(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多角筒状の内周面をもつケーシング内で、上下２枚の円盤間に放射方向の羽根を複数枚配置した羽根車を高速回転させて該羽根車内に高速放射気流を発生させると共に、該羽根車外周と前記ケーシング内周面との間に高速旋回気流を発生させ、植物原料を前記羽根車の回転中心部から不活性ガスと共に投入して前記高速放射気流と高速旋回気流とにより破砕微粉化する植物染料の製造方法。
【請求項２】
前記ケーシング内の温度を６０℃以下にして破砕微粉化する請求項１に記載の植物染料の製造方法。
【請求項３】
前記植物原料の含水率が５０％以下である請求項１または２に記載の植物染料の製造方法。
【請求項４】
前記羽根車の回転速度を３，０００〜７，０００ｒ．ｐ．ｍ．にする請求項１，２または３に記載の植物染料の製造方法。
【請求項５】
前記植物原料がハーブである請求項１〜４のいずれか１項に記載の植物染料の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法で得られた粒度５０μｍ以下の微粉末状の植物染料を使用して皮革または繊維を染色する染色方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は植物染料の製造方法および該植物染料による染色方法に関し、さらに詳しくは、特にハーブを原料とするハーブ染料の製造方法および該ハーブ染料による染色方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、植物を利用する染色方法としては、植物原料を煮だして抽出した抽出液を利用する草木染めが代表的である。しかし、草木染めは大量に植物原料を使用しないと十分な色に染色することが難しいという問題があるため、個人的に趣味として行う染色には適しているが、商品用の繊維や皮革に染色する大量生産用の用途に使用する場合には、非常にコスト高になる問題がある。
【０００３】
植物を工業的な大量生産用の染色に利用するには、色素を抽出しやすくするように植物原料を粉末化し、原料の表面積を十分に大きくすることが望ましい。しかし、従来の植物を粉末化する方法としては、漢方薬の粉末化方法のように、鉄臼に原料を入れて鉄輪により磨り潰す方法が一般的である。しかしながら、このように物理的な摩擦力を与えて磨り潰す方法により得られる粉末の最小粒度は高々１００μｍ程度までが限度であるため、必ずしも植物原料の色素を効率よく利用できる粒度であるとはいえなかった。また、この物理的な磨滅方法は、大量生産する方法として能率的であるとはいえなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、植物原料を５０μｍ以下の粒度に微粉化することを可能にし、しかも大量の植物原料を短時間に効率よく微粉化することができる植物染料の製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、最小限の植物原料によって効率のよい染色が行える染色方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による植物染料の製造方法は、多角筒状の内周面をもつケーシング内で、上下２枚の円盤間に放射方向の羽根を複数枚配置した羽根車を高速回転させて該羽根車内に高速放射気流を発生させると共に、該羽根車外周と前記ケーシング内周面との間に高速旋回気流を発生させ、植物原料を前記羽根車の回転中心部から不活性ガスと共に投入して前記高速放射気流と高速旋回気流とにより破砕微粉化することを特徴とするものである。
【０００６】
このように羽根車を高速回転させて発生させた高速放射気流と、この羽根車の外周とケーシングの多角筒状の内周面との間に発生させた高速旋回気流との作用により植物原料を破砕して、粒度が５０μｍ以下に微粉化した植物染料にすることができる。また、植物原料と共に不活性ガスを同時に供給するため、高速放射気流や高速旋回気流の破砕作用による摩擦熱による色素の酸化劣化を防止し、品質に優れた染料にすることができる。
【０００７】
また、気流を利用する破砕微粉化であるため、大量の植物原料を短時間に効率よく処理することができる。
他方、上記のようにして得られた植物染料は、粒度が５０μｍ以下、好ましくは２〜５０μｍの微粉末状になるため、表面積が大きくなって色素の抽出効率が大であるめ、最少量の植物染料によって効率的な染色をすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する植物原料としては、染めに向く色素を有する植物であれば、特に限定されるものではなく、その花、葉、茎、根、実などが使用される。好ましくはハーブ、野山にある草花や草木、或いは食材などの植物を使用することができる。なかでも特にハーブは、染色と共に、心地よい芳香をも被染色物に付与することができる。特にハーブによって皮革を染色すると、皮革が本来有する独特の匂いを消失させて、ハーブの芳香に置換させることができる。
【０００９】
本発明の植物原料として使用するハーブとしては、例えばコリンアンダー、ローズマリー、タイム、ハイビスカス、レモングラス、マリーゴールド、オレガノ、ペパーミント、ジャーマンカモミール、サフラワー、ラベンダー、カモマイル、クローブ、セージ、ゼラニウム、バジル、フェンネル、マジョラムなどを挙げることができる。
【００１０】
野山にある草花や草木としては、アイ、アカネ、アザミ、イチョウ、クチナシ、シロツメクサ、セイタカアワダチソウ、ススキ、タンポポ、ノギク、ノバラ、ハイビスカス、ヒマワリ、ブーゲンビリア、ヒメジオン、ビワ、ベニバナ、ヤナギ、ユーカリ、ヨモギ、ヒノキ、クリなどを挙げることができる。
また、植物原料として使用できる食材としては、キクラゲ、クルミ、クロマメ、ゴボウ、コンブ、サトイモ、シソ、タマネギ、日本茶、ニンジン、パセリ、ヒジキ、ブドウ、ブロッコリー、ホウレンソウ、ムラサキキャベツなどを挙げることができる。
【００１１】
本発明において、植物原料の破砕微粉化に使用される高速放射気流と高速旋回気流とは、多角筒状の内周面をもつケーシング内で、上下２枚の円盤間に放射方向の羽根を複数枚配置した羽根車を高速回転させ、遠心力によって発生させるようにする。高速放射気流は羽根車内に発生し、また高速旋回気流は上記羽根車外周とケーシングの多角筒状内周面との間の狭隘な環状空間に発生する。
【００１２】
特に、後者の高速旋回気流の方は、多角筒状内周面に衝突することによって振動波と衝撃波とを発生するため、この振動波エネルギーと衝撃波エネルギーとが植物原料の破砕を促進し、粒度の一層の微粉化を向上させることができる。この高速旋回気流による破砕作用を更に高めるには、ケーシングの多角筒状内周面における平面同士が交差する角部に凹溝を設けるようにすることが望ましい。この凹溝に高速旋回気流が植物原料と共に衝突することにより衝撃波の発生を増し、破砕と微粉化を益々促進させることができる。
【００１３】
このように高速放射気流と高速旋回気流によって破砕処理されてできた微粉末粒子は、球状の粒子形状のものの中にフィブリル状粒子を多数含んでいる。この現象は、従来の鉄臼や鉄輪による粉末化では殆ど球状粒子になるのと顕著な違いを有しており、このようにフィブリル状粒子を含んでいると、表面積を増大するため色素を効率的に抽出させる上で有利にできる利点がある。
【００１４】
本発明において、羽根車の回転速度としては、３，０００〜７，０００ｒ．ｐ．ｍ．の範囲にすることが好ましい。３，０００ｒ．ｐ．ｍ．よりも低いと、粒度５０μｍ以下にすることが難しくなる。しかし、回転速度は７，０００ｒ．ｐ．ｍ．を越えるほどに大きくしても、微粉化可能な粒度が飽和状態になるため、７，０００ｒ．ｐ．ｍ．を限度とすることが望ましい。
【００１５】
また、羽根車の直径は特に限定されないが、好ましくは１５０〜４００ｍｍの範囲が好ましい。
植物原料は、上記のように高速気流を発生させる羽根車に対し、その回転中心部に不活性ガスと共に投入する。この不活性ガスによって、摩擦熱で高温になった空気中で植物原料中の色素が酸化劣化するのを防止することができる。不活性ガスとしては、好ましくは窒素ガスまたは炭酸ガスが好ましく使用されるが、特にこれらに限定されるものではない。これら不活性ガスは液体状態で投入し、高速気流中で破砕処理するとき気化させるようにするとよい。
【００１６】
植物原料を高速放射気流および高速旋回気流で破砕処理すると摩擦熱が発生し、ケーシング内の温度が６０℃を越えると、植物中の色素やビタミン類が劣化しやすくなる。このような劣化を防止するため、ケーシング周囲に冷却ジャケットを設け、ケーシング内の温度を６０℃以下に制御することが好ましい。さらに好ましくは、２０〜６０℃の範囲に制御することが望ましい。
【００１７】
また、破砕微粉化に供する植物原料は、含水率５０％以下の乾燥状態であることが好ましい。含水率が大きいと、高速放射気流や高速旋回気流のエネルギーが水分の乾燥に消費されるため、植物原料の微粉化処理効率を低下させる原因になる。
本発明によって製造される植物染料は、粒度５０μｍ以下、好ましくは２〜５０μｍの微粒子状にすることができる。したがって、単位容積当たりの表面積が大きくなって色素の抽出効率が向上するため、植物原料の色素を最大限に染色に利用するようにすることができる。
【００１８】
この植物染料により染色しうる被染色対象物としては、豚、山羊、牛などの皮革、ウール、シルク、木綿などの天然繊維、ポリエステル，ナイロンなどの合成繊維などいずれにも適用することができ、かつ最少量の植物染料によって効率的よく鮮明に染色することができる。特にハーブ染料の場合は、皮革の染色に使用すると皮本来の臭いを消す効果があるため、皮革の染色に好適である。
【００１９】
以下、本発明に使用する植物原料の破砕微粉化装置について説明する。
図１及び図２は、植物原料の微粉化処理に使用される装置を例示する。
図において、支持フレーム１の上に偏平なケーシング２が水平に固定され、このケーシング２の中に羽根車３が回転軸３ａを垂直にし、かつ上面側に環状通路９を形成するように内設されている。この羽根車３は、モータ４により高速に回転駆動されるようになっている。また、ケーシング２の外側に冷却ジャケット１２が設けられ、内部温度を制御するようにしている。
【００２０】
羽根車３は、上下２枚の円盤３１，３２を配置し、その両円盤３１，３２の間の外周部付近に複数枚の羽根３３を円周方向に等間隔にかつ放射状に配置し、また半径方向の中間位置に複数本のピン３４を円周方向に等間隔に配置して構成されている。また、ケーシング２の方は、多数枚の平面壁２１が凹溝２２を介して一定角度で交接しながら周方向に環状に並び、全体で多角筒状の内周面を形成している。
【００２１】
羽根車３は、上面側の円盤３１の中心部（回転中心部）に供給口５を設けている。その供給口５に対して、上下方向に延長する原料供給管６の下端が臨んでいる。原料供給管６の上端側には、植物原料を供給するための原料ホッパー７が設けられ、その原料ホッパー７の下部に不活性ガスを供給する供給管８が接続されている。
【００２２】
さらに原料供給管６の外側には、その外周を囲むようにロート状の回収ケース１０が取り付けられている。回収ケース１０の下端側は、ケーシング２上部の環状通路９と羽根車３の供給口５との両方に連通し、その回収ケース１０の中に、環状通路９からケーシング２で微粉化された植物染料が吹き込まれるようになっている。このように回収ケース１０に吹き込まれた植物染料は、さらに上部の回収管１１から、図示しない収納容器に回収される。
【００２３】
上述のように構成された破砕微粉化装置において、モータ４により羽根車３を高速回転させると、羽根車３の上下円盤３１，３２の間に、遠心力により回転軸３ａから径方向へ流動する高速放射気流Ａが発生する。さらに、羽根車３の外周とケーシング２の内周面との空間に円周方向の高速旋回気流Ｂが発生する。この高速放射気流Ａの発生によって、原料ホッパー７に供給した植物原料が原料供給管６を経て羽根車３の供給口５に吸引される。
【００２４】
また、高速旋回気流Ｂは、図３に示すように、ケーシング２の内周面に沿って旋回する高速旋回気流層Ｄを発生させる。ケーシング２は内周面を多数枚の平面壁２１により多角筒状に形成しているので、高速旋回気流Ｂの方は平面壁２１に斜めに衝突反射することにより振動波Ｅを発生し、また高速旋回気流層Ｄの方は凹溝２２に衝突反射することによって衝撃波Ｆを発生する。
【００２５】
上述のように高速放射気流Ａ、高速旋回気流Ｂ、高速旋回気流層Ｄを発生させた状態にして、原料ホッパー７の植物原料が、供給管８から供給される不活性ガスと共に、原料供給管６から羽根車３の供給口５に吸引されると、羽根車３内を高速放射気流Ａと共に径方向に高速移動する。この移動の過程で、植物原料は一部がピン３４や羽根３３に衝突して破砕される。
【００２６】
次いで、植物原料が羽根３３の外周外側へ放出されると、高速旋回気流Ｂと共にケーシング２の平面壁２１に衝突することにより破砕され、さらに高速旋回気流層Ｄと共に凹溝２２に衝突することにより破砕される。このように破砕された植物原料は、さらに高速旋回気流Ｂや高速旋回気流層Ｄが平面壁２１や凹溝２２に衝突反射して発生した振動波Ｅや衝撃波Ｆのエネルギーによって微細に破砕され、微粉末状の植物染料になる。
【００２７】
羽根車３の外周とケーシング２の内周面との間で破砕されて微粉末状になった植物染料は、羽根車３の円盤３１とケーシング２の内面との間の環状流路９に入り、径方向中心に向けて移動する。この環状流路９の径方向の途中は、ケーシング２の内面から環状の突起２３が突出して狭隘にしているため、粒度が十分に小さくなった植物染料だけが通過し、粒度が大きい植物染料はケーシング２の内周面領域に還流して、再び破砕処理を受け、粒度が十分に小さくなるまで、これを繰り返す。
【００２８】
環状突起２３の狭隘部を通過した微粉末状の植物染料は、羽根車３の回転中心部で分級され、粒度が十分に小さい植物染料は回収ケース１０の中に吹き上げられて回収管１１へ回収されるが、粒度が大きい植物染料は供給口５に吸い込まれて、上述した破砕処理を再び繰り返す。このようにして粒度が５０μｍ以下に超微粉末化された状態になる。
【００２９】
【実施例】
実施例１
図１及び図２の破砕微粉化装置を使用し、羽根車の回転数４，８００ｒ．ｐ．ｍ．、ケーシング内の温度を６０℃に制御し、含水率２０％のレモングラス（ハーブ）の葉を炭酸ガスと共に供給して破砕微粉化処理することにより、粒度５〜１５μｍの微粉末状のハーブ染料にした。
【００３０】
このハーブ染料を豚皮１０ｇに対して０．５ｇ使用して染色を行ったところ、鮮やかな黄色に染色することができた。また、豚皮は本来の皮の臭いが消失していた。
比較例１
鉄臼と鉄輪を使用して、実施例１と同じレモングラス（ハーブ）の葉を擦り砕くことにより、粒度１００〜１２０μｍの粉末状ハーブ染料を製造した。
【００３１】
このハーブ染料を、実施例１と同様に豚皮１０ｇに対して０．５ｇ使用して染色したが、くすんだ黄味を帯びた色に染まっただけであり、著しく鮮明度に欠けるものであった。
実施例２
同じく図１及び図２の破砕微粉化装置を使用し、羽根車の回転数４，８００ｒ．ｐ．ｍ．、ケーシング内の温度を６０℃に制御し、含水率２０％のローズマリー（ハーブ）の葉を窒素ガスと共に供給して破砕微粉化処理することにより、粒度２０〜４５μｍの微粉末状のハーブ染料にした。
【００３２】
このハーブ染料を豚皮１０ｇに対して０．５ｇを使用して染色を行ったところ、綺麗な淡黄色に染色することができた。また、豚皮は本来の皮の臭いが消失していた。
【００３３】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、羽根車を高速回転させて発生させた高速放射気流と、この羽根車外周とケーシングの多角筒状内周面との間に発生させた高速旋回気流との作用により植物原料を破砕することにより、粒度が５０μｍ以下に微粉化した植物染料を大量に短時間に効率よく得ることができる。また、植物原料と共に不活性ガスを同時に供給しているため、植物原料の色素やビタミン類の酸化劣化を防止することができる。
【００３４】
また、上記のようにして得られた植物染料は粒度が５０μｍ以下の微粉末状であるため、表面積が大きく抽出効率が大となり、最少量の植物染料により効率的な染色をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用する破砕微粉化の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視による平面図である。
【図３】図１の装置のケーシング内周面における作用を示す説明図である。
【符号の説明】
２  ケーシング
２１  平面壁
２２  凹溝
３  羽根車
３ａ  回転軸
３１，３２  円盤
３３  羽根
３４  ピン
４  モータ
５  供給口
６  原料供給管
７  原料ホッパー
８（不活性ガス）供給管
１０  回収ケース
１２  冷却ジャケット
Ａ  高速放射気流
Ｂ  高速旋回気流
Ｄ  高速旋回気流層
【図１】
0003608595.tif 000002
【図２】
0003608595.tif 000003
【図３】
0003608595.tif 000004