CN1454704A - 分散设备和分散方法 - Google Patents

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Abstract

一种分散设备和分散方法，可以有效地对加工材料进行分散而不会引起驱动力的增加，并且可以提高加工材料的质量。在这种分散设备和方法中，转子(19)和搅拌圆盘(18)被交替固定在圆筒(11)中的一个主轴(15)上，以便同步旋转。转子(19)的外径为D1，圆筒的内径为D2，并且D1/D2设定为0.4至0.7。搅拌圆盘(18)的行距与转子外径D1的比例D1/P设定在1.4至3.0的范围内。

Description

分散设备和分散方法
发明的领域
本发明涉及一种分散设备和分散方法，用于例如用在分散处理中的颜料、打印油墨、药物、食品等浆料类的雾化、搅拌等。
相关技术的说明
到目前为止，在颜料、打印油墨、药物、食品等领域中，浆料类材料经受搅拌、雾化、精细混合等分散处理，以便制成最终产品。
其中，在打印油墨领域中，将颜料分配到一个由树脂和漆、添加剂及溶剂一起形成的载体中，以便产生具有高颜料浓度的基础油墨，然后将其稀释以形成最终的油墨。例如，在具有比较高的粘度的基础油墨的情况下，利用一个球磨机、辊磨机等对混合有颜料、漆、溶剂等的典型的研磨基础油墨进行研磨，然后添加添加剂等进行调整，以制成产品。
当研磨基础油墨时，如果颜料的分散不充分，则对质量的稳定性、例如浓度、光泽、透明度和可打印性造成不利影响。作为在研磨处理中使用的分散设备，辊磨机和球磨机由于不是连续的系统、并且特别是辊磨机在安全性和工作环境方面还存在问题，所以其生产率低下。
另一方面，例如介质搅拌研磨机等分散设备将大量粒状介质供应到一个圆筒中，并且注入作为生油墨的研磨基础油墨，并利用搅拌构件、例如安装在一个旋转轴上的销、圆盘等与粒状介质一起搅拌，以便分散混合。在圆筒中搅拌并分散的粒状介质将研磨基础油墨粉碎并将其细化，因此进行分散和研磨，从而有利于提高生产率。
还存在垂直圆筒型和水平圆筒类型介质搅拌机。在具有较高粘度的基础油墨的分散处理中，当设备起动时，垂直圆筒型搅拌机在其旋转轴方向上具有很高的载荷，并且由于粒状介质的拥塞使得研磨基础油墨的分散效率下降，并且产生所谓的堵塞现象，在这种现象中，粒状介质聚积在油墨排出侧附近，从而存在不可能进行稳定的操作的缺点。
另一方面，水平圆筒型介质搅拌磨机由于没有上述缺点而在近年来逐渐普及。在水平圆筒型分散设备中，驱动转矩低，并且圆筒和旋转轴的维护容易，从而具有设备价格低廉的优点。
这种水平圆筒型的一个例子是首次公开号为No.9-225279的日本未审专利申请中公开的介质搅拌型磨机。
这种介质搅拌型磨机具有图9中所示的结构。在磨机1中具有预先作为介质装在圆筒2中的滚珠6、旋转轴3，和沿旋转轴以预定的间隔安装的搅拌盘4。在搅拌盘4中，以预定的间隔形成具有滚珠可以通过的宽度的切槽，并且具有滚珠可以通过进入切槽内的孔。
在介质混合型磨机1中，当从一个入口5提供浆料、例如研磨的基础油墨等时，通过旋转轴3和混合圆盘4的旋转使浆料与滚珠6一起粉碎和分散。采用这种磨机1，尤其是如果浆料具有高粘度，或者浓缩传送量大，则滚珠6由于浆料的供应而被推向圆筒2的出口侧，并且通过出口中的孔将浆料排出，而滚珠6聚积在出口附近。然后，通过用旋转轴3和混合圆盘4进行分散，使滚珠6做循环运动，并且通过混合圆盘4的孔转移到入口侧。因此，即使浆体具有高浓度且浓缩传送量大，仍可防止滚珠6不均匀地分配到出口侧并进行循环，因此能够粉碎和分散浆料。
然而，在这种介质混合型磨机1中，如果旋转轴3的外径为D1，并且圆筒2的内径为D2，则D1/D2的比例设置为0.3或更低，并且围绕旋转轴3的外周表面的圆周速度比较低。因此，滚珠6的运动很小，并且由圆筒2的内表面、旋转轴3和搅拌圆盘4形成的粉碎室(研磨区)的容量大。因此，如图10所示，旋转轴3和圆筒2之间的距离大，并且滚珠6的运动小，造成流动性、特别是具有高粘弹性的浆料的流动性显著下降。进而，由于在圆筒内壁附近搅拌效率低，所以由浆料和滚珠6形成易于粘附的结块，从而，存在由于分散故障和负载增加因而旋转轴3不能稳定操作的缺点。
特别是，对于粘度为5000mPa·s或更高的高粘度浆料，负载很大，从而抑制了滚珠6的流动性，会发生所谓共转现象，在共转现象中，滚珠6和浆料的结块与旋转轴3和搅拌圆盘4一起流动。因此，存在旋转轴3上的负载高、且分散工序不能继续的缺点，从而可能会存在浆料溶液不能从圆筒中流出的缺点。
此外，首次公开号为No.6-114254的日本未审专利申请公开了一种技术，其中，将一个节流阀设置在圆筒的排出侧，并且为了进行分散处理，通过拧紧所述阀而对圆筒的内部加压。通过增加内部压力，使浆料移动缺乏的产生被抑制在一定程度。然而，由于粒状介质的过度接触，导致摩擦生热和所述轴上的负载急剧上升，从而存在浆料的物理特性受到不利影响、或不能稳定地进行操作等的缺点。进而，导致浆料的分散条件的一致性受到损失的缺点。
发明的概述
本发明鉴于这种情况，其目的是提供一种分散设备和分散方法，能够有效地对加工材料进行分散处理，而不会引起驱动力的上升。
本发明的另一个目的是进行分散处理并同时控制内部热量的增加，并且不会对加工材料的物理特性产生任何不利的影响。
本发明的特征在于，在圆筒中设置转子，并且从转子上径向突出的搅拌构件沿转子的纵向以预定间隔定位，并且当通过搅拌与介质一起注入到圆筒中的加工材料以执行分散处理时，安装在圆筒中的转子的外径D1和圆筒的内径D2之间的比D1/D2在0.4至0.7的范围内。
由于转子的外径D1大，所以当旋转时给与围绕转子外周表面的介质很高的动能，这可以使聚积在圆筒的内周附近的滚珠和加工材料碰撞并分散，并且可以减小运动的损失，从而即使圆筒的容量减小，也可以有效地实施在圆筒中的加工材料的粉碎和搅拌的分散处理。因此可以同时提高处理的质量和生产率。进而，对于该工艺不需要增加驱动力。
根据本发明的分散设备是这样一种分散设备，其中，在一个圆筒中设置有转子，和多个从转子沿径向方向突出的、以预定的间隔沿转子的纵向方向定位的搅拌构件，并且注入到圆筒中的加工材料与介质一起搅拌，以便分散加工材料，其中转子的外径为D1，圆筒的内径为D2，并且D1/D2设置在0.4至0.7的范围内。
当转子在圆筒中旋转时，由于转子的外径D1大，所以通过使围绕转子外周表面的介质具有很高的动能，可以将加工材料分散，并且使介质与滚珠(介质)碰撞并将加工材料聚积在圆筒的内周附近，因此可以减小运动的损失，并且由于加工材料被连续地供应给圆筒，所以即使圆筒的容量减小，也可以通过在圆筒中粉碎和搅拌加工材料可以有效地进行分散处理。如果比例D1/D2低于0.4，则伴随转子和圆筒之间的距离的增加，粒状介质的动能损失提高，这导致加工材料的短路和分散不良。因此，存在处理效率下降的缺点。另一方面，如果比例D1/D2超过0.7，则转子外径和搅拌构件的尺寸差太小。因此存在例如不能从搅拌构件获得足够的效果、及由于介质的流动性差而容易导致过分拥挤的不足。
加工材料可以是浆料或处理液、例如打印油墨等。
进而，搅拌构件的行距P和转子的外径D1之间的比例D1/P可以设置在1.4至3.0的范围内，以便使介质在圆筒中的运动良好，并且注入其中的处理材料以层流的形式流动，从而提高处理的质量。如果该比例为1.4或更大，则搅拌构件之间的空间不是太大，可以防止介质的下落运动，因此能够充分地粉碎并分散加工材料。进而，如果该比例为3.0或更小，则搅拌构件之间的间隙不会太窄，并且不会导致介质被不均匀地分配或偏离，因此能够稳定地进行操作。
另外，搅拌构件的行距P不总是需要为固定的间隔，并且该间隔可以根据加工材料的性质而改变。例如，如果从入口向出口变窄，则可以逐渐地加强分散力。
可以在转子中设置一个冷却装置，进而可以在圆筒的外侧设置一个冷却装置，用以防止由于温度升高导致加工材料的物理特性发生变化，并且这对于特性易于随温度变化的加工材料、例如凹印油墨等特别有用。
如图7所示，搅拌构件可以是多个安装在旋转轴外侧的销，或者如图6所示，可以是安装在旋转轴上的圆盘、尤其是设有多个贯穿该圆盘的孔(通孔)的圆盘。为了通过使介质在处理室中均匀地分布并使其适当地流通来防止短路，优选采用在圆盘外周具有多个槽口而非多个通孔的类型的圆盘。
尤其是在加工材料的粘度高的情况下，尽管与粉碎室的容量有关，但是切槽的数目为3至15个，优选为4至12个，以便使介质迅速流动并增强流通力。进而，通孔的数目优选为大约3至8个。
根据本发明的分散方法的特征在于，在一个圆筒中设有转子和沿径向突出到转子外侧的搅拌构件，并且转子的外径为D1，圆筒的内径为D2，比例D1/D2设置在0.4至0.7的范围内，作为加工材料的浆料被注入到圆筒中，并且旋转转子和搅拌构件，以便将浆料和介质一起搅拌，用以进行分散处理。
无论是加工材料的粘度高，或者加工材料的粘度低，由于当转子的周速增加并且转子和圆筒的内周表面之间的距离变短时，加工材料和介质以用于分散介质的动能高、且损失小的状态围绕圆筒的内周表面发生碰撞，所以可以有效地执行加工材料的分散处理。进而，还可以抑制在低粘度时易于发生的介质局部拥塞和堵塞现象。
另外，当搅拌构件的行距为P时，其与转子外径D1的比例D1/P可以设置在1.4至3.0的范围内，并且可以更可靠地进行加工材料的分散处理。
附图的简单说明
图1是根据本发明实施例的分散设备的示意图。
图2是图1中所示的分散设备的主要部分的简图。
图3是安装在图1所示的分散设备中的搅拌圆盘的例子的平面图。
图4是安装在图1所示的分散设备中的搅拌圆盘的另一个例子的平面图。
图5是安装在图1所示的分散设备中的搅拌圆盘的另一个例子的平面图。
图6是安装在图1所示的分散设备中的搅拌圆盘的另一个例子的平面图。
图7是安装在图1所示的分散设备中的搅拌构件的另一个例子的平面图。
图8是根据第二个实施例分散设备的示意图。
图9是现有的分散设备的示意图。
图10表示聚积在图9中所示的分散设备中的滚珠的状态。
优选实施例的详细说明
图1至图7表示根据第一个实施例的分散设备。图1是该分散设备的纵剖面的示意图，图2是图1中所示的分散设备的局部侧视图，图3是搅拌构件的平面图。
如图1和图2所示的实施例中的分散设备10是一个介质搅拌研磨机或类似设备，例如具有：一个大致圆柱形的圆筒11，一个例如形成于圆筒11的一个端板11a上的用于浆料(加工材料)、如油墨等的入口12，和一个形成于与端板11a对向的另一个端板11b上的用于排出已经注入到圆筒11中并被分散和研磨的浆料的出口13。安装一个超出孔13a的分隔件14，以便经由间隙C引导入圆筒11，并且被分散和研磨的浆料C通过分隔件14和孔13a之间的间隙排出。间隙C不允许装在圆筒11中的介质、例如粒状滚珠22通过，但是可以使小尺寸的浆料通过。
此外，主轴15被大体与圆筒11同轴地插入到圆筒11中，穿过出口13和分隔件14，并且以可以相对于圆筒11的内表面旋转的方式设置。一个内部冷却路径16形成于主轴15中，作为用于冷却介质、例如冷却水等以便进行循环的冷却装置，并且对圆筒11内的浆料进行冷却。内部冷却流路径16例如包括用于供应冷却水的进入管16a、和返回管16b。在圆筒11的外周中还设有一个外部冷却路径20，使冷却介质、例如冷却水等循环，以便对圆筒11的内部进行冷却。
在圆筒11内，在主轴15上经由一个环形间隔件17从分隔件14侧交替且同轴地安装多个搅拌圆盘18(搅拌构件)和多个转子19。
图3表示搅拌构件为搅拌圆盘的情况的一个例子。在图3中，如该图所示，搅拌圆盘18大致为具有比转子19大的外径的圆盘形。在搅拌圆盘18中绕其外周以预定的间隔沿圆周方向设置多个缝隙21。缝隙21从外周表面向着中心向内弯曲，该缝隙向着旋转方向向前延伸。缝隙21在圆周方向中的宽度形成得比滚珠22的外径大，使得滚珠22可以通过。
此外，在搅拌圆盘18中以预定的间隔沿圆周方向于相邻的缝隙21之间冲孔形成通孔23，该通孔23靠近转子19。滚珠22同样可以通过通孔23，这使得聚积在圆筒11侧出口13上的大量滚珠22从其中通过并向入口12侧运动。
位于相邻的搅拌圆盘18之间的转子19大致为具有比搅拌圆盘18小的直径的圆柱形，并且内部冷却路径16在它们之内循环(图中未示出)。搅拌圆盘18和转子19交替且同轴地安装在主轴15上并且被固定，以便与主轴15一起旋转。
在图1中，搅拌圆盘18安装在两端上。然而，可选择地，该结构也可以是将转子19安装在两端上。换而言之，搅拌圆盘18和转子19可以交替布置，或者可以将搅拌圆盘18以预定的间隔设置在形成一个长轴状的转子19。圆筒11的内周表面11c、搅拌圆盘18和转子19之间的空间形成一个将滚珠和浆料装入其中的粉碎室24(研磨区)。
图4至7表示在本发明中采用的搅拌构件的例子。图4表示一个比图3所示的搅拌圆盘具有更多缝隙和通孔23的圆盘18。标号19表示转子。图5表示一个具有缝隙21且没有通孔的圆盘18。在该图中，标号19表示转子。图6表示具有通孔23但没有缝隙的圆盘18。在该图中，标号19表示转子。图7表示代替圆盘的具有销18a的搅拌构件。在该图中，标号19表示转子。标号11c表示圆筒的内部。
大量的粒状滚珠22被保持在圆筒内，并且由于转子19和搅拌圆盘18的旋转而被散射到圆筒11内表面11c上的滚珠22，与注入的浆料和聚积的滚珠碰撞，并且对浆料进行粉碎和分散，当重复这一过程时将其连续地送向出口侧13。
滚珠22例如成球形，并且它们的平均粒径设置在大约0.2至3mm。另外，用滚珠22充满圆筒11的体积的大约65至95％，根据包括颜料等将要粉碎的浆料的特性、例如易于粉碎的程度或者粉碎前的粒径等，适当地确定填充百分比。另外，根据浆料的特性、例如粘性、比重、用于粉碎作用和分散的粒径等，选择所用滚珠22的材料，例如采用玻璃滚珠、锆石滚珠、氧化锆滚珠、钢球等。然而，通常优选采用具有高比重和耐磨的材料。如果浆料、例如油墨的粘性高，则选择具有高比重的滚珠22。
由于钢珠通常由于碰撞、摩擦等而产生黑色钢粉末，因而用于墨汁类型的油墨等，而白色油墨的情况下，采用例如氧化锆等滚珠。在浆料粘性低的情况下，通常采用玻璃滚珠。
通常，采用具有注入浆料的初始颗粒直径的五到六倍的粒径的滚珠22。在浆料的分散处理中，存在两种情况，一种情况是用单级分散设备加工成所需的粒径，另一种情况是采用多个装有不同粒径尺寸滚珠的分散设备、通过多个处理阶段，逐步分散成所需的粒径尺寸。
在转子19的外径为D1、且圆筒11的内径为D2的情况下，比例D1/D2设置在0.4至0.7的范围内。如果比例D1/D2设置在这一范围内，转子19外周的圆周速度设定得高，此外，至圆筒内周表面的距离设定得短。因此，用于分散滚珠22的动能损失低，因此能够有效地对浆料进行粉碎和分散。如果低于0.4，则由于转子19的外径减小，使得至圆筒内周表面11c的距离增加，滚珠22的动能损失增加，从而存在易于引起短路(short pass)和分散故障的缺点。此外，难以获得用于内部冷却路径16的空间，从而具有在该结构中在转子19表面上不能获得足够的冷却面积的缺点。如果搅拌圆盘18没有缝隙21，则滚珠22的搅拌和分散效果显著下降。
在搅拌圆盘18之间的间距为P的情况下，与转子19的外径D1的比例D1/P设定为1.4至3.0。如果比例D1/P设定在这一范围内，则可以令人满意地保持滚珠22在圆筒11内的运动，从而可以防止由于注入浆料的速度而造成的滚珠22的漂移和堵塞现象。如果为1.4或更高，则搅拌圆盘18之间的间隙不会太大，可以防止介质的运动恶化，因此可以将加工材料充分粉碎和分散。如果为3.0或更低，则搅拌圆盘18之间的空间不会太窄，从而防止介质(滚珠22)的不均匀分配和漂移，因此可以稳定地操作。
另外，搅拌构件的行距不总是需要一个固定的间隔，该间隔可以根据加工材料特性而变化。例如，如果从入口12向出口13变窄，则可以逐渐增强分散力。
根据本实施例的分散设备10具有上述结构。下面说明分散方法。
在图1和图2所示的分散设备中，预先将滚珠22装入到由圆筒11内的圆筒内周表面11c、搅拌圆盘18和转子19确定的粉碎室24中。从入口12向圆筒11连续地供应浆料，并且同时通过旋转连接到一个驱动源(在图中未示出)上的主轴15、以预定速度同步旋转搅拌圆盘18和转子19。这时，搅拌圆盘18的外周速度大约为7至18m/s，并且优选大约为10至15m/s。
在图3中，通过沿箭头方向旋转搅拌圆盘18，浆料与滚珠22一起被搅拌和分散。滚珠22被搅拌圆盘18散射到圆筒11的内周表面11c上，与浆料和聚积在内周表面11c周围的滚珠22碰撞，并且粉碎并细化浆料颗粒。与圆盘18同步旋转的转子19具有较大的直径，从而外周表面的周速很高。因此，聚积在转子19外周周围的滚珠22和浆料借助离心力飞向圆筒的内周表面11c。
这里，在现有的分散设备中，由于比例D1/D2小，为0.3或更小，移动至圆筒内周表面的距离长，并且由于在运动时发生碰撞的浆料的粘弹性所以动能损失也很高。尤其是在浆料具有高粘度特性的情况下，能量损失很高。此外，如果圆筒11的内周表面11c的外周被外部冷却路径20冷却，则该区域中的浆料粘度变高，从而导致能量损失进一步增加。
然而，根据本实施例，由于比例D1/D2大，为0.4或更大，所以粉碎室24的截面(容量)减小，但是由于至圆筒内周表面11c的距离短而以高速散射的滚珠22的动能，对具有相对较高粘度的浆料进行加工，围绕圆筒内周表面11c对其充分地粉碎，从而可以避免动能损失。
在这种方式中，在转子19和内周表面11c附近没有死区，在该空间中的浆料被分散，并且滚珠22可以被移动，因此能够均匀地对浆料雾化和分散。
圆筒11的粉碎室24中的滚珠22和浆料被从入口12连续供应的浆料的供应压力逐渐送至出口13侧。分隔件14和出口13的孔13a之间的间隙C防止滚珠22通过，但是允许雾化的浆料通过，从而仅仅将被分散的浆料从出口13排出并回收。
这意味着如图1和图2所示，留在出口13附近的滚珠22聚积在出口13侧上的搅拌圆盘和圆筒的另一端面11b之间，而通过该搅拌圆盘18中的通孔23被返回至入口12。在这种情况下，如果靠近出口13的搅拌圆盘18略微偏离转子19的中心，则易于将滚珠22散射，这可以增加滚珠22的再流通程度。此外，在排出侧，滚珠22通常处于过满状态，但是如果分隔件14偏离转子19的中心，则滚珠22的散射效果增加，可以进一步增强滚珠的再流通。
在这种方式中，当滚珠22在圆筒11内沿转子19的纵向方向流通时，从入口12连续供应的浆料可以被连续地分散和排出。根据本实施例，由于比例D1/D2设定得高，所以粉碎室24的截面比现有的分散设备减小了大约20％至30％。然而，转子19的外径增加，并且可以将周速提高两倍或更多，以便增强圆筒11内的分散处理效果，并且缩短浆料的滞留时间。进而，由于分散效果好，与现有的分散设备相比可以获得更好的处理质量。
此外，在现有的分散设备中，如果浆料的进给速率增加，则圆筒的内部压力增加并且转换成热能，这有时会影响浆料的物理特性。然而，在根据本实施例的分散设备10中，由于缩短了浆料的聚积时间，所以在100至300kg/h范围内的正常进给速率下，内部压力的增加仅在0到0.01MPa的范围内，并且因此不会产生问题。另外在本实施例中，通过用转子19内的内部冷却通路16进行冷却，并同时利用圆筒11的外部冷却路径20进行冷却，可以抑制内部温度的增加。
根据上面所述的本实施例，在圆筒11内给予滚珠22很高的动能，并同时减小运动损失，从而即使粉碎室24的容量减小，也可以有效并令人满意地在圆筒11中进行粉碎和搅拌浆料的分散处理，并且因此可以提高处理质量。此外，不需要增加用于该处理的驱动力。另外可以在从低粘度(例如100mPa.s)浆料到高粘度(例如100,000mPa·s)浆料的很宽范围内可以进行分散处理。
下面，利用图8说明本发明的第二个实施例。
图8中所示的分散设备具有与第一个实施例大致相同的结构，从而对于相同的部分采用相同的标号，并且省略对其的说明。
在图8所示的分散设备30中，多个搅拌圆盘18以预定的间隔安装在一个主轴31上，所述主轴31安装在一个圆筒11内，并且圆形套环32作为转子安装在主轴31的外周表面上，位于相邻的搅拌圆盘18之间。套环32的外周表面具有与转子19的外周表面相同的直径D1，并且比例D1/D2和D1/P的数值范围与第一个实施例相同。套环32和搅拌圆盘18在主轴31上同步旋转。
因此，根据第二个实施例的分散设备30表现出与第一个实施例相同的效果。特别是根据本实施例，通过改变套环30，可以调整搅拌圆盘18的外径D1和间距P，从而具有可以调节浆料的类型、分散程度等的优点。
在上述实施例中，搅拌圆盘18基本上同轴安装在主轴15和31上，但是它们并不一定总是同轴的，也可以偏心地安装。
另外搅拌圆盘18和转子19或套环32不限于独立的构件，它们也可以由一个构件构成。在这种情况下，主轴15和31也可以由一个构件构成，或者可以由单独的构件构成。
另外，可以根据需要设置搅拌圆盘18的缝隙21和通孔23的数目。
在上述本实施例中，采用打印油墨作为处理材料。然而，本发明不限于此，可以采用例如罐体涂料、金属和汽车涂料、电池和磁性涂料、纸浆等等浆料或处理液。
[试验例]
下面将说明本发明的试验例。
例子1、2、3、4、5、6、7和8和比较例1、2、3、4、5、6和8具有根据第一个实施例的相同结构的分散设备10，并且转子19的外径D1如下面的表1和表2所示变化。因此，比例D1/D2和D1/P、粉碎室24的容量、轴输出功率等中存在不同。
首先，进行例子1至5和比较例1至5的试验。
(1)样品1和2
具有下述成分的凹印油墨用于试样1和2，所述油墨为浆料。
样品1           名称：凹印油墨
                色素：铜酞菁蓝
                色素含量重量百分比22％，其余为硝酸纤维素树脂或
                类似物
样品2           名称：凹印油墨
                色素：偶氮黄
                色素含量重量百分比22％，其余为硝酸纤维素树脂或
                类似物
另外，采用下述工艺生产样品1和2。
每次将上述凹印油墨装入一个400L(升)的开口容器，利用具有10英寸直径圆盘的单轴搅拌器以1000min-1的旋转速度进行一小时的搅拌，并且使用200kg利用分散设备(介质搅拌磨机)进行分散试验。搅拌之后，样品1的粘度为2500mPa·s，样品2的粘度为1500mPa·s。
采用商标为Viscotester VT04的B型粘度计(由Rion Co.Ltd.制造)对粘度进行测量。测量温度为25℃
(2)样品1和2的共同工作实验条件
滚珠22  滚珠类型：Zirconia YTZ(由Nikkato Corporation
        制造)
        滚珠直径：1mm
        真比重：6.00  表观比重：3.6
滚珠填充率：85％
搅拌圆盘18的外周表面周速：13.5m/s
(3)分散能力的评价
1.生产率的评价
采用一个粉碎度量计测量处理过的样品1和2，并且根据当达到5μm的最大值时每小时的处理量来进行评价。处理的油墨量大代表对于相同质量具有较高的能力。对相同的样品进行分散效率的比较，其中：
分散效率＝例子中的吞吐量/比较例的吞吐量。
2.质量
通过分散处理获得的凹印油墨被一个杆涂布器#7分布到25μmPET薄膜上，并且采用60°镜面反射光泽计对分布有颜料的薄膜表面进行质量评价。若亮度值增加则样品1和2的凹印油墨的质量越高。
杆涂布器对一个薄膜进行涂布，以便迅速并精确地使厚度固定下来。在杆的表面上环绕有薄线，并且数目根据薄线的厚度而设定。杆涂布机采用的材料为SUS304，尺寸为直径8mm×长度300mm(有效长度250mm)，类型：No.7，由Dai-Ichi Rika Co.Ltd.制造。
另外，对于光泽计，采用由Murakami Color ResearchLaboratory制造的GM-3型光度计，并且采用60°镜面反射比作为评价值。测量反射光泽度的方法采用JIS Z8741。
(4)对比评价
在例子1和比较例1中采用分散设备对样品1和2进行操作，分散设备中的比例D1/D2按下面的表1变化，并且对结果进行比较。类似地，对例子2至5和比较例2至5进行操作，并对结果进行比较。表1
  试样 粉碎室容量(升) 轴输出功率(kW) D1：转子外径(mm) P：搅拌构件间距(mm) D2：圆筒内径(mm) D1/P(-)   D1/D2(-)   油墨吞吐量(kg/h)   分散效果   单位粉碎室的吞吐量(kg/h·L)  60°反射比光泽度(％)
  例1   试样1   4.0   10   95   43   150   2.21   0.633   35   1.40   8.75   68.2
  比较例1   试样1   5.6   13   36   43   150   0.84   0.240   25   1.00   4.46   65.5
  例2   试样1   15.8   22   116   53   220   2.19   0.527   80   1.23   5.06   67.9
  比较例2   试样1   20.0   25   50   53   220   0.94   0.227   65   1.00   3.25   64.9
  例3   试样1   25.5   24   126   76   250   1.66   0.504   120   1.26   4.71   68.0
  比较例3   试样1   30.0   27   69   76   250   0.91   0.276   95   1.00   3.17   66.1
  例4   试样2   4.0   8   95   43   150   2.21   0.633   60   1.25   15.00   70.4
  比较例4   试样2   5.6   12   36   43   150   0.84   0.240   48   1.00   8.57   66.3
  例5   试样2   25.5   24   126   76   250   1.66   0.504   90   1.29   3.53   71.2
  比较例5   试样2   30.0   27   69   76   250   0.91   0.276   70   1.00   2.33   65.8
下面，采用其它的样品对例子6至8和比较例6和8进行试验。
(1)样品3和4
对于样品3和4采用具有下述成分的石印油墨。
样品3               名称：石印油墨
                      色素：碳黑
                      色素含量为重量百分比40％，其余为树脂漆或类似物
样品4               名称：石印油墨
                      色素：碳黑
                      色素含量为重量百分比40％，其余为树脂漆或类似物
采用下述工艺制成样品3和4。
利用具有8英寸直径圆盘的单轴搅拌器以1000min-1的旋转速度对样品3进行两小时的搅拌，并且采用50kg利用分散设备(介质搅拌磨机)进行分散试验。样品3的粘度为58000mPa·s。
利用同心双轴搅拌器对样品4搅拌两小时。内部高速搅拌刀片以700min-1的速度旋转，并且外部恒速搅拌刀片以20min-1的速度旋转。采用800kg利用分散设备(介质搅拌磨机)进行分散试验。样品4的粘度为15000mPa.s。
粘度测量采用与样品1和2相同的测量装置在相同的条件下进行。
(2)样品3和4的共同操作实验条件
滚珠22  滚珠类型：Steel(铬钢)SUJ-2(由Daido KogyoCo.Ltd制造)
        滚珠直径：2mm
        真比重：8.00表观比重：4.68
        滚珠填充率：85％
搅拌圆盘18的外周表面周速：13.5m/s
(3)分散能力的评价
1.生产率的评价
采用一个粉碎度量计测量粉碎处理过的样品，并且根据当达到10μm的最大值时每小时的处理量来进行评价。其它与样品1和2的情况一样。搅拌程度的评价方法是利用粉碎度量计根据JIS K5701-1进行评价。
(4)对比评价
在例子6、7和比较例6中采用的分散设备对样品3和4进行操作，分散设备中的比例D1/D2按下面的表1变化，并且对结果进行比较。类似地，对例子8和比较例8进行操作，并对结果进行比较。
在比较例6中，产生流动拥塞(流动故障)，并且分散设备的内部压力达到0.4MPa或更大，从而负载显著增加，并且不能连续进行操作。表2
  样品 粉碎室容量(升) 轴输出功率(kW) D1：转子外径(mm) P：搅拌构件间距(mm) D2：圆筒内径(mm)   D1/P(-)  D1/D2(-)   油墨吞吐量(kg/h)   分散效果   单位粉碎室的吞吐量(kg/h·L)
  例6   样品3   4.0   12   95   43   150   2.21   0.633   40   --   10.00
  例7   样品3   4.8   12   74   43   150   1.72   0.493   30   --   6.32
  比较例6   样品3   5.6   15   36   43   150   0.84   0.240   不能运转   --   --
  例8   样品4   15.8   24   116   53   220   2.19   0.527   120   1.33   7.59
  比较例8   样品4   20.0   29   50   53   250   0.94   0.227   90   1.00   4.50
当根据表1和2对采用相同样品的例子和比较例进行比较和评价时，在所述例子的情况下，获得与比较例相同质量的吞吐量(处理能力)增加了25％至40％。在每个粉碎室24(研磨区)的吞吐量中，效率增加了48％至96％。而且轴输出功率可以减小10％至20％，从而可以节省能量。单位轴输出功率的吞吐量增加了40％至85％。在样品1和2中，凹印油墨的质量(光泽度)可以随吞吐量的增加而一起增加。
进而，在采用具有高粘度的样品3的例子6和7中，可以保证能够对高粘度浆料进行处理。在例子6和7中，可以保证稳定地生产在比较例6中所示的现有设备中不能处理的高粘度油墨，而不会伴随着滚珠的流动拥塞而引起分散失败，或者由于滚珠局部过量而造成压力和轴输出功率异常。
发明的效果
采用上述根据本发明的分散设备和分散方法，当旋转时可以赋予围绕转子外周表面的介质很高的动能，这使得它们与加工材料碰撞并对其进行分散，并且可以减小运动损失。因此，即使减小圆筒的容量，也可以在圆筒中有效地进行粉碎和搅拌加工材料的分散处理可以提高加工材料的质量。此外，不会增加该处理所需的驱动力
进而，在搅拌构件的行距P与外径D1的比例D1/P设定在1.4至3.0的范围内的情况下，介质在圆筒中的运动良好，从而引入的加工材料可以被有效地分散，同时，可以形成层流以便对它们进行输送，从而可以提高效率和质量。

Claims (10)

1、一种分散设备(10)，其中，在一个圆筒(11)中设置有转子(19)，和多个从转子(19)沿径向方向突出的、以预定的间隔沿转子(19)的纵向方向定位的搅拌构件(18)，并且注入到圆筒(11)中的加工材料与介质(22)一起搅拌，以便分散所述加工材料，其中，转子(19)的外径为D1，圆筒(11)的内径为D2，并且D1/D2设置在0.4至0.7的范围内。
2、如权利要求1所述的分散设备，其中，所述搅拌构件(18)的行距为P，与转子外径D1的比例D1/P设定在1.4至3.0的范围内。
3、如权利要求1或2所述的分散设备，其中，在所述转子(19)中设有一个冷却装置(16)，用于对加工材料进行冷却。
4、如权利要求1所述的分散设备，其中，所述搅拌构件为圆盘。
5、如权利要求1所述的分散设备，其中，所述搅拌构件是具有沿径向方向从外周表面向内侧延伸的缝隙的圆盘。
6、如权利要求1所述的分散设备，其中，所述搅拌构件是具有沿径向方向从外周表面向内侧延伸的缝隙、和粒状介质可以通过的通孔的圆盘。
7、一种分散方法，其中，在一个圆筒(11)中设有转子(19)和沿径向突出到转子外侧的搅拌构件(18)，并且转子的外径为D1，圆筒(11)的内径为D2，比例D1/D2设置在0.4至0.7的范围内，加工材料被注入到圆筒(11)中，并且旋转转子(19)和搅拌构件(18)，以便将加工材料和介质一起搅拌，用以进行分散处理。
8、如权利要求7所述的分散方法，其中，所述搅拌构件(18)的行距为P，与转子(19)的外径D1的比例D1/P设定为1.4至3.0。
9、如权利要求7所述的分散方法，其中，所述搅拌构件为具有沿径向方向从外周表面向内侧延伸的缝隙的圆盘。
10、如权利要求7所述的分散方法，其中，所述搅拌构件是具有沿径向方向从外周表面向内侧延伸的缝隙、和粒状介质可以通过的通孔的圆盘。
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