JP4174000B2

JP4174000B2 - 分散装置

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Publication number: JP4174000B2
Application number: JP2003052003A
Authority: JP
Inventors: 嘉孝荒木
Original assignee: 株式会社荒木鉄工
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: JP2004255345A; US7275704B2; US20040251337A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動体ないしは半流動体である配合物を、ジルコニア球、ガラスビーズ、セラミックビーズ、鋼球等の分散媒体（以下、「メディア」という。）と共に撹拌して分散する分散装置に関し、より詳細には、分散の対象となる配合物を、前記メディアが投入され、かつ撹拌されている籠状容器であるベッセル内を通過させることにより、撹拌されたメディア間で生じた剪断力により、前記配合物を分散する分散装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書において「配合物」とは、二種以上の原料の混合物をいい、「分散」には、撹拌ないしは混合をも含む。
【０００３】
【従来技術】
固形物を含む組成物の製造において、該固形物を各粒子の単体に分散することが、塗料やインキ、薬品の製造、その他各種物品の製造分野において行われている。
【０００４】
一例として、塗料やインキ等の固形物を含む組成物の製造を例に説明すれば、該組成物の製造は、例えば、樹脂ワニスと顔料を混合してペーストを得る前練り工程、前記前練り工程により得られたペーストを分散装置により分散して樹脂ワニス中に顔料を均一に分散したミルベースを得る分散工程、前記分散工程により得られたミルベースをディゾルバー等により溶剤、樹脂ワニス、必要に応じて添加剤と混合・溶解する溶解工程を経て製造される。
【０００５】
前記工程における分散工程は、製造された塗料等の中に顔料等の非分散粒子の単体が凝集して形成された二次粒子が含まれる場合、このような塗料を塗布して得られた塗布面はざらついたものとなり美しい塗布面とすることができないことから、前練り工程により得られたペースト中に残っている顔料粒子の二次粒子をナノレベルの単体粒子に分散するために行われるものである。
【０００６】
このような分散工程において、分散をより効率的に行うためにメディアを利用した分散装置であって、前練り工程により得られたペーストを連続して分散することができる分散装置として、サンドグラインドミルがある。
【０００７】
該サンドグラインドミルは、図７に示すように例えば直径１〜２mm程度のガラスビーズをメディアとして入れた縦形のベッセル２と、該ベッセル２内で回転する攪拌軸３を備え、該攪拌軸３には、所定間隔で攪拌軸の外周方向に突出する円盤状のディスク５０が設けられている。
【０００８】
前記ベッセル２の下端には、前練り工程により得られたペーストをベッセル２内に導入するための導入口２４を設けると共に、ベッセル２の上方には分散が完了したミルベースを排出するための排出口２５を設け、さらに該排出口２５より排出されるミルベースからメディアを分離するためのスクリーン等で更生される分離手段２６が設けられている。
【０００９】
なお、図７に示すサンドグラインドミルにあっては、ベッセル２の外周を所定の間隔を介してジャケット５により包囲し、ベッセル２の外壁面とジャケット５の内壁面間に形成された空間に冷却媒体の流路５１を形成し、該流路５１内に例えば冷却水等の冷却媒体を導入することにより、分散の際に生じた熱を前記冷却媒体との熱交換で冷却できるよう構成されている。
【００１０】
このように構成されたサンドグラインドミルにおいて、ベッセル２内で攪拌軸３を回転させると、攪拌軸３に設けられたディスク５０の回転によりメディアがベッセル２内で高速運動し、前記メディアの剪断力により導入口２４から導入されたペーストが分散される。
【００１１】
このようにしてペーストの分散により得られたミルベースは、ベッセル２内を上方に移動し、スクリーン２６を介してメディアが分離された後、排出口２５から排出され、溶融工程等の後工程に送られる。
【００１２】
なお、上述のサンドグラインドミルの改良型として、ベッセルを横型にしたサンドグラインドミルにおいて、ディスク表面にピン状突起を設けて処理能力を向上させたものがある（特許文献１参照）。
【００１３】
また、メディアを使用した別の分散装置の例としては、図８に示すようにモータ等の駆動源により回転される攪拌軸３の先端に撹拌用のピン５０’を取り付けると共に、該ピン５０’の外周を、少なくとも側壁に小孔やスリット等の開孔７が形成された籠状のベッセル２で囲んで分散装置１と成し、該分散装置１のベッセル２内にメディアを投入すると共にこれを撹拌槽８内に充填された配合物中に没した状態においてベッセル２内でピン５０’を回転させることによりメディアを撹拌し、前記配合物内の固形物の大きな粒子は前記ベッセル２内で撹拌されたメディアにより生じる剪断力により砕かれて微細化し、微細化した顔料粒子はベッセル２の側壁等に設けられた開孔７から流出し、撹拌槽８内を対流して再度ベッセル２の上方に開口する導入口２４’からベッセル２内に流入してさらに細かく砕かれて分散されるよう構成されている（特許文献２参照）。
【００１４】
前記特許文献２に開示されている分散装置は、前記分散工程と溶解工程を同時に行うことができるという作業性の良さを備えており、用途に応じてこれらの分散装置が選択して使用されている。
【００１５】
本発明の先行技術文献情報としては次のものがある。
【特許文献１】
特開２００１−１２０９７６号公報（第１−３頁，図１）
【特許文献２】
特開２０００−３５０９３０号公報（第１−３頁，図１，図２）
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術として示した分散装置中、図７に示した分散装置、すなわちサンドグラインドミルにあっては、前練り工程により得られたペーストを分散して樹脂ワニス中に顔料を均一に分散したミルベースを得る分散工程において使用することはできるが、このようにして得られたミルベースから塗料等の最終的な製品を得るためには、さらに前記分散工程により得られたミルベースをディゾルバー等により溶剤、樹脂ワニス、必要に応じて添加剤と混合・溶解する溶解工程を経る必要がある。
【００１６】
一方、図８に示すバッチ式の分散装置にあっては、前練り工程により得られたペーストを溶剤、樹脂ワニス、添加材等と共に分散しつつ溶解を行うことができ、前記サンドグラインドミルによる分散工程と、その後に行われる溶解工程とを一の工程において同時に行うことができる点で優れている一方、分散処理の対象とされる攪拌槽内の配合物は、攪拌槽内で生じた対流によりベッセル内に導入されるものであるために、ポンプ等で強制的に配合物をベッセル内に導入するサンドグラインドミルに比較して処理時間が長時間となる。
【００１７】
このようなバッチ式の分散装置において処理能力を向上させようとすれば、ピン５０’の回転速度を高速化することも考えられるが、そのためには攪拌軸３を回転するモータ等の駆動源を高出力を発生する大型のものとする必要があり、また、動力を伝達するための伝動機構や高出力が入力される攪拌軸３、ピン５０’等についても高駆動出力に耐え得る強度を備えたものにする必要があるなど、高速化には限界がある。
【００１８】
また、バッチ式分散装置では、攪拌槽８中に充填された配合物中において、配合物中の比較的大きな粒子は攪拌槽８の底部に溜まろうとするために、このようにして攪拌槽８の底部に溜まろうとする粒子を対流させてベッセル２内に導入するために、ベッセル２の外側において攪拌槽８内の配合物を流動させるための流動用羽根９を設けると共に、該流動用羽根９を回転させるための攪拌軸や駆動源等を設ける必要がある。そのため、この種分散装置にあっては、装置構成が比較的複雑となる。
【００１９】
さらに、上述構成の分散装置にあっては、配合物中の粒子は攪拌槽８内のベッセル２下方において最も溜まりやすいものとなるが、図８に示す構成の分散装置にあっては、構造上、流動用羽根９をベッセル２の下部に設けることはできず、ベッセル２の下部における攪拌槽８内部を十分に攪拌することが難しいものとなっている。
【００２０】
上述の問題を解消するために、例えばベッセル２内に挿入されている攪拌軸３の下端を、ベッセル２の底板２２を貫通させて下方に延長し、前記攪拌軸の下端に流動用羽根９を取り付けることも考えられるが、このような構成とした場合には、メディアにもよるが、攪拌中に破砕したメディアの破片等がベッセル２の底板２２に形成された軸孔と攪拌軸３の間に入り込んでこれらを摩耗させてしまい、ベッセル２の底板２２や攪拌軸３の寿命が縮まるものとなる。
【００２１】
さらに、前記従来技術において説明したサンドグラインドミルあるいは図８のバッチ式も同様、前者にあってはメディアの撹拌を攪拌軸３に設けられたディスク５０にて行う分散装置にあっては、平板状に形成されたディスク５０はメディアと接触した際の抵抗が少なく、又、後者では、ピン５０’の回転のみで、メディアを撹拌する力が弱く、該メディアの撹拌により生じる剪断力も弱いものとなっている。
【００２２】
また、ディスク５０周辺においては、メディアは比較的撹拌され易いものの、ディスク５０とディスク５０との間には一般に１００mm前後の間隔が設けられているために、前記ディスク５０の間隔にあるメディアは前記ディスク５０によっては撹拌され難い。そのため、ベッセル２内の空間全てが有効に分散に使用されておらず、分散効率が悪い。
【００２３】
このようにサンドグラインドミルが有する問題点は、これを図８に示すバッチ式の分散装置において同様の構造を採用する場合においても同様に生じるものである。また、前記特許文献１に示すように、ディスクにピン状突起を設けたとしてもピン状突起の形成部分にあるメディアの攪拌性は向上するものの、その他の部分においてはメディアの攪拌に有効に利用できない部分が依然存在することは否めず、上記問題を完全に解消するものではない。
【００２４】
一方、前記ようなディスク５０によらず、攪拌軸３に設けたピン５０’によりメディアを撹拌するよう構成した分散装置にあっては、回転するピン５０’と衝突したメディアを回転外周方向に弾き飛ばすことができ、これによりメディアを撹拌することができる。
【００２５】
しかし、このようにピン５０’との衝突によりメディアが弾かれるとしても、前記メディアの運動方向は円周方向で一定であり、剪断力が弱い。
【００２６】
また、ピン５０’の先端（ベッセル側）に対してピン５０’の根本（攪拌軸側）は移動速度が遅いために、ピン５０’の根本部分において生じる剪断力は先端部分において生じる剪断力に比較して弱いものとなる。
【００２７】
そのために、ベッセル２の中央付近を通過して分散された配合物と、ベッセル２の壁面近傍を通過して分散された配合物とで、分散後の状態にむらができるという問題を有している。
【００２８】
そこで、本発明は上記従来技術における欠点を解消するためになされたもので、配合物の充填された攪拌槽内に籠体状のベッセルを没し、該ベッセル内に投入されたメディアを攪拌翼により攪拌することにより配合物中の粒子を分散するバッチ式の分散装置において、攪拌翼の回転速度を高速化することなく攪拌能力を向上させることができる分散装置を提供することを目的とする。
【００２９】
また、本発明の別の目的は、前記ベッセルを用いる分散装置において、比較的簡単な構成により攪拌槽内のベッセル下方に配合物中の粒子が滞留することを防止できる分散装置を提供することを目的とする。
【００３０】
さらに、本発明の別の目的は、ベッセル内に投入されたメディアを均一に撹拌することができ、従ってベッセル内の全空間を分散に使用することができると共に、メディアの撹拌により生じる剪断力を高めることのできる攪拌部材及びベッセルの内部構造を備えることにより、分散効率が高く、従って従来の分散装置に比較して小型化が可能であると共に、品質の一定した分散を行うことのできる分散装置を提供することを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の配合物の分散装置は、配合物が充填された攪拌槽８内に、鋼球、ガラス球、セラミック球、ジルコニア球等より成る分散媒体を収容した籠状のベッセル２と、前記ベッセル２内に収容された前記分散媒体を攪拌する攪拌翼２８を備え、前記ベッセル２内で前記攪拌翼２８を回転させることにより、前記ベッセル２内を通過する前記攪拌槽８内の配合物を分散する分散装置において、
前記ベッセル２を、多数の開孔７が形成された円筒体２１の上面を中央に配合物の導入口２４が形成された蓋板２３で覆うと共に、底面を小孔の設けられていないメクラの底板２２で被覆して形成すると共に、
前記攪拌翼２８を前記ベッセル２内で回転させると共に、前記ベッセル２を、好ましくは前記攪拌翼２８の回転方向とは逆方向に回転させる回転駆動機構１１として、
前記ベッセル２の蓋板２３に形成された前記導入口２４を介して下端が前記ベッセル２内に挿入されて前記攪拌翼２８に連結される攪拌軸３と、
前記攪拌軸３を内部に収容可能で、内部に収容された前記攪拌軸３の外周間に配合物の流路３４が形成される中空構造を有すると共に、側面に前記配合物の流路３４と連通する開口４３が形成されており、下端を前記ベッセル２の前記蓋板２３外縁近傍に連結された中空軸４と、
前記攪拌軸３と前記中空軸４とを回転させる駆動源（モータＭ１，Ｍ２）を備えたことを特徴とする（請求項１）。
【００３２】
前記構成の分散装置１において、前記回転駆動機構１１の前記駆動源（モータＭ１，Ｍ２）を、前記攪拌軸３と前記中空軸４とを相互に正逆回転方向に回転させるものとすることができる（請求項２）。
【００３３】
さらに、前記構成の分散装置１において、前記ベッセル２の外部底面に、前記攪拌槽８内の配合物を流動させる流動用羽根９を付設することもできる（請求項３）。
【００３４】
また、前記撹拌翼２８を、前記攪拌軸３の軸線方向に所定の長さを有する板状に形成すると共に、
前記攪拌翼２８の形成位置の外周に位置する前記ベッセル２の内壁面に、前記攪拌軸３の軸線方向に所定の長さを有する板状のフィン２９を、前記攪拌翼２８と接触しない突設長さで前記攪拌軸３に向けて突設することもできる（請求項４）。
【００３５】
なお、前記構成において、好ましくは前記フィン２９の突出方向先端と、前記攪拌翼２８の突出方向先端とが最も近接した位置にあるときの両者間の間隔を、前記ベッセル２内に投入される分散媒体の粒径の６〜１５倍とする（請求項５）。
【００３６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態につき、添付図面を参照しながら以下説明する。
【００３７】
本発明の分散装置は、昇降機構により昇降自在に構成された回転駆動機構１１の先端下方に配置され、配合物の充填された攪拌槽８内に没入されて該攪拌槽８内の配合物を分散し得るものであり、鋼球、ガラス球、セラミック球、ジルコニア球等より成るメディアを収容するベッセル２と、前記ベッセル２内で前記メディアを攪拌する攪拌翼を備えている。
【００３８】
本実施形態において前記ベッセル２は、配合物が充填された攪拌槽８内に没した状態で、その内部に収容されたメディアを攪拌することにより、ベッセル２内を通過する配合物を攪拌するもので、前記ベッセル２の側壁を成す円筒体２１の上面を中央に開口が形成された蓋板２３で被蓋して、該蓋板２３に形成された開口（導入口２４）から攪拌槽８内の配合物が導入されると共に、前記導入口２４より導入され、分散媒体中を通過した配合物が通過する多数の開孔、スリット等の小孔７が形成されており、その底面を小孔の設けられていないメクラの底板２２で被蓋した円筒状を成す。
【００３９】
前記円筒体２１は、図示の例では無端環状に形成された板体をスペーサ等を介して所定の間隔で多数重ね合わせることにより前記板体間の間隔にスリット状の小孔７が形成される構造としているが、円筒体２１の構成はこれに限定されるものではなく、所定間隔でワイヤを平行に配置して該ワイヤ間の間隔により前記小孔７を形成するものであっても良く、又は、所望サイズのスリットや小孔が多数形成されたパンチングメタル等によって形成するものであっても良い。
【００４０】
前記円筒体２１の上面は、前記攪拌軸３を挿入可能であると共に、攪拌軸３が挿入されたとき、該攪拌軸３との間に配合物を導入するに必要な間隔を確保し得る大きさの開口（導入口２４）が形成された蓋板２３にて被蓋されており、該蓋板２３に設けられた前記開口が、ベッセル２内に配合物を導入する導入口２４となる。
【００４１】
そして、該導入口２４から導入された配合物がベッセル２内で攪拌されるメディア間を通過する際に分散され、この分散された配合物がベッセル２の側壁を成す円筒体２１に形成された小孔７を介してベッセル２より排出される。
【００４２】
また、前述のようにメクラに形成された底板２２の底面には、好ましくは流動用羽根９が取り付けられており、後述するようにベッセル２を回転させた際に前記流動用羽根９がベッセル２と共に回転してベッセル２の下方において配合物を流動させることができるように構成されている。
【００４３】
前記流動用羽根９の取り付けは、ベッセル２の底板２２に対して例えば溶着等して一体的に固着するものであっても良いが、図示の実施形態にあっては修理・交換等に際して容易に取り外しができるよう、底板２２の底面にネジ孔を形成してボルト止めしている。
【００４４】
前記ベッセル２内には、ベッセル２内に収容されたメディアを攪拌するための攪拌翼２８が配置されていると共に、回転駆動機構１１より延設された攪拌軸３の下端が前記蓋板２３に形成された導入口２４からベッセル２内に挿入されて前記攪拌翼２８に連結されている。
【００４５】
該回転駆動機構１１には、実施形態において、前記ベッセル２内に配置された前記攪拌翼２８を回転させると共に、前記ベッセル２を前記攪拌翼２８の回転方向とは逆方向に回転させるもので、本実施形態にあっては図１及び図２に示すように攪拌翼２８を回転させるための前記攪拌軸３、ベッセル２を回転させるための中空軸４を備えると共に、前記攪拌軸３及び中空軸４を前述のように相互に正逆方向に回転させるための回転駆動力を発生するモータ（Ｍ１，Ｍ２）等の駆動源、及び、該駆動源において発生した回転駆動力を前記攪拌軸３及び中空軸４に伝達するための伝動機構を備えている。前記ベッセル２を前記攪拌翼２８の回転方向とは逆方向に回転させ、この正逆転と共に又は前記ベッセル２と前記攪拌翼２８を同方向回転とし、後述実施形態にあるように異なる回転数とするなどの態様も採用可能である。
【００４６】
前記ベッセル２の回転軸である中空軸４は、その下端部が前記ベッセル２の蓋板２３の外縁近傍に連結され、その少なくとも一部分を、分散装置１のフレーム等に設けられた軸受内に回転自在に支承していると共に、回転駆動機構に連結されている。
【００４７】
図３に示す実施形態にあっては、分散装置１のフレームに、前記中空軸４を挿入可能な内径を有する円筒状の支持部材１２を取り付けると共に、該支持部材１２内にベアリング等の軸受を設けて中空軸４の上端部を回転自在に支承している。そして、図示の実施形態にあっては、前記支持部材１２より前記中空軸４の上端を突出させて、該支持部材より突出した中空軸４の上端部に、プーリ１３ｂを取り付ける。
【００４８】
前記中空軸４は、図３に示す実施形態にあっては、ベッセル２の蓋板２３に連結される下端から高さ方向の略中央に至り、後述するように内部に挿入される攪拌軸３外周との間に配合物の流路となる所定の間隔を形成する大径部４１と、前記支持部材１２内に挿入される細径部４２により構成されており、該細径部４２内にベアリング等の軸受を取り付けて、中空軸４内に挿入された攪拌軸３が中空軸４内に回転自在に支承される。
【００４９】
下端部に攪拌翼２８が取り付けられる攪拌軸３は、前述のように中空軸４内に挿入されて中空軸４内に回転自在に支承されており、該中空軸４の上端より攪拌軸３の上端部に前記モータ等の駆動源からの回転駆動力を伝達するためのプーリ１３ａ等を取り付けると共に、中空軸４の下端を前記ベッセル２内に挿入すると共に前記攪拌翼２８を取り付けている。
【００５０】
前記攪拌軸３及び中空軸４に回転駆動源は、本実施形態にあってはモータであり、図３に示す実施形態にあっては攪拌軸３に対して駆動力を与えるモータ（攪拌軸用モータＭ１）と、中空軸４に対して駆動力を与えるモータ（中空軸用モータＭ２）として、それぞれ独立のモータを備えている。
【００５１】
もっとも、前記駆動源は、共通のモータにより攪拌軸３及び中空軸４の双方を駆動するものとしても良く、この場合には、攪拌軸３又は中空軸４のいずれか一方に対する動力伝動機構は、駆動源からの回転駆動力を逆回転に変換して伝動する構成を備える必要がある。
【００５２】
このように構成された回転駆動機構１１において、攪拌軸３に設けられたプーリ１３ａと、攪拌軸用モータＭ１の出力軸に取り付けられたプーリ１３ｃ間にプーリベルト１４ａを掛け渡し、また、中空軸４に設けられたプーリ１３ｂと中空軸用モータＭ２の出力軸に取り付けられたプーリ１３ｄ間にプーリベルト１４ｂを掛け渡し、攪拌軸３及び中空軸４に回転駆動力を入力すると、中空軸４と攪拌軸３とが同軸上で逆転方向に回転して、各軸の下端に連結されたベッセル２と攪拌翼２８とが、それぞれ逆方向に回転する。
【００５３】
なお、図２及び図３に示す実施形態にあっては前記伝動機構としてプーリとプーリベルトを使用しているが、前記伝動機構は図示の構成に限定されずチェーンとスプロケット、歯車機構、その他の既知の各種の伝達機構を使用することができる。
【００５４】
前記攪拌軸３の下端部は、前記蓋板２３に形成された導入口２４からベッセル２内に挿入されており、該ベッセル２内において攪拌軸３の下端部には、メディアを攪拌するための攪拌翼２８が取り付けられている。
【００５５】
該攪拌翼２８は、従来技術の欄において説明した従来のサンドグラインドミルと同様、ディスク状のものであっても良く、また、図８に示す分散装置に設けられた攪拌翼のようにピン状のものとしても良いが、本発明の分散装置にあっては、メディアとの接触面積が広く、ベッセル２内のメディアをむら無く攪拌することのできる板（パドル）状の攪拌翼を使用している。
【００５６】
図３及び図４に示す本発明の実施形態にあっては、円柱状のロータ６と、該ロータ６より外周方向に突出する攪拌翼２８を一体的に形成し、前記ロータ６の中央において攪拌軸３の下端を連結することにより、攪拌翼２８が攪拌軸３の回転に伴ってベッセル２内で回転するように構成されているが、前記攪拌翼２８は、ベッセル２に投入されたメディアを攪拌して配合物を好適に分散し得るものであれば、攪拌軸３に対する取り付け方法、攪拌翼２８の形状等は、図３及び図４に示す実施形態に示すものに限定されず種々の変形が可能である。
【００５７】
図３及び図４に示す実施形態において、前記攪拌翼２８は、下端においてのみ前記ロータ６に連結された略Ｌ字状を成す（図３参照）。
【００５８】
ベッセル２の蓋板２３に形成された導入口２４の内周部分から下方に向かって延在する円筒状の邪魔板２７を設けた図３に示す実施形態にあっては、該邪魔板２７を攪拌翼２８の回転軌道の内周に配置することにより、蓋板２３に形成された導入口２４からベッセル２内に投入されたメディアが外部に飛び出すことを防止している。もっとも、前記邪魔板２７は必ずしもこれを設ける必要はなく、この場合には攪拌翼２８とロータ６との連結箇所は下端のみに限定する必要はない。
【００５９】
また、ロータ６に対する攪拌翼２８の取り付けは、例えば攪拌翼２８を図５に示すように矩形状に形成し、その一辺を攪拌軸３に取り付けられたロータ６に取り付けたものとしても良く、また、以上において説明した図示の例では攪拌翼２８を高さ方向において一連の形状に形成されたものとして説明しているが、これを複数枚に分割して例えば図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す形状に形成しても良い。
【００６０】
図６（Ａ）に示す実施形態にあっては、攪拌翼２８はロータ６の高さ方向に３段に分割されており、各段毎に３枚の攪拌翼が、攪拌軸３の外周を１２０゜の等角度で分割する位置に設けられていると共に、いずれか一の段と、上下方向においてこれに隣接する他の段における攪拌翼の形成間隔を、攪拌軸３の回転方向に１／２周期位相させている。
【００６１】
従って、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す例では、各段に形成された攪拌翼２８は、図６（Ｂ）に示すように一段置きに平面において重なる位置に設けられている。
【００６２】
前記攪拌翼２８は、例えば攪拌軸３や、該攪拌軸３に取り付けられたロータ６と一体に形成しても良く、また、分散作業の際のメディアとの衝突により摩耗等が生じた際に容易に交換することができることを考慮して、攪拌軸３又はロータ６とは別体に形成された板状体をこれらの外周に取り付けて攪拌翼２８としても良い。
【００６３】
本実施形態にあっては、超硬工具等として使用され、比較的摩耗が生じにくいタングステンカーバイト製の板体を攪拌軸３又はロータ６の外周に取り付けてこれを攪拌翼２８としている。
【００６４】
このように攪拌翼２８を板状に形成したことにより、従来技術として説明したディスク状乃至はピン状の攪拌翼に比較してベッセル２内に投入されたメディアとの接触面積が増大しており、メディアを確実に撹拌することができる。
【００６５】
なお、前記攪拌翼２８は、メディアとの接触面積を増大するために攪拌軸３の軸線方向に所定の長さを以て形成されていると共に、攪拌軸３の外周を等角度で分割する位置に複数設けられている。
【００６６】
また、前記攪拌翼２８の外周に位置するベッセル２の内壁面には、攪拌軸３の軸線方向に所定の長さを以て形成されているフィン２９が、ベッセル２の内周方向に向かって前記攪拌翼２８と接触しない位置迄突出形成されており、前記フィン２９により、攪拌翼の回転によって撹拌されて移動しようとするメディアの移動を規制して、メディアの移動抵抗を増大して撹拌の際に生じる剪断力を増大させている。
【００６７】
前記フィン２９は、前述のように攪拌翼２８により攪拌されて移動しようとするメディアに対して好適な抵抗を生じ、その移動を規制して攪拌翼２８の撹拌により生じる剪断力が増強されるよう、攪拌軸３の軸線方向に所定の長さを以て形成されていると共に、べッセル２の内周面を円周方向に等角度で分割する位置に複数枚設けられている。
【００６８】
図３及び図４に示す実施形態にあっては、高さ方向において前記攪拌翼２８と同一長さのフィン２９を、ベッセル２の内壁面を円周方向に６０゜の等角度で分割するよう６枚配置している。
【００６９】
なお、該フィン２９は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように高さ方向において等間隔に複数のフィンに分割し、該フィン２９の高さ方向における各段毎に３枚のフィンを、ベッセル２の内周面を１２０゜の等角度で分割する位置に設けると共に、上下に隣接する段のフィンを、攪拌軸３の回転方向に１／２周期位相させて配置するものとしても良い。
【００７０】
従って、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す例では、いずれか一の段に形成された攪拌翼２８の延長上に、対応する段のフィン２９が位置するとき、他の段の攪拌翼２８の延長上にも対応する段のフィン２９が位置する配置となっている。
【００７１】
なお、図３及び図５に示す実施形態にあっては、攪拌翼２８とフィン２９とを高さ方向において一連の同一長さとする例を、また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）にあっては、高さ方向に分割された攪拌翼２８と、同様に高さ方向に分割されたフィン２９とを組み合わせた例について説明しているが、高さ方向に一連に形成された攪拌翼２８に、高さ方向に所定間隔で分割されたフィン２９を組み合わせて本発明の分散装置を構成しても良く、また、これとは逆に高さ方向に分割された攪拌翼２８と、高さ方向に一連に形成されたフィン２９とを組み合わせて本発明の分散装置を構成しても良く、その組み合わせは図示の実施形態に限定されない。
【００７２】
前記フィン２９は、ベッセル２の円筒体２１と一体的に形成されたものであっても良いが、前記攪拌翼２８と同様に、ベッセル２の円筒体２１とは別体に形成された、例えばタングステンカーバイト等の耐摩耗性の優れた材質からなる板体をベッセル２の円筒体２１の内壁面にボルト止め等により取り付けることにより設ける。
【００７３】
前記攪拌翼２８の攪拌軸３外周方向への突出長さと、フィン２９のベッセル２の中心方向に対する突出長さは、両者の突出長さ、及び使用されるメディアの径との相対的な関係により決定され、好ましくは、攪拌翼２８の突出端がフィン２９の突出端と最も近接した回転位置にあるとき、攪拌翼２８の突出端とフィン２９の突出端との間隔が、メディアの直径の６〜１５倍の間隔となるようその突出長さを決定する。
【００７４】
一例として、メディアとして直径２mmのセラミックビーズ、ガラスビーズ、ジルコニア球、鋼球等を使用する場合には、フィン２９と攪拌翼２８間の間隔が約２０mm前後となるようその突出長さを決定する。
【００７５】
前記フィン２９と攪拌翼２８間の間隔を、メディアの直径の５倍以下とすると、フィン２９と攪拌翼２８間の隙間にメディアが架橋した状態で詰まりやすく、攪拌翼２８、フィン２９及びメディアのいずれもが早期に摩耗してしまい好ましくない。
【００７６】
また、フィン２９と攪拌翼２８の間隔が、使用するメディアの直径の１５倍を超えると、攪拌翼２８の旋回により撹拌されたメディアがフィン２９による抵抗を受けることなく前記フィン２９と攪拌翼２８間の間隙を容易に通り抜け、該間隙に生じる剪断力が弱いものとなる。
【００７７】
以上のように構成された本発明の分散装置１の作用について説明すると、分散装置の本体に設けられたリフトの操作によりベッセル２が上昇した状態において、前記ベッセル２の下方に分散対象とする配合物が充填された攪拌槽８を配置し、再度リフトを操作して上昇位置にあるベッセル２を下降させて攪拌槽８内にこれを没入させる。
【００７８】
このように、ベッセル２が配合物中に没した状態で、モータＭ１，Ｍ２の駆動により攪拌軸３と中空軸４とをそれぞれ逆方向に回転させる。
【００７９】
本実施形態にあっては、一例として前記攪拌軸用モータＭ１として１１ｋｗ、ベッセル２に取り付けられた中空軸用モータＭ２として７．５ｋｗのモータを使用し、これらをインバータ制御により攪拌軸用モータＭ１については１２０〜１２００ｒｐｍ、中空軸用モータＭ２にあっては６０〜６００ｒｐｍの範囲で調整してそれぞれの回転方向が逆となるように回転させることにより、ベッセル２内に投入されたメディアを攪拌している。
【００８０】
このように、攪拌軸３と中空軸４とを相互に逆方向となるように回転させることにより、ベッセル２内における攪拌翼２８の相対的な回転速度が上昇し、攪拌翼２８のみを回転してメディアを攪拌する場合に比較してより強力な剪断力が生じる。
【００８１】
特に、攪拌軸３の下端に取り付けられた攪拌翼２８を板状とする場合には、該攪拌翼２８とメディアとの接触面積が増大して攪拌により生じる剪断力が増大し、また、ベッセル２の内壁より内周方向に突出する板状のフィン２９を設けることにより、前記攪拌軸３とは逆方向に回転する中空軸４の回転に伴って回転するベッセル２によるメディアの攪拌も強力に行われるために、本発明の分散装置を使用する場合には配合物中の粒子を比較的短時間で分散し得る。
【００８２】
また、攪拌槽８内に充填された配合物内においてベッセル２が回転することにより、攪拌槽８内の配合物は、前記ベッセル２の回転方向に従って流動されており、攪拌槽８内、特に攪拌槽８内下方に配合物が滞留することが防止できる。
【００８３】
特に、ベッセル２の底板２２底面に流動用羽根９を取り付ける場合には、ベッセル２の回転によって攪拌槽８内の配合物をより確実に流動させることができ、また、従来技術として説明した既知の分散装置にあっては攪拌が困難であったベッセル２下方の配合物についてもこれを好適に流動させることができ、配合物の分散を均一に行うことができると共に、配合物中の分散状態にむらが生じることを防止できる。
【００８４】
このように、ベッセル２が配合物中に没した状態において攪拌軸３及び中空軸４の回転を行うと、前述のように攪拌軸３に設けられた攪拌翼２８及びベッセル２の内壁に設けられたフィン２９によりベッセル２内のメディアが攪拌されて、メディア間で衝突、こすり合わせが生じ、この際のずり応力と剪断力により配合物中の粒子は細かにすりつぶされて分散され、ベッセル２の側壁を成す円筒体２１に形成された開孔７よりベッセル２外に排出される。
【００８５】
ベッセル２の蓋板２３には、攪拌槽８内の配合物を導入するための導入口２４が形成されており、また、該導入口２４は、攪拌軸３と中空軸４間に形成された流路３４、及び中空軸４に形成された開口４３を経て攪拌槽８内に連通しているために、該開口４３、流路３４及び蓋板２３の導入口２４からベッセル２内に常時攪拌槽８内の配合物の導入が継続され、しかも、ベッセル２の底板２２底面に流動用羽根９を取り付けた場合には、ベッセル２の回転と共に回転する該流動用羽根９により、従来の装置構成においては十分に流動させることが困難であったベッセル２下方の配合物についてもこれを十分に流動させることができるため、これを好適に中空軸４の開口４３、流路３４及び蓋板２３の導入口２４からベッセル２内に導入することができる。
【００８６】
なお、攪拌槽８内の配合物の分散に際しては、前記リフトの操作によりベッセル２を攪拌槽８内で昇降移動させつつ行うこともでき、この場合には、ベッセル２の昇降移動によっても攪拌槽内の配合物が攪拌されて分散にむらが生じることが防止できる。
【００８７】
このようにして、ベッセル２を攪拌槽８内の配合物中に没した状態で、攪拌軸３及び中空軸４を回転させて所定の時間、配合物の分散を行うと、配合物中の粒子の塊がベッセル２内で攪拌されるメディアによって細かくすりつぶされて分散し、分散工程が終了する。
【００８８】
このようにして分散が終了すると、リフトの操作によりベッセル２を上昇させて配合物が充填されている攪拌槽８内からベッセル２を抜き取る。分散が終了した攪拌槽８内の配合物は、その後の加工工程に送られ、所望の製品に加工される。
【００８９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の配合物の分散方法及び補分散装置にあっては、ベッセル内で回転する攪拌翼の回転だけではなく、該攪拌翼と共にベッセルを前記攪拌翼の回転方向とは逆転方向に回転させて、ベッセル内に収容されたメディアを攪拌することにより、ベッセル内で攪拌されたメディアによる剪断力が向上した。従って、従来の分散装置に比較して分散性能の向上された分散装置を提供することができた。
【００９０】
また、攪拌槽内でベッセルが回転することにより、攪拌槽内の配合物が前記ベッセルの回転によって好適に流動・攪拌されて攪拌槽底部に配合物中の粒子が滞留すること等を好適に防止できた。特に、前記ベッセルの底板底面に流動用羽根を設けた場合には、該流動用羽根によりベッセルの下方において攪拌槽内の配合物を攪拌することができ、攪拌槽内の配合物をむら無く分散することができる分散装置を提供することができた。
【００９１】
さらに、攪拌翼を板状と成すと共に、ベッセルの内壁に前記攪拌翼によるメディアの移動を規制し、かつ、前記攪拌翼によるメディアの移動方向と逆方向にメディアを移動させる力を生じさせる板状のフィンを設けることにより、ベッセル内に投入されたメディアを均一に撹拌することができ、従ってベッセル内の全空間を分散に有効に使用することができると共に、メディアの撹拌により生じる剪断力を高めることにより、分散効率が高く、従って従来の分散装置に比較して小型化が可能であると共に、品質の一定した分散を行うことのできる分散装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す分散装置の正面図。
【図２】本発明の一実施形態を示す分散装置の平面図。
【図３】図１の要部拡大断面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線におけるロータ及び攪拌翼の断面図。
【図５】攪拌翼及びフィンの変形例を示す概略説明図。
【図６】攪拌翼及びフィンの変形例を示す概略説明図であり、（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図７】従来の分散装置の概略断面図。
【図８】従来の分散装置の概略断面図。
【符号の説明】
１分散装置
１１回転駆動機構
１２支持部材
１３（１３ａ〜１３ｄ）プーリ
１４（１４ａ，１４ｂ）プーリベルト
２ベッセル
２１円筒体
２２底板
２３蓋板
２４，２４’ 導入口
２５排出口
２６分離手段
２７邪魔板
２８攪拌翼
２９フィン
３攪拌軸
３４流路
４中空軸
４１大径部
４２細径部
４３開口
５ジャケット
５１流路（冷却媒体の）
５０撹拌部材（ディスク）
５０’ 撹拌部材（ピン）
６ロータ
７開孔
８撹拌槽
９流動用羽根

Claims

配合物が充填された攪拌槽内に没入される、分散媒体を収容した籠状のベッセルと、前記ベッセル内に収容された前記分散媒体を攪拌する攪拌翼を備え、前記ベッセル内で前記攪拌翼を回転させることにより、前記ベッセル内を通過する前記攪拌槽内の配合物を分散する分散装置において、
前記ベッセルを、多数の開孔が形成された円筒体の上面を中央に配合物の導入口が形成された蓋板で覆うと共に、底面を小孔の設けられていないメクラの底板で被覆して形成すると共に、
前記攪拌翼を前記ベッセル内で回転させると共に、前記ベッセルを回転させる回転駆動機構として、
前記ベッセルの蓋板に形成された前記導入口を介して下端が前記ベッセル内に挿入されて前記攪拌翼に連結される攪拌軸と、
前記攪拌軸を内部に収容可能で、内部に収容された前記攪拌軸の外周間に配合物の流路が形成される中空構造を有すると共に、側面に前記配合物の流路と連通する開口が形成されており、下端を前記ベッセルの前記蓋板外縁近傍に連結された中空軸と、
前記攪拌軸と前記中空軸とを回転させる駆動源を備えたことを特徴とする配合物の分散装置。
前記駆動源が、前記攪拌軸と前記中空軸とを相互に逆方向に回転させることを特徴とする請求項１記載の分散装置。
前記ベッセルの外部底面に、前記攪拌槽内の配合物を流動させる流動用羽根を付設したことを特徴とする請求項１又は２記載の分散装置。
前記撹拌翼を、前記攪拌軸の軸線方向に所定の長さを有する板状に形成すると共に、
前記攪拌翼の形成位置の外周に位置する前記ベッセルの内壁面に、前記攪拌軸の軸線方向に所定の長さを有する板状のフィンを、前記攪拌翼と接触しない突設長さで前記攪拌軸に向けて突設したことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の分散装置。
前記フィンの突出方向先端と、前記攪拌翼の突出方向先端とが最も近接した位置にあるときの両者間の間隔を、前記ベッセル内に投入される分散媒体の粒径の６〜１５倍としたことを特徴とする請求項４記載の分散装置。