JP2014172039A - Crusher and sheet production facility having crusher integrated therein - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に木片、剪定枝、植物幹、樹皮、古紙、織布、不織布、ゴム片等を粉砕し、微細繊維化した後シート化するための粉砕機及びこの粉砕機を組み込んだシート製造設備に関する。 The present invention particularly pulverizes wood fragments, pruned branches, plant trunks, bark, waste paper, woven fabrics, nonwoven fabrics, rubber pieces, etc., and then pulverizes them into fine fibers, and then manufactures a sheet incorporating this pulverizer. Regarding equipment.
従来利用されてきた製紙用木材パルプは、大量生産、大量消費には適しているものの、次のような問題点を抱えていた。第1の問題点は、通常実施されているパルプの製造においては、苛性ソーダと硫化ナトリウムを主成分とする薬液をチップに加えて蒸解するために、製造工程で発生する亜硫酸ガス等が大気を汚染し、蒸解廃液や製紙工程での廃液が水質を汚染するという点にある。第2の問題点は、木材伐採による森林破壊である。森林破壊は、地球温暖化の一因ともいわれ、気象や生態系に大きな影響を与えている。
そのため資源問題、環境問題を考慮し、ジュートやケナフ等の非木材植物原料を利用する地球に優しい代替原料が検討されている。代替材料としては、他に剪定枝や廃材としての木片の利用も数多く提案されている。
また最近は、このような製紙に関する提案に加え、廃棄物としての織布や不織布、その他の原料を粉砕し、シート状製品、塊状製品にする試みも見られるようになった。
しかし、これら原料を粉砕し、細かい繊維状にする技術には、まだ問題点も多い。例えば、粉砕が不十分で繊維として利用し難い、粉砕が過剰で微粉体になり、本来の目的に合わない。或いは処理する量が制限され、製造コスト増大により実用に適さない等の問題である。Although conventionally used wood pulp for papermaking is suitable for mass production and mass consumption, it has the following problems. The first problem is that in the manufacture of pulp, which is usually carried out, sulfur dioxide gas generated in the manufacturing process pollutes the atmosphere because chemicals mainly composed of caustic soda and sodium sulfide are added to the chips and digested. However, the cooking waste liquid and the waste liquid from the paper making process contaminate the water quality. The second problem is deforestation caused by logging. Deforestation is said to be a cause of global warming and has a great impact on weather and ecosystems.
Therefore, in consideration of resource problems and environmental problems, alternative materials that are friendly to the earth using non-wood plant materials such as jute and kenaf are being studied. As alternative materials, many other uses of pruned branches and wood chips as waste materials have been proposed.
Recently, in addition to such proposals for papermaking, attempts have been made to pulverize woven fabrics, nonwoven fabrics, and other raw materials as wastes into sheet products and bulk products.
However, there are still many problems with the technology of pulverizing these raw materials into fine fibers. For example, the pulverization is insufficient and it is difficult to use as a fiber. Or the amount to process is restrict | limited and it is a problem of unsuitable for practical use by a manufacturing cost increase.
特許文献1では、従来の石臼を改良した提案がなされている。この方法は穀物の微細な粉体を製造するには適しているが、粉砕が過剰であるため、繊維状製品を得るには不適である。特許文献2も、目的とする製品は微粉体である。これらの技術を利用して繊維材料を粉砕した場合、生成物は微粉体となり、抄紙による紙製品、シート製品の製造には適さない。処理量も少なく、大量処理に適さない。特許文献3では、ケナフの皮を直接二枚の石臼状挽き具の面間に挿入し、粉砕するため簡単にパルプ状製品が得られる点で優れている。しかし、この方法では要求される繊維寸法を得るためには、材料の投入量を微量に制限し、石臼状挽き具面間隔を極度に狭める必要があった。生産性を高めるためには、石臼状挽き具の面間隔を広げ、原料投入量を大幅に増大させる必要があり、その場合は粉砕が不十分になるため、原料および中間処理材料を装置に複数回繰り返し投入する必要がある等まだ十分満足できる状態にはなかった。また石臼状挽き具の面積の増大は技術的に難しく、仮に大面積の石臼状挽き具が製造できても、非常に高価になると推測されていた。
本発明は、前記の現状を考慮し、比較的柔軟な材料にも適用可能で、繊維形状を保持したまま微細繊維化できる、操作も単純な粉砕機及びこの粉砕機を組み込んでいるシート製造設備を提供することを目的とした。
本発明の第1の目的は、苛性ソーダ等の薬液を用いない、その結果として気体状汚染物質を排出しない、同時に水質汚染のない微細繊維質材料製造用の粉砕機である。第2の目的は、生産性が高く、製品製造コストを低減できる粉砕機の提供である。第3の目的は、大量処理に適した自動化がし易い装置の提供である。In consideration of the above-mentioned present situation, the present invention can be applied to a relatively flexible material, can be made into fine fibers while maintaining the fiber shape, and has a simple operation and a sheet manufacturing facility incorporating the crusher. The purpose was to provide.
The first object of the present invention is a pulverizer for producing a fine fibrous material which does not use a chemical solution such as caustic soda and consequently does not discharge gaseous pollutants and at the same time has no water contamination. The second object is to provide a pulverizer that is highly productive and can reduce product manufacturing costs. A third object is to provide an apparatus suitable for mass processing and easy to automate.
本発明における粉砕機は、上流の入口と下流の出口を備えた、上流側と下流側の内径が異なる或いは等しい2つの室を形成する筒体及びこの筒体の長手方向に配置された回転軸を有し、回転軸の一方の端部に駆動源としてのモーターを備え、他端は支持体で支持されている。回転軸の上流側には、螺旋状切り込み或いは螺旋状羽根が設置されており、回転軸の回転により入口から投入された原料を下流側へ移送する機能を有する。一方、回転軸の下流側には、回転軸に固定可能な円盤状石臼型グラインダー及び回転軸が中央を貫通し、周辺部が筒体に固定されたドーナツ状石臼型グラインダーの組み合わせからなる粉砕手段が、少なくとも2組、好ましくは3組以上配置されている。最下流の粉砕手段の2枚の石臼型グラインダーの面間距離は200μm以下であり、該粉砕手段の上流に位置する粉砕手段の2枚の石臼型グラインダーの面間距離は、隣接する下流の粉砕手段の石臼型グラインダーの面間距離と同等か或いは大きいことを特徴とする。この粉砕機は、大量に、且つ定量的に原料を移送可能であり、粉砕手段への原料の噛み込みが改善されたため、粉砕も大量に、定量的に実施できる。 A pulverizer according to the present invention includes a cylindrical body having two inlets having an upstream inlet and a downstream outlet and having two upstream and downstream inner diameters different from or equal to each other, and a rotating shaft arranged in the longitudinal direction of the cylindrical body And a motor as a drive source is provided at one end of the rotating shaft, and the other end is supported by a support. On the upstream side of the rotating shaft, a spiral notch or a spiral blade is installed, and has a function of transferring the raw material introduced from the inlet to the downstream side by the rotation of the rotating shaft. On the other hand, on the downstream side of the rotating shaft, a grinding means comprising a combination of a disc-shaped millstone grinder that can be fixed to the rotating shaft and a donut-shaped millstone grinder in which the rotating shaft passes through the center and the periphery is fixed to the cylinder. However, at least 2 sets, preferably 3 sets or more are arranged. The distance between the surfaces of the two stone mill grinders of the most downstream grinding means is 200 μm or less, and the distance between the surfaces of the two stone mill grinders of the grinding means located upstream of the grinding means is the downstream downstream grinding. It is characterized by being equal to or larger than the distance between the surfaces of the stone mill grinder of the means. Since this pulverizer can transfer the raw material in a large amount and quantitatively, and the biting of the raw material into the pulverizing means has been improved, the pulverization can also be carried out quantitatively in a large amount.
本発明には、幾つかの利点がある。第1の利点は、石臼型の円盤状グラインダーを用いることで、少量の水分の存在のみで原料の微細化が可能となり、苛性ソーダ等の薬液を使用せずに木材のみならず、ジュートやケナフ等の非木材原料或いは廃木材、織布或いは不織布廃材等の微細繊維化が可能となった。第2の利点は、回転軸を水平に配置したことにより、回転軸の一端をモーターに、他端を支持体で保持でき、垂直方向の配置で予想される軸ブレがなく、安定した操業が確保された。第3の利点は、粉砕機上流側の回転軸に螺旋構造を付与したことで、安定した原料供給が可能になった。第4の利点は、入手し易い小型の石臼型の円盤状グラインダーを使用でき、それを多段に設置することが容易になったことで、処理量の増大が図れた。第5の利点は、複数の石臼型グラインダーを配置できることから、各粉砕手段を石臼型グラインダー面間距離の大きい上流側から、面間距離の小さい下流側まで順番に並べることにより、原料の噛み込みが著しく改善され、処理量を大幅に改善できた点を強調できる。 The present invention has several advantages. The first advantage is that by using a stone-milled disc-shaped grinder, the raw material can be refined only in the presence of a small amount of water, and not only wood but also jute, kenaf, etc. without using chemicals such as caustic soda. Non-wood raw materials, waste wood, woven fabrics or non-woven fabrics can be made into fine fibers. The second advantage is that the rotating shaft is horizontally arranged, so that one end of the rotating shaft can be held by the motor and the other end can be held by the support, and there is no shaft shake expected in the vertical arrangement, and stable operation is possible. Secured. The third advantage is that a stable raw material supply can be achieved by providing a spiral structure on the rotary shaft on the upstream side of the pulverizer. The fourth advantage is that a small stone-milled disc-shaped grinder that is easily available can be used, and it is easy to install it in multiple stages, thereby increasing the throughput. The fifth advantage is that a plurality of millstone grinders can be arranged, so that each crushing means is arranged in order from the upstream side where the distance between the millstone grinder surfaces is large to the downstream side where the distance between the millstones is small. Can be emphasized that the processing amount has been significantly improved and the processing amount has been greatly improved.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の装置の横断面概念説明図である。チップ化された原料は、原料投入口5より矢印11に従って投入され、上流側筒体1の中を、回転軸3の回転に伴い、螺旋羽根7により下流側へ移送される。次いで、下流側筒体2に設置された、回転軸に固定された円盤状の石臼型グラインダー8及び筒体2に固定されたドーナツ状の石臼型グラインダー8’からなる粉砕手段により粉砕され、最終的には出口6から矢印12に従って排出される。最上流にある粉砕手段には別に水の供給手段が備えられており、一定量の水が連続的に或いは間欠的に供給される。
本発明では粉砕手段を少なくとも2組使用し、上流側の粉砕手段を構成する2枚の石臼型グラインダー間の面間距離を下流側のそれより大きくすることにより原料の噛み込みを大幅に改善したことが特徴である。石臼型グラインダーの一方は、固定手段10により回転軸3上に固定でき、他方の石臼型グラインダーは筒体2に固定される。両者の面間距離の調節は、回転軸に固定する時或いは筒体に固定する時の何れであっても差支えはない。
図3に石臼型グラインダー間の面間距離が異なる場合の原料の噛み込みの模式図を示す。石臼型グラインダーの面上には凹型の溝を設けて、噛み込みをし易くしてはあるが、面間距離が小さい場合噛み込みは必ずしも容易ではない。本発明では面間距離の異なる複数の粉砕手段を直列に並べたことにより当初の原料および粉砕された中間材料の大きさに対応した噛み込みを実現し、処理量の増大を可能とした。
本発明の粉砕手段によれば、石臼型グラインダー上の溝の存在も含め、原料の噛み込み作用、引き裂き作用、叩解作用、擦り作用が微妙に、且つ効果的に作用し微細化した繊維を得ることができる。
本発明で微細繊維にまで粉砕する原料は、廃木材、伐採した剪定枝のような木材原料、バナナやパイナップルの茎や葉、ジュートやケナフ或いは芝のような非木材系原料、廃棄された合成繊維或いは天然繊維からなる織布或いは不織布等から選択でき、繊維質のものであれば特に限定されない。
粉砕する原料は、粉砕機の大きさに合わせ、操作に支障がない大きさまでチップ化されていればよく、大きさ、形状はその範囲で任意に選択可能である。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view of the apparatus of the present invention. The raw material that has been made into chips is introduced from the raw material introduction port 5 in accordance with the arrow 11, and is transferred to the downstream side by the spiral blade 7 along the rotation of the rotary shaft 3 in the upstream side cylindrical body 1. Next, it is pulverized by a pulverization means comprising a disc-shaped stone mortar grinder 8 fixed to the rotating shaft and a donut-shaped stone mortar grinder 8 ′ fixed to the cylinder 2. Specifically, it is discharged from the outlet 6 according to the arrow 12. The crushing means in the uppermost stream is separately provided with water supply means, and a constant amount of water is supplied continuously or intermittently.
In the present invention, at least two sets of pulverizing means are used, and the inter-surface distance between the two stone mill type grinders constituting the upstream pulverizing means is made larger than that on the downstream side, thereby greatly improving the biting of the raw material. It is a feature. One of the stone mill type grinders can be fixed on the rotary shaft 3 by the fixing means 10, and the other stone mill type grinder is fixed to the cylinder 2. The adjustment of the distance between the two surfaces can be performed either when fixing to the rotating shaft or when fixing to the cylinder.
FIG. 3 shows a schematic diagram of the raw material biting when the inter-surface distance between the stone mill grinders is different. Although a concave groove is provided on the surface of the stone mortar grinder to facilitate biting, biting is not always easy when the distance between the surfaces is small. In the present invention, a plurality of pulverizing means having different inter-surface distances are arranged in series, thereby realizing the biting corresponding to the sizes of the original raw material and the pulverized intermediate material, and increasing the throughput.
According to the pulverizing means of the present invention, a fine fiber is obtained in which the raw material biting action, tearing action, beating action, and rubbing action, including the presence of grooves on the stone mill grinder, act delicately and effectively. be able to.
The raw materials to be pulverized to fine fibers in the present invention are waste wood, wood raw materials such as cut pruned branches, banana and pineapple stems and leaves, non-wood raw materials such as jute, kenaf or turf, discarded synthetics It can be selected from a woven fabric or a nonwoven fabric made of fibers or natural fibers, and is not particularly limited as long as it is fibrous.
The raw material to be pulverized may be chipped to a size that does not hinder the operation in accordance with the size of the pulverizer, and the size and shape can be arbitrarily selected within the range.
長さ1〜2cmの木材チップを使用し、円盤状グラインダー間の面間距離を5mmとした粉砕機に循環水と共に投入した。粉砕機を通過した粗粉砕物は1時間当たり約100kgであった。 Wood chips having a length of 1 to 2 cm were used, and the resultant was introduced together with circulating water into a pulverizer in which the distance between the surfaces of the disk-shaped grinders was 5 mm. The coarsely pulverized product that passed through the pulverizer was about 100 kg per hour.
円盤状グラインダー間の面間距離を200μmにした以外は実施例1と同様な操作で粉砕を実施した。1時間当たりの粉砕物の粒度は細かくなったが、通過量は1時間当たり6kgであった。実施例1と比較した結果を表1に示す。 Grinding was carried out in the same manner as in Example 1 except that the inter-surface distance between the disc-shaped grinders was 200 μm. Although the particle size of the pulverized material per hour became fine, the passing amount was 6 kg per hour. The results compared with Example 1 are shown in Table 1.
本発明の粉砕機に準じた粉砕手段を3組使用し、粉砕手段を構成するグラインダー間の面間距離を上流側から夫々5mm、2mm及び200μmとし、これに長さ1〜2cmの木材チップを投入して粉砕した。粉砕機を通過した粉砕物は1時間当たり約90kgであった。 Three sets of pulverizing means according to the pulverizer of the present invention were used, and the distance between the grinders constituting the pulverizing means was 5 mm, 2 mm, and 200 μm from the upstream side, respectively, and wood chips having a length of 1 to 2 cm were added thereto. Added and crushed. The pulverized material that passed through the pulverizer was about 90 kg per hour.
グラインダー間の面間距離を3組とも200μmにした以外は実施例3と同様な操作で粉砕を実施した。1時間当たりの粉砕物の通過量は1時間当たり6kgであった。実施例1と比較した結果を表1に示す。 Grinding was performed in the same manner as in Example 3 except that the distance between the surfaces of the grinders was set to 200 μm. The passing amount of the pulverized material per hour was 6 kg per hour. The results compared with Example 1 are shown in Table 1.
本発明による粉砕機及びこの粉砕機を組み込んだシート製造設備は、例えば衣類廃材、産業廃材、木材屑、廃ゴム等のリサイクル、並びに樹皮、剪定枝、或いはケナフ等の炭酸ガス削減に寄与する植物等の有効利用に期待できる。 The pulverizer according to the present invention and the sheet manufacturing equipment incorporating the pulverizer are, for example, a plant that contributes to the recycling of clothing waste, industrial waste, wood waste, waste rubber, etc., and the reduction of carbon dioxide such as bark, pruned branches, or kenaf. Etc. can be expected for effective use.
1 上流側筒体
2 下流側筒体
3 回転軸
4 モーター
5 原料投入口
6 粉砕物排出口
7 螺旋羽根
8 回転軸に固定された円盤状の石臼型グラインダー
8’ 筒体に固定されたドーナツ状の石臼型グラインダー
9 回転軸支持体
10 石臼型グラインダー固定手段
11 原料の流れ
12 粉砕物の流れ
13 水の投入口
14 撹拌羽根
15 粉砕物と水の懸濁液DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upstream side cylinder 2 Downstream side cylinder 3 Rotating shaft 4 Motor 5 Raw material inlet 6 Crushed material outlet 7 Spiral blade 8 Disc-shaped stone mill grinder fixed to rotating shaft 8 'Donut shape fixed to cylinder Stone mill type grinder 9 Rotating shaft support 10 Stone mill type grinder fixing means 11 Raw material flow 12 Ground material flow 13 Water inlet 14 Stirring blade 15 Suspension of ground material and water
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