JP2539110B2 - 分散装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塗料、インク、セラミ
ックなどの固体粒子懸濁液、スラリ−などの、被分散流
動体に所望の固体粒子を混合・分散するようにした分散
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような塗料、インクなどの製
造装置には、「ボ−ルミル」、「サンドミル」、「セン
トリ−ミル」、「アトライタ−」などの媒体使用式の分
散装置が知られている。該装置は、媒体として鋼球、セ
ラミックボ−ル、ガラスビ−ズなどが使用され、これが
被分散流動体、固体粒子と撹拌羽根の回転で、あるい
は、容器自体の回転で、衝突、摩擦を繰返し、混合・分
散を達成している。

【０００３】ここで、問題になるのは、「ボ−ルミル」
以外の分散装置では、通常、プレミックス（固体粒子と
液体すなわち被分散流動体とを予め撹拌混合しておく）
が必要で、そのための別の装置を用意しなければならな
い。また、上記媒体の撹拌のとき、それ自体、あるいは
容器内面、撹拌羽根表面の摩耗によって、被分散流動体
内に摩耗物が混入する不都合が避けられない。また、摩
耗損傷による媒体および部品交換などの手間、コストが
かかる。

【０００４】また、「高速ディゾルバ−」や、「ホモジ
ナイザ−」などの、上述のような媒体を使用しない分散
装置も知られているが、この場合、前者は、高速回転の
撹拌羽根で剪断・混合するものであるから、高い分散度
は望めない。また、後者は、超高速撹拌羽根を高精度な
クリアランス間隙に通し、剪断・キャビテ−ションなど
の作用で混合・分散させるので、発熱が激しく、温度劣
化性のものなどには向かないし、大量処理、長時間処
理、高い分散度を要求されるものには向かない。

【０００５】このほかには、「コロイドミル」や、「３
本ロ−ルミル」が知られているが、前者は、プレミック
スされた被処理物（被分散流動体および固体粒子）を装
置上部のステ−タ−と下部のロ−タ−との間に構成され
た分散領域に落下させて、分散処理するものであり、上
述のように、プレミックスのための装置が別に必要なだ
けでなく、上記被処理物が上記分散領域を通過する時間
が短いため、これを数回繰返したとしても、分散度は余
り上らず、高度な分散には向かない。また、後者は、３
本のロ−ルを、異なる回転数で異なる方向に回転させ、
ロ−ル間の谷間に、プレミックスされた被処理物を垂ら
し込み、上記ロ−ル間の剪断力、摺り合せのときに生じ
る応力などで、混合・分散するものであり、装置の制御
に熟練を要し、作業に危険性があり、無人化、自動化に
は向かない。また、装置自体がオ−プンタイプであるか
ら、作業環境や収率の点から、揮発成分を含む被処理物
には向かない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このため、従来から、
プレミックスを行うことなく、しかも、鋼球などの媒体
を用いないでも、十分に高い精度で混合・分散の出来る
効率の良い分散装置の開発が待たれていた。

【０００７】

【発明の目的】本発明は上記事情に基いてなされたもの
で、高精度で混合・分散ができ、しかも、生産性の高
い、シンプルな構造の分散装置を提供することを目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
被分散流動体と固体粒子を収容する容器内に、かつ、被
分散流動体に浸漬する位置に設けたローターとステータ
ーとの間に、あるいは、第１のローターと第１のロータ
ーとは反対向きに回転する第２のローターとの間に、入
口から出口に向けての長い扁平経路を構成し、上記ロー
ターの回転操作で、上記扁平経路を通る被分散流動体に
固体粒子を混合・分散する構成にしてある。

【０００９】

【作用】このように、扁平経路の間を被処理物（被分散
流動体および固体粒子）が通過する間に、ロ−タ−とス
テ−タ−との間、あるいはロ−タ−間での摺り合わせ動
作で、すなわち剪断力、ずり応力などの作用により二次
凝集した固体粒子を、一次粒子もしくはそれに近い状態
に分解し、効率的に被処理物の混合・分散が達成でき、
これには必ずしもプレミックスが必要ではなく、また、
鋼球などの媒体を使用しないメリットも得られる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例にもとずいて具
体的に説明する。図１において、符号１は被分散流動体
に所望の固体粒子、例えば、顔料などを投入した被処理
物を収納する容器であり、この中には、本発明に係るロ
−タ−３およびステ−タ−２が被処理物中に浸漬する任
意の位置に配置される。特に、この実施例では、上記容
器１にはジャケット４が設けてあり、内容物の発熱によ
り昇温を防止している。

【００１１】上記ロ−タ−３は円盤状で、上記容器１内
に垂直に降りた回転軸９の下端に取付けられている。そ
して、これとは同心的に配置された状態で、上記ステ−
タ−２は、上面がすり鉢型の傾斜面をなし、中央に円形
の入口２Ａを開口するとともに、上記入口２Ａから下側
面に迂回する一部が逆すり鉢型をなしているド−ナツ円
盤で構成されており、その下面の他の部分は円盤状の上
記ロ−タ−３の上面に面接触あるいは極接近した面対向
をなしている。上記ステ−タ−２を支持する支柱８は、
上部で吊持ちされている。

【００１２】なお、要すれば、上記ロ−タ−３の上面に
上記ステ−タ−２の下面を、そのステ−タの自重で押し
付けるようになっていてもよい。

【００１３】しかして、容器１内で上記ロ−タ−３を被
処理液中で回転し、そこに固体粒子を少量ずつ供給す
る。これによって、上記ステ−タ−２とロ−タ−３との
間に構成された、両者の半径方向に延びる扁平経路を介
して、上記入口２Ａから上記ロ−タ−３の外周部に相当
する出口３Ａまでの間で、被処理物の擦り合わせを行
う。しかも、この実施例では、上記ロ−タ−３の回転に
よって生じる遠心力で、被処理物は、上記ロ−タ−３の
上面を介して、半径方向の強制的な送り作用を受ける。
このようにして、図示矢印のように容器内で被処理物を
流動（対流）させながら、上記扁平経路内で混合・分散
を行うのである。

【００１４】なお、上記実施例の容器１には、底部から
混合・分散処理された内容物を流出させるための開閉弁
５が設けられている。また、転倒によって前記内容物を
排出するための枢支軸６を備えてもよい。

【００１５】図２に示す実施例では、上記容器１はキャ
スタ−付きの構成であり、また、上記回転軸９を軸支す
る装置フレ−ム７は、油圧手段（例えば、ピストン・シ
リンダ機構）１０を介して上下できるようになってお
り、それにより、ロ−タ−とステ−タ−を容器内の任意
の位置に停止出来るようになっている。また、上記装置
フレ−ム７には電動モ−タＭが搭載してあり、ベルト伝
導系７Ａを介して上記回転軸に動力が伝達されるように
なっている。また、上記支柱８は装置フレ−ム７に固定
ナット２１などで固定されている。また、要すれば、上
記容器１には、ロ−タ−やステ−タ−などを挿入する部
分を除いて蓋２２を設けてもよい。この場合は、処理液
に含まれる揮発分の蒸発、発散を防止でき、作業環境を
保護する。

【００１６】また、図３に示す実施例では、上記回転軸
９の下端に対して、上下摺動可能に上記ロ−タ−３を支
持させ（回転方向にはキ−などを用いて係止してい
る）、これをコイルスプリングなどの弾持機構１２で弾
持するように構成している。なお、ここでナット１３
は、上記スプリングのためのバネ座の働きをしており、
上記回転軸９の段差部と上記ロ−タ−３との間には、上
記扁平経路の厚さを規制するスペ−サ１１が設けてあ
る。また、上記ロ−タ−３およびステ−タ−２の擦り合
わせ面には、図３ないし図５に示すように、耐摩耗鋼、
燒結金属、セラミックなどの耐摩耗性の材料１４を装備
するとよい。あるいは、上記扁平経路の厚さ調節は、上
述の固定ナット２１の締め付け調整による支柱８の高さ
調節で実現しても良い。

【００１７】図６に示す実施例では、上記ロ−タ−３の
擦り合わせ面に位置して、半径方向に延びる溝条１５が
形成してある。この溝条の形・方向は、図７の（イ）な
いし（チ）（但し（ロ）は溝なしの状態を示している）
に部分的（各４分割の２つの平面）に示してある。ま
た、この実施例では、上記溝条１５はロ−タ−３側にの
み設けているが、ステ−タ−２側、あるいは両方に設け
ても良いことは勿論である。このような溝条の形成によ
り、被処理物の通過量が増加でき、処理時間を短縮化可
能となる。

【００１８】図８に示す実施例では、ロ−タ−３の上下
両面に対応してステ−タ−２、２’を配設した変形例を
示している。また、図９に示す実施例は、上記ロ−タ−
３とステ−タ−２との組合わせを、回転軸９の長手方向
に多段に設けた変形例を示している。

【００１９】更に、図１０に示す実施例では、上記実施
例のステ−タ−２の代りに、同形の第２のロ−タ−２”
を、第１のロ−タ−３と同軸にかつ反対方向に回転でき
るように装備している。このために、支柱８は回転フレ
−ム７Ｂに取付けてあり、この回転フレ−ム７Ｂは、装
置フレ−ム７に設けた別の電動モ−タＭ’で歯車列１
６、１７を介して回転駆動されるようになっている。な
お、第２のロ−タ−２を第１のロ−タ−３と回転速度を
変えた状態で同一方向に回転させてもよい。

【００２０】また、図１１に示す実施例では、上記ロ−
タ−３の下面に羽根２０を設けて、容器１内の被処理物
の流動対流を確保する撹拌の役目を果すようにしてい
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上詳述したようになり、ロ−
タ−とステ−タ−との間に、あるいは、第１のロ−タ−
と第２のロ−タ−との間に、入口から出口に向けての長
い扁平経路を構成し、上記ロ−タ−の回転操作で、上記
扁平経路を通る被分散流動体に、所望の固体粒子を混合
・分散するので、扁平経路の間を被処理物（被分散流動
体および固体粒子）が通過する間に、ロ−タ−とステ−
タ−との間、あるいはロ−タ−間での摺り合わせ動作
で、効率的に高度の分散度まで被処理物の混合・分散が
達成でき、これにはプレミックスが必要ではなく、ま
た、鋼球などの媒体を使用しないメリットも得られる。
また、高速回転を必要としないので、局部的な発熱が無
く、温度劣化性の被処理物にこの装置を採用する上で有
利である。更に、簡単な機構でありから、装置の制御に
熟練を要せず、無人化、自動化を容易に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明するための概略縦断正
面図である。

【図２】全体の構成を示す縦断正面図である。

【図３】実施例中のロ−タ−の構成を例示した縦断側面
図である。

【図４】同ロ−タ−の平面図である。

【図５】同ロ−タ−に対応するステ−タ−の底面図であ
る。

【図６】別の実施例のロ−タ−の構成を例示した縦断側
面図である。

【図７】上記実施例中の溝条の形状・方向を例示した平
面図である。

【図８】更に別の実施例の構成を例示した縦断側面図で
ある。

【図９】同じく別の実施例の構成を例示した縦断側面図
である。

【図１０】本発明の別の実施例の縦断正面図である。

【図１１】（１）および（２）は別の実施例のロ−タ−
の縦断側面図および同底面図である。

【符号の説明】

１ 容器 ２ ステ−タ− ２Ａ 入口 ３ ロ−タ− ３Ａ 出口 ４ ジャケット ５ 開閉弁 ６ 枢支軸 ７ 装置フレ−ム ８ 支柱 ９ 回転軸 １０ 油圧手段 １１ スペ−サ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被分散流動体に固体粒子を混合・分散さ
   せるための分散装置において、被分散流動体と固体粒子
   を収容する容器内に、ローターとステーターが上記被分
   散流動体に浸漬する位置に設けられており、該ローター
   とステーターとの間には入口から出口に向けての長い扁
   平経路を構成しており、上記ローターの回転操作で、上
   記扁平経路を通る被分散流動体に固体粒子を混合・分散
   することを特徴とする分散装置。
2. 【請求項２】 上記ローターとステーターとの間は、ほ
   ぼ面接触あるいは極接近した面対向状態にあり、上記ロ
   ーターの回転で上記扁平経路に上記被分散流動体および
   固体粒子を強制送りするように構成されている請求項１
   に記載の分散装置。
3. 【請求項３】 上記ローターおよびステーターの少なく
   とも一方の接触面あるいは対向面には、上記扁平経路に
   向けての溝状が形成されていることを特徴とする請求項
   ２に記載の分散装置。
4. 【請求項４】 上記扁平経路における上記被分散流動体
   および固体粒子が、上記ローターおよびステーター間で
   圧縮作用を受けるように、面圧を掛ける構成になってい
   ることを特徴とする請求項１に記載の分散装置。
5. 【請求項５】 被分散流動体に固体粒子を混合・分散さ
   せるための分散装置において、被分散流動体と固体粒子
   を収容する容器内に第１のローターと第１のローターと
   は反対向きに回転する第２のローターが上記被分散流動
   体に浸漬する位置に設けられており、第１のローターと
   第２のローターとの間には、入口から出口に向けての長
   い扁平経路を構成しており、上記両ローターの回転操作
   で、上記扁平経路を通る被分散流動体に固体粒子を混合
   ・分散することを特徴とする分散装置。