JP4208140B2 - 生分解性繊維質成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
多糖類等のハイドロコロイドを主原料にして製造された生分解性プラスチックとして、例えば,澱粉と合成プラスチック等とを主原料としたもの(化学と生物Vol.33,No.3,159〜166頁,1995年)(バイオサイエンスとインダストリーVol.52,No.10,795〜800頁,1994年)、セルロースとキトサンとを主原料としたもの(化学と工業Vol.43,No.11,85〜87頁,1990年)が知られている。
特表平11−504950号公報には、繊維強化し、澱粉結合した細胞マトリックスを有する工業製品であって、該細胞マトリックスは澱粉系バインダー、無機骨材充填材、および該澱粉結合した細胞マトリックス内で実質的に均一に分散した繊維を含み、該繊維の平均アスペクト比は約25:1以上で、無機骨材充填材の濃度は該澱粉結合した細胞マトリックスに対し約20重量%以上で、且つ該澱粉結合した細胞マトリックスの厚さは約1cm以下であり、また該澱粉結合した細胞マトリックスは水に長時間浸けると劣化することを特徴とする工業製品が記載されている。
特開2001−342354号公報には、少なくともこんにゃく粉と植物性繊維の粉体と水とを混合して混練し、これを所望の型に流しこんだ後に、加圧加熱成形することを特徴とする成形品の製造方法が記載されている。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、生分解性繊維質成形体を安価に大量生産することが可能な生分解性繊維質成形体の製造方法を提供することを目的とする。
植物性結合剤粉体として、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体との混合物を使用すると、射出成形法における射出時に或いは射出成形法と同様の射出工程を有するインジェクションプレス成形法等における射出時に、好適に流動化して型に隙間なく充填可能な成形材料を、植物性結合剤粉体として澱粉粉体のみを使用する場合に比べて、水の混合量を抑制しつつ得ることができる。植物性繊維質粉体と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体とを混合し、当該混合物と水を混合して形成した植物性繊維質成形材料粉体は、適度の粘度と適度の流動性とを備えており、射出成形機のスクリューによって確実に搬送されるので、スクリューによる搬送性を高めるための顆粒化等の予備成形を要さない。従って、植物性繊維質成形材料粉体を射出成形機に直接投入して最終成形することができる。前記成形材料粉体を成形した生分解性繊維質成形体は、水分含有量が少ないので脱型後の乾燥時間が短い。従って、本発明に係る方法によれば、生分解性繊維質成形体を安価に大量生産することができる。本発明は押出成形にも適用可能である。
本発明に係る方法で製造された植物性繊維質成形体は、合成樹脂を全く含まず、自然環境下で生分解されて土壌と一体化して土壌成分となる。また、容器リサイクル法下においても、一般廃棄物として処理可能である。
ガム質の配合割合は、植物性結合剤粉体総重量中の15%以下とするのが望ましい。ガム質の配合割合が15重量%を超えると脱型時の離型性が低下する。
植物性繊維質粉体2〜7重量部と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体1重量部とを混合し、当該混合物3〜9重量部と水1重量部とを混合することにより、射出成形法における射出時に或いは射出成形法と同様の射出工程を有するインジェクションプレス成形法等における射出時に、好適に流動化して型に隙間なく充填可能な成形材料粉体を、得ることができる。前記成形材料粉体は適度の粘度と適度の流動性とを備えており、射出成形機のスクリューによって確実に搬送されるので、スクリューによる搬送性を高めるための顆粒化等の予備成形を要さない。従って、前記成形材料粉体を射出成形機に直接投入して最終成形することができる。前記成形材料粉体は水分含有量が少ないので、当該成形材料粉体を成形した生分解性繊維質成形体も、水分含有量が少なく脱型後の乾燥時間が短い。従って、本発明に係る方法によれば、生分解性繊維質成形体を安価に大量生産することができる。本発明は押出成形にも適用可能である。
本発明に係る方法で製造された植物性繊維質成形体は、合成樹脂を全く含まず、自然環境下で生分解されて土壌と一体化して土壌成分となる。また、容器リサイクル法下においても、一般廃棄物として処理可能である。
植物性結合剤粉体1重量部に混合される植物性繊維質粉体の重量部が2未満であると、成形体が金型に強く付着して脱型が困難になる。植物性結合剤粉体1重量部に混合される植物性繊維質粉体の重量部が7を超えると、成形体の強度が低下する。水1重量部に混合される植物性繊維質粉体と植物性結合剤粉体との混合物の重量部が3未満であると、成形体の強度が低下して脱型時に支障を来す可能性があり、水1重量部に混合される植物性繊維質粉体と植物性結合剤粉体との混合物の重量部が9を超えると、成形材料の流動性が低下して型に隙間無く充填するのが困難になる。
植物性繊維質粉体として、木,草,葉,籾殻,米糠,果実皮,コーヒー豆抽出残渣等毒性の無いあらゆる植物性繊維質素材の粉体又はこれらの混合粉体を使用することができる。
植物性結合剤粉体として、毒性の無い澱粉粉体、ガム質粉体、又はこれらの混合粉体を使用することができる。
植物性繊維質粉体と植物性結合剤粉体と水とを混合して得られた成形材料に、天然物由来の着色料や脂溶性成分等を添加しても良い。
本発明に係る方法で得られる生分解性繊維質成形体として、包装トレー、箸や椀等の食器類、食品原材料容器、照明器具類、装飾品類、敷物類、玩具類、家具調度品類、履き物、灰皿、植木鉢、文房具類、運動用具類、自動車内装品、建材等が挙げられる。
澱粉粉体は安価に且つ大量に入手できるので、植物性繊維質成形体を安価に大量生産するのに適している。
澱粉粉体として、小麦粉澱粉,馬鈴薯澱粉,コーンスターチ,ワキシーコーンスターチ,ハイアミロース澱粉,サゴ澱粉,タピオカ澱粉等毒性の無いあらゆる澱粉の粉体またはこれらの混合粉体を使用することができる。
ガム質の配合割合は、植物性結合剤粉体総重量中の15%以下とするのが望ましい。ガム質の配合割合が15重量%を超えると脱型時の離型性が低下する。
水溶性多糖類である水溶性ガム質は、澱粉の糊化を促進し生分解性繊維質成形材料の流動化を促進して加工性を向上させると共に、植物性繊維質粉体が形成する成形品の主要構造を強化する。
キサンタンガム,タマリンドガム,ジェランガム,カラギーナン,プルラン,グアーガム,ローカストビーンガム,タラガム,ペクチン,アルギン酸、寒天等の水溶性多糖類を使用することができる。これらは単独で使用しても良く1種又は2種以上を混合して使用しても良い。
水溶性多糖類としてキサンタンガム又はタマリンドガムまたはこれらの混合物を使用することにより、射出時の好適な流動性と脱型時の好適な離型性とに特に優れる成形材料が得られる。キサンタンガムとタマリンドガムとの混合物を使用する場合には、タマリンドガムの配合割合を水溶性多糖類総重量中の70%以下とするのが好ましい。
良い。
植物性繊維質粉体の粒度を60メッシュ以下とすることにより、成形工程での型開き時の植物性繊維の膨張爆発を防止することができる。他方、植物性繊維を200メッシュ未満の粒度まで粉砕するには、多大な設備と手間とが必要であり、成形体の量産を阻害する。
上昇空気流とサイクロン集塵機とを使用して植物性繊維質粉体から粒度が60〜200メッシュの植物性繊維質粉体を効率良く分級することができる。含水率が20重量%以下の植物性繊維質粉体は、上昇空気流とサイクロン集塵機とを使用する分級に適している。植物性繊維質粉体の含水率を4重量%未満にするには、多大な設備と手間とが必要であり、成形体の量産を阻害する。
150〜180℃のスチームで洗浄殺菌することにより、植物性繊維質素材が殺菌されると共に、植物性繊維質素材内の酵素の作用が停止され、植物性繊維質素材の自然色が維持される。この結果、衛生的で且つ植物性繊維質素材の自然色が残存する成形体の製造が可能となる。
自然乾燥させた植物性繊維質素材の含水率は40〜50重量%である。乾燥時間の短縮と省エネの観点から含水率40〜50重量%の植物性繊維質素材を加圧脱水した後に加熱乾燥するのが望ましい。含水率40〜50重量%の植物性繊維質素材を直接加圧して脱水するには多大のエネルギーと時間とを要するが、スチームで洗浄殺菌して含水率を60〜75重量%まで増加させた後に加圧すると、少ないエネルギーで且つ短時間で含水率約35重量%まで脱水することができる。含水率が40重量%以上の植物性繊維質素材を加熱乾燥するには長時間を要するが、含水率約35重量%まで脱水した植物性繊維質素材は、加熱乾燥により、含水率約10重量%まで短時間で脱水することが可能である。含水率約10重量%の乾燥した植物性繊維質素材を、加熱乾燥により更に脱水するには長時間を要するが、衝撃荷重を加え粉砕して植物性繊維質素材を微粒子化し且つ粉砕によって発熱させることにより、短時間で含水率4〜10重量%まで脱水することが可能である。
粉砕して得た含水率が4〜10重量%の植物性繊維質粉体を、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、2段階の分級を行い、且つ上昇気流の流速、上昇距離、サイクロン集塵機の仕様等を適正値に設定することにより、粒度が60〜200メッシュの植物性繊維質粉体を効率良く得ることができる。含水率が4〜10重量%の植物繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で分級することにより、分級工程での植物繊維質粉体の加湿を防止することができる。
150〜180℃のスチームで洗浄殺菌し、加圧脱水して得られた含水率約35重量%の植物性繊維質素材を、衝撃荷重を加え粉砕して植物性繊維質素材を微粒子化し且つ衝撃荷重による粉砕によって発熱させることにより、短時間で含水率10〜20重量%まで脱水することが可能である。
粉砕して得た含水率が10〜20重量%の植物性繊維質粉体を、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、2段階の分級を行い、且つ上昇気流の流速、上昇距離、サイクロン集塵機の仕様等を適正値に設定することにより、粒度が60〜200メッシュの植物性繊維質粉体を効率良く得ることができる。含水率が10〜20重量%の植物性繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で分級することにより、分級工程での植物繊維質粉体の加湿を防止することができる。
自然乾燥させた含水率が40〜50重量%の植物性繊維質素材を、衝撃荷重を加え粉砕して植物性繊維質素材を微粒子化し且つ衝撃荷重による粉砕によって発熱させることにより、短時間で含水率10〜20重量%まで脱水することが可能である。
粉砕して得た含水率が10〜20重量%の植物性繊維質粉体を、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、2段階の分級を行い、且つ上昇気流の流速、上昇距離、サイクロン集塵機の仕様等を適正値に設定することにより、粒度が60〜200メッシュの植物性繊維質粉体を効率良く得ることができる。含水率が10〜20重量%の植物繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で分級することにより、分級工程での植物繊維質粉体の加湿を防止することができる。
含水率が40〜50重量%の植物性繊維質素材を、空気流中で刃とメッシュとの間の微少隙間へ導き、メッシュと刃を相対平行移動させ、前記刃により前記植物性繊維質素材を剪断すると共にメッシュの小径穴に押し込んで磨り潰し且つメッシュのエッジで剪断する。メッシュの小径穴サイズを順次減少させつつ前記剪断と磨り潰しとを繰り返すことにより、空気流中で植物性繊維質素材が微粒子化されると共に発熱して乾燥する。この結果、粒度が60〜200メッシュで含水率が4〜20重量%の植物性繊維質粉体が得られる。
植物性繊維質成形材料の温度が60℃未満であると、澱粉が糊化せず、植物性繊維質成形材料の流動性が低下して充填不足を引き起こす。最悪、成形機ノズルから植物性繊維質成形材料が射出されない場合もある。植物性繊維質成形材料の温度が130℃を超えると、成形機ノズルからの水蒸気噴出量が増加し、キャビティーの端部にガスが溜まり充填不足を引き起こす。
成形温度が60〜130℃の低温なので、加工エネルギーが少ないという利点がある。
。
本発明に係る植物性繊維質成形材料は、適度の粘度と適度の流動性とを備えており、射出成形機のスクリューによって確実に搬送されるので、スクリューによる搬送性を高めるための顆粒化等の予備成形を要さない。従って、本発明に係る植物性繊維質成形材料を粉体のまま射出成形機で最終成形することができる。
本発明においては、植物性繊維質粉体と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体との混合物である植物性結合剤粉体と、水との混合物であって、植物性結合剤粉体の重量が植物性繊維質粉体の重量の1/7〜1/2であり、水の混合量が混合物総重量の10〜25%であることを特徴とする射出成形用又は押出成形用の生分解性繊維質成形材料粉体を提供する。
上記組成の生分解性繊維質成形材料粉体は水分含有量が少ないので、当該成形材料粉体を成形した生分解性繊維質成形体も、水分含有量が少なく脱型後の乾燥時間が短い。従って、上記組成の成形材料粉体を使用することにより、生分解性繊維質成形体を安価に大量生産することができる。上記組成の成形材料粉体は、射出成形や射出成形と同様の射出工程を有するインジェクションプレス成形等に好適である。上記組成の生分解性繊維質成形材料粉体を押出成形やトランスファー成形や加熱加圧成形に使用することも可能である。
図1に示すように、自然乾燥により含水率が40〜50重量%に低下した木、草、籾殻、果実皮等毒性の無い植物性繊維質素材をホッパー1に投入する。図2に示すように、ホッパー1は本体11と、本体11内で水平に延在する軸部材12とを備えている。軸部材12には多数の攪拌腕13が取り付けられている。軸部材12はモーター14により回転駆動される。軸部材12の回転に伴って回転する攪拌腕13によりほぐされた植物性繊維質素材がホッパー1から落下し、図示しないベルトコンベアにより、スチーム洗浄機2へ搬送される。
スチーム洗浄機2の開閉扉22aが開き、図示しないベルトコンベアにより搬送された植物性繊維質素材が、円筒状内殻23内に搬入される。開閉扉22aが閉じ、複数の内殻支持ローラー24中の特定の駆動ローラーが回転して、円筒状内殻23が回転する。螺旋状突起23aが回転し、植物性繊維質素材は開閉扉22bへ向けて搬送される。
150〜180℃のスチームが、円筒状外殻21の開閉扉22a近傍部に形成された開口を介して円筒状外殻21に供給され、円筒状外殻21の開閉扉22b近傍部に形成された開口を介して円筒状外殻21から排出される。スチームはメッシュ製の円筒状内殻23内に流入し、搬送中の植物性繊維質素材を洗浄殺菌すると共に、植物性繊維質素材の含水率を60〜75重量%まで増加させる。スチームによって高温加熱されることにより、植物性繊維質素材中の酵素の働きが停止し、植物性繊維質素材の自然色が維持される。
植物性繊維質素材から除去された石、砂、ゴミ、植物性繊維質素材から滴下した水は、円筒状内殻23のメッシュと、円筒状外殻の下部21aのメッシュとを介してスチーム洗浄機2から排出される。
植物性繊維質素材が開閉扉22bの近傍まで搬送されると、開閉扉22bが開き、洗浄殺菌され加湿された植物性繊維質素材は、スチーム洗浄機2から排出される。スチーム洗浄機2から排出された植物性繊維質素材は、図示しないベルトコンベアにより、絞り機3へ搬送される。
図示しないベルトコンベアにより搬送された植物性繊維質素材は、絞り機3のホッパー31に投入される。植物性繊維質素材は、エルボ32を通って、高速回転する上ローラー33aと下ローラー33bとの間に引き込まれ、加圧脱水される。含水率を60〜75重量%まで増加させた植物性繊維質素材を一対のローラーに通して加圧脱水することにより、植物性繊維質素材は瞬時に含水率約35重量%まで脱水される。脱水された植物性繊維質素材は、絞り機3から排出される。絞り機3から排出された板状の植物性繊維質素材は、図示しないベルトコンベアにより、乾燥機4へ搬送される。
図示しないベルトコンベアにより搬送された板状の植物性繊維質素材が、円筒状外殻の入口41aと円筒状内殻の入口42aとを通って、円筒状内殻42内に搬入される。複数の内殻支持ローラー44中の特定の駆動ローラーが回転して、円筒状内殻42が回転する。軸部材43が円筒状内殻42と共に回転し、軸部材43に取り付けられた攪拌腕が回転し、板状の植物性繊維質素材は、円筒状内殻42に搬入される際にほぐされる。ほぐされた植物性繊維質素材は、回転する螺旋状突起42cにより、出口42bへ向けて搬送される。
250℃に加熱された空気が、円筒状外殻41の入口41a近傍部に形成された開口を介して円筒状外殻41に供給され、円筒状外殻41の出口41b近傍部に形成された開口を介して、150℃の排気となって円筒状外殻41から排出される。高温の空気がメッシュ製の円筒状内殻42内へ流入し、含水率約35重量%の植物性繊維質素材は、高温空気により短時間で、含水率約10重量%まで乾燥される。
含水率約10重量%まで乾燥された植物性繊維質素材は、円筒状内殻の出口42bと円筒状外殻41の出口41bとを通って、乾燥機4から排出される。乾燥機4から排出された植物性繊維質素材は、円筒状外殻41の出口41bに対峙して配設された、搬送パイプ5により粉砕機6へ搬送される。
図5に示すように、搬送パイプ5は、パイプ本体51と、パイプ本体51の内面に形成された螺旋状突起52と、パイプ本体51を回転駆動する図示しない駆動装置とを備えている。パイプ本体51が回転し、パイプ本体51と共に螺旋状突起52が回転することにより、パイプ本体51内の植物性繊維質素材が外気から遮断された状態で搬送される。植物性繊維質素材が外気から遮断されることにより、含水率約10重量%まで乾燥された植物性繊維質素材が搬送中に加湿される事態の発生が防止される。
搬送パイプ5により搬送された植物性繊維質素材は、ホッパー61aに投入され、粉砕室61bの中央部に搬入される。回転板62が回転し、回転板62から摩擦力を受けて植物性繊維質素材も回転する。回転に伴う遠心力により植物性繊維質素材は径方向外方へ移動する。回転板62の外縁部に到達した植物性繊維質素材は、衝撃ピン63、64から衝撃力を受けて粉砕され、植物性繊維質粉体となる。植物性繊維質素材に衝撃力が加わることにより、熱が発生する。(表面積/体積)の大きな植物性繊維質粉体は、衝撃で発生した熱により、短時間で含水率4〜10重量%まで脱水される。含水率4〜10重量%の植物性繊維質粉体は、環状メッシュ65を通過して粉体吐出室61cに流入する。粉体吐出室61cに流入した植物性繊維質粉体は、搬送パイプ5により、分級機7へ搬送される。
遠心送風機75から吹き出した空気は、図7で実線矢印で示すように、送風パイプ72eを通って送風パイプ72aの下端に流入し、送風パイプ72aを上昇してホッパー71へ流入する。ホッパー71内を上昇した空気は、ホッパー71の頂部から送風パイプ72bを通って、サイクロン集塵機73の上部に接線状に流入する。サイクロン集塵機73へ流入した空気は、サイクロン集塵機73内を旋回した後、サイクロン集塵機73の頂部から送風パイプ72cを通って、フィルター74へ流入する。フィルター74へ流入した空気は、送風パイプ72dを通って遠心送風機75へ還流する。
搬送パイプ5により搬送された植物性繊維質粉体は、白抜き矢印で示すように、送風パイプ72aの下部に搬入される。送風パイプ72aを流れる上昇空気流に連行されて、植物性繊維質粉体は送風パイプ72a内を上昇し、ホッパー71に流入する。ホッパー71内で空気流速が低下することにより、植物性繊維質粉体が空気流から受ける浮力が低下する。植物性繊維質粉体中の粗大粒子が、一点鎖線の矢印で示すように、ホッパー71の下端へ向けて落下し、パイプ76aを通って送風パイプ72aの下部に還流する。植物性繊維質粉体中の微粒子は、白抜き矢印で示すように、ホッパー71の頂部から送風パイプ72bを通ってサイクロン集塵機73に流入する。
サイクロン集塵機73に流入した植物性繊維質粉体中の微粒子は、空気流と共に旋回する。旋回により発生する遠心力により、植物性繊維質粉体中の中程度の粗大粒子が、サイクロン集塵機73の側壁に衝突し、一点鎖線の矢印で示すように、側壁に沿って落下する。中程度の粗大粒子は、サイクロン集塵機73の下端からパイプ76bを通って送風パイプ72aの下部に還流する。植物性繊維質粉体中の微粒子は、白抜き矢印で示すように、サイクロン集塵機73の頂部から送風パイプ72cを通ってフィルター74に流入する。
フィルター74により植物性繊維質粉体が捕獲され、空気のみが送風パイプ72dを通って遠心送風機75に還流する。
ホッパー71とサイクロン集塵機73とによって、2段階に亘って分級され、且つホッパー71内での上昇空気流の流速、ホッパー71の頂部までの上昇距離、サイクロン集塵機73の仕様等が適正値に設定されることにより、粒度が60〜200メッシュの植物性繊維質粉体のみが、効率良くフィルター74に捕獲される。含水率が4〜10重量%の植物繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で分級することにより、分級工程での植物繊維質粉体の加湿が防止される。フィルター74に捕獲された粒度が60〜200メッシュで含水率が4〜10重量%の植物繊維質粉体は、搬送パイプ5により混合機8へ搬送される。
混合機8において、含水率4〜10重量%の植物性繊維質粉体と、澱粉粉体とガム質粉体との混合粉体と、水とが混合されて、或いは、含水率4〜10重量%の植物性繊維質粉体2〜7重量部と植物性結合剤粉体1重量部とが混合され、更に、当該混合物3〜9重量部と水1重量部とが混合されて、射出成形に好適な植物性繊維質成形材料が形成される。
上記植物性繊維質成形材料は、適度の粘度と適度の流動性とを備えており、射出成形機のスクリューによって確実に搬送されるので、スクリューによる搬送性を高めるための顆粒化等の予備成形を要さない。従って、前記植物性繊維質成形材料は粉体のまま搬送パイプ5により搬送されて射出成形機9へ投入され、射出成形により植物性繊維質成形体に最終成形される。植物性繊維質成形材料は、射出成形機9のノズルから型へ射出される直前までは、湿った粉体であり所謂流動体では無いが、射出される際に流動化して、型に隙間無く充填される。
射出成形機9のノズルから射出される際の植物性繊維質成形材料の温度は、60〜130℃、好ましくは70〜110℃に制御される。植物性繊維質成形材料の温度が60℃未満であると、澱粉が糊化せず、植物性繊維質成形材料の流動性が低下して充填不足を引き起こす。最悪、射出成形機9のノズルから植物性繊維質成形材料が射出されない場合もある。植物性繊維質成形材料の温度が130℃を超えると、射出成形機9のノズルからの水蒸気噴出量が増加し、キャビティーの端部にガスが溜まり充填不足を引き起こす。植物性繊維質成形材料の温度範囲が70〜110℃であれば、必要量の植物性繊維質成形材料が射出成形機9のノズルから確実に射出され、且つキャビティーの端部にガスが溜まらないので、確実に充填不足を防止できる。
成形温度が60〜130℃の低温なので、成形温度が200〜250℃の一般的なプラスチック成形に比べて加工エネルギーが少ない。
植物性繊維質成形材料を、顆粒化等の予備成形工程を経ることなく、射出成形機9に直接投入することにより、従来のプラスチック成形材料では必要であった顆粒化費用等の予備成形費用を節減できる。
絞り機3で含水率約35重量%まで脱水した植物性繊維質素材を乾燥機4を介することなく粉砕機6へ直接搬送して、粉砕乾燥させても良い。含水率が10〜20重量%の植物性繊維質粉体が得られる。
ホッパー1内の含水率が40〜50重量%の植物性繊維質素材を、スチーム乾燥機2、絞り機3、乾燥機4を介することなく粉砕機6へ直接搬送して、粉砕乾燥させても良い。含水率が10〜20重量%の未殺菌の植物性繊維質粉体が得られる。殺菌を必要としない植物性繊維質成形体を成形する際には、含水率が10〜20重量%の未殺菌の植物性繊維質粉体を使用することができる。
ホッパー71とサイクロン集塵機73とフィルター74とを有する分級機7を用いて、含水率が10〜20重量%の植物性繊維質粉体から粒度が60〜200メッシュの植物性繊維質粉体を効率良く分級することができる。植物性繊維質粉体の含水率が20重量%を超えると、粉体粒子重量の増大により、ホッパー71とサイクロン集塵機73とによる2段階分級の効率が低下し、植物性繊維質成形体の量産が阻害される。
モーター6a′を始動させると、径向き刃6b′が回転し、筒体6c′内に径方向外向きの空気流が形成される。自然乾燥させた含水率が40〜50重量%の植物性繊維質素材を、入口開口6e′を介して最前段の粉砕機6′へ投入すると、前記空気流に連行されて、植物性繊維質素材は径向き刃6b′の先端へ向けて移動し、径向き刃6b′の先端に形成された刃で剪断されつつ、筒体6c′を形成するメッシュの小径穴に押し込まれて磨り潰され且つ剪断される。磨り潰され且つ剪断された植物性繊維質素材は、空気流に連行され、出口開口6f′を通って最前段の粉砕機6′から流出し、次段の粉砕機6′へ流入する。筒体6c′を形成するメッシュの小径穴寸法を順次減少させつつ最後段の粉砕機6′まで順次磨り潰しを繰り返すことにより、粒度が60〜200メッシュの植物性繊維質粉体を得ることができる。磨り潰され且つ剪断される際の発熱と空気流への暴露とにより植物性繊維質粉体の含水率は4〜20重量%まで低下する。
粉砕機6、6′に代えて、他の構造の粉砕機を使用しても良い。粉砕に伴う発熱によって植物性繊維質素材は乾燥する。
ホッパー1から分級機7までの装置を用いて、杉の間伐材から粒度が60〜200メッシュで、含水率が8重量%の植物性繊維質紛体を調製した。この粉体58重量部と植物性結合剤粉体17重量部との均一混合粉末を調製し、これに水を均一に25重量部加えて加湿して、混合機8で成形体原料を得た。植物性結合剤粉体としては、コーンスターチ97重量%,キサンタンガム2重量%およびタマリンドガム1重量%の混合物を用いた。
上記成形体原料を射出成形機の原料ホッパーから射出シリンダー内に投入した後、常法に従って金型内に成形体原料を押し出して直径50mm,重さ72gの球状成形体を製造した。成形時射出圧力は103MPa,金型の型締力1700KNで、脱型時間75秒にて行った。
この球状成形体を土中に埋めておいたところ、12週間後には崩壊していて目視では確認できなかった。
ホッパー1から分級機7までの装置を用いて、竹から粒度が60〜200メッシュで、含水率が5重量%の植物性繊維質紛体を調製した。この粉体63重量部と植物性結合剤粉体20重量部との均一混合粉末を調整し、これに水を均一に17重量部加えて加湿して、混合機8で成形体原料を得た。植物性結合剤粉体としては、コーンスターチ98重量%およびキサンタンガム2重量%の混合物を用いた。
上記成形体原料を射出成形機の原料ホッパーから射出シリンダー内に投入した後、常法に従って金型内に成形体原料を押し出して、重さ65gの汁椀を得た。成形時射出圧力は83MPa,金型の型締力1250KNで、脱型時間45秒にて行った。
この汁椀を土中に埋めておいたところ、3週間後には崩壊していて目視では確認できなかった。
ホッパー1から分級機7までの装置を用いて、草から粒度が60〜200メッシュで、含水率が7重量%の植物性繊維質紛体を調製した。この粉体73重量部と植物性結合剤粉体14重量部との均一混合粉末を調整し、これに水を均一に13重量部加えて加湿して、混合機8で成形体原料を得た。植物性結合剤粉体としては、馬鈴薯澱粉98重量%,キサンタンガム1重量%およびタマリンドガム1重量%の混合物を用いた。
上記成形体原料を射出成形機の原料ホッパーから射出シリンダー内に投入した後、常法に従って5個取りの星型金型内に成形体原料を押し出して、重さ各12gの星型ペンダントトップを得た。成形時射出圧力は83MPa,金型の型締力950KNで、脱型時間20秒にて行った。
このペンダントトップを土中に埋めておいたところ、2週間後には崩壊していて目視では確認できなかった。
ホッパー1内の含水率が40〜50重量%の杉のオガ粉と檜のプレナー屑の混合物を、スチーム乾燥機2、絞り機3、乾燥機4を介することなく粉砕機6へ直接搬送して粉砕乾燥させ、含水率が10〜20重量%の未殺菌の植物性繊維質粉体を調製した。ホッパー71とサイクロン集塵機73とフィルター74とを有する分級機7を用いて、前記植物性繊維質粉体から粒度が60〜200メッシュで、含水率が13重量%の植物性繊維質紛体を調製した。この粉体69重量部と植物性結合剤粉体11重量部との均一混合粉末を調整し、これに水を均一に20重量部加えて加湿して、混合機8で成形体原料を得た。植物性結合剤粉体としては、小麦粉澱粉91重量%,キサンタンガム3重量%およびタマリンドガム6重量%の混合物を用いた。
上記成形体原料を射出成形機の原料ホッパーから射出シリンダー内に投入した後、常法に従って金型内に成形体原料を押し出して、重さ162gの植木鉢(深さ143mm、直径127mm)を得た。成形時射出圧力は160MPa,金型の型締力2000KNで、脱型時間90秒にて行った。
この植木鉢を土中に埋めておいたところ、10週間後には崩壊していて目視では確認できなかった。
ホッパー1内の含水率が40〜50重量%の杉のオガ粉と檜のプレナー屑の混合物を、スチーム乾燥機2、絞り機3、乾燥機4を介することなく粉砕機6へ直接搬送して粉砕乾燥させ、含水率が10〜20重量%の未殺菌の植物性繊維質粉体を調製した。ホッパー71とサイクロン集塵機73とフィルター74とを有する分級機7を用いて、前記植物性繊維質粉体から粒度が60〜200メッシュで、含水率が13重量%の植物性繊維質紛体を調製した。この粉体65重量部と植物性結合剤粉体12重量部との均一混合粉末を調整し、これに水を均一に23重量部加えて加湿して、混合機8で成形体原料を得た。植物性結合剤粉体としては、馬鈴薯澱粉粉体だけを用いた。
上記成形体原料を射出成形機の原料ホッパーから射出シリンダー内に投入した後、常法に従って金型内に成形体原料を押し出して、重さ168gの植木鉢(深さ143mm、直径127mm)を得た。成形時射出圧力は160MPa,金型の型締力2000KNで、脱型時間90秒にて行った。
この植木鉢を土中に埋めておいたところ、10週間後には崩壊していて目視では確認できなかった。
ホッパー1内の含水率が40〜50重量%の杉のオガ粉と檜のプレナー屑の混合物を、スチーム乾燥機2、絞り機3、乾燥機4を介することなく粉砕機6へ直接搬送して粉砕乾燥させ、含水率が10〜20重量%の未殺菌の植物性繊維質粉体を調製した。ホッパー71とサイクロン集塵機73とフィルター74とを有する分級機7を用いて、前記植物性繊維質粉体から粒度が60〜200メッシュで、含水率が8重量%の植物性繊維質紛体を調製した。この粉体62重量部と植物性結合剤粉体15重量部との均一混合粉末を調整し、これに水を均一に23重量部加えて加湿して、混合機8で成形体原料を得た。植物性結合剤粉体としては、タピオカ澱粉94重量%、キサンタンガム2重量%およびタマリンドガム4重量%の混合物を用いた。
上記成形体原料を押し出し成形機の原料ホッパーから加熱シリンダー内に投入した後、常法に従って加熱シリンダー先端に取り付けたボード成形用金型から押し出して、重さが280gのボード(厚さ8mm、幅60mm、長さ500mm)を得た。
このボードを土中に埋めておいたところ、2週間後には崩壊していて目視では確認できなかった。
図2は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用されるホッパーの断面図である。
図3は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用されるスチーム洗浄機の断面図である。(a)は側断面図であり、(b)は横断面図である。
図4は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される絞り機の断面図である。
図5は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される乾燥機の断面図である。(a)は側断面図であり、(b)は横断面図である。
図6は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される粉砕機の断面図である。
図7は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される分級機の構成図である。
図8は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される粉砕機の変形例の斜視図である。
Claims (20)
- 植物性繊維質粉体と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体とを混合し、当該混合物と水を混合して植物性繊維質成形材料粉体を形成し、当該植物性繊維質成形材料粉体を、粉体のまま射出成形機又は押出成形機に投入して成形することを特徴とする生分解性繊維質成形体の製造方法。
- 植物性繊維質粉体2〜7重量部と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体1重量部とを混合し、当該混合物3〜9重量部と水1重量部とを混合して植物性繊維質成形材料粉体を形成し、当該植物性繊維質成形材料粉体を、粉体のまま射出成形機又は押出成形機に投入して成形することを特徴とする生分解性繊維質成形体の製造方法。
- 水溶性ガム質が、水溶性多糖類であることを特徴とする請求項1又は2に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
- 水溶性多糖類が、キサンタンガム,タマリンドガム,ジェランガム,カラギーナン,プルラン,グアーガム,ローカストビーンガム,タラガム,ペクチン,アルギン酸および寒天から選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする請求項3に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
- 水溶性多糖類が、キサンタンガムおよびタマリンドガムから選ばれる1種又は2種であることを特徴とする請求項3に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
- 植物性繊維質粉体の粒度が、60〜200メッシュであることを特徴とする請求項1乃至第5の何れか1項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
- 植物性繊維質粉体の含水率が4〜20重量%であることを特徴とする請求項6に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
- 含水率が40〜50重量%の植物性繊維質素材を150〜180℃のスチームで洗浄殺菌し、加圧脱水し、加熱乾燥し、衝撃荷重を加え粉砕して、含水率が4〜10重量%の植物性繊維質粉体を形成し、当該植物性繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、粒度が60〜200メッシュで含水率が4〜10重量%の植物性繊維質粉体を得ることを特徴とする請求項7項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
- 含水率が40〜50重量%の植物性繊維質素材を150〜180℃のスチームで洗浄殺菌し、加圧脱水し、衝撃荷重を加え粉砕して、含水率が10〜20重量%の植物性繊維質粉体を形成し、当該植物性繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、粒度が60〜200メッシュで含水率が10〜20重量%の植物性繊維質粉体を得ることを特徴とする請求項7に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
- 含水率が40〜50重量%の植物性繊維質素材を衝撃荷重を加え粉砕して含水率が10〜20重量%の植物性繊維質粉体を形成し、当該植物性繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、粒度が60〜200メッシュで含水率が10〜20重量%の植物性繊維質粉体を得ることを特徴とする請求項7に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
- 含水率が40〜50重量%の植物性繊維質素材を磨り潰して、粒度が60〜200メッシュで含水率が4〜20重量%の植物性繊維質粉体を得ることを特徴とする請求項7に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
- 植物性繊維質成形材料を60〜130℃の温度で成形することを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
- 植物性繊維質成形材料を予備成形することなく、最終成形することを特徴とする請求項1乃至12の何れか1項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
- 植物性繊維質粉体と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体との混合物である植物性結合剤粉体と、水との混合物であることを特徴とする射出成形用又は押出成形用の生分解性繊維質成形材料粉体。
- 植物性繊維質粉体と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体と、水との混合物であって、植物性結合剤粉体の重量が植物性繊維質粉体の重量の1/7〜1/2であり、水の混合量が混合物総重量の10〜25%であることを特徴とする射出成形用又は押出成形用の生分解性繊維質成形材料粉体。
- 水溶性ガム質が、水溶性多糖類であることを特徴とする請求項14又は15に記載の生分解性繊維質成形材料粉体。
- 水溶性多糖類が、キサンタンガム,タマリンドガム,ジェランガム,カラギーナン,プルラン,グアーガム,ローカストビーンガム,タラガム,ペクチン,アルギン酸および寒天から選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする請求項16に記載の生分解性繊維質成形材料粉体。
- 水溶性多糖類が、キサンタンガムおよびタマリンドガムから選ばれる1種又は2種であることを特徴とする請求項16に記載の生分解性繊維質成形材料粉体。
- 植物性繊維質粉体の粒度が、60〜200メッシュであることを特徴とする請求項14乃至18の何れか1項に記載の生分解性繊維質成形材料粉体。
- )植物性繊維質粉体の含水率が4〜20重量%であることを特徴とする請求項19に記載の生分解性繊維質成形材料粉体。
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