JP2013063378A - Preparation device and preparation method for aqueous foam liquid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、均一で微細な気泡を大量に含む樹脂塗膜を形成することができる樹脂含有水性発泡塗工液を調製する方法に関する。 The present invention relates to a method for preparing a resin-containing aqueous foam coating solution capable of forming a resin coating containing a large amount of uniform and fine bubbles.
近年、微細な気泡を含む発泡塗工液を塗布して形成した気泡を含む発泡塗布層の特異な物理的特性、熱的特性、光学特性を利用する分野が多くなっている。例えば、特許文献1には、基材と感熱発色層の中間に発泡塗布層を設けて断熱性、クッション性を付与した高感度の感熱記録紙が記載されている。
In recent years, there are an increasing number of fields that utilize the specific physical characteristics, thermal characteristics, and optical characteristics of a foam coating layer containing bubbles formed by applying a foam coating solution containing fine bubbles. For example,
優れた断熱性、クッション性を備えた発泡塗布層であるためには発泡塗布層の気泡の体積割合が適切であることが必要であり、表面が平滑な発泡塗布層とするためには気泡のサイズが均一でかつ気泡の径が小さいことが好ましい。このような発泡塗布層を形成するには、適切な気泡の体積割合でかつ、気泡の径が小さい発泡塗工液を調製することが必要である。 In order to be a foam coating layer with excellent heat insulation and cushioning, it is necessary that the volume ratio of the foam in the foam coating layer is appropriate, and in order to obtain a foam coating layer with a smooth surface, It is preferable that the size is uniform and the bubble diameter is small. In order to form such a foam coating layer, it is necessary to prepare a foam coating solution having an appropriate volume ratio of bubbles and a small bubble diameter.
気泡を大量(液体に対して気体の体積が0.1倍以上)に含む発泡液を調製する方法には化学的方法と機械的な方法がある。化学的な発泡方法は、化学反応により液中で気体を発生させて発泡液を調製する方法であり、機械的な発泡方法は、気体と液体を機械的に攪拌混合して発泡液を調製する方法であるが、機械的な発泡方法の方が反応性の薬品を使用しないために発泡塗布層が化学的に安定であり、また経済性の面でも優れているので好ましい。 There are a chemical method and a mechanical method for preparing a foaming liquid containing a large amount of bubbles (the volume of gas is 0.1 times or more of the liquid). The chemical foaming method is a method of preparing a foaming liquid by generating a gas in the liquid by a chemical reaction. The mechanical foaming method is a method of preparing a foaming liquid by mechanically stirring and mixing the gas and the liquid. As a method, a mechanical foaming method is preferable because a reactive chemical is not used and the foam coating layer is chemically stable and is excellent in terms of economy.
機械的な発泡方法の場合、気体と液体とを機械的に混合撹拌することにより発泡液が作製される。気体と液体とを機械的に混合撹拌する装置としては、ピン付ローター型連続発泡機(ピン状の突起付ローターとピン状の突起付外筒管から構成され、ローターを高速回転させ円筒内に送り込まれた液体と空気等とを攪拌混合する装置)が広く用いられている。 In the case of a mechanical foaming method, a foaming liquid is produced by mechanically mixing and stirring a gas and a liquid. As a device that mechanically mixes and stirs gas and liquid, a rotor type continuous foaming machine with a pin (consisting of a pin-shaped rotor with a protrusion and a pin-shaped outer cylinder tube with a protrusion is used to rotate the rotor at a high speed in a cylinder. An apparatus that stirs and mixes a liquid that has been fed and air or the like is widely used.
上記ピン付ローター型連続発泡機は、特に食品加工によく用いられ、ホイップクリーム、卵白メレンゲ、気泡含有チョコレート等の製造に使用されている。この用途に使用されているピン付ローター型連続発泡機の例としては、愛工舎製ターボミックス、モンド社製モンドミックス等が挙げられる。また食品加工以外の分野では、ピン付ローター型連続発泡機とスクリーン印刷機を組み合わせた発泡塗料印刷装置がストーク社から市販されている。
上記、ピン付ローター型連続発泡機発泡装置の攪拌発泡部(発泡処理槽)は、いずれも図1に外筒部分を切り欠いて示されているような構造である。
The above-mentioned rotor type continuous foaming machine with a pin is often used particularly for food processing, and is used for producing whipped cream, egg white meringue, bubble-containing chocolate and the like. Examples of the rotor-type continuous foaming machine with a pin used for this purpose include Aikosha turbomix, Mondo's mondomix, and the like. In fields other than food processing, a foam coating printing apparatus combining a rotor type continuous foaming machine with a pin and a screen printing machine is commercially available from Stoke.
The agitation foaming portion (foaming treatment tank) of the above-described rotor-type continuous foaming machine with a pin has a structure as shown in FIG.
これらのピン付ローター型連続発泡機は、食品用途、点字印刷用途に設計された発泡装置であり、泡直径が数百μm〜数mmという比較的泡径の大きい発泡液を必要とする用途に適している。また、これらの装置は、液体に対して空気をきわめて大量に含む(発泡倍率3倍以上)発泡液を製造するのに適している。ここで発泡倍率とは、発泡液の体積/発泡前の液体体積であり、発泡液(気体+液体)体積/液体体積として計算できる。これらの装置で製造された発泡倍率3倍以上、泡直径数百μm〜数mmの発泡液は、感熱記録紙の感度アップ用の下塗り層等には不適である。なぜなら、通常、感熱下塗り層の厚みは数μm〜数十μm程度しかなく、泡の直径が数百μm〜数mmでは塗膜表面の平滑が悪くなったり、乾燥時に泡が崩壊したり、乾燥時に塗膜表面に孔が生じその上に塗工した感熱層塗料が孔内に吸われて感度低下を生じるためである。 These rotor-type continuous foaming machines with pins are foaming devices designed for food applications and Braille printing applications, and for applications that require a foaming liquid with a relatively large foam diameter of several hundred μm to several mm. Is suitable. Moreover, these apparatuses are suitable for producing a foaming liquid containing a very large amount of air with respect to the liquid (foaming ratio of 3 times or more). Here, the expansion ratio is the volume of the foaming liquid / the volume of the liquid before foaming, and can be calculated as the volume of the foaming liquid (gas + liquid) / the liquid volume. A foaming liquid having a foaming ratio of 3 times or more and a foam diameter of several hundreds μm to several mm manufactured by these apparatuses is not suitable for an undercoat layer for increasing the sensitivity of thermal recording paper. Because, usually, the thickness of the heat-sensitive undercoat layer is only about several μm to several tens of μm, and when the foam diameter is several hundred μm to several mm, the smoothness of the coating surface becomes poor, the foam collapses during drying, This is because holes are sometimes formed on the surface of the coating film, and the heat-sensitive layer coating material coated thereon is sucked into the holes and the sensitivity is lowered.
発泡液中の気泡径を小さくしようとする場合、気体と液体の混合部で強いせん断力を与え、混合、分割作用で泡を微細化する必要がある。せん断力が弱いと、泡径が小さくならなかったり、泡径が均一にならなかったりする。上記食品用、印刷用の発泡液の調製に使用されるピン付ローター型連続発泡機の場合は、ピンとピンの間隔が広く設計されているので高いせん断力を与えるのに不適である。これらの装置で高せん断力を付与するためにはローターの回転数を極めて高くするしかないが、そうすると、図2に示されるように、遠心力により液体が外側(外筒壁側)に偏在し、その内側(ローター側)を気体が液体と攪拌混合されることなく通過してしまうので所望の発泡液が得られない。 In order to reduce the bubble diameter in the foaming liquid, it is necessary to apply a strong shearing force at the gas / liquid mixing part and to refine the bubbles by mixing and dividing actions. When the shearing force is weak, the bubble diameter does not become small or the bubble diameter does not become uniform. In the case of the rotor type continuous foaming machine with a pin used for the preparation of the foaming liquid for food and printing, it is unsuitable for giving a high shearing force because the distance between the pins is designed to be wide. In order to apply a high shearing force with these devices, the rotational speed of the rotor must be very high. However, as shown in FIG. 2, the liquid is unevenly distributed outward (outer cylinder wall side) by centrifugal force. Since the gas passes through the inner side (rotor side) without being mixed with the liquid, the desired foaming liquid cannot be obtained.
高いせん断力を与えるために、前記ピン付ローター型回転発泡機に代えて、よりせん断力の高い分散攪拌機、例えば乳化機のような装置を使うことも可能である。例えば、IKA社製の乳化分散機(スリット付回転刃型連続乳化機:側面にスリットの付いた円筒型の多重になったステーターの間隙に、円筒型でかつステーターと同様のスリットを側面に有するローターを嵌め込み、ローターを高速回転させ、スリットを通過する際に樹脂含有液と空気等とを攪拌混合することにより、樹脂含有水性原料液中に空気等を分散、混合する。)などが挙げられる。この乳化装置の場合、泡の微細化は可能であるが高いせん断力を得るために流体の流路が極めて狭く設計されて処理流量が少ない。そのため、高速塗工装置に接続して使用する発泡液連続供給装置としては不適である。 In order to give a high shearing force, it is also possible to use a dispersion stirrer having a higher shearing force, for example, an emulsifier, instead of the pin-type rotor type rotary foaming machine. For example, an emulsion disperser manufactured by IKA (rotary blade type continuous emulsifier with slits: a cylindrical type and a slit similar to the stator on the side surface in the gap between the multiple cylindrical stators with slits on the side surface. The rotor is fitted, the rotor is rotated at a high speed, and the resin-containing liquid and air are stirred and mixed when passing through the slit, whereby the air and the like are dispersed and mixed in the resin-containing aqueous raw material liquid. . In the case of this emulsifying apparatus, the foam can be miniaturized, but in order to obtain a high shearing force, the flow path of the fluid is designed to be extremely narrow and the processing flow rate is small. Therefore, it is unsuitable as a foaming liquid continuous supply apparatus used by connecting to a high-speed coating apparatus.
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、気体と液体を機械的に混合攪拌して均一な微細気泡を多量に含む発泡液を高効率で製造することができる発泡装置と、該発泡装置を使用した樹脂含有水性発泡塗工液の調製方法を提供することを目的とする。
特に、本発明は、塗膜形成用樹脂を含有する水性原料液と非水溶性気体とをローター型連続発泡機を通過させて破泡や泡の合一が生じることのない安定な水性発泡液を高スループットで作製して高速コーティング装置へリアルタイム供給することを可能とする、特殊な配列状態の突起部を有するローター型連続発泡機と、該ローター型連続発泡機を使用する発泡樹脂塗膜形成用の水性発泡液の調製方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a foaming apparatus capable of highly efficiently producing a foaming liquid containing a large amount of uniform fine bubbles by mechanically mixing and stirring a gas and a liquid; It aims at providing the preparation method of the resin containing water-based foam coating liquid which uses this foaming apparatus.
In particular, the present invention is a stable aqueous foaming liquid in which an aqueous raw material liquid containing a resin for forming a coating film and a water-insoluble gas are passed through a rotor-type continuous foaming machine, and foam breakage and foam coalescence do not occur. Can be manufactured with high throughput and supplied in real time to a high-speed coating apparatus, and a rotor-type continuous foaming machine having protrusions in a special arrangement state, and a foamed resin coating film formation using the rotor-type continuous foaming machine It is an object to provide a method for preparing an aqueous foaming liquid.
上記の課題を解決することができる本発明は、以下に規定される特殊な配列状態の突起部を有するローター型連続発泡機と、該ローター型連続発泡機を使用する発泡樹脂層形成用の水性発泡液の調製方法に関する。 The present invention capable of solving the above problems is a rotor-type continuous foaming machine having protrusions in a special arrangement state defined below, and a water base for forming a foamed resin layer using the rotor-type continuous foaming machine. The present invention relates to a method for preparing a foaming liquid.
(1)発泡塗膜形成用樹脂を含有する水性原料液と非水溶性気体とからなる混合流体を機械的に攪拌混合して水性発泡液を調製する装置であって、冷却機能を有する固定された突起付外筒と、該突起付外筒内で回転する突起付内筒から構成されており、突起付外筒の内径(突起を除く)に対する突起付回転内筒の外径(突起を除く)の割合が75〜95%で且つ前記外筒と内筒の間の体積(突起がないとみなして計算した体積)における全突起の占有体積割合が30〜50%であることを特徴とする水性発泡液の調製装置。 (1) An apparatus for preparing an aqueous foamed liquid by mechanically stirring and mixing a mixed fluid composed of an aqueous raw material liquid containing a resin for forming a foamed coating film and a water-insoluble gas, and having a cooling function. The outer cylinder with protrusions and the inner cylinder with protrusions that rotate within the outer cylinder with protrusions. The outer diameter of the rotating inner cylinder with protrusions (excluding protrusions) with respect to the inner diameter of the outer cylinder with protrusions (excluding protrusions) ) Is 75 to 95%, and the occupied volume ratio of all protrusions in the volume between the outer cylinder and the inner cylinder (the volume calculated assuming that there are no protrusions) is 30 to 50%. An apparatus for preparing an aqueous foaming liquid.
(2)前記突起付外筒の突起と突起付内筒の突起が最近接する位置関係をとったときの突起間の間隙が0.2〜3.0mmであることを特徴とする(1)記載の水性発泡液の調製装置。 (2) The gap between the projections when the projection of the outer cylinder with projections and the projection of the inner cylinder with projections are closest to each other is 0.2 to 3.0 mm. An aqueous foaming liquid preparation apparatus.
(3)前記外筒と内筒の間の体積(突起がないとみなして計算した体積)における突起の占有体積割合が、前記混合流体の入口側から水性発泡液の出口側に向かって徐々に高く設定されていることを特徴とする(1)又は(2)に記載の水性発泡液の調製装置。 (3) The occupied volume ratio of the protrusion in the volume between the outer cylinder and the inner cylinder (the volume calculated assuming that there is no protrusion) is gradually increased from the inlet side of the mixed fluid toward the outlet side of the aqueous foam liquid. The apparatus for preparing an aqueous foaming liquid according to (1) or (2), characterized in that it is set high.
(4)前記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の水性発泡液の調製装置に発泡塗膜形成用樹脂を含有する水性原料液と非水溶性気体からなる混合流体を供給し、前記装置内の突起付外筒と突起付内筒の間の空間体積を供給混合流体の流入流速で除することによって算出される滞留時間を1.0〜15秒に設定して該調製装置内を通過させて発泡処理することを特徴とする発泡樹脂塗膜形成用の水性発泡液の調製方法。 (4) A mixed fluid comprising an aqueous raw material liquid containing a foamed coating film forming resin and a water-insoluble gas is supplied to the aqueous foaming liquid preparation apparatus according to any one of (1) to (3). The dwell time calculated by dividing the space volume between the protruding outer cylinder and the protruding inner cylinder in the apparatus by the inflow velocity of the supplied mixed fluid is set to 1.0 to 15 seconds, and the preparation apparatus A method for preparing an aqueous foaming liquid for forming a foamed resin coating film, characterized in that the foaming treatment is carried out by passing the inside.
(5)前記発泡塗膜形成用樹脂を含有する水性原料液が、樹脂水溶液系又は水性樹脂エマルション系の樹脂含有原料液であることを特徴とする(4)記載の発泡樹脂塗膜形成用の水性発泡液の調製方法。 (5) The water-based raw material liquid containing the resin for forming a foamed coating film is a resin-containing raw material liquid of a resin aqueous solution system or an aqueous resin emulsion system. Preparation method of aqueous foaming liquid.
(6)前記発泡塗膜形成用樹脂を含有する水性原料液が、粒子径が150〜250nmであるカルボキシ変性スチレン・ブタジエン共重合体系ラテックスを含有することを特徴とする(4)又は(5)に記載の発泡樹脂塗膜形成用の水性発泡液の調製方法。 (6) The aqueous raw material liquid containing the resin for forming a foamed coating film contains a carboxy-modified styrene / butadiene copolymer latex having a particle diameter of 150 to 250 nm (4) or (5) Preparation method of the aqueous | water-based foaming liquid for foaming resin coating film formation as described in any one of.
(7)前記発泡塗膜形成用樹脂を含有する水性原料液が、スチレン・ブタジエン共重合体系ラテックスを含有し、かつポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤を含有する水性原料液であることを特徴とする(4)〜(6)のいずれかに記載の発泡樹脂塗膜形成用の水性発泡液の調製方法。 (7) The aqueous raw material liquid containing the foamed coating film-forming resin is an aqueous raw material liquid containing a styrene / butadiene copolymer latex and a polyoxyethylene alkyl ether surfactant. The method for preparing an aqueous foaming liquid for forming a foamed resin coating film according to any one of (4) to (6).
(8)前記水性発泡液調製装置による発泡処理を経た水性発泡液中の気泡の直径が20μm未満、好ましくは1〜15μmで、発泡倍率が1.1〜2.0に調整されることを特徴とする(4)〜(7)のいずれかに記載の発泡樹脂塗膜形成用の水性発泡液の調製方法。 (8) The bubble diameter in the aqueous foaming liquid that has undergone the foaming treatment by the aqueous foaming preparation device is less than 20 μm, preferably 1 to 15 μm, and the foaming ratio is adjusted to 1.1 to 2.0. The method for preparing an aqueous foaming liquid for forming a foamed resin coating film according to any one of (4) to (7).
(9)前記発泡樹脂塗膜形成用の水性発泡液が、感熱記録紙における基材と感熱発色層の中間の発泡樹脂塗膜層形成用の水性発泡塗工液である(4)〜(8)のいずれかに記載の発泡樹脂塗膜形成用の水性発泡液の調製方法。 (9) The aqueous foaming liquid for forming the foamed resin coating film is an aqueous foaming coating liquid for forming a foamed resin coating film layer between the base material and the thermosensitive coloring layer in the thermal recording paper (4) to (8). ) For preparing a foamed resin coating film.
(10)前記(4)〜(9)に記載の水性発泡液の調製方法で調製されている発泡樹脂塗膜形成用の水性発泡液を、水性発泡液調製後5分以内に塗工液として基材シート面に塗工し、乾燥して発泡樹脂層を形成することを特徴とする感熱記録体用基材シートの製造方法。 (10) An aqueous foam liquid for forming a foamed resin coating film prepared by the method for preparing an aqueous foam liquid described in (4) to (9) is used as a coating liquid within 5 minutes after the preparation of the aqueous foam liquid. A method for producing a base sheet for a thermal recording material, wherein the base sheet is coated and dried to form a foamed resin layer.
本発明によれば、泡径が均一で微細な気泡を大量に含む樹脂含有水性発泡液を、連続で生産性高く、低コストで調製することができる装置と方法が提供される。そして、該樹脂含有水性発泡液を塗工液として基材シート面に塗工して形成される発泡樹脂塗工層は、表面状態が平滑で、断熱性、クッション性に富む発泡樹脂塗工層であるので、たとえば感熱記録体用の発泡樹脂層からなる中間層のように、優れた断熱性、クッション性を有する層を備えることが要求される各種製品への応用が可能である。
また、本発明によれば泡径が均一で微細な樹脂含有水性発泡液を高速で調製できるので、発泡装置を高速塗工機に直結して使用することにより発泡樹脂塗工層を高速で基材面に形成することが出来る。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the apparatus and method which can prepare the resin-containing aqueous | water-based foaming liquid containing a large amount of fine bubbles with uniform foam diameter continuously and with high productivity at low cost are provided. The foamed resin coating layer formed by applying the resin-containing aqueous foamed liquid on the surface of the base sheet as a coating liquid is a foamed resin coated layer having a smooth surface state and excellent heat insulation and cushioning properties. Therefore, it can be applied to various products that are required to have a layer having excellent heat insulating properties and cushioning properties, such as an intermediate layer made of a foamed resin layer for a heat sensitive recording material.
In addition, according to the present invention, a fine resin-containing aqueous foaming liquid having a uniform foam diameter can be prepared at high speed, so that the foamed resin coating layer can be formed at high speed by directly connecting the foaming apparatus to a high-speed coating machine. It can be formed on the material surface.
以下、図面を参照して本発明の発泡樹脂塗膜形成用の水性発泡液調製装置と該装置を使用する発泡樹脂塗膜形成用の水性発泡液の調製方法を説明する。 Hereinafter, with reference to the drawings, an aqueous foam preparation apparatus for forming a foamed resin coating film of the present invention and a method for preparing an aqueous foam liquid for forming a foamed resin film using the apparatus will be described.
<発泡液調製装置>
本発明の発泡液調製装置は、基本的には、図1に示される一般的なピン付ローター型連続発泡装置と同様であり、固定された突起付外筒S(ステーター)と、その中に設置された回転する突起付ローターR(突起付内筒:回転子)から構成されている。外筒Sの突起とローターRの突起は、たとえば図5に示されるように、ローターが回転しても衝突しないように配置されている。また、図4bや図7に示されるように、外筒SとローターRの間は一般的なピン付ローター型連続発泡装置の場合よりも狭く設定されている。外筒SとローターRの材質は特に限定されないが、強度、熱伝導率の観点からアルミ、ステンレス等の金属が好適に用いられる。外筒S本体と突起は一体であっても、別部材であってもよい。また、外筒Sは一体であっても、複数の部品が組み合わされたものであってもよい。ローターRに関しても同様である。突起の形成方法に関しては特に限定されない。一体鋳造、削り出し、溶接、ねじ止め等任意の方法をとることができる。特に近年、3次元CADで設計した形状を直接多軸工作機械(マシニングセンター)で作成することが可能になったため、任意の形状の外筒、ローター、および突起を作ることは比較的容易であり、発泡の目的にあった最適な形状の外筒、ローターを作成することが可能である。
突起の形状としては角柱、円柱、円錐、角錐、扇状等が好適である。外筒Sの突起とローターRの突起の形状は類似であっても、全く別の形状であってもよい。
<Foaming liquid preparation device>
The foaming liquid preparation apparatus of the present invention is basically the same as the general rotor-type continuous foaming apparatus with pins shown in FIG. 1, and includes a fixed protruding outer cylinder S (stator), It is composed of an installed rotor R with protrusions (an inner cylinder with protrusions: a rotor) that rotates. As shown in FIG. 5, for example, the protrusion of the outer cylinder S and the protrusion of the rotor R are arranged so as not to collide even when the rotor rotates. Further, as shown in FIG. 4b and FIG. 7, the space between the outer cylinder S and the rotor R is set narrower than in the case of a general rotor type continuous foaming device with a pin. The material of the outer cylinder S and the rotor R is not particularly limited, but metals such as aluminum and stainless steel are preferably used from the viewpoint of strength and thermal conductivity. The outer cylinder S main body and the protrusion may be integral or separate members. Further, the outer cylinder S may be integral or a combination of a plurality of parts. The same applies to the rotor R. The method for forming the protrusion is not particularly limited. Arbitrary methods such as integral casting, machining, welding, and screwing can be used. In particular, in recent years, it has become possible to directly create a shape designed by a three-dimensional CAD with a multi-axis machine tool (machining center), so it is relatively easy to make an outer cylinder, a rotor, and a protrusion of any shape, It is possible to create an outer cylinder and a rotor having an optimal shape suitable for the purpose of foaming.
As the shape of the protrusion, a prism, a cylinder, a cone, a pyramid, a fan, or the like is preferable. The projections of the outer cylinder S and the rotor R may be similar in shape or completely different.
<外筒内径とローター外径の比>
市販の食品用発泡装置では、外筒内径(突起を含まず)に対するローター外径(突起を含まず)の割合が40−70%程度のものが多い。例えば、図4aに示すような形状で、外筒Sの内径D1に対する内筒Rの外径D2が40−70%程度の構造となっている。これは、泡径が大きくてもよい場合に、発泡倍率の高い発泡液を効率よく生産するのに適しているからである。このような装置で、泡径の微細な発泡液を得ようとして、装置の回転数を上げると図2のように遠心力で気体Gと液体Lが分離して流れやすくなり、充分な混合攪拌が起こりにくくなる。また、内側と外側で周速が異なり、内側ではせん断力が弱くなるため、均一で微細な発泡を得にくくなる。これに対して、本発明では図4bのように外筒Sの内径D1b(突起を含まず)に対するローターRの外径D2b(突起を含まず)の割合が75〜95%とする。
<Ratio between outer cylinder inner diameter and rotor outer diameter>
In many commercially available foaming apparatuses for food, the ratio of the rotor outer diameter (not including protrusions) to the outer cylinder inner diameter (not including protrusions) is often about 40-70%. For example, in the shape as shown in FIG. 4a, the outer diameter D2 of the inner cylinder R with respect to the inner diameter D1 of the outer cylinder S is about 40-70%. This is because, when the bubble diameter may be large, it is suitable for efficiently producing a foaming liquid having a high expansion ratio. With such a device, when trying to obtain a foaming liquid with a fine bubble diameter, if the rotational speed of the device is increased, the gas G and the liquid L can be separated and flow easily by centrifugal force as shown in FIG. Is less likely to occur. In addition, the peripheral speed is different between the inside and the outside, and the shearing force is weak on the inside, so that it is difficult to obtain uniform and fine foaming. In contrast, in the present invention, the ratio of the outer diameter D2b (excluding protrusions) of the rotor R to the inner diameter D1b (excluding protrusions) of the outer cylinder S is 75 to 95% as shown in FIG.
このように外筒Sの内径(突起を含まず)に対するローターRの外径(突起を含まず)の割合を選択すると、気液の分離が起こり難く、流体がほぼ均一なせん断力を受けて泡が均一に微細化する。また、流体の大部分が冷却された外筒近辺を通ることになり、摩擦によって生じた熱を吸収するのに効率がよい。
外筒内径(突起を含まず)に対するローター外径(突起を含まず)の割合が95%を超えると、外筒SとローターRの間の空隙が狭くなりすぎ、充分な処理量を得るためには全体の直径を非常に大きなものとしなければならず、非効率的である。
When the ratio of the outer diameter (excluding protrusions) of the rotor R to the inner diameter (excluding protrusions) of the outer cylinder S is selected in this way, it is difficult for gas-liquid separation to occur, and the fluid receives a substantially uniform shearing force. Bubbles are uniformly refined. In addition, most of the fluid passes through the vicinity of the cooled outer cylinder, which is efficient in absorbing heat generated by friction.
If the ratio of the outer diameter of the rotor (excluding protrusions) to the inner diameter of the outer cylinder (excluding protrusions) exceeds 95%, the gap between the outer cylinder S and the rotor R becomes too narrow to obtain a sufficient processing amount. Is very inefficient because the overall diameter must be very large.
<外筒上突起とローター上突起の距離>
本発明の発泡液調製装置では、ローターが回転し、外筒の突起とローターの突起がもっとも近接する位置関係をとったときに、両者の近接する面で最大のせん断力が生じる。したがって、このときの外筒上突起とローター上突起の距離(クリアランス)が発泡の状態を左右する重要な因子である。図5に外筒Sの突起とローターRの突起の間の距離(C)の例を示した。なお、突起の形状によっては、外筒上突起と内筒上突起の最近接距離は必ずしも図5の位置ではない場合がある。
せん断力の観点からは、外筒の突起とローターの突起がもっとも近接する位置関係をとったとき、両者の最近接距離は近いほうがよいが、近すぎると過大なせん断力により、液体が変質したり、近接する面間に存在する液体の体積が減少し処理能力が落ちたりする。また、近すぎると機械的加工精度上装置製作が困難になるばかりでなく、使用中の温度上昇、振動等により突起が接触する等の問題を生じやすい。逆に広すぎると、泡を微小化するのに必要なせん断力を実用的な回転速度領域で得られない。前記突起付外筒の突起と突起付内筒の突起が最近接する位置関係をとったときの突起間の間隙は0.2〜3.0mmであることが望ましい。
<Distance between protrusion on outer cylinder and protrusion on rotor>
In the foamed liquid preparation apparatus of the present invention, when the rotor rotates and the outer cylinder projection and the rotor projection are closest to each other, the maximum shearing force is generated on the adjacent surfaces. Therefore, the distance (clearance) between the protrusion on the outer cylinder and the protrusion on the rotor at this time is an important factor that affects the foaming state. FIG. 5 shows an example of the distance (C) between the protrusion of the outer cylinder S and the protrusion of the rotor R. Note that depending on the shape of the protrusion, the closest distance between the protrusion on the outer cylinder and the protrusion on the inner cylinder may not necessarily be the position shown in FIG.
From the viewpoint of shearing force, when the outer cylinder protrusion and the rotor protrusion are closest to each other, the closest distance between the two is better, but if it is too close, the liquid will deteriorate due to excessive shearing force. Or the volume of the liquid existing between adjacent surfaces is reduced and the processing capacity is reduced. If the distance is too close, it is difficult not only to manufacture the device in terms of mechanical processing accuracy, but also prone to problems such as protrusions coming into contact due to temperature rise or vibration during use. On the other hand, if it is too wide, the shearing force necessary for miniaturizing the bubbles cannot be obtained in a practical rotational speed region. It is desirable that the gap between the protrusions is 0.2 to 3.0 mm when the protrusions of the protrusion-provided outer cylinder and the protrusions of the protrusion-provided inner cylinder are closest to each other.
市販の発泡装置では、外筒上突起とローター上突起の最近接距離は流体入口側から出口側までの間で一定のものが多いが、本発明では必ずしも一定でなくてもよい。発泡処理槽内の気泡は、入口側から出口に向かって細かくなっていくので、突起も泡の微細化の進行に合わせて攪拌、せん断力が強くなるように外筒上突起とローター上突起の最近接距離を設定しても良い。外筒上突起とローター上突起の最近接距離は、突起の形状(形、太さ)、突起の配置によって調整される。 In commercially available foaming apparatuses, the closest distance between the outer cylinder upper protrusion and the rotor upper protrusion is often constant from the fluid inlet side to the outlet side, but in the present invention it is not necessarily constant. Since the bubbles in the foaming treatment tank become finer from the inlet side toward the outlet, the protrusions of the outer cylinder protrusion and the rotor upper protrusion are also agitated and sheared so as to become stronger as the bubbles become smaller. A closest distance may be set. The closest distance between the outer cylinder upper protrusion and the rotor upper protrusion is adjusted by the shape (shape, thickness) of the protrusion and the arrangement of the protrusion.
<突起の占有体積>
市販の食品用発泡装置では、外筒とローターの間の空間(突起がないものとして計算した体積)に対する突起の占有体積の割合が20%程度のものが多い。これは、泡径が大きくてもよい場合では、内部体積を大きくしたほうが、大量の空気を液体に混ぜるのに効率的だからである。また、内部体積が大きい方が内部での圧力損失が少なく、粘稠の液を大量に処理するのに向いているからである。
<Occupied volume of protrusion>
In many commercially available foaming apparatuses for food, the ratio of the occupied volume of protrusions to the space between the outer cylinder and the rotor (the volume calculated as having no protrusions) is often about 20%. This is because in the case where the bubble diameter may be large, increasing the internal volume is more efficient for mixing a large amount of air into the liquid. Also, the larger the internal volume, the less the pressure loss inside, and it is suitable for processing a large amount of viscous liquid.
これに対し、微細な泡を含む発泡液を生産性良く調製することを目的とする本発明では外筒とローターの間の空間(突起がないものとして計算した体積)に対する突起の占有体積の割合を30〜50%とする。占有体積の割合は、突起の数、突起の形状、突起間の距離、ローターと外筒間の距離を適宜調節することにより調整される。
外筒とローターの間の空間(突起がないものとして計算した体積)に対する突起の占有体積の割合を50%より大きくすると、発泡槽内の流体の量が減り、また、流路も細くなるため処理量が少なくなる。これを補うためには装置自体を大型化しなければならず、非効率的である。逆に30%より小さくすると、流体に対する突起の攪拌、せん断効果が充分でなく、微細な発泡液を得られなくなる。
On the other hand, in the present invention for the purpose of preparing a foaming liquid containing fine bubbles with high productivity, the ratio of the occupied volume of the projection to the space between the outer cylinder and the rotor (the volume calculated as having no projection) 30 to 50%. The ratio of the occupied volume is adjusted by appropriately adjusting the number of protrusions, the shape of the protrusions, the distance between the protrusions, and the distance between the rotor and the outer cylinder.
If the ratio of the volume occupied by the protrusion to the space between the outer cylinder and the rotor (the volume calculated as having no protrusion) is larger than 50%, the amount of fluid in the foaming tank is reduced and the flow path is also narrowed. The amount of processing is reduced. In order to compensate for this, the apparatus itself must be enlarged, which is inefficient. On the other hand, if it is smaller than 30%, the stirring and shearing effects of the protrusions on the fluid are not sufficient, and a fine foaming liquid cannot be obtained.
<突起の配置>
本発明の発泡液調製装置は、市販の発泡装置と同様に突起が流体入口から出口まで均等に設置されていてもよい。しかし、入口側から出口に向かって粗から密になるように配置すると効率的であるので好ましい)。すなわち、外筒とローターの間の空間(突起がないものとして計算した体積)に対する突起の占有体積の割合が流体入口から出口に向かって徐々にあるいは段階的に高くなるようにすると効率的である。これは、入口側では流体と気体の混合状態がまだ充分でなく、出口側に進むにつれて微細化していくので、突起も泡の微細化のステージに合わせて攪拌、せん断力が強くなるように配置したほうが装置の処理能力を高くできるからである。突起の配置を粗から密にする方法としては、突起の本数を増やすか、あるいは、突起自体を大きくして空隙を狭くする等により達成される。図6に突起の本数を増やすことにより、突起の占有体積の割合が流体入口から出口に向かって徐々にあるいは段階的に高くなるようにした発泡処理層ローターの例を示した。
<Arrangement of protrusions>
In the foaming liquid preparation apparatus of the present invention, the protrusions may be evenly installed from the fluid inlet to the outlet in the same manner as a commercially available foaming apparatus. However, it is preferable to dispose from coarse to dense from the inlet side to the outlet because it is efficient). That is, it is efficient if the ratio of the occupied volume of the protrusion to the space between the outer cylinder and the rotor (the volume calculated as having no protrusion) is increased gradually or stepwise from the fluid inlet to the outlet. . This is because the mixed state of fluid and gas is not sufficient on the inlet side, and it becomes finer as it goes to the outlet side. Therefore, the protrusions are arranged so that the stirring and shearing force are increased according to the stage of finer foam. This is because the processing capacity of the apparatus can be increased. As a method of increasing the arrangement of the protrusions from coarse to dense, it can be achieved by increasing the number of protrusions or increasing the protrusions themselves to narrow the gaps. FIG. 6 shows an example of a foamed layer rotor in which the proportion of the volume occupied by the protrusions is increased gradually or stepwise from the fluid inlet to the outlet by increasing the number of protrusions.
<冷却>
「発泡液調製装置」は、その外側に冷却ジャケット等を設置し、冷媒を流して発泡駅調製装置を冷却することが望ましい。発泡液調製装置の突起付ローターの内部にも冷却水を通して冷却することにより冷却効率を高くしてもよい。
発泡液調製装置を冷却する冷却器の冷却方法は特に限定されない。水冷、空冷、ペルチェ素子による冷却等、通常の冷却方法を採用することができる。冷却器は発泡液調製装置の突起付外筒と一体であっても、別であってもよい。特に、発泡液調製装置の外筒を二重管構造にしたり、外側に冷却ジャケットを設置した構造とすることにより、突起付外筒外壁に冷却液を接触させて熱交換を行わせて冷却する方式が効率的である。
<Cooling>
It is desirable that the “foaming liquid preparation device” is provided with a cooling jacket or the like on the outside thereof, and a cooling medium is flowed to cool the foaming station preparation device. The cooling efficiency may be increased by cooling the cooling liquid through the protruding rotor of the foaming liquid preparation apparatus.
The cooling method of the cooler which cools a foaming liquid preparation apparatus is not specifically limited. Ordinary cooling methods such as water cooling, air cooling, and cooling with a Peltier element can be employed. The cooler may be integrated with the outer cylinder with projections of the foaming liquid preparation apparatus or may be separate. In particular, the outer cylinder of the foaming liquid preparation device has a double tube structure or a structure in which a cooling jacket is installed on the outside, so that the cooling liquid is brought into contact with the outer wall of the outer cylinder with protrusions to perform heat exchange and cool down. The method is efficient.
本発明の発泡樹脂塗膜形成用の水性発泡液の調製方法は図3の工程にしたがって実施することができる。
図3の工程図において、符号1は、塗膜形成用樹脂を含有する水性原料液を調製する「原料液調製槽」である。「原料液調製槽1」では、塗膜形成用樹脂を含有する水性原料液が調製される。調製された水性原料液は「ポンプ2」によって「冷却ジャケット4」を備えた「発泡液調製装置3」に送られ、「気体貯槽5」から「流量調整弁6」を経て供給される所定量の窒素又は空気等の気体と攪拌混合され、気泡が形成されている水性発泡液が調製される。水性発泡液は塗工装置8(塗工ヘッド)によって基材上に塗布される。
The preparation method of the aqueous foaming liquid for foamed resin coating film formation of this invention can be implemented according to the process of FIG.
In the process diagram of FIG. 3,
「原料液調製槽1」及び「駆動モーターM」の種類等に特に制限はない。「原料液調製槽1」で調製される原料液の温度は液状で取り扱いできる温度に保たれる。調製された樹脂含有の水性原料液は攪拌によって発生する熱を吸収して温度が上昇するので、液状での取り扱いに支障をきたすような凍結や粘度の極端な上昇が生じない範囲で原料液調製槽1の外部から冷却することが好ましい。
「原料液調製槽1」で調製された樹脂水溶液又は樹脂エマルジョンよりなる水性原料液を「水性発泡液調製装置3」に送る「ポンプ2」や、「気体貯槽5」から空気や窒素ガス等を「水性発泡液調製装置3」に送る「流量調整弁6」についてもそれらの種類等に制限はない。
「気体貯槽5」から「流量調整弁6」によって送られる気体は、図3においては、水性原料液の供給経路に供給されているが、気体は、水性原料液の供給経路とは別の独自の供給経路から「水性発泡液調製装置3」に供給し、そこで水性原料液と一緒にして攪拌混合して発泡処理することも可能である。
There are no particular restrictions on the types of “raw material
“
The gas sent from the “
「発泡液調製装置3」は、密閉系内に気体と液体を連続的に定量供給しながら機械的な攪拌を施し、空気等の気体を微細な気泡として樹脂含有の水性原料液中に分散、混合できる装置である。これは突起付二重円筒型となっており、突起付回転内筒(ローター)と突起付固定外筒(ステーター)から構成され、円筒間の空隙に送り込まれた樹脂含有水性原料液と空気等とを高速で回転するローター上の突起と固定外筒の突起との間でせん断をかけて攪拌混合することによって樹脂含有水性原料液中に空気等を分散、混合し発泡液を作製する。
The “foaming
<滞留時間>
本発明における発泡方法では、発泡させようとする流体の発泡液調製装置内の滞留時間を1.0〜15秒とすることが好ましい。発泡液調製装置内の滞留時間は、外筒と内筒の間の空間体積を処理流体流入流速で除することにより求められる。例えば、気体と液体の合計流入量が1000mL/min、外筒と内筒の間の空間体積が100mLであれば、1/10minすなわち6秒である。発泡液調製装置内の滞留時間が1秒より短いと、流体は充分な攪拌、せん断作用を受けることなしに装置から出てしまい、微細な泡が得られない。逆に15秒を越す場合は、発泡装置内で流体が変質したり、過熱したりすることが多く望ましくない。また、発泡液調製装置内の滞留時間を長くするには、流体流量に対して装置を大きくすることになるので、過度に長い滞留時間は経済性の面からも望ましくない。
<Residence time>
In the foaming method of the present invention, the residence time of the fluid to be foamed in the foaming liquid preparation apparatus is preferably 1.0 to 15 seconds. The residence time in the foaming liquid preparation apparatus is obtained by dividing the space volume between the outer cylinder and the inner cylinder by the processing fluid inflow velocity. For example, if the total inflow of gas and liquid is 1000 mL / min and the space volume between the outer cylinder and the inner cylinder is 100 mL, it is 1/10 min, that is, 6 seconds. When the residence time in the foaming liquid preparation apparatus is shorter than 1 second, the fluid exits from the apparatus without receiving sufficient stirring and shearing action, and fine bubbles cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 15 seconds, it is often undesirable that the fluid is altered or overheated in the foaming apparatus. Further, in order to increase the residence time in the foaming liquid preparation device, the device is made larger with respect to the fluid flow rate. Therefore, an excessively long residence time is not desirable from the viewpoint of economy.
本発明の方法では、樹脂を含有する水性原料液の組成、性状(粘度、界面活性剤添加率、種類)に応じて発泡液調製装置のローター駆動モーターMの回転速度、水性原料液と空気等の装置内滞留時間(攪拌時間)等を適宜に設定することにより水性発泡液中の気泡の大きさを調節することができる。例えば、回転速度が一定で、かつ装置に供給される原料液量と空気量との比率が同一の場合は、装置内攪拌時間が長いほど、気泡のサイズは小さくなる傾向にある。また発泡倍率は、装置に供給される原料液量と空気量との比率を選定することによって調節することができる。
なお、発泡液調製装置における圧力損失は、図3における「入口側圧力計7a」で測定される導入前圧力と、「出口側圧力計7b」による出口側圧力の数値の差として算出される。
In the method of the present invention, the rotational speed of the rotor drive motor M of the foaming liquid preparation apparatus, the aqueous raw material liquid and air, etc., depending on the composition and properties (viscosity, surfactant addition rate, type) of the resin-containing aqueous raw material liquid The size of bubbles in the aqueous foaming liquid can be adjusted by appropriately setting the residence time (stirring time) in the apparatus. For example, when the rotation speed is constant and the ratio between the amount of raw material liquid supplied to the apparatus and the amount of air is the same, the bubble size tends to decrease as the stirring time in the apparatus increases. The expansion ratio can be adjusted by selecting the ratio of the amount of raw material liquid supplied to the apparatus and the amount of air.
The pressure loss in the foaming liquid preparation apparatus is calculated as the difference between the pre-introduction pressure measured by the “inlet side pressure gauge 7a” and the outlet side pressure value by the “outlet
<駆動モーターMの回転速度>
本発明の方法では、樹脂を含有する水性原料液の組成、性状(粘度、界面活性剤添加率、種類)に応じて「発泡液調製装置3」の攪拌機駆動モーターMの回転速度、水性原料液と空気等の装置内滞留時間(攪拌時間)等を適宜に設定することにより水性発泡液中の気泡の大きさを調節することができる。例えば、回転速度が一定で、かつ装置に供給される原料液量と空気量との比率が同一の場合は、装置内攪拌時間が長いほど、気泡のサイズは小さくなる傾向にある。また発泡倍率は、装置に供給される原料液量と空気量との比率を選定することによって調節することができる。
<Rotation speed of drive motor M>
In the method of the present invention, the rotation speed of the stirrer drive motor M of the “foaming
気泡の体積割合をコントロールした発泡塗液を作製するためには、密閉系内に気体と液体を連続的に送入しながら、気体と液体とを機械的に混合撹拌する必要がある。開放系で気体と液体とを機械的に混合撹拌する場合は、攪拌時に大気中の空気を巻き込む可能性があるため、気泡の体積割合をコントロールするのが困難となる。また、気泡の径が小さい発泡塗液を作製するためには、気体と液体の混合部で強いせん断力を与えるために高速回転が必要となる。攪拌機などの回転機器では、圧力容器を貫通する回転軸からの漏れ出しを機械的にシールするために、メカニカルシールが用いられている。 In order to produce a foam coating liquid in which the volume ratio of bubbles is controlled, it is necessary to mechanically mix and stir the gas and liquid while continuously feeding the gas and liquid into the closed system. When the gas and liquid are mechanically mixed and stirred in an open system, it is difficult to control the volume ratio of the bubbles because air in the atmosphere may be involved during stirring. Moreover, in order to produce a foaming coating liquid having a small bubble diameter, high-speed rotation is required in order to give a strong shearing force at the gas-liquid mixing portion. In a rotating device such as a stirrer, a mechanical seal is used to mechanically seal leakage from a rotating shaft that penetrates the pressure vessel.
メカニカルシールの基本構造は、スプリングなどによって軸方向に動くことができる回転環と、固定環から構成されており、両環の軸に垂直な摺動面がお互いに接触し、相対的に回転することによって、流体の漏れを最小限にする働きをするものである。また、この摺動による摩擦発熱を取り除くため、メカニカルシールには冷却水が必要である。高速回転にすると、シールの摺動面に塗料が浸入しやすくなり、摺動面で樹脂分散物の分散破壊(凝集)が起こり、シール面に塗料が固着堆積する。その結果、シール水が発泡塗液に混入するというシール不良トラブルを生じる可能性がある。シール水が発泡塗液に混入すると、塗液が希釈され、その結果、破泡、泡の合一などが起こりやすくなり、気泡の微細化に不利となることがある。 The basic structure of the mechanical seal is composed of a rotating ring that can move in the axial direction by a spring or the like, and a fixed ring. The sliding surfaces perpendicular to the axes of both rings come into contact with each other and rotate relatively. Thus, it serves to minimize fluid leakage. In order to remove the frictional heat generated by this sliding, the mechanical seal requires cooling water. When the rotation speed is high, the coating material easily enters the sliding surface of the seal, and the resin dispersion is dispersed and broken (aggregated) on the sliding surface, and the coating material adheres and accumulates on the sealing surface. As a result, there is a possibility of causing a sealing failure trouble that the sealing water is mixed into the foam coating liquid. When the sealing water is mixed into the foamed coating liquid, the coating liquid is diluted, and as a result, bubble breakage, foam coalescence, etc. are likely to occur, which may be disadvantageous for miniaturization of the bubbles.
本発明の方法によれば、密閉系内に気体と樹脂水溶性系又は水性樹脂エマルジョン系の水性原料液を連続的に供給しながら気体を機械的に混合し撹拌することにより、シール不良トラブルがなく、微細な気泡をつくることが可能となり、発泡塗液を塗布、乾燥して得られた泡塗工層を感熱下塗り層として有する感熱記録体の連続製造が可能となる。 According to the method of the present invention, the gas is mechanically mixed and stirred while continuously supplying the gas and the water-based resin aqueous solution or water-based resin emulsion-based aqueous raw material liquid into the closed system, thereby causing a sealing failure trouble. Therefore, it is possible to produce fine bubbles, and it is possible to continuously produce a heat-sensitive recording material having a foam coating layer obtained by applying and drying a foam coating solution as a heat-sensitive undercoat layer.
<水性原料液>
水性原料液としては、樹脂水溶性系又は水性樹脂エマルジョン系の原料液が好ましい。中でもスチレン・ブタジエン共重合体系ラテックスを含有することが好ましい。スチレン・ブタジエン共重合体系ラテックスは、比較的安価であり、感熱の発色性に比較的影響が少ないため、泡塗工層樹脂として有効である。また、比較的微細な泡を得やすいので、泡塗工層の膜厚を薄くすることができるため、コストの面で有利である。
<Aqueous raw material liquid>
The aqueous raw material liquid is preferably a resin water-soluble or aqueous resin emulsion-based raw material liquid. Among them, it is preferable to contain a styrene / butadiene copolymer latex. Styrene / butadiene copolymer latex is relatively inexpensive and has a relatively small effect on heat-sensitive color developability, and is therefore effective as a foam coating layer resin. Moreover, since it is easy to obtain relatively fine bubbles, the film thickness of the foam coating layer can be reduced, which is advantageous in terms of cost.
もちろん本発明の効果を妨げない範囲で、各種の水性樹脂をスチレン・ブタジエン共重合体系ラテックスと適宜併用することも可能である。併用可能な水性樹脂としては、完全(部分)ケン化ポリビニルアルコール、ケイ素変性ポリビニルアルコール、アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール、カルボキシル基変性ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ソーダ、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、カゼイン、スチレン−マレイン酸共重合体のアルカリ塩、アルギン酸ソーダ、アクリル酸アミド・アクリル酸エステル・メタクリル酸共重合体のアルカリ塩などの水溶性樹脂、アクリル樹脂系ラテックス、コロイダルシリカ含有アクリル樹脂系ラテックス、ポリエステルポリウレタン系ラテックス、ポリエーテルポリウレタン系ラテックス、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体系ラテックス、エチレン・酢酸ビニル共重合体系ラテックスなどの水分散性樹脂が挙げられる。水性樹脂の含有量としては特に限定されないが、泡塗工層の全固形量に対して20質量%以上が好ましい。 Of course, various aqueous resins can be used in combination with the styrene / butadiene copolymer-based latex as appropriate, as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of aqueous resins that can be used in combination include fully (partially) saponified polyvinyl alcohol, silicon-modified polyvinyl alcohol, acetoacetyl group-modified polyvinyl alcohol, carboxyl group-modified polyvinyl alcohol, sodium polyacrylate, carboxymethylcellulose, polyvinylpyrrolidone, casein, and styrene- Water-soluble resin such as alkali salt of maleic acid copolymer, sodium alginate, alkali salt of acrylic acid amide / acrylic acid ester / methacrylic acid copolymer, acrylic resin latex, colloidal silica-containing acrylic resin latex, polyester polyurethane Water-dispersible resins such as latex, polyether polyurethane latex, vinyl chloride / vinyl acetate copolymer latex, ethylene / vinyl acetate copolymer latex, etc. It is. Although it does not specifically limit as content of aqueous resin, 20 mass% or more is preferable with respect to the total solid of a foam coating layer.
スチレン・ブタジエン共重合体系ラテックスを使用する場合、その平均粒子径は、150〜250nmであることが好ましい。共重合体ラテックスの平均粒子径が250nmを超えると、共重合体ラテックスを含有する発泡塗液の流動性が低下し、塗工操業時に支障をきたす可能性がある。また、共重合体ラテックスの平均粒子径が150nm未満だと、発泡塗液を高速回転で作製する方法においては、シールの摺動面で樹脂分散物の分散破壊(凝集)が起こり、シール面に塗料が固着堆積し、その結果、シール水が発泡塗液に混入するというシール不良トラブルを生じる可能性がある。
共重合体ラテックスの平均粒子径は、乳化剤の種類と使用量、重合開始剤の種類と使用量、極性基を有する単量体の種類と使用量、モノマー濃度、重合温度等で調整することができる。得られた共重合体ラテックスの平均粒子径は、コールター社製のサブミクロンアナライザー(モデルN4)で、常法により求めることができる。
When a styrene / butadiene copolymer latex is used, the average particle size is preferably 150 to 250 nm. If the average particle diameter of the copolymer latex exceeds 250 nm, the fluidity of the foamed coating liquid containing the copolymer latex is lowered, and there is a possibility that the coating operation may be hindered. Further, when the average particle size of the copolymer latex is less than 150 nm, in the method of preparing the foam coating liquid at high speed rotation, dispersion failure (aggregation) of the resin dispersion occurs on the sliding surface of the seal, and the sealing surface As a result, the coating material adheres and accumulates, and as a result, there is a possibility of causing a sealing failure problem that the sealing water is mixed into the foam coating liquid.
The average particle size of the copolymer latex can be adjusted by the type and amount of emulsifier, the type and amount of polymerization initiator, the type and amount of monomer having a polar group, the monomer concentration, the polymerization temperature, etc. it can. The average particle diameter of the obtained copolymer latex can be obtained by a conventional method with a submicron analyzer (model N4) manufactured by Coulter.
界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤を含有することが好ましいことも判明している。ポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤は、スチレン・ブタジエン共重合体系ラテックスの分散安定性に特に有効である。ポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどが挙げられる。
ポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤の使用量は、樹脂含有液中の全固形分100質量%に対して、好ましくは0.3〜20質量%であり、より好ましくは0.5〜10質量%である。ポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤の添加量が0.3質量%未満では、その効果が発揮されず、また上記ポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤の添加量が20質量%を越えても、その効果は飽和し、かえって経済的に不利になる
It has also been found that it is preferable to contain a polyoxyethylene alkyl ether surfactant as the surfactant. Polyoxyethylene alkyl ether surfactants are particularly effective for the dispersion stability of styrene / butadiene copolymer latex. Examples of the polyoxyethylene alkyl ether surfactant include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, and polyoxyethylene oleyl ether.
The amount of the polyoxyethylene alkyl ether surfactant used is preferably 0.3 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the total solid content in the resin-containing liquid. %. If the addition amount of the polyoxyethylene alkyl ether surfactant is less than 0.3% by mass, the effect is not exhibited, and even if the addition amount of the polyoxyethylene alkyl ether surfactant exceeds 20% by mass. , The effect is saturated, but rather economically disadvantageous
<発泡樹脂塗工層の形成>
本発明の方法によって作製される水性発泡液を塗工液として用いて、発泡樹脂塗工層をシート上に形成することができる。発泡樹脂塗工層をシート上に形成する方法としては、従来公知の方法を用いることができる。例えば、押し出し成型、射出成型、塗工成型等を用いることができる。特に、水性発泡塗工液を、シート上に塗工、乾燥させて発泡樹脂被覆シートを得る塗工成型方法は生産性が高く好適である。
塗工成型の場合、支持体に塗工ヘッドを用いて発泡塗布液を塗工した後、乾燥器にて水分や溶剤分を除去し、支持体上に発泡樹脂塗工層を形成する。このとき、支持体から発泡樹脂塗工層を剥離することで、発泡樹脂塗工層からなる単独の発泡シートを得ることもできる。
<Formation of foamed resin coating layer>
A foamed resin coating layer can be formed on a sheet using the aqueous foaming liquid produced by the method of the present invention as a coating liquid. As a method for forming the foamed resin coating layer on the sheet, a conventionally known method can be used. For example, extrusion molding, injection molding, coating molding, etc. can be used. In particular, a coating molding method for obtaining a foamed resin-coated sheet by coating and drying an aqueous foam coating solution on a sheet is preferable because of its high productivity.
In the case of coating molding, a foamed coating liquid is applied to a support using a coating head, and then moisture and solvent are removed by a drier to form a foamed resin coating layer on the support. At this time, the foamed resin coating layer can be peeled from the support to obtain a single foamed sheet composed of the foamed resin coating layer.
塗工方法としては、バーコート法、エアードクターコート法、ブレードコート法、スクイズコート法、エアーナイフコート法、ロールコート法、グラビアコート法、トランスファーコート法、コンマコート法、スムージングコート法、マイクログラビアコート法、リバースロールコート法、マルチロールコート法、ディップコート法、ロッドコート法、スプレーコート法、ゲートロールコート法、落下カーテンコート法、スライドコート法、ファウンテンコート法、およびスリットダイコート法などが挙げられる。 Coating methods include bar coating, air doctor coating, blade coating, squeeze coating, air knife coating, roll coating, gravure coating, transfer coating, comma coating, smoothing coating, and microgravure. Examples include coating method, reverse roll coating method, multi-roll coating method, dip coating method, rod coating method, spray coating method, gate roll coating method, falling curtain coating method, slide coating method, fountain coating method, and slit die coating method. It is done.
以下、実施例に基づいて本発明の水性発泡塗工液の具体的な調製方法を説明するが、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。なお、実施例及び比較例中の「部」及び「%」は「質量部」及び「質量%」を表す。 Hereinafter, although the specific preparation method of the aqueous | water-based foam coating liquid of this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited by these Examples. In the examples and comparative examples, “parts” and “%” represent “parts by mass” and “mass%”.
<実施例1>
図3の水性発泡液の調製工程において、水性原料液調製槽1内で下記組成の水性原料液を調製し、後記の突起付二重円筒型の「発泡液調製装置3」に送って発泡処理した。
<Example 1>
In the preparation step of the aqueous foam liquid of FIG. 3, an aqueous raw material liquid having the following composition is prepared in the aqueous raw material
[水性原料液]
水分散型ポリウレタン樹脂(商品名:アデカボンタイターHUX−381、旭電化工業社製)100部
整泡剤:高級脂肪酸アンモニウム塩(商品名:F−1) 5部
増粘剤:カルボキシメチルセルロース系(商品名:AGガム、第一工業製薬社製)3部
上記各成分を均一混合した混合物より31部を分取し、水を加えて全量を100部として原料液(固形分濃度31%)とした。
[Aqueous raw material liquid]
100 parts water-dispersible polyurethane resin (trade name: Adekabon titer HUX-381, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) Foam stabilizer: higher fatty acid ammonium salt (trade name: F-1) 5 parts (Product name: AG gum, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 3 parts From the mixture of the above components uniformly mixed, 31 parts are taken, and water is added to make the total amount 100 parts. did.
[発泡液調製装置]
「太平洋機工製マイルダー乳化機 MDN304」〔横型(水平回転軸式)回転3段スリット刃タイプ乳化分散機〕のローター(ゼネレータ)と外筒(ジャケット)を以下のローターと外筒に替えて装着し、「発泡液調製装置3」として使用した。
ローター:外径175mm(突起部を含まず)の突起付円筒、突起の高さ4.8mm
外筒:内径185mm(突起部を含まず)の突起付円筒、突起の高さ4.8mm
円筒部長さ:100mm
回転数:2000rpm
突起占有体積割合:47%
外筒内突起−ローター上突起間距離(C):0.5mm
[Foam preparation equipment]
Install the rotor (generator) and outer cylinder (jacket) of “Pacific Kiko Milder Emulsifier MDN304” [Horizontal (Horizontal Rotating Shaft) Rotating Three-stage Slit Blade Type Emulsifier] instead of the following rotor and outer cylinder. , “Foamed
Rotor: cylinder with protrusions with an outer diameter of 175 mm (excluding protrusions), protrusion height 4.8 mm
Outer cylinder: cylinder with protrusions with an inner diameter of 185 mm (excluding protrusions), protrusion height 4.8 mm
Cylindrical part length: 100mm
Rotation speed: 2000rpm
Protrusion volume ratio: 47%
Distance between protrusion in outer cylinder and protrusion on rotor (C): 0.5 mm
流量600ml/minの上記水性原料液と共に、流量制御弁6で大気圧換算300ml/minに流量調整した空気を気体貯槽5から発泡液調製装置3に送り、混合攪拌して発泡処理液を得た(滞留時間:10秒に相当)。
発泡液調製装置3の外筒に設置した冷却ジャケット4には10℃の冷却水を流して、発泡液調製装置3を冷却した。発泡液調製装置3から送り出される水性発泡液の比重を測定し、発泡倍率を求めたところ発泡倍率は1.45であった。水性発泡液をガラスプレート上に滴下して拡げ、デジタルマイクロスコープで泡径を測定した。
調製された水性発泡液における「発泡倍率」、「泡径」、「発泡液温度」の測定結果を表1に示す。
Together with the aqueous raw material liquid having a flow rate of 600 ml / min, air whose flow rate was adjusted to 300 ml / min in terms of atmospheric pressure by the
Cooling water at 10 ° C. was allowed to flow through the cooling jacket 4 installed on the outer cylinder of the foaming
Table 1 shows the measurement results of “foaming ratio”, “foam diameter”, and “foaming liquid temperature” in the prepared aqueous foaming liquid.
<実施例2>
実施例1の方法において、発泡液調製装置3のローターと外筒を以下のものに替えた以外は実施例1と同様にして水性発泡液を調製した。
ローター:外径157mm(突起部を含まず)の突起付円筒、突起の高さ13.0mm
外筒:内径185mm(突起部を含まず)の突起付円筒、突起の高さ13.0mm
円筒部長さ:100mm
突起占有体積割合:40%
回転数:2000rpm
外筒内突起−ローター上突起間距離(C):0.5mm
水性原料液流量:1800ml/min
空気流量:900ml/min
滞留時間:10秒
調製された水性発泡液における「発泡倍率」、「泡径」、「発泡液温度」の測定結果を表1に示す。
<Example 2>
In the method of Example 1, an aqueous foaming liquid was prepared in the same manner as in Example 1 except that the rotor and outer cylinder of the foaming
Rotor: cylinder with protrusions with an outer diameter of 157 mm (excluding protrusions), protrusion height of 13.0 mm
Outer cylinder: cylinder with protrusions with an inner diameter of 185 mm (excluding protrusions), protrusion height of 13.0 mm
Cylindrical part length: 100mm
Protrusion volume ratio: 40%
Rotation speed: 2000rpm
Distance between protrusion in outer cylinder and protrusion on rotor (C): 0.5 mm
Aqueous raw material flow rate: 1800 ml / min
Air flow rate: 900ml / min
Residence time: 10 seconds Table 1 shows the measurement results of “foaming ratio”, “foam diameter”, and “foaming liquid temperature” in the prepared aqueous foaming liquid.
<実施例3>
実施例1の方法において、発泡液調製装置3を以下のものに替えた以外は実施例1と同様にして水性発泡液を調製した。
ローター:外径141mm(突起部を含まず)の突起付円筒、突起の高さ20.8mm
外筒:内径185mm(突起部を含まず)の突起付円筒、突起の高さ20.8mm
円筒部長さ:100mm
突起占有体積割合:32%
回転数:2000rpm
外筒内突起−ローター上突起間距離(C):0.5mm
水性原料液流量 4500ml/min
空気流量 2250ml/min
滞留時間:10秒
調製された水性発泡液における「発泡倍率」、「泡径」、「発泡液温度」の測定結果を表1に示す。
<Example 3>
In the method of Example 1, an aqueous foaming liquid was prepared in the same manner as in Example 1 except that the foaming
Rotor: Cylinder with protrusions with outer diameter 141 mm (excluding protrusions), protrusion height 20.8 mm
Outer cylinder: cylinder with protrusions with an inner diameter of 185 mm (excluding protrusions), protrusion height of 20.8 mm
Cylindrical part length: 100mm
Protrusion volume ratio: 32%
Rotation speed: 2000rpm
Distance between protrusion in outer cylinder and protrusion on rotor (C): 0.5 mm
Aqueous raw material flow rate 4500ml / min
Air flow rate 2250ml / min
Residence time: 10 seconds Table 1 shows the measurement results of “foaming ratio”, “foam diameter”, and “foaming liquid temperature” in the prepared aqueous foaming liquid.
<比較例1>
実施例1の方法において、発泡液調製装置3として、下記の食品用ピン付ローター型発泡機を使用し、水性原料液流量及び空気流量を以下のように替えた以外は実施例1と同様にして水性発泡液を調製した。
食品用ピン付二重円筒型連続発泡機(モンドミックス社製 モンドミックス発泡機)
ローター:外径34mm(ピン部を含まず)のピン付円筒、ピン高さ20mm
外筒:内径81mm(ピン部を含まず)のピン付円筒、ピン高さ20mm
円筒部長さ:200mm
ピン部占有体積割合:20%
回転数:2000rpm
外筒内ピン−ローター上ピン間距離(C):5mm
水性原料液流量 2715ml/min
空気流量 1357ml/min
滞留時間:10秒
調製された水性発泡液における「発泡倍率」、「泡径」、「発泡液温度」の測定結果を表1に示す。気体が完全に液体と混合せずに発泡槽を抜けるため、所定の発泡倍率に達しなかった。また、泡径も大きく微細な泡からなる発泡液を得られなかった。
<Comparative Example 1>
In the method of Example 1, the following rotor-type foaming machine with food pins was used as the foaming
Double cylindrical continuous foaming machine with food pin (Mondmix foaming machine manufactured by Mondmix)
Rotor: a cylinder with a pin with an outer diameter of 34 mm (excluding the pin), pin height 20 mm
Outer cylinder: A cylinder with a pin with an inner diameter of 81 mm (excluding the pin), a pin height of 20 mm
Cylindrical part length: 200mm
Pin part volume ratio: 20%
Rotation speed: 2000rpm
Distance between pin in outer cylinder and pin on rotor (C): 5mm
Aqueous raw material liquid flow rate 2715 ml / min
Air flow rate 1357ml / min
Residence time: 10 seconds Table 1 shows the measurement results of “foaming ratio”, “foam diameter”, and “foaming liquid temperature” in the prepared aqueous foaming liquid. Since the gas exited the foaming tank without being completely mixed with the liquid, the predetermined foaming ratio was not reached. Further, a foaming liquid having a large bubble diameter and fine bubbles could not be obtained.
<比較例2>
実施例1の方法において、発泡液調製装置3として、下記のピン付ローター型発泡機を使用した以外は実施例3と同様にして水性発泡液を調製した。
発泡液調製装置:「太平洋機工製マイルダー乳化機MDN304型」のローター(ゼネレータ)と外筒(ジャケット)を以下のローターと外筒に替えて装着し、「発泡液調製装置3」として使用した。
ローター:外径141mm(突起部を含まず)の突起付円筒、突起の高さ20.8mm
外筒:内径185mm(突起部を含まず)の突起付円筒、突起の高さ20.8mm
(外筒は2分割式でローターを挟み込むように装着した。)
円筒部長さ:100mm
突起占有体積割合:70%
回転数:2000rpm
外筒突起−ローター突起間距離(C):0.5mm
水性原料液流量 1800ml/min
空気流量 900ml/min
滞留時間:10秒
調製された水性発泡液における「発泡倍率」、「泡径」、「発泡液温度」の測定結果を表1に示す。
<Comparative example 2>
In the method of Example 1, an aqueous foaming liquid was prepared in the same manner as in Example 3 except that the following rotor-type foaming machine with a pin was used as the foaming
Foaming liquid preparation apparatus: The rotor (generator) and outer cylinder (jacket) of “Miheida emulsifier MDN304 type manufactured by Taiheiyo Kiko” were installed in place of the following rotor and outer cylinder, and used as “foaming
Rotor: Cylinder with protrusions with outer diameter 141 mm (excluding protrusions), protrusion height 20.8 mm
Outer cylinder: cylinder with protrusions with an inner diameter of 185 mm (excluding protrusions), protrusion height of 20.8 mm
(The outer cylinder was installed in two parts so as to sandwich the rotor.)
Cylindrical part length: 100mm
Protrusion volume ratio: 70%
Rotation speed: 2000rpm
Distance between outer cylinder protrusion and rotor protrusion (C): 0.5 mm
Aqueous raw material flow rate 1800ml / min
Air flow rate 900ml / min
Residence time: 10 seconds Table 1 shows the measurement results of “foaming ratio”, “foam diameter”, and “foaming liquid temperature” in the prepared aqueous foaming liquid.
<比較例3>
実施例1の方法において、発泡液調製装置3として、下記のピン付ローター型発泡機を使用し、水性原料液流量及び空気流量を下記のように替えた以外は実施例1と同様にして水性発泡液を調製した。
発泡液調製装置:「太平洋機工製マイルダー MDN304型〔横型(水平回転軸式)回転3段スリット刃タイプ乳化分散機〕」のローター(ゼネレータ)と外筒(ジャケット)を以下のローターと外筒に替えて装着し、「発泡液調製装置3」として使用した。
ローター:外径130mm(ピン部を含まず)のピン付円筒、ピンの高さ27.0mm
外筒:内径185mm(ピン部を含まず)のピン付円筒、ピンの高さ27.0mm
突起占有体積割合:50%
円筒部長さ:100mm
回転数:2000rpm
外筒内ピン−ローター上ピン間距離(C):0.5mm
水性原料液流量 5440ml/min
空気流量 2720ml/min
滞留時間:10秒
調製された水性発泡液における「発泡倍率」、「泡径」、「発泡液温度」の測定結果を表1に示す。
<Comparative Example 3>
In the method of Example 1, the following rotor-type foaming machine with a pin was used as the foaming
Foaming liquid preparation device: “Maider made by Taiheiyo Kiko MDN304 type [Horizontal (horizontal rotating shaft type) rotating three-stage slit blade type emulsifying disperser]” rotor (generator) and outer cylinder (jacket) to the following rotor and outer cylinder It replaced and was used as "foaming
Rotor: a cylinder with a pin with an outer diameter of 130 mm (excluding the pin part), pin height 27.0 mm
Outer cylinder: A cylinder with a pin with an inner diameter of 185 mm (not including the pin part), the height of the pin is 27.0 mm
Protrusion volume ratio: 50%
Cylindrical part length: 100mm
Rotation speed: 2000rpm
Distance between pin in outer cylinder and pin on rotor (C): 0.5mm
Aqueous raw material liquid flow rate 5440ml / min
Air flow rate 2720ml / min
Residence time: 10 seconds Table 1 shows the measurement results of “foaming ratio”, “foam diameter”, and “foaming liquid temperature” in the prepared aqueous foaming liquid.
実施例1〜3及び比較例1〜3の結果は、空気と液体を機械的に攪拌混合して発泡液を製造する方法において、高速回転の発泡機に適した塗膜形成用樹脂を含有する水性原料液を特定の形式の発泡機で特定の滞留時間で処理することにより、泡径が均一で小さい気泡を安定した状態で含有している発泡液を製造できることを示している。
そして、各実施例の方法で調製した水性発泡液については、それらを市販の坪量104.7g/m2の上質紙(商品名:マシュマロ、王子製紙社製)の片面上にアプリケーターバーで乾燥後の塗工量が10g/m2になるように塗工した場合にも表面平滑性に優れた発泡樹脂塗工層を有する紙基材シートが得られることが確認された。
The results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 contain a film-forming resin suitable for a high-speed rotating foaming machine in a method of producing a foaming liquid by mechanically stirring and mixing air and liquid. It shows that a foaming liquid containing a uniform bubble diameter and containing small bubbles in a stable state can be produced by treating the aqueous raw material liquid with a specific type of foaming machine with a specific residence time.
Then, the aqueous foam solution prepared in the process of each embodiment, those commercially available wood free paper having a basis weight of 104.7 g / m 2 (trade name: Marshmallow, manufactured by Oji Paper Co., Ltd.) dried applicator bar on one side of the It was confirmed that a paper base sheet having a foamed resin coating layer excellent in surface smoothness was obtained even when the coating amount was 10 g / m 2 later.
本発明の方法によれば、泡径が均一で微細な気泡を大量にかつ安定した状態で含んでいる樹脂含有水性発泡液を簡便に連続製造できる方法が提供されるので、該樹脂含有水性発泡液を発泡樹脂塗工層形成用の塗工液として利用することにより、表面状態が平滑で、断熱性、クッション性に富む発泡樹脂塗工層を基材面に形成することが求められる各種分野における製品の品質向上に多大の貢献をなすものである。 According to the method of the present invention, there is provided a method capable of simply and continuously producing a resin-containing aqueous foam containing a large amount of fine bubbles with a uniform foam diameter in a stable state. By using the liquid as a coating liquid for forming a foamed resin coating layer, various fields are required to form a foamed resin coating layer having a smooth surface state and excellent heat insulation and cushioning properties on the substrate surface. This greatly contributes to the improvement of product quality.
1:原料液調製槽
2:ポンプ
3:発泡液調製装置
4:冷却ジャケット
5:気体貯槽
6:流量制御弁
7a:入り口側圧力計
7b:出口側圧力計
8:コーターヘッド
M:駆動モーター
S:外筒(ステーター)
R:内筒(ローター)
L:液状部
G:気体部
C:突起間距離
D1、D1b:外筒Sの内径
D2、D2b:内筒Rの外径
1: Raw material liquid preparation tank 2: Pump 3: Foaming liquid preparation apparatus 4: Cooling jacket 5: Gas storage tank 6: Flow control valve 7a: Inlet
R: Inner cylinder (rotor)
L: Liquid part G: Gas part C: Distance between projections D1, D1b: Inner diameter D2 of outer cylinder S, D2b: Outer diameter of inner cylinder R
Claims (10)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011202701A JP2013063378A (en) | 2011-09-16 | 2011-09-16 | Preparation device and preparation method for aqueous foam liquid |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011202701A JP2013063378A (en) | 2011-09-16 | 2011-09-16 | Preparation device and preparation method for aqueous foam liquid |
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JP2011202701A Withdrawn JP2013063378A (en) | 2011-09-16 | 2011-09-16 | Preparation device and preparation method for aqueous foam liquid |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015516288A (en) * | 2012-03-23 | 2015-06-11 | コリア スタンダード カンパニー | One-pass type dispersion and oiling equipment |
JP6077627B1 (en) * | 2015-10-30 | 2017-02-08 | 昭義 毛利 | Ultra fine bubble generation tool |
WO2018134887A1 (en) * | 2017-01-17 | 2018-07-26 | 昭義 毛利 | Ultrafine bubble generation tool |
EP3433421B1 (en) | 2016-03-24 | 2021-07-14 | Paptic Ltd | Method of producing a fibrous web containing natural and synthetic fibres |
WO2024122653A1 (en) * | 2022-12-09 | 2024-06-13 | 日本発條株式会社 | Coating material, coating layer, and spring |
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2011
- 2011-09-16 JP JP2011202701A patent/JP2013063378A/en not_active Withdrawn
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