KR20060096276A

KR20060096276A - 미디어 교반형 습식 분산기

Info

Publication number: KR20060096276A
Application number: KR1020060010530A
Authority: KR
Inventors: 스스무 군지; 오사무 이시카와
Original assignee: 미쓰이코잔 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2006-09-11
Also published as: TW200631652A; TWI355290B; KR101245869B1

Abstract

[과제] 나노미터 오더의 분산이 가능하고, 대용량이고 분급성능이 뛰어난 미디어 교반형 습식 분산기를 제공한다.

[해결수단] 원통형상의 분산탱크(2)와, 파이프 형상의 회전축(3)과, 통 형상으로 배열된 복수의 날개(43)를 구비하여 원심력을 발생하는 바깥쪽 로터(4)와, 바깥쪽 로터(4)의 안쪽에 위치하여, 통 형상으로 배열된 날개(53)를 구비하여 원심력을 발생하는 안쪽 로터(5)를 가지고 있다. 바깥쪽 로터(4)는 입자를 분쇄·분산하는 기능을 구비하고, 안쪽 로터(5)는 미디어를 분리하는 기능 및 분급기능을 구비한다. 이것에 의해, 분산기능과 분급기능이 조화를 이루어 작용한다.

Description

미디어 교반형 습식 분산기{Media-Agitating Wet Pulverizer}

도 1은 본 발명의 미디어 교반형 습식 분산기의 실시의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.

도 2는 도 1에 나타내는 A-A선에 따라서 본 개략 단면도이다.

도 3은 본 발명의 미디어 교반형 습식 분산기의 다른 실시의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.

도 4는 도 3에 나타내는 B-B선에 따라서 본 개략 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 101 : 미디어 교반형 습식 분산기 2, 102 : 분산탱크

3, 103 : 회전축 4, 104 : 바깥쪽 로터

5, 105 : 안쪽 로터 6, 106 : 재킷

7, 107 : 미디어 21, 125 : 플랜지

22, 126 : 뚜껑부재 23, 127 : 공급구

31, 131 : 중공부 32, 132 : 개구

33, 134 : 배출구 34, 133 : 축 씰링

41, 141 : 유지부 42, 142 : 통형상부

43, 144 : 날개 44, 145 : 개구

45, 146 : 키 51, 151 : 유지부

52, 152 : 통형상부 53, 154 : 날개

54, 155 : 개구 55, 153 : 볼트

56, 156 : 공간부 61, 161 : 급수구

62, 162 : 배수구 121 : 내통

122 : 외통 123, 124 : 끝단판

143 : 돌기 181 : 보강실

182 : 주실

[특허문헌1]

일본 특허공개 평성 11-33377호 공보

[특허문헌2]

일본 특허공개 2003-144950호 공보

본 발명은, 연속적으로 분산처리를 실시하는 미디어 교반형 습식 분산기에 관한 것으로, 특히, 처리액 중에 포함되는 고체입자를 분쇄하여, 나노미터 오더의 미립자로 할 수 있는 미디어 교반형 습식 분산기에 관한 것이다.

습식 분산처리란, 액체에 포함되는 입자를 분쇄하여, 보다 미세한 미립자로 하는 처리이다. 그리고, 잉크, 도료, 세라믹스 미립자, 금속, 무기물, 의약품 등, 넓은 분야에 있어서 자주 실시되고 있다.

이러한 처리에 사용되는 분산기의 하나로서 미디어 교반형의 분산기가 있다. 이 분산기는, 용기 내에서 처리액과 미디어를 함께 교반하여, 미디어의 전단력에 의해서 입자를 분쇄함과 동시에 분산하는 것이다.

처리된 분산액은, 용기 내에 설치된 세퍼레이터에 의해 미디어와 분리된 후, 용기 밖으로 배출된다. 세퍼레이터로서는, 갭 타입이나 스크린 타입 등과 같이 체식인 것이 많이 사용되고 있다.

이러한 분산처리에 있어서, 처리 후의 입자지름은, 미디어 지름에 크게 영향을 받는다. 즉, 미세한 입자의 분산액으로 하기 위해서는, 지름이 작은 미디어를 사용할 필요가 있다.

종래, 지름이 0.3㎜ 이상의 미디어가 많이 사용되고 있다. 이 경우, 통상 얻을 수 있는 분산액의 평균 입자지름은 100㎚(나노미터) 이상이다.

100㎚ 미만의 미립자로 하는 것은 곤란하고, 가능한 경우에서도 매우 장시간을 필요로 한다.

따라서, 지름이 0.2㎜ 이하의 미디어를 사용하는 것에 의해, 평균 입자지름이 100㎚ 미만으로 미립자화된 분산액을 얻는 방법이 연구되고 있다.

예를 들면, 특허문헌1에는, 미디어로서 지름이 0.2㎜ 이하의 미소 비즈를 이용하는 분산액의 제조방법이 기재되어 있다. 미디어의 소재는, 세라믹스, 경질 유리, 경질 플라스틱, 금속 또는 금속 화합물 등이다.

그러나, 미디어의 지름이 작아지게 되면, 분산액과 미디어를 분리하는 세퍼레이터가 문제가 된다. 왜냐하면, 갭 타입이나 스크린 타입 등에서는, 체의 틈새를 미디어 지름의 1/3 이하로 할 필요가 있다. 따라서, 세퍼레이터의 제작이 곤란해진다. 또한, 물려 들어감, 로딩(loading) 등의 트러블이 많이 발생하여, 안정된 연속 운전을 실시할 수 없다.

또한, 요즈음에는 각 분야에 있어서, 입자지름을 나노미터 오더로 하는 분산처리의 요구가 높아지고 있다. 따라서, 미디어 교반형 습식 분산기에 있어서는, 미디어의 지름을 0.1㎜ 이하로 하는 것이 더 요구되고 있다.

그러나, 이와 같이 미디어의 지름이 작아지게 되면, 이미 갭 타입이나 스크린 타입 등의 체식을 사용하는 것은 불가능하다. 따라서, 이것들과는 다른 타입의 세퍼레이터가 요구되고 있다.

이러한 문제를 해결하는 세퍼레이터로서, 원심력에 의해 미디어와 분산액을 분리하는 원심 세퍼레이터가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌2).

이 원심 세퍼레이터는, 회전축에 2매의 원판을 일정한 간격으로 나란히 설치하고, 양 원판의 사이에 복수의 날개를 통 형상으로 배열한 것이다.

그러나, 이 분산기에 있어서는, 분쇄용의 날개가 분리용의 날개를 겸하고 있다. 그 때문에, 분쇄 기능과 분급 기능의 밸런스를 조정하는 것이 곤란하다. 따라서, 양쪽의 성능을 충분히 발휘시키는 것이 어렵다고 하는 문제를 남기고 있다.

본 발명의 목적은, 입자지름을 나노미터 오더로 하는 분산처리를, 경제적으 로 가능하게 하는 것이다. 이를 위해, 지름이 0.1㎜ 이하의 미디어를 사용이 가능한 미디어 교반형 습식 분산기를 제공하는 것이다. 그리고, 안정된 연속 운전이 가능한 미디어 교반형 습식 분산기를 제공하는 것에 있다.

또한, 미립자와 미디어의 분리를 확실히 실시하는 미디어 교반형 습식 분산기를 제공하는 것이다. 또한, 미립자의 분급성능이 뛰어난 미디어 교반형 습식 분산기를 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 청구항 1에 관한 미디어 교반형 습식 분산기는, 일끝단이 폐쇄된 원통 형상의 분산탱크와, 상기 분산탱크의 다른 끝단측을 끼워 통하여 회전이 자유롭게 설치되는 파이프 형상의 회전축과, 통 형상으로 배열된 복수의 날개를 구비하고, 상기 회전축에 고정되어 회전하는 것에 의해 원심력을 발생하는 바깥쪽 로터와, 상기 바깥쪽 로터의 안쪽에 위치하여 통 형상으로 배열된 복수의 날개를 구비하고, 상기 회전축에 고정되어 회전하는 것에 의해 원심력을 발생하는 안쪽 로터를 갖고, 상기 분산탱크가, 상기 분산탱크 안팎을 연이어 통하는 공급구를 구비하고, 상기 파이프 형상의 회전축이 상기 안쪽 로터의 안쪽에 연이어 통하여 배출구를 형성하고 있는 수단을 채용하고 있다.

또한, 본 발명의 청구항 2에 관한 미디어 교반형 습식 분산기는, 청구항 1에 기재된 미디어 교반형 습식 분산기에 있어서, 상기 분산탱크가, 그 일끝단측에 연이어 통하는 고리 형상의 보강실을 구비하고, 상기 바깥쪽 로터의 일끝단이 상기 보강실 내에 위치하는 수단을 채용하고 있다.

또한, 본 발명의 청구항 3에 관한 미디어 교반형 습식 분산기는, 청구항 2에 기재된 미디어 교반형 습식 분산기에 있어서, 상기 보강실에 위치하는 상기 바깥쪽 로터가, 바깥둘레부에 복수의 돌기를 구비하고 있는 수단을 채용하고 있다.

또한, 본 발명의 청구항 4에 관한 미디어 교반형 습식 분산기는, 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 항에 기재된 미디어 교반형 습식 분산기에 있어서, 상기 바깥쪽 로터의 복수의 날개가, 상기 안쪽 로터의 복수의 날개보다도 상기 분산탱크의 상기 일끝단에 가까운 위치에 설치되어 있는 수단을 채용하고 있다.

또한, 본 발명의 청구항 5에 관한 미디어 교반형 습식 분산기는, 청구항 1 내지 4 중의 어느 한 항에 기재된 미디어 교반형 습식 분산기에 있어서, 상기 공급구가, 상기 분산탱크의 상기 다른 끝단에 설치되어 있는 수단을 채용하고 있다.

또한, 본 발명의 청구항 6에 관한 미디어 교반형 습식 분산기는, 청구항 1 내지 5 중의 어느 한 항에 기재된 미디어 교반형 습식 분산기에 있어서, 상기 분산탱크가, 그 바깥쪽에 냉각용 재킷을 구비하고 있는 수단을 채용하고 있다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하, 도면에 나타내는 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

도 1 및 도 2에는, 본 발명에 의한 미디어 교반형 습식 분산기의 제 1 실시형태가 도시되어 있다. 도 1은 미디어 교반형 습식 분산기의 개략 단면도, 도 2는 도 1에 나타내는 A-A선에 따라서 본 개략 단면도이다.

이 미디어 교반형 습식 분산기(1)는, 분산탱크(2), 회전축(3), 바깥쪽 로터(4) 및 안쪽 로터(5) 등에 의해 구성되어 있다.

분산탱크(2)는, 일끝단이 폐쇄된 원통 형상의 용기이다. 그 다른 끝단에는 플랜지(21)를 통하여 뚜껑부재(22)가 설치되고, 다른 끝단부가 실질적으로 폐쇄되도록 이루어져 있다. 또한, 분산탱크(2)에 설치하는 공급구(23)의 설치 위치는, 분산탱크(2)의 다른 끝단 근방으로 하는 것이 바람직하고, 도면에 나타내는 바와 같이, 뚜껑부재(22)에 설치하는 것이 특히 바람직하다. 이것은, 후술하는 순환류와 배출구의 위치관계 등에 의해 사정이 좋기 때문이다.

뚜껑부재(22)는 대략 원통 형상으로 형성되어 있고, 축 중심에 파이프 형상의 회전축(3)이 회전이 자유롭게 설치되어 있다. 회전축(3)의 바깥둘레면과 뚜껑부재(22)의 안둘레면의 사이에는 축 씰링(34)이 사이에 장착되어, 분산탱크(2)를 밀폐하는 것이 가능하게 되어 있다.

회전축(3)은, 그 축 중심에 중공부(中空部)(31)가 형성된 파이프 형상이고, 분산탱크(2)의 다른 끝단을 끼워 통하여 이것과 같은 축에 설치되어 있다. 분산탱크(2) 내에 있어서, 회전축(3)의 일끝단에는 바깥쪽 로터(4) 및 안쪽 로터(5)가 설치되어 있다. 또한, 회전축(3)의 다른 끝단은 분산탱크(2)의 외부에 위치하여, 구동장치가 설치되어 있다(도시하지 않음).

바깥쪽 로터(4)는, 원판 형상의 유지부(41)의 한 면에, 일정한 간격으로 통 형상으로 배열된 복수의 날개(43)로 이루어지는 통형상부(42)를 구비하고 있다. 그리고, 통형상부(42)의 개방된 일끝단은 분산탱크(2)의 일끝단측에 위치하고, 유지부(41)로 폐쇄된 다른 끝단은 분산탱크(2)의 다른 끝단측에서 키(45)에 의해 회전축(3)에 설치되어 있다.

따라서, 바깥쪽 로터(4)가 도면의 화살표의 방향으로 회전하면, 날개(43)에 의해 원심력을 발생한다. 그리고, 처리액은 날개(43) 사이의 개구(44)를 통과하여 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 흐른다. 이 결과, 분산탱크(2) 내의 처리액 및 미디어(7)는 순환류를 형성하게 된다. 즉, 날개(43)의 바깥쪽에서는 다른 끝단측으로부터 일끝단측을 향하여 흐르고, 개방된 일끝단에서는 바깥쪽으로부터 안쪽을 향하여 흐르고, 날개(43)의 안쪽에서는 일끝단측으로부터 다른 끝단측을 향하여 흐른다.

또한, 바깥쪽 로터(4)의 회전에 의해, 분산탱크(2) 내의 처리액은 미디어(7)와 함께 교반된다. 그리고, 분산탱크(2)의 내벽과 날개(43)의 사이에 발생하는 전단력에 의해서 분쇄·분산처리를 받게 된다. 또한 동시에, 처리액은 바깥쪽 로터(4)의 안팎을 순환하는 것에 의해서 전체가 양호하게 교반되어, 처리액 전체가 균일하게 처리되게 된다.

안쪽 로터(5)는, 바깥쪽 로터(4)의 안쪽에 위치하고, 원판 형상의 유지부(51)의 한 면에 일정한 간격으로 통형상으로 배열된 복수의 날개(53)로 이루어지는 통형상부(52)를 구비하고 있다. 그리고, 통형상부(52)의 개방된 일끝단을 바깥쪽 로터(4)의 유지부(41)의 한 면에 밀접시킨 상태에서, 볼트(55)에 의해서 회전축(3)에 고정되어 있다.

날개(53)의 바깥둘레면은, 바깥쪽 로터(4)의 날개(43)의 안둘레면으로부터 조금 떨어져 위치하고 있다. 그리고, 날개(53)의 바깥둘레면과 날개(43)의 안둘레면의 빈틈은, 상술한 바와 같이 바깥쪽 로터(4)의 안팎에 형성되는 순환류의 유로가 되어, 분산탱크(2)의 일끝단측으로부터 다른 끝단측으로 향하는 흐름이 형성된 다.

또한, 날개(53)의 안둘레면은, 회전축(3)의 바깥 표면으로부터 조금 떨어져 위치하고 있고, 날개(53)의 안쪽에 공간부(56)가 형성되어 있다. 회전축(3)은, 공간부(56)의 위치에 개구(32)가 설치되어 있고, 중공부(31)가 공간부(56)와 연이어 통하고 있다. 이 결과, 회전축(3)의 중공부(31)는 분산액의 배출구(33)를 형성하고 있다.

즉, 상기의 순환류에 있어서 분쇄·분산처리를 받은 분산액은, 날개(53) 사이의 개구(54)를 경유하여 공간부(56)에 유입하고, 배출구(33)로부터 배출된다.

안쪽 로터(5)는, 바깥쪽 로터(4)와 같이, 도면에 나타내는 화살표의 방향으로 회전하면, 날개(53)에 의해서 원심력을 발생하게 되어 있다. 따라서, 개구(54)를 통과하는 입자에 대해서 분리기능 및 분급기능을 발휘하게 된다. 즉, 입자지름이 큰 입자나 미디어(7)는 공간부(56)에 유입할 수 없고, 미립자만이 공간부(56)를 거쳐 배출되게 된다.

또한, 공간부(56)에 유입할 수 없었던 큰 입자 및 미디어(7)는, 즉시 바깥쪽 로터(4)의 안팎에 형성되는 순환류에 되돌려진다. 그리고, 다시 분쇄·분산처리가 되므로, 분산처리 및 분급처리가 확실히 실시되게 된다.

안쪽 로터(5)는 바깥쪽 로터(4)의 안쪽에 위치하므로, 날개(53)와 날개(43)는 축선 방향에 대해서 거의 같은 위치가 된다. 이것에 의해서, 안쪽 로터(5)에서 분리된 큰 입자를 재빨리 바깥쪽 로터(4)의 순환류에 되돌릴 수 있다.

또한, 날개(43)는, 날개(53)보다 분산탱크(2)의 일끝단에 가까운 위치에 설 치하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 날개(53)의 바깥둘레면과 날개(43)의 안둘레면의 빈틈은 순환류의 유로로서, 분산탱크(2)의 일끝단측으로부터 다른 끝단으로 향하는 흐름을 형성하고 있다. 그래서, 날개(43)가 날개(53)보다 분산탱크(2)의 일끝단에 가까운 경우에는, 날개(43)가 순환류의 상류측에 위치하고, 날개(53)가 순환류의 하류측에 위치하게 된다.

따라서, 상류의 날개(43)가 미리 큰 입자를 분리한 후에, 하류의 날개(53)가 최종적인 분리·분급을 실시하게 되어, 효율적인 처리가 되기 때문이다.

분산탱크(2), 바깥쪽 로터(4), 및 안쪽 로터(5) 등의 처리액과 직접 접촉하는 부재는 내마모성의 재질로 하는 것이 바람직하고, 알루미나, 알루미나 지르코니아, 탄화규소 등의 세라믹을 사용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제품에 불순물이 혼입하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 미디어 교반형 습식 분산기(1)는, 비교적 좁은 분산탱크(2) 내에서 강력한 교반작업을 실시할 수 있다. 따라서, 도면에 나타내는 바와 같이 분산탱크(2)의 바깥쪽에 냉각용 재킷(6)을 설치하여, 분산탱크(2)를 강제적으로 냉각하는 것이 바람직하다. 냉각용 재킷(6)은, 가능한 한 분산탱크(2)의 전체를 덮음과 동시에, 냉각수가 치우쳐서 흐르지 않도록 배려하여 급수구(61) 및 배수구(62)를 설치한다. 재킷(6)에 의해 처리물의 온도관리가 가능해진다. 또한, 처리의 초기 등에, 가열용 재킷으로서 이용할 수도 있다.

다음에, 본 발명에 의한 미디어 교반형 습식 분산기의 제 2 실시형태를 도 3 및 도 4에 나타낸다. 도 3은 미디어 교반형 습식 분산기의 개략 단면도, 도 4는 도 3에 나타내는 B-B선을 따라서 본 개략 단면도이다.

이 미디어 교반형 습식 분산기(101)는, 분산탱크(102), 회전축(103), 바깥쪽 로터(104) 및 안쪽 로터(105) 등에 의해 구성되어 있다. 그리고, 분산기능을 보강하기 위해서, 분산탱크(102)가 그 일끝단측에 보강실(181)을 구비하고 있다. 즉, 분산탱크(102)는, 같은 축 상에 서로 이웃하는 단면이 원형의 주실(182)과, 단면이 고리 형상의 보강실(181)로 형성되어 있다.

구체적으로는, 같은 축 상에 있는 내통(121)과 외통(122)으로 이루어지는 이중 원통의 일끝단끼리가 끝단판(123)으로 폐쇄되어 있다. 또한, 내통(121)의 다른 끝단이 외통(122) 내에서 끝단판(124)에 의해 폐쇄되어 있다. 또한, 외통(122)의 다른 끝단에는 플랜지(125)를 통하여 뚜껑부재(126)가 설치되고, 외통(122)의 다른 끝단부가 실질적으로 폐쇄되어 있다. 이렇게 하여, 이중 원통의 부분에는 단면이 고리 형상의 보강실(181)이 형성되고, 외통(122)만의 부분에는 단면이 원형의 주실(182)이 형성되게 된다.

뚜껑부재(126)는 대략 원통 형상으로 형성되어 있고, 축 중심에 파이프 형상의 회전축(103)이 회전이 자유롭게 설치되어 있다. 회전축(103)의 바깥둘레면과 뚜껑부재(126)의 안둘레면의 사이에는 축 씰링(133)이 사이에 장착되어, 분산탱크(102)를 밀폐하는 것이 가능하게 되어 있다.

회전축(103)은, 그 축 중심에 중공부(131)가 형성된 파이프 형상으로서, 보강실(181) 및 주실(182)과 같은 축에 설치되어 있다. 회전축(103)의 일끝단은 주실(182)에 위치하여 바깥쪽 로터(104) 및 안쪽 로터(105)가 설치되어 있다. 또한, 회전축(103)의 다른 끝단은 분산탱크(102)의 외부에 위치하여, 구동장치가 설치되어 있다(도시하지 않음).

바깥쪽 로터(104)는, 원판 형상의 유지부(141)와 통형상부(142)와 유지부(141)로 구성되어 있다. 그리고, 바깥쪽 로터(104)의 개방된 일끝단은 보강실(181)에 위치하고 있고, 유지부(141)로 폐쇄된 다른 끝단은 주실(182)에 위치하여, 키(146)에 의해 회전축(103)에 설치되어 있다.

통형상부(142)의 일끝단은, 보강실(181)의 끝단판(123)의 근방에 위치하고 있다. 이것에 의해서, 단면이 고리 형상으로 형성된 보강실(181)은, 안팎 두 개의 존으로 구분되어, 효율적으로 교반되게 된다.

또한, 주실(182)에 위치하는 통형상부(142)는, 제 1 실시형태(도 1, 2)의 경우와 같이, 복수의 날개(144)가 일정한 간격으로 통 형상으로 배열되어 있다.

따라서, 바깥쪽 로터(104)를 도면의 화살표의 방향으로 회전하면, 날개(144)에 의해 원심력이 발생한다. 그리고, 처리액은 날개(144) 사이의 개구(145)를 통하여 안쪽에서 바깥쪽을 향하여 흐른다. 이 결과, 분산탱크(102) 내의 처리액 및 미디어(107)는 순환류를 형성한다. 즉, 날개(144)의 바깥쪽에서는 다른 끝단측으로부터 일끝단측을 향하여 흐르고, 개방된 일끝단에서는 바깥쪽을부터 안쪽을 향하여 흐르고, 날개(144)의 안쪽에서는 일끝단측으로부터 다른 끝단측을 향하여 흐른다.

또한, 바깥쪽 로터(104)의 회전에 의해, 분산탱크(102) 내의 처리액은 미디어(107)와 함께 교반된다. 그리고 분산탱크(102)의 내벽과 통형상부(142)의 사이 에 발생하는 전단력에 의해서 분쇄·분산처리를 받는다. 또한 동시에, 처리액은 바깥쪽 로터(104)의 안팎을 순환하는 것에 의해서 전체가 양호하게 교반되고, 처리액 전체가 균일하게 처리되게 된다.

분산탱크(102)가 보강실(181)을 구비하는 것에 의해, 분쇄·분산처리의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 이것은, 보강실(181)의 단면이 고리 형상이기 때문에, 바깥쪽 로터(104)의 안팎 양면이 분산탱크(102)의 내벽과 근접하여, 전단력을 발생할 수 있기 때문이다.

분쇄·분산성능을 더 향상시키기 위해서, 바깥쪽 로터(104)는, 통형상부(142)의 바깥둘레부에 복수의 돌기(143)를 설치하는 것이 바람직하다. 돌기(143)를 설치하는 개소는, 통형상부(142)의 안둘레부 또는 바깥둘레부, 혹은 안둘레부와 바깥둘레부의 양쪽 모두에 설치해도 좋다. 또한, 통형상부(142)에 설치하는 돌기(143)에 대향하여, 보강실(181)의 둘레벽면{내통(121)의 바깥둘레면 또는 외통(122)의 안둘레면}에 돌기를 설치할 수도 있다(도시하지 않음). 미세한 분쇄에 의해 처리액의 점성이 증가하는 경우에서도, 이러한 돌기(143)를 설치하는 것에 의해, 미디어(107)를 효율적으로 교반할 수 있다.

안쪽 로터(105)는, 바깥쪽 로터(104)의 안쪽에 위치하고, 원판 형상의 유지부(151)의 한 면에 일정한 간격으로 통형상으로 배열된 복수의 날개 (154)로 이루어지는 통형상부(152)를 구비하고 있다. 그리고, 통형상부(152)의 개방된 일끝단을 바깥쪽 로터(104)의 유지부(141)의 한 면에 밀접시킨 상태에서, 볼트(153)에 의해서 회전축(103)에 고정되어 있다.

날개(154)의 바깥둘레면은, 바깥쪽 로터(104)의 날개(144)의 안둘레면으로부터 조금 떨어져 위치하고 있다. 그리고, 양 날개 사이의 빈틈은, 상술한 바와 같이 바깥쪽 로터(104)의 안팎에 형성되는 순환류의 유로가 되고, 분산탱크(102)의 일끝단측으로부터 다른 끝단측으로 향하는 흐름이 형성된다.

또한, 날개(154)의 안둘레면은, 회전축(103)의 바깥 표면으로부터 조금 떨어져 위치하고 있고, 날개(154)의 안쪽에 공간부(156)가 형성되어 있다. 회전축(103)은, 공간부(156)의 위치에 개구(132)가 설치되어 있고, 중공부(131)가 공간부(156)와 연이어 통하고 있다. 이 결과, 회전축(103)의 중공부(131)는 분산액의 배출구(134)를 형성하고 있다. 즉, 상기의 순환류에 있어서 분쇄·분산처리를 받은 분산액은, 날개(153) 사이의 개구(155)를 경유하여 공간부(156)에 유입하고, 배출구(134)로부터 배출된다.

안쪽 로터(105)는, 바깥쪽 로터(104)와 같이, 도면에 나타내는 화살표의 방향으로 회전하면, 날개(154)에 의해서 원심력을 발생하게 되어 있다. 따라서, 개구(155)를 통과하는 입자에 대해서 분리기능 및 분급기능을 발휘하게 된다. 즉, 입자지름이 큰 입자나 미디어(107)는 공간부(156)에 유입할 수 없고, 미립자만이 공간부(156)를 거쳐 배출되게 된다.

또한, 공간부(156)에 유입할 수 없었던 큰 입자 및 미디어(107)는, 즉시 바깥쪽 로터(104)의 안팎에 형성되는 순환류에 되돌려진다. 그리고, 다시 분쇄·분산처리가 되므로, 분산처리 및 분급처리가 확실히 실시되게 된다.

안쪽 로터(105)는 바깥쪽 로터(104)의 안쪽에 위치하고, 날개(154)와 날개 (144)는 축선 방향에 대해서 거의 같은 위치로 하고 있다. 이것에 의해서, 안쪽 로터(105)에서 분리된 큰 입자를 재빨리 바깥쪽 로터(104)의 순환류에 되돌릴 수 있다.

또한, 날개(144)는, 날개(154)보다도 분산탱크(102)의 일끝단에 가까운 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 날개(154)의 바깥둘레면과 날개(144)의 안둘레면의 빈틈은 순환류의 유로이고, 분산탱크(102)의 일끝단측으로부터 다른 끝단측으로 향하는 흐름을 형성하고 있다. 그래서, 날개(144)가 날개(154)보다도 분산탱크(102)의 일끝단에 가까운 경우에는, 날개(144)가 순환류의 상류측에 위치하고, 날개(154)가 순환류의 하류측에 위치하게 된다.

따라서, 상류의 날개(144)가 미리 큰 입자를 분리한 후에, 하류의 날개(154)가 최종적인 분리·분급을 실시하게 되어, 효율적인 처리가 되기 때문이다.

분산탱크(102), 바깥쪽 로터(104), 및 안쪽 로터(105) 등의 처리액과 직접 접촉하는 부재는 내마모성의 재질로 하는 것이 바람직하고, 알루미나, 알루미나 지르코니아, 탄화규소 등의 세라믹을 사용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제품에 불순물이 혼입하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 미디어 교반형 습식 분산기(101)는, 비교적 좁은 분산탱크(102) 내에서 강력한 교반조작을 실시할 수 있다. 따라서, 도면에 나타내는 바와 같이 분산탱크(102)의 바깥쪽에 냉각용 재킷(106)을 설치하고, 분산탱크(102)를 강제적으로 냉각하는 것이 바람직하다. 냉각용 재킷(106)은, 가능한 한 분산탱크(102)의 전체를 덮음과 동시에, 냉각수가 치우쳐서 흐르지 않도록 배려하여 급수구(161) 및 배수구(162)를 설치한다. 재킷(106)에 의해 처리물의 온도 관리가 가능해진다. 또한, 처리의 초기 등에, 가열용 재킷으로서 이용할 수도 있다.

[실시예 1]

제 1 실시형태에서 나타낸 본 발명의 미디어 교반형 습식 분산기를 이용하여, 2차 응집하고 있는 산화티탄을 이하에 나타내는 조건으로 분산하는 시험을 실시하여, 그 성능을 확인하였다.

홀딩탱크에 조제한 슬러리를 넣고, 정량펌프로 분산기의 공급구에 도입하고, 분산기의 배출구로부터 배출된 슬러리를 다시 홀딩탱크에 되돌리는 순환계를 형성하여, 이 상태에서 분산기를 기동하여 시험을 실시하였다.

분산기를 기동한 후, 소정의 시간마다 분산기의 배출구로부터 샘플을 채취하였다. 입자지름의 측정에는, 니키소(주)의 마이크로 트랙 MKIIDRA를 이용하여, 레이저 회절, 광산란법에 의해 계측하였다.

처리조건

분산기 : 도 1 및 2에 나타내는 분산기, 바깥쪽 로터 바깥지름 120㎜

모터 : 3.7kw, 최대 회전수 3,600rpm

미디어 : 지르코니아, 지름 0.03㎜

사용량 0.84㎏

처리물 : 산화 티탄 MT-150W(테이커제)

1차 입자지름 15㎚, 2차 응집체 지름 2.3㎛

사용량 300g

용매 : 물

사용량 2700g

농도 : 10wt%

분산제 : 노프코스파스 44-c(제품명), 7g

처리량 : 1리터/분

양 로터의 회전수를 2070rpm으로서 운전하여, 운전 시작 후 90분에서, 평균 입자지름 35.8㎚의 분산액을 얻을 수 있었다. 분산액 중에 미디어의 혼입은 볼 수 없었다.

[실시예 2]

양 로터의 회전수를 1600rpm으로 변경하고, 다른 조건은 실시예 1과 같이 하여 운전하였다. 운전 시작 후 90분에서, 평균 입자지름 24.1㎚의 분산액을 얻을 수 있었다. 분산액 중에 미디어의 혼입은 볼 수 없었다.

다음에, 제 2 실시형태로 나타낸 본 발명의 미디어 교반형 습식 분산기를 이용하여, 상기의 산화티탄(평균 입자지름 2.4㎛)을 표 1에 나타내는 조건으로 분산하는 시험을 실시하여, 그 성능을 확인하였다.

[표 1]

	실시예 3	실시예 4	실시예 5
분산기	도 3 ?? 도 4에 나타내는 분산기 바깥쪽 로터 바깥지름 120mm
처리물명	산화티탄 MT-150W(테이커)
처리물량	300g
농도	10wt%
용매	물
용매량	2700g
분산제	노프코스파스
분산제 농도	7g
회전속도	1600rpm	2640rpm	2640rpm
볼재질	지르코니아
볼지름	0.03mm	0.05mm	0.1mm
볼충전률	53.7%	29.3%	29.3%
처리량	1L/min

분산기를 기동한 후, 소정의 시간마다 홀딩탱크로부터 샘플을 채취하였다. 입자지름의 측정에는, 니키소(주)의 마이크로 트랙 MKIIDRA를 이용하여, 레이저 회절, 광산란법에 의해 계측하였다.

[실시예 3]

미디어로서 입자지름 0.03㎜의 지르코니아 볼을 이용하여, 이것을 분산탱크의 용적에 대해서 53.7% 충전하고, 로터의 회전수를 1600rpm으로 하여 분산시험을 실시하였다. 그 결과, 운전시작부터 90분에서 처리물의 평균 입자지름은 49.1㎚가 되어, 미디어의 혼입은 볼 수 없었다.

[실시예 4]

미디어로서 입자지름 0.05㎜의 지르코니아 볼을 이용하여, 이것을 분산탱크의 용적에 대해서 29.3% 충전하고, 로터의 회전수를 2640rpm으로 하여 분산시험을 실시하였다. 그 결과, 운전시작부터 90분에서 처리물의 평균 입자지름은 64.3㎚가 되어, 미디어의 혼입은 볼 수 없었다.

[실시예 5]

미디어로서 입자지름 0.10㎜의 지르코니아 볼을 이용하여, 이것을 분산탱크의 용적에 대해서 29.3% 충전하고, 로터의 회전수를 2640rpm으로 하여 분산시험을 실시하였다. 그 결과, 운전시작부터 90분에서 처리물의 평균 입자지름은 52.4㎚가 되어, 미디어의 혼입은 볼 수 없었다.

본 발명은, 상기와 같은 구성으로 한 것에 의해, 바깥쪽 로터는 고체입자를 분쇄 및 분산하는 기능을 구비하게 된다. 또한, 안쪽 로터는 미디어를 분리하는 기능 및 미립자의 분급기능을 구비하게 된다.

분산탱크 내에서는, 바깥쪽 로터의 안팎을 순환하는 순환류가 형성되고, 처리액은 미디어와 함께 유동한다. 그리고, 이 순환의 과정에서 입자가 분쇄·분산된다. 또한, 처리액은, 안쪽 로터에서 분급되고, 미립자만이 안쪽 로터를 통과하여 배출되고, 큰 입자와 미디어는, 다시 그 순환류에 되돌려진다.

이 결과, 본 발명의 분산기는, 바깥쪽 로터의 분쇄·분산기능과, 안쪽 로터의 분리·분급기능이 조화를 이루어 작용하게 된다. 또한, 지름이 0.1㎜ 이하의 미디어를 사용하더라도 로딩 등의 트러블을 일으키지 않고, 안정된 연속운전을 실시할 수 있다.

따라서, 입자지름을 나노미터 오더로 하는 분산처리를, 경제적으로 실시하는 것이 가능하다.

Claims

일끝단이 폐쇄된 원통형상의 분산탱크와,

상기 분산탱크의 다른 끝단측을 끼워 통하여 회전이 자유롭게 설치되는 파이프 형상의 회전축과,

통 형상으로 배열된 복수의 날개를 구비하고, 상기 회전축에 고정되어 회전하는 것에 의해 원심력을 발생하는 바깥쪽 로터와,

상기 바깥쪽 로터의 안쪽에 위치하여 통 형상으로 배열된 복수의 날개를 구비하고, 상기 회전축에 고정되어 회전하는 것에 의해 원심력을 발생하는 안쪽 로터를 갖고,

상기 분산탱크가, 상기 분산탱크 안팎을 연이어 통하는 공급구를 구비하고,

상기 파이프 형상의 회전축이 상기 안쪽 로터의 안쪽에 연이어 통하여 배출구를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 미디어 교반형 습식 분산기.
제 1 항에 있어서, 상기 분산탱크가, 그 일끝단측에 연이어 통하는 고리 형상의 보강실을 구비하고,

상기 바깥쪽 로터의 일끝단이 상기 보강실 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 미디어 교반형습식 분산기.
제 2 항에 있어서, 상기 보강실에 위치하는 상기 바깥쪽 로터가, 바깥둘레부 에 복수의 돌기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 미디어 교반형 습식 분산기.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 바깥쪽 로터의 복수의 날개가, 상기 안쪽 로터의 복수의 날개보다 상기 분산탱크의 상기 일끝단에 가까운 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 미디어 교반형 습식 분산기.
제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 공급구가, 상기 분산탱크의 상기 다른 끝단에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 미디어 교반형 습식 분산기.
제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 분산탱크가, 그 바깥쪽에 냉각용 재킷을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 미디어 교반형 습식 분산기.