KR20090018607A - 미디어식 분산기 - Google Patents

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KR20090018607A
KR20090018607A KR1020087027236A KR20087027236A KR20090018607A KR 20090018607 A KR20090018607 A KR 20090018607A KR 1020087027236 A KR1020087027236 A KR 1020087027236A KR 20087027236 A KR20087027236 A KR 20087027236A KR 20090018607 A KR20090018607 A KR 20090018607A
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타케시 타시마
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

미립자화된 미디어이어도, 간단한 구조로 슬러리의 처리 효율을 저하시키지 않고, 미디어를 슬러리로부터 확실하게 분리할 수 있음과 아울러 미디어의 유출을 방지할 수 있고, 안정된 분쇄 특성 및 분산 특성을 유지할 수 있는 미디어식 분산기를 제공한다. 본 발명의 미디어식 분산기(10)는 용기(11)내에서 로터(12)가 회전하고, 로터(12)의 회전에 의해 용기(11)내에 공급되는 입자상 물질을 함유하는 슬러리와, 미리 충전되어 있는 입자상의 미디어(M)를 교반, 혼합해서 입자상 물질을 분쇄, 분산시키는 미디어식 분산기로서, 용기(11)는 그 상면의 중심부에서 개구되도록 설치된 제 1 유통부(13)를 갖고, 또한 로터(12)는 그 중심부 및 용기(11)의 상면의 중심부를 관통하도록 설치된 제 2 유통부(15)를 갖고, 슬러리는 제 1 유통부(13)와 제 2 유통부(15)의 간극으로부터 유입하고, 제 2 유통부(15)로부터 배출된다.
Figure P1020087027236
미디어식 분산기

Description

미디어식 분산기{MEDIA DISPERSER}
본 발명은 각종 안료나 각종 세라믹 분말 등의 입자상 물질을 분쇄해서 균일하게 분산시키는 미디어식 분산기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용기내에서 입자상 물질을 분쇄, 분산시키는 매체로서 이용되는 미디어의 용기 외부로의 유출을 억제할 수 있는 원심 분리형 미디어식 분산기에 관한 것이다.
미디어식 분산기는 입자상 미디어와 용매 중에 입자상 물질을 함유하는 슬러리를 혼합, 교반해서 미디어를 통해 입자상 물질을 분쇄해서 미립자화하고, 그 입자상 물질을 용매 중에 균일하게 분산시키는 기능을 갖고 있다. 예를 들면, 세라믹 전자부품의 제조공정에는 세라믹 분말을 용매 중에 분산시킨 세라믹 슬러리를 비즈밀(beads mill)에 의해 혼합, 분산시키는 공정이 있다. 이 공정에서는 세라믹 분말을 분쇄해서 미립자화하고, 바인더 등의 유기성분을 세라믹 분말에 균일하게 부착시킴과 아울러 세라믹 분말을 슬러리 중에 균일하게 분산시키고 있다. 이 때, 비즈(beads)를 밀 외부로 유출시키지 않기 위해서는 비즈를 슬러리로부터 분리하지 않으면 안된다. 그래서, 종래부터 원심 분리형의 비즈밀이 이용되고 있다.
이러한 종류의 원심 분리형의 비즈밀로서는 예를 들면 특허문헌1에서 제안된 비즈밀이 있다. 이 비즈밀은 통형상의 교반조 내에 소정 간격을 두고 배치된 복수 의 교반부재를 구비하고, 이 교반조 내에 충전된 비즈상의 분산매체와 교반조 내에 주입되는 슬러리상의 피분산재료를 교반하는 교반부와, 이 교반부의 상부에 분산매체를 피분산재료로부터 원심 분리하여 피분산재료를 교반조 외부로 꺼내는 원심 분리부를 구비하고 있다. 이 비즈밀에서는 교반조의 저부로부터 교반조 내로 슬러리를 공급하고, 교반조 내의 하부의 교반부에서 슬러리상의 피분산재료를 교반하고, 상부의 원심 분리부에서 분산매체를 원심 분리한 후, 교반조의 상면을 관통하는 회전축의 내부통로로부터 슬러리를 배출하고 있다.
또한 동종 기술로서 특허문헌2에는 미디어 교반형 습식 분쇄기에 대해서 기재되어 있다. 이 미디어 교반형 분쇄기는 내부에 분쇄실이 설치되는 분쇄 탱크와, 이 분쇄 탱크에 회전 가능하게 부착되는 중공상의 주축과, 이 주축의 상기 분쇄실 내에 위치하는 부분에 부착되는 원심 세퍼레이터를 구비하고, 상기 원심 세퍼레이터에 상기 주축의 중공부와 상기 분쇄실 사이를 연통하는 분리실이 설치되어 있고, 상기 원심 세퍼레이터의 외주부에 한쌍의 링과 양 링 사이를 연결하는 복수의 교반날개로 이루어지는 교반부재를 일체로 설치해서 구성되어 있다. 이 미디어 교반형 습식 분쇄기에서는 분쇄 탱크의 주축에 인접하는 공급구로부터 슬러리를 공급하고, 분쇄실 내에서 교반 미디어를 통해 슬러리를 처리한 후, 원심 세퍼레이터에 의해 교반 미디어를 분리해서 중공형상의 주축으로부터 슬러리를 배출하고 있다.
특허문헌1:일본 특허 공개 2001-046899
특허문헌2:일본 특허 공개 2005-246316
그러나, 특허문헌1에 기재된 비즈밀의 경우에는 비즈를 슬러리로부터 원심 분리하기 때문에 운전시에는 용기 내부로부터의 비즈의 유출을 방지할 수 있지만, 이 볼밀은 교반조의 저부의 공급구로부터 슬러리를 공급하는 구조로 되어 있기 때문에 운전 정지시에는 비즈가 자체 중량에 의해 교반조의 저부에 침강되어 슬러리의 공급구로부터 유출되는 문제가 있다.
또한 기종에 따라서는 운전 개시시에 슬러리 공급용 펌프를 멈춘 채 원심 분리부를 먼저 회전시키고, 운전 정지시에는 펌프를 먼저 멈춘 후, 원심 분리부를 멈춤으로써 미디어의 유출을 방지하고 있다. 이러한 운전을 특허문헌2에 기재된 미디어 교반형 분쇄기에서 실시하면 슬러리의 공급구가 분쇄 탱크의 외주 부근에 배치되어 있기 때문에, 원심 세퍼레이터의 작용에 의해 교반 미디어가 슬러리의 유동에 따라서 분쇄실 내에서 날려 올라가 슬러리의 공급구로부터 역류해서 분쇄실 외부로 유출되는 문제가 있다. 이렇게 미디어가 용기 내부로부터 일단 외부로 유출되면, 미디어가 배관 내 또는 펌프 내에 체류하고, 용기 내에 있어서의 미디어가 감소되어 미디어가 갖는 본래의 기능이 손상되어 그 분쇄 특성이나 분산 특성이 얻어지지 못하게 된다.
또한 최근, 슬러리 중의 세라믹 분말 등의 분말을 더욱 미립자화함과 아울러 고분산화하는 것이 요구되고 있다. 이 때문에, 미디어의 입경이 100㎛ 미만으로 초미립자화되어 오고 있다. 이렇게 미디어가 미립자화되면 특허문헌1, 2에 기재된 원심력에 의한 미디어의 분리에서는 미디어를 완전히 분리하는 것이 어렵게 되어 오고 있다. 그 대책으로서 슬러리만의 통과를 허용하는 슬릿을 유출구의 전단에 형성해서 미디어를 분리하는 방법도 있지만, 미디어의 입경이 100㎛ 미만으로까지 미립자화되면, 슬릿이 매우 좁아져 슬러리의 통과 효율이 나빠져서 처리 효율이 저하되고, 또한 슬릿의 눈막힘 등의 관리가 어렵게 된다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 미립자화된 미디어이어도 간단한 구조로 슬러리의 처리 효율을 저하시키지 않고, 미디어를 슬러리로부터 확실하게 분리할 수 있음과 아울러 미디어의 유출을 방지할 수 있고, 안정된 분쇄 특성 및 분산 특성을 유지할 수 있는 미디어식 분산기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 미디어식 분산기는 용기 내에서 로터가 회전하고, 상기 로터의 회전에 의해 상기 용기 내에 공급되는 입자상 물질을 함유하는 슬러리와, 미리 충전되어 있는 입자상 미디어를 교반, 혼합해서 상기 입자상 물질을 분쇄, 분산시키는 미디어식 분산기로서, 상기 용기는 그 상면의 중심부에서 개구되도록 설치된 제 1 유통부를 갖고, 또한 상기 로터는 그 중심부 및 상기 용기의 상면의 중심부를 관통하도록 설치된 제 2 유통부를 갖고, 상기 슬러리는 상기 제 1 유통부 및 상기 제 2 유통부를 통해 상기 용기의 중앙부에서 급배되는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한 본 발명의 미디어식 분산기에 있어서, 상기 로터의 하면에는 교반날개가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 미디어식 분산기에 있어서, 상기 제 1 유통부는 상기 제 2 유통부와 축심을 공유하고, 또한 상기 제 2 유통부보다 대경으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 미디어식 분산기에 있어서, 상기 제 1 유통부는 상기 제 2 유통부와 일체적으로 회전하도록 상기 용기에 대해서 회전 가능하게 설치되고, 또한 회전 구동원에 연결되어 있는 것이 바람직하다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 미립자화된 미디어이어도 간단한 구조로 슬러리의 처리 효율을 저하시키지 않고, 미디어를 슬러리로부터 확실하게 분리할 수 있음과 아울러 미디어의 유출을 방지할 수 있어 안정된 분쇄 특성 및 분산 특성을 유지할 수 있는 미디어식 분산기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 미디어식 분산기의 일실시형태의 요부를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 미디어식 분산기의 요부를 파단해서 나타내는 전체 구성도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 미디어식 분산기의 요부를 하방으로부터 본 평면도이다.
(부호의 설명)
10:미디어식 분산기 11:용기
12:로터 13:제 1 유통부
15:제 2 유통부 16:모터(구동원)
18:교반날개
이하, 도 1∼도 3에 나타내는 실시형태에 기초하여 본 발명을 설명한다.
본 실시형태의 미디어식 분산기(10)는 예를 들면 도 1의 단면도에 나타내듯이, 편평한 원형상의 용기(11)와, 이 용기(11) 내에 회전 가능하게 수용된 로터(12)를 구비하고, 용기(11)의 내면과 로터(12)의 표면 사이에는 간극이 형성되어 있다. 이 용기(11) 내에는 소정량의 미디어(M)가 충전되어 있다. 따라서, 용기(11) 내에서 로터(12)가 회전함으로써 용기(11)의 내주면과 로터(12)의 외주면의 간극에서 미디어(M)와 입자상 물질을 함유하는 슬러리가 교반, 혼합되고, 슬러리 중에서 입자상 물질이 분쇄되어 미립자화됨과 아울러 미립자가 슬러리 내에서 균일하게 분산된다. 이 때, 미디어(M)로서는 예를 들면 평균 입경이 100㎛ 미만인 것을 사용할 수 있다.
또한, 도 1에 나타내듯이, 용기(11)의 상면의 중심부에는 관통구멍(11A)이 형성되고, 이 관통구멍(11A)에 대하여 제 1 유통부(13)가 시일부재(14)를 통해 회전 가능하게 장착되어 있다. 제 1 유통부(13)는 용기(11)의 상면 중심부에서 개구되고, 수직 상방으로 연이어 설치되어 있다. 또한 로터(12)의 중심부에는 관통구멍(11A)에 대응하는 관통구멍(12A)이 형성되고, 이 관통구멍(12A)에 슬러리의 유출로가 되는 제 2 유통부(15)가 장착되어 있다. 제 2 유통부(15)는 로터(12)의 하면으로부터 용기(11)의 관통구멍(11A)을 관통해서 제 1 유통부(13)를 따라 수직 상방으로 연이어 설치되어 있다. 즉, 제 1 유통부(13)는 제 2 유통부(15)보다 대경으로 형성되고, 제 2 유통부(15)와 축심을 공유하고 있다. 또한 본 실시형태에서는 제 1, 제 2 유통부(13, 15)는 서로 연결되어 용기(11)에 대하여 일체적으로 회전하도록 구성되어 있다. 제 1 유통부(13)의 내주면과 제 2 유통부(15)의 외주면 사이에는 간극이 있으며, 이 간극이 슬러리의 유입로로서 형성되어 있다.
도 2의 요부를 파단해서 나타내는 미디어식 분산기의 전체도와 같이 용기(11)의 측방에는 로터(12)를 회전시키는 모터(16)가 배치되어 있다. 즉, 모터(16)의 회전축에는 풀리(16A)가 부착되고, 또한 용기(11)측 제 1 유통부(13)에는 풀리(13A)가 부착되어 있다. 그리고, 이들 풀리(13A, 16A)에는 무단상 벨트(17)가 감아 걸려져서 모터(16)의 회전에 의해 제 1, 제 2 유통부(13, 15)가 용기(11)에 대하여 일체적으로 회전하고, 용기(11) 내에서 로터(12)가 회전하도록 되어 있다.
또한, 도 1 및 도 3의 하방으로부터의 평면도에 나타내듯이, 로터(12)의 하면에는 예를 들면 3장의 가늘고 긴 형상의 교반날개(18)가 둘레방향 등간격을 두고 방사상으로 고정되고, 이들 교반날개(18)에 의해 로터(12)의 하면에 침입하는 미디어(M)에 원심력을 부여해서 미디어(M)가 용기(11)의 중앙부로부터 내주면측으로 슬러리의 흐름에 역행해서 이동하도록 되어 있다. 여기에서는 교반날개(18)는 평판 날개로서 형성되어 있지만, 필요에 따라 만곡 날개 등의 다른 형상을 적당하게 채용할 수 있고, 또한 사용 매수도 필요에 따라 적당하게 증감할 수 있다. 또한, 교반날개(18)의 길이도 적당하게 변경할 수 있다. 또한, 도 3에서는 미디어(M)는 일부만이 도면에 나타내어져 있지만, 실제로는 용기(12)의 내주면과 로터(12)의 외주면의 간극 전체 둘레에 걸쳐서 분산되어 있다.
다음에 동작에 대해서 설명한다. 우선, 소정량의 미디어(M)를 미리 용기(11) 내에 충전한다. 이 상태에서 모터(16)를 통해 로터(12)를 회전시키고, 즉시 도 1, 도 2에 화살표로 나타내듯이 제 1, 제 2 유통부(13, 15)의 간극으로부터 입자상 물질을 함유하는 슬러리를 공급해서 용기(11) 내부를 슬러리로 채운다. 그러면, 로터(12)의 회전에 의해 용기(11)의 저부에 존재하는 미디어(M)가 교반날개(18)로부터 원심력을 부여받아 도 1, 도 3에 나타낸 바와 같이 용기(11)의 내주면과 로터(12)의 외주면의 간극에 집합된다. 이 상태에서, 슬러리를 공급하면 용기(11)의 내주면측에 집합된 미디어(M)는 슬러리의 흐름에 따라 용기(11)의 저부로부터 제 2 유통부(15)로 이동하려고 하지만, 회전하는 로터(12)의 교반날개(18)로부터 원심력을 받아서 슬러리의 흐름에 역행해서 용기(11)의 중앙부로부터 내주면으로 이동하고, 제 2 유통부(15)측으로 이동하지 않고, 나아가서는 제 2 유통부(15)로부터 외부로 유출되는 일이 없다.
용기(11)의 내주면과 로터(12)의 외주면 간극에서는 슬러리와 미디어(M)가 로터(12)로부터 회전력을 받아서 혼합, 교반되고, 슬러리 중의 입자상 물질은 미디어(M)의 작용으로 분쇄되어 미립자화됨과 아울러 미립자화된 입자상 물질이 슬러리 중에서 균일하게 분산된다. 이 동안에도 슬러리는 연속적으로 공급되므로 미립자화된 입자상 물질을 함유하는 슬러리는 용기(11) 내부를 화살표 방향으로 흘러서 용기(11)의 저면을 따라 중심부에 모여지고, 제 2 유통부(15)를 화살표(Y) 방향으로 흘러서 용기(11) 외부로 배출된다.
미디어(M)는 슬러리의 흐름에 수반해서 용기(11)의 내주면측으로부터 중앙부로 이동하려고 해도 상술한 바와 같이 교반날개(18)로부터 원심력을 받아 슬러리로 부터 원심 분리되어 용기(11)의 내주면측으로 되돌아온다. 한편, 미립자화된 입자상 물질은 교반날개(18)의 원심력을 받아도 미디어(M)와 비교해서 훨씬 입경이 작아 약간의 원심력밖에 받지 않으므로, 슬러리의 흐름을 이길 수 없어 제 2 유통부(15)로부터 외부로 배출된다.
슬러리의 처리후, 미디어(M)의 유출을 방지하기 위해서 종래와 같이 슬러리의 공급을 정지한 후, 모터(16)를 잠시 회전시켜도 미디어(M)는 교반날개(18)의 작용으로 용기(11)의 내주면측에 집합되어 제 2 유통부(15)를 역류해서 외부로 유출되는 일은 없다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면, 용기(11)의 중심부에 있는 제 1 유통부(13)와 제 2 유통부(15)의 간극으로부터 슬러리를 공급하고, 용기(11) 내에서 로터(12)의 작용으로 슬러리와 미디어(M)를 교반, 혼합함으로써 슬러리중의 입자상 물질을 미립자화함과 아울러, 미립자화된 입자상 물질을 슬러리 중에서 균일하게 분산시킬 수 있다. 또한 이 슬러리는 함유되는 미립자의 입경보다 훨씬 큰 용기(11)의 저면과 로터(12) 하면의 간극을 지나 로터(12)의 중심부로부터 제 2 유통부(15)를 경유해서 외부로 배출되므로, 슬러리의 처리 효율을 저하시키지 않고, 제 2 유통부(15)로부터 효율 좋게 배출할 수 있다. 또한 슬러리의 공급을 중지시킨 후에 로터(12)가 회전해도 미디어(M)는 슬러리로부터 원심 분리되어 용기(11)의 내주면측에 확실하게 집합되어 제 2 유통부(15)로부터 외부로 유출되는 일은 없다.
또한 본 실시형태에 의하면, 로터(12)의 하면에 교반날개(18)를 설치했기 때문에 교반날개(18)가 미디어(M)에 원심력을 부여해서 보다 효율적으로 미디어(M)를 슬러리로부터 원심 분리할 수 있다. 또한 제 1 유통부(13)는 제 2 유통부(15)와 축심을 공유하고, 또한 제 2 유통부(15)보다 대경으로 형성되어 있기 때문에, 슬러리의 출입구를 용기(11)의 중앙부에 콤팩트하게 모을 수 있다. 또한 제 1 유통부(13)는 제 2 유통부(15)와 일체적으로 회전하도록 용기(11)에 대해서 회전 가능하게 설치되고, 또한 모터(16)에 연결되어 있기 때문에, 로터(12)의 회전 기구를 간소화할 수 있다.
또, 본 발명은 상기 실시형태에 하등 제한되는 것은 아니다. 예를 들면 상기 실시형태에서는 제 1 유통부(13)와 제 2 유통부(15)의 간극을 슬러리의 유입 통로로서 이용하고, 제 2 유통부(15)를 슬러리의 유출 통로로서 이용하고 있지만, 그 반대이어도 된다. 또한, 로터의 회전 구동 기구는 풀리 이외에 기어 기구 등으로 구성된 것이어도 된다. 또한 본 발명의 미디어식 분산기의 운전 조건 등은 필요에 따라 적당하게 설정할 수 있다. 요컨대, 슬러리의 유출입부가 용기의 중심부에 있고, 미디어가 유출되지 않도록 되어 있으면 된다.
본 발명은 각종 안료나 각종 세라믹 분말 등의 입자상 물질을 분쇄하고, 균일하게 분산시키는 미디어식 분산기에 대해서 널리 이용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 용기 내에서 로터가 회전하고, 상기 로터의 회전에 의해 상기 용기 내에 공급되는 입자상 물질을 함유하는 슬러리와 미리 충전되어 있는 입자상 미디어를 교반, 혼합해서 상기 입자상 물질을 분쇄, 분산시키는 미디어식 분산기로서: 상기 용기는 그 상면의 중심부에서 개구되도록 설치된 제 1 유통부를 갖고, 또한 상기 로터는 그 중심부 및 상기 용기의 상면의 중심부를 관통하도록 설치된 제 2 유통부를 갖고, 상기 슬러리는 상기 제 1 유통부 및 상기 제 2 유통부를 통해 상기 용기의 중앙부에서 급배되는 것을 특징으로 하는 미디어식 분산기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 로터의 하면에 교반날개를 설치한 것을 특징으로 하는 미디어식 분산기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 유통부는 상기 제 2 유통부와 축심을 공유하고, 또한 상기 제 2 유통부보다 대경으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미디어식 분산기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 유통부는 상기 제 2 유통부와 일체적으로 회전하도록 상기 용기에 대해서 회전 가능하게 설치되고, 또한 회전 구동원에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 미디어식 분산기.
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