JP3888885B2

JP3888885B2 - 繊維状素材の製造方法

Info

Publication number: JP3888885B2
Application number: JP2001370452A
Authority: JP
Inventors: 公寿杉山; 直晃橋本; 直子子安
Original assignee: Rengo Co Ltd
Current assignee: Rengo Co Ltd
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2021-12-04
Also published as: JP2003170030A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス吸着能および陽イオン交換能に優れた繊維状素材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
木材パルプやレーヨン、木綿等のセルロース系繊維を膨潤させ、その膨潤したセルロース系繊維の実体内でゼオライト等の無機多孔結晶を生成させた繊維状素材を本件の発明者は既に提案している（特開平１０−１２０９２３号、特開２００１−４０１０９号）。
【０００３】
上記繊維状素材においては、生成された無機多孔結晶により繊維表面が凹凸化され、シート化したときの透過度が高く、スピーカコーンあるいは空気中に浮遊するダストや化学物質の除去用フィルタとしてきわめて有効である。
【０００４】
また、無機多孔結晶がゼオライトから成る繊維状素材においては、陽イオン交換能が高く、水中から重金属イオンを回収したり、放射性金属イオンを回収したりする用途に用いることができると共に、遷移金属イオンの水溶液や抗菌性金属イオンの水溶液に浸漬させることにより、容易に触媒性繊維や抗菌繊維を得ることができるという特徴を有する。
【０００５】
無機多孔結晶がゼオライトから成る繊維状素材の製造には、木材パルプ等のセルロース系繊維をアルミン酸ナトリウムと水酸化ナトリウムの混合水溶液中に浸漬してセルロース系繊維を膨潤させたのち、その膨潤したセルロース系繊維をメタケイ酸ナトリウム水溶液中に浸漬して攪拌し、上記水溶液を例えば４０℃乃至１００℃の温度に保持する状態でセルロース系繊維を所定時間浸漬させて、化学反応によりセルロース系繊維の実体内でゼオライトを生成させるようにする方法が採用される。
【０００６】
上記のような繊維状素材の製造において、セルロース系繊維の膨潤、混合および浸漬に際し、樹脂混練用の混練機を採用して試験を行なった。採用した混練機は、外周にジャケットを有する混練槽内に２本の攪拌ロータを並列に設け、各攪拌ロータを相対的に逆方向に回転させて内容物を混練する形式のものである。
【０００７】
ところで、上記のような樹脂混練用の混練機においては、混練槽の内周と攪拌ロータとの隙間が極めて小さいため、このような混練機を用いてセルロース系繊維を薬液と共に混練した場合に、上記隙間にセルロース系繊維が挟まり、攪拌ロータの回転によってセルロース系繊維が切断されたり、攪拌ロータが停止するという問題が生じた。
【０００８】
ここで、セルロース系繊維が切断された場合、シート化した場合の繊維の絡みが悪く、丈夫なシートを得ることができないという問題が生じるだけでなく、装置に無理な応力がかかり、装置自体が故障するという問題が生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような問題点を解決するには、混練槽の内周と攪拌ロータ間の隙間を適正な範囲に設定することが重要である。
【００１０】
この発明の課題は、セルロース系繊維を切断することなくゼオライトを生成させることができるようにした繊維状素材の製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、内周の少なくとも一部に曲面が形成された混練槽と、その混練槽内に組込まれた複数の攪拌ロータとから成り、前記混練槽の内周と攪拌ロータの相互間に形成される隙間の大きさが３乃至５０ｍｍとされた混練機の前記混練槽内にセルロース系繊維と水酸化ナトリウム水溶液およびアルミン酸ナトリウム水溶液から成る混合液を供給して前記攪拌ロータの回転により攪拌し、前記セルロース系繊維内に対する混合液の含浸によってそのセルロース系繊維を膨潤させる工程と、セルロース系繊維の膨潤後に混合槽内にメタケイ酸ナトリウム水溶液を供給し、前記混練槽内を４０℃乃至１００℃程度に加熱して、前記混合液とメタケイ酸ナトリウム水溶液の化学反応によりセルロース系繊維の実体内でゼオライトを生成させる工程とから成る構成を採用したのである。
【００１２】
上記のように、混練槽の内周と攪拌ロータの相互間に形成される隙間の最小値を３乃至５０ｍｍとすることにより、親水性高分子繊維状物を切断することなく効果的に薬液を含浸させ、攪拌することができる。
【００１３】
ここで、混練槽は、生成物の排出の容易化を図るため、底部に排出口を有するものが好ましい。
【００１４】
上記生成物の排出に際し、液体によって混練槽容積の３０乃至９９％になるよう希釈して流動性を高めるようにしてもよい。
【００１５】
前記排出口にスクリュフィーダを接続しておくことにより、流動性の悪い生成物を次工程に容易に搬送させることができる。
【００１６】
この発明に係る混練機において、混練の対象物である親水性高分子繊維状物は、水に対して膨潤するものであれば特に制限はない。例えば、天然セルロース（パルプ、ケナフ、木綿、麻、楮、三椏）、再生セルロース（レーヨン、キュプラ、テンセル、リヨセル）、バクテリアセルロース、化学修飾セルロース、絹、羊毛、ポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、架橋型ポリビニルアルコール、キチン、キトサン、エチレン酢酸ビニルコポリマーおよびビニルホルマールなどが挙げられる。
【００１７】
薬液としては、親水性高分子繊維状物の実体内に含浸するものであれば特に制限はない。水溶液もしくは水に分散したコロイドや、スラリー状物でもよい。例えば、電解質水溶液としては過塩素酸銀水溶液、硝酸銀水溶液、硝酸銅水溶液、硫酸銅水溶液、塩化銅水溶液、硝酸亜鉛水溶液、硫酸亜鉛水溶液、塩化亜鉛水溶液、硝酸カルシウム水溶液、塩化カルシウム水溶液、硝酸マグネシウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、アルミン酸ソーダ水溶液、メタケイ酸ソーダ水溶液、リン酸水素二ナトリウム水溶液、硝酸アルミニウム水溶液、各種鉱酸、有機酸などで、非電解質水溶液としてはノニオン系界面活性剤水溶液、サイクロデキストリン水溶液などである。水に分散したコロイドやスラリーとしては、例えば、シリカゾル、酸化チタンゾル、粘土ゾル、天然および合成染料、ラテックスエマルジョンなどが挙げられる。
【００１８】
含浸もしくは反応による生成物としては、例えば銀−カルボキシメチルセルロース繊維、銅−カルボキシメチルセルロース繊維、亜鉛−カルボキシメチルセルロース繊維、銀−ポリアクリロニトリル繊維、銅−ポリアクリロニトリル繊維、銅−レーヨン、ゼオライト−パルプ、銅ゼオライト−パルプ、ハイドロキシアパタイト−パルプ、ハイドロタルサイト−パルプ、酸化チタン−木綿、シリカゲル−木綿などが挙げられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図示のように、混練槽１は蓋２を上部に有している。蓋２は軸３を中心として開閉自在に支持され、シリンダ４によって開閉される。その蓋２の閉鎖によって混練槽１内は密封状態に保持される。蓋２は小蓋５によって開閉される繊維投入部６を有している。
【００２０】
混練槽１の外周にはジャケット７が形成され、そのジャケット７内に供給される蒸気によって混練槽１内が加熱される。
【００２１】
また、混練槽１内の底部には二つの円筒面から成る曲面８ａ、８ｂが並列に形成され、各曲面８ａ、８ｂの曲率中心と同軸上に攪拌ロータ９ａ、９ｂが設けられている。
【００２２】
攪拌ロータ９ａ、９ｂはロータ軸１０の外周に２枚の攪拌羽根１１を軸方向に位置をずらし、かつ、１８０°の位相差をもって形成しており、各攪拌羽根１１はロータ軸１０の周方向にねじれている。
【００２３】
上記攪拌ロータ９ａ、９ｂは図示省略した駆動装置によって図１の矢印方向に回転される。このとき、攪拌ロータ９ａ、９ｂは所定の速度差をもって回転されるようになっている。
【００２４】
攪拌ロータ９ａ、９ｂの外周と混練槽１の底部の曲面８ａ、８ｂ間には隙間δが形成され、その隙間δの大きさは３乃至５０ｍｍ程度とされている。また、２本の攪拌ロータ９ａ、９ｂの相互間に形成される隙間の大きさも３乃至５０ｍｍ程度としている。
【００２５】
ここで、隙間δが３ｍｍ未満であると、混練槽１内に入れられたセルロース系繊維等の親水性高分子繊維状物の攪拌時に、その親水性高分子繊維状物が隙間δに挟まって攪拌ロータ９ａ、９ｂにより切断され易くなり、また、５０ｍｍを超えると親水性高分子繊維状物を良好に攪拌させることができない。
【００２６】
前記混練槽１の底部における各曲面８ａ、８ｂの最低所位置にはそれぞれ排出口１２が形成され、各排出口１２とその下方に設けられたスクリュフィーダ１３とは排出管１４で接続され、その排出管１４に開閉弁１５が組込まれている。
【００２７】
実施の形態で示す混練機は上記の構造から成り、セルロース系繊維の実体内で無機多孔結晶、例えばゼオライトを生成させた繊維状素材の製造に際しては、図１に示すように、混練槽１内に連通する第１タンクＴ₁乃至第３タンクＴ₃内に、水酸化ナトリウム水溶液、アルミン酸ナトリウム水溶液およびメタケイ酸ナトリウム水溶液をそれぞれ個別に充填しておき、混練槽１内にセルロース系繊維を所定量投入したのち、第１タンクＴ₁内に充填された水酸化ナトリウム水溶液および第２タンクＴ₂内に充填されたアルミン酸ナトリウム水溶液（以下、２液をＡ液という）をポンプＰ₁、Ｐ₂の駆動によって混練槽１内に所定量供給する。
【００２８】
Ａ液の定量供給後、２本の攪拌ロータ９ａ、９ｂを図１の矢印方向に回転させてセルロース系繊維を攪拌し、Ａ液にセルロース系繊維を浸漬させて、セルロース系繊維内に対するＡ液の含浸によってセルロース系繊維を膨潤させる。
【００２９】
セルロース系繊維の膨潤後、第３タンクＴ₃内のメタケイ酸ナトリウム水溶液（以下、Ｂ液という）をポンプＰ₃の駆動により混練槽１内に所定量供給する。そのＢ液の定量供給後、２本の攪拌ロータ９ａ、９ｂを図１の矢印方向に回転させ、Ａ液を含浸させたセルロース系繊維およびＢ液を攪拌する。攪拌後、ジャケット７に対する温水の供給によって混練槽１内を３５℃程度に加熱して一定時間保温すると共に、その保温後に、ジャケット７に対する蒸気の供給により混練槽１内を４０℃乃至１００℃程度に加熱し、実体内におけるＡ液とＢ液の反応によってセルロース系繊維の実体内でゼオライトを生成させる。
【００３０】
ここで、混練槽１内に充填されたセルロース系繊維の攪拌工程において、混練槽１の底部に形成された曲面８ａ、８ｂと攪拌ロータ９ａ、９ｂの外周間に形成された隙間δの大きさは３乃至５０ｍｍ程度であるため、上記隙間δにセルロース系繊維が挟み込まれるという不都合の発生は殆どない。このため、セルロース系繊維を切断することなく効果的に攪拌することができる。
【００３１】
なお、ゼオライトが生成された繊維状素材は混練槽１から取り出されるが、その際には、混練槽容積の３０乃至９９％に水で希釈したのち、開閉弁１５を開放して排出管１４からスクリュフィーダ１３内に排出し、そのスクリュフィーダ１３により攪拌しながら取り出して、洗浄および脱水工程に搬送する。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、混練槽の内周と攪拌ロータの相互間に形成された隙間の大きさを３乃至５０ｍｍとしたので、親水性高分子繊維状物を切断させることなく効果的に薬液を含浸させ、攪拌することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る混練機の実施形態を示す一部切欠正面図
【図２】図１に示す混練機の横断平面図
【符号の説明】
１混練槽
８ａ、８ｂ曲面
９ａ、９ｂ攪拌ロータ
１２排出口
１３スクリュフィーダ
δ 隙間

Claims

内周の少なくとも一部に曲面が形成された混練槽と、その混練槽内に組込まれた複数の攪拌ロータとから成り、前記混練槽の内周と攪拌ロータの相互間に形成される隙間の大きさが３乃至５０ｍｍとされた混練機の前記混練槽内にセルロース系繊維と水酸化ナトリウム水溶液およびアルミン酸ナトリウム水溶液から成る混合液を供給して前記攪拌ロータの回転により攪拌し、前記セルロース系繊維内に対する混合液の含浸によってそのセルロース系繊維を膨潤させる工程と、
セルロース系繊維の膨潤後に混合槽内にメタケイ酸ナトリウム水溶液を供給し、前記混練槽内を４０℃乃至１００℃程度に加熱して、前記混合液とメタケイ酸ナトリウム水溶液の化学反応によりセルロース系繊維の実体内でゼオライトを生成させる工程、
とから成る繊維状素材の製造方法。