JPH10113568A - 横型湿式粉砕装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】抽出口に滞留ビーズ団塊を発生させることなく
連続して懸濁液の抽出を行う横型湿式粉砕装置を提供す
る。 【解決手段】横型湿式粉砕装置は粉砕容器内に駆動軸で
回転する複数の攪拌ディスクを備え、適宜量のビーズを
収容し、入路から送り込まれる原液を攪拌し粉砕し分散
させる。出口には僅かの間隙を保って対向する環状の固
定分離板と回転分離板とによってビーズを分離する抽出
口が形成される。この抽出口に近接して回転するビーズ
攪拌部材１９が配設される。ビーズ攪拌部材１９は円盤
形をなす基部２５と基部２５の外周部に等間隔に配設さ
れている４個の攪拌羽根２６とで構成される。攪拌羽根
２６は三角柱の形状をなし基部２５の中心から輻射方向
に突出しビーズ攪拌部材１９の回転方向に傾斜面を向け
て配設される。これにより、抽出口近傍へのビーズの滞
留が抑止される。

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横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
には限界があり、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３(a),(b)
は、そのような湿式粉砕装置の主要部の構成を模式的に
示す図である。同図(a),(b) は、いずれも横型の湿式粉
砕装置を示している。これらの横型湿式粉砕装置は、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（図では左端部の１個のみを図示して
いる）を備え、粉砕処理を助成するための、極めて硬い
素材からなる粒状のビーズと称される分散媒体（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。これらの横型
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）を図の右方に配設されている不
図示の入路から連続的に供給される。この横型湿式粉砕
装置は、上記の原液を攪拌部材３で攪拌し、分散媒体
（ビーズ）の助けを借りて被分散剤を粉砕して微細粒子
化し、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の左側にある出口には、分
離環状板４（固定側セパレータ）が固設されている。同
図(a) に示す例では、固定側セパレータ４の環内に、駆
動軸２に固着する回転円板５（回転側セパレータ）がそ
の外周面と上記固定側セパレータ４の内周面との間に僅
かの間隙Ａを全周において均一に保ちながら回転可能に
配設されている。この僅かな間隙によって抽出部（抽出
口）が構成されており、この抽出口によってビーズの流
出が制止（分離）され、懸濁液のみが左方の腔室６側に
連続して抽出される。腔室６側には胴部上方に吐出口７
が形成されており、上記連続して抽出される懸濁液は吐
出口７から外部の装置に排出される、また、同図(b) に
示す例は、本発明の出願人の発案になる抽出口の構成を
示している。この例では、回転側セパレータ５′は、固
定側セパレータ４に対向し近接して配置される。この回
転側セパレータ５′は、固定側セパレータ４の内径より
も大きな外径を有して形成され、その外周部の対向面が
固定側セパレータ４の対向面との間に間隙Ｂを有して配
置される。この構成の間隙Ｂは、同図(a) の構成におけ
る間隙Ａよりも狭く設定することが可能である。すなわ
ち、同図(a) の構成の場合よりも、より微細なビーズを
収容して用いることができる。つまり、被分散剤をより
微細に粉砕することができる。このようにして生成され
た懸濁液は或る種の乳化液あるいは塗装剤等として製品
化される。尚、上記の回転側セパレータ５又は５′は、
固定容器１内の回転攪拌部材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高くなると、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
に抽出口方向に移動したビーズが、抽出口近傍で滞留す
る。一旦このように滞留すると、上述したように粘性が
大きいから右方の入路側へ仲々戻ろうとしない。そし
て、順次滞留する他のビーズに押されて、やがて、図４
に示すように、抽出口に滞留ビーズの団塊８が発生す
る。このように、抽出口に滞留ビーズの団塊８が発生す
ると、この滞留ビーズ団塊８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
ズ団塊８によって回転セパレータ５又は５′や固定セパ
レータ４に異常磨耗が発生し、製品懸濁液に磨耗粉が混
入する。さらには、異常摩擦による部分発熱現象が発生
し、この発熱によって製品懸濁液に熱変質をもたらすと
いう問題もあった。本発明の課題は、上記従来の実情に
鑑み、抽出口に滞留ビーズの団塊を発生させることなく
微細な被分散剤の懸濁液を連続して抽出する横型湿式粉
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
横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、上記抽出口に近接し回転分離板に
密着して該回転分離板とともに回転し、分散媒体が抽出
口近傍に滞留しないよう流路に対し直角方向に分散媒体
を押しやるような傾斜をもって形成された複数の攪拌羽
根を有するビーズ攪拌部材を備えて構成される。上記攪
拌羽根は、例えば請求項２記載のように、上記回転分離
板に密着して固定されるビーズ攪拌部材の外周部におい
て中心からの輻射方向に配設されるように構成され、ま
た、例えば請求項３記載のように、三角柱の形状をなし
該三角柱の回転方向を向く面が上記分散媒体を流路に対
し直角方向に押しやるような傾斜をもって形成される。

【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(a) は一実施の形態にお
ける横型湿式粉砕装置の抽出口を中心とした構成を示す
側断面図であり、同図(b) はその二点鎖線の丸印Ｃで示
す部分（抽出口）の拡大図である。同図(a),(b) に示す
ように、横型湿式粉砕装置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
の左端の開口部に連設された分離筒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
は左端側の２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、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、特には図示しないが、
右端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１４を所定の回転方向に高速に回転させる。攪拌デ
ィスク１４は輪状の攪拌ディスクであり、上記の入路か
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。混合懸濁液は右方の入路から流入する
新たな原液に押されて左方へ移動する。分離筒１２は、
丈の短い筒部の左端に外部から内部を封止する隔壁１５
を備え、右端は粉砕容器１１側に開口して、その周囲に
環状の固定分離板１６が配置される。この固定分離板１
６に対向して、環状の回転分離板１７がこれも環状の回
転支持板１８に固着して支持されて配置される。回転支
持板１８は詳しくは後述するビーズ攪拌部材１９に密着
しており、ビーズ攪拌部材１９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、左端
の攪拌ディスク１４と回転分離板１７との間に在って攪
拌ディスク１４と共に回転する。回転分離板１７の外径
は固定分離板１６の内径（開口直径）よりも大きく形成
されている。回転分離板１７は、その対向面外縁部と固
定分離板１６の対向面内縁部との間に所定の間隙が保ち
ながら、回転支持板１８及びビーズ攪拌部材１９を介し
て回転駆動軸１３により回転駆動される。上記回転分離
板１７の外径部の面と固定分離板１６の内径部の面との
間隙が抽出口２０（同図(b) 参照）を形成する。抽出口
２０の間隙は粉砕容器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、ここで混合懸濁液からビー
ズを分離する。すなわち、混合懸濁液から処理液と粉砕
された被分散剤とからなる懸濁液（製品懸濁液）を抽出
する。製品懸濁液は、上述した粉砕容器１１の右方から
流入する新たな原液に押されて、同図(a) の破線矢印Ｄ
及びＤ′で示すように、抽出口２０でビーズを分離され
ながら、分離筒１２の隔壁１５と上記回転分離板１７、
回転支持板１８及びビーズ攪拌部材１９とによって形成
される腔室２１に抽出される。分離筒１２は、腔室２１
の胴壁に吐出口２２を備えており、分離筒１５は、上記
抽出口２０から腔室２１内に抽出されてくる製品懸濁液
を吐出口２２から外部装置に排出する。図２(a),(b)
は、上記ビーズ攪拌部材１９の構成を示す側面図であ
り、同図(b) はその平面図である。同図(a),(b) に示す
ように、ビーズ攪拌部材１９は、円盤形をなす基部２５
と、その基部２５の外周部に等間隔に配設されている４
個の攪拌羽根２６とで構成される。攪拌羽根２６は、断
面が直角三角形をなす三角柱の形状をなし、その三角柱
が基部２５の中心から輻射方向に突出するように配設さ
れている。このビーズ攪拌部材１９の回転方向は、同図
(a),(b) において夫々矢印Ｅで示す方向である。攪拌羽
根２６は、その断面の直角に接する一方の辺をなす面が
上記の回転方向に並行になり、他方の辺をなす面が上記
の回転方向に垂直になるように配置される。つまり、攪
拌羽根２６の断面の直角三角形の斜辺をなす面が上記の
回転方向に向くように配置されている。そして、図１
(a),(b) に示したように、このビーズ攪拌部材１９が回
転分離板１７に密着して回転分離板１７とともに回転す
ることにより、攪拌羽根２６が抽出口２０に近接して回
転する。そして図１(a) において、右方から流入する新
たな原液に押されて、混合懸濁液中で図２(c) に示すよ
うに左方に流れてくるビーズ２７が、矢印Ｅで示すよう
に回転する攪拌羽根２６の回転方向を向く傾斜面によっ
て、矢印Ｆで示す流路に対し矢印Ｇで示す直角方向に押
しやられるように攪拌される。これによって、混合懸濁
液の粘度が上がっても、通常であれば抽出口２０に集中
しがちであったビーズ２７が適宜に分散して抽出口２０
への集結が抑止される。このように、抽出口２０におけ
る滞留ビーズの団塊の生成を防止することができ、これ
により、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複数の特
殊な断面形状の攪拌羽根を備えたビーズ攪拌部材を配設
するので、混合懸濁液の粘度によって抽出口に集中しが
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】(a) は一実施の形態における横型湿式粉砕装置
の抽出口を中心とした構成を示す側断面図、(b) はその
二点鎖線の丸印Ｃで示す部分（抽出口）の拡大図であ
る。

【図２】(a) は一実施の形態における横型湿式粉砕装置
に配設されるビーズ攪拌部材の構成を示す側面図、(b)
はその平面図、(c) はこの構成の作用を説明する図であ
る。

【図３】(a),(b) は夫々従来の横型湿式粉砕装置の主要
部の構成を模式的に示す図である。

【図４】従来の横型湿式粉砕装置において抽出口に滞留
ビーズ団塊が発生する様子を示す図である。

【符号の説明】

１ 固定容器 ２ 駆動軸 ３ 攪拌部材 ４ 分離環状板（固定側セパレータ） ５、５′ 回転円板（回転側セパレータ） ６ 腔室 ７ 吐出口 ８ 滞留ビーズ塊 Ａ、Ｂ 間隙 １０ 横型湿式粉砕装置 １１ 粉砕容器（固定容器） １２ 分離筒 １３ 回転駆動軸 １４ 攪拌ディスク １５ 隔壁 １６ 固定分離板 １７ 環状の回転分離板 １８ 環状の回転支持板 １９ ビーズ攪拌部材 ２０ 抽出口 ２１ 腔室 ２２ 吐出口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   続して抽出する横型湿式粉砕装置であって、 前記抽出口に近接し前記回転分離板に密着して該回転分
   離板とともに回転し、前記分散媒体が前記抽出口近傍に
   滞留しないよう流路に対し直角方向に前記分散媒体を押
   しやるような傾斜をもって形成された複数の攪拌羽根を
   有するビーズ攪拌部材を備えたことを特徴とする横型湿
   式粉砕装置。
2. 【請求項２】 前記攪拌羽根は、前記回転分離板に密着
   して固定されるビーズ攪拌部材の外周部において中心か
   ら輻射方向に配設されることを特徴とする請求項１記載
   の横型湿式粉砕装置。
3. 【請求項３】 前記攪拌羽根は、三角柱の形状をなし、
   該三角柱の回転方向を向く面が前記分散媒体を流路に対
   し直角方向に押しやるような傾斜をもって形成されるこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の横型湿式粉砕装
   置。