JP3718831B2 - Bead mill - Google Patents

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JP3718831B2
JP3718831B2 JP2001117004A JP2001117004A JP3718831B2 JP 3718831 B2 JP3718831 B2 JP 3718831B2 JP 2001117004 A JP2001117004 A JP 2001117004A JP 2001117004 A JP2001117004 A JP 2001117004A JP 3718831 B2 JP3718831 B2 JP 3718831B2
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宏幸 松本
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Kansai Paint Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状のローターを有するアニュラー型のビーズミルに係り、特に、水系塗料又は有機溶剤系塗料の分散工程において分散されるべきペーストに配合されている顔料、すなわち二次粒子からなる顔料の凝集体を一次粒子に分散して顔料が均一に分散された分散ペーストを得るためのビーズミルに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のビーズミルにおいては、顔料を分散処理した分散ペーストと分散メジア(いわゆるビーズ)とを分離する機構として、ギャップセパレータ或いは分離スクリーンが一般に知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、より微細な分散への要求が高まるなか、微小粒径の分散メジアが使用可能なビーズミルが要望されているが、スクリーン或いはギャップセパレータでは限界がある。
【0004】
即ち、ローターとベセルに固定されたステーターとのクリアランスによって分散ペーストと分散メジアとを分離するギャップセパレータでは、ローターの回転軸が熱膨張により伸縮するため、クリアランスは0.1mmが限界であり、従って、直径0.3mm〜0.5mmの分散メジアが使用できる限界である。しかも、粘度の比較的高い塗料、インキ等の分散ペーストではギャップセパレータのローターとステーターとの間のクリアランを小さくすると圧力損失が大きくなるため直径0.5mmのメジアが使用限界である。
【0005】
また、スクリーンは、ギャップセパレータに比べて開口面積(総面積)が大きく採れるが、液の流動がギャップセパレータに比べて悪いため、クリアランスは0.1mm程度が限界であり、直径0.3mmの分散メジアが限界である。特に、構造粘性の大きい分散ペーストでは圧力損失が大きくなる欠点がある。さらに、分散顔料による目詰まり、分散メジアによる摩耗等の問題も生じ易い。
【0006】
そこで、本発明は、未分散顔料による目詰まりや分散メジアによる摩耗を生じることなく、微小粒径の分散メジアが使用可能な顔料分散用ビーズミルを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、分散されるべきペーストを供給する供給口及び分散された分散ペーストを排出する排出口を有するベセル、及び該ベセル内壁との間に分散を行うための環状隙間を形成するように前記ベセル内に配置した外周面が円筒状のローターを有するアニュラー型のビーズミルであって、 前記環状隙間から前記ローターの内部を通り前記排出口に至る流路が形成され、前記ローター内の前記流路の途中に、分散メジアを分散ペーストから遠心分離するための遠心分離装置を設け、遠心分離した分散メジアを前記環状隙間に送り出すための循環用開口部が前記ローターに形成されていることを特徴とするビーズミルにより達成される。
【0008】
前記遠心分離装置が、分散メジアの遠心分離を行う回転体を有し、該回転体が羽根車であることが好ましい。
【0009】
前記回転体は、前記羽根車に代えて、回転ディスクとしても良い。
【0010】
前記ローターの回転駆動軸を中空軸とされるとともに、該中空軸に前記排出口に通じる排出開口部を形成することが好ましい。
【0011】
前記供給口が前記ベセルの一端側に配置され、前記ベセルの他端側であって、前記ローターの内側に配置された略円筒状のステーターを更に有し、該ステーターと前記ローターとの間に、前記流路の一部を構成する隙間を形成することが好ましい。
【0012】
前記ローターの中空軸内に、前記遠心分離装置の回転体の回転駆動軸を挿入し、前記ローターの前記中空軸内周壁と前記回転体の回転駆動軸との間に前記排出開口部に至る流路を構成する隙間を形成することが好ましい。
【0013】
前記ローターの回転駆動軸と前記回転体の回転駆動軸とを同心状に配置することが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明に係るビーズミルの好ましい実施形態について以下に図面を参照して説明する。図1はビーズミルの縦断面図、図2は図1のA−A視断面図である。なお、全図を通し、同様の構成部分には同符号を付した。
【0015】
図1,2に示すように、ビーズミル1は、供給口2が形成されたベセル3内に、外周面が円筒状のローター4が内装されている。ベセル3の内壁とローター4の外周壁との間には、顔料の分散を行うための環状隙間Xが形成されている。
【0016】
ローター4の回転駆動軸4aは中空軸となっており、該中空軸に排出開口部5が形成されている。回転駆動軸4aの中空部4xからローター4の内部を通りローター4の底方に開口する流路6が形成されている。
【0017】
ローター4内部には、流路6を流れてくる分散メジアを分散ペーストから遠心分離するための遠心分離装置7が配置されている。図示の例では、遠心分離装置7は、流路6を横切るようにして配置された羽根車8を採用している。遠心分離した分散メジアを環状隙間Xに送り出すため、羽根車8の周囲空間と環状隙間Xとを連通する循環用開口部9がローター4に形成されている。
【0018】
羽根車8は、平羽根、矢羽根、捻り羽根等の種々の羽根を採用することができ、羽根の中心部において吸い上げ、周方向に押し出す作用、即ち遠心ポンプとしての作用を有する。羽根車8の回転駆動軸8aは、ローター4の中空部4x内に挿入されており、ローター4の回転駆動軸4aから突出している。なお、図中10、11、12は、シール部材である。
【0019】
それぞれの回転駆動軸4a、8aは、図示例では伝動機構15を介して共通の駆動源Mに接続されているが、回転駆動軸4a、8aの駆動源は、別々の駆動源に接続しても良い。伝動機構15は、図示の例ではプーリー15a〜15dとプーリー15a〜dに巻回されたプーリーベルト15e、15fの組合せによる伝動機構であるが、歯車伝動機構等その他の公知の伝動機構を採用することができる。
【0020】
流路6は、ローター4の底部から羽根車8の中心部、即ち羽根車8の吸い上げ作用を行う部分に通じている。環状隙間X、流路6、及び循環用開口部9によって、環状隙間Xから羽根車8の中心部に通じ且つ羽根車8の外周部を経て再び環状隙間Xに至る循環経路が構成されている。
【0021】
ベセル3の内底部略中央にステーター20を固定することができ、ステーター20とローター4との間に形成された隙間によって流路が形成されている。ステータ20は、羽根車8の回転による吸い込み作用の最も強い中心部に流路を形成するような形状とされ、それによって前記循環経路における分散メディア及び分散ペーストの循環をさらに強める働きがある。ステーター20は、ローター4の内側とステーター20の外壁との間の隙間によって速度差を与え、ローター4の外周と同様に分散を行う役割も果たす。ステーター20は、図示の例では、上部が切頭円錐の円柱体で形成されているが、円錐形等の種々の形状のものを採用することができる。
【0022】
ベセル3及びステーター20の外周部には、ジャケット30、31が形成され、それぞれのジャケット30、31内に図外の給水口より冷却水が導入され、図外の排水口より排水され、ベセル3内の温度上昇を防止するようになっている。
【0023】
上記ビーズミル1の幾何学的寸法比は、ベセル3の内径を1とすれば、
ベセル3の内空の高さH1は、1.0〜2.0
ステーター20の外径L1は、0.5〜0.7
ローター4の外径L2は、0.95〜0.98
環状隙間Xの幅X1は、0.02〜0.05
ローター4とステーター20との隙間X2は、0.02〜0.05
羽根車8に連通する部位の流路6の直径L3は、0.1〜0.3
羽根車8の直径L4は、0.6〜0.8
羽根車8の幅H2は、0.2〜0.3
ローター4の回転駆動軸4aの内径L5は、0.3〜0.4
循環用開口部9の高さH3は、0.25〜0.35
循環用開口部9の幅L6は、0.05〜0.1
の範囲にあることが好ましい。
【0024】
また、羽根車8の回転数は、ローター4の回転数の1.5〜2.0倍の範囲が好適である。
【0025】
上記構成を有するビーズミルの作用効果について以下に説明する。
【0026】
分散されるべき前練りペースト(顔料、ワニス、溶剤の予備混合物)は、図外のポンプ作用で供給口2よりベセル3内に圧送される。分散メジア(図示せず)は、予めベセル3内に収容されている。前練りペーストを供給口2に圧送する送り量は、遠心分離装置を構成する羽根車8の遠心分離能力を大幅に上回らない範囲で適切に制御される。
【0027】
ベセル3に圧送された前練りペーストは、分散メジアと共にローター4により攪拌されながら、ベセル3内壁とローター4外壁との環状隙間Xを下方に送られ、ローター4底部とベセル3底部の隙間を通って、ローター4内壁とステーター20外壁との隙間を上昇する。そして、ローター4内部に配置された羽根車8の遠心ポンプ作用によりローター4の中心部から羽根車8に吸入される。
【0028】
羽根車8に吸入された分散ペーストと分散メジアの混合物は、羽根車8及びその外側のローター4の回転による遠心力の作用を受け、比重差により分散メジアと分散ペーストとに分離される。比重の大きい分散メジアは、外周部に吐出され、ローター4に複数個形成された循環用開口部9より、ベセル3内壁とローター4外壁との環状隙間Xに戻される。そして再び前練りペーストと混合され、ベセル3内壁とローター4外壁との間の環状隙間Xを下降する。
【0029】
このように、分散メジアは環状隙間Xからローター内部の流路6へ、分散ペーストの流動により移動し、羽根車8により循環用開口部9を通じて元に戻る循環を繰り返す。この間、ペースト中に配合された顔料の凝集粒子体(二次粒子)は、ベセル3内壁とローター4外壁との間の環状隙間Xにおいて分散メジアとの衝突により生じる強力な剪断作用により一次粒子に分散される。
【0030】
羽根車8により分散メジアと分離された分散ペーストは、ローター4の回転駆動軸4aの中空部4xと羽根車8の回転駆動軸8aとの間の隙間を上昇し、ローター4の回転駆動軸4aに形成された排出開口部5を通って、排出口3aより排出される。
【0031】
このように、分散ペーストと分散メジアとは、ローター4及びローター4に内蔵された羽根車8の回転により生ずる強力な遠心力の作用により、分散メジアと分散ペーストの比重差により分離される。従って、ギャップセパレーター或いはスクリーンのように分散メジアの粒径の数分の一のクリアランスを必要とせず、より小径の分散メジアが使用可能となる。
【0032】
さらに、羽根車8のポンプ作用により、分散メジアが前記循環経路を循環するため、分散メジアによる分散ペーストの流動抵抗が全く生じない。
【0033】
上記した実施形態は、本発明に係るビーズミルの一例であり、以下に説明するように種々の変更態様が有り得る。
【0034】
羽根車8は、上記実施形態では1段のみ示したが2段以上設けてもよく、また、羽根車8の周囲に静止案内羽根を設けてタービン翼としても良い。さらに、遠心分離装置7として、羽根車8に代えて回転ディスク(図示せず)を採用することもできる。回転ディスクの場合は、羽根車に比べて吸引ポンプとしての作用は小さいが、分散メジアに遠心力を作用させる働きはある。また、ディスク状に限らず、球体、楕円球体、笠状体など、回転することによって分散メジアを遠心分離し得る種々の形状をした回転体を採用することもできる。
【0035】
なお、遠心分離装置として、ローター4内に羽根車を固定或いは一体的に形成し、羽根車の回転駆動軸を省くことも可能である。この場合は、羽根車の回転数(回転速度)とローターの回転数が同じになり、遠心分離作用が減少するが、部品点数を削減することができる。
【0036】
また、ローター4は、外周面に複数本のピン等の突起を形成し、攪拌効果を高めることも可能である。
【0037】
さらに、羽根車8の回転駆動軸8aは、下方に延ばしてベセル3の底から突き出すようにすることも可能である。
【0038】
また、ビーズミル1は、調合タンク、前練り循環タンク等と組み合わせても良い。
【0039】
【実施例】
図1に示したものと同等のビーズミル(実施装置)を作成し、市販のビーズミル(従来装置)との比較実験を行った。装置の概要は、以下の通りである。
実施装置
ローター4: 外径140mm×高さ150mm
羽根車8: 外径75mm×高さ20mm
ベセル3:内径150mm×高さ170mm
駆動モーターMの出力: 2.2kW
ローター4の回転数: 1500rpm
羽根車8の回転数: 2500rpm
分散メジア: ジルコニア、直径0.1mm、比重6.0
従来装置
従来装置は、本発明実施装置と同等の大きさ及びモーター出力を有する市販のアニュラー型ビーズミルを使用した。従来装置の分散メジアは、直径0.5mmで材質はジルコニアを使用している。
【0040】
上記2種類のビーズミルに分散メジアを1.5kg充填し、粘度0.5Pa・sの塗料用顔料ペーストを分散した。図3に示すように、処理流量500kg/hで攪拌機付きタンク50とビーズミル1とを配管51及びポンプ52で連結し循環分散することにより、ビーズミル内の滞留時間と分散度(ヘイズ値)との関係を求めた。ヘイズ値は、JIS K 7105に準拠しヘイズメータで測定した。滞留時間は、分散ペーストがビーズミルに供給されてから排出されるまでに要する時間であり、次式で表すことができる。
【0041】
滞留時間={(ビーズミル空間容量)/(処理流量)}×パス回数
ここで、ビーズミル空間容量は、ビーズミルの容積から充填したビーズの体積を引いた値である。パス回数は、分散ペーストがビーズミルを通過する回数であり、分散ペーストの処理流量を測定することにより、1パス当たりの滞留時間が求まる。分散ペーストを、複数回、ビーズミルを通過させる場合は、パス回数を積算して滞留時間を算出する。
【0042】
比較実験の結果、図4のグラフに示すように、従来の市販ビーズミルに比べて約1/5の滞留時間で分散できることが分かった。
【0043】
このように本発明のビーズミルが従来のビーズミルに比べて飛躍的に分散性能が高いのは、ローターに内蔵された羽根車(遠心分離装置)により、直径0.1mmのジルコニアメジアが使用可能になったこと、及び羽根車(遠心分離装置)のポンプ作用により、メジアがローターの外周部(環状隙間)と内周部との間でよく循環され、メジアの運動が促進されるためと考えられる。
【0044】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るビーズミルによれば、ローター外周とベセル内周で形成される環状隙間からローターの内部を通りベセルの排出口に至る流路を形成し、ローター内の前記流路の途中に遠心分離装置を設けて分散メジアを分散ペーストから遠心分離し、遠心分離した分散メジアをローターに形成した循環用開口部から前記環状隙間に送り出す構成としたので、未分散顔料による目詰まりや分散メジアによる摩耗を生じることなく、微小粒径の分散メジアを使用することができ、その結果、分散性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るビーズミルの好ましい実施形態を示す縦断面図である。
【図2】図2は、図1のA−A視断面図である。
【図3】本発明に係るビーズミルと従来のビーズミルとの比較実験に使用した実験装置を示す概念図である。
【図4】図3の実験装置による実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 ビーズミル
2 供給口
3 ベセル
4 ローター
5 排出開口部
6 流路
7 遠心分離装置
8 羽根車
9 循環用開口部
20 ステーター
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an annular type bead mill having a cylindrical rotor, and in particular, a pigment blended in a paste to be dispersed in a dispersion step of a water-based paint or an organic solvent-based paint, that is, a pigment composed of secondary particles. The present invention relates to a bead mill for obtaining a dispersion paste in which an aggregate is dispersed in primary particles and a pigment is uniformly dispersed.
[0002]
[Prior art]
In a conventional bead mill, a gap separator or a separation screen is generally known as a mechanism for separating a dispersion paste obtained by dispersing a pigment and a dispersed media (so-called beads).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, a demand for finer dispersion has increased, and a bead mill capable of using a dispersion medium having a small particle diameter has been demanded. However, there is a limit in a screen or a gap separator.
[0004]
That is, in the gap separator that separates the dispersion paste and the dispersion media by the clearance between the rotor and the stator fixed to the bezel, the rotor has a rotational axis that expands and contracts due to thermal expansion, so the clearance is limited to 0.1 mm. The dispersion media having a diameter of 0.3 mm to 0.5 mm can be used. Moreover, in the case of a dispersion paste such as a paint or ink having a relatively high viscosity, if the clear run between the rotor and the stator of the gap separator is reduced, the pressure loss increases, so that a media having a diameter of 0.5 mm is the use limit.
[0005]
In addition, the screen has a larger opening area (total area) than the gap separator, but since the flow of the liquid is worse than that of the gap separator, the clearance is limited to about 0.1 mm, and the dispersion has a diameter of 0.3 mm. The media is the limit. In particular, a dispersion paste having a large structural viscosity has a disadvantage that pressure loss increases. Furthermore, problems such as clogging due to dispersed pigments and abrasion due to dispersed media are likely to occur.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a bead mill for dispersing a pigment in which a dispersed media having a fine particle diameter can be used without causing clogging due to an undispersed pigment or abrasion due to a dispersed media.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is to form a vessel having a supply port for supplying the paste to be dispersed and a discharge port for discharging the dispersed paste, and an annular gap for dispersion between the inner wall of the vessel. An annular bead mill having an outer circumferential surface arranged in the bezel having a cylindrical rotor, and a flow path from the annular gap to the discharge port through the interior of the rotor is formed. A centrifuge for centrifuging the dispersion media from the dispersion paste is provided in the middle of the flow path, and a circulation opening for sending the centrifuged dispersion media to the annular gap is formed in the rotor. It is achieved by a bead mill characterized by
[0008]
It is preferable that the centrifuge has a rotating body that performs centrifugal separation of the dispersed media, and the rotating body is an impeller.
[0009]
The rotating body may be a rotating disk instead of the impeller.
[0010]
It is preferable that the rotational drive shaft of the rotor is a hollow shaft, and a discharge opening that communicates with the discharge port is formed in the hollow shaft.
[0011]
The supply port is disposed on one end side of the vessel, further includes a substantially cylindrical stator disposed on the other end side of the vessel and on the inner side of the rotor, and between the stator and the rotor. It is preferable to form a gap that constitutes a part of the flow path.
[0012]
The rotational drive shaft of the rotor of the centrifugal separator is inserted into the hollow shaft of the rotor, and the flow leading to the discharge opening is between the hollow shaft inner peripheral wall of the rotor and the rotational drive shaft of the rotor. It is preferable to form a gap constituting the path.
[0013]
It is preferable that the rotation drive shaft of the rotor and the rotation drive shaft of the rotating body are arranged concentrically.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of a bead mill according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a longitudinal sectional view of a bead mill, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. In addition, the same code | symbol was attached | subjected to the same component through the whole figure.
[0015]
As shown in FIGS. 1 and 2, the bead mill 1 includes a rotor 4 having a cylindrical outer peripheral surface inside a vessel 3 in which a supply port 2 is formed. An annular gap X for dispersing the pigment is formed between the inner wall of the vessel 3 and the outer peripheral wall of the rotor 4.
[0016]
The rotational drive shaft 4a of the rotor 4 is a hollow shaft, and a discharge opening 5 is formed in the hollow shaft. A flow path 6 is formed from the hollow portion 4x of the rotation drive shaft 4a through the inside of the rotor 4 and opening toward the bottom of the rotor 4.
[0017]
Inside the rotor 4, a centrifugal separator 7 for centrifuging the dispersed media flowing through the flow path 6 from the dispersed paste is disposed. In the illustrated example, the centrifugal separator 7 employs an impeller 8 disposed so as to cross the flow path 6. In order to send out the centrifugally dispersed dispersion media to the annular gap X, a circulation opening 9 is formed in the rotor 4 to communicate the surrounding space of the impeller 8 with the annular gap X.
[0018]
The impeller 8 can employ various blades such as a flat blade, an arrow blade, and a twisted blade, and has a function of sucking up at the center of the blade and pushing it out in the circumferential direction, that is, a function of a centrifugal pump. The rotational drive shaft 8 a of the impeller 8 is inserted into the hollow portion 4 x of the rotor 4 and protrudes from the rotational drive shaft 4 a of the rotor 4. In the figure, reference numerals 10, 11, and 12 denote seal members.
[0019]
The rotary drive shafts 4a and 8a are connected to a common drive source M via a transmission mechanism 15 in the illustrated example, but the drive sources of the rotary drive shafts 4a and 8a are connected to separate drive sources. Also good. In the illustrated example, the transmission mechanism 15 is a transmission mechanism including a combination of pulleys 15a to 15d and pulley belts 15e and 15f wound around the pulleys 15a to 15d. However, other known transmission mechanisms such as a gear transmission mechanism are employed. be able to.
[0020]
The flow path 6 communicates from the bottom of the rotor 4 to the center of the impeller 8, that is, the portion that performs the suction action of the impeller 8. The annular gap X, the flow path 6 and the circulation opening 9 constitute a circulation path that leads from the annular gap X to the center of the impeller 8 and through the outer periphery of the impeller 8 to the annular gap X again. .
[0021]
The stator 20 can be fixed substantially at the center of the inner bottom portion of the vessel 3, and a flow path is formed by a gap formed between the stator 20 and the rotor 4. The stator 20 is shaped so as to form a flow path in the central portion where the suction action caused by the rotation of the impeller 8 is strongest, thereby further enhancing the circulation of the dispersion medium and the dispersion paste in the circulation path. The stator 20 gives a speed difference by a gap between the inner side of the rotor 4 and the outer wall of the stator 20, and also plays a role of dispersing similarly to the outer periphery of the rotor 4. In the illustrated example, the stator 20 is formed of a cylindrical body having a truncated cone at the top, but various shapes such as a conical shape can be adopted.
[0022]
Jackets 30 and 31 are formed on the outer peripheral portions of the vessel 3 and the stator 20. Cooling water is introduced into the jackets 30 and 31 from a water supply port (not shown) and drained from a water discharge port (not shown). The temperature inside is prevented from rising.
[0023]
The geometric dimension ratio of the bead mill 1 is as follows:
The inner height H1 of the vessel 3 is 1.0 to 2.0.
The outer diameter L1 of the stator 20 is 0.5 to 0.7.
The outer diameter L2 of the rotor 4 is 0.95 to 0.98.
The width X1 of the annular gap X is 0.02 to 0.05.
The gap X2 between the rotor 4 and the stator 20 is 0.02 to 0.05.
The diameter L3 of the flow path 6 at the part communicating with the impeller 8 is 0.1 to 0.3.
The diameter L4 of the impeller 8 is 0.6 to 0.8.
The width H2 of the impeller 8 is 0.2 to 0.3.
An inner diameter L5 of the rotary drive shaft 4a of the rotor 4 is 0.3 to 0.4.
The height H3 of the circulation opening 9 is 0.25 to 0.35.
The width L6 of the circulation opening 9 is 0.05 to 0.1.
It is preferable that it exists in the range.
[0024]
Further, the rotational speed of the impeller 8 is preferably in the range of 1.5 to 2.0 times the rotational speed of the rotor 4.
[0025]
The effects of the bead mill having the above configuration will be described below.
[0026]
The pre-kneaded paste to be dispersed (preliminary mixture of pigment, varnish, and solvent) is pumped into the vessel 3 from the supply port 2 by a pump action outside the figure. A dispersion medium (not shown) is accommodated in the vessel 3 in advance. The feed amount for feeding the pre-kneaded paste to the supply port 2 is appropriately controlled within a range that does not significantly exceed the centrifugal separation ability of the impeller 8 constituting the centrifugal separator.
[0027]
The pre-kneaded paste that has been fed to the vessel 3 is agitated by the rotor 4 together with the dispersed media, and is sent downward through the annular gap X between the inner wall of the vessel 3 and the outer wall of the rotor 4, and passes through the gap between the bottom of the rotor 4 and the bottom of the vessel 3. Thus, the gap between the inner wall of the rotor 4 and the outer wall of the stator 20 is raised. The air is sucked into the impeller 8 from the center of the rotor 4 by the centrifugal pump action of the impeller 8 disposed inside the rotor 4.
[0028]
The mixture of the dispersed paste and dispersed media sucked into the impeller 8 is subjected to the centrifugal force due to the rotation of the impeller 8 and the rotor 4 outside thereof, and is separated into dispersed media and dispersed paste due to the difference in specific gravity. Dispersed media having a large specific gravity is discharged to the outer peripheral portion and returned to the annular gap X between the inner wall of the vessel 3 and the outer wall of the rotor 4 through a plurality of circulation openings 9 formed in the rotor 4. And it mixes with the pre-kneading paste again, and descend | falls the cyclic | annular clearance gap X between the inner wall of the vessel 3 and the rotor 4 outer wall.
[0029]
In this way, the dispersion media moves from the annular gap X to the flow path 6 inside the rotor by the flow of the dispersion paste, and repeats the circulation returning to the original through the circulation opening 9 by the impeller 8. During this time, the aggregated particles (secondary particles) of the pigment blended in the paste are converted into primary particles by a strong shearing action caused by collision with the dispersed media in the annular gap X between the inner wall of the vessel 3 and the outer wall of the rotor 4. Distributed.
[0030]
The dispersion paste separated from the dispersion media by the impeller 8 rises in the gap between the hollow portion 4x of the rotational drive shaft 4a of the rotor 4 and the rotational drive shaft 8a of the impeller 8, and the rotational drive shaft 4a of the rotor 4 It is discharged from the discharge port 3a through the discharge opening 5 formed in the above.
[0031]
Thus, the dispersed paste and the dispersed media are separated by the specific gravity difference between the dispersed media and the dispersed paste by the action of the strong centrifugal force generated by the rotation of the rotor 4 and the impeller 8 built in the rotor 4. Therefore, unlike the gap separator or the screen, a clearance that is a fraction of the particle size of the dispersed media is not required, and a dispersed media having a smaller diameter can be used.
[0032]
Further, since the dispersion media passes through the circulation path by the pumping action of the impeller 8, no flow resistance of the dispersion paste due to the dispersion media occurs.
[0033]
The above-described embodiment is an example of a bead mill according to the present invention, and there can be various modifications as described below.
[0034]
Although only one stage is shown in the above embodiment, the impeller 8 may be provided in two or more stages, and stationary guide vanes may be provided around the impeller 8 to form turbine blades. Further, as the centrifugal separator 7, a rotating disk (not shown) can be employed instead of the impeller 8. In the case of the rotating disk, the action as a suction pump is smaller than that of the impeller, but there is a function of applying centrifugal force to the dispersion media. In addition, the rotating body having various shapes that can centrifuge the dispersion media by rotating, such as a sphere, an elliptical sphere, and a shade, can also be adopted.
[0035]
In addition, as a centrifugal separator, it is also possible to fix or integrally form an impeller in the rotor 4 and omit the rotational drive shaft of the impeller. In this case, the rotational speed (rotational speed) of the impeller and the rotational speed of the rotor become the same, and the centrifugal separation action is reduced, but the number of parts can be reduced.
[0036]
Further, the rotor 4 can be provided with protrusions such as a plurality of pins on the outer peripheral surface to enhance the stirring effect.
[0037]
Furthermore, the rotational drive shaft 8a of the impeller 8 can be extended downward so as to protrude from the bottom of the vessel 3.
[0038]
Moreover, you may combine the bead mill 1 with a preparation tank, a pre-kneading circulation tank, etc.
[0039]
【Example】
A bead mill (implementing apparatus) equivalent to that shown in FIG. 1 was prepared, and a comparative experiment with a commercially available bead mill (conventional apparatus) was performed. The outline of the apparatus is as follows.
Execution device Rotor 4: outer diameter 140 mm x height 150 mm
Impeller 8: outer diameter 75mm x height 20mm
Bethel 3: Inner diameter 150 mm x Height 170 mm
Output of drive motor M: 2.2kW
Number of rotations of rotor 4: 1500 rpm
Speed of impeller 8: 2500 rpm
Dispersed media: zirconia, diameter 0.1 mm, specific gravity 6.0
Conventional apparatus The conventional apparatus used was a commercially available annular bead mill having the same size and motor output as the apparatus of the present invention. The dispersion media of the conventional apparatus is 0.5 mm in diameter and the material is zirconia.
[0040]
The above two types of bead mills were filled with 1.5 kg of dispersed media, and a paint pigment paste having a viscosity of 0.5 Pa · s was dispersed. As shown in FIG. 3, the tank 50 with a stirrer and the bead mill 1 are connected by a pipe 51 and a pump 52 at a processing flow rate of 500 kg / h and circulated and dispersed, whereby the residence time and dispersity (haze value) in the bead mill are Sought a relationship. The haze value was measured with a haze meter in accordance with JIS K 7105. The residence time is the time required for the dispersion paste to be discharged after being supplied to the bead mill, and can be expressed by the following equation.
[0041]
Residence time = {(bead mill space capacity) / (processing flow rate)} × number of passes Here, the bead mill space capacity is a value obtained by subtracting the volume of the filled beads from the volume of the bead mill. The number of passes is the number of times the dispersed paste passes through the bead mill, and the residence time per pass is obtained by measuring the processing flow rate of the dispersed paste. When the dispersion paste is passed through the bead mill a plurality of times, the residence time is calculated by integrating the number of passes.
[0042]
As a result of the comparative experiment, as shown in the graph of FIG. 4, it was found that the dispersion can be performed with a residence time of about 1/5 as compared with the conventional commercially available bead mill.
[0043]
In this way, the bead mill of the present invention has a significantly higher dispersion performance than the conventional bead mill. The impeller (centrifugation device) built in the rotor makes it possible to use a zirconia media having a diameter of 0.1 mm. It is considered that the media is well circulated between the outer peripheral portion (annular gap) and the inner peripheral portion of the rotor due to the pumping action of the impeller (centrifugal separator) and the movement of the media is promoted. .
[0044]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the bead mill according to the present invention, a flow path is formed from the annular gap formed at the outer periphery of the rotor and the inner periphery of the bethel to the inside of the rotor to the outlet of the bethel. Since a centrifugal separator is provided in the middle of the flow path, the dispersed media is centrifuged from the dispersed paste, and the dispersed dispersed media is sent to the annular gap from the circulation opening formed in the rotor. Fine particle size dispersion media can be used without clogging with pigments or wear due to dispersion media, resulting in improved dispersion performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a preferred embodiment of a bead mill according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an experimental apparatus used in a comparative experiment between a bead mill according to the present invention and a conventional bead mill.
4 is a graph showing an experimental result by the experimental apparatus of FIG. 3. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bead mill 2 Supply port 3 Bethel 4 Rotor 5 Discharge opening 6 Flow path 7 Centrifugal device 8 Impeller 9 Circulation opening 20 Stator

Claims (7)

分散されるべきペーストを供給する供給口及び分散された分散ペーストを排出する排出口を有するベセルと、該ベセル内壁との間に分散を行うための環状隙間を形成するように前記ベセル内に配置した外周面が円筒状のローターとを有するアニュラー型のビーズミルであって、
前記環状隙間から前記ローターの内部を通り前記排出口に至る流路が形成され、
前記ローター内の前記流路の途中に、分散メジアを分散ペーストから遠心分離するための遠心分離装置を設け、
遠心分離した分散メジアを前記環状隙間に送り出すための循環用開口部が前記ローターに形成されていることを特徴とするビーズミル。
Arranged in the vessel so as to form an annular gap for dispersion between the vessel having a supply port for supplying the paste to be dispersed and a discharge port for discharging the dispersed paste, and the inner wall of the vessel. An annular bead mill having an outer peripheral surface having a cylindrical rotor,
A flow path is formed from the annular gap through the rotor to the discharge port,
A centrifuge for centrifuging the dispersed media from the dispersed paste is provided in the middle of the flow path in the rotor,
A bead mill characterized in that an opening for circulation is formed in the rotor for delivering the centrifuged dispersion media to the annular gap.
前記遠心分離装置が、分散メジアの遠心分離を行う回転体を有し、該回転体が羽根車であることを特徴とする請求項1記載のビーズミル。The bead mill according to claim 1, wherein the centrifugal separator has a rotating body that performs centrifugal separation of a dispersed media, and the rotating body is an impeller. 前記遠心分離装置が、分散メジアの遠心分離を行う回転体を有し、該回転体が回転ディスクであることを特徴とする請求項1記載のビーズミル。The bead mill according to claim 1, wherein the centrifugal separator has a rotating body that performs centrifugal separation of a dispersed media, and the rotating body is a rotating disk. 前記ローターの回転駆動軸が中空軸とされるとともに、該中空軸に前記排出口に通じる排出開口部が形成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のビーズミル。The bead mill according to any one of claims 1 to 3, wherein a rotational drive shaft of the rotor is a hollow shaft, and a discharge opening that communicates with the discharge port is formed in the hollow shaft. 前記供給口が前記ベセルの一端側に配置され、前記ベセルの他端側であって、前記ローターの内側に配置された略円筒状のステーターを更に有し、該ステーターと前記ローターとの間に、前記流路の一部を構成する隙間が形成されていることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のビーズミル。The supply port is disposed on one end side of the vessel, further includes a substantially cylindrical stator disposed on the other end side of the vessel and on the inner side of the rotor, and between the stator and the rotor. The bead mill according to any one of claims 1 to 4, wherein a gap constituting a part of the flow path is formed. 前記ローターの前記中空軸内に、前記回転体の回転駆動軸が挿入され、前記ローターの前記中空軸内周壁と前記回転体の回転駆動軸との間に前記排出開口部に至る流路を構成する隙間が形成されていることを特徴とする請求項4又は5に記載のビーズミル。A rotary drive shaft of the rotor is inserted into the hollow shaft of the rotor, and a flow path reaching the discharge opening is formed between the hollow shaft inner peripheral wall of the rotor and the rotary drive shaft of the rotor. The bead mill according to claim 4, wherein a gap is formed. 前記ローターの回転駆動軸と前記回転体の回転駆動軸とが同心状に配置されていることを特徴とする請求項6記載のビーズミル。The bead mill according to claim 6, wherein the rotation drive shaft of the rotor and the rotation drive shaft of the rotating body are arranged concentrically.
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