JP4769052B2 - 木質様成形品の製造設備及び木質様成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、林地残材や建設建築廃材等の木質系原料と樹脂とを備える木質様成形品を製造する木質様成形品の製造設備と、これを用いた木質様成形品の製造方法に関する。

木質様成形品の製造設備として、特許文献１に記載されたものが知られている。この製造設備は、木質廃材を粗粉砕する第１粉砕手段と、この木質廃材を再粉砕してセルロース系微粉粒を得る第２粉砕手段と、セルロース系微粉粒と樹脂とを混錬・溶融して混合材料を得る混錬手段と、この混合材料を冷却しかつ攪拌することによってペレットを得る冷却攪拌手段と、このペレットを所要形状に成形する成形手段と、を備えている。また、木質廃材は、第１粉砕手段による粉砕を行う前に乾燥手段によって乾燥されることがある。
特開平２００２−３３１５２０号公報

ところで、この製造設備を小型化すると、木質様成形品の製造設備は小型であればあるほどその生産量に対する消費電力量の割合が多くなるため、高コストになるという問題があった。そこで、電力を賄うために発電プラントを設置すると、発電プラントは木質様成形品の製造設備と同様に乾燥手段及び破砕手段を有するため、そのまま設置したのではこれらの手段が重複してしまい、設置スペースが無駄になるという問題があった。

本発明の課題は、林地残材や建設建築廃材等の木質系原料と樹脂とを備える木質様成形品を製造する木質様成形品の製造設備において、低コスト化を図るとともに設置面積を小さくすることである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１に示すように、林地残材や建設廃材からなる木質系原料と樹脂とを備える木質様成形品を製造する木質様成形品の製造設備であって、
前記木質系原料を乾燥させる乾燥手段２と、
乾燥させた前記木質系原料を粗粉砕して木質系粗粉粒を得る第１粉砕手段３と、
前記木質系粗粉粒の一部を微粉砕してなる木質系微粉粒と前記樹脂とを混合し溶融して木質様成形品を成形する成形プラント５と、
この成形プラント５に電力を供給する発電プラント６と、を備え、
前記発電プラント６は、前記木質系粗粉粒の残部を利用して電力を発生させることを特徴としている。
ここで、木質系原料とは、林地残材や建設廃材の他に、剪定枝条、鋸くずや端材等の工場加工廃材、植物性残渣等が挙げられる。
また、樹脂とは、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、発泡塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂等のほか、飲料物を含む食品の容器や包装等に使用される樹脂製品や、その他の樹脂製品、さらには、住宅等の建物を解体した際に排出される樹脂廃材や、家具を解体した際に排出される樹脂廃材等が挙げられる。

請求項１に記載の発明によれば、木質系粗粉粒の一部を微粉砕してなる木質系微粉粒と樹脂とを混合し溶融して木質様成形品を成形する成形プラント５と、この成形プラント５に電力を供給する発電プラント６と、を備えているため、成形プラント５に必要な電力の一部又は全部を発電プラント６によって賄うことができる。よって、商用電力の消費量が減るため、製造コストを抑えることができる。また、発電プラント６は、木質様成形品の成形に用いられる木質系粗粉粒の残部を利用して電力を発生させるため、成形プラント５と発電プラント６とで共通の原料を用いることができる。よって、材料コストを抑えることができる。さらに、木質様成形品の成形及び発電にそれぞれ必要な乾燥手段２及び第１粉砕手段３を一本化させて共有させるため、木質様成形品の製造設備１の設置面積を小さくすることができる。

請求項２に記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項１に記載の木質様成形品の製造設備において、前記木質系粗粉粒の一部を微粉砕して木質系微粉粒を得る第２粉砕手段５ａを備え、
前記発電プラント６は、前記木質系粗粉粒の残部を加熱することにより前記木質系微粉粒の一部を可燃ガスに転換するガス発生手段６ａと、前記可燃ガスを駆動源とする電力発生手段６ｂと、を備えていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、木質系粗粉粒の一部を微粉砕して木質系微粉粒を得る第２粉砕手段５ａを備え、発電プラント６は、木質系粗粉粒の残部を加熱することにより木質系微粉粒の一部を可燃ガスに転換するガス発生手段６ａと、可燃ガスを駆動源とする電力発生手段６ｂと、を備えている。よって、粒径の大きい木質系粗粉粒をガス発生手段６ａの加熱手段として用い、粒径の小さい木質系微粉粒をガス発生手段６ａによって可燃ガスに転換することができる。

請求項３に記載の発明は、例えば図１に示すように、請求項１又は２に記載された木質様成形品の製造設備を利用した木質様成形品の製造方法であって、
前記木質系原料を前記乾燥手段２によって乾燥させ、
次に、乾燥させた前記木質系原料を前記第１粉砕手段３によって破砕して木質系粗粉粒とし、
次に、前記木質系粗粉粒の残部を利用して電力を発生させる前記発電プラント６から前記成形プラント５へと電力を供給するとともに、該成形プラント５によって前記木質系粗粉粒を微粉砕して得られる木質系微粉粒と前記樹脂とを混合し溶融して木質様成形品を成形することを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、木質系原料を乾燥手段２によって乾燥させた後に第１粉砕手段３によって粉砕して木質系粗粉粒とし、次に木質系粗粉粒の残部を利用して電力を発生させる発電プラント６から成形プラント５へと電力を供給するとともに、成形プラントによって木質系微粉粒と樹脂とを混合し溶融して木質様成形品を成形する。よって、商用電力の消費量が減るため、製造コストを抑えることができる。また、成形プラント５と発電プラント６とで共通の原料を用いることができるため、材料コストを抑えることができる。さらに、木質様成形品の成形及び発電にそれぞれ必要な乾燥手段２及び第１粉砕手段３を一本化させて共有させるため、木質様成形品の製造設備１の設置面積を小さくすることができる。

本発明によれば、商用電力の消費量が減るため、製造コストを抑えることができる。また、材料コストを抑えることができる。さらに、木質様成形品の製造設備の設置面積を小さくすることができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る木質様成形品の製造設備１の第１の実施形態を示すブロック図である。この木質様成形品の製造設備１は、乾燥手段２と、第１粉砕手段３と、成形プラント５と、発電プラント６と、を備えている。

乾燥手段２は、木質系原料を乾燥させるものであり、例えば、マイクロ波を照射するマイクロ波照射器、炉内に熱風を吹き込む乾燥炉、過熱蒸気によって水分を除去する多段乾燥機等が挙げられる。

図１に示すように、第１粉砕手段３は、乾燥手段２によって乾燥された木質系原料を粗粉砕して木質系粗粉粒を得るものであり、例えば、ハンマチップで材料を打ち砕くハンマミル、カッターにより細断するカッターミル、ローラーにより圧砕するローラミル等が挙げられる。この木質系粗粉粒は、数ミリメートルの大きさに粉砕されることが望ましい。

成形プラント５は、第１粉砕手段３によって粗粉砕された木質系粗粉粒の一部と、樹脂とを備える木質様成形品を成形するものであり、第２粉砕手段５ａと、混錬手段５ｂと、冷却攪拌手段５ｃと、成形手段５ｄと、を備えている。

第２粉砕手段５ａは、木質系粗粉粒の一部を微粉砕して木質系微粉粒を得るものであり、例えば、円板に取り付けられたピンによって、衝撃、反発の相互作用を受けて微粉砕を行うピンミル、石臼等が挙げられる。この木質系微粉粒は、約５００ミクロンメートル程度の大きさに微粉砕されることが望ましい。

混錬手段５ｂは、第２粉砕手段５ａによって微粉砕された木質系微粉粒と樹脂とを均質に混合して混合材料を得るものであり、例えば混合ミキサ等が挙げられる。この樹脂としては、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、発泡塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂等のほか、飲料物を含む食品の容器や包装等に使用される樹脂製品や、その他の樹脂製品、さらには、住宅等の建物を解体した際に排出される樹脂廃材や、家具を解体した際に排出される樹脂廃材等が挙げられる。

冷却攪拌手段５ｃは、混錬手段５ｂによって得た混合材料を８０℃に冷却されるまで攪拌してペレットを得るものであり、例えば冷却ミキサ等が挙げられる。この冷却ミキサは鉛直軸回りに回転する第１攪拌翼と水平軸回りに回転する第２攪拌翼とを備えており、混合材料は、これらの第１攪拌翼及び第２攪拌翼によって攪拌されてペレットとなる。

成形手段５ｄは、冷却攪拌手段５ｃによって得たペレットを溶融して所要の形状に成形するものであり、例えば押出成形機等が挙げられる。この押出成形機はホッパと、このホッパに連結された加熱シリンダと、この加熱シリンダから成形ダイへとペレットを押し出すスクリューと、を備えており、ホッパに投入されて加熱シリンダ内で溶融されたペレットは、スクリューによって成形ダイから押し出されて所要の形状に成形される。

発電プラント６は、第１粉砕手段３によって粗粉砕された木質系粗粉粒の残部を利用して、成形プラント５に供給する電力を発生させるものであり、ガス発生手段６ａと、電力発生手段６ｂと、を備えている。

ガス発生手段６ａは、第１粉砕手段３によって粗粉砕された木質系粗粉粒の残部を加熱燃焼させ、熱ガス化するものであり、例えば、熱ガス発生炉等が挙げられる。この熱ガスは、ダクトによって電力発生手段６ｂへと連結されている。

電力発生手段６ｂは、ガス発生手段６ａによって得た熱ガスを利用して電力を発生させるものであり、例えば、熱ガスや蒸気を吹き付けることによって回転力を得るタービンと、この回転力を電力に変換する発電機との組み合わせ等が挙げられる。

次に、以上のように構成される木質様成形品の製造設備１を用いた木質様成形品の製造方法について説明する。
まず、林地残材や建設廃材の他に、剪定枝条、鋸くずや端材等の工場加工廃材、植物性残渣等から得られる数センチメートル大の木質系原料を乾燥手段２によって充分に乾燥する。

次に、乾燥した木質系原料を第１粉砕手段３によって数ミリメートル大に粗粉砕して木質系粗粉粒とし、この一部を成形プラント５へ、残部を発電プラント６へ送る。

次に、木質系粗粉粒の一部を第２粉砕手段５ａによって約５００ミクロンメートル程度に微粉砕して木質系微粉粒とした後、この木質系微粉粒と樹脂とを混錬手段５ｂによって加熱溶融し、冷却攪拌手段５ｃによって８０℃に冷却されるまで攪拌し、ペレットを形成する。なお、混錬手段５ｂにおける過熱溶融時には、顔料や添加剤等を混ぜてもよい。

そして、冷却攪拌手段５ｃによって形成されたペレットを成形手段５ｄによって一旦溶融した後に所要の形状に成形し、木質様成形品が成形される。

また、木質系粗粉粒の残部をガス発生手段６ａによって完全燃焼し、熱ガスを発生させる。そして、この熱ガスをダクトで連結した電力発生手段６ｂへと送り込み、電力を発生させる。この電力は、成形プラント５の第２粉砕手段５ａ、混錬手段５ｂ、冷却攪拌手段５ｃ、成形手段５ｄに供給される。また、乾燥手段２や第１粉砕手段３に供給してもよい。

以上の第１の実施形態によれば、木質系粗粉粒の一部を微粉砕してなる木質系微粉粒と樹脂とを混合し溶融して木質様成形品を成形する成形プラント５と、この成形プラント５に電力を供給する発電プラント６と、を備えているため、成形プラント５に必要な電力の一部又は全部を発電プラント６によって賄うことができる。よって、商用電力の消費量が減るため、製造コストを抑えることができる。また、発電プラント６は、木質様成形品の成形に用いられる木質系粗粉粒の残部を利用して電力を発生させるため、成形プラント５と発電プラント６とで共通の原料を用いることができる。よって、材料コストを抑えることができる。さらに、木質様成形品の成形及び発電にそれぞれ必要な乾燥手段２及び第１粉砕手段３を一本化させて共有させるため、木質様成形品の製造設備１の設置面積を小さくすることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る木質様成形品の製造設備１１の第２の実施形態について説明する。
図２は、木質様成形品の製造設備１１の第２の実施形態を示すブロック図である。この木質様成形品の製造設備１１は、乾燥手段１２と、第１粉砕手段１３と、第２粉砕手段１５ａと、成形プラント１５と、発電プラント１６と、を備えている。

第２粉砕手段１５ａは、第１粉砕手段１３によって粗粉砕された木質系粗粉粒の一部を微粉砕して木質系微粉粒を得るものであり、例えば、円板に取り付けられたピンによって、衝撃、反発の相互作用を受けて微粉砕を行うピンミル、石臼等が挙げられる。この木質系微粉粒は、約５００ミクロンメートル程度の大きさに微粉砕されることが望ましい。

成形プラント１５は、第２粉砕手段１５ａによって微粉砕された木質系微粉粒の一部と、樹脂とを備える木質様成形品を成形するものであり、混錬手段１５ｂと、冷却攪拌手段１５ｃと、成形手段１５ｄと、を備えている。

発電プラント１６は、第１粉砕手段１３によって粗粉砕された木質系粗粉粒の残部と、第２粉砕手段１５ａによって微粉砕された木質系微粉粒とを利用して、成形プラント１５に供給する電力を発生させるものであり、ガス発生手段１６ａと、電力発生手段１６ｂと、を備えている。

ガス発生手段１６ａは、第１粉砕手段１３によって粗粉砕された木質系粗粉粒の残部を加熱燃焼させ、この熱により、第２粉砕手段１５ａによって微粉砕された木質系微粉粒のうち成形プラント１５へ送らなかった残部を可燃ガス化するものである。さらに詳しくは、このガス発生手段１６ａは、中空のケーシングと、このケーシング内を蛇行して貫通するパイプとを備え、木質系粗粉粒の残部を過熱燃焼させて得た熱ガスをケーシング内に充満させるとともに、ケーシング内のパイプに、木質系微粉粒の一部を浮遊させた水蒸気を送り込み、水素を活性化する金属触媒の存在下で可燃ガス化するものである。このガス発生手段１６ａとしては、例えば、熱ガス発生炉等が挙げられる。また、ガス発生手段１６ａによって発生した可燃ガスは、ダクトによって電力発生手段１６ｂへと送られる。

電力発生手段１６ｂは、ガス発生手段１６ａによって得た可燃ガスを利用して電力を発生させるものであり、例えば、可燃ガスをシリンダ内で爆発させることによってピストンの往復動を得て、これを回転力に変換した後に電力に変換するガスエンジン発電機等が挙げられる。

なお、乾燥手段１２、第１粉砕手段１３、混錬手段１５ｂ、冷却攪拌手段１５ｃ、成形手段１５ｄの構成については、第１の実施形態と同様であるため、それらの説明は省略する。

次に、以上のように構成される木質様成形品の製造設備１１を用いた木質様成形品の製造方法について説明する。
まず、林地残材や建設廃材の他に、剪定枝条、鋸くずや端材等の工場加工廃材、植物性残渣等から得られる数センチメートル大の木質系原料を乾燥手段１２によって充分に乾燥する。

次に、乾燥した木質系原料を第１粉砕手段１３によって数ミリメートル大に粗粉砕して木質系粗粉粒とし、この一部を第２粉砕手段１５ａへ、残部を発電プラント１６のガス発生手段１６ａへ送る。

次に、木質系粗粉粒の一部を第２粉砕手段１５ａによって約５００ミクロンメートル程度に微粉砕して木質系微粉粒とし、この一部を成形プラント１５の混錬手段１５ｂへ、残部を発電プラント１６のガス化反応炉１６ｂへ送る。

次に、この木質系微粉粒の一部と樹脂とを混錬手段１５ｂによって加熱溶融し、冷却攪拌手段１５ｃによって８０℃に冷却されるまで攪拌し、ペレットを形成する。なお、混錬手段１５ｂにおける過熱溶融時には、顔料や添加剤等を混ぜてもよい。

そして、冷却攪拌手段１５ｃによって形成されたペレットを成形手段１５ｄによって一旦溶融した後に所要の形状に成形し、木質様成形品が成形される。

また、木質系粗粉粒の残部を加熱燃焼して熱ガスを発生させ、この熱ガスをガス発生手段１６ａのケーシング内に充満させて、このケーシング内を蛇行して貫通するパイプに、木質系微粉粒の一部を浮遊させた水蒸気を送り込み、水素を活性化する金属触媒の存在下で可燃ガスを発生させる。そして、この可燃ガスを電力発生手段１６ｂへと送り込み、電力を発生させる。この電力は、成形プラント１５の混錬手段１５ｂ、冷却攪拌手段１５ｃ、成形手段１５ｄに供給される。また、乾燥手段１２、第１粉砕手段１３や第２粉砕手段１５ａにも供給してもよい。

以上の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる他、木質系粗粉粒の一部を微粉砕して木質系微粉粒を得る第２粉砕手段１５ａを備え、発電プラント１６は、木質系粗粉粒の残部を加熱することにより木質系微粉粒の一部を可燃ガスに転換するガス発生手段１６ａと、可燃ガスを駆動源とする電力発生手段１６ｂと、を備えている。よって、粒径の大きい木質系粗粉粒をガス発生手段１６ａの加熱手段として用い、粒径の小さい木質系微粉粒をガス発生手段１６ａによって可燃ガスに転換することができる。

本発明に係る木質様成形品の製造設備の第１の実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る木質様成形品の製造設備の第２の実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１，１１ 木質様成形品の製造設備
２，１２ 乾燥手段
３，１３ 第１粉砕手段
５，１５ 成形プラント
５ａ，１５ａ 第２粉砕手段
５ｂ，１５ｂ 混錬手段
５ｃ，１５ｃ 冷却攪拌手段
５ｄ，１５ｄ 成形手段
６，１６ 発電プラント
６ａ，１６ａ ガス発生手段
６ｂ，１６ｂ 電力発生手段

Claims (3)

1. 林地残材や建設廃材からなる木質系原料と樹脂とを備える木質様成形品を製造する木質様成形品の製造設備であって、
   前記木質系原料を乾燥させる乾燥手段と、
   乾燥させた前記木質系原料を粗粉砕して木質系粗粉粒を得る第１粉砕手段と、
   前記木質系粗粉粒の一部を微粉砕してなる木質系微粉粒と前記樹脂とを混合し溶融して木質様成形品を成形する成形プラントと、
   この成形プラントに電力を供給する発電プラントと、を備え、
   前記発電プラントは、前記木質系粗粉粒の残部を利用して電力を発生させることを特徴とする木質様成形品の製造設備。
2. 前記木質系粗粉粒の一部を微粉砕して木質系微粉粒を得る第２粉砕手段を備え、
   前記発電プラントは、前記木質系粗粉粒の残部を加熱することにより前記木質系微粉粒の一部を可燃ガスに転換するガス発生手段と、前記可燃ガスを駆動源とする電力発生手段と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の木質様成形品の製造設備。
3. 請求項１又は２に記載された木質様成形品の製造設備を利用した木質様成形品の製造方法であって、
   前記木質系原料を前記乾燥手段によって乾燥させ、
   次に、乾燥させた前記木質系原料を前記第１粉砕手段によって破砕して木質系粗粉粒とし、
   次に、前記木質系粗粉粒の残部を利用して電力を発生させる前記発電プラントから前記成形プラントへと電力を供給するとともに、該成形プラントによって前記木質系粗粉粒を微粉砕して得られる木質系微粉粒と前記樹脂とを混合し溶融して木質様成形品を成形することを特徴とする木質様成形品の製造方法。

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