JP2949373B2 - 分散装置および分散方法 - Google Patents

分散装置および分散方法

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JP2949373B2 JP9510780A JP51078097A JP2949373B2 JP 2949373 B2 JP2949373 B2 JP 2949373B2 JP 9510780 A JP9510780 A JP 9510780A JP 51078097 A JP51078097 A JP 51078097A JP 2949373 B2 JP2949373 B2 JP 2949373B2
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    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、分散すべき物質を収容すると共に処理する
ための容器と、第１シャフトにより駆動しうる流れ発生
装置と、磨砕媒体を含有すると共に開口部（これを介
し、分散すべき物質を流れ発生装置により得られた流れ
に基づき流過させる）を持ったハウジングを備える磨砕
装置と、ハウジング内に配置されてハウジングに対し相
対回転しうる攪拌機とを備えた分散装置に関するもので
ある。さらに本発明は、微細および最微細な固体物質を
分散させるべき物質を収容するための容器内で分離手段
にて予備−および微細−分散させるための、予備分散を
溶解器により行うと共に微細分散を攪拌ボールミルによ
り行う方法にも関するものである。
この種の装置により、微細および最微細な固体成分の
液相における分散が達成される。
分散法においては３つの部分工程が順次に進行する。
1. 処理すべき固体物質の表面を磨砕物質の液状成分に
より濡らす、 2. 凝集体を小凝集体および一次粒子まで機械的に磨砕
する、および 3. 一次粒子、凝集体および凝固体を新たな凝固（＝凝
集）に対し安定化させる。
以下の具体例は主として色素およびラッカーの分散に
関するものであるが、この技術は他の分野（たとえば生
物学、食品工学、医薬、農芸化学、セラミック工業な
ど）にも同様に応用することができる。
色素の分散に際し、たとえばコスト上高価かつ着色性
の一次粒子の使用をできるだけ少なく保つことが経済上
有利である。着色作用および光沢は、分散が良好である
ほど強度になる。したがって良好な分散により、たとえ
ばコスト上高価かつ着色性の一次粒子の使用をコスト上
有利な二次粒子により減少させることができる。理想的
な場合、各一次粒子は別途に濡らされる。
EP 526699A1号からは、上位概念の特徴を有する分散
装置が公知である。
US−PS 5,184,783号から、この種の磨砕装置が知ら
れている。この特許公報には、循環法にしたがって分散
する攪拌機−浸漬ミルが公開されている。この装置は実
質的にボールミルが満たされた耐磨耗性のストレーナで
構成され、これは二重壁の容器に浸漬される。ストレー
ナの中心を円筒状駆動シャフトが貫通する。この駆動シ
ャフトは、ストレーナ内に配置されたロッドとして形成
された攪拌機を駆動させる。ストレーナの壁部は篩状に
穿孔された穴部を有する。
ストレーナを介する磨砕媒体の循環を可能にするに
は、駆動シャフトが攪拌機と共に流れ発生装置を駆動さ
せる。この流れ発生装置は、充分な流動を実現するには
ストレーナの外部に設置せねばならない。駆動シャフト
はしたがってストレーナを貫通する。貫通位置には、分
散−および封止−システムが組込まれ、篩からの磨砕体
の排出を防止する。
流れ発生装置の中心配置は、全体的容器における均一
流過が確保されるので、明らかな流動技術的利点をもた
らす。
しかしながら従来技術から公知の分散装置により経済
的な分散法を実施するには、分散すべき物質を予備分散
させねばならない。好ましくは溶解器ディスクにより予
備分散される。何故なら、特に分散しにくい凝集体の場
合は他の過程にてさらに磨砕装置を使用する必要があ
り、経済的理由から最適な予備分散を不可欠にするから
である。不充分に予備分散された物質は、従来技術から
公知の磨砕装置の長い処理時間を必要とするだけでな
く、しばしば所望の微細度を達成しえない。予備分散の
際の失敗もしくは誤差は、一般に他のシステムにより補
うことができる。したがってさらに磨砕装置を使用する
場合は特に、不充分な予備分散物質はストレーナの穴部
の閉塞をもたらしてストレーナに対する循環を困難にし
或いは完全に阻止する。
しかしながら、しばしば溶解器により予備分散のみが
達成され、すなわち分散すべき物質は所定の微細度まで
しか分散することができない。ここで微細分散と呼ばれ
る更なる分散には、攪拌ボールミルまたは同様な磨砕装
置を使用せねばならない。
予備分散から微細分散への切替えに際し、分散すべき
物質を含有する容器につき機械または工具のための各駆
動装置を交換せねばならず、或いは分散すべき物質を容
器からポンプ排出させて別の攪拌ボールミルに充填せね
ばならない。
さらに、たとえば赤色色素から白色色素への着色変換
のような物質変換に際し全装置を清浄せねばならない。
ボールミルの清浄に際し、分離−および封止−システム
は清浄困難である。交換過程および清浄過程は大きい空
運転時間およびコストを生ぜしめる。
本発明の課題は、従来技術により公知の分散装置を方
法の工程が相当単純化されると共に清浄経費が減少する
よう改良することにある。
本発明によれば、この課題は流れ発生装置が分散のた
めの手段を備え、磨砕装置が流れ発生装置に対し高さ調
整自在であり、さらに磨砕装置が高さ調整により分散す
べき物質中へ浸漬しうると共に、流れ発生装置が分散す
べき物質中に残留する間にそこから再び完全に取出しう
るようにして解決される。
本発明による分散装置の好適実施例において、環状路
のハウジングは開口プロフィルを有すると共に、攪拌機
は開口プロフィルを貫通する少なくとも１つの接続ウェ
ブを介しシャフトと接続することができる。
本発明の分散装置の構成により、流れ発生装置の駆動
シャフトはストレーナの回転軸線に沿って中心に延在す
ることができる。これにより、流れ発生装置の中心配置
の流動技術的利点が保持される。
分離−および封止−システムの使用は完全に省略しう
る。何故なら、磨砕装置のハウジングはシャフトにより
貫通されないからである。磨砕装置の清浄は実質的に容
易かつ迅速に完結することができる。
本発明による分散装置の他の好適実施例において環状
路のハウジングは開口プロフィルを有し、攪拌機は第２
シャフトにより駆動自在であると共に、攪拌機は開口プ
ロフィルを貫通する少なくとも１つの接続ウェブを介し
他のシャフトに接続しうる。
他のシャフトは好ましくは、流れ発生装置のシャフト
を包囲する中空シャフトとして形成される。このように
して、外部位置する中空シャフトは磨砕装置のハウジン
グ内に配置された攪拌機を特に簡単かつ流れ発生装置の
駆動シャフトの回転数とは独立して駆動することができ
る。両シャフトは同時に或いはそれぞれ互いに別々に駆
動することができ、或いは反対方向にさえ駆動すること
もできる。勿論、磨砕装置内における動学反転も可能で
あり、すなわち全磨砕装置は固定攪拌機に対し相対回転
自在である。
攪拌機は、分散課題とは独立して任意に形成すること
ができる。これはたとえば円リング盤、円リング穴ディ
スク、スリットディスク、ピンなどとして形成すること
ができる。
好ましくは攪拌機は、環状路に対し同軸に延びる少な
くとも１個の、環状路内に延びる円ディスク盤を備え
る。攪拌機はしたがって、ハウジング内に配置された磨
砕媒体の連続運動をもたらす。
本発明の他の好適実施例において、流れ発生装置は分
散のための手段を備える。特に好ましくは、この分散の
ための手段を溶解器ディスクとして形成する。溶解器デ
ィスクは分散装置の操作に必要な流れを与えると共に磨
砕媒体の予備分散をも意図する。溶解器ディスクは分散
のための特に重要な課題を果たし、すなわち混合容器の
縁部領域までの均一な物質循環をもたらす。溶解器ディ
スクは分散の課題を果たし、したがって凝集体の解体お
よび液相における一次粒子の湿潤化を特に経済的に果た
し、これは分散が明かに磨砕装置の内部よりも迅速に行
われるからである。
本発明による分散装置は好ましくは、磨砕装置が高さ
調整自在でありかつこれが分散物質中への高さ調整によ
り浸漬自在となり、さらにそこから再び完全に取出しう
るよう構成される。このようにして、予備−および微細
−分散の個々の工程を互いに完全に分離して実施するこ
とができ、しかも分散すべき物質を容器から取出すこと
或いは攪拌機の改変を必要としない。予備分散と微細分
散との間の切替は特に迅速かつ経済的に行うことができ
る。溶解器および攪拌ボールミルのための別々の容器お
よび駆動装置が省略される。
本発明による分散装置において、溶解器ディスクによ
る予備分散および攪拌ボールミルによる微細分散の両過
程は循環法により行うことができる。これら過程は別々
に或いは同時に行うことができる。特に後者の過程は本
発明による分散装置において特に簡単かつ経済的に実現
しうる。何故なら、予備分散とそれに続く磨砕装置にお
ける微細分散との間の攪拌機もしくは容器の切替が省略
されるからである。
好ましくは両シャフトは同一のモータにより駆動さ
れ、これにより操作構造が明かに単純化される。分散装
置の上部には適する被動手段を設け、この手段は両シャ
フトを互いに別々に或いは互いに平行して駆動させるこ
とができる。
本発明による分散装置の特に好適な実施例において、
環状路は矩形断面を有する。勿論、環状路の全ゆる他の
適する断面形状も考えられ、たとえば円形断面も考えら
れる。環状路の断面形状は、必要な流れ特性に実質的に
依存する。
以下、添付図面を参照して本発明を実施例によりさら
に説明する： 第１図： 予備分散の際の本発明による分散装置の断
面正面図、 第２図： 微細分散に際し攪拌ボールミルが沈降した
第１図におけると同様な断面正面図、 第３図： 分散装置を清浄する際の第１図におけると
同様な断面正面図； 第４図： 本発明による分散装置の代案実施例の正面
図。
第１図から見られるように、本発明による分散装置は
実質的に円筒状の二重壁部かつカバーで閉鎖された容器
１と溶解器２と攪拌ボールミル３と複数の清浄ノズル４
とで構成される。
溶解器は下端部に溶解器ディスク22を備えた円筒状シ
ャフト21で構成される。溶解器ディスクはその外周に沿
って円形平面上で交互に上方向および下方向に湾曲する
複数の歯23が装着される。
攪拌ボールミル３は篩状に穿孔されたハウジング31で
構成され、ここに磨砕用ボール32を保持する。ハウジン
グ31はその上側に、リング状に包囲する開口部33が設け
られる。ハウジング31は図示した実施例において１壁部
で形成されるが、代案として二重壁部または他の適する
方法で実施することもできる。
ハウジングは、中心穴部34を備えたトラス状の環状路
を形成する。溶解器２のシャフト21は、この穴部34を貫
通する。環状路の内部には、環状路に対し同軸に延びる
２つの円リング盤35が存在する。円リング盤35はウェブ
36により互いに接続される。ウェブ36は円リング盤35を
中空シャフト37と接続させる。中空シャフト37はシャフ
ト21と同様に詳細には図示しないモータにより駆動され
る。中空シャフト37およびシャフト21は互いに同軸に延
び、ここでシャフト21は中空シャフト37の内部に延び
る。
容器１はその壁部に多数の清浄ノズル４を設ける。各
清浄ノズル４はスプレーヘッド41と容器１の壁部に固定
される中空シリンダ42と中空シリンダ42に挿入されるピ
ストン43とを備え、このピストンは容器１の中心に指向
する端部にスプレーヘッド41を備える。
ボールミル３はその外周側にてロッド39により保持さ
れ、これにより詳細には図示しない駆動装置により高さ
を調整自在にしうる。ロッド39は、これらが攪拌ボール
ミルの高さ調整を可能にするが、円リング盤35の回転を
妨げないよう固定される。
第１図において攪拌ボールミル３はその上方位置に存
在し、したがってこれらは分散すべき物質５と接触しな
い。中空シャフト37はこの位置にて駆動されない。予備
分散は単に溶解器２の回転によってのみ行われ、その際
に高さを調整して適する処理条件を実現することもでき
る。このようにして、予備分散に際し所望される「ドー
ナッツ効果」を設定しうる。分散すべき物質５の循環
（矢印により示す）は攪拌ボールミル３により妨げられ
ず、したがっえ効率的かつ迅速な予備分散が溶解器２に
よって達成される。
第２図において、攪拌ボールミル３はその沈降位置で
示される。攪拌ボールミル３は容器１の内部にてロッド
39により中空シャフト37で高さ調整され、さらに分散す
べき物質中へ沈降される。攪拌ボールミル３は分散すべ
き物質５中へ完全に浸漬され、円リング盤35は中空シャ
フト37により攪拌ボールミル３のハウジング31に対し相
対回転する関係にされる。円リング盤35は磨砕用ボール
ミル32を運動させ、かくして磨砕過程が攪拌ボールミル
３の内部で達成される。溶解器２はさらに分散物質５の
循環（矢印で示す）を与えるが、好ましくは篩状に穿孔
された攪拌ボールミル３のハウジングによる循環も行わ
れる。かくして、微細分散は攪拌ボールミル３により循
環過程で行われる。
第３図において、本発明による分散装置の清浄は分散
すべき物質が適するポンプ装置（図示せず）によりポン
プ除去された後に行われる。清浄するには、容器１の壁
部に沿って配置されたスプレーヘッド41を容器の内部空
間に移動させる。これは、ピストン43が中空シリンダ42
の内部にて軸方向にその長手軸線に沿って容器１の中心
まで移動するよう行われる。ピストン43は内部中空であ
ると共に、清浄用流体を圧力発生手段（詳細には図示せ
ず）によりスプレーヘッド41まで案内される。スプレー
ヘッド41は清浄剤を合理的に構成された開口部を介し容
器１の内部に噴霧する。このようにして、先ず最初に壁
部および装置に噴霧され、その後の過程で容器１に清浄
液が満たされる。溶解器２および攪拌ボールミル３に付
着した分散物質５の粒子は清浄剤により分散装置から溶
解される。容器１の底部には清浄剤と分散物質５との混
合物が形成され、これをここでは清浄液６と称する。溶
解器２および攪拌ボールミル３は上記と同様に清浄液６
内で回転するが、これは構造部品の清浄のためである。
攪拌ボールミル３の中心穴部34は従来技術と比較してハ
ウジングの表面を拡大させ、これにより清浄液６が攪拌
ボールミル３の内部に侵入し或いはここを流過すること
ができる。清浄過程は中心穴部34を有する攪拌ボールミ
ル３の構成にしたがって加速される。
清浄ノズル４はこれが噴霧過程に際し攪拌ボールミル
３の穴部34の内部まで到達して攪拌ボールミル３の内側
周辺の噴霧を達成するよう構成することもでき、或いは
交互に攪拌ボールミル３の外側および内側周辺を噴霧す
るよう配置することもできる。さらに、中空シャフト21
には適する穴部を形成することもでき、これを介し清浄
剤を噴霧する。
清浄過程の後、清浄液６をポンプ排出し、清浄ノズル
４を容器１から引き離し、攪拌ボールミル３をロッド39
によりその上方位置に移動させる。かくして分散装置は
再び使用状態となる。
第４図には本発明による分散装置の代案実施例を示
す。単一のシャフト44は円リング盤35もその下端部に設
けた溶解器盤22をも駆動させる。この実施例は本発明に
よる分散装置の最も簡単かつコスト上有利な実施を可能
にする。
ここに図示した実施例は、全てハウジングが静止する
と共に攪拌装置がこのハウジングに対し相対回転自在に
配置された分散装置に該当する。さらに本発明の範囲内
において、分散装置は運動的に逆に構成することもでき
る。この種の分散装置において流れ発生装置は静止して
構成される一方、ハウジングは静止する攪拌装置に対し
相対回転される。攪拌装置および／または流れ発生装置
のハウジングの駆動は当業者に知られた適する駆動手段
をたとえば機械的、電気的もしくは磁力的駆動部を介し
て行われる。
本発明の分散装置により、溶解部および攪拌ボールミ
ルは１つの装置に合体される。従来技術により容器内に
中心配置された流れ発生装置の利点が維持される。さら
に本発明によれば、溶解器の駆動シャフトによる攪拌ボ
ールミルの侵入も回避される。予備分散から微細分散へ
の切替が単純化されると共に加速される。さらに、完全
閉鎖されたシステムとして最小の空間で両装置を配置す
ることも実現可能となる。したがって工程切替に際し溶
剤が逸散することはない。
符号の説明 １ 容器 ２ 溶解器 ３ 攪拌ボールミル ４ 清浄ノズル ５ 分散すべき物質 ６ 清浄液 21 シャフト 22 溶解器ディスク 23 歯 31 ハウジング 32 磨砕ボール 33 開口部 34 穴部 35 円リング盤 36 ウェブ 37 中空シャフト 39 ロッド 41 スプレーヘッド 42 中空シリンダ 43 ピストン 44 シャフト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−38425（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−345120（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−31860（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−262048（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−77823（ＪＰ，Ｕ) 米国特許5346147（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B02C 17/00 - 17/24 B01F 7/00 - 7/32

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】分散すべき物質（５）を収容および処理す
    るための容器（１）と、 第１シャフト（21）により駆動しうる流れ発生装置と、 磨砕媒体を含有すると共に開口部のあるハウジングを有
    する磨砕装置であって、該開口部を介し、分散すべき物
    質を流れ発生装置により得られた流れに基づいて流過さ
    せうる磨砕装置と、 ハウジング内に配置されてハウジングに対し相対回転し
    うる攪拌機と、 を備える分散装置において、 流れ発生装置が分散のための手段を有し、磨砕装置が流
    れ発生装置に対し高さ調整自在であり、さらに磨砕装置
    が高さ調整により分散すべき物質中へ浸漬しうると共
    に、流れ発生装置は分散すべき物質内に残留したまま磨
    砕装置はそこから再び完全に取出しうることを特徴とす
    る分散装置。
  2. 【請求項２】第１シャフト（21）が磨砕装置のハウジン
    グ（31）を貫通することを特徴とする請求の範囲第１項
    に記載の分散装置。
  3. 【請求項３】磨砕装置のハウジング（31）が中心穴部
    （34）を有する環状路の形態に形成され、穴部を第１シ
    ャフト（21）が貫通することを特徴とする請求の範囲第
    ２項に記載の分散装置。
  4. 【請求項４】磨砕装置のハウジング（31）は開口プロフ
    ィルを有し、攪拌機は第２シャフト（37）により駆動し
    うると共に、開口プロフィルを貫通する少なくとも１つ
    の接続ウェブ（36）を介し第２シャフト（37）と接続さ
    れ、第２シャフト（37）は第１シャフト（21）を包囲す
    る中空シャフトであることを特徴とする請求の範囲第３
    項に記載の分散装置。
  5. 【請求項５】第１および第２シャフト（21および37）が
    共通モータにより駆動しうることを特徴とする請求の範
    囲第４項に記載の分散装置。
  6. 【請求項６】攪拌機が環状路に対し同軸に延びる少なく
    とも１個の円リング盤（35）を備え、これを環状路内に
    配置したことを特徴とする請求の範囲第３〜５項のいず
    れか一項に記載の分散装置。
  7. 【請求項７】磨砕装置がその外周側にてロッド（39）に
    より保持され、該ロッドにより流れ発生装置に対する磨
    砕装置の高さは駆動装置を用いて調整自在であり、ロッ
    ドは、磨砕装置のハウジングに対して相対的な攪拌機の
    回転を妨げることなく高さ調整可能にするように取付け
    られることを特徴とする請求の範囲第１〜６項のいずれ
    か一項に記載の分散装置。
  8. 【請求項８】分散のための手段を溶解器ディスク（22）
    として形成したことを特徴とする請求の範囲第１〜７項
    のいずれか一項に記載の分散装置。
  9. 【請求項９】微細および最微細な固体物質を、分散すべ
    き物質（５）を収容するための容器（１）における分散
    手段にて予備分散および微細分散するに際し、予備分散
    を溶解器により行うと共に微細分散を攪拌ボールミルに
    より行う方法において、溶解器による予備分散の際に攪
    拌ボールミルを分散すべき物質と接触させず、さらに予
    備分散後に攪拌ボールミルを同じ容器内の分散すべき物
    質に対し微細分散させるべく作用させることを特徴とす
    る予備分散および微細分散の方法。
  10. 【請求項１０】微細分散に際し溶解器がさらに分散すべ
    き物質に作用すると共に、攪拌ボールミルを流過する流
    れを発生させることを特徴とする請求の範囲第９項に記
    載の方法。
  11. 【請求項１１】攪拌ボールミルを予備分散に際し容器内
    に存在する分散すべき物質の上方に位置せしめて駆動さ
    せず、微細分散するため容器内で分散すべき物質と作用
    させるべく沈降させることを特徴とする請求の範囲第９
    項または第10項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】溶解器を第１シャフトにより駆動させか
    つ攪拌ボールミルを第１シャフトに対し同軸配置された
    第２シャフトにより駆動させ、第１シャフト（21）が環
    状路として形成された攪拌ボールミルのハウジングの中
    心開口部を貫通してなり、攪拌ボールミルを微細分散の
    ため第１シャフトに対する第２シャフトの同軸移動によ
    り沈降させることを特徴とする請求の範囲第11項に記載
    の方法。
JP9510780A 1995-09-09 1996-09-05 分散装置および分散方法 Expired - Fee Related JP2949373B2 (ja)

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