JP2014518952A

JP2014518952A - ニーダーに粉体を投与するための方法

Info

Publication number: JP2014518952A
Application number: JP2014509696A
Authority: JP
Inventors: テル，ロンフォルケルトワールベーク; ウィンターズ，ロビン
Original assignee: Teijin Aramid BV
Current assignee: Teijin Aramid BV
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2014-08-07
Also published as: WO2012152742A1; CN103517793A; EP2707188A1; EP2707188B1; KR20140022061A; US20140064015A1; RU2013154547A

Abstract

【課題】本発明は、ニーダーに粉体を投与するための方法に関する。
【解決手段】粉体はニーダーの供給孔内に供給機構を介して供給され、粉体は供給機構のさらなる供給装置から供給機構の回転弁の少なくとも４個のセグメントのうち１個に、またその逆の順序で落下する。
【選択図】図１

Description

本発明は、供給機構を介してニーダーに粉体を投与するための方法に関する。また、本発明は、ニーダーに粉体を投与するための供給機構を含むニーダーに関する。

ニーダーのための供給機構は既知である。
ＷＯ２００８／１３８５９７は、予備混合装置を実施例において開示する。該予備混合装置は、重合体粉末と硫酸とを混合する。その後、混合物をニーダーの一つの供給孔を介してニーダー内に供給する。ニーダー内の低圧を維持するための特殊な機構は意図されていない。

ＷＯ２００８／０９５６３２は、回転弁を介してニーダーに重合体を導入するシステムを開示する。回転弁を使用することにより、ニーダー内のわずかに低減された圧力下で、溶解した重合体を脱ガスすることができる。ＷＯ２００８／０９５６３２は、周囲雰囲気に対して高い圧力障壁を生じさせる供給機構を開示していない。というのも、一つの回転弁のみでそのような障壁を実現することは不可能であるからである。

国際公開第２００８／１３８５９７号パンフレット国際公開第２００８／０９５６３２号パンフレット

上記先行技術の供給機構の問題は、適用される供給処理が連続的な空気の漏れを生じさせるため、ニーダーが部分的にしか脱ガスされないことである。ほぼすべての場合に、ニーダー内の圧力が一時的に上昇し、ニーダー内の所望の低圧に戻さなければならないか、あるいはニーダー内に入る空気の量が多すぎるため長期にわたって極めて低い真空レベルを維持できない。所望の真空レベルを得るために、大量のガスを除去しなければならず、大型で高価な真空ポンプが必要となる。しかしながら、そのような強力なポンプを適用すると、大量の埃や粉がニーダーから吸出され、真空ラインを詰まらせる可能性があり、やがてはポンプが破損してしまう。
したがって、本発明の目的は、これらの欠点が少なくとも低減される、ニーダーに粉体を供給するための方法である。

この目的は、請求項１の特徴を備える方法により達成される。
請求項１に従う方法により、粉体はニーダーの供給孔内へ供給機構を介して供給され、粉体は、供給機構の付加供給装置から供給機構の回転可能な回転弁の少なくとも４個のセグメントのうち１個の中へ、またはその逆の順序で落下する。

二段階の供給機構により真空ロックが生じる。供給機構を介してニーダーに入る空気の量は低減する。したがって、ニーダー内の所望の低圧（例えば、真空または部分的真空）は維持され、ニーダー内の小さい圧力変動を補償するだけでよいので、必要となる真空ポンプは小さくてすむ。したがって、ニーダー内の所望の低圧（例えば、真空または部分的真空）は維持され、ニーダー内の小さい圧力変動を補償するだけでよいので、必要となる真空ポンプは小さくてすむ。

二段階の供給機構の概念図である。二段階の供給機構の第２の実施形態の概念図である。二段階の供給機構の第３の実施形態の概念図である。

この方法は、例えば、二軸ニーダー、一軸ニーダー、三軸またはそれ以上の混練軸を有するニーダーなどのあらゆる種類のニーダーに好適である。
好ましくは、供給機構を介してニーダー内に供給される粉体は、重合体および／または共重合体粉末、特に芳香族ポリアミドから主になる重合体および／または共重合体である。そのような（共）重合体は公知であり、これに限られるものでないが、芳香族パラジアミンまたはその誘導体を含む様々なモノマーと芳香族パラ二酸またはその誘導体から調製され得る。

好適な芳香族ジアミンの例として、パラフェニレンジアミン（ＰＰＤ）、２‐クロロ‐ｐ‐フェニレンジアミン（Ｃｌ−ＰＰＤ）、Ｍｅ−ＰＰＤ、ＭｅＯ−ＰＰＤなどが挙げられる。最も好ましくはＰＰＤおよび／またはＣｌ−ＰＰＤが用いられる。
また、芳香族アミンとして好ましいのは、（５‐（６）‐アミノ‐２‐（ｐ‐アミノフェニル）ベンゾイミダゾール）（ＤＡＰＢＩ）である。

芳香族パラ二酸の好適な誘導体の例としては、パラ二酸テレフタロイルジクロリド（ＴＤＣ）またはＣｌ−ＴＤＣ（２‐クロロテレフタロイルジクロリド）および２，６‐ナフタロイルクロリドが挙げられる。

好ましい重合体および共重合体は、ポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）（ＰＰＴＡ）および芳香族ジアミンモノマーの５‐（６）‐アミノ‐２‐（ｐ‐アミノフェニル）ベンゾイミダゾールと芳香族パラジアミンモノマーのｐ‐フェニレンジアミン（ＰＰＤ）とを共重合することにより得られるＤＡＰＢＩ−ＰＰＤ共重合体、ならびに芳香族パラ二酸誘導体テレフタロイルジクロリド（ＴＤＣ）である。

好ましくは、付加供給装置は、少なくとも４個のセグメントを含む回転可能な付加回転弁である。好ましくは、粉体は付加回転弁のセグメントから回転弁のセグメントに落下し、その後弁が回転し粉体をニーダー内に供給する。回転弁および／または付加回転弁は好ましくは４個〜２５個のセグメントを有し、より好ましくは８個〜２０個、最も好ましくは１０個〜１５個のセグメントを有する。回転弁および付加回転弁のセグメントの数により、粉体は極めて正確かつ連続的にニーダー内に投与可能である。さらに、セグメントは、ニーダー内の低圧とニーダーの外部雰囲気との間に一種のロックを実現する。二段階の供給機構を使用することにより、回転弁だけでなく付加回転弁を高精度で製造する必要がなくなる。すなわち、回転弁のセグメントと回転弁（回転弁および／または付加回転弁）のハウジングとの間の間隙は、ニーダー内の圧力にそれほど影響しない。したがって、この供給機構のために特殊な精度の高い回転弁を製造する必要がないので、製造の費用と時間を節約できる。

好ましくは、該付加回転弁は回転弁の上部に配置され、該回転弁はニーダーの供給孔の上部に配置される。この配置により、粉体は重力によりニーダー内に落下し、さらなる機構は不要である。粉体を自重によりニーダー内へ落下させることにより、粉体は圧縮されることがないので、ニーダー内での重合体への溶解および／または混合が容易となるという利点がある。

好ましい実施形態において、該回転弁の回転速度は、該付加回転弁の回転速度と等しいかそれよりわずかに速い。この方法を適用することにより、回転弁（付加回転弁の下に配置される）のセグメントに粉体が過充填されることが阻止される。これにより、回転弁のセグメントの外に粉末材料が被さることにより両回転弁の回転が阻害されたり停止したりすることが阻止される。

好ましくは、該回転弁および該付加回転弁の回転は連続的である。連続的な回転は、粉体のニーダー内への供給工程が連続的になるという利点がある。したがって、連続的混練工程が好ましい。

本発明の第２の実施形態において、さらなる充填装置はフラップである。これにより、粉体はフラップの上に落下し、フラップから回転弁のセグメント内へ、さらに回転弁の該セグメントからニーダー内へ落下する。好ましくは、フラップ上に達する粉体の量を回転弁のセグメントの量に適合させる。よって、フラップの粉体を回転弁のセグメント内へ移送することにより粉体が溢れることがない。供給機構のための付加装置としてのフラップは、付加回転弁に代わる安価な代替物である。好ましくは、フラップは、周期的に材料の輸送路を閉じたり開いたりする装置である。フラップの例として、玉弁、スライドゲート弁、バタフライ弁、プラグ弁が挙げられる。

好ましくは、ニーダーにおいて、アラミド重合体粉末と硫酸とを混合し、この混合物をニーダー内で混練して紡糸ドープにすることにより、スピンドープを製造する。
好ましくは、ポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）粉末が供給機構を介してニーダー内に充填され、硫酸が別の入口を介してニーダー内に充填される。

本発明の別の目的は、供給機構を含むニーダーである。供給機構は、ニーダーの充填孔の上方に配置される回転弁と、ニーダーの該充填孔の上に同様に配置される付加充填装置とを少なくとも含み、回転弁は少なくとも４個のセグメントを含む。
上述のように、当該ニーダーは、一軸ニーダー、二軸ニーダー、または三軸より多い軸を備えるニーダーである。当該ニーダーを用いて重合体粉末と硫酸とを混合して、高強度パラアラミド繊維、パルプ、またはテープを製造するためのスピンドープにすることができる。

好適な市販のニーダーは、ＬｉｓｔＡＧまたはＢｕｓｓＡＧから入手可能である。ＬＩＳＴにより製造される好適なニーダーは例えば、ＤＴＢ（一軸ニーダー）、ＣＫＲおよびＣＲＰ（いずれも二軸ニーダー）である。ＢｕｓｓはＭＸ、ＫＸ、ＭＫＳ、ＬＲ、Ｋ＿ＦＥ、ＰＣＳ／ＴＣＳ、およびｑｕａｎｔｅｃシリーズという名前で同様のニーダーを提供する。

Ｂｕｓｓ−ＳＭＳ−Ｃａｎｚｌｅｒは、Ｒｅａｃｏｔｈｅｒｍ、Ｒｅａｃｏｍ、Ｒｅａｓｏｌ、およびＲｅａｖｉｓｃの名前で一軸ニーダーおよび二軸ニーダーを販売する。ＲＰＡＰｒｏｃｅｓｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＳＡＳおよびＲｅａｄｃｏＫｕｒｉｍｏｔｏＬＬＣもまたニーダーの供給業者である。例えば、Ｒｅａｄｃｏスクリュー押出機という装置は上記の会社より入手可能である。
好ましくは、該付加供給装置は、少なくとも４個のセグメントを備える付加回転弁またはフラップである。

好ましい実施形態において、該フラップは回転弁の上方（すなわち上部）に配置され、あるいは該付加回転弁は回転弁の上方に配置される。回転弁の上方のフラップの配置により（これにより回転弁はニーダーの充填孔の上部に直接配置される）、ニーダー内への粉体の投与が連続的となる。フラップの代わりに付加回転弁を用いることにより、フラップを使用する場合と比べてより低くかつ一定の真空レベルを得ることができる（ただしセグメントの数に依存する）。一方で、フラップは付加回転弁ほど高価でなく、回転弁と比べて長寿命である。

好ましくは、該供給機構は、被さった材料を供給機構から掻き取るスクレーパーを含む。該スクレーパーは好ましくは、両回転弁の上に、または一方の回転弁の上にのみ、配置される。スクレーパーにより、回転弁または付加回転弁のセグメントの外にある粉体が供給機構に影響することなく、回転弁は確実に回転し続ける。したがって、供給機構は長寿命でありメンテナンスが少なくて済む。
好ましくは、該回転弁の回転は連続的あり、かつ／または該フラップは非連続的な機構を有する。また好ましくは、該付加回転弁の回転は連続的である。

好ましい実施形態において、該回転弁および／または該付加供給装置は、ポリ塩化ビニル、金属、および／またはゴムからなる。回転弁および／または付加回転弁に金属を用いることにより、回転弁は摩耗に対して極めて強くなる。ゴムを使用することにより、材料がニーダーと回転弁との金属接続を封止して、空気がニーダー内に入り込むことを阻止するという利点がある。

好ましくは、該回転弁の回転速度は、該付加回転弁の回転速度と等しいかわずかにそれよりも速い。上述のとおり、わずかに遅いか等しい回転速度とすることにより、回転弁に粉体が過充填されることがない。粉末材料が無駄になることなく、セグメントの外の粉末材料が供給機構に影響することがない。
好ましくは、重合体粉末は供給機構を介してニーダー内に供給される。より好ましくは、パラアラミド粉末材料が供給機構を介して二軸ニーダー内に供給される。

好ましい実施形態において、ニーダーの混合領域は、４００ミリバール未満、好ましくは２５０ミリバール未満、さらにより好ましくは１５０ミリバール未満の絶対圧力である。３０〜約５０ミリバール（絶対圧力）に達してもよい。好ましくは、供給中、圧力はある程度一定である。ある程度一定とは、圧力が例えば１５０ミリバールの±１０％の範囲内にあることを意味する。

この発明の別の目的は、パラアラミドスピンドープを製造するための、上記供給機構を含むニーダーの使用である。パラアラミドスピンドープは好ましくは、パラアラミド繊維、パルプ、またはテープを製造するのに用いられる。ニーダー内に供給機構を使用することにより、全混合工程において低圧が維持される。したがって、得られたスピンドープに微小な気泡が存在することがない。微細な穴（およそ６５ミクロン未満）のついた紡糸口金で繊維を紡糸することにより、（スピンドープの）空気が紡糸口金に蓄積し、ある時点で紡糸口金の空気の蓄積により紡糸処理が停止する。

以下、本発明を図を用いて説明する。
図１に、ロック位置Ａと開放位置Ｂにある供給機構３の第１の実施形態を示す。図１の供給機構３は、玉弁２と回転弁１とを含む。ロック位置Ａにおいて、玉弁２は材料が玉弁２を通過できないような位置にある。したがって、材料は回転弁１に到達してニーダーに入ることができない。ロック位置Ａにおいてはニーダー内に空気が入ることができないので、低圧または真空が維持される。開放位置Ｂにおいて、玉弁２は開いており、材料は玉弁２を通過して回転弁１に入ることができる。また開放位置Ｂにおいて、ある種の圧力障壁が生じる。回転弁１のセグメントにより、空気が回転弁１のセグメントを通過してニーダーに入ることはほとんどない。このため、ニーダー内の圧力は略一定であるか、あるいは先行技術の供給機構と比べて圧力変動は小さい。この実施形態において、供給機構３は非連続的に作動する。図１の実施形態において、玉弁２は回転弁１の上部に整列して配置され、回転弁１はニーダーの供給孔に整列しその上部に配置される。玉弁２がニーダーの供給孔に整列しその上部に配置され、回転弁１が玉弁２に整列しその上部に配置されてもよい。

図２において、供給機構３は、第１の回転弁１と、付加回転弁２の形状のさらなる供給装置とを含む。二つの回転弁１、２を使用することにより、一種の恒久的障壁が外部雰囲気とニーダー雰囲気との間に生じる。回転弁１の回転速度は好ましくは、付加回転弁２の回転速度と等しいかそれよりわずかに速い。したがって、回転弁１に過充填されるのを阻止し、供給機構３が一貫して確実に動作する。回転弁１と付加回転弁２とはいずれも少なくとも４個のセグメントを有する。回転弁１および／または付加回転弁２が有するセグメントが多いほど、障壁はより効果的となる。回転弁１と付加回転弁２とは、同じ数のセグメントを有しても異なった数のセグメントを有してもよい。好ましい実施形態において、回転弁１は付加回転弁２より多くのセグメントおよびより速い回転速度を有する。回転弁１のセグメントの数がより多いことにより、セグメントの数が少ない回転弁と比べて、材料はより安定してかつ一定にニーダーに入ることができる。図２の実施形態において、供給機構は連続的に作動する。

図３において、供給機構は、回転弁１と、スライドゲート弁２の形状の付加供給装置とを含む。位置Ｂにおいて、スライドゲート弁２は開いており、材料は回転弁１およびニーダーに入る。位置Ａにおいて、スライドゲート弁２はロックされるので、材料は回転弁１およびニーダーに入ることができない（ロック位置Ａ）。ロック位置Ａにおいて、障壁がスライドゲート弁２および回転弁１により生じる。開放位置Ｂにおいては、そのような障壁は回転弁１によってのみ生じる。図３の供給機構３は非連続的に（閉じるか開くか）作動する。図３の実施形態において、スライドゲート弁２は回転弁１に整列してその上部に配置され、回転弁１はニーダーの供給孔に整列してその上部に配置される。回転弁１がスライドゲート弁２に整列してその上部に配置され、スライドゲート弁２がニーダーの供給孔に整列してその上部に配置されてもよい。

１回転弁
２さらなる供給装置
３供給機構
Ａロック位置
Ｂ開放位置

Claims

ニーダーに粉体を投与するための方法であって、粉体はニーダーの供給孔内に供給機構（３）を介して充填され、粉体は前記供給機構の付加供給装置（２）から前記供給機構（３）の回転可能な回転弁（１）の少なくとも４個のセグメントのうち１個に、またその逆の順序で落下する、方法。
前記付加供給装置（２）が、少なくとも４個のセグメントを含む回転可能な付加回転弁であり、粉体は前記付加回転弁のセグメントから前記回転弁（１）のセグメントに、さらに前記回転弁（１）のセグメントから前記ニーダー内へ落下する、請求項１に記載の方法。
前記回転弁（１）の回転速度が、前記付加回転弁の回転速度に等しいかまたはそれより速い、請求項２に記載の方法。
前記回転弁（１）および前記付加回転弁の回転が連続的である、請求項２または請求項３に記載の方法。
前記付加供給装置がフラップであり、粉体は前記フラップ上に落下し、前記フラップから前記回転弁（１）のセグメント内へ、さらに前記回転弁（１）の前記セグメントから前記ニーダー内へ落下する、請求項１に記載の方法。
前記ニーダーにおいて、アラミド重合体粉末と硫酸とを混合し、この混合物をニーダー内で混練することによりスピンドープを得る、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
パラフェニレンテレフタルアミド粉末が前記供給機構（３）を介してニーダー内に供給され、硫酸が別の入口を介して前記ニーダー内に供給される、請求項６に記載の方法。
供給機構（３）を含むニーダーであって、前記供給機構（３）は、前記ニーダーの供給孔の上方に配置される回転可能な回転弁（１）と、前記ニーダーの前記供給孔の上方に同様に配置される付加供給装置（２）とを少なくとも含み、前記回転弁（１）は少なくとも４個のセグメントを有する、ニーダー。
前記付加供給装置（２）が、少なくとも４個のセグメントを備える付加回転弁またはフラップである、請求項８に記載のニーダー。
前記フラップが前記回転弁（１）の上方に配置され、あるいは前記付加回転弁が前記回転弁（１）の上方に配置される、請求項９に記載のニーダー。
前記供給機構（３）が、その表面に被さった物質を前記供給機構（３）から掻き取るスクレーパーを含む、請求項８〜１０のいずれかに記載のニーダー。
前記回転弁（１）および／または前記付加供給装置（２）が、ポリ塩化ビニル、金属および／またはゴムからなる、請求項８〜１１のいずれかに記載のニーダー。
前記回転弁（１）の回転が連続的である、請求項８〜１２のいずれかに記載のニーダー。
前記付加回転弁の回転が連続的である、あるいは前記フラップが非連続的な動きを有する、請求項９に記載のニーダー。
前記回転弁（１）の回転速度が、前記付加回転弁の回転速度に等しいかまたはそれより速い、請求項９に記載のニーダー。
前記ニーダーの混合領域において、１５０ミリバール（絶対圧力）未満の低圧が維持される、請求項８〜１５のいずれかに記載のニーダー。
重合体粉末が前記供給機構（３）を介して前記ニーダー内に供給される、請求項８〜１６のいずれかに記載のニーダー。
前記ニーダーが二軸ニーダーまたは一軸ニーダーである、請求項８〜１７のいずれかに記載のニーダー。