(57)【要約】【課題】従来にない新規な機構を備えた媒体粉砕型分散装置を提供すること。を目的（課題）とする。【解決手段】  粉粒体である原料（スラリーを含む。）に分散用媒体（ビーズ）を添加したビーズ添加原料に外力を与えて、原料を剪断粉砕させる媒体粉砕型分散装置。ビーズ添加原料が、導入・排出される弾性ホース１０と、該弾性ホース１０の一側面を押圧移動する所定ピッチをおいた２個以上の押圧ロール１２とを備えている。弾性ホース１０は、一端が原料導入口１０ａ、他端が製品排出口１０ｂとされ、円筒体１４の内周面に沿うようにスパイラル状に配設する。押圧ロール１２は、円筒体１４に内周面に沿って、弾性ホース１０を圧縮しながら移動可能な隙間をおいて公転する。これにより、ビーズ混合原料に外力を与えて、原料を主としてビーズの作用により剪断粉砕させる。【選択図】図１
2005169209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体である原料（スラリーを含む。）に分散用媒体（ビーズ）を添加したビーズ添加原料に外力を与えて、前記原料を剪断粉砕させる媒体粉砕型分散装置において、
前記ビーズ添加原料が、導入・排出される弾性ホースと、該弾性ホースの一側面を押圧移動する１個又は２個以上の押圧部材とを備え、
前記弾性ホースは、一端が原料導入口、他端が製品排出口とされ、仮想円筒体の内周面に沿うように半周以上又はスパイラル状に配設され、前記仮想円筒体内周面側で押圧部材による押圧荷重を受け可能に支持され、
前記押圧部材は、前記仮想円筒体の内周面に沿って、前記弾性ホースを圧縮可能な隙間をおいて公転可能とされている、
ことを特徴とする媒体粉砕型分散装置。
【請求項２】
前記弾性ホースを圧縮可能な隙間が、略全閉圧縮可能なものであることを特徴とする請求項１記載の媒体粉砕型分散装置。
【請求項３】
前記仮想円筒体が、横置きの実円筒体で形成され、前記押圧部材が前記実円筒体の両側に回転可能に保持されて強制駆動される一対の回転円盤に保持されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の媒体粉砕型分散装置。
【請求項４】
前記押圧部材が自在回転可能な押圧ロールであることを特徴とする請求項１〜３いずれか一記載の媒体粉砕型分散装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４記載の媒体粉砕型分散装置と、前記処理済みの前記ビーズ混合製品から製品とビーズとを分離する製品／ビーズ分離機（以下「分離機」という。）と、製品回収ホッパと、原料ホッパとを備え、前記分散装置における弾性ホースの入口が、前記分離機のビーズ排出口と前記原料ホッパの原料排出口とに接続され、前記弾性ホースの排出口が前記分離機の導入口と接続され、分離機の製品排出口が前記製品ホッパの導入口と接続されていることを特徴とする粉粒体の連続媒体粉砕型分散装置。
【請求項６】
粉粒体である原料に分散用媒体（ビーズ）を添加したビーズ添加被処理物に混合力を与えて、前記原料を分散ないし粉砕させる方法において、
一側面が支持された弾性ホースの他側面を、該弾性ホースを圧縮するように押圧部材を移動させて、前記ビーズ混合原料を入口側から減圧吸引するとともに、出口側から押出して、前記原料を媒体粉砕して製品とし、
さらに、該ビーズが混合した製品から前記ビーズを分離して製品を回収することを特徴とする粉粒体の媒体粉砕型分散処理方法。
【請求項７】
請求項６の粉粒体の媒体粉砕型分散処理方法において、前記分離したビーズを弾性ホースに供給される原料に連続的に戻して、前記ビーズ混合原料とすることを特徴とする粉粒体の連続媒体粉砕型分散処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉粒体である原料（スラリーを含む。）に分散用媒体（ビーズ等）を添加したビーズ混合原料に剪断作用を与えて、原料を分散ないし粉砕させる媒体粉砕型分散装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような分散機としては、例えば、特許文献１の段落０００２に記載された下記のような媒体粉砕型分散装置がある。
【０００３】
「塗料やセラミック原料等の微粉砕ないしはスラリー内における分散を行う工程においては、筒状のケーシング内に充填したガラスビーズやスチールビーズなどの分散用媒体を攪拌部材により攪拌しながらスラリーを該ケーシング内に流通させ、強い力で互いに接触し合う媒体間でスラリー内の粉体粒子に剪断作用を与えることにより、粉体をサブミクロン単位の微細粒子にまで粉砕する」
また、特許文献２には、分散用媒体（ビーズ）を使用せずに、凝集粒子を含む粉体を気体中で処理して一次粒子又はそれに近い凝集粒子に分散させるために、回転ブラシを利用した剪断法による粉体分散装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１９０９７４号公報（段落０００２等）
【特許文献２】特開平９−１５００４６号公報（段落０００１、０００５、０００７及び図１等参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記にかんがみて、上記特許文献等に記載されていない、新規な媒体粉砕型分散装置を提供することを目的（課題）とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題（目的）を下記構成の媒体粉砕型分散装置により解決するものである。
【０００６】
粉粒体である原料（スラリーを含む。）に分散用媒体（ビーズ）を添加したビーズ混合原料に混合力を与えて、原料を剪断粉砕させる媒体粉砕型分散装置において、
ビーズ混合原料が、導入・排出される弾性ホースと、該弾性ホースの一側面を押圧移動する１個又は２個以上の押圧部材とを備え、
弾性ホースは、一端が原料導入口、他端が製品排出口とされ、仮想円筒体の内周面に沿うように半周以上又はスパイラル状に配設され、仮想円筒体内周面側で押圧部材による押圧荷重を受け可能に支持され、
押圧部材は、仮想円筒体の内周面に沿って、弾性ホースを圧縮可能な隙間をおいて公転可能とされている、ことを特徴とする。
【０００７】
上記構成においては、弾性ホースの長手方向に沿って押圧（圧縮）部材で押圧移動させる（しごき的作用）により、弾性ホース内が減圧状態となり、ビーズ混合原料が弾性ホース内に原料導入口から導入される。このとき、減圧吸引なのでビーズ混合原料は膨張的作用を受ける。そして、弾性ホース内に導入されたビーズ混合原料は、次に押圧部材により弾性ホース内で圧縮作用を受ける。こうして、ビーズ混合原料は、膨張・圧縮作用の繰り返しにより、主として剪断的作用で粉砕・分散される。なお、押圧部材は、１個でもよいが、２個以上のほうがより分散性を確保し易い。外力が作用したとき原料が逃げ難いためである。
【０００８】
上記構成において、弾性ホースを圧縮可能な隙間が、略全閉圧縮可能なものとしてもよい。ビーズ混合原料の弾性ホースの減圧吸引力が増大する。
【０００９】
上記各構成におけるより具体的な構成は、例えば、仮想円筒体を横置きの実円筒体で形成し、押圧部材を実円筒体の両側に回転可能に保持して強制駆動する構成とする。円筒体を竪置きしてもよい。
【００１０】
また、上記押圧部材は、回転自在な押圧ロールとしてもよい。押圧ロールが、回転しながら弾性ホース上を移動するため、押圧移動が円滑になる。
【００１１】
上記各構成の媒体粉砕型分散装置を、連続分散処理装置（システム）とする場合は、下記のような構成となる。
【００１２】
ビーズ添加製品から製品とビーズとを分離する製品／ビーズ分離機（以下単に「分離機」という。）と、製品回収ホッパと、原料ホッパとを備え、分散装置における弾性ホースの入口を分離機のビーズ排出口及び原料排出口と接続し、弾性ホースの製品排出口を分離機の導入口と接続し、さらに、分離機の製品排出口を製品ホッパの導入口と接続する。
【００１３】
本発明は、媒体粉砕型分散方法とした場合は、下記のような構成となる。
【００１４】
粉粒体である原料に分散用媒体（ビーズ）を混合したビーズ混合原料に外力を加えて、主として剪断粉砕により、原料を分散させる方法において、
一側面が支持された弾性ホースの上を、該弾性ホースを圧縮するように押圧ロールを移動させて、ビーズ混合原料を入口側から減圧吸引するとともに、出口側から押出して、原料を分散ないし粉砕して製品とし、
さらに、該ビーズ混合製品からからビーズを分離して製品を回収することを特徴とする。
【００１５】
また、連続媒体粉砕型分散処理方法の構成は、下記の如くとなる。
【００１６】
上記構成の粉粒体の分散処理方法において、分離したビーズを連続的に弾性ホースに供給される原料に連続的に戻して、ビーズ混合原料とすることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の連続媒体粉砕型分散装置（以下、単に「分散装置」という。）の一実施形態を、図１・２に示す。
【００１８】
本実施形態の粉粒体である原料（スラリーを含む。）に分散用媒体（ビーズ）を添加したビーズ混合原料に外力を与えて、原料（砕料：raw feed for grinding）を剪断粉砕させて製品（砕製物：crushed(pulverized) product）とするものである。
【００１９】
基本的には、弾性ホース１０と、該弾性ホース１０を押圧移動する１個又は２個以上（図例では３個）の押圧部材（図例では押圧ロール）１２とを備えている。
【００２０】
弾性ホース１０は、通常、ゴム製（天然ゴム、合成ゴム）とするが、オレフィン系やポリエステル系の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）でもよい。これらの内で、耐磨耗性に優れて弾性力の高いもの（復元力が大きい）ものが好ましい。表面を押圧ロール１２が移動し易いように、滑性処理してもよい。
【００２１】
弾性ホース１０の全長（処理部長）並びに外径及び肉厚は、原料の種類及び処理量、要求分散度（必要滞留時間、数ｍｉｎ〜数ｈ）により異なるが、通常、処理部長さ：１〜３０ｍ、外径：５０〜５００ｍｍ、肉厚：１〜２０ｍｍとする。肉厚が薄すぎても厚すぎても、押圧ロール移動時における必要な弾力性を得難い。
【００２２】
弾性ホース１０は、一端が原料導入口１０ａ、他端が製品排出口１０ｂとされ、仮想円筒体（図例では実円筒体）１４の内周面に沿うように半周以上又はスパイラル状（図例ではスパイラル状）に配設され、実円筒体１４内周面側で押圧ロール１２による押圧荷重を受け可能に支持されている。なお、ここで円筒体は、断面真円のものばかりでなく、長円、楕円体も含むものとする。このとき、弾性ホースが沿う円筒体の内径は、通常、２００〜２０００ｍｍとする。
【００２３】
ここで、仮想円筒体を形成するものは、図例のような無垢板で形成された実円筒体（通常金属製）に限られず、パンチングプレート、網体、さらには、帯板を仮想円筒の長手方向に沿って形成してもよい。また、圧縮されたとき円筒体の軸方向にずり移動せず、かつ、押圧ロール１２で圧縮可能な溝深さを有するチャンネルをＵ字形又はスパイラル状に成形した保持レールに保持させてもよい。
【００２４】
なお、円筒体１４の内周面へは、弾性ホースを内筒体１４内に順次、沿わせて又は巻き込んでいけば、円筒体１４の内面にＵ字外側面又はスパイラル外面側が弾性的に圧接して保持可能となる。弾性ホースは直状性（真っ直ぐになろうとする性質）を有するためである。
【００２５】
そして押圧ロール（押圧部材）１２は、円筒体１４に内周面に沿って、弾性ホース１０を圧縮可能な隙間をおいて公転可能とされている。この弾性ホース１０を圧縮可能な隙間は、弾性ホース１０を略全閉圧縮可能なものとする。すなわち、弾性ホース１０における肉厚の略２倍の隙間を有するものとする。
【００２６】
そして、押圧ロール１２は、円筒体１４の両側に回転可能に保持され強制駆動される一対の回転円盤１６に自在回転可能に保持されている。回転円盤１６は回転軸１８に取付けられ、回転軸１８の両端部が一対の支柱１９、１９上に配された軸受け２０、２０で支持されている。そして、回転軸１８の一端には、被動歯車２２が取付けられ、該被動歯車２２は電動機（原動機）２４の出力軸２４ａと連結された駆動歯車２６と噛み合っている。ここでは、原動機２４と回転軸１８との伝動手段は、歯車伝動としたが、プーリ伝動、チェーン伝動等任意である。
【００２７】
このとき電動機としては、通常、リングコーン等の減速機内蔵モータを使用する。回転速度は、原料の種類、原料処理量、分散用（破砕）媒体により異なるが、通常、弾性ホース１０上における押圧ロール１２の移動速度が、約０．５〜５ｍ／minとなるように設定し、通常、回転速度６〜６０ｍｉｎ−1とする。
【００２８】
なお、上記において、分散装置の組み立ては、例えば、下記の如く行う。
【００２９】
先ず、円筒体１４の両端部で周面に弾性ホースを挿通させるために入口側・出口側用の各穴１４ａ、１４ｂを設ける（図２参照）。そして、一方の穴１４ａに弾性ホース１０の一端を内側から挿入し、円筒体１４内周面に沿わしながら巻き込んで行き、最後に他端を他の他方の穴１４ｂを突出させる。その後、ホースの両端にニップル付きの接続フランジ等を取付ける。
【００３０】
上記弾性ホース１０をセットした円筒体１４内に下記押圧移動手段組み立て体を挿入して、分散機本体を組み立てる。
【００３１】
３本の押圧ロール１２と、押圧ロール１２の各両端を回転自在に保持する一対の回転円盤１６と、回転円盤１６の両側から突出する回転軸１８とからなる。このとき、押圧ロール１２の両端は回転円盤１６に放射方向に形成された長孔１６ａに保持されている。
【００３２】
このため、回転押圧移動手段（組立て体）の挿入前は、各押圧ロール１２を内側に移動させておき、挿入後に、押圧ロール１２を外側へ移動させれば、分散機本体（分散機組み立て体）Ｂを組み立てることができる。
【００３３】
分散機本体は、回転軸１８の両端を前述の支柱１９、１９上に配された軸受け１９、１９に組付け、前述の伝動装置Ｃに組み付ける。
【００３４】
そして、上記構成の媒体粉砕型分散装置（設備）は、通常、連続運転可能なように、図３に示すような構成とする。
【００３５】
基本的には、媒体粉砕型分散装置２８と、ビーズ混合製品から製品とビーズとを分離する製品／ビーズ分離機（以下、単に「分離機」という。）３０の製品導入口３０ａと、製品ホッパ３２と、原料ホッパ３４とを備えている。この分離機３０としては、製品とビーズを連続的に分離可能なものなら特に限定されず、例えば、液体サイクロン、遠心分離装置等を使用可能である（図例では液体サイクロン）。
【００３６】
分散装置２８における弾性ホース１０の入口（原料導入口）１０ａは、原料ホッパ３４の原料排出口３４ａと原料供給配管３６を介して接続されている。そして、原料供給配管３６には、分離機３０のビーズ排出口３０ｃとビーズ戻し配管４２が接続されている。また、弾性ホース１０の出口（製品排出口）１０ｂは、分離機３０の導入口３０ａと製品／ビーズ混合体排出配管３８を介して接続されている。また、分離機３０の製品排出口３０ｃが製品ホッパ３２の導入口３２ａと製品送り配管４０を介して接続されている。
【００３７】
なお、原料供給配管３６のビーズ戻し配管４２との接続口との手前には、必然的ではないがスラリーポンプ４４が取付けられている。また、分離機３０のビーズ排出口３０ｂには、ビーズを交換回収するためのビーズ排出配管４６が接続されている。
【００３８】
さらに、原料ホッパの３４の原料排出口３４ａ側、及び、分離機３０のビーズ排出口３０ｂには、図示しない制御手段により開閉量を調節可能な電磁バルブ４８、４９がそれぞれ取付けられて、原料及びビーズの送り量を調節可能とされている。
【００３９】
次に、上記構成の連続媒体粉砕型分散装置を、使用してのスラリー（固体粒子分散懸濁液）の媒体粉砕型分散方法を説明する。
【００４０】
ここでは、原料としてスラリーを例に採り説明するが、流動性を有すれば、スラリーでない液体を含まない粉粒体のみの処理も可能である。
【００４１】
なお、ビーズ（分散用媒体）としては、原料の種類に応じて、ジルコニア、アルミナ、シリカ、スチールの各材質で、直径数μｍ〜数１０ｍｍの範囲の内から適宜選択する。また、スラリー濃度も適宜選定でき、数質量％〜数十質量％のものを用いる。
【００４２】
先ず、原料ホッパ３４に原料を、分離機３０にビーズ（粉砕用媒体）を投入しておき、原動機２４の運転開始とする。すると、原動機２４の出力軸２４ａの回転は、歯車伝動されて、回転円盤１６、１６が所定速度で回転する。すると、押圧ロール１２が、円筒体１４の内面にセットされた弾圧ホース１０を押圧移動する。すると、弾圧ホースは横断面方向で順次圧縮されるが、押圧ローラ通過後は、弾発力で元へもどる。このため、弾性ホース１０内は入口側が減圧状態となる。
【００４３】
この状態で、原料ホッパ３４の原料排出口３４ａを開くと共に、分離機３０のビーズ排出口３０ｂを開く。すると、原料とともにビーズが原料輸送配管３６から弾圧ホース１０の入口側に流入する。このとき、ビーズと原料の混合比（容積比）は、５／９５〜５０／５０とする。当然、適宜スラリーポンプ４４を稼動させる。
【００４４】
弾性ホース１０内に減圧吸入、必要によりスラリーポンプ４４の作用により流入したビーズ混合原料は、押圧ロール１２による弾性ホース１０の圧縮・膨張の繰り返し作用により剪断作用を受け破砕分散される。こうして、剪断による破砕作用を繰り返し受けることにより、ナノオーダまでの分散が可能となる。なお、ナノオーダの分散を期待する場合には、比表面積が大きな小粒径（数μｍ〜数１００μｍ）のビーズを使用することが望ましい。
【００４５】
そして、弾性ホース１０の製品排出口１０ｂから排出された製品／ビーズ混合物は、分離機３０内に流入する。分離機３０内に流入した製品／ビーズ混合物は、分離機で分離された後、製品は製品送り配管４０を介して製品ホッパ３２へ流入する。なお、製品ホッパ３２が一杯になったら、一次運転を止め、製品コンテナ４８に製品を排出して、保存ないし製品使用箇所に搬送する。また、分離機３０からのビーズは、ビーズ排出口３０ｂから原料供給配管３６にビーズ戻し配管４２を介して連続的に戻されて、循環使用される。
【００４６】
本実施形態では、分散装置２８の入口１０ａを下側、出口１０ｂを上側としたが、上下逆であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の分散装置は、あらゆる原料の分散に適用でき、例えば、電子材料等に利用されるセラミックスを始めとする無機物、また、液晶等に使用される有機物、さらには、電子回路等に使用される金属及び金属酸化物等を挙げることができる。その他、医療血液中の成分の分散、また、塗料、インキ等の分散にも適用ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の媒体粉砕型分散装置の一実施形態におけるモデル断面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図１の分散装置を使用した連続分散処理装置の一例を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    弾性ホース
１０ａ    原料入口
１０ｂ    製品出口
１２    押圧ロール（押圧部材）
１４    円筒体
１６    回転円盤
１８    回転軸
２８    媒体粉砕型分散装置
３０    製品／ビーズ分離機（分離機）
３２    製品ホッパ
３４    原料ホッパ
３６    原料供給配管
３８    製品／ビーズ混合体排出配管
４０    製品送り配管
４２    ビーズ戻し配管
【図１】
2005169209.tif 000003
【図２】
2005169209.tif 000004
【図３】
2005169209.tif 000005