0ミクロンとすることが必要となる。粒度分
布は典型的なベル形の特徴を有することが期待され、材
料の大部分（例えば、約70重量％）がほぼ平均粒度であ
り、小部分（例えば、各15％）が大粒および小粒であ
る。材料を平均粒度となるように粉砕しても、全ての粒
子、特に細かい粒子の場合には、粉末が粉砕ミルを出る
と直ちに凝集を開始するとともに、その後の処理におい
ても継続するので、最終のユーザが受け入れることがで
きるような比較的均一な細かい粉砕状態にはなりにく
い。粉末体は、運搬および取扱いを用意にするためにペ
レット化することがしばしば行なわれているが、これは
その後、粉砕により脱ペレット化しなければならない。
その結果、材料は、少なくとも一部が特定の範囲から外
れて不均一となるとともに、多数の大きい粒子を含むこ
とにより、得られる焼結製品に欠陥が生ずる可能性があ
る。更に、材料の処理、特に、粉砕は、感知することが
できる量の汚染粒子を含まないことが重要であり、例え
ば、0.1重量％未満、好ましくは、0.01重量％未満とす
るのが重要である。
塗料の顔料を粉砕するのにストーン（stone）（カー
ボランダム）およびコロイドミルを使用することが公知
であるが、これは、互いに対して作用する２つの精密形
成された滑らかなストーンから実質上なり、ストーンの
一方は固定して保持され、他方は高速（3600乃至5400回
転／分）で回転され、両者間には２つの相対的に動く面
を分離する、本技術分野においては非常に狭いとみなさ
れるギャップが形成される。かくして、多くの場合は、
２つの面間の間隔は確実な接触状態から適宜の距離まで
調整自在となっており、この距離は、かかるミルの場合
には一般に、最小の25マイクロメートルから3,000マイ
クロメートルであるが、通常は50乃至75マイクロメート
ル程度となっている。代表的なストーンミルの場合に
は、既に混合されている充填物は、截頭円錐状のギャッ
プを介して平坦な環状リングの形状をなすミル処理領域
へ供給され、一方、コロイドミルの場合には、これも既
に混合された充填物を必要とするが、ミル処理領域は截
頭円錐形状を有している。液体ビヒクルにおける顔料の
粉砕は、材料が重量によりあるいは加圧されてギャップ
に供給されるときにストーンの平行面間で行なわれる高
剪断速度の可塑化（smearing）作用により行なわれる。
75マイクロメートルの分離ギャップは、粉砕により２乃
至３マイクロメートルの平均粒度を有する粒子を形成す
ると云われているが、粒度分布は一定ではなく、著しく
大きな粒子が存在する。かかるミルは、均一性、粒度分
布、最大粒度および汚染度が比較的重要視されない場合
には、満足することができるものである。
ボランダム）およびコロイドミルを使用することが公知
であるが、これは、互いに対して作用する２つの精密形
成された滑らかなストーンから実質上なり、ストーンの
一方は固定して保持され、他方は高速（3600乃至5400回
転／分）で回転され、両者間には２つの相対的に動く面
を分離する、本技術分野においては非常に狭いとみなさ
れるギャップが形成される。かくして、多くの場合は、
２つの面間の間隔は確実な接触状態から適宜の距離まで
調整自在となっており、この距離は、かかるミルの場合
には一般に、最小の25マイクロメートルから3,000マイ
クロメートルであるが、通常は50乃至75マイクロメート
ル程度となっている。代表的なストーンミルの場合に
は、既に混合されている充填物は、截頭円錐状のギャッ
プを介して平坦な環状リングの形状をなすミル処理領域
へ供給され、一方、コロイドミルの場合には、これも既
に混合された充填物を必要とするが、ミル処理領域は截
頭円錐形状を有している。液体ビヒクルにおける顔料の
粉砕は、材料が重量によりあるいは加圧されてギャップ
に供給されるときにストーンの平行面間で行なわれる高
剪断速度の可塑化（smearing）作用により行なわれる。
75マイクロメートルの分離ギャップは、粉砕により２乃
至３マイクロメートルの平均粒度を有する粒子を形成す
ると云われているが、粒度分布は一定ではなく、著しく
大きな粒子が存在する。かかるミルは、均一性、粒度分
布、最大粒度および汚染度が比較的重要視されない場合
には、満足することができるものである。
発明の開示 本発明の第１の目的は、少なくとも２つの成分からな
り、一方が液体である流動性材料の高剪断処理の方法お
よび装置を提供することにあり、かかる高剪断処理は、
例えば、液体ビヒクルに対する気体および粉末材料の懸
濁、分散および溶液をはじめとする均一な混合および／
またはスラリ懸濁体における粉末材料の粉砕、解凝集お
よび微粉砕をはじめとする均一なミル処理からなる。
り、一方が液体である流動性材料の高剪断処理の方法お
よび装置を提供することにあり、かかる高剪断処理は、
例えば、液体ビヒクルに対する気体および粉末材料の懸
濁、分散および溶液をはじめとする均一な混合および／
またはスラリ懸濁体における粉末材料の粉砕、解凝集お
よび微粉砕をはじめとする均一なミル処理からなる。
本発明のより特定した目的は、スラリ懸濁体における
微粉砕されたセラミック材料の均一なミル処理に特に適
用することができる方法および装置を提供することにあ
る。
微粉砕されたセラミック材料の均一なミル処理に特に適
用することができる方法および装置を提供することにあ
る。
本発明によれば、本明細書において説明されているよ
うに、処理されるべき材料を、それぞれのミル部材（mi
ll member）により提供される２つの接近して離隔配置
された通路面間の通路により構成される流路において流
れ方向へ通す工程を備えた流動性材料の新規の高剪断処
理方法が提供されており、この方法においては、 流路は、通路面間の間隔により、流動材料の最小のコ
ルモゴロフ渦の直径よりも大きい自由な超コルモゴロフ
渦（supra−Kolmogoroff eddy）と、最小のコルモゴロ
フ渦の直径よりも小さい付勢された準コルモゴロフ渦
（sub−Kolmogoroff eddy）とが同時に存在することが
できる全高剪断処理ゾーン（overall high−shear trea
tment zone）を含み、 全高剪断処理ゾーンは、自由な超コルモゴロフ渦が材
料の通過中に抑制される一層高剪断の副処理ゾーン（su
bsidiary higher−shear treatment zone）を提供する
ように通路の間隔が全高剪断処理ゾーンの残りの部分に
おけるよりも小さい部分を少なくとも含み、 材料が全高剪断処理ゾーンを動いているときに、ミル
部材が互いに相対的に動かされてミルの通路面を互いに
対して流れ方向と交差する方向に、相対的に動いている
通路面にそれぞれの液体フィルムを被着させた状態で超
ミクロンおよびサブミクロンのスケールで材料を処理す
るように超コルモゴロフ渦と準コルモゴロフ渦との同時
形成を付勢するような相対速度で動かすことにより、処
理材料をできるだけ均一にし、 かかる相対的な動きにより、一層高剪断の副処理ゾー
ンにおいて非乱流を保持しながら付勢された準コルモゴ
ロフ渦だけを形成することを特徴とする構成に係る。
うに、処理されるべき材料を、それぞれのミル部材（mi
ll member）により提供される２つの接近して離隔配置
された通路面間の通路により構成される流路において流
れ方向へ通す工程を備えた流動性材料の新規の高剪断処
理方法が提供されており、この方法においては、 流路は、通路面間の間隔により、流動材料の最小のコ
ルモゴロフ渦の直径よりも大きい自由な超コルモゴロフ
渦（supra−Kolmogoroff eddy）と、最小のコルモゴロ
フ渦の直径よりも小さい付勢された準コルモゴロフ渦
（sub−Kolmogoroff eddy）とが同時に存在することが
できる全高剪断処理ゾーン（overall high−shear trea
tment zone）を含み、 全高剪断処理ゾーンは、自由な超コルモゴロフ渦が材
料の通過中に抑制される一層高剪断の副処理ゾーン（su
bsidiary higher−shear treatment zone）を提供する
ように通路の間隔が全高剪断処理ゾーンの残りの部分に
おけるよりも小さい部分を少なくとも含み、 材料が全高剪断処理ゾーンを動いているときに、ミル
部材が互いに相対的に動かされてミルの通路面を互いに
対して流れ方向と交差する方向に、相対的に動いている
通路面にそれぞれの液体フィルムを被着させた状態で超
ミクロンおよびサブミクロンのスケールで材料を処理す
るように超コルモゴロフ渦と準コルモゴロフ渦との同時
形成を付勢するような相対速度で動かすことにより、処
理材料をできるだけ均一にし、 かかる相対的な動きにより、一層高剪断の副処理ゾー
ンにおいて非乱流を保持しながら付勢された準コルモゴ
ロフ渦だけを形成することを特徴とする構成に係る。
更に、本発明によれば、以下において説明するよう
に、本発明の方法を使用して流動性材料を高剪断処理す
る新規な装置が提供されている。
に、本発明の方法を使用して流動性材料を高剪断処理す
る新規な装置が提供されている。
好ましくは、一層高剪断の副処理ゾーンは、通路面間
の間隔が流動材料において流体力学的圧力を発生させる
ことにより材料の粘度を局部的に高めて処理作用を増進
するように通路面間に形成された最小の間隔のギャップ
を有している。
の間隔が流動材料において流体力学的圧力を発生させる
ことにより材料の粘度を局部的に高めて処理作用を増進
するように通路面間に形成された最小の間隔のギャップ
を有している。
縦の圧力振動（longitudinal pressure oscillatio
n）が、液体フィルムにおける弾性流体力学的スクイー
ズフィルム作用（squeeze−film effect）および／また
は付勢された準コルモゴロフ渦の形成によって、材料に
おいて粘度を局部的に増加させることにより処理作用を
増進させるように、全高剪断処理ゾーンにおいて通路の
壁に印加される。
n）が、液体フィルムにおける弾性流体力学的スクイー
ズフィルム作用（squeeze−film effect）および／また
は付勢された準コルモゴロフ渦の形成によって、材料に
おいて粘度を局部的に増加させることにより処理作用を
増進させるように、全高剪断処理ゾーンにおいて通路の
壁に印加される。
ミル部材は、固定され中空の外側シリンダと、長手方
向の回転軸線を中心に回転するように固定された中空の
外側シリンダ内に取着された回転自在の内側シリンダと
することができ、これら２つのシリンダは更に、回転軸
線と交差する方向に相対的に動いて、２つの対向する流
通路面間の間隔を変えるように取着することができる。
向の回転軸線を中心に回転するように固定された中空の
外側シリンダ内に取着された回転自在の内側シリンダと
することができ、これら２つのシリンダは更に、回転軸
線と交差する方向に相対的に動いて、２つの対向する流
通路面間の間隔を変えるように取着することができる。
あるいは、ミル部材は中心を通る共通の回転軸線を中
心に相対的に回転することができるように取着された円
形プレートとすることができ、通路面は２枚のプレート
の各対向する面により構成され、プレートは更に対向す
る面間の距離を変えるように回転軸線に沿って相対的に
動くことができるように取着される。
心に相対的に回転することができるように取着された円
形プレートとすることができ、通路面は２枚のプレート
の各対向する面により構成され、プレートは更に対向す
る面間の距離を変えるように回転軸線に沿って相対的に
動くことができるように取着される。
回転軸線は、垂直または水平とすることができる。
図面の説明 本発明の特に好ましい実施例を、一例として、添付図
面に関して説明するが、図面において、 図１は、ミル部材が水平な軸線を中心に相対的に回転
する本発明の第１の実施例に係るドラムミルの一方の側
を示す斜視図であり、 図２は、図１のドラムミルの本体を示す図１の２−２
線側方横断面図であり、 図３は、本発明の別の実施例を示す図２と同様の長手
方向の部分横断面図であり、 図４は、図１および図２のドラムミルの部分側面およ
び長手方向の部分横断面図であり、ミルのベースと内側
ミル部材が側面で示され、外側ミル部材が図２の４−４
線長手方向横断面で示されており、 図５は、本発明に係る気体−液体反応のドラム反応器
を介して切断した図２と同様の側方横断面図であり、 図６は、予め分散されたジルコニアスラリの粒度分布
を実線で示し、図11のプレートミルを使用して処理した
後の粒度分布を破線で示す粒度分布累積グラフ図であ
り、 図７は、本発明の更に別の実施例に係る、ミル部材が
垂直軸を中心に相対的に回転するプレートミルの垂直側
方横断面図であり、 図８は、図７のプレートミルの８−８線水平横断面図
であり、 図９は、本発明の更に別の実施例に係る、ミル部材が
水平軸線を中心に相対的に回転するプレートミルの図７
と同様の垂直側方横断面図であり、 図10は、図９の破線の円で囲まれた部分10の拡大図で
あり、 図11は、本発明の更に別の実施例に係るプレートミル
の図２と同様の垂直側方横断面図であり、 図12は、本発明のドラムミルの複数を直列に配設して
構成するとともに、ミルに供給を行なう再環境予備混合
回路に単一反射式（reverbatory）超音波ミキサを備え
た連続流スラリミル処理装置を示す概略線図であり、 図13（図面７枚目）は、スラリが再循環される、単一
プレートミルを使用したバッチ処理装置を示す概略線図
である。
面に関して説明するが、図面において、 図１は、ミル部材が水平な軸線を中心に相対的に回転
する本発明の第１の実施例に係るドラムミルの一方の側
を示す斜視図であり、 図２は、図１のドラムミルの本体を示す図１の２−２
線側方横断面図であり、 図３は、本発明の別の実施例を示す図２と同様の長手
方向の部分横断面図であり、 図４は、図１および図２のドラムミルの部分側面およ
び長手方向の部分横断面図であり、ミルのベースと内側
ミル部材が側面で示され、外側ミル部材が図２の４−４
線長手方向横断面で示されており、 図５は、本発明に係る気体−液体反応のドラム反応器
を介して切断した図２と同様の側方横断面図であり、 図６は、予め分散されたジルコニアスラリの粒度分布
を実線で示し、図11のプレートミルを使用して処理した
後の粒度分布を破線で示す粒度分布累積グラフ図であ
り、 図７は、本発明の更に別の実施例に係る、ミル部材が
垂直軸を中心に相対的に回転するプレートミルの垂直側
方横断面図であり、 図８は、図７のプレートミルの８−８線水平横断面図
であり、 図９は、本発明の更に別の実施例に係る、ミル部材が
水平軸線を中心に相対的に回転するプレートミルの図７
と同様の垂直側方横断面図であり、 図10は、図９の破線の円で囲まれた部分10の拡大図で
あり、 図11は、本発明の更に別の実施例に係るプレートミル
の図２と同様の垂直側方横断面図であり、 図12は、本発明のドラムミルの複数を直列に配設して
構成するとともに、ミルに供給を行なう再環境予備混合
回路に単一反射式（reverbatory）超音波ミキサを備え
た連続流スラリミル処理装置を示す概略線図であり、 図13（図面７枚目）は、スラリが再循環される、単一
プレートミルを使用したバッチ処理装置を示す概略線図
である。
同様のあるいは同等の部材には、可能な限り図面の全
ての図において同じ参照番号が付されている。
ての図において同じ参照番号が付されている。
ミルの協働する面間の間隔は、図示を明瞭にするため
かなり強調して示されている。
かなり強調して示されている。
発明を実施するための形態 図１乃至図５の実施例は、協働する円筒形状のミル面
が、ドラム形状の部材によりそれぞれ提供される、「ド
ラム」ミル（“drum"mill）としての特徴を有してお
り、また、図６乃至図11の実施例は、協働するミル面が
プレート形状の部材によりそれぞれ提供される、「プレ
ート」ミル（“plate"mill）としての特徴を有するもの
である。ミルの構成および動作の態様を説明するのに先
立ち、ミルを使用したセラミックスラリ製造の代表的な
装置を説明する。
が、ドラム形状の部材によりそれぞれ提供される、「ド
ラム」ミル（“drum"mill）としての特徴を有してお
り、また、図６乃至図11の実施例は、協働するミル面が
プレート形状の部材によりそれぞれ提供される、「プレ
ート」ミル（“plate"mill）としての特徴を有するもの
である。ミルの構成および動作の態様を説明するのに先
立ち、ミルを使用したセラミックスラリ製造の代表的な
装置を説明する。
図12に示す連続流装置においては、微粉砕された粉末
は、液体ビヒクルにおいて均一に分散され、かつ、（必
要に応じて解凝集させながら）より小さな粒度に粉砕さ
れるように、ミル処理が行なわれる。粉末が、供給ホッ
パ10からドラムミル12に供給されるととともに、液体分
散ビヒクルが供給タンク14から供給され、予備迅速粗分
散体が、ドラムミル12の溜め、ポンプ16および高い流れ
容量の反射式超音波ミキサ（RUMミキサ）18からなる閉
鎖回路において混合物を循環させることにより得られ
る。
は、液体ビヒクルにおいて均一に分散され、かつ、（必
要に応じて解凝集させながら）より小さな粒度に粉砕さ
れるように、ミル処理が行なわれる。粉末が、供給ホッ
パ10からドラムミル12に供給されるととともに、液体分
散ビヒクルが供給タンク14から供給され、予備迅速粗分
散体が、ドラムミル12の溜め、ポンプ16および高い流れ
容量の反射式超音波ミキサ（RUMミキサ）18からなる閉
鎖回路において混合物を循環させることにより得られ
る。
水性または非水性の、液体分散ビヒクルは通常、分散
剤を含むとともに、バインダ、可塑剤および滑剤のよう
な他の機能添加剤を含む。粉末、機能添加剤および分散
ビヒクルの相対的な割合は、最終分散体がダイラタンシ
（dilatency）に関連する問題をなくすのに十分な液体
含量を有するように定められる。
剤を含むとともに、バインダ、可塑剤および滑剤のよう
な他の機能添加剤を含む。粉末、機能添加剤および分散
ビヒクルの相対的な割合は、最終分散体がダイラタンシ
（dilatency）に関連する問題をなくすのに十分な液体
含量を有するように定められる。
RUMミキサ18は、米国特許第4,071,225号に開示されて
いるタイプのものが好ましい。本明細書においては、こ
の米国特許を引用して、その説明に代える。簡単に説明
すると、かかるミキサは、平坦な、極めて接近して離隔
配置されたプレート20によって形成された２つの平行を
なす幅広の壁を有する狭い矩形の側方横断面の細長い室
を備えており、各プレート20は、圧力振動を室内に向け
るとともに反対側の壁へ向けるように外面に複数の超音
波変換器が取着され、対向する変換器からの振動は、反
射により、かつ、粉末を媒体に混合しあるいは予備分散
させるのに特に有効な強い小さな渦を形成するようにし
て互いに干渉し合う。
いるタイプのものが好ましい。本明細書においては、こ
の米国特許を引用して、その説明に代える。簡単に説明
すると、かかるミキサは、平坦な、極めて接近して離隔
配置されたプレート20によって形成された２つの平行を
なす幅広の壁を有する狭い矩形の側方横断面の細長い室
を備えており、各プレート20は、圧力振動を室内に向け
るとともに反対側の壁へ向けるように外面に複数の超音
波変換器が取着され、対向する変換器からの振動は、反
射により、かつ、粉末を媒体に混合しあるいは予備分散
させるのに特に有効な強い小さな渦を形成するようにし
て互いに干渉し合う。
当業者に周知のように、従来の高剪断機械的撹拌ミキ
サまたはボールもしくはサンドミルを使用して微粉末を
液体分散ビヒクルに完全に分散させる処理は、長くて退
屈な処理であり、許容することができる分散体を得るの
に数日を要することがしばしばである。これは、粒度が
減少するにつれて湿潤にされるべき表面積が増加するこ
と、かかる微粒子を湿潤にするのは本質的に困難である
こと、必然的に存在する凝集体の解凝集が困難であるこ
となどのような数多くの理由による。他の理由について
は以下において説明する。開示されかつ簡単に上記した
RUMミキサは、５乃至15分という短い時間で許容するこ
とができる分散体を形成することができるが、ある処理
の場合には、おそらく30乃至45分という一層長い時間を
かけるのが好ましいことがある。完全に連続した系が好
ましい場合には、単一のRUMミキサの代わりに一連のか
かるミキサを使用することができる。
サまたはボールもしくはサンドミルを使用して微粉末を
液体分散ビヒクルに完全に分散させる処理は、長くて退
屈な処理であり、許容することができる分散体を得るの
に数日を要することがしばしばである。これは、粒度が
減少するにつれて湿潤にされるべき表面積が増加するこ
と、かかる微粒子を湿潤にするのは本質的に困難である
こと、必然的に存在する凝集体の解凝集が困難であるこ
となどのような数多くの理由による。他の理由について
は以下において説明する。開示されかつ簡単に上記した
RUMミキサは、５乃至15分という短い時間で許容するこ
とができる分散体を形成することができるが、ある処理
の場合には、おそらく30乃至45分という一層長い時間を
かけるのが好ましいことがある。完全に連続した系が好
ましい場合には、単一のRUMミキサの代わりに一連のか
かるミキサを使用することができる。
この予備工程が完了すると、粗に分散されたスラリ
は、ポンプ26およびクーラ28を介して本発明の一連のド
ラムミル30に放出される。図面には、ドラムミル30は２
つだけが図示されている。ポンプとクーラは各ミルに設
けられ、スラリが各ミルに供給される速度、圧力および
温度を制御することができるようにしており、クーラは
先行するミルが形成したスラリの加熱を補償する作用を
行なう。複数のプレートミルまたはドラムミルとプレー
トミルの組合わせを使用することもできる。
は、ポンプ26およびクーラ28を介して本発明の一連のド
ラムミル30に放出される。図面には、ドラムミル30は２
つだけが図示されている。ポンプとクーラは各ミルに設
けられ、スラリが各ミルに供給される速度、圧力および
温度を制御することができるようにしており、クーラは
先行するミルが形成したスラリの加熱を補償する作用を
行なう。複数のプレートミルまたはドラムミルとプレー
トミルの組合わせを使用することもできる。
図13には、プレートミル32として図示されている単一
のミルを再循環回路において使用してバッチ処理を行な
う態様が示されている。RUMミキサ系からの予備混合さ
れたスラリは、ドラムミキサ24に供給され、単一のポン
プ26およびクーラ28によりミルの入口に給送される。ミ
ルの出口パイプがドラムミキサ24に接続され、スラリは
所望の粒度分布が得られるまで再循環される。この処理
は通常、所定のプロトコールによって行なわれ、ミルは
当初は最大操作粒度の粒子を処理し、処理が進むにつれ
て、順次または段階的に調整され、所要の最小サイズの
粒子を形成する。単一のドラムミルを代わりに使用する
ことができる。
のミルを再循環回路において使用してバッチ処理を行な
う態様が示されている。RUMミキサ系からの予備混合さ
れたスラリは、ドラムミキサ24に供給され、単一のポン
プ26およびクーラ28によりミルの入口に給送される。ミ
ルの出口パイプがドラムミキサ24に接続され、スラリは
所望の粒度分布が得られるまで再循環される。この処理
は通常、所定のプロトコールによって行なわれ、ミルは
当初は最大操作粒度の粒子を処理し、処理が進むにつれ
て、順次または段階的に調整され、所要の最小サイズの
粒子を形成する。単一のドラムミルを代わりに使用する
ことができる。
次に、図１乃至図３について説明すると、ドラムミル
は、装置のベースフレーム34上に、処理されるべき材料
の流路を形成する環状通路42の作動壁を構成する内側円
筒面40を有する固定外側中空円筒ミル部材38が中間ケー
シング36により取着されている。通路のもう一方の作動
壁は、内側円筒ミル部材の外側円筒面44により構成され
ており、本実施例においては、内側円筒ミル部材46は、
水平軸線50を中心に中空シリンダ内で回転するようにシ
ャフト48に取着された中実の円筒体から構成されてい
る。変換器52（図２）がケーシング36内に取着されかつ
外側シリンダ38に接続され、変換器が発生する縦の圧力
振動を通路42の隣接部の中へ向けるとともに、円筒壁の
少なくとも隣接部分を振動させて通路の厚さを周期的に
変えるようにしており、通路の少なくともこの部分は以
下において説明するように全高剪断処理ゾーンを構成す
る。変換器は、同期した同相操作を行なうように電源
（図示せず）に接続され、入口54および出口56を介して
冷却流体が供給される。部材38の外部の残りのできるだ
け多くの部分は、部分環状包囲体を形成するカバープレ
ート58により包囲され、入口60から導入され、出口62か
ら放出される冷却水を通すようにしている。カバープレ
ートと部材の外側との間の空所には金網が充填され、包
囲体の冷却効率を高めるようにしている。
は、装置のベースフレーム34上に、処理されるべき材料
の流路を形成する環状通路42の作動壁を構成する内側円
筒面40を有する固定外側中空円筒ミル部材38が中間ケー
シング36により取着されている。通路のもう一方の作動
壁は、内側円筒ミル部材の外側円筒面44により構成され
ており、本実施例においては、内側円筒ミル部材46は、
水平軸線50を中心に中空シリンダ内で回転するようにシ
ャフト48に取着された中実の円筒体から構成されてい
る。変換器52（図２）がケーシング36内に取着されかつ
外側シリンダ38に接続され、変換器が発生する縦の圧力
振動を通路42の隣接部の中へ向けるとともに、円筒壁の
少なくとも隣接部分を振動させて通路の厚さを周期的に
変えるようにしており、通路の少なくともこの部分は以
下において説明するように全高剪断処理ゾーンを構成す
る。変換器は、同期した同相操作を行なうように電源
（図示せず）に接続され、入口54および出口56を介して
冷却流体が供給される。部材38の外部の残りのできるだ
け多くの部分は、部分環状包囲体を形成するカバープレ
ート58により包囲され、入口60から導入され、出口62か
ら放出される冷却水を通すようにしている。カバープレ
ートと部材の外側との間の空所には金網が充填され、包
囲体の冷却効率を高めるようにしている。
円筒部材38の内部は、端部フランジにそれぞれ取着さ
れた２つの円形カバープレート66により閉止されてお
り、カバープレートの一方には最下部にスラリ導入パイ
プ68が取着され、他方のカバープレートには最上部にス
ラリ放出パイプ70が取着されている。これら２つのプレ
ートには、シャフト48と内側ミル部材を固定外側部材に
対して動かすことにより処理ゾーンにおいて軸線方向に
延びる線状ギャップＧ（図２）のサイズを調整すること
ができるように、シャフト48が挿通する整合された拡大
孔72が配設されている。各端部には、環状のガスケット
シール74が各カバープレート66と保持ワッシャ76との間
に挟持され、材料の逃げを防止している。
れた２つの円形カバープレート66により閉止されてお
り、カバープレートの一方には最下部にスラリ導入パイ
プ68が取着され、他方のカバープレートには最上部にス
ラリ放出パイプ70が取着されている。これら２つのプレ
ートには、シャフト48と内側ミル部材を固定外側部材に
対して動かすことにより処理ゾーンにおいて軸線方向に
延びる線状ギャップＧ（図２）のサイズを調整すること
ができるように、シャフト48が挿通する整合された拡大
孔72が配設されている。各端部には、環状のガスケット
シール74が各カバープレート66と保持ワッシャ76との間
に挟持され、材料の逃げを防止している。
シャフト48は２つのベアリング78により回転自在に取
着され、各ベアリング78は各クロスバー80により担持さ
れ、各クロスバーは、２つの側方に離隔して配置された
垂直方向に延びる矩形横断面のポスト82および84の上端
に取着されている。各ポスト82の上面は、水平方向に対
して内方および下方に傾斜して配置され、ポストの外側
縁部は、シャフトの軸線50と平行をなす軸線86を中心と
するクロスバーの刃先ピボットを構成している。クロス
バーのこの端部は、所要のピボット運動を許容するフレ
キシブルなストラッパ88（図１）により各ポストに取着
されている。クロスバーの他端は、クロスバーの孔を自
由に挿通する垂直に延びたねじ付きロッド90からなるば
ね集成体により各ポストの上端部の上方に支持されてい
る。この端部は一対の圧縮ばね92の間に介在配置され、
ばねの圧縮とシャフト48の対応する垂直位置は、上端に
設けられたナット94を操作することにより必要に応じて
調整されるようになっている。刃先ピボットにより、水
平なシャフトの軸線50の動きは軸線86を中心に弧状とな
り、かかる動きは２つのミル部材の相対的な回転の偏心
を変えることにより、線ギャップＧのサイズを変える。
ばね集成体はまた、２つのミル部材が処理ゾーンに入る
異常に大きな粒子により相対的な回転が邪魔されること
がないようにしている。シャフト48は、フレキシブルな
カップリング95を介してモータに連結され、モータによ
り駆動されるようになっている。
着され、各ベアリング78は各クロスバー80により担持さ
れ、各クロスバーは、２つの側方に離隔して配置された
垂直方向に延びる矩形横断面のポスト82および84の上端
に取着されている。各ポスト82の上面は、水平方向に対
して内方および下方に傾斜して配置され、ポストの外側
縁部は、シャフトの軸線50と平行をなす軸線86を中心と
するクロスバーの刃先ピボットを構成している。クロス
バーのこの端部は、所要のピボット運動を許容するフレ
キシブルなストラッパ88（図１）により各ポストに取着
されている。クロスバーの他端は、クロスバーの孔を自
由に挿通する垂直に延びたねじ付きロッド90からなるば
ね集成体により各ポストの上端部の上方に支持されてい
る。この端部は一対の圧縮ばね92の間に介在配置され、
ばねの圧縮とシャフト48の対応する垂直位置は、上端に
設けられたナット94を操作することにより必要に応じて
調整されるようになっている。刃先ピボットにより、水
平なシャフトの軸線50の動きは軸線86を中心に弧状とな
り、かかる動きは２つのミル部材の相対的な回転の偏心
を変えることにより、線ギャップＧのサイズを変える。
ばね集成体はまた、２つのミル部材が処理ゾーンに入る
異常に大きな粒子により相対的な回転が邪魔されること
がないようにしている。シャフト48は、フレキシブルな
カップリング95を介してモータに連結され、モータによ
り駆動されるようになっている。
内側ミル部材46は、炭化珪素のような十分に硬い材料
から全体を形成するとともに、外面44は所要の限度まで
正確かつ滑らかに研削するのが好ましいが、適宜の内部
フレームに取着したかかる硬質材料の筒状チューブから
形成することもできる。外側シリンダもまた同じ材料か
ら形成することができるが、経済性を考慮してステンレ
ス鋼とし、内側シリンダと同じ硬質材料からなるインサ
ート96をギャップＧが形成される最下位の弧状セグメン
トに設けることができる。全高剪断処理ゾーンのインサ
ートを含みかつインサートにすぐ隣接する部分は、全高
剪断処理ゾーン内に一層高剪断の副処理ゾーンを構成す
るとともに、以下において説明するように、ミル処理操
作の大部分が行なわれるゾーンとなる。２つのミル部材
は互いに対して偏心して回転されるので、ギャップＧ
は、内側ミル部材の上部と外側ミル部材の対向部との間
に画定される径方向に対向するギャップＨよりも小さく
なっている。従って、環状通路42がギャップＨからギャ
ップＧへ周方向へ収斂するように形成され、ここで通路
の壁離隔距離は最小となって最大剪断が流動材料におい
て得られ、次いで、通路はギャップＧからギャップＨへ
向けて拡がる。
から全体を形成するとともに、外面44は所要の限度まで
正確かつ滑らかに研削するのが好ましいが、適宜の内部
フレームに取着したかかる硬質材料の筒状チューブから
形成することもできる。外側シリンダもまた同じ材料か
ら形成することができるが、経済性を考慮してステンレ
ス鋼とし、内側シリンダと同じ硬質材料からなるインサ
ート96をギャップＧが形成される最下位の弧状セグメン
トに設けることができる。全高剪断処理ゾーンのインサ
ートを含みかつインサートにすぐ隣接する部分は、全高
剪断処理ゾーン内に一層高剪断の副処理ゾーンを構成す
るとともに、以下において説明するように、ミル処理操
作の大部分が行なわれるゾーンとなる。２つのミル部材
は互いに対して偏心して回転されるので、ギャップＧ
は、内側ミル部材の上部と外側ミル部材の対向部との間
に画定される径方向に対向するギャップＨよりも小さく
なっている。従って、環状通路42がギャップＨからギャ
ップＧへ周方向へ収斂するように形成され、ここで通路
の壁離隔距離は最小となって最大剪断が流動材料におい
て得られ、次いで、通路はギャップＧからギャップＨへ
向けて拡がる。
好ましい実施例においては、インサートは側方横断面
が矩形をなし、一層高剪断の副処理ゾーンのギャップの
対応する面を提供する該インサートの面98は平坦であ
り、２つの協働するミル面は反均衡（counterformal）
（非共形（non−conformal）とも呼ばれる）であるの
で、ギャップ内およびギャップにすぐ隣接するこれらの
収斂とその後の発散は、全高剪断処理ゾーンの残りも部
分と比べてはるかに大きくなる。面98もまた、所要の限
度まで正確かつ滑らかに研削される。
が矩形をなし、一層高剪断の副処理ゾーンのギャップの
対応する面を提供する該インサートの面98は平坦であ
り、２つの協働するミル面は反均衡（counterformal）
（非共形（non−conformal）とも呼ばれる）であるの
で、ギャップ内およびギャップにすぐ隣接するこれらの
収斂とその後の発散は、全高剪断処理ゾーンの残りも部
分と比べてはるかに大きくなる。面98もまた、所要の限
度まで正確かつ滑らかに研削される。
図４に示す別の実施例においては、協働するミル面44
および98は、共形となっている。即ち、これらの面は輪
郭および寸法が著しく調和しているので、比較的大きな
面積に亘って小さなギャップのみによって分離され、イ
ンサートの内側ミル面98は所要のプロファイルと滑らか
さになるまで研削され、処理ゾーンにおける２つの面の
収斂と発散は、これら２つの面の偏心のみによる。図１
乃至図３の実施例の平坦面98は、無限半径であると見な
すことができ、平坦と図４の実施例の共形値との間で所
要の値を与えることができる。
および98は、共形となっている。即ち、これらの面は輪
郭および寸法が著しく調和しているので、比較的大きな
面積に亘って小さなギャップのみによって分離され、イ
ンサートの内側ミル面98は所要のプロファイルと滑らか
さになるまで研削され、処理ゾーンにおける２つの面の
収斂と発散は、これら２つの面の偏心のみによる。図１
乃至図３の実施例の平坦面98は、無限半径であると見な
すことができ、平坦と図４の実施例の共形値との間で所
要の値を与えることができる。
本発明の装置を使用して処理される代表的な微粉末材
料はアルミナ、シリカおよびジルコニアであり、これら
はいずれも、５マイクロメートル以下の凝集一次粒子と
して商業的に入手することができ、特に、公称サイズが
0.3乃至１マイクロメートルの範囲にある凝集一次粒子
として入手することができる。凝集体のサイズは200マ
イクロメートルという大きさになる。粉末材料と、分散
ビヒクルに導入される機能添加剤の量は、当然にしてス
ラリの目的によって変わるが、通常は、分散ビヒクルと
添加剤の双方の量をできだけ少なくして、その後の処理
を容易にすることができるようにするのが望ましい。コ
ンシステンシは比較的小さく保持して、かかる材料につ
いて生ずるダイラタンシをなくすことが必要である。
料はアルミナ、シリカおよびジルコニアであり、これら
はいずれも、５マイクロメートル以下の凝集一次粒子と
して商業的に入手することができ、特に、公称サイズが
0.3乃至１マイクロメートルの範囲にある凝集一次粒子
として入手することができる。凝集体のサイズは200マ
イクロメートルという大きさになる。粉末材料と、分散
ビヒクルに導入される機能添加剤の量は、当然にしてス
ラリの目的によって変わるが、通常は、分散ビヒクルと
添加剤の双方の量をできだけ少なくして、その後の処理
を容易にすることができるようにするのが望ましい。コ
ンシステンシは比較的小さく保持して、かかる材料につ
いて生ずるダイラタンシをなくすことが必要である。
最大所要粒度が１マイクロメートルであるセラミック
スラリの処理を行なうように構成された特定の実施例に
おいては、内側部材46は長さと直径が15cm（６インチ）
であり、200乃至2000回転／分、好ましくは、400乃至60
0回転／分の速度で回転される。インサート96の周方向
の幅は、約2.5cm（１インチ）である。ミル処理に使用
する場合には、ギャップＧのサイズは通常、粉砕された
後の粉末材料の最大粒度とされ、従って、ほとんどのセ
ラミックスラリの場合には、ギャップは0.1乃至５マイ
クロメートルの範囲内で、より一般的には２マイクロメ
ートルよりも小さい範囲内で変えることができる。特に
粘性のあるスラリの場合には、ミルを介して十分な流れ
が得られるように、ギャップは幾分大きくすることが必
要となる場合がある。縦の圧力振動を使用することによ
り、ギャップを以下に述べるように幾分大きくすること
ができる。本発明の方法および装置は、かかる微細粒子
を含む材料に特にかつ通常とは異なり有効であるが、よ
り大きい粒度の材料に対しても有利に動作を行なうもの
である。従って、ギャップＧは以下において説明するよ
うに、１乃至500マイクロメートルの範囲、好ましく
は、１乃至100マイクロメートルの範囲で変えることが
でき、一方、径方向に沿った反対側のギャップＨは約5m
m（0.20インチ）の最大値を有することができる。ミル
が溶解器、反応器またはミキサとして使用される場合の
ギャップのサイズは、以下において説明する。
スラリの処理を行なうように構成された特定の実施例に
おいては、内側部材46は長さと直径が15cm（６インチ）
であり、200乃至2000回転／分、好ましくは、400乃至60
0回転／分の速度で回転される。インサート96の周方向
の幅は、約2.5cm（１インチ）である。ミル処理に使用
する場合には、ギャップＧのサイズは通常、粉砕された
後の粉末材料の最大粒度とされ、従って、ほとんどのセ
ラミックスラリの場合には、ギャップは0.1乃至５マイ
クロメートルの範囲内で、より一般的には２マイクロメ
ートルよりも小さい範囲内で変えることができる。特に
粘性のあるスラリの場合には、ミルを介して十分な流れ
が得られるように、ギャップは幾分大きくすることが必
要となる場合がある。縦の圧力振動を使用することによ
り、ギャップを以下に述べるように幾分大きくすること
ができる。本発明の方法および装置は、かかる微細粒子
を含む材料に特にかつ通常とは異なり有効であるが、よ
り大きい粒度の材料に対しても有利に動作を行なうもの
である。従って、ギャップＧは以下において説明するよ
うに、１乃至500マイクロメートルの範囲、好ましく
は、１乃至100マイクロメートルの範囲で変えることが
でき、一方、径方向に沿った反対側のギャップＨは約5m
m（0.20インチ）の最大値を有することができる。ミル
が溶解器、反応器またはミキサとして使用される場合の
ギャップのサイズは、以下において説明する。
本発明の方法および装置の一例が図６に示されてお
り、図６は、実線が予備分散されたスラリ材料の粒度分
布を示し、破線が図11のプレートミルにおいて処理した
後の同じ材料の粒度分布を示す、組み合わせた累積グラ
フ図である。使用された材料は、ちりの散乱を防止かつ
容易に運搬することができるように水溶性バインダを使
用してペレット化された粒度が公称0.3マイクロメート
ルの、噴霧乾燥した部分安定化ジルコニアであり、ペレ
ットはサイズが100乃至150マイクロメートルであった。
これらのペレットの50グラムを、超音波浴を使用して、
少量の界面活性剤（ジルコニアの0.3重量％）とともに1
00グラムの水に30分間予め分散させたが、これは原粉末
材料を完全に解凝集するのに十分なものとすべきある。
実線の特性は、かかる処理後の材料においては、わずか
82％が0.8マイクロメートルよりも小さいサイズであ
り、0.8乃至10マイクロメートルのサイズの材料は実質
上なく、残りの18％は10乃至80マイクロメートルのサイ
ズであることを示している。これは、一部は凝集の結果
によるものであるが、主としてペレットの硬化によるも
のであり、材料の高価な完全な再ミル処理なしに元の粒
度に戻すのを困難にしている。破線の特性は、同じ材料
をプレートミルにおいて同じ30分間処理した結果を示す
もので、いずれの材料とも0.8マイクロメートルよりも
小さく、99.25％が0.7マイクロメートルよりも小さく、
96％が0.6マイクロメートルよりも小さいものとなって
いる。
り、図６は、実線が予備分散されたスラリ材料の粒度分
布を示し、破線が図11のプレートミルにおいて処理した
後の同じ材料の粒度分布を示す、組み合わせた累積グラ
フ図である。使用された材料は、ちりの散乱を防止かつ
容易に運搬することができるように水溶性バインダを使
用してペレット化された粒度が公称0.3マイクロメート
ルの、噴霧乾燥した部分安定化ジルコニアであり、ペレ
ットはサイズが100乃至150マイクロメートルであった。
これらのペレットの50グラムを、超音波浴を使用して、
少量の界面活性剤（ジルコニアの0.3重量％）とともに1
00グラムの水に30分間予め分散させたが、これは原粉末
材料を完全に解凝集するのに十分なものとすべきある。
実線の特性は、かかる処理後の材料においては、わずか
82％が0.8マイクロメートルよりも小さいサイズであ
り、0.8乃至10マイクロメートルのサイズの材料は実質
上なく、残りの18％は10乃至80マイクロメートルのサイ
ズであることを示している。これは、一部は凝集の結果
によるものであるが、主としてペレットの硬化によるも
のであり、材料の高価な完全な再ミル処理なしに元の粒
度に戻すのを困難にしている。破線の特性は、同じ材料
をプレートミルにおいて同じ30分間処理した結果を示す
もので、いずれの材料とも0.8マイクロメートルよりも
小さく、99.25％が0.7マイクロメートルよりも小さく、
96％が0.6マイクロメートルよりも小さいものとなって
いる。
以下、本発明の方法および装置を、新規かつ予期し得
ない優れた作用効果を奏する新規性と進歩性を備えた機
構についての現段階での知識に基づいて説明する。従っ
て、かかる説明は、他の新規性と進歩性を備えた機構が
代わりをなし、あるいは信頼性があることを明らかにす
る別の検討を拘束するものではない。
ない優れた作用効果を奏する新規性と進歩性を備えた機
構についての現段階での知識に基づいて説明する。従っ
て、かかる説明は、他の新規性と進歩性を備えた機構が
代わりをなし、あるいは信頼性があることを明らかにす
る別の検討を拘束するものではない。
上記したように、小さな粒子の場合には、高出力、高
剪断のミキサを使用しても、完全な分散体を得るには比
較的長時間の「エージング」（“aging"）が必要となる
ことは、セラミックスラリの製造の分野における当業者
には周知であり、この時間は、混合能力を高めることに
よって、あるいは撹拌器の回転速度を大きくして剪断粘
度を高めることによっては有意に縮めることはできな
い。かかる混合処理についてのエイ・エヌ・コルモゴロ
フ（A.N.Kolmogoroff）博士の研究によれば、かかる事
実、および当初は混合は速やかに進行するが、次いで著
しく緩慢になるという事実を説明することができるとす
る報告が得られている。同博士は、混合は渦の形成によ
ること、および、例えば、分散ビヒクルとして水を使用
しかつ20℃の温度で作動される従来のミキサによれば、
約10乃至20マイクロイメートルよりも小さい直径の渦を
得ることは不可能であることを明らかにしている。これ
よりも小さい粒度の連行粒子のような液体素子および物
質は、これらの最小の渦の一部をなし、従って、乱流の
影響が遮断されるので、物質移動は対流によって支配さ
れるのではなく、内部の濃度勾配により渦内に生ずる著
しく緩慢な分子の拡散により支配されるものとなる。渦
（コルモゴロフ渦）と見なすことができ、かつ、これら
のミキサにより形成される最小の動きは、局所的なレイ
ノルズ数が１に近づききかつ１に等しくなるときに得ら
れるものと考えられ、低レイノルズ数におけるかかる小
さな渦の場合には、粘性力は慢性力よりも一層重要とな
る。
剪断のミキサを使用しても、完全な分散体を得るには比
較的長時間の「エージング」（“aging"）が必要となる
ことは、セラミックスラリの製造の分野における当業者
には周知であり、この時間は、混合能力を高めることに
よって、あるいは撹拌器の回転速度を大きくして剪断粘
度を高めることによっては有意に縮めることはできな
い。かかる混合処理についてのエイ・エヌ・コルモゴロ
フ（A.N.Kolmogoroff）博士の研究によれば、かかる事
実、および当初は混合は速やかに進行するが、次いで著
しく緩慢になるという事実を説明することができるとす
る報告が得られている。同博士は、混合は渦の形成によ
ること、および、例えば、分散ビヒクルとして水を使用
しかつ20℃の温度で作動される従来のミキサによれば、
約10乃至20マイクロイメートルよりも小さい直径の渦を
得ることは不可能であることを明らかにしている。これ
よりも小さい粒度の連行粒子のような液体素子および物
質は、これらの最小の渦の一部をなし、従って、乱流の
影響が遮断されるので、物質移動は対流によって支配さ
れるのではなく、内部の濃度勾配により渦内に生ずる著
しく緩慢な分子の拡散により支配されるものとなる。渦
（コルモゴロフ渦）と見なすことができ、かつ、これら
のミキサにより形成される最小の動きは、局所的なレイ
ノルズ数が１に近づききかつ１に等しくなるときに得ら
れるものと考えられ、低レイノルズ数におけるかかる小
さな渦の場合には、粘性力は慢性力よりも一層重要とな
る。
コルモゴロフがかかる現象に対して十分な説明を提供
しているとの前提に立てば、本発明の方法および装置に
おいては、少なくとも全高剪断処理ゾーンにおける流通
路の壁の間隔は、流動材料の最小のコルモゴロフ渦の直
径よりも大きい自由な超コルモゴロフ渦と最小のコルモ
ゴロフ渦の直径よりも小さい付勢された準コルモゴロフ
渦との双方が共存することができるようなものとされ
る。全高剪断処理ゾーンは、通路の間隔がゾーンの他の
部分よりも小さくなることにより、自由な超コルモゴロ
フ渦が抑制される一層高剪断の副処理ゾーンを提供する
部分を少なくとも含む。かかる構成とすることにより、
一層高剪断の副処理ゾーンを通る流れは層状となり、従
って、非乱流となるという重要な効果が得られる。この
実施例においては、流通路の最小の壁間隔の部分を構成
する直線上に軸線方向に延びるギャップＧは、一層高剪
断の副処理ゾーンを構成し、一方、全高剪断処理ゾーン
は所定の最大間隔が得られる流通路の全てから形成され
る。
しているとの前提に立てば、本発明の方法および装置に
おいては、少なくとも全高剪断処理ゾーンにおける流通
路の壁の間隔は、流動材料の最小のコルモゴロフ渦の直
径よりも大きい自由な超コルモゴロフ渦と最小のコルモ
ゴロフ渦の直径よりも小さい付勢された準コルモゴロフ
渦との双方が共存することができるようなものとされ
る。全高剪断処理ゾーンは、通路の間隔がゾーンの他の
部分よりも小さくなることにより、自由な超コルモゴロ
フ渦が抑制される一層高剪断の副処理ゾーンを提供する
部分を少なくとも含む。かかる構成とすることにより、
一層高剪断の副処理ゾーンを通る流れは層状となり、従
って、非乱流となるという重要な効果が得られる。この
実施例においては、流通路の最小の壁間隔の部分を構成
する直線上に軸線方向に延びるギャップＧは、一層高剪
断の副処理ゾーンを構成し、一方、全高剪断処理ゾーン
は所定の最大間隔が得られる流通路の全てから形成され
る。
コルモゴロフはまた、等方性の乱流の場合、渦の分布
が平衡になると、LKとして表わされる（通常は渦の長さ
と呼ばれる）渦の直径は、撹拌系の単位質量（PM）に対
して、動力入力として LK＝（v3/PM）14 なる関係により定められることを明らかにしている。上
記式において、ｖは流体の動粘度である。従って、流路
のこの制限は、新しいミルの動力利用の効率に重要な別
の予期し得ない有利な影響を及ぼす。従来の先行技術の
装置においては、乱流エネルギのほとんどは大きいおよ
び中間のサイズの渦に存在し、LK程度のサイズの小さい
渦にはほとんど存在せず、従って、装置の動力のほとん
どは、初期の分散を維持するにのみ有利な渦の形成にお
いて無駄に逸散され、一方、残りの「エージング」分散
は分子の拡散により行なわれる。本発明の方法と装置の
場合、全高剪断処理ゾーン、特に、一層高剪断の副処理
ゾーンにおいては、最小の径と同等またはこれよりも小
さい渦だけを形成することができ、一方、無駄な大きい
渦は抑制される。この関係からは更に、流体の粘度が上
昇すると、渦の直径が通常大きくなり、粘度のかなりの
増加が以下において説明するように生ずるが、渦の直径
のその後の増加は再度阻止される。
が平衡になると、LKとして表わされる（通常は渦の長さ
と呼ばれる）渦の直径は、撹拌系の単位質量（PM）に対
して、動力入力として LK＝（v3/PM）14 なる関係により定められることを明らかにしている。上
記式において、ｖは流体の動粘度である。従って、流路
のこの制限は、新しいミルの動力利用の効率に重要な別
の予期し得ない有利な影響を及ぼす。従来の先行技術の
装置においては、乱流エネルギのほとんどは大きいおよ
び中間のサイズの渦に存在し、LK程度のサイズの小さい
渦にはほとんど存在せず、従って、装置の動力のほとん
どは、初期の分散を維持するにのみ有利な渦の形成にお
いて無駄に逸散され、一方、残りの「エージング」分散
は分子の拡散により行なわれる。本発明の方法と装置の
場合、全高剪断処理ゾーン、特に、一層高剪断の副処理
ゾーンにおいては、最小の径と同等またはこれよりも小
さい渦だけを形成することができ、一方、無駄な大きい
渦は抑制される。この関係からは更に、流体の粘度が上
昇すると、渦の直径が通常大きくなり、粘度のかなりの
増加が以下において説明するように生ずるが、渦の直径
のその後の増加は再度阻止される。
スラリは、例えば、通常、0.07乃至0.7kg/cm2（１−1
0psi）の範囲の比較的低い圧力で作動するポンプ26の作
用を受けて、通路42により構成される環状の流路におい
て軸線方向に移動する。表面エネルギー力の影響下で
は、流動材料は、面40、44および98のそれぞれにおい
て、境界層を含む薄い被着フィルムを形成する。ギャッ
プＨは通常、ギャップＨにおいて最大の厚さを有しかつ
最大の剪断条件が得られる線状処理ギャップＧにおいて
厚さが最大となるように肉厚が徐々に減少する介在層に
よりこれら２つのフィルムが分離されるように、十分大
きな寸法に形成されている。ギャップＧはまた、介在層
として識別することができる層が存在せず、従って、流
れが互いに遮断し合う２つの薄いフィルムからなるよう
に小さくすることができる。このギャップはまた、フィ
ルムを遮断し合う２つの境界層だけからなると見なすこ
とができるように十分小さくすることもできる。
0psi）の範囲の比較的低い圧力で作動するポンプ26の作
用を受けて、通路42により構成される環状の流路におい
て軸線方向に移動する。表面エネルギー力の影響下で
は、流動材料は、面40、44および98のそれぞれにおい
て、境界層を含む薄い被着フィルムを形成する。ギャッ
プＨは通常、ギャップＨにおいて最大の厚さを有しかつ
最大の剪断条件が得られる線状処理ギャップＧにおいて
厚さが最大となるように肉厚が徐々に減少する介在層に
よりこれら２つのフィルムが分離されるように、十分大
きな寸法に形成されている。ギャップＧはまた、介在層
として識別することができる層が存在せず、従って、流
れが互いに遮断し合う２つの薄いフィルムからなるよう
に小さくすることができる。このギャップはまた、フィ
ルムを遮断し合う２つの境界層だけからなると見なすこ
とができるように十分小さくすることもできる。
本発明によれば、２つのミル部材は、各フィルムを一
体的に保持しかつ一層高剪断の副処理ゾーンの流れを非
乱流状態に保持した状態で、流動物質に超コルモゴロフ
渦と準コルモゴロフ渦の双方を全高剪断処理ゾーンにお
いて同時に形成することができる相対速度で流通路の壁
を流れの方向と交差して相対的に動かすことができるよ
うに互いに相対的に動かされることにより、２つのフィ
ルムは相互に作用し合って所望のミル処理作用を行なう
ことができるようになっている。一般的な場合のように
ギャップＨが十分に大きい場合には、２つの面被着フィ
ルムはミル部材の相対的な回転によりギャップＧからギ
ャップＨへ向けて引きずられるにつれて分離され、新し
い材料が両者間に入って介在層を形成し、この介在層に
おいて超コルモゴロフ渦が形成される。かかる渦が形成
されると、マクロ混合が通路のこの部分で行なわれ、フ
ィルムを再度一緒に動かして介在層をなくし、超コルモ
ゴロフ渦を抑制するとともに、準コルモゴロフ渦への転
換を強制する。このサイクルは内側ミル部材46の各回転
ごとに繰り返される。従って、材料は、超ミクロンおよ
びサブミクロンのスケールで全高剪断処理ゾーンにおい
て処理されて、所望の完全に均一な混合が行なわれ、し
かも一層強くて完全な均一混合が一層高剪断の副処理ゾ
ーンにおいて行なわれるとともに、先行技術のミル処理
装置では到底不可能であると考えられる程度までミル処
理と解凝集とが行なわれる。
体的に保持しかつ一層高剪断の副処理ゾーンの流れを非
乱流状態に保持した状態で、流動物質に超コルモゴロフ
渦と準コルモゴロフ渦の双方を全高剪断処理ゾーンにお
いて同時に形成することができる相対速度で流通路の壁
を流れの方向と交差して相対的に動かすことができるよ
うに互いに相対的に動かされることにより、２つのフィ
ルムは相互に作用し合って所望のミル処理作用を行なう
ことができるようになっている。一般的な場合のように
ギャップＨが十分に大きい場合には、２つの面被着フィ
ルムはミル部材の相対的な回転によりギャップＧからギ
ャップＨへ向けて引きずられるにつれて分離され、新し
い材料が両者間に入って介在層を形成し、この介在層に
おいて超コルモゴロフ渦が形成される。かかる渦が形成
されると、マクロ混合が通路のこの部分で行なわれ、フ
ィルムを再度一緒に動かして介在層をなくし、超コルモ
ゴロフ渦を抑制するとともに、準コルモゴロフ渦への転
換を強制する。このサイクルは内側ミル部材46の各回転
ごとに繰り返される。従って、材料は、超ミクロンおよ
びサブミクロンのスケールで全高剪断処理ゾーンにおい
て処理されて、所望の完全に均一な混合が行なわれ、し
かも一層強くて完全な均一混合が一層高剪断の副処理ゾ
ーンにおいて行なわれるとともに、先行技術のミル処理
装置では到底不可能であると考えられる程度までミル処
理と解凝集とが行なわれる。
本発明の新規な方法と装置は、微細な粒子をミル処理
するこれまでの試みが、ミルの本体が撹拌機構またはミ
ル処理媒体を含むように十分な大きさの大容量の容器か
らなる。３次元「容量」（“volume"）系として特徴づ
けることができるものであることを考慮すれば、容易に
理解することができる。ボール、ビーズ更には砂がミル
処理媒体として使用されるが、ミルは、材料を粉砕する
ためには粒子が衝突媒体素子の接触点領域間に存在しな
ければならず、しかも統計学的には、これはまれである
とともに、粒子のサイズが小さくなるにつれて一層まれ
となるので、比較的非効率である。上記したように、汚
染の可能性も高く、例えば、しばしば0.2重量％という
高さとなり、これは、ほとんどの電子セラミック向けの
最大値が0.01％であることからすれば、許容することが
できないものである。これに対して、本発明の方法と装
置は、少なくとも一層高剪断の副処理ゾーンにおいて
は、薄い中間層が存在しても、超コルモゴロフ渦の形成
を不可能にすることにより乱流の可能性をなくすことが
できたということで、２次元「領域」系と見なさなけれ
ばならない。流路を通る材料の実際の粘度とは実質上関
係なく、この薄い非乱流表面フィルム特に境界層が、微
細な粒子をしっかりと連行して保持する著しく粘性のあ
る液体皮として作用するのは、かかるフィルムの本質的
な特性である。２つのミル部材の相対的な側方向の動き
により、これらの確実に連行された粒子を互いにおよび
ミル部材の表面と粉砕係合させることにより、図６に示
すような優れた効果が得られる。
するこれまでの試みが、ミルの本体が撹拌機構またはミ
ル処理媒体を含むように十分な大きさの大容量の容器か
らなる。３次元「容量」（“volume"）系として特徴づ
けることができるものであることを考慮すれば、容易に
理解することができる。ボール、ビーズ更には砂がミル
処理媒体として使用されるが、ミルは、材料を粉砕する
ためには粒子が衝突媒体素子の接触点領域間に存在しな
ければならず、しかも統計学的には、これはまれである
とともに、粒子のサイズが小さくなるにつれて一層まれ
となるので、比較的非効率である。上記したように、汚
染の可能性も高く、例えば、しばしば0.2重量％という
高さとなり、これは、ほとんどの電子セラミック向けの
最大値が0.01％であることからすれば、許容することが
できないものである。これに対して、本発明の方法と装
置は、少なくとも一層高剪断の副処理ゾーンにおいて
は、薄い中間層が存在しても、超コルモゴロフ渦の形成
を不可能にすることにより乱流の可能性をなくすことが
できたということで、２次元「領域」系と見なさなけれ
ばならない。流路を通る材料の実際の粘度とは実質上関
係なく、この薄い非乱流表面フィルム特に境界層が、微
細な粒子をしっかりと連行して保持する著しく粘性のあ
る液体皮として作用するのは、かかるフィルムの本質的
な特性である。２つのミル部材の相対的な側方向の動き
により、これらの確実に連行された粒子を互いにおよび
ミル部材の表面と粉砕係合させることにより、図６に示
すような優れた効果が得られる。
更に説明すると、摩擦学（tribology）、エンジニア
リング材料の摩擦と摩耗の研究から、流体力学的な潤滑
層は、収斂しかつ負荷を受ける２つの相対的に動く共形
面間に形成され、かかる層を形成する滑剤は負荷を受け
ていない材料よりも大きな粘度を有することが知られて
いる。かかる層は、図１乃至図４のミルにおいて得られ
る被着フィルムにより形成されるので、スラリの局部的
な粘度は全高剪断処理ゾーン、特に、最小ギャップＧを
有する一層高剪断の副処理ゾーンにおいて高まり、これ
らのゾーンにおける均一な混合および粉砕作用を高進さ
せる。スラリ材料の粘度全体に長時間影響を及ぼすこと
なく、局部粘度を更に高くすることは、フィルムを、以
下において説明するように、弾性流体力学性を有するよ
うに形成することにより行なうことができる。当業者が
既知のように、粒子の凝集の破壊は、高剪断速度の可塑
化作用が強い粘性抵抗を受けたときに特に目立つように
なり、解凝集は抵抗が大きくなるにつれて一層目立った
ものとなる。従来の方法は、所要の高粘度を得るため
に、高粘度の分散液を使用するか、あるいは最高の可能
な固形分容積摩擦（volume friction）を利用してい
る。本発明は、従来の方法とは異なり、適正な高液体粘
度または高固形分容量摩擦の特定の選択を必要とするこ
となく、全高剪断処理ゾーンの狭い境界内で局部的な摩
擦学による流体力学および／または弾性流体力学作用に
より所望の粘度増加を得ている。
リング材料の摩擦と摩耗の研究から、流体力学的な潤滑
層は、収斂しかつ負荷を受ける２つの相対的に動く共形
面間に形成され、かかる層を形成する滑剤は負荷を受け
ていない材料よりも大きな粘度を有することが知られて
いる。かかる層は、図１乃至図４のミルにおいて得られ
る被着フィルムにより形成されるので、スラリの局部的
な粘度は全高剪断処理ゾーン、特に、最小ギャップＧを
有する一層高剪断の副処理ゾーンにおいて高まり、これ
らのゾーンにおける均一な混合および粉砕作用を高進さ
せる。スラリ材料の粘度全体に長時間影響を及ぼすこと
なく、局部粘度を更に高くすることは、フィルムを、以
下において説明するように、弾性流体力学性を有するよ
うに形成することにより行なうことができる。当業者が
既知のように、粒子の凝集の破壊は、高剪断速度の可塑
化作用が強い粘性抵抗を受けたときに特に目立つように
なり、解凝集は抵抗が大きくなるにつれて一層目立った
ものとなる。従来の方法は、所要の高粘度を得るため
に、高粘度の分散液を使用するか、あるいは最高の可能
な固形分容積摩擦（volume friction）を利用してい
る。本発明は、従来の方法とは異なり、適正な高液体粘
度または高固形分容量摩擦の特定の選択を必要とするこ
となく、全高剪断処理ゾーンの狭い境界内で局部的な摩
擦学による流体力学および／または弾性流体力学作用に
より所望の粘度増加を得ている。
２つの面に関して必要とされる収斂の程度は著しく小
さく、処理ゾーンにおける最小フィルム厚の最大フィル
ム厚に対する比は1:2乃至1:50の範囲、好ましくは、1:2
乃至1:10の範囲とされる。収斂度を異常に大きくするこ
とは、向流が粒子、特に、大きな粒子を連行するゾーン
の上流に形成されて、粒子が処理領域に入るのを妨げる
可能性があるので避けるべきである。
さく、処理ゾーンにおける最小フィルム厚の最大フィル
ム厚に対する比は1:2乃至1:50の範囲、好ましくは、1:2
乃至1:10の範囲とされる。収斂度を異常に大きくするこ
とは、向流が粒子、特に、大きな粒子を連行するゾーン
の上流に形成されて、粒子が処理領域に入るのを妨げる
可能性があるので避けるべきである。
全高剪断処理ゾーン、特に、一層高剪断の副処理ゾー
ンにおけるミル表面の間隔は小さくする必要があるの
で、作動面40、44および98は、荒い表面接触およびフィ
ルムの破壊が避けられるべきである場合には、対応する
円滑度および曲率（プレートミルの場合には平坦度）ま
で研削しなければならない。フィルムの肉厚Ｆと表面粗
さＲとの関係Ｍは、式Ｍ＝F/Rで表わすことができ、実
際には、Ｍは１乃至５、好ましくは、2.5乃至３の範囲
の値を有するようにすべきである。例えば、ミルが１マ
イクロメートル以下まで解凝集を行ない、Ｍの値を３に
保持しようとする場合には、表面粗さは0.33マイクロメ
ートル以下にすべきであり、これは艶なし鏡面仕上げま
たは良好な艶出しである。粗い仕上げは、反応器、ミキ
サまたは溶解器として作用するミルの場合に許容され
る。ミルの表面は耐摩耗性を高めるようにダイヤモンド
コーティングを行なうことができ、ダイヤモンド層は結
晶質または非晶質とすることができ、イオン注入あるい
は元の表面のプロファイルを変えない他の方法により被
着することができる。
ンにおけるミル表面の間隔は小さくする必要があるの
で、作動面40、44および98は、荒い表面接触およびフィ
ルムの破壊が避けられるべきである場合には、対応する
円滑度および曲率（プレートミルの場合には平坦度）ま
で研削しなければならない。フィルムの肉厚Ｆと表面粗
さＲとの関係Ｍは、式Ｍ＝F/Rで表わすことができ、実
際には、Ｍは１乃至５、好ましくは、2.5乃至３の範囲
の値を有するようにすべきである。例えば、ミルが１マ
イクロメートル以下まで解凝集を行ない、Ｍの値を３に
保持しようとする場合には、表面粗さは0.33マイクロメ
ートル以下にすべきであり、これは艶なし鏡面仕上げま
たは良好な艶出しである。粗い仕上げは、反応器、ミキ
サまたは溶解器として作用するミルの場合に許容され
る。ミルの表面は耐摩耗性を高めるようにダイヤモンド
コーティングを行なうことができ、ダイヤモンド層は結
晶質または非晶質とすることができ、イオン注入あるい
は元の表面のプロファイルを変えない他の方法により被
着することができる。
本発明の方法と装置は、縦方向の圧力振動を必要とす
ることなく操作することができるが、これは、高粘度の
液体／固体系における高剪断条件、例えば、高剪断微粉
砕の新規かつ予期し得ない使用により行なうことができ
る。上記したように、摩擦学によれば、液体は、反均衡
ジャーナル軸受けの最小のギャップに圧縮された状態で
入るときに粘度が突然増加することが知られている。か
かる作用は、均一な混合を行なうことができ、かつ、粘
度が局部的にのみ大きく増加する対応した最高剪断ゾー
ンとともに、反均衡面間に最小のギャップを有する一層
高剪断の副処理ゾーンを有する全高剪断処理ゾーンを提
供することにより、本発明において使用されている。こ
れにより、ミルに入る前の供給材料の粘度を例えば濃厚
なバインダ、増粘添加剤を使用しあるいはより多くの固
形分を加えることにより高める必要なしに、摩擦学的に
画定されたゾーンにおいて高剪断の微粉砕および分散を
行なうことができる。
ることなく操作することができるが、これは、高粘度の
液体／固体系における高剪断条件、例えば、高剪断微粉
砕の新規かつ予期し得ない使用により行なうことができ
る。上記したように、摩擦学によれば、液体は、反均衡
ジャーナル軸受けの最小のギャップに圧縮された状態で
入るときに粘度が突然増加することが知られている。か
かる作用は、均一な混合を行なうことができ、かつ、粘
度が局部的にのみ大きく増加する対応した最高剪断ゾー
ンとともに、反均衡面間に最小のギャップを有する一層
高剪断の副処理ゾーンを有する全高剪断処理ゾーンを提
供することにより、本発明において使用されている。こ
れにより、ミルに入る前の供給材料の粘度を例えば濃厚
なバインダ、増粘添加剤を使用しあるいはより多くの固
形分を加えることにより高める必要なしに、摩擦学的に
画定されたゾーンにおいて高剪断の微粉砕および分散を
行なうことができる。
縦の圧力振動の使用による予期し得ない効果はまた、
本発明の方法が２次元「領域」方法であり、しかも２つ
の相対的に動く流体コーティング表面が互いに対して直
交する方向にかなり動くときに得られるスクイーズフィ
ルム作用（squeeze−film effect）として知られている
ことに関する摩擦学の知識によるものであるという点で
予期し得ないものである。かくして、流体の薄い層によ
り分離された２つの協働する面は面40および44、特に、
面98および44のように反均衡であるので、線状のギャッ
プ（例えば、ギャップＧ）を含み、しかも直交する動き
を受ける場合には、ギャップにおける局部的な圧力およ
び粘度は流体力学的に形成されるものと比べて一般に著
しく高く、弾性流体力学的に形成されるものと見なされ
ることが知られている。この種の構造体の先行例には、
噛合する歯車の歯、およびベアリングのトラックのボー
ルまたはローラがあり、これらはいずれも潤滑されるも
のである。流体力学理論を使用して計算すると、滑性層
は著しく薄く、直交する方向の動きにより表面間に荒い
接触が生ずるようにすべきであるが、実際には、予測し
たものよりも厚い層を形成し、しかも表面のフィルムの
一体性を保持することにより、フィルムは連続状態を保
持できることが認められている。
本発明の方法が２次元「領域」方法であり、しかも２つ
の相対的に動く流体コーティング表面が互いに対して直
交する方向にかなり動くときに得られるスクイーズフィ
ルム作用（squeeze−film effect）として知られている
ことに関する摩擦学の知識によるものであるという点で
予期し得ないものである。かくして、流体の薄い層によ
り分離された２つの協働する面は面40および44、特に、
面98および44のように反均衡であるので、線状のギャッ
プ（例えば、ギャップＧ）を含み、しかも直交する動き
を受ける場合には、ギャップにおける局部的な圧力およ
び粘度は流体力学的に形成されるものと比べて一般に著
しく高く、弾性流体力学的に形成されるものと見なされ
ることが知られている。この種の構造体の先行例には、
噛合する歯車の歯、およびベアリングのトラックのボー
ルまたはローラがあり、これらはいずれも潤滑されるも
のである。流体力学理論を使用して計算すると、滑性層
は著しく薄く、直交する方向の動きにより表面間に荒い
接触が生ずるようにすべきであるが、実際には、予測し
たものよりも厚い層を形成し、しかも表面のフィルムの
一体性を保持することにより、フィルムは連続状態を保
持できることが認められている。
摩擦学による説明によれば、局部的な非常に高い圧力
振動は、流体力学理論により予測されるものと比べて流
体の粘度をかなり高めるともに、ギャップ内で得られる
局部圧力および粘度は、弾性流体力学的な条件が適用さ
れる場合には、わずか数パーセントの上昇とは異なり著
しく高いものとすることができる。例えば、500MPaの圧
力が得られ、この圧力では、潤滑油の粘度は大気圧にお
ける同じ材料の粘度と比べて20,000倍よりも大きくする
ことができ、液体というよりも固体に一層近い挙動を呈
するものとなる。振動による可動ミル部材に対する固定
ミル部材のサイクル負荷により、対応する正確な周期的
な直交する方向の動き即ち変位が生じ、その結果、特に
ギャップＧにスクイーズフィルム作用により負荷および
圧力作用が生ずるとともに、流動材料の局部粘度の予期
し得ない著しい増加が対応して生ずることにより、高粘
性の表面フィルム間のミル作用がかなり高進する。これ
は、縦の圧力振動の新規かつ予期し得ない利用によるも
のであり、かかる振動は相対的に動くミル部材に機械的
作用を直接及ぼすとともに、薄い協働する流動フィルム
における圧力と粘度の増加により機械的作用を間接的に
及ぼすことができ、従って、上記した公知の先行技術で
の試みにおける比較的大容量の液体にこのような振動を
向ける作用とは完全に異なる作用を行なうことがわか
る。このように、縦の圧力振動のかかる優れた効果は、
該振動が液体ビヒクルに連行される固体粒子に及ぼす直
接的な作用によるのではなく、液体ビヒクルの圧力およ
び粘度に及ぼす予期し得ない間接的な作用によるもので
ある。スクイーズフィルム作用による流動材料の粘度の
局部上昇により更に、被着表面フィルムの一体性が保持
されるとともに、フィルムに含まれる高含量の固体物質
によりフィルムが破壊されないようにすることができ、
かくして、通路壁の間隔を著しく狭いものとすることが
できる。
振動は、流体力学理論により予測されるものと比べて流
体の粘度をかなり高めるともに、ギャップ内で得られる
局部圧力および粘度は、弾性流体力学的な条件が適用さ
れる場合には、わずか数パーセントの上昇とは異なり著
しく高いものとすることができる。例えば、500MPaの圧
力が得られ、この圧力では、潤滑油の粘度は大気圧にお
ける同じ材料の粘度と比べて20,000倍よりも大きくする
ことができ、液体というよりも固体に一層近い挙動を呈
するものとなる。振動による可動ミル部材に対する固定
ミル部材のサイクル負荷により、対応する正確な周期的
な直交する方向の動き即ち変位が生じ、その結果、特に
ギャップＧにスクイーズフィルム作用により負荷および
圧力作用が生ずるとともに、流動材料の局部粘度の予期
し得ない著しい増加が対応して生ずることにより、高粘
性の表面フィルム間のミル作用がかなり高進する。これ
は、縦の圧力振動の新規かつ予期し得ない利用によるも
のであり、かかる振動は相対的に動くミル部材に機械的
作用を直接及ぼすとともに、薄い協働する流動フィルム
における圧力と粘度の増加により機械的作用を間接的に
及ぼすことができ、従って、上記した公知の先行技術で
の試みにおける比較的大容量の液体にこのような振動を
向ける作用とは完全に異なる作用を行なうことがわか
る。このように、縦の圧力振動のかかる優れた効果は、
該振動が液体ビヒクルに連行される固体粒子に及ぼす直
接的な作用によるのではなく、液体ビヒクルの圧力およ
び粘度に及ぼす予期し得ない間接的な作用によるもので
ある。スクイーズフィルム作用による流動材料の粘度の
局部上昇により更に、被着表面フィルムの一体性が保持
されるとともに、フィルムに含まれる高含量の固体物質
によりフィルムが破壊されないようにすることができ、
かくして、通路壁の間隔を著しく狭いものとすることが
できる。
縦の圧力振動を使用することにより、通路の壁の直交
する方向への動きによって流通路の有効高さは小さくな
るので、粉砕の場合には、一層小さくなるように行なう
ことができるという別の効果も得られる。この場合、例
えば、１マイクロメートルの最大粒度が必要とされる場
合には、ギャップＧは、同じ結果を得るのに、２マイク
ロメートルと、幾分大きく設定することができる。縦の
圧力振動のこのような利点は、かかる振動が、混合およ
びミル処理において予期し得ない相乗的な優れた作用を
発揮するために、より大きな渦と、相互作用を行なうこ
とができる一層小さな準コルモゴロフ渦とを同時に形成
するように直接作用することができる場合を除くもので
はない。
する方向への動きによって流通路の有効高さは小さくな
るので、粉砕の場合には、一層小さくなるように行なう
ことができるという別の効果も得られる。この場合、例
えば、１マイクロメートルの最大粒度が必要とされる場
合には、ギャップＧは、同じ結果を得るのに、２マイク
ロメートルと、幾分大きく設定することができる。縦の
圧力振動のこのような利点は、かかる振動が、混合およ
びミル処理において予期し得ない相乗的な優れた作用を
発揮するために、より大きな渦と、相互作用を行なうこ
とができる一層小さな準コルモゴロフ渦とを同時に形成
するように直接作用することができる場合を除くもので
はない。
従って、本発明の方法と装置は、十分に接近して離隔
配置されかつ十分な速度で互いに相対的に動かされる２
つの面間の通路の部分である全高剪断処理ゾーンにおい
てできるだけ均一となるように流動材料を「マクロ混合
する」（“macromixing"）マクロ混合と、より小さな準
コルモゴロフ渦を形成するように付勢する反射性の縦の
圧力振動を印加することにより同時に行なわれる「ミク
ロ混合」（“micromixing"）との組み合わせを採用して
いると考えることができる。
配置されかつ十分な速度で互いに相対的に動かされる２
つの面間の通路の部分である全高剪断処理ゾーンにおい
てできるだけ均一となるように流動材料を「マクロ混合
する」（“macromixing"）マクロ混合と、より小さな準
コルモゴロフ渦を形成するように付勢する反射性の縦の
圧力振動を印加することにより同時に行なわれる「ミク
ロ混合」（“micromixing"）との組み合わせを採用して
いると考えることができる。
本発明の装置はまた、面作用、即ち、スラリの薄いフ
ィルムを保持し、これを引きずって、インサート96の表
面98に存在する薄いフィルムと係合する内側シリンダ46
の回転外側面44の「スキンドラッグ」（“skin−dra
g"）により作用を行なうものと考えることができる。ミ
ルを通るスラリの流量は、ミルのギャップＧをあたかも
短絡するように図面に現わすことができる、ミルの上部
のより大きいギャップＨが存在するにも拘らず、スラリ
の全てがギャップＧを介して回転面44により引きずられ
るように定められるが、上記したように、本実施例にお
いては、このギャップの最大値はわずか5mmであり、よ
り一般的には1mm程度であり、これは、流量を正しく選
択することにより、材料の全てが処理ゾーンを所望のよ
うに通ることができるように十分に小さいものとなって
いる。
ィルムを保持し、これを引きずって、インサート96の表
面98に存在する薄いフィルムと係合する内側シリンダ46
の回転外側面44の「スキンドラッグ」（“skin−dra
g"）により作用を行なうものと考えることができる。ミ
ルを通るスラリの流量は、ミルのギャップＧをあたかも
短絡するように図面に現わすことができる、ミルの上部
のより大きいギャップＨが存在するにも拘らず、スラリ
の全てがギャップＧを介して回転面44により引きずられ
るように定められるが、上記したように、本実施例にお
いては、このギャップの最大値はわずか5mmであり、よ
り一般的には1mm程度であり、これは、流量を正しく選
択することにより、材料の全てが処理ゾーンを所望のよ
うに通ることができるように十分に小さいものとなって
いる。
図５は、気体と液体との反応、あるいは難溶性の気体
の液体に対する速やかな溶解または難溶性気体と液体と
の反応のような、実行が困難な化学反応および物理的相
互作用を行なうための本発明に係る装置が示されてい
る。この装置もまた、中空の外側シリンダ38内で水平な
軸線50を中心に回転する内側シリンダ46を備えている。
反応されるべきキャリヤ液体または溶媒として作用すべ
きキャリヤ液体は、反応器の一端に設けられた液体の入
口（図示せず）から反応器を介して他端に設けられた液
体の出口70へ供給されるが、この実施例においては、入
口と出口が外側シリンダの最下部に配置されている構成
が異なり、他の成分は、別の入口により２つのシリンダ
間の作用／反応空間に供給されるが、該成分はキャリヤ
液体により消費されるので、別の出口は当然に必要とは
されない。変換器52とミル部材38との間にはカップリン
グ部材148が配設され、該カップリング部材には反応ギ
ャップ内で行なわれる作用／反応が発熱であるか、吸熱
であるかによって液体を冷却しあるいは加熱する通路15
0が設けられており、これらの通路には、例えば、本発
明者の発明に係る米国特許第4,784,218号に開示されて
いるように、熱交換促進インサート152が設けられてい
る。本明細書においては、この米国特許を引用してその
説明に代える。液体成分は、液体プール154を超音波変
換器にすぐ隣接して配置された相対的に回転する部材間
の空間に閉じ込めて形成することができる速度で供給さ
れる。
の液体に対する速やかな溶解または難溶性気体と液体と
の反応のような、実行が困難な化学反応および物理的相
互作用を行なうための本発明に係る装置が示されてい
る。この装置もまた、中空の外側シリンダ38内で水平な
軸線50を中心に回転する内側シリンダ46を備えている。
反応されるべきキャリヤ液体または溶媒として作用すべ
きキャリヤ液体は、反応器の一端に設けられた液体の入
口（図示せず）から反応器を介して他端に設けられた液
体の出口70へ供給されるが、この実施例においては、入
口と出口が外側シリンダの最下部に配置されている構成
が異なり、他の成分は、別の入口により２つのシリンダ
間の作用／反応空間に供給されるが、該成分はキャリヤ
液体により消費されるので、別の出口は当然に必要とは
されない。変換器52とミル部材38との間にはカップリン
グ部材148が配設され、該カップリング部材には反応ギ
ャップ内で行なわれる作用／反応が発熱であるか、吸熱
であるかによって液体を冷却しあるいは加熱する通路15
0が設けられており、これらの通路には、例えば、本発
明者の発明に係る米国特許第4,784,218号に開示されて
いるように、熱交換促進インサート152が設けられてい
る。本明細書においては、この米国特許を引用してその
説明に代える。液体成分は、液体プール154を超音波変
換器にすぐ隣接して配置された相対的に回転する部材間
の空間に閉じ込めて形成することができる速度で供給さ
れる。
最小のギャップＧは、上記した実施例のミル処理ギャ
ップよりも高さを大きくすることができるととも、１マ
イクロメートル乃至5mmの範囲とすることができ、一
方、対向するギャップＨは2mm乃至2cmの範囲とすること
ができる。２つの面の相対的な動きの速度もまた、通常
は、粉砕の場合よりも遥かに大きく、例えば、内側シリ
ンダの直径が15cm（６インチ）の場合には、回転速度は
通常200乃至20,000回転／分の範囲にあり、好ましい範
囲は500乃至5,000回転／分である。直径がより大きいま
たはより小さいミル部材は、同等の角速度を得るために
対応して異なる速度で操作される。最高の可能速度の上
限は、処理されている材料、特に、長鎖分子材料の安定
性が欠如する可能性と、キャビテーションの開始を考慮
して設定することができる。ある用途においては、環状
通路42全体が、軸線を共通にして延びる全高剪断処理ゾ
ーンと一層高剪断の副処理ゾーンの双方を構成する場合
には、２つのミル部材は、同軸をなして作動させること
ができる。
ップよりも高さを大きくすることができるととも、１マ
イクロメートル乃至5mmの範囲とすることができ、一
方、対向するギャップＨは2mm乃至2cmの範囲とすること
ができる。２つの面の相対的な動きの速度もまた、通常
は、粉砕の場合よりも遥かに大きく、例えば、内側シリ
ンダの直径が15cm（６インチ）の場合には、回転速度は
通常200乃至20,000回転／分の範囲にあり、好ましい範
囲は500乃至5,000回転／分である。直径がより大きいま
たはより小さいミル部材は、同等の角速度を得るために
対応して異なる速度で操作される。最高の可能速度の上
限は、処理されている材料、特に、長鎖分子材料の安定
性が欠如する可能性と、キャビテーションの開始を考慮
して設定することができる。ある用途においては、環状
通路42全体が、軸線を共通にして延びる全高剪断処理ゾ
ーンと一層高剪断の副処理ゾーンの双方を構成する場合
には、２つのミル部材は、同軸をなして作動させること
ができる。
図１乃至図５に示す実施例はいずれも、水平な相対回
転軸線50を有しているが、異なる方向に配向された軸
線、特に、垂直方向に配向された軸線を中心に操作する
こともできる。
転軸線50を有しているが、異なる方向に配向された軸
線、特に、垂直方向に配向された軸線を中心に操作する
こともできる。
次に、図７および図８について説明すると、これらの
図に示されているプレートミル32は、円筒状のベースケ
ーシング36を支持する装置のベースプレート34を備えて
いる。ドラム面40に対応する円形面102を備えた、ドラ
ムミル部材38に対応する固定の円形振動プレート部材10
0が、弾性材料からなるリング即ち環状部材104に、例え
ば接着により取着されており、この環状部材は、ケーシ
ング36の上端に配設された座ぐりに、例えば接着により
固着されることにより、プレートはケーシングに固着さ
れる。半径方向の小さなクリアランスが、プレート100
の円筒状縁部と座ぐりの対面する円筒壁との間に配設さ
れ、プレートが垂直方向に自由に振動することができる
ようになっているが、感知される側方向の動きは抑制さ
れている。プレートは、該プレートの下側に取着されか
つプレートの中心点を中心に周方向に均一に離隔配置さ
れた複数の超音波変換器52により振動され、変換器は、
ドラムミルの変換器と同様に、同期、同相操作が行なわ
れるように適宜の電源（図示せず）に接続されている。
図に示されているプレートミル32は、円筒状のベースケ
ーシング36を支持する装置のベースプレート34を備えて
いる。ドラム面40に対応する円形面102を備えた、ドラ
ムミル部材38に対応する固定の円形振動プレート部材10
0が、弾性材料からなるリング即ち環状部材104に、例え
ば接着により取着されており、この環状部材は、ケーシ
ング36の上端に配設された座ぐりに、例えば接着により
固着されることにより、プレートはケーシングに固着さ
れる。半径方向の小さなクリアランスが、プレート100
の円筒状縁部と座ぐりの対面する円筒壁との間に配設さ
れ、プレートが垂直方向に自由に振動することができる
ようになっているが、感知される側方向の動きは抑制さ
れている。プレートは、該プレートの下側に取着されか
つプレートの中心点を中心に周方向に均一に離隔配置さ
れた複数の超音波変換器52により振動され、変換器は、
ドラムミルの変換器と同様に、同期、同相操作が行なわ
れるように適宜の電源（図示せず）に接続されている。
ドラム面44に対応する円形面108を備えた、ドラム部
材46に対応する回転自在の円形プレート部材106は、ベ
ースプレート34に取着された垂直方向に延びる垂直支柱
112からなる駆動手段により、中心点を介して延びる垂
直軸線110を中心に回転するようにプレート100の上方に
取着されている。モータ駆動の駆動ヘッド114が垂直支
柱に取着され、該駆動ヘッドには垂直方向下方に延びる
駆動軸48が配設され、プレート部材106は中心点が軸即
ちシャフト48の下端に取着されてシャフトとともに回転
するようになっている。流路116を画定するプレート部
材の面102と108間の間隔は、当業者が周知のように、適
宜のマイクロメータ系を使用して、ヘッド114を垂直支
柱上で垂直方向に動かしおよび／またはシャフト48をヘ
ッド内で垂直方向に動かすことにより正確に調整するこ
とができる。プレート部材106は、材料が流れていると
きの流通路の間隔を適宜の値に保持するため、駆動ヘッ
ドとシャフト48とを介して作用される適宜のばねまたは
おもり手段により下方に強く押圧されている。本実施例
においては、面102は、著しくフラットにされ、側面が
真直ぐに形成された円錐の反転上面の形態をなしてお
り、従って、流路の通路116は、高さが軸線110から半径
方向外方へかけて徐々に減少している。かくして、流通
路の、間隔が十分に狭くかつ相対的回転速度が十分に大
きくなっている部分は、収斂した全高剪断処理ゾーンを
構成し、一方、最小の高さの処理ギャップＧを有する通
路の半径方向外側部分は、全高剪断処理ゾーン内に一層
高剪断の副処理ゾーンを構成している。本実施例におい
ては、ギャップＧは、２つのプレートの半径方向外側の
縁部間に形成され、最高の剪断条件が得られる円形ライ
ンゾーンを構成しているが、図９の実施例のような他の
実施例においては、ギャップは、半径方向の外側縁部か
ら半径方向のすぐ内方の部位に配置することができる。
他の実施例においては、面108あるいは面102と108の双
方は、適宜の形状に形成して同じ作用を行なうようにす
ることができる。
材46に対応する回転自在の円形プレート部材106は、ベ
ースプレート34に取着された垂直方向に延びる垂直支柱
112からなる駆動手段により、中心点を介して延びる垂
直軸線110を中心に回転するようにプレート100の上方に
取着されている。モータ駆動の駆動ヘッド114が垂直支
柱に取着され、該駆動ヘッドには垂直方向下方に延びる
駆動軸48が配設され、プレート部材106は中心点が軸即
ちシャフト48の下端に取着されてシャフトとともに回転
するようになっている。流路116を画定するプレート部
材の面102と108間の間隔は、当業者が周知のように、適
宜のマイクロメータ系を使用して、ヘッド114を垂直支
柱上で垂直方向に動かしおよび／またはシャフト48をヘ
ッド内で垂直方向に動かすことにより正確に調整するこ
とができる。プレート部材106は、材料が流れていると
きの流通路の間隔を適宜の値に保持するため、駆動ヘッ
ドとシャフト48とを介して作用される適宜のばねまたは
おもり手段により下方に強く押圧されている。本実施例
においては、面102は、著しくフラットにされ、側面が
真直ぐに形成された円錐の反転上面の形態をなしてお
り、従って、流路の通路116は、高さが軸線110から半径
方向外方へかけて徐々に減少している。かくして、流通
路の、間隔が十分に狭くかつ相対的回転速度が十分に大
きくなっている部分は、収斂した全高剪断処理ゾーンを
構成し、一方、最小の高さの処理ギャップＧを有する通
路の半径方向外側部分は、全高剪断処理ゾーン内に一層
高剪断の副処理ゾーンを構成している。本実施例におい
ては、ギャップＧは、２つのプレートの半径方向外側の
縁部間に形成され、最高の剪断条件が得られる円形ライ
ンゾーンを構成しているが、図９の実施例のような他の
実施例においては、ギャップは、半径方向の外側縁部か
ら半径方向のすぐ内方の部位に配置することができる。
他の実施例においては、面108あるいは面102と108の双
方は、適宜の形状に形成して同じ作用を行なうようにす
ることができる。
粗に予備混合しかつ予備分散させたスラリは、導入パ
イプ68を介してミルに供給されるが、導入パイプ68はプ
レート100の振動を妨害しなうようにフレキシブルな接
続体118を有している。スラリは、プレート部材間から
円筒状の孔120を介してプレート100の中心に入り、次い
で、ポンプの圧力の影響を受けて通路内を半径方向外方
へ流れるとともに、ミル部材の相対的な回転により周方
向へ流れる。孔120は、流通路116の入口として作用す
る。その後、スラリは、通路の出口を構成する出口を有
する円筒状のギャップＧに到達し、次いで、ケーシング
36の円筒状延長部124と、プレート100および106と、ケ
ーシング36に取着されかつ回転プレート106の可動縁部
と係合する固定された環状の弾性セルフシールガスケッ
ト126との間に形成される環状の放出プレナム室122に入
る。スラリは、次いで、ミルから放出パイプ70を介して
放出される。
イプ68を介してミルに供給されるが、導入パイプ68はプ
レート100の振動を妨害しなうようにフレキシブルな接
続体118を有している。スラリは、プレート部材間から
円筒状の孔120を介してプレート100の中心に入り、次い
で、ポンプの圧力の影響を受けて通路内を半径方向外方
へ流れるとともに、ミル部材の相対的な回転により周方
向へ流れる。孔120は、流通路116の入口として作用す
る。その後、スラリは、通路の出口を構成する出口を有
する円筒状のギャップＧに到達し、次いで、ケーシング
36の円筒状延長部124と、プレート100および106と、ケ
ーシング36に取着されかつ回転プレート106の可動縁部
と係合する固定された環状の弾性セルフシールガスケッ
ト126との間に形成される環状の放出プレナム室122に入
る。スラリは、次いで、ミルから放出パイプ70を介して
放出される。
スラリ116は、通路116を流れる際に、閉止の影響と通
路面間の徐々に減少する間隔の影響を受けるとともに、
２つのプレート部材間の相対的な回転の影響と、変換器
52からの縦の圧力振動の影響を受けるが、これらの影響
は上記したように組み合わされることにより、ドラムミ
ルは著しく短縮された時間内に、スラリに連行された固
体粉末材料の一層完全な分散および湿潤を、著しく均一
なミル処理、解凝集および微粉砕とともに、従来の高剪
断ミキサおよびミルと比べて一層良好に行なう。
路面間の徐々に減少する間隔の影響を受けるとともに、
２つのプレート部材間の相対的な回転の影響と、変換器
52からの縦の圧力振動の影響を受けるが、これらの影響
は上記したように組み合わされることにより、ドラムミ
ルは著しく短縮された時間内に、スラリに連行された固
体粉末材料の一層完全な分散および湿潤を、著しく均一
なミル処理、解凝集および微粉砕とともに、従来の高剪
断ミキサおよびミルと比べて一層良好に行なう。
特に好ましい実施例においては、２つのプレート部材
はいずれも、直径が25cm（10インチ）で、肉厚が6.25mm
（0.25インチ）であり、炭化珪素、好ましくは、表面に
ダイヤモンドコーティングを施したものから形成され、
両面は鏡面仕上げに供され、本実施例においては、25cm
に対して1.5マイクロメートルの限度で平坦であるのが
好ましい。一層平坦な表面が可能であるが、この特定の
実施例においては、必ずしも経済的または重要なもので
はない。本発明の装置に関して好ましい平坦度の範囲
は、向けられる用途によるが、25cm当たり500ナノメー
トル乃至10マイクロメートルである。
はいずれも、直径が25cm（10インチ）で、肉厚が6.25mm
（0.25インチ）であり、炭化珪素、好ましくは、表面に
ダイヤモンドコーティングを施したものから形成され、
両面は鏡面仕上げに供され、本実施例においては、25cm
に対して1.5マイクロメートルの限度で平坦であるのが
好ましい。一層平坦な表面が可能であるが、この特定の
実施例においては、必ずしも経済的または重要なもので
はない。本発明の装置に関して好ましい平坦度の範囲
は、向けられる用途によるが、25cm当たり500ナノメー
トル乃至10マイクロメートルである。
２つのプレート面は保守および点検のために分離させ
ておく必要があるので、２つのプレート面間の垂直方向
の間隔の最大高さは不定であるが、作動の際のギャップ
Ｇの最小の高さは、ドラムミルの場合と同様に、１マイ
クロメートル以下の小さい寸法にされる。このギャップ
は、最小粒度のスラリを処理するとともに、プレート間
をスラリが十分に流れることができるようにするのに通
常必要な処理ギャップである。通常の操作においては、
処理ギャップのサイズは、スラリの平均粒度と相関関係
があり、連続するミルの場合には、最初のミルから最後
のミルへかけて徐々に小さくされている。使用されるべ
きギャップのサイズの範囲は１乃至500マイクロメート
ル、一方、粉末材料の処理におけるギャップサイズの通
常の範囲は１乃至10マイクロメートルであり、セラミッ
ク原材料の処理に特に好ましい範囲は１乃至５マイクロ
メートルである。特定のスラリを処理する場合には、通
常、処理時間と連続するミルの通過高さとを相互に関連
させるプロトコールを必要とし、かくして、処理は、例
外的に大きな凝集体が存在する場合にプレートが比較的
遠くに離れて配置されているミルにおいて開始され、こ
の間隔は、処理が継続しかつ粒度が小さくなるにつれて
徐々に狭められる。個々のミルは比較的限定された粒度
範囲で操作するのが通常は最も有効であり、例えば、０
乃至100マイクロメートルの範囲の材料が供給されるミ
ルは０乃至１マイクロメートル（０乃至1,000ナノメー
トル）の範囲の製品を形成するのに使用され、０乃至0.
2マイクロトメートル（０乃至200ナノメートル）の範囲
の製品をつくるのに使用される。
ておく必要があるので、２つのプレート面間の垂直方向
の間隔の最大高さは不定であるが、作動の際のギャップ
Ｇの最小の高さは、ドラムミルの場合と同様に、１マイ
クロメートル以下の小さい寸法にされる。このギャップ
は、最小粒度のスラリを処理するとともに、プレート間
をスラリが十分に流れることができるようにするのに通
常必要な処理ギャップである。通常の操作においては、
処理ギャップのサイズは、スラリの平均粒度と相関関係
があり、連続するミルの場合には、最初のミルから最後
のミルへかけて徐々に小さくされている。使用されるべ
きギャップのサイズの範囲は１乃至500マイクロメート
ル、一方、粉末材料の処理におけるギャップサイズの通
常の範囲は１乃至10マイクロメートルであり、セラミッ
ク原材料の処理に特に好ましい範囲は１乃至５マイクロ
メートルである。特定のスラリを処理する場合には、通
常、処理時間と連続するミルの通過高さとを相互に関連
させるプロトコールを必要とし、かくして、処理は、例
外的に大きな凝集体が存在する場合にプレートが比較的
遠くに離れて配置されているミルにおいて開始され、こ
の間隔は、処理が継続しかつ粒度が小さくなるにつれて
徐々に狭められる。個々のミルは比較的限定された粒度
範囲で操作するのが通常は最も有効であり、例えば、０
乃至100マイクロメートルの範囲の材料が供給されるミ
ルは０乃至１マイクロメートル（０乃至1,000ナノメー
トル）の範囲の製品を形成するのに使用され、０乃至0.
2マイクロトメートル（０乃至200ナノメートル）の範囲
の製品をつくるのに使用される。
プレートミルの場合には、プレート間の相対的な周方
向の線状の側方の動きが回転軸線110上の零から周囲の
最大値まで徐々に変化することにより、所要の最小しき
い値は軸線から半径方向へある距離の部分で得られるの
みである。本実施例において使用される直径が25cm（10
インチ）のプレートの場合には、これらの作動面の互い
に相対的な線速度は、分当たり0.5乃至200メートル（分
当たり20乃至8000インチ）とすべきであり、この特定の
実施例においては、6cm（2.5インチ）の平均半径で測定
した場合、上部プレートの回転速度は分当たり約１乃至
400回転とすべきであり、好ましい速度は分当たり50乃
至200回転である。環状外側部にだけ著しく艶出しされ
た平坦な作動面を有する全高剪断処理ゾーンを形成する
ことにより、プレート100および106のコストを低減させ
ることができる。
向の線状の側方の動きが回転軸線110上の零から周囲の
最大値まで徐々に変化することにより、所要の最小しき
い値は軸線から半径方向へある距離の部分で得られるの
みである。本実施例において使用される直径が25cm（10
インチ）のプレートの場合には、これらの作動面の互い
に相対的な線速度は、分当たり0.5乃至200メートル（分
当たり20乃至8000インチ）とすべきであり、この特定の
実施例においては、6cm（2.5インチ）の平均半径で測定
した場合、上部プレートの回転速度は分当たり約１乃至
400回転とすべきであり、好ましい速度は分当たり50乃
至200回転である。環状外側部にだけ著しく艶出しされ
た平坦な作動面を有する全高剪断処理ゾーンを形成する
ことにより、プレート100および106のコストを低減させ
ることができる。
ドラムミルの場合と同様に、このミルの動作において
は、流体力学的および弾性流体力学的作用による粘度の
局部上昇は、大きなファクタとなる。材料は、薄い被着
フィルムの形態をなして２つの面に密着されるととも
に、特に一層高剪断の副処理ゾーンにおいてこれらは接
近して隔離配置されているので、介在層なしに互いに係
合する。２つのフィルム間のこの相対的な動きは、ポン
プにより通路内の材料の半径方向外方への流れに加えら
れる。この薄い表面層は非常に強力で、プレートの動き
によるスクイーズ作用に対して耐スクイーズ性を発揮す
るので、プレート部材は所望の小さい間隔で保持するた
めには、比較的剛性を有するとともに互いに強く押圧さ
れることを必要とする。変換器がスクイーズフィルム作
用を発揮するように作動している場合でも、付勢された
準コルモゴロフ渦を形成するように作動している場合で
も、あるいは双方を行なうように作動している場合で
も、処理通路の両面に変換器を設ける必要はなく、かく
して、変換器と、可動プレート部材に対する電源とを設
ける必要性をなくすことができる。超音波変換器52のサ
イズ、数および空間配分は、当然に、特定のミルに関し
て特定のものであり、本実施例の単なる特定例において
は、10個の変換器が１つの円内に均等の間隔をおいて配
置される。各変換器は、約50ワットの出力を有し、16kH
z乃至50kHzの周波数範囲で作動し、この範囲は好ましい
範囲であり、通常は超音波とみなされ、使用される通常
のより広い範囲は、ミルの構成によっては8kHz乃至100k
Hzであり、これは超音波の下に拡がる。
は、流体力学的および弾性流体力学的作用による粘度の
局部上昇は、大きなファクタとなる。材料は、薄い被着
フィルムの形態をなして２つの面に密着されるととも
に、特に一層高剪断の副処理ゾーンにおいてこれらは接
近して隔離配置されているので、介在層なしに互いに係
合する。２つのフィルム間のこの相対的な動きは、ポン
プにより通路内の材料の半径方向外方への流れに加えら
れる。この薄い表面層は非常に強力で、プレートの動き
によるスクイーズ作用に対して耐スクイーズ性を発揮す
るので、プレート部材は所望の小さい間隔で保持するた
めには、比較的剛性を有するとともに互いに強く押圧さ
れることを必要とする。変換器がスクイーズフィルム作
用を発揮するように作動している場合でも、付勢された
準コルモゴロフ渦を形成するように作動している場合で
も、あるいは双方を行なうように作動している場合で
も、処理通路の両面に変換器を設ける必要はなく、かく
して、変換器と、可動プレート部材に対する電源とを設
ける必要性をなくすことができる。超音波変換器52のサ
イズ、数および空間配分は、当然に、特定のミルに関し
て特定のものであり、本実施例の単なる特定例において
は、10個の変換器が１つの円内に均等の間隔をおいて配
置される。各変換器は、約50ワットの出力を有し、16kH
z乃至50kHzの周波数範囲で作動し、この範囲は好ましい
範囲であり、通常は超音波とみなされ、使用される通常
のより広い範囲は、ミルの構成によっては8kHz乃至100k
Hzであり、これは超音波の下に拡がる。
図９は、別のプレートミルの実施例を示す長手方向の
横断面図であり、この実施例では２つのプレート部材が
水平な軸線128を中心に回転するように取着されてい
る。固定した振動プレート部材100が、ベースプレート3
4に取着された垂直支柱130の上端部に固着され、このプ
レート部材100には弾性材料のシリンダ132が円筒周辺部
に固定されており、該シリンダは外部ケーシング136の
取着された鋼製リング134に固着されている。ケーシン
グはストラップ138により回転しないように拘束されて
いる。放出プレナム124が、シンリンダ132と、リング13
4と、ケーシング136と、固定ガスケット126との間に形
成されている。軸線128を中心に可動プレート106を取着
するシャフト48が、ベースプレート34に取着された垂直
支柱142の上端に配設されたベアリング140に取着され、
カップリング144を介して図示しないモータにより駆動
され、これにより、軸線128に沿ったシャフトとプレー
トの必要な動きが流路の高さを変えることができるとと
もに、所要の場合に流路116へのアクセスが可能とな
る。ギャップＧの横断面が図10に詳細に示されており、
周囲のプレートの縁部から内方に位置するように図示さ
れ、半径方向の拡がりＬを有している。次いで、通路は
プレナム124内へ円滑に放出するように軸線方向に拡が
っている。図７および図８の実施例の通路116もまた、
同じ形態を取ることができる。特定の実施例において
は、Ｌの値は0.5乃至5mmであり、好ましくは約1mmであ
る。回転軸線は垂直または水平以外の姿勢も取ることが
でき、かかる姿勢はミルの動作に影響を及ぼすものでな
い。
横断面図であり、この実施例では２つのプレート部材が
水平な軸線128を中心に回転するように取着されてい
る。固定した振動プレート部材100が、ベースプレート3
4に取着された垂直支柱130の上端部に固着され、このプ
レート部材100には弾性材料のシリンダ132が円筒周辺部
に固定されており、該シリンダは外部ケーシング136の
取着された鋼製リング134に固着されている。ケーシン
グはストラップ138により回転しないように拘束されて
いる。放出プレナム124が、シンリンダ132と、リング13
4と、ケーシング136と、固定ガスケット126との間に形
成されている。軸線128を中心に可動プレート106を取着
するシャフト48が、ベースプレート34に取着された垂直
支柱142の上端に配設されたベアリング140に取着され、
カップリング144を介して図示しないモータにより駆動
され、これにより、軸線128に沿ったシャフトとプレー
トの必要な動きが流路の高さを変えることができるとと
もに、所要の場合に流路116へのアクセスが可能とな
る。ギャップＧの横断面が図10に詳細に示されており、
周囲のプレートの縁部から内方に位置するように図示さ
れ、半径方向の拡がりＬを有している。次いで、通路は
プレナム124内へ円滑に放出するように軸線方向に拡が
っている。図７および図８の実施例の通路116もまた、
同じ形態を取ることができる。特定の実施例において
は、Ｌの値は0.5乃至5mmであり、好ましくは約1mmであ
る。回転軸線は垂直または水平以外の姿勢も取ることが
でき、かかる姿勢はミルの動作に影響を及ぼすものでな
い。
図11は、図６のグラフの結果を得るのに最初に使用さ
れた実施例を示し、流路を形成するミルの面102と108は
プレート100および106の半径方向の拡がりのほとんどに
亘って略平行をなしているので、最小のギャップＧは画
成されず、かくしてこれらは共形をなしている。従っ
て、全高剪断処理ゾーンは、プレートが十分な速度で互
いに相対的に回転している半径方向の位置からプレート
の半径方向最外縁部まで延び、一層高剪断の副処理ゾー
ンは同じ半径方向の拡がりを有し、かくして、これら２
つのゾーンは同じ拡がりを持っている。従って、本実施
例においては、全高剪断処理ゾーンの流通路の間隔は、
自由な超コルモゴロフ渦は抑制され、付勢された準コル
モゴロフ渦だけが可能となる一層高剪断の副処理ゾーン
の条件を満たすように十分に小さいものとなる。この場
合にも、各表面フィルムは著しく薄くできるので、互い
に結合する高粘性の境界層のみから実質上構成すること
ができる。プレートの相対的な回転は、材料が周方向へ
引きずられるときに材料の粘度に小さな流体力学的な影
響を及ぼし、従って、本実施例においては、変換器はミ
ルの粉砕能力に有利な弾性流体力学的影響を及ぼすこと
で特に望ましいことがわかった。これは、当初は、相対
的に回転により生ずる準コルモゴロフ渦に重畳される、
材料における一層小さな準コルモゴロフ渦の変換器振動
により直接発生されるものとの前提に立っていたが、上
記した説明から、流体力学的影響と弾性流体力学的影響
もまた作用することが可能である。固定のミル部材に取
着された変換器の同期された同相作動により、強い高周
波数の正確な動き即ち変位が生じ、かくして形成された
スクイーズフィルムの弾性流体力学作用により少なくと
も最小ギャップＧに局部的な粘度の上昇が生ずる。
れた実施例を示し、流路を形成するミルの面102と108は
プレート100および106の半径方向の拡がりのほとんどに
亘って略平行をなしているので、最小のギャップＧは画
成されず、かくしてこれらは共形をなしている。従っ
て、全高剪断処理ゾーンは、プレートが十分な速度で互
いに相対的に回転している半径方向の位置からプレート
の半径方向最外縁部まで延び、一層高剪断の副処理ゾー
ンは同じ半径方向の拡がりを有し、かくして、これら２
つのゾーンは同じ拡がりを持っている。従って、本実施
例においては、全高剪断処理ゾーンの流通路の間隔は、
自由な超コルモゴロフ渦は抑制され、付勢された準コル
モゴロフ渦だけが可能となる一層高剪断の副処理ゾーン
の条件を満たすように十分に小さいものとなる。この場
合にも、各表面フィルムは著しく薄くできるので、互い
に結合する高粘性の境界層のみから実質上構成すること
ができる。プレートの相対的な回転は、材料が周方向へ
引きずられるときに材料の粘度に小さな流体力学的な影
響を及ぼし、従って、本実施例においては、変換器はミ
ルの粉砕能力に有利な弾性流体力学的影響を及ぼすこと
で特に望ましいことがわかった。これは、当初は、相対
的に回転により生ずる準コルモゴロフ渦に重畳される、
材料における一層小さな準コルモゴロフ渦の変換器振動
により直接発生されるものとの前提に立っていたが、上
記した説明から、流体力学的影響と弾性流体力学的影響
もまた作用することが可能である。固定のミル部材に取
着された変換器の同期された同相作動により、強い高周
波数の正確な動き即ち変位が生じ、かくして形成された
スクイーズフィルムの弾性流体力学作用により少なくと
も最小ギャップＧに局部的な粘度の上昇が生ずる。
プレートミルにおいては、粒子は全てリング状の最小
ギャップを通過しなければならないので、プレートミル
は粒度の低減が必要とされかつ粒度分布の上限が確実に
保持されなければならない場合には、ドラムミルよりも
好ましい。本発明の方法と装置を、セラミックスラリの
処理に適用した場合について主として説明したが、２つ
の互いに不溶性または難溶性の液体の均一な混合、液体
中に気体を含む材料、特に、微細な粒子材料および液体
に対して溶解度の低い材料の溶解、懸濁ビヒクルにおけ
る他の材料の懸濁、特に、湿潤が困難な材料、特に微細
な粒子材料の懸濁のような材料の均一な混合にも広く適
用することができるのは明らかである。
ギャップを通過しなければならないので、プレートミル
は粒度の低減が必要とされかつ粒度分布の上限が確実に
保持されなければならない場合には、ドラムミルよりも
好ましい。本発明の方法と装置を、セラミックスラリの
処理に適用した場合について主として説明したが、２つ
の互いに不溶性または難溶性の液体の均一な混合、液体
中に気体を含む材料、特に、微細な粒子材料および液体
に対して溶解度の低い材料の溶解、懸濁ビヒクルにおけ
る他の材料の懸濁、特に、湿潤が困難な材料、特に微細
な粒子材料の懸濁のような材料の均一な混合にも広く適
用することができるのは明らかである。
参照符号の表示 G 流通路の最小ギャップ H 流通路の最大ギャップ L ギャップＧの半径方向の拡がり 10 粉末供給ホッパ 12 予備混合回路貯蔵タンク 14 分散ビヒクル供給タンク 16 予備混合回路循環ポンプ 18 予備混合回路RUM 20 RUM壁プレート 22 RUM超音波変換器 24 ドラムミキサ 26 フィーダポンプ 28 クーラ 30 本発明のドラムミル 32 本発明のプレートミル 34 装置のベースプレート 36 中間ケーシング 38 外側円筒ミル部材 40 ミル部材38の内面 42 ドラムミルの環状流通路 44 ミル部材46の外側面 46 内側円筒ミル部材 48 ミル部材46のシャフト 50 シャフト48の水平軸線 52 ミルの超音波変換器 54/56 変換器の冷却剤入口／出口 59 冷却包囲体を形成するカバープレート 60/62 ミル冷却剤導入／放出パイプ 64 金網インサート 66 端部カバープレート 68/70 スラリ導入／放出パイプ 72 端部プレート66の孔 74 ガスケットシール 76 保持ワッシャ 78 シャフト48のベアリング 80 ベアリング78を支持するクロスバー 82/84 クロスバー80のベアリングポスト 86 クロスバーのピボット軸線 88 フレキシブルストラップ 90 ねじ付きロッド 92 圧縮ばね 94 調整ナット 95 駆動カップリング 96 ミル部材46のインサート 98 インサート96のミル処理面 100 固定円形プレートミル部材 102 プレート部材100のミル面 104 部材100の弾性取着リング 106 回転自在の円形プレートミル部材 108 プレート部材108のミル面 110 プレートミルの垂直軸線 112 ミルの垂直支柱 114 モータ駆動のミル駆動ヘッド 116 プレートミル流通路 118 フレキシブルなパイプ接続体 120 プレート100の中央孔 122 スラリの放出プレナム室 126 プレナム弾性ガスケット 128 水平なミル回転軸線 130 垂直支柱 132 弾性シリンダ 134 鋼製リング 136 外部ケーシング 138 拘束ストラップ 140 ベアリング 142 垂直支柱 144 カップリング 146 溶解器の別の入口 148 部材36と38との間のカップリング部材 150 冷却液の通路（図５） 152 熱交換インサート 154 液体プール
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B02C 7/00 - 7/18 B02C 17/00 - 17/24 B02C 19/00 - 25/00
Claims (22)
- 【請求項１】それぞれのミル部材（それぞれ38、46また
は100、106）によって提供される２つの接近して離隔配
置された通路面（それぞれ40、44または102、108）間に
画定され、入口（68）と出口（70）とを有する通路（42
または116）により構成される流路に処理されるべき材
料を流れ方向に通す工程を備えた、一方が液体である少
なくとも２つの成分からなる流動性材料の高剪断処理方
法において、 流路は、通路面（40、44または102、108）間の間隔が流
動材料の最小のコルモゴロフ渦の直径よりも大きい自由
な超コルモゴロフ渦と、最小のコルモゴロフ渦の直径よ
りも小さい付勢された準コルモゴロフ渦とを共存させる
ことができる全高剪断処理ゾーンを有し、 全高剪断処理ゾーンは、材料の通過の際に自由な超コル
モゴロフ渦が抑制される一層高剪断の副処理ゾーンを提
供するように通路の間隔が全高剪断処理ゾーンの残りの
部分よりも小さくなっている部分を少なくとも有し、 材料が全高剪断処理ゾーンを動いているときにミル部材
が互いに相対的に動かされてミル通路面（40、44または
102、108）を流れ方向と交差する方向へ、液体フィルム
を相対的に動く通路面（40、44または102、108）に被着
保持しながら超ミクロンおよびサブミクロンのスケール
で材料を処理するように超コルモゴロフ渦と準コルモゴ
ロフ渦との同時形成を付勢するような相対速度で互いに
相対的に動かすことにより、処理材料をできるだけ均一
にし、 かかる相対的な動きが非乱流状態を保持しながら付勢さ
れた準コルモゴロフ渦だけを一層高剪断の副処理ゾーン
において形成することを特徴とする流動性材料の高剪断
処理方法。 - 【請求項２】一層高剪断の副処理ゾーンは通路面の間隔
が流動材料に流体力学的圧力を形成するように徐々に減
少して材料の粘度を局部的に上昇させることにより処理
作用を高めるように通路面（40、44または102、108）間
に最小間隔のギャップ（Ｇ）を有することを特徴とする
請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】全高剪断処理ゾーンは更に、通路面の間隔
を徐々に大きくする通路面（40、44または102、108）間
に最大間隔のギャップ（Ｈ）を有し、通路面間の相対的
な動きにより通路面間の流動材料の横断面の厚さのサイ
クル変化が生ずることを特徴とする請求項２に記載の方
法。 - 【請求項４】ギャップＧにおける接近して離隔配置され
た通路面（40、42または102、108）間の間隔は１マイク
ロメートル乃至5mmの範囲にあり、ギャップＨにおける
接近して離隔配置された通路面（40、44または102、10
8）間の間隔は2mm乃至2cmの範囲にあることを特徴とす
る材料および／またはキャリヤ液体の成分の連行物の混
合に使用する請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】全高剪断処理ゾーンにおける接近して離隔
配置された通路面（40、44または102、108）間の間隔は
0.1乃至500マイクロメートルの範囲にあることを特徴と
する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項６】一層高剪断の副処理ゾーンにおける接近し
て離隔配置された通路面（40、44または102、108）間の
間隔は相対的に動く通路面に被着する液体フィルムが両
者間に中間層なしに互いに相互作用を行なうように定め
られることを特徴とする請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】一層高剪断の副処理ゾーンにおける接近し
て離隔配置された通路面（40、44または102、108）間の
間隔は材料が粉砕されるべき最大粒度であることを特徴
とするキャリヤ液体に連行された固体粉末材料の粉砕に
使用する請求項５または６に記載の方法。 - 【請求項８】処理されるべき材料の流れ方向と交差する
方向の圧力振動が、液体フィルムにおける弾性流体力学
スクイーズフィルム作用による局部粘度の増加が材料に
おいて生ずることにより処理作用を高めるように全高剪
断処理ゾーンにおける通路の壁に印加されることを特徴
とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項９】装置フレーム（34）と、 装置フレーム（34）に取着され、かつ、入口（68）と出
口（70）とを有し処理されるべき材料を流す流路を構成
する流通路（それぞれ42または116）を形成するように
互いに接近して離隔配置された第１および第２の通路面
（40、44または102、108）を提供する第１および第２の
ミル部材（38、46または100、106）とを備え、一方が液
体である少なくとも２つの成分からなる流動性材料の高
剪断処理装置において、 流路は、通路面（40、44または102、108）間の間隔が流
動材料の最小のコルモゴロフ渦の直径よりも大きい自由
の超コルモゴロフ渦と、最小のコルモゴロフ渦の直径よ
りも小さい付勢された準コルモゴロフ渦とを共存させる
ことができる全高剪断処理ゾーンを有し、 全高剪断処理ゾーンは、材料の通過の際に自由な超コル
モゴロフ渦が抑制される一層高剪断の副処理ゾーンを提
供するように通路の間隔が全高剪断処理ゾーンの残りの
部分よりも小さくなっている部分を少なくとも有し、 モータ手段がミル部材（46または106）の少なくとも一
方に接続され、第１および第２の通路面（それぞれ44ま
たは108）を流れ方向と交差する方向へ、液体フィルム
を相対的に動く通路面（40、44または102、108）に被着
保持しながら超ミクロンおよびサブミクロンのスケール
で材料を処理するように超コルモゴロフ渦と準コルモゴ
ロフ渦との同時形成を付勢するような相対速度で互いに
相対的に動かすように部材を動かすことにより、処理材
料をできるだけ均一にし、 かかる相対的な動きが非乱流状態を保持しながら付勢さ
れた準コルモゴロフ渦だけを一層高剪断の副処理ゾーン
において形成することを特徴とする流動性材料の高剪断
処理装置。 - 【請求項１０】一層高剪断の副処理ゾーンは通路面の間
隔が流動材料に流体力学的圧力を形成するように徐々に
減少して材料の粘度を局部的に上昇させることにより処
理作用を高めるように通路面（40、44または102、108）
間に最小間隔のギャップ（Ｇ）を有することを特徴とす
る請求項９に記載の装置。 - 【請求項１１】全高剪断処理ゾーンは更に、通路面の間
隔を徐々に大きくする通路面（40、44または102、108）
間に最大間隔のギャップ（Ｈ）を有し、通路面間の相対
的な動きにより通路面間の流動材料の横断面の厚さのサ
イクル変化が生ずることを特徴とする請求項10に記載の
装置。 - 【請求項１２】ギャップＧにおける接近して離隔配置さ
れた通路面（40、44または102、108）間の間隔は１マイ
クロメートル乃至5mmの範囲にあり、ギャップＨにおけ
る接近して離隔配置された通路面（40、44または102、1
08）間の間隔は2mm乃至2cmの範囲にあることを特徴とす
る材料および／またはキャリヤ液体の成分の連行物の混
合に使用する請求項11に記載の装置。 - 【請求項１３】全高剪断処理ゾーンにおける接近して離
隔配置された通路面（40、44または102、108）間の間隔
は0.1乃至500マイクロメートルの範囲にあることを特徴
とする請求項９乃至12のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項１４】ミル部材（38、46または100、106）は接
近して離隔配置された通路面（40、44または102、108）
間に分当たり0.5乃至200メートルの相対線速度を形成す
るようにモータ手段により動かされることを特徴とする
請求項９乃至13のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項１５】ミル部材（38、46）は、固定された中空
外側シリンダ（38）と、長手方向の回転軸線（50）を中
心に回転するように固定中空外側シリンダ内に取着され
た回転自在の内側シリンダ（46）であり、２つのシリン
ダは回転軸線と交差して互いに相対的に動いて２つの対
向する流路面（40、44）間の間隔を変えるように取着さ
れていることを特徴とする請求項９乃至14のいずれか１
項に記載の装置。 - 【請求項１６】ミル部材（38、46）間の一層高剪断の副
処理ゾーンは、固定中空外側シリンダ（38）の内面（4
0）の平坦面部（98）と回転自在の内側シリンダ（46）
の円筒面部（44）との間に形成されて２つの筒部（44、
98）の収斂を高めることを特徴とする請求項15に記載の
装置。 - 【請求項１７】ミル部材（100、106）は中心を通る共通
の回転軸線（110または128）を中心に互いに相対的に回
転するように取着され、通路面（40、44または102、10
8）は２つのプレートの対向する表面によって構成さ
れ、プレートはまた回転軸線に沿って互いに相対的に動
いて２つの対向面間の距離を変えるように取着されてい
ることを特徴とする請求項９乃至14のいずれか１項に記
載の装置。 - 【請求項１８】ミル部材の通路面（102、108）を構成す
る２つのプレート（100、106）の対向する表面は平坦で
ありかつ該プレート（100、106）の半径方向のほとんど
に亘って互いに平行をなすことにより、全高剪断処理ゾ
ーンと一層高剪断の副処理ゾーンとは前記プレート（10
0、106）の半径方向に沿ってほとんど同じ拡がりを有す
ることを特徴とする請求項17に記載の装置。 - 【請求項１９】少なくとも１つの縦の圧力振動を発生す
る変換器（52）が、液体フィルムにおける弾性流体力学
的スクイーズフィルム作用により材料の局面粘度を増加
させることにより処理作用を高めるために、処理される
べき材料の流れ方向と交差する方向の圧力振動を材料に
印加するように、全高剪断処理ゾーンの流通路の壁に接
続されていることを特徴とする請求項９乃至18のいずれ
か１項に記載の装置。 - 【請求項２０】少なくとも１つの変換器（52）が、付勢
された準コルモゴロフ渦を材料に形成することにより処
理作用を高めるために、処理されるべき材料の流れ方向
と交差する方向の圧力振動を材料に印加するように全高
剪断処理ゾーンの流通路の壁に接続されていることを特
徴とする請求項９乃至18のいずれか１項に記載の装置。 - 【請求項２１】ミル部材（38、46または100、106）の接
近して離隔配置された通路面（40、44または102、108）
は１乃至５の範囲の、Ｍ＝F/Rで表わされるＭを有し、
Ｆは通路面のフィルムの厚さであり、Ｒは表面粗さであ
ることを特徴とする請求項９乃至20のいずれか１項に記
載の装置。 - 【請求項２２】接近して離隔配置された通路面（40、44
または102、108）は艶なし鏡面仕上げ以上であることを
特徴とする請求項21に記載の装置。
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