JP2001081201A

JP2001081201A - 混合ペレット及び成形品の製造方法

Info

Publication number: JP2001081201A
Application number: JP26362699A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Fukushima; 靖晃福島; Yoshio Inoue; 義夫井上
Original assignee: VIP KK
Current assignee: VIP KK
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2001-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】射出成形を利用して成形したプラスチック製品
は、燃焼により廃棄処理すると、有害物質を発生する。
従って、簡単に土に還る、環境に優しい代替品の開発が
求められていた。【解決手段】おから、コーヒー滓、すそこ又は籾殻から
選択された一種以上の植物性食物残滓を乾燥して水分含
量を１５％以下、好ましくは５〜１０％とし、更に、微
粉砕して大きさを３０ミクロン以下とする植物性食物残
滓粉末とコンスターチとからなる混合ペレットを製造
し、次いでこの混合ペレットと流動性の良い生分解性プ
ラスチックとを、１０〜５０：９０〜５０の配合比、比
重を０．８〜１．２に調整して撹拌混合し、射出成形し
て希望の成形品を安価に製造する製造方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特定粒径の植物性
食物残滓からなる混合ペレット及びそれを原料とする成
形品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来成形技術を利用して製造されたプラ
スチック製品は、成形性、強度の点から高く評価され、
現在、食品分野、建築分野、電器分野、農業分野等にお
いて包装材、梱包用材等の樹脂発泡体として幅広く用い
られている。

【０００３】しかしながら、プラスチック製品は石油由
来であるため、燃焼することにより廃棄処理すると、有
害ガスが発生し、場合によってはダイオキシン等の猛毒
物質が発生することにより、焼却場付近の住民に対する
健康侵害の原因となっている。

【０００４】一方、これらの廃棄物を埋立てする場合、
埋立場所の確保が困難なため、現在では分別収集がなさ
れ、可能な限り廃棄物を出さないように行政側から要望
されており、従って、環境保護の観点からも、プラスチ
ック製品に替わる製品の開発が求められていた。

【０００５】また食品加工業界においては、豆腐製造時
に発生するおから、コーヒー豆の搾り滓、小麦の精製時
に発生するすそこ、籾米の精製時に発生する籾米の外皮
である籾殻、或いはとうもろこし製粉工程で発生すると
うもろこしデンプン滓等が近年大量に発生され、一部は
食品や肥料として使用されているものの、廃棄処理され
る量が多いため上記のプラスチック製品同様の処理問題
が発生していた。

【０００６】更に生分解性プラスチックは、微生物によ
り分解されて土に還ったり水に溶解することから、環境
に優しいと言うことで最近注目されているが、しかしな
がら、プラスチック製品の代替品とするために射出成形
技術を利用した場合には、流動性が低いことから成形性
が悪く、また、価格的にも高くつくことから実用化には
問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は上記
の問題を解決するために、成形性が良くかつ価格的にも
安価な新規な材料と成形品の製造方法を提供することを
目的とするが、特に従来は廃棄されていた植物性食物残
滓からなる混合ペレットを用い、流動性の良いポリ乳酸
系の生分解性プラスチックと混合することにより特定形
状の成形品を製造する手段を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究の
結果として、特定粒径の植物性食物残滓を主原料とする
混合ペレットと流動性の良いポリ乳酸系の生分解性プラ
スチックとを一定の割合で配合した上で射出成形して得
た成形品が、驚くべきことに、従来のプラスチック製品
に比べ、成形性、価格等の面から十分に対抗できる成形
品を製造できることを見いだし、以下の発明を提案する
に至った。

【０００９】即ち本発明の第１は、おから、コーヒー
滓、すそこ、又は籾殻から選ばれる一種以上の植物性食
物残滓粉末と繋ぎ材であるコンスターチとからなる混合
ペレットである。

【００１０】本発明の第２は、上記混合ペレットは、植
物性食物残滓粉末とコンスターチとの混合比率が、８０
〜９５：２０〜５であることを特徴とする混合ペレット
である。

【００１１】本発明の第３は、上記植物性食物残滓粉末
は、含有水分が１５％以下で且つ３０ミクロン以下の大
きさであることを特徴とする混合ペレットである。

【００１２】本発明の第４は、おから、コーヒー滓、す
そこ、又は籾殻から選ばれる一種以上の植物性食物残滓
粉末と繋ぎ材としてのコンスターチとからなる混合ペレ
ットと生分解性プラスチックとを混合撹拌し、得られた
混合材を成形機内に投入して特定形状に成形することを
特徴とする成形品の製造方法である。

【００１３】本発明の第５は、上記生分解性プラスチッ
クは、化学合成系プラスチック或いは天然高分子系プラ
スチックから選ばれる一種以上であることを特徴とする
成形品の製造方法である。

【００１４】これらの生分解性プラスチックとしては、
島津製作所製の商品名「ラクティ」、昭和高分子株式会
社製の商品名「ピオノーレ」、或いは商品名「ノボン」
等が用いられる。

【００１５】本発明の第６は、上記混合ペレットと生分
解性プラスチックとの混合比率は、重量比で１０〜５
０：９０〜５０であることを特徴とする成形品の製造方
法である。

【００１６】この範囲の混合比率のものが、最終製品で
ある成形品の強度や表面の性状に適し、また、生分解性
プラスチックが９０％以上になるとコストが高くなるた
め、本発明では９０％以下の割合とした。

【００１７】本発明の第７は、上記混合ペレットと生分
解性プラスチックとの比重は、０．８〜１．２の範囲で
あることを特徴とする成形品の製造方法である。

【００１８】比重をこの範囲に限定する理由は、本来用
いる素材で比重差が異なることから混合が十分に行われ
ない面もあったが、上記条件で混合ペレットにすること
により生分解性プラスチックとの比重がほぼ同じ範囲と
なり、これらの混合が巧くなされることによる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。

【００２０】１．植物性食物残滓用いる植物性食物残滓は、おから、コーヒー滓、すそこ
又は籾殻である。おからは、豆腐の製造工程で生ずる豆
乳のしぼり滓であり、主な成分は繊維やタンパク質であ
るが、更に幾分かの脂肪も含まれている。この場合、お
からを用いる時は、表皮が付着しているものより、付着
していないものの方が、最終製品製造に適している。

【００２１】表皮が付着するおからを用いると、ペレッ
ト成型工程においてノズルに詰まる確率が高く、また、
最終製品の表面に出て剥離の原因と成ったりすることに
よる。なお、表皮が付着しているおからの場合は、粉砕
して３０ミクロン以下にすれば表皮が無いおから同様の
効果を有する。

【００２２】コーヒー滓は、予め皮と肉質部を除いた杯
にコーヒー豆を粉砕して煎った後に出される残滓であ
り、例えば、缶コーヒー用のコーヒー飲料を製造する場
合に大量に出される。

【００２３】すそこは、小麦精製時に発生する残滓であ
り、小麦の生産量が多いことからすそこの発生も大量に
成っている。

【００２４】籾殻は、皮を取り去る前の米である籾米を
精製したときに生じるものであるが、国内での発生量は
多量である。上記の植物性食物残滓はいずれも、現在で
は、その大部分は産業廃棄物として廃棄されているもの
である。

【００２５】繋ぎ材として、とうもろこしの製粉工程で
生ずる食物滓の主な成分であるコーンスターチ（とうも
ろこしデンプン）を用いるが、これはデンプンの他、更
に幾分かのタンパク質や脂肪も含まれている。

【００２６】２．生分解性プラスチックバクテリア等の微生物により分解或いは加水分解できる
プラスチックであればいずれのプラスチックでもよい。
例えば、ポリ乳酸系生分解性プラスチックとして商品名
「ラクティ」（株式会社島津製作所製＃５０００シリー
ズ、＃９０００シリーズ）がある。

【００２７】このポリ乳酸系生分解性プラスチックのメ
ルトインデックス（ＭＩ）は４０であり、成形品を製作
する際の金型内の流動性に優れている。

【００２８】また、脂肪族ポリエステル系プラスチック
として商品名「ビオノーレ」（昭和高分子株式会社製）
化学名「ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）」（＃１
０００シリーズ）、化学名「ポリブチレンサクシネート
・アジペート（ＰＢＳＡ）」（＃３０００シリーズ）が
知られている。

【００２９】この他、化学合成系プラスチックである商
品名「プラクセル」や天然高分子系プラスチックである
商品名「ノボン」も使用できるが、硬度の高い成形品を
得るためには、これらの中で好ましい生分解性プラスチ
ックとして、商品名「ラクティ」を用いるが、このプラ
スチックは、土中や水中において微生物の働きにより水
と炭酸ガスに完全に分解し、しかも、燃焼に要するエネ
ルギーが少ないものである。

【００３０】（製造方法）１．撹拌工程主原料の植物性食物残滓であるおから、コーヒー滓、す
そこ又は籾殻を乾燥して、水分含量を１５％以下、好ま
しくは５〜１０％とする。これは、水分含量が重量比で
１５％以下の植物性食物残滓を用いることにより、原料
自体にかびが発生しないようにすると共に成形品製造時
の生分解性プラスチックに十分な流動性を付与すること
ができるので、水分含量を上記の範囲に限定している。
なお乾燥は、大気中で加熱することにより行う。

【００３１】その後、微粉砕した上で篩い分けして大き
さを３０ミクロン以下とするが、これは、３０ミクロン
を越えると、成形品の表面性状に悪影響を与える恐れが
あることから、大きさを上記の範囲に限定している。好
ましくは、大きさが２０〜３０ミクロンのものが８０％
以上あるものである。

【００３２】上記のように予め前処理しておいた植物性
食物残滓粉末と繋ぎ材であるコンスターチとを、市販の
混合機に挿入して十分に混合する。なお、この場合、植
物性食物残滓とコンスターチとを、８０〜９５：２０〜
５の重量比で混合機に挿入して混合する。

【００３３】２．成形工程市販の押出成形機を用い、撹拌工程で得られた混合物を
成形機の中で、温度６０〜７５℃、圧力２０ｋｇ／ｃｍ
^２、撹拌速度３００ｒｐｍで約２分くらい加熱溶融させ
て、ダイス入り口から押しだし、得られたペレットの大
きさが直径１．５〜２．５ｍｍ、長さが４〜８ｍｍの範
囲になるようにカッター速度を調整して、円柱体のペレ
ットを得た。

【００３４】この場合、上記の大きさに限定する理由
は、ペレットの大きさによっては、成形品を製造する射
出成形時に成形機のスクリューにカミ込まないものもあ
り、成形時のトラブルの原因にもなることによる。

【００３５】３．乾燥工程上記の成形工程で得られたペレットを乾燥工程に運び、
温風乾燥機内でペレットの乾燥を行う。この場合、乾燥
機内の温度を２５０℃前後、好ましくは２４０〜２７０
℃の範囲で、５分くらい乾燥して、混合ペレットとして
含有水分を１５％以下、好ましくは５〜１０％に範囲と
なるように調整した。

【００３６】（混合ペレットの応用）得られた混合ペレ
ットと市販の生分解性プラスチックとを成形用の原料と
して用い、市販の射出成形機で成形品の製造に利用でき
る。例えば、図１に示すように慣用されている一般的な
プラスチック射出成形機用のインラインスクリュー式の
機械は、混合機３と、ホッパ５と、加熱シリンダ７と、
金型９と、温度調整器１１等からなっている。

【００３７】この加熱シリンダ７上には、加熱用に４個
のヒータ１３（Ｈ−３，Ｈ−２，Ｈ−１，Ｈ−Ｎ）が配
置されている。Ｈ−３は、金型９のキャビティ（図示し
ない）のゲートから基も遠くに位置し、Ｈ−２，Ｈ−
１，Ｈ−Ｎの順にゲ−ト（図示しない）に近づくように
配置する。

【００３８】温度調整機１１は、金型の冷却及び加熱用
に設けられたものである。また、スクリューの背圧力を
調整するために、スクリューの背圧調整バルブ（図示し
ない）が設けられている。

【００３９】この場合、本発明で得られた混合ペレット
Ｘと生分解性プラスチックＹは、共に比重が０．８〜
１．２の範囲に成るように調整して用いることが重要で
ある。この範囲のものが、両者の混煉が十分になされる
ことによる。

【００４０】上記射出成形機の混合機３の中に、上記混
合ペレットＸと生分解性プラスチックＹとを混合機に装
入すると、これらの原料は共に比重がほぼ同じ範囲のも
のであるために、混合機３内で十分に混合されて均質な
混合物Ｚになる。

【００４１】混合物Ｚは、ホッパ５を通って、更に、ヒ
ータ１３によって加熱された加熱シリンダ７内に送給さ
れる。加熱シリンダ７の内部では、スクリューの回転に
より、混合物が可塑化されて物質の溶融体として、スク
リューの先端部に滞積される。溶融体の蓄積圧力によっ
て、スクリューが一定距離後退した後に、今度は逆に前
進に転じて、プランジャーとして働き、ノズルから溶融
体はゲートに向かって射出される。

【００４２】射出された溶融体は、金型９のキャビティ
中で一定時間保持され固化して成形品となった後、金型
９から取り出される。

【００４３】（成形品の用途）本発明の成形品は、従来
の射出成形により成型されていたプラスチック製品と同
等以上の成形性や強度を有しているため、従来のプラス
チック製品と同様の用途での使用が可能である。即ち、
本発明の成形品には、繊維を多量に含むおから、コーヒ
ー滓、すそこ又は籾殻が混入されているため、成形品の
強度が向上することになり、従来品より大きい強度を有
することになる。

【００４４】（成形品の廃棄処理）本発明の製造方法に
より製造された成形品は、生分解性プラスチックと植物
性食物残滓との協同作用により、速やかに土に還すこと
ができる。特に、植物性食物残滓としておからを用いた
場合には、おからがバクテリア等の微生物の活動を活発
化して、より速やかに土に還すことができる。

【００４５】また、本発明の製造方法により製造された
成形品は、燃焼しても従来のプラスチック製品のような
有害物質は発生しない。従って、廃棄する場合は、本発
明の成形品は、土にそのまま還しても良く、また燃焼処
理しても良い。

【００４６】

【実施例１】以下の製造方法に従って、混合ペレットを
製造した。

【００４７】植物性食物残滓として粒径を２５ミクロン
前後、含有水分を８％前後に調整したおからと市販のコ
ンスターチとを、９５：５の重量比で混合機に挿入して
約１５分程度混合した。

【００４８】得られた混合粉末を市販の押出成形機（日
本製鋼所製ＴＥＸ４７Ｆ押出機）内に導入し、必要に応
じて水を補給しながら機内温度を７０℃前後、圧力は２
０ｋｇ／ｃｍ^３、混練速度は３００ｒｐｍの条件下で混
連を行い、押出口より円柱状の混合物を連続して押し出
すと共に、押出口に接続して設けてあるカッターによ
り、直径２ｍｍ前後、長さ５ｍｍ前後の円柱体からなる
ペレットを得た。

【００４９】次いで、得られた混合ペレットを乾燥機
（加藤製作所株式会社製ロータリーキルン）に導入し、
乾燥機内温度を２５０℃前後に調整して該ペレットを５
分程度乾燥し、該ペレット内部の含有水分を１０〜１５
％の範囲に成るように調整した。

【００５０】

【実施例２】実施例１で得られた混合ペレットと生分解
性プラスチックとを原料にし、図１に示す市販の射出成
型機で成形品を製造した。使用した混合ペレット及び成
形条件は、表１及び表２に示す通りである。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】表１に記載の生分解性プラスチックは、い
ずれも具体的には、ポリ乳酸系生分解性プラスチックで
あり、株式会社島津製作所の商品名「ラクティ」の＃９
０００シリーズである。

【００５４】実施例１で得られた混合ペレットＸと生分
解性プラスチックＹとを、図１に示す市販の射出成形機
１（インラインスクリュー式）内の混合機３に挿入し、
これらを十分に混練するが、両者とも比重を０．８〜
１．２の間に調整しているため混合機３内で均質な混合
物Ｚとなる。

【００５５】混合物Ｚは、ホッパ５を通って、更に、ヒ
ータによって加熱された加熱シリンダ７内に送給され
る。加熱シリンダ７の内部では、スクリュー（図示しな
い）の回転により、混合物が可塑化されて物質の溶融体
として、スクリューの先端部に滞積される。溶融体の蓄
積圧力によって、スクリューが一定距離後退した後に、
今度は逆に前進に転じて、プランジャー（図示しない）
として働き、ノズルから溶融体はゲートに向かって射出
される。

【００５６】射出された溶融体は、金型９のキャビティ
中で一定時間保持され固化して図２に示す成型品（小銭
入れ）となった後、金型９から取り出した。この成形品
の、肉厚は約２〜３ｍｍであり、寸法は、縦方向（ｌ）
が約１８ｃｍ、横方向（ｔ）が約８ｃｍ、高さ（ｈ）が
約３ｃｍの形状であった。

【００５７】このようにして得られた成型品である小銭
入れの形状を見たところ、いずれもガス溜まりを原因と
する膨れやくもりが見られず、表面にも割れ等の欠陥が
見られなかった。

【００５８】

【発明の効果】以上のように、本発明の混合ペレット及
びその製造方法にあっては、従来はほとんどが廃棄処分
されていた植物性食物残滓を主成分とする混合ペレット
を製造し、更にこの混合ペレットと生分解性プラスチッ
クとを特定条件で混合させることにより、成形品を製造
することが可能となり、従来のプラスチック製品と同様
な射出成形品を、一般的な射出成形機を用いて成形する
ことができる他、押出成形等の成形品の原材料として使
用できるものである。

【００５９】また、本発明の製造方法で製造された成形
品は、土にそのまま還すことにより廃棄処理することが
できる他、また、燃焼しても、従来のプラスチック製品
とは異なり、有害物質は発生しない等の環境に対し優れ
た効果を有するものである。

【００６０】更に、上記の混合ペレットと流動性の良い
生分解性プラスチックとを混合することにより成形品製
造原料価格の低減化を図ることができ、高価な生分解性
プラスチックの汎用性を高める一因とも成っている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法を実施するときに使用する
射出成形機の模式図である。

【図２】本発明の実施例で製造した成形品（小銭入
れ）の斜視図である。

【符号の説明】

１・・・・射出成形機３・・・・混合機５・・・・ホッパ７・・・・加熱シリンダ９・・・・金型１３・・・ヒーター２０・・・成形品２３・・・ガス抜き部分２５・・・ゲート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｋ 511:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】おから、コーヒー滓、すそこ又は籾殻か
ら選ばれる一種以上の植物性食物残滓粉末と繋ぎ材とし
てのコンスターチとからなる混合ペレット。
【請求項２】上記混合ペレットは、植物性食物残滓粉
末とコンスターチとの混合比率が、８０〜９５：２０〜
５であることを特徴とする請求項１記載の混合ペレッ
ト。
【請求項３】上記植物性食物残滓粉末は、含有水分が
１５％以下で且つ３０ミクロン以下の大きさであること
を特徴とする請求項１から請求項２記載の混合ペレッ
ト。
【請求項４】おから、コーヒー滓、すそこ又は籾殻か
ら選ばれる一種以上の植物性食物残滓粉末と繋ぎ材とし
てのコンスターチとからなる混合ペレットと生分解性プ
ラスチックとを混合撹拌し、得られた混合材を成形機内
に投入して特定形状に成型することを特徴とする成形品
の製造方法。
【請求項５】上記生分解性プラスチックは、化学合成
系プラスチック或いは天然高分子系プラスチックから選
ばれる一種以上であることを特徴とする請求項４記載の
成形品の製造方法。
【請求項６】上記混合ペレットと生分解性プラスチッ
クとの混合比率は、重量比で１０〜５０：９０〜５０で
あることを特徴とする請求項４から請求項５記載の成形
品の製造方法。
【請求項７】上記混合ペレットと生分解性プラスチッ
クとの比重は、０．８〜１．２の範囲であることを特徴
とする請求項４から請求項６記載の成形品の製造方法。