JPH06126143A - 凝集体含有液状混合物の分散方法 - Google Patents
凝集体含有液状混合物の分散方法Info
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- JPH06126143A JPH06126143A JP4275668A JP27566892A JPH06126143A JP H06126143 A JPH06126143 A JP H06126143A JP 4275668 A JP4275668 A JP 4275668A JP 27566892 A JP27566892 A JP 27566892A JP H06126143 A JPH06126143 A JP H06126143A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 微粒子の凝集体を含有する液状混合物を均一
に迅速に分散することを可能にした凝集体含有液状混合
物の分散方法を提供しようとするものである。 【構成】 凝集体含有液状混合物を高圧で供給する固定
ノズル先端に対して、バネで押圧される移動ノズル先端
を対向配置し、両者の間に高圧スリット部を形成し、上
記スリット部の前後で２５０ｋｇ／ｃｍ2 以上の差圧を
保持するように、上記混合物を加圧供給することを特徴
とする凝集体含有液状混合物の分散方法である。
に迅速に分散することを可能にした凝集体含有液状混合
物の分散方法を提供しようとするものである。 【構成】 凝集体含有液状混合物を高圧で供給する固定
ノズル先端に対して、バネで押圧される移動ノズル先端
を対向配置し、両者の間に高圧スリット部を形成し、上
記スリット部の前後で２５０ｋｇ／ｃｍ2 以上の差圧を
保持するように、上記混合物を加圧供給することを特徴
とする凝集体含有液状混合物の分散方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、塗料、インキ、化粧
品、分散メッキ液、食品などの分散質を媒体中で均質化
する凝集体含有液状混合物の分散方法に関する。
品、分散メッキ液、食品などの分散質を媒体中で均質化
する凝集体含有液状混合物の分散方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】塗料の構成成分は、その使用目的によっ
て適当な配合比で混合、均一化されて製造される。この
うち、顔料着色塗料は、顔料をビヒクル中に均一に混和
すると共に凝集した粒子をばらばらの独立した粒子に分
ける顔料分散工程を必要とする。従来、かかる顔料分散
工程では、顔料を均一に分散させる均質化装置として、
ボールミル、サンドミル、コロイドミル等が用いられて
きた。
て適当な配合比で混合、均一化されて製造される。この
うち、顔料着色塗料は、顔料をビヒクル中に均一に混和
すると共に凝集した粒子をばらばらの独立した粒子に分
ける顔料分散工程を必要とする。従来、かかる顔料分散
工程では、顔料を均一に分散させる均質化装置として、
ボールミル、サンドミル、コロイドミル等が用いられて
きた。
【０００３】ボールミルとは、回転する円筒内に顔料と
共に多数のセラミック球あるいは鋼球を粉砕媒体として
入れ、この球の摩擦、衝撃によって顔料を粉砕、混合、
分散させる装置である。サンドミルとは、内部が数枚の
板で区切られたアジテータを有するシリンダ状の容器中
に顔料と共に２０〜４０メッシュの球状の砂を入れ、こ
の砂の流動によって顔料を分散させる装置である。ま
た、コロイドミル装置とは、２枚の回転速度に差を有す
る円盤の隙間に供給して顔料を分散させる装置である。
共に多数のセラミック球あるいは鋼球を粉砕媒体として
入れ、この球の摩擦、衝撃によって顔料を粉砕、混合、
分散させる装置である。サンドミルとは、内部が数枚の
板で区切られたアジテータを有するシリンダ状の容器中
に顔料と共に２０〜４０メッシュの球状の砂を入れ、こ
の砂の流動によって顔料を分散させる装置である。ま
た、コロイドミル装置とは、２枚の回転速度に差を有す
る円盤の隙間に供給して顔料を分散させる装置である。
【０００４】このような均質化装置では、顔料の均質化
速度が遅く、それに要する時間が長くかかるという問題
があった。即ち、ボールミルあるいはサンドミルは、粉
砕媒体が顔料の凝集体と衝突し、その衝撃力や粉砕媒体
同志の衝突、離合時の剪断力等によって凝集体を破壊
し、均質化するものである。ところが、通常、顔料の濃
度は約３０重量％とそれほど高い値でなく、また、その
一部が凝集しているため、実際の顔料の凝集体の濃度は
さらに低いものである。したがって、このような状態に
ある顔料をボールミルやサンドミルで均質化しようとす
れば、粉砕媒体を低い濃度の顔料、即ち、数の少ない凝
集体と衝突させなければならず、その確率は極めて低
い。そのため、顔料の容器内での滞留時間を長くした
り、一回の処理量を少なくしなければならず、顔料の均
質化速度を遅くする原因となる。
速度が遅く、それに要する時間が長くかかるという問題
があった。即ち、ボールミルあるいはサンドミルは、粉
砕媒体が顔料の凝集体と衝突し、その衝撃力や粉砕媒体
同志の衝突、離合時の剪断力等によって凝集体を破壊
し、均質化するものである。ところが、通常、顔料の濃
度は約３０重量％とそれほど高い値でなく、また、その
一部が凝集しているため、実際の顔料の凝集体の濃度は
さらに低いものである。したがって、このような状態に
ある顔料をボールミルやサンドミルで均質化しようとす
れば、粉砕媒体を低い濃度の顔料、即ち、数の少ない凝
集体と衝突させなければならず、その確率は極めて低
い。そのため、顔料の容器内での滞留時間を長くした
り、一回の処理量を少なくしなければならず、顔料の均
質化速度を遅くする原因となる。
【０００５】また、コロイドミルは回転差のある円盤間
の隙間に顔料を供給することにより、凝集体を破壊して
均質化するため、円盤間の隙間を非常に狭く設定する必
要があった。実際に、顔料の粒子直径は１５μｍ程度で
あり、これに対応する隙間に顔料を供給するのに非常に
時間がかかる。それ故、顔料の均質化速度が遅くなり、
それに要する時間も長くかかってしまう。特に、高粘度
の顔料の場合は均質化速度が一層遅くなる。
の隙間に顔料を供給することにより、凝集体を破壊して
均質化するため、円盤間の隙間を非常に狭く設定する必
要があった。実際に、顔料の粒子直径は１５μｍ程度で
あり、これに対応する隙間に顔料を供給するのに非常に
時間がかかる。それ故、顔料の均質化速度が遅くなり、
それに要する時間も長くかかってしまう。特に、高粘度
の顔料の場合は均質化速度が一層遅くなる。
【０００６】さらに、非常に小さな開口を有するメッシ
ュフィルターを使用することも考えられていたが、処理
中に分散質の集合体が開口を閉塞してしまい、連続した
処理ができなくなるという問題があった。他方、上記の
均質化装置は、使用後の装置の洗浄が面倒であると共
に、その作業時間も長くかかってしまう。特に、少量多
品種の生産が要求される場合は、繰り返し使用すること
のできる共通設備が必要になる。しかし、ボールミルや
サンドミルは、容器内に供給される粉砕媒体としてのガ
ラス球、鋼球や砂を、使用の都度取り出して洗浄する必
要があり、また、コロイドミルは、円盤における比較的
広い接液面を洗浄する必要があり、作業が大変面倒であ
った。
ュフィルターを使用することも考えられていたが、処理
中に分散質の集合体が開口を閉塞してしまい、連続した
処理ができなくなるという問題があった。他方、上記の
均質化装置は、使用後の装置の洗浄が面倒であると共
に、その作業時間も長くかかってしまう。特に、少量多
品種の生産が要求される場合は、繰り返し使用すること
のできる共通設備が必要になる。しかし、ボールミルや
サンドミルは、容器内に供給される粉砕媒体としてのガ
ラス球、鋼球や砂を、使用の都度取り出して洗浄する必
要があり、また、コロイドミルは、円盤における比較的
広い接液面を洗浄する必要があり、作業が大変面倒であ
った。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解消し、微粒子の凝集体を均一にかつ迅速に分散す
るための凝集体含有液状混合物の分散方法を提供しよう
とするものである。
点を解消し、微粒子の凝集体を均一にかつ迅速に分散す
るための凝集体含有液状混合物の分散方法を提供しよう
とするものである。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】本発明は、凝集体含有
液状混合物を高圧で供給する固定ノズル先端に対して、
バネで押圧される移動ノズル先端を対向配置し、両者の
間に高圧スリット部を形成し、上記スリット部の前後で
２５０ｋｇ／ｃｍ2 以上の差圧を保持するように、上記
混合物を加圧供給することを特徴とする凝集体含有液状
混合物の分散方法である。
液状混合物を高圧で供給する固定ノズル先端に対して、
バネで押圧される移動ノズル先端を対向配置し、両者の
間に高圧スリット部を形成し、上記スリット部の前後で
２５０ｋｇ／ｃｍ2 以上の差圧を保持するように、上記
混合物を加圧供給することを特徴とする凝集体含有液状
混合物の分散方法である。
【０００９】
【作用】本発明で処理対象とする凝集体は、一次粒子径
が数１０μｍ以下であり、粒径１μｍ以下のサブミクロ
ン粒子や粒径０．１μｍ以下の超微粒子を含む。一般
に、粒子径が小さければ小さいほど、一次粒子の表面積
が増大し、粒子間に作用する種々の凝集力（イオン力、
ファンデルワールス力など）が急激に増大し、これらの
一次粒子を凝集して１００μｍ前後の凝集体に成長す
る。本発明者等は、微小隙間（スリット）を通過させて
剪断応力を発生させ、凝集体を分散させる方法に着目し
て種々検討したところ、凝集体の粒径は数１０μから数
１００μｍとまばらであり、これらの液状混合物の粘性
やその他の物性は粒径の変化とともに複雑に変化すると
ころから、スリット幅を固定して均質化処理を行うと、
スリット部で大きい粒子による閉塞や急激な圧力損失の
増大を起こし、安定した一定流量で処理することを困難
にする。
が数１０μｍ以下であり、粒径１μｍ以下のサブミクロ
ン粒子や粒径０．１μｍ以下の超微粒子を含む。一般
に、粒子径が小さければ小さいほど、一次粒子の表面積
が増大し、粒子間に作用する種々の凝集力（イオン力、
ファンデルワールス力など）が急激に増大し、これらの
一次粒子を凝集して１００μｍ前後の凝集体に成長す
る。本発明者等は、微小隙間（スリット）を通過させて
剪断応力を発生させ、凝集体を分散させる方法に着目し
て種々検討したところ、凝集体の粒径は数１０μから数
１００μｍとまばらであり、これらの液状混合物の粘性
やその他の物性は粒径の変化とともに複雑に変化すると
ころから、スリット幅を固定して均質化処理を行うと、
スリット部で大きい粒子による閉塞や急激な圧力損失の
増大を起こし、安定した一定流量で処理することを困難
にする。
【００１０】そこで、本発明者等は、スリット幅を固定
することなく、バネの力を利用してスリット幅を変動可
能とし、バネの力及び凝集体含有液状混合物の供給圧力
を制御して、スリット前後の差圧を２５０ｋｇ／ｃｍ2
以上、ポンプの性能や経済性を考慮すると３００〜６０
０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲の差圧を保持することにより、種
々の凝集体含有液状混合物に対しても短時間で確実に分
散させることができ、安定した一定流量で処理できるこ
とを見いだした。
することなく、バネの力を利用してスリット幅を変動可
能とし、バネの力及び凝集体含有液状混合物の供給圧力
を制御して、スリット前後の差圧を２５０ｋｇ／ｃｍ2
以上、ポンプの性能や経済性を考慮すると３００〜６０
０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲の差圧を保持することにより、種
々の凝集体含有液状混合物に対しても短時間で確実に分
散させることができ、安定した一定流量で処理できるこ
とを見いだした。
【００１１】図１は、本発明の方法を実施するための凝
集体含有液状混合物分散装置の断面図である。下部ケー
シング２には、固定ノズル３が収容され、押さえ付け部
４で固定されている。固定ノズル３は、Ｏリング等のシ
ール部５でシールされており、押さえ付け部４の後端は
凝集体含有液状混合物の入口ライン１０に接続される。
他方、上部ケーシングには、移動ノズル６が収容されて
おり、後部よりバネ８で押し付けられ、その押圧力は押
さえネジ９で調節される。なお、移動ノズル６の周囲に
はシール部７が設けられている。また、固定ノズル３の
形状は、その先端が移動ノズル６と平面で接し、断面が
台形をなすものが強度的に優れており、また製作も容易
である。また、固定ノズル３及び移動ノズル６は、凝集
体より硬度の大きな材質で作ることが好ましく、ダイヤ
モンドコーティングしたものが最も耐摩耗性を有するの
で適している。
集体含有液状混合物分散装置の断面図である。下部ケー
シング２には、固定ノズル３が収容され、押さえ付け部
４で固定されている。固定ノズル３は、Ｏリング等のシ
ール部５でシールされており、押さえ付け部４の後端は
凝集体含有液状混合物の入口ライン１０に接続される。
他方、上部ケーシングには、移動ノズル６が収容されて
おり、後部よりバネ８で押し付けられ、その押圧力は押
さえネジ９で調節される。なお、移動ノズル６の周囲に
はシール部７が設けられている。また、固定ノズル３の
形状は、その先端が移動ノズル６と平面で接し、断面が
台形をなすものが強度的に優れており、また製作も容易
である。また、固定ノズル３及び移動ノズル６は、凝集
体より硬度の大きな材質で作ることが好ましく、ダイヤ
モンドコーティングしたものが最も耐摩耗性を有するの
で適している。
【００１２】図２は、図１の分散装置を組み込んだ塗料
の調製装置であり、原料貯槽１２には、顔料、ワニス及
び溶剤からなる液状混合物１３が仕込まれており、ポン
プ１４で昇圧しながら入口ライン１０から図１の分散装
置の下部ケーシング２に導入され、固定ノズル３と移動
ノズル６で形成されるスリット部に供給される。このス
リット部のスリット幅は、スリット部前後の差圧及び移
動ノズル６を押圧するバネ８の押圧力により決定され、
スリット隙間から所定流量、所定圧力で押し出され、流
体出口ライン１１から排出され、製品受槽１５に蓄えら
れる。回収された塗料について、ツブゲージ方法で顔料
凝集粒子の最大粒径を測定し、塗料の規格を満たすか検
査する。
の調製装置であり、原料貯槽１２には、顔料、ワニス及
び溶剤からなる液状混合物１３が仕込まれており、ポン
プ１４で昇圧しながら入口ライン１０から図１の分散装
置の下部ケーシング２に導入され、固定ノズル３と移動
ノズル６で形成されるスリット部に供給される。このス
リット部のスリット幅は、スリット部前後の差圧及び移
動ノズル６を押圧するバネ８の押圧力により決定され、
スリット隙間から所定流量、所定圧力で押し出され、流
体出口ライン１１から排出され、製品受槽１５に蓄えら
れる。回収された塗料について、ツブゲージ方法で顔料
凝集粒子の最大粒径を測定し、塗料の規格を満たすか検
査する。
【００１３】ところで、顔料は、粒子径がサブミクロン
の超微粒子であるが、媒体は粘度が数１０ポイズと水の
１０００倍程度の粘性を有しているので、両者を粗混合
すると、約１００μｍの凝集粒子となる。そして、これ
を塗料の規格粒径１０〜２０μｍ程度に分散させるには
非常に大きなエネルギーを必要とする。しかし、上記の
装置を用いて塗料を調製すると、ライン１０とライン１
１の差圧が大きいほど分散効果があるが、ポンプの能力
と経済性の点から、塗料の調製には３００〜６００ｋｇ
／ｃｍ2 の範囲の差圧を保持することが好ましい。
の超微粒子であるが、媒体は粘度が数１０ポイズと水の
１０００倍程度の粘性を有しているので、両者を粗混合
すると、約１００μｍの凝集粒子となる。そして、これ
を塗料の規格粒径１０〜２０μｍ程度に分散させるには
非常に大きなエネルギーを必要とする。しかし、上記の
装置を用いて塗料を調製すると、ライン１０とライン１
１の差圧が大きいほど分散効果があるが、ポンプの能力
と経済性の点から、塗料の調製には３００〜６００ｋｇ
／ｃｍ2 の範囲の差圧を保持することが好ましい。
【００１４】
（実施例）図１及び図２の装置を用い、粒径０．５μｍ
以下のＴｉＯ2 を４０ｗｔ％、ワニス５０ｗｔ％及びト
ルエン１０ｗｔ％からなる模擬塗料粗混合物を調製し
た。凝集体の平均粒径は約１３０μｍであった。次に、
この粗混合物を図２の装置のポンプで圧力を５００ｋｇ
／ｃｍ2 まで昇圧し、図１の高圧スリットノズルを介し
てスリット部を通過させた。同様の操作を計５回繰り返
して処理液中の最大粒径をツブゲージ方法で測定したと
ころ、図３に示すように、パスを繰り返すことにより粒
径を大幅に減少させることができ、流量は５７〜６０ｋ
ｇ／ｈの範囲でほぼ一定であることが確認された。因み
に、圧力２００ｋｇ／ｃｍ2 で５パスを行ったところ、
最大粒径は５０μｍであり、分散効果が著しく低下し
た。
以下のＴｉＯ2 を４０ｗｔ％、ワニス５０ｗｔ％及びト
ルエン１０ｗｔ％からなる模擬塗料粗混合物を調製し
た。凝集体の平均粒径は約１３０μｍであった。次に、
この粗混合物を図２の装置のポンプで圧力を５００ｋｇ
／ｃｍ2 まで昇圧し、図１の高圧スリットノズルを介し
てスリット部を通過させた。同様の操作を計５回繰り返
して処理液中の最大粒径をツブゲージ方法で測定したと
ころ、図３に示すように、パスを繰り返すことにより粒
径を大幅に減少させることができ、流量は５７〜６０ｋ
ｇ／ｈの範囲でほぼ一定であることが確認された。因み
に、圧力２００ｋｇ／ｃｍ2 で５パスを行ったところ、
最大粒径は５０μｍであり、分散効果が著しく低下し
た。
【００１５】（比較例）図１の分散装置において、移動
ノズルを固定して固定式の高圧ノズルとし、毎回の各パ
ス毎にスリットの隙間に厚さが既知の薄板を挿入してス
リット幅を図４のように調整し、スリット部前後の圧力
差を５００ｋｇ／ｃｍ2 に維持して同様の実験を行った
ところ、図４に示すように、パス毎に粒径減少割合が低
下し、かつ、処理量がパス毎に低下することが分かっ
た。
ノズルを固定して固定式の高圧ノズルとし、毎回の各パ
ス毎にスリットの隙間に厚さが既知の薄板を挿入してス
リット幅を図４のように調整し、スリット部前後の圧力
差を５００ｋｇ／ｃｍ2 に維持して同様の実験を行った
ところ、図４に示すように、パス毎に粒径減少割合が低
下し、かつ、処理量がパス毎に低下することが分かっ
た。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、微粒子の凝集体を含有する液状混合物を短時間で
均一に分散することが可能になった。
より、微粒子の凝集体を含有する液状混合物を短時間で
均一に分散することが可能になった。
【図１】本発明の方法を実施するための凝集体含有液状
混合物の分散装置の断面図である。
混合物の分散装置の断面図である。
【図２】図１の分散装置を組み込んだ塗料の調製装置の
概念図である。
概念図である。
【図３】実施例におけるパス回数に対する最大粒子径と
流量の変化を示したグラフである。
流量の変化を示したグラフである。
【図４】比較例におけるパス回数に対する最大粒子径と
流量の変化を示したグラフである。
流量の変化を示したグラフである。
１ 上部ケーシング、 ２ 下部ケーシング、 ３ 固
定ノズル、 ４ 押さえ付け部、 ５ シール部、 ６
移動ノズル、 ７ シール部、 ８ バネ、９ 押さ
えネジ部、 １０ 入口ライン、 １１ 出口ライン、
１２原料貯槽、 １３ 凝集体含有液状混合物、 １
４ ポンプ、 １５ 製品受槽
定ノズル、 ４ 押さえ付け部、 ５ シール部、 ６
移動ノズル、 ７ シール部、 ８ バネ、９ 押さ
えネジ部、 １０ 入口ライン、 １１ 出口ライン、
１２原料貯槽、 １３ 凝集体含有液状混合物、 １
４ ポンプ、 １５ 製品受槽
フロントページの続き (72)発明者 谷本 徹哉 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 垣内 良商 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 佐藤 博 栃木県大田原市下石上1382─12 大日本塗 料株式会社内 (72)発明者 吉田 薫 大阪府大阪市此花区西九条６─１─124 大日本塗料株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 凝集体含有液状混合物の分散方法におい
て、上記混合物を高圧で供給する固定ノズル先端に対し
て、バネで押圧される移動ノズル先端を対向配置し、両
者の間に高圧スリット部を形成し、上記スリット部の前
後で２５０ｋｇ／ｃｍ2 以上の差圧を保持するように、
上記混合物を加圧供給することを特徴とする凝集体含有
液状混合物の分散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4275668A JPH06126143A (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 凝集体含有液状混合物の分散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4275668A JPH06126143A (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 凝集体含有液状混合物の分散方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06126143A true JPH06126143A (ja) | 1994-05-10 |
Family
ID=17558688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4275668A Withdrawn JPH06126143A (ja) | 1992-10-14 | 1992-10-14 | 凝集体含有液状混合物の分散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06126143A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5858410A (en) * | 1994-11-11 | 1999-01-12 | Medac Gesellschaft Fur Klinische Spezialpraparate | Pharmaceutical nanosuspensions for medicament administration as systems with increased saturation solubility and rate of solution |
| WO2002081068A1 (fr) * | 2001-04-05 | 2002-10-17 | Toyo-Sun Machinery Co.,Ltd | Melangeur et commande de melangeur |
-
1992
- 1992-10-14 JP JP4275668A patent/JPH06126143A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5858410A (en) * | 1994-11-11 | 1999-01-12 | Medac Gesellschaft Fur Klinische Spezialpraparate | Pharmaceutical nanosuspensions for medicament administration as systems with increased saturation solubility and rate of solution |
| WO2002081068A1 (fr) * | 2001-04-05 | 2002-10-17 | Toyo-Sun Machinery Co.,Ltd | Melangeur et commande de melangeur |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000104 |