(57)【要約】      （修正有）【課題】構成・操作が簡略で、回転駆動力のエネルギーロスも低減され、流動性組成物の混錬・脱泡をより効率的に行える高機能性を備えた脱泡混錬方法及び装置の提供。【解決手段】自転力伝達プーリ４５下方の回転支軸４６に２段装着された互いに異なる外径で、かつ一方向へ回転可能なワンウェイクラッチ付きプーリ３６と、前記ワンウェイクラッチ付きプーリ３６に対応して支持体３９に固着配置された２段型の固定プーリ（公転プーリ）３５と、前記公転プーリ（公転プーリ）３５及びワンウェイクラッチ付きプーリ３６間に各別に架けられたベルト４７ａ，４７ｂ対と、前記回転駆動源３７の回転を正方向若しくは逆方向に切り替える回転方向切り替え手段とを具備して成ることを特徴とする。【選択図】図２
2006263691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正逆回転型の公転用回転軸に、外方へ向けて延設された公転用アームの公転に連動させ、公転用アーム先端側に傾斜を付けて回転可能に装着された上端部開口の筒状自転軸に公転回転力を伝達し、筒状自転軸へ収納装着した試料容器を公転させながら自転させ、試料容器内の被処理物を脱泡・攪拌混練する脱泡・混練方法であって、前記公転用回転軸の回転力を互いに異なる外径で、かつ一方向へ回転駆動可能なワンウェイクラッチ付きプーリを介して自転軸に伝達し、試料容器を時計回り方向及び反時計回り方向に切り替え自転させることを特徴とする脱泡混練方法。
【請求項２】
回転駆動源で回転する鉛直方向に配置された正逆回転型の公転用回転軸と、前記公転用回転軸の上端側に固定装着された公転用アームと、前記公転用アームの一端側へ内向きに傾斜を付けて回転可能に装着された試料容器を収納する筒状自転軸と、前記公転用アームの他端側に筒状自転軸に対応して回転可能に装着配置された自転力伝達プーリと、前記自転力伝達プーリ下方の回転支軸に２段装着された互いに異なる外径で、かつ一方向へ回転可能なワンウェイクラッチ付きプーリと、前記ワンウェイクラッチ付きプーリに対応して公転用回転軸に回転可能に装着配置された２段型の公転プーリと、前記公転プーリ及びワンウェイクラッチ付きプーリ間に各別に架けられたベルト対と、前記回転駆動源の回転を選択的にいずれか一方向に切り替える回転方向切り替え手段とを具備して成ることを特徴とする脱泡混練装置。
【請求項３】
自転運動による自転ベクトル及び公転運動による公転ベクトルから求めた混練・分散能力を左右する係数を数値的に表示する手段を付設したことを特徴とする請求項２記載の脱泡混練装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、例えば粉体と液状体との混練脱泡型組成物、或いは液状樹脂類と溶媒類との混錬脱泡型組成物の調製に適する脱泡混練方法及び混練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】例えば粉体と液状体との混練脱泡、或いは液状樹脂類と溶媒類との混練脱泡の一手段として、被処理物を所要量収容した試料容器を公転させながら自転させる手段が知られている。即ち、公転による遠心力作用を利用し、被処理物中の比重の大きい成分を外側に移動させると共に、被処理物中に混入する気泡を反対側に押し出し分離して、攪拌混錬作用と脱泡作用を同時に行うと言う手段が知られている（特許技術文献１）。【０００３】図４は、従来知られている液体の攪拌混練・脱泡装置の主要部構成を示す断面図である。先ず、本体ケース（外ケース）１内には、防振用のバネ２を介して支持体３がほぼ水平に保持されており、この支持体３の中央部の下面には、試料容器に対し公転回転力及び自転回転力を伝達する回転駆動源（モータ）４が支持されている。また、支持体３の中央部上面側には、支持体３に対して垂直に公転用回転軸５がモータ４回転軸に直結若しくは連結している。この公転用回転軸５の上端側には、公転用アーム（公転用回転体）６がほぼ水平に保持されており、この公転用アーム６の一方の遠心側に、自転用回転軸７が公転用回転軸５に対して内向き方向へ傾斜して回転自在に固定されている。【０００４】さらに、上記公転用アーム６の他方の遠心側には、プーリ軸８が公転用回転軸５に平行に、かつ公転用アーム６に対して下向きに突設配置されている。ここで、自転用回転軸７及びプーリ軸８の中心軸は、公転用回転軸５を挟んで対称の位置に設定される。また、自転用回転軸７の上端には、試料容器９を保持する容器ホルダー１０が同軸的に配置されており、この容器ホルダー１０の外底壁面には、自転用プーリ１１が取り付けられている。つまり、容器ホルダー１０は、自転用回転軸７を介して回転アーム６に対して回転可能に取り付けられ、また、プーリ軸８には、自転回転力伝達プーリ１２が回転可能に装着されている。なお、自転回転力伝達プーリ１２は、自転用回転軸７に連結する上段プーリと、公転用回転軸５側に連結する下段プーリとで構成されている。【０００５】一方、容器ホルダー１０の対称側には、試料容器９及び容器ホルダー１０との重量バランスを採るためのバランス調製機構１３が、また、公転用アーム６の略中央部上には、自転用プーリ１１と自転回転力伝達プーリ１２との間に架かるエンドレスベルト１４をガイドする方向転換用のガイドローラ１５が配置されている。さらに、前記公転用アーム６の下側で、公転用回転軸５には、プーリ軸８の回転速度を多段に変えるための上側プーリ及び下側プーリからなる環状体プーリ１６が回転可能に装着されている。【０００６】つまり、公転用回転軸５を挟んでプーリ軸８と対称的に離隔し、かつ支持体３の上方に突出させて配置した切り替え軸１７の上側に上プーリ１８が、この上プーリ１８の下側に一方向クラッチ１９を介して下プーリ２０がそれぞれ装着されている。ここで、上プーリ１８に対して下プーリ２０は、径大に設定されており、回転駆動源４の回転力は、公転用回転軸５の固定プーリ２１との間に架けたベルト２２を介して下プーリ２０に伝達される。さらに、上プーリ１８と公転用回転軸５に固定されている環状体プーリ１６の下側プーリとの間に架けたベルト２３、環状体プーリ１６の上側プーリと自転力伝達プーリ１２の下段プーリとの間に架けたベルト２４を介してプーリ軸８（自転用側）に伝達される。【０００７】上記切り替え軸１７は、切り替え軸切り替え手段２４によって停止・回転に切り替えられる。即ち、支持体３の下面側に設置した切り替え軸切り替え手段２４の動作で、下プーリ２０及び上プーリ１８の回転・停止を制御する構成と成っている。ここで、切り替え軸切り替え手段２４は、支持体３の下面側に延設する切り替え軸１７を囲む筐体２５、筐体２５の内壁面に突設する突起体２６、この突起体２６に装着されたソレノイドバネ２７で軸方向に進退する支持板２８、支持板２８を貫挿するキー２９、このキー２９の下端に連接する可動鉄心３０、可動鉄心３０の他端側に連接する電磁コイル３１、電磁コイル３１を動作する永久磁石３２を備えた構成と成っている。なお、キー２９は、切り替え軸１７と同軸的に進退し、かつキー２９上端の突起と切り替え軸１７下端の溝との係合・離脱で切り替えが行われる。【０００８】つまり、可動鉄心３０は、常時、ソレノイドバネ２７の付勢力によって本体ケース３３から突出した状態にあり、キー２９上端の突起と切り替え軸１７下端の溝とが係合（嵌合）して切り替え軸１７の回転を停止している。一方、可動鉄心３０は、電磁コイル３１の作動時に、電磁コイル３１に吸引され、ソレノイドバネ２７の付勢力に抗して本体ケース３３に引き込まれ状態になり、キー２９上端の突起と切り替え軸１７下端の溝との係合（嵌合）が外れ、切り替え軸１７が回転する。なお、図中３４は、切り替え手段２４に対するバランス錘である。【０００９】上記公転及び自転に加え、自転速度可変の組み合わせた手段によれば、遠心作用によって被処理物中の比重の高い成分を容器内の外側へ移動させる遠心分離、さらに自転に伴う攪拌・混練（被処理物に螺旋状の流れが生じて攪拌作用が同時に進行）作用によって、比較的効率よく、被処理物の脱泡・混練（混合）行えるので注目されている。【００１０】特許技術文献１…特開２０００−２７１４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】上記脱泡・混練手段の場合は、一つの回転駆動源４を、公転用回転と自転用回転に利用するため、手段の簡略化及び低コスト化などを図れる。また、自転回転数及び公転回転数を変更・制御できるため、所要の脱泡・混錬を低コストで実現できると言う利点がある。しかし、上記手段は、攪拌・混練機能と脱泡機能とを兼備するとは言え、混練不能若しくは混練不良な領域が認められ、実用上、なお満足できる手段と言えない。【００１２】即ち、上記手段、或いは一個のインバータモータの駆動で自転回転数や公転回転数を可変にしたり、混練時間の各条件を複数選択設定したりし、小型機種で実験的に、最適な条件を選定して実用・量産手段（生産ライン用大型機種）に適用した場合、再現性に問題があって、所要の脱泡・攪拌混練物を量産的に提供することが困難な状況にある。つまり、実験室規模と量産的規模とは、各種条件が微妙に異なるため、量産的な規模での実施に当たっては、さらなる試行錯誤を要すると言う問題がある。【００１３】従って本発明は、構成・操作が簡略で、回転駆動力のエネルギーロスも低減され、効率的に流動性組成物の混練・脱泡を行える高機能・高信頼性の脱泡混練方法及び装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】本発明に係る脱泡混錬方法は、正逆回転型の公転用回転軸に外方へ向けて延設された公転用アームの公転に連動させ、公転用アーム先端側へ傾斜を付けで回転可能に装着された上端部開口の筒状自転軸に公転回転力を伝達し、筒状自転軸へ収納装着した試料容器を公転させながら自転させ、試料容器内の被処理物を脱泡・攪拌混練する脱泡・混練方法であって、
前記公転用回転軸の回転力を互いに異なる外径で、かつ一方向へ回転駆動可能なワンウェイクラッチ付けプーリを介して自転用回転軸に伝達し、試料容器を時計回り方向及び反時計周り方向に切り替え自転させることを特徴とする。【００１５】本発明に係る脱泡混練装置は、回転駆動源で回転する鉛直方向に配置された正逆回転型の公転用回転軸と、前記公転用回転軸の上端側に固定装着された公転用アームと、前記公転用アームの先端側へ内向き傾斜付けで回転可能に装着され、試料容器を収納装着する筒状自転軸と、前記公転用アームの他端側に筒状自転軸に対応して回転可能に装着配置された自転力伝達プーリと、前記自転力伝達プーリ下方の回転支軸に２段装着された互いに異なる外径で、かつ一方向へ回転可能なワンウェイクラッチ付きプーリと、前記ワンウェイクラッチ付きプーリに対応して公転用回転軸に回転可能に装着配置された２段型の公転プーリと、前記公転プーリ及びワンウェイクラッチ付きプーリ間に各別に架けられたベルト対と、前記回転駆動源の回転を正方向若しくは逆方向に切り替える回転方向切り替え手段とを具備して成ることを特徴とする。なお、詳細説明は省略するが、ワンウェイクラッチ付きプーリ側には、試料の質量に対応したウエイトバランス調整機構を具備していることは言うまでも無い。【００１６】本発明に係る脱泡混練手段は、筒状自転軸に対する公転用回転軸の回転力伝達に、一対の一方向クラッチ付きプーリを使用し、回転駆動源の回転を選択的に正逆させ、一方の一方向クラッチ付きプーリを右回転、他方の一方向クラッチ付プーリを左回転させ、試料容器の正・逆回転を行った場合、より効率的に、試料組成物の攪拌・混練及び脱泡が行われることを知り、この知見に基づいて発明に至ったものである。ここで、公転回転数に対する自転回転数の選択は、例えば公転回転数６００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍに対し、公転回転が右回転の場合、自転回転数２００ｒｐｍ〜６６６ｒｐｍ程度、公転回転数が左回転の場合、自転回転数３００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍ程度である。そして、上記自転軸の回転方向の選択設定は、一方向クラッチ付きプーリ２個の組み合わせで行われる。なお、いずれに選択した場合も、前記公転回転数：  ｍ  ｒｐｍと、自転回転数：  ｍ／ｎ  ｒｐｍとは、変動回転数となるため、所謂遊星式の可変速攪拌脱泡ミキサー作用を呈する。ここで、ｎはクラッチ付きプーリと公転プーリの比である。【００１７】本発明に係る脱泡混練装置の構成において、公転用アームの構成・形状は、例えば円筒状、円盤状、放射状など何れであってもよく、また、筒状自転軸の装着・保持数も任意で、特に、制約されない。つまり、筒状自転軸に対する公転用回転軸の回転力伝達の機構、回転方向の切り替え作用を除いた他は、１個の回転駆動源（モータ）による公転・自転で、試料組成物の攪拌・混練と脱泡を行う手段の構成を転用できる。【００１８】本発明に係る手段において、筒状自転軸に対する公転用回転軸の回転力伝達の方式は、公転用回転軸側の固定プーリ（公転プーリ）を２段構成とする一方、自転回転軸側のプーリを互いに径及び回転方向の異なる一方向（ワンウェイ）クラッチ付きプーリの２段構成とし、回転駆動源の回転方向を正逆切り���え手段によって回転を切り替えろことで達成される。図１は、公転用回転軸の回転と、前記２段構成のワンウェイクラッチ付きプーリの回転駆動との関連を模式的に示したもので、例えば公転用回転軸の固定プーリ（公転プーリ）３５の回りを右回転させると２段構成のワンウェイクラッチ付きプーリ３６の上段側プーリ３６ａとの間で回転力伝達が行われて自転は左回転となる。逆に、固定プーリ３５の回りを左回転させると２段構成のワンウェイクラッチ付きプーリ３６の下段側プーリ３６ｂとの間で回転力伝達が行われて自転は右回転となる。【００１９】つまり、固定プーリ（公転プーリ）３５に沿ってベルト４７を右回転させると、２段構成のワンウェイクラッチ付きプーリ３６の下段側プーリ３６ｂが回転フリー、上段側プーリ３６ａがロックされるので、上段側プーリ３６ａとの間で回転力伝達が行われて自転は左回転となる。逆に、固定プーリ（公転プーリ）３５に沿ってベルト４７を左回転させる様に公転用回転軸３８を回転させると、２段構成のワンウェイクラッチ付きプーリ３６の上段側プーリ３６ａが回転フリー、下段側プーリ３６ｂがロックされるので、下段側プーリ３６ｂとの間で回転力伝達が行われて自転は右回転となる。なお、上記ワンウェイクラッチ付きプーリ３６は、上・下側の各プーリ３６ａ、３６ｂの積層を逆にしてもよいし、また、同じ一方向クラッチ付きプーリをそれらのクラッチを逆向きに使用する構成を採ってもよい。さらに、ワンウェイクラッチ付きプーリ３６を２段構成から１段構成にし、公転用回転軸３８の回転方向によって自転回転数を０ｒｐｍにすることも可能である。【００２０】本発明に係る手段において、公転回転及び自転回転によって試料容器に加わる力は、次のように表示される。図２に模式的に示すごとく、例えば自転回転軸の角度４５度、試料容器底部の公転半径Ｒ、公転軸の角速度ω１、自転軸の角速度ω２、試料容器内径の半径ｒ、質量ｍに掛かる重力ｇによる重さＰ（ｍｇ）、公転ベクトルＦ＝ｍＲω１２、自転ベクトルｆ＝ｍｒω２２となる。また、公転ベクトルの重力倍数ｍＲω１２／ｍｇ、自転ベクトルの重力倍数ｍｒω２２／ｍｇとなり、これらの数値は、攪拌・混練及び脱泡状態を評価する指標ともなる。【００２１】この点、さらに詳述すると、大型機種と小型機種とでは、公転の半径及び自転の半径が異なるため、瞬間的に換算して等価性能を判定することが事実上至難である。これに対し、一定・任意の秒単位及び回転数に設定して、公転回転数、公転の遠心力、自転回転数、攪拌混練・脱泡時間、真空排気時間などの各種係数・数値をパネル上に表示できるので、性能・機能などの瞬時の比較判定も可能となって、再現性などを容易に確保できる。なお、公転回転数に合わせた周波数の光、例えば調製可能なストロボメータを試料容器の自転軸に合わせた角度で混練装置の透明カバー上（或いは下）に設置し、この透明カバーを介して攪拌容器内の試料組成物を照射・観測すると、公転運動が静止した状態での観測が可能となる。【００２２】なお、上記脱泡混錬方法及び装置において、少なくとも試料容器内を０．５〜５０Ｔｏｒｒに真空化した場合は、資料中に混在する泡（気泡）が真空化に従って膨張し易くなるため、脱泡���所要時間を短縮できる。
【発明の効果】
【００２３】本発明に係る脱泡混錬方法によれば、公転・自転の過程で、試料容器内の試料組成物が公転による遠心力及び自転による遠心力の合成によって、試料容器の回転軸方向に沿って螺旋的に流動・混錬・脱泡の作用がスムースになり、より効率的に進行する。さらに、この公転・回転の過程において、自転回転が右回転及び左回転に切り替えられるため、前記遠心力の合成に伴う流動・混錬・脱泡作用が助長され、より効率的、かつ高品質の脱泡・混錬組成物を容易に提供できる。【００２４】本発明に係る脱泡混錬装置によれば、上記脱泡混錬操作を容易に達成できる。つまり、被処理物の性状や最終調製品の物性等に対応した高品質な脱泡混錬組成物を容易、かつ低コストに提供できる。
【発明の実施形態】
【００２５】以下、本発明に係る脱泡混練装置の主要部を断面的に示す図３を参照して実施例を説明する。
【００２６】この実施例に係る脱泡混練装置は、回転駆動源（モータ）３７で回転駆動する公転用回転軸３８が、支持体３９を貫挿して鉛直方向に配置され、この公転用回転軸３８の上端側に公転用アーム４０が固定装着されている。そして、この公転用アーム４０の一先端側には、筒状自転軸４１が内向き傾斜付きで、ベアリング機構などを介して回転（自転）可能に装着されている。また、筒状自転軸４１は、その外周面にベルト４２の摺動回転で回転力の伝達を受けるための回転用プーリ４３に相当する構造を備える一方、試料容器４４を収納装着して自転する。
【００２７】さらに、前記公転用アーム４０の他先端側には、前記筒状自転軸４１に対応し、かつ筒状自転軸４１に自転力伝達プーリ４５がベアリング機構などを介して回転（自転）可能に装着されている。そして、この自転力伝達プーリ４５の回転支軸４６の下方には、２段装着された互いに異なる外径で、かつ一方向へ回転可能なワンウェイクラッチ付きプーリ３６が装着されている。
【００２８】一方、ワンウェイクラッチ付きプーリ３６に対応して公転用回転軸３８には、２段型構成の公転プーリ３５が支持体３９に固着配置されている。また、前記公転プーリ３５及びワンウェイクラッチ付きプーリ３６間には、公転回転力を自転力伝達プーリ４５に伝達するベルト対４７ａ，４７ｂが各別に架けられている。そして、ワンウェイクラッチ付きプーリ３６は、正方向（例えば右回転）若しくは逆方向（例えば左回転）に切り替える回転方向切り替え手段（図示省略）、例えばタッチパネル上でモータの回転方向を選択するとか、或いはパーソナルコンピュータを介して最初正回転させ、ある時間経過後逆回転に切り替えることによって、公転プーリの回転方向切り替えを行うように構成してある。
【００２９】ここで、２段構成のワンウェイクラッチ付きプーリ３６は、例えば公転回転を右回転させ公転プーリ３５の回りをベルト４７が右回転すると２段構成のワンウェイクラッチ付きプーリ３６の上段側プーリ３６ａとの間で回転力伝達が行われて自転は左回転となる。逆に、公転回転を左回転させ公転軸プーリ３５の回りをベルト４７が左回転すると２段構成のワンウェイクラッチ付きプーリ３６の下段側プーリ３６ｂとの間で回転力伝達が行われて自転は右回転となる。つまり、回転方向切り替え手段による切り替え操作で、試料容器４４を右回転若しくは左回転と任意に選択できる。なお、図３において、４８は筒状自転軸４１と自転力伝達プーリ４５との間を走行して回転力を伝達するベルト４２のガイドローラである。
【００３０】上記構成装置ないし手段において、公転回転数を２０００ｒｐｍに設定し、自転回転数１０００ｒｐｍに設定した上段ワンウェイクラッチ付きプーリ３６ｂを使用し、４０万ｃｐｓのシール材を調製するため、エポキシ樹脂及びフィラーの混合系を公転回転数６００ｒｐｍ、自転回転数３００ｒｐｍで攪拌したところ、均一な分散混合系が調製された。次いで、第三の添加剤成分を添加する一方、公転回転数を２０００ｒｐｍ、自転回転数６６６ｒｐｍの下段ワンウェイクラッチ付プーリ３６ａに切り替えて真空下で、攪拌混練・脱泡処理を行ったところ、従来の自転の正逆回転切り替えを伴わない公転・自転手段の場合に比べ、攪拌混練・脱泡処理の所要時間が数分の１程度に短縮でき、また、μオーダーの気泡も残らない高品質な脱泡・混練物を良好な再現性で得られた。なお、公転回転数と自転回転数との比、及びそれら選択した各回転数をタッチパネル上に表示可能とした場合は、例えば１０ｒｐｍごとの選択範囲の広い万能的な攪拌混練・脱泡装置として機能する。
【産業上の利用可能性】
【００３１】このように、本発明に係る手段（方法・装置）によれば、被処理物（液流動性組成物）の種類や性状に対応した混錬・攪拌条件の選択、及び脱泡処理を容易に行える。即ち、簡略な構成や操作の簡略化を図りながら、高品質な脱泡混錬物を歩留まりよく、量産提供できる。例えば、液晶パネルの製作において使用され、また、高度の脱泡性などが要求されているスペース剤兼用の封止剤を低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】  実施例に係る脱泡混練手段における自転方向の切り替え機構を模式的に示す平面図。
【図２】  実施例に係る脱泡混練手段における試料容器に加わるベクトル状態を示す模式図。
【図３】  実施例に係る脱泡混練装置の要部構成を示す一部切欠断面図。
【図４】  従来の脱泡混錬装置の主要部構成を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３３】３５…公転プーリ                    ３６…ワンウェイクラッチ付きプーリ
３６ａ…上段側プーリ                ３６ｂ…下段側プーリ
３７…モータ                        ３８…公転用回転軸
３９…支持体                        ４０…公転用アーム
４１…筒状自転軸                    ４２…ベルト
４３…回転用プーリ                  ４４…試料容器
４５…自転力伝達プーリ              ４６…回転支軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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