異物分離装置及び異物含有率の測定方法
【課題】作業の煩雑性や乾燥時での異物や検体材料の塊の散逸を低減させることにより測定精度を向上し、作業を軽減することができる異物分離装置を提供する。
【解決手段】溶媒と材料とを投入するための開口部Ｄを有する容器Ｃと、この容器Ｃ内で前記溶媒と前記材料とを攪拌するための攪拌手段１と、前記開口部Ｄを閉塞するための蓋体Ｂとを備える。前記蓋体Ｂは異物１０を補捉し、かつ前記溶媒と前記材料とを通過させる分離機能部２を備える。
【解決手段】溶媒と材料とを投入するための開口部Ｄを有する容器Ｃと、この容器Ｃ内で前記溶媒と前記材料とを攪拌するための攪拌手段１と、前記開口部Ｄを閉塞するための蓋体Ｂとを備える。前記蓋体Ｂは異物１０を補捉し、かつ前記溶媒と前記材料とを通過させる分離機能部２を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料中の異物の分離に用いる装置と、この装置を用いた異物の含有率の測定方法に関するものである。特に、外壁材や屋根材の原材料で使用する強化繊維の良否判定に好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
セメント系無機質建材に強化繊維として、パルプ繊維が広く使用されている。しかし、パルプ繊維の種類によっては、リグニンや澱粉などの有機系副成分が含まれていることがある。これらの副成分が多く含まれると、パルプ繊維が解繊し難くなるだけでなく、セメントの硬化阻害が大きくなり所定の養生時間内で硬化でき難く、再養生の必要性が生じたり、セメントの硬化不足で不良品が発生したりするため、前記建材の生産効率が低下する問題がある。そこで、この問題を未然に防ぐために、材料のパルプ繊維の良否判定を精度高く行う必要がある。
【０００３】
例えば、解繊したパルプ繊維とセメント材料及び水とを攪拌し、養生後のセメントスラリーを、ハンドネステスターでの値で評価することで、パルプ繊維がセメントの硬化性に対してどの程度影響を与えるかを予測する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、この方法は、パルプ繊維を含むセメント組成物の物性的な評価方法であり、パルプ繊維以外の材料が含まれているため、材料のパルプ繊維そのものの品質を良否判定することが難しかった。
【０００５】
そこで従来では、パルプ繊維そのものの品質を良否判定することが提案されている。例えば、図３（ａ）のように、混合装置Ｃ′に水と所定量に秤量したパルプ繊維を投入し、攪拌駆動部４′からの出力で、攪拌手段１′を回転させてパルプ繊維を水に分散させて解きほぐす。次に、図３（ｂ）のように、そのパルプ繊維の混合液をろ紙や金属メッシュなどの分離機構２′を有する分離装置５′に移して吸引や振動装置７′による振動を加える。これにより、分離機構２′を通過させて水やパルプ繊維を除去すると共に、異物１０′を分離機構２′で捕捉する。その後、図３（ｃ）のように、分離装置５′から分離機構２′を取出して乾燥機８内で高温で異物１０′の水分を蒸発させる。そして最後に、図３（ｄ）のように、乾燥させた異物１０′の乾燥重量を重量計９′にて測定し、異物１０′の含有率を算出していた。
【０００６】
しかし、上記の評価方法では、混合、分離、乾燥、重量測定と、各々の作業設備が分かれており、パルプ繊維を移し替える作業が必要で煩雑であった。また、混合工程や分離工程では、パルプ繊維の残留を極力無くすために、混合装置Ｃ′容器や吸引装置５′の容器部Ｅ′の内壁面等を水で十分に洗浄する必要があるため煩雑であった。しかも、十分に洗浄しても、異物１０′やある特定の粒度の材料が混合装置Ｃ′の容器、並びに分離装置５′の容器部Ｅ′のそれぞれの内壁面に付着して残留することがあった。更に、分離装置５′から分離機構２′を取出して乾燥機８′で乾燥させると、分離機構２′の上に残った異物１０′が乾燥機８′内の風等により散逸してしまうことがある。つまり各作業工程で異物１０′の損失を抑えることが難しく、パルプ繊維の異物１０′の含有率の測定精度を上げることが難しいという問題点が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２０１５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、材料の良否判定において、評価作業を軽減して煩雑性を抑え、更に異物の損失を低くすることで、材料中の異物含有率を従来よりも精度高く測定できる異物分離装置及び異物含有率の測定方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、溶媒に不溶な異物を含有する材料から前記異物を分離するための異物分離装置であって、前記溶媒と前記材料とを投入するための開口部を有する容器と、この容器内で前記溶媒と前記材料とを攪拌するための攪拌手段と、前記開口部を閉塞するための蓋体とを備えてなり、前記蓋体は前記異物を補捉し、かつ前記溶媒と前記材料とを通過させる分離機能部を備えて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る異物分離装置において、前記蓋体は、前記分離機能部の異物を捕捉する能力が異なる他の蓋体に、交換可能に形成されて成ることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る異物分離装置は、前記容器に開閉可能な通気穴を設けて成ることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る異物分離装置において、前記材料がパルプ繊維であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る異物含有率の測定方法は、上記異物分離装置を用いて、材料中の溶媒に不溶な異物の含有率を測定する方法であって、前記容器に前記溶媒と前記材料とを前記開口部から投入し、前記攪拌手段により、前記容器内で前記溶媒と前記材料とを攪拌して混合し、前記開口部を閉塞するように前記容器に装着された前記蓋体を通じて混合された前記溶媒と前記材料との混合液を、前記容器から排出すると共に、前記蓋体の分離機能部により前記異物を補捉し、その後、前記蓋体を装着した状態の前記容器内で、前記補捉した異物を乾燥し、更に、前記蓋体を装着した状態の前記容器と共に、前記乾燥した異物の重量を測定することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明に係る異物含有率の測定方法において、前記材料がパルプ繊維であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の異物分離装置及び異物含有率の測定方法では、材料の良否判定において、評価作業を軽減して煩雑性を抑え、更に異物の損失を低くすることで、材料中の異物含有率を従来よりも精度高く測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の異物分離装置の実施の形態の一例を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の測定方法の一例を示す概略図であり、（ａ）は混合工程、（ｂ）は 分離工程、（ｃ）は乾燥工程、（ｄ）は重量測定工程である。
【図３】従来の測定方法を示す概略図であり、（ａ）は混合工程、（ｂ）は分離工程 、（ｃ）は乾燥工程、（ｄ）は重量測定工程である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
本発明における異物分離装置Ａは、開口部Ｄを有する容器Ｃと、開口部Ｄを閉塞するための蓋体Ｂとを備えてなる。容器Ｃは、上面に開口部Ｄを設けられた有底筒状などで形成されている。また、開口部Ｄは、溶媒と測定対象の材料とを容器Ｃ内へ容易に投入できる大きさに開口されている。更に、容器Ｃの底部６の中心付近には、回転軸１ａとその上端部に設けられた攪拌翼１ｂとから構成される攪拌手段１が備えられている。回転軸１ａの下端部は、底部６の内から外へ所定長さで突出するように形成された突出部１ｃがある。また更に、容器Ｃの底部６付近に厚み方向に貫通した通気穴１２が設けられており、この通気穴１２は蓋様部材１１で開閉可能となっている。この蓋様部材１１は、通気穴１２にねじ込むことで容器Ｃに取り付けられる。ここで、蓋様部材１１が通気穴１２を閉塞すると、蓋様部材１１の先端面１１ａと容器Ｃの内壁面とが面一になるように形成されている。
【００１８】
また、蓋体Ｂの底面には下方へ伸びるように所定の長さの嵌合リブ３が備えられている。この嵌合リブ３が、開口部Ｄの上面から下方へ所定の深さで嵌合することにより、蓋体Ｂが容器Ｃに装着される状態となる。また更に、蓋体Ｂには、天面Ｂａから厚み方向に貫通ように複数の排出孔２ａから成る分離機能部２が備えられている。
【００１９】
更に、この蓋体Ｂは、捕捉する異物の分離能力に応じて、形態（スリットやメッシュなど）や目開きなどで異なる分離能力を有する分離機能部２を備えた他の蓋体Ｂに交換することができる。他にも、蓋体Ｂに備えられた分離機能部２を脱着可能にし、必要に応じて形態や目開きなどが異なる他の分離機能部２に交換することもできる。この場合、分離機能部２で異物を捕捉できれば、分離機能部２の形態や目開きなどは、特に限定されないが、例えば、メッシュ状またはスリット状などの形態で、目開きが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍのものであることが好ましい。
【００２０】
ここで、容器Ｃや蓋体Ｂなどの材質は、溶媒や乾燥温度などに耐え得るものであれば、特に限定はされないが、例えば、ステンレス、アルミニウム、ポリプロピレン、ポリエチレン、メラミン樹脂などの金属製または樹脂製のものが挙げられる。
【００２１】
本発明の異物含有率の測定は以下の方法にて行うことができる。
【００２２】
測定対象の材料としては、主としてパルプ繊維を用いることができ、例えばシート状に成形されたパルプ繊維や、綿状に作製されたパルプ繊維を用いることができる。しかしこれに限らず、ポリプロピレン繊維、ビニロン繊維、セメント材料なども測定対象の材料として用いることができる。更に、溶媒に可分散又は可溶な成分からなる粉体や固形等の材料に、溶媒に対して難分散性又は難溶性の異物１０を含有しているものであれば、測定対象として、幅広く応用して用いることができる。
【００２３】
また、溶媒は材料の成分の特性（溶解性や分散性など）に適した液体であれば、限定されないが、例えば、水若しくは異物の無い水溶液や、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノールなどの極性プロトン性有機溶媒や、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトン、テトラヒドロフランなどの極性非プロトン性有機溶媒や、酢酸エチル、クロロホルム、ジエチルエーテル、トルエン、ベンゼン、ヘキサンなどの無極性有機溶媒などが挙げられる。
【００２４】
ここで溶媒に不溶な異物１０とは、材料に含まれた溶媒に対して難溶性又は難分散性の副成分の塊もしくはその副成分などにより材料が凝集した塊である。例えば、パルプ繊維の場合では、パルプ繊維以外の塊または、リグニンや澱粉などの有機系副成分によりパルプ繊維が凝集して解繊し難くなった塊である。
【００２５】
図２（ａ）で示されるように、容器Ｃは、底部６付近に設けられた通気穴１２が蓋様部材１１で閉塞されている。この容器Ｃ内に開口部Ｄから、溶媒と所定量に秤量した材料とを投入した後、容器Ｃに蓋体Ｂを装着する。このとき、容器Ｃに投入する測定対象の材料の量は、溶媒を１００質量部としたとき、１質量部〜１０質量部であることが好ましい。次に異物分離装置Ａ（容器Ｃに蓋体Ｂを装着した状態）を、攪拌駆動部４の上に設置した状態にする。この時、突出部１ｃは、攪拌駆動部４に接続されており、攪拌手段１の動作が突出部１ｃを介して、攪拌駆動部４により制御されるようになっている。このことから、攪拌駆動部４からの制御出力を調節して、所定の攪拌速度で攪拌手段１を作動させて、異物分離装置Ａ内で溶媒と材料とを所定時間攪拌して十分に混合させる。このとき、攪拌手段１の攪拌速度は、１００００ｒｐｍ〜２００００ｒｐｍであることが好ましい。この範囲であると、材料は溶媒に均一に分散又は溶解し、難分散性又は難溶性の異物１０は凝集したままにすることができる。攪拌速度が、１００００ｒｐｍより小さいと、材料を溶媒に所定時間内に分散することができない恐れがある。また、２００００ｒｐｍより大きいと液が飛び散ったり、各種装置が破損する恐れがあり、安全性の面で問題がある。
【００２６】
次に、図２（ｂ）で示す分離工程では、異物分離装置Ａを天地逆にして、蓋体Ｂの天面Ｂａと収液部５の上面とが接して、収液部５の上に異物分離装置Ａが設置される。そして、収液部５の下端には廃液路５ａが備えられ、更に、この廃液路５ａには、吸引ポンプなどが備えられている。この吸引ポンプなどが負圧をかけると、収液部５から蓋体Ｂの排出孔２ａを通じて、異物分離装置Ａの内部の混合液に吸引作用が及ぶ。この吸引作用により、分離機能部２で異物１０が捕捉されると共に、溶媒と材料は排出孔２ａを通じて収液部５に向かって排出される。また、吸引ポンプなどで負圧をかけずに、蓋体Ｂに振動装置７から振動を与えても、異物分離装置Ａ内の混合液の溶媒と材料を蓋体Ｂの排出孔２ａを通じて収液部５へ向けて排出しつつ、分離機能部２で異物１０を捕捉することができる。更に、吸引ポンプなどで負圧をかけると共に、蓋体Ｂに振動装置７から振動を与えて異物分離装置Ａ内の混合液の溶媒と材料を蓋体Ｂの排出孔２ａを通じて排出しつつ、分離機能部２で異物１０を捕捉することができる。
【００２７】
上記のように、吸引や振動を与えて異物分離装置Ａ内の混合液を排出する場合において、異物分離装置Ａ内の液面が低下すると、異物分離装置Ａの内圧が低下して、異物分離装置Ａから溶媒と材料を排出し難くなることがある。そのため、容器Ｃから蓋様部材１１を外して、通気穴１２を開口状態にする。このことで、異物分離装置Ａの内圧が外圧と同一となり、容器内の減圧が原因で、溶媒と材料が排出孔２ａを通じて排出され難くなることを防止することができる。他にも、通気穴１２に給気管の開口部を接続することができる。この給気管は給気装置などに接続されており、給気装置などから供給された気体を給気管を通じて異物分離装置Ａ内へ給気すると、内圧が高まり、異物分離装置Ａから溶媒と材料を排出しつつ、分離機能部２で異物１０を捕捉することができる。
【００２８】
また、通気穴１２の開口部から、エアノズルや筒状の管の開口部などを挿入することで、空気や溶媒などを異物分離装置Ａの内部へ供給し、容器Ｃの内壁面や攪拌手段１に付着した材料を異物分離装置Ａ内の混合液へ洗い出して、材料の残留を最小限に抑えることができる。
【００２９】
なお、蓋様部材１１の先端面１１ａは容器Ｃの内壁面と面一となるように形成されることが好ましい。もし先端面１１ａと容器Ｃの内壁面とで凹凸面を形成すると、この凹凸面に材料が残留し易くなってしまい、異物１０の重量測定に影響が生じるからである。
【００３０】
また容器Ｃに設けられた通気穴１２は、測定対象の材料の性状に適した大きさにすることができるが、例えば、通気穴１２が円形の場合、穴径を５ｍｍ〜１０ｍｍにすることが好ましい。５ｍｍより小さいと通気穴１２の用途を満たさない可能性があり、１０ｍｍより大きい場合では、蓋様部材１１を取外すと、その先端面１１ａに無視できない程度の異物１０などが付着して異物１０の損失が生じてしまう恐れがある。
【００３１】
次に、図２（ｃ）で示される乾燥工程では、異物分離装置Ａは、蓋体Ｂを容器Ｃに装着した状態で、分離機能部２で補捉された異物１０を乾燥機８内で乾燥させることができる。このとき、乾燥機８内の温度が１００℃〜１２０℃であることが好ましい。蓋体Ｂを容器Ｃに装着した状態にすることで、分離機能部２で捕捉された異物１０に乾燥機８内の風などが、吹き付けられにくくなり、異物１０が散逸することを抑えることができる。このとき、通気穴１２を開口したままで乾燥させると、風などによる異物１０の散逸を抑えるだけでなく、気化した溶媒の蒸気が容器Ｃ内に留まり難くなるため、より速く乾燥することができる。更に、分離機能部２での目詰まりなどが原因で、乾燥工程での加温で異物分離装置Ａの内圧が高まって、異物分離装置Ａを破裂破損させることを防止することができる。尚、分離機能部２で目詰まりの程度が大きい場合では、通気穴１２だけでは、異物分離装置Ａの内圧上昇を抑えられず内圧が高まり、装置Ａが破裂破損する恐れがある。その場合は、蓋体Ｂを装置Ａから外して、隙間があくように容器Ｃを蓋体Ｂの上に被せるようにして、容器Ｃと共に乾燥してもよい。
【００３２】
次に、図２（ｄ）で示される重量測定工程は、乾燥後の異物分離装置Ａ（蓋様部材１１を装着していない状態）の重量を重量計９で計測して、異物１０の残渣重量を測定するものである。このとき、使用前（溶媒と材料を容器Ｃ内に投入する前）の異物分離装置Ａの乾燥重量（蓋様部材１１を装着していない状態の容器Ｃと蓋体Ｂの乾燥重量の合計）を重量計９で計量しておく必要がある。このことで、乾燥工程で異物分離装置Ａの内部で異物１０を乾燥させた後の異物分離装置Ａの重量から、使用前の異物分離装置Ａの乾燥重量を差し引くことで、異物１０の残渣重量を測定することができる。更に、この異物１０の残渣重量と、投入前の材料の秤量値との比から材料に含まれる異物１０の含有率を測定することができる。
【００３３】
本発明の異物含有率の測定方法では、混合、分離、乾燥、重量測定の各作業工程を、同一の異物分離装置Ａ内で行うので、測定対象の材料を移し替える必要がなく、作業の煩雑性を低減することができ、また、異物１０の損失を抑えることができる。そのため、材料中に含まれる異物１０の含有率を従来よりも精度高く測定できる。
【００３４】
以下に溶媒として水、測定対象の材料としてパルプ繊維を用いて、従来技術と比較実験を行った。
【００３５】
水４００質量部と、繊維長さ１〜３ｍｍに調整された綿状のパルプ繊維（具体的には、針葉樹・広葉樹混用リサイクルパルプ）１８質量部とを混合装置Ｃ′に投入し後、１２０００ｒｐｍで攪拌手段１′を回転させて、パルプ繊維が水に十分に分散した混合液を調製した（図３（ａ））。次に１ｍｍ目開き金網の分離機構２′を装着した分離装置５の容器部Ｅ′内に上記混合液を投入した。この際、混合液を投入した後の混合装置Ｃ′の容器内を十分に流水洗浄し、その液も分離装置５′の容器Ｅ′内へ投入した。その後、吸引ポンプで０．０２ＭＰａの負圧をかけて、分離機構２′で異物１０′を捕捉しつつ、水と解繊したパルプ繊維とを排出した。この際、分離装置５′の容器部Ｅ′の内壁を十分に流水洗浄しながら異物１０′を分離して採取した（図３（ｂ））。その後、分離装置５′から分離機構２′を取出し、１０５℃に加温された乾燥機８′内で、異物１０′を補足した分離機構２′を静置して異物１０′を乾燥させた（図３（ｃ））。そして最後に、この乾燥させた分離機構２′を重量計９′で計量し、異物１０′の乾燥重量を測定した（図３（ｄ））。しかし、上記のような従来方法では、混合装置Ｃ′の容器や分離装置５′の容器部Ｅ′の内壁を十分に流水洗浄しても、異物１０′の一部は付着し続け、また、乾燥する際には、乾燥機８′内の風などで一部の異物１０′が散逸してしまっていた。つまり、各作業工程に移るたびに、異物１０′を損失してしまい、測定対象のパルプ繊維に含まれる異物１０′の含有率を精度高く測定することが難しい。
【００３６】
一方、本発明の測定方法では、上記と同様、同量の水とパルプ繊維とを容器Ｃ内に投入し、１ｍｍ目開き金網の分離機能を備えた蓋体Ｂを上記容器Ｃに装着して、異物分離装置Ａの形態にした。この異物分離装置Ａを攪拌駆動部４の上に設置し、１２０００ｒｐｍで攪拌手段１を回転させて、パルプ繊維が水に十分に分散した混合液を調製した（図２（ａ））。次に、この異物分離装置Ａを天地逆にし、収液部５の上面に設置して、吸引ポンプで０．０２ＭＰａの負圧をかけて、分離機能部２で異物１０を捕捉しつつ、水と解繊したパルプ繊維とを収液部５へ排出した。この際、蓋様部材１１を異物分離装置Ａから取り外すことで通気穴１２を開口し、この開口部からエアノズルを挿入して、エアノズルから噴出される空気を異物分離装置Ａの内壁面や攪拌翼１ｂなどに吹き付け、付着したパルプ繊維などを未排出の混合液へ吹き落とした（図２（ｂ））。その後、室内を１０５℃に加温された乾燥機８に、この異物分離装置Ａを入れ、静置して乾燥させた（図２（ｃ））。そして最後に、上記乾燥させた異物分離装置Ａの重量を計量し、異物１０の乾燥重量を測定した（図２（ｄ））。この方法だと、作業の煩雑性を低減することができ、また、異物１０の損失も抑えることができた。その結果、従来技術よりも、精度の高い異物１０の含有率を容易に測定することができた。
【符号の説明】
【００３７】
１ 攪拌手段
２ 分離機能部
１０ 異物
１２ 通気穴
Ａ 異物分離装置
Ｂ 蓋体
Ｃ 容器
Ｄ 開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料中の異物の分離に用いる装置と、この装置を用いた異物の含有率の測定方法に関するものである。特に、外壁材や屋根材の原材料で使用する強化繊維の良否判定に好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
セメント系無機質建材に強化繊維として、パルプ繊維が広く使用されている。しかし、パルプ繊維の種類によっては、リグニンや澱粉などの有機系副成分が含まれていることがある。これらの副成分が多く含まれると、パルプ繊維が解繊し難くなるだけでなく、セメントの硬化阻害が大きくなり所定の養生時間内で硬化でき難く、再養生の必要性が生じたり、セメントの硬化不足で不良品が発生したりするため、前記建材の生産効率が低下する問題がある。そこで、この問題を未然に防ぐために、材料のパルプ繊維の良否判定を精度高く行う必要がある。
【０００３】
例えば、解繊したパルプ繊維とセメント材料及び水とを攪拌し、養生後のセメントスラリーを、ハンドネステスターでの値で評価することで、パルプ繊維がセメントの硬化性に対してどの程度影響を与えるかを予測する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、この方法は、パルプ繊維を含むセメント組成物の物性的な評価方法であり、パルプ繊維以外の材料が含まれているため、材料のパルプ繊維そのものの品質を良否判定することが難しかった。
【０００５】
そこで従来では、パルプ繊維そのものの品質を良否判定することが提案されている。例えば、図３（ａ）のように、混合装置Ｃ′に水と所定量に秤量したパルプ繊維を投入し、攪拌駆動部４′からの出力で、攪拌手段１′を回転させてパルプ繊維を水に分散させて解きほぐす。次に、図３（ｂ）のように、そのパルプ繊維の混合液をろ紙や金属メッシュなどの分離機構２′を有する分離装置５′に移して吸引や振動装置７′による振動を加える。これにより、分離機構２′を通過させて水やパルプ繊維を除去すると共に、異物１０′を分離機構２′で捕捉する。その後、図３（ｃ）のように、分離装置５′から分離機構２′を取出して乾燥機８内で高温で異物１０′の水分を蒸発させる。そして最後に、図３（ｄ）のように、乾燥させた異物１０′の乾燥重量を重量計９′にて測定し、異物１０′の含有率を算出していた。
【０００６】
しかし、上記の評価方法では、混合、分離、乾燥、重量測定と、各々の作業設備が分かれており、パルプ繊維を移し替える作業が必要で煩雑であった。また、混合工程や分離工程では、パルプ繊維の残留を極力無くすために、混合装置Ｃ′容器や吸引装置５′の容器部Ｅ′の内壁面等を水で十分に洗浄する必要があるため煩雑であった。しかも、十分に洗浄しても、異物１０′やある特定の粒度の材料が混合装置Ｃ′の容器、並びに分離装置５′の容器部Ｅ′のそれぞれの内壁面に付着して残留することがあった。更に、分離装置５′から分離機構２′を取出して乾燥機８′で乾燥させると、分離機構２′の上に残った異物１０′が乾燥機８′内の風等により散逸してしまうことがある。つまり各作業工程で異物１０′の損失を抑えることが難しく、パルプ繊維の異物１０′の含有率の測定精度を上げることが難しいという問題点が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２０１５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、材料の良否判定において、評価作業を軽減して煩雑性を抑え、更に異物の損失を低くすることで、材料中の異物含有率を従来よりも精度高く測定できる異物分離装置及び異物含有率の測定方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、溶媒に不溶な異物を含有する材料から前記異物を分離するための異物分離装置であって、前記溶媒と前記材料とを投入するための開口部を有する容器と、この容器内で前記溶媒と前記材料とを攪拌するための攪拌手段と、前記開口部を閉塞するための蓋体とを備えてなり、前記蓋体は前記異物を補捉し、かつ前記溶媒と前記材料とを通過させる分離機能部を備えて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る異物分離装置において、前記蓋体は、前記分離機能部の異物を捕捉する能力が異なる他の蓋体に、交換可能に形成されて成ることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る異物分離装置は、前記容器に開閉可能な通気穴を設けて成ることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る異物分離装置において、前記材料がパルプ繊維であることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る異物含有率の測定方法は、上記異物分離装置を用いて、材料中の溶媒に不溶な異物の含有率を測定する方法であって、前記容器に前記溶媒と前記材料とを前記開口部から投入し、前記攪拌手段により、前記容器内で前記溶媒と前記材料とを攪拌して混合し、前記開口部を閉塞するように前記容器に装着された前記蓋体を通じて混合された前記溶媒と前記材料との混合液を、前記容器から排出すると共に、前記蓋体の分離機能部により前記異物を補捉し、その後、前記蓋体を装着した状態の前記容器内で、前記補捉した異物を乾燥し、更に、前記蓋体を装着した状態の前記容器と共に、前記乾燥した異物の重量を測定することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明に係る異物含有率の測定方法において、前記材料がパルプ繊維であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の異物分離装置及び異物含有率の測定方法では、材料の良否判定において、評価作業を軽減して煩雑性を抑え、更に異物の損失を低くすることで、材料中の異物含有率を従来よりも精度高く測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の異物分離装置の実施の形態の一例を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の測定方法の一例を示す概略図であり、（ａ）は混合工程、（ｂ）は 分離工程、（ｃ）は乾燥工程、（ｄ）は重量測定工程である。
【図３】従来の測定方法を示す概略図であり、（ａ）は混合工程、（ｂ）は分離工程 、（ｃ）は乾燥工程、（ｄ）は重量測定工程である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
本発明における異物分離装置Ａは、開口部Ｄを有する容器Ｃと、開口部Ｄを閉塞するための蓋体Ｂとを備えてなる。容器Ｃは、上面に開口部Ｄを設けられた有底筒状などで形成されている。また、開口部Ｄは、溶媒と測定対象の材料とを容器Ｃ内へ容易に投入できる大きさに開口されている。更に、容器Ｃの底部６の中心付近には、回転軸１ａとその上端部に設けられた攪拌翼１ｂとから構成される攪拌手段１が備えられている。回転軸１ａの下端部は、底部６の内から外へ所定長さで突出するように形成された突出部１ｃがある。また更に、容器Ｃの底部６付近に厚み方向に貫通した通気穴１２が設けられており、この通気穴１２は蓋様部材１１で開閉可能となっている。この蓋様部材１１は、通気穴１２にねじ込むことで容器Ｃに取り付けられる。ここで、蓋様部材１１が通気穴１２を閉塞すると、蓋様部材１１の先端面１１ａと容器Ｃの内壁面とが面一になるように形成されている。
【００１８】
また、蓋体Ｂの底面には下方へ伸びるように所定の長さの嵌合リブ３が備えられている。この嵌合リブ３が、開口部Ｄの上面から下方へ所定の深さで嵌合することにより、蓋体Ｂが容器Ｃに装着される状態となる。また更に、蓋体Ｂには、天面Ｂａから厚み方向に貫通ように複数の排出孔２ａから成る分離機能部２が備えられている。
【００１９】
更に、この蓋体Ｂは、捕捉する異物の分離能力に応じて、形態（スリットやメッシュなど）や目開きなどで異なる分離能力を有する分離機能部２を備えた他の蓋体Ｂに交換することができる。他にも、蓋体Ｂに備えられた分離機能部２を脱着可能にし、必要に応じて形態や目開きなどが異なる他の分離機能部２に交換することもできる。この場合、分離機能部２で異物を捕捉できれば、分離機能部２の形態や目開きなどは、特に限定されないが、例えば、メッシュ状またはスリット状などの形態で、目開きが０．５ｍｍ〜１．５ｍｍのものであることが好ましい。
【００２０】
ここで、容器Ｃや蓋体Ｂなどの材質は、溶媒や乾燥温度などに耐え得るものであれば、特に限定はされないが、例えば、ステンレス、アルミニウム、ポリプロピレン、ポリエチレン、メラミン樹脂などの金属製または樹脂製のものが挙げられる。
【００２１】
本発明の異物含有率の測定は以下の方法にて行うことができる。
【００２２】
測定対象の材料としては、主としてパルプ繊維を用いることができ、例えばシート状に成形されたパルプ繊維や、綿状に作製されたパルプ繊維を用いることができる。しかしこれに限らず、ポリプロピレン繊維、ビニロン繊維、セメント材料なども測定対象の材料として用いることができる。更に、溶媒に可分散又は可溶な成分からなる粉体や固形等の材料に、溶媒に対して難分散性又は難溶性の異物１０を含有しているものであれば、測定対象として、幅広く応用して用いることができる。
【００２３】
また、溶媒は材料の成分の特性（溶解性や分散性など）に適した液体であれば、限定されないが、例えば、水若しくは異物の無い水溶液や、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノールなどの極性プロトン性有機溶媒や、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトン、テトラヒドロフランなどの極性非プロトン性有機溶媒や、酢酸エチル、クロロホルム、ジエチルエーテル、トルエン、ベンゼン、ヘキサンなどの無極性有機溶媒などが挙げられる。
【００２４】
ここで溶媒に不溶な異物１０とは、材料に含まれた溶媒に対して難溶性又は難分散性の副成分の塊もしくはその副成分などにより材料が凝集した塊である。例えば、パルプ繊維の場合では、パルプ繊維以外の塊または、リグニンや澱粉などの有機系副成分によりパルプ繊維が凝集して解繊し難くなった塊である。
【００２５】
図２（ａ）で示されるように、容器Ｃは、底部６付近に設けられた通気穴１２が蓋様部材１１で閉塞されている。この容器Ｃ内に開口部Ｄから、溶媒と所定量に秤量した材料とを投入した後、容器Ｃに蓋体Ｂを装着する。このとき、容器Ｃに投入する測定対象の材料の量は、溶媒を１００質量部としたとき、１質量部〜１０質量部であることが好ましい。次に異物分離装置Ａ（容器Ｃに蓋体Ｂを装着した状態）を、攪拌駆動部４の上に設置した状態にする。この時、突出部１ｃは、攪拌駆動部４に接続されており、攪拌手段１の動作が突出部１ｃを介して、攪拌駆動部４により制御されるようになっている。このことから、攪拌駆動部４からの制御出力を調節して、所定の攪拌速度で攪拌手段１を作動させて、異物分離装置Ａ内で溶媒と材料とを所定時間攪拌して十分に混合させる。このとき、攪拌手段１の攪拌速度は、１００００ｒｐｍ〜２００００ｒｐｍであることが好ましい。この範囲であると、材料は溶媒に均一に分散又は溶解し、難分散性又は難溶性の異物１０は凝集したままにすることができる。攪拌速度が、１００００ｒｐｍより小さいと、材料を溶媒に所定時間内に分散することができない恐れがある。また、２００００ｒｐｍより大きいと液が飛び散ったり、各種装置が破損する恐れがあり、安全性の面で問題がある。
【００２６】
次に、図２（ｂ）で示す分離工程では、異物分離装置Ａを天地逆にして、蓋体Ｂの天面Ｂａと収液部５の上面とが接して、収液部５の上に異物分離装置Ａが設置される。そして、収液部５の下端には廃液路５ａが備えられ、更に、この廃液路５ａには、吸引ポンプなどが備えられている。この吸引ポンプなどが負圧をかけると、収液部５から蓋体Ｂの排出孔２ａを通じて、異物分離装置Ａの内部の混合液に吸引作用が及ぶ。この吸引作用により、分離機能部２で異物１０が捕捉されると共に、溶媒と材料は排出孔２ａを通じて収液部５に向かって排出される。また、吸引ポンプなどで負圧をかけずに、蓋体Ｂに振動装置７から振動を与えても、異物分離装置Ａ内の混合液の溶媒と材料を蓋体Ｂの排出孔２ａを通じて収液部５へ向けて排出しつつ、分離機能部２で異物１０を捕捉することができる。更に、吸引ポンプなどで負圧をかけると共に、蓋体Ｂに振動装置７から振動を与えて異物分離装置Ａ内の混合液の溶媒と材料を蓋体Ｂの排出孔２ａを通じて排出しつつ、分離機能部２で異物１０を捕捉することができる。
【００２７】
上記のように、吸引や振動を与えて異物分離装置Ａ内の混合液を排出する場合において、異物分離装置Ａ内の液面が低下すると、異物分離装置Ａの内圧が低下して、異物分離装置Ａから溶媒と材料を排出し難くなることがある。そのため、容器Ｃから蓋様部材１１を外して、通気穴１２を開口状態にする。このことで、異物分離装置Ａの内圧が外圧と同一となり、容器内の減圧が原因で、溶媒と材料が排出孔２ａを通じて排出され難くなることを防止することができる。他にも、通気穴１２に給気管の開口部を接続することができる。この給気管は給気装置などに接続されており、給気装置などから供給された気体を給気管を通じて異物分離装置Ａ内へ給気すると、内圧が高まり、異物分離装置Ａから溶媒と材料を排出しつつ、分離機能部２で異物１０を捕捉することができる。
【００２８】
また、通気穴１２の開口部から、エアノズルや筒状の管の開口部などを挿入することで、空気や溶媒などを異物分離装置Ａの内部へ供給し、容器Ｃの内壁面や攪拌手段１に付着した材料を異物分離装置Ａ内の混合液へ洗い出して、材料の残留を最小限に抑えることができる。
【００２９】
なお、蓋様部材１１の先端面１１ａは容器Ｃの内壁面と面一となるように形成されることが好ましい。もし先端面１１ａと容器Ｃの内壁面とで凹凸面を形成すると、この凹凸面に材料が残留し易くなってしまい、異物１０の重量測定に影響が生じるからである。
【００３０】
また容器Ｃに設けられた通気穴１２は、測定対象の材料の性状に適した大きさにすることができるが、例えば、通気穴１２が円形の場合、穴径を５ｍｍ〜１０ｍｍにすることが好ましい。５ｍｍより小さいと通気穴１２の用途を満たさない可能性があり、１０ｍｍより大きい場合では、蓋様部材１１を取外すと、その先端面１１ａに無視できない程度の異物１０などが付着して異物１０の損失が生じてしまう恐れがある。
【００３１】
次に、図２（ｃ）で示される乾燥工程では、異物分離装置Ａは、蓋体Ｂを容器Ｃに装着した状態で、分離機能部２で補捉された異物１０を乾燥機８内で乾燥させることができる。このとき、乾燥機８内の温度が１００℃〜１２０℃であることが好ましい。蓋体Ｂを容器Ｃに装着した状態にすることで、分離機能部２で捕捉された異物１０に乾燥機８内の風などが、吹き付けられにくくなり、異物１０が散逸することを抑えることができる。このとき、通気穴１２を開口したままで乾燥させると、風などによる異物１０の散逸を抑えるだけでなく、気化した溶媒の蒸気が容器Ｃ内に留まり難くなるため、より速く乾燥することができる。更に、分離機能部２での目詰まりなどが原因で、乾燥工程での加温で異物分離装置Ａの内圧が高まって、異物分離装置Ａを破裂破損させることを防止することができる。尚、分離機能部２で目詰まりの程度が大きい場合では、通気穴１２だけでは、異物分離装置Ａの内圧上昇を抑えられず内圧が高まり、装置Ａが破裂破損する恐れがある。その場合は、蓋体Ｂを装置Ａから外して、隙間があくように容器Ｃを蓋体Ｂの上に被せるようにして、容器Ｃと共に乾燥してもよい。
【００３２】
次に、図２（ｄ）で示される重量測定工程は、乾燥後の異物分離装置Ａ（蓋様部材１１を装着していない状態）の重量を重量計９で計測して、異物１０の残渣重量を測定するものである。このとき、使用前（溶媒と材料を容器Ｃ内に投入する前）の異物分離装置Ａの乾燥重量（蓋様部材１１を装着していない状態の容器Ｃと蓋体Ｂの乾燥重量の合計）を重量計９で計量しておく必要がある。このことで、乾燥工程で異物分離装置Ａの内部で異物１０を乾燥させた後の異物分離装置Ａの重量から、使用前の異物分離装置Ａの乾燥重量を差し引くことで、異物１０の残渣重量を測定することができる。更に、この異物１０の残渣重量と、投入前の材料の秤量値との比から材料に含まれる異物１０の含有率を測定することができる。
【００３３】
本発明の異物含有率の測定方法では、混合、分離、乾燥、重量測定の各作業工程を、同一の異物分離装置Ａ内で行うので、測定対象の材料を移し替える必要がなく、作業の煩雑性を低減することができ、また、異物１０の損失を抑えることができる。そのため、材料中に含まれる異物１０の含有率を従来よりも精度高く測定できる。
【００３４】
以下に溶媒として水、測定対象の材料としてパルプ繊維を用いて、従来技術と比較実験を行った。
【００３５】
水４００質量部と、繊維長さ１〜３ｍｍに調整された綿状のパルプ繊維（具体的には、針葉樹・広葉樹混用リサイクルパルプ）１８質量部とを混合装置Ｃ′に投入し後、１２０００ｒｐｍで攪拌手段１′を回転させて、パルプ繊維が水に十分に分散した混合液を調製した（図３（ａ））。次に１ｍｍ目開き金網の分離機構２′を装着した分離装置５の容器部Ｅ′内に上記混合液を投入した。この際、混合液を投入した後の混合装置Ｃ′の容器内を十分に流水洗浄し、その液も分離装置５′の容器Ｅ′内へ投入した。その後、吸引ポンプで０．０２ＭＰａの負圧をかけて、分離機構２′で異物１０′を捕捉しつつ、水と解繊したパルプ繊維とを排出した。この際、分離装置５′の容器部Ｅ′の内壁を十分に流水洗浄しながら異物１０′を分離して採取した（図３（ｂ））。その後、分離装置５′から分離機構２′を取出し、１０５℃に加温された乾燥機８′内で、異物１０′を補足した分離機構２′を静置して異物１０′を乾燥させた（図３（ｃ））。そして最後に、この乾燥させた分離機構２′を重量計９′で計量し、異物１０′の乾燥重量を測定した（図３（ｄ））。しかし、上記のような従来方法では、混合装置Ｃ′の容器や分離装置５′の容器部Ｅ′の内壁を十分に流水洗浄しても、異物１０′の一部は付着し続け、また、乾燥する際には、乾燥機８′内の風などで一部の異物１０′が散逸してしまっていた。つまり、各作業工程に移るたびに、異物１０′を損失してしまい、測定対象のパルプ繊維に含まれる異物１０′の含有率を精度高く測定することが難しい。
【００３６】
一方、本発明の測定方法では、上記と同様、同量の水とパルプ繊維とを容器Ｃ内に投入し、１ｍｍ目開き金網の分離機能を備えた蓋体Ｂを上記容器Ｃに装着して、異物分離装置Ａの形態にした。この異物分離装置Ａを攪拌駆動部４の上に設置し、１２０００ｒｐｍで攪拌手段１を回転させて、パルプ繊維が水に十分に分散した混合液を調製した（図２（ａ））。次に、この異物分離装置Ａを天地逆にし、収液部５の上面に設置して、吸引ポンプで０．０２ＭＰａの負圧をかけて、分離機能部２で異物１０を捕捉しつつ、水と解繊したパルプ繊維とを収液部５へ排出した。この際、蓋様部材１１を異物分離装置Ａから取り外すことで通気穴１２を開口し、この開口部からエアノズルを挿入して、エアノズルから噴出される空気を異物分離装置Ａの内壁面や攪拌翼１ｂなどに吹き付け、付着したパルプ繊維などを未排出の混合液へ吹き落とした（図２（ｂ））。その後、室内を１０５℃に加温された乾燥機８に、この異物分離装置Ａを入れ、静置して乾燥させた（図２（ｃ））。そして最後に、上記乾燥させた異物分離装置Ａの重量を計量し、異物１０の乾燥重量を測定した（図２（ｄ））。この方法だと、作業の煩雑性を低減することができ、また、異物１０の損失も抑えることができた。その結果、従来技術よりも、精度の高い異物１０の含有率を容易に測定することができた。
【符号の説明】
【００３７】
１ 攪拌手段
２ 分離機能部
１０ 異物
１２ 通気穴
Ａ 異物分離装置
Ｂ 蓋体
Ｃ 容器
Ｄ 開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒に不溶な異物を含有する材料から前記異物を分離するための異物分離装置であって、前記溶媒と前記材料とを投入するための開口部を有する容器と、この容器内で前記溶媒と前記材料とを攪拌するための攪拌手段と、前記開口部を閉塞するための蓋体とを備えてなり、前記蓋体は前記異物を補捉し、かつ前記溶媒と前記材料とを通過させる分離機能部を備えて成ることを特徴とする異物分離装置。
【請求項２】
前記蓋体は、前記分離機能部の異物を捕捉する能力が異なる他の蓋体に、交換可能に形成されて成ることを特徴とする請求項１に記載される異物分離装置。
【請求項３】
前記容器に開閉可能な通気穴を設けて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載される異物分離装置。
【請求項４】
前記材料が、パルプ繊維であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載される異物分離装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載される異物分離装置を用いて、材料中の溶媒に不溶な異物の含有率を測定する方法であって、前記容器に前記溶媒と前記材料とを前記開口部から投入し、前記攪拌手段により、前記容器内で前記溶媒と前記材料とを攪拌して混合し、前記開口部を閉塞するように前記容器に装着された前記蓋体を通じて混合された前記溶媒と前記材料との混合液を、前記容器から排出すると共に、前記蓋体の分離機能部により、前記異物を補捉し、その後、前記蓋体を装着した状態の前記容器内で、前記補捉した異物を乾燥し、更に、前記蓋体を装着した状態の前記容器と共に、前記乾燥した異物の重量を測定することを特徴とする異物含有率の測定方法。
【請求項６】
前記材料が、パルプ繊維であることを特徴とする請求項５に記載される異物含有率の測定方法。
【請求項１】
溶媒に不溶な異物を含有する材料から前記異物を分離するための異物分離装置であって、前記溶媒と前記材料とを投入するための開口部を有する容器と、この容器内で前記溶媒と前記材料とを攪拌するための攪拌手段と、前記開口部を閉塞するための蓋体とを備えてなり、前記蓋体は前記異物を補捉し、かつ前記溶媒と前記材料とを通過させる分離機能部を備えて成ることを特徴とする異物分離装置。
【請求項２】
前記蓋体は、前記分離機能部の異物を捕捉する能力が異なる他の蓋体に、交換可能に形成されて成ることを特徴とする請求項１に記載される異物分離装置。
【請求項３】
前記容器に開閉可能な通気穴を設けて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載される異物分離装置。
【請求項４】
前記材料が、パルプ繊維であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載される異物分離装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載される異物分離装置を用いて、材料中の溶媒に不溶な異物の含有率を測定する方法であって、前記容器に前記溶媒と前記材料とを前記開口部から投入し、前記攪拌手段により、前記容器内で前記溶媒と前記材料とを攪拌して混合し、前記開口部を閉塞するように前記容器に装着された前記蓋体を通じて混合された前記溶媒と前記材料との混合液を、前記容器から排出すると共に、前記蓋体の分離機能部により、前記異物を補捉し、その後、前記蓋体を装着した状態の前記容器内で、前記補捉した異物を乾燥し、更に、前記蓋体を装着した状態の前記容器と共に、前記乾燥した異物の重量を測定することを特徴とする異物含有率の測定方法。
【請求項６】
前記材料が、パルプ繊維であることを特徴とする請求項５に記載される異物含有率の測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１１１５５７（Ｐ２０１３−１１１５５７Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２４２９（Ｐ２０１１−２６２４２９）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（５０３３６７３７６）ケイミュー株式会社 (467)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（５０３３６７３７６）ケイミュー株式会社 (467)
【Ｆターム（参考）】
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