WO2013179365A1 - プラネタリーミキサー - Google Patents

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frame
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stirring blade
tips
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井上 政憲
聖二 長井
友春 河原
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株式会社井上製作所
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Definitions

  • the present invention is used in various fields such as chemistry, medicine, electronics, ceramics, food, feed, and the like, and a stirring blade (frame blade) formed into a frame shape is caused to perform a planetary motion in a tank (container, stirring tank).
  • the present invention relates to a planetary mixer in which a solid / liquid processing material can be stirred, mixed, kneaded, kneaded, and the like.
  • Processing operations for stirring, mixing, kneading, kneading, etc. of processing materials of low to high viscosity (up to 3,000 Pa ⁇ s), not limited to solid / liquid oily and aqueous, can be performed using a twin-screw mixer (for example, a frame Mixers having two mold stirring blades), three-shaft mixers (for example, mixers having three frame-type stirring blades, mixers combining two frame-type stirring blades and one turbine blade, etc.), four-shaft mixers (for example, A mixer having two frame-type stirring blades and two turbine blades) Using other planetary mixers, as shown in FIG.
  • a twin-screw mixer for example, a frame Mixers having two mold stirring blades
  • three-shaft mixers for example, mixers having three frame-type stirring blades, mixers combining two frame-type stirring blades and one turbine blade, etc.
  • four-shaft mixers for example, A mixer having two frame-type stirring blades
  • the frame-type stirring blade is generally a substantially rectangular shape having a vertical side portion 3 and a horizontal side portion 4 of a saddle member having a substantially triangular cross section (for example, see Patent Document 1) or a substantially hexagonal cross section (for example, see Patent Document 2).
  • An edge surface (acute angle portion) 7 formed in a frame shape and formed by the inclined surfaces 5 and 6 of the vertical side portion 3 is configured to face outward as viewed from the center of the stirring blade.
  • the material that has flowed to the tip of the inclined surface 5 enters the gap 10 between the inner wall of the tank 2 and is compressed between the inner wall of the tank and the edge surface, and is given shear stress as it rotates, stirring, mixing, kneading, Be summed.
  • the material that has passed through the gap 10 between the tip of the stirring blade and the inner wall of the tank is released from compression and expands along the rear inclined surface 6 on the rear surface side with respect to the moving direction.
  • the material that does not flow in the inner wall direction (radial direction) of the tank when hitting the front side surface 9 is bent from the front side surface 9 of the vertical side portion 3 toward the inner side surface 11 toward the inner side (rear side).
  • a phenomenon in which a material attached (adhered) 13 is formed on the front side surface 9, the inner side surface 11 and the rear side surface 12 is observed.
  • the frame-type stirring blade 1 has a substantially triangular shape or a substantially cross-sectional shape such that the vertical side 3 is oriented as described above, and the edge surface (acute angle portion) 7 formed by the inclined surfaces 5 and 6 is directed outward.
  • the inner side surface 11 is a flat flat portion, and both ends of the inner side surface 11 are connected to the front side surface 9 and the rear side surface 12 via a right angle corner. Therefore, a negative pressure and a staying phenomenon in a flat plane direction occur with the flow of the material flowing in the circumferential direction (tangential direction). As a result, as shown in FIG. It tends to be attracted and attached in the direction of the 12 corners.
  • the problem to be solved by the present invention is that in the planetary mixer in which the frame-type stirring blades (frame-type blades) are planetarily moved in the tank as described above to perform processing such as dispersion, stirring, mixing, kneading and kneading. Prevents material from adhering to or sticking to the inner surface of the frame body of the frame-type stirring blade that easily adheres, eliminating the need to scrape off during operation, shortening the processing time for kneading, kneading, etc. It is to provide a planetary mixer that does not generate any problems.
  • the inner surface of the frame body of the frame-type stirring blade Is formed into a shape that allows the material to flow smoothly, and a change in flow of the material is caused to prevent the material from adhering to and sticking to the stirring blade.
  • the agitating blades are arranged at a vertical side portion and a horizontal side portion. It is a frame-type stirring blade that forms a frame, and the vertical side portion has a wide interval between the inner tips on the side away from the tank inner wall, and the facing interval between the outer tips on the tank inner wall side is reduced. It is configured to have a cross-sectional shape having two inclined surfaces inclined toward the inner wall of the tank, an edge surface connecting the outer tips of the inclined surfaces, and an arc-shaped inner surface connecting the inner tips of the inclined surfaces.
  • a planetary mixer having the characteristics can be provided to solve the above problems.
  • the width of the vertical side portion of the frame-type stirring blade is greatly involved in the flow of the material in the circumferential direction (tangential direction) in the tank. If the width is too narrow, the amount of movement of the material is reduced and too wide. And the amount of movement of the material in the circumferential direction becomes too large, and the material rotates together with the frame type stirring blade. As a result, the stirring and kneading operation cannot be reliably applied to the material, and the kneading time cannot be shortened.
  • the width d from the edge surface to the inner surface of the vertical side portion of the frame type stirring blade is set to 0.145 to 0.3 with respect to the diameter D of the frame type stirring blade.
  • a planetary mixer having a width of 5 mm is provided so that the materials can be reliably stirred and kneaded.
  • edge surface of the vertical side portion of the frame type stirring blade is a portion that compresses the material between the inner wall of the tank and applies a shear stress when approaching the inner wall of the tank. If it is so narrow, almost no compression or expansion action is observed in the flow direction of the material, and processing time is required for homogeneous kneading. On the other hand, if this width is too wide, the area close to the inner wall of the tank increases and shear stress increases, but heat generation increases and large load power is required, and kneading is not preferable.
  • the width b of the edge surface of the vertical side portion of the frame-type stirring blade is 4 to 15% of the width W between the inner ends of the inclined surfaces.
  • a planetary mixer is provided so that stirring and kneading can be efficiently performed in a short time.
  • the edge angle ⁇ is less than 80 °, the material mainly moves in the circumferential direction, and shear stress generated between the inner wall of the tank is reduced.
  • the angle is 100 ° or more, the material bites into the tank inner wall and the kneading time is long.
  • the included angle ⁇ between the outer ends of the inclined surfaces is set to 80 to 100 °, and the inclined angle at which the outer ends of the inclined surfaces are inclined with respect to the tank inner wall.
  • the above planetary mixer with an angle of 40 to 50 ° is provided, the material is efficiently swallowed, and compression and expansion are effectively repeated in the flow direction of the material so that it can be processed in a short time. .
  • the width (thickness) W between the inner ends of the inclined surfaces of the vertical sides of the frame type stirring blade is set to 0 with respect to the diameter D of the frame type stirring blade.
  • the above planetary mixer formed to have a width (thickness) of 2 ⁇ 0.05 is provided so that the stirring blades do not interfere with each other.
  • the present invention is configured as described above, and in a planetary mixer in which a solid / liquid processing material is dispersed, stirred, kneaded and the like by a plurality of stirring blades rotating and revolving in a tank, the stirring blades have a vertical side portion and A frame-type agitating blade in which a frame body is formed on the horizontal side, and the interval between the inner ends on the side away from the tank inner wall is wide in the vertical side, and the facing interval between the outer ends on the tank inner wall side is narrow.
  • the cross-sectional shape has two inclined surfaces inclined toward the inner wall of the tank, an edge surface connecting the outer tips of the inclined surfaces, and an arcuate inner surface connecting the inner tips of the inclined surfaces.
  • the vertical side portion of the frame-type stirring blade rotates with the edge surface close to the tank inner wall, and the material flows in the tank inner wall side direction along the forward inclined surface. Is sent between the edge surface and tank inner wall While being compressed, it is stirred and kneaded by shear stress accompanying rotation, and then expands along the rear inclined surface.
  • the material that has flowed from the inner tip of the front inclined surface to the inner side (rear) of the frame body of the frame type stirring blade is directed to the inner surface that connects between the inner tips of the inclined surfaces.
  • the material flows without causing stagnation, causes flow deformation along the inner surface, and does not cause the phenomenon that the material adheres to and adheres to the inner surface, the front inclined surface, and the rear inclined surface as in the past. You can For this reason, it is not necessary to remove the adhered and stuck material from the stirring blades during the work as in the past, and it is safe, and the adhered material falls and becomes stuck or lumped and mixed into the paste. This eliminates the problem and makes it possible to produce a paste having excellent characteristics free of lumps and lumps in a short time, thereby greatly improving the work.
  • the width d from the edge surface to the inner surface of the vertical side of the frame type stirring blade is 0.145 to 0.3 with respect to the diameter D of the frame type stirring blade.
  • the material when formed in a width of 0.15 to 0.25, the material can flow reliably in the circumferential direction (tangential direction) without rotating together with the frame type stirring blade, and the vertical side The material was accurately fed to the inner wall of the tank by the front inclined surface of the part, and the actions such as stirring and kneading could be performed efficiently.
  • the width b of the edge surface of the vertical side of the frame-type stirring blade is 4 to 15%, preferably 6 to 12% of the width W between the inner ends of the inclined surfaces.
  • the angle between the outer tips of the inclined surfaces of the frame-type stirring blades is set to 80 to 100 °, preferably 85 to 90 °, and the inclined angle of the inclined surface with respect to the inner wall of the tank is set to 40 to 50 °.
  • the material can be surely entrapped between the inner wall of the tank and the edge surface, and kneading (kneading) in a highly viscous or semi-solid state can be performed.
  • the granular material can be surface-coated with a small amount of liquid component, kneading and dilution are good, and the working time can be shortened.
  • the width W between the inner ends of the inclined surfaces of the vertical sides of the frame type stirring blade is set to 0.2 ⁇ 0.05 with respect to the diameter D of the frame type stirring blade.
  • the present invention can be used in the manufacturing process of chemical, pharmaceutical, electronic, ceramics, food, feed and other various products, and the planetary mixer body 15 has a stirring head 17 that moves up and down by a lifting cylinder 16; A plurality of stirring shafts 19 revolve and rotate through driving means such as a driving motor 18 provided on the stirring head 17, and a frame-type stirring blade (frame-type blade) 20 attached to the lower end of the stirring shaft is a tank. (Vessel, stirring tank) 21 is configured to make a planetary motion as a whole.
  • This frame type stirring blade 20 is formed in a substantially rectangular frame shape having a vertical side portion 22 and a horizontal side portion 23, and the horizontal side portion positioned on the upper side and the horizontal side portion positioned on the lower side are directed in the same direction.
  • the frame-type stirring blade 20 has a connecting tube portion 24 connected to the stirring shaft 19 at the upper portion of the frame body, and an upper lateral side portion 23 is continuously connected to the connecting tube portion 24.
  • the upper end of the vertical side portion 22 is connected to the outer end of the horizontal side portion, the vertical side portion 22 extends downward while being twisted, and the upper horizontal side portion and the upper side portion 90 are connected to the lower end of the vertical side portion 22.
  • a lower lateral side portion 23 extending in a direction in which the ° direction is different is continuously provided.
  • the cross-sectional shape of the vertical side portion 22 of the frame type stirring blade 20 has a front inclined surface 25 and a rear inclined surface 26 which are opposed to each other, and the inclined surfaces 25 and 26 are inward of the frame body. That is, it is inclined toward the inner wall of the tank so that the facing distance between the inner tips 27 on the side away from the inner wall of the tank 21 is wide and the facing distance between the outer tips 28 on the tank inner wall side is narrow.
  • the outer tips 28 are connected to each other by an edge surface 29, and the edge surface 29 passes close to the inner wall of the tank 21 when the frame type stirring blade rotates.
  • An inner side surface 30 is connected between the inner tips 27.
  • the inner side surface 30 is formed in an arc shape. In the embodiment shown in FIG.
  • the arcuate surface is formed as an arc centered at the intersection of the line connecting the inner tips 27 and the center line passing through the center of the edge surface 29 as shown in FIG.
  • it may be an arc having a center in the edge surface direction from the intersection on the center line, or an ellipse or other appropriate smooth curved surface.
  • the width d from the edge surface 29 of the vertical side portion 22 of the frame type stirring blade to the outer edge of the inner side surface 30 is about 0.145 to 0.3 with respect to the diameter D of the frame type stirring blade 20. Particularly preferably, the width is about 0.15 to 0.25.
  • the width b of the edge surface 29 is about 4 to 15% of the width (thickness) W between the inner tips 27, preferably about 6 to 12% (thickness). It is.
  • the included angle (edge angle) ⁇ of the inclined surfaces 25 and 26 is formed to be about 80 to 100 °, preferably about 85 to 90 °.
  • the inclined angle (material biting angle) ⁇ 1 of the front inclined surface 25 and the rear inclined surface 26 are formed.
  • the inclination angle (negative pressure angle) ⁇ 2 is formed at about 40 to 50 °. Further, the width (thickness) W between the inner tips 27 is formed to a width (thickness) of about 0.2 ⁇ 0.05 with respect to the diameter D of the frame-shaped stirring blade 20.
  • the planetary mixer is used in various applications as described above.
  • a small amount of liquid component is added to the powder and then the powder is mixed.
  • Body surface treatment is performed.
  • This step is powder mixing, and is a step of inactivating the activated granular material to break up the agglomeration.
  • a further small amount of liquid component is added and kneaded by a high shearing action with high viscosity, finally diluted and taken out as a paste.
  • the shear stress is represented by the product of the material viscosity and the shear rate, and it is known that kneading at a high viscosity provides high shear, so that kneading is preferably performed as described above.
  • the material is kneaded with a planetary mixer as described above, but the rotational speed is about 0.5 to 1.5 m / sec and the temperature is about 60 ° C. or less so that the paste does not deteriorate due to heat generation during kneading. It is preferable to operate under the following conditions. This is because if it is 1.5 m / sec or more, heat generation increases and it is difficult to keep the material temperature at 60 ° C. or less in terms of material characteristics.

Abstract

化学、医療、電子、セラミックス、薬品、食品、飼料その他の各種製品の製造工程において使用されるプラネタリーミキサーであって、タンク内で枠型攪拌羽根を遊星運動させ、固体/液体系の処理材料を攪拌、混合、混練、捏和等行う際に、枠型攪拌羽根の縦辺部に材料が付着しないようにする。 枠型攪拌羽根(20)の縦辺部(22)は、タンク内壁から離れた側の内方先端(27)間の間隔が広く、タンク内壁側の外方先端(28)間の対向間隔が狭くなるよう、タンク内壁に向かって傾斜する2つの傾斜面(25、26)と、該傾斜面の外方先端(28)間を結ぶエッジ面(29)と、上記傾斜面の内方先端(27)間を結ぶ弧状の内側面(30)を有する断面形状に構成されている。縦辺部の内側面(30)が弧状に形成されているので、材料の流動によどみがなく、付着、固着が防止される。

Description

プラネタリーミキサー
 本発明は、化学、医薬、電子、セラミックス、食品、飼料その他の各種分野で使用され、枠型に形成した攪拌羽根(枠型ブレード)をタンク(容器、攪拌槽)内で遊星運動させることにより、固体/液体系処理材料を、攪拌、混合、混練、捏和処理等できるようにしたプラネタリーミキサーに関するものである。
 固体/液体系の油性、水性に限定されない低粘度から高粘度(~3,000Pa・s)の処理材料を攪拌、混合、混練、捏和等するための処理作業は、二軸ミキサー(例えば枠型攪拌羽根を2本有するミキサー等)、三軸ミキサー(例えば枠型攪拌羽根を3本有するミキサーや枠型攪拌羽根2本とタービンブレード1本を組合わせたミキサー等)、四軸ミキサー(例えば枠型攪拌羽根とタービンブレードをそれぞれ2本有するミキサー)その他のプラネタリーミキサーを用い、図4に示すように、複数の枠型攪拌羽根1をタンク2内で全体にわたって運動するよう公転、自転させ、バッチ(回分)式に処理することが多い。枠型攪拌羽根としては、通常、断面略3角形(例えば特許文献1参照)や断面略6角形(例えば特許文献2参照)の杆材で縦辺部3と横辺部4を有する略矩形の枠型に形成し、縦辺部3の傾斜面5、6により形成されるエッジ面(鋭角部分)7が、撹拌羽根の中心から見て、外側を向くように構成されている。そして、枠型攪拌羽根を回転した際、この縦辺部3のエッジ面7がタンク2の内壁に近接して移動するようにし、エッジ面とタンク内壁間で処理材料にズリ応力(せん断応力)を与えて混練作業等の処理を行っている。したがって、バッチ式の場合、枠型攪拌羽根とタンク(攪拌槽)内壁間で、材料にズリ応力を与える機会は非連続であり、枠型攪拌羽根が遊星運動軌跡を持つ混練機では、該枠型攪拌羽根が1回自転する毎に2回である。
 上記枠型攪拌羽根の縦辺部の周辺やタンク内壁間に流れる仕込み時の粉体や混練時の材料の流動を観察してみると、図5に示すように、先ず、枠型攪拌羽根1の縦辺部3が、図5の矢印8方向(円周方向)に移動すると、タンク内の材料の一部は縦辺部3の移動方向に対し前面側に位置する前方側面9に押されてこの側面に隣接する前面側の前方傾斜面5に沿って外側方向(半径方向)に流動する。該傾斜面5の先端まで流動した材料は、タンク2の内壁との間隙10に入り込み、タンク内壁とエッジ面間で圧縮されると共に回転に伴ってズリ応力が付与され攪拌、混合、混練、捏和等される。該攪拌羽根の先端とタンク内壁の間隙10を通過した材料は、圧縮が開放され、移動方向に対し後面側の後方傾斜面6に沿って膨張する。
 一方、上記前方側面9に当って上記タンクの内壁方向(半径方向)に流動しない材料は、縦辺部3の前方側面9から内方(後方)の内側面11方向に屈曲して円周方向(接線方向)に流れるが、このとき上記前方側面9、内側面11及び後方側面12に材料の付着(固着)物13が生じる現象が見られる。特に、枠型攪拌羽根1は、上記のように縦辺部3を、傾斜面5、6により形成されるエッジ面(鋭角部分)7が外側方向に向くように断面略3角形状や断面略6角形状に形成してあるため、内側面11はフラットな平面部分となり、この内側面11の両端が上記前方側面9と後方側面12に直角の角部を介して連設されている。そのため、上記円周方向(接線方向)に流れる材料の流動に伴ってフラットな平面方向に向かう負圧や滞留現象が生じ、その結果、図5に示すように材料はこの内側面11や後方側面12の角部方向に引寄せられて付着する傾向になりやすい。
 このようにして枠型攪拌羽根に材料が付着(固着)すると、混練作業を中断して付着物13を掻き落とす作業が必要となるが、この掻き落とし作業は危険性を伴う作業である。また、このような掻き落とし作業をしないと、均質に処理することができなくなり、特に材料を硬練りした後に希釈する工程を経る処理方法の場合には、ブツやダマの要因になり易く、希釈途中にダマ等が混入して品質不良を起こすおそれがあった。さらに、上記のように作業の途中で掻き落とし作業をするために、作業を連続化することができなくなる。また、作業中はタンクを密閉できないので、揮発性有機溶剤を使用するような場合には、溶剤が拡散して環境汚染の問題を生じるおそれもあった。
実公昭45-27504公報(実用新案登録請求の範囲、第4図) 特開2010-99553号公報(図2~図5)
 本発明の解決課題は、上記のように枠型攪拌羽根(枠型ブレード)をタンク内で遊星運動させて分散、攪拌、混合、混練、捏和等の処理を行うプラネタリーミキサーにおいて、材料が付着しやすい枠型攪拌羽根の枠体の内側面に、材料が付着、固着しないようにし、作業途中での掻き落としを必要とせず、混練、捏和等の処理時間を短縮し、ブツやダマの発生もないプラネタリーミキサーを提供することである。
 上記問題点を解決するため本発明においては、上記のようにタンク内壁方向に傾く傾斜面を形成した断面形状の縦辺部を有する枠型攪拌羽根において、枠型攪拌羽根の枠体の内側面を材料が滑らかに流動するような形状に形状し、材料に流動変化を生じさせて攪拌羽根への材料の付着、固着を防止できるようにしてある。
 本発明によれば、固体/液体系の処理材料をタンク内で自転、公転する複数の攪拌羽根により分散、攪拌、混練等するプラネタリーミキサーにおいて、上記攪拌羽根は縦辺部と横辺部で枠体を形成した枠型攪拌羽根であり、上記縦辺部を、タンク内壁から離れた側の内方先端間の間隔が広く、タンク内壁側の外方先端間の対向間隔が狭くなるよう、タンク内壁に向かって傾斜する2つの傾斜面と、該傾斜面の外方先端間を結ぶエッジ面と、上記傾斜面の内方先端間を結ぶ弧状の内側面を有する断面形状に構成したことを特徴とするプラネタリーミキサーが提供され、上記課題を解決することができる。
 さらに、上記枠型攪拌羽根の縦辺部の幅は、タンク内における材料の円周方向(接線方向)の流動に大きく関与し、その幅が狭すぎると材料の移動量が少なくなり、広すぎると材料の円周方向の移動量が多くなりすぎて材料が枠型攪拌羽根と一緒にとも回りしてしまう。その結果、攪拌混練作業を確実に材料に作用させることができなくなったり、混練時間を短縮することができなくなる。
 そこで、本発明によれば、上記プラネタリーミキサーにおいて枠型攪拌羽根の縦辺部のエッジ面から内側面までの幅dを、枠型攪拌羽根の直径Dに対し、0.145~0.3の幅に形成したプラネタリーミキサーが提供され、確実に材料を攪拌、混練できるようにしてある。
 また、上記枠型攪拌羽根の縦辺部のエッジ面は、タンク内壁に最接近したときタンク内壁との間で材料を圧縮しかつズリ応力を作用させる部分であるから、この幅が線状になるほど狭いと、材料の流動方向での圧縮、膨張作用が殆ど見られず、均質な混練に処理時間がかかる。一方、この幅が広すぎると、タンク内壁との近接面積が大きくなり、ズリ応力も大きくなるが、発熱が大きくなるし大きな負荷動力も必要となり、混練も好ましくない。
 そこで、本発明によれば、上記プラネタリーミキサーにおいて、枠型攪拌羽根の縦辺部のエッジ面の幅bを、上記傾斜面の内方先端間の幅Wの4~15%に形成した上記プラネタリーミキサーが提供され、短時間で効率よく攪拌、混練作業できるようにしてある。
 上記プラネタリーミキサーにおいて、枠型攪拌羽根の縦辺部の前方傾斜面の傾斜角度(材料食い込み角度)θ1や後方傾斜面の傾斜角度(負圧角度)θ2、2つの傾斜面の外方先端間の挟角(エッジ角度)θも重要であり、エッジ角度θが80°未満では材料は円周方向の移動が主体となり、タンク内壁との間で生じるズリ応力が少なくなってしまう。一方、100°以上ではタンク内壁との間への材料の食い込みが少なくなり、混練時間が長くかかってしまう。  
 そこで、本発明によれば、上記プラネタリーミキサーにおいて、上記傾斜面の外方先端間の挟角θを80~100°とし、各傾斜面の外方先端がタンク内壁に対して傾斜する傾斜角度を40~50°とした上記プラネタリーミキサーが提供され、材料が効率よく揉み込まれ、材料の流動方向で圧縮、膨張が効果的に繰り返され、短時間で処理することができるようにしてある。
 なお、上記プラネタリーミキサーにおいて、枠型攪拌羽根の縦辺部の厚さ(幅)が攪拌羽根の直径に対して大きすぎると、粘度の高い材料やダイラタンシーな材料の場合、攪拌、混練処理時に攪拌羽根同士の接触や攪拌羽根とタンク内壁との接触が見られた。そこで、本発明によれば上記プラネタリーミキサーにおいて、上記枠型攪拌羽根の縦辺部の傾斜面の内方先端間の幅(厚さ)Wを、枠型攪拌羽根の直径Dに対して0.2±0.05の幅(厚さ)に形成にした上記プラネタリーミキサーが提供され、攪拌羽根同士が干渉しないようにしてある。
 本発明は上記のように構成され、固体/液体系の処理材料をタンク内で自転、公転する複数の攪拌羽根により分散、攪拌、混練等するプラネタリーミキサーにおいて、上記攪拌羽根は縦辺部と横辺部で枠体を形成した枠型攪拌羽根であり、上記縦辺部を、タンク内壁から離れた側の内方先端間の間隔が広くタンク内壁側の外方先端間の対向間隔が狭くなるようタンク内壁に向かって傾斜する2つの傾斜面と、該傾斜面の外方先端間を結ぶエッジ面と、上記傾斜面の内方先端間を結ぶ弧状の内側面を有する断面形状に構成したから、タンク内で枠型攪拌羽根を公転、自転すると、枠型攪拌羽根の縦辺部はエッジ面がタンク内壁に近接して回転し、前方傾斜面に沿ってタンク内壁側方向に流動した材料は、エッジ面とタンク内壁間に送り込まれて圧縮されると共に回転に伴うズリ応力により攪拌、混練等され、その後、後方傾斜面に沿って膨張する。一方、上記前方傾斜面の内方先端から枠型攪拌羽根の枠体の内方(後方)に流動した材料は傾斜面の内方先端間を連絡する内側面に向かうが、この内側面は弧状に形成されているので、よどみを生じることなく流れ、該内側面に沿って流動変形を起こし、内側面や前方傾斜面、後方傾斜面に従来のように材料が付着、固着する現象を生じないようにできる。そのため、従来のように、作業途中で付着、固着物を攪拌羽根から掻き落とす作業が不要になり、安全であり、付着物等が落下してブツやダマになってペーストに混入するというようなことも解消され、短時間でブツやダマのない特性の優れたペーストを製造することができ、大幅な作業向上を図ることができる。また攪拌、混練等の処理中に掻き落とし作業をする必要がないから、タンクを密閉した状態で作業を連続化することができ、揮発性有機物を含む材料であっても、環境汚染の問題を生じることがなく、そのため希釈時にも流動性をよくすることができ、早期に均一化することができる。
 また、本発明の上記プラネタリーミキサーにおいて、枠型攪拌羽根の縦辺部のエッジ面から内側面までの幅dを、枠型攪拌羽根の直径Dに対し、0.145~0.3の幅、特に好ましくは0.15~0.25の幅に形成すると、材料が枠型攪拌羽根と共回りすることもなく、円周方向(接線方向)に確実に流動させることができ、上記縦辺部の前方傾斜面によって材料をタンク内壁との間に的確に送り込んで攪拌、混練等の作用を効率よく行うことができた。
 さらに、上記プラネタリーミキサーにおいて、枠型攪拌羽根の縦辺部のエッジ面の幅bを、上記傾斜面の内方先端間の幅Wの4~15%、好ましくは6~12%の幅に形成すると、材料の流動方向でのエッジ面とタンク内壁間での圧縮、膨張作用を確実に作用させることができる。これにより、均質な混練作業を短時間で行うことが可能になり、材料の発熱も少なく、大きな負荷動力も必要とせず、経済的に処理することができる。また、枠型攪拌羽根の上記傾斜面の外方先端間の挟角(エッジ角)を80~100°、好ましくは85~90°にし、傾斜面のタンク内壁に対する傾斜角度を40~50°に形成すると、材料をタンク内壁とエッジ面間に確実に食い込ませて高粘度又は半固体状の混練(硬練り)をすることができる。そして、前方傾斜面及び後方傾斜面による圧縮、膨張作用により、粉粒体を少量の液状成分で表面コーティングすることができ、混練、希釈が良好となり、作業時間を短縮することができる。
 さらに、本発明によれば上記のように上記枠型攪拌羽根の縦辺部の傾斜面の内方先端間の幅Wを、枠型攪拌羽根の直径Dに対して0.2±0.05の幅に形成することにより、強度がアップし、攪拌羽根同士の接触もなく、接触に伴うコンタミの発生もなく、良好な結果が得られた。
本発明の一実施例を示し、一部を断面した正面図。 本発明の枠型攪拌羽根の正面図とその縦辺部の説明図。 本発明の枠型攪拌羽根の縦辺部の作用を示す説明図。 プラネタリーミキサーの構成を示す説明図。 従来の枠型攪拌羽根の縦辺部の作用を示す断面図。
 本発明は、化学、医薬、電子、セラミックス、食品、飼料その他の各種製品の製造工程に使用することができ、プラネタリーミキサーの本体15は昇降シリンダー16により上下動する攪拌ヘッド17を有し、該攪拌ヘッド17上に設けた駆動モーター18等の駆動手段を介して複数本の攪拌軸19が公転、自転し、該攪拌軸の下端に取り付けた枠型攪拌羽根(枠型ブレード)20がタンク(容器、攪拌槽)21内で全体的に遊星運動するようにしてある。この枠型攪拌羽根20は、縦辺部22と横辺部23を有する略矩形の枠型に形成され、上辺に位置する横辺部と下辺に位置する横辺部が同一方向を向く図4に示すような枠型攪拌羽根や、上辺と下辺の方向が所定角度、例えば45°、90°相違している枠型捩れ攪拌羽根が用いられ、図1に示す実施例では枠型捩れ攪拌羽根が示されている。
 図2に示すように、上記枠型攪拌羽根20は、枠体の上部に攪拌軸19に連結される接続筒部24を有し、該接続筒部24に上方の横辺部23が連設され、該横辺部の外方端に縦辺部22の上端が連設され、該縦辺部22が捩れながら下方に延び、該縦辺部22の下端に上記上方の横辺部と90°方向が相違する方向に延びる下方の横辺部23が連設されている。
 上記枠型攪拌羽根20の縦辺部22の断面形状は、図2に示すように、対向する前方傾斜面25と後方傾斜面26を有し、この傾斜面25、26は枠体の内方、すなわちタンク21の内壁から離れた側の内方先端27間の対向間隔が広く、タンク内壁側の外方先端28間の対向間隔が狭くなるようタンク内壁に向かって傾斜している。この外方先端28間はエッジ面29で連結され、該エッジ面29は枠型攪拌羽根が回転したときタンク21の内壁に近接しながら通過する。上記内方先端27間には、内側面30が連設されているが、この内側面30は弧状に形成されている。この弧状面として、図2に示す実施例では、図3に示すように、内方先端27間を結ぶ線と上記エッジ面29の中心を通る中心線の交点を中心とする円弧に形成してあるが、上記中心線上で上記交点よりもエッジ面方向に中心が存する円弧にしたり、楕円その他の適宜の滑らかな曲面にすることもできる。
 また、上記枠型攪拌羽根の縦辺部22のエッジ面29から内側面30の外側縁までの幅dは、枠型攪拌羽根20の直径Dに対し、約0.145~0.3の幅、特に好ましくは約0.15~0.25の幅に形成してある。上記エッジ面29の幅bは、上記内方先端27間の幅(厚さ)Wの約4~15%の幅(厚さ)、好ましくは約6~12%の幅(厚さ)に形成してある。上記傾斜面25、26の挟角(エッジ角度)θは約80~100°、好ましくは約85~90°に形成され、前方傾斜面25の傾斜角度(材料食い込み角度)θ1および後方傾斜面26の傾斜角度(負圧角度)θ2は約40~50°に形成されている。さらに、上記内方先端27間の幅(厚さ)Wは、枠形攪拌羽根20の直径Dに対して約0.2±0.05の幅(厚さ)に形成されている。
 プラネタリーミキサーは、上述のように種々の用途で使用されるが、一般に、処理材料は、材料供給時にいわゆる「粉体混合」された後、粉粒体に少量の液状成分を加えて粉粒体の表面処理が行われる。この工程は、粉体混合であり、活性化された粉粒体を不活性化し、凝集を解砕する工程である。次の工程では、更に少量の液状成分を加えて高粘度での高せん断作用により硬練りされ、最後に希釈され、ペースト状にして取り出される。せん断応力は、材料粘度とせん断速度の積で表され、高粘度での硬練りは高せん断が得られることは知られているから、上記のように硬練りすることが好ましい。
 上記のようにして材料はプラネタリーミキサーで硬練りされるが、混練時にペーストが発熱により特性劣化を生じないよう、回転速度を約0.5~1.5m/sec、温度は約60℃以下の条件で運転することが好ましい。1.5m/sec以上にすると、発熱が多くなり材料特性上、材料温度を60℃以下に保つのが困難になるからである。
 上記のような材料の粉体仕込みから、希釈ペーストまでのプロセスを、株式会社井上製作所製タンク容量15リットルの3軸プラネタリーミキサーに本発明の上記枠型攪拌羽根を用いて処理したところ、図3に示すように、枠型攪拌羽根20が自転、公転した際、エッジ面29がタンク21の内壁に接近する毎に攪拌羽根の前方傾斜面25からエッジ面29方向に流動した材料は、エッジ面29とタンク21の内壁間の間隙31に入り込んで圧縮、せん断され、その後、後方傾斜面26で膨張し、効率よく分散、混合、混練、捏和等された。一方、枠型攪拌羽根の前方傾斜面25から枠体の内側に流動した材料は、弧状の内側面30に沿ってよどみを生じることなく流動し、この流動変形により従来のような枠体の内側面等への材料の付着、固着がなくなり、人手による掻き落とし作業が不要であった。
15 本体
20 枠型攪拌羽根
21 タンク
22 縦辺部
23 横辺部
25 前方傾斜面
26 後方傾斜面
27 内方先端
28 外方先端
29 エッジ面
30 内側面

Claims (6)

  1.  固体/液体系の処理材料をタンク内で自転、公転する複数の枠型攪拌羽根により分散、攪拌、混練等するプラネタリーミキサーにおいて、上記枠型攪拌羽根は縦辺部と横片部で枠体を形成した枠型攪拌羽根であり、上記縦辺部を、タンク内壁から離れた側の内方先端間の間隔が広く、タンク内壁側の外方先端間の対向間隔が狭くなるよう、タンク内壁に向かって傾斜する2つの傾斜面と、該傾斜面の外方先端間を結ぶエッジ面と、上記傾斜面の内方先端間を結ぶ弧状の内側面を有する断面形状に構成したことを特徴とするプラネタリーミキサー。
  2. 上記内側面は、エッジ面の中心を通る中心線状に中心を有する円弧に形成されている請求項1に記載のプラネタリーミキサー。
  3.  上記エッジ面から内側面までの幅dは、上記枠型攪拌羽根の直径Dに対し0.145~0.3の幅である請求項1に記載のプラネタリーミキサー。
  4.  上記エッジ面の幅bは、上記傾斜面の内方先端間の幅Wの4~15%である請求項1に記載のプラネタリーミキサー。
  5.  上記傾斜面の外方先端間の挟角は、80~100°であり、該傾斜面の外方先端がタンク内壁に対して傾斜する傾斜角度は40~50°である請求項1に記載のプラネタリーミキサー。
  6.  上記傾斜面の内方先端間の幅Wは、枠型攪拌羽根の直径Dに対して0.2±0.05の幅である請求項1に記載のプラネタリーミキサー。
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