(57)【要約】植物性繊維質粉体と、澱粉粉体とガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体とを混合し、当該混合物と水を混合して植物性繊維質成形材料を形成し、当該植物性繊維質成形材料を成形する。
2003074242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物性繊維質粉体と、澱粉粉体とガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体とを混合し、当該混合物と水を混合して植物性繊維質成形材料を形成し、当該植物性繊維質成形材料を成形することを特徴とする生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項２】
植物性繊維質粉体２〜１７重量部と植物性結合剤粉体１重量部とを混合し、当該混合物３〜９重量部と水１重量部とを混合して植物性繊維質成形材料を形成し、当該植物性繊維質成形材料を成形することを特徴とする生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項３】
植物性結合剤粉体が、澱粉粉体であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項４】
植物性結合剤粉体が、澱粉粉体とガム質粉体の混合物であることを特徴とする請求の範囲第２項又は第３項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項５】
ガム質が、水溶性多糖類であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第４項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項６】
水溶性多糖類が、キサンタンガム，タマリンドガム，ジェランガム，カラギーナン，プルラン，グアーガム，ローカストビーンガム，タラガム，ペクチン，アルギン酸および寒天から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項７】
水溶性多糖類が、キサンタンガムおよびタマリンドガムから選ばれる１種又は２種であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項８】
植物性繊維質粉体の粒度が、６０〜２００メッシュであることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第７項の何れか１項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項９】
植物性繊維質粉体の含水率が４〜２０重量％であることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項１０】
含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を１５０〜１８０℃のスチームで洗浄殺菌し、加圧脱水し、加熱乾燥し、衝撃荷重を加え粉砕して、含水率が４〜１０重量％の植物性繊維質粉体を形成し、当該植物性繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、粒度が６０〜２００メッシュで含水率が４〜１０重量％の植物性繊維質粉体を得ることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項１１】
含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を１５０〜１８０℃のスチームで洗浄殺菌し、加圧脱水し、衝撃荷重を加え粉砕して、含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体を形成し、当該植物性繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、粒度が６０〜２００メッシュで含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体を得ることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項１２】
含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を衝撃荷重を加え粉砕して含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体を形成し、当該植物性繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、粒度が６０〜２００メッシュで含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体を得ることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項１３】
含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を磨り潰して、粒度が６０〜２００メッシュで含水率が４〜２０重量％の植物性繊維質粉体を得ることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項１４】
植物性繊維質成形材料を６０〜１３０℃の温度で成形することを特徴とする請求の範囲第１項至第１３項の何れか１項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項１５】
植物性繊維質成形材料を予備成形することなく、最終成形することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１４項の何れか１項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項１６】
植物性繊維質粉体と、澱粉粉体とガム質粉体との混合物である植物性結合剤粉体と、水との混合物であることを特徴とする生分解性繊維質成形材料。
【請求項１７】
植物性繊維質粉体と植物性結合剤粉体と水との混合物であって、植物性結合剤粉体の重量が植物性繊維質粉体の重量の１／７〜１／２であり、水の混合量が混合物総重量の１０〜２５％であることを特徴とする生分解性繊維質成形材料。
【請求項１８】
植物性結合剤粉体が、澱粉粉体であることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の生分解性繊維質成形材料。
【請求項１９】
植物性結合剤粉体が、澱粉粉体とガム質粉体の混合物であることを特徴とする請求の範囲第１７項又は第１８項に記載の生分解性繊維質成形材料。
【請求項２０】
ガム質が、水溶性多糖類であることを特徴とする請求の範囲第１６項又は第１９項に記載の生分解性繊維質成形材料。
【請求項２１】
水溶性多糖類が、キサンタンガム，タマリンドガム，ジェランガム，カラギーナン，プルラン，グアーガム，ローカストビーンガム，タラガム，ペクチン，アルギン酸および寒天から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の生分解性繊維質成形材料。
【請求項２２】
水溶性多糖類が、キサンタンガムおよびタマリンドガムから選ばれる１種又は２種であることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の生分解性繊維質成形材料。
【請求項２３】
植物性繊維質粉体の粒度が、６０〜２００メッシュであることを特徴とする請求の範囲第１６項乃至第２２項の何れか１項に記載の生分解性繊維質成形材料。
【請求項２４】
植物性繊維質粉体の含水率が４〜２０重量％であることを特徴とする請求の範囲第２３項に記載の生分解性繊維質成形材料。
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は生分解性繊維質成形体の製造方法に関するものであり、特に、植物性繊維質粉体と植物性結合剤粉体とを混合し、これに水を添加した後、成形することを特徴とする生分解性繊維質成形体の製造方法に関するものである。
〔背景技術〕
これまでの、化学合成品を原料にしたプラスチックは、成型が自在で、強く、大量生産が可能で利点も多くあるが、その廃棄の際、土壌中で生分解されず、また、燃やした場合にはダイオキシン等の有害物質が発生する等の社会問題をひきおこしている。最近では、産業廃棄物は自然にやさしいもの、例えば、廃棄物が土壌中で細菌などにより自然分解したり、燃やしてもダイオキシン等の有害物質が発生しないものが求められている。そのようなものとして、生分解性プラスチックの製造技術が知られている。
多糖類等のハイドロコロイドを主原料にして製造された生分解性プラスチックとして、例えば，澱粉と合成プラスチック等とを主原料としたもの（化学と生物Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．３，１５９〜１６６頁，１９９５年）（バイオサイエンスとインダストリーＶｏｌ．５２，Ｎｏ．１０，７９５〜８００頁，１９９４年）、セルロースとキトサンとを主原料としたもの（化学と工業Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．１１，８５〜８７頁，１９９０年）が知られている。
特表平１１−５０４９５０号公報には、繊維強化し、澱粉結合した細胞マトリックスを有する工業製品であって、該細胞マトリックスは澱粉系バインダー、無機骨材充填材、および該澱粉結合した細胞マトリックス内で実質的に均一に分散した繊維を含み、該繊維の平均アスペクト比は約２５：１以上で、無機骨材充填材の濃度は該澱粉結合した細胞マトリックスに対し約２０重量％以上で、且つ該澱粉結合した細胞マトリックスの厚さは約１ｃｍ以下であり、また該澱粉結合した細胞マトリックスは水に長時間浸けると劣化することを特徴とする工業製品が記載されている。
特開２００１−３４２３５４号公報には、少なくともこんにゃく粉と植物性繊維の粉体と水とを混合して混練し、これを所望の型に流しこんだ後に、加圧加熱成形することを特徴とする成形品の製造方法が記載されている。
〔発明の開示〕
多糖類等のハイドロコロイドを主原料にして製造された生分解性プラスチックには、化学合成品を原料にしたプラスチックに比べ製造コストが著しく高いという問題がある。特表平１１−５０４９５０号公報の工業製品には、原材料である繊維質の寸法が大きく、原材料に混合する水分量が多いので、射出成形による大量生産に適さないという問題がある。特開２００１−３４２３５４号公報の生分解性繊維質成形体の製造方法には、加圧加熱成形なので大量生産に適さないという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、生分解性繊維質成形体を安価に大量生産することが可能な生分解性繊維質成形体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明においては、植物性繊維質粉体と、澱粉粉体とガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体とを混合し、当該混合物と水を混合して植物性繊維質成形材料を形成し、当該植物性繊維質成形材料を成形することを特徴とする生分解性繊維質成形体の製造方法を提供する。
植物性結合剤粉体として、澱粉粉体とガム質粉体との混合物を使用すると、射出成形法における射出時に或いは射出成形法と同様の射出工程を有するインジェクションプレス成形法等における射出時に、好適に流動化して型に隙間なく充填可能な成形材料を、植物性結合剤粉体として澱粉粉体のみを使用する場合に比べて、水の混合量を抑制しつつ得ることができる。当該成形材料を成形した生分解性繊維質成形体は、水分含有量が少ないので脱型後の乾燥時間が短い。従って、本発明に係る方法によれば、生分解性繊維質成形体を安価に大量生産することができる。
本発明に係る方法で製造された植物性繊維質成形体は、合成樹脂を全く含まず、自然環境下で生分解されて土壌と一体化して土壌成分となる。また、容器リサイクル法下においても、一般廃棄物として処理可能である。
ガム質の配合割合は、植物性結合剤粉体総重量中の１５％以下とするのが望ましい。ガム質の配合割合が１５重量％を超えると脱型時の離型性が低下する。
本発明においては、植物性繊維質粉体２〜１７重量部と植物性結合剤粉体１重量部とを混合し、当該混合物３〜９重量部と水１重量部とを混合して植物性繊維質成形材料を形成し、当該植物性繊維質成形材料を成形することを特徴とする生分解性繊維質成形体の製造方法を提供する。
植物性繊維質粉体２〜１７重量部と植物性結合剤粉体１重量部とを混合し、当該混合物３〜９重量部と水１重量部とを混合することにより、射出成形法における射出時に或いは射出成形法と同様の射出工程を有するインジェクションプレス成形法等における射出時に、好適に流動化して型に隙間なく充填可能な成形材料を、得ることができる。当該成形材料は水分含有量が少ないので、当該成形材料を成形した生分解性繊維質成形体も、水分含有量が少なく脱型後の乾燥時間が短い。従って、本発明に係る方法によれば、生分解性繊維質成形体を安価に大量生産することができる。
当該成形材料を成形することにより、生分解性繊維質成形体を安価に大量生産することができる。
本発明に係る方法で製造された植物性繊維質成形体は、合成樹脂を全く含まず、自然環境下で生分解されて土壌と一体化して土壌成分となる。また、容器リサイクル法下においても、一般廃棄物として処理可能である。
植物性結合剤粉体１重量部に混合される植物性繊維質粉体の重量部が２未満であると、成形体が金型に強く付着して脱型が困難になる。植物性結合剤粉体１重量部に混合される植物性繊維質粉体の重量部が７を超えると、成形体の強度が低下する。水１重量部に混合される植物性繊維質粉体と植物性結合剤粉体との混合物の重量部が３未満であると、成形体の強度が低下して脱型時に支障を来す可能性があり、水１重量部に混合される植物性繊維質粉体と植物性結合剤粉体との混合物の重量部が９を超えると、成形材料の流動性が低下して型に隙間無く充填するのが困難になる。
植物性繊維質粉体として、木，草，葉，籾殻，米糠，果実皮，コーヒー豆抽出残渣等毒性の無いあらゆる植物性繊維質素材の粉体又はこれらの混合粉体を使用することができる。
植物性結合剤粉体として、毒性の無い澱粉粉体、ガム質粉体、又はこれらの混合粉体を使用することができる。
植物性繊維質粉体と植物性結合剤粉体と水とを混合して得られた成形材料に、天然物由来の着色料や脂溶性成分等を添加しても良い。
本発明に係る方法で得られる生分解性繊維質成形体として、包装トレー、箸や椀等の食器類、食品原材料容器、照明器具類、装飾品類、敷物類、玩具類、家具調度品類、履き物、灰皿、植木鉢、文房具類、運動用具類、自動車内装品、建材等が挙げられる。
本発明の好ましい態様においては、植物性結合剤粉体は、澱粉粉体である。
澱粉粉体は安価に且つ大量に入手できるので、植物性繊維質成形体を安価に大量生産するのに適している。
澱粉粉体として、小麦粉澱粉，馬鈴薯澱粉，コーンスターチ，ワキシーコーンスターチ，ハイアミロース澱粉，サゴ澱粉，タピオカ澱粉等毒性の無いあらゆる澱粉の粉体またはこれらの混合粉体を使用することができる。
本発明の好ましい態様においては、植物性結合剤粉体は、澱粉粉体とガム質粉体との混合物である。
植物性結合剤粉体として、澱粉粉体とガム質粉体の混合物を使用すると、射出成形法における射出時に或いは射出成形法と同様の射出工程を有するインジェクションプレス成形法等における射出時に、好適に流動化して型に隙間なく充填可能な成形材料を、植物性結合剤粉体として澱粉粉体のみを使用する場合に比べて、水の混合量を抑制しつつ得ることができる。当該成形材料を成形した生分解性繊維質成形体は、水分含有量が少ないので脱型後の乾燥時間が短い。従って、本発明に係る方法によれば、生分解性繊維質成形体を安価に大量生産することができる。ガム質の配合割合は、植物性結合剤粉体総重量中の１５％以下とするのが望ましい。ガム質の配合割合が１５重量％を超えると脱型時の離型性が低下する。
本発明の好ましい態様においては、ガム質は、水溶性多糖類である。
ガム質、特に水溶性多糖類である水溶性ガム質は、澱粉の糊化を促進し生分解性繊維質成形材料の流動化を促進して加工性を向上させると共に、植物性繊維質粉体が形成する成形品の主要構造を強化する。
本発明の好ましい態様においては、水溶性多糖類は、キサンタンガム，タマリンドガム，ジェランガム，カラギーナン，プルラン，グアーガム，ローカストビーンガム，タラガム，ペクチン，アルギン酸および寒天から選ばれる１種又は２種以上である。
キサンタンガム，タマリンドガム，ジェランガム，カラギーナン，プルラン，グアーガム，ローカストビーンガム，タラガム，ペクチン，アルギン酸、寒天等の水溶性多糖類を使用することができる。これらは単独で使用しても良く１種又は２種以上を混合して使用しても良い。
本発明の好ましい態様においては、水溶性多糖類は、キサンタンガムおよびタマリンドガムから選ばれる１種又は２種である。
水溶性多糖類としてキサンタンガム又はタマリンドガムまたはこれらの混合物を使用することにより、射出時の好適な流動性と脱型時の好適な離型性とに特に優れる成形材料が得られる。キサンタンガムとタマリンドガムとの混合物を使用する場合には、タマリンドガムの配合割合を水溶性多糖類総重量中の７０％以下とするのが好ましい。
本発明の好ましい態様においては、植物性繊維質粉体の粒度は６０〜２００メッシュである。
植物性繊維質粉体の粒度を６０メッシュ以下とすることにより、成形工程での型開き時の植物性繊維の膨張爆発を防止することができる。他方、植物性繊維を２００メッシュ未満の粒度まで粉砕するには、多大な設備と手間とが必要であり、成形体の量産を阻害する。
本発明の好ましい態様においては、植物性繊維質粉体の含水率が４〜２０重量％である。
上昇空気流とサイクロン集塵機とを使用して植物性繊維質粉体から粒度が６０〜２００メッシュの植物性繊維質粉体を効率良く分級することができる。含水率が２０重量％以下の植物性繊維質粉体は、上昇空気流とサイクロン集塵機とを使用する分級に適している。植物性繊維質粉体の含水率を４重量％未満にするには、多大な設備と手間とが必要であり、成形体の量産を阻害する。
本発明の好ましい態様においては、含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を１５０〜１８０℃のスチームで洗浄殺菌し、加圧脱水し、加熱乾燥し、衝撃荷重を加え粉砕して、含水率が４〜１０重量％の植物性繊維質粉体を形成し、当該植物性繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、粒度が６０〜２００メッシュで含水率が４〜１０重量％の植物性繊維質粉体を得る。
１５０〜１８０℃のスチームで洗浄殺菌することにより、植物性繊維質素材が殺菌されると共に、植物性繊維質素材内の酵素の作用が停止され、植物性繊維質素材の自然色が維持される。この結果、衛生的で且つ植物性繊維質素材の自然色が残存する成形体の製造が可能となる。
自然乾燥させた植物性繊維質素材の含水率は４０〜５０重量％である。乾燥時間の短縮と省エネの観点から含水率４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を加圧脱水した後に加熱乾燥するのが望ましい。含水率４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を直接加圧して脱水するには多大のエネルギーと時間とを要するが、スチームで洗浄殺菌して含水率を６０〜７５重量％まで増加させた後に加圧すると、少ないエネルギーで且つ短時間で含水率約３５重量％まで脱水することができる。含水率が４０重量％以上の植物性繊維質素材を加熱乾燥するには長時間を要するが、含水率約３５重量％まで脱水した植物性繊維質素材は、加熱乾燥により、含水率約１０重量％まで短時間で脱水することが可能である。含水率約１０重量％の乾燥した植物性繊維質素材を、加熱乾燥により更に脱水するには長時間を要するが、衝撃荷重を加え粉砕して植物性繊維質素材を微粒子化し且つ粉砕によって発熱させることにより、短時間で含水率４〜１０重量％まで脱水することが可能である。
粉砕して得た含水率が４〜１０重量％の植物性繊維質粉体を、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、２段階の分級を行い、且つ上昇気流の流速、上昇距離、サイクロン集塵機の仕様等を適正値に設定することにより、粒度が６０〜２００メッシュの植物性繊維質粉体を効率良く得ることができる。含水率が４〜１０重量％の植物繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で分級することにより、分級工程での植物繊維質粉体の加湿を防止することができる。
本発明の好ましい態様においては、含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を１５０〜１８０℃のスチームで洗浄殺菌し、加圧脱水し、衝撃荷重を加え粉砕して、含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体を形成し、当該植物性繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、粒度が６０〜２００メッシュで含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体を得る。
１５０〜１８０℃のスチームで洗浄殺菌し、加圧脱水して得られた含水率約３５重量％の植物性繊維質素材を、衝撃荷重を加え粉砕して植物性繊維質素材を微粒子化し且つ衝撃荷重による粉砕によって発熱させることにより、短時間で含水率１０〜２０重量％まで脱水することが可能である。
粉砕して得た含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体を、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、２段階の分級を行い、且つ上昇気流の流速、上昇距離、サイクロン集塵機の仕様等を適正値に設定することにより、粒度が６０〜２００メッシュの植物性繊維質粉体を効率良く得ることができる。含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で分級することにより、分級工程での植物繊維質粉体の加湿を防止することができる。
本発明の好ましい態様においては、含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を衝撃荷重を加え粉砕して含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体を形成し、当該植物性繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、含水率が１０〜２０重量％で粒度が６０〜２００メッシュの植物性繊維質粉体を得る。
自然乾燥させた含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を、衝撃荷重を加え粉砕して植物性繊維質素材を微粒子化し且つ衝撃荷重による粉砕によって発熱させることにより、短時間で含水率１０〜２０重量％まで脱水することが可能である。
粉砕して得た含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体を、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、２段階の分級を行い、且つ上昇気流の流速、上昇距離、サイクロン集塵機の仕様等を適正値に設定することにより、粒度が６０〜２００メッシュの植物性繊維質粉体を効率良く得ることができる。含水率が１０〜２０重量％の植物繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で分級することにより、分級工程での植物繊維質粉体の加湿を防止することができる。
本発明の好ましい態様においては、含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を磨り潰して、粒度が６０〜２００メッシュで含水率が４〜２０重量％の植物性繊維質粉体を得る。
含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を、空気流中で刃とメッシュとの間の微少隙間へ導き、メッシュと刃を相対平行移動させ、前記刃により前記植物性繊維質素材を剪断すると共にメッシュの小径穴に押し込んで磨り潰し且つメッシュのエッジで剪断する。メッシュの小径穴サイズを順次減少させつつ前記剪断と磨り潰しとを繰り返すことにより、空気流中で植物性繊維質素材が微粒子化されると共に発熱して乾燥する。この結果、粒度が６０〜２００メッシュで含水率が４〜２０重量％の植物性繊維質粉体が得られる。
本発明の好ましい態様においては、植物性繊維質成形材料を６０〜１３０℃の温度で成形する。
植物性繊維質成形材料の温度が６０℃未満であると、澱粉が糊化せず、植物性繊維質成形材料の流動性が低下して充填不足を引き起こす。最悪、成形機ノズルから植物性繊維質成形材料が射出されない場合もある。植物性繊維質成形材料の温度が１３０℃を超えると、成形機ノズルからの水蒸気噴出量が増加し、キャビティーの端部にガスが溜まり充填不足を引き起こす。
成形温度が６０〜１３０℃の低温なので、加工エネルギーが少ないという利点がある。
本発明の好ましい態様においては、植物性繊維質成形材料を予備成形することなく、最終成形する。
本発明に係る植物性繊維質成形材料は、適度の粘度と適度の流動性とを備えており、射出成形機のスクリューによって確実に搬送されるので、スクリューによる搬送性を高めるための顆粒化等の予備成形を要さない。従って、本発明に係る植物性繊維質成形材料を粉体のまま射出成形機で最終成形することができる。
本発明においては、植物性繊維質粉体と、澱粉粉体とガム質粉体との混合物である植物性結合剤粉体と、水との混合物であることを特徴とする生分解性繊維質成形材料を提供する。
本発明においては、植物性繊維質粉体と植物性結合剤粉体と水との混合物であって、植物性結合剤粉体の重量が植物性繊維質粉体の重量の１／７〜１／２であり、水の混合量が混合物総重量の１０〜２５％であることを特徴とする生分解性繊維質成形材料を提供する。
上記組成の生分解性繊維質成形材料は水分含有量が少ないので、当該成形材料を成形した生分解性繊維質成形体も、水分含有量が少なく脱型後の乾燥時間が短い。従って、上記組成の成形材料を使用することにより、生分解性繊維質成形体を安価に大量生産することができる。上記組成の成形材料は、射出成形や射出成形と同様の射出工程を有するインジェクションプレス成形等に好適である。上記組成の生分解性繊維質成形材料を押出成形やトランスファー成形や加熱加圧成形に使用することも可能である。
〔発明を実施するための最良の形態〕
本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法を説明する。
図１に示すように、自然乾燥により含水率が４０〜５０重量％に低下した木、草、籾殻、果実皮等毒性の無い植物性繊維質素材をホッパー１に投入する。図２に示すように、ホッパー１は本体１１と、本体１１内で水平に延在する軸部材１２とを備えている。軸部材１２には多数の攪拌腕１３が取り付けられている。軸部材１２はモーター１４により回転駆動される。軸部材１２の回転に伴って回転する攪拌腕１３によりほぐされた植物性繊維質素材がホッパー１から落下し、図示しないベルトコンベアにより、スチーム洗浄機２へ搬送される。
図３に示すように、スチーム洗浄機２は、水平に延在する円筒状外殻２１を備えている。円筒状外殻２１はメッシュ製の下部２１ａを備えている。円筒状外殻２１の両端には、開閉扉２２ａ、２２ｂが配設されている。円筒状外殻２１内にメッシュ製の円筒状内殻２３が配設されている。円筒状内殻２３の内面には、螺旋状突起２３ａが取り付けられている。円筒状外殻２１と円筒状内殻２３との間に、複数の内殻支持ローラー２４が配設されている。複数の内殻支持ローラー２４中の特定のものは図示しないモーターにより回転駆動される駆動ローラーであり、他のものは従動ローラーである。
スチーム洗浄機２の開閉扉２２ａが開き、図示しないベルトコンベアにより搬送された植物性繊維質素材が、円筒状内殻２３内に搬入される。開閉扉２２ａが閉じ、複数の内殻支持ローラー２４中の特定の駆動ローラーが回転して、円筒状内殻２３が回転する。螺旋状突起２３ａが回転し、植物性繊維質素材は開閉扉２２ｂへ向けて搬送される。
１５０〜１８０℃のスチームが、円筒状外殻２１の開閉扉２２ａ近傍部に形成された開口を介して円筒状外殻２１に供給され、円筒状外殻２１の開閉扉２２ｂ近傍部に形成された開口を介して円筒状外殻２１から排出される。スチームはメッシュ製の円筒状内殻２３内に流入し、搬送中の植物性繊維質素材を洗浄殺菌すると共に、植物性繊維質素材の含水率を６０〜７５重量％まで増加させる。スチームによって高温加熱されることにより、植物性繊維質素材中の酵素の働きが停止し、植物性繊維質素材の自然色が維持される。
植物性繊維質素材から除去された石、砂、ゴミ、植物性繊維質素材から滴下した水は、円筒状内殻２３のメッシュと、円筒状外殻の下部２１ａのメッシュとを介してスチーム洗浄機２から排出される。
植物性繊維質素材が開閉扉２２ｂの近傍まで搬送されると、開閉扉２２ｂが開き、洗浄殺菌され加湿された植物性繊維質素材は、スチーム洗浄機２から排出される。スチーム洗浄機２から排出された植物性繊維質素材は、図示しないベルトコンベアにより、絞り機３へ搬送される。
図４に示すように、絞り機３は、ホッパー３１と、ホッパー３１の下端に接続されたエルボ３２と、エルボ３２の吐出口に接して配設された上ローラー３３ａ、下ローラー３３ｂとを備えている。下ローラー３３ｂは図示しないモーターにより回転駆動される駆動ローラーであり、上ローラー３３ａは従動ローラーである。上ローラー３３ａは図示しない駆動装置により上下に駆動される。
図示しないベルトコンベアにより搬送された植物性繊維質素材は、絞り機３のホッパー３１に投入される。植物性繊維質素材は、エルボ３２を通って、高速回転する上ローラー３３ａと下ローラー３３ｂとの間に引き込まれ、加圧脱水される。含水率を６０〜７５重量％まで増加させた植物性繊維質素材を一対のローラーに通して加圧脱水することにより、植物性繊維質素材は瞬時に含水率約３５重量％まで脱水される。脱水された植物性繊維質素材は、絞り機３から排出される。絞り機３から排出された板状の植物性繊維質素材は、図示しないベルトコンベアにより、乾燥機４へ搬送される。
図５に示すように、乾燥機４は、水平に延在する円筒状外殻４１を備えている。円筒状外殻４１の両端には入口４１ａと出口４１ｂとが形成されている。円筒状外殻４１内にメッシュ製の円筒状内殻４２が配設されている。円筒状内殻４２の両端には、円筒状外殻４１の入口４１ａと出口４１ｂとに対峙して、入口４２ａと出口４２ｂとが形成されている。円筒状内殻４２の内面には、螺旋状突起４２ｃが取り付けられている。円筒状内殻４２内に、入口４２ａに対峙して複数の攪拌腕が取り付けられた軸部材４３が配設されている。軸部材４３は円筒状内殻４２と同軸に延在している。軸部材４３は図示しない支持部材を介して円筒状内殻４２に固定されている。円筒状外殻４１と円筒状内殻４２との間に、複数の内殻支持ローラー４４が配設されている。複数の内殻支持ローラー４４中の特定のものは図示しないモーターにより回転駆動される駆動ローラーであり、他のものは従動ローラーである。
図示しないベルトコンベアにより搬送された板状の植物性繊維質素材が、円筒状外殻の入口４１ａと円筒状内殻の入口４２ａとを通って、円筒状内殻４２内に搬入される。複数の内殻支持ローラー４４中の特定の駆動ローラーが回転して、円筒状内殻４２が回転する。軸部材４３が円筒状内殻４２と共に回転し、軸部材４３に取り付けられた攪拌腕が回転し、板状の植物性繊維質素材は、円筒状内殻４２に搬入される際にほぐされる。ほぐされた植物性繊維質素材は、回転する螺旋状突起４２ｃにより、出口４２ｂへ向けて搬送される。
２５０℃に加熱された空気が、円筒状外殻４１の入口４１ａ近傍部に形成された開口を介して円筒状外殻４１に供給され、円筒状外殻４１の出口４１ｂ近傍部に形成された開口を介して、１５０℃の排気となって円筒状外殻４１から排出される。高温の空気がメッシュ製の円筒状内殻４２内へ流入し、含水率約３５重量％の植物性繊維質素材は、高温空気により短時間で、含水率約１０重量％まで乾燥される。
含水率約１０重量％まで乾燥された植物性繊維質素材は、円筒状内殻の出口４２ｂと円筒状外殻４１の出口４１ｂとを通って、乾燥機４から排出される。乾燥機４から排出された植物性繊維質素材は、円筒状外殻４１の出口４１ｂに対峙して配設された、搬送パイプ５により粉砕機６へ搬送される。
図５に示すように、搬送パイプ５は、パイプ本体５１と、パイプ本体５１の内面に形成された螺旋状突起５２と、パイプ本体５１を回転駆動する図示しない駆動装置とを備えている。パイプ本体５１が回転し、パイプ本体５１と共に螺旋状突起５２が回転することにより、パイプ本体５１内の植物性繊維質素材が外気から遮断された状態で搬送される。植物性繊維質素材が外気から遮断されることにより、含水率約１０重量％まで乾燥された植物性繊維質素材が搬送中に加湿される事態の発生が防止される。
図６に示すように、粉砕機６は、ホッパー６１ａと粉砕室６１ｂと粉体吐出室６１ｃとを有するケース６１を備えている。粉砕室６１ｂ内に回転板６２が収容されている。複数の衝撃ピン６３が、回転板６２の両面外縁部に周列放射状に取り付けられている。複数の衝撃ピン６４が、複数の衝撃ピン６３に噛み合うように、周列放射状に粉砕室６１ｂの囲壁に取り付けられている。回転板６２の径方向外方に、環状メッシュ６５が配設されている。回転板は図示しないモーターを介して回転駆動される。
搬送パイプ５により搬送された植物性繊維質素材は、ホッパー６１ａに投入され、粉砕室６１ｂの中央部に搬入される。回転板６２が回転し、回転板６２から摩擦力を受けて植物性繊維質素材も回転する。回転に伴う遠心力により植物性繊維質素材は径方向外方へ移動する。回転板６２の外縁部に到達した植物性繊維質素材は、衝撃ピン６３、６４から衝撃力を受けて粉砕され、植物性繊維質粉体となる。植物性繊維質素材に衝撃力が加わることにより、熱が発生する。（表面積／体積）の大きな植物性繊維質粉体は、衝撃で発生した熱により、短時間で含水率４〜１０重量％まで脱水される。含水率４〜１０重量％の植物性繊維質粉体は、環状メッシュ６５を通過して粉体吐出室６１ｃに流入する。粉体吐出室６１ｃに流入した植物性繊維質粉体は、搬送パイプ５により、分級機７へ搬送される。
図７に示すように、分級機７はホッパー７１を備えている。直立した送風パイプ７２ａの上端部がホッパー７１の傾斜した底壁を貫通してホッパー７１内まで延びている。ホッパー７１に隣接してサイクロン集塵機７３が配設されている。ホッパー７１の頂部から延びる送風パイプ７２ｂがサイクロン集塵機７３の上部に接線状に接続している。サイクロン集塵機７３の頂部から延びる送風パイプ７２ｃがフィルター７４に接続している。フィルター７４から延びる送風パイプ７２ｄが遠心送風機７５の吸入口に接続している。遠心送風機７５の吐出口から延びる送風パイプ７２ｅが送風パイプ７２ａの下端に接続している。ホッパー７１の下端から延びるパイプ７６ａが送風パイプ７２ａの下部に接続している。サイクロン集塵機７３の下端から延びるパイプ７６ｂが送風パイプ７２ａの下部に接続している。
遠心送風機７５から吹き出した空気は、図７で実線矢印で示すように、送風パイプ７２ｅを通って送風パイプ７２ａの下端に流入し、送風パイプ７２ａを上昇してホッパー７１へ流入する。ホッパー７１内を上昇した空気は、ホッパー７１の頂部から送風パイプ７２ｂを通って、サイクロン集塵機７３の上部に接線状に流入する。サイクロン集塵機７３へ流入した空気は、サイクロン集塵機７３内を旋回した後、サイクロン集塵機７３の頂部から送風パイプ７２ｃを通って、フィルター７４へ流入する。フィルター７４へ流入した空気は、送風パイプ７２ｄを通って遠心送風機７５へ還流する。
搬送パイプ５により搬送された植物性繊維質粉体は、白抜き矢印で示すように、送風パイプ７２ａの下部に搬入される。送風パイプ７２ａを流れる上昇空気流に連行されて、植物性繊維質粉体は送風パイプ７２ａ内を上昇し、ホッパー７１に流入する。ホッパー７１内で空気流速が低下することにより、植物性繊維質粉体が空気流から受ける浮力が低下する。植物性繊維質粉体中の粗大粒子が、一点鎖線の矢印で示すように、ホッパー７１の下端へ向けて落下し、パイプ７６ａを通って送風パイプ７２ａの下部に還流する。植物性繊維質粉体中の微粒子は、白抜き矢印で示すように、ホッパー７１の頂部から送風パイプ７２ｂを通ってサイクロン集塵機７３に流入する。
サイクロン集塵機７３に流入した植物性繊維質粉体中の微粒子は、空気流と共に旋回する。旋回により発生する遠心力により、植物性繊維質粉体中の中程度の粗大粒子が、サイクロン集塵機７３の側壁に衝突し、一点鎖線の矢印で示すように、側壁に沿って落下する。中程度の粗大粒子は、サイクロン集塵機７３の下端からパイプ７６ｂを通って送風パイプ７２ａの下部に還流する。植物性繊維質粉体中の微粒子は、白抜き矢印で示すように、サイクロン集塵機７３の頂部から送風パイプ７２ｃを通ってフィルター７４に流入する。
フィルター７４により植物性繊維質粉体が捕獲され、空気のみが送風パイプ７２ｄを通って遠心送風機７５に還流する。
ホッパー７１とサイクロン集塵機７３とによって、２段階に亘って分級され、且つホッパー７１内での上昇空気流の流速、ホッパー７１の頂部までの上昇距離、サイクロン集塵機７３の仕様等が適正値に設定されることにより、粒度が６０〜２００メッシュの植物性繊維質粉体のみが、効率良くフィルター７４に捕獲される。含水率が４〜１０重量％の植物繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で分級することにより、分級工程での植物繊維質粉体の加湿が防止される。フィルター７４に捕獲された粒度が６０〜２００メッシュで含水率が４〜１０重量％の植物繊維質粉体は、搬送パイプ５により混合機８へ搬送される。
混合機８において、含水率４〜１０重量％の植物性繊維質粉体と、澱粉粉体とガム質粉体との混合粉体と、水とが混合されて、或いは、含水率４〜１０重量％の植物性繊維質粉体２〜１７重量部と植物性結合剤粉体１重量部とが混合され、更に、当該混合物３〜９重量部と水１重量部とが混合されて、射出成形に好適な植物性繊維質成形材料が形成される。
上記植物性繊維質成形材料は、適度の粘度と適度の流動性とを備えており、射出成形機のスクリューによって確実に搬送されるので、スクリューによる搬送性を高めるための顆粒化等の予備成形を要さない。従って、前記植物性繊維質成形材料は粉体のまま搬送パイプ５により搬送されて射出成形機９へ投入され、射出成形により植物性繊維質成形体に最終成形される。植物性繊維質成形材料は、射出成形機９のノズルから型へ射出される直前までは、湿った粉体であり所謂流動体では無いが、射出される際に流動化して、型に隙間無く充填される。
射出成形機９のノズルから射出される際の植物性繊維質成形材料の温度は、６０〜１３０℃、好ましくは７０〜１１０℃に制御される。植物性繊維質成形材料の温度が６０℃未満であると、澱粉が糊化せず、植物性繊維質成形材料の流動性が低下して充填不足を引き起こす。最悪、射出成形機９のノズルから植物性繊維質成形材料が射出されない場合もある。植物性繊維質成形材料の温度が１３０℃を超えると、射出成形機９のノズルからの水蒸気噴出量が増加し、キャビティーの端部にガスが溜まり充填不足を引き起こす。植物性繊維質成形材料の温度範囲が７０〜１１０℃であれば、必要量の植物性繊維質成形材料が射出成形機９のノズルから確実に射出され、且つキャビティーの端部にガスが溜まらないので、確実に充填不足を防止できる。
成形温度が６０〜１３０℃の低温なので、成形温度が２００〜２５０℃の一般的なプラスチック成形に比べて加工エネルギーが少ない。
植物性繊維質成形材料を、顆粒化等の予備成形工程を経ることなく、射出成形機９に直接投入することにより、従来のプラスチック成形材料では必要であった顆粒化費用等の予備成形費用を節減できる。
絞り機３で含水率約３５重量％まで脱水した植物性繊維質素材を乾燥機４を介することなく粉砕機６へ直接搬送して、粉砕乾燥させても良い。含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体が得られる。
ホッパー１内の含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を、スチーム乾燥機２、絞り機３、乾燥機４を介することなく粉砕機６へ直接搬送して、粉砕乾燥させても良い。含水率が１０〜２０重量％の未殺菌の植物性繊維質粉体が得られる。殺菌を必要としない植物性繊維質成形体を成形する際には、含水率が１０〜２０重量％の未殺菌の植物性繊維質粉体を使用することができる。
ホッパー７１とサイクロン集塵機７３とフィルター７４とを有する分級機７を用いて、含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体から粒度が６０〜２００メッシュの植物性繊維質粉体を効率良く分級することができる。植物性繊維質粉体の含水率が２０重量％を超えると、粉体粒子重量の増大により、ホッパー７１とサイクロン集塵機７３とによる２段階分級の効率が低下し、植物性繊維質成形体の量産が阻害される。
図８に示すように、モーター６ａ′と、先端に刃が形成されると共に基部が周方向に互いに間隔を隔ててモーター６ａ′の出力軸に固定された複数の径向き刃６ｂ′と、径向き刃６ｂ′の先端から微少隙間を隔てて配設され径向き刃６ｂ′を取り巻くメッシュ製の筒体６ｃ′と、筒体６ｃ′収容するケーシング６ｄ′とを有し、ケーシング６ｄ′に入口開口６ｅ′と出口開口６ｆ′とが形成された粉砕機６′を直列に複数接続し、最前段の粉砕機６′から最後段の粉砕機６′へ向けて筒体６ｃ′を形成するメッシュの小径穴寸法を順次減少させても良い。
モーター６ａ′を始動させると、径向き刃６ｂ′が回転し、筒体６ｃ′内に径方向外向きの空気流が形成される。自然乾燥させた含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を、入口開口６ｅ′を介して最前段の粉砕機６′へ投入すると、前記空気流に連行されて、植物性繊維質素材は径向き刃６ｂ′の先端へ向けて移動し、径向き刃６ｂ′の先端に形成された刃で剪断されつつ、筒体６ｃ′を形成するメッシュの小径穴に押し込まれて磨り潰され且つ剪断される。磨り潰され且つ剪断された植物性繊維質素材は、空気流に連行され、出口開口６ｆ′を通って最前段の粉砕機６′から流出し、次段の粉砕機６′へ流入する。筒体６ｃ′を形成するメッシュの小径穴寸法を順次減少させつつ最後段の粉砕機６′まで順次磨り潰しを繰り返すことにより、粒度が６０〜２００メッシュの植物性繊維質粉体を得ることができる。磨り潰され且つ剪断される際の発熱と空気流への暴露とにより植物性繊維質粉体の含水率は４〜２０重量％まで低下する。
粉砕機６、６′に代えて、他の構造の粉砕機を使用しても良い。粉砕に伴う発熱によって植物性繊維質素材は乾燥する。
実施例１：球状成形体の製造
ホッパー１から分級機７までの装置を用いて、杉の間伐材から粒度が６０〜２００メッシュで、含水率が８重量％の植物性繊維質紛体を調製した。この粉体５８重量部と植物性結合剤粉体１７重量部との均一混合粉末を調製し、これに水を均一に２５重量部加えて加湿して、混合機８で成形体原料を得た。植物性結合剤粉体としては、コーンスターチ９７重量％，キサンタンガム２重量％およびタマリンドガム１重量％の混合物を用いた。
上記成形体原料を射出成形機の原料ホッパーから射出シリンダー内に投入した後、常法に従って金型内に成形体原料を押し出して直径５０ｍｍ，重さ７２ｇの球状成形体を製造した。成形時射出圧力は１０３ＭＰａ，金型の型締力１７００ＫＮで、脱型時間７５秒にて行った。
この球状成形体を土中に埋めておいたところ、１２週間後には崩壊していて目視では確認できなかった。
実施例２：汁椀の製造
ホッパー１から分級機７までの装置を用いて、竹から粒度が６０〜２００メッシュで、含水率が５重量％の植物性繊維質紛体を調製した。この粉体６３重量部と植物性結合剤粉体２０重量部との均一混合粉末を調整し、これに水を均一に１７重量部加えて加湿して、混合機８で成形体原料を得た。植物性結合剤粉体としては、コーンスターチ９８重量％およびキサンタンガム２重量％の混合物を用いた。
上記成形体原料を射出成形機の原料ホッパーから射出シリンダー内に投入した後、常法に従って金型内に成形体原料を押し出して、重さ６５ｇの汁椀を得た。成形時射出圧力は８３ＭＰａ，金型の型締力１２５０ＫＮで、脱型時間４５秒にて行った。
この汁椀を土中に埋めておいたところ、３週間後には崩壊していて目視では確認できなかった。
実施例３：ペンダントトップの製造
ホッパー１から分級機７までの装置を用いて、草から粒度が６０〜２００メッシュで、含水率が７重量％の植物性繊維質紛体を調製した。この粉体７３重量部と植物性結合剤粉体１４重量部との均一混合粉末を調整し、これに水を均一に１３重量部加えて加湿して、混合機８で成形体原料を得た。植物性結合剤粉体としては、馬鈴薯澱粉９８重量％，キサンタンガム１重量％およびタマリンドガム１重量％の混合物を用いた。
上記成形体原料を射出成形機の原料ホッパーから射出シリンダー内に投入した後、常法に従って５個取りの星型金型内に成形体原料を押し出して、重さ各１２ｇの星型ペンダントトップを得た。成形時射出圧力は８３ＭＰａ，金型の型締力９５０ＫＮで、脱型時間２０秒にて行った。
このペンダントトップを土中に埋めておいたところ、２週間後には崩壊していて目視では確認できなかった。
実施例４：植木鉢の製造
ホッパー１内の含水率が４０〜５０重量％の杉のオガ粉と檜のプレナー屑の混合物を、スチーム乾燥機２、絞り機３、乾燥機４を介することなく粉砕機６へ直接搬送して粉砕乾燥させ、含水率が１０〜２０重量％の未殺菌の植物性繊維質粉体を調製した。ホッパー７１とサイクロン集塵機７３とフィルター７４とを有する分級機７を用いて、前記植物性繊維質粉体から粒度が６０〜２００メッシュで、含水率が１３重量％の植物性繊維質紛体を調製した。この粉体６９重量部と植物性結合剤粉体１１重量部との均一混合粉末を調整し、これに水を均一に２０重量部加えて加湿して、混合機８で成形体原料を得た。植物性結合剤粉体としては、小麦粉澱粉９１重量％，キサンタンガム３重量％およびタマリンドガム６重量％の混合物を用いた。
上記成形体原料を射出成形機の原料ホッパーから射出シリンダー内に投入した後、常法に従って金型内に成形体原料を押し出して、重さ１６２ｇの植木鉢（深さ１４３ｍｍ、直径１２７ｍｍ）を得た。成形時射出圧力は１６０ＭＰａ，金型の型締力２０００ＫＮで、脱型時間９０秒にて行った。
この植木鉢を土中に埋めておいたところ、１０週間後には崩壊していて目視では確認できなかった。
実施例５：植木鉢の製造
ホッパー１内の含水率が４０〜５０重量％の杉のオガ粉と檜のプレナー屑の混合物を、スチーム乾燥機２、絞り機３、乾燥機４を介することなく粉砕機６へ直接搬送して粉砕乾燥させ、含水率が１０〜２０重量％の未殺菌の植物性繊維質粉体を調製した。ホッパー７１とサイクロン集塵機７３とフィルター７４とを有する分級機７を用いて、前記植物性繊維質粉体から粒度が６０〜２００メッシュで、含水率が１３重量％の植物性繊維質紛体を調製した。この粉体６５重量部と植物性結合剤粉体１２重量部との均一混合粉末を調整し、これに水を均一に２３重量部加えて加湿して、混合機８で成形体原料を得た。植物性結合剤粉体としては、馬鈴薯澱粉粉体だけを用いた。
上記成形体原料を射出成形機の原料ホッパーから射出シリンダー内に投入した後、常法に従って金型内に成形体原料を押し出して、重さ１６８ｇの植木鉢（深さ１４３ｍｍ、直径１２７ｍｍ）を得た。成形時射出圧力は１６０ＭＰａ，金型の型締力２０００ＫＮで、脱型時間９０秒にて行った。
この植木鉢を土中に埋めておいたところ、１０週間後には崩壊していて目視では確認できなかった。
実施例６：ボードの製造
ホッパー１内の含水率が４０〜５０重量％の杉のオガ粉と檜のプレナー屑の混合物を、スチーム乾燥機２、絞り機３、乾燥機４を介することなく粉砕機６へ直接搬送して粉砕乾燥させ、含水率が１０〜２０重量％の未殺菌の植物性繊維質粉体を調製した。ホッパー７１とサイクロン集塵機７３とフィルター７４とを有する分級機７を用いて、前記植物性繊維質粉体から粒度が６０〜２００メッシュで、含水率が８重量％の植物性繊維質紛体を調製した。この粉体６２重量部と植物性結合剤粉体１５重量部との均一混合粉末を調整し、これに水を均一に２３重量部加えて加湿して、混合機８で成形体原料を得た。植物性結合剤粉体としては、タピオカ澱粉９４重量％、キサンタンガム２重量％およびタマリンドガム４重量％の混合物を用いた。
上記成形体原料を押し出し成形機の原料ホッパーから加熱シリンダー内に投入した後、常法に従って加熱シリンダー先端に取り付けたボード成形用金型から押し出して、重さが２８０ｇのボード（厚さ８ｍｍ、幅６０ｍｍ、長さ５００ｍｍ）を得た。
このボードを土中に埋めておいたところ、２週間後には崩壊していて目視では確認できなかった。
〔発明の産業上利用可能性〕
本発明に係る生分解性繊維質成形体の製造方法は、土中での分解時間が短く地球環境への負担が少ない、且つ大量生産可能で安価な、生分解性繊維質成形体の製造に好適である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法の工程図である。
図２は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用されるホッパーの断面図である。
図３は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用されるスチーム洗浄機の断面図である。（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は横断面図である。
図４は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される絞り機の断面図である。
図５は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される乾燥機の断面図である。（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は横断面図である。
図６は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される粉砕機の断面図である。
図７は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される分級機の構成図である。
図８は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される粉砕機の変形例の斜視図である。
【図１】
2003074242.tif 000003
【図２】
2003074242.tif 000004
【図３】
2003074242.tif 000005
【図４】
2003074242.tif 000006
【図５】
2003074242.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2003074242.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月8日(2003.12.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物性繊維質粉体と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体とを混合し、当該混合物と水を混合して植物性繊維質成形材料粉体を形成し、当該植物性繊維質成形材料粉体を、粉体のまま射出成形機又は押出成形機に投入して成形することを特徴とする生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項２】
植物性繊維質粉体２〜７重量部と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体１重量部とを混合し、当該混合物３〜９重量部と水１重量部とを混合して植物性繊維質成形材料粉体を形成し、当該植物性繊維質成形材料粉体を、粉体のまま射出成形機又は押出成形機に投入して成形することを特徴とする生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項３】
削除
【請求項４】
削除
【請求項５】
ガム質が、水溶性多糖類であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第４項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項６】
水溶性多糖類が、キサンタンガム，タマリンドガム，ジェランガム，カラギーナン，プルラン，グアーガム，ローカストビーンガム，タラガム，ペクチン，アルギン酸および寒天から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項７】
水溶性多糖類が、キサンタンガムおよびタマリンドガムから選ばれる１種又は２種であることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項８】
植物性繊維質粉体の粒度が、６０〜２００メッシュであることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第７項の何れか１項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項９】
植物性繊維質粉体の含水率が４〜２０重量％であることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項１０】
含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を１５０〜１８０℃のスチームで洗浄殺菌し、加圧脱水し、加熱乾燥し、衝撃荷重を加え粉砕して、含水率が４〜１０重量％の植物性繊維質粉体を形成し、当該植物性繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、粒度が６０〜２００メッシュで含水率が４〜１０重量％の植物性繊維質粉体を得ることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項１１】
含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を１５０〜１８０℃のスチームで洗浄殺菌し、加圧脱水し、衝撃荷重を加え粉砕して、含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体を形成し、当該植物性繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、粒度が６０〜２００メッシュで含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体を得ることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項１２】
含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を衝撃荷重を加え粉砕して含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体を形成し、当該植物性繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で、上昇空気流に混入して分級し、次いでサイクロン集塵機に導いて分級して、粒度が６０〜２００メッシュで含水率が１０〜２０重量％の植物性繊維質粉体を得ることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項１３】
含水率が４０〜５０重量％の植物性繊維質素材を磨り潰して、粒度が６０〜２００メッシュで含水率が４〜２０重量％の植物性繊維質粉体を得ることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項１４】
植物性繊維質成形材料を６０〜１３０℃の温度で成形することを特徴とする請求の範囲第１項至第１３項の何れか１項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項１５】
植物性繊維質成形材料を予備成形することなく、最終成形することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１４項の何れか１項に記載の生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項１６】
植物性繊維質粉体と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体との混合物である植物性結合剤粉体と、水との混合物であることを特徴とする射出成形用又は押出成形用の生分解性繊維質成形材料粉体。
【請求項１７】
植物性繊維質粉体と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体と、水との混合物であって、植物性結合剤粉体の重量が植物性繊維質粉体の重量の１／７〜１／２であり、水の混合量が混合物総重量の１０〜２５％であることを特徴とする射出成形用又は押出成形用の生分解性繊維質成形材料粉体。
【請求項１８】
削除
【請求項１９】
削除
【請求項２０】
ガム質が、水溶性多糖類であることを特徴とする請求の範囲第１６項又は第１９項に記載の生分解性繊維質成形材料。
【請求項２１】
水溶性多糖類が、キサンタンガム，タマリンドガム，ジェランガム，カラギーナン，プルラン，グアーガム，ローカストビーンガム，タラガム，ペクチン，アルギン酸および寒天から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の生分解性繊維質成形材料。
【請求項２２】
水溶性多糖類が、キサンタンガムおよびタマリンドガムから選ばれる１種又は２種であることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の生分解性繊維質成形材料。
【請求項２３】
植物性繊維質粉体の粒度が、６０〜２００メッシュであることを特徴とする請求の範囲第１６項乃至第２２項の何れか１項に記載の生分解性繊維質成形材料。
【請求項２４】
植物性繊維質粉体の含水率が４〜２０重量％であることを特徴とする請求の範囲第２３項に記載の生分解性繊維質成形材料。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
とする工業製品が記載されている。
特開２００１−３４２３５４号公報には、少なくともこんにゃく粉と植物性繊維の粉体と水とを混合して混練し、これを所望の型に流しこんだ後に、加圧加熱成形することを特徴とする成形品の製造方法が記載されている。
〔発明の開示〕
多糖類等のハイドロコロイドを主原料にして製造された生分解性プラスチックには、化学合成品を原料にしたプラスチックに比べ製造コストが著しく高いという問題がある。特表平１１−５０４９５０号公報の工業製品には、原材料である繊維質の寸法が大きく、原材料に混合する水分量が多いので、射出成形による大量生産に適さないという問題がある。特開２００１−３４２３５４号公報の生分解性繊維質成形体の製造方法には、加圧加熱成形なので大量生産に適さないという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、生分解性繊維質成形体を安価に大量生産することが可能な生分解性繊維質成形体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明においては、植物性繊維質粉体と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体とを混合し、当該混合物と水を混合して植物性繊維質成形材料粉体を形成し、当該植物性繊維質成形材料粉体を、粉体のまま射出成形機又は押出成形機に投入して成形することを特徴とする生分解性繊維質成形体の製造方法を提供する。
植物性結合剤粉体として、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体との混合物を使用すると、射出成形法における射出時に或いは射出成形法と同様の射出工程を有するインジェクションプレス成形法等における射出時に、好適に流動化して型に隙間なく充填可能な成形材料を、植物性結合剤粉体として澱粉粉体のみを使用する場合に比べて、水の混合量を抑制しつつ得ることができる。植物性繊維質粉体と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体とを混合し、当該混合物と水を混合して形成した植物性繊維質成形材料粉体は、適度の粘度と適度の流動性とを備えており、射出成形機のスクリューによって確実に搬送されるので、スクリューによる搬送性を高めるための顆粒化等の予備成形を要さない。従って、植物性繊維質成形材料粉体を射出成形機に直接投入して最終成形することができる。前記成形材料粉体を成形した生分解性繊維質成形体は、水分含有量が少ないので脱型後の乾燥時間が短い。従って、本発明に係る方法によれば、生分解性繊維質成形体を安価に大量生産することができる。本発明は押出成形にも適用可能である。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
本発明に係る方法で製造された植物性繊維質成形体は、合成樹脂を全く含まず、自然環境下で生分解されて土壌と一体化して土壌成分となる。また、容器リサイクル法下においても、一般廃棄物として処理可能である。
ガム質の配合割合は、植物性結合剤粉体総重量中の１５％以下とするのが望ましい。ガム質の配合割合が１５重量％を超えると脱型時の離型性が低下する。
本発明においては、植物性繊維質粉体２〜７重量部と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体１重量部とを混合し、当該混合物３〜９重量部と水１重量部とを混合して植物性繊維質成形材料粉体を形成し、当該植物性繊維質成形材料粉体を、粉体のまま射出成形機又は押出成形機に投入して成形することを特徴とする生分解性繊維質成形体の製造方法を提供する。
植物性繊維質粉体２〜７重量部と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体の混合物である植物性結合剤粉体１重量部とを混合し、当該混合物３〜９重量部と水１重量部とを混合することにより、射出成形法における射出時に或いは射出成形法と同様の射出工程を有するインジェクションプレス成形法等における射出時に、好適に流動化して型に隙間なく充填可能な成形材料粉体を、得ることができる。前記成形材料粉体は適度の粘度と適度の流動性とを備えており、射出成形機のスクリューによって確実に搬送されるので、スクリューによる搬送性を高めるための顆粒化等の予備成形を要さない。従って、前記成形材料粉体を射出成形機に直接投入して最終成形することができる。前記成形材料粉体は水分含有量が少ないので、当該成形材料粉体を成形した生分解性繊維質成形体も、水分含有量が少なく脱型後の乾燥時間が短い。従って、本発明に係る方法によれば、生分解性繊維質成形体を安価に大量生産することができる。本発明は押出成形にも適用可能である。
本発明に係る方法で製造された植物性繊維質成形体は、合成樹脂を全く含まず、自然環境下で生分解されて土壌と一体化して土壌成分となる。また、容器リサイクル法下においても、一般廃棄物として処理可能である。
植物性結合剤粉体１重量部に混合される植物性繊維質粉体の重量部が２未満であると、成形体が金型に強く付着して脱型が困難になる。植物性結合剤粉体１重量部に混合される植物性繊維質粉体の重量部が７を超えると、成形体の強度が低下する。水１重量部に混合される植物性繊維質粉体と植物性結合剤粉体との混合物の重量部が３未満であると、成形体の強度が低下して脱型時に支障を来す可能


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
性があり、水１重量部に混合される植物性繊維質粉体と植物性結合剤粉体との混合物の重量部が９を超えると、成形材料の流動性が低下して型に隙間無く充填するのが困難になる。
植物性繊維質粉体として、木，草，葉，籾殻，米糠，果実皮，コーヒー豆抽出残渣等毒性の無いあらゆる植物性繊維質素材の粉体又はこれらの混合粉体を使用することができる。
植物性結合剤粉体として、毒性の無い澱粉粉体、ガム質粉体、又はこれらの混合粉体を使用することができる。
植物性繊維質粉体と植物性結合剤粉体と水とを混合して得られた成形材料に、天然物由来の着色料や脂溶性成分等を添加しても良い。
本発明に係る方法で得られる生分解性繊維質成形体として、包装トレー、箸や椀等の食器類、食品原材料容器、照明器具類、装飾品類、敷物類、玩具類、家具調度品類、履き物、灰皿、植木鉢、文房具類、運動用具類、自動車内装品、建材等が挙げられる。
澱粉粉体は安価に且つ大量に入手できるので、植物性繊維質成形体を安価に大量生産するのに適している。
澱粉粉体として、小麦粉澱粉，馬鈴薯澱粉，コーンスターチ，ワキシーコーンスターチ，ハイアミロース澱粉，サゴ澱粉，タピオカ澱粉等毒性の無いあらゆる澱粉の粉体またはこれらの混合粉体を使用することができる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
ガム質の配合割合は、植物性結合剤粉体総重量中の１５％以下とするのが望ましい。ガム質の配合割合が１５重量％を超えると脱型時の離型性が低下する。
水溶性多糖類である水溶性ガム質は、澱粉の糊化を促進し生分解性繊維質成形材料の流動化を促進して加工性を向上させると共に、植物性繊維質粉体が形成する成形品の主要構造を強化する。
本発明の好ましい態様においては、水溶性多糖類は、キサンタンガム，タマリンドガム，ジェランガム，カラギーナン，プルラン，グアーガム，ローカストビーンガム，タラガム，ペクチン，アルギン酸および寒天から選ばれる１種又は２種以上である。
キサンタンガム，タマリンドガム，ジェランガム，カラギーナン，プルラン，グアーガム，ローカストビーンガム，タラガム，ペクチン，アルギン酸、寒天等の水溶性多糖類を使用することができる。これらは単独で使用しても良く１種又は２種以上を混合して使用しても良い。
本発明の好ましい態様においては、水溶性多糖類は、キサンタンガムおよびタマリンドガムから選ばれる１種又は２種である。
水溶性多糖類としてキサンタンガム又はタマリンドガムまたはこれらの混合物を使用することにより、射出時の好適な流動性と脱型時の好適な離型性とに特に優れる成形材料が得られる。キサンタンガムとタマリンドガムとの混合物を使用する場合には、タマリンドガムの配合割合を水溶性多糖類総重量中の７０％以下とするのが好ましい。
本発明の好ましい態様においては、植物性繊維質粉体の粒度は６０〜２００メッシュである。
植物性繊維質粉体の粒度を６０メッシュ以下とすることにより、成形工程での型開き時の植物性繊維の膨張爆発を防止することができる。他方、植物性繊維を


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
率が４〜２０重量％の植物性繊維質粉体が得られる。
本発明の好ましい態様においては、植物性繊維質成形材料を６０〜１３０℃の温度で成形する。
植物性繊維質成形材料の温度が６０℃未満であると、澱粉が糊化せず、植物性繊維質成形材料の流動性が低下して充填不足を引き起こす。最悪、成形機ノズルから植物性繊維質成形材料が射出されない場合もある。植物性繊維質成形材料の温度が１３０℃を超えると、成形機ノズルからの水蒸気噴出量が増加し、キャビティーの端部にガスが溜まり充填不足を引き起こす。
成形温度が６０〜１３０℃の低温なので、加工エネルギーが少ないという利点がある。
本発明の好ましい態様においては、植物性繊維質成形材料を予備成形することなく、最終成形する。
本発明に係る植物性繊維質成形材料は、適度の粘度と適度の流動性とを備えており、射出成形機のスクリューによって確実に搬送されるので、スクリューによる搬送性を高めるための顆粒化等の予備成形を要さない。従って、本発明に係る植物性繊維質成形材料を粉体のまま射出成形機で最終成形することができる。
本発明においては、植物性繊維質粉体と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体との混合物である植物性結合剤粉体と、水との混合物であることを特徴とする射出成形用の生分解性繊維質成形材料粉体を提供する。
本発明においては、植物性繊維質粉体と、澱粉粉体と水溶性ガム質粉体との混合物である植物性結合剤粉体と、水との混合物であって、植物性結合剤粉体の重量が植物性繊維質粉体の重量の１／７〜１／２であり、水の混合量が混合物総重量の１０〜２５％であることを特徴とする射出成形用又は押出成形用の生分解性繊維質成形材料粉体を提供する。
上記組成の生分解性繊維質成形材料粉体は水分含有量が少ないので、当該成形材料を成形した生分解性繊維質成形体も、水分含有量が少なく脱型後の乾燥時間が短い。従って、上記組成の成形材料粉体を使用することにより、生分解性繊維質成形体を安価に大量生産することができる。上記組成の成形材料粉体は、射出成形や射出成


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
形と同様の射出工程を有するインジェクションプレス成形等に好適である。上記組成の生分解性繊維質成形材料粉体を押出成形やトランスファー成形や加熱加圧成形に使用することも可能である。
〔図面の簡単な説明〕
図１は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法の工程図である。
図２は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用されるホッパーの断面図である。
図３は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用されるスチーム洗浄機の断面図である。（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は横断面図である。
図４は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される絞り機の断面図である。
図５は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される乾燥機の断面図である。（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は横断面図である。
図６は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される粉砕機の断面図である。
図７は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される分級機の構成図である。
図８は、本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法で使用される粉砕機の変形例の斜視図である。
〔発明を実施するための最良の形態〕
本発明の実施例に係る生分解性繊維質成形体の製造方法を説明する。
図１に示すように、自然乾燥により含水率が４０〜５０重量％に低下した木、草、籾殻、果実皮等毒性の無い植物性繊維質素材をホッパー１に投入する。図２に示すように、ホッパー１は本体１１と、本体１１内で水平に延在する軸部材１２とを備えている。軸部材１２には多数の攪拌腕１３が取り付けられている。軸


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
サイクロン集塵機７３の仕様等が適正値に設定されることにより、粒度が６０〜２００メッシュの植物性繊維質粉体のみが、効率良くフィルター７４に捕獲される。含水率が４〜１０重量％の植物繊維質粉体を、外気から遮断した環境内で分級することにより、分級工程での植物繊維質粉体の加湿が防止される。フィルター７４に捕獲された粒度が６０〜２００メッシュで含水率が４〜１０重量％の植物繊維質粉体は、搬送パイプ５により混合機８へ搬送される。
混合機８において、含水率４〜１０重量％の植物性繊維質粉体と、澱粉粉体とガム質粉体との混合粉体と、水とが混合されて、或いは、含水率４〜１０重量％の植物性繊維質粉体２〜７重量部と植物性結合剤粉体１重量部とが混合され、更に、当該混合物３〜９重量部と水１重量部とが混合されて、射出成形に好適な植物性繊維質成形材料が形成される。
上記植物性繊維質成形材料は、適度の粘度と適度の流動性とを備えており、射出成形機のスクリューによって確実に搬送されるので、スクリューによる搬送性を高めるための顆粒化等の予備成形を要さない。従って、前記植物性繊維質成形材料は粉体のまま搬送パイプ５により搬送されて射出成形機９へ投入され、射出成形により植物性繊維質成形体に最終成形される。植物性繊維質成形材料は、射出成形機９のノズルから型へ射出される直前までは、湿った粉体であり所謂流動体では無いが、射出される際に流動化して、型に隙間無く充填される。
射出成形機９のノズルから射出される際の植物性繊維質成形材料の温度は、６０〜１３０℃、好ましくは７０〜１１０℃に制御される。植物性繊維質成形材料の温度が６０℃未満であると、澱粉が糊化せず、植物性繊維質成形材料の流動性が低下して充填不足を引き起こす。最悪、射出成形機９のノズルから植物性繊維質成形材料が射出されない場合もある。植物性繊維質成形材料の温度が１３０℃を超えると、射出成形機９のノズルからの水蒸気噴出量が増加し、キャビティーの端部にガスが溜まり充填不足を引き起こす。植物性繊維質成形材料の温度範囲が７０〜１１０℃であれば、必要量の植物性繊維質成形材料が射出成形機９のノズルから確実に射出され、且つキャビティーの端部にガスが溜まらないので、確




【国際調査報告】
2003074242.tif 000011
2003074242.tif 000012
2003074242.tif 000013
2003074242.tif 000014