JPH0753232B2

JPH0753232B2 - 撹拌用回転体及び撹拌装置

Info

Publication number: JPH0753232B2
Application number: JP3160256A
Authority: JP
Inventors: 薫亀山; 義史綾塚
Original assignee: 三菱化成エンジニアリング株式会社
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1995-06-07
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: JPH057757A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高分子材料の溶解、分
散、釈解及びキレート反応の促進、あるいは高粘性液の
撹拌、混合さらには粉体の分散、混合等に好適に用いら
れる撹拌用回転体及び撹拌装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】撹拌装置のひとつとして、槽体内に撹拌
用回転体を挿入設置したものがある。この撹拌翼として
は低粘性液の乱流撹拌に適するものと、高粘性液の撹拌
に適するものとに大別される。低粘性液の乱流撹拌に適
するものとしては、タービン、ファンタービン、湾曲羽
根タービンなどが知られている。また、高粘性液の撹拌
翼としては、多段翼、アンカー型又は馬蹄型翼、一重リ
ボン、二重リボン、スクリュー等が知られている。

【０００３】なお、撹拌時の乱流を促進するために槽体
内に邪魔板を設置することも知られている。上記槽体と
しては、通常の場合平断面形状が円形となるものが使用
されている。

【０００４】上記従来の撹拌用回転体及び撹拌装置にあ
っては、高分子材料を急速に溶解することができなかっ
た。例えば高分子のペレットやシート切断物を有機溶剤
に溶解させる場合、ペレットや切断物はその表面から徐
々に溶けることになり、溶解に極めて長い時間がかか
る。また、殊にシート切断物などにあってはそれらが回
転軸や撹拌翼に絡まり、撹拌効果が減殺され、回転体が
停止することになる。

【０００５】更に、高分子材料がある程度溶解し始める
と溶剤の粘性は急速に高まるのであるが、従来の撹拌翼
及び撹拌装置では粘性の高い液が回転体と共回りし易い
ので、撹拌が殆どなされなくなる。

【０００６】なお、槽体内に邪魔板を設けた場合、低粘
性の場合にあっては乱流化が促進されるが、高粘性液の
場合にあっては、邪魔板よりも槽体中心側の領域におい
て高粘性液が回転軸と共回りし、槽体内壁に沿った部分
では液が滞留してしまう。

【０００７】このようなことから、従来の撹拌用回転体
及び撹拌装置によっては、高分子材料の溶解或は分散等
には極めて長い時間を要するのみならず、その目的を達
成できなかった。

【０００８】また、従来の撹拌用回転体及び撹拌装置で
は、回転体が材料に与える切断力ないし剪断力が小さい
ので、高分子材料等の釈解はできなかった。従来は釈解
をするためには、ロール又はバンバリーミキサー等が使
用されていた。このように、ロール等の使用が必要なた
め、所要動力も大きなものとなっていた。

【０００９】このような問題点を解決したものとして、
本出願人は、特開平１−６３０２６号において、回転軸
と、該回転軸に固設された枠体と、該枠体に張られた複
数の金属細線とを有する撹拌用回転体と、それを備えた
撹拌装置を提案した。

【００１０】かかる特開平１−６３０２６号の撹拌用回
転体は、これを回転させると多数の金属細線が液体を切
るようにして回転する。そして、高分子材料のペレット
やシート切断物等はこの金属細線により強い切断力ない
し剪断力を受けるようになり、該材料が液と接触する面
積が拡大し、急速な溶解が可能となる。

【００１１】また、金属細線が高分子材料と衝突したり
その表面を擦ることにより、大きなメカノケミストリー
効果が生じ、高分子材料の釈解が行なわれるようにな
る。

【００１２】なお、同様にして混和性を有する２以上の
液体を急速に混合したり、非混和性の液体や微細粉末を
液体中に分散させるのも極めて迅速に行なうことが可能
となる。

【００１３】さらに、この回転体は、液との接触面積も
小さいので、撹拌所要動力も小さくて済む。

【００１４】特開平１−６３０２６号の撹拌装置では、
槽体が非円形断面形状とされているので、円形断面の槽
体に比べて乱流化が促進される。そして、高粘性液であ
っても回転体と共回りしたりすることがなく、邪魔板を
設けた場合のように局部的な液の滞留も生じない。

【００１５】又、溶液が金属細線により、強い切断力な
いし剪断力を受け、活性化されキレート反応の促進が顕
著に表われる。

【００１６】このように、溶解、分散、釈解、キレート
反応等の作用が同一槽内において、連続的かつ短時間に
行なわれる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】特開平１−６３０２６
号において、金属酸化物、金属水酸化物等の脱水ケーキ
をその１次粒子にまで液中で分散する場合には、浮遊す
る分散前の粗大ケーキが撹拌用回転体に張設されている
金属細線に激しく衝突することになり、長期間の運転に
よりこの金属細線が破損に至るケースがあった。

【００１８】また、特開平１−６３０２６号では、ゴム
等の高分子材料の溶解を行なう場合に一段と溶解性能を
高めることが期待されている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１の撹拌用回転体
は、回転軸と、該回転軸に固設された枠体と、該枠体に
取り付けられたスクリーンとを有してなり、該スクリー
ンは平行又は格子状に配置された金属の線状体を備えて
なり、該線状体は、その長手方向と垂直な断面におい
て、回転方向の前縁側が鋭角となっていることを特徴と
するものである。

【００２０】請求項２の撹拌用回転体は、前記線状体の
前記断面形状が三角形、四角形又は五角形であるもので
ある。

【００２１】請求項３の撹拌装置は、容器内に撹拌用回
転体を設けた撹拌装置において、該容器は非円形の平断
面形状を有し、該撹拌用回転体は、請求項１に記載の撹
拌用回転体であることを特徴とするものである。

【００２２】請求項４の撹拌用回転体は、回転軸と、該
回転軸に固設された枠体と、該枠体に取り付けられたス
クリーンとを有してなり、該スクリーンは平行又は格子
状に配置された金属の線状体を備えてなり、該線状体
は、その長手方向と垂直な断面において、回転方向の前
縁側が平面の方形断面形状となっていることを特徴とす
るものである。

【００２３】請求項５の撹拌装置は、容器内に撹拌用回
転体を設けた撹拌装置において、該撹拌用回転体は請求
項４に記載の撹拌用回転体であることを特徴とするもの
である。

【００２４】

【作用】請求項１の撹拌用回転体は、回転方向の前縁側
が鋭角となった金属線状体を枠体に取り付けたものであ
る。撹拌に際し、この金属線状体がケーキ等に衝突する
と、金属線状体の鋭い前縁がケーキ等を鋭く剪断するた
め、金属線状体にはそれ程大きな反力が加えられない。
このため、スクリーンの耐久性が向上する。

【００２５】請求項２の撹拌用回転体によると、スクリ
ーンの耐久性が確実に向上される。

【００２６】請求項３の撹拌装置にあっては、かかる撹
拌用回転体を備えているため、効率良く撹拌や分散を行
なうことができ、装置の耐久性も高い。

【００２７】請求項４の撹拌用回転体及び請求項５の撹
拌装置によると、ゴム等の高分子材料の溶解をきわめて
効率良く行なえることが見出された。

【００２８】

【実施例】以下図面を参照して実施例について説明す
る。第１図は本発明の実施例に係る撹拌用回転体とそれ
を備えた撹拌装置を示す断面図である。また第２図は第
１図のII−II線に沿う断面図、第３図は金属線状体の拡
大断面図である。

【００２９】符号１０は槽体であって、本実施例にあっ
ては平断面形状が四角形であり、かつ下方に向かってす
ぼまる形状のものである。該槽体１０の底部には液排出
用の配管１２が接続され、該配管１２にはバルブ１４が
設けられている。また、槽体１０の上面には蓋体１６が
被せられており、該蓋体１６には高分子材料等の投入管
１８が接続されている。符号２０は該投入管１８に被せ
られたキャップである。

【００３０】この槽体１０内には回転体２２が挿入され
ている。この回転体２２は、回転軸２４と、該回転軸に
固設された枠体２６と、該枠体に張られた多数の金属線
状体２７よりなるスクリーン２８とを備えている。ここ
で用いられている金属線状体２７は、第２図及び第３図
の如く回転方向の前縁側が尖った三角形断面形状のもの
である。

【００３１】本実施例では、枠体２６は槽体１０と相似
形状のものであり、下方に向かってすぼまる形状とされ
ている。また、枠体２６は中間支え３０を備えている。

【００３２】回転軸２４の下端には複数枚例えば３枚の
かき上げ用プロペラ３２が取り付けられている。回転軸
２４の上端は前記蓋体１６を貫通して上方に延在してお
り、その途中部分が軸受３４を介して蓋体１６に枢支さ
れている。回転軸２４の上端は軸継手３６を介して可変
速モータ３８に連結されている。該可変速モータ３８は
支持部材４０によって蓋体１６に支持されている。

【００３３】このように構成された撹拌用回転体及び撹
拌装置において、槽体１０内に例えば有機溶剤を注入
し、投入管１８から高分子材料のペレットや切断物を投
入し、モータ３８の回転を開始し、徐々にその回転速度
を増大させると、槽体１０内の液と高分子材料とが撹拌
される。この回転体２２の回転開始に伴なって、スクリ
ーン２８の金属線状体２７が槽体１０内の液体や高分子
材料を切るようにして回転する。これにより、高分子材
料は金属線状体２７により切断ないし剪断されると共
に、高分子材料の表面が金属線状体２７で擦られる。こ
れにより、高分子材料と有機溶剤との接触面積が急速に
拡大すると共に、高分子材料の表面近傍の濃度が低減さ
れるようになり、急速な溶解が行なわれる。

【００３４】また、金属線状体２７が高分子材料と衝突
したりその表面を擦ることにより、大きなメカノケミス
トリー効果が生じ、高分子材料の釈解が行なわれる。さ
らに金属線状体２７による強い切断力ないし剪断力によ
り溶液が活性化され、キレート反応が顕著に促進され
る。

【００３５】しかして、この金属線状体２７は、回転方
向前縁側が尖っているため、高分子材料は速やかに金属
線状体２７で剪断される。また、この際に金属線状体２
７が受ける反力もきわめて小さく、金属線状体２７の損
傷が防止され、高耐久性のものとなる。

【００３６】この回転体２２は、槽体１０内の液との接
触面積（スクリーン２８の全表面積、枠体２６の表面積
及び回転軸２４の表面積の和）も従来のスクリューやリ
ボン式の撹拌翼等に比べ遥かに小さいので撹拌所要動力
も小さくなる。

【００３７】この撹拌装置においては、槽体１０が四角
形断面形状であるので、内部の液の乱流化が促進され
る。これにより、高粘性液であっても回転体２２と共回
りせず、また槽体１０内に局部的な液の滞留も生じな
い。

【００３８】殊に本実施例においては、回転体２２の下
端にプロペラ３２が設けられており、回転体２２を回転
することにより槽体１０内の液がかき上げられるように
して一層強力な撹拌が行なわれ、極めて短時間での溶
解、分散、釈解、キレート反応等が行なわれる。

【００３９】また、本実施例では槽体１０が下方に向か
ってすぼまる形状となっているので、槽体１０において
は上下で撹拌効果が異なり、種々の材料についても好適
な撹拌を行なうことが可能となる。

【００４０】本実施例では金属線状体２７を縦横に張設
しているが、特に分散を目的とする場合は、縦方向のみ
又は横方向のみであっても良い。

【００４１】上記実施例では、三角形断面形状の金属線
状体２７が示されているが、第４、５図に示す五角形断
面形状の金属線状体２７Ａ、２７Ｂなどであっても良
い。

【００４２】第３〜５図において、金属線状体の回転方
向の長さをｂ、それと直交方向の幅をａとしたときに、
ｂ／ａは１〜５とりわけ１．５〜３とするのが好まし
い。ａは１ｍｍ以上、とりわけ１．１〜１０ｍｍが好ま
しい。

【００４３】第１図に示したスクリーン２８において、
金属線状体２７の水平方向のピッチは１．５ｍｍ以上と
りわけ１．５〜２０ｍｍが好ましい。上下方向のピッチ
は特に限定されない。（縦方向に張られた金属線状体を
補強できる限り、どのような値であっても良い。）第６
図はゴム等の高分子材料の溶解に好適なスクリーンを構
成する金属線状体２７Ｃの断面図である。この金属線状
体２７Ｃは長方形状であり、短辺を回転方向前縁側とし
て配置するのが抵抗を減らして溶解効率を高める点から
して好ましい。長辺と短辺の比ｄ／ｃは約３〜１５が好
ましい。ｃは３〜５ｍｍが好ましい。

【００４４】上記実施例では、金属線状体はメッシュ状
とされているが、本発明では金属線状体を一方向に多数
平行に張るようにしても良い。この場合、金属線状体は
上下方向に張っても良く、横方向や斜め方向に張っても
良い。金属線状体同志の間隙は５０ｍｍ以下程度とする
のが好適である。このように多数の金属線状体を細かく
張ることにより、種々の効果が高いものとなる。なお、
この金属線状体同志の間隙が小さ過ぎると回転体２２の
回転抵抗が大きくなるので、撹拌する液等の性状に応じ
て目開きを適宜選定するのが好ましい。

【００４５】上記実施例では、槽体１０は四角形断面形
状であるが、この槽体は非円形の平断面形状であれば良
く、五角形その他の多角形或いは楕円形等の形状ともし
得る。また、１個の槽体に２個以上の回転体を設置する
ようにしても良い。

【００４６】また、槽体１０は下方にすぼまる形状の
外、上方にすぼまる形状としても良い。また、上下に渡
って同じ大きさとしても良い。

【００４７】枠体１０は、上記実施例では直径方向に２
枚設けられているが、３枚以上設けても良い。３枚以上
設ける場合には軸体２４に対しその周方向に等分位とな
るように設ける。

【００４８】上記実施例ではプロペラ３２は回転軸２４
の下端に設けられているが、枠体２６を設けている回転
軸途中部分に設けても良い。また、中間支え３０を翼型
断面形状としても良い。

【００４９】次に実験例について説明する。

【００５０】実験例１（本発明例）図示の装置諸元を次のように設定し、金属水酸化物脱水
ケーキ（含水率３０％。にぎりこぶし大）の水中への分
散を行なった。なお、目標とした分散後の濃度は２０〜
３０ｗｔ％である。

【００５１】槽体１０の平断面形状正方形槽体１０の容積５００リットル金属線状体の材質ＳＵＳ３０４金属線状体の断面形状三角形（ａ：1.52mm，ｂ：
2.54mm，ｂ／ａ＝1.7 ）金属線状体の水平方向のピッチ６．５ｍｍ金属線状体の上下方向のピッチ３０ｍｍ回転数２２５ｒｐｍ平均滞留時間約７分この結果、長期間にわたって安定して運転を行なうこと
ができた。

【００５２】実験例２（比較例）金属線状体の代わりにTyler 標準ふるい８メッシュの配
置となるように金属線を張設した。これ以外は実験例１
と同様にして分散を行なったところ、金属線状体に変形
が生じた。

【００５３】実験例３（本発明例）金属線状体として第６図に示すものを採用し、クロロプ
レンゴム（一辺３０ｍｍ程度のもの）をトルエンに溶解
させた。なお、第６図のｃは３ｍｍ、ｄは３０ｍｍとし
た。金属線状体の水平方向のピッチは５０ｍｍ、上下方
向のピッチは６０ｍｍとした。スクリーンの回転数は１
７０ｒｐｍとした。その他は実験例１と同様である。そ
の結果、長期間にわたって安定して溶解を行なうことが
できた。

【００５４】実験例４（比較例）実実験例３において、金属線状体を金属線（実験例２と
同じ。）を採用したところ、比較的短時間で金属線状体
が破損した。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の撹拌用回転
体及び撹拌装置によれば、高分子材料の急速な溶解や釈
解及びキレート反応が可能であり、液体や固体粒子の分
散、高粘性液の撹拌、混合等も迅速に行なうことができ
る。また、粉末同志の混合にも使用できる。

【００５６】本発明の撹拌用回転体及び撹拌装置は、そ
の回転駆動に要する動力消費も著しく少なくて足り、各
種の材料の処理時間が短縮されると共に、動力コストも
低いところから、処理コストが著しく低いものとされ
る。

【００５７】請求項１、２、４の撹拌用回転体は耐久性
に優れる。また、請求項１、２の撹拌用回転体は分散に
好適であり、請求項４の撹拌用回転体はゴム等の高分子
材料の溶解に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は本発明の実施例を示す縦断面図であ
る。

【図２】第２図は第１図II−II線に沿う平断面図であ
る。

【図３】第３図は金属線状体の断面図である。

【図４】第４図は金属線状体の断面図である。

【図５】第５図は金属線状体の断面図である。

【図６】第６図は金属線状体の断面図である。

【符号の説明】

１０槽体２２回転体２４回転軸２６枠体２７，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ金属線状体２８スクリーン３２プロペラ３８可変速モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸と、該回転軸に固設された枠体
と、該枠体に取り付けられたスクリーンとを有してな
り、該スクリーンは平行又は格子状に配置された金属の
線状体を備えてなり、該線状体は、その長手方向と垂直
な断面において、回転方向の前縁側が鋭角となっている
ことを特徴とする撹拌用回転体。
【請求項２】前記線状体の前記断面形状が三角形、四
角形又は五角形である請求項１に記載の撹拌用回転体。
【請求項３】容器内に撹拌用回転体を設けた撹拌装置
において、該容器は非円形の平断面形状を有し、該撹拌
用回転体は、請求項１に記載の撹拌用回転体であること
を特徴とする撹拌装置。
【請求項４】回転軸と、該回転軸に固設された枠体
と、該枠体に取り付けられたスクリーンとを有してな
り、該スクリーンは平行又は格子状に配置された金属の
線状体を備えてなり、該線状体は、その長手方向と垂直
な断面において、回転方向の前縁側が平面の方形断面形
状となっていることを特徴とする撹拌用回転体。
【請求項５】容器内に撹拌用回転体を設けた撹拌装置
において、該撹拌用回転体は請求項４に記載の撹拌用回
転体であることを特徴とする撹拌装置。