JPS6381004A - 圧縮擂潰籾殻を用いた合成樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧縮擂潰籾殼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った。

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、いわゆる圧縮押潰法を開発し、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ットを所定比率にて押
出し成形機のホッパー内に投下し、スクリューで押出す
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なかった。

〔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ば
、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、摺鉢状の内面を有す
る外筒と、該外筒と相対的に回転する螺線状のスクリュ
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
壊してなる圧縮押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
物が半熔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“Ｃ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
熔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、前記圧縮擢潰籾殻の組織内に
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、そして圧縮播漬籾殻
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って除去され、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
レフィン重合体、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ェノール樹
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、製造工程を順を追って説明
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具なるので、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擢潰籾殻は、擢鉢状の内面を有す
る外筒と、該外筒と相対的に回転する螺線状のスクリュ
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、−平方σ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、ｌｔ／ａｆｌ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１
００ｔ／ｃｄ以上では、装置が大型になってコスト高に
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
機内に詰まっ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
のように圧縮擢潰した籾殻は、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、圧縮擢潰籾殻は、その圧縮摺潰機のスクリューと擂
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以下程度のチップに
粗く破砕したものを使用する。

工程、Ｂ チップ状又は粉末状に破砕又は粉砕した前記圧縮擢潰籾
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、チップ状又は粉末状に破砕又は粉砕した前記圧縮擢
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、
該圧縮擢潰籾殻が燃焼する寸前の１８５±１０°Ｃ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、該圧縮擢潰籾殻
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、本質的に籾殻の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擢潰籾殻に
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、微小なペレット状の新品素
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、更に圧縮擢潰籾殻との比重が
比較的近いので、該圧縮擢潰籾殻との混合性は非常によ
く、該圧縮擂潰籾殼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ッ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。従って、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熔融状
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、更に昇温しで練り合わすと、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１０
０〜１８０℃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＜＜、更に１８
０℃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１７５〜１７８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っ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、該籾殻粉床体相互の
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、先ずチッ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°Ｃ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ベレッ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“Ｃ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ェノール樹脂
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
したフェノール樹脂を混合し、前記ミキサーの回転刃に
よって練り合わせ、その摩擦熱により約１２０℃に昇温
させこの温度を維持し、フェ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
化してしまうといっ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擢潰籾殻を用いた合成樹脂
組成物の製造方法によれば、摺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ューとで
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
なる圧縮擢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、圧縮擢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擢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、更にこの圧縮擢
潰籾殻を粉砕昇温させるので、該圧縮擢潰籾殻はチップ
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、圧縮押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
冷却した圧縮擢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擢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、通常溶剤に熔かしたものを
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
縮擢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、圧縮擢潰籾殻と合成樹脂との混合物が半熔
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熔融温
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、予め均一に圧縮播漬籾
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ュ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。 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
   記圧縮擂潰籾殼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。