JP2002143707A - 湿式攪拌ボールミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】ビーズの分離性能及び単位重量のスラリーを
粉砕するのに要する動力である動力原単位を向上させた
湿式攪拌ボールミルを提供する。 【解決手段】モータを駆動源として回転駆動される主軸
４に固着され円板状のディスク５と、ディスク５を連結
するブレード６よりなってインペラの形態をなすセパレ
ータ７を密閉円筒容器よりなるステータ１内に全長にわ
たって配置し、主軸４には上側部に軸心の排出孔２に通
ずる導出孔３を形成する。ステータ１内にはジルコニア
をステータ内容積Ｌの０．４Ｌ充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ステータ内に充填
される微小ビーズと、原料タンクより供給される原料ス
ラリーとを攪拌混合してスラリーを粉砕する摩砕型の湿
式攪拌ボールミルに関する。

【０００２】

【従来技術】この種の湿式攪拌ボールミルでは、粉砕さ
れたスラリーはビーズを分離したのちミル外に排出さ
れ、ビーズを分離する方式として、従来機ではスクリー
ンやスリット機構が用いられてきたが、前者のスクリー
ンの場合、ビーズの径よりも小さな孔を無数に開けるこ
とは非常に困難であり、製作できたとしても圧力損失が
大きく、目詰まりも生じ易い。また後者のスリット機構
は、その代表的な例がステータに固定されるディスク
と、シャフトに固定されて回転し、固定ディスクと一定
のクリアランスを存して固定ディスクとの間にビーズが
通過できないようなスリットを形成するディスクよりな
り、ディスク間のスリットでビーズを分離してスラリー
をスリットより排出させるようになっているが、スリッ
ト幅はビーズの粒径の１／３程度、例えば０．１mm程度
のビーズを使用する場合には、０．０３mm程度に設定す
る必要があり、こうしたスリット幅を得ることは製作上
非常に困難で、製作できたとしてもスリットにビーズが
噛み込み易く、ディスクの損傷も生じ易い。しかもスリ
ット幅が狭いためにスラリーの排出量、すなわちスラリ
ーの粉砕処理量に限界がある。

【０００３】本出願人は先に、縦型のミルで、ミル上部
にビーズ分離のため二枚のディスクを一定の間隔を存し
てブレードで連結し、インペラの形態を採ったセパレー
タを取付け、その下にビーズとスラリーを攪拌するため
の円板やピンを取付けたロータを配置した湿式攪拌ボー
ルミルを提案した（ＷＯ９６１３９２５１）。このボー
ルミルのセパレータによると、スクリーンやスリット方
式に比べ、製作が容易で圧力損失も少なく、目詰まりも
生じないし、スラリーの粉砕処理量も比較的多い等の利
点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の湿式
攪拌ボールミルに改良を加え、ビーズの分離性能及び単
位重量のスラリーを粉砕するのに要する動力である動力
原単位を向上させた湿式攪拌ボールミルを提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題の解決手段】請求項１に係わる発明は、円筒状の
密閉容器よりなるステータと、該ステータの軸心に配置
されてモータを駆動源として回転駆動され、軸心に排出
孔を形成すると共に、軸外より排出孔に通ずる導出孔を
形成した主軸と、該主軸に固着される円板状のディスク
及びディスク間を連結する複数のブレードよりなり、イ
ンペラの形態をなしてステータの全長ないしほゞ全長に
わたり配置されるセパレータと、ステータに設けられる
原料スラリーの投入口と、ステータ内に充填されるビー
ズよりなり、セパレータの回転駆動によって生ずる遠心
力により比重の比較的大なるビーズを径方向外方に飛ば
して分離し、比重の比較的小なるスラリーを主軸の導出
孔を通して排出孔より排出させることを特徴とする。

【０００６】本発明によると、セパレータの回転による
遠心分離作用によってセパレータ外周部に押出されるビ
ーズが、元々セパレータ外に存在するビーズと一緒にな
ってステータとセパレータ間の空間で形成される粉砕室
でセパレータの攪拌作用によってスラリーの粉砕を行
う。そしてセパレータ内周側のスラリーは主軸の導出孔
を通って排出孔より軸心排出される。

【０００７】ビーズは上記粉砕室の容積の６０〜９５％
充填すればよい。この量は従来のこの種ミルに比べ、ミ
ル全体の容積に対しては少なく、したがってビーズの充
填量を低くできるため起動動力の低減が可能になり、ま
た単位容積当たりの動力を大きく設定できるうえ、粉砕
が周速の速い外周部の粉砕室で行われるため、粉砕効率
が向上する。

【０００８】またセパレータは、ステータの全長ないし
ほゞ全長にわたって配置されるためビーズの分離面積が
増加し、ビーズの分離性能が向上すると共に、分離面積
が小さい場合、スラリーの供給量を増加させてミル内の
流速を上げると、ビーズが分離部分に偏って異常動力が
発生し易くなるのに対し、分離面積が広くなると、ビー
ズが分散され、偏りも防止できる。

【０００９】本発明のミルは横型でも縦型でもよい。ビ
ーズの充填量は横型の場合、導出孔から洩出しないよう
に主軸のレベル以下に充填するとよい。

【００１０】縦型の場合には、ビーズはセパレータによ
る遠心力の作用のほか重力の作用によって攪拌作用が増
す。縦型の場合にはまた、ビーズは上述するように粉砕
室の容積の６０〜９５％充填され、この量はミル全体の
容積の半分程度となるから主軸に形成される導出孔もビ
ーズが洩出しないようにセパレータ上側部に設けるのが
望ましい。

【００１１】本発明のセパレータは上述するように、遠
心力によるビーズの分離作用と、攪拌作用を行うが、攪
拌作用を増すためにセパレータを多段に配置してセパレ
ータ間の接続部分に攪拌羽根を設けたり、セパレータの
羽根をセパレータ外周側に伸ばして突出させ、或いはセ
パレータ外周部にピン等の突起を突出させてもよいし、
セパレータの上下いづれか或いは上下に攪拌羽根や攪拌
ピンよりなるロータを設けてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態であ
る縦型の湿式攪拌ボールミルを示すもので、冷却用ジャ
ケット付きの密閉内筒容器よりなるステータ１と、ステ
ータ１の軸心に縦向きに配置されて図示省略したモータ
により回転駆動され、上側部軸心に排出孔２を形成する
と共に、軸外から排出孔２に通ずる導出孔３を径方向に
形成した主軸４と、該主軸４の上下に一定間隔で固定さ
れる円板状のディスク５及びディスク５を連結するブレ
ード６よりなって、図２に示すようにインペラの状態を
なし、ステータ１のほゞ全長にわたって配置されるセパ
レータ７よりなり、ステータ内には図示していないが、
ジルコニア、ガラスビーズ、酸化チタン、鋼球或いは珪
酸ジルコニア等のビーズがステータ１の約半分の高さの
レベルまで充填されている。図中、８は図示省略した原
料タンクから供給される原料スラリーの供給口である。

【００１３】

【実施例】実施例１ 図１において、内径８０mmφ、高さ２２２mm、内容積
１．１１５ｌの冷却用ジャケット付き密閉容器よりなる
ステータ１内にモータを駆動源として回転駆動される排
出孔２付きの主軸４と、該主軸４に一定間隔で固着され
る円板状のディスク５及びディスク５を連結するブレー
ド６よりなってインペラの形態をなす、径が６０mmφ、
高さ２００mmのセパレータ７を配置した縦型の湿式攪拌
ボールミル内にビーズとして０．１mmφのジルコニアZr
O₂を１４８０ｇ充填した。因みにこの充填量は、０．４
ｌとなり、ステータ内容積からセパレータ７が占める容
積を除いた粉砕室の容積は０．６５ｌである。

【００１４】その後、供給口８よりキンセーマテック株
式会社製のシリカ（商品名「ＳｉＬＩＣＩＣＳＳ１０
０」、平均粒径２．３６μｍ、最大粒径７．７μｍ）を
水に添加した濃度３２％の原料スラリー（粘度５cp）を
１２６Kg/h供給し、セパレータ７を３８１５rpm の回転
数で回転させて製品スラリーを主軸上方に軸心排出し
た。そして所定の粉砕時間ごとに動力原単位Kwh/kgを計
算すると共に、 排出された製品スラリー中のシリカの平
均粒子径と最大粒子径を測定した。結果を以下の表１及
び図３に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】実施例２ ジルコニアZrO₂の充填量を１８００ｇで、０．４９ｌと
した以外は、実施例１と同じ条件でスラリーの粉砕を行
い、動力原単位Kwh/kgを計算すると共に、シリカの平均
粒径及び最大粒子径を測定した。結果を以下の表２及び
図３に示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】比較例 実施例１で用いたステータ１と同じステータを用い、こ
の中に図４に示すようにディスク１８の径が６０mmφ、
ディスク間の間隔を５mmにしてブレード１２で連結して
なるセパレータ１１と，ピン１３よりなるロータ１４を
配置した縦型の湿式攪拌ボールミル（ステータ内容積か
らセパレータ１１とロータ１４が占める容積を除いた粉
砕室容積は０．８７ｌ）を用い、実施例１と同じ粒径の
ジルコニアZrO₂を２５００ｇ（０．６７ｌ）を充填し、
供給口１５より実施例１と同じ原料スラリーを７０Kg/h
供給した。そして回転数を２７１３rpm に設定して製品
スラリーを主軸１６に形成した排出孔１７を通して上方
に軸心排出し、実施例１と同じ時間間隔で動力原単位Kw
h/kgを計算すると共に、製品スラリー中のシリカの平均
粒子径と最大粒子径を測定した。結果を以下の表３と図
３に示す。

【００１９】

【表３】

【００２０】以上の表１〜表３及び図３に見られるよう
に、粉砕時間が長くなり、動力原単位が上がる程、いづ
れの場合も平均粒子径及び最大粒子径共に小さくなる
が、実施例１、２は比較例に比べ、ビーズの充填量を低
くしたにもかかわらず、同じ動力原単位で平均粒子径及
び最大粒子径共に小さくなり、同じ粒子径の製品を得る
のに実施例は比較例に比べ、１／２の動力原単位で粉砕
が可能となった。

【００２１】

【発明の効果】本発明によると、セパレータをミルの全
長にわたって配置したことによりビーズの分離性能が向
上すること、ビーズの充填量を下げ、原料スラリーの供
給量を上げても超微粒粉が動力を上げることなく行うこ
とができ、動力原単位を下げることもできること、粉砕
がセパレータ外周の周速の速い部分で行われるため粉砕
効率が向上すること等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる湿式攪拌ボールの断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線におけるセパレータの断面図。

【図３】実施例及び比較例のビーズの粒度と動力源単位
の関係を示すグラフ。

【図４】比較例で用いたミルの断面図。

【符号の説明】

１・・ステータ ２、１７・・排出孔 ３・・導出孔 ４、１６・・主軸 ５、１８・・ディスク ６、１２・・ブレード ７、１１・・セパレータ ８、１５・・供給口 １３・・ピン １４・・ロータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状の密閉容器よりなるステータと、該
   ステータの軸心に配置されてモータを駆動源として回転
   駆動され、軸心に排出孔を形成すると共に、軸外より排
   出孔に通ずる導出孔を形成した主軸と、該主軸に固着さ
   れる円板状のディスク及びディスク間を連結する複数の
   ブレードよりなり、インペラの形態をなしてステータの
   全長ないしほゞ全長にわたり配置されるセパレータと、
   ステータに設けられる原料スラリーの投入口と、ステー
   タ内に充填されるビーズよりなり、セパレータの回転駆
   動によって生ずる遠心力により比重の比較的大なるビー
   ズを径方向外方に飛ばして分離し、比重の比較的小なる
   スラリーを主軸の導出孔を通して排出孔より排出させる
   ことを特徴とする湿式攪拌ボールミル。