高粘性流體的處理裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及高粘性流體的處理裝置，當(dāng)制造化學(xué)、醫(yī)療、電子、陶瓷、藥品、食品、飼料及其他的固體/液體類(lèi)處理材料時(shí)，能夠不使用分散介質(zhì)(球珠)地將預(yù)先混捏的粘度范圍為10~2500dPa·s的高粘性膏體混捏、捏和、分散。具有器皿和旋轉(zhuǎn)體，該器皿具有處理材料的供給口和排出口，該旋轉(zhuǎn)體以能夠在器皿內(nèi)旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置。在器皿的內(nèi)表面和旋轉(zhuǎn)體的外周面之間，形成有處理材料受到旋轉(zhuǎn)體的處理并同時(shí)通過(guò)的環(huán)狀微小間隙。利用滾花加工而將刻紋設(shè)于面對(duì)該微小間隙的旋轉(zhuǎn)體的表面。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高粘性流體的處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高粘性流體的處理裝置，在化學(xué)、醫(yī)藥、電子、陶瓷、食品、飼料及其他的各種領(lǐng)域，能夠不使用分散介質(zhì)(球珠)地利用通液處理而對(duì)固體/液體類(lèi)處理材料進(jìn)行微粒子化。
【背景技術(shù)】
[0002]在將固體/液體類(lèi)的不限定于油性、水溶性的低粘度至高粘度(l(T2500dPa.s)的高粘性流體混捏、捏和、分散處理的情況下，尤其在混入納米粉末的類(lèi)中，可發(fā)現(xiàn)粉體部分地凝集的所謂結(jié)塊或麻點(diǎn)的產(chǎn)生。因此，這樣的處理大多利用使用分散介質(zhì)(球珠)的例如日本特開(kāi)平3-178326號(hào)公報(bào)所記載的球珠研磨機(jī)的分散工序來(lái)進(jìn)行處理。球珠研磨機(jī)的構(gòu)造為在器皿內(nèi)將處理材料與分散介質(zhì)(球珠)混合，利用在器皿內(nèi)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體來(lái)攪拌該混合物，利用來(lái)自分散介質(zhì)的剪切、沖擊作用來(lái)分散該混合物，因而分散介質(zhì)有時(shí)候因伴隨著攪拌運(yùn)動(dòng)的沖擊和摩擦而產(chǎn)生磨耗、破損。因此,這樣的雜質(zhì)混入處理材料,有可能產(chǎn)生品質(zhì)特性不佳的結(jié)果。而且，為了使分散介質(zhì)運(yùn)動(dòng)，需要大的動(dòng)力，并且必須在處理后使分散介質(zhì)通過(guò)將分散介質(zhì)從處理材料分離的介質(zhì)分離裝置(分離器)，因而內(nèi)部阻力變大。結(jié)果，為了驅(qū)動(dòng)球珠研磨機(jī)，要求高能量。此外，在日本特開(kāi)2007-125518號(hào)公報(bào)中，提議了不使用球珠的處理裝置。在該公報(bào)所記載的處理裝置中，旋轉(zhuǎn)體的表面形成為平滑面，因而在處理材料為高粘性流體的情況下，有時(shí)候處理材料打滑，不能將高的剪切應(yīng)力施加至材料，不能充分地進(jìn)行分散處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種高粘性流體的處理裝置，該高粘性流體的處理裝置能夠不使用分散介質(zhì)(球珠)地以低的能量將高粘性流體混捏、捏和、分散處理，并且能夠不產(chǎn)生打滑地可靠地處理，能夠進(jìn)行無(wú)麻點(diǎn)或結(jié)塊的均一分散。
[0004]本發(fā)明鑒于如上所述的實(shí)際情況，著眼于如同上述日本特開(kāi)平3-178326號(hào)公報(bào)所記載的所謂的環(huán)形的濕式介質(zhì)分散機(jī)(球珠研磨機(jī))，想出即使不使用分散介質(zhì)(球珠)也能夠進(jìn)行無(wú)結(jié)塊、麻點(diǎn)的產(chǎn)生的粒子微粒子化的構(gòu)成，達(dá)到下述的處理裝置。
[0005]即，本發(fā)明的處理裝置是當(dāng)制造固體/液體類(lèi)處理材料時(shí)，不使用分散介質(zhì)地將預(yù)先混捏的粘度范圍為l(T2500dPa *s的高粘性流體的處理材料混捏、捏和、分散的處理裝置。該處理裝置的特征在于，具有器皿、旋轉(zhuǎn)體以及環(huán)狀微小間隙，該器皿具有處理材料的供給口和排出口，該旋轉(zhuǎn)體以能夠在該器皿內(nèi)旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置，該環(huán)狀微小間隙以成為該處理材料受到旋轉(zhuǎn)體的處理并同時(shí)流動(dòng)的通路的方式設(shè)于器皿的內(nèi)表面和旋轉(zhuǎn)體的外周面之間，在該旋轉(zhuǎn)體的表面，設(shè)有刻紋。
[0006]優(yōu)選通過(guò)實(shí)施滾花加工而將上述刻紋形成于旋轉(zhuǎn)體的表面。在將旋轉(zhuǎn)體形成為剖面圓形的筒狀體的情況下，刻紋形成于外周面的整面。當(dāng)將旋轉(zhuǎn)體構(gòu)成為變形剖面的筒狀體，該該筒狀體在外周面沿圓周方向隔開(kāi)間隔而設(shè)置槽部且形成沿長(zhǎng)度方向延伸的帶狀突起時(shí)，刻紋形成于帶狀突起的外周面。
[0007]上述刻紋使得旋轉(zhuǎn)體的實(shí)際表面積比平滑面的情況下的表面積更大。此時(shí)的粗化率，即實(shí)際表面積相對(duì)于投向水平面的投影表面積的比優(yōu)選為約1.05^2.35左右。上述環(huán)狀微小間隙優(yōu)選為約1.(TlOmm左右。
[0008]本發(fā)明如上所述地構(gòu)成，以處理材料受到旋轉(zhuǎn)體的處理并同時(shí)通過(guò)器皿的內(nèi)表面和旋轉(zhuǎn)體的外周面之間的方式形成環(huán)狀微小間隙，將刻紋設(shè)于面對(duì)該微小間隙的該旋轉(zhuǎn)體的表面，因而能夠使旋轉(zhuǎn)體的實(shí)質(zhì)的表面積增大并提高摩擦系數(shù)。由此，對(duì)于通過(guò)上述環(huán)狀微小間隙的處理材料，能夠使高的剪切應(yīng)力作用并能夠降低剪切速度而旋轉(zhuǎn)體不打滑。另外，由于未使用分散介質(zhì)(球珠)，因而器皿內(nèi)壓也能夠降低，沒(méi)有分散介質(zhì)的磨耗等引起的雜質(zhì)的影響。由于不必使用介質(zhì)分離裝置(分離器)，因而能夠以低的能量來(lái)效率良好地進(jìn)行分散處理。
[0009]如果在旋轉(zhuǎn)體的外周面沿圓周方向隔開(kāi)間隔而設(shè)置槽部并形成沿長(zhǎng)度方向延伸的帶狀突起，則處理材料在該帶狀突起的刻紋部分受到壓縮、剪切作用，并在突起之間的無(wú)刻紋的槽部受到敞開(kāi)、膨脹作用。而且，處理材料在從供給口流動(dòng)至排出口側(cè)期間反復(fù)受到這樣的壓縮、剪切作用和敞開(kāi)、膨脹作用。所以，能夠進(jìn)行猶如在輥磨機(jī)進(jìn)行分散處理那樣的壓縮、剪切、膨脹引起的分散處理，能夠更可靠地均一地進(jìn)行微粒子化。
[0010]形成有上述刻紋的旋轉(zhuǎn)體的表面的粗化率(r)形成為約1.05^2.35左右并優(yōu)選為約L 15^1.55左右。如果粗化率比2.35更大，則攪拌阻力變大，需要大的動(dòng)力，可發(fā)現(xiàn)處理材料粘合在旋轉(zhuǎn)體的表面的現(xiàn)象，處理材料的溫度控制也不能順利地進(jìn)行。如果粗化率比
1.05更低，則在本發(fā)明所針對(duì)的高粘性流體的粘度范圍的上限側(cè)的處理材料的情況下，可發(fā)現(xiàn)堵塞引起的共轉(zhuǎn)現(xiàn)象和打滑現(xiàn)象，不能效率良好地進(jìn)行分散處理。另外，環(huán)狀微小間隙形成為約1.(TlOmm并優(yōu)選為約2.0-5.0mm0如果該間隔過(guò)窄，則流動(dòng)阻力變大，需要大的驅(qū)動(dòng)力，如果間隔過(guò)大，則不能消除結(jié)塊或麻點(diǎn)的產(chǎn)生。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】`
[0011]圖1顯示了本發(fā)明的一實(shí)施例，為將器皿部分剖切而顯示的正面圖。
[0012]圖2顯示了旋轉(zhuǎn)體的一示例，為剖面圓形的旋轉(zhuǎn)體的側(cè)面圖。
[0013]圖3顯示了旋轉(zhuǎn)體的另一實(shí)施例，為具有帶狀突起的旋轉(zhuǎn)體的側(cè)面圖。
[0014]圖4是顯示刻紋的一示例的說(shuō)明平面圖。
[0015]圖5是顯示刻紋的另一示例的說(shuō)明平面圖。
[0016]圖6是顯示刻紋的又一示例的說(shuō)明平面圖。
[0017]圖7是刻紋部分的放大剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明能夠應(yīng)對(duì)化學(xué)、醫(yī)藥、電子、陶瓷、食品、飼料及其他領(lǐng)域的固體/液體類(lèi)處理材料的微粒子化。如圖1所示，本發(fā)明的處理裝置具有器皿(容器)1和在該器皿內(nèi)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體(輥)2。器皿I連通至如同高粘性漿的處理材料的供給口 3和排出口 4，在周?chē)O(shè)有使冷卻水等的調(diào)溫介質(zhì)流通的護(hù)殼(jacket) 5，在護(hù)殼5設(shè)有調(diào)溫介質(zhì)的流入口 6和流出口 7。上述旋轉(zhuǎn)體2被驅(qū)動(dòng)軸9旋轉(zhuǎn)，該驅(qū)動(dòng)軸9經(jīng)由機(jī)械密封件8而連結(jié)至驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(圖中未顯示)。
[0019]在上述器皿I的內(nèi)壁面和旋轉(zhuǎn)體2的外周面之間，形成環(huán)狀的微小間隙10。從上述供給口 3被供給泵(圖中未顯示)供給至器皿I內(nèi)的處理材料向著排出口流動(dòng)，并同時(shí)滯留于該環(huán)狀微小間隙10內(nèi)。該環(huán)狀微小間隙10的尺寸形成為約1.(TlOmm，并優(yōu)選為約
2.0-5.0mm。此時(shí)，作為供給至器皿內(nèi)的處理材料，最優(yōu)選粘度范圍為約l(T2500dPa.s的高粘性膏體。在未滿IOdPa.s的情況下，粘度過(guò)低，如果不使旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度為最高速，那么招致剪切應(yīng)力不足。對(duì)于2500dPa.s以上的高粘性膏體而言，粘性阻力過(guò)大，旋轉(zhuǎn)體的驅(qū)動(dòng)需要大的動(dòng)力，并且發(fā)熱也變大，這是因?yàn)椴荒苓M(jìn)行通常的溫度控制。
[0020]上述旋轉(zhuǎn)體2在圖1、圖2所示的裝置中形成為剖面圓形的筒狀體。在該構(gòu)成中，旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)使得處理材料在微小間隙內(nèi)連續(xù)地受到壓縮、剪切作用。另外，在圖3所示的實(shí)施例中，形成為變形剖面的筒狀體，該筒狀體在外周面沿圓周方向隔開(kāi)間隔而設(shè)置槽部11，并形成沿旋轉(zhuǎn)體的長(zhǎng)度方向延伸的帶狀突起12。在該構(gòu)成中，處理材料在帶狀突起部分被壓縮、剪切，在槽部部分敞開(kāi)、膨脹，反復(fù)受到這些作用并同時(shí)從排出口排出。
[0021]在當(dāng)將上述旋轉(zhuǎn)體2構(gòu)成為剖面圓形時(shí)的外周面的整面和當(dāng)將旋轉(zhuǎn)體形成為變形剖面時(shí)的帶狀突起12的表面，形成有刻紋13。該刻紋13優(yōu)選能夠利用滾花加工來(lái)形成?？碳y13的形狀能夠形成為如圖1所示的水平線狀和如圖4所示的斜線狀等的平紋狀滾花以及如圖5、圖6所示的四邊紋、交叉紋、菱形紋等的網(wǎng)紋狀滾花。另外，由刻紋形成的微小突起14的高度形成為約1.(T0.1mm并優(yōu)選為約0.6^0.3mm。該高度也受固體/液體類(lèi)處理材料中所含有的二次凝集體的尺寸影響，但在約1.0mm以上的情況下，需要大的動(dòng)力，溫度控制也變難。另外，在約0.1mm以下的情況下，在粘度范圍的上限側(cè)，可發(fā)現(xiàn)堵塞引起的共轉(zhuǎn)現(xiàn)象。由刻紋13形成的微小突起14能夠形成為各種形狀，但是在例如圖7所示的四邊紋的微小突起的情況下，能夠?qū)⑽⑿⊥黄?4所形成的凹部的斜面的角度α形成為約90度，將突起的頂點(diǎn)間的間隔d形成為約1mm，將高度h形成為約0.5mm左右。
[0022] 通過(guò)在旋轉(zhuǎn)體2的表面形成上述刻紋13，使得旋轉(zhuǎn)體2的實(shí)際表面積比未形成刻紋的仍舊為平滑面的旋轉(zhuǎn)體的表面積更大。此時(shí)的表面積的增加的程度能夠由粗化率(r)即實(shí)際表面積相對(duì)于投向水平面的投影表面積的比表示。而且，在本發(fā)明的情況下，通過(guò)形成刻紋，使得旋轉(zhuǎn)體的表面的粗化率(r)形成為r>l，優(yōu)選r=1.05~2.35左右，尤其優(yōu)選r=l.15^1.55左右。由此，該旋轉(zhuǎn)體的實(shí)際表面積，與具有平滑面的現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)體的表面積相比，表面積增加至r倍，與處理材料的接觸面積增大，與此相對(duì)應(yīng)而能夠使剪切應(yīng)力可靠地作用。此外，在處理材料所含有的粉體粒子為高硬度的粒子的情況下，當(dāng)使接觸于處理材料的器皿的內(nèi)壁面和旋轉(zhuǎn)體為陶瓷制時(shí)，也可以仍舊為進(jìn)行表面處理之前的粗糙的陶瓷制。尤其是旋轉(zhuǎn)體的表面，與進(jìn)行表面處理后的通常的陶瓷制的表面相比，粗化率(r)為r=約1.05^2.35左右，因而能夠保持原樣而使用。
[0023]上述旋轉(zhuǎn)體的圓周速度(旋轉(zhuǎn)速度)為約3~30m/sec左右并優(yōu)選為約5~25m/sec左右的范圍，處理材料的溫度優(yōu)選極力在60°C以下的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。在未滿3m/sec的情況下，剪切應(yīng)力不足，處理材料未受到旋轉(zhuǎn)體的處理而以直接通過(guò)的狀態(tài)在上述環(huán)狀微小間隙中通過(guò)，也未受到分散作用，分散效果相當(dāng)于全無(wú)。另外，在圓周速度為30m/sec以上的情況下，需要大的動(dòng)力，并且發(fā)熱變大，即使調(diào)整粘度，也難以將處理材料的溫度保持在60°C以下，招致處理材料的特性劣化，這是因?yàn)閷?duì)品質(zhì)的影響大。[0024]實(shí)施例1
由如圖1所示地不使用球珠的裝置來(lái)處理將白色顏料混捏于環(huán)氧類(lèi)粘結(jié)劑的高粘性膏體。此時(shí)，使器皿的內(nèi)壁面和旋轉(zhuǎn)體的外周面之間的環(huán)狀微小間隙為2_。在旋轉(zhuǎn)體的表面，利用網(wǎng)紋滾花而形成刻紋，該刻紋如圖7所示地具有斜面的角度為90度且高度為0.5mm的四邊紋的微小突起。旋轉(zhuǎn)體的表面的粗化率為約1.45。當(dāng)膏體的粘度為2000dPa.s而使旋轉(zhuǎn)體的圓周速度為lOm/sec時(shí)，所獲得的膏體的粒度為10 μ m。
[0025]實(shí)施例2
由如圖1所示地不使用球珠的裝置來(lái)處理將填充劑混捏于環(huán)氧類(lèi)粘結(jié)劑的高粘性膏體。此時(shí)的平均粒徑為60-70μπι(粗粒徑90μπι)。裝置的器皿的內(nèi)壁面和旋轉(zhuǎn)體的外周面之間的環(huán)狀微小間隙為5_。在旋轉(zhuǎn)體的表面，利用網(wǎng)紋滾花而形成刻紋，該刻紋具有斜面的角度為60度且高度為0.5mm的四邊紋的微小突起。旋轉(zhuǎn)體的表面的粗化率為約2.00。當(dāng)膏體的粘度為2020dPa*s而使旋轉(zhuǎn)體的圓周速度為lOm/sec時(shí)，粒度為10 μ m，處理時(shí)間為現(xiàn)有的球珠研磨機(jī)的約一半的時(shí)間。
[0026]實(shí)施例3
由如圖1所示地不使用球珠的裝置來(lái)處理將塑料著色劑和白色顏料混捏的高粘性膏體。此時(shí)，器皿的內(nèi)壁面和旋轉(zhuǎn)體的外周面之間的環(huán)狀微小間隙為5_。在旋轉(zhuǎn)體的表面，利用網(wǎng)紋滾花而形成刻紋，該刻紋如圖7所示地具有斜面的角度為90度且高度為0.5mm的四邊紋的微小突起。旋轉(zhuǎn)體的表面的粗化率為約1.45。當(dāng)膏體的粘度為260dPa-s而使旋轉(zhuǎn)體的圓周速度為15m/sec時(shí),粒度為30 μ m。
[0027]本發(fā)明的裝置如上地利用滾花加工而將微細(xì)的刻紋設(shè)于旋轉(zhuǎn)體的表面，使處理材料所接觸的旋轉(zhuǎn)體的表面的粗化率(r)大于I。由此，旋轉(zhuǎn)體的實(shí)際表面積成為具有平滑面的旋轉(zhuǎn)體的表面積的r倍，接觸面積增加，并且使摩擦系數(shù)增加而能夠防止打滑(滑動(dòng))，能夠?qū)?lái)自旋轉(zhuǎn)體的剪切應(yīng)力充分 地傳遞至處理材料而效率良好地分散。
【權(quán)利要求】
1.一種高粘性流體的處理裝置，當(dāng)制造固體/液體類(lèi)處理材料時(shí)，不使用分散介質(zhì)地將預(yù)先混捏的粘度范圍為l(T2500dPa.S的高粘性流體的處理材料混捏、捏和、分散，其特征在于，具有器皿、旋轉(zhuǎn)體以及環(huán)狀微小間隙，該器皿具有處理材料的供給口和排出口，該旋轉(zhuǎn)體以能夠在器皿內(nèi)旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置，該環(huán)狀微小間隙以成為該處理材料受到旋轉(zhuǎn)體的處理并同時(shí)流動(dòng)的通路的方式設(shè)于器皿的內(nèi)表面和旋轉(zhuǎn)體的外周面之間，在該旋轉(zhuǎn)體的表面，設(shè)有刻紋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高粘性流體的處理裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)體形成為剖面圓形的筒狀體，通過(guò)實(shí)施滾花加工而將所述刻紋形成于旋轉(zhuǎn)體的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高粘性流體的處理裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)體構(gòu)成為筒狀體，該筒狀體在外周面沿圓周方向隔開(kāi)間隔而設(shè)置槽部，并形成沿長(zhǎng)度方向延伸的帶狀突起，通過(guò)實(shí)施滾花加工而將所述刻紋形成于旋轉(zhuǎn)體的帶狀突起的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中的任一項(xiàng)所述的高粘性流體的處理裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)體的表面的粗化率為1.05^2.35。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中的任一項(xiàng)所述的高粘性流體的處理裝置，其特征在于，所述環(huán)狀微小間隙為1.0~10mm 。
6.根據(jù)權(quán)利要求1飛中的任一項(xiàng)所述的高粘性流體的處理裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)體的圓周速度為3~30m/sec。
【文檔編號(hào)】B02C17/18GK103721592SQ201310013476
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月12日
【發(fā)明者】井上政憲, 長(zhǎng)井圣二, 金丸嘉浩 申請(qǐng)人:株式會(huì)社井上制作所