JP2006081967A

JP2006081967A - 粉体の混合方法

Info

Publication number: JP2006081967A
Application number: JP2004266744A
Authority: JP
Inventors: Mie Watanabe; 美絵渡辺
Original assignee: Noda Corp
Current assignee: Noda Corp
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】平均粒子径の異なる複数種類の粉体同士の間に液体状の結合剤を均一に付着させる。
【解決手段】パーライト（第１の無機質粉体）１と、このパーライトの平均粒子径より小さい平均粒子径を有するＰＳ灰（第２の無機質粉体）７とを混合するに当り、パーライト１とＰＳ灰７とを結合するフェノール結合剤（液体状の結合剤）３を添加する粉体の混合方法であって、パーライト１にフェノール結合剤３を添加し混合した後、このフェノール結合剤３が付着したパーライト１とＰＳ灰７とを混合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の粉体に液体状の結合剤を添加して混合する粉体の混合方法に関する。

従来、無機質粉体または無機質発泡体に、粉末状の結合剤を添加した混合物を利用して無機質建築板を製造する方法が知られている（特許文献１）。無機質粉体または無機質発泡体に、粉末状の結合剤を添加することにより均一に混合した混合物を得ることは、製造工程上の管理を厳密に行う必要がある。何故なら粉末状の結合剤が無機質粉体または無機質発泡体に対して均一に混合しない場合には、その後の工程によって製造された無機質成形板は、同一板内の場所による機械的強度のばらつきあるいは板間の機械的強度のばらつきを発生するからである。
特許第２８２５６９６号公報

ところで、無機質粉体に結合剤を均一に添加する方法として、粉末状の結合剤よりも液体状の結合剤を添加する方が一層容易にできると考えられる。しかしながら、上記のような無機質粉体または無機質発泡体が粒径の大きい粒子と小さい粒子から形成されている場合、小さい粒子は液体状の結合剤の液滴の周りに凝集し易く、液体状の結合剤を全体粒子に渡ってそれらの表面に均一に付着させることは困難である。

本発明の課題は、平均粒子径の異なる複数種類の粉体同士の間に液体状の結合剤を均一に付着させることである。

上記課題を解決するため本発明は、第１の無機質粉体と、該第１の無機質粉体の平均粒子径より小さい平均粒子径を有する第２の無機質粉体とを混合するに当り、前記第１の無機質粉体と前記第２の無機質粉体とを結合する液体状の結合剤を添加する粉体の混合方法であって、前記第１の無機質粉体に前記結合剤を添加し混合した後、該結合剤が付着した第１の無機質粉体と前記第２の無機質粉体とを混合することを特徴とする。

このようにすることにより、液体状の結合剤は、先ず第１の無機質粉体に添加し混合される。同一体積量の第１の無機質粉体と第２の無機質粉体とを比較したときに、第１の無機質粉体の全粒子の個数は、第２の無機質粉体の全粒子の個数よりはるかに少ない。したがって、第１の無機質粉体の全粒子の表面積合計は第２の無機質粉体の全粒子の表面積合計よりも小さい。

第１の無機質粉体の全粒子の表面積合計が第２の無機質粉体の全粒子の表面積合計よりも小さいので、第１の無機質粉体の全粒子表面を覆うのに必要な液体状の結合剤の量は、第２の無機質粉体の全粒子表面を覆うのに必要な液体状の結合剤の量よりも少なくすることができる。よって、第１の無機質粉体に添加する液体状の結合剤は、少ない量でも第１の無機質粉体の略全粒子表面を均一に覆うことができる。

次に、液体状の結合剤を介して互いに付着した第１の無機質粉体に、これより平均粒子径が小さい第２の無機質粉体を混合すると、第２の無機質粉体は、結合剤の付着した第１の無機質粉体粒子の周りの表面に結合剤を介して付着し、第２の無機質粉体粒子の凝集を防ぐことができる。第１の無機質粉体と第２の無機質粉体とを含む混合物全体としては、各成分粒子が互いに均一な分布をもって混合する。

次に本発明を構成する各要件についてさらに詳しく説明する。本発明の粉体の混合方法は、平均粒子径の大きい第１の無機質粉体に、この第１の無機質粉体の平均粒子径より小さい平均粒子径を有する第２の無機質粉体を混合する場合に適用される。この場合、第２の無機質粉体は、無機質粉体以外に木粉などの有機質粉体を含んでも良い。したがって、第１の無機質粉体に混合する「第２の無機質粉体」の代わりに「第２の無機質粉体または／および有機質粉体」と置き換えることもできる。

第１の無機質粉体は、パーライト、シラス発泡体、シリカフラワー、ガラス発泡体などの無機系発泡体の他に炭酸カルシウム、珪砂、シリカ、スラグ、アルミナなどの無機質粉体でも良い。第１の無機質粉体の平均粒子径は、凡そ１５０〜５９０μｍの範囲に入る大きさとする。

第２の無機質粉体は、第１の無機質粉体の平均粒子径より小さい平均粒子径を有するペーパースラッジ焼却灰（以下「ＰＳ灰」と記す。）、スラグ、フライアッシュ、炭化カルシウム、アルミナなどである。第２の無機質粉体の平均粒子径は、凡そ５０〜８０μｍの範囲に入る大きさとする。

また、第１の無機質粉体の平均粒子径は、第２の無機質粉体の平均粒子径よりも大きいものとするが、この程度は２倍以上とし、好ましくは６倍前後とすると良い。第１の無機質粉体の平均粒子径が第２の無機質粉体の平均粒子径よりも２倍未満の場合は、両無機質粉体の間の平均粒子径の大きさの差が小さく、第１の無機質粉体に液体状の結合剤を先に入れる必要性が薄れる。

有機質粉体は、第１の無機質粉体の平均粒子径より小さい平均粒子径を有する木粉、合成樹脂粉体などである。木粉は、アスペクト比１０未満のものとし、その繊維の平均長さは、第２の無機質粉体と同じく、５０〜８０μｍの範囲に入る大きさとする。

木粉の形成は、一般的木材加工の過程で発生するものを粒度的に選別して使用すると良い。また、ＭＤＦ（ミディアムデンシティファイバーボード）の熱圧後の無機質成形板表層部の比重の小さい部分をサンダーなどにより削ることにより発生する木粉を使用しても良い。この場合の木粉は、一般的には木質繊維であるが、第１の無機質粉体と均一に混合し易いものであれば差し支えない。

結合剤としては、フェノール系樹脂、ユリア系樹脂、メラミン系樹脂などの液体状の熱硬化性結合剤を使用する。添加する結合剤の量は、第１の無機質粉体の全粒子の表面に均一に付着する量が好ましい。この量としては、Ｖｏｌ％で凡そ第１の無機質粉体の１／５０以上とすると良い。結合剤の添加量が１／５０未満では結合剤の添加量が少なく、第１の無機質粉体の全粒子に付着せず、結合剤が不足する。

本発明によれば、平均粒子径の異なる複数種類の粉体同士の間に液体状の結合剤を均一に分布させることができ、この混合物から形成される無機質成形板は、それ自体の強度のばらつき、複数の無機質成形板間の強度のばらつきが小さい。

以下、本発明に係る粉体の混合方法の実施例を図面に基いて説明する。なお、図１、２において、同一または同等部分には同じ符号を付けて示す。

図１は、本発明に係る粉体の混合方法の第１実施例を説明する系統図である。第１実施例の粉体の混合方法は、回分（バッチ）式混合装置１１を利用する。

回分式混合装置１１は、複数種類の粉体（原料）が供給される混合槽１２と、この混合槽１２の縦中心軸から外れた（偏芯した）位置に設けられる撹拌機１６と、混合槽１２に原料を供給する複数本の枝管２２〜２４の付いた原料供給管２１とを備える。混合槽１２は、その下部に車輪１３を有し、架台１５上を、たとえば反時計方向に回転、走行可能なように形成される。さらに、混合槽１２は、その下部に、回転伝達機構、たとえばウォーム・ギヤー１４を有し、図示していない駆動源により混合槽１２自体を回転させる。

撹拌機１６は、混合槽１２の縦中心軸から偏芯した位置に設けられ、粉体を撹拌する羽根１８と、この羽根１８に固定されたシャフト１７と、シャフト１７を回転駆動する電動機、減速機からなる駆動装置１９とを有する。撹拌機の羽根１８は、たとえば混合槽１２自体の回転方向と反対方向に回転し、図示のように時計方向に回転する。撹拌機１６により粉体は主として上下方向に移動し撹拌されるとともに、混合槽１２自体の回転により主として円周方向に移動し撹拌される。上下方向の撹拌と円周方向の撹拌により複数種類の粉体は均一に混合する。

上記のような構造の回分式混合装置１１において、第１の無機質粉体としてパーライト１を使用し、第２の無機質粉体としてＰＳ灰７を使用した場合のフェノール結合剤３を添加する方法について説明する。先ず、パーライト１は第１の枝管２２から混合槽１２に供給される。

次に、液体状の結合剤であるフェノール結合剤３が第２の枝管２３から供給される。こうして混合槽１２内に供給されたパーライト１とフェノール結合剤３は、混合槽１２自体の回転によって円周方向に移動するとともに撹拌が行われる。さらに、パーライト１とフェノール結合剤３は、撹拌機１６により主として上下方向に移動し撹拌される。

次に、ＰＳ灰７が第３の枝管２４から混合槽１２内に供給される。そして、先に記したと同様に、混合槽１２自体の回転および撹拌機の羽根１８の回転により、パーライト１とＰＳ灰７とは撹拌され均一に混合される。

ここで、パーライト１の平均粒子径は、たとえば３９０μｍで比較的大きく、ＰＳ灰７の平均粒子径は６５μｍで比較的小さい。これからパーライト１の平均粒子径はＰＳ灰７の平均粒子径の６倍程度である。同一体積量で比較するとパーライト１の全粒子個数は、ＰＳ灰のそれより２１６分の１程度ではるかに少なく、パーライト１の全粒子の表面積合計はＰＳ灰の６分の１程度である。

このようにパーライト１の全粒子の表面積合計は小さいので、添加したフェノール結合剤３はパーライト１の粒子表面に付着し均一に覆う。また、パーライト１の全粒子の表面を覆う結合剤の量は、ＰＳ灰７の全粒子の表面を覆う結合剤の量の６分の１程度で済む。

また、パーライト１の平均粒子径は、ＰＳ灰７の平均粒子径より６倍程度であるので、パーライト１の粒子表面にフェノール結合剤３を介してＰＳ灰７の粒子が比較的均一に多数付着し、ＰＳ灰７の偏った凝集が防止される。したがって、パーライトの粒子とＰＳ灰の粒子とが均一に混合する。

こうしてパーライト１およびＰＳ灰７にフェノール結合剤３が粉体全体に渡って均一に付着した混合物９が得られる。この混合物９を熱圧して得られる無機質成形板の剥離強度は、フェノール結合剤３をＰＳ灰７に先に添加した混合物またはパーライト１とＰＳ灰７とを混合したものにフェノール結合剤３を添加した混合物を熱圧成形して得られる無機質成形板に比べ、１０〜２０％程度の機械的強度の向上が確認された。また、同一無機質成形板内の場所による機械的強度のばらつきも小さくすることができた。

上記回分式混合装置１１において、混合槽１２自体の回転速度や時間あるいは撹拌機の羽根１８の回転速度や時間は、パーライト１の粒子が極力破壊せず、かつパーライト１とＰＳ灰７が均一に混合し、フェノール結合剤３が均一に付着する値とする。なお、上記パーライト１とＰＳ灰７の混合物にフェノール結合剤３を添加する方法において、混合物の成分としてパーライト１の平均粒子径より小さい繊維の木粉を加えても良い。この場合、パーライト１にフェノール結合剤３を先に添加し、これにＰＳ灰７と木粉を加えるようにすることはもちろんである。

図２は、本発明に係る粉体の混合方法の第２実施例を説明する系統図である。第２実施例の粉体の混合方法は、連続式混合装置２６を利用し、多量に所要の混合物を得る場合に好適である。

第２実施例の粉体の混合方法は、次のようである。先ずパーライトタンク２７に保持されたパーライト１は、パーライトタンク２７の下に設けられたダンパー２８の開度による混合すべき成分割合に応じて所定の割合で排出される。パーライトタンク２７から排出されたパーライト１はスクリューコンベヤー２９により順次搬送され、パーライト１とフェノール結合剤３の混合機３４の供給口３５から混合機３４に供給される。混合機３４は、ロータリー式で供給口３５からその排出口３６に向かって傾斜しており、混合機の供給口３５から供給されたパーライト１は、混合機３４本体の回転とともに順次排出口３６側に移動する。

一方、結合剤タンク３１に保持されたフェノール結合剤３は、結合剤タンク３１の下に設けられるバルブ３２の開度による添加すべき成分割合に応じて所定の割合で排出される。結合剤タンク３１から排出されたフェノール結合剤３は、混合機３４の供給口３５から、噴霧、液滴などの形態でパーライト１に添加される。パーライト１が混合機の供給口３５から排出口３６に向かって移動する間に、フェノール結合剤３はパーライト１の略全粒子表面に均一に付着する。

混合機３４の排出口３６から排出されたフェノール結合剤３の付着したパーライト５は、パーライト・ＰＳ灰供給用ホッパー４１に投入される。この際、ＰＳタンク３８に保持されたＰＳ灰７は、ＰＳタンク３８の下部に設けられたダンパー３９からその開度による混合すべき成分割合に応じて所定の割合で排出される。

パーライト・ＰＳ灰供給用ホッパー４１に投入されたパーライト５とＰＳ灰７の混合物９は、スクリューコンベヤー４２により順次搬送され、パーライトとＰＳ灰の混合機４４の供給口４５から混合機４４に供給される。混合機４４は、混合機３４と同じく、ロータリー式で供給口４５から排出口４６に向かって傾斜している。混合機の供給口４５から供給されたパーライトとＰＳ灰の混合物９は、混合機本体の回転とともに順次排出口４６側に移動するとともにフェノール結合剤３が均一に付着した混合物１０となって、排出口４６から排出され、貯蔵タンク４８に貯蔵される。

実施例２の粉体の混合方法は、連続式混合装置２６を利用するので、多量の混合物１０を効率的に得るのに適する。なお、図２におけるパーライト１、ＰＳ灰７およびフェノール結合剤３や連続式混合装置２６のその他の構造と作用は、図１に示した回分式混合装置１１の場合と同じであるので、その説明を省略する。

以上この発明を図示の実施例について詳しく説明したが、それを以ってこの発明をそれらの実施例のみに限定するものではない。要するに、この発明の精神を逸脱せずして種々改変を加えて多種多様の変形をなし得ることは云うまでもない。

本発明の粉体の混合方法は、平均粒子径の大きい第１の無機質粉体と、この第１の無機質粉体の平均粒子径より小さい平均粒子径を有する第２の無機質粉体とに液体状の結合剤を添加し混合する場合に適用可能である。

本発明に係る粉体の混合方法の第１実施例を説明する系統図である。本発明に係る粉体の混合方法の第２実施例を説明する系統図である。

符号の説明

１パーライト（第１の無機質粉体）
３フェノール結合剤（結合剤）
５結合剤の付着したパーライト
７ＰＳ灰（第２の無機質粉体）
９パーライトとＰＳ灰の混合物
１１回分式混合装置
１２混合槽
１６撹拌機
２１供給管
２６連続式混合装置
２７パーライトタンク
３１結合剤タンク
３４パーライト混合機
３８ＰＳ灰タンク
４４パーライトとＰＳ灰の混合機
４８貯蔵タンク

Claims

第１の無機質粉体と、該第１の無機質粉体の平均粒子径より小さい平均粒子径を有する第２の無機質粉体とを混合するに当り、前記第１の無機質粉体と前記第２の無機質粉体とを結合する液体状の結合剤を添加する粉体の混合方法であって、前記第１の無機質粉体に前記結合剤を添加し混合した後、該結合剤が付着した第１の無機質粉体と前記第２の無機質粉体とを混合することを特徴とする粉体の混合方法。