JP2015052179A - Manufacturing method of woody fiber - Google Patents

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森下 滋
Shigeru Morishita
滋 森下
裕次郎 後藤
Yujiro Goto
裕次郎 後藤
靖規 竹市
Yasunori Takeichi
靖規 竹市
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for easily manufacturing a high-quality woody fiber impervious to chemical modification.SOLUTION: When a woody fiber is prepared by fiberizing a wooden material 1, an admixture of the wooden material and dry ice is obtained by mixing the wooden material and dry ice at a specified ratio, and after a compressed admixture has been obtained by compression-molding the admixture, an impact is impressed onto the compressed admixture so as to induce an abrupt sublimation/expansion of the dry ice and to impress, onto the wooden material, an impact ascribed to the expansion of the dry ice, as a result of which a woody fiber is prepared upon the fine fragmentation of the wooden material, and the finely fragmented woody fiber is recovered. The step of obtaining the compressed admixture is executed by spraying liquefied carbon dioxide onto the wooden material. The step of impressing an impact onto the compressed admixture is executed by inducing the collision, with the compressed admixture, of a preheated object.

Description

本発明は、木質繊維の製造方法に関し、より詳細には、ミリメートルオーダー〜ナノメートルオーダーの木質繊維を作製する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a wood fiber, and more particularly to a method for producing a wood fiber of millimeter order to nanometer order.

一般に例えば物質をナノ化することにより様々な特性が発現することが知られている。例えばセルロースに代表される天然素材においても、木質材料をナノ化してナノメートルオーダーの木質繊維(以下、ナノファイバー又はナノ繊維と称することがある)とすることにより、超比表面積効果、ナノサイズ効果、超分子配列効果が発現することが知られている。超比表面積効果とは、通常のオーダーの径を有するファイバーと比べて比表面積が数千〜数万倍大きいことをいう。単位重量当たりの表面積は、ナノメートルオーダーまで繊維化して細くすればするほど飛躍的に大きくなり、これにより「分子認識性」、「吸着特性」等に優れた性質を有するようになる。そのため、バイオフィルター、センサー、燃料電池電極材への利用が期待される。また、ナノサイズ効果とは、ナノサイズの径を有することから生じる効果で、「流体力学特性」、「光学特性」等が生み出され、これにより、圧力損失が低くサブミクロン微粒子を完全に捕捉できる超高性能フィルターへの利用が期待される。また、ナノファイバーの径が光の波長より小さいことから光の乱反射が減少し、透明度の高い繊維が作り出されるため、光透過性の優れた電子ペーパーなどへの利用が期待される。さらに、超分子配列効果とは、高分子鎖がまっすぐ並ぶことから生じる効果であり、「電気的特性」、「力学的特性」、「熱的特性」等が生み出され、導電性の原子や分子を規則正しく配列すれば、非常に導電性に優れた繊維を作製することができる。また、高分子鎖がまっすぐであることから大幅に耐熱性が向上する。   In general, it is known that various characteristics are expressed by, for example, nano-fabricating a substance. For example, in natural materials typified by cellulose, by converting the woody material into nanometer-order wood fibers (hereinafter sometimes referred to as “nanofibers” or “nanofibers”), the super specific surface area effect and nanosize effect are achieved. It is known that the supramolecular arrangement effect is expressed. The super specific surface area effect means that the specific surface area is several thousand to several tens of thousands times larger than that of a fiber having a diameter of a normal order. The surface area per unit weight increases dramatically as the fiber is made finer to the nanometer order, so that it has excellent properties such as “molecular recognition” and “adsorption properties”. Therefore, it is expected to be used for biofilters, sensors, and fuel cell electrode materials. The nano-size effect is an effect that results from having a nano-sized diameter, which creates “hydrodynamic properties”, “optical properties”, etc., and thus can capture submicron particles completely with low pressure loss. Expected to be used for ultra-high performance filters. Further, since the diameter of the nanofiber is smaller than the wavelength of light, irregular reflection of light is reduced, and a highly transparent fiber is produced. Therefore, the nanofiber is expected to be used for electronic paper having excellent light transmittance. Furthermore, the supramolecular alignment effect is an effect that results from the straight alignment of polymer chains, and produces “electrical characteristics”, “mechanical characteristics”, “thermal characteristics”, etc., resulting in conductive atoms and molecules. If the fibers are regularly arranged, it is possible to produce a fiber having excellent conductivity. Further, since the polymer chain is straight, the heat resistance is greatly improved.

また、マイクロメートルオーダーの木質繊維については、木繊維の数十分の一のオーダーであることから、繊維構造や木材成分が木材繊維の特徴を残し、木材固有の性質が活かされ剛直な特徴を持っている。そのため、繊維の成形体は空隙を作りやすく軽量性、断熱性を付与しやすい。また木質繊維は熱伝導率が低く、ヒートブリッジを起こしにくいので、この性質も断熱性付与に寄与する。   In addition, for micrometer-order wood fibers, which are on the order of a few tenths of wood fibers, the fiber structure and wood components retain the characteristics of wood fibers, and the unique characteristics of wood are utilized to provide rigid characteristics. have. For this reason, the fiber molded body easily forms voids and easily imparts lightness and heat insulation. Moreover, since the wood fiber has low thermal conductivity and hardly causes heat bridge, this property also contributes to the provision of heat insulation.

このようなセルロースからなるファイバーを製造する方法としては、化学処理による方法、酵素加水分解による方法、機械的な処理による方法などが知られている。   As a method for producing such a fiber made of cellulose, a method by chemical treatment, a method by enzymatic hydrolysis, a method by mechanical treatment, and the like are known.

化学処理による方法としては、TEMPO(2,2,6,6−テトラメチルピペリジノオキシラジカル)酸化処理による方法や硫酸処理による方法がある。   As a method by chemical treatment, there are a method by TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy radical) oxidation treatment and a method by sulfuric acid treatment.

TEMPO酸化処理による方法では、特許文献1に示されているように、セルロース分子におけるグルコース単位にカルボキシル基を導入することで、分子間の電気的反発作用を引き起こし、セルロースナノファイバーを分離する。当該方法では、リグノセルロースからリグニンとヘミセルロースを除去しながら直接セルロースナノファイバーを製造することができるとともに、「高温の薬品処理」や「多段漂白」といったパルプ化の複雑な前工程を省略することができるため、ナノファイバーの化学的・機械的損傷(結晶化度低下)を抑えることができる。また、省エネルギー化(製造コスト削減)が図れ、そのため環境への負荷も軽減することができる。また、常温常圧で処理できることから、このことによりコスト削減を図ることができる。また、化学的処理であるため、解繊による機械的なダメージが最小限で済むという利点がある。   In the method based on TEMPO oxidation treatment, as shown in Patent Document 1, by introducing a carboxyl group into a glucose unit in a cellulose molecule, an electrical repulsion effect between molecules is caused to separate cellulose nanofibers. In this method, cellulose nanofibers can be produced directly while removing lignin and hemicellulose from lignocellulose, and complicated pulping pre-processes such as “high temperature chemical treatment” and “multistage bleaching” can be omitted. Therefore, chemical / mechanical damage (decrease in crystallinity) of the nanofiber can be suppressed. Moreover, energy saving (manufacturing cost reduction) can be achieved, so that the burden on the environment can be reduced. Moreover, since it can process at normal temperature normal pressure, this can aim at cost reduction. Moreover, since it is a chemical treatment, there is an advantage that mechanical damage due to defibration can be minimized.

硫酸処理による方法では、特許文献2に示されているように、セルロース繊維を硫酸処理し、非結晶部分を加水分解して除去することで結晶セルロースが得られ、硫酸処理により導入された硫酸基同士の静電反発によって安定に分散可能である。特許文献2の方法では、加水分解処理に加え、加水分解後の廃液からもナノファイバーが得られるため、セルロースナノファイバーを効率良く製造することができるという利点がある。   In the method based on sulfuric acid treatment, as shown in Patent Document 2, the cellulose fiber is treated with sulfuric acid, and the amorphous cellulose is obtained by hydrolyzing and removing the non-crystalline portion, and the sulfate group introduced by the sulfuric acid treatment is obtained. It can be stably dispersed by electrostatic repulsion between each other. In the method of Patent Document 2, since nanofibers can be obtained from the waste liquid after hydrolysis in addition to hydrolysis treatment, there is an advantage that cellulose nanofibers can be produced efficiently.

酵素加水分解による方法では、特許文献3に示されているように、セルロース・ミクロフィブリル(CMF)に予め非晶部分を形成し、その非晶部分にエンドグルカナーゼを作用させることでセルロースナノファイバーが効率良く得られる。簡易な設備かつ温和な条件で実行可能であるため、コストの削減が期待され、また、得られるセルロースナノファイバーの損傷も少ない。また、予め非晶部分を形成することで酵素の浸透性を確保できるため、大量の酵素を使用しなくても効率的にナノファイバーが得られるという利点がある。   In the method based on enzymatic hydrolysis, as shown in Patent Document 3, cellulose nanofibers can be obtained by forming an amorphous part in cellulose microfibril (CMF) in advance and allowing endoglucanase to act on the amorphous part. It can be obtained efficiently. Since it can be carried out with simple equipment and mild conditions, cost reduction is expected, and the resulting cellulose nanofiber is less damaged. Moreover, since the permeability of the enzyme can be secured by forming the amorphous part in advance, there is an advantage that nanofibers can be obtained efficiently without using a large amount of enzyme.

また、機械的な処理による方法としては、メカノケミカル処理、高圧ホモジェナイザー処理、カウンターコリージョン処理が挙げられる。   Examples of the mechanical treatment method include mechanochemical treatment, high-pressure homogenizer treatment, and counter-colonization treatment.

メカノケミカル処理による方法では、特許文献4に示されているように、セルロース物質に、粉砕助剤として親和性合成高分子を添加した後に乾式ボールミルなどの機械的粉砕を行う。その他、機械的粉砕には、ビーズミル、ディスクミル、ハンマーミル、ミキサー、ホモジェナイザー等が用いられる。加圧水熱処理等の前処理を行うことで、セルロースの膨潤やヘミセルロースの加水分解が起こるため、機械的処理を行った際に木材主成分の交絡を容易に解くことができ、高効率にセルロースナノファイバーを得ることができるという利点がある。   In the method by mechanochemical treatment, as shown in Patent Document 4, after adding an affinity synthetic polymer as a grinding aid to a cellulose material, mechanical grinding such as a dry ball mill is performed. In addition, a bead mill, a disk mill, a hammer mill, a mixer, a homogenizer, or the like is used for mechanical pulverization. Pretreatment such as pressurized hydrothermal treatment causes swelling of cellulose and hydrolysis of hemicellulose, so that when the mechanical treatment is performed, the entanglement of the main components of the wood can be easily solved, and the cellulose nanofibers are highly efficient. There is an advantage that can be obtained.

特開2008−308802号公報JP 2008-308802 A 特表2012−526156号公報Special table 2012-526156 gazette 特開2008−150719号公報JP 2008-150719 A 特開2008−274247号公報JP 2008-274247 A

しかしながら、特許文献1に開示されたTEMPO酸化処理による方法では、セルロース分子におけるグルコース単位にカルボキシル基が導入されるため、セルロース自体に化学変性が起こるという問題があった。ナノファイバーは分散液として得られるが、固形分濃度は5%が限界である。このように固形分の濃度が低く液体の分量が多いため、ナノファイバーを乾燥させるのに時間を要しコストが嵩むという問題があった。   However, the method based on the TEMPO oxidation treatment disclosed in Patent Document 1 has a problem in that chemical modification occurs in cellulose itself because a carboxyl group is introduced into a glucose unit in a cellulose molecule. Nanofibers are obtained as a dispersion, but the solid concentration is limited to 5%. As described above, since the solid content is low and the amount of the liquid is large, there is a problem that it takes time to dry the nanofiber and the cost increases.

また、特許文献2に開示された硫酸処理による方法では、硝酸処理のような強酸を用いた激しい反応が行われるため、このような激しい反応に耐えうる設備が必要となり、設備の費用が嵩むという問題があった。また、硫酸処理に多量の硫酸を要するため、薬剤の費用が嵩むという問題があった。   Further, in the method using sulfuric acid treatment disclosed in Patent Document 2, since a vigorous reaction using a strong acid such as nitric acid treatment is performed, equipment that can withstand such intense reaction is required, and the cost of the equipment increases. There was a problem. In addition, since a large amount of sulfuric acid is required for the sulfuric acid treatment, there is a problem that the cost of the drug increases.

また、特許文献3に開示された酵素加水分解による方法では、酵素を用いるため反応促進が十分ではなく分解反応の進行が遅いという問題があった。また、大量の酵素を用いるため、コストが嵩むという問題があった。   In addition, the method using enzyme hydrolysis disclosed in Patent Document 3 has a problem that the reaction is not accelerated sufficiently because the enzyme is used, and the progress of the decomposition reaction is slow. In addition, since a large amount of enzyme is used, there is a problem that costs increase.

また、特許文献4に開示された機械的処理による方法では、製造ムラが発生しやすいため、何度も機械的処理に供しなければならず処理時間が長くなり、時間的にコストが嵩むという問題があった。また、機械的粉砕のための設備を要するため、設備的にコストが嵩むという問題があった。   Further, in the method by mechanical processing disclosed in Patent Document 4, since manufacturing unevenness is likely to occur, the processing time has to be long and the cost is increased because it has to be subjected to mechanical processing many times. was there. Moreover, since equipment for mechanical pulverization is required, there is a problem that costs increase in terms of equipment.

本発明は、上記課題に鑑み成されたものであり、その目的とするところは、化学的変性を受けない高品質の木質繊維を簡易且つ安価に製造する方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for easily and inexpensively producing high-quality woody fibers that do not undergo chemical modification.

本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意研究を重ねた結果、ドライアイスの昇華・膨張による衝撃力により木質材料を微細化しうることを見出した。また、ドライアイスは、木質材料に対して変性をもたらさないことから高品質の木質繊維を得ることができ、さらには、ドライアイスは液体になることなく直接固体から気体に昇華するため、微細化後の木質繊維に他の物質等が含まれておらず、中和処理等の後工程を経ること無く木質繊維を回収することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、木質材料を繊維化して木質繊維を作製する方法であって、
木質材料とドライアイスとを所定の割合で混合して木質材料とドライアイスとの混合物を得る工程と、
前記混合物を圧縮成形し、圧縮混合物を得る工程と、
前記圧縮混合物に衝撃を与えることにより、前記ドライアイスを急激に昇華・膨張させて前記木質材料に前記ドライアイスの膨張による衝撃を与え、それにより前記木質材料を微細化して木質繊維を作製する工程と、
前記微細化された木質繊維を回収する工程と、を備えることを特徴とする。
As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have found that wood materials can be refined by impact force due to sublimation / expansion of dry ice. Also, since dry ice does not cause denaturation of wood materials, high-quality wood fibers can be obtained, and further, since dry ice sublimates directly from solid to gas without becoming liquid, it is refined. It has been found that other materials are not contained in the subsequent wood fibers, and that the wood fibers can be recovered without going through a post-process such as neutralization treatment, and the present invention has been completed.
That is, the present invention is a method for producing a wood fiber by fiberizing a wood material,
Mixing a wood material and dry ice at a predetermined ratio to obtain a mixture of the wood material and dry ice;
Compression-molding the mixture to obtain a compressed mixture;
A step of applying a shock to the compressed mixture to rapidly sublimate and expand the dry ice to give the wooden material a shock due to the expansion of the dry ice, thereby refining the wooden material to produce a wooden fiber When,
Recovering the refined wood fiber.

本発明に係る木質繊維を作製する方法において、前記圧縮混合物を得る工程は、ある態様では、液化二酸化炭素を前記木質材料に噴射することによって行われる。   In the method for producing a wood fiber according to the present invention, the step of obtaining the compressed mixture is performed by injecting liquefied carbon dioxide onto the wood material in one embodiment.

また、本発明に係る木質繊維を作製する方法において、一の態様では、前記圧縮混合物に衝撃を与えることは、前記圧縮混合物を物体に高速で衝突させることにより行われる。   Moreover, in the method for producing the wood fiber according to the present invention, in one aspect, the impact on the compressed mixture is performed by causing the compressed mixture to collide with an object at a high speed.

他の態様では、前記圧縮混合物に衝撃を与えることは、前記圧縮混合物を固めて塊状体を形成し前記塊状体を高速で物体に衝突させることにより行われる。   In another aspect, impacting the compressed mixture is performed by consolidating the compressed mixture to form a lump and causing the lump to collide with an object at high speed.

また、本発明に係る木質繊維を作製する方法において、前記物体が予め加熱されることが好ましい。   In the method for producing a wood fiber according to the present invention, it is preferable that the object is heated in advance.

特に、前記物体が、回転体又は可動体であり、前記圧縮混合物が高速で衝突する位置の手前において前記回転体又は可動体が加熱されることが好ましい。   In particular, it is preferable that the object is a rotating body or a movable body, and the rotating body or the movable body is heated before the position where the compressed mixture collides at a high speed.

また、本発明に係る木質繊維を作製する方法において、さらに別の態様では、前記圧縮混合物に衝撃を与えることが、前記圧縮混合物を対向衝突させることにより行われる。   Moreover, in the method for producing the wood fiber according to the present invention, in yet another aspect, impacting the compressed mixture is performed by causing the compressed mixture to collide against each other.

また、本発明に係る木質繊維を作製する方法において、さらに別の態様では、前記圧縮混合物に衝撃を与えることが、前記圧縮混合物を急速に高温条件下に曝すことにより行われる。   Moreover, in the method for producing the wood fiber according to the present invention, in still another aspect, the impact to the compressed mixture is performed by rapidly exposing the compressed mixture to a high temperature condition.

本発明に係る木質繊維を作製する方法において、前記木質材料と前記ドライアイスとの割合が、重量比率で5:1〜1:5であることが好ましい。   In the method for producing a wood fiber according to the present invention, it is preferable that the weight ratio of the wood material and the dry ice is 5: 1 to 1: 5.

また、本発明に係る木質繊維を作製する方法は、前記木質材料とドライアイスとの混合物を得る工程の前に、前記木質材料を予備粉砕する工程をさらに備えていてもよい。   In addition, the method for producing a wood fiber according to the present invention may further include a step of pre-grinding the wood material before the step of obtaining a mixture of the wood material and dry ice.

また、本発明に係る木質繊維を作製する方法において、前記物体が木質繊維の回収容器であり、当該回収容器に前記混合物を衝突させることにより、木質材料を微細化するとともに、微細化された木質繊維を回収することが好ましい。   Further, in the method for producing a wood fiber according to the present invention, the object is a wood fiber collection container, and the mixture is made to collide with the collection container so that the wood material is refined and the refined wood is produced. It is preferred to collect the fibers.

また、本発明に係る木質繊維を作製する方法は、前記圧縮混合物を衝突させた際に発生する二酸化炭素を回収する工程をさらに備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the method for producing the wood fiber according to the present invention further includes a step of recovering carbon dioxide generated when the compressed mixture is collided.

また、本発明に係る木質繊維を作製する方法において、前記木質繊維が、セルロース繊維を含むことが好ましい。   Moreover, in the method for producing a wood fiber according to the present invention, it is preferable that the wood fiber contains a cellulose fiber.

本発明に係る方法によれば、木質材料の微細化にドライアイスを用いるため、化学的変性を受けない高品質の木質繊維を簡易且つ安価に製造する方法を提供することができる。   According to the method of the present invention, since dry ice is used for the refinement of the wood material, it is possible to provide a method for easily and inexpensively producing high-quality wood fibers that are not subjected to chemical modification.

図1は、木質材料の予備粉砕工程を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a pre-grinding step of a wood material. 図2は、木質材料とドライアイスとの混合物を作製する工程を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a process of producing a mixture of a wood material and dry ice. 図3は、圧縮混合物に外部から衝撃を与える手法の第1の態様を示している。FIG. 3 shows a first embodiment of a technique for externally impacting the compressed mixture. 図4は、圧縮混合物に外部から衝撃を与える手法の第2の態様を示している。FIG. 4 shows a second embodiment of the technique for applying an external impact to the compressed mixture. 図5は、圧縮混合物に外部から衝撃を与える手法の第3の態様を示している。FIG. 5 shows a third aspect of the technique of applying an external impact to the compressed mixture. 図6は、圧縮混合物に外部から衝撃を与える手法の第4の態様を示している。FIG. 6 shows a fourth embodiment of the technique for externally impacting the compressed mixture. 図7は、衝撃付与工程と木質繊維回収工程とを同時に行うことができる回収容器を示した概略図である。FIG. 7 is a schematic view showing a collection container capable of performing the impact applying step and the wood fiber collecting step at the same time.

本発明を実施するための形態を、以下、図面を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、以下に示す形態は、本発明の技術的思想を具体化するための木質繊維を作製する方法を例示するものであって、本発明を限定するものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the form shown below exemplifies a method for producing a wood fiber for embodying the technical idea of the present invention, and does not limit the present invention.

(実施の形態1)
木質材料1を繊維化して木質繊維4を作製するに際し、木質材料1とドライアイス2とを所定の割合で混合して木質材料1とドライアイス2との混合物3’を得、混合物3を圧縮成形することにより圧縮混合物3を得る。そして、圧縮混合物3に衝撃を与えることにより、ドライアイス2を急激に昇華・膨張させて木質材料1にドライアイス2の膨張による衝撃を与え、それにより木質材料1を微細化して木質繊維4を作製し、微細化された木質繊維4を回収する。木質材料1とドライアイス2との圧縮混合物3を得る前に、木質材料1を予備粉砕する工程をさらに備えていてもよい。また、圧縮混合物3を衝突させた際に発生する二酸化炭素を回収する工程をさらに備えていてもよい。以下、木質繊維4を作製する方法における各工程について詳細に説明する。
(Embodiment 1)
When the wood material 1 is made into fiber and the wood fiber 4 is produced, the wood material 1 and the dry ice 2 are mixed at a predetermined ratio to obtain a mixture 3 ′ of the wood material 1 and the dry ice 2, and the mixture 3 is compressed. The compression mixture 3 is obtained by molding. Then, by giving an impact to the compressed mixture 3, the dry ice 2 is rapidly sublimated and expanded to give the wooden material 1 an impact due to the expansion of the dry ice 2, thereby refining the wooden material 1 to obtain the wooden fiber 4 The produced and refined wood fibers 4 are collected. Before obtaining the compressed mixture 3 of the wood material 1 and the dry ice 2, you may further provide the process of pre-grinding the wood material 1. FIG. Moreover, you may further provide the process of collect | recovering the carbon dioxide generated when the compression mixture 3 is made to collide. Hereinafter, each process in the method of producing the wood fiber 4 will be described in detail.

なお、本発明において、木質繊維4とは、ミリメートルからナノメートルまでの直径を有する木質からなる繊維を意味し、好ましくはナノメートルオーダーの直径を有する木質の繊維(以下、本明細書においてナノメートルオーダーの直径を有する木質繊維を特にナノファイバー、ナノ繊維と称することがある。本発明において、木質材料の一部がナノ化し当該部分がナノメートルオーダーの直径を有するものであればナノファイバーと称する。)を意味する。   In the present invention, the wood fiber 4 means a fiber made of wood having a diameter of millimeter to nanometer, preferably a wood fiber having a diameter on the order of nanometer (hereinafter referred to as nanometer in this specification). A wood fiber having a diameter of the order is sometimes referred to as a nanofiber or a nanofiber, and in the present invention, if a part of the wood material is nano-sized and the part has a diameter of a nanometer order, it is referred to as a nanofiber. .)

(木質材料予備粉砕工程)
図1は、木質材料の予備粉砕工程を示した図である。はじめに、木質材料1を準備する。木質材料1としては、セルロースを含むものであれば如何なるものであっても良いが、例えばスギ、ヒノキやマツなどの針葉樹、また、例えばシラカンバ、ナラ、カバやクリなどの広葉樹などが例として挙げられる。
(Wood material pre-grinding process)
FIG. 1 is a diagram showing a pre-grinding step of a wood material. First, the wood material 1 is prepared. The woody material 1 may be any material as long as it contains cellulose. For example, conifers such as cedar, cypress and pine, and broad-leaved trees such as birch, oak, hippopotamus and chestnut are listed as examples. It is done.

次に、木質材料1を破砕機(不図示)により予備粉砕する。予備粉砕後の木質材料には参照番号1Aを付している。予備粉砕後の木質材料1Aの径は、1μm〜3mmであることが好ましく、1μm〜300μmであることがより好ましく、1μm〜50μmであることがさらに好ましい。木質材料1をこのような大きさに予め粉砕しておけば、後述する微細化をより効率的に行うことができる。しかしながら、はじめから、ある程度微細な木質材料1を用いる場合は、予備粉砕を行うことは必ずしも必要ではない。予備粉砕工程を経るか否かは用いる木質材料1の大きさに基づき適宜決定すればよい。   Next, the wood material 1 is preliminarily pulverized by a crusher (not shown). The wood material after the pre-grinding is given the reference number 1A. The diameter of the wood material 1A after preliminary pulverization is preferably 1 μm to 3 mm, more preferably 1 μm to 300 μm, and even more preferably 1 μm to 50 μm. If the wood material 1 is pulverized to such a size in advance, it is possible to more efficiently perform the miniaturization described later. However, when using the wood material 1 that is fine to some extent from the beginning, it is not always necessary to perform preliminary pulverization. Whether or not to undergo the preliminary pulverization step may be appropriately determined based on the size of the wood material 1 to be used.

予備粉砕の際、一軸破砕機、二軸破砕機、ハンマークラッシャー、レファイナー、ニーダー、離解機、叩解機、パルパー及びブロアーなどの破砕装置を用いることができる。予備粉砕に用いる破砕装置としては、所望の大きさに木質材料1を粉砕することが可能であれば如何なるものを使用しても良い。   In the preliminary pulverization, crushing devices such as a uniaxial crusher, a biaxial crusher, a hammer crusher, a refiner, a kneader, a disaggregator, a beater, a pulper, and a blower can be used. As a crushing apparatus used for preliminary crushing, any crushing apparatus may be used as long as the wooden material 1 can be crushed to a desired size.

(木質材料−ドライアイス混合物作製工程)
図2は、木質材料1とドライアイス2との混合物3’を作製する工程(木質材料−ドライアイス混合物作製工程)を示した図である。ここで、木質材料1には、予備粉砕されていない木質材料1だけでなく、上述のように予備粉砕された木質材料1Aも含む。木質材料1とドライアイス2との混合物3’は、木質材料1とドライアイス2とをそれぞれ別々に準備し、これらを混合することにより作製することができる。また、別の態様では、液化二酸化炭素(液化炭酸ガス)を木質材料1に吹き付けることにより、木質材料1とドライアイス2との混合物3’を作製することができる。液化二酸化炭素を木質材料1へ吹き付けた際、液化二酸化炭素は常圧では液体であることができず液化二酸化炭素が固体(ドライアイス2)となって、ドライアイス2が木質材料1に絡み合い木質材料1とドライアイス2との混合物3’が得られる。
(Wood material-dry ice mixture preparation process)
FIG. 2 is a diagram showing a step of producing a mixture 3 ′ of the wood material 1 and the dry ice 2 (wood material-dry ice mixture production step). Here, the wood material 1 includes not only the wood material 1 that has not been pre-ground, but also the wood material 1A that has been pre-ground as described above. The mixture 3 ′ of the wood material 1 and the dry ice 2 can be prepared by separately preparing the wood material 1 and the dry ice 2 and mixing them. Moreover, in another aspect, the mixture 3 'of the wooden material 1 and the dry ice 2 can be produced by spraying liquefied carbon dioxide (liquefied carbon dioxide gas) onto the wooden material 1. When the liquefied carbon dioxide is sprayed onto the wood material 1, the liquefied carbon dioxide cannot be liquid at normal pressure, and the liquefied carbon dioxide becomes a solid (dry ice 2). A mixture 3 ′ of material 1 and dry ice 2 is obtained.

木質材料1とドライアイス2との混合比率は、重量比で、10:1〜1:10であることが好ましく、5:1〜1:5であることがさらに好ましい。木質材料1とドライアイス2との混合比率がこのような範囲にあれば、後述する衝撃付与工程において木質材料1を効率良く微細化することができる。   The mixing ratio of the wood material 1 and the dry ice 2 is preferably 10: 1 to 1:10, more preferably 5: 1 to 1: 5, by weight. If the mixing ratio of the wood material 1 and the dry ice 2 is within such a range, the wood material 1 can be efficiently miniaturized in the impact applying step described later.

(圧縮混合物の作製工程)
木質材料1とドライアイス2との混合物3’は、上述したように押し固めて塊状体の圧縮混合物3とする。このように混合物3’を押し固めて圧縮混合物3とすることにより、ドライアイス2と木質材料1との接触面積が増加し、後述する衝撃付与工程においてドライアイス2を昇華・膨張させた際、膨張による衝撃力が木質材料1に良好に伝わり、木質材料1がより細かく微細化される。
(Production process of compressed mixture)
The mixture 3 ′ of the wood material 1 and the dry ice 2 is pressed and hardened as described above to form a compact compressed mixture 3. By pressing and solidifying the mixture 3 ′ in this way to obtain the compressed mixture 3, the contact area between the dry ice 2 and the wood material 1 is increased, and when the dry ice 2 is sublimated and expanded in the impact applying step described later, The impact force due to the expansion is transmitted well to the wood material 1, and the wood material 1 is made finer and finer.

木質材料1とドライアイス2とを別々に準備してこれらを混合することにより混合物3’を作製する態様において、ドライアイス2を準備する際、ドライアイス2の原料に水分を加えることが好ましい。水分を含まない場合、ドライアイスがパウダー状となり、木質材料1とドライアイス2との混合物3’を押し固めることが困難である。ドライアイス2に所定量の水分を加えることにより、パウダー状ではなく塊状の圧縮混合物3を作製することができる。水分の量は、100gの混合物3’に対して0.01g〜5gであることが好ましく、0.01g〜2.5gであることがより好ましく、0.01g〜1gであることがさらに好ましい。水分の量がこのような範囲にあれば、混合物3’を押し固めることにより塊状の圧縮混合物3とすることができる。   In the aspect in which the wood material 1 and the dry ice 2 are separately prepared and mixed to prepare the mixture 3 ′, it is preferable to add moisture to the raw material of the dry ice 2 when preparing the dry ice 2. When moisture is not included, the dry ice becomes powdery and it is difficult to press and harden the mixture 3 ′ of the wood material 1 and the dry ice 2. By adding a predetermined amount of moisture to the dry ice 2, a lump-like compressed mixture 3 can be produced instead of powder. The amount of water is preferably 0.01 g to 5 g, more preferably 0.01 g to 2.5 g, and still more preferably 0.01 g to 1 g with respect to 100 g of the mixture 3 '. If the amount of moisture is within such a range, the mixture 3 'can be pressed and solidified to form a block-like compressed mixture 3.

上述のようにして圧縮混合物3を形成し、これを予め粉砕し、粒状の圧縮混合物3を作製してもよい。ここで、粒状の圧縮混合物3とは、直径0.1mm〜10mm、より好ましくは直径0.1mm〜5mm、さらに好ましくは直径0.1mm〜3mmの略球状の粒子からなる圧縮混合物を意味し、このような直径を有する圧縮混合物3の中に木質材料1とドライアイス2とが含まれている。このように、上述のようにして形成された圧縮混合物3を予め粉砕することにより、後の工程で衝撃を与えて微細化する際に良好に木質材料1に衝撃を与えることができ、木質材料1をより細かく微細化することができる。
圧縮混合物3を予め粉砕するに際しては、以下に限定される訳ではないが、ハンマークラッシャー、リファイナー、ニーダー、ロールミル、ウイングミル、ジョークラッシャー等の破砕装置を用いることができる。
The compressed mixture 3 may be formed as described above, and this may be previously pulverized to produce a granular compressed mixture 3. Here, the granular compression mixture 3 means a compression mixture composed of substantially spherical particles having a diameter of 0.1 mm to 10 mm, more preferably a diameter of 0.1 mm to 5 mm, and still more preferably a diameter of 0.1 mm to 3 mm. A wooden material 1 and dry ice 2 are contained in the compressed mixture 3 having such a diameter. As described above, the compressed mixture 3 formed as described above is pulverized in advance, so that it is possible to satisfactorily impact the wooden material 1 when it is refined by applying an impact in a later step. 1 can be made finer.
When the compressed mixture 3 is pulverized in advance, a crushing device such as a hammer crusher, a refiner, a kneader, a roll mill, a wing mill, or a jaw crusher can be used.

また、上述した所定の割合で混合された木質材料1とドライアイス2との混合物3’を押し出し成形し、ペレット状の圧縮混合物3を作製してもよい。ここで、ペレット状とは、一般的には円筒状であるが、それに限定されず、それに類する形状も含む。ペレット状の圧縮混合物3の直径は、1mm〜10mmであることが好ましく、より好ましくは1mm〜5mmであり、さらに好ましくは1mm〜3mmである。また、ペレット状の圧縮混合物3の高さ(長手方向長さ)は、1mm〜30mmであることが好ましく、より好ましくは1mm〜10mmであり、さらに好ましくは1mm〜3mmである。ペレット状の圧縮混合物3がこのような直径、高さ(長手方向長さ)を有する場合、上記同様、後の工程で衝撃を与えて微細化する際に良好に木質材料1に衝撃を与えることができ、木質材料1をより細かく微細化することができる。
ペレット状の圧縮混合物3を作製するに際しては、以下に限定される訳ではなく、一般的な押出成形機や圧縮成形機等を用いることができる。
Alternatively, the pellet-like compressed mixture 3 may be produced by extruding the mixture 3 ′ of the wood material 1 and the dry ice 2 mixed at the predetermined ratio described above. Here, the pellet shape is generally a cylindrical shape, but is not limited thereto, and includes a similar shape. The diameter of the pellet-shaped compressed mixture 3 is preferably 1 mm to 10 mm, more preferably 1 mm to 5 mm, and still more preferably 1 mm to 3 mm. Moreover, it is preferable that the height (longitudinal direction length) of the pellet-shaped compression mixture 3 is 1 mm-30 mm, More preferably, it is 1 mm-10 mm, More preferably, it is 1 mm-3 mm. When the pellet-like compressed mixture 3 has such a diameter and height (length in the longitudinal direction), as in the above case, when the impact is applied in the subsequent step and the material is refined, the wood material 1 is favorably impacted. The woody material 1 can be made finer and finer.
When producing the pellet-shaped compression mixture 3, it is not necessarily limited to the following, A general extrusion molding machine, a compression molding machine, etc. can be used.

(衝撃付与工程)
図3〜6は、衝撃付与工程を示した図である。木質材料1とドライアイス2との圧縮混合物3に外部から衝撃を与えることによりドライアイス2を昇華させ、これにより急激にドライアイス2を膨張させる。ドライアイス2の膨張による衝撃が木質材料1に与えられ木質材料1が微細化され木質繊維4となる。
(Impact application process)
3 to 6 are diagrams showing an impact applying step. The dry ice 2 is sublimated by applying an impact to the compressed mixture 3 of the wood material 1 and the dry ice 2 from the outside, whereby the dry ice 2 is rapidly expanded. The impact due to the expansion of the dry ice 2 is given to the wood material 1, and the wood material 1 is refined to become wood fibers 4.

図3は、圧縮混合物3に外部から衝撃を与える手法の第1の態様を示している。この態様では、ドライアイスブラスト装置6に圧縮混合物3を充填し、圧縮混合物3をドライアイスブラスト装置6から高圧空気と共に物体(例えば金属等の板)8に高速で衝突させる。木質材料1とドライアイス2との圧縮混合物3が物体8に高速で衝突することにより、ドライアイス2が昇華し昇華の際ドライアイス2の体積が約800倍に膨張する。膨張による衝撃が、ドライアイス2の周囲に含まれていた木質材料1に伝わり、木質材料1はその衝撃を受けて微細化される。   FIG. 3 shows a first embodiment of a technique for giving an external impact to the compressed mixture 3. In this embodiment, the dry ice blasting device 6 is filled with the compressed mixture 3, and the compressed mixture 3 is collided from the dry ice blasting device 6 with the high-pressure air to the object (for example, a plate of metal or the like) 8 at high speed. When the compressed mixture 3 of the wood material 1 and the dry ice 2 collides with the object 8 at a high speed, the dry ice 2 sublimes, and the volume of the dry ice 2 expands about 800 times during sublimation. The impact due to the expansion is transmitted to the wood material 1 included around the dry ice 2, and the wood material 1 is refined by receiving the impact.

圧縮混合物3の物体8への発射速度は、ノズル噴出直後で100〜500m/sとすることができ、100〜350m/s程度であることが好ましい。発射速度が、100m/sよりも遅い場合は、圧縮混合物3の粉砕及び木質繊維の微細化が好適に行われない。また、発射速度が、350m/sを超えると、音速を超えるため、衝撃波が発生し、処理時の騒音が問題となる。すなわち、発射速度が、ノズル噴出直後で100〜350m/s程度であれば、木質材料1の微細化を良好に行うことができる。圧縮混合物3の物体8への発射速度は、より好ましくはノズル噴出直後で200〜300m/s程度であり、このような範囲にあれば、木質材料1の微細化をさらに良好に行うことができる。   The ejection speed of the compressed mixture 3 onto the object 8 can be set to 100 to 500 m / s immediately after nozzle ejection, and is preferably about 100 to 350 m / s. When the firing speed is slower than 100 m / s, the compression mixture 3 is not pulverized and the wood fibers are not finely formed. Further, if the firing speed exceeds 350 m / s, the sound speed is exceeded, so a shock wave is generated and noise during processing becomes a problem. That is, if the firing speed is about 100 to 350 m / s immediately after nozzle ejection, the wood material 1 can be finely refined. The firing speed of the compressed mixture 3 to the object 8 is more preferably about 200 to 300 m / s immediately after the nozzle ejection, and if it falls within such a range, the wood material 1 can be further refined finely. .

物体8は、如何なるものであってもよいが、より好ましくは、熱を伝達することができる金属又は合金等の板である。金属又は合金の板は加熱することにより、圧縮混合物3の衝突面を高温とすることができ、この高温の衝突面に、木質材料とドライアイスとの圧縮混合物3を衝突させれば、ドライアイスの昇華・膨張エネルギーを増大させることができる。これにより、膨張による衝撃が大きくなり木質材料1をより細かく微細化することができる。また、物体8は必ずしも加熱することを要せず、物体8を常温(具体的には、20℃〜30℃)のまま用い、常温の物体8に圧縮混合物3を衝突させてもよい。   The object 8 may be any object, but more preferably is a plate of metal or alloy that can transfer heat. By heating the metal or alloy plate, the collision surface of the compression mixture 3 can be heated to a high temperature. If the compression mixture 3 of the wood material and dry ice collides with the high-temperature collision surface, the dry ice The energy of sublimation / expansion can be increased. Thereby, the impact by expansion | swelling becomes large and the wood material 1 can be refined | miniaturized more finely. The object 8 does not necessarily need to be heated, and the object 8 may be used at room temperature (specifically, 20 ° C. to 30 ° C.), and the compressed mixture 3 may collide with the object 8 at room temperature.

図4は、圧縮混合物3に外部から衝撃を与える手法の第2の態様を示している。第2の態様では、物体8は、帯状の金属が筒状にロールされて中空円柱状に形成され、この円柱状の物体8の中心軸を中心として回転する回転体であってもよい。円柱状の物体8の外周面10を衝突面としてもよいし、円柱状の物体8の内周面12を衝突面としてもよい。円柱状の物体8の衝突面の、圧縮混合物3が衝突する位置14の回転方向下手側に加熱手段16が配置されこの位置18において物体8を加熱してもよい。円柱状の物体8を回転させた場合に、圧縮混合物3が衝突する位置14の回転方向下手側の位置18において加熱手段16により円柱状の物体8が加熱され、その後、加熱された部位が回転方向に回転してこの加熱部位に圧縮混合物3が衝突する。このように構成することにより、高温の衝突面に圧縮混合物3を衝突させることができるため膨張による衝撃が大きくなる。また、物体8の加熱と物体8への圧縮混合物3の衝突とを連続的に行うことができ、良好な微細化を行うことができる。さらに、圧縮混合物3の衝突時、物体8の温度を一定に保つことができ、解繊の条件を一定に保つことができる。また、加熱手段16により加熱されるため、ドライアイス2を含む圧縮混合物3の衝突による物体8の温度低下を抑制することができ、結露を抑えることができる。   FIG. 4 shows a second embodiment of the technique for giving an external impact to the compressed mixture 3. In the second aspect, the object 8 may be a rotating body that is formed in a hollow cylindrical shape by rolling a strip-shaped metal into a cylindrical shape and rotates about the central axis of the cylindrical object 8. The outer peripheral surface 10 of the cylindrical object 8 may be a collision surface, and the inner peripheral surface 12 of the cylindrical object 8 may be a collision surface. The heating means 16 may be arranged on the collision surface of the cylindrical object 8 on the lower side in the rotational direction of the position 14 where the compressed mixture 3 collides, and the object 8 may be heated at this position 18. When the cylindrical object 8 is rotated, the cylindrical object 8 is heated by the heating means 16 at a position 18 on the lower side in the rotational direction of the position 14 where the compressed mixture 3 collides, and then the heated portion rotates. The compressed mixture 3 collides with the heated part by rotating in the direction. By comprising in this way, since the compression mixture 3 can be made to collide with a hot collision surface, the impact by expansion becomes large. In addition, the heating of the object 8 and the collision of the compressed mixture 3 with the object 8 can be performed continuously, and good miniaturization can be performed. Furthermore, at the time of collision of the compressed mixture 3, the temperature of the object 8 can be kept constant, and the defibrating conditions can be kept constant. Moreover, since it heats with the heating means 16, the temperature fall of the object 8 by the collision of the compression mixture 3 containing the dry ice 2 can be suppressed, and dew condensation can be suppressed.

加熱手段16としては、ガスバーナー、電気ヒータ、高周波誘導加熱装置、ドライヤー、煮沸器を例示することができる。   Examples of the heating means 16 include a gas burner, an electric heater, a high frequency induction heating device, a dryer, and a boiling device.

加熱手段16は、図4に示すように、円柱状の物体8の外側に設けられ(物体8の外側に設けられた加熱手段16は実線により図示)、物体8の外側から内側へ向くように配置してもよい。加熱手段16を円柱状の物体8の外側に設けることにより、円柱状の物体8を支える支柱に接触しないため加熱を容易に行うことができる。また、加熱手段16は、同じく図4に示すように、円柱状の物体8の内側に設けられ(物体8の内側に設けられた加熱手段16は破線により図示)、円柱状の物体8の内側から外側へ向くように配置してもよい。加熱手段16を円柱状の物体8の内側に設けることにより、省スペース化を図ることができる。   As shown in FIG. 4, the heating means 16 is provided outside the cylindrical object 8 (the heating means 16 provided outside the object 8 is indicated by a solid line) and is directed from the outside to the inside of the object 8. You may arrange. By providing the heating means 16 on the outside of the cylindrical object 8, heating can be easily performed because the heating means 16 does not come into contact with the column supporting the cylindrical object 8. Similarly, as shown in FIG. 4, the heating means 16 is provided inside the cylindrical object 8 (the heating means 16 provided inside the object 8 is indicated by a broken line), and the inside of the cylindrical object 8 is inside. You may arrange | position so that it may face outside. Space can be saved by providing the heating means 16 inside the cylindrical object 8.

図5は、圧縮混合物3に外部から衝撃を与える手法の第3の態様を示している。第3の態様では、物体8は、板状の金属が移動する可動体である。板状の物体8の一方の面20を圧縮混合物3が衝突する衝突面とし、他方の面22を加熱手段16により加熱しても良い。また、図5に示すように、板状の物体8の一方の面20を衝突面とし、同じく一方の面20を加熱手段16により加熱しても良い。   FIG. 5 shows a third aspect of the technique for giving an external impact to the compressed mixture 3. In the third aspect, the object 8 is a movable body on which a plate-shaped metal moves. One surface 20 of the plate-like object 8 may be a collision surface on which the compressed mixture 3 collides, and the other surface 22 may be heated by the heating means 16. Further, as shown in FIG. 5, one surface 20 of the plate-like object 8 may be a collision surface, and the other surface 20 may be heated by the heating means 16.

図5に示すように、圧縮混合物3が衝突する位置14の両隣りの位置18を加熱手段16により加熱しても良いし、2つある位置18のうち一方のみ加熱しても良い。板状の物体8が、右側へ移動した場合、左側の加熱手段16により左側の位置18において加熱された部位が、圧縮混合物3が衝突する位置14まで変位し、加熱された部位に圧縮混合物3が衝突する。一方、板状の物体8が、左側へ移動した場合、右側の加熱手段16により右側の位置18において加熱された部位が、圧縮混合物3が衝突する位置14まで変位し、加熱された部位に圧縮混合物3が衝突する。このように構成することにより、上記同様、高温の衝突面に圧縮混合物3を衝突させることができるため膨張による衝撃を大きくすることができる。また、上記同様、加熱と衝突とを連続的に行うことができ、良好な微細化を行うことができる。   As shown in FIG. 5, the position 18 adjacent to the position 14 where the compressed mixture 3 collides may be heated by the heating means 16, or only one of the two positions 18 may be heated. When the plate-like object 8 moves to the right side, the part heated at the left position 18 by the left heating means 16 is displaced to the position 14 where the compressed mixture 3 collides, and the compressed mixture 3 is moved to the heated part. Collide. On the other hand, when the plate-like object 8 moves to the left side, the part heated at the right position 18 by the right heating means 16 is displaced to the position 14 where the compression mixture 3 collides and is compressed to the heated part. Mixture 3 collides. By comprising in this way, the impact by expansion | swelling can be enlarged since the compression mixture 3 can be made to collide with a hot collision surface like the above. Further, similarly to the above, heating and collision can be performed continuously, and good miniaturization can be performed.

圧縮混合物3が衝突する物体8としては、耐衝撃性があるものであれば如何なるものであっても良い。このような物体8を構成する材料として、セラミック、金属、合金、コンクリート等を例示することができる。特に好ましくは上述の通り金属である。   The object 8 with which the compressed mixture 3 collides may be any object as long as it has impact resistance. Examples of the material constituting the object 8 include ceramic, metal, alloy, concrete, and the like. Particularly preferred is a metal as described above.

金属としては、高い耐衝撃性、熱伝導性を有するため、銅、銀、金、鉄、アルミニウム、ニッケル等を例示することができる。特に好ましくは銅である。また、合金としては、ステンレス、はんだ、青銅、黄銅等を例示することができる。特に好ましくはステンレスである。   Examples of the metal include copper, silver, gold, iron, aluminum, nickel, and the like because they have high impact resistance and thermal conductivity. Particularly preferred is copper. Examples of the alloy include stainless steel, solder, bronze, brass and the like. Particularly preferred is stainless steel.

図6は、圧縮混合物3に外部から衝撃を与える手法の第4の態様を示している。第4の態様では、2つのドライアイスブラスト装置(不図示)から圧縮混合物3を高速で対向衝突させる。このようにドライアイスブラスト装置から圧縮混合物3を対向衝突させることにより、圧縮混合物3に加わる衝撃力が大きくなり、圧縮混合物3を粉砕しやすくなる。そのため、昇華・膨張による衝撃力が増大し、木質材料1をより細かく微細化することができる。   FIG. 6 shows a fourth embodiment of a technique for giving an external impact to the compressed mixture 3. In the fourth aspect, the compressed mixture 3 is caused to collide at high speed from two dry ice blasting apparatuses (not shown). Thus, by making the compressed mixture 3 collide with each other from the dry ice blasting apparatus, the impact force applied to the compressed mixture 3 is increased, and the compressed mixture 3 is easily pulverized. Therefore, the impact force due to sublimation / expansion increases, and the wood material 1 can be made finer and finer.

このときの圧縮混合物3の発射速度は、ノズル噴出直後で100〜500m/sとすることができ、100〜350m/s程度であることが好ましい。発射速度が、100m/sよりも遅い場合は、圧縮混合物3の粉砕及び木質繊維の微細化が好適に行われない。また、発射速度が、350m/sを超えると、音速を超えるため、衝撃波が発生し、処理時の騒音が問題となる。すなわち、発射速度が、ノズル噴出直後で100〜350m/s程度であれば、木質材料1の微細化を良好に行うことができる。圧縮混合物3の物体8への発射速度は、より好ましくはノズル噴出直後で200〜300m/s程度であり、このような範囲にあれば、木質材料1の微細化をさらに良好に行うことができる。   The firing speed of the compressed mixture 3 at this time can be set to 100 to 500 m / s immediately after nozzle ejection, and is preferably about 100 to 350 m / s. When the firing speed is slower than 100 m / s, the compression mixture 3 is not pulverized and the wood fibers are not finely formed. Further, if the firing speed exceeds 350 m / s, the sound speed is exceeded, so a shock wave is generated and noise during processing becomes a problem. That is, if the firing speed is about 100 to 350 m / s immediately after nozzle ejection, the wood material 1 can be finely refined. The firing speed of the compressed mixture 3 to the object 8 is more preferably about 200 to 300 m / s immediately after the nozzle ejection, and if it falls within such a range, the wood material 1 can be further refined finely. .

また、圧縮混合物3に外部から衝撃を与える手法の第5の態様では、圧縮混合物3を高温条件下にさらし、急速にドライアイス2を昇華させる。高温条件とは、30℃〜200℃を意味する。木質材料1とドライアイス2の圧縮混合物3を高温条件下にさらしドライアイス2を急速に昇華させることにより、昇華・膨張による衝撃が木質材料1に伝わり木質材料1を微細化することができる。昇華による膨張エネルギーで繊維が解れるため、ドライアイスブラスト装置等の噴射装置が不要である。圧縮混合物3を高温条件下にさらすに際し、密閉容器を減圧し無酸素の状態で行うことが肝要である。   Moreover, in the 5th aspect of the method of giving an impact to the compression mixture 3 from the outside, the compression mixture 3 is exposed to high temperature conditions, and the dry ice 2 is sublimated rapidly. High temperature conditions mean 30 to 200 ° C. By exposing the compressed mixture 3 of the wood material 1 and the dry ice 2 to a high temperature condition and rapidly sublimating the dry ice 2, the impact due to sublimation / expansion is transmitted to the wood material 1 and the wood material 1 can be refined. Since the fibers are unwound by the expansion energy due to sublimation, an injection device such as a dry ice blasting device is unnecessary. When the compressed mixture 3 is exposed to a high temperature condition, it is important that the sealed container is depressurized and oxygen-free.

(木質繊維回収工程)
つづいて、木質材料が微細化されて作製された木質繊維を回収する。木質繊維を回収するため、吸引装置等を用いる。ドライアイス2は、物体8に衝突した際に昇華して気体となるため、木質材料1とドライアイス2の圧縮混合物3が物体8に衝突した後は、微細化された木質繊維4のみが単独で存在する。すなわち、ドライアイス2は昇華して木質繊維4と分離した状態で存在する。木質繊維4を吸引装置で吸引すれば木質繊維4だけを回収することができる。
(Wood fiber recovery process)
Subsequently, the wood fiber produced by refining the wood material is collected. A suction device or the like is used to collect the wood fibers. Since the dry ice 2 sublimates into a gas when it collides with the object 8, after the compressed mixture 3 of the wood material 1 and dry ice 2 collides with the object 8, only the refined wood fiber 4 is alone. Exists. In other words, the dry ice 2 is sublimated and separated from the wood fiber 4. If the wood fiber 4 is sucked by the suction device, only the wood fiber 4 can be recovered.

また、別の態様では、図7に示すような、衝突面14を有する回収容器24を用いることができる。回収容器24は密閉され回収されるべき二酸化炭素が回収容器24の外側に漏れ出ないことが望ましい。このような回収容器24を用いれば、衝撃付与工程と、木質繊維回収工程とを同時に行うことができる。回収容器24の奧側の面が衝突面14に相当し、ドライアイスブラスト装置6から衝突面14に圧縮混合物3を高速で衝突させる。これにより、ドライアイス2が昇華して木質材料1が微細化されるとともに、微細化された木質繊維4が回収容器24内に貯まるため、木質繊維4を回収しやすい。回収容器24には、上述の吸引装置を備えていても良い。
回収容器24の内部に水またはお湯が注入され、回収容器24の奧側の衝突面14付近に上述の水またはお湯が存在することが好ましい。このような構成とすることにより、衝突面14に衝突した後昇華しきれなかった圧縮混合物3の一部が水またはお湯内に落下しこれにより二酸化炭素の膨張エネルギーを木質材料1または微細化された木質繊維4に与えることができるとともに、木質材料1および微細化された木質繊維4に纏わり付いたドライアイスを水またはお湯により昇華させることにより除去することができる。
In another aspect, a collection container 24 having a collision surface 14 as shown in FIG. 7 can be used. It is desirable that the collection container 24 be sealed so that carbon dioxide to be collected does not leak outside the collection container 24. If such a recovery container 24 is used, the impact applying step and the wood fiber recovery step can be performed simultaneously. The surface on the heel side of the collection container 24 corresponds to the collision surface 14, and the compressed mixture 3 is caused to collide with the collision surface 14 from the dry ice blast device 6 at a high speed. As a result, the dry ice 2 is sublimated and the wood material 1 is refined, and the refined wood fibers 4 are stored in the collection container 24, so that the wood fibers 4 are easily collected. The collection container 24 may include the above-described suction device.
It is preferable that water or hot water is poured into the collection container 24 and the water or hot water described above is present in the vicinity of the collision surface 14 on the heel side of the collection container 24. By adopting such a configuration, a part of the compressed mixture 3 that could not be sublimated after colliding with the collision surface 14 falls into water or hot water, so that the expansion energy of carbon dioxide is reduced to that of the wood material 1 or finer. It can be given to the wood fiber 4 and can be removed by sublimating the dry ice attached to the wood material 1 and the refined wood fiber 4 with water or hot water.

(二酸化炭素回収工程)
木質材料1とドライアイス2の圧縮混合物3が物体8に衝突した際に発生する気体の二酸化炭素を回収し、二酸化炭素を再利用する。二酸化炭素を回収する手段としては、多孔質体、気体吸引装置、ガス回収装置、ドラフトチャンバー、吸収液等を用いることができる。
(CO2 recovery process)
Gaseous carbon dioxide generated when the compressed mixture 3 of the wood material 1 and dry ice 2 collides with the object 8 is recovered and reused. As a means for recovering carbon dioxide, a porous body, a gas suction device, a gas recovery device, a draft chamber, an absorption liquid, or the like can be used.

上記した回収容器24を用いる態様においては、回収容器24の一部に二酸化炭素回収手段(不図示)が設けられていることが好ましい。   In the aspect using the recovery container 24 described above, it is preferable that a part of the recovery container 24 is provided with carbon dioxide recovery means (not shown).

以上のように、本発明の実施の形態に係る方法によれば、木質材料1の微細化にドライアイス2を用いるため、化学的変性を受けない高品質の木質繊維4を簡易に製造することができる。   As described above, according to the method according to the embodiment of the present invention, since dry ice 2 is used for the refinement of the wood material 1, high-quality wood fibers 4 that are not subjected to chemical modification can be easily produced. Can do.

1 木質材料
2 ドライアイス
3’ 混合物
3 圧縮混合物
4 木質繊維(ナノファイバー、ナノ繊維)
6 ドライアイスブラスト装置
8 混合物が衝突する物体
16 加熱手段
1 Wood material 2 Dry ice 3 'Mixture 3 Compression mixture 4 Wood fiber (nanofiber, nanofiber)
6 Dry Ice Blasting Device 8 Object Colliding with Mixture 16 Heating Means

Claims (13)

木質材料を繊維化して木質繊維を作製する方法であって、
木質材料とドライアイスとを所定の割合で混合して木質材料とドライアイスとの混合物を得る工程と、
前記混合物を圧縮成形し、圧縮混合物を得る工程と、
前記圧縮混合物に衝撃を与えることにより、前記ドライアイスを急激に昇華・膨張させて前記木質材料に前記ドライアイスの膨張による衝撃を与え、それにより前記木質材料を微細化して木質繊維を作製する工程と、
前記微細化された木質繊維を回収する工程と、を備える、木質繊維の作製方法。
A method for producing a wood fiber by fiberizing a wood material,
Mixing a wood material and dry ice at a predetermined ratio to obtain a mixture of the wood material and dry ice;
Compression-molding the mixture to obtain a compressed mixture;
A step of applying a shock to the compressed mixture to rapidly sublimate and expand the dry ice to give the wooden material a shock due to the expansion of the dry ice, thereby refining the wooden material to produce a wooden fiber When,
Recovering the refined wood fiber, and a method for producing the wood fiber.
前記圧縮混合物を得る工程が、液化二酸化炭素を前記木質材料に噴射することによって行われる請求項1記載の木質繊維の作製方法。   The method for producing a wood fiber according to claim 1, wherein the step of obtaining the compressed mixture is performed by injecting liquefied carbon dioxide onto the wood material. 前記圧縮混合物に衝撃を与えることが、前記圧縮混合物を物体に衝突させることにより行われる請求項1記載の木質繊維の作製方法。   2. The method for producing a wood fiber according to claim 1, wherein the impact is applied to the compressed mixture by causing the compressed mixture to collide with an object. 前記圧縮混合物に衝撃を与えることが、前記圧縮混合物を固めて塊状体を形成し前記塊状体を物体に衝突させることにより行われる請求項1記載の木質繊維の作製方法。   The method for producing a woody fiber according to claim 1, wherein the impact is applied to the compressed mixture by solidifying the compressed mixture to form a lump and causing the lump to collide with an object. 前記物体が予め加熱される請求項3又は4に記載の木質繊維の作製方法。   The method for producing a wood fiber according to claim 3 or 4, wherein the object is preheated. 前記物体が、回転体又は可動体であり、前記圧縮混合物が高速で衝突する位置の手前において前記回転体又は可動体が加熱される請求項5記載の木質繊維の作製方法。   The method for producing a wood fiber according to claim 5, wherein the object is a rotating body or a movable body, and the rotating body or the movable body is heated before a position where the compressed mixture collides at a high speed. 前記圧縮混合物に衝撃を与えることが、前記圧縮混合物を対向衝突させることにより行われる請求項1記載の木質繊維の作製方法。   The method for producing a wood fiber according to claim 1, wherein the impact is applied to the compressed mixture by causing the compressed mixture to collide against each other. 前記圧縮混合物に衝撃を与えることが、前記圧縮混合物を急速に高温条件下に曝すことにより行われる請求項1記載の木質繊維の作製方法。   The method for producing a wood fiber according to claim 1, wherein the impact is applied to the compressed mixture by rapidly exposing the compressed mixture to a high temperature condition. 前記木質材料と前記ドライアイスとの割合が、5:1〜1:5である請求項1〜8のいずれかに記載の木質繊維の作製方法。   The ratio of the said woody material and the said dry ice is 5: 1 to 1: 5, The preparation method of the wood fiber in any one of Claims 1-8. 前記木質材料とドライアイスとの混合物を得る工程の前に、前記木質材料を予備粉砕する工程をさらに備える請求項1〜9のいずれかに記載の木質繊維の作製方法。   The method for producing a wood fiber according to any one of claims 1 to 9, further comprising a step of pre-grinding the wood material before the step of obtaining a mixture of the wood material and dry ice. 前記物体が木質繊維の回収容器であり、当該回収容器に前記混合物を衝突させることにより、木質材料を微細化するとともに、微細化された木質繊維を回収する請求項1記載の木質繊維の作製方法。   2. The method for producing a wood fiber according to claim 1, wherein the object is a wood fiber collection container, and the mixture is made to collide with the collection container to refine the wood material and collect the refined wood fiber. . 前記圧縮混合物を衝突させた際に発生する二酸化炭素を回収する工程をさらに備える請求項1記載の木質繊維の作製方法。   The method for producing a wood fiber according to claim 1, further comprising a step of recovering carbon dioxide generated when the compressed mixture is collided. 前記木質繊維が、セルロース繊維を含む請求項1〜12のいずれかに記載の木質繊維の作製方法。   The method for producing a wood fiber according to any one of claims 1 to 12, wherein the wood fiber includes a cellulose fiber.
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