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JP2016155054A - Wet disperser - Google Patents

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JP2016155054A JP2015033337A JP2015033337A JP2016155054A JP 2016155054 A JP2016155054 A JP 2016155054A JP 2015033337 A JP2015033337 A JP 2015033337A JP 2015033337 A JP2015033337 A JP 2015033337A JP 2016155054 A JP2016155054 A JP 2016155054A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wet disperser where contamination (intrusion of foreign matter) is hardly caused and fine particles can be uniformly dispersed in a short time and which can be operated in energy saving and space saving.SOLUTION: In a wet disperser 1,: fine particles in a mixture including at least the fine particles and a dispersion medium are disposed; a flow passage extending from an inflow port to an outflow port is equipped; the flow passage 13 has a dispersion portion 11 disposed on the way of the flow passage 13; the dispersion portion 11 has a dispersion portion inner flow passage 15 forming a part of the flow passage 13; the dispersion portion inner flow passage 15 includes a gearshift region 7 changing the flow rate of the mixture by narrowing the space of the dispersion portion inner flow passage 15 in the flowing direction F of the mixture in the dispersion portion inner flow passage 15; and the space t at the narrowest portion of the dispersion portion inner flow passage 15 in the gearshift region 7 is 100 μm or less.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、混合物中に含まれる、1次粒子、及び凝集体からなる群から選択される少なくとも1種の微粒子と、分散媒とを少なくとも含む混合物中の微粒子を分散させる湿式分散器に関する。更に詳しくは、コンタミネーション(異物混入)がほとんどなく、短時間で微粒子を均一に分散させることができ、省エネルギー・省スペースで運転できる湿式分散器に関する。   The present invention relates to a wet disperser in which fine particles in a mixture containing at least one fine particle selected from the group consisting of primary particles and aggregates contained in a mixture and at least a dispersion medium are dispersed. More specifically, the present invention relates to a wet disperser that has almost no contamination (contamination of foreign matter), can uniformly disperse fine particles in a short time, and can be operated with reduced energy and space.

メジアン径が1〜500nmである微粒子は、比表面積が極めて大きいこと、また、バルクとは異なる特有の物性を示すことなどから触媒、触媒担体、導電性インク、センサー、発光材料、薬剤等に使用される機能性材料、又は、機能性材料の中間体、前駆体として広く用いられている。   Fine particles with a median diameter of 1 to 500 nm are used for catalysts, catalyst carriers, conductive inks, sensors, luminescent materials, chemicals, etc. due to their extremely large specific surface area and their unique physical properties different from those of bulk. It is widely used as a functional material or an intermediate or precursor of a functional material.

微粒子特有の機能(大比表面積、バルクと異なる物性等)を有効に発現させるためには、微粒子の粒子径の制御、微粒子の凝集状態の制御、粒子径分布の制御等が重要となる。粒子径分布の制御とは、分散系において、微粒子の粒子径が揃った状態に制御することである。   In order to effectively develop functions unique to the fine particles (such as a large specific surface area and physical properties different from the bulk), it is important to control the particle size of the fine particles, control the aggregation state of the fine particles, control the particle size distribution, and the like. The control of the particle size distribution is to control the particle size of the fine particles to be uniform in the dispersion system.

従来、微粒子を分散媒中に分散させる方法として、高回転型ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル、ジェットミル等の分散器が用いられてきた。   Conventionally, high-speed homogenizers, high-pressure homogenizers, ball mills, bead mills, jet mills and the like have been used as a method for dispersing fine particles in a dispersion medium.

しかしながら、高回転型ホモジナイザーを用いて、微粒子を分散媒中に分散させる方法では、微粒子を均一に分散することができず、微粒子の粒子径の制御、凝集状態の制御、及び粒子径分布の制御を行うことができないことがあった。   However, the method of dispersing fine particles in a dispersion medium using a high-rotation type homogenizer cannot uniformly disperse the fine particles, and controls the particle size of the fine particles, the control of the aggregation state, and the control of the particle size distribution. There were times when it was not possible to do.

また、高圧ホモジナイザーを用いて、微粒子を分散媒中に分散させると、高圧により微粒子が加熱され、微粒子の物性が変わる等のリスクがあることがあった。例えば、高圧ホモジナイザーを用いて、3.5〜275MPa処理圧力で乳化処理してなる、平均粒子径が10nm〜1000nmである薬物超砥粒粒子の製造方法が開示されている(特許文献1)。しかしながら、特許文献1の製造方法で用いられる高圧ホモジナイザーは、エネルギー消費が高く、冷却作業を必要とするものである。このため、多量のエネルギーを消費する点、冷却作業をする際の冷却設備等を必要とする点で問題が生じていた。   Further, when the fine particles are dispersed in the dispersion medium using a high-pressure homogenizer, there is a risk that the fine particles are heated by the high pressure and the physical properties of the fine particles are changed. For example, a method for producing drug superabrasive particles having an average particle size of 10 nm to 1000 nm, which is emulsified at a processing pressure of 3.5 to 275 MPa using a high-pressure homogenizer, is disclosed (Patent Document 1). However, the high-pressure homogenizer used in the manufacturing method of Patent Document 1 has high energy consumption and requires a cooling operation. For this reason, problems have arisen in that a large amount of energy is consumed and a cooling facility for cooling work is required.

また、ボールミル、ビーズミルを用いて、微粒子を分散媒中に分散させる方法では、ビーズ同士等が接触してビーズの磨耗が生じ、磨耗により生じたビーズ片が原料に混入するという、コンタミネーションの問題が生じていることがあった。また、装置の運転時間が長く、微粒子を効率よく生産することができないという問題も生じていることがあった。そして、ジェットミルを用いて、微粒子を分散媒に分散させる方法では、ジェットミルが高圧の気体を使用するため、エネルギー消費が高いことが問題となっていた。   In addition, in the method in which fine particles are dispersed in a dispersion medium using a ball mill or a bead mill, the beads are brought into contact with each other and the beads are worn, and the bead pieces caused by the wear are mixed into the raw material. Sometimes occurred. In addition, there has been a problem that the operation time of the apparatus is long and fine particles cannot be produced efficiently. And in the method of dispersing fine particles in a dispersion medium using a jet mill, since the jet mill uses a high-pressure gas, there is a problem that energy consumption is high.

また、上記のような問題を解決するために、短時間で高度かつ均一な分散を行うことができ、母体となる微粒子をコーティングしたコーティング粒子の製造等、微粒子の分散工程を有する各種の製品を高効率で製造する湿式分散器が開示されている(特許文献2)。この湿式分散器は、スラリー流路に設けられたオリフィスを超高速通過させることにより微粒子を分裂分散させ、更に、分裂分散した微粒子を、超音波を用いて侵食分散させるものである。したがって、ビーズミル等のように、粉砕メディアであるビーズ同士が、接触し磨耗することによるコンタミネーションの問題がほとんど生じず、また消費エネルギーも少ない。   In addition, in order to solve the above-mentioned problems, various products having a fine particle dispersion process, such as the production of coating particles coated with fine particles as a base material, can be dispersed in a high degree and evenly in a short time. A wet disperser manufactured with high efficiency is disclosed (Patent Document 2). In this wet disperser, fine particles are split and dispersed by passing through an orifice provided in a slurry flow path, and further, the split fine particles are eroded and dispersed using ultrasonic waves. Therefore, unlike the bead mill or the like, the problem of contamination due to contact and wear of the beads as the grinding media hardly occurs, and the energy consumption is small.

国際公開第2005/013938号International Publication No. 2005/013938 特開平05−168888号公報JP 05-168888 A

しかしながら、特許文献2の湿式分散器は、特許文献2の実施例にみられるように、1μm〜10μmの微粒子に分散することはできるが、分散媒中に混合された、メジアン径が1〜500nmのナノ微粒子を均一に分散することが困難であることがあった。   However, the wet disperser of Patent Document 2 can be dispersed into fine particles of 1 μm to 10 μm as seen in the Examples of Patent Document 2, but the median diameter mixed in the dispersion medium is 1 to 500 nm. It was sometimes difficult to uniformly disperse the nanoparticles.

本発明は、このような問題を鑑みてなされたものである。本発明によれば、混合物中の微粒子を分散させる湿式分散器が提供される。本発明の湿式分散器は、粉砕メディアレスであるため、ほとんどコンタミネーションの無い分散処理が可能であり、短時間で微粒子を分散させることが可能であり、且つ、微粒子の粒子径、及び粒子径分布を一定に制御できる。また、本発明の湿式分散器は、短時間で微粒子を分散媒中に分散させることができる。また、本発明の湿式分散器は、冷却作業をするための冷却設備を必要としないため、狭いスペースにも設置することができる。更に、微粒子と分散媒とを少なくとも含む混合物に生じる複雑流れ場、即ち混在された収縮流、せん断流、伸長流、振動流等が同時利用でき、分散媒中の微粒子を均一に分散できる。本発明は、比較的低加圧で、凝集粒子を、そのサイズに応じて、通常では制御不可能なナノからミクロンの間隙を通し、極めて急激な流速変動を与える分散原理で分散させるものを全て含む。   The present invention has been made in view of such problems. According to the present invention, a wet disperser for dispersing fine particles in a mixture is provided. Since the wet disperser of the present invention is pulverized media-less, it can be dispersed with little contamination, can disperse fine particles in a short time, and the particle size of the fine particles, and the particle size The distribution can be controlled to be constant. The wet disperser of the present invention can disperse the fine particles in the dispersion medium in a short time. Moreover, since the wet disperser of the present invention does not require cooling equipment for cooling work, it can be installed in a narrow space. Furthermore, a complex flow field generated in a mixture containing at least fine particles and a dispersion medium, that is, mixed shrinkage flow, shear flow, elongation flow, vibration flow, and the like can be used simultaneously, and the fine particles in the dispersion medium can be uniformly dispersed. The present invention distributes all of the agglomerated particles at a relatively low pressure, depending on their size, through a nano-micron gap, which is normally uncontrollable, with a dispersion principle that gives a very rapid flow rate variation. Including.

本発明によれば、以下に示す、湿式分散器が提供される。   According to the present invention, the following wet disperser is provided.

[1] 1次粒子、及び凝集体からなる群から選択される少なくとも1種の微粒子と、分散媒とを少なくとも含む混合物中の、前記微粒子を分散させる湿式分散器であって、前記混合物の流路となる流入口及び流出口を有し、前記流入口から前記流出口まで延びる流路を備え、前記流路は、前記流路の途中に設けられた分散部を有し、前記分散部は、前記流路の一部を形成する分散部内流路を有し、前記分散部内流路は、前記分散部内流路の混合物が流れる方向において当該分散部内流路の間隙を狭くすることにより、前記混合物の流速を変化させる変速区域を含み、前記変速区域内の前記分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙が、100μm以下である、湿式分散器。 [1] A wet disperser for dispersing the fine particles in a mixture containing at least one kind of fine particles selected from the group consisting of primary particles and aggregates and at least a dispersion medium, the flow of the mixture A flow path extending from the flow inlet to the flow outlet, the flow path having a dispersion portion provided in the middle of the flow path, A flow path in the dispersion part that forms a part of the flow path, and the flow path in the dispersion part narrows the gap in the flow path in the dispersion part in the direction in which the mixture of the flow path in the dispersion part flows, A wet disperser including a speed change zone for changing a flow rate of the mixture, wherein a gap in a portion where the flow path in the dispersion part is the narrowest in the speed change zone is 100 μm or less.

[2] 前記1次粒子は、粒子状物質、又は繊維状物質を含む、前記[1]に記載の湿式分散器。 [2] The wet disperser according to [1], wherein the primary particles include a particulate substance or a fibrous substance.

[3] 前記微粒子を、分散処理後の混合物中にメジアン径1〜500nmのナノ微粒子として、分散させる、前記[1]又は[2]に記載の湿式分散器。 [3] The wet disperser according to the above [1] or [2], wherein the fine particles are dispersed as nanoparticles having a median diameter of 1 to 500 nm in the mixture after the dispersion treatment.

[4] 前記微粒子を分散処理後の混合物中にメジアン径500nm〜10μmの分散処理後微粒子として、又は、前記微粒子を前記分散処理後の混合物中に繊維径が1〜100nmであるナノファイバーとして、分散させる、前記[1]又は[2]に記載の湿式分散器。 [4] As a fine particle after dispersion treatment having a median diameter of 500 nm to 10 μm in the mixture after dispersion treatment, or as a nanofiber having a fiber diameter of 1 to 100 nm in the mixture after dispersion treatment, The wet disperser according to [1] or [2], which is dispersed.

[5] 前記分散部は、前記変速区域よりも下流側に通過孔が設けられたものであり、前記通過孔は、前記分散部の周囲と前記通過孔との長さが等しくなる位置に設けられている、前記[1]〜[4]のいずれかに記載の湿式分散器。 [5] The dispersion portion is provided with a passage hole on the downstream side of the speed change zone, and the passage hole is provided at a position where the circumference of the dispersion portion and the passage hole are equal in length. The wet disperser according to any one of [1] to [4].

[6] 前記変速区域を除く、前記分散部内流路の間隙が、前記混合物が流れる方向において漸減する、前記[1]〜[5]のいずれかに記載の湿式分散器。 [6] The wet disperser according to any one of [1] to [5], wherein a gap of the flow path in the dispersion section excluding the speed change area gradually decreases in a direction in which the mixture flows.

[7] 前記分散部内流路は、前記混合物が流れる方向において、複数の前記変速区域を含む、前記[1]〜[6]のいずれかに記載の湿式分散器。 [7] The wet disperser according to any one of [1] to [6], wherein the flow path in the dispersion section includes a plurality of the speed change zones in a direction in which the mixture flows.

[8] 前記混合物が流れる方向の上流側の一の前記変速区域における前記分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙が、前記一の変速区域よりも下流側に設けられた他の前記変速区域における前記分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙よりも広い、前記[7]に記載の湿式分散器。 [8] The other gap provided in a portion where the flow path in the dispersion portion in the one shift region on the upstream side in the flow direction of the mixture is the narrowest is provided on the downstream side of the one shift region. The wet disperser according to the above [7], wherein the flow path in the dispersion section in the speed change zone is wider than the gap of the narrowest portion.

[9] 前記分散部は、前記変速区域よりも上流側に通過孔が設けられたものであり、前記通過孔は、前記分散部の周囲と前記通過孔との長さが等しくなる位置に設けられている、前記[1]〜[4]のいずれかに記載の湿式分散器。 [9] The dispersion portion is provided with a passage hole upstream of the speed change zone, and the passage hole is provided at a position where the length of the periphery of the dispersion portion and the passage hole are equal. The wet disperser according to any one of [1] to [4].

[10] 前記分散部は、前記混合物が流れる方向に少なくとも1以上の前記変速区域を含む変速区域ユニットを、複数有し、複数の前記変速区域ユニットのそれぞれに、前記変速区域ユニット相互間を前記混合物が通過する変速区域ユニット通過孔が設けられており、複数の前記変速区域ユニットは、前記混合物が流れる方向が互いに平行となるように積層された状態で配設されている、前記[9]に記載の湿式分散器。 [10] The dispersion section includes a plurality of transmission area units including at least one or more of the transmission areas in a direction in which the mixture flows, and each of the plurality of transmission area units includes the transmission area units between each other. [9] The transmission zone unit passage hole through which the mixture passes is provided, and the plurality of transmission zone units are arranged in a stacked state so that the directions in which the mixture flows are parallel to each other. The wet disperser described in 1.

[11] 複数の前記変速区域ユニットは、前記通過孔が形成されている面に対して平行な面に設けられている、前記[10]に記載の湿式分散器。 [11] The wet disperser according to [10], wherein the plurality of speed change area units are provided on a surface parallel to a surface on which the passage hole is formed.

本発明の湿式分散器によれば、粉砕メディアが不要であり、省エネルギー、且つ短時間でほとんどコンタミネーションの無い、微粒子の分散処理が可能である。そして、微粒子と分散媒とを少なくとも含む混合物に生じる複雑流れ場、即ち混在された収縮流、せん断流、伸長流、振動流等が同時利用できるため、微粒子の粒子径、及び粒子径分布を一定に制御できる。更に、従来の高圧ホモジナイザーによる分散処理のように、分散処理に伴い、微粒子が高温になることがないため、微粒子の物性が変化するおそれがほとんどなく、微粒子を冷却する手段等の設備も不要であるため、限られたスペースにも設置が可能である。そして、短時間、且つ、省エネルギーで湿式分散器を運転できるため、生産性及び作業性に優れる。   According to the wet disperser of the present invention, a pulverizing medium is unnecessary, energy saving, and dispersion of fine particles with almost no contamination can be performed in a short time. In addition, since complex flow fields generated in a mixture containing at least fine particles and a dispersion medium, that is, mixed contraction flow, shear flow, elongation flow, vibration flow, etc. can be used simultaneously, the particle size and particle size distribution of the fine particles are constant. Can be controlled. Furthermore, unlike conventional dispersion processing using a high-pressure homogenizer, fine particles do not become hot during the dispersion treatment, so there is almost no risk of changes in the physical properties of the fine particles, and there is no need for equipment such as means for cooling the fine particles. Therefore, it can be installed in a limited space. Since the wet disperser can be operated in a short time and with energy saving, it is excellent in productivity and workability.

また、本発明の湿式分散器は、例えば、微粒子の凝集状態によって、微粒子と分散媒とを少なくとも含む混合物を、一の湿式分散器に対して、複数回通過させることも可能である。また、本発明の湿式分散器は、複数個の湿式分散器を、直列につなげて使用するようにすることも可能である。即ち、混合物は、第一の湿式分散器、第二の湿式分散器、第三の湿式分散器と、順に直列につながった各々の湿式分散器を通過する。また、本発明の湿式分散器は、複数個の湿式分散器を、並列に並べることにより、多量の混合物を処理する等、種々の設計が可能である。   Moreover, the wet disperser of this invention can also pass the mixture containing at least microparticles | fine-particles and a dispersion medium in multiple times with respect to one wet disperser by the aggregation state of microparticles | fine-particles. In addition, the wet disperser of the present invention can be used by connecting a plurality of wet dispersers in series. That is, the mixture passes through each wet disperser connected in series with the first wet disperser, the second wet disperser, and the third wet disperser. In addition, the wet disperser of the present invention can be designed in various ways such as processing a large amount of mixture by arranging a plurality of wet dispersers in parallel.

また、本発明の湿式分散器は、乳化分散にも用いることができる。即ち、共に液体である分散媒と分散質とを少なくとも含み、ホモミキサー等で予め乳化処理された分散処理前混合物を、例えば、分散質の液滴の平均粒子径が50μm以下である分散質が分散媒中に分散された、均一なエマルジョン(分散処理後混合物)とすることができる。ここで、「分散質の液滴」とは、その全表面が分散質と分散媒との界面である分散媒の液相を指す。   The wet disperser of the present invention can also be used for emulsification dispersion. That is, a dispersion medium containing at least a dispersion medium and a dispersoid, both of which are liquids, and pre-emulsified with a homomixer or the like, for example, a dispersoid having an average particle diameter of droplets of dispersoid of 50 μm or less. A uniform emulsion (mixture after dispersion treatment) dispersed in a dispersion medium can be obtained. Here, the “dispersoid droplet” refers to a liquid phase of a dispersion medium whose entire surface is an interface between the dispersoid and the dispersion medium.

また、本発明の湿式分散器は、微生物、細胞等のバイオセルの分散や、破壊にも用いることができる。   The wet disperser of the present invention can also be used for dispersion and destruction of biocells such as microorganisms and cells.

更に、本発明の湿式分散器は、焼結や融結等により弱く固結された微粒子(固結微粒子)の凝集体についても、解砕することができる。固結微粒子とは、粒子間に電解質、凝集剤の分子を含まず、同じ組成の化学結合によるネッキングが成長し凝集粒子のように見える同一体である粒子のことである。   Furthermore, the wet disperser of the present invention can also disintegrate agglomerates of fine particles (consolidated fine particles) weakly consolidated by sintering or fusion. The consolidated fine particles are particles that do not contain electrolyte and aggregating agent molecules between the particles, and are the same body that looks like aggregated particles by growing necking due to chemical bonds of the same composition.

本発明の湿式分散器の第一実施形態を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面図であり、流路の一部を透視した図である。It is a vertical sectional view of a wet disperser showing typically a first embodiment of a wet disperser of the present invention, and is a figure which saw through a part of channel. 図1Aを、矢印Xの方向からみた平面図であり、流路の一部を透視した図である。FIG. 1B is a plan view of FIG. 1A viewed from the direction of arrow X, and is a view seen through a part of a flow path. 図1Aにおいて、破線で囲われた領域αの拡大図である。In FIG. 1A, it is an enlarged view of the area | region (alpha) enclosed with the broken line. 図1Aに示す第一実施形態の湿式分散器に分散処理前混合物を送液した時の様子を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面図であり、流路の一部を透視した図である。1B is a vertical sectional view of a wet disperser schematically showing a state when the mixture before dispersion treatment is fed to the wet disperser of the first embodiment shown in FIG. is there. 本発明の湿式分散器の第二実施形態を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面の部分拡大図であり、流路の一部を透視した図である。It is the elements on larger scale of the vertical cross section of the wet disperser which show typically a second embodiment of the wet disperser of the present invention, and is a figure which saw through a part of channel. 本発明の湿式分散器の第三実施形態を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面図であり、流路の一部を透視した図である。It is the vertical sectional view of the wet disperser showing typically a third embodiment of the wet disperser of the present invention, and is a figure which saw through a part of channel. 図3Aを、矢印Xの方向からみた平面図であり、流路の一部を透視した図である。FIG. 3A is a plan view of FIG. 3A viewed from the direction of arrow X, and is a view seen through a part of a flow path. 図3Aにおいて、破線で囲われた領域βの拡大図である。FIG. 3A is an enlarged view of a region β surrounded by a broken line in FIG. 3A. 本発明の湿式分散器の第四実施形態を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面図の部分拡大図であり、流路の一部を透視した図である。It is the elements on larger scale of the vertical sectional view of a wet disperser showing a 4th embodiment of a wet disperser of the present invention typically, and is a figure which saw through a part of channel. 本発明の湿式分散器の第五実施形態を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面の部分拡大図であり、流路の一部を透視した図である。It is the elements on larger scale of the vertical cross section of the wet disperser which show typically 5th embodiment of the wet disperser of this invention, and is the figure which saw through a part of flow path. 本発明の湿式分散器の第六実施形態を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面図であり、流路の一部を透視した図である。It is the vertical sectional view of a wet disperser showing typically a 6th embodiment of a wet disperser of the present invention, and is a figure which saw through a part of channel. 図6Aを、矢印Xの方向からみた平面図であり、奇数段目の変速区域ユニットを透視した図である。FIG. 6A is a plan view of FIG. 6A viewed from the direction of arrow X, and is a view seen through an odd-numbered shift area unit. 図6Aを、矢印Xの方向から見た平面図であり、偶数段目の変速区域ユニットを透視した図である。6A is a plan view of FIG. 6A viewed from the direction of arrow X, and is a view seen through the even-numbered speed change zone unit. FIG. 図6Aにおいて、破線で囲われた領域γの拡大図である。FIG. 6A is an enlarged view of a region γ surrounded by a broken line. 本発明の湿式分散器が、振動体を更に備えたものである場合を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面図であり、流路の一部を透視した図である。It is the vertical sectional view of a wet disperser showing typically the case where the wet disperser of the present invention is further provided with a vibrator, and is a figure which saw through a part of channel. 本発明の湿式分散器を用いた分散処理を模式的に示す、説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the dispersion process using the wet disperser of this invention. 本発明の湿式分散器により分散処理する前の混合物、本発明の湿式分散器により分散処理した後の混合物、従来の超音波ホモジナイザーにより分散処理した後の混合物の粒子径分布を示すグラフである。It is a graph which shows the particle diameter distribution of the mixture before carrying out the dispersion process of the wet disperser of this invention, the mixture after the dispersion process of the wet disperser of this invention, and the mixture after carrying out the dispersion process by the conventional ultrasonic homogenizer.

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。   Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiments. Accordingly, it is understood that modifications, improvements, and the like to the following embodiments are also included in the scope of the present invention based on ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Should be.

(1)湿式分散器:
本発明の湿式分散器の第一実施形態は、図1A〜図1Dに示すような湿式分散器1である。図1Aは、本発明の湿式分散器の第一実施形態を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面図であり、流路の一部を透視した図である。図1Bは、図1Aを、矢印Xの方向からみた平面図であり、流路の一部を透視した図である。図1Cは、図1Aにおいて、破線で囲われた領域αの拡大図である。図1Dは、図1Aに示す第一実施形態の湿式分散器に分散処理前混合物を送液した時の様子を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面図であり、流路の一部を透視した図である。
(1) Wet disperser:
1st Embodiment of the wet disperser of this invention is the wet disperser 1 as shown to FIG. 1A-FIG. 1D. FIG. 1A is a vertical sectional view of a wet disperser schematically showing a first embodiment of a wet disperser of the present invention, and is a view seen through a part of a flow path. FIG. 1B is a plan view of FIG. 1A viewed from the direction of arrow X, and is a view seen through a part of the flow path. FIG. 1C is an enlarged view of a region α surrounded by a broken line in FIG. 1A. FIG. 1D is a vertical cross-sectional view of the wet disperser schematically showing a state when the pre-dispersion mixture is fed to the wet disperser of the first embodiment shown in FIG. 1A. FIG.

図1A〜図1Dに示すように、第一実施形態の湿式分散器1は、混合物の流路13となる流入口3及び流出口5を有し、流入口3から流出口5まで延びる流路13を備えたものである。流路13は、流路13の途中に設けられた分散部11を有し、分散部11は、流路13の一部を形成する分散部内流路15を有する物である。また、分散部内流路15は、分散部内流路15の混合物が流れる方向Fにおいて当該分散部内流路の間隙を狭くすることにより、混合物の流速を変化させる変速区域7を含む。また、変速区域7内の分散部内流路15が最も狭くなっている部分の間隙tが、100μm以下である。更に、変速区域7の混合物が流れる方向Fにおける前後の分散部内流路15の間隙が、変速区域7内の分散部内流路15の間隙よりも広い。なお、図1Bにおいては、分散部の周囲16から、通過孔の幾何学的な重心Oに向けて混合物が流れるように図示したが、混合物が流れる方向Fについて制限はない。例えば、図1Bに示す矢印Fの方向とは逆向きに混合物が流れるように構成されていてもよい。   As shown in FIG. 1A to FIG. 1D, the wet disperser 1 of the first embodiment has an inlet 3 and an outlet 5 serving as a channel 13 for the mixture, and extends from the inlet 3 to the outlet 5. 13 is provided. The flow path 13 has a dispersion part 11 provided in the middle of the flow path 13, and the dispersion part 11 has a flow path 15 in the dispersion part that forms a part of the flow path 13. Moreover, the flow path 15 in the dispersion part includes the speed change zone 7 in which the flow rate of the mixture is changed by narrowing the gap of the flow path in the dispersion part in the direction F in which the mixture in the flow path 15 in the dispersion part flows. Further, the gap t in the portion where the flow path 15 in the dispersion portion in the speed change zone 7 is the narrowest is 100 μm or less. Further, the gap between the front and rear dispersion passages 15 in the direction F in which the mixture in the transmission zone 7 flows is wider than the gap between the dispersion passages 15 in the transmission zone 7. In FIG. 1B, the mixture flows from the periphery 16 of the dispersing portion toward the geometric center of gravity O of the passage hole, but there is no limitation on the direction F in which the mixture flows. For example, the mixture may be configured to flow in the direction opposite to the direction of arrow F shown in FIG. 1B.

本実施形態の湿式分散器は、変速区域7において、分散部内流路15が最も狭くなっている部分の間隙tが、100μm以下である。また、当該間隙tは、50μm以下であることが好ましく、10μm以下であることが更に好ましい。そして、当該間隙tは、圧力条件にもよるが、少なくとも分散処理前混合物が流れる幅の間隙である。このように構成することにより、分散処理前混合物の粘性により、分散処理前混合物に対して均一に複雑流れ場が生じる。変速区域7において、分散部内流路15が最も狭くなっている部分の間隙tが広すぎると、分散処理前混合物の粘性により生じる複雑流れ場が、分散処理前混合物の一部にしか生じないことがある。ここで、「分散部内流路15が最も狭くなっている部分の間隙t」とは、湿式分散器1の垂直断面の混合物が流れる方向Fに垂直な方向における、分散部内流路15の幅が最も狭くなっている部分のことである。   In the wet disperser of the present embodiment, in the speed change zone 7, the gap t of the portion where the flow path 15 in the dispersive portion is the narrowest is 100 μm or less. Further, the gap t is preferably 50 μm or less, and more preferably 10 μm or less. The gap t is a gap having a width through which at least the mixture before dispersion treatment flows, although it depends on the pressure condition. By comprising in this way, a complicated flow field arises uniformly with respect to the mixture before a dispersion process by the viscosity of the mixture before a dispersion process. In the speed change zone 7, if the gap t of the portion where the flow path 15 in the dispersion part is the narrowest is too wide, the complicated flow field generated by the viscosity of the mixture before dispersion treatment is generated only in a part of the mixture before dispersion treatment. There is. Here, the “gap t of the part where the flow path 15 in the dispersion part is the narrowest” means that the width of the flow path 15 in the dispersion part in the direction perpendicular to the direction F in which the mixture in the vertical section of the wet disperser 1 flows. It is the narrowest part.

本実施形態の湿式分散器によれば、分散処理する前の微粒子を粉砕するための粉砕メディアが不要であり、短時間で、且つ、ほとんどコンタミネーションを生じさせることなく、分散処理する前の微粒子を分散処理し、分散処理した後の微粒子を、ナノ微粒子又はナノファイバーとして分散媒中に分散させることが可能である。以下、分散処理する前の微粒子を「分散処理前微粒子」ということがあり、分散処理前微粒子を分散処理した後の微粒子を「分散処理後微粒子」ということがある。また、分散処理後微粒子がメジアン径1〜500nmの粒子状物質である場合は、「ナノ微粒子」ということがあり、分散処理後粒子が繊維状物質である場合は、「ナノファイバー」ということがある。また、分散処理をする前の、「1次粒子、及び凝集体からなる群から選択される少なくとも一種の分散処理前微粒子と、分散媒とを少なくとも含む混合物」を、「分散処理前混合物」ということがある。また、混合物を分散処理した後の混合物を、「分散処理後混合物」ということがある。また、分散処理後微粒子、及び分散処理後混合物とは、分散処理前微粒子、及び分散処理前混合物が、湿式分散器を通過し、流出口から排出された後の微粒子、及び混合物のことである。なお、分散処理前の微粒子、分散処理中の微粒子、及び、分散処理後の微粒子を総じて、単に「微粒子」ということがある。また、同様に、分散処理前の混合物、分散処理中の混合物、及び、分散処理後の混合物を総じて、単に「混合物」ということがある。   According to the wet disperser of the present embodiment, there is no need for a pulverizing medium for pulverizing the fine particles before the dispersion treatment, and the fine particles before the dispersion treatment are produced in a short time and almost without causing contamination. It is possible to disperse the particles in the dispersion medium as nanoparticles or nanofibers. Hereinafter, the fine particles before the dispersion treatment may be referred to as “fine particles before the dispersion treatment”, and the fine particles after the dispersion treatment of the fine particles before the dispersion treatment may be referred to as “fine particles after the dispersion treatment”. In addition, when the fine particles after dispersion treatment are particulate substances having a median diameter of 1 to 500 nm, they may be referred to as “nanofine particles”, and when the particles after dispersion treatment are fibrous substances, they may be referred to as “nanofibers”. is there. In addition, “a mixture containing at least one kind of fine particles before dispersion treatment selected from the group consisting of primary particles and aggregates and a dispersion medium” before dispersion treatment is referred to as “mixture before dispersion treatment”. Sometimes. In addition, the mixture after the mixture is subjected to dispersion treatment may be referred to as “mixture after dispersion treatment”. The fine particles after the dispersion treatment and the mixture after the dispersion treatment are the fine particles and the mixture after the fine particles before the dispersion treatment and the mixture before the dispersion treatment pass through the wet disperser and are discharged from the outlet. . The fine particles before the dispersion treatment, the fine particles being dispersed, and the fine particles after the dispersion treatment are sometimes simply referred to as “fine particles”. Similarly, the mixture before the dispersion treatment, the mixture during the dispersion treatment, and the mixture after the dispersion treatment are sometimes simply referred to as “mixture”.

図1A〜図1Dに示すように、分散部内流路15は、変速区域7を含んでいる。混合物は、分散部内流路15が狭くなっている変速区域7を通過する際に、混合物の流速が速くなる。そして、当該変速区域内の分散部内流路15が最も狭くなっている部分の間隙tを通過する時に、混合物の流速は、混合物の変速区域7に流入する直前の流速に比べて、最も速くなる。このような分散処理前混合物の流速の変化により、分散処理前混合物に複雑流れ場が生じ、複雑流れ場の作用により、分散処理前混合物中の分散処理前微粒子が、一定の微粒子径、及び粒子径分布である分散処理後微粒子として、分散媒中に分散される。本実施形態の湿式分散器1においては、従来のボールミル、ビーズミルに用いられるような粉砕メディアを必要としないため、粉砕メディアの磨耗により生じる粉砕メディア片が、分散処理後混合物に混入(コンタミネーション)することがほとんどない。そして、本実施形態の湿式分散器1においては、従来のジェットミル、高圧ホモジナイザー等の湿式分散器のように高圧の気体等を用いる必要がないので、大きなエネルギーを要することがなく、省エネルギーで運転することができる。更に、本実施形態の湿式分散器1においては、従来の高圧ホモジナイザーによる分散処理前混合物の分散処理のように、分散処理後微粒子が高温になることがないため、微粒子の物性が変化するおそれがほとんどなく、且つ、微粒子を冷却する設備等も不要であるため、限られたスペースにも設置することができる。   As illustrated in FIGS. 1A to 1D, the in-dispersion channel 15 includes a speed change zone 7. When the mixture passes through the speed change zone 7 in which the flow path 15 in the dispersion portion is narrowed, the flow rate of the mixture increases. And when the flow path 15 in the dispersion | distribution part in the said speed change zone passes the gap | interval t of the narrowest part, the flow velocity of a mixture becomes the fastest compared with the flow velocity just before flowing into the speed change zone 7 of a mixture. . Due to such a change in the flow velocity of the mixture before the dispersion treatment, a complex flow field is generated in the mixture before the dispersion treatment, and the action of the complex flow field causes the fine particles before the dispersion treatment in the mixture before the dispersion treatment to have a constant fine particle diameter and It is dispersed in a dispersion medium as fine particles after dispersion treatment having a diameter distribution. In the wet disperser 1 of the present embodiment, a pulverizing medium used in a conventional ball mill or bead mill is not required, so that a pulverized media piece generated by abrasion of the pulverizing medium is mixed into the mixture after the dispersion treatment (contamination). There is little to do. And in the wet disperser 1 of this embodiment, since it is not necessary to use high-pressure gas etc. like wet dispersers, such as a conventional jet mill and a high-pressure homogenizer, it does not require a big energy and it is operated by energy saving. can do. Furthermore, in the wet disperser 1 of the present embodiment, unlike the dispersion treatment of the mixture before the dispersion treatment by the conventional high-pressure homogenizer, the fine particles after the dispersion treatment do not become high temperature, so that the physical properties of the fine particles may change. Since there is almost no facility for cooling fine particles, etc., it can be installed in a limited space.

本実施形態の湿式分散器は、変速区域通過前と、変速区域通過後とで、混合物に対して圧力差を生じさせ、混合物の流速を変化させるように構成されている。このため、変速区域の混合物が流れる方向における前後の分散部内流路の間隙u(例えば、変速区域を除く分散部内流路の間隙)が、分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙tよりも広くなるように構成されている。また、圧力や分散処理前混合物の粘度等の条件にもよるが、例えば、変速区域を含む分散部内流路内において、分散部内流路を流れる混合物の流速の変化は、100〜1000倍程度である。   The wet disperser of the present embodiment is configured to generate a pressure difference with respect to the mixture before passing through the speed change zone and after passing through the speed change zone, thereby changing the flow rate of the mixture. For this reason, the gap u (for example, the gap of the flow path in the dispersion portion excluding the speed change zone) between the front and rear in the direction in which the mixture in the transmission area flows is the gap t in the portion where the flow path in the dispersion portion is the narrowest. It is comprised so that it may become wider. Further, depending on conditions such as pressure and the viscosity of the mixture before dispersion treatment, for example, in the flow path in the dispersion section including the speed change zone, the change in the flow velocity of the mixture flowing in the flow path in the dispersion section is about 100 to 1000 times. is there.

ここで、変速区域とは、分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙が100μm以下である部分を含む区域を指す。図1Cにおいては、破線により囲まれた区域が変速区域7である。変速区域7は、変速区域7に流入する前の分散部内流路15における分散処理前混合物の流速に比して、分散処理前混合物の流速が増大する部分から、分散部内流路15が最も狭くなっている部分における分散処理前混合物の流速に比して、分散処理前混合物の流速が減少する部分までを含む。   Here, the speed change zone refers to a zone including a portion where the gap in the portion where the flow path in the dispersion portion is the narrowest is 100 μm or less. In FIG. 1C, the area surrounded by the broken line is the speed change area 7. In the speed change zone 7, the flow path 15 in the dispersion portion is the narrowest from the portion where the flow velocity of the mixture before dispersion treatment in the flow passage 15 in the dispersion portion before flowing into the speed change zone 7 increases compared to the flow velocity of the mixture before dispersion treatment. In comparison with the flow rate of the pre-dispersion mixture in the portion that is, it includes up to the portion where the flow rate of the pre-dispersion mixture decreases.

変速区域7は、分散部内流路15のうち、最も狭くなっている部分の間隙が、100μm以下となる部分を含む、特定の分散部内流路15である。変速区域7の形状等については、特に制限はない。変速区域7としては、分散部内流路15の間隙を狭くするための、凸部を有するものを好ましい態様として挙げることができる。例えば、図1A、図1C、及び図1Dに示す変速区域7は、凸部Pを有している。この凸部Pを有することにより、凸部Pの形状に沿って分散部内流路15の間隙が狭くなり、当該凸部Pの頂部にて、分散部内流路15の間隙が最も狭く(すなわち、100μm以下に)なる。変速区域7がこのような凸部Pを有する場合には、凸部Pの一方の谷部(裾部)から、凸部Pのもう一方の谷部(裾部)までの範囲を、変速区域7とすることができる。また、分散部内流路15における混合物の流れる方向Fに垂直であり、且つ、通過孔9の幾何学的な重心Oを含む断面(図1BにおけるA−A’に垂直な方向における断面)における、当該凸部Pの断面形状が、以下のような形状であることが好ましい。凸部Pの断面形状が、三角形、断面形状の一部が三角形、台形、階段形状、断面形状の一部が台形、半円形、及び、断面形状の一部が半円形であることが好ましい。また、強度の観点からは、凸部が三角形、及び台形であることが好ましい。台形とは、少なくとも1組の対辺が平行である四角形のことである。また、凸部Pの断面形状が三角形、断面形状の一部が三角形、台形、階段形状、及び断面形状の一部が台形である場合、角部Tは、頂点を形成していてもよく、曲線状に形成されていてもよい。以下、「分散部内流路における混合物の流れる方向に垂直であり、且つ、通過孔9の幾何学的な重心Oを含む断面」のことを、単に、「A−A’断面」ということがある。   The speed change zone 7 is a specific in-dispersion-part flow path 15 including a part in which the gap of the narrowest part of the in-dispersion-part flow path 15 is 100 μm or less. There is no particular limitation on the shape or the like of the speed change zone 7. As the speed change zone 7, the thing which has a convex part for narrowing the clearance gap between the flow paths 15 in a dispersion | distribution part can be mentioned as a preferable aspect. For example, the speed change area 7 shown in FIGS. 1A, 1C, and 1D has a convex portion P. By having this convex part P, the gap | interval of the flow path 15 in dispersion | distribution part becomes narrow along the shape of the convex part P, and the gap | interval of the flow path 15 in dispersion | distribution part 15 is the narrowest in the top part of the said convex part P. 100 μm or less). When the speed change area 7 has such a convex portion P, a range from one trough (hem) of the convex P to the other trough (hem) of the convex P is defined as a speed change area. 7 can be used. Further, in a cross section (cross section in a direction perpendicular to AA ′ in FIG. 1B) that is perpendicular to the flow direction F of the mixture in the flow path 15 in the dispersion section and includes the geometric center of gravity O of the passage hole 9. The cross-sectional shape of the convex portion P is preferably the following shape. It is preferable that the cross-sectional shape of the convex portion P is a triangle, a part of the cross-sectional shape is a triangle, a trapezoid, a staircase shape, a part of the cross-sectional shape is a trapezoid, a semicircular shape, and a part of the cross-sectional shape is a semicircular shape. Moreover, it is preferable that a convex part is a triangle and a trapezoid from a viewpoint of intensity | strength. A trapezoid is a quadrangle in which at least one pair of opposite sides is parallel. Further, when the cross-sectional shape of the convex portion P is a triangle, a part of the cross-sectional shape is a triangle, a trapezoid, a staircase shape, and a part of the cross-sectional shape is a trapezoid, the corner portion T may form a vertex, It may be formed in a curved shape. Hereinafter, the “cross section perpendicular to the flow direction of the mixture in the flow path in the dispersion portion and including the geometric center of gravity O of the passage hole 9” may be simply referred to as “AA ′ cross section”. .

分散処理前混合物の流入口は、分散処理前の混合物を湿式分散器に導入しやすい形状、構造であれば特に限定されるものではなく、公知のものを利用できる。また、分散処理後混合物の流出口は、分散処理後混合物を湿式分散器の外部に排出しやすい形状、構造であれば特に限定されるものではなく、公知のものを利用できる。   The inlet of the mixture before dispersion treatment is not particularly limited as long as it has a shape and structure that facilitates introduction of the mixture before dispersion treatment into the wet disperser, and a known one can be used. Further, the outlet of the mixture after dispersion treatment is not particularly limited as long as it has a shape and structure that can easily discharge the mixture after dispersion treatment to the outside of the wet disperser, and a known one can be used.

分散処理前混合物を流入口から流路に送り込む送液速度は、5〜500cm/sであることが好ましく、10〜100cm/sであることが更に好ましい。送液速度が5cm/sよりも遅いと、分散処理前微粒子が沈降して、流路に堆積することがある。送液速度が500cm/sよりも早いと、送液する際に必要な圧力が高くなるため、流路の耐圧性やポンプの送液圧力の性能を高くしなければならない。   The liquid feeding speed at which the mixture before dispersion treatment is fed from the inlet to the flow path is preferably 5 to 500 cm / s, and more preferably 10 to 100 cm / s. When the liquid feeding speed is lower than 5 cm / s, the fine particles before dispersion treatment may settle and accumulate in the flow path. If the liquid feeding speed is faster than 500 cm / s, the pressure required for liquid feeding becomes high, so the pressure resistance of the flow path and the performance of the liquid feeding pressure of the pump must be increased.

分散処理前混合物を流入口から流路に送り込む送液圧力は、30MPa以下であることが好ましい。   The liquid feeding pressure for feeding the mixture before dispersion treatment from the inlet to the flow path is preferably 30 MPa or less.

湿式分散器の材質については、分散処理前混合物(分散処理後混合物)に対して十分な耐食性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、セラミック、鉄、ステンレス、アクリル樹脂等が好ましい。   The material of the wet disperser is not particularly limited as long as it has sufficient corrosion resistance with respect to the mixture before dispersion treatment (mixture after dispersion treatment). For example, ceramic, iron, stainless steel, acrylic resin Etc. are preferred.

本実施形態の湿式分散器における、分散処理前微粒子としての1次粒子は、粒子状物質、又は繊維状物質を含むことが好ましい。また、1次粒子は、単結晶の結晶子、又は単結晶に近い結晶子が集まったものであることが好ましく、メジアン径が1〜500nmであることが好ましい。凝集体は、メジアン径が1〜500nmである1次粒子がファンデルワールス力やクーロン力等により、数個から数千個凝集したものであることが好ましい。   In the wet disperser of the present embodiment, the primary particles as the pre-dispersion fine particles preferably include a particulate material or a fibrous material. The primary particles are preferably single crystallites or a collection of crystallites close to a single crystal, and the median diameter is preferably 1 to 500 nm. Aggregates are preferably those in which several to thousands of primary particles having a median diameter of 1 to 500 nm are aggregated by van der Waals force, Coulomb force, or the like.

本実施形態の湿式分散器は、分散処理前微粒子を、メジアン径1〜500nmのナノ微粒子(分散処理後微粒子)として、分散媒中(分散処理後混合物中)に分散させることができる。ナノ微粒子は、メジアン径が1〜500nmの1次粒子、及び、メジアン径が1〜500nmの1次粒子が凝集したものであるメジアン径が1〜500nmの凝集体である。   The wet disperser of the present embodiment can disperse the pre-dispersion fine particles in the dispersion medium (in the post-dispersion mixture) as nanoparticles having a median diameter of 1 to 500 nm (fine particles after the dispersion treatment). The nano-particles are aggregates having a median diameter of 1 to 500 nm, which are aggregates of primary particles having a median diameter of 1 to 500 nm and primary particles having a median diameter of 1 to 500 nm.

本実施形態の湿式分散器は、分散処理後微粒子よりも大きな粒子、例えば、メジアン径が数百μm〜数mmの分散処理前微粒子を含む分散処理前混合物の分散処理を行うこともできる。このような分散処理前混合物の分散処理を行うことにより、例えば、メジアン径が500nm〜10μmの分散処理後微粒子を含む分散処理後混合物を得ることができる。このような分散処理後微粒子を、分散媒中に分散させる場合においても、変速区域内の分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙が、100μm以下である。   The wet disperser of this embodiment can also perform a dispersion treatment of a mixture before dispersion treatment including particles larger than the fine particles after dispersion treatment, for example, pre-dispersion fine particles having a median diameter of several hundred μm to several mm. By carrying out such a dispersion treatment of the mixture before the dispersion treatment, for example, a mixture after the dispersion treatment containing fine particles after the dispersion treatment having a median diameter of 500 nm to 10 μm can be obtained. Even when such fine particles after the dispersion treatment are dispersed in the dispersion medium, the gap in the portion where the flow path in the dispersion portion in the speed change zone is the narrowest is 100 μm or less.

本実施形態の湿式分散器は、分散処理前微粒子が、ナノファイバーの凝集体である場合に、ナノファイバーの凝集(絡み合い)の少なくとも一部を解離させ、ナノファイバーとして、分散媒中(分散処理後混合物中)に分散させることもできる。ナノファイバーとしては、繊維径が1〜100nmであり、長さが繊維径の100倍以上であるものが好ましい。このような分散処理後微粒子を、分散媒中に分散させる場合においても、変速区域内の分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙が、100μm以下である。   When the pre-dispersion fine particles are nanofiber aggregates, the wet disperser of the present embodiment dissociates at least a part of nanofiber aggregation (entanglement), and forms nanofibers in a dispersion medium (dispersion treatment). It can also be dispersed in a post-mixture). As nanofibers, those having a fiber diameter of 1 to 100 nm and a length of 100 times or more of the fiber diameter are preferable. Even when such fine particles after the dispersion treatment are dispersed in the dispersion medium, the gap in the portion where the flow path in the dispersion portion in the speed change zone is the narrowest is 100 μm or less.

また、本発明の湿式分散器は、乳化分散にも用いることができる。即ち、共に液体である分散媒と分散質とを少なくとも含み、ホモジナイザー等で予め乳化処理された分散処理前混合物を、例えば、分散質の液滴の平均粒子径が50μm以下である分散質が分散媒中に分散された、均一なエマルジョン(分散処理後混合物)とすることができる。ここで、「分散質の液滴」とは、その全表面が分散質と分散媒との界面である分散媒の液相を指す。乳化分散としては、例えば、ラテックス粒子の合成が挙げられる。   The wet disperser of the present invention can also be used for emulsification dispersion. That is, a dispersion medium containing at least a dispersion medium and a dispersoid, both of which are liquids and pre-emulsified with a homogenizer or the like, is dispersed in, for example, a dispersoid having an average particle size of droplets of dispersoid of 50 μm or less A uniform emulsion (mixture after dispersion treatment) dispersed in a medium can be obtained. Here, the “dispersoid droplet” refers to a liquid phase of a dispersion medium whose entire surface is an interface between the dispersoid and the dispersion medium. Examples of emulsification dispersion include synthesis of latex particles.

また、本実施形態の湿式分散器は、微生物、細胞等のバイオセルの分散や、破壊にも用いることができる。即ち、本実施形態の湿式分散器は、バイオセルやバイオセルの凝集体を分散質として含む分散処理前混合物についても、省エネルギー、且つ短時間でほとんどコンタミネーションの無い、分散処理が可能である。また、バイオセルやバイオセルの凝集体を分散質として含む分散処理前混合物については、その分散過程において、バイオセルの少なくとも一部を破壊させることもできる。   In addition, the wet disperser of the present embodiment can also be used for dispersion and destruction of biocells such as microorganisms and cells. That is, the wet disperser according to the present embodiment is capable of energy-saving and dispersion-free dispersion in a short time even for a pre-dispersion mixture containing biocells or biocell aggregates as a dispersoid. In addition, regarding the pre-dispersion mixture containing biocell or biocell aggregate as a dispersoid, at least a part of the biocell can be destroyed in the dispersion process.

本実施形態の湿式分散器1における分散部11は、図1Bに示すように、混合物の流れる方向Fに平行な面であって、その周縁12の少なくとも一部が変速区域7によって画定された面D1を有するものであることが好ましい。また、本実施形態の湿式分散器1における分散部11は、混合物の流れ方向に平行な面であって、その周縁12の全てが変速区域7によって画定された面D1を有するものであることも好ましい。そして、面D1の形状が円形状、又は多角形状であることが好ましい。このように構成することによって、混合物が変速区域7を通過することにより、混合物に生じる複雑流れ場、即ち混在された収縮流、せん断流、伸長流、振動流等を、同時に、効率よく利用し、分散処理前微粒子を分散媒(分散処理後混合物)中に分散することができる。   As shown in FIG. 1B, the dispersion portion 11 in the wet disperser 1 of the present embodiment is a surface parallel to the flow direction F of the mixture, and at least a part of the peripheral edge 12 is defined by the speed change zone 7. It is preferable that it has D1. Further, the dispersion part 11 in the wet disperser 1 of the present embodiment is a surface parallel to the flow direction of the mixture, and all of the peripheral edge 12 thereof has a surface D1 defined by the speed change zone 7. preferable. And it is preferable that the shape of the surface D1 is circular shape or polygonal shape. With this configuration, the complex flow field generated in the mixture by passing through the speed change zone 7, that is, the mixed contraction flow, shear flow, extension flow, vibration flow, and the like can be efficiently used at the same time. The fine particles before dispersion treatment can be dispersed in a dispersion medium (mixture after dispersion treatment).

図1Bに示すように、本実施形態の湿式分散器1における分散部11は、変速区域7よりも外周側において、混合物の流れ方向に平行な面D1と平行である面D2を更に有していてもよい。分散部11が、上記面D2を更に有する場合は、面D2の周縁14から幾何学的な重心Oに向かう方向にむけて、複数のスリット(図示せず)が形成されていてもよい。このようなスリットを形成することにより、混合物を混合物の流れ方向Fに向けて送り出しやすくなる(ガイドしやすくなる)。   As shown in FIG. 1B, the dispersion part 11 in the wet disperser 1 of the present embodiment further has a surface D2 that is parallel to the surface D1 parallel to the flow direction of the mixture, on the outer peripheral side of the speed change zone 7. May be. When the dispersion part 11 further includes the surface D2, a plurality of slits (not shown) may be formed from the peripheral edge 14 of the surface D2 toward the geometric center of gravity O. By forming such slits, the mixture can be easily fed out in the flow direction F of the mixture (guided easily).

本実施形態の湿式分散器1における分散部11は、図1A〜図1D、及び図3A〜図3Cに示すように、変速区域7よりも下流側に通過孔9が設けられたものであり、通過孔9は、分散部の周囲16から通過孔9までの長さLが等しくなる位置に設けられていることが好ましい。「分散部11の周囲16から通過孔9までの長さL」とは、通過孔9の幾何学的な重心Oから、通過孔9と対向する分散部内流路15に対して下した垂線の足Mから、分散部の周囲16までの長さLのことである。分散処理前混合物は、分散部11の周囲16から分散部内流路15に流入するため、このように構成することにより、分散処理前混合物に対して、変速区域7により、複雑流れ場、即ち混在された収縮流、せん断流、伸長流、振動流等を、均一に生じさせることができる。   As shown in FIGS. 1A to 1D and FIGS. 3A to 3C, the dispersing portion 11 in the wet disperser 1 of the present embodiment is provided with a passage hole 9 on the downstream side of the transmission area 7. The passage hole 9 is preferably provided at a position where the lengths L from the periphery 16 of the dispersion portion to the passage hole 9 are equal. The “length L from the periphery 16 of the dispersion part 11 to the passage hole 9” means a perpendicular line drawn from the geometric center of gravity O of the passage hole 9 to the flow path 15 in the dispersion part facing the passage hole 9. It is the length L from the foot M to the periphery 16 of the dispersion part. Since the pre-dispersion mixture flows from the periphery 16 of the dispersion part 11 into the dispersion part flow path 15, this configuration makes it possible for the pre-dispersion mixture to be a complicated flow field, that is, mixed by the shift zone 7. The contracted flow, shear flow, extension flow, vibration flow and the like can be generated uniformly.

また、図6A〜図6Dに示すように、本実施形態の湿式分散器における分散部11fは、変速区域7fよりも上流側に通過孔9fが設けられたものであり、通過孔9fは、分散部11fの周囲と通過孔9fとの長さが等しくなる位置に設けられていることも好ましい。「分散部11fの周囲から通過孔9fまでの長さL」とは、通過孔9fの幾何学的な重心Oから、通過孔9fと対向する分散部内流路15fに対して下した垂線の足から、分散部11fの周囲までの長さLのことである。分散処理前混合物は、分散部11fの周囲から分散部内流路15fに流入するため、このように構成することにより、分散処理前混合物に対して、変速区域7fにより、複雑流れ場、即ち混在された収縮流、せん断流、伸長流、振動流等を、均一に生じさせることができる。   Further, as shown in FIGS. 6A to 6D, the dispersion portion 11f in the wet disperser of the present embodiment is provided with a passage hole 9f upstream of the speed change zone 7f, and the passage hole 9f is dispersed. It is also preferable that the length of the periphery of the portion 11f and the passage hole 9f be equal to each other. The “length L from the periphery of the dispersion portion 11f to the passage hole 9f” means a foot of a perpendicular line from the geometric center of gravity O of the passage hole 9f to the flow passage 15f in the dispersion portion facing the passage hole 9f. To the circumference of the dispersion part 11f. Since the pre-dispersion mixture flows from the periphery of the dispersion portion 11f into the dispersion-port flow path 15f, the mixture before the dispersion treatment is mixed with the pre-dispersion mixture by the speed change zone 7f. The contraction flow, shear flow, extension flow, vibration flow and the like can be generated uniformly.

本実施形態の湿式分散器1における、分散部に通過孔が設けられている場合は、分散処理前混合物にかかる圧力を調整することができる。通過孔は、円柱状、ノズル状、及びオリフィス状に形成されていることが好ましく、オリフィス状に形成されていることが特に好ましい。通過孔がオリフィス状に形成されている場合は、通過孔が円柱状、ノズル状に形成されている場合に比して、分散処理前混合物が通過孔を通過する際に生じる背圧を小さくすることができる。ここで、「通過孔が円柱状に形成されている」とは、通過孔の開口部が円柱状、即ち、通過孔の開口部の大きさが、当該通過孔の上流側から下流側に向かって、一定であるという意味である。また、「通過孔がノズル状に形成されている」とは、以下のことを意味する。通過孔が形成されている流路が、通過孔の開口面積が大である第一の面と、通過孔の開口面積が第一の面よりも小である第二の面とを有し、第一の面から第二の面に向かう方向の少なくとも一部において、通過孔の開口面積が漸増するように形成されている。そして、第一の面側が、分散処理前混合物の流れる方向の上流側になるように形成されている。更に、「通過孔がオリフィス状に形成されている」とは、以下のことを意味する。通過孔が形成されている流路が、通過孔の開口面積が大である第一の面と、通過孔の開口面積が第一の面よりも小である第二の面とを有し、第一の面から第二の面に向かう方向の少なくとも一部において、通過孔の開口面積が漸増するように形成されている。そして、第二の面側が、分散処理前混合物の流れる方向の上流側になるように形成されている。   In the wet disperser 1 of the present embodiment, when a passage hole is provided in the dispersion portion, the pressure applied to the mixture before dispersion treatment can be adjusted. The passage hole is preferably formed in a columnar shape, a nozzle shape, and an orifice shape, and particularly preferably formed in an orifice shape. When the passage hole is formed in an orifice shape, the back pressure generated when the pre-dispersion mixture passes through the passage hole is smaller than when the passage hole is formed in a columnar shape or a nozzle shape. be able to. Here, “the passage hole is formed in a cylindrical shape” means that the opening of the passage hole is cylindrical, that is, the size of the opening of the passage hole is from the upstream side to the downstream side of the passage hole. It means that it is constant. Further, “the passage hole is formed in a nozzle shape” means the following. The flow path in which the passage hole is formed has a first surface in which the opening area of the passage hole is large, and a second surface in which the opening area of the passage hole is smaller than the first surface, In at least a part of the direction from the first surface to the second surface, the opening area of the passage hole is formed so as to gradually increase. And it forms so that the 1st surface side may become the upstream of the direction through which the mixture before a dispersion process flows. Furthermore, “the passage hole is formed in an orifice shape” means the following. The flow path in which the passage hole is formed has a first surface in which the opening area of the passage hole is large, and a second surface in which the opening area of the passage hole is smaller than the first surface, In at least a part of the direction from the first surface to the second surface, the opening area of the passage hole is formed so as to gradually increase. And it forms so that the 2nd surface side may become an upstream of the direction in which the mixture before a dispersion process flows.

これまでに説明した、第一実施形態において好ましいとされる種々の構成は、特筆しない限り、以下で説明する第二実施形態〜第五実施形態においても好ましい構成である。   Various configurations described so far that are preferable in the first embodiment are also preferable in the second to fifth embodiments described below unless otherwise specified.

ここで、本発明の湿式分散器の第二実施形態について説明する。本発明の湿式分散器の第二実施形態は、図2に示すような湿式分散器1bである。図2は、本発明の湿式分散器の第二実施形態を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面の部分拡大図であり、流路の一部を透視した図である。図2において、第一実施形態の湿式分散器と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略することがある。   Here, a second embodiment of the wet disperser of the present invention will be described. A second embodiment of the wet disperser of the present invention is a wet disperser 1b as shown in FIG. FIG. 2 is a partially enlarged view of a vertical section of the wet disperser schematically showing a second embodiment of the wet disperser of the present invention, and is a view seen through a part of the flow path. In FIG. 2, the same components as those of the wet disperser of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.

図2に示すように、第二実施形態の湿式分散器1bにおいては、変速区域7bを除く、分散部内流路15bの間隙uが、混合物の流れる方向Fにおいて漸減するように構成されている。   As shown in FIG. 2, the wet disperser 1 b of the second embodiment is configured such that the gap u of the dispersion-portion flow path 15 b excluding the speed change zone 7 b gradually decreases in the flow direction F of the mixture.

ここで、変速区域とは、分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙が、100μm以下である部分を含む区域を指す。図2においては、破線により囲まれた区域が変速区域7bである。変速区域7bは、変速区域7bに流入する前の分散部内流路15bにおける分散処理前混合物の流速に比して、分散処理前混合物の流速が増大する部分から、分散部内流路15bが最も狭くなっている部分における分散処理前混合物の流速に比して、分散処理前混合物の流速が減少する部分までを含む。   Here, the speed change zone refers to a zone including a portion where the gap in the portion where the flow path in the dispersion portion is the narrowest is 100 μm or less. In FIG. 2, the area surrounded by the broken line is the speed change area 7b. In the speed change zone 7b, the flow path 15b in the dispersion portion is the narrowest from the portion where the flow velocity of the mixture before dispersion treatment increases in the flow passage 15b in the dispersion portion before flowing into the speed change zone 7b. In comparison with the flow rate of the pre-dispersion mixture in the portion that is, it includes up to the portion where the flow rate of the pre-dispersion mixture decreases.

ここで、本発明の湿式分散器の第三実施形態について説明する。本発明の湿式分散器の第三実施形態は、図3A〜図3Cに示すような湿式分散器1cである。図3Aは、本発明の湿式分散器の第三実施形態を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面図であり、流路の一部を透視した図である。図3Bは、図3Aを、矢印Xの方向からみた平面図であり、流路の一部を透視した図である。図3Cは、図3Aにおいて、破線で囲われた領域βの拡大図である。   Here, a third embodiment of the wet disperser of the present invention will be described. 3rd embodiment of the wet disperser of this invention is the wet disperser 1c as shown to FIG. 3A-FIG. 3C. FIG. 3A is a vertical sectional view of a wet disperser schematically showing a third embodiment of the wet disperser of the present invention, and is a view seen through a part of a flow path. FIG. 3B is a plan view of FIG. 3A viewed from the direction of the arrow X, and is a view seen through a part of the flow path. FIG. 3C is an enlarged view of a region β surrounded by a broken line in FIG. 3A.

第三実施形態の湿式分散器1cにおける分散部11cは、混合物が流れる方向Fにおいて、複数の変速区域7cを含んでいる。変速区域7cは、変速区域7c内の分散部内流路15cが最も狭くなっている部分の間隙が、100μm以下となるものであれば、特に制限されるものではない。例えば、図3Aに示すように、変速区域7cが凸部Pを有し、凸部Pが分散部内流路15cの間隙を狭くするような構成とすることができる。複数の変速区域7cにおける凸部Pは、A−A’断面における断面の形状が、それぞれ異なる(相似形を含む)断面形状であってもよく、すべて同じ断面形状であってもよい。   The dispersion part 11c in the wet disperser 1c of the third embodiment includes a plurality of speed change zones 7c in the direction F in which the mixture flows. The speed change zone 7c is not particularly limited as long as the gap in the portion of the speed change zone 7c where the flow path 15c in the dispersion portion is the narrowest is 100 μm or less. For example, as shown in FIG. 3A, the speed change zone 7c may have a convex portion P, and the convex portion P may narrow the gap of the dispersion portion inner flow path 15c. The convex portions P in the plurality of speed change areas 7c may have different cross-sectional shapes (including similar shapes) in the A-A ′ cross section, or all may have the same cross-sectional shape.

図3A〜図3Cに示すように、第三実施形態の湿式分散器1cにおける、分散部内流路15cは、混合物の流れる方向Fにおいて、複数の変速区域7cを含んでいる。このように構成すると、分散処理前混合物に対して複雑流れ場が複数回与えられ、分散処理前微粒子をより高度に分散させることができる。なお、図3Bにおいては、分散部の周囲16から、通過孔の幾何学的な重心Oにむけて混合物が流れるように図示したが、混合物が流れる方向Fについて制限はない。例えば、図3Bに示す矢印Fの方向とは逆向きに混合物が流れるように構成されていてもよい。   As shown in FIGS. 3A to 3C, the in-dispersion flow path 15 c in the wet disperser 1 c of the third embodiment includes a plurality of speed change zones 7 c in the direction F of the mixture flow. If comprised in this way, a complicated flow field will be given in multiple times with respect to the mixture before a dispersion process, and the fine particle before a dispersion process can be disperse | distributed more highly. In FIG. 3B, the mixture flows from the periphery 16 of the dispersion part toward the geometric center of gravity O of the passage hole, but there is no limitation on the direction F in which the mixture flows. For example, the mixture may be configured to flow in the direction opposite to the direction of arrow F shown in FIG. 3B.

ここで、本発明の湿式分散器の第四実施形態について説明する。本発明の湿式分散器の第四実施形態は、図4に示すような湿式分散器1dである。図4は、本発明の湿式分散器の第四実施形態を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面図の部分拡大図であり、流路の一部を透視した図である。   Here, a fourth embodiment of the wet disperser of the present invention will be described. The fourth embodiment of the wet disperser of the present invention is a wet disperser 1d as shown in FIG. FIG. 4 is a partially enlarged view of a vertical sectional view of the wet disperser schematically showing the fourth embodiment of the wet disperser of the present invention, and is a view seen through a part of the flow path.

第四実施形態の湿式分散器1dにおける分散部は、混合物が流れる方向Fにおいて、複数の変速区域7dを含んでいる。複数の変速区域7dは、変速区域7d内の分散部内流路15dが最も狭くなっている部分の間隙が、それぞれ100μm以下となるものであれば、特に制限されるものではない。例えば、図4に示す湿式分散器1dにおいては、それぞれの変速区域7dが、凸部Pを個々に有している。この湿式分散器1dは、図4の紙面の右側から左側に向かって混合物が流れるように構成されており(混合物の流れる方向F)、それぞれの変速区域7dにおける凸部Pが、混合物が流れる方向Fに沿って配列している。また、図4に示す湿式分散器1dにおいては、分散部内流路15d内の凸部Pに対向する内面に、凹凸が設けられている。図4においては、凸部Pに対向する内面に設けられる凹凸は、連続して配列した凸部Pに対して、相補的な位置関係で配置されている。ただし、凹凸の位置は、これに限定されるものではない。例えば、凸部Pの頂点と、凹凸における凸の頂点とが対向するように配置されていてもよい。凸部Pに複数の変速区域7dにおける凸部Pは、A−A’断面における断面の形状が、それぞれ異なる(相似形を含む)断面形状であってもよく、すべて同じ断面形状であってもよい。また、凸部Pに対向する面に設けられる凹凸は、A−A’断面における断面の形状が、連続して配列した凸部Pに対して、非相補的な形状であってもよいし、相補的、又は略相補的な形状であってもよい。また、変速区域7dの数については、特に制限はない。   The dispersion part in the wet disperser 1d of the fourth embodiment includes a plurality of shift zones 7d in the direction F in which the mixture flows. The plurality of speed change zones 7d are not particularly limited as long as the gaps in the portions where the flow path 15d in the dispersion portion in the speed change zone 7d is the narrowest are each 100 μm or less. For example, in the wet disperser 1 d shown in FIG. 4, each shift area 7 d has a protrusion P individually. This wet disperser 1d is configured such that the mixture flows from the right side to the left side of the sheet of FIG. 4 (the direction in which the mixture flows F), and the protrusions P in the respective speed change zones 7d are in the direction in which the mixture flows. Arranged along F. Moreover, in the wet disperser 1d shown in FIG. 4, the unevenness | corrugation is provided in the inner surface facing the convex part P in the flow path 15d in dispersion | distribution part. In FIG. 4, the projections and depressions provided on the inner surface facing the projections P are arranged in a complementary positional relationship with respect to the projections P arranged continuously. However, the position of the unevenness is not limited to this. For example, you may arrange | position so that the vertex of the convex part P and the convex vertex in an unevenness | corrugation may oppose. The protrusions P in the plurality of shift zones 7d on the protrusions P may have different cross-sectional shapes (including similar shapes) in the AA ′ cross section, or all may have the same cross-sectional shape. Good. Further, the unevenness provided on the surface facing the convex part P may be a non-complementary shape with respect to the convex part P in which the cross-sectional shape in the AA ′ cross section is continuously arranged, The shape may be complementary or substantially complementary. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the number of the speed change area 7d.

図4に示すように、第四実施形態の湿式分散器1dにおける分散部内流路15dは、混合物の流れる方向Fにおいて、複数の変速区域7dを含んでいる。このように構成すると、分散処理前混合物に対して複雑流れ場が複数回与えられ、分散処理前微粒子をより高度に分散させることができる。また、凸部Pに対向する分散部内流路15dに設けられた凹凸により、分散処理前混合物に対して、更に複雑流れ場が与えられる。   As shown in FIG. 4, the in-dispersion flow path 15 d in the wet disperser 1 d of the fourth embodiment includes a plurality of shift zones 7 d in the direction F in which the mixture flows. If comprised in this way, a complicated flow field will be given in multiple times with respect to the mixture before a dispersion process, and the fine particle before a dispersion process can be disperse | distributed more highly. Further, the unevenness provided in the flow path 15d in the dispersion part facing the convex part P gives a more complicated flow field to the mixture before the dispersion treatment.

ここで、本発明の湿式分散器の第五実施形態について説明する。本発明の湿式分散器の第五実施形態は、図5に示すような湿式分散器1eである。本発明の湿式分散器の第五実施形態を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面の部分拡大図であり、流路の一部を透視した図である。図5において、第一実施形態の湿式分散器と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略することがある。   Here, a fifth embodiment of the wet disperser of the present invention will be described. The fifth embodiment of the wet disperser of the present invention is a wet disperser 1e as shown in FIG. It is the elements on larger scale of the vertical cross section of the wet disperser which show typically 5th embodiment of the wet disperser of this invention, and is the figure which saw through a part of flow path. In FIG. 5, the same components as those of the wet disperser of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.

図5に示すように、第五実施形態の湿式分散器1eは、以下のように構成されている。混合物が流れる方向Fの上流側の一の変速区域7eにおける分散部内流路15eが最も狭くなっている部分の間隙tが、当該一の変速区域7eよりも下流側に設けられた他の変速区域7eにおける分散部内流路15eが最も狭くなっている部分の間隙tよりも広い。ここで、複数の変速区域7eが設けられている場合は、分散処理前混合物が通過する際に、上流側の変速区域7eに対して、下流側の変速区域7eよりも大きな圧力がかかる。したがって、上記のように構成することにより、複数の変速区域7eの破損、磨耗等を低減することができる。   As shown in FIG. 5, the wet disperser 1e of the fifth embodiment is configured as follows. Another speed change zone in which the gap t of the portion where the flow path 15e in the dispersion portion is narrowest in the first speed change zone 7e on the upstream side in the flow direction F of the mixture is provided downstream of the one speed change zone 7e. 7e is wider than the gap t at the narrowest part. Here, when a plurality of shift zones 7e are provided, when the pre-dispersion mixture passes, a greater pressure is applied to the upstream shift zone 7e than to the downstream shift zone 7e. Therefore, by configuring as described above, it is possible to reduce damage, wear, and the like of the plurality of shift zones 7e.

ここで、本発明の湿式分散器の第六実施形態について説明する。本発明の湿式分散器の第六実施形態は、図6A〜図6Dに示すような湿式分散器1fである。図6Aは、本発明の湿式分散器の第六実施形態を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面図であり、流路の一部を透視した図である。図6Bは、図6Aを、矢印Xの方向からみた平面図であり、奇数段目の変速区域ユニットを透視した図である。図6Cは、図6Aを、矢印Xの方向から見た平面図であり、偶数段目の変速区域ユニットを透視した図である。図6Dは、図6Aにおいて、破線で囲われた領域γの拡大図である。図6A〜図6Dにおいて、第一実施形態の湿式分散器と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略することがある。   Here, a sixth embodiment of the wet disperser of the present invention will be described. 6th Embodiment of the wet disperser of this invention is the wet disperser 1f as shown to FIG. 6A-FIG. 6D. FIG. 6A is a vertical sectional view of a wet disperser schematically showing a sixth embodiment of the wet disperser of the present invention, and is a view seen through a part of a flow path. 6B is a plan view of FIG. 6A as seen from the direction of arrow X, and is a view seen through an odd-numbered shift area unit. 6C is a plan view of FIG. 6A viewed from the direction of the arrow X, and is a view seen through the even-numbered shift area unit. FIG. 6D is an enlarged view of a region γ surrounded by a broken line in FIG. 6A. 6A to 6D, the same components as those of the wet disperser of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.

図6A〜図6Dに示すように、第六実施形態の湿式分散器1fにおける変速区域7fは、混合物が流れる方向Fに少なくとも1以上の変速区域7fを含む変速区域ユニット17を複数有し、複数の変速区域ユニット17のそれぞれに、複数の変速区域ユニット17相互間を混合物が通過する変速区域ユニット通過孔19が設けられている。そして、複数の変速区域ユニット17は、混合物が流れる方向Fが互いに平行となるように積層された状態で配設されている。このように構成することにより、分散部内流路15fが長い場合にも装置をコンパクトにまとめることができる。なお、図6B及び図6Cにおいては、それぞれ実線の円及び破線の円で、それぞれ8つの変速区域ユニット通過孔19を図示している。また、図6Dにおいては、紙面中央部の通過孔9fの下に2つの変速区域ユニット通過孔19を示し、紙面左右にそれぞれ3つの変速区域ユニット通過孔19を示している。また、最も下流側にある変速区域ユニット17に設けられた変速区域ユニット通過孔19から、分散部11fを通過した混合物が排出される。   As shown in FIGS. 6A to 6D, the shift zone 7 f in the wet disperser 1 f of the sixth embodiment includes a plurality of shift zone units 17 including at least one shift zone 7 f in the direction F in which the mixture flows. Each of the transmission area units 17 is provided with a transmission area unit passage hole 19 through which the mixture passes between the plurality of transmission area units 17. The plurality of shift area units 17 are arranged in a stacked state so that the directions F in which the mixture flows are parallel to each other. By configuring in this manner, the apparatus can be compactly integrated even when the in-dispersion channel 15f is long. In FIG. 6B and FIG. 6C, eight shift zone unit passage holes 19 are illustrated by solid circles and broken circles, respectively. In FIG. 6D, two shift area unit passage holes 19 are shown below the passage hole 9f in the center of the drawing, and three shift area unit passage holes 19 are shown on the left and right sides of the drawing. Further, the mixture that has passed through the dispersing portion 11f is discharged from the transmission area unit passage hole 19 provided in the transmission area unit 17 that is located on the most downstream side.

第六実施形態の湿式分散器における複数の変速区域ユニットは、通過孔が形成されている面に対して平行な面に設けられていることが好ましい。このように構成することにより、複数の変速区域ユニット(変速区域)に対して、分散処理前混合物を均一に流入させることができる。   The plurality of transmission area units in the wet disperser of the sixth embodiment are preferably provided on a plane parallel to the plane on which the passage hole is formed. By comprising in this way, the mixture before a dispersion | distribution process can be uniformly flowed in with respect to a some shift area unit (shift area).

図6B及び図6Cに示すように、奇数段目(1段目、3段目、・・・)の変速区域ユニット通過孔19は、変速区域ユニット17の外周部に設けられていることが好ましく、偶数段目(2段目、4段目、・・・)の変速区域ユニット通過孔19は、通過孔9fの開口部の幾何学的な重心Oに垂直である直線上に設けられていることが好ましい。このように構成することにより、分散前混合物が十分に変速区域ユニット17(変速区域7f)を通過する(ショートパスしない)。   As shown in FIGS. 6B and 6C, the odd-numbered (first, third,...) Shift area unit passage hole 19 is preferably provided on the outer periphery of the shift area unit 17. The transmission zone unit passage holes 19 of the even-numbered stages (second stage, fourth stage,...) Are provided on a straight line that is perpendicular to the geometric center of gravity O of the opening of the passage hole 9f. It is preferable. With this configuration, the mixture before dispersion sufficiently passes through the speed change zone unit 17 (speed change zone 7f) (does not cause a short pass).

変速区域7fは、変速区域7f内の分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙が、100μm以下となるものであれば、特に制限されるものではない。例えば、図6Aに示すように、変速区域7fが凸部Pを有し、凸部Pが分散部内流路15fの間隙を狭くするような構成とすることができる。複数の変速区域7fにおける凸部Pは、A−A’断面における断面の形状が、それぞれ異なる(相似形を含む)断面形状であってもよく、すべて同じ断面形状であってもよい。   The speed change zone 7f is not particularly limited as long as the gap in the portion where the flow path in the dispersion portion in the speed change zone 7f is the narrowest is 100 μm or less. For example, as shown in FIG. 6A, the speed change zone 7 f may have a convex portion P, and the convex portion P may narrow the gap of the dispersion portion internal flow path 15 f. The convex portions P in the plurality of speed change zones 7f may have different cross-sectional shapes (including similar shapes) in the A-A ′ cross section, or all may have the same cross-sectional shape.

また、第六実施形態の湿式分散器が複数の変速区域を有し、変速区域において、分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙が、混合物が流れる方向Fにおいて漸減することも好ましい。   It is also preferable that the wet disperser of the sixth embodiment has a plurality of speed change zones, and in the speed change zone, the gap in the portion where the flow path in the dispersion portion is the narrowest gradually decreases in the direction F in which the mixture flows.

(その他の構成)
図7は、本発明の湿式分散器が、更に振動体を備えたものである場合を模式的に示す、湿式分散器の垂直断面図であり、流路の一部を透視した図である。図7において、第一実施形態の湿式分散器と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略することがある。図7に示すように、本発明の湿式分散器は、分散部11を振動させる振動体21を更に有していてもよい。振動体21は、変速区域7において、分散部内流路15が最も狭くなっている部分の間隙tを連続的に変化させるように、分散部11を振動させてもよい。このように構成することにより、分散処理前混合物の分散を更に促進することができる。図7に示す振動体21は、弾性体であるラバープレート23と、ラバープレート23の第一の面R1と第二の面R2とを挟み込むように設けられた振動子(ピストン)25と、バイブレータ27とを有する振動体21である。そして、当該振動体21は、分散部内流路15が最も狭くなっている部分の間隙tを、連続的に変化させるように、分散部11を振動させるものであるが、振動体21は、この例に限定されるものではない。
(Other configurations)
FIG. 7 is a vertical sectional view of the wet disperser schematically showing a case where the wet disperser of the present invention further includes a vibrator, and is a view seen through a part of the flow path. In FIG. 7, the same components as those of the wet disperser of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted. As shown in FIG. 7, the wet disperser of the present invention may further include a vibrating body 21 that vibrates the dispersing portion 11. The vibrating body 21 may vibrate the dispersion portion 11 so as to continuously change the gap t in the portion where the flow path 15 in the dispersion portion is the narrowest in the speed change zone 7. By comprising in this way, dispersion | distribution of the mixture before a dispersion process can further be accelerated | stimulated. The vibrating body 21 shown in FIG. 7 includes a rubber plate 23 that is an elastic body, a vibrator (piston) 25 provided so as to sandwich the first surface R1 and the second surface R2 of the rubber plate 23, and a vibrator. 27 is a vibrating body 21. The vibrating body 21 vibrates the dispersing portion 11 so as to continuously change the gap t in the portion where the flow path 15 in the dispersing portion is the narrowest. It is not limited to examples.

本発明の湿式分散器が、分散部を振動させる振動体を有している場合は、通過孔の開口部に垂直な方向における振動体の振幅が、10μm〜10mmであることが好ましく、通過孔の開口部に垂直な方向における振動体の振動数が、10〜10000Hzであることが好ましい。また、本発明の湿式分散器は、複数の振動体を有していてもよく、複数の振動体の通過孔の開口部に垂直な方向における振幅、及び複数の振動体の通過孔の開口部に垂直な方向における振動数は、それぞれ異なっていてもよい。   When the wet disperser of the present invention has a vibrating body that vibrates the dispersing portion, the amplitude of the vibrating body in a direction perpendicular to the opening of the passing hole is preferably 10 μm to 10 mm. It is preferable that the frequency of the vibrating body in a direction perpendicular to the opening is 10 to 10,000 Hz. The wet disperser of the present invention may have a plurality of vibrators, the amplitude in a direction perpendicular to the openings of the passage holes of the plurality of vibrators, and the openings of the passage holes of the plurality of vibrators. The frequencies in the direction perpendicular to may be different from each other.

本発明の湿式分散器は、通過孔の下流側に超音波発生手段を有することも好ましい。このような超音波発生手段を設けることで、分散処理後混合物中の分散処理後微粒子の再凝集を防ぐことができる。分散処理後微粒子は、分散媒中で再凝集しやすい傾向があるが、このような超音波発生手段により分散処理後混合物に超音波による振動を与えると、分散処理後微粒子の再凝集を抑制することができる。更に、分散処理後混合物中において、分散が十分でない分散処理後微粒子が存在した場合にも、上記超音波発生手段により、分散が十分でない分散処理後微粒子を十分に分散させることができる。超音波発生手段は特に限定されるものではなく、公知の超音波発生手段を用いることができるが、超音波発信部と、分散処理後混合物が流れる流路内に配置される超音波発生ホーンとを備えていることが好ましい。また、超音波発信部は、発生する超音波を制御可能であることが好ましく、超音波の周波数が20kHz〜10MHzであることが好ましい。更に、超音波発生手段により、分散処理後混合物に対して、十分に振動を与えるために、流路の超音波ホーンが配置される領域は、流路が広径した空間部が設けられていることが好ましい。   The wet disperser of the present invention preferably has an ultrasonic wave generating means on the downstream side of the passage hole. By providing such ultrasonic wave generation means, it is possible to prevent reaggregation of the fine particles after the dispersion treatment in the mixture after the dispersion treatment. Fine particles after dispersion treatment tend to re-aggregate in the dispersion medium. However, when ultrasonic vibration is applied to the mixture after dispersion treatment by such ultrasonic wave generation means, re-aggregation of fine particles after dispersion treatment is suppressed. be able to. Furthermore, even when fine particles after dispersion treatment that are not sufficiently dispersed exist in the mixture after dispersion treatment, the fine particles after dispersion treatment that are not sufficiently dispersed can be sufficiently dispersed by the ultrasonic wave generating means. Ultrasonic wave generation means is not particularly limited, and known ultrasonic wave generation means can be used, but an ultrasonic wave transmission unit, an ultrasonic wave generation horn disposed in a flow path through which the mixture after dispersion treatment flows, It is preferable to provide. Moreover, it is preferable that the ultrasonic transmission part can control the generated ultrasonic wave, and the frequency of the ultrasonic wave is preferably 20 kHz to 10 MHz. Further, in order to sufficiently vibrate the mixture after the dispersion treatment by the ultrasonic wave generation means, the area where the ultrasonic horn of the flow path is disposed is provided with a space portion having a wide diameter flow path. It is preferable.

図8は、本発明の湿式分散器を用いた分散処理を模式的に示す、説明図である。図8に示すように、本発明の湿式分散器1における、流入口3の前段には、分散処理前混合物を貯留する貯留槽29を設けてもよい。また、当該貯留槽29と湿式分散器1とを、送液管31で接続すると共に、流入口3側に分散処理前混合物を供給する送液ポンプ33等を接続してもよい。また、貯留槽29には、分散処理前混合物を攪拌する攪拌機44を取り付けてもよい。更に、流出口5の後段には、分散処理後混合物を回収する回収槽37を設け、当該回収槽37と湿式分散器1とを、送液管31で接続すると共に、流出口5側に吸引ポンプ39等を接続してもよい。   FIG. 8 is an explanatory diagram schematically showing a dispersion process using the wet disperser of the present invention. As shown in FIG. 8, in the wet disperser 1 of the present invention, a storage tank 29 for storing the pre-dispersion mixture may be provided before the inlet 3. In addition, the storage tank 29 and the wet disperser 1 may be connected by a liquid feeding pipe 31, and a liquid feeding pump 33 that supplies the mixture before dispersion treatment may be connected to the inlet 3 side. Further, the storage tank 29 may be provided with a stirrer 44 for stirring the mixture before dispersion treatment. Further, a recovery tank 37 for recovering the mixture after the dispersion treatment is provided at the subsequent stage of the outlet 5, and the recovery tank 37 and the wet disperser 1 are connected by the liquid feeding pipe 31 and sucked toward the outlet 5. A pump 39 or the like may be connected.

本発明の湿式分散器は、例えば、微粒子の凝集状態によって、微粒子と分散媒とを少なくとも含む混合物を、一の湿式分散器に対して、複数回通過させることも可能である。分散処理前微粒子、及び分散媒の物性にもよるが、本発明の湿式分散器を1回通過(1パス)させた分散処理後混合物を、更に複数回、本発明の湿式分散器を通過(2パス、3パス・・・nパス n:正の整数)させることにより、微粒子の粒子径を制御できる度合、及び粒子径分布を一定に制御できる度合を高めることもできる。また、本発明の湿式分散器は、複数個の湿式分散器を、直列につなげて使用するようにすることでも、同様の効果を得ることが可能である。即ち、混合物は、第一の湿式分散器、第二の湿式分散器、第三の湿式分散器と、順に直列につながった各々の湿式分散器を通過する。直列につなげた湿式分散器どうしの間には、適宜、貯留槽等を設けてもよい。また、本発明の湿式分散器は、複数個の湿式分散器を、並列に並べることにより、多量の混合物を処理する等、種々の設計が可能である。   In the wet disperser of the present invention, for example, the mixture containing at least the fine particles and the dispersion medium can be passed through the wet disperser a plurality of times depending on the aggregation state of the fine particles. Depending on the fine particles before dispersion treatment and the physical properties of the dispersion medium, the mixture after dispersion treatment passed through the wet disperser of the present invention once (one pass) is further passed through the wet disperser of the present invention several times ( 2 pass, 3 pass... N pass n: positive integer), the degree of control of the particle size of the fine particles and the degree of control of the particle size distribution can be increased. Further, the wet disperser of the present invention can obtain the same effect by connecting a plurality of wet dispersers in series. That is, the mixture passes through each wet disperser connected in series with the first wet disperser, the second wet disperser, and the third wet disperser. A storage tank or the like may be appropriately provided between the wet dispersers connected in series. In addition, the wet disperser of the present invention can be designed in various ways such as processing a large amount of mixture by arranging a plurality of wet dispersers in parallel.

(混合物)
本発明における湿式分散器において、分散処理をする前の「混合物」とは、主に、1次粒子、及び凝集体(なお、凝集体には弱く固結された固結粒子も含む)からなる群から選択される少なくとも一種の微粒子と、分散媒とを少なくとも含むものとして構成される。即ち、当該「混合物」には、(1)1次粒子と分散媒とを少なくとも含むもの、(2)凝集体と分散媒とを少なくとも含むもの、(3)1次粒子及び凝集体と、分散媒とを少なくとも含むもの、が含まれる。したがって、本明細書における、「1次粒子、及び凝集体からなる群から選択される少なくとも1種の微粒子」とは、(1’)1次粒子、(2’)凝集体、(3’)1次粒子及び凝集体、のいずれかに当てはまるものとなる。
(blend)
In the wet disperser of the present invention, the “mixture” before the dispersion treatment mainly comprises primary particles and aggregates (including the consolidated particles weakly consolidated in the aggregates). It is configured to include at least one kind of fine particles selected from the group and a dispersion medium. That is, the “mixture” includes (1) at least a primary particle and a dispersion medium, (2) at least an aggregate and a dispersion medium, and (3) a primary particle and an aggregate, and a dispersion. Including at least a medium. Therefore, in this specification, “at least one kind of fine particles selected from the group consisting of primary particles and aggregates” means (1 ′) primary particles, (2 ′) aggregates, (3 ′) This applies to either primary particles or aggregates.

なお、上記「混合物」は、微粒子、分散媒の他に、分散処理で用いられる公知の添加剤等を含むものであってもよく、例えば、界面活性剤、帯電制御剤等の分散処理後微粒子の分散安定剤等を含むものであってもよい。   In addition to the fine particles and the dispersion medium, the “mixture” may contain known additives used in the dispersion treatment. For example, the fine particles after the dispersion treatment of the surfactant, the charge control agent, etc. The dispersion stabilizer may be included.

また、本発明の湿式分散器を利用して分散される微粒子の、分散媒に含まれる割合(体積比、質量比等)は、特に限定されるものではなく、分散処理前微粒子の粒子径、求める分散処理後微粒子の粒子径及び粒子径分布、並びに、分散処理後微粒子の用途等に応じて適宜決定される。   Further, the ratio (volume ratio, mass ratio, etc.) of the fine particles dispersed using the wet disperser of the present invention is not particularly limited, and the particle diameter of the fine particles before dispersion treatment, It is appropriately determined according to the particle diameter and particle size distribution of the fine particles after dispersion treatment to be obtained and the use of the fine particles after dispersion treatment.

(分散質)
混合物に含まれる分散処理前微粒子の材質に、特に制限はない。分散処理に用いられる公知の分散質を分散処理前微粒子として用いてもよく、例えば、シリカ、ジルコニア、アルミナ、チタニア、酸化亜鉛等を用いることができる。また、本発明の湿式分散器により、分散処理をする前の微粒子と、分散処理をした後の微粒子とにおいて、微粒子の材質が変化することはない。即ち、分散処理をする前の微粒子と、分散処理をした後の微粒子は、メジアン径、繊維径、及び繊維の長さが異なるだけであり、微粒子を構成する元素は、化学反応しない。
(Dispersoid)
There is no restriction | limiting in particular in the material of the microparticles | fine-particles before a dispersion process contained in a mixture. A known dispersoid used for the dispersion treatment may be used as the fine particles before the dispersion treatment. For example, silica, zirconia, alumina, titania, zinc oxide, or the like can be used. Further, the material of the fine particles does not change between the fine particles before the dispersion treatment and the fine particles after the dispersion treatment by the wet disperser of the present invention. That is, the fine particles before the dispersion treatment and the fine particles after the dispersion treatment differ only in the median diameter, fiber diameter, and fiber length, and the elements constituting the fine particles do not chemically react.

(分散媒)
混合物中に含まれる分散媒に、特に制限はない。分散処理に用いられる公知の分散媒をも用いてもよく、例えば、水、エチルアルコール、メチルアルコール、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、塩化メチレン等を用いることができる。
(Dispersion medium)
There is no restriction | limiting in particular in the dispersion medium contained in a mixture. A known dispersion medium used for the dispersion treatment may also be used. For example, water, ethyl alcohol, methyl alcohol, hexane, benzene, toluene, methylene chloride, or the like can be used.

混合物は、上述したような分散質である微粒子と、分散媒とを所定の混合比で混合することにより得ることができる。混合物には、界面活性剤、帯電制御剤等の分散処理後微粒子の分散安定剤等を添加してもよい。このようにして得られた分散処理前微粒子と分散媒とを少なくとも含む混合物は、本発明の湿式分散器に送液され、分散処理される。   The mixture can be obtained by mixing fine particles which are dispersoids as described above and a dispersion medium at a predetermined mixing ratio. To the mixture, a dispersion stabilizer of fine particles after dispersion treatment such as a surfactant and a charge control agent may be added. The mixture containing at least the pre-dispersion fine particles and the dispersion medium thus obtained is fed to the wet disperser of the present invention and subjected to dispersion treatment.

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
図3A〜図3Cに示されるような湿式分散器1cを用いるとともに、凝集粒子(アモルファス状のフュームドシリカ)を、分散媒中に予め混合したサンプル(分散処理前混合物)を用い、分散処理前と分散処理後の微粒子の分散媒中における分散状態を確認する実験を行った。
Example 1
While using the wet disperser 1c as shown in FIG. 3A to FIG. 3C, a sample (mixture before dispersion treatment) in which aggregated particles (amorphous fumed silica) are mixed in advance in a dispersion medium is used before dispersion treatment. An experiment was conducted to confirm the dispersion state of the fine particles after the dispersion treatment in the dispersion medium.

具体的には、図8に示されるように、サンプル(分散処理前混合物)が貯留されている貯留槽29から、湿式分散器1へ分散処理前混合物を送液できるように、送液管31で接続し、当該貯留槽29と湿式分散器1の間に、送液ポンプ33を配置した。   Specifically, as shown in FIG. 8, a liquid feed pipe 31 is provided so that the pre-dispersion mixture can be fed from the storage tank 29 storing the sample (mixture before dispersion treatment) to the wet disperser 1. And a liquid feed pump 33 was disposed between the storage tank 29 and the wet disperser 1.

送液ポンプは、ダイアフラムポンプ(プロミネント社製、型番:BT4b1602S)を使用した。送液ポンプの振動数は3.1Hzとし、ストローク長は100%となるようにセッティングした。分散処理前混合物の送液量は27.62〜34.72g/分であり、その平均値が32.91g/分であった。また、送液ポンプの送液圧力は1.0〜2.0MPaであり、その平均値が1.5〜1.8MPaであった。更に、送液管は、4mmの径のものを使用した。   A diaphragm pump (manufactured by Prominent, model number: BT4b1602S) was used as the liquid feed pump. The frequency of the liquid feed pump was set to 3.1 Hz, and the stroke length was set to 100%. The liquid feeding amount of the mixture before dispersion treatment was 27.62 to 34.72 g / min, and the average value was 32.91 g / min. Moreover, the liquid feeding pressure of the liquid feeding pump was 1.0 to 2.0 MPa, and the average value thereof was 1.5 to 1.8 MPa. Further, a liquid feeding tube having a diameter of 4 mm was used.

湿式分散器としては、大川原化工機(株)製の分散モデル1を使用した。当該湿式分散器は、分散処理前混合物が流れる方向において、流路中に5つの変速区域を含み、変速区域には凸部Pが設けられている。そして、変速区域において、分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙tが5μmである。   As a wet disperser, dispersion model 1 manufactured by Okawara Chemical Industries Co., Ltd. was used. The wet disperser includes five shift zones in the flow path in the direction in which the mixture before dispersion treatment flows, and a convex portion P is provided in the shift zone. In the speed change zone, the gap t in the portion where the flow path in the dispersion portion is the narrowest is 5 μm.

サンプルには、分散処理前の凝集粒子として、(株)トクヤマ製 REOLOSIL QS−102を用い、分散媒にはイオン交換水を用いた。サンプルの調整は、イオン交換水にレオロシールが0.5質量%含まれるように、イオン交換水300mlに対して、レオロシール1.5075gを懸濁させ、攪拌機で10分間、230rpmの回転数で攪拌することにより行った。攪拌機の攪拌翼は、攪拌槽と直接接することがないように回転させた。次に、100μmふるいを用いて濾過したものを分散処理前混合物とした。   For the sample, REOLOSIL QS-102 manufactured by Tokuyama Corporation was used as aggregated particles before the dispersion treatment, and ion-exchanged water was used as the dispersion medium. The sample is prepared by suspending 1.57075 g of Leoroseal in 300 ml of ion-exchanged water so that 0.5% by mass of Leoroseal is contained in the ion-exchanged water, and stirring with a stirrer for 10 minutes at a rotation speed of 230 rpm. Was done. The stirring blade of the stirrer was rotated so as not to be in direct contact with the stirring tank. Next, what was filtered using a 100-micrometer sieve was made into the mixture before a dispersion process.

上記のように構成した湿式分散器により分散処理する前の混合物と、分散処理した後の混合物について、分散媒中に分散している微粒子の粒子径と粒度分布(粒子径分布)について、多角度動的光散乱装置(大塚電子(株)製、型番:MCLS−1000)により測定した。分散媒であるイオン交換水の物性値としては、屈折率を1.3313とし、粘度を0.8847(MPa・s)とし、温度を25.0(℃)とした。また、測定は、180秒間の測定を2回行った。また、使用プローブは希薄系とし、解析方法はcumulant法とした。なお、分散処理した後の微粒子については、湿式分散器を1回通過させた1パス後の微粒子について評価した。結果を図9に示す。なお、図9においては、実施例1の結果を実線で示した。また、測定した微粒子の粒度分布(粒子径分布)より、メジアン径と、累積90%径の値D90を、累積10%径の値D10で除した値である、D90/D10とを求めた。メジアン径が小さく、且つ、D90/D10の値が小さいほど、分散処理後微粒子の分散度合が高いことを意味する。結果を表1に示す。 About the particle size and particle size distribution (particle size distribution) of the fine particles dispersed in the dispersion medium for the mixture before the dispersion treatment by the wet disperser configured as described above and the mixture after the dispersion treatment are multi-angled. It measured with the dynamic light-scattering apparatus (Otsuka Electronics Co., Ltd. make, model number: MCLS-1000). As physical properties of ion-exchanged water as a dispersion medium, the refractive index was 1.3313, the viscosity was 0.8847 (MPa · s), and the temperature was 25.0 (° C.). The measurement was performed twice for 180 seconds. The probe used was a dilute system, and the analysis method was the cumulant method. In addition, about the microparticles | fine-particles after carrying out the dispersion process, the microparticles | fine-particles after 1 pass which passed the wet disperser once were evaluated. The results are shown in FIG. In addition, in FIG. 9, the result of Example 1 was shown as the continuous line. Further, from the particle size distribution of the measured particles (particle size distribution), and the median diameter, the value D 90 of 90% cumulative diameter is a value obtained by dividing the value D 10 of 10% accumulated diameter, and D 90 / D 10 Asked. The smaller the median diameter and the smaller the value of D 90 / D 10 , the higher the degree of dispersion of the fine particles after dispersion treatment. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
湿式分散器で分散処理をしない分散処理前混合物(サンプル)について、実施例1と同様の測定及び評価を行った。結果を図9及び表1に示す。なお、図9においては、比較例1の結果を短破線で示した。
(Comparative Example 1)
The same measurement and evaluation as in Example 1 were performed for a mixture (sample) before dispersion treatment that was not subjected to dispersion treatment with a wet disperser. The results are shown in FIG. In addition, in FIG. 9, the result of the comparative example 1 was shown with the short broken line.

(比較例2)
分散処理前混合物(サンプル)を、超音波ホモジナイザー(Qsonica社製、型番:アストラソン S4000)を用いて分散処理したこと以外は、実施例1と同様に測定及び評価を行った。超音波ホモジナイザーによる分散処理は、ダイアフラムポンプ1回の振動で湿式分散器1を通過する質量と同じ質量が超音波ホモジナイザーを通過するごとに、振幅15μmの超音波を1回照射することにより行った。結果を図9及び表1に示す。なお、図9においては、比較例2の結果を長破線で示した。
(Comparative Example 2)
Measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1 except that the mixture (sample) before dispersion treatment was subjected to dispersion treatment using an ultrasonic homogenizer (manufactured by Qsonica, model number: Astrason S4000). Dispersion treatment with an ultrasonic homogenizer was performed by irradiating ultrasonic waves with an amplitude of 15 μm once each time the mass same as the mass passing through the wet disperser 1 passes through the ultrasonic homogenizer with one vibration of the diaphragm pump. . The results are shown in FIG. In addition, in FIG. 9, the result of the comparative example 2 was shown with the long broken line.

(結果)
本発明の湿式分散器により分散処理された分散処理後微粒子のメジアン径は、分散処理前微粒子のメジアン径に比して0.58倍であり、従来の超音波ホモジナイザーにより分散処理された分散処理後微粒子のメジアン径に比して0.72倍であった。また、本発明の湿式分散器により分散した分散処理後微粒子のD90/D10の値は、分散処理前微粒子のD90/D10の値に比して2.1倍高く、従来の超音波ホモジナイザーにより分散した分散処理後微粒子のD90/D10の値に比して1.2倍高かった。このため、本発明の湿式分散器により分散処理された分散処理後微粒子の分散度合は、本発明の湿式分散器により分散処理されていない分散処理後微粒子よりも良好であった。
(result)
The median diameter of the fine particles after dispersion treated by the wet disperser of the present invention is 0.58 times the median diameter of the fine particles before dispersion treatment, and the dispersion treatment dispersed by a conventional ultrasonic homogenizer It was 0.72 times the median diameter of the post-fine particles. In addition, the value of D 90 / D 10 of the fine particles after the dispersion treatment dispersed by the wet disperser of the present invention is 2.1 times higher than the value of D 90 / D 10 of the fine particles before the dispersion treatment. It was 1.2 times higher than the D 90 / D 10 value of the dispersed fine particles dispersed by the sonic homogenizer. For this reason, the degree of dispersion of the dispersed fine particles dispersed by the wet disperser of the present invention was better than the dispersed fine particles not dispersed by the wet disperser of the present invention.

(考察)
上記結果から、本発明の湿式分散器は、分散処理前微粒子を、メジアン径1〜500nmの分散処理後微粒子として、分散媒中に、分散度合が高い状態で分散させることができることが分かった。
(Discussion)
From the above results, it was found that the wet disperser of the present invention can disperse the pre-dispersion fine particles as post-dispersion fine particles having a median diameter of 1 to 500 nm in a dispersion medium with a high degree of dispersion.

本発明は、コンタミネーション(異物混入)がほとんどなく、短時間で微粒子を均一に分散させることができ、省エネルギー・省スペースで運転できる湿式分散器として、種々の微粒子の分散に用いることができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for dispersing various fine particles as a wet disperser that can hardly disperse (contaminate foreign matter), can uniformly disperse fine particles in a short time, and can be operated with reduced energy and space.

1、1b、1c、1d、1e、1f:湿式分散器、3:流入口、5:流出口、7、7b、7c、7d、7e、7f:変速区域、9、9c、9e、9f:通過孔、11、11c、11f:分散部、12:周縁(D1の周縁)、13:流路、14:周縁(D2の周縁)、15、15b、15c、15d、15e、15f:分散部内流路、16:分散部の周囲、17:変速区域ユニット、19:変速区域ユニット通過孔、21:振動体、23:ラバープレート、R1:ラバープレートの第一の面、R2:ラバープレートの第二の面、25:振動子(ピストン)、27:バイブレータ、29:貯留槽、31:送液管、33:送液ポンプ、37:回収槽、39:吸引ポンプ、44:攪拌機、t:変速区域内の分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙、u:分散部内流路の間隔、D1:混合物の流れ方向に平行な面であって、その周縁の全てが変速区域によって画定された面、D2:変速区域よりも外周側に形成される混合物の流れ方向に平行な面D1と平行である面、F:混合物の流れ方向、O:通過孔の幾何学的な重心、T:角部、M:垂線の足、L:分散部の周囲から通過孔までの長さ、P:凸部。 1, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f: Wet disperser, 3: Inlet, 5: Outlet, 7, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f: Shift zone, 9, 9c, 9e, 9f: Pass Hole, 11, 11c, 11f: Dispersion part, 12: Periphery (periphery of D1), 13: Flow path, 14: Perimeter (periphery of D2), 15, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f: Flow path in dispersion part 16: Around the dispersal part, 17: Shift area unit, 19: Shift area unit passage hole, 21: Vibrating body, 23: Rubber plate, R1: First surface of the rubber plate, R2: Second surface of the rubber plate 25: Vibrator (piston), 27: Vibrator, 29: Storage tank, 31: Liquid feed pipe, 33: Liquid feed pump, 37: Collection tank, 39: Suction pump, 44: Stirrer, t: Within the speed change zone Between the narrowest part of the flow path in the dispersion part , U: spacing between the flow paths in the dispersion part, D1: a plane parallel to the flow direction of the mixture, and all of its peripheral edges are defined by the speed change zone, D2: a mixture formed on the outer peripheral side of the speed change zone F: the flow direction of the mixture, O: geometric center of gravity of the passage hole, T: corner, M: perpendicular foot, L: from the periphery of the dispersed portion Length to passage hole, P: convex part.

Claims (11)

1次粒子、及び凝集体からなる群から選択される少なくとも1種の微粒子と、分散媒とを少なくとも含む混合物中の、前記微粒子を分散させる湿式分散器であって、
前記混合物の流路となる流入口及び流出口を有し、前記流入口から前記流出口まで延びる流路を備え、
前記流路は、前記流路の途中に設けられた分散部を有し、
前記分散部は、前記流路の一部を形成する分散部内流路を有し、
前記分散部内流路は、前記分散部内流路の混合物が流れる方向において当該分散部内流路の間隙を狭くすることにより、前記混合物の流速を変化させる変速区域を含み、
前記変速区域内の前記分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙が、100μm以下である、湿式分散器。
A wet disperser for dispersing the fine particles in a mixture containing at least one fine particle selected from the group consisting of primary particles and aggregates and a dispersion medium;
An inlet and an outlet serving as a flow path for the mixture, and a flow path extending from the inlet to the outlet;
The flow path has a dispersion part provided in the middle of the flow path,
The dispersion part has a flow channel in the dispersion part that forms a part of the flow path,
The flow path in the dispersion part includes a speed change zone that changes a flow rate of the mixture by narrowing a gap of the flow path in the dispersion part in a direction in which the mixture in the flow path in the dispersion part flows.
The wet disperser in which the gap in the portion where the flow path in the dispersion portion in the speed change zone is the narrowest is 100 μm or less.
前記1次粒子は、粒子状物質、又は繊維状物質を含む、請求項1に記載の湿式分散器。   The wet disperser according to claim 1, wherein the primary particles include a particulate material or a fibrous material. 前記微粒子を、分散処理後の混合物中にメジアン径1〜500nmのナノ微粒子として、分散させる、請求項1又は2に記載の湿式分散器。   The wet disperser according to claim 1, wherein the fine particles are dispersed as nano fine particles having a median diameter of 1 to 500 nm in the mixture after the dispersion treatment. 前記微粒子を分散処理後の混合物中にメジアン径500nm〜10μmの分散処理後微粒子として、又は、前記微粒子を前記分散処理後の混合物中に繊維径が1〜100nmであるナノファイバーとして、分散させる、請求項1又は2に記載の湿式分散器。   The fine particles are dispersed in the mixture after dispersion treatment as fine particles after dispersion treatment with a median diameter of 500 nm to 10 μm, or the fine particles are dispersed in the mixture after dispersion treatment as nanofibers having a fiber diameter of 1 to 100 nm. The wet disperser according to claim 1 or 2. 前記分散部は、前記変速区域よりも下流側に通過孔が設けられたものであり、前記通過孔は、前記分散部の周囲と前記通過孔との長さが等しくなる位置に設けられている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の湿式分散器。   The dispersion portion is provided with a passage hole on the downstream side of the speed change zone, and the passage hole is provided at a position where the length of the periphery of the dispersion portion and the passage hole are equal. The wet disperser according to any one of claims 1 to 4. 前記変速区域を除く、前記分散部内流路の間隙が、前記混合物が流れる方向において漸減する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の湿式分散器。   The wet disperser according to any one of claims 1 to 5, wherein a gap of the flow path in the dispersion portion excluding the shift zone is gradually reduced in a direction in which the mixture flows. 前記分散部内流路は、前記混合物が流れる方向において、複数の前記変速区域を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の湿式分散器。   The wet disperser according to any one of claims 1 to 6, wherein the flow path in the dispersion section includes a plurality of the speed change zones in a direction in which the mixture flows. 前記混合物が流れる方向の上流側の一の前記変速区域における前記分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙が、前記一の変速区域よりも下流側に設けられた他の前記変速区域における前記分散部内流路が最も狭くなっている部分の間隙よりも広い、請求項7に記載の湿式分散器。   The gap in the part where the flow path in the dispersion part is narrowest in the one shift area on the upstream side in the flow direction of the mixture is in the other shift area provided on the downstream side of the one shift area. The wet disperser according to claim 7, wherein the flow path in the dispersion section is wider than a gap in a narrowest portion. 前記分散部は、前記変速区域よりも上流側に通過孔が設けられたものであり、前記通過孔は、前記分散部の周囲と前記通過孔との長さが等しくなる位置に設けられている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の湿式分散器。   The dispersion portion is provided with a passage hole upstream of the speed change zone, and the passage hole is provided at a position where the length of the periphery of the dispersion portion and the passage hole are equal. The wet disperser according to any one of claims 1 to 4. 前記分散部は、前記混合物が流れる方向に少なくとも1以上の前記変速区域を含む変速区域ユニットを、複数有し、
複数の前記変速区域ユニットのそれぞれに、前記変速区域ユニット相互間を前記混合物が通過する変速区域ユニット通過孔が設けられており、
複数の前記変速区域ユニットは、前記混合物が流れる方向が互いに平行となるように積層された状態で配設されている、請求項9に記載の湿式分散器。
The dispersion unit has a plurality of shift area units including at least one shift area in a direction in which the mixture flows,
Each of the plurality of transmission zone units is provided with a transmission zone unit passage hole through which the mixture passes between the transmission zone units.
The wet disperser according to claim 9, wherein the plurality of speed change area units are arranged in a stacked state so that directions in which the mixture flows are parallel to each other.
複数の前記変速区域ユニットは、前記通過孔が形成されている面に対して平行な面に設けられている、請求項10に記載の湿式分散器。   The wet disperser according to claim 10, wherein the plurality of shift area units are provided on a surface parallel to a surface on which the passage hole is formed.
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