JP5713413B2 - Bamboo heat treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、水蒸気による竹の熱処理装置に関する。 The present invention relates to a heat treatment apparatus for bamboo with water vapor.
竹は、その長手方向に維管束が並んで、一方向強化材の役目を果たしている。一つの維管束は複数の維管束鞘と導管および師管から構成されている。維管束鞘は多数のセルロース繊維(ミクロフィブリル)の集まりである。維管束鞘は、繊維断面にほとんど空孔が見られず、この一方向に並んだ繊維(竹繊維)が竹の強度を支えている。
竹は、豊富に存在するバイオマス資源であり、竹から取り出した竹繊維には、広範な用途がある。
Bamboo is a unidirectional reinforcement with vascular bundles arranged in the longitudinal direction. One vascular bundle is composed of a plurality of vascular sheaths, conduits and phloem. A vascular sheath is a collection of many cellulose fibers (microfibrils). In the vascular sheath, almost no pores are seen in the fiber cross section, and the fibers arranged in one direction (bamboo fibers) support the strength of the bamboo.
Bamboo is an abundant biomass resource, and bamboo fibers extracted from bamboo have a wide range of uses.
竹の材料化、言い換えれば竹からの竹繊維の取り出しは、その硬い構造を解きほぐすことから始まる。従来、竹を破砕あるいは粉砕するための物理的方法が多数開示されてきた。例えば、ギヤまたはスクリュー歯合の揉摺機を用いて常温で綿状に竹を揉摺する技術や、まず表面の硬い部分を研削した後に、幹材を等間隔に複数分割して板状竹材とし、さらにこの板状竹材を破砕して粉末にする技術や、特殊な回転切削歯を持った竹粉製造装置や、オガ粉製造装置を使って竹を粉砕し、篩分けで残ったサイズの大きい粉末を再度オガ粉製造装置に再送して竹粉を作成する技術等が開示されている。
しかし、竹粉(竹繊維)を物理的に製造するためには、上記のように特殊な粉砕装置を必要とし、あるいは処理に多大な手間がかかる。また、繊維方向に長い(アスペクト比の大きい)竹繊維を取り出すことが難しいという問題もある。
The materialization of bamboo, in other words, the extraction of bamboo fiber from bamboo, begins by unraveling its hard structure. Conventionally, many physical methods for crushing or crushing bamboo have been disclosed. For example, using a gear or screw toothbrushing machine to grind bamboo in a cotton form at room temperature, or first grinding a hard surface, then dividing the trunk material into multiple equal intervals to obtain a plate-like bamboo material In addition, this bamboo bamboo material is crushed into powder, bamboo powder production equipment with special rotating cutting teeth, and oga powder production equipment. A technique for making bamboo powder by retransmitting a large powder to an oga powder manufacturing apparatus again is disclosed.
However, in order to physically produce bamboo powder (bamboo fiber), a special pulverization apparatus is required as described above, or the processing takes a great deal of time. There is also a problem that it is difficult to take out bamboo fibers that are long in the fiber direction (a large aspect ratio).
これらの問題点を解決することを目的として、所定長さに切断した天然の竹材を例えば耐圧が10kg/cm2の圧力缶体に入れ、100℃以上、例えば170〜175℃の温度とその温度に対応する圧力とを備えた水蒸気を供給する加圧加熱操作と、圧力を急速に開放する減圧操作とを8〜10回繰り返す爆砕処理により竹繊維相互を分離させる竹繊維の製造方法が開示されている(特許文献1参照)。
しかし、圧力容器を用いることは、高圧のため設備費がかかるばかりでなく、安全性の確保が必要であり、スケールアップも難しいものと考えられる。
In order to solve these problems, natural bamboo material cut into a predetermined length is put into a pressure can body having a pressure resistance of 10 kg / cm 2 , for example, at a temperature of 100 ° C. or higher, for example, 170 to 175 ° C. and its temperature. A method for producing bamboo fibers is disclosed in which bamboo fibers are separated from each other by a blasting treatment in which a pressure heating operation for supplying water vapor with a pressure corresponding to the pressure and a pressure reduction operation for rapidly releasing the pressure are repeated 8 to 10 times. (See Patent Document 1).
However, the use of pressure vessels is not only costly due to the high pressure, but also requires safety and is considered difficult to scale up.
また、竹を予めチップ状にまで切断処理をし、次に二酸化硫黄または硫酸の存在下に100〜200℃の水または水蒸気を用いて予備加水分解した後、水、アルカリおよびアントラキノンからなる薬液で蒸解してパルプ化する技術が開示されている(特許文献2参照)。しかし、この場合、使用した化学物質の後処理の問題がある。 In addition, the bamboo is cut into chips in advance, and then pre-hydrolyzed with water or steam at 100 to 200 ° C. in the presence of sulfur dioxide or sulfuric acid, and then with a chemical solution comprising water, alkali and anthraquinone. A technique of cooking and pulping is disclosed (see Patent Document 2). However, in this case, there is a problem of post-treatment of the used chemical substance.
さらに、本発明者らは、竹を180〜320℃の温度の常圧過熱水蒸気で加熱処理した後、解繊する技術を開示している(特許文献3参照)。この技術によれば、化学的な処理操作や高圧での処理操作を伴わず、あるいは使用した化学物質を後処理する必要なく、セルロースに富む繊維長の短い竹繊維を得ることができる。 Furthermore, the present inventors have disclosed a technique for defibration after heat-treating bamboo with atmospheric superheated steam at a temperature of 180 to 320 ° C. (see Patent Document 3). According to this technique, bamboo fiber having a short fiber length rich in cellulose can be obtained without chemical treatment operation, high-pressure treatment operation, or after-treatment of the used chemical substance.
解決しようとする問題点は、本発明者らが開示する、竹を常圧過熱水蒸気で加熱処理する技術をさらに改良することが求められる点である。 The problem to be solved is that it is required to further improve the technique disclosed in the present inventors for heat-treating bamboo with atmospheric superheated steam.
本発明に係る竹の熱処理装置は、軸心方向に延出する延出部が内周面に設けられる中空円筒反応容器と、常圧過熱水蒸気導入機構と、該中空円筒反応容器を回動する回動機構を備え、該中空円筒反応容器に接続される、常圧過熱水蒸気を導入する導入口および水蒸気を導出する導出口を有するとともに、該中空円筒反応容器の一方の端部に設けられる竹装入部および他方の端部に設けられる竹抜出部を有し、該水蒸気導入口が該中空円筒反応容器の該竹抜出部側に設けられ、該水蒸気導出口が該竹挿入部側に設けられることを特徴とする。 The bamboo heat treatment apparatus according to the present invention includes a hollow cylindrical reaction vessel in which an extending portion extending in the axial direction is provided on the inner peripheral surface, an atmospheric pressure superheated steam introduction mechanism, and the hollow cylindrical reaction vessel. Bamboo provided at one end of the hollow cylindrical reaction vessel having a rotation mechanism and having an inlet for introducing atmospheric superheated steam and an outlet for extracting water vapor connected to the hollow cylindrical reaction vessel A bamboo extraction part provided at the charging part and the other end, the water vapor inlet is provided on the bamboo extraction part side of the hollow cylindrical reaction vessel, and the water vapor outlet is on the bamboo insertion part side It is provided in .
また、本発明に係る竹の熱処理装置は、好ましくは、中空円筒反応容器の該竹抜出部近傍に、該中空円筒反応容器の内周面に第一の突起部が設けられるとともに、該中空円筒反応容器の軸線上に、内周面に向けて延出し、該第一の突起部と噛み合うようにして対向する第二の突起部を有する中心軸が設けられることを特徴とする。 The bamboo heat treatment apparatus according to the present invention is preferably provided with a first protrusion on the inner peripheral surface of the hollow cylindrical reaction vessel in the vicinity of the bamboo extraction portion of the hollow cylindrical reaction vessel , and the hollow A central axis is provided on the axis of the cylindrical reaction vessel, the center axis having a second protrusion that extends toward the inner peripheral surface and faces the first protrusion.
また、本発明に係る竹の熱処理装置は、好ましくは、前記中空円筒反応容器の外周面に加熱部が設けられることを特徴とする。 The bamboo heat treatment apparatus according to the present invention is preferably characterized in that a heating section is provided on the outer peripheral surface of the hollow cylindrical reaction vessel.
また、本発明に係る竹の熱処理装置は、好ましくは、前記中空円筒反応容器が水平面に対して軸線を傾けて配置され、前記竹装入部が該中空円筒反応容器の高い位置側に設けられ、前記竹抜出部が低い位置側に設けられることを特徴とする。 In the bamboo heat treatment apparatus according to the present invention, preferably, the hollow cylindrical reaction vessel is disposed with an axis inclined with respect to a horizontal plane, and the bamboo charging portion is provided on a higher position side of the hollow cylindrical reaction vessel. The bamboo extraction part is provided on the lower position side.
また、本発明に係る竹の熱処理装置は、好ましくは、前記導出口に接続される、冷却・凝縮による竹酢液回収機構をさらに備えることを特徴とする。
In addition, the bamboo heat treatment apparatus according to the present invention is preferably further provided with a bamboo vinegar solution recovery mechanism connected to the outlet port by cooling and condensation .
本発明に係る竹の熱処理装置は、軸心方向に延出する延出部が内周面に設けられる中空円筒反応容器と、常圧過熱水蒸気導入機構と、中空円筒反応容器を回動する回動機構を備え、中空円筒反応容器に接続される、常圧過熱水蒸気を導入する導入口および水蒸気を導出する導出口を有するとともに、中空円筒反応容器の一方の端部に設けられる竹装入部および他方の端部に設けられる竹抜出部を有するため、竹のヘミセルロース成分が優先的に分解され、熱処理後の竹がセルロースの短繊維構造を保持するとともに、竹が破砕される。 The bamboo heat treatment apparatus according to the present invention includes a hollow cylindrical reaction vessel in which an extending portion extending in the axial direction is provided on the inner peripheral surface, an atmospheric pressure superheated steam introduction mechanism, and a circuit that rotates the hollow cylindrical reaction vessel. Bamboo loading portion provided at one end of the hollow cylindrical reaction vessel, having a moving mechanism and connected to the hollow cylindrical reaction vessel, having an inlet for introducing atmospheric superheated steam and an outlet for deriving water vapor And since it has the bamboo extraction part provided in the other edge part, the hemicellulose component of bamboo is decomposed | disassembled preferentially, the bamboo after heat processing hold | maintains the short fiber structure of a cellulose, and a bamboo is crushed.
本発明の実施の形態について、以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
竹は、広義には、イネ目イネ科タケ亜科のうち、木本のように茎が木質化する種の総称である。日本に生育する竹は600種あるといわれており、そのうちの代表的なものとして、マダケ、モウソウチク(孟宗竹)、ハチク等が挙げられる。本発明の実施の携帯においては、一般的な竹のみならず、アズマザサ、ヤダケ、アズマネザサ、スズタケ、クマザサやチシマザサなどのイネ科タケ亜科に属するササ類を含む。 In a broad sense, bamboo is a general term for a species of woody stems such as Kimoto, from the family Gramineae. It is said that there are 600 kinds of bamboo grown in Japan. Typical examples include bamboo shoots, mosouchiku, and honeybees. In the carrying of the present invention, not only common bamboo but also bamboo grass belonging to the family Gramineae bamboo subfamily such as Azumazasa, Yadatake, Azumaneza, Suzutake, Kumazasa and Chishimazasa.
本発明の実施の形態において用いる竹の種類を限定するものではない。また、本発明の実施の形態において、竹とは幹、枝、葉、および根からなる総体的なものを意味するが、とりわけ、セルロース繊維成分が豊富な幹部が好適である。 The kind of bamboo used in the embodiment of the present invention is not limited. Further, in the embodiment of the present invention, bamboo means the whole of a trunk, branches, leaves, and roots, and a trunk portion rich in cellulose fiber components is particularly preferable.
竹は、その主要な構成成分として、セルロース、ヘミセルロースおよびリグニンからなる。ヘミセルロースはセルロースとリグニン、あるいはセルロース同士を結合させる接着剤の役割を担っている。このヘミセルロースは、320℃以下の低温で分解し、酢酸やギ酸を生成する。一方、セルロースは、320℃以上の高い温度で分解し、リグニンは、ヘミセルロースやセルロースの分解温度とも一部重なりながら500℃以上の高温度域におよぶ広い温度帯で分解する。本発明の実施の形態における170〜320℃の温度域は、ヘミセルロースの優先分解と一部のリグニンの分解が起こる温度帯である。 Bamboo consists of cellulose, hemicellulose and lignin as its main constituents. Hemicellulose plays the role of an adhesive that binds cellulose and lignin or cellulose. This hemicellulose decomposes at a low temperature of 320 ° C. or lower to produce acetic acid and formic acid. On the other hand, cellulose decomposes at a high temperature of 320 ° C. or higher, and lignin decomposes in a wide temperature range of 500 ° C. or higher, partially overlapping with the decomposition temperatures of hemicellulose and cellulose. The temperature range of 170 to 320 ° C. in the embodiment of the present invention is a temperature range where preferential decomposition of hemicellulose and partial decomposition of lignin occur.
本実施の形態例に係る竹の熱処理装置について、図1〜図3を参照して説明する。
竹の熱処理装置10は、中空円筒反応容器12と、常圧過熱水蒸気導入機構14と、回動機構16を備える。
中空円筒反応容器12は、長さ方向を水平に配置される。中空円筒反応容器12の内周面に、中空円筒反応容器12の軸心(中心線)方向に延出する延出部18が設けられる。竹の熱処理装置10は、さらに中空円筒反応容器12の内周面に突起部(第一の突起部)28aが設けられるとともに、中空円筒反応容器12の軸線上に、内周面に向けて延出し、突起部28aとかみ合うようにして対向して配置される突起部(第二の突起部)28bを有する中心軸30が設けられる。なお、図1中、中空円筒反応容器12の内部に設けられる延出部18、突起部28a、28bおよび中心軸30は透視した状態で実線で示す。
中空円筒反応容器12は、常圧過熱水蒸気を導入する導入口20および水蒸気を導出する導出口22を有する。中空円筒反応容器12の一方の端部に竹装入部24が設けられ、および他方の端部に竹抜出部26が設けられる。なお、導入口20と導出口22は中空円筒反応容器12の端部ではなく側面に設けることを排除するものではない。また、導入口20と導出口22の位置は図1のように配置してもよいが、両者を入れ替えて常圧過熱水蒸気と竹を向流接触させることがより好ましい。
A bamboo heat treatment apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
The bamboo
The hollow
The hollow
中空円筒反応容器12は、鋼製材料の内側に断熱材を内貼りした構造のものが好ましいが、使用する温度条件によっては断熱材を省略できる。
中空円筒反応容器12は、必要に応じて裁断されて装入される竹の直径寸法の3倍以上の直径寸法であるあることが好ましく、5倍以上であることがより好ましい。これにより、中空円筒反応容器12の回動によって持ち上げられた竹が落下して他の竹と衝突して破裂・破砕を繰り返し、竹が効率的に破砕される。
The hollow
The hollow
中空円筒反応容器12の内周面に設けられる延出部18は、使用温度に応じた耐熱性と、耐摩耗性を有するものである限り適宜の材料で形成することができるが、例えばSUS314やSUS316等の材料を用いることがより好ましい。
延出部18は、形状を限定するものではなく、例えば、板状、棒状、櫛の歯状、網状、もしくはそれらを組み合わせた適宜の形状とすることができる。
延出部18は、中空円筒反応容器12の回動によって竹を持ち上げるリフターとして機能するとともに、持ち上げた竹を落下させることで竹を竹抜き出し部26に向けて移動させる機能を有する。
図2の模型図に示すように、延出部18の延出寸法、すなわち中空円筒反応容器12の内周面から突設される長さ寸法(図2中、Lで示す。)は、10cm以上あることが好ましく、これにより、直径が8〜15cmほどの生育した孟宗竹を確実に持ち上げることができる。
延出部18は、図2に示すように、竹を次々に持ち上げて移動させることができるように、装入する竹の長さ寸法に応じて適切なピッチで適切な数配置する。なお、図1では、竹抜出部26近傍に突起部28a、28bおよび中心軸30が設けられるが、これらは必要に応じて省略してよく、その場合は、竹抜出部26近傍にも延出部18を設ける。
延出部18によってより確実、効率的に持ち上げられた竹が落下することにより、竹がより効率的に破砕される。
なお、延出部18が破砕された竹を竹抜出部26に効率的に送り出すためには、延出部18を中空円筒反応容器の軸線出口方向(竹抜出部26方向)に軸線(水平線)に対して下がるように配置することが好ましく、その角度(図1および図2中、角度θで示す。)は0.5〜60°の範囲にあることが好ましく、1〜45°の範囲にあることがより好ましい。
The extending
The extending
The extending
As shown in the model diagram of FIG. 2, the extension dimension of the
As shown in FIG. 2, the extending
The bamboo that is lifted more reliably and efficiently by the extending
In order to efficiently send the bamboo from which the extending
竹抜出部26近傍に設けられる中心軸30および突起部28a、28bは、耐熱性や耐食性を有する適宜の材料で形成することができる。中心軸30は、固定軸であってもよく、また、回動軸であってもよい。突起部28a、28bの形状は特に限定するものではなく、例えば図3に示すように、ピン状とすることができる。また、突起部28a、28bの数も特に限定するものではなく、例えば図3に示すように、適度のピッチで多数配置することができる。
中空円筒反応容器12の中を移動する竹は、突起部28aと突起部28bの間に入り、破砕される。
The
Bamboo moving in the hollow
常圧過熱水蒸気導入機構14は、常圧過熱水蒸気を導入口20に導入する。外部から供給される常圧過熱水蒸気を導入口20に導入し、あるいは、常圧過熱水蒸気生成装置を備える。常圧過熱水蒸気の流量を制御する制御部を備えるとともに、必要に応じて昇圧機を備える。
The normal pressure superheated
本発明の実施の形態における常圧過熱水蒸気とは、定容積状態で加熱して得られる加圧飽和水蒸気と異なり、膨張できる状態で100℃の水蒸気をさらに加熱して得られる、標準気圧下で100℃以上の過熱水蒸気をいう。 The normal pressure superheated steam in the embodiment of the present invention is different from the pressurized saturated steam obtained by heating in a constant volume state, and is obtained by further heating 100 ° C. steam in a state where it can expand, under a standard pressure. Superheated steam at 100 ° C or higher.
常圧過熱水蒸気のメリットは、圧力が常圧、すなわち大気圧であるため、(1)反応容器の耐圧が不要であり、(2)スケールアップが容易であるという点である。また、(3)常圧過熱水蒸気によって分解除去される成分が、水蒸気流に乗って留出回収されるため、分解生成物が反応容器内で液化滞留しない点である。さらに、(4)170℃の逆転移温度以上では、水蒸気は乾燥空気以上に処理物の乾燥速度が速くなるため、処理後の竹の乾燥工程が不要であり、例えば粉砕してプラスチックとのコンポジット化が容易となるという点である。 The merit of the normal pressure superheated steam is that the pressure is normal pressure, that is, atmospheric pressure, so that (1) pressure resistance of the reaction vessel is unnecessary and (2) scale-up is easy. Further, (3) a component decomposed and removed by atmospheric superheated steam is distilled and collected on a steam flow, so that the decomposition product does not liquefy and stay in the reaction vessel. Further, (4) Above the reverse transition temperature of 170 ° C., the drying speed of the processed water becomes faster than that of dry air, so that the drying process of the bamboo after the treatment is unnecessary. It is easy to make it easier.
回動機構16は、駆動源16a、16aと、駆動源16a、16aによって駆動されて中空円筒反応容器12を回動する、例えば駆動ギヤ16b、16bを有する。
The
比較的低温で竹を熱処理してセルロースの分解を抑制しつつヘミセルロースを確実に分解するためには、熱処理時間、言い換えれば中空円筒反応容器12内での竹の滞留時間を十分に確保すること、例えば1〜3時間程度とすることが好ましい。その観点から、例えば押し出し機のスクリューのような移動機構を格別に備えることなく延出部18と係合することのみで水平方向に竹をゆっくり移動させる竹の熱処理装置10は、装置として簡便で効果的である。
In order to reliably decompose the hemicellulose while heat-treating the bamboo at a relatively low temperature while suppressing the decomposition of the cellulose, it is necessary to ensure a heat treatment time, in other words, a sufficient residence time of the bamboo in the hollow
つぎに、本実施の形態の第一の変形例に係る竹の熱処理装置について、図4を参照して説明する。なお、図4を初めとする以下の各図において、中空円筒反応容器12の内部に設けられる延出部18等は破線で示す。
第一の変形例に係る竹の熱処理装置10aは、中空円筒反応容器12が水平面に対して軸線を傾けて配置され、竹装入部24が中空円筒反応容器12の高い位置側に設けられ、竹抜出部26が低い位置側に設けられる、いわゆるロータリキルン型である点が、竹の熱処理装置10と大きく異なる。なお、竹抜出部26近傍に設けられる中心軸30および突起部28a、28bが省略され、その代わりに延出部18が配置される。また、水蒸気導入口20が中空円筒反応容器12の竹抜出部26側に設けられ、水蒸気導出口22が竹挿入部24側に設けられる。
Next, a heat treatment apparatus for bamboo according to a first modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. In addition, in the following drawings including FIG. 4, the extending
In the bamboo heat treatment apparatus 10a according to the first modification, the hollow
竹の熱処理装置10aは、中空円筒反応容器12の傾斜角を適度に設定し、または回転速度を適度に設定することで、所望の速度でより確実に竹を移動させて熱処理することができる。
The bamboo heat treatment apparatus 10a can perform heat treatment by moving the bamboo more reliably at a desired speed by appropriately setting the inclination angle of the hollow
つぎに、本実施の形態の第二の変形例に係る竹の熱処理装置について、図5を参照して説明する。
第二の変形例に係る竹の熱処理装置10bは、中空円筒反応容器12の本体外周面に加熱部32が設けられる点が竹の熱処理装置10、10aと異なる。
加熱部32は、熱源として直火、熱風、スチーム、電熱等の中から適宜選択して用いることができる。
なお、中空円筒反応容器12の内部は通気する常圧過熱水蒸気によって直接加熱されるため、竹が中空円筒反応容器12の内外から効率的に加熱されるが、このときさらに、高周波加熱、およびマイクロ波加熱などの電磁波加熱を併用してもよい。
Next, a bamboo heat treatment apparatus according to a second modification of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The bamboo heat treatment apparatus 10b according to the second modification is different from the bamboo
The
In addition, since the inside of the hollow
つぎに、本実施の形態の第三の変形例に係る竹の熱処理装置について、図6を参照して説明する。
第三の変形例に係る竹の熱処理装置10cは、導出口22に接続される冷却・凝縮機構34をさらに備える点が竹の熱処理装置10、10a、10cと異なる。冷却・凝縮機構34は、空冷方式であってもよいが、水冷方式であることがより好ましい。
導出口22から抜き出される水蒸気は冷却・凝縮されて、タール分をほとんど含まない竹酢液として回収される。
Next, a bamboo heat treatment apparatus according to a third modification of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The bamboo heat treatment apparatus 10c according to the third modification is different from the bamboo
The water vapor extracted from the
なお、竹の熱処理装置10、10a、10bは、中空円筒反応容器12の内部に、振り子用のハンマーあるいはカッターを取り付けることも、好適な態様の一つである。中空円筒反応容器12の回転とともに、振り子が振れて水蒸気処理竹が破砕される。
It is to be noted that the bamboo
つぎに、竹の熱処理装置10、10a、10bを用いた竹の熱処理方法について説明する。
中空円筒反応容器12を回動機構16によって例えば0.1〜10rpmの回転速度で回動させる。中空円筒反応容器12に導入口20から常圧過熱水蒸気を導入する。
常圧過熱水蒸気の温度が170℃を下回る場合、竹の分解が十分に行われず、処理した竹の乾燥も不十分となるおそれがある。竹の分解をより速やかに行う場合には、常圧過熱水蒸気の温度は190℃以上であることがより好ましい。一方、常圧過熱水蒸気の温度が320℃を上回る場合、セルロースの分解が始まり、リグニンの分解も加速されるため、タール成分が増加し、あるいは、処理後の竹をコンポジット原料として用いる場合、原料としての利用価値が減退するおそれがある。竹繊維のコンポジット原料としての利用価値を最大限に発揮させるには、常圧過熱水蒸気の温度は250℃以下であることがより好ましい。
常圧過熱水蒸気の流量は、例えば0.1〜3.0kg/(h・竹1kg)程度とすることが好ましい。0.1kg/(h・竹1kg)を下回る流量の場合、竹への熱供給が不足し、竹の分解が不十分となる場合がある。また、3.0kg/8h・竹1kg)を超える流量では、分解反応および分解生成物の留出はより速やかに進行するものの、過剰な水蒸気の一部は反応に関与せずに流通するため効率的でない。分解反応の進行と排出水蒸気の冷却凝縮の効率を勘案して、常圧過熱水蒸気を0.2〜1.0kg/(h・竹1kg)の流量で通す態様がより好ましい。
Next, a bamboo heat treatment method using the bamboo
The hollow
When the temperature of the normal pressure superheated steam is lower than 170 ° C., the bamboo is not sufficiently decomposed and the treated bamboo may not be sufficiently dried. In the case where the bamboo is decomposed more quickly, the temperature of the normal pressure superheated steam is more preferably 190 ° C. or higher. On the other hand, if the temperature of atmospheric superheated steam exceeds 320 ° C., the decomposition of cellulose begins and the decomposition of lignin is also accelerated, so the tar component increases, or when bamboo after treatment is used as a composite material, There is a risk that the utility value will decrease. In order to maximize the utility value of bamboo fiber as a composite raw material, the temperature of atmospheric superheated steam is more preferably 250 ° C. or lower.
The flow rate of the normal pressure superheated steam is preferably about 0.1 to 3.0 kg / (h · 1 kg of bamboo), for example. When the flow rate is lower than 0.1 kg / (h · bamboo 1 kg), heat supply to the bamboo may be insufficient, and decomposition of the bamboo may be insufficient. Moreover, at a flow rate exceeding 3.0 kg / 8h · bamboo 1 kg), the decomposition reaction and the distillation of the decomposition product proceed more rapidly, but a part of the excess water vapor circulates without participating in the reaction. Not right. In consideration of the progress of the decomposition reaction and the efficiency of cooling and condensation of the discharged steam, a mode in which normal pressure superheated steam is passed at a flow rate of 0.2 to 1.0 kg / (h · 1 kg of bamboo) is more preferable.
常圧過熱水蒸気が流通する中空円筒反応容器12に竹を竹装入部24から連続的に、あるいは間歇的に装入する。このとき竹は、中空円筒反応容器12に収容できる寸法、例えば、長さ寸法が数十cm〜数mになるように切って用いる。なお、大型の常圧反応容器を用いれば、竹の裁断は実質的にほとんど不要になる。
Bamboo is charged continuously or intermittently from the
中空円筒反応容器12の中で竹は常圧過熱水蒸気と接触して熱分解する。このときヘミセルロースが優先的に分解し、セルロースを主成分とする維管束鞘由来の短繊維構造混合物となる。
竹は、中空円筒反応容器12の回転と、延出部18、さらには突起部28の作用により破砕される。このとき、170℃以上の温度の水蒸気は、乾燥空気よりも乾燥速度が大きいため、竹は乾燥し、衝撃による破砕が促進される。ちなみに、竹の熱処理装置への常圧過熱水蒸気の導入を停止すると、生竹の破裂、破砕が一切進行しないことを確認している。
中空円筒反応容器12の回動により竹が攪拌されることにより、および竹の破裂、破砕が進行することにより、竹と水蒸気との接触がより均一となるとともに反応表面積が増大し、竹の分解・破砕効率がさらに加速される。図7は、常圧過熱水蒸気の温度210℃で熱処理し、処理開始後一定時間ごと(熱処理前、熱処理開始1分後、3分後、10分後)に竹を中空円筒反応容器12から取り出して容器に移して写真を撮り、回転撹拌による竹の破砕状況の変化を見た図である。
破裂・破砕された竹は、内部の維管束鞘の方向に沿った短冊状、もしくはチップ状に変化し、つづいて行う微粉砕・分級プロセスにより、例えば竹コンポジットとして好ましい原料が得られる。
In the hollow
Bamboo is crushed by the rotation of the hollow
As the bamboo is stirred by the rotation of the hollow
The ruptured and crushed bamboo is changed into a strip shape or a chip shape along the direction of the inner vascular sheath, and a fine raw material preferable as, for example, a bamboo composite is obtained by a subsequent pulverization / classification process.
10、10a、10b、10c 竹の熱処理装置
12 中空円筒反応容器
14 常圧過熱水蒸気導入機構
16 回動機構
16a 駆動源
16b 駆動ギヤ
18 延出部
20 導入口
22 導出口
24 竹装入部
26 竹抜出部
28a、 28b 突起部
30 中心軸
32 加熱部
34 冷却・凝縮機構
10, 10a, 10b, 10c Bamboo
Claims (5)
該水蒸気導入口が該中空円筒反応容器の該竹抜出部側に設けられ、該水蒸気導出口が該竹挿入部側に設けられることを特徴とする竹の熱処理装置。 A hollow cylindrical reaction vessel provided with an extending part extending in the axial direction on the inner peripheral surface, an atmospheric pressure superheated steam introduction mechanism, and a turning mechanism for rotating the hollow cylindrical reaction vessel, the hollow cylindrical reaction Connected to the vessel and having an inlet for introducing atmospheric superheated steam and an outlet for extracting water vapor, provided at one end of the hollow cylindrical reaction vessel and provided at the other end Has a bamboo extraction part,
The bamboo heat treatment apparatus , wherein the water vapor inlet is provided on the bamboo extraction part side of the hollow cylindrical reaction vessel, and the water vapor outlet is provided on the bamboo insertion part side .
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