日本增幸社長增田幸也接受日本媒體"化學裝置"專訪,大談超微粉碎機 SUPERMASSCOLLOIDER

 日期:2016年06月02日 點擊次數:5481

 

在CNF之類的新型原材料開發中,正活躍的超微粒磨碎機“SUPER MASSCOLLOIDER”

現在,在新型原材料開發領域中有一個備受矚目,那就是纖維素納米纖維(CNF)。CNF是將木材纖維(紙漿)高度細微化成納米等級的最先進的生物原材料,具備環保、重量輕、高強度的特性,首先被用于汽車、飛機的納米復合材料部品,在電子設備、食品、醫藥、化妝品、衛生用品之類的領域的應用也備受期待。所開發的這種制造CNF的設備“SUPER MASSCOLLOIDER”,這個月為止已經出口到世界40個國家,并且得到了高度好評,增幸產業株式會社的增田幸也先生談到了下屆量產型的CNF制造設備開發的近況。

 

---編輯部---

用SUPER MASSCOLLOIDER處理的CNF原料(超微粉體、凝膠狀)以及CNF成形品樣品

---CNF作為最先進原材料的前景---

---最近,經常聽到纖維素納米纖維之類的新型原材料開發的新聞。這種CNF的制造,貴公司的“SUPER MASSCOLLOIDER”,當然不止在國內,在世界各國的原材料開發領域也經常被廣泛應用。從很早就開始挑戰制造CNF的設備,從取得實際業績的經驗開始,這種新型原材料CNF的發展前景、市場的開拓方面,請談談您的看法。

 

增田:說到CNF,這5年左右超微粒磨碎機所出口到的國家,半年前左右已經達到36個國家。這之后,也接收了相當多的訂單,到目前為止應該有超過40個國家了。但是,這些幾乎都是用來研究用的桌上型和小規模生產用的超微粒磨碎機“SUPER MASSCOLLOIDER”,每小時超過1噸的大型的實用機、生產機也并不多。

     原材料產業界,很多的企業都處于增長的狀態,但生產量卻是天壤之別。到目前為止相關連程度比較深的食品業,既有人提到“我們公司不需要這么大型的機械,每小時最大1噸的處理能力已經足夠了”,同時在原材料產業中,針對即使是我們公司所擁有的最大的處理能力機型“MKB20-100J”(100馬力),也有人提出“難道只有這些像玩具一樣的機器嗎?”、“難道不能配上3千馬力或者5千馬力的馬達嗎?”

     根據實際的生產規模,每小時達到最大1噸的處理能力的機器不擺上幾十臺,就無法趕上那樣的生產量,這就是我們公司的現狀。這也就意味著,在現在這樣非常大規模的市場,達到這樣的生產規模,機器是否能夠跟得上,這是現在當下的“疑問”。

 

---CNF的市場,有人預測2030年規模會超過1萬億日元。用途可用在飛機或者汽車之類的新型原材料,高功能輪胎、各種的復合材料、食品、化妝品、尿布之類的衛生用品等各種各樣的市場。國土的70%是森林,從某種意義上而言,日本也可以成為資源大國。這樣一來,與這些相關連的CNF的制造方面,在量產技術上就顯得很重要。針對最大的量產化技術問題,以及機械的大型化、效率化、性能之類的課題,請談談您的看法。

 

增田:如果想在處理能力上進行提高 ,根據我們現在的情況,最終也只有加大砥石的直徑和提升轉數這2種方法。這些也都是有限度的,需要進行高額的設備投資。到目前為止,從像這樣的物理及機械上的想法進行設備開發,這樣經過稍微改變,不僅僅是對砥石的直徑進行加大,即使直徑小也能夠提高效率,提升轉數也不會使砥石損壞,進而開發磨碎效率高的砥石,會按照這個方向進行摸索。

      接受了國家的“制造援助金認定”,用小型的CNF制造機試作高速旋轉機,現在處于反復測試中。很幸運的是,和原來的機器相比,預期會達到5-10倍的能力。現在是桌上型的小型機,下個年度將作為生產機型,更容易進行實際驗證試驗,正考慮開發接近量產型、更加高一個級別的機器。

 

 

---在CNF量產化方面,對超微粒磨碎機的期待

---CNF因為是納米等級,就機械性而言,物理上磨碎到納米等級需要相當的的能量,而且在制造成本上,達到實用化所要走的路程也很嚴峻。但是,大學的研究室或各研究機關,正在利用例如,TEMPO催化劑氧化處理法或磷酸脂化法、水熱機械化學處理、氧和濕式粉碎機共用方法等面向實用化的研究也正在開展中。在這些當中,平成26年3月的TOCLAS(株)所出具的“未利用來自生物的納米纖維和FRP廢料的復合材料、以及小批量生產系統的開發相關的實際驗證試驗”的報告書里,在“量產基礎的實際驗證”中出具了使用“SUPER MASSCOLLOIDER”的實驗報告書。

   以我作為一個外行的判斷,從這份報告書中,我認為“SUPER MASSCOLLOIDER”作為CNF的量產機,相當有發展前景,您是怎么看的?

 

增田:是的。木材的纖維素經過化學上的處理,物理上經過磨碎機之類進行納米化,效率非常高。但是,經過化學處理的產品和經過物理處理的CNF,在功能上是否處于同一個級別,另外,通過使用化學物質,能夠對環境不造成負擔嗎?這些也都是現在開始研究的課題。

     只用超微粒磨碎機制作 CNF,我專門針對這個進行研究開發。使用酵素進行納米化,像這種都是很早以前的技術。

     “從機械廠的立場對CNF今后的預期”,關于這個,去年經濟產業省的人員也過來詢問過。那個時候,說實話覺得很不可思議,為何現在來詢問這樣的話題。30年以前就已進行很多研究,在國際學會上也已發表過,難道是時間過得太快了嗎。

 

---“SUPER MASSCOLLOIDER”稱為磨碎機的完成品

--- SUPER MASSCOLLOIDER的原理或構造、性能之類,能簡單進行說明嗎?

 

增田:在型錄中也有,去年開發并得到好評的第四代“SUPER MASSCOLLOIDERⅣ”(照片2)的心臟部位的內部構造和砥石的照片,在原理上,基本與以前并無多大改變。在安全性和使用便利上都有很大進步。增加了符合CE標記、KCS標記、UL之類的世界基準的安全性,徹底追求使用便利和功能性,被外界評價為“磨碎機的完成形”。

      在構造上,磨碎部分是由上部的固定砥石和下部的旋轉砥石(石臼)構成的。配合CNF之類的用途,大約有200個種類的砥石可供選擇。砥石的溝槽的形狀或材質之類可以選用最合適的型號。另外,軸承構造上,有潤滑油注入式、油循環式、油噴霧式3種類型。還有,我們公司也供應多功能研磨機α系列,可以配備砂輪、切刀、粉碎、敲擊錘、絞碎刀之類14種類的核心部件。

首先從上部投入的原料通過離心力被擠壓到溝槽里,慢慢磨碎的同時會接近到出口的“扁平面”再進行最終的磨碎。這個扁平面的圓周部是這個機械最重要的部位。

通過對照片中央的間隔調整手柄來調整粒度。當然,也有由電腦進行控制的全自動調整裝置。通過這個設定間隔,進行超微粉碎(磨碎)到希望的粒徑。因為是連續式,從上部的供給口放入原料,被納米化的CNF就會連續變成凝膠狀并吐出。

 

 

---關于今后的SUPER MASSCOLLOIDER的技術開發,請說說您的看法

 

增田:我現在說的可能是多余的話,在去年早春時候,歐洲最大的廢紙處理、回收企業研究所長,以他為首的多個人都已見過。那個時候對方這樣說到: “不生產更大型的機器嗎?我們會承擔全部費用,希望能夠買斷,不賣給其他公司”。這終究還是處理量的問題。

說到面向大型化的步驟,就像剛才說過的,桌上型高效率化、高速旋轉的磨碎機幾乎已經完成,測試也在反復進行中。從結果來講,如果順利的話,性能會達到10倍左右,至少也能達到5倍。但是我們的目標是能力能提升到20-30倍,距離這個程度還相當遠。但是,從原理原則上來講,最終是用石臼來進行磨碎,能使面積、旋轉速度達到均衡,是有個限度的。如果要說這個限度在哪里,只有一邊更改砥石的大小、溝槽的形狀、材質或供給方法,一邊進行摸索尋求最合適的產品,這是需要相應的時間。

     但是,現在能夠看到性能提升到5-10倍,在4月這個月開始,計劃對高速實用型的小型生產機進行組裝。從明年到后年,下一個步驟的計劃,是使大型機級別達到高速、高效率化。    剛才說過的,現在我們公司最大的機械,每小時可以生產1噸左右的CNF。但是,原材料廠家客戶的希望,最低也要每小時生產30-40噸。像這種情況,眼下正是面向高速、高效率設備,進行專心研究開發的時候。

 

---對大量生產的系統的挑戰

---面向大量生產,或者把SUPER MASSCOLLOIDER幾臺并排組成一個系統,或者把中、細、微、超微粉碎串聯起來并排成高效率粉碎機,我認為以“SUPER MASSCOLLOIDER”為核心的各種各樣的生產形態也都是可考慮的。

 

增田:作為面向大量生產的探討課題,確實這些生產系統的研究開發也從現場被提上了議程。所謂的纖維素進行機械性的納米化,并不只是急速納米變細,而是按照順序,從粗粉碎、中粉碎、微粉碎這樣的形式進行納米化,螺栓頸是最終的超微粉碎的階段。在前段的粗粉碎或中粉碎中,這機械的能力應該還未充分發揮。在第1段的粗粉碎時1臺就可以,第2段時2臺,在微粉碎需要3臺這樣,根據生產量就可以進行這樣的組合。不管怎么樣,在提升最終納米化階段的能力水平方面,都想竭盡全力。

     使照片4的超精密切削成為可能的超高速旋轉精密粉碎機“MICRO MEISTER”之類的關連機,也是大量生產系統所不可缺的一部分。

 

--- 我認為SUPER MASSCOLLOIDER的心臟部是“石臼”砥石。以前,聽到上代的社長說過“石臼就是技術的魂魄”,現在在這一領域的研究狀況進展得如何?

 

增田:工業用砥石有“轉速的限制”,超過一定的轉速后就會導致破裂。這要如何使之不容易破裂,在這方面的技術開發還未結束。

 

---在制造石臼的技術方面,材質或溝槽的切法等方面,請在可能的范圍內談談您的看法。

 

增田:是啊,就像剛才所說的一樣,使長年積累的技術得到活用,現在約200種類的石臼可供選擇。如何選擇最適合的石臼,剛開始會以某種程度的經驗,覺得“如果是這種應該可行”,然后會出現重復試運行的錯誤,直到找到最有效率的、可以粉碎的那種,這就是選擇石臼的方法。為此,要完善測試場,提供給各行業的客戶。

 最近,拿CNF或鋰離子電池等的新型原材料進行測試的客戶比較多,1天內都會測試好幾次。

 

---“SUPER MASSCOLLOIDER”一年內會有多少臺的訂單呢?在記憶中,以前食品業相關比較多,而在新型原材料相關、CNF的利用狀況方面的動向是怎么樣呢?

 

增田:“SUPER MASSCOLLOIDER”,從大型的生產用,到研究用有很多種,平均每年約200臺的訂單。這種機械,以前開始在食品制造方面會用得比較多。多的時候占7成,少時也會占到6成。到目前為止,與食品相關的出貨臺數與以前相同,CNF之類的新型原材料領域快速增長,這個比率現在正不斷上升。目前為止,我認為食品相關的有6成。在新的CNF之類的原材料領域的利用也急速變多。

 

---在很多的產業領域被期待的新型原材料CNF的魅力---

---CNF的研究開發,發展勢頭非常強勁,請談談關于對這個領域的熱點話題的看法。

 

增田:在前些天的電視節目中播放的在輪胎方面的應用是相當有趣的,我對華麗的輪胎很感興趣。

在汽車方面,對豐田的4輪驅動的輪胎罩中所含有30%CNF的產品做了介紹。雖然不是具有劃時代意義的產品,但作為環保的產品,也是值得提倡的一個例子。

另外,像保鮮膜一樣的CNF透明薄膜或不會漏液的墨水、除臭紙尿布這方面的利用,或者在有機顯示屏之類的CNF利用的可能性也會不斷擴大。

 

---造紙公司,在CNF的表面涂上高密度的金屬離子、金屬納粒子,使紙尿布之類的衛生用品,能夠利用CNF開發出高除臭效果的產品。在這個領域里,有新聞報道以后生產據點會回歸到國內,將來將會是一個很有前景的市場。

   電視節目應該是在鳥取大學取材的,用“SUPER MASSCOLLOIDER”從蟹的甲殼中抽取甲殼質納米纖維。

 

增田:是的。鳥取大學有使用“SUPER MASSCOLLOIDER”。從以前開始,就被用在手術時需要用的紗線或人工皮膚中。最近作為減肥食品的添加劑也是很有前景的。

    在雷曼事件之前,美國的某家造紙公司提出“要訂購20臺左右的SUPER MASSCOLLOIDER”。砥石之類的供應等也都在準備中,覺得訂單馬上就會到,結果受到雷曼事件的影響就中斷了。這是一家紙板箱的造紙公司。紙板箱的表面涂上凝膠狀的CNF,就能夠使厚度減少3成,作為我們公司而言這是一個很大的期待,現在感到很遺憾。

    像我們一樣的企業 ,只擁有食品行業的技術,要進入到此類的行業中還是有點困難。

終究還是要由該行業自身向前邁進。

另外一方面,在醫藥品行業,有“能幫我把一杯挖耳勺的原料進行超微粉碎嗎?”這樣的請求。于是我們希望“請提供最少要1公斤左右的原料”,然而這就是“單原料就值3億日元”這樣的行業。對方就說“如果能有僅一杯挖耳勺的量就能夠測試的裝置,多貴都要買”。

如何回應像這樣兩個極端的要求,是一個非常困難的課題。

 

---在最后,是關于國外的CNF的研究開發的動向。

 

增田:國外的動作還是很快的。總的來說,與日本相比,國外的CNF已走在前面。國外只要覺得好,就會立即開始研究,研究后覺得可行,就會立即轉移到實際生產中去。這種速度與日本有點不同。聽說很多企業會毫不猶豫地就進行相當大規模的投資。總之,動作是相當快。對我們公司的“SUPER MASSCOLLOIDER”的需求反應也很快。

 

---百忙之中能抽出這么長時間,實在很感謝。

 

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