JP2008536722A - 木質材料の非凝集マスから超微細粒度の粒子を分離するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

木材粒子及び混入物粒子からなる１００分の数ｍｍ〜約１０ｍｍの粒度の木質材料の非凝集マスから１００分の数ｍｍ〜約０．６ｍｍの超微細粒度の粒子を分離するための装置（１０）及び方法。装置（１０）は、略管状の固定選別手段（１５）を含み、該手段内部には、マスに対して所定の遠心力（Ｆｃ）を加える回転部材（１６）が回転可能に取り付けられている。固定選別手段（１５）には、超微細粒度の粒子が通過する複数の貫通孔（２２）が設けられている。装置（１０）は更に、超微細粒度の混入物を貫通孔（２２）から排出するのに十分な遠心力（Ｆｃ）をマスの単位量に対して加えられるように、回転部材（１６）に対して所定の周速度（Ｖｐ）を与える指令部材（１７、１９、２０）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、新しい又はリサイクルされた、湿った又は乾いた木質材料の非凝集（incoherent）マスから、「超微細」粒度（即ち、１００分の数ｍｍ〜約０．６ｍｍ）の、シリカ、石、他の鉱物、金属、プラスチック、ガラス等からなる混入物の粒子及び顆粒を分離するための装置及び方法に関する。非凝集マスは通常、木材の粒子と混入物の粒子とからなるが、これらは両者とも、１００分の数ｍｍ〜約１０ｍｍの粒度を有する。木質材料からの混入物の除去は、混入物を除去した木材粒子を都合良く利用することを目的としたものであり、木材粒子は、チップボード、ＭＤＦ（中密度繊維板）、ＯＳＢ（配向性構造ボード或いは配向性ストランドボード）等の木材ベースのパネルの製造のために使用される。

異なる粒度の要素及び／又は材料、特に植物由来のもの、例えば木材等の破片や粒子を分離或いは篩分けするため、機械式及び／又は空気式の装置を用いることが知られている。これらは、木材を非凝集マスに含まれる他の材料、即ち、所謂混入物から大まかに分離する。

主にシリカ、石、その他の鉱物、金属、硬いプラスチック、ガラスからなる、より大きな粒度、例えば１ｍｍ×１ｍｍ以上の正方形メッシュの篩を用いたスクリーンを通るものよりも大きな粒度の重い混入物は通常、空気式セレクタ、密度式或いは重力式の分離器等の公知の装置を用いれば木材粒子から良い効率で除去できる。

一方、所謂「微細」な重い混入物（即ち、約０．６ｍｍ〜約１．５ｍｍの粒度の混入物）及び所謂「超微細」な混入物（即ち、１００分の数ｍｍ〜約０．６ｍｍの粒度の混入物）は、特に非凝集マスが湿っている場合、上述の公知の装置を用いても除去し難いか、除去できても非常に効率が低い。従来技術においては、超微細な混入物の除去が特に困難である。

チップボードパネル、ＭＤＦ、ＯＳＢの製造においては、木材粒子に残った重い混入物が過剰であると、プラント内の木材粒子を準備する領域において過剰な磨耗を惹き起こす上、パネル自体の加工性も悪化し、その結果、切断工具や平滑加工に使用される研磨ベルトの消耗も大きくなる。

更に、ＭＤＦパネルの製造においては、過剰な重い混入物によって、チップ洗浄に使用された水の汚染が増し、グラインダやリファイナのセグメントが早く磨耗してしまう。

これらの課題を克服するため、従来技術においては、木材粒子も含めて微細或いは超微細な粒度（即ち、１００分の数ｍｍ〜約１．５ｍｍ）の粒子を非凝集マスから除去する必要があり、これらはその後全部が焼却されるため、木質材料が過剰に消費されてしまう。

本発明の一目的は、木材粒子から超微細な（即ち、１００分の数ｍｍ〜約０．６ｍｍの粒度の）混入物を分離できる装置を達成し、関連する方法を完成させることである。

本願出願人は、従来技術の問題点を克服しこれらの及びその他の目的及び利点を得るため、本発明を考案、試験、具体化した。

本発明は、主な請求項に記載され特徴付けられている。各従属請求項は、本発明の他の特徴や主たる発明思想に対する変形例を記載している。

上述の目的に鑑み、本発明に係る装置は、木材粒子及び混入物粒子からなる１００分の数ｍｍ〜約１０ｍｍの粒度の、新しい又はリサイクルされた、湿った又は乾いた木質材料の非凝集マスから、上述のような超微細粒度の、シリカ、石、他の鉱物、金属、プラスチック、ガラス等からなる混入物の超微細粒子を分離できる。

本発明に係る装置は、略管状の固定選別手段を含み、該手段内部には、前記マスに対して所定の遠心力（Ｆｃ）を加えることができるロータが回転可能に取り付けられている。更に、前記固定選別手段には、前記超微細粒度の粒子を外側に向けて通過させ得る複数の貫通孔が設けられており、より大きな粒子は異なるアパチャから排出される。

本発明の一特徴によれば、固定選別手段の径より若干小さな前記ロータの外径は約４００ｍｍ〜１０００ｍｍであるが、約５００ｍｍであるのが有利である。

本発明の別の特徴によれば、指令手段は、前記超微細混入物を前記貫通孔から排出するのに十分な遠心力（Ｆｃ）を前記マスの単位値或いは単位量に対して加えられるように、前記ロータに対して所定の周速度（Ｖｐ）を与えることができる。

非凝集マス１ｋｇ当り、前記遠心力（Ｆｃ）は約５００Ｎ〜約２５００Ｎであることが有利であるが、好ましくは約１６００Ｎ〜約１７００Ｎである。

本願出願人は、実際に、非凝集マスの前記単位量に対して前記遠心力を加えることにより、前記マスが約５００ｍ／ｓｅｃ²〜約２５００ｍ／ｓｅｃ²（約１６００ｍ／ｓｅｃ²〜約１７００ｍ／ｓｅｃ²が有利）の遠心加速度で固定選別手段に向かって押され、超微細な重い混入物を含む超微細粒子を分離できることを見出した。従って、重い混入物を含有する超微細粒子は固定選別手段の貫通アパチャから排出されるが、貫通アパチャは約０．５ｍｍ〜約２．５ｍｍの直径の円形孔で構成されるのが有利である。

本発明に係る装置に導入されたより大きなサイズの要素からの超微細粒度の木材粒子及び混入物の両者の分離は実質的に同じように起こる。

従って、篩分けプロセスの末端における木質材料のマスは、マスを構成する最初の要素の大きさにかかわらず、実質的に超微細混入物を含有していない。

このため、本発明に係る装置により処理した粒子を用いて製造された木材ベースパネルの超微細粒子含有率は、一般的な法律によって定められた制限値内である、即ち、０．０５％未満である。

本発明に係る装置の上流及び／又は下流に、マスの要素を大きさ毎にグループに分けるため及び／又は他のタイプの分離を行うために、木質材料のマスを篩分けできる空気式、振動式、回転式の公知のタイプの別の装置を設けることができる。

固定選別手段に設けられた貫通アパチャの大きさ及びロータの大きさは、本発明に係る装置に導入される粒子の大きさや種類によって決まる。

装置の大きさ、特に回転手段の大きさが異なる場合は、結果として、単位量のマスに加える遠心力が前記特徴的範囲内に入るように、ロータの回転速度の調整が必要である。

本願出願人は更に、本発明が特に良い結果をもたらすのは、ロータの周速度が約１６ｍ／ｓ〜約３８ｍ／ｓのときであり、約１８ｍ／ｓ〜約２５ｍ／ｓが更に有利であることを見出した。

本発明のこれらの及びその他の特徴は、添付図面を参照すれば、次の好ましい実施形態の説明から明らかとなるであろう。好ましい実施形態は、例示であって、本発明を限定するものではない。

図１、図２及び図３を参照すると、この場合の本発明に係る装置１０は、混入物を含有する木質材料の非凝集マスを、混入物を除去した木材と、混入物及び加工廃棄物（working off-casts）とに別々に分けるためのプラント１１に設置されている。

装置１０には、公知の方法により上から木質材料の非凝集マスを供給できる。このマスは、粒子、即ち、１００分の数ｍｍ〜約１０ｍｍの木材及び混入物からなる。また、装置１０は、上述のようにこのマスから超微細粒子を分離できる。

より正確に説明すると、装置１０は、基本的には遠心スクリーンからなる。該スクリーンは、長手方向中心軸Ｘを有する略円筒形の固定スクリーンドラム１５を含む。スクリーンドラム１５内には、同軸となるようにロータ１６が回転可能に取り付けられており、ロータ１６は、木質材料のマスの単位量あたり、例えばｋｇあたり所定の遠心力Ｆｃを加えることができる。この場合、遠心力Ｆｃは約１６００Ｎであるのが有利である。

装置１０は更に電気モータ１７を含む。電気モータ１７は、伝達ベルト２０によって互いに連結された一対のプーリ１９によりロータ１６に接続されている。電気モータ１７の回転数及び／又はプーリ１９間の伝達比は、どのような場合であっても前記遠心力Ｆｃが木質材料のマスに加えられるように、ロータ１６の大きさに応じて選択される。

スクリーンドラム１５は、複数の円形貫通孔２２（この場合は直径が約１．５ｍｍ）を備えた円筒形の壁２１を有する。

この貫通孔２２から、木質材料のマスの残部から分離された超微細粒子を排出できる。貫通孔２２の大きさは、超微細粒子のスクリーンドラム１５からの排出を容易にするために、超微細粒子の大きさよりも若干大きい。

ロータ１６は、複数（この場合は互いに対して９０°だけ角度をずらして配置された４枚）のブレード２５が取り付けられた回転軸２３を有する。各ブレード２５の一端には、複数のフィン２６が傾斜して配置されている。

この場合のロータ１６の外径は約５００ｍｍである。

回転軸２３の一端は、２枚のプーリ２９の内の一方にキー接続されており、このプーリ２９と一緒に回転する。また、供給ゾーンに対応して配置された回転軸２３の少なくとも一方の終端部は、小さなスクリュを形成する一以上の螺旋状畝部２７を有し、木材のマスをブレード２５に向けて軸方向に押す。

電気モータ１７によって、軸２３は約７７０ｒｐｍで回転させられ、ブレード２５に対して約２０ｍ／ｓの周速度Ｖｐが与えられる。これにより、木材のマスには所定の遠心力Ｆｃが加わる。

このようにして、超微細な混入物を含有するマスが導入され、遠心加速度により固定スクリーンドラム１５に向けて押される。これにより、超微細な混入物は離脱し、スクリーンドラム１５の孔２２から出口３１を通って装置１０から排出される。

装置１０内での激しい遠心プロセスの間に、木材の湿った粒子に付着しているシリカの超微細粒もこのようにして容易に除去できる。しかしながら、シリカ片や他の材料を含有すると思われるより大きな粒子は、孔２２を通過せず出口３２に向けて運ばれる。

装置１０は、出口３２に対応して配置された供給スクリュ２９を更に有する。該スクリュ２９は、これら大きな粒子を、空気式セレクタ等からなる公知のタイプの分離装置内に移送する。

更にプラント１１はベンチレータ１４を含む。ベンチレータ１４は、管１８を介して、公知のタイプのサイクロン１３内から空気を吸引し、空気式セレクタ１２の流動チャンバ１２ａに導入できる。セレクタ１２内の負圧により形成された上昇気流によって、木材粒子は軽いため上昇するが、混入物は重いため下降し、孔付き金属シート３５及びスターバルブ３６を通って或いは排出口３７から送出される。

セレクタ１２の選別限界は公知の方法により調節可能である。即ち、チャンバ１２ａ内の上昇気流の速度を変化させる、「使用済み」空気の導入バルブ３８や送出バルブ３９を調節する、公知のタイプのインバータによりベンチレータ１４の速度を変化させることにより調節できる。

このように、装置１０及びセレクタ１２からなる二重の浄化システムによって混入物を除去された木材粒子は、サイクロン１３のスターバルブ４０から生産プロセスへ排出される。

上述の空気式セレクタ１２に替えて他のタイプの空気式セレクタを使用できることは明らかである。また、公知のタイプの重力式或いは密度式の分離器を装置１０の下流に組み合わせることもできる。

本発明の範囲から逸脱することなく、ここに述べた装置１０及び方法に対して、部品や段階に対して変更及び／又は追加を行えることは明らかである。

また、本発明を具体的な実施例を用いて説明してきたが、当業者であれば、特許請求の範囲に述べた各特徴を有する、木質材料の非凝集マスから超微細粒度の粒子を分離するための装置及び方法の他の多くの等価な形態を実施でき、従ってその様な形態は全て特許請求の範囲により規定される保護の範囲内に入ることは明らかである。

木質材料の分離のためのプラントに適用された、本発明に係る装置の側面概略図である。 図１の装置の側面図である。 図１の装置の詳細部ＩＩＩの拡大図である。

Claims (18)

1. 木材粒子及び混入物粒子からなる１００分の数ｍｍ〜約１０ｍｍの粒度の木質材料の非凝集マスから１００分の数ｍｍ〜約０．６ｍｍの超微細粒度の粒子を分離するための装置であって、前記装置は、略管状の固定選別手段（１５）を含み、該手段内部には、前記マスに対して所定の遠心力（Ｆｃ）を加えることができる回転手段（１６）が回転可能に取り付けられており、前記固定選別手段（１５）には、前記超微細粒度の粒子が通過できる複数の貫通孔（２２）が設けられている装置において、
   前記回転手段は、前記固定選別手段（１５）の長手方向中心軸（Ｘ）と同軸となるように回転可能に取付られた外径約４００ｍｍ〜約１０００ｍｍのロータ（１６）を含み、超微細粒度の混入物を前記貫通孔（２２）から排出するのに十分な遠心力（Ｆｃ）を前記マスの単位量に対して加えられるように、前記ロータ（１６）に対して所定の周速度（Ｖｐ）を与えるための指令手段（１７、１９、２０）が設けられていることを特徴とする装置。
2. ５００ｍ／ｓｅｃ²〜約２５００ｍ／ｓｅｃ²の遠心加速度で前記マスを前記固定選別手段（１５）に向けて押すために、前記マス１ｋｇ当りの前記遠心力（Ｆｃ）は約５００Ｎ〜約２５００Ｎであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記所定の遠心力（Ｆｃ）は約１６００Ｎ〜約１７００Ｎであり、前記遠心加速度は約１６００ｍ／ｓｅｃ²〜約１７００ｍ／ｓｅｃ²であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記所定の周速度（Ｖｐ）は約１６ｍ／ｓ〜約３８ｍ／ｓであることを特徴とする、請求項１、２又は３に記載の装置。
5. 前記所定の周速度（Ｖｐ）は約２０ｍ／ｓであることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 前記外径は約５００ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
7. 前記ロータ（１６）は、複数の放射状要素（２５）が固定された回転軸（２３）を有することを特徴とする、請求項１又は６に記載の装置。
8. 前記複数の放射状要素は、互いに対して９０°だけ角度がずらされた４枚のブレード（２５）であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
9. 前記ブレード（２５）の各々の一方の外側端部には複数の傾斜フィン（２６）が設けられていることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 前記回転軸（２３）は、前記木質材料のマスを前記放射状要素（２５）に向けて軸方向に移動させることができる一以上の螺旋状要素（２７）を有することを特徴とする、請求項７、８又は９に記載の装置。
11. 前記指令部材は、前記ロータ（１６）に接続された電気モータ（１７）を含み、電気モータ（１７）は、前記所定の周速度（Ｖｐ）を得るために前記ロータ（１６）の外径に応じて前記ロータ（１６）に所定の角速度を与えることができることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記貫通孔（２２）の大きさは約０．５ｍｍ〜約２．５ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
13. 前記貫通孔（２２）は直径が約１．５ｍｍの円形孔であることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
14. 前記マスの最も大きな粒子を分離装置（１２）に向けて移送するために移送部材（２９）が前記ロータ（１６）の下流に設けられていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
15. 複数の貫通孔（２２）を備えた略管状の固定選別手段（１５）内に挿入されたロータ（１６）を用いて、木材粒子及び混入物粒子からなる１００分の数ｍｍ〜約１０ｍｍの粒度の木質材料の非凝集マスから１００分の数ｍｍ〜約０．６ｍｍの超微細粒度の粒子を分離するための方法であって、
    少なくとも次の段階、即ち、前記ロータ（１６）が外径約４００ｍｍ〜約１０００ｍｍとなるように製造され、前記固定選別手段（１５）の長手方向中心軸（Ｘ）と同軸となるように回転可能に取付られ、超微細粒度の混入物を前記貫通孔（２２）から排出するのに十分な遠心力（Ｆｃ）を前記マスの単位量に対して加えられるように、所定の周速度（Ｖｐ）で回転させられる段階を含むことを特徴とする方法。
16. ５００ｍ／ｓｅｃ²〜約２５００ｍ／ｓｅｃ²の遠心加速度で前記マスを前記固定選別手段（１５）に向けて押すために、前記マス１ｋｇ当りの前記遠心力（Ｆｃ）は約５００Ｎ〜約２５００Ｎであることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 前記所定の遠心力（Ｆｃ）は約１６００Ｎ〜約１７００Ｎであり、前記遠心加速度は約１６００ｍ／ｓｅｃ²〜約１７００ｍ／ｓｅｃ²であることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 前記所定の周速度（Ｖｐ）は約１６ｍ／ｓ〜約３８ｍ／ｓであることを特徴とする、請求項１５、１６又は１７に記載の方法。

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