JP5623805B2 - Method for producing plant biomass molded body - Google Patents

Method for producing plant biomass molded body Download PDF

Info

Publication number
JP5623805B2
JP5623805B2 JP2010153057A JP2010153057A JP5623805B2 JP 5623805 B2 JP5623805 B2 JP 5623805B2 JP 2010153057 A JP2010153057 A JP 2010153057A JP 2010153057 A JP2010153057 A JP 2010153057A JP 5623805 B2 JP5623805 B2 JP 5623805B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plant
molding
plant biomass
heat
biomass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010153057A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012011749A (en
Inventor
足立 有弘
有弘 足立
聖充 中嶋
聖充 中嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2010153057A priority Critical patent/JP5623805B2/en
Publication of JP2012011749A publication Critical patent/JP2012011749A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5623805B2 publication Critical patent/JP5623805B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27KPROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K5/00Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27KPROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K9/00Chemical or physical treatment of reed, straw, or similar material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27NMANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N5/00Manufacture of non-flat articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/02Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor of articles of definite length, i.e. discrete articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/34Feeding the material to the mould or the compression means

Description

本発明は、植物系バイオマス成形体の製造方法及び植物系バイオマス成形体の加熱流動成形用材料に関する。   The present invention relates to a method for producing a plant biomass molded body and a material for heating and fluid molding of a plant biomass molded body.

石油由来資源に替わり、持続性資源でありかつ炭素ストック材料であるバイオマス材料が注目されている。特に、石油由来樹脂をできるだけ用いない植物系バイオマス材料の開発が行われている。その中で注目される技術として、植物系バイオマス材料の原料となる竹や木材を水蒸気処理などの前処理を行った後、木粉などの微小なエレメントへ加工し、可塑化、流動化させて成形する方法が報告されている(例えば、特許文献1−2)。また、バルクの状態で金型内に設置し、プレス加圧することによって材料を流動させるなどしてバルク材の特徴を活かした成形体を得る製造方法が報告されている(例えば、特許文献3−4)。   In place of petroleum-derived resources, biomass materials that are sustainable resources and carbon stock materials are attracting attention. In particular, plant-based biomass materials that use as little petroleum-derived resin as possible have been developed. As a technology that attracts attention, bamboo and wood, which are the raw materials for plant biomass materials, are pretreated such as steam treatment, then processed into fine elements such as wood flour, and plasticized and fluidized. A method of molding has been reported (for example, Patent Document 1-2). In addition, a production method has been reported in which a molded body that takes advantage of the characteristics of a bulk material is obtained by placing the material in a mold in a bulk state and causing the material to flow by press-pressing (for example, Patent Document 3- 4).

特開2007−261159号公報JP 2007-261159 A 特開2007−283661号公報JP 2007-283661 A 特開2006−247974号公報JP 2006-247974 A 特開2008−36941号公報JP 2008-36941 A

前者の方法においては、原料を一旦、160℃以上の高温高圧水蒸気下で前処理を行う必要がある。そのような条件下で処理して得られた成形体は、植物系バイオマス材料の主成分であるセルロース及びヘミセルロースの分解が進み、褐色〜黒色に変色してしまい、木質感が損なわれてしまうという課題があった。また、材料を微小なエレメントへ加工するための粉砕などの工程が必要であり、そのことも木質感が損なわれる原因の一つとなっていた。   In the former method, it is necessary to pretreat the raw material once under high-temperature and high-pressure steam at 160 ° C. or higher. The molded body obtained by processing under such conditions is said to degrade the cellulose and hemicellulose, which are the main components of the plant biomass material, and change color from brown to black, thereby impairing the wood texture. There was a problem. In addition, a process such as pulverization for processing the material into minute elements is necessary, which is one of the causes of the wood texture being damaged.

後者の方法においては、バイオマス材料をシリンダーから金型へ押出し流動化させるために、非常に高い圧力を必要とする。例えば、バイオマス材料を圧縮成形するための圧力は、150MPa程度の高圧力を必要とする。このため、大容積の成形物を作製するためには、汎用的なプレス設備では成形できないこと、また、小径口からの材料充填となることや高圧に対応する必要があることなどから複雑な金型設計が必要となることなどという課題がある。また、バイオマス材料は、樹脂材料と比べて、空隙率が高く、かさ密度が小さい。バルク材のかさ密度は、例えば0.3〜0.7程度であり、材料の形状によっては0.3以下となる場合もある。このようなかさ高い材料を金型内に設置しようとした場合、金型シリンダーの内容積を大きくしたり、複数回に分けて材料を圧締することが必要である。さらに、シリンダーに充填した材料を一気に金型内へ移動させ流動させると、材料が塊で移動するため、材料に均一にせん断力が働かず、材料のずり変形が均一に生じない場合がある。そのようにして得られた成形体は木質感を有するが、材料の物性としては曲げ強度が低い、吸水試験後での材料表面に凹凸が生じるなどの不均一なものとなる場合があるという課題があった。   In the latter method, very high pressure is required to push and fluidize the biomass material from the cylinder to the mold. For example, the pressure for compressing the biomass material requires a high pressure of about 150 MPa. For this reason, in order to produce a large-volume molded product, it is impossible to mold with a general-purpose press facility, and it is necessary to fill a material from a small-diameter opening and to cope with high pressure. There is a problem that mold design is necessary. In addition, the biomass material has a higher porosity and a lower bulk density than the resin material. The bulk density of the bulk material is, for example, about 0.3 to 0.7, and may be 0.3 or less depending on the shape of the material. When such a bulky material is to be installed in the mold, it is necessary to increase the internal volume of the mold cylinder or to press the material in multiple steps. Furthermore, when the material filled in the cylinder is moved into the mold and flowed at once, the material moves in a lump, so that a shearing force does not work uniformly on the material, and the shear deformation of the material may not occur uniformly. The molded body thus obtained has a wood texture, but the physical properties of the material are low bending strength, and there are cases where unevenness occurs such as unevenness on the material surface after the water absorption test. was there.

本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、木質材料の外観の低下が抑えられ、曲げ強度が良好なバイオマス成形体を安価に製造することができる植物系バイオマス成形体の製造方法及び植物系バイオマス成形体の加熱流動成形用材料を提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and is a plant-based biomass molded body that can suppress a decrease in the appearance of a wood material and can inexpensively produce a biomass molded body having good bending strength. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method and a material for heating fluid molding of a plant biomass molded body.

上記の課題を解決するために、本発明の植物系バイオマス成形体の製造方法は、熱で軟化させた植物系バイオマス材料を圧縮せん断力の作用によりずり変形させ、一旦加熱流動成形用材料を得たのち、この加熱流動成形用材料を金型に供給し加熱加圧して3次元形状を有する成形体を得ることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the method for producing a plant biomass molded body according to the present invention shears and deforms a plant biomass material softened by heat by the action of compressive shearing force, and once obtains a material for heat fluid molding. After that, the heat fluid molding material is supplied to a mold and heated and pressed to obtain a molded body having a three-dimensional shape.

この植物系バイオマス成形体の製造方法において、軟化促進剤として、水、又は水酸基を有する有機化合物を、軟化前の植物系バイオマス材料に加えることが好ましい。   In this method for producing a plant biomass molded body, it is preferable to add water or an organic compound having a hydroxyl group to the plant biomass material before softening as a softening accelerator.

この植物系バイオマス成形体の製造方法において、前記植物系バイオマス材料が、木材、竹、麻類、草本類、農産物、及びそれらの廃材からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。   In this method for producing a plant biomass molded body, the plant biomass material is preferably at least one selected from the group consisting of wood, bamboo, hemp, herbs, agricultural products, and waste materials thereof.

また、この植物系バイオマス成形体の製造方法において、圧縮成形機、ペレットミル、又はロール成形機で前記植物系バイオマス材料を圧縮することが好ましい。   Moreover, in the manufacturing method of this plant-type biomass molded object, it is preferable to compress the said plant-type biomass material with a compression molding machine, a pellet mill, or a roll molding machine.

そして、この植物系バイオマス成形体の製造方法において、前記加熱流動成形用材料に、添加剤及びフィラーのうち少なくとも一方を加えて加熱加圧することが好ましい。   And in this manufacturing method of a plant-type biomass molded object, it is preferable to add at least one among an additive and a filler to the said heat | fever fluid shaping | molding material, and to heat-press.

さらに、この植物系バイオマス成形体の製造方法において、前記加熱流動成形用材料を、押出し成形機、射出成形機、プレス成形機、又はトランスファー成形機で加熱加圧することが好ましい。   Furthermore, in this method for producing a plant-based biomass molded body, it is preferable to heat and press the heated fluid molding material with an extrusion molding machine, an injection molding machine, a press molding machine, or a transfer molding machine.

また、本発明の加熱流動成形用材料は、熱で軟化させた植物系バイオマス材料に圧縮せん断力が加えられ、前記植物系バイオマス材料を構成する組織の空隙が大きく変形し圧縮され、細胞間の位置が相対的に変化していることを特徴とする。   In addition, the material for heat flow molding according to the present invention is such that a compressive shear force is applied to the plant biomass material softened by heat, and the voids of the tissue constituting the plant biomass material are greatly deformed and compressed, so that The position is relatively changed.

本発明によれば、木質材料の外観の低下が抑えられ、緻密で曲げ強度が良好なバイオマス成形体を安価に製造することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fall of the external appearance of a wooden material can be suppressed, and the biomass molded object with favorable bending strength can be manufactured cheaply.

植物系バイオマス材料に作用させる圧縮力とせん断力を説明するために、圧縮力とせん断力を作用させた植物系バイオマス材料を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the plant biomass material which made the compression force and the shear force act in order to demonstrate the compression force and the shear force which act on a plant biomass material. 図1の植物系バイオマス材料をミクロ的にみた模式図である。It is the schematic diagram which looked at the plant biomass material of FIG. 1 microscopically. (a)はペレットミルの模式図であり、(b)は(a)の要部Aの拡大図である。(A) is a schematic diagram of a pellet mill, (b) is an enlarged view of the main part A of (a). ロール成形機の模式図である。It is a schematic diagram of a roll forming machine. (A)は植物系バイオマス材料の顕微鏡写真、(B)は(A)を熱で軟化させた植物系バイオマス材料を圧縮してせん断力の作用によりずり変形させて得られた加熱流動成形用材料の顕微鏡写真である。(A) is a micrograph of a plant-based biomass material, (B) is a material for heating fluid molding obtained by compressing a plant-based biomass material obtained by softening (A) with heat and shearing it by the action of shearing force. FIG. ボウル形状(深底形状)のキャビティを有するプレス金型の模式図である。It is a schematic diagram of the press die which has a bowl-shaped (deep bottom shape) cavity. 図6の金型で成形して得られた成形物の斜視図である。It is a perspective view of the molding obtained by shape | molding with the metal mold | die of FIG. 中空形状を有し両端にサネ部を有するボード状の成形物の模式図である。It is a schematic diagram of the board-shaped molded product which has a hollow shape and has a hem part at both ends.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明は、熱で軟化させた植物系バイオマス材料を圧縮してせん断力の作用によりずり変形させて一旦加熱流動成形用材料を得た後、この加熱流動成形用材料を金型に供給し、加熱加圧して植物系バイオマス成形体を得る。   The present invention compresses the plant-based biomass material softened by heat and shear-deforms it by the action of shearing force to obtain a heated fluid molding material, and then supplies the heated fluid molding material to a mold, A plant-based biomass molded body is obtained by heating and pressing.

具体的には図1に示すように、例えば熱で軟化させた植物系バイオマス材料1を上下から圧縮力Pを加えるとともに、圧縮方向と直交する方向にせん断力Fを生じさせる。せん断力Fの作用を受けた植物系バイオマス材料1は、ずり変形し、全体として大きく変形する。この材料が加熱流動成形用材料2である。植物系バイオマス材料1の変形を図2に示すようにミクロ的にみると、植物系バイオマス材料1を構成する組織の細胞1aと細胞1aの間の接着層が熱による軟化によりその接着力が弱まり、せん断力Fの作用を受けると細胞1aと細胞1aの間の界面にずれが生じる。せん断力Fの作用を受けた植物系バイオマス材料1は組織の空隙が変形し圧縮され、細胞1a,1a間の相互位置が変化する。ここで、植物系バイオマス材料に作用させるせん断力は、植物系バイオマス材料を構成する細胞間の相互位置を変化させる程度の大きさであればよく、細胞を破壊する程の大きさは不要である。このようなせん断力を作用させるために、植物系バイオマス材料に加える圧縮力は、例えば、20〜100MPaであることが好ましい。   Specifically, as shown in FIG. 1, for example, a compressive force P is applied to the plant biomass material 1 softened by heat from above and below, and a shear force F is generated in a direction perpendicular to the compression direction. The plant biomass material 1 subjected to the action of the shearing force F undergoes shear deformation and largely deforms as a whole. This material is the heat fluid molding material 2. When the deformation of the plant biomass material 1 is viewed microscopically as shown in FIG. 2, the adhesive layer between the cells 1a and 1a of the tissue constituting the plant biomass material 1 is weakened by heat softening. When subjected to the action of the shearing force F, the interface between the cell 1a and the cell 1a is displaced. In the plant biomass material 1 subjected to the action of the shearing force F, the voids of the tissue are deformed and compressed, and the mutual position between the cells 1a and 1a changes. Here, the shearing force that acts on the plant-based biomass material only needs to be large enough to change the mutual position between the cells constituting the plant-based biomass material, and does not need to be large enough to destroy the cells. . In order to apply such a shearing force, the compressive force applied to the plant biomass material is preferably 20 to 100 MPa, for example.

このようなせん断力の作用を受けた植物系バイオマス材料は、細胞の状態を保持したまま組織が変形状態になっており、加熱流動成形用材料として加熱した金型に供給して圧力を加えると、より大きな流動性を生じさせることができる。このため、従来の加熱流動成形で得られる成形体に比べて、小さい圧力、低い温度条件で均一に成形させることが可能となる。   The plant-based biomass material that has been subjected to the action of such a shearing force is in a deformed state while maintaining the state of the cells, and when supplied to a heated mold as a heated fluid molding material, pressure is applied. , Greater fluidity can be produced. For this reason, compared with the molded object obtained by the conventional heat-fluid shaping | molding, it becomes possible to shape | mold uniformly on a small pressure and low temperature conditions.

原料となる植物系バイオマス材料としては、木材、竹、麻類、草本類、農産物などの植物材料や、廃材としてそれらの廃棄物や残渣物(皮、葉、茎、実)又はそれらの材料を加工した紙やパルプなどが挙げられる。例えば、木材としてはスギ、ヒノキ、マツなどの針葉樹、ポプラ、ブナ、ナラ、カバなどの広葉樹、麻類としては、ジュート、ケナフ、亜麻、ヘンプ、ラミー、サイザル、その他としては、葦、稲わら、籾殻、ヤシの実やさとうきびの絞りカスなどが挙げられる。これらの材料を2種以上混合して使用することも可能である。   Plant-based biomass materials used as raw materials include plant materials such as wood, bamboo, hemp, herbs, and agricultural products, and waste and residue (skin, leaves, stems, fruits) or those materials as waste materials. Examples include processed paper and pulp. For example, coniferous trees such as cedar, cypress and pine as wood, broad-leaved trees such as poplar, beech, oak and hippo, jute, kenaf, flax, hemp, ramie, sisal as hemp, and others such as straw , Rice husks, palm nuts and sugar cane squeezed dregs. A mixture of two or more of these materials can also be used.

材料の形態としては、単板、チップ、繊維状として使用することができる。材料のサイズは、特に限定されず、後述する圧縮成形機、ペレットミル、ロール成形機などに投入可能な大きさに適宜設定される。   As a form of the material, it can be used as a single plate, a chip, or a fiber. The size of the material is not particularly limited, and is appropriately set to a size that can be charged into a compression molding machine, a pellet mill, a roll molding machine, etc., which will be described later.

植物系バイオマス材料は、軟化を促進させうる材料(軟化促進剤)を含んでいることが好ましい。軟化促進剤の具体例として、水分が挙げられる。この場合、植物系バイオマス材料の含水率は、15%以下が望ましい。含水率が15%以下であると、金型で加熱加圧して成形する際に水蒸気が材料内部に残らず、開圧時に爆裂することがなく、材料間で十分な接着を得ることができる。そのため、水分を多く含む場合は事前に乾燥処理を施しても良い。含水率の下限値は特に制限されないが、例えば3%とすることができる。含水率が3%以上であると、軟化促進剤としての機能を十分に発現させることができる。   The plant biomass material preferably contains a material that can promote softening (softening promoter). A specific example of the softening accelerator is moisture. In this case, the moisture content of the plant biomass material is desirably 15% or less. When the moisture content is 15% or less, water vapor does not remain inside the material when it is molded by heating and pressurizing with a mold, and it does not explode at the time of opening pressure, so that sufficient adhesion can be obtained between the materials. Therefore, when a lot of moisture is included, a drying process may be performed in advance. The lower limit of the moisture content is not particularly limited, but can be 3%, for example. When the water content is 3% or more, the function as a softening accelerator can be sufficiently expressed.

水分以外の軟化促進剤としては、水酸基を有する有機化合物など、植物系バイオマス材料の主成分であるセルロース、ヘミセルロース、リグニンなどと親和性を有するものが用いられる。   As the softening accelerator other than moisture, those having affinity with cellulose, hemicellulose, lignin, etc., which are the main components of plant biomass materials, such as organic compounds having a hydroxyl group, are used.

水酸基を有する有機化合物としては、1価アルコール類、グリコール類、グリセリン類、糖類、フェノール類、ポリフェノール類、メラミンや尿素化合物のメチロール化物及びこれらの誘導体よりなる群から選ばれる1種以上のものが好適に用いられる。   Examples of the organic compound having a hydroxyl group include one or more selected from the group consisting of monohydric alcohols, glycols, glycerols, saccharides, phenols, polyphenols, methylolated melamine and urea compounds, and derivatives thereof. Preferably used.

水酸基を有する有機化合物の具体例として、1価アルコール類としてはエタノール、メタノールなどの1価アルコール類、及び水・アルコール混合液、グリコール類としてはエチレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのグリコール類、グリセリン類としてはグリセリンなどのグリセリン類、糖類としては、スクロース、キシリトール、デンプン、グルコマンナン、ペクチン、キトサンなどの糖類、フェノール類としてはフェノール及びその誘導体、ポリフェノール類としてはタンニン酸などのポリフェノール類、メラミンや尿素化合物のメチロール化物(ホルムアルデヒド縮合物)としては、モノメチロールメラミン、ジメチロールメラミン、トリメチロールメラミン、ジメチロールユリアなどが挙げられる。これらは誘導体とされていてもよい。   Specific examples of the organic compound having a hydroxyl group include monohydric alcohols such as monohydric alcohols such as ethanol and methanol, and water / alcohol mixed solutions, and glycols such as ethylene glycol, pentanediol, hexanediol, polyethylene glycol, and polypropylene. Glycols such as glycol, glycerins such as glycerin, saccharides such as sucrose, xylitol, starch, glucomannan, pectin, chitosan and the like as phenols, phenol and derivatives thereof, and tannin as polyphenols Polyphenols such as acids, methylolated products (formaldehyde condensates) of melamine and urea compounds are monomethylolmelamine, dimethylolmelamine, trimethylolmelami And dimethylol urea. These may be derivatives.

また、その他の軟化促進剤としては、植物系バイオマス材料と親和性を有するものとして、COOH基やCHO基を有する、酢酸、クエン酸、シュウ酸、乳酸などの酸類及びそれらの塩、グリオキザールの水溶液などが挙げられる。   In addition, as other softening accelerators, those having affinity with plant biomass materials, COOH groups and CHO groups, acids such as acetic acid, citric acid, oxalic acid, lactic acid and their salts, and aqueous solutions of glyoxal Etc.

植物系バイオマス材料に軟化促進剤を添加する方法は、特に限定されない。例えば、浸漬、散布、塗布などの方法により、植物系バイオマス材料に軟化促進剤を均一に接触、含浸させることができる。また、その後、必要に応じて、水分などの溶媒を乾燥させてもよく、適当な含水率に調整することができる。軟化促進剤の添加量は、植物系バイオマス材料100質量部に対して、1〜20質量部程度が好ましい。   The method for adding the softening promoter to the plant biomass material is not particularly limited. For example, the plant-based biomass material can be uniformly contacted and impregnated with a softening accelerator by a method such as dipping, spraying or coating. Thereafter, if necessary, a solvent such as moisture may be dried and adjusted to an appropriate moisture content. As for the addition amount of a softening promoter, about 1-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of plant biomass materials.

上記した植物系バイオマス材料にせん断力を作用させる方法としては、例えば、材料に対して一方向だけに圧縮処理するのではなく、狭いスリットや小孔に材料を通過させながらその材料の圧縮方向と直交する方向にせん断力が働くような機構を用いることができる。そのような機構を備えた設備の具体例として、圧縮成形機、ペレットミル、ロール成形機などが挙げられる。   As a method of applying a shearing force to the above-mentioned plant biomass material, for example, instead of compressing the material only in one direction, the material is compressed in the direction of compression while passing the material through a narrow slit or small hole. It is possible to use a mechanism in which a shearing force acts in the orthogonal direction. Specific examples of equipment equipped with such a mechanism include a compression molding machine, a pellet mill, and a roll molding machine.

圧縮成形機やペレットミルは、植物系バイオマス材料を圧縮し減容させるために用いられるものである。いずれの設備も植物系バイオマス材料を圧縮しながら1mm〜100mm程度の1個〜複数の円柱状のダイ穴から材料を押出して圧縮している。この時、植物系バイオマス材料には圧縮力とともにせん断力が働いており、植物系バイオマス材料はほぐされながら圧縮された状態となる。特に、図3に示すようなペレットミルは、回転している複数のプレスロール3と円筒状のリングダイ4の間で植物系バイオマス材料1を圧縮して複数のダイ穴5から押出すため、均一に、多量の材料を加工して加熱流動成形用材料2を得ることができる。   The compression molding machine and the pellet mill are used for compressing and reducing the volume of plant biomass material. All of the facilities extrude and compress the material from one to a plurality of cylindrical die holes of about 1 mm to 100 mm while compressing the plant biomass material. At this time, the plant-based biomass material is subjected to a compressive force and a shearing force, and the plant-based biomass material is compressed while being loosened. In particular, the pellet mill as shown in FIG. 3 compresses the plant biomass material 1 between a plurality of rotating press rolls 3 and a cylindrical ring die 4 and extrudes them from a plurality of die holes 5, A large amount of material can be processed uniformly to obtain the heated fluid molding material 2.

ダイ穴の大きさ、深さは、投入する植物系バイオマス材料の形状、サイズによって適宜設定される。材料にかかる圧力は50〜100MPa程度である。圧縮された後の植物系バイオマス材料の形態は、ずり変形させることが狙いであるため、完全に圧縮されたペレットの形状でなくてもよく、できるだけ木質材料の外観、性状を残すことが好ましい。   The size and depth of the die hole are appropriately set depending on the shape and size of the plant biomass material to be introduced. The pressure applied to the material is about 50 to 100 MPa. Since the shape of the plant-based biomass material after compression is intended to be shear-deformed, it may not be the shape of a completely compressed pellet, and it is preferable to leave the appearance and properties of the woody material as much as possible.

植物系バイオマス材料を熱で軟化させるために、ダイを加温してもよいが、材料の摩擦熱により材料自体が発熱する場合もあり、この場合には加温しなくてもよい。植物系バイオマス材料を軟化させる温度としては、植物系バイオマス材料に含まれるヘミセルロースやリグニンなどの軟化層が軟化する温度、具体的には、植物系バイオマス材料の温度が80℃以上であることが望ましい。上限値は、植物系バイオマス材料が熱により分解、変色を生じない温度であり、具体的には150℃程度である。   In order to soften the plant biomass material with heat, the die may be heated, but the material itself may generate heat due to frictional heat of the material, and in this case, it is not necessary to heat. The temperature at which the plant-based biomass material is softened is preferably a temperature at which a softened layer such as hemicellulose or lignin contained in the plant-based biomass material is softened. Specifically, the temperature of the plant-based biomass material is desirably 80 ° C. or higher. . The upper limit is a temperature at which the plant biomass material does not decompose or discolor due to heat, and is specifically about 150 ° C.

ロール成形機としては、例えば、一つのロールとこのロールに合い対する固定面を備えた機構、又は、図4に示すような一対のロール6,6を備えた機構が挙げられる。前者の機構の場合、材料の接する固定面の粗度や凹凸形状によりせん断力を制御することが可能である。粗度が大きく摩擦抵抗が大きいほど材料にせん断力がかかりやすく、大きな変形を生じさせることができる。後者の機構の場合、一対のロール6,6において両者のロール6,6の送り速度を同調させないことが好ましい。両者のロール6,6の送り速度が同じ場合、ロール6,6間の材料は圧縮力を大きく受けて圧縮されるが、せん断力が小さいため、ずり変形も小さい。そこで、両者のロール6,6の送り速度を変えることにより、ロール6,6間に投入される植物系バイオマス材料1により大きなせん断力を作用させて大きな変形を生じさせることができる。必要に応じて複数個のロールを設置し、一対のロールでの送り速度比を順次大きくすることにより、大きなせん断変形を生じさせることもできる。送り速度としては、材料の種類、形状、状態などによって異なり、適宜設定される。   Examples of the roll forming machine include a mechanism having a single roll and a fixed surface facing the roll, or a mechanism having a pair of rolls 6 and 6 as shown in FIG. In the case of the former mechanism, the shearing force can be controlled by the roughness of the fixed surface with which the material is in contact or the uneven shape. The greater the roughness and the greater the frictional resistance, the more easily a shearing force is applied to the material, which can cause a large deformation. In the case of the latter mechanism, it is preferable not to synchronize the feed speeds of the rolls 6 and 6 between the pair of rolls 6 and 6. When the feed speeds of both the rolls 6 and 6 are the same, the material between the rolls 6 and 6 receives a large compressive force and is compressed, but since the shear force is small, the shear deformation is also small. Therefore, by changing the feed speeds of the two rolls 6 and 6, a large shearing force can be applied to the plant biomass material 1 introduced between the rolls 6 and 6 to cause a large deformation. If necessary, a plurality of rolls are installed, and a large shear deformation can be caused by sequentially increasing the feed rate ratio of the pair of rolls. The feed rate varies depending on the type, shape, state, etc. of the material and is set as appropriate.

ロール成形機に使用されるロールとしては、加温可能な金属製のロールが用いられる。上記したように、植物系バイオマス材料を軟化させる温度としては、その材料の温度が80℃以上150℃以下であることが望ましく、このような材料温度になるようにロールが加温されることが考慮される。具体的には、ロールの温度は150℃〜300℃の範囲で適宜設定される。ロールと材料の接する時間は短時間であり、ロール温度が300℃でも材料温度は150℃以下であり、熱による分解、変色はほとんど生じない。   As a roll used in the roll forming machine, a metal roll that can be heated is used. As described above, the temperature at which the plant biomass material is softened is desirably 80 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and the roll is heated to reach such a material temperature. Be considered. Specifically, the temperature of the roll is appropriately set in the range of 150 ° C to 300 ° C. The contact time between the roll and the material is short, and even when the roll temperature is 300 ° C., the material temperature is 150 ° C. or less, and thermal decomposition and discoloration hardly occur.

ロール成形機の圧力、植物系バイオマス材料の投入速度は、投入する材料の量、形状により適宜設定される。圧締する圧力としては、0.2〜1ton/cmの範囲が好ましい。0.2ton/cm以下では、材料の圧縮せん断変形が生じにくく、1ton/cm以上となると材料が圧縮されるため成形時に流動しにくくなる。また、複数のロールに植物系バイオマス材料を通すことも可能である。   The pressure of the roll forming machine and the input speed of the plant biomass material are appropriately set according to the amount and shape of the input material. The pressure for pressing is preferably in the range of 0.2 to 1 ton / cm. If it is 0.2 ton / cm or less, compressive shear deformation of the material is difficult to occur, and if it is 1 ton / cm or more, the material is compressed, so that it is difficult to flow during molding. It is also possible to pass plant-based biomass material through a plurality of rolls.

植物系バイオマス材料が繊維質の材料である場合、ロールに投入する材料の繊維方向がロールの送り方向に対して45度以上の角度で投入することにより、繊維間のせん断変形をより大きく生じさせることが可能となる。好ましくは、できるだけ90度に近い角度、つまりロールに投入する材料の繊維方向がロールの送り方向に直交するように材料をロールに投入することがよい。バイオマスの組織構造として、繊維状の組織がリグニンなどの接着作用を有する成分で接合されており、繊維束の繊維方向に直交する方向にせん断力を作用させることにより、大きなせん断変形を生じさせることが可能となる。   When the plant biomass material is a fibrous material, the fiber direction of the material to be fed into the roll is thrown at an angle of 45 degrees or more with respect to the feed direction of the roll, thereby causing a greater shear deformation between the fibers. It becomes possible. Preferably, the material is fed into the roll as close to 90 degrees as possible, that is, the fiber direction of the material thrown into the roll is orthogonal to the feed direction of the roll. As a tissue structure of biomass, a fibrous tissue is joined with a component having an adhesive action such as lignin, and a large shear deformation is caused by applying a shearing force in a direction perpendicular to the fiber direction of the fiber bundle. Is possible.

ロール成形機で圧縮した植物系バイオマス材料は、材料の形状、サイズを均一にするために、切断、粉砕などをおこなってもよい。また、材料の取り扱いを容易にするために、低圧でプレス圧締してもよい。   The plant biomass material compressed by a roll forming machine may be cut and pulverized in order to make the shape and size of the material uniform. Further, in order to facilitate handling of the material, press pressing may be performed at a low pressure.

せん断力の作用を受けた植物系バイオマス材料は、繊維の状態が保持されたまま、ずり変形し、流動性が付与されている。材料の構造としては、せん断力の作用を受ける前の状態(図5(A))が、組織が部分的に、圧縮せん断変形され、ミクロに見ると、図5(B)のように細胞のゆがみ、亀裂が生じた状態となっている(図5はナラの顕微鏡写真)。組織内の空隙率を見ると、空隙率は10〜50%の範囲内となっており、比重に換算すると、木質材料の真比重が1.5程度であるとされていることから、0.8〜1.3程度の材料となる。このような材料が加熱流動成形用材料として金型に供給され、各種成形法によって加熱加圧され、木質材料の外観の低下が抑えられた、曲げ強度が良好な3次元形状を有する成形物となる。この加熱流動成形用材料は流動性が付与されているので、汎用的なプレス設備で比較的低い温度、圧力で成形することができる、金型シリンダーの内容積を大きくする必要がないなど低コスト化が図れる。また、加熱流動成形用材料を得るための植物系バイオマス材料の熱による軟化、圧縮処理も汎用の設備を利用して低コストで行うことができるので、全工程を通じて、植物系バイオマス材料の成形物(植物系バイオマス成形体)を安価に製造することができる。   The plant biomass material subjected to the action of shearing force is shear-deformed and fluidity is imparted while the fiber state is maintained. As for the structure of the material, the state before the action of the shearing force (FIG. 5A) is partially compressed and shear-deformed, and when viewed microscopically, as shown in FIG. It is in a state of being distorted and cracked (FIG. 5 is a micrograph of oak). Looking at the porosity in the tissue, the porosity is in the range of 10 to 50%, and when converted to specific gravity, the true specific gravity of the wood material is about 1.5. The material is about 8 to 1.3. Such a material is supplied to a mold as a material for heat-fluid molding, and is heated and pressed by various molding methods to suppress a decrease in the appearance of the wood material, and has a three-dimensional shape with good bending strength and Become. This fluidized material for fluidization molding is fluid, so it can be molded at a relatively low temperature and pressure with general-purpose press equipment, and there is no need to increase the internal volume of the mold cylinder. Can be achieved. In addition, heat-softening and compression treatment of plant-based biomass materials to obtain heated fluid molding materials can be performed at low cost using general-purpose equipment. (Plant-based biomass compact) can be produced at low cost.

植物系バイオマス成形体や加熱流動成形用材料に機能性を付与するために、また植物系バイオマス成形体を効率よく製造するために下記の各種添加剤やフィラーを加熱流動成形用材料に添加することができる。   In order to add functionality to plant biomass molded products and heat fluid molding materials, and to efficiently produce plant biomass molded products, the following various additives and fillers should be added to the heat fluid molding materials. Can do.

例えば、成形物の強度や耐水性を向上させる場合、PP、PET、ポリ乳酸、ポリ酢酸ビニルなどの熱可塑性樹脂からなる粉体、ペレット、繊維などを加熱流動成形用材料に添加することができる。さらに必要に応じて、相溶化剤を添加してもよい。また、フェノール樹脂やDAP樹脂、エポキシ樹脂などの半硬化状態の熱硬化性樹脂を含んだ粉体、繊維を添加してもよい。これらを添加することにより、加熱流動成形用材料の流動性の向上とともに、成形物の強度や耐水性の向上を図ることができる。   For example, when improving the strength and water resistance of a molded product, powder, pellets, fibers, and the like made of a thermoplastic resin such as PP, PET, polylactic acid, and polyvinyl acetate can be added to the material for heat flow molding. . Furthermore, you may add a compatibilizing agent as needed. Moreover, you may add the powder and fiber containing the thermosetting resin of semi-hardened states, such as a phenol resin, DAP resin, and an epoxy resin. By adding these, it is possible to improve the strength and water resistance of the molded product as well as improve the fluidity of the heat fluidized molding material.

成形物の軽量化を図る場合は、パーライト、シラスバルーン、ガラスバルーンなどの軽量骨材を添加することができる。この場合、軽量骨材は耐圧性を有する無機材料が好ましい。また、相溶性を向上させるために表面処理が施されたものであってもよい。   In order to reduce the weight of the molded product, lightweight aggregates such as pearlite, shirasu balloon, and glass balloon can be added. In this case, the lightweight aggregate is preferably an inorganic material having pressure resistance. Moreover, in order to improve compatibility, the surface treatment may be performed.

成形物に耐衝撃性を付与する場合は、PP、ビニロン、ポリエステルなどの有機繊維、ガラス繊維などの繊維フィラーや、弾性を付与するためにゴム弾性を有する耐熱性のあるシリコーンゴム、EPDMゴムなどの微粒子などを添加することができる。   When imparting impact resistance to a molded product, PP, vinylon, polyester and other organic fibers, fiber fillers such as glass fiber, heat-resistant silicone rubber having rubber elasticity to impart elasticity, EPDM rubber, etc. Fine particles can be added.

加熱流動成形用材料の流動性をより向上させる場合は、上述したものと同じ軟化促進剤、カルシウムステアレートや亜鉛ステアレートなどの潤滑剤を添加することができる。   In order to further improve the fluidity of the heat fluid molding material, the same softening accelerator as described above, a lubricant such as calcium stearate or zinc stearate can be added.

添加剤の種類によっては、成形温度、圧力の低下を促進することが可能となる。   Depending on the type of additive, it is possible to promote a decrease in molding temperature and pressure.

また、色、比重、外観の異なる複数種類の材料を混合して添加しても良い。これによって、木質感を有しながら優れた意匠性を有する成形物を得ることができる。染料、顔料などを少量添加し、部分的に着色させることにより、成形物に流れ模様などを付加することも可能である。さらに、成形物の表面に、耐久性や意匠性向上のため、コーティングあるいは部分的に化粧シートなどを貼ることもできる。   A plurality of types of materials having different colors, specific gravity, and appearance may be mixed and added. Thereby, it is possible to obtain a molded product having an excellent design property while having a wood texture. It is also possible to add a flow pattern or the like to the molded article by adding a small amount of dye, pigment or the like and coloring it partially. Furthermore, a coating or a decorative sheet or the like can be affixed to the surface of the molded product in order to improve durability and design.

添加剤やフィラーの添加量は、材料の種類や機能性により適宜設定され、特に限定されないが、例えば、植物系バイオマス材料100質量部に対し、20質量部以下とすることが考慮される。   The addition amount of the additive or filler is appropriately set depending on the type and functionality of the material and is not particularly limited. For example, it is considered to be 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the plant biomass material.

植物系バイオマス材料の成形方法としては、押出し成形機、射出成形機、プレス成形機、トランスファー成形などが挙げられる。   Examples of the method for molding the plant biomass material include an extrusion molding machine, an injection molding machine, a press molding machine, and transfer molding.

成形条件としては、成形方法にもよるが、材料が再流動し緻密化するための温度、圧力が適宜設定される。植物系バイオマス材料に含まれるリグニンなどの軟化温度は80℃程度(含水時)であることから、成形時の材料温度が80℃以上であることが望ましい。成形温度の上限値としては、植物系バイオマス材料に含まれるヘミセルロースやセルロースなどの分解温度、材料の変色、強度などの物性の低下などを考慮して、成形時の材料温度が200℃であることが必要であり、好ましくは140℃〜180℃の材料温度で成形される。成形圧力は、150MPaより低い圧力で成形することが可能となり、20〜100MPaの圧力で成形することが好ましい。   As molding conditions, depending on the molding method, the temperature and pressure for reflowing and densifying the material are appropriately set. Since the softening temperature of lignin and the like contained in the plant biomass material is about 80 ° C. (when containing water), the material temperature at the time of molding is preferably 80 ° C. or higher. As the upper limit of the molding temperature, the material temperature at the time of molding is 200 ° C. in consideration of the decomposition temperature of hemicellulose and cellulose contained in the plant biomass material, discoloration of the material, deterioration of physical properties such as strength, etc. Is preferably formed at a material temperature of 140 ° C. to 180 ° C. The molding pressure can be molded at a pressure lower than 150 MPa, and the molding is preferably performed at a pressure of 20 to 100 MPa.

温度、圧力及び成形時間は、材料の種類、添加剤の種類、形態などによって適宜設定される。所定の条件で圧締後、必要によっては冷却させた後に成形物を取り出すことができる。   The temperature, pressure, and molding time are appropriately set depending on the type of material, the type of additive, and the form. After pressing under predetermined conditions, the molded product can be taken out after cooling if necessary.

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
なお、曲げ強度は(サイズ幅30mm×長さ100mm、3点曲げ試験、荷重速度10mm/分、スパン75mm)の方法で測定し、常温吸水試験24h後の体積膨潤率は、(サイズ100×100mm角、常温水中に浸漬、全没)の方法で測定した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to this.
The bending strength was measured by the method of (size width 30 mm × length 100 mm, three-point bending test, load speed 10 mm / min, span 75 mm), and the volume swelling ratio after 24 hours of room temperature water absorption test was (size 100 × 100 mm). Corner, immersion in room temperature water, total immersion).

<実施例1>
スギ材の間伐材小径木からチッパーにより粗粉砕された木片チップをさらにリングフレーカー(スリットクリアランス3mm)により粉砕してスギの木片チップ(含水率約10%)を得た。図3に示した、3連のプレスロール3とφ6mmのダイ穴5を有するリングダイ4を設置したペレットミルへ木片チップを投入し、所定の条件にて約φ6mmのペレット状に近い形状の加熱流動成形用材料2を得た。
<Example 1>
Wood chip chips coarsely crushed with a chipper from thinned timber of cedar wood were further pulverized with a ring flaker (slit clearance 3 mm) to obtain cedar wood chip chips (water content about 10%). A wood chip is put into a pellet mill in which three press rolls 3 and a ring die 4 having a φ6 mm die hole 5 shown in FIG. 3 are installed, and heating in a shape close to a pellet shape of about φ6 mm under predetermined conditions. A fluid molding material 2 was obtained.

得られた加熱流動成形用材料2の含水率を約7%に調整し、図6に示した、ボウル形状(深底形状)のキャビティを有するプレス金型7に設置した。金型温度150℃、圧力100MPaの条件で加熱流動成形用材料2を一定時間圧締した後、金型を常温まで冷却し、脱型して、図7に示すようなボウル形状(深底形状)の成形物8を得た。   The moisture content of the obtained heat fluid molding material 2 was adjusted to about 7%, and it was placed in a press die 7 having a bowl-shaped (deep bottom) cavity shown in FIG. After pressing the heat-fluid molding material 2 for a certain period of time under conditions of a mold temperature of 150 ° C. and a pressure of 100 MPa, the mold is cooled to room temperature and demolded to form a bowl shape (deep bottom shape) as shown in FIG. ) Was obtained.

得られた成形物は、木質材料の外観が保持され、表面に光沢を有するなど意匠性に優れたものであった。この成形物から小片を切り出し、物性を測定した結果、曲げ強度は約36MPa、常温吸水試験24h後の体積膨潤率は9%であった。
<実施例2>
スギ材の樹皮(厚さ約3mm、含水率約10%)を一定幅にカットした。これを、図4に示した、幅送りスピードを変えた(送り速度比5倍)の一対のロール6,6をもつロールプレス機(温度250℃、圧力1ton/cm設定)へ繊維方向をロールの送り方向とできるだけ直交するように供給し、加熱流動成形用材料を得た。
The obtained molded product was excellent in design such as the appearance of the woody material was maintained and the surface was glossy. As a result of cutting out small pieces from this molded product and measuring the physical properties, the bending strength was about 36 MPa, and the volume swelling ratio after 24 hours of the room temperature water absorption test was 9%.
<Example 2>
A cedar bark (thickness of about 3 mm, moisture content of about 10%) was cut to a certain width. Roll the fiber direction into a roll press machine (temperature 250 ° C., pressure 1 ton / cm setting) having a pair of rolls 6 and 6 with different width feed speeds (feed speed ratio 5 times) shown in FIG. Was supplied so as to be as orthogonal as possible to the feeding direction of the material to obtain a material for heat flow molding.

加熱流動成形用材料に潤滑剤を少量添加し、複雑形状を有するダイ(温度200℃に設定)を設置した高トルク2軸押出し混練機へ供給し、図8に示すような、中空形状を有し両端にサネ部を有するボード状の成形物9を得た。   A small amount of lubricant is added to the heat flow molding material, and it is supplied to a high-torque twin-screw extrusion kneader equipped with a die having a complex shape (set at a temperature of 200 ° C.), and has a hollow shape as shown in FIG. Thus, a board-like molded product 9 having a ridge portion at both ends was obtained.

得られた成形物は、木質材料の外観が保持され、表面に光沢を有するなど意匠性に優れたものであった。この成形物から小片を切り出し、物性を測定した結果、曲げ強度は約40MPa、常温吸水試験24h後の体積膨潤率は8%であった。
<実施例3>
ケナフ材の芯材をリングフレーカー(スリットクリアランス3mm)により粉砕してケナフ芯材チップ(含水率約10%)を得た。そのチップに軟化を促進させるためにポリエチレングリコール(#600)水溶液10%wt%をスプレーで噴霧した後、乾燥させた。図3に示した、3連のプレスロール3とφ6mmのダイ穴5を有するリングダイ4を設置したペレットミルへケナフ芯材チップを投入し、所定の条件にて約φ6mmのペレット状に近い形状の加熱流動成形用材料2を得た。
The obtained molded product was excellent in design such as the appearance of the woody material was maintained and the surface was glossy. As a result of cutting out small pieces from this molded product and measuring the physical properties, the bending strength was about 40 MPa, and the volume swelling ratio after 24 hours of the room temperature water absorption test was 8%.
<Example 3>
The core material of kenaf material was pulverized by a ring flaker (slit clearance 3 mm) to obtain a kenaf core material chip (water content: about 10%). In order to promote softening of the chip, a 10% wt% polyethylene glycol (# 600) aqueous solution was sprayed and then dried. A kenaf core material chip is put into a pellet mill shown in FIG. 3 in which a triple press roll 3 and a ring die 4 having a φ6 mm die hole 5 are installed, and a shape close to a pellet shape of about φ6 mm under predetermined conditions. The heat fluid molding material 2 was obtained.

得られた加熱流動成形用材料2の含水率を約7%に調整し、図6に示した、ボウル形状(深底形状)のキャビティを有するプレス金型7に設置した。金型温度150℃、圧力100MPaの条件で加熱流動成形用材料2を一定時間圧締した後、金型を常温まで冷却し、脱型して、図7に示すようなボウル形状(深底形状)の成形物8を得た。   The moisture content of the obtained heat fluid molding material 2 was adjusted to about 7%, and it was placed in a press die 7 having a bowl-shaped (deep bottom) cavity shown in FIG. After pressing the heat-fluid molding material 2 for a certain period of time under conditions of a mold temperature of 150 ° C. and a pressure of 100 MPa, the mold is cooled to room temperature and demolded to form a bowl shape (deep bottom shape) as shown in FIG. ) Was obtained.

得られた成形物は、木質材料の外観が保持され、表面に光沢を有するなど意匠性に優れたものであった。この成形物から小片を切り出し、物性を測定した結果、曲げ強度は約48MPa、常温吸水試験24h後の体積膨潤率は12%であった。。
<実施例4>
スギ材の間伐材小径木からチッパーにより粗粉砕された木片チップをさらにリングフレーカー(スリットクリアランス3mm)により粉砕してスギの木片チップ(含水率約10%)を得た。図3に示した、3連のプレスロール4とφ6mmのダイ穴5を有するリングダイ4を設置したペレットミルへ木片チップを投入し、所定の条件にて約φ6mmのペレット状に近い形状の加熱流動成形用材料2を得た。同様の処理を、ポプラ材を用いて行い、ポプラ材の加熱流動成形用材料2を得た。
The obtained molded product was excellent in design such as the appearance of the woody material was maintained and the surface was glossy. As a result of cutting out small pieces from this molded product and measuring the physical properties, the bending strength was about 48 MPa, and the volume swelling ratio after 24 hours of the room temperature water absorption test was 12%. .
<Example 4>
Wood chip chips coarsely crushed with a chipper from thinned timber of cedar wood were further pulverized with a ring flaker (slit clearance 3 mm) to obtain cedar wood chip chips (water content about 10%). A wood chip is put into a pellet mill in which a three-stage press roll 4 and a ring die 4 having a φ6 mm die hole 5 shown in FIG. 3 are installed, and heating is performed in a shape close to a pellet shape of about φ6 mm under predetermined conditions. A fluid molding material 2 was obtained. The same process was performed using a poplar material, and a material 2 for heat flow molding of a poplar material was obtained.

それら2種類の材料を1:1で混合し、含水率を約7%に調整し、図6に示した、ボウル形状(深底形状)のキャビティを有するプレス金型7に設置した。金型温度150℃、圧力100MPaの条件で材料を一定時間圧締した後、金型を常温まで冷却し、脱型して、図7に示すようなボウル形状(深底形状)の成形物8を得た。   These two types of materials were mixed 1: 1, the water content was adjusted to about 7%, and the mixture was placed in a press die 7 having a bowl-shaped (deep-bottomed) cavity shown in FIG. After pressing the material for a certain period of time under conditions of a mold temperature of 150 ° C. and a pressure of 100 MPa, the mold is cooled to room temperature, removed from the mold, and formed into a bowl shape (deep bottom shape) as shown in FIG. Got.

得られた成形物は、木質材料の外観が保持され、表面に光沢を有し、2種類の材料が混ざり合い流れ模様が入るなど意匠性に優れたものであった。この成形物から小片を切り出し、物性を測定した結果、曲げ強度は約34MPa、常温吸水試験24h後の体積膨潤率は10%であった。
<実施例5>
ヒノキ材の間伐材小径木からチッパーにより粗粉砕された木片チップをさらにリングフレーカー(スリットクリアランス3mm)により粉砕してヒノキの木片チップ(含水率約10%)を得た。図3に示した、3連のプレスロール3とφ6mmのダイ穴5を有するリングダイ4を設置したペレットミルへ木片チップを投入し、所定の条件にて約φ6mmのペレット状に近い形状の流動成形用材料2を得た。
The obtained molded product was excellent in design such that the appearance of the woody material was maintained, the surface was glossy, the two materials were mixed and a flow pattern was formed. As a result of cutting out small pieces from this molded product and measuring the physical properties, the bending strength was about 34 MPa, and the volume swelling rate after 24 hours of the room temperature water absorption test was 10%.
<Example 5>
Wood chips that were coarsely crushed by a chipper from a thinned cypress wood were further pulverized by a ring flaker (slit clearance 3 mm) to obtain cypress wood chips (water content of about 10%). The wood chip is put into a pellet mill in which three press rolls 3 and a ring die 4 having a φ6 mm die hole 5 shown in FIG. 3 are installed, and the flow has a shape close to a pellet shape of about φ6 mm under predetermined conditions. A molding material 2 was obtained.

得られた加熱流動成形用材料2の含水率を約7%に調整した。流動性をより向上させるとともに耐水性を付与するため、含水率約7%に調整した材料に対し、ペレット状のポリ乳酸を20wt%添加し、図6に示した、ボウル形状(深底形状)のキャビティを有するプレス金型7に設置した。金型温度150℃、圧力70MPaの条件で材料を一定時間圧締した後、金型を常温まで冷却し、脱型して、図7に示すようなボウル形状(深底形状)の成形物8を得た。   The moisture content of the obtained heat fluid molding material 2 was adjusted to about 7%. In order to improve the fluidity and impart water resistance, 20 wt% of pellet-shaped polylactic acid is added to the material adjusted to a water content of about 7%, and the bowl shape (deep bottom shape) shown in FIG. Was installed in a press die 7 having a cavity. After pressing the material for a certain period of time under conditions of a mold temperature of 150 ° C. and a pressure of 70 MPa, the mold is cooled to room temperature, removed from the mold, and formed into a bowl shape (deep bottom shape) as shown in FIG. Got.

得られた成形物は、木質材料の外観が保持され、表面に光沢を有するなど意匠性に優れたものであった。この成形物から小片を切り出し、物性を測定した結果、曲げ強度は約42MPa、常温吸水試験24h後の体積膨潤率は2%であった。
<比較例1>
スギ材の間伐材小径木からチッパーにより粗粉砕された木片チップをさらにリングフレーカー(スリットクリアランス3mm)により粉砕してスギの木片チップ(含水率約10%)を得た。この木片チップの含水率の調整を行い(含水率約7%)、図6に示した、ボウル形状(深底形状)のキャビティを有するプレス金型7に設置した。金型温度150℃、圧力100MPaの条件で木片チップを一定時間圧締したが、木片チップが十分流動せずに狙いの成形物を得ることができなかった。
<比較例2>
スギ材の間伐材小径木からチッパーにより粗粉砕された木片チップをさらにリングフレーカー(スリットクリアランス3mm)により粉砕してスギの木片チップ(含水率約10%)を得た。この木片チップの含水率の調整を行い(含水率約7%)、図6に示した、ボウル形状(深底形状)のキャビティを有するプレス金型7に設置した。金型温度160℃、圧力200MPaの条件で木片チップを一定時間圧締した後、金型を常温まで冷却し、脱型して、図7に示すようなボウル形状(深底形状)の成形物8を得た。
The obtained molded product was excellent in design such as the appearance of the woody material was maintained and the surface was glossy. As a result of cutting out small pieces from this molded product and measuring the physical properties, the bending strength was about 42 MPa, and the volume swelling rate after 24 hours of the room temperature water absorption test was 2%.
<Comparative Example 1>
Wood chip chips coarsely crushed with a chipper from thinned timber of cedar wood were further pulverized with a ring flaker (slit clearance 3 mm) to obtain cedar wood chip chips (water content about 10%). The moisture content of the wood chip was adjusted (moisture content of about 7%) and placed in a press die 7 having a bowl-shaped (deep-bottomed) cavity shown in FIG. Although the wood chip was pressed for a certain period of time under conditions of a mold temperature of 150 ° C. and a pressure of 100 MPa, the wood chip did not flow sufficiently and a target molded product could not be obtained.
<Comparative example 2>
Wood chip chips coarsely crushed with a chipper from thinned timber of cedar wood were further pulverized with a ring flaker (slit clearance 3 mm) to obtain cedar wood chip chips (water content about 10%). The moisture content of the wood chip was adjusted (moisture content of about 7%) and placed in a press die 7 having a bowl-shaped (deep-bottomed) cavity shown in FIG. After pressing the wood chip for a certain period of time under conditions of a mold temperature of 160 ° C. and a pressure of 200 MPa, the mold is cooled to room temperature and demolded to form a bowl-shaped (deep bottom-shaped) molded product as shown in FIG. 8 was obtained.

得られた成形物は、木質材料の外観が保持され、表面に光沢を有するなど意匠性に優れたものであった。この成形物から小片を切り出し、物性を測定した結果、曲げ強度は約25MPa、常温吸水試験24h後の体積膨潤率は15%であった。曲げ強度は25MPaであり、組織の接合部からクラックが入るなど強度性能が低かった。また、吸水試験後の表面外観は部分的に膨れが生じ凹凸が確認された。   The obtained molded product was excellent in design such as the appearance of the woody material was maintained and the surface was glossy. As a result of cutting out small pieces from this molded product and measuring the physical properties, the bending strength was about 25 MPa, and the volume swelling ratio after 24 hours of the room temperature water absorption test was 15%. The bending strength was 25 MPa, and the strength performance was low, such as cracking from the joint portion of the structure. In addition, the surface appearance after the water absorption test was partially swollen and irregularities were confirmed.

このように、本発明の範囲である実施例1〜5では、金型内で加熱流動成形用材料が十分に流動し、十分な強度と耐水性を備えた成形品を得ることができた。特に、実施例5は体積膨潤率が2%と低く、耐水性に優れていた。   Thus, in Examples 1-5 which are the scope of the present invention, the heat fluid molding material sufficiently flowed in the mold, and a molded product having sufficient strength and water resistance could be obtained. In particular, Example 5 had a low volume swelling rate of 2% and was excellent in water resistance.

1 植物系バイオマス材料
1a 細胞
2 加熱流動成形用材料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plant biomass material 1a Cell 2 Heat flow molding material

Claims (6)

熱で軟化させた植物系バイオマス材料を圧縮せん断力の作用により、ずり変形させて、一旦加熱流動成形用材料を得たのち、この加熱流動成形用材料を金型に供給し加熱加圧して3次元形状を有する成形体を得ることを特徴とする植物系バイオマス成形体の製造方法。   The plant-based biomass material softened by heat is subjected to shear deformation by the action of compressive shearing force to obtain a heat-fluidized molding material. Then, the heat-fluidized molding material is supplied to a mold and heated and pressurized to obtain 3 A method for producing a plant biomass molded body, characterized in that a molded body having a dimensional shape is obtained. 軟化促進剤として、水、又は水酸基を有する有機化合物を、軟化前の植物系バイオマス材料に加えることを特徴とする請求項1に記載の植物系バイオマス成形体の製造方法。   The method for producing a plant biomass molded product according to claim 1, wherein water or an organic compound having a hydroxyl group is added to the plant biomass material before softening as the softening accelerator. 前記植物系バイオマス材料が、木材、竹、麻類、草本類、農産物、及びそれらの廃材からなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1又は2に記載の植物系バイオマス成形体の製造方法。   The plant biomass according to claim 1 or 2, wherein the plant biomass material is at least one selected from the group consisting of wood, bamboo, hemp, herbs, agricultural products, and waste materials thereof. Manufacturing method of a molded object. 圧縮成形機、ペレットミル、又はロール成形機で前記植物系バイオマス材料を圧縮することにより前記植物系バイオマス材料に圧縮せん断力を作用させることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の植物系バイオマス成形体の製造方法。 The compressive shearing force is applied to the plant biomass material by compressing the plant biomass material with a compression molding machine, a pellet mill, or a roll molding machine. The manufacturing method of the plant-type biomass molded object of description. 前記加熱流動成形用材料に、添加剤及びフィラーのうち少なくとも一方を加えて加熱加圧することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の植物系バイオマス成形体の製造方法。   The method for producing a plant-based biomass molded body according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of an additive and a filler is added to the heat fluid molding material and heated and pressurized. 前記加熱流動成形用材料を、押出し成形機、射出成形機、プレス成形機、又はトランスファー成形機で加熱加圧することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の植物系バイオマス成形体の製造方法。   The plant-based biomass molding according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat fluid molding material is heated and pressurized by an extrusion molding machine, an injection molding machine, a press molding machine, or a transfer molding machine. Body manufacturing method.
JP2010153057A 2010-07-05 2010-07-05 Method for producing plant biomass molded body Active JP5623805B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010153057A JP5623805B2 (en) 2010-07-05 2010-07-05 Method for producing plant biomass molded body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010153057A JP5623805B2 (en) 2010-07-05 2010-07-05 Method for producing plant biomass molded body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012011749A JP2012011749A (en) 2012-01-19
JP5623805B2 true JP5623805B2 (en) 2014-11-12

Family

ID=45598736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010153057A Active JP5623805B2 (en) 2010-07-05 2010-07-05 Method for producing plant biomass molded body

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5623805B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111231025A (en) * 2020-02-20 2020-06-05 杭州宏景竹工艺产品有限公司 Method for processing bamboo flat pallet not prone to deformation
KR102143933B1 (en) * 2019-03-18 2020-08-12 주식회사 케나프코리아 Kenaf wood pellets using those the xylem and manufacturing method thereof

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6221559B2 (en) * 2013-09-24 2017-11-01 富士通株式会社 Manufacturing method of housing
JP6257249B2 (en) * 2013-10-01 2018-01-10 小島プレス工業株式会社 WOODEN MOLDED BODY AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME
JP6384750B2 (en) 2014-05-27 2018-09-05 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Method for producing wooden molded body
JP6384753B2 (en) * 2014-07-25 2018-09-05 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Method for producing wooden molded body
JP7010744B2 (en) * 2017-04-03 2022-02-10 ユシロ化学工業株式会社 Lubricant composition for wood-based material flow molding processing
CN107081832B (en) * 2017-05-16 2018-08-24 安徽信达家居有限公司 A kind of method of bamboo wood veneer softening
EP4059679A4 (en) * 2019-11-12 2023-11-15 Bioapatite, Inc. Cured article and method for manufacturing same
WO2023176286A1 (en) * 2022-03-15 2023-09-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 Method for producing fiber board and compressed material for production of fiber board

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58102745A (en) * 1981-12-15 1983-06-18 Takashi Honda Manufacture of wood series synthetic resin composite material
JPS61266203A (en) * 1985-05-20 1986-11-25 Maruyoshi Ando Kk Manufacture of orientated laminated lumber
JPH0353699Y2 (en) * 1987-08-21 1991-11-25
US4963033A (en) * 1988-10-19 1990-10-16 Wenger Manufacturing, Inc. Screw refiner
JPH04307203A (en) * 1991-04-04 1992-10-29 Nidea:Kk Working method of bamboo, bamboo working device for executing same method, bamboo blank worked through same method and molded form using same bamboo blank
JP2662857B2 (en) * 1995-04-20 1997-10-15 西村産業有限会社 A method for producing wood materials that effectively reuses waste wood
JP2004323782A (en) * 2003-04-28 2004-11-18 Sumitomo Metal Ind Ltd Method for operating coke oven
JP2006123443A (en) * 2004-10-29 2006-05-18 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Biomass-based thermopressure molded body and its manufacturing process and apparatus
JP4502848B2 (en) * 2005-03-09 2010-07-14 独立行政法人産業技術総合研究所 Plant-based hot-press molding material having fibers and method for producing the same
JP4611179B2 (en) * 2005-11-15 2011-01-12 独立行政法人産業技術総合研究所 Biomass fiber manufacturing method and biomass fiber manufacturing apparatus
JP2007261159A (en) * 2006-03-29 2007-10-11 Aichi Prefecture Manufacturing process of molding made of woody material
JP4849609B2 (en) * 2006-08-04 2012-01-11 独立行政法人産業技術総合研究所 Plant material molding method and molded body thereof
JP2008229933A (en) * 2007-03-19 2008-10-02 Doshisha Bamboo fiber extracting method
EP2163364B1 (en) * 2007-06-11 2012-05-16 National University Corporation Kyoto Institute of Technology Method of processing plant
JP5500541B2 (en) * 2008-07-30 2014-05-21 独立行政法人産業技術総合研究所 Method for producing molded body of plant material and molded body thereof
JP4898750B2 (en) * 2008-08-07 2012-03-21 独立行政法人産業技術総合研究所 Fluidity improver for biomass powder, molded body using fluidity improver, and method for producing molded body

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102143933B1 (en) * 2019-03-18 2020-08-12 주식회사 케나프코리아 Kenaf wood pellets using those the xylem and manufacturing method thereof
CN111231025A (en) * 2020-02-20 2020-06-05 杭州宏景竹工艺产品有限公司 Method for processing bamboo flat pallet not prone to deformation

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012011749A (en) 2012-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5623805B2 (en) Method for producing plant biomass molded body
Tajuddin et al. A review of natural fibers and processing operations for the production of binderless boards
US7183339B2 (en) Method for making dimensionally stable composite products from lignocelluloses
CN101659074B (en) Method for manufacturing weed wood and straw compounding medium density fiberboard with laminated structure
JP3018295B2 (en) Cellulose fibrous aggregate and method for producing the same
CA2497565C (en) Method for making dimensionally stable composite products from lignocellulosic material
HU219389B (en) Moulding made from or including an environmentally acceptable material, a process for manufacturing the same and the use of said moulding
CN101537652A (en) Wood-plastic reconstituted wood and fabricating method thereof
CN1094091C (en) Board produced from malvaceous bast plant and process for producing the same
CN101519534A (en) Wood-plastic composite material and manufacturing method thereof
Jamaludin et al. Influence of rice straw, bagasse, and their combination on the properties of binderless particleboard
CN107698810A (en) A kind of preparation method of biomass full degradable packaging material
Kariuki et al. Crop residues used as lignocellulose materials for particleboards formulation
CN103525111B (en) A kind of by the method for Sunset Abelmoschus Root straw for plastic-wood material
CN102528890B (en) Manufacturing method for non-adhesive wood fiber part
Song et al. Comparison of the properties of fiberboard composites with bamboo green, wood, or their combination as the fibrous raw material
CN106142491A (en) A kind of string, powder, bits class composite extruding technique
Widyorini et al. Some of the properties of binderless particleboard manufactured from bamboo
CN103722604A (en) Method for manufacturing bamboo fiber non-glued door plank
CN101240096A (en) Wheat straw fiber/thermoplastic plastics composite material and manufacturing technique thereof
CN105482481A (en) Bamboo-fiber-based biomass composite and preparation method thereof
CN101591871B (en) Urea resin composite paper board and preparation and application thereof
Ilyas et al. Classification and application of composite panel products from oil palm biomass
CN111873597A (en) Production process of plastic panel
Awang et al. Medium density fibreboard (MDF) from oil palm fibre: a review

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20120117

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130115

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131017

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131105

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140902

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140925

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5623805

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151