JPH0810635A - 湿式媒体分散装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 媒体を用いて液体と固体との混合液を粉砕・
分散させる連続湿式媒体分散装置の微粒化性能向上。 【構成】 外周と分散室（１１）の内壁との間に狭い間
隙（１６）を持つ複数個の媒体攪拌用の回転攪拌板（１
４）と、分散室（１１）の内壁に取付けられた固定攪拌
板（１２）とを、交互に設け、その固定攪拌板（１２）
と攪拌軸（１３）外周との間隙（１７）および回転攪拌
板（１４）との軸方向間隙が、ともに上記間隙（１６）
と同程度まで狭くなるように配置して、分散室（１１）
内全域にわたって強い剪断領域を形成し、微粒化性能を
向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、媒体（メディア）を用
いて液体と固体からなる混合液を粉砕・分散させる連続
湿式媒体分散装置、特に微粒化性能を向上させた湿式媒
体分散装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の湿式媒体分散装置の一例と
して、広く使用されているサンドミルを示す縦断面図で
ある。この図において（０１）は分散室、（０３）は攪
拌軸、（０４）は同攪拌軸（２）に固着された攪拌機素
を示す。液体と固体からなる混合液は入口からポンプ等
により圧力供給され、攪拌機素（０４）の回転により与
えられるメディア（０５）の回転力から生じる剪断力に
よって、固体粒子が粉砕・分散される。強い剪断力は回
転部外周と分散室内壁との間の狭い間隙（０６）や、攪
拌機素（０４）の周速の大きい領域（０８）に生じる。
しかし、攪拌軸（０３）近傍の領域（０９）は周速が小
さく、また、攪拌機素（０４）の表面から充分離れた
（一般にメディア径の数倍以上といわれる）領域(010）
では、メディアに与える回転力が小さいので、結果とし
て強い剪断力が得られず微粒化性能は低い。

【０００３】これらを解決しようとする従来の技術とし
ては、図７に代表的なものを例示するように攪拌機素の
形状を工夫する方法（スリット付ディスク（図７
（ａ）），偏心ディスク（図７（ｂ）），クロスパドル
羽根（図７（ｃ））等）や、分散室（０１）の内壁に固
定ピン（０２）を設けて、メディアに与える回転力を強
める方法（図７（ｄ））があった。しかしこのように攪
拌機素の形状を工夫しても、攪拌機素の相互間隔が広い
ためにメディア相互間の速度変動が充分に得られなかっ
た。

【０００４】また従来の湿式媒体分散装置の他の例とし
て、図８に示すように、攪拌機素（０４）の間に分散室
（０１）内壁から邪魔板(031）を設け、ショートパスに
よる未粉砕粗大粒子の発生を防止するものがあるが、こ
れは強い剪断領域を実現するものではなく、メディア相
互間の充分な速度変動が得られなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術は、メ
ディアに周方向の動きの他に半径方向や軸方向の動きを
与えて、分散室内の分散の程度を均一化したり、剪断領
域を拡大することに注力されているものであって、弱い
剪断領域をなくして分散室全域にわたって強い剪断領域
を得る発明ではなかった。したがって液体と固体からな
る混合液の分散後の製品の均質化には効果はあるが、強
い剪断力によって微粒化のレベルが更に細かくなるもの
ではなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、次の１），２），３）の湿式媒
体分散装置を提案するものである。

【０００７】１） 円筒状の分散室と、同分散室の軸線
に沿って配され同軸線のまわりに回転する攪拌軸とを備
え、上記分散室の内壁に固着され内縁が上記攪拌軸の側
面近傍に達する複数の固定攪拌機素と上記攪拌軸の側面
に固着され外縁が上記分散室の内壁近傍に達する複数の
回転回転機素とが軸線方向に交互に配されていることを
特徴とする湿式媒体分散装置。

【０００８】２） 上記１）の要件に加えて、上記攪拌
軸の外径が上記分散室の内壁直径の７０％以上であるこ
とを特徴とする湿式媒体分散装置。

【０００９】３） 上記１）または２）の要件に加え
て、上記軸線方向に見た時、上記固定攪拌機素と上記回
転攪拌機素とが互いに重ならず最小面積の隙間を存する
ことを特徴とする湿式媒体分散装置。

【００１０】

【作用】前記解決手段１）においては、分散室の内壁に
固着された複数の固定攪拌機素の内縁が攪拌軸の側面近
傍に達するとともに、攪拌軸の側面に固着された複数の
回転攪拌機素の外縁が分散室の内壁近傍に達し、それら
が軸線方向に交互に配されているので、分散室内のほぼ
全域にわたって強い剪断領域が形成され、メディアに強
い回転力が与えられて、微粒化性能が向上する。

【００１１】また前記解決手段２）においては、攪拌軸
の外径が上記分散室の内壁直径の７０％以上であるの
で、攪拌軸外周付近の周速が充分に大きくなり、したが
って更に強い剪断力が与えられて、微粒化性能向上に寄
与する。

【００１２】更に前記解決手段３）においては、上記固
定攪拌機素と上記回転攪拌機素とが軸線方向に見て互い
に重ならず最小面積の隙間を存するので、内壁に固定攪
拌機素が固着された分散室の中に、側面に回転攪拌機素
が固着された攪拌軸をそのまま軸方向から挿入して装置
を組立てることができ、しかも強い剪断領域は保持され
る。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示す縦断面図、
図２は図１のII−II矢視横断面図である。これらの図
中、（１１）は円筒状の分散室、（１３）は同分散室
（１１）の軸線に沿って配され同軸線のまわりに回転す
る攪拌軸である。（１２）は上記分散室（１１）の内壁
に固着され内周が上記攪拌軸（１３）の側面近傍に達す
る複数の環状の固定攪拌板、（１４）は上記攪拌軸（１
３）の側面に固着され外周が上記分散室（１１）の内壁
近傍に達する複数の円形の回転攪拌板であって、これら
固定攪拌板（１２）と回転攪拌板（１４）が軸線方向に
交互に配されている。固定攪拌板（１２）の内周と攪拌
軸（１３）の側面との隙間（１７）は、回転攪拌板（１
４）の外周と分散室（１１）の内壁との隙間（１６）と
同程度に狭い。

【００１４】上記固定攪拌板（１２）の内径は回転攪拌
板（１４）の外径よりも小さい。したがって、このよう
な装置の組立方法としては、固定攪拌板（１２）と回転
攪拌板（１３）とを交互に順次組込んでゆくようにする
か、または固定攪拌板（１２）を分散室（１１）の側壁
とともに上下２つ割り構造にする。

【００１５】液体と固体からなる混合液は入口よりポン
プ等により圧力供給され、回転攪拌板（１２）の回転に
より与えられるメディア（１５）の回転力から生じる剪
断力によって、固体粒子が粉砕・分散される。このと
き、回転攪拌板（１４）から回転力を与えられたメディ
ア（１５）は、回転攪拌板（１４）外周と分散室（１
１）内壁との間の狭い間隙（１６）に生じる剪断力と同
等程度の剪断力を生じるよう設計された分散室（１１）
内全域で、強い剪断力を発生する。つまり、高い周速領
域や回転攪拌板（１４）に充分近接した領域で構成され
た分散室（１１）内を混合液は通過しながら分散が進行
する。出口では図示しない分離装置によりメディアと混
合液が分離され、製品となった分散液のみが排出され
る。このようにして、入口から出口まで有効に強い剪断
力が混合液に作用することになり、従来よりも短時間で
分散し、かつ従来よりも更に微粒化することが可能とな
る。

【００１６】本実施例は、メディア攪拌用の回転攪拌板
（１４）と分散室（１１）内壁との間隙（１６）、分散
室内壁に固着された固定攪拌板（１２）と攪拌軸（１
３）側面との間隙（１７）およびそれら固定攪拌板（１
２）と回転攪拌板（１４）との間隔を、メディアに強い
回転力が与えられる程度に狭い間隙とするものである。
すなわち本発明者らは、微粒化のレベルを更に細かくす
ることに注力し、上記間隙および間隔を狭くすることに
より弱い剪断領域をなくして分散室全域にわたって強い
剪断領域を形成し、全域にわたってメディアに強い相互
間の速度変動を与え、微粒化性能を向上させたものであ
る。本実施例の回転攪拌板（１４）および固定攪拌板
（１２）の配置と寸法は、それぞれ分散室（１１）内壁
および攪拌軸（１３）外周との間隙（１６），（１７）
と、更に相隣る回転攪拌板（１４）と固定攪拌板（１
２）との間隔がメディアに強い回転力を与えることがで
きる程度に狭い間隙であれば良い。

【００１７】例えば回転攪拌板（１４）から与えられる
回転力は、その回転攪拌板（１４）に接するメディア
（１５）から次々と外側のメディア（１５）へ伝達され
ていくにつれて低下していくが、メディアに強い回転力
を与えることができる程度の狭い間隙とは、メディア
（１５）直径のおよそ４倍から１０倍の間の値の間隙を
いう。この４倍という数字は、メディアが割れないため
の最少値と言われている。片面が運動し、もう一方の面
が静止している間隙にメディアが充填された場合、例え
ば図３に示されるように、運動面からメディアに与えら
れた力によりメディアは自転し、隣のメディアに力を伝
達する。一方の静止面はメディアを拘束するから、その
間に最少４個のメディアがないと、この拘束力を受けメ
ディアが割れる恐れがあることが判っている。一方、個
々のメディアに強い力を与えるためには、この間隙に並
ぶメディア数が少ない程良く、間隙が広過ぎると運動が
伝達されない。本発明者らがスムーズな円筒状ロータを
回転させ、直径０．３mmの小径メディアの運動を観察し
た結果、間隔５mmの場合はロータの運動が５mm離れたメ
ディアに伝わらなかったが、間隔３mmの場合は３mm離れ
たメディアにも運動が伝達された。また、この場合は実
機の分散性能も優れていた。すなわち、メディア直径の
１０倍までならば運動が伝達されることが確認された。

【００１８】本実施例ではまた、分散室（１１）内の弱
い剪断領域をなくすため、攪拌軸（１３）の外径を強度
上の必要以上に大きくし、比較的小さい周速を持つ攪拌
軸外周付近の周速を増大させた。目的とする強い剪断領
域を得るために、攪拌軸外径を分散室内壁内径の値の７
０％以上とする。一般に分散力はロータ周速が高い程向
上するので、主たる分散領域である回転攪拌板（１４）
の外周の周速として１３〜１５m/s が採用されている。
分散室（１１）内の空間を全て分散に寄与させるために
は、最も周速が低くなる攪拌軸（１３）外周部において
も、１０m/s を確保する必要がある。図４に周速１４m/
s と８．５m/s の分散性能を示すが、周速１０m/s なら
ば分散性能はあまり低下しないと考えられる。そして、
この１０m/s は上記１３〜１５m/s の約７０％である。
従来外周部の３０〜４５％程度の周速領域がある分散装
置では、分散性能が著しく劣っていた。

【００１９】次に図５は本発明の第２実施例を示す横断
面図である。本実施例においても、円筒状の分散室（２
１）と、同分散室（２１）の軸線に沿って配され同軸線
のまわりに回転する攪拌軸（２３）とを備え、上記分散
室（２１）の内壁に固着され内縁が上記攪拌軸（２３）
の側面近傍に達する複数の固定攪拌機素（２２）と上記
攪拌軸（２３）の側面に固着され外縁が上記分散室（２
１）の内壁近傍に達する複数の回転攪拌機素（２４）と
が軸線方向に交互に配されていることは、前記第１実施
例と同様である。

【００２０】ただし本実施例では、上記固定攪拌機素
（２２）と回転攪拌機素（２４）が完全な環状や円形で
はなく、軸線方向に見た時、固定攪拌機素（２２）と回
転攪拌機素（２４）とが互いに重ならず最小面積の隙間
を存するようになっている。すなわち、固定攪拌機素
（２２）と回転攪拌機素（２４）の環状または円形の一
部に、軸線方向から見て干渉しない範囲の最小面積の切
欠ぎを設け、４分割の扉状の板としたものである。

【００２１】このように切欠ぎを設けても、回転攪拌機
素（２４）が回転しているから、強い剪断領域を得ると
いう本発明の目的は達せられる。そして、軸線方向に見
て固定攪拌機素（２２）と回転攪拌機素（２４）とが互
いに重ならないので、内壁に固定攪拌機素（２２）を取
付けた分散室（２１）の中に、側面に回転攪拌機素（２
４）を取付けた攪拌軸（２３）を、そのまま軸方向から
挿入して、干渉なしに組込むことができ、組立作業が簡
単になる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、湿式媒体分散装置の分
散湿式全域にわたって強い剪断領域を形成することがで
きるので、時間当たりの粉砕・分散処理量の効率が向上
するばかりでなく、到達する分散レベル、すなわちより
細かくする機能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施例を示す縦断面図であ
る。

【図２】図２は図１のII−II矢視横断面図である。

【図３】図３はメディアによる剪断力の伝達状況を例示
する図である。

【図４】図４は周速と分散性能との関係を例示する図で
ある。

【図５】図５は本発明の第２実施例を示す横断面図であ
る。

【図６】図６は従来の湿式媒体分散装置の一例を示す縦
断面図である。

【図７】図７は微粒化性能を向上させる従来の技術を例
示する図である。

【図８】図８は従来の湿式媒体分散装置の他の例を示す
縦断面図である。

【符号の説明】

（０１），（１１），（１２） 分散室 （０２） 固定ピン （１２），（２２） 固定攪拌板（固定攪
拌機素） （０３），（１３），（２３） 攪拌軸 （０４） 攪拌機素 （１４），（２４） 回転攪拌板（回転攪
拌機素） （０５），（５） メディア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の分散室と、同分散室の軸線に沿
   って配され同軸線のまわりに回転する攪拌軸とを備え、
   上記分散室の内壁に固着され内縁が上記攪拌軸の側面近
   傍に達する複数の固定攪拌機素と上記攪拌軸の側面に固
   着され外縁が上記分散室の内壁近傍に達する複数の回転
   攪拌機素とが軸線方向に交互に配されていることを特徴
   とする湿式媒体分散装置。
2. 【請求項２】 上記攪拌軸の外径が上記分散室の内壁直
   径の７０％以上であることを特徴とする請求項１記載の
   湿式媒体分散装置。
3. 【請求項３】 上記軸線方向に見た時、上記固定攪拌機
   素と上記回転攪拌機素とが互いに重ならず最小面積の隙
   間を存することを特徴とする請求項１または請求項２記
   載の湿式媒体分散装置。