KR100769294B1 - 교반장치, 교반장치에 부착되는 순환세정장치 및순환세정장치를 구비하는 순환라인시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 처리액, 액량의 변동, 저점도로부터 고점도까지 점도가 다른 처리액의 혼합분산성이나 세정성 등이 우수하고, 냉각효율도 향상시킨 교반장치에 관한 것으로, 교반조(2)의 내부에 수직설치된 회전축(3); 및 회전축(3)에 부착된 편평 패들블레이드(4)를 포함하고, 편평 패들블레이드는 회전축(3)의 저부로부터 측방향으로 연장되는 저부 편평 패들블레이드부(4a), 및 저부편평 패들블레이드부(4a)의 양측단 상부로부터 상방향으로 연장되는 직사각형태로 이루어지는 상부편평 패들블레이드부(4b)를 구비하며, 교반조(2)의 내경(a)과 저부편평 패들블레이드부(4a)의 날개직경(b)의 치수비(b/a)는 0.6∼0.9이고, 저부편평 패들블레이드부(4a)의 높이(c)와 상부편평 패들블레이드부(4b)의 높이(d)의 치수비(d/c)는 1∼4이며, 회전축(3) 및 편평 패들블레이드(4)의 내부에 냉매가 통과되기 위한 유로(12)를 형성한다.

교반조, 회전축, 편평 패들블레이드, 저부편평 패들블레이드부, 상부편평 패들블레이드부, 유로

Description

교반장치, 교반장치에 부착되는 순환세정장치 및 순환세정장치를 구비하는 순환라인시스템{AN AGITATOR, A CIRCULATORY CLEANING DEVICE ATTACHED TO THE AGITATOR, AND A CIRCULATORY LINE SYSTEM COMPRISING THE CIRCULATORY CLEANING DEVICE}

도1은 본 발명에 따른 교반장치의 일실시형태를 나타내는 종단면도.

도2는 도1의 교반장치의 구성요소인 편평 패들블레이드의 내부구성을 나타내는 부분 생략 종단면도.

도3은 도1의 교반장치를 나타내는 종단면도.

도4는 도1의 A-A선에 따른 단면도.

도5는 도1의 B-B선에 따른 단면도.

도6은 본 발명에 따른 교반장치의 구성요소인 편평 패들블레이드의 다른 형태를 나타내고, 도1의 B-B선에 따른 단면에 대응하는 단면도.

도7은 도1의 교반장치의 구성요소인 편평 패들블레이드의 작용을 나타내는 설명도.

도8은 종래의 편평 패들블레이드의 사용상태를 나타내는 횡단면도.

도9는 본 발명에 따른 순환세정장치 및 이를 포함하는 순환분산시스템의 일 실시형태를 나타내는 시스템도.

도10은 도9의 시스템에 포함되는 분산장치를 나타내는 종단면도.

도11은 도10의 A-A선에 따른 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 교반장치 2: 교반조

2a: 재킷형 냉각기 3: 회전축

4: 편평 패들블레이드 4a: 하부 편평 패들블레이드부

4b: 상부 편평 패들블레이드부 5: 처리액공급구

6: 처리액배출구 12: 유로

14: 제2펌프 15: 분산장치

16: 순환분산용 배관 17: 제2방향전환밸브

18: 제3방향전환밸브 19: 생산품탱크

20: 세정액탱크 21: 세정노즐

22: 순환세정용 배관 23: 제1방향전환밸브

24: 제1펌프 32: 공급구

33: 공급배출조 34: 로터

36: 유로 37: 원심분리장치

38: 임펠러 39: 순환용 개구부

60: 스테이터 80: 순환세정장치

100: 순환분산시스템 X: 환형틈

본 발명은 교반장치(agitator), 교반장치에 부착되는 순환세정장치 및 상기 순환세정장치를 구비하는 순환라인시스템(circulatory line system)에 관한 것이다.

종래 도료, 잉크 등의 착색액은 일반적으로 클리어바니스(clear varnish)에 안료페이스트(pigment paste)를 배합하여 사용되고 있다. 안료페이스트는 일반적으로는 안료, 수지, 유기용제(organic solvent)) 등의 원료를 배합하고, 교반장치에서 혼합하여 밀베이스(mill base)로 하며, 이 밀베이스를 비즈밀(bead mill) 분산장치 등의 연속식 분산장치에 수회 통과시켜 안료를 분산시키는 공정을 거쳐 제조되고 있다.

구체적으로, 공급조(feeding vessel)에 저장된 미처리의 안료페이스트를 분산장치로 공급하고, 분산장치에서 분산하여 얻어진 안료페이스트를 일단 수용조(receiving vessel)에 저장하고, 1회째의 안료분산처리가 끝난 후, 이번에는 반대로 수용조에 저장된 안료페이스트를 분산장치로 되돌려 분산하여 2회째의 안료분산처리한 안료페이스트를 원래의 공급조로 되돌려서 저장하며, 그리고 이들 처리를 복수회 반복함으로써 안료분산하는 공정이 일반적으로 채용되고 있었다. 그러나 상기 제조공정에서는 공급조와 수용조의 2개의 조(vessel)가 필요하고, 이들 조와의 전환조작이 필요한 문제가 있었다.

그 때문에 교반장치와 분산장치를 순환라인으로 연결하고, 양 장치간에 안료페이스트를 순환시킴으로써 공급조와 수용조를 하나로 한 기술이 제안되었다(예를 들면, 아래의 특허문헌 1, 특허문헌 7 참조).

로터의 회전에 의하여 발생하는 원심력의 작용에 의해서 안료페이스트와 분산매체를 분리하는 장치를 갖는 종래의 비즈밀장치(특허문헌 1∼3 참조)는 처리능력(유량)이 크고, 순환분산이 가능하기 때문에 1개의 조가 요구되며, 상기 1개의 조가 요구되기 때문에 공급조와 수용조의 전환조작이 필요하지 않게 되는 장점이 있다.

그러나 상기한 비즈밀장치를 사용하여 안료분산 혼합처리하더라도, 교반장치에서의 교반혼합이 충분하지 않은 경우에는 밀베이스가 교반장치(예를 들면, 앵커형(anchor type), 프로펠러형)를 통하여 유입 및 유출할 때에 단락(short-path)될 가능성이 있고, 또한 조내에 흐름이 원할하지 않은 체류부가 있으면 안료분산의 효율이 저하되는 문제점이 있다.

이에 따라 교반장치내 교반혼합의 효율을 향상시키기 위해 고속교반기와 조벽에 체류된 밀베이스를 긁어내는 저속의 앵커형 교반날개를 구비한 2축믹서(double-shafted mixer)가 개발되어 있다.

그러나 상기 2축믹서는 설비비용이 비싸고, 조벽과 앵커형 교반날개의 간격이 좁기 때문에 세정용제 분사에 의한 밀베이스의 세정이 곤란하게 되어 빈번하게 품종교체하는 도료제조에 적용했을 때에는 세정성에 문제가 발생한다.

또한 상기 교반장치 이외에 종래기술로서 예를 들면 1축믹서가 제안되었는데(예를 들면, 특허문헌4, 특허문헌5 참조), 이들 교반장치는 단순히 조내의 처리액을 균일하게 혼합하는 것에는 적합하지만, 처리액을 해당 조의 상부에 설치된 리턴배관으로부터 조 내부로 보내고, 그리고 조의 하부로부터 배출되며, 배출된 처리액은 분산장치를 통하여 해당 리턴배관으로 되돌리는 순환분산시스템으로서 사용한 경우에는 조 내의 처리액 순환류가 빨라짐에 따라 리턴배관으로부터 공급된 처리액은 조의 하부로부터 순간적으로 배출되기 때문에 조 내에서 혼합되지 않고 단락이 일어나는 문제점이 있었다. 또한 교반장치의 조 내벽면부의 처리액을 긁어내어 혼합순환하는 효과는 앵커형 교반날개와 비하여 저하되기 때문에, 높은 구조적 점성을 갖는 안료페이스트에서는 조 내의 벽면에 쉽게 체류하여 혼합교반이 어렵게 되는 문제점이 있었다.

상기 제반 문제를 해소하기 위해 본 발명자들은 패들블레이드의 구성을 개량하여 대유량 순환시스템에 적용 가능하고, 각종 처리액, 액량의 변동, 저점도로부터 고점도까지 점도가 다른 처리액의 혼합분산성이나 세정성 등이 우수한 교반장치를 제안했다(특허문헌 6 참조).

또한 도료 등의 착색액을 제조하는 공정에서는 각종품종의 소량생산이 많고, 색상 변경시마다 교반조 및 그 밖의 안료페이스트가 접촉하는 부위를 세정할 필요가 있는데, 종래의 세정공정에서는 예를 들면 세정액탱크에 접속된 세정노즐로부터 교반조에 세정액을 분사하는 세정장치가 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 6 참조). 상기 세정장치는 세정액 탱크내의 세정액을 세정노즐로부터 샤워형태로 분사되어 교반조의 내벽이나 교반날개의 표면에 부착된 안료페이스트를 씻어 없애도록 이루어진다. 세정액노즐로부터 교반조내에 분사된 세정액은 교반조의 저부로부터 즉시 인출되고, 수집되어 리사이클된다.

[특허문헌1] 특개평8-266880호 공보

[특허문헌2] 특공평6-28745호 공보

[특허문헌3] 특개2002-204969호 공보

[특허문헌4] 특허 제 3224498호 공보

[특허문헌5] 특공평1-37173호 공보

[특허문헌6] 특허 제 3189047호 공보

[특허문헌7] 특개2002-306940호 공보

그러나 비즈밀내에서는 분산매체와 로터나 조의 마찰 및 분산매체끼리의 마찰에 의하여 발생하는 열량이 비즈밀의 조에서의 냉각량에 비하여 크기 때문에 안료페이스트의 온도가 상승한다. 안료페이스트는 온도상승에 의해 변질될 수 있으며, 안료페이스트에 의해 발생하는 열량은 점도가 높아짐에 따라 커지게 되는 문제점이 있다.

따라서, 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 제1목적은 본원 발명자들에 의해 제안된 개량형 교반장치에 따른 편평 패들블레이 드 및 교반조를 한층 개량하여 주로 냉각효율을 향상시킨 교반장치를 제공하는 것에 있다.

또한 본원 발명자들에 의해 제안된 종래의 개량형 교반장치는 세정액을 순환시킴으로써 편평 패들블레이드 및 교반조 내벽을 세정할 수 있으며, 편평 패들블레이드를 채용하고 있기 때문에, 상기 종래의 2축믹서에 비하여 세정성은 훨씬 우수하지만, 편평 패들블레이드 둘레가장자리의 둘레단면(평탄면)에 부착한 안료페이스트나 교반조의 저부에 부착한 안료페이스트를 제거하기에는 약간 어려운 일이 있었다.

상기 종래의 개량형 교반장치를 세정하는 경우, 예를 들면 교반조내에 세정액을 수집하고, 편평 패들블레이드를 정역회전시킴으로써 편평 패들블레이드 및 교반조 내벽을 세정한다. 이 때 세정액은 비즈밀장치와 교반장치를 접속하는 순환경로를 순환시킴으로써 비즈밀장치 내부도 동시에 세정된다.

본 발명자들은 각고의 연구의 결과, 종래의 개량형 교반장치를 포함하는 종래 기술에 있어서는, 교반날개의 둘레 단부주연이 도8에 단면으로 나타내는 바와 같이 평탄면이기 때문에 순환 분산시에, 교반블레이드 주위의 평탄면에 부착된 안료페이스트가 체류하기 쉽고, 분산성능이 저하하며, 또한 교반날개의 평탄면에 부착된 안료페이스트는 고착하기 쉽고, 세정노즐로부터 분사한 세정액에 의해서도 충분히 세정될 수 없다.

또한 본 발명자들은 교반조의 상부에 설치된 처리액공급구로부터 공급되어 저부에 설치된 처리액배출구로부터 배출되고, 비즈밀장치와의 순환경로를 지나서 교반장치와 비즈밀장치를 순환하는 세정액의 흐름이 교반조의 저부에 있어서도 체류하는 일이 있는 것을 발견했다.

따라서 본 발명의 제2목적은 패들블레이드 및 교반조의 세정성을 향상시킨 교반장치를 제공하는데 있다.

또한 교반조 등등을 세정하는 종래의 세정장치에서는 충분한 세정을 얻기까지 대량의 세정액을 필요로 하고 있었다.

또한 교반장치와 분산장치를 배관으로 연결할 경우 색상 변경시 등에서 배관을 세정하는데 배관내에 세정액 등이 남지 않도록 하기 위해 배관을 분해하는 등으로 인하여 세정이 요구되어 많은 노력을 필요로 하고, 생산비용이 현저히 상승한다.

따라서 본 발명의 제3목적은 세정액의 사용량을 절감할 수 있는 순환세정장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 제4목적은 교반장치와 분산장치가 배관 연결되는 시스템에 있어서, 세정액의 사용량을 절감하고, 세정을 위한 노력을 저감할 수 있는 순환라인시스템을 제공하는데 있다.

상기 제1목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 교반장치는, 상부에 처리액공급구를 구비하고, 저부에 처리액배출구를 구비하며, 주위가 원통형태로 이루어진 교반조; 교반조의 내부에 수직설치된 회전축; 상기 회전축에 부착된 편평 패들블레이드를 포함하고, 상기 편평 패들블레이드는 상기 회전축의 저부로부터 측방향으로 연장되는 저부 편평 패들블레이드부, 및 상기 저부 편평 패들블레이드부의 양측단 상부로부터 상방향으로 연장되는 직사각형태의 상부 편평 패들블레이드부를 구비하고, 상기 교반조의 내경(a)과 상기 저부 편평 패들블레이드부의 블레이드 직경(b)의 치수비(b/a)는 0.6∼0.9이고, 상기 저부 편평 패들블레이드부의 높이(c)와 상기 상부 편평 패들블레이드부의 높이(d)의 치수비(d/c)는 1∼4이며, 상기 회전축 및 상기 편평 패들블레이드의 내부에 냉매를 통과시키기 위한 유로를 형성한 것을 특징으로 한다.

상기 교반장치는 상기 교반조의 주위에 재킷형(jacket) 냉각기를 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제2목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 교반장치는, 상부에 처리액공급구를 구비하고, 저부에 처리액배출구를 구비하며, 주위가 원통형태로 이루어진 교반조; 교반조의 내부에 수직설치된 회전축; 상기 회전축에 부착된 편평 패들블레이드를 포함하고, 상기 편평 패들블레이드는 상기 회전축의 저부로부터 측방향으로 연장되는 저부 편평 패들블레이드부, 및 상기 저부 편평 패들블레이드부의 양측단 상부로부터 상방향으로 연장되는 직사각형태로 이루어진 상부 편평 패들블레이드부를 구비하고, 상기 편평 패들블레이드는 일정 두께를 가지며, 편평 패들블레이드의 둘레가장자리부는 편평 패들블레이드의 양면에 형성된 경사면에 의해 끝이 뾰족한 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 편평 패들블레이드의 둘레가장자리부는 상기 경사면에 의하여 V자형태의 단면형태로 이루어지고, 해당 경사면의 각각은 편평 패들블레이드의 평탄면과 이루는 각(θ1)이 100°∼140°의 범위내에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 교반조의 저부형태는 바닥쪽이 좁은 원추형태 또는 원추대형태로 이루 어지며, 상기 저부편평 패들블레이드부의 저변(底邊)형태는 소정 간극을 통하여 상기 교반조의 저면과 평행하게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 교반조의 저부원추면은 수평면과의 이루는 각도(θ2)가 5°∼30°의 경사를 갖는 것이 바람직하다.

상기 저부 편평 패들블레이드부의 날개직경(b)과 상부 편평 패들블레이드부의 폭(e)의 치수비(e/b)는 0.05∼0.2인 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 제3목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 순환세정장치는, 안료페이스트를 교반하기 위한 교반장치에 부설되는 순환세정장치이고, 세정액을 저장하는 세정액탱크; 상기 세정액탱크내의 세정액을 흡입하여 상기 교반조내에 공급하는 제1펌프; 제2펌프의 흡입구는 상기 교반조의 저부에 제공된 배출구에 연결되고, 제2펌프의 토출구는 순환세정용배관에 접속되며, 상기 순환세정용배관은 세정액탱크의 공급구에 접속되는 제2펌프를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 순환세정장치에 있어서, 세정폐액을 제공받는 폐액탱크를 더 구비하고, 상기 제2펌프로부터의 토출액을 폐액탱크로 배출하도록 전환하는 제1방향전환밸브를 상기 순환세정용 배관에 설치하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 상기 제4목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 순환분산시스템은, 상기한 순환세정장치; 교반날개 및 교반조를 갖는 상기한 교반장치; 2차입자로 이루어지는 안료의 응집체를 1차입자로 하여 안료페이스트 속에 분산시키기 위한 분산장치를 구비하고, 상기 제2펌프로부터의 토출액을 상기 분산장치로 공급하도록 전환하는 제2방향전환밸브를 상기 순환세정용 배관에 설치하고, 상기 분산장 치의 배출구와 상기 교반조의 공급구를 순환분산용 배관에 의하여 연결한 것을 특징으로 한다.

순환분산시스템에 있어서, 분산처리를 끝낸 안료페이스트를 제공받는 생산품탱크를 구비하고, 상기 순환분산용 배관의 도중에 상기 제2펌프로부터의 토출액을 상기 생산품탱크로 배출하도록 전환하는 제3방향전환밸브를 설치하는 것이 바람직하다.

순환분산시스템의 분산장치는, 분산되어야 할 안료페이스트를 공급하는 공급구 및 분산된 안료페이스트를 배출하는 배출구를 갖는 공급배출조(vessel), 및 상기 공급배출조 내벽과의 사이에 분산을 실시하기 위한 환형틈을 형성하도록 상기 공급배출조 내에 배치되고, 외주면이 원통형태인 로터를 구비하는 환형의 비즈밀이며, 상기 환형틈으로부터 상기 로터의 내부를 지나 상기 배출구에 이르는 유로가 형성되고, 상기 로터내의 상기 유로의 도중에 분산매체를 안료페이스트로부터 원심분리하기 위한 원심분리장치를 설치하며, 원심분리한 분산매체를 상기 환형틈으로 송출하기 위한 순환용 개구부가 상기 로터에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 원심분리장치는 분산매체를 원심분리시키는 회전체를 구비하고, 상기 회전체는 임펠러로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 원심분리장치는 분산매체를 원심분리시키는 회전체를 구비하고, 상기 회전체는 회전디스크로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 로터의 회전구동축이 중공축으로 이루어지고, 상기 중공축에는 상기 배출구와 연통하는 배출개구부가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 공급배출조의 공급구가 상기 공급배출조의 일단측에 배치되고, 상기 로터의 내측에 배치된 대략 원통상의 스테이터를 상기 공급배출조의 타단측에 더 구비하고, 상기 스테이터와 상기 로터의 사이에 상기 유로의 일부를 구성하는 틈이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 로터의 상기 중공축내에 상기 회전체의 회전구동축이 삽입되고, 상기 로터의 상기 중공축내주벽과 상기 회전체의 회전구동축의 사이에 상기 배출개구부에 이르는 유로를 구성하는 틈이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 로터의 회전구동축과 상기 회전체의 회전구동축이 동심상으로 배치되는 것이 바람직하다.

이하 본 발명에 따른 교반장치의 제1실시형태에 대하여 도1 내지 도3을 참조하여 설명한다. 도1은 교반장치의 내부구조를 나타내는 종단면도이고, 도2는 도1의 편평 패들블레이드부의 내부구조를 일부 생략하여 나타내는 종단면도이다.

교반장치(1)는 교반조(agitating vessel)(2), 교반조(2)의 내부 중심부에 수직설치된 회전축(3), 회전축(3)에 부착된 교반날개로서의 편평 패들블레이드(flat paddle blade)(4)를 구비한다.

상기 교반조(2)는 상부에 처리액공급구(5)를 구비하고, 저부에 처리액배출구(6)를 구비하며, 둘레측면은 원통형태로 이루어지며, 주위에 재킷형 냉각기(coolant jacket)(2a)를 구비한다.

재킷형 냉각기는 공지의 구성을 채용할 수 있으며, 내부에 냉각수 등의 냉매를 순환시킬 수 있도록 이루어진다. 교반조(2)의 저부형태는 바닥쪽이 좁은 원추대(truncated cone)형태로 이루어진다. 또한 교반조(2)는 상부에 세정액공급구(7, 7)가 구비된다.

상기 편평 패들블레이드(4)는 회전축(3)의 저부로부터 측방향으로 연장되는 저부 편평 패들블레이드부(4a), 및 상기 저부편평 패들블레이드부(4a)의 양측단 상부로부터 상방향으로 연장되는 직사각형태의 상부 편평 패들블레이드부(4b)를 구비한다.

상기 저부 편평 패들블레이드부(4a)는 그 저변형태는 교반조(2)의 저부원추면과 평행한 경사변에 의하여 형성되고, 교반조(2)의 저면과의 사이에 소정의 간극을 구비한다.

상기 상부 편평 패들블레이드부(4b)는 회전축(3)에 대하여 좌우 대칭으로 설치된다. 상기 회전축(3)은 교반조 외부에 배치된 구동장치(8)에 의하여 풀리(9), 풀리벨트(10), 풀리(11)를 통해 회전구동하고, 회전축(3)이 회전구동함으로써 편평 패들블레이드(4)가 교반조(2)의 원통형태의 내주벽면 부근을 원주방향으로 회전하면서 통과한다.

상기 회전축(3) 및 편평 패들블레이드(4)에는 회전축(3)을 지나서 편평 패들블레이드(4)의 내부로 냉매를 통과시키기 위한 유로(12)가 형성되어 있다. 상기 편평 패들블레이드(4)에 형성되는 유로(12)는 저부편평 패들블레이드부(4a) 및 상부 편평 패들블레이드부(4b)에 형성하는 것이 바람직하다. 냉매로서의 냉각수는 미도시된 쿨러(cooler)에 의하여 －10°∼10°로 냉각된 물을 사용할 수 있다.

도면의 실시예에서는 회전축(3)의 내부가 2중 관구조로 되어 있으며, 냉매는 도2에 흐름을 화살표로 나타내는 바와 같이, 내측의 관(3a)에 의하여 형성되는 유로(12)를 지나서 편평 패들블레이드(4)의 내부에 형성된 유로(12)를 흐른 후, 상기 2중관의 외측의 관(3b)에 의하여 형성되는 유로(12)를 지나서 배출된다. 상기 회전축(3)의 상단에는 2중관에 대응한 복식 로터리조인트(duplex rotary joint)(13)가 부착되며, 회전축(3)의 회전중에도 회전축의 상단으로부터 냉매를 공급하여 배출할 수 있다.

상기 저부편평 패들블레이드부(4a)는 도3에 나타내는 바와 같이, 교반조(2)의 내경(a)과 날개직경(b)의 치수비(b/a)가 0.6∼0.9, 바람직하게는 0.6∼0.8의 범위내로 되도록 구성된다. 상기 치수비(b/a)가 0.6 미만일 경우, 상기 교반조(2)의 내경에 비하여 날개직경이 지나치게 작아지기 때문에 조벽면에 체류하는 안료페이스트가 많아지고, 한편 치수비(b/a)가 0.9 초과할 경우, 상기 교반조(2)의 내경에 비하여 날개직경이 지나치게 커지기 때문에 안료페이스트의 단락(short-path)이 쉽게 발생한다.

또한 편평 패들블레이드(4)는 저부 편평 패들블레이드부(4a)의 높이(c)와 상부 편평 패들블레이드부(4b)의 높이(d)의 치수비(d/c)가 1∼4, 바람직하게는 1∼3의 범위내에 설계된다. 이 높이의 치수비(d/c)가 1 미만, 즉 상부 편평 패들블레이드부(4b)의 높이(d)가 저부 편평 패들블레이드부(4a)의 높이(c)에 비하여 지나치게 작을 경우, 교반시의 소요동력이 커지기 때문에 제품의 비용이 증가하거나 기계 에 부담이 걸리기 때문에 노후를 빠르게 하고, 또한 안료페이스트의 단락이 발생하기 쉬운 문제점이 있다. 한편 치수비(d/c)가 4를 초과할 경우, 즉 상부 편평 패들블레이드부(4b)의 높이(d)가 저부 편평 패들블레이드부(4a)의 높이(c)에 비하여 지나치게 클 경우, 조내에서 안료페이스트를 균일하게 혼합할 수 없다는 결점이 있다.

또한 편평 패들블레이드(4)는 그 편평 패들블레이드(4)의 전체높이(h(d＋c))와, 교반조(2)의 내경(a)의 치수비(h/a)가 0.8∼1.5, 바람직하게는 1.0∼1.3의 범위내로 되도록 설계된다. 이 높이의 치수비(h/a)가 0. 8 미만, 즉 편평 패들블레이드(4)의 전체높이(h)가 교반조(2)의 내경(a)에 비하여 지나치게 작을 경우, 안료페이스트의 단락이 쉽게 발생하는 문제점이 있으며, 한편 치수비(h/a)가 1.5 초과할 경우, 즉 편평 패들블레이드(4)의 전체높이(h)가 교반조(2)의 내경(a)에 비하여 지나치게 클 경우, 조내에서 안료페이스트를 균일하게 혼합할 수 없는 문제점이 있다.

직사각형태의 상부 편평 패들블레이드부(4b)는 높이방향으로 긴 직사각형태의 날개이며, 그 폭(e)은 저부 편평 패들블레이드부(4a)의 날개직경과 길이(b)의 치수비(e/b)가 0.05∼0.2, 바람직하게는 0.06∼0.15의 범위내로 되도록 설계하는 것이 바람직하다. 치수비(e/b)가 0.05 미만일 경우, 조내면 근처에 있는 안료페이스트를 긁어내는 효과가 적어지고, 한편 0.2를 초과할 경우 안료페이스트의 단락이 쉽게 발생하는 문제점이 있다.

또한 저부 편평 패들블레이드부(4a)의 높이(c)와 날개직경(b)의 치수비(c/b) 는 0.4∼1.0이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5∼0.7이다. 치수비(c/b)가 0.4 미만일 경우, 교반효과가 저하하고, 한편 치수비(c/b)가 1.0을 초과할 경우, 장치에 걸리는 부담이 커져서 노후화의 진행이 빠르게 발생하는 문제점이 있다.

상기 편평 패들블레이드(4)는 1장으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한 편평 패들블레이드(4)를 구성하는 재료는 제한되지 않고, 종래부터 교반날개에 사용되고 있는 재료를 사용할 수 있는데, 특히 내구성, 강도의 면에서 스테인레스가 바람직하고, 세정성의 면에서는 표면을 경면마무리(mirror finish) 하거나, 표면에 테플론코팅(Teflon coating) 또는 글래스라이닝(glass lining)을 실시하는 것이 바람직하다. 또한 교반조(2)의 용량이 500리터인 경우, 편평 패들블레이드(4)의 두께는 10∼30㎜이다. 교반조(2)의 용량은 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로는 약 2리터∼약 10000리터의 범위내이다.

본 발명의 제2실시형태에 따르면, 편평 패들블레이드(4)는 도4 및 도5의 단면형태로 나타낸 바와 같이, 그 전체둘레 가장자리부가 편평 패들블레이드의 양면에 형성된 경사면(4c, 4c)에 의하여 끝이 가는 형태로 형성되고, V자상 단면형태로 이루어진다. 상기 경사면(4c, 4c)은 도4 및 도5에 나타내는 예에서는 평탄면으로 이루어지지만, 도6의 단면도에 나타내는 바와 같이 만곡면으로 이루어질 수도 있다. 또한 경사면(4c, 4c)에 의한 끝이 가는 형태의 선단은 도4 및 도5에 나타내는 예에서는 뾰족한 형태로 형성되어 있는데, 예를 들면 도6에 나타내는 바와 같이 라운드진(round) U자형 단면형태로 형성될 수도 있다. 또한 도4 내지 도6에 있어서 상부 편평 패들블레이드부(4b)의 단면형태만을 나타냈는데, 저부 편평 패들블레이드부(4a)에 있어서도 동일하게 이루어진다.

상기 제1실시형태 및 제2실시형태의 교반장치는 주로 분산장치와 연결된 순환분산시스템에 통합되어 사용된다.

이하 이러한 순환분산시스템의 적합한 실시형태에 대하여 도9 내지 도11을 참조하여 설명한다. 또한 도9 내지 도11에서, 본 실시형태에 있어서는, 교반장치(1), 교반장치(1)에 순환세정용 배관으로 연결된 순환세정장치(80) 및 교반장치(1)와 순환분산용 배관(16)으로 연결된 분산장치(15)를 구비하고 있는 순환분산시스템(100)을 예로 하여 설명한다.

상기 순환세정장치(80)는 용제나 물 등의 세정액을 저장하는 세정액탱크(20); 상기 세정액탱크(20)내의 세정액을 흡입하여 교반조(2)의 세정액공급구(21a, 21a)로 공급하는 제1펌프(24); 제2펌프의 흡입구가 교반조(2)의 저부에 설치된 처리액배출구(6)에 연결되고, 제2펌프의 토출구가 순환세정용 배관(22)에 연결되고, 상기 순환세정용 배관(20)은 세정액탱크(20)의 세정액공급구(20a)에 연결된 제2펌프(14)를 포함한다.

상기 교반조(2)의 세정액공급구(21a, 21a)에는 세정노즐(21)이 구비되고, 제1펌프(24)로부터 압송(壓送)된 세정액은 세정노즐(21)을 통하여 교반조(2) 및 교반날개로서의 편평 패들블레이드(4)에 샤워(shower)형태로 고압 분사되도록 이루어진다.

상기 교반조(2)에 수집된 세정액은 제2펌프(14)에 의하여 교반조(2)의 처리액배출구(6)로부터 인출되고, 순환세정용 배관(22)을 지나 다시 세정액탱크(20)로 복귀된다.

상기 순환세정장치(80)는 세정폐액을 제공받는 폐액탱크(25)를 더 구비하고, 상기 제2펌프(14)로부터의 토출액을 폐액탱크(25)로 배출하도록 전환하는 제1방향전환밸브(23)가 순환세정용 배관(22)에 설치된다.

또한, 상기 순환세정용 배관(22)에는 제2방향전환밸브(17)가 설치되며, 제2방향전환밸브(17)는 제2펌프(14)로부터의 토출액을 분산장치(15)로 공급하도록 전환할 수 있다. 상기 분산장치(15)의 배출구는 교반조(2)의 처리액공급구(5)에 순환분산용 배관(16)에 의하여 연결된다.

상기 순환분산용 배관(16)에는 제3방향전환밸브(18)가 설치되고, 제3방향전환밸브(18)는 상기 제2펌프(14)로부터의 토출액을 생산품탱크(19)로 배출하도록 전환할 수 있으며, 생산품탱크(19)는 분산처리를 끝낸 안료페이스트를 제공받는다.

상기 분산장치(15)는 특별히 제한되지 않고, 종래부터 공지의 안료분산장치를 사용할 수 있는데, 특히 처리유량을 크게 취급할 수 있는 비즈밀을 사용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 도시예와 같은, 작은직경의 분산매체를 사용할 수 있는 원심분리장치내장의 환형 비즈밀이 바람직하다.

상기 분산장치(15)는 도10에 단면도로 나타내는 바와 같이, 공급구(32)가 형성된 공급배출조(vessel)(33)내에 외주면이 원통형태인 로터(34)가 설치된다. 상기 공급배출조(33)의 내벽과 로터(34)의 외주벽의 사이에는 안료의 분산을 실시하기 위한 환형 틈(annular gap)(X)이 형성된다.

상기 로터(34)의 회전구동축(34a)은 중공축으로 되어 있으며, 해당 중공축에 배출개구부(35)가 형성된다. 상기 회전구동축(34a)의 중공부(34x)로부터 로터(34) 의 내부를 지나 로터(34)의 바닥쪽으로 개구되는 유로(36)가 형성된다.

분산매체(미도시)는 미리 공급배출조(33)내에 수용되어 있으며, 그 입자직경은 종래부터 사용되고 있는 3㎜보다 큰 것을 사용할 수 있고 이 외에 0.05∼0.3㎜의 미소직경의 입자직경도 사용할 수 있다.

상기 로터(34) 내부에는 유로(36)를 흘러 오는 분산매체를 안료페이스트로부터 원심분리하기 위한 원심분리장치(37)가 배치된다. 도면에 나타낸 예에서의 원심분리장치(37)는 유로(36)를 가로지르도록 배치된 임펠러(38)를 채용한다. 원심분리된 분산매체를 환형 틈(X)으로 내보내기 위해 임펠러(38)의 주위공간과 환형틈(X)을 연통하는 순환용 개구부(39)가 로터(34)에 형성된다.

상기 임펠러(38)는 평날개(flat blade), 화살날개(arrow blade), 비틀림날개(twisted blade) 등의 여러 가지 날개를 채용할 수 있으며, 날개의 중심부에서 빨아올려 둘레방향으로 밀어내는 작용, 즉 원심펌프로서의 작용을 갖는다. 상기 임펠러(38)의 회전구동축(38a)은 로터(34)의 중공부(34x)내에 삽입되며, 로터(34)의 회전구동축(34a)으로부터 돌출된다. 또한 도면 중 도면부호“40”, “41”, “42”는 실링부재(sealing member)이다.

상기 임펠러(38)는 도11에 나타낸 바와 같이, 중앙개구의 도너츠형 플레이트(50)를 임펠러(38)의 상단면에 구비한다. 상기 도너츠형 플레이트(50)와 로터(34)의 임펠러 수용공간 상단벽부의 간극에는 도10에 나타내는 바와 같이 환형의 메커니컬실(mechanical seal)(51)이 설치되고, 상기 간극을 통해 분산매체가 배출되지 않도록 한다.

각각의 회전구동축(34a, 38a)은 도시예에서 전동기구(45)를 통하여 공통의 구동원(M)에 연결되는데, 회전구동축(34a, 38a)의 구동원은 각각의 구동원에 연결될 수 도 있다. 상기 전동기구(45)는 도시의 예에서는 풀리(45a 내지 45d)와, 풀리(45a 내지 45d)에 감진 풀리벨트(45e, 45f)의 조합에 의한 전동기구로서, 톱니바퀴전동기구 등 그 밖의 공지의 전동기구를 채용할 수 있다.

상기 유로(36)는 로터(34)의 저부로부터 임펠러(38)의 중심부, 즉 임펠러(38)가 흡입작용하는 부분에 연통해 있다. 상기 환형틈(X), 유로(36) 및 순환용 개구부(39)에 의하여 환형틈(X)으로부터 임펠러(38)의 중심부에 연통하고, 또한 임펠러(38)의 외주부를 거쳐서 다시 환형틈(X)에 이르는 순환경로가 구성된다.

상기 공급배출조(33)의 내측 바닥부 대략 중앙에는 스테이터(stator)(60)를 고정할 수 있으며, 스테이터(60)와 로터(34)의 사이에 형성된 틈에 의하여 유로가 형성된다. 상기 스테이터(60)는 임펠러(38)의 회전에 의한 흡입작용이 가장 강한 중심부에 유로를 형성하는 형태로 이루어지고, 그에 따라서 상기 순환경로에서 분산매체 및 안료페이스트의 순환을 더욱 향상시킨다. 상기 스테이터(60)는 로터(34)의 내측과 스테이터(60)의 외벽의 사이의 틈에 의하여 속도차를 제공하고, 로터(34)의 외주와 똑같이 분산을 실시하는 역할도 실행한다. 상기 스테이터(60)는 도면에 나타낸 예에서 상부가 원추대(truncated cone)인 원기둥체로 형성되는데, 원추형 등의 여러 가지 형태를 채용할 수 있다.

상기 공급배출조(33) 및 스테이터(60)의 외주부에는 재킷(jacket)(61, 62)이 형성되고, 각각의 재킷(61, 62)내에 미도시된 급수구로부터 냉각수가 도입되며, 미 도시 된 배수구로부터 배수되어 공급배출조(33)내의 온도상승을 방지하도록 이루어진다.

상기 분산장치(15)의 기하학적 치수비는 공급배출조(33)의 내경을 1로 할 경우,

공급배출조(33) 내 중공부의 높이(H1)는 1.0∼2.0

스테이터(60)의 외경(L1)은 0.5∼0.7

로터(34)의 외경(L2)은 0.95∼0.98

환형틈(X)의 폭(X1)은 0.02∼0.05

로터(34)와 스테이터(60)의 틈(X2)은 0.02∼0.05

임펠러(38)에 연통하는 부위의 유로(36)의 직경(L3)은 0.1∼0.3

임펠러(38)의 직경(L4)은 0.6∼0.8

임펠러(38)의 폭(H2)은 0.2∼0.3

로터(34)의 회전구동축(34a)의 내경(L5)은 0.3∼0.4

순환용 개구부(39)의 높이(H3)는 0.25∼0.35

순환용 개구부(39)의 폭(L6)은 0.05∼0.1

의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또한 임펠러(38)의 회전수는 로터(34)의 회전수의 1.5∼2.0배의 범위가 가장 적합하다.

상기 임펠러(38)는 상기 실시형태에서 1단으로 나타냈지만, 2단 이상 설치할 수 있고, 상기 임펠러(38)의 주위에 고정가이드날개(static guide blade)를 설치하 여 터빈날개로 구성할 수도 있다. 또한 원심분리장치(37)로서 임펠러(38) 대신하여 회전디스크(미도시)를 채용할 수도 있다. 회전디스크의 경우는 임펠러에 비하여 흡인펌프로서의 작용은 작은데, 분산매체에 원심력을 작용시키는 기능을 갖는다. 또한 디스크형태로 한정되지 않고, 구체, 타원구체, 원추형상체 등 회전함에 따라 분산매체를 원심분리할 수 있는 여러 가지 형태로 이루어지는 회전체를 채용할 수도 있다.

또한 원심분리장치로서 로터(34)내에 임펠러를 고정 또는 일체적으로 형성하고, 임펠러의 회전구동축을 생략할 수도 있다. 이 경우는 임펠러의 회전수(회전속도)와 로터의 회전수가 동일하여 원심분리작용이 감소할 수 있지만, 부품수는 감소될 수 있다.

또한 로터(34)는 외주면에 복수개의 핀 등의 돌기를 형성하여 교반효과를 높일 수 있다.

또한 임펠러(38)의 회전구동축(38a)은 하방향으로 연장시켜 공급배출조(33)의 바닥으로부터 돌출시킬 수 있다.

상기 구성을 갖는 순환분산시스템에서는, 제2펌프(14)로부터의 토출액을 분산장치측으로 공급하도록 제2방향전환밸브(17)를 전환하고, 교반장치(1)에 의해 혼합교반된 안료페이스트를 처리액배출구(6)를 통하여 교반조(2)로부터 인출시키며, 제2펌프(14)의 구동에 의해 순환분산용 배관(16)을 통하여 분산장치(15)에 공급하고, 분산장치(15)로부터 분산된 안료페이스트를 처리액공급구(5)를 통하여 교반조(2)내에 공급하며, 이 사이클을 반복함으로써 순환분산을 실시한다.

상기 제2펌프(16)가 안료페이스트를 분산장치(15)로 압송하는 전송량은 원심분리장치를 구성하는 임펠러(38)의 원심분리능력을 대폭으로 상회하지 않는 범위에서 적절하게 제어된다.

상기 공급배출조(33)로 압송된 안료페이스트는 분산매체와 함께 로터(34)에 의해 교반되면서 공급배출조(33) 내벽과 로터(34) 외벽의 환형틈(X)의 하방향으로 보내지고, 로터(34) 저부와 공급배출조(33) 저부의 틈을 지나 로터(34) 내벽과 스테이터(60) 외벽의 틈으로 상승된다. 그리고 로터(34) 내부에 배치된 임펠러(38)의 원심펌프작용에 의해 로터(34)의 중심부로부터 임펠러(38)로 흡입된다.

상기 임펠러(38)에 흡입된 안료페이스트와 분산매체의 혼합물은 임펠러(38) 및 그 외측의 로터(34)의 회전에 의한 원심력의 작용을 받고, 비중차에 의해 분산매체와 안료페이스트로 분리된다. 비중이 큰 분산매체는 외주부로 토출되고, 로터(34)에 복수개 형성된 순환용 개구부(39)로부터 공급배출조(33) 내벽과 로터(34) 외벽의 환형틈(X)으로 되돌아간다. 그리고 다시 안료페이스트와 혼합되고, 공급배출조(33) 내벽과 로터(34) 외벽의 사이의 환형틈(X)으로 하강한다.

이와 같이 분산매체는 환형틈(X)으로부터 로터 내부의 유로(36)로 안료페이스트의 유동에 의해 이동하고, 임펠러(38)에 의해 순환용 개구부(39)를 통하여 복귀되는 순환을 반복한다. 이 사이 안료페이스트 속에 배합된 안료의 응집입자체(2차입자)는 공급배출조(33) 내벽과 로터(34) 외벽의 사이의 환형틈(X)에서 분산매체와의 충돌에 의해 발생하는 강력한 전단작용(shearing action)에 의해 1차입자로 분산된다.

상기 임펠러(38)에 의해 분산매체와 분리된 안료페이스트는 로터(34)의 회전구동축(34a)의 중공부(34x)와 임펠러(38)의 회전구동축(38a)의 사이의 틈으로 상승하고, 로터(34)의 회전구동축(34a)에 형성된 배출개구부(35)를 지나 배출구(33a)로부터 배출된다. 배출된 안료페이스트는 순환분산용 배관(16)을 지나 교반조(2)로 복귀된다. 이 반복순환에 의해 순환분산이 실시된다.

상기와 같이 순환분산을 종료한 후, 안료페이스트를 제3방향전환밸브(18)를 통하여 생산품탱크(19)로 배출한 다음, 교반조(2)내 또는 분산장치(15)내에 잔존해 있는 안료페이스트를 세정하여 제거한다.

구체적으로는, 안료페이스트를 생산품탱크(19)에 배출한 후, 제1펌프(24)를 구동하여 세정액탱크(20)로부터 교반조(2)로 세정액을 공급한다. 이 때 세정노즐(21)로부터 세정액을 샤워형태로 고압분무함으로써 초기세정이 이루어진다.

상기 교반조(2)에 세정액이 소정량 수집될 경우, 제1펌프(24)는 정지하고, 제2펌프(14)를 구동하여 교반조(2), 분산장치(15), 순환분산용 배관(16)에 세정액을 순환시키고, 순환분산계통의 순환세정을 실시한다. 이 때 교반조(2)에 세정액을 수집하고, 교반날개를 구성하는 편평 패들블레이드(4)를 정역회전시킴으로써 편평 패들블레이드(4)와 교반조(2) 내벽을 세정할 수 있다. 세정액이 상기 순환분산계통을 순환하고 있는 동안에 분산장치도 구동시됨으로써 분산장치도 효율적으로 세정될 수 있다.

순환세정에 의해 세정액이 오염되어 세정액이 소정의 세정능력을 갖지 않게 될 경우, 제2방향전환밸브(17) 및 제1방향전환밸브(23)를 전환하여 일단 세정액을 폐액탱크(25)에 배출하고, 세정액탱크(20)내에 새로운 세정액을 추가하여 다시 상기 순환분산계통의 순환세정을 실시할 수 있다.

상기 순환분산계통의 세정을 끝낸 후, 제2펌프(14)로부터의 토출이 세정액탱크(20)로 보내지도록 제2방향전환밸브(17)를 전환하고, 세정액을 교반조(2), 순환세정용 배관(22), 세정액탱크(20)로 이루어지는 순환세정계통을 순환함으로써 상기 순환세정계통의 순환세정을 실시한다. 또한 이 경우도 상기 순환세정계통의 순환세정 전에 세정액을 새로운 세정액으로 교환해 둘 수도 있다. 순환세정계통의 세정 종료 후 제1방향전환밸브(23)를 전환하여 세정폐액을 폐액탱크(25)로 배출한다.

상기 설명에서는 순환분산계통을 순환세정한 후, 순환세정계통의 순환세정을 실시하는 예를 설명했는데, 순환세정계통의 세정을 먼저 실시해도 좋다.

상기의 순환세정공정은 연속제어(sequence control)에 의해 자동적으로 실시할 수 있다. 즉 제 1 내지 제3방향전환밸브(23, 17, 18)를 전자밸브로 하고, 소정의 연속제어프로그램에 따라 상기 세정공정이 자동적으로 실행되도록 제 1 내지 제3방향전환밸브(34, 17, 18)의 개폐, 제1펌프(24) 및 제2펌프(14)의 구동ㆍ정지를 컨트롤러(controller)에 의하여 제어한다.

이 때 세정액탱크(20) 및 교반조(2)내의 액면을 액면센서(비도시)에 의하여 검출하고, 그 검출신호도 제어계통에 통합하여 제1펌프(24) 및 제2펌프(14)의 구동ㆍ정지를 제어하면서 세정액을 순환세정라인으로 순환시켜도 좋다. 이 경우 세정액의 순환은 연속적이 아니고, 간헐적으로 이루어질 수 있다.

또한 안료페이스트는 점도 0.01Paㆍsec∼100Paㆍsec, 특히 0.1Paㆍsec∼10Pa ㆍsec의 범위내, TI값 1∼10, 특히 1∼5의 범위내의 것을 처리하는 것이 바람직하다. 해당 TI값은 틱소트로피인덱스(thixotropic index)의 약어이며, JISK5101-6-2에 기재한 회전점도법으로 측정(온도 20℃, 로터회전수 6 및 60rpm)한 수치를 mPaㆍs로 환산하고, 6rpm에 있어서의 외견점도 mPaㆍs/60rpm에 있어서의 외견점도 mPaㆍs로 산출한 값이다.

또한 안료페이스트의 점도가 높은 경우나 TI값이 높은 경우는 안료페이스트의 부착력이 강하기 때문에 교반조(2)의 내벽면, 교반날개(8)의 표면 및 배관류의 내면은 경면마무리, 테플론코팅, 또는 글래스라이닝 등에 의하여 평활하게 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

상기 제1실시형태의 구성을 갖는 교반장치에 따르면, TI값이 높은 안료페이스트나 점도가 높은 안료페이스트 등에서 재킷형 냉각기만으로는 전열속도(냉각속도)가 충분하지 않은 경우라도 전열면적이 크고, 처리액과의 접촉빈도가 높은 편평 패들블레이드에 의하여 냉각할 수 있기 때문에 냉각효율이 개선되며, 교반조(2)내에서의 체류시간에 비하여 단시간으로 혼합할 수 있다. 그 때문에 상기 제1실시형태의 교반장치를 상기 순환분산시스템에 채용한 경우에는 분산성능을 향상시킬 수 있다.

또한 상기 제2실시형태에서 나타낸 바와 같이, 편평 패들블레이드(4)의 둘레가장자리부가 편평 패들블레이드의 양면에 형성된 경사면(4c, 4c)에 의하여 끝이 가는 형태로 형성되어 있을 경우, 도7에 세정액의 흐름(파선화살표)에서와 같이 단면도로 나타내는 바와 같이, 편평 패들블레이드(4)가 정회전 및 역회전할 때(도7에서는 일방향만 도시)에 각각의 경사면에 부착해 있는 안료페이스트가 세정액의 흐름에 밀려서 효율적으로 제거된다.

또한 이러한 효율의 관점에서 편평 패들블레이드(4)의 둘레가장자리부가 경사면(4c, 4c)에 의하여 V자상 단면형태로 되어 있는 경우, 경사면(4c) 각각은 편평 패들블레이드(4)의 평탄면(정면 또는 이면)과의 이루는 각(θ1)(도4 참조)이 100°∼140°의 범위내에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경사각도(θ1)가 100° 미만일 경우, 평탄면에 안료페이스트가 부착하기 쉬워지기 때문이며, 경사각도(θ1)가 140°초과 할 경우, 편평 패들블레이드(4)의 강도가 저하하는 동시에, 불소수지코팅이나 글래스라이닝을 실시한 경우에 라이닝에 수축응력이 잔류하여 박리하기 쉬워지기 때문이다.

또한 교반조(2)는 상기한 바와 같이, 저부형태는 바닥쪽이 좁은 원추대형태로 이루어지기 때문에 세정액이 분산라인을 순환할 때에 저부의 경사면을 따르는 층류를 형성하고, 그 결과 교반조(2)의 저부에 부착한 안료페이스트가 효율적으로 제거된다.

이러한 효율의 관점에서 교반조(2)의 저부원추면은 수평면과의 이루는 각도(θ2)(도 1 참조)가 5°∼30°의 경사를 갖는 것이 바람직하다. 경사각도(θ2)가 5° 미만일 경우, 탱크의 본체부와 저부의 접합부 주변에 안료페이스트가 쉽게 체류하게 되어 순환세정시에 안료페이스트가 처리액배출구(6)로 흐르기 어려워지기 때문이며, 경사각도(θ1)가 30°보다 클 경우 안료페이스트의 단락이 쉽게 발생하기 때문이다.

본 발명은 전열면적이 크고, 처리액과의 접촉빈도가 높은 편평 패들블레이드에 의하여 냉각할 수 있어 향상된 냉각효율을 갖는 교반장치를 제공할 수 있고, 분산성능이 향상된 순환분산시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 저부에 부착된 안료페이스트를 보다 효율적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims (20)

1. 상부에 처리액공급구를 구비하고, 저부에 처리액배출구를 구비하며, 주위가 원통형태로 이루어지는 교반조,

   상기 교반조의 내부에 수직설치된 회전축, 및

   상기 회전축에 부착되고, 상기 회전축의 저부로부터 측방향으로 연장되는 저부편평 패들블레이드부, 상기 저부편평 패들블레이드부의 양측단 상부로부터 상방향으로 연장되는 직사각형태로 이루어지는 상부편평 패들블레이드부를 구비하는 편평 패들블레이드를 포함하며,

   상기 교반조의 내경(a)과 상기 저부편평 패들블레이드부의 날개직경(b)의 치수비(b/a)는 0.6∼0.9이고, 상기 저부편평 패들블레이드부의 높이(c)와 상기 상부편평 패들블레이드부의 높이(d)의 치수비(d/c)가 1∼4이며, 상기 회전축 및 상기 편평 패들블레이드의 내부에 냉매를 통과시키기 위한 유로를 형성하며,

   상기 편평 패들블레이드는 일정 두께를 가지며, 편평 패들블레이드의 둘레가장자리부는 편평 패들블레이드의 양면에 형성된 경사면에 의해 끝이 뾰족한 형태로 이루어지는

   교반장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 교반조의 주위에 재킷형 냉각기를 더 포함하는

   교반장치.
3. 삭제
4. 상부에 처리액공급구를 구비하고, 저부에 처리액배출구를 구비하며, 주위가 원통형태로 이루어지는 교반조;

   상기 교반조의 내부에 수직설치된 회전축; 및

   상기 회전축에 부착되고, 상기 회전축의 저부로부터 측방향으로 연장되는 저부편평 패들블레이드부, 및 상기 저부편평 패들블레이드부의 양측단 상부로부터 상방향으로 연장되는 직사각형태로 이루어지는 상부편평 패들블레이드부를 구비하는 편평 패들블레이드를 포함하고,

   상기 편평 패들블레이드는 일정 두께를 가지며, 편평 패들블레이드의 둘레가장자리부는 편평 패들블레이드의 양면에 형성된 경사면에 의해 끝이 뾰족한 형태로 이루어지는

   교반장치.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,

   상기 편평 패들블레이드의 둘레가장자리부가 상기 경사면에 의하여 V자형의 단면형태로 이루어지고, 상기 경사면 각각은 편평 패들블레이드의 평탄면과 이루는 각(θ1)이 100°∼140°의 범위로 형성되는

   교반장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 교반조의 저부형태는 바닥쪽이 좁은 원추형태 또는 원추대형태로 이루어지며, 상기 저부편평 패들블레이드부의 저변형태는 소정 간극을 통하여 상기 교반조의 저면과 평행하게 형성되는

   교반장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 교반조의 저부 원추면은 수평면과 이루는 각도(θ2)가 5°∼30°의 경사를 갖는

   교반장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 저부편평 패들블레이드부의 날개직경(b)과 상부편평 패들블레이드부의 폭(e)의 치수비(e/b)는 0.05∼0.2로 이루어지는

   교반장치.
9. 제1항, 제2항, 제4항 또는 제8항 중 어느 한 항에 따른 교반장치에 설치되는 순환세정장치로서,

   세정액을 저장하는 세정액탱크;

   상기 세정액탱크내의 세정액을 흡입하여 교반조내에 공급하는 제1펌프; 및

   제2펌프의 흡입구는 상기 교반조의 저부에 제공된 배출구에 연결되고, 제2펌프의 토출구는 순환세정용배관에 연결되며, 상기 순환세정용배관은 세정액탱크의 공급구에 연결되는 제2펌프를 포함하는

   순환세정장치.
10. 삭제
11. 제9항에 있어서,

    세정폐액을 제공받는 폐액탱크를 더 포함하고,

    상기 제2펌프로부터의 토출액을 폐액탱크로 배출하도록 전환하는 제1방향전환밸브를 상기 순환세정용 배관에 설치하는

    순환세정장치.
12. 제9항에 따른 순환세정장치;

    교반날개 및 교반조를 갖는 상기 교반장치;

    2차입자로 이루어지는 안료의 응집체를 1차입자로 하여 안료페이스트 속에 분산시키기 위한 분산장치를 구비하고, 상기 제2펌프로부터의 토출액을 상기 분산장치로 공급하도록 전환하는 제2방향전환밸브를 상기 순환세정용 배관에 설치하며, 상기 분산장치의 배출구와 상기 교반조의 공급구를 순환분산용 배관에 의하여 연결하는

    순환분산시스템.
13. 제12항에 있어서,

    분산처리를 끝낸 안료페이스트를 제공받는 생산품탱크를 구비하고, 상기 순환분산용 배관에 상기 제2펌프로부터의 토출액을 상기 생산품탱크에 배출하도록 전환하는 제3방향전환밸브가 설치되는

    순환분산시스템.
14. 제12항에 있어서,

    상기 분산장치는 분산되어야 할 안료페이스트를 공급하는 공급구 및 분산된 안료페이스트를 배출하는 배출구를 갖는 공급배출조, 및 상기 공급배출조 내벽과의 사이에 분산을 실시하기 위한 환형틈을 형성하도록 상기 공급배출조내에 배치되며, 외주면이 원통형태로 이루어지는 로터를 구비하는 환형의 비즈밀로 이루어지고,

    상기 환형틈으로부터 상기 로터의 내부를 지나 상기 배출구에 이르는 유로가 형성되고,

    상기 로터내의 상기 유로의 도중에 분산매체를 안료페이스트로부터 원심분리하기 위한 원심분리장치가 설치되며,

    원심분리된 분산매체를 상기 환형틈에 내보내기 위한 순환용 개구부가 상기 로터에 형성되는

    순환분산시스템.
15. 제14항에 있어서,

    상기 원심분리장치는 분산매체의 원심분리를 실행하는 회전체를 구비하고, 상기 회전체는 임펠러로 이루어지며,

    상기 로터의 회전구동축은 중공축으로 이루어지고, 상기 중공축에는 상기 배출구에 연통하는 배출개구부가 형성되는

    순환분산시스템.
16. 제14항에 있어서,

    상기 원심분리장치는 분산매체의 원심분리를 실행하는 회전체를 구비하고, 상기 회전체가 회전디스크로 이루어지며,

    상기 로터의 회전구동축은 중공축으로 이루어지고, 상기 중공축에는 상기 배출구에 연통하는 배출개구부가 형성되는

    순환분산시스템.
17. 삭제
18. 제14항에 있어서,

    상기 공급배출조의 공급구는 상기 공급배출조의 일단측에 배치되고,

    상기 로터의 내측에 배치된 원통형태의 스테이터가 상기 베츨의 타단측에 더 구비되고,

    상기 스테이터와 상기 로터의 사이에 상기 유로의 일부를 구성하는 틈이 형성되는

    순환분산시스템.
19. 제15항 또는 제16항에 있어서,

    상기 로터의 상기 중공축내에 상기 회전체의 회전구동축이 삽입되고, 상기 로터의 상기 중공축내주벽과 상기 회전체의 회전구동축의 사이에 상기 배출개구부에 이르는 유로를 구성하는 틈이 형성되는

    순환분산시스템.
20. 제19항에 있어서,

    상기 로터의 회전구동축과 상기 회전체의 회전구동축이 동심상으로 배치되는

    순환분산시스템.

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