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JP3354207B2 - 植物繊維の分散性向上方法及びそれに使用する装置 - Google Patents

植物繊維の分散性向上方法及びそれに使用する装置

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JP3354207B2
JP3354207B2 JP12011393A JP12011393A JP3354207B2 JP 3354207 B2 JP3354207 B2 JP 3354207B2 JP 12011393 A JP12011393 A JP 12011393A JP 12011393 A JP12011393 A JP 12011393A JP 3354207 B2 JP3354207 B2 JP 3354207B2
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plant fiber
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fiber
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昌一郎 入江
元信 阿部
宣人 秋山
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    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G13/00—Mixing, e.g. blending, fibres; Mixing non-fibrous materials with fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01B—MECHANICAL TREATMENT OF NATURAL FIBROUS OR FILAMENTARY MATERIAL TO OBTAIN FIBRES OF FILAMENTS, e.g. FOR SPINNING
    • D01B1/00—Mechanical separation of fibres from plant material, e.g. seeds, leaves, stalks
    • D01B1/10—Separating vegetable fibres from stalks or leaves
    • D01B1/14—Breaking or scutching, e.g. of flax; Decorticating
    • D01B1/24—Breaking or scutching, e.g. of flax; Decorticating with toothed or other pointed devices

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  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
  • Debarking, Splitting, And Disintegration Of Timber (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
  • Preparation Of Fruits And Vegetables (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、植物繊維の分散性向上
方法並びにそれに使用するための装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】植物繊維は広い分野で使用され、その製
造方法についても種々の提案がなされている。本発明者
らは植物原料として例えば竹を用いる繊維の製造方法を
既に提案している。例えば特開平４−216007号公報にお
いては、竹材を圧延装置により竹の生長方向に粗砕する
第１工程と、多数の歯を備える回転ドラムを有する解繊
装置に、第１工程により得られた竹材を送りロールを介
して送り、解繊する第２工程とからなる竹繊維の製造方
法を開示している。また、特願平３−193161号明細書に
おいては、竹材を圧延装置により竹の生長方向に粗砕す
る第１工程と、反毛機により第１工程で得られた竹材を
解繊する第２工程と、ターボミルにより第２工程で得ら
れた竹材を細繊維化する第３工程とからなる竹繊維の製
造方法を提案した。これらの方法は竹繊維を迅速かつ効
率的に製造する方法である。
【０００３】しかし、上記方法で得られた竹繊維をセメ
ントと混合し、成形して竹繊維セメント成形体を製造す
る場合、竹材内側の薄皮部が存在する竹繊維を使用する
時と、薄皮部を除去した竹繊維を使用する時とでは、得
られる成形体の曲げ強度に約１５％程度の差があり、薄
皮部を除去した竹繊維の方が優れていることが判明し
た。そこで、更に、本発明者らは、特願平４−177070号
において、竹材を圧延装置により生長方向に粗砕する第
１工程と、第１工程で得られた粗砕品を特定の機構を有
するハンマーミル型粉砕装置により繊維化する第２工程
と、前記第２工程で得られた竹繊維中に混在する竹材内
側の薄皮部を分離する第３工程からなる竹繊維の製造方
法を提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
で得られた竹繊維を用いて竹繊維セメント成形体等を製
造する際には、上述のように竹繊維と他の原料との混合
が必要となるが、竹繊維の分散性が悪いと、他の原料と
の均一混合が困難であるか、または均一混合に時間が掛
かるため効率が悪いという問題点がある。特に、竹繊維
の繊維径が細いと繊維同志が互いに絡み合い、他の原料
との均一混合を妨げ易く、植物繊維の有する優れた補強
効果を充分に発揮させることができなかった。
【０００５】そこで、植物繊維が多量の水分中でスラリ
ー状となっている場合の植物繊維の分散性を高める方法
として、例えば界面活性剤を使用する方法などが提唱さ
れているが、界面活性剤を用いることが好ましくない場
合や、半湿式状態で混合する場合に植物繊維の分散性を
高める方法等は未だ開発されていないのが現状である。
【０００６】従って、本発明の目的は、他の原料と混合
し易い分散性の高い植物繊維の製造するための植物繊維
の分散性向上方法及びそれに使用するための装置を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の植物繊維
の分散性向上方法は、植物原料を解繊して得られた植物
繊維を、多数の歯または多数のピンを有し、同一方向に
回転する少なくとも２本のロールからなる少なくとも１
対のロールであって、植物繊維が進行する方向と同一方
向に回転するロールの周速が、植物繊維が進行する方向
と逆方向に回転するロールの周速よりも速いロール間を
通過させることにより植物繊維の分散性を向上させるこ
とを特徴とする。
【０００８】更に、本発明の植物繊維の分散性を向上さ
せるための装置は、多数の歯または多数のピンを有し、
同一方向に回転し、かつ所望の間隔で設置された少なく
とも１対のロールを備え、かつ植物繊維が進行する方向
と同一方向に回転するロールの周速が、植物繊維が進行
する方向と逆方向に回転するロールの周速よりも速いこ
とを特徴とする。
【０００９】
【作用】以下、本発明方法及び装置を添付図を使用して
詳細に説明する。図１は、本発明装置の１実施態様にお
けるロールの構成図である。図１においては、１個のロ
ール(1)と１個のロール(2)とで１対のロールが構成され
ている。ロール(1)及びロール(2)には、多数の歯または
多数のピンが備えられている。歯(5)の形状は特に限定
されるものではないが、例えば図２に示すように、三角
形の形状で、ロールの回転軸(3)に対して少し傾きをも
って設置することが好ましい。この１対のロールを構成
するロール(1)とロール(2)は所定の間隔をもって設置さ
れ、１対のロールの歯(5)の噛み合わせは図３の(ａ)ま
たは(ｂ)のいずれの様式でも良く、特に限定されるもの
ではない。また、ロール(1)及びロール(2)が多数のピン
(6)を有する構成の場合を図４及び図５に示す。
【００１０】上述のような構成を有する１対のロールは
同一方向に回転する。ここで、処理される植物繊維の移
動方向及びロール(1)並びにロール(2)の回転方向を矢印
で示す方向とすると、ロール(1)の周速がロール(2)の周
速よりも速くなるようにロール(1)とロール(2)の回転数
を制御する。ロール(1)及びロール(2)の周速を上述のよ
うに制御することにより、ロールに設置された歯(5)も
しくはピン(6)が噛み合う地点において、歯もしくはピ
ンは反対方向に回転し、その地点で植物繊維はほぐさ
れ、固まりや絡みがなくなり、他の原料等との分散性を
向上することができる。
【００１１】なお、１対のロールは図６に示すように１
個のロール(1)と２個のロール(2)とから構成することが
でき、１対のロールを構成するロール(1)とロール(2)の
個数は特に限定されるものではない。また、ロール(1)
とロール(2)の径もまた特に限定されるものではなく、
ロール(1)及びロール(2)の周速を上述のように制御すれ
ばよい。また、歯(5)またはピン(6)のピッチや高さは処
理される植物繊維の絡み具合、種類、長さ、含水率等に
よって種々変化させることができ、特に限定されるもの
ではない。一方、ロール(1)とロール(2)の間隔、即ち、
両ロールの歯(5)またはピン(6)の間隔も特に限定される
ものではなく、処理される植物繊維の寸法、形態等によ
り種々変化させることができるが、好ましくは５０ｍｍ
以下である。この間隔が５０ｍｍを超えると分散性向上
効果が得られ難くなるために好ましくない。
【００１２】本発明方法においては、上述のような構成
を有する１対のロール間に植物繊維を通過させることに
より、植物繊維の固まりや絡みを解消することができ、
それによって分散性が改善され、他の原料との均一混合
が可能となるものである。ここで、植物繊維を１対のロ
ール間に通過させただけでは、分散性改善の効果が少な
い場合には、装置に複数対のロールを設けたり、１対の
ロール間に複数回通過させる手段を設け、植物繊維を複
数回にわたりロール間に通過させて処理することもでき
る。
【００１３】ここで、本明細書では、植物繊維として竹
繊維を例示して説明しているが、本発明は竹繊維に限定
されるものではなく、種々の植物繊維を使用して行うこ
とができ、植物繊維の起源や製造工程等も特に限定され
るものではない。しかし、本発明方法を行うに当たり、
植物繊維の含水率は１０％以上であることが好ましい。
もし、植物繊維が乾燥して含水率が１０％を下回ると、
植物繊維の粉末化を生ずることがあるために好ましくな
い。なお、粉末化を生じても特に問題とならない場合に
は、含水率は特に限定されるものではない。また、植物
繊維の平均繊維径が１ｍｍを超えるものであれば、植物
繊維の長さなどの条件にもよるが、公知の方法により混
合を行えばほぼ均一に混合することができるので、本発
明方法は平均繊維径が１ｍｍ以下の植物繊維に特に有効
である。
【００１４】なお、植物繊維を得るための解繊方法等は
特に限定されるものではないが、例えば湿式解繊法を使
用することができる。湿式解繊法としては例えば木質パ
ルプの製造法を挙げることができ、例えばクラフトパル
プを製造する場合には、原料の木チップは苛性ソーダと
硫化ソーダの混合液で蒸解されている。更に、これをビ
ーターやディスクリファイナーで湿式叩解することもあ
る。
【００１５】次に、植物繊維を湿式処理する場合には、
例えば本出願人が既に提案している竹材に水を吸水させ
て含水率を１００％以上とした後、脱水により含水率を
５０％以上低下させる方法(特開平２−26854号公報)等
の竹繊維に対して実施した方法を使用することができ
る。
【００１６】上述のような植物繊維の解繊が湿式解繊法
であったり、あるいは植物繊維を湿式処理した後、他の
原料と混合しようとしても、繊維が互いに絡み合ってお
り、均一な混合を行い難い。本発明方法において、処理
される植物繊維が上述のような処理により湿潤状態にあ
る場合特に有効である。例えば湿式法により製造された
植物繊維や、水処理し、脱水した植物繊維を他の原料と
混合する場合、植物繊維の分散性は極めて悪くなる。し
かし、このような湿潤状態にある植物繊維を本発明方法
により処理すれば、分散性は大幅に改善され、均一な混
合が可能となる。
【００１７】
【実施例】 竹繊維の製造例(1)：ロール径：１５０ｍｍφ、ロー
ル長さ(有効長)：５００ｍｍ、ロール材質：炭素鋼(Ｓ
４５Ｃ)のロールを有する圧延装置を用い、圧力２５ｋ
ｇ／ｃｍ2、送りロールスピード１５ｍ／分、処理量１
８０ｋｇ／時間で圧延処理した。使用した竹材は伐採後
葉を落とし、長さ約１ｍ程度に裁断したものを用いた。
次に、圧延処理された竹材を、ドラム径５００ｍｍ、ド
ラム有効長９００ｍｍ、ドラム上に三角形の多数の歯を
有するドラムを約１０００ｒｐｍで回転させ、送りロー
ルを介して送り込み、解繊した。この解繊処理により得
られた竹繊維には、粉末化した竹材も含まれているた
め、乾式ふるい分けにより繊維と粉末とを分離した。以
上の操作により平均繊維長２５ｍｍ、平均径０.５ｍｍ
の竹繊維を得た。この時の繊維の含水率は２８％であっ
た。
【００１８】竹繊維の製造例(2)：と同様の圧延装
置を用い、圧力２５ｋｇ／ｃｍ2、送りロールスピード
１５ｍ／分として竹材を圧延処理した。次に、圧延処理
された竹材を、ハンマーミル型粉砕装置［(株)御池鐡工
所製：ＭＨＭ横型粉砕機］を使用し、粉砕機底部に径２
５ｍｍのスクリーンを設け、３０馬力で１時間運転して
平均繊維長２５ｍｍ、平均径０.２ｍｍの竹繊維を１２
０ｋｇ製造した。この状態で竹材の内側の薄皮部は竹繊
維とは分離された状態で竹繊維中に混在していた。次
に、得られた竹繊維を水に浸漬し、水面に浮いた小片状
になった薄皮部を取り除き、水から取り出し、含水率を
測定したところ、８００％であった。得られた竹繊維を
加圧脱水して含水率１５０％の竹繊維を得た。
【００１９】分散性向上処理： 上記及びのようにして得られた竹繊維を図７に示す
ような装置を使用して竹繊維の分散性向上処理を行っ
た。なお、装置のロール（１ａ）、ロール（１ｂ）、ロ
ール（２ａ）、ロール（２ｂ）及び送りロール（７）の
寸法、形状並びに回転速度は下記の通りである。 ロール（１ａ）：直径６００ｍｍ （１ｂ） 歯の高さ１０ｍｍ（図８に示す） 歯のピッチ１２ｍｍ（図８に示す） ロールの回転軸に対する歯の取り付け角度４度（図９に示す） （１ａ）回転速度２４０ｒｐｍ （１ｂ）回転速度２５０ｒｐｍ ロール（２ａ）：直径２００ｍｍ （２ｂ） 歯の高さ１０ｍｍ 歯のピッチ１２ｍｍ ロールの回転軸に対する歯の取り付け角度１．５度 （２ａ）回転速度１５０ｒｐｍ （２ｂ）回転速度１６０ｒｐｍ 送りロール（７）：直径２００ｍｍ 歯の高さ１０ｍｍ 歯のピッチ１２ｍｍ ロールの回転軸に対する歯の取り付け角度１．５度 回転速度７５０ｒｐｍ なお、ロール（１ａ）とロール（２ａ）の間隔は、ロー
ル（２ａ）２本のうち、繊維投入側のロール（２ａ）と
の間隔が３０ｍｍであり、次のロール（２ａ）とロール
（１ａ）との間隔は２０ｍｍである。ロール（１ｂ）と
ロール（２ｂ）の間隔は１０ｍｍであり、ロール（１
ａ）と送りロール（７）の間隔は５ｍｍであり、送りロ
ール（７）とロール（１ｂ）の間隔は１０ｍｍである。
このような寸法、形状並びに回転速度を有する装置に前
記及びで得られた竹繊維をコンベア（４）により送
り、同一方向に回転するロール（１ａ）とロール（２
ａ）並びにロール（１ｂ）とロール（２ｂ）の間に通し
て処理した。
【００２０】成形体の製造例： 比較品を用いた成形体の製造例１ 上記で得られた竹繊維(未処理品)をアイコーミキサー
［(株)愛工舎製作所製、ＡＭ−２０型］に投入し、ミキ
サーを稼働しながら水並びにＪＩＳ３号の珪酸ナトリウ
ムを固形分比率でセメントに対し１.５％加えて含水率
を１５０％とした。セメントを竹繊維の乾燥重量３０に
対して７０の比率で加えて２分間混合した後、これをプ
レス成形し、２週間養生して成形体を得た。得られた成
形体の比重は１.１で、乾燥時の曲げ強度は１２０ｋｇ
／ｃｍ2であった。成形体の断面を観察すると、竹繊維
が絡み合い、セメントとの混合が均一になっていない部
分が認められた。
【００２１】比較品を用いた成形体の製造例２ 上記製造例１と同一条件でセメントと竹繊維との混合時
間を５分間として成形体を作製した。得られた成形体の
比重は１.１で、乾燥時の曲げ強度は１２３ｋｇ／ｃｍ2
で、成形体の断面には、竹繊維が絡み合い、セメントと
の混合が充分ではない部分が認められた。しかし、これ
以上混合時間を長くしても均一混合することはできなか
った。
【００２２】本発明処理品を用いた成形体の製造例３ 上記で得られ、に記載する処理を施した竹繊維を用
いて上記製造例１と同一条件で成形体を作製した。得ら
れた成形体の比重は１.１で、乾燥時の曲げ強度は１４
５ｋｇ／ｃｍ2であった。また、成形体の断面はほぼ均
一であり、竹繊維とセメントとの混合は均一であること
が確かめられた。
【００２３】比較品を用いた成形体の製造例４ 上記で得られた竹繊維は加圧脱水処理によりかなり固
くなっている。そこで、アイコーミキサー中にて１０分
間のほぐしを行った。次いで、セメントを竹繊維の乾燥
重量２５に対して７５の比率で加え、２分間混合を行っ
た後、これをプレス成形し、２週間養生して成形体を得
た。得られた成形体の比重は１.１で、乾燥時の曲げ強
度は１１５ｋｇ／ｃｍ2であった。成形体の断面を観察
すると、竹繊維が絡み合い、セメントとの混合が均一に
なっていない部分が多数認められた。
【００２４】比較品を用いた成形体の製造例５ 上記製造例４と同一条件でセメントとの混合時間を延長
して５分間行ったが、曲げ強度に差はなく、混合が不充
分な部分も製造例４とほぼ同一であった。
【００２５】本発明処理品を用いた成形体の製造例６ 上記で得られ、に記載する処理を施した竹繊維とセ
メントとを乾燥重量比２５：７５の割合でアイコーミキ
サーに投入し、２分間混合した後、これをプレス成形
し、２週間養生して成形体を得た。得られた成形体の比
重は１.１で、乾燥時の曲げ強度は１６８ｋｇ／ｃｍ2で
あった。成形体の断面は均一であり、竹繊維とセメント
とが均一に混合されていることが確認された。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、従来固まりや絡みなど
により他の原料と均一混合することができなかった植物
繊維の分散性を向上することができ、他の原料との均一
混合も可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の１対のロールの１実施態様を示す
図である。
【図２】本発明装置に使用するロールの１実施態様を示
す図である。
【図３】１対のロールの歯の噛み合わせの態様を説明す
る図である。
【図４】ピンを有する１対のロールの１実施態様を説明
する図である。
【図５】ピンを有する１対のロールの噛み合わせの態様
を説明する図である。
【図６】本発明装置の１対のロールの他の実施態様を示
す図である。
【図７】実施例において使用した装置の概略図である。
【図８】実施例において使用した装置のロールの歯の形
状を説明する図である。
【図９】実施例において使用した装置のロールの歯の角
度を説明する図である。
【符号の説明】
１ ロール １ａ ロール １ｂ ロール ２ ロール ２ａ ロール ２ｂ ロール ３ 回転軸 ４ コンベア ５ 歯 ６ ピン ７ 送りロール
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｄ０１Ｂ 1/24 Ｄ０１Ｂ 1/24 (72)発明者 秋山 宣人 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央２丁目５ 番５号 株式会社アスク内 (56)参考文献 特開 平５−31708（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−126241（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭38−19878（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B27J 1/00 - 7/00 B01F 7/00 - 7/32 B27R 1/00 - 9/00 B27L 7/00 - 11/08

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 植物原料を解繊して得られた植物繊維
    を、多数の歯または多数のピンを有し、同一方向に回転
    する少なくとも２本のロールからなる少なくとも１対の
    ロールであって、植物繊維が進行する方向と同一方向に
    回転するロールの周速が、植物繊維が進行する方向と逆
    方向に回転するロールの周速よりも速いロール間を通過
    させることにより植物繊維の分散性を向上させることを
    特徴とする植物繊維の分散性向上方法。
  2. 【請求項２】 解繊して得られた植物繊維の平均径が１
    ｍｍ以下である、請求項１記載の植物繊維の分散性向上
    方法。
  3. 【請求項３】 解繊が湿式解繊法により行われたもので
    ある、請求項１記載の植物繊維の分散性向上方法。
  4. 【請求項４】 植物原料を解繊して得られた植物繊維が
    湿式処理されたものである、請求項１記載の植物繊維の
    分散性向上方法。
  5. 【請求項５】 複数のロール間を通過させる際の植物繊
    維の含水率が１０％以上である、請求項１記載の植物繊
    維の分散性向上方法。
  6. 【請求項６】 多数の歯または多数のピンを有し、同一
    方向に回転し、かつ所望の間隔で設置された少なくとも
    １対のロールを備え、かつ植物繊維が進行する方向と同
    一方向に回転するロールの周速が、植物繊維が進行する
    方向と逆方向に回転するロールの周速よりも速いことを
    特徴とする植物繊維の分散性を向上するための装置。
JP12011393A 1993-05-21 1993-05-21 植物繊維の分散性向上方法及びそれに使用する装置 Expired - Fee Related JP3354207B2 (ja)

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