JP2803540B2 - 連続脱泡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、改良された気泡含有液
体、特にエマルジョン用の連続脱泡装置に関するもので
ある。詳しくは、真空又は減圧された容器内で、気泡含
有液体を特定構造を有する回転体内を通過させることに
より、気泡含有液体中の気泡を連続的に且つ高精度に破
砕消去することを可能にする脱泡装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】各種の液体、特に各種のエマルジョンは
種々の産業界、例えばゴム業界、塗料業界、接着剤業界
等で幅広く用いられているが、エマルジョンはその特性
上、気泡を巻き込み易く、エマルジョン中に分散してい
る気泡は様々なトラブルの原因になっている。例えば、
圧送エマルジョン中に含まれる気泡は、ポンプやシステ
ム部品のキャビテーション・エロージョン等の原因とな
り、液比重の低下による充填容量のアップ等の原因にも
なっている。又、粘着ラベルやテープに使用される粘着
剤エマルジョン中に含まれる気泡は、塗工むらの原因に
もなっている。一方、これらエマルジョンは、その製造
工程において移送、攪拌工程などが必ずあり、この工程
で気体を巻き込んでしまう。この気体は、エマルジョン
が低粘度の場合浮上し破泡するが、中高粘度では浮上が
難しくエマルジョン中に残存してしまい、上述の如きト
ラブルの原因となる。

【０００３】他方、エマルジョンの中には水分が蒸発す
ると造膜する性質があったり、攪拌により塊を生成した
り、エマルジョンが破壊されたりするといった機械安定
性に不十分なものが多く、脱泡の為の機械的処理を困難
にしている。従って、気泡の多いエマルジョンを脱泡す
る場合、真空又は減圧下の攪拌槽内で緩く攪拌しながら
長時間かけて脱泡するといった回分処理が主に採用され
てきている。

【０００４】また、取扱い液中の気泡を高精度に連続脱
気する方法であるとして、真空の容器内で回転する有底
のふるい体を用いる方法が提案され、その装置として、
例えば特公平２−１２１２１号公報に一つの提案がなさ
れている。

【０００５】しかし、真空の容器内で回転する有底のふ
るい体を用いる方法では、造膜性に富むエマルジョンや
機械安定性の不十分なエマルジョンを処理した場合、ふ
るい体の固定板及び固定板に立設された筒状体は静止し
ているため、局部的にエマルジョンが付着して更新され
にくい部位が発生し、該部位に付着したエマルジョンが
経時的に水分蒸発することにより付着物を生成し、さら
には、エマルジョンが筒状スクリーンの細孔を通過する
時に加わる強い剪断力により、塊が発生したりエマルジ
ョンが部分的に破壊されるため、これら付着物がより成
長し易い状態が作られ、短時間のうちにふるい体の底
板、底板に立設された筒状スクリーン、固定板及び固定
板に立設された筒状体の接液部にエマルジョンの皮膜や
塊等の付着物が生成及び成長し、その付着物によってス
クリーンの細孔が閉塞し、結果として脱泡が著しく阻害
される。また、これら付着物により一度閉塞した筒状ス
クリーンにおいて、それを容器内に設置したまま、洗浄
により付着物を完全に除去し細孔を回復させるというこ
とは、付着物を溶解できる洗浄液がない限り困難であ
り、ジェッター洗浄などの機械的洗浄で付着物を除去す
る方法も考えられるが、洗浄のためにその都度運転を停
止しなければならず、又脱泡の精度向上のために、ふる
い体の構造を複雑にすればするほど、ふるい体を構成す
る底板、底板に立設された筒状スクリーン、固定板及び
固定板に立設された筒状体に対する機械的洗浄すら対応
困難になるという欠点も有している。更には脱泡された
気体を排出するために設けられた固定板の透孔から、ふ
るい体内を分散しているエマルジョンが吹き出し、通常
接液しない容器内の部位まで付着物が生成及び成長する
といった問題が発生することもある方法である。

【０００６】以上のように、造膜性に富むエマルジョン
や機械安定性の不十分なエマルジョンに対し、エマルジ
ョンの皮膜や塊が付着しにくく、付着しても脱泡性能が
低下せず、且つ高精度の脱泡性能を発揮する回転体を用
いた連続脱泡装置は未だ確立されておらず、それに対す
る要望は非常に大きなものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、各種気泡含
有液体、特に造膜性に富んだエマルジョンや機械安定性
の不十分なエマルジョンであっても、それらのエマルジ
ョンの皮膜や塊が付着しにくく、付着しても脱泡性能を
低下させず、且つ高精度の脱泡性能を発揮する回転体を
用いた連続脱泡装置を提供せんとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の事情を鑑みて、本
発明者らは気泡含有液体の連続脱泡装置について鋭意研
究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明は、直立又は円周側に傾
斜して設けられた同心円状の下部衝突板を有する円盤状
の底板と、該下部の衝突板と交互に位置しかつ垂下又は
円周側に傾斜して設けられた同心円状の上部衝突板を有
し、前記底板により支持された天板とから構成される中
空の円盤状回転体を収納するとともに、該円盤状回転体
の中心部へ気泡含有液体を供給する管路ならびに減圧用
手段を備えている減圧容器からなることを特徴とする連
続脱泡装置に関するものである。

【００１０】本発明の装置を用いれば、以下の様に気泡
含有液体、特にエマルジョン中の気泡を連続的に且つ高
精度に破砕消去することを可能にするのである。すなわ
ち、減圧容器内で回転する、直立又は円周側に傾斜して
設けられた同心円状の下部衝突板を有する底板と、該底
板より支持され、下部衝突板と交互に位置しかつ垂下又
は円周側に傾斜して設けられた同心円状の上部衝突板を
有する天板とから構成される中空の円盤状回転体中心部
へ供給された気泡含有液体は、遠心力により複数の衝突
板に多重衝突させられ、液中に存在する気泡は破砕消去
してしまうのである。

【００１１】以下図面に基づいて本発明をより詳細に説
明する。第１図は本発明の装置の１実施例を示すもので
ある。第１図に示す１は気泡含有液体の供給管路（ノズ
ル）であり、２は円盤状の底板であり、５は天板であ
り、３ａ〜３ｃは底板に設けられた円盤の円周側に傾斜
した下部衝突板であり、該衝突板はそれぞれが全体で逆
円錐台状の形状構造をしているものであり、６ａ〜６ｃ
は同様に天板に設けれらた上部衝突板である。４は底板
で天板を支持固定するための支持ピースであり、天板及
び底板で形成された中空の円盤状回転体は全体が、真空
又は減圧が可能な容器７に収納され外部駆動体と接続さ
れている。

【００１２】本装置を用いた連続脱泡は以下の様にして
行われる。供給ノズル１により真空又は減圧容器７内に
設置した回転体の中心部へ供給された気泡を含む液体
は、回転体の回転に伴って発生する遠心力により加速さ
れ、回転体の底板２上を中心部から遠心部へ向かって移
動する。次いで、底板２に立設された逆円錐台状の下部
衝突板３ａに衝突し、該衝突板３ａの内面に沿って更に
加速されて噴出する。更にこの噴出した液体は、底板２
より支持ピース４で支持された天板５に立設された円錐
台状の上部衝突板６ａに衝突し、該衝突板６ａの内面に
沿って更に加速され噴出する。更に液体はより周速の大
きい衝突板３ｂ、６ｂ及び３ｃに順次移行し、前記と同
様の過程で衝突、加速及び噴出が繰り返し行われ、最終
的に最外側の上部衝突板６ｃより噴出し、真空又は減圧
容器７の内壁に衝突して流下し、最終的に容器下部に蓄
積し、適宜抜き出される。上記の操作、すなわち気泡を
含む液体を遠心力により複数の衝突板に多重衝突させ、
最終的に容器内壁を流下させるという操作により、高精
度の脱泡が実現できる。

【００１３】底板や天板に対する各衝突板の設置角度、
衝突板の設置数、回転体の回転数、容器内の真空度等
は、処理する液体の粘度や機械安定性等の物性並びに所
望の脱泡程度に応じて調節すれば良く、それにより、所
望精度の脱泡が実現できる。それらの範囲として、好ま
しい範囲を例示すれば、例えば、以下のとおりである。
すなわち、衝突板の設置角度としては５０〜８５°、衝
突板の設置数としては天板、底板にそれぞれ２個以上
で、上限は製作面、運転能力面から制限され、衝突板の
回転体の断面積に占める割合は５５〜８０％、回転体の
回転数としては周速で１０〜８０ｍ／ｓ、容器内の圧力
は１００mmＨg以下、但し操作時の温度における水の飽
和蒸気圧以上である。

【００１４】本装置の各部の材質は、強度、耐蝕性を考
慮して任意のものを設定すれば良いが、付着防止をより
徹底させるために、表面がフッ素系樹脂でコーティング
されたものが好ましい。フッ素系樹脂としては、例え
ば、４フッ化エチレン樹脂、４フッ化エチレン−パーフ
ロロプロピルビニルエーテル共重合体、４フッ化エチレ
ン−６フッ化プロピレン共重合体、３フッ化１塩化エチ
レン樹脂、エチレン−４フッ化エチレン共重合体等が挙
げられる。

【００１５】底板で天板を支持固定するための支持ピー
スの形状、数量についても、格別に制限されるものはな
く、回転時の動バランスが確保できる様に設定すれば良
い。また、上記と同様に、その表面がフッ素系樹脂でコ
ーティングされたものが好ましい。

【００１６】更に脱泡効果を向上させる為に、本発明に
おける回転体に供給する以前の気泡含有液体を真空又は
減圧下に保持された雰囲気に暴露させ、液体中の気泡を
より膨張させておくことが好ましく、そのための前処理
槽を併せて設置するのが好ましい。一般的に、回転体の
回転や容器内壁での流下により形成される液体の薄膜厚
さより気泡径が大きいほど破泡し易いといえるが、該操
作を前処理として実施することにより、粗大な気泡は一
部破泡しつつ、微細な気泡を大きく膨張させる為、本装
置における回転体内及び容器内壁において、液体中の気
泡がより破泡し易い状態となる。

【００１７】減圧容器７の下部にはポンプを設置して、
容器内壁を流下してくる液体を排出することにより、所
望の精度に脱泡された液体を容器外に連続的に取り出す
ことができる。ここで、連続的とは厳密に定常的である
ことを意味せず、排出量が脈打つような状態でも、ある
いは間欠的に排出される状態でも本発明において問題と
されない。

【００１８】

【作用】従来、真空又は減圧下で膨張した取扱い液中の
気泡が、細孔を有するスクリーンを通過する際に加えら
れる剪断力により細断、破泡されることが、高精度の脱
泡を実現する為に重要な要素を成すと考えられていた
が、本発明における回転体は、このようなスクリーン構
造を一切もっておらず、回転体の底板２及び天板７に設
けられた衝突板に、気泡を含む液体、特にエマルジョン
を多重衝突させることで、高精度の脱泡を実現してい
る。又、本装置における回転体は、スクリーン構造をも
っていない為、回転体内において、エマルジョンを処理
する際に特に問題となる、エマルジョン中にもともと含
まれていた固形物やエマルジョンの皮膜や塊等の付着物
で閉塞を引き起こす部位がなく、スクリーン構造をもつ
ふるい体のように、付着物等によって脱泡性能が低下す
るというようなこともない。

【００１９】また、本装置における回転体の天板５及び
天板５に立設された上部衝突板６ａ〜６ｃ等は、固定さ
れているものではなく、回転体の底板２より支持ピース
４で複数箇所支持されており、従って回転体の底板２と
共に回転する。これにより、天板５及び天板５に立設さ
れた上部衝突板６ａ〜６ｃ等に接触した気泡含有液体
は、全て遠心力により中心部から遠心部に向かって移動
し加速される為、これにより脱泡効果がより一層向上さ
れることに加えて、該天板５及び該天板５に立設された
上部衝突板６ａ〜６ｃ等に液体、特にエマルジョンが付
着したまま経時的に水分が蒸発し前記付着物を生成する
といったことは、天板及び天板に立設された衝突板が固
定され静止している、例えば特公平２−１２１２１号に
記載のふるい体を使用した場合に比較して極めて少なく
なる。

【００２０】さらに、本装置における回転体の天板５
は、脱泡された気体を排出する為の透孔を特に有する必
要はない。透孔は、回転体内を分散している液体が該透
孔より吹き出し、通常接液しない容器内の部位まで付着
物が生成及び成長するという問題を発生させるものであ
るが、本装置における回転体では該透孔を設けずとも高
精度な脱泡が実現でき、該透孔の設置の必要性は特に存
在しない。

【００２１】以上述べた様に、本発明の装置は、減圧下
に遠心力により複数の衝突板に気泡含有液体を多重衝突
させ、さらには減圧容器内壁を流下させるという操作を
可能にし、それにより各種液体、特にエマルジョン中の
気泡を効果的に消滅させるという作用を奏するものであ
る。

【００２２】

【実施例】以下、本装置を用いた脱泡操作を実施例とし
て、比較例とともに挙げて本発明を更に詳述するが、本
発明はこれらの例により限定されるものではない。

【００２３】又、これらの例に記載のエマルジョン中の
平均泡数／平均残存泡数は下記の試験方法によって測定
した数値を示す。 エマルジョン中の平均泡数／平均残存泡数 測定するエマルジョンを、透明フィルム上に厚さ１mmと
なるように、ベーカー式アプリケーターで幅約９０mm、
長さ約２５０mmにひきのばす。これを２つ作成し１日間
自然乾燥させる。自然乾燥されたエマルジョンは、乳白
色から透明に変化するが、該透明膜の幅７５mm、長さ２
００mmの範囲に、目視によって確認することができる気
泡を計数し、２つの計数値を算術平均してエマルジョン
中の平均泡数／平均残存泡数とした。

【００２４】〔実施例１〕撹拌機、温度計、冷却器及び
２個の滴下ろうとを装着したフラスコに水３０部を仕込
み８０℃に昇温した。あらかじめ用意しておいたアクリ
ル酸２−エチルヘキシル５９部、アクリロニトリル３
部、メタクリル酸メチル２部、メタクリル酸２部を含む
混合物に乳化剤として、ポリオキシエチレンノニルフェ
ニルエーテル硫酸ナトリウム４部を加え、乳化して得ら
れた単量体乳化液と、２５％過硫酸アンモニウム水溶液
２部を、それぞれ前記滴下ろうとにより４時間かけてフ
ラスコ内に均等に滴下し重合を行った。滴下終了後、１
３％過硫酸アンモニウム１部を加え、更に８０℃で２時
間熟成を行い、重合を完結させ、冷却後防腐剤と消泡剤
を加えて粘度２０００cps のアクリル系共重合体のエマ
ルジョンを得た。

【００２５】次いで、このアクリル系共重合体エマルジ
ョンを第３図に示されるフローシートに従って脱泡し
た。まず、タンク１０に該エマルジョンを仕込み、流下
管１２及び連続脱泡装置１３内を真空ポンプ１５により
吸引することにより２５mmＨg に調節し、連続脱泡装置
１３内に設置されている回転体を周速が４０ｍ／ｓにな
るように回転させた状態で、タンク１０から供給ポンプ
１１を用いてエマルジョンを１６０kg／hrの流量で供給
し、連続脱泡装置１３内の液面を一定に維持しつつ、抜
き出しポンプ１４より連続的に抜き出し処理品を得た。
この時供給したエマルジョン中の平均泡数は１２３個で
あった。又、第３図に示す装置において、流下管３は流
下部が内径８３.１mm、長さ５００mmであるステンレス
鋼管を使用し、連続脱泡装置１３内に設置されている回
転体は、構造が第１図に示すものであり、全面を４フッ
化エチレン−パーフロロプロピルビニルエーテル共重合
体でコーティングされた底板直径が３６０mm、底板と天
板は６個の支持ピースにより３０mm間隔を置いて支持固
定されたものを使用した。この処理品の平均残存泡数を
表１に示した。

【００２６】〔実施例２〕エマルジョンの供給流量を１
０６kg／hrとしたこと以外は実施例１と同様に行ない処
理品を得た。この時供給したエマルジョン中の平均泡数
は１１２個であり、処理品の平均残存泡数は表１に示し
た。

【００２７】〔実施例３〕エマルジョンの供給流量を２
１０kg／hrとしたこと以外は実施例１と同様に行ない処
理品を得た。この時供給したエマルジョン中の平均泡数
は１１５個であり、処理品の平均残存泡数は表１に示し
た。

【００２８】〔実施例４〕連続脱泡装置１３内に設置さ
れている回転体の周速を３０ｍ／ｓとしたこと以外は実
施例１と同様に行ない処理品を得た。この時供給したエ
マルジョン中の平均泡数は１３１個であり、処理品の平
均残存泡数は表１に示した。

【００２９】〔実施例５〕連続脱泡装置１３内に設置さ
れている回転体の周速を５０ｍ／ｓとしたこと以外は実
施例１と同様に行ない処理品を得た。この時供給したエ
マルジョン中の平均泡数は１３０個であり、処理品の平
均残存泡数は表１に示した。

【００３０】〔実施例６〕エマルジョンの供給を、流下
管１２を経由せずに直接連続脱泡装置１３に供給したこ
と以外は実施例１と同様に行ない処理品を得た。この時
供給したエマルジョン中の平均泡数は１２５個であり、
処理品の平均残存泡数は表１に示した。

【００３１】〔比較例１〕連続脱泡装置１３内に設置さ
れている回転体の構造が、第２図に示すような、底板に
細孔径が１.５mmの筒状スクリーンが立設されたものを
使用したこと以外は実施例１と同様に行ない、筒状スク
リーンの細孔が付着物にて閉塞する前に処理品を得た。
この時供給したエマルジョン中の平均泡数は１０７個で
あった。又、エマルジョンの供給開始から約３０分後に
筒状スクリーンの細孔の殆どが閉塞するに至った。この
処理品の平均残存泡数を表１に示した。

【００３２】〔比較例２〕比較例１において、筒状スク
リーンの細孔が付着物にて閉塞した後に処理品を得たこ
と以外は実施例１と同様に行ない平均残存泡数をもとめ
表１に示した。この時供給したエマルジョン中の平均泡
数は１１４個であった。比較例１と同様にエマルジョン
の供給開始から約３０分後に筒状スクリーンの細孔の殆
どが閉塞した。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、各種気泡含有液体、特
に造膜性に富むエマルジョンや機械安定性の不十分なエ
マルジョンに対し、エマルジョンの皮膜や塊が付着しに
くく、付着しても脱泡性能が低下せず、且つ高精度の脱
泡処理を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は、本発明の１実施例である連続脱泡装
置の側断面図である。

【図２】第２図は、従来の連続脱泡装置の側断面図であ
る。

【図３】第３図は、本発明の装置を用いる連続脱泡シス
テムのフローシートである。

【符号の説明】

１・・・・・供給ノズル ２・・・・・底板 ３ａ〜３ｃ・・下部衝突板 ４・・・・・支持ピース ５・・・・・天板 ６ａ〜６ｃ・・上部衝突板 ７・・・・・減圧容器 ８・・・・・固定天板 ９・・・・・筒状スクリーン １０・・・・タンク １１・・・・供給ポンプ １２・・・・流下管 １３・・・・連続脱泡装置 １４・・・・抜き出しポンプ １５・・・・真空ポンプ １６・・・・液面計 １７・・・・インバーター １８・・・・真空計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 19/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直立又は円周側に傾斜して設けられた同心
   円状の下部衝突板を有する円盤状の底板と、該下部の衝
   突板と交互に位置しかつ垂下又は円周側に傾斜して設け
   られた同心円状の上部衝突板を有し、前記底板により支
   持された天板とから構成される中空の円盤状回転体を収
   納するとともに、該円盤状回転体の中心部へ気泡含有液
   体を供給する管路ならびに減圧用手段を備えている減圧
   容器からなることを特徴とする連続脱泡装置。