JP2002113343A

JP2002113343A - 連続混合装置

Info

Publication number: JP2002113343A
Application number: JP2001223921A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Mori; 秀之森; Atsushi Komatsu; 厚志小松; Makoto Kokubu; 誠国分; Toyohiko Yamadera; 豊彦山寺; Mitsuo Hamada; 光男浜田
Original assignee: Dow Corning Toray Silicone Co Ltd
Current assignee: DuPont Toray Specialty Materials KK
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2002-04-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】補給した液体が、粒径が小さく、粘度が低
く、均一であり安定性に優れたな混合物を迅速に製造す
ることができる連続混合装置を提供する。【解決手段】ケーシング内に独立回転する上部回転円
盤３ａと下部回転円盤３ｂが設置され、両者の各上面と
各下面にスクレーパが取り付けられ、ケーシング内壁か
ら上部リング板８ａが上部回転円盤３ａと下部回転円盤
３ｂのスクレーパとの間に非接触状態で延出し、ケーシ
ング下部内壁から下部リング板８ｂが下部回転円盤３ｂ
の下面スクレーパ７ｆの切り欠きに非接触状態で延出
し、ケーシング内は回転円盤３ａ、上部リング板８ａ及
び下部リング板８ｂにより４つの混合室２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄに区分され、ケーシング上部には最上部混合室
２ａへの異種材料供給口が存在し、ケーシング側壁には
中間部混合室２ｃまたは下部混合室２ｄの液体供給口が
開口し、ケーシング低部には混合物の排出口１０が開口
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、異種材料の連続混
合装置に関する。詳しくは、異種材料（例えば異種の液
体、あるいは粉体と液体）をケーシング内に連続的に供
給し、相互に独立に回転する上部回転円盤と下部回転円
盤の回転によって混合して粗混合物を連続的に作り、ケ
ーシング内に液体を連続的に補給して粗混合物と混合す
ることにより、液体混合物、あるいは液体に富んだ混合
物を連続的に製造するための混合装置に関する。

【０００２】

【従来技術】特開２０００−４４９には、混合室に液状
オルガノポリシロキサンと乳化剤と水を供給しスクレー
パ付き回転円盤の回転によってグリース状オルガノポリ
シロキサン水性液を製造する方法が開示されている。し
かし、この製造方法によると、はじめから希釈状態で乳
化させるのでエマルジョンの粒径が大きくなり、不安定
であるという問題がある。特公昭６３-４５６１１に
は、微粉体やオイルコークス等の粉体をスラリー化する
ための連続混合装置が開示されている。上部混合室に粉
体と液体を導入し上部回転混合盤の回転によって粉体が
液体により湿った状態の粗混合物を作り、この粗混合物
が下部混合室に移動し、下部回転混合盤の回転によって
完全に混合してスラリー状としている。ところが、本発
明者らは粗混合物が下部混合室に移動する過程で脈動
し、下部混合室内の混合物が上部混合室に逆流すること
があること、全量の粉体と液体を上部混合室に導入する
ため、はじめから希釈状態で混合せざるを得ず、粉体の
分散性がよくないという問題があることを見出した。特
開平８−９７５には、混合室に粉体と液体を導入し回転
円盤の回転によって粉体と液体の粗混合物を作り、液体
を該回転円盤の下に補給して、移動してきた粗混合物と
混合して低粘度の混合物を連続的に製造するための混合
装置が開示されている。ところが、後から補給した液体
が該回転円盤近辺に上昇して、エマルジョンの場合は粒
径が大きくなり、不安定になるという問題があり、粉体
と液体の混合物の場合は粘度が大きくなるという問題が
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、かかる問題のない連続混合装置を開発すべく鋭意研
究した結果、本発明を完成するに至った。本発明の目的
は、後から補給した液体が混合装置の上部へ上昇するこ
とがなく、粒径が小さく、あるいは粘度が低く、均一で
あり安定性に優れた混合物を迅速に製造することができ
る連続混合装置を提供することにある。

【０００４】

【課題の解決手段】本発明は、ケーシング内の混合室に
相互に独立に回転する上部回転円盤と下部回転円盤が設
置されており、上部回転円盤の上面と下面および下部回
転円盤の上面と下面にそれぞれスクレーパが取り付けら
れており、ケーシングの内壁から上部リング板が上部回
転円盤の下面スクレーパと下部回転円盤の上面スクレー
パとの間に非接触状態で延出しており、ケーシング下部
の内壁から下部リング板が下部回転円盤の下面スクレー
パの切り欠きに非接触状態で延出しており、ケーシング
内の混合室は上部回転円盤、上部リング板、下部リング
板により最上部混合室、上部混合室、中間部混合室およ
び下部混合室に区分されており、ケーシングの上部には
最上部混合室へ異種の材料を供給するための材料供給口
が存在し、ケーシングの側壁には中間部混合室または下
部混合室へ液体を補給するための液体供給口が開口し、
ケーシングの低部には下部混合室から混合物を外部へ排
出するための排出口が開口していることを特徴とする連
続混合装置に関する。

【０００５】

【発明の実施の形態】上記連続混合装置では、最上部混
合室へ供給された異種の材料（例えば、粉体と液体、異
種の粉体、異種の液体）は、回転する上部回転円盤上を
半径方向外側に移動して混合室天井部に付着し、上面ス
クレーパにより掻きとられ、せん断作用を受ける。掻き
とられた材料は上部回転円盤上に落下して再び上部回転
円盤上を半径方向外側に移動する。かくして第1回目の
混練作用を受けて粗混合物となる。この粗混合物は、下
部リング板の周端部と軸受部の表面との隙間を通って上
部混合室に移動して、上部回転円盤の下面スクレーパに
より掻きとられ、せん断作用を受ける。かくして第２回
目の混練作用を受けてより均一化した粗混合物となる。
この粗混合物は、次いで、上部リング板と回転軸との隙
間を通って中間部混合室に移動し、下部回転円盤上を半
径方向外側に移動して上部リング板の下面に付着し、下
部回転円盤の上面スクレーパにより掻きとられ、せん断
作用を受ける。掻きとられた粗混合物は下部回転円盤上
に移動して再び下部回転円盤上を半径方向外側に移動す
る。かくして第３回目の混練作用を受けてより均一化し
た粗混合物となる。この粗混合物は、下部リング板の周
端部と軸受部表面との隙間を通って下部混合室に移動
し、下部リング板とケーシング低部の傾斜面に付着した
混合物は下部回転円盤の下面スクレーパにより掻きとら
れ、せん断作用を受ける。かくして第4回目の混練作用を
受ける。その間、粗混合物は、ケーシングの側壁に開口
した液体供給管から中間部混合室または下部混合室へ補
給された液体と混合して希釈される。計4回の混練作用
を受け、補給された液体で希釈された混合物はケーシン
グ低部に開口した排出口から外部へ排出される。

【０００６】混合される材料は流動性があればよく、液
体と粉体が代表的である。粉体は純品だけでなく、異種
の粉体の混合物でもよい。かかる粉体として澱粉、小麦
粉、顔料、金属粉、粉末状充填剤、粉末状ポリマー、ゴ
ム粉末が例示される。粉末状充填剤としてはヒュームド
シリカ、疎水化処理ヒュームドシリカ、湿式シリカ、珪
藻土粉、石英粉、炭酸カルシウム粉、酸化マグネシウム
粉、アルミナ粉、カーボンブラックが例示される。粉末
状ポリマーとしてはシリコーンレジン粉末、各種熱可塑
性樹脂粉末が例示される。液体は、純品だけでなく、溶
液のような液状物をも含む。かかる液体としては水、水
溶液、水飴、食用油、鉱油、有機溶媒、溶液、液状化合
物、液状ポリマーが例示される。液状化合物としては乳
化剤、界面活性剤、増粘剤、可塑剤、安定剤が例示され
る。液状ポリマーとしては液状シリコーン、液状ポリブ
タジエン、液状ポリブテン、液状ポリウレタン、液状エ
ポキシ樹脂が例示される。本発明の連続混合装置は、異
種材料（例えば、粉体と液体、異種の粉体、異種の液
体）を連続的に混合するのに有用であるが、異種の粉体
には、例えば平均粒径や形状の異なる同種材料の粉体も
含まれ、異種の液体には例えば粘度の異なる同一材料の
液体（生ゴム状ジオルガノポリシロキサンと低粘度ジオ
ルガノポリシロキサン）や、濃度の異なる溶液も含まれ
る。補給用の液体は、粗混合物を構成する液体と同様な
ものが例示され、それらと同一であっても、異なってい
てもよい。

【０００７】連続混合装置から排出される混合物は、混
合される材料の種類と配合比によって多種多様であり、
コンパウンド、スラリー、ペースト、グリース、エマル
ジョン、デイスパージョン、溶液が例示される。本発明
の連続混合装置は、特には、液体（例えば、液状ポリマ
ー）を乳化剤により水中に乳化してエマルジョンを製造
したり、液体（例えば、液状ポリマー）と粉体（例えば、
補強性充填剤）を混合してコンパウンド、スラリーまた
はペーストを製造するのに有用である。

【０００８】

【実施例】本発明を、図に示す実施例により具体的に説
明する。図１は本発明の１実施例の連続混合装置Ａの断
面図である。ケーシング１内の混合室２には、相互に独
立に回転する上部回転円盤３ａと下部回転円盤３ｂが水
平に設置されている。上部回転円盤３ａは、その中心が
回転軸４ａの上端に固定されており、下部回転円盤３ｂ
は、その中心が回転軸４ｂの上端に固定されている。回
転軸４ａは回転軸４ｂに挿入されているが、それぞれ独
立に回転する。回転軸４ａはその根元にプーリー５ａが
取り付けられており、図示していないモータの回転が伝
達されて回転する。上部回転円盤３ａの周速度は３〜２
４０m/secの範囲が好ましい。回転軸４ｂはその根元に
プーリー５ｂが取り付けられており、図示していないモ
ータの回転が伝達されて回転する。下部回転円盤３ｂの
周速度は３〜６０m/secの範囲が好ましい。上部回転円
盤３ａの周速度が下部回転円盤３ｂの周速度より大きい
と、液体供給管から補給された液体が上昇して最上部混
合室や上部混合室に侵入することがないので、上部回転
円盤３ａの周速度が下部回転円盤３ｂの周速度より大き
いことが好ましい。上部回転円盤３ａの周速度と下部回
転円盤３ｂの周速度の比率は、４：１〜１：１（ただ
し、１：１を含まない）であることが好ましい。回転軸
４ｂは軸受部６により支持されている。

【０００９】上部回転円盤３ａの上面にスクレーパ７ａ
が、側面にスクレーパ７ｂが、下面にスクレーパ７ｃが
取り付けられ、下部回転円盤３ｂの上面にスクレーパ７
ｄが、側面にスクレーパ７ｅが、下面にスクレーパ７ｆ
が取り付けられている。なお、側面スクレーパは必須で
はない。各スクレーパは１個、好ましくは2個以上の複
数個取り付けられている。2個以上の場合、いずれも等
角度で取り付けられることが好ましい。下部回転円盤３
ｂの下面に取り付けられたスクレーパ７ｆは半径方向お
よび上下方向に延びる板状または格子状になっている
が、その半径方向外端から内側に向けて水平に延びる切
り欠き７ｇを設けている。スクレーパ７ｆは前記下部リ
ング板８ｂに対して相対移動可能になっている。図１に
は、どのスクレーパも1個しか表示されていないが、あ
との２個は図示されていない。ケーシング１の円筒部１
ａの内壁から上部リング板８ａが上部回転円盤３ａの下
面スクレーパ７ｃと下部回転円盤３ｂの上面スクレーパ
７ｄとの間に非接触状態で延出しており、上部リング板
８ａの周端部と回転軸４ａとの間には混合物が通過する
ための隙間があいている。ケーシング１の円筒部１ａの
内壁下端から下部リング板８ｂが下部回転円盤３ｂの下
面スクレーパ７ｆの切り欠き７ｇの中に交差するように
非接触状態で延出している。この挿入状態下で下部回転
円盤３ｂが回転する。

【００１０】ケーシング１の混合室２は、上部回転円盤
３ａ、上部リング板８ａ、下部リング板８ｂにより最上
部混合室２ａ、上部混合室２ｂ、中間部混合室２ｃおよ
び下部混合室２ｄに区分されている。ケーシング１の上
蓋１ｂの中央には最上部混合室２ａへ異種の材料を供給
するための材料供給口９が開口し、材料供給管９ａと材
料供給管９ｂの各下端が位置している。材料供給管は、
二重管であってもよい。ケーシング１の円筒部１ａの側
壁には中間部混合室２ｃに液体を補給するための液体供
給管９ｃが貫入している。円筒部１ａの下に倒立円錐部
１ｃが連接されている。倒立円錐部１ｃの中央には軸受
部６が下方から張り出しているので、環状であり、断面Ｖ
字状の窪みが存在する。ケーシング１の低部である倒立
円錐部１ｃには下部混合室２ｄから最終混合物を外部へ
排出するための排出口１０が開口している。図２は本発
明の別の実施例の連続混合装置Ｂの断面図である。液体
供給管９ｃが存在せず、倒立円錐部１ｃの外側傾斜面に
下部混合室２ｄに液体を補給するための液体供給管９ｄ
が貫入していている以外は、図１の連続混合装置Ａと同
一である。

【００１１】

【応用例】図１の連続混合装置Ａにおいて、上部回転円
盤３ａと下部回転円盤３ｂを回転させつつ（上部回転円
盤３ａの周速度は２４ｍ／秒であり、下部回転円盤３ｂ
の周速度は１２ｍ／秒である）、粘度３０００ｍPa・sの
両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサ
ンを図示しない定量ポンプを用いて液体供給管９ａから
最上部混合室２ａに連続的に供給し、塩化セチルトリメ
チルアンモニウムの水溶液（塩化セチルトリメチルアン
モニウムと水は重量比で０．６：１．４である）を図示
しない定量ポンプを用いて液体供給管９ｂから最上部混
合室２ａに連続的に供給して（該ジメチルポリシロキサ
ンと塩化セチルトリメチルアンモニウムの水溶液は、重
量比で１００：２．０である）、高粘度グリース状のエ
マルジョンとした。同時に、図示していない定量ポンプ
を用いて、水を原料供給管９ｃから中間部混合室２ｃに
連続的に供給した。排出口１０からＯ／Ｗ型のジメチル
ポリシロキサンエマルジョンが連続的に排出された。こ
のエマルジョンはジメチルポリシロキサンの粒径が約
０．４μｍであり、長期間保存しても安定していた。

【００１２】

【発明の効果】本発明の連続混合装置を用いて異種の流
動性材料を混合すると、後から補給した液体が上部へ上
昇することがなく、粒径が小さく、あるいは粘度が低
く、均一であり安定性に優れた混合物を迅速に製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である連続混合装置Ａの縦断面
図である。

【図２】本発明の別の実施例である連続混合装置Ｂの縦
断面図である。

【符号の説明】

Ａ連続混合装置Ｂ連続混合装置１ケーシング１ａ円筒部１ｂ上蓋１ｃ倒立円錐部２混合室２ａ最上部混合室２ｂ上部混合室２ｃ中間部混合室２ｄ下部混合室３ａ上部回転円盤３ｂ下部回転円盤４ａ回転軸４ｂ回転軸５ａプーリー５ｂプーリー６軸受部７ａ上面スクレーパ７ｂ側面スクレーパ７ｃ下面スクレーパ７ｄ上面スクレーパ７ｅ側面スクレーパ７ｆ下面スクレーパ７ｇ切り込み８ａ上部リング板８ｂ下部リング板９材料供給口９ａ材料供給管９ｂ材料供給管９ｃ液体供給管９ｄ液体供給管１０排出口

フロントページの続き (72)発明者小松厚志千葉県市原市千種海岸２番２東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社生産本部エンジニアリング部内 (72)発明者国分誠千葉県市原市千種海岸２番２東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社生産本部エンジニアリング部内 (72)発明者山寺豊彦千葉県市原市千種海岸２番２東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社生産本部エンジニアリング部内 (72)発明者浜田光男千葉県市原市千種海岸２番２東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社生産本部エンジニアリング部内Ｆターム(参考） 4G035 AB40 AE13 4G078 AA01 AB20 BA05 BA09 CA02 CA13 CA19 DA23 EA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシング内の混合室に相互に独立に回
転する上部回転円盤と下部回転盤が設置されており、上
部回転円盤の上面と下面および下部回転円盤の上面と下
面にそれぞれスクレーパが取り付けられており、ケーシ
ングの内壁から上部リング板が上部回転円盤の下面スク
レーパと下部回転円盤の上面スクレーパとの間に非接触
状態で延出しており、ケーシング下部内壁から下部リン
グ板が下部回転円盤の下面スクレーパの切り欠きに非接
触状態で延出しており、ケーシング内の混合室は上部回
転円盤、上部リング板、および下部リング板により最上
部混合室、上部混合室、中間部混合室および下部混合室
に区分されており、ケーシングの上部には最上部混合室
へ異種の材料を供給するための材料供給口が存在し、ケ
ーシングの側壁には中間部混合室または下部混合室へ液
体を補給するための液体供給口が開口し、ケーシングの
低部には下部混合室から混合物を外部へ排出するための
排出口が開口していることを特徴とする連続混合装置。
【請求項２】上部回転円盤の回転数と下部回転円盤の
回転数の比が４：１〜１：１（ただし、１：１を含まな
い）であることを特徴とする請求項１記載の連続混合装
置。
【請求項３】異種の材料が異種の液体である請求項1
または請求項２記載の連続混合装置。
【請求項４】異種の液体がシリコーンオイルと乳化剤
であり、補給用液体が水であり、混合物がシリコーンオ
イルの水性エマルジョンである請求項3記載の連続混合
装置。