JP2009039644A - 添加剤の分離方法及び分離設備 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＰＰ（トリフェニルホスフェート）を含む洗浄廃水からＴＰＰを分離する。
【解決手段】ＴＰＰを含む洗浄廃水８９は、攪拌圧送部１０２によって攪拌されながら油水分離器１０３へ圧送される。油水分離器１０２に圧送された洗浄廃水８９は、攪拌圧送部１０２の攪拌によって添加剤が微細液滴に分散されているため、油水分離フィルタ１０７によって容易に捕捉される。ＴＰＰ１１１は、油水分離フィルタ１０７に捕捉されて粗大化することにより洗浄廃水１０２から分離される。ＴＰＰ１１１は、抜き出し口１０６ａから回収され、タンク１０４に貯留される。ＴＰＰ１１１が分離された洗浄廃水８９は、フィルタ１１４ｂによってろ過され、洗浄水８８として再利用される。
【選択図】図１

Description

本発明は、添加剤の分離方法及び分離設備に関する。特に、溶液製膜方法で用いられる溶媒回収ラインの洗浄廃液に含まれる添加剤の分離方法及び分離設備に関する。

ポリマーフイルム（以下、フイルムと称する）は、優れた光透過性や柔軟性および軽量薄膜化が可能であるなどの特長から光学機能性フイルムとして多岐に利用されている。中でも、セルロースアシレートなどを用いたセルロースエステル系フイルムは、強靭性や低複屈折率であることから、写真感光用フイルムをはじめとして、近年市場が拡大している液晶表示装置（ＬＣＤ）の構成部材である偏光板の保護フイルムまたは光学補償フイルムなどに用いられている。

主なフイルムの製造方法としては、溶液製膜方法が知られている。溶液製膜方法は、ポリマーと溶媒とを含んだポリマー溶液（ドープ）を支持体上に流延して形成した流延膜が自己支持性を有するものとなった後、これを支持体から剥がして湿潤フイルムとし、さらに、この湿潤フイルムを乾燥させてフイルムとする方法である。より具体的には、セルローストリアセテートなどのポリマーをジクロロメタンや酢酸メチルを主溶媒とする混合溶媒に溶解した高分子溶液（以下、ドープと称する）を調製する。更に、このドープに所定の添加剤を混合し、流延ドープを調製する。流延ドープを流延ダイより流延ビードを形成させて、キャスティングドラムやエンドレスバンドなどの支持体上に流延して流延膜を形成する（以下、流延工程と称する）。その流延膜が支持体上で冷却され、自己支持性を有するものとなった後に、支持体から膜（以下、この膜を湿潤フイルムと称する）として剥ぎ取り、この湿潤フイルムを乾燥させた（以下、乾燥工程と称する）ものをフイルムとして巻き取る。

乾燥工程では、乾燥室において湿潤フイルムに含まれる溶媒を蒸発させる。乾燥室内の雰囲気の溶媒除去能力を一定に保つため、乾燥室の雰囲気に含まれる気体の溶媒を定期的に回収する必要がある。そこで、この気体の溶媒を回収するために、乾燥室内の雰囲気に冷却処理を施し、雰囲気に含まれる溶媒を液化して回収する溶媒回収ラインが用いられている。

ところで、セルローストリアセテート製のフイルムの代表的な添加剤であるトリフェニルホスフェート（以下、ＴＰＰと称する）は、フイルムに難燃性、透明性、耐水性、柔軟性及び非粘着性を付与する可塑剤としてはたらく。このＴＰＰは高い沸点（３９９°Ｃ）であるにも関わらず、一部が乾燥工程において溶媒と共に蒸発してしまうため溶媒回収ラインにおける冷却処理の際、溶媒の液化と共にＴＰＰの析出が生じてしまう。溶媒回収ラインで析出したＴＰＰは冷却処理を行う冷却設備や配管などに固着し、溶媒回収ラインの処理能力の低下を誘発する恐れがある。そのため、特許文献１では、溶媒回収ラインと共に、温水等を用いてこれら冷却設備や配管を定期的に洗浄する洗浄ラインを用いることにより、溶媒回収ラインに析出した添加剤を除去している。フイルムを連続的且つ大量に製造する場合、上述した溶液製膜方法を実施するとともに、特許文献１記載の洗浄ラインを用いて、溶媒回収ラインの洗浄を連続で行うことが効率的である。
特開２００３−１６５８６６号公報

さらに、近年では、環境問題を考慮して廃棄物を削減することが重要視されており、溶媒回収ラインの洗浄処理によって生じる洗浄廃水から添加剤を分離して、これを新たな洗浄水として洗浄ラインで再利用するとともに、洗浄廃水から分離された添加剤を十分に精製して溶液製膜工程で再度利用することが望まれている。従来このような洗浄廃水からの添加剤の分離方法としては、比重分離処理方式が用いられることが多い。

しかしながら、比重分離処理においては、タンクに洗浄廃水を貯留し、比重の差によって添加剤が自然に沈降したものを回収しているため、洗浄廃水中に溶解している添加剤や不純物の量によって分離するまでの時間がばらつき、また、分離した添加剤の中にも不純物が多く含まれるため、洗浄廃水から効率的且つ十分な精製状態で添加剤を分離することが困難である。

本発明は、上記問題を鑑みて、洗浄廃水から容易に且つ十分な精製状態で添加剤を分離させることが可能な添加剤の分離方法や分離設備を提供することを目的とする。

本発明の添加剤の分離方法は、溶媒と添加剤とを含む分散液であって、前記分散液を油水分離フィルタへ圧送し、前記添加剤を前記油水分離器で捕捉することにより粗大化させて分離させることを特徴とする。なお、前記油水分離器へ圧送するとき、前記分散液を６０°Ｃ〜９５°Ｃに加温することが好ましい。

また、前記油水分離器へ圧送するとき、前記分散液を攪拌して添加剤を微細液滴に分散した状態とすることが好ましい。さらにまた、前記油水分離器は、孔径が０．５〜５０μｍに形成されている不織布フィルタからなることが好ましい。

請求項５記載の添加剤の分離設備は、溶媒と添加剤とを含む分散液であって、前記分散液を圧送する圧送手段と、この圧送手段によって圧送されてきた分散液中の前記添加剤を捕捉して粗大化させることにより分離させる油水分離器とを備えることを特徴とする。なお、前記油水分離器へ圧送するとき、前記分散液を６０°Ｃ〜９５°Ｃに加温する温度調整手段を備えることが好ましい。

また、前記圧送手段は、前記分散液を攪拌しながら圧送して前記添加剤が微細液滴に分散された状態として前記油水分離器へ送り込むことが好ましい。さらにまた、前記油水分離フィルタは、孔径が０．５〜５０μｍに形成されている不織布フィルタからなることが好ましい。

本発明の添加剤の分離方法及び分離設備によれば、分散液を油水分離フィルタへ圧送し、添加剤を油水分離器で捕捉することにより粗大化させて分離させているため、洗浄廃水から容易に且つ十分な精製状態で添加剤を分離させることができる。

本発明に係る添加剤除去設備を用いたフイルム製造設備１０を図１に示し、セルロースアシレートフイルムの製造方法について説明する。

フイルム製造設備１０は、流延室１１と、テンタ室１２と、乾燥室１３とに分けられる。ドープ１４が仕込まれている仕込みタンク１５が、ポンプ１６とフィルタ１７とを介してフイルム製造設備１０に接続している。また、仕込みタンク１５には、撹拌棒１８が取り付けられ、ドープ１４を均一にする。セルローストリアセテート（ＴＡＣ）と溶媒とを混合し、ＴＡＣが溶媒へ溶解したものをドープ１４とする。ドープ１４には、可塑剤及び紫外線吸収剤などの添加剤を混合することもできる。

図１において、流延室１１には、ローラ２０、２１に掛け渡された流延バンド２２が設けられており、この流延バンド２２は、図示しない駆動装置により回転する。流延バンド２２の上には、流延ダイ２３が設けられている。ドープ１４は、仕込みタンク１５からポンプ１６により送液され、フィルタ１７で不純物が除去された後に流延ダイ２３に送られる。流延ダイ２３は、ドープ１４を流延バンド２２上に流延し、流延膜を形成する。流延膜は流延バンド２２で搬送されながら徐々に乾燥し、剥ぎ取りローラ２４によって流延バンド２２から剥ぎ取られフイルム２５が形成される。さらに、フイルム２５は、テンタ室１２へ送られてテンタ２６により所定の幅に引き伸ばされ、搬送されながら乾燥される。

流延室１１及びテンタ室１２には、乾燥風循環装置４０が接続されており、乾燥風が循環される。また、流延室１１、及び乾燥風循環装置４０には、溶媒回収装置４１が接続され、流延膜及びフィルム２５から蒸発した溶媒を凝縮液化して回収する。この回収した溶媒はドープ調整用として再利用される。

テンタ室１２から乾燥室１３に送られたフイルム２５は、乾燥室１３内で、複数のローラ２７に巻き掛けられて乾燥する。乾燥後のフイルム２５は、巻き取り機２８に巻き取られる。乾燥室１３内の温度は、５０〜１５０°Ｃの範囲に制御されていることが、フイルム２５の均一な乾燥のために好ましい。

乾燥室１３内で蒸発した溶媒を含む熱風であるガス（以下、熱風ガスと称する）５０は、熱交換器５１に送り込まれた後に、送風器５２により冷却器５３、及び吸着回収装置５４へ順次送風される。この熱風ガス５０が、熱交換器５１、送風器５２、冷却器５３を通過する工程（以下、添加剤除去工程と称する）については、後で詳細に説明する。さらに、熱風ガスは、吸着回収装置５４内に設けられた吸着層を通過することで熱風ガス５０中に含まれていた蒸発した有機溶媒が吸着されるとともに、吸着処理後の熱風ガス５０は、温度調節器６０により所定の温度に調節され、ガス６１となる。その後にガス（以下、冷風ガスと称する）６１は、送風器６２により熱交換器５１に送り込まれ、前述した熱風ガス５０と熱交換がなされ加熱された後に、加熱器６３によって所定の温度まで加熱され、再度、乾燥室１３内に送り込まれ、乾燥風として再利用される。また、吸着回収装置５４の吸着層に吸着された蒸発有機溶媒成分は、凝縮液化されて回収される。

［ＴＰＰ除去工程］
ＴＰＰ除去工程について説明する。熱交換器５１では、冷風ガス６１との熱交換により、熱交換器５１内の熱風ガス５０の温度が下がる。ここで、熱風ガス５０の温度が下がり過ぎると、熱交換器５１との接触により熱風ガス５０の温度が低下し、結果的に、ＴＰＰが液化または固化し、熱交換器５１のガスライン（図示しない）を閉塞するおそれがある。また、逆に熱交換器５１において熱交換がほとんど行われないままの熱風ガス５０を冷却器５３に送風すると、冷却器５３内で、熱風ガス５０からＴＰＰが液化または固化し、冷却器５３のラインを閉塞するおそれが生じる。そこで、本発明のＴＰＰ除去工程においては、温度調節器６０の温度調節器能により、熱交換器５１の出口（２次側）５１ａの温度を制御している。出口５１ａの温度Ｔ０は、熱風ガス５０中に含まれる蒸発した添加剤の中で最も固形分率の高い物質の融点Ｍとしたときに、（Ｍ−２０）≦Ｔ０≦Ｍの範囲にすることが好ましい。これは、最も固形分率が高い添加剤であるＴＰＰが、ＴＰＰ除去工程中のラインに固化付着すると、その工程中に与える影響が最も大きいためである。このように最も固形分率が高いＴＰＰの固化付着を抑制することにより、熱交換器５１、冷却器５３のガスラインの閉塞が抑制される。

冷却器５３には、熱風ガス５０が通過するガス経路８１が備えられ、ガス経路８１には、所定の温度に保持される水（以下、冷水と称する）８５を通す冷水配管８６が取り付けられている。なお、冷水配管８６は、１本のみを図示したが冷却効率の点からは、多数の冷水配管８６が取り付けられていることが好ましい。なお、冷水８５は、クーリングタワー（図示しない）で冷却され、約７°Ｃの温度になる。ガス５０は、冷水配管８６により温度が下がり、蒸発していた添加剤の一部が液化し、冷却器５３のガス経路８１、冷水配管８６の表面に付着する。なお、冷水８５は、冷水配管８６を通った後に、冷水戻り８７となってクーリングタワーに送られ、再度クーリングタワーによって冷水として再生される。

冷却器５３のガス経路８１内に洗浄水８８を送液することにより、冷水配管８６の表面に付着したＴＰＰを溶解し、除去することができる。ＴＰＰを溶解した洗浄水８８は、洗浄廃水８９（分散液）として、洗浄廃水処理ライン１００へ送られる。洗浄廃水処理ライン１００へ送られた洗浄廃水８９には洗浄廃水処理が施され、洗浄廃水８９に含まれる添加剤などの不純物が除去される。この洗浄廃水処理によって、不純物が除去された洗浄廃水８９は、洗浄水８８として再利用される。

洗浄水８８としては、水を用いることが好ましいが、これに限らず、添加剤の種類によっては、各種の有機溶媒、酸、アルカリでも良く、添加剤を溶解或いは分散できるものであればよい。更に、添加剤の析出作用を考慮すると、温度変化に伴う溶媒量の変化が大きいものや、アルコール類、ケトン類を洗浄水８８として用いることが好ましく、具体的には、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）などがある。また、添加剤としてＴＰＰを用いる場合には、ケトン類を用いることが好ましい。

洗浄廃水処理ライン１００（添加剤の分離設備）は、図１に示すように、攪拌圧送部１０２、油水分離器１０３、回収タンク１０４とを備える。攪拌圧送部１０２は、複数のインラインミキサー１０５を連結して構成し、洗浄廃水８９（分散液）を攪拌しながら油水分離器１０３へ圧送する。攪拌圧送部１０２によって攪拌された洗浄廃水８９は、溶解されたＴＰＰが微細液滴に分散された状態になる。なお、インラインミキサー１０５の配管径やエレメント数は、洗浄廃水量や回収するＴＰＰ量に応じて適宜決定される。なお、本実施形態では、パイプ内に攪拌用エレメントを複数挿入した静的タイプのインラインミキサー１０５を用いているが、これに限らず、図２に示すように、パイプ内にモータ駆動による攪拌羽根を設けた動的タイプのものを用いてもよい。

油水分離器１０３は、周知のコアレッサー方式の油水分離フィルタであり、分離用タンク１０６、及びコアレッサーカートリッジ１０７を備える。コアレッサーカートリッジ１０７は、分離用タンク１０６の略中央に内蔵される。また、分離用タンク１０６は、上部及び下部抜き出し口１０６ａ，１０６ｂを備えている。

コアレッサーカートリッジ１０７は、不織布フィルタを含む複数のフィルタ材を積層して円筒形状に形成したものである。微細液滴に分散したＴＰＰを粗大化させる不織布フィルタとしては、繊維間に形成される孔径が０．５〜５０μｍとなっているものが選択される。このコアレッサーカートリッジ１０７は、分離用タンク１０６の底面を通過して内部へ延びる配管１１０を介して攪拌圧送部１０２と接続されている。なお、本実施形態では、コアレッサーカートリッジを有するコアレッサー方式の油水分離器を用いているが、これに代えて、コアレッサーカートリッジとセパレータカートリッジとをタンク内に配置し、コアレッサーカートリッジを通過して油水分離によりＴＰＰが除去された洗浄廃液をセパレータカートリッジのフィルタ表面でさらに撥水分離して水のみを通過させるフィルタセパレータ方式の油水分離器を用いてもよい。

ＴＰＰ１１１が微小に分散して遊離液状態の洗浄廃水８９がコアレッサーカートリッジ１０７の不織布フィルタを通過することにより、ＴＰＰが粗大化する。粗大化したＴＰＰは不織布フィルタの表面を伝って沈降することによりさらに粗大化される。このようにして、比重の大きいＴＰＰ１１１は、分離用タンク１０６の下部に溜まり、ＴＰＰ１１１が分離された洗浄廃水８９は上部に浮上する。分離用タンク１０６に溜まったＴＰＰ１１１は、下部抜き出し口１０６ａから排出され、配管１１３を介して接続された回収タンク１０４に貯留される。

また、上部抜き出し口１０６ｂからはＴＰＰ１１１が分離された洗浄廃水８９が排出される。上部抜き出し口１０６ｂから排出された洗浄廃水８９は、ポンプ１１４ａとフィルタ１１４ｂを有する配管１１４を介して、洗浄水の一部として冷却器５３に送られる。なお、分離用タンク１０６には、抜き出し口１０６ａ，１０６ｂに開閉弁を設け、初期状態では抜き出し口１０６ａの開閉弁を閉じ状態とし、ＴＰＰ１１１の量（レベル）を契機として開閉弁を開閉するようにしてもよい。

次に上記構成の洗浄廃水処理ライン１００による洗浄廃水処理の詳細について説明する。冷却器５３のガス経路８１を通過してＴＰＰを洗浄した後の洗浄廃水８９は、攪拌圧送部１０２に送り込まれ、インラインミキサー１０５によって攪拌されながら配管１１０を介して油水分離器１０３へ圧送される。攪拌圧送部１０２による圧送によってコアレッサーカートリッジ１０７に送り込まれた洗浄廃水８９は、上述したように微細液滴に分散されたＴＰＰ１１１が不織布フィルタで捕捉されて粗大化することによって洗浄廃水８９から分離する。この油水分離器１０３による分離が行われるとき、洗浄廃水８９は、上述したように攪拌圧送部１０２によってＴＰＰ１１１が微細液滴に分散されているので、不純物は洗浄廃水８９中へ溶解されやすくなっている。これにより、油水分離器１０３で分離されたＴＰＰ１１１には不純物が混入せず、高い精製効果を得ることができる。このようにして、高い精製効果が得られるので、回収タンク１０４に回収されたＴＰＰ１１１は、精製することにより上記の溶液製膜工程で再度使用することができる。

なお、上記実施形態では、攪拌圧送部によって添加剤が微細液滴になるまで分散するように洗浄廃液の攪拌を行っているが、本発明は、これに限らず、図４に示すように、油水分離器１０３に固着された温度調整部１１５を備え、洗浄廃水８９を温度調整することによって添加剤を分離しやすい状態にする構成としてもよい。なお、この場合、温度調整部１１５によって洗浄廃水の温度を６０°Ｃ〜９５°Ｃに加温することで添加剤の粘性が低くなる。これによって油水分離器１０３で捕捉される添加剤が洗浄廃水８９から分離しやすくなり、さらに洗浄廃水を７５°Ｃ〜９５°Ｃとしたときに最も分離しやすい状態となる。なお、温度調整部１１５の構成は上記のものに限らず、油水分離器１０３に圧送されたときの洗浄廃水を所定の温度に加温できる構成であればよい。

以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明はそれに限定されるものではない。説明は本発明に係る実施例１で詳細に行い、本発明に係る実施例２ないし実施例４については、後に実験条件と結果とをまとめて表１に示す。

本発明に係る実施例では先ず、フィルム製造設備１０の乾燥室１３内で蒸発した溶媒を含む熱風である熱風ガス５０が熱交換器５１に送り込まれた後に、送風器５２により冷却器５３に送風した。冷却器５３では、７°Ｃの冷水８５が冷水配管８６を介して熱風ガス５０を冷却した。この冷却により、冷水配管８６にはＴＰＰが液化し、冷水配管８６の表面にＴＰＰが付着した。これにより、熱風ガス５０からＴＰＰが除去された。ＴＰＰが除去された熱風ガス５０は、冷風ガス６１となって加熱器６３を介して、乾燥室１３へ送られた。また、冷却器５３において、ＴＰＰが付着した冷水配管８６に略９５°Ｃの洗浄水８８を送った。この洗浄水８８は、冷水配管８６に付着したＴＰＰを除去した。そして、除去されたＴＰＰは、洗浄温水とともに洗浄廃水８９となって洗浄廃水処理ライン１００へ送られた。

本実施例では、洗浄廃水処理前のＴＰＰの濃度が、８０００ｐｐｍの洗浄廃水８９を処理した。洗浄廃水処理ライン１００では、洗浄廃水８９は、攪拌圧送部１０２から油水分離器１０３へ圧送される。なお、攪拌圧送部１０２による洗浄廃水８９の処理流量は、１〜２Ｌ（リットル）／分とした。これらの条件で油水分離器１０３によるＴＰＰの分離が行われ、回収タンク１０４にＴＰＰが回収された。また、ＴＰＰが分離された洗浄廃水８９は、配管１１４により、冷却器５３のガス経路８１に送られ、添加剤除去処理用の洗浄水として再利用された。

洗浄廃水処理工程前の洗浄廃水のＴＰＰ濃度を２０００ｐｐｍ、攪拌圧送部１０２による処理流量を１〜３Ｌ／分としたこと以外は、実施例１と同様にして、溶液製膜方法、及び洗浄廃水からＴＰＰの分離を行った。

洗浄廃水処理工程前の洗浄廃水のＴＰＰ濃度を２００ｐｐｍ、攪拌圧送部１０２による処理流量を約１Ｌ／分としたこと以外は、実施例１と同様にして、溶液製膜方法、及び洗浄廃水からＴＰＰの分離を行った。

洗浄廃水処理工程前の洗浄廃水のＴＰＰ濃度を５０ｐｐｍとしたこと以外は、実施例３と同様にして、溶液製膜方法、及び洗浄廃水から添加剤の分離を行った。

（評価）
上記実施例１ないし４で油水分離器１０３で分離された洗浄廃水及びＴＰＰについて、回収後の洗浄廃水のＴＰＰ濃度、及びＴＰＰの純度を計測した。なお、ＴＰＰの純度については、液体クロマトグラフィーを用いて計測した。以下に、これらの評価結果をまとめた表１を示す。

回収後 のＴＰＰ濃度は、実施例１及び２では１０〜３０ｐｐｍ、実施例３及び４では、１０〜２０ｐｐｍという結果になっており、洗浄水として十分に再利用可能であり、さらに、実施例１〜４において回収後のＴＰＰは、全て純度が９５％以上となっており、溶液製膜工程で再度使用することができる。

本発明を適用した洗浄廃水処理ラインの概要を示す説明図である。 本発明を適用した洗浄廃水処理ラインの変形例の概要を示す説明図である。

符号の説明

１０ フイルム製造設備
１２ 乾燥ゾーン
１４ ドープ
５０ 熱風ガス
５１ 熱交換器
５２ 送風器
５３ 冷却器
８１ ガス配管
８５ 冷水
８６ 冷水配管
８８ 洗浄水
８９ 洗浄廃水
１００ 洗浄廃水処理ライン
１０２ 攪拌搬送部
１０３ 油水分離器
１０５ インラインミキサー
１０７ 油水分離フィルタ
１１１ ＴＰＰ
１１５ 温度調整部

Claims (8)

1. 溶媒と添加剤とを含む分散液であって、
   前記分散液を油水分離器へ圧送し、前記添加剤を前記油水分離器で捕捉することにより粗大化させて分離させることを特徴とする添加剤の分離方法。
2. 前記油水分離器へ圧送するとき、前記分散液を６０°Ｃ〜９５°Ｃに加温することを特徴とする請求項１記載の添加剤の分離方法。
3. 前記油水分離器へ圧送するとき、前記分散液を攪拌して添加剤を微細液滴に分散した状態とすることを特徴とする請求項１又は２記載の添加剤の分離方法。
4. 前記油水分離器は、孔径が０．５〜５０μｍに形成されている不織布フィルタからなることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の添加剤の分離方法。
5. 溶媒と添加剤とを含む分散液であって、
   前記分散液を圧送する圧送手段と、この圧送手段によって圧送されてきた分散液中の前記添加剤を捕捉して粗大化させることにより分離させる油水分離器とを備えたことを特徴とする添加剤の分離設備。
6. 前記油水分離器へ圧送するとき、前記分散液を６０°Ｃ〜９５°Ｃに加温する温度調整手段を備えたことを特徴とする請求項５記載の添加剤の分離設備。
7. 前記圧送手段は、前記分散液を攪拌しながら圧送して前記添加剤が微細液滴に分散された状態として前記油水分離器へ送り込むことを特徴とする請求項５又は６記載の添加剤の分離設備。
8. 前記油水分離器は、孔径が０．５〜５０μｍに形成されている不織布フィルタからなることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の添加剤の分離設備。

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