JP2673913B2 - 微細木粉の成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はボールミルのボール温
度を調節することで、乾燥と粉砕とが効率良くなされる
ようにした微細木粉の成形方法の提供に関する。

【０００２】

【従来の技術】木材を粉砕しながら微粉状の木粉を得る
方法には種々のものがあり、例えば特願平2-414370号に
係る木粉の成形方法がある。この特願平2-414370号に明
らかにされている木粉の成形方法では、粗粉砕された木
粉を先ず煮沸又は蒸煮の方法で充分に処理した後、この
粗粉砕された木粉を乾燥し、充分に乾燥された状態で微
粉状に粉砕していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かゝる
従来の木材粉の粉砕手段では、木材の乾燥処理の工程
と、粉砕の工程とを別工程としたことから木材の粉砕処
理装置の規模が大がかりとなり、しかも粉砕木粉の取扱
い処理に難があった。又、かゝる従来の粉砕方法では、
充分に乾燥されている木材の粉砕をなすことから木材の
粉砕効率が低く、一定の粒径に取り揃えられた木材粉を
効率良く多量に得る粉砕手段としては不適切であった。

【０００４】本発明は、かゝる従来の木材の粉砕方法に
鑑み、木材の粉砕に用いられるボールミル内のボールに
生ずる摩擦熱を用いることで、粉砕対象の粗粉砕木材粉
から、この粗粉砕木材粉に含まれている水分を除去しな
がら粗粉砕木材の粉砕をなすことを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る微細木粉の
成形方法は、かゝる目的を達成するものとして、請求項
１の発明は、粗粉砕された原料木材粉を、ボール温度が
90℃〜120 ℃であって、ミル内温度が80℃以下となる粉
砕条件のもとで粉砕して微細木粉を得る構成としてあ
る。

【０００６】次いで、請求項２の発明は、粗粉砕された
原料木材粉を、ボール温度が90℃〜120 ℃であって、ミ
ル内温度が80℃以下となる粉砕条件のもとで、含有水分
が2.0 重量％以下、粒径が16μｍ以下となるまで粉砕、
乾燥して微細木粉を得る構成としてある。

【０００７】

【作用】ボール温度が90℃〜120 ℃とされていることか
ら、このボールに接触する粉砕対象木材粉が加熱される
と共に、粉砕対象木材粉の撹拌に伴ってボールとの接触
を絶たれた状態で冷却され、この加熱〜冷却を繰返し受
けることによって粉砕対象木材粉は自然に乾燥される。

【０００８】粉砕対象木材粉は、この加熱〜冷却の繰返
えされる条件のもとで粉砕されると共に、ボール間で急
速に加熱される条件のもとでボール間で擂り潰されるこ
とから粉砕され易く、内部水分の放散に都合が良い。

【０００９】

【実施例】以下本発明の典型的な一実施例について説明
する。先ず、本実施例に用いられるボールミルの典型的
な装置例を図１について説明する。この図１のボールミ
ルは、大気解放型のミル本体１の周面に冷却ジャケット
２を有し、供給パイプ８から該冷却ジャケット２内に冷
却水を供給すると共に排水パイプ９から取り出すことで
冷却水の循環をなし、ミル本体１内の温度が80℃以下と
なるようにする。

【００１０】又、ミル本体１内のボール３を撹拌するロ
ータ４は、ミル本体１の上部にあるモータ５により駆動
される構成としてあり、錐形下部にバルブ６で開閉され
る取出し口７を設けた構成としてある。

【００１１】このボールミルのミル本体１内に装填され
るボール３は、通例３mm〜５mm径のセラミックスボー
ル、特にジルコニア系のセラミックスボールを用いるの
が好ましく、ステンレススチール等の金属製のボールの
使用は避けるのが好ましい。

【００１２】ステンレススチール製等の金属製のボール
では、粉砕木材粉がボールの表面に結着し、あるいは金
属製ボール相互の接触に伴う発熱によって粉砕木材粉に
変質をもたらすことがあり、使用に難があった。

【００１３】かゝる点から本実施例に用いられるボール
ミルではジルコニア系のセラミックスボールを用いて原
料木材粉の粉砕を行なっている。

【００１４】次いで本実施例で粉砕対象として用いられ
る原料木材粉はツガ、ラワン等の針葉樹及びかつ葉樹の
いずれの種類のものであっても良い。これらの樹木又
は、チップを機械的に粉砕し150 メッシュよりも細かい
粒径の粉砕粉、特に120 メッシュ以下の粒径に粉砕した
原料木材粉を用意する。かゝる原料木材粉に対しては必
要な前処理を施す。この原料木材粉の前処理は、通例リ
グニン、タンニン質あるいは色素、樹脂等を有している
原料木材粉に対し、漂白あるいは不要物質の除去として
施される。漂白の典型例としては、塩素を用いてリグニ
ンを可溶性の塩化リグニンとし、アルカリにて溶解除去
すると共にサラシ粉を用いて色素及び残留リグニンの漂
白をなす。又、極力リグニンを残した状態で白色度を高
める必要のある場合には、可酸化水素、過酸化ナトリウ
ム、次亜塩素酸塩、亜ニチオン酸塩等を用いて単段漂白
を施す。

【００１５】このように用意された粗粉砕状態の原料木
材粉を乾式ボールミルを用いて粉砕する。この乾式ボー
ルミルは密閉タイプであっても大気解放タイプであって
も良い。又、密閉タイプにしてミル内に窒素ガス等の不
活性ガスを充填して用いても良い。

【００１６】このボールミルでは、使用ボール３の温度
が90℃〜120℃の範囲となるようにし、ミル本体１の室
内温度が80℃を超えないようにして前記の原料木材粉の
粉砕と、乾燥とをする。

【００１７】この使用ボール３は、ミル本体１の容量
と、このミル本体１内に投入されるボール３の量と、ボ
ール３の材質、寸法並びに投入粉砕木粉の投入温度、
量、含有水分量と、攪拌速度並びにミル本体１の周面に
設けた冷却ジャケット２による冷却量等の調整によっ
て、その表面温度が９０℃〜１２０℃となるようにして
用いる。

【００１８】こゝで粉砕に供されるボール３の表面温度
は、対象材料の効率の良い粉砕の点から100 ℃〜120 ℃
が好ましいが、長時間の粉砕に伴う暴爆の防止の点から
90℃〜100 ℃であることが望ましい。

【００１９】尚、粉砕において暴爆を生ずる危険のある
場合には、ミル本体１内の酸素濃度を15％以内とするの
が好ましい。図２のボールミルは、その一例を示したも
のであって、前記の図１のボールミルに蓋10を取りつ
け、粉砕室を大気から遮断すると共にパイプ11からボー
ルミル内のエアーを抜き出し、パイプ12からチッ素ガス
を該ミル内に封入し、ミル内を不活性の密閉された雰囲
気として用いる。更に、他の方法としてはボールミル内
に連続してチッ素ガスを供給することでミル内の酸素濃
度を15％以下に維持しながら原料木材粉の粉砕をなして
も良い。

【００２０】次いでミル本体１の周面に冷却ジャケット
２を設け、この冷却ジャケット２に常時冷却水を供給し
て、ミル本体１内の温度を８０℃以下、好ましくは７０
℃以下、さらに好ましくは６５℃前後に調整する。この
ミル本体１の内部温度は、ボール３の回転に伴って生ず
る摩擦熱の総熱量と、投入粉砕木材粉の投入温度と投入
量並びに含有水分、冷却ジャケット２による冷却量等を
相互に調整して、内部温度が８０℃以下となるように調
整する。

【００２１】このような条件のもとで粉砕対象木材粉の
粉砕を粒径が１６μｍ以下に取り揃えられ、しかも含有
水分が２．０重量％以下となるまで続行して微細木粉を
得た。

【００２２】特に、この粉砕方法では、粗粉状態で用意
された原料木材粉にボール３が接触することに伴って、
このボール３に接触した原料木材粉が強い加熱条件下に
おかれると共に、この加熱条件のもとで破断状態で磨砕
されることゝなり、原料木材粉の破断、磨砕が効率良く
なされる。

【００２３】又、原料木材粉が強い加熱条件下で破断状
態で粉砕されることから、この原料木材粉に含まれてい
る水分が効率良く取り除かれると共に、ボール３から離
脱した原料木材粉は急速に冷却される。

【００２４】この原料木材粉の加熱−冷却の繰返しによ
って、原料木材粉の繊維が膨縮作用を受けると共に、急
速に乾燥され、ボール３による効率の良い破断、粉砕に
適する性質とされる。

【００２５】又、冷却ジャケット２の調整によってミル
本体１内の温度が80℃以下に抑制されることから、この
ミル本体１内にある原料木材粉の加熱−冷却は顕著に且
つ正確になされると共に、加熱に伴う粉砕木材粉の暴爆
が防止される。

【００２６】このようにして粉砕された木粉を分級して
必要とする粒径に取り揃えられた使用木粉を得る。図３
の分級機は比重分級によるものであって、矢印Ｙから投
入した未分級木粉をロータ13の回転により遠心分離状態
とし、分級木粉を矢印Ｗからバキュームして取り出すと
共に分級条件を満たさない粗粉を矢印Ｘから取り出す。
尚、この風量分級においても、分級機内で微小木材粉が
暴爆する虞れがあり、矢印Ｎからチッ素ガスを分級機内
に連続して供給し、分級機内の酸素濃度を15％以内とし
て分級する。図３の分級機では、0.4KW のモータ14を用
いてロータ13を800 〜1000R.P.M で回転させると共に矢
印Ｎから200 リッター／分のチッ素ガスを供給しながら
分級し次の表１で示される分級木粉を得た。

【００２７】「実施例１」 前記図１に示される容量が５．４リッターのボールミル
を用い、このボールミル内に３ｍｍ径のジルコニア系の
ボールを２．４リッターを装填し、これに含有水分が
５．７重量％の原料木材粉１ｋｇを投入した。冷却ジャ
ケットには１７℃の冷却水を出口側温度が３２℃となる
ように毎分１．５６リッターで供給し、１２０分間連続
粉砕により、ミル本体内温度が６５℃、ボール温度が９
６℃、粉砕木材粉温度が８３℃となるようにして粉砕を
続行したところ、含有水分が１．６重量％の微細な粉砕
木材粉を得ることができた。

【００２８】この粉砕の過程で、粉砕木材粉による暴爆
は無く、比較的短かい時間で目的とする微粉状の木材粉
を得ることができた。又、得られた微細木粉は繊維状の
ものが少なく、互に凝集状態となっておらず、粉砕に伴
う変色も認められなかった。

【００２９】上記で得られた微細木粉を図３で示される
分級機を用いてロータを1,000 Ｒ．Ｐ．Ｍとして分級し
た。この分級により表１で示される粒度分布からなる微
細木粉を得た。

【００３０】

【表１】

【００３１】こゝで得られた微細木粉は、いずれも16μ
ｍ以下に粒径が取り揃えられていると共に、繊毛部分が
少なく、個々に独立した粒の状態をなしていることが認
められた。

【００３２】上記の方法で得られた木粉は、繊毛部分が
従来の木粉に比べて比較的少なく樹脂に配合して用いる
のに適しており、これを電子顕微鏡写真を用いて観察し
たところ、ツガの木粉では針状の微細粒子形状をなして
おり、ラワン材では楕円状の微細粒子形状のものが多く
見受けられた。

【００３３】従って、塩化ビニル等の各種の樹脂に配合
し、各種の成形方法によって、各種の樹脂成形物を得る
ことができる。例えば上記で得られた16μｍアンダーの
木粉25_wt％をＡＢＳ樹脂に配合して押し出し成形により
テーブルの組付け脚を得た。このテーブルの組付け脚は
硬く、肌触り感が天然木に近く、削ることができた。

【００３４】又、上記で得られた５μｍアンダーの木粉
を塩化ビニル樹脂に15_wt％配合して２mm厚の軟質の塩ビ
シートを押し出し成形により得た。得られたシートは手
触り感が柔かく、べたつき感がなく、しかも気泡等の発
生が認められなかった。更に、上記で得られた８μｍア
ンダーの木粉を６ナイロン樹脂に対し30_wt％配合して湾
曲したアームグリップを射出成形により得た。得られた
アームグリップは柔かい手触り感の割に硬く、成形歪み
もなかった。又、射出時の樹脂の流動性が従来の木粉の
混入時と異なり良好であって、射出圧を低く設定するこ
とができた。

【００３５】次いで上記の木粉を塗料に配合して用いる
ことで木質様の表面特性を各種の物品にもたらすことが
できる。こゝで塗装対象とされる物品としては樹脂製の
成形物、金属製の成形物と共に木材成形物、更には合成
皮革等の全ての物品の表面に塗布形成して用いることが
できる。

【００３６】こゝで用いられる木粉は粒径が細かいほど
良い塗膜面の形成に適している。又、嵩比重が高く、繊
毛状でない木粉を用いるのが好ましい。更に又、塗膜面
にピンホール等が生じないように充分に乾燥されている
木粉を用いるのが良い。かゝる点から塗料に用いられる
木粉は、少なくとも粒径が16μｍアンダーであり、含有
水分が極力少ないことを要する。尚、混入率は塗料の性
状、塗布目的等によって各別に設定される必要がある。

【００３７】上記で得られた木粉を用いて下塗り塗料及
び上塗り用の塗料を得た。この塗料に配合した木粉は粒
径が細かいほど手の感触が柔かく、13μｍと8.2μｍの
粒径の木粉を配合して得られた塗膜表面の光沢、吸湿
性、着色性には差が無かった。下塗りとしての目止剤と
して用いられる塗料はビヒクルの固形分に対し150_wt％
〜300_wt ％の木粉を混入して用いる。

【００３８】こゝで目止剤のビヒクルに配合される木粉
をビヒクルの固形分に対し300_wt ％以上とした場合、目
止め面がモロモロの状態となり上塗り処理に難を生ずる
と共に木材面の木理がボケる不都合を生ずる。又、ビヒ
クルの固形分に対し150 _wt％以下の配合率では目止め効
果が少なく、次工程の塗料との間での層間付着性が劣る
ことゝなり、本実施例ではビヒクルの固形分に対し200
_wt％の木粉を配合して下塗り塗料として用いた。

【００３９】次いで上塗り塗料としては、ビヒクルの固
形分に対し上記の木粉を15_wt％〜25_wt％の範囲で配合し
て用いるのが良い。このビヒクルの固形分に対する木粉
の配合量を25_wt％以上とした場合、形成塗膜が白濁状態
となり、透明感が喪なわれる不都合があり、又、ビヒク
ルの固形分に対し木粉の配合量を15_wt％以下とした場
合、形成塗膜にテカリを生じ完全無反射状の艶消し塗膜
を得ることができない。かゝる点から本実施例ではビヒ
クルの固形分に対し上記の木粉を20_wt％配合して上塗り
塗料とした。

【００４０】かゝる塗料を天然木材の面に塗布して用い
た。先ず前記の下塗り塗料を刷毛等で木材面に塗布し、
塗布後たゞちに拭き取って木材面にある導管等の穴部分
のみを埋めると共に木理部に付着している塗料を取り除
く。次いで、前記の上塗り塗料を、この下塗り塗料で目
止め処理の施された面に塗布形成する。

【００４１】かゝる木粉を有する塗料は、下塗り時の拭
き取りに際しても木材面の導管あるいは細胞の空間部分
に強く付着すると共に木理部で容易に拭き取られる特長
を有しており、シリカ等の無機系の体質顔料を含む下塗
り塗料に比較して木材面の導管あるいは細胞の空間部分
に対する付着性が特に良好であることから、木材面に対
する塗布後の拭き取りによっても木理部を除く面が下塗
り塗料で覆われている特長を有している。

【００４２】又、かゝる木粉を有する塗料は、塗布塗膜
間の層間付着性が良好であって、シリカ等の無機系の体
質顔料を含む塗料に比較して剥離等の不都合を生ずるこ
とがない。

【００４３】又、上記の上塗り塗料は塗膜表面の光沢が
均一に無くなり、良好な無反射塗膜を形成する。又、前
記の木材面に塗布した場合、どの角度からも木理が鮮明
にあらわれる。これに対し、シリカ系の体質顔料を含む
艶消し塗料を用いたところ塗面が白濁し、木理がボケた
感じとなり、天然木材の有する木目の風合いが無くなっ
た。

【００４４】尚、前記の上塗り塗料も、下塗り塗料も塗
布方法に制約は無く、刷毛塗り、吹付け塗装、静電塗
装、フローコーター塗装等いずれの塗装方法にも適して
いる。尚、上塗り塗装を吹付けの方法で処理する場合、
木粉を配合した塗料を200 メッシュの金網を通しながら
行なうのが良く、木粉の凝集を避けることができる。

【００４５】尚、木材面に対する上記木粉配合の塗料の
典型例としては、前記の下塗り塗料のビヒクルをアルキ
ド樹脂とし、木粉の配合率を200 _wt％として構成し、
又、上塗り塗料のビヒクルをポリエステルポリオール樹
脂とＨＭＤＩ系ポリイソシアネート樹脂からなる二液タ
イプのウレタン樹脂とし、ビヒクルに対し20_wt％の木粉
を配合して構成する。

【００４６】この上塗り塗料の典型的な配合例を表２に
示す。この表２の配合例は上記粉砕木粉を10.70 _wt％含
む塗料１と、7.20_wt％含む塗料２とからなっており、い
ずれも層間付着性が良く、透明感を有しながらも完全に
無反射の艶消し塗膜を形成することができた。

【００４７】

【表２】

【００４８】

【発明の効果】本発明に係る微細木粉の成形方法は、粉
砕対象木材粗粉を90℃〜120 ℃のボールに接触させ、こ
れを加熱条件下におくと共に、ローターで撹拌すること
によって冷却ジャケットで冷却されている80℃以下の粉
砕雰囲気によって冷却条件下におくことによって効率の
良い粉砕と、粉砕木粉の乾燥と粉砕時の暴爆の防止とを
なすようにしており、特に16μｍアンダーの微細木粉の
成形に適している。

【００４９】又、粉砕して得られた木粉には繊毛部分が
少なく針状又は楕円状の粒となっており、互に凝集する
ことがなく樹脂等に配合して用いる際の分散性が良好で
ある。

【００５０】更に16μｍアンダーの木粉を含む塗料では
層間の付着性が良好であり、下塗り塗料として用いた場
合の目止め効果に優れていると共に、上塗り塗料として
用いた場合には透明感のある完全無反射状の艶消し面を
形成できる特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】解放型のボールミルの要部破断正面図。

【図２】密閉型のボールミルの要部破断正面図。

【図３】分級機の要部破断正面図。

【符号の説明】

１ ミル本体 ２ ジャケット ３ ボール ４ ロータ ５ モータ ６ バルブ ７ 取り出し口 ８ 供給パイプ ９ 排水パイプ 10 蓋 11 パイプ 12 パイプ 13 ロータ 14 モータ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粗粉砕された原料木材粉を、ボール温度
   が90℃〜120℃、ミル内温度が80℃以下となる粉砕条件
   で粉砕、乾燥することを特徴とする微細木粉の成形方法
2. 【請求項２】 粗粉砕された原料木材粉を、ボール温度
   が90〜120 ℃、ミル内温度が80℃以下となる粉砕条件
   で、含有水分が2.0 重量％以下、粒径が16μｍ以下とな
   るまで粉砕、乾燥することを特徴とする微細木粉の成形
   方法。