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企業トピックス

遠心薄膜蒸発器、高粘度用重合器の実験室（化学機器技術センター）開設～お客さまの新規用途開発・プロセス改良などの実験ニーズへの対応～
ＵＢＥマシナリー株式会社
産機事業本部 化工・粉砕技術部
化学機器グループ主席部員

１．はじめに柿本 健一

２．遠心薄膜蒸発器の特徴

当社はチタンやニッケル合金などを用いることで当社の遠心薄膜蒸発器は 60 年前にコントロ社から技術耐食性を高めた圧力容器、高粘度液・スラリー液・熱不導入、改良してきたもので、これまでに1,000 基以上の安定物質含有液の濃縮分離に用いられる遠心薄膜蒸発器、納入実績があり、「コントロ」の愛称で親しまれている。

超高粘度液の撹拌混合で樹脂製造に用いられる高粘度用遠心薄膜蒸発器の構造を図１に示す。内部に供給した液を高速回転する回転翼の遠心力で胴内面に薄膜状にこれらは2020年、日立プラントメカニクス㈱の化学機器押し広げ、ジャケットで加熱し、低沸点成分を蒸発させる事業を承継したもので、60 年以上の歴史のある機器でことで、濃縮や分離をする機器である。胴内を真空にしてある。化学業界をはじめ、食品、医薬品、近年では電子材料沸点を下げて処理することが多い。液を強制的に薄膜状など多くの分野で用いられている。にすることと、その薄膜液が回転翼で強力に撹拌される

2022年11月、当社に遠心薄膜蒸発器と高粘度用重合器

ことで、伝熱係数が高く、短時間処理できることが特徴の実験ができる化学機器技術センターを開設したので、である。この特徴により、高粘度液、熱不安定物質含有液、これら機器の特徴と実験室（化学機器技術センター）にスケーリングしやすい液やスラリー液の蒸発分離がついてご紹介する。

可能となる。

原液入口
エンドカバーCompany Topics

重合器の設計・製作を行っている。

熱媒入口

ジャケット

ベーパー出口

テーパー胴
回転翼

軸封室

主軸

軸受

A

A

熱媒出口

濃縮物出口

図１ 遠心薄膜蒸発器の構造

産業機械 2023.229具体的な遠心薄膜蒸発器の使用例を表１に示す。当社の起こらず焦げ付きにくい。よって、横形が使用できる

遠心蒸発器は図２に示す種類があり、用途、条件により場合は横形を推奨している。また、横形の中でもワンタッチ選定を行う。横形は胴内に軸受がないため堅牢であり、で開放、清掃を容易に行えるサニーコントロは食品や過酷な条件でも使用できる。また、胴をテーパー形状にファイン、電子材料の分野で使用されている。なお、出口に向かって絞ることで、遠心力の分力で液が入口側に横形は大型になると軸のたわみで胴とロータの隙間維持戻ろうとする（図３）。このため、高濃縮時も膜切れがに影響が出るため、大型の場合は立形を推奨している。

表１ 遠心薄膜蒸発器の使用例
分類

用薬品

抗生物質、糖液、酵素、漢方薬、ビタミン、農薬

食品

果汁、肉汁、ゼラチン、キャンディ、アミノ酸食品

油

脂

大豆油、レシチン、油脂、動物油、潤滑油

合成樹脂

PP、PE、PS、PC、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、PPS、PET、アクリル樹脂、石油樹脂、MMA

繊維・ゴム

アクリル樹脂、ポリエステル、ナイロン、カプロラクタム、PTA、DMT、スパンデックス、炭素繊維、合成ゴム

石油化学

スチレンモノマー、アルコール、TDI、EDC、アクリル酸、コハク酸、EG化

インク、グリセリン、ヒドラジン、シリコンオイル、界面活性剤、フォトレジスト、ラテックス、硫化ソーダ

学

その他

機種

途

4塩化チタン、金属石けん、メッキ排水Company Topics

横形コントロ

立形コントロ

傾斜翼コントロ

可変翼（セブコン）

低中粘度液を高濃縮処理

低中粘度液を大量処理

高粘度液を処理

固形物を含む液を処理

構造

サニーコントロ

図２ 遠心薄膜蒸発器の種類

遠心力
液膜流れ方向
液膜
回転翼

背圧力
伝熱壁

抗力
図３ テーパー形状の効果

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INDUSTRIAL MACHINERY 2023.2

３．高粘度用重合器の特徴
当社の重合器は 60 年前に開発したもので、１軸タイプ、高くできること、反応速度が速いこと、高いピストン２軸タイプ合わせて 200 基以上の納入実績があり、特にフロー性（ショートパスがないこと）により製品の分子量２軸メガネ翼タイプは国内外から「メガネ」の愛称で親し分布の幅を狭くできることが特徴である。これにより、まれている。

2000 Pa・sまでの超高粘度領域で重合が可能であり、２軸メガネ翼重合器の構造を図４に示す。内部に投入熱劣化の抑制、生産効率の向上ができる。

された樹脂はメガネ翼（写真１）で撹拌混合され、重合が本機器はPET、PC、POM、PLA、PBAT、バイオマス進行する。２軸に取り付けられた翼による相互掻き取りプラスチック、生分解性プラスチックなどの高粘度効果でシャフトへの超高粘度液の付着を防ぐセルフポリマーの生産に適しており、ペットボトルやCD/DVDのクリーニング機能に加え、広い気液界面積（写真２）を普及に寄与してきた。

生み出し発生ガスを効率よく排出することで、重合度がカップリング
撹拌軸軸

封Company Topics

メガネ翼駆動機

写真１ ２軸メガネ翼

蒸発表面

メガネ翼

蒸気出口

ポリマー出口
図４ ２軸メガネ翼重合器の構造

写真２ メガネ翼で形成される液表面

産業機械 2023.2

31

４．化学機器技術センター（実験室）
遠心薄膜蒸発器は従来の樹脂製造に加え、半導体材料の化学器機器技術センターの外観、設置機器を写真３～製造、溶剤回収や端材リサイクルなどのカーボンニュー５に示す。設置機器の詳細は表２に示す。使用可能なトラルに向けた新用途での使用が期待される。高粘度用ユーティリティは蒸気（0.85MPaまで）、熱媒油（300 ℃

重合器もバイオプラスチックや金属代替のための樹脂製造まで）、チラー水、窒素などである。参考に遠心薄膜蒸発器のでの使用が期待される。

フローを図５に示す。

お客様の新規用途開発やプロセス改良などに当社遠心お客様から提供いただいた原料を用いて本センターで薄膜蒸発器や高粘度重合器を用いて実験いただき、最適な実験することはもちろんのこと、原料の移送が困難な運転条件の探索とスケールアップデータを採取いただける

場合や、長時間運転が必要な場合は実験機の貸出も可能

よう、2022年11月化学機器技術センターを開設した。

である。

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写真３ 化学機器技術センター外観

写真４ 遠心薄膜蒸発器（左：立形、右：横形）

32INDUSTRIAL MACHINERY 2023.2

写真５ 高粘度用重合器

５．おわりに化学機器技術センターの開設により、長年培ってきた蒸発と重合の技術を新たな市場で活用していく土台が整った。地球環境問題に端を発したカーボンニュートラル対応など、当社はお客様の求める価値を追求し続けることで、来るべき社会の実現に貢献していきたいと考えている。

表２ 設置機器詳細

型
能式
力サイズ
材

質

設計圧力、温度用途

コントロちゃん１号（Ｋ１）
横形遠心薄膜蒸発器

コントロちゃん２号（Ｋ２）

メガネ君１号（Ｍ１）

立形遠心薄膜蒸発器

高粘度用重合器

伝熱面積 0.1m2
処理量 10～100kg/h

伝熱面積 0.3m2 （セブコン兼用） 反応器 有効容積６L
処理量 30～300kg/h
連続重合2200 L x 1400 D x 2500 H

2100 L x 2100 D x 3800 H

SUS 316F.V.

300℃

SUS 316
F.V.

SUS 316

300℃

F.V.

濃縮、分離、脱モノマー、脱溶剤、脱臭、精製、排水処理

特徴

低粘度から高粘度液まで高濃縮可能
滞留時間が短く伝熱係数が高いため熱不安定物質の処理可能
回転翼によりスケーリングしにくい
真空蒸発が可能スラリーの粉体化も可能

分

野

化学、薬品、電材、食品など

使用例

2500 L x 2300 D x 2600 H

石油化学 ： SM、PC、EDC、EG 他
合成樹脂・繊維 ：PP、PE、PS、PC、エポキシ、ラクタム 他
高純度ファイン、半導体、電子材料
薬品 ：抗生物質、ビタミン、農薬

食品 ：キャンディ、果汁、肉汁、アミノ酸食品
1963年から1,000 台以上の実績

300℃

高粘度樹脂の撹拌、混合、重合、脱溶剤、脱ガス
2000Pa・sでもセルフクリーニング機構で理想的な混合逆混合の少ないピストンフロー
大きな液表面により大きな蒸発速度
樹脂製造

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ニックネームPET、PBT、PA66、PA12
PC、POM
PLA、PBAT、その他 生分解性プラスチック 等
200 基の実績

図５ 遠心薄膜蒸発器のフロー図

産業機械 2023.233