JPH08325968A - パルプ状粒子の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造条件上の制約が少なく，かつ, 品質的に
も優れた合成重合体のパルプ状粒子を安定して連続生産
することが可能な製造装置を提供する。 【構成】 一端側に沈殿剤液の供給部24，他端側に成形
混合液の排出部25を有する円筒状体５の内壁に複数の突
起を有するステータ７を周設する。合成重合体溶液の導
入ノズル11を円筒状体５とステータ７にわたって貫設す
る。中心部から回転駆動軸１を突設させた円板状基部の
円周に沿って成形混合液の排出部25側に取り付けられた
複数の羽根20を有し，隣接する羽根20と羽根20の間は円
板状基部を貫通しないように，薄い板状部分22を残して
半筒状に切り欠いた形状のロータ２を羽根20がステータ
７と間隙を介して対向するように設ける。沈澱剤液の供
給部24にロータ２と対向する面が円錐台状曲面の沈澱剤
液圧力調整板８を周設する。成形混合液の排出部25のロ
ータ２の羽根20先端に近接した位置にロータ２の羽根20
の内径以下の内径を有する混合液背圧板６を周設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパルプ状粒子の製造装置
に係わり，さらに詳しくは合成重合体溶液と沈澱剤液を
高剪断力下で接触させて，合成重合体のパルプ状粒子を
製造するパルプ状粒子の製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】合成重合体溶液と沈澱剤液を接触させて
パルプ状粒子を形成させる場合，接触の際に両溶液にか
かる剪断力が粒子の形状に大きな影響を与える。すなわ
ち，両溶液にかかる剪断力が大きい場合，パルプ状粒子
は繊維状あるいは薄葉状の形状となり，逆の場合は棒状
あるいは球状に近い形状をもつ。したがって，良好なパ
ルプ状粒子を製造するためには，装置内に高剪断力のか
かる領域を設置するとともに，両溶液を高剪断力領域へ
導く手段が必要となる。

【０００３】さらに，パルプ状粒子を工業的に生産する
場合，パルプ状粒子を成形した後のパルプ状粒子と沈澱
剤との混合液（成形混合液）からパルプ状粒子を濾別す
る必要がある。この濾別操作においては，成形混合液中
のパルプ状粒子の濃度が高いほど効率的であり，設備も
相対的に小さくすることができる。成形混合液中のパル
プ状粒子の濃度を上げるためには，合成重合体溶液／沈
澱剤液の比率を大きくすることが必要である。しかしな
がら，パルプ状粒子成形後の成形混合液は，粘稠である
とともにパルプ状粒子を多く含むため，成形混合液の流
動方向が複雑に変化する装置内では，流動速度の乱れに
より装置内でパルプ状粒子が縄状や結束したパルプとな
り，縄状や結束したパルプが流動不能となって装置内を
閉塞し，生産できなくなることがある。この傾向は成形
混合液中のパルプ状粒子濃度が高くなるにつれて急激に
増大する。したがって，これらの相反する製造条件を満
足し，安定的に連続生産できるパルプ状粒子の製造装置
が望まれている。合成重合体のパルプ状粒子の製造装置
として種々のものが提案されているが，製造条件上の制
約が多く，上記の条件を満足する製造装置は未だ提案さ
れていない。例えば，特公昭40−9044号公報には，多数
の羽根状部材を有する円筒状のステータとロータとから
なる製造装置が提案されている。しかしながら，この装
置は，合成重合体溶液／沈澱剤液の比率が小さいときに
は有効であるが，合成重合体溶液／沈澱剤液の比率を大
きくすると成形混合液の粘性が増大し, またパルプ状粒
子の絡みも多くなって成形混合液の排出が不安定とな
り, ひいてはパルプ状粒子がロータ内あるいは排出口で
閉塞を起こすので沈澱剤液の安定供給もできず, 連続生
産ができなくなる。また，高速で回転するロータの羽根
やステータの突起に合成重合体溶液や沈澱剤液が衝突し
て攪拌されると回転方向に直角な流れが発生するが，沈
澱剤液の供給量が少ない領域では, その流れが沈澱剤液
の流速より速くなって成形混合液の逆流現象が発生し,
パルプ状粒子がロータを越え, 沈澱剤液の供給部側に滞
留して縄状や結束したパルプとなり，これが沈澱剤液の
安定供給を妨げて連続生産ができなくなる, 等の問題が
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，上記の問題
を解決し，製造条件上の制約が少なく，合成重合体溶液
／沈澱剤液の比率を大きくしても品質的にも優れた合成
重合体のパルプ状粒子を安定して連続生産することがで
きるパルプ状粒子の製造装置を提供することを技術的な
課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは，上記の課
題を解決するために鋭意研究した結果，ステータと高速
で回転するロータを有するパルプ状粒子の製造装置にお
いて，沈澱剤液の供給部に沈澱剤液圧力調整板を，成形
混合液の排出部に混合液背圧板をそれぞれ設ければよい
ことを知見して本発明に到達した。

【０００６】すなわち, 本発明は，一端側に沈殿剤液の
供給部24，他端側に成形混合液の排出部25を有する円筒
状体５の内壁に複数の突起を有するステータ７を周設す
るとともに，合成重合体溶液の導入ノズル11を円筒状体
５とステータ７にわたって貫設し，中心部から回転駆動
軸１を突設させた円板状基部の円周に沿って成形混合液
の排出部25側に取り付けられた複数の羽根20を有し，隣
接する羽根20と羽根20の間は円板状基部を貫通しないよ
うに，薄い板状部分22を残して半筒状に切り欠いた形状
のロータ２を羽根20がステータ７と間隙を介して対向す
るように設け，沈澱剤液の供給部24にロータ２と対向す
る面が円錐台状曲面の沈澱剤液圧力調整板８を周設する
とともに，成形混合液の排出部25のロータ２の羽根20先
端に近接した位置にロータ２の羽根20の内径以下の内径
を有する混合液背圧板６を周設してなることを特徴とす
るパルプ状粒子の製造装置を要旨とするものである。

【０００７】なお，本発明でいうパルプ状粒子とは，繊
維状あるいは薄葉状の形状をもち，個々の粒子はそれぞ
れ同一の形状ではなく不定形の柔軟な微粒子であり，表
面積が大きく，吸水能力に富み，絡み合う能力が高く，
この粒子の単独あるいは短繊維と混合した水分散液を金
網上に沈着させることで，容易に紙状あるいはシート状
となるものである。

【０００８】以下, 本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。

【０００９】図１は，本発明のパルプ粒子の製造装置の
一実施態様を示す長手方向の組立断面図であり，図２
は，図１のＹ−Ｙの線で切った垂直断面図である。本発
明のパルプ粒子の製造装置は，一端側に沈殿剤溶液の供
給部24，他端側に成形混合液の排出部25を有する円筒状
体５，排出部25に設けられた混合液背圧板６，複数の突
起を有するステータ７，供給部24に設けられた沈澱剤液
圧力調整板８，回転駆動軸１に固定された高速回転する
ロータ２，円筒状体５とステータ７を貫通してロータ２
に接触する直前まで達する導入ノズル11で主に構成され
ている。

【００１０】さらに詳細に説明すれば，混合液背圧板６
と，導入ノズル11用の貫通孔を有するステータ７と，沈
澱剤液圧力調整板８及びカラー９は, キー15，16，17で
固定され，さらにカラー９は，ボルト19で円筒状体５に
固定された沈澱剤液供給用フランジ10にキー18で固定さ
れている。また，カラー３は，回転駆動軸１にキー12で
固定されたロータ２にキー13で固定され，かつ，座金４
を通してボルト14で回転駆動軸１に締め付けられてい
る。

【００１１】円筒状体５の内壁に固定されたステータ７
の突起は，図２に例示したようにロータ２の回転方向へ
流れる波型の形状をしており，沈澱剤液の流れを妨げ
ず，沈澱剤液に不規則，かつ，大きな撹乱を与える構造
となっている。突起の数は６〜18個の範囲で選択するこ
とが好ましい。

【００１２】図３は，ロータ２の羽根20と切り欠き部分
23とを示している。回転駆動軸１に固定されたロータ２
は，その円周に沿って回転駆動軸１に平行な複数の羽根
20を排出部25側に突設してある。ロータ２の羽根20の取
り付け部端面は, ステータ７の沈澱剤液供給側端面と同
一面上にあり，一方，羽根20の先端面は，混合液背圧板
６に機械的摩擦を受けない範囲で接近している。ロータ
２の回転回転軸１に直角な円板状部分は全体にｔ₁ の厚
みを持ち，羽根20と羽根20の間は円板状部分に厚さt₂が
好ましくは１〜３mmの半円板状部分22を残して半筒状に
切り欠いてある。この切り欠き部分23は，ロータ２によ
る沈澱剤液の撹乱効果の増大に有効である。切り欠き部
分23において, t₂の厚さで残してある板状部分は，沈澱
剤液や成形混合液の供給部25側への逆流を防ぐのに有効
である。切り欠き部分23の厚さｔ₁ は10〜30mmの範囲が
好ましく，10mmより小さいと撹乱効果が少なくなり，ま
た30mmより厚くなれば成形混合液の流動を阻害しやすく
なるので好ましくない。ロータ２の羽根20の寸法やその
個数, 隣接する羽根20との間隔は特に限定されるもので
はなく，装置の大きさに応じて任意に設定すればよい。
ロータ２の外周面とステータ７の突起との間隔は，沈澱
剤液の組成や合成重合体溶液の組成に応じて任意に選択
できるが，通常は0.02〜2.0mm,特に0.02〜1.0mm が好ま
しい。

【００１３】合成重合体溶液の導入ノズル11は，円筒状
体５の外周側から内周側及びステータ７を貫通するよう
にして設けてあり，ノズル先端とロータ２の外周との距
離は０〜２mm, 特に0.5 〜1.0mm であることが好まし
い。導入ノズル11の数は特に限定されるものではない
が，１〜３個であることが好ましい。

【００１４】円筒状体５の内壁近くでステータ７と接す
る沈澱剤液圧力調整板８は，ロータ２と対向する面が先
端側ほどロータ２との間隔が広くなるように円錐台状曲
面に加工されている。この円錐台状曲面の形状は，ロー
タ２及びステータ７に安定した沈澱剤液の供給をもたら
し，ロータ２の遠心力による沈澱剤液や成形混合液の供
給部24側への逆流を防ぐために有効な働きをする。円錐
台状曲面の加工度合いは，沈澱剤液の流量と, 合成重合
体溶液／沈澱剤液の比率により選択すればよいが，先端
部分の巾（図４の L）は0.５〜３mmであることが好まし
い。なお，図１中，21は沈澱剤液圧力調整板８と沈澱剤
液供給用フランジ10間に形成された沈澱剤液供給室であ
る。

【００１５】さらに，混合液背圧板６は，ロータ２の内
径以下の内径を有する環状の板であり，ロータ２の内径
と混合液背圧板６の内径との差は，合成重合体溶液／沈
澱剤液の比率や装置の大きさにより適宜選択すればよい
が，一般に０〜15mmであることが好ましい。混合液背圧
板６の内径がロータ２の内径より大きいと棒状の沈澱物
が多くなりやすく，パルプ状粒子として好ましくない。
また，内径の差が15mmを超えると成形混合液の流動抵抗
が大きくなり，パルプ状粒子の滞留が起こって縄状パル
プや結束したパルプが発生し，装置内を閉塞する原因と
なりやすい。

【００１６】次に，本発明の製造装置を使用してパルプ
状粒子を製造する方法について説明する。

【００１７】まず，ロータ２が高速で回転した状態で，
沈殿剤溶液がポンプ（図示せず）で供給部24側から沈澱
剤液圧力調整板８とカラー３との間からロータ２側に供
給され，沈殿剤溶液は円筒状体５の内壁方向に拡散され
るが，沈澱剤液圧力調整板８の円錐面で流速を速めるこ
とができる。加速された沈殿剤溶液は，ステータ７の空
隙を経てステータ７とロータ２との間に導入されるが，
混合液背圧板６で背圧を受けて行く手を阻まれ，ステー
タ７とロータ２との相互作用による高剪断力領域が作ら
れる。

【００１８】一方，合成重合体溶液は，ポンプ（図示せ
ず）で導入ノズル11からステータ７とロータ２との間の
高剪断力領域に供給され，合成重合体溶液と沈殿剤溶液
が接触してパルプ状粒子が形成され，パルプ状粒子と合
成重合体溶液が混在した成形混合液となる。成形混合液
は，ロータ２の回転と直角方向の力も受けるが，沈澱剤
液圧力調整板８による沈殿剤溶液の加速と，ロータ２の
隣接する羽根20と羽根20との間に残した半円板状をした
薄い板状部分の作用によりロータ２の前に溢流すること
なく，ステータ７の突起，ロータ２の羽根20で繰り返し
攪乱を受けつつロータ２の羽根20の内部に押し出され，
混合液背圧板６の先端部を経て排出部25から装置外に排
出される。

【００１９】本発明のパルプ状粒子の製造装置は，各種
の合成重合体のパルプ状粒子の成形に使用できるが，特
にポリメタフェニレンイソフタルアミドのパルプ状粒子
の成形に有効である。本発明でいうポリメタフェニレン
イソフタルアミドとは，その優れた難燃性，耐熱性，機
械的強度等の諸性能を損なわないよう，メタフェニレン
イソフタルアミド単位を80モル％以上含むアラミドであ
り，そのパルプ状粒子は，例えば耐熱性，難燃性等に優
れたハニカム用紙，電気絶縁紙等のバインダー材料とし
て有効に利用できる。

【００２０】ポリメタフェニレンイソフタルアミド系の
パルプ状粒子を製造する際のポリメタフェニレンイソフ
タルアミドの溶剤としては，N-メチルピロリドンと塩化
カルシウムの併用，又はジメチルアセトアミドと塩化カ
ルシウムの併用が好ましく，また，沈殿剤液としては，
前記溶剤の水溶液が好ましい。

【００２１】本発明の装置で得られるパルプ状粒子は,
そのまま通常の抄造設備で抄造し，シート化することが
できる。また, 同一あるいは異種の合成重合体の短繊
維，無機繊維，雲母等各種素材と混合してシートを形成
することも可能である。さらに，得られるパルプ状粒子
を通常の製紙工程で用いられるリファイナー等の叩解機
で処理し，必要なサイズに調整して使用すれば，得られ
るシート状物質の特性を最適化することが可能である。

【００２２】

【実施例】次に，本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００２３】実施例１ 羽根数＝８，t₁＝20mm, t₂＝２mmのロータを有し, 導入
ノズル数＝３，ステータの突起数＝12, ステータの突起
とロータ外周との間隔＝1.0mm ，導入ノズルの先端とロ
ータ外周との間隔＝1.0mm,ロータの羽根と混合液背圧板
との内径差＝５mm, 沈澱剤液圧力調整板のＬ＝1.0mm の
パルプ状粒子の製造装置を用い，次の条件でポリメタフ
ェニレンイソフタルアミドのパルプ状粒子を製造した。

【００２４】N-メチルピロリドン30重量％の水溶液を沈
澱剤液として用い，ロータを4500rpm で回転させなが
ら，この沈澱剤液を毎分15kgの割合で，沈澱剤液の供給
部からロータ側に1.0kg/cm² の圧力で供給した。一方,
ポリメタフェニレンイソフタルアミド12重量％，塩化カ
ルシウム５重量％，N-メチルピロリドン83重量％からな
る合成重合体溶液を合成重合体溶液の導入ノズルから毎
分１kgの割合でロータ側に圧送して合成重合体溶液と沈
澱剤液を接触させ，パルプ状粒子0.75重量％を含む成形
混合液を排出部から毎分16kgの割合で取り出した。

【００２５】本装置の運転は非常に安定しており，24時
間連続運転後に運転を停止した。取り出した混合液を濾
過後，水洗して得た精製パルプ状粒子を水中に分散さ
せ，金網上に沈着させて得られた紙状物は，湿潤状態で
金網から剥離するのに十分な強力を有し，塊状部分がな
く，地合の優れたものであった。

【００２６】比較例１ 羽根と羽根の間に残した半円板状部分がないロータを使
用した以外は実施例１と同様の装置を用い，実施例１と
同様の条件で運転したが，パルプ状粒子の詰まり現象が
原因で沈澱剤液の供給圧と流量が安定せず，排出部から
取り出されるパルプ状粒子の濃度も安定しなかった。運
転開始後60分で運転を停止し，製造装置を解体したとこ
ろ，沈澱剤液圧力調整板より沈澱剤液の供給部側に，パ
ルプ状粒子が結束したり，縄状によれて詰まっていた。

【００２７】比較例２ 沈澱剤液圧力調整板を設置しない以外は実施例１と同様
の装置を用い，実施例１と同様の条件で運転したが，沈
澱剤液の供給圧と流量が安定せず，徐々にパルプ状粒子
の詰まり現象が現れ，運転開始後30分で運転不能となっ
た。運転を停止した後，製造装置を解体したところ，沈
澱剤液圧力調整板より沈澱剤液の供給部側に，パルプ状
粒子が縄状によれて詰まっていた。

【００２８】比較例３ 混合液背圧板を設置しない以外は実施例１と同様の装置
を用い，実施例１と同様の条件で運転した。取り出した
成形混合液を濾過後，水洗して得た精製パルプ状粒子
は，多量の棒状成形物を含んでおり，水中に分散させた
後，金網上に沈着させて得られた紙状物は，地合が悪く
て湿紙強力が低いものであった。

【００２９】比較例４ 混合液背圧板の内径をロータの外径と等しくした以外は
実施例１と同様の装置を用い，実施例１と同様の条件で
運転を行った。取り出した成形混合液を濾過後，水洗し
て得た精製パルプ状粒子は，多量の棒状成形物を含んで
おり，水中に分散させた後，金網上に沈着させて得られ
た紙状物は，地合が悪くて湿紙強力が低いものであっ
た。

【００３０】

【発明の効果】本発明のパルプ状粒子の製造装置を使用
すれば，製造条件上の制約が少なく，かつ, 品質的にも
優れた合成重合体のパルプ状粒子を安定して連続生産す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパルプ状粒子製造装置の長手方向の組
立断面図である。

【図２】図１のＹ−Ｙの線で切った垂直断面図である。

【図３】本発明のパルプ状粒子製造装置のロータの羽根
と切り欠き部分を示した，ロータの見取り図である。

【図４】本発明のパルプ状粒子製造装置の沈澱剤液圧力
調整板についての説明図である。

【符号の説明】

１ 回転駆動軸 ２ ロータ ５ 円筒状体 ６ 混合液背圧板 ７ ステータ ８ 沈澱剤液圧力調整板 11 合成重合体溶液の導入ノズル 20 羽根 22 薄い板状部分 24 沈殿剤液の供給部 25 成形混合液の排出部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年１０月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側に沈殿剤液の供給部，他端側に成
   形混合液の排出部を有する円筒状体の内壁に複数の突起
   を有するステータを周設するとともに，合成重合体溶液
   の導入ノズルを円筒状体とステータにわたって貫設し，
   中心部から回転駆動軸を突設させた円板状基部の円周に
   沿って成形混合液の排出部側に取り付けられた複数の羽
   根を有し，隣接する羽根と羽根の間は円板状基部を貫通
   しないように，薄い板状部分を残して半筒状に切り欠い
   た形状のロータを羽根がステータと間隙を介して対向す
   るように設け，沈澱剤液の供給部にロータと対向する面
   が円錐台状曲面の沈澱剤液圧力調整板を周設するととも
   に，成形混合液の排出部のロータの羽根先端に近接した
   位置にロータの羽根の内径以下の内径を有する混合液背
   圧板を周設してなることを特徴とするパルプ状粒子の製
   造装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のパルプ状粒子の製造装置
   を使用することを特徴とするポリメタフェニレンイソフ
   タルアミド系パルプ状粒子の製造方法。