JPS60187324A - 固体分散液の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固液系懸濁液を均一化する固体分散液の製造
方法およびサンドミルと通称される分散装置に関するも
のである。

〔技術の背景〕

顔料などの固体を粉砕しながら液体分散媒に分散懸濁さ
せて混合組成物を得る分散装置は、顔料、染料、塗料、
インク等の製造に広く用いられている。このような分散
装置としては、例えば米国特許第２．８５５．１５６号
明細書に記載されたものが知られている。しかしながら
、従来の分散装置においては、その容量が小さい場合に
はほぼ均一な懸濁状態にある混合組成物を比較的短時間
で得ることが可能であるが、その容量が例えば４０Ｉ！
以−にと大きい場合には被処理物の分散処理に長時間を
要し、生産効率が低いという問題点がある。

〔発明の目的〕

本発明の第１の目的は、装置の大型化によっても、分散
処理効率が低下しない固体分散液の製造方法を提供する
ことにある。

また、本発明の第２の目的は、容量の大小にかかわらず
分散処理時間が短く、優れた生産効率を有する分散装置
を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明の前記第１の目的は、液体分散媒とこれに分散懸
濁される固体粒子とよりなる固液系懸濁液を、分散補助
媒体とともに、回転軸を共有する２以上の攪拌翼によっ
て攪拌する固体分散液の製造方法において、 容器の有効容積を■、 ｎ個の攪拌翼のｉ番目の攪拌翼の外周端面積をＳＩ。

ｉ番目の攪拌翼の外周の周速度を■８、としたとき ΣＳ、■１／Ｖ　≧　１５５ｅｃ−’ であることを特徴とする固体分散液の製造方法によって
達成される。

本発明の前記第２の目的は、液体分散媒とこれに分散懸
濁される固体粒子とよりなる固液系被処理物を、分散槽
に供給しつつ、該槽内に充填された分散補助媒体ととも
に、該槽内に設けられた回転軸を共有する２以上の攪拌
翼によって攪拌する分散装置において、 分散槽の有効容積を■、 ｎ個の攪拌翼のｉ番目のの外周端面積Ｓ。

ｉ番目の攪拌翼の外周の周速度をＶｉ、としたとき ΣＳ！−ｖｌ／Ｖ　≧　１５５ｅｃ−’であることを特
徴とする分散装置によって達成される。

以下、本発明を第１図に示す分散装置を例にとって詳細
に説明する。

第１図は竪型の分散装置の概略を示す縦断正面図である
。第１図において、１は、有底円筒状の分散槽本体（以
下、「ベセル本体」という。）１１とこのベセル本体１
１の上部周端縁に沿って立設される網目状のフィルター
１２とからなる分散槽（以下、「ベセル」という。）で
ある。このベセル１内にはその軸方向に沿って伸び、図
示しない駆動手段によって回転する回転軸２が設けられ
、この回転軸２には、はぼ同一の直径を有する複数のデ
ィスク状攪拌翼３が互いに軸方向に離間して固定されて
いる。ベセル本体１１の底部には、液体分散媒とこれに
分散懸濁される顔料、磁性粉末などの固体粒子との混合
物よりなる被処理物をポンプ５によってベセル１内に供
給する供給パイプ４が接続されており、またベセル本体
１１の外周には温度制御用の流体が供給されるジャケッ
ト６が形成されている。７は被処理物の吐出口である。

このような構成の分散装置においては、被処理物は、供
給パイプ４を介してベセル１内に連続的に供給され、ベ
セル１内において適量の分散補助媒体、例えばガラスピ
ーズ、スケールボール、砂と共に攪拌されながら上昇し
、そしてフィルター１２によって分散補助媒体と分離さ
れた後吐出ロアより流出する。

ここに、分散補助媒体としては、相当直径０．５〜４１
１１、真比重２．０〜８．０ｇ／ａｍ’のものが適宜選
定され、これらはみかけ上ベセルの有効容積の５０〜９
０％を占めるよう充填される。また、被処理物のベセル
への供給流量は、ベセル内の真の空隙内での被処理物の
平均滞留時間が１〜６０分間、好ましくは５〜３０分間
になるよう設定される。

しかして、本発明においては、以上のような構成の分散
装置において、 ベセルの有効容積をＶ、 ｎ個の攪拌翼の内のｉ番目の攪拌翼の外周端面積をＳｔ
、 ｉ番目の攪拌翼の外周の周速度をｖｌ、としたとき、 ΣＳえ・ｖａ／Ｖ の値が１５’　５ｅｃ−’以上、好ましくは４５５ｅｃ
−’以下、さらに好ましくは１８〜３０５ｅｃ−’とな
る条件下において、被処理物の分散処理を行う。

ここにおいて、ベセルの有効容積Ｖとは、ベセル１内の
全体積より回転軸２および攪拌翼３の占める体積を減じ
た体積である。そして、有効容積Ｖは実用上の点より通
常４０４’以上の大容量が好ましいとされる。

ｉ番目の攪拌翼の外周端面積Ｓ□とは、ディスク杖の攪
拌翼３においては、第２図に示すようにディスクの直径
をＤ（ｃｍ、外周における厚さをＨ３ｃｍとすれば下記
式で表される面積である。

Ｓｌ−π・Ｄ＋　・Ｈｔ　（ｃｍ２） また、ｉ番目の攪拌翼の外周の周速度■、とは、攪拌翼
３の回転数をＮ　ｒ、ｐ、ｍ、とすると下記式で表され
る速度であり、通常８〜１２ｍ／ｓｅｃが好ましいとさ
れる。

すなわち、 ΣＳ１・ｖ、／Ｖ とは、攪拌翼の外周端面積と周速度との積の、ヘセルの
有効容積に対する平均値を表し、撹拌翼の外周のおける
分散作用効果の大きさを示す尺度となるものである。

なお、攪拌翼の直径り、は、通常、ヘセルの内径の０．
６〜０．９倍、好ましくは０．７〜０．８５倍とされる
。また、攪拌翼の個数ｎは、４〜２０が一般的である。

〔発明の効果〕

本発明の固体分散液の製造方法およびこの方法を実施す
る分散装置は、上述のように、ΣＳ、・ｖｉ／Ｖ の値を特定の範囲（１５５ｅｃ−’以上）とすることに
より、後述する実施例からも明らかなように、小容量の
場合のみならず容量４０１以上の中・大型の場合におい
ても短時間で被処理物の分散処理を行うことができ、優
れた分散処理効率を有する。

また、本発明は、液体分散媒に固体粒子を分散させるも
のであればどのような系にでも適用することができ、例
えば、液体分散媒がスラリー状のものであっても適用可
能である。

ただし、 ΣＳｉ・ｖｌ／Ｖ の値が４５を越える程度に大きいものとする場合には、
Ｓ、を大きくする必要があることから攪拌翼の重量の増
大を招いたり、Ｖｉを大きくするために動力の大きなモ
ーターを必要とし、そのため攪拌に要する消費エネルギ
ーが増大し、また回転軸の摩耗などによる装置の劣化が
著しくなって実用上好ましくない。このような攪拌翼の
重量の増大に伴う問題は、攪拌ディスクの材質として例
えば高密度ポリエチレンなどの軽量な強化プラスチ・ツ
クを用いることによって軽減される。

本発明の発明者らは、この種の分散装置における分散作
用は、マクロ的にみれば、攪拌翼の相互間の流動領域に
おける分散作用よりはむしろ攪拌翼の回転による遠心力
が作用する領域（第２図および第３図において模式的に
散点を付して示す。）における分散作用が支配的である
ことを究明し、これに基き、本発明においては、ベセル
内の攪拌翼の回転による遠心力に基く分散への作用力を
定量化する因子として既述の ΣＳ！・ｖ　ｉ　／　Ｖ を採用し、その値の範囲を定めたものである。

従って、各攪拌翼間の間隔（ピ・ソチ）は任意に選定す
ることができるが、装置のバランスという観点からは、
すべて等ピッチのものが好ましい。

〔実験例〕

本発明の効果を確認する目的で以下の実験を行なった・ 実験装置：竪型サンドミルｒＲＳシールメディアミル　
５ＧＩ−３０Ｒ３ＣＪ　（株式会社井上製作所製） 有効容積　１００β 分散補助媒体（直径１．３ｆｉのガラスピーズ）のみか
け充填率　７０％ 被処理物（磁性塗料）の組成： 磁性酸化鉄　５１０部 カーボンブランク　２０部 塩化ヒニルー酢酸ビニルｍ脂　４０部 ０ レシチン　３０部 メチルエチルケトン　１８０部 トルエン　２２０部 ただし、「部」は重量部を表す。

実験方法：磁性塗料２００７！を毎分５Ｉｌの流量でサ
ンドミル内に供給し、磁性塗料の分散度が一定となるま
でこの塗料の循環を継続した。分散度の評価は、磁性塗
料の塗膜の入射角６０°における光沢度（ＪＩＳ　Ｚ８
７４１に準する。）が１００％となるのに必要な分散時
間、すなわちサンドミル内における塗料の平均滞留時間
の合計によった。

実験は、第１表に示す５種のディスク状攪拌翼の条件（
Ａ−Ｅ）についてそれぞれ行なった。結果を同じく第１
表に示す。なお、攪拌翼の直径は同一とし、翼の外周の
周速度Ｖは回転数を調整してｌＱｍ／ｓｅｃとした。

第１表 実験の結果の評価：以上の実験結果よりΣＳ、・ｖｌ／
Ｖ の値が本発明の範囲内にある条件Ｃ，Ｄおよび条件Ｅの
場合には、 ΣＳ□−ｖ　、／　Ｖ の値が本発明の範囲外にある従来使用されてきた攪拌装
置における条件ＡおよびＢの場合に比して、２ １ 必要分散時間が格段に短く、従って本発明のサンドミル
は優れた分散処理効率を有することが確認された。

以上本発明の一実施例について述べたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば横型の分散装置にお
いても、また攪拌翼としていわゆる「朝顔型」と称され
るものなど一般に使用されるものを用いた分散装置にお
いてもそのまま適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は分散装置を示す縦断正面図、第２図および第３
図はそれぞれ分散装置の要部を拡大して示す縦断正面図
および横断平面図である。 １・・・・分散槽　１１・・・・分散槽本体１２・・・
・フィルター　２・・・・回転軸３・・・・ディスク状
攪拌翼　４・・・・供給パイプ５・・・・ポンプ　６１
１０．シャケ、７ト７・・・・吐出口 代理人　弁理士　大　井　正　彦 ３ 特開昭ＧＯ−１８７３２４（５）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）液体分散媒とこれに分散懸濁される固体粒子とより
   なる固液系懸濁液を、分散補助媒体とともに、回転軸を
   共有する２以上の攪拌翼によって攪拌する固体分散液の
   製造方法において、容器の有効容積を■、 ｎ個の攪拌翼のｉ番目の攪拌翼の外周端面積を８１、 ｉ番目の攪拌翼の外周の周速度をＶ、、としたとき Σｓｉ’ｖｉ／Ｖ　≧　１５ｓ８゜−１であることを特
   徴とする固体分散液の製造方法。 ２）液体分散媒とこれに分散懸濁される固体粒子とより
   なる固液系被処理物を、分散槽に供給しつつ、該槽内に
   充填された分散補助媒体とともに、該槽内に設けられた
   回転軸を共有する２以上の攪拌翼によって攪拌する分散
   装置において、分散槽の有効容積をＶ、 ｎ個の攪拌翼のｉ番目の攪拌翼の外周端面積をＳ□、 ｉ番目の攪拌翼の外周の周速度をＶ、、としたとき Σ３．−ｖ、／Ｖ　≧　１５５ｅｃ−’であることを特
   徴とする分散装置。