JP6882873B2 - セルロースナノファイバーの製造装置及びセルロースナノファイバーの製造方法 - Google Patents
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Description
図1のセルロースナノファイバーの製造装置1は、パルプ繊維を水に分散させた状態のスラリーにおけるパルプ繊維の解繊処理を行った後に微細化処理することにより、セルロースナノファイバーの製造する装置である。当該セルロースナノファイバーの製造装置1は、例えば「セルロースナノファイバーの製造方法」として後述する方法において使用することができる。本発明の一実施形態に係るセルロースナノファイバーの製造装置1は、パルプスラリー中のパルプ繊維を粗解繊する上流側リファイナー50及び下流側リファイナー60からなる2台のリファイナーと、上記上流側リファイナー50及び下流側リファイナー60それぞれに対してパルプ繊維を含むスラリーを循環させる循環機構とを備える。上流側リファイナー50及び下流側リファイナー60は、スラリーの移送方向に対して直列に接続されている。上流側リファイナー50の循環機構は、移送管7と、移送管8と、移送管9と、パルプスラリーを移送するためのポンプ30と、開閉手段である二方弁35と、移送管6とからなる。下流側リファイナー60の循環機構は、移送管10と、移送管11と、移送管12と、パルプスラリーを移送するためのポンプ31と、二方弁38と、移送管13とからなる。
本発明の一実施形態に係るセルロースナノファイバーの製造方法は、上述の当該セルロースナノファイバーの製造装置を用いてパルプスラリー中のパルプ繊維を微細化処理する。
前処理工程は、パルプスラリー中のパルプ繊維に対して前処理を施す工程であり、パルプ繊維を機械的な処理により微細化する前に、パルプ繊維に対して前処理を施す工程である。以下に、セルロースナノファイバーの原料となるパルプ繊維について説明する。
広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP)等の広葉樹クラフトパルプ(LKP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP)等の針葉樹クラフトパルプ(NKP)等の化学パルプ;
ストーングランドパルプ(SGP)、加圧ストーングランドパルプ(PGW)、リファイナーグランドパルプ(RGP)、ケミグランドパルプ(CGP)、サーモグランドパルプ(TGP)、グランドパルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)、晒サーモメカニカルパルプ(BTMP)等の機械パルプ;
茶古紙、クラフト封筒古紙、雑誌古紙、新聞古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、段ボール古紙、上白古紙、ケント古紙、模造古紙、地券古紙、更紙古紙等から製造される古紙パルプ;
古紙パルプを脱墨処理した脱墨パルプ(DIP)などが挙げられる。これらは、本発明の効果を損なわない限り、単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。
前処理工程の一つである化学的処理工程は、上記パルプスラリー中のパルプ繊維に対して、酸化処理、加水分解処理又はこれらの組み合わせからなる化学的処理を施す工程である。このような化学的処理を施すことにより、パルプ繊維中の化学結合の一部を分断すると共に、パルプ繊維を膨潤させることができる。
前処理工程の一つである粗解繊処理工程は、少なくとも2台のリファイナーによりパルプスラリー中のパルプ繊維をリファイナーにより粗解繊する工程である。粗解繊処理工程において、リファイナーを用いると、処理後の分離や洗浄が不要となる点からも好ましい。間隙を極小さくして負荷をかけながら粗解繊するリファイナーを用いた前処理により、パルプ繊維に対して剪断力が効果的に付与され、パルプ繊維に毛羽立ちが生じ、パルプ繊維が柔軟になり、予備的な解繊が生じる。
0.1質量%が好ましく、3.0質量%がより好ましい。一方、この上限としては、8.0質量%が好ましく、6.0質量%がより好ましい。上記範囲のパルプ繊維の固形分濃度とすることで、パルプスラリーが好適な粘度となるため、リファイナーによりパルプ繊維が効率的に粗解繊される。
微細化工程は、前処理された上記パルプスラリー中のパルプ繊維を高圧ホモジナイザーにより微細化する工程である。本工程を経ることによりセルロースナノファイバーを得ることができる。
微細化工程を経て得られたセルロースナノファイバーは、必要に応じて、改質処理工程や乾燥工程に供することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
5、6,7、8、9、10、11、12、13、14 移送管
20、22、24 タンク
21、23、25 攪拌機
30、31、32 ポンプ
35、36、38、39 二方弁
45a 固定刃部材
45b 回転刃部材
46a 固定刃
46b 回転刃
47 貫通孔
48 支持部
49 溝
50 上流側リファイナー
60 下流側リファイナー
51 回転ディスク
52 ナット
53 希釈水投入口
54 排出口
55 回転軸
56 投入口
57 解繊室
59 ボルト
Claims (6)
- 上流側と下流側とに直列に接続される少なくとも2台のリファイナーと、
各リファイナーに対してパルプ繊維を含むスラリーを循環させる循環機構と
を備え、
上記リファイナーは、
回転軸に設けられた回転ディスクと、
回転刃を有し、上記回転ディスクの少なくとも一方の面に装着される回転刃部材と、
固定刃を有し、上記回転刃部材に対向して設けられる固定刃部材と
を備え、
上記上流側のリファイナーの回転刃及び固定刃が、刃高さ3.0mm以上9.0mm以下、刃幅0.5mm以上3.0mm以下、刃と刃との溝幅1.0mm以上6.0mm以下であり、間隔が0.01mm以上0.15mm以下で、交差角度が30°以下となるように配置され、
上記下流側のリファイナーの回転刃及び固定刃が、刃高さ3.0mm以上9.0mm以下、刃幅0.5mm以上1.5mm以下、刃と刃との溝幅0.5mm以上2.0mm以下であり、間隔が0.01mm以上0.15mm以下で、交差角度が15°以下となるように配置されているセルロースナノファイバーの製造装置。 - 上記少なくとも2台のリファイナーがそれぞれシングルディスクリファイナーである請求項1に記載のセルロースナノファイバーの製造装置。
- 上流側の上記リファイナーの固定刃及び回転刃の刃数が、下流側の上記リファイナーの固定刃及び回転刃の刃数よりも少ない請求項1又は請求項2に記載のセルロースナノファイバーの製造装置。
- 上流側の上記リファイナーの固定刃及び回転刃の刃幅が、下流側の上記リファイナーの固定刃及び回転刃の刃幅よりも大きい請求項1、請求項2又は請求項3に記載のセルロースナノファイバーの製造装置。
- 少なくとも最上流側の上記リファイナーの固定刃と回転刃との交差角度が、30°以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のセルロースナノファイバーの製造装置。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のセルロースナノファイバーの製造装置を用いるセルロースナノファイバーの製造方法。
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