JP2009226629A - 高分子タンニンの架橋反応を利用した天然素材からなる成形品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】植物繊維材料及び高分子タンニンを混合し、(i)過酸化水素及びペルオキシダーゼ、又は(ii)過酸化水素及び金属ポルフィリン錯体で処理した後、加熱及び加圧して成形することを特徴とする天然素材からなる成形品の製造方法;並びにこの方法によって得られる成形品。
【選択図】なし
Description
(1)植物繊維材料及び高分子タンニンを混合し、(i)過酸化水素及びペルオキシダーゼ、又は(ii)過酸化水素及び金属ポルフィリン錯体で処理した後、加熱及び加圧して成形することを特徴とする天然素材からなる成形品の製造方法。
(2)植物繊維材料が植物性残渣である前記(1)に記載の方法。
(3)高分子タンニンが縮合型タンニンである前記(1)又は(2)に記載の方法。
(4)金属ポルフィリン錯体が鉄−プロトポルフィリン錯体である前記(1)〜(3)のいずれかに記載の方法。
(5)前記(1)〜(4)のいずれかに記載の方法によって得られる成形品。
次式:
(1)高分子タンニンによる被覆・接着
100メッシュの市販のスギ木粉(未乾燥品(推定水分含量20〜30%))100g(容積約500ml)に蒸留水を加えて、1.5L容にし、オートクレーブ処理(121℃で20分間)した。室温でデカンテーション(3〜5回)後、ブフナーロートで減圧ろ過をした(湿重量203g)。
カキタンニン粉末(凍結乾燥品)10gに蒸留水を加え、200mlに定容して調製した5%タンニン水溶液110mlを、前記減圧ろ過後の湿ったスギ木粉203g(全量)に加えて、混練機で約1時間撹拌した。ボウルの底・側面にサンプルが残ったので、5分おきにヘラを用いてサンプルを混ぜた。
(2)架橋反応
乳鉢でよく粉砕したヘマチン粉末400mgを前記(1)の湿った木粉と混ぜて、撹拌機で十分に撹拌した。5%過酸化水素水溶液を15分おきに10mlずつ滴下しながら(12回、合計120ml添加)室温で3時間反応させた。応混合物(約400g)を大型シャーレに移して、一晩35℃のインキュベーターで保温して反応を促した。24時間後、二等分したものを1Lビーカー内で1つにまとめ、70mlの蒸留水を加えて、撹拌機で1時間撹拌させた。約24時間後に、取り出し、ミルクカゼインを5g加えて、十分に混練機で1時間撹拌した。試料は粘性が増加し、餅状に変化した。更に、35℃のインキュベーター内に一晩置いた。そして、−30℃の冷凍庫で一晩保存して、凍結した。その後、凍結乾燥を行い、乾燥粉末(108g)を作成した。
(3)加熱・圧縮
プレス機の温度を上下共に180℃に設定した。直径7cmの円筒状ダイに前記(2)の試料を15g入れた。このとき試料を少量ずつ取り、薄い層を重ねていくようにして詰めた。プレス機の温度が180℃に近づいたのを確認し、円筒状ダイをプレス板の中央に置き、プレスを開始した。圧力が30MPaに達するまで加圧し、30MPaに達してから10分間放置した。(この間、徐々に圧力が下がったので、30MPaに保つよう随時加圧した。)10分後、試料を取り出した。更に、圧力をあげて、85MPaとして、10分間維持した。
その後、試料を取り出すことにより、円盤状のボード(厚さ3mm,直径7cm)を作成した。
(1)100メッシュの市販のスギ木粉(未乾燥品(推定水分含量20〜30%))100gを高温蒸気処理し、冷却後、デカンテーション(傾斜法)を3〜5回行い、水可溶性物質をできるだけ除去した。その後、No.2のろ紙をセットしたブフナーロートで減圧濾過により、余分な水分を除いた。(187g)
(2)重量比2対1の割合で、100mlの5%カキタンニン水溶液を加えて、室温で2時間十分に撹拌、混練した。
(3)市販の西洋わさびペルオキシダーゼ1mg/mlの水溶液を1mlずつ加えて、よく撹拌、混練しながら、5%過酸化水素水溶液を滴下しながら10mlずつ加えて、更に撹拌を続けた。
(4)これを、1時間の間に10分間間隔で6回行い、合計2時間続けた。
(5)添加後、全体のどろどろ状態の懸濁液を35℃で一晩インキュベーターで反応させた。
(6)反応後、ミルクカゼインを5g/50mlの溶液にしたものを、加えて、1時間十分に撹拌、混練した。
(7)タッパウエアーに入れて、一晩凍結した。
(8)凍結乾燥機で乾燥した。(乾燥粉末:106g)
(9)15gの乾燥粉末を直径7cmの円筒状ステンレス鋳型に入れて、熱プレス機で、180℃、90MPa、30分間の条件で圧縮して成形した。厚さ約3mmの円盤ボードができた。
(1)外観と肌触り
成形物の色や肌触りから、元の木粉からどの程度変化したかを判断した。不十分な成形は、粉ぽい質感であった。完成品は陶器のような肌触りと質感があった。また、叩いた時の音も陶器に近かった。
(2)引っ張り試験による強度試験及び曲がり強度試験
小型卓上試験機を用いて、引っ張り試験を行った。多くの試料は熱プレス機用金型(JIS−K7171型)を用いて成形して、試験を行った。また、円盤型ボードをのこぎりで切断して長方形の切片を作成して、強度試験も行った。引っ張り試験による強度試験及び曲がり強度試験は素材の影響を明らかにするために、比較的弱い熱プレス条件(例えば、30MPa、10分、180又は170℃)を選択した。
(3)撥水試験
10g あるいは15gの凍結乾燥粉末から作成した円盤状の成形物(直径7cm)を20時間35℃のお湯に浸漬後、重量と厚さの変化を調べた。円盤状の成形物を作る際に比較的強い熱プレス条件(通常、180℃、60MPaで10分から30分)を選択した。
(4)結果
木粉に対してカキタンニン5%及び10%の添加にミルクカゼインを5%あるいは10%添加すると、それぞれの強度及び撥水効果が増加することが明らかとなった。この素材を使い、より強い条件で熱プレス(180℃、90MPa、30分間)を行うことで、木質の質感を失うことなく、35℃、24時間の浸漬処理でほとんど吸水が起こらないボードを作成できることが確認できた。
Claims (5)
- 植物繊維材料及び高分子タンニンを混合し、(i)過酸化水素及びペルオキシダーゼ、又は(ii)過酸化水素及び金属ポルフィリン錯体で処理した後、加熱及び加圧して成形することを特徴とする天然素材からなる成形品の製造方法。
- 植物繊維材料が植物性残渣である請求項1記載の方法。
- 高分子タンニンが縮合型タンニンである請求項1又は2記載の方法。
- 金属ポルフィリン錯体が鉄−プロトポルフィリン錯体である請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法によって得られる成形品。
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