JPH10180073A - 撹拌装置及び高粘度液状物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 混合用材料５を仕込む撹拌槽４と、撹拌
槽４内に垂下される撹拌軸２ａと撹拌軸２ａの先端部に
取り付けられた撹拌翼３とを備えた撹拌機２とを有する
撹拌装置６において、撹拌軸２ａに撹拌翼３の上方に位
置して円板状の抑泡板１を固定してなり、抑泡板直径と
撹拌翼径及び撹拌槽径とが抑泡板直径／撹拌翼径＝０．
７〜１．７、抑泡板直径／撹拌槽径＝０．２〜０．９で
あり、且つ撹拌槽４に仕込まれた混合用材料５の液面と
撹拌翼３との距離をＬ、抑泡板１と撹拌翼３との距離を
ｍとしたときに０＜ｍ／Ｌ≦０．７である撹拌装置６。 【効果】 抑泡板により撹拌軸を中心とする渦流による
気泡の混入を抑制し、撹拌翼回転数をアップしても気泡
の混入なしに撹拌可能なため、撹拌時間の短縮化、混
合、乳化、分散の均一化等を実現可能で、特に高粘度液
状物を好適に製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体等の混合用材
料を混合して、混合溶液、乳化液、分散液等の液状物を
製造することを目的とする撹拌装置において、強い撹拌
力を与えながら気泡の巻込みを抑えることができる撹拌
装置及び該撹拌装置によって高粘度液状物を製造する高
粘度液状物の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】リン
ス、乳液、クリームなどは、一般的に、使用感を良好に
するためにチクソトロピー性を持たせていることから、
撹拌時に気泡が混入するとその除去が困難である。ま
た、シャンプーや液体洗剤等は起泡性が強く、製造時の
抑泡が必須である。この他にも、気泡の混入を嫌う製品
や製造工程は多々見られる。

【０００３】一方、これらを製造する際の製造時間を短
縮するためには、撹拌力を上げる必要があり、またそう
でなくても、ある程度の粘度を有する系の撹拌を行うに
は十分な撹拌力を付与する必要があり、通常撹拌力を強
めるためには、撹拌機の回転数を上げることが行われる
が、回転数を上げると気泡の混入も多くなるため、その
矛盾の解決に苦労することがしばしばである。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、強い撹拌力を与えながら気泡の混入を抑える撹拌装
置及び該撹拌装置を使用した高粘度液状物の製造方法を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため鋭意検討した結果、撹拌翼の径に対して所
定割合の大きさを有する円板状の抑泡板を撹拌翼と撹拌
槽内の液面との間の所定位置に取り付けることにより、
撹拌翼の回転によって撹拌軸を中心として生じる渦流の
発生を抑制して、このような渦流による気泡の混入を防
止することができ、撹拌槽内の系に強い撹拌力を与えて
も気泡の混入が抑えられることを見い出し、本発明をな
すに至った。即ち、撹拌による気泡の混入は、撹拌翼の
回転によって生じる渦流の最深部（通常、撹拌軸近辺が
最も深い）が、撹拌翼の近辺まで達して気体と直接に接
するようになった時に、急激に増加する。本発明は、上
記抑泡板を下側からの流動を水平方向に変えるのではな
く、渦流の最深部が深くなって、撹拌翼の近辺まで達す
ることがないように、その大きさ、取り付け位置を工夫
して撹拌翼の上方の所定位置に取り付けたものである。

【０００６】従って、本発明は、（１）互いに混合すべ
き混合用材料を仕込む撹拌槽と、該撹拌槽内に垂下され
る撹拌軸と該撹拌軸の先端部に取り付けられた撹拌翼と
を備えた撹拌機とを有し、上記撹拌翼の回転によって上
記混合用材料を混合して目的とする液状物を製造する撹
拌装置において、上記撹拌軸に上記撹拌翼の上方に位置
して円板状の抑泡板を固定してなり、上記抑泡板直径と
上記撹拌翼径及び上記撹拌槽径とが抑泡板直径／撹拌翼
径＝０．７〜１．７であり、且つ抑泡板直径／撹拌槽径
＝０．２〜０．９である比率を有すると共に、上記撹拌
槽に仕込まれた混合用材料の液面と上記撹拌翼との距離
をＬ、上記抑泡板と上記撹拌翼との距離をｍとしたとき
に０＜ｍ／Ｌ≦０．７の関係にあることを特徴とする撹
拌装置、及び（２）上記（１）記載の撹拌装置を用い
て、高粘度の液状物を製造することを特徴とする高粘度
液状物の製造方法を提供する。

【０００７】本発明の撹拌装置は、撹拌翼径及び撹拌槽
径との比率が抑泡板直径／撹拌翼径＝０．７〜１．７で
あり、且つ抑泡板直径／撹拌槽径＝０．２〜０．９であ
ると共に、その取り付け位置が撹拌槽内の混合用材料の
液面と撹拌翼との距離をＬ、抑泡板と撹拌翼との距離を
ｍとしたときに０＜ｍ／Ｌ≦０．７の関係にある抑泡板
を撹拌軸に取り付けることにより、撹拌翼の回転数を上
げて撹拌槽内の系に強い撹拌力を与えても、気泡の混入
を抑えることができるものである。

【０００８】そして、この抑泡板を備えた撹拌装置によ
って液体等の混合用材料を混合して高粘度の混合溶液、
分散液又は乳化液等の液状物を製造すれば、高粘度の系
を十分に撹拌したり、製造時間の短縮化のために、撹拌
翼の回転数を大きくして強い撹拌力を付加しても、撹拌
軸を中心とする渦流による気泡が系の中に混入すること
がないので、均一性に優れるのみならず、気泡の混入も
少ない高粘度の液状物を容易、且つ短時間に製造するこ
とができる。

【０００９】

【発明の実施の形態及び実施例】以下、本発明を図面を
参照して、更に詳細に説明する。図１〜３は、本発明の
一実施例を示すものであり、図１は抑泡板１の斜視図、
図２は抑泡板１の撹拌軸２ａへの取り付け例を説明する
斜視図、図３は抑泡板１の大きさ及び取り付け位置を説
明する撹拌装置の模式図である。上記抑泡板１は、図１
に示すように、円板部１ａと、その円板部１ａの中心部
に穿設した貫通孔（図示せず）の周縁部に一体に突設し
た円筒状の撹拌軸取り付け部１ｂとからなる。ここで、
抑泡板１は、撹拌軸２ａを上記撹拌軸取り付け部１ｂ及
び貫通孔に挿通することによって撹拌軸２ａに軸方向移
動可能に取り付けられる。そして、撹拌軸取り付け部１
ｂには、径方向に沿って２〜４個のボルト孔（図示せ
ず）が穿設されており、抑泡板１は、撹拌軸２ａでの軸
方向位置を適宜調整された後、各ボルト孔にボルトを通
すことによって、撹拌軸２ａの所定位置で固定されるよ
うになっており、撹拌機２は、上記撹拌軸２ａ、抑泡板
１、撹拌軸２ａの先端部に取り付けられた撹拌翼３、及
びこれらを回転させる駆動源（図示せず）を具備する。

【００１０】次に、抑泡板１の円板部１ａの直径及び抑
泡板１の取付け位置を図３を用いて説明する。図３にお
いて、４は撹拌槽、５は撹拌槽４内に仕込まれた液体等
からなる混合用材料であり、本発明の撹拌装置６は、撹
拌槽４と、上記撹拌機２とを備えたものである。

【００１１】抑泡板１の円板部１ａの直径φは、撹拌翼
３の直径ｄの０．７〜１．７倍、好ましくは０．８〜
１．２倍であり、且つ撹拌槽４の直径Ｄの０．２〜０．
９倍、好ましくは０．２〜０．６倍である。抑泡板１の
円板部１ａが小さすぎると抑泡効果が不十分となり、大
きすぎると抑泡板１による流動が大きくなって、逆に気
泡を巻き込みやすくなる場合があり、また、撹拌槽４の
直径の０．９倍を超えると、実質的にフタのようになっ
てしまう。

【００１２】抑泡板１の取付け位置は、混合用材料５を
撹拌槽４に仕込んだ時の液面と撹拌翼３との距離Ｌに対
して、抑泡板１と撹拌翼３との距離ｍが、０＜ｍ／Ｌ≦
０．７であり、好ましくはｍ／Ｌ＝０．１〜０．４であ
る。抑泡板１と撹拌翼３との距離が離れすぎると抑泡効
果が不十分となる。

【００１３】なお、上記撹拌翼３としては、ディスパの
ような元々円板型の形状をした撹拌翼以外の全ての形状
の撹拌翼を使用することができ、具体的には、例えば図
２及び図４に示した撹拌翼３のように、３〜４枚程度の
撹拌羽根３ａと撹拌軸取り付け部３ｂを有し、各撹拌羽
根３ａの羽根面がそれぞれ水平面に対して同一角度で傾
斜しているプロペラ型の撹拌翼３を挙げることができ
る。また、例えば図５に示した撹拌翼３のように、円板
の外周縁から中心に向かう切り込みを所定間隔で偶数本
形成することによって得られた偶数個の切片の基端部を
交互に上下方向に向けて折り曲げてなる撹拌羽根３ａ及
び撹拌軸取り付け部３ｂを具備すると共に、撹拌の目的
に応じて、上側、下側又は全部の撹拌羽根３ａを各羽根
面の先端側をねじった撹拌翼３も好適に使用される。更
に、例えば図６に示した撹拌翼３のように、偶数角の多
角形板の各角部を交互に上下方向に向けて折り曲げてな
る撹拌羽根３ａ及び撹拌軸取り付け部３ｂを具備する撹
拌翼３等も好適に使用することができるが、本発明にお
いて使用される撹拌翼はこれらに限定されるものではな
い。

【００１４】上記撹拌装置６は、図示しないモータ等の
駆動源によって撹拌軸２ａを回転させ、これと一体に撹
拌翼３及び抑泡板１を回転させることによって撹拌槽４
内に仕込まれた混合用材料５を混合して、混合溶液、乳
化液又は分散液等の液状物を製造するものであり、低粘
度域から高粘度域に至るまでの広い範囲の粘度を有する
液状物の製造に使用することができるが、特に高粘度の
液状物を製造する際に、製造時間の短縮化や十分な撹拌
を行うために、撹拌翼の回転数を上げても、気泡の混入
が生じないので好適であり、例えばＢ型粘度計を使用し
て２５℃における粘度を測定するとき、０．００１〜５
Ｐａ・ｓ、特に０．１〜３Ｐａ・ｓの液状物を製造する
のに好適に使用することができる。粘度が高すぎると槽
内流動を阻害する場合がある。このような高粘度の液状
物の中でも、界面活性剤配合の液状物の場合、上述した
ようにチクソトロピー性が生じるので、製造時に混入し
た気泡が抜けにくく、また、起泡性も生じやすいが、本
発明の撹拌装置を用いる場合はかかる不都合を生じ難い
ので、界面活性剤配合の高粘度液状物を製造する際に有
用である。

【００１５】本発明の撹拌装置は、特に起泡力の大きい
界面活性剤、例えばアルキルベンゼンスルホン酸塩，α
−オレフィンスルホン酸塩，ＰＯＥアルキルエーテル硫
酸塩，石鹸等のアニオン界面活性剤、ラウロイルメチル
−β−アラニン塩，脂肪酸アミドアルキルベタイン等の
両性界面活性剤、ＰＯＥノニルフェニルエーテル，ＰＯ
Ｅアルキルエーテル等の非イオン界面活性剤、脂肪酸ジ
エタノールアミドなどを１種単独で又は２種以上を適宜
組み合わせて１０〜３０重量％含有する洗浄剤やシャン
プー、化粧品等を製造する際に、特に有用である。

【００１６】ここで、上記撹拌装置の撹拌翼の回転数
は、撹拌翼の形状、撹拌される液状物の粘度や撹拌槽の
直径Ｄ（図３参照）と撹拌翼の直径ｄ（図３参照）との
比率等によって、適宜選定することができるが、例えば
図４に示したプロペラ型の撹拌翼で０．１Ｐａ・ｓの粘
度の系を撹拌する場合、撹拌翼の直径ｄ／撹拌槽の直径
Ｄが０．５２であれば、抑泡板がない時は４５０ｒｐｍ
を超えると気泡の巻き込みが生じるのに対し、抑泡板を
取り付けることにより５５０〜７００ｒｐｍの回転数で
も気泡の混入がなく、撹拌翼の直径ｄ／撹拌槽の直径Ｄ
が０．２８であれば、抑泡板がない時は７００ｒｐｍを
超えると気泡の巻き込みが生じるのに対し、抑泡板を取
り付けることにより７５０〜１０００ｒｐｍの回転数で
も気泡の混入がない。

【００１７】また、例えば図４に示したプロペラ型の撹
拌翼で０．６Ｐａ・ｓの粘度の系を撹拌する場合、撹拌
翼の直径ｄ／撹拌槽の直径Ｄが０．５２であれば、抑泡
板がない時は６００ｒｐｍを超えると気泡の巻き込みが
生じるのに対し、抑泡板を取り付けることにより７５０
〜９００ｒｐｍの回転数でも気泡の混入がなく、系の粘
度が１Ｐａ・ｓであれば、抑泡板がない時は６５０ｒｐ
ｍを超えると気泡の巻き込みが生じるのに対し、抑泡板
を取り付けることにより８５０〜１０００ｒｐｍの回転
数でも気泡の混入がない。

【００１８】そしてまた、例えば図５に示した形状の撹
拌翼で０．１Ｐａ・ｓの粘度の系を撹拌する場合、撹拌
翼の直径ｄ／撹拌槽の直径Ｄが０．５２であれば、抑泡
板がない時は５００ｒｐｍを超えると気泡の巻き込みが
生じるのに対し、抑泡板を取り付けることにより５５０
〜６５０ｒｐｍの回転数でも気泡の混入がなく、撹拌翼
の直径ｄ／撹拌槽の直径Ｄが０．２８であれば、抑泡板
がない時は７５０ｒｐｍを超えると気泡の巻き込みが生
じるのに対し、抑泡板を取り付けることにより８００〜
９５０ｒｐｍの回転数でも気泡の混入がない。

【００１９】さらに、例えば図５に示した形状の撹拌翼
で０．６Ｐａ・ｓの粘度の系を撹拌する場合、撹拌翼の
直径ｄ／撹拌槽の直径Ｄが０．５２であれば、抑泡板が
ない時は７００ｒｐｍを超えると気泡の巻き込みが生じ
るのに対し、抑泡板を取り付けることにより７５０〜９
００ｒｐｍの回転数でも気泡の混入がなく、系の粘度が
１Ｐａ・ｓであれば、抑泡板がない時は７５０ｒｐｍを
超えると気泡の巻き込みが生じるのに対し、抑泡板を取
り付けることにより８５０〜１０００ｒｐｍの回転数で
も気泡の混入がない。

【００２０】なお、本発明の構成は、上記構成に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変更して差し支えない。

【００２１】次に、本発明を実施例及び比較例を用いて
より詳細に説明する。なお、以下の例において、％は重
量％、部は重量部を意味する。

【００２２】［実施例１〜２７、比較例１〜１７］ ＜撹拌力と気泡の巻き込み＞市販のシャンプー（ライオ
ン株式会社製）を、粘度（Ｂ型回転粘度計を使用し、回
転数を３０ｒｐｍとして２５℃で測定した値）０．１Ｐ
ａ・ｓ，０．３Ｐａ・ｓ，０．６Ｐａ・ｓ，１．０Ｐａ
・ｓとなるように希釈して４種類の試験液を調製し、各
試験液を図３に示す形状の撹拌槽４に所定量仕込んだ
後、撹拌翼として図４〜図６に示した上記形状のＡ（図
４）、Ｂ（図５）、Ｃ（図６）の３種類の撹拌翼３に図
１に示した上記形状の抑泡板１を表１〜７の条件で取り
付けた。撹拌槽内の試験液を一定の回転数で３０分間撹
拌した後、気泡の巻き込みを下記の方法で確認しなが
ら、回転数を徐々に上げて気泡を巻き込み始める回転数
を最大許容回転数とした。結果を表１〜７に併記する。
なお、表１〜７中の「抑泡板の取付位置」は、（撹拌翼
と抑泡板の距離ｍ）／（撹拌翼と液面の距離Ｌ）×１０
０（％）を意味する。また、図７に抑泡板の大きさと最
大許容回転数との関係を示すグラフ、図８に抑泡板の取
り付け位置と最大許容回転数との関係を示すグラフ、図
９に試験液の粘度と最大許容回転数との関係を示すグラ
フをそれぞれ示した。 ＜気泡の巻き込みの評価＞澄明な液体が気泡を巻込むと
白濁することを利用し、目視をもって、気泡の巻き込み
の指標とし、最大許容回転数が抑泡板なしの場合より５
０ｒｐｍ以上上昇した時に抑泡効果有りと評価した。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】

【表５】

【００２８】

【表６】

【００２９】

【表７】

【００３０】表１によれば、本発明の抑泡板を種々の形
状の撹拌翼Ａ、Ｂ、Ｃと共に撹拌軸に取り付けることに
より、気泡の混入を抑えられることが認められる。

【００３１】また、表２、表３及び図７によれば、抑泡
板の直径は撹拌翼の直径の０．７〜１．７倍である必要
があり、１．０倍が最も抑泡効果が大きいことが認めら
れる。

【００３２】そして、表４、表５及び図８によれば、抑
泡板の取り付け位置は、撹拌翼との距離が、撹拌翼と液
面の距離の７０％以下、好ましくは４０％以下が最も抑
泡効果が大きいことが認められる。

【００３３】更に、表６、表７及び図９によれば、試料
液の粘度が高いほど、本発明による抑泡効果が大きくな
ること、及び抑泡板を使用しない場合に比べて、最大許
容回転数を２０〜５０％程度アップできることが認めら
れる。

【００３４】［実施例２８及び比較例１８］ ＜シャンプーの製造＞図３に示す形状の撹拌槽４に図５
に示す形状であって、撹拌槽の直径Ｄとの比率が撹拌翼
の直径ｄ／撹拌槽の直径Ｄ＝０．５２である撹拌翼３を
取り付けて配合槽とし、実施例で使用する配合槽には、
撹拌翼３の直径と等しい直径の抑泡板１を取り付け位置
が（撹拌翼と抑泡板の距離ｍ）／（最終配合品の予測液
面と撹拌翼との距離Ｌ）×１００＝２０（％）となるよ
うに取り付けた。

【００３５】この配合槽に、α−スルホン酸ナトリウム
（３５％水溶液）１４０部、ＰＯＥラウリルスルホン酸
ナトリウム（２７％水溶液）５５０部を仕込み、６００
ｒｐｍで３分間撹拌した。次いで、上記条件で撹拌しな
がら、安息香酸ナトリウム（３３％水溶液）１５部、芒
硝（２５％水溶液）６０部、ヘキシレングリコール２１
部を５分間かけて添加した後、回転数を８００ｒｐｍに
上げて下記成分を１０分間かけて順次添加した後、更に
３０分間撹拌を継続して、実施例２８及び比較例１８の
製品（液状物）を得た。これらについて、粘度、見掛け
比重を測定すると共に、外観の目視観察を行った。結果
を表８に示す。

【００３６】 ラウリン酸アミドプロピルベタイン（３０％水溶液） １００部 ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド ５０部 クエン酸（４０％水溶液） ６部 カチオン化セルロース（４％水溶液） ３０部 精製水 ２８部

【００３７】

【表８】

【００３８】表８によれば、本発明の撹拌装置は抑泡板
を取り付けることにより、界面活性剤配合の高粘度液状
物を製造する際の気泡の混入を防止できることが認めら
れる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、所定形状の抑泡板を撹
拌装置の所定位置に取り付けることにより、撹拌軸を中
心とする渦流による気泡の混入を抑えることができ、撹
拌翼の回転数を従来の２０〜５０％アップしても気泡が
混入することなく撹拌することが可能となるため、撹拌
時間の短縮化及び混合、乳化又は分散の均一化等を実現
することができ、特に高粘度液状物を製造する場合、気
泡の混入もなく、均一な高粘度液状物を短時間で、且つ
容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する抑泡板の斜視図で
ある。

【図２】上記実施例を説明する抑泡板及び撹拌翼を取り
付けた撹拌軸の一部を示す斜視図である。

【図３】上記実施例を説明する撹拌装置の模式図であ
る。

【図４】上記実施例を説明する撹拌翼の斜視図である。

【図５】本発明の他の実施例を説明する撹拌翼の斜視図
である。

【図６】本発明の更に他の実施例を説明する撹拌翼の斜
視図である。

【図７】本発明の実施例における抑泡板の大きさと最大
許容回転数との関係を示すグラフである。

【図８】本発明の実施例における抑泡板の取り付け位置
と最大許容回転数との関係を示すグラフである。

【図９】本発明の実施例における試験液の粘度と最大許
容回転数との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 抑泡板 １ｂ 円板部 ２ 撹拌機 ２ａ 撹拌軸 ３ 撹拌翼 ４ 撹拌槽 ５ 混合用材料 ６ 撹拌装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに混合すべき混合用材料を仕込む撹
   拌槽と、該撹拌槽内に垂下される撹拌軸と該撹拌軸の先
   端部に取り付けられた撹拌翼とを備えた撹拌機とを有
   し、上記撹拌翼の回転によって上記混合用材料を混合し
   て目的とする液状物を製造する撹拌装置において、上記
   撹拌軸に上記撹拌翼の上方に位置して円板状の抑泡板を
   固定してなり、上記抑泡板直径と上記撹拌翼径及び上記
   撹拌槽径とが抑泡板直径／撹拌翼径＝０．７〜１．７で
   あり、且つ抑泡板直径／撹拌槽径＝０．２〜０．９であ
   る比率を有すると共に、上記撹拌槽に仕込まれた混合用
   材料の液面と上記撹拌翼との距離をＬ、上記抑泡板と上
   記撹拌翼との距離をｍとしたときに０＜ｍ／Ｌ≦０．７
   の関係にあることを特徴とする撹拌装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の撹拌装置を用いて、高粘
   度の液状物を製造することを特徴とする高粘度液状物の
   製造方法。