攪拌タンク

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【発明の名称】	攪拌タンク
【発明者】	【氏名】小池誠【住所又は居所】静岡県富士宮市大中里２００番地富士写真フイルム株式会社内【氏名】成瀬康人【住所又は居所】静岡県富士宮市大中里２００番地富士写真フイルム株式会社内
【要約】	【課題】簡単な装置構成で、液面に浮き易くて攪拌しても液中に巻き込まれにくい粉体や液中で沈降し易い粉体を、１つのタンクで均一に混合溶解することができる。【解決手段】縦型のタンク６０内の攪拌軸６８に平板傾斜型の上部パドル７０と下部パドル７２とを設けると共に、タンク内壁面６０Ａの縦方向に邪魔板６４を配設する。そして、邪魔板６４の上端６４Ａ位置が上部パドル７０位置よりも上側に位置しなようにする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】縦型のタンク内の攪拌軸に平板傾斜型の上部パドルと下部パドルとを設けると共に、前記タンク内壁面の縦方向に邪魔板を配設して成る攪拌タンクであって、前記邪魔板の上端位置が前記上部パドル位置よりも上側に位置しないことを特徴とする攪拌タンク。
【請求項２】前記タンク内に溶解液が張り込まれると共に、液面に浮き易い粉体とタンク底面に沈降し易い粉体とが投入され、該粉体を前記溶解液に混合溶解することを特徴とする請求項１に記載の攪拌タンク。
【請求項３】前記邪魔板は、該邪魔板と前記タンク内壁面との交差角度が９５～１４０°である三角柱状に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の攪拌タンク。
【請求項４】前記上部パドルの位置は、液面高さの６０～８０％とし、下部パドルの位置は、液面高さの５～２５％とすることを特徴とする請求項１～３の何れか１に記載の攪拌タンク。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は攪拌タンクに係り、特に、写真用、磁気記録媒体用等のフィルム製品を製造する塗布液を調製する際に、溶解液中に特性の異なる複数種類の粉体を混合溶解するのに適した攪拌タンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】写真用、磁気記録媒体用等のフィルム製品を製造する塗布液を調製する調液工程においては、原材料である様々な粉体を水等の溶解液中に均一に混合溶解する必要がある。この際、粉体の種類によっては、例えばポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）のように、水面に浮き易くて攪拌しても水中に巻き込まれにくい粉体、或いはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）のように水中でダマを形成して沈降し易い粉体がある。従って、粉体の特性に合わせて粉体の種類ごとに専用の攪拌タンクを使用して粉体を混合溶解すればよいが、混合溶解すべき粉体の種類が多いので、専用の攪拌タンクを設けたのでは設備コストのアップになると共に、設置スペースの問題もある。
【０００３】そこで、特性の異なる複数種類の粉体を１つの攪拌タンクで均一に混合溶解するために、タンク形状や攪拌方式の異なる攪拌機を用いるなど種々の改良がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の攪拌タンクでは、特に、液面に浮き易い粉体とタンク底面に沈降し易い粉体とを１つのタンクで混合溶解する場合、均一に混合溶解することができず、一部の粉体が溶解されずに残存してしまうという欠点がある。
【０００５】また、タンクや攪拌機の形状が複雑になると、洗浄性が悪くなるために、塗布液のロットを変更する際にコンタミネーションが発生し易いという欠点がある。この洗浄を人手によって丁寧に行えば、コンタミネーションの問題は解消できるが、これでは時間がかかりすぎて運転停止時間が長くなり生産性が悪くなる。
【０００６】また、粉体の均一な混合溶解のために高速攪拌を行うと、発泡しやすくなって塗布液を支持体に塗布した際にスジ等の泡欠陥が生じるので、調液量の制限や脱泡のための時間を必要とするという欠点がある。
【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡単な装置構成で、液面に浮き易くて攪拌しても液中に巻き込まれにくい粉体や液中で沈降し易い粉体を１つのタンクで均一に混合溶解することができ、しかも洗浄が容易な攪拌タンクを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成するために、縦型のタンク内の攪拌軸に平板傾斜型の上部パドルと下部パドルとを設けると共に、前記タンク内壁面の縦方向に邪魔板を配設して成る攪拌タンクであって、前記邪魔板の上端位置が前記上部パドル位置よりも上側に位置しないことを特徴とする。
【０００９】従来の攪拌羽根と邪魔板とを組み合わせた攪拌タンクは、攪拌羽根と流体とのとも廻りを防止し、タンク内に上下流を発生させることで攪拌効果を上げるようにしている。しかし、本発明の攪拌タンクを適用しようとする粉体のように、攪拌しない状態では、液面に浮き易い粉体とタンク底面に沈降し易い粉体とを混合溶解する場合には、邪魔板による上下流は沈降し易い粉体の混合溶解には有効であるが、邪魔板により攪拌軸を中心とした渦ができにくくなるため、液面に浮き易い粉体は溶解液に混合溶解されにくくなり溶解性が悪くなる。本発明者は、かかる特性の相異なる複数の粉体を溶解液に混合溶解するのに適した攪拌タンクを構成したものである。
【００１０】本発明によれば、邪魔板の上端位置が上部パドル位置よりも上側に位置しないようにしたので、上部パドルを回転すると、タンク内の上部では邪魔板による上下流は殆ど発生せず、液面から液中に液を巻き込む攪拌軸を中心としたＶカット状の旋回流が強く発生する。これにより、液面に浮き易い粉体であっても液中に確実に巻き込むことができるので、液体中に均一に混合溶解することができる。一方、タンク内の下部では、下部パドルと邪魔板との作用によって上下流が発生するので、液中で沈降し易い粉体であっても、タンク底への沈降を防止して混合溶解することができる。更に、本発明の攪拌混合タンクは、装置構成が簡単なので、洗浄し易くコンタミネーションが生じにくい。
【００１１】本発明の好ましい態様としては、邪魔板は、該邪魔板とタンク内壁面との交差角度が９５～１４０°である三角柱状に形成されることが良い。これにより、邪魔板に当たった液の流れは、タンク中央部方向に向きを変えるので、パドルによる粉体の混合溶解を促進することができると共に、邪魔板で粉体が滞留することもない。
【００１２】本発明の好ましい態様としては、上部パドルの位置は、液面高さ（タンク底から液面までの高さ）の６０～８０％とし、下部パドルの位置は、液面高さの５～２５％とすることが好ましい。これにより、液面での泡立ちを防止すると共に、下部パドルと邪魔板とにより形成される上下流が、上部パドルで形成されるＶカット状の旋回流の発生を阻害することもない。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係る攪拌タンクの好ましい実施の形態について詳説する。
【００１４】図１は、本発明の攪拌タンクを組み込んだ塗布システム１０の概念図である。また、図２は本発明の攪拌タンクの縦断面図、図３は横断面図である。
【００１５】塗布システム１０は、主として、原材料である様々な粉体を液体に攪拌溶解して塗布液を調液する攪拌タンク１２、調液された塗布液をストックするストックタンク１４、脱泡装置１６、塗布コータ１８を配管２０で連結することにより構成される。
【００１６】攪拌タンク１２は、図２及び図３に示すように、主として、縦型円筒状のタンク６０内に、攪拌機６２と邪魔板６４を設けて構成される。攪拌機６２は、モータ６６により回転する攪拌軸６８がタンク６０内の中央部に垂直に配設され、この攪拌軸６８に平板傾斜型の上部パドル７０と下部パドル７２とが取り付けられる。上部パドル７０及び下部パドル７２のパドル羽根７４の数は２枚から４枚程度が好適であるが、特に限定されない。また、パドル羽根７４の傾斜角度としては４５°程度が好ましい。上部パドル７０及び下部パドル７２の攪拌回転数は、高速すぎると発泡して塗布液を支持体４８（図１参照）に塗布した際にスジ等の泡欠陥が生じるので、５０～１５０ｒｐｍの範囲が好ましく、特に８０～１２０ｒｐｍの範囲にするのが好ましい。これは、攪拌回転数が５０ｒｐｍ未満の場合にはタンク６０内での液の流動が充分でなく、１５０ｒｐｍを越えると発泡し易くなると共に、原材料に高剪断力が加わり、原材料が凝集を起こす危険がある。また、上部パドル７０の位置は、液面７６高さの６０～８０％とし、下部パドル７２の位置は、液面７６高さの５～２５％とする。これは、攪拌回転数との兼ね合いもあるが、上部パドル７０が液面７６高さの８０％を超えて液面に近づきすぎると、上部パドル７０の回転で液面７６が泡立ち易くなり液体中に液面７６近くのエアが巻き込まれる。一方、上部パドル７０が液面７６高さの６０％未満の場合、配置される水深が深くなりすぎるので、Ｖカット状の旋回流が発生しにくくなる。また、下部パドル７２が液面７６高さの５％未満では、タンク６０低部に近すぎて邪魔板６４との作用による上下流が発生しにくくなる一方、液面７６高さの２５％を超えると、上下流の勢いが強くなるので、上部パドル７０によるＶカット状の旋回流の発生を阻害する。
【００１７】タンク６０の内壁面６０Ａには、９０°間隔で４枚の邪魔板６４が縦方向に取り付けられる。邪魔板６４の数は４枚に限定されるものではなく、任意に設定することができる。邪魔板６４と上部パドル７０との位置関係は、邪魔板６４の上端６４Ａ位置が上部パドル７０位置よりも上側に位置しないように配置される。このように、邪魔板６４と上部パドル７０とを配置して上部パドル７０を回転すると、タンク６０内の上部では液面７６から液中に液を巻き込むＶカット状の旋回流が発生する。ちなみに、邪魔板６４の上端６４Ａが上部パドル７０よりも上側になり液面７６に近いと、タンク６０内上部に邪魔板６４による上下流が生じるので、Ｖカット状の旋回流が発生しにくくなる。
【００１８】邪魔板６４の形状は、図３に示すように、三角柱状に形成され、タンク６０の内壁面６０Ａと邪魔板６４との交差角度（α）が９５～１４０°になるように形成されることが好ましい。これは、交差角度（α）が９５未満では邪魔板６４が平板状に近くなるために内壁面６０Ａと邪魔板６４との交差部７８に粉体が滞留し易くなり、１４０°を超えると、邪魔板６４としての作用が発揮されにくくなる。
【００１９】上記の如く構成された攪拌タンク１２によれば、邪魔板６４の上端６４Ａ位置が上部パドル７０位置よりも上側に位置しないように配置したので、上部パドル７０の回転により、タンク６０内の上部には、液面７６から液中に液を巻き込むＶカット状の旋回流が発生する。これにより、液面７６に浮き易くて攪拌しても液中に巻き込まれにくい粉体であっても、粉体が液中に巻き込まれて混合溶解される。また、Ｖカット状の旋回流に乗って液中に移動した粉体は、上部パドル７０に到達して粉砕されるので、塊状の粉体であっても混合溶解を促進することができ、混合溶解時間を短縮できる。一方、タンク６０内の下部では、下部パドル７２と邪魔板６４によって上下流が発生するので、液中で沈降し易い粉体であっても、タンク６０底への沈降を防止できる。また、上下流に乗って移動した粉体は、下部パドル７２に到達して粉砕されるので、塊状の粉体であっても混合溶解を促進することができ、混合溶解時間を短縮できる。従って、本発明の攪拌タンク１２は、攪拌しない静置状態の溶解液では、液面７６に浮き易い粉体と、タンク６０底面に沈降し易い粉体とを攪拌溶解する装置として好適である。
【００２０】攪拌タンク１２で調液された塗布液は、ストックタンク１４に貯留され、塗布運転に応じて送液ポンプ２２により塗布コータ１８に送液される。送液ポンプ２２としては、泡立ちが発生しないように圧送式の無脈動ポンプ、例えばギアポンプを好適に使用することができる。
【００２１】脱泡装置１６は、主として、送液ポンプ２２の上流側と下流側の両方に設けられた一対の超音波脱泡装置２４、２６と、脱泡される塗布液の液温を調整するジャケット５４とにより構成される。
【００２２】上流側の超音波脱泡装置２４は、超音波槽２８の底部あるいは周囲部に超音波発振器３０を配設した槽型の脱泡装置であり、装置２４内は大気に開放されること、又はストックタンク１４との高低差が小さいことにより無加圧条件が形成される。この上流側の超音波脱泡装置２４は、無加圧条件下で超音波を照射して塗布液中の気泡を析出させると共に析出した気泡を成長・群集させて液面に浮上させることにより脱泡する。この場合、超音波発振器３０の周波数は２０KHz ～１００KHz の範囲内が好ましく、超音波槽２８の内圧は、０～２０ｋＰａの範囲内であることが好ましい。
【００２３】下流側の超音波脱泡装置２６は、図４に示すように、主として、超音波液槽３２内に配設されたパイプライン３４と、超音波液槽３２の底部あるいは周囲部に設けられた超音波発振器３６とで構成される。パイプライン３４は、内面が滑らかな薄肉の円管で構成されると共に、入口側が流量計３８（図１参照）を介して送液ポンプ２２の吐出口側に接続され、出口側が加圧バルブ４０及び気泡検出器４３（図１参照）を介して塗布コータ１８に接続される。そして、パイプライン３４内を流れる塗布液は、送液ポンプ２２と加圧バルブ４０とにより所定の加圧レベルに加圧される。加圧レベルとしてはパイプライン３４内の内圧が３０～１００ｋＰａであることが好ましい。これにより、塗布液は、パイプライン３４内を気液界面のない状態で加圧送液される。超音波液槽３２内には槽下部側面の給水口４１から超音波伝搬液である温水が連続的に供給され、槽内部を満たして槽上部側面の排水口４２から排出される。これにより、超音波発振器３６から発射された超音波は、超音波伝搬液によりパイプライン３４に伝搬され、パイプライン３４内を流れる塗布液に照射される。また、パイプライン３４内を流れる塗布液に照射する周波数としては、２０KHz ～１００KHz の範囲が良い。気泡検出器４３としては、例えば、特開平３－１５７１０３号公報に記載されている気泡検出器４３を好適に用いることができる。この気泡検出器４３によれば、配管２０内を流れる塗布液に超音波を照射し、これにより生ずる音場内の音響インピーダンス変化を超音波振動子の電気的インピーダンスに変換し、この変化が気泡検出器から電気信号として出力されることにより、塗布液中の気泡数を検出するものである。
【００２４】また、塗布液の液温を調整するジャケット５４は、ストックタンク１４、配管２０、一対の超音波脱泡装置２４、２６、及び塗布コータ１８に設けられ、塗布液の品質に問題のない１０°Ｃ～５０°Ｃの範囲内で塗布液の温度調整を行う。ジャケット５４は、ストックタンク１４から上流側の超音波脱泡装置２４までの該装置２４での気泡の析出を促進するように塗布液の液温を調整する第１ジャケット５４Ａと、上流側の超音波脱泡装置２４を出てから下流側の超音波脱泡装置２６までの該装置２６での気泡の溶解を促進するように塗布液の液温を低下する第２ジャケット５４Ｂと、下流側の超音波脱泡装置２６を出てから塗布ヘッド４４までの下流側の超音波脱泡装置２６で一旦溶解した気泡が再析出しないように液温を更に低下する第３ジャケット５４Ｃの３段階で構成される。この場合、塗布コータ１８での塗布液の液温が、設定された塗布温度になることを基準に逆算して、段階的に液温を低下させることが必要である。
【００２５】塗布コータ１８としては、エクストルージョン型の塗布コータ１８が配設される。塗布コータ１８は、主として、塗布ヘッド４４と、該塗布ヘッド４４の先端に近接配置されたバックアップローラ４６とで構成され、走行する支持体４８がバックアップローラ４６に支持される。塗布ヘッド４４内には塗布液が供給されるポケット部５０と、該ポケット部５０から塗布ヘッド４４の先端までウエブ幅方向に延長されたスリット５２が形成される。そして、ポケット部５０に供給された塗布液はポケット部５０で拡流された後、スリット５２を上昇して塗布ヘッド４４の先端から押し出される。押し出された塗布液は、支持体４８との間でビードを形成し、このビードを介して走行する支持体４８に塗布液が塗布される。尚、塗布コータ１８としては、エクストルージョン型の塗布コータに限定されるものではなく、ロールコータ型、グラビアコータ型、スライドビードコータ型、或いはそれ以外の塗布コータであってもよい。
【００２６】
【実施例】次に、本発明の攪拌タンクを使用した実施例を説明する。合わせて従来の攪拌タンクを使用した比較例を説明する。
（実施例１）図２及び図３で説明した本発明の攪拌タンクのタンク内に溶解液を張り込み、この溶解液中に、水面に浮き易くて攪拌しても水中に巻き込まれにくい粉体Ａと、水中でダマを形成して沈降し易い粉体Ｂとを投入し、加熱しながら混合溶解した。使用した粉体及び溶解液の処方、混合溶解条件、攪拌タンク条件は以下の通りである。
（粉体及び溶解液の処方）
・粉体Ａ…ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）５０ｋｇ・粉体Ｂ…ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）５０ｋｇ・溶解液…イオン交換水９００ｋｇ（混合溶解条件）
・粉体投入時の液温…２０°Ｃ・加熱時の液温 …９０°Ｃ・加熱時間 …１時間・攪拌回転数 …１００ｒｐｍ（攪拌タンク条件）
・調液容量 …１０００Ｌ・パドル羽根 …４枚平板４５°傾斜２段パドル・パドル内径比 …タンク内径の３０％・上部パドル位置 …液面高さの７０％・下部パドル位置 …液面高さの１０％・邪魔板位置 …液面高さの２０％（邪魔板下端）～６０％（邪魔板上端）
・邪魔板の交差角度（α）…１３０°上記の如く構成した実施例１によれば、タンク内上部には液面から液中に液を巻き込むＶカット状の強い旋回流が形成されると共に、タンク内下部には上下流が形成された。この結果、ＰＶＰ粉体が液面で滞留することなく、Ｖカット状の強い旋回流に乗って水中に巻き込まれて混合溶解された。一方、ＰＶＡ粉体は、タンク低部に沈降することなく、上下流に乗って混合溶解された。更に、ＰＶＰ粉体及びＰＶＡ粉体共に、邪魔板とタンク内壁面の交差部に滞留することなく、邪魔板の交差角度によりタンク中央部に導かれてパドルで混合溶解された。
（比較例１）邪魔板位置を液面高さの２０％（邪魔板下端）～８０％（邪魔板上端）とし、邪魔板の上端位置が上部パドル位置よりも上側に位置するようにした。他の条件は実施例１と同じである。この結果、タンク内の上部に液面から液中に液を巻き込むＶカット状の旋回流が殆ど発生しなかった。この結果、大部分のＰＶＰ粉体が液面で滞留し、混合溶解されずに残存した。
（比較例２）下部パドルを設定しないで上部パドルのみとした。他の条件は実施例１と同じである。この結果、タンク内の下部に上下流が発生しなかった。この結果、一部のＰＶＡ粉体がタンク底面に沈降し、混合溶解されずに残存した。
（比較例３）上部パドルを設定しないで下部パドルのみとした。他の条件は実施例１と同じである。この結果、タンク内の上部に液面から液中に液を巻き込むＶカット状の旋回流が発生しなかった。この結果、大部分のＰＶＰ粉体が液面で滞留し、混合溶解されずに残存した。
（比較例４）邪魔板を平板状として、タンク内壁面との交差角度を９０°とした。他の条件は実施例１と同じである。この結果、一部のＰＶＡ粉体がタンク低部、及びタンク内壁面と邪魔板との交差部に滞留し、混合溶解されずに残存した。
（比較例５）邪魔板とタンク内壁面との交差角度を１６０°とした。他の条件は実施例１と同じである。この結果、タンク内の下部に上下流がうまく発生しなかった。この結果、一部のＰＶＡ粉体がタンク低部に沈降し、混合溶解されずに残存した。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の攪拌タンクによれば、簡単な装置構成で、液面に浮き易くて攪拌しても液中に巻き込まれにくい粉体や液中で沈降し易い粉体を、１つのタンクで均一に混合することができる。更には、装置構成が簡単なので、洗浄が容易であり、コンタミネーションが発生しにくい。

【出願人】	【識別番号】０００００５２０１【氏名又は名称】富士写真フイルム株式会社【住所又は居所】神奈川県南足柄市中沼２１０番地
【出願日】	平成１４年１月１６日（２００２．１．１６）
【代理人】	【識別番号】１０００８３１１６【弁理士】【氏名又は名称】松浦憲三
【公開番号】	特開２００３－２０５２３０（Ｐ２００３－２０５２３０Ａ）
【公開日】	平成１５年７月２２日（２００３．７．２２）
【出願番号】	特願２００２－７４６０（Ｐ２００２－７４６０）