JP3581736B2 - セルロース系破砕物の解砕・乾燥方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、破砕チップ、パルプ、籾殻、木粉等のセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法に関し、より詳しくは、プラスチック成形品、プラスチックシート、プラスチックフィルム等のプラスチック製品および塗料などのそれぞれに、充填材、着色材等として用いられるセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法に関する。なお、セルロース系破砕物は、プラスチック成形品に対する充填材として、例えばセルロース系破砕物と熱可塑性成形材とを混練し成形ダイより所定の肉厚に押出して成形した木質合成板に用いられ、塗料に対する充填材として、例えば電磁波シールド材、電波吸収材、静電防止材などの各種導電性材料に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
セルロース系破砕物には、木材を粉砕して得た木粉、籾穀、バカス、破砕チップ材、パルプ材などがある。セルロース系破砕物の内、木粉については、建築廃材、又製材工程、木工工程の鋸屑などの廃材、その他の原料木材をインペラーミルやボールミルなどの粉砕機によって衝撃、剪断、摩擦などの作用により粉砕して得られる木粉は、毛羽立っており、しかも繊維状に細長い木粉が多数含まれていたり、樹脂素材、溶剤、溶液に対する分散性が極端に悪く、また木粉の保管の過程でも凝集を生じやすく、特に樹脂素材に混入する場合、凝集する欠点を有するものであった。
【０００３】
熱可塑性樹脂成形材と木粉を主たる成形素材としたプラスチック成形品には、熱可塑性樹脂成形材とセルロース系破砕物を押出機等で溶融、混練して成形ダイから押出して板材に成形した木質合成板がある。木粉が通例の含有水分量の範囲内にある場合においては、この木粉を熱可塑性樹脂成形材と共に成形機に充填、加熱した場合、混入木粉より多量の水蒸気と木酸ガスとが発生し、これによって成形機内の壁面の酸化腐食、成形ダイの損耗がもたらされ、又成形品自体の表面の荒れ、気泡、巣の発生等を生じさせる原因となり、押出成形に種々の問題を生じさせるものであった。
【０００４】
かかる問題を回避するためには、木粉の分散性を向上すると共に極力含有水分を揮散し除去することが必要であった。この含有水分の除去は、木粉中に含まれる木酸の揮散にも重大な影響をもたらすものであった。
【０００５】
木材ないし木片の乾燥には、後述するように種々の手段が用いられていたが、木粉の乾燥については、不適当であり、従来、上記の木粉の欠点を改善するべく、前記木粉に対して粉砕用ボール間での摩擦作用による再粉砕をするために、乾式ボールミル等の機械的手段による摩砕処理を施していた。乾式ボールミル１００は図４に示すように、ミル本体１０１の周壁内に冷却ジャケット１０２を形成させ、給水管１０８から排水管１０９へ常時、冷却水を供給し、当該乾式ボールミル１００内の温度が、少なくとも８０℃以下、好ましくは７０℃以下に保持されるようにしている。
【０００６】
また、ミル本体１０１の内部には、モータ１０５で回転駆動される撹拌手段としての撹拌バー１０４および当該撹拌バー１０４により撹拌且つ転動されて摩砕作用を生ぜしめるべく、多数の粉砕ボール１０３を配し、開放上部から被処理材料である被処理木粉を投入して稼働させる。そして、処理終了後は、取出しバルブ１０６から取出し口１０７を経て外部に取り出し得るようにしたもので、いわゆるバッチ形式に構成されている。
【０００７】
上記の乾式ボールミル１００では、 例えば、直径３ｍｍのジルコニア系のセラミック製粉砕ボールを２．４リットル装填した５．４リットル容量の乾式ボールミルを用い、粒径０．３〜１．２ｍｍ程度の鋸屑を被処理木粉としてミル本体１０１内に投入し２時間にわたり処理したところ、前記被処理木粉は撹拌且つ転動される各粉砕ボール１０３の相互間で摩砕処理されて、長繊維状の被処理木粉は破断、摩擦による粉砕によって球形あるいは球形類似の粒状に変形するなどして、より粒状に近づけられ、被処理木粉の角張っている部分、突き出している部分、繊毛状のヒゲ部分などが取り除かれ、あるいは変形させられて、全体がより粒に近い形状に整えられる。また、各粉砕ボール１０３の相互間ないしは各粉砕ボール１０３と被処理木粉間で発生する摩擦熱のために急速に必要温度まで加熱され、木粉内に含まれている水分が除かれていき、木粉の含有水分量は当該摩砕の長時間の継続によって５ｗｔ％程度にまで除去され乾燥される。
【０００８】
なお、乾式ボールミルには、上述した開放型の乾式ボールミルの他に、前記乾式ボールミルの開口を密閉用蓋で被蓋し且つ該密閉用蓋にミル本体１０１の内部に連通する排気管および吸気管を配設して構成される密閉型の乾式ボールミルがある。この密閉型の乾式ボールミルでは、ミル内の酸素濃度を１５％以内とし、ミル内温度を８０℃以下に設定し、前記給気管から不活性ガス、例えば、窒素ガスを供給し、前記排気管からミル本体内の気体を排出することにより、ミル本体内の大気を前記窒素ガスに置換させるか、あるいは窒素ガスを連続的に流しながら、木粉の摩砕処理を不活性雰囲気下で稼働させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の乾式ボールミル等の摩砕を主体とする手段で、チップ、鋸屑を直接粉砕処理する場合、以下の問題点があった。
【００１０】
（１）乾式ボールミルを用いて粉砕して得られた木粉の含有水分量は、前述したように、５ｗｔ％程度にまで除去されるとはいえ、この木粉を熱可塑性樹脂成形材と共に押出機等の成形機に充填、加熱した場合、混入木粉より水蒸気と木酸ガスとが発生する。
【００１１】
したがって、この水蒸気と木酸ガスは、前述したように成形機内の壁面の酸化腐食、成形ダイの損耗、成形品自体の表面の荒れ、気泡、巣の発生等を生じさせる原因となり、中和剤のきわめて厳格な添加が必要となり、成形前の木粉内の含有水分量を極力低下させることは以前として残された課題であった。
【００１２】
（２）乾式ボールミルの容量を大きくしても乾式ボールミルの内部に粉砕ボール１０３を装填するので、一度の処理操作で得られる粉砕木粉の量が例えば前述した従来例のように３リットルと極めて少なく、しかも乾式ボールミルの稼働時間は、例えば前述したように２時間という長時間にわたるものであった。
【００１３】
（３）また、熱可塑性樹脂成形材と木粉とを加熱撹拌混合すると、各木粉の周囲が熱可塑性樹脂成形材で覆われるために、木粉内の水分は熱可塑性樹脂成形材で閉じ込められる状態になるので、その後に、別途乾燥機などにより乾燥したとしても上記木粉の含水率を低下させることはできなくなる。したがって、この水蒸気あるいは木酸ガス等が成形工程において発生することになり成形品の郷土、外観不良及び変形をもたらす。
【００１４】
本発明は叙上の問題点を解決するために開発されたもので、セルロース系破砕物を粉砕する過程において短時間でセルロース系破砕物内の含有水分量をほとんど除去するセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法および装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法においては、粒度１０メッシュ以下、好ましくは１０〜４５メッシュの小片に形成したセルロース系破砕物を加熱手段を用いることなく撹拌衝撃翼８５，８６，８７により摩砕且つ撹拌して、前記撹拌衝撃力に基づく剪断力により剪断発熱を生じさせ、この剪断発熱により前記セルロース系破砕物の含有水分量を低下せしめて解砕・乾燥することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法においては、上述したセルロース系破砕物に撹拌衝撃翼８５，８６，８７により撹拌して、粒度３０メッシュ、好ましくは６０メッシュ以下に摩砕し、且つ前記撹拌衝撃翼の剪断速度が９００〜９８０ｒｐｍであるときの撹拌衝撃力に基づく剪断力により剪断発熱を生じさせ、加熱手段を用いることなく、前記剪断発熱により前記セルロース系破砕物から水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスを揮散せしめてセルロース系破砕物の含有水分量を１．０ｗｔ％以内、好ましくは０．５ｗｔ％以内、より好ましくは０．２ｗｔ％以内に乾燥することを特徴とする。
【００１７】
なお、撹拌衝撃翼の回転速度は木粉に対する撹拌衝撃力に基づく剪断力と比例関係にあり、本発明では、撹拌衝撃翼の回転速度を「剪断速度」と称する。前記撹拌衝撃翼の剪断速度は、速すぎると撹拌衝撃翼の遠心力で木粉が舞い上がるためミキシング効果が低下し、遅すぎると撹拌衝撃力に基づく剪断力による発熱量が少ないため乾燥時間が多くかかり乾燥効率が低下するという理由で、好ましくは９００〜９８０ｒｐｍ、最適は９００〜９５０ｒｐｍである。
【００１８】
また、前記セルロース系破砕物は前記撹拌衝撃力に基づく剪断力により剪断発熱を生じさせ、この剪断発熱により含有水分量３０ｗｔ％以内、好ましくは１５ｗｔ％以内、より好ましくは１０ｗｔ％以内に予備乾燥することが、本発明でのセルロース系破砕物の解砕・乾燥効率をより一層向上させるという点で望ましい。
【００１９】
また、前記セルロース系破砕物に撹拌衝撃翼による撹拌衝撃力に基づく剪断力により剪断発熱を生じさせる雰囲気内つまりミキサー８０内へ乾燥空気を供給し、該乾燥空気内にセルロース系破砕物から揮散した水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスを含ませてミキサー８０より外部へ排出することは、水蒸気がミキサー８０の内壁面に結露せずより一層効率よくセルロース系破砕物を乾燥するという点で、特に望ましい。
【００２０】
また、解砕・乾燥する木粉等のセルロース系破砕物の中に炭酸カルシウム、あるいは酸化チタン等の顔料を添加剤として添加することは、製品の着色と、前記添加剤により木粉が重くなって撹拌衝撃翼の遠心力による木粉の舞い上がりが少なくなるため乾燥効率を向上できるという点で、好ましい。
【００２１】
また、摩砕・乾燥する木粉の大きさは、長さや幅、直径が５ｍｍ以上のとき極端に、又３ｍｍ程度の大きさより大きくなると乾燥効率がやや低下するので、前述したように好ましくは粒度１０メッシュ〔１００％通過しなければならない標準ふるい（１段）が３．３ｍｍ〕以下である。
【００２２】
また、本発明のセルロース系破砕物の解砕・乾燥装置においては、粒度１０メッシュ以下、好ましくは１０〜４５メッシュの小片に形成したセルロース系破砕物を解砕・乾燥する装置であって、密閉容器内に水平方向に回転する複数枚の撹拌衝撃翼を備え、前記密閉容器内に乾燥空気を供給する給気管９６と、前記乾燥空気及びセルロース系破砕物から揮散した水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスを共に排出する排気管９５とを連通したことを特徴とする。
【００２３】
なお、複数枚の前記撹拌衝撃翼は、回転軸を中心として等分角を成す対称位置に配置することができる。
【００２４】
さらに、前記撹拌衝撃翼は回転軸を中心に対称の２枚羽根で一対を成し、この撹拌衝撃翼を複数枚重ね且つ各羽根を回転軸を中心として等分角を成す対称位置に配置し、最上に位置する２枚羽根の先端部分を回転軸の先端より高い位置に配置することが、効率よく粉砕且つ乾燥させるという点で、望ましい。
【００２５】
さらに、撹拌衝撃翼の数は、少ないと撹拌衝撃力に基づく剪断力による剪断発熱の発熱量が少なくなり木粉は乾燥しないという理由で、前記撹拌衝撃翼は４枚羽根以上、好ましくは６枚羽根以上で成る。
【００２６】
また、前記密閉容器の底辺に沿って回転するスクレイパーを前記撹拌衝撃翼の回転軸に設けることが、密閉容器の底面のセルロース系破砕物を上方へ効果的に循環させるので密閉容器内のセルロース系破砕物を効率よく粉砕且つ乾燥するという点で、好ましい。
【００２７】
【作用】
撹拌衝撃翼８５，８６，８７およびスクレイパー８４を高速回転し、ミキサー８０内に、大きさが粒度１２メッシュ以下で、含有水分量の大きい例えば含水率８．３５ｗｔ％の未処理木粉を投入する。ミキサー８０内の木粉は剪断速度が９００〜９８０ｒｐｍの高速回転の撹拌衝撃翼８５，８６，８７による剪断力により衝撃破断されて摩砕され、このとき撹拌衝撃力に基づく剪断力により撹拌衝撃翼と木粉あるいは木粉同士の摩擦による摩擦熱（本発明では、この摩擦熱を「剪断発熱」という）の発生量が向上し、加熱手段を用いることなく、ミキサー８０内の温度が上昇し、この温度上昇に伴って木粉から多量の水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスが揮散し、木粉の含有水分量が効率よく低下する。すなわち、木粉は撹拌衝撃力に基づく剪断力により細かく摩砕されるので乾燥効率が向上し、且つ木粉が乾燥するのでより一層摩砕し易くなるという相乗効果によって、多量の木粉が極めて短時間に解砕・乾燥される。
【００２８】
しかも、乾燥空気を給気管９６を介してミキサー８０内へ供給すると、乾燥空気内に前記揮散ガスを含んで排気管９５を介してミキサー８０外へ排出される。木粉から揮散した水蒸気がミキサー８０の内壁面に結露して水滴がミキサー８０の木粉内へ落下するという現象を避けることができ、ミキサー８０内の木粉はより一層効率よく乾燥される。
【００２９】
このようにして得た処理木粉は、含有水分量が０．２ｗｔ％以下である。この木粉を熱可塑性樹脂成形材と共に成形機に充填、加熱した場合、混入木粉からの水蒸気と木酸ガスの発生がなくなるので、本発明で得た木粉は、従来のような成形機内の壁面の酸化腐食、成形ダイの損耗、成形品自体の表面の荒れ、気泡、巣の発生等の問題を生じないものである。
【００３０】
【実施例】
本発明の木粉の解砕・乾燥方法の実施例について図面を参照して以下に説明する。
【００３１】
本発明の木粉の摩砕・乾燥は、以下の手段を用いて木粉を摩砕する過程において成されるものである。
【００３２】
図１において、８０はミキサーで、ミキサー本体８１は、上面に開口を有する円筒形を成し容量が３００リットルのケーシングであり、前記開口はミキサー本体８１内に木粉などの原材料を投入する投入口９４で、この投入口９４を開閉自在な上蓋８２で被蓋する。上蓋８２には、乾燥した空気を供給する給気管９６を連通し、また、ミキサー本体８１内で木粉から発生した多量の水蒸気ないしは木酸ガスを排出する排気管９５を連通している。さらに、ミキサー本体８１の底面付近の外周面に１ヶ所の排出口８８を設け、この排出口８８を被蓋する蓋８９をシリンダ９１のロッド先端に設け、シリンダ９１の作動により前記排出口８８を開閉自在に設けている。９３は排出ダクトで、前記排出口８８に連通している。
【００３３】
さらに、ミキサー本体８１の底面の中心には３７ｋｗ（ＤＣ）の馬力を有する図示せざるモータの回転駆動手段により高速回転する軸８３をミキサー本体８１内の上方に向けて軸承し、この軸８３に下から上方へ順にスクレイパー８４、撹拌衝撃翼８５，８６，８７を装着し、軸８３の先端から締付ナット９２で締め付けている。なお、前記各撹拌衝撃翼８５，８６，８７の形状は特に限定されないが、本実施例では軸８３を中心に対称を成す２枚羽根である。図１のように３対の撹拌衝撃翼を重ねた場合は全部で６枚の羽根で成り、これら６枚の羽根は平面で３６０度を６等分した等分角（６０度）を成すように互いに交叉した状態で重ねている。なお、複数個の撹拌衝撃翼を設けた場合、撹拌衝撃翼の合計の羽根数で３６０度を等分した角度で互いに交叉して重ねることは原材料を効率良く摩砕・撹拌する点で好ましい。
【００３４】
さらに、最上に位置する撹拌衝撃翼８７の形状は２枚羽根の先端部分が軸８３に取り付ける部分より高くなるように折り曲げた形状をしており、前記先端部分は軸８３の先端より高い位置に配置している。これによりミキサー８０内に投入した木粉の上層部に撹拌衝撃翼８７による剪断力を加えることができ、木粉を効率よく摩砕且つ乾燥させるという点で、望ましい形状である。
【００３５】
なお、前記スクレイパー８４はミキサー本体８１の底面を僅かに摺接して回転し、ミキサー本体８１内の原材料を底面に滞留しないように掻き回し且つ上方へ循環させ、さらに、処理された原材料をミキサー本体８１の底面に残留しないよう掻き出すものである。
【００３６】
〔木粉の前処理〕
本実施例でミキサー８０内に投入する木粉は、建築廃材、又製材工程、木工工程の鋸屑などの廃材を原料木材として既知の粉砕機、例えばカッタミル等の粉砕機で小片に粗砕したものである。カッタミルは、例えば前記原料木材の被粗砕物を投入する投入口を備えた円筒形を成すカッタミル本体内に、回転駆動手段で水平方向に回転するカッタ支持体を備え、このカッタ支持体の外周長手方向に３枚の回転刃をカッタ支持体の回転方向で１２０度の等角度を成すように設け、この３枚の回転刃の刃先は同一の回転軌跡上に位置している。前記３枚の回転刃の刃先の回転軌跡に対して僅かな隙間を介して二の固定刃をカッタミル本体に固定し、二の固定刃とカッタ支持体と回転刃とでカッタミル本体内を投入室と粗砕室に二分する。なお、二の固定刃と回転刃とのクリアランスは被粗砕物を所望の大きさに切断、もしくは広義には破砕できるよう調整している。粗砕室は前記二の固定刃間を回転刃の回転軌跡の周囲を囲むようにメッシュのスクリーンで仕切っており、本実施例では前記スクリーンは一辺が３ｍｍ程度の大きさの小片が通過できるメッシュで形成している。前記投入口は投入室に連通し、粗砕室のカッタミル本体の下端には前記スクリーンを通過した小片の木粉を排出する排出口を設けている。
【００３７】
なお、上記のカッタミルに限定されず、例えば、（株）ホーライ社製のハードクラッシャのように、回転刃の回転軸は水平方向に設けられ、二の固定刃間のスクリーンは下方に設けられているものもある。
【００３８】
また、粉砕機は、上記のカッタミルに限定されず、例えば、（株）ホーライ社製のガイナックスクラッシャ、又は（株）奈良機械製作所製のロールクラッシャ等、種々のモノカッタ、シュレッダー、クラッシャ等の「クラッシャ」を用いることができる。「クラッシャ」は、例えば、上部に被粗砕物の投入口を有するクラッシャ本体内に互いに内向きに回転する２軸を平行に設け、各軸に複数枚の回転刃を所定間隔に設けると共に、各軸の各回転刃外周で互いに噛み合って且つ各回転刃の外周面に等角度を成すよう突設した３個の爪刃で被粗砕物を適宜大の断片からなる破砕片に切断するように設けられている。上部の投入口から投入された被粗砕物は、互いに内向きに回転する２軸の回転刃の爪刃により内部に引き込まれ、噛み合った状態で回転する回転刃の外周エッジ間に、連続的に作用する剪断力でスリットしながら引き込みのときに作用する圧縮力によって破砕され切断され、破砕片が形成される。この破砕片は前記２軸の回転刃の下方に設けたスクリーンを通過して排出口から排出される。
【００３９】
上記のカッタミルで小片に粗砕した木粉の形状は不定形であり、例えば、一辺が３ｍｍ以下の長方形あるいは正方形ないしは不定形の大きさ、あるいは直径が１〜３ｍｍ程度で１〜３ｍｍ程度の長さの円筒形状に丸められた形状、その他不定形の形状である。
【００４０】
なお、木粉を後述する熱風乾燥炉（ドライヤなど）等の乾燥設備等で予備乾燥するとき、木粉の大きさが小さすぎ、例えば木粉の最大粒子の平均径が１０メッシュ以下の細粒状であると、木粉が熱風で燃えてしまったり或いは熱風で吹き飛ばされてしまうので、本実施例では、粒度１２メッシュ程度である。
【００４１】
また、ミキサー８０で摩砕・乾燥する未処理木粉の大きさは、長さや幅あるいは直径が５ｍｍ以上のとき極端に、又３ｍｍ程度の大きさより大きくなると摩砕と乾燥効率がやや低下するので、粒度１０メッシュ以下、好ましくは１２メッシュ以下、より好ましくは１０〜４５メッシュの範囲の小片に形成したものがよい。
【００４２】
本実施例では、ミキサー８０内に上記木粉を投入する前に、上記のようにカッタミルで粗砕した小片の木粉を上記の乾燥設備を用いて含水率８．３５ｗｔ％まで予備乾燥をおこなった。なお、廃材を利用した場合、廃材自体が既にある程度予備乾燥されているのであれば、必ずしも上記の乾燥設備を用いて予備乾燥しなくてもよいが、解砕・乾燥工程に要する時間を考慮すれば、ミキサー８０内に投入する前の木粉は含有水分量３０ｗｔ％以内、好ましくは１５ｗｔ％以内、より好ましくは１０ｗｔ％以内であることが望ましい。ちなみに、一般的にベニヤ材などの木材の通常の乾燥状態は１２〜１５ｗｔ％である。しかし、木粉の含水率が大きい場合でも、以下に示す本発明の解砕・乾燥方法においては問題はなく、木粉の含水率に応じて比例的に処理時間がかかるだけであり、木粉の前処理として上記の含水率に処理することに限定されるものではない。
【００４３】
なお、木粉の前処理としては、前述した廃材などの原料木材を上記の粗砕機を用いて以下の例に示す一連の工程で段階的に細かく粉砕し、上記の乾燥装置で乾燥処理できる。
【００４４】
原料木材をクラッシャで１２×１２ｍｍ程度の大きさに破砕し、この破砕した破砕片を木粉貯槽タンクへ投入し、この木粉貯槽タンクから破砕片をスクリュー等の搬送装置でカッタミルへ搬送する。この搬送路中にマグネットで前記破砕片内の金属を除去する。前記破砕片をカッタミルで６×６ｍｍ程度の大きさに粗砕し、この粗砕片をブロワーで吸引して次工程の木粉貯槽タンクへ投入する。さらに前記木粉貯槽タンクから粗砕片をスクリュー等の搬送装置で搬送し、搬送路中にマグネットで粗砕片内の金属を除去し、他のカッタミルへ投入し、１０メッシュ以下程度の大きさの木粉に粉砕する。この木粉を集塵機へ吸引し次工程の熱風乾燥炉内で予備乾燥する。
【００４５】
〔木粉の摩砕・乾燥工程の例〕
以上の木粉（本実施例では、この予備乾燥した木粉を便宜上「未処理木粉」と称する）をミキサー８０で摩砕・乾燥する工程を以下に詳しく説明する。
【００４６】
（１） 回転速度９２０ｒｐｍでモータを回して撹拌衝撃翼８５，８６，８７およびスクレイパー８４を高速回転し、ミキサー８０の上蓋８２を開放して投入口９４からミキサー本体８１内に、大きさが粒度１２メッシュ以下で、含有水分量が８．３５ｗｔ％の未処理木粉を２３ｋｇ（この未処理木粉の比重を０．４として計算すると体積は５７．５リットルである）、およびＴＹ−３００（酸化チタン）２ｋｇを共に投入する。
【００４７】
なお、未処理木粉投入時のミキサー８０内の温度は９３℃、モータの負荷電流は８６Ａであった。
【００４８】
（２） モータにより前記撹拌衝撃翼８５，８６，８７およびスクレイパー８４を回転速度９２０ｒｐｍで１５分間、回転して木粉とＴＹ−３００（酸化チタン）とを撹拌した。付言するに、この工程で前述予備乾燥工程を兼ねることもできる。
【００４９】
なお、未処理木粉投入時から１５分後のミキサー８０内の温度は１８５℃で、モータの負荷電流は６０Ａであった。
【００５０】
撹拌衝撃翼の回転速度つまり剪断速度は９２０ｒｐｍで高速回転するので、撹拌衝撃翼８５，８６，８７による剪断力は高いため、ミキサー８０内の未処理木粉は前記剪断力により衝撃破断されて粒度３０メッシュ、好ましくは６０メッシュ以下、より好ましくは６０〜１２０メッシュ以下に粉砕され、また撹拌衝撃翼と木粉あるいは木粉同士の摩擦による摩擦熱つまり剪断発熱の発生量が向上し、ミキサー８０内の温度が上昇する。このミキサー８０内の温度上昇に伴って木粉内の水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスの揮発性は向上する。
【００５１】
なお、木粉はミキサー８０内で細かく摩砕されるので乾燥効率が向上し、且つ木粉が乾燥するのでより一層摩砕し易くなるという相乗効果があり、多量の木粉が極めて短時間に解砕・乾燥される。
【００５２】
また、ミキサー本体８１内へ給気管９６を介して図示せざる除湿装置を備える圧縮機ないし送風機から成る乾燥空気供給源から乾燥空気を供給する（ここでは圧力０．２ｋｇｆ／ｃｍ２）。木粉から発生した多量の水蒸気や木酸ガスは前記乾燥空気内に含まれて排気管９５より排出され、図示せざるブロワーで集塵装置へ吸引される。このように乾燥空気をミキサー内へ供給しない場合、ミキサー本体８１内の水蒸気が上蓋８２の内面などのミキサー８０の内壁面に結露し水滴となって下方の木粉へ落下し、ミキサー本体８１内の木粉を効率よく摩砕・乾燥できなくなるので、ミキサー本体８１へ乾燥した空気を供給し排出することは重要である。
【００５３】
そして、木粉から水蒸気や木酸ガスが揮散するにつれて木粉が軽くなるので撹拌衝撃翼にかかる負荷が低下し、上記のように、運転開始時のモータの負荷電流は８６Ａであったが、運転開始から１５分後には６０Ａに変化したのである。
【００５４】
なお、前記撹拌衝撃翼の剪断速度が速すぎる場合は、撹拌衝撃翼の遠心力で木粉が舞い上がるためミキシング効果が低下し、前記剪断速度が遅すぎる場合は、撹拌衝撃力に基づく剪断力による剪断発熱の発生量が少ないため乾燥時間がかかり、乾燥効率が低下するという理由で、前記剪断速度は好ましくは９００〜９８０ｒｐｍ、より好ましくは９００〜９５０ｒｐｍである。
【００５５】
また、木粉の中に酸化チタン等の顔料の添加剤を添加すると、着色が施され、また、木粉が重くなって撹拌衝撃翼の遠心力による木粉の舞い上がりが少なくなるため摩砕・乾燥効率を向上させるので望ましいが、炭酸カルシウム、酸化チタン等の添加剤を添加しなくとも解砕・乾燥でき、限定されるものではない。
【００５６】
さらに、本実施例では撹拌衝撃翼は前述したように撹拌衝撃翼８５，８６，８７の３対の合計６枚で、スクレイパー８４を含めると合計７枚であるが、撹拌衝撃翼の数が少なくなると、例えば一対の撹拌衝撃翼８５とスクレイパー８４の合計３枚であると、撹拌衝撃力に基づく剪断力による剪断発熱の発生量が少なくなり木粉が効率良く摩砕・乾燥しないという理由で、好ましくはスクレイパー８４を含めて５枚以上、より好ましくはスクレイパー８４を含めて７枚以上である。
【００５７】
（３） 次いで、モータを低速回転させ、シリンダ９１を作動し蓋８９を移動して排出口８８を開放し、低速回転のスクレイパー８４でミキサー本体８１内の木粉を排出口８８から排出ダクト９３へ掻き出して排出する。
【００５８】
以上のようにして得た処理木粉は、平均粒度６０メッシュ、含有水分量が０．１６ｗｔ％であり、全体として粉体の粒状に近く、丸みを有しており表面が比較的平滑で緻密になっている。そして、このようにして得た処理木粉は、ほとんど相互に凝集を生ずることがなく、且つ溶液などに対する分散性が良好で、顔料などの担持母材として適切である。
【００５９】
〔未処理木粉と処理木粉との比較〕
前述した実施例のミキサー８０内で１５分間解砕・乾燥処理をして得られた処理木粉と、解砕・乾燥処理前の未処理木粉とをそれぞれ、炉内温度を調整可能な密閉炉内に投入し、炉内温度を１３０℃に設定し、この密閉炉内で３０分間加熱した。このときの炉内湿度および炉内温度の経時変化を以下の表１および表２に示す。
【００６０】
なお、前記密閉炉内に各木粉を投入してから５分経過以降は炉内湿度がほとんど変化していないので省略した。
【００６１】
【表１】
【００６２】
また、上記の表１を図２にグラフで示した。
【００６３】
表１及び図２を見ると、未処理木粉を密閉炉に投入してから２分３０秒経過後の炉内湿度は、ほぼ７．８％前後で一定の数値を示しており、未処理木粉内の水分の殆どが蒸発したことが分かる。
【００６４】
以上のように、未処理木粉を密閉炉内で３０分間加熱した結果、密閉炉に投入時の未処理木粉の重量は５．０５９ｇであり、投入してから３０分経過後の重量は４．６６９ｇであった。
【００６５】
したがって、未処理木粉の含水率は理論値〔（５．０５９ｇ−４．６６９ｇ／４．６６９ｇ）×１００＝〕８．３５ｗｔ％であった。ちなみに、一般に木材の含水率はつねに乾量基準、つまり水分を除いた木材のみの重量に対する含有水分の比率（ｗｔ％）で示されるので、本実施例の木粉においても同様の含水率（ｗｔ％）で示した。
【００６６】
【表２】
【００６７】
また、上記の表２を図３にグラフで示した。
【００６８】
表２及び図３を見ると、処理木粉を密閉炉に投入してから１分３０秒経過後の炉内湿度は、ほぼ０．２％前後で一定の数値を示しており、処理木粉内の水分の殆どが蒸発したことが分かる。
【００６９】
以上のように、本実施例で得られた処理木粉を密閉炉内で３０分間加熱した結果、密閉炉に投入時の処理木粉の重量は３．６７１ｇであり、投入してから３０分経過後の重量は３．６６５ｇであった。
【００７０】
したがって、本実施例で得られた処理木粉の含水率は理論値〔（３．６７１ｇ−３．６６５ｇ／３．６６５ｇ）×１００＝〕０．１６ｗｔ％であった。
【００７１】
〔処理木粉の使用例〕
前述した実施例では、未処理木粉をミキサー８０で解砕・乾燥処理した後、処理木粉をミキサー８０から排出したが、この例では前記処理木粉を排出せず、その後ミキサー８０内に熱可塑性樹脂成形材を投入し、この熱可塑性樹脂成形材と前記処理木粉とをミキサー８０で加熱手段を用いることなく混練することができる。
【００７２】
例えば、前述した実施例のように、大きさが粒度１２メッシュ以下で、含有水分量が８．３５ｗｔ％の未処理木粉２３ｋｇをミキサー８０で木粉の含有水分量を０．１６ｗｔ％に乾燥処理した後、ミキサー８０内にポリ塩化ビニル１２ｋｇと塩化ビニル製の廃棄農ビフィルム１２ｋｇを投入し、この熱可塑性樹脂成形材と前記処理木粉とをミキサー８０内で８分２０秒間ゲル化混練する。
【００７３】
なお、前記熱可塑性樹脂成形材の他に、尿素、炭酸カルシウム、酸化チタン、顔料等その他の中和剤、安定剤、顔料などの添加物をミキサー８０内に投入することができる。
【００７４】
前記炭酸カルシウムは、押出機等で押出成形される木質合成板に良好な寸法安定性をもたらし、温度変化に伴う膨張収縮を著しく少なくすることに寄与するもので、押出加工における成形品の変形を防止し、且つそれ自体安価である。
【００７５】
また、前記酸化チタンは、流動性、溶液中における分散性が良好であり、押出機等で押出成形される木質合成板に対して温度変化に伴う膨張収縮を著しく少なくすることにも寄与するものである。
【００７６】
また、前記尿素はアンモニア、フェノール、メラミン等で成り、木酸ガスの中和剤となる。
【００７７】
なお、上記のようにミキサー８０内で熱可塑性樹脂成形材と前記処理木粉とを混練した場合、ミキサー８０の撹拌衝撃翼の回転を高速にし、つまり前記剪断速度を増加させる工程を経ると、木粉から水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスの揮発性が向上するので、前記水蒸気や木酸ガスが効率よく揮散する。したがって、混入木粉よりの水蒸気と木酸ガスの発生をなくし、木粉を熱可塑性樹脂成形材と共に押出機等に充填、加熱し成形ダイから押出・射出成形する際に、前記処理木粉と熱可塑性樹脂成形材との混練材料に対して押し圧力が上昇し、前記混練材料の粘度が低下するという「チキソトロピー」の性質が生じる。したがって、この「チキソトロピー」の性質により押出機内の前記混練材料が流れ易くなり、これによって木酸ガスによる押出機内の壁面の酸化腐食、成形ダイの損耗をなくし、又成形品自体の表面の荒れ、気泡、巣の発生等をなくすので、成形品の密度及び強度特性を向上することができる。
【００７８】
また、熱可塑性樹脂成形材と木粉とをミキサー８０内で混練すると、各木粉の周囲全体が熱可塑性樹脂成形材で覆われるために、一旦混練すると木粉内の水分は熱可塑性樹脂成形材で閉じ込められる状態になるので、その後に、別途乾燥機などにより乾燥したとしても上記木粉の含水率を低下させることはできなくなる。従って、熱可塑性樹脂成形材と木粉とを押出機やミキサー８０内で混練する前に、木粉の含水率を１ｗｔ％以内に、好ましくは０．５ｗｔ％以内にすることが望ましく、この故に本発明の木粉の解砕・乾燥方法及び装置では木粉内の水分を殆ど除去できるので、極めて効果的であり適用範囲も広範囲に及ぶものである。
【００７９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００８０】
（１）セルロース系破砕物を摩砕する過程において撹拌衝撃力に基づく剪断力で発生する剪断発熱により、加熱手段を用いることなく、多量のセルロース系破砕物を短時間でセルロース系破砕物から水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスを発生せしめて前記セルロース系破砕物の含有水分量を殆ど除去できた。すなわち、木粉は撹拌衝撃力に基づく剪断力により細かく摩砕されるので乾燥効率が向上し、且つ木粉が乾燥するのでより一層摩砕し易くなるという相乗効果によって、多量の木粉が極めて短時間に解砕・乾燥できた。ちなみに、従来の乾式ボールミルでは約３リットル程度のセルロース系破砕物を２時間でセルロース系破砕物の含有水分量を３〜５ｗｔ％程度までしか除去できなかったが、本発明の実施例では約５７．５リットルのセルロース系破砕物を１５分でセルロース系破砕物の含有水分量を０．１６ｗｔ％まで除去できた。
【００８１】
（２）撹拌衝撃翼でセルロース系破砕物を撹拌する雰囲気内つまりミキサー内に、乾燥空気を供給する給気管と、前記乾燥空気及び揮散ガスを共に排出する排気管とを連通したので、前記ミキサー内に乾燥空気を供給し、該乾燥空気内にセルロース系破砕物から揮散した水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスを含ませて外部へ排出することにより、水蒸気が前記ミキサー内の内壁面に結露しないので、セルロース系破砕物を効率よく乾燥することができた。
【００８２】
（３）撹拌衝撃翼の剪断速度は、速すぎると撹拌衝撃翼の遠心力でセルロース系破砕物が舞い上がるためミキシング効果が低下し、遅すぎると撹拌衝撃力に基づく剪断力による発熱量が少ないため乾燥時間が多くかかり乾燥効率が低下するのであるが、撹拌衝撃翼の剪断速度を９００〜９８０ｒｐｍ、より好ましくは９００〜９５０ｒｐｍとしたので、摩砕・乾燥効率の向上を図ることができた。
【００８３】
（４）摩砕・乾燥するセルロース系破砕物の中に炭酸カルシウム、酸化チタン等の添加剤を添加したので、前記添加剤により着色と共に、前記セルロース系破砕物が重くなって撹拌衝撃翼の遠心力による木粉の舞い上がりが少なくなるため解砕・乾燥効率の向上を図ることができた。
【００８４】
（５）摩砕・乾燥するセルロース系破砕物の大きさは、長さや幅、直径が５ｍｍ以上のとき極端に、又３ｍｍ程度の大きさより大きくなると摩砕・乾燥効率がやや低下するので、好ましくは粒度１０メッシュ〔１００％通過しなければならない標準ふるい（１段）が３．３ｍｍ〕以下にすることにより、解砕・乾燥効率の向上を図ることができた。
【００８５】
（６）複数枚の前記撹拌衝撃翼は、回転軸を中心として等分角を成す対称位置に配置したので、セルロース系破砕物を効率よく摩砕・乾燥できた。
【００８６】
（７）前記撹拌衝撃翼は回転軸を中心に対称の２枚羽根で一対を成し、この撹拌衝撃翼を複数枚重ね且つ各羽根を回転軸を中心として等分角を成す対称位置に配置し、最上に位置する２枚羽根の先端部分を回転軸の先端より高い位置に配置したので、セルロース系破砕物を効率よく摩砕・乾燥できた。
【００８７】
（８）前記密閉容器の底辺に沿って回転するスクレイパーを前記撹拌衝撃翼の回転軸に設けたので、ミキサーの底面のセルロース系破砕物を上方へ効果的に循環させるのでミキサー内のセルロース系破砕物を効率よく摩砕・乾燥できた。
【００８８】
（９）撹拌衝撃翼の数は少ないと撹拌衝撃力に基づく剪断力による剪断発熱の発熱量が少なくなりセルロース系破砕物は摩砕・乾燥しないので、撹拌衝撃翼の数を４枚羽根以上、より好ましくは６枚羽根以上設けたことにより、セルロース系破砕物を効率よく解砕・乾燥することができた。
【００８９】
（１０）本発明のセルロース系破砕物は、熱可塑性樹脂成形材と共に押出機に充填、加熱し成形ダイから押出成形した場合、混入したセルロース系破砕物からの水蒸気と木酸ガスの発生がほとんどないので、従来生じていたような木酸ガスによる押出機内の壁面の酸化腐食、成形ダイの損耗をなくすことができ、さらに成形品自体の表面の荒れ、気泡、巣の発生等をなくすことができ、成形品の密度及び強度特性を向上することができた。
【００９０】
（１１）前記セルロース系破砕物と熱可塑性樹脂成形材との混練材料に「チキソトロピー」の性質が生じ、この「チキソトロピー」の性質により押出機内の前記混練材料の流動性が増し、流れ易くなり、押出機内の壁面の酸化腐食、成形ダイの損耗をなくすことができ、さらに成形品自体の表面の荒れ、気泡、巣の発生等をなくすことができ、成形品の密度及び強度特性を向上することができた。
【００９１】
（１２）熱可塑性樹脂成形材と木粉とを押出機やミキサー８０内で一旦混練すると、各木粉の周囲全体が熱可塑性樹脂成形材で覆われるために、木粉内の水分は熱可塑性樹脂成形材で閉じ込められる状態になるので、その後は乾燥しても木粉の含水率を低下させることはできなくなるが、本発明の木粉の解砕・乾燥方法及び装置では木粉内の水分を殆ど除去できるので、極めて効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に使用するミキサーの要部断面を示す全体正面図である。
【図２】表１のデータをグラフで示した図である。
【図３】表２のデータをグラフで示した図である。
【図４】従来の摩砕を主体とする手段で、乾式ボールミルの要部断面を示す全体正面図である。
【符号の説明】
８０ ミキサー（流動混合混練手段）
８１ ミキサー本体
８２ 上蓋
８３ 軸
８４ スクレイパー
８５，８６，８７ 撹拌衝撃翼
８８ 排出口
８９ 蓋
９１ シリンダ
９２ 締付ナット
９３ 排出ダクト
９４ 投入口
９５ 排気管
９６ 給気管
１００ 乾式ボールミル
１０１ ミル本体
１０２ 冷却ジャケット
１０３ 粉砕ボール
１０４ 撹拌バー
１０５ モータ
１０６ 取出しバルブ
１０７ 取出し口
１０８ 給水管
１０９ 排水管
【産業上の利用分野】
本発明は、破砕チップ、パルプ、籾殻、木粉等のセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法に関し、より詳しくは、プラスチック成形品、プラスチックシート、プラスチックフィルム等のプラスチック製品および塗料などのそれぞれに、充填材、着色材等として用いられるセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法に関する。なお、セルロース系破砕物は、プラスチック成形品に対する充填材として、例えばセルロース系破砕物と熱可塑性成形材とを混練し成形ダイより所定の肉厚に押出して成形した木質合成板に用いられ、塗料に対する充填材として、例えば電磁波シールド材、電波吸収材、静電防止材などの各種導電性材料に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
セルロース系破砕物には、木材を粉砕して得た木粉、籾穀、バカス、破砕チップ材、パルプ材などがある。セルロース系破砕物の内、木粉については、建築廃材、又製材工程、木工工程の鋸屑などの廃材、その他の原料木材をインペラーミルやボールミルなどの粉砕機によって衝撃、剪断、摩擦などの作用により粉砕して得られる木粉は、毛羽立っており、しかも繊維状に細長い木粉が多数含まれていたり、樹脂素材、溶剤、溶液に対する分散性が極端に悪く、また木粉の保管の過程でも凝集を生じやすく、特に樹脂素材に混入する場合、凝集する欠点を有するものであった。
【０００３】
熱可塑性樹脂成形材と木粉を主たる成形素材としたプラスチック成形品には、熱可塑性樹脂成形材とセルロース系破砕物を押出機等で溶融、混練して成形ダイから押出して板材に成形した木質合成板がある。木粉が通例の含有水分量の範囲内にある場合においては、この木粉を熱可塑性樹脂成形材と共に成形機に充填、加熱した場合、混入木粉より多量の水蒸気と木酸ガスとが発生し、これによって成形機内の壁面の酸化腐食、成形ダイの損耗がもたらされ、又成形品自体の表面の荒れ、気泡、巣の発生等を生じさせる原因となり、押出成形に種々の問題を生じさせるものであった。
【０００４】
かかる問題を回避するためには、木粉の分散性を向上すると共に極力含有水分を揮散し除去することが必要であった。この含有水分の除去は、木粉中に含まれる木酸の揮散にも重大な影響をもたらすものであった。
【０００５】
木材ないし木片の乾燥には、後述するように種々の手段が用いられていたが、木粉の乾燥については、不適当であり、従来、上記の木粉の欠点を改善するべく、前記木粉に対して粉砕用ボール間での摩擦作用による再粉砕をするために、乾式ボールミル等の機械的手段による摩砕処理を施していた。乾式ボールミル１００は図４に示すように、ミル本体１０１の周壁内に冷却ジャケット１０２を形成させ、給水管１０８から排水管１０９へ常時、冷却水を供給し、当該乾式ボールミル１００内の温度が、少なくとも８０℃以下、好ましくは７０℃以下に保持されるようにしている。
【０００６】
また、ミル本体１０１の内部には、モータ１０５で回転駆動される撹拌手段としての撹拌バー１０４および当該撹拌バー１０４により撹拌且つ転動されて摩砕作用を生ぜしめるべく、多数の粉砕ボール１０３を配し、開放上部から被処理材料である被処理木粉を投入して稼働させる。そして、処理終了後は、取出しバルブ１０６から取出し口１０７を経て外部に取り出し得るようにしたもので、いわゆるバッチ形式に構成されている。
【０００７】
上記の乾式ボールミル１００では、 例えば、直径３ｍｍのジルコニア系のセラミック製粉砕ボールを２．４リットル装填した５．４リットル容量の乾式ボールミルを用い、粒径０．３〜１．２ｍｍ程度の鋸屑を被処理木粉としてミル本体１０１内に投入し２時間にわたり処理したところ、前記被処理木粉は撹拌且つ転動される各粉砕ボール１０３の相互間で摩砕処理されて、長繊維状の被処理木粉は破断、摩擦による粉砕によって球形あるいは球形類似の粒状に変形するなどして、より粒状に近づけられ、被処理木粉の角張っている部分、突き出している部分、繊毛状のヒゲ部分などが取り除かれ、あるいは変形させられて、全体がより粒に近い形状に整えられる。また、各粉砕ボール１０３の相互間ないしは各粉砕ボール１０３と被処理木粉間で発生する摩擦熱のために急速に必要温度まで加熱され、木粉内に含まれている水分が除かれていき、木粉の含有水分量は当該摩砕の長時間の継続によって５ｗｔ％程度にまで除去され乾燥される。
【０００８】
なお、乾式ボールミルには、上述した開放型の乾式ボールミルの他に、前記乾式ボールミルの開口を密閉用蓋で被蓋し且つ該密閉用蓋にミル本体１０１の内部に連通する排気管および吸気管を配設して構成される密閉型の乾式ボールミルがある。この密閉型の乾式ボールミルでは、ミル内の酸素濃度を１５％以内とし、ミル内温度を８０℃以下に設定し、前記給気管から不活性ガス、例えば、窒素ガスを供給し、前記排気管からミル本体内の気体を排出することにより、ミル本体内の大気を前記窒素ガスに置換させるか、あるいは窒素ガスを連続的に流しながら、木粉の摩砕処理を不活性雰囲気下で稼働させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の乾式ボールミル等の摩砕を主体とする手段で、チップ、鋸屑を直接粉砕処理する場合、以下の問題点があった。
【００１０】
（１）乾式ボールミルを用いて粉砕して得られた木粉の含有水分量は、前述したように、５ｗｔ％程度にまで除去されるとはいえ、この木粉を熱可塑性樹脂成形材と共に押出機等の成形機に充填、加熱した場合、混入木粉より水蒸気と木酸ガスとが発生する。
【００１１】
したがって、この水蒸気と木酸ガスは、前述したように成形機内の壁面の酸化腐食、成形ダイの損耗、成形品自体の表面の荒れ、気泡、巣の発生等を生じさせる原因となり、中和剤のきわめて厳格な添加が必要となり、成形前の木粉内の含有水分量を極力低下させることは以前として残された課題であった。
【００１２】
（２）乾式ボールミルの容量を大きくしても乾式ボールミルの内部に粉砕ボール１０３を装填するので、一度の処理操作で得られる粉砕木粉の量が例えば前述した従来例のように３リットルと極めて少なく、しかも乾式ボールミルの稼働時間は、例えば前述したように２時間という長時間にわたるものであった。
【００１３】
（３）また、熱可塑性樹脂成形材と木粉とを加熱撹拌混合すると、各木粉の周囲が熱可塑性樹脂成形材で覆われるために、木粉内の水分は熱可塑性樹脂成形材で閉じ込められる状態になるので、その後に、別途乾燥機などにより乾燥したとしても上記木粉の含水率を低下させることはできなくなる。したがって、この水蒸気あるいは木酸ガス等が成形工程において発生することになり成形品の郷土、外観不良及び変形をもたらす。
【００１４】
本発明は叙上の問題点を解決するために開発されたもので、セルロース系破砕物を粉砕する過程において短時間でセルロース系破砕物内の含有水分量をほとんど除去するセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法および装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法においては、粒度１０メッシュ以下、好ましくは１０〜４５メッシュの小片に形成したセルロース系破砕物を加熱手段を用いることなく撹拌衝撃翼８５，８６，８７により摩砕且つ撹拌して、前記撹拌衝撃力に基づく剪断力により剪断発熱を生じさせ、この剪断発熱により前記セルロース系破砕物の含有水分量を低下せしめて解砕・乾燥することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法においては、上述したセルロース系破砕物に撹拌衝撃翼８５，８６，８７により撹拌して、粒度３０メッシュ、好ましくは６０メッシュ以下に摩砕し、且つ前記撹拌衝撃翼の剪断速度が９００〜９８０ｒｐｍであるときの撹拌衝撃力に基づく剪断力により剪断発熱を生じさせ、加熱手段を用いることなく、前記剪断発熱により前記セルロース系破砕物から水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスを揮散せしめてセルロース系破砕物の含有水分量を１．０ｗｔ％以内、好ましくは０．５ｗｔ％以内、より好ましくは０．２ｗｔ％以内に乾燥することを特徴とする。
【００１７】
なお、撹拌衝撃翼の回転速度は木粉に対する撹拌衝撃力に基づく剪断力と比例関係にあり、本発明では、撹拌衝撃翼の回転速度を「剪断速度」と称する。前記撹拌衝撃翼の剪断速度は、速すぎると撹拌衝撃翼の遠心力で木粉が舞い上がるためミキシング効果が低下し、遅すぎると撹拌衝撃力に基づく剪断力による発熱量が少ないため乾燥時間が多くかかり乾燥効率が低下するという理由で、好ましくは９００〜９８０ｒｐｍ、最適は９００〜９５０ｒｐｍである。
【００１８】
また、前記セルロース系破砕物は前記撹拌衝撃力に基づく剪断力により剪断発熱を生じさせ、この剪断発熱により含有水分量３０ｗｔ％以内、好ましくは１５ｗｔ％以内、より好ましくは１０ｗｔ％以内に予備乾燥することが、本発明でのセルロース系破砕物の解砕・乾燥効率をより一層向上させるという点で望ましい。
【００１９】
また、前記セルロース系破砕物に撹拌衝撃翼による撹拌衝撃力に基づく剪断力により剪断発熱を生じさせる雰囲気内つまりミキサー８０内へ乾燥空気を供給し、該乾燥空気内にセルロース系破砕物から揮散した水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスを含ませてミキサー８０より外部へ排出することは、水蒸気がミキサー８０の内壁面に結露せずより一層効率よくセルロース系破砕物を乾燥するという点で、特に望ましい。
【００２０】
また、解砕・乾燥する木粉等のセルロース系破砕物の中に炭酸カルシウム、あるいは酸化チタン等の顔料を添加剤として添加することは、製品の着色と、前記添加剤により木粉が重くなって撹拌衝撃翼の遠心力による木粉の舞い上がりが少なくなるため乾燥効率を向上できるという点で、好ましい。
【００２１】
また、摩砕・乾燥する木粉の大きさは、長さや幅、直径が５ｍｍ以上のとき極端に、又３ｍｍ程度の大きさより大きくなると乾燥効率がやや低下するので、前述したように好ましくは粒度１０メッシュ〔１００％通過しなければならない標準ふるい（１段）が３．３ｍｍ〕以下である。
【００２２】
また、本発明のセルロース系破砕物の解砕・乾燥装置においては、粒度１０メッシュ以下、好ましくは１０〜４５メッシュの小片に形成したセルロース系破砕物を解砕・乾燥する装置であって、密閉容器内に水平方向に回転する複数枚の撹拌衝撃翼を備え、前記密閉容器内に乾燥空気を供給する給気管９６と、前記乾燥空気及びセルロース系破砕物から揮散した水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスを共に排出する排気管９５とを連通したことを特徴とする。
【００２３】
なお、複数枚の前記撹拌衝撃翼は、回転軸を中心として等分角を成す対称位置に配置することができる。
【００２４】
さらに、前記撹拌衝撃翼は回転軸を中心に対称の２枚羽根で一対を成し、この撹拌衝撃翼を複数枚重ね且つ各羽根を回転軸を中心として等分角を成す対称位置に配置し、最上に位置する２枚羽根の先端部分を回転軸の先端より高い位置に配置することが、効率よく粉砕且つ乾燥させるという点で、望ましい。
【００２５】
さらに、撹拌衝撃翼の数は、少ないと撹拌衝撃力に基づく剪断力による剪断発熱の発熱量が少なくなり木粉は乾燥しないという理由で、前記撹拌衝撃翼は４枚羽根以上、好ましくは６枚羽根以上で成る。
【００２６】
また、前記密閉容器の底辺に沿って回転するスクレイパーを前記撹拌衝撃翼の回転軸に設けることが、密閉容器の底面のセルロース系破砕物を上方へ効果的に循環させるので密閉容器内のセルロース系破砕物を効率よく粉砕且つ乾燥するという点で、好ましい。
【００２７】
【作用】
撹拌衝撃翼８５，８６，８７およびスクレイパー８４を高速回転し、ミキサー８０内に、大きさが粒度１２メッシュ以下で、含有水分量の大きい例えば含水率８．３５ｗｔ％の未処理木粉を投入する。ミキサー８０内の木粉は剪断速度が９００〜９８０ｒｐｍの高速回転の撹拌衝撃翼８５，８６，８７による剪断力により衝撃破断されて摩砕され、このとき撹拌衝撃力に基づく剪断力により撹拌衝撃翼と木粉あるいは木粉同士の摩擦による摩擦熱（本発明では、この摩擦熱を「剪断発熱」という）の発生量が向上し、加熱手段を用いることなく、ミキサー８０内の温度が上昇し、この温度上昇に伴って木粉から多量の水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスが揮散し、木粉の含有水分量が効率よく低下する。すなわち、木粉は撹拌衝撃力に基づく剪断力により細かく摩砕されるので乾燥効率が向上し、且つ木粉が乾燥するのでより一層摩砕し易くなるという相乗効果によって、多量の木粉が極めて短時間に解砕・乾燥される。
【００２８】
しかも、乾燥空気を給気管９６を介してミキサー８０内へ供給すると、乾燥空気内に前記揮散ガスを含んで排気管９５を介してミキサー８０外へ排出される。木粉から揮散した水蒸気がミキサー８０の内壁面に結露して水滴がミキサー８０の木粉内へ落下するという現象を避けることができ、ミキサー８０内の木粉はより一層効率よく乾燥される。
【００２９】
このようにして得た処理木粉は、含有水分量が０．２ｗｔ％以下である。この木粉を熱可塑性樹脂成形材と共に成形機に充填、加熱した場合、混入木粉からの水蒸気と木酸ガスの発生がなくなるので、本発明で得た木粉は、従来のような成形機内の壁面の酸化腐食、成形ダイの損耗、成形品自体の表面の荒れ、気泡、巣の発生等の問題を生じないものである。
【００３０】
【実施例】
本発明の木粉の解砕・乾燥方法の実施例について図面を参照して以下に説明する。
【００３１】
本発明の木粉の摩砕・乾燥は、以下の手段を用いて木粉を摩砕する過程において成されるものである。
【００３２】
図１において、８０はミキサーで、ミキサー本体８１は、上面に開口を有する円筒形を成し容量が３００リットルのケーシングであり、前記開口はミキサー本体８１内に木粉などの原材料を投入する投入口９４で、この投入口９４を開閉自在な上蓋８２で被蓋する。上蓋８２には、乾燥した空気を供給する給気管９６を連通し、また、ミキサー本体８１内で木粉から発生した多量の水蒸気ないしは木酸ガスを排出する排気管９５を連通している。さらに、ミキサー本体８１の底面付近の外周面に１ヶ所の排出口８８を設け、この排出口８８を被蓋する蓋８９をシリンダ９１のロッド先端に設け、シリンダ９１の作動により前記排出口８８を開閉自在に設けている。９３は排出ダクトで、前記排出口８８に連通している。
【００３３】
さらに、ミキサー本体８１の底面の中心には３７ｋｗ（ＤＣ）の馬力を有する図示せざるモータの回転駆動手段により高速回転する軸８３をミキサー本体８１内の上方に向けて軸承し、この軸８３に下から上方へ順にスクレイパー８４、撹拌衝撃翼８５，８６，８７を装着し、軸８３の先端から締付ナット９２で締め付けている。なお、前記各撹拌衝撃翼８５，８６，８７の形状は特に限定されないが、本実施例では軸８３を中心に対称を成す２枚羽根である。図１のように３対の撹拌衝撃翼を重ねた場合は全部で６枚の羽根で成り、これら６枚の羽根は平面で３６０度を６等分した等分角（６０度）を成すように互いに交叉した状態で重ねている。なお、複数個の撹拌衝撃翼を設けた場合、撹拌衝撃翼の合計の羽根数で３６０度を等分した角度で互いに交叉して重ねることは原材料を効率良く摩砕・撹拌する点で好ましい。
【００３４】
さらに、最上に位置する撹拌衝撃翼８７の形状は２枚羽根の先端部分が軸８３に取り付ける部分より高くなるように折り曲げた形状をしており、前記先端部分は軸８３の先端より高い位置に配置している。これによりミキサー８０内に投入した木粉の上層部に撹拌衝撃翼８７による剪断力を加えることができ、木粉を効率よく摩砕且つ乾燥させるという点で、望ましい形状である。
【００３５】
なお、前記スクレイパー８４はミキサー本体８１の底面を僅かに摺接して回転し、ミキサー本体８１内の原材料を底面に滞留しないように掻き回し且つ上方へ循環させ、さらに、処理された原材料をミキサー本体８１の底面に残留しないよう掻き出すものである。
【００３６】
〔木粉の前処理〕
本実施例でミキサー８０内に投入する木粉は、建築廃材、又製材工程、木工工程の鋸屑などの廃材を原料木材として既知の粉砕機、例えばカッタミル等の粉砕機で小片に粗砕したものである。カッタミルは、例えば前記原料木材の被粗砕物を投入する投入口を備えた円筒形を成すカッタミル本体内に、回転駆動手段で水平方向に回転するカッタ支持体を備え、このカッタ支持体の外周長手方向に３枚の回転刃をカッタ支持体の回転方向で１２０度の等角度を成すように設け、この３枚の回転刃の刃先は同一の回転軌跡上に位置している。前記３枚の回転刃の刃先の回転軌跡に対して僅かな隙間を介して二の固定刃をカッタミル本体に固定し、二の固定刃とカッタ支持体と回転刃とでカッタミル本体内を投入室と粗砕室に二分する。なお、二の固定刃と回転刃とのクリアランスは被粗砕物を所望の大きさに切断、もしくは広義には破砕できるよう調整している。粗砕室は前記二の固定刃間を回転刃の回転軌跡の周囲を囲むようにメッシュのスクリーンで仕切っており、本実施例では前記スクリーンは一辺が３ｍｍ程度の大きさの小片が通過できるメッシュで形成している。前記投入口は投入室に連通し、粗砕室のカッタミル本体の下端には前記スクリーンを通過した小片の木粉を排出する排出口を設けている。
【００３７】
なお、上記のカッタミルに限定されず、例えば、（株）ホーライ社製のハードクラッシャのように、回転刃の回転軸は水平方向に設けられ、二の固定刃間のスクリーンは下方に設けられているものもある。
【００３８】
また、粉砕機は、上記のカッタミルに限定されず、例えば、（株）ホーライ社製のガイナックスクラッシャ、又は（株）奈良機械製作所製のロールクラッシャ等、種々のモノカッタ、シュレッダー、クラッシャ等の「クラッシャ」を用いることができる。「クラッシャ」は、例えば、上部に被粗砕物の投入口を有するクラッシャ本体内に互いに内向きに回転する２軸を平行に設け、各軸に複数枚の回転刃を所定間隔に設けると共に、各軸の各回転刃外周で互いに噛み合って且つ各回転刃の外周面に等角度を成すよう突設した３個の爪刃で被粗砕物を適宜大の断片からなる破砕片に切断するように設けられている。上部の投入口から投入された被粗砕物は、互いに内向きに回転する２軸の回転刃の爪刃により内部に引き込まれ、噛み合った状態で回転する回転刃の外周エッジ間に、連続的に作用する剪断力でスリットしながら引き込みのときに作用する圧縮力によって破砕され切断され、破砕片が形成される。この破砕片は前記２軸の回転刃の下方に設けたスクリーンを通過して排出口から排出される。
【００３９】
上記のカッタミルで小片に粗砕した木粉の形状は不定形であり、例えば、一辺が３ｍｍ以下の長方形あるいは正方形ないしは不定形の大きさ、あるいは直径が１〜３ｍｍ程度で１〜３ｍｍ程度の長さの円筒形状に丸められた形状、その他不定形の形状である。
【００４０】
なお、木粉を後述する熱風乾燥炉（ドライヤなど）等の乾燥設備等で予備乾燥するとき、木粉の大きさが小さすぎ、例えば木粉の最大粒子の平均径が１０メッシュ以下の細粒状であると、木粉が熱風で燃えてしまったり或いは熱風で吹き飛ばされてしまうので、本実施例では、粒度１２メッシュ程度である。
【００４１】
また、ミキサー８０で摩砕・乾燥する未処理木粉の大きさは、長さや幅あるいは直径が５ｍｍ以上のとき極端に、又３ｍｍ程度の大きさより大きくなると摩砕と乾燥効率がやや低下するので、粒度１０メッシュ以下、好ましくは１２メッシュ以下、より好ましくは１０〜４５メッシュの範囲の小片に形成したものがよい。
【００４２】
本実施例では、ミキサー８０内に上記木粉を投入する前に、上記のようにカッタミルで粗砕した小片の木粉を上記の乾燥設備を用いて含水率８．３５ｗｔ％まで予備乾燥をおこなった。なお、廃材を利用した場合、廃材自体が既にある程度予備乾燥されているのであれば、必ずしも上記の乾燥設備を用いて予備乾燥しなくてもよいが、解砕・乾燥工程に要する時間を考慮すれば、ミキサー８０内に投入する前の木粉は含有水分量３０ｗｔ％以内、好ましくは１５ｗｔ％以内、より好ましくは１０ｗｔ％以内であることが望ましい。ちなみに、一般的にベニヤ材などの木材の通常の乾燥状態は１２〜１５ｗｔ％である。しかし、木粉の含水率が大きい場合でも、以下に示す本発明の解砕・乾燥方法においては問題はなく、木粉の含水率に応じて比例的に処理時間がかかるだけであり、木粉の前処理として上記の含水率に処理することに限定されるものではない。
【００４３】
なお、木粉の前処理としては、前述した廃材などの原料木材を上記の粗砕機を用いて以下の例に示す一連の工程で段階的に細かく粉砕し、上記の乾燥装置で乾燥処理できる。
【００４４】
原料木材をクラッシャで１２×１２ｍｍ程度の大きさに破砕し、この破砕した破砕片を木粉貯槽タンクへ投入し、この木粉貯槽タンクから破砕片をスクリュー等の搬送装置でカッタミルへ搬送する。この搬送路中にマグネットで前記破砕片内の金属を除去する。前記破砕片をカッタミルで６×６ｍｍ程度の大きさに粗砕し、この粗砕片をブロワーで吸引して次工程の木粉貯槽タンクへ投入する。さらに前記木粉貯槽タンクから粗砕片をスクリュー等の搬送装置で搬送し、搬送路中にマグネットで粗砕片内の金属を除去し、他のカッタミルへ投入し、１０メッシュ以下程度の大きさの木粉に粉砕する。この木粉を集塵機へ吸引し次工程の熱風乾燥炉内で予備乾燥する。
【００４５】
〔木粉の摩砕・乾燥工程の例〕
以上の木粉（本実施例では、この予備乾燥した木粉を便宜上「未処理木粉」と称する）をミキサー８０で摩砕・乾燥する工程を以下に詳しく説明する。
【００４６】
（１） 回転速度９２０ｒｐｍでモータを回して撹拌衝撃翼８５，８６，８７およびスクレイパー８４を高速回転し、ミキサー８０の上蓋８２を開放して投入口９４からミキサー本体８１内に、大きさが粒度１２メッシュ以下で、含有水分量が８．３５ｗｔ％の未処理木粉を２３ｋｇ（この未処理木粉の比重を０．４として計算すると体積は５７．５リットルである）、およびＴＹ−３００（酸化チタン）２ｋｇを共に投入する。
【００４７】
なお、未処理木粉投入時のミキサー８０内の温度は９３℃、モータの負荷電流は８６Ａであった。
【００４８】
（２） モータにより前記撹拌衝撃翼８５，８６，８７およびスクレイパー８４を回転速度９２０ｒｐｍで１５分間、回転して木粉とＴＹ−３００（酸化チタン）とを撹拌した。付言するに、この工程で前述予備乾燥工程を兼ねることもできる。
【００４９】
なお、未処理木粉投入時から１５分後のミキサー８０内の温度は１８５℃で、モータの負荷電流は６０Ａであった。
【００５０】
撹拌衝撃翼の回転速度つまり剪断速度は９２０ｒｐｍで高速回転するので、撹拌衝撃翼８５，８６，８７による剪断力は高いため、ミキサー８０内の未処理木粉は前記剪断力により衝撃破断されて粒度３０メッシュ、好ましくは６０メッシュ以下、より好ましくは６０〜１２０メッシュ以下に粉砕され、また撹拌衝撃翼と木粉あるいは木粉同士の摩擦による摩擦熱つまり剪断発熱の発生量が向上し、ミキサー８０内の温度が上昇する。このミキサー８０内の温度上昇に伴って木粉内の水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスの揮発性は向上する。
【００５１】
なお、木粉はミキサー８０内で細かく摩砕されるので乾燥効率が向上し、且つ木粉が乾燥するのでより一層摩砕し易くなるという相乗効果があり、多量の木粉が極めて短時間に解砕・乾燥される。
【００５２】
また、ミキサー本体８１内へ給気管９６を介して図示せざる除湿装置を備える圧縮機ないし送風機から成る乾燥空気供給源から乾燥空気を供給する（ここでは圧力０．２ｋｇｆ／ｃｍ２）。木粉から発生した多量の水蒸気や木酸ガスは前記乾燥空気内に含まれて排気管９５より排出され、図示せざるブロワーで集塵装置へ吸引される。このように乾燥空気をミキサー内へ供給しない場合、ミキサー本体８１内の水蒸気が上蓋８２の内面などのミキサー８０の内壁面に結露し水滴となって下方の木粉へ落下し、ミキサー本体８１内の木粉を効率よく摩砕・乾燥できなくなるので、ミキサー本体８１へ乾燥した空気を供給し排出することは重要である。
【００５３】
そして、木粉から水蒸気や木酸ガスが揮散するにつれて木粉が軽くなるので撹拌衝撃翼にかかる負荷が低下し、上記のように、運転開始時のモータの負荷電流は８６Ａであったが、運転開始から１５分後には６０Ａに変化したのである。
【００５４】
なお、前記撹拌衝撃翼の剪断速度が速すぎる場合は、撹拌衝撃翼の遠心力で木粉が舞い上がるためミキシング効果が低下し、前記剪断速度が遅すぎる場合は、撹拌衝撃力に基づく剪断力による剪断発熱の発生量が少ないため乾燥時間がかかり、乾燥効率が低下するという理由で、前記剪断速度は好ましくは９００〜９８０ｒｐｍ、より好ましくは９００〜９５０ｒｐｍである。
【００５５】
また、木粉の中に酸化チタン等の顔料の添加剤を添加すると、着色が施され、また、木粉が重くなって撹拌衝撃翼の遠心力による木粉の舞い上がりが少なくなるため摩砕・乾燥効率を向上させるので望ましいが、炭酸カルシウム、酸化チタン等の添加剤を添加しなくとも解砕・乾燥でき、限定されるものではない。
【００５６】
さらに、本実施例では撹拌衝撃翼は前述したように撹拌衝撃翼８５，８６，８７の３対の合計６枚で、スクレイパー８４を含めると合計７枚であるが、撹拌衝撃翼の数が少なくなると、例えば一対の撹拌衝撃翼８５とスクレイパー８４の合計３枚であると、撹拌衝撃力に基づく剪断力による剪断発熱の発生量が少なくなり木粉が効率良く摩砕・乾燥しないという理由で、好ましくはスクレイパー８４を含めて５枚以上、より好ましくはスクレイパー８４を含めて７枚以上である。
【００５７】
（３） 次いで、モータを低速回転させ、シリンダ９１を作動し蓋８９を移動して排出口８８を開放し、低速回転のスクレイパー８４でミキサー本体８１内の木粉を排出口８８から排出ダクト９３へ掻き出して排出する。
【００５８】
以上のようにして得た処理木粉は、平均粒度６０メッシュ、含有水分量が０．１６ｗｔ％であり、全体として粉体の粒状に近く、丸みを有しており表面が比較的平滑で緻密になっている。そして、このようにして得た処理木粉は、ほとんど相互に凝集を生ずることがなく、且つ溶液などに対する分散性が良好で、顔料などの担持母材として適切である。
【００５９】
〔未処理木粉と処理木粉との比較〕
前述した実施例のミキサー８０内で１５分間解砕・乾燥処理をして得られた処理木粉と、解砕・乾燥処理前の未処理木粉とをそれぞれ、炉内温度を調整可能な密閉炉内に投入し、炉内温度を１３０℃に設定し、この密閉炉内で３０分間加熱した。このときの炉内湿度および炉内温度の経時変化を以下の表１および表２に示す。
【００６０】
なお、前記密閉炉内に各木粉を投入してから５分経過以降は炉内湿度がほとんど変化していないので省略した。
【００６１】
【表１】
また、上記の表１を図２にグラフで示した。
【００６３】
表１及び図２を見ると、未処理木粉を密閉炉に投入してから２分３０秒経過後の炉内湿度は、ほぼ７．８％前後で一定の数値を示しており、未処理木粉内の水分の殆どが蒸発したことが分かる。
【００６４】
以上のように、未処理木粉を密閉炉内で３０分間加熱した結果、密閉炉に投入時の未処理木粉の重量は５．０５９ｇであり、投入してから３０分経過後の重量は４．６６９ｇであった。
【００６５】
したがって、未処理木粉の含水率は理論値〔（５．０５９ｇ−４．６６９ｇ／４．６６９ｇ）×１００＝〕８．３５ｗｔ％であった。ちなみに、一般に木材の含水率はつねに乾量基準、つまり水分を除いた木材のみの重量に対する含有水分の比率（ｗｔ％）で示されるので、本実施例の木粉においても同様の含水率（ｗｔ％）で示した。
【００６６】
【表２】
また、上記の表２を図３にグラフで示した。
【００６８】
表２及び図３を見ると、処理木粉を密閉炉に投入してから１分３０秒経過後の炉内湿度は、ほぼ０．２％前後で一定の数値を示しており、処理木粉内の水分の殆どが蒸発したことが分かる。
【００６９】
以上のように、本実施例で得られた処理木粉を密閉炉内で３０分間加熱した結果、密閉炉に投入時の処理木粉の重量は３．６７１ｇであり、投入してから３０分経過後の重量は３．６６５ｇであった。
【００７０】
したがって、本実施例で得られた処理木粉の含水率は理論値〔（３．６７１ｇ−３．６６５ｇ／３．６６５ｇ）×１００＝〕０．１６ｗｔ％であった。
【００７１】
〔処理木粉の使用例〕
前述した実施例では、未処理木粉をミキサー８０で解砕・乾燥処理した後、処理木粉をミキサー８０から排出したが、この例では前記処理木粉を排出せず、その後ミキサー８０内に熱可塑性樹脂成形材を投入し、この熱可塑性樹脂成形材と前記処理木粉とをミキサー８０で加熱手段を用いることなく混練することができる。
【００７２】
例えば、前述した実施例のように、大きさが粒度１２メッシュ以下で、含有水分量が８．３５ｗｔ％の未処理木粉２３ｋｇをミキサー８０で木粉の含有水分量を０．１６ｗｔ％に乾燥処理した後、ミキサー８０内にポリ塩化ビニル１２ｋｇと塩化ビニル製の廃棄農ビフィルム１２ｋｇを投入し、この熱可塑性樹脂成形材と前記処理木粉とをミキサー８０内で８分２０秒間ゲル化混練する。
【００７３】
なお、前記熱可塑性樹脂成形材の他に、尿素、炭酸カルシウム、酸化チタン、顔料等その他の中和剤、安定剤、顔料などの添加物をミキサー８０内に投入することができる。
【００７４】
前記炭酸カルシウムは、押出機等で押出成形される木質合成板に良好な寸法安定性をもたらし、温度変化に伴う膨張収縮を著しく少なくすることに寄与するもので、押出加工における成形品の変形を防止し、且つそれ自体安価である。
【００７５】
また、前記酸化チタンは、流動性、溶液中における分散性が良好であり、押出機等で押出成形される木質合成板に対して温度変化に伴う膨張収縮を著しく少なくすることにも寄与するものである。
【００７６】
また、前記尿素はアンモニア、フェノール、メラミン等で成り、木酸ガスの中和剤となる。
【００７７】
なお、上記のようにミキサー８０内で熱可塑性樹脂成形材と前記処理木粉とを混練した場合、ミキサー８０の撹拌衝撃翼の回転を高速にし、つまり前記剪断速度を増加させる工程を経ると、木粉から水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスの揮発性が向上するので、前記水蒸気や木酸ガスが効率よく揮散する。したがって、混入木粉よりの水蒸気と木酸ガスの発生をなくし、木粉を熱可塑性樹脂成形材と共に押出機等に充填、加熱し成形ダイから押出・射出成形する際に、前記処理木粉と熱可塑性樹脂成形材との混練材料に対して押し圧力が上昇し、前記混練材料の粘度が低下するという「チキソトロピー」の性質が生じる。したがって、この「チキソトロピー」の性質により押出機内の前記混練材料が流れ易くなり、これによって木酸ガスによる押出機内の壁面の酸化腐食、成形ダイの損耗をなくし、又成形品自体の表面の荒れ、気泡、巣の発生等をなくすので、成形品の密度及び強度特性を向上することができる。
【００７８】
また、熱可塑性樹脂成形材と木粉とをミキサー８０内で混練すると、各木粉の周囲全体が熱可塑性樹脂成形材で覆われるために、一旦混練すると木粉内の水分は熱可塑性樹脂成形材で閉じ込められる状態になるので、その後に、別途乾燥機などにより乾燥したとしても上記木粉の含水率を低下させることはできなくなる。従って、熱可塑性樹脂成形材と木粉とを押出機やミキサー８０内で混練する前に、木粉の含水率を１ｗｔ％以内に、好ましくは０．５ｗｔ％以内にすることが望ましく、この故に本発明の木粉の解砕・乾燥方法及び装置では木粉内の水分を殆ど除去できるので、極めて効果的であり適用範囲も広範囲に及ぶものである。
【００７９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００８０】
（１）セルロース系破砕物を摩砕する過程において撹拌衝撃力に基づく剪断力で発生する剪断発熱により、加熱手段を用いることなく、多量のセルロース系破砕物を短時間でセルロース系破砕物から水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスを発生せしめて前記セルロース系破砕物の含有水分量を殆ど除去できた。すなわち、木粉は撹拌衝撃力に基づく剪断力により細かく摩砕されるので乾燥効率が向上し、且つ木粉が乾燥するのでより一層摩砕し易くなるという相乗効果によって、多量の木粉が極めて短時間に解砕・乾燥できた。ちなみに、従来の乾式ボールミルでは約３リットル程度のセルロース系破砕物を２時間でセルロース系破砕物の含有水分量を３〜５ｗｔ％程度までしか除去できなかったが、本発明の実施例では約５７．５リットルのセルロース系破砕物を１５分でセルロース系破砕物の含有水分量を０．１６ｗｔ％まで除去できた。
【００８１】
（２）撹拌衝撃翼でセルロース系破砕物を撹拌する雰囲気内つまりミキサー内に、乾燥空気を供給する給気管と、前記乾燥空気及び揮散ガスを共に排出する排気管とを連通したので、前記ミキサー内に乾燥空気を供給し、該乾燥空気内にセルロース系破砕物から揮散した水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスを含ませて外部へ排出することにより、水蒸気が前記ミキサー内の内壁面に結露しないので、セルロース系破砕物を効率よく乾燥することができた。
【００８２】
（３）撹拌衝撃翼の剪断速度は、速すぎると撹拌衝撃翼の遠心力でセルロース系破砕物が舞い上がるためミキシング効果が低下し、遅すぎると撹拌衝撃力に基づく剪断力による発熱量が少ないため乾燥時間が多くかかり乾燥効率が低下するのであるが、撹拌衝撃翼の剪断速度を９００〜９８０ｒｐｍ、より好ましくは９００〜９５０ｒｐｍとしたので、摩砕・乾燥効率の向上を図ることができた。
【００８３】
（４）摩砕・乾燥するセルロース系破砕物の中に炭酸カルシウム、酸化チタン等の添加剤を添加したので、前記添加剤により着色と共に、前記セルロース系破砕物が重くなって撹拌衝撃翼の遠心力による木粉の舞い上がりが少なくなるため解砕・乾燥効率の向上を図ることができた。
【００８４】
（５）摩砕・乾燥するセルロース系破砕物の大きさは、長さや幅、直径が５ｍｍ以上のとき極端に、又３ｍｍ程度の大きさより大きくなると摩砕・乾燥効率がやや低下するので、好ましくは粒度１０メッシュ〔１００％通過しなければならない標準ふるい（１段）が３．３ｍｍ〕以下にすることにより、解砕・乾燥効率の向上を図ることができた。
【００８５】
（６）複数枚の前記撹拌衝撃翼は、回転軸を中心として等分角を成す対称位置に配置したので、セルロース系破砕物を効率よく摩砕・乾燥できた。
【００８６】
（７）前記撹拌衝撃翼は回転軸を中心に対称の２枚羽根で一対を成し、この撹拌衝撃翼を複数枚重ね且つ各羽根を回転軸を中心として等分角を成す対称位置に配置し、最上に位置する２枚羽根の先端部分を回転軸の先端より高い位置に配置したので、セルロース系破砕物を効率よく摩砕・乾燥できた。
【００８７】
（８）前記密閉容器の底辺に沿って回転するスクレイパーを前記撹拌衝撃翼の回転軸に設けたので、ミキサーの底面のセルロース系破砕物を上方へ効果的に循環させるのでミキサー内のセルロース系破砕物を効率よく摩砕・乾燥できた。
【００８８】
（９）撹拌衝撃翼の数は少ないと撹拌衝撃力に基づく剪断力による剪断発熱の発熱量が少なくなりセルロース系破砕物は摩砕・乾燥しないので、撹拌衝撃翼の数を４枚羽根以上、より好ましくは６枚羽根以上設けたことにより、セルロース系破砕物を効率よく解砕・乾燥することができた。
【００８９】
（１０）本発明のセルロース系破砕物は、熱可塑性樹脂成形材と共に押出機に充填、加熱し成形ダイから押出成形した場合、混入したセルロース系破砕物からの水蒸気と木酸ガスの発生がほとんどないので、従来生じていたような木酸ガスによる押出機内の壁面の酸化腐食、成形ダイの損耗をなくすことができ、さらに成形品自体の表面の荒れ、気泡、巣の発生等をなくすことができ、成形品の密度及び強度特性を向上することができた。
【００９０】
（１１）前記セルロース系破砕物と熱可塑性樹脂成形材との混練材料に「チキソトロピー」の性質が生じ、この「チキソトロピー」の性質により押出機内の前記混練材料の流動性が増し、流れ易くなり、押出機内の壁面の酸化腐食、成形ダイの損耗をなくすことができ、さらに成形品自体の表面の荒れ、気泡、巣の発生等をなくすことができ、成形品の密度及び強度特性を向上することができた。
【００９１】
（１２）熱可塑性樹脂成形材と木粉とを押出機やミキサー８０内で一旦混練すると、各木粉の周囲全体が熱可塑性樹脂成形材で覆われるために、木粉内の水分は熱可塑性樹脂成形材で閉じ込められる状態になるので、その後は乾燥しても木粉の含水率を低下させることはできなくなるが、本発明の木粉の解砕・乾燥方法及び装置では木粉内の水分を殆ど除去できるので、極めて効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に使用するミキサーの要部断面を示す全体正面図である。
【図２】表１のデータをグラフで示した図である。
【図３】表２のデータをグラフで示した図である。
【図４】従来の摩砕を主体とする手段で、乾式ボールミルの要部断面を示す全体正面図である。
【符号の説明】
８０ ミキサー（流動混合混練手段）
８１ ミキサー本体
８２ 上蓋
８３ 軸
８４ スクレイパー
８５，８６，８７ 撹拌衝撃翼
８８ 排出口
８９ 蓋
９１ シリンダ
９２ 締付ナット
９３ 排出ダクト
９４ 投入口
９５ 排気管
９６ 給気管
１００ 乾式ボールミル
１０１ ミル本体
１０２ 冷却ジャケット
１０３ 粉砕ボール
１０４ 撹拌バー
１０５ モータ
１０６ 取出しバルブ
１０７ 取出し口
１０８ 給水管
１０９ 排水管
Claims (12)
- 粒度１０メッシュ以下の小片に形成したセルロース系破砕物に撹拌衝撃力を付加して摩砕且つ撹拌して、前記撹拌衝撃力に基づく剪断力により剪断発熱を生じさせ、この剪断発熱により前記セルロース系破砕物の含有水分量を低下せしめて摩砕・乾燥することを特徴とするセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法。
- 粒度１０メッシュ以下、好ましくは１０〜４５メッシュの小片に形成したセルロース系破砕物に撹拌衝撃力を付加して撹拌して、粒度３０メッシュ好ましくは６０メッシュ以下に摩砕し、且つ前記撹拌衝撃翼の剪断速度が９００〜９８０ｒｐｍであるときの撹拌衝撃力に基づく剪断力により剪断発熱を生じさせ、この剪断発熱により前記セルロース系破砕物の含有水分量を１．０ｗｔ％以内、好ましくは０．５ｗｔ％以内、より好ましくは０．２ｗｔ％以内に乾燥することを特徴とするセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法。
- 前記撹拌衝撃翼の剪断速度が９００〜９５０ｒｐｍである請求項２記載のセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法。
- 前記セルロース系破砕物を前記撹拌衝撃力に基づく剪断力により剪断発熱を生じさせ、この剪断発熱により含有水分量３０ｗｔ％以内、好ましくは１５ｗｔ％以内、より好ましくは１０ｗｔ％以内に予備乾燥した請求項１，２又は３記載のセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法。
- 前記セルロース系破砕物に撹拌衝撃力を付加して撹拌する雰囲気内に乾燥空気を供給し、該乾燥空気内にセルロース系破砕物から揮散した水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスを含ませて外部へ排出した請求項１，２，３又は４記載のセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法。
- セルロース系破砕物に炭酸カルシウム，酸化チタン等の顔料を添加剤として添加した請求項１，２，３，４又は５記載のセルロース系破砕物の解砕・乾燥方法。
- 粒度１０メッシュ以下、好ましくは１０〜４５メッシュの小片に形成したセルロース系破砕物を解砕・乾燥する装置であって、密閉容器内に水平方向に回転する複数枚の撹拌衝撃翼を備え、前記密閉容器内に乾燥空気を供給する給気管と、前記乾燥空気及びセルロース系破砕物から揮散した水蒸気や木酸ガス等の揮散ガスを共に排出する排気管とを連通したことを特徴とするセルロース系破砕物の解砕・乾燥装置。
- 複数枚の前記撹拌衝撃翼は、回転軸を中心として等分角を成す対称位置に配置した請求項７記載のセルロース系破砕物の解砕・乾燥装置。
- 前記撹拌衝撃翼は回転軸を中心に対称の２枚羽根で一対を成し、この撹拌衝撃翼を複数枚重ね且つ各羽根を回転軸を中心として等分角を成す対称位置に配置し、最上に位置する２枚羽根の先端部分を回転軸の先端より高い位置に配置した請求項７又は８記載のセルロース系破砕物の解砕・乾燥装置。
- 前記撹拌衝撃翼が４枚羽根以上、好ましくは６枚羽根以上で成る請求項７，８又は９記載のセルロース系破砕物の解砕・乾燥装置。
- 前記密閉容器の底辺に沿って回転するスクレイパーを前記撹拌衝撃翼の回転軸に設けた請求項７，８，９又は１０記載のセルロース系破砕物の解砕・乾燥装置。
- 前記撹拌衝撃翼の剪断速度が９００〜９８０ｒｐｍ、より好ましくは９００〜９５０ｒｐｍである請求項７〜１１いずれかに記載のセルロース系破砕物の解砕・乾燥装置。
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