JPH0320324B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧縮擂潰籾殻を用いた合成樹脂組成
物の製造方法に係わり、更に詳しくは圧縮擂潰し
且つ熱処理した籾殻と合成樹脂を所定比率で混合
し特定方法で熱処理して、成形に便利で且つ特性
に優れた合成樹脂組成物の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、合成樹脂を用いて製品を成形する際に、
増量材又は改質材を添加して成形用素材のコスト
を低減させ又はその物理化学的な性質を改良する
ことは、常套手段としてなされていた。通常、こ
のような増量材又は改質材として木粉、石粉、合
成高分子化合物等の無機物及び有機物が使用され
るが、合成樹脂との比重差の大きなものは混合性
が悪く、また硬度の高いものは成形用金型を傷付
けたり、摩耗させたりする問題もあり、安価でし
かも増量を兼ねた改質材の提供は皆無であつた。
その為、本出願人は、既に、特公昭57−31943号
公報にて開示される如く、籾殻を含む禾本科植物
の種子の外皮、幹、枝葉等を内面又は外面が螺線
状となし断面積を漸次縮小する空隙内に繰り送
り、加圧加熱下にて組織を破壊し固結した後、公
知の粉砕機にて粉末状にする製造法、いわゆる圧
縮擂潰法を開発し、更に特公昭60−11949号公報
にてその圧縮擂潰籾殻を合成樹脂等の合成高分子
化合物の増量を兼ねた改質材として非常に有効に
使用できることを開示している。該圧縮擂潰籾殻
は合成高分子化合物との相溶性や分散性を阻害す
るリグニン等の含有量を著しく減少させてはいる
ものの、成形時に圧縮擂潰籾殻と合成樹脂ペレツ
トを所定比率にて押出し成形機のホツパー内に投
下し、スクリユーで押出す際の回転と摩擦熱によ
り混合する通常の混合方法では、合成樹脂に対し
圧縮擂潰籾殻を50重量％以上の比率で均一に混合
することは殆ど困難であり、また仮にそのような
高比率で混合し成形したとしても、成形品の表面
に白化現象が発生して外観性が悪くなるばかりで
なく、強度的にも問題があり実用的ではなかつ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとする
ところは、圧縮擂潰籾殻を増量材となすよりも、
むしろ合成樹脂をバインダーと見なし得る程の高
比率、即ち圧縮擂潰籾殻に対し合成樹脂を低比率
で均等に混合でき、しかも成形性に優れ、結果的
に圧縮擂潰籾殻に比し高価な合成樹脂の量を大幅
に減少させて、各種合成樹脂の特性を損なうこと
なくむしろ各種合成樹脂の物性を改良し、成形用
の合成樹脂組成物のコスト低減を図り得る圧縮擂
潰籾殻を用いた合成樹脂組成物の製造方法を提供
する点にある。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明は、前述の問題解決の為に、擂鉢状の内
面を有す外筒と、該外筒と相対的に回転する螺線
状のスクリユーとで断面積を漸次縮小する空隙を
形成し、該空隙内に籾殻を順次繰り送り、加圧加
熱状態下において組織を破壊してなる圧縮擂潰し
た固結籾殻又は粉末状籾殻を粉砕昇温させ、約
185℃の熱間にて熱処理して水分を除去するとと
もに、一定時間高温状態を維持した後冷却し、熱
可塑性又は熱硬化性合成樹脂と混合粉砕し、その
摩擦熱により昇温させて前記圧縮擂潰籾殻と合成
樹脂の混合物が半溶融状態から塊状になりかけた
時点で加水し、解砕するとともに水分を蒸発さ
せ、圧縮擂潰籾殻に合成樹脂を含浸させた果粒状
又は粉末状の合成樹脂組成物を形成してなる圧縮
擂潰籾殻を用いた合成樹脂組成物の製造方法を開
発した。

〔作用〕 以上の如き内容からなる本発明の圧縮擂潰籾殻
を用いた合成樹脂組成物の製造方法は、合成樹脂
との相溶性や分散性を阻害するリグニン等を著し
く減少させた圧縮擂潰籾殻を用い、更にこの圧縮
擂潰籾殻を粉砕昇温させ、約185℃の燃焼寸前の
温度にて熱処理して水分を除去するとともに、本
質的に吸水性の籾殻を一定時間高温状態に維持し
て物性的変化を生じさせて疎水性となすことがで
き、そして冷却した圧縮擂潰籾殻と熱可塑性又は
熱硬化性合成樹脂とともに混合粉砕すると、熱可
塑性合成樹脂の場合には、低温で固体状態である
ので圧縮擂潰籾殻とともに粉砕し、粉末状態で混
合できるので均一に混合でき、また熱硬化性合成
樹脂の場合にも、通常溶剤に溶かしたものを用い
るので均一に混合することができ、その後特に外
部から加熱しなくとも摩擦熱により該混合物が昇
温し、前記合成樹脂の混合比率が少なくても該合
成樹脂は流動性を保有し、前記圧縮擂潰籾殻の組
織内に含浸するとともに、該籾殻相互を合成樹脂
をバンイダーとして均一に混合することができ、
そして圧縮擂潰籾殻と合成樹脂との混合物が半溶
融状態から塊状になりかけた時点で加水すると、
該混合物の表面が冷却されて塊状化が阻止される
と同時に解砕され、更に加水した水分は発生熱に
より蒸気となつて除去され、最終的に果粒状又は
粉末状の成形用合成樹脂組成物を得るものであ
る。

〔実施例〕

本発明の圧縮擂潰籾殻を用いた成形用素材の製
造方法は、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン等のオレフイン重合体、又は共重合体、
ポリ塩化ビニール等のビニール樹脂等の熱可塑性
合成樹脂並びにフエノール樹脂、尿素樹脂、メラ
ミン樹脂等の熱硬化性合成樹脂に適用できるもの
である。以下、製造工程を順を追つて説明する
が、工程及び温度設定等の調整は混合する合成樹
脂の各種特性により幾分異なるので、先ず共通す
る工程について説明する。

工程．Ａ 本発明で使用する圧縮擂潰籾殻は、擂鉢状の内
面を有する外筒と、該外筒と相対的に回転する螺
線状のスクリユーとで断面積を漸次縮小する空隙
を形成し、該空隙内に籾殻を順次繰り送り、一平
方cm当たり１〜100tの加圧下、150〜600℃の熱間
にて、組織を破壊したものである。この際、1t／
cm²以下の加圧の場合は、籾殻が機内をスムースに
通過することができず、また100t／cm²以上では、
装置が大型になつてコスト高になり実施上の欠点
となるものである。また、温度に於いても加圧及
び摩擦により自然に上昇するものであるが、更に
不足の場合は外部より加熱し、150〜600℃の温度
で、好ましくは300℃程度となるように調整した
ものである。この際、約150℃以下の場合は、籾
殻が機内に詰まつて連続的に運転できず、また
600℃以上の場合は焼損して製品の品質を悪化す
るものである。このように圧縮擂潰した籾殻は、
高圧、高温状態下で粉砕されているので、合成樹
脂との相溶性や分散性を阻害するリグニン等の含
有量が著しく減少したものである。通常、圧縮擂
潰籾殻は、その圧縮擂潰機のスクリユーと擂鉢状
の外筒の構造から、中空円筒状に連続的に固結さ
れて産出されるので、本発明では固結籾殻を通常
の粉砕機で粉末状にするか、あるいは１cm以下程
度のチツプに粗く破砕したものを使用する。

工程．Ｂ チツプ状又は粉末状に破砕又は粉砕した前記圧
縮擂潰籾殻を、内部に固定刃と回転刃を有するミ
キサーの容器内に、チツプ状又は粉末状に破砕又
は粉砕した前記圧縮擂潰籾殻を投入し、前記固定
刃と回転刃の高速回転により粉砕し、その粉砕の
際に生じる摩擦熱により昇温させ、該圧縮擂潰籾
殻が燃焼する寸前の185±10℃の温度で熱処理を
行い、水分を完全に除去させるとともに、前記回
転刃の回転を継続して一定時間前記温度の高温状
態を維持し本質的に吸水性の籾殻に物性的変化を
生じさせて疎水性となし、その後ミキサーの回転
刃の回転数を落とすか、あるいは外部から冷却す
る等して、籾殻粉末体の温度を100℃以下に下げ
る。尚、該圧縮擂潰籾殻を140℃以下の温度で、
水分を蒸発させるだけの熱処理を行い、本質的に
籾殻を有する吸水性を保持させることも可能で、
更に完全に炭化させて使用する可能性も残されて
いる。

工程．Ｃ 前記工程．Ｂにより熱処理した粉末状の圧縮擂
潰籾殻に合成樹脂を所定比率で混入し、前記固定
刃と回転刃の高速回転により切断並びに粉砕混合
する。前記合成樹脂は、熱可塑性合成樹脂の場
合、微小なペレツト状の新品素材でも、使用済の
シート状又は糸状中古素材を適宜大きさに切断し
たものを用いてもよく、また熱硬化性合成樹脂の
場合、通常溶剤に溶かしたものを用いる。そし
て、該ミキサーにより微細に切断並びに粉砕され
た圧縮擂潰籾殻と合成樹脂との混合物は、容器内
で渦巻き状態に回転混合される。該工程では、熱
可塑性合成樹脂の場合は、未だ微細な固体であ
り、更に圧縮擂潰籾殻との比重が比較的近いの
で、該圧縮擂潰籾殻との混合性は非常によく、該
圧縮擂潰籾殻中に均一に分散された状態にあり、
また熱硬化性合成樹脂の場合も、通常液状である
ので前記圧縮擂潰籾殻の組織内に含浸又は該籾殻
に付着し、均一に分散された状態にある。このよ
うに、ミキサーにより切断並びに粉砕して混合す
るので、前記合成樹脂の量は、通常の押出し成形
機のホツパーに投入して混合する場合よりも著し
く少なくても均一に混合することができる。従つ
て、合成樹脂の混合比率を、通常の増量材を混合
する場合に於ける50重量％以上にすることは勿論
のこと、最低約５重量％にもすることができ、圧
縮擂潰籾殻を60〜95重量％、合成樹脂を５〜40重
量％に設定混合することが可能なのである。

工程．Ｄ 前記工程．Ｃの圧縮擂潰籾殻と合成樹脂が混合
された状態で、更に回転刃の回転を継続して、そ
の摩擦熱により混合物の温度を上昇させ、熱可塑
性合成樹脂が軟化し始め、又は熱硬化性合成樹脂
が重合反応を始めて半溶融状態になり、圧縮擂潰
籾殻と練り合わされ、該籾殻の組織内に含浸状態
になるとともに、該籾殻相互間にバインダーとし
て存在し、更に昇温して練り合わすと、該混合物
全体が半溶融状態になる。この半溶融状態での該
混合物の温度は、各種合成樹脂の特性により異な
るが、約100〜180℃の範囲にあり、この際100℃
以下の場合には、熱可塑性合成樹脂が軟化せず、
例えば比較的軟化温度の低いポリスチレン樹脂の
場合は、約100℃で処理すると良好な結果が得ら
れ、また熱硬化性合成樹脂は、十分な反応をせず
半溶融状態になりにくく、更に180℃以上の場合
は、籾殻粉末体が炭化をし始めるとともに、殆ど
の熱可塑性合成樹脂が溶融してしまい、また熱硬
化性合成樹脂は反応が進み過ぎて成形用素材とし
て使用できず、良好な結果が得られない。

工程．Ｅ 前記工程．Ｄの圧縮擂潰籾殻と合成樹脂との混
合物が、半溶融状態から熱収縮して塊状になりか
けた時点で、該混合物の表面を冷却し得る程度の
量の水、例えば該混合物の1/5〜1/8の重量の水を
急激に加水し、該混合物の表面を冷却して塊状化
を阻止するとともに、ミキサーの回転刃により果
粒状又は粉末状に解砕し、それと同時に摩擦によ
る発生熱によつて加水された水分を水蒸気となし
て飛散させる。この状態での合成樹脂は、前記籾
殻の組織内に含浸されるとともに、該籾殻粉末体
相互の間隙に均一に分散されてあり、熱可塑性合
成樹脂の場合には温度が軟化点よりも低いが、ま
た熱硬化性合成樹脂の場合には未だ重合反応が継
続する高温状態にあり、そして水分も完全に取り
除かれていない。

工程．Ｆ 前記ミキサーの回転刃の回転数を低下させ、又
は回転数の低下と同時に外部より冷却して、高温
状態の合成樹脂を含浸、又は籾殻間に共存した前
記合成樹脂組成物を、冷却させるとともに乾燥さ
せた後、ミキサーの容器内から果粒状又は粉末状
の成形用の合成樹脂組成物を取り出して全工程を
終了する。

以上基本的な工程について述べたが、使用する
合成樹脂の特性により最適な温度設定並びに前記
ミキサーの運転状態を設定する必要があるが、以
下に代表的な熱可塑性及び熱硬化性合成樹脂につ
き、更に詳細に実施例を述べる。

代表的な熱可塑性合成樹脂であるポリエチレン
樹脂の場合は、先ずチツプ状又は粉末状の圧縮擂
潰籾殻を前記ミキサーの回転刃を内装した容器内
に投入し、前述した工程．Ｂにより約185℃で熱
処理した後、前記回転刃の回転数を低下して自然
冷却するか、あるいは外部からの強制冷却を併用
して100℃程度に冷却した圧縮擂潰籾殻に、ポリ
エチレン樹脂のペレツト又は適宜大きさに切断し
た使用済ポリエチレン樹脂を混合し、前記ミキサ
ーにより更に微細に切断粉砕し、前記回転刃の回
転を継続してその摩擦熱により約130℃に昇温さ
せてこの温度を維持し、ポリエチレン樹脂を軟化
させて混合物が半溶融状態から塊状になりかけた
時点で、加水して混合物の表面を冷却し、前記回
転刃の回転により該混合物を解砕するとともに、
摩擦熱で水分を蒸発させ、更に回転刃の回転を止
めて乾燥冷却して果粒状又は粉末状の成形用の合
成樹脂組成物を製造する。尚、合成樹脂組成物の
形状については、加水した時のミキサーの回転刃
の回転数及び継続時間を調整することにより、果
粒状又は粉末状となすことができるのである。

また、代表的な熱硬化性合成樹脂であるフエノ
ール樹脂の場合は、前記同様に工程．Ｂにより熱
処理した後、約110℃に冷却した圧縮擂潰籾殻に、
メタノールに溶かしたフエノール樹脂を混合し、
前記ミキサーの回転刃によつて練り合わせ、その
摩擦熱により約120℃に昇温させこの温度を維持
し、フエノール樹脂の重合反応を部分的に起こさ
せ、混合物が半溶融状態から塊状になりかけた時
点で、ミキサーの回転刃の回転数を落として加水
し、前記同様に果粒状又は粉末状の成形用の合成
樹脂組成物を製造する。

以上述べたように、各種合成樹脂の性質により
前記各工程におけるミキサーの運転条件及び処理
温度は異なり、それぞれ最適な条件に設定しなけ
ればならず、特に熱硬化性合成樹脂の場合は、重
合反応が過度に進み過ぎて硬化してしまうといつ
た点に注意を要するものである。

〔発明の効果〕

以上にしてなる本発明の圧縮擂潰籾殻を用いた
合成樹脂組成物の製造方法によれば、擂鉢状の内
面を有する外筒と、該外筒と相対的に回転する螺
線状のスクリユーとで断面積を漸次縮小する空隙
を形成し、該空隙内に籾殻を順次繰り送り、加圧
加熱状態下において組織を破壊してなる圧縮擂潰
した固結籾殻又は粉末状籾殻を粉砕昇温させ、約
185℃の熱間にて熱処理して水分を除去するとと
もに、一定時間高温状態を維持した後冷却し、熱
可塑性又は熱硬化性合成樹脂と混合粉砕し、その
摩擦熱により昇温させて前記圧縮擂潰籾殻と合成
樹脂の混合物が半溶融状態から塊状になりかけた
時点で加水し、解砕するとともに水分を蒸発さ
せ、圧縮擂潰籾殻に合成樹脂を含浸させた果粒状
又は粉末状の合成樹脂組成物を形成してなるの
で、合成樹脂との相溶性や分散性を阻害するリグ
ニン等を著しく減少させた圧縮擂潰籾殻を用いる
ことにより、合成樹脂との混合性がよくなり、更
にこの圧縮擂潰籾殻を粉砕昇温させるので、該圧
縮擂潰籾殻はチツプ状でも粉末状でも使用でき、
また約185℃の燃焼寸前の温度にて熱処理するの
で、圧縮擂潰後に吸着した水分を完全に除去する
ことができるとともに、本質的に吸水性の籾殻を
高温状態に維持して物性的変化を生じさせて疎水
性となすことができる。そして、前記熱処理した
後冷却した圧縮擂潰籾殻と熱可塑性又は熱可塑性
合成樹脂とともに混合粉砕すると、熱可塑性合成
樹脂の場合には、低温で固体状態であるので圧縮
擂潰籾殻とともに粉砕し、粉末状態で混合できる
ので均一に混合でき、また熱硬化性合成樹脂の場
合にも、通常溶剤に溶かしたものを用いるので均
一に混合することができ、その為合成樹脂の混合
比率が少なくても十分に均一に混合することがで
き、その後特に外部から加熱しなくとも摩擦熱に
より該混合物が昇温し、該合成樹脂は流動性を保
有し、前記圧縮擂潰籾殻の組織内に含浸させるこ
とができるとともに、該籾殻相互間にバインダー
として共存させることができる。また、圧縮擂潰
籾殻と合成樹脂との混合物が半溶融状態から塊状
になりかけた時点で加水すると、該混合物の表面
を瞬時に冷却することができ、塊状化を阻止する
ことができ、表面が冷却された状態で解砕する
と、果粒状又は粉末状にすることができるのであ
る。また、本発明の製造方法は、圧縮擂潰籾殻の
燃焼温度より溶融温度が低い合成樹脂であれば、
共通に適用できるものである。そして、このよう
に製造した合成樹脂組成物を、通常の押出し成形
法又は加圧成形法により極めて容易に任意の形状
に成形できるとともに、予め均一に圧縮擂潰籾殻
と合成樹脂を混合しているので、成形物の白化現
象もなく品質も均質になし得るのである。こうし
て、各種合成樹脂の物性を保有するとともに、籾
殻の混合比率を極端に高めた安価で、成形容易な
合成樹脂組成物を提供することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 擂鉢状の内面を有する外筒と、該外筒と相対
   的に回転する螺線状のスクリユーとで断面積を漸
   次縮小する空隙を形成し、該空隙内に籾殻を順次
   操り送り、加圧加熱状態下において組織を破壊し
   てなる圧縮擂潰した固結籾殻又は粉末状籾殻を粉
   砕昇温させ、約185℃の熱間にて熱処理して水分
   を除去するとともに、一定時間高温状態を維持し
   た後冷却し、熱可塑性又は熱硬化性合成樹脂と混
   合粉砕し、その摩擦熱により昇温させて前記圧縮
   擂潰籾殻と合成樹脂の混合物が半溶融状態から塊
   状になりかけた時点で加水し、解砕するとともに
   水分を蒸発させ、圧縮擂潰籾殻に合成樹脂を含浸
   させた果粒状又は粉末状の合成樹脂組成物を形成
   してなる圧縮擂潰籾殻を用いた合成樹脂組成物の
   製造方法。 ２ 熱処理した前記圧縮擂潰籾殻と合成樹脂を混
   合粉砕し、その摩擦熱により100〜180℃に昇温さ
   せて前記圧縮擂潰籾殻と合成樹脂の混合物が半溶
   融状態から塊状になりかけた時点で、該混合物の
   表面を冷却し得る程度の量の水を加水した後、解
   砕するとともに水分を蒸発させ、圧縮擂潰籾殻に
   合成樹脂を含浸させた果粒状又は粉末状の合成樹
   脂組成物を形成してなる特許請求の範囲第１項記
   載の圧縮擂潰籾殻を用いた合成樹脂組成物の製造
   方法。 ３ 前記圧縮擂潰籾殻を60〜95重量％、前記合成
   樹脂を40〜５重量％の比率で混合してなる特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の圧縮擂潰籾殻を
   用いた合成樹脂組成物の製造方法。