JPH0639757B2 - パルプ材料を混合すると共に摩砕する方法とその装置 - Google Patents

パルプ材料を混合すると共に摩砕する方法とその装置

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JPH0639757B2 JP50517885A JP50517885A JPH0639757B2 JP H0639757 B2 JPH0639757 B2 JP H0639757B2 JP 50517885 A JP50517885 A JP 50517885A JP 50517885 A JP50517885 A JP 50517885A JP H0639757 B2 JPH0639757 B2 JP H0639757B2
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milling
mixing
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レインハル,ロルフ・ベルテイル
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シユンドス・デフイブラト−ル・アクテイエボラ−グ
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    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパルプ材料を混合すると共に摩砕する方法とそ
の装置に関し、更に詳しくは、紙製品などの製造用植物
リグノセルロース物質から得られるパルプ材料を摩砕す
る方法と装置に関する。原材料が木材の場合、まず大量
のチップに破砕され、通常の方法で前処理がなされて、
紙製造条件にはまだ適していない未摩砕の原料が形成さ
れる。原料は円筒摩砕領域に導入され、ここで原料はロ
ータ軸に平行な方向に沿って摩砕領域内を移動する際
に、内部ロータの作業面とこれを包囲するステータとの
間で処理される。
上述の一般型ドラムリファイナは、先行技術として公知
である。米国特許第 4 275 852号明細書はこのようにド
ラムリファイナの一般操作を開示している。円筒ドラム
内に導入された未摩砕パルプ材料は、翼から加えられる
遠心力で加速された際に、くさび作用を受けながら高速
脈動連続機内を推進させる。回転翼は材料に対し直線方
向及び半径方向の力を与えながら材料を圧縮してくさび
状の塊にする。前述の米国特許第 4 275 852号明細書に
詳述されているように、翼の後方端縁から近い位置に形
成されたせん断面が繊維束を破砕し、ドラム内面に摩擦
力で保持された回転パルプ塊の間にせん断力が加えられ
た際に摩砕作用が生起する。しかしながら1つの面に沿
って別の翼部材が装着され、これが固定翼に対し偏向さ
れる。この翼の先端縁の偏向度合がドラム内面に対する
翼の角度調節となる。
米国特許第 3 547 356号明細書は、摩砕作用が行われる
間回転翼は一定距離にあるようなドラムリファイナを開
示する。翼と円筒ドラムの内面との間の間隙は部分的に
円筒ドラムの内面上に取付けられた調節カムで調節され
る。
米国特許第 4 199 114号明細書は、回転羽根と円筒ドラ
ムの内面内の一連のせん断部材との間隙が、ドラムの内
面に調節自在に取付けられた調節棒で調整され、またパ
ルプ材料のドラム内での直線運動は一連のすき形部材で
制御されるドラムリファイナを開示する。
米国特許第 1 951 519号、第 2 216 612号及び第 3 806
050号明細書は、更に別の既知のドラムリファイナを開
示する。米国特許第 1 951 519号明細書では、複数の棒
またはナイフを設けたベッドプレートが、ドラム内面に
調節自在に装着され、このプレートがドラムの内面と複
数のナイフを有するロータとの間隙を選択的に調節す
る。
米国特許第 2 216 612号明細書では、複数の固定アーム
を有するロータを含むドラムリファイナを開示する。ア
ームの端部に装着されたナイフは、ロックボルトを外ず
して調節ボルトを回わすことによりドラム内面に対して
摺動させて調節される。
米国特許第 3 806 050号明細書は、複数の歯を有する交
換可能なブロックが、最適の混合と摩砕を達成するよう
に、所定のパターンに配置されるドラムリファイナを開
示する。
本第1発明の目的は、高い粘稠度でのパルプ材料の摩砕
を行うことができ、且つ、パルプ材料の小繊維化を確実
に行い得ると共に摩砕操作を高い効率で行い得る、パル
プ材料を混合及び摩砕する装置を提供することにある。
本第2発明の目的は、パルプ材料の小繊維化を確実に達
成し得ると共に高効率の摩砕操作を行い得る、パルプ材
料を混合すると共に摩砕する方法を提供することにあ
る。
本第1発明によれば、前述の目的は、両端が閉鎖された
ドラムと、ドラムを貫通すると共にドラムと同軸に回転
自在に設けられたシャフトと、ドラムの内部に供給され
たパルプ材料をドラムの内壁に向けて移動させながら、
パルプ材料をドラムの一端側からドラムの他端側に向け
て移動させるべく、ドラムの内部に位置するシャフトの
一端側に設けられたフィードスクリューと、フィードス
クリューのドラムの他端側に位置する端部に対応するド
ラムの部位と当該部位から所定距離離れたドラムの他の
部位との間に規定されるドラムの内壁の全領域に設けら
れた摩砕面と、シャフトが回転された際にフィードスク
リューによって摩砕面に運ばれるパルプ材料を圧縮すべ
く、シャフトの周方向に相互に間隔を置いて位置するよ
うに前述の摩砕面に向い合うシャフトの外周面に取り付
けられた少なくとも2つの圧縮部と、シャフトが回転さ
れた際に前述の摩砕面と協働して、前述の摩砕面と圧縮
部との間に圧縮されるパルプ材料を摩砕すべく、圧縮部
のそれぞれの端部に設けられていると共に前述の摩砕面
に沿って伸長する他の摩砕面と、圧縮部のそれぞれにつ
いて、前述の摩砕面と前述の他の摩砕面との間の間隔
と、当該他の摩砕面とシャフトの長手軸との間に形成さ
れる角度となる調節すべく、圧縮部とシャフトとにそれ
ぞれ結合された調節手段とを備える、パルプ材料を混合
及び摩砕する装置により達成される。
本第1発明のパルプ料を混合及び摩砕する装置において
は、ドラムの内壁に設けられた摩砕面と、シャフトの周
方向に相互に間隔を置いて位置するように前述の摩砕面
に向い合う前述のシャフトの外周面に取り付けられた少
なくとも2つの圧縮部と、当該圧縮部のそれぞれの端部
に設けられていると共に前述の摩砕面に沿って伸長する
他の摩砕面とが設けられているが故に、本第1の発明の
装置内に供給されたパルプ材料は、ドラムの径方向及び
軸方向に高い頻度で反復圧縮され、混合効率が改善され
ると共に、パルプ材料の混合と減圧とを行い得、通常の
ドラムファイナに較べて高い粘稠度でのパルプ材料の摩
砕を行うことができる。
また、本第1発明のパルプ料を混合及び摩砕する装置に
おいては、前述の圧縮部のそれぞれについて、前述の摩
砕面と前述の他の摩砕面との間の間隔と、当該他の摩砕
面と前述のシャフトの長手軸との間に形成される角度と
を調節すべく、前述の圧縮部と前述のシャフトとにそれ
ぞれ結合された調節手段が設けられているが故に、本第
1発明の装置は、当該装置内に供給されるパルプ材料に
応じて、パルプ材料の流動とパルプ材料に対する圧縮力
を装置の作動中に調節し得、その結果パルプ材料に適切
且つ十分な剪断力を適宜に与えることができ、パルプ材
料の小繊維化を確実に行い得ると共に摩砕操作を高い高
率で行い得る。
本第2発明によれば、前述の目的は、パルプ材料をドラ
ムの内部に供給する手段と、前述の供給されたパルプ材
料をドラムの内壁に向けて移動させ乍ら、前述の供給さ
れたパルプ材料を当該ドラムの一端から当該ドラムの他
端に向けて移動させ、ドラムの内部の所定の領域に到達
させる段階と、前述の所定の領域のドラムの内壁の近傍
に搬送されたパルプ材料を第1の所定時間の間圧縮しな
がら混合し且つ摩砕する段階と、前述の第1の所定の時
間に続く第2の所定の時間の間、前述の圧縮されたパル
プ材料を減圧する段階と、前述の第1の所定の時間の間
に行われる混合及び摩砕と前述の第2の所定の時間の間
に行われる減圧とを繰返した後に、パルプ材料を前述の
所定の領域から排出する段階とからなり、前述の混合し
且つ摩砕する段階が、前述の内壁上に存在するパルプ材
料の流動と、当該内壁上に存在するパルプ材料に加えら
れる圧縮力とを調節する段階を含む、パルプ材料を混合
すると共に摩砕する方法により達成される。
本第2発明のパルプ材料を混合すると共に摩砕する方法
においては、混合し且つ摩砕する段階が、ドラムの内壁
上に存在するパルプ材料の流動と、当該内壁上に存在す
るパルプ材料に加えられる圧縮力を調節する段階が含ま
れているが故に、本第2発明の方法は、パルプ材料に応
じてパルプ材料の流動と、パルプ材料に対する圧縮力を
摩砕操作中に調節し得、その結果パルプ材料に適切且つ
十分な剪断力を適宜に与えることができ、パルプ材料の
小繊維化を確実に達成し得ると共に高効率の摩砕操作を
行うことができる。
本第1発明は、シャフトと同軸に伸長しかつ本明細書に
おいて混合/摩砕シューと呼ばれる複数の回転可能な場
合/摩砕工具を備えるロータを包囲する円筒状のドラム
を有し、更にドラムの内面と各混合/摩砕シューの外面
との間に形成される摩砕領域を変化させると同時に材料
送り角も調節するように個々に調節可能な混合/摩砕装
置に関する。各混合/摩砕シューの外面には、ドラム内
の摩砕面に向い合って協働する摩砕面が設けられてい
る。摩砕領域内の材料の流動とその混合/摩砕とを変動
するエネルギ要求に応答して制御するため、機械的にま
たは装置に組込まれた油圧システムで調節を行い得る。
従って本第1発明から得られる摩砕効果はディスクリフ
ァイナから得られる有利な効果に匹敵するものであり、
しかもディスクリファイナの場合は回転円板により発生
される強力な遠心力が、2800gから12,000gの間で変化
して未摩砕繊維材料が摩砕スペースを通過する危険もあ
るが、本第1発明による摩砕の場合にはそのような不利
な効果を伴うことはない。
本第1発明をよりよく理解するためには、繊維はたかだ
か1mmの 100分の幾つという直径しかないことを付記し
ておく。従ってディスクリファイナでは、毛のように細
い繊維を回転摩砕面の間にしっかり挟み付けるために、
摩砕部材間の間隙を1mmの10分の幾つと極めて狭くしな
ければならず、これにより摩砕部材に過度の磨耗と損傷
とが発生する危険性がある。この危険性はドラム型リフ
ァイナを作用すれば実質的に回避でき、この場合は摩砕
スペース間隙は1mmから2mmの範囲でよく、しかも十分
なせん断作用と繊維の小繊維化とが達成可能である。
図面を参照して、本第1及び第2発明を更に詳細に説明
する。
第1図から第3図において円筒状のドラムを10で示す。
摩砕されるべきパルプ材料は入口開口12から供給され、
フィードスクリューとしてのフィードスクリューコンベ
ヤ16で直線方向に搬送される。摩砕されたパルプは出口
開口63から排出される。フィードスクリューコンベヤ16
は、ドラム10と同軸でかつドラム10の中心を筒軸方向に
伸長するシャフトとしての軸18に取付けられ、軸18と共
に回転する。軸受22,24 に支承された軸18を回転させる
ためにモータ20が設けられている。ロータ26が軸18に取
付けられ、軸18と共に回転する。ロータ26を包囲するド
ラム10の内面は摩砕面を有し、この摩砕面は28で示すよ
うな通常の摩砕セグメントが備えるような面でよい。環
状摩砕スペース30が、ドラムの内面上の摩砕面28とロー
タ26に支持される各混合/摩砕シュー40の摩砕セグメン
トとの間に形成される。第2図に詳細に示すように、ロ
ータ26は半径方向を向く4個のロータレグ32,34,36,38
を有する。各混合/摩砕シュー40は、後に詳述するよう
に各ロータレグに間節接合的に装着されている。ロータ
レグ32,34,36,38のそれぞれと、これらのロータレグの
それぞれに取付けられた混合/摩砕シュー40は圧縮部を
構成する。
本第1発明が適用可能なドラムリファイナの一般的な構
成と組立とは、米国特許第 4 275 852号明細書及び第 3
547 356明細書に詳細に説明し図示されているので参照
されたい。運転の際、フィードスクリューコンベヤ16に
より円筒ドラム10内に供給されたパルプ材料が、ロータ
26の回転動作によりドラム内部の静止摩砕面に向って径
方向外方に進められ、一方では、パルプ材料は回転する
混合/摩砕シューの作用によりドラム内を螺旋を描きな
がらドラムの長手方向に動かされる。パルプ材料がドラ
ムの内面に向かって連続的に動かされるので、パルプ材
料は摩砕スペース30内に押込まれて、ドラムの静止摩砕
面28と混合/摩砕シュー40との間で圧縮される。ロータ
26は、通常15m/ses から 100m/ses の範囲の線速度
で回転し、パルプ材料に加えられる力は油圧ピストンで
制御される。ロータとドラム内面との摩砕間隙30の幅は
0.1から5mmの間で変化可能である。このようにして、
パルプ材料が調節可能な摩砕スペース30内に押込まれる
と同時に、パルプ材料がドラム内面の静止摩砕面28と回
転する混合/摩砕シュー40の回転摩砕セグメントとの間
で摩砕作用を受けている間に繰返して圧縮及び減圧され
る結果、パルプ材料の混合/摩砕が行われる。摩砕され
たパルプは、摩砕パルプが摩砕スペース30から出るドラ
ム10内の場所近傍の位置に設けられた排出開口63から吐
出される。インペラ手段64が摩砕されたパルプを排出開
口63へと向かわせる。ドラム10内に蓄積しているパルプ
材料の量を調節するために、排出開口63に通常の排出弁
(図示なし)が設けられる。当業者には既知のように、
摩砕混合作業中にドラム10内に供給されるスチームやパ
ルプ処理剤の導入のための入口開口(図示なし)が設け
られる。
前述のように、第2図および第3図によると、各混合/
摩砕シュー40は4個のロータレグ32,34,36,38 に装着さ
れている。各混合/摩砕シュー40は、ドラム内面にあっ
て包囲する形の円筒状の静止摩砕面28と直接向い合うセ
グメント42,59 を有した一体的なユニットである。これ
らの摩砕セグメント42,59 を有する混合/摩砕シュー
は、パルプ材料をドラム内でらせんを描きながらドラム
の長手方向に動かすために、フィード端から離れた位置
で軸方向に15度の送り角を形成するような形状を有する
のが好ましい。各混合/摩砕シュー40は、前側斜面46と
後側斜面48とを有する。混合/摩砕シュー40は、それぞ
れロータレグに、前側斜面46の付近に設けられた回動軸
50に回動自在に装着される。各ロータレグに油圧シリン
ダ52が装着され、油圧シリンダ52は各混合/摩砕セグメ
ント40の後側斜面48に近い混合/摩砕シュー40の部位に
設けられた回動軸56に連結されるピストン54を有する。
シリンダ52への供給流体用油圧流体管が58で示される。
油圧シリンダ52、ピストン54及び回動軸56は調節手段を
構成する。
摩砕セグメント42,59 の摩砕面28と向い合う面は摩砕面
を構成する。
図から明らかなように、混合/摩砕シュー40の摩砕セグ
メント42,59 とドラム内面の摩砕面28との間の摩砕スペ
ース30の選択的調節は、油圧シリンダ52とピストン54と
を作動させるとによって行なわれる。第3図に示すよう
にピストン54の後退位置では、摩砕空間の最大間隙が、
混合/摩砕シュー40の摩砕セグメントの後側端縁とドラ
ム内面の摩砕セグメント28との間に形成される。油圧流
体がシリンダ内に圧入されると、ピストンが伸長して混
合/摩砕シュー40の前側斜面を回動軸50の周りに回転さ
せ、かつ後側斜面48をドラム内面の静止摩砕面に向けて
ドラムの径方向に移動させる。ピストン54が最大に伸長
されると最小の間隙が形成される。第3図の点線で示す
ように摩砕スペース30は、擬くさび状の形状を示し、各
混合/摩砕シュー40の前側斜面からシューの後側端縁に
向かって先細りになっている。混合/摩砕シュー40は第
3図に示すように時計方向に回転し、従って摩砕スペー
ス30の入口に供給されたパルプ材料は、擬くさび形状の
摩砕スペース30内へ押込まれる。従って最大及び最小の
間隙並びに総ての中間の間隙は、油圧ピストンの油圧シ
リンダからの伸長度で制御され、一方パルプ材料を摩砕
スペースに送るための送り角は、混合/摩砕シュー40の
前側斜面が回動軸50の周りを回転するときに同時に調節
される。リファイナが運転中でもこの間隙は容易に調節
可能であることは明らかである。さらに、各混合/摩砕
シュー40のそれぞれにはピストンとシリンダとが設けら
れているので、各混合/摩砕シュー40は個々に、他の混
合/摩砕シューとは別個独立に調節され得る。
第3図に示すように、混合/摩砕シュー40の外側面は、
少なくともこの外側面の一部に形成された摩砕セグメン
ト59を備えるのが好ましい。
以上のことから本第1発明は、ドラムの径方向及び軸方
向に高い頻度で反復圧縮を行う手段を設けることによ
り、ドラム摩砕プロセスにおいて新規な概念を開示して
いることが理解されよう。この摩砕の新規な概念は、シ
ステムの混合効率を改善すると同時に、混合ステップと
減圧ステップとの組合せを可能にすると共に、通常のド
ラムリファイナにおける粘稠度2から6%に比べ約25か
ら約40%という高い粘稠度での摩砕を行なうことを可能
にする。
第4図及び第5図では、今までと類似の部材には同一番
号が付してある。第1図の具体例と第4図の具体例との
基本的な相違は、第4図の具体例では、ドラムリファイ
ナが2個の別々の混合/摩砕シュー40を有することであ
る。さらに明確には、第4図のリファイナは第1のロー
タ26の下流側に第2のロータ60を設け、この第2のロー
タ60も第1のロータ26と同様なドラムの径方向に向いた
4個のロータレグを有している。これらのロータレグの
各々に第1図に示すロータの混合/摩砕シューと同じに
機能する調節可能な混合/摩砕シュー40が装着され、こ
れを包囲するドラム内面上の摩砕セグメントは、各混合
/摩砕シューの摩砕セグメントとの間に第2の摩砕スペ
ース30′を形成し、摩砕されるべきパルプ材料がドラム
ファイナから排出される前にはこのスペース30′を通過
しなければならない。このように、リファイナの第4図
の具体例はドラム内に2つの別々の混合/摩砕ステーシ
ョンを備え、2つの、個々のステーションの摩砕スペー
ス30,30′は異なってもよい。第2の、または複数の摩
砕ステーションを設けることは、節の部分の多いクラフ
トパルプ、スクリーン不通過パルプ、綿毛状パルプ、プ
ラスチック不純物を含む廃物紙などのような広い範囲の
原料を使用した切断を伴わない高粘稠度での摩擦摩砕と
いうようなある種の摩砕操作に特に有利で、種々の混合
操作に使用可能である。
ここに説明し図示した混合/摩砕シューの調節は油圧で
行なわれているが、この調節は手動または機械的に行な
っても、本発明の範囲から逸脱しないことが理解されよ
う。
本明細書で説明したドラムリファイナの具体例は単に例
示であって本発明の範囲を制限するものではなく、本発
明の範囲は請求の範囲で規定され、類似のものは総て本
発明の範囲に包含される。
図面の簡単な説明 第1図は本第1発明によるドラム型リファイナの部分的
縦断面図、第2図は第1図の矢印2−2に沿った第1図
の断面図、第3図はドラム、ロータ及びロータに間節的
に装着された摩砕シューの部分詳細断面図、第4図は混
合/摩砕シュー組立体を2つ備えるドラムリファイナを
示す第1図に類似の概略図、第5図は第4図の矢印5−
5に沿った第4図のドラムリファイナの断面図である。
10……ドラム、16……フィードスクリューコンベア、18
……軸、28……摩砕面、 40……混合/摩砕シュー、52……油圧シリンダ、54……
ピストン、56……回動軸。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭55−29724(JP,B2)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】両端が閉鎖されたドラムと、 前記ドラムを貫通すると共に前記ドラムと同軸に回転自
    在に設けられたシャフトと、 前記ドラムの内部に供給されたパルプ材料を前記ドラム
    の内壁に向けて移動させながら、前記パルプ材料を前記
    ドラムの一端側から前記ドラムの他端側に向けて移動さ
    せるべく、前記ドラムの内部に位置する前記シャフトの
    一端側に設けられたフィードスクリューと、 前記フィードスクリューの前記ドラムの他端側に位置す
    る端部に対応する前記ドラムの部位と当該部位から所定
    距離離れた前記ドラムの他の部位との間に規定される前
    記ドラムの内壁の全領域に設けられた摩砕面と、 前記シャフトが回転された際に前記フィードスクリュー
    によって前記摩砕面に運ばれる前記パルプ材料を圧縮す
    べく、前記シャフトの周方向に相互に間隔を置いて位置
    するように前記摩砕面に向い合う前記シャフトの外周面
    に取り付けられた少なくとも2つの圧縮部と、 前記シャフトが回転された際に前記摩砕面と協働して、
    前記摩砕面と前記圧縮部との間に圧縮される前記パルプ
    材料を摩砕すべく、前記圧縮部のそれぞれの端部に設け
    られていると共に前記摩砕面に沿って伸長する他の摩砕
    面と、 前記圧縮部のそれぞれについて、前記摩砕面と前記他の
    摩砕面との間の間隔と、当該他の摩砕面と前記シャフト
    の長手軸との間に形成される角度とを調節すべく、前記
    圧縮部と前記シャフトとにそれぞれ結合された調節手段
    とを備える、パルプ材料を混合及び摩砕する装置。
  2. 【請求項2】前記圧縮部のそれぞれは、前記シャフトの
    前記ドラムの一端側に比較的近い領域に取り付けられて
    いると共に、前記シャフトの長手軸と平行に伸長する回
    動軸と、前記調節手段が作動された際に前記回動軸の周
    りに回動し得るように一端が前記回動軸に回動自在に取
    り付けられた脚部と、当該脚部の他端に取り付けられた
    複数の摩砕セグメントとからなる特許請求の範囲第1項
    に記載の装置。
  3. 【請求項3】前記摩砕セグメントのそれぞれは、前記摩
    砕面と向い合う端部に前記他の摩砕面を備えている特許
    請求の範囲第2項に記載の装置。
  4. 【請求項4】前記調節手段は、前記他の摩砕面の前記ド
    ラムの前記一端から比較的遠い方の領域が前記摩砕面に
    接近し得ると共に当該摩砕面から離間し得るように前記
    圧縮部を前記回動軸の周りに回動させるように構成され
    ている特許請求の範囲第2項又は第3項に記載の装置。
  5. 【請求項5】前記調節手段のそれぞれは、一端が前記脚
    部に回動自在に連結されたピストンと、前記ピストンの
    並進運動を許容すべく一端が前記シャフトに連結された
    油圧シリンダとからなる特許請求の範囲第2項から第4
    項のいずれか一項に記載の装置。
  6. 【請求項6】パルプ材料をドラムの内部に供給する段階
    と、 前記供給されたパルプ材料を前記ドラムの内壁に向けて
    移動させ乍ら、前記供給されたパルプ材料を当該ドラム
    の一端から当該ドラムの他端に向けて移動させ、前記ド
    ラムの内部の所定の領域に到達させる段階と、 前記所定の領域のドラムの内壁の近傍に搬送されたパル
    プ材料を第1の所定時間の間圧縮しながら混合し且つ摩
    砕する段階と、 前記第1の所定の時間に続く第2の所定の時間の間、前
    記圧縮されたパルプ材料を減圧する段階と、 前記第1の所定の時間の間に行われる前記混合及び摩砕
    と前記第2の所定の時間の間に行われる減圧とを繰返し
    た後に、前記パルプ材料を前記所定の領域から排出する
    段階とからなり、 前記混合し且つ摩砕する段階が、前記内壁上に存在する
    パルプ材料の流動と、当該内壁上に存在する前記パルプ
    材料に加えられる圧縮力とを調節する段階を含む、パル
    プ材料を混合すると共に摩砕する方法。
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