JP3886926B2 - Manufacturing method of fibrous molded article - Google Patents

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佳年 山極
道宏 龍野
貴 寺嶋
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は木材チップ、草、藁などの繊維性材料の有効活用を図るべく、これらを成形品化する技術の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
木材チップ、草、藁などの繊維性材料は、紙製品、木製品、建材などに有効利用されるが、結合材(バインダー)としてフェノール樹脂、ユリア樹脂、アクリル樹脂などの高分子樹脂を用いることが一般的である。しかし高分子樹脂を用いると再利用(リサイクル)や廃棄が困難となる。
【0003】
そこで、高分子樹脂の代わりに樹木から抽出した天然物質であるリグノフェノール誘導体を用いる技術が提案されている(例えば、特許文献1。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−278904号公報(段落番号[0025]、図6〜図10)
【0005】
特許文献1の図6を従来の技術の代表例と位置づけ、詳しく説明する。
図5は特許文献1の図6の再掲図であり、特許文献1段落番号[0025]第3行〜第6行に「・・・セルロース系ファイバーを成形し、この成形体に、リグノフェノール誘導体溶液を含浸した後、溶媒を留去する。溶媒の留去によりリグノフェノール誘導体は粘結性を発揮し、成形材料に対して接着性を発揮する。・・・」と説明されているとおりに、リグノフェノール誘導体溶液に成形体を浸漬することを基本とする。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
成形体をリグノフェノール誘導体溶液に浸漬すると、当然のことながら溶液の浸透は、成形体の表面から中心に向かって進行する。しかし、成形体はある程度緻密であるため、浸透速度が低く、中心まで浸透させるには時間がかかる。時間がかかると生産性が低下する。
【0007】
又、リグノフェノール誘導体溶液は、容器に満たし、そこへ成形体を浸漬するため、リグノフェノール誘導体溶液は、成形体体積よりも数倍の体積のものを準備する必要があり、容器に残るなど無駄が発生する。ところで、リグノフェノール誘導体は、多量に準備することや無駄が発生すると、製品コストが嵩むことになる。
【0008】
そこで本発明の目的は、リグノフェノール誘導体の使用を前提として生産性を高めることができると共にリグノフェノール誘導体の無駄を省くことのできる製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、繊維性材料とリグノフェノール誘導体とアルコールと射出機構と金型とを準備する準備工程と、リグノフェノール誘導体をアルコールで溶解してなるリグノフェノール・アルコール溶液及び繊維性材料を射出機構に供給する供給工程と、射出機構の加熱筒内部でスクリューによる混練を実施することで繊維性材料をアルコールで溶解しつつ繊維性材料にリグノフェノール誘導体を含浸させる可塑化工程と、可塑化した繊維性材料を金型へ射出する射出工程と、金型の隙間からアルコールを蒸発させつつ金型内部で成形を促す成形工程と、からなる繊維性成形品の製造方法である。
【0010】
先ず、射出成形法を採用することで、多量の成形品を効率よく生産することができる。
射出機構において、可塑化工程で繊維性材料にリグノフェノール誘導体を十分に含浸させるため、成形品の表面から中心までリグノフェノール誘導体を均等に配合することができる。リグノフェノール誘導体の結合作用で繊維性材料を成形品化することができる。
【0011】
リグノフェノール誘導体は樹木から抽出した天然物質であり、繊維性材料も天然物質であるから、繊維性成形品を地中に廃棄したときにはバクテリアなどの助けにより土壌に戻すことができる。又は、繊維性成形品をリサイクル化することができる。
【0012】
請求項2では、準備工程で、繊維性材料を70〜95質量%、リグノフェノール誘導体を30〜5質量%、アルコールを100〜500質量%の割合で準備することを特徴とする。
【0013】
アルコールは繊維性材料を溶かして流動性を高める作用を発揮する。アルコールが100質量%未満、すなわち繊維性材料にリグノフェノール誘導体を加えた量未満であると、所望の流動性が得られず、射出機構における流動抵抗が増加し、射出工程の実施が難しくなる。
【0014】
又、アルコールが500質量%を超える、すなわち繊維性材料にリグノフェノール誘導体を加えた量の5倍を超えると、金型内部で成形を促す過程で多量のアルコールが蒸発し、結果として成形品に多数の微細な空洞が発生し、成形品が崩れやすくなる。すなわち、成形品の強度が著しく低下する。
そこで、アルコールは100〜500質量%とする。
【0015】
リグノフェノール誘導体の割合が5質量%未満であると、成形品の表面の光沢が乏しくなり、木質感が損なわれる。
また、リグノフェノール誘導体は繊維性材料を結合するバインダーの役割を果たす。リグノフェノール誘導体の割合が5質量%未満であると、結合力が不十分になり、成形品の強度が不十分になり、成形品が壊れやすくなる。木質感を高めると共に強度を確保するために、リグノフェノール誘導体の割合は5質量%以上にする必要がある。
【0016】
反面、リグノフェノール誘導体は軟質材料であるから、15質量%以上になるとその割合が増加するほど成形品の強度が低下する。本発明者らが実験し、検討したところでは、リグノフェノール誘導体の割合が30質量%を超えると成形品の強度が不十分となることが分かった。そのため、リグノフェノール誘導体の割合は30質量%以下にする必要がある。
【0017】
請求項2では、繊維性材料を70〜95質量%、リグノフェノール誘導体を30〜5質量%、アルコールを100〜500質量%とすることで成形を開始し、アルコールを蒸発させることで、ほぼ繊維性材料が70〜95質量%で、リグノフェノール誘導体が30〜5質量%の成形品を得ることができ、この成形品は木質感がよく、十分な強度が期待できる。
【0018】
請求項3は、成形工程で、金型の温度を170〜200℃に保つことを特徴とする。
【0019】
金型の温度が170℃未満であるとアルコールの蒸発が遅くなり、生産性が低下する。又、金型の温度が200℃を超えるとリグノフェノール誘導体が変質する心配がある。そこで、金型の温度を170〜200℃に保つこととする。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明で使用する射出機構の断面図であり、射出機構10は、加熱筒11と、この加熱筒11に回転自在に且つ前後進可能に取付けたスクリュー12と、このスクリュー12を前後進させるスクリュー前後進手段としての油圧シリンダ13と、この油圧シリンダ13のピストン14を回転させることで前記スクリュー12を回転させるスクリュー回転手段15と、スクリュー12の基部に設け、スクリュー12のポジションを検出するスクリュー位置検出手段16と、加熱筒11の先端に設けたノズルバルブ17と、加熱筒11の基部に接続したホッパー18と、このホッパー18の縮径部19に挿入したフィードスクリュー21と、このフィードスクリュー21の軸22に取付けた撹拌羽根23、24と、ホッパー18の上部の蓋25に取付けたフィードモータ26と、蓋25に接続した材料供給管27及び溶液供給管28と、これらの材料供給管27及び溶液供給管28に各々設けたゲートバルブ31、32とからなる。
【0021】
金型40は、固定型41と可動型42とこれらの間に形成したキャビティ43とからなる。型締め機構は省略した。
【0022】
以上の構成からなる射出機構10及び金型40を用いて実施する本発明の繊維性成形品の製造方法を次に説明する。
図2は本発明の繊維性成形品を製造するのに好適な製造フロー図であり、図1を参照しつつ説明する。ST××はステップを示す。
【0023】
ST01:繊維性材料とリグノフェノール誘導体とアルコールと射出機構と金型とを準備する。
ST02:リグノフェノール誘導体をアルコールに溶解してリグノフェノール・アルコール溶液を調製する。混合比は後述する。
【0024】
リグノフェノール誘導体は、次の要領で製造することができる。
木粉、チップ、廃材、木片などの木質化した材料は、リグニンを含むリグノセルロース系材料であり、この材料をクレゾールなどのフェノール誘導体で処理すると材料が溶解し、リグニンをリグノフェノール誘導体として抽出することができる。
【0025】
アルコールは、メタノール、エタノール、プロパノールなどの低沸点アルコール類を基本とし、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類を代替させることができる。さらに、アルコールは、水やケトンを含む工業アルコールであってもよい。
【0026】
ST03:同溶液(リグノフェノール・アルコール溶液)及び繊維性材料をホッパーに供給する。繊維性材料は、木粉、チップ、廃材、木片、草などの樹木草片であれば、種類は問わない。図1において、材料供給管27を通じて矢印▲1▼のごとく、繊維性材料をホッパー18へ供給すると同時に、溶液供給管28を通じて矢印▲2▼のごとく、リグノフェノール・アルコール溶液をホッパー18へ供給する。
【0027】
ST04:ホッパー内を撹拌する。すなわち、図1にてフィードモータ26の作用で撹拌羽根23、24を廻すことで、撹拌し、繊維性材料にリグノフェノール・アルコール溶液を十分に接触させる。
【0028】
ST05:加熱筒へ撹拌済みの材料をフィードする。すなわち、図1にてフィードモータ26で廻されるフィードスクリュー21の押出し作用で、材料を加熱筒11内へ押し込む。
【0029】
ST06:加熱筒内で混練する。すなわち、図1にてスクリュー12を所定の回転数で廻すと、材料はスクリュー12の溝に沿って移動して先端に向かう。先端に材料が溜まるが、この溜まる量に対応してスクリュー12は後退する。
【0030】
加熱筒11では、材料がスクリュー12の作用で加熱筒11との間で圧縮されるつつ、混練が進行する。このときに、繊維性材料にアルコールが浸透し、好ましい温度と好ましい圧縮とが加わって、繊維性材料は溶ける。この溶けた繊維性材料にリグノフェノール誘導体が均等に混ざる。
【0031】
ST07:次に、射出を実行する。すなわち、図1にてノズルバルブ17を開き、後退しているスクリュー12を前進させる。スクリュー12の押出し作用により、溶融化材料は、金型40のキャビティ43に充満する。
【0032】
ST08:成形体からアルコールを蒸発させる。すなわち、図1にて金型40を170〜200℃に保つと、アルコールが盛んに蒸発し、固定型41と可動型42との間の隙間から型外へ逃げる。
【0033】
ST09:アルコールが十分に抜けたころに、金型を開いて、繊維性成形品を取出せばよい。
得られた繊維性成形品を構成する母材は樹木・草からなる天然材料であり、バインダーは樹木から抽出したリグノフェノール誘導体であって天然材料である。この結果、繊維性成形品は、土中に廃棄することで土に戻すことができ、破砕することで紙原料に転用しリサイクル化を図ることできる。
【0034】
本発明を実施するときに原料の配合が重要となるので、以下にその説明をする。
図3はリグノフェノール誘導体の割合と成形品の光沢との関係を示すグラフである。
横軸はリグノフェノール誘導体(上段)並びに繊維性材料(下段)の割合を示し、縦軸は成形品の光沢を示す。木材チップに代表される繊維性材料は光沢に乏しい。逆に、リグノフェノール誘導体は光沢作用を発揮する。リグノフェノール誘導体と繊維性材料との合計を100質量%として、両者の配合を種々変更して成形品の光沢を調べた。
【0035】
グラフに示すとおりに、リグノフェノール誘導体の割合が5質量%以上であれば、必要な光沢が確保できることが確認できた。そこで、リグノフェノール誘導体の割合の最小値を5質量%、繊維性材料の割合の最大値を95質量%にすることとした。
【0036】
図4はリグノフェノール誘導体の割合と成形品の強度との関係を示すグラフである。
横軸はリグノフェノール誘導体並びに繊維性材料の割合を示し、縦軸は成形品の引張り強さを示す。
リグノフェノール誘導体と繊維性材料との合計を100質量%として、両者の配合を種々変更して成形品の引張り強さを調べたところ、山形の曲線を描くことが分かった。
【0037】
繊維性成形品は、家具や木質調食器を想定しているため、取扱いに耐える強さが必要である。横軸のリグノフェノール誘導体5質量%から縦軸に平行な線を描き、曲線と交わった点をP1とする。発明者らの研究では、この点P1における引張り強さを、必要強さとみなすことができる。
【0038】
点P1を通る横線を引き、この横線と交わった新たな点をP2とする。この点P2は横軸の目盛りで30質量%に相当する。すなわち、リグノフェノール誘導体の割合を5〜30質量%にすることで、必要な強さを発揮させることができるといえる。
【0039】
そして、より高い強さが要求されたときには、図示するごとくリグノフェノール誘導体の割合を10〜25質量%にすることで、好ましい強さを発揮させることができるといえる。
【0040】
従って、繊維性材料を70〜95質量%としリグノフェノール誘導体を30〜5質量%とすることが有効であり、好ましくは繊維性材料を75〜90質量%としリグノフェノール誘導体を25〜10質量%とする。
【0041】
アルコールは、成形品には残らない溶剤であるが、繊維性材料とリグノフェノール誘導体との合計を100質量%としたときに、アルコールは100〜500質量%、すなわち合計に対し1.0倍〜5.0倍を加える。その理由は次の通りである。
【0042】
アルコールは繊維性材料を溶かして流動性を高める作用を発揮する。アルコールが100質量%未満、すなわち繊維性材料にリグノフェノール誘導体を加えた量未満であると、所望の流動性が得られず、射出機構における流動抵抗が増加し、射出工程の実施が難しくなる。
【0043】
又、アルコールが500質量%を超える、すなわち繊維性材料にリグノフェノール誘導体を加えた量の5倍を超えると、金型内部で成形を促す過程で多量のアルコールが蒸発し、結果として成形品に多数の微細な空洞が発生し、成形品が崩れやすくなる。すなわち、成形品の強度が著しく低下する。
そこで、アルコールは100〜500質量%とする。
【0044】
尚、図1で説明した射出機構10は1例を示したに過ぎず、全電動式射出機構であってもよい。
又、図2で説明したフローは1例を示したに過ぎず、ステップを増減すること、発明の主旨を変えない範囲でステップの内容を変更することは差し支えない。
【0045】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1の製造方法は、アルコールで繊維性材料を溶解し流動性を高めることで射出成形を可能にした。射出成形法を採用することで、多量の成形品を効率よく生産することができる。
【0046】
射出機構において、可塑化工程で繊維性材料にリグノフェノール誘導体を十分に含浸させるため、成形品の表面から中心までリグノフェノール誘導体を均等に配合することができる。リグノフェノール誘導体の結合作用で繊維性材料を成形品化することができる。リグノフェノール誘導体を使い切ることができるので、リグノフェノール誘導体を無駄にする心配はない。
【0047】
リグノフェノール誘導体は樹木から抽出した天然物質であり、繊維性材料も天然物質であるから、繊維性成形品を地中に廃棄したときにはバクテリアなどの助けにより土壌に戻すことができる。又は、繊維性成形品をリサイクル化することができる。
【0048】
請求項2では、準備工程で、繊維性材料を70〜95質量%、リグノフェノール誘導体を30〜5質量%、アルコールを100〜500質量%の割合で準備することを特徴とする。
【0049】
アルコールは繊維性材料を溶かして流動性を高める作用を発揮する。アルコールが100質量%未満、すなわち繊維性材料にリグノフェノール誘導体を加えた量未満であると、所望の流動性が得られず、射出機構における流動抵抗が増加し、射出工程の実施が難しくなる。
【0050】
又、アルコールが500質量%を超える、すなわち繊維性材料にリグノフェノール誘導体を加えた量の5倍を超えると、金型内部で成形を促す過程で多量のアルコールが蒸発し、結果として成形品に多数の微細な空洞が発生し、成形品が崩れやすくなる。すなわち、成形品の強度が著しく低下する。
そこで、アルコールは100〜500質量%とする。
【0051】
リグノフェノール誘導体の割合が5質量%未満であると、成形品の表面の光沢が乏しくなり、木質感が損なわれる。リグノフェノール誘導体は繊維性材料を結合するバインダーの役割を果たす。リグノフェノール誘導体の割合が5質量%未満であると、結合力が不十分になり、成形品の強度が不十分になり、成形品が壊れやすくなる。木質感を高めると共に強度を確保するために、リグノフェノール誘導体の割合は5質量%以上にする必要がある。
【0052】
反面、リグノフェノール誘導体は軟質材料であるから、15質量%以上になるとその割合が増加するほど成形品の強度が低下する。本発明者らが実験し、検討したところでは、リグノフェノール誘導体の割合が30質量%を超えると成形品の強度が不十分となることが分かった。そのため、リグノフェノール誘導体の割合は30質量%以下にする必要がある。
【0053】
そこで請求項2では、繊維性材料を70〜95質量%、リグノフェノール誘導体を30〜5質量%、アルコールを100〜500質量%とすることで成形を開始し、アルコールを蒸発させることで、ほぼ繊維性材料が70〜95質量%で、リグノフェノール誘導体が30〜5質量%の成形品を得ることができ、この成形品は木質感がよく、十分な強度が期待できる。
【0054】
請求項3は、成形工程で、金型の温度を170〜200℃に保つことを特徴とする。
金型の温度が170℃未満であるとアルコールの蒸発が遅くなり、生産性が低下する。又、金型の温度が200℃を超えるとリグノフェノール誘導体が変質する心配がある。そこで、金型の温度を170〜200℃に保つこととする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用する射出機構の断面図
【図2】本発明の繊維性成形品を製造するのに好適な製造フロー図
【図3】リグノフェノール誘導体の割合と成形品の光沢との関係を示すグラフ
【図4】リグノフェノール誘導体の割合と成形品の強度との関係を示すグラフ
【図5】特許文献1の図6の再掲図
【符号の説明】
10…射出機構、11…加熱筒、12…スクリュー、28…溶液供給管(リグノフェノール・アルコール溶液供給管)、40…金型。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a technique for forming a fiber material such as wood chip, grass, and straw into a molded product in order to effectively use the material.
[0002]
[Prior art]
Fibrous materials such as wood chips, grass, and straw are effectively used for paper products, wooden products, building materials, etc., but polymer resins such as phenol resins, urea resins, acrylic resins, etc., are used as binders. It is common. However, when a polymer resin is used, reuse (recycling) and disposal become difficult.
[0003]
Therefore, a technique using a lignophenol derivative which is a natural substance extracted from a tree instead of a polymer resin has been proposed (for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-278904 (paragraph number [0025], FIGS. 6 to 10)
[0005]
FIG. 6 of Patent Document 1 is positioned as a representative example of the prior art and will be described in detail.
FIG. 5 is a reprint of FIG. 6 of Patent Document 1. In Patent Document 1, paragraph number [0025] lines 3 to 6, “..., a cellulosic fiber is molded, and a lignophenol derivative is formed on this molded body. After impregnating the solution, the solvent is distilled off. By distilling off the solvent, the lignophenol derivative exhibits caking properties and exhibits adhesiveness to the molding material. Basically, the molded body is immersed in the lignophenol derivative solution.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When the molded body is immersed in the lignophenol derivative solution, the penetration of the solution naturally proceeds from the surface of the molded body toward the center. However, since the molded body is dense to some extent, the permeation rate is low and it takes time to permeate to the center. Productivity decreases when time is required.
[0007]
In addition, since the lignophenol derivative solution fills the container and the molded body is immersed therein, it is necessary to prepare a lignophenol derivative solution having a volume several times larger than the molded body volume, and waste such as remaining in the container. Will occur. By the way, if lignophenol derivatives are prepared in large quantities or waste is generated, the product cost increases.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a production method capable of enhancing productivity on the premise of using a lignophenol derivative and eliminating waste of the lignophenol derivative.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, claim 1 provides a preparation step of preparing a fibrous material, a lignophenol derivative, alcohol, an injection mechanism, and a mold, and a lignophenol-alcohol solution obtained by dissolving the lignophenol derivative with alcohol. And supplying the fibrous material to the injection mechanism, and plasticizing to impregnate the fibrous material with the lignophenol derivative while dissolving the fibrous material with alcohol by kneading with a screw inside the heating cylinder of the injection mechanism A method of manufacturing a fibrous molded article comprising: a step; an injection step of injecting a plasticized fibrous material into a mold; and a molding step of evaporating alcohol from a gap between the molds and urging molding inside the mold. is there.
[0010]
First, by adopting an injection molding method, a large amount of molded products can be produced efficiently.
In the injection mechanism, since the fibrous material is sufficiently impregnated with the lignophenol derivative in the plasticizing step, the lignophenol derivative can be evenly blended from the surface to the center of the molded product. The fibrous material can be formed into a molded article by the binding action of the lignophenol derivative.
[0011]
Lignophenol derivatives are natural substances extracted from trees, and fibrous materials are also natural substances. Therefore, when a fibrous molded article is discarded in the ground, it can be returned to the soil with the help of bacteria and the like. Alternatively, the fibrous molded product can be recycled.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the preparation step, the fibrous material is prepared in a proportion of 70 to 95 mass%, the lignophenol derivative is prepared in a proportion of 30 to 5 mass%, and the alcohol is prepared in a proportion of 100 to 500 mass%.
[0013]
Alcohol exhibits the effect of increasing the fluidity by dissolving the fibrous material. If the alcohol is less than 100% by mass, that is, less than the amount obtained by adding the lignophenol derivative to the fibrous material, the desired fluidity cannot be obtained, the flow resistance in the injection mechanism increases, and the injection process becomes difficult to perform.
[0014]
If the alcohol content exceeds 500% by mass, that is, exceeds 5 times the amount of the lignophenol derivative added to the fibrous material, a large amount of alcohol evaporates in the process of promoting molding inside the mold, resulting in a molded product. Many fine cavities are generated, and the molded product tends to collapse. That is, the strength of the molded product is significantly reduced.
Therefore, the alcohol is 100 to 500% by mass.
[0015]
When the proportion of the lignophenol derivative is less than 5% by mass, the gloss of the surface of the molded article becomes poor, and the wood texture is impaired.
The lignophenol derivative also serves as a binder for binding the fibrous material. When the ratio of the lignophenol derivative is less than 5% by mass, the bonding force becomes insufficient, the strength of the molded product becomes insufficient, and the molded product is easily broken. In order to enhance the wood texture and ensure the strength, the ratio of the lignophenol derivative needs to be 5% by mass or more.
[0016]
On the other hand, since the lignophenol derivative is a soft material, the strength of the molded product decreases as the ratio increases at 15% by mass or more. As a result of experiments and studies by the present inventors, it has been found that when the proportion of the lignophenol derivative exceeds 30% by mass, the strength of the molded product becomes insufficient. Therefore, the proportion of lignophenol derivative needs to be 30% by mass or less.
[0017]
According to claim 2, molding is started by setting the fibrous material to 70 to 95% by mass, the lignophenol derivative to 30 to 5% by mass, and the alcohol to 100 to 500% by mass. It is possible to obtain a molded product having a functional material of 70 to 95% by mass and a lignophenol derivative of 30 to 5% by mass. This molded product has a good wood texture and a sufficient strength can be expected.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, the temperature of the mold is maintained at 170 to 200 ° C. in the molding step.
[0019]
If the temperature of the mold is less than 170 ° C., the evaporation of alcohol slows down and the productivity decreases. Further, when the mold temperature exceeds 200 ° C., the lignophenol derivative may be altered. Therefore, the mold temperature is maintained at 170 to 200 ° C.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an injection mechanism used in the present invention. An injection mechanism 10 includes a heating cylinder 11, a screw 12 attached to the heating cylinder 11 so as to be rotatable and capable of moving forward and backward, and the screw 12 is moved back and forth. A hydraulic cylinder 13 as a screw forward and backward advance means, a screw rotating means 15 for rotating the screw 12 by rotating a piston 14 of the hydraulic cylinder 13, and a base of the screw 12 to detect the position of the screw 12 A screw position detecting means 16 for performing the operation, a nozzle valve 17 provided at the tip of the heating cylinder 11, a hopper 18 connected to the base of the heating cylinder 11, a feed screw 21 inserted in a reduced diameter portion 19 of the hopper 18, Agitation blades 23 and 24 attached to the shaft 22 of the feed screw 21, and the lid 2 on the upper part of the hopper 18 A feed motor 26 attached to a material supply pipe 27 and the solution supply pipe 28 connected to the lid 25, each consisting of provided a gate valve 31 and 32 Metropolitan these material supply pipe 27 and the solution supply pipe 28.
[0021]
The mold 40 includes a fixed mold 41, a movable mold 42, and a cavity 43 formed therebetween. The mold clamping mechanism was omitted.
[0022]
Next, a method for manufacturing a fibrous molded article of the present invention, which is performed using the injection mechanism 10 and the mold 40 having the above-described configuration, will be described.
FIG. 2 is a production flow diagram suitable for producing the fibrous molded article of the present invention, and will be described with reference to FIG. STxx indicates a step.
[0023]
ST01: A fibrous material, a lignophenol derivative, alcohol, an injection mechanism, and a mold are prepared.
ST02: A lignophenol / alcohol solution is prepared by dissolving a lignophenol derivative in alcohol. The mixing ratio will be described later.
[0024]
The lignophenol derivative can be produced in the following manner.
Woody materials such as wood flour, chips, waste wood, and wood fragments are lignocellulosic materials containing lignin. When this material is treated with a phenol derivative such as cresol, the material dissolves and lignin is extracted as a lignophenol derivative. be able to.
[0025]
Alcohol is based on low-boiling alcohols such as methanol, ethanol, and propanol, and can be substituted for ketones such as acetone and methyl ethyl ketone. Furthermore, the alcohol may be an industrial alcohol containing water or a ketone.
[0026]
ST03: Supply the same solution (lignophenol / alcohol solution) and fibrous material to the hopper. The fiber material is not limited as long as it is a wood grass piece such as wood powder, chip, waste material, wood piece, and grass. In FIG. 1, the fibrous material is supplied to the hopper 18 through the material supply pipe 27 as indicated by the arrow (1), and at the same time, the lignophenol / alcohol solution is supplied to the hopper 18 through the solution supply pipe 28 as shown by the arrow (2). .
[0027]
ST04: Stir the inside of the hopper. That is, in FIG. 1, the stirring blades 23 and 24 are rotated by the action of the feed motor 26 to stir and bring the lignophenol / alcohol solution into sufficient contact with the fibrous material.
[0028]
ST05: Feed the stirred material to the heating cylinder. That is, the material is pushed into the heating cylinder 11 by the pushing action of the feed screw 21 rotated by the feed motor 26 in FIG.
[0029]
ST06: Kneading in a heating cylinder. That is, when the screw 12 is rotated at a predetermined number of revolutions in FIG. 1, the material moves along the groove of the screw 12 toward the tip. Although material accumulates at the tip, the screw 12 moves backward in accordance with the accumulated amount.
[0030]
In the heating cylinder 11, the kneading proceeds while the material is compressed between the heating cylinder 11 by the action of the screw 12. At this time, the alcohol penetrates into the fibrous material, the preferred temperature and the preferred compression are applied, and the fibrous material melts. The lignophenol derivative is evenly mixed with the melted fibrous material.
[0031]
ST07: Next, injection is executed. That is, the nozzle valve 17 is opened in FIG. The melted material is filled in the cavity 43 of the mold 40 by the extrusion action of the screw 12.
[0032]
ST08: The alcohol is evaporated from the molded body. That is, when the mold 40 is kept at 170 to 200 ° C. in FIG. 1, the alcohol is actively evaporated and escapes from the gap between the fixed mold 41 and the movable mold 42 to the outside of the mold.
[0033]
ST09: When alcohol is sufficiently removed, the mold is opened and the fibrous molded article is taken out.
The base material constituting the obtained fibrous molded article is a natural material made of trees and grass, and the binder is a lignophenol derivative extracted from the tree and is a natural material. As a result, the fiber molded article can be returned to the soil by discarding the soil, and diverted to the paper stock by crushing can be achieved recycling.
[0034]
The blending of raw materials is important when carrying out the present invention, and will be described below.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the ratio of the lignophenol derivative and the gloss of the molded product.
The horizontal axis indicates the ratio of lignophenol derivative (upper) and fibrous material (lower), and the vertical axis indicates the gloss of the molded product. Fibrous materials represented by wood chips have poor luster. On the other hand, lignophenol derivatives exhibit a gloss effect. The total of the lignophenol derivative and the fibrous material was set to 100% by mass, and the gloss of the molded product was examined by changing the combination of both.
[0035]
As shown in the graph, it was confirmed that the required gloss could be secured if the ratio of the lignophenol derivative was 5% by mass or more. Therefore, the minimum value of the lignophenol derivative ratio is set to 5% by mass, and the maximum value of the fibrous material ratio is set to 95% by mass.
[0036]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the ratio of the lignophenol derivative and the strength of the molded product.
The horizontal axis indicates the ratio of the lignophenol derivative and the fibrous material, and the vertical axis indicates the tensile strength of the molded product.
When the total strength of the lignophenol derivative and the fibrous material was 100% by mass and the tensile strength of the molded product was examined by variously changing the blending of both, it was found that an angled curve was drawn.
[0037]
Since the fibrous molded product is assumed to be furniture or woody tableware, it must be strong enough to withstand handling. A line parallel to the vertical axis is drawn from 5% by mass of the lignophenol derivative on the horizontal axis, and the point where the curve intersects is defined as P1. In the inventors' research, the tensile strength at this point P1 can be regarded as the necessary strength.
[0038]
A horizontal line passing through the point P1 is drawn, and a new point intersecting with the horizontal line is defined as P2. This point P2 corresponds to 30% by mass on the horizontal axis. That is, it can be said that the required strength can be exhibited by setting the ratio of the lignophenol derivative to 5 to 30% by mass.
[0039]
And when higher intensity | strength is requested | required, it can be said that preferable intensity | strength can be exhibited by making the ratio of a lignophenol derivative into 10-25 mass% like illustration.
[0040]
Therefore, it is effective that the fibrous material is 70 to 95% by mass and the lignophenol derivative is 30 to 5% by mass, preferably the fibrous material is 75 to 90% by mass and the lignophenol derivative is 25 to 10% by mass. And
[0041]
Alcohol is a solvent that does not remain in the molded article. When the total of the fibrous material and the lignophenol derivative is 100% by mass, the alcohol is 100 to 500% by mass, that is, 1.0 times to the total. Add 5.0 times. The reason is as follows.
[0042]
Alcohol exhibits the effect of increasing the fluidity by dissolving the fibrous material. If the alcohol is less than 100% by mass, that is, less than the amount obtained by adding the lignophenol derivative to the fibrous material, the desired fluidity cannot be obtained, the flow resistance in the injection mechanism increases, and the injection process becomes difficult to perform.
[0043]
If the alcohol content exceeds 500% by mass, that is, exceeds 5 times the amount of the lignophenol derivative added to the fibrous material, a large amount of alcohol evaporates in the process of promoting molding inside the mold, resulting in a molded product. Many fine cavities are generated, and the molded product tends to collapse. That is, the strength of the molded product is significantly reduced.
Therefore, the alcohol is 100 to 500% by mass.
[0044]
The injection mechanism 10 described with reference to FIG. 1 is merely an example, and may be an all-electric injection mechanism.
The flow described with reference to FIG. 2 is merely an example, and it is possible to increase or decrease the number of steps and change the contents of steps within a range that does not change the gist of the invention.
[0045]
【The invention's effect】
The present invention exhibits the following effects by the above configuration.
The manufacturing method according to claim 1 enables injection molding by dissolving a fibrous material with alcohol to enhance fluidity. By adopting the injection molding method, a large amount of molded products can be produced efficiently.
[0046]
In the injection mechanism, since the fibrous material is sufficiently impregnated with the lignophenol derivative in the plasticizing step, the lignophenol derivative can be evenly blended from the surface to the center of the molded product. The fibrous material can be formed into a molded article by the binding action of the lignophenol derivative. Since the lignophenol derivative can be used up, there is no worry of wasting the lignophenol derivative.
[0047]
Lignophenol derivatives are natural substances extracted from trees, and fibrous materials are also natural substances. Therefore, when a fibrous molded article is discarded in the ground, it can be returned to the soil with the help of bacteria and the like. Alternatively, the fibrous molded product can be recycled.
[0048]
According to a second aspect of the present invention, in the preparation step, the fibrous material is prepared in a proportion of 70 to 95 mass%, the lignophenol derivative is prepared in a proportion of 30 to 5 mass%, and the alcohol is prepared in a proportion of 100 to 500 mass%.
[0049]
Alcohol exhibits the effect of increasing the fluidity by dissolving the fibrous material. If the alcohol is less than 100% by mass, that is, less than the amount obtained by adding the lignophenol derivative to the fibrous material, the desired fluidity cannot be obtained, the flow resistance in the injection mechanism increases, and the injection process becomes difficult to perform.
[0050]
If the alcohol content exceeds 500% by mass, that is, exceeds 5 times the amount of the lignophenol derivative added to the fibrous material, a large amount of alcohol evaporates in the process of promoting molding inside the mold, resulting in a molded product. Many fine cavities are generated, and the molded product tends to collapse. That is, the strength of the molded product is significantly reduced.
Therefore, the alcohol is 100 to 500% by mass.
[0051]
When the proportion of the lignophenol derivative is less than 5% by mass, the gloss of the surface of the molded article becomes poor, and the wood texture is impaired. The lignophenol derivative serves as a binder for binding the fibrous material. When the ratio of the lignophenol derivative is less than 5% by mass, the bonding force becomes insufficient, the strength of the molded product becomes insufficient, and the molded product is easily broken. In order to enhance the wood texture and ensure the strength, the ratio of the lignophenol derivative needs to be 5% by mass or more.
[0052]
On the other hand, since the lignophenol derivative is a soft material, the strength of the molded product decreases as the ratio increases at 15% by mass or more. As a result of experiments and examinations by the present inventors, it has been found that when the proportion of the lignophenol derivative exceeds 30% by mass, the strength of the molded product becomes insufficient. Therefore, the proportion of lignophenol derivative needs to be 30% by mass or less.
[0053]
Therefore, in claim 2, molding is started by setting the fibrous material to 70 to 95% by mass, the lignophenol derivative to 30 to 5% by mass, and the alcohol to 100 to 500% by mass. A molded product having a fibrous material content of 70 to 95% by mass and a lignophenol derivative of 30 to 5% by mass can be obtained. The molded product has a good wood texture and a sufficient strength can be expected.
[0054]
According to a third aspect of the present invention, the temperature of the mold is maintained at 170 to 200 ° C. in the molding step.
If the temperature of the mold is less than 170 ° C., the evaporation of alcohol slows down and the productivity decreases. Further, when the mold temperature exceeds 200 ° C., the lignophenol derivative may be altered. Therefore, the mold temperature is maintained at 170 to 200 ° C.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an injection mechanism used in the present invention. FIG. 2 is a production flow chart suitable for producing a fibrous molded article of the present invention. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the proportion of lignophenol derivatives and the strength of the molded product. FIG. 5 is a reprint of FIG. 6 of Patent Document 1.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Injection mechanism, 11 ... Heating cylinder, 12 ... Screw, 28 ... Solution supply pipe (lignophenol / alcohol solution supply pipe), 40 ... Mold.

Claims (3)

繊維性材料とリグノフェノール誘導体とアルコールと射出機構と金型とを準備する準備工程と、リグノフェノール誘導体をアルコールで溶解してなるリグノフェノール・アルコール溶液及び前記繊維性材料を射出機構に供給する供給工程と、射出機構の加熱筒内部でスクリューによる混練を実施することで繊維性材料をアルコールで溶解しつつ繊維性材料にリグノフェノール誘導体を含浸させる可塑化工程と、可塑化した繊維性材料を金型へ射出する射出工程と、金型の隙間からアルコールを蒸発させつつ金型内部で成形を促す成形工程と、からなる繊維性成形品の製造方法。Preparation process for preparing fibrous material, lignophenol derivative, alcohol, injection mechanism and mold, supply of lignophenol / alcohol solution prepared by dissolving lignophenol derivative with alcohol, and supply of said fibrous material to injection mechanism A plasticizing process in which the fibrous material is impregnated with the lignophenol derivative while dissolving the fibrous material with alcohol by carrying out kneading with a screw inside the heating cylinder of the injection mechanism, and the plasticized fibrous material is made of gold A method for manufacturing a fibrous molded article, comprising: an injection process for injecting a mold; and a molding process for promoting molding inside the mold while evaporating alcohol from a gap between the molds. 前記準備工程では、繊維性材料を70〜95質量%、リグノフェノール誘導体を30〜5質量%、アルコールを100〜500質量%の割合で準備することを特徴とする請求項1記載の繊維性成形品の製造方法。2. The fibrous molding according to claim 1, wherein in the preparation step, the fibrous material is prepared in a proportion of 70 to 95 mass%, the lignophenol derivative is 30 to 5 mass%, and the alcohol is 100 to 500 mass%. Product manufacturing method. 前記成形工程では、金型の温度を170〜200℃に保つことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の繊維性成形品の製造方法。The method for producing a fibrous molded article according to claim 1 or 2, wherein in the molding step, the temperature of the mold is maintained at 170 to 200 ° C.
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