JPS62216611A - 泡を除く方法および繊維マトリツクス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は泡を除去する方法に関し、且つまたこの方法を
実施する繊維マトリックスに関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点望ましく
ない泡の形成は、各種の技術分野における旧来よシの、
周知の問題である。発泡は、α体の自由表面エネルヤを
減少させる界面活性効果を生ずる１種以上の物質を含有
する液体内にガス、通常は空気、が導入される際に発生
する。望ましくない泡の形成は、例えば製紙、にかわの
生産、なせん、油の脱水素、ポリ塩化ビニルの生産用な
どの重合プロセスに際して、ビール、酵母、ペニシリン
などの製造のような各種の発酵プロセスに際して、蒸留
プロセスや蒸気ボイラ作業に際して、また界面活性剤の
合成等に際して遭遇させられる。

望ましくない泡の形成が様々な技術の応用面に問題を提
供することは従って明白であり、この問題は除去するこ
とが極めて困難である可能性がある。発泡を妨げるため
、中でも、液面上方の泡を熱すること、各種形式の機械
的かくはん機を使用すること、または液体上方に脈動ガ
ス流を導くことが提案されている。泡の形成の問題を軽
減しようとする別の更にしばしば用いられる技法には、
泡の形成を防止しまたは既に形成され丸抱をつぶす、し
ばしばけい素を基剤とする、いわゆる消泡組成が包含さ
れる。この種の化学的消泡組成は、基本的にはしばしば
有効であるが、それられ付加的な経常費を伴い、更にま
た多くの場合、泡を形成する液体に消泡剤のような異質
の化学薬品を添加することは不適当である。これは、微
生物（例えば酸素を摂取する能力）と生物学的プロセス
または所望の製品に含有されるプロセス作業とに消泡組
成が不利に影響し得る発酵のような生物学的反応にしば
しばあること″である。

先行技術による泡の除去技法の一例が、フィルタ・キャ
ンｒルの形式の多孔性フィルタを経て泡が導かれるよう
にした英国特許第２，０１３，５２０号に開示しである
。この多孔性フィルタは１５〜８５チの多孔率を有し、
例えばプラスチックのような発泡材料またはガラス、セ
ラミック材料もしくは金属のような焼結材料から成り、
あるいはまたこのフィルタは、例えばセルロース、ガラ
ス、石綿、金属の繊維の巻かれたフィルタ・キャンＰル
または星形に折り畳まれたフィルタ・ペーパの形をなす
こともできる。

更に別の例は、泡が充てん床を経て導かれるようにした
泡の除去方法に関する西ドイツ特許第２．３０９，６６
５号である。この充てん物は、ふっ素を含有する重合体
、ガラスもしくは金属のような種々の材料で構成でき、
ラシヒ・リング、チップもしくはスライスのような種々
の形状をなすことができる。

上記の問題を除去するためには、消泡剤のような異物を
液体に添加することなく、泡を形成する液体において遭
遇する泡を効率的に壊しまたはつぶす方法を提供するこ
とが望ましい。

問題点を解決するだめの手段 本発明によればこの問題に対する解決策が得られるが、
本発明は、若干のは維マトリックスが俊れ免除泡剤であ
るという発見に基づいている。

本発明を詳細に開示する前に、異物を除去するため、ガ
スまたは液体のろ過におるごとく、全く異なる技術分野
において繊維マトリックスを利用することが記載されて
、且つそれ自体として、予て周知されていることを述べ
る必要がある。この利用の一例が、１９８４年７月１１
日に提出の米国特許出願筒６７９，０４３号に対応する
許可された欧州特許条約用、頼第８４９０１１２６・７
号である。これらの出願は、二つの鉱質綿繊維層から成
る管状フィルタを開示している。内層の繊維はフィルタ
軸線に対してほぼ同心に配向され、外層の繊維はフィル
タ軸線に対してほぼ半径方向に配向される。ろ過される
液体は管状フィルタの軸線に向かって半径方向に内方へ
流れる。

また別の例は、例えばほぼ半径方向に配向された繊維を
有する二つの同心の内側の鉱質綿層と、流れの方向をほ
ぼ横切って繊維が配向されるようにした外層とを含む管
状フィルタに関する米国特許第３，２１０．２２９号で
ある。ろ過される液体はフィルタの内部から半径方向に
外方へ流れる。

更に別の例は、鉱質綿のような繊維材料によってガスま
たは液体をろ過する方法に関するスクエーデン特許第７
８０９３５５−６号であって、繊維材料は繊維がほとん
ど主要方向面内に配向された層状構造を有し、ろ過は、
ろ過された媒質が主要方向市内でフィルタを離れるよう
に行われる。

このように、繊維マトリックスが記載されて、且つそれ
自体として、一般に周知されていることは明白である。

これに反し、繊維マトリックスを泡の除去に利用するこ
とも、特許請求の範囲によシ限定された特定の様態に繊
維マトリックスを設計しなければならないことも、以前
には周知されていない。

本発明に関連して用いられる泡をつぶすマトリックスは
三次元繊維マトリックスであり、これは、マトリックス
が複数の繊維で構成され、互いに垂直な３千面の各々に
おいて繊維直経の少なくとも１０倍の範囲を有すること
を意味する。

マトリックス繊維は一般に、約１〜５００朋、望ましく
は約１〜１００ｍ、最も望ましくは約１〜２０μ、の直
径を有する。これらの繊維は親水性であっても疎水性で
あっても良い。

泡をつぶす繊維マトリックスはいかなる特定の繊維材料
にも拘束されないが、原則として、例えば単独の若しく
は組み合わされたポリ塩化？ニル、ポクエチレン、ポリ
プロピレン、ポリアクリロニトリル、ホリビニルアルコ
ール、セルロース、セルロース酵導体、金属繊維、金属
酸化物、ガラス、セラミック材料等の繊維のような、い
かなる任意の有機若しくは無機繊維材料で構成しても良
い。

これらの繊維にはまた、例えば「テフロン」（商標名）
のような各種形式のフルオロポリマーの表面コーティン
グを施すこともできる。

しかし本発明に関連しては、ガラスクールのような鉱質
綿の繊維マトリックスを利用することがとくに望ましい
。この種の繊維マトリックスは、不活性、ガスおよび液
体の流れに対する少ない抵抗、高い寸法安定性等のよう
な、本発明に用いるマトリックスに必要な性質の全てを
備え、安い費用で生産することもできる。

実際的な適用可能性の理解を容易にさせるためには、通
常のガラスクールの構造用断熱パネルが例えば約２３ｋ
ｐ／ｍ”の密度を有することと、その容積が約１％のガ
ラスと約９９％の空げきを含むこととが挙げられる。本
発明に用いられる繊維マトリックスは、望ましくは９０
〜９９％の範囲の、高い多孔性を有する。

三次元繊維マトリックスの自立能力を増大させるため、
化学的または機械的結合により、繊維をそれらの交差点
で一緒に結合することができる。

化学的結合は例えば、繊維をそれらの交差点で、例えば
フェノール樹脂形式のポリマー結合剤により一緒に結合
することによって達成できる。繊維はまた、熱または浴
剤により、交差点で一緒に融解させることもできる。機
械的結合の一例が確維材料の縫合である。この方法で結
合された三次元マトリックスはほとんど自立している。

本発明者等は、泡が、上述の形式の繊維マトリックス内
に導入された時につぶれるという、篤＜べき発見をした
。本発明は全く何れの繊維マトリックスにも関連しない
が、繊維が繊維マトリックスの主軸線に平行な平面に配
向され且つそれを形成しなければならないことに留意す
ることは重要である。

繊維の全てをそれらの全長について前記平面内に配向す
ることは困難とみられるので、本発明は、繊維が主とし
てこの平面内に配向されることを必要とするが、これは
、望ましくは、マトリックスの全繊維長の少なくとも６
０チが前記平面から多くて２０°までしか振れないこと
を意味する。この伝れはなるべくなら、マｌ−ＩＪラッ
クス全繊維長の少なくとも７０チ、最も望ましくは少な
くとも８０％、において多くとも２０％までであること
が望ましい。

本発明の特有の諸特徴は、特許請求の範囲から明らかと
なろう。

本発明をいかなる特定の理論にも結びつけることなく、
前記の繊維の平面に強い毛管力が形成されることが考え
られ、その結果として泡が繊維マトリックス内への導入
と同時につぶされ、泡内の液体は合体して膜を形成し、
それが繊維の平面に沿って流れる。この繊維面に肩って
これらの液体の膜の有効な流れを確立するためには、主
軸線（と、従って平面）が水平面に対しである角を形成
する必要がある。この角度は、望ましくは約２Ｄ〜９　
Ｄ’、また最も望ましくは約６０〜９　［１’である。

泡内の液体はこうして繊維面に沿った薄い膜の形で下方
へ流れる一万で泡内のガスは放出され、通常上向きの方
向に繊維マトリックスを離れることができる。しかし、
放出されたガスカ稍、＆維マトリックスの上端で排出さ
れる必要はなく、流れもまた、繊維マトリックスの上端
に泡が導入され、泡内の液体が繊維面に沿った腺の形で
前と同様に下方へ流れ、一方、放出されたガスが繊維マ
トリックスの側面に沿って側方に排出されるようなもの
であってもよい。従って、泡を繊細マトリックス内に、
その上端またはその側面の何れにおいても導入でき、次
いで、放出されたガスは、繊維マトリックスの側面また
はその上端の何れからも排出される。何れの場合にも泡
内の液体は、繊維面に沿った膜の形で下方へ流れる。本
発明にあっては泡が繊維マトリックスの下端に導入され
ないことを述べる必要がある。これに対する理由は、泡
から放出され且つ下方へ流れる液体が繊維マトリックス
の下端に果状され、上方へ流れるがスに対する障壁とし
て作用する液体プラグを徐々に形成する、ということで
ある。

本発明は、支配的な周囲の状態において、あるいは高い
圧力および／または温度において、上述の形式の繊維マ
トリックスを通るようにされ得る全ての種類の発泡液体
に対して適用可能である。

より良き理解のため、本発明を、添付図面につき後段で
説明する。

実施例および作用 第１図〜第３図について説明する。第１図は本発明に必
要な様態にその繊維が配向された繊維マトリックスの平
面図である。第１図および第３図に示すごとく、繊維マ
トリックス１の繊維は、繊維マトリックスを通る主ｌ１
１１１　ｉ　Ａに平行な平面２内に配向される。その結
果、繊維は、第２図において図の平面に平行な平面を形
成する。第１図〜第３図に示す繊維マ）　１７ツクスは
艮方形であり、考えられる最も簡単な形式である。本発
明を実施する際、つぶされるべき泡３（第２図の矢印３
ならびに泡によって示す）は、横方向の繊維面に妨げら
れることなく泡が繊維マトリックス１内に進入できるよ
うに、繊維面に平行な繊維マトリックスの側面に供給さ
れる。泡３が繊維マトリックス１内に進入すると、前述
のごとく泡がつぶされて泡内の液体が合体し、繊維面内
の強い毛管力のため、主軸線Ａの方向に下方へ繊維面に
沿って流れる液体の膜を形成し、ついには液体が、液体
流４の形で繊維マトリックスの下端から排出される。泡
のつぶれにより放出されたガスは上方へ流れ、気体流５
の形で繊維マトリックスの上端に排出される。

第１図〜第３図に示す実施例が極めて図式的に示しであ
ることと、実際問題として、例えば繊維マトリックスを
囲うケーシングならびに導管および通路により、供給お
よび排出される流れを互いに分離することが得策である
こととが理解されよう。

第４図〜第５図は本発明の好適な実施例を示し、第１図
〜第３図におけると同様の細部を同様の参照数字で示し
である。

本発明のここで好適な実施例においては繊維マトリック
スが円筒状であり、第４図〜第５図に示すごとく、円筒
状マトリックスは、例えば中空であっても良い。この種
の円筒状マトリックスは、４、＃！維圃面２互いに平行
ではなく繊維マ）　ＩＪラックス中心に向かい半径方向
に内方へ向けられているという点で、第１図〜第３図に
示す長方形の繊維マトリックスと異なる。図示の実施例
においては、円筒の中心軸線が主軸線Ａに合致する。円
筒状表面領域に向かって泡が供給されると、対応する長
方形の繊維マトリックスによるよりも大きい有効な導入
領域が得られる。

平面図である第４図は、処理される泡の供給開口部７を
有するケーシング６により繊維マトリックス１がどの様
に囲われるかを示す。泡を第５図の矢印３によって示す
。第５図からもわかるように、ケーシング６は繊維マト
リックス１を囲い、その上端９の下方のある距離でマト
リックスの下端８とシール係合している。９におけるケ
ーシング６のシール部に直ぐ隣接して新たな選択自由の
ケーシング部分１０が始まり、これが繊維マトリックス
の上方部分を囲い、繊維マトリックス１内への泡の導入
後に泡から放出されたガスを逃がす出口１１を形成する
。ガス５のみならず液体４も泡から放出され、前述のご
とく合体して主１１４ＩＩ線Ａの方向へ繊維面に沿って
下方へ流れ繊維マトリックスの下端でそれから逸出する
膜を形成し、繊維マトリックスの下方部分に液体１２が
集まる。

第５図および第３図に示すような中央貫通孔が円筒状マ
トリックスに設けられる場合、この貫通孔はマトリック
スの下端でプラグ１３によシシールされる。

前述のごとく、泡から放出されたガスは繊維マトリック
スの上端で排出され、第５図においては、ガス５を逸出
させるケーシングが繊維マトリックス６の上端のやや下
方で始まり、それによシ、ガスを逃がす付加的な能力を
付与するように示しである。

ガスを逸出させるケーシングは、繊維マトリックスの上
方円形端部が充分な出口面積を備えていれば、それのみ
を囲えば良いが、その好適な実施例においては、第５図
に示すよ憑に、ガスを逸出させるケーシングもまた上方
円筒面部分の一部を囲っている。

上述の実施例の変形態様によれば、ケーシング６を省略
でき、繊維マトリックスにケーシング部分１０のみを備
えることができる。

第３図は、原則的に、矢印３で示すように泡が繊維マト
リックスの上端に供給されるという点と、泡の除去によ
って放出されたガスが矢印５で示すように繊維マトリッ
クスの側面から逸出するという点とでのみ第５図に示す
実施例と異なる本発明の更に別の実施例を示す。第３図
に示す実施例においては、供給される泡３に対して円筒
状上端面のみが利用可能であるように、ケーシング６が
更にまた繊維マ）　ＩＪラックス全円筒面領域を囲って
いる。泡の除去によシ放出された液体は前と同じく、矢
印４で示すように、繊維マトリックスの下端で逸出する
。

第４図〜第３図に示す中空の円筒状繊維マトリックスは
、繊維がパネルの面に垂直に配向されたガラス繊維パネ
ルから製造できる。この種のパネルは、繊維がパネル面
に平行に配向された在来のガラス繊維パネルで作り上げ
られ、それから所望の長さを有するロッドまたはストリ
ップかのこ引きされている。これらのロッドまたはスト
リップは、繊維がパネル面と直角に配向されるようにし
たパネルをそれらが形成するように組み立てられ、−緒
に接着されている。繊維がパネル面と直角に配向される
ようにしたガラス繊維パネルが円筒内に形成され、対向
するパネルの縁は一緒に接着される。円筒を更に強くさ
せるためには、例えば、ガラス繊維織物の結合層を容器
の外側に接着すれば良い。この種の結合層は、感じ得る
いかなる程度にも、ガスや泡の通過を妨げることがない
っ本発明の適用可能性の例、但し制限的な例と見なすべ
きでないもの、として、反応器形式の在来の発酵容器内
の発酵プロセスを挙げることができる。この種の発酵容
器は、かくはん装置と、形成され且つ／または供給され
たガスを排出する装置とを装備したコンテナの形式をな
している。このプロセスに必要な微生物は、通常、微生
物のための基質を含有する酸体培地と一緒に容器内へ尋
人される。このプロセスが好気性であれば、空気が液体
に導入され且つその中に分布され、その結果、重大な発
泡上の障害がしばしば発生する。本発明によれば、これ
らの発泡上の障害は、供給され且つ／または形成された
ガスの排出に関連して、例えは第４図〜ｇ５図に示す実
施例による上述の形式の繊維マトリックスを導入するこ
とにより克服することができる。

上記の説明に際して本発明の例示的な諸例を挙げたが、
本発明はそれらに限定されるものではなく、特許請求の
範囲内において変更され且つ修正され得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明の単純且つ基本的な実施例を
示し、第２図および第３図はそれぞれ第１図の線■−■
および線■−■についての縦断面図であり、第４図と第
５図はこの場合に好適な本発明の実施例を示し、第５図
は第４図の線Ｖ−■についての縦断面であり、第３図は
第４図の線■−Ｖｔについての縦断面で本発明の更に別
の実施例を示す図である。 １：繊維マトリックス　　４：液体 ２二千面　　　　　　　　５：ガス ３：泡

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）泡を除去する方法において、水平面に対して傾斜
   し且つ繊維マトリックス（１）を通つて延びる主軸線（
   Ａ）に平行な平面（２）内にその繊維がほとんど配向さ
   れた繊維マトリックス（１）内に泡（３）が導入され、
   この泡がつぶれ、繊維の面に沿つて前記主軸線の方向に
   流れる液体（４）から泡内のガス（５）が放出されるこ
   とを特徴とする方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の方法において、全
   マトリックス繊維長さの少なくとも６０％が前記平面か
   ら多くて２０°までしか振れないようにマトリックス繊
   維が平面内に配向されることを特徴とする方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項に記載の方法において、主
   軸線（Ａ）が水平面に対して約２０〜９０°の角度を形
   成することを特徴とする方法。
4. （４）特許請求の範囲第１項から第３項の何れか一つの
   項に記載の方法において、繊維マトリックス（１）の両
   側からその中に泡（３）が導入されることと、放出され
   たガス（５）が繊維マトリックスの上端から排出される
   と共に液体（４）が繊維マトリックス（１）を経て下方
   に流れその下端で排出されることとを特徴とする方法。
5. （５）特許請求の範囲第１項から第３項の何れか一つの
   項において、繊維マトリックス（１）の上端でその中に
   泡（３）が導入されることと、放出されたガス（５）が
   繊維マトリックスの両側から排出されると共に液体（４
   ）が繊維マトリックス（１）を経て下方に流れその下端
   で排出されることとを特徴とする方法。
6. （６）特許請求の範囲第１項から第５項の何れか一つの
   項において、主軸線（Ａ）を中心とする円筒状繊維マト
   リックス内に泡（３）が導入されることを特徴とする方
   法。
7. （７）泡を除去する繊維マトリックスにおいて、マトリ
   ックスが約１〜５００μの直径を有する繊維で作り上げ
   られ且つ、互いに垂直な３平面の各々において繊維直径
   の少なくとも１０倍の範囲を有することと、繊維マトリ
   ックスを通る主軸線（Ａ）に平行な平面（２）内に繊維
   がほとんど配向されることとを特徴とする繊維マトリッ
   クス。
8. （８）特許請求の範囲第７項に記載の繊維マトリックス
   において、それが、主軸線（Ａ）を中心とする円筒の形
   状をなしていることを特徴とする繊維マトリックス。
9. （９）特許請求の範囲第８項に記載の繊維マトリックス
   において、前記主軸線（Ａ）に平行な平面（２）内の繊
   維が前記主軸線に向かつて半径方向に内方へ指向される
   ことを特徴とする繊維マトリックス。
10. （１０）特許請求の範囲第８項または第９項に記載の繊
    維マトリックスにおいて、円筒が中空であることを特徴
    とする繊維マトリックス。