分散装置および分散方法
【課題】
縦型湿式媒体撹拌ミル装置の分散処理による分散粒子表面の欠陥発生を抑え、かつ分散度に優れた処理物が得られる分散装置および分散方法を提供する。
【解決手段】
円筒形容器内に充填されたメディアの上に、上下に自由に動くことができるプレートを載せてメディアに荷重を加える。そしてメディアを静止させた状態で分散液を通液させメディア間隙で分散液中の凝集物を捕捉する。次いで、メディアを攪拌させて捕捉した凝集物を解砕分散する。このようにして、選択的に分散を行う分散方法である。
縦型湿式媒体撹拌ミル装置の分散処理による分散粒子表面の欠陥発生を抑え、かつ分散度に優れた処理物が得られる分散装置および分散方法を提供する。
【解決手段】
円筒形容器内に充填されたメディアの上に、上下に自由に動くことができるプレートを載せてメディアに荷重を加える。そしてメディアを静止させた状態で分散液を通液させメディア間隙で分散液中の凝集物を捕捉する。次いで、メディアを攪拌させて捕捉した凝集物を解砕分散する。このようにして、選択的に分散を行う分散方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は凝集した微粒子を湿式分散するための分散装置および分散方法に関する。特に、ディスプレー材料、電池材料、電子部品材料などに使用される機能性材料微粒子を湿式分散するのに好適な分散装置および分散方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
凝集した微粒子を含む分散液を湿式分散するための分散装置として縦型湿式媒体撹拌ミルが知られている。縦型湿式媒体撹拌ミルの例として、粉粒状メディアが充填される円筒形容器（ステーター）と、モーター等の駆動装置により回転駆動される攪拌軸（シャフト）と、攪拌軸に固定されたピン、ディスクあるいはアニュラータイプのローター攪拌部材と、円筒形容器に設けられた分散液（原料スラリー）の供給口および処理液の排出口と、排出口近くに配置され、分散液より粉粒状メディアを分離するための分離機構（セパレータ）とを有する装置が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
この縦型湿式媒体撹拌ミルでは、動力源から粉粒状メディアに効率よく運動エネルギーを伝達するために、攪拌軸にローター撹拌部材が固定されている。また、粉粒状メディアを凝集微粒子に衝突させ粉粒状メディアの運動エネルギーで効率よく分散するには、粉粒状メディアの充填率が高い方がよく、一般には５０〜８０％程度の充填率で充填される。充填率の計算は円筒形容器内有効分散室空間における粉粒状メディアの充填嵩体積の占める割合で表されるが、有効分散室と連続した空間で粉粒状メディアが入り込むが分散に寄与しない空間も少なからずあるため、実質的には粉粒状メディアの充填率は５０％〜８０％より低い充填率となる。
【０００４】
一方、縦型湿式媒体撹拌ミルを使用した微粒子の分散方法として、微粒子表面の欠陥の発生及び結晶性の低下を抑制するために微小ビーズを用い、ローター攪拌部材を低速で回転させる方法が開示されている（特許文献２）。この方法は、ビーズ１個あたりの重量を小さくしてビーズの衝突速度を小さくすることにより、ビーズの衝撃力を出来るだけ小さくして微粒子表面の欠陥の発生及び結晶性の低下を抑制しつつ、微粒子を分散媒へ均一に分散させる方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７０３１４８号公報
【特許文献２】特開２０１０−９０２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の分散装置において、充填された粉粒状メディア中でローター攪拌部材が回転できるようにするには、粉粒状メディアがベッセル内を容易に移動できる必要がある。そのためにはベッセル内には空間が必要となる。有効分散室＋αの円筒形容器内の全空間に粉粒状メディアを１００％の充填率で充填してしまうと、ローター攪拌部材を回転させようとしても、粉粒状メディアが簡単には移動できず、ローター攪拌部材は回転できない。したがって、分散効率を上げるためには、粉粒状メディアを充填率は高い方がいいのであるが、この分散装置では、実質的に粉粒状メディアを充填率１００％近くまで充填することはできない。
【０００７】
一方、特許文献２の方法は、微粒子表面の欠陥の発生や結晶性の低下を抑制する一定の効果はあるが、それでも微小ビーズが撹拌されている円筒形容器内を分散液が通液するので、分散液中の微小粒子がビーズとの衝突により繰り返しダメージを受けるため、分散液中の粒子全体の発光強度の劣化は避けられない。
【０００８】
粒子の面同士の接触による凝集物など固く凝結した粒子凝集体を解砕分散するためには粉粒状メディアの運動エネルギーを大きくする必要がある。しかし、粉粒状メディアの運動エネルギーが増加するに伴って被分散粒子の表面欠陥が大きくなり粒子固有の機能性が損なわれるという問題がある。そのため、メディア衝突時の運動エネルギーを小さくするために微小メディアを用い、さらにローター回転速度、処理時間などの分散条件を調整して分散性と粒子特性の妥協点を決め、最適条件によって分散する必要がある。
【０００９】
近年、ナノテクノロジーの発展と共に一次粒子の微粉化が望まれ、ますます、大きな分散エネルギーを必要とする方向にある。このことからも分散性と粒子特性の維持とを許容できる妥協点を見いだすことが困難になってきている。
【００１０】
そこで、本発明は、最初に分散液中の凝集粒子を選択的に捕捉して、次いでその捕捉した凝集粒子を分散することで、粒子の機能を損なうことなく効率的に凝集粒子を分散する方法を提供する。さらに、本発明では、その分散方法を達成するための分散装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の分散装置は以下の構成を有する。すなわち、
内部に粉粒状メディアを充填するための円筒形容器と、
この円筒形容器の軸心において回転可能なように、円筒形容器に固定された攪拌軸と、
この攪拌軸を回転するための駆動装置と、
円筒形容器の一方の端部付近にあり、円筒形容器外から円筒形容器内に分散液を供給するための供給口と、
円筒形容器の他方の端部付近にあり、円筒形容器内から円筒形容器外に処理液を排出するための排出口と、
攪拌軸に、攪拌軸に沿って滑動可能なように取り付けられたプレートと、
このプレートよりも供給口側にあり、攪拌軸に固定された複数のローター攪拌部材と、
を有する分散装置である。
【００１２】
また、本発明の分散方法は、本発明の分散装置を用い、円筒形容器内のプレートより供給口側に粉粒状メディアを充填し、分散液を供給口から供給して排出口に向けて流しながら、粉粒状メディア間の隙間で分散液中の粗大粒子を捕捉し、粗大粒子が捕捉された分散液を処理液として排出口から排出する分散方法であって、
ローター攪拌部材を停止させ、プレートで充填した粉粒状メディアを押さえながら、粉粒状メディア間を通過する分散液から粗大粒子を捕捉する処理と、
ローター攪拌部材を回転させ、粉粒状メディア間の隙間に捕捉された粗大粒子を解砕する処理と、を交互に行う分散方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の分散装置および分散方法によれば、分散液中の凝集粒子を選択的に捕捉し、捕捉した凝集粒子を解砕して分散する処理を交互に繰り返すことで、分散液中の粒子を効率的に分散できる。特に、機能性材料の微粒子の各種特性を損なうことなく効率的に分散できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の分散装置を使用した分散処理ラインの一例を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の分散装置本体内部を側面から見た概略図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ’断面矢視図である。
【図４】図４は、図２のＢ−Ｂ’断面矢視図である。
【図５】図５は、プレートおよびスペーサーを分解した様子を示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明の分散装置の動作チャート図である。
【図７】図７は、表１，表２のＤ５０径と発光エネルギー量のプロットデータを実施例毎に折れ線で結んだグラフである。
【図８】図８は、表３のＤ５０径と発光エネルギー量のプロットデータを実施例毎に折れ線で結んだグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明について図面を用いて説明する。
【００１６】
[分散液]
まず、本発明の分散装置で分散処理をするのに特に適した分散液について説明する。本発明の分散装置は粒子固有の物理的特性の劣化を抑制しつつ、解砕分散処理を行うことができる。この物理的特性とは、例えば色度、発光強度、屈折率、反射率などの光学特性、誘電率、誘電損失、電気導電率、抵抗率などの電気特性、その他、粒度分布特性、粒子形状、表面微細構造、機械的強度などである。これら物理特性を有する材料としては、酸化ルテニウム、チタンブラック、酸化コバルトなど有色顔料、硫化物蛍光体、ケイ酸塩、アルミン酸塩、リン酸塩などからなる蛍光体粒子、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛などの透明導電膜材料粒子、フォルステライト、ニオブ酸マグネシウム酸バリウム、チタン酸バリウム、チタニアなど誘電体材料粉末が挙げられる。これらは一例であり、同様の物理特性を有する材料は本発明の分散装置で分散処理をするのに適している。容器の中に材料粉末を入れ、それに溶媒、分散剤、必要に応じてｐＨ調製剤、樹脂溶液を加え、ミキサーで充分にプレ分散を行い分散液を作製する。これら出来上がった分散液の粘度は４Ｐａ．ｓ以下が好ましい。これ以上の粘度では分散装置内の圧力が高くなり過ぎ、装置が故障したり、粉粒状メディアが浮遊したりして、期待する分散効果が得られない場合がある。
【００１７】
[分散処理ライン]
図１を用い、本発明の分散装置を使用した分散処理ラインの一例の概略を説明する。図１の分散処理ラインは、分散液を入れる分散液貯槽４、分散液の分散処理を行う分散装置１００、分散処理をされた処理液を入れる分散液中間貯槽５、これら各機器を接続する配管、分散液を送液するための送液ポンプ３、分散装置１００入りの配管内の液圧または流量を測定するための圧力計または流量計６で構成されている。分散装置１００出の配管内の流量を測定するための流量計を設置してもよい。
【００１８】
まず、作製した分散液を分散液貯槽４に入れる。沈降が速い分散液なら分散液貯槽４にミキサー（図示せず）を設置して撹拌を行ってもよい。分散液貯槽４中の分散液は送液ポンプ３により分散装置１００に送られ、分散装置１００の中で分散処理をされる。分散装置１００から排出された分散液（処理液）は分散液中間貯槽５に送られる。分散液中間貯槽５内の処理液の分散状態を確認して、分散状態が不十分であれば再び分散液貯槽４に送り、同様の処理を行う。このように所望の分散状態になるまで分散液を循環させて分散処理を複数回行ってもよい。所望の分散状態になった処理液は中間原料としてスラリー濃縮、レットダウンなどを行うために、次工程へ送られる。
【００１９】
[分散装置]
次に本発明の分散装置の構造を説明する。図２は本発明の分散装置の一例を示す概略図である。分散装置１００は、側壁１１４ａ、上蓋１１４ｂおよび下蓋１１４ｃで構成された円筒形容器１１４と、円筒形容器１１４の軸心を通り、回転できるように円筒形容器１１４に固定された攪拌軸１１２と、攪拌軸１１２にはめられたローター攪拌部材１１７およびプレート１２０とで構成されている。側壁１１４ａ、下蓋１１４ｃおよびプレート１２０で囲まれるメディア充填領域１１８に粒粉状メディアが充填される。なお、本発明の分散装置において、「上」側とは上蓋１１４ｂの方向であり、「下」側とは下蓋１１４ｃの方向である。
【００２０】
撹拌軸１１２の一端は、図示しないメカニカルシールなどで上蓋１１４ｂに回転可能に取り付けられ、上蓋１１４ｂから外部に突出しており、突出した分部にロータリージョイント１１１およびプーリー１１３が固定されている。図示しないモーターなどの動力装置によりベルトなどの動力伝達手段を介してこのプーリー１１３を回し、攪拌軸１１２を回転させる。なお、図２の分離装置では、攪拌軸１１２は上蓋１１４ｂに取り付けられているが、下蓋１１４ｃに取り付けてもよいし、上蓋１１４ｂと下蓋１１４ｃの両方に支持されて取り付けられてもよい。
【００２１】
また、図２の分散装置では、攪拌軸１１２に分離器１１９もはめられている。分離器１１９は複数の円板１１９aを重ね合わせ、円板１１９ａ間にドットスペーサ１１９ｂを配置して、分離器１１９外周部に粒紛状メディア径未満で均一な間隔の隙間を形成した構造となっている。また、分離器１１９内部は中空構造にしたほうが処理液の排出抵抗を軽減できる。分離器１１９外周部の隙間で粒紛状メディアが混じった分散液から、分散液だけを分離して排出することが出来る。
【００２２】
円筒形容器１１４の一方の端部付近には、分散液が入ってくる供給口１１５が設けられており、円筒形容器１１４の他方の端部付近には、処理液を排出する排出口１２１が設けられている。図２の分散装置では、下蓋１１４ｃに供給口１１５が設けられており、分離器１１９が固定されている部分の攪拌軸１１２に排出口１２１が設けられている。処理液は排出口１２１から攪拌軸１１２内部に入り、攪拌軸１１２内部を通って分散装置１００の外部に排出される。ただし、供給口１１５は、下蓋１１４ｃに設けられている必要はなく、円筒形容器１１４の一方の端部付近に設けられていればよい。例えば、下蓋１１４ｃ近くの側壁１１４ａに供給口１１５を設けてもよい。あるいは、攪拌軸１１２が下蓋１１２ｃを貫通しているのであれば、攪拌軸１１２の内部を通して分散液を供給できるように、下蓋１１４ｃ近くの攪拌軸１１２に供給口１１５を設けてもよい。同様に排出口１２１も、攪拌軸１１２に設けられている必要はなく、供給口１１５が設けられている側とは反対側の円筒形容器１１４の端部付近に設けられていればよい。例えば、分離器１１９が上蓋１１４ｂに固定されているのであれば、処理液が分離器１１９を通って円筒形容器１１４の外部に排出できるように、上蓋１１４ｂに排水口１２１を設けてもよい。
【００２３】
上蓋１１４ｂには粒粉状メディアを投入するメディア投入口１１６が設けられている。
【００２４】
メディア充填領域１１８の粒粉状メディアを攪拌するため、複数のローター攪拌部材１１７がプレート１２０から供給口１１５側に取り付けられている。ローター攪拌部材１１７は、プレート１２０から供給口１１５側だけでなく、プレート１２０から排出口１２１側にも取り付けられていてもよい。プレート１２０から排出口１２１側に取り付けられたローター撹拌部材は、円筒形容器１１４内での分散液の滞留を防止する効果がある。分散液の循環処理を行ったときに、処理液の置換をスムーズに行うことができる。
【００２５】
分離装置１００は図示しない基台に固定されており、円筒形容器１１４の周囲には図示しない冷却ジャケットが備えられている。円筒形容器１１４は図示しない冷却循環ユニットによって冷却ジャケットに通水冷却され、所望の温度に保たれる。
【００２６】
図２では、円筒形容器１１４を縦断面図で示し、撹拌軸１１２、ローター攪拌部材１１７，分離器１１９およびプレート１２０を側面図で示している。
【００２７】
図２中の矢印は分散液の流れ方向を示しており、点線矢印は側面図では見えない攪拌軸１１２内部の分散液の流れを示す。分散液は供給口１１５から円筒形容器１１４の中に入り、メディア充填域１１８に充填された粒紛状メディア、分離器１１９を通り、排出口１２１から攪拌軸１１２の軸心を通じて円筒形容器１１４の外部へ排出される。
【００２８】
図３は、図２中のＡ−Ａ′線の断面矢視図であり、円筒形容器１１４内部を上蓋１１４ｂの方向から見た図である。円筒形容器１１４の内部の大部分はプレート１２０で覆われている。プレート１２０には平面を貫通した空隙部分１２０ａが形成されており、この空隙部分１２０ａを分散液が通過する。プレート１２０は、外壁１１４ａとの間にわずかに隙間１２０ｂができるような大きさになっており、この隙間１２０ｂがあることで、後述するように円筒形容器１１４内をプレート１２０が滑らかに上下にスライドできる。
【００２９】
図４は図２中のＢ−Ｂ′線の断面矢視図であり、図５はプレートおよびスペーサーを分解した様子を示す斜視図である。攪拌軸１１２には、分離器１１９、複数のローター攪拌部材１１７がはめられている。さらに、プレート１２０をはめたスライドスペーサー１２２と、このスライドスペーサー１２２を上下で挟むように２個の鍔付きスペーサー１２３も攪拌軸１１２にはめられている。これらの各部材を攪拌軸１１２にはめた後、攪拌軸１１２端部にエンドプレート１２４をはめ、エンドプレート１２４をビス１２５で止めることで、各部材が攪拌軸１１２から外れないようにしている。攪拌軸１１２は角形なので、攪拌軸１１２にはめられた各部材は、攪拌軸１１２が回転するに伴い一緒に回転する。また、攪拌軸１１２に沿った上下方向の動きも束縛されている。ただし、スライドスペーサー１２２にはめられたプレート１２０だけは、スライドスペーサー１２２が円柱形であるので、攪拌軸１１２の回転とは無関係に静止・回転できる。また、プレート１２０は、攪拌軸１１２に沿った方向についても、２つの鍔付きスペーサー１２３の間を自由にスライドすることができる。
【００３０】
プレート１２０は、メディア充填域１１８に充填された粒紛状メディアの上に載せるように置かれ、上記のように上下に自由にスライドできるので、ローター撹拌部材１１７で撹拌される粒紛状メディアの動きに応じて上下にスライドする。
【００３１】
プレート１２０上面は空隙１２０ａ開口部に向かって下り傾斜になっており、粒紛状メディアを充填する際に、プレート１２０の上側から投入した粒紛状メディアがスムーズにプレート１２０の下側に落ちるようになっている。図４のプレート１２０の例では上面がすり鉢形状になっているが、側壁１１４ａとプレート１２０外周部の間隙１２０ｂに向かって下り傾斜をつけてもよい。
【００３２】
円筒形容器１１４内の断面積（ローター攪拌部材１１７および攪拌軸１１２の断面積分は除く）に対する、プレート１２０の空隙部分１２０ａと隙間１２０ｂとを合わせた割合を示す平面空隙率は、１３％〜３７％の範囲が好ましい。
【００３３】
また、プレート１２０の空隙部分１２０ａは幅５ｍｍ以下のスリット形状にするのが好ましい。幅が５ｍｍ以下であると、粒紛状メディアを撹拌している時に粒紛状メディアが空隙部分１２０ａからプレート１２０の上に大量に流れ出ることを抑制することができる。また、スリット形状であると、粒紛状メディアがプレート１２０の下側に流れ落ちやすくなる。
【００３４】
プレート１２０は、ローター撹拌部材１１７が停止している時は、その適度な重みにより粒紛状メディアに荷重を加え、分散液が流れることによる粒紛状メディアの浮遊を制限する効果がある。しかし、プレート１２０を重くし過ぎると、粒紛状メディア間の摩擦が大きくなるので、ローター攪拌部材１１７を回転させるときに負荷が大きくなり過ぎ回転できなくなる。そこで、プレート１２０の重さは、プレート１２０平面の単位投影面積あたり１．８ｇ／ｃｍ２〜６．６ｇ／ｃｍ２にするのが好ましい。
【００３５】
このプレート１２０があることで、ローター撹拌部材１１７が回転するときは粒紛状メディアの拡散が抑制され、粒紛状メディアが高密度に充填されている状態での分散ができ、分散効率が高まる。
【００３６】
プレート１２０および粒紛状メディアの材料としては、アルミナ、ジルコニウム、ジルコン、窒化ケイ素、チタニア、鉄など真密度の高い材料を選ぶのが好ましい。また、粒紛状メディアが摩耗して、これらの材料によるコンタミを避けるために、粒紛状メディアの表面にはコーティングを施してもよい。
【００３７】
粒紛状メディアの直径は０．０５ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲が好ましい。粒紛状メディアの大きさにより、ローター攪拌部材１１７が停止中の粒紛状メディア間の隙間の大きさが変化し、それにより分散液の分散度合いが調整できる。
【００３８】
[分散方法]
本発明の分散装置を用いた分散方法について説明する。分散処理を開始するに先だって、粒紛状メディアの上にプレート１２０を置き、プレート１２０の重さで粒紛状メディアを押さえる状態にする必要がある。この状態のときに、プレート１２０下面の位置がスライドスペーサー１２２の上下方向の中間程度になるように、充填する粒紛状メディアの量、あるいはスライドスペーサー１２２の取り付け位置を調整する。
【００３９】
粒紛状メディアの充填方法は特に制限はないが、例えば次のような手順で充填すればよい。ローター撹拌部材１１７、分離器１１９、プレート１２０をはめたスライドスペーサー１２２および２つの鍔付きスペーサー１２３を撹拌軸１１２に取り付ける。予めプレート１２０の空隙部１２０ａに釣り糸を通しておき、釣り糸両端を円筒形容器１１４の上蓋１１４ｂのメディア投入口１１６内側から外側へ通しておいて、プレート１２０をスライドスペーサー１２２の上限位置に吊っておく。そして、粒紛状メディアが充填されていない空の円筒形容器１１４を基台に固定する。メディア投入口１１６からプレート１２０上面に粒紛状メディアを投入すると、粒紛状メディアはプレート空隙部１２０ａを通って流れ落ち、プレート１２０下側のメディア充填領域１１８に充填されていく。粒紛状メディアを所望の量だけ投入すると充填した粒紛状メディアの上面がスライドスペーサー１２２の中間程度に来るように、スペーサー１２２の取り付け位置はあらかじめ調整しておく。あるいは、充填した粒紛状メディアの上面がスライドスペーサー１２２の中間程度に来るように、粒紛状メディアの投入量を調整してもよい。最後に、釣り糸を緩めて引き抜き、プレート１２０を充填された粒紛状メディアの上に置いて荷重をかける。この状態にしておいてから、具体的な分散処理を開始する。
【００４０】
図１の分散処理ラインの例で分散処理のフローを説明する。図３に送液ポンプの回転数、分散装置１００入の配管内の圧力、分散装置１００入の配管内の流量、攪拌軸の回転数の変化を経時で表す。図３中の配管内の圧力、流量変動は直線的に例示しているが非直線的に変動する場合もある。先ず分散液貯槽４に分散液を溜める。攪拌軸１１２を停止した状態で、送液ポンプ３の運転を開始して所定の流量Ｖ′になるようポンプの回転数を合わせ、分散液貯槽４内の分散液を分散装置１００へ送液する。この時、ローター撹拌部材１１７は静止しており、メディア充填領域１１８の粒紛状メディアの間を分散液が通過する時、粒紛状メディア間の隙間に分散液中の凝集物が捕捉される。粒紛状メディアを通過した分散液は、処理液として分散装置１００から排出され、そのまま分散液中間貯槽５に溜められる。
【００４１】
粒紛状メディア間に捕捉される凝集物の数が多くなるにつれて、分散装置１００入の配管内の圧力が高まり、流量が低下する。分散装置１００入の配管内の圧力が設定圧力以上に高くなったら、あるいは分散装置１００入の配管内の流量が設定流量以下に低下したら、駆動装置２のモーターを起動させ、動力伝達ベルトで連結した攪拌軸１１２を設定回転数Ｎで回転させる。
【００４２】
攪拌軸１１２の回転と共にローター攪拌部材１１７が回転し、充填された粒紛状メディアが扇動され、粒紛状メディア同士の衝突、摩擦により、通過する分散液とともに、捕捉された凝集物も解砕されて分散する。
【００４３】
凝集物が解砕されて詰まりが解消されるにつれて、分散装置入の配管内の圧力は下がり、流量は上がる。分散装置１００入の配管内の圧力が設定圧力以下に低下したら、あるいは分散装置１００入の配管内の流量が設定流量以上に高くなったら、駆動装置２のモーターを停止させ、攪拌軸１１２の回転を止める。そして再び粒紛状メディアによる分散液中の凝集物の捕捉を行う。
【００４４】
分散液貯槽４内の分散液が無くなるまで、この凝集物の捕捉と解砕の処理を交互に行う。そして、分散液貯槽４内の分散液が無くなったら、分散液中間貯槽５内の処理液の分散状態を確認して、分散状態が不十分であれば処理液を分散液貯槽４に送り、同様の処理を再び行う。そして、所望の分散状態になるまでこの処理を続ける。
【００４５】
攪拌軸１１２を回転・停止させる操作（駆動装置２を起動・停止させる操作）は、人が圧力計や流量計を監視して手動で行ってもよく、警報接点付の圧力計や流量計を使用して自動制御により行ってもよい。
【００４６】
また、分散装置１００入の圧力または流量の代わりに、分散装置１００出の配管内の流量に応じて攪拌軸１１２を回転・停止させてもよい。この場合、流量が設定流量以下に低下すれば攪拌軸１１２を回転させ、流量が設定流量以上になったら攪拌軸１１２を停止する操作を繰り返せばよい。
【００４７】
あるいは、配管内の圧力や流量を使わず、攪拌軸１１２を一定時間回転させ一定時間停止させることを繰り返してもよい。この場合も、攪拌軸１１２を回転・停止させる操作（駆動装置２を起動・停止させる操作）は、人が時間を計って手動で行ってもよく、タイマー回路を使用して自動制御により行ってもよい。
【実施例】
【００４８】
以下、本願発明の効果を実施例により説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４９】
（実施例１）
[分散液]
５０リットル釜に、ユーロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体粉末（日亜化学株式会社製）を２５質量部、分散媒としてテルピネオール（東京化成工業株式会社製）を７４．５質量部、分散剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸（三洋化成工業株式会社製）を０．５質量部を投入した。次いで、ディゾルバー付きプラネタリーミキサー（浅田鉄工株式会社製 ＰＶＭ−５０）でディゾルバー回転２５０ｒｐｍ、プラネタリー５０ｒｐｍで２０分間予備分散を行った。予備分散後のスラリー粘度はＢ型粘度計（ブルックフィールド社製 ＤＶ−II＋ＰＲＯ）でずり速度１．２−１ｓｅｃ−１の時、４Ｐａ・ｓ／２５℃であった。
【００５０】
[分散装置]
有効粉砕室容積０．５Ｌの市販の縦型湿式ビーズミル装置（寿工業株式会社製 ＵＡＭ−０５）を改良して分散装置とした。角形断面の撹拌軸に、上から順に分離器、鍔付きスペーサー、スライドスペーサーをはめた。さらに、スライドスペーサーにプレートをはめた。このプレートは直径６５ｍｍ、平均厚み４ｍｍで、平面部に幅５ｍｍ、長さ１４ｍｍのスリットが３箇空けられている。プレート外周部には円筒形容器との間に５ｍｍの空隙が空いている。続けて、鍔付きスペーサーを攪拌軸にはめた。さらに、ピンの突き出し方向が１８０度開いたピン付きローター攪拌部材７個を、９０度ずつ位相をずらして撹拌軸にはめた。攪拌軸端部をエンドプレートで封止し、ビスで止めて固定した。攪拌軸にはめた全ての部材の材質はジルコニアである。円筒形容器内の断面積（ローター攪拌部材および攪拌軸の断面積分は除く）に対する、プレートのスリット孔およびプレート外周と円筒形容器との隙間を合わせた平面空隙率は３６．８％であった。
【００５１】
次に、プレートのスリット孔に釣り糸を通して、釣り糸両端を円筒形容器上蓋のビーズ投入口の下側から上側に通し、プレートが上側の鍔付きスペーサーの鍔部分までくるように引っ張り上げて留めた。次に円筒形容器を、基台に固定されている円筒形容器上蓋に取り付け固定した。メディア投入口から粒紛状メディアとして０．６５ｍｍφのジルコニアビーズを有効粉砕室に対して充填率が６５体積％となるように投入した。このとき、充填したジルコニアビーズの上面が上下の鍔付きスペーサーの間の位置にくるように、鍔付きスペーサー取り付け位置は調整してある。ジルコニアビーズを投入した後、プレートを留め置いた釣り糸を引き抜き、プレートを充填したジルコニアビーズの上に置いた。プレートの自重により２．４ｇ／ｃｍ２の荷重がジルコニアビーズにかかっていた。最後にビーズ投入口を密閉した。
【００５２】
[分散処理ライン]
図１に示す分散処理ラインを組んだ。分散装置入り前の配管に接点付き圧力計を取り付けた。配管内の液圧力が０．５ＭＰａを超えると接点が閉となり、攪拌軸が１５００ｒｐｍ（ローター攪拌部材の周速５ｍ／ｓに相当）で回転し、その状態から配管内の液圧力が０．２５ＭＰａにまで下がると接点が開となり、攪拌軸が停止するように制御回路を設定した。
【００５３】
[分散処理]
分散装置の冷却水ジャケットに１５℃の冷却水を通水した。上記の調製の終わった蛍光体スラリー液を分散液貯槽に投入した。据え付けのハンドミキサーで撹拌して分散液貯槽内での粒子沈降を防止しながら、モノポンプで５ｋｇ／ｈｒの流量で分散装置に蛍光体スラリー液を送液した。分散装置入り前の圧力計の値が設定値上限０．５ＭＰａを超えると、攪拌軸が設定値の１５００ｒｐｍ（ローター攪拌部材の周速５ｍ／ｓに相当）で回り始めた。攪拌軸が回転するのとほぼ同時に圧力が下がり始めた。そのまま圧力が下がり圧力下限設定０．２０ＭＰａより下がると攪拌軸が停止した。分散液貯槽の蛍光体スラリー液が無くなるまで、この攪拌軸の回転・停止が自動で繰り返し行われた。分散装置を通過した分散液は分散液中間貯槽に貯められた。
【００５４】
貯められた分散液は粒度分布測定装置（マイクロトラック社製 ＭＴ−３０００）で５０％体積径（以下、Ｄ５０径と記載）を確認した。１回目の分散処理では所望の粒径に達していなかったので、分散液中間槽の分散液を再び分散液貯槽に移し、再び同じ条件で分散処理を行った。このようにして、所望の粒径が得られるまで同じ条件で繰り返し分散処理を行った。４回目の分散処理の後で所望の粒径に達したので、分散処理を終えた。
【００５５】
分散処理が終わったスラリー液にエチルセルロース５５質量％溶液（テルピネオール（東京化成工業株式会社製）／エチルセルロース（ハーキュレーズ社製 Ｎ−１０））を加え、プラネタリーミキサーで混合しペースト化した。さらに、ペーストを３本ロールでロール間隙５μｍを２パスし混練分散した。その後、ペーストを５２０℃で焼成して脱媒し、輝度測定を実施した。
【００５６】
分散処理回数毎のＤ５０径、発光エネルギー量の評価結果を表１の実施例１−１〜１−４に示す。なお、実施例１−１，１−２，１−３，１−４はそれぞれ、１，２，３，４回目の分散処理が終了した時点での評価結果である。
【００５７】
[分散評価]
マイクロトラック社製 ＭＴ−３０００粒度分布測定装置にて評価した。
測定条件： 透過測定モード、
粒子屈折率 ２．０
測定溶媒 ベンジルアルコール
ホモジナイザー分散処理なし
サンプルチャンバーにスラリーを適量垂らして３０秒間循環させた後、測定して５０％体積径（Ｄ５０）を導出した。
【００５８】
[発光特性評価]
アルミナ製ルツボにペーストを入れ、電気ボックス炉で空気雰囲気中５２０℃で焼成し、蛍光体サンプル粉を得た。サンプル粉をＳＵＳ製ホルダーの２５ｍｍφ、深さ１ｍｍの凹部に詰めサンプル表面が平らになるように平板で押圧した。該サンプルホルダーをチャンバー内暗渠にセットして窒素置換後、サンプル面の鉛直方向から１５°の角度で波長１４７ｎｍのＵＶ照射（ウシオ電機株式会社製 ＵＥＲ２０Ｈ−１４６Ｖ）を行った。光源ランプの安定を待ち、サンプル粉の表面の励起発光をサンプル面鉛直方向から口径２０ｍｍφのカメラで受光し、光ファイーバーで光検出器まで導光し、電気信号に変換した。一連の検出、測定を分光光度計（大塚電子株式会社製 ＭＣＰＤ−２０００）で測定した。横軸波長（ｎｍ）、縦軸光検出器出力強度（＝検出変換出力／最高変換出力）の分光チャートを作成し、波長３６０−６５０ｎｍの範囲を積分した。積分値を発光エネルギー量（無次元）として評価した。
【００５９】
（実施例２）
実施例１の分散装置、分散処理ラインにおいて、分散装置入り前の配管に設置した接点付き圧力計の代わりに面積式流量計（大阪フローメーター工業株式会社製）を設置した。そして、近接スイッチを用いて、面積式流量計の流量値が定常フロー（６０ｍＬ／ｍｉｎ（＝５ｋｇ／ｈｒ））から流量下限４９ｍＬ／ｍｉｎに達すると、攪拌軸が１５００ｒｐｍで回転し、その状態から再び流量上限５９ｍＬ／ｍｉｎに達すると攪拌軸が停止するように制御回路を設定した。それ以外は、実施例１と同じ分散処理条件、評価を行った。
モノポンプで６０ｍＬ／ｍｉｎの流量で分散装置にスラリー液の送液を開始した。徐々にスラリー流量が落ちていき、近接センサーで流量下限４９ｍＬ／ｍｉｎを検知すると攪拌軸が回転した。その後、流量が回復し流量上限５９ｍＬ／ｍｉｎを検知すると攪拌軸が停止した。以後、分散液貯槽のスラリー液がなくなるまでこの攪拌軸の回転・停止を自動で繰り返した。同じ条件で分散処理を繰り返し、合計４回の分散処理を実施した。
分散処理回数毎のＤ５０径およびペースト焼成後の発光エネルギー量を表１の実施例２−１〜２−４に示す。
【００６０】
（実施例３）
実施例１の分散処理装置、分散処理ラインを用いた。ただし、接点付き圧力計は使わず、タイマー装置を用いて攪拌軸の自動制御を行った。タイマー装置は３分間隔で攪拌軸の回転・停止を繰り返すように設定した。それ以外は、実施例１と同じ分散処理条件、評価を行った。
モノポンプでスラリー液の送液を開始するのと同時にタイマー装置を作動させ、モノポンプを起動してから３分後に攪拌軸を回転させ、更に３分後に攪拌軸を停止させた。以後、分散槽のスラリー液がなくなるまでこの攪拌軸の回転・停止を自動で繰り返した。同じ条件で分散処理を繰り返し、合計４回の分散処理を行った。
分散処理回数毎のＤ５０径およびペースト焼成後の発光エネルギー量を表１の実施例３−１〜３−４に示す。
【００６１】
（比較例１）
市販の縦型湿式ビーズミル装置 ウルトラアペックスミル（寿工業株式会社製 ＵＡＭ−０５）を分散装置に用いた。実施例１の分散装置との違いは円筒形容器内の攪拌軸に、上下にスライド可能なプレートを持たない点である。この分散装置を用い、実施例１と同じ分散処理ラインを組んだ。ただし、接点付き圧力計は使わず、分散処理中は常に攪拌軸が回転するようにした。実施例１と同じ分散液を用いて、攪拌軸を常時回転させる以外は実施例１と同じ条件で分散処理、評価を行った（ジルコニアビーズの充填率６５％、ジルコニアビーズ径０．６５ｍｍφ、攪拌軸の回転数１５００ｒｐｍ（ローター攪拌部材の周速５ｍ／ｓに相当）、スラリー送液量５ｋｇ／ｈｒ）。同じ条件で分散処理を４回繰り返した。
分散処理回数毎のＤ５０径およびペースト焼成後の発光エネルギー量を表２の比較例１−１〜１−４に示す。
【００６２】
（比較例２）
実施例１の分散装置において、プレートがスライドスペーサーの上を上下にスライドできないように固定した。それ以外は、実施例１と同様に分散処理ラインを組み、分散処理を行った。攪拌軸が回転を始める時に、ジルコニアビーズが円筒形容器とローター攪拌部材との間隙でブリッジを形成したため、攪拌軸を回転させるモーターが過負荷を起こし、攪拌軸を回転できなかった。そのため分散処理が出来なかった。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【表２】
【００６５】
実施例１〜３では攪拌軸の自動制御の方法を替えて運転したが、いずれも、従来公知の分散装置、分散方法を用いた比較例１に比べて、Ｄ５０径変化に対する発光エネルギー量低化の程度が小さく良好であった（図４参照）。
【００６６】
（実施例４）
実施例３の分散装置において、プレートとして直径６５mm、平均厚１１mmで、平面部に幅５ｍｍ、長さ１４ｍｍのスリット孔が３箇所空けられているシルコジルコニア製のプレートを用いた。円筒形容器内の断面積（ローター攪拌部材および攪拌軸の断面積分は除く）に対する、プレートのスリット孔およびプレート外周と円筒形容器との隙間を合わせた平均空隙率は３６．８％で、プレートの自重によるジルコニアビーズに掛かる荷重は６．６ｇ／ｃｍ２であった。それ以外は実施例３と同様に分散処理ラインを組み、分散処理、評価を実施した。合計４回の分散処理を実施した。
分散処理回数毎のＤ５０径とペースト焼成後の発光エネルギー量を、表３の実施例４−１〜４−４に示す。
【００６７】
（実施例５）
実施例３の分散装置において、プレートとして直径７２mm、平均厚３mmで、平面部に幅３ｍｍ、長さ１４ｍｍのスリット孔が３箇所空けられているシルコジルコニア製のプレートを用いた。円筒形容器内の断面積（ローター攪拌部材および攪拌軸の断面積分は除く）に対する、プレートのスリット孔およびプレート外周と円筒形容器との隙間を合わせた平均空隙率は１３．３％で、プレートの自重によるジルコニアビーズに掛かる荷重は１．８ｇ／ｃｍ２であった。それ以外は実施例３と同様に分散処理ラインを組み、分散処理、評価を実施した。合計４回の分散処理を実施した。
分散処理回数毎のＤ５０径とペースト焼成後の発光エネルギー量を、表３の実施例５−１〜５−４に示す。
【００６８】
（実施例６）
実施例３の分散装置において、プレートとして直径７２mm、平均厚３mmで、平面に幅１０ｍｍ、長さ１４ｍｍのスリット孔が３箇所空けられているシルコジルコニア製のプレートを用いた。円筒形容器内の断面積（ローター攪拌部材および攪拌軸の断面積分は除く）に対する、プレートのスリット孔およびプレート外周と円筒形容器との隙間を合わせた平均空隙率は２１．５％で、プレートの自重によるジルコニアビーズに掛かる荷重は１．８ｇ／ｃｍ２であった。それ以外は実施例３と同様に分散処理ラインを組み、分散処理、評価を実施した。合計４回の分散処理を実施した。
分散処理回数毎のＤ５０径とペースト焼成後の発光エネルギー量を、表３の実施例６−１〜６−４に示す。
【００６９】
【表３】
【００７０】
実施例４〜実施例６ではプレートのスリット孔サイズ、平面空隙率、プレート荷重を変えたが実施例４、５では実施例１〜３と同様に分散によるＤ５０径の小径変化に伴う発光エネルギー量低化の程度が抑えられ良好な結果であった。実施例６では分散の進みが遅く、Ｄ５０径変化が他と比べ小さかった（図５参照）。プレートのスリット孔幅が１０ｍｍと大きかったことが原因と推定される。
【符号の説明】
【００７１】
１００ 分散装置
２ 駆動装置
３ 送液ポンプ
４ 分散液貯槽
５ 分散液中間貯槽
６ 接点付き圧力計ｏｒ接点付き流量計
１１１ ロータリージョイント
１１２ 撹拌軸
１１３ プーリー
１１４ 円筒形容器
１１４ａ 円筒形容器の側壁
１１４ｂ 円筒形容器の上蓋
１１４ｃ 円筒形容器の下蓋
１１５ 供給口
１１６ メディア投入口
１１７ ローター撹拌部材
１１８ メディア充填領域
１１９ 分離器
１１９ａ 分離器プレート
１１９ｂ 分離器ギャップスペーサー
１２０ プレート
１２０ａ プレート空隙部
１２０ｂ プレートと円筒形容器間の間隙
１２１ 排出口
１２２ スライドスペーサー
１２３ 鍔付きスペーサー
１２４ エンドプレート
１２５ 固定用ビス
【技術分野】
【０００１】
本発明は凝集した微粒子を湿式分散するための分散装置および分散方法に関する。特に、ディスプレー材料、電池材料、電子部品材料などに使用される機能性材料微粒子を湿式分散するのに好適な分散装置および分散方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
凝集した微粒子を含む分散液を湿式分散するための分散装置として縦型湿式媒体撹拌ミルが知られている。縦型湿式媒体撹拌ミルの例として、粉粒状メディアが充填される円筒形容器（ステーター）と、モーター等の駆動装置により回転駆動される攪拌軸（シャフト）と、攪拌軸に固定されたピン、ディスクあるいはアニュラータイプのローター攪拌部材と、円筒形容器に設けられた分散液（原料スラリー）の供給口および処理液の排出口と、排出口近くに配置され、分散液より粉粒状メディアを分離するための分離機構（セパレータ）とを有する装置が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
この縦型湿式媒体撹拌ミルでは、動力源から粉粒状メディアに効率よく運動エネルギーを伝達するために、攪拌軸にローター撹拌部材が固定されている。また、粉粒状メディアを凝集微粒子に衝突させ粉粒状メディアの運動エネルギーで効率よく分散するには、粉粒状メディアの充填率が高い方がよく、一般には５０〜８０％程度の充填率で充填される。充填率の計算は円筒形容器内有効分散室空間における粉粒状メディアの充填嵩体積の占める割合で表されるが、有効分散室と連続した空間で粉粒状メディアが入り込むが分散に寄与しない空間も少なからずあるため、実質的には粉粒状メディアの充填率は５０％〜８０％より低い充填率となる。
【０００４】
一方、縦型湿式媒体撹拌ミルを使用した微粒子の分散方法として、微粒子表面の欠陥の発生及び結晶性の低下を抑制するために微小ビーズを用い、ローター攪拌部材を低速で回転させる方法が開示されている（特許文献２）。この方法は、ビーズ１個あたりの重量を小さくしてビーズの衝突速度を小さくすることにより、ビーズの衝撃力を出来るだけ小さくして微粒子表面の欠陥の発生及び結晶性の低下を抑制しつつ、微粒子を分散媒へ均一に分散させる方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７０３１４８号公報
【特許文献２】特開２０１０−９０２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の分散装置において、充填された粉粒状メディア中でローター攪拌部材が回転できるようにするには、粉粒状メディアがベッセル内を容易に移動できる必要がある。そのためにはベッセル内には空間が必要となる。有効分散室＋αの円筒形容器内の全空間に粉粒状メディアを１００％の充填率で充填してしまうと、ローター攪拌部材を回転させようとしても、粉粒状メディアが簡単には移動できず、ローター攪拌部材は回転できない。したがって、分散効率を上げるためには、粉粒状メディアを充填率は高い方がいいのであるが、この分散装置では、実質的に粉粒状メディアを充填率１００％近くまで充填することはできない。
【０００７】
一方、特許文献２の方法は、微粒子表面の欠陥の発生や結晶性の低下を抑制する一定の効果はあるが、それでも微小ビーズが撹拌されている円筒形容器内を分散液が通液するので、分散液中の微小粒子がビーズとの衝突により繰り返しダメージを受けるため、分散液中の粒子全体の発光強度の劣化は避けられない。
【０００８】
粒子の面同士の接触による凝集物など固く凝結した粒子凝集体を解砕分散するためには粉粒状メディアの運動エネルギーを大きくする必要がある。しかし、粉粒状メディアの運動エネルギーが増加するに伴って被分散粒子の表面欠陥が大きくなり粒子固有の機能性が損なわれるという問題がある。そのため、メディア衝突時の運動エネルギーを小さくするために微小メディアを用い、さらにローター回転速度、処理時間などの分散条件を調整して分散性と粒子特性の妥協点を決め、最適条件によって分散する必要がある。
【０００９】
近年、ナノテクノロジーの発展と共に一次粒子の微粉化が望まれ、ますます、大きな分散エネルギーを必要とする方向にある。このことからも分散性と粒子特性の維持とを許容できる妥協点を見いだすことが困難になってきている。
【００１０】
そこで、本発明は、最初に分散液中の凝集粒子を選択的に捕捉して、次いでその捕捉した凝集粒子を分散することで、粒子の機能を損なうことなく効率的に凝集粒子を分散する方法を提供する。さらに、本発明では、その分散方法を達成するための分散装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の分散装置は以下の構成を有する。すなわち、
内部に粉粒状メディアを充填するための円筒形容器と、
この円筒形容器の軸心において回転可能なように、円筒形容器に固定された攪拌軸と、
この攪拌軸を回転するための駆動装置と、
円筒形容器の一方の端部付近にあり、円筒形容器外から円筒形容器内に分散液を供給するための供給口と、
円筒形容器の他方の端部付近にあり、円筒形容器内から円筒形容器外に処理液を排出するための排出口と、
攪拌軸に、攪拌軸に沿って滑動可能なように取り付けられたプレートと、
このプレートよりも供給口側にあり、攪拌軸に固定された複数のローター攪拌部材と、
を有する分散装置である。
【００１２】
また、本発明の分散方法は、本発明の分散装置を用い、円筒形容器内のプレートより供給口側に粉粒状メディアを充填し、分散液を供給口から供給して排出口に向けて流しながら、粉粒状メディア間の隙間で分散液中の粗大粒子を捕捉し、粗大粒子が捕捉された分散液を処理液として排出口から排出する分散方法であって、
ローター攪拌部材を停止させ、プレートで充填した粉粒状メディアを押さえながら、粉粒状メディア間を通過する分散液から粗大粒子を捕捉する処理と、
ローター攪拌部材を回転させ、粉粒状メディア間の隙間に捕捉された粗大粒子を解砕する処理と、を交互に行う分散方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の分散装置および分散方法によれば、分散液中の凝集粒子を選択的に捕捉し、捕捉した凝集粒子を解砕して分散する処理を交互に繰り返すことで、分散液中の粒子を効率的に分散できる。特に、機能性材料の微粒子の各種特性を損なうことなく効率的に分散できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の分散装置を使用した分散処理ラインの一例を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の分散装置本体内部を側面から見た概略図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ’断面矢視図である。
【図４】図４は、図２のＢ−Ｂ’断面矢視図である。
【図５】図５は、プレートおよびスペーサーを分解した様子を示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明の分散装置の動作チャート図である。
【図７】図７は、表１，表２のＤ５０径と発光エネルギー量のプロットデータを実施例毎に折れ線で結んだグラフである。
【図８】図８は、表３のＤ５０径と発光エネルギー量のプロットデータを実施例毎に折れ線で結んだグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明について図面を用いて説明する。
【００１６】
[分散液]
まず、本発明の分散装置で分散処理をするのに特に適した分散液について説明する。本発明の分散装置は粒子固有の物理的特性の劣化を抑制しつつ、解砕分散処理を行うことができる。この物理的特性とは、例えば色度、発光強度、屈折率、反射率などの光学特性、誘電率、誘電損失、電気導電率、抵抗率などの電気特性、その他、粒度分布特性、粒子形状、表面微細構造、機械的強度などである。これら物理特性を有する材料としては、酸化ルテニウム、チタンブラック、酸化コバルトなど有色顔料、硫化物蛍光体、ケイ酸塩、アルミン酸塩、リン酸塩などからなる蛍光体粒子、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛などの透明導電膜材料粒子、フォルステライト、ニオブ酸マグネシウム酸バリウム、チタン酸バリウム、チタニアなど誘電体材料粉末が挙げられる。これらは一例であり、同様の物理特性を有する材料は本発明の分散装置で分散処理をするのに適している。容器の中に材料粉末を入れ、それに溶媒、分散剤、必要に応じてｐＨ調製剤、樹脂溶液を加え、ミキサーで充分にプレ分散を行い分散液を作製する。これら出来上がった分散液の粘度は４Ｐａ．ｓ以下が好ましい。これ以上の粘度では分散装置内の圧力が高くなり過ぎ、装置が故障したり、粉粒状メディアが浮遊したりして、期待する分散効果が得られない場合がある。
【００１７】
[分散処理ライン]
図１を用い、本発明の分散装置を使用した分散処理ラインの一例の概略を説明する。図１の分散処理ラインは、分散液を入れる分散液貯槽４、分散液の分散処理を行う分散装置１００、分散処理をされた処理液を入れる分散液中間貯槽５、これら各機器を接続する配管、分散液を送液するための送液ポンプ３、分散装置１００入りの配管内の液圧または流量を測定するための圧力計または流量計６で構成されている。分散装置１００出の配管内の流量を測定するための流量計を設置してもよい。
【００１８】
まず、作製した分散液を分散液貯槽４に入れる。沈降が速い分散液なら分散液貯槽４にミキサー（図示せず）を設置して撹拌を行ってもよい。分散液貯槽４中の分散液は送液ポンプ３により分散装置１００に送られ、分散装置１００の中で分散処理をされる。分散装置１００から排出された分散液（処理液）は分散液中間貯槽５に送られる。分散液中間貯槽５内の処理液の分散状態を確認して、分散状態が不十分であれば再び分散液貯槽４に送り、同様の処理を行う。このように所望の分散状態になるまで分散液を循環させて分散処理を複数回行ってもよい。所望の分散状態になった処理液は中間原料としてスラリー濃縮、レットダウンなどを行うために、次工程へ送られる。
【００１９】
[分散装置]
次に本発明の分散装置の構造を説明する。図２は本発明の分散装置の一例を示す概略図である。分散装置１００は、側壁１１４ａ、上蓋１１４ｂおよび下蓋１１４ｃで構成された円筒形容器１１４と、円筒形容器１１４の軸心を通り、回転できるように円筒形容器１１４に固定された攪拌軸１１２と、攪拌軸１１２にはめられたローター攪拌部材１１７およびプレート１２０とで構成されている。側壁１１４ａ、下蓋１１４ｃおよびプレート１２０で囲まれるメディア充填領域１１８に粒粉状メディアが充填される。なお、本発明の分散装置において、「上」側とは上蓋１１４ｂの方向であり、「下」側とは下蓋１１４ｃの方向である。
【００２０】
撹拌軸１１２の一端は、図示しないメカニカルシールなどで上蓋１１４ｂに回転可能に取り付けられ、上蓋１１４ｂから外部に突出しており、突出した分部にロータリージョイント１１１およびプーリー１１３が固定されている。図示しないモーターなどの動力装置によりベルトなどの動力伝達手段を介してこのプーリー１１３を回し、攪拌軸１１２を回転させる。なお、図２の分離装置では、攪拌軸１１２は上蓋１１４ｂに取り付けられているが、下蓋１１４ｃに取り付けてもよいし、上蓋１１４ｂと下蓋１１４ｃの両方に支持されて取り付けられてもよい。
【００２１】
また、図２の分散装置では、攪拌軸１１２に分離器１１９もはめられている。分離器１１９は複数の円板１１９aを重ね合わせ、円板１１９ａ間にドットスペーサ１１９ｂを配置して、分離器１１９外周部に粒紛状メディア径未満で均一な間隔の隙間を形成した構造となっている。また、分離器１１９内部は中空構造にしたほうが処理液の排出抵抗を軽減できる。分離器１１９外周部の隙間で粒紛状メディアが混じった分散液から、分散液だけを分離して排出することが出来る。
【００２２】
円筒形容器１１４の一方の端部付近には、分散液が入ってくる供給口１１５が設けられており、円筒形容器１１４の他方の端部付近には、処理液を排出する排出口１２１が設けられている。図２の分散装置では、下蓋１１４ｃに供給口１１５が設けられており、分離器１１９が固定されている部分の攪拌軸１１２に排出口１２１が設けられている。処理液は排出口１２１から攪拌軸１１２内部に入り、攪拌軸１１２内部を通って分散装置１００の外部に排出される。ただし、供給口１１５は、下蓋１１４ｃに設けられている必要はなく、円筒形容器１１４の一方の端部付近に設けられていればよい。例えば、下蓋１１４ｃ近くの側壁１１４ａに供給口１１５を設けてもよい。あるいは、攪拌軸１１２が下蓋１１２ｃを貫通しているのであれば、攪拌軸１１２の内部を通して分散液を供給できるように、下蓋１１４ｃ近くの攪拌軸１１２に供給口１１５を設けてもよい。同様に排出口１２１も、攪拌軸１１２に設けられている必要はなく、供給口１１５が設けられている側とは反対側の円筒形容器１１４の端部付近に設けられていればよい。例えば、分離器１１９が上蓋１１４ｂに固定されているのであれば、処理液が分離器１１９を通って円筒形容器１１４の外部に排出できるように、上蓋１１４ｂに排水口１２１を設けてもよい。
【００２３】
上蓋１１４ｂには粒粉状メディアを投入するメディア投入口１１６が設けられている。
【００２４】
メディア充填領域１１８の粒粉状メディアを攪拌するため、複数のローター攪拌部材１１７がプレート１２０から供給口１１５側に取り付けられている。ローター攪拌部材１１７は、プレート１２０から供給口１１５側だけでなく、プレート１２０から排出口１２１側にも取り付けられていてもよい。プレート１２０から排出口１２１側に取り付けられたローター撹拌部材は、円筒形容器１１４内での分散液の滞留を防止する効果がある。分散液の循環処理を行ったときに、処理液の置換をスムーズに行うことができる。
【００２５】
分離装置１００は図示しない基台に固定されており、円筒形容器１１４の周囲には図示しない冷却ジャケットが備えられている。円筒形容器１１４は図示しない冷却循環ユニットによって冷却ジャケットに通水冷却され、所望の温度に保たれる。
【００２６】
図２では、円筒形容器１１４を縦断面図で示し、撹拌軸１１２、ローター攪拌部材１１７，分離器１１９およびプレート１２０を側面図で示している。
【００２７】
図２中の矢印は分散液の流れ方向を示しており、点線矢印は側面図では見えない攪拌軸１１２内部の分散液の流れを示す。分散液は供給口１１５から円筒形容器１１４の中に入り、メディア充填域１１８に充填された粒紛状メディア、分離器１１９を通り、排出口１２１から攪拌軸１１２の軸心を通じて円筒形容器１１４の外部へ排出される。
【００２８】
図３は、図２中のＡ−Ａ′線の断面矢視図であり、円筒形容器１１４内部を上蓋１１４ｂの方向から見た図である。円筒形容器１１４の内部の大部分はプレート１２０で覆われている。プレート１２０には平面を貫通した空隙部分１２０ａが形成されており、この空隙部分１２０ａを分散液が通過する。プレート１２０は、外壁１１４ａとの間にわずかに隙間１２０ｂができるような大きさになっており、この隙間１２０ｂがあることで、後述するように円筒形容器１１４内をプレート１２０が滑らかに上下にスライドできる。
【００２９】
図４は図２中のＢ−Ｂ′線の断面矢視図であり、図５はプレートおよびスペーサーを分解した様子を示す斜視図である。攪拌軸１１２には、分離器１１９、複数のローター攪拌部材１１７がはめられている。さらに、プレート１２０をはめたスライドスペーサー１２２と、このスライドスペーサー１２２を上下で挟むように２個の鍔付きスペーサー１２３も攪拌軸１１２にはめられている。これらの各部材を攪拌軸１１２にはめた後、攪拌軸１１２端部にエンドプレート１２４をはめ、エンドプレート１２４をビス１２５で止めることで、各部材が攪拌軸１１２から外れないようにしている。攪拌軸１１２は角形なので、攪拌軸１１２にはめられた各部材は、攪拌軸１１２が回転するに伴い一緒に回転する。また、攪拌軸１１２に沿った上下方向の動きも束縛されている。ただし、スライドスペーサー１２２にはめられたプレート１２０だけは、スライドスペーサー１２２が円柱形であるので、攪拌軸１１２の回転とは無関係に静止・回転できる。また、プレート１２０は、攪拌軸１１２に沿った方向についても、２つの鍔付きスペーサー１２３の間を自由にスライドすることができる。
【００３０】
プレート１２０は、メディア充填域１１８に充填された粒紛状メディアの上に載せるように置かれ、上記のように上下に自由にスライドできるので、ローター撹拌部材１１７で撹拌される粒紛状メディアの動きに応じて上下にスライドする。
【００３１】
プレート１２０上面は空隙１２０ａ開口部に向かって下り傾斜になっており、粒紛状メディアを充填する際に、プレート１２０の上側から投入した粒紛状メディアがスムーズにプレート１２０の下側に落ちるようになっている。図４のプレート１２０の例では上面がすり鉢形状になっているが、側壁１１４ａとプレート１２０外周部の間隙１２０ｂに向かって下り傾斜をつけてもよい。
【００３２】
円筒形容器１１４内の断面積（ローター攪拌部材１１７および攪拌軸１１２の断面積分は除く）に対する、プレート１２０の空隙部分１２０ａと隙間１２０ｂとを合わせた割合を示す平面空隙率は、１３％〜３７％の範囲が好ましい。
【００３３】
また、プレート１２０の空隙部分１２０ａは幅５ｍｍ以下のスリット形状にするのが好ましい。幅が５ｍｍ以下であると、粒紛状メディアを撹拌している時に粒紛状メディアが空隙部分１２０ａからプレート１２０の上に大量に流れ出ることを抑制することができる。また、スリット形状であると、粒紛状メディアがプレート１２０の下側に流れ落ちやすくなる。
【００３４】
プレート１２０は、ローター撹拌部材１１７が停止している時は、その適度な重みにより粒紛状メディアに荷重を加え、分散液が流れることによる粒紛状メディアの浮遊を制限する効果がある。しかし、プレート１２０を重くし過ぎると、粒紛状メディア間の摩擦が大きくなるので、ローター攪拌部材１１７を回転させるときに負荷が大きくなり過ぎ回転できなくなる。そこで、プレート１２０の重さは、プレート１２０平面の単位投影面積あたり１．８ｇ／ｃｍ２〜６．６ｇ／ｃｍ２にするのが好ましい。
【００３５】
このプレート１２０があることで、ローター撹拌部材１１７が回転するときは粒紛状メディアの拡散が抑制され、粒紛状メディアが高密度に充填されている状態での分散ができ、分散効率が高まる。
【００３６】
プレート１２０および粒紛状メディアの材料としては、アルミナ、ジルコニウム、ジルコン、窒化ケイ素、チタニア、鉄など真密度の高い材料を選ぶのが好ましい。また、粒紛状メディアが摩耗して、これらの材料によるコンタミを避けるために、粒紛状メディアの表面にはコーティングを施してもよい。
【００３７】
粒紛状メディアの直径は０．０５ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲が好ましい。粒紛状メディアの大きさにより、ローター攪拌部材１１７が停止中の粒紛状メディア間の隙間の大きさが変化し、それにより分散液の分散度合いが調整できる。
【００３８】
[分散方法]
本発明の分散装置を用いた分散方法について説明する。分散処理を開始するに先だって、粒紛状メディアの上にプレート１２０を置き、プレート１２０の重さで粒紛状メディアを押さえる状態にする必要がある。この状態のときに、プレート１２０下面の位置がスライドスペーサー１２２の上下方向の中間程度になるように、充填する粒紛状メディアの量、あるいはスライドスペーサー１２２の取り付け位置を調整する。
【００３９】
粒紛状メディアの充填方法は特に制限はないが、例えば次のような手順で充填すればよい。ローター撹拌部材１１７、分離器１１９、プレート１２０をはめたスライドスペーサー１２２および２つの鍔付きスペーサー１２３を撹拌軸１１２に取り付ける。予めプレート１２０の空隙部１２０ａに釣り糸を通しておき、釣り糸両端を円筒形容器１１４の上蓋１１４ｂのメディア投入口１１６内側から外側へ通しておいて、プレート１２０をスライドスペーサー１２２の上限位置に吊っておく。そして、粒紛状メディアが充填されていない空の円筒形容器１１４を基台に固定する。メディア投入口１１６からプレート１２０上面に粒紛状メディアを投入すると、粒紛状メディアはプレート空隙部１２０ａを通って流れ落ち、プレート１２０下側のメディア充填領域１１８に充填されていく。粒紛状メディアを所望の量だけ投入すると充填した粒紛状メディアの上面がスライドスペーサー１２２の中間程度に来るように、スペーサー１２２の取り付け位置はあらかじめ調整しておく。あるいは、充填した粒紛状メディアの上面がスライドスペーサー１２２の中間程度に来るように、粒紛状メディアの投入量を調整してもよい。最後に、釣り糸を緩めて引き抜き、プレート１２０を充填された粒紛状メディアの上に置いて荷重をかける。この状態にしておいてから、具体的な分散処理を開始する。
【００４０】
図１の分散処理ラインの例で分散処理のフローを説明する。図３に送液ポンプの回転数、分散装置１００入の配管内の圧力、分散装置１００入の配管内の流量、攪拌軸の回転数の変化を経時で表す。図３中の配管内の圧力、流量変動は直線的に例示しているが非直線的に変動する場合もある。先ず分散液貯槽４に分散液を溜める。攪拌軸１１２を停止した状態で、送液ポンプ３の運転を開始して所定の流量Ｖ′になるようポンプの回転数を合わせ、分散液貯槽４内の分散液を分散装置１００へ送液する。この時、ローター撹拌部材１１７は静止しており、メディア充填領域１１８の粒紛状メディアの間を分散液が通過する時、粒紛状メディア間の隙間に分散液中の凝集物が捕捉される。粒紛状メディアを通過した分散液は、処理液として分散装置１００から排出され、そのまま分散液中間貯槽５に溜められる。
【００４１】
粒紛状メディア間に捕捉される凝集物の数が多くなるにつれて、分散装置１００入の配管内の圧力が高まり、流量が低下する。分散装置１００入の配管内の圧力が設定圧力以上に高くなったら、あるいは分散装置１００入の配管内の流量が設定流量以下に低下したら、駆動装置２のモーターを起動させ、動力伝達ベルトで連結した攪拌軸１１２を設定回転数Ｎで回転させる。
【００４２】
攪拌軸１１２の回転と共にローター攪拌部材１１７が回転し、充填された粒紛状メディアが扇動され、粒紛状メディア同士の衝突、摩擦により、通過する分散液とともに、捕捉された凝集物も解砕されて分散する。
【００４３】
凝集物が解砕されて詰まりが解消されるにつれて、分散装置入の配管内の圧力は下がり、流量は上がる。分散装置１００入の配管内の圧力が設定圧力以下に低下したら、あるいは分散装置１００入の配管内の流量が設定流量以上に高くなったら、駆動装置２のモーターを停止させ、攪拌軸１１２の回転を止める。そして再び粒紛状メディアによる分散液中の凝集物の捕捉を行う。
【００４４】
分散液貯槽４内の分散液が無くなるまで、この凝集物の捕捉と解砕の処理を交互に行う。そして、分散液貯槽４内の分散液が無くなったら、分散液中間貯槽５内の処理液の分散状態を確認して、分散状態が不十分であれば処理液を分散液貯槽４に送り、同様の処理を再び行う。そして、所望の分散状態になるまでこの処理を続ける。
【００４５】
攪拌軸１１２を回転・停止させる操作（駆動装置２を起動・停止させる操作）は、人が圧力計や流量計を監視して手動で行ってもよく、警報接点付の圧力計や流量計を使用して自動制御により行ってもよい。
【００４６】
また、分散装置１００入の圧力または流量の代わりに、分散装置１００出の配管内の流量に応じて攪拌軸１１２を回転・停止させてもよい。この場合、流量が設定流量以下に低下すれば攪拌軸１１２を回転させ、流量が設定流量以上になったら攪拌軸１１２を停止する操作を繰り返せばよい。
【００４７】
あるいは、配管内の圧力や流量を使わず、攪拌軸１１２を一定時間回転させ一定時間停止させることを繰り返してもよい。この場合も、攪拌軸１１２を回転・停止させる操作（駆動装置２を起動・停止させる操作）は、人が時間を計って手動で行ってもよく、タイマー回路を使用して自動制御により行ってもよい。
【実施例】
【００４８】
以下、本願発明の効果を実施例により説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４９】
（実施例１）
[分散液]
５０リットル釜に、ユーロピウム付活アルミン酸バリウム・マグネシウム蛍光体粉末（日亜化学株式会社製）を２５質量部、分散媒としてテルピネオール（東京化成工業株式会社製）を７４．５質量部、分散剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸（三洋化成工業株式会社製）を０．５質量部を投入した。次いで、ディゾルバー付きプラネタリーミキサー（浅田鉄工株式会社製 ＰＶＭ−５０）でディゾルバー回転２５０ｒｐｍ、プラネタリー５０ｒｐｍで２０分間予備分散を行った。予備分散後のスラリー粘度はＢ型粘度計（ブルックフィールド社製 ＤＶ−II＋ＰＲＯ）でずり速度１．２−１ｓｅｃ−１の時、４Ｐａ・ｓ／２５℃であった。
【００５０】
[分散装置]
有効粉砕室容積０．５Ｌの市販の縦型湿式ビーズミル装置（寿工業株式会社製 ＵＡＭ−０５）を改良して分散装置とした。角形断面の撹拌軸に、上から順に分離器、鍔付きスペーサー、スライドスペーサーをはめた。さらに、スライドスペーサーにプレートをはめた。このプレートは直径６５ｍｍ、平均厚み４ｍｍで、平面部に幅５ｍｍ、長さ１４ｍｍのスリットが３箇空けられている。プレート外周部には円筒形容器との間に５ｍｍの空隙が空いている。続けて、鍔付きスペーサーを攪拌軸にはめた。さらに、ピンの突き出し方向が１８０度開いたピン付きローター攪拌部材７個を、９０度ずつ位相をずらして撹拌軸にはめた。攪拌軸端部をエンドプレートで封止し、ビスで止めて固定した。攪拌軸にはめた全ての部材の材質はジルコニアである。円筒形容器内の断面積（ローター攪拌部材および攪拌軸の断面積分は除く）に対する、プレートのスリット孔およびプレート外周と円筒形容器との隙間を合わせた平面空隙率は３６．８％であった。
【００５１】
次に、プレートのスリット孔に釣り糸を通して、釣り糸両端を円筒形容器上蓋のビーズ投入口の下側から上側に通し、プレートが上側の鍔付きスペーサーの鍔部分までくるように引っ張り上げて留めた。次に円筒形容器を、基台に固定されている円筒形容器上蓋に取り付け固定した。メディア投入口から粒紛状メディアとして０．６５ｍｍφのジルコニアビーズを有効粉砕室に対して充填率が６５体積％となるように投入した。このとき、充填したジルコニアビーズの上面が上下の鍔付きスペーサーの間の位置にくるように、鍔付きスペーサー取り付け位置は調整してある。ジルコニアビーズを投入した後、プレートを留め置いた釣り糸を引き抜き、プレートを充填したジルコニアビーズの上に置いた。プレートの自重により２．４ｇ／ｃｍ２の荷重がジルコニアビーズにかかっていた。最後にビーズ投入口を密閉した。
【００５２】
[分散処理ライン]
図１に示す分散処理ラインを組んだ。分散装置入り前の配管に接点付き圧力計を取り付けた。配管内の液圧力が０．５ＭＰａを超えると接点が閉となり、攪拌軸が１５００ｒｐｍ（ローター攪拌部材の周速５ｍ／ｓに相当）で回転し、その状態から配管内の液圧力が０．２５ＭＰａにまで下がると接点が開となり、攪拌軸が停止するように制御回路を設定した。
【００５３】
[分散処理]
分散装置の冷却水ジャケットに１５℃の冷却水を通水した。上記の調製の終わった蛍光体スラリー液を分散液貯槽に投入した。据え付けのハンドミキサーで撹拌して分散液貯槽内での粒子沈降を防止しながら、モノポンプで５ｋｇ／ｈｒの流量で分散装置に蛍光体スラリー液を送液した。分散装置入り前の圧力計の値が設定値上限０．５ＭＰａを超えると、攪拌軸が設定値の１５００ｒｐｍ（ローター攪拌部材の周速５ｍ／ｓに相当）で回り始めた。攪拌軸が回転するのとほぼ同時に圧力が下がり始めた。そのまま圧力が下がり圧力下限設定０．２０ＭＰａより下がると攪拌軸が停止した。分散液貯槽の蛍光体スラリー液が無くなるまで、この攪拌軸の回転・停止が自動で繰り返し行われた。分散装置を通過した分散液は分散液中間貯槽に貯められた。
【００５４】
貯められた分散液は粒度分布測定装置（マイクロトラック社製 ＭＴ−３０００）で５０％体積径（以下、Ｄ５０径と記載）を確認した。１回目の分散処理では所望の粒径に達していなかったので、分散液中間槽の分散液を再び分散液貯槽に移し、再び同じ条件で分散処理を行った。このようにして、所望の粒径が得られるまで同じ条件で繰り返し分散処理を行った。４回目の分散処理の後で所望の粒径に達したので、分散処理を終えた。
【００５５】
分散処理が終わったスラリー液にエチルセルロース５５質量％溶液（テルピネオール（東京化成工業株式会社製）／エチルセルロース（ハーキュレーズ社製 Ｎ−１０））を加え、プラネタリーミキサーで混合しペースト化した。さらに、ペーストを３本ロールでロール間隙５μｍを２パスし混練分散した。その後、ペーストを５２０℃で焼成して脱媒し、輝度測定を実施した。
【００５６】
分散処理回数毎のＤ５０径、発光エネルギー量の評価結果を表１の実施例１−１〜１−４に示す。なお、実施例１−１，１−２，１−３，１−４はそれぞれ、１，２，３，４回目の分散処理が終了した時点での評価結果である。
【００５７】
[分散評価]
マイクロトラック社製 ＭＴ−３０００粒度分布測定装置にて評価した。
測定条件： 透過測定モード、
粒子屈折率 ２．０
測定溶媒 ベンジルアルコール
ホモジナイザー分散処理なし
サンプルチャンバーにスラリーを適量垂らして３０秒間循環させた後、測定して５０％体積径（Ｄ５０）を導出した。
【００５８】
[発光特性評価]
アルミナ製ルツボにペーストを入れ、電気ボックス炉で空気雰囲気中５２０℃で焼成し、蛍光体サンプル粉を得た。サンプル粉をＳＵＳ製ホルダーの２５ｍｍφ、深さ１ｍｍの凹部に詰めサンプル表面が平らになるように平板で押圧した。該サンプルホルダーをチャンバー内暗渠にセットして窒素置換後、サンプル面の鉛直方向から１５°の角度で波長１４７ｎｍのＵＶ照射（ウシオ電機株式会社製 ＵＥＲ２０Ｈ−１４６Ｖ）を行った。光源ランプの安定を待ち、サンプル粉の表面の励起発光をサンプル面鉛直方向から口径２０ｍｍφのカメラで受光し、光ファイーバーで光検出器まで導光し、電気信号に変換した。一連の検出、測定を分光光度計（大塚電子株式会社製 ＭＣＰＤ−２０００）で測定した。横軸波長（ｎｍ）、縦軸光検出器出力強度（＝検出変換出力／最高変換出力）の分光チャートを作成し、波長３６０−６５０ｎｍの範囲を積分した。積分値を発光エネルギー量（無次元）として評価した。
【００５９】
（実施例２）
実施例１の分散装置、分散処理ラインにおいて、分散装置入り前の配管に設置した接点付き圧力計の代わりに面積式流量計（大阪フローメーター工業株式会社製）を設置した。そして、近接スイッチを用いて、面積式流量計の流量値が定常フロー（６０ｍＬ／ｍｉｎ（＝５ｋｇ／ｈｒ））から流量下限４９ｍＬ／ｍｉｎに達すると、攪拌軸が１５００ｒｐｍで回転し、その状態から再び流量上限５９ｍＬ／ｍｉｎに達すると攪拌軸が停止するように制御回路を設定した。それ以外は、実施例１と同じ分散処理条件、評価を行った。
モノポンプで６０ｍＬ／ｍｉｎの流量で分散装置にスラリー液の送液を開始した。徐々にスラリー流量が落ちていき、近接センサーで流量下限４９ｍＬ／ｍｉｎを検知すると攪拌軸が回転した。その後、流量が回復し流量上限５９ｍＬ／ｍｉｎを検知すると攪拌軸が停止した。以後、分散液貯槽のスラリー液がなくなるまでこの攪拌軸の回転・停止を自動で繰り返した。同じ条件で分散処理を繰り返し、合計４回の分散処理を実施した。
分散処理回数毎のＤ５０径およびペースト焼成後の発光エネルギー量を表１の実施例２−１〜２−４に示す。
【００６０】
（実施例３）
実施例１の分散処理装置、分散処理ラインを用いた。ただし、接点付き圧力計は使わず、タイマー装置を用いて攪拌軸の自動制御を行った。タイマー装置は３分間隔で攪拌軸の回転・停止を繰り返すように設定した。それ以外は、実施例１と同じ分散処理条件、評価を行った。
モノポンプでスラリー液の送液を開始するのと同時にタイマー装置を作動させ、モノポンプを起動してから３分後に攪拌軸を回転させ、更に３分後に攪拌軸を停止させた。以後、分散槽のスラリー液がなくなるまでこの攪拌軸の回転・停止を自動で繰り返した。同じ条件で分散処理を繰り返し、合計４回の分散処理を行った。
分散処理回数毎のＤ５０径およびペースト焼成後の発光エネルギー量を表１の実施例３−１〜３−４に示す。
【００６１】
（比較例１）
市販の縦型湿式ビーズミル装置 ウルトラアペックスミル（寿工業株式会社製 ＵＡＭ−０５）を分散装置に用いた。実施例１の分散装置との違いは円筒形容器内の攪拌軸に、上下にスライド可能なプレートを持たない点である。この分散装置を用い、実施例１と同じ分散処理ラインを組んだ。ただし、接点付き圧力計は使わず、分散処理中は常に攪拌軸が回転するようにした。実施例１と同じ分散液を用いて、攪拌軸を常時回転させる以外は実施例１と同じ条件で分散処理、評価を行った（ジルコニアビーズの充填率６５％、ジルコニアビーズ径０．６５ｍｍφ、攪拌軸の回転数１５００ｒｐｍ（ローター攪拌部材の周速５ｍ／ｓに相当）、スラリー送液量５ｋｇ／ｈｒ）。同じ条件で分散処理を４回繰り返した。
分散処理回数毎のＤ５０径およびペースト焼成後の発光エネルギー量を表２の比較例１−１〜１−４に示す。
【００６２】
（比較例２）
実施例１の分散装置において、プレートがスライドスペーサーの上を上下にスライドできないように固定した。それ以外は、実施例１と同様に分散処理ラインを組み、分散処理を行った。攪拌軸が回転を始める時に、ジルコニアビーズが円筒形容器とローター攪拌部材との間隙でブリッジを形成したため、攪拌軸を回転させるモーターが過負荷を起こし、攪拌軸を回転できなかった。そのため分散処理が出来なかった。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【表２】
【００６５】
実施例１〜３では攪拌軸の自動制御の方法を替えて運転したが、いずれも、従来公知の分散装置、分散方法を用いた比較例１に比べて、Ｄ５０径変化に対する発光エネルギー量低化の程度が小さく良好であった（図４参照）。
【００６６】
（実施例４）
実施例３の分散装置において、プレートとして直径６５mm、平均厚１１mmで、平面部に幅５ｍｍ、長さ１４ｍｍのスリット孔が３箇所空けられているシルコジルコニア製のプレートを用いた。円筒形容器内の断面積（ローター攪拌部材および攪拌軸の断面積分は除く）に対する、プレートのスリット孔およびプレート外周と円筒形容器との隙間を合わせた平均空隙率は３６．８％で、プレートの自重によるジルコニアビーズに掛かる荷重は６．６ｇ／ｃｍ２であった。それ以外は実施例３と同様に分散処理ラインを組み、分散処理、評価を実施した。合計４回の分散処理を実施した。
分散処理回数毎のＤ５０径とペースト焼成後の発光エネルギー量を、表３の実施例４−１〜４−４に示す。
【００６７】
（実施例５）
実施例３の分散装置において、プレートとして直径７２mm、平均厚３mmで、平面部に幅３ｍｍ、長さ１４ｍｍのスリット孔が３箇所空けられているシルコジルコニア製のプレートを用いた。円筒形容器内の断面積（ローター攪拌部材および攪拌軸の断面積分は除く）に対する、プレートのスリット孔およびプレート外周と円筒形容器との隙間を合わせた平均空隙率は１３．３％で、プレートの自重によるジルコニアビーズに掛かる荷重は１．８ｇ／ｃｍ２であった。それ以外は実施例３と同様に分散処理ラインを組み、分散処理、評価を実施した。合計４回の分散処理を実施した。
分散処理回数毎のＤ５０径とペースト焼成後の発光エネルギー量を、表３の実施例５−１〜５−４に示す。
【００６８】
（実施例６）
実施例３の分散装置において、プレートとして直径７２mm、平均厚３mmで、平面に幅１０ｍｍ、長さ１４ｍｍのスリット孔が３箇所空けられているシルコジルコニア製のプレートを用いた。円筒形容器内の断面積（ローター攪拌部材および攪拌軸の断面積分は除く）に対する、プレートのスリット孔およびプレート外周と円筒形容器との隙間を合わせた平均空隙率は２１．５％で、プレートの自重によるジルコニアビーズに掛かる荷重は１．８ｇ／ｃｍ２であった。それ以外は実施例３と同様に分散処理ラインを組み、分散処理、評価を実施した。合計４回の分散処理を実施した。
分散処理回数毎のＤ５０径とペースト焼成後の発光エネルギー量を、表３の実施例６−１〜６−４に示す。
【００６９】
【表３】
【００７０】
実施例４〜実施例６ではプレートのスリット孔サイズ、平面空隙率、プレート荷重を変えたが実施例４、５では実施例１〜３と同様に分散によるＤ５０径の小径変化に伴う発光エネルギー量低化の程度が抑えられ良好な結果であった。実施例６では分散の進みが遅く、Ｄ５０径変化が他と比べ小さかった（図５参照）。プレートのスリット孔幅が１０ｍｍと大きかったことが原因と推定される。
【符号の説明】
【００７１】
１００ 分散装置
２ 駆動装置
３ 送液ポンプ
４ 分散液貯槽
５ 分散液中間貯槽
６ 接点付き圧力計ｏｒ接点付き流量計
１１１ ロータリージョイント
１１２ 撹拌軸
１１３ プーリー
１１４ 円筒形容器
１１４ａ 円筒形容器の側壁
１１４ｂ 円筒形容器の上蓋
１１４ｃ 円筒形容器の下蓋
１１５ 供給口
１１６ メディア投入口
１１７ ローター撹拌部材
１１８ メディア充填領域
１１９ 分離器
１１９ａ 分離器プレート
１１９ｂ 分離器ギャップスペーサー
１２０ プレート
１２０ａ プレート空隙部
１２０ｂ プレートと円筒形容器間の間隙
１２１ 排出口
１２２ スライドスペーサー
１２３ 鍔付きスペーサー
１２４ エンドプレート
１２５ 固定用ビス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に粉粒状メディアを充填するための円筒形容器と、
この円筒形容器の軸心において回転可能なように、円筒形容器に固定された攪拌軸と、
この攪拌軸を回転するための駆動装置と、
前記円筒形容器の一方の端部付近にあり、円筒形容器外から円筒形容器内に分散液を供給するための供給口と、
前記円筒形容器の他方の端部付近にあり、円筒形容器内から円筒形容器外に処理液を排出するための排出口と、
前記攪拌軸に、攪拌軸に沿って滑動可能なように取り付けられたプレートと、
このプレートよりも前記供給口側にあり、前記攪拌軸に固定された複数のローター攪拌部材と、
を有する分散装置。
【請求項２】
前記供給口に供給される分散液の圧力もしくは流量、または前記排出口から排出される処理液の流量を測定する測定器と、
この測定器の測定値に応じて前記駆動装置を運転または停止する制御装置と、
を有する、請求項１の分散装置。
【請求項３】
設定時間に応じて前記駆動装置を運転または停止する制御装置を有する、請求項１の分散装置。
【請求項４】
前記排出口の近傍に、粉粒状メディアと処理液とを分離するための分離器を有する、請求項１〜３のいずれかの分散装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの分散装置を用い、前記円筒形容器内の前記プレートより前記供給口側に粉粒状メディアを充填し、分散液を供給口から供給して前記排出口に向けて流しながら、粉粒状メディア間の隙間で分散液中の粗大粒子を捕捉し、粗大粒子が捕捉された分散液を処理液として排出口から排出する分散方法であって、
前記ローター攪拌部材を停止させ、前記プレートで充填した粉粒状メディアを押さえながら、粉粒状メディア間を通過する分散液から粗大粒子を捕捉する処理と、
前記ローター攪拌部材を回転させ、粉粒状メディア間の隙間に捕捉された粗大粒子を解砕する処理と、を交互に行う分散方法。
【請求項６】
前記供給口に供給される分散液の圧力が設定値以上になれば前記ローター攪拌部材を回転させ、別の設定値以下になればローター攪拌部材を停止する操作を交互に行う、請求項５の分散方法。
【請求項７】
前記供給口に供給される分散液の流量または前記排出口から排出される処理液の流量が設定値以下になれば前記ローター攪拌部材を回転させ、別の設定値以上になったらローター攪拌部材を停止する操作を交互に行う、請求項５の分散方法。
【請求項８】
前記ローター攪拌部材を設定時間の間だけ回転させ、別の設定時間の間だけ停止する操作を交互に行う、請求項５の分散方法。
【請求項１】
内部に粉粒状メディアを充填するための円筒形容器と、
この円筒形容器の軸心において回転可能なように、円筒形容器に固定された攪拌軸と、
この攪拌軸を回転するための駆動装置と、
前記円筒形容器の一方の端部付近にあり、円筒形容器外から円筒形容器内に分散液を供給するための供給口と、
前記円筒形容器の他方の端部付近にあり、円筒形容器内から円筒形容器外に処理液を排出するための排出口と、
前記攪拌軸に、攪拌軸に沿って滑動可能なように取り付けられたプレートと、
このプレートよりも前記供給口側にあり、前記攪拌軸に固定された複数のローター攪拌部材と、
を有する分散装置。
【請求項２】
前記供給口に供給される分散液の圧力もしくは流量、または前記排出口から排出される処理液の流量を測定する測定器と、
この測定器の測定値に応じて前記駆動装置を運転または停止する制御装置と、
を有する、請求項１の分散装置。
【請求項３】
設定時間に応じて前記駆動装置を運転または停止する制御装置を有する、請求項１の分散装置。
【請求項４】
前記排出口の近傍に、粉粒状メディアと処理液とを分離するための分離器を有する、請求項１〜３のいずれかの分散装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの分散装置を用い、前記円筒形容器内の前記プレートより前記供給口側に粉粒状メディアを充填し、分散液を供給口から供給して前記排出口に向けて流しながら、粉粒状メディア間の隙間で分散液中の粗大粒子を捕捉し、粗大粒子が捕捉された分散液を処理液として排出口から排出する分散方法であって、
前記ローター攪拌部材を停止させ、前記プレートで充填した粉粒状メディアを押さえながら、粉粒状メディア間を通過する分散液から粗大粒子を捕捉する処理と、
前記ローター攪拌部材を回転させ、粉粒状メディア間の隙間に捕捉された粗大粒子を解砕する処理と、を交互に行う分散方法。
【請求項６】
前記供給口に供給される分散液の圧力が設定値以上になれば前記ローター攪拌部材を回転させ、別の設定値以下になればローター攪拌部材を停止する操作を交互に行う、請求項５の分散方法。
【請求項７】
前記供給口に供給される分散液の流量または前記排出口から排出される処理液の流量が設定値以下になれば前記ローター攪拌部材を回転させ、別の設定値以上になったらローター攪拌部材を停止する操作を交互に行う、請求項５の分散方法。
【請求項８】
前記ローター攪拌部材を設定時間の間だけ回転させ、別の設定時間の間だけ停止する操作を交互に行う、請求項５の分散方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−５６３０７（Ｐ２０１３−５６３０７Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６７２１（Ｐ２０１１−１９６７２１）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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