JP2014114416A - Method for preparing powdered cellulose - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粉末セルロースの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing powdered cellulose.
物質を小粒径化して比表面積を増大させることにより、その物質の反応性が向上し、また、かさ密度等のハンドリング性に関与する性質が変化することは一般によく知られている。物質を小粒径化する方法において、最も基本的な単位プロセスの一つとして粉砕プロセスが挙げられ、古くは鉱物の粉砕や炭酸カルシウム等の無機物の粉砕が行われており、その利用分野も非常に多岐に渡る。近年では、環境問題への意識の高まりからバイオマス材料が注目されており、セルロース含有原料を粉砕して得られる粉末セルロースは、セルロースエーテルの原料や、化粧品、食品、バイオマス材料等の工業原料に用いられている。そして、かかる粉末セルロースの製造方法として、振動式粉砕機を用いてセルロース含有原料の粉砕を行う方法が知られている。例えば、特許文献1及び2には、木質材の破砕物を、棒状の粉砕媒体を収容した粉砕筒を備えた振動式粉砕機に供して粉砕する際、粉砕筒内に発生する蒸気を逃がすために粉砕筒内に大気を流すことが開示されている。 It is generally well known that by reducing the particle size of a substance to increase the specific surface area, the reactivity of the substance is improved and properties relating to handling properties such as bulk density are changed. In the method of reducing the particle size of a substance, one of the most basic unit processes is a pulverization process. In the old days, minerals and minerals such as calcium carbonate are pulverized. A wide variety. In recent years, attention has been paid to biomass materials due to increased awareness of environmental issues. Powdered cellulose obtained by pulverizing cellulose-containing raw materials is used for cellulose ether raw materials and industrial raw materials such as cosmetics, foods, and biomass materials. It has been. And as a manufacturing method of this powdered cellulose, the method of grind | pulverizing a cellulose containing raw material using a vibration-type grinder is known. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose that when a crushed wood material is pulverized in a vibratory pulverizer equipped with a pulverizing cylinder containing a rod-shaped pulverizing medium, steam generated in the pulverizing cylinder is released. Discloses that the air flows in the crushing cylinder.
振動式粉砕機を用いてセルロース含有原料を連続的に粉砕する場合、生産性の観点からはセルロース含有原料の供給量を多くすることが好ましい一方、セルロース含有原料の供給量を多くすると、振動式粉砕機の内部においてセルロース含有原料による閉塞が生じるという問題がある。 When continuously pulverizing a cellulose-containing raw material using a vibration-type pulverizer, it is preferable to increase the supply amount of the cellulose-containing raw material from the viewpoint of productivity. There is a problem that clogging with a cellulose-containing raw material occurs inside the pulverizer.
本発明の課題は、振動式粉砕機の内部におけるセルロース含有原料による閉塞を抑制することである。 The subject of this invention is suppressing the obstruction | occlusion by the cellulose containing raw material in the inside of a vibration-type grinder.
本発明は、原料供給部と、前記原料供給部の下流側に設けられ且つ粉砕媒体が収容された粉砕室と、前記粉砕室の下流側に設けられた粉末排出部と、を備えた振動式粉砕機を用い、前記原料供給部からセルロース含有原料を連続供給すると共に、前記粉砕室を振動させて前記粉砕媒体によりセルロース含有原料を粉砕し、且つ前記粉末排出部から粉砕したセルロース含有原料を粉末セルロースとして連続排出する粉末セルロースの製造方法であって、前記粉砕室でのセルロース含有原料の空間断面積当たりの流動速度を1000〜10000kg/(h・m2)とし、且つ前記粉砕室に、上流から下流に、線速度1.5〜30m/minで気体を流すものである。 The present invention includes a raw material supply unit, a pulverization chamber provided on the downstream side of the raw material supply unit and containing a pulverization medium, and a powder discharge unit provided on the downstream side of the pulverization chamber. Using a pulverizer, continuously supplying the cellulose-containing raw material from the raw material supply unit, vibrating the pulverization chamber to pulverize the cellulose-containing raw material with the pulverizing medium, and powdering the cellulose-containing raw material pulverized from the powder discharge unit A method for producing powdered cellulose continuously discharged as cellulose, wherein the flow rate per space cross-sectional area of the cellulose-containing raw material in the pulverization chamber is 1000 to 10,000 kg / (h · m 2 ), and upstream of the pulverization chamber The gas is allowed to flow at a linear velocity of 1.5 to 30 m / min.
本発明によれば、粉砕室でのセルロース含有原料の空間断面積当たりの流動速度を1000〜10000kg/(h・m2)とし、セルロース含有原料の流動量が多いものの、粉砕室に、上流から下流に、線速度1.5〜30m/minで気体を流すことにより、振動式粉砕機の内部におけるセルロース含有原料による閉塞を抑制することができる。 According to the present invention, the flow rate per space cross-sectional area of the cellulose-containing raw material in the pulverization chamber is 1000 to 10,000 kg / (h · m 2 ), and the flow rate of the cellulose-containing raw material is large. By flowing the gas downstream at a linear velocity of 1.5 to 30 m / min, it is possible to suppress clogging due to the cellulose-containing raw material inside the vibration type pulverizer.
以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail based on the drawings.
(振動式粉砕機)
図1〜3には、実施形態に係る粉末セルロースの製造方法に用いることができる振動式粉砕機の一例を示す。
(Vibrating crusher)
1-3 show an example of a vibratory pulverizer that can be used in the method for producing powdered cellulose according to the embodiment.
この振動式粉砕機10は、各々、水平方向に延びるように設けられた中空円柱状の上側の第1粉砕筒11及び下側の第2粉砕筒12を備える。
The
第1粉砕筒11の一端には、筒状の原料供給部131が第1粉砕筒11の内部に連通すると共に上方に延びるように設けられている。第2粉砕筒12の一端には、筒状の粉末排出部132が第2粉砕筒12の内部に連通すると共に下方に延びるように設けられている。第1及び第2粉砕筒11,12の他端間には、筒状の連結管133が第1及び第2粉砕筒11,12の内部間を連通させるように設けられている。
A cylindrical raw
第1粉砕筒11の内部には、連結管133が設けられている位置の上流側に、円盤状の第1スクリーン141(中間スクリーン)が第1粉砕筒11の内部を仕切るように設けられている。これにより第1粉砕筒11の内部には、第1スクリーン141よりも上流側に、原料供給部131の下流に設けられた第1粉砕室111が構成されていると共に、第1スクリーン141よりも下流側に、中間粉砕物収容室112が構成されている。
A disc-shaped first screen 141 (intermediate screen) is provided in the first pulverizing
第2粉砕筒12の内部には、粉末排出部132が設けられている位置の上流側に、円盤状の第2スクリーン142(下流端スクリーン)が第2粉砕筒12の内部を仕切るように設けられている。これにより第2粉砕筒12の内部には、第2スクリーン142よりも上流側に、連結管133の下流に設けられた第2粉砕室121が構成されていると共に、第2スクリーン142よりも下流側に、排出粉砕物収容室122が構成されている。
A disk-shaped second screen 142 (downstream end screen) is provided inside the second pulverizing
従って、この振動式粉砕機10では、第1粉砕室111と第2粉砕室121との間に第1スクリーン141が介設され、また、第2粉砕室121と粉末排出部132との間に第2スクリーン142が介設された構成となっている。
Therefore, in the
第1及び第2スクリーン141,142には、図4(a)に示すように、並行に延びるように設けられた複数のスリット状の開口143が形成されている。また、第1及び第2スクリーン141,142は、図4(b)に示すように、開口143を部分的に覆うマスク144が着脱可能であり、マスク144の形状によって開口面積Sopeningが調整可能に構成されている。ここで、第1スクリーン141(第2スクリーン142)の開口率は、下記式に示す通り、第1スクリーン141(第2スクリーン142)の開口面積Sopeningを第1粉砕室111(第2粉砕室121)の横断面積S1(2)で除して100を掛けることにより算出することができる。
As shown in FIG. 4A, the first and
第1(第2)スクリーンの開口率(%)=(Sopening/S1(2))×100 Opening ratio (%) of first (second) screen = (S opening / S 1 (2) ) × 100
この第1スクリーン141(第2スクリーン142)の開口率により、粉砕物の第1粉砕室111(第2粉砕室121)での滞留時間が調整されるため、それによって粉砕物の粒径制御を行うことができる。例えば、第1スクリーン141(第2スクリーン142)の開口率を低くすると、粉砕物の第1粉砕室111(第2粉砕室121)での滞留時間が長くなるため、その結果、より微細な粉砕物を得ることができる。 The residence time of the pulverized product in the first pulverization chamber 111 (second pulverization chamber 121) is adjusted by the opening ratio of the first screen 141 (second screen 142), thereby controlling the particle size of the pulverized product. It can be carried out. For example, if the opening ratio of the first screen 141 (second screen 142) is lowered, the residence time of the pulverized material in the first pulverization chamber 111 (second pulverization chamber 121) becomes longer. As a result, finer pulverization is performed. You can get things.
第1及び第2粉砕室111,121の容積V1,V2は、例えば3〜1500Lである。第1及び第2粉砕室111,121の容積V1,V2は、一般的には同一であるが、異なっていてもよい。第1及び第2粉砕室111,121の内径D1,D2は例えば120〜800mmであり、長さL1,L2は例えば200〜4000mmである。第1及び第2粉砕室111,121の内径D1,D2及び長さL1,L2も、一般的には同一であるが、異なっていてもよい。
The volumes V 1 and V 2 of the first and second crushing
第1及び第2粉砕室111,121には、図3及び5に示すように、それぞれ棒状の粉砕媒体15が複数収容されている。粉砕媒体15は例えば横断面形状が円形の鋼鉄製の丸棒で構成されている。粉砕媒体15の直径d1,d2は例えば3〜60mmであり、長さl1,l2は、第1及び第2粉砕室111,121の長さL1,L2よりも短く、長さl1(2)の粉砕室111の長さL1(2)に対する割合(l1(2)/L1(2)×100)が例えば95〜99.5%である。なお、棒状の粉砕媒体15の横断面形状は、円形に限定されるものではなく、四角形や六角形などの多角形、楕円形等であってもよい。また、棒状の粉砕媒体15の材質は、鋼鉄に限定されるものではなく、例えば、ステンレス、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、チッ化珪素、ガラス等であってもよい。さらに、粉砕媒体15は、棒状に限定されるものではなく、例えば直径が3〜60mmのボール状等のその他の形状であってもよい。第1及び第2粉砕室111,121には、同種の粉砕媒体15が収容されていても、また、異種の粉砕媒体15が収容されていても、どちらでもよい。具体的には、例えば、第1及び第2粉砕室111,121の両方に棒状の粉砕媒体15が収容されていてもよく、また、第1及び第2粉砕室111,121の一方に棒状の粉砕媒体15が収容され且つ他方にボール状の粉砕媒体15が収容されていてもよい。
As shown in FIGS. 3 and 5, a plurality of rod-
第1粉砕室111(第2粉砕室121)における粉砕媒体15の充填率は、下記式に示す通り、粉砕媒体15の全体積Vmediaを第1粉砕室111(第2粉砕室121)の容積V1(2)で除して100を掛けることにより算出することができる。なお、V1(2)=πD1(2) 2L1(2)/4であり、
また、Vmediaは、粉砕室に装備される各粉砕媒体の体積vの総和である。
The filling rate of the pulverizing
V media is the sum of the volumes v of the respective grinding media provided in the grinding chamber.
第1(第2)粉砕室の粉砕媒体の充填率(%)=(Vmedia/V1(2))×100 Filling rate (%) of grinding media in the first (second) grinding chamber = (V media / V 1 (2) ) × 100
第1粉砕室111(第2粉砕室121)の粉砕媒体15の充填率は粉砕媒体15の本数n1(2)により制御することができるが、この充填率により粉砕物の粉砕媒体15の粉砕頻度が調整されるため、それによって粉砕物の粒径制御を行うことができる。例えば、第1粉砕室111(第2粉砕室121)の粉砕媒体15の充填率を高くすると、粉砕物の粉砕頻度も高くなるため、その結果、より微細な粉砕物を得ることができる。
The filling rate of the grinding
この振動式粉砕機10では、第1及び第2粉砕筒11,12の長さ方向の両側がそれぞれ枠体161に外嵌めされて支持され、また、各枠体161の幅方向の両側がそれぞれ長さ方向に配設された一対のコイルスプリング162により支持され、従って、合計8個のコイルスプリング162により支持され、従って、合計8個のコイルスプリング162により支持され、更に、各コイルスプリング162が架台163により支持されている。そして、回転軸171が両枠体161の中心を貫通すると共にそれらの両枠体161で軸受されるように設けられており、その回転軸171における第1及び第2粉砕筒11,12の連結されている側の軸端がユニバーサルジョイント172を介してモーター173に結合している。また、回転軸171には、各枠体161の外側の位置に偏芯錘181が設けられており、偏芯錘181は、枠体161に取り付けられたケーシング182内に収容されている。
In the vibration type pulverizer 10, both sides in the length direction of the first and
以上の構成の振動式粉砕機10によれば、モーター173が駆動されると、ユニバーサルジョイント172を介して回転軸171が回転し、それと同時に偏芯錘181も回転することとなり、その際に発生する振動が、枠体161を介して第1及び第2粉砕筒11,12に伝えられる。このとき、枠体161は架台163にコイルスプリング162を介して支持されているので、第1及び第2粉砕筒11,12は、それらの軸が軸直平面において円運動して振動し、粉砕媒体15が第1及び第2粉砕室111,121の内部において運動する。この円運動の半径は例えば2.5〜12mmであり、振動数は例えば8〜40Hzである。そして、原料供給部131から被粉砕原料を連続供給すると、被粉砕原料は、第1粉砕筒11の第1粉砕室111において粉砕媒体15の運動によって粉砕されながら一端から他端に向かって送られる。第1粉砕室111の下流端に達した粉砕物は、第1スクリーン141の開口143を介して中間粉砕物収容室112に送られるのに続いて、そこから連結管133を介して第2粉砕筒12の第2粉砕室121に送られる。第2粉砕室121に送られた粉砕物は、第2粉砕筒12の第2粉砕室121において粉砕媒体15の運動によって更に粉砕されながら他端から一端に向かって送られる。第2粉砕室121の下流端に達した粉砕物は、第2スクリーン142の開口143を介して排出粉砕物収容室122に送られるのに続いて、そこから粉末排出部132を介して連続回収される。
According to the
なお、振動式粉砕機は、上記振動式粉砕機10のように第1及び第2粉砕筒11,12を備えた構成の他、一端に原料供給部及び他端に粉末排出部が設けられた単一の粉砕筒を備えた構成であってもよい。
The vibratory pulverizer is provided with the first and
また、市販の振動式粉砕機としては、中央化工機社製の振動ミル、ユーラステクノ社製のバイブロミル、吉田製作所社製の小型振動ロッドミル、ドイツのフリッチュ社製の振動カップミル、日陶科学社製の小型振動ミル等が挙げられる。 Commercially available vibratory crushers include a vibratory mill manufactured by Chuo Kako Co., Ltd., a vibratory mill manufactured by Eurus Techno, a small vibratory rod mill manufactured by Yoshida Seisakusho, a vibratory cup mill manufactured by Fritsch in Germany, and manufactured by Nissho Science Co., Ltd. And a small vibration mill.
(粉末セルロースの製造方法)
本実施形態に係る粉末セルロースの製造方法では、振動粉砕機の原料供給部からセルロース含有原料を連続供給し、粉砕室を振動させて粉砕媒体によりセルロース含有原料を粉砕し、粉末排出部から粉砕したセルロース含流原料を粉末セルロースとして排出する。以下、振動式粉砕機として上記振動式粉砕機10を用いた場合を例として具体的に説明すると、振動式粉砕機10において原料供給部131からセルロース含有原料を連続供給し、第1及び第2粉砕室111,121を振動させて粉砕媒体15によりセルロース含有原料を粉砕し、粉末排出部132から粉砕したセルロース含有原料を粉末セルロースとして連続排出するものである。そして、本実施形態に係る粉末セルロースの製造方法では、粉砕室でのセルロース含有原料の空間断面積当たりの流動速度を1000〜10000kg/(h・m2)とし、且つ2粉砕室に、上流から下流に、線速度1.5〜30m/minで気体Gを流す。振動式粉砕機10においては、第1及び/又は第2粉砕室111,121でのセルロース含有原料の空間断面積当たりの流動速度を1000〜10000kg/(h・m2)とし、且つ第1及び/又は第2粉砕室111,121に、上流から下流に、線速度1.5〜30m/minで気体Gを流す。
(Production method of powdered cellulose)
In the method for producing powdered cellulose according to the present embodiment, the cellulose-containing raw material is continuously supplied from the raw material supply unit of the vibration pulverizer, the pulverization chamber is vibrated, the cellulose-containing raw material is pulverized by the pulverization medium, and pulverized from the powder discharge unit The cellulose-containing raw material is discharged as powdered cellulose. Hereinafter, the case where the
本実施形態に係る粉末セルロースの製造方法によれば、このように粉砕室でのセルロース含有原料の空間断面積当たりの流動速度を1000〜10000kg/(h・m2)とし、セルロース含有原料の流動量が多いものの、粉砕室に、上流から下流に、線速度1.5〜30m/minで気体を流すことにより、振動式粉砕機の内部におけるセルロース含有原料による閉塞を抑制することができる。 According to the method for producing powdered cellulose according to the present embodiment, the flow rate per space cross-sectional area of the cellulose-containing raw material in the pulverization chamber is 1000 to 10,000 kg / (h · m 2 ), and the flow of the cellulose-containing raw material is as described above. Although the amount is large, blockage of the cellulose-containing raw material inside the vibration-type pulverizer can be suppressed by flowing gas from the upstream to the downstream at a linear velocity of 1.5 to 30 m / min.
<セルロース含有原料>
粉砕対象であるセルロース含有原料としては、特に限定されるものではないが、例えば、各種木材チップ、各種樹木の剪定枝材、間伐材、枝木材、建築廃材、工場廃材などの木材類;木材から製造されたウッドパルプ、綿の種子の周囲の繊維から得られるコットンリンターパルプなどのパルプ類;新聞紙、段ボール、雑誌、上質紙などの紙類;稲わら、とうもろこし茎などの植物茎・葉類;籾殻、パーム殻、ココナッツ殻などの植物殻類等が挙げられる。粉砕対象のセルロース含有原料は、これらのうちの1種であっても、また、2種以上を混合したものであっても、どちらでもよい。粉砕対象のセルロース含有原料としては、これらのうちパルプ類や木材類が好ましく、パルプ類がより好ましい。
<Cellulose-containing raw material>
The cellulose-containing raw material to be crushed is not particularly limited. For example, various wood chips, various tree pruned branches, thinned wood, branch wood, building waste, factory waste, etc .; Pulp such as wood pulp produced and cotton linter pulp obtained from fibers around cotton seeds; Papers such as newspapers, cardboard, magazines and fine papers; Plant stems and leaves such as rice straw and corn stalks; Plant shells such as rice husk, palm husk and coconut husk are listed. The cellulose-containing raw material to be pulverized may be one of these, or may be a mixture of two or more. Among these, the cellulose-containing raw material to be pulverized is preferably pulps or woods, and more preferably pulps.
振動式粉砕機には、例えばシュレッダーやスリッターカッター等の裁断機を用いてチップ状に裁断したセルロース含有原料を供給することが好ましい。チップ状のセルロース含有原料の大きさは、生産性の観点から、好ましくは1mm角以上、より好ましくは2mm角以上であり、また、セルロース含有原料を振動式粉砕機10内において効率的に分散させる観点から、好ましくは70mm角以下、より好ましくは50mm角以下である。
It is preferable to supply a cellulose-containing raw material that has been cut into chips using a cutting machine such as a shredder or a slitter cutter, for example. The size of the chip-shaped cellulose-containing raw material is preferably 1 mm square or more, more preferably 2 mm square or more, from the viewpoint of productivity, and the cellulose-containing raw material is efficiently dispersed in the
セルロース含有原料のセルロース含有量は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは60質量%以上である。ここで、セルロース含有量とは、セルロース含有原料から水を除いた残余成分中におけるセルロース及びヘミセルロースの合計含有量の質量百分率である。なお、市販のパルプの場合、セルロース含有量は通常75〜100質量%であり、セルロース及びヘミセルロース以外の他の成分としては例えばリグニン等が挙げられる。 The cellulose content of the cellulose-containing raw material is preferably 20% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and still more preferably 60% by mass or more. Here, the cellulose content is a mass percentage of the total content of cellulose and hemicellulose in the remaining components obtained by removing water from the cellulose-containing raw material. In the case of commercially available pulp, the cellulose content is usually 75 to 100% by mass, and examples of components other than cellulose and hemicellulose include lignin and the like.
セルロース含有原料の水分含有量は、振動式粉砕機を用いた粉砕によりセルロースの結晶化指数を効率的に低下させると共にセルロース含有原料の小粒径化をより効率的に行う観点から、好ましくは3.5質量%以下、より好ましくは2.5質量%以下、更に好ましくは2.0質量%以下、更により好ましくは1.8質量%以下、特に好ましくは1.5%質量以下、特により好ましくは1.0質量%以下である。セルロース含有原料の水分含有量の下限は特に限定されないが、好ましくは0.2質量%以上である。セルロース含有原料の水分含有量は、事前に乾燥処理等を行うことにより制御することができる。ここで、水分含有量は、赤外線水分計(例えば島津製作所社製 型番:MOC−120H等)を用いて測定される所定温度での水分蒸発量から算出される。 The water content of the cellulose-containing raw material is preferably 3 from the viewpoint of efficiently reducing the crystallization index of cellulose by pulverization using a vibratory pulverizer and more efficiently reducing the particle size of the cellulose-containing raw material. 0.5% by mass or less, more preferably 2.5% by mass or less, further preferably 2.0% by mass or less, still more preferably 1.8% by mass or less, particularly preferably 1.5% by mass or less, and particularly preferably Is 1.0 mass% or less. Although the minimum of the water content of a cellulose containing raw material is not specifically limited, Preferably it is 0.2 mass% or more. The water content of the cellulose-containing raw material can be controlled by performing a drying treatment or the like in advance. Here, the moisture content is calculated from the moisture evaporation amount at a predetermined temperature measured using an infrared moisture meter (for example, model number: MOC-120H manufactured by Shimadzu Corporation).
<セルロース含有原料の供給>
本実施形態に係る粉末セルロースの製造方法では、振動粉砕機の粉砕筒の一端に設けられた原料供給部(振動粉砕機10においては、原料供給部131)からセルロース含有原料を連続供給する。
<Supply of cellulose-containing raw material>
In the method for producing powdered cellulose according to the present embodiment, a cellulose-containing raw material is continuously supplied from a raw material supply unit (a raw
このセルロース含有原料の供給は、粉砕媒体を装備した粉砕室(振動粉砕機10における第1及び/又は第2粉砕室111,121)内のセルロース含有原料の空間断面積当たりの流動速度が1000〜10000kg/(h・m2)となるように行う。なお、振動粉砕機10の様に連続的につながった2つの粉砕室を有する場合、第1及び第2粉砕室111,121の両方においてこの空間断面積当たりの流動速度となることが好ましいが、第1及び第2粉砕室111,121のうちいずれか一方のみにおいてこの空間断面積当たりの流動速度以下となってもよい。
The cellulose-containing raw material is supplied at a flow rate per space sectional area of the cellulose-containing raw material in the grinding chamber (first and / or second grinding
ここで、セルロース含有原料の空間断面積当たりの流動速度とは、原料供給部からのセルロース含有原料の供給速度(kg/h)を粉砕室の空間断面積(m2)で除した値である。また、空間断面積とは、粉砕室内においてセルロース含有原料が流動可能な粉砕室の断面積をいい、振動粉砕機10を例に示すと、第1又は第2粉砕室111,121の容積Vから粉砕媒体15の全体積Vmediaを引いた値である空間容積を、第1又は第2粉砕室111,121の長さL1,L2で除した値である。
Here, the flow rate per space cross-sectional area of the cellulose-containing raw material is a value obtained by dividing the supply rate (kg / h) of the cellulose-containing raw material from the raw material supply unit by the space cross-sectional area (m 2 ) of the grinding chamber. . The space cross-sectional area refers to the cross-sectional area of the pulverization chamber in which the cellulose-containing raw material can flow in the pulverization chamber, and when the
セルロース含有原料の空間断面積当たりの流動速度は1000kg/(h・m2)以上であるが、生産性の観点から、好ましくは1200kg/(h・m2)以上、より好ましくは1500kg/(h・m2)以上、更に好ましくは1600kg/(h・m2)以上である。また、セルロース含有原料の空間断面積当たりの流動速度は10000kg/(h・m2)以下であるが、セルロース含有原料による閉塞を抑制する観点から、好ましくは8000kg/(h・m2)以下、より好ましくは5000kg/(h・m2)以下、更に好ましくは4000kg/(h・m2)以下である。 The flow rate per space cross-sectional area of the cellulose-containing raw material is 1000 kg / (h · m 2 ) or more, but from the viewpoint of productivity, it is preferably 1200 kg / (h · m 2 ) or more, more preferably 1500 kg / (h · M 2 ) or more, more preferably 1600 kg / (h · m 2 ) or more. In addition, the flow rate per space cross-sectional area of the cellulose-containing raw material is 10,000 kg / (h · m 2 ) or less, but from the viewpoint of suppressing clogging with the cellulose-containing raw material, preferably 8000 kg / (h · m 2 ) or less, More preferably, it is 5000 kg / (h * m < 2 >) or less, More preferably, it is 4000 kg / (h * m < 2 >) or less.
<気体の流通>
本実施形態に係る粉末セルロースの製造方法では、粉砕室に、上流から下流に気体を流す。なお、振動粉砕機10の様に連続的につながった2つの粉砕室を有する場合、第1及び第2粉砕室111,121の両方に気体Gを流すことが好ましいが、少なくともセルロース含有原料の空間断面積当たりの流動速度が1000〜10000kg/(h・m2)である粉砕室に気体Gを流せばよい。粉砕室の下流端にスクリーンを有する場合、粉砕室とともにスクリーンの開口部にも気体を流すことが好ましい。
<Gas distribution>
In the method for producing powdered cellulose according to this embodiment, gas is allowed to flow from the upstream to the downstream in the grinding chamber. In addition, when it has two pulverization chambers connected continuously like the
粉砕室への気体の流通手段は、特に限定されるものではない。例えば、振動式粉砕機10の場合であれば原料供給部131からセルロース含有原料と共に気体Gを導入し、第1粉砕室111、中間粉砕物収容室112、連結管133、及び第2粉砕室121を経由させ、排出粉砕物収容室122から排出させても良いし、原料供給部131からセルロース含有原料と共に気体Gを導入し、
第1粉砕室111、中間粉砕物収容室112、連結管133、第2粉砕室121、及び排出粉砕物収容室122を経由させ、粉末排出部132から粉末セルロースと共に排出させてもよい。また、第1粉砕室111の上流部に気体導入部を設け、粉末排出部132から粉末セルロースと共に排出させてもよいし、第1粉砕室111の上流部に気体導入部及び排出粉砕物収容室122に気体排出部を設けてもよい。
The means for circulating gas to the pulverization chamber is not particularly limited. For example, in the case of the vibration type pulverizer 10, the gas G is introduced from the raw
It may be discharged together with the powdered cellulose from the
気体Gとしては、特に限定されるものではなく、例えば、空気、窒素、その他の不活性ガス等が挙げられる。気体Gの温度も限定されないが、好ましくは5〜180℃、より好ましくは10〜150℃である。 The gas G is not particularly limited, and examples thereof include air, nitrogen, and other inert gases. The temperature of the gas G is not limited, but is preferably 5 to 180 ° C, more preferably 10 to 150 ° C.
この気体Gの流通は、粉砕室での気体Gの線速度が1.5〜30m/minとなるように行う。なお、振動粉砕機10において、セルロース含有原料の空間断面積当たりの流動速度が1000〜10000kg/(h・m2)である粉砕室においてこの気体Gの線速度となっていればよい。
The gas G is circulated so that the linear velocity of the gas G in the grinding chamber is 1.5 to 30 m / min. In the
気体Gの線速度は1.5m/min以上であるが、セルロース含有原料による閉塞を抑制する観点から、好ましくは2m/min以上、より好ましくは3m/min以上である。気体Gの線速度は30m/min以下であるが、セルロース含有原料による閉塞を抑制する観点から、好ましくは28m/min以下、より好ましくは25m/min以下である。つまり、セルロース含有原料による閉塞を抑制するのには、気体Gの線速度が低過ぎず且つ高過ぎないことが必要である。ここで、気体Gの線速度とは、気体Gの単位時間当たりの風量(0℃、1気圧の標準状態における体積)を粉砕室の空間断面積で除した値である。 Although the linear velocity of the gas G is 1.5 m / min or more, it is preferably 2 m / min or more, more preferably 3 m / min or more from the viewpoint of suppressing clogging with the cellulose-containing raw material. Although the linear velocity of the gas G is 30 m / min or less, it is preferably 28 m / min or less, more preferably 25 m / min or less from the viewpoint of suppressing clogging with the cellulose-containing raw material. That is, in order to suppress the blockage by the cellulose-containing raw material, it is necessary that the linear velocity of the gas G is not too low and not too high. Here, the linear velocity of the gas G is a value obtained by dividing the air volume per unit time of the gas G (volume in a standard state at 0 ° C. and 1 atm) by the space cross-sectional area of the grinding chamber.
<粉砕>
粉砕筒の一端に設置された原料供給部から連続供給されたセルロース含有原料は、粉砕筒の粉砕室において粉砕媒体の運動によって粉砕されながら粉砕筒の一端から他端に向かって送られる。
<Crushing>
The cellulose-containing raw material continuously supplied from the raw material supply unit installed at one end of the pulverization cylinder is sent from one end of the pulverization cylinder toward the other end while being pulverized by the movement of the pulverization medium in the pulverization chamber of the pulverization cylinder.
粉砕筒、すなわち粉砕機の振動の振動数は、粉砕速度の観点から、8Hz以上であることが好ましく、10Hz以上であることがより好ましく、12Hz以上であることが更に好ましい。また片振幅は、2.5mm以上であることが好ましく、3mm以上であることがより好ましく、3.5mm以上であることが更に好ましい。一方、装置負荷の観点からは、振動数は40Hz以下であることが好ましく、35Hz以下であることがより好ましく、30Hzであることがさらに好ましい。また片振幅は12mm以下であることが好ましく、10mm以下であることがより好ましく、9mm以下であることがさらに好ましい。 The frequency of vibration of the pulverization cylinder, that is, the pulverizer, is preferably 8 Hz or more, more preferably 10 Hz or more, and further preferably 12 Hz or more from the viewpoint of the pulverization speed. The half amplitude is preferably 2.5 mm or more, more preferably 3 mm or more, and further preferably 3.5 mm or more. On the other hand, from the viewpoint of device load, the frequency is preferably 40 Hz or less, more preferably 35 Hz or less, and further preferably 30 Hz. Further, the half amplitude is preferably 12 mm or less, more preferably 10 mm or less, and further preferably 9 mm or less.
粉砕室に収容する粉砕媒体の直径dは、セルロース含有原料の粉砕効率の観点から好ましくは3mm以上、より好ましくは5mm以上、更に好ましくは10mm以上であり、また、好ましくは60mm以下、より好ましくは50mm以下、更に好ましくは40mm以下である。 The diameter d of the grinding medium accommodated in the grinding chamber is preferably 3 mm or more, more preferably 5 mm or more, still more preferably 10 mm or more, and preferably 60 mm or less, more preferably from the viewpoint of the grinding efficiency of the cellulose-containing raw material. It is 50 mm or less, More preferably, it is 40 mm or less.
粉砕室における粉砕媒体の充填率は、セルロース含有原料の粉砕頻度を高める観点から、好ましくは40%以上、より好ましくは50%以上、更に好ましくは60%以上であり、また、セルロース含有原料の閉塞を抑制する観点から、好ましくは90%以下、より好ましくは85%以下、更に好ましくは80%以下である。粉砕媒体の本数nは、粉砕室の内径及び粉砕媒体の直径に依存するが、例えば10〜5000本である。粉砕室の下流端には、セルロース含有原料の粉砕室での滞留時間を制御する目的で、開口したスクリーンを設置することが好ましい。粉砕室の下流端にスクリーンを有する場合、粉砕室の下流端に達したセルロース含有原料は、スクリーンの開口を介して粉末排出部に送られる。 The filling rate of the grinding medium in the grinding chamber is preferably 40% or more, more preferably 50% or more, still more preferably 60% or more, from the viewpoint of increasing the frequency of grinding the cellulose-containing raw material. From a viewpoint of suppressing, it is preferably 90% or less, more preferably 85% or less, and still more preferably 80% or less. The number n of the grinding media depends on the inner diameter of the grinding chamber and the diameter of the grinding media, but is, for example, 10 to 5000. For the purpose of controlling the residence time of the cellulose-containing raw material in the pulverization chamber, an open screen is preferably installed at the downstream end of the pulverization chamber. When the screen is provided at the downstream end of the pulverization chamber, the cellulose-containing raw material that has reached the downstream end of the pulverization chamber is sent to the powder discharger through the opening of the screen.
スクリーンの開口率は、セルロース含有原料の閉塞を抑制する観点から、好ましくは0.1%以上、より好ましくは0.3%以上、更に好ましくは0.5%以上、より更に好ましくは0.8%以上であり、また、セルロース含有原料の粉砕室での滞留時間を長くして粉砕能力を高める観点から、好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下、更に好ましくは50%以下である。 The screen aperture ratio is preferably 0.1% or more, more preferably 0.3% or more, still more preferably 0.5% or more, and still more preferably 0.8%, from the viewpoint of suppressing clogging of the cellulose-containing raw material. Also, from the viewpoint of increasing the residence time of the cellulose-containing raw material in the pulverizing chamber and increasing the pulverizing ability, it is preferably 70% or less, more preferably 60% or less, and still more preferably 50% or less.
なお、振動粉砕機が振動粉砕機10の場合の様に、2つの粉砕筒を有し、各々の粉砕室の下端にスクリーンを有する場合には、第1粉砕室111の下流端に達したセルロース含有原料は、第1スクリーン141の開口143を介して中間粉砕物収容室112に送られ、続いて、連結管133を介して第2粉砕筒12の第2粉砕室121に送られる。第2粉砕室121に送られたセルロース含有原料は、第2粉砕筒12の第2粉砕室121において粉砕媒体15の運動によって更に粉砕されながら他端から一端に向かって送られる。第2粉砕室121の下流端に達したセルロース含有原料は、第2スクリーン142の開口143を介して排出粉砕物収容室122に送られる。
In the case where the vibration crusher has two crushing cylinders as in the case of the
第1粉砕室111及び第2粉砕室121における粉砕媒体15の直径、及び充填率の好ましい様態は、上記粉砕媒体の直径及び充填率の様態の好ましい範囲と同じであり、第1粉砕室111における粉砕媒体15と第2粉砕室121における粉砕媒体の直径及び充填率は、同じであっても異なっていてもよい。
The preferable mode of the diameter and the filling rate of the grinding
第1スクリーンの開口率、及び第2スクリーンの開口率は、セルロース含有原料のそれぞれの粉砕室における閉塞を抑制する観点から、0.1%以上であることが好ましく、セルロース含有原料のそれぞれの粉砕室での滞留時間を長くして粉砕能力を高める観点から、50%以下であることが好ましい。また第1粉砕室で粉砕されたことによって流動性の高くなったセルロース含有原料の第2粉砕室における滞留量を多くして粉砕能力を高める観点から、第2スクリーン142の開口率は第1スクリーンの開口率よりも低いことが好ましい。具体的には第1スクリーン141の開口率は、好ましくは3%以上、より好ましくは10%以上、更に好ましくは20%以上であり、また、好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下、更に好ましくは50%以下である。第2スクリーン142の開口率は、好ましくは0.1%以上、より好ましくは0.3%以上、更に好ましくは0.5%以上、更により好ましくは0.8%以上であり、また、好ましくは10%以下、より好ましくは8%以下、更に好ましくは5%以下、更により好ましくは3%以下である。
The opening ratio of the first screen and the opening ratio of the second screen are preferably 0.1% or more from the viewpoint of suppressing clogging of each cellulose-containing raw material in each grinding chamber, and each cellulose-containing raw material is ground. From the viewpoint of increasing the residence time in the chamber and increasing the grinding ability, it is preferably 50% or less. Further, from the viewpoint of increasing the retention capacity of the cellulose-containing raw material having high fluidity by being pulverized in the first pulverization chamber to increase the pulverization ability, the opening ratio of the
<粉末セルロース>
排出粉砕物収容室122に送られた粉状のセルロース含有原料は、粉末セルロースとして粉末排出部132を介して連続回収される。
<Powdered cellulose>
The powdery cellulose-containing raw material sent to the discharged ground
粉末セルロースの平均粒径は、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上、更に好ましくは40μm以上であり、また、好ましくは300μm以下、より好ましくは250μm以下、更に好ましくは200μm以下である。ここで、粉末セルロースの平均粒径は、試料の粉末セルロースについて、レーザー回折散乱法粒度分布測定装置(例えばベックマン・コールター社製 型番:LS13 320)を用いて乾式で測定される25℃における体積基準のメジアン径である。 The average particle size of the powdered cellulose is preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, still more preferably 40 μm or more, and preferably 300 μm or less, more preferably 250 μm or less, still more preferably 200 μm or less. Here, the average particle diameter of the powdered cellulose is a volume standard at 25 ° C. measured with a laser diffraction scattering method particle size distribution measuring device (for example, model number: LS13 320 manufactured by Beckman Coulter, Inc.) for the sample powdered cellulose. Is the median diameter.
粉末セルロースの下記式で表されるセルロースI型結晶化指数は、得られた粉末セルロースを反応原料に用いた場合の反応性を高める観点から、好ましくは45%以下、より好ましくは42%以下、更に好ましくは40%以下である。 The cellulose type I crystallization index represented by the following formula of the powdered cellulose is preferably 45% or less, more preferably 42% or less, from the viewpoint of increasing the reactivity when the obtained powdered cellulose is used as a reaction raw material. More preferably, it is 40% or less.
セルロースI型結晶化指数(%)=〔(I22.6−I18.5)/I22.6〕×100
(ここで、I22.6はX線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度であり、I18.5はアモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度である。)
Cellulose type I crystallization index (%) = [(I 22.6 -I 18.5 ) / I 22.6 ] × 100
(Where I 22.6 is the diffraction intensity of the lattice plane (002 plane) (diffraction angle 2θ = 22.6 °) in X-ray diffraction, and I 18.5 is the diffraction of the amorphous portion (diffraction angle 2θ = 18.5 °). Strength.)
なお、回収された粉末セルロースは、そのまま原料として使用してもよく、また、例えば高速回転式微粉砕機等を用いて更に微粉砕してもよい。 The recovered powdered cellulose may be used as a raw material as it is, or may be further finely pulverized using, for example, a high-speed rotary fine pulverizer.
(セルロース含有原料)
粉末セルロースを製造するためのセルロース含有原料として、パルプシート(Tembec社製、Biofloc HV+、セルロース含有量:96質量%)をスーパーカッター(RK6―800、荻野精機社製)を用いて長さ3mm、幅1.5mm、及び厚さ1mmのチップ状に裁断し、それを乾燥機で乾燥させたチップ状のパルプ(以下「パルプチップ」という。)を準備した。
(Cellulose-containing raw material)
As a cellulose-containing raw material for producing powdered cellulose, a pulp sheet (manufactured by Tembec, Biofloc HV +, cellulose content: 96% by mass) is 3 mm in length using a super cutter (RK6-800, manufactured by Sugano Seiki). A chip-like pulp (hereinafter referred to as “pulp chip”) was prepared by cutting into chips having a width of 1.5 mm and a thickness of 1 mm and drying them with a dryer.
このパルプチップ5gを赤外線水分計(島津製作所社製 型番:MOC−120H)の試料皿に載せ、設定温度を120℃として自動停止モード(30秒間の水分変化量が0.05%以下となったら測定終了)で水分蒸発量を測定した。そして、それに基づいてパルプチップ(セルロース含有原料)の水分含有量を算出したところ0.5質量%であった。 5 g of this pulp chip is placed on a sample pan of an infrared moisture meter (manufactured by Shimadzu Corporation, model number: MOC-120H). At the end of measurement, the amount of water evaporation was measured. And when it calculated | required the water content of a pulp chip (cellulose containing raw material) based on it, it was 0.5 mass%.
(粉末セルロースの製造)
以下の実施例1〜3及び比較例1〜3並びに参考例の粉末セルロースの製造を行った。詳細内容について表1及び2にも示す。
(Production of powdered cellulose)
The following Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 and Reference Example powdered cellulose were produced. Details are also shown in Tables 1 and 2.
<実施例1>
実施例1では、上記実施形態における振動式粉砕機10と同様の構成の振動式粉砕機(ユーラステクノ社製 型番:YAMT−50、第1及び第2粉砕室の容量V1,V2:25.2L、第1及び第2粉砕室の直径D1,D2:198mm、第1及び第2粉砕室の長さL1、L2:820mm)を用いた。
<Example 1>
In Example 1, a vibration-type crusher having the same configuration as that of the vibration-
第1及び第2粉砕室には、直径d1,d2が30mm、長さl1,l2が805mmの鋼鉄製の丸棒状の粉砕媒体を29本ずつ収容した。第1及び第2粉砕室のそれぞれにおける粉砕媒体の充填率は65%である。また、第1及び第2粉砕室のそれぞれにおける空間断面積は0.0107m2である。 In the first and second grinding chambers, 29 steel round bar-like grinding media having diameters d 1 and d 2 of 30 mm and lengths l 1 and l 2 of 805 mm were accommodated. The filling rate of the grinding medium in each of the first and second grinding chambers is 65%. Moreover, the space cross-sectional area in each of the first and second grinding chambers is 0.0107 m 2 .
第1スクリーンには、開口率43%のスクリーンをマスクを取り付けずに用いた。また、第2スクリーンには、開口率が43%のスクリーンにマスクを取り付け、開口率を1%となるようにした。 As the first screen, a screen having an aperture ratio of 43% was used without attaching a mask. In addition, a mask was attached to a screen having an aperture ratio of 43% for the second screen so that the aperture ratio was 1%.
振動式粉砕機を振動数16.7Hz、片振幅6.5mmで駆動すると共に、原料供給部からパルプチップを18.5kg/hの一定の原料供給速度で連続的に供給した。従って、第1及び第2粉砕室でのパルプチップの空間断面積当たりの流動速度は1735.2kg/(h・m2)である。 The vibration grinder was driven at a frequency of 16.7 Hz and a single amplitude of 6.5 mm, and pulp chips were continuously supplied from the raw material supply unit at a constant raw material supply rate of 18.5 kg / h. Therefore, the flow rate per space cross-sectional area of the pulp chips in the first and second grinding chambers is 1735.2 kg / (h · m 2 ).
また、原料供給部に挿入した気体供給管を介して振動式粉砕機内に空気(25℃)を50L/minの風量で導入した。空気は、第1粉砕室、中間粉砕物収容室、連結管、第2粉砕室、及び排出粉砕物収容室を経由し、粉末排出部から粉末セルロースと共に排出された。従って、第1及び第2粉砕室では、空気が上流から下流に流れることとなるが、その線速度は4.7m/minである。 In addition, air (25 ° C.) was introduced at a flow rate of 50 L / min into the vibration pulverizer through a gas supply pipe inserted into the raw material supply unit. The air was discharged together with the powdered cellulose from the powder discharge section via the first pulverization chamber, the intermediate pulverized material storage chamber, the connecting pipe, the second pulverization chamber, and the discharged pulverized material storage chamber. Therefore, in the first and second crushing chambers, air flows from the upstream to the downstream, but the linear velocity is 4.7 m / min.
この実施例1では、振動式粉砕機を駆動してから40分後に、パルプチップの供給、及び振動式粉砕機の駆動を停止した。振動式粉砕機を駆動してから40分間、安定して粉末セルロースを連続して製造することができた。 In Example 1, forty minutes after driving the vibratory pulverizer, the supply of pulp chips and the driving of the vibratory pulverizer were stopped. Powdered cellulose could be produced stably and continuously for 40 minutes after driving the vibratory pulverizer.
回収した粉末セルロースについて、レーザー回折散乱法粒度分布測定装置(ベックマン・コールター社製 型番:LS13 320)を用いて、空気中の粉末セルロースの25℃における体積基準のメジアン径を乾式で測定し、平均粒径とした。(以下、実施例2及び3並びに参考例も同様)。回収した粉末セルロースの平均粒径は157μmであった。 For the recovered powdered cellulose, the volume-based median diameter of the powdered cellulose in the air at 25 ° C. was measured by a dry method using a laser diffraction scattering method particle size distribution analyzer (model number: LS13 320 manufactured by Beckman Coulter, Inc.), and averaged The particle size was taken. (Hereafter, Examples 2 and 3 and the reference example are the same). The average particle size of the recovered powdered cellulose was 157 μm.
回収した粉末セルロースについて、リガク社製の卓上型X線回折装置Rigaku MiniFlex IIを用いてX線回折強度を測定した。測定条件は、X線源:Cu/Kα−radiation、管電圧:40kv、管電流:120mA、測定範囲:回折角2θ=5〜45°、X線のスキャンスピード:10°/minとした。そして、下記式に基づいてセルロースI型結晶化指数を算出した(以下、実施例2及び3も同様)。 The recovered powdered cellulose was measured for X-ray diffraction intensity using a desktop X-ray diffractometer Rigaku MiniFlex II manufactured by Rigaku Corporation. The measurement conditions were X-ray source: Cu / Kα-radiation, tube voltage: 40 kv, tube current: 120 mA, measurement range: diffraction angle 2θ = 5-45 °, and X-ray scan speed: 10 ° / min. Then, a cellulose I-type crystallization index was calculated based on the following formula (hereinafter the same applies to Examples 2 and 3).
セルロースI型結晶化指数(%)=〔(I22.6−I18.5)/I22.6〕×100
(ここで、I22.6はX線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度であり、I18.5はアモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度である。)
回収した粉末セルロースのセルロースI型結晶化指数は24%であった。
Cellulose type I crystallization index (%) = [(I 22.6 -I 18.5 ) / I 22.6 ] × 100
(Where I 22.6 is the diffraction intensity of the lattice plane (002 plane) (diffraction angle 2θ = 22.6 °) in X-ray diffraction, and I 18.5 is the diffraction of the amorphous portion (diffraction angle 2θ = 18.5 °). Strength.)
The recovered powdered cellulose had a cellulose type I crystallization index of 24%.
<実施例2>
実施例2では、原料供給部に挿入した気体供給管を介して振動式粉砕機内に空気(25℃)を100L/minの風量で導入したことを除いて実施例1と同様の操作を行った。空気の線速度は9.4m/minである。
<Example 2>
In Example 2, the same operation as in Example 1 was performed except that air (25 ° C.) was introduced at a flow rate of 100 L / min into the vibration-type pulverizer through a gas supply pipe inserted into the raw material supply unit. . The linear velocity of air is 9.4 m / min.
この実施例2でも、振動式粉砕機を駆動してから40分間、安定して粉末セルロースを連続して製造することができた。 Also in Example 2, it was possible to stably produce powdered cellulose continuously for 40 minutes after driving the vibration type pulverizer.
回収した粉末セルロースの平均粒径は178μmであった。また、回収した粉末セルロースのセルロースI型結晶化指数は36%であった。 The average particle size of the recovered powdered cellulose was 178 μm. The recovered powdered cellulose had a cellulose I-type crystallization index of 36%.
<比較例1>
比較例1では、振動式粉砕機内に空気を導入しなかったことを除いて実施例1と同様の操作を行った。
<Comparative Example 1>
In Comparative Example 1, the same operation as in Example 1 was performed except that air was not introduced into the vibratory pulverizer.
この比較例1では、振動式粉砕機を駆動してから30分後にパルプチップによる閉塞が生じたため、パルプチップの供給及び振動式粉砕機の駆動を停止した。 In Comparative Example 1, since the clogging with the pulp chip occurred 30 minutes after the vibration-type crusher was driven, the supply of the pulp chip and the driving of the vibration-type crusher were stopped.
<比較例2>
比較例2では、原料供給部に挿入した気体供給管を介して振動式粉砕機内に空気(25℃)を350L/minの風量で導入したことを除いて実施例1と同様の操作を行った。空気の線速度は32.8m/minである。
<Comparative example 2>
In Comparative Example 2, the same operation as in Example 1 was performed, except that air (25 ° C.) was introduced at a flow rate of 350 L / min into the vibration pulverizer through a gas supply pipe inserted into the raw material supply unit. . The linear velocity of air is 32.8 m / min.
この比較例2では、振動式粉砕機を駆動してから15分後にパルプチップによる閉塞が生じたため、パルプチップの供給及び振動式粉砕機の駆動を停止した。 In Comparative Example 2, since clogging with pulp chips occurred 15 minutes after driving the vibration type pulverizer, the supply of pulp chips and the drive of the vibration type pulverizer were stopped.
<参考例>
参考例では、原料供給部からパルプチップを9.6kg/hの原料供給速度で供給し、振動式粉砕機内に空気を導入しなかったことを除いて実施例1と同様の操作を行った。第1及び第2粉砕室でのパルプチップの空間断面積当たりの流動速度は900.4kg/(h・m2)である。振動式粉砕機を駆動してから40分後に、パルプチップの供給、及び振動式粉砕機の駆動を停止した。
<Reference example>
In the reference example, pulp chips were supplied from the raw material supply unit at a raw material supply rate of 9.6 kg / h, and the same operation as in Example 1 was performed except that air was not introduced into the vibration type pulverizer. The flow rate per space cross-sectional area of the pulp chips in the first and second grinding chambers is 900.4 kg / (h · m 2 ). Forty minutes after driving the vibration grinder, the supply of pulp chips and the drive of the vibration grinder were stopped.
この参考例では、パルプチップの原料供給速度が低いために流動量が少なく、振動式粉砕機内に空気を導入しなくても、振動式粉砕機を駆動してから40分間、安定して粉末セルロースを連続して製造することができた。 In this reference example, since the raw material supply speed of the pulp chip is low, the flow rate is small, and even if air is not introduced into the vibration pulverizer, the powdered cellulose is stably used for 40 minutes after the vibration pulverizer is driven. Could be manufactured continuously.
回収した粉末セルロースの平均粒径は122μmであった。 The average particle size of the recovered powdered cellulose was 122 μm.
<実施例3>
実施例3では、上記実施形態と同様の構成の振動式粉砕機(ユーラステクノ社製 型番:、YAMT−200、第1及び第2粉砕室の容量V1,V2:106.9L、第1及び第2粉砕室の直径D1,D2:323.7mm、第1及び第2粉砕室の長さL1,L2:1320mm)を用いた。
<Example 3>
In Example 3, a vibratory crusher having the same configuration as that of the above embodiment (model number: YAMT-200, manufactured by Eurus Techno Co., Volumes V 1 and V 2 of the first and second crushing chambers: 106.9L, first And diameters D 1 and D 2 of the second grinding chamber: 323.7 mm, and lengths L 1 and L 2 of the first and second grinding chambers of 1320 mm) were used.
第1及び第2粉砕室には、直径d1,d2が30mm、長さl1,l2が1300mmの鋼鉄製の丸棒状の粉砕媒体を84本ずつ収容した。第1及び第2粉砕室のそれぞれにおける粉砕媒体の充填率は71%である。また、第1及び第2粉砕室のそれぞれにおける空間断面積は0.0238m2である。 In the first and second grinding chambers, 84 round steel rod-shaped grinding media having diameters d 1 and d 2 of 30 mm and lengths l 1 and l 2 of 1300 mm were accommodated. The filling rate of the grinding medium in each of the first and second grinding chambers is 71%. Moreover, the space cross-sectional area in each of the first and second grinding chambers is 0.0238 m 2 .
第1スクリーンには、開口率30%のスクリーンをマスクを取り付けずに用いた。また、第2スクリーンには、開口率30%のスクリーンにマスクを取り付け、開口率が1%となるようにした。 As the first screen, a screen having an aperture ratio of 30% was used without a mask attached. In addition, a mask was attached to the second screen with an aperture ratio of 30% so that the aperture ratio was 1%.
振動式粉砕機を振動数16.7Hz、片振幅6.5mmで駆動すると共に、原料供給部からパルプチップを45.0kg/hの原料供給速度で供給した。従って、第1及び第2粉砕室でのパルプチップの空間断面積当たりの流動速度は1890.2kg/(h・m2)である。 The vibration-type pulverizer was driven at a frequency of 16.7 Hz and a single amplitude of 6.5 mm, and pulp chips were supplied from the raw material supply section at a raw material supply speed of 45.0 kg / h. Therefore, the flow rate per space cross-sectional area of the pulp chips in the first and second grinding chambers is 1890.2 kg / (h · m 2 ).
また、原料供給部に挿入した気体供給管を介して振動式粉砕機内に空気(130℃)を500L/minの風量で導入した。空気は、第1粉砕室、中間粉砕物収容室、連結管、第2粉砕室、及び排出粉砕物収容室を経由し、粉末排出部から粉末セルロースと共に排出された。従って、第1及び第2粉砕室では、空気が上流から下流に流れることとなるが、その線速度は21.0m/minである。 Moreover, air (130 degreeC) was introduce | transduced with the air volume of 500 L / min into the vibration-type grinder through the gas supply pipe inserted in the raw material supply part. The air was discharged together with the powdered cellulose from the powder discharge section via the first pulverization chamber, the intermediate pulverized material storage chamber, the connecting pipe, the second pulverization chamber, and the discharged pulverized material storage chamber. Therefore, in the first and second grinding chambers, air flows from the upstream to the downstream, but the linear velocity is 21.0 m / min.
この実施例3では、振動式粉砕機を駆動してから50分後に、パルプチップの供給、及び振動式粉砕機の駆動を停止した。振動式粉砕機を駆動してから50分間、安定して粉末セルロースを連続して製造することができた。 In Example 3, 50 minutes after driving the vibratory pulverizer, the supply of pulp chips and the driving of the vibratory pulverizer were stopped. Powdered cellulose could be stably and continuously produced for 50 minutes after the vibration-type pulverizer was driven.
回収した粉末セルロースの平均粒径は169μmであった。また、回収した粉末セルロースのセルロースI型結晶化指数は26%であった。 The average particle size of the recovered powdered cellulose was 169 μm. The recovered powdered cellulose had a cellulose type I crystallization index of 26%.
<比較例3>
比較例3では、原料供給部に挿入した気体供給管を介して振動式粉砕機内に窒素(25℃)を17L/minの風量で導入したことを除いて実施例3と同様の操作を行った。窒素の線速度は0.7m/minである。
<Comparative Example 3>
In Comparative Example 3, the same operation as in Example 3 was performed, except that nitrogen (25 ° C.) was introduced into the vibration-type pulverizer at a flow rate of 17 L / min through a gas supply pipe inserted into the raw material supply unit. . The linear velocity of nitrogen is 0.7 m / min.
この比較例3では、振動式粉砕機を駆動してから20分後にパルプチップによる閉塞が生じたため、パルプチップの供給及び振動式粉砕機の駆動を停止した。 In Comparative Example 3, since the clogging with the pulp chip occurred 20 minutes after the vibration type pulverizer was driven, the supply of the pulp chip and the drive of the vibration type pulverizer were stopped.
本発明は、粉末セルロースの製造方法について有用である。 The present invention is useful for a method for producing powdered cellulose.
G 気体
10 振動式粉砕機
11 第1粉砕筒
111 第1粉砕室
112 中間粉砕物収容室
12 第2粉砕筒
121 第2粉砕室
122 排出粉砕物収容室
131 原料供給部
132 粉末排出部
133 連結管
141 第1スクリーン(中間スクリーン)
142 第2スクリーン(下流端スクリーン)
143 開口
144 マスク
15 粉砕媒体
161 枠体
162 コイルスプリング
163 架台
171 回転軸
172 ユニバーサルジョイント
173 モーター
181 偏芯錘
182 ケーシング
142 Second screen (downstream screen)
143
Claims (10)
前記粉砕室でのセルロース含有原料の空間断面積当たりの流動速度を1000〜10000kg/(h・m2)とし、且つ前記粉砕室に、上流から下流に、線速度1.5〜30m/minで気体を流す粉末セルロースの製造方法。 Using a vibratory pulverizer comprising a raw material supply unit, a pulverization chamber provided downstream of the raw material supply unit and containing a pulverization medium, and a powder discharge unit provided downstream of the pulverization chamber The cellulose-containing raw material is continuously supplied from the raw material supply unit, the cellulose-containing raw material is pulverized by the pulverization medium by vibrating the pulverization chamber, and the cellulose-containing raw material pulverized from the powder discharge unit is continuously discharged as powdered cellulose. A method for producing powdered cellulose comprising:
The flow rate per space cross-sectional area of the cellulose-containing raw material in the pulverization chamber is 1000 to 10000 kg / (h · m 2 ), and the linear flow rate is 1.5 to 30 m / min from upstream to downstream in the pulverization chamber. A method for producing powdered cellulose that flows gas.
前記中間スクリーンの開口率よりも前記下流端スクリーンの開口率の方が小さい請求項9に記載された粉末セルロースの製造方法。 A downstream end screen having an opening is provided between the second pulverization chamber and the powder discharge portion,
The method for producing powdered cellulose according to claim 9, wherein the aperture ratio of the downstream end screen is smaller than the aperture ratio of the intermediate screen.
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JP2017105918A (en) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | 花王株式会社 | Manufacturing method of powdered cellulose |
WO2023074849A1 (en) * | 2021-10-29 | 2023-05-04 | 横河電機株式会社 | Fine cellulose fiber solid material and method for producing fine cellulose fiber solid material |
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2012
- 2012-12-12 JP JP2012271479A patent/JP2014114416A/en active Pending
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