JPS5947695B2 - パルプ粒子の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の利用分野 本発明はパルプ粒子を連続的に製造する装置に［する。

さらに詳細には、重合体溶液あるいは無機物質を懸濁せ
る重合体溶液から沈澱する繊維状物質に剪断力を賦与し
て、例えば電気絶縁紙等に有効に用いられる、優れたパ
ルプ粒子を連続的に製造するための改良された装置に関
する。従来技術 従来パルプ粒子を湿式で製造する方法としては、適当に
濃度調整された重合体溶液を好適な沈殿剤中に分散させ
、該沈殿剤を攪拌する方法が行われてきた。

そのための装置としては、実験室的にはホームブレンダ
ーが使用され、更には高速回転翼を備えた攪拌槽やパイ
プライン中に重合体溶液と沈殿剤とを流しこむ装置、ま
たジェット渦流の沈殿剤中に重合体溶液を注入する装置
など、種々の装置が考案されている。なかには完全混合
槽型の沈殿装置を使用して回分式に操作する装置もある
が、この場合、製品品質のバラツキが生じやすく、かつ
大量の動力を必要とするため好ましくない。この点を改
良し、比較的直径の小さい同筒型の容器の中にローター
を高速回転させ、重合体溶液と沈殿剤とを別々の注入口
より注入し、生じたパルプ粒子スラリーを他の吐出口よ
り流出させる連続式沈殿装置も考えられている。しかし
ながら、これらの装置は、例えば電気絶縁紙抄造用のパ
ルプ粒子を製造するに際しては、有効な装置とはいえな
い。即ちこれらの装置で製造したパルプ粒子は、抄紙の
難易度を表わす平均比濾過抵抗の価が小さい場合には紙
の絶縁破壊電圧が悪く、絶縁破壊電圧を高めようとすれ
ば平均比濾過抵抗が大きくなり抄紙性が悪くなるぱかり
か紙の地合いが悪くなる。発明の目的 本発明の目的は、従来のパルプ粒子の製造装置における
前述の諸欠点を解消し、抄紙性が良好で、かつ得られた
紙の電気絶縁性の良好なパルプ粒子を形成し得る装置を
提供することにある。

発明の構成 本発明者らは、前述の目的を達成すべく鋭意研究した結
果、特定の形状をしたステーターとローターとの組合せ
からなる連続沈殿装置を便用した場合に限り、抄紙性が
良好であり、しかも紙の絶縁破壊電圧等の優れたパルプ
粒子が得られることを見出し、本発明に到達したもので
ある。

すなわち、本発明は、重合体溶液注入口、沈殿剤注入口
及びスラリー排出口を有する室と該室内にとりつけられ
たローターと、該室の内壁に固定してとりつけられたス
テーターとから成る連続式パルプ粒子製造装置であつて
、前記ローターが急速回転し得るタービン翼型ローター
であり、かつ前記ステーターのローター回転軸に直角な
断面の内側曲線が複数個の滑らかな凹曲線から成ること
を特徴とするパルプ粒子の製造装置である。

本発明の装置は、重合体溶液注入口、沈殿剤注入口およ
びスラリー排出口をもつ室を有する沈殿容器からなり、
この室の内部には、その軸方向に直角に切つた断面が、
例えば第３図に示した如く複数個の滑らかな凹曲線と一
対の該曲線によつて形成される尖頭部をもつたステータ
ー、タービン翼型ローター、該ローターの周辺がステー
ターの尖頭部の近傍を通つて回転するように該ローター
を取付ける装置を有している。以下、この装置の構成を
図面により詳細に説明する。

第１図〜第３図は、本発明の装置の例を示し、第１図は
該装置の断面図、第２図は−部切欠見取図、第３図はス
テーター及びローターの横断面図である。本発明の装置
の主要部分は、軸方向に直角な断面が、複数個の滑らか
な凹曲線１１と一対の該曲線によつて形成される尖頭部
１２とを有するステーター１と、該ステーター内部に複
数個のタービン翼２，をもつたローター２とから構成さ
れる。このローター２は回転要素３に取りつけられてい
る。ステーター１の側壁には重合体溶液の注入口４が取
りつけられ、該ステーターの両端には端壁が設けられて
おり、一方の端壁には沈殿剤注入口５が、他方の端壁に
はパルプ粒子スラリーの排出口６が設けられている。本
発明の装置において、重合体溶液あるいは無機物質を懸
濁せる重合体溶液および沈殿剤は、それぞれの注入口４
，５からステーター１とローター２および両端壁の間に
形成される空間部Ｖに連続的に注入される。

空間部Ｖでは、ステーターの内部が前述の如き形状とな
つているため高速回転するローターのタービン翼２１に
より有効な液乱流が生じ、その際沈殿する繊維状物質に
剪断力が与えられてパルプ粒子が形成される。生じたス
ラリーは排出口６を通つて連続的に排出され該スラリー
は次の分離工程でパルプ粒子のケークと母液に分離され
パルプ粒子は洗浄されて抄紙に供せられる。なお、ロー
ターの形として第２〜３図では、タービン翼数２枚のも
のを使用しているが、２枚に限定されることはなく、好
適には２枚ないし６枚のものが使われる。タービン翼の
軸方向の長さもステーターの長さに関係なく決定される
が、好適にはステーター長さの一〜ステーターと同じ長
ウさである。

重合体溶液の注入口も第１〜２図の如くステーターの側
壁に限定されず、沈殿剤注入口近傍の端壁面あるいは沈
殿剤注入口近傍の配管内部でも良い。本発明のパ゜ルプ
粒子製造装置は、すでに述べた如くステーターの内面構
造として、その軸方向に直角な断面が滑らかな凹曲線を
形成しており周辺部を流れる液の進行方向を急変させる
ような邪魔板状のものが無いことが有効な液乱流を発生
させるため必要である。

ところが、このような滑らかな凹曲線を形成していない
もの、例えば第４図のＡ−２に示されたような、円筒状
のものは周辺部をまわる液流のみ大きく、適度な乱れを
与えることが出来ないため適切ではない。

ステーター内面の凹曲線は円弧の−部でもよくサイクロ
イド曲線、インポリユート曲線その他凹凸のない曲線を
与えていればよい。一対の該曲線によつて作られる尖頭
部も厳密な尖頭ではなくてもよくその部分が比較的小さ
い曲率半径をもつておればよい。ステーター内面を構成
する凹曲面としてはその個数において制限はないが好適
には２ないし６である。発明の作用及び効果 次に、本発明のパルプ粒子製造装置の作用効果に関し、
第４図を参照しながら説明する。

第４図のＡ−１〜Ａ−５およびＢは連続撹拌沈殿装置を
回転軸に対して直角に切断したときのステーターとロー
ターの横断面をあられす図である。第４図のＡ−１〜Ａ
−５は本発明に対する比較例であつて、Ａ−１はステー
ターの形状が円筒型でローター周辺部とステーターの間
隙が極めて小さい場合、Ａ−２はステーターが円筒型、
Ａ−３はＡ−２のステーターの内面に複数個の矩形の邪
魔板がついているもの、Ａ−４は円筒形ステーター内面
に富土山形の突出部を複数個有しておりかつステーター
内室の径が小さいもの、Ａ−５は断面が複数個の滑らか
な凹曲線と一対の該曲線によつて形成された尖頭部を有
しているがローターとしてネジリパドルを使つたもので
ある。

第４図のＢは本発明におけるパルプ粒子の製造装置の実
施例を示すものであつて、該装置の軸方向に対し直角の
断面に複数個の滑らかな凹曲線と該曲線の一対によつて
形成された尖頭部を有しているステーターおよびタービ
ン翼の組合せから成る。

第４図の曲線Ａ群は―定のローター回転数の沈殿剤条件
のもとで、Ａ−１〜Ａ−５によつて製造したパルプ粒子
の平均比濾過抵抗とこのバルプ粒子を使つて抄紙された
電気絶縁紙の絶縁破壊電圧と相開関係をあられし、一方
、曲線Ｂ群はステーターとローターの組合せが第４図の
Ｂに示された装置（即ち本発明の装置）を用いて製造し
たパルプ粒子の平均比濾過抵抗とこのパルプ粒子を使つ
て抄紙された電気絶縁紙の絶縁破壊電圧との相関関係を
あられしている。

曲線Ａ群と曲線Ｂ群とを比較した場合、曲線Ｂ群は同一
の平均比瀘過抵抗に対して優位な絶縁破壊電圧を与えて
いることがわかる。言いかえれば絶縁破壊電圧を低下さ
せることなく抄紙性優秀なパルプ粒子が得られることを
示している。この現象は、ひとえに装置形状の差に帰因
するものであり、装置形状以外の操作条件、たとえば沈
殿剤濃度あるいはローター回転数を変えた場合も、Ａ群
の曲線とＢ群の曲線の位置関係は変らない。これは本発
明の装置におけるステーターおよびローターの構造が、
液の流れ径路を必要以上に不規則に乱すことなく、また
適度な乱れにより、沈殿する繊維状物質に適切な剪断力
を賦与することが出来るからである。なお、第４図に例
示したものは、マイカを懸濁させた芳香族ポリアミドイ
ミドのＮ−メチル−２−ピロリドン溶液を注入口４より
注入し、一方６０％のＮ−メチル−２−ピロリド×水溶
液を注入口５より注入して、両者の流量比１対１０のも
とで接触させローターの回転数を７１００ｒ．ｐ．・Ｍ
．で回転させて沈殿を行つた場合のデータである。

このような、本発明の装置にあつては、使用する沈殿剤
、水溶液濃度、流量比、ローターの回転数等の条件は、
重合体やこれを溶解する溶媒および沈殿剤等の種類に応
じ適宜変更することができる。また、重合体の種類も、
前述の例で用いた芳香族ポリアミドイミドに限定されず
、芳香族ポリアミド類、芳香族ポリイミド類等任意のも
ので良い。

また無機物質としてマイカのほか、タルク、カオリン、
その他目的に応じて種々の配合物も用いられる。以上の
ような構造を有し、作用効果を奏する本発明の装置を用
いて製造されたパルプ粒子、例えば芳香族ポリアミド、
芳香族ポリアミドイミド等のバルブ粒子は、平均比濾過
抵抗が小さく絶縁破壊電圧が大きく電気絶縁紙を製造す
るのに極めて好ましいものである。

したがつて、本発明の装置は、電気絶縁紙用バルプを連
続的に製造するのに特に有用なものである。

実施例 次に、本発明のバルブ粒子製造装置及び比較用の装置を
用いてそれぞれパルプ粒子を製造した実験例を説明する
。

なお、本明細書中のｒ平均比濾過抵抗」 「絶縁破壊電
圧」は次のように測定される値である。

平均比濾過抵抗底部に栓および２００メツシユ金網のつ
いている内径３４Ｔ１ｒａのガラス管（長さ１３０ｃｍ
）に０．５重量％のパルプ粒子サスペンシヨンを金網面
から１２０ｃｍまで入れ、底部の栓を開放すると同時に
、液面の低下の度合を時間を追つて測定し次式により平
均比濾過抵抗を求める。

絶縁破壊電圧： バルプ粒子９０重量部と芳香族ポリアミド繊維１０重量
部から成る紙について、ＪＩＳＣ２ｌｌｌの方法により
交流電圧で測定する。

実施例 １腫合体溶液の作成〕 Ｎ−メチル−２−ピロリドン（以下「ＮＭＰ且略称）中
でトリメリツト酸無水物と４，４’ −ジアミノジフエ
ニルメタンを２：１のモル比で縮合反応させてビスイミ
ド化合物を作り、次いで上記の４，４−ジアミノジフエ
ニルメタン１モル当りトリメリツト酸無水物２モルと４
，４’ −ジフエニルメタンジイソシアネート３モルを
添加してビスイミド化合物と反応させて、ポリアミドイ
ミド（ＮＭＰ中、対数粘度０．７６）を作ることにより
、ポリアミドイミドのＮＭＰ溶液（濃度３５％）を得た
口液Ａ〕。

別にＮＭＰ２３５Ｏ部にマイカ２００部を加え、次いで
ＴＯＫ゜ホモミキサー（特殊機化工業製）で３０分撹拌
してマイカ／ＮＭＰの混合液を得た〔混合液Ｂ〕。次い
で、混合液Ｂ２３５Ｏ部に溶液Ａ９ＯＯ部を加えて均一
になるまで撹拌し、ポリアミドイミド、ＮＭＰ、マイカ
からなる溶液を得た〔溶液Ｃ〕．〔沈殿剤の作成〕ＮＭ
Ｐ６Ｏ部に水４０部を加え、簡単に撹拌して沈殿剤とし
た。

〔パルプ粒子の製造〕

断面が第４図のＢであるローターとステーターから成る
本発明の連続撹拌沈殿装置を用い、４０℃の溶液Ｃを注
入口４から１．０ｋｇ／分の流量で、一方２５℃の沈殿
剤を注入口５から１０ｋｇ／分の流量で、同時に供給し
、パルプ粒子スラリーを排出口６からとり出した。

この際ローターの回転数は７１００ｒ．ｐ．ｍ０とした
。次いで、得られたパルプ粒子を１００メツシユのステ
ンレス金網を瀘材とするマツチ式減圧濾過機に入れ、パ
ルプ粒子スラリーを濾過した後、イオン交換水を供給し
て該パルブ粒子を元分に洗浄した。

口の製造〕 このパルプ粒子２２，（固型分）と芳香族ポリアミド短
繊維（繊度１．５ｄＢ．長さ７ −）０．５ｔを含む水
分散液からタツピースタンダードシートマシンを用いて
抄紙したところ、金網からの水切れが良く、抄紙性は良
好で斑のない均一なシートが得られた。

このシートを１０５℃で乾燥後、２９０℃、２００ｋｇ
／Ｃｔｌｌの条件で熱プレスし、厚さ１５０μｍの紙と
した。パルプ粒子の平均比濾過抵抗は７４×１０８ｃｍ
／ｔであり、紙の絶縁破壊電圧は４３ｋｖ／Ｗｉと高く
、電気絶縁紙用として良好であることが確認された。

比較例 １ 連続撹拌沈殿装置として、断面が第４図のＡ一２である
ローターとステーターからなるものを用いるほかは、実
施例１と全く同様にしてパルプ粒子を製造し、得られた
パルプ粒子を用いて紙を製造した。

この場合、パルプ粒子の平均比濾過抵抗は６３×１０８
ｃｍ／ｔであり濾過性は良好であるが、紙の絶縁破壊電
圧が３３ｋｖ／−と実施例１に比べ大幅に低くなつた。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明に係るパルプ粒子の製造装置の
一例を示す図であり、第１図は装置の縦断面図、第２図
は一部切欠見取図、第３図は第１図に示されたステータ
ーおよびローターを該ローターの回転軸に対し直角方向
に切断した横断面図である。 第４図は本発明のパルプ粒子の製造装置および本発明の
以外のパルプ粒子製造装置を用いて製造されたパルプ粒
子の平均比濾過抵抗と絶縁破壊電圧との関係を表わす図
である。第１〜３図において、１はステーターでありそ
の内部断面は複数個の滑らかな凹曲線１１と←対の凹曲
線によつて形成される尖頭部１２によつて形成されてい
る。 ２はローターで２１はローターのタービン翼である。 ３は回転要素、４は重合体溶液の注人口、５は沈殿剤注
入口、６はパルプ粒子スラリー排出口である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重合体溶液注入口、沈澱剤注入口、及びスラリー排
   出口を有する室と、該室内にとりつけられたローターと
   、該室の内壁に固定してとりつけられたステーターとか
   ら成る連続式パルプ粒子製造装置であつて、前記ロータ
   ーが急速回転し得るタービン翼型ローターであり、かつ
   前記ステーターのローター回転軸に直角な断面の内側曲
   線が複数個の滑らかな凹曲線から成る、ことを特徴とす
   るパルプ粒子の製造装置。