JP6388501B2

JP6388501B2 - スラリー分散システム

Info

Publication number: JP6388501B2
Application number: JP2014133279A
Authority: JP
Inventors: 竹中　正司; 正司竹中; 峰幸関本; 淳坂口
Original assignee: Shibuya Machinery Co Ltd; Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Machinery Co Ltd; Shibuya Corp
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2018-09-12
Anticipated expiration: 2034-06-27
Also published as: JP2016010756A

Description

本発明は、粉体を液体に分散させてスラリー化するスラリー分散システムに関するものである。

導電性材料等の粉体を液体に分散させてスラリー化する発明はすでに知られている（例えば、特許文献1参照）。この特許文献１には、複数の混合及び分散装置により構成される混合設備１が開示されている。この混合設備１では、成分を溶解させるのに用いられる液体が液体供給部５から第１の混合及び分散装置２に供給され、同時に、固体の成分、すなわちバインダが、別の供給部７から調量装置８を介して供給され、第１の混合及び分散装置２に導入され、この第１の混合及び分散装置２において、第１の混合プロセスが連続的に実施される。

第１の混合プロセスにおいて生じた混合物は、緩衝又は中間貯蔵容器１２に送られ、攪拌工具１３により混合状態を維持して第２の混合及び分散装置３に供給される。この第２の混合及び分散装置３には、固形の成分のための供給部７から活性材料及び導電性材料が供給され、第１の混合及び分散装置２の混合結果物と再び集中的に混合される。

特表２０１４−５０９０５７号公報

前記特許文献１に記載された発明では、複数の混合及び分散装置を有し、先ず、第１の混合及び分散装置に液体とバインダを供給して混合プロセスを行った後、この混合物を第２の混合及び分散装置に供給し、さらに、この第２の混合及び分散装置に固体成分を供給して再び混合プロセスを行う。また、第３の混合及び分散装置に混合物を送って混合させることも記載されている。このような特許文献１に記載された発明の構成では、十分な分散化を行い完全にスラリー化することは困難である。また、複数の分散装置を介して連続的に分散化を行うと、混合物の温度が上昇しバインダ等が変質してしまうおそれがある。

本発明は、粉体を液体に分散させてスラリー化するスラリー分散システムにおいて、粉体と液体を混合させた混合物を収容する収容タンクと、収容タンクから供給される混合物を攪拌して送り出す分散装置と、分散装置から送り出された混合物を収容タンクに戻す循環管路と、循環管路から分岐して貯留タンクに接続される分岐管路と、分散装置から送り出された混合物を収容タンクと貯留タンクのいずれかに流通させる流路切替手段と、分散装置から循環管路における分岐管路の分岐点までの間に配置されて循環管路を流通する混合物を冷却する冷却手段とを備え、分散装置から送り出された混合物を冷却手段で冷却しつつ循環管路で循環させて粉体を液体に分散させた後、流路切替手段を切り替えて分散装置から送り出された混合物を冷却手段で冷却しつつ貯留タンクに送るよう構成され、上記分散装置は、回転して混合物を分散しスラリー化するとともに、混合物を送り出す推進力を発生させるロータを備えて、上記流路切替手段を切り替えて分散装置から送り出された混合物を貯留タンクに送る際は、冷却手段による冷却温度を収容タンクに戻す場合よりも低くするとともに、上記ロータの回転速度を低下させて分散装置から送り出される混合物の送出流量を収容タンクに戻す場合よりも少なくすることを特徴とするものである。

また、第２の発明は、前記第１の発明において、冷却手段から貯留タンクに送られる混合物の温度を検出する温度検出手段を備え、混合物が所定温度以下に冷却されない場合は、流路切替手段を切り替えて収容タンクに戻すことを特徴とするものである。

また、第３の発明は、前記第１の発明または第２の発明において、粉体が酸化アルミニウム粉末であることを特徴とするものである。

本発明のスラリー分散システムは、粉体と液体を混合させた混合物を収容する収容タンクと、収容タンクから供給される混合物を攪拌して送り出す分散装置とを循環管路を介して接続し、混合物を循環させるようにしたので、分散装置で繰り返し分散化を行うことができるので、高品質なスラリーを生産することが可能である。しかも、循環管路に冷却手段を設けているので、分散装置を繰り返し通過しても混合物の温度の上昇を抑制することができ、バインダ等の変質を防止することができる。

図１はスラリー分散システムの全体の構成を簡略化して示す構成図である。（実施例１）

収容タンクに溶剤タンクから溶媒を送り込み、この溶媒に酸化アルミニウム粉末を供給して攪拌するとともに、この収容タンクにバインダ溶解液を供給し、攪拌して混合し混合物を生成する。この混合物を、ステータとロータを有する分散装置に供給し、ロータの回転によってこれらステータとロータの間隙を通過する混合物を分散しスラリー化する。分散された混合物は、循環管路を介して前記収容タンクに還流させ、再び分散装置に供給して分散化を行う。このようにして混合物を循環させて分散装置による分散化を繰り返し行う。循環管路には冷却手段が設けられており、分散化された混合物は循環管路を通過することにより冷却される。また、収容タンクにはジャケットが装着されて冷却水が導入されるようになっており、これらジャケットと冷却手段によって循環管路を循環するスラリーの温度を制御する。

循環管路の冷却手段よりも下流側に分岐管路が接続されており、この分岐管路に貯留タンクが連結されている。循環管路と分岐管路との分岐部に、分岐手段としての一対のバルブを設け、一方のバルブを開放するとともに他方のバルブを閉じて、循環管路と分岐管路のいずれかに混合物を送るようになっている。循環管路により混合物を循環させ、前記分散装置で繰り返し分散させてスラリー状態になった混合物を、分岐管路から貯留タンクに送液する。循環管路のクーラーよりも下流側で混合物の温度を検知している温度センサによって、循環している混合物の温度を管理しており、循環時は４０℃以下に制御し、分岐管路から貯留タンクに送液する際には、その後の工程で常温処理を行うので、２５℃以下に制御する。貯留タンクに送液する混合物の温度が２５℃以下になっていないときには、分岐部のバルブを切り替えて、循環管路から収容タンクへ還流させる。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。このスラリー分散システムは（全体として符号１で示す）は、溶剤タンク２からポンプ４により送り出された溶媒が、第１流量計６により自動計量されて収容タンク８へ送液される。この収容タンク８には、送液された溶媒に粉体（この実施例では酸化アルミニウム粉末）が供給されて撹拌された後、バインダ溶解液が供給されて混合される。この粉末とバインダ溶解液との混合物を分散装置１０に供給する。分散装置１０では、収容タンク８から送られてきた混合物を、攪拌し分散させて送り出す。分散装置１０の出口１０ａは、循環管路１２を介して前記収容タンク８に接続されており、攪拌して分散させた混合物を収容タンク８に戻して攪拌した後、再度、分散装置１０に送って混合物を攪拌し分散させてスラリー化する。この循環管路１２にはポンプ等の混合物の送り手段を備えておらず、分散装置１０から送り出された力で循環管路１２を循環させるようになっている。

循環管路１２の途中から分岐して貯留タンク１４に接続される分岐管路１６が設けられている。循環管路１２と分岐管路１６との接続部に、流路切替手段としての一対のバルブ１８、２０が設けられており、これらバルブ１８、２０の開閉により、混合物を分散装置１０から循環管路１２および収容タンク８を通して循環させることができ、また、バルブ１８、２０を切り替えることにより、収容タンク８および分散装置１０へ循環させず、貯留タンク１４へ送り出すことができる。循環管路１２の、分散装置１０の出口１０ａから分岐管路１６への分岐部の間に冷却手段２２が設けられており、この冷却手段２２によって混合物を冷却しつつ循環させ、また、冷却手段２２によって冷却しつつ貯留タンク１４へ送り出すことができる。この循環管路１２の流量は、第２流量計２３により計測されており、この実施例では、分散装置１０から送り出された混合物を、貯留タンク１４へ送る際は、収容タンク８へ戻すときよりも流量を少なくしている。

収容タンク８には、固体成分としての酸化アルミニウム（アルミナ）の粉末を供給するアルミナ供給部２４と、バインダ溶解液を供給するバインダ供給部２６が設けられており、これらの供給部２４、２６から、それぞれ酸化アルミニウムおよびバインダ溶解液が供給される。また、この収容タンク８の内部に攪拌翼２８が配置されており、モータ３０の駆動軸３２に連結されて回転され、この収容タンク８内に溶剤タンクから送られてきた溶媒に酸化アルミニウム粉末を供給して撹拌した後、バインダ溶解液を供給する。さらに、収容タンク８の外面には、ジャケット３４が装着されており、冷水供給源３６からこのジャケット３４内に冷水を供給することができる。収容タンク８内の温度を計測する温度計３８が設けられており、この温度計３８による計測値に応じて、冷水供給配管４０のバルブ４２を調整してジャケット３４に供給する冷却水の量を調整して、収容タンク８内の混合物の温度を調節することができる。このジャケット３４には、供給された冷却水を排出する排出管４４が接続されている。

また、収容タンク８には、その内部を洗浄する洗浄手段が設けられている。この洗浄手段は、前記溶剤タンク２からの溶媒供給配管４６に、分岐して接続された洗浄流路４８と、この洗浄流路４８の先端に取り付けられ、収容タンク８の内部に配置されたシャワーボウル５０を備えている。通常運転時には、溶媒供給配管４６に設けられたバルブ５２を開放するとともに、洗浄流路４８のバルブ５４を閉鎖して収容タンク８に溶媒を供給する。一方、収容タンク８内の洗浄を行う際には、溶媒供給配管４６に設けられたバルブ５２を閉鎖するとともに、洗浄流路４８のバルブ５４を開放してシャワーボウル５０に洗浄液を送る。

収容タンク８から供給される混合物を分散して送り出す分散装置１０は、上側に下向きで配置されたステータ５６と、このステータ５６の下方に配置され、ステータ５６の内部空間に小さい間隙を隔てて嵌合しているロータ５８を備えており、モータ６０の駆動によりロータ５８を回転させつつ、ステータ５６とロータ５８との間の間隙を混合物を通過させることにより混合物の分散を行ってスラリー化する。ロータ５８の回転により出口１０ａから混合物を送り出す推進力が発生され、モータ６０の回転を制御することにより出口１０ａからの送出流量を調節することができる。

冷却手段２２には、冷水供給源６２から冷水が供給できるようになっており、冷水によって循環管路１２を通過する混合物を冷却した後、この冷水は排出管６４から排出される。この冷却手段２２によって冷却されて循環管路１２を流れる混合物の温度を検出する温度検出手段６６が設けられている。この温度検出手段６６による検出値によって、図示しない制御手段が冷水供給用のバルブ６８の開度を制御して循環管路１２を流れる混合物の温度を制御する。

貯留タンク１４は、内部に攪拌翼７０が設置されており、モータ７２の駆動によってこの攪拌翼７０を回転させることにより、次の工程に送るために貯留している混合物の分散状態を維持する。この貯留タンク１４には、内部を吸引する吸引手段７４が設けられており、貯留タンク１４内の真空引きを行うことにより、混合物の泡を除去する。また、貯留タンク１４内の圧力を検出する圧力検出手段７６が設けられており、この圧力検出手段７６の検出値によって貯留タンク１４内の圧力を制御している。この貯留タンク１４に供給管７８が接続されており、ポンプ８０によって貯留タンク１４から送り出された混合物を塗布工程等の次の工程に送る。

以上の構成に係るスラリー分散システムの作動について説明する。溶剤タンク２内の溶媒が、ポンプ４の駆動により溶剤供給配管４６を通って収容タンク８へ送られる。このときには、第１流量計６による自動計量送液が行われる。溶媒が送られた収容タンク８には、アルミナ供給部２４から酸化アルミニウム粉末が供給され、撹拌翼２８の回転によって撹拌され、さらにバインダ供給部２６からバインダ溶解液が供給されて混合される。収容タンク８には、冷水が供給されるジャケット３４が装着されており、温度計３８により混合物の温度を検出しつつ温度管理を行う。

収容タンク８内で攪拌され混合された混合物は、分散装置１０へ送られ、ステータ５６とモータ５８の回転によりこのステータ５６内で回転するロータ５８との間隙を通過することにより分散される。分散されスラリー化した混合物は、分散装置１０の出口１０ａから送り出されて循環管路１２を通って収容タンク８に還流する。収容タンク８に還流した混合物は再び攪拌された後、分散装置１０に送られて分散され、循環管路１２に送られる。この循環流量は第２流量計２３により管理されている。

循環管路１２には冷却手段２２が設けられており、循環管路１２を流れるスラリー化された混合物を冷却する。この実施例に係るスラリー分散システムでは、混合物が分散装置１０の高速回転するロータ５８とステータ５６との間の間隙を通過して分散されるので、混合物の温度が次第に上昇して、混合物の成分が変質するおそれがあるため、冷却手段２２によって冷却して所定以下の温度にコントロールする。この実施例では、循環時の混合物の温度を４０度以下に抑えることによりバインダの性質が変化することを防止している。なお、循環する混合物の温度の制御は、この冷却手段２２と前記収容タンク８のジャケット３４により行われる。

分散装置１０による分散を繰り返しながら循環させることにより混合物を高分散化してスラリー状にした後、この混合物を貯留タンク１４へ送液する。その時には、分岐手段の一対のバルブ１８、２０を切り替えて、循環管路１２の収容タンク８側のバルブ１８を閉じるとともに、分岐管路１６のバルブ２０を開放する。この状態で分散装置１０から循環管路１２に送り出された混合物を冷却手段２２で冷却して分岐管路１６から貯留タンク１４へ送液する。貯留タンク１４に送液する混合物は、その後送られる次の工程では常温での作業が行われるので、循環させながら冷却手段２２で２５度以下に冷却して送る。なお、このときの分散装置１０からの送出流量を収容タンク８に戻す場合よりも少なくしてロータ５８の回転速度を低下させ、混合物の温度上昇を抑えるようにしている。また冷却手段２２で冷却した後の循環管路１２内の混合物の温度が２５度以上の時には、分岐手段の両バルブ１８、２０を切り替えて、貯留タンク１４へ送らずに収容タンク８へ還流させる。なお、流路切替手段としては、一対のバルブ１８、２０に代えて、循環管路１２に分岐管路１６が接続される分岐点に三方弁を設けてもよい。

貯留タンク１４へ送液された混合物は、次の工程に送られる間、攪拌翼７０の回転によって攪拌されて高分散状態を維持される。また、吸引手段７４によって吸引されて混合物の泡が除去される。その後、貯留タンク１４内の混合物を次の工程に送る際には、ポンプ８０を駆動して供給管７８から塗布工程等の次の工程へ送る。

８収容タンク
１０分散装置
１２循環管路
１４貯留タンク
１６分岐管路
１８流路切替手段（バルブ）
２０流路切替手段（バルブ）
２２冷却手段

Claims

粉体を液体に分散させてスラリー化するスラリー分散システムにおいて、
粉体と液体を混合させた混合物を収容する収容タンクと、収容タンクから供給される混合物を攪拌して送り出す分散装置と、分散装置から送り出された混合物を収容タンクに戻す循環管路と、循環管路から分岐して貯留タンクに接続される分岐管路と、分散装置から送り出された混合物を収容タンクと貯留タンクのいずれかに流通させる流路切替手段と、分散装置から循環管路における分岐管路の分岐点までの間に配置されて循環管路を流通する混合物を冷却する冷却手段とを備え、
分散装置から送り出された混合物を冷却手段で冷却しつつ循環管路で循環させて粉体を液体に分散させた後、流路切替手段を切り替えて分散装置から送り出された混合物を冷却手段で冷却しつつ貯留タンクに送るよう構成され、
上記分散装置は、回転して混合物を分散しスラリー化するとともに、混合物を送り出す推進力を発生させるロータを備えて、上記流路切替手段を切り替えて分散装置から送り出された混合物を貯留タンクに送る際は、冷却手段による冷却温度を収容タンクに戻す場合よりも低くするとともに、上記ロータの回転速度を低下させて分散装置から送り出される混合物の送出流量を収容タンクに戻す場合よりも少なくする
ことを特徴とするスラリー分散システム。
冷却手段から貯留タンクに送られる混合物の温度を検出する温度検出手段を備え、混合物が所定温度以下に冷却されない場合は、流路切替手段を切り替えて収容タンクに戻すことを特徴とする請求項１に記載のスラリー分散システム。
粉体が酸化アルミニウム粉末であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスラリー分散システム。