(57)【要約】  粉砕機（１００）は、複数の固定刃（１１１）を内周面に有する粉砕室（１１０）と、粉砕室（１１０）に回転自在に支持された回転軸（１２０）と、回転軸（１２０）に水平方向に間隔を隔てて固定され、先端が固定刃（１１１）の先端との間に０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間を有する複数の回転刃（１３１）を外周面に有する複数の回転板（１３０）と、粉砕室（１１０）内に紙粉を投入させる紙粉投入口（１４０）と、回転軸（１２０）を回転刃（１３１）の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させる回転駆動部（１５０）と、粉砕室（１１０）内に配置され、１３０μｍ以上４００μｍ以下の目開きを有するスクリーン（１６０）とを備える。
2016125413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に間隔を隔て軸方向に延びる複数の固定刃を内周面に有する粉砕室と、  前記粉砕室に回転自在に支持された回転軸と、  前記固定刃と対向するように前記回転軸に固定され、先端が前記固定刃の先端との間に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間を有する複数の回転刃と、  前記粉砕室内に紙粉が投入される紙粉投入口と、  前記回転軸を前記回転刃の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させる回転駆動部と、  前記粉砕室の内部又は外部に配置され、１３０μｍ以上４００μｍ以下の目開きを有するスクリーンとを備えたことを特徴とする粉砕機。
【請求項２】
前記固定刃の先端と前記回転刃の先端との隙間が０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の粉砕機。
【請求項３】
前記回転駆動部は、前記回転軸を前記回転刃の先端の周速が２５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉砕機。
【請求項４】
前記粉砕室で粉砕され前記スクリーンを通過した紙粉が蓄積される蓄積室と、  前記蓄積室の一方の側に形成された排出口と、  前記排出口を介して前記蓄積室内の空気を吸引する吸引部と、  前記蓄積室の他方の側に形成され、前記蓄積室内部と外部とを連通する連通路と、  前記連通路に配置された開閉弁と、  前記開閉弁を開閉する間欠作動部とを備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の粉砕機。
【請求項５】
周方向に間隔を隔て軸方向に延びる複数の固定刃を内周面に有する粉砕室と、前記粉砕室に回転自在に支持された回転軸と、前記固定刃と対向するように前記回転軸に固定され、先端が前記固定刃の先端との間に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間を有する複数の回転刃と、前記粉砕室内に紙粉を投入させる紙粉投入口とを備えた粉砕機を用いて微細紙粉を製造する方法であって、  前記回転軸を前記回転刃の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させ、前記粉砕室の内部又は外部に配置された１３０μｍ以上４００μｍ以下の目開きを有するスクリーンを通って排出された微細紙粉を得る微粉砕工程を備えることを特徴とする微細紙粉製造方法。
【請求項６】
前記微粉砕工程で得られた微細紙粉を、磨り潰し式粉砕機を用いて粉砕し、最大粒径が２５μｍ以上１００μｍ以下の微細紙粉を得る再微粉砕工程を備えることを特徴とする請求項５に記載の微細紙粉製造方法。
【請求項７】
前記紙粉は、最大粒径が１ｍｍ以上５ｍｍ以下であって、少なくとも一方の表面に樹脂層を有する紙からなることを特徴とする請求項５又は６に記載の微細紙粉製造方法。
【請求項８】
前記微粉砕工程又は前記再微粉砕工程で得られた微細紙粉を、予め定められた最大粒径に対応する目開きを有するスクリーンを備えた分級機を用いて、前記最大粒径を超える微細紙粉を排除する排除工程を備えることを特徴とする請求項５から７の何れか１項に記載の微細紙粉製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、粉砕機、及び微細紙粉を製造する微細紙粉製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  昨今、オフィス、出版社、製紙会社などから大量の廃紙が排出されている。紙は、一般的に木材などからの加工段階で、セルロース繊維を細かく柔らかくする高度な加工を受けており、付加価値の高い構造を有する機能性材料である。そのため、廃紙は、元来付加価値の高い構造を有する機能性材料であり、その上、環境負荷が実質ゼロの原料となる。そこで、粉砕した廃紙を樹脂に混在させた紙含有樹脂組成物を成形加工の素材として用いることが提案されている。【０００３】  しかしながら、含有される紙粉が大きいと、微細な構造を有する複雑な成型品を射出成型した場合、加熱しても流動性を示さない粉砕紙が樹脂組成物の流動を妨げ、充填不良などの欠陥が生じ易く、転写性が劣るため、高品質の成型品を歩留り良く得ることができない。そのため、紙含有樹脂組成物が含有する紙粉は、最大粒径が１００μｍ以下程度の微細とする必要がある。【０００４】  このような微細紙粉を製造する方法は、例えば、特許文献１に記載されている。この方法は、粗粉砕された紙粉を、竪型ローラミル又は薬研式ミルを用いて粉砕し、平均粒径５０μｍ以上１５０μｍ未満の微細紙粉を得る第１微粉砕工程と、第１微粉砕工程で得た微細紙粉に平均粒径２５μｍ以上５０μｍ未満の微細紙粉を混入した微細紙粉を、竪型ローラミル又は薬研式ミルを用いて粉砕し、平均粒径２５μｍ以上５０μｍ未満の微細紙粉を得る第２微粉砕工程とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４９０４３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  特許文献１に記載の製造方法は、それ以前の竪型ローラミル又は薬研式ミルを用いて単独の工程で粉砕する方法と比べて大幅な処理能力の向上を実現した。しかしながら、微細紙粉を含有する樹脂組成物の需要は近年著しく増大しており、その原料となる微細紙粉についてもさらなる量産化が望まれるようになった。【０００７】  本発明は、以上の点に鑑み、処理能力の大きい粉砕機及び微細紙粉製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明の粉砕機は、周方向に間隔を隔て軸方向に延びる複数の固定刃を内周面に有する粉砕室と、前記粉砕室に回転自在に支持された回転軸と、前記固定刃と対向するように前記回転軸に固定され、先端が前記固定刃の先端との間に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間を有する複数の回転刃と、前記粉砕室内に紙粉を投入させる紙粉投入口と、前記回転軸を前記回転刃の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させる回転駆動部と、前記粉砕室の内部又は外部に配置され、１３０μｍ以上４００μｍ以下の目開きを有するスクリーンとを備えたことを特徴とする。【０００９】  従来から、略円筒形状に配置された固定刃と、固定刃と対向するように配置された回転刃とを用いて、繊維などを粗粉砕する粉砕機は知られていた。しかし、この粉砕機は、固定刃の先端と回転刃の先端との間の隙間は大きく、回転刃の先端の周速も１０ｍ／秒程度であり、数ｍｍ程度までしか粉砕することができない。【００１０】  本願発明者は、従来の粉砕機と構造は類似するものの、粉砕機の構成、運転条件などを相違させて長年に亘り実験を行うことによって、紙粉を微粉砕できることを見出し、さらに微細紙粉を高収率で得ることができるように種々検討を行って、本発明に達したものである。【００１１】  具体的には、本発明は、固定刃の先端と固定刃の先端との間の隙間を０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、且つ、回転刃の先端の周速を１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下の速度で回転軸を回転さることにより、最大粒径が６００μｍ以下の微細紙粉を得られ、最大粒径が１００μｍ以下の微細紙粉を高収率で得ることが可能となるという新規な知見を基になされたものである。【００１２】  これにより、スクリーンの目開きによって最大粒径が規定された微細紙粉を高収率で得ることが可能となる。そして、回転軸を上記のように高速回転させているので、処理能力が優れたものとなる。このスクリーンは、粉砕室の内部に設けられていてもよく、外部に設けられていてもよい。【００１３】  なお、固定刃の先端と固定刃の先端との間の隙間を０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下を狭めただけでは、この隙間に微細紙粉が噛み込み、この噛み込みを解消するためのメンテナスに時間がかかるという問題が生じる。本発明では、回転刃の先端の周速を従来と比較して大幅に高速にしたことにより、粉砕室内に高速気流が生じ、この高速気流によって噛み込みの解消が図られたものと考えられる。【００１４】  また、回転刃の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転速度を上昇させただけでは、微細紙粉の粒径の微細化を図ることはできない。【００１５】  なお、固定刃の先端と回転刃の先端との隙間が０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ未満であると、紙質によっては噛み込みが低頻度であるが発生するおそれがある。【００１６】  そこで、本発明の粉砕機において、前記固定刃の先端と前記回転刃の先端との隙間が０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。【００１７】  また、回転軸を回転刃の先端の周速が１０ｍ／秒以上１９ｍ／秒未満となるように回転させると、最大粒径が１００μｍ以下の微細紙粉を左程高収率で得ることができないという課題が生じる。また、回転軸を回転刃の先端の周速が３１ｍ／秒以上を超えるように回転させても、最大粒径が１００μｍ以下の微細紙粉の収率及び粉砕処理能力は左程変わらず、エネルギー効率の観点から好ましくない。【００１８】  そこで、本発明の粉砕機において、前記回転駆動部は、前記回転軸を前記回転刃の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させることが好ましい。【００１９】  本発明の粉砕機において、前記粉砕室で粉砕され前記スクリーンを通過した紙粉が蓄積される蓄積室と、前記蓄積室の一方の側に形成された排出口と、前記排出口を介して前記蓄積室内の空気を吸引する吸引部と、前記蓄積室の他方の側に形成され、前記蓄積室内部と外部とを連通する連通路と、前記連通路に配置された開閉弁と、前記開閉弁を開閉する間欠作動部とを備えることが好ましい。【００２０】  この場合、開閉弁が閉弁された状態においては、吸引部の吸引によって蓄積室内は負圧となる。この状態で、開閉作動部によって開閉弁を開弁させると、蓄積室内に連通路を介して外部から空気が急激に流入し、蓄積室内に蓄積されていた紙粉が排出口側に移動する。これにより、蓄積室内の紙粉を排出口から良好に排出することが可能となる。【００２１】  また、外部から蓄積室内に空気などを強制的に空気ポンプなどで流入させる、又は、蓄積室内の空気を吸引ポンプなどで吸引して蓄積室内を負圧にさせると、微細紙粉が舞い散ってスクリーンが目詰まりするおそれや、微細紙粉が装置外部に漏れるおそれがあるが、このようなおそれが防止される。【００２２】  また、蓄積室内に空気を送り込む空気ポンプ、蓄積室内を負圧にする吸引ポンプなどのポンプを必要としないので、構成が簡易である。【００２３】  本発明の微細紙粉製造方法は、周方向に間隔を隔て軸方向に延びる複数の固定刃を内周面に有する粉砕室と、前記粉砕室に回転自在に支持された回転軸と、前記固定刃と対向するように前記回転軸に固定され、先端が前記固定刃の先端との間に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間を有する複数の回転刃と、前記粉砕室内に紙粉を投入させる紙粉投入口とを備えた粉砕機を用いて微細紙粉を製造する方法であって、前記回転軸を前記回転刃の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させ、前記粉砕室の内部又は外部に配置された１３０μｍ以上４００μｍ以下の目開きを有するスクリーンを通って排出された微細紙粉を得る微粉砕工程を備えることを特徴とする。【００２４】  本発明の微細紙粉製造方法によれば、前述したように、目開きによって最大粒径が規定された微細紙粉を高収率で得ることが可能となる。【００２５】  ただし、このような微粉砕工程で最大粒径が１００μｍ以下の微細紙粉を高収率で得ることは困難である。【００２６】  そこで、本発明の微細紙粉製造方法において、前記微粉砕工程で得られた微細紙粉を、磨り潰し式粉砕機を用いて粉砕し、最大粒径が２５μｍ以上１００μｍ以下の微細紙粉を得る再微粉砕工程を備えることが好ましい。【００２７】  この場合、最大粒径が２５μｍ以上１００μｍ以下の微細紙粉を、微粉砕工程及び再粉砕工程の２段階の工程で得ることにより、全体としてエネルギー効率が高く、且つ高収率とすることが可能となる。【００２８】  また、本発明の微細紙粉製造方法において、前記紙粉は、最大粒径が１ｍｍ以上５ｍｍ以下であって、少なくとも一方の表面に樹脂層を有する紙からなっていてもよい。【００２９】  従来、ラミネート紙などの樹脂層を有する紙を微粉砕することは困難であった。しかし、本発明によれば、後述する実施例に示されるように、通常の紙を微粉砕する場合と比較して処理能力は劣るが、高収率で良好に微粉砕することが可能である。【００３０】  また、本発明の微細紙粉製造方法において、前記微粉砕工程又は前記再微粉砕工程で得られた微細紙粉を、予め定められた最大粒径に対応する目開きを有するスクリーンを備えた分級機を用いて、前記最大粒径を超える微細紙粉を排除する排除工程を備えることが好ましい。【００３１】  この場合、予め定められた最大粒径を超える微細紙粉が後工程に流れることを確実に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る粉砕機を示す概略側面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明の実施形態に係る粉砕機を用いた微細紙粉製造方法を示すブロック図。
【図４】微細紙粉製造方法を示す工程図。
【図５】分級機の一例を模式的に示す側面図。
【図６Ａ】粗粉砕した紙粉を顕微鏡で観察した写真。
【図６Ｂ】微粉砕した微細紙粉をを顕微鏡で観察した写真。
【図６Ｃ】微細紙粉を再微粉砕した微細紙粉を顕微鏡で観察した写真。
【発明を実施するための形態】
【００３３】  本発明の実施形態に係る粉砕機１００を図１及び図２を参照して説明する。
【００３４】  粉砕機１００は、回転剪断式粉砕機であり、粉砕室１１０、回転軸１２０、回転板１３０、紙粉投入口１４０、回転駆動部１５０、スクリーン１６０及び蓄積室１７０を備えている。
【００３５】  粉砕室１１０は、全体として大略円筒形状である。粉砕室１１０の内周面には複数の固定刃１１１が固定されている。ここでは、固定刃１１１は、周方向に間隔を隔てて上下方部を除いて６列、軸方向に配置されている。
【００３６】  回転軸１２０は、円筒形の粉砕室１１０に回転自在に支持されている。
【００３７】  回転軸１２０には、複数、ここでは５枚の回転刃取付板１３０が水平方向に間隔を隔てて固定されている。全ての回転刃取付板１３０に亘るように、複数、ここでは１６枚の回転刃１３１が外周面に固定されている。このようにして、固定刃１１１と回転刃１３１が向い合うように配置されている。ただし、固定刃１１１と回転刃１３１の個数は同じでなくともよい。
【００３８】  詳細は図示しないが、回転刃１３１は回転刃取付板１３０にボルトなどによって固定されており、刃高さ調整、交換が可能となっている。固定刃１１１の先端と回転刃１３１の先端との間には、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の微小な隙間が存在している。この隙間を調整することによって、粉砕機１００で得られる微細紙粉の粒径を変化させることができる。なお、この隙間を調整するために、固定刃１１１の刃高さが調整可能であってもよく、この場合、回転刃１３１の刃高さは調整不可能であってもよい。
【００３９】  なお、５枚の回転刃取付板１３０は一体化させていてもよい。さらに、回転刃取付板１３０は回転軸１２０と一体化させてもよい。
【００４０】  粉砕室１１０の上部には開口が形成されており、紙粉が投入される紙粉投入口１４０となっている。
【００４１】  回転駆動部１５０は、回転軸１２０を回転刃１３１の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下、より好ましくは２５ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させる。回転駆動部１５０は、例えば、回転軸１２０とギアなどを介して接続された電動モータ、及びこの電動モータを制御するＣＰＵ、メモリなどから構成される制御部とからなっている。
【００４２】  粉砕室１３０の下部には水平方向に亘って開口が形成されており、予め設定された粒径に対応するメッシュを有するスクリーン１６０が配置されている。スクリーン１６０の目開きは、１３０μｍ以上４００μｍ以下である。
【００４３】  スクリーン１６０の下方には、スクリーン１６０を通過した紙粉が蓄積される蓄積室１７０が配置されている。
【００４４】  粉砕機１００は、さらに、蓄積室１７０に蓄積された紙粉を下流側の装置に排出する排出機構１８０を備えている。排出機構１８０は、排出口１８１、吸引部１８２、連通路１８３、開閉弁１８４及び間欠作動部１８５を備えている。
【００４５】  蓄積室１７０の水平方向の一方の側、図１では左側に開口が形成されており、排出口１８１となっている。そして、排出口１８１を介して蓄積室１７０内の空気を吸引する吸引部１８２が設けられている。吸引部１８２は、例えば吸引ファンである。
【００４６】  蓄積室１７０の水平方向の他方の側、図１の右側にも開口が形成されており、この開口に蓄積室１７０の内部と外部とを連通する連通路１８３が接続されている。そして、この連通路１８３には開閉弁１８４が配置されている。
【００４７】  さらに、この開閉弁１８４を間欠的に開閉する間欠作動部１８５が配置されている。間欠作動部１８５は、例えば、空気シリンダとこれを制御し、ＣＰＵ、メモリなどから構成される制御部である。
【００４８】  上述したように構成された粉砕機１００においては、粗粉砕された紙粉が紙粉投入口１４０から粉砕室１１０内に投入されると、回転刃１３１の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下で回転軸１２０が高速回転する多数の回転刃１３１と固定刃１１１とにより剪断力を受けて短繊維化され粉砕される。スクリーン１６０を通過するほどに微粉砕された微細紙粉は、蓄積室１７０内に落ちる。一方、スクリーン１６０を通過できない紙粉は、回転刃１３１の回転により生じた旋回流によって巻き上げられ、粉砕室１１０内で再度粉砕される。
【００４９】  本粉砕機１００に類似した従来の粉砕機は、回転刃の外周端と粉砕室の内周面との間の隙間は少なくとも０．５ｍｍ以上であって、且つ、回転刃１３１の先端の周速を速くとも１１ｍ／秒以下の速度で回転軸１２０を回転させており、最大粒径が数ｍｍ程度にしか粉砕することができなかった。
【００５０】  しかし、本粉砕機１００では、固定刃１１１の先端と回転刃１３１の先端との間の隙間を０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下以上、且つ、回転刃１３１の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下の速度となるように回転軸１２０を回転させることにより、最大粒径が２５μｍ以上６００μｍ以下の微細紙粉にまで粉砕することが可能となった。そして、回転軸１２０を高速回転させているので、処理能力が優れたものとなる。
【００５１】  スクリーン１６０を通過した微細紙粉は蓄積室１７０内に蓄積される。回転軸１２０は高速回転し、紙粉は短時間で微粉砕されるので、粉砕機１００の粉砕処理能力は大きい。そのため、蓄積室１７０内には多量の微細紙粉が短時間に蓄積される。この微細紙粉は、蓄積室１７０の水平方向の中心部付近、又は吸引部１８２による吸引によって水平方向の中心部より排出口１８１側の部分を山の頂上としたような態様で蓄積される。
【００５２】  微細紙粉が多量に蓄積され、微細紙粉の山の頂点がスクリーン１６０に達すると、粉砕処理能力が低下する。また、粉砕機１００の内部空間が狭くなり、高温化するおそれがある。微細紙粉がラミネート紙などからなる場合、樹脂が溶融してスクリーン１６０に付着して目詰まりが生じるおそれもある。
【００５３】  そこで、粉砕機１００は、排出機構１８０を備えている。この排出機構１８０は、開閉弁１８４が閉弁された状態においては、吸引部１８２の吸引によって蓄積室１７０内は負圧となっている。この状態で、開閉作動部１８５によって開閉弁１８５を開弁すると、蓄積室１７０内には連通路１８４を介して外部から空気が急激に流入して、蓄積室１７０内に蓄積されていた紙粉が排出口１８１側に移動する。これにより、蓄積室１７０内の紙粉を排出口１８１から良好に排出することが可能となる。
【００５４】  そして、蓄積室１８１内に空気を送り込む空気ポンプなどを必要としないので、排出機構１８０の構成が簡易である。
【００５５】  以下、上述した粉砕機１００を用いた微細紙粉製造方法について図３及び図４も参照して説明する。
【００５６】  本微細紙粉製造方法は、原料である廃紙を微粉砕するものであり、粗粉砕工程１、微粉砕工程２、再微粉砕工程３及び排除工程４を備える。
【００５７】  例えば粒径が１００μｍ以下の微細紙粉を高収率で得る必要がなければ、再微粉砕工程３は省略すればよい。これにより、粗粉砕工程１、微粉砕工程２、及び排除工程４を備えたインラインの微粉砕システムを構築することができる。
【００５８】  なお、廃紙には、新聞古紙、雑誌古紙、印刷古紙、包装古紙、段ボール古紙、ＯＡ古紙などの各種古紙、バージン紙の製造時に発生した破紙や損紙、雑誌などの裁断屑、研磨粉、シュレッダー屑等が含まれる。廃紙は、オフィス、出版社、製紙会社などから大量に排出され、環境負荷が実質ゼロであると評価される。また、廃紙には、紙コップの端材など、少なくも片面に樹脂層などの層を有するものも含まれる。
【００５９】  微細紙粉の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（Marvern Instruments Ltd.製Mastersizer S型、または島津製作所製ＳＡＬＤ−２３００）により測定するものとする。
【００６０】  粗粉砕工程１では、供給コンベアなどの原料供給機１１から供給される廃紙を、ロールクラッシャ、ハンマークラッシャ、カッターミルなどの粗粉砕機１２を用いて、１ｍｍから数十ｍｍ程度、好ましくは１ｍｍから５ｍｍ角の紙片に粗粉砕する。
【００６１】  廃紙がロール状やシート状の破紙や損紙などからなる場合、粗粉砕機１２として、裁断機や切断機を用いてもよい。なお、本を研摩した研摩粉、シュレッダー屑など、廃紙が数ｍｍ以下の場合には、粗粉砕機１２を必要としない。
【００６２】  微粉砕工程２は、粗粉砕機１２から供給された粗紙粉を、粉砕機１００を用いて粉砕して、粒径が２５μｍ以下６００μｍ以下の微細紙粉が多く含まれる微細紙粉を得る。
【００６３】  粉砕機１００を用いて粉砕して、例えば粒径が１００μｍ以下の微細紙粉を高収率で得ようとすれば、固定刃１１１と回転刃１３１の隙間を０．１ｍｍ未満と小さくすることが考えられる。しかし、このように隙間を小さくすると、隙間に微細紙粉が噛み込み、噛み込みを解消するためのメンテナス回数が増加し、粉砕効率が劣化する。また、このように隙間を小さくすると、隙間の管理を厳密に行う必要が生じ、これによってもメンテナンス回数が増加する。
【００６４】  さらに、回転軸１２０の回転速度を上昇させて回転刃１３１の先端の周速を３１ｍ／秒を超えて高速化することも考えられる。しかし、このように回転速度を高速化しても、粒径が１００μｍを超える微細紙粉はある程度粉砕されずに残留し続け、粒径が１００μｍ以下の微細紙粉を高収率で得ることはできない。
【００６５】  このように、粉砕機１００を用いて粉砕して、最大粒径が１００μｍ以下の微細紙粉を高収率で得ることはできない。さらに、最大粒径が１００μｍを超える微細紙粉のみを、再度粉砕機１００を用いて粉砕しても、最大粒径が１００μｍ以下の微細紙粉を高収率で得ることはできない。よって、粉砕機１００だけを用いて、最大粒径が１００μｍ以下の微細紙粉を得ることはエネルギー効率の観点から好ましくはない。
【００６６】  そこで、最大粒径が１００μｍ以下の微細紙粉を得るために、微細紙粉を更に微細化するために適した粉砕機を用いることが好ましい。これにより、全体としてもエネルギー効率が良好になる。
【００６７】  このような粉砕機として、竪型ローラミル、薬研式ミル、石臼式ミルなどの磨り潰し式粉砕機を挙げることができる。再微粉砕工程３では、粉砕工程２で粉砕機１００を用いて粉砕された微細紙粉を、磨り潰し式粉砕機１３を用いて更に粉砕して、最大粒径が１００μｍ以下の微細紙粉を得る。
【００６８】  なお、微粉砕工程２で得られた微細紙粉を分級機で分級して、粒径が１００μｍを超える微細紙粉のみを再微粉砕工程３で粉砕してもよい。ここで用いる分級機は、メッシュの目詰まりなどを解消する必要がなく、メンテナンスが容易であるので、気流式分級機であることが好ましい。気流式分級機には、重力式、サイクロン式、強制渦流れ式などの方式があるが、何れの方式であってもよい。
【００６９】  竪型ローラミルは、ローラミルを代表するものであり、単に「ローラミル」とも呼ばれるローラ式粉砕機である。竪型ローラミルは、円筒形状の粉砕室の内部に、モータにより回転駆動する回転テーブルと、この回転テーブルの回転方向に隙間を隔てて配置された複数の竪型状の粉砕ローラとを備えている。竪型ローラミルとして、具体的には、特許第４９０４３８９号公報に記載されたものを挙げることができる。
【００７０】  粉砕ローラは、油圧やスプリング等により回転テーブルに向って荷重が付加されるように構成されたフリーローラであり、回転テーブルの回転に追従して回転する。回転テーブルの回転に伴い、粉砕ローラのランドと粉砕室の内側壁との間に紙粉を噛み込み粉砕する。なお、粉砕ローラの下部を支持しながら回転する回転テーブルの代わりに、粉砕ローラの上部を支持しながら回転する吊下部材を用いてもよい。粉砕室の内側壁に凹溝を形成してもよいが、凹溝内に紙粉が溜り粉砕効果が低下する恐れがあるので、粉砕室の内側面は滑らかであるほうが好ましい。
【００７１】  微粉砕工程２から送られてきた微細紙粉は、粉砕室内に供給され、回転テーブルの遠心力により回転テーブルの外周へ移動し、回転テーブルと粉砕ローラとの間に噛み込まれることにより、主として粉砕される。粉砕室内には、外部から空気が導かれており、ベーンにより吹き上げられる空気によって、粉砕され細かくなった微細紙粉は粉砕室の上部に吹き上げられる。
【００７２】  なお、粉砕室の上部に設置された気流式分級機を介して、粒径が１００μｍ以下の微細紙粉が排出される。排出される微細紙粉の粒径は、分級機の回転羽根の回転数により調整することができる。
【００７３】  なお、再微粉砕工程３では、竪型ローラミルの代わりに薬研式ミル又は石臼式ミルを用いてもよい。ただし、石臼式ミルは、エネルギー効率に劣り、好ましくない。
【００７４】  薬研式ミルは、Ｖ字状の溝を円周状に有する底部を備えた外形円筒形状のハウジング内部に、モータによって回転し、複数の円板状の回転ローラを備えている。回転ローラは、溝との間に隙間を隔てて配置されており、その間隔は調整可能である。
【００７５】  粉砕室に供給された微細紙粉は、粉砕室の溝の内部に溜る。この溝に溜った紙粉は、回転ローラにより粉砕される。さらに、絡まり合った粗い微細紙粉が渦巻く気流により遠心分離されてほぐされ、細かい紙粉が衝突することにより、紙粉が粉砕される。
【００７６】  本実施形態のように最大粒径が１００μｍ以下になるまで紙粉を微粉砕するには、竪型ローラミル又は薬研式ミルを用いることがエネルギー効率の点から好ましい。
【００７７】  排除工程４では、微粉砕工程２で得られた微細紙粉、又は再微粉砕工程３で更に粉砕して得られた微細紙粉を、予め設定された最大粒径に対応するメッシュを有するスクリーンを備えた分級機１４を用いて、最大粒径が予め設定された値を超える微細紙粉を排除する。
【００７８】  上述したように、微粉砕工程２で用いた粉砕機１００はスクリーン１６０を備えており、このスクリーン１６０の目開きを超える大きの微細紙粉は原則として、下流には流れない。しかし、想定を超える圧力が掛る、スクリーン１６０が破損することなどによって、スクリーン１６０の目開きを超える大きさの微細紙粉が下流に流れることがある。また、再微粉砕工程３では、磨り潰し式粉砕機を用いて粉砕しており、その最大粒径は保障されない。そこで、このような異常な大きな微細紙粉が後工程に流れて製品として出荷されないように、分級機１４を用いて排除する。
【００７９】  排除工程４で、予め設定された値を超えるとして排除された微細紙粉は、微粉砕工程２又は再微粉砕工程３に戻して再粉砕してもよいし、廃棄してもよい。
【００８０】  分級機１４は、例えば、ブロワシフタである。このような分級機１４は、例えば、図５に示すように、内部に分級空間を有し、略円錐筒状のケーシング５１と、ケーシング５１の頭頂部から粗粉と微粉とが混合された原料を供給する原料供給口５２と、頭頂部からケーシング５１内に１次エアを導入する１次エア導入口５３と、ケーシング５１内の頭頂部付近に配置された分散板５４と、ケーシング５１内に配置されたスクリーン５５と、スクリーン５５の背面で回転するエアブラシ５６と、スクリーン５５の背面にジェットエアを噴射するエア噴射部５７と、スクリーン５５の前面側であってケーシング５１の外周面下部に配置され、粗粉が排出される粗粉排出口５８と、スクリーン５５の背面側であってケーシング５１の外周部に配置され、微粉が排出される微粉排出口５９と、回転して吸引流を発生させる羽根車６０とを備えている。
【００８１】  このような分級機１４は、羽根車６０が発生した吸引流によって原料が吸引され、この原料が分散板５４で分散されて、スクリーン５５に至る。スクリーン５５を通過した微粉は微粉排出口５９から排出される。通過できずにスクリーン５５上に滞留した粗粉はジェットエアで吹き飛ばされ、自重によって下方に落下する。
【００８２】  そして、微粉排出口５９から排出される最大粒径が予め設定された値以下の微細紙粉は、吸引機１５で吸引されて、後工程に送られる。一方、粗粉排出口５８から排出された最大粒径が予め設定された値を超える微細紙粉は、微粉砕機１００又は磨り潰し式粉砕機１３で再粉砕してもよいし、少量であるので廃棄してもよい。
【００８３】  以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。
【００８４】  例えば、５枚の回転刃取付板１３０にそれぞれ１６枚の複数の回転刃１３１が固定される場合について説明したが、回転刃取付板１３０の枚数及び回転刃１３１の枚数はこれに限定されない。また、回転刃１３１は、軸方向に長い円筒形状の取付体の外周面に固定されていてもよい。
【００８５】  また、粉砕室１１０の下面にスクリーン１６０が配置される場合について説明したが、スクリーン１６０は、粉砕室１１０の下面以外の箇所、例えば、外周側面、左右側面に配置されていてもよい。
【実施例】
【００８６】  以下、実施例を示して説明する。【００８７】  （実施例１）  実施例１では、紙片として厚さ約１ｍｍのパルプシートを用いた。【００８８】  粗粉砕工程１では、このパルプシートを１ｍｍ以上５ｍｍ以下の紙片状に切断して、粗紙粉を得た。この粗紙粉を顕微鏡で観察した写真を図６Ａに示す。【００８９】  微粉砕工程２では、回転刃１３１の先端をつないだ仮想円の直径が５００ｍｍであり、メッシュ１６０の目開きが０．３１８ｍｍである粉砕機１００を用いて粗紙粉を粉砕した。固定刃１１１と回転刃１３１の隙間は０．３ｍｍとし、回転刃１３１の先端の周速は２８ｍ／秒とした。【００９０】  得られた微細紙粉の１０％径ｄ１０、５０％径（メディアン径）ｄ５０、９０％径ｄ９０、１００μｍを超える粒径の割合、及び１時間当たりに得られる量を表１に示した。なお、微細紙粉の１０％径ｄ１０、５０％径ｄ５０及び９０％径ｄ９０とは、それぞれ、微細紙粉の粒度分布における積算％が１０％、５０％及び９０％であるときの粒径を意味する。この微細紙粉を顕微鏡で観察した写真を図６Ｂに示す。【００９１】  また、メッシュ１６０の目開きが０．１９６ｍｍである粉砕機１００を用いて粗紙粉を粉砕した。この粉砕機１００は、メッシュ１６０の目開きを除き、前記粉砕機１００と同じものである。【００９２】  この粉砕機１００を用いて得られた微細紙粉の１０％径ｄ１０、５０％径（メディアン径）ｄ５０、９０％径ｄ９０、１００μｍを超える粒径の割合、及び１時間当たりに得られる量も表１に示した。【００９３】  さらに、再微粉砕工程３では、メッシュ１６０の目開きが０．３１８ｍｍである粉砕機１００を用いて得られた微細紙粉を竪型ローラミルを用いて粉砕した。【００９４】  この竪型ローラミルを用いて得られた微細紙粉の１０％径ｄ１０、５０％径（メディアン径）ｄ５０、９０％径ｄ９０、１００μｍを超える粒径の割合、及び１時間当たりに得られる量も表１に示した。また、この微細紙粉を顕微鏡で観察した写真を図６Ｃに示す。【００９５】
【表１】
2016125413.tif 000003
【００９６】  （実施例２）  実施例２では、紙片として厚さ約０．０３ｍｍのグラシン紙を用いた他は、実施例１と同様に微細紙粉を得た。結果を表２に示した。【００９７】
【表２】
2016125413.tif 000004
【００９８】  表２から分かるように、微粉砕機１００を用いて得られた微細紙粉には、粒径が１００μｍを超える微細紙粉が８割を超えており、実施例１でパルプシートを微粉砕として場合より割合が増加している。これは、グラシン紙は亜硫酸パルプを原料として、パルプシートと比較して表面が滑らかであり、固定刃１１１と回転刃１３１と間で滑って剪断力を受け難いためであると考えられる。【００９９】  （実施例３）  実施例３では、紙片として紙コップ片を用いた。この紙コップ片は、厚さ約０．５ｍｍのパルプ紙の片面に厚さ約０．０２ｍｍのポリエチレンからなる樹脂層を備えたものである。紙コップ片を他は、実施例１と同様に微細紙粉を得た。結果を表３に示した。【０１００】
【表３】
2016125413.tif 000005
【０１０１】  表３から分かるように、微粉砕機１００を用いて得られた微細紙粉には、粒径が１００μｍを超える微細紙粉が６割を超えており、実施例１でパルプシートを微粉砕として場合より割合が増加している。これは、紙コップ片は表面に樹脂層を有するので、パルプシートと比較して表面が滑らかであり、固定刃１１１と回転刃１３１と間で滑って剪断力を受け難いためであると考えられる。
【符号の説明】
【０１０２】  １…粗粉砕工程、  ２…微粉砕工程、  ３…再微粉砕工程、  ３…第２微粉砕工程、  ５…排除工程、  １１…原料供給機、  １２…粗粉砕機、  １３…磨り潰し式粉砕機、  １４…分級機、  １００…粉砕機、  １１０…粉砕室、  １１１…固定刃、  １２０…回転軸、  １３０…回転刃取付板、  １３１…回転刃、  １４０…紙粉投入口、  １５０…回転駆動部、  １６０…スクリーン、  １７０…蓄積室、  １８０…排出機構、  １８１…排出口、  １８２…吸引部、  １８３…連通路、  １８４…開閉弁、  １８５…間欠作動部。
【図１】
2016125413.tif 000006
【図２】
2016125413.tif 000007
【図３】
2016125413.tif 000008
【図４】
2016125413.tif 000009
【図５】
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【図６Ａ】
2016125413.tif 000011
【図６Ｂ】
2016125413.tif 000012
【図６Ｃ】
2016125413.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月16日(2016.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
周方向に間隔を隔て軸方向に延びる複数の固定刃を内周面に有する粉砕室と、
前記粉砕室に回転自在に支持された回転軸と、
前記固定刃と対向するように前記回転軸に固定され、先端が前記固定刃の先端との間に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間を有する複数の回転刃と、
前記粉砕室内に紙粉が投入される紙粉投入口と、
前記回転軸を前記回転刃の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させる回転駆動部と、
前記粉砕室の下部に配置され、１３０μｍ以上４００μｍ以下の目開きを有するスクリーンとを備えたことを特徴とする粉砕機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
周方向に間隔を隔て軸方向に延びる複数の固定刃を内周面に有する粉砕室と、前記粉砕室に回転自在に支持された回転軸と、前記固定刃と対向するように前記回転軸に固定され、先端が前記固定刃の先端との間に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間を有する複数の回転刃と、前記粉砕室内に紙粉を投入させる紙粉投入口とを備えた粉砕機を用いて微細紙粉を製造する方法であって、
前記回転軸を前記回転刃の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させ、前記粉砕室の下部に配置された１３０μｍ以上４００μｍ以下の目開きを有するスクリーンを通って排出された微細紙粉を得る微粉砕工程を備えることを特徴とする微細紙粉製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の粉砕機は、周方向に間隔を隔て軸方向に延びる複数の固定刃を内周面に有する粉砕室と、前記粉砕室に回転自在に支持された回転軸と、前記固定刃と対向するように前記回転軸に固定され、先端が前記固定刃の先端との間に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間を有する複数の回転刃と、前記粉砕室内に紙粉を投入させる紙粉投入口と、前記回転軸を前記回転刃の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させる回転駆動部と、前記粉砕室の下部に配置され、１３０μｍ以上４００μｍ以下の目開きを有するスクリーンとを備えたことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明の微細紙粉製造方法は、周方向に間隔を隔て軸方向に延びる複数の固定刃を内周面に有する粉砕室と、前記粉砕室に回転自在に支持された回転軸と、前記固定刃と対向するように前記回転軸に固定され、先端が前記固定刃の先端との間に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間を有する複数の回転刃と、前記粉砕室内に紙粉を投入させる紙粉投入口とを備えた粉砕機を用いて微細紙粉を製造する方法であって、前記回転軸を前記回転刃の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させ、前記粉砕室の下部に配置された１３０μｍ以上４００μｍ以下の目開きを有するスクリーンを通って排出された微細紙粉を得る微粉砕工程を備えることを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月26日(2016.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
周方向に間隔を隔て軸方向に延びる複数の固定刃を内周面に有する粉砕室と、
前記粉砕室に回転自在に支持された回転軸と、
前記回転軸に水平方向に間隔を隔てて固定された複数の回転刃取付板と、
前記固定刃と対向するように前記回転刃取付板の外周面に固定され、先端が前記固定刃の先端との間に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間を有する複数の回転刃と、
前記粉砕室内に紙粉が投入される紙粉投入口と、
前記回転軸を前記回転刃の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させる回転駆動部と、
前記粉砕室の下部に配置され、１３０μｍ以上４００μｍ以下の目開きを有するスクリーンとを備えたことを特徴とする回転剪断式の粉砕機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
周方向に間隔を隔て軸方向に延びる複数の固定刃を内周面に有する粉砕室と、前記粉砕室に回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸に水平方向に間隔を隔てて固定された複数の回転刃取付板と、前記固定刃と対向するように前記回転刃取付板の外周面に固定され、先端が前記固定刃の先端との間に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間を有する複数の回転刃と、前記粉砕室内に紙粉を投入させる紙粉投入口とを備えた回転剪断式の粉砕機を用いて微細紙粉を製造する方法であって、
前記回転軸を前記回転刃の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させ、前記粉砕室の下部に配置された１３０μｍ以上４００μｍ以下の目開きを有するスクリーンを通って排出された微細紙粉を得る微粉砕工程を備えることを特徴とする微細紙粉製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の粉砕機は、周方向に間隔を隔て軸方向に延びる複数の固定刃を内周面に有する粉砕室と、前記粉砕室に回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸に水平方向に間隔を隔てて固定された複数の回転刃取付板と、前記固定刃と対向するように前記回転刃取付板の外周面に固定され、先端が前記固定刃の先端との間に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間を有する複数の回転刃と、前記粉砕室内に紙粉が投入される紙粉投入口と、前記回転軸を前記回転刃の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させる回転駆動部と、前記粉砕室の下部に配置され、１３０μｍ以上４００μｍ以下の目開きを有するスクリーンとを備え、回転剪断式であることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明の微細紙粉製造方法は、周方向に間隔を隔て軸方向に延びる複数の固定刃を内周面に有する粉砕室と、前記粉砕室に回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸に水平方向に間隔を隔てて固定された複数の回転刃取付板と、前記固定刃と対向するように前記回転刃取付板の外周面に固定され、先端が前記固定刃の先端との間に０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の隙間を有する複数の回転刃と、前記粉砕室内に紙粉を投入させる紙粉投入口とを備えた回転剪断式の粉砕機を用いて微細紙粉を製造する方法であって、前記回転軸を前記回転刃の先端の周速が１９ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下となるように回転させ、前記粉砕室の下部に配置された１３０μｍ以上４００μｍ以下の目開きを有するスクリーンを通って排出された微細紙粉を得る微粉砕工程を備えることを特徴とする。
【国際調査報告】
2016125413.tif 000014
2016125413.tif 000015
2016125413.tif 000016
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