JP2006056187A - バイオマス材料の微細化方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 簡便な手法でバイオマス材料を連続的に微細化する方法を提供する。
【解決手段】 バイオマス材料を繊維方向を一定方向にそろえて均一に広げ、この均一に広げたバイオマス材料を熱圧縮してシート状に成形し、このシート状成形体を切断し、ペレット化する工程からなる、バイマス材料の微細化方法。
【選択図】 図１
【解決手段】 バイオマス材料を繊維方向を一定方向にそろえて均一に広げ、この均一に広げたバイオマス材料を熱圧縮してシート状に成形し、このシート状成形体を切断し、ペレット化する工程からなる、バイマス材料の微細化方法。
【選択図】 図１
Description
本発明は、バイオマス材料の微細化方法、この微細化されたバイオマス材料、及びこのバイオマス材料を用いて成形された複合成形体に関する。
バイオマス材料とは生物由来の資源全体の総称であり、農業系（麦わら、サトウキビ、米糠、草木等）、林業系（製紙廃棄物、製材廃材、除間伐材、薪炭林等）、畜産系（家畜廃棄物）、水産系（水産加工残滓）、廃棄物系（生ゴミ、ＲＤＦ（ゴミ固形化燃料；Refused Derived Fuel）、庭木、建築廃材、下水汚泥）等に分類され、環境調和型の材料あるいはエネルギー源として注目されている。特に、農産廃棄物や林産廃棄物等の廃バイオマス材料は多量に発生するため、資源として注目されている。
バイオマス材料を利用するためには、バイオマス材料の主成分であるセルロース、ヘミセルロース、リグニンを分離することが有効であるが、この分離は容易ではなく、現状では、廃バイオマス材料はそのまま焼却等により大部分が廃棄処分されている。
バイオマス材料の各成分を効率的に分離するには、まず嵩高いバイオマス材料を微細化して化学的処理や酵素・微生物による分解を容易にすることが必要である。また、バイオマス材料を樹脂に混入させ、成形してなる複合成形体の製造においても、バイオマス材料は粉砕して混合されている（例えば、特許文献１参照）。
バイオマス材料は一般に嵩高いため、密度のばらつきが大きく、このような密度のばらつきに対応してバイオマス材料を微細化するためには、ハンマーミルやボールミル等の強力な粉砕機を用いることが必要である。しかしながら、このハンマーミルの使用は使用エネルギーが大きいという問題がある。また、一般的なバッチ式ミルの場合、先に粉砕されたものがさらに粉砕されるため、得られる粒子が必要以上に細かくなるという問題がある。
本発明は、簡便な手法でバイオマス材料を連続的に微細化する方法、この微細化されたバイオマス材料、及びこのバイオマス材料を用いて成形された複合成形体を提供することを目的とする。
上記問題点を解決するために本発明によれば、バイオマス材料を繊維方向を一定方向にそろえて均一に広げ、この均一に広げたバイオマス材料を熱圧縮してシート状に成形し、このシート状成形体を切断し、ペレット化する工程からなる、バイマス材料の微細化方法が提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明により得られるバイオマス材料が提供される。
３番目の発明によれば、２番目の発明のバイオマス材料とポリ乳酸ペレットを混合し、成形してなる複合成形体が提供される。
４番目の発明によれば、２番目の発明のバイオマス材料を解繊し、ポリ乳酸フィルムを貼り付け、熱圧縮成形してなる複合成形体が提供される。
３番目の発明によれば、２番目の発明のバイオマス材料とポリ乳酸ペレットを混合し、成形してなる複合成形体が提供される。
４番目の発明によれば、２番目の発明のバイオマス材料を解繊し、ポリ乳酸フィルムを貼り付け、熱圧縮成形してなる複合成形体が提供される。
本発明においては、嵩高く、密度のばらつきの大きなバイオマス材料を圧縮して密度のばらつきを小さくし、切断することにより、必要最小限のエネルギーで切断、微細化が可能になり、またバッチ式ミルの場合のような繰り返し粉砕を行わないため、得られる材料の粒度の分布幅が狭く、粒度のそろった微細化が可能となる。
以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は本発明のバイオマス材料の微細化法のプロセスを示す概略図である。本発明の方法において、まずベルトコンベア２上にバイオマス材料１を、その繊維方向をそろえて均一に広げる（図１(1))。繊維方向はベルトコンベアの進行方向、横断方向等、いずれの方向であってもよいが、バイオマス材料が一定の方向にそろうようにする。この繊維方向をそろえる手段は特に制限はなく、例えば複数の針を櫛状に配置したものを用いて行うことができる。
バイオマス材料としては、特に制限はなく、各種の材料を用いることができ、繊維状であることが好ましい。特に廃バイオマス材料、例えばさとうきびから糖分を搾取した後のしぼりかすであるバガス、ケナフ、ジュート、小麦わら、米わら等を用いることができる。
次いで、必要に応じて、バイオマス材料を互いに付着させ、飛散等を防止するため、あるいは成形体の成形を容易にするため、バインダーを添加する（図１(2))。バインダーとしては、デンプン溶液、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等を用いることができる。
次いで、一定方向に繊維方向がそろい、均一に広げられたバイオマス材料を、例えば熱プレス３にて熱圧縮し、シート状に成形する（図１(3))。この熱圧縮の際の温度及び圧力、並びに成形するシートの寸法は、用いるバイオマス材料、熱プレス、微細化した材料の用途等によって決定される。
最後に、この成形されたシートを、例えばカッター４により所定の寸法に切断する（図１(4))。以上の方法により、バイオマス材料を、例えば２〜３mm×２〜３mm×厚さ１mm程度の小片にすることができ、バイオマス材料の寸法の分布を小さくすることができる。
こうして得られたバイオマス材料の小片をポリ乳酸ペレットとドライブレンドし、射出成形機又は押出成形機に供給し、成形することによって、ポリ乳酸をマトリックスとするバイオマス材料の複合成形体が得られる。バイオマス材料とポリ乳酸の混合比は、１：９〜４：６とすることが好ましい。
また、上記で得られたバイオマス材料の小片を解繊し、このバイオマス材料の繊維を乳酸のフィルムで挟み込む等してポリ乳酸のフィルムにバイオマス材料の繊維を貼り付け、熱圧縮成形することにより、バイオマス材料によって強化された複合成形体が得られる。
実施例１
砂糖工場から廃棄物として排出されるバガスを500g/m2でベルトコンベア上に均一に広げ、櫛状の針を用いてバガスの繊維方向をそろえた。このバガスを150℃、4.0MPaの条件で熱圧プレスし、得られたシートをカッターにより２×２mmの小片に裁断した。この小片を振動加振機を用いて解繊した。得られたバガスの微細繊維の粒度分布を以下の表に示す。比較として、スタンプミルにて１時間微細化して得られたバガスの微細粒子の粒度分布も示す。
砂糖工場から廃棄物として排出されるバガスを500g/m2でベルトコンベア上に均一に広げ、櫛状の針を用いてバガスの繊維方向をそろえた。このバガスを150℃、4.0MPaの条件で熱圧プレスし、得られたシートをカッターにより２×２mmの小片に裁断した。この小片を振動加振機を用いて解繊した。得られたバガスの微細繊維の粒度分布を以下の表に示す。比較として、スタンプミルにて１時間微細化して得られたバガスの微細粒子の粒度分布も示す。
本発明の方法により得られたバガスは、ミルを用いて微細化した場合に比べて粒度の分布幅が狭く、粒度のそろった微細化が実現している。
実施例２
実施例１で製造したバガスの小片（解繊前）をポリ乳酸の樹脂ペレットと20：80の質量比でドライブレンドし、このブレンドを押出成形機にて押出成形を行い、複合成形体Ａを得た。
実施例１で製造したバガスの小片（解繊前）をポリ乳酸の樹脂ペレットと20：80の質量比でドライブレンドし、このブレンドを押出成形機にて押出成形を行い、複合成形体Ａを得た。
実施例３
実施例１で得たバガスの微細繊維（解繊後）を厚み200μｍのポリ乳酸フィルム２枚の中間に130g/m2でセットし、200℃、4.9MPaにて熱圧成形を行い、複合成形体Ｂを得た。
実施例１で得たバガスの微細繊維（解繊後）を厚み200μｍのポリ乳酸フィルム２枚の中間に130g/m2でセットし、200℃、4.9MPaにて熱圧成形を行い、複合成形体Ｂを得た。
こうして得られた複合成形体について、ASTM D-256により耐衝撃性をテストした。その結果を図２に示す。ポリ乳酸単独の成形体に比べ、複合成形体Ａでは耐衝撃性が10％向上し、複合成形体Ｂでは耐衝撃性が20％向上した。
１ バイオマス材料
２ ベルトコンベア
３ 熱圧プレス
４ カッター
２ ベルトコンベア
３ 熱圧プレス
４ カッター
Claims (5)
- バイオマス材料を繊維方向を一定方向にそろえて均一に広げ、
この均一に広げたバイオマス材料を熱圧縮してシート状に成形し、
このシート状成形体を切断し、ペレット化する
工程からなる、バイマス材料の微細化方法。 - 均一に広げたバイオマス材料にバインダーを加えた後に熱圧縮する、請求項１記載の方法。
- 請求項１記載の方法により得られるバイオマス材料。
- 請求項３記載のバイオマス材料とポリ乳酸ペレットを混合し、成形してなる複合成形体。
- 請求項３記載のバイオマス材料を解繊し、ポリ乳酸フィルムを貼り付け、熱圧縮成形してなる複合成形体。
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| JP2004242144A JP2006056187A (ja) | 2004-08-23 | 2004-08-23 | バイオマス材料の微細化方法 |
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| JP2004242144A JP2006056187A (ja) | 2004-08-23 | 2004-08-23 | バイオマス材料の微細化方法 |
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-
2004
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