JPWO2007141992A1

JPWO2007141992A1 - メディア式分散機

Info

Publication number: JPWO2007141992A1
Application number: JP2008520469A
Authority: JP
Inventors: 剛田島
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2009-10-15
Also published as: KR20090018607A; CN101443124A; WO2007141992A1

Abstract

微粒子化したメディアであっても、簡単な構造でスラリーの処理効率を低下させることなく、メディアをスラリーから確実に分離することができると共にメディアの流出を防止することができ、安定した粉砕特性及び分散特性を維持することができるメディア式分散機を提供する。本発明のメディア式分散機１０は、容器１１内でロータ１２が回転し、ロータ１２の回転により、容器１１内に供給される粒子状物質を含むスラリーと、予め充填されている粒子状のメディアＭとを攪拌、混合して、粒子状物質を粉砕、分散させるメディア式分散機であって、容器１１は、その上面の中心部で開口するように設けられた第１流通部１３を有し、また、ロータ１２は、その中心部及び容器１１の上面の中心部を貫通するように設けられた第２流通部１５を有し、スラリーは、第１流通部１３と第２流通部１５の隙間から流入し、第２流通部１５から排出される。

Description

本発明は、種々の顔料や種々のセラミック粉末等の粒子状物質を粉砕し、均一に分散させるメディア式分散機に関し、更に詳しくは、容器内で粒子状物質を粉砕、分散する媒体として用いられるメディアの容器外への流出を抑制することができる遠心分離型のメディア式分散機に関する。

メディア式分散機は、粒子状のメディアと溶媒中に粒子状物質を含むスラリーとを混合、攪拌して、メディアを介して粒子状物質を粉砕して微粒子化し、その粒子状物質を溶媒中に均一に分散させる機能を有している。例えば、セラミック電子部品の製造工程には、セラミック粉末を溶媒中に分散させたセラミックスラリーをビーズミルによって混合、分散させる工程がある。この工程では、セラミック粉末を粉砕して微粒子化して、バインダ等の有機成分をセラミック粉末に均一に付着させると共にセラミック粉末をスラリー中に均一に分散させている。この際、ビーズをミル外へ流出させないためには、ビーズをスラリーから分離しなくてはならない。そこで、従来から遠心分離型のビーズミルが用いられている。

この種の遠心分離型のビーズミルとしては、例えば特許文献１において提案されたビーズミルがある。このビーズミルは、筒状の攪拌槽内に、所定の間隔を存して配設された複数の攪拌部材を備え、この攪拌槽内に充填されたビーズ状の分散媒体と攪拌槽内に注入されるスラリー状の被分散材料とを攪拌する攪拌部と、この攪拌部の上部に分散媒体を被分散材料から遠心分離し、被分散材料を攪拌槽外に取り出す遠心分離部とを備えている。このビーズミルでは、攪拌槽の底部から攪拌槽内へスラリーを供給し、攪拌槽内の下部の攪拌部でスラリー状の被分散材料を攪拌し、上部の遠心分離部で分散媒体を遠心分離した後、攪拌槽の上面を貫通する回転軸の内部通路からスラリーを排出している。

また、同種の技術として、特許文献２にはメディア攪拌型湿式粉砕機について記載されている。このメディア攪拌型粉砕機は、内部に粉砕室が設けられる粉砕タンクと、この粉砕タンクに回転自在に取り付けられる中空状の主軸と、この主軸の上記粉砕室内に位置する部分に取り付けられる遠心セパレータとを備え、上記遠心セパレータに上記主軸の中空部と上記粉砕室との間を連通する分離室が設けられており、上記遠心セパレータの外周部に、一対のリングと両リング間を連結する複数の攪拌羽根とからなる攪拌部材を一体に設けて構成されている。このメディア攪拌型湿式粉砕機では、粉砕タンクの主軸に隣接する供給口からスラリーを供給し、粉砕室内で攪拌メディアを介してスラリーを処理した後、遠心セパレータにより攪拌メディアを分離して中空状の主軸からスラリーを排出している。

特開２００１−０４６８９９特開２００５−２４６３１６

しかしながら、特許文献１に記載のビーズミルの場合には、ビーズをスラリーから遠心分離するため、運転時には容器内からのビーズの流出を防止することができるが、このボールミルは攪拌槽の底部の供給口からスラリーを供給する構造になっているため、運転停止時にはビーズが自重により攪拌槽の底部に沈降してスラリーの供給口から流出する問題がある。

また、機種によっては運転開始時にスラリー供給用のポンプを止めたまま遠心分離部を先に回転させ、運転停止時にはポンプを先に止めた後、遠心分離部を止めることによってメディアの流出を防止している。このような運転を特許文献２に記載のメディア攪拌型粉砕機において実施すると、スラリーの供給口が粉砕タンクの外周寄りに配置されているため、遠心セパレータの作用で攪拌メディアがスラリーの流動に従って粉砕室内で舞い上がってスラリーの供給口から逆流して粉砕室外へ流出する問題がある。このようにメディアが容器内から一旦外部へ流出すると、メディアが配管内またはポンプ内に滞留し、容器内におけるメディアが減少し、メディアのもつ本来の機能が損なわれ、その粉砕特性や分散特性が得られなくなる。

また、近年、スラリー中のセラミック粉末等の粉末を更に微粒子化すると共に高分散化することが求められている。このため、メディアの粒径が１００μｍ未満と超微粒子化してきている。このようにメディアが微粒子化すると特許文献１、２に記載の遠心力によるメディアの分離ではメディアを完全に分離することが難しくなってきている。その対策として、スラリーのみの通過を許容するスリットを流出口の前段に設けてメディアを分離する手法もあるが、メディアの粒径が１００μｍ未満にまで微粒子化すると、スリットが非常に狭くなりスラリーの通過効率が悪くなって処理効率が低下し、また、スリットの目詰まり等の管理が難しくなる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、微粒子化したメディアであっても、簡単な構造でスラリーの処理効率を低下させることなく、メディアをスラリーから確実に分離することができると共にメディアの流出を防止することができ、安定した粉砕特性及び分散特性を維持することができるメディア式分散機を提供することを目的としている。

本発明のメディア式分散機は、容器内でロータが回転し、上記ロータの回転により、上記容器内に供給される粒子状物質を含むスラリーと、予め充填されている粒子状のメディアとを攪拌、混合して、上記粒子状物質を粉砕、分散させるメディア式分散機であって、上記容器は、その上面の中心部で開口するように設けられた第１流通部を有し、また、上記ロータは、その中心部及び上記容器の上面の中心部を貫通するように設けられた第２流通部を有し、上記スラリーは、上記第１流通部及び上記第２流通部を介して上記容器の中央部において給排されることを特徴とするものである。

また、本発明のメディア式分散機において、上記ロータの下面には攪拌羽根が設けられていることが好ましい。

また、本発明のメディア式分散機において、上記第１流通部は、上記第２流通部と軸芯を共有し且つ上記第２流通部より大径に形成されていることが好ましい。

また、本発明のメディア式分散機において、上記第１流通部は、上記第２流通部と一体的に回転するように上記容器に対して回転自在に設けられ且つ回転駆動源に連結されていることが好ましい。

本発明によれば、微粒子化したメディアであっても、簡単な構造でスラリーの処理効率を低下させることなく、メディアをスラリーから確実に分離することができると共にメディアの流出を防止することができ、安定した粉砕特性及び分散特性を維持することができるメディア式分散機を提供することができる。

本発明のメディア式分散機の一実施形態の要部を示す断面図である。図１に示すメディア式分散機の要部を破断して示す全体の構成図である。図１に示すメディア式分散機の要部を下方から見た平面図である。

符号の説明

１０メディア式分散機
１１容器
１２ロータ
１３第１流通部
１５第２流通部
１６モータ（駆動源）
１８攪拌羽根

以下、図１〜図３に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。

本実施形態のメディア式分散機１０は、例えば図１の断面図に示すように、扁平な円形状の容器１１と、この容器１１内に回転可能に収容されたロータ１２と、を備え、容器１１の内面とロータ１２の表面との間には隙間が形成されている。この容器１１内には所定量のメディアＭが充填されている。従って、容器１１内でロータ１２が回転することにより、容器１１の内周面とロータ１２の外周面の隙間において、メディアＭと粒子状物質を含むスラリーとが攪拌、混合され、スラリー中で粒子状物質が粉砕されて微粒子化すると共に微粒子がスラリー内で均一に分散される。この際、メディアＭとしては、例えば平均粒径が１００μｍ未満のものを使用することができる。

また図１に示すように、容器１１の上面の中心部には貫通孔１１Ａが形成され、この貫通孔１１Ａに対して第１流通部１３がシール部材１４を介して回転自在に装着されている。第１流通部１３は、容器１１の上面中心部で開口し、垂直上方に延設されている。また、ロータ１２の中心部には貫通孔１１Ａに対応する貫通孔１２Ａが形成され、この貫通孔１２Ａにスラリーの流出路となる第２流通部１５が装着されている。第２流通部１５は、ロータ１２の下面から容器１１の貫通孔１１Ａを貫通し第１流通部１３に沿って垂直上方に延設されている。つまり、第１流通部１３は、第２流通部１５より大径に形成され、第２流通部１５と軸芯を共有している。また、本実施形態では、第１、第２流通部１３、１５は互いに連結されて、容器１１に対して一体的に回転するように構成されている。第１流通部１３の内周面と第２流通部１３の外周面との間には隙間があり、この隙間がスラリーの流入路として形成されている。

図２の要部を破断して示すメディア式分散機の全体図のように、容器１１の側方にはロータ１２を回転させるモータ１６が配置されている。即ち、モータ１６の回転軸にはプーリ１６Ａが取り付けられ、また、容器１１側の第１流通部１３にはプーリ１３Ａが取り付けられている。そして、これらのプーリ１３Ａ、１６Ａには無端状ベルト１７が掛け回されて、モータ１６の回転により第１、第２流通部１３、１５が容器１１に対して一体的に回転し、容器１１内でロータ１２が回転するようになっている。

また、図１及び図３の下方からの平面図に示すように、ロータ１２の下面には例えば３枚の細長形状の攪拌羽根１８が周方向等間隔を空けて放射状に固定され、これらの攪拌羽根１８によってロータ１２の下面に侵入するメディアＭに遠心力を付与して、メディアＭが容器１１の中央部から内周面側へスラリーの流れに逆らって移動するようになっている。ここでは攪拌羽根１８は、平板羽根として形成されているが、必要に応じて湾曲羽根等の他の形状を適宜採用することができ、また、使用枚数も必要に応じて適宜増減することができる。また、攪拌羽根１８の長さも適宜変更することができる。尚、図３ではメディアＭは一部のみを図示してあるが、実際は容器１２の内周面とロータ１２の外周面の隙間全周に渡って分散している。

次に、動作について説明する。まず、所定量のメディアＭを予め容器１１内に充填する。この状態にてモータ１６を介してロータ１２を回転させ、直ちに図１、図２に矢印で示すように第１、第２流通部１３、１５の隙間から粒子状物質を含むスラリーを供給し、容器１１内をスラリーで満たす。すると、ロータ１２の回転により容器１１の底部に存在するメディアＭが攪拌羽根１８から遠心力を付与されて、図１、図３に示すように容器１１の内周面とロータ１２の外周面の隙間に集合する。この状態で、スラリーを供給すると容器１１の内周面側に集合したメディアＭは、スラリーの流れに従って容器１１の底部から第２流通部１５へ移動しようとするが、回転するロータ１２の攪拌羽根１８から遠心力を受けてスラリーの流れに逆らって容器１１の中央部から内周面へ移動し、第２流通部１５側へ移動することがなく、延いては第２流通部１５から外部へ流出することがない。

容器１１の内周面とロータ１２の外周面との隙間では、スラリーとメディアＭがロータ１２から回転力を受けて混合、攪拌され、スラリー中の粒子状物質はメディアＭの作用で粉砕されて微粒子化すると共に微粒子化した粒子状物質がスラリー中で均一に分散する。この間もスラリーは連続的に供給されるため微粒子化した粒子状物質を含むスラリーは容器１１内を矢印方向に流れて、容器１１の底面に沿って中心部に収束し、第２流通部１５を矢印Ｙ方向に流れて容器１１外へ排出される。

メディアＭはスラリーの流れに随伴して容器１１の内周面側から中央部へ移動しようとしても、上述したように攪拌羽根１８から遠心力を受けて、スラリーから遠心分離されて容器１１の内周面側へ戻る。一方、微粒子化した粒子状物質は攪拌羽根１８の遠心力を受けてもメディアＭと比較して遥かに粒径が小さく僅かの遠心力しか受けないため、スラリーの流れに打ち勝つことができず、第２流通部１５から外部へ排出される。

スラリーの処理後、メディアＭの流出を防止するために、従来のようにスラリーの供給を停止した後、モータ１６をしばらく回転させてもメディアＭは攪拌羽根１８の作用で容器１１の内周面側へ集合し、第２流通部１５を逆流して外部へ流出することはない。

以上説明したように本実施形態によれば、容器１１の中心部にある第１流通部１３と第２流通部１５との隙間からスラリーを供給し、容器１１内でロータ１２の作用でスラリーとメディアＭとを攪拌、混合することでスラリー中の粒子状物質を微粒子化すると共に、微粒子化した粒子状物質をスラリー中で均一に分散させることができる。また、このスラリーは、含有される微粒子の粒径より遥かに大きな容器１１の底面とロータ１２の下面の隙間を通ってロータ１２の中心部から第２流通部１５を経由して外部へ排出されるため、スラリーの処理効率を低下させることなく、第２流通部１５から効率良く排出することができる。また、スラリーの供給を止めた後でロータ１２が回転しても、メディアＭはスラリーから遠心分離されて容器１１の内周面側に確実に集合し、第２流通部１５から外部へ流出することはない。

また、本実施形態によれば、ロータ１２の下面に攪拌羽根１８を設けたため、攪拌羽根１８がメディアＭに遠心力を付与して、より効率的にメディアＭをスラリーから遠心分離することができる。また、第１流通部１３は、第２流通部１５と軸芯を共有し且つ第２流通部１５より大径に形成されているため、スラリーの出入口を容器１１の中央部にコンパクトに纏めることができる。また、第１流通部１３は、第２流通部１５と一体的に回転するように容器１１に対して回転自在に設けられ且つモータ１６に連結されているため、ロータ１２の回転機構を簡素化することができる。

尚、本発明は、上記実施形態に何等制限されるものではない。例えば、上記実施形態では第１流通部１３と第２流通部１５の隙間をスラリーの流入通路として利用し、第２流通部１５をスラリーの流出通路として利用しているが、その逆であっても良い。また、ロータの回転駆動機構は、プーリ以外に歯車機構等で構成されたものであっても良い。また、本発明のメディア式分散機の運転条件などは、必要に応じて適宜設定することができる。要は、スラリーの流出入部が容器の中心部にあり、メディアが流出しないようになっていれば良い。

本発明は、種々の顔料や種々のセラミック粉末等の粒子状物質を粉砕し、均一に分散させるメディア式分散機に対して広く利用することができる。

Claims

容器内でロータが回転し、上記ロータの回転により、上記容器内に供給される粒子状物質を含むスラリーと、予め充填されている粒子状のメディアとを攪拌、混合して、上記粒子状物質を粉砕、分散させるメディア式分散機であって、上記容器は、その上面の中心部で開口するように設けられた第１流通部を有し、また、上記ロータは、その中心部及び上記容器の上面の中心部を貫通するように設けられた第２流通部を有し、上記スラリーは、上記第１流通部及び上記第２流通部を介して上記容器の中央部において給排されることを特徴とするメディア式分散機。
上記ロータの下面に攪拌羽根を設けたことを特徴とする請求項１に記載のメディア式分散機。
上記第１流通部は、上記第２流通部と軸芯を共有し且つ上記第２流通部より大径に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のメディア式分散機。
上記第１流通部は、上記第２流通部と一体的に回転するように上記容器に対して回転自在に設けられ且つ回転駆動源に連結されていることを特徴とする請求項３に記載のメディア式分散機。