JP2007136432A - 混合装置及びそれを用いた混合方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の混合装置1は、撹拌槽11と、該攪拌槽11内の中心部に垂設される回転軸12と、該回転軸12に配設される第1攪拌翼13と、上記撹拌槽11の内壁に配設され且つ略回転軸方向に張り出した第1邪魔板14とを備える。
【選択図】 図1
Description
即ち、本発明の要旨は、以下の通りである。
1.撹拌槽と、該攪拌槽内の中心部に垂設される回転軸と、該回転軸に配設される第1攪拌翼と、上記撹拌槽の内壁に配設され且つ略回転軸方向に張り出した第1邪魔板とを備えることを特徴とする混合装置。
2.上記第1撹拌翼の翼端から上記回転軸の中心までの最短距離と、上記第1邪魔板の張出端部から上記撹拌槽の内壁までの最短距離との和が、上記撹拌槽の内径の半分長さ以上である上記1に記載の混合装置。
3.上記第1撹拌翼の翼端における高さが、上記第1邪魔板の張出端部における高さと異なる上記1又は2に記載の混合装置。
4.上記第1邪魔板の張出端部が、上記第1撹拌翼の翼端より高い位置にある上記3に記載の混合装置。
5.更に、上記第1撹拌翼の上方の上記回転軸に配設される第2撹拌翼を備え、該第2撹拌翼の翼端から上記回転軸の中心までの最短距離と、上記第1邪魔板の張出端部から上記撹拌槽の内壁までの最短距離との和が、上記撹拌槽の内径の半分長さ以上である上記4に記載の混合装置。
6.更に、上記撹拌槽の内壁の、上記第2撹拌翼の配設位置より高い位置に配設され且つ略回転軸方向に張り出した第2邪魔板と、上記第2撹拌翼の上方の上記回転軸に配設される第3撹拌翼とを備え、上記第3撹拌翼の翼端から上記回転軸の中心までの最短距離と、上記第2邪魔板の張出端部から上記撹拌槽の内壁までの最短距離との和が、上記撹拌槽の内径の半分長さ以上である上記5に記載の混合装置。
7. 上記第1攪拌翼、上記第2攪拌翼及び上記第3攪拌翼の少なくとも1つが傾斜型撹拌翼である上記1乃至6のいずれかに記載の混合装置。
8.上記傾斜型撹拌翼を構成する翼を、該翼の上端部及び下端部が、鉛直な仮想面上にともに存在する状態から、該上端部を上記傾斜型撹拌翼の回転方向に向かって前方に移動させ、該下端部を上記傾斜型撹拌翼の回転方向と逆方向に向かって後方に移動させるように傾斜させて、傾斜角が、鉛直線に対して、0度を超えて80度以下の範囲にある上記7に記載の混合装置。
9.上記第1邪魔板及び上記第2邪魔板の少なくとも1つが、上記撹拌槽の内壁に斜めに配設されている上記1乃至8のいずれかに記載の混合装置。
10.上記第1邪魔板及び上記第2邪魔板の少なくとも1つが、鉛直線に対し、10〜75度斜めに配設されている上記9に記載の混合装置。
11.混合原料が、液状高分子、高分子の溶液、及び高分子の分散液から選ばれた少なくとも1種の液状成分を含む上記1乃至10のいずれかに記載の混合装置。
12.上記1乃至11のいずれかに記載の混合装置を用い、液状成分と、他の成分とを撹拌混合することを特徴とする混合方法。
13.上記液状成分が全量投入された撹拌槽に、上記他の成分を添加しながら撹拌混合する上記12に記載の混合方法。
14.上記撹拌槽が減圧されている上記12又は13に記載の混合方法。
15.上記液状成分が、液状高分子、高分子の溶液、及び高分子の分散液から選ばれた少なくとも1種である上記12乃至14のいずれかに記載の混合方法。
16.上記他の成分が、粘度調整剤、pH調整剤、消泡剤、防腐剤、帯電防止剤、可塑剤、酸化防止剤、光吸収剤、滑剤、充填剤、有機溶剤及び水から選ばれた少なくとも1種である上記12乃至15のいずれかに記載の混合方法。
本発明の混合方法によれば、液状高分子、高分子の溶液、高分子の分散液等の液状成分と、高分子用添加剤等の他の成分とを撹拌混合を効率よく行うことができ、粘度等物性のばらつきの小さい混合物を容易に得ることができる。
1.混合装置
本発明の混合装置は、撹拌槽と、該攪拌槽内の中心部に垂設される回転軸と、該回転軸に配設される第1攪拌翼と、上記撹拌槽の内壁に配設され且つ略回転軸方向に張り出した第1邪魔板とを備えることを特徴とする。尚、本発明の混合装置において、撹拌翼及び邪魔板は、回転軸を中心として撹拌翼が回転している際に、接触しない位置関係にある。
図1は、撹拌槽を破断したときの、内部の構造を示す混合装置の例であり、この混合装置1は、撹拌槽11と、該撹拌槽11内の中心部に垂設される回転軸12と、該回転軸12に配設される第1撹拌翼13と、上記撹拌槽11の内壁に配設され且つ略回転軸方向に張り出した第1邪魔板14とを備える。図1の混合装置1は、第1邪魔板14の張出端部を、第1撹拌翼13の翼端より高い位置とした態様であるが、第1邪魔板14の張出端部が、第1撹拌翼13の翼端より低い位置であってもよい。
本発明の混合装置は、上記の第1撹拌翼及び第1邪魔板以外に、後述のように、更に、撹拌翼及び/又は邪魔板の配設数を増やすことができる。また、混合装置における他の付帯設備として、原料成分導入装置、パージガス導入装置、熱交換装置、還流装置、液循環装置、温度測定装置、精留装置、観察用窓、サンプリング装置等を備えることができる。
尚、上記回転軸は、通常、回転駆動装置の所定箇所に挿入され、常時、上記撹拌槽の中心部に位置するように固定される。
本発明においては、上記傾斜型撹拌翼を構成する翼(羽根)を、この翼の上端部及び下端部(それぞれ、撹拌槽の内壁側から翼を同じ高さで見たときの翼端の最上部及び最下部である。)が、鉛直な仮想面上にともに存在する状態から、上端部を上記傾斜型撹拌翼の回転方向に向かって前方に移動させ、下端部を上記傾斜型撹拌翼の回転方向と逆方向に向かって後方に移動させるように傾斜させて、傾斜角が、鉛直線に対して、0度を超えて80度以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは10〜75度、更に好ましくは20〜70度、特に好ましくは30〜60度である。
尚、本明細書において、図2のように、翼(羽根)が傾斜している場合の、「翼(羽根)の傾斜角」は、以下のように規定する。即ち、撹拌槽の内壁側から第1撹拌翼13の(傾斜している)羽根131を見たとき、この羽根131が鉛直線(回転軸12の延長線)上方より左に45度傾斜している場合(図2の場合)には、「傾斜角+45度」とし、鉛直線(回転軸12の延長線)上方より右に45度傾斜している場合には、「傾斜角−45度」と表記する。
図2の第1撹拌翼13(傾斜型撹拌翼)において、羽根131は、回転軸12が時計回りに回転した場合、液の流れを下向きとし、また、反時計回りに回転した場合には、液の流れを上向きとすることができる。
また、上記第1撹拌翼の翼端、即ち、羽根の先端は、羽根の形状にかかわらず、回転軸における第1撹拌翼の固定部から見て水平方向にあってよいし、斜め方向にあってもよい。例えば、図1は、第1撹拌翼13の翼端が、回転軸12におけるその固定部から見て水平方向(回転軸12に対して垂直方向)に位置している。第1撹拌翼13が備える羽根の種類によっては、翼端が、水平方向(回転軸12に対して垂直方向)に位置しなくてもよい。
上記羽根の数が2以上の奇数の場合、各羽根の長さは全て同じであることが好ましい。一方、上記数が偶数である場合、各長さが全て同じであってよいし、1つおきに同じ長さであってもよい。即ち、同一形状の、又は、互いに異なる形状の2種類の羽根を備えてもよい。
上記第1邪魔板の配設数は、特に限定されず、1つでもよいし、2つ以上でもよい。2つ、又は、3つ以上とする場合には、通常、同じ形状及び長さのものを用い、上記撹拌槽の内壁における同じ高さに、略等間隔(2つの場合は略180度間隔、3つの場合は略120度間隔、4つの場合は略90度間隔、以下同じ。図3及び図4参照)に配設する。
尚、上記第1邪魔板は、略回転軸方向に張り出すように配設される。この「略回転軸方向」の態様には、混合装置の撹拌槽を、邪魔板の配設位置において破断したときに、撹拌槽の上方から見た、図3のように、上記第1邪魔板が回転軸にまっすぐに向かって張り出す態様や、図4のように、上記第1邪魔板が回転軸から若干ずれた方向に向かって張り出す態様がある。
また、上記第1邪魔板は、上記撹拌槽の内壁に鉛直に配設されてよいし、斜めに傾斜させて配設されてもよい。
上記関係(x1+y1≧r)とすることにより、上記第1撹拌翼の翼端における高さ、及び、上記第1邪魔板の張出端部における高さが異なる位置関係にあり、撹拌混合による撹拌槽中の原料成分の循環が十分となり、更に、起泡あるいは泡の混入が抑制される。一方、x1+y1<rの場合、撹拌槽内における原料成分の縦方向の循環が不十分となる傾向にあり、撹拌翼と邪魔板の隙間の剪断により泡が発生したり、液の粘度によっては、撹拌翼間にドーナツ状の未混合部分を生じさせ、これを邪魔板で破壊できず、均一な混合を進めにくくなる傾向にある。
本発明においては、混合効率等の観点から、上記第1邪魔板の張出端部が高い位置にあることが好ましく、上記第1邪魔板の全体が、上記第1撹拌翼の全体より高い位置にあることが好ましい(図1参照)。
即ち、図7に示す混合装置1は、撹拌槽11と、該撹拌槽11内の中心部に垂設される回転軸12と、該回転軸12に配設される第1撹拌翼13aと、上記撹拌槽11の内壁に配設され且つ略回転軸方向に張り出した第1邪魔板14と、上記第1撹拌翼13aの上方の上記回転軸12に配設される第2撹拌翼13bとを備える。
上記関係(x2+y1≧r)とすることにより、撹拌混合による撹拌槽中の原料成分の循環が十分となり、更に、起泡あるいは泡の混入が抑制される。
尚、上記距離x2は、上記第2撹拌翼における、最大長さを有する羽根の先端から、上記回転軸の中心までの最短距離であり、更に詳しくは、上記第2撹拌翼における、最大長さを有する羽根の先端から、回転軸の中心線に対して垂線を引いたときのその長さである。
即ち、図11に示す混合装置1は、撹拌槽11と、該撹拌槽11内の中心部に垂設される回転軸12と、該回転軸12に配設される第1撹拌翼13aと、上記撹拌槽11の内壁に配設され且つ略回転軸方向に張り出した第1邪魔板14aと、上記第1撹拌翼13aの上方の上記回転軸12に配設される第2撹拌翼13bと、上記邪魔板14aの上方の上記撹拌槽11の内壁に配設され且つ略回転軸方向に張り出した第2邪魔板14bと、上記第1撹拌翼13bの上方の上記回転軸12に配設される第3撹拌翼13cとを備える。
上記関係(x3+y2≧r)とすることにより、上記2段型混合装置を用いた場合に比べ、撹拌混合による撹拌槽中の原料成分の混合がより効率的となる。
尚、上記距離x3は、上記第3撹拌翼における、最大長さを有する羽根の先端から、上記回転軸の中心までの最短距離であり、更に詳しくは、上記第3撹拌翼における、最大長さを有する羽根の先端から、回転軸の中心線に対して垂線を引いたときのその長さである。
本発明の混合方法は、上記本発明の混合装置を用い、液状成分と、他の成分とを撹拌混合することを特徴とする。即ち、混合原料として、液状成分(以下、成分[a]ともいう。)の1種以上と、他の成分(以下、成分[b]ともいう。)の1種以上とを用いて、混合物を得るものである。
使用する混合装置は、原料成分の種類、量等により選択され、また、撹拌翼及び邪魔板の種類、数、傾斜角、配設位置等も選択される。原料成分が多量である場合には、多段型混合装置を用いることが好ましい。
前者(単一物質)の場合、高分子(繰り返し単位を有する化合物)及びそれ以外の化合物のいずれでもよい。また、これらの組合せでもよい。
高分子(以下、「液状高分子」という。)としては、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル、ポリアルキレングリコールジアルキルエーテル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ジエン系(共)重合体及びその水素化物、珪素含有高分子化合物、ポリオレフィン、他のポリオール、ポリアミン、ポリイソシアネート等が挙げられる。尚、上記化合物は、一定又は不定の位置がハロゲン置換されたもの;一定又は不定の位置に、該化合物が有さない他の官能基(ヒドロキシル基、アミノ基、スルホン基、クロロスルホン基、エポキシ基、イソシアネート基、シリル基)を備えるものであってもよい。
また、液状高分子以外の化合物としては、上記範囲の粘度を有するアルコール、カルボン酸、エステル(多官能アクリレート、多官能メタクリレート等)、珪素含有化合物等が挙げられる。
上記の溶液又は分散液とする場合に用いられる有機溶媒としては、脂肪族、脂環族又は芳香族の炭化水素、アルコール、エステル、ケトン、アミン、エーテル等が挙げられる。
上記成分[a]として、単一物質と、組成物とを組み合わせて用いてもよい。
例えば、上記成分[a]が、高分子(液状、固体のいずれでもよい。)であり、混合物を機能性高分子組成物とするためには、目的に応じた添加剤等が成分[b]として用いられる。この添加剤としては、粘度調整剤、pH調整剤、消泡剤、防腐剤、帯電防止剤、可塑剤、酸化防止剤、光吸収剤、滑剤、充填剤等が挙げられる。これらの添加剤のなかには、固体のものもあれば、液体のものもある。
また、上記成分[a]が、多官能アクリレート、多官能メタクリレート等のエステル;反応性の珪素含有化合物等であり、混合物を硬化性樹脂組成物等とするためには、可塑剤、酸化防止剤、光吸収剤、滑剤、充填剤等の添加剤が成分[b]として用いられる。
また、上記成分[a]が、アルコールを含む場合には、酸化防止剤等の添加剤が成分[b]として用いられる。
本発明においては、上記成分[a]が全量投入された撹拌槽に、上記成分[b]を添加(連続添加、間欠添加又はランダム添加)しながら撹拌混合することが好ましい。
また、上記の成分[a]及び成分[b]の種類によっては、加熱又は冷却しながら混合してもよい。更に、撹拌槽の内部は、常圧であってよいし、減圧されていてもよい。減圧されている場合には、撹拌による気泡を消滅させることができるため、混合時間をより短縮することができる。また、撹拌槽の雰囲気は、目的に応じて選択されるが、空気中であってよいし、窒素ガス等の不活性ガス中であってもよい。
また、混合原料のうち、液状成分は、主成分がポリアクリル酸エステルであり、固形分濃度が60%、pHが1.5、25℃における粘度が100mPa・s(ブルックフィールド型粘度計による)のエマルションである。このエマルション10,000kg(体積約10m3)に対し、固形分濃度が100%、pHが6.5、25℃における粘度が190mPa・s(ブルックフィールド型粘度計による)、比重が0.91である消泡剤(商品名「ノプコ267A」、サンノプコ社製)5kg、固形分濃度が35%、pHが1.5、25℃における粘度が30mPa・s(ブルックフィールド型粘度計による)であるアルカリ可溶エマルション型増粘剤(商品名「B−500」、東亞合成社製)135kg、及び25%のアンモニア水75kgである。
本例における混合装置1は、上記撹拌槽11と、回転軸12と、この回転軸12の最下端(撹拌槽11の底部からの高さ300mm)に配設された、長さ1,650mm、幅250mm及び厚さ16mmの平板状平羽根(傾斜角+45度)が4枚、90度間隔で固定された傾斜型撹拌翼13aと、この撹拌翼13aの固定部上端から370mm上方に配設された、上記撹拌翼13aと同じ形状、長さ及び傾斜角を有する傾斜型撹拌翼13bと、撹拌槽11の内壁面に対して斜め(傾斜角−45度)に、撹拌槽11の底部から592mm上方の高さで、対向して180度間隔に2箇所配設された平板状邪魔板14とを備える(図7参照)。この平板状邪魔板14の大きさは、長さ1,050mm、幅200mm及び厚さ16mmの長径型邪魔板である。尚、撹拌翼13aを構成する平羽根の先端と、回転軸12との最短距離は1,650mmであり、邪魔板14の張出端部と、撹拌槽11の内壁との最短距離は1,050mmである。また、撹拌翼13a及び13bの各平羽根の傾斜角が+45度であり、撹拌槽内壁面に斜めに配設されている邪魔板14の傾斜角が−45度であるので、回転軸の回転により撹拌翼13a及び13bと邪魔板14とが最も接近した場合、平行の関係にある。従って、邪魔板14は、撹拌に伴う旋回流に対して上方への流れを形成する。
その後、アンモニア水の添加後、10分ごとに、図7に示す所定の6箇所P1〜P6(回転軸周辺の上層部、中央部及び下層部、並びに撹拌槽内壁近傍の上層部、中央部及び下層部)における混合液のpHをモニターしながら、6箇所全てにおいてpHが6.7となったところで撹拌を終了した。経過時間は50分であった。このとき、撹拌槽11内の上層部、中央部及び下層部における各混合液の粘度(25℃)をブルックフィールド型粘度計により測定し、最大値及び最小値を表1に示した。
次いで、撹拌槽11から回収した混合液の一部を採取し、ベーカー式アプリケーターにより、厚さ50μmのPETフィルム上に塗布して、厚さ100μmの塗膜を作製した。その後、縦150mm及び横300mmの面積範囲における泡の数を計測したところ、18個であった(表1参照)。
尚、表1の「混合条件」における撹拌翼及び邪魔板の欄の数字は、配設数を意味する。以下も同様である。
実験例1で用いた装置(図7)において、撹拌槽内壁面に斜めに配設する邪魔板14の傾斜角を、+45度とした以外は、実験例1と同様にして混合物を製造した。即ち、この邪魔板14は、撹拌翼13a及び13bに最も接近した場合、撹拌翼13a及び13bの各平羽根と垂直の関係にある。従って、邪魔板14は、撹拌に伴う旋回流に対して下方への流れを形成する。
所定の6箇所におけるpHが6.7となったところで撹拌を終了し、実験例1と同様にして粘度の最大値及び最小値並びに泡の数を得た(表1参照)。
本例における混合装置1は、上記撹拌槽11と、回転軸12と、この回転軸12の最下端(撹拌槽11の底部からの高さ300mm)に配設された、実験例1の撹拌翼13aと同じ形状、長さ及び傾斜角を有する撹拌翼13aと、この撹拌翼13aの固定部下端から535mm上方に配設された、上記撹拌翼13aと同じ撹拌翼13bと、この撹拌翼13bの固定部下端から更に525mm上方に配設された、上記撹拌翼13aと同じ撹拌翼13cと、撹拌槽11の内壁面に対して斜め(傾斜角−45度)に、撹拌槽11の底部から477mm上方の高さで、対向して180度間隔に2箇所配設された平板状邪魔板14a(長さ400mm、幅525mm及び厚さ16mmの短径型邪魔板)と、この邪魔板14aの固定部上端から180mm上方の高さであって、且つ、上記邪魔板14aの配設位置から90度ずらして、対向して180度間隔に2箇所配設された、上記邪魔板14aと同じ形状及び長さを有する邪魔板14bと、を備える(図9及び図10参照)。尚、図10の(i)は、図9におけるA−A切断面の断面図である。また、(ii)は、図9において2つの邪魔板14bが手前側及び奥側にあるため図示されておらず、これらの位置関係を表すB−B切断面の断面図である。
また、撹拌翼13aを構成する平羽根の先端と、回転軸12との最短距離は1,650mm、撹拌翼13bを構成する平羽根の先端と、回転軸12との最短距離は1,650mm、撹拌翼13cを構成する平羽根の先端と、回転軸12との最短距離は1,650mmであり、邪魔板14aの張出端部と、撹拌槽11の内壁との最短距離は400mm、邪魔板14bの張出端部と、撹拌槽11の内壁との最短距離は400mmである。更に、撹拌翼13a、13b及び13cの各平羽根の傾斜角が+45度であり、撹拌槽内壁面に斜めに配設されている邪魔板14a及び14bの傾斜角が−45度であるので、最も接近した場合、平行の位置関係にある。従って、邪魔板14a及び14bは、撹拌に伴う旋回流に対して上方への流れを形成する。
その後、アンモニア水の添加後、10分ごとに、図9に示す所定の6箇所P1〜P6(回転軸周辺の上層部、中央部及び下層部、並びに撹拌槽内壁近傍の上層部、中央部及び下層部)における混合液のpHをモニターしながら、6箇所全てにおいてpHが6.7となったところで撹拌を終了した。経過時間は40分であった。このとき、撹拌槽11内の上層部、中央部及び下層部における各混合液の粘度(25℃)をブルックフィールド型粘度計により測定し、最大値及び最小値を表2に示した。
次いで、撹拌槽11から混合液を回収し、実験例1と同様にして所定面積範囲における泡の数を計測し、その結果を表2に示した。
本例における混合装置1は、実験例3における邪魔板14a及び14bを、いずれも、実験例1における平板状邪魔板14(長さ1,050mm、幅200mm及び厚さ16mm、傾斜角−45度)とした装置である。
上記の混合装置1を用い、まず、撹拌槽11内に、エマルションの全量を仕込み、その後、消泡剤の全量を投入し、時計回りの回転数40rpmで10分間撹拌した。次いで、同じ回転数で撹拌しながら、増粘剤の全量を添加し、続いてアンモニア水を添加した。全ての混合原料が投入されたときの、静止液面高さは、計算上、撹拌槽11の底部から2,060mmであり、回転数40rpmで撹拌したとき、撹拌翼13a、13b及び13c並びに邪魔板14a及び14bは、液面より上側に露出することはなかった。
その後、アンモニア水の添加後、10分ごとに、所定の6箇所P1〜P6(回転軸周辺の上層部、中央部及び下層部、並びに撹拌槽内壁近傍の上層部、中央部及び下層部)における混合液のpHをモニターしながら、6箇所全てにおいてpHが6.7となったところで撹拌を終了した。経過時間は30分であった。このとき、撹拌槽11内の上層部、中央部及び下層部における各混合液の粘度(25℃)をブルックフィールド型粘度計により測定し、最大値及び最小値を表1に示した。
次いで、撹拌槽11から混合液を回収し、実験例1と同様にして所定面積範囲における泡の数を計測し、その結果を表2に示した。
実験例4で用いた混合装置1において、撹拌槽内壁面に斜めに配設する邪魔板14a及び14bの傾斜角を、+45度とした以外は、実験例1と同様にして混合物を製造した。各評価結果を表2に示した。
実験例4で用いた装置において、邪魔板を各段において2つずつ増やし、90度間隔に4箇所ずつとした以外は、実験例1と同様にして混合物を製造した。各評価結果を表2に示した。
実験例4の混合装置を用い、以下の要領で混合物を製造した。
撹拌槽11内に、エマルションの全量を仕込み、その後、撹拌槽11内部を減圧し、内圧を−600mmHgとした。次いで、圧力を保持したまま、消泡剤の全量を投入し、時計回りの回転数40rpmで10分間撹拌した。その後、内圧を大気圧とし、同じ回転数で撹拌しながら、増粘剤の全量を添加し、続いてアンモニア水を添加した。全ての混合原料が投入されたときの、静止液面高さは、計算上、撹拌槽11の底部から2,060mmであり、回転数40rpmで撹拌したとき、撹拌翼13a、13b及び13c並びに邪魔板14a及び14bは、液面より上側に露出することはなかった。
その後、実施例4と同様にして混合物を製造した。各評価結果を表2に示した。
本例における混合装置1は、実験例3における邪魔板14a及び14bの代わりに、回転軸方向への長さ260mm、幅2,700mm及び厚さ16mmの平板状邪魔板14の4枚を、鉛直に、撹拌槽11の底部から505mm上方に邪魔板14の下端が来るように90度間隔で固定した傾斜角を有さない邪魔板付き装置である(図14参照)。尚、撹拌翼13aを構成する平羽根の先端と、回転軸12との最短距離は1,650mmであり、邪魔板14の張出端部と、撹拌槽11の内壁との最短距離は260mmである。
その後、アンモニア水の添加後、10分ごとに、所定の6箇所P1〜P6(回転軸周辺の上層部、中央部及び下層部、並びに撹拌槽内壁近傍の上層部、中央部及び下層部)における混合液のpHをモニターしながら、6箇所全てにおいてpHが6.7となったところで撹拌を終了した。経過時間は40分であった。このとき、撹拌槽11内の上層部、中央部及び下層部における各混合液の粘度(25℃)をブルックフィールド型粘度計により測定したところ、最大値は上層部における13,650mPa・sであり、最小値は中央部における11,350mPa・sであった。
次いで、実験例1と同様にして泡の数を計測したところ、34個であった。
実験例3における混合装置において、邪魔板14a及び14bを除去した混合装置1(図15参照)を用いた以外は、実験例3と同様にして、所定の6箇所におけるpHが6.7となったところで撹拌を終了し、混合物を製造した。各評価結果を表2に示した。
実験例9における混合装置1を用い、撹拌翼の回転数を60rpmとした以外は、実験例3と同様にして、所定の6箇所におけるpHが6.7となったところで撹拌を終了し、混合物を製造した。各評価結果を表2に示した。
実験例9は、邪魔板が配設されていない混合装置を用いた例であり、撹拌槽内の全体にわたって、pHは一定であっても、部分的に粘度が異なっており、粘度の最大値と最小値との差が2,650mPa・sと大きく、不均一であることが分かる。また、泡の数が35個と多かった。
実験例10は、実験例9よりも回転数を上げた例であるが、粘度の最大値と最小値との差が1,110mPa・sと半減したが、泡の数が増加した。
実験例8は、傾斜角を有さない邪魔板を配設した混合装置を用いた例であり、混合原料の停滞部分(特に、旋回流に対して邪魔板14の裏側)が発生したためか、粘度の最大値と最小値との差が2,300mPa・sと大きく、泡数も34個と多かった。
実験例1及び2は、回転する2つの撹拌翼の間に邪魔板が配設された混合装置を用いた例であり、粘度の最大値と最小値との差が、それぞれ、1,000mPa・s及び1,050mPa・sであり、また、泡の数が、それぞれ、18個及び21個と良化した。
実験例3は、3つの撹拌翼と、各撹拌翼の間の2つの邪魔板とを備える混合装置において、回転軸方向への長さが短い邪魔板を用いた例であり、粘度の最大値と最小値との差が900mPa・sと更に良化したが、泡の数が20を超えた。
実験例4〜6は、3つの撹拌翼と、各撹拌翼の間の2つの邪魔板とを備える混合装置において、回転軸方向への長さが長い邪魔板を用いた例であり、pHが一定となるまでの時間が30分と短縮化するだけでなく、混合原料の循環効率が十分であり、粘度差が一層小さくなった。また、実験例7は、撹拌混合の初期において、量的に多いエマルションを減圧下で撹拌したことから、十分な脱気雰囲気とすることができ、更に粘度が均一な混合物を得ることができた。
特に、液状成分が高分子を含む場合には、塗料、粘着剤、接着剤、インキ、ポッティング剤、シーリング剤、化粧品、硬化性組成物、添加剤等の機能性高分子組成物を効率よく製造することができる。従って、温度、雰囲気等により、分解、変質等のおそれのある成分を用いる等の場合には、短時間で均一な混合物を得ることができ、有用である。
また、塗料、粘着剤等は、気泡が存在すると、塗工後、膨れや破裂等による欠陥が発生することがあるため、泡の混入を抑制することができる本発明の混合装置は、極めて有用である。
11;撹拌槽
111;撹拌槽の内壁面
12;回転軸
13及び13a;第1撹拌翼
13b;第2撹拌翼
13c;第3撹拌翼
131;羽根
14及び14a;第1邪魔板
14b;第2邪魔板
14d;他の邪魔板
141;邪魔板の回転軸側端面
2;液面
3;鉛直線。
Claims (16)
- 撹拌槽と、該攪拌槽内の中心部に垂設される回転軸と、該回転軸に配設される第1攪拌翼と、上記撹拌槽の内壁に配設され且つ略回転軸方向に張り出した第1邪魔板とを備えることを特徴とする混合装置。
- 上記第1撹拌翼の翼端から上記回転軸の中心までの最短距離と、上記第1邪魔板の張出端部から上記撹拌槽の内壁までの最短距離との和が、上記撹拌槽の内径の半分長さ以上である請求項1に記載の混合装置。
- 上記第1撹拌翼の翼端における高さが、上記第1邪魔板の張出端部における高さと異なる請求項1又は2に記載の混合装置。
- 上記第1邪魔板の張出端部が、上記第1撹拌翼の翼端より高い位置にある請求項3に記載の混合装置。
- 更に、上記第1撹拌翼の上方の上記回転軸に配設される第2撹拌翼を備え、該第2撹拌翼の翼端から上記回転軸の中心までの最短距離と、上記第1邪魔板の張出端部から上記撹拌槽の内壁までの最短距離との和が、上記撹拌槽の内径の半分長さ以上である請求項4に記載の混合装置。
- 更に、上記撹拌槽の内壁の、上記第2撹拌翼の配設位置より高い位置に配設され且つ略回転軸方向に張り出した第2邪魔板と、上記第2撹拌翼の上方の上記回転軸に配設される第3撹拌翼とを備え、上記第3撹拌翼の翼端から上記回転軸の中心までの最短距離と、上記第2邪魔板の張出端部から上記撹拌槽の内壁までの最短距離との和が、上記撹拌槽の内径の半分長さ以上である請求項5に記載の混合装置。
- 上記第1攪拌翼、上記第2攪拌翼及び上記第3攪拌翼の少なくとも1つが傾斜型撹拌翼である請求項1乃至6のいずれかに記載の混合装置。
- 上記傾斜型撹拌翼を構成する翼を、該翼の上端部及び下端部が、鉛直な仮想面上にともに存在する状態から、該上端部を上記傾斜型撹拌翼の回転方向に向かって前方に移動させ、該下端部を上記傾斜型撹拌翼の回転方向と逆方向に向かって後方に移動させるように傾斜させて、傾斜角が、鉛直線に対して、0度を超えて80度以下の範囲にある請求項7に記載の混合装置。
- 上記第1邪魔板及び上記第2邪魔板の少なくとも1つが、上記撹拌槽の内壁に斜めに配設されている請求項1乃至8のいずれかに記載の混合装置。
- 上記第1邪魔板及び上記第2邪魔板の少なくとも1つが、鉛直線に対して、10〜75度の範囲の角度に傾斜している請求項9に記載の混合装置。
- 混合原料が、液状高分子、高分子の溶液、及び高分子の分散液から選ばれた少なくとも1種の液状成分を含む請求項1乃至10のいずれかに記載の混合装置。
- 請求項1乃至11のいずれかに記載の混合装置を用い、液状成分と、他の成分とを撹拌混合することを特徴とする混合方法。
- 上記液状成分が全量投入された撹拌槽に、上記他の成分を添加しながら撹拌混合する請求項12に記載の混合方法。
- 上記撹拌槽が減圧されている請求項12又は13に記載の混合方法。
- 上記液状成分が、液状高分子、高分子の溶液、及び高分子の分散液から選ばれた少なくとも1種である請求項12乃至14のいずれかに記載の混合方法。
- 上記他の成分が、粘度調整剤、pH調整剤、消泡剤、防腐剤、帯電防止剤、可塑剤、酸化防止剤、光吸収剤、滑剤、充填剤、有機溶剤及び水から選ばれた少なくとも1種である請求項12乃至15のいずれかに記載の混合方法。
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