JP2009534550A5 - ヤーンまたはスライバーを叩解する方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ヤーンまたはスライバーを叩解する方法、リファイナーフィラー、および前記リファイナーフィリングを含んでなるリファイナーに関する。
ポリパラフェニレンテレフタルアミド(PPTA)パルプのごときパルプは、いわゆる叩解によって製造することができる。前記叩解では、繊維を切断して所望の繊維長にした後、フィブリル化することによって前記繊維に粗いすなわち毛羽立った外観を与える。
現在、繊維の叩解には繊維の前処理が必要とされる。前記前処理では、(半)連続繊維をプレカットして適当な短いサイズの繊維片を得ることによって、液体懸濁液を調製できるようにする。一般に、紡糸工程から出てくる繊維は湿っている。前記切断前処理では、繊維が乾燥していることが必要である。なぜならば、湿った(未乾燥の)繊維の切断は、ナイフが容易に破損してしまうため、実行不可能であるからである。これは、経済的な理由のみならず、製品(パルプ)の特性が「未乾燥の」繊維を基材として用いることによって向上することが周知であるという理由からも、不利である。周知の叩解法によれば、乾燥および切断後、プレカットされた繊維を液体中に浮遊させ、得られた懸濁液をリファイナーの中央に供給する。
繊維のプレカットを可能にするのに必要な乾燥工程を免除することができることが望ましい。また、乾燥繊維の高速切断は困難であり、切断ナイフの損耗が大きいので、プレカット工程を削除することが望ましい。さらに、切断技術の中には、好ましからざる物体、例えば繊維の塊、を生じさせるものがある。
現在、繊維の叩解には繊維の前処理が必要とされる。前記前処理では、(半)連続繊維をプレカットして適当な短いサイズの繊維片を得ることによって、液体懸濁液を調製できるようにする。一般に、紡糸工程から出てくる繊維は湿っている。前記切断前処理では、繊維が乾燥していることが必要である。なぜならば、湿った(未乾燥の)繊維の切断は、ナイフが容易に破損してしまうため、実行不可能であるからである。これは、経済的な理由のみならず、製品(パルプ)の特性が「未乾燥の」繊維を基材として用いることによって向上することが周知であるという理由からも、不利である。周知の叩解法によれば、乾燥および切断後、プレカットされた繊維を液体中に浮遊させ、得られた懸濁液をリファイナーの中央に供給する。
繊維のプレカットを可能にするのに必要な乾燥工程を免除することができることが望ましい。また、乾燥繊維の高速切断は困難であり、切断ナイフの損耗が大きいので、プレカット工程を削除することが望ましい。さらに、切断技術の中には、好ましからざる物体、例えば繊維の塊、を生じさせるものがある。
前記ニーズに対処するために、本発明は、ヤーンまたはスライバーのごとき繊維の乾燥およびプレカットが実用性能のための必要条件ではない方法を開示する。本発明は、紡糸工程から直接得られる未乾燥の繊維を含む湿った未乾燥のヤーンまたはスライバーの叩解を可能にするという点で有利である。
従って、第一の態様において、本発明は、長さが少なくとも1メートルであるヤーンまたはスライバーを叩解するための方法であって、前記ヤーンまたはスライバーと液体とをリファイナーに送り込む工程を含んでなり、前記リファイナーは、中心穴を取り囲む本体と、前記ヤーンまたはスライバーのための少なくとも1つの入口とを有するリファイナーフィリングを含んでなる、方法を提供する。従って、前記ヤーンまたはスライバーは、短いヤーンまたはスライバー断片の懸濁液の形でリファイナーに供給はされない。
パルプを叩解する方法は、当該技術分野において周知である。米国特許第5,687,917号には、パルプ繊維に機械力を及ぼすことによって叩解パルプを製造するためのリファイナーおよび叩解方法が記載されている。前記装置は、複数の排水溝を有する部材を含んでなり、各排水溝は、入口と出口とを有する。前記入口が前記部材のパルプ側に配置され、そして前記出口が前記部材の排水側に配置されることによって、パルプ側に押し付けられるパルプ繊維から排出される水が、前記入口に収容される。これらの穴は、ヤーンまたはスライバーをリファイナーへと導くには不向きである。なぜならば、前記入口がリファイナーの間違った側に位置しているから、さらに、これらの穴は1mmよりも小さく、従ってヤーンまたはスライバーのための穴として利用するには小さすぎるからである。
DE10031655には、セルロース溶液を沈殿剤中に分散させることによってセルロース粒子を製造する方法、および、この方法を実施するための装置が開示されている。前記装置は、沈殿剤を導入するために、固定子ディスクおよびプレートに軸方向ボアホールを有する円板状リファイナーを備えることを特徴とする。これらのボアホールは、ヤーンまたはスライバーを導入するためではなく液体沈殿剤を導入するために利用され、また、ヤーンまたはスライバーを前記入口穴から前記リファイナーフィリングの表面へと導くための傾斜は備えていない。
DE10031655には、セルロース溶液を沈殿剤中に分散させることによってセルロース粒子を製造する方法、および、この方法を実施するための装置が開示されている。前記装置は、沈殿剤を導入するために、固定子ディスクおよびプレートに軸方向ボアホールを有する円板状リファイナーを備えることを特徴とする。これらのボアホールは、ヤーンまたはスライバーを導入するためではなく液体沈殿剤を導入するために利用され、また、ヤーンまたはスライバーを前記入口穴から前記リファイナーフィリングの表面へと導くための傾斜は備えていない。
ヤーンまたはスライバーおよび液体は、前記ヤーンまたはスライバーがスレッドとしてリファイナーの内部およびリファイナーフィリングの表面へと誘導されるような、および、ヤーンまたはスライバー断片の懸濁液がリファイナーの外側でリファイナーから排出されるような方法でリファイナーに一緒に供給される。前記懸濁液は、適当に切断およびフィブリル化されたヤーンまたはスライバー断片を含んでなる。前記ヤーンまたはスライバーがリファイナーに供給される速度は、一般に、前記ヤーンまたはスライバーの厚みによって決まるが、当業者が容易に調節して必要なパルプ材料を得ることができる。前記速度は、リファイナーの回転カウンターディスク(回転子)の速度を調節することによって、および/または、任意に加圧トランスポートデュオロールシステムのごとき供給装置を使用することによって調節することができる。
ヤーンまたはスライバーは、リファイナーの中央に供給されてもよい。ヤーンまたはスライバーがリファイナーに供給される速度は、ヤーンまたはスライバーの十分な輸送が行われ且つ未叩解のヤーンまたはスライバーがリファイナー内に蓄積しないような速度となるように注意を払う必要がある。
ヤーンまたはスライバーは、リファイナーの中央に供給されてもよい。ヤーンまたはスライバーがリファイナーに供給される速度は、ヤーンまたはスライバーの十分な輸送が行われ且つ未叩解のヤーンまたはスライバーがリファイナー内に蓄積しないような速度となるように注意を払う必要がある。
本発明の好ましい実施態様において、ヤーンまたはスライバーは、偏心してリファイナーに供給される。「偏心」という用語は、入口が円形リファイナーの中心に位置しているのではなく、その中心から一定の距離を置いた場所に位置していることを意味する。偏心供給は、例えば、リファイナーフィリングに位置する入口を介して行うことができる。リファイナーフィリングにおけるヤーンまたはスライバー入口のそのような配置によって、リファイナーの内部およびリファイナーフィリングの表面へのヤーンまたはスライバーの輸送がより簡単になり、また、リファイナー内にヤーンまたはスライバーが蓄積する危険性が減るので有利である。
特に好ましい実施態様において、ヤーンまたはスライバーは、本発明のさらなる態様において提供されるような、入口の流出側に傾斜を有するようにリファイナーフィリングに配置された入口を通じてリファイナーに供給される。前記傾斜は、ヤーンまたはスライバーを入口穴からリファイナーフィリングの表面へと導く役割を果たす。
特に好ましい実施態様において、ヤーンまたはスライバーは、本発明のさらなる態様において提供されるような、入口の流出側に傾斜を有するようにリファイナーフィリングに配置された入口を通じてリファイナーに供給される。前記傾斜は、ヤーンまたはスライバーを入口穴からリファイナーフィリングの表面へと導く役割を果たす。
リファイナーに供給される前記液体は、ヤーンまたはスライバーの輸送を容易にする及び/または冷却液として機能するのに適している任意の液体でよい。前記リファイナーに供給される液体の量は、とりわけ、使用される装置の寸法によって決まる。一般に、0.1〜10%(w/w)のヤーンまたはスライバー懸濁液の製造が可能となる量の液体がリファイナーに供給される。ヤーンまたはスライバーのための入口穴がリファイナーの中央に位置していない場合、液体の一部を前記入口を利用してリファイナー内へと供給し、一部をリファイナーの中央に供給することが可能である。前記リファイナーに供給される液体は水であることが好ましい。さらなる好ましい実施態様において、水は、1つ以上の水噴射を用いてリファイナーに供給される。これらの水噴射は、リファイナーの方向に水流を生じさせるように構成され、噴射される水は、圧力をかけられているためヤーンまたはスライバーをリファイナーの入口まで運ぶような速度を有する。これにより、リファイナーへのヤーンまたはスライバーの輸送が円滑になる。従って、供給方向における水速は、ヤーンまたはスライバーの供給速度と少なくとも同じ程度であるが、通常はヤーンまたはスライバーの供給速度よりも速い。
本発明は、リファイナーに供給される液体に特定の添加剤を添加する自由を与える点で有利である。従って、本発明による実施態様において、リファイナーに供給される液体は、仕上剤を含んでなる。仕上剤は、一般に、加工助剤として及び/または叩解パルプの機能特性を改善するために適用されることがある油状物質である。仕上剤として使用される好適な化合物としては、例えば、エトキシ化脂肪酸エステル、およびエトキシ化アルコールと、プロポキシ化アルコール(ブタノールのごときアルコール)と、エトキシ化またはプロポキシ化脂肪アルコールとの混合物が挙げられる。例えば、仕上剤は、パルプの滑らかさを向上させ、および/または、その絶縁性および/または帯電防止性を改善する。しかしながら、仕上剤の含有量が低くなければならない用途または仕上剤が存在しないことが好ましい用途の場合、本発明は、仕上剤を添加せずにヤーンまたはスライバーを叩解することができるので、有利である。例えば、薬物用途、食品用途および紙用途においては、仕上剤は少量であるか、或いは無いことが有利である。
さらなる態様において、本発明は、前述の叩解工程を含んでなるパルプ叩解法を提供する。前記方法によって得られる懸濁液をさらに処理して、様々な用途に利用することができるパルプまたはパルプ状材料を得ることができる。さらなる処理は、当該技術分野において周知であるように、脱水工程および/または乾燥工程を含んでいてもよい。
他の実施態様において、前記叩解法から得られたヤーンまたはスライバー懸濁液は他のリファイナーに供給される、すなわち、前記ヤーンまたはスライバー懸濁液を前記他のリファイナーに供給することからなる通常の叩解工程に付される。
さらなる態様において、本方法は、中心穴を取り囲む本体を含んでなるリファイナーフィリングを使用する。前記本体は、活性な叩解表面と、前記リファイナーフィリングをリファイナーに取り付けるためのボルト穴とを含んでなり、前記本体は、ヤーンまたはスライバーをリファイナーへ供給するための少なくとも1つの入口をさらに含んでなる。前記中心穴を利用してパルプをリファイナーに入れてもよい。一部の構成においては、パルプを前記中心穴を通じてリファイナーから排出させることも可能である。ヤーンまたはスライバーを供給するための前記入口は、ヤーンまたはスライバーをリファイナーの内部およびリファイナーフィリングの活性表面に導くのに、および、リファイナーから排出されるパルプが好適に切断およびフィブリル化されるのに適している直径および形状およびリファイナーフィリングにおける位置を有することが好ましい。
前記リファイナーフィリングは、1つ以上のヤーンまたはスライバー入口、例えば1〜5個、あるいはそれ以上の数の入口を備えていてもよい。
前記入口は、前記リファイナーフィリングの本体において、ヤーンまたはスライバーのパルプへの適切な加工を保証できる任意の位置に配置することができる。前記ヤーンまたはスライバー入口の配置は、パルプ出口の配置によって決まることがある。例えば、パルプが下方側でリファイナーから排出される場合、前記ヤーンまたはスライバー入口の位置は、ヤーンまたはスライバーがリファイナーフィリングの表面に位置する刃と適切に接触できるようにするために、リファイナーフィリングの外端よりも内端に近くてもよい。
前記入口は、前記リファイナーフィリングの本体において、ヤーンまたはスライバーのパルプへの適切な加工を保証できる任意の位置に配置することができる。前記ヤーンまたはスライバー入口の配置は、パルプ出口の配置によって決まることがある。例えば、パルプが下方側でリファイナーから排出される場合、前記ヤーンまたはスライバー入口の位置は、ヤーンまたはスライバーがリファイナーフィリングの表面に位置する刃と適切に接触できるようにするために、リファイナーフィリングの外端よりも内端に近くてもよい。
他の実施態様において、本発明は、ヤーンまたはスライバー入口が、リファイナーフィリングの活性な表面上に、入口穴と、前記入口の流出側にある傾斜とを含んでなるフィリングに関する。前記傾斜は、ヤーンまたはスライバーを入口穴からリファイナーフィリングの表面に位置する刃へと導く役割を果たすように形成される。
図1は、入口穴1と、傾斜2とから成るリファイナーフィリングの一部を示している。完全なフィリングは、円形のディスクでもよい。穴3は、前記リファイナーフィリングをリファイナーに取り付けるためのボルト穴である。前記リファイナーフィリングは、通常、前記フィリングをリファイナーに固定するための様々な穴3を備える。前記リファイナーフィリングは、複数の入口穴1を備えていてもよく、そしてそれらの入口穴は、それぞれ、傾斜2が与えられていることが好ましい。前記傾斜は、ヤーンまたはスライバーを前記入口穴から前記リファイナーフィリングの表面へと導く役割を果たす。しかしながら、そのような傾斜を使用する必要は無く、傾斜の無い入口穴を有するフィリングを使用することも可能である。傾斜2を備えた穴1はさておき、リファイナーフィリングは、当該技術分野において周知である。リファイナーは、固定子−回転子型でもよく、単一ディスク型、円錐型、三角錐型またはパピヨン型であることが好ましい。固定子−回転子型精製機の場合、本発明のリファイナーフィリングは、固定子ディスクである。本発明によるリファイナーの一例は、図2に示されるようなリファイナーである。このリファイナーは、ヤーンまたはスライバー5および水6のための入口1を有する固定子ディスク8を備える。この実施態様では、中心穴7を通じて水を供給することも可能である。ヤーンまたはスライバー懸濁液は、重力排出によって、生成物排出口10からリファイナーの外へ排出される。このリファイナーは、回転カウンターディスクすなわち回転子9をさらに備える。
本発明による叩解によって、特性および様々な用途における性能が改善されたパルプが得られる。例えば、前記パルプは、低いイオン含有量、改善された着色力および/または低い仕上剤含有量を有する。従って、本発明は、さらに、本発明のパルプ状繊維が摩擦材料、紙およびガスケットを製造するための慣用の方法において利用されることを特徴とする摩擦材料、紙またはガスケットを製造するための方法、および、そのような材料に関する。紙用途において、前記パルプは、フィラー残留率、ガスケット強度および紙強度を改善する。加えて、前記紙は、多孔性が従来よりも低く、また、摩擦に関して良好な処理性能および機械的性能を有する。
実施例1
本実施例では、4つの実験を説明する。これらの実験において、4種類の異なる原料をパルプに加工した。前記異なる原料は、乾燥した及び湿った(未乾燥の)ヤーンおよびスライバーであった。本発明による精製の条件および結果を表2に示す。この叩解の結果は、水中で懸濁した、長さの異なるヤーンまたはスライバーであった。このヤーンまたはスライバー懸濁液を、通常のリファイナー処理に匹敵するさらなる処理工程に付した。すなわち、ヤーンまたはスライバー懸濁液を、リファイナーに供給した。この処理の条件および結果を表3に示す。この処理の結果は、市販のパルプに匹敵するパルプであった。前記実験は、実験室規模のリファイナーで行った。
得られたパルプに対して行った測定は、未乾燥ヤーンの使用はパルプ品質を向上させることを示している。SR値および紙強度値は乾燥ヤーンよりも高く、これは紙用途には重要である。フィラー残留率値も乾燥ヤーンより高く、これは摩擦用途には重要である。ガスケット用途は、乾燥ヤーンよりも高いガスケット強度を示している。
本実施例では、4つの実験を説明する。これらの実験において、4種類の異なる原料をパルプに加工した。前記異なる原料は、乾燥した及び湿った(未乾燥の)ヤーンおよびスライバーであった。本発明による精製の条件および結果を表2に示す。この叩解の結果は、水中で懸濁した、長さの異なるヤーンまたはスライバーであった。このヤーンまたはスライバー懸濁液を、通常のリファイナー処理に匹敵するさらなる処理工程に付した。すなわち、ヤーンまたはスライバー懸濁液を、リファイナーに供給した。この処理の条件および結果を表3に示す。この処理の結果は、市販のパルプに匹敵するパルプであった。前記実験は、実験室規模のリファイナーで行った。
得られたパルプに対して行った測定は、未乾燥ヤーンの使用はパルプ品質を向上させることを示している。SR値および紙強度値は乾燥ヤーンよりも高く、これは紙用途には重要である。フィラー残留率値も乾燥ヤーンより高く、これは摩擦用途には重要である。ガスケット用途は、乾燥ヤーンよりも高いガスケット強度を示している。
Claims (12)
- 長さが少なくとも1メートルであるヤーンまたはスライバーを叩解するための方法であって、
前記ヤーンまたはスライバーと、液体とをリファイナーに送り込む工程を含んでなり、
前記リファイナーは、中心穴を取り囲む本体と、前記ヤーンまたはスライバーのための少なくとも1つの入口とを有するリファイナーフィリングを含んでなる、前記方法。 - 前記ヤーンは、連続したヤーンである、請求項1に記載の方法。
- 前記ヤーンまたはスライバーは、アラミドヤーンまたはアラミドスライバーであり、好ましくはポリパラフェニレンテレフタルアミドヤーンまたはポリパラフェニレンテレフタルアミドスライバーである、請求項1または2に記載の方法。
- 前記ヤーンは未乾燥紡績糸であり、若しくは、前記スライバーは未乾燥繊維を含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 前記ヤーンまたはスライバーは、好ましくはリファイナーフィリングに位置する入口を通じて、前記リファイナーに偏心して供給される、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記ヤーンまたはスライバーは、供給方向における水速が前記ヤーンまたはスライバーの供給速度と少なくとも同じ程度である水噴射によって前記リファイナーに供給される、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 前記液体は、中和剤および仕上げ剤のうちの少なくとも1種から選択される添加剤を含んでなる、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の叩解方法において使用されるリファイナーフィリングであって、
前記フィリングは、中心穴を取り囲む本体を含んでなり、
前記本体は、活性な叩解表面と、前記リファイナーフィリングをリファイナーに取り付けるためのボルト穴(3)とを含んでなり、
前記本体は、ヤーンまたはスライバーのための少なくとも1つの入口をさらに含んでなり、
前記入口は、リファイナーフィリングの活性な表面上に、入口穴(1)と、前記入口の流出側にある傾斜(2)とを含んでなり、
前記傾斜は、ヤーンまたはスライバーを前記入口穴から前記リファイナーフィリングの表面へと導く役割を果たす、
ことを特徴とする前記リファイナーフィリング。 - 請求項8に記載のリファイナーフィリングを含んでなるリファイナー。
- 入口がリファイナーの中心から偏心している、請求項9に記載のリファイナー。
- 固定子−回転子型である、請求項9または10に記載のリファイナー。
- 単一ディスク型、円錐型、三角錐型またはパピヨン型である、請求項8〜11のいずれかに記載のリファイナー。
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