JP2007112137A - 米殻を使用するボディの製造 - Google Patents

Abstract

【課題】全体として未処理の米殻を熱設定バインダーを用いて形成する方法に関する。
【解決手段】混合物は型又は鋳型内においてボディの略所望の形状に成型される。成型形状全体の温度は、指示された又はバインダーの設定開始に関連するパラメータが所定のレベルに到達するか、又は、所定のレベルに到達したことが観察されるまで上昇される。ボディの温度を上昇させるために、濃縮蒸気がボディから現れるまで、混合物内における誘導加熱を生じさせるためのＲＦ磁界が適用され、濃縮蒸気が現れた際にはＲＦ磁界の適用は停止される。多孔質体に適した他の加熱工程は、固まりを通過する異なった圧力の生成を含み、加熱流体が多孔質の固まりを通過するように加熱流体を導入する。より密度の高いボディを形成するために、加熱された多孔質の固まりはバインダーの設定が増大した密度を有する安定した形状を生成するまで圧縮される。
【選択図】なし

Description

米殼を使用するボディの製造 本発明は繊維質のボディ（ｂｏｄｉｅｓ）製品に係り、例えば、パネル、シート又は他の形状に形成されたボディの製品及びその製造方法に関する。

オーストラリア特許出願ＡＵ−４８９４７／９３には、米殻及び／又は米殻を細かく粉砕することにより得られる粉砕粉を含み、供給物質と混合されたバインダーからなるボディを製造する方法が開示されている。

上記バインダーはＲＦ硬化可能な合成物を含んでいる。バインダーと供給物質との混合物は、一般には、例えば、型やプレス成形により所望の形状に形成され、バインダーは、最終的な粘着性のボディを硬化するために、混合物内に誘電加熱を起こさせるために、所定の時間に亘り、適宜の周波数であってかつ適当な強度のＲＦ電界内に置くことにより、特定の形成された形態に適用されることにより略必要な形状を有するバインダー体を形成するために硬化される。ボディはその後、型又はプレスから除去される。

本発明の目的は、上記出願明細書に記載されたボディの形成方法の改良、もしくは、米殻を使用してボディを形成する、択一的な又は追加する有用な方法を提供することにある。

本発明によれば、米殻を、必要に応じて固化され又は加熱された混合物を含むバインダーと混合する行程と、米殻とバインダーとを混合して形成部において一般的な所望のボディ形状に成形する行程と、ボディの形成された形状の略全体に関し、バインダーの固化の開始と関連し、又は、表示された範囲が所定のレベルに達するか、又は、観察されるまて、温度を上昇させる行程と、バインダーが略完全に硬化するまで固化の開始を超えてバインダーの固化を進行させる行程とを有する米殻のボディを形成する方法が提供される。

バインダーの固化の開始を決定するための加熱を監視し、かつ、一つの分離された行程段階として後の固化を扱うことにより、製造過程のより大幅な制御が可能となり、製造及び製品に関するコストを低減できると共に品質は向上する。
本発明の好適な実施例においては、完全なもしくは未処理の米殻が、米殻が内部に有している空洞のために遮音及び遮熱、もしくは遮音又は遮熱を可能とするため、供給物質の略実質的な割合を占める。「全体としての」「未処理の」米殻は、食用穀物を分離するために全ての米粒（ｈｅａｄ）が脱穀された後の米殻が該当する。脱穀された後の「未加工の」米殻全体の、例えば、５重量％〜１０重量％は、ほこりに該当する。このような微粒子又はちり粒子は、米殻がバインダーと混合される以前に除去されることが望ましい。

この製法は未加工の供給物質をあおぎ分ける行程を有してもよい。例えば、未加工の供給物質を、微粒子を除去するために、形成されたエアーカーテンにより空気流にさらすこともできる。上記未加工の供給物質を、例えば、未加工の米殻は徐々に、交錯する空気流又は上昇気流を有する塔内を落下させ、微粒なちり粒子を収集除去することができる。微粒なちり粒子は、混合状態における割合よりも、非常に多くの割合の液体バインダーを有効に吸収することができる。これはより大きな粒子に比して微粒子の単位重量部当たりの表面積が大きいことによるものと思われる。

例えば、５重量％〜１０重量％のパーセンテージ内に存在するちりは、１０重量％〜２０重量％の液体バインダーを吸収する。その結果、形成されたボディの接合強度は、微粒子が多くの量存在した場合には、減少することが判明した。

塔内を米殻を落下させる代わりに、一束の米殻を容器内で流動化（ｆｌｕｉｄｉｓｅ）し、より軽い微粒子を容器から流出させうるように浮かべることもできる。好適には、例えば、より重い泥又は米殻を汚す鉱物物質もまた分離される。

未加工の米殻を流動化させることにより、より重い泥や砂は容器の底に集まり、その結果、それらの泥や砂は米殻から分離される。
上記製法は更に、初期の供給物質内の全ての米粒を分離又は不活性化する行程を含んでもよい。未処理米殻物質の大部分は、殻中に混合された米粒を全体の５％以上含んでいる。このパーセンテージは、殻を分離するために使用される脱穀過程及びあおぎ分けの効率により大きく変化する。供給物質内に混合された全ての米粒がバインダーと混合され、かつ、最終接着体と接合された場合には、特に、発芽しうる米の種子が残存していた場合には、製品の使用に際し様々な問題が発生する。例えば、米粒がボディ内に組み込まれた場合であって、かつ、当該ボディがどの段階であろうと、高湿度や、水にさらされた場合には、もし生存している種子が発芽した場合には、製品における、構造的な、又は、構造的かつ美的欠陥、更には物理的欠陥が発生するものである。

未処理供給物質は、より密度の高い全ての粒状体を除去するため、容器の底に集めるために流動化（ｆｌｕｉｄｉｓｅｄ）される。

好適には、混合物内の全ての米粒は、例えば、形成型物の温度を上昇させる工程の間、全ての生きている種子を発芽しないようにするために充分な温度に上昇させることにより不活性化（ｉｎａｃｔｉｖａｔｅ）される。このボディ全体の温度は摂氏８０度以上、好適には摂氏９０度以上にまで上昇される。

米殻のボディを形成する工程は、微粒子供給物質及びバインダーの混合形成物の組成及び、又は比重が実質的に単一であるように、即ち、異質物は除去されるように、一般的な微粒子供給物質の処理により改良されうる。この処理工程は汚染している泥又は鉱物物質、更に上述のように、全ての米粒の除去を含む比較的濃密な微粒子の除去を含んでいる。できる限り混合物を単一にする工程は、更に上述のように、小鉱石又は泥の微粒子の除去を含む。

もし、必要な場合には、この混合物は、最終製品に望ましい特性を貢献させるために、又は適当な供給物質を利用するために、もしくは、最終製品に望ましい特性を貢献させ、かつ、適当な供給物質を利用するために、追加充填材又は物質を含んでもよい。例えば、麦のような（所望の長さに切断されるか、又は処理された）充填材、麻繊維、又は他の繊維物質が、米殻と共に供給物質内に加入されうる。充填材又は長い繊維を有する他の添加材も米殻の結合を助け、最終製品に張力強度を付与するものである。難燃性物質、殺虫剤、殺菌剤、発色剤等は他の追加充填材の一例である。

この方法は上昇した温度に固化されたバインダーを使用する。例えば、当該バインダーは、例えば、適宜の触媒と混合された尿素フォルムアルデヒド又はフェノール樹脂のような、適宜の温度固化合成樹脂又は温度硬化合成樹脂であってもよい。この方法は、そして、混合物が、最終形状又は中間の、いずれかの所望の形状に形成される場合には、米殻とバインダーとの混合作業を通じて温度を上昇させる工程を含んでいる。

また、他の実施例においては、米穀とバインダーの混合物は形成部内の型又は鋳型内に配置され、熱が型又は鋳型から伝導により混合物に対して加えられて、混合物は略、成形される所望の最終形態となる。例えば、型又は鋳型は、隣接するガスの炎により直接に加熱され、高温燃焼製品は型又は鋳型に接触し加熱する。

もしくは、電気抵抗加熱部材が、電気的に型又は鋳型を加熱するために型又は鋳型部に設けられていてもよい。さらに、型部の誘導加熱は、型部に近接して配置されたコイル内の高周波交流電流により加熱するように構成されていてもよい。

混合物内の水分のＲＦ誘導による高周波誘導加熱に関しては他の選択例がある。ボディの成型型物が全体に多量の水分を含んでいる場合には、ボディの成型型物内の水分を高周波加熱させるのに適当な周波数と強さのＲＦ磁界をボディの成型型物に適用してもよい。バインダーの固化の開始に関連した、又は表示された範囲には、ボディからの濃縮蒸気の出現が含まれる。

ＲＦ磁界の継続した適用は、濃縮蒸気の出現と略同時、又はその直後に、行われたほうがよいことが判明した。濃縮蒸気の出現後、ＲＦ磁界が所定期間に亘り継続的に適用された場合には、金属板間での電弧又は放電が発生し、その結果、成型型物を損傷してしまうからである。

更に、他の実施例においては、成型型物は、型又は鋳型内の空洞が形成された形状を介して作成された異なった圧力下において流れる、加熱された液体、特に、加熱流体、加熱された空気又は蒸気等の加熱されたガス、多孔性の固まりを含んでいる。その結果、多孔性の混合物を通過する加熱された流体の流れが通過した場合には、厚さ方向全体に亘り直接に加熱し、バインダーの初期固化を開始させる。

例えば、ボディは、加熱流体が流れる貫通した対向するパネルの間でボディの形状が形成される。ボディの成型型物は、対向する外面を有するパネル及び外表面の周囲を取りまく縁部とを備え、上記パネルは、ボディに固定される外表面の少なくとも一つを覆う、例えば、ラミネート表面シートのような、水や空気を通さないシートを有していてもよい。異なった圧力が側縁部の異なった部位の間において形成されているため、加熱された流体は側縁部の間においてパネルを通り、外表面に対して略平行に流れる。

高密度のボディを多孔質にするために、加熱された流体が多孔性の固まりの中を、バインダーの固化が正に始まる、もしくは、固化が始まるまで通過してもよい。

そして、その後、多孔性の固まりは、非常に密集したボディを形成するより小さな大きさに圧縮され、この固まりはバインダーの固化が、増大された密度を有する安定した形状を産むまで継続される。

所望形状を有する鋳型を介して混合物を押し出すことができる。製品が鋳型から抜き出される時まで混合物は鋳型内で加熱され、バインダーは、要求された形状を残した製品を型から抜き出すために充分に固化される。鋳型を介して行われる際の混合物の加熱は、鋳型表面を加熱することにより行われる。例えば、加熱物に直接接触して行われるか、又は、鋳型を電気的抵抗又は電気的誘導により加熱することによって行われる。米殻及びバインダーの混合物を含む供給物質は、供給され、同時にオーガー（ａｕｇｅｒ）内において圧縮され、加圧下において加熱押しだし鋳型に入れられる。

鋳型の内面は、例えば、テフロンという商標名により知られている等の非粘着物質によりコーティングされ、抵抗や摩擦を減少させるように構成されている。

この押出工程は、例えば、断熱されるパイプを受け入れる割れ目を有する、略管状の断面形状を有するパイプに断熱材を被覆する製品の継続的な製造に適している。

更に、他の実施例においては、混合物の成形工程は、先ず、混合物を、密閉された型の空洞内に配置し、次に、空洞内の内圧が上昇され、型の空洞内の物質の温度が上昇して体積が実質的に減少するように混合物を圧縮する工程を含んでもよい。

混合物の温度が上昇されるいずれの方法が使用された場合であっても、そして、形成された形状に混合物が成形される何れの製法が使用される場合であってもバインダーの固化には、バインダーの固化当初に存在する、形成された形状を、異なった工程状況に合致させる工程を含んでいる。

ある好適な実施例においては、バインダーは、ボディの形成された形状が、固化開始に略至った際に、安定した形状を有するように、予め決められたレベル（例えば、混合物が完全に予め決められた温度に至った場合、又は、混合物が予め決められた時間、予め決められた温度にさらされた場合）に至る範囲に基づき固化される。

バインダーを固化する進行工程は、成型部（例えば、型又は鋳型）からボディの形成された形状を除去し、さらに、当該ボディを、その最大強度に近づけ、最大強度に至るようにバインダーを硬化させるために、ボディを安定した形状において取り扱う工程を更に含んでもよい。

驚くべきことに、成型型物は、バインダーの固化開始の際に取り扱うことができるように充分に安定し、その結果、硬化工程全体をバインダーの固化開始から分離することができる。

このことは、混合物を成型型物に成形するために使用される装置及び、成型型物全体の温度を上昇させるために使用される装置を効率的に使用することを可能とするものである。例えば、安定した形状のボディを成形するために充分なバインダーを固化するために混合物内方において誘電加熱を起こさせるＲＦ磁界を使用する実施例においては、ボディを処理する工程はさらに、バインダーが略完全に硬化するように伝導性又は輻射熱を適用することにより、ボディを更に加熱する工程を含んでもよい。上述の類似する他の加熱処理工程は、バインダーが完全な硬度に至るまで加熱装置から分離して処理されうる短い時間内に安定した成型型物を製作することを可能とする。

いくつかのバインダーに関しては、米殻とバインダーの混合工程と温度上昇との間の時間的間隔は、好ましくは、略２０分以下であって、更に好適には、１０分以下であり、望ましくは、１分以下、例えば、約３０秒以下が望ましい。

オーストラリア出願明細書ＡＵ−４８９４７／９３には、米殻は耐水性であるため、構成に基づく水の追加は、米殻の大幅な水分の吸収をもたらさない、旨記載されている。しかしながら、上記記載に反し、水分を有するバインダーを略１０分以上、特に２０分以上、バインダーが硬化する以前に米殻と混合させた場合には、米殻が多量に水分を吸収することが明らかにされた。

このことは、反対に、微粒子の結合の有効性を減少させるものであり、その結果、硬化された際の型成形されたボディは弱く、もろいものであり、こすられたり、若しくは衝撃を受けた場合には、容易に損傷する。更に、混合物が、所望の形状に成形された時に、バインダーが、成形される以前に１０分以上米殻と混合された場合には、バインダーの固化を開始するために加熱された後の成型体はボディからの圧縮力の除去の際に若干拡張し、また、反撥しやすくなる。

これは圧縮及び熱の適用以前に既に起こったバインダーの硬化又は固化によるものと考えられる。

しかしながら、液体バインダーを米殻と混合し、混合物を所望の形状に圧縮し、混合の後にできる限り早期にバインダーの固化を開始することにより、接合強度は最高度のものとなる（全ての他の条件を同一にした場合）そして、成形されたボディは、バインダーの固化開始の間、要求された形状を維持する。

上記工程は、最終製品のｐＨ調整のために、例えば、アルカリ物質のようなｐＨ調整物質を追加することもできる。生の状態の自然の米殻は、産地により変化するが約７．７のｐｈを有している。しかしながら、バインダー又はバインダー内に使用される触媒は、しばしば、酸性であり、その結果、形成された製品の最終ｐｈは、例えば、５．９〜６．３の範囲にある。

例えば、液体バインダーのｐｈを調整することにより、混合物のｐｈを調整した場合には、成型体は、ボディが使用される目的に応じた内容の所望のｐｈを有する。例えば、建築産業等の、最も使用される分野の製品への応用を行うために、略中間のｐｈ、例えば、６．５〜７．２の範囲にあることが望ましい。

供給物質とバインダーとの混合物の成形の際におけるドロマイト又はライム等の物質の混合物への追加は、所望のレベルへｐｈを増加するためには充分である。同様に、化学的なｐｈ調整薬品が使用されても構わない。初期の未加工の供給物質のｐｈ試験は、異なる初期の未加工供給物質の補正するためのｐｈ調整添加剤の量が決定されるために望ましい。

成型型物は、例えば、ビルに使用されるための構造強度体のような、最終体の張力強度の増大に貢献する金属性の網又は繊維強化マットのような強化物質を有していても良い。試験は、金属製網（アース又は金属板に電気的には接続されずＲＦ磁界[field]が適用される）はＲＦ誘電加熱が使用された際の成型型物全体の温度の時間を短縮する、ということを示唆している。

上記の、所望の成型型物にある間に混合物へ直接に熱が移送される方法、特に、混合物が封入された、型又は鋳型表面から誘導加熱される方法は、約６ｃｍまでの厚さを有する製品を成型するのに最適である。米殻は、有効な遮熱部材であり、例えば、表面誘導加熱は、約１０ｃｍの（ビルの壁空隙に使用される遮音材に必要とされる厚さ）には不適である。このように比較的厚いボディにあっては、厚さ全体に到るように、多孔質のボディを通って、ＲＦ誘導加熱、熱流体又は蒸気を通すことは加熱工程に適している。

本発明に係る方法は、例えば、約５ｃｍまでの厚さの壁を有するパイプの遮音、遮熱材の被覆のような幅広い製品の製造に使用される。他には、約２ｃｍの厚さを有する天井パネル等の製造に使用される。また、更に、ドアの芯材又は、所望の処理がされた外表面を提供する芯材の成型の後、又は、成型の間に適用される、表面にラミネート加工された建築パネルの製造にも適している。

Claims (8)

1. 米殻のボディを成型する方法であって、
   上記方法は、米殻を、要求に応じて又は加熱された合成物を有するバインダーと混合し、米殻とバインダーとの混合物を成型部においてボディの成型型物に成型し、上記ボディとバインダーとの成型型物は、多孔質の固まりを有し、上記ボディの温度を上昇させる工程は、固まりを通る異なった圧力を創出し、異なった圧力の作用下において多孔質の固まりを流動体が通過するように、上昇された温度における流体を作成し、その結果、バインダーの固化開始又はバインダーの固化を促進させる米殻のボディを成型する方法。
2. 上記ボディの成型型物は、対向する複数の外表面及び上記外表面の周囲の縁部とを有するパネルからなり、上記パネルは、ボディに固定される少なくとも一つの外表面を覆うシートを有し、側縁部の間であって、かつ上記外表面に略平行に上記流体が流れるように、側縁部の異なる部位の間で相違する圧力が生成される請求項１記載の米殻のボディを成型する方法。
3. 上昇された温度の流体は、過熱された流体が多孔性の固まりの中を、バインダーの固化が正に始まる、もしくは、固化が始まるまで通過し、その後、多孔性の固まりは、非常に密集したボディを形成するより小さな大きさに圧縮され、この固まりの圧縮はバインダーの固化により、増大された密度を有する安定した形状となるまで継続される請求項１又は２記載の米殻のボディを成型する方法。
4. 上記混合物を成型し、かつ、温度を上昇させる工程は、最初に、混合物を密閉された型の空隙部内に配置し、次に、混合物を、空隙内の内圧が上昇し、型空隙内の物質の温度が上昇するように圧縮する請求項１，２又は３のいずれか１項に記載の米殻のボディを成型する方法。
5. 米殻のボディを成型する方法であって、
   上記方法は、米殻を、要求に応じて又は加熱された合成物を有するバインダーと混合し、米殻とバインダーとの混合物を成型部においてボディの成型型物に成型し、ボディの成型型物の略全体に亘り温度を上昇させバインダーの固化を開始又は促進し、混合物を成型し、かつ温度を上昇させる工程は、最初に、混合物を密閉された型の空隙部内に配置し、次に、混合物を、空隙内の内圧が上昇し、型空隙内の物質の温度が上昇するように圧縮する米殻のボディを成型する方法。
6. 上記米殻は、略全体が、食用の米が除去された未処理の米殻であって、米殻はバインダーと混合する以前に微粒子又はちりの細粒が除去されることにより略均一な比重となるように処理されている請求項５記載の米殻のボディを成型する方法。
7. 成型型物をバインダーの固化の開始時に存在する異なった工程状況に置くことによりバインダーの固化を処理する工程を更に有する請求項５記載の方法。
8. 上記温度上昇工程は、成型体が安定した形状を有するまで実行され、バインダーの固化を処理する工程は、成型部からボディの成型型物を取り除く工程を有し、かつ、最大強度に達するまで、又は最大強度に近づけるまでバインダーを硬化させためにボディを安定した形状において取り扱う工程を含む請求項１記載の方法。