JPH10113567A

JPH10113567A - 縦型湿式粉砕装置

Info

Publication number: JPH10113567A
Application number: JP26709996A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tonegawa; 敦詩利根川
Original assignee: AIMETSUKUSU KK
Current assignee: AIMETSUKUSU KK
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 1998-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】抽出部近傍に滞留ビーズ塊を発生させることな
く連続して懸濁液の抽出を行う縦型湿式粉砕装置を提供
する。【解決手段】縦型湿式粉砕装置１０の粉砕容器１１は回
転駆動軸１３に取り付けられた複数の攪拌ディスク１４
（図では最上部の１枚のみを示している）を備え、適宜
量のビーズを収容し、底部の入路から原液を送り込まれ
る。分離筒１５は上端の隔壁１６と中間の隔壁１７とで
腔室１９を形成し、隔壁１７の開口部内周と円板部材１
８の外周とのビーズの粒子径よりも狭い間隙で抽出口２
０を形成する。抽出口２０とこれに最も近い攪拌ディス
ク１４との間に攪拌ディスク１４の回転直径よりも小さ
な回転直径を形成する第１分離板２２を備え、更に第１
分離板２２と抽出口２０との間に第１分離板２２の回転
直径よりも小さな回転直径を形成する第２分離板２３を
備えて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は被分散剤と処理液と
の混合液を分散媒体と攪拌機により粉砕し混合し分散し
て懸濁液として連続して抽出する縦型湿式粉砕装置に関
する。

【従来の技術】従来より、原料を微細に粉砕する粉砕装
置がある。例えば、ペイント（ペンキ）等の塗料を生産
するためには、その前段の処理作業として、塗料の原料
である顔料を、例えばローラーミル、ハンマーミル、ボ
ールミル、振動ミル、ジェットミル等の粉砕装置を用い
て粉砕する。これらは、のちに他と区別するため乾式粉
砕装置と呼ばれるようになる。この粉砕装置で粉砕され
た原料は、他の工程で例えば合成樹脂液等の溶剤と均一
に混合してコロイド状にするとペイントが出来上がる。
このような粉砕装置の用途としては、上記のペイントの
生産財としての他に、接着剤等の増量剤、用紙表面の塗
工（コーティング）剤等の生産財として使用されてい
た。更に近年では、抗菌性剤や難燃性剤等の生産財とし
て注目されている。このような粉砕装置で粉砕加工され
る素材の粉砕後の大きさは、例えば用紙表面の塗工液を
作る場合の前段処理では、天然カオリン（カオリナイト
を主とする柔軟な弾性を有する岩石）やチャイナクレー
（高品質の白色のカオリン）を３μｍφの大きさにまで
粉砕する。これを後処理で溶剤と混合して塗工液として
製品化する。これで塗工処理した用紙は白度が高く艶が
あり且つインクの乗りが良いことで知られている。とこ
ろで、カオリンは、珪素・酸素、アルムニューム・ヒド
ロキシルの交互層からなる鱗形状の結晶構造を有してい
る。このような結晶構造の特異性により、カオリンを溶
剤と混合した場合、濃度を重量比で５０％以上に上げる
ことができないという問題を有していた。しかし、一方
では、用紙等の被塗工材に塗工する作業の能率を向上さ
せるべく、塗工後の塗工液の速乾性が要望されるように
なった。そして、この要望に対処すべく、カオリン（の
粉砕した微細粒子）に、これも粉砕した重質の（天然
の）炭酸カルシュームを添加して、全体の濃度を重量比
で６５％〜７５％程度にまで向上させる技術が開発され
た。この技術は、重質の炭酸カルシュームの結晶がサイ
コロ状の形状であり、鱗形のカリオン結晶と良く馴染
み、溶剤内で濃密に混合されることに着目したものであ
った。そして、この技術が近年まで実用に供されてい
た。ところで、近年、技術の進歩に対応して、印刷のカ
ラー化と高速化が進められている。このためにインクの
吸着性向上の要望が増大している。印刷のカラー化で
は、少なくとも減法混色の三原色となる３種類の色イン
ク又はこれら３色に黒印字部分専用の黒インクを加えた
４種類の色インクを塗り重ねるために、紙面へのインク
の吸着性が良くなければならない。また、印刷の高速化
では、紙面へ転写されたインクが剥離して、高速に移動
又は回転するインク担持体側へ再移転することのないよ
うに、紙面へのインクの吸着性が良くなければならな
い。このためには、一方では、インク材を更に微細に粉
砕することが要求され、他方では、上記カオリンや、こ
れに添加するための重質の炭酸カルシュームの更なる微
細化が要求される。また、近年の建築様式の変化に伴
い、例えばプレハブ建築の継き目などを封止するシーリ
ング剤等も極めて微細な被分散剤からなるコロイド液が
要求されている。しかしながら、乾式の粉砕装置では、
微細化を更に進めようとしても、多くは粉砕装置の機能
的な限界、多少は可能性のある例えばジェットミル等で
も処理中における静電気の発生等による障害、これらに
対処するための採算性の極端な低下などにより粉砕能力
には限界であり、更なる微細化の実現が困難であった。
そして、これら乾式の粉砕装置に代るものとして、湿式
の粉砕装置が注目されるようになった。図４は、そのよ
うな湿式粉砕装置の製品抽出部近傍の構成を模式的に示
す図である。同図は縦型の湿式粉砕装置を示している。
この縦型湿式粉砕装置は、密閉された固定容器１内に、
駆動軸２によって回転する複数個の攪拌部材３を備え、
粉砕処理を助成するための、ガラス、セラミックス、金
属、天然石、プラスチックス等の極めて硬い素材によっ
て形成された粒状のビーズと称される分散媒体４（コロ
イドを形成する一方の液相の意ではなく、コロイドを形
成する固体相の粉砕とその固体相の液相への分散を助成
する媒体の意）を予め収容して構成される。この湿式粉
砕装置は、固定容器１内に、溶剤または溶剤に合成樹脂
液等を加えたものからなる処理液と、化学合成顔料、金
属磁性剤、又は有機物等からなる粉砕原料（被分散剤）
との混合液（原液）を下方から連続的に供給される。湿
式粉砕装置は、この原液を攪拌部材３で攪拌し、分散媒
体（ビーズ）４の助けを借りながら、被分散剤を粉砕し
て微細粒子化し攪拌し混合し処理液内に均一に分散させ
て、懸濁液（コロイド液）を生成する。固定容器１の上
部に在る出口には、上部隔壁と一体に分離環状板（固定
セパレータ）５が固設されており、その円形開口部内に
駆動軸２の先端に固着する回転セパレータ６が配置され
る。この回転セパレータ６の外周面と上記固定セパレー
タ５の内周面との間の僅かな間隙によって抽出部（抽出
口）が構成されている。この僅かな隙間からなる抽出部
でビーズ４の流出が制止される。これにより、ビーズ４
から分離された処理液と粉砕された被分散剤のみからな
る懸濁液が抽出される。懸濁液は、図の矢印Ａ及びＢで
示すように連続的に抽出されて、吐出口７から外部に排
出される。排出された懸濁液はそのまま或は再度の湿式
粉砕装置による処理の後、或る種の乳化液あるいは塗装
剤または添加剤として製品化される。上記の回転セパレ
ータ６は、図４のように固定容器１内の攪拌部材３の駆
動軸２と同一の軸に取付けるものと、別個の回転軸に取
付けるものとがあるが、いずれの構造においても懸濁液
を抽出する原理は同様である。

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
縦型湿式粉砕装置において、前述したように、被分散剤
の微細化が進むと、懸濁液中の被分散剤は径が小さくな
るほど体積に対する表面積の割合が幾何級数的に増加す
るから、その表面張力によって懸濁液の粘性が上昇す
る。粉砕後の被分散剤の粒子径がそれほど微細でなくと
もよかった時代では懸濁液の粘度は中・低粘度であり、
これという問題は発生しなかった。しかし、被分散剤の
微細化が進んで、例えば１００μｍφの被分散剤を含む
原液を注入して５μｍφに粉砕した被分散剤の懸濁液を
得ようとすると、抽出される懸濁液は高粘度になる。こ
のように懸濁液の粘性が上昇すると、原液の注入と生成
された懸濁液の抽出との流れの中で懸濁液とともに上昇
したビーズ４が、粘性抵抗を受けて沈下できなくなる。
そして、図４に示すように、抽出部近傍に滞留ビーズ塊
４′が発生する。このように、抽出部近傍に滞留ビーズ
塊４′が発生すると、滞留ビーズ塊４′がフィルタとな
って懸濁液の抽出を停滞させ、吐出圧を上昇させる。吐
出圧が上昇すると、やがて原液を注入する送入装置が停
止するという問題が発生する。また、そればかりでな
く、滞留ビーズ塊４′によって回転セパレータ６と固定
セパレータ５の磨耗が高速に進行するという問題も発生
した。本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、抽出部
近傍に滞留ビーズ塊を発生させることなく連続して懸濁
液の抽出を行う縦型湿式粉砕装置を提供することであ
る。

【課題を解決するための手段】以下に、本発明に係わる
縦型湿式粉砕装置の構成を述べる。本発明は、回転軸に
取り付けられた複数の攪拌ディスクを備える固定容器内
に分散媒体を収容し、該固定容器内に送り込まれてくる
処理液と被分散剤とを粉砕し混合し分散した混成液か
ら、固定分離板と回転分離板とで形成される抽出口によ
り上記分散媒体を分離して、上記処理液と粉砕された上
記被分散剤とからなる懸濁液を連続して抽出する縦型湿
式粉砕装置であって、上記抽出口と該抽出口に最も近い
上記攪拌ディスクとの間に配置され該攪拌ディスクの回
転直径よりも小さな回転直径を形成する第１の回転体
と、該第１の回転体と上記抽出口との間に上記第１の回
転体の回転直径よりも小さな回転直径を形成する第２の
回転体とを備えて構成される。上記第１の回転体は、例
えば請求項２記載のように、その回転直径が上記抽出口
に最も近い攪拌ディスクの回転直径の７０％以下である
ように構成される。また、例えば請求項３記載のよう
に、その回転する輪体の円周に輪体の中心から輻射方向
へ突出する複数の突起体を形成して構成される。そし
て、上記第２の回転体は、例えば請求項４記載のよう
に、その回転する輪体の円周に輪体の中心から輻射方向
へ突出する複数の突起体を形成して構成される。

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は、一実施の形態におけ
る縦型湿式粉砕装置の構成を、抽出口を中心として模式
的に示す図である。同図は、縦型湿式粉砕装置の容器部
分を断面で示し、内部の回転部分を側面図で示してい
る。同図に示す縦型湿式粉砕装置１０は、不図示の基台
に固定された粉砕容器１１（固定容器）と、この粉砕容
器１１の上端開口部に連設された分離機構１２とからな
る。粉砕容器１１は、内部に、回転駆動軸１３とこの回
転駆動軸１３に取り付けられた複数の攪拌ディスク１４
（図では最上部の１枚のみを示している）とからなる回
転攪拌機を備えており、特には図示しないが、ガラスや
セラミックス等からなる適宜量のビーズ（分散媒体）を
予め収容している。この粉砕容器１１には、底部に配設
されている入路から、被分散剤と処理液とが混合されて
いる原液が順次送り込まれる。上記の回転駆動軸１３は
不図示の駆動用モータに連結している。駆動用モータ
は、回転駆動軸１３を介して上記複数の攪拌ディスク１
４所定の回転方向に高速に回転させる。攪拌ディスク１
４は、下方の入路から送り込まれてくる原液を攪拌し、
被分散剤をビーズの助けを借りて粉砕し処理液内に均一
に分散させて混合懸濁液を生成する。混合懸濁液は入路
から順次流入する新たな原液に押し上げられて上昇す
る。分離機構１２は、丈の短い筒部（分離筒）１５を有
している。この分離筒１５の上端に外部から内部を封止
する隔壁１６と、ほぼ中間に粉砕容器１１側に開口する
隔壁１７とを形成している。隔壁１７の開口部内には円
板部材１８が配設される。円板部材１８は、上記複数の
攪拌ディスク１４を回転駆動する回転駆動軸１３に固着
され、攪拌ディスク１４と共に回転する。この円板部材
１８はその外周面が隔壁１７の内周面と所定の間隙を有
して抽出口２０を形成する。上記の間隙（抽出口２０）
は粉砕容器１１に収容されるビーズの粒子径よりも狭く
形成されており、上記のように、粉砕容器１１の下方か
ら流入する新たな原液に押し上げられて図の矢印Ａ及び
Ａ′に示すように上昇する混合懸濁液からビーズを分離
して、このビーズを分離した製品懸濁液を図の矢印Ｂ及
びＢ′に示すように上方に抽出する。上記の分離筒１５
は、上記の隔壁１６と隔壁１７との間に適宜な腔室１９
を形成しており、その腔室１９の胴壁に吐出口２１を備
えている。分離筒１５は、上記の抽出口を介して腔室１
９内に抽出されてくる製品懸濁液を吐出口２１から外部
装置に排出する。この縦型湿式粉砕装置１０は、上述し
た抽出口２０とこの抽出口２０に最も近い攪拌ディスク
１４との間に、攪拌ディスク１４の回転直径よりも小さ
な回転直径を形成する第１分離板（第１の回転体）２２
を備えている。そして、更に、この第１分離板２２と抽
出口２０との間に、第１分離板２２の回転直径よりも小
さな回転直径を形成する第２分離板（第２の回転体）２
３を備えている。図２(a) は、上記攪拌ディスク１４の
平面図であり、下にＣ−Ｃ′断面図を添描してある。ま
た、同図(b) は、同図(a) のＤ−Ｄ′矢視図である。同
図(a),(b) に示すように、攪拌ディスク１４は、図１に
示した回転駆動軸１３に係止するこしき（ハブ）１４ａ
と、このハブ１４ａから突き出した３本の輻腕１４ｂ
と、これら輻腕１４ｂによってハブ１４ａに一体に連結
する外輪１４ｃ及びこの外輪１４ｃの粉砕容器１１内で
下面となる方の面（図１参照）に、等間隔に配置される
３個の突起体（ボス）１４ｄとで構成される。この攪拌
ディスク１４の外輪１４ｃの直径Ｅは、本例では、４０
０ｍｍに形成されている。この直径Ｅは、攪拌ディスク
１４の回転直径である。また、図３(a) は、上記の第１
分離板２２の平面図であり、下にそのＦ矢視図を添描し
てある。同図(b) は、下半分を側面図で示し、上半分を
中心線の断面図で示している。この第１分離板２２は、
Ｆ矢視図面で半円部２２ａと２２ｂとに正半に分離す
る。これらの係合面には、一方にメねじ２４が切り込ま
れ、他方にメねじ２４に対応する位置に切り込み部２５
とボルト挿通孔２６が形成されている。このメねじ２４
の部分にボルト挿通孔２６の部分をボルトによって締め
付けて半円部２２ａと２２ｂとを一体化しながら図１の
回転駆動軸１３に取り付ける。第１分離板２２には、同
図(a),(b) に示すように半円部２２ａと２２ｂとを係合
させて一体化したとき、その外周面上に等間隔の配置と
なる位置に放射状に４個の突出部２７が形成されてい
る。第１分離板２２の中心から突出部２７の先端までの
距離をＧ／２とし（同図(a) 参照）、第１分離板２２の
中心から半円部２２ａ又は２２ｂの外周面までの距離を
Ｈ／２とすると、本例では、Ｇ＝２９０ｍｍ、Ｈ＝２２
０ｍｍに形成している。第１分離板２２が回転すると上
記の突出部２７の先端の回転軌跡がこの第１分離板２２
の回転直径Ｈを形成する。この回転直径Ｈは、図２(a),
(b) に示す攪拌ディスク１４の回転直径Ｅに対して、お
よそ７０％の長さである。このように、縦型湿式粉砕装
置１０は、抽出口２０に最も近い攪拌ディスク１４との
間に、攪拌ディスク１４の回転直径Ｅよりも小さな回転
直径Ｇを形成する第１分離板２２を配置し、さらに、こ
の第１分離板２２と抽出口２０との間に、第１分離板２
２の回転直径Ｇよりも小さな回転直径を形成する第２分
離板２３を配設している。上記第２分離板２３の構成
も、４個の突起体２３ａ（図１参照）の形状がやや上記
の第１分離板２２の突起体２７と異なるが全体としてほ
ぼ同様の態様で構成される。この構成において、縦型湿
式粉砕装置１０が稼動すると、上記抽出口２０に最も近
い攪拌ディスク１４との間で、順次回転直径が小さく形
成された第１分離板２２と第２分離板２３とが回転する
ことにより、混合懸濁液の粘度が上がっても、通常であ
れば沈降できずに抽出口２０近傍に集中して団塊を形成
しがちであったビーズが、適宜に攪拌されて分散し、し
たがって、製品懸濁液が団塊ビーズに阻害されることな
く抽出口２０から連続して抽出される。

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
抽出口とこれに最も近い攪拌ディスクとの間に攪拌ディ
スクの回転直径よりも小さな回転直径の第１及び第２の
回転板を配設するので、混合懸濁液の粘度によって沈降
できずに抽出口に集中しがちであったビーズを適宜に分
散させることができ、したがって、団塊ビーズに阻害さ
れることなく製品懸濁液を連続して抽出口から抽出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態における縦型湿式粉砕装置の構成
を抽出口を中心として模式的に示す図である。

【図２】(a) は攪拌ディスクの平面図をＣ−Ｃ′断面図
と共に示す図、(b) はそのＤ−Ｄ′矢視図である。

【図３】(a) は第１分離板の平面図をＦ矢視図と共に示
す図、(b) は下半分を側面図で示し上半分を中心線の断
面図で示す図である。

【図４】従来の湿式粉砕装置の製品抽出部近傍の構成を
模式的に示す図である。

【符号の説明】

１固定容器２駆動軸３攪拌部材４分散媒体５分離環状板（固定セパレータ）６回転セパレータ１０縦型湿式粉砕装置１１粉砕容器（固定容器）１２分離機構１３回転駆動軸１４攪拌ディスク１４ａこしき（ハブ）１４ｂ輻腕１４ｃ外輪１４ｄ突起体（ボス）１５筒部１６、１７隔壁１８円板部材１９腔室２１吐出口２０抽出口２２第１分離板（第１の回転体）２２ａ、２２ｂ半円部２３第２分離板（第２の回転体）２３ａ突起体２４メねじ２５切り込み部２６ボルト挿通孔２７突出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸に取り付けられた複数の攪拌ディ
スクを備える固定容器内に分散媒体を収容し、該固定容
器内に送り込まれてくる処理液と被分散剤とを粉砕し混
合し分散した混成液から、固定分離板と回転分離板とで
形成される抽出口により前記分散媒体を分離して、前記
処理液と粉砕された前記被分散剤とからなる懸濁液を連
続して抽出する縦型湿式粉砕装置であって、前記抽出口と該抽出口に最も近い前記攪拌ディスクとの
間に配置され該攪拌ディスクの回転直径よりも小さな回
転直径を形成する第１の回転体と、該第１の回転体と前
記抽出口との間に前記第１の回転体の回転直径よりも小
さな回転直径を形成する第２の回転体とを備えたことを
特徴とする縦型湿式粉砕装置。
【請求項２】前記第１の回転体は、その回転直径が前
記抽出口に最も近い攪拌ディスクの回転直径の７０％以
下であることを特徴とする請求項１記載の縦型湿式粉砕
装置。
【請求項３】前記第１の回転体は、その回転する輪体
の円周に輪体の中心から輻射方向へ突出する複数の突起
体を形成していることを特徴とする請求項１又は２記載
の縦型湿式粉砕装置。
【請求項４】前記第２の回転体は、その回転する輪体
の円周に輪体の中心から輻射方向へ突出する複数の突起
体を形成していることを特徴とする請求項１記載の縦型
湿式粉砕装置。