制造納米微細(xì)產(chǎn)品的裝置及制造納米微細(xì)產(chǎn)品的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及制造納米微細(xì)產(chǎn)品的裝置及制造納米微細(xì)產(chǎn)品的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 纖維素的天然纖維形態(tài)，如下述所產(chǎn)生已為眾所周知：由植物例如闊葉木或針葉 木等木本植物及竹或韋等草本植物、W海銷(xiāo)為代表的一部分動(dòng)物、及W乙酸菌為代表的一 部分菌類(lèi)等。該纖維素分子具有集合成纖維狀的構(gòu)造，稱(chēng)為纖維素纖維。特別是纖維寬度 IOOnmW下且中縱橫比100W上的纖維素纖維，一般稱(chēng)為纖維素納米纖維（CNF)，其具有輕 量、高強(qiáng)度、低熱膨脹率等優(yōu)異性質(zhì)。
[0003] 天然的CNF中，除了藉由W乙酸菌為代表的一部分菌類(lèi)等所產(chǎn)生的CNF外，并不W 單纖維的形態(tài)存在。幾乎大部分的CNF都是藉CNF間W氨鍵結(jié)為代表的相互作用牢固集合 而具有微米尺寸的纖維寬度狀態(tài)存在。具有微米尺寸的纖維寬度的纖維又W高次集合體的 形態(tài)存在。
[0004] 在制紙過(guò)程中，藉由W化學(xué)紙漿法之一的牛皮紙蒸解法為代表的紙漿化法，將運(yùn) 些纖維集合體的木材纖解至具有微米尺寸纖維寬度的紙漿狀態(tài)，并W其為原料進(jìn)行制紙。 該紙漿的纖維寬度依原料而有不同，W闊葉木為原料的脫色牛皮紙漿，纖維寬度為5 -20ym，W針葉木為原料的脫色牛皮紙漿為20 - 80ym，W竹為原料的脫色牛皮紙漿為5 -20ym左右。
[0005] 如前所述，具有運(yùn)些微米尺寸纖維寬度的紙漿，為具有藉CNF間W氨鍵結(jié)為代表 的相互作用而牢固集合的纖維狀形態(tài)的單纖維集合體，再通過(guò)進(jìn)行纖解，而制得具有納米 規(guī)格的纖維寬度的CNF。
[0006]W該CNF的物理式調(diào)制方法而言，專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載了W具備破碎型均閥板的均質(zhì) 器將原料纖維分散在溶媒的分散液加W處理的均質(zhì)化處理法。如圖10所示，若依該均質(zhì) 化處理法，于均質(zhì)器內(nèi)W高壓壓送原料纖維101，在原料纖維經(jīng)過(guò)狹窄間隙的小徑孔口 102 時(shí)，藉由與小徑孔口 102的壁面（特別是沖擊環(huán)103的壁面）撞擊，因而受到剪斷應(yīng)力或切 斷作用而被分割，藉W施行具有均一纖維徑的微纖化。特別是，經(jīng)過(guò)均閥板內(nèi)的流路104的 分散液在經(jīng)過(guò)W均閥板105及均閥106所形成的間隙時(shí)，隨著分散液流速的急遽上升，分散 液經(jīng)過(guò)前述間隙的孔桐化作用會(huì)激化，借著在小徑孔口 102內(nèi)分散液與壁面撞擊力的上升 或氣泡的破滅，使原料纖維101的均一微纖化得W實(shí)現(xiàn)。
[0007] 再者，CNF物理式調(diào)制法的水中相對(duì)撞擊法，專(zhuān)利文獻(xiàn)2中也有掲示，其為將懸濁 于水的天然纖維素纖維導(dǎo)入至腔室（圖11的107)內(nèi)的二個(gè)相對(duì)的噴嘴（圖11的108)，并 從運(yùn)些噴嘴向一點(diǎn)噴射出來(lái)，使該纖維撞擊的方法（圖11)。若依該方法，可通過(guò)使天然微 結(jié)晶纖維素纖維（例如，高純度結(jié)晶纖維素）的懸濁水相對(duì)撞擊，使其表面納米纖維化并且 剝離，藉W提升與作為載體的水親和的親和性，最終則到達(dá)接近溶解的狀態(tài)。圖11所示的 裝置為液體循環(huán)型，具備有料桶（圖11的109)、柱塞（圖11的110)、相對(duì)的二個(gè)噴嘴（圖 11的108曰、108b)、及依需要而設(shè)的熱交換器（圖11的111)，藉由將分散于水中的微粒子導(dǎo) 入到二個(gè)噴嘴，在高壓下從彼此相對(duì)的噴嘴（圖11的l〇8a、108b)噴射出來(lái)，使該微粒子在 水中相對(duì)撞擊。該方法中，除了天然纖維素纖維之外，只有使用水，通過(guò)僅使纖維間的相互 作用裂解來(lái)進(jìn)行納米微細(xì)化，纖維素分子的構(gòu)造沒(méi)有變化，所W可在伴隨裂解所生的聚合 度降低達(dá)到最小限度狀態(tài)下制得納米微細(xì)產(chǎn)品。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[000引專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0010] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2012 - 36518號(hào)
[0011] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2005 - 270891號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明所欲解決的課題
[0013] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1所掲示的均質(zhì)化處理法中，因紙漿容易阻塞在均閥板105與均閥106 之間的小徑孔口 102部分，且用插入或拉出均閥106的自動(dòng)控制來(lái)調(diào)整壓力，而有質(zhì)量不穩(wěn) 定的問(wèn)題。換言之，有因超高壓而開(kāi)放的情形及因低壓力而開(kāi)放的情形，質(zhì)量上會(huì)產(chǎn)生參差 不齊。
[0014] 利用掲示于專(zhuān)利文獻(xiàn)2的水中相對(duì)撞擊法的情況中，因?yàn)槲唇?jīng)納米微細(xì)化的紙漿 要經(jīng)過(guò)柱塞內(nèi)的各部位，所W會(huì)因紙漿原料而產(chǎn)生閉塞，因此有故障的問(wèn)題。而且，從相對(duì) 的2個(gè)噴嘴實(shí)施噴射使?jié){料撞擊的水中相對(duì)撞擊法中，即使單側(cè)的噴嘴閉塞時(shí)，不會(huì)立即 產(chǎn)生制程異常的外觀，因此有發(fā)現(xiàn)太慢而造成質(zhì)量惡化的問(wèn)題。而且，水中相對(duì)撞擊法的情 況中，由于是從2個(gè)噴嘴進(jìn)行噴射，因此為了要獲得高壓力，而必須將噴嘴口徑縮小，容易 發(fā)生因原料所致的閉塞。因此，在其對(duì)策上，必須預(yù)先將紙漿作粗粉碎的前處理。但會(huì)因前 處理而帶來(lái)機(jī)械性損害，招致聚合度的降低。
[0015] 本發(fā)明鑒于上述傳統(tǒng)技術(shù)的問(wèn)題而研創(chuàng)，目的在于提供生產(chǎn)性高，且在伴隨裂解 所生的聚合度降低達(dá)到最小限度的狀態(tài)下獲得納米微細(xì)產(chǎn)品的制造納米微細(xì)產(chǎn)品的裝置 及制造納米微細(xì)產(chǎn)品的方法。
[0016] 解決課題所用的手段
[0017] 亦即，本發(fā)明制造納米微細(xì)產(chǎn)品的裝置具有：第1液狀介質(zhì)供給路徑；及第2液狀 介質(zhì)供給路徑，配置在與前述第1液狀介質(zhì)供給路徑交叉的方向，其中，前述第1液狀介質(zhì) 供給路徑設(shè)有用W供給多糖漿料的多糖漿料供給部，前述第2液狀介質(zhì)供給路徑設(shè)有用W 將水或微細(xì)多糖漿料實(shí)施經(jīng)孔噴射的孔噴射部，而來(lái)自前述孔噴射部的經(jīng)孔噴射穿過(guò)前述 第1液狀介質(zhì)供給路徑。
[0018] 發(fā)明的效果
[0019] 若依本發(fā)明制造納米微細(xì)產(chǎn)品的裝置及制造納米微細(xì)產(chǎn)品的方法，可獲得生產(chǎn)性 高且在伴隨裂解所生的聚合度降低達(dá)到最小限度狀態(tài)下獲致源自多糖體的納米微細(xì)產(chǎn)品。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的制造納米微細(xì)產(chǎn)品的裝置的概念圖。
[0021] 圖2為圖1所示本實(shí)施形態(tài)的制造納米微細(xì)產(chǎn)品的裝置的局部放大概念圖。
[0022] 圖3為圖1所示本實(shí)施形態(tài)的制造納米微細(xì)產(chǎn)品的裝置的另一局部放大概念圖。
[0023] 圖4為將實(shí)施例I所得試樣的稀釋漿料液加W調(diào)整的混濁度與微細(xì)化處理前的多 糖漿料的混濁度作比較的結(jié)果照片。
[0024] 圖5為實(shí)施例1所得漿料在干燥后取得的試樣片W電子顯微鏡觀察的放大50倍 電子顯微鏡照片。
[00巧]圖6為實(shí)施例1所得漿料在干燥后取得的試樣片W電子顯微鏡觀察的放大2000 倍電子顯微鏡照片。
[0026] 圖7為藉本發(fā)明實(shí)施例3、比較例2所得漿料的濾水量測(cè)定結(jié)果的對(duì)比顯示曲線 圖。
[0027] 圖8為藉本發(fā)明實(shí)施例3、比較例2所得的納米微細(xì)產(chǎn)品的聚合度測(cè)定結(jié)果的對(duì)比 顯示曲線圖。
[0028] 圖9為顯示漿料的沉降性的照化其中，a為藉比較例2所得的漿料、b為藉實(shí)施例 3所得的漿料。
[0029] 圖10為傳統(tǒng)技術(shù)的說(shuō)明圖。
[0030] 圖11為傳統(tǒng)技術(shù)的另一說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] W下，就本發(fā)明納米微細(xì)產(chǎn)品制造裝置的實(shí)施形態(tài)加m兌明。
[0032] 如圖1所示，本實(shí)施形態(tài)的納米微細(xì)產(chǎn)品制造裝置1包括：多糖漿料供給路徑3， 為W可對(duì)腔室2供給多糖漿料的方式配置而作為第1液狀介質(zhì)供給路徑的部分；及第2液 狀介質(zhì)供給路徑4,使水或微細(xì)多糖漿料經(jīng)腔室2在其內(nèi)循環(huán)。腔室2內(nèi)具備孔噴射部5， 該孔噴射部5將第2液狀介質(zhì)供給路徑4的水或微細(xì)多糖漿料朝著與來(lái)自多糖漿料供給路 徑3的多糖漿料供給方向交叉的方向?qū)嵤┙?jīng)孔噴射。
[0033] 本實(shí)施形態(tài)中，多糖漿料供給路徑3可如圖1所示使多糖漿料經(jīng)過(guò)腔室2進(jìn)行循 環(huán)。
[0034] 本實(shí)施形態(tài)中，多糖漿料供給路徑3和第2液狀介質(zhì)供給路徑4在腔室2內(nèi)具有 相互交叉的交叉部6。
[0035] 多糖漿料供給路徑3被提供作為多糖漿料供給部，并將用W膽置多糖漿料的料桶 7、累8配置于循環(huán)路9。另一方面，第2液狀介質(zhì)供給路徑4將料桶10、累11、熱交換器12、 柱塞13配置在作為循環(huán)路的液狀介質(zhì)供給路徑4。
[0036] 此外，在本發(fā)明的表現(xiàn)上，水或微細(xì)多糖漿料在起初是單指水而言，但隨著本發(fā)明 納米微細(xì)產(chǎn)品制造裝置的動(dòng)作而經(jīng)過(guò)交叉部6且收納于料桶10而包含與作業(yè)的火候相應(yīng) 的濃度狀態(tài)的納米微細(xì)多糖體也包括在所指對(duì)象范圍內(nèi)。運(yùn)種所指對(duì)象范圍為為了使非屬 收納在料桶7并循環(huán)于循環(huán)路9的多糖漿料的情形明確化而采取的指定范圍，并非表示不 含纖維狀多糖體或者經(jīng)微細(xì)化的纖維狀多糖體的情形。
[0037] 如圖2所示，多糖漿料供給路徑3的循環(huán)路9W穿過(guò)腔室2的樣態(tài)配置；與第2液 狀介質(zhì)供給路徑4的柱塞13連接的孔噴射部5的孔噴射口 15,則W可朝著與循環(huán)路9交叉 的方向?qū)⑺蛭⒓?xì)多糖漿料實(shí)施經(jīng)孔噴射并穿過(guò)循環(huán)路9的方式，開(kāi)口在腔室2內(nèi)側(cè)。與 腔室2的孔噴射口 15相對(duì)的位置設(shè)有腔室2的排出口 16,第2液狀介質(zhì)供給路徑4的循環(huán) 路則連接于腔室2的排出口 16,而構(gòu)成第2液狀介質(zhì)供給路徑4。
[0038] 通過(guò)將上述的水或微細(xì)多糖漿料實(shí)施經(jīng)孔噴射并穿過(guò)循環(huán)路9的角度，在不與流 通于循環(huán)路9的多糖漿料流相對(duì)的方向上，沿著多糖漿料的流通方向設(shè)定于5°~90°，使 流通于循環(huán)路9的多糖漿料可W優(yōu)異效率卷入被施W經(jīng)孔噴射的水或微細(xì)多糖漿料中。藉 由設(shè)定在15°~85°，卷入效率