CN101439310A - 介质搅拌型湿式分散机及微粒分散方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及介质搅拌型湿式分散机及微粒分散方法。提供一种可消除介质的共旋转现象、分散效率高且不产生磨损问题的介质搅拌型湿式分散机。在设有处理物供给口(6)及排出口(7)的圆筒状容器(2)的内部，设有筒状分离器(3)以及固定在旋转轴(4)上而旋转的转子(5)。转子(5)由具有圆筒状搅拌部(51)和圆板状支承部(52)的多个小转子(50)组成，搅拌部(51)设有将内外连通的多个贯通孔(53)。

Description

介质搅拌型湿式分散机及微粒分散方法

技术领域

本发明涉及一种连续地进行分散处理的介质搅拌型湿式分散机。

背景技术

所谓湿式分散处理，是指对料浆中含有的固体颗粒进行微粉碎，形成由更细小的微粒组成的分散液的处理。已充分地应用在例如，打印机用墨水、涂料、聚合调色剂、彩色光阻材料、陶瓷微粒、氧化钛、金属粉末、药品等广泛领域。也就是说，它们是含有无机微粒、有机微粒、无机有机复合微粒或者它们的混合物的料浆。

其中一种用于以上处理的分散机是介质搅拌型的分散机。在该分散机的容器内，料浆状的处理液与介质一同搅拌，通过介质的剪切力使微粒粉碎，同时加以分散。分散后的处理液通过设于容器内的分离器与介质分离后，排出至容器外。作为分离器，大多使用缝隙型或帘筛型等筛式分离器。

所使用的介质直径对分散处理的性能有大的影响：介质直径越小，能够使分散液中的微粒直径变得越小，因此近年来，倾向于采用减小介质直径的做法。但是，随着介质直径减小而产生的问题是，存在介质会挤压在排出侧的偏析现象，为解决此问题，专利文献1提出了L/D比小于1的介质搅拌型湿式分散机。

如图9所示，专利文献1中记载的介质搅拌型湿式分散机101设有：圆筒状容器102；筒状分离器103，其沿直径方向将容器102内分成内侧室121和外侧室122，同时形成使两室之间连通的多个狭缝131；穿过于容器102的一端且可自由旋转地设置的旋转轴104；固定在旋转轴104上而旋转的转子105；设置在容器102的另一端、将内侧室内外连通的处理物供给口106；以及设置在容器102的外周上、将外侧室内外连通的处理物排出口107。

一旦从供给口106将处理物送入容器102内并使转子105旋转，处理物就与位于内侧室121内的介质一同被搅拌，经受粉碎处理与分散处理，并从容器102的中心向外流动，在介质经由分离器103的狭缝131分离后，从外侧室122通过排出口107排出至容器102外。

通过减小L/D比，同时增大分离器103的表面积，能够防止分散机101的介质偏析。但是，在该分散机101中，位于转子105与分离器103之间的介质会发生共旋转(群体运动)。因此，存在应在转子105的周围发生的介质间剪切力减小、进而导致处理效率降低的问题。另外，还有因与分离器103的表面相接触的介质速度达到接近于转子105的圆周速度的高速而导致分离器103磨损的问题。

专利文献1：(日本国)特开平10-15411号公报

发明内容

本发明旨在提供这样一种介质搅拌型式分散机，其中设有：圆筒状容器；筒状分离器，其沿直径方向将容器内分成内侧室和外侧室，同时形成使两室之间连通的多个狭缝；穿过于容器的一端且可自由旋转地设置的旋转轴；固定在旋转轴上而旋转的转子；设置在容器的另一端、将内侧室内外连通的处理物供给口；以及设置在容器的外周上、将外侧室内外连通的处理物排出口，该分散机通过抑制介质的共旋转现象而能够提高分散处理效率，防止分离器等的磨损。并且，提供一种能够提高分散处理效率、防止分离器等的磨损的微粒分散方法。

为了解决上述课题，本发明第一方式的介质搅拌型湿式分散机设有圆筒状容器；筒状分离器，其沿直径方向将该容器内分成内侧室和外侧室，同时形成连通两室的多个狭缝；穿过于上述容器的一端且可自由旋转地设置的旋转轴；固定在上述旋转轴上而旋转的转子；设置在上述容器的另一端、将上述内侧室内外连通的处理物供给口；以及设置在上述容器的外周上，将上述外侧室内外连通的处理物排出口，其中采用了这样的装置，其中：上述转子由设有圆筒状搅拌部和圆板状支承部的多个小转子组成，而且上述搅拌部设有将内外连通的多个贯通孔。

另外，本发明第二方式的介质搅拌型湿式分散机，在第一方式的介质搅拌型湿式分散机中采用了这样的装置，其中：上述内侧室是直径为D，两端间长度为L的圆筒状，上述小转子的数量为N时，存在式(1)的关系，

0.3N<L/D<0.75N式(1)。

另外，本发明第三方式的介质搅拌型湿式分散机，在第一或第二方式的介质搅拌型湿式分散机中采用了这样的装置，其中：上述内侧室的两个端部从预定的内部位置向端边直径逐渐减小地形成，其剖面成为曲率半径为R的弯曲状，曲率半径R与上述直径D之间存在式(2)的关系，

D/30<R<D/3       式(2)。

另外，本发明第四方式的介质搅拌型湿式分散机，在第一至第三方式中任一方式的介质搅拌型湿式分散机中采用了这样的装置，其中：上述搅拌部的外径d与上述直径D之间存在式(3)的关系，

0.70<d/D<0.97     式(3)。

另外，本发明第五方式的介质搅拌型湿式分散机，在第一至第四方式中任一方式的介质搅拌型湿式分散机中采用了这样的装置，其中：上述搅拌部的宽度w与上述长度L及上述数N之间存在式(4)的关系，

0.7L<wN<0.9L         式(4)。

另外，本发明第六方式的介质搅拌型湿式分散机，在第一至第五方式中任一方式的介质搅拌型湿式分散机中采用了这样的装置，其中：从上述搅拌部的内周面朝向外周面的上述贯通孔的方向朝相对于旋转方向后退的方向倾斜。

另外，本发明第七方式的介质搅拌型湿式分散机，在第一至第六方式中任一方式的介质搅拌型湿式分散机中采用了这样的装置，其中：上述搅拌部在外周面上设有凸起。

另外，本发明第八方式的介质搅拌型湿式分散机，在第一至第七方式中任一方式的介质搅拌型湿式分散机中采用了这样的装置，其中：上述搅拌部由上述支承部分开，同时在上述搅拌部被分开的两侧设有上述贯通孔。

另外，本发明第九方式的介质搅拌型湿式分散机，在第一至第八方式中任一方式的介质搅拌型湿式分散机中采用了这样的装置，其中：上述支承部设有开口。

另外，本发明第十方式的微粒分散方法是含有无机微粒、有机微粒、无机有机复合微粒或它们的混合物的料浆状处理液的分散方法，其中：采用第一至第九方式中任一方式的介质搅拌型湿式分散机。

另外，本发明第十一方式的微粒分散方法，在第十方式的微粒分散方法中采用了这样的装置，其中：若假定上述容器内充填的介质以环状最密集地充填在上述搅拌部的周围，则环的厚度A与上述长度L及上述数N之间存在式(5)的关系，

0.67N<L/A<1.5N       式(5)。

本发明的介质搅拌型湿式分散机通过形成上述结构，可在小转子的搅拌部中产生通过贯通孔的循环流。也就是说，位于小转子的搅拌部周边的处理物及介质在贯通孔中从内侧向外侧流动，在搅拌部的外侧从搅拌部的中央向端部流动，在搅拌部的端部从外侧向内侧流动，在搅拌部的内侧从端部向贯通孔流动。

由于此循环流的产生，位于搅拌部周边的介质无法产生共旋转，能够在介质间产生强的剪切力而进行高效率的粉碎处理与分散处理。另外，由于共旋转的消除，在分离器附近的介质流速减慢，能够防止分离器等的磨损。

附图说明

图1为表示本发明的介质搅拌型湿式分散机的一实施例的概略剖面图；

图2为图1所示的转子的概略剖面图；

图3为表示图2的E-E剖面的略图；

图4为表示内侧室的端部的略图；

图5为表示循环流的流动的说明图；

图6为表示本发明的介质搅拌型湿式分散机的另一实施例的概略剖面图；

图7为表示本发明的介质搅拌型湿式分散机的又一实施例的略图；

图8为表示介质的充填状态的说明图；

图9为表示现有的介质搅拌型湿式分散机的概略剖面图。

标记说明

1、101 介质搅拌型湿式分散机

2、102 容器

3、103 分离器

4、104 旋转轴

5、105 转子

6、106 供给口

7、107 排出口

8  密封件

21、121 内侧室

22、122 外侧室

31、131 狭缝

50 小转子

51 搅拌部

52 支承部

53 贯通孔

54 开口

55 凸起

具体实施方式

以下说明附图所示的本发明的实施方式。

图1～图8表示本发明的介质搅拌型湿式分散机的实施方式。图1是介质搅拌型湿式分散机的概略侧向剖面图，图2是转子的概略剖面图。

在该介质搅拌型湿式分散机1的设有处理物供给口6及排出口7的圆筒状容器2的内部，设有筒状分离器3和固定在旋转轴4上而旋转的转子5，转子5是由多个小转子50组成。

容器2由筒状分离器3在直径方向分成内侧室21和外侧室22。而且，由于在内侧室21中进行粉碎处理与分散处理，因此内侧室21的内部形状是本发明的重要构成要素。也就是说，若设容器2的内侧两端间的长度为L，分离器3的内径为D，则它们成为圆筒状内侧室21的两端间的长度L及直径D。另外，若设小转子50的数量为N，则长度L与直径D之比优选在0.3N<L/D<0.75N的范围内。通过使L/D小于0.75N，即便使用小直径介质时，也能够抑制介质的偏析现象及群体运动的发生。另外，通过使L/D大于0.3N，能够足以确保转子5的作用范围。

另外，在内侧室21的两个端部，优选从规定的内部位置开始向端边直径逐渐减小地形成，其剖面成为弯曲状，并且其曲率半径R与直径D之间优选具有D/30<R<D/3的关系。通过将内侧室21的两个端部的剖面设为弯曲状，循环流的流动性变得良好，能够抑制偏析现象与群体运动的发生。至于设为弯曲状的部位，可以如图4a所示，使分离器3的内径按弯曲状形成，或者如图4b所示，使容器2的两个端部按弯曲状形成。

分离器3为帘筛型，形成有多个狭缝31，内侧室21和外侧室22通过狭缝31连通。在内侧室21内与介质一同搅拌并经受粉碎处理与分散处理的处理物，可通过分离器3与介质分离后移动到外侧室22。狭缝31的宽度根据介质的直径设定，其总面积根据处理物的特性与流量设定。

旋转轴4穿过容器2的一端而可自由旋转地设置，在该旋转轴4上固定了由多个小转子50组成的转子5。旋转轴4用密封件8密封，通过驱动源(未图示)使旋转轴4旋转，从而能够搅拌内侧室21内的处理物与介质。另外，在容器2的另一端设有将内侧室21内外连通的处理物供给口6，在容器2的外周设有将外侧室22内外连通的处理物排出口7。

转子5是本发明的重要构成要素，设计成可产生循环流的形状。也就是说，转子5由多个小转子50组成，小转子50分别设有圆筒状搅拌部51和圆板状支承部52。可以是端部固定型，即在小转子50的搅拌部51的端部设置支承部52，也可以是中央固定型，即在搅拌部51的中央设置支承部52，以将搅拌部51一分为二。若为中央固定型，则在被分开的两侧均设置贯通孔53。

图1所示的介质搅拌型湿式分散机1设有两个端部固定型小转子50。图6所示的介质搅拌型湿式分散机1设有三个中央固定型小转子50。图7所示的介质搅拌型湿式分散机1设有一个端部固定型小转子50和两个中央固定型小转子50。此外，小转子50的数量和组合可适当选择。

受到离心力作用的介质经过贯通孔53，从内侧向外侧流动。为了提高流动性，贯通孔53从搅拌部51的内周面朝外周面的方向，优选朝相对于旋转方向后退的方向倾斜。而且，如图2所示，相对于从搅拌部51厚度的中心朝向轴心的线而形成的角度θ1，特别优选为0～60°。

通过转子5的旋转，对位于搅拌部51周围的介质施加剪切力和离心力。而且，通过在搅拌部51的外周上设置凸起55，能够使该剪切力和离心力变强。还有，通过在周边上交互地配置贯通孔53和凸起55，会进一步促使循环流的形成。

转子5与内侧室21之间的关系优选是，使搅拌部51的外径d与内侧室21的直径D之间具有0.70<d/D<0.97的关系。通过设定为此范围，可使循环流良好地产生，并且能够有效地进行粉碎处理与分散处理。另外，搅拌部51的宽度w与内侧室21的长度L及小转子50的数量N之间优选具有0.7L<wN<0.9L的关系。通过设定为此范围，可使循环流良好地产生，同时能够有效地进行粉碎处理与分散处理。

通过设置成以上的形状，就各小转子50而言，位于搅拌部51周围的处理物与介质会产生图5的箭头所示的循环流。也就是说，循环流在贯通孔53中从内侧向外侧流动，在搅拌部51的外侧从搅拌部51的中央向端部流动，在搅拌部51的端部从外侧向内侧流动，在搅拌部51的内侧从端部向贯通孔53流动。

在搅拌部51的内侧，优选在支承部52上设置开口54，以使料浆不被支承部52分离，从而保持良好的混合状态。在图2的E-E剖面上看开口54时，优选具有图3所示的角度θ2。因而，能够促使处理物与介质按角度θ2的方向从内侧室21的一侧向另一侧流动，或者从另一侧向这一侧流动。而且，通过多个开口54交互地改变流向，能够使两侧无差别，使料浆整体上形成均匀的混合状态。

通过如上那样形成内侧室21与转子5，可在内侧室21内进行良好的粉碎处理与分散处理。也就是说，在分离器3的内壁与转子5的搅拌部51的外周之间，在介质间给予大的速度差，以产生强的剪切力。与此同时，使循环流在各小转子50的搅拌部51发生。循环流产生的流向是与因转子5旋转而产生的流向正交的方向。因此，介质不会与搅拌部51一同运动，偏析现象与共旋转现象可被消除。

在本发明的介质搅拌型湿式分散机1中，一旦从供给口6将处理物送入容器2内并使转子5旋转，处理物就与位于内侧室21的介质一同被搅拌，经受粉碎处理与分散处理。而且，处理物从容器2的中心向外流动，在介质通过分离器3的狭缝31被分离后，从外侧室22通过排出口7排出至粉碎容器2外。

在内侧室21的圆周面附近，由于介质间的强剪切力，能够进行高效率的粉碎处理与分散处理。同时，由于共旋转的消除，在分离器3附近的介质流速减慢，能够防止分离器3等的磨损。另外，在内侧室21的中心附近，处理物和介质能够保持均匀的混合状态，能够不引起处理物短路地进行处理。因此，能够利用整个内侧室21进行处理。

本发明的介质搅拌型湿式分散机1能够用于，例如打印刷机用墨水、涂料、聚合调色剂、彩色光阻材料、陶瓷微粒、氧化钛、金属粉末、药品等广泛领域。也就是说，它们是含有无机微粒、有机微粒、无机有机复合微粒或者它们的混合物的料浆状处理液。

充填于内侧室21的介质的量也与共旋转的发生有关。也就是说，假设充填的介质以环状最密集地充填在搅拌部51的周围，则环的厚度A与长度L及小转子50的数量N之间优选具有0.67N<L/A<1.5N的关系。通过设定此范围，能够防止共旋转的发生，使粉碎处理与分散处理有效地进行。

Claims (12)

1.一种介质搅拌型湿式分散机，设有：圆筒状容器；筒状分离器，其在直径方向将该容器内分成内侧室和外侧室，并且形成连通两室的多个狭缝；穿过上述容器的一端且可自由旋转地设置的旋转轴；固定在上述旋转轴上而旋转的转子；设置在上述容器的另一端、将所述内侧室内外连通的处理物供给口；以及设置在所述容器的外周上、将所述外侧室内外连通的处理物排出口，其特征在于：

所述转子由包括圆筒状搅拌部和圆板状支承部的多个小转子组成，且所述搅拌部设有将内外连通的多个贯通孔。

2.如权利要求1所述的介质搅拌型湿式分散机，其特征在于：

所述内侧室是直径为D、两端间的长度为L的圆筒状，当设所述小转子的数量为N时，则存在式(1)的关系，

0.3N<L/D<0.75N                     式(1)。

3.如权利要求1或2所述的介质搅拌型湿式分散机，其特征在于：

所述内侧室的两个端部从规定的内部位置向端边直径逐渐减小地形成，其剖面成为曲率半径为R的弯曲状，所述曲率半径R与所述直径D之间存在式(2)的关系，

D/30<R<D/3                           式(2)。

4.如权利要求1至3中任一项所述的介质搅拌型湿式分散机，其特征在于：

所述搅拌部的外径d与所述直径D之间存在式(3)的关系，

0.70<d/D<0.97                        式(3)。

5.如权利要求1至4中任一项所述的介质搅拌型湿式分散机，其特征在于：

所述搅拌部的宽度w与所述长度L及所述数量N之间存在式(4)的关系，

0.7L<wN<0.9L                         式(4)。

6.如权利要求1至5中任一项所述的介质搅拌型湿式分散机，其特征在于：

从所述搅拌部的内周面向外周面的所述贯通孔的方向，相对于旋转方向朝向后退的方向倾斜。

7.如权利要求1至6中任一项所述的介质搅拌型湿式分散机，其特征在于：

在所述搅拌部的外周面设有凸起。

8.如权利要求1至7中任一项所述的介质搅拌型湿式分散机，其特征在于：

所述搅拌部由所述支承部一分为二，且在所述搅拌部被分开的两侧均设有所述贯通孔。

9.如权利要求1至8中任一项所述的介质搅拌型湿式分散机，其特征在于：

所述支承部设有开口。

10.一种微粒分散方法，其特征在于：

在含有无机微粒、有机微粒、无机有机复合微粒或它们的混合物的料浆状处理液的分散方法中，使用如权利要求1至9中任一项所述的介质搅拌型湿式分散机。

11.如权利要求10所述的微粒分散方法，其特征在于：

假定所述容器内充填的介质以环状最紧密地充填在所述搅拌部的周围，则环的厚度A与所述长度L及所述数量N之间存在式(5)的关系，

0.67N<L/A<1.5N                         式(5)。

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