JPH0811625B2

JPH0811625B2 - 短繊維集塊の解繊・搬送方法

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Publication number: JPH0811625B2
Application number: JP63149480A
Authority: JP
Inventors: 清之堀井
Original assignee: Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1988-06-17
Filing date: 1988-06-17
Publication date: 1996-02-07
Anticipated expiration: 2011-02-07
Also published as: JPH01317915A; KR900000277A; US4969481A; KR920006687B1; DE68916868T2; DE68916868D1; EP0347018B1; EP0347018A1

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、短繊維集塊の解繊・搬送方法に関するも
のである。さらに詳しくは、この発明は、天然繊維、合
成繊維、セラミック繊維、金属等の短繊維の集塊を解繊
しながら円滑に高速搬送することのできる短繊維集塊の
解繊・搬送方法に関するものである。

（背景技術）短繊維は、天然繊維、合成繊維、セラミック繊維、金
属繊維等など様々な素材のものがあり、複合材の配合材
料等として広く用いられている。従来、これらの短繊維
をセメント、プラスチック等と混和するために工場や施
工現場の所定の場所にまで搬送する方法としては、容器
に入れて移送するか、ベルトコンベア等によることが一
般的であり、高速度の流体により搬送することはあまり
試みられていない。

その理由としては、高速度の流体によって短繊維を流
体搬送しようとすると、短繊維が集塊しやすく、管路壁
面に付着、凝集して管路を塞ぐからである。また、短繊
維は製造段階ですぐに集塊するために流体搬送がもとも
と困難であった。

このため短繊維の搬送手段としては流体搬送方法は用
いられず、一般に上記のように容器やベルトコンベアを
用いる方法がとられていた。

しかしながら、これらの従来の方法では輸送速度を大
きくして輸送効率を向上させることに限界があった。ま
た、搬送後の短繊維は、搬送前と同様もしくはそれ以上
に縮れて絡まり合った集塊状態になるので、セメントや
プラスチック中に均一に混和させることは容易でなく、
混合前に予め膨化、解繊したり、強力に攪拌混合したり
することなどを余儀無くされていた。

このため、従来の搬送方法に代わる新たな搬送方法の
開発が望まれていた。

（発明の目的）この発明は、以上の通りの事情を鑑みてなされたもの
であり、従来の問題点を解消して流体搬送方法を短繊維
の輸送に好適に適用できるようにし、高効率で、かつ集
塊した短繊維を解繊しながら搬送できるようにする新た
な短繊維集塊の解繊・搬送方法を提供することを目的と
している。

（発明の開示）この発明は、上記の目的を実現するために、加圧流体
を送入する環状細隙を有し、搬送管路接続口径（ｄ）と
繊維集塊の導入口径（Ｄ）との比が、ｄ＝（1/2〜1/3）
Ｄのノズルを搬送管路に接続し、前記細隙より２〜10kg
/cm²の圧力の加圧流体の送入によって生成させたコアン
ダスパイラルフローに40mmまでの長さの短繊維の集塊を
導入し、これを膨化、解繊しながら管路搬送することを
特徴とする短繊維集塊の解繊・搬送方法を提供する。ま
たこの発明は、上記の解繊・搬送方法において、短繊維
集塊を加熱下で解繊・搬送する方法を提供する。

この発明で利用するコアンダスパイラルフローについ
て説明すると、この概念は、流体運動の新しい現象を定
義づけるためにこの発明の発明者によって提案されたも
のであって、流体分野において周知の「コアンダ効果
（Coanda effect）」をともない、従来のサイクロン等
による強制旋回力を与えなくとも生成する新しい旋回流
運動に対して定義づけたものである。

このコアンダスパイラルフローは、従来の流体の運動
概念として知られている層流または乱流の概念区分とは
全く異なり、乱流領域に属する流体の運動条件下にあり
ながらも従来の乱流概念とは相違する運動状態として特
徴づけられるものである。

より具体的には、このコアンダスパイラルフローは、
旋回しつつ管路方向に高速進行するという流体の流れで
あって、管路方向への流体の流れベクトルに管の半径方
向のベクトルを加えることにより形成することができ
る。この場合１）管路進行方向には高速旋回流が形成され、２）管内壁近傍にはコアンダ効果による動的境界層が形
成されることになる。

また、管路進行方向の反対側には強い負圧吸引力が生
じる。

この発明は、このようなコアンダスパイラルフローの
特徴を利用して、従来は困難であった短繊維集塊の解繊
と流体搬送を可能とするものである。すなわち、この発
明においては、集塊性の短繊維をコアンダスパイラルフ
ロー内に導入し、旋回流運動による短繊維集塊の解繊
と、動的境界層による繊維の管壁への衝突、付着凝集の
防止を図る。

また、短繊維を一様なスパイラル（螺旋）を描きつつ
高速進行する流体にのせて搬送することにより、解繊さ
れた短繊維相互の再凝集を防止する。この場合、短繊維
の繊維材料に応じて、短繊維を加熱下で搬送することに
より繊維の縮れを緩和し、凝集状態のほぐしをより促進
させることができる。

また、コアンダスパイラルフロー生成域の進行方向の
反対側に形成された強い吸引力の負圧により、短繊維を
速やかにコアンダスパイラルフロー内に導入し、効率の
高い搬送を可能にする。

以下、添付した図面に沿ってこの発明の方法について
説明する。

第１図は、この発明の一例を、コアンダスパイラルフ
ロー生成のためのノズル装置とともに示したものであ
る。この第１図に示した例においては、たとえば、内径
約６〜200mm、長さ数ｍ〜200m程度の管路（１）の端面
に管路径と等しくなるようにノズルの主筒（２）が接続
してある。

この主筒（２）には、横方向から不活性ガス、空気、
液体その他所定の流体を２〜10kg/cm²の圧力で加圧送入
するための環状の細隙（３）が形成してあり、細隙
（３）にはその流体を供給する供給管（７）が設けてあ
る。

また、主筒（２）は管路（１）との接続面から細隙
（３）に向かって相似的に次第に径が大きくなってお
り、滑らかに湾曲した壁面（５）を形成している。さら
に主筒（２）の管路（１）と反対の端面には補助筒
（４）が設けてあり、短繊維集塊の導入口（６）が形成
してある。この場合、細隙（３）の壁面（５）の反対の
側では、補助筒（４）の壁面（８）が直角もしくは鋭角
状に折り曲げられている。

なお、このような装置において、細隙（３）は、その
間隔が調整できる構造とするのが好ましい。

また、細隙（３）に加圧流体を供給する管（７）の構
造に特に制限はない。たとえば、加圧流体の均一な供給
を可能とするため、主筒（２）を囲むように分配室
（９）を設け、この分配室（９）と細隙（３）とを連通
させることができる。

主筒（２）の傾斜角θは、使用する加圧流体にもよる
が、tanθが1/4〜1/8程度となるようにするのが好まし
く、その場合、管路（１）への接続口径（ｄ）と短繊維
集塊の導入口（６）との比は、ｄ＝（1/2〜1/3）Ｄと
し、また、好適にはノズルの長さ（Ｌ）は、およそ（1.
2〜2.5）Ｄとする。傾斜角θについてのtanθ＝1/4〜1/
8、管路接続口径（ｄ）と短繊維集塊の導入口径（Ｄ）
との比ｄ＝（1/2〜1/3）Ｄは、この発明の方法におい
て、基本的には所要のコアンダスパイラルフローを生成
させ、コアンダスパイラルフローによって短繊維集塊の
解繊・搬送を行うための要件である。これらは、前記の
流体の加圧力２〜10kg/cm²の要件とも関係しているもの
である。

tanθ、並びに管路接続口径（ｄ）と短繊維集塊の導
入口径（Ｄ）との比が上記範囲外となる場合には、コア
ンダスパイラルフローの生成が難しくなるばかりか、短
繊維集塊の解繊が難しくなり、管内壁への短繊維やその
集塊の付着が顕著になり、この発明の所期目的の実現が
難しくなる。

加圧力は、２〜10kg/cm²程度とするのが好ましく、2k
g/cm²未満ではコアンダスパイラルフローの生成が難し
くなり、また、10kg/cm²を超える場合には、短繊維集塊
の解繊が充分なものとなりにくい。そして、さらにま
た、この発明では、固気比は３以下とするのが好適でも
ある。

以上の通りとすることにより管路内の流速を主筒内の
流速の４〜９倍に増速でき、20〜100m/秒という高速度
で搬送することができる。そしてさらに、搬送する繊維
の凝集状態を有効にほぐすことができる。

なお、加圧流体としては、代表的には空気が例示され
る。

このような装置によりこの発明を実施するにあって
は、たとえば、前記の２〜10kg/cm²の加圧空気等を細隙
（３）を通して主筒（２）へ導入すると共に導入口
（６）からも加圧空気等を主筒（２）へ導入するのも有
効である。すると、細隙（３）からの流体運動の半径方
向のベクトルと管路（１）に向う流体の運動ベクトルと
が合成され、管軸中心に向かう旋回流が形成され、か
つ、壁面（５）上には細隙（３）の出口から管路（１）
に向かう傾いた流れが生じ、管路（１）内壁面へと続く
動的境界層ができる。一方流れの進行方向と反対側の導
入口（６）付近には大きな負圧吸引力が発生する。この
ように搬送流体のコアンダスパイラルモーションを形成
した後、導入口（６）に短繊維集塊（10）を送入する。
すると、短繊維集塊（10）は大きな吸引力によって管路
（１）内へ吸引され、スパイラルフローにより集塊状態
が解きほぐされつつ管路（１）内を進行する。その場
合、短繊維集塊（10）は前記の動的境界層によって管路
（１）の管壁に付着することはない。

以上のように実施することにより短繊維集塊を搬送効
率よく、しかも集塊状態をほぐしつつ搬送することがで
きるが、この発明においては、さらに必要に応じて加熱
下で搬送し、解きほぐす効果を高めることができる。そ
の場合には、たとえば第２図に示すように、コアンダス
パイラルフロー生成装置の管路（１）の周囲にヒーター
等の加熱手段（11）を設ける。加熱により短繊維集塊
（10）を軟化させて解繊し、さらにその二次凝集を抑制
することができるので、コアンダスパイラルフローによ
るほぐし効果を向上させることができる。

なお、上記の例においては、管路（１）の長さを数ｍ
〜200m程度として説明したが、この発明はこの範囲の管
路長に限られないことはいうまでもない。また管路
（１）の途中や出口端末にもコアンダスパイラルフロー
生成装置を設置して搬送流体を強力に吸引し、スパイラ
ルフローを強化したりすることもできる。

この発明により搬送できる短繊維としては、その径が
およそ1mmまでで、40mm、さらには20mmまでの長さのも
のが好適な対象である。40mmを越える長さのものは、そ
の長さを保って集塊から解繊することが難しくなる傾向
にある。また、その集塊は、短繊維束として30mm径程度
のものまで適用対象とすることができる。材質として
は、天然繊維、合成繊維、セラミックス繊維、金属繊維
その他いずれのものでもよい。

次に実施例を示して、さらにこの発明について説明す
る。

実施例１集塊性短繊維として1.2cm長、0.5mm径の天然パルプ短
繊維からなるものを、繊維束としてその径が10mmの集塊
を解繊して搬送した。コアンダスパイラルフロー生成の
ためのノズル装置としては、第１図の例において、管径
38mm、長さ10mの管路を有し、湾曲壁面の傾斜角θが、t
anθ＝1/6、管路接続口径（ｄ）と導入口径（Ｄ）との
比が、ｄ＝1/2Dで、ノズル長さ、Ｌ＝1.5Dのものを用い
た。導入口径（Ｄ）大きさは76mmとした。5.2kg/cm²圧
力の空気を送入してコアンダスパイラルフローを生成さ
せ、固気比は2.5とした。また、流量は200Nl/minとし
た。その結果、天然パルプは流速40m/secの速度で搬送
することができ、搬送後には解きほぐされた状態のもの
が得られた。この搬送後の天然パルプをそのまま接着剤
バインダーに混入させたところ、容易に均一に混合する
ことができた。

これに対して、従来公知のジェットインジェクターに
よる乱流を用いて天然パルプを搬送しようとしたが、天
然パルプは、管壁に付着し、凝集して、搬送が不可能で
あった。また、集塊の解繊も生じなかった。

実施例２実施例１において、コアンダスパイラルフローを生成
させる空気圧を6kg/cm²とし、固気比2.0、流量を500Nl/
minとし、さらに管路（１）を150℃に加熱した。

この場合にも良好に搬送することができ、特に搬送後
の天然パルプの見かけ体積は、送入当初の3.5倍にも達
した。

比較例１実施例１において、ｄ＝1/6Dとしたノズルを用いて天
然パルプ短繊維集塊の搬送を行った。

しかしながら、この場合には集塊の解繊は充分でな
く、短繊維の分散均一性が得られなかった。

流体圧力を8kg/cm²に増大させたが、やはり解繊は充
分とはならなかった。

比較例２実施例１において、長さ60mmの短繊維を対象とした
が、この場合には、短繊維の折れが生じ、均一な分散と
はならなかった。

ｄ＝1/3D、液体圧力3.0kg/cm²としたが同様に短繊維
の折れが生じた。

（発明の効果）この発明の短繊維集塊の解繊・搬送方法によれば、加
圧流体の送入によって生成させたコアンダスパイラルフ
ローを用い、必要により加熱下で、集塊性短繊維を流体
搬送するので、輸送管内に短繊維が付着、凝集すること
はなく、高速での短繊維の搬送を実現できる。

この発明によれば、短繊維の集塊を解繊し、二次凝集
を抑止することができるので、搬送後の短繊維をセメン
トやプラスチック中に容易に均一混合することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれこの発明を好適に実施
する装置例を示した断面図である。１…管路２…主管３…細隙４…補助筒５…湾曲壁面６…導入口７…加圧気体供給管８…補助筒壁面９…分配室 10…短繊維集塊 11…加熱手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加圧流体を送入する環状細隙を有し、この
環状細隙から搬送管路接続口に向う壁面の傾斜面θがta
nθ＝1/4〜1/8で径が小さくなり、搬送管路接続口径
（ｄ）と繊維集塊の導入口径（Ｄ）との比が、ｄ＝（1/
2〜1/3）Ｄのノズルを搬送管路に接続し、前記細隙より
２〜10kg/cm²の圧力の加圧流体の送入によって生成させ
たコアンダスパイラルフローに40mmまでの長さの短繊維
集塊を導入し、これを膨化、解繊しながら管路搬送する
ことを特徴とする短繊維集塊の解繊・搬送方法。
【請求項２】加熱下で搬送する請求項第（１）項記載の
解繊・搬送方法。