JP2010000478A - メディア撹拌型湿式分散機 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心式のセパレータを備え、高い処理性能が得られると共に異常摩耗を生じることのないメディア撹拌型湿式分散機を提供する。
【解決手段】処理物の供給口２１を備える竪型円筒状の分散タンク内２０に、底部２２を挿通して回転自在に設けられる撹拌回転軸３０と、筒状に配列された撹拌ブレード４３を備え撹拌回転軸３０に固定される撹拌ロータ４０と、頂部２３を挿通して回転自在に設けられる中空の分離回転軸５０と、筒状に配列された分離ブレード６３を備え分離回転軸５０に固定される分離ロータ６０が設けられ、分離回転軸５０の中空部５１が分離ロータ６０の内側に連通して処理物の排出口５２を形成すると共に、供給口２１が頂部２３に設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明はメディア撹拌型湿式分散機に関し、特に、遠心式のセパレータを備えるメディア撹拌型湿式分散機に関する。

メディア撹拌型湿式分散機は、インク、塗料、セラミック、金属、無機物、有機物、磁性体、顔料、医薬品等の分野において、粉砕処理及び分散処理に広く用いられている。処理後の粒子径は１μｍ以下を要求されることが多く、最近では１００ｎｍ以下を要求されることも少なくない。

処理後の粒子径を小さくするためには、メディア撹拌型湿式分散機で使用するメディアの直径を小さくする必要がある。処理物の粒子径を１μｍ以下とするためには、メディア径を０．２ｍｍ以下とすることが必要とされ、０．１ｍｍ未満のメディアも使用されている。

メディアの直径を小さくすることに伴って、メディア撹拌型湿式分散機の中で処理物とメディアとを分離するセパレータも変化することとなった。すなわち、従来用いられていたギャップタイプやスクリーンタイプ等の篩式のセパレータに代わって、遠心式のセパレータが用いられるようになった。例えば、特許文献１には、遠心式のセパレータを用いたメディア撹拌型湿式分散機の一例が記載されている。

図５に示すように、特許文献１に記載されたメディア撹拌型湿式分散機１１０は、処理液の供給口１２１を備える竪型円筒状の分散タンク１２０内に、分散タンク１２０の頂部を挿通して回転自在に設けられる中空の回転軸１５０を備えている。そして、回転軸１５０には、筒状に配列された撹拌ブレード１４３を備える撹拌ロータ１４０及び筒状に配列された分離ブレード１６３を備える分離ロータ１６０が固定されている。そして、回転軸１５０の中空部１５１が分離ロータ１６０の内側に連通して排出口を形成している。

供給口１２１から導入された処理液は、分散タンク１２０内において撹拌ロータ１４０の回転によってメディアと共に激しく撹拌され、粉砕処理及び分散処理を受け、その後、遠心セパレータとして作用する分離ロータ１６０を通過して排出される。すなわち、処理液は、分離ブレード１６３の外側から内側に流入し、回転軸１５０の中空部１５１から排出されることになる。このとき、分離ロータ１６０の回転によって遠心力を受けるので、メディア及び粒径の大きい粒子は分離ブレード１６３を通過することができず、粒径の小さい粒子を含む処理液のみが排出されることになる。

処理液及びメディアは、分散タンク１２０内全体において均一な混合状態となることが好ましい。このため、撹拌ロータ１４０の回転により発生する遠心力を利用して循環流を形成することが好ましい。そして、分散タンク１２０内全体が完全混合状態となることが好ましい。撹拌ブレード１４３の下部周辺においては、撹拌ブレード１４３の間を外側に向かって流れ、分散タンク１２０の底部を内側に向かって流れるような強い循環流を容易に形成することができる。

しかしながら、撹拌ブレード１４３の上部周辺においては、撹拌ロータ１４０の保持部１４１があるために循環流路を形成することが困難である。保持部１４１に開口を設けることによって循環流を形成することは可能であるが、下部周辺と比較して弱い循環流となる。供給口１２１から導入される処理液はメディアを含まないので、弱い循環流に処理液が合流するとメディアの分布が不均一となって濃淡を生じることになる。この結果、粉砕処理及び分散処理が不安定となって性能の低下を生じたり、分散タンク１２０又は撹拌ロータ１４０に異常摩耗を生じたりすることがある。

分散タンク１２０内において、圧力分布は、撹拌ロータ１４０の外側で高圧力となり、撹拌ロータ１４０の内側で低圧力となる。粉砕処理及び分散処理は、主に高圧力側で行われると考えられ、高圧力側でメディアの不均一を起こさないことが重要であると考えられる。そして、保持部１４１の上側は、処理液の導入により開口の有無に拘らず高圧力側になると共に不十分な循環流となるので、処理液の流入によりメディアの濃淡を生じることとなり、性能の低下や異常摩耗をもたらすと考えられる。
特開２００６−２４７５５７号公報

そこで、本発明の目的とするところは、遠心式のセパレータを備えたメディア撹拌型湿式分散機であって、分散タンク内の全体に循環流を形成すると共に、導入された処理液が循環流と低圧力側で滑らかに合流することにより、メディアの濃淡を生じないメディア撹拌型湿式分散機を提供することである。そして、高い処理性能が得られると共に、異常摩耗を生じることのないメディア撹拌型湿式分散機を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係るメディア撹拌型湿式分散機は、処理物の供給口を頂部に備える竪型円筒状の分散タンク内に、前記分散タンクの底部を挿通して回転自在に設けられる撹拌回転軸と、円板状の撹拌保持部の上側に撹拌ブレードが筒状に配列され、前記撹拌回転軸により回転される撹拌ロータと、前記分散タンクの頂部を挿通して回転自在に設けられる中空の分離回転軸と、前記撹拌ブレードの内側に位置し、２枚の円板状の分離保持部の間に分離ブレードが筒状に配列され、前記分離回転軸により回転される分離ロータを有し、前記分離回転軸の中空部が前記分離ロータの内側に連通して処理物の排出口を形成している手段を採用している。

また、本発明の請求項２に係るメディア撹拌型湿式分散機は、処理物の供給口を頂部に備える竪型円筒状の分散タンク内に、前記分散タンクの頂部を挿通して回転自在に設けられる中空の回転軸と、円板状の撹拌保持部の上側に撹拌ブレードが筒状に配列され、前記回転軸により回転される撹拌ロータと、前記撹拌ブレードの内側に位置し、円板状の分離保持部と前記撹拌保持部との間に分離ブレードが筒状に配列され、前記回転軸により回転される分離ロータを有し、前記回転軸の中空部が前記分離ロータの内側に連通して処理物の排出口を形成している手段を採用している。

また、本発明の請求項３に係るメディア撹拌型湿式分散機は、請求項１又は２に記載のメディア撹拌型湿式分散機において、前記撹拌保持部が、前記撹拌ブレードの内周面よりも内側に複数の開口を備えている手段を採用している。また、本発明の請求項４に係るメディア撹拌型湿式分散機は、請求項１乃至３の何れかに記載のメディア撹拌型湿式分散機において、前記供給口が、前記撹拌ブレードの内周面よりも内側に設けられている手段を採用している。また、本発明の請求項５に係るメディア撹拌型湿式分散機は、請求項１乃至４の何れかに記載のメディア撹拌型湿式分散機において、前記分離ブレードの上端が、前記撹拌ブレードの上端よりも下に位置する手段を採用している。

本発明のメディア撹拌型湿式分散機は、上記の手段を採用したことにより、高い処理性能が得られると共に分散タンクや撹拌ロータの異常摩耗を生じないメディア撹拌型湿式分散機を提供することができる。すなわち、導入された処理液は、撹拌ロータの保持部に邪魔されることなく直ちに撹拌ロータの内側に到達することができるので、低圧力となる撹拌ロータの内側で強い循環流と滑らかに合流することになる。したがって、メディアの均一な分布が維持されることになり、メディアの濃淡を生じることがなくなる。そして、分散タンク全体を理想的な完全混合状態とすることができる。

本発明の具体的な実施の形態について、添付図を参照して説明する。
図１及び図２には、本発明の第１の実施の形態が示されている。本発明のメディア撹拌型湿式分散機１０は、処理物の供給口２１を頂部２３に備える竪型円筒状の分散タンク２０内に、分散タンク２０の底部２２を挿通して回転自在に設けられる撹拌回転軸３０と、円板状の撹拌保持部４１の上側に撹拌ブレード４３が筒状に配列され、前記撹拌回転軸３０により回転される撹拌ロータ４０が設けられている。撹拌回転軸３０は、軸受３５によって支持され、シール材３６により軸封されている。

また、分散タンク２０内には、分散タンク２０の頂部２３を挿通して回転自在に設けられる中空の分離回転軸５０と、撹拌ブレード４３の内側に位置し、２枚の円板状の分離保持部６１の間に分離ブレード６３が筒状に配列され、分離回転軸５０により回転される分離ロータ６０が設けられている。そして、分離回転軸５０の中空部５１が分離ロータ６０の内側に連通して処理物の排出口５２を形成している。分離回転軸５０は、軸受５５によって支持され、シール材５６により軸封されている。

供給口２１から導入された処理液は、分散タンク２０内において撹拌ロータ４０の回転によってメディアと共に激しく撹拌され、粉砕処理及び分散処理を受ける。特に、撹拌ブレード４３の外周部及び撹拌保持部４１の下側において、処理物及びメディアは強力な剪断作用を受けることになる。また、撹拌ロータ４０の回転は、処理液及びメディアに対して遠心力を付与し、各撹拌ブレード４３の間を内側から外側に向かう流れを発生する。そして、図３に示すように、撹拌ブレード４３の上方端部周辺で反転して撹拌ブレード４３の内側に戻る強い循環流Ｘを形成する。

撹拌ロータ４０の撹拌保持部４１は、図１に示すように、撹拌ブレード４３の内周面よりも内側に、上下を連通する複数の開口４４を備えていることが好ましい。この場合、図３に示すように、各撹拌ブレード４３の間を内側から外側に向かう流れの一部は、撹拌ブレード４３の下方端部周辺で反転し、開口４４を経由して撹拌ブレード４３の内側に戻る循環流Ｙを形成する。開口４４を大きく形成することにより、或いは撹拌保持部４１の下部に撹拌用突起を形成して循環流を促進することにより、循環流Ｙを強い循環流とすることができる。循環流Ｘ及び循環流Ｙにより、分散タンク２０内を完全混合状態とすることができる。

撹拌ブレード４３は、処理物及びメディアの滑らかな循環流を形成すると共に、異常摩耗を発生しない構造とする。このため、図２に示すように、処理物及びメディアの流路を形成している各撹拌ブレード４３の隣り合う面は、互いに平行な面であることが好ましい。また、この流路を内側から外側に向かう方向が、回転方向に対して後退する方向に傾斜していることが好ましい。そして、撹拌ロータ４０の回転周速度は、毎秒８ｍ以上であることが好ましい。

分離ロータ６０は、遠心式のセパレータを形成するものであって、排出される処理物に対して遠心力を付与して、メディア及び粗大粒子の流出を阻止することができる。分離ブレード６３の構造は、板状等の単純な構造とすることが好ましく、その内側から外側に向かう方向が、回転方向に対して後退する方向に傾斜していることが好ましい。また、分離ロータ６０の回転周速度は、撹拌ロータ４０以上の速度とすることが好ましく、毎秒１０ｍ以上であることが好ましい。

分離ブレード６３と撹拌ブレード４３との高さ関係は、分離ブレード６３全体が、撹拌ブレード４３が配列された筒状の中に位置することが好ましい。すなわち、分離ブレード６３の下端が、撹拌ブレード４３の下端よりも上に位置することが好ましく、分離ブレード６３の上端が、撹拌ブレード４３の上端よりも下に位置することが好ましい。このようにすることにより、分散タンク２０内に形成される循環流Ｘ及び循環流Ｙを滑らかな流れとすることができる。

本発明のメディア撹拌型湿式分散機１０は、処理物の供給口２１を分散タンク２０の頂部２３に設けることを特徴としている。図３に示すように、分散タンク２０の上部では、強い循環流Ｘが撹拌ブレード４３の外側から内側に向かって流れている。そして、供給口２１からの処理液流Ｚは、この内側に向かう流れと合流することになる。また、合流する位置は、循環流Ｘの圧力が低い箇所ほど好ましいので、供給口２１の位置は、撹拌ブレード４３の内周面よりも内側とすることが好ましい。

図１において、処理液は、分離回転軸５０の外周に沿って分散タンク２０内に流入し、上側の分離保持部６１の上面に沿って流動し、撹拌ブレード４３の内周面よりも内側で循環流Ｘと合流するようになっている。導入された処理液は、低圧力となる撹拌ロータの内側で強い循環流Ｘと滑らかに合流することになるので、メディアの均一性が保持されて、メディアの濃淡を生じることがない。

図４には、本発明の第２の実施の形態が示されている。本発明のメディア撹拌型湿式分散機１１は、処理物の供給口２１を頂部２３に備える竪型円筒状の分散タンク２０内に、分散タンク２０の頂部２３を挿通して回転自在に設けられる中空の回転軸５８が設けられている。そして、円板状の撹拌保持部４１の上側に撹拌ブレード４３が筒状に配列され、回転軸５８により回転される撹拌ロータ４０を有している。また、撹拌ブレード４３の内側に位置し、円板状の分離保持部６１と撹拌保持部４１との間に分離ブレード６３が筒状に配列され、回転軸５８により回転される分離ロータ６０を有している。

そして、図１のメディア撹拌型湿式分散機１０と同様に、回転軸５８の中空部５１が、分離ロータ６０の内側に連通して処理物の排出口５２を形成している。また、同様に、回転軸５８は、軸受５５によって支持され、シール材５６により軸封されている。そして、撹拌ロータ４０の撹拌保持部４１は、図４に示すように、撹拌ブレード４３の内周面よりも内側に、上下を連通する複数の開口４４を備えていることが好ましい。

供給口２１から導入された処理液は、分散タンク２０内において撹拌ロータ４０の回転によってメディアと共に激しく撹拌され、粉砕処理及び分散処理を受ける。特に、撹拌ブレード４３の外周部及び撹拌保持部４１の下側において、処理物及びメディアは強力な剪断作用を受けることになる。また、撹拌ロータ４０の回転は、処理液及びメディアに対して遠心力を付与し、各撹拌ブレード４３の間を内側から外側に向かう流れを発生する。

この流れは、図３とほぼ同様に、撹拌ブレード４３の上方端部周辺で反転して撹拌ブレード４３の内側に戻る強い循環流Ｘを形成する。また、撹拌ブレード４３の下方端部周辺で反転し、開口４４を経由して撹拌ブレード４３の内側に戻る循環流Ｙを形成する。開口４４を大きく形成することにより、或いは撹拌保持部４１の下部に撹拌用突起を形成して循環流を促進することにより、循環流Ｙを強い循環流とすることができる。循環流Ｘ及び循環流Ｙにより、分散タンク２０内を完全混合状態とすることができる。

撹拌ブレード４３及び分離ブレード６３の形状に関しては、メディア撹拌型湿式分散機１０と同様に、図２に示す形状とすることが好ましい。分離ブレード６３と撹拌ブレード４３との高さ関係も同様に、分離ブレード６３の上端が、撹拌ブレード４３の上端よりも下に位置することが好ましい。このようにすることにより、分散タンク２０内に形成される循環流Ｘ及び循環流Ｙを滑らかな流れとすることができる。

メディア撹拌型湿式分散機１０と同様に、処理物の供給口２１は、分散タンク２０の頂部２３に設けられ、撹拌ブレード４３の内周面よりも内側とすることが好ましい。供給口２１からの処理液は、撹拌ブレード４３の上方端部周辺に形成される強い循環流Ｘが低圧力となる撹拌ロータの内側で滑らかに合流することになるので、メディアの均一性が保持されて、メディアの濃淡を生じることがない。

この第２の実施例は、図５に示した従来のメディア撹拌型湿式分散機を、上下逆にしたものに類似している。しかしながら、メディア撹拌型湿式分散機１１０を単純に上下逆とした場合には、供給口１２１が分散タンク１２０の底部に位置することになる。また、回転軸１５０も分散タンク１２０の底部を挿通したものとなる。供給口１２１が分散タンクの底部に位置すると、回転軸が停止しているときに、分散タンク内のメディアが処理物の供給ラインに流入することになり、様々なトラブルを生じ易くなるので好ましくない。

また、回転軸が分散タンクの底部を挿通して取り付けられた場合には、メディアが分離ロータの内側に入り易くなり、特に処理の開始時において、処理液と共にメディアが流出するという非常に好ましくない状態を引き起こすことになる。同様の現象は、分散タンクを横型として、水平な回転軸を設けた場合も同様である。したがって、本発明のメディア撹拌型湿式分散機は、これらの類似のメディア撹拌型湿式分散機とは全く異なる作用効果を備えるものである。

本発明のメディア撹拌型湿式分散機の第１の実施形態を示す概略縦断面図である。 図１のＡ−Ａ断面を示す概略横断面図である。 分散タンク内の循環流及び処理液流を示す説明図である。 本発明のメディア撹拌型湿式分散機の第２の実施形態を示す概略縦断面図である。 従来のメディア撹拌型湿式分散機を示す概略縦断面図である。

符号の説明

１０、１１、１１０ メディア撹拌型湿式分散機
２０、１２０ 分散タンク
２１、１２１ 供給口
２２ 底部
２３ 頂部
３０ 撹拌回転軸
３５、５５ 軸受
３６、５６ シール材
４０、１４０ 撹拌ロータ
４１ 撹拌保持部
４３、１４３ 撹拌ブレード
４４ 開口
５０ 分離回転軸
５１、１５１ 中空部
５２ 排出口
５８、１５０ 回転軸
６０、１６０ 分離ロータ
６１ 分離保持部
６３、１６３ 分離ブレード
１４１ 保持部

Claims (5)

1. 処理物の供給口を頂部に備える竪型円筒状の分散タンク内に、
   前記分散タンクの底部を挿通して回転自在に設けられる撹拌回転軸と、
   円板状の撹拌保持部の上側に撹拌ブレードが筒状に配列され、前記撹拌回転軸により回転される撹拌ロータと、
   前記分散タンクの頂部を挿通して回転自在に設けられる中空の分離回転軸と、
   前記撹拌ブレードの内側に位置し、２枚の円板状の分離保持部の間に分離ブレードが筒状に配列され、前記分離回転軸により回転される分離ロータを有し、
   前記分離回転軸の中空部が前記分離ロータの内側に連通して処理物の排出口を形成していることを特徴とするメディア撹拌型湿式分散機。
2. 処理物の供給口を頂部に備える竪型円筒状の分散タンク内に、
   前記分散タンクの頂部を挿通して回転自在に設けられる中空の回転軸と、
   円板状の撹拌保持部の上側に撹拌ブレードが筒状に配列され、前記回転軸により回転される撹拌ロータと、
   前記撹拌ブレードの内側に位置し、円板状の分離保持部と前記撹拌保持部との間に分離ブレードが筒状に配列され、前記回転軸により回転される分離ロータを有し、
   前記回転軸の中空部が前記分離ロータの内側に連通して処理物の排出口を形成していることを特徴とするメディア撹拌型湿式分散機。
3. 前記撹拌保持部が、前記撹拌ブレードの内周面よりも内側に複数の開口を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のメディア撹拌型湿式分散機。
4. 前記供給口が、前記撹拌ブレードの内周面よりも内側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のメディア撹拌型湿式分散機。
5. 前記分離ブレードの上端が、前記撹拌ブレードの上端よりも下に位置することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のメディア撹拌型湿式分散機。

Images