CN1756592A - 混合粉碎装置、混合熔融方法及浸含粘合剂的纤维素类材料的成形方法 - Google Patents

混合粉碎装置、混合熔融方法及浸含粘合剂的纤维素类材料的成形方法 Download PDF

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Abstract

一种混合粉碎装置和混合熔融方法，具有将多个叶片部件(10a－10f)配置在旋转轴(5)上且进行材料的混合粉碎的混合容器(3)，所述旋转轴(5)由作为驱动源的马达(8)旋转驱动并可自由旋转地被支承，在所述混合粉碎装置和方法中，配置将投入到和材料投入部对应的旋转轴上的材料供给到所述混合容器的螺旋状叶片部件(12)，所述多个叶片部件(10a－10f)中的至少2片以在旋转方向相互的相对间隔减小的安装角配置在所述旋转轴(5)上，所述混合容器(3)的侧壁上配置用于在该混合容器内混合粉碎的材料达到规定的状态时取出材料的取出部(17)，在所述混合容器(3)内，利用所述材料混合粉碎、剪切、摩擦及压缩所产生的热量脱除含有水分，使熔融的粘合剂浸含于脱水材料，因此不存在成本方面和生产性方面的问题，提供了修剪枝叶等木质切端废料和木质废料以及小麦的茎和叶等植物材料和植物废料的有效利用和再利用方法，通过高填充化可以增大废料的使用率，适用于促进废料的再利用的用途。

Description

混合粉碎装置、混合熔融方法 及浸含粘合剂的纤维素类材料的成形方法
技术领域
本发明涉及用于高比例利用纤维素类材料，即木质材料及植物材料或者用于高比例再利用木质废料及植物废料的混合粉碎装置、混合熔融方法及浸含粘合剂的纤维素类材料的成形方法。
背景技术
作为赋予合成树脂图案的手段，采用向合成树脂中混入木粉的方法，但现实中，合成树脂和木粉通常缺乏相溶性，已有市售的大多木粉填充成形材料的木粉填充率很少超过50重量％。
已有木粉填充成形材料的制造方法称为单纯混合，使用杉、扁柏、松等的人工干燥后的含水率为12％以下、粒度150μm左右的木粉，将50重量％的上述木粉加入到用热蒸气或油已加热到约160℃的混合熔融机中，使混合叶片旋转约20分钟进行干燥，使含水率达到0.3％以下。然后，加入50重量％的作为粘合剂的热塑性树脂(PP、PE、生物降解性树脂等)、溶剂(反应性聚烯烃类齐聚物、无水马来酸等)等，使混合叶片旋转约20分钟，进行单纯混合。然后，将凝胶状混合物加入冷却机(冷却水：20℃、流量：100L/min)中，使混合叶片旋转约15分钟进行冷却造粒。
现有方法都使用市售木粉，经过干燥工序、混合熔融工序及造粒工序各工序来进行制造，不是可以完全不在意材料的含水率等，在小片化状态时在一个工序(一台混合熔融装置)中进行微粉碎、干燥、熔融混合、造粒的方法，而且，不能用短时间的热过程进行处理，直至废料再利用的环境负担大，存在成本方面和生产性方面的问题。
发明内容
因此，本发明人着眼于本发明的第1技术思想，一种混合粉碎装置，具有将多个叶片部件配置在旋转轴上且进行材料的混合粉碎的混合容器，所述旋转轴由驱动源旋转驱动并被可自由旋转地支承，在上述混合粉碎装置中，配置将投入到和材料投入部对应的旋转轴上的材料供给到上述混合容器的螺旋状叶片部件，上述多个叶片部件由至少2个叶片部件构成，所述至少2个叶片部件在上述旋转轴的圆周方向的一定角度间隔的部位在轴向相对，并以在旋转方向相互的相对间隔减小的安装角配置在上述旋转轴上，上述叶片部件相对于上述旋转轴的安装角，从安装在上述旋转轴上的根部到半径方向外侧的前端部是相同的，在上述混合容器的侧壁上配置用于取出在该混合容器内混合粉碎的材料的取出部，在上述混合容器内，利用上述木质材料和/或植物材料和上述粘合剂混合粉碎、剪切、摩擦及压缩所产生的热量脱除含有水分，使熔融的上述粘合剂浸含于已脱水的上述木质材料和/或植物材料。
而且，本发明人着眼于本发明的第2技术思想，一种混合熔融方法，利用配置在由驱动源旋转驱动的旋转轴上的多个叶片部件在混合容器内进行纤维素类材料的混合粉碎，在上述混合熔融方法中，通过至少2个叶片部件混合粉碎由材料投入部投入的小片化的纤维素类材料和粘合剂，所述至少2个叶片部件在上述混合容器内的上述旋转轴的圆周方向的一定角度间隔的部位在轴向相对，并以在旋转方向相互的相对间隔减小的安装角配置在上述旋转轴上，利用在混合容器内的上述纤维素类材料的剪切、摩擦及压缩所产生的热量脱除含有水分，使熔融的粘合剂浸含于脱水的上述纤维素类材料，当上述纤维素类材料浸含熔融的粘合剂后，从上述混合容器内取出。
本发明的目的在于，完全不用在意材料的含水率等，能够在小片化的状态时在一个工序(一台混合熔融装置)中进行微粉碎、干燥、脱水混合、造粒，也能够用短时间的热过程进行处理，直至再利用废料的环境负担减小，在成本方面和生产性方面得到改善。
在本发明中，纤维素类材料包括橡木、银杏、梧桐、樱树、柳树、白杨等作为道路树种植的树木的修剪枝叶和杉木、扁柏、松木、落叶松等的修剪枝叶，杉木、扁柏、松木、落叶松等的间伐木材，杉木、扁柏、松木、落叶松等的树皮，从木材厂产生的杉木、扁柏、松木等的树切端材或锯末，胶合板等木质材料和木质废料，以及小麦的茎和叶、茶叶、稻壳等植物材料和植物废料，完全不用在意纤维素类材料的含水率等，由于在小片化或细片化状态时能够在一个工序(一台混合熔融装置)中进行微粉碎、干燥、熔融混合、造粒，也能够用短时间的热过程进行处理，因此减小了利用和再利用之前的环境负荷。
而且，本发明不存在已有技术中成本方面和生产性方面的问题，提供了修剪枝叶等木质切端废料和木质废料及小麦的茎和叶等植物材料和植物废料的有效利用和再利用方法，通过废料的高填充化增大使用率，促进了废料的再利用。
本发明(第1发明)的混合粉碎装置，
具有将多个叶片部件配置在旋转轴上且进行材料的混合粉碎的混合容器，所述旋转轴由驱动源旋转驱动并可自由旋转地被支承，其中，
配置将投入到和材料投入部对应的旋转轴上的材料供给到上述混合容器的螺旋状叶片部件，
上述多个叶片部件由至少2个叶片部件构成，所述至少2个叶片部件在上述旋转轴的圆周方向的一定角度间隔的部位在轴向相对，并以在旋转方向上相互的相对间隔减小的安装角配置在上述旋转轴上，
上述叶片部件相对于上述旋转轴的安装角，从安装在上述旋转轴上的根部到半径方向外侧的前端部相同，
在上述混合容器的侧壁上配置用于取出在该混合容器内混合粉碎后的材料的取出部，
在上述混合容器内，利用上述材料混合粉碎、剪切、摩擦及压缩所产生的热量脱除含有水分。
本发明(第2发明)的混合粉碎装置，在上述第1发明中，
上述叶片部件由矩形的板状部件构成。
本发明(第3发明)的混合粉碎装置，在上述第2发明中，
上述驱动源由借助于皮带等旋转连接装置和上述旋转轴连接的马达构成。
本发明(第4发明)的混合粉碎装置，在上述第3发明中，
具有将冷却介质从上述旋转轴的一端供给到另一端并使冷却介质向混合容器壁内进行供给循环的冷却装置。
本发明(第5发明)的混合粉碎装置，在上述第4发明中，
在轴支承上述旋转轴的两端的轴承部形成用于连通该轴承部的轴向两端的槽，以便排出由上述混合容器内的上述材料的剪切、摩擦及压缩所产生的热量进行脱水的脱水成分。
本发明(第6发明)的混合粉碎装置，在上述第5发明中，
具有开闭控制装置，其根据和上述混合容器内的材料的混合粉碎及干燥状态相对应并作用在上述马达主轴上的负荷扭矩的变化，控制配置在上述混合容器的上述取出部上的开闭部件的开闭，从而取出混合粉碎的材料。
本发明(第7发明)的混合熔融方法，
利用配置在由驱动源旋转驱动的旋转轴上的多个叶片部件在混合容器内进行纤维素类材料的混合粉碎，其中，
通过至少2个叶片部件混合粉碎由材料投入部投入的小片化纤维素类材料和粘合剂，所述至少2个叶片部件在上述混合容器内的上述旋转轴的圆周方向的一定角度间隔的部位在轴向相对，并以在旋转方向上相互的相对间隔减小的安装角配置在上述旋转轴上，上述纤维素类材料利用在该混合容器内的上述纤维素类材料的剪切、摩擦及压缩所产生的热量脱除含有水分，使熔融的粘合剂浸含于所述脱水后的纤维素类材料，
上述纤维素类材料浸含熔融的粘合剂后，从上述混合容器内取出。
本发明(第8发明)的混合熔融方法，在上述第7发明中，
上述纤维素类材料是上述木质材料和/或植物材料。
本发明(第9发明)的混合熔融方法，在上述第8发明中，
上述木质材料和/或植物材料是上述木质废料和/或植物废料。
本发明(第10发明)的混合熔融方法，在上述第9发明中，
由作为上述驱动源的马达旋转驱动上述旋转轴，使上述叶片部件的前端圆周速度在5米/秒至50米/秒的范围内。
本发明(第11发明)的混合熔融方法，在上述第10发明中，
旋转连接上述马达和上述旋转轴，以不追随急剧的过渡旋转变动。
本发明(第12发明)的混合熔融方法，在上述第11发明中，
对作用在上述马达主轴上的负荷扭矩的变化进行监测。
本发明(第13发明)的混合熔融方法，在上述第12发明中，
被监测的作用在上述马达主轴上的负荷扭矩，对应于上述混合容器内的材料的混合粉碎和干燥状态，施加在上述马达主轴上的负荷扭矩上升达到最大值后降低到最小值，然后经过一定时间，由上述混合容器的取出部取出已混合粉碎、脱水并浸含上述粘合剂的上述纤维素类材料。
本发明(第14发明)的浸含熔融的粘合剂的纤维素类材料的成形方法，其中，
通过至少2个叶片部件混合粉碎由材料投入部投入的小片化的纤维素类材料和粘合剂，所述至少2个叶片部件在上述混合容器内的由驱动源旋转驱动的旋转轴的圆周方向的一定角度间隔的部位在轴向相对，并以在旋转方向上相互的相对间隔减小的安装角配置在上述旋转轴上，上述纤维素类材料利用在混合容器内的上述纤维素类材料的剪切、摩擦及压缩所产生的热量脱除含有水分，使熔融粘合剂浸含于所述脱水后的纤维素类材料，
上述纤维素类材料浸含熔融的粘合剂后，从上述混合容器内取出，
对从上述混合容器内取出的浸含熔融的上述粘合剂的上述纤维素类材料进行加热和加压，由此进行成形。
本发明(第15发明)的浸含粘合剂的纤维素类材料的成形方法，在上述第14发明中，
通过挤压成形进行浸含上述粘合剂的上述纤维素类材料的成形。
本发明(第16发明)的浸含粘合剂的纤维素类材料的成形方法，在上述第15发明中，
上述纤维素类材料是上述木质废料和/或植物废料。
按照上述构成的第1发明的混合粉碎装置，具有将多个叶片部件配置在旋转轴上且进行材料的混合粉碎的混合容器，所述旋转轴由驱动源旋转驱动并可自由旋转地被支承，其中，配置将投入到和材料投入部对应的旋转轴上的材料供给到上述混合容器的螺旋状叶片部件，上述多个叶片部件由至少2个叶片部件构成，所述至少2个叶片部件在上述旋转轴的圆周方向的一定角度间隔的部位在轴向相对，并以在旋转方向上相互的相对间隔减小的安装角配置在上述旋转轴上，上述叶片部件相对于上述旋转轴的安装角，从安装在上述旋转轴上的根部到半径方向外侧的前端部相同，在上述混合容器的侧壁上配置用于取出在该混合容器内混合粉碎后的材料的取出部，在上述混合容器内，利用上述材料混合粉碎、剪切、摩擦及压缩所产生的热量脱除含有水分，因此，完全不用在意材料的含水率等，在小片化状态时能够在一个工序(一台混合熔融装置)中进行微粉碎、干燥、脱水混合、造粒，也能够用短时间的热过程进行处理，得到如下的效果：直至再利用废料的环境负担减小，消除了在成本方面和生产性方面的问题。
上述构成的第2发明的混合粉碎装置，在上述第1发明中，上述叶片部件由矩形的板状部件构成，因此，得到如下的效果：利用简单的结构能实现上述材料的混合粉碎和脱水，容易维修，寿命延长。
上述构成的第2发明的混合粉碎装置，在上述第2发明中，上述驱动源由借助于皮带等旋转连接装置和上述旋转轴连接的马达构成，因此，得到如下的效果：构成上述驱动源的上述马达的配置自由度高。
上述构成的第4发明的混合粉碎装置，在上述第3发明中，冷却装置将冷却介质从上述旋转轴的一端供给到另一端并使冷却介质向混合容器壁内进行供给循环，因此，得到如下的效果：通过冷却上述旋转轴和混合容器壁，控制温度上升。
上述构成的第5发明的混合粉碎装置，在上述第4发明中，通过在轴支承上述旋转轴的两端的轴承部上形成的用于连通该轴承部的轴向两端的槽，得到如下的效果：能够排出由上述混合容器内的上述材料的剪切、摩擦及压缩所产生的热量进行脱水的脱水成分。
上述构成的第6发明的混合粉碎装置，在上述第5发明中，上述开闭控制装置根据和上述混合容器内的材料的混合粉碎及干燥状态相对应并作用在上述马达主轴上的负荷扭矩的变化，控制配置在上述混合容器的上述取出部上的开闭部件的开闭，从而取出混合粉碎的材料，因此，得到如下的效果：可以取出已脱除含有水分的上述材料。
上述构成的第7发明的混合熔融方法，利用配置在由驱动源旋转驱动的旋转轴上的多个叶片部件在混合容器内进行纤维素类材料的混合粉碎，其中，通过至少2个叶片部件混合粉碎由材料投入部投入的小片化纤维素类材料和粘合剂，所述至少2个叶片部件在上述混合容器内的上述旋转轴的圆周方向的一定角度间隔的部位在轴向相对，并以在旋转方向上相互的相对间隔减小的安装角配置在上述旋转轴上，上述纤维素类材料利用在该混合容器内的上述纤维素类材料的剪切、摩擦及压缩所产生的热量脱除含有水分，使熔融的粘合剂浸含于所述脱水后的纤维素类材料，上述纤维素类材料浸含熔融的粘合剂后，从上述混合容器内取出，因此，由于粘合剂均匀地浸含于已脱水的上述纤维素类材料，完全不用在意材料的含水率等，在小片化状态时能够在一个工序(一台混合熔融装置)中进行微粉碎、干燥、脱水混合、造粒，也能够用短时间的热过程进行处理，得到如下的效果：直至再利用废料的环境负担减小，消除了在成本方面和生产性方面的问题。
上述构成的第8发明的混合熔融方法，在上述第7发明中，上述纤维素类材料是上述木质材料和/或植物材料，因此，由于粘合剂均匀地渗透于已脱水的木质材料和/或植物材料，因而完全不用在意上述木质材料和/或植物材料的含水率等，在小片化状态时能够在一个工序(一台混合熔融装置)中进行微粉碎、干燥、脱水混合、造粒，也能够用短时间的热过程进行处理，得到如下的效果：直至再利用废料的环境负担减小，消除了在成本方面和生产性方面的问题。
上述构成的第9发明的混合熔融方法，在上述第8发明中，上述木质材料和/或植物材料是上述木质废料和/或植物废料，因此，粘合剂均匀地渗透已脱水的上述木质废料和/或植物废料，完全不用在意上述木质废料和/或植物废料的含水率等，在小片化状态时能够在一个工序(一台混合熔融装置)中进行微粉碎、干燥、脱水混合、造粒，也能够用短时间的热过程进行处理，得到如下的效果：直至再利用废料的环境负担减小，消除了在成本方面和生产性方面的问题。
上述构成的第10发明的混合熔融方法，在上述第9发明中，由作为上述驱动源的马达旋转驱动上述旋转轴，使上述叶片部件的前端圆周速度在5米/秒至50米/秒的范围内，因此，得到如下的效果：能够在所希望的状态进行在上述混合容器内的微粉碎、干燥、脱水混合、造粒。
上述构成的第11发明的混合熔融方法，在上述第10发明中，旋转连接上述马达和上述旋转轴，以不追随急剧的过渡旋转变动，因此，作用在在上述混合容器内旋转的叶片部件上的负荷扭矩的急剧过渡变化不会作用在马达的主轴上，因此具有延长马达寿命的效果。
上述构成的第12发明的混合熔融方法，在上述第11发明中，对作用在上述马达主轴上的负荷扭矩的变化进行监测，因此，得到如下的效果：能够把握在上述混合容器内的微粉碎、干燥、脱水混合、造粒的状态。
上述构成的第13发明的混合熔融方法，在上述第12发明中，被监测的作用在上述马达主轴上的负荷扭矩，对应于上述混合容器内的材料的混合粉碎和干燥状态，施加在上述马达主轴上的负荷扭矩上升达到最大值后降低到最小值，然后经过一定时间，由上述混合容器的取出部取出已混合粉碎、脱水并浸含上述粘合剂的上述纤维素类材料，因此，具有可生成已脱水的上述纤维素类材料的效果。
上述构成的第14发明的熔融浸含粘合剂的纤维素类材料的成形方法，通过至少2个叶片部件混合粉碎由材料投入部投入的小片化的纤维素类材料和粘合剂，所述至少2个叶片部件在上述混合容器内的由驱动源旋转驱动的旋转轴的圆周方向的一定角度间隔的部位在轴向相对，并以在旋转方向上相互的相对间隔减小的安装角配置在上述旋转轴上，上述纤维素类材料利用在混合容器内的上述纤维素类材料的剪切、摩擦及压缩所产生的热量脱除含有水分，使熔融粘合剂浸含于所述脱水后的纤维素类材料，上述纤维素类材料浸含熔融的粘合剂后，从上述混合容器内取出，对从上述混合容器内取出的浸含熔融的上述粘合剂的上述纤维素类材料进行加热和加压，由此进行成形。因此，得到如下的效果：能够得到浸含上述熔融的粘合剂的上述纤维素类材料的强固成形品。
上述构成的第15发明的浸含粘合剂的纤维素类材料的成形方法，在上述第14发明中，通过挤压成形进行浸含上述粘合剂的上述纤维素类材料的成形。得到如下的效果：可以连续形成浸含熔融的上述粘合剂的上述纤维素类材料的强固成形品。
上述构成的第16发明的浸含粘合剂的纤维素类材料的成形方法，在上述第15发明中，上述纤维素类材料是上述木质废料和/或植物废料。因此，得到如下的效果：可以连续形成由上述木质废料和/或植物废料形成的强固成形品。
附图说明
图1是表示本实施方式和实施例的混合熔融装置的主视图。
图2是表示本实施方式和实施例的混合熔融装置中的旋转叶片轴的部分放大图。
图3是表示本实施方式和实施例的混合熔融装置的***整体的构架方块图。
图4是表示本实施方式和实施例的旋转叶片轴的叶片部件和旋转轴的关系的部分放大侧视图。
图5是表示本实施方式和实施例的配置在混合容器的排出口的可自由开闭的开闭部件的截面图。
图6是表示本实施方式和实施例的配设6片叶片部件的旋转轴的部分放大图。
图7是表示本实施方式和实施例的在混合容器内材料混合、粉碎、脱水、熔融状态中的马达主轴负荷扭矩的变化的曲线图。
图8是本发明实施例的高填充成形材料(木质废料(杉木)+粘合剂)的显微镜照片。
图9是本发明实施例中比较用的木质废料(杉木)的细片状的显微镜照片。
图10是用于说明本发明其它实施方式的叶片部件的例子的部分放大说明图。
优选实施方式
下面利用附图说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
本第1实施方式的混合粉碎装置和使用该混合粉碎装置的熔融方法如图1和图2所示，混合粉碎装置具有配置了多个叶片部件10a至10f并进行材料混合粉碎的混合容器3，所述多个叶片部件配置在由作为驱动源的马达8旋转驱动且可自由旋转地被支承的旋转轴5上，在该混合粉碎装置中，配置将投入到和材料投入部对应的旋转轴上的材料供给到混合容器中的螺旋状叶片部件12，上述多个叶片部件10a至10f中的至少2个以在旋转方向上相互的相对间隔减小的安装角配置在上述旋转轴5上，用于取出在该混合容器内被粉碎的材料的取出部17配置在上述混合容器3的侧壁上，在上述混合容器3内，通过上述材料的混合粉碎、剪切、摩擦及压缩所产生的热量使含有水分脱除。
在本第一实施方式中，作为纤维素类材料的细片形的木质废料及植物废料和作为粘合剂的热塑性树脂(PP、PE、生物降解性树脂等)、溶剂(反应性聚烯烃类齐聚物、无水马来酸等)等通过上述螺旋状叶片部件12共同供给到上述混合容器3内，通过相对的多个旋转叶片10a至10f的高速旋转，细片状的木质废料和植物废料和粘合剂高速反复碰撞。
此时，虽然在上述混合容器3内的木质废料和植物废料的动作在学术上还不一定是清楚的，但通过此时碰撞的能量，细片状变为微粉碎物，并最终变成微粉粒，其间的碰撞能量转变为内部能量，导致微粉粒本身的温度上升。
而且，同时，上述旋转叶片12撞击并推进以便将微粉粒压在被包围在上述混合容器3的内表面上，从而引起由上述旋转叶片12的作用所造成的热运动效果(内部摩擦加热)，所述热运动效果和由上述内部能量所造成的温度上升复合地发生作用，同时，通过连续设置在旋转叶片轴上的后述脱水成分排出用槽，空气大量流入材料混合容器3内，引起温度急剧上升(约1、2秒之间60℃→超过200℃)。
和现有技术中记载的单纯混合不同，上述混合容器3内瞬间变成高温高压状态，脱除存在于细胞内腔和细胞间隙等空隙中的自由水和包含在细胞壁中的结合水而形成间隙，在木材中仅次于纤维素的较多比例的木质素变成介质，作为粘合剂的热塑性树脂(PP、PE、生物降解性树脂等)、溶剂(反应性聚烯烃类齐聚物、无水马来酸等)进入该间隙，与构成在单纯混合中完全不可能看见的木材的纤维素均匀地且具有强结合力地一体化(图8的照片)。即，上述木质素是由三个单甘醇聚合物构成的三维网状结构的天然高分子，根据其和粘合剂高分子的亲和性，可以认为在脱水状态的纤维素成分中浸含熔融的粘合剂。
从而，通过从上述混合容器3中取出的在脱水状态的纤维素成分中浸含有熔融的粘合剂的微细片，可以制造木质废料和植物废料的重量比率为80-90％的高填充成形材料，同时，工序能单一化，在成本方面和生产性方面能得到明显效果。
(第二实施方式)
第二实施方式的混合粉碎装置如图1至图6所示，混合粉碎装置具有配置了多个叶片部件10a至10f并进行材料混合粉碎的混合容器3，所述多个叶片部件配置在由驱动源旋转驱动且可自由旋转地被支承的旋转轴5上，在该混合粉碎装置中配置有螺旋状叶片部件12，其用于将投入到和材料投入部对应的旋转轴5上的木质材料和/或植物材料和粘合剂供给到上述混合容器3中，上述多个叶片部件，在上述旋转轴的圆周方向的一定角度间隔的位置在轴向相对，且以在旋转方向相互的相对间隔减小的安装角配置在上述旋转轴上的多个叶片部件构成，上述叶片部件相对于上述旋转轴的安装角，从安装在上述旋转轴上的根部到半径方向外侧的前端部是相同的，用于取出在该混合容器内被混合粉碎的材料的取出部17配置在上述混合容器3的侧壁上，在上述混合容器内，混合粉碎、剪切、摩擦及压缩上述材料所产生的热量使含有水分脱除，熔融的粘合剂浸含在含有水分已脱除的上述木质材料和/或植物材料中。
用附图具体说明本第二实施方式的混合粉碎装置。在图1中示出了作为一个例子的混合熔融装置1。在该混合熔融装置1中，通过多个支脚部在机台底座2上配置横向的圆筒形混合容器3以及供给容器13，所述供给容器13配置有上述材料投入部14和上述螺旋状叶片部件12。
配置在两端支脚部的轴承4、4水平支承旋转叶片轴5，该旋转叶片轴5和该混合容器3的中心同轴地贯通***配置，该旋转叶片轴5的一端(图1中右端)通过皮带轮6和V型带7和作为驱动源的马达8旋转连接。
旋转叶片轴5是在轴心部形成供给冷却水用的小孔部的中空状，在其两端设置有回转接头9，以便通过该回转接头9在轴向向该旋转叶片轴5的内部供给冷却水。
如图2所示，共6片横截面为矩形且整体形状为矩形的叶片10a-10f在上述旋转轴的圆周方向的180度的角度间隔的位置在轴向相对地突出设置在贯通混合容器3而配置的旋转叶片轴5的外周。叶片10a-10f的厚度如图2所示，外周侧大约十分之四的部分比内周侧厚地形成，以便有效地进行材料的混合、粉碎和熔融。
其中轴向两端部的叶片10a和10f，当从图1的右侧看是顺时针旋转时，从叶片的前端到根部以约15度的安装角倾斜地固定在旋转叶片轴5的外周，以使叶片的前缘和混合容器3两端的垂直壁11、11的内面几乎没有间隙地滑接。
而且，中间部的4片叶片10b、10c，10d、10e从各叶片的前端到根部以约15度的角度呈锯齿状地倾斜固定在旋转叶片轴5的外周面上，旋转时叶片的前缘分别配置在朝向该混合容器3的两端的方向。即，4片叶片10b和10d、10c和10e如图2和图6所示，在轴向相对并且使在旋转方向的相互的相对间隔减小的安装角(相对于圆周的角度)为15度，而配置在上述旋转轴5上。
而且，上述混合容器3的两端壁11的马达侧是开设在该混合容器3的一侧端壁上的混合容器3的材料供给口，12是形成在旋转叶片轴5外周上的螺旋状材料供给螺杆，13是包围该供给螺杆12的材料供给箱，14是设置在该材料供给箱13上方的料斗，在该料斗14上设置有在投入材料后进行混合粉碎熔融时能气密关闭的可自由开关的闸板15。而且，在两侧的一对16，16是固定设置在旋转叶片轴5上用于实现平滑旋转的平衡轮。
混合容器3的圆周壁中形成连续的水路，通过使冷却水循环可以对该混合容器3进行冷却。而且，17是设置在混合容器3底壁部的用于取出造粒后的材料的排出口盖，该排出口盖17由轴18可旋转地支承，该轴18和摆动式液压缸19、19连接，以便能够开闭。
而且，如图2所示，两侧的轴环20、20用于将空气送到混合容器3中，两端各自连续的槽由左螺旋、右螺旋的螺旋槽构成，以便通过旋转叶片轴5的旋转将空气送到混合容器3中。
而且，21是控制盘，并通过连接电缆和上述马达8连接，以便从该马达8将主轴负荷扭矩作为电信号连续输入到该控制盘21。
具有开闭控制装置，根据和上述混合容器3内材料的混合粉碎和干燥状态相对应并作用在上述马达8主轴上的负荷扭矩的变化，该开闭控制装置控制设置在上述混合容器3的上述取出部的开闭部件17的开闭时序，取出已混合粉碎的材料。
在使用上述构成的混合熔融装置的本第二实施方式的混合熔融方法中，旋转轴5由作为驱动源的马达8旋转驱动，利用配置在旋转轴5上的多个叶片部件10a-10f在混合容器内进行作为纤维素类材料的木质材料和/或植物材料的混合粉碎，在该混合熔融方法中，利用配置在上述旋转轴5上的至少2个叶片部件混合粉碎由材料投入部投入的小片化的作为纤维素类材料的木质材料和/或植物材料及粘合剂，所述至少2个叶片部件在上述混合容器3内的上述旋转轴5的圆周方向的一定角度间隔的位置在轴向相对，同时以在旋转方向的相互相对间隔减小的安装角配置在上述旋转轴5上，在该混合容器3内的上述纤维素类材料的剪切、摩擦及压缩所产生的热量使含有水分脱除，熔融的粘合剂浸含在已脱水的上述纤维素类材料中，当熔融的粘合剂浸含在作为上述纤维素类材料的木质材料和/或植物材料中时，从上述混合容器内取出材料。
上述纤维素类材料是上述木质材料和/或植物材料，上述木质材料和/或植物材料能够使用上述木质废料和/或植物废料进行再利用。
即，上述木质废料和/或植物废料，对如橡木、银杏、梧桐、樱树、柳树、白杨等作为道路树种植的树木的修剪枝叶，或杉木、扁柏、松木、落叶松等的修剪枝叶，杉木、扁柏、松木、落叶松等的间伐木材，杉木、扁柏、松木、落叶松等的树皮，从木材厂产生的杉木、扁柏、松木等的切端材或锯末、胶合板等木质材料和木质废料，以及小麦的茎和叶、茶叶、稻壳等植物材料和植物废料等纤维素类材料的含水率等完全不用在意，只要是小片化或细片化状态就可以。
上述旋转轴由作为上述驱动源的马达8旋转驱动，以使上述叶片部件10a-10f的前端圆周速度在每秒5米至每秒50米的范围内，上述马达8和上述旋转轴5旋转连接，以便不追随剧烈的过渡旋转变动，监测作用在上述马达8的主轴上的负荷扭矩的变化，如图7所示被监测的作用在上述马达8主轴上的负荷扭矩和上述混合容器3内材料的混合粉碎和干燥状态相对应，当作用在上述马达8的主轴上的负荷扭矩T上升到最大值X后下降到最小值I后，当经过一定时间t时，从上述混合容器3的取出部17取出作为已混合粉碎、脱水并浸含有上述粘合剂的上述纤维素类材料的上述木质废料和/或植物废料。
这样，在本第二实施方式的混合熔融装置及混合熔融方法中，由于对木质废料和植物废料进行再利用，能提供用于得到与木材近似的成形品的原材料，与木材近似是指有木材的外观，木材的香气，很少产生静电，同时，吸收紫外线后物理性质降低很少、吸收水分等。
而且，由于能照原样使用已有的成形机、金属模具、二次加工用木工机械，完全不需要特殊的设备，同时，在短时间内全部在一个工序，即在一台混合熔融装置中完成从细片化状态的木质废料和植物废料开始的微粉碎、干燥、熔融混合、造粒，由于完全不使用外部加热，能大幅度降低制造成本，通过在粘合剂中使用生物降解性树脂，能更自然得到优美的成形品。
而且，通过粉碎在制造过程中产生的次品等，进行100％的利用，能够进行成形并重复再利用，并且，由于以高比例对木质废料和植物废料进行再利用，在资源的有效利用方面确实具有有益的效果。
即，在本第二实施方式中，在上述混合容器3内实施上述加热处理的木质材料，利用本身粘接性和热流动性，通过一下打开上述开闭部件17使在上述混合容器3内蒸气加热的木质材料解压并瞬时干燥，通过热压等对蒸气爆碎生成物进行加热、加压，能够制作成形体。
蒸气加热处理的木质材料，具有粘接性成分，能够无粘合剂地进行成形，并且，通过加热、加压，可以进行流动。仅用木质材料作为原料，能够制造强固的类似塑料的成形体。
(实施例)
实施例的混合熔融装置1和混合熔融方法如图1和图3所示，使冷却水分别在旋转叶片轴5内部在轴向循环，和在混合容器3壁部内呈包绕状循环，从而冷却旋转叶片轴5和混合容器3。
马达8通过该叶片旋转轴5使叶片10a-10f旋转。叶片10a-10f的前端速度为约每秒5m时，打开闸板15，向材料供给箱13供给事先计量并装填在料斗14中的细片化木质废料(杉木：重量比85％)和粘合剂(PP：重量比12％，无水马来酸：3％)，然后，关闭闸板15。而且，通过供给螺杆12的的旋转向混合容器3内供给并压入材料。
即，料斗14变空时关闭闸板15，提高该马达8的转数以至使叶片10a-10f的前端速度为约每秒30m，在叶片10a-10f的前端速度为约每秒30m的状态保持大约40秒。
其间进行材料的细片化工序、微粉碎化工序、微粉粒化工序，在该过程中脱除材料中包含的水分，微粉粒成为接近全干的状态，由于内部能量和内部摩擦加热的复合效果，混合容器3内的温度一下从60℃一直上升到超过200℃。
此时上述混合容器3内瞬间变为高温、高压状态，细胞内腔和细胞间隙等空隙中存在的自由水和细胞壁中包含的结合水脱除形成间隙，粘合剂瞬间熔融混合入该间隙，和构成木材的纤维等均匀地且具有强结合力地一体化。
当材料熔融混合时，大的负荷扭矩瞬间作用在叶片10a-10f和旋转叶片轴5上。在本实施例中，作用在马达8上的扭矩数值为130％左右。当在高速旋转的叶片10a-10f和旋转叶片轴5上施加制动时，在连接该旋转叶片轴5侧的皮带轮和马达8侧的皮带轮6的V型带7上产生滑动，不会将急剧的负荷扭矩变化传递到马达8的主轴上。
将作用在马达8上的负荷扭矩的变化变换成电信号输送到上述控制盘21，在该控制盘21内和预先输入的负荷扭矩对照，读取熔融混合完成时间，在叶片10a-10f的前端速度为约每秒30m的高速旋转状态中，驱动摆动式液压缸19、19，打开通过轴18连接的排出口盖17，排出已脱水、浸含粘合剂并造粒的杉木高填充成形材料。
上述马达8的负荷扭矩变动值根据木质废料和植物废料的种类及装入混合容器3内的木质废料和植物废料的重量等而不同，最初，必须手动使混合熔融装置运转，读取马达8的负荷扭矩变化的数值，将该数值输入控制盘21内并数据库化，根据该预先存储的数据，控制上述排出口盖17的开闭。
使用本实施例中的杉木高填充成形材料进行挤压成形，由挤压成形得到的成形品是木质废料(杉木：重量比85％)和粘合剂(PP：重量比12％，无水马来酸：3％)，对于该实施例，各试验项目中的各测定值示于表1中。
作为比较例的杉材，比较例1(木质废料55％，废塑料材料30％，添加剂等15％)、比较例2(利用中密度纤维板、木材的纤维，喷洒粘合剂，进行热压)和比较例3(木粉55％，树脂45％)的各测定值也示于表1中。
表1
(基本物理性质比较)
实施例的值来自爱知县产业技术研究所的试验值
  试验项目   试验方法   单位                                测定值
  实施例   比较例1   杉木   比较例2   比较例3
  密度   JIS Z 2101   g/cm3   1.17   1.21   0.38   0.35-0.8   1.06
  含水率   JIS Z 2101   ％   0.98   -   -   5-13   0.85
  弯曲强度   JIS Z 2101   kg/cm2   335   390   650   300   237.4
  弯曲杨氏系数   JIS Z 2101   kg/cm2   55400   -   75000   30000   25100
  冲击弯曲吸收能量   JIS Z 2101   kg·m/cm2   0.01   -   0.35   -   -
  硬度   JIS Z 2101   kg/mm2   6.5   -   3.2   -   -
  纵压缩强度   JIS Z 2101   kg/cm2   424   -   350   -   -
  5％部分压缩   JIS Z 2101   kg/cm2   403   -   250   -   -
  磨损量   JIS Z 2101   mm   0.051   -   250   -   -
  木螺钉保持力   JIS A 5905   N   1836   3432   2059   500   1361
  吸水率   JIS A 5905   ％   2.29   0.6   20.6   17   1.34
实施例：地板材料APITON(アピトン)成形品(杉材85％+PP12％+无水马来酸3％)
比较例1：{木质废料(555)+废塑料PP材料(30％)+添加剂等(15％)}
比较例2：中密度纤维板(利用木纤维，喷洒粘合剂，热压)
比较例3：{木粉(55％)+树脂(45％)}
由表1也可得知，使用杉材废料的实施例的硬度是杉材的2倍，纵压缩强度提高十分之二，磨损量极大地减少了。
而且实施例的弯曲杨氏率是比较例2和比较例3的大约2倍，弯曲强度比比较例2和比较例3分别提高十分之一和十分之四。用数值示出。
图8中示出了本实施例的高填充成形材料(木质废料(杉木)+粘合剂)的显微镜照片。可以看出，热流动破坏了管胞(细胞)的排列，粘合剂能进行渗透。
图9示出了本实施例的木质废料(杉木)的细片状的显微镜照片。可以看出管胞(细胞)在放射方向整齐地排列。兼顾木材的水分导通和机械地支承树体两方面的功能。
上述实施例是用于说明的示列，但本发明不限于此，根据发明内容的范围、发明的详细说明和附图的记载，所属领域技术人员在所能认识的不违背本发明技术思想的限度内能够进行变更和添加。
而且，在上述实施方式和实施例中，虽然说明了作为一个例子的安装角为15度的矩形横截面形状的叶片部件，但本发明不限于此，例如能够根据需要设定15度以外的角度，同时，如图10(A)和10(B)所示，根据需要能够采用中间部分为凹进或凸出的翼形截面形状的叶片部件。
而且，在上述实施方式和实施例中，虽然作为一个例子说明了通过摆动式液压缸开闭混合容器排出口盖的例子，但本发明不限于此，例如，根据需要能够采用使用活塞缸型致动器开闭排出口盖的实施方式，所述活塞缸型致动器使活塞在缸内直线移动。
而且，在上述实施方式和实施例中，虽然作为一个例子，说明了从保护马达主轴的观点出发，着眼于马达的主轴的负荷扭矩来检测混合容器内混合、粉碎和熔融材料状态的情况，但本发明不限于此，例如，根据需要，能够采用检测混合容器内的温度、混合容器的歪斜等反映在容器内的混合、粉碎和熔融材料的状态的物理量的实施方式。
产业上利用的可能性
混合粉碎装置和混合熔融方法，具有将多个叶片部件配置在旋转轴上且进行材料的混合粉碎的混合容器，所述旋转轴由作为驱动源的马达旋转驱动并被可自由旋转地支承，在上述混合粉碎装置和混合熔融方法中，配置将投入到和材料投入部对应的旋转轴上的材料供给到上述混合容器的螺旋状叶片部件，上述多个叶片部件中的至少2片以在旋转方向相互的相对间隔减小的安装角配置在上述旋转轴上，上述混合容器的侧壁上配置用于在该混合容器内混合粉碎的材料达到规定的状态时取出材料的取出部，在上述混合容器内，利用上述材料混合粉碎、剪切、摩擦及压缩所产生的热量脱除含有水分，使熔融的粘合剂浸含于脱水材料，因此不存在成本方面和生产性方面的问题，提供了修剪枝叶等木质切端废料和木质废料以及小麦的茎和叶等植物材料和植物废料的有效利用和再利用方法，通过废料的高填充化能增大废料的使用率，促进废料的再利用。

Claims (16)

1.一种混合粉碎装置，具有将多个叶片部件配置在旋转轴上且进行材料的混合粉碎的混合容器，所述旋转轴由驱动源旋转驱动并可自由旋转地被支承，其特征在于，
配置将投入到和材料投入部对应的旋转轴上的材料供给到所述混合容器的螺旋状叶片部件，
所述多个叶片部件由至少2个叶片部件构成，所述至少2个叶片部件在所述旋转轴的圆周方向的一定角度间隔的部位在轴向相对，并以在旋转方向上相互的相对间隔减小的安装角配置在所述旋转轴上，
所述叶片部件相对于所述旋转轴的安装角，从安装在所述旋转轴上的根部到半径方向外侧的前端部相同，
在所述混合容器的侧壁上配置用于取出在该混合容器内混合粉碎的材料的取出部，
在所述混合容器内，利用所述材料混合粉碎、剪切、摩擦及压缩所产生的热量脱除含有水分。
2.根据权利要求1所述的混合粉碎装置，其特征在于，所述叶片部件由矩形的板状部件构成。
3.根据权利要求2所述的混合粉碎装置，其特征在于，所述驱动源由借助于皮带等旋转连接装置和所述旋转轴连接的马达构成。
4.根据权利要求3所述的混合粉碎装置，其特征在于，具有将冷却介质从所述旋转轴的一端供给到另一端并使冷却介质向混合容器壁内进行供给循环的冷却装置。
5.根据权利要求4所述的混合粉碎装置，其特征在于，在轴支承所述旋转轴的两端的轴承部形成用于连通该轴承部的轴向两端的槽，以便排出由所述混合容器内的所述材料的剪切、摩擦及压缩所产生的热量进行脱水的脱水成分。
6.根据权利要求5所述的混合粉碎装置，其特征在于，具有开闭控制装置，其根据和所述混合容器内的材料的混合粉碎及干燥状态相对应并作用在所述马达主轴上的负荷扭矩的变化，控制配置在所述混合容器的所述取出部上的开闭部件的开闭，从而取出混合粉碎的材料。
7.一种混合熔融方法，利用配置在由驱动源旋转驱动的旋转轴上的多个叶片部件在混合容器内进行纤维素类材料的混合粉碎，其特征在于，
通过至少2个叶片部件混合粉碎由材料投入部投入的小片化纤维素类材料和粘合剂，所述至少2个叶片部件在所述混合容器内的所述旋转轴的圆周方向的一定角度间隔的部位在轴向相对，并以在旋转方向上相互的相对间隔减小的安装角配置在所述旋转轴上，所述纤维素类材料利用在该混合容器内的所述纤维素类材料的剪切、摩擦及压缩所产生的热量脱除含有水分，使熔融的粘合剂浸含于所述脱水后的纤维素类材料，
所述纤维素类材料浸含熔融的粘合剂后，从所述混合容器内取出。
8.根据权利要求7所述的混合熔融方法，其特征在于，所述纤维素类材料是所述木质材料和/或植物材料。
9.根据权利要求8所述的混合熔融方法，其特征在于，所述木质材料和/或植物材料是所述木质废料和/或植物废料。
10.根据权利要求9所述的混合熔融方法，其特征在于，由作为所述驱动源的马达旋转驱动所述旋转轴，使所述叶片部件的前端圆周速度在5米/秒至50米/秒的范围内。
11.根据权利要求10所述的混合熔融方法，其特征在于，旋转连接所述马达和所述旋转轴，以不追随急剧的过渡旋转变动。
12.根据权利要求11所述的混合熔融方法，其特征在于，对作用在所述马达主轴上的负荷扭矩的变化进行监测。
13.根据权利要求12所述的混合熔融方法，其特征在于，被监测的作用在所述马达主轴上的负荷扭矩，对应于所述混合容器内的材料的混合粉碎和干燥状态，施加在所述马达主轴上的负荷扭矩上升达到最大值后降低到最小值，然后经过一定时间，由所述混合容器的取出部取出已混合粉碎、脱水并浸含所述粘合剂的所述纤维素类材料。
14.一种浸含熔融的粘合剂的纤维素类材料的成形方法，其特征在于，
通过至少2个叶片部件混合粉碎由材料投入部投入的小片化的纤维素类材料和粘合剂，所述至少2个叶片部件在所述混合容器内的由驱动源旋转驱动的旋转轴的圆周方向的一定角度间隔的部位在轴向相对，并以在旋转方向上相互的相对间隔减小的安装角配置在所述旋转轴上，所述纤维素类材料利用在混合容器内的所述纤维素类材料的剪切、摩擦及压缩所产生的热量脱除含有水分，使熔融的粘合剂浸含于所述脱水后的纤维素类材料，
所述纤维素类材料浸含熔融的粘合剂后，从所述混合容器内取出，
对从所述混合容器内取出的浸含熔融的所述粘合剂的所述纤维素类材料进行加热和加压，由此进行成形。
15.根据权利要求14所述的浸含粘合剂的纤维素类材料的成形方法，其特征在于，通过挤压成形进行浸含所述粘合剂的所述纤维素类材料的成形。
16.根据权利要求15所述的浸含粘合剂的纤维素类材料的成形方法，其特征在于，所述纤维素类材料是所述木质废料和/或植物废料。
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