JP2017521570A - ナノフィブリルセルロースの品質を監視するための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
− 前記離解プロセスから得られたナノフィブリルセルロースを含有する分散液の濁度をリアルタイムで光学測定すること、および
− 測定された濁度と生成されたナノフィブリルセルロースの品質との間の、濁度の低下が、ナノフィブリルセルロースの品質の向上を示すという相関を使用して前記製造されたナノフィブリルセルロースの品質を決定することとを含む。
− 前記分散液の濁度をリアルタイムで光学測定するための測定手段と、
− 測定された濁度と製造されたナノフィブリルセルロースの前記品質との間の、濁度の低下が、ナノフィブリルセルロースの品質の改善を示すという相関を用いて前記製造されたナノフィブリルセルロースの品質を決定するための決定手段とを含む。
前記離解プロセスから、一般に1つ以上のパルプ離解装置から得られたナノフィブリルセルロースを含有する分散液の濁度をリアルタイムで光学測定することと、
測定された濁度と製造されたナノフィブリルセルロースの品質との間の、低下した濁度が、ナノフィブリルセルロースの品質の向上を示すという相関を使用して、前記製造されたナノフィブリルセルロースの品質を規定または決定することとを含む。その結果、ナノフィブリルセルロースの品質を表す値が得られ、または出力される。好ましくは、プロセスは、連続プロセスであるが、バッチプロセスにも適用することが可能である。
− 分散液の濁度を、リアルタイムで光学測定する測定手段と、
− 測定された濁度と、製造されたナノフィブリルセルロースの品質との間の相関を用いて、製造されたナノフィブリルセルロースの品質を、規定または決定する決定手段とを含む。この相関を使用する場合、濁度の低下は、ナノフィブリルセルロースの品質の向上を示す。
Satron VO光学濃度トランスミッタは、880nmにおける光学測定装置として使用された。ロータ−ロータ分散装置は、パイロットプラントにおける離解装置として使用された。機器は、分散機の排出ポンプの後に縦1メートル、直径100mmのパイプライン内に設置された弁を通して組み立てられた。ユニットは、機器自体、および小型の表示画面の両方を含んでいた。
セルロースバーチパルプは、アニオン性「TEMPO」酸化によって修飾された。我々が使用した2つの修飾レベル:0.95mmol COOH/g パルプ(グレードA)、および0.78mmol COOH/g パルプ(グレードB)。
アニオン性パルプは、2.5%(w/w)分散液を形成するように水に分散された。フロー(f)は、3l/sであり、Satron装置が取り付けられた点における流速(v)は、0.4m/sであった。分散は、一連の逆回転ロータを通じて、分散機(Atrex)を通じて4回実施された。使用された分散機は、850mmの直径を有し、使用された回転速度は、1800rpmであった。その結果、粘性のナノフィブリルセルロースゲルが形成された。
アニオン性セルロースパルプ(グレードA)は、3つの異なる濃度でフィブリル化された。
・2.5%(4回通過)
・1.5%(第4回目の通過のみ)
・1.0%(4回通過)
(Cs%として示された)Satronからの結果と、フィブリル化の間におけるオンサイト濁度とは、図3〜15に示される。オンサイト測定は、実験室で行われた。オンサイト濁度は、希釈後0.15%の濃度で常に測定されたことに留意すべきである。
Claims (40)
- セルロースパルプの繊維を離解することを含む離解プロセスにおいて製造されたナノフィブリルセルロースの品質を監視するための方法であって、
前記離解プロセスから得られたナノフィブリルセルロースを含む分散液の濁度をリアルタイムで光学測定することと、
測定された濁度と、製造されたナノフィブリルセルロースの品質との間の、濁度の低下が、ナノフィブリルセルロースの品質の向上を示すという相関を用いて、製造されたナノフィブリルセルロースの品質を決定することとを含むことを特徴とする方法。 - 濁度の測定は、0.15〜10の範囲内にある前記分散液の濃度において行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 濁度の測定は、0.5〜8%の範囲内にある前記分散液の濃度で行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 濁度の測定は、1〜5%の範囲内にある前記分散液の濃度で行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 濁度の測定は、1.5〜4%の範囲内にある前記分散液の濃度で行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ナノフィブリルセルロースの品質は、ナノフィブリルセルロースのフィブリル化度を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ナノフィブリルセルロースの品質は、ナノフィブリルセルロースの粘度を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 濁度の測定は、散乱光の測定であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記散乱光の偏光を測定することを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記散乱光の偏光における変化を測定することを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 濁度の測定は、吸収測定であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記光学測定は、260〜900nmの範囲内の波長で行われることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記光学測定は、400〜890nmの範囲内の波長で行われることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- ナノフィブリルセルロースを含む分散液の流速は、0.01m/s〜5m/sの範囲内にあることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- ナノフィブリルセルロースを含有する分散液の流速は、0.1〜3m/sの範囲内にあることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。
- 前記パルプは、非修飾パルプであることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。
- 前記パルプは、修飾パルプであることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。
- 前記修飾パルプは、化学修飾パルプであることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記修飾パルプは、酸化パルプであることを特徴とする請求項17または18に記載の方法。
- 前記酸化パルプは、TEMPO酸化パルプであることを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 前記修飾パルプは、アニオン性パルプであることを特徴とする請求項17または18に記載の方法。
- 前記修飾パルプは、カチオン性パルプであることを特徴とする請求項17または18に記載の方法。
- 前記修飾パルプは、酵素修飾パルプであることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記離解プロセスは、連続プロセスであることを特徴とする請求項1〜23のいずれか1項に記載の方法。
- リアルタイム測定は、プロセスフローからインライン測定として行われることを特徴とする請求項1〜24のいずれか1項に記載の方法。
- リアルタイム測定は、サイドフローからオンライン測定として行われることを特徴とする請求項1〜24のいずれか1項に記載の方法。
- セルロースパルプの繊維を離解させることを含む離解プロセスにおいて製造されたナノフィブリルセルロースの品質を監視するための装置であって、
離解装置から得られた、製造されたナノフィブリルセルロースを含む分散液を監視するように構成される、装置において、
前記分散液の濁度をリアルタイムで光学的に測定する測定手段と、
請求項1〜26のいずれか1項に記載の方法を用いて、測定された濁度と、製造されたナノフィブリルセルロースの品質との間の、粘度の低下が、ナノフィブリルセルロースの品質の向上を示すという相関を用いて、製造されたナノフィブリルセルロースの品質を決定する決定手段とを含むことを特徴とする装置。 - 前記分散液の濁度をリアルタイムで光学的に測定する測定手段は、濁度計を含むことを特徴とする請求項27に記載の装置。
- 前記分散液の濁度をリアルタイムで光学的に測定する測定手段は、比濁計を含むことを特徴とする請求項27に記載の装置。
- 前記分散液の濁度をリアルタイムで光学的に測定する測定手段は、吸収濁度計を含むことを特徴とする請求項28に記載の装置。
- 前記分散液の濁度をリアルタイムで光学的に測定する測定手段は、透過濁度計を含むことを特徴とする請求項28に記載の装置。
- 少なくとも1つのパルプ離解装置に接続された、請求項27〜31のいずれか1項に記載の装置を含むことを特徴とする装置構成。
- 前記パルプ離解装置は、ロータ−ロータ分散機、分散機、ホモジナイザー、リファイナー、粉砕機、コロイダー、摩擦粉砕機、ピンミル、超音波ソニケーター、およびフルイダイザーから選択されることを特徴とする請求項32に記載の装置構成。
- 前記分散液の濁度をリアルタイムで光学的に測定する測定手段は、離解装置に直接接続されることを特徴とする請求項32または33に記載の装置構成。
- 前記分散液の濁度をリアルタイムで光学的に測定する測定手段は、別のバイパスライン、または離解装置からのアウトレットチューブに接続されることを特徴とする請求項32または33に記載の装置構成。
- 少なくとも2つの離解装置を含むことを特徴とする請求項32〜35のいずれか1項に記載の装置構成。
- ナノフィブリルセルロースの品質を監視するための少なくとも2つの装置であって、各装置が前記少なくとも2つの離解装置の異なる1つに接続された装置を含むことを特徴とする請求項36に記載の装置構成。
- 前記少なくとも1つの離解装置から得られたナノフィブリルセルロースの品質を監視するためのフィードバックとして、前記少なくとも1つの離解装置を制御するように構成された制御手段を含むことを特徴とする請求項32〜37のいずれか1項に記載の装置構成。
- 前記制御手段は、前記少なくとも1つの離解装置を、当該離解装置の速度を変化させることによって制御するように構成されることを特徴とする請求項38に記載の装置構成。
- 前記制御手段は、前記少なくとも1つの離解装置を、当該離解装置への前記パルプ分散液の流速を変化させることによって制御するように構成されることを特徴とする請求項38に記載の装置構成。
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