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【発明の名称】 撹拌装置及び高粘度合成樹脂の製造方法
【発明者】 【氏名】後藤 直孝

【氏名】半田 晴久

【要約】 【課題】確実に撹拌槽全域に大きな循環流を形成して、被撹拌物を早期に且つ均一に撹拌混合することが可能な撹拌装置及び高粘度合成樹脂の製造方法を提供する。

【構成】被撹拌物を収容する撹拌槽と、撹拌槽内に挿入した状態で軸線O1回りに回転可能に支持された回転軸と、軸線O1方向の上下に多段状に配置されて回転軸に固定された複数の撹拌翼とを備える撹拌装置において、中段翼11及び上段翼12を構成する撹拌翼11a、11b、12a、12bは、それぞれ、回転軸に対して傾斜して設けられており、中段翼11の上下二段の撹拌翼11a、11bは、回転軸の回転方向Tの略同位置に配置され、上段翼12を構成する撹拌翼12a、12bは、軸線O1方向の上下に隣り合う下方の撹拌翼に対して回転軸の回転方向T前方側に配置され、且つ軸線O1方向の平面視で下方の撹拌翼の上端側に下端側が重なるように配置されている。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被撹拌物を収容する撹拌槽と、該撹拌槽内に挿入した状態で軸線回りに回転可能に支持された回転軸と、前記軸線方向の上下に多段状に配置されて前記回転軸に固定された複数の撹拌翼とを備える撹拌装置において、
前記複数の撹拌翼は、前記回転軸の下端側に設けられて前記回転軸の軸線中心の径方向外側に延出した下段翼と、該下段翼の上方に設けられた上下二段の中段翼と、該中段翼の上方に設けられた少なくとも一段以上の上段翼とに区分され、
前記中段翼及び前記上段翼を構成する撹拌翼は、それぞれ、前記回転軸に対して傾斜して設けられており、
前記中段翼の上下二段の撹拌翼は、前記回転軸の回転方向の略同位置に配置され、前記上段翼を構成する撹拌翼は、前記軸線方向の上下に隣り合う下方の撹拌翼に対して前記回転軸の回転方向前方側に配置され、且つ前記軸線方向の平面視で前記下方の撹拌翼の上端側に下端側が重なるように配置されていることを特徴とする撹拌装置。
【請求項2】
請求項1記載の撹拌装置において、
前記回転軸の軸線方向の最上方に配置された前記上段翼の撹拌翼は、前記中段翼を構成する撹拌翼及び前記上段翼を構成する他の撹拌翼よりも小さく形成されていることを特徴とする撹拌装置。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の撹拌装置において、
前記中段翼及び前記上段翼を構成する撹拌翼が、それぞれ、略四半楕円形状に形成され、円弧側を前記回転軸に対し径方向外側に配して設けられるとともに、
前記中段翼の下段の撹拌翼は、長辺と円弧が繋がる先端を前記回転方向後方側の下方に配して設けられ、該中段翼の下段の撹拌翼よりも上方に配された前記中段翼の上段の撹拌翼及び前記上段翼の撹拌翼は、前記先端を前記回転方向前方側の上方に配して設けられていることを特徴とする撹拌装置。
【請求項4】
請求項1または請求項2に記載の撹拌装置において、
前記中段翼及び前記上段翼を構成する撹拌翼が、それぞれ、前記被撹拌物を撹拌させる翼本体部と該翼本体部に交差して延びる延出部とを備えて略T字状に形成され、前記延出部を前記回転軸に固定して設けられていることを特徴とする撹拌装置。
【請求項5】
請求項1または請求項2に記載の撹拌装置において、
前記中段翼及び前記上段翼を構成する撹拌翼が、それぞれ、略三日月状に形成され、凸円弧側を径方向外側に配して設けられていることを特徴とする撹拌装置。
【請求項6】
樹脂原料を撹拌装置で撹拌しつつ合成して高粘度の合成樹脂を製造する方法において、
前記撹拌装置が、前記樹脂原料を収容する撹拌槽と、該撹拌槽内に挿入した状態で軸線回りに回転可能に支持された回転軸と、前記軸線方向の上下に多段状に配置されて前記回転軸に固定された複数の撹拌翼とを備えるとともに、前記複数の撹拌翼が、前記回転軸の下端側に設けられて前記回転軸の軸線中心の径方向外側に延出した下段翼と、該下段翼の上方に設けられた上下二段の中段翼と、該中段翼の上方に設けられた少なくとも一段以上の上段翼とに区分されており、
前記回転軸を回転させた際に、前記中段翼及び前記上段翼を構成する複数の撹拌翼の前記回転軸の回転方向後方側且つ上方側を向くそれぞれの裏面側に前記撹拌槽の上方から下方に向けて連続する負圧領域を形成することによって、前記回転軸近傍に前記樹脂原料を上方から下方に移動させる下降流を形成し、該下降流で前記撹拌槽の底部側に移動した前記樹脂原料を前記撹拌槽の内壁面に向けて移動させる側方流を前記下段翼によって形成し、前記撹拌槽の内壁面に沿って下方から上方に前記樹脂原料を移動させる上昇流を形成して、前記樹脂原料を前記撹拌槽内の全域で循環させる循環流を形成しながら撹拌することを特徴とする高粘度合成樹脂の製造方法。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば樹脂などの被撹拌物を撹拌するための撹拌装置及び高粘度合成樹脂の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば樹脂や溶剤(被撹拌物)を撹拌混合しつつ合成する際に、被撹拌物を収容する撹拌槽と、撹拌槽内に回転可能に支持された回転軸と、撹拌槽内で回転可能に回転軸に固定されて被撹拌物を撹拌する複数の撹拌翼とを備えた撹拌装置が多用されている。この種の撹拌装置Aには、例えば図16から図18に示すように、撹拌翼1として、回転軸2に対して傾斜して径方向かつ上方に延びる第1の上部翼3と、第1の上部翼3の下方に配置され、回転軸2に対して傾斜して径方向且つ下方に延びる第2の上部翼4と、第2の上部翼4に接近して配置され、撹拌槽5の底部5a付近まで回転軸2から下方に、かつ径方向に延びる下部翼6とを有し、これら複数の撹拌翼1を回転軸2の軸線O1方向に多段状に配置したものがある(例えば、特許文献1参照)。また、この撹拌装置Aでは、第1及び第2の上部翼3、4が、下部翼6と略同一の半径で延出する部分を有し、かつ回転軸2の軸線O1方向に所定の間隔で接近して配置され、第1の上部翼3の下辺部3a及び第2の上部翼4の上辺部4aが互いに軸線O1方向に重複するように配置される。
【0003】
このような構成の複数の撹拌翼1を備えた撹拌装置Aでは、回転軸O1を回転方向Tに回転させることにより、第1の上部翼3が撹拌槽5内の被撹拌物Hを下方に移動させ、第2の上部翼4が第1の上部翼3との重複部分に発生する吸引力により被撹拌物Hを撹拌槽5の底部5aに移動させる。すなわち、第1の上部翼3と第2の上部翼4とによって、図16に示すように、上方の被撹拌物Hを下方に向けて移動させる下降流S1が形成される。そして、この下降流S1によって下方に移動した被撹拌物Hは、下部翼6が形成する側方流S2によって、撹拌槽5の底部5aに沿って内壁面5bに向けて(径方向外側に向けて)移動し、内壁面5bに沿う上昇流S3の形成によって上方に移動する。これにより、回転軸2の回転に従い撹拌槽5内全域に、被撹拌物Hが下降流S1によって回転軸2近傍を上方から下方に移動し、上昇流S3によって内壁面5b近傍を下方から上方に移動する循環流Sが形成され、この大きな循環流Sの形成により被撹拌物Hが好適に撹拌混合される。
【特許文献1】特開平9−75699号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記の撹拌装置Aにおいて、図16及び図17に示すような、直径に対し高さが大きく、多量の被撹拌物Hを同時に撹拌混合処理するように形成した竪型撹拌槽5を備える場合には、図16及び図19の被撹拌物Hの流動解析結果に示すように、撹拌翼1が撹拌槽5の上方(被撹拌物Hの上方)に配置されないために、大きな下降流S1及び上昇流S3が撹拌槽5内の高さ方向中央付近から下方側に形成されて、すなわち被撹拌物Hの上方(撹拌槽5の上方)に循環流Sが形成されず、上方の被撹拌物Hの下方への引き込みが小さくなって、長時間の撹拌を行った場合においても均一に混合できないという問題が生じてしまう。なお、被撹拌物Hの流動解析結果を示す図19では、強力な下降流S1及び上昇流S3のみを矢印にて図示している。
【0005】
特に、高粘度の合成樹脂を製造する場合、すなわち粘度の低い樹脂原料(被撹拌物)を撹拌槽内に収容し、数時間撹拌しつつ反応させて例えば12万mPa・s程度の高粘度の合成樹脂を製造するような場合には、所望の粘度に達した段階で反応停止剤を撹拌槽内に添加し高粘度の合成樹脂(被撹拌物)と反応停止剤(被撹拌物)とを撹拌混合することで合成樹脂の反応を停止させるが、このとき、上記の撹拌装置Aのように、被撹拌物を早期に均一に撹拌混合できない場合には、反応停止剤が十分に混合されていない部分で反応が継続してしまい、この部分の合成樹脂が必要以上に高粘度化し、製造した合成樹脂の撹拌槽内における品質がばらついてしまうという問題が生じる。
【0006】
これに対し、例えば図20から図22に示すように、第1の上部翼3と同形同大の撹拌翼7(1)を回転軸2の上方に所定の間隔をあけて平行配置し、すなわち第1の上部翼3と同様の撹拌翼7を多段状に増設し、且つこの増設した撹拌翼7を回転軸2の回転方向Tの略同位置に配置して、上方の被撹拌物Hを撹拌できるようにした場合においても、第1の上部翼3と増設した撹拌翼7とが軸線O1方向の上下に重なるため、図20及び図23の被撹拌物Hの流動解析結果(強力な下降流S1及び上昇流S3のみを矢印にて図示)に示すように、各撹拌翼3、7で形成される下降流S1が軸線O1方向の上下で分断されてしまい、被撹拌物Hの上方から下方に達する大きな循環流Sが形成できない。すなわち、第1の上部翼3及び増設した撹拌翼7が軸線O1方向上下に重なっているため、回転時に、各撹拌翼3、7の回転方向T後方側の裏面3b、7aにそれぞれ発生する負圧領域Fが、図22に示すように上下に連続的に繋がらず、上方から下方に向けて形成される下降流S1が各撹拌翼3、7毎に分断されてしまう。このため、撹拌槽5の上方の被撹拌物Hを底部5aまで移動させるような大きな循環流Sが撹拌槽5内全域に形成できず、やはり被撹拌物Hの混合に多くの時間を要したり、均一な混合を行なうことができないという問題が生じる。
【0007】
本発明は、上記事情を鑑み、確実に撹拌槽全域に大きな循環流を形成して、被撹拌物を早期に且つ均一に撹拌混合することが可能な撹拌装置及び高粘度合成樹脂の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【0009】
本発明の撹拌装置は、被撹拌物を収容する撹拌槽と、該撹拌槽内に挿入した状態で軸線回りに回転可能に支持された回転軸と、前記軸線方向の上下に多段状に配置されて前記回転軸に固定された複数の撹拌翼とを備える撹拌装置において、前記複数の撹拌翼は、前記回転軸の下端側に設けられて前記回転軸の軸線中心の径方向外側に延出した下段翼と、該下段翼の上方に設けられた上下二段の中段翼と、該中段翼の上方に設けられた少なくとも一段以上の上段翼とに区分され、前記中段翼及び前記上段翼を構成する撹拌翼は、それぞれ、前記回転軸に対して傾斜して設けられており、前記中段翼の上下二段の撹拌翼は、前記回転軸の回転方向の略同位置に配置され、前記上段翼を構成する撹拌翼は、前記軸線方向の上下に隣り合う下方の撹拌翼に対して前記回転軸の回転方向前方側に配置され、且つ前記軸線方向の平面視で前記下方の撹拌翼の上端側に下端側が重なるように配置されていることを特徴とする。
【0010】
また、本発明の高粘度合成樹脂の製造方法は、樹脂原料を撹拌装置で撹拌しつつ合成して高粘度の合成樹脂を製造する方法において、前記撹拌装置が、前記樹脂原料を収容する撹拌槽と、該撹拌槽内に挿入した状態で軸線回りに回転可能に支持された回転軸と、前記軸線方向の上下に多段状に配置されて前記回転軸に固定された複数の撹拌翼とを備えるとともに、前記複数の撹拌翼が、前記回転軸の下端側に設けられて前記回転軸の軸線中心の径方向外側に延出した下段翼と、該下段翼の上方に設けられた上下二段の中段翼と、該中段翼の上方に設けられた少なくとも一段以上の上段翼とに区分されており、前記回転軸を回転させた際に、前記中段翼及び前記上段翼を構成する複数の撹拌翼の前記回転軸の回転方向後方側且つ上方側を向くそれぞれの裏面側に前記撹拌槽の上方から下方に向けて連続する負圧領域を形成することによって、前記回転軸近傍に前記樹脂原料を上方から下方に移動させる下降流を形成し、該下降流で前記撹拌槽の底部側に移動した前記樹脂原料を前記撹拌槽の内壁面に向けて移動させる側方流を前記下段翼によって形成し、前記撹拌槽の内壁面に沿って下方から上方に前記樹脂原料を移動させる上昇流を形成して、前記樹脂原料を前記撹拌槽内の全域で循環させる循環流を形成しながら撹拌することを特徴とする。
【0011】
この撹拌装置及び高粘度合成樹脂の製造方法においては、中段翼及び上段翼を構成する撹拌翼が、それぞれ、回転軸に対して傾斜して設けられ、上段翼の撹拌翼が、下方の撹拌翼に対して回転方向前方側にずらして配置されるとともに下方の撹拌翼と一部が重なるように配置されていることによって、中段翼と上段翼の撹拌翼を、それぞれの裏面が回転軸を中心に略らせん状に繋がるように配置することができる。これにより、回転軸を回転させて被撹拌物(樹脂原料、合成樹脂)を撹拌した際に、各撹拌翼の裏面に生じる負圧領域を、上方から下方に向けて略らせん状に連続して形成することができる。よって、回転軸近傍の被撹拌物をこの連続した負圧領域によって上方から下方に連続的に移動させる強力な下降流を形成することができ、撹拌槽内の全域に大きな循環流を形成することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明の撹拌装置及び高粘度合成樹脂の製造方法によれば、撹拌槽内の被撹拌物を分断されることのない連続した循環流を形成して撹拌することができるため、高粘度の被撹拌物を撹拌混合する場合においても、早期に且つ均一に撹拌混合することができる。よって、高粘度の合成樹脂を製造する場合においても、粘度が上昇した樹脂原料と反応停止剤とを早期に且つ均一に撹拌混合することができるため、従来の撹拌装置のように未混合部分の樹脂原料の反応が継続してしまい必要以上に高粘度化することを防止でき、撹拌槽内の合成樹脂の粘度のばらつきを解消して高品質の合成樹脂を製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明の実施形態による撹拌装置は、前記回転軸の軸線方向の最上方に配置された前記上段翼の撹拌翼を、前記中段翼を構成する撹拌翼及び前記上段翼を構成する他の撹拌翼よりも小さく形成することによって、被撹拌物を撹拌した際に、最上方の上段翼の撹拌翼の表面で押されて上方の被撹拌物に作用する側方流を小さくすることができる。これにより、上方の被撹拌物を下方に引き込む下降流が最上方の撹拌翼による側方流で弱められることがなく、強力な引き込み力をもった下降流を形成して上方の被撹拌物を下方に移動させることができ、より確実に、早期に且つ均一に被撹拌物を撹拌混合することが可能になる。
【0014】
また、前記中段翼及び前記上段翼を構成する撹拌翼が、それぞれ、略四半楕円形状に形成され、円弧側を前記回転軸に対し径方向外側に配して設けられるとともに、前記中段翼の下段の撹拌翼は、長辺と円弧が繋がる先端を前記回転方向後方側の下方に配して設けられ、該中段翼の下段の撹拌翼よりも上方に配された前記中段翼の上段の撹拌翼及び前記上段翼の撹拌翼は、前記先端を前記回転方向前方側の上方に配して設けられている。これにより、最上方の上部翼の先端付近及び最下方の中段翼の先端付近において、すなわち下降流の始端側と終端側において、撹拌に伴い側方流が生じることをより確実に防止できる。よって、確実に強力な下降流を形成することができ、早期に且つ均一に被撹拌物を撹拌混合することが可能になる。
【0015】
さらに、前記中段翼及び前記上段翼を構成する撹拌翼を、それぞれ、前記被撹拌物を撹拌させる翼本体部と該翼本体部に交差して延びる延出部とを備えて略T字状に形成し、前記延出部を前記回転軸に固定して設けた場合には、延出部の回転方向前後に隙間が形成されるため、回転軸近傍を下降流によって移動する被撹拌物をこの隙間を通じて上方から下方に移動させることができ、回転軸近傍の被撹拌物が中段翼や上段翼の撹拌翼と供回りすることを防止できる。これにより、確実に大きな循環流を形成することができる。
【0016】
また、前記中段翼及び前記上段翼を構成する撹拌翼を、それぞれ、略三日月状に形成して、凸円弧側を径方向外側に配して設けた場合には、中段翼及び上段翼の撹拌翼を、それぞれの裏面が確実に略らせん状に繋がるように配置することができ、確実に上方から下方に連続する負圧領域を形成することができる。これにより、被撹拌物を上方から下方に連続して移動させる強力な下降流を確実に形成することが可能になる。
【実施例】
【0017】
以下、図1から図11を参照し、本発明の実施例による撹拌装置及び高粘度の合成樹脂を製造する方法について説明する。本実施例は、例えば10mPa・s程度の粘度の低い樹脂原料(被撹拌物)を撹拌槽内に収容し、数時間撹拌しつつ反応させて高粘度化し、所望の粘度に達した段階で反応停止剤(被撹拌物)を添加しつつ撹拌混合することによって合成樹脂(被撹拌物)の反応を停止させる高粘度の合成樹脂の製造方法に関するものである。
【0018】
本実施例の撹拌装置Cは、図1に示すように、約12mの合成樹脂を収容可能な有底円筒状の竪型撹拌槽5と、この撹拌槽5内の中心部に垂設状態で挿入されつつ軸線O1回りに回転可能に支持された回転軸2と、撹拌槽5内で回転可能に回転軸2に上下多段状に固定された複数の撹拌翼1とを備えて構成されている。
【0019】
複数の撹拌翼1は、図1から図4に示すように、回転軸2の下端側に設けた一つの撹拌翼6からなる下段翼10と、下段翼10の上方に設けられた上下二段の撹拌翼11a、11bからなる中段翼11と、中段翼11の上方に設けられた上下二段の撹拌翼12a、12bからなる上段翼12とに区分されている。なお、本実施例では、中段翼11と上段翼12の各撹拌翼11a、11b、12a、12bのそれぞれに対し、回転軸2の軸線O1を中心とした対称位置にも撹拌翼11c、11d、12c、12dが設けられており、これらの撹拌翼11c、11d、12c、12dにより、他の中段翼11と上段翼12が構成されている。
【0020】
下段翼10の一つの撹拌翼6は、回転軸2の軸線O1を中心として両端部を径方向外側に配するように延設した略平板状のパドル翼であり、互いに反対方向を向く一対の表面6aが軸線O1に平行するように配設されている。また、このパドル翼6は、回転軸2の下端から下方に延出するように設けられており、延出した下端が撹拌槽5の底部5aに近接されてこの底部5aの形状に沿う円弧状に形成されている。さらに、パドル翼6の幅方向両端(軸線O1に直交する径方向両端)には、回転軸2の回転方向T後方側に約45°の角度をもって折れ曲る折曲部6bが設けられている。
【0021】
中段翼11を構成する上下二段の撹拌翼11a、11b(11c、11d)は、それぞれ、同形同大の四半楕円形状(楕円をほぼ長径と短径に沿って四分割した形状)に形成され、ボス13を介して回転軸2に固定されている。また、これらの撹拌翼11a、11b(11c、11d)は、それぞれ長辺(長径)の短辺(短径)側(後端14側)が回転軸2に固定され、且つ円弧側を径方向外側に配した状態で固定されている。さらに、このとき、各撹拌翼11a、11b(11c、11d)は、表面15が回転軸2の回転方向T前方側で下方側を向き、裏面16が回転方向T後方側で上方側を向くように、回転軸2に対して傾斜して設けられている。そして、上段の撹拌翼11b(11d)は、長辺と円弧が繋がる先端(上端)17が上方に配されるように長辺を上方に傾斜させて設けられている。一方、下段の撹拌翼11a(11c)は、長辺と円弧が繋がる先端(下端)17が下方に配されるように長辺を下方に傾斜させて設けられている。さらに、上段の撹拌翼11b(11d)と下段の撹拌翼11a(11c)は、回転軸2の回転方向Tの同位置に固定されて、互いに上下方向(回転軸2の軸線O1方向)に間隔をあけて平行配置されている。これにより、中段翼11を構成する上下二段の撹拌翼11a、11b(11c、11d)は、軸線O1方向の平面視で、互いの後端14側(それぞれの上端側と下端側)を重ねて略楕円形状を呈するように配置されている。
【0022】
上段翼12を構成する上下二段の撹拌翼12a、12b(12c、12d)は、本実施例において、中段翼11の撹拌翼11a、11b(11c、11d)と同形同大の四半楕円形状に形成されている。また、これらの撹拌翼12a、12b(12c、12d)は、中段翼11と同様に、ボス13を介して回転軸2に固定されており、それぞれ長辺の短辺側(後端14側)が回転軸2に固定され、且つ円弧側を径方向外側に配した状態で固定されている。さらに、表面15が回転軸2の回転方向T前方側で下方側を向き、裏面16が回転方向T後方側で上方側を向くように、回転軸2に対して傾斜して設けられている。一方で、上段翼12の全ての撹拌翼12a、12b(12c、12d)は、長辺と円弧が繋がる先端(上端)17が上方に配されるように長辺を上方に傾斜させて設けられている。
【0023】
さらに、上段翼12の上下二段の撹拌翼12a、12b(12c、12d)の下段の撹拌翼12a(12c)は、図3及び図4に示すように、それぞれ、上下に隣り合う中段翼11の上段の撹拌翼(下方の撹拌翼)11b(11d)に対し、回転軸2の回転方向T前方側に45°の角度をもってずらして配置されている。さらに、上段翼12の上段の撹拌翼12b(12d)は、下段の撹拌翼(下方の撹拌翼)12a(12c)に対し、回転軸2の回転方向T前方側に45°の角度をもってずらして配置されている。また、このとき、中段翼11の上段の撹拌翼(下方の撹拌翼)11b(11d)と上段翼12の下段の撹拌翼12a(12c)、及び上段翼12の下段の撹拌翼(下方の撹拌翼)12a(12c)と上段翼12の上段の撹拌翼12b(12d)は、軸線O1方向の平面視で下方の撹拌翼の先端(上端)17側に後端(下端)14側が重なるように配置されている。これにより、上段翼12の上下二段の撹拌翼12a、12b(12c、12d)と、上段翼12の下段の撹拌翼12a(12c)に対し上段の撹拌翼11b(11d)が45°の位相差で配置された中段翼11の上下二段の撹拌翼11a、11b(11c、11d)は、図4に示すように、各撹拌翼11a、11b、12a、12b(11c、11d、12c、12d)の裏面16が回転軸2の軸線O1を中心に捩れる略らせん状に繋がって配置される。
【0024】
ここで、本実施例では、上段翼12の下段の撹拌翼12a(12c)が中段翼11の上段の撹拌翼11b(11d)に対し、且つ上段翼12の上段の撹拌翼12b(12d)が上段翼12の下段の撹拌翼12a(12c)に対して、回転軸2の回転方向T前方側に45°の角度をもってずらして配置されるものとしたが、上下に隣り合う撹拌翼(11bと12a、12aと12b)(11dと12c、12cと12d)同士の先端側と後端側が重なり、各撹拌翼11a、11b、12a、12b(11c、11d、12c、12d)の裏面16が略らせん状に繋がって配置することができれば、90°未満の角度でずらして配置すればよく、好ましくは30°〜60°の範囲の角度でずらして配置すればよい。
【0025】
ついで、上記のように構成した本実施例の撹拌装置Cを用いて高粘度の合成樹脂(被撹拌物)Hを製造する方法について説明し、本実施例の撹拌装置C及び高粘度合成樹脂Hの製造方法の作用及び効果について説明する。
【0026】
本実施例では、例えば10mのアクリル樹脂やアルキド樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステルなどの樹脂原料(被撹拌物)Hを投入する。この樹脂原料Hは、例えば10mPa・s程度の粘度の低い状態であり、数時間撹拌して反応させると高分子量化してゆき、徐々にその粘度が高くなってゆく。そして、樹脂原料Hの粘度を調整したり、不揮発分量の調整を行なうために、1mPa・s程度の低粘度の例えばトルエンやキシレン、メタノールなどの溶剤(被撹拌物)を所定量添加してさらに撹拌混合し、例えば12万mPa・s程度の高粘度の合成樹脂Hを製造する。ついで、このように、所定の粘度に調整した合成樹脂Hに、例えば4mPa・s程度の反応停止剤(被撹拌物)を2m添加するとともに撹拌混合して合成樹脂Hの反応を停止させ、所定粘度の合成樹脂Hを12m製造する。
【0027】
ここで、上記のように合成樹脂Hを製造する際には、樹脂原料Hの粘度上昇が緩やかに進行する場合には比較的均一に撹拌混合がなされるが、急激に粘度が上昇する樹脂原料Hも多々あり、また、例えば樹脂原料Hの配合精度に狂いが生じていたり、仕込みの順序を間違えるなどした場合には、必要以上の熱量が樹脂原料Hに生じて、撹拌混合不良により撹拌槽5内の合成樹脂(樹脂原料)Hに局部的な過加熱部分や濃度ムラが発生し合成樹脂Hが異常反応する場合がある。このため、添加した反応停止剤を素早く撹拌混合して、濃度ムラなどを失くすことが、撹拌槽5内の合成樹脂Hを均一に保ってその品質を安定化させるために重要である。
【0028】
これに対し、本実施例の撹拌装置Cにおいては、高粘度化した樹脂原料Hに溶剤や反応停止剤を添加して、これらを撹拌混合するように回転軸2を回転させた際に、中段翼11及び上段翼12のそれぞれの撹拌翼11a、11b、12a、12b(11c、11d、12c、12d)の回転方向T前方側且つ下方側を向く表面15が、被撹拌物(樹脂原料、溶剤、反応停止剤)Hを押圧して下方に移動させる。さらに、中段翼11と上段翼12の各撹拌翼11a、11b、12a、12b(11c、11d、12c、12d)が、それぞれの裏面16を略らせん状に繋げるように配置されているため、図20から図23に示したように従来の撹拌装置Bでは負圧領域Fが分断されるのに対し、図4のように、本実施例の撹拌装置Cでは、回転とともに略らせん状に繋がる撹拌翼(11a、11b、12a、12b(11c、11d、12c、12d)の裏面16に生じた負圧領域Fが、被撹拌物Hの液面側の上方から撹拌槽5の底部5a側の下方に向けて略らせん状に連続して形成される。そして、このように略らせん状に連続した負圧領域Fが形成されることによって、被撹拌物Hの流動解析結果(強力な下降流S1及び上昇流S3のみを矢印にて図示)を示す図5のように、撹拌槽5内の回転軸2近傍に上方から下方に連続する強力な下降流S1が形成されることになり、この部分の被撹拌物Hが強力に下方に移動する。また、このように順次上方から下方に移動した被撹拌物Hは、パドル翼6の回転方向T後方側を向く表面6a近傍に生じる負圧部に引き込まれて、撹拌槽5の底部5aに沿い内壁面5bに向けて流れる側方流S2によって側方に移動する。そして、側方流S2の形成により内壁面5bに達した被撹拌物Hは、この内壁面5bに沿って上方に流れる強力な上昇流S3によって上方に移動する。これにより、図20から図22に示した比較例の撹拌装置Bと比較して、図6に示すように、撹拌槽5内の全域に、被撹拌物Hを上方から下方へ、下方から側方へ、側方から上方へ移動させる大きな循環流S、すなわち分断されていない循環流Sが形成され、このような大きな循環流Sによって、高粘度化した樹脂原料Hと低粘度の溶剤や反応停止剤とが早期に且つ均一に撹拌混合される。
【0029】
また、本実施例では、最上方に位置する上段翼12の上段の撹拌翼12b(12d)が幅の小さい先端17側を上方に向け、且つ中段翼11の下段の撹拌翼11a(11c)が幅の小さい先端17側を下方に向けているため、下降流S1の始端側と終端側に回転軸2の回転による大きな側方流が作用することがない。このため、被撹拌物Hの上方側(液面側)の下方への引き込み力が大きくなり、また、大きな下降流S1をもって確実に被撹拌物Hがパドル翼6側に流れる。これにより、パドル翼6で生じる側方流S2ひいては撹拌槽5の内壁面5bに沿って上方に流れる上昇流S3が強力に形成され、強力な循環流Sが形成される。すなわち、四半楕円形状の幅の大きい後端14側を下降流S1の始端側や終端側に配置した場合、例えば図7に示すように、中段翼11の下段の撹拌翼11a(11c)を先端17と後端14を逆にした場合には、上方から下方に連続する略らせん状の負圧領域Fを形成することが可能である反面、回転軸2の回転によって下降流S1の終端付近(パドル翼6による側方流よりも上方)に側方流S4が形成されてしまう。この場合には、この側方流S4により下降流S1および上昇流S3が分断されたりその流れが弱まってしまうため、本実施例のような好適な循環流Sが形成されず、被撹拌物Hの撹拌混合の効率が低下してしまう。
【0030】
また、これに関連して、本実施例では、中段翼11及び上段翼12を構成する撹拌翼11a、11b、12a、12b(11c、11d、12c、12d)が全て同形同大に形成されているが、図8及び図9に示すように、上段翼12の上段の撹拌翼12b(12d)、すなわち上方の被撹拌物Hの下方に引き込むための撹拌翼12b(12d)を、中段翼11の撹拌翼11a、11b(11c、11d)や上段翼12の下段の撹拌翼12a(12c)よりも小さく形成してもよく、このように構成した場合には、さらに下降流S1の始端側に側方流が形成されることが抑制でき、強力な引き込み力をもって上方の被撹拌物Hを下方に移動させることができる。また、同じく図8及び図9に示すように、中段翼11の上段の撹拌翼11b(11d)の後端14に下段の撹拌翼11a(11c)の後端14側に重なるように延びるフィン20を設けることによって、上下二段の撹拌翼11a、11b(11c、11d)の軸線O1方向の隙間を通じて陽圧側の表面15側から負圧側の裏面16側に被撹拌物Hが移動して、中段翼11の上段及び下段の撹拌翼11a、11b(11c、11d)の裏面16側に形成される連続した負圧領域Fのバランスが崩れて下降流S1が分断されたり弱まったりすることを確実に防止できる。
【0031】
さらに、本実施例では、上段翼12の各撹拌翼12a、12b(12c、12d)を、下方の撹拌翼に対して回転方向T前方側に45°ずらして配置することにより、上方から下方に向かって連続する負圧領域Fを形成し、強力な下降流S1を形成するようにした。これに対し、図10に示すように、上段翼12の各撹拌翼12a、12b(12c、12d)を、下方の撹拌翼に対して回転方向T後方側に45°の角度をもってずらして配置した場合には、各撹拌翼の裏面16が軸線O1方向に重なって略対向配置されてしまうため、負圧領域が連続性を失い、被撹拌物Hの流動解析結果(強力な下降流S1及び上昇流S3のみを矢印にて図示)を示す図11のように下降流S1ひいては循環流Sが分断されることになる。
【0032】
したがって、本実施例の撹拌装置C及び高粘度合成樹脂Hの製造方法によれば、撹拌槽5内の被撹拌物Hを、分断されない連続した循環流Sを形成して撹拌することができるため、高粘度の被撹拌物Hを撹拌混合する場合においても、早期に且つ均一に撹拌混合することが可能になる。これにより、高粘度の合成樹脂Hを製造する場合においても、粘度が上昇した合成樹脂Hと反応停止剤とを早期に且つ均一に撹拌混合することができるため、従来の撹拌装置A、Bのように、未混合部分の樹脂の反応が継続し必要以上に高粘度化することを防止でき、撹拌槽5内にばらつきが生じることを解消できる。よって、高品質の合成樹脂Hを確実に製造することが可能になる。
【0033】
また、最上方に位置する上段翼12の撹拌翼12b(12d)が、幅の小さい先端17側を上方に向け、且つ中段翼11の下段の撹拌翼11a(11c)が、幅の小さい先端17側を下方に向けて設けられていることにより、下降流Sの始端側と終端側に回転軸2の回転によって大きな側方流が作用することを防止でき、強力な下降流S1ひいては循環流Sを形成することで、確実に、早期に且つ均一に被撹拌物Hを撹拌混合することが可能になる。
【0034】
さらに、最上方に位置する上段翼12の撹拌翼12b(12d)を、中段翼11及び上段翼12の他の撹拌翼11a、11b、12a(11c、11d、12c)よりも小さく形成することによって、下降流S1の始端側が側方流により弱まることを防止でき、より確実に強力な下降流S1ひいては循環流Sを形成することが可能になる。
【0035】
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施例では、中段翼11及び上段翼12を構成する撹拌翼11a、11b、12a、12b(11c、11d、12c、12d)が、四半楕円形状に形成されているものとしたが、各撹拌翼を、例えば図12及び図13に示すように、被撹拌物Hを撹拌させる翼本体部21aとこの翼本体部21aに交差するように延びる延出部21bとを備えて略T字状に形成し、延出部21bの延出方向一端を回転軸2に固定して設けてもよい。そして、この場合には、翼本体部21aと回転軸2との間に、すなわち延出部21bを挟んで回転軸2の回転方向T前後の位置に、隙間Dが形成されるため、翼本体部21aの裏面16側に形成した上方から下方に連続する負圧領域Fによって流れる被撹拌物Hの下降流S1をこの隙間を通じて下方に流すことができる。これにより、高粘度の被撹拌物Hが回転軸2近傍において中段翼11や上段翼12の撹拌翼と供回りすることを防止でき、確実に大きな循環流Sを形成することが可能になる。
【0036】
また、例えば図14及び図15に示すように、中段翼11及び上段翼12を構成する撹拌翼22を三日月状に形成してもよく、この場合には、凸円弧側を径方向外側に配して回転軸2に固定することによって、上下に隣り合う撹拌翼22同士の先端17側と後端14側同士を重ね合わせて、確実に上方から下方に連続する略らせん状の負圧領域Fを形成することができる。これにより、被撹拌物Hを上方から下方に連続して移動させる強力な下降流S1を確実に形成することができる。
【0037】
また、本実施例では、各段の撹拌翼を回転軸2の軸線O1を中心に対称配置することにより、回転軸2の軸線O1回りに上方から下方に捩れて延びる略らせん状の負圧領域Fを2条形成しているが、各段の撹拌翼の数を増やして3条以上の略らせん状の負圧領域Fを形成するように構成してもよい。さらに、本実施例では、上段翼12が上下二段で形成されているものとしたが、上段の撹拌翼12b(12d)を取り除いて一段の撹拌翼12a(12c)で上段翼12を構成したり、逆に三段以上となるように撹拌翼を増設して上段翼12を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明の実施例による撹拌装置を示す正面図である。
【図2】図1のX1−X1線矢視図である。
【図3】図1のX2−X2線矢視図である。
【図4】本発明の実施例による撹拌装置の撹拌翼を示す斜視図である。
【図5】本発明の実施例による撹拌装置を用いて被撹拌物を撹拌した場合の被撹拌物の流動状況を示す図である。
【図6】本発明の実施例による撹拌装置を用いて被撹拌物を撹拌した場合の循環流の形成状況を示す図である。
【図7】本発明の実施例による撹拌装置に対する比較例として示した他の撹拌装置の正面図である。
【図8】本発明の実施例による撹拌装置の変形例を示す正面図である。
【図9】図8のX1−X1線矢視図である。
【図10】本発明の実施例による撹拌装置に対する比較例として示した他の撹拌装置の正面図である。
【図11】図10の撹拌装置を用いて被撹拌物を撹拌した場合の被撹拌物の流動状況を示す図である。
【図12】本発明の実施例による撹拌装置の変形例を示す正面図である。
【図13】図12のX1−X1線矢視図である。
【図14】本発明の実施例による撹拌装置の変形例を示す正面図である。
【図15】図14のX1−X1線矢視図である。
【図16】従来の撹拌装置を示す正面図である。
【図17】図16のX1−X1線矢視図である。
【図18】図16の撹拌装置の撹拌翼を示す斜視図である。
【図19】図16の撹拌装置を用いて被撹拌物を撹拌した場合の被撹拌物の流動状況を示す図である。
【図20】図16の従来の撹拌装置の変形例を示す正面図である。
【図21】図20のX1−X1線矢視図である。
【図22】図20の撹拌装置の撹拌翼を示す斜視図である。
【図23】図20の撹拌装置を用いて被撹拌物を撹拌した場合の被撹拌物の流動状況を示す図である。
【符号の説明】
【0039】
1 撹拌翼
2 回転軸
3 第1の上部翼
3a 下辺部
3b 裏面
4 第2の上部翼
4a 上辺部
5 撹拌槽
5a 底部
5b 内壁面
6 パドル翼(撹拌翼)
6a 表面
6b 折曲部
7 撹拌翼
7a 裏面
10 下段翼
11 中段翼
11a 下段の撹拌翼(中段翼)
11b 上段の撹拌翼(中段翼)
11c 下段の撹拌翼(中段翼)
11d 上段の撹拌翼(中段翼)
12 上段翼
12a 下段の撹拌翼(上段翼)
12b 上段の撹拌翼(上段翼)
12c 下段の撹拌翼(上段翼)
12d 上段の撹拌翼(上段翼)
13 ボス
14 後端
15 表面
16 裏面
17 先端
20 フィン
21a 翼本体部
21b 延出部
22 撹拌翼
A 従来の撹拌装置
B 比較例
C 撹拌装置
D 間隙
F 負圧領域
H 被撹拌物
S 循環流
S1 下降流
S2 側方流
S3 上昇流
S4 側方流
T 回転方向
O1 回転軸の軸線

【出願人】 【識別番号】000002886
【氏名又は名称】大日本インキ化学工業株式会社
【識別番号】599132580
【氏名又は名称】ディックテクノ株式会社
【出願日】 平成18年8月2日(2006.8.2)
【代理人】 【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武

【識別番号】100108578
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 詔男

【識別番号】100089037
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 隆

【識別番号】100101465
【弁理士】
【氏名又は名称】青山 正和

【識別番号】100094400
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 三義

【識別番号】100107836
【弁理士】
【氏名又は名称】西 和哉

【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦


【公開番号】 特開2008−36480(P2008−36480A)
【公開日】 平成20年2月21日(2008.2.21)
【出願番号】 特願2006−211096(P2006−211096)