JP4820031B2 - 分散装置 - Google Patents
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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、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円筒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、この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塗料組成物の製造を例に説明すれば、この組成物の製造は、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イ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】
前述のうちの分散工程は、製造された塗料中に顔料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】
このサンドグラインドミルは、図６に示すように例えば直径２〜３mm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、このベッセル２内で回転するシャフト３を備え、このシャフト３には、所定間隔でシャフトの外周方向に突出する円盤状のディスク５０から成る撹拌部材が設けられている。
【０００８】
このベッセル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、さらにこの排出口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分離手段２６たるスクリーンが設けられている。
【０００９】
なお、図６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、この流路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この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内でシャフト３を回転させると、シャフト３に設けられた撹拌部材（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、この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を介して排出され、溶融工程等の後工程に送られる。
【００１２】
なお、このように形成された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も存在し、前述の縦型のサンドグラインドミルに比較して洗浄性等が向上されている等の有利な点を有している。
【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７に示すようにモータ等の駆動源により回転されるシャフト３の先端に撹拌部材としてピン状の撹拌翼５０’を取り付けると共に、この撹拌翼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が形成された篭体状のベッセル２で囲んで分散装置１と成し、この分散装置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、この状態においてベッセル２内で撹拌羽根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の上方から導入口２４’を介してベッセル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（例えば、特開２０００−３５０９３０号公報参照）。
【００１４】
このように形成された分散装置はバッチ式である点で、前述のサンドグラインドミルのように連続して導入されたペーストを分散することができるものではないが、前述の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】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように構成された分散装置において、ベッセル内におけるメディアの撹拌により生じる剪断力により、メディア間に配合物を通過させることによりこれを好適に分散することができるものとなっている。
【００１６】
しかし、従来技術において説明したように、メディアの撹拌をシャフトに設けられたディスクから成る撹拌部材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はメディアと接触した際の抵抗が少なく、そのためにメディアを撹拌する力が弱く、この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。
【００１７】
また、ディスク周辺においては、メディアは比較的撹拌され易いものの、ディスクとディスクとの間には一般に１００mm前後の間隔が設けられているために、このディスクの間隔にあるメディアはこのディスクによっては撹拌され難い。そのため、ベッセル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。
【００１８】
一方、前述のようなディスクによらず、シャフトに設けたピンを撹拌羽根としてこれ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ことができる。
【００１９】
しかし、このようにピンとの衝突によりメディアが弾かれるとしても、この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。
【００２０】
また、ピンの先端（ベッセル側）に対してピンの根本（シャフト側）は移動速度が遅いために、ピンの根本部分において生じる剪断力は弱いものとなる。
【００２１】
そのために、ベッセルの中央付近を通過して分散された配合物と、壁面近傍を通過した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。
【００２２】
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、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構成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。
【００２３】
【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分散装置１は、配合物が通過する円筒状容器であるベッセル２と、前記ベッセル２内の軸線方向に挿入されて前記ベッセル２内で回転するシャフト３を備え、前記ベッセル２内に位置して前記シャフト３の外周面より外周方向に突設された撹拌部材により、前記ベッセル２内に投入された分散媒体（メディア４）を撹拌して前記ベッセル２内を通過する配合物を分散可能とした分散装置１において、
該シャフト３の軸線方向と平行に所定の長さを有する板状のブレード２８により前記撹拌部材を形成すると共に、前記ブレード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、前記シャフト３の軸線方向と平行に所定の長さを有する板状のフィン２９を、前記ブレード２８と接触しない突設長さで前記ベッセル２の内周方向に突設し、
前記フィン２９の突出方向先端と、前記ブレード２８の突出方向先端とが最も近接した位置にあるときの該フィン２９と該ブレード２８の先端間隔を前記ベッセル２内に投入される分散媒体（メディア４）の粒径の６〜１５倍と成すと共に、前記先端間隔を挟む位置における前記シャフト３の外周と前記ベッセル２の内周間に、前記先端間隔を除き隙間を設けない構成としたことを特徴とする（請求項１）。
【００２４】
前述の分散装置１において、前記ベッセル２内に位置する前記シャフト３の軸線方向における所定の範囲を前記ブレード２８の形成域３１と成し、このブレード２８の形成域３１に、該ブレード２８の形成域と同一長さの複数枚のブレード２８を、前記シャフト３を円周方向に等角度で分割する位置に設けることもできる（請求項２）。
【００２５】
また、前記ブレード２８の形成域３１を所定長さに等分して複数のブレード形成区分３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅに区画し、前記各ブレード形成区分３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ内にそれぞれ該ブレード形成区分と同一長さを有する複数枚のブレードを、前記シャフト３を円周方向で等角度で区分する位置に設けても良い（請求項３）。
【００２６】
前述のフィン２９は、前記ブレード２８の形成域３１の外周に位置する前記べッセル２の内壁面を前記フィン２９の形成域２１１と成し、該フィン２９の形成域２１１と同一長さの複数枚の前記フィン２９を、前記ベッセル２の内壁面を円周方向に等角度で分割する位置に設けることもできる（請求項４）。
【００２７】
また、前記フィン２９の形成域２１１を所定長さに等分して複数のフィン形成区分２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ，２１１ｅに区画し、前記各フィン形成区分内にそれぞれ該フィン形成区分と同一長さを有する複数枚のフィンを、前記ベッセル２の内壁面を円周方向で等角度で区分する位置に設けることもできる（請求項５）。
【００２８】
なお、前記ブレードの形成域３１は、前記ベッセル２内に対する前記シャフト３の挿入長さと略等しい長さとすることができる（請求項６）。
【００３０】
なお前述の各構成は、所謂「サンドグラインドミル」の構成に適用することができ、この場合には前記ベッセル２が密封構造を有すると共に、前記ベッセル２の一端寄りに配合物の導入口２４を形成すると共に、他端寄りに分散後の配合物を排出する排出口２５を設けると共に、前記排出口２５を介して排出される配合物を、前記排出口２５を通過する前に通過させて分散媒体４を捕集するスクリーン、その他の分離手段２６を前記ベッセル２内の前記排出口２５に近接した位置に設ける（請求項７）。
【００３１】
また、前述の各構成は、前記ベッセル２が、軸線方向を上下方向と成すと共に少なくとも下部側壁に多数の開孔７が形成された円筒体２１の上下開口をそれぞれ蓋板２３及び底板２２で被蓋して形成されて成る籠状を成し、前記蓋板２３に挿孔を形成して該挿孔を介して前記シャフト３を前記ベッセル２内に挿入すると共に、前記シャフト３の外周と前記挿孔の内周間の間隔に前記配合物の導入口２４’を形成して成り、配合物が充填された撹拌槽８内に前記ベッセル２を没入することにより前記配合物が前記ベッセル２内を通過可能であることを特徴とする（請求項８）。
【００３２】
【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。
【００３３】
なお、以下の実施形態にあっては、本発明の分散装置１をシャフト３の軸線方向を上下方向として使用する、所謂「縦型」の例について説明し、シャフト３の軸線方向を水平方向とした所謂「横型」についての構成例についてはその説明を省略するが、本発明の分散装置１の構成は、これを前述の「横型」の分散装置に採用することもできる。
【００３４】
図１において、２はベッセルであり、例えばステンレス鋼等の金属板により形成された円筒体２１を、その軸線方向を垂直方向として配置して、その上下開口部をそれぞれ底板２２及び蓋板２３で被蓋して形成された円筒状の容器である。
【００３５】
このベッセル２の底板２２のいずれかの位置、例えば図１に示す実施形態にあっては底板周縁近傍に位置して所定サイズの開孔を形成し、この開孔を導入口２４として分散対象となる配合物である、例えば前練り工程により得られたペーストをベッセル２内に導入可能としている。なお、この導入口２４は、ベッセル２内に投入されたメディア４を抜き取る際の抜き取り孔としても使用することができる。
【００３６】
このベッセル２は、従来技術として説明した図６に示すサンドグラインドミルと同様にその外周をジャケット５で包囲して、ベッセル２の外周とジャケット５の内周間に形成された隙間に、冷却媒体の流路５１を形成し、この冷却媒体の流路５１内に冷却水、その他の冷却媒体を導入可能としている。
【００３７】
蓋板２３により被蓋されたベッセル２の上端部には、導入されたペーストがベッセル２内を通過して分散されることにより得られたミルベースを機外に排出するための排出口２５が形成されている。図１に示す実施形態にあっては、この排出口２５を円筒部２１の上端に位置して形成しているが、この排出口２５は前述の蓋板２３に形成しても良い。
【００３８】
この排出口２５の近傍に位置してベッセル２内には、排出されるミルベース中に混入するメディアを分離するためのスクリーン、その他の分離手段２６が設けられており、この分離手段２６を通過する際にミルベース中のメディアが分離され、メディアがミルベースと共に機外に排出されることが防止されている。
【００３９】
前述の蓋板２３の中央には、シャフト３を回転自在に挿入するための開口２７が形成されていると共に、ベッセル２内にはこの開口２７を貫通して、図示せざるモータ等の駆動源により回転されるシャフト３が挿入されると共に、この開口２７とシャフト３間の隙間は、シール材によりシールされて、ベッセル２内は密封された液密の状態とされている。
【００４０】
ベッセル２内に挿入されたシャフト３には、ベッセル２内で回転してベッセル２内に投入されたメディア４を撹拌するための撹拌部材として、ブレード２８が取り付けられている。図１に示す実施形態にあっては、このブレード２８はシャフト３の外周に直接設けられているが、このブレード２８は、図３に示すようにシャフト３の外周に取り付けられた円柱状のロータ６を介してシャフト３に取り付けても良い。
【００４１】
このブレード２８は、ベッセル２内に投入されたメディア４との接触面積を増大させてメディア４を確実に撹拌することができるよう、シャフト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、シャフト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。
【００４２】
図１〜図３に示す実施形態にあっては、ベッセル２内に挿入されている部分のシャフト３の略全長を、ブレード２８が形成されるシャフト３上の領域範囲であるブレードの形成域３１とすると共に、このブレード形成域３１の外周面に、ブレード形成域３１と同一長さを有する６枚のブレード２８を、ロータの外周を６０゜の等角度で６等分する位置に設けている。
【００４３】
なお、図１及び図２（Ａ）に示す実施形態にあっては、このブレード２８をシャフト３のブレード形成域３１と同一長さに形成した例について説明したが、形成するブレード２８は、シャフト３のブレード形成域３１と必ずしも同一長さを有するものとする必要はなく、例えば図４（Ａ）に示すように、ブレード形成域３１を長さ方向に等間隔で分割して複数のブレード形成区画３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅを形成し、各ブレード形成区画３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ毎にブレードを設けるよう構成しても良い。
【００４４】
図４（Ａ）に示す実施形態にあっては、各ブレード形成区画３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ毎に３枚のブレードを、シャフトの外周を１２０゜の等角度で分割する位置に設けていると共に、一のブレード形成区画と、これに隣接する別のブレード形成区画におけるブレードの形成間隔を、シャフトの回転方向に１／２周期位相させている。
【００４５】
従って、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す例では、ブレード形成区画３１ａ，３１ｃ，３１ｅに形成されたブレード２８ａ，２８ｃ，２８ｅは図４（Ｂ）において重なる位置に設けられ、また、ブレード形成区画３１ｂ，３１ｄに設けられたブレード２８ｂ，２８ｄは、図４（Ｂ）において重なる位置に設けられている。
【００４６】
このブレード２８（又は２８ａ〜２８ｅ）は、例えばシャフト３や、このシャフト３に取り付けられたロータ６と一体に形成しても良いが、分散作業の際のメディア４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よう、シャフト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ブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）とすることが好ましい。
【００４７】
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シャフト３又はロータ６の外周に取り付けてこれをブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）としている。
【００４８】
また、前述のブレード形成域３１の外周に位置するベッセル２の内壁面には、シャフト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述のブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）と接触しない位置迄突出形成されており、前述のフィン２９の回転により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。
【００４９】
このフィン２９は、前述のブレード２８によりシャフト３の回転方向に移動しようとするメディア４に対して好適な抵抗を生じ、その移動を規制してブレード２８の撹拌により生じる剪断力が増強されるよう、シャフト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。
【００５０】
図１〜図３に示す実施形態にあっては、シャフト３のブレード形成域３１の外周に位置するベッセル２の内壁をフィンの形成域２１１と成し、このフィンの形成域に、前記ブレード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。
【００５１】
なお、このフィンは、図４（Ａ）に示すようにフィンの形成域２１１を等間隔に分割して複数のフィン形成区画２１１ａ〜２１１ｅに分割し、各フィン形成区画２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ，２１１ｅ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、一のフィン形成区画と、これに隣接する別のフィン形成区画におけるフィンの形成間隔を、シャフト３の回転方向に１／２周期位相させている。
【００５２】
従って、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す例では、ブレード形成区画２１１ａ，２１１ｃ，２１１ｅに形成されたフィン２９ａ，２９ｃ，２９ｅは図４（Ｂ）において重なる位置に設けられ、また、フィン形成区画２１１ｂ，２１１ｄに設けられたフィン２９ｂ，２９ｄは、図４（Ｂ）において重なる位置に設けられている。
【００５３】
なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）にあっては、ブレード形成域３１と同一長さのブレード２８と、フィン形成域２１１と同一長さのフィン２９とを組み合わせた例を示し、また、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）にあっては、各ブレードの形成区画に分割して形成されたブレード２８ａ〜２８ｅと、各フィン形成区画２１１ａ〜２１１ｅに分割して形成されたフィン２９ａ〜２９ｅの組合せた例について説明しているが、ブレード形成域３１の長さに形成されたブレード２８と、各フィン形成区画２１１ａ〜２１１ｅに分割して形成されたフィン２９ａ〜２９ｅの構成を組み合わせて分散装置１を構成しても良く、また、これとは逆に各ブレード形成区画３１ａ〜３１ｅに分割して形成されたブレード２８ａ〜２８ｅと、フィン形成域２１１の長さを有するフィン２９とを組み合わせて使用しても良い。
【００５４】
このフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）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、好ましくは前述のブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）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の内壁面に取り付けることにより設ける。
【００５５】
前述のブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）のシャフト３外周方向への突出長さと、フィン２９（２９ａ〜２９ｅ）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４の径との相対的な関係により決定され、好ましくは、ブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）の突出端がフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）の突出端と最も近接した回転位置にあるとき、ブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）突出端とフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）の突出端との間隔が、メディア４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。
【００５６】
従って、例えばメディアとして直径３mmのセラミックビーズ、ガラスビーズ、鋼球等を使用する場合には、フィン２９（２９ａ〜２９ｅ）とブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）間の間隔が約３０mm前後となるようその突出長さを決定する。
【００５７】
このフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）とブレード２８(２８ａ〜２８ｅ)間の間隔を、メディア４の直径の５倍以下とすると、フィン２９（２９ａ〜２９ｅ）とブレード２８(２８ａ〜２８ｅ)間の隙間にメディア４が架橋した状態で詰まり易く、ブレード２８(２８ａ〜２８ｅ)、フィン２９（２９ａ〜２９ｅ）及びメディア４のいずれもが早期に摩耗してしまい好ましくない。
【００５８】
また、フィン２９（２９ａ〜２９ｅ）とブレード２８(２８ａ〜２８ｅ)の間隔が、使用するメディアの直径の１５倍を超えると、ブレード２８(２８ａ〜２８ｅ)の旋回により撹拌されたメディア４がフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）による抵抗を受けることなくこの隙間を容易に通り抜け、この部分に生じる剪断力が弱いものとなる。
【００５９】
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、２〜３mm程度のセラミックビーズ、ガラスビーズ、鋼球、その他の硬質材料等から成る球状のメディア４が投入されていると共に、シャフト３が回転するベッセル２内に、ベッセル２の底板２２に形成された導入口２４を介してポンプＰを介してペーストを導入すると、このペーストはベッセル２内に投入されたメディア４間を通過して、ベッセル２の上部に設けられた排出口２５に向かって移動する。
【００６０】
このとき、ベッセル２内では、シャフト３の回転に伴って、シャフト３の外周に取り付けられてメディア４の撹拌部材であるブレード２８が旋回しており、このブレード２８により撹拌されて運動が与えられたメディア４に剪断力が生じるが、本発明の分散装置１における撹拌部材であるブレード２８は、シャフト３の軸線方向に所定の長さを有するために、シャフト３の回転方向と直交する方向に幅広に形成されているためメディア４を撹拌する能力が高い。
【００６１】
また、シャフト３の外周のいずれの位置のメディア４をも、一定周期で撹拌することができるよう、例えばシャフト３のブレード形成域３１の全長と同一長さの板状体により形成する等、ブレード形成域３１の全域を網羅しているため、このブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）により撹拌されるメディア４は、ベッセル２内の高さ方向のいずれの位置においても均一な剪断力を生じている。そのため、ベッセル２内の空間が全ての位置において分散に有効に使用されていることから、ペーストの分散能力が高いものとなっている。
【００６２】
また、ベッセル２の内壁より突出するフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）は、ブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）との衝突により運動が与えられてシャフト３の回転方向と同一方向に移動しようとするメディア４の移動を規制する抵抗となり、このフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）により移動を規制されたメディア４と、ブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）によりシャフト３の回転方向に移動するメディア４との衝突及び摩擦により生じる剪断力は極めて強いものとなっている。
【００６３】
そのために、このような強い剪断力が生じているメディア４間を通過するペーストは、好適に分散されて本発明の分散装置１により発揮される分散性能は極めて高い。
【００６４】
このように、本発明の分散装置１にあっては、そのブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）の形状及び配置構成により、ベッセル２内のいずれの位置においても均一な剪断力を生じさせることができることから、ベッセル２内を通過するペーストはいずれの位置を通過した場合であってもむらなく分散され、また、フィン２９（２９ａ〜２９ｅ）とブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）との組合せにより極めて高い剪断力を生じていることから、分散性能が極めて高い。
【００６５】
その結果、従来の分散装置に比較してベッセル２の高さを低くして装置の小型化を図ることも可能となる。
【００６６】
このようにして、メディア４間の剪断力によりペーストが分散されてミルベースとなった配合物は、分離手段２６を通過する際にミルベース中に含まれるメディア４が分離され、メディア４の分離されたミルベースが排出口２５を介して機外に排出される。
【００６７】
また、分離されたメディア４は、ベッセル２内に止まり、再度分散媒体として機能する。
【００６８】
以上、図１〜図４に示す実施形態にあっては、本発明の分散装置を前述のようにベッセル２内に分散対象となる配合物（ペースト）を、連続して導入しながら分散する、所謂「サンドグラインドミル」に適用する例について説明したが、本発明の構成は、このような連続式の分散装置のみならず、従来技術において図７を参照して説明したバスケット式の分散装置においても本構成を採用することができる。
【００６９】
図５に示す分散装置１は、その基本構成については図７を参照して従来技術として説明した分散装置と同様の構成であるが、従来の分散装置においては、シャフト３に設けられていたピン５０’によりメディア４を撹拌していたのに代え、図６に示す分散装置１にあっては前述の図１〜図４に示す実施形態において説明したと同様のブレード２８を備えると共に、バスケット状のベッセル２内壁にフィンを取り付けた例である。
【００７０】
この分散装置１は、そのベッセル２の内・外壁面間を貫通する穿孔、スリット等から成る多数の開孔７が形成されていると共に、ベッセル２の上部を被蓋する蓋板２３には、シャフト３が挿入される開口２７’が形成され、この開口２７’の内周とシャフト３の外周間に形成された空間から、後述する配合物をベッセル２内に導入する導入口２４’が形成されている。
【００７１】
なお、ベッセル２の底板２２に形成された開孔５２は、前述の図１〜図４に示す分散装置における導入口のように分散対象とされる流体をベッセル２内に導入するためのものではなく、洗浄等を行う際にベッセル２内に投入されたメディア４を抜き取るために使用するものである。
【００７２】
このように形成された分散装置は、図５に示すようにベッセル２内にメディア４を投入して分散の対象となる配合物が充填された撹拌槽８内に没入すると共に、シャフト３の回転によりブレード２８をベッセル２内で回転すると、ブレード２８の回転により運動が与えられたメディア４間のずり応力で凝集した顔料粒子等の粒体を分散し、このようにして分散された配合物をベッセル２側壁に形成された小孔やスリット等の開孔７から流出させ、ベッセル２の下方に流出した配合物はベッセル２の下方に設けた液流動用羽根９の回転により、ベッセル２上方に対流させ、再度蓋板２３とシャフト３間に形成された導入口２４’を介してベッセル２内に導入して分散を繰り返すことにより、配合物の分散が行えるよう構成したものである。
【００７３】
このような分散装置１において、前述の図１〜図４に示した実施形態と同様の構成のブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）とフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）とを設けることにより、ベッセル２内に投入されたメディア４を均等に撹拌することができ、ベッセル２内のいずれの位置においても均一な剪断力を生じさせることができると共に、ブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）によりシャフト３の回転方向に移動しようとするメディア４と、この回転方向のメディア４の移動に対して抵抗となるフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）によりその移動が規制されたメディア４の衝突により、極めて高い剪断力が生じ、配合物の分散性能が向上する。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明した本発明の構成により、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のできる構成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ができた。
【００７５】
【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断面概略図。
【図２】 分散装置のブレードとフィンの構成例を示す概略断面図。
【図３】 ロータを備えた分散装置の構成を示す概略斜視図。
【図４】 分散装置のブレードとフィンの別の構成例を示す概略断面図。
【図５】 本発明の別の実施形態を示す分散装置の断面概略図。
【図６】 従来の分散装置の概略断面図。
【図７】 従来の分散装置の概略断面図。
【符号の説明】
１ 分散装置
２ ベッセル
２１ 円筒体
２１１ フィンの形成域
２１１ａ〜２１１ｅ フィン形成区画
２２ 底板
２３ 蓋板
２４，２４’ 導入口
２５ 排出口
２６ 分離手段
２７，２７’ 開口
２８ ブレード（撹拌部材）
２９ フィン
３ シャフト
３１ ブレードの形成域
３１ａ〜３１ｅ ブレード形成区画
４ メディア（分散媒体）
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）
５２ 開孔（メディア抜き孔）
６ ロータ
７ 開孔
８ 撹拌槽
９ 流動用はね
【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、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円筒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、この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塗料組成物の製造を例に説明すれば、この組成物の製造は、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イ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】
前述のうちの分散工程は、製造された塗料中に顔料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】
このサンドグラインドミルは、図６に示すように例えば直径２〜３mm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、このベッセル２内で回転するシャフト３を備え、このシャフト３には、所定間隔でシャフトの外周方向に突出する円盤状のディスク５０から成る撹拌部材が設けられている。
【０００８】
このベッセル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、さらにこの排出口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分離手段２６たるスクリーンが設けられている。
【０００９】
なお、図６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、この流路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この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内でシャフト３を回転させると、シャフト３に設けられた撹拌部材（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、この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を介して排出され、溶融工程等の後工程に送られる。
【００１２】
なお、このように形成された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も存在し、前述の縦型のサンドグラインドミルに比較して洗浄性等が向上されている等の有利な点を有している。
【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７に示すようにモータ等の駆動源により回転されるシャフト３の先端に撹拌部材としてピン状の撹拌翼５０’を取り付けると共に、この撹拌翼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が形成された篭体状のベッセル２で囲んで分散装置１と成し、この分散装置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、この状態においてベッセル２内で撹拌羽根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の上方から導入口２４’を介してベッセル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（例えば、特開２０００−３５０９３０号公報参照）。
【００１４】
このように形成された分散装置はバッチ式である点で、前述のサンドグラインドミルのように連続して導入されたペーストを分散することができるものではないが、前述の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】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように構成された分散装置において、ベッセル内におけるメディアの撹拌により生じる剪断力により、メディア間に配合物を通過させることによりこれを好適に分散することができるものとなっている。
【００１６】
しかし、従来技術において説明したように、メディアの撹拌をシャフトに設けられたディスクから成る撹拌部材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はメディアと接触した際の抵抗が少なく、そのためにメディアを撹拌する力が弱く、この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。
【００１７】
また、ディスク周辺においては、メディアは比較的撹拌され易いものの、ディスクとディスクとの間には一般に１００mm前後の間隔が設けられているために、このディスクの間隔にあるメディアはこのディスクによっては撹拌され難い。そのため、ベッセル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。
【００１８】
一方、前述のようなディスクによらず、シャフトに設けたピンを撹拌羽根としてこれ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ことができる。
【００１９】
しかし、このようにピンとの衝突によりメディアが弾かれるとしても、この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。
【００２０】
また、ピンの先端（ベッセル側）に対してピンの根本（シャフト側）は移動速度が遅いために、ピンの根本部分において生じる剪断力は弱いものとなる。
【００２１】
そのために、ベッセルの中央付近を通過して分散された配合物と、壁面近傍を通過した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。
【００２２】
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、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構成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。
【００２３】
【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分散装置１は、配合物が通過する円筒状容器であるベッセル２と、前記ベッセル２内の軸線方向に挿入されて前記ベッセル２内で回転するシャフト３を備え、前記ベッセル２内に位置して前記シャフト３の外周面より外周方向に突設された撹拌部材により、前記ベッセル２内に投入された分散媒体（メディア４）を撹拌して前記ベッセル２内を通過する配合物を分散可能とした分散装置１において、
該シャフト３の軸線方向と平行に所定の長さを有する板状のブレード２８により前記撹拌部材を形成すると共に、前記ブレード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、前記シャフト３の軸線方向と平行に所定の長さを有する板状のフィン２９を、前記ブレード２８と接触しない突設長さで前記ベッセル２の内周方向に突設し、
前記フィン２９の突出方向先端と、前記ブレード２８の突出方向先端とが最も近接した位置にあるときの該フィン２９と該ブレード２８の先端間隔を前記ベッセル２内に投入される分散媒体（メディア４）の粒径の６〜１５倍と成すと共に、前記先端間隔を挟む位置における前記シャフト３の外周と前記ベッセル２の内周間に、前記先端間隔を除き隙間を設けない構成としたことを特徴とする（請求項１）。
【００２４】
前述の分散装置１において、前記ベッセル２内に位置する前記シャフト３の軸線方向における所定の範囲を前記ブレード２８の形成域３１と成し、このブレード２８の形成域３１に、該ブレード２８の形成域と同一長さの複数枚のブレード２８を、前記シャフト３を円周方向に等角度で分割する位置に設けることもできる（請求項２）。
【００２５】
また、前記ブレード２８の形成域３１を所定長さに等分して複数のブレード形成区分３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅに区画し、前記各ブレード形成区分３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ内にそれぞれ該ブレード形成区分と同一長さを有する複数枚のブレードを、前記シャフト３を円周方向で等角度で区分する位置に設けても良い（請求項３）。
【００２６】
前述のフィン２９は、前記ブレード２８の形成域３１の外周に位置する前記べッセル２の内壁面を前記フィン２９の形成域２１１と成し、該フィン２９の形成域２１１と同一長さの複数枚の前記フィン２９を、前記ベッセル２の内壁面を円周方向に等角度で分割する位置に設けることもできる（請求項４）。
【００２７】
また、前記フィン２９の形成域２１１を所定長さに等分して複数のフィン形成区分２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ，２１１ｅに区画し、前記各フィン形成区分内にそれぞれ該フィン形成区分と同一長さを有する複数枚のフィンを、前記ベッセル２の内壁面を円周方向で等角度で区分する位置に設けることもできる（請求項５）。
【００２８】
なお、前記ブレードの形成域３１は、前記ベッセル２内に対する前記シャフト３の挿入長さと略等しい長さとすることができる（請求項６）。
【００３０】
なお前述の各構成は、所謂「サンドグラインドミル」の構成に適用することができ、この場合には前記ベッセル２が密封構造を有すると共に、前記ベッセル２の一端寄りに配合物の導入口２４を形成すると共に、他端寄りに分散後の配合物を排出する排出口２５を設けると共に、前記排出口２５を介して排出される配合物を、前記排出口２５を通過する前に通過させて分散媒体４を捕集するスクリーン、その他の分離手段２６を前記ベッセル２内の前記排出口２５に近接した位置に設ける（請求項７）。
【００３１】
また、前述の各構成は、前記ベッセル２が、軸線方向を上下方向と成すと共に少なくとも下部側壁に多数の開孔７が形成された円筒体２１の上下開口をそれぞれ蓋板２３及び底板２２で被蓋して形成されて成る籠状を成し、前記蓋板２３に挿孔を形成して該挿孔を介して前記シャフト３を前記ベッセル２内に挿入すると共に、前記シャフト３の外周と前記挿孔の内周間の間隔に前記配合物の導入口２４’を形成して成り、配合物が充填された撹拌槽８内に前記ベッセル２を没入することにより前記配合物が前記ベッセル２内を通過可能であることを特徴とする（請求項８）。
【００３２】
【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。
【００３３】
なお、以下の実施形態にあっては、本発明の分散装置１をシャフト３の軸線方向を上下方向として使用する、所謂「縦型」の例について説明し、シャフト３の軸線方向を水平方向とした所謂「横型」についての構成例についてはその説明を省略するが、本発明の分散装置１の構成は、これを前述の「横型」の分散装置に採用することもできる。
【００３４】
図１において、２はベッセルであり、例えばステンレス鋼等の金属板により形成された円筒体２１を、その軸線方向を垂直方向として配置して、その上下開口部をそれぞれ底板２２及び蓋板２３で被蓋して形成された円筒状の容器である。
【００３５】
このベッセル２の底板２２のいずれかの位置、例えば図１に示す実施形態にあっては底板周縁近傍に位置して所定サイズの開孔を形成し、この開孔を導入口２４として分散対象となる配合物である、例えば前練り工程により得られたペーストをベッセル２内に導入可能としている。なお、この導入口２４は、ベッセル２内に投入されたメディア４を抜き取る際の抜き取り孔としても使用することができる。
【００３６】
このベッセル２は、従来技術として説明した図６に示すサンドグラインドミルと同様にその外周をジャケット５で包囲して、ベッセル２の外周とジャケット５の内周間に形成された隙間に、冷却媒体の流路５１を形成し、この冷却媒体の流路５１内に冷却水、その他の冷却媒体を導入可能としている。
【００３７】
蓋板２３により被蓋されたベッセル２の上端部には、導入されたペーストがベッセル２内を通過して分散されることにより得られたミルベースを機外に排出するための排出口２５が形成されている。図１に示す実施形態にあっては、この排出口２５を円筒部２１の上端に位置して形成しているが、この排出口２５は前述の蓋板２３に形成しても良い。
【００３８】
この排出口２５の近傍に位置してベッセル２内には、排出されるミルベース中に混入するメディアを分離するためのスクリーン、その他の分離手段２６が設けられており、この分離手段２６を通過する際にミルベース中のメディアが分離され、メディアがミルベースと共に機外に排出されることが防止されている。
【００３９】
前述の蓋板２３の中央には、シャフト３を回転自在に挿入するための開口２７が形成されていると共に、ベッセル２内にはこの開口２７を貫通して、図示せざるモータ等の駆動源により回転されるシャフト３が挿入されると共に、この開口２７とシャフト３間の隙間は、シール材によりシールされて、ベッセル２内は密封された液密の状態とされている。
【００４０】
ベッセル２内に挿入されたシャフト３には、ベッセル２内で回転してベッセル２内に投入されたメディア４を撹拌するための撹拌部材として、ブレード２８が取り付けられている。図１に示す実施形態にあっては、このブレード２８はシャフト３の外周に直接設けられているが、このブレード２８は、図３に示すようにシャフト３の外周に取り付けられた円柱状のロータ６を介してシャフト３に取り付けても良い。
【００４１】
このブレード２８は、ベッセル２内に投入されたメディア４との接触面積を増大させてメディア４を確実に撹拌することができるよう、シャフト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、シャフト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。
【００４２】
図１〜図３に示す実施形態にあっては、ベッセル２内に挿入されている部分のシャフト３の略全長を、ブレード２８が形成されるシャフト３上の領域範囲であるブレードの形成域３１とすると共に、このブレード形成域３１の外周面に、ブレード形成域３１と同一長さを有する６枚のブレード２８を、ロータの外周を６０゜の等角度で６等分する位置に設けている。
【００４３】
なお、図１及び図２（Ａ）に示す実施形態にあっては、このブレード２８をシャフト３のブレード形成域３１と同一長さに形成した例について説明したが、形成するブレード２８は、シャフト３のブレード形成域３１と必ずしも同一長さを有するものとする必要はなく、例えば図４（Ａ）に示すように、ブレード形成域３１を長さ方向に等間隔で分割して複数のブレード形成区画３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅを形成し、各ブレード形成区画３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ毎にブレードを設けるよう構成しても良い。
【００４４】
図４（Ａ）に示す実施形態にあっては、各ブレード形成区画３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ毎に３枚のブレードを、シャフトの外周を１２０゜の等角度で分割する位置に設けていると共に、一のブレード形成区画と、これに隣接する別のブレード形成区画におけるブレードの形成間隔を、シャフトの回転方向に１／２周期位相させている。
【００４５】
従って、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す例では、ブレード形成区画３１ａ，３１ｃ，３１ｅに形成されたブレード２８ａ，２８ｃ，２８ｅは図４（Ｂ）において重なる位置に設けられ、また、ブレード形成区画３１ｂ，３１ｄに設けられたブレード２８ｂ，２８ｄは、図４（Ｂ）において重なる位置に設けられている。
【００４６】
このブレード２８（又は２８ａ〜２８ｅ）は、例えばシャフト３や、このシャフト３に取り付けられたロータ６と一体に形成しても良いが、分散作業の際のメディア４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よう、シャフト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ブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）とすることが好ましい。
【００４７】
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シャフト３又はロータ６の外周に取り付けてこれをブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）としている。
【００４８】
また、前述のブレード形成域３１の外周に位置するベッセル２の内壁面には、シャフト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述のブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）と接触しない位置迄突出形成されており、前述のフィン２９の回転により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。
【００４９】
このフィン２９は、前述のブレード２８によりシャフト３の回転方向に移動しようとするメディア４に対して好適な抵抗を生じ、その移動を規制してブレード２８の撹拌により生じる剪断力が増強されるよう、シャフト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。
【００５０】
図１〜図３に示す実施形態にあっては、シャフト３のブレード形成域３１の外周に位置するベッセル２の内壁をフィンの形成域２１１と成し、このフィンの形成域に、前記ブレード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。
【００５１】
なお、このフィンは、図４（Ａ）に示すようにフィンの形成域２１１を等間隔に分割して複数のフィン形成区画２１１ａ〜２１１ｅに分割し、各フィン形成区画２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ，２１１ｅ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、一のフィン形成区画と、これに隣接する別のフィン形成区画におけるフィンの形成間隔を、シャフト３の回転方向に１／２周期位相させている。
【００５２】
従って、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す例では、ブレード形成区画２１１ａ，２１１ｃ，２１１ｅに形成されたフィン２９ａ，２９ｃ，２９ｅは図４（Ｂ）において重なる位置に設けられ、また、フィン形成区画２１１ｂ，２１１ｄに設けられたフィン２９ｂ，２９ｄは、図４（Ｂ）において重なる位置に設けられている。
【００５３】
なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）にあっては、ブレード形成域３１と同一長さのブレード２８と、フィン形成域２１１と同一長さのフィン２９とを組み合わせた例を示し、また、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）にあっては、各ブレードの形成区画に分割して形成されたブレード２８ａ〜２８ｅと、各フィン形成区画２１１ａ〜２１１ｅに分割して形成されたフィン２９ａ〜２９ｅの組合せた例について説明しているが、ブレード形成域３１の長さに形成されたブレード２８と、各フィン形成区画２１１ａ〜２１１ｅに分割して形成されたフィン２９ａ〜２９ｅの構成を組み合わせて分散装置１を構成しても良く、また、これとは逆に各ブレード形成区画３１ａ〜３１ｅに分割して形成されたブレード２８ａ〜２８ｅと、フィン形成域２１１の長さを有するフィン２９とを組み合わせて使用しても良い。
【００５４】
このフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）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、好ましくは前述のブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）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の内壁面に取り付けることにより設ける。
【００５５】
前述のブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）のシャフト３外周方向への突出長さと、フィン２９（２９ａ〜２９ｅ）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４の径との相対的な関係により決定され、好ましくは、ブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）の突出端がフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）の突出端と最も近接した回転位置にあるとき、ブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）突出端とフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）の突出端との間隔が、メディア４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。
【００５６】
従って、例えばメディアとして直径３mmのセラミックビーズ、ガラスビーズ、鋼球等を使用する場合には、フィン２９（２９ａ〜２９ｅ）とブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）間の間隔が約３０mm前後となるようその突出長さを決定する。
【００５７】
このフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）とブレード２８(２８ａ〜２８ｅ)間の間隔を、メディア４の直径の５倍以下とすると、フィン２９（２９ａ〜２９ｅ）とブレード２８(２８ａ〜２８ｅ)間の隙間にメディア４が架橋した状態で詰まり易く、ブレード２８(２８ａ〜２８ｅ)、フィン２９（２９ａ〜２９ｅ）及びメディア４のいずれもが早期に摩耗してしまい好ましくない。
【００５８】
また、フィン２９（２９ａ〜２９ｅ）とブレード２８(２８ａ〜２８ｅ)の間隔が、使用するメディアの直径の１５倍を超えると、ブレード２８(２８ａ〜２８ｅ)の旋回により撹拌されたメディア４がフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）による抵抗を受けることなくこの隙間を容易に通り抜け、この部分に生じる剪断力が弱いものとなる。
【００５９】
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、２〜３mm程度のセラミックビーズ、ガラスビーズ、鋼球、その他の硬質材料等から成る球状のメディア４が投入されていると共に、シャフト３が回転するベッセル２内に、ベッセル２の底板２２に形成された導入口２４を介してポンプＰを介してペーストを導入すると、このペーストはベッセル２内に投入されたメディア４間を通過して、ベッセル２の上部に設けられた排出口２５に向かって移動する。
【００６０】
このとき、ベッセル２内では、シャフト３の回転に伴って、シャフト３の外周に取り付けられてメディア４の撹拌部材であるブレード２８が旋回しており、このブレード２８により撹拌されて運動が与えられたメディア４に剪断力が生じるが、本発明の分散装置１における撹拌部材であるブレード２８は、シャフト３の軸線方向に所定の長さを有するために、シャフト３の回転方向と直交する方向に幅広に形成されているためメディア４を撹拌する能力が高い。
【００６１】
また、シャフト３の外周のいずれの位置のメディア４をも、一定周期で撹拌することができるよう、例えばシャフト３のブレード形成域３１の全長と同一長さの板状体により形成する等、ブレード形成域３１の全域を網羅しているため、このブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）により撹拌されるメディア４は、ベッセル２内の高さ方向のいずれの位置においても均一な剪断力を生じている。そのため、ベッセル２内の空間が全ての位置において分散に有効に使用されていることから、ペーストの分散能力が高いものとなっている。
【００６２】
また、ベッセル２の内壁より突出するフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）は、ブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）との衝突により運動が与えられてシャフト３の回転方向と同一方向に移動しようとするメディア４の移動を規制する抵抗となり、このフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）により移動を規制されたメディア４と、ブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）によりシャフト３の回転方向に移動するメディア４との衝突及び摩擦により生じる剪断力は極めて強いものとなっている。
【００６３】
そのために、このような強い剪断力が生じているメディア４間を通過するペーストは、好適に分散されて本発明の分散装置１により発揮される分散性能は極めて高い。
【００６４】
このように、本発明の分散装置１にあっては、そのブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）の形状及び配置構成により、ベッセル２内のいずれの位置においても均一な剪断力を生じさせることができることから、ベッセル２内を通過するペーストはいずれの位置を通過した場合であってもむらなく分散され、また、フィン２９（２９ａ〜２９ｅ）とブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）との組合せにより極めて高い剪断力を生じていることから、分散性能が極めて高い。
【００６５】
その結果、従来の分散装置に比較してベッセル２の高さを低くして装置の小型化を図ることも可能となる。
【００６６】
このようにして、メディア４間の剪断力によりペーストが分散されてミルベースとなった配合物は、分離手段２６を通過する際にミルベース中に含まれるメディア４が分離され、メディア４の分離されたミルベースが排出口２５を介して機外に排出される。
【００６７】
また、分離されたメディア４は、ベッセル２内に止まり、再度分散媒体として機能する。
【００６８】
以上、図１〜図４に示す実施形態にあっては、本発明の分散装置を前述のようにベッセル２内に分散対象となる配合物（ペースト）を、連続して導入しながら分散する、所謂「サンドグラインドミル」に適用する例について説明したが、本発明の構成は、このような連続式の分散装置のみならず、従来技術において図７を参照して説明したバスケット式の分散装置においても本構成を採用することができる。
【００６９】
図５に示す分散装置１は、その基本構成については図７を参照して従来技術として説明した分散装置と同様の構成であるが、従来の分散装置においては、シャフト３に設けられていたピン５０’によりメディア４を撹拌していたのに代え、図６に示す分散装置１にあっては前述の図１〜図４に示す実施形態において説明したと同様のブレード２８を備えると共に、バスケット状のベッセル２内壁にフィンを取り付けた例である。
【００７０】
この分散装置１は、そのベッセル２の内・外壁面間を貫通する穿孔、スリット等から成る多数の開孔７が形成されていると共に、ベッセル２の上部を被蓋する蓋板２３には、シャフト３が挿入される開口２７’が形成され、この開口２７’の内周とシャフト３の外周間に形成された空間から、後述する配合物をベッセル２内に導入する導入口２４’が形成されている。
【００７１】
なお、ベッセル２の底板２２に形成された開孔５２は、前述の図１〜図４に示す分散装置における導入口のように分散対象とされる流体をベッセル２内に導入するためのものではなく、洗浄等を行う際にベッセル２内に投入されたメディア４を抜き取るために使用するものである。
【００７２】
このように形成された分散装置は、図５に示すようにベッセル２内にメディア４を投入して分散の対象となる配合物が充填された撹拌槽８内に没入すると共に、シャフト３の回転によりブレード２８をベッセル２内で回転すると、ブレード２８の回転により運動が与えられたメディア４間のずり応力で凝集した顔料粒子等の粒体を分散し、このようにして分散された配合物をベッセル２側壁に形成された小孔やスリット等の開孔７から流出させ、ベッセル２の下方に流出した配合物はベッセル２の下方に設けた液流動用羽根９の回転により、ベッセル２上方に対流させ、再度蓋板２３とシャフト３間に形成された導入口２４’を介してベッセル２内に導入して分散を繰り返すことにより、配合物の分散が行えるよう構成したものである。
【００７３】
このような分散装置１において、前述の図１〜図４に示した実施形態と同様の構成のブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）とフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）とを設けることにより、ベッセル２内に投入されたメディア４を均等に撹拌することができ、ベッセル２内のいずれの位置においても均一な剪断力を生じさせることができると共に、ブレード２８（２８ａ〜２８ｅ）によりシャフト３の回転方向に移動しようとするメディア４と、この回転方向のメディア４の移動に対して抵抗となるフィン２９（２９ａ〜２９ｅ）によりその移動が規制されたメディア４の衝突により、極めて高い剪断力が生じ、配合物の分散性能が向上する。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明した本発明の構成により、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のできる構成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ができた。
【００７５】
【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断面概略図。
【図２】 分散装置のブレードとフィンの構成例を示す概略断面図。
【図３】 ロータを備えた分散装置の構成を示す概略斜視図。
【図４】 分散装置のブレードとフィンの別の構成例を示す概略断面図。
【図５】 本発明の別の実施形態を示す分散装置の断面概略図。
【図６】 従来の分散装置の概略断面図。
【図７】 従来の分散装置の概略断面図。
【符号の説明】
１ 分散装置
２ ベッセル
２１ 円筒体
２１１ フィンの形成域
２１１ａ〜２１１ｅ フィン形成区画
２２ 底板
２３ 蓋板
２４，２４’ 導入口
２５ 排出口
２６ 分離手段
２７，２７’ 開口
２８ ブレード（撹拌部材）
２９ フィン
３ シャフト
３１ ブレードの形成域
３１ａ〜３１ｅ ブレード形成区画
４ メディア（分散媒体）
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）
５２ 開孔（メディア抜き孔）
６ ロータ
７ 開孔
８ 撹拌槽
９ 流動用はね
Claims (8)
- 配合物が通過する円筒状容器であるベッセルと、前記ベッセル内の軸線方向に挿入されて前記ベッセル内で回転するシャフトを備え、前記ベッセル内に位置して前記シャフトの外周面より外周方向に突設された撹拌部材により、前記ベッセル内に投入された分散媒体を撹拌して前記ベッセル内を通過する配合物を分散可能とした分散装置において、
該シャフトの軸線方向と平行に所定の長さを有する板状のブレードにより前記撹拌部材を形成すると共に、前記ブレードの形成位置の外周に位置する前記ベッセルの内壁面に、前記シャフトの軸線方向と平行に所定の長さを有する板状のフィンを、前記ブレードと接触しない突設長さで前記ベッセルの内周方向に突設し、
前記フィンの突出方向先端と、前記ブレードの突出方向先端とが最も近接した位置にあるときの該フィンと該ブレードの先端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倍と成すと共に、前記先端間隔を挟む位置における前記シャフトの外周と前記ベッセルの内周間に、前記先端間隔を除き隙間を設けない構成としたことを特徴とする分散装置。 - 前記ベッセル内に位置する前記シャフトの軸線方向における所定の範囲を前記ブレードの形成域と成し、このブレードの形成域に、該ブレードの形成域と同一長さの複数枚のブレードを、前記シャフトを円周方向に等角度で分割する位置に設けたことを特徴とする請求項１記載の分散装置。
- 前記ベッセル内に位置する前記シャフトの軸線方向における所定の範囲を前記ブレードの形成域と成すと共に、該ブレードの形成域を所定長さに等分して複数のブレード形成区分に区画し、前記各ブレード形成区分内にそれぞれ該ブレード形成区分と同一長さを有する複数枚のブレードを、前記シャフトを円周方向で等角度で区分する位置に設けたことを特徴とする請求項１記載の分散装置。
- 前記ブレードの形成域の外周に位置する前記べッセルの内壁面を前記フィンの形成域と成し、該フィンの形成域と同一長さの複数枚の前記フィンを、前記ベッセルの内壁面を円周方向に等角度で分割する位置に設け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。
- 前記ブレードの形成域の外周に位置する前記べッセルの内壁面を前記フィンの形成域と成すと共に、該フィンの形成域を所定長さに等分して複数のフィン形成区分に区画し、前記各フィン形成区分内にそれぞれ該フィン形成区分と同一長さを有する複数枚のフィンを、前記ベッセルの内壁面を円周方向で等角度で区分する位置に設け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。
- 前記ブレードの形成域を、前記ベッセル内に対する前記シャフトの挿入長さに略等しい長さとしたことを特徴とする請求項２〜５いずれか１項記載の分散装置。
- 前記ベッセルが密封構造を有すると共に、前記ベッセルの一端寄りに配合物の導入口を形成すると共に、他端寄りに分散後の配合物を排出する排出口を設け、前記排出口を介して排出される配合物を、前記排出口を通過する前に通過させて分散媒体を捕集する分離手段を前記ベッセル内の前記排出口に近接した位置に設けたことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の分散装置。
- 前記ベッセルが、軸線方向を上下方向と成すと共に少なくとも下部側壁に多数の開孔が形成された円筒体の上下開口をそれぞれ蓋板及び底板で被蓋して形成されて成る籠状を成し、前記蓋板に挿孔を形成して該挿孔を介して前記シャフトを前記ベッセル内に挿入すると共に、前記シャフトの外周と前記開孔の内周間の間隔に前記配合物の導入口を形成して成り、配合物が充填された撹拌槽内に前記ベッセルを没入することにより前記配合物が前記ベッセル内を通過可能であることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の分散装置。
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