(57)【要約】【課題】液相中にある微小な粒子の粉砕及び分散を確実に、しかも迅速にかつ省力で行なうことができる装置を提供する。【解決手段】内軸７と外ケース１との間に、複数のローラー３ｂを並べ、隣接するローラー３ｂ同士の間に内軸７及び外ケース１に対して軸線方向に摺動可能、且つ内軸７側と外ケース１側に交互に流れる交流路１０が形成されるように仕切板３ａ及び３ｃを配置する。内軸７又は外ケース１を回転させると共に、外ケース１内に微小粒子を含む液相を流通させ、ローラー３ｂと仕切板３ａ及び３ｃの間に生じる挟圧力でもって液相中の微小粒子を粉砕する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内軸部と外ケース部との間に、複数のローラー状又はボール状の擂り子を並べ、且つ、隣接する擂り子同士の間に、内軸部及び外ケース部に対して摺動可能にされると共に内軸部側と外ケース部側に交互に流れる流路が形成されるように仕切板を配置し、内軸部又は外ケース部を回転させると共に、外ケース部内に微小粒子を含む液相を流通させ、擂り子と内軸部又は外ケース部との間に生じる挟圧力により前記液相中の微小粒子を粉砕及び分散することを特徴とする微小な粒子の粉砕及び分散装置。
【請求項２】
内軸部と外ケース部との間に、複数の円すい状の擂り子を並べ、且つ、内軸部及び外ケース部に対して摺動可能にされると共に内軸部側と外ケース部側に交互に流れる流路が形成されるように、隣接する擂り子同士の傾斜方向が互いに逆向きとなるように配置し、内軸部又は外ケース部を回転させると共に、外ケース部内に微小粒子を含む液相を流通させ、擂り子と内軸部又は外ケース部との間に生じる挟圧力により前記液相中の微小粒子を粉砕及び分散することを特徴とする微小な粒子の粉砕及び分散装置。
【請求項３】
擂り子と内軸部及び外ケース部間の間隙を調整する付勢手段を少なくとも一つ又は付勢強度可変に多段階設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の微小な粒子の粉砕及び分散装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシング内で回転する擂り子により、粉体粒子等の粉砕及び分散を行なう装置に関するものであり、とくに、液相中にある微小な粒子を粉砕・分散するために使用される装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、多くの産業分野において、例えば、粉体と液体との良質な混合物質（液体中に粉体が均一に分散混合した物質）を得ることが重要な技術的課題とされている。粉体と液体との混合物質においては、液体中で粉体の凝集体（所謂、ダマ）が生じてしまい、一旦発生した凝集体を液体中で再度分散させることは極めて困難だからである。
【０００３】
とくに、例えば、車両塗装用の塗料等は、顔料粒子が１μ以下と極めて微小であり、これが粒子間力により３μ〜１０μの凝集体を形成して溶剤中で乱雑に分散してしまい、塗面に微細な凹凸を生じさせて所期の光沢が得られないという問題を発生させたり、塗装機器のノズルに目詰まりを発生させる原因となっていた。そこで、このような極小な粉体による凝集体を液相中に均一に分散混合することを目的として、ローターとステーターとの噛合によるせん断力を利用した分散ブレード等により粉砕しようとするミル装置や筒状容器内に複数のテーパーローラーベアリングを配置し、ベアリングローラーの転動による転動面での押圧により分散を行なう装置（例えば、特公昭５３−３１１０号公報所載）が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、分散ブレードを使用したミル装置は過大な電力等のエネルギーを消費し製造コストが嵩むという問題があった。また、ベアリングローラーを使用した装置は、転動面と内輪面及び外輪面とのクリアランスの調整ができないという課題、また被処理物質が十分に処理されないまま通過してしてしまう、所謂ショートパスの問題が解決されていなかった。
本発明は、上記のような従来技術の課題に鑑み、液相中にある微小な粒子の粉砕及び分散を確実かつ連続的に、しかも省力で行なうことができる装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため本発明に係る請求項１記載の微小な粒子の粉砕及び分散装置は、内軸部と外ケース部との間に、複数のローラー状又はボール状の擂り子を並べ、且つ、隣接する擂り子同士の間に、内軸部及び外ケース部に対して摺動可能にされると共に内軸部側と外ケース部側に交互に流れる流路が形成されるように仕切板を配置し、内軸部又は外ケース部を回転させると共に、外ケース部内に微小粒子を含む液相を流通させ、擂り子と内軸部又は外ケース部との間に生じる挟圧力により前記液相中の微小粒子を粉砕及び分散することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の微小な粒子の粉砕及び分散装置は、内軸部と外ケース部との間に、複数の円すい状の擂り子を並べ、且つ、内軸部及び外ケース部に対して摺動可能にされると共に内軸部側と外ケース部側に交互に流れる流路が形成されるように、隣接する擂り子同士の傾斜方向が互いに逆向きとなるように配置し、内軸部又は外ケース部を回転させると共に、外ケース部内に微小粒子を含む液相を流通させ、擂り子と内軸部又は外ケース部との間に生じる挟圧力により前記液相中の微小粒子を粉砕及び分散することを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の微小な粒子の粉砕及び分散装置は、請求項１又は請求項２記載の微小な粒子の粉砕及び分散装置において、擂り子と内軸部及び外ケース部間の間隙を調整する付勢手段を少なくとも一つ又は付勢強度可変に多段階設けたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る微小な粒子の粉砕及び分散装置の構成を摸式的に示す一部断面側面図、図２は本発明に係る微小な粒子の粉砕及び分散装置の一実施例を示す一部断面側面図、図３（Ａ）は粉砕前の資料である液相中の顔料を示す顕微鏡写真、（Ｂ）は粉砕後の資料である液相中の顔料を示す顕微鏡写真、図４は本発明に係る微小な粒子の粉砕及び分散装置の他の実施例を示す一部断面側面図である。
【０００９】
【実施例１】
図１及び図２に示すように、液相中における微細な固形物質である顔料の更なる微細化及び分散を行なう本実施例装置の外ケース１は筒状に形成されており、内部に粉砕及び分散すべき被処理物質（以下、処理物質という）を流通させる流通路２が設けられ、その左端下方開口部が処理物質の流入口４であり、右端上方開口が粉砕あるいは微細化された処理物質を吐出する吐出口５である。そして、処理物質はポンプ（図示せず）などの送出手段により、流入口４から圧入されて流通路２を通り吐出口５から排出される。外ケース１の内部には、擂り子としての円錐状ローラー３ｂが複数並べて挿入配置されており、隣接するローラー３ｂ同士の間に、キー溝（図示せず）等により外ケース１に対して摺動可能にされた外側仕切板３ｃと、同様に内軸７に対して軸線方向に摺動可能にされた内側仕切板３ａを配置し、このローラー３ｂの内側仕切板３ａは、駆動源（図示せず）に連結された内軸７の回転駆動により回動する。ここで、ローラー３ｂは、前記外側仕切板３ｃと内側仕切板３ａとの間に挟持された構成とされており、これらのローラー３の間隙を常に密接した状態に調整し保つための付勢手段であるスプリング６が設けられクリアランスの調整ができるようにされている。
【００１０】
すなわち、本実施例装置では、外ケース１内に複数の円錐状ローラー３ｂを回転可能に配置し、外側仕切板３ｃと内側仕切板３ａとローラー３ｂとの間に生じる挟圧力でもって、液相中の粉体の微小な粒子の粉砕及び分散を行う。具体的には、処理すべき液体（溶剤）と粉体（顔料）とを混合して被粉砕物懸濁液とし、これをポンプによって外ケース１の流入口４から圧入する。本装置においては、被粉砕物懸濁液を外ケース１の内部に圧入し流通させた状態でローラー３ｂが回動し、被粉砕物懸濁液が右方向に流通しながら、外側仕切板３ｃと内側仕切板３ａとローラー３ｂとの間に生じる挟圧力でもって微小粒子が粉砕される。その際、被粉砕物懸濁液は外側仕切板３ｃと内側仕切板３ａの間を内軸部側と外ケース部側に交互に流れるように形成された交流路１０（矢示）を流通するので、ショートパスが発生することがなく、連続処理装置としての機能が十分に果たされる。尚、この装置においては、内軸部７の途中にストッパー８が設けられ、押圧力の異なるスプリング９を多段階設け、装置内部において異なる付勢強度を得ることができるようにされている。
【００１１】
【試験例】
１μ以下の粉粒である顔料（３μ〜１０μの微小粒子を含む）を溶剤としてのシンナーと混合して被粉砕物懸濁液とし、本発明装置を１８００ｒｐｍで回転させながら、被粉砕物懸濁液を流速６ｇ／分で圧入して粉砕処理液を得た。図３の顕微鏡写真からも明らかなように、処理前に被粉砕物懸濁液に乱雑に混在していた微小粒子が、処理後にはほどんど粉砕され消失し、溶剤中に均一に分散したことが判る。
【００１２】
尚、本発明の要旨は、外ケース１内で処理物質を流通させながら、回転する擂り子と内軸又は外ケースとの間に生じる挟圧力により液相中の微小粒子を粉砕する点にあり、擂り子の形状は本実施例の円錐状のローラーに限定されるものではなく、例えば円柱状やボール状等でもよい。
【００１３】
図４は、擂り子としてスラストベアリング３を使用したものであり、隣接するベアリング３同士を常に密接した状態に調整し保つための付勢手段であるスプリング６が設けられている。すなわち、外ケース１内に内軸７に挿通させた複数のスラストベアリング３を回転可能に配置し、スラストベアリング３の内輪３ａ及び外輪３ｃとローラー３ｂとの間に生じる挟圧力でもって、液相中の粉体の微小な粒子の粉砕及び分散を行う。この場合、スラストベアリング３自体が内軸７及び外ケース１に対して軸線方向に摺動可能にされると共に、内軸７側と外ケース１側に交互に流れる交流路１０（矢示）が形成されるように、隣接するスラストベアリング３のローラー３ｂの傾斜方向が互いに逆向きとなるように配置してショートパスを防止する。
【００１４】
また、本発明装置によれば、固体の粉砕あるいは２種以上の物質、例えば、粉体と液体との良質な混合物質（液体中に粉体が均一に分散混合した物質）や水と油との良質な混合物質（エマルション）を得ることができる。すなわち、外ケース１内に圧入された２種以上の物質の内、少なくとも１種以上を擂り潰して混合物質中に分散させることができる。
【００１５】
本発明の微小な粒子の粉砕及び分散装置は、電池材料や燃料電池用触媒の分散、半導体材料の分散、各種塗布材、医薬品、化粧品、有機物の粉（小麦粉、そば粉）の粉砕及び分散、他にも農業用薬品、ペンキ、ラッカー、印刷インキ、自動車塗料、磁性塗膜材、バイオテクノロジー、各種化学工業、顔料の粉砕、チョコレート等の食品製造分野に利用できる。
【００１６】
また、液体と粉体のどちらか一方あるいは双方が反応機能を有する物質、例えば各種触媒、重合反応の開始剤、酵素などである場合、特に有効な粉砕混合システムとなり得る。すなわち、アニオン重合、カチオン重合、ラジカル重合、乳化重合、懸濁重合及びクラフト重合のような各種重合反応や酸化反応、加水分解などを行なうことができる汎用性に富む粉砕混合システムとなる。尚、被混合物質は、反応機能を有するものであれば上記のものに限定されない。例えば、ラジカル重合、懸濁重合、アニオン重合またはカチオン重合の場合には、溶媒に可溶又は分散、乳化可能なモノマーを溶解した重合溶液と、重合開始剤又は重合触媒とを攪拌混合した後、又は重合反応をさせながら粉砕・分散処理する。
【００１７】
ラジカル重合、懸濁重合、乳化重合に用いられる重合開始剤としては、例えば過酸化カリウム、過酸化ナトリウム等の過酸化物や、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド等のパーオキサイド化合物や、パーエステル化合物やα，α’−アゾビスイソブチニトリル、α，α’−アゾビス（ジメチルバレロニトリル）等のアゾ化合物などが挙げられる。アニオン重合では、重合触媒として、アルカリ金属、金属水酸化物、グリニャール試薬などの求核試薬が用いられる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、液相中の微小な粒子の粉砕及び分散を確実かつ連続的に、しかも省力で行なうことができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る微小な粒子の粉砕及び分散装置の構成を模式的に示す一部断面側面図である。
【図２】本発明に係る微小な粒子の粉砕及び分散装置の一実施例を示す一部断面側面図である。
【図３】（Ａ）は粉砕前の資料である液相中の顔料を示す顕微鏡写真、（Ｂ）は粉砕後の資料である液相中の顔料を示す顕微鏡写真である。
【図４】本発明に係る微小な粒子の粉砕及び分散装置の他の実施例を模式的に示す一部断面側面図である。
【符号の説明】
１　　外ケース
２　　流通路
３　　擂り子（ローラーベアリング）
３ａ　内側仕切板（ベアリングの内輪）
３ｂ　円錐状ローラー（ベアリングのローラー）
３ｃ　外側仕切板（ベアリングの外輪）
４　　流入口
５　　吐出口
６　　スプリング（付勢手段）
７　　内軸
８　　ストッパー
９　　スプリング（付勢手段）
１０　交流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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