CN1136472A - 分散研磨机 - Google Patents

Abstract

一种连续型分散研磨机，用于通过驱动粒状介质以及搅拌叶片将颜料高浓度地分散到溶液中，能够有效地使用分散颜料用的搅拌叶片动能，减少粒状介质的装填置，防止了色浆的短通道和阻塞(拒流)现象从而提高了安全性，获得高分布和高分散率，有效地降低研磨机成本。分散研磨和包括一个具有分散物质入口和出口的容器，两设置在容器内的平行转轴，每个转轴均具有同轴地安装在其上的多个搅拌叶片，以及装在容器内的粒状介质。

Description

分散研磨机

本发明涉及一种连续型或间歇式分散研磨机，用于通过驱动粒状介质以及搅拌叶片，将颜料高浓度地分散至溶液中。

在制造印刷油墨和涂料中，常使用一种含有高浓度地分散到印刷调墨油，溶液或类似物中的粉末状颜料的色浆。在这种分散加工中，为改进印刷油墨或涂料的涂色强度，最好是，将由初级颜料颗粒簇形成的、次级颜料颗粒的粉状颜料加以破碎，以获得无大颗粒的细颗粒颜料并将它们分散到印刷调墨油、溶液或类似物中。分散研磨机可为砂磨机，谷磨机、球磨机和盘式磨机或类似装置根据分散加工是连续方式还是间歇方式，将这些分散研磨机分类成连续型和间歇型。在图9中示出了一种连续分散研磨机101a的实例，而在图10中示出了一种间歇式分散研磨机101b的实例。色浆的原料从原料供给口111供入容器102，并且在容器102内分散以形成色浆，从而从色浆输出口112排出。

然而，以往分散研磨机所涉及的问题是，所供给的色浆的原料在102内并不是均匀分散，也就是说，所形成的通路太短，从而包含较大的颜料颗粒的色浆就从输出口排出。观察颗粒状介质106的运动了解到，一些粒状介质与同轴安装在转轴103上的搅拌叶片104一同运动，从而颜料分散中并没有有效地使用动能。

通过提高容器中粒状介质的进料速度，或多或少地可以克服短通道问题。然而，如果粒状介质的进料速度过高，将发生阻塞(扼流)现象，容器中粒状介质偏离输出口，不能确保研磨机进行稳定地操作。因此，分散研磨机动作时粒状介质的进料速度约在75-80％。某些传统的间歇式分散研磨机具有带两根转轴的混合结构101c，如在图11和12中示出。在这种混合结构中，在搅拌叶片运动范围外的区域内粒状介质难于混合，混合状态会变得不规则。为确保均匀的混合状态，已提出旋转容器或搅拌叶片的轴安装件，即在自身旋转同时转动搅拌叶片。然而这将使研磨机结构复杂，带来生产率和维修问题。

鉴于上述情况提出了本发明。本发明的目的是提供一种连续或间歇式分散研磨机，它能够不需提高容器内粒状介质的进料速度就会消除色浆的短通道现象，防止粒状介质与搅拌叶片一同转动从而能有效地利用搅拌叶片的动能以分散颜料，并且防止了阻塞(扼流)现象从而解决了上述传统的问题，获得高破碎率和分散率，降低了研磨机的成本。

为了实现上述目的，本发明的连续型分散研磨机包括：一具有待分散物质入口和输出口的容器；两根设置在容器内的平行转轴，每根转轴上均同轴地安装着多个搅拌叶片和/或杆；以及装入容器的粒状介质。

本发明间歇式分散研磨机包括：一具有待分散物质入口和输出口的容器；两根设置在容器内的纵向转轴，每根转轴上具有成对的搅拌叶片和/或杆以在搅拌叶片和/或杆的运动范围内提供重叠区域；以及装入容器内的粒状介质。

待分散物质从原料入口装入容器内。在容器内，转动转轴和搅拌叶片和/或杆以带动粒状介质。待分散物质与粒状介质混合并由搅拌叶片和/或杆输送蛇行穿过两个相邻的室间A和B。如此，待分散物质被分散同时从容器的入口传送至出口。之后，粒状介质分离机构将分散的色浆与粒状介质分离。

图1是本发明一实例的连续型分散研磨机的纵剖视图，

图2是沿图1A-A线的剖视图，

图3是示出容器和两转轴配置的说明透视图，

图4是示出叶片布局的平面视图，

图5是示出另一实例叶片布局的平面视图，

图6是按本发明的另一实例一连续型分散研磨机的纵剖视图，

图7是本发明一实例的间歇式分散研磨机的纵剖视图，

图8是沿图7A-A线的剖视图，

图9是传统连续型分散研磨机的纵剖视图，

图10是传统间歇式分散研磨机的纵剖视图，

图11是另一种传统间歇式分散研磨机的纵剖视图，

图12是沿图11C-C线的剖视图。

下面将参照附图详细描述本发明实施例。

首先，将说明本发明一实例的连续型分散研磨机。见图1和2，本实施例的连续型分散研磨机1a具有容器2和两平行转轴3a、3b，两转轴3a、3b至少穿过容器一侧壁地在水平方向地延伸到容器2内。在图1、2和3(a)中包含两转轴3a、3b的两中心线的假想平面P是水平的，而在图3(b)中此假想平面P是纵向的。在本实施例中，包括转轴3a和3b的容器2的内部形状通常为茧断面，如图1，2和3c，并具有包括转轴3a在内的圆柱形空间A和包括转轴3b在内的圆柱形空间B，两空间A和B在其中间区域部分重叠。空间A和B可以是四棱柱形，六棱柱形，八棱柱形或是沿轴向其横断面变化的锥形。粒状介质6被填充到空间A和B内。

容器2的容量取决于粒状介质6的尺寸。如果容量是≥0.5升，足以实际使用。每个搅拌叶片4是由多个设置在转轴3a、3b上同一圆周面上的杆5构成。杆5的横截面可为图示的圆形、四边形、六边形或八边形。

每个搅拌叶片4可以是设置在同一圆周平面的成对的二、四或八个杆。搅拌叶片4也可以是圆盘或是其上带有供粒状介质6通过用孔的带孔盘，或是可使用以往单轴的砂研磨机或类似设备所通用的各种搅拌叶片或盘。搅拌叶片4的旋转半径最好是这样设置，即搅拌叶片4自由端距容器2内壁的间隙r至少为粒状介质6直径的三倍。

搅拌叶片4沿着转轴3a、3b的轴向交替地安装在这两个转轴之间，如图4所示。最好是这些搅拌叶片4是成对相接合地安装以对所述的搅拌叶片4提供其运动范围的重叠区域，正如图5所示。

在每个转轴3a和3b的内部形成冷却水通道7以在里面循环冷却水。外动力源(未示出)带动转轴3a和3b以使搅拌叶片4在圆周速度为6m/s-17m/s下旋转。

在容器2的外部也形成冷却水通道8。容器2的一端形成原材料供给口11以连续地供给如粉末状颜料这样的待分散物质和印刷调墨油或溶液。在容器2的另一端具有粒状介质分离机构13，14，并且具有原料排出口12。此机构13、14可以使用其它公知的料状介质分离机构。

粒状介质6为球形、扁形、或不规则钢、陶瓷、石材或类似物。如使用球状介质，粒状介质的平均直径为0.1-3mm。容器2内粒状介质的装料量为70-95％。

下面，将对使用上述结构的连续型分散研磨机1a进行的分散加工加以说明。

首先，待分散物质从原材料供给口11进入容器2内。在容器2内，转动转轴3a、3b和搅拌叶片4以驱动粒状介质6。待分散物质与粒状介质6混合，并通过搅拌叶片4的输送，蛇行地移过两相邻的空间A和B。如此，物质被分散，同时它们从输入口输送至容器2的输出口。这后，粒状介质分离机构13、14将分散后的色浆与粒状介质2分离，并将色浆从色浆排放口12排出。

在上述实施例中，水平的平面P包含转轴3a和3b的两中心线，此中心线在水平方向延伸地穿过并进入容器2内。此假想平面P也可为图3d所示的纵向设置。在这种情况下，粒状介质6的重量集中在茧柱体下部从而进一步增强分散效果。包含转轴3a和3b两中心线的假想平面可为从水平到纵向为连续可变化的，从而可以设置与颜料分散难度一致的分散力并能够有效地使用动能。

安装在容器2内两转轴3a和3b上的搅拌叶片4可由以一定节距交替地设置在两转轴3a和3b间的圆盘来替代多个杆5。在这种布局中，待分离物质在同一转轴的轴向移动的通道不是短通道。由于物质在空间A到B和空间B到A之间移动，因而可确保有非常高的分散能力。

此外，转轴3a和3b的中心线可在纵向垂直伸展而平面P可如其它例子为纵向垂直设置。

(第一次实验例1-7以及比较例1-7)

颜料(12份)，醇酸树脂(38份)以及二甲苯(40份)相混合并用实施例的分散研磨机分散以制备分散的颜料基质。这种分散后颜料载体(88份)与蜜胺(malanin)树脂(12份)相混合以制备醇酸/蜜胺(malanin)涂料。作为比较物的涂料使用一种通过在与实验例同样成分和同样分散时间下由以往单轴的砂研磨机获得的涂料。涂料的颗粒尺寸分布被测定。如表1所示，使用本实施例的分散研磨机与比较例的以往研磨机的相比，所获得的涂料的颗粒尺寸较小且具有较好的分散率，从而可以设置使颜料易分散的分散力，并能够有效地使用动能。

装在容器2内两转轴3a和3b上的搅拌叶片4可由以某节距交替设置在两转轴3a和3b之间的圆盘状来替换多个杆5。采用这种布局，使待分散物质在同转轴的轴向移动的通道不再是短通道，由于物质在空间A至B及空间B至A之间移动，确保了非常高的分散能力。

(第1次实验例1-7和比较例1-7)

颜料(12份)，醇酸树脂(38份)以及二甲苯(40份)相混合并用实施例的分散研磨机分散以制备分散的颜料载体。此分散后颜料基质(88份)与蜜胺树脂(12份)相混合以制备醇酸/蜜胺涂料。作为比较物的涂料使用一种通过在与实验例同样成分和同样分散时间下由以往单轴的砂研磨机获得的涂料。涂料的颗粒尺寸分布被测定。正如表1所示，使用本实施例的分散研磨机与比较例的传统研磨机的相比，所获得的涂料的颗粒尺寸较小并且具有较好的分散率。

涂料由基础涂料氧化钛(被分散成氧化钛糊，并分散成50PHR及醇酸/蜜胺树脂)稀释成颜料与氧化钛的成分比1/10以制备减色涂料。此减色涂料用6密耳涂层器涂敷到艺术纸板上，10分钟后在140℃下烘烤30分钟，以测量涂膜的涂色强度。涂色强度由每个实验例的色差ΔL值获得，将每个比较例涂色强度设置为基数100。因此上述涂色强度为(100-ΔL×10)。正如表1所示，当使用本实施例的分散研磨机，则涂色强度比使用比较例的分散研磨机的要大。

上述涂料的粘度被#4 Ford杯调节为20秒。此涂料用气体喷射器涂敷到中间涂板(涂敷底层涂料并进行湿研磨的钢板)上以在干燥后获得约30μm的厚度，并在10分钟后在140℃下烘烤30分钟。测量该涂层板的光泽度。正如表1所示，当使用本实施例的分散研磨机，所获得的涂层板的光泽度的使用比较例的分散研磨机的要好。

下面，说明本发明间歇式分散研磨机的实施例。正如图7和8所示，本实施例的间歇式分散研磨机1b具有一容器2，在该容器的上部开口端设有原料供给口11；以及纵向延伸地穿过容器2上部开口端并进入容器2内的两平行转轴3a和3b。在本实施例中，容器2的两部分形状如图8所示通常为茧形断面，并且容器2内部具有包括转轴3a在内的园柱形空间A和B在其中间区域局部重叠。空间A和B可以是四棱柱形，六棱柱形，八棱柱形，或是沿着轴向其横断面变化的圆锥形。粒状介质6填充到空间A和B内。

容器2的容量取决于粒状介质6的尺寸。如果容量≥0.5升，足以进行实际操作。每个搅拌叶片4由多个设置在转轴3a、3b同一圆周平面上的杆5构成。杆5的断面可为图示的圆形，四边形，六边形或八边形。

每个搅拌叶片4可以是设置在同一圆周平面上成对对称的二、四或八个杆。搅拌叶片4也可以是圆盘或是其上带有供粒状介质6通过用孔的带孔盘，或是可使用传统单轴的砂研磨机或类似设备所通用的各种搅拌叶片或盘。搅拌叶片4的回转半径最好设置为，搅拌叶片4的自由端与容器2内壁之间的间隙Δr至少为粒状介质6直径的三倍。

搅拌叶片4在轴向交错地安装在两转轴3a和3b之间，如图4所示。最好是这些搅拌叶片4成对地接合，使所述的搅拌叶片4具有运动的重叠区域，如图5所示。

在每个转轴3a和3b的内部形成冷却水通道7以在其中循环冷却水。该冷却水通道7并不是必须的。转轴3a和3b由外动力源(未示出)驱动的带动搅拌叶片4在6m/s-17m/s的圆周速度下旋转。在容器2的外侧也形成有冷却水通道8。容器2的一端形成原料供给口11以间歇方式供给如粉末状颜料这样的待分散物质和印刷调墨油或溶液。在容器2的另一端形成粒状介质分离机构13、14，该机构上形成原料排出口12。此机构13、14可以使用其它公知的粒状介质分离机构。

粒状介质6为球形、扁形或不规则钢也可为陶瓷，石材或类似物，如使用球状介质，粒状介质的平均直径为0.1-3mm。容器2内粒状介质6的装料量为70-95％。

接着，将使用上述结构的间歇式分散研磨机1b所进行的分散加工加以说明。

首先，待分散物质从原料供给口11进入容器2内，转轴3a和3b以及搅拌叶片4被转动以带动粒状介质6。待分散物质与粒状介质6相混合并由搅拌叶片4供给以蛇行地移经两相邻的空间A和B。如此，物质被分散同时从容器的入口传送至出口。之后，粒状介质分离机构13，14将分散的色浆与粒状介质6分离，并将色浆从色浆排放口12排出。

(第二次实验例8-14以及比较例8-14)

颜料(12份)，醇酸树脂(38份)以及二甲苯(40份)相混合并用实施例的分散研磨机分散以制备分散的颜料载体。这种分散后颜料基质(88份)与蜜胺树脂(12份)相混合以制备醇酸/蜜胺涂料。作为比较物的涂料使用一种通过在与实验例同样成分和同样分散时间下由传统单轴的砂研磨机获得的涂料。涂料的颗粒尺寸分布被测定。正如表1所示，使用本实施例的分散研磨机与比较例的传统研磨机的相比，所获得的涂料的颗粒尺寸较小并且具有较好的分散率。

涂料由基础涂料氧化钛(被分散成氧化钛糊，并分散成50PHR以及醇酸/蜜胺树脂)稀释成颜料与氧化钛成分比为1/10以制备减色涂料。减色涂料用6密耳涂层器涂敷到艺术纸板上，并在10分钟后在140℃烘烤30分钟以测量涂层薄膜的涂色强度。涂色强度由每个实验例的色差ΔL值获得，并且每个比较例的涂色强度被设置为基数100。因此，涂色强度为(100-ΔL×10)。如表2所示，当使用本实施例的分散研磨机，则涂色强度比使用比较例的分散研磨机的要大。

以往分散研磨机的容器仅仅有一个空腔。因此，粒状介质具有由搅拌叶片旋转的离心力引起的容器内密度分布，且待分散物质在粒状介质低密度区域不能充分分散并且不能完全从出口排出。然而，本发明的分散研磨机的容器具有两并置的空间。因此，待分散物质在两空间蛇行移动，物质在容器内有效运动距离加长，并且确保充分地分布和分散。此外，由于转轴3a和3b同向旋转，防止了粒状介质6在空间A和B的重叠区即茧形中心的瓶颈部与搅拌叶片4一同移动，并且粒状介质6相互碰撞以有效地使用分散颜料的动能，由于物质在两室间A和B之间蛇形移动，可以消除待分散物质的短通道。由于与待分散物质混合的粒状介质在两室间A和B间合流和分离，从而能够防止粒状介质与搅拌叶片一同移动。

按照本发明，可以获得充分的分散率，从而可以减少粒状介质的装料量，以及可以避免阻塞(扼流)现象。

由于本发明上述的有益效果，与具有同样容量的以往分散研磨机相比，印刷油墨色浆的生产率约增加50％，由于减少了粒状介质从而防止阻塞(扼流)现象。

由于本发明的上述有益效果，与具有同样容量的以往分散研磨机相比，印刷油墨色浆的生产率约增加50％。

Claims (30)

1.一种连续型分散研磨机，包括：

一具有待分散物入口和出口的容器，

两设置在所述容器内的平行转轴，每个转轴上均同轴安装有搅拌叶片和/或杆，以及

装在所述容器内的粒状介质。

2.按照权利要求1所述的连续型分散研磨机，其特征在于，两转轴设置在水平方向以及包含两转轴的两中心线的平面是水平的。

3.按照权利要求1所述的连续型分散研磨机，其特征在于，两转轴设置在水平方向以及包含两转轴的两中心线的平面是纵向的。

4.按照权利要求1所述的连续型分散研磨机，其特征在于，两转轴设置在水平方向以及包含两转轴的两中心线的平面从水平至纵向是可连续变化的。

5.按照权利要求1所述的连续型分散研磨机，其特征在于，两转轴设置在垂直的纵向，以及包含两转轴的两中心线的平面是纵向的。

6.按照权利要求1所述的连续型分散研磨机，其特征在于，容器的内形具有两个空间，这两空间在它们中间区域是部分重叠的，两空间的每一个均包括所述的两平行转轴之一。

7.按照权利要求2所述的连续型分散研磨机，其特征在于，容器的内形具有两个空间，它们在其中间区域是部分重叠的，两空间的每一个均包括所述的两平行转轴之一。

8.按照权利要求3所述的连续型分散研磨机，其特征在于，容器的内形具有两个空间，它们在其中间区域是部分重叠的，两空间的每一个均包括两平行转轴之一。

9.按照权利要求4所述的连续型分散研磨机，其特征在于，容器的内形具有两个空间，它们在其中间区域是部分重叠的，两空间的每一个均包括两平行转轴之一。

10.按照权利要求5所述的连续型分散研磨机，其特征在于，容器的内形具有两个空间，它们在其中间区域是部分重叠的，两空间的每一个均包括两平行转轴之一。

11.按照权利要求1所述的连续型分散研磨机，其特征在于，搅拌叶片和/或杆沿两转轴的轴向交错地安装在两转轴之间。

12.按照权利要求6所述的连续型分散研磨机，其特征在于，搅拌叶片和/或杆沿两转轴的轴向交错地安装在两转轴之间。

13.按照权利要求7所述的连续型分散研磨机，其特征在于，搅拌叶片和/或杆沿两转轴的轴向交错地安装在两转轴之间。

14.按照权利要求8所述的连续型分散研磨机，其特征在于，搅拌叶片和/或杆沿两转轴的轴向交错地安装在两转轴之间。

15.按照权利要求9所述的连续型分散研磨机，其特征在于，搅拌叶片和/或杆沿两转轴的轴向交错地安装在两转轴之间。

16.按照权利要求10所述的连续型分散研磨机，其特征在于，搅拌叶片和/或杆沿两转轴的轴向交错地安装在两转轴之间。

17.按照权利要求11所述的连续型分散研磨机，其特征在于，每个转轴均具有多个搅拌叶片和/或杆以及至少同轴地安装在那儿的圆盘，以及所述的搅拌叶片和/或杆以及所述的圆盘在轴向交错地安装在两转轴的一个和另一个之间。

18.按照权利要求12所述的连续型分散研磨机，其特征在于，每个转轴均具有多个搅拌叶片和/或杆以及至少同轴地安装在那儿的圆盘，以及所述的搅拌叶片和/或杆以及所述的圆盘在轴向交错地安装在两转轴的一个和另一个之间。

19.按照权利要求13所述的连续型分散研磨机，其特征在于，每个转轴均具有多个搅拌叶片和/或杆以及至少同轴地安装在那儿的圆盘，以及所述的搅拌叶片和/或杆以及所述的圆盘在轴向交错地安装在两转轴的一个和另一个之间。

20.按照权利要求14所述的连续型分散研磨机，其特征在于，每个转轴均具有多个搅拌叶片和/或杆以及至少同轴地安装在那儿的圆盘，以及所述的搅拌叶片和/或杆以及所述的圆盘在轴向交错地安装在两转轴的一个和另一个之间。

21.按照权利要求15所述的连续型分散研磨机，其特征在于，每个转轴均具有多个搅拌叶片和/或杆以及至少同轴地安装在那儿的圆盘，以及所述的搅拌叶片和/或杆以及所述的圆盘在轴向交错地安装在两转轴的一个和另一个之间。

22.按照权利要求16所述的连续型分散研磨机，其特征在于，每个转轴均具有多个搅拌叶片和/或杆以及至少同轴地安装在那儿的圆盘，以及所述的搅拌叶片和/或杆以及所述的圆盘在轴向交错地安装在两转轴的一个和另一个之间。

23.一种间歇式分散研磨机，包括：

一具有待分散物质入口和出口的容器，

两设置在所述容器内的平行转轴，每个转轴均具有同轴地安装在其上的多个搅拌叶片和/或杆，以及

装在所述容器内的粒状介质。

24.按照权利要求23所述的间歇式分散研磨机，其特征在于，容器的内形具有两个空间，它们在其中间区域部分重叠，两空间的每一个均包括所述两平行转轴之一。

25.按照权利要求23所述的间歇式分散研磨机，其特征在于，搅拌叶片和/或杆在轴向交错地安装在两转轴的一个和另一个之间。

26.按照权利要求24所述的间歇式分散研磨机，其特征在于，搅拌叶片和/或杆在轴向交错地安装在两转轴的一个和另一个之间。

27.按照权利要求23所述的间歇式分散研磨机，其特征在于，每个转轴均具有多个搅拌叶片和/或杆以及至少同轴安装在那儿的圆盘，所述的搅拌叶片和/或杆以及圆盘在轴向交错地安装在两转轴的一个和另一个之间。

28.按照权利要求24所述的间歇式分散研磨机，其特征在于，每个转轴均具有多个搅拌叶片和/或杆以及至少同轴安装在那儿的圆盘，所述的搅拌叶片和/或杆以及圆盘在轴向交错地安装在两转轴的一个和另一个之间。

29.按照权利要求25所述的间歇式分散研磨机，其特征在于，每个转轴均具有多个搅拌叶片和/或杆以及至少同轴安装在那儿的圆盘，所述的搅拌叶片和/或杆以及圆盘在轴向交错地安装在两转轴的一个和另一个之间。

30.按照权利要求26所述的间歇式分散研磨机，其特征在于，每个转轴均具有多个搅拌叶片和/或杆以及至少同轴安装在那儿的圆盘，所述的搅拌叶片和/或杆以及圆盘在轴向交错地安装在两转轴的一个和另一个之间。

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