(57)【要約】【課題】チップ状のセルロース含有原料を連続的に粉砕して、粉末セルロースを効率よく製造することが可能な、生産性に優れた振動粉砕機及び粉砕物の製造方法を提供する。【解決手段】［１］内部に円柱形の空間を有し、該円柱形の空間の中心軸が略水平になるように配置され、該中心軸に対し略垂直な面内方向に振動可能に保持された容器と、該容器内部に、該中心軸方向に複数、振動可能に配置された円筒状媒体と、該円筒状媒体内側に振動可能に配置された複数の粉砕媒体とを備え、特定の要件（１）〜（５）を満たす振動粉砕機、及び、［２］上記［１］の振動粉砕機を用い、容器内部にチップ状のセルロース含有原料を連続的に導入し、該容器を振動させて粉砕し、得られた粉末セルロースを連続的に排出する工程を有する、粉末セルロースの製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に円柱形の空間を有し、該円柱形の空間の中心軸が略水平になるように配置され、該中心軸に対し略垂直な面内方向に振動可能に保持された容器と、
該容器内部に、該中心軸方向に複数、振動可能に配置された円筒状媒体と、
該円筒状媒体内部に振動可能に配置された複数の粉砕媒体とを備え、かつ、下記（１）〜（５）を満たす振動粉砕機を用いた粉末セルロースの製造方法であって、
該振動粉砕機の該容器内部にチップ状のセルロース含有原料を連続的に導入し、該容器を振動させて粉砕し、得られた粉末セルロースを連続的に排出する工程を有する、粉末セルロースの製造方法。
（１）円筒状媒体が、その中心軸が前記円柱形の空間の中心軸と平行になるように複数配置され、該円筒状媒体の中心軸方向の長さが３ｍｍ以上、１００ｍｍ以下である。
（２）下記の式で計算される隣接する円筒状媒体間の平均間隙距離が１．５ｍｍ以上である。
平均間隙距離＝（容器の中心軸方向の長さ−複数の円筒状媒体の中心軸方向の長さの総和）／（円筒状媒体の数＋１）
（３）前記円柱形の空間の中心軸方向の長さに対する、前記間隙距離の総和（容器の中心軸方向の長さ−複数の円筒状媒体の中心軸方向の長さの総和）の比が０．５以下である。
（４）粉砕媒体の外径に対する、該粉砕媒体が接する前記円筒状媒体の内径の比が２．１以上である。
（５）粉砕媒体の体積の積算値が、該粉砕媒体が接する前記円筒状媒体内側の空間容積の２５％を超える値である。
【請求項２】
粉砕媒体が、外径３ｍｍ以上、６０ｍｍ以下の棒状媒体である、請求項１に記載の粉末セルロースの製造方法。
【請求項３】
容器内部の円柱形の空間の中心軸方向の長さに対する、棒状媒体の長さの比が、０．８０以上、０．９９５以下である、請求項２に記載の粉末セルロースの製造方法。
【請求項４】
容器の内径と、該容器の内部に接する円筒状媒体の外径との差が、３ｍｍ以上、６０ｍｍ以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の粉末セルロースの製造方法。
【請求項５】
円筒状媒体の外径に対する該円筒状媒体の厚みの比が、０．０２以上、０．７以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の粉末セルロースの製造方法。
【請求項６】
チップ状のセルロース含有原料が、該セルロース含有原料から水を差し引いた残余の成分中のセルロース含有量が２０質量％以上であり、下記計算式（１）で示されるセルロースＩ型結晶化指数が３３％を超えるセルロース含有原料である、請求項１〜５のいずれかに記載の粉末セルロースの製造方法。
セルロースＩ型結晶化指数（％）＝〔（Ｉ22.6−Ｉ18.5）／Ｉ22.6〕×１００    （１）
〔Ｉ22.6は、Ｘ線回折における格子面（００２面）（回折角２θ＝２２．６°）の回折強度を示し、Ｉ18.5は、アモルファス部（回折角２θ＝１８．５°）の回折強度を示す。〕
【請求項７】
チップ状のセルロース含有原料を粉砕処理して得られる粉末セルロースの前記計算式（１）で示されるセルロースＩ型結晶化指数が３３％以下である、請求項６に記載の粉末セルロースの製造方法。
【請求項８】
チップ状のセルロース含有原料の水分含量が、０．２質量％以上、９質量％以下である、請求項６又は７に記載の粉末セルロースの製造方法。
【請求項９】
内部に円柱形の空間を有し、該円柱形の空間の中心軸が略水平になるように配置され、該中心軸に対し略垂直な面内方向に振動可能に保持された容器と、
該容器内部に、該中心軸方向に複数、振動可能に配置された円筒状媒体と、
該円筒状媒体内部に振動可能に配置された複数の粉砕媒体とを備えた振動粉砕機であって、下記（１）〜（５）を満たす、振動粉砕機。
（１）円筒状媒体が、その中心軸が前記円柱形の空間の中心軸と平行になるように複数配置され、該円筒状媒体の中心軸方向の長さが３ｍｍ以上、１００ｍｍ以下である。
（２）下記の式で計算される隣接する円筒状媒体間の平均間隙距離が１．５ｍｍ以上である。
平均間隙距離＝（容器の中心軸方向の長さ−複数の円筒状媒体の中心軸方向の長さの総和）／（円筒状媒体の数＋１）
（３）前記円柱形の空間の中心軸方向の長さに対する、前記間隙距離の総和（容器の中心軸方向の長さ−複数の円筒状媒体の中心軸方向の長さの総和）の比が０．５以下である。
（４）粉砕媒体の外径に対する、該粉砕媒体が接する前記円筒状媒体の内径の比が２．１以上である。
（５）粉砕媒体の体積の積算値が、該粉砕媒体が接する前記円筒状媒体内側の空間容積の２５％を超える値である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末セルロースの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質を小粒径化して比表面積を増大させることにより、その物質の反応性が向上し、また、かさ密度等のハンドリング性に関与する性質が変化することは一般によく知られている。物質を小粒径化する方法において、最も基本的な単位プロセスの一つとして粉砕プロセスが挙げられ、古くは鉱物の粉砕や、炭酸カルシウム等の無機物の粉砕が行われており、その利用分野も非常に多岐に渡る。
また、結晶構造を有する物質は一般に反応性が乏しく、利用が困難であった。特定の粉砕プロセスでは、粉砕と同時に物質を非晶化することが可能となり、その反応性を著しく向上させることができる。その結果、化学反応によって非晶化物に各種の官能基を結合させ、その価値を飛躍的に高めることができる。
【０００３】
近年では、環境問題への意識の高まりからバイオマス材料が注目されており、セルロース含有原料を粉砕して微粒化したセルロースや非晶化されたセルロースは、セルロースエーテル等のセルロース誘導体の原料や、化粧品、食品、バイオマス材料等の工業原料に用いられている。上記セルロース含有原料の粉砕に用いられる、様々な粉砕機も提案されている。例えば、特許文献１には、木質材を破砕した後、その破砕物を、粉砕媒体としてロッドを装入した上段の第１粉砕筒、及び粉砕媒体としてボールを装入した下段の第２粉砕筒を備える振動式粉砕機に供して粉砕する方法により、全体の９０重量％以上を粒径１００μｍ以下の粉末にまで粉砕できることが開示されている。また特許文献２及び３には、嵩密度が１００〜５００ｋｇ／ｍ3のセルロース含有原料を、ボール又はロッドを充填した振動ミル等の粉砕機で処理して、非晶化セルロースを製造する方法が開示されている。
さらに特許文献４には、より微粒化を行う粉砕機として、円筒容器内に、突起のついた厚板円板を粉砕媒体として複数枚挿入し、円筒容器を上下振動させて木質系バイオマスを粉砕する装置が開示されており、特許文献５には、同じく微粒化を行う粉砕機として、円筒容器内に、複数の凸部が形成され、中央に軸方向の穴部が形成された回転体を粉砕媒体として挿入し、円筒容器を公転させて木質系バイオマスを粉砕する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８８８３３号公報
【特許文献２】特許第４１６０１０８号公報
【特許文献３】特許第４１６０１０９号公報
【特許文献４】特開２００８−９３５９０号公報
【特許文献５】特開２００９−２３３５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１〜４に記載の粉砕機を用いた粉砕方法では、例えば１０分以内といった短い時間で、セルロース含有原料の微粒化や非晶化を行うことは困難であった。特許文献５では微粒化の速度がある程度速くなることが提案されているものの、円筒状容器と回転体の凸部においてのみでしか粉砕が行われないため、装置のサイズが大きくなった場合には、容量に対する粉砕効率が低下することが容易に想像される。また、回転体に凸部を設けることは、加工が困難でコストがかかることだけでなく、凸部の磨耗により粉砕効率が低下することも問題である。
【０００６】
本発明は、チップ状のセルロース含有原料を連続的に粉砕して、粉末セルロースを効率よく製造する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、内部に円柱形の空間を有し、該円柱形の空間の中心軸が略水平になるように配置され、該中心軸に対し略垂直な面内方向に振動可能に保持された容器と、該容器内部に、該中心軸方向に複数、振動可能に配置された円筒状媒体と、該円筒状媒体内部に振動可能に配置された複数の粉砕媒体とを備え、かつ、特定の要件を満たす振動粉砕機を用いることによって、前記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は、次の〔１〕及び〔２〕を提供する。
〔１〕内部に円柱形の空間を有し、該円柱形の空間の中心軸が略水平になるように配置され、該中心軸に対し略垂直な面内方向に振動可能に保持された容器と、該容器内部に、該中心軸方向に複数、振動可能に配置された円筒状媒体と、該円筒状媒体内部に振動可能に配置された複数の粉砕媒体とを備え、かつ、下記（１）〜（５）を満たす振動粉砕機を用いた粉末セルロースの製造方法であって、該振動粉砕機の該容器内部にチップ状のセルロース含有原料を連続的に導入し、該容器を振動させて粉砕し、得られた粉末セルロースを連続的に排出する工程を有する、粉末セルロースの製造方法、
（１）円筒状媒体が、その中心軸が前記円柱形の空間の中心軸と平行になるように複数配置され、該円筒状媒体の中心軸方向の長さが３ｍｍ以上、１００ｍｍ以下である。
（２）下記の式で計算される隣接する円筒状媒体間の平均間隙距離が１．５ｍｍ以上である。
平均間隙距離＝（容器の中心軸方向の長さ−複数の円筒状媒体の中心軸方向の長さの総和）／（円筒状媒体の数＋１）
（３）前記円柱形の空間の中心軸方向の長さに対する、前記間隙距離の総和（容器の中心軸方向の長さ−複数の円筒状媒体の中心軸方向の長さの総和）の比が０．５以下である。
（４）粉砕媒体の外径に対する、該粉砕媒体が接する前記円筒状媒体の内径の比が２．１以上である。
（５）粉砕媒体の体積の積算値が、該粉砕媒体が接する前記円筒状媒体内側の空間容積の２５％を超える値である。
〔２〕内部に円柱形の空間を有し、該円柱形の空間の中心軸が略水平になるように配置され、該中心軸に対し略垂直な面内方向に振動可能に保持された容器と、該容器内部に、該中心軸方向に複数、振動可能に配置された円筒状媒体と、該円筒状媒体内部に振動可能に配置された複数の粉砕媒体とを備えた振動粉砕機であって、上記（１）〜（５）を満たす、振動粉砕機。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の振動粉砕機、及び該振動粉砕機を用いた粉末セルロースの製造方法によれば、チップ状のセルロース含有原料を安定して連続粉砕することができるため、原料供給速度が速くても詰まりを起こすことなく、小粒径化された粉末セルロースを効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の振動粉砕機において、粉砕媒体として円柱状の棒状媒体３ａを用いた一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の振動粉砕機において、粉砕媒体として球状媒体３ｂを用いた一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［振動粉砕機］
本発明の振動粉砕機の実施形態について、図面を用いて説明する。
本発明の振動粉砕機の実施形態の一例を図１図２に示す。本発明の振動粉砕機は、内部に円柱形の空間を有し、該円柱形の空間の中心軸が略水平になるように配置され、該円柱形の空間の中心軸に対し略垂直な面内方向に振動可能に保持された容器１と、該容器１内部に、該中心軸方向に複数、振動可能に配置された円筒状媒体２と、該円筒状媒体２内部に振動可能に配置された複数の粉砕媒体３ａ及び／又は３ｂとを備える。図１及び図２において、円筒状媒体２は前記円柱形の空間の中心軸方向（以下、単に「軸方向」ともいう）に複数配置されている。また、図１及び図２においては、容器１内部に配置される円筒状媒体２、及び粉砕媒体３ａ及び／又は３ｂを表示するため、容器１の原料投入口及び原料排出口を含む一部及び容器１の保持部は省略して図示されている。
本発明に用いられる粉砕媒体としては、例えば棒状媒体や球状媒体が挙げられる。 図１には粉砕媒体として円柱状の棒状媒体３ａを示し、図２には球状媒体３ｂを示す。以下、上記棒状媒体３ａ及び／又は球状媒体３ｂを総称して「粉砕媒体３」ともいう。
また、本発明の振動粉砕機は、下記（１）〜（５）を満たすものである。
（１）円筒状媒体２が、その中心軸が前記円柱形の空間の中心軸と平行になるように複数配置され、円筒状媒体２の中心軸方向の長さが３ｍｍ以上、１００ｍｍ以下である。
（２）下記の式で計算される隣接する円筒状媒体２間の平均間隙距離が１．５ｍｍ以上である。
平均間隙距離＝（容器１の中心軸方向の長さ−複数の円筒状媒体２の中心軸方向の長さの総和）／（円筒状媒体２の数＋１）
（３）前記円柱形の空間の中心軸方向の長さに対する、前記間隙距離の総和（容器１の中心軸方向の長さ−複数の円筒状媒体２の中心軸方向の長さの総和）の比が０．５以下である。
（４）粉砕媒体３の外径に対する、該粉砕媒体３が接する円筒状媒体２の内径の比が２．１以上である。
（５）粉砕媒体３の体積の積算値が、該粉砕媒体３が接する円筒状媒体２内部の空間容積の２５％を超える値である。
【００１１】
＜容器＞
容器１は、内部に円柱形の空間を有し、該円柱形の空間の静止状態の中心軸が略水平方向になるように配置され、該中心軸に対し略垂直な面内方向に振動可能な状態で保持されている。ここで、「円柱形の空間の中心軸」とは、該円柱の円形な２つの底面の重心を通る仮想の直線を意味し、「略水平方向」とは、水平面となす角度が−１０〜１０°である方向のことを指す（以下、「略水平方向」を単に「水平」ともいう）。容器１の材質は特に限定されないが、例えば鉄、鋼鉄、ステンレススチール等の金属や合金を用いることができ、焼入れ等の処理が行われていてもよい。
容器１の内部の空間の形状は、均一に粉砕を行う観点から、底面が正円や楕円等の略円形の円柱形であることが好ましい。
容器１の大きさは特に限定されない。例えば、容器１の内径は、５０ｍｍ以上が好ましく、８０ｍｍ以上がより好ましく、１００ｍｍ以上が更に好ましく、１５００ｍｍ以下が好ましく、１２００ｍｍ以下がより好ましく、１０００ｍｍ以下が更に好ましい。また、容器１の内部の円柱形の空間の中心軸（以下、「容器１の軸」ともいう。）方向の長さは、１００ｍｍ以上が好ましく、１２０ｍｍ以上がより好ましく、１５０ｍｍ以上が更に好ましく、１００００ｍｍ以下が好ましく、８０００ｍｍ以下がより好ましく、６０００ｍｍ以下が更に好ましい。本発明において容器１の内径とは、容器１の軸から容器１内面までの最短距離の２倍を意味し、該円柱形の空間の底面が正円形である時は、該正円の直径に等しく、楕円形である時は、該楕円の短径に等しい。
【００１２】
容器１は、粉砕時には容器１の軸に対し略垂直な面内方向に振動する。本発明における容器１の振動とは、容器１の軸の軌跡が直線を描く運動だけを指すものでなく、楕円、又は正円を描く運動を含む。
容器１の振動数、振幅は特に限定されないが、振動数と振幅を増加させることで、容器１、容器内部に配置された円筒状媒体２、及び該円筒状媒体２内部に配置された粉砕媒体３に与えられる加速度を大きくすることができ、被粉砕原料の粉砕速度を高めることができる。
よって、容器１の振動数は、８Ｈｚ以上であることが好ましく、１０Ｈｚ以上であることがより好ましく、１２Ｈｚ以上であることが更に好ましい。振幅は、粉砕速度の観点から、５ｍｍ以上であることが好ましく、６ｍｍ以上であることがより好ましく、７ｍｍ以上であることが更に好ましい。
一方、装置負荷の観点からは、容器１の振動数は４０Ｈｚ以下であることが好ましく、３５Ｈｚ以下であることがより好ましく、３０Ｈｚ以下であることが更に好ましい。また振幅は２５ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以下であることがより好ましく、１８ｍｍ以下であることが更に好ましい。
容器１の軸の軌跡が直線を描かない場合、容器１の振動は複数の異なる長さの振幅を有するが、本発明において容器１の振動の振幅とは、容器１の振動の振幅の内、最も長い振幅を意味し、例えば容器１の軸の軌跡が楕円を描く場合、該楕円の長径を意味する。
容器１の振動機構は、振動モーター、偏心錘又は偏心加振装置等からなり、これらの機構は周知の機構と同様である。上記機構は、例えば、上述した特開２００４−１８８８３３号公報の他、特開２００８−９３５３４号公報や特開２００８−１３２４６９号公報等にも開示されている。
【００１３】
容器１内部へのチップ状のセルロース含有原料の導入は、粉砕処理を行いながら投入口から連続的に供給する。このとき、投入口を容器一端の上部に設け、排出口を投入口とは反対側の端の下部に設けることで、連続処理が可能となる。排出口と容器の接続部には、セルロース含有原料を容器１内に滞留させて粉砕を十分に行わせるために、排出口近傍の容器１の内部に、容器１の円柱形の空間の該円柱の底面と平行になるよう堰を設けて排出量を制限してもよい。
なお、図１及び図２において、投入口及び排出口の図示は省略する。
【００１４】
本発明の振動粉砕機は、同様の形状の容器１を上下に２つ有していてもよい。この場合は、上段側の容器の排出口と下段側の容器の投入口は連結されており、上段側の投入口より導入されたチップ状のセルロース含有原料は、上段側の容器で粉砕された後、上段側の容器の排出口、下段側の容器の投入口を経由して下段側容器内に導入され、更に下段側の容器内で粉砕されて、下段側の容器の排出口から排出される。
【００１５】
容器１の周囲には、冷却用のジャケットを付帯させ、粉砕時に冷却を行ってもよい。また、被粉砕原料が酸化等の雰囲気の影響を受ける場合には、窒素パージ等を行うノズルを容器１の投入口及び／又は排出口付近の容器上に設けてもよい。 また、容器１と円筒状媒体２との衝突による容器１内の損傷を防止するため、容器１内にライニングとして筒状又は曲板状の鋼板を挿入してもよい。ライニングと円筒状媒体２の衝突によりライニングが損傷した場合でも、ライニングは容易に交換することが可能であり、装置メンテナンスの観点からは好ましい。ライニングの厚みは特に限定されないが、耐久性の観点から、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは３ｍｍ以上、更に好ましくは５ｍｍ以上である。また、好ましくは３０ｍｍ以下、より好ましくは２０ｍｍ以下、更に好ましくは１６ｍｍ以下である。
【００１６】
＜円筒状媒体＞
円筒状媒体２は、図１及び図２に示すように、容器１の軸と各円筒状媒体２の中心軸（以下「円筒状媒体の軸」ともいう）とを略平行にした状態で、容器１内部に、容器１の軸方向に複数、振動可能に配置される。円筒状媒体２は、円形の底面を有する円柱の内部に、円柱形の空間を有しており、いわゆるドーナツ型の形状をしている。ここで、「円筒状媒体の軸」とは円筒状媒体２の内部の円柱形の空間の２つの略円形の底面の中心を通る仮想の直線を意味する。「振動可能に配置」とは、容器１を振動させた際に、円筒状媒体２が、容器１内で容器１の軸に対して垂直な面方向、及び軸方向に振動可能な状態に配置されることをいう。
本発明の振動粉砕機は、容器１を振動させることにより、円筒状媒体２が容器１内部で振動する。この円筒状媒体２の振動により、円筒状媒体２内部に振動可能に配置された複数の粉砕媒体３による粉砕速度が向上する。したがって、チップ状のセルロース含有原料をより効率的に小粒径化することができる。セルロース含有原料中のセルロースが結晶性である場合には、粉砕と同時に該セルロースの低結晶化を行うことができる。
【００１７】
円筒状媒体２は、その中心軸が前記円柱形の空間の中心軸と平行になるように容器１内部に複数配置され、該円筒状媒体２の中心軸方向の長さは、３ｍｍ以上、１００ｍｍ以下である（前記（１））。
円筒状媒体２の軸方向の長さは、円筒状媒体２の強度を確保する観点から、３ｍｍ以上であり、５ｍｍ以上が好ましく、１０ｍｍ以上がより好ましい。また、容器１内部に設置する円筒状媒体２の数を増やし、隣接する円筒状媒体２間の間隙数を多くする観点から、１００ｍｍ以下であり、６０ｍｍ以下が好ましく、３０ｍｍ以下がより好ましい。円筒状媒体２の数は、これらの条件を満たすように決定すればよい。
【００１８】
また、本発明の振動粉砕機では、下記の式で計算される、隣接する円筒状媒体２間の平均間隙距離が１．５ｍｍ以上である（前記（２））。
平均間隙距離＝（容器１の軸方向の長さ−複数の円筒状媒体２の軸方向の長さの総和）／（円筒状媒体２の数＋１）
上記平均間隙距離が１．５ｍｍ以上であることにより、チップ状のセルロース含有原料が隣接する円筒状媒体２間の間隙から円筒状媒体２の内部に連続的に供給され、粉砕を行うことができる。上記平均間隙距離が１．５ｍｍ未満では、チップ状のセルロース含有原料が円筒状媒体２の内部に円滑に供給されず、前述の容器１の投入口付近でセルロース含有原料が閉塞する。したがって、本発明のような連続処理が困難である。
上記観点から、隣接する円筒状媒体２間の平均間隙距離は１．８ｍｍ以上であることが好ましく、２．０ｍｍ以上であることがより好ましい。また、該平均間隙距離は、３０．０ｍｍ以下であることが好ましく、５．０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００１９】
さらに、本発明の振動粉砕機では、前記円柱形の空間の中心軸方向の長さに対する、前記間隙距離の総和の比が０．５以下である（前記（３））。ここで、間隙距離の総和は、容器１の中心軸方向の長さと、複数の円筒状媒体２の中心軸方向の長さの総和との差で表される。
円筒状媒体２間の平均間隙距離が大きくなると、円筒状媒体２と粉砕媒体３の接触面積が減少し、円筒状媒体２と、粉砕媒体３間でのセルロース含有原料の粉砕が生じなくなり、粉砕効率が低下する。この観点から、容器１内部の円柱形の空間の軸方向の長さに対する、円筒状媒体２間の間隙距離の総和（容器１の中心軸方向の長さ−複数の円筒状媒体２の中心軸方向の長さの総和）の比は０．５以下であり、０．３５以下であることが好ましく、０．１５以下であることがより好ましい。
【００２０】
本発明の振動粉砕機では、後述する粉砕媒体３の外径に対する、該粉砕媒体３が接する円筒状媒体２の内径の比（粉砕媒体３が接する円筒状媒体２の内径／粉砕媒体３の外径）が２．１以上である（前記（４））。
図１及び図２に示すように、複数設置された円筒状媒体２の内部に、円筒状媒体２の軸に垂直な面内に複数の粉砕媒体３が存在するように配置することにより、粉砕媒体３の衝突力及び粉砕媒体３同士及び円筒状媒体２と粉砕媒体３との衝突回数を増加させ被粉砕原料の粉砕速度を向上することができる。この粉砕速度の観点から、後述する粉砕媒体３の外径に対する、該粉砕媒体３が接する円筒状媒体２の内径の比（粉砕媒体３が接する円筒状媒体２の内径／粉砕媒体３の外径）は、２．１以上であり、２．２以上であることが好ましく、２．５以上であることがより好ましい。また、粉砕媒体３の外径に対する、該粉砕媒体３が接する円筒状媒体２の内径の比は５００以下であることが好ましく、３５０以下であることがより好ましく、１００以下であることが更に好ましく、５０以下であることが更により好ましく、２５以下であることが更により一層好ましい。
本発明において円筒状媒体の内径とは、円筒状媒体の軸から、円筒状媒体の内面までの最短距離の２倍を意味する。
粉砕媒体３については後述するが、粉砕媒体３の外径とは、円柱状又は四角形以上の多角形の角柱状の棒状媒体３ａの場合は棒状媒体の長さ方向に垂直な円形又は四角形以上の多角形である切断面において、その重心を通り断面の外縁に両端を有する直線のうち、最も長い直線の長さ、即ち断面が正円であれば、該正円の直径を意味し、球状媒体３ｂの場合は球の直径を意味する。
【００２１】
円筒状媒体２の材質は特に限定されない。例えば鉄、アルミニウム、鋼鉄、ステンレススチール等の金属や合金、ジルコニア等のセラミクスを用いることができる。ステンレススチールや鋼鉄は焼入れ等の処理が行われていてもよい。
円筒状媒体２の形状は、容器１内部で円筒状媒体２を振動させた際に、容器１の振動による運動エネルギーを効率よく円筒状媒体２に伝導して円筒状媒体２の運動性を向上させ、さらに円筒状媒体２内部に存在する粉砕媒体３の衝突エネルギーを大きくし、粉砕媒体３同士及び円筒状媒体２と粉砕媒体３との衝突回数を増加させ被粉砕原料の粉砕速度を向上する観点から、円筒状媒体２の内側空間の断面が正円状、楕円状等の略円形状、及び六角形以上の多角形状の筒型であることが好ましく、正円状の筒型がより好ましい。円筒状媒体２の外向き表面及び内向き表面には突起があってもよいが、円筒状媒体２の磨耗による粉砕効率の低下を防ぐ観点から、突起がないことが望ましい。
【００２２】
容器１の内径と、該容器１の内部に接する円筒状媒体２の外径との差（容器１の内径−円筒状媒体２の外径）は、３ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましく、８ｍｍ以上であることが更に好ましく、１０ｍｍ以上であることが更により好ましい。また、該容器１の内部に接する円筒状媒体２の外径との差は、６０ｍｍ以下であることが好ましく、５５ｍｍ以下であることがより好ましく、５０ｍｍ以下であることが更に好ましく、４５ｍｍ以下であることが更により好ましい。円筒状媒体２の外径と容器１の内径との差が上記範囲であると、粉砕媒体３によるセルロース含有原料の粉砕速度を高めることができる。容器１内にライニングを挿入した場合には、容器１の内径と、該容器１の内部に接する円筒状媒体２の外径との差から、更にライニングの厚みの２倍の長さを差し引いた値が上記範囲内であることが好ましい。
また、容器１と円筒状媒体２との接触頻度を高め、セルロース含有原料の粉砕速度を高める観点から、容器１の内径に対する円筒状媒体２の外径の比（円筒状媒体の外径／容器の内径）は０．５０を超えることが好ましく、０．７０以上がより好ましく、０．８０以上がより好ましい。また、容器１内部における円筒状媒体２の振動しやすさの観点から、容器１の内径に対する円筒状媒体２の外径の比は０．９５以下が好ましく、０．９０以下がより好ましい。
【００２３】
本発明において、円筒状媒体の外径とは、円筒状媒体の軸から円筒状媒体の外側表面までの最長距離の２倍を意味し、例えば円筒状媒体の軸に垂直な断面の外周の形状が正円形である場合は、正円の直径を、楕円形である場合は、該楕円の長径を意味し、多角形である場合は、該多角形の重心から頂点までの距離の内、最長のものの２倍を意味する。
【００２４】
円筒状媒体２の強度の観点から、円筒状媒体２の外径に対する該円筒状媒体２の厚みの比（円筒状媒体２の厚み／円筒状媒体２の外径）は、０．０２以上が好ましく、０．０３以上がより好ましく、０．０５以上が更に好ましい。
また、円筒状媒体２内における粉砕媒体３の充填量を増やし、粉砕媒体３同士及び円筒状媒体２と粉砕媒体３との衝突回数を増加させ、被粉砕原料の粉砕速度を向上する観点から、円筒状媒体２の外径に対する該円筒状媒体２の厚みの比は０．７以下が好ましく、０．６以下がより好ましく、０．５以下が更に好ましい。
ここで「円筒状媒体の厚み」とは、円筒状媒体を形成する部材の厚みを意味し、円筒状媒体の軸方向の長さを意味しない。円筒状媒体２の厚みが部位によって異なる場合は、円筒状媒体の厚みとは、最も厚い部位の厚みを意味する。
さらに、容器１を振動させた際に、粉砕媒体３が円筒状媒体２の内側から外側に出ると、容器１内部における円筒状媒体２の振動を妨げる。よって容器１内部の円柱形の空間の軸方向の長さと、円筒状媒体２の軸方向の長さとの差が、図１における棒状媒体３ａの軸方向の長さ、又は図２における球状媒体３ｂの直径よりも小さくなることが好ましい。
なお、複数の円筒状媒体の長さ、厚み、内径、外径、形状、材質は互いに同じであることが好ましい。
【００２５】
＜粉砕媒体＞
本発明の振動粉砕機は、図１及び図２に示すように、粉砕媒体３を複数備え、該粉砕媒体３は円筒状媒体２の内部に、振動可能に配置される。粉砕媒体３の形状は、図１に示すような円柱状の棒状媒体３ａでもよく、図２に示すような球状媒体３ｂでもよい。また、これらを組み合わせて用いてもよい。
粉砕媒体３の材質は特に限定されない。例えば鉄、アルミニウム、鋼鉄、ステンレススチール等の金属や合金、ジルコニア等のセラミクスを用いることができる。鋼鉄は焼入れ等の処理が行われていてもよい。
【００２６】
ここで、粉砕媒体３の体積の積算値は、該粉砕媒体３が接する円筒状媒体２内側の空間容積の２５％を超える値である（前記（５））。
すなわち、粉砕媒体３は、円筒状媒体２の内側に、該粉砕媒体３の体積の積算値が、該粉砕媒体３が接する円筒状媒体２の内側の空間容積の２５％を超える値となるように、複数配置される。粉砕媒体３が１個のみである場合や、粉砕媒体３の体積の積算値（容器内に存在する複数の粉砕媒体の体積の総和）が、円筒状媒体２の内側の空間容積の２５％以下である場合には、被粉砕原料の粉砕速度が低下する。
なお、円筒状媒体２の内側の空間容積とは、円筒状媒体２の内側空間の、円筒状媒体２の軸に垂直な断面の面積に、円筒状媒体２の軸方向の長さを掛けた、円柱状の空間容積のことを指す。
【００２７】
粉砕媒体３同士及び円筒状媒体２と粉砕媒体３との衝突回数を増加させ粉砕速度を向上する観点から、粉砕媒体３の体積の積算値は、該粉砕媒体３が接する円筒状媒体２の内側の空間容積の３０％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましい。また、被粉砕原料を充填する空間を増やし、生産性を向上する観点から、粉砕媒体３の体積の積算値は、該粉砕媒体３が接する円筒状媒体２の内側の空間容積の９１％以下であることが好ましく、９０％以下であることがより好ましく、８９％以下であることが更に好ましい。
【００２８】
棒状媒体３ａの形状は、円筒状媒体２との衝突による磨耗を抑制する観点から、円柱状又は四角形以上の多角形の角柱であることが好ましく、円柱状であることがより好ましく、断面が正円である円柱状であることが更に好ましい。
棒状媒体３ａの外径は、衝突力を大きくし、被粉砕原料の粉砕速度を向上する観点から、３ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましく、７ｍｍ以上であることが更に好ましい。また、棒状媒体３ａの数を増やし、衝突力及び粉砕媒体３ａ同士及び円筒状媒体２と粉砕媒体３ａとの衝突回数を増加させて被粉砕原料の粉砕速度を高める観点から、上記外径は６０ｍｍ以下であることが好ましく、５０ｍｍ以下であることがより好ましく、４５ｍｍ以下であることが更に好ましい。
ここで、棒状媒体の外径とは、棒の長さ方向に垂直な断面上にあって、該断面の重心を通り、断面の外周に両端を有する直線の長さをいい、断面の形状が正円である場合は、該正円の直径をいう。
【００２９】
棒状媒体３ａの長さは、容器１内部の円柱形の空間の中心軸方向の長さより短い限り、特に限定されないが、円筒状媒体２と粉砕媒体３との接触面積を大きくして粉砕速度を高める観点から、容器１内部の円柱形の空間の軸方向の長さに対する、棒状媒体３ａの長さの比（棒状媒体の長さ／容器１内部の円柱形の空間の軸方向の長さ）は、０．８０以上であることが好ましく、０．８５以上であることがより好ましく、０．９０以上であることが更に好ましい。また、０．９９５以下であることが好ましく、０．９９以下であることがより好ましく、０．９８以下であることが更に好ましい。
装置のメンテナンスを容易にするために、棒状媒体３ａは、長さ方向に複数に分割されていてもよい。
【００３０】
球状媒体３ｂの外径は、衝突力を大きくし、粉砕速度を向上する観点から、３ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましく、７ｍｍ以上であることが更に好ましい。また、球状媒体３ｂの衝突力及び粉砕媒体３ｂ同士及び円筒状媒体２と粉砕媒体３ｂとの衝突回数を増加させ、粉砕速度を向上する観点から、上記外径は６０ｍｍ以下であることが好ましく、５０ｍｍ以下であることがより好ましく、４５ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【００３１】
［粉末セルロースの製造方法］
本発明の粉末セルロースの製造方法は、上述した本発明の振動粉砕機を用い、該振動粉砕機の容器１の内部にチップ状のセルロース含有原料を連続的に導入し、該容器１を振動させて粉砕し、得られた粉末セルロースを連続的に排出する工程を有することを特徴とする。
【００３２】
＜チップ状セルロース含有原料＞
本発明に用いられるセルロース含有原料は、連続的に粉砕を行う観点から、チップ状のセルロース含有原料である。
粉砕対象であるセルロース含有原料としては、特に限定されるものではないが、例えば、各種木材チップ、各種樹木の剪定枝材、間伐材、枝木材、建築廃材、工場廃材などの木材類；木材から製造されたウッドパルプ、綿の種子の周囲の繊維から得られるコットンリンターパルプなどのパルプ類；段ボール、雑誌、上質紙などの紙類等が挙げられる。
粉砕対象のセルロース含有原料は、これらのうちの１種であっても、また、２種以上を混合したものであっても、どちらでもよい。粉砕対象のセルロース含有原料としては、これらのうちパルプ類や木材類が好ましく、パルプ類がより好ましい。
【００３３】
本発明において、振動粉砕機により粉砕されるチップ状セルロース含有原料は、原料の種類と大きさにもよるが、後述する、裁断処理及び／又は乾燥処理を行ってもよい。
チップ状セルロース含有原料の形状は特に限定されず、立方体、直方体、粒状、及び棒状等であってよい。チップ状セルロース含有原料の大きさは、粉砕性向上の観点から、チップ表面のうちの任意の２点間の距離の最大値が１０ｍｍ以下であることが好ましく、７ｍｍ以下であることがより好ましく、５ｍｍ以下であることが更に好ましい。またチップ状への加工の観点から、チップ表面のうちの任意の２点間の距離の最小値が０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることがより好ましく、１ｍｍ以上であることが更に好ましい。
【００３４】
本発明に用いられるセルロース含有原料は、該セルロース含有原料から水を差し引いた残余の成分中のセルロース含有量（α−セルロース含有量）が２０質量％以上であることが好ましく、４０質量％以上であることがより好ましく、６０質量％以上であることが更に好ましく、７０質量％以上がより更に好ましく、７５質量％以上がより更に一層好ましい。α−セルロース含有量の上限は１００質量％である。ここで、α−セルロース含有量は、実施例に記載の方法によって測定することができる。
【００３５】
セルロース含有原料中のセルロースは、結晶部位及びアモルファス部位からなる。本発明において、セルロースＩ型結晶化指数とは、Ｘ線回折法による回折強度値からＳｅｇａｌ法により算出したもので、下記計算式（１）により定義される。具体的なＸ線回折の測定条件については実施例で示す。
セルロースＩ型結晶化指数（％）＝〔（Ｉ22.6−Ｉ18.5）／Ｉ22.6〕×１００    （１）
〔Ｉ22.6は、Ｘ線回折におけるセルロースＩ型結晶の格子面（００２面）（回折角２θ＝２２．６°）の回折強度を示し、Ｉ18.5は、アモルファス部（回折角２θ＝１８．５°）の回折強度を示す。〕
ここで、セルロースＩ型とは、天然セルロースの結晶形のことであり、セルロースＩ型結晶化指数とは、セルロースの結晶領域量の全量に対するセルロースＩ型の割合を意味する。
本発明において被粉砕原料として用いられるセルロース含有原料中のセルロースのセルロースＩ型結晶化指数には特に限定はない。しかしながら、通常、セルロースの結晶化指数を低減するための粉砕処理においては、セルロース鎖の切断による重合度低下が伴う。この平均重合度が高い粉末セルロースを得る観点、及び原料コストの観点から、セルロース含有原料としては、結晶化指数を低減するための粉砕処理に、より曝されていないセルロース含有原料を用いることが好ましい。
よって、本発明において被粉砕原料として用いられるセルロース含有原料中のセルロースのＩ型結晶化指数は、３３％を超えることが好ましく、４０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることが更に好ましく、６０％以上であることがより更に好ましい。
一方、結晶化度が９５％を超える極めて結晶化度の高いセルロース含有原料の入手が困難であることから、セルロース含有原料中のセルロースのＩ型結晶化指数は、９０％以下であることが好ましく、８５％以下であることがより好ましい。
【００３６】
（裁断処理）
本発明において、振動粉砕機により粉砕されるチップ状のセルロース含有原料は、シート状のセルロース含有原料を裁断処理することによっても得られる。シート状のセルロース含有原料を裁断処理する方法としては、セルロース含有原料の種類やシートのサイズにより適宜選択することができるが、例えば、シュレッダー、スリッターカッター及びロータリーカッターから選ばれる１種以上の裁断機を使用する方法が挙げられるが、シュレッダー又はスリッターカッターを使用することが好ましく、生産性の観点から、スリッターカッターを使用することがより好ましい。
スリッターカッターとは、シートの長手方向に沿った縦方向にロールカッターで縦切りして、細長い短冊状とし、次に、固定刃と回転刃でシートの幅方向に沿って短く横切りする裁断機であって、スリッターカッターを用いることにより、さいの目形状のセルロース含有原料を容易に得ることができる。スリッターカッターとしては、株式会社ホーライ製のシートペレタイザ、株式会社荻野精機製作所製のスーパーカッター等を好ましく使用でき、これらの装置を使用すると、シート状のセルロース含有原料を約１〜２０ｍｍ角に裁断することができる。なお、シート状のセルロース含有原料のシートの厚さは、裁断機の性能にもよるが、裁断加工性の観点から０．１ｍｍ以上、３ｍｍ以下が好ましい。
【００３７】
（乾燥処理）
裁断処理を行ったチップ状のセルロース含有原料は、振動粉砕機による粉砕処理前に乾燥処理することが好ましい。
一般に、市販のパルプ類は、５質量％を超える水分を含有しており、通常５〜３０質量％程度の水分を含有している。したがって本発明では、粉砕効率を向上させる観点から、乾燥処理を行うことによって、セルロース含有原料の水分含量を９質量％以下に調整することが好ましく、４質量％以下がより好ましく、３質量％以下が更に好ましく、２質量％以下が更により好ましく、１質量％以下が特に好ましい。この水分含量が９質量％以下であれば、粉砕効率は向上する。一方、この水分含量の下限は、粉末セルロースの生産性及び乾燥効率の観点から、好ましくは０．２質量％以上、より好ましくは０．３質量％以上、更に好ましくは０．４質量％以上である。
前記の水分含量は、実施例に記載の方法により測定することができる。
【００３８】
乾燥方法は、公知の乾燥手段を適宜選択すればよく、例えば、熱風受熱乾燥法、伝導受熱乾燥法、除湿空気乾燥法、冷風乾燥法、マイクロ波乾燥法、赤外線乾燥法、天日乾燥法、真空乾燥法、凍結乾燥法等が挙げられる。
前記の乾燥方法において、公知の乾燥機を適宜選択して使用することができ、例えば、「粉体工学概論」（社団法人日本粉体工業技術会編集  粉体工学情報センター１９９５年発行）１７６頁に記載の乾燥機等が挙げられる。
これらの乾燥方法及び乾燥機は単独で又は２種以上を組み合わせて使用してもよい。乾燥処理はバッチ処理、連続処理のいずれでも可能であるが、生産性の観点から連続処理が望ましい。
連続乾燥機は、伝熱効率の観点から伝導受熱型の横型攪拌乾燥機が好ましい。更に、微粉が発生しにくく、また、連続排出の安定性の観点から、二軸の横型攪拌乾燥機が好ましい。二軸の横型攪拌乾燥機としては、株式会社奈良機械製作所製の二軸パドルドライヤーを好ましく使用できる。
【００３９】
乾燥処理における温度は、乾燥手段、乾燥時間等により一概には決定できないが、１０℃以上が好ましく、２５℃以上がより好ましく、５０℃以上が更に好ましく、２５０℃以下が好ましく、１８０℃以下がより好ましく、１５０℃以下が更に好ましい。乾燥処理時間は０．０１時間以上が好ましく、０．０２時間以上がより好ましい。また、２時間以下が好ましく、１時間以下がより好ましい。必要に応じて減圧下で乾燥処理を行ってもよく、減圧下に乾燥処理を行う場合は、圧力は１ｋＰａ以上が好ましく、５０ｋＰａ以上がより好ましく、１２０ｋＰａ以下が好ましく、１０５ｋＰａ以下がより好ましい。
【００４０】
（粉砕処理）
裁断処理を行った後、必要に応じて乾燥処理を行ったチップ状のセルロース含有原料を、本発明の振動粉砕機によって粉砕する。本発明においてこれを「粉砕処理」と称する場合がある。
具体的には、被粉砕原料であるチップ状のセルロース含有原料を、本発明の振動粉砕機の容器１内部に、投入口から連続的に導入し、次いで容器１を振動させて粉砕し、得られた粉末セルロースを振動粉砕機の排出口から連続的に排出する。
粉砕処理時の容器１の振動数、振幅、及びそれらの好ましい範囲は、前述の容器の項で述べたものと同様である。
【００４１】
チップ状のセルロース含有原料の容器への供給速度によって、粉砕処理後の粉末セルロースの粒径や結晶化指数を調整することができる。容器１の容積により好ましい供給速度は変わるが、結晶化指数を十分に低下させる観点から、容器１の底面積に対する供給速度の比（供給速度／容器１の底面積）が４０ｋｇ／（ｍｉｎ・ｍ2）以下であることが好ましく、３０ｋｇ／（ｍｉｎ・ｍ2）以下であることがより好ましく、２０ｋｇ／（ｍｉｎ・ｍ2）以下であることが更に好ましい。処理量を維持する観点から、前記容器１の底面積に対する供給速度の比は０．５ｋｇ／（ｍｉｎ・ｍ2）以上であることが好ましく、１ｋｇ／（ｍｉｎ・ｍ2）以上であることがより好ましく、３ｋｇ／（ｍｉｎ・ｍ2）以上であることが更に好ましい。
【００４２】
本発明の製造方法により製造される粉末セルロースは、メジアン径を１μｍ以上、８０μｍ以下に低減したものであることが好ましい。求められるメジアン径は、使用するセルロース含有原料にもよるが、粉砕処理後の粉末セルロースのメジアン径が８０μｍ以下になるとハンドリング性が向上すると共に、比表面積が増大し、種々の化学反応性等が向上する。該粉末セルロースのメジアン径は、実施例で示す測定方法により求めることができる。
該粉末セルロースのメジアン径が８０μｍ以下になると、ハンドリング性が向上するとともに比表面積が増加することで、セルロースを化学反応させる際の反応剤との接触面積が増大し、化学反応性を向上させることができる。
【００４３】
本発明の製造方法により製造される粉末セルロースは、好ましくは、含有されるセルロースの、前記計算式（１）から算出されるセルロースＩ型結晶化指数が３３％以下である。
結晶化指数は、セルロースの物理的、化学的性質とも関係し、その値が大きいほど、セルロースの結晶性が高く、非結晶部分が少ないため、硬度、密度等は増すが、伸び、柔軟性、水や溶媒に対する溶解性、化学反応性は低下する。
セルロースのＩ型結晶化指数が３３％以下であれば、セルロースの化学反応性は高い。この観点から、本発明の製造方法により製造される粉末セルロースのＩ型結晶化指数は、２５％以下がより好ましく、２０％以下が更に好ましく、１５％以下がより更に好ましい。
【実施例】
【００４４】
実施例で用いたチップ状のセルロース含有原料及び粉砕処理を行った粉末セルロースの水分含量、セルロースのＩ型結晶化指数、α−セルロース含有量、及び粉砕処理を行った粉末セルロースのメジアン径、見かけ比重（固め）の測定は以下に記載の方法で行った。
【００４５】
（１）水分含量の測定
水分含量は、赤外線水分計〔株式会社島津製作所製「ＭＯＣ−１２０Ｈ」〕を使用し、１２０℃にて測定を行い、３０秒間の重量変化率が０．０５％以下となる点を測定の終点とした。
【００４６】
（２）結晶化指数の算出
セルロースのＩ型の結晶化指数は、チップ状のセルロース含有原料、又は粉末セルロースのＸ線回折強度を、Ｘ線回折装置〔株式会社リガク製「ＭｉｎｉＦｌｅｘII」〕を用いて以下の条件で測定し、前記計算式（１）に基づいて算出した。
測定条件は、Ｘ線源：Ｃｕ／Ｋα−ｒａｄｉａｔｉｏｎ，管電圧：３０ｋＶ，管電流：１５ｍＡ，測定範囲：回折角２θ＝５〜３５°、Ｘ線のスキャンスピードは４０°／ｍｉｎで測定した。測定用サンプルは面積３２０ｍｍ2×厚さ１ｍｍのペレットを圧縮し作製した。
【００４７】
（３）α−セルロース含有量の測定
チップ状のセルロース含有原料中のα−セルロース含有量は、日本木材学会編、木質科学実験マニュアル、（２０００年、文永堂出版発行）の９５−９６頁に記載の方法に基づき、測定した。
即ち、初めに原料を１０〜２０ｇ計量し、ソックスレー抽出器に入れ、エタノールと１，２−ジクロロエタンの体積比が１：２である混合溶剤を約１５０ｍＬ加えて６時間煮沸還流した。抽出後の試料を６０℃の真空乾燥機で４時間乾燥させ、脱脂試料を得た。得られた脱脂試料２．５ｇを３００ｍＬ三角フラスコにとり、蒸留水約１５０ｍＬ、及び亜塩素酸ナトリウム１．０ｇ、及び酢酸０．２ｍＬを加え、三角フラスコにゆるく蓋をして、７０〜８０℃の湯浴上で時々内容物を振りながら、１時間加熱した。その後、温度を保ったまま亜塩素酸ナトリウム１．０ｇ、及び酢酸０．２ｍＬを加え、７０〜８０℃の湯浴上で１時間加熱した。その後、亜塩素酸ナトリウム及び酢酸を加えて加熱する前記と同様の作業を２回繰り返した。白色の内容物を、１Ｇ−３ガラスフィルターで吸引ろ過し、冷水及びアセトンで洗浄後、１０５℃の乾燥機中で６時間真空乾燥し、デシケーター中で放冷した。放冷後、フィルター上の残渣をホロセルロース試料とした。該ホロセルロース量は、ろ過前後におけるフィルターの増加重量として求め、さらに以下の式で原料中のホロセルロース分Ｂ（質量％）を求めた。
Ｂ＝フィルター増加重量／２．５ｇ×１００
前記ホロセルロース試料１．０ｇを３００ｍＬビーカーにとり、１７．５％水酸化ナトリウム水溶液２５ｍＬを加え、ビーカーを時計皿で覆い、２０℃の恒温槽中で３分間放置した後、５分間ガラス棒を使って試料を軽くつぶし、膨潤状態とした。ビーカーを時計皿で再度覆って２０℃で放置し、試料に水酸化ナトリウム水溶液を加えてから３０分後に、蒸留水２５ｍＬを加え、正確に１分間攪拌した。次いで、５分間放置した後、１Ｇ−３ガラスフィルターで吸引ろ過し、ろ液が中性になるまで２０℃の水で手早く洗浄した。ろ取した内容物に、さらに１０％酢酸４０ｍＬを注ぎ、吸引ろ過して液をできるだけ除去し、１Ｌの煮沸水で洗浄後、１０５℃の乾燥機中で６時間真空乾燥し、デシケーター中で放冷した。放冷後、フィルター上の残渣をα−セルロース試料とした。該α−セルロース量は、ろ過前後におけるフィルターの増加重量として求め、さらに以下の式でホロセルロース中のα−セルロース量Ｃ（質量％）を求めた。
Ｃ＝フィルター増加重量／１．０ｇ×１００
次に、得られたα−セルロース試料を５７５℃、１２時間で灰化した。灰化前及び灰化後の重量を秤量することにより、以下の式で灰分Ｄ（質量％）を求めた。
Ｄ＝灰化後重量／灰化前重量×１００
以上の結果から、灰分を差し引いた原料中のα−セルロース含有量Ｅ（質量％）を以下の式によって求めた。
Ｅ＝Ｂ×Ｃ÷１００×（１−Ｄ÷１００）
【００４８】
（４）メジアン径の測定
粉砕処理後の粉末セルロースのメジアン径は、レーザ回折散乱法粒度分布測定装置〔ベックマン・コールター株式会社製「ＬＳ１３  ３２０」〕を用いて測定した。測定条件は、測定時の分散媒体として純水を用い、体積基準のメジアン径を測定した。
【００４９】
（５）見かけ比重（固め）の測定
見かけ比重（固め）の測定は、嵩密度は、パウダーテスター〔ホソカワミクロン株式会社製〕を用いて測定した。規定の容器（容量１００ｍＬ）の上部に付属のキャップを付け足して、容量が約２００ｍＬとなるようにした。スコップを用いて、チップ状のセルロース含有原料を静かに容器に投入し、容器内を原料で充満した。パウダーテスターのタッピング機能を利用して、タッピングを１８０秒間、１８０回行った。タッピング終了後、キャップを静かに外し、１００ｍＬの容器の上にある余分なサンプルをすりきり、１００ｍＬの容器中のサンプル重量を測定して見かけ比重（固め）を算出した。
【００５０】
実施例１
〔裁断処理〕
セルロース含有原料であるシート状木材パルプ〔テンベック製「ＨＶ＋」、８００ｍｍ×６００ｍｍ×１．０ｍｍ、結晶化指数８０％、α−セルロース含有量９６質量％、水分含量８．０質量％〕を、スリッターカッターであるシートペレタイザ〔株式会社ホーライ製「ＳＧ（Ｅ）−２２０」〕にかけ、約３ｍｍ×１．５ｍｍ×１．０ｍｍの大きさの直方体に裁断した。
【００５１】
〔乾燥処理〕
裁断処理により得られたチップ状のセルロース含有原料を、２軸横型攪拌乾燥機〔株式会社奈良機械製作所製、２軸パドルドライヤー「ＮＰＤ−１．６Ｗ（１／２）」〕を用いて乾燥した。乾燥温度は１４０℃とし、あらかじめ前記原料を８ｋｇ仕込み、大気圧下において６０分間バッチ処理で乾燥して、前記原料の水分含量を０．８質量％とした。その後、装置を２°傾け、連続処理にて前記原料を乾燥した。このとき前記原料の供給速度は１８ｋｇ／ｈであった。連続処理で得られた乾燥した前記原料の水分含量も０．８質量％であった。得られた乾燥処理後の前記原料は、保管中の吸湿を防ぐため、粉砕処理の直前までアルミニウム製の袋で保管した。Ｘ線回折強度から算出した乾燥処理後の前記原料のセルロースのＩ型結晶化指数は８１％であった。
【００５２】
〔粉砕処理〕
上下に同じ形状の容器を２つ有している、連続式振動ミル〔ユーラステクノ株式会社製「ＹＡＭＴ−５０」、容器内径２１０ｍｍ、容器内部の円柱形の空間の軸方向長さ８２０ｍｍ、容器容量２８．４Ｌ〕の容器内部に、厚さ６ｍｍのステンレス製のライニングを挿入し、この内部に円筒状媒体と粉砕媒体を配置し粉砕を行った。外径１８２ｍｍ、内径１５２ｍｍ、軸方向長さ２３．５ｍｍのステンレス製の円筒状媒体を３２個、該円筒状媒体の軸方向が容器の軸方向と平行になる向きに配置した。さらに円筒状媒体内部に、粉砕媒体として、外径３０ｍｍ、長さ８００ｍｍのステンレス製の、円柱状の棒状媒体を１６本配置した。このとき、円筒状媒体間の平均間隙距離は、２．１ｍｍであり、容器内部の円柱形の空間の中心軸方向の長さに対する、前記間隙距離の総和の比は０．０８３であり、円筒状媒体の内側の空間容積に対する棒状媒体の体積の積算値の比は、６２．３％であった。
さらに乾燥処理により得られたチップ状のセルロース含有原料（見かけ比重（固め）０．１８ｇ／ｍＬ）を供給速度８．３ｋｇ／（ｍｉｎ・ｍ2）で振動ミルの上段の投入口より容器内部に連続的に供給し、振幅８ｍｍ、振動数２０Ｈｚの条件で容器を振動させてチップ状のセルロース含有原料を粉砕し、下段の排出口から粉末状のセルロースを連続的に排出し、粉末セルロースを得た。得られた粉末セルロースのメジアン径は７３．７μｍ、粉末セルロースのＩ型結晶化指数は１２．１％であった。
【００５３】
比較例１
円筒状媒体の個数を３３個とした以外は、実施例１と同様の方法で粉末セルロースの製造を行った。このとき、円筒状媒体間の平均間隙距離は、１．３ｍｍであり、容器内部の円柱形の空間の中心軸方向の長さに対する、前記間隙距離の総和の比は０．０５４であった。このとき、容器内で原料の閉塞が発生した。
【００５４】
比較例２
円筒状媒体の個数を３４個とした以外は、実施例１と同様の方法で粉末セルロースの製造を行った。このとき、円筒状媒体間の平均間隙距離は、０．６ｍｍであり、容器内部の円柱形の空間の中心軸方向の長さに対する、前記間隙距離の総和の比は０．０２６であった。このとき、容器内で原料の閉塞が発生した。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の振動粉砕機、及び該振動粉砕機を用いた粉末セルロースの製造方法によれば、チップ状のセルロース含有原料を安定して連続粉砕することができるため、処理量が多くても、小粒径化された粉末セルロースを効率よく製造することができる。したがって本発明の粉末セルロースの製造方法は生産性に優れ、工業的製法として有用である。
【符号の説明】
【００５６】
１            容器
２            円筒状媒体
３ａ          円柱状の棒状媒体
３ｂ          球状媒体
【図１】
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【図２】
2014139276.tif 000004