JP3283580B2 - 鉱物性短繊維を清浄にする方法 - Google Patents
鉱物性短繊維を清浄にする方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、異物で汚染された鉱物
性短繊維から少くとも所定の大きさを超える異物を分離
して、鉱物性短繊維を清浄にする方法に関する。
性短繊維から少くとも所定の大きさを超える異物を分離
して、鉱物性短繊維を清浄にする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】短繊維は、典型的に０．１〜５ｍｍの平
均長さおよび約０．１〜１０μｍの平均直径を有してい
る。異物は主として、非繊維状のほぼ球状の粒子または
繊維と同じ材料の破断片であり、このような異物は、た
とえば高粘性の液体から自由噴流法で液滴形成によって
繊維を製造する場合に、約５０〜２０００μｍの直径を
有する「ショット」として発生する。
均長さおよび約０．１〜１０μｍの平均直径を有してい
る。異物は主として、非繊維状のほぼ球状の粒子または
繊維と同じ材料の破断片であり、このような異物は、た
とえば高粘性の液体から自由噴流法で液滴形成によって
繊維を製造する場合に、約５０〜２０００μｍの直径を
有する「ショット」として発生する。
【０００３】このような繊維から製造された、特に金属
マトリックスを備えている繊維複合材料が周期的に負荷
されると、５０〜１００μｍの大きさを超える「ショッ
ト」は亀裂発生作用を発揮し、こうして、繊維強化金属
（たとえば内燃機関のピストンを製造するために使用さ
れるようなもの）の、その他の良好な機械的性質に不都
合な影響を与えてしまう。このような理由から、これら
の「ショット」を、適当な清浄化方法によって繊維から
完全に除去することが望ましい。
マトリックスを備えている繊維複合材料が周期的に負荷
されると、５０〜１００μｍの大きさを超える「ショッ
ト」は亀裂発生作用を発揮し、こうして、繊維強化金属
（たとえば内燃機関のピストンを製造するために使用さ
れるようなもの）の、その他の良好な機械的性質に不都
合な影響を与えてしまう。このような理由から、これら
の「ショット」を、適当な清浄化方法によって繊維から
完全に除去することが望ましい。
【０００４】繊維を清浄にするための公知の方法は、有
利には水性の繊維粗懸濁液の浮選である。この場合、繊
維はその比較的大きな比表面積に基づき異物から分離さ
れる。しかしこの方法では、異物からの繊維の完全な分
離を達成することができないという不都合が生じる。た
とえば、繊維玉に含まれている「ショット」が繊維清浄
懸濁液と共に搬出されてしまうことが考えられる。
利には水性の繊維粗懸濁液の浮選である。この場合、繊
維はその比較的大きな比表面積に基づき異物から分離さ
れる。しかしこの方法では、異物からの繊維の完全な分
離を達成することができないという不都合が生じる。た
とえば、繊維玉に含まれている「ショット」が繊維清浄
懸濁液と共に搬出されてしまうことが考えられる。
【０００５】考えられ得る別の方法は、有利には水性の
繊維粗懸濁液を濾過することによって繊維を清浄にする
ことである。この場合、浮選に比べて、清浄にしたい混
合物の完全な分離を達成することができる。しかし、こ
の場合に常に問題となるのは、たとえば濾過のために使
用されるストレーナのメッシュ目開きよりも大きな長さ
を有する繊維の濾過である。すなわち、この場合には既
に短時間後に濾過ケークが形成され、この濾過ケークが
繊維をも異物をも引き留めてしまうので、分離機能が失
われてしまう。この問題は、公知の濾過方法では満足に
解決することができない。その結果、濾過による清浄化
は、特に粗懸濁液中に含まれている比較的長い繊維およ
び最も長い繊維を機械的に損傷させてしまう形でしか可
能にならない。その場合、これらの繊維は、大規模に破
砕されて、部分的には粉末化された形で生じる恐れがあ
る。いずれにせよ、濾過により清浄にされた繊維は出発
状態よりも著しく短く形成されている。
繊維粗懸濁液を濾過することによって繊維を清浄にする
ことである。この場合、浮選に比べて、清浄にしたい混
合物の完全な分離を達成することができる。しかし、こ
の場合に常に問題となるのは、たとえば濾過のために使
用されるストレーナのメッシュ目開きよりも大きな長さ
を有する繊維の濾過である。すなわち、この場合には既
に短時間後に濾過ケークが形成され、この濾過ケークが
繊維をも異物をも引き留めてしまうので、分離機能が失
われてしまう。この問題は、公知の濾過方法では満足に
解決することができない。その結果、濾過による清浄化
は、特に粗懸濁液中に含まれている比較的長い繊維およ
び最も長い繊維を機械的に損傷させてしまう形でしか可
能にならない。その場合、これらの繊維は、大規模に破
砕されて、部分的には粉末化された形で生じる恐れがあ
る。いずれにせよ、濾過により清浄にされた繊維は出発
状態よりも著しく短く形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、所定
の大きさを超える異物、特に「ショット」から短繊維が
完全に分離され、しかも、これらの短繊維が、たとえば
分離除去したい最小の「ショット」の直径よりも著しく
長い場合でも、これらの短繊維が機械的に損傷を受けな
いような、鉱物性短繊維を清浄にする方法を提供するこ
とである。
の大きさを超える異物、特に「ショット」から短繊維が
完全に分離され、しかも、これらの短繊維が、たとえば
分離除去したい最小の「ショット」の直径よりも著しく
長い場合でも、これらの短繊維が機械的に損傷を受けな
いような、鉱物性短繊維を清浄にする方法を提供するこ
とである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の方法では、ａ）粗繊維材料を担持媒体中に装
入し、該担持媒体を流動させ、ｂ）次いで、担持媒体と
粗繊維材料とを、少なくとも１つのスリット状の切欠き
を備えた分離装置で該切欠きの長手方向延在長さの方向
に沿って案内し、この場合、担持媒体の少なくとも部分
流を繊維と共に前記切欠きを通過させることにより、繊
維濾液を形成し、しかも該繊維濾液の清浄度を前記切欠
きの幅によってのみ決定するようにした。
に本発明の方法では、ａ）粗繊維材料を担持媒体中に装
入し、該担持媒体を流動させ、ｂ）次いで、担持媒体と
粗繊維材料とを、少なくとも１つのスリット状の切欠き
を備えた分離装置で該切欠きの長手方向延在長さの方向
に沿って案内し、この場合、担持媒体の少なくとも部分
流を繊維と共に前記切欠きを通過させることにより、繊
維濾液を形成し、しかも該繊維濾液の清浄度を前記切欠
きの幅によってのみ決定するようにした。
【０００８】
【発明の効果】特定の流動する担持媒体を用いて繊維に
運動を付与することにより、これらの繊維は、たとえば
河川等の水流により運ばれてくる樹幹により知られてい
るように、流速勾配を有する層流の範囲（たとえば壁近
傍もしくはスリット状の分離装置の近傍）で、その長手
方向軸線が、程度の差こそあれ流れ方向に対して平行に
向けられるようになる。
運動を付与することにより、これらの繊維は、たとえば
河川等の水流により運ばれてくる樹幹により知られてい
るように、流速勾配を有する層流の範囲（たとえば壁近
傍もしくはスリット状の分離装置の近傍）で、その長手
方向軸線が、程度の差こそあれ流れ方向に対して平行に
向けられるようになる。
【０００９】流動する担持媒体が粗繊維（粗混合物）と
共に少くとも１つのストリット状の切欠き、つまり幅よ
りもはるかに大きな長さを有する切欠きを備えた分離装
置に沿って、この切欠きの長手方向延在長さの方向に案
内されることにより、担持媒体中に一緒に運ばれてきた
繊維のうち、この切欠きの十分に近くに位置している繊
維は、懸濁液によってスリットを通じて連行され得る。
担持媒体のスリット通過は、分離装置の粗側において流
動している粗混合物と、スリット状の切欠を通じて粗側
に連通している、流れのない清浄側との間の圧力差に基
づいて行われる。この場合、クロスフロー濾過の原理が
存在している。形成される繊維濾液の清浄度は分離装置
のスリットの幅によってのみ決定される。５０〜１００
μｍの大きさを超える「ショット」は望ましくないとさ
れるので、切欠きの幅も、相応してこのオーダ内で変動
する。これよって、著しく細い繊維は、機械的な損傷を
受けることなく切欠きを通過することができるようにな
り、それに対して、たとえば「ショット」は分離装置の
粗側で切欠きによって引き留められ、そして残りの粗混
合物と共に分離装置の粗側から流出する。
共に少くとも１つのストリット状の切欠き、つまり幅よ
りもはるかに大きな長さを有する切欠きを備えた分離装
置に沿って、この切欠きの長手方向延在長さの方向に案
内されることにより、担持媒体中に一緒に運ばれてきた
繊維のうち、この切欠きの十分に近くに位置している繊
維は、懸濁液によってスリットを通じて連行され得る。
担持媒体のスリット通過は、分離装置の粗側において流
動している粗混合物と、スリット状の切欠を通じて粗側
に連通している、流れのない清浄側との間の圧力差に基
づいて行われる。この場合、クロスフロー濾過の原理が
存在している。形成される繊維濾液の清浄度は分離装置
のスリットの幅によってのみ決定される。５０〜１００
μｍの大きさを超える「ショット」は望ましくないとさ
れるので、切欠きの幅も、相応してこのオーダ内で変動
する。これよって、著しく細い繊維は、機械的な損傷を
受けることなく切欠きを通過することができるようにな
り、それに対して、たとえば「ショット」は分離装置の
粗側で切欠きによって引き留められ、そして残りの粗混
合物と共に分離装置の粗側から流出する。
【００１０】水性の粗懸濁液が循環路内で搬送され、そ
れぞれその一部だけが清浄繊維として循環媒体の一部と
一緒に濾出されることが有利である。粗混合物中の繊維
濃度は、ほぼ０．１容量％を超過しないことが望まし
い。
れぞれその一部だけが清浄繊維として循環媒体の一部と
一緒に濾出されることが有利である。粗混合物中の繊維
濃度は、ほぼ０．１容量％を超過しないことが望まし
い。
【００１１】このために特に適しているのは、管状のス
リットストレーナがである。この管状のスリットストレ
ーナでは、唯一つの長いギャップが全管長さにわたって
螺旋状にねじられている。このようなストレーナは市販
されているので、この目的のためにわざわざ製作する必
要はない。
リットストレーナがである。この管状のスリットストレ
ーナでは、唯一つの長いギャップが全管長さにわたって
螺旋状にねじられている。このようなストレーナは市販
されているので、この目的のためにわざわざ製作する必
要はない。
【００１２】
【実施例】清浄にしたい鉱物性粗繊維は、貯蔵容器１内
で調合されて、約０．１容量％の繊維容量濃度を有する
水性懸濁液を形成する。この水性懸濁液は、ポンプ２に
よって循環路内でクロスフローフィルタ３に沿って案内
される。クロスフローフィルタ３は複数の貫通スリット
４を有しており、これらの貫通スリット４は互いに平行
に向けられている。貫通スリット４の長さは約１０ｍｍ
である。それぞれ等しく形成されている個々のスリット
の幅は、粗繊維から除去したい、分離されるべき不純物
の大きさに左右される。
で調合されて、約０．１容量％の繊維容量濃度を有する
水性懸濁液を形成する。この水性懸濁液は、ポンプ２に
よって循環路内でクロスフローフィルタ３に沿って案内
される。クロスフローフィルタ３は複数の貫通スリット
４を有しており、これらの貫通スリット４は互いに平行
に向けられている。貫通スリット４の長さは約１０ｍｍ
である。それぞれ等しく形成されている個々のスリット
の幅は、粗繊維から除去したい、分離されるべき不純物
の大きさに左右される。
【００１３】３μｍの平均直径と、１００〜５００μｍ
の平均長さとを有する粗繊維を清浄にし、かつ清浄化後
にこれらの繊維が５０μｍよりも上の直径を有する不純
物を有しなくなるようにしたい場合には、当該不純物を
引き留めることができるようにするために貫通スリット
が５０μｍの幅を有していなければならない。
の平均長さとを有する粗繊維を清浄にし、かつ清浄化後
にこれらの繊維が５０μｍよりも上の直径を有する不純
物を有しなくなるようにしたい場合には、当該不純物を
引き留めることができるようにするために貫通スリット
が５０μｍの幅を有していなければならない。
【００１４】貫通スリット４の長さは、それぞれフィル
タ全長にわたって延びるように形成されていると有利で
ある。管状のフィルタが使用される場合には、螺旋状に
延びる唯一つのスリットを使用することができる。この
ようなフィルタはエッジギャップフィルタ（Ｋａｎｔｅ
ｎｓｐａｌｔｆｉｌｔｅｒ）として知られている。
タ全長にわたって延びるように形成されていると有利で
ある。管状のフィルタが使用される場合には、螺旋状に
延びる唯一つのスリットを使用することができる。この
ようなフィルタはエッジギャップフィルタ（Ｋａｎｔｅ
ｎｓｐａｌｔｆｉｌｔｅｒ）として知られている。
【００１５】懸濁液の流れは、フィルタの貫通スリット
４の長手方向に形成されている。
４の長手方向に形成されている。
【００１６】フィルタには粗側と清浄側との間で圧力差
が存在しており、これによりクロスフロー濾過原理に相
応して、清浄繊維を備えた懸濁液の一部がフィルタ３を
通過して流れる。残りの部分は、一緒に分離されるべき
粒子として濃度増加されて貯蔵容器内に戻される。フィ
ルタ３における圧力差は、弁５と弁６とを介して適当に
調節される。
が存在しており、これによりクロスフロー濾過原理に相
応して、清浄繊維を備えた懸濁液の一部がフィルタ３を
通過して流れる。残りの部分は、一緒に分離されるべき
粒子として濃度増加されて貯蔵容器内に戻される。フィ
ルタ３における圧力差は、弁５と弁６とを介して適当に
調節される。
【００１７】フィルタ３の清浄側では、清浄繊維が、ス
トレーナ７で担持媒体である液体から分離される。液体
は循環路内へ戻される。
トレーナ７で担持媒体である液体から分離される。液体
は循環路内へ戻される。
【００１８】分離方法は、有利にはバッチ式、つまり回
分式に実施され、この場合、循環液中の繊維濃度は調節
された下側の値にまで減少する。その後に、この循環液
を交換することができる。つまり、貯蔵容器１内で新し
い懸濁液が調製されなければならない。
分式に実施され、この場合、循環液中の繊維濃度は調節
された下側の値にまで減少する。その後に、この循環液
を交換することができる。つまり、貯蔵容器１内で新し
い懸濁液が調製されなければならない。
【００１９】しかし、粗繊維材料を連続的または非連続
的に循環液中に補充し、そして循環液中の不純物の所定
の最大値が達成された場合にのみ循環液の交換を行うこ
とも可能である。
的に循環液中に補充し、そして循環液中の不純物の所定
の最大値が達成された場合にのみ循環液の交換を行うこ
とも可能である。
【００２０】前述の清浄方法は、短繊維のショット含量
の検査のために使用することができるので有利である。
の検査のために使用することができるので有利である。
【００２１】たとえば粗繊維のショット濃度（１００μ
ｍよりも大きなショット）を測定するためには、約３０
ｇの繊維材料が１リットルの水中に懸濁され、そして全
ての繊維がスリットストレーナ（スリット幅１００μ
ｍ）を通過するまで、前で説明したようにして循環路内
でスリットストレーナの傍らを通って案内される。粗側
に残った水溶液はショットを含有している。これらのシ
ョットはたとえば市販の紙フィルタを介して濾別するこ
とにより分離される。次いで、ショット濃度が顕微鏡に
より測定されるか、または重量測定により測定される。
ｍよりも大きなショット）を測定するためには、約３０
ｇの繊維材料が１リットルの水中に懸濁され、そして全
ての繊維がスリットストレーナ（スリット幅１００μ
ｍ）を通過するまで、前で説明したようにして循環路内
でスリットストレーナの傍らを通って案内される。粗側
に残った水溶液はショットを含有している。これらのシ
ョットはたとえば市販の紙フィルタを介して濾別するこ
とにより分離される。次いで、ショット濃度が顕微鏡に
より測定されるか、または重量測定により測定される。
【図１】清浄化方法における流れの概念図である。
【図２】矢印Ａの方向で流過されるフィルタの表面の一
部を示す概略図である。
部を示す概略図である。
１ 貯蔵容器 ２ ポンプ ３ クロスフローフィルタ ４ フィルタスリット ５，６ 弁 ７ ストレーナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディーター ミュラー−シュヴェリング ドイツ連邦共和国 フェルバッハ ５ ゲーテシュトラーセ 31 (72)発明者 エルンスト プフライデラー ドイツ連邦共和国 バックナング シュ ヴェニンガー シュトラーセ 19 (56)参考文献 特開 昭54−46929（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−117039（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03B 37/00 B03B 5/00
Claims (8)
- 【請求項１】 異物で汚染された鉱物性短繊維から少く
とも所定の大きさを超える異物を分離して、鉱物性短繊
維を清浄にする方法において、 ａ）粗繊維材料を担持媒体中に装入し、該担持媒体を流
動させ、 ｂ）次いで、担持媒体と粗繊維材料とを、少なくとも１
つのスリット状の切欠きを備えた分離装置で該切欠きの
長手方向延在長さの方向に沿って案内し、この場合、担
持媒体の少なくとも部分流が繊維と共に前記切欠きを通
過することにより、繊維濾液を形成して、該繊維濾液の
清浄度を前記切欠きの幅によってのみ決定する ことを特徴とする、鉱物性短繊維を清浄にする方法。 - 【請求項２】 清浄にしたい繊維が、少くとも１００Ｇ
Ｐａの弾性係数を有している、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 清浄にしたい繊維が、最小０．１μｍで
最大１０μｍの平均直径を有している、請求項１または
２記載の方法。 - 【請求項４】 清浄にしたい繊維が、その平均直径の少
くとも１０倍の値に相当する平均長さを有している、請
求項１から３までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 担持媒体がガス状である、請求項１から
４までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】 担持媒体が液状である、請求項１から４
までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 粗繊維を有する、流動する担持媒体を、
長さが幅よりも少なくとも３倍だけ大きく形成されてい
る少くとも１つのスリット状の切欠きを備えた分離装置
に沿って案内する、請求項１から６までのいずれか１項
記載の方法。 - 【請求項８】 粗繊維と不純物とを添加された担持媒体
を、クロスフロー濾過の原理に従って循環路内でフィル
タに沿って案内し、該フィルタを貫流した、清浄繊維し
か含有していない部分流を、該部分流からの清浄繊維の
分離後に再び 循環流に供給する、請求項１から７までの
いずれか１項記載の方法。
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