JP3181362U - 柳竹を原料とする植物性プラスチックの製造システム - Google Patents

Abstract

【課題】 生育が速い柳竹の特質を利用し、柳竹を利用して植物性プラスチックを製造するシステムを提供することである。
【解決手段】 柳と竹を接ぎ木することによって得られる植物を原料として植物性プラスチックを製造するためのシステム（１０）は、原料を粉砕するための粉砕装置（１２）と、粉砕された原料を加熱することによって水分調整するための乾燥スクリューコンベア装置と（１４）と、水分調整された原料を高圧高温処理することによって液体分と固形分とに分離するための圧縮分離装置（１６）と、分離された液体分に所要の添加物を添加して混合するための混合装置（１８）と、混合された液体分を所望の形状のプラスチック製品に形成するための成形装置と、分離された固形分を一時的に貯蔵するための固形分貯蔵槽（２４）とを備えていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本考案は、柳と竹を接ぎ木することによって得られる植物（以下「柳竹」という）を原料として植物性プラスチックを製造するためのシステムに関する。

現代社会において、プラスチックは、工業製品から日用品に至るまで広範な分野において使用されている重要な材料である。このようなプラスチックは、石油製品から製造されるものが大半であったが、近年、トウモロコシ、ジャガイモ、トウダイグサ科トウゴマ属の植物等からも製造されるようになってきている。

一方、本出願の考案者は、柳竹を効率的に生育させる接ぎ木装置を提案している（実願２０１２−５８９２号）。柳竹は、生育速度が速いうえ、従来厄介もの扱いされてきた柳と竹を有効活用することができるという特質を有している。

従来の石油製品を原料としてプラスチックを製造システムでは、高コストになるという課題があった。また、トウモロコシ等を原料とする植物性プラスチックを製造するシステムでも、原料となる植物の生育に時間がかかり、畑面積分の収穫しか期待できないため、コストを低く抑えるには、原料となるトウモロコシ等を栽培する広大な土地を必要とするという課題があった。また、従来、植物性プラスチックの原料とされてきたトウモロコシ等は、砂漠や含塩土での栽培が難しいという事情もあり、栽培地が限定されるという課題もあった。さらに、従来のプラスチックは、６０°Ｃを超えると歪みが生ずるため、使用用途が限定されるという課題もあった。

本考案は、このような状況に鑑みて開発されたものであって、生育が速い柳竹の特質を利用し、柳竹を利用して植物性プラスチックを製造するシステムを提供することを目的としている。

本願請求項１に記載の柳と竹を接ぎ木することによって得られる植物を原料として植物性プラスチックを製造するためのシステムは、前記原料を粉砕するための粉砕装置と、粉砕された前記原料を加熱することによって水分調整するための乾燥スクリューコンベア装置と、水分調整された前記原料を高圧高温処理することによって液体分と固形分とに分離するための圧縮分離装置と、分離された前記液体分に所要の添加物を添加して混合するための混合装置と、混合された前記液体分を所望の形状のプラスチック製品に形成するための成形装置と、分離された前記固形分を一時的に貯蔵するための固形分貯蔵槽とを備えていることを特徴とするものである。

本考案の製造システムによれば、原料となる柳竹の生育が速く、原料を大量に取得できるので、植物性プラスチックを安価に製造することが可能である。また、本システムでは、添加物を混合することによって、高硬度で耐熱性（３００°Ｃに耐えることができる）に優れた植物性プラスチックを得ることができ、広範な用途への適用が可能である。さらに、本システムでは、液体分を抽出した残りの固形分をパルプ原料等として有効に活用することができる。

本製造システムによって得られる液体分は、各種建築構造材、ペットボトルや玩具、食器、農業用資材、工業用資材、車体部品、家電製品、携帯電話機、船舶部品、航空機部品などの各種成形品のような広範な分野において利用され、固形分は、繊維やパルプ材料として利用される。

本考案の好ましい実施の形態に係る植物性プラスチック製造システムを模式的に示した全体図である。 図２（ａ）は図１の線２ａ−２ａに沿って見た断面図、図２（ｂ）は図１のシステムの圧縮分離装置を拡大して示した図である。

次に添付図面を参照して、本考案の好ましい実施の形態に係る植物性プラスチック製造システムについて詳細に説明する。図１は、本考案の好ましい実施の形態に係る植物性プラスチック製造システムを模式的に示した全体図である。図１において全体として参照符号１０で示される本考案の好ましい実施の形態に係る植物性プラスチック製造システムは、原料を粉砕する粉砕装置１２を備えている。

粉砕装置１２は、原料が投入されるホッパ１２ａと、ホッパ１２ａの下方に配置され、投入された原料を粉砕する粉砕部１２ｂとを有している。粉砕部１２ｂには、一対の回転される粉砕ローラ１２ｂ１が配置されており、回転する粉砕ローラ１２ｂ１間を原料が通過することにより、原料が所望寸法に粉砕されるようになっている。

原料は、上述のように、柳竹を使用する。柳竹を生育するための接ぎ木装置については、実願２０１４−５８９２号に記載されているが、柳竹は典型的には、３０容量パーセントの団粒土と７０容量パーセントの一般土とを混合した栽培土中に、上端が突出するように柳の苗木を植え、下端が栽培土中において柳の苗木に接触する状態に竹の苗木を位置決めし、結束具で両者を固定することによって生育される。このようにして栽培される柳竹は、団粒土を栽培土として利用しているため、通常の樹木に比較して、生育速度が速い（特に、寒冷地での栽培に適している）という特性を有している。柳竹は、リグニン、ポリフェノール、エタノールを多く含有している。

植物性プラスチック製造システム１０はまた、粉砕装置１２において粉砕された原料を乾燥させて水分調整を行う乾燥スクリューコンベア装置１４を備えている。乾燥スクリューコンベア装置１４は、円筒形の本体内に配置されたスクリューコンベア１４ａと、本体の外周に配置された加熱部１４ｂとを有している。加熱部１４ｂとしては、通常のヒータ等を使用してよい。粉砕された原料は、乾燥スクリューコンベア装置１４の一端から本体内に投入され、スクリューコンベア１４ａによって本体内の他端まで搬送されるが、その搬送過程において加熱部１４ｂによって加熱されるので、本体内の他端に至るまで乾燥され水分調整される。

植物性プラスチック製造システム１０はまた、乾燥スクリューコンベア装置１４において乾燥され水分調整された原料を圧縮分離するための圧縮分離装置１６を備えている。圧縮分離装置１６は、円筒形の本体１６ａと、本体１６ａ内に投入された原料を圧縮するためのピストン１６ｂと、原料を圧縮することによって抽出される液体分を送出するための送出口１６ｃと、本体１６ａの周囲に配置された加熱部１６ｄとを有している。圧縮分離装置１６においては、ピストン１６ｂが原料を約１０ＭＰａで圧縮し、加熱部１６ｄが原料を２００°Ｃ以上で加熱するように構成されている。なお、ピストン１６ｂには、抽出され液体分を通過させるための多数の小孔１６ｂ１が設けられている。好ましくは、送出口１６ｃには、液体分中の塵等を除去するためのフィルタ１６ｃ１が設置されている。

植物性プラスチック製造システム１０はまた、圧縮分離装置１６において抽出された液体分に添加物を投入して混合するための混合装置１８を備えている。混合装置１８は、全体として円筒形に形作られており、中央に垂直方向に延びた回転可能なシャフト１８ａが設けられ、シャフト１８ａに複数のブレード１８ｂが取り付けられており、駆動手段（図示せず）によってシャフト１８ａを回転させることにより、液体分と添加物を混合するようになっている。混合装置１８において添加される添加物は、１０重量％〜３０重量％のセラミック液又は珪砂微粒子（粒径１０μｍ〜３０μｍ）である。添加物を加えることにより、最終的に得られるプラスチックの強度を高めることができる。

植物性プラスチック製造システム１０はまた、添加物を投入されて混合された原料を成形するための成形装置２２を備えている。成形装置２２は、所望の形状の製品が得られるように形成されたモールドを有している。なお、図１において参照符号２０は、原料を混合装置１８から成形装置２２に圧送するための圧送装置を示している。圧送装置２０としては、例えばモノーポンプが使用される。

植物性プラスチック製造システム１０はさらに、圧縮分離装置１６において液体分を抽出された残りの固形分を一時的に貯蔵するための固形分貯蔵槽２４を備えている。

次に、以上のように構成された植物性プラスチック製造システムの使用方法について説明する。まず最初に、原料となる柳竹を粉砕装置１２のホッパ１２ａに投入する。すると、投入された原料は、粉砕部１２ｂにおいて３ｃｍ〜５ｃｍ程度に粉砕される。次いで、粉砕された原料は、乾燥スクリューコンベア装置１４に送られ、加熱部１４ｂによって加熱することによって乾燥され水分調整される（含水率２％〜３％程度にするのが好ましい）。次いで、水分調整された原料は、圧縮分離装置１６に送られ、圧縮分離装置１６において、約１０ＭＰａの圧力、２００°以上の温度で処理することによって、液体分と固形分とに分離される（図２（ｂ）には、加熱部１６ｄで加熱しつつピストン１６ｂを下降させることよって、原料を処理する状態が示されている。高温加圧処理することによって抽出された液体分は、ピストン１６ｂの小孔１６ｂを通ってピストン１６ｂの上方に流出する）。抽出された液体分は、送出口１６ｃから圧縮分離装置１６の外部の混合装置１８に送られ、混合装置１８において、上述の添加物を添加された後、混合される。このようにして得られた液体分は、圧送装置２０によって成形装置２２に送られ、所望の形状のプラスチック製品が形成される。一方、圧縮分離装置１６において液体分を抽出された残りの固形分は、固形分貯蔵槽２４に一時的に貯蔵され、繊維やパルプの原料等に供される。

本考案は、以上の考案の実施の形態に限定されることなく、実用新案登録請求の範囲に記載された考案の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本考案の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

たとえば、図示されたシステムの各構成要素の形状や寸法は、単なる例示的なものであり、図示された以外の形状や寸法のものを使用してもよい。また、柳竹の栽培および柳竹の栽培方法、柳竹を原料としての各種製品化および当該製品の製造方法も本考案の範囲内に包含される。

１０ 植物性プラスチック製造システム
１２ 粉砕装置
１２ａ ホッパ
１２ｂ 粉砕部
１４ 乾燥スクリューコンベア装置
１６ 圧縮分離装置
１６ａ 本体
１６ｂ ピストン
１６ｃ 送出口
１６ｄ 加熱部
１８ 混合装置
１８ａ シャフト
１８ｂ ブレード
２０ 圧送装置
２２ 成形装置
２４ 固形分貯蔵槽

Claims (1)

1. 柳と竹を接ぎ木することによって得られる植物を原料として植物性プラスチックを製造するためのシステムであって、
   前記原料を粉砕するための粉砕装置と、
   粉砕された前記原料を加熱することによって水分調整するための乾燥スクリューコンベア装置と、
   水分調整された前記原料を高圧高温処理することによって液体分と固形分とに分離するための圧縮分離装置と、
   分離された前記液体分に所要の添加物を添加して混合するための混合装置と、
   混合された前記液体分を所望の形状のプラスチック製品に形成するための成形装置と、
   分離された前記固形分を一時的に貯蔵するための固形分貯蔵槽と、
   を備えていることを特徴とするシステム。

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