JPH04146281A

JPH04146281A - 木材中リグニンの分解方法及び装置

Info

Publication number: JPH04146281A
Application number: JP26866690A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiko Sawa; 沢　清彦
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-10-05
Filing date: 1990-10-05
Publication date: 1992-05-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、木材中リグニンの分解方法及び装置に関し、
製紙工程におけるセルロースの抽出、又は木質飼料の製
造等に用いられるものである。

（従来の技術）一般に木材の組織は、第９図に示すように、リグニン１
の殻の中にセミセルロース、セルロース２が入った形態
になっている。このリグニンｌは強く、消化酵素によっ
ても破壊されない、なお、このリグニン層は、針葉樹で
は厚く、広葉樹では薄くなっている。

木材の組織の内、紙に用いられるのはセルロース２であ
るため、製紙工程ではりゲニン１の殻を破ってその中の
セルロース２を外に出す必要がある。

また、低コストで簡単に連続化してリグニン１を破るこ
とができれば、肉牛用等の粗飼料としての木質飼料の途
も開けることになる。しかし、この方法がなく、木質飼
料は実現されていない。

製紙工程におけるリグニンの分解方法として、従来、蒸
煮法と爆砕法とがある。

蒸煮法は、第１θ図に示すように、木材３をチョパーに
かけてチップ４を製造し、このチップ４をバッチ式蒸煮
機５に入れて１１５°Ｃ程度の加圧スチームにより蒸煮
し、圧力、温度等によってリグニンｌを軟らかくした後
、ローラ６での剪断によってリグニンｌを破る方法であ
る。

爆砕法は、第１１図に示すように、チップ４を爆砕１１
７に入れて１１５℃程度の加圧スチームを通し、圧力、
温度によってリグニン１を軟らかくした後、ボール弁８
を開いて高温加圧下から大気圧へと一瞬に降下させるこ
とにより、その時の膨化粉砕によってリグニン１を破る
方法である。

（発明が解決しようとする課題）従来の蒸煮法では、高温加圧工程と粉砕工程とが別であ
るため、装置全体の構成が複雑になる。

また爆砕法では、バッチ式の爆砕機７を用いるため、効
率が上がらない。

本発明は、かかる従来の課題に鑑み、押出機を利用し、
簡単なプロセスで連続的にリグニンを分解できる木材リ
グニンの分解方法及び装置を捷供する。

（課題を解決するための手段）本発明方法は、木材のチップ４を押出機１０に投入し、
水分を添加しつつ送る工程と、加熱〜加圧下でチップ４
を剪断する工程と、剪断後にダイス２３から大気に押出
し膨化する工程とを連続して行いリグニンを分解するも
のである。

本発明装置は、水注入部１９及び加熱部２０〜２２を有
するシリンダ１３と、該シリンダ１３内に回転自在に設
けられかつ送り部３２，３４　、ニーディング部３３及
び逆送り部３５が軸心方向に設けられたスクリュー１２
と、シリンダ１３の先端に設けられた大気開放ダイス２
３とを備えた押出機１０から成るものである。

（作　　用）木材のチップ４を押出機１０に投入し、シリンダ１３内
で回転するスクリュー１２の送り部３２．３４により、
水を添加しつつ送る。そして、ニーディング部３３にて
高温高圧の下で剪断して１次破壊を行い、チップ４中の
りゲニン１の一部を破壊する０次に更に逆送り部３５に
抗して高温・高圧化しながら更に送り、大気開放ダイス
２３から大気中へ放出して膨化させ、リグニン１を破壊
する。

このように押出機１０を使用することにより、連続して
効率的にリグニン１を破壊し分解できる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述すると、第
１図は木材中リグニンの分解装置として使用する２軸押
出機１０を示し、この押出機１０は次のように構成され
ている。即ち、第１図において、１１は機枠で、この機
枠１１の上部には２本のスクリュー１２を平行に収めた
シリンダ１３が水平に配置されている。シリンダ１３は
４個のバレル１４〜１７を軸心方向に接合して成り１、
その４個のバレル１４〜１７の内、最上手側のバレル１
４にはチップ供給用のホッパー１８と、シリンダ１３内
のチップに水分を添加する水分注入部１９とが設けられ
、また下手側の３個のバレル１５〜１７にはヒーター等
の加熱部２０〜２２が外周に装着されている。シリンダ
１３の最下手側のバレル１７には大気開放ダイス２３が
装着されている。ダイス２３には、第２図及び第３図に
示すように、多数のダイス孔２４が形成されると共に、
バレル１７内側に、その各ダイス孔２４に向かって細く
なるテーパー孔２５が形成されている。２本のスクリュ
ー１２はシリンダ１３内に回転自在に支持され、かつ上
手側端部のカップリング２５を介してギヤーボックス２
６内のギヤー機構２７に連動連結され、このギヤー機構
２７により逆方向に回転駆動されるようになっている。

ギヤー機構２７の伝動軸２８は減速機２９、ベルト伝動
機構３０を介して駆動モータ３１に連動連結されている
。減速１１２９は機枠１１の上部に、駆動モータ３１は
機枠１１の下部に夫々取付けられている。２本のスクリ
ュー１２には上手側から下手側に向かって第１送り部３
２とニーディング部３３と第２送り部３４と逆送り部３
５とが軸心方向に設けられている。第１送り部３２は台
形不完全噛台形のスクリュ一体３６と、台形完全噛台形
のスクリュ一体３７とから構成されている。スクリュ一
体３６は第４図の如く螺条突部４４の幅がその溝幅より
も小さくなっており、またスクリュ一体３７は第５図の
如く螺条突部３８の幅が溝幅と略同じになっている。ニ
ディング部３３は第６図に示す如くバドル３９により構
成されている。第２送り部３４は第１送り部３２のスク
リュ体３７と同一のスクリュ体４０が用いられている。

逆送り部３５は第７図に示す如く螺条突部４１が逆方向
に形成されると共に、その螺条突部４１の一部を切欠い
て送り方向に通路４２が形成されている。４３はフィー
ダで、チップ４をホッパー１８に投入するように機枠１
１の上部に取付けられている。

木材中のリグニンを分解する際には、第８図に示すよう
に、木材３からチップ４を製造し、このチップ４をフィ
ーダ４３によりホッパー１８から押出＠１０のシリンダ
１３に投入する。

シリンダ１３の上手側に投入されたチップ４は、一対の
スクリュー１２の第１送り部３２により下手側へとａ矢
示方向に送られる。一方、この時、チップ４はさくさく
の状態であるため、投入の直後に水注入部１９より適当
量の水分を注入してチップ４に添加し、チップ４間の熱
伝導を良くする。チップ４は第１送り部３２のスクリュ
一体３６からスクリュ一体３７により次第に圧力を高め
ながらニーディング部３３へとａ矢示方向へ強制的に送
られるので、ニーディング部３３でチップ４が滞留状態
となり、そのバドル３９の剪断作用によりチップ４を粉
砕する１次破壊が行われる。従って、チップ４は粉体又
はそれに近い状態になり、この時にリグニンの一部が破
れる。勿論、この時には加熱部２０による加熱と加圧に
伴う発熱とによって高温（１００″Ｃ以上）になってお
り、１次破壊も高温・高圧下で行われる。１次破壊され
た粉体等は、第２送り部３４によりａ矢示方向に送られ
るが、その下手側には逆送り部３５があって送りを阻止
するようになっているので、粉体等は高温下で高圧にな
るまで加圧されて行く。そして、加圧状態のままで逆送
り部３５の通路４２からダイス２３のダイス孔２４を経
て大きな抵抗を受けながら強制的に送られ、そのダイス
孔２４から大気中に放出される。このため、粉体等は高
温・高圧の状態から急激に大気中に放出されるので、そ
の時の圧力変化によってリグニン１が膨化し、また同時
に含有水分が急速にスチーム化するため、リグニン１は
完全に破壊される。つまり、この膨化によって２次破壊
が起こり、前述の１次破壊との相乗作用によってリグニ
ン１を分解できるのである。以下、押出機１０の運転中
、同様にしてリグニン１を連続的に破壊し分解すること
が可能である。

（発明の効果）本発明方法によれば、木材のチップ４を押出機１０に投
入し、水分を添加しつつ送る工程と、加熱・加圧下でチ
ップ４を剪断する工程と、剪断後にダイス２３から大気
に押出し膨化する工程とを連続して行いリグニンを分解
するので、簡単なプロセスで連続的に効率良くリグニン
を分解できる。

また本発明装置は、水注入部１９及び加熱部２０〜２２
を有するシリンダ１３と、該シリンダ１３内に回転自在
に設けられかつ送り部３２．３４　、ニーディング部３
３及び逆送り部３５が軸心方向に設けられたスクリュー
１２と、シリンダ１３の先端に設けられた大気開放ダイ
ス２３とを備えた押出機（１０）から成るので、装置全
体が簡単になる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明の一実施例を示し、第１図は
押出機の一部切欠側面図、第２図はダイスの断面図、第
３図は同正面図、第４図、第５図及び第７図はスクリュ
一体の正面図、第６図はニーディング部の斜視図、第８
図は分解法の説明図である。第９図は木材の組織を示す
図、第１０図及び第１１図は従来の分解法の説明図であ
る。１・・・リグニン１．１０・・・押出機、１２・・・ス
クリュー１３・・・シリンダ、１９・・・水注入部、２
０〜２２・・・ヒーター（加熱部）、２３・・・大気開
放ダイス、３２・・・第１送り部、３３・・・ニーディ
ング部、３４・・・第２送り部、３５・・・逆送り部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）木材のチップ（４）を押出機（１０）に投入し、
水分を添加しつつ送る工程と、加熱・加圧下でチップ（
４）を剪断する工程と、剪断後にダイス（２３）から大
気に押出し膨化する工程とを連続して行いリグニンを分
解することを特徴とする木材中リグニンの分解方法。
（２）水注入部（１９）及び加熱部（２０）〜（２２）
を有するシリンダ（１３）と、該シリンダ（１３）内に
回転自在に設けられかつ送り部（３２）（３４）、ニー
ディング部（３３）及び逆送り部（３５）が軸心方向に
設けられたスクリュー（１２）と、シリンダ（１３）の
先端に設けられた大気開放ダイス（２３）とを備えた押
出機（１０）から成ることを特徴とする木材中リグニン
の分解装置。