JP4451965B2 - パイプラインビ−ズミル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体粒子が液体中に懸濁している固液スラリ−溶液等の処理材料を移送する液送ラインに取り付け、処理材料の予備分散等をできるようにしたパイプラインビ−ズミルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
攪拌等の処理により塗料その他の各種の製品の製造を行う化学工業において、処理材料の粘度が高い場合は勿論、低、中粘度の固液スラリ−溶液であっても、均一に攪拌処理するためには比較的大きな動力を必要としている。特に微粒子化が要求されている湿式媒体分散機等の分散機にあっては、該分散機によって処理材料を供給する前に、処理材料を攪拌する前処理（プレミックス）が行われているが、この前処理として単に処理材料を攪拌しただけでは固体（粉体）の一次粒子化は不可能であり、多くの二次凝集体がパイプライン内に沈殿することが知られている。そして、そのような沈殿物は、パイプライン等の洗浄性に大きな影響を与え、コンタミ（汚染）の問題となっていた。
【０００３】
また、上述のように二次凝集体が多く存在することにより、上記湿式媒体分散機等で処理を行う際、所望粒度に微粒子化するまでの分散時間が長くかかり、その上、媒体分散機内にはビ−ズ等の分散媒体を処理材料から分離するためにスクリ−ン等が設けられているが、このスクリ−ンが目詰まりしやすくなり、作業能率低下の原因の１つとなっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の解決課題は、上記のように固液スラリ−溶液等の処理材料を分散処理等する場合、液送ラインを処理材料が通過する間に二次凝集体をほぐして予備分散できるようにしたパイプラインビ−ズミルを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、処理材料を送液する配管に接続される材料供給口を一側に有し他側に上記送液配管の他端に接続される材料吐出口を有する分散室を形成し、上記分散室に上記材料供給口側に開口する筒状の外周ステーターと該外周ステーターの内方に存し上記材料吐出口側に開口する内周ステーターを設け、両ステーターの間に処理間隙を形成し、該処理間隙内を外側間隙と内側間隙に区画するよう筒状のローターを上記処理間隙に挿入すると共に該ローターを回転する駆動軸を設け、上記処理間隙に分散媒体を収納し、上記ローターの回転に伴って上記分散媒体が上記外側間隙を通り内側間隙に流れ上記外側間隙に還流するよう上記ローターに循環口を形成し、上記内周ステーターに処理材料を上記吐出口へ流出する流出口を形成し、該流出口に分散媒体を処理材料から分離するスクリーンを設け、上記ローターの端面部を略截頭円錐状に形成し、該端面部を覆って中心に向かって内方に突出し逆円錐状に下方に傾斜する流入口を中央に有する内方突出縁を設け、該内方突出縁とローターの端面部間に上記外側間隙に連通する円錐状間隙を形成し、上記材料供給口と上記流入口の間に流入室を形成し、該流入室内に上記材料供給口側から材料吐出口側へ軸流を生じるよう軸流翼を設けたパイプラインビーズミルが提供され、上記課題が解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示し、固液スラリ−溶液等の処理材料を送液する配管（Ｌ）に接続されるよう分散室（１）を形成する本体（２）の一側には、材料供給口（３）が形成され、他側には材料吐出口（４）が形成されている。
【０００７】
上記本体（２）は、入口側部材（５）と中間部材（６）と吐出側部材（７）をそれぞれボルト（８）…で連結して構成されており、上記入口側部材（５）には上記材料供給口（３）、流入室（９）及びビ−ズ等の分散媒体(10)の投入口(11)が形成され、軸シ−ル部(12)及び蓋板(13)を通して図示を省いたモ−タ−で駆動される駆動軸(14)が本体内に延びている。
【０００８】
上記駆動軸(14)には、上記流入室（９）に入った処理材料の流動に、中間部材（６）を通って材料吐出口側へ向う軸流を生じさせるよう軸流翼(15)が設けられている。該軸流翼(15)としては、図に示すように流入室に入った処理材料を中間部材（６）側へ掻き下げる作用を奏する掻下げ羽根を用いることが好ましいが、軸流プロペラ等を用いることもできる。
【０００９】
上記中間部材（６）には、中心に向かって内方に突出し逆円錐状に下方に傾斜する流入口(16)を形成するための内方突出縁(17)及び外周ステ−タ−(18)が設けられ、また上記吐出側部材（７）には上記材料吐出口（４）及び該吐出口に通じる流出口(19)を形成した内周ステ−タ−(20)が設けられている。該外周ステ−タ−(18)及び内周ステ−タ−(20)は、それぞれ筒状に形成され、材料供給口側に開口する外周ステ−タ−(18)の内方に材料吐出口側に開口する内周ステ−タ−(20)が設けられ、両ステ−タ−間に環状で有底の処理間隙(21)が形成されている。なお、両ステ−タ−(18),(20) は円筒状に形成されているが、適宜の多角筒状に形成することもでき、該処理間隙(21)には上記分散媒体(10)…が収納される。
【００１０】
上記処理間隙(21)には、該処理間隙内を外側間隙(22)と内側間隙(23)に区画し先端側で外側間隙(22)と内側間隙(23)を連通するよう筒状のロ−タ−(24)が処理間隙の開口側から挿入されている。該ロ−タ−(24)は、上記駆動軸(14)の下端に取付けられる略截頭円錐状のロ−タ−端面部(25)と該ロ−タ−端面部(25)に連結された筒状のロ−タ−本体(26)を有し、上記駆動軸により上記処理間隙(21)内で回転する。なお、上記処理間隙(21)の幅、特に外側間隙(22)の幅は、通常のアニュラ−タイプの媒体分散機と同程度に形成され、上記分散媒体によるずり力を効率よく処理材料に作用できる幅にされている。
【００１１】
上記ロ−タ−端面部(25)と上記内方突出縁(17)の間には、上記外側間隙(22)に連通する円錐状間隙(27)が形成されている。該円錐状間隙(27)に面する上記ロ−タ−端面部(25)の外面及び又は上記内方突出縁(17)の内面には、好ましくは上記処理間隙内の分散媒体(10)…が該円錐状間隙(27)を通って上記流入口(16)から流入室（９）側に流出しないよう適宜の流出防止突起(28)が形成されている。
【００１２】
図２は、上記流出防止突起(28)の一例を示し、上記ロ−タ−端面部(25)の円錐状斜面(29)及び筒状面(30)にわたって螺旋状に突出する流出防止突起(28)を形成している。これにより、上記ロ−タ−が回転した際、上記円錐状間隙(27)に入り込もうとする分散媒体(10)…は、該突起(28)に当って上記処理間隙(21)に戻される。なお、突起に代えて螺旋状の溝や掻き下げ作用を奏する突起等を設けることもできる（図示略）。
【００１３】
上記ロ−タ−(24)が回転した際、上記分散媒体(10)…は、上記ロ−タ−によって処理間隙(21)内で流動するが、このとき外側間隙(22)を通り内側間隙(23)に流れた分散媒体が該内側間隙(23)から上記外側間隙(22)に還流するよう上記ロ−タ−(24)には循環口(31)が形成されている。該循環口(31)として図に示す実施例では、ロ−タ−本体(26)の周面に軸方向に延びる長孔を２ヶ所に設けてあるが、該循環口(31)は形成部位、大きさ、数、形状等を適宜に構成することができる。
【００１４】
なお、上記内周ステ−タ−(20)の流出口(19)には、分散媒体(10)…を処理材料から分離するよう小孔、スリット、網目等の流通孔を有するスクリ−ン(32)が形成されている。図においては、網体で筒状のスクリ−ン(32)を構成しているが、その他の適宜のスクリ−ン構造に形成でき、また上記ロ−タ−のロ−タ−端面部の内面下部と内周ステ−タ−の上端を適宜形状に形成してこれらを組み合せ両部材間に分散媒体の通過を阻止する程度のギャップを形成し、いわゆるギャップセパレ−タ−を構成するようにしてもよい（図示略）。
【００１５】
上記ロ−タ−(24)が回転した際、上記分散媒体(10)及び処理材料の流動を制御するよう上記外側間隙(22)や内側間隙(23)に面する各部材の表面に凹凸、突起、長溝、螺旋溝その他の流動制御面を形成することができる。そのような流動制御面(33)としては、例えば特公平３−６２４４９号公報に記載されているようなスクリュ−状の溝や、特公平４−７００５０号公報に示されている如きスパイク状の突起その他の適宜の形状に形成することができる。
【００１６】
上記突起その他の流動制御面(33)は、処理材料の性状や分散効果を考慮して適宜部位に設けることができる。例えば、図３（Ａ）に示すようにロ−タ−(24)の外面に設けたり、ロ−タ−(24)の外面及び内周ステ−タ−(20)の外面に設けたり（同図（Ｂ））、ロ−タ−(24)の内外面、外周ステ−タ−(18)の内面及び内周ステ−タ−(20)の外面に設けることができる（同図（Ｃ））。
【００１７】
上記流動制御面(33)をロ−タ−の外面全体に設けると、上記分散媒体(10)…の運動が促進され、そのため上記円錐状間隙(27)を通って流入口(16)側へ向かう分散媒体(10)の量も増加する傾向になる。実験の結果によれば、上記ロ−タ−の外面の高さの約７分の１〜約５分の１程度を平滑面とし、その下方に上記流動制御面(33)を形成するようにすると、そのような傾向を抑制できることが確かめられた。
【００１８】
而して、上記処理間隙(21)には、約６０〜９０％程度の分散媒体(10)…が充填され、配管（Ｌ）から上記材料供給口（３）を通って分散室内に送られた処理材料は、上記分散室（１）の流入口(16)から処理間隙(21)の外側間隙(22)へ入り、内側間隙(23)へ流動する。この間に、ロ−タ−(24)により運動を与えられた分散媒体(10)は、該分散媒体間に生じる衝撃力、摩砕力によって処理材料中の二次凝集体をほぐしたり固体粒子を微粒子化し、処理材料は予備分散され、この予備分散された処理材料のみがスクリ−ン(32)及び流出口(19)を通って上記材料吐出口（４）から配管（Ｌ）へ流れる。なお、分散室の周囲等の適宜の部位にジャケットを設けて調温するようにしてもよい。
【００１９】
塗料製造ラインにおいて比較したところ、従来行われているように高速攪拌機を用いて前処理した際の二次凝集体の粒径は約２５０〜３５０μm 程度であったのが、本発明のパイプラインビ−ズミルを１パスすることで約５０μm 以下とすることができた。
【００２０】
本発明のパイプラインビ−ズミルはパイプライン中の適宜の部分に取り付けて使用することができる。例えば、図４（Ａ）に示すように、攪拌タンク(34)を通りポンプ（Ｐ）で通常の湿式媒体分散機等(35)で処理材料を分散処理する製造ラインにおいて、上記タンク(34)と湿式媒体分散機(35)の間に本発明のパイプラインビ−ズミル(36)を取り付け、該パイプラインビ−ズミル(36)により凝集体をほぐしてから上記湿式媒体分散機(35)に供給するように構成することができる。
【００２１】
簡単な微粒子化をする場合には、本発明のパイプラインビ−ズミル(36)を繰り返して通過するよう処理材料が攪拌タンク(34)を循環するパイプラインを構成し、このラインに本発明のパイプラインビ−ズミル(36)を組み込めばよい（図４（Ｂ））。
【００２２】
更に微粒子化を計る場合は、上記図４（Ｂ）に示すようなラインで本発明のパイプラインビ−ズミル(36)により処理材料を循環させて凝集体をほぐし、簡単な微粒子化を行った後、通常の湿式媒体分散機(35)を複数回循環するようにパイプラインを構成し分散処理するようにしてもよい（図４（Ｃ））。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成され、固液スラリ−溶液等の処理材料を送液する配管に接続される材料供給口と材料吐出口を有する分散室を形成し、該分散室に筒状の外周ステ−タ−とその内方に存する内周ステ−タ−を設け、両ステ−タ−間に処理間隙を形成し、該処理間隙にロ−タ−を挿入して該処理間隙を外側間隙と内側間隙に区画し、上記ロ−タ−を駆動軸で回転した際、処理間隙内に収納した分散媒体が上記外側間隙を通り内側間隙に流れ上記外側間隙に還流するよう上記ロ−タ−に循環口を形成し、上記内周ステ−タ−に形成した流出口に分散媒体を分離するスクリ−ンを設けて処理材料のみが材料吐出口を通って上記配管に流れるようにしたので、上記固液スラリ−溶液等に存在する二次凝集体は材料供給口から入って材料吐出口から流出する間に充分にほぐされ、予備分散され、そのため攪拌タンク等の攪拌機の動力を低減することができ、湿式媒体分散機による微粒子化も容易となる。
【００２４】
また、上記のように二次凝集体がほぐすことができるから、湿式媒体分散機による分散時間を短縮でき、媒体分離用のスクリ−ンの目詰まりも生じないようにでき、微粒子化の必要のない材料の場合でも処理材料を均一化が可能であり、処理の効率化を図ることができる。
【００２５】
また、本発明のパイプラインビ−ズミルを用いれば、従来のバッチ式前処理機と比較してコンパクトのラインが形成でき、ラインへの取付けも簡単で、生産の効率化が計れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図。
【図２】ロ−タ−端面部を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図。
【図３】ロ−タ−、外周ステ−タ−、内周ステ−タ−に設けた流動制御面を示す各説明図。
【図４】使用状態を示す各説明図。
【符号の説明】
１ 分散室 ２ 本体 ３ 材料供給口 ４ 材料吐出口 ９ 流入室 10 分散媒体 14 駆動軸 15 軸流翼 16 流入口 17 内方突出縁 18 外周ステ−タ− 19 流出口 20 内周ステ−タ− 21 処理間隙 22 外側間隙 23 内側間隙 24 ロ−タ− 25 ロ−タ−端面部 26 ロ−タ−本体 27 円錐状間隙 28 流出防止突起 31 循環口 32 スクリ−ン 33 流動制御面 35 湿式媒体分散機 36 パイプラインビ−ズミル

Claims (3)

1. 処理材料を送液する配管に接続される材料供給口を一側に有し他側に上記送液配管の他端に接続される材料吐出口を有する分散室を形成し、上記分散室に上記材料供給口側に開口する筒状の外周ステーターと該外周ステーターの内方に存し上記材料吐出口側に開口する内周ステーターを設け、両ステーターの間に処理間隙を形成し、該処理間隙内を外側間隙と内側間隙に区画するよう筒状のローターを上記処理間隙に挿入すると共に該ローターを回転する駆動軸を設け、上記処理間隙に分散媒体を収納し、上記ローターの回転に伴って上記分散媒体が上記外側間隙を通り内側間隙に流れ上記外側間隙に還流するよう上記ローターに循環口を形成し、上記内周ステーターに処理材料を上記吐出口へ流出する流出口を形成し、該流出口に分散媒体を処理材料から分離するスクリーンを設け、上記ローターの端面部を略截頭円錐状に形成し、該端面部を覆って中心に向かって内方に突出し逆円錐状に下方に傾斜する流入口を中央に有する内方突出縁を設け、該内方突出縁とローターの端面部間に上記外側間隙に連通する円錐状間隙を形成し、上記材料供給口と上記流入口の間に流入室を形成し、該流入室内に上記材料供給口側から材料吐出口側へ軸流を生じるよう軸流翼を設けたパイプラインビーズミル。
2. 上記処理間隙に面する上記ローターの外面、内面、外周ステーターの内面、内周ステーターの外面の少なくともいずれか１つの面又は２つ以上の面に、流動を制御するよう流動制御面を形成した請求項１に記載のパイプラインビーズミル。
3. 上記円錐状間隙に面する上記ローターの外面及び又は上記内方突出縁の内面には、分散媒体の流出防止突起が形成されている請求項１または請求項２に記載のパイプラインビーズミル。

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