JP2020059947A - 微細繊維脱液装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変質を防ぎつつ効率よく微細セルロースの脱液することができる微細繊維脱液装置を提供する。【解決手段】微細なセルロースを含有する懸濁液Ｋを脱液するための装置であって、脱液面に載せられた懸濁液Ｋを脱液する脱液部２と、脱液部２に懸濁液Ｋを供給する懸濁液供給部３０と、を備えており、脱液部２が、上面１１ａが脱液面を形成する透液性シート１１と、透液性シート１１の下面１１ｂに接触するように配設された多孔性シート１２と、を備えており、透液性シート１１および多孔性シート１２は、懸濁液供給部３０から懸濁液Ｋが供給される第一端部ＦＥから第一端部ＦＥに対して反対側に位置する第二端部ＳＥに向かって移動するように設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、微細繊維脱液装置に関する。さらに詳しくは、ナノセルロースなどの微細なセルロースを連続して脱液する微細繊維脱液装置に関する。

セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）とは、植物由来のセルロースをナノ化処理した、繊維幅が数〜数十ｎｍ、繊維長が数百ｎｍの微小繊維である。ＣＮＦは軽量、高弾性、高強度などの特性を有しており、工業分野のみならず食品分野や医療分野など様々な分野への利用が期待されている。

ＣＮＦは製造時に水に分散した形で調製されることから、通常は９５％以上含水した状態で供試される。ＣＮＦは微細かつ繊維内外に多数の水分子を包含しており、沈殿分離等の固液分離が困難である。このため、ＣＮＦは水溶媒中に分散した状態で提供されるのが一般的である。したがって、ＣＮＦを製造現場から加工工場に運搬したり、疎水性物質に混練したりする場合に、大量の水分とともにＣＮＦを運搬や乾燥しなければならず、多大なコストとエネルギーが必要となる。

ＣＮＦを加熱乾燥して脱液すれば、ＣＮＦの水分を減少させることができる可能性はある。しかし、加熱乾燥のために多大なエネルギーを必要とし、さらに加熱乾燥の段階でＣＮＦが変質もしくは表面が固化してしまう可能性もある。例えば、ＣＮＦが固化してしまうと再離解が困難となり、樹脂混練の際などに分散不良を生じる恐れがある。

ＣＮＦを加熱せずに脱水する方法として、網目をもつワイヤーからなる濾過フィルター上にＣＮＦの懸濁液を載せた状態でＣＮＦを吸引濾過する方法がある（特許文献１、２参照）。かかる方法であれば、ＣＮＦを変質させることなく脱水することができる。そして、濾過フィルターを移動させながら順次ＣＮＦの懸濁液を濾過フィルター上に載せていけば、連続して脱水されたＣＮＦを製造することができる。

特開２０１５-１１０８５８号公報 特開２０１６-２１０８９３号公報

しかるに、濾過フィルターによってＣＮＦのような微細な物質を脱液するには、小さな孔径の網目を有する濾過フィルターを使用しなければならない。濾過フィルターの網目が小さくなると、濾過に非常に時間がかかるし、濾過フィルターの目詰まりによる濾過効率の低下が生じやすくなるので、脱水効率が悪くなる。ＣＮＦが載せられた側と逆側から吸引を行えば、脱水効率は向上できるものの、濾過フィルターの網目が小さく高い圧力損失が生じるため、吸引を行なっても濾過には時間がかかる。しかも、濾過フィルターによる高い圧力損失が生じるので、吸引するためには強力なポンプが必要になる。

ＣＮＦの濾過による脱水には上記のような問題があり、ＣＮＦの変質を防ぎつつ効率よく脱水できる技術が求められている。

本発明は上記事情に鑑み、変質を防ぎつつ効率よく微細なセルロースを脱液することができる微細繊維脱液装置を提供することを目的とする。

第１発明の微細繊維脱液装置は、微細繊維を含有する懸濁液を脱液するための装置であって、脱液面に載せられた懸濁液を脱液する脱液部と、該脱液部に懸濁液を供給する懸濁液供給部と、を備えており、前記脱液部が、上面が前記脱液面を形成する透液性シートと、該透液性シートの下面に接触するように配設された多孔性シートと、を備えており、前記透液性シートおよび前記多孔性シートは、前記懸濁液供給部から懸濁液が供給される第一端部から該第一端部に対して反対側に位置する第二端部に向かって移動するように設けられていることを特徴とする。

第１発明によれば、懸濁液に含まれる水等の液体が毛細管現象によって透液性シートと多孔性シートを通過するように移動するので、懸濁液を脱液することができる。しかも、透液性シートと多孔性シートが重なり合っているので、透液性シートおよび多孔性シート内に懸濁液を緩徐に移動させることができる。このため、透液性シートおよび多孔性シート内を懸濁液が移動する間に、懸濁液に含まれる微細繊維同士を絡み合わせることができる。すると、透液性シートの上面に微細繊維同士が絡み合った繊維の層が形成されるので、微細繊維が液体とともに透液性シートや多孔性シートを透過することを抑制できる。このため、透液性シートの上面における微細なセルロースの歩留まりを高くでき、しかも、透液性シートから微細繊維同士が絡み合った繊維の層を剥離しやすくなるので、液体量の少ない微細繊維のシートを形成することができる。

本実施形態の微細繊維脱液装置１の概略説明図である。 上部脱液部４０が第三脱液部を有する本実施形態の微細繊維脱液装置１の概略説明図である。 懸濁液供給部３０の懸濁液貯留部３１の概略説明図であって、（Ａ）は概略断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ線矢視図である。

本実施形態の微細繊維脱液装置は、セルロースナノファイバーなどの微細なセルロースを含んだ懸濁液を脱液する装置であって、効率よく脱液できるようにしたことに特徴を有している。

＜懸濁液＞
まず、本実施形態の微細繊維脱液装置１を説明する前に、本実施形態の微細繊維脱液装置１によって脱液される懸濁液について簡単に説明する。
本実施形態の微細繊維脱液装置１によって脱液される懸濁液は、ナノファイバー等の微細なセルロースなどの微細繊維（以下単に微細セルロースという場合がある）が液体に懸濁したスラリーなどである。この懸濁液を構成する液体は、水や、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール、アセトニトリル、ヘキサン等を挙げることができるが、上述したような微細セルロースを分散させることができるものであればよい。

上述した微細セルロースは、繊維径が約３ｎｍ〜１０００ｎｍ、繊維長が約５００μｍ以下のものであり、セルロースナノファイバー（微細セルロース）も含まれている。セルロースナノファイバーは、一般的に、「直径（繊維幅）が３〜１００ｎｍであって、長さ（繊維長）が直径の１００倍以上の繊維状物質」と定義されるものである。

本実施形態の微細繊維脱液装置１によって脱液される懸濁液は、例えば、微細セルロースを製造する過程で生成された懸濁液や微細セルロースを水等に分散させたものであるが、微細セルロースを含有する液体であればとくに限定されない。

例えば、微細セルロースを得る場合には、原料となる繊維を機械的処理や化学的処理によって微細化するが、この機械的処理や化学的処理の過程において得られる微細セルロースが水に分散した液体を、本実施形態の微細繊維脱液装置１によって脱液される懸濁液として使用できる。

＜本実施形態の微細繊維脱液装置１＞
つぎに、図面に基づいて本発明の実施形態の微細繊維脱液装置１を説明する。
図１に示すように、本実施形態の微細繊維脱液装置１は、懸濁液Ｋを脱液する脱液部２と、脱液部２に懸濁液Ｋを供給する懸濁液供給部３０と、脱液部２との間に懸濁液Ｋを挟む上部脱液部４０と、を備えている。

＜脱液部２＞
脱液部２は、脱液シート１０と、この脱液シート１０を駆動する駆動部２０と備えており、脱液シート１０と駆動部２０によってコンベア状に形成されている。

＜脱液シート１０＞
脱液シート１０は透液性を有するシートであり、透液性シート１１と多孔性シート１２とから構成されている。

＜透液性シート１１＞
透液性シート１１は、駆動部２０の駆動部２１によって周回移動するように設けられた無端ベルトである。具体的には、透液性シート１１は、第一端部ＦＥ（図１では右端部）および第二端部ＳＥ（図１では左端部）で折り返されてループ状になっており、両端部間の部分（透液性シート１１の上面１１ａ）が略平坦面になるように複数の案内ローラ２１ｂや後述する駆動部２２の複数の案内ローラ２２ｂによって支持されている。そして、透液性シート１１は、駆動部２０の駆動部２１によって、その上面１１ａが第一端部ＦＥから第二端部ＳＥに向かって移動するように設けられている。なお、「透液性シートの上面１１ａが略平坦面になっている」とは、透液性シート１１の上面１１ａに若干の波うちや凹凸があってもよいが、意図的な凹凸が設けられていない状態を意味している。例えば、駆動部２１の案内ローラ２１ｂ等によって透液性シート１１が意図的に曲げられているような状態ではないことを意味している。

＜多孔性シート１２＞
多孔性シート１２は、駆動部２０の駆動部２２によって周回移動するように設けられた無端ベルトである。この多孔性シート１２も、第一端部ＦＥおよび第二端部ＳＥで折り返されてループ状になっている。この多孔性シート１２は、周回移動する透液性シート１１の内方に、一部が透液性シート１１と重なるように配設されている。具体的には、多孔性シート１２は、その両端部間の部分（多孔性シート１２の上面１２ａ）が透液性シート１１の下面１１ｂに接触するように設けられている。しかも、多孔性シート１２は、駆動部２０の駆動部２２によって、透液性シート１１と同じ方向、つまり、その上面１２ａが第一端部ＦＥから第二端部ＳＥに向かって移動するように設けられている。

また、多孔性シート１２の第一端部ＦＥと第二端部ＳＥとの間の部分は、その全体が透液性シート１１に重なっておらず、第一端部ＦＥ近傍では、透液性シート１１から離間した部分が形成されるように配置されている。具体的には、透液性シート１１の上面１１ａが略平坦面となる開始部分（図１では矢印ａの部分）よりも第二端部ＳＥ側に位置する部分（図１では矢印ｂの部分）で多孔性シート１２の上面１２ａが透液性シート１１の下面１１ｂに接触するように、多孔性シート１２は設けられている。この図１における矢印ａと矢印ｂの間の部分が前縁部ＦＡであり、この前縁部ＦＡでは、多孔性シート１２は、第二端部ＳＥに向かうに従って透液性シート１１に接近するように（言い換えれば透液性シート１１との距離が小さくなるように）なっている。なお、多孔性シート１２は、第二端部ＳＥ近傍でも、透液性シート１１から離間した部分が形成されるように配置されていてもよい。

＜駆動部２０＞
駆動部２０は、透液性シート１１を駆動する駆動部２１と、多孔性シート１２を駆動する駆動部２２と、を備えている。
駆動部２１は、駆動ローラ２１ａと複数の案内ローラ２１ｂとを備えている。駆動ローラ２１ａは、モータなどによって回転駆動されるものであり、回転すると透液性シート１１が複数の案内ローラ２１ｂおよび案内ローラ２２ｂに案内されて周回移動するようになっている。例えば、駆動ローラ２１ａと透液性シート１１との間の摩擦力によって透液性シート１１が駆動するようになっていてもよい。また、駆動ローラ２１ａにスプロケット等を設けて、透液性シート１１にスプロケットの歯と係合する部分（例えば係合孔など）を設ければ、駆動ローラ２１ａが回転すると透液性シート１１を移動させることができる。
駆動部２２は、実質的には、駆動部２１と同様の構造を有しており、駆動ローラ２２ａと複数の案内ローラ２２ｂとを備えている。駆動ローラ２２ａは、モータなどによって回転駆動されるものであり、回転すると多孔性シート１２が複数の案内ローラ２２ｂに案内されて周回移動するようになっている。
なお、駆動部２０は、駆動部２１と駆動部２２の両方を有していてもよいが、何れか一方の駆動部だけを有していてもよい。この場合でも、透液性シート１１の下面１１ｂと多孔性シート１２の上面１２ａとの間の摩擦が大きければ、一方の駆動部によって一方のシートを移動させれば、他方のシートも移動させることができる。

＜懸濁液供給部３０＞
脱液部２の第一端部ＦＥの上方には、懸濁液供給部３０が設けられている。この懸濁液供給部３０は、脱液部２の透液性シート１１の上面１１ａ（言い換えれば脱液面）に、脱液する懸濁液Ｋを供給するものである。具体的には、懸濁液供給部３０は、透液性シート１１の幅方向に沿ってある程度の長さを有しかつある程度の厚みを有するように、懸濁液Ｋを透液性シート１１の上面１１ａに連続して供給するものである。
なお、透液性シート１１の上面１１ａの走行方向において（図１では左右方向）において、透液性シート１１の上面１１ａに懸濁液供給部３０が懸濁液Ｋを供給する位置はとくに限定されない。懸濁液Ｋの性質や透液性シート１１の走行速度等に応じて、懸濁液Ｋの脱液効率が高くなる位置に供給するようになっていればよい。例えば、図１に示すよう、前縁部ＦＡに位置する透液性シート１１の上面１１ａに懸濁液Ｋを供給するように懸濁液供給部３０を配設してもよい。つまり、透液性シート１１のみが存在している部分に懸濁液Ｋを供給するように懸濁液供給部３０を配設してもよい（図３（Ａ）参照）。

＜上部脱液部４０＞
上部脱液部４０は、透液性シート１１の上面１１ａに載せられている懸濁液Ｋを上方にも脱液するために設けられている。この上部脱液部４０は、駆動ローラ４４ａと案内ローラ４４ｂとを有する駆動部４４によって周回移動するように設けられた無端ベルトである上部透液性シート４１を有している。この上部透液性シート４１は、その下面が脱液部２の透液性シート１１の上面１１ａとの間に一定の隙間を有するように配設されている。この上部脱液部４０は、上部透液性シート４１の下面が透液性シート１１の上面１１ａと接近している部分（つまり隙間を形成している部分）において、上部透液性シート４１と透液性シート１１とが同じ方向に移動するように設けられている。図１では、上記部分では、透液性シート１１、多孔性シート１２、上部透液性シート４１が、いずれも右から左方向に移動するように設けられている。

また、上部脱液部４０は、上部透液性シート４１が透液性シート１１の上面１１ａと接近している部分が、ある程度第一端部ＦＥよりも第二端部ＳＥ側に寄った位置（図１では左側に寄った位置）に配設されている。具体的には、透液性シート１１の上面１１ａに懸濁液供給部３０から懸濁液Ｋが供給される位置よりも懸濁液供給部３０に対して第二端部ＳＥ側に離れた位置に上部脱液部４０は設けられている。つまり、透液性シート１１の上面１１ａに懸濁液Ｋが供給されても、ある程度の期間は懸濁液Ｋが上部透液性シート４１と透液性シート１１とに挟まれないように上部脱液部４０が設けられている。

しかも、上部透液性シート４１と透液性シート１１と懸濁液Ｋが挟まれた状態でも、ある程度の期間は懸濁液Ｋが加圧されないように上部脱液部４０が設けられている。

上述したように、透液性シート１１の上面１１ａに懸濁液Ｋが供給されても、ある程度の期間、懸濁液Ｋが挟まれずしかも加圧されないようにするのは、以下の理由による。
脱液初期では、透液性シート１１の上面１１ａにおいて微細なセルロース繊維が絡み合った繊維の層が形成されていない。このため、脱液初期に透液性シート１１の上面１１ａの懸濁液Ｋが挟まれたり加圧されたりした場合には、懸濁液Ｋ中の微細なセルロース繊維が容易に透液性シート１１を抜けてしまう恐れがある。
したがって、透液性シート１１の上面１１ａに懸濁液Ｋが供給された後、初期段階では上部脱液部４０と透液性シート１１とに懸濁液Ｋが挟まれず、また、上部脱液部４０と透液性シート１１とによって懸濁液Ｋが挟まれても一定の期間は懸濁液Ｋが加圧されない状態となるように上部脱液部４０を配設することが望ましい。そして、前段から後段にかけて（第一端部ＦＥ側から第二端部ＳＥ側に向かって）徐々に懸濁液Ｋが加圧され、その加圧力が強くなるように上部脱液部４０を設けることが望ましい。

＜本実施形態の微細繊維脱液装置１による脱液＞
本実施形態の微細繊維脱液装置１が以上のような構造を有しているので、以下のように、懸濁液Ｋを連続して脱液することができる。

まず、脱液部２の脱液シート１０の透液性シート１１および多孔性シート１２と、上部脱液部４０の上部透液性シート４１を移動させながら、懸濁液供給部３０から懸濁液Ｋを連続して透液性シート１１の上面１１ａに供給する。

透液性シート１１および多孔性シート１２がいずれも透液性を有しているので、懸濁液Ｋに含まれる液体は透液性シート１１および多孔性シート１２を透過するように移動する一方、懸濁液Ｋの固形分（微細セルロース）の大部分は透液性シート１１および多孔性シート１２を通過せず透液性シート１１上に留まる。

やがて、懸濁液Ｋは上部脱液部４０の上部透液性シート４１と透液性シート１１との間に挟まれて加圧されて脱液される。このときにも、懸濁液Ｋから脱液された液体だけが透液性シート１１および多孔性シート１２を通して下方に落下し、懸濁液Ｋに含まれている微細セルロースは透液性シート１１および多孔性シート１２を通過せず透液性シート１１上に留まる（図１の丸囲み参照）。

上記のように懸濁液Ｋは脱液されながら、上部脱液部４０の上部透液性シート４１と透液性シート１１との間に挟まれた状態で第二端部ＳＥまで移動する。この間、懸濁液Ｋの脱液が進行し、懸濁液Ｋの状態から固形分濃度が高くなった微細セルロースを含む物質（以下脱液微細セルロースという）が第二端部ＳＥから排出される。例えば、供給される懸濁液Ｋの固形分濃度が２重量％程度であれば、脱液微細セルロースは、固形分濃度が９重量％以上（脱液率７７．８％以上）まで脱液することができる。

なお、脱液微細セルロースの固形分濃度は、供給される懸濁液Ｋの固形分濃度や、透液性シート１１および多孔性シート１２、上部脱液部４０の上部透液性シート４１の構成、また、これらのシートの移動速度等によって変化するが、供給される懸濁液Ｋの固形分濃度に対して、３倍以上の固形分濃度とすることが可能である。また、懸濁液Ｋに代えて脱液微細セルロースを本実施形態の微細繊維脱液装置１によって脱液すれば、より固形分濃度の高い脱液微細セルロースを得ることも可能である。

＜透液性シート１１、上部透液性シート４１＞
透液性シート１１や上部透液性シート４１は、表裏を貫通するような孔や流路を有する通液性を有するものであればよく、とくに限定されない。例えば、金網やプラスチックワイヤー、多数の貫通孔を有するシート（例えばパンチングシートなど）を使用することができる。
この透液性シート１１はその厚さはとくに限定されないが、例えば０．１〜１ｍｍ程度のものを使用することができる。
また、透液性シート１１は上面１２ａと下面との間を貫通する孔が形成されている場合、その目開きは、０．０１〜０．５ｍｍ程度となるものが望ましい。

＜多孔性シート１２＞
多孔性シート１２は、不織布、毛布などによって形成されたものなどのように、一般的な抄紙機に使用されるフェルトシートを使用することができる。つまり、多孔性シート１２に液体が接すると、毛細管現象によって液体をシート内に引き込むことができるような構造を有するものが望ましい。また、多孔性シート１２は、耐摩耗性、緻密構造を有し、懸濁液側に液体の再吸収を小さくするなどの性質を有していればより好ましい。

（吸引装置１５）
脱液部２の脱液性を向上させる上では、脱液シート１０に対して上部脱液部４０と反対側に吸引装置１５を設けて、懸濁液Ｋの液体を吸引してもよい。かかる吸引装置１５を設ければ、加圧と毛細管現象だけで水等の液体分を除去する場合に比べて、液体除去を迅速に実施できる。

例えば、図１に示すように、多孔性シート１２の下方に、第一端部ＦＥから第二端部に向かって並ぶように複数の吸引部１６を設ける。この吸引部１６は、多孔性シート１２の下面１２ｂ側に下面１２ｂと対向する開口（つまり吸引口１６ｈ）を有している。この複数の吸引部１６は、配管１５ｐ等を介して真空ポンプやブロア等の吸引機器１７に接続されている。

かかる吸引装置１５を設けておけば、吸引機器１７を作動させることによって、透液性シート１１の上面１１ａに配置されている懸濁液Ｋの液体を吸引して懸濁液Ｋを脱液することができる。

なお、吸引部１６は一つでもよいが、複数の吸引部１６を設けて、各吸引部１６で発生する負圧を調整できるようにしておくことが望ましい。かかる構成とすれば、透液性シート１１の上面１１ａに配置されている懸濁液Ｋから液体を吸引する状態を調整できる。つまり、懸濁液Ｋの脱液状態を調整できるので、懸濁液Ｋに合わせて適切な脱液を実施することができる。

なお、吸引装置１５は、透液性シート１１の上面１１ａに配置されている懸濁液Ｋから液体を吸引できるものであれば、どのようなものでも採用することができる。例えば、一般的な抄紙機に使用されているサクションボックス等と同等の構造を有するものを採用することができる。

＜上部脱液部４０について＞
上部脱液部４０は、上述したように、上部透液性シート４１と透液性シート１１の上面１１ａとの間に懸濁液Ｋを挟むように設けるだけでもよい。あるいは、上部脱液部４０が、上部透液性シート４１の上面、つまり、透液性シート１１と反対側に吸引装置４２を設けてもよい。上部透液性シート４１と透液性シート１１の上面１１ａとの間に懸濁液Ｋを挟んだ場合、一部の液体は上部透液性シート４１を通過して上部透液性シート４１の上方に透液する場合がある。上部透液性シート４１の上方に吸引装置４２を設けておけば、この上部透液性シート４１の上方に透液した液体が懸濁液Ｋに戻ることを防止できるので、脱液効率を向上させることができる。この場合、吸引装置４２の吸液力は上部透液性シート４１を通して懸濁液Ｋ中の微細セルロースを直接吸い込まない程度の吸引力に調整されていることが望ましい。より確実に微細セルロースが吸引されることを防止する上では、上部透液性シート４１と吸引装置４２との間に、上述した多孔性シート１２と同様の機能を有する上部多孔性シート(例えばフェルトシート等）を配置しておくことが望ましい。かかる上部透液性シート４１を設ける方法はとくに限定されない。例えば、上部多孔性シートが上部透液性シート４１と重ねられた状態で周回移動するようになっていてもよい。また、上述した脱液シート１０と同様に、上部透液性シート４１と上部多孔性シートとがそれぞれ別々のループを形成するように構成し、上部透液性シート４１と透液性シート１１とが懸濁液Ｋを挟む位置で、上部多孔性シートと上部透液性シート４１とが重なるようになっていてもよい。

かかる吸引装置４２の構成はとくに限定されず、上部透液性シート４１の上方に透液した液体を吸引できたり、また、上部透液性シート４１を通して懸濁液Ｋ中の液体を吸引できたりするものであればよい。例えば、図１に示すように、上部透液性シート４１側に開口を有する吸引部４２ａと、この吸引部４２ａに配管等を介して連通された真空ポンプやブロア等の吸引機器４２ｂによって吸引装置４２を構成することができる。

なお、吸引装置４２を配置する位置はとくに限定されないが、上部脱液部４０の上部透液性シート４１の第一端部ＦＥ側の端部から少し離れた位置に配置することが望ましい。つまり、上部透液性シート４１により懸濁液Ｋを加圧のみしている領域（第一脱液部）と、第一脱液部よりも下流側に上部透液性シート４１による懸濁液Ｋの加圧と吸引装置４２による吸引を実施する領域（第二脱液部）と、が設けられていることが望ましい。かかる構成とすれば、第１加圧部では毛細管現象による懸濁液からワイヤーへの液体の移行があり、第２加圧部ではワイヤーに移行した液体を円滑に吸引できる点で好ましい。なお、上述したように、第一脱液部の上流側の一部や第一脱液部よりも上流側の部分に、懸濁液Ｋを加圧しない領域を設けておけば、懸濁液Ｋ中の微細セルロースの損失を抑制することができる。

図２に示すように、上部脱液部４０は、透液性を有する上部透液性シート４１による加圧だけでなく、透液性を有しないシート（不透液性シート４５）による加圧を行う領域（第三脱液部）を設けてもよい。かかる第三脱液部を、第二脱液部よりも第二段部ＳＥ側に設ければ、加圧による脱液を効果的に実施できるので、脱液効率を高めることができる。

かかる第三脱液部の構成はとくに限定されない。
例えば、透液性を有しない不透液性シート４５をループ状の無端ベルトとして、周回移動するように設ける。しかも、不透液性シート４５を、脱液部２の透液性シート１１の上面１１ａとの間に一定の隙間を有するように配設する。そして、不透液性シート４５が透液性シート１１の上面１１ａと接近している部分（つまり隙間を形成している部分）において、不透液性シート４５と透液性シート１１とが同じ方向に移動するように設ける。すると、不透液性シート４５と透液性シート１１の上面１１ａとの間に懸濁液Ｋを連続して挟んで加圧脱液、さらには吸引装置１５による脱液効率を改善することができる。

なお、不透液性シート４５と透液性シート１１の上面１１ａとの間に形成される隙間Ｄ２はとくに限定されないが、隙間Ｄ２は、上部透液性シート４１と透液性シート１１の上面１１ａとの間に形成される隙間Ｄ１よりも小さくなるように設定することが望ましい。例えば、隙間Ｄ１が１〜１０ｍｍであれば、隙間Ｄ２は０．５〜５ｍｍとすることが望ましい。なお、隙間Ｄ１と隙間Ｄ２の関係は、第一脱液部および第二脱液部を通過するまでの脱液率や懸濁液供給部３０から供給される懸濁液Ｋの厚さなどに応じて適切に設定すればよい。

＜懸濁液供給部３０について＞
懸濁液供給部３０は、透液性シート１１の上面１１ａにある程度均一な厚さとなるように懸濁液Ｋを供給できるようになっていればよく、とくに限定されない。懸濁液供給部３０に以下のような構造を採用すれば、透液性シート１１の上面１１ａに懸濁液Ｋを均一な厚さで供給しやすくなるという利点が得られる。

図３に示すように、懸濁液供給部３０は中空な貯留空間３１ｈを有する箱状の懸濁液貯留部３１を有している。この懸濁液貯留部３１には、貯留空間３１ｈ内に懸濁液Ｋを供給する流入口３１ｓが形成されており、この流入口３１ｓに配管３２ｐ等を介して懸濁液Ｋを懸濁液貯留部３１の貯留空間３１ｈに供給する供給装置３２が接続されている。また、懸濁液貯留部３１の先端部（図３では左側）には、懸濁液Ｋを排出する懸濁液供給口３１ｄが形成されている。この懸濁液供給口３１ｄは、透液性シート１１の幅方向に沿って延びた略長方形状の開口であり、クリアランスＣがほぼ一定になるように形成されている。

そして、懸濁液貯留部３１は、流入口３１ｓと懸濁液供給口３１ｄ以外は外部から液密に遮断された状態となるようになっている。しかも、供給装置３２から例えば０．８ＭＰａ程度に加圧された懸濁液Ｋが供給されても、懸濁液供給口３１ｄ以外からは漏れが生じないように構成されている。

かかる構成の懸濁液供給部３０を採用すれば、隙間の幅Ｗが一定の懸濁液供給口３１ｄから懸濁液Ｋを加圧した状態で透液性シート１１の上面１１ａに供給できる。すると、透液性シート１１の上面１１ａに、均一な厚さとなるように懸濁液Ｋを供給できるので、透液性シート１１の上面１１ａの位置や時間による脱液状態の変動を小さくできる。したがって、均質な脱液微細セルロースを得ることができる。

＜懸濁液供給口３１ｄのクリアランスＣの調整＞
懸濁液貯留部３１に設けられている懸濁液供給口３１ｄは単なる開口であってもよいし、クリアランスＣを調整できる構造となっていてもよい。クリアランスＣが調整できるようになっていれば、供給装置３２から供給される懸濁液Ｋの濃度や粘度の状態に合わせて、透液性シート１１の上面１１ａに供給する懸濁液Ｋの厚さを調整することができる。つまり、所望の脱液状態を得ることができるように、透液性シート１１の上面１１ａに供給する懸濁液Ｋの厚さを調整することができる。

例えば、図３に示すように、懸濁液貯留部３１の貯留空間３１ｈの内底面を懸濁液供給口３１ｄに向かって下傾する傾斜面３１ｂとしておく。また、貯留空間３１ｈにおいて、傾斜面３１ｂの上方に、その基端側を支点として先端（懸濁液供給口３１ｄ側の端部）が揺動可能なフラップ３１ｆを設けておく。そして、フラップ３１ｆが揺動すると、フラップｆの先端が傾斜面３１ｂの先端（懸濁液供給口３１ｄ側の端部）に対して接近離間するように設けておく。

かかる構造の場合、フラップｆの先端縁と傾斜面３１ｂの先端縁との間に懸濁液供給口３１ｄの開口を形成できる。すると、フラップ３１ｆの揺動を調整すると、フラップｆの先端縁と傾斜面３１ｂの先端縁との距離、つまり、懸濁液供給口３１ｄのクリアランスＣを変化させることができるので、透液性シート１１の上面１１ａに供給する懸濁液Ｋの厚さを調整することができる。

＜供給装置３２＞
供給装置３２は、懸濁液Ｋをある程度加圧して懸濁液貯留部３１の貯留空間３１ｈに供給できるものであればよくとくに限定されない。例えば、加圧空気を供給可能なホッパー上の密閉容器を供給装置３２として使用することができる。この場合、加圧空気の圧力によって加圧された懸濁液Ｋを懸濁液貯留部３１の貯留空間３１ｈに供給できる。また、懸濁液Ｋを貯留する容器とこの容器内の懸濁液Ｋを圧送可能なポンプを備えた装置を供給装置３２として使用することも可能である。

＜回収装置４６＞
透液性シート１１上で脱液された脱液微細セルロースは回収装置４６によって回収される。例えば、図１に示すように、脱液部２の透液性シート１１の第二端部ＳＥに、スクレーパーのような形状の回収装置４６を設ければ、回収装置４６によって透液性シート１１からシート状の状態を維持したまま脱液微細セルロースを剥がすことができる。すると、脱液微細セルロースをシート状の状態で回収することができる。なお、回収装置４６の構造や透液性シート１１から脱液微細セルロースを透液性シート１１からシート状のまま回収する方法はとくに限定されない。例えば、透液性シート１１上の脱液微細セルロースに鏡面ロール等を接触させて、鏡面ロールの表面に脱液微細セルロースを転写させてから回収することもできる。また、湿潤状態の脱液微細セルロースは透液性シート１１等から比較的剥がしやすいため、透液性シート１１の第二端部ＳＥ近傍において、透液性シート１１の裏面側からエアーを吹き付けてもよい。かかる構成とすれば、湿潤状態の脱液微細セルロースを透液性シート１１から浮かせることができる。すると、スクレーパーや鏡面ロール等によって脱液微細セルロースを回収しやすくなるので、脱液微細セルロースの回収効率を向上させることができる。このようにして透液性シート１１等から剥がした湿潤状態の脱液微細セルロースを乾燥させれば、乾燥した微細セルロースのシートを得ることも可能である。

本発明の微細繊維脱液装置は、微細なセルロースの含水率を低下させる微細繊維脱液装置として適している。

１ 微細繊維脱液装置
２ 脱液部
１１ 透液性シート
１２ 多孔性シート
１５ 吸引装置
１６ 吸引部
１６ｈ 吸引口
３０ 懸濁液供給部
３１ 懸濁液貯留部
３１ｈ 貯留空間
３１ｄ 懸濁液供給口
４０ 上部脱液部
４１ 上部透液性シート
４２ 吸引装置
４５ 不透液性シート
４６ 回収装置
ＦＥ 第一端部
ＳＥ 第二端部
Ｋ 懸濁液

第１発明の微細繊維脱液装置は、微細繊維を含有する懸濁液を脱液するための装置であって、脱液面に直接載せられた懸濁液を脱液する脱液部と、該脱液部に懸濁液を供給する懸濁液供給部と、を備えており、前記脱液部が、上面が前記脱液面を形成する透液性シートと、該透液性シートの下面に接触するように配設された多孔性シートと、を備えており、前記透液性シートおよび前記多孔性シートは、前記懸濁液供給部から懸濁液が供給される第一端部から該第一端部に対して反対側に位置する第二端部に向かって移動するように設けられていることを特徴とする。

第１発明によれば、懸濁液に含まれる水等の液体が毛細管現象によって透液性シートと多孔性シートを通過するように移動するので、懸濁液を脱液することができる。しかも、透液性シートと多孔性シートが重なり合っているので、透液性シートおよび多孔性シート内に懸濁液を緩徐に移動させることができる。このため、透液性シートおよび多孔性シート内を懸濁液が移動する間に、懸濁液に含まれる微細繊維同士を絡み合わせることができる。すると、透液性シートの上面に微細繊維同士が絡み合った繊維の層が形成されるので、微細繊維が液体とともに透液性シートや多孔性シートを透過することを抑制できる。このため、透液性シートの上面における微細なセルロースの歩留まりを高くできる。

第１発明の微細繊維脱液装置は、微細繊維を含有する懸濁液を脱液するための装置であって、脱液面に直接載せられた懸濁液を脱液する脱液部と、該脱液部に懸濁液を供給する懸濁液供給部と、を備えており、前記脱液部が、上面が前記脱液面を形成する透液性シートと、該透液性シートの下面に接触するように配設された多孔性シートと、を備えており、前記透液性シートおよび前記多孔性シートは、前記懸濁液供給部から懸濁液が供給される第一端部から該第一端部に対して反対側に位置する第二端部に向かって移動するように設けられており、前記第一端部では、前記多孔性シートが前記透液性シートから離間している前縁部が設けられており、該前縁部では、前記多孔性シートが、前記第二端部に向かうに従って前記透液性シートに接近するように設けられていることを特徴とする。

Claims (13)

1. 微細繊維を含有する懸濁液を脱液するための装置であって、
   脱液面に載せられた懸濁液を脱液する脱液部と、
   該脱液部に懸濁液を供給する懸濁液供給部と、を備えており、
   前記脱液部が、
   上面が前記脱液面を形成する透液性シートと、
   該透液性シートの下面に接触するように配設された多孔性シートと、を備えており、
   前記透液性シートおよび前記多孔性シートは、
   前記懸濁液供給部から懸濁液が供給される第一端部から該第一端部に対して反対側に位置する第二端部に向かって移動するように設けられている
   ことを特徴とする微細繊維脱液装置。
2. 前記第一端部では、
   前記多孔性シートが前記透液性シートから離間している前縁部が設けられており、
   該前縁部では、
   前記多孔性シートが、前記第二端部に向かうに従って前記透液性シートに接近するように設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の微細繊維脱液装置。
3. 前記懸濁液供給部は、
   前記透液性シート上に懸濁液を供給する懸濁液供給口を有しており、
   該懸濁液供給口が前記透液性シート上に懸濁液を供給するように配設されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の微細繊維脱液装置。
4. 前記懸濁液供給部は、
   前記透液性シートに懸濁液を供給する懸濁液供給口を有しており、
   該懸濁液供給口は、
   前記透液性シートの幅方向と交差する方向の長さが一定の隙間である
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載の微細繊維脱液装置。
5. 前記懸濁液供給部は、
   前記懸濁液供給口と連通された懸濁液を貯留する貯留空間を有する懸濁液貯留部を備えており、
   該懸濁液貯留部の貯留空間内に収容されている懸濁液を加圧して前記懸濁液供給口から排出する
   ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の微細繊維脱液装置。
6. 前記懸濁液供給口は、
   前記貯留空間の内底面の先端縁と、前記貯留空間の内底面の上方に配置されたフラップの先端縁と、の間に形成されており、
   前記フラップは、
   その基端部を支点として揺動可能に設けられており、
   基端側を支点として揺動すると、その先端が前記貯留空間の内底面の先端に対して接近離間するように設けられている
   ことを特徴とする請求項５記載の微細繊維脱液装置。
7. 前記脱液部は、
   前記多孔性シートの下面と対向する吸引口を有する吸引装置を備えている
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の微細繊維脱液装置。
8. 前記吸引装置は、
   前記吸引口を備えた複数の吸引部を備えており、
   該複数の吸引部が、
   前記多孔性シートの第一端部から第二端部に向かって並ぶように配設されている
   ことを特徴とする請求項７記載の微細繊維脱液装置。
9. 前記脱液部の上方には、前記脱液部に前記懸濁液が供給される位置よりも前記懸濁液供給部に対して前記透液性シートの第二端部側に離れた位置に上部脱液部が設けられており、
   該上部脱液部は、
   その下面と前記脱液面との間に懸濁液を挟むように設けられた上部透液性シートを備えており、
   該上部透液性シートは、
   前記透液性シートと同じ方向に移動するようになっている
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の微細繊維脱液装置。
10. 前記上部脱液部は、
    前記上部透液性シートの上面に該上部透液性シートの上面と接触するように配置された上部多孔性シートを備えている
    ことを特徴とする請求項９記載の微細繊維脱液装置。
11. 前記上部多孔性シートは、
    前記上部透液性シートと同じ方向に移動するようになっている
    ことを特徴とする請求項９記載の微細繊維脱液装置。
12. 前記上部脱液部は、
    前記上部透液性シートのみを有する第一脱液部と、
    該第一脱液部よりも前記透液性シートの第二端部側に位置し、前記上部透液性シートの上方に該上部透液性シートの上面と対向する吸引口を有する吸引装置を有する第二脱液部と、を備えている
    ことを特徴とする請求項９、１０または１１記載の微細繊維脱液装置。
13. 前記上部脱液部は、
    前記第二脱液部よりも前記透液性シートの第二端部側に位置し、その下面と前記脱液面との間に懸濁液を挟むように設けられた不透液性シートを有する第三脱液部を備えており、
    該第三脱液部の不透液性シートは、
    前記透液性シートと同じ方向に移動するようになっている
    ことを特徴とする請求項１２記載の微細繊維脱液装置。

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