(57)【要約】【課題】粉砕室内外での再凝集を防止し且つ極微粒径の分散粉砕を行う横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置を提供する。【解決手段】横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置２５は粉砕用媒体２６を収容した粉砕室３４に、回転シャフト２８に固定された２枚の撹拌孔明きディスク２９及び３１と、これらの中間に配設された羽根車３０から成る回転撹拌機を備えている。粉砕室３４は直径をＤ、長さをＬとして、Ｌ／Ｄ≦１となるように形成されている。撹拌孔明きディスク２９及び３１は円周に沿って３個の長孔４５と３個のピン４６が交互に設けられ、羽根車３０は輪体３３と４個の羽根３２とで構成され、羽根３２は輪体３３の回転平面に垂直に突設され回転シャフト２８側が最も高く輪体３３側ほど低く形成されている。粉砕室３４には供給口３５から被粉砕物スラリー３６が注入され、分散粉砕されて分離スリット３９でビーズ２６と分離され抽出室３７を経由して抽出口４１から外部に吐出される。【選択図】　図１
2004008993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕用媒体を収容した流通管型の固定容器内に回転撹拌機を有して、内部に注入される処理液と被粉砕物とから成る固液スラリーを前記粉砕用媒体と共に撹拌して前記被粉砕物を粉砕する粉砕室を備え、該粉砕室の直径をＤとし、該粉砕室の長さをＬとして、前記粉砕室の形状がＬ／Ｄ≦１となるように構成されていることを特徴とする横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置。
【請求項２】
前記回転撹拌機は、回転シャフトと、該回転シャフトに固定された第１の撹拌孔明きディスク及び第２の撹拌孔明きディスクと、これら２枚の撹拌孔明きディスクの中間に固定・配置された突起を有する撹拌羽根車とで構成されることを特徴とする請求項１記載の横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置。
【請求項３】
比較的凝集しやすい被粉砕物を１μｍφ以下の微粒子に分散粉砕する超微粒分散粉砕方法であって、
請求項１及び２記載の横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置を用いる工程と、
該横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置の粉砕室内における前記被粉砕物の滞留時間が従来方法の１／５〜１／２になるように処理時間を設定する工程と、
処理して抽出後の固液スラリーを別容器に移して粉砕エネルギーを生じない程度に且つ微粒子化された被粉砕物と分散剤との付着が行き渡るように緩やかに撹拌しながら所定の時間を経過させる工程と、
前記別容器の前記固液スラリーを前記横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置に再び供給して分散粉砕を行う工程と、
を含んで成ることを特徴とする超微粒分散粉砕方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散粉砕媒体を用いて固液スラリー中の固体粒子を超微粒子化する横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置及び超微粒分散粉砕方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、分散粉砕媒体を用いて固液スラリー中の固体粒子を微粒子化する横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置がある。
図５（ａ）は、そのような従来の横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置の構成を模式的に示す側断面図であり、同図（ｂ）は、その撹拌ディスクの１例を一個のみ代表的に拡大して具体的に構成を示す図、同図（ｃ）は、その平面図（同図（ｂ）のＡ矢視図）である。
【０００３】
同図（ａ）に示すように、従来の横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置１は、筒状の流通管型容器を横に固定して設置される。内部は粉砕室２と抽出室３とに分けられている。粉砕室２は、内部に粉砕用媒体４を収容し、その中に埋没するように流通管型容器全体を通して挿通されている駆動軸５とその駆動軸５に取り付けられたた複数の撹拌ディスク６を備えている。
【０００４】
同図の例では、駆動軸５には６枚の撹拌ディスク６が取り付けられている。撹拌ディスク６は、同図（ｂ），（ｃ）に示すように、そのディスク面には円周に沿って等間隔で３個の長孔７が明けられおり、それらの長孔７と長孔７の中間のややディスク縁寄りにピン８がディスク面に垂直に突出して設けられている。中央には駆動軸５に外嵌して固定される係止ナット部９が形成されている。
【０００５】
この横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置１には、同図（ａ）の左端部にある供給口１１から図の矢印Ｂに示すように不図示の供給管を通して、処理液と被粉砕物との混合体からなる固液スラリー１２が順次内部に供給される。この供給に応じて固液スラリー１２は粉砕室２内を順次抽出室３方向に移動する。
【０００６】
駆動軸５が図の矢印Ｃに示すように不図示のモータにより回転駆動され、これにより６枚の撹拌ディスク６が回転する。この撹拌ディスク６の回転により遠心力を与えられて流動化した粉砕用媒体４の間隙に固液スラリー１２の被粉砕物が捕捉される。捕捉された被粉砕物は、粉砕用媒体４間の流動速度差によって生じる、摺り応力、剪断力、摩擦などによって分散粉砕される。
【０００７】
被粉砕物が分散粉砕されて微粒子化された固液スラリー１２は、粉砕室２と抽出室３との間にある隔壁１３と分離ディスク１４との間に形成されている分離スリット１５を通過して抽出室３に流入し、抽出口１６から図の矢印Ｄに示すように、不図示の抽出管を通って外部に抽出される。分離スリット１５によって形成されている間隙は、抽出される微粒子化された被粉砕物の粒径に応じて形成されている。
【０００８】
一般に、このような分散粉砕における被粉砕物の微粒子化において、得られる微粒子の粒径は均一なものとは限らない。したがって、当業界においては、抽出して得られた固液スラリー１２中の全体としての微粒子の粒径の分布（粒度分布という）によって、微粒子化された被粉砕物の粒度を判定する。
【０００９】
粒度分布の見方すなわち粒度分布を表す指標としては、平均粒径、最頻度粒径、積算通過分率１０％、５０％、又は９０％の粒子径などがある。特に積算通過分率１０％、５０％、又は９０％の粒子径を言うときはＤ１０、Ｄ５０、又はＤ９０の記号が用いられる。この積算通過分率の粒径を指標とする見方は比較的多くの場合に採用されるものであるので、このこの積算通過分率の粒径について、以下簡単に説明する。
【００１０】
図６は、固液スラリー１２中の固体粒子（被粉砕物）の粒子径の分布の例を示す図である。同図は横軸に固体粒子の粒子径Ｄｐ（μｍ）を対数目盛りで示し、縦軸には左縦軸に頻度分布を示し、右縦軸に積算通過分率を示している。同図の棒グラフは左縦軸の頻度分布に対応し、曲線グラフは右縦軸の積算通過分率に対応している。
【００１１】
同図において、Ｄ１０は、積算通過分率１０％のとき（粒径分布の左側の最小粒径から粒径が大きくなる右方へ順次加算して累計値が質量比で全体の１０％となるとき、以下同様）における最大粒径を表している。同様にＤ５０は、積算通過分率５０％のときにおける最大粒径を表し、Ｄ９０は、積算通過分率９０％のときにおける最大粒径を表している。
【００１２】
同図に示す粒度分布の例では、Ｄ１０は、約２．７μｍφ、Ｄ５０は、約１０．０１μｍφ、またＤ９０は、約３８μｍφとなっている。尚、同図には、参考までに、最頻度粒径Ｍも示していおり、この例では最頻度粒径Ｍは、約１０．５μｍφである。
【００１３】
このような被粉砕物のより小さな粒子径のものを得るためには、従来では、被粉砕物スラリー（固液スラリー、以下同様）の粉砕室内の滞留時間を長くすれば良いとの考え方に基づいて、粉砕室の長さＬを長く構成した分散粉砕装置により被粉砕物スラリーの粉砕室内の滞留時間を長くするか、あるいは分散粉砕装置に被粉砕物スラリーの供給量を多くして、これで一旦抽出した被粉砕物スラリーを再度粉砕室に送り込むということを繰り返すことによって、被粉砕物スラリーの粉砕室内の見掛けの滞留時間を増加させて、微粒粉砕の効果を高めていた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、分散粉砕の目標粒子径が、従来のようにＤ５０で１μｍ以上の大きさであった場合は、上記の方法でも十分効果的であったが、市場における微粒子径への要望がナノメートルの領域に入ってくると、上記の方法による目標粒子径の達成は困難となってきた。
【００１５】
図７は、サブミクロンの粒径の微粒子を得ようとして従来の分散粉砕装置を用い被粉砕物として酸化チタン（ＴｉＯ２）を分散粉砕して微粒化した場合に得られるＤ１０、Ｄ５０、及びＤ９０の測定値を示す図表である。同図に示す図表１７は、条件としては、酸化チタンをトルエン・メタノールの混合媒体との重量比で２５％として固液スラリーを構成し、ビース（粉砕用媒体、以下同様）は０．３ｍｍφのジルコニア８５％を用いて粉砕処理した場合の測定値である。
【００１６】
同図に示す図表１７は、左端の列欄１７−１から右端の列欄１７−５まで、撹拌ディスク６の回転周速度（ｍ／ｓｅｃ）、抽出口１６からの固液スラリー１２の吐出量（ｃｃ／ｍｉｎ）、粉砕室２への通し回数（パス数）、粉砕室２内（ミル内）の滞留時間（ｍｉｎ）、及び被粉砕物の結果として得られた粒径（μｍ）を示している。右端の列欄１７−５は、更にＤ１０欄１７−５−１、Ｄ５０欄１７−５−２、及びＤ９０欄１７−５−３に分かれている。
【００１７】
この図表１７において、先ず代表的にＤ５０欄１７−５−２について観察する。最上段に示す最初のＤ５０の粒径３．８１から粉砕処理を進めていくと、列欄１７−１の周速７．０の場合でみると、列欄１７−３に示すパス数１．５、列欄１７−４に示すミル内滞留時間２．３では、Ｄ５０で０．８９まで微粒化されたのに、パス数３として、ミル内滞留時間を４．５に延長すると粒径が１．１０と大きくなっている。これは凝集が生じていることを示している。
【００１８】
この現象は、列欄１７−１の周速１０．０の場合も同様で、パス数１のときにＤ５０の粒径０．６２であったものが、パス数２ではＤ５０の粒径は０．７４と大型化している。更に、列欄１７−１の周速１２．０の場合も同様であり、パス数１のときにＤ５０の粒径０．６４であったものが、パス数２ではＤ５０の粒径は１．２３とほぼ２倍の大きさになっている。
【００１９】
また、この現象は、酸化チタンの分散粉砕の場合に限るものではなく、アルミナの分散粉砕の場合でも、特には図示していないが、周速８．０の場合及び周速１０．０の場合で全く上記と同様の現象が発生している。
図８は、上記酸化チタンの分散粉砕の処理時間と粒度及び粘度との関係を示すグラフである。同図は、横軸に処理時間（ｍｉｎ）を示している。尚、横軸に示す処理時間は或る一定量の酸化チタンの固液スラリーを処理するまでの時間を示しており、粉砕室内での滞留時間との関係を示すものではない。また、縦軸は、左縦軸に粒径を示しており、これにはグラフ１８が対応している。また、右縦軸に粘度を示しており、これにはグラフ１９が対応している。
【００２０】
同図のグラフ１８に示すように、被粉砕物の処理後の粒径は、処理時間４５分までは粒径が順調に細分化されているようにみえるが、４５分を経過して、その後分散粉砕処理を続けていくと、分散粉砕条件に関係なく、処理時間６０分ほどで突然再凝集が起きて粒径が大きくなり、処理時間７５分では再び粒径が細分化され、更に処理時間が経過すると、また再凝集が起きて粒径が大きくなるという現象が出現した。
【００２１】
他方、グラフ１９に示す粘度の方は、粒径の大小に係わり無く、増大する一方である。この粘度と関連する注目すべきデータは、この後５５日間放置後の粒径の変化であり、同図には黒丸と白丸の二重丸で示している。いずれの処理時間のものにおいても、５５日間放置後においては凝集によって粒径が増大している。また、この例では、粉砕室２内の固液スラリー１２の温度を測定したところ４３℃であった。
【００２２】
図９（ａ），（ｂ）は、上記のグラフ１８の変化の状態から推測される、粉砕室内における被粉砕物の粒径変化の状態を模式的に示す図である。一般に、サブミクロン単位の径の粒子になると、粒子間にファン・デル・ワールスの引力が作用し、且つ粉砕室内の滞留時間が長いと粒子の分散粉砕が更に進行するので、同図（ａ）に示すように、供給口１１から粉砕室２内に供給され抽出口１６から外部に出るまでの固液スラリー１２は、同図（ｂ）に示すように、先ず供給口１１から入って粉砕されて微粒子化され、この微粒子化集団が粉砕室２内を通過する間に、凝集して粗粒子化し、これが再び粉砕されて微粒子化するという微粒子化と粗粒子化を繰り返えしているように見える。このため、粉砕室２の出口では、予想もし得ない粗粒子となって抽出口１６から外部に抽出されると推定される。
【００２３】
図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）は被粉砕物の粉砕進行過程を模式的に示す図であり、同図（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、被粉砕物の解砕進行過程を模式的に示す図である。このように被粉砕物は、同図（ａ）に示す単体塊で大粒径を形成しているものと、同図（ｄ）に示すように凝集塊で大粒径を形成しているものとがある。正確には前者の微粒子化を粉砕、後者の微粒子化を解砕というが、ここでは両者ともに粉砕ということにする。
【００２４】
先ず、図１０（ａ）又は同図（ｄ）に示すように、被粉砕物の大粒径の塊があり、これが前述した粉砕用媒体４（以下、ビーズともいう）間の流動速度差によって生じる、摺り応力、剪断力、摩擦などによって、同図（ｂ）又は同図（ｅ）に示すように、塊の表面が破断されて細分化され、この破断と細分化が、同図（ｃ）又は同図（ｆ）に示すように順次塊の内部に進行していいくと考えられる。
【００２５】
ところで、粉砕後の凝集を防止するために固液スラリーには分散剤が添加されているが、それにも拘わらず何故図７〜図９に示すような凝集が生じるのであろうか。
図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、凝集が生じる理由を考察した模式図である。同図（ａ）に示すように、被粉砕物の塊２０の表面には、凝集を防止する目的で添加された分散剤２１が付着している。同図（ｂ）に示すように、先ず表面が粉砕されて破断され粗粒子２０−１、２０−２に細分化される。そして、これらの破断面２０ａには当然のことながら分散剤２１は付着していない。
【００２６】
更に同図（ｃ）に示すように、粉砕が被粉砕物の塊２０の内部に進行し、粗粒子２０−３、２０−４なども生成される。これらは、塊２０の内部から粉砕されたものであるため、その破断面にはどこにも分散剤２１は付着していない。このように粗粒子２０−３、２０−４等の表面から分散剤２１が離脱している（もともと付着していない）ために、前述した急速な再凝集が引き起こされるものと考えられる。
【００２７】
このような再凝集を防止する対策としては、被粉砕物に与える粉砕エネルギーを、より緩やかな状態で与えるようにして、分散粉砕を急激ではなく緩やかに行う必要がある。そのように被粉砕物に緩やかに粉砕エネルギーを与える方法としては、先ず、撹拌ディスクの周速を遅くすることが考えられる。しかし、撹拌ディスクの周速が６ｍ／ｓｅｃ近傍以下の低速になると、遠心力の低下によってビーズに与える粉砕エネルギーが小さくなり過ぎ、分散粉砕力が急激に低下するという問題がある。
【００２８】
また、粉砕室内へのビーズの充填率を下げることによって粉砕エネルギーをより穏やかにする方法もある。しかし、ビーズの充填率が７０％以下になると、被粉砕物がビーズに捕捉される確立が低下して、分散粉砕効率が大きく悪化するという問題がある。
【００２９】
また、従来は、滞留時間を短くするため固液スラリーの時間当たりの供給量を多くすると、分離スリット部分にビーズの圧密現象が生じて、分離スリット部分の流動性が低下し、これが粉砕室内の圧力を上昇させて、固液スラリーの発熱による温度上昇や円滑な供給を困難にするという問題もあった。
【００３０】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、粉砕エネルギーを低下させることなく被粉砕物の粉砕室内での凝集を防止して、より微小なナノメートル単位の分散粉砕を行うことができる横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置及び超微粒分散粉砕方法を提供することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
先ず、請求項１記載の発明の横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置は、粉砕用媒体を収容した流通管型の固定容器内に回転撹拌機を有して、内部に注入される処理液と被粉砕物とから成る固液スラリーを上記粉砕用媒体と共に撹拌して上記被粉砕物を粉砕する粉砕室を備え、該粉砕室の直径をＤとし、該粉砕室の長さをＬとして、上記粉砕室の形状がＬ／Ｄ≦１となるように構成される。
【００３２】
上記回転撹拌機は、例えば請求項２記載のように、回転シャフトと、該回転シャフトに固定された第１の撹拌孔明きディスク及び第２の撹拌孔明きディスクと、これら２枚の撹拌孔明きディスクの中間に固定・配置された突起を有する撹拌羽根車とで構成される。
【００３３】
次に、請求項３記載の発明の超微粒分散粉砕方法は、比較的凝集しやすい被粉砕物を１μｍφ以下の微粒子に分散粉砕する超微粒分散粉砕方法であって、請求項１及び２記載の横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置を用いる工程と、該横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置の粉砕室内における上記被粉砕物の滞留時間が従来方法の１／５〜１／２になるように処理時間を設定する工程と、処理して抽出後の固液スラリーを別容器に移して粉砕エネルギーを生じない程度に且つ微粒子化された被粉砕物と分散剤との付着が行き渡るように緩やかに撹拌しながら所定の時間を経過させる工程と、上記別容器の上記固液スラリーを上記横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置に再び供給して分散粉砕を行う工程と、を含んで構成される。
【００３４】
【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（ａ）は一実施の形態における横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置の側断面図であり、同図（ｂ）は、そのＥ−Ｅ′断面矢視図である。同図に（ａ），（ｂ）に示すように、横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置２５は、例えばジルコニア等からなる粉砕用媒体２６を収容した流通管型の固定容器２７内に、回転シャフト２８と、この回転シャフト２８に固定された第１の撹拌孔明きディスク２９及び第２の撹拌孔明きディスク３１と、これら２枚の撹拌孔明きディスク（２９、３１）の中間に配設された羽根車３０から成る回転撹拌機を有して形成された粉砕室３４を備えている。
【００３５】
粉砕室３４には、供給口３５から内部に、処理液と被粉砕物とから成る固液スラリーとしての被粉砕物スラリー３６が注入される。被粉砕物スラリー３６は、回転撹拌機によって粉砕用媒体２６（以下、ビーズ２６という）と共に、図の太く短い矢印で示すように、撹拌されながら、被粉砕物スラリー３６の被粉砕物がビーズ２６間に捕捉され、ビーズ２６間の流動速度差によって生じる、摺り応力、剪断力、摩擦などによって分散粉砕されながら、図の右方の抽出室３７方向に移動し、粉砕室３４と抽出室３７とを区切る隔壁３８と、回転シャフト２８の太い根元２８−１との間に形成されている分離スリット３９でビーズ２６と分離された被粉砕物スラリー３６が抽出室３７側に流出し、抽出口４１から外部に吐出される。
【００３６】
粉砕室３４の周囲には、分散粉砕によって発生する熱を除熱するために、冷却環４２が取り巻いている。冷却環４２には、冷媒供給口４３から冷媒が供給され、冷媒出口４４から排出される。
上記の第１の撹拌孔明きディスク２９及び第２の撹拌孔明きディスク３１は共に同じ形状をなしており、図５（ｂ），（ｃ）の場合とほぼ同様の形状で構成されている。すなわち、ディスク面には円周に沿って等間隔で３個の長孔４５が明けられおり、それらの長孔４５と長孔４５の中間のややディスク縁寄りにピン４６がディスク面に垂直に突出して設けられている。
【００３７】
また、羽根車３０は、第１及び第２の撹拌孔明きディスク２９及び３１の外径よりもやや小さな外径からなる輪体３３と、この輪体３３と回転シャフト２８との間に斜めに掛け渡された４個の羽根３２とで構成されている。４個の羽根３２は、それぞれ輪体３３の回転平面に対して垂直に突設され、その突出する上面が、回転シャフト２８側が最も高く、輪体３３側にいくほど低くなるよう形成されている。
【００３８】
尚、撹拌孔明きディスクの長孔の個数と、羽根車の羽根個数は、外径の大きさにより変化する。また、輪体と回転シャフトとの間に掛け渡される羽根の形態は斜めに限るものではなく回転シャフト軸に直角であってもよい。
第１及び第２の撹拌孔明きディスク２９及び３１の長孔４５を流動して通過する被粉砕物スラリー３６は、羽根車３０によって粉砕室３４の外周部に流動させられた後、その粉砕室３４の外周部に沿って抽出室３７側に流動する。
【００３９】
また、粉砕室３４内のビーズ２６は、被粉砕物スラリー３６の供給が多いときは、先に供給されて流動している被粉砕物スラリー３６に伴われて抽出室３７側に運ばれるが、羽根車３０の回転によって、抽出室３７側に配置されている第２の撹拌孔明きディスク３１の長孔４５から粉砕室３４内側に吸引され、粉砕室３４の外周部に押し戻される。このような羽根車３０の配設によって、従来機で見られた分離スリット近傍におけるビーズの圧密現象が軽減される。
【００４０】
また、上記構成の横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置２５においては、図１（ａ）に示すように、粉砕室３４の直径をＤとし、この粉砕室３４の長さをＬとして、この粉砕室３４の形状がＬ／Ｄ≦１となるように構成されている。
図２（ａ），（ｂ）は、上記のように粉砕室３４の形状をＬ／Ｄ≦１となるように構成した理由を説明する図である。図９（ａ），（ｂ）に示したように、従来の筒長な粉砕室２で行われる分散粉砕処理では、内部で粉砕と凝集が繰り返されていると考えられる。
【００４１】
そこで図２（ａ），（ｂ）に示すように、粉砕室３４の長さＬを、最初の粉砕による微粒子化が得られる段階で粉砕処理が終了するよう、２枚の撹拌孔明きディスクが配置されるだけの長さでとどめ、図２（ａ），（ｂ）のＦ−Ｆ′矢印で示す断面部分から抽出室側の部分は取り除く。ただし、これだけでは、粉砕エネルギーが不足すると考えられるので、全体を還流させるように２枚の撹拌孔明きディスクの中間に、図１（ａ），（ｂ）に示したように羽根車３０を配置する。
【００４２】
この羽根車３０の配置による撹拌と還流によって十分な粉砕エネルギーが得られると共に撹拌と還流の作用と上記の粉砕室３４の長さＬが大幅に短くなったこととによって、上述した分離スリット３９近傍におけるビーズ２６の圧密現象が軽減され、したがって、粉砕室３４の圧力が上昇することがなく、時間当たりの被粉砕物スラリー３６の供給を多くすることが可能となった。
【００４３】
単純に粉砕室３４の長さＬを短くした分だけでも処理時間はほぼ従来の１／３に短縮されるが、所望の粒径を得るための時間設定としては、粉砕室３４内における被粉砕物スラリーの滞留時間は従来の１／５〜１／２の範囲で任意に設定して良く、これで支障は全く発生しない。
【００４４】
また、処理時間が短縮された分、抽出口４１から排出された被粉砕物スラリー３６を別容器に移して被粉砕物と分散剤とを馴染ませる工程を設けることができる。この工程では、別容器に移した被粉砕物スラリー３６を、粉砕エネルギーを生じない程度に且つ粗粒子化された被粉砕物と分散剤との付着が行き渡るように緩やかに撹拌しながら所定の時間を経過させる。その後、この被粉砕物スラリー３６を再び横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置２５に供給して更なる分散粉砕を進行させて、所望の極微粒径の被粉砕物スラリーを得ることができる。
【００４５】
図３は、上記の処理方法で行った酸化チタンの分散粉砕における処理時間と粒度及び粘度との関係を示すグラフである。同図は、横軸に処理時間（ｍｉｎ）を示している。尚、この横軸に示す処理時間も、或る一定量の酸化チタンの固液スラリーの処理時間を示しており粉砕室内での滞留時間との関係を示すものではない。また、縦軸は、左縦軸に粒径を示しており、これにはグラフ４７が対応している。また、右縦軸に粘度を示し、これにはグラフ４８が対応している。
【００４６】
同図のグラフ４７に示すように、被粉砕物の粒径は、処理時間の長さに伴って緩やかに微粒子化され、やがて１２０分ほどで、粒径約０．４８５μｍの飽和点に到達する。この間の再凝集は全く生じていない。同図の黒三角と白三角の二重三角マークは、５９日間放置後に測定した粒径を示しているが、処理直後の粒径に近接しており、処理直後のものとの乖離は殆ど見られない。
【００４７】
また、グラフ４８に示す粘度の方は、同図に示すように処理時間の経過に係わり無く、殆ど増大することがない。また、参考のため粉砕室３４内の温度を測定したところ３３℃であった。
図４は、参考のため上記実施形態の横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置２５と従来の横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置１における酸化チタンの分散粉砕の処理時間と粒度及び粘度との関係を示すグラフを同一座標内に再掲して示す図である。
【００４８】
同図に示すように、従来の分散粉砕に比較して本例における分散粉砕では、グラフ１８とグラフ４７に見られるように、本例における分散粉砕では得られる粒度が安定している。また、処理後の長期にわたる放置期間後においても、従来の放置後凝集粒径１８−１、１８−２が処理直後の粒径に対して粒径が増大する方へ大きく乖離しているのに対し、本例の放置後凝集粒径４７−１、４７−２では上述したように処理直後の粒径と大差がなく経時的にも極めて安定している。
【００４９】
また、本例では、粉砕室３４内の温度が３３℃であり、この時点で極めて低い粘度を示しているのに対し、従来機では、４３℃と極めて高い温度を示している。もし、これを本例のように３３℃まで冷却したものとすれば、グラフ１９に示す粘度は、更に上昇するにことになり、処理時間は一層遅滞することになる。
【００５０】
本例の場合は、比較的低い温度で処理できるため、種々の作業環境を良好に維持でき、この点でも本例の横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置２５は優れた有利性を備えている。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、粉砕室の長さを短くし且つ２枚の撹拌孔明きディスクの中間に撹拌羽根車を設けたことにより、分離スリット部のビーズの圧密が解消されると共に処理中も処理後においても分散粉砕後の凝集が殆ど無く、常に安定した粒子径が得られるので、信頼性の高い横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置及び超微粒分散粉砕方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は一実施の形態における横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置の側断面図、（ｂ）はそのＥ−Ｅ′断面矢視図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は一実施の形態における横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置の粉砕室の形状をＬ／Ｄ≦１となるように構成した理由を説明する図である。
【図３】一実施の形態における横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置における酸化チタンの分散粉砕の処理時間と粒度及び粘度との関係を示すグラフである。
【図４】参考のため実施形態の横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置と従来の横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置における酸化チタンの分散粉砕の処理時間と粒度及び粘度との関係を示すグラフを同一座標内に再掲して示す図である。
【図５】（ａ）は従来の横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置の構成を模式的に示す側断面図、（ｂ）はその撹拌ディスクを一個のみ代表的に拡大して具体的に構成を示す図、（ｃ）は撹拌ディスクの平面図（同図（ｂ）のＡ矢視図）である。
【図６】固液スラリー中の固体粒子（被粉砕物）の粒子径の分布の例を示す図である。
【図７】サブミクロンの粒径の微粒子を得ようとして従来の分散粉砕装置を用いて酸化チタンを分散粉砕した場合に得られるＤ１０、Ｄ５０、及びＤ９０の測定値を示す図表である。
【図８】従来の技術による酸化チタンの分散粉砕加工の処理時間と粒度及び粘度との関係を示すグラフである。
【図９】（ａ），（ｂ）は処理時間と粒度との関係を示すグラフの変化の状態から推測される粉砕室内における被粉砕物の粒径変化の状態を模式的に示す図である。
【図１０】（ａ），（ｂ），（ｃ）は被粉砕物の粉砕進行過程を模式的に示す図、（ｄ），（ｅ），（ｆ）は、被粉砕物の解砕進行過程を模式的に示すである。
【図１１】（ａ），（ｂ），（ｃ）は凝集が生じる理由を考察した模式図である。
【符号の説明】
１　　横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置
２　　被粉室
３　　抽出室
４　　粉砕用媒体
５　　駆動軸
６　　撹拌ディスク
７　　長孔
８　　ピン
９　　係止ナット部
１１　供給口
１２　固液スラリー
１３　隔壁
１４　分離ディスク
１５　分離スリット
１６　抽出口
１７　図表
１７−１　周速を示す列欄
１７−２　吐出量を示す列欄
１７−３　パス数を示す列欄
１７−４　ミル内滞留時間を示す列欄
１７−５　粒径を示す列欄
１７−５−１　Ｄ１０欄
１７−５−２　Ｄ５０欄
１７−５−３　Ｄ９０欄
１８　粒径の変化を示すグラフ
１８−１、１８−２　放置後凝集粒径
１９　粘度の変化を示すグラフ
２０　被粉砕物の塊
２０−１、２０−２　最初に破断によって細分化された被粉砕物
２０−３、２０−４　更に破断によって細分化された内部の被粉砕物
２０ａ　破断面
２１　分散剤
２５　横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置
２６　粉砕用媒体（ビーズ）
２７　固定容器
２８　回転シャフト
２８−１　根元
２９　第１の撹拌孔明きディスク
３１　第２の撹拌孔明きディスク
３０　羽根車
３２　羽根
３３　輪体
３４　粉砕室
３５　供給口
３６　被粉砕物スラリー
３７　抽出室
３８　隔壁
３９　分離スリット
４１　抽出口
４２　冷却環
４３　冷媒供給口
４４　冷媒出口
４５　長孔
４６　ピン
４７　粒径の変化を示すグラフ
４７−１、４７−２　放置後凝集粒径
４８　粘度の変化を示すグラフ
【図１】
2004008993.tif 000003
【図２】
2004008993.tif 000004
【図３】
2004008993.tif 000005
【図４】
2004008993.tif 000006
【図５】
2004008993.tif 000007
【図６】
2004008993.tif 000008
【図７】
2004008993.tif 000009
【図８】
2004008993.tif 000010
【図９】
2004008993.tif 000011
【図１０】
2004008993.tif 000012
【図１１】
2004008993.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成14年6月19日(2002.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
同図（ａ）に示すように、従来の横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置１は、筒状の流通管型容器を横に固定して設置される。内部は粉砕室２と抽出室３とに分けられている。粉砕室２は、内部に粉砕用媒体４を収容し、その中に埋没するように流通管型容器全体を通して挿通されている駆動軸５とその駆動軸５に取り付けられた複数の撹拌ディスク６を備えている。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
粒度分布の見方すなわち粒度分布を表す指標としては、平均粒径、最頻度粒径、積算通過分率１０％、５０％、又は９０％の粒子径などがある。特に積算通過分率１０％、５０％、又は９０％の粒子径を言うときはＤ１０、Ｄ５０、又はＤ９０の記号が用いられる。この積算通過分率の粒径を指標とする見方は比較的多くの場合に採用されるものであるので、この積算通過分率の粒径について、以下簡単に説明する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
図７は、サブミクロンの粒径の微粒子を得ようとして従来の分散粉砕装置を用い被粉砕物として酸化チタン（ＴｉＯ２）を分散粉砕して微粒化した場合に得られるＤ１０、Ｄ５０、及びＤ９０の測定値を示す図表である。同図に示す図表１７は、条件としては、酸化チタンをトルエン・メタノールの混合溶液との重量比で２５％として固液スラリーを構成し、ビース（粉砕用媒体、以下同様）は０．３ｍｍφのジルコニア８５％を用いて粉砕処理した場合の測定値である。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
先ず、図１０（ａ）又は同図（ｄ）に示すように、被粉砕物の大粒径の塊があり、これが前述した粉砕用媒体４（以下、ビーズともいう）間の流動速度差によって生じる、摺り応力、剪断力、摩擦などによって、同図（ｂ）又は同図（ｅ）に示すように、塊の表面が破断されて細分化され、この破断と細分化が、同図（ｃ）又は同図（ｆ）に示すように順次塊の内部に進行していくと考えられる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また、粉砕室内へのビーズの充填率を下げることによって粉砕エネルギーをより穏やかにする方法もある。しかし、ビーズの充填率が７０％以下になると、被粉砕物がビーズに捕捉される確率が低下して、分散粉砕効率が大きく悪化するという問題がある。




【手続補正書】
【提出日】平成14年6月20日(2002.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】
１　　横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置
２　　粉砕室
３　　抽出室
４　　粉砕用媒体
５　　駆動軸
６　　撹拌ディスク
７　　長孔
８　　ピン
９　　係止ナット部
１１　供給口
１２　固液スラリー
１３　隔壁
１４　分離ディスク
１５　分離スリット
１６　抽出口
１７　図表
１７−１　周速を示す列欄
１７−２　吐出量を示す列欄
１７−３　パス数を示す列欄
１７−４　ミル内滞留時間を示す列欄
１７−５　粒径を示す列欄
１７−５−１　Ｄ１０欄
１７−５−２　Ｄ５０欄
１７−５−３　Ｄ９０欄
１８　粒径の変化を示すグラフ
１８−１、１８−２　放置後凝集粒径
１９　粘度の変化を示すグラフ
２０　被粉砕物の塊
２０−１、２０−２　最初に破断によって細分化された被粉砕物
２０−３、２０−４　更に破断によって細分化された内部の被粉砕物
２０ａ　破断面
２１　分散剤
２５　横型湿式媒体撹拌分散粉砕装置
２６　粉砕用媒体（ビーズ）
２７　固定容器
２８　回転シャフト
２８−１　根元
２９　第１の撹拌孔明きディスク
３１　第２の撹拌孔明きディスク
３０　羽根車
３２　羽根
３３　輪体
３４　粉砕室
３５　供給口
３６　被粉砕物スラリー
３７　抽出室
３８　隔壁
３９　分離スリット
４１　抽出口
４２　冷却環
４３　冷媒供給口
４４　冷媒出口
４５　長孔
４６　ピン
４７　粒径の変化を示すグラフ
４７−１、４７−２　放置後凝集粒径
４８　粘度の変化を示すグラフ