JPH06114253A - 撹拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】撹拌装置において、副生物を効率よく離脱させ
るための界面を広く設ける撹拌装置。 【構成】液体中に設けた撹拌翼を形成する部材の動き
を、部材の後部に空洞が形成されるように所定の関係式
（１）〜（４）に基づいて調整した。 【効果】バッチ式反応機，高粘度反応機等、界面を広く
必要とする反応機において、液中に界面を設けることに
より、反応性能の低下を防じることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸発を伴なう樹脂原料
の反応に使用される撹拌装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】蒸発を伴なう反応装置の場合、液体と気
体との界面（蒸発面積）を大きくとることが、反応速度
を早めることに有利であることは言うまでもない。しか
し液体処理量が多くなってくると蒸発面積が小さくなっ
てくることが一般的である。例えば、円筒容器の中に入
れた液体を考えた場合、液体の張り込み量に対する界面
積の比率は張り込み量が大きくなるに従い、小さくなる
ことは明らかで、反応時間の増大につながっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】界面が小さくなってく
ると、反応に伴なって生じてくる副生物の離脱量が少な
くなり、反応が停滞し、時間が長くなり、樹脂自体の製
品性能が低下してくる。

【０００４】また液体の粘度が高い場合は液体の更新性
能低下と相まって、反応は益々停滞してくる。本発明の
目的は、界面が小さくなっても副生物の離脱量が低下
し、反応時間が増大するのを防止できる撹拌装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、液体中を動く部材の動向に着目し、液体中を動いて
いる部材の後部に形成される空洞部を大きくすることに
より界面（蒸発面積）を、大きくとるようにしたもので
ある。

【０００６】

【作用】液体中を部材が動くと、後部には液体の慣性
力、部材周囲の圧力の影響を受けて空洞が生ずる。この
空洞は、液体中の圧力、重力等の影響でやがては消滅す
る。しかし一時的にせよ形成された空洞部は、界面とし
て副生物を蒸発させる能力を持つことになる。

【０００７】この空洞の大きさは、液体の粘度、部材の
大きさ、速度等に関係しており、容易に調整することは
可能である。これら空洞の大きさと上記諸変数との関係
に触れておくと、図１において、撹拌槽４の中に、液体
５が張り込まれている。液体の中には撹拌翼３が設けら
れており、撹拌軸２を通して、モーター１により回転さ
れている。図２に撹拌翼３を外周方向から見た図を示
す。撹拌翼３の幅をＤとおくと、撹拌翼３が速度Ｗで液
体中を動いている時に後部に形成される空洞６は、断面
が概略２辺がＤ，Ｌの三角形状の連続したものとなるこ
とが予想される。今、撹拌翼３は水平方向に動いている
とすると、撹拌翼が通り去った後の液体落下速度ｕは ここで ρ：液体密度 ｇ：重力加速度 μ：液体の粘度 ｙ：撹拌翼を起点とした水平方向距離 Ｃ₁，Ｃ₂：初期条件から決まる定数 撹拌翼幅Ｄを落下するのに要する時間をＳとすると Ｓ＝Ｄ／ｕ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （２） 一方撹拌翼３の周速度Ｗは Ｗ＝πＭＮ／６０ ・・・・・・・・・・・・・・・・・ （３） Ｍ：撹拌翼の径 Ｎ：撹拌翼の毎分当りの回転数 時間Ｓの間に撹拌翼の進む距離 Ｌは (３)×(２) よ
り Ｌ＝Ｗ・Ｓ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （４）

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図３により説明す
る。図３はバッチ式反応機の外観を示す。図３におい
て、撹拌槽１２にはカバー９があり、カバーには、モー
ター３，変減速機７が設けられており撹拌翼１６を駆動
している。撹拌槽１２の上部は原料入口ノズル１０，副
生物出口ノズル１１，製品抜き出しノズル１３があり、
また駆動部と撹拌槽部をシールするために軸封装置８が
設けられている。原料は原料入口ノズル１０より撹拌槽
１２に張り込まれ、撹拌翼１６により撹拌され、反応し
て製品となって製品抜き出しノズル１３より排出され
る。反応中に生成された副生物は、副生物出口ノズルよ
り外部へ出る。撹拌翼１６は、例えば高粘度液撹拌にす
ぐれた特願平１−２３８７８号高粘度物質の撹拌装置に
示す翼の場合、水平方向に配された棒１５と外周部に配
されたらせん翼１４から構成される翼があげられるが、
液体中を水平方向に動く部材を含む翼であれば、その構
成を特定するものではない。

【０００９】次に、水平方向部材の効果が実際の反応に
どの程度影響を及ぼしているかバッチ式反応機の実験デ
ータを基に説明する。

【００１０】図４は前述の特願平１−２３８７８号に示
す翼を示す。この撹拌翼は回転軸に対し水平方向に動く
棒１５ａ〜１５ｃと、らせん翼１４ａ〜ｃ１４より構成
されている。一方、これに対し図５には一般的なダブル
ヘリカル翼を示す。主軸１９にサポート１８ａ〜１８ｃ
により、らせん翼１７ａ〜１７ｃが設けられている。こ
の二つの翼を同じ容器を利用して、それぞれ個別にポリ
エチレンテレフタレートの重合実験を行なった。原料組
成，張り込み量，添加剤の種類及び量，運転圧力，温
度，回転数をすべて同じ条件のもとに反応を行なった。
その結果、図４に示す翼を用いた場合、実験開始後約５
時間で平均重合度約１９１に対し、図５に示す翼の場合
は約５時間で平均重合度約１６８にとどまった。この二
つの結果の差に影響を及ぼしている代表的なものは、液
中を水平方向に動く部材の数量の違いがあげられる。図
４に示すものは１５ｂ〜１５ｅで計４本、図５に示すも
のは１８ａ，１８ｂの２本である。このことからも液中
を水平方向に動く部材により後流に形成される空洞は界
面を補って、反応速度増大に寄与していることがわか
る。

【００１１】以上のごとく、バッチ式反応機の場合、張
り込み量に対する界面積の割合が張り込み量を増加させ
ればさせるほど小さくなるため、液体中で空洞を設けて
界面積の不足を補うことは反応促進に有効な手段であ
る。図３の撹拌翼１６の棒１５は液体中に配され、水平
方向に動く。これら翼の動きにより液体中に空洞が生ず
るために (１) 〜 (４) 式に示すように、撹拌翼を回転
させると、必要な空洞を設けることが可能で、界面積の
不足を補うことができる。

【００１２】空洞の大きさは上述のように液体粘度，撹
拌翼速度に関係し、変化させることが可能であり、液体
粘度を知って自由に変化させることができる。また本発
明は、撹拌翼の形状は特定しておらず、液体中に配置し
たものであれば、いかなる形状のものについても適用可
能である。また、本実施例はバッチ式を示したが、連続
的に原料の供給、製品の抜出しを行なう反応機にも適用
可能である。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、界面（蒸発面積）の不
足により、反応が促進されない反応機において、液中に
界面を確保することにより、副生物の離脱量を多くし、
反応速度の低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】撹拌装置の概念図である。

【図２】図１において撹拌翼外周方向からみた説明図で
ある。

【図３】本発明の一実施例の撹拌装置の説明図である。

【図４】図３の翼を示す説明図である。

【図５】ダブルヘリカル翼を示す説明図である。

【符号の説明】

３…撹拌翼、５…液体、６…空洞、１４…らせん翼、１
５…棒、１６…撹拌翼。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】任意形状の槽内に液体を張込み、円形断
   面，矩形断面等，特に形状を特定しない部材を液体中に
   配置して、該部材を運動方向を自由に動かすことによ
   り、液体を撹拌する撹拌装置において、前記部材が液体
   中を通過した後部に形成される空洞の大きさを、部材が
   液体中を動く速度で調整するように構成したことを特徴
   とする撹拌装置。
2. 【請求項２】前記部材が液体中を動く速度の水平方向成
   分により、液体中を通過した部材の後部に形成される空
   洞の大きさ、並びに空洞が消滅するまでの時間を調整し
   たことを特徴とする請求項１記載の撹拌装置。
3. 【請求項３】前記部材が液体中を通過した後部に形成さ
   れる空洞の大きさを、部材の動く速度、及び液体の粘度
   を検出して調整したことを特徴とする請求項１記載の撹
   拌装置。