JP2010167356A - スクリーンセパレータおよびそれを用いたビーズミル - Google Patents

Abstract

【課題】
大きな開孔率と低コストを兼ね備えたスクリーンセパレータ、およびそれを用いたビーズミルを提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明によるスクリーンセパレータは、粉砕メディアとしてビーズを用いるビーズミルに使用され、処理済みの原料スラリからビーズを分離するためのスクリーンセパレータのスクリーンを連続気孔構造の発泡金属板で形成したことを特徴とするものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ビーズミル用スクリーンセパレータおよびそれを用いたビーズミルに関する。

ビーズミルは、ナノ粒子の分散に最適であるが、分散媒体であるビーズとして、その粒径が０．１ｍｍ以下のものを使用するため、ウエッジワイヤ式のスクリーンでは、加工精度と開口率が極端に小さくなり、スクリーンの役割を果たせない。

このため、ノンスクリーンタイプの遠心式セパレータが提案され、また実際に使用されているが、ビーズミル起動時のビーズの流出が問題になっている（運転中も多少の流出がある）。

そこで、特開２００６−３３４５１３号公報おいては、ビーズの流出が無というスクリーンの利点を活かしつつ開口率を上げるため、スクリーンとしてノッチワイヤ式のスクリーンを用いたスクリーンセパレータが提案された。このノッチワイヤ式のスクリーンを用いれば、ウエッジワイヤ式のスクリーンを用いたものよりある程度開口率を上げることが出来るが、それでもスリット幅７５μｍで高々１０％程度である。

また、ノッチワイヤ式のスクリーンの場合も、ウエッジワイヤ式のスクリーンの場合と同様、極めて高い加工精度が必要であり、コストが大きく掛かるという問題がある。

そこで、本発明は、大きな開孔率と低コストを兼ね備えたスクリーンセパレータ、およびそれを用いたビーズミルを提供することを目的とする。

（１）粉砕メディアとしてビーズを用いるビーズミルに使用され、処理済みの原料スラリからビーズを分離するためのスクリーンセパレータのスクリーンを連続気孔構造の発泡金属板で形成したことを特徴とするスクリーンセパレータ。
（２）前記発泡金属板が、周囲壁に複数の開口が形成された筒状体で形成された台座の周囲に巻き付け、固定されている上記（１）に記載のスクリーンセパレータ。
（３）前記発泡金属板の台座への固定は、抵抗溶接、ヤグレーザー溶接、またはロウ付けによる上記（２）に記載のスクリーンセパレータ。
（４）前記発泡金属板を形成する材料が、金属Ｎｉ、金属Ｔｉ、ステンレススチール、Ｔｉ合金，Ｎｉ合金およびＣｏ合金の群から選ばれたものである上記（１）〜（３）のいずれかに記載のスクリーンセパレータ。
（５）前記発泡金属板にニッケル化学メッキを施した上記（１）〜（４）のいずれかに記載のスクリーンセパレータ。
（６）前記ステンレススチール製発泡金属板に窒化処理を施した上記（４）に記載のスクリーンセパレータ。
（７）前記発泡金属板の空隙率が、呼び孔径５０μｍで、８７％以上である上記（１）〜（６）のいずれかに記載のスクリーンセパレータ。
（８）前記発泡金属板の孔の呼び孔径が０．０８ｍｍ以下である上記（１）〜（７）のいずれかに記載のスクリーンセパレータ。
（９）前記発泡金属板の厚さが０．２〜１．２ｍｍである上記（１）〜（８）のいずれかに記載のスクリーンセパレータ。
（１０）上記（１）〜（９）のいずれかに記載のスクリーンセパレータを用いたビーズミル。
（１１）用いるビーズの直径が０．２ｍｍ以下である上記（１０）のビーズミル。

本発明のスクリーンセパレータは、上記したようにスクリーンとして発泡金属板を用いているので、簡単な構造で、０．２ｍｍ以下の直径のビーズを精度良く分離でき、しかもウエッジワイヤ式のスクリーンやノッチワイヤ式のスクリーンに比べて極めて安価である。さらには、空隙率が呼び孔径５０μｍで、８７％を超えることから開孔率も大きく、スムーズに原料スラリーの回収を行うことが出来る。

本発明の一実施形態によるスクリーンセパレータを組み込んだビーズミルの縦断面図である。 図１のスクリーンセパレータに用いられる台座を示す斜視図である。 図２の台座にスクリーンである発泡金属板を巻き付け、固定した状態を示す斜視図である。 ビーズミルの変形例を示す縦断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態によるスクリーンセパレータを組み込んだビーズミルについて説明する。

図１、本発明の第一の実施形態のビーズミルを示す縦断面図である。図に示すように、ビーズミル１は、円筒状の容器２を備えており、該容器２の両端には蓋部材３及び底部材４が液蜜に取り付けられている。容器２の内部には、軸方向に延びるように回転自在な撹拌部材６が配置され、該撹拌部材６と容器２の内面との間に空間すなわち粉砕室５が形成されている。この粉砕室５にはガラスビーズやセラミックビーズのような粉砕媒体が充填される。粉砕媒体は、ナノメートルサイズの粉砕のために２０〜２００μｍの直径である。

撹拌部材６には、軸方向及び周方向に間隔をもって放射状に外向きに突出するように複数の棒状の撹拌手段７が固定されている。撹拌手段７は、棒状の代わりに円盤状としてもよく、円盤状の場合には、撹拌手段７は、複数個が軸方向に間隔をもって撹拌部材６に固定される。

容器２の蓋部材３に隣接する軸方向一端部付近には、スラリ−入口管１１が固定されてスラリ−入口を構成する。撹拌部材６は、蓋部材３を貫通して容器２の外部に延びる軸部分を有し、この軸部分が支持部材８により容器２に対し回転自在であるが軸方向には移動しないように支持されている。撹拌部材６を回転駆動するための駆動装置は、図示しない電動モータその他適当な原動機である。撹拌部材６の上述した軸部分にはプーリー１０が取り付けられ、該プーリー１０が、伝動ベルト９により原動機の出力軸に設けたプーリー（図示せず）に連結されている。この連結により、撹拌部材６が電動モータ等の原動機により回転駆動される。

撹拌部材６は、容器２のスラリ−入口管１１から遠い側の端部が符号１５で示すように開口したコップ型の中空形状であり、撹拌部材６は、その中空部１２に対応する壁部分にスリット１６が形成されている。撹拌部材６の端部における上述の開口１５は粉砕媒体循環用入口を構成し、スリット１６は粉砕媒体循環用戻り通路１７を構成する。

撹拌部材６の中空部１２には、撹拌部材６を貫通して該中空部１２内に延びるスラリ−出口管１８が配置される。スラリ−出口管１８の端部は撹拌部材６の中空部１２内に位置してスラリ−出口１３を構成する。スラリ−出口管１８は、スラリ−出口１３に連通し、撹拌部材６を軸方向に通るスラリ−出口通路を構成する。
撹拌部材６の中空部１２には、スクリーンセパレータ１４がスラリ−出口１３を囲むように配置される。このスクリーンセパレータ１４は、撹拌部材６に固定され、該撹拌部材６とともに回転する。

作動に際しては、撹拌部材６を連続的に回転駆動しながら、粉砕すべき固形物を含むスラリ−、例えば炭酸カルシウムスラリ−がスラリ−ポンプ（図示せず）により所定の流量でスラリ−入口管１１から連続的に導入される。媒体攪拌型粉砕装置の作動は周知であるので、詳細な説明は省略する。

粉砕室５のスラリ−入口管１１から遠い側の端部近傍においては、スラリ−と粉砕媒体は、矢印２０で示すように、撹拌部材６の端部の開口１５により形成される粉砕媒体循環用入口から撹拌部材６の中空部１２内に入り、スラリ−は、スクリーンセパレータ１４を通り、スラリ−出口１３からスラリ−出口管１８内を通って取り出される。粉砕媒体は、スクリーンセパレータ１４の回転に伴う遠心力の作用により半径方向外向きに付勢されるため、スクリーンセパレータ１４から離れてスリット１６により形成される粉砕媒体循環用出口１７を通って粉砕室５に戻される。したがって、粉砕媒体が微小直径の場合に、粉砕媒体がスクリーンセパレータ１４を目詰まりさせる恐れはなくなる。その結果、スクリーンの異常磨耗が防止され、異常発熱の問題も生じない。

次に、図２および３を参照して、本発明の実施の形態によるスクリーンセパレータ１４の構造について説明する。

スクリーンセパレータ１４は、図２に示したような、周囲壁に複数の開口３０ａが形成された筒状体で形成された台座３０を備えている。この台座３０は、ビーズミルに取り付けられるとき、その２つの開放端は、適当な部材により、液密に閉じられる。そして、この台座３０の周囲には、図３に示されているように、スクリーン３２が巻き付け、固定されている。このスクリーン３２は、連続気孔構造の発泡金属板で形成されている。この発泡金属板は、厚さが０．２〜１．２ｍｍ（薄いものを用いる場合には、重ねたトータルの厚さ）、好ましくは０．４〜１．１ｍｍで、スラリー発泡法、インベストメント法、中空金属焼結法、燃焼合成発泡法等で作成することが出来る。

前記発泡金属板の台座への固定は、抵抗溶接、ヤグレーザー溶接、またはロウ付けによることが好ましい。

前記発泡金属板を形成する材料は、金属Ｎｉ、金属Ｔｉ、ステンレススチール、Ｔｉ合金，Ｎｉ合金およびＣｏ合金の群から選ばれたものであることが好ましいが、他の金属、合金、金属間化合物も原料の種類に応じて用いることが出来る。

前記発泡金属板には、ニッケル化学メッキを施したり、窒化処理を施すことが好ましい。ニッケル化学メッキは、スクリーンの表面平滑化や耐摩耗性向上のためであり、窒化処理は、耐摩耗性向上のためである。

前記発泡金属板の空隙率は、呼び孔径５０μｍで、８７％以上であることが好ましい。従って、原料スラリーに対する通過抵抗が小さく、スクリーン材料として最適である。前記発泡金属板の孔の呼び孔径が０．０８ｍｍ以下であることが好ましい。発泡金属板の孔の呼び孔径が上記の値を超えると、上記のような小さい径のビーズを用いることが出来なくなる。

図４は、本発明の他の実施形態のビーズミルを示す縦断面図である。この実施形態においては、図１の実施形態に対応する部分は図１と同一の符号付して示し、説明は、図１の実施形態との相違点についてのみ行う。
この実施形態においては、スラリ−出口管１８は、撹拌部材６から分離して形成される。

スラリ−出口管１８の一端部は撹拌部材６の中空部１２内に位置してスラリ−出口１３を構成する。スラリ−出口１３を囲むスクリーンセパレータ１４は、底部材４を軸方向に貫通して容器２の外側に延びる回転軸を有し、この回転軸は、支持部材２１により底部材４に対し回転自在であるが軸方向には移動しないように支持される。スクリーンセパレータ１４の回転軸の外側端部にはプーリー２３が固定され、この回転軸は、該プーリー２３に巻かれた伝動ベルト２２を介して図示しない電動モータのような駆動装置により回転駆動される。この実施形態の作動は、図１の実施形態の作動と同一であるので、詳細については説明を省略する。なお、スクリーンセパレータ１４は、固定式のものであってもよい。

本発明の実施形態においては、ビーズである粉砕媒体の直径は、前述の通り２０から２００μｍであり、撹拌部材６は、その周速が３〜８ｍ／ｓｅｃとなるように回転駆動される。ここで、撹拌部材６の周速とは、該撹拌部材６に撹拌手段７が設けられる場合には、該撹拌手段７の先端の回転方向速度である。

１ ビーズミル
２ 容器
３ 蓋部材
４ 底部材
５ 粉砕室
６ 撹拌部材
７ 撹拌手段
１２
中空部
１３
スラリ−出口
１４
スクリーンセパレータ
１５
媒体循環用入口
１６
スリット
１７
媒体循環用出口
１８
スラリ−出口管
３０ 台座
３０ａ開口
３２ スクリーン

Claims (11)

1. 粉砕メディアとしてビーズを用いるビーズミルに使用され、処理済みの原料スラリからビーズを分離するためのスクリーンセパレータのスクリーンを連続気泡構造の発泡金属板で形成したことを特徴とするスクリーンセパレータ。
2. 前記発泡金属板が、周囲壁に複数の開口が形成された筒状体で形成された台座の周囲に巻き付け、固定されている請求項１に記載のスクリーンセパレータ。
3. 前記発泡金属板の台座への固定は、抵抗溶接、ヤグレーザー溶接、またはロウ付けによる請求項２に記載のスクリーンセパレータ。
4. 前記発泡金属板を形成する材料が、金属Ｎｉ、金属Ｔｉ、ステンレススチール、Ｔｉ合金，Ｎｉ合金およびＣｏ合金の群から選ばれたものである請求項１〜３のいずれかに記載のスクリーンセパレータ。
5. 前記発泡金属板にニッケル化学メッキを施した請求項１〜４のいずれかに記載のスクリーンセパレータ。
6. 前記ステンレススチール製発泡金属板に窒化処理を施した請求項４に記載のスクリーンセパレータ。
7. 前記発泡金属板の空隙率が、呼び孔径５０μｍで、８７％以上である請求項１〜６のいずれかに記載のスクリーンセパレータ。
8. 前記発泡金属板の孔の呼び孔径が０．０８ｍｍ以下である請求項１〜７のいずれかに記載のスクリーンセパレータ。
9. 前記発泡金属板の厚さが０．２〜１．２ｍｍである請求項１〜８のいずれかに記載のスクリーンセパレータ。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載のスクリーンセパレータを用いたビーズミル。
11. 用いるビーズの直径が０．２ｍｍ以下である請求項１０のビーズミル。
    処理剤