JP5553279B2 - Laminate production method - Google Patents
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Description
本発明は、果実の殻などを利用したパーティクルボード等の成形方法及び成形品に関する。 The present invention relates to a molding method and a molded product such as a particle board using fruit shells.
従来、落花生などの植物もしくは果実の殻や種は、原則、産業廃棄物として処理されていた。例えば、千葉県は全国でも有数の落花生の生産地であり、2007年度における千葉県の落花生の生産量は約13,800トンであるが、これらのうち約半分は殻をむいて実を取り出した商品として加工し販売される。この時に発生する落花生の殻の量は約1,700トンにもなり、これらのほとんどは産業廃棄物として廃棄されている。 Conventionally, plants and fruit shells and seeds such as peanuts have been treated as industrial waste in principle. For example, Chiba Prefecture is one of the nation's leading peanut producing areas, and the production of peanuts in Chiba Prefecture in fiscal 2007 was about 13,800 tons. Processed and sold as a product. The amount of peanut shells generated at this time is about 1,700 tons, most of which is discarded as industrial waste.
このような状況において、出願人は、落花生の殻を利用したパーティクルボードを開発した(非特許文献1)。このパーティクルボードは、約1ミリに粉砕された落花生殻に水を噴霧した後、ポリビニルアルコール(PVA)樹脂の粉末を投入して撹拌することでPVAを均一に落花生殻に付着させた後、金型内に投入して、180℃、5分、圧力3MPa(メガパスカル)にて加熱圧縮して成形したものである。
ところで、パーティクルボードについては、JIS規格(日本工業規格)において、曲げ強度や曲げ弾性率などについて満たすべき基準が定められている(JIS A 5908)。そこで、出願人は、非特許文献1に開示のパーティクルボードについて曲げ試験を行った。
Under such circumstances, the applicant has developed a particle board using a peanut shell (Non-patent Document 1). After spraying water onto peanut shells ground to about 1 mm, the particle board is charged with polyvinyl alcohol (PVA) resin powder and stirred to uniformly adhere PVA to the peanut shells. It is put into a mold and molded by heating and compression at 180 ° C. for 5 minutes and a pressure of 3 MPa (megapascal).
By the way, for the particle board, a standard to be satisfied with respect to bending strength, bending elastic modulus, and the like is defined in JIS standard (Japanese Industrial Standard) (JIS A 5908). Therefore, the applicant conducted a bending test on the particle board disclosed in
その試験方法及び試験結果を、図4、図5、図6に示す。図4は、実施した曲げ試験の試験方法を示す図である。この曲げ試験は、3点曲げ試験にて行われた。図4(a)に示すように、パーティクルボードの試験片は120×20ミリ(厚さ3.8ミリ)であり、(b)に示すように、変位速度を1ミリ/分、支点間距離を64ミリとした。また、曲げ試験は、粉砕された落花生殻の粒子の大きさが1.4ミリ、1ミリ、0.5ミリである場合のそれぞれについて、落花生殻の質量含有率が80%、85%、90%、である試験片のそれぞれについて行われた。
その試験結果を図5、図6に示す。なお、図5、図6においては、落花生殻の粒子の大きさが1.4ミリ、1ミリ、0.5ミリであるものを、それぞれ、1.4mm−on、1mm−on、0.5mm−on、と表示する。
The test method and test results are shown in FIG. 4, FIG. 5, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a test method of the bending test performed. This bending test was performed by a three-point bending test. As shown in FIG. 4A, the particle board test piece is 120 × 20 mm (thickness 3.8 mm), and as shown in FIG. 4B, the displacement speed is 1 mm / min, and the distance between fulcrums. Was 64 mm. Further, in the bending test, the mass content of the peanut shell was 80%, 85%, 90 for each of the pulverized peanut shell particles having a size of 1.4 mm, 1 mm, and 0.5 mm. %, For each of the specimens.
The test results are shown in FIGS. In FIGS. 5 and 6, peanut shell particles having a size of 1.4 mm, 1 mm, and 0.5 mm are respectively 1.4 mm-on, 1 mm-on, and 0.5 mm. -On is displayed.
図5は、曲げ強度についての結果を示すグラフである。JIS A 5908規格では、パーティクルボードの曲げ強度は、8MPa以上であることが求められている。落花生殻の質量含有率が80%である場合、曲げ強度は、1.4mm−onでは11.1MPa、1mm−onでは11.7MPa、0.5mm−onでは10.5MPaであり、いずれにおいてもJIS規定の8MPaを上回っている。 FIG. 5 is a graph showing the results of bending strength. According to the JIS A 5908 standard, the bending strength of the particle board is required to be 8 MPa or more. When the mass content of peanut hulls is 80%, the bending strength is 11.1 MPa for 1.4 mm-on, 11.7 MPa for 1 mm-on, and 10.5 MPa for 0.5 mm-on. It exceeds the JIS regulation of 8 MPa.
次に、図6は、曲げ弾性率についての結果を示すグラフである。JIS A 5908規格では、パーティクルボードの曲げ弾性率は、2GPa(ギガパスカル)以上であることが求められている。試験の結果、曲げ弾性率は落花生殻の質量含有率が80%である場合に一番高くなったが、それでも、1.4mm−onでは1.14GPa、1mm−onでは1.24GPa、0.5mm−onでは1.10GPaであり、いずれにおいてもJIS規定の2GPaには足りなかった。 Next, FIG. 6 is a graph showing the results for the flexural modulus. According to the JIS A 5908 standard, the flexural modulus of the particle board is required to be 2 GPa (gigapascal) or more. As a result of the test, the flexural modulus was the highest when the mass content of the peanut shell was 80%, but it was still 1.14 GPa for 1.4 mm-on, 1.24 GPa for 0.1 mm-on, 0. In 5 mm-on, it was 1.10 GPa, and in either case, it was insufficient for 2 GPa as defined in JIS.
図5、図6に示したように、既存のパーティクルボードは、曲げ強度についてはJIS基準をクリアすることが可能であっても、曲げ弾性率についてはクリアできていないのが現状である。
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、植物もしくは果実の殻などを利用して製造する成形品であって、より強度の高い成形品を提供することを目的として、その製造方法及び成形品を提案する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the existing particle board is not able to clear the flexural modulus even though it can clear the JIS standard for the bending strength.
Therefore, in order to solve the above problems, the present invention is a molded product manufactured using a plant or a fruit shell, etc., for the purpose of providing a molded product having higher strength, Propose a molded product.
上記課題を解決するために、本発明は、植物もしくは果実の殻、又は、植物もしくは果実の種を粉砕してなる原材料と、樹脂系接着材料とを混合する第1工程と、前記混合物と繊維素材からなる強化材とを積層して加圧する第2工程と、を備え、前記樹脂系接着材料は、ポリビニルアルコール(PVA)樹脂と水とからなり、前記第2工程においては、加熱及び加圧するようになっており、さらに前記第2工程において、前記混合物と前記強化材とは型枠に型詰めして積層し、前記型枠の一部は綿素材で構成されていることを特徴とする積層材の製造方法を提案する。これにより、従来に存在する、植物もしくは果実の殻等を利用して製造された積層材よりも、より強度の高い積層材を製造することが可能である。また、樹脂系接着材料としてPVAと水とを使用した場合、第2工程において加熱及び加圧すると水蒸気が発生するが、綿素材で構成されている型枠の一部を介して水蒸気を型枠の外部に逃がすことができる。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a first step of mixing a raw material obtained by pulverizing a plant or fruit shell or plant or fruit seed with a resin-based adhesive material, and the mixture and fiber. e Bei a second step of pressurizing by laminating a reinforcing material made of material, wherein the resin adhesive material is composed of a polyvinyl alcohol (PVA) resin and water, wherein in the second step, heat and pressure Further, in the second step, the mixture and the reinforcing material are molded and stacked in a mold, and a part of the mold is made of a cotton material. we propose a method for producing a laminated material you. Thereby, it is possible to manufacture a laminated material having higher strength than a conventional laminated material produced using plant or fruit shells. In addition, when PVA and water are used as the resin-based adhesive material, water vapor is generated when heated and pressurized in the second step, but the water vapor is formed through a part of the mold made of cotton material. Can escape to the outside.
また、前記第2工程において、前記混合物は複数の前記強化材によって挟まれるように積層されるようになっていてもよい。これにより、例えば、製造される積層材が板状のものであれば、その両面に強化材が付されたものとなり、より強度の高いものとなる。
また、前記強化材は、布状であってもよい。これにより、強化材は積層材の面において隙間なく配置されることとなるため、より強度の高いものとなる。
In the second step, the mixture may be laminated so as to be sandwiched between the plurality of reinforcing materials. Thereby, for example, if the laminated material to be manufactured is a plate-like material, the reinforcing material is attached to both surfaces thereof, and the strength becomes higher.
The reinforcing material may be cloth-like. Thereby, since a reinforcement material will be arrange | positioned without a clearance gap in the surface of a laminated material, it will become a thing with higher intensity | strength.
さらに、前記第2工程において、前記混合物は前記強化材の全面に積層されるようになっていてもよい。これにより、製造された積層材は全面に強化材が配置されたものとなるため、積層材のいずれの位置において力が加えられても耐えうるように強度が高まる。 Further, in the second step, the mixture may be laminated on the entire surface of the reinforcing material. Accordingly, the laminated material manufactured in order to be assumed that the entire surface reinforcement is arranged, strength Ru heightened such that a force can withstand also be added at any position of the laminate.
さらに、前記原材料は、落花生の殻を粉砕したものであり、前記混合物における前記原材料の質量割合は70〜85%であってもよい。落花生の殻には多孔質層が存在するため、落花生の殻を原材料として使用した場合、消音、消臭、吸湿、アレルギー原因物質の吸収、等の効果が期待できる。 Further, the raw material is obtained by pulverizing peanut shells, and the mass ratio of the raw material in the mixture may be 70 to 85%. Because the shell of peanut the presence of the porous layer, when using the shell of peanut as raw materials, sound deadening, deodorant, moisture absorption, absorption of allergens, effects etc. can be expected.
以上説明したように、本発明によれば、従来に存在する、植物もしくは果実の殻等を利用して製造された積層材よりも、より強度の高い積層材を提供することが可能である。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a laminated material having higher strength than a conventional laminated material produced using a plant or fruit shell.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(積層材の製造方法)
図1は本実施形態に係る積層材の製造方法を示す図である。本実施形態においては、板状の積層材(ボード)を製造する場合について説明する。
まず、図1(a)に示すように、落花生殻101を粉砕機にて粉砕した後、ふるいにかけて約1mmの粉末のみを取り出し原材料102とする。次に、(b)に示すように、この原材料102に、水104を噴霧した後、合成樹脂の一種であるポリビニルアルコール(以下、PVAと示す)の粉末103を加えて撹拌することで混合物105を生成する。
次に、(c)に示すように、この混合物105を麻布106で挟むようにして金型内にて積層し、ホットプレス機にて、180℃、5分、圧力3MPaで加熱圧縮して板状に成形した後、(d)に示すように、成形したボード107の温度が室温程度になるまで除冷する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Manufacturing method of laminated material)
FIG. 1 is a view showing a method for manufacturing a laminated material according to this embodiment. In this embodiment, the case where a plate-shaped laminated material (board) is manufactured will be described.
First, as shown in FIG. 1 (a), the
Next, as shown in (c), this
ここで、PVAは合成樹脂の一種であり、親水性が高く、熱水に溶解するという性質を持つ。また、紙や木材などに対して強い接着力をもつ合成樹脂である。つまり、図2(a)に示すように、原材料である粉状の落花生殻102に水104を噴霧した後、PVAの粉末103を混合すると、各々の落花生殻102の周辺に水の膜104が形成されてPVAの粒子103が付着する。このような状態となった落花生殻をホットプレス機で加熱圧縮すると、加熱された水104によってPVAの粉末103が溶解し、図2(b)に示すように、各落花生殻102の周辺にPVA膜201が形成されて落花生殻どうしが接触する各部分202で互いに接着し、混合物105が生成される。
すわなち、図1の製造方法にて製造されたボード107は、落花生殻101の粉砕物どうしが接着してなる板状の集合体であって、その両面全体に麻布106が貼付されたものとなる。このようにボード107の両面に麻布106が貼付されていることにより、ボード107の強度が高まる。
Here, PVA is a kind of synthetic resin, has high hydrophilicity, and has a property of dissolving in hot water. In addition, it is a synthetic resin that has strong adhesion to paper and wood. That is, as shown in FIG. 2A, when
In other words, the
(型枠の構造)
次に、図3を用いて、混合物105と麻布106とを積層して加熱圧縮する際に使用する型枠について説明する。図3(a)はホットプレス機に設置された型枠の断面図であり、(b)は型枠の斜視図である。型枠は、上枠301、下枠302、横枠303からなり、ホットプレス機305によって上枠301と下枠302に対して上下方向から圧力が加えられ、混合物105と麻布106とが圧着される。
ここで、上枠301、下枠302、及び、横枠303の大部分は鉄などを主成分とした金属製で構成されているが、横枠303の一部である壁303aは綿素材で構成されている。上述したように、混合物105は、原材料102(粉砕された落花生殻)とPVAと水とを混合したものであるため、加熱圧縮することで水蒸気が発生する。そこで、横枠303の一部を綿素材とすることで、発生した水蒸気を、壁303aを介して型枠の外部に逃がすことができる。
(Formwork structure)
Next, the formwork used when the
Here, most of the
(本実施形態の効果)
本実施形態に係る製造方法にて製造されたボード107は、図4に示した曲げ試験方法によれば、2GPa以上の曲げ弾性率となった(原材料102の質量含有率70〜85%の場合)。すなわち、ボード107の両面に麻布106が配置されるように製造することにより、既存のパーティクルボードと比較して曲げ弾性率が飛躍的に向上した。
(Effect of this embodiment)
According to the bending test method shown in FIG. 4, the
(他の実施形態)
また、上記の実施形態においては、樹脂系接着材料としてPVAを使用する場合を説明したが、他の樹脂でも代用可能である。例えば、ユリア樹脂、メラミン樹脂、メラミン・ユリア共縮合樹脂、メラミン樹脂、酢酸ビニル樹脂、水性高分子‐イソシアネート系、α-オレフィン無水マレイン酸樹脂、レゾルシノール樹脂、レゾルシノール・フェノール樹脂、カゼイン、等が挙げられる。
(Other embodiments)
Moreover, in said embodiment, although the case where PVA was used as a resin-type adhesive material was demonstrated, other resin can be substituted. Examples include urea resin, melamine resin, melamine / urea co-condensation resin, melamine resin, vinyl acetate resin, aqueous polymer-isocyanate series, α-olefin maleic anhydride resin, resorcinol resin, resorcinol / phenol resin, casein, etc. It is done.
また、上記の実施形態においては、原材料として落花生の殻を粉砕したものを用いたが、アーモンド、クルミ、銀杏、カシューナッツ、ペカン(ピーカン)、マカダミア、ピスタチオ、ヘーゼルナッツ、ココナッツ、松の実、ひまわりの種、かぼちゃの種、シイ、栗、ゴマ、ブラジルナッツ、スイカの種、等の植物もしくは果実の殻、又は、植物もしくは果実の種を粉砕したもの、又はこれらを混合したものを原材料としても同様の積層材を製造可能である。 Further, in the above embodiment, crushed peanut shells were used as raw materials, but almonds, walnuts, ginkgo, cashew nuts, pecans (pecans), macadamia, pistachios, hazelnuts, coconuts, pine nuts, sunflower Seeds, pumpkin seeds, shii, chestnuts, sesame seeds, brazil nuts, watermelon seeds, etc., plant or fruit shells, or plant or fruit seeds crushed, or a mixture of these is the same. Can be manufactured.
また、上記の実施形態においては、強化材として麻布を使用したが、他の素材でも代用可能である。例えば、大麻、亜麻、黄麻(ジュート)、洋麻(ケナフ)、苧麻(ラミー)、インド麻、マニラ麻、サイザル麻、絹、綿、ココヤシ、パイナップル、バナナ、竹、葦、い草、麦藁、稲藁、三椏、楮、等のいずれか又はこれらを混合した素材が挙げられる。
また、上記の実施形態においては、強化材が布状である場合(麻布)を想定して説明したが、強化材の形態としては、糸状(一方向、多方向など)、マット状、織物状、編物状、組物状、不織布状、紙状、等のいずれか又はこれらの組み合わせであってもよい。これらの形態であっても強化材として積層材の片面又は両面に配置されることで、成形品の強度が高まることが期待できる。
In the above embodiment, linen is used as the reinforcing material, but other materials can be substituted. For example, cannabis, flax, jute, cannabis, ramie, Indian hemp, manila hemp, sisal hemp, silk, cotton, coconut, pineapple, banana, bamboo, straw, weed, wheat straw, rice straw , Any one of the three bases, the spears, etc., or the material which mixed these.
In the above embodiment, the case where the reinforcing material is in the form of cloth (linen) has been described. However, the form of the reinforcing material may be a thread shape (unidirectional, multidirectional, etc.), a mat shape, or a fabric shape. Any of knitted, braided, non-woven fabric, paper, etc., or a combination thereof may be used. Even if it is these forms, the intensity | strength of a molded article can be anticipated by arrange | positioning as a reinforcing material on the single side | surface or both surfaces of a laminated material.
また、上記の実施形態においては、積層材が板状(ボード)である場合を想定して説明したが、他の形状であってもよい。例えば、棒状、管状、柱状、輪状、などのあらゆる三次元形状に適用可能である。また、上記の実施形態においては、ホットプレス機で積層材の両面に加圧して製造する場合について説明したが、積層材の形状に伴って、その成形方法は異なっていてもよい。例えば、射出成形、押出成形、等の成形方法が挙げられる。また、ローラによって圧延することで連続成形すること等も可能である。 In the above-described embodiment, the case where the laminated material has a plate shape (board) has been described, but another shape may be used. For example, the present invention can be applied to any three-dimensional shape such as a rod shape, a tubular shape, a column shape, or a ring shape. Moreover, in said embodiment, although the case where it manufactured by pressing on both surfaces of a laminated material with a hot press machine was demonstrated, the shaping | molding method may differ with the shape of a laminated material. For example, molding methods such as injection molding and extrusion molding can be mentioned. It is also possible to perform continuous molding by rolling with a roller.
また、上記の実施形態においては、積層材の両面に強化材(麻布)が配置される場合の製造方法を説明したが、片面のみであってもよい。例えば、棚板のように、積層材の用途等によって積層材に加わる力の方向が一方向に限定して想定されるような場合には、片面のみであっても強度が保たれ、両面に強化材を付する場合よりも低コストで製造可能である。 Moreover, in said embodiment, although the manufacturing method in case reinforcement | strengthening material (linen) is arrange | positioned on both surfaces of a laminated material, only one side may be sufficient. For example, when the direction of the force applied to the laminated material is assumed to be limited to one direction depending on the use of the laminated material, such as a shelf board, the strength is maintained even on one side only, It can be manufactured at a lower cost than when a reinforcing material is attached.
さらに、強化材が配置されるのは、積層材の面の一部であってもよいし、全面であってもよい。例えば、積層材の用途等によって積層材に対して力の加わる位置がほぼ決定されるような場合には、その位置のみに強化材が付されるように配置されてもよい。
(まとめ)
以上説明したように、本発明によれば、従来に存在する、植物もしくは果実の殻等を利用して製造された積層材よりも、より強度の高い積層材を提供することが可能である。
Further, the reinforcing material may be disposed on a part of the surface of the laminated material or on the entire surface. For example, when the position where the force is applied to the laminated material is substantially determined depending on the use of the laminated material, the reinforcing material may be disposed only at that position.
(Summary)
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a laminated material having higher strength than a conventional laminated material produced using a plant or fruit shell.
101 落花生殻
102 原材料(粉砕された落花生殻)
103 PVA粉末
104 水
105 混合物
106 麻布
107 ボード
201 PVA膜
301 上枠
302 下枠
303 横枠
303a 綿素材の壁
305 ホットプレス機
101
103
Claims (5)
前記混合物と繊維素材からなる強化材とを積層して加圧する第2工程と、
を備え、
前記樹脂系接着材料は、ポリビニルアルコール(PVA)樹脂と水とからなり、
前記第2工程においては、加熱及び加圧するようになっており、
さらに前記第2工程において、前記混合物と前記強化材とは型枠に型詰めして積層し、
前記型枠の一部は綿素材で構成されていることを特徴とする積層材の製造方法。 A first step of mixing a raw material obtained by pulverizing a plant or fruit shell, or a seed of a plant or fruit, and a resin-based adhesive material;
A second step of laminating and pressing the mixture and a reinforcing material made of a fiber material;
Bei to give a,
The resin-based adhesive material is composed of polyvinyl alcohol (PVA) resin and water,
In the second step, heating and pressurization are performed,
Furthermore, in the second step, the mixture and the reinforcing material are packed in a mold and laminated,
Method for producing a laminated material you wherein a portion of the mold is composed of cotton.
前記混合物における前記原材料の質量割合は70〜85%であること、を特徴とする請求項1から4のいずれか一に記載の積層材の製造方法。 The raw material is crushed peanut shell,
Producing how the laminate as claimed in any one of 4, wherein the mass ratio of raw material is 70 to 85% and wherein in said mixture.
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