JPH0699429A - 高粘性物質の連続処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高粘度液を処理する撹拌装置において処理液に
広く強い剪断作用を与えると共に剪断の強さを制御し、
装置内の急激な温度上昇を抑制する装置を提供する。 【構成】雫形状の厚肉状の撹拌翼部材３ａ，３ｂを１８
０度の位相で重ねあわせて一組の撹拌翼を構成し、これ
らを多段に組み合わせて撹拌翼を構成し、撹拌翼の回転
数と運転周期を制御する制御装置により処理液の温度変
化を検出しながら運転する。また、高剪断型の撹拌翼と
低剪断型の撹拌翼を装置内に組み込み温度上昇を抑制す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高粘度流体、スラリー状
物質、粉体など各種状態の物質を撹拌する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は、例えば、文献（プラスチ
ック Ｖｏｌ．４１ Ｎｏ．７ Ｐ３９頁）に掲載され
るようにポリマーの改質やポリマーの合成には押出し機
が使用されている。押出し機は高粘度処理に適している
が一般に滞留時間が短いために反応時間を要するような
ポリマーの合成については重合反応に必要な滞留時間を
与えることが出来ず、また数種類のポリマーを混合し、
新しいポリマーを製造する際に反応を伴って副成物を生
成するときには表面更新性能が悪いという問題が在る。
また滞留時間を長くするために押出し機の軸方向の長さ
を長くする方法があるが、装置の構成上の制約などから
反応に必要な滞留時間を満足させることが困難である。
そこで反応に必要な滞留時間を確保するために押出し機
を複数個直列に連結し、滞留時間を確保している。この
ような構成にした場合、装置の設置スペースが大きくな
り、装置の価格が高価になるという問題があった。ま
た、押出し機においてはスクリュウー部で高い剪断力が
加わるために処理液の温度が急激に上昇し、適正な反応
温度を維持することが困難であるという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、押出
し機のスクリューの溝の部分に被処理液を保持して撹拌
するため液の保有量が少なく、容積効率が悪く、反応温
度の制御が困難という問題が在った。本発明の目的は、
高粘度の被処理液の保持量を増し、容積効率を高め、槽
内の温度制御が容易な高粘性物質の連続処理装置を提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、容器の内容
積に比べて体積の少ない雫形状の厚板状の撹拌翼部材で
撹拌翼を構成し容積効率を上げ、さらに、剪断速度を可
変にしたり、槽内に、剪断作用の弱い撹拌区間を設ける
ことにより達成される。

【０００５】

【作用】容器の内容積に比べて体積の少ない雫形状の厚
板状の撹拌翼部材で撹拌翼を構成することにより、被処
理液は容器の内壁面と撹拌翼部材及び、微小な隙間で交
差する翼部材同士により、広範囲に高い剪断力を与えら
れポリマーの製造に最適な撹拌性能を得ることができ、
また、撹拌翼の回転数を制御して撹拌熱による温度上昇
を抑制する。さらに、装置内に剪断作用の弱い撹拌区間
を設け、処理液の急激な温度上昇を抑制する。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図４によ
り説明する。図１において、１は横長円筒状の本体容器
で外周を熱媒ジャケット等の加熱手段（図示せず）で覆
われており、内部長手方向に２本の回転軸２が本体容器
１を貫通する。これらのそれぞれの回転軸に雫形の撹拌
翼部材３が翼部材の面内を貫通するように取り付けられ
ている。本体容器１の一端下部（図１の左側）には処理
液の入口のズル１０が、他端下部には被処理液の出口ノ
ズル１１が、さらに容器１の上部には揮発物の出口ノズ
ル１２が設けられている。出口ノズル１１の内部には処
理液の抜き出しスクリュー１３が設けられている。図２
は本体容器１の横断面図である。図２において、回転軸
２には撹拌翼部材３ａ，３ｂが取り付けられ、撹拌翼部
材３ａ，３ｂは雫形の頭部の部分を１８０度の位相で重
ね合わせて一組の撹拌翼を構成する。又、他方の軸にも
撹拌翼部材３ｃ，３ｄにより雫形の頭部の部分を１８０
度の位相で組み合わせて一組の撹拌翼を構成し、一方の
軸に設けた一組の撹拌翼とで一段の撹拌翼を構成する
が、この場合、一方の軸の撹拌翼と他方の軸の撹拌翼は
同一の位相で取り付ける。この時、一段の撹拌翼のうち
雫形の撹拌翼部材３ａと３ｃ及び３ｂと３ｄは同一回転
面内に在りお互いは交錯しない。しかし、３ａと３ｄ及
び３ｂと３ｃは回転軸２の間で微小な間隔ですれ違う構
造となる。一段の撹拌翼で、軸が１回転する間に撹拌翼
部材は２回すれ違うことになる。次の段の撹拌翼は前段
の撹拌翼の取付け位置から所定の角度（本実施例では９
０度の場合を示す）程ずらして取り付けられ、以下の段
も同様に取り付けて撹拌翼を構成する。図３は本発明の
装置の運転方法を示すグラフである。又、図４は本発明
の全体構成図を示すもので、１５は２軸の撹拌翼に動力
を伝えるギアボックス、１６は撹拌装置の駆動源、１７
は駆動装置の回転数を制御する制御装置、１８は装置内
の温度変化を検出するセンサでその信号を制御装置１７
へ伝える。

【０００７】以上の構成の装置において、入口ノズル１
０より連続して供給された処理液は撹拌翼部材で撹拌さ
れて重合反応等の処理が行われ、高粘度の液となる。こ
の過程で生成される副成物は揮発物除去ノズル１２によ
り系外に排出される。本装置を用いてポリマーアロイや
ポリマーブレンド等の操作を行う場合、入口ノズル１０
から供給された数種類のポリマーや添加剤、相溶化剤等
の物質は撹拌翼部材によって撹拌混合されるが、撹拌翼
は高速で回転しているので容器本体と撹拌翼及び僅かな
隙間で交差する撹拌翼部材間で強い剪断作用を受ける。
従来の重縮合系の反応に使われている撹拌翼は処理液の
混合性能を主体にしていたので軸長手方向の撹拌翼設置
段数が比較的少なく処理液に広く、強い剪断作用を与え
ることができなかった。本装置のように軸の長手方向
に、高密度に撹拌翼を設置すると処理液に十分な剪断作
用を与えることが出来、ポリマーアロイやポリマーブレ
ンド等の操作には最適な状態となる。また、軸の横断面
内には厚肉状の撹拌翼部材が一対在るだけで容器の全横
断面に占める撹拌翼の面積が小さく処理液からの副成物
除去性能が良くなる。さらに、容器の容積効率が良いた
めに処理液量が増加し、装置の滞留時間を長くすること
が容易に出来る利点が有る。そして、一組の撹拌翼は一
回の回転で容器の壁面と相手の軸表面を掻き取るために
完全なセルフクリーニングが行われ、製造物の品質低下
を防止できる利点が有る。

【０００８】また、本装置は図３に示したように、高速
回転Ｎ₂と低速回転Ｎ₁、運転周期Ｔ₂とＴ₁でそれぞれ運
転されるので、高速回転での運転中に発生した撹拌熱を
低速回転で運転することにより全体で発生する撹拌熱の
量を押えることにより装置内の急激な温度上昇を抑制す
ることができる。この時の運転周期Ｔ₂とＴ₁は温度セン
サ１８により槽内のの温度変化を検出しながら制御装置
１７により決定される。

【０００９】次に、本発明の他の実施例について図５に
より説明する。図５の本実施例は図１に示した実施例の
装置において、装置の中間部に前後の撹拌翼より剪断作
用の小さい撹拌翼を取り付けたもので、本実施例では掻
き取り部材のついた円板状の撹拌翼１９を組み込んであ
る。円板型の撹拌翼は処理液に与える剪断作用はあまり
大きくないが表面更新性能に優れた撹拌翼であり、上流
側で強い剪断作用を受けた液はこの部分で表面更新作用
を受けて反応が進むと共に、緩い剪断作用のために液の
温度上昇が押えられる。またこの部分の撹拌翼はホール
ドアップも大きく装置の壁面との伝熱生能も良いので処
理液の冷却効果が大きくなる利点がある。

【００１０】次に、本発明の他の実施例について図６に
より説明する。図６の本実施例は図５に示した実施例の
装置の中間部に棒状の撹拌部材２０を設けた例である。
本実施例の場合は棒状部材による撹拌作用で処理液の伝
熱性能の向上を主体にしたものである。本構成により上
流側で発生した撹拌熱をこの中間部で積極的に除熱する
ことにより処理液の温度上昇を防止することができる。
また、図５及び図６に示した装置中間部の仕切２１は必
要に応じて両側、あるいは前段か後段のどちらかに設
置、または取り付けなくても良い。さらに、本実施例で
は装置の中間部に剪断作用の弱い撹拌区間を設けたが、
操作条件によっては装置の上流側あるいは下流側のみと
しても良い。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、雫形状の厚肉状の撹拌
翼部材を１８０度の位相で重ねあわせて一組の撹拌翼を
構成し、さらにこれらを多段に組み合わせて撹拌翼を構
成し、撹拌翼部材間の微小な隙間により、処理液に広
く、強い剪断作用を与えると共に回転数や他の形状の撹
拌翼により剪断強さを制御して発熱による温度上昇を抑
制し、装置の滞留時間を容易に確保し、しかも高品質の
製造物を生産できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の高粘性物質の連続処理装置
の概略図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の撹拌翼の運転パターンの説明図であ
る。

【図４】本発明の全体構成図である。

【図５】本発明の他の実施例の高粘性物質の連続処理装
置の概略図である。

【図６】本発明の他の実施例の高粘性物質の連続処理装
置の概略図である。

【符号の説明】 １…本体、２…回転軸、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…撹拌
翼部材、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…撹拌翼部材、１０…
入口ノズル、１１…出口ノズル、１２…揮発物の出口ノ
ズル、１３…抜き出しスクリュー、１５…ギアボック
ス、１６…駆動源 １７…制御装置、１８…温度センサ、１９…掻き取り板
付き撹拌翼、２０…棒状撹拌翼、２１…仕切。

フロントページの続き (72)発明者 井原 一夫 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 吉川 尚志 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平に設置された略円筒状容器内の長手方
   向に平行な２軸を設置し、これらの軸にそれぞれ多段状
   の撹拌翼部材を設け、該撹拌翼部材の外周端が容器内周
   面と微小な隙間を保って回転し、さらに互いの軸外周面
   とも微小な隙間を保つ様に構成された高粘性物質の連続
   処理装置において、前記２軸上に雫形の厚板状の撹拌翼
   部材を多段に重ね合わて撹拌翼を構成する翼を備え、一
   方の軸には２枚の撹拌翼部材を１８０度ずらして１組の
   撹拌翼を形成し、該撹拌翼を所定の位相角を持って軸方
   向に複数段設置すると共に、他方の軸には２枚の撹拌翼
   部材を１８０度ずらして形成した１組の撹拌翼を一方の
   軸に取り付けた撹拌翼と０度或は９０度の位相角を持つ
   ように構成した１段の撹拌翼とし、該撹拌翼を軸長手方
   向に微小の隙間を保って複数段設置し、該装置の撹拌翼
   駆動装置を撹拌翼の回転数を可変にしながら制御するよ
   うに構成したことを特徴とする高粘性物質の連続処理装
   置。
2. 【請求項２】前記撹拌翼の回転数制御は、撹拌翼の回転
   数を槽内の温度変化に応じて制御することを特徴とす
   る、請求項１記載の高粘性物質の連続処理装置。
3. 【請求項３】水平に設置された略円筒状容器内の長手方
   向に平行な２軸を設置し、これらの軸にそれぞれ多段状
   の撹拌翼部材を設け、該撹拌翼部材の外周端が容器内周
   面と微小な隙間を保って回転し、さらに互いの軸外周面
   とも微小な隙間を保つ様に構成された高粘性物質の連続
   処理装置において、前記２軸上に雫形の厚板状の撹拌翼
   部材を多段に重ね合わて撹拌翼を構成する翼を備え、一
   方の軸には２枚の撹拌翼部材を１８０度ずらして１組の
   撹拌翼を形成し、該撹拌翼を所定の位相角を持って軸方
   向に複数段設置すると共に、他方の軸には２枚の撹拌翼
   部材を１８０度ずらして形成した１組の撹拌翼を一方の
   軸に取り付けた撹拌翼と０度或は９０度の位相角を持つ
   ように構成した１段の撹拌翼とし、該撹拌翼を軸長手方
   向に微小の隙間を保って複数段設置し、該装置の軸長手
   方向の区間に前後の撹拌翼より剪断作用の弱い撹拌翼を
   取り付けて装置を構成したことを特徴とする高粘性物質
   の連続処理装置。