JP3086248B2

JP3086248B2 - 分散装置

Info

Publication number: JP3086248B2
Application number: JP02503214A
Authority: JP
Inventors: ランダ，ベンジオン; ホックマン，ハイム; ヤコウブ，ナシーム
Original assignee: インデイゴナムローゼフェンノートシャップ
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 2000-09-11
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: EP0456734B1; DE69013141T2; EP0456734A1; WO1990008595A1; HK137795A; JPH04503185A; US5004165A; DE69013141D1

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野本発明は分散（dispersion）および粉砕（grinding）
に係わり、更に詳しくはシリンダーやボールなどを使用
して、液体中に懸濁するすなわち浮遊する固体粒子を分
散させる技術に関する。

発明の背景粉砕を行うためにボールを使用することは既知の技術
である。数多くの知られている装置の一つとしてボール
ミルがある。ボールミルは、スチールボールやセラミッ
クスボールのような粉砕作用を果たす粒体、すなわち粉
砕粒体、が充満された容器と、それらのボールを攪拌し
或いは扇動させる装置とを含んで構成される。粒子状物
体がこの容器の中へ導かれると、扇動によってその粒子
状物体の寸法が縮少されるのである。このような装置の
有効性は主に、粉砕される粒子状物体が粉砕粒体よりも
大幅に小さく且つ液体中に浮遊すなわち懸濁されている
場合に、限定される。

数多くの公報は、粉砕を行うに於いて２面間に収容し
たボールやその他の粒体の使用を開示している。米国特
許第267,418号では、アマルガム鍋のためのシューおよ
びダイを開示している。これに於いて、“バッテリー・
・・から送られたパルプおよびテーリングは水銀と一緒
に粉砕される”のである。記載された一つの実施例に於
いては、粉砕ローラーは平たいダイ上を転動するように
なされている。

米国特許第3,044,716号は、微粉砕機を記載してい
る。これに於いてボールは、２つのプレートの間を円周
方向のレースウェイに沿って走るようになされている。
これらのプレートはレースウェイ以外では全体的に平た
い。粉砕されるべき物体はこの微粉砕機の中央へ給送さ
れ、レースウェイを通して送られ、そしてこの装置の周
縁にて排出される前に粉砕される。

米国特許第4,225,092号および同第4,496,106号は、湿
式ミルを記載している。これに於いては、粉砕領域は静
止した外側シリンダーと回転する内側シリンダーとの間
に形成される環状空間である。何れの場合にもこの環状
空間は粉砕されるべき物体およびそのキャリアを充填さ
れるのであり、一般的に球状の粉砕物体が加えられる。
この粉砕物体の寸法は環状空間の幅寸法よりも格段に小
さい。

米国特許第3,511,477号および同4,730,789号は、さま
ざまな形状の粉砕領域内に摩滅性（attritive）部材を
備えたミル機械を記載している。これらの粉砕領域は可
動面と静止面とによって形成され、また、摩滅性部材は
粉砕領域の最小寸法よりも格段に小さい寸法とされてい
る。何れの特許に於いても、粉砕領域を分ける中間領域
（粉砕領域ではない）が備えられている。作動の間、こ
れらの摩滅性部材は中間領域内には存在しない。特許第
3,511,447号では中間領域は摩滅性部材の最小寸法より
も小さい最小寸法を有しており、また、第4,730,789号
では中間領域は摩滅性部材の最小寸法よりも僅かに大き
い最小寸法を有している。摩滅性部材は遠心力か磁気力
の何れかによって中間領域から一掃される。

ソビエト連邦特許公報SU445,466号は、鉱石を粉砕す
るためのミル機械を記載している。この機械は、内側の
静止した切頭コーンと、複数の粉砕ボールによって隔て
られている外側の回転されるコーンとを含んでいる。ば
ねが内側コーンを押圧してボールに係合させている。柔
軟物質がボールに面する内側コーンの面に備えられてい
る。作動に於いて、粉砕されるべき物体はミル機械を被
うプレートに形成されている窓を通して給送され、遠心
力によって外側コーンの周縁へ向けて投げ飛ばされ、こ
の周縁部にて２つのコーン間の空間内へ落下される。ボ
ールはこの物体を粉砕し、しかる後に粉砕された物体が
底部に落下して排出される。

リトグラフのインクを準備するのに使用される固体−
液体のように粘性の高い液体中の固体物質を分散させる
ためには、３本または５本のロールミルが使用される。
これに於いては、それぞれ異なる速度で回転される比較
的大きなローラーが互いにほとんど接触され、ローラー
間に僅かな空隙を形成する。ミル機械に給送された物体
はローラー間を通過する際に大きなせん断力の作用を受
ける。このせん断力が粒状物質の寸法を減少させるとと
もに、流体中の固体物質の分散を改善するという両方の
作用を果たすのである。

このようなミル機械は比較的大型で高価であり、ま
た、作動の間にかなりの注意が必要とされる。特に、給
送、洗浄そして物体の取り出しには注意を払わねばなら
ない。このようなミル機械の他の欠点は、達成される分
散程度がしばしば満足できないことであり、この結果と
して物体はしばしば望まれる程度の微細化が得られるま
で繰り返して処理されねばならないことである。また更
に、これらのミル機械は大気に対して解放されていて、
この結果としてかなりの量の炭化水素の蒸気が排出され
てしまう。それ故に、健康に対する有害性を低減するた
め且つまたインク特性の変化を回避するために、インク
温度を低く保持されねばならないのである。

発明の概要本発明は、液体中に浮遊する懸濁性物質を分散させる
改良した装置および方法を提供することである。

従って、本発明の好ましい実施例によれば液体中の固
体物質を分散させる装置が提供される。この装置は、相
対的に移動可能で両者間に分散室を形成するように配置
されている第１および第２の部材と、この第１および第
２の相対的に移動可能な部材の間に相対的な動きを行わ
せる手段と、分散室の内部に配置された多数の個々の分
散部材と、分散処理のために液体中に浮遊する固体物質
分散室へ供給し且つまた分散処理を行った後に分散室か
ら固体物質分散液体を取り出すための手段と、第１およ
び第２の部材の間の動きによって生じた流体力学的な力
の作用によって主として第１および第２の部材に対する
動きを分散部材に与えるための手段と、を含んで構成さ
れている。

本発明の他の好ましい実施例によれば、相対的に移動
可能で両者間に分散室を形成するように配置されている
第１および第２の部材と、分散室の内部に配置された多
数の個別の分散部材と、分散室の内部に固体物質および
液体の懸濁液を供給する手段と、液体中の固体物質を分
散処理するために相対的に移動可能な部材の間に相対運
動を行わせる手段と、相対的に移動可能な部材の間の相
対運動に応答して、分散部材を第１および第２の部材と
実質的に非接触状態に保持するようになすための手段と
を含んで構成される液体中の固体物質を分散させる装置
が提供される。

更に本発明の好ましい実施例によれば、分散部材と相
対的に移動可能な部材との間の実質的な非接触状態が主
として流体力学的な力によって与えられる。

更にまた本発明の好ましい実施例によれば、相対的に
移動可能な部材の間の動きに応答する手段が分散部材を
回転させるのである。

更に加えて本発明の好ましい実施例によれば、分散部
材の回転は主として流体力学的な力によって与えられ
る。

更に本発明の好ましい実施例によれば、この装置は、
懸濁液を分散部材と第１および第２の相対的に移動可能
な部材との間の空間内部へ圧送して大きなせん断力を懸
濁液に作用させ、液体中の固体物質を破砕し分散させる
ようにする手段を含む。

更にまた本発明の好ましい実施例によれば、この装置
は、懸濁液を分散部材と第１および第２の相対的に移動
可能な部材との間の空間内部に圧送して大きなせん断力
を懸濁液に作用させ、液体中の固体物質を破砕し分散さ
せるようにする手段を含む。

本発明の更に他の好ましい実施例によれば、液体中の
固体物質を分散させる装置が提供される。この装置は、
相対的に移動可能で両者間に分散室を形成するように配
置されている第１および第２の部材と、分散室の内部に
配置された多数の個別の分散部材と、この分散部材が円
形の横断面を有していることと、分散処理のために固体
物質懸濁液体を分散室へ供給し且つまた分散処理の行わ
れた後に固体物質分散液体を分散室から取り出すための
手段と、第１および第２の相対的に移動可能な部材が間
隔距離を隔てて分散室で隔てられていて、この距離が前
記横断面の直径よりも大きく且つ該直径の約１−1/8倍
よりも小さいことと、を含んで構成される。

本発明の他の好ましい実施例によれば、相対的に移動
可能で両者間に分散室を形成するように配置されている
第１および第２の部材と、分散室の内部に配置された多
数の個別の分散部材と、この分散部材が円形の横断面を
有していることと、分散処理のために液体中に浮遊する
固体物質を分散室へ供給し且つまた分散処理の行われた
後に固体物質分散液体を分散室から取り出すための手段
とを含み、分散室に於ける第１および第２の部材の間隔
は分散部材の横断面の直径よりも100μｍ以上大きくさ
れないようにして構成された液体中の固体物質を分散さ
せる装置が提供される。

更に本発明の好ましい実施例によれば、この装置は第
１および第２の相対的に移動可能な部材の少なくとも一
方に関連された熱交換器に冷却流体を循環させる手段を
含む。

更に本発明の好ましい実施例によれば、分散室は全体
的に環状とされる。

更にまた本発明の好ましい実施例によれば、分散部材
は全体的に球状の部材を含む。

更に加えて本発明の好ましい実施例によれば、供給し
且つまた取り出すための手段は固体物質が分散された液
体を高い圧力に保持する手段を含む。

更に本発明の好ましい実施例によれば、分散室に隣接
する第１および第２の部材の面の少なくとも一部は摩滅
抵抗性を有して形成される。

さらにまた本発明の好ましい実施例によれば、循環手
段は第１および第２の部材に形成されたチャンネルを含
む。

更に加えて本発明の好ましい実施例によれば、分散室
は全体的に中空な円筒形の容積空間とされる。

更に本発明の好ましい実施例によれば、分散室は第１
および第２の部材と、それらの部材の少なくとも一方と
組み合わされた保持部材とによって境界を定められる。
更に本発明の好ましい実施例によれば、分散室は第１お
よび第２の部材の少なくとも一方と組み合わされた更に
他の保持部材によって複数部分に分割される。

更に本発明の好ましい実施例によれば、供給し且つま
た取り出すための手段は液体中に浮遊する固体物質を保
持部材の間の位置にて分散室に供給する手段を含む。

更にまた本発明の好ましい実施例によれば、間隔距離
が分散部材の横断面の直径よりも約10μｍ以上大きくさ
れないのである。

更に本発明の好ましい実施例によれば、分散部材は円
形の横断面を有し、第１および第２の相対的に移動可能
な部材は間隔距離だけ隔てられ、この間隔距離は分散部
材の横断面の直径よりも100μｍ以上大きくされること
はない。

更にまた本発明の好ましい実施例によれば、この間隔
距離は分散部材の横断面の直径よりは約10μｍ以上大き
くされないのである。

更に加えて本発明の好ましい実施例によれば、分散部
材は大体円筒形の部材を含む。

更にまた本発明の好ましい実施例によれば、分散部材
は円形の横断面を有し、第１および第２の部材は分散室
によって間隔距離だけ離隔され、この距離は横断面の直
径大きく且つ直径の２倍よりは小さい。

更にまた、本発明の他の好ましい実施例によれば液体
中の固体物質を分散させる方法が提供される。この方法
は、（ａ）間隔を隔てられて相対的に移動可能な第１およ
び第２の部材により形成され且つ内部に複数の個別の分
散部材が配置された分散室へ固体物質懸濁液体を導き、
第１および第２の相対的に移動可能な部材の間隔および
分散部材の寸法は、それらの分散部材の動きが第１およ
び第２の相対的に移動可能な部材の相対運動によって生
じる流体力学的な力によって実質的に引き起こされるよ
うに選択され、（ｂ）第１および第２の相対的に移動可能な部材の間
に相対的な動きを行わせる、諸段階を包含する。

本発明の更に他の好ましい実施例によれば、（ａ）液体中に浮遊する固体を、間隔が隔てられて相
対的に移動可能な第１および第２の部材によって形成さ
れ且つ内部に複数の個別の分散部材を配置された分散室
へ導き、分散部材は第１および第２の相対的に移動可能
な部材と実質的に非接触状態に保持されるようになさ
れ、（ｂ）第１および第２の相対的に移動可能な部材の間
に相対的な動きを行わせる、諸段階を包含する液体中の固体物質を分散させる方法が
提供される。

本発明の更に他の好ましい実施例によれば、（ａ）液体中に浮遊する固体を、間隔が隔てられて相
対的に移動可能な第１および第２の部材によって形成さ
れた分散室へ導き、この分散室は内部に複数の個別の分
散部材が配置され、分散部材は円形の横断面を有してお
り、第１および第２の移動可能な部材は分散室にて間隔
距離を隔てられ、この距離が横断面の直径よりも大きく
且つその１−1/8倍よりは小さくされており、（ｂ）第１および第２の相対的に移動可能な部材の間
に相対的な動きを行わせる、諸段階を包含する液体中の固体物質を分散させる方法が
提供される。

本発明の更に他の実施例によれば、（ａ）液体中に浮遊する固体を、間隔が隔てられて相
対的に移動可能な第１および第２の部材によって形成さ
れた分散室へ導き、この分散室は内部に複数の個別の分
散部材が配置され、分散部材は円形の横断面を有してお
り、第１および第２の移動可能な部材は分散室にて間隔
距離を隔てられ、この距離は横断面の直径よりも大きく
且つその直径よりも100μｍ大きく、（ｂ）第１および第２の相対的に移動可能な部材の間
に相対的な動きを行わせる、諸段階を包含する液体中の固体物質を分散させる方法が
提供される。

更に本発明の好ましい実施例によれば、分散部材は円
形の横断面を有し、分散室での第１および第２の移動可
能な部材の間隔は横断面の直径より大きく、その直径の
２倍よりは小さい。

更にまた本発明の好ましい実施例によれば、分散部材
は主として流体力学的な力の作用によって第１および第
２の移動可能な部材とは実質的に非接触状態に保持され
る。

更に加えて本発明の好ましい実施例によれば、導入の
段階が液体中に浮遊する固体物質を分散部材と第１およ
び第２の移動部材との間隔空間内へ圧送することを含
み、これにより液体中に浮遊する固体物質に対して大き
なせん断力を作用させるようにして、液体中の固体物質
を粉砕し分散させるようになす。

更に本発明の好ましい実施例によれば、相対的に動き
を生じさせることで、分散部材が第１および第２の部材
によって回転されるようになされる。

更にまた本発明の好ましい実施例によれば、分散部材
の回転が主として流体力学的な力の作用によって引き起
こされる。

更にまた本発明の好ましい実施例によれば、液体中の
固体物質の分散を行う装置が提供される。この装置は、
互いの間に分散室を形成するように配置された相対的に
移動可能な第１および第２の部材と、この分散室の内部
に配置された全体的に円筒形の個別の分散部材と、液体
中に浮遊する固体物質を分散させるために分散室へ供給
し且つまた分散を行った後に分散室から固体物質分散液
体を取り出すための手段とを含み、第１および第２の部
材は分散室にて間隔距離を隔てられ、この距離は分散部
材の直径より大きくその直径の２倍よりは小さい。

更にまた本発明の更に他の好ましい実施例によれば、
両者の間に分散室を形成するように配置された相対的に
移動可能な第１および第２の部材と、この分散室の内部
に配置された全体的に円筒形の個別の分散部材と、液体
中に浮遊する固体物質を分散させるために分散室へ供給
し且つまた分散を行った後に分散室から固体物質分散液
体を取り出すための手段とを含み、第１および第２の部
材は分散室にて間隔距離を隔てられ、この距離は全体的
に円筒形の分散部材の直径よりも２μｍから100μｍま
での範囲で大きくされているような、液体中の固体物質
を分散させる装置が提供される。

更にまた本発明の更に他の好ましい実施例によれば、
両者の間に環状領域を形成しているシャフトおよびこれ
と組み合う円筒形の外側スリーブと、シャフトおよびス
リーブの間に相対的な角速度を与える手段と、環状領域
の内部に配置され且つその軸線方向に重ねられた複数の
ローラーベアリングであって、各々のベアリングが内側
レースウェイ、複数の全体的に円柱状のローラーおよび
外側レースウェイを含んでなるローラーベアリングと、
複数のローラーベアリングの軸線方向の範囲を定める第
１および第２の端部制限手段と、相対的な角速度を第１
および第２のレースウェイに伝えるように作動するリン
ケージ手段とを含む液体中の固体物質を分散させる装置
が提供される。

更に本発明の好ましい実施例によれば、リンケージ手
段は複数のローラー対の間に交互に配置された第１およ
び第２のクラッチ手段を含む。第１のクラッチ手段はシ
ャフトに対して回転可能とされ、第２のクラッチ手段は
スリーブに対して回転可能とされる。

更にまた本発明の好ましい実施例によれば、リンケー
ジ手段は内側レースウェイとスリーブとの間に配置され
た第１のキーと、外側レースウェイとシャフトとの間に
配置された第２のキーとを含み、これにより内側レース
ウェイはシャフトに対して回転可能とされるとともに、
外側レースウェイはスリーブに対して回転可能とされ
る。

更に加えて本発明の好ましい実施例によれば、端部制
限手段の少なくとも一方はばね押圧ストップを含む。

更にまた本発明の好ましい実施例によれば、供給し且
つ取り出すための手段は液体中に分散した固体物質を高
い温度に維持する手段を含む。

更に本発明の好ましい実施例によれば、循環させる手
段は第１および第２の部材の両方と関連する熱交換器に
冷却流体を循環させる手段を含む。

更にまた本発明の好ましい実施例によれば、循環させ
る手段は第１および第２の部材に形成されたチャンネル
を含む。

更に加えて本発明の好ましい実施例によれば、分散室
は全体的に環状の空間を形成し、これが円筒形の部材の
レースウェイを形成する。

更に本発明の好ましい実施例によれば、分散室は第１
および第２の部材によって境界され且つこれらの第１お
よび第２の部材の少なくとも一方と関連した保持部材に
よって境界される。

更にまた本発明の好ましい実施例によれば、分散室は
直径よりも４μｍ以上大きくされる。

更に加え本発明の好ましい実施例によれば、分散室は
直径よりも10μｍ以上大きくされる。

更に本発明の好ましい実施例によれば、間隔距離は直
径よりも100μｍ以上大きくされることはない。

図面の簡単な説明本発明は添付図面に関連した以下の詳細な説明を参照
することで一層完全に理解され認識されるであろう。図
面に於いて、第１図は、本発明の好ましい実施例により構成され作
動される分散装置を示す断面図；第２図は、本発明の他の代替実施例によって構成され
作動される分散装置の一部を示す断面図；第３図は、本発明の他の代替実施例によって構成され
作動される分散装置の他の代替実施例を示す断面図；第４図は、第３図の一部を示す拡大断面図；第５図は、第３図の装置の他の部分を示す断面図；第６図は、本発明の他の代替実施例により構成され作
動される代替分散装置の一部を示す拡大断面図；第７図は、本発明の更に他の好ましい実施例により構
成され作動される分散装置を示す断面図；そして第８図は、第７図の装置の一部を示す拡大断面図。

好ましい実施例の詳細な説明第１図を参照すれば、この図面は液体中に浮遊する固
体物質を分散するための装置を断面図で示している。こ
の装置は、両者間に分散室を形成するように配置された
第１および第２の相対的に移動可能な部材と、分散室の
内部に配置された複数の分散部材と、液体中に浮遊した
固体物質を分散室へ供給し且つ分散させた後で分散室か
ら液体中の分散された浮遊固体物質を取り出すための装
置とを含む。これに於いて、第１および第２の相対的に
移動可能な部材は分散室にて間隔距離を隔てられてお
り、この距離は分散部材の最大寸法よりも大きい。

図示実施例に於いては、第１および第２の相対的に移
動可能な部材の一方は静止部材10を含んでいる。この静
止部材は全体的に円筒形ボアー12を形成しており、その
中に全体的に円筒形の回転部材14が回転可能に取り付け
られている。部材14はボアー12内の部材10に対して図示
したように典型的にはベアリング16で取付けられる。環
状の分散室18はボアー12にて部材14の外面20と部材10の
対応する内面22との間に形成される。

リトグラフのインクのように液体中に浮遊する固体物
質を供給する入口24は典型的に垂直方向に延在して分散
室18に通じており、図示するようにその中央位置で通じ
るのが好ましい。分散した材料を取り出す出口26はその
側方位置にて分散室18と通じるように備えられる。

本発明の好ましい実施例によれば、分散室18の面20お
よび22は摩滅抵抗材料で作られるのが好ましい。

本発明の好ましい実施例によれば、分散室18の内部に
分散部材30の一つの層、好ましくはタングステンカーバ
イドのような硬い材料で作られた0.8mmの直径の球体ボ
ール、が配置されている。本発明の好ましい実施例によ
れば、分散室18に於ける面20および22の間の環状の間隔
は、ボール30の直径よりもほぼ0.005〜0.10mm、好まし
くは0.02〜0.07mm、ほど大きい。

分散部材30は内側および外側の保持リング32によって
分散室18に保持されている。付加的な保持リング32が内
側および外側のリングの間に備えられて部材30をグルー
プ分けし、これにより係合するように押圧される部材の
圧力に対して大きな抵抗力を与えるようになすことがで
きる。これは分散混合を改善するものと確信される。

本発明の好ましい実施例によれば、冷却流体の循環が
両方の部材10および14を通して行われる。部材10に於い
ては、環状の冷却流体の通路36が面22と離れてほぼ平行
な関係で延在されて形成され、冷却流体入口38および冷
却流体出口40に通じている。回転部材14では、環状の冷
却流体通路42が面20と間隔を隔ててほぼ平行な関係で延
在されて形成され、冷却流体入口44と冷却流体出口46と
に通じている。この実施例では回転可能な流体連結が入
口44と出口46とに関連して備えられることが認識されよ
う。

第１図の装置の作動を概略的に説明する。例えばリト
グラフのインクや液体トナー濃縮液のような液体キャリ
ア中に浮遊する固体粒子は典型的には５〜15バール或い
はそれ以上の圧力が作用する状態に於いて入口24を通し
て分散室18に導かれる。回転部材14はモーター（図示せ
ず）によって典型的には2000〜3000RPMの比較的早い回
転速度で軸線50の回りで部材10に対して典型的に回転さ
れる。

主として、流体力学的な力の作用によって、分散部材
30が回転され、面20および22と実質的に非接触状態に保
持され、そして面20および22の速度の中間的な速度で円
周方向に移動するものと確信する。液体キャリアの固体
粒子が圧力の作用を受けて分散物質30の回りの空間に押
し込まれると、大きなせん断力の作用を受け、液体キャ
リアの固体粒子は粉砕し分散されるようになる。分散さ
れた材料は出口26を通して排出される。

典型的には水とされる冷却流体は上述したように流さ
れて、部材10および14を冷却し、且つまた分散室18の内
部の材料を冷却する。

ここで第２図を参照すれば、分散装置の他の実施例が
示されている。これに於いて、同じ部分は同じ符号で示
されている。ここで、第１図の装置の作動と比較する
と、分散されるべき材料は分散室の一方の側部へ圧力作
用の下に供給され、他方の側部から取り出されるのであ
って、分散部材30に対する圧力充填が行われる。これに
対して第１図の実施例では、分散されるべき材料の供給
は分散室18に沿う中間位置で行われる。

第２図の装置の作動に関する実際的な例に於いて、分
散室18の長さは約70mm、分散室18の直径は約70mmであ
り、分散部材30は約0.80mmの直径を有してタングステン
カーバイドで形成されている。また、面20および22の間
隔は0.83mmである。この装置は13バールの入口圧力にて
ヘグマン・ドラグの読み値が６以下の状態で未粉砕黒色
リトグラフインクのベースを導入材料として作動され
る。導入材料温度は45℃であり、出口温度は80℃であ
る。処理量は250gm/分である。部材14の回転速度は2550
RPMであり、その回転に要する電力は10KWである。排出
材料はヘグマン・ドラグの読み値で7.8〜８である。水
が冷却流体として使用され、約30リットル／分の流量で
循環される。これにより水の温度上昇は1.3℃である。

詳細を明確にするために第１図および第２図は尺度が
正しくない。この例では、面20および22の環状の間隔は
図示したよりも格段に小さいことに注意しなければなら
ない。更に、分散部材の個数は約30,000個であり、図示
したような状態ではない。

本発明の第３の実施例が第３図〜第５図に示されてい
る。ここで、分散部材はローラーを含み、ローラーは静
止した外側面と移動する内側面との間の環状領域に形成
されているレースウェイを移動する。

第３図および第４図に示すように、分散装置60はほぼ
円筒形の内側シャフト62および静止した外側シリンダー
64で形成されている。複数の分散ローラー66はそれぞれ
が外側円錐形リング68、内側円錐形リング70および複数
の円筒形ローラー72を含んでなり、これらの分散ローラ
ーは内側シャフト62と外側シリンダー64との間に形成さ
れた分散室内に配置される。隣接する分散ローラー66は
外側および内側の環状クラッチリング74および76によっ
て間隔を隔てられている。

内側リング70は半径方向の端部フトップ71を形成され
てローラー72のレースウェイを形成しており、本発明の
好ましい実施例では保持ケージすなわちリング（図示せ
ず）がローラー72を内側リング70に関連して作動的に保
持する。

第４図に示すように、他の分散ローラー66は軸線方向
の配向を逆にされて、外側クラッチリング74が二つの隣
接する分散ローラー66の外側円錐形リング68に突き当た
り、内側クラッチリング76は二つの隣接する分散ローラ
ー66の内側円錐形リング70に突き当たるようになされ
る。

外側シリンダー64は長手方向にキー溝78を形成されて
いる。それぞれのリング74の外面に形成されているキー
がこのキー溝78と係合し、リング74をシリンダー64に対
して静止状態に保持する。同様に、内側シャフト62はキ
ー溝80を形成され、これが内側リング76の協働するキー
と関連して、そのリングをシャフト62と一緒に回転させ
るようになす。

第５図には、隣接のクラッチ74および76に対して分散
ローラー66を軸線方向に弾性的に押圧してそれぞれのロ
ーラー72を内側および外側のリング68および70に圧接さ
せ、シャフト62は回転されない状態とするための手段が
示されている。

円筒形の押圧具90が最外位置のローラー粉砕装置67の
内側リング70に対して押圧するように配置されている。
円筒形の押圧具90は円筒部91を含み、この部分はシャフ
ト62に沿ってスライドする。押圧具90の一端93は最外位
置の分散ローラー66とその内側リングにて接触し、ま
た、他端はばねシート92を形成している。

ねじ付リング94がシャフト62の延長部のねじ端部95に
螺合されている。また、ばねシート92と協働して圧縮ば
ね96を圧縮し、これにより円筒形部分91の端部93を最外
位置の分散ローラー66の内側リング70に対して弾性的に
押圧する。

ねじ部95の上でのリング94の位置の変化によって、分
散ローラー66およびクラッチ74および76に作用する圧力
が調整される。第４図に示す端部ストップ96は重ねた状
態に於ける他端での対抗力を形成する。

分散装置60は分散されるべきさまざまな粒子や集塊と
なる物質を含有する粘性材料を給送し且つ分散済みの材
料を取り出すための入口100および出口102を備えてい
る。分散されるべき材料の一つの例は、未粉砕のリトグ
ラフインクであり、望まれる排出材料は微粉化した粉砕
粒子を含有するリトグラフインクである。

冷却流体の入口122および出口124を有する１つまたは
それ以上の冷却マニホールド120が外側シリンダー64の
冷却を可能にするように備えられている。追加の或いは
その他のシャフト冷却手段が第１図および第２図に示し
たように備えられることができる。

作動において、シャフト62はモーター112によって駆
動されるベルト110またはその他の通常装置によって回
転される。内側クラッチ76に対する内側リング70の圧力
は、その内側リング70をシャフト62と一緒に回転させ
る。一方、同じ圧力が外側リング68を静止状態に保持す
る。移動部材の寸法によって、円筒形ローラー72はシャ
フト62の回転速度の多数倍の回転速度で回転するように
なされる。

ローラー72の回転によって、高い粘性の材料が分散さ
れるのであるから、流体力学的な作用によってローラー
72とリング68および70の間にその中間面に対して直角な
力が発生される。この力の一つの力成分が分散ローラー
66の各々の軸線方向の広がりを大きくし、これにより各
々のローラーと隣接リング68および70の間に空隙を形成
するようになす。分散されるべき粘性材料は内側リング
68および外側リング70の間を通過し、ローラー72の近く
に流れ、また、内側リング68および外側リング70とロー
ラー72との間の空間内に入る。

他の構造に於いては、ばね92は弾性の固体材料で置き
換えられる。

本発明の好ましい実施例に於いて、このばねは省略さ
れ、ねじ付きリング94が軸線方向でシート92から僅かな
位置に位置される。シャフト62の回転によって、流体力
学的な作用力が上述したように押圧具90をリング94に対
して押圧する。この場合、ローラーとリングとの全間隔
距離は、リング94の軸線方向の位置によって固定され
る。分散ローラー66に沿う全ローラー間隔の分割は、分
散される材料が入口から出口へ至るまで移動する際の粘
性の変化によって決まる。

大きなせん断力が隣接のローラー72とリング68および
70の間隔内で発生し、集塊が分散過程に於いて粉砕さ
れ、結果として粒状物質が微細に分散されるようになさ
れる。

第３図〜第５図の実際的な実施例に於いて、シャフト
62の直径は典型的に45mmで、シリンダー78の内径は典型
的に75mmである。40本の分散ローラー66は20本の間隔を
隔てた円形断面の直径が約6mmのローラー72を含むのが
好ましい。ローラー72の軸線はシャフト62の軸線と約15
゜の角度をなしている。

分散ローラー66は2mm厚のステンレススチールシート
で作られたクラッチ74および76によって隔てられる。ク
ラッチ74および76は粗いベアリング面を有するが、高い
圧力が作用するためにこれが必要であると見い出されて
はいない。

この代わりに、第６図に示すように、クラッチが省略
され得る。本発明のこの実施例に関しては、外側キー溝
82が外側リング68の各々に形成され、内側キー溝84が内
側リング70の各々に形成される。それぞれキー溝82およ
び84にはめ込まれた内側キー86および外側キー88が関連
する外側リング68を外側シリンダー64に対して静止状態
に保持し、関連する内側リング70をシャフト62と一緒に
回転させるようになす。

典型的な応用例に於いて、シャフト62は約3000RPMの
速度で回転され、ローラー72は約30,000RMPの速度で回
転される。インクは約１気圧の圧力下で分散装置内へ給
送される。このような条件の下で、必要とされる電力は
約8KWであり、処理量は約５〜10μｍのローラーリング
間隔に於いて約400gm/分である。

さて第７図および第８図を参照すれば、この図面は本
発明の第４の実施例を概略的に示している。この実施例
は、全体的な構造で第１図に示した実施例とにている
が、球体の分散部材30が多数の円筒形の分散部材104で
置き換えられている点で異なる。

この実施例に関しては、分散部材104の直径は800〜35
00μｍで、長さが６〜20mmであるのが好ましく、更にそ
れぞれ1000〜2500μｍで９〜12mmであるのが一層好まし
い。分散室の半径方向の寸法は分散部材104の直径より
も５〜25μｍ大きいのが好ましく、更には10〜15μｍほ
ど大きいのが一層好ましい。この構造に関しては、円筒
形の分散部材は円周方向に比較的密に詰め込まれ、円筒
形の分散部材の間がたったの10μｍの間隙しかないよう
にできる。

第７図および第８図の実施例の代表的な例に於いて、
面20は円筒形とされて直径が31.77mm、面22は円筒形と
されて直径が36.79mmである。分散部材104は9.8mmの直
径を有し、9.8mmの長さを有する。55個の分散部分が使
用されている。この形態に関しては、極めて高品質の分
散が大量の処理量に対して達成され、他の実施例に比較
して電力は非常に低くできることが、見い出された。

当業者には特定の寸法、分散装置66、円筒形の分散部
材104およびローラー72の個数、そして回転速度が、本
発明の実施に際して広い範囲で変更することができ、分
散装置に必要とされるせん断力を与えるようになすこと
と調和されることが、認識されよう。

注目されるべきことは、適当なローラーとリングとの
間隔（適当な軸線方向の弾性力もしくはリング90の位置
によって導かれる）が本発明のこの実施例の最適作動を
得るのに重要であるということである。適当な力もしく
は間隔は、分散その構造および作動、分散されるべき材
料、そして要求される分散品質、に係われるパラメータ
ーの各々の組み合わせによって経験的に決定できるので
ある。間隔が狭すぎると（すなわちローラーとリングと
の間隔を減少させたり無くするような力が強すぎる
と）、動力の要求量が増大し且つまた摩滅が大きくな
り、同様に熱の発生が過大となる。間隔が広すぎると
（すなわちローラーとリングとの間隔を増大させるよう
に力が弱すぎると）せん断力が低減して分散が満足に行
えなくなる。

第３図〜第６図に示されたほんの実施例に関する適性
な作動を得るためのリング68と70との間隔は、ローラー
72の直径よりも0.004〜0.10mmほど大きい寸法とされる
べきであり、この結果としてローラーとリングとの間隔
は0.002〜0.050mmとなる。

本発明の方法および装置は、低い粘性材料にも同様に
良好に作動する。特別の実施例として、上述した実施例
の説明で与えられた実際的な例の寸法を有し、且つまた
3000RPMの回転速度を有する第２図の実施例を使用し
て、磁気記録媒体の基体にコーティングする前にキャリ
アである液体トルエンおよびMEK中の磁気記録材料の分
散を行った。この分散の結果は一様に分散された汚染物
不在の分散状態が得られた。本発明の他の実施例もまた
磁気記録材料の分散に使用された。

本発明の方法および装置はまた塗料やその他の同様な
材料の分散にも適当である。

当業者には本発明が前述にて特に示し説明した内容に
限定されるものではないことが認識されよう。むしろ、
本発明の範囲は以下の請求の範囲の欄によってのみ限定
されることが意図されるのである。

フロントページの続き (72)発明者ヤコウブ，ナシームイスラエル国46 100 ヘルゼリア，ハショマーストリート８ (56)参考文献米国特許3679141（ＵＳ，Ａ) 米国特許2204140（ＵＳ，Ａ) 米国特許2792994（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01F 3/12 B02C 15/00,17/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）それぞれ第１および第２の面（2
2,20）を有してそれら面の間が間隔距離で隔てられ且つ
それら面の間に分散室（18）を形成するように配置され
ている、相対的に移動可能な第１及び第２の部材（10,1
4;68,70）と、（ｂ）前記分散室（18）内に配置された多数の分散部
材（30;72;104）と、（ｃ）液体中に浮遊する固体物質を前記分散室（18）
に供給し且つ液体中に浮遊するこの固体物質を分散され
た状態で取り出すための手段（24,100,102）と、（ｄ）前記第１および第２の面（22,20）間に相対的
な運動を行わせるための手段（110,112）と、を含んで構成される液体中の固体物質を分散させる分散
装置において、前記多数の分散部材（30;72;104）は前記分散室（18）
内に単一の層を形成しており、主として、前記相対的な運動によって生じた流体力学的
な力によって、前記分散部材（30;72;104）に運動が与
えられ、前記分散部材（30;72;104）は前記第１および第２の面
（22,20）の双方の速度とは異なる速度で運動し、前記固体物質は、前記液体中の該固体物質を粉砕し且つ
分散させるように作用する高いせん断力を受けるように
なっていることを特徴とする分散装置。
【請求項２】前記多数の分散部材（30;72;104）が、流
体力学的な力以外では相互に機械的な連結がなされてい
ない、請求項１に記載の分散装置。
【請求項３】前記分散部材は、円形横断面を有し、その
最大直径が前記間隔距離より２〜100μｍ小さい、請求
項１又は２記載の分散装置。
【請求項４】前記分散部材が、ほぼ球体の部材を含む、
請求項１から３までのいずれか１つに記載の分散装置。
【請求項５】前記間隔距離が、前記球形の部材の直径よ
りも約５μｍ以上大きい、請求項４記載の分散装置。
【請求項６】前記間隔距離が、前記球形の部材の直径よ
りも約20〜70μｍ大きい、請求項５記載の分散装置。
【請求項７】前記分散部材が、ほぼ円筒形の部材を含
む、請求項１から３までのいずれか１つに記載の分散装
置。
【請求項８】前記間隔距離が、前記円筒形の部材の直径
よりも約５μｍ以上大きい、請求項７記載の分散装置。
【請求項９】前記間隔距離が、前記円筒形の部材の直径
よりも約10〜25μｍ大きい、請求項８記載の分散装置。
【請求項１０】前記分散部材が、前記第１および第２の
運動可能な面と実質的に非接触状態に保持される、請求
項１から９までのいずれか１つに記載の分散装置。
【請求項１１】前記分散部材が、主として流体力学的な
力によって、前記第１および第２の運動可能な面と実質
的に非接触状態に保持される、請求項１から９までのい
ずれか１つに記載の分散装置。
【請求項１２】前記相対的な運動を行わせるための手段
が、主として流体力学的な力によって、前記分散部材を
回転させるように作用する、請求項１から11までのいず
れか１つに記載の分散装置。
【請求項１３】前記第１および第２の面が同心的に配置
されて環状の分散室を形成し、前記分散部材は円周方向
に密接な間隔で配置されている、請求項１から12までの
いずれか１つに記載の分散装置。
【請求項１４】前記分散部材は、約25μｍ以下の間隔で
円周方向に配置されている、請求項13記載の分散装置。
【請求項１５】前記分散部材は、約10μｍの間隔で円周
方向に配置されている、請求項14記載の分散装置。
【請求項１６】前記液体中に浮遊する前記固体物質を前
記分散部材間に押圧し、これによって、前記固体物質が
高いせん断力を受けて、前記液体中に分散されるように
する手段を含む、請求項13から15までのいずれか１つに
記載の分散装置。
【請求項１７】前記分散室が、前記第１および第２の部
材の少なくとも一方に取り付けられた保持部材（32）に
よって境界を定められている、請求項１から16までのい
ずれか１つに記載の分散装置。
【請求項１８】前記の供給し且つ取出すための手段が、
前記液体中に浮遊している前記固体物質を、前記保持部
材の中間位置で、前記分散室へ供給する手段（24）を含
む、請求項17に記載の分散装置。
【請求項１９】液体中に固体物質を分散させたものが、
リトグラフのインクである、請求項１から18までのいず
れか１つに記載の分散装置。
【請求項２０】前記間隔距離が、固定されている、請求
項１から19までのいずれか１つに記載の分散装置。
【請求項２１】それぞれ相対的に運動可能な第１および
第２の部材の第１および第２の面によって形成された分
散室であって、これらの面は間隔距離で隔てられ、前記
分散室には内部に多数の分散部材が配置されている前記
分散室の内部に、液体中に浮遊する固体物質を導入する
段階と、前記第１および第２の面の間に相対的な運動を
生じさせる段階とを含む、液体中の固体物質を分散させ
る方法において、前記相対的な運動を生じさせる段階が、主として、この
相対的な運動によって生じた流体力学的な力によって、
前記分散部材に運動を与えるように作用して、前記液体
中の前記固体物質を粉砕し且つ分散させるように作用す
る高いせん断力を、前記固体物質に受けさせるようにな
っており、また、前記分散部材は前記分散室内において
単一の層を形成していることを特徴とする方法。
【請求項２２】前記分散部材は、流体力学的な力以外で
は相互に機械的に連結されていない、請求項21記載の方
法。
【請求項２３】前記分散部材は、円形横断面を有し、そ
の直径が前記間隔距離より２〜100μｍ小さい、請求項2
1又は22記載の方法。
【請求項２４】前記分散部材が、前記第１および第２の
運動可能な面と実質的に非接触状態に保持される、請求
項21から23までのいずれか１つに記載の方法。
【請求項２５】前記分散部材が、主として、流体力学的
な力によって、前記第１および第２の運動可能な面と実
質的に非接触状態に保持される、請求項21から23までの
いずれか１つに記載の方法。
【請求項２６】前記相対的な運動を生じさせる段階が、
主として、流体力学的な力によって、前記分散部材を回
転させるように作用する、請求項21から25までのいずれ
か１つに記載の方法。
【請求項２７】前記第１および第２の面が同心的に配置
されて環状の分散室を形成し、前記分散部材は、円周方
向に密接な間隔で配置されている、請求項21から26まで
のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２８】前記分散部材は、約25μｍ以下の間隔で
円周方向に配置されている、請求項27記載の方法。
【請求項２９】前記分散部材は、約10μｍの間隔で円周
方向に配置されている、請求項28記載の方法。
【請求項３０】前記液体中に浮遊する前記固体物質を前
記分散部材間に押圧し、これによって、前記固体物質が
高いせん断力を受けて前記液体中に分散されるようにす
る段階を含む、請求項27から29までのいずれか１つに記
載の方法。
【請求項３１】液体中に固体物質を分散させたものが、
リトグラフのインクである、請求項21から30までのいず
れか１つに記載の方法。
【請求項３２】前記間隔距離が固定されている、請求項
21から31までのいずれか１つに記載の方法。