JPH07286149A - 製糊装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同一攪拌容器内に混合用羽根と剪断用羽根と
を配置し、同一容器内で全体混合と高速剪断混合とがで
きるようにして、製糊装置の小型化を図ると共に製糊作
業の効率化を図る。 【構成】 攪拌容器６５には、水平方向に主軸を有する
全体混合用羽根５４が設けられ、全体混合用羽根５４の
中央部近傍には高速剪断用羽根５５が設けられている。
また攪拌容器６５には粘度計５９が配置されており、同
粘度計５９により糊の粘度値を測定して自動的に水又は
水酸化ナトリウム溶液を添加コントロールする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は澱粉等を主体とした波形
厚紙用接着剤の製糊装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られている製糊装置として
は、例えば図１５に示すようなレメールト・アーノルド
・ヴェー・デー・ハルスト氏らの特許（特開平３−７７
９０号）がある。以下この製糊装置について説明する
と、図はスターラー３を備えた比較的大きい混合器１
と、スターラー４を備えた比較的小さい混合器２とを備
えている製糊装置の説明図である。前記２つの混合器１
と２は、再循環系と共に反応器を形成し、この反応器で
は混合器１に供給される出発物質の澱粉、灰汁、ホウ砂
及び水から接着剤の製造が行われる。澱粉は計量系２２
を備えた容器５から供給される。灰汁（特に苛性ソー
ダ）は、ポンプ２３と計量弁２０によって容器６から供
給される。図中、２３はポンプ、２０は計量弁（調整
弁）、２１は弁を示す。灰汁の水溶液は容器６から緩衝
液容器７を介して混合器１に供給される。水はライン１
１から供給される。ホウ砂は容器８から混合器１に供給
される。

【０００３】混合器１は、弁２１及び調整弁２０を介し
てライン１０から供給される水蒸気によって加熱され、
反応中、温度は２０〜４０℃に維持される。混合器１中
に存在し、攪拌されながら種々の要素が加えられる反応
生成物は再循環ライン１２を介しポンプ９によって混合
器２に供給される。混合器２では混合器１におけるより
も高い回転速度で攪拌されるので、反応生成物に大きな
剪断力が及ぼされ、望ましい粘度が迅速に調節される。
反応生成物の一部を混合器２に送らずにライン１３によ
って取出すことも可能である。このことは、混合器２の
攪拌速度が比較的高い場合に有利であり、混合物の一部
の攪拌速度を維持することがなお望ましい。最終生成物
としての接着剤の望ましい均質性が得られると、弁１６
を逆転し、最終生成物がライン１５から容器２５に放出
され、前記貯蔵容器２５から接着剤を分配系２６を介し
て放出することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記製糊
装置は、第１に主たる混合容器１で混合しながら、第２
混合器４で攪拌を行うため、どうしても循環ライン１２
等に残液が残り、その残液が次のバッチに混入して、所
定の組成の糊ができないという欠点があった。また第２
に、ハルスト氏らのシステムには粘度計がついておら
ず、スタインホール式の糊は製造可能であったが、粘度
を連続的に把握しながら適正粘度を決めるノーキャリア
方式の糊製造に適用することはできなかった。ここでス
タインホール式又はノーキャリア方式について簡単に説
明すると、スタインホール式の糊はメイン部（水に硼砂
を添加後澱粉を溶解させたもの）に、キャリア部（水に
澱粉を添加後、水酸化ナトリウムを添加したもの）を攪
拌して作る。一方ノーキャリア型は、水に水酸化ナトリ
ウムを溶かし、次に澱粉を溶解させ、第二次の水酸化ナ
トリウムを添加後、所定の粘度になったところで硼砂を
添加し、その後攪拌して最終的に糊を生成する。ところ
でこの時、製糊装置に自動粘度計を設置していないと、
全く硼砂をいれるタイミングが分からないという問題が
生じる。またこの時に用いる粘度計が、単に通常の粘度
計では次のような欠点を生じる。

【０００５】通常の回転粘度計では、１）測定時間に２
０〜３０秒を要し、時間がかかりすぎる。２）液面が一
定でないと測定が不可能である。３）糊が羽根に付着す
ると測定が不可となる等である。そこで高粘度の糊に対
応でき、かつ応答性の良好な糊製造プロセスに適用でき
る粘度計を選定する必要があった。また粘度計による測
定を行いながら、硼砂を注入する場合、実機では弁を開
いて完全に薬品を注入するには、遅れ時間を含めて実際
の適正粘度よりも１０秒程度前に操作を開始する必要が
ある。第３にオペレーションのミス等によって不適切な
物性（粘度）の糊ができても、それに対応する手法はな
かった。また所定の粘度よりも高い場合や低い場合に
は、水又は水酸化ナトリウムを添加して対応する手法が
なかった。そこで本発明は、同一攪拌容器内に混合用羽
根と剪断用羽根を設け、これらの羽根によって全体混合
と高速剪断混合を行うことができるようにして、前記従
来装置が有する問題を解決しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、澱粉
等を主体とした波形厚紙用接着剤の製糊装置において、
攪拌容器の水平方向に主軸を有する混合用羽根と、同混
合用羽根の中央部近傍に剪断攪拌用羽根を設置してなる
ものであり、また前記攪拌容器には、制御機器からの指
令により、容器内の糊の粘度を測定し、その結果に従っ
て硼砂を攪拌容器内に投入できる硼砂容器と、水酸化ナ
トリウムを攪拌容器内に投入できる水酸化ナトリウム容
器と、水と蒸気を攪拌容器内に供給できる水、蒸気供給
手段が設けられているもので、これを課題解決のための
手段とするものである。

【０００７】

【作用】攪拌容器内に設ける高速剪断用羽根は、原料の
澱粉を溶解させる過程で、澱粉を引きちぎることによっ
て、水を吸収した膨潤未溶解澱粉を溶解させる機能を持
っており、全体混合用羽根は溶解した澱粉を攪拌容器全
体に拡散させ、かつ未溶解澱粉に高速剪断をかけるよう
に運ぶ機能を持っている。そのため本発明で用いる全体
混合用羽根は、同一の攪拌動力の下で、混合時間が短い
ものが最適であり、高速剪断用羽根は、糊の物性からみ
た流動性指数（＝粘度／フォードカップ値）が最適にな
る動力で糊に剪断を与えることができるものが好まし
い。また本発明者らが対象としているノーキャリア型の
糊は、従来のスタインホール式に比べると、製造手順は
簡単であるが、自動粘度計が必要である。そしてこの粘
度計もどんな種類でもよいわけではなく、糊製造に適し
たものを選び、かつ製造プロセス（温度、原料組成）ご
との補正カーブをとり、更に最適粘度になる時間を推定
する等の必要がある。従って本発明では、前記の問題を
クリヤーするために、前記の条件を満足する粘度計を選
び、製造プロセスごとの粘度カーブをとり、最小二乗法
による近似により最適粘度に達成する時間を推定してい
る。また糊を製造した後、仕上がり粘度を測定し適正粘
度でない場合には、その対処法を基礎テストにより把握
し、その結果、適正粘度以下の場合には、その粘度に応
じた水酸化ナトリウム溶液量を添加することによって、
適当な物性、即ち流動性指数（＝粘度／フォードカッ
プ）にしている。一方適正粘度以上の場合は、その粘度
に応じた水溶液量を添加し、適当な物性にしている。

【０００８】

【実施例】以下図面の実施例について本発明に係る製糊
装置を説明すると、図１は本発明に係る１実施例の製糊
装置の概略構成図である。図において、５は澱粉容器、
８は硼砂容器、５６は防腐剤タンク、５７は耐水化剤タ
ンク、５８は水酸化ナトリウム容器、６５は攪拌容器で
あり、同攪拌容器６５内には混合用羽根５４、剪断用羽
根５５、粘度計５９、洗浄用スプレー６２が設けられて
いる。また６１はスチームミキサーである。

【０００９】前記全体混合用羽根５４としては、攪拌時
間の短い図２に示すような非対称羽根６９又は図３に示
すようなヘリカルリボン羽根６８を採用しており、これ
らの羽根は、同一の攪拌動力の下では、通常のハルスト
氏らが用いている図４に示す二枚羽根７０よりも混合時
間が短い（図５）。この場合の動力範囲は、０．１〜１
０kw/m³ であり、好ましくは０．２〜６kw/m³ であり、
最適な範囲は１〜５kw/m³ である。また高速剪断用羽根
の位置ｘは、混合試験を行った結果、図６に示すように
全体混合用羽根の中央部付近に設置するのが、最も全体
の混合性が良好であった。なお、高速剪断羽根の動力を
変えて糊の流動性指数（＝粘度／フォードカップ値）を
計った結果から判断すると、図７に示すように通常の攪
拌動力は１〜１０kw/m³ 、好ましくは２〜８kw/m³ 、最
適な範囲は３〜６kw/m³ である。

【００１０】また攪拌容器内に設ける粘度計は、剪断力
理論に基づいたものを使用している。例えば図８に示す
構成のものではブレード３５は、ソレノイド・ハウジン
グ３２とプランジャー・コイル３１で構成されるプラン
ジャー・システムによって起動される。ブレード３５が
固定されたバスケット３９の間で運動すると、被測定体
はブレード３５面によってブレード３５の運動方向に押
し出され、一方別の被測定体（糊）がブレードの裏面と
ブランケットの間に吸い込まれる。こうした被測定体の
押し出し、吸い込みの作用によって剪断抵抗力が発生す
る。具体的にはプランジャー・コイルに電流を流すと、
ブレード３５は支点３４を回転軸とした測定のための往
路運動を起こし、Ａ，Ｂ間をある時間で動く。この運動
の所要時間の平均値は剪断抵抗力の関数であり、また剪
断抵抗力は粘度の関数である。なお、この粘度計は、粘
度が直接測定できるものではなく、剪断抵抗力を求める
ものであるため、Ｂ型粘度計による補正を要する。また
本発明者が行った測定の結果、温度・澱粉・水酸化ナト
リウムを変えた場合、若干値が異なるため製造条件ごと
の粘度カーブをとり、補正曲線をとる。

【００１１】次に攪拌容器６５内に硼砂を投入する投入
操作について説明する。この硼砂投入は糊の製造スター
トと同時に、粘度を１０〜２０秒ごとに測定し、目標粘
度、例えば４５０cpになる時間を最小二乗法により推定
し、所定の粘度になる時間teよりも１０秒前に硼砂の投
入操作を開始する。ここで硼砂を投入するタイミングに
ついて説明すると、図１０に示すように、点Ａが水酸化
ナトリウムを入れた点であり、点Ｂが硼砂を入れた点で
ある。この例から分かるように、点Ａから点Ｂまで緩や
かな上昇カーブである。そこで図１１に示すように、水
酸化ナトリウム投入後より２０秒ごとにデータをとり、
最小二乗法により逐次適正硼砂投入粘度（例えば４５０
cps ）になる時間tes を推定し、その時間tes よりも約
１０〜３０秒前に硼砂を投入する。これは実機の場合、
投入開始から終了まで５〜３０秒程度の時間を要するた
めである。以上のようなタイミングにより硼砂の投入が
行われる。

【００１２】前記構成からなる製糊装置のノーキャリア
型製糊プロセスについて図１により説明すると、水５１
と蒸気５２をスチームミキサー６１で混合し、約４０℃
にした水を攪拌容器６５に入れる。次に水酸化ナトリウ
ム５３の２９wt％のものをタンクから水酸化ナトリウム
容器５８に移し、希釈して２５wt％にして攪拌容器６５
に入れる。澱粉容器５から澱粉をフィーダー６３を使っ
て攪拌容器６５に投入し、全体混合用羽根５４を回す。
次に再度タンクから水酸化ナトリウム溶液５３を水酸化
ナトリウム容器５８に移し、ロードセル６０を使って希
釈し、ポンプ６４を経由して攪拌容器６５に入れる。次
に全体混合用羽根５４と同時に、高速剪断用羽根５５を
稼働させる。自動粘度計５９の換算値が、約４５０cps
に入ったら、硼砂容器８から硼砂を攪拌容器６５に入れ
る。さらに防腐剤タンク５６から防腐剤ホルマリン及び
耐水化剤タンク５７から耐水化剤メラミン樹脂それぞれ
入れて、最終粘度が６００〜７５０cps になると、混合
用羽根５４と剪断用羽根５５を停止し、ポンプ６６を使
って完成糊を貯蔵容器２５に送入する。なお、使用した
全体混合用羽根の形状を図２，図３に示す。本実施例で
は軸方向混合の良好なヘリカルリボン６８を用いた。さ
らに高速剪断用には、月島機械社製のターボンミキサー
を使用した。なお、攪拌容器６５は洗條用スプレー６２
により、洗條することができる。

【００１３】次に図１２によりノーキャリア型の糊の作
り方についてのシステムを説明する。まずコンピュータ
７２の信号により、水５１と蒸気５２各々の弁７３ｃと
７３ｆを開き、所定の温度・量の水を時間設定により攪
拌容器６５に入れる。次に水酸化ナトリウム容器５８の
ポンプ６４と弁７３ｅに信号を送り、所定量の水酸化ナ
トリウム容器を攪拌容器６５に入れる。更にフィーダー
６３と弁７３ａに信号を送り、澱粉容器５から所定量の
澱粉量を攪拌容器６５に入れる。次に全体混合用羽根５
４を回し、前記と同様に第２回目の水酸化ナトリウムを
攪拌容器６５に注入する。そこで全体混合用羽根５４を
回しながら、高速剪断用羽根５５を回す。そして製造開
始時より自動粘度計５９の信号をコンピュータ７２に取
込み、後述する手法により粘度が所定の粘度に達すると
信号を送り、硼砂容器８のフィーダーと弁７３ｄを作動
させて攪拌容器６５に入れる。糊の最終粘度が適正粘度
（６００〜７５０cps ）以下の場合には、自動粘度計５
９の信号をコンピュータ７２が取込み、図９に示す糊の
仕上がり粘度と添加水酸化ナトリウム量、添加水量のグ
ラフに従って、前記の操作により水酸化ナトリウムを添
加する。逆に糊の最終粘度が適正粘度以上の場合は、前
記と同様にして、水５１と蒸気５２を攪拌容器６４に注
ぐ。このようにして最終粘度が適正粘度となるようなフ
ィードバック制御を実行する。次に仕上がり粘度が適正
値に入ると、コンピュータ７２より信号を出し、混合用
羽根５４、剪断用羽根５５を止め、弁７３ｂを開きポン
プ６６を稼働して、糊を貯蔵容器２５に入れる。

【００１４】次に図１３に示す制御ブロック図について
説明すると、これはコンピュータの中に、粘度計出力を
取込み、粘度を演算して基準データとの比較を行うもの
で、この場合には後述する３つのケースについて比較を
行い、夫々の場合に応じて、バルブ７３ｃと７３ｆ又は
７３ｄ又は７３ｅ又は７３ｂを開く。次に図１４により
前記３つのケースの制御フローを説明すると、粘度の演
算値から、η＝η₁ ＝４５０cps になる時間ｔ＝ｔe を
計算し、時間がｔe の１０秒前になったら硼砂を投入す
る。時間ｔe から１０分（６００秒）後の粘度を求め、
その粘度がη₂ （７５０cps ）以上であれば、その量に
応じてバルブ７３ｃ又は７３ｆを開けて粘度を下げる。
またη₂ 以下で、かつη₃ （６００cps ）以下であれ
ば、バルブ７３ｅを開けて、その粘度に応じた水酸化ナ
トリウムの水溶液を入れる。更に粘度がη₃ ≦η≦η₂
であれば、バルブ７３ｂを開けて、貯蔵タンク２５へ入
れる。なお、バルブ７３ｃと７３ｆ又はバルブ７３ｅを
開けて各々の物質を入れる量は図９による。

【００１５】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く本発明によれ
ば、１つのタンクで、全体混合と高速剪断混合を行うた
め、コンパクトであり、循環ライン等で残った糊の影響
を受けることがなく、また高速剪断用羽根を最適位置に
設置しているため、効率良く澱粉を膨潤溶解させること
ができる。また糊の粘度を予測できるので、タイミング
よく硼砂の投入ができ、バッチごとに均一な品質の糊製
造が可能である。更に完全自動化可能なノーキャリア型
の糊製造が対応可能となった上に、糊粘度に対応する手
段を有しているため、誤操作等により目標粘度以外の糊
ができても、粘度計でチェックを行い、薬品を添加して
対応することが可能である等の優れた効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る製糊装置の系統図であ
る。

【図２】図１における混合用羽根の斜視図である。

【図３】図１における混合用羽根の他の例を示す側面図
である。

【図４】混合用羽根の従来例を示す斜視図である。

【図５】全体混合用羽根の効果を示す線図である。

【図６】高速剪断用羽根の配置位置の最適性を示す説明
図である。

【図７】高速剪断油羽根を有する高速剪断機の動力と流
動性指数の関係を示す説明図である。

【図８】自動粘度計の断面図である。

【図９】糊の仕上がり粘度の適正範囲外の糊の調合を示
す線図である。

【図１０】自動粘度計で測定した粘度変化曲線を示す線
図である。

【図１１】硼砂投入時間の推定法の説明図である。

【図１２】本発明に係るコンピュータと各機器とを連続
した系統図である。

【図１３】図１２に示す制御計のブロック図である。

【図１４】本発明に係る制御のフローチャートである。

【図１５】従来の製糊装置の系統図である。

【符号の説明】

３１ プラジャーコイル ３２ ソレノイドハウジング ３４ 支点 ３５ ブレード ３９ バスケット ５１ 水 ５２ 蒸気 ５３ 水酸化ナトリウム（２９wt％） ５４ （全体）混合用羽根 ５５ （高速）剪断用羽根 ５６ 防腐剤タンク ５７ 耐水化剤タンク ５８ 水酸化ナトリウム容器（２５wt％） ５９ 自動粘度計 ６０ ロードセル ６１ スチームミキサー ６２ 洗條用スプレー ６３ 供給フィーダー ６４，６６ ポンプ ６５ 攪拌容器 ６８ ネリカルリボン羽根 ６９ 非対称羽根 ７０ 二枚羽根 ７２ コンピュータ ７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，７３ｅ，７３ｆ バルブ

フロントページの続き (72)発明者 堀本 透 広島県三原市糸崎町5007番地 三原菱重エ ンジニアリング株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 澱粉等を主体とした波形厚紙用接着剤の
   製糊装置において、攪拌容器の水平方向に主軸を有する
   混合用羽根と、同混合用羽根の中央部近傍に剪断攪拌用
   羽根を設置したことを特徴とする製糊装置。
2. 【請求項２】 前記攪拌容器には、制御機器からの指令
   により、容器内の糊の粘度を測定し、その結果に従って
   硼砂を攪拌容器内に投入できる硼砂容器と、水酸化ナト
   リウムを攪拌容器内に投入できる水酸化ナトリウム容器
   と、水と蒸気を攪拌容器内に供給できる水、蒸気供給手
   段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の製
   糊装置。