JP3509751B2 - 熱可塑性複合成形材料、その製造方法及びそれを用いた成形体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、豆腐製造工業にお
いて排出される産業廃棄物すなわちオカラを有効利用し
た熱可塑性複合成形材料、その製造方法及びその成形材
料を用いて成形体を製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】豆腐の製造過程において、豆乳の搾り粕
として得られるオカラは、以前は食材として用いられて
いたが、最近、日本人の食品嗜好の変化とともに、その
需要が減少し、現在ではその一部が動物用飼料や肥料と
して利用されているだけで、大部分は未利用のまま産業
廃棄物として焼却や埋め立て処分に付されている。

【０００３】

【０００４】一方、近年に至り、産業廃棄物を低減して
環境汚染を抑制する資源循環型の社会システムや経済シ
ステムの重要性が認識されるようになり、食品関連の産
業分野においても、「食品循環資源の再利用等の促進に
関する法律」が制定され、食品製造に伴う産業廃棄物の
再利用が社会的問題として要望されている。

【０００５】ところで、オカラやフスマのような食品製
造の際に生じる植物質加工残さについては、それをポリ
オレフィンのような熱可塑性樹脂と組み合わせて成形材
料として利用することも試みられたが、これを単に熱可
塑性樹脂と混合して熱溶融しても複合化が困難なため、
成形材料として利用可能な組成物とするには、多量の熱
可塑性樹脂を用いなければならない上に、このようにし
て用いた熱可塑性樹脂単独の場合に比べ、物性がかなり
低下するのを免れない。しかも、これらの残さと熱可塑
性樹脂との混合物を均質な組成とするには、加熱下で比
較的長時間の混練を行わなければならないが、この間に
オカラやフスマの中に含まれているタンパク質や糖質が
分解して変質し、異臭を放ったり、物性劣化をもたらす
ため実用化には至っていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、豆乳の搾り粕であるオカラを利用し、成
形体としたときに十分使用に耐え得る物性を示す成形材
料を提供することを目的としてなされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、多種多様
の成分を含むオカラにポリオレフィンを混合して成形材
料を製造する場合、単にそれを熱溶融して混練するとい
う通常使用されている混合方法を用いたのでは、均一な
組成物が得られず、また混合中にオカラが分解して品質
が劣化するのを防止できないが、水分量１０質量％以下
に乾燥したオカラを脱油処理したのち、ポリオレフィン
と乾燥状態の下で機械的エネルギーを印加しながら溶融
混練すれば、オカラの分解を伴わずに、両者を容易に複
合化し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を
なすに至った。

【０００８】すなわち、本発明は、水分量１０質量％以
下の脱油した豆乳の搾り粕と全質量に基づき２０〜８０
質量％のポリオレフィンとの乾式条件下でのメカノケミ
カル処理生成物からなる熱可塑性複合成形材料、水分量
１０質量％以下の豆乳の搾り粕を脱油処理したものにポ
リオレフィンを合計質量に対し２０〜８０質量％の割合
で加え、得られた混合物を乾式条件下、機械的エネルギ
ーを印加しながら混合物全体が潤滑性を示す状態になる
までメカノケミカル処理することを特徴とする熱可塑性
複合成形材料の製造方法、及びその成形材料をプレス成
形、押出成形又は射出成形により加熱成形することを特
徴とする成形体の製造方法を提供するものである。ここ
で、メカノケミカル処理生成物とは、原料混合物に機械
的な粉砕処理によって機械的エネルギーを印加しながら
メカノケミカル的な反応を行わせることにより得られる
生成物のことをいう。

【０００９】本発明においては、熱可塑性を有しないオ
カラであっても、これを水分量１０質量％以下に乾燥
し、かつ脱油処理したのち熱可塑性を有するポリオレフ
ィンと混合し、機械的エネルギーを印加しながら反応さ
せることにより、オカラ中の高分子化合物とポリオレフ
ィンとが分子レベルでメカノケミカル的に反応して複合
化し、成分の高分子化合物とは全く異なった熱的特性を
示す複合体となり、熱可塑性を発現するのである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明成形材料においては、原料
成分としてポリオレフィンとオカラとを用いる。このポ
リオレフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリブチレン、ポリイソプレンのような単独重
合体や、エチレンとプロピレンの共重合体、エチレンと
ブチレンとの共重合体、エチレンと他の炭素数５以上の
α‐オレフィンとの共重合体のような共重合体を挙げる
ことができる。

【００１１】また、これと混合するオカラは、豆腐製造
工程中に豆乳の搾り粕として得られるものであって、粒
状、粉末状で得られるものを水分量１０質量％以下に乾
燥し、かつ脱油処理して、そのまま使用することができ
るが、粒径１ｍｍ以下の粉末状又は粒状体として用いる
のが好ましい。

【００１２】本発明の熱可塑性複合成形材料は、ポリオ
レフィンをオカラとポリオレフィンとの合計質量に基づ
き２０〜８０質量％、好ましくは４０〜８０質量％の割
合で含有させる。

【００１３】また、本発明の熱可塑性複合成形材料に
は、ポリオレフィンとオカラのほかに、所望に応じ通常
の熱可塑性樹脂成形材料に慣用されている添加剤、例え
ば可塑剤、安定剤、補強剤、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、難燃剤、帯電防止剤、滑剤、着色剤、防カビ剤など
をそれぞれの有効濃度で配合することができる。

【００１４】本発明の熱可塑性複合成形材料は、ポリオ
レフィンと水分量１０質量％以下の脱油処理したオカラ
とを、乾式条件下、すなわち溶媒を用いずに機械的エネ
ルギーを加えながら、実質上複合化が完了するまで処理
したものである。この際の機械的エネルギーは、粉砕、
衝撃、摩擦などの機械的手段によって与えられる。ここ
で実質上複合化が完了するとは、オカラが本来の物性を
失い、全体として潤滑性を示す状態になることを意味す
る。

【００１５】このようにして、機械的エネルギーを加え
ることにより、ポリオレフィンとオカラとは、微粒子状
態でたがいに分散して複合体を形成し、これを加熱成形
すると、凹凸が少なく滑らかな表面をもつ成形体を得る
ことができる。そして、これらの成形体中のオカラ自体
は延伸性を有しないが、均一に分散しているため、全体
として高い延伸性を示す。

【００１６】次に、添付図面に従って、本発明の熱可塑
性複合成形材料の製造方法を説明する。図１は、この方
法の１例を示す工程図である。ここで、原料として用い
るオカラは、通常、加工工程から排出された直後は、比
較的多量の水分を含んでいるので、乾燥する必要があ
る。この場合、成形加工時の発泡を避けるためには、水
分量を１０質量％以下までに乾燥する必要がある。この
乾燥は、熱風乾燥、真空乾燥、減圧乾燥などによって行
われる。

【００１７】次に、オカラが、比較的大きい塊となって
いる場合には、後続の複合化時間を短縮するために乾燥
した加工残さを粒径１ｍｍ、好ましくは５００μｍ以下
に粉末化するが、この際、開放型の高速ミキサーを用い
て粉砕処理すれば、粉砕中に温度上昇するので、乾燥も
同時に行うことができる。

【００１８】オカラには通常、油成分が含まれ、乾燥で
は除去できないため、メチルアルコールやエチルアルコ
ールのような有機溶剤を用いて抽出洗浄し、脱脂する必
要がある。

【００１９】このように水分量１０質量％以下に乾燥
し、かつ脱油処理したオカラ粉末に対し、ポリオレフィ
ンを所定割合で配合するが、このポリオレフィンは、複
合化を効率よく短時間で行いうるように、あらかじめカ
ッティングミルなどを用いて粒径１ｍｍ以下に粉末化し
ておくのがよい。

【００２０】このようにして得たオカラとポリオレフィ
ンとの混合物は、次に乾式条件下、すなわち溶媒の不存
在下に機械的エネルギーを加えながら複合化する。この
機械的エネルギーは、通常ボールミル、ロールミル、ジ
ェットミル、アトリションミル又は高速ミキサーを用い
る機械的な粉砕処理によって加えることができる。この
際、粉砕処理に伴って温度が１５０〜２００℃まで上昇
する。この複合化に要する時間は、その際の温度や与え
られる機械的エネルギーの量により左右されるが、通常
は４０〜１００分間の範囲である。

【００２１】このようにして得た複合体は、次に混練り
し、押し出し成形してペレット化する。このようにペレ
ット化することにより、後続の成形工程への輸送が容易
になる。このようにして得た複合体ペレットは、一般の
プラスチック成形材料と全く同じ方法でプレス成形、押
出成形、射出成形によりシートやびんのような成形体に
成形することができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、一部を除き、未利用の
まま廃棄物として処分されていたオカラを、ポリオレフ
ィンと複合化し、一般の熱可塑性樹脂と同様に成形材料
として再利用しうるので、資源循環型産業の１つとして
有用な技術を提供することができる。

【００２３】

【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。

【００２４】実施例１ 食品残さとして豆腐の製造工程で排出されるオカラを熱
風乾燥器を用いて、水分量が１０質量％以下になるまで
乾燥した。次いで、この乾燥オカラをカッティングミル
を用いて粉砕し、粒径２００μｍ以下の粉末とした。得
られた乾燥粉末状オカラを体積比２倍のメチルアルコー
ルに浸漬し、油分を洗浄除去して脱脂した。次に、メチ
ルアルコールを圧搾、風乾して大部分を除去したのち、
熱風乾燥器で十分に乾燥した。次に、カッティングミル
を用いて粉砕し、粒径２５０μｍ以下の粉末としたポリ
エチレンを、粉末状オカラに対し２０質量％の割合で混
合したものをボールミル装置を用いて６０分間粉砕し
た。このようにして得たオカラ−ポリエチレン複合体
と、この複合体に対して粉末状ポリエチレン及びポリプ
ロピレンを、最終的な各成分の比率が、オカラ２０質量
％、ポリエチレン１０質量％、ポリプロピレン７０質量
％になるように混練機に投入し、１９０℃で５分間加熱
溶融混練りした。

【００２５】得られたオカラ−ポリエチレン−ポリプロ
ピレン複合体を、カッティングペレット化装置を用い
て、５ｍｍ程度のペレットに成形した。このようにして
得た複合体ペレットを、２０ｃｍ四方の正方形金型に充
填し、加熱プレス成形機を用いて、１８０℃で２分間プ
レス成形を行い、板状体を得た。このようにして得た板
状体は、均一で滑らかであり、オカラ、ポリエチレン又
はポリプロピレンの各成分の分離や塊の形成は全く認め
られなかった。

【００２６】比較例１ 比較のために、ボールミル粉砕操作を行わず、実施例１
に記載の例と同一構成比でオカラ、ポリエチレン及びポ
リプロピレンを直接に混練機に投入して板状体を製造し
た。各成分の脱脂などの前処理、混練り及び成形条件
は、実施例１の場合と同一にした。得られた板状体で
は、塊状のオカラが不均一に点在し、表面には凹凸が認
められた。実施例１及び比較例１で製造した板状体を所
定の形状に打ち抜き、引張り強度試験を行った結果を表
１に示す。ボールミル粉砕により、オカラとポリエチレ
ンを複合化した後、ポリエチレン及びポリプロピレンを
加え、混練りして製造した板状体では、強度が７％向上
し、破断点伸びは３２％向上した。

【００２７】

【表１】

【００２８】実施例２ オカラに対するポリプロピレンの割合を４０質量％と
し、実施例１に記載の例と同様な条件で、ボールミル粉
砕、混練り、ペレット化及び加熱圧縮成形して、オカラ
−ポリプロピレン複合化板状体を製造した。得られた板
状体は、均一でオカラの塊は認められず、表面は滑らか
であった。

【００２９】比較例２ 比較のために、ボールミル粉砕操作を行わず、実施例２
に記載の例と同一構成比でオカラ及びポリプロピレンを
直接に混練機に投入して、混練り、ペレット化操作を行
った後、板状体を製造した。得られた板状体では、塊状
のオカラが不均一に点在し、表面には多くの凹凸が認め
られた。実施例２及び比較例２で製造した板状体を所定
の形状に打ち抜き、引張り強度試験を行った結果を表２
に示す。ボールミル粉砕によりオカラとポリプロピレン
を複合化した後、混練りして製造した板状体では、強度
が３５％向上し、伸びが２１％向上した。

【００３０】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明方法の工程図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｊ 5/18 Ｃ０８Ｊ 5/18 Ｃ０８Ｌ 99/00 Ｃ０８Ｌ 99/00 (72)発明者 竹内 元 香川県坂出市大屋冨町1826番８号 丸善 工業株式会社内 (72)発明者 遠藤 貴士 香川県高松市林町2217番14 工業技術院 四国工業技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−81004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−308051（ＪＰ，Ａ) 特開2000−87499（ＪＰ，Ａ) 特開2000−169594（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 1/00 - 101/16 B09B 3/00 C08J 3/20 C08J 5/18 B65D 1/10

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水分量１０質量％以下の脱油した豆乳の
   搾り粕と全質量に基づき２０〜８０質量％のポリオレフ
   ィンとの乾式条件下でのメカノケミカル処理生成物から
   なる熱可塑性複合成形材料。
2. 【請求項２】 ポリオレフィンがポリエチレン又はポリ
   プロピレンあるいはこれらの混合物である請求項１記載
   の熱可塑性複合成形材料。
3. 【請求項３】 水分量１０質量％以下の豆乳の搾り粕を
   脱油処理したものにポリオレフィンを両者の合計質量に
   対し２０〜８０質量％の割合で加え、得られた混合物を
   乾式条件下、機械的エネルギーを印加しながら混合物全
   体が潤滑性を示す状態になるまでメカノケミカル処理す
   ることを特徴とする熱可塑性複合成形材料の製造方法。
4. 【請求項４】 機械的粉砕により機械的エネルギーを印
   加する請求項３記載の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１又は２に記載の熱可塑性複合成
   形材料を、プレス成形、押出成形又は射出成形により加
   熱成形することを特徴とする成形体の製造方法。
6. 【請求項６】 成形体がシートである請求項５記載の成
   形体の製造方法。
7. 【請求項７】 成形体がびんである請求項５記載の成形
   体の製造方法。