JP2001524377A - 感熱性分散液または乳濁液を生成する方法 - Google Patents
感熱性分散液または乳濁液を生成する方法Info
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Abstract
Description
発明は、特に、磁気記録要素に使用される分散液の生成に関する。
の流体の安定した混合物である。材料を独特の形状の通路に急激に通らせること
によって分散液または乳濁液を調製することは公知である。これらの方法は、一
般に、材料を高乱流力にかけることを含む。1つの特に効果的な手段は、材料は
互いに衝突するように、混合されるべき材料のストリームをオリフィスに通らせ
ることを含む。その内容を本願明細書に引用したものとされる国際特許出願公開
第WO96/14925号を参照のこと。そのような方法は、プロセスストリー
ムの実質的な加熱を生成すると知られている。したがって、熱交換器は、混合プ
ロセスの前および/または後に使用されている。
した。装置は、高圧ポンプと、一連の少なくとも2つの高圧混合ゾーンとを含む
。
に、この一連の混合ゾーンの前および/または後のみに熱交換器を有することは
、システムに適切な冷却を提供しないことがわかった。したがって、第1の実施
態様によると、少なくとも2つの混合ゾーンの間に高圧熱交換器がある。方法の
このステップで熱交換器を含むことは、一連の混合ゾーンの前および/または後
のみに熱交換器を使用するよりも、より良好な分散特性を提供することが発明者
によってわかった。
であり、この方法は、 a)混合物の構成要素を加圧するステップと、 b)この構成要素を第1の高圧混合ゾーンに通すステップと、 c)構成要素を第1の混合ゾーンに通した後に、加圧された構成要素を熱交換
器に通して構成要素を冷却するステップと、 d)加圧された構成要素を熱交換器に通した後に、加圧された混合物を最後の
高圧混合ゾーンに通すステップと、を含み、ステップb)とステップd)との間
で再加圧ステップが起こらないことを特徴とする。
はそれ以上の構成要素ストリーム1を加圧することを含む。加圧されたストリー
ム2は、次いで、1つまたはそれ以上の混合ゾーン20aを通る。混合ゾーン2
0aを出ると、ストリーム2は高圧熱交換器30を通る。ストリーム2は、次い
で、少なくとも1つの追加混合ゾーン20bを通る。材料は、比較的低圧のスト
リーム3として最終混合ゾーン20bを出る。所望により、3つまたはそれ以上
の混合ゾーンが使用されるのであれば、追加の熱交換器が使用されてもよい。
合ゾーンは「静的」であることが好ましく、すなわち、装置自体は可動部分を有
さない。そのような混合ゾーンは典型的に乱流流体流れを含む。そのような混合
ゾーンの実施例は、流体を狭いオリフィスを通って拡張された開口内へ急激に入
れることと、加圧されたストリームを壁またはバッフル等の装置内の固定された
特徴部に衝突させることと、加圧されたストリームを互いに衝突させることと、
を含む。好適な装置および方法は、加圧されたストリームを互いに衝突させるこ
とを含む。
、プロセスストリームが2つまたはそれ以上の個別ストリームに分かれる入力マ
ニホールド21と、個別ストリームが再結合される衝突チャンバを含む出力マニ
ホールド26と、個別ストリームを衝突チャンバに導く通路と、を含む。図2は
、ジェット衝突チャンバアセンブリの1つの好適な構造を示す。この好適な実施
態様は、プロセスストリームが2つの個別ストリームに分割される入力マニホー
ルドを含む。そのようなマニホールドは、下記に検討される別の構造には必要で
はない。入力マニホールド21と出力マニホールド26とは、グランドナット2
4、25によって高圧管23に接続される。出力マニホールド26自体は、異な
るパラメータが所望のときに、または、部品が摩耗するかまたは詰まったときに
、オリフィス円錐28および拡張管29が取り替えられるように、取り外し可能
であることが好ましい。高圧管23は、サーモカップル、および、システムのオ
ペレータが詰まり等の流れのムラを検出することができる感圧装置を任意に装備
してもよい。プロセスストリームの衝突は、衝突ゾーン22内で発生する。衝突
した材料は出口チャネル27を通って衝突チャンバから出る。別の実施態様によ
ると、出力マニホールドは、衝突ゾーンから2つまたはそれ以上の出口チャネル
27を含んでもよい。流出ストリームは各々が、次の衝突チャンバ内の個別オリ
フィス(またはノズル)へ導くことができ、それによって別個の入力マニホール
ドの必要性を排除する。この代替アプローチは、材料がシステム内に滞留する時
間を減少する。そのような削減は、熱交換器がシステムに追加されるときにさら
なる滞留時間を補償するために、特に望ましい。
ムへ向けることによってストリームが再結合される。言い換えると、2つのスト
リームを使用するならば、出口は同一平面になければならないが、互いから様々
な角度であってもよい。たとえば、2つのストリームが互いから、60度、90
度、120度または180度であるが、いずれの角度を使用してもよい。4つの
ストリームを使用する場合、ストリームのうちの2つが衝突チャンバの頂部で結
合されて次の2つが出口チャネル7への途中で結合されてもよく、または4つの
ストリームすべてが衝突チャンバの頂部で結合されてもよい。オリフィス円錐お
よび拡張管は衝突チャネルに対して垂直であることが好ましいが、これは必要条
件ではない。
として、サファイア、炭化タングステン、ステンレス鋼、ダイヤモンド、セラミ
ック材料、超硬合金および硬化金属材料が挙げられる。オリフィスは、楕円、六
角形、方形等であってもよい。しかし、ほぼ円形のオリフィスは製造するのが容
易であり、摩耗でさえ比較的経験する。前述のように、オリフィスアセンブリの
出口は自由に振動できることが望ましい。たとえば、ステンレス鋼スリーブのタ
ングステンカーバイドオリフィスで、オリフィスアセンブリの剛性サポートの点
から分散液がオリフィスを出る点までの距離は、衝突の点Diまでの距離の少な
くとも13倍であることが好ましい。
に決定される。磁気顔料分散液の調製のために好適なオリフィス直径は0.1〜
1mmの範囲である。各次の衝突チャンバのオリフィスの内径は、先行する衝突
チャンバのオリフィス内径と同一サイズであるかまたは小さいことが好ましい。
所望によりオリフィスの長さを増加して、より長い時間にプロセスストリームに
高速度を維持することができる。最終オリフィスを通るときのストリームの速度
は通常300m/秒よりも大きい。
を維持する。拡張管の内部は、オリフィスと同一の材料であっても異なる材料で
あってもよく、オリフィスと同一の直径であってもわずかに異なる直径であって
もよい。拡張管の長さおよび拡張管の出口から衝突チャンバの中心までの距離は
、得られる分散液の程度に影響を与える。磁気顔料分散液のために拡張管の出口
から衝突チャンバの中心までの距離は、7.6mmを超えないことが好ましく、
2.54mmを超えないことがより好ましく、0.6mmを超えないことがもっ
とも好ましい。少なくとも1つの衝突チャンバ(もっとも好ましくは最後のチャ
ンバ)のために、オリフィスの出口から衝突の点(Di)までの距離は、オリフ
ィス直径(do)の2倍を超えないことが好ましく、Diはdoより少ないかまた
は等しいことがより好ましい。
ることが有益であることが発明者にはわかった。このフィルタの目的は、主に、
顔料粒子を除去せずに比較的大きな(すなわち、100μmより大きい)汚染を
除去することである。この代わりに、発明者は、フィルタを具備する修正された
入力マニホールドを開発した。
できるプロセス流体ストリームまたはチャネル32を含む。これらのストリーム
またはチャネルは、熱交換器のシェル31に含まれる。加圧されたプロセス流体
ストリームは、熱交換器33iに入り、チャネル32を通って、33oで熱交換
器を出る。水等の冷却材料を使用してもよい。この冷却液体は35iで熱交換器
に入り、35oで熱交換器を出る。チャネルは、いずれの便利な手段によって形
成されることができる。高圧管がよく働くことを出願人は発見した。管は60, 000psiに耐えることができることが好ましい。
カル(10,000psi)であることが好ましく、172Mパスカル(25,0
00psi)を超えることがより好ましく、276Mパスカル(40,000p si)超えることがもっとも好ましい。好適な実施態様によると、圧力低下は、
最後の衝突チャンバで最大である。必要に応じてまたは所望により、分散液また
は分散液の一部を、次のパスのために再循環することである。
る。しかし、システムは、キャリア液体内の顔料およびポリマーバインダーの分
散液を調製するのに特に効果的であることがわかった。バインダーは、硬化性バ
インダーであってもよい。そのような硬化性バインダーシステムは、感熱性であ
ることが多い。したがって、本発明のシステムを走る冷却剤は、硬化性バインダ
ーを含む分散液に特によく適する。
の前と一連の衝突ゾーンの後との両方で使用された。システムを通った混合物は
、下記の配合を有した。 THF 378.2部 シクロヘキサノン 49.32部 湿潤材 1.17部 カーボンブラック 30.33部 TiO2 7.56部 アルミナ 1.26部 バインダー(ニトロセルロースおよびポリウレタン) 29.07部
衝突チャンバ7の前の圧力、衝突チャンバ7から出るときの温度、衝突チャンバ
8の前の圧力、衝突チャンバ8から出るときの温度、出力熱交換器から出るとき
の温度が下記の表で得られる。実験用システムのために、第7の衝突チャンバと
第8の衝突チャンバとの間におかれた熱交換器から出るときの温度も提供される
。
適切に減少されるが、温度は、一連の衝突ゾーン内で極度に上昇した。対照的に
、一連のゾーンの中途に1つの熱交換器を提供するだけでは、ずっと均一な温度
分布を提供する。
度の結果が図4に示される。その図から見ることができるように、対照例のシス
テムは、より高いフィルタ圧力およびフィルタのより速い詰まりによって明示さ
れるように、より不良な分散液を有する。
る熱交換器と、を含む本発明の装置全体の概略図である。
ンバアセンブリの1つの型の概略図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 複数相の混合物を製造する方法であって、 a)該混合物の構成要素を加圧するステップと、 b)該構成要素を第1の高圧混合ゾーンに通すステップと、 c)該構成要素を該第1の混合ゾーンに通した後に、該加圧された構成要素を
熱交換器に通して該構成要素を冷却するステップと、 d)該加圧された構成要素を該熱交換器に通した後に、該加圧された混合物を
最後の高圧混合ゾーンに通すステップと、を含み、ステップb)とステップd)
との間で再加圧ステップは発生しないことをことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 上記高圧混合ゾーンは、上記構成要素の2つまたはそれ以上
のストリームが互いに衝突することを含む請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 上記構成要素は、システムを通って再循環される請求項1記
載の方法。 - 【請求項4】 上記構成要素は、上記加圧ステップの前にさらに冷却される
請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 上記構成要素は、上記最後の高圧混合ゾーンに通った後にさ
らに冷却される請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 上記構成要素は、ポリマーバインダー、顔料およびキャリア
液体を含み、該顔料は磁気顔料である請求項1記載の方法。 - 【請求項7】 上記衝突するストリームの各々はノズルを通り、上記最後の
高圧混合ゾーンのノズルは、上記第1の高圧混合ゾーンのノズルよりも小さい請
求項2記載の方法。 - 【請求項8】 上記衝突するストリームの各々はノズルを通り、該ノズルの
出口から衝突点までの距離は該ノズルの直径よりも小さい請求項2記載の方法。 - 【請求項9】 混合物を調製するための装置であって、 該混合物の構成要素を加圧する高圧ポンプと、 第1の高圧混合ゾーンであって、該構成要素が該第1のゾーンを通って流れる
ことによって混合される第1の高圧混合ゾーンと、 該第1の高圧混合ゾーンを通った後に該構成要素が冷却される高圧熱交換器と
、 最後の高圧混合ゾーンであって、該構成要素が該第2のゾーンを通って流れる
ことによって混合される最後の高圧混合ゾーンと、 を具備する装置。 - 【請求項10】 上記高圧混合ゾーンは、少なくとも2つのノズルと、該ノ
ズルを通る上記構成要素が互いに衝突することができる領域と、を具備する請求
項9記載の装置。 - 【請求項11】 上記最後の高圧混合ゾーンの後に、低圧熱交換器をさらに
具備する請求項9記載の装置。 - 【請求項12】 上記高圧ポンプの前に、熱交換器をさらに具備する請求項
9記載の装置。 - 【請求項13】 上記最後の高圧混合ゾーンの上記ノズルは、上記第1の高
圧混合ゾーンの上記ノズルよりも小さい請求項10記載の装置。 - 【請求項14】 上記ノズルの出口から衝突点までの距離は該ノズルの直径
よりも小さい請求項10記載の装置。
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