JP2022174240A - 米含有樹脂組成物の製造方法および二軸混練装置 - Google Patents

Abstract

【課題】米粉を用いた米含有樹脂組成物の製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】本発明に係る米含有樹脂組成物の製造方法は、気乾状態の米粉と、樹脂とを含む材料を、投入された水の存在下で混練する。【選択図】図５

Description

本発明は米含有樹脂組成物の製造方法および二軸混練装置に関する。

木粉等のバイオマスをポリオレフィン等の合成樹脂に混練してなる複合材料を成形材料とした成形品は、二酸化炭素の増減に影響を与えにくいカーボンニュートラルの性質を持っているため、地球温暖化対策に繋がる等の理由から利用範囲が広がってきている。

木粉樹脂を用いた複合材料には、木粉の含有率を５０％以上とする技術がある（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２－１７２１４７号公報

本発明者らは、木粉に代わる材料を用いたバイオマスに米粉を用いる点に着目し、米含有の樹脂組成物の製造について鋭意検討を行っている。

そこで本発明は、米粉を用いた米含有樹脂組成物の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一態様に係る米含有樹脂組成物の製造方法は、気乾状態の米粉と、樹脂とを含む材料を、投入された水の存在下で混練することを有する。

また、本発明の一態様に係る米含有樹脂組成物の製造装置は、気乾状態の米粉と、樹脂とを含む材料を、投入された水の存在下で混練させてなる。製造装置は、第１収容部と、投入部と、回転部と、を有する。第１収容部は、材料と水を収容可能な第１収容空間を形成する。投入部は、第１収容空間に材料および水を投入可能に構成している。回転部は、第１収容空間において回転可能に配置され複数の回転部材を回転部材の回転軸に沿って並べて配置している。回転部は、複数の回転部材が回転する回転軸を２軸設けている。複数の回転部材は、螺旋形状を備え、投入部の直下に配置された第１スクリューと、第１スクリューよりも回転軸の下流に配置され第１スクリューよりも螺旋の溝が浅く形成された第２スクリューと、を備える。

本発明の一態様に係る製造方法および製造装置によれば、米粉から米含有樹脂組成物を製造することができる。

本発明の一実施形態に係る米含有樹脂組成物の製造装置を示す斜視図である。 図１の正面図である。 図１の平面図である。 米含有樹脂組成物の製造装置を構成する第１収容部の第１収容空間を示す図である。 図１の米含有樹脂組成物の製造装置を構成する第１収容部の第１収容空間に配置された複数の回転部材について示す図である。 本発明の一実施形態に係る米含有樹脂組成物の製造方法を示すフローチャートである。 実施例に係る米含有樹脂組成物の評価について示す画像である。 実施例１、比較例１、２、３及び４の樹脂組成物を黒色紙の上で撮影した写真である。写真左側から順に、実施例１、比較例１、２、３及び４の樹脂組成物である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。ここで示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するために例示するものであって、本発明を限定するものではない。よって、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者などにより考え得る実施可能な他の形態、使用方法および運用技術などは全て本発明の範囲、要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。本明細書において、範囲を示す「Ｘ～Ｙ」は「Ｘ以上Ｙ以下」を意味する。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温（２０～２５℃）／相対湿度４０～５０％ＲＨの条件で測定する。

また、本明細書に添付する図面は、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺、縦横の寸法比、形状などについて、実物から変更し模式的に表現される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

図１～図５は本発明の一実施形態に係る二軸混練装置１００の説明に供する図である。本実施形態に係る米含有樹脂組成物は、スーパーマーケット等で手に入れることができるレジ袋等の包装用袋に利用することができる。米含有樹脂組成物は、インフレーション加工に適しており、図１～図５に示す二軸混練装置１００によって製造することができる。

（米含有樹脂組成物）
本実施形態に係る二軸混練装置１００により生成される米含有樹脂組成物は米粉と樹脂（好適にはポリオレフィン）と相溶化剤とを含む。

ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）若しくはポリプロピレン（ＰＰ）又はエチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン－アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）等のエチレン系の共重合体が挙げられる。中でも、融点とメルトテンションとの観点で直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が好適である。ここで、本発明の一実施形態において、ＬＬＤＰＥは、密度０．８９～０．９２５の直鎖状ポリエチレンコポリマーである（ＪＩＳ Ｋ６８９９－１：２０００）。本発明の一実施形態において、ＬＬＤＰＥは、分岐鎖１０～３０を有する。ＬＬＤＰＥを構成するαオレフィンとして、例えば、１－ブテン、１－ヘキセン、４－メチルペンテン－１、１－オクテン等が好適である。

米粉の原料としては、β構造（結晶構造）である、精米、古米、吟醸米、米ぬか（中白粉）等が好適である。特に米ぬかは、精米される過程で廃棄されることが多いため、米粉として米ぬかを使用することは、環境負荷が低くエコロジーであり、ライフサイクルアセスメントの観点からも好適である。

本発明の一実施形態において、米粉は気乾状態で装置内に投入される。ここで気乾状態とは、大気中におかれた材料（本願では米粉）が、自然乾燥によって水分を減じ、大気中の湿度と平衡を保つようになる状態である。本発明の一実施形態によれば、前記米粉の含水率は、８～１６重量％、１０～１４重量％、あるいは、１１～１３重量％である。本発明の一実施形態では、製造装置に投入される気乾状態の米粉が、β構造（結晶構造）で構成されている。そして、β構造（結晶構造）の米粉が、製造装置の装置内で、（投入された）水の存在下で混練される。この水は製造装置内で加熱されることで飽和水蒸気となり米粉のα化を促進することに寄与する。他方、このように装置内に水を投入した場合、装置内での十分な脱水および脱気は通常難しく、特に大気開放部や真空脱気部で複合化した材料が水の突沸・脱気により不安定になり、ベントアップまたはフレークアップを起こし生産性が著しく低下する虞がある。これに対して後述する、本発明の一実施形態の製造装置は、好適には、１以上のサイドフィーダーおよびサイドベントヴァキュームスタッファー（ＳＶＳ）を備える。このように構成することによって、製造における安定性を担保したまま、ポリオレフィンのマトリックス中に米を微細に均一に混合させた米配合ポリオレフィン樹脂組成物を得ることができる。

本発明の一実施形態において、投入される米粉の好適な配合量（絶乾重量）は、製造装置内に投入される、水以外の材料（ポリオレフィン、相溶化剤、米粉等）の合計量１００重量部に対し、４０～６０重量部、４０～５０重量部、あるいは、４５～５５重量部の範囲であることが適切である。

先述のように、従来の米配合ポリオレフィン樹脂組成物を熱流動させて、延伸加工によりフィルム成形品を得ようとすると、このフィルム成形品のポリオレフィン樹脂のマトリックス中には、粒度の大きい配合米の粉末が不均一に分布している。このため、得られたフィルム成形品の膜厚が不均一であったり、延伸加工の途中で亀裂やピンホールが生じるため薄膜化に限度があったり、成形後のフィルムの機械的特性が著しく劣ったりして、良質なフィルム成形品を得ることができないという問題を有していた。これに対して、本技術によれば、ポリオレフィン樹脂に配合される米のデンプン構造がα構造を有するようにα化処理されていることにより、良質なフィルム成形品を得ることができる。

相溶化剤は、飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸またはその誘導体が用いられる。飽和カルボン酸としては、無水コハク酸、コハク酸、無水フタル酸、フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水アジピン酸等が挙げられる。不飽和カルボン酸としては、マレイン酸、無水マレイン酸、無水ナジック酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、ソルビン酸、アクリル酸等が挙げられる。不飽和カルボン酸の誘導体としては、前記不飽和カルボン酸の金属塩、アミド、イミド、エステル等を使用することができる。また、不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィン樹脂を使用することができる。これは、ポリオレフィンと不飽和カルボン酸またはその誘導体と、ラジカル発生剤とを溶媒の存在下または不存在下に加熱混合することにより得られる。不飽和カルボン酸またはその誘導体の付加量は、０．１～１５重量％、特に１～１０重量％が好ましい。本発明で使用される相溶化剤としては、臭気が無く、酸性度が小さい不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性したポリオレフィン樹脂が好ましい。本発明の一実施形態において、相溶化剤の好適な配合量は、製造装置内に投入される、水以外の材料（ポリオレフィン、相溶化剤、米粉等）の合計量１００重量部に対し、０．２～２０重量部、０．５～１０重量部、あるいは、１～５重量部の範囲であることが適切である。

相溶化剤は市販品を用いてもよく、具体的には、リケエイドＭＧ－４４０Ｐ（理研ビタミン株式会社社製）、ＭＧ－４４１Ｐ（理研ビタミン株式会社製）、ＭＧ－２５０Ｐ（理研ビタミン株式会社製）、ユーメックス１００１（株式会社三洋化成製）等が挙げられる。

これら相溶化剤のうちの１種のみを用いてもよく、必要に応じて２種以上を混合して用いてもよい。

本発明の一実施形態において、水（好適には蒸留水）の好適な配合量は、製造装置内に投入される、水以外の材料（ポリオレフィン、相溶化剤、米粉等）の合計量１００重量部に対し、０．１～２０重量部、１～２０重量部、あるいは、３～１５重量部の範囲であることが適切である（実施例：８重量部）。よって、本発明の一実施形態において、前記投入される水の量が、前記材料１００重量部に対して、０．１～２０重量部である。

本発明においては、気乾状態の米粉と、樹脂とを含む材料を、投入された水の存在下で混練することによって、前記米粉を、米含有樹脂組成物の製造装置内で、アルファ化することを有する。製造装置外でアルファ化するのではなく、製造装置内でアルファ化することによって米粉がより均一に分散することになる。そのことで、材料中の凝集物を抑制することができ、且つ材料の着色も抑制することが可能となり、結果として、成形加工、特にインフレーション成形における加工特性が向上する。

本発明の一実施形態において、米含有樹脂組成物中の水分は、２０００重量ｐｐｍ以下、１０００重量ｐｐｍ以下、あるいは、５００重量ｐｐｍ以下である。かかる水分の量は、カールフィッシャー水分測定装置における電量滴定方法で測定される値を言うものとする。

本発明の一実施形態において、米含有樹脂組成物のＭＦＲ（メルトフローレイト（１９０℃・２．１６ｋｇｆ））は、１（ｇ／１０ｍｉｎ）以上１０（ｇ／１０ｍｉｎ）未満、１～６（ｇ／１０ｍｉｎ）、１～５（ｇ／１０ｍｉｎ）、あるいは、１～３（ｇ／１０ｍｉｎ）である。また、４～６（ｇ／１０ｍｉｎ）であってもおおむね良好である。

（二軸混練装置１００）
上述した材料の混練は二軸混練装置１００によって行われる。二軸混練装置１００は、米含有樹脂組成物の製造装置に相当する。二軸混練装置１００は、図１～図５に示すように第１収容部１０と、投入部２０と、回転部３０と、脱水部５０と、第１脱気部６０と、第２脱気部７０と、排出部８０と、冷却部９０と、切断部１１０と、を有する。

なお、二軸混練装置１００の説明にあたり、図面には直交座標系を表記している。Ｘは後述する回転部３０の回転軸の延在する方向であり、長手方向Ｘとする。Ｙは長手方向Ｘと交差する第１収容部１０の幅方向に相当し、幅方向Ｙとする。Ｚは長手方向Ｘおよび幅方向Ｙと交差する方向であり、高さ方向Ｚとする。以下、詳述する。

（第１収容部１０）
第１収容部１０は、気乾状態の米粉と、樹脂とを含む材料を、水とともに収容する第１収容空間Ｓ１を形成する。第１収容部１０は、二軸混練装置１００を設置する空間の長手方向Ｘに延在するように長尺に構成している。

第１収容部１０は、回転部３０を構成する複数の回転部材３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４１、４２を収容する第１収容空間Ｓ１を形成するように構成している。第１収容部１０によって形成される第１収容空間Ｓ１は投入部２０の直下から第２脱気部７０と接続される部位まで一続きになるように構成している。第１収容空間Ｓ１は、本実施形態において回転部３０の回転部材の回転軸を二軸設けるように、図４に示すように断面の内周部分を、２つの円弧を合わせたような形状に構成している。第１収容部１０には第１収容空間Ｓ１の温度を調整するためのヒーター等の加熱装置（図示省略）を設けることができる。上述したヒーターは第１収容部１０の第１収容空間Ｓ１の長手方向Ｘにおいて後述する回転部材の特定の区間毎に温度を調整できるように例えば長手方向Ｘに複数配置することができる。

（投入部）
投入部２０は、図１に示すように第１収容空間Ｓ１に上述した材料と水を投入可能なホッパーを備える。投入部２０のホッパーは、上述した米粉、樹脂、および水を投入できるように漏斗状に形成している。

（回転部）
回転部３０は、第１収容空間Ｓ１において回転可能に配置される。回転部３０は、複数の回転部材３１～３９、４１、４２を長手方向Ｘに平行な方向を回転軸として回転軸に沿って並べて配置するように構成している。回転部材３１～３９、４１、４２は、図５に示すように幅方向Ｙに沿って２軸並べて設けている。回転部材３１は、本明細書において第１スクリュー、回転部材３２は第１パドル、回転部材３３は第２スクリュー、回転部材３４は第２パドル、回転部材３５は第４スクリュー、回転部材４１は第６スクリュー、回転部材４２は第７スクリューに相当する。以下に各々の回転部材について詳述する。

（回転部材３１）
回転部材３１は、第１収容部１０の第１収容空間Ｓ１において投入部２０のホッパーの直下に配置している。回転部材３１は、スクリューを形成するように構成している。本明細書において回転部材３１が配置される第１収容空間Ｓ１の部位は材料と水が投入される材料投入部と称する。

（回転部材３２、３３）
回転部材３２は、図５に示すように第１収容空間Ｓ１の回転部材３１よりも下流側において回転部材３１に隣接して設けている。回転部材３２は、板状部材を回転軸に沿って並べて配置するように構成している。回転部材３２は、回転部材３１と回転部材３３との間に配置している。

回転部材３３は、第１収容空間Ｓ１の回転部材３２よりも下流側において回転部材３２に隣接して設けている。回転部材３３は、回転部材３１と同様にスクリューを形成するように構成している。回転部材３３は、回転部材３１よりも螺旋の溝を浅く形成している。回転部材３３は、回転部材３１よりも螺旋の径方向における最外周と最内周の差が大きくなるように構成している。回転部材３３は、回転部材３１と最外周の大きさが同等で、最内周が回転部材３１よりも小さくなるように構成している。回転部材３２、３３が配置される第１収容空間Ｓ１の部位は、投入部２０から投入された樹脂を溶解させる樹脂溶解部と称することができる。

（回転部材３４）
回転部材３４は、回転部材３２と同様に板状部材を回転軸に沿って複数並べるように配置しており、第１収容空間Ｓ１において回転部材３３よりも回転軸の下流側に配置するように構成している。回転部材３４は、図５において板状部材の板厚が一種類となるように図示しているが、一種類でなくてもよい。回転部材３４は、回転部材３２よりも薄く形成することによってせん断応力をより発揮させて材料を分散させるとともに均一な撹拌を行うように構成している。回転部材３４が配置される第１収容空間Ｓ１の部位は、投入部２０から投入された材料を混練する混練部と称することができる。回転部材３３と回転部材３４との境界近傍には、上述した材料に加えられた水等の気液成分を排出するために脱水部５０を接続するように構成している。詳細は後述する。

（回転部材３５）
回転部材３５は、第１収容空間Ｓ１において回転部材３４よりも下流側において回転部材３４に隣接して設けている。回転部材３５は、回転部材３３と同様にスクリューを形成するように構成している。回転部材３５は、螺旋の溝の深さが回転部材３３と同等になるように構成している。回転部材３５は、第１収容空間Ｓ１において混練された材料を脱気する第１脱気部６０と接続される。詳しくは後述する。

（回転部材３６～３９）
回転部材３６、３７は、第１収容空間Ｓ１の回転部材３５の下流側において回転部材３５に隣接して設けている。回転部材３６、３７は、回転部材３２と同様に板状部材を並べるように構成している。回転部材３６、３７には起伏の小さい螺旋を形成しており、回転部材３６と回転部材３７の螺旋の回転方向は異なるように構成している。

回転部材３８、３９は、第１収容空間Ｓ１の回転部材３７よりも下流側において回転部材３７に隣接して設けている。回転部材３８、３９は、回転部材３３と同様にスクリューを形成するように構成している。回転部材３８、３９のスクリューは螺旋の溝の深さを回転部材３３と同様に構成している。回転部材３８と回転部材３９は螺旋の回転方向が逆転するように構成している。

このように回転部材３６、３８と回転部材３７、３９の螺旋の回転方向を逆転させることによって、回転部材３５から送られる材料は回転部材３７、３９で回転軸の上流側に一時的に押し返されるようにしたうえで下流側に移動する。これにより、材料が回転部材３６～３９に比較的長く滞留し、材料の密度が向上するように圧縮が行われる。回転部材３６～３９が配置される第１収容空間Ｓ１の部位は材料の圧縮を行う圧縮部と称することができる。

（回転部材４１、４２）
回転部材４１は、第１収容空間Ｓ１の回転部材３５、３９よりも下流側において回転部材３９に隣接して設けている。回転部材４２は、第１収容空間Ｓ１の回転部材４１よりも下流側において回転部材４１に隣接して設けている。回転部材４１、４２は、回転部材３３と同様にスクリューを形成するように構成しており、回転部材４２は回転部材４１よりも螺旋のピッチが短くなるように構成している。回転部材４１、４２は第１収容空間Ｓ１に収容された材料の脱気を行う第２脱気部７０と接続される。

（脱水部５０）
脱水部５０は、第１収容部１０で混練される材料から発生する水分等の気液成分を排出（脱水）するように構成している。脱水部５０は、図５に示すように回転部材３３と回転部材３４との境界近傍において回転部材３３、３４の回転軸と交差する方向から第１収容部１０に接続している。第１収容空間Ｓ１における回転部材３３と回転部材３４の境界付近では、少なくとも混練の際の第１収容空間Ｓ１の内部圧力が飽和蒸気圧となるように構成できる。

脱水部５０は、図５に示すようにスクリュー５１（第３スクリューに相当）と、第２収容部５２と、駆動部５３と、を備える。スクリュー５１は、回転部材３１～３９、４１、４２と交差する方向に回転し、対になるように構成している。駆動部５３は、スクリュー５１を回転させるモーターを備えるように構成している。第２収容部５２は、図５に示すように第１収容部１０と接続され、スクリュー５１を収容する第２収容空間Ｓ２を設けた筐体などを備える。第２収容部５２は、第２収容空間Ｓ２から第１収容空間Ｓ１で発生した水分を排出する。第２収容部５２には第１収容空間Ｓ１で発生した水分を排出可能な開口部（図示省略）を設けている。開口部は、第２収容部５２の上部等に設けることができる。

（第１脱気部６０）
第１脱気部６０は、第１収容部１０において回転部材３５が配置される近傍に接続するように構成している。第１脱気部６０は、図５に示すようにスクリュー６１（第５スクリューに相当）と、第３収容部６２と、駆動部６３と、を備える。スクリュー６１は、回転部材３１～３９、４１、４２の回転軸と交差する方向に回転し、対になるように構成している。駆動部６３は、脱水部５０と同様にスクリュー６１を回転駆動させるモーターなどを備えるように構成している。第３収容部６２は、回転部材３５の近傍で第１収容部１０と接続され、スクリュー６１を収容する第３収容空間Ｓ３を設けた筐体などを備える。第３収容部６２は、第３収容空間Ｓ３を介して第１収容空間Ｓ１で発生した気液成分を吸引可能な真空ポンプなどと接続している。

（第２脱気部７０）
第２脱気部７０は、第１収容部１０において回転部材４１が配置される近傍において接続するように構成している。第２脱気部７０は、図５に示すようにスクリュー７１（第８スクリューに相当）と、第４収容部７２と、駆動部７３と、を、備える。スクリュー７１は、回転部材３１～３９、４１、４２の回転軸と交差する方向に回転し、対になるように構成している。駆動部７３は、第１脱気部６０と同様にスクリュー７１を回転駆動させるモーターなどを備えるように構成している。第４収容部７２は、回転部材４１の近傍で第１収容部１０と接続され、スクリュー７１を収容する第４収容空間Ｓ４を設けた筐体などを備える。第４収容部７２は、第４収容空間Ｓ４を介して第１収容空間Ｓ１で発生した気液成分を吸引可能な真空ポンプなどと接続している。なお、第２収容部５２、第３収容部６２、第４収容部７２は、図５において便宜上、簡略化して図示している。

（排出部８０）
排出部８０は、図１等に示すように第１収容部１０の下流側における外側に隣接して設けている。排出部８０は、第１収容部１０の第１収容空間Ｓ１において脱気された材料を紐状に形成するために設けられる。排出部８０は、本実施形態において第１収容部１０の長手方向Ｘにおける端部であって第１収容部１０の第１収容空間Ｓ１と外部とを繋ぐ部位に設けた複数の穴形状を設けた部材を備えるように構成している。排出部８０は、第１収容部１０に配置された回転部材３１～３９、４１、４２などと同様にヒーターなどの加熱装置を設けることによって加温することができる。

（冷却部９０）
冷却部９０は、第１収容部１０から排出された紐状の材料を冷却するために設けられる。冷却部９０は、図１に示すようにコンベヤー９１と、液体供給部９２と、気体供給部９３と、を備える。

コンベヤー９１は、排出部８０に隣接して設けている。コンベヤー９１は、図２に示すように排出部８０から排出された材料を切断部１１０まで搬送するように構成している。コンベヤー９１は、本実施形態において図２に示すように長手方向Ｘから高さ方向Ｚの正の方向に向かって傾斜した斜め方向に沿って延在するように構成している。ただし、コンベヤー９１の延在方向は一例であって材料を切断部１１０に搬送できれば、コンベヤーの具体的な搬送方向は図２等に限定されない。

液体供給部９２は、コンベヤー９１上で搬送される材料に比較的温度の低い冷却水を供給するように構成している。液体供給部９２は、ホース等によって冷却水の供給源と接続された噴射ノズルをコンベヤー９１の搬送方向に複数配置することによって構成している。

気体供給部９３は、所定の温度に調整された空気等の気体をコンベヤー９１上で搬送される材料に供給するように構成している。気体供給部９３は、不図示のダクトと、ダクトに接続され、気体をコンベヤー９１上の材料に向けて噴射可能なブロワーを備えるように構成している。

（切断部１１０）
切断部１１０は、排出部８０から排出され、冷却部９０において冷却された材料を所定の長さにて切断するように構成している。切断部１１０は、図１に示すように材料を送る送りローラー１１１と、送られた材料を切断する刃物を備えた切断ローラー１１２と、を備えることができる。また、冷却された材料は、乾燥を行うチャンバー等の設備（乾燥部と呼ぶことができる）において乾燥工程を実施することができる。

（米含有樹脂組成物の製造方法）
次に、本実施形態に係る米含有樹脂組成物の製造方法について説明する。図６は本発明の一実施形態に係る米含有樹脂組成物の製造方法を示すフローチャートである。

まず、二軸混練装置１００では投入部２０のホッパーから気乾状態の米粉、上述した樹脂、相溶化剤および水が投入される（ＳＴ１）。投入される水の量は、米粉絶乾質量部（１００重量部）に対して０．１～２０重量部とすることができる。この時点で第１収容部１０の第１収容空間Ｓ１に配置された回転部材３１～３９、４１、４２は所定の温度に加温した状態に設定することができる。

次に、投入部２０のホッパーから投入された樹脂と水は回転部材３１に送られて樹脂溶解部に相当する回転部材３２、３３に搬送される。第１収容空間Ｓ１の樹脂溶解部の近傍は約２００℃に加温された状態において回転部材３２、３３によって上述した材料が水分と混合され、溶解する（ＳＴ２）。この際に材料に含まれる米粉は加温された状態で水と混合されることにより、アルファ化が開始される。

そして、材料は混練部に相当する回転部材３４へと送られ、混練が行われる（ＳＴ３）。混練部に相当する回転部材３４では、上述のように回転部材３４が樹脂溶解部に相当する回転部材３２よりも薄く構成されることによって材料の分散と撹拌が促進される。回転部材３４を通過した材料はさらに回転部材３５に送られる。

また、材料が回転部材３３から回転部材３４へ送られる際に材料に含まれる水分は脱水部５０によって脱水される。このとき、スクリュー５１が脱水部５０の入り口付近で回転することによって材料の固形成分は第１収容空間Ｓ１に残ったまま下流側に送られ、水分等の気液成分が第２収容部５２の開口部からある程度排出される。

回転部材３５では、材料が回転部材３５によって下流側に送られつつ、第１脱気部６０によって材料の気液成分がさらに排出される（ＳＴ４）。第１脱気部６０は、ポンプ等に接続されて材料の気液成分が吸引される一方で、スクリュー６１によって材料の固形成分は第１収容空間Ｓ１に残り、圧縮部に相当する回転部材３６～３９に送られる。

圧縮部に相当する回転部材３６～３９では回転部材３７、３９の位置において材料が上流側に送り戻されたうえで下流側に送られることによって、材料の密度が高くなるように圧縮の工程が行われる（ＳＴ５）。

回転部材３６～３９を通過した材料は、回転部材４１、４２において排出部８０に向けてさらに送られる。第２脱気部７０では、ピッチの異なる回転部材４１、４２のうち、回転部材４１の位置においてポンプ等によって材料の気液成分がさらに吸引されて脱気される（ＳＴ６）。材料は、回転部材４２によって回転部材４１よりも送り速度が上昇しつつ、排出部８０において複数の紐形状になって第１収容空間Ｓ１の外部に排出される。

冷却部９０では、紐状の材料がコンベヤー９１によって切断部１１０に向けて搬送される。この間に材料は、液体供給部９２によって冷却水を吹きかけられて冷却され、その後、気体供給部９３において冷却風に曝されることによって冷却される（ＳＴ７）。

冷却部９０を経た紐状の材料は、送りローラー１１１によって搬送され、切断ローラー１１２によって所定の長さに切断される（ＳＴ８）。切断部１１０によって切断された材料は平面状に引き延ばし、乾燥工程（ＳＴ９）を経ることによって、米含有樹脂組成物を上述したレジ袋等に好適に成形可能な形状に形成することができる。

以上、説明したように本実施形態に係る米含有樹脂組成物の製造方法は、気乾状態の米粉と樹脂とを含む材料を投入された水の存在下で混練するように構成している。

これにより、米粉を用いて環境に優しいバイオマスの樹脂組成物を製造することができる。

また、上述した材料は相溶化剤を含む。これにより、米粉や樹脂などの材料を均一に混合することを促進できる。

また、上述した材料はポリオレフィン樹脂であることによって米含有樹脂組成物を生成（製造）することができる。

また、米粉は製造工程においてアルファ化するように構成している。これにより、米粉を上述した樹脂と混合して米含有樹脂組成物を生成（製造）することができる。

また、上述した製造方法において投入される水の量は、材料１００重量部に対して０．１～２０重量部となるように構成している。このように構成することによって、米粉を樹脂と混練して米含有樹脂組成物を生成（製造）することができる。

また、混練は二軸混練装置１００を用いることによって、上述した米粉を含む材料を混練して樹脂組成物を生成（製造）することができる。

また、二軸混練装置１００は脱水を行う脱水部５０を備える。これにより、米粉から樹脂組成物を生成（製造）する場合に不要な水分などの気液成分を取り除くことができる。

また、脱水部５０では飽和蒸気圧下において脱水を行うように構成している。そのため、米粉に大量の水分を投入しても不要な水分等の気液成分を取り除くことができる。

また、二軸混練装置１００は２つの脱気部として第１脱気部６０と第２脱気部７０を備えるように構成している。そのため、比較的量の多い水を用いて米粉と樹脂の混練を行った際に、第１脱気部６０と第２脱気部７０を用いることによって樹脂組成物に不要な水分等の気液成分を取り除くことができる。

また、二軸混練装置１００は第１収容部１０と、投入部２０と、回転部３０と、を有する。第１収容部１０は材料と水を収容可能な第１収容空間Ｓ１を形成する。投入部２０は第１収容空間Ｓ１において材料および水を投入可能に構成している。回転部３０は、第１収容空間Ｓ１において回転可能に配置され、複数の回転部材３１～３９、４１、４２を回転部材３１～３９、４１、４２の回転軸に沿って並べて配置している。回転部３０は、回転部材３１～３９、４１、４２が回転する回転軸を２軸設けている。回転部材３１～３９、４１、４２は、螺旋形状を備え、投入部２０の直下に配置された回転部材３１と、回転部材３１よりも回転軸の下流側に配置され、回転部材３１よりも螺旋の溝が浅く形成された回転部材３３を備える。このように構成することによって、米粉が通常、二軸混練装置ではスクリューによって下流側に送り難くても、回転部材３１によって米粉を下流側に送るようにして混練を行うことによって米含有樹脂組成物を生成（製造）することができる。

また、回転部材３１～３９、４１、４２は、回転部材３１と回転部材３３の間に配置され、板状部材を回転軸に並べて配置した回転部材３２と、回転部材３３よりも回転軸の下流側に配置される板状の回転部材３４と、を備える。回転部材３３と回転部材３４の近傍には、脱水部５０を接続している。脱水部５０は、スクリュー５１と、第２収容部５２と、を備える。スクリュー５１は、回転軸と交差する幅方向Ｙに平行な方向を回転軸として回転し、対となるように構成している。第２収容部５２は、スクリュー５１を収容する第２収容空間Ｓ２を備えるとともに第１収容部１０と接続され第１収容空間Ｓ１で発生した水分を排出可能な開口部を設けている。このように構成することによって、材料に含まれる固形成分を第１収容部１０の第１収容空間Ｓ１に残しつつ、材料に含まれる不要な水分等の気液成分を取り除くことができる。

また、回転部材３１～３９、４１、４２は、第１収容空間Ｓ１において回転部材３４よりも下流側に設けられる回転部材３５を備える。回転部材３５の近傍には、第１脱気部６０を接続している。第１脱気部６０は、スクリュー６１と、第３収容部６２と、を備える。スクリュー６１は、回転部材３１～３９、４１、４２の回転軸と交差する方向に平行な方向を回転軸として回転し、対になるように構成している。第３収容部６２は、スクリュー６１を収容する第３収容空間Ｓ３を備えるとともに第１収容部１０と接続され、第１収容空間Ｓ１で発生した気体を吸引により排出可能なポンプなどと接続される。このように構成することによって、脱水部５０と同様に材料の固形成分を第１収容空間Ｓ１に残しつつ、材料に含まれる不要な気液成分をさらに排出するようにできる。

また、回転部材３１～３９、４１、４２は、第１収容空間Ｓ１において回転部材３５よりも下流側に設けられる回転部材４１と、回転部材４１に隣接して設けられる回転部材４２と、を備える。回転部材４１の近傍には、第２脱気部７０を接続している。第２脱気部７０は、スクリュー７１と、第４収容部７２と、を備える。スクリュー７１は、回転部材４１の回転軸と交差する方向に平行な方向を回転軸として回転し、対になるように構成している。第４収容部７２は、スクリュー７１を収容する第４収容空間Ｓ４を備えるとともに第１収容部１０と接続され、第１収容空間Ｓ１で発生した気体を吸引により排出可能なポンプと接続される。このように構成することによって、第１脱気部６０と同様に材料の固形成分を第１収容空間Ｓ１に残しつつ、材料の不要な気液成分をさらに排出することができる。また、第２脱気部７０を回転部材４２ではなく、螺旋のピッチが比較的大きい回転部材４１の近傍で接続することによって、不要な気液成分を第１収容空間Ｓ１から排出し易くすることができる。

（実施例）
次に本発明に係る米含有樹脂組成物の性能について実験を行ったので、以下に説明する。図７は実施例の評価に関する画像である。図８は実施例１、比較例１、２、３及び４の樹脂組成物を黒色紙の上で撮影した写真であり、写真の左側から順に、実施例１、比較例１、２、３及び４の樹脂組成物である。

本実験では後述する４つの仕様にて米含有樹脂組成物を生成した際のＭＦＲ（ｇ／１０ｍｉｎ）、水分、および米含有樹脂組成物に含まれる澱粉の凝集の程度を確認した。本実験において米含有樹脂組成物は、Ａ：ＬＬＤＰＥ（プライムポリマー ｅｖｏｌｕｅ（登録商標） ｓｐ４０３０）、Ｂ：無水マレイン酸変性ポリプロピレン（理研ビタミン ＭＧ－４４０Ｐ）、Ｃ：米粉（新潟ケンベイ 中白粉、含水率１２％）、Ｄ：蒸留水を使用した。

装置としては同方向に回転する二軸混練装置１００、または第１脱気部６０と第２脱気部７０を備えない真空脱気装置を使用した。回転部材のＬ／Ｄは５０とした。回転部３０の回転部材は上述した回転部材３１～３９、４１、４２を用いた。回転部材３１～３９、４１、４２の長手方向Ｘの全体長さに対する回転部材３２、３４の比率（ニーディングブロック比率）は２５％とした。また、蒸留水は投入部２０のホッパーからチューブポンプを用いて第１収容空間Ｓ１に供給した。

回転部材３１～３９、４１、４２の回転数は、２８０ｒｐｍとした。そして、第１収容空間Ｓ１における投入部に相当する部位を８０℃、樹脂溶解部に相当する部位を１６０℃、混練部に相当する部位を２００℃に加温した。また、第１収容空間Ｓ１における第１脱気部６０と第２脱気部７０との接続部を１８０℃、圧縮部に相当する部位を１９０℃、排出部８０を１９０℃に加温した。

本実験では比較対象として実施例１と比較例１、２、３、４を用意した。実施例１は上述した二軸混練装置１００を用い、蒸留水を上述した材料に添加しつつ、樹脂組成物を生成した。

比較例１は上述した二軸混練装置１００を用いる一方で蒸留水を添加せずに材料を複合化するようにした。

比較例２は上述した二軸混練装置１００を構成する第１脱気部６０と第２脱気部７０を備えない真空脱気装置を用いて材料を複合化した。

比較例３は、材料Ｃにアルファ化米を用い、その他は実施例１と同様である。

比較例４は、特開２００５－３３０４０２の実施例１に準拠し、蒸留水添加を行わず、蒸留水で３０分浸漬した精米を米粉の代わりに用い、その他は実施例１と同様である。

本実験では上述した実施例１、比較例１、２においてメルトフローレート（ＭＦＲ：ｇ／１０ｍｉｎ）と、樹脂組成物の水分（ｐｐｍ）と、樹脂組成物における澱粉の凝集の程度を確認した。ＭＦＲは４～６をおおむね良好とし、それ以外を不良と考えた。水分は、５００～１０００ｐｐｍをおおむね良好とし、それ以外を不良と考えた。澱粉の凝集は、切断部１１０から送られた樹脂組成物を１７０℃でホットプレスによる熱圧成形にて平面状に引き延ばしたものを目視で観察し、澱粉の凝集が見られるか確認した。参考として、図７における左側のシートが澱粉の凝集が観察されない仕様であり、右側のシートが澱粉の凝集が観察された仕様である。

上述したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの組成、ＭＦＲ、水分、および澱粉凝集の確認結果を表１に示す。

＜澱粉凝集＞
○：観察されない。

△：多くはないが観察される。

×：若干多く観察される。

××：多く観察される。

×××：非常に多く観察され、凝集過多である。

＜ペレット着色透過性＞
○：着色が非常に少なく、透過性も良好である。

△：凝集が観察される分、着色が若干観察され、透過性も「〇」と比較して劣化している。

×：着色の度合いが強く、透過性が低い。

××：着色の度合いが非常に強く、透過性が非常に低い。

×××：ほぼ完全に着色し、不透明である。

表１に示すように比較例１では上述した材料の二軸混練装置１００における食い込みが不良となり、米粉のアルファ化が不足して材料の凝集が解消せず、不均一な状態のままとなった。また、比較例１では、炭化および熱による分解で生成水の発生が多く、水分の安定的な計測ができず、十分に組成物を乾燥させることができなかった。

比較例２では、蒸留水を加えることでＭＦＲが比較的高くなった。また、比較例２におけるＭＦＲの計測時には混練不十分の樹脂成分のみが流出し、熱流動が不安定となっていた。また、図８からも明らかなとおり、比較例２は、凝集過多である。また、比較例３ではＭＦＲがおおむね良好であったものの、水分が多く、澱粉の凝集も比較例１、２に比べれば少ないものの、観察された。また、図８からも明らかなとおり、比較例４は、比較例１、２、３と比較して凝集が少ないが、凝集がある分、白くなる箇所が増え、結果的に透明性も劣化している。

実施例１はＭＦＲおよび水分が良好と考える範囲内に入っており、澱粉の凝集も観察されなかったことから、本実施形態に係る方法により製造した米含有樹脂組成物が良好な仕様となっていることを確認できた。

なお、本発明は上述した実施形態にのみ限定されず、特許請求の範囲において種々の変更が可能である。

１００ 二軸混練装置（米含有樹脂組成物の製造装置）、
１０ 第１収容部、
２０ 投入部、
３０ 回転部、
３１ 回転部材（第１スクリュー）、
３２ 回転部材（第１パドル）、
３３ 回転部材（第２スクリュー）、
３４ 回転部材（第２パドル）、
３５ 回転部材（第４スクリュー）、
４１ 回転部材（第６スクリュー）、
４２ 回転部材（第７スクリュー）、
５０ 脱水部、
５１ スクリュー（第３スクリュー）、
５２ 第２収容部、
６０ 第１脱気部、
６１ スクリュー（第５スクリュー）、
６２ 第３収容部、
７０ 第２脱気部、
７１ スクリュー（第８スクリュー）、
７２ 第４収容部、
Ｓ１ 第１収容空間、
Ｓ２ 第２収容空間、
Ｓ３ 第３収容空間、
Ｓ４ 第４収容空間、
Ｘ 長手方向、
Ｙ 幅方向（回転軸と交差する方向）。

Claims (13)

1. 気乾状態の米粉と、樹脂とを含む材料を、投入された水の存在下で混練することを有する、米含有樹脂組成物の製造方法。
2. 前記材料が、相溶化剤をさらに含む、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記樹脂が、ポリオレフィン樹脂である、請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記米粉を、米含有樹脂組成物の製造装置内で、アルファ化することを有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の製造方法。
5. 前記投入される水の量が、前記材料１００重量部に対して、０．１～２０重量部である、請求項１～４のいずれか１項に記載の製造方法。
6. 前記混練が、二軸混練装置によって行われる、請求項１～５のいずれか１項に記載の製造方法。
7. 前記二軸混練装置が、水を脱水する、脱水部を備える、請求項６に記載の製造方法。
8. 飽和蒸気圧下で脱水する、請求項７に記載の製造方法。
9. 前記二軸混練装置が、少なくとも２つの脱気部を有する、請求項６～８のいずれか１項に記載の製造方法。
10. 気乾状態の米粉と、樹脂とを含む材料を、投入された水の存在下で混練させてなる米含有樹脂組成物の製造装置であって、
    前記材料と水を収容可能な第１収容空間を形成する第１収容部と、
    前記第１収容空間に前記材料および前記水を投入可能な投入部と、
    前記第１収容空間において回転可能に配置され複数の回転部材を前記回転部材の回転軸に沿って並べて配置した回転部と、を有し、
    前記回転部は、複数の前記回転部材が回転する前記回転軸を２軸設けており、
    複数の前記回転部材は、螺旋形状を備え、前記投入部の直下に配置された第１スクリューと、前記第１スクリューよりも前記回転軸の下流に配置され前記第１スクリューよりも螺旋の溝が浅く形成された第２スクリューと、を備える、二軸混練装置。
11. 複数の前記回転部材は、前記第１スクリューと前記第２スクリューの間に配置され板状部材を前記回転軸に並べて配置した第１パドルと、前記第２スクリューよりも前記回転軸の下流側に配置される板状の第２パドルと、を備え、
    前記第２スクリューと前記第２パドルの近傍には、前記回転軸と交差する方向に回転する一対の第３スクリューと、前記第３スクリューを収容する第２収容空間を備えるとともに前記第１収容部と接続され、前記第１収容空間で発生した水分を排出可能な開口部を設けた第２収容部と、を備える脱水部が接続される請求項１０に記載の二軸混練装置。
12. 複数の前記回転部材は、前記第１収容空間において前記第２パドルよりも下流側に設けられる第４スクリューを備え、
    前記第４スクリューの近傍には、前記回転軸と交差する方向に回転する一対の第５スクリューと、前記第５スクリューを収容する第３収容空間を備えるとともに前記第１収容部と接続され、前記第１収容空間で発生した気体を吸引により排出可能な機械と接続される第３収容部と、を備える第１脱気部が接続される請求項１１に記載の二軸混練装置。
13. 複数の前記回転部材は、前記第１収容空間において前記第４スクリューよりも下流側に設けられる第６スクリューと、前記第６スクリューに隣接して設けられる第７スクリューと、を備え、
    前記第６スクリューの近傍には、前記回転軸と交差する方向に回転する一対の第８スクリューと、前記第８スクリューを収容する第４収容空間を備えるとともに前記第１収容部と接続され、前記第１収容空間で発生した気体を吸引により排出可能な機械と接続される第４収容部と、を備える第２脱気部が接続される請求項１２に記載の二軸混練装置。

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