JPH105563A - 湿式微粒分散粉砕機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】処理回数を増やすこと無く超微細な粒径の製品
を連続して抽出する湿式微粒分散粉砕機を提供する。 【解決手段】湿式超微粒分散粉砕機１０は分散粉砕容器
１１と、この出口側（図の右方）開口部に連設された分
離機構１２とからなる。分散粉砕容器１１は送入口１５
から送り込まれる処理液と分散剤との混合液を複数の攪
拌ディスク１４により分散し、粉砕し、攪拌する。分離
機構１２は、分離筒１８、軸受保持筒１９、カバリング
２１及びモータ２２からなる。分離筒１８の分散粉砕容
器側隔壁２７ａの中央開口部内側に環状板２４が固着さ
れる。この環状板２４に対向して環状板２４の内径より
も大きな外径を有する回転円板２５が環状板２４との間
に０．０７ｍｍの間隙をもって配置される。分散粉砕容
器１１には初期粒径０．３ｍｍφの媒体が投入され磨耗
径０．２ｍｍφまで使用される。これにより、０．７μ
ｍφ以下の粒径の分散剤からなる製品（懸濁液）を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、顔料、磁性剤、セ
ラミックス、有機物等の微細粒子と樹脂溶剤との懸濁液
を均一分散する湿式微粒分散粉砕機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、固定容器内に回転攪拌機を有
して液体に微細粒子を混合し均一に分散させて懸濁液を
作り出す連続分散装置がある。

【０００３】図３は、そのような連続分散装置（湿式微
粒分散粉砕装置）の懸濁液抽出部の構成を示す図であ
る。同図の示す連続分散装置は、密閉された固定容器１
内に、特には図示しないが回転攪拌部材を備え、ガラ
ス、セラミックス、金属、天然石、プラスチックス等の
ビーズからなる一般にメディア又は媒体と呼称される粉
砕助成剤を収容し、ここに樹脂溶剤等からなる処理液
と、化学合成顔料、磁性剤、有機物等の分散剤とを送り
込み、高速に攪拌することにより、分散剤を粉砕して微
細粒子化し、処理液と混合し、均一に分散して懸濁させ
る。

【０００４】固定容器１の出口には分離環状板２が固設
されており、その環内に、駆動軸３の先端に固着する回
転円板４がその外周面と上記分離環状板２の内周面との
間に僅かの間隙Ａを全周において均一に保ちながら回転
可能に配設されている。この僅かな隙間Ａによって粉砕
助成剤の流出を制止し懸濁液のみを連続して抽出する。
抽出された懸濁液は或る種の乳化液あるいは塗装剤等と
して製品化される。

【０００５】上記の回転円板４は、固定容器１内の回転
攪拌部材の駆動軸と同一の軸に取付けるものと、図３
(a) のように別個の回転軸に取付けるものとがあるが、
いずれの構造においても懸濁液を抽出する原理は同様で
ある。

【０００６】そして、近年、このような懸濁液を使用す
る分野における技術の進歩に伴い、懸濁液内の分散剤の
大きさに対する要望が、年々小さなものへと移り変わり
つつある。例えば従来からの汎用懸濁液では分散剤の粒
子径はおよそ２μｍ〜３μｍであったが、現在では、微
細なもの「３μｍ〜０．７μｍ」、超微細なもの「０．
７μｍ以下」と、懸濁液の使用分野によって分散剤の微
細化の領域がほぼ区分けされるようになってきている。

【０００７】ところで、このような懸濁液内の分散剤
は、初めから微細であったわけではなく、上述した固定
容器内で媒体間に補足され攪拌により粉砕されて微細化
する。これに用いられる媒体の粒子が細かいと、それに
応じて製品（懸濁液）の粒径（分散剤の粒子径）も小さ
くなる。また、処理（固定容器内に注入されて出口から
抽出されるまで）の回数に応じて或る程度まで小さくな
る。

【０００８】図４は、製品の粒径と攪拌用固定容器内に
収容する媒体の大きさとの相関を示す特性図である。同
図は媒体の粒子径毎の特性曲線を示しており、横軸に処
理回数を示し、縦軸に製品の粒径を示している。上記の
特性曲線は、上から１．０〜１．５ｍｍφ、０．８〜
１．２５ｍｍφ、０．５〜０．８ｍｍφ、０．４２〜
０．６ｍｍφ、及び０．３５〜０．５９ｍｍφの粒子径
の媒体を用いた場合における粒径微細化特性を示してい
る。

【０００９】例えば、処理回数を１回として媒体粒径と
製品粒径との関係を見ると、おおよそではあるが、２．
０μｍφの粒径の製品を得るには、１．０〜１．５ｍｍ
φの媒体を用いるとよく、同様に、１．６μｍφの粒径
の製品を得るには０．８〜１．２５ｍｍφの媒体、１．
２μｍφの製品粒径に０．５〜０．８ｍｍφの媒体、
１．０μｍφの製品粒径に０．４２〜０．６ｍｍφの媒
体、そして０．９μｍφの製品粒径に０．３５〜０．５
９ｍｍφの媒体を夫々用いるとよいことが判明する。

【００１０】また、処理回数を２回にすると、同じこれ
らの媒体を用いて夫々１．５μｍφ、１．２μｍφ、
０．８５μｍφ、０．７５μｍφ及び０．６８μｍφの
粒径の製品を得られることが分かる。そして、いずれの
場合も、処理回数が４回を越える頃から製品粒径が一定
の値に収斂して、微細化が進行しなくなることが判明す
る。したがって、同図の処理回数５回に示される製品粒
径の大きさ０．９１μｍφ、０．７７μｍφ、０．５７
μｍφ、０．５２μｍφ及び０．４４μｍφは上記夫々
の媒体に対応する最少の製品粒径を示していると見るこ
とができる。

【００１１】上記のことから、０．５ｍｍφの媒体を用
い、処理回数を２回（３回以上では処理能率の低下と経
費上昇の点で問題がある）としたとき（図４の一番下の
特性曲線を参照）、０．７μｍφの製品粒径を得られる
ことが分かる。この０．７μｍφの製品粒径は、超微細
粒子の領域に属している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の媒体
は、磨耗するから、磨耗がある程度進んだところで交換
しなければならない。この交換を怠ると媒体が装置出口
の間隙（図３の間隙Ａを参照）を塞ぐように団塊を形成
して懸濁液の抽出を妨げるという不具合が発生する。近
年要望の多い上記超微細粒子の領域である０．７μｍφ
の粒径の製品を得るためには、通常、０．５ｍｍφの媒
体を投入し、０．３ｍｍφまで磨耗したとき、新たな
０．５ｍｍφの媒体と入れ換えている。

【００１３】一方、懸濁液抽出の際、媒体を効率よく分
離するには、装置出口の間隙Ａが媒体粒径の１／３以下
であると良いことが経験的に判明している。したがっ
て、上記のように、０．５ｍｍφの媒体を０．３ｍｍφ
に磨耗するまで使用する場合は、図３に示した装置出口
の間隙Ａは、交換直前の磨耗した媒体粒径の０．３ｍｍ
φに対応するように、０．３ｍｍφの１／３、すなわ
ち、０．１ｍｍの間隙を形成するように構成されてい
る。

【００１４】ところが、現在、各種ＯＡ機器の小型化と
電力節減の要求に答えるべく、これらのＯＡ機器に組み
込まれ或は用いられるインクリボン、フィルタ、特殊用
紙等のために製品粒径の更なる微細化が要望されてい
る。製品粒径を効率良く微細化するには上述したように
（図４参照）、媒体の粒径も微細化しなければならな
い。例えば、当初上記の０．５ｍｍφよりも更に細かい
０．３ｍｍφの媒体を投入し、これが０．２ｍｍφまで
磨耗したとき、新たな媒体と交換するようにしなければ
ならない。そうすると、装置出口の間隙Ａは、交換直前
の磨耗した媒体粒径の０．２ｍｍφに対応するように、
その１／３、すなわち０．０７ｍｍの間隙を形成するよ
うに構成しなければならない。

【００１５】しかしながら、現在の技術では、分離環状
板２及び回転円板４を如何に精度よく作成しても、駆動
軸３への回転円板４の取り付けに或る程度のバラツキが
発生することは避けられず、また駆動軸３の回転から偏
心を完全に取り除くこともできない。したがって分離環
状板２の内周面と０．０７ｍｍの間隙を保ったまま回転
円板４を回転させることは到底出来難いことであり、こ
のため上記更なる微細化の要望には、粒径の比較的大き
な媒体を用いて処理回数を増やすこと以外に対処する方
法がなかった。しかしこれでは、処理能率が低下するば
かりでなく処理の経費が大幅に上昇するという問題を派
生させ、不満が大きく、何等かの改善が望まれていた。

【００１６】本発明の課題は、処理能率の低下も無く経
費の上昇も無く超微細な粒径の製品を抽出する湿式微粒
分散粉砕機を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】以下に、本発明に係わる
湿式微粒分散粉砕機の構成を述べる。本発明の湿式微粒
分散粉砕機は、回転攪拌機を有する固定容器内に処理液
と分散剤と媒体とを収容し上記分散剤を粉砕しながら混
合し均一に分散させて生成した上記処理液と粉砕により
微細化した上記分散剤とからなる懸濁液を連続して抽出
する湿式微粒分散粉砕機であって、上記固定容器の出口
に固設された環状板と、該環状板の内径よりも大きな外
径を有し該環状板の外面との間に所定の間隙を有して回
転する回転円板とを備えて構成される。

【００１８】上記所定の間隙は、例えば請求項２記載の
ように、０．１ｍｍ（ミリメートル）以下であり、上記
回転円板は、例えば請求項３記載のように、低膨張金属
材料からなる駆動軸により回転駆動されるように構成さ
れる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は、一実施の形態におけ
る横型の湿式超微粒分散粉砕機の模式的側断面図であ
り、図２は、その主要部たる懸濁液抽出部の拡大図であ
る。図１及び図２において、湿式超微粒分散粉砕機１０
は、不図示の基台に固定された分散粉砕容器１１と分離
機構１２とで構成される。

【００２０】分散粉砕容器１１は、内部に駆動軸１３に
取り付けられた複数の攪拌ディスク１４を備え、底部
（図の左方）近傍の胴壁の一側（図では上方）には、処
理液と分散剤の混合液を送入する送入口１５が形成され
ている。上記の駆動軸１３は駆動用モータ１６に連結し
ており、駆動用モータ１６は、駆動軸１３を介して上記
複数の攪拌ディスク１４を所定の回転方向に回転させ
る。この分散粉砕容器１１の抽出口側（図の右方）の端
部開口部に分離機構１２が連設される。

【００２１】分離機構１２は、分離筒１８、軸受保持筒
１９、カバリング２１、回転円板駆動用のモータ２２で
構成される。軸受保持筒１９は分離筒１８にボルト２３
で締着され、カバリング２１は軸受保持筒１９にボルト
２８で締着されている。

【００２２】分離筒１８は、分散粉砕容器側に隔壁２７
ａが形成されており、この隔壁２７ａの中央は大きく開
口し、この隔壁２７ａとモータ側の隔壁２７ｂとの間が
適宜な腔室３０を形成している。その胴壁の一側（図で
は上方）には排出筒２９が設けられる。この分離筒１８
の上記隔壁２７ａに連続して外部側方に延設されている
フランジ３１に適宜数のボルト挿通孔が穿設されてい
る。これらのボルト挿通孔に挿通したボルト３２を分散
粉砕容器１１のフランジ３３に設けたネジ孔に締着する
ことにより分散粉砕容器１１の開口端部に分離機構１２
が連設される。

【００２３】上記の分離筒１８の内部には、隔壁２７ａ
の開口部の内側に環状板２４が固着して配設される（以
下、図２も参照）。更にこの環状板２４に近接して回転
円板２５が配置される。回転円板２５は、環状板２４の
内径よりも大きな外径を有して形成され、環状板２４の
内面（分散粉砕容器側から見れば外面）との間に所定の
間隙Ｂを有して配置される。尚、本実施の形態では、こ
の間隙Ｂは０．０７ｍｍに設定されている。この回転円
板２５は、分離筒１８の他方の隔壁２７ｂ（図１参
照）、軸受保持筒１９の隔壁、及びカバリング２１の外
壁を貫通して配設された回転シャフト２６の一端に固定
されている。回転シャフト２６は、分離筒１８の他方の
隔壁２７ｂの挿通部でメカニカルシール若しくはグラン
ドシール３４を施こされ、軸受保持筒１９の隔壁で軸受
部３５により支持されて、モータ２２の駆動軸に他端が
連結されている。回転円板２５は、回転シャフト２６を
介してモータ２２により回転駆動される。また、回転円
板２５に対向し、分離筒１８の一方の隔壁２７ａからや
や離隔して、環状板２４の内径よりも径の大きな遊離隔
壁３５が分散粉砕容器１１側に配設される。尚、この遊
離隔壁３５は、場合によっては無くてもよい。

【００２４】上記の構成により、送入口１５から送り込
まれた処理液と分散剤との混合液は、回転する攪拌ディ
スク１４によつて、予め分散粉砕容器１１内に収容され
ている適宜の粒径（本実施の形態においては初期投入粒
径を０．３ｍｍφと設定している）の媒体と共に分散攪
拌され、これにより分散剤は所定の粒径（本実施の形態
では０．７μｍφ以下）に粉砕されて処理液中に均一に
懸濁する。

【００２５】この懸濁液は、送入口１５から処理液と分
散剤との混合液が順次送り込まれてくることにより、出
口方向に移動し、分離筒１８の一方の隔壁２７ａと遊離
隔壁３５とにより形成されている隔室３６に、図の矢印
で示すように進入し、更に上記攪拌ディスク１４よりも
少ない回転数で回転している回転円板２５と環状板２５
間に形成されている間隙Ｂ（図２参照）によつて媒体と
分離され、腔室３０に流出したのち、排出筒２９から外
部に排出される。

【００２６】上記回転円板２５と環状板２５との間隙
は、板面と板面との対峙により形成される間隙であり、
この間隙を、回転シャフト２６を適宜の位置決め機構を
用いて図２の両方向矢印Ｃで示すように軸に並行に進退
する方向に微調整することにより、０．０７ｍｍφに形
成することは容易に可能である。また、回転シャフト２
６を低膨張金属材料で構成しているので、上記間隙を、
種々の環境変化の中で維持することも容易に可能であ
る。

【００２７】そして、このように板面と板面との対峙で
あって、外周面と内周面とが対峙して回転するわけでは
ないから、夫々の外円周と内円周の形状に多少の整合に
欠けるところがあったとしても、或は回転円板２５の回
転に多少の偏心があったとしても、間隙を形成する回転
シャフトの軸方向には何等の影響も受けないから、懸濁
液の抽出に不具合を生じるようなことがない。

【００２８】また、上述したように、回転円板２５と環
状板２５との間隙が０．０７ｍｍφであるから初期投入
粒径が０．３ｍｍφの媒体を０．２ｍｍφに磨耗するま
で使用でき、小粒径の媒体としては理想的な状態で使用
できる。そして、このように小粒径の媒体を使用できる
から、０．７μｍφ以下の製品（懸濁液）を、処理回数
を増やすことなく他の場合と同様の通常の処理回数で得
ることができる。

【００２９】なお、本実施の形態においては、横型の湿
式微粒分散粉砕機として説明しているが、横型に限るこ
となく、縦型の湿式微粒分散粉砕機に適用することも可
能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
環状板と回転円板を面と面とで対峙させて間隙を形成す
るので、環状板の内周面と回転円板の外周面とで形成可
能な限界の間隙よりも狭い間隙を形成することができ、
したがって、この狭い間隙に応じたより小径の媒体を用
いることができ、これにより、処理回数を増やすことな
くより微細な粒径の分散剤からなる懸濁液を連続して抽
出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態における横型の湿式超微粒分散粉
砕機の模式的側断面図である。

【図２】図１の主要部たる懸濁液抽出部の拡大図であ
る。

【図３】従来の湿式微粒分散粉砕装置の懸濁液抽出部の
構成を示す図である。

【図４】製品粒径と媒体の大きさとの相関を示す特性図
である。

【符号の説明】

１０ 湿式超微粒分散粉砕機 １１ 分散粉砕容器 １２ 分離機構 １３ 駆動軸 １４ 攪拌ディスク １５ 送入口 １６ 駆動用モータ １８ 分離筒 １９ 軸受保持筒 ２１ カバリング ２２ 回転円板駆動用モータ ２３、２８、３２ ボルト ２４ 環状板 ２５ 回転円板 ２６ 回転シャフト ２７ａ、２７ｂ 隔壁 ２９ 排出筒 ３０ ３１、３３ フランジ ３４ メカニカルシール（グランドシール） ３５ 遊離隔壁 ３６ 隔室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転攪拌機を有する固定容器内に処理液
   と分散剤と媒体とを収容し前記分散剤を粉砕しながら混
   合し均一に分散させて生成した前記処理液と粉砕により
   微細化した前記分散剤とからなる懸濁液を連続して抽出
   する湿式微粒分散粉砕機であって、 前記固定容器の出口に固設された環状板と、 該環状板の内径よりも大きな外径を有し該環状板の外面
   との間に所定の間隙を有して回転する回転円板と、 を備えたことを特徴とする湿式微粒分散粉砕機。
2. 【請求項２】 前記所定の間隙は、０．１ｍｍ（ミリメ
   ートル）以下であることを特徴とする請求項１記載の湿
   式微粒分散粉砕機。
3. 【請求項３】 前記回転円板は、低膨張金属材料からな
   る駆動軸により回転駆動されることを特徴とする請求項
   １又は２記載の湿式微粒分散粉砕機。