(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物繊維粉末４０〜６０％、デンプン２０〜３０％、デンプンを発酵してなる植物性ガム粉末１０〜２０％、水溶性高分子膠５〜１０％、及びセルロース３〜５％を含む、生分解性植物繊維原料粒の組成物。
【請求項２】
前記植物繊維粉末は、天然植物の茎、樹皮、葉又は果皮を繊維原料とし、粉砕、乾燥処理した後、含水率２０％以下に加工した粉末である、請求項１に記載の生分解性植物繊維原料粒の組成物。
【請求項３】
前記デンプンは、小麦、ジャガイモ、トウモロコシ、さつまいも、キャッサバ、れんこん、米、又は藻類の植物由来のものである、請求項１に記載の生分解性植物繊維原料粒の組成物。
【請求項４】
竹酢液２〜５％を更に含む、請求項１に記載の生分解性植物繊維原料粒の組成物。
【請求項５】
以下工程Ａ〜Ｈを有する、生分解性植物繊維原料粒の製造方法。
Ａ．請求項１に記載の組成物原料を取得し、原料粒の予定される加工製品及び加工成形方法に応じて各原料の比率を適切に調整する、原料の取得工程
Ｂ．繊維粉を第１混練機に入れ、１０〜３０分間、４０〜６０℃、６００〜１２００ＲＰＭの条件で高速回転して混練することで、繊維粉を軟化させる、繊維粉の混錬工程
Ｃ．デンプン及びセルロースを第２混練機に入れ、１０〜２０分間、６００〜１２００ＲＰＭの条件で高速回転して混練することで、粉末顆粒の流動性を活性化する、デンプンの混錬工程
Ｄ．植物性ガム粉末を第３混練機に入れ、１０〜４０分間、１００ＲＰＭ以下の転速の条件で回転して混練することで、粘稠の状態にする、植物性ガム粉末の混練工程
Ｅ．混練した繊維粉、デンプン、植物性ガム粉末、及び水溶性高分子膠を第４混練機に入れ、１０〜４０分間撹拌し、温度を４０〜８０℃に設定し、混合原料を均一に混練する、一括混練工程
Ｆ．一端に原料投入口を設け、もう一端に原料取出口を設け、前記原料投入口と原料取出口の間に搬送ユニットを設けている成形装置内に混合原料を投入し、前記搬送ユニットによって原料投入口端から原料取出口端に搬送しながら回転撹拌するとともに加熱し、前記原料取出口を通って、複数の紐状のストランドに押出成形する、ストランド成形工程
Ｇ．前記ストランドに対し、先ず第１冷却システムで冷却した後、前記ストランドをカットユニットによって粒状の原料粒に切断する、切断造粒工程
Ｈ．切断した原料粒を第２冷却システムで冷却し、貯蔵桶に搬送した後、製品の包装を行う、原料粒の冷却工程
【請求項６】
前記成形装置の搬送ユニットは、２本の動力スクリューから構成され、
各前記動力スクリューは、複数段に分ける４本の搬送ロッドから構成され、
各搬送ロッドの外縁に羽根が設けられ、
前記原料投入口に位置する第１搬送ロッドの羽根のサイズは、他の搬送ロッドの羽根より大きく、
前記原料取出口に位置する第４搬送ロッドの羽根のサイズは、他の搬送ロッドの羽根より小さく、
前記搬送ユニットによって前記混合原料を搬送する場合、
先ず、第１、第２搬送ロッドによって混合原料を均一に撹拌した後、前記第３、第４搬送ロッドによって順次混合原料を押出し、
次に、温度調整装置によって各搬送ロッドの温度を１４０〜１９０℃に制御し、前記成形装置において、前記第１、第２搬送ロッドに対応する位置に複数の排気管を設け、前記排気管は、真空機と接続され、前記第１、第２搬送ロッドで混合原料を撹拌、搬送する際に、水分や水蒸気を排気管を介して外に排出させ、
また、前記原料取出口に成形用押出盤を設け、前記押出盤に複数の開孔を形成し、前記混合原料を押出し、前記開孔を通って紐状のストランドに成形する、
請求項５に記載の生分解性植物繊維原料粒の製造方法。
【請求項７】
前記第１冷却システムは、搬送ステージ、前記搬送ステージの末端に設ける動力装置、及び前記搬送ステージの上方に設ける複数のファンを備え、
前記ストランドを押出成形した後、前記搬送ステージの上に乗せて、その外周を前記動力装置に設置し、
持続的に前記ストランドを押出成形すると同時に前記動力装置を作動して移動する場合、ストランドを前記ファンにより風を吹きかけて冷却し、
前記カットユニットは、隣接する前記動力装置の外側に設け、
前記ストランドは、動力装置を通った後、前記カットユニットによって原料粒に切断される、
請求項５に記載の生分解性植物繊維原料粒の製造方法。
【請求項８】
前記カットユニットは、カッター台の上にモーターを設け、前記モーターによってカッター刃を回転させ、
前記カッター刃の半径は、前記搬送ステージの面幅より大きく、
前記ストランドは、動力装置を通った後、前記カッター刃によって原料粒に切断される、
請求項５又は７に記載の生分解性植物繊維原料粒の製造方法。
【請求項９】
前記第２冷却システムは、原料収集桶、第１送風機、第１冷却桶、第２冷却桶、第２送風機、及び貯蔵桶を備え、
前記原料収集桶と第１冷却桶の間に第１管路を設け、前記第１冷却桶と第２冷却桶の間に第１第２管路を設け、前記第２冷却桶と貯蔵桶の間に第３管路を設け、
前記第１送風機は、前記第１管路に設け、前記第２送風機は、前記第３管路に設け、
前記原料粒を切断成形した後、前記原料収集桶内に落下し、まず、原料粒を前記第１送風機によって前記第１冷却桶に送り込み、前記第１冷却桶内の原料粒を前記第２送風機によって前記貯蔵桶内に送り込む、
請求項５に記載の生分解性植物繊維原料粒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工成形機に用いられる原料粒の組成物成分、及びその製造方法に関する。特に、原料として天然植物繊維、デンプン等を利用して原料粒を製作する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術の発展につれて、現代の日常生活において、プラスチック製品がますます増えている。プラスチックは、安価に生産でき、性質の多様性を有し、手軽であるため、生活の便利さに寄与する。しかしながら、プラスチック製品が自然に分解できず、適当に捨てられる場合、海に流れ、海流に乗って世界中に流れることになる。その結果、色々な海の生物は、プラスチックを誤食することで死亡したり、プラスチック製品に絡みつかれることで、動きが制限され、又は摂食できなくなる。海洋生態系に対するダメージだけでなく、プラスチックが食物連鎖中に蓄積された結果、人間にも害が及ぶ。海洋ゴミは、健康及び自然生態系に害を及ぼすだけでなく、政府、地元住民の生活、及び経済の損失に影響を与える。その中でも、漁業、観光業、及び海運業に対するダメージが一番大きい。また、ほとんどのプラスチックは、加熱すると毒素を生じて人体に害を及ぼす。一番良い解決方法は、プラスチック製品の使用を停止し、自然に分解できる代替材料を使用することである。現在、代替材料として、紙製品、又は木材、繊維等天然材料で製造したもの、例えば、植物繊維で製造した碗、カップ、ストロー、又は瓶等が知られている。上記繊維材料製品の製造において、製品に応じて異なる加工機、例えば、射出成形、押出成形、又はブロー成形等で製造する。製品の加工成形技術に応じて、その処方及び原料粒の製造プロセスを変更しなければならない場合があり、始まったばかりの環境保護産業の普及にとって非常に望ましくない。それゆえ、如何に異なる加工機に用いられる原料粒を同じ原料処方及び製造プロセスで製造するかは、業界の開発目標となっている。
それに鑑みて、本発明者たちは、前記課題に対して鋭意検討を行い、長年の業界における開発及び製造の経験に基づいて積極的に解決方法を探した。長期の研究及び発展を経た結果、従来の課題を改善するための、本発明の「生分解性植物繊維原料粒の組成物、及びその製造方法」の開発に成功した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の主な目的は、「生分解性植物繊維原料粒の組成物、及びその製造方法」を提供する。本発明によれば、植物繊維原料粒の生産において、同じ原料処方を利用してその配合比率の調整のみで、同じ製造プロセスを経て、射出成形、押出成形、又はブロー成形等加工機に用いられる原料粒を製造できる。よって、環境保護製品の生産性及び実用性を向上できる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明の「生分解性植物繊維原料粒の組成物、及びその製造方法」において、その原料粒の配合比率としては、植物繊維粉末４０〜６０％、デンプン２０〜３０％、デンプンを発酵してなる植物性ガム粉末１０〜２０％、水溶性高分子膠５〜１０％、及びセルロース３〜５％である。
また、製造プロセスは、下記工程を有する。
Ａ．＜原料の取得＞
上記植物繊維粉末、デンプン、デンプンを発酵してなる植物性ガム粉末、水溶性高分子膠、及びセルロース等の原料を取得する。原料粒の加工製品、及び加工成形方法に応じて、各原料の比率を適切に調整する。即ち、原料粒の処方は同じであるが、その比率は、射出成形用、押出成形用又はブロー成形用等加工に応じて相違がある。なお、その比率の相違は、上記原料比率の範囲内に収める。
Ｂ．＜繊維粉の混練＞
繊維粉を第１混練機に入れ、１０〜３０分間、４０〜６０℃、６００〜１２００ＲＰＭの条件で高速回転して混練することで、繊維粉を軟化させる。
Ｃ．＜デンプンの混練＞
デンプン及びセルロースを第２混練機に入れ、１０〜２０分間、６００〜１２００ＲＰＭの条件で高速回転して混練することで、粉末顆粒の流動性を活性化する。
Ｄ．＜植物性ガム粉末の混練＞
植物性ガム粉末を第３混練機に入れ、１０〜４０分間、１００ＲＰＭ以下の転速の条件で回転して混練することで、粘稠の状態となる。
Ｅ．＜一括混練＞
混練した繊維粉、デンプン、植物性ガム粉末、及び水溶性高分子膠を第４混練機に入れ、１０〜４０分間撹拌し、温度を４０〜８０℃に設定し、混合原料を均一に混練する。
Ｆ．＜ストランドの成形＞
成形装置は、その一端に原料投入口を設け、もう一端に原料取出口を設け、前記原料投入口と原料取出口の間に搬送ユニットを設ける。混合原料を前記成形装置内に投入し、前記搬送ユニットによって原料投入口端から原料取出口端に搬送しながら回転撹拌するとともに加熱し、前記原料取出口を通って、複数の紐状のストランドに押出成形する。
Ｇ．＜切断造粒＞
前記ストランドに対し、先ず第１冷却システムで冷却した後、前記ストランドをカットユニットによって粒状の原料粒に切断する。
Ｈ．＜原料粒の冷却＞
切断した原料粒を第２冷却システムで冷却し、貯蔵桶に搬送した後、製品の包装を行う。
従って、上記処方及び製造プロセスにより、配合比率の調整のみで、同じ製造プロセスによって異なる加工機に用いられる植物繊維原料粒を製造できる。
以下、本発明の上記目的、構成及び特徴を更に深く具体的に理解できるように、好ましい実施例を挙げ、図面を参照しながら本発明の技術、手段、効果を説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の原料処方に従い混練しストランドに加工する模式図。
【図２】本発明の第１冷却システム及びカットユニットを示す模式図。
【図３】本発明の第２冷却システムの構成構造及びその使用の模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１〜３に示すように、本発明の「生分解性植物繊維原料粒の組成物、及びその製造方法」において、その繊維原料粒の配合比率は、植物繊維粉末４０〜６０％、デンプン２０〜３０％、デンプンを発酵してなる植物性ガム粉末１０〜２０％、水溶性高分子膠５〜１０％、及びセルロース３〜５％である。その製造設備は、複数の混練機１１、１２、１３、１４、成形装置２０、第１冷却システム３０、カットユニット４０、及び第２冷却システム５０を備える。その製造プロセスは、下記工程を有する。
【０００７】
Ａ．＜原料の取得＞
繊維原料粒の処方原料をそれぞれ取得する。その処方原料は、植物繊維粉末４０〜６０％、デンプン２０〜３０％、デンプンを発酵してなる植物性ガム粉末１０〜２０％、水溶性高分子膠５〜１０％、及びセルロース３〜５％等を含む。そのうち、前記植物繊維粉末は、天然植物の茎、樹皮、葉又は果皮等を繊維原料とし、粉砕、乾燥処理した後、含水率が２０％以下の粉末に加工する。その粒度は約１００〜２００メッシュ程度である。前記デンプンは、小麦、ジャガイモ、トウモロコシ、さつまいも、キャッサバ、れんこん、米、又は藻類等の植物由来のものであってもよい。前記植物性ガム粉末は、デンプンに発酵菌株を加えて発酵してなる植物性ガム粉末である。前記水溶性高分子膠は、植物性ガムの粘度を調整するための一般的な高分子膠である。前記セルロースは、増粘するために用いられる。原料粒の予定される製作加工製品、及び加工成形方法に応じて、上記各原料の比率を適切に調整する。即ち、原料粒の処方が同じであるが、その比率は、射出成形用、押出成形用、プレス成形用、丸棒成形用、熱間押出成形用、又はブロー成形用等加工に応じて相違がある。なお、その比率の相違は、上記原料比率の範囲内に収める。
Ｂ．＜繊維粉の混練＞
繊維粉を第１混練機１１に入れ、１０〜３０分間、４０〜６０℃、６００〜１２００ＲＰＭの条件で高速回転して混練することで、繊維粉を軟化させる。また、植物繊維に残った農薬を分解するために、必要に応じて竹酢液２〜５％を添加してもよい。
【０００８】
Ｃ．＜デンプンの混練＞
デンプン及びセルロースを第２混練機１２に入れ、１０〜２０分間、６００〜１２００ＲＰＭの条件で高速回転して混練することで、粉末顆粒の流動性を活性化する。
Ｄ．＜植物性ガム粉末の混練＞
植物性ガム粉末を第３混練機１３に入れ、１０〜４０分間、１００ＲＰＭ以下の転速の条件で回転して混練することで、粘稠の状態となる。
Ｅ．＜一括混練＞
工程Ｂ、Ｃ、Ｄにてそれぞれ混練した繊維粉、デンプン、植物性ガム粉末、及び水溶性高分子膠を第４混練機１４に入れ、１０〜４０分間撹拌し、温度を４０〜８０℃に設定し、混合原料を均一に混練する。
【０００９】
Ｆ．＜ストランドの成形＞
成形装置２０は、その一端に混合原料を投入する原料投入口２１を設け、もう一端に原料取出口２２を設け、前記原料投入口２１を混合原料の投入に供し、前記原料取出口２２に成形用押出盤２３を設け、前記押出盤２３に複数の開孔２３１を形成し、前記原料投入口２１と原料取出口２２の間に搬送ユニット２４を設ける。混合原料を前記成形装置２０に投入し、前記搬送ユニット２４によって原料投入口２１端から原料取出口２２端に搬送しながら回転撹拌するとともに加熱し、前記押出盤２３を通って、外に向かって複数の紐状のストランドに押出成形する。
そして、前記搬送ユニット２４は２本の動力スクリュー２５から構成され、各前記動力スクリュー２５は複数段に分ける４本の搬送ロッド２５１、２５２、２５３、２５４から構成される。各搬送ロッド２５１、２５２、２５３、２５４の外縁に羽根２５５を設ける。また、前記原料投入口２１に位置する第１搬送ロッド２５１の羽根２５５のサイズは、他の搬送ロッド２５２、２５３、２５４の羽根２５５より大きい。前記原料取出口２２に位置する第４搬送ロッド２５４の羽根２５５のサイズは、他の搬送ロッド２５１、２５２、２５３の羽根２５５より小さい。つまり、前記搬送ロッド２５１、２５２、２５３、２５４の外縁の羽根２５５は、前記原料投入口２１端から前記原料取出口２２の方向に徐々に小さくなる。なお、複数の温度調整装置（図示せず）によって各搬送ロッド２５１、２５２、２５３、２５４の温度を１４０〜１９０℃に制御する。また、前記成形装置２０において、前記第１、第２搬送ロッド２５１、２５２に対応する位置に複数の排気管２６を設ける。前記排気管２６は、真空機２７と接続され、前記第１、第２搬送ロッド２５１、２５２によって混合原料を撹拌、搬送する際に、水分や水蒸気を排気管２６を介して外に排出させる。それによって、前記搬送ユニット２４によって前記混合原料を搬送する場合、先ず、第１、第２搬送ロッド２５１、２５２によって混合原料を均一に撹拌した後、前記第３、第４搬送ロッド２５３、２５４によって混合原料を徐々に外に押出すことで、紐状のストランドに成形する。
【００１０】
Ｇ．＜切断造粒＞
前記ストランドに対し、まず前記第１冷却システム３０で冷却した後、前記ストランドをカットユニット４０によって粒状の原料粒に切断する。前記第１冷却システム３０は、搬送ステージ３１、前記搬送ステージ３１の末端に設ける動力装置３２、及び前記搬送ステージ３１の上方に設ける複数のファン３３を備える。前記搬送ステージ３１の上に、前記ストランドを載せて移動させる複数のローラー３１１を設ける。また、ストランドをコンベアベルトによって搬送してもよい。なお、前記動力装置３２は、前記ストランドを移動させる動力源であり、上下対向するロール３２１から構成される。前記二つのロール３２１は、一定の距離を置いて離れ、動力源３２２によって回転できる。搬送する時に、前記ストランドを押出成形した後、前記搬送ステージ３１の上に乗せて、前記二つのロール３２１によってストランドの外周を挟む。持続的に前記ストランドを押出成形すると同時に、前記動力源３２２を作動して、前記動ストランドを搬送ステージ３１の上で移動させる。ストランドの移動途中に、前記ファン３３により風を吹きかけて冷却する。
【００１１】
そして、前記カットユニット４０は、隣接する前記二つのロール３２１の外側に設ける。カッター台４１の上にモーター４２を設け、前記モーター４２によってカッター刃４３を回転させる。前記カッター刃４３の半径は、前記搬送ステージ３１の面幅より大きい。前記ストランドは、前記二つのロール３２１を通って、回転しているカッター刃４３によって原料粒に切断する。また、前記モーター４２の底部とカッター台４１の間にスライドレール４４を設ける。前記スライドレール４４によって前記モーター４２を移動することで、前記カッター刃４３の切断位置を調整できる。
【００１２】
Ｈ．＜原料粒の冷却＞
切断した原料粒を搬送しながら第２冷却システム５０で冷却する。前記第２冷却システム５０は、原料収集桶５１、第１送風機５２、第１冷却桶５３、第２冷却桶５４、第２送風機５５、及び貯蔵桶５６を備える。前記原料収集桶５１と第１冷却桶５３の間に第１管路５７を設け、前記第１冷却桶５３と第２冷却桶５４の間に第１第２管路５８を設け、前記第２冷却桶５４と貯蔵桶５６の間に第３管路５９を設ける。また、前記第１送風機５２は、前記第１管路５７における適切な箇所に設ける。前記第２送風機５５は、前記第３管路５９における適切な箇所に設ける。前記原料粒を切断成形した後、前記原料収集桶５１内に落下、又は投入する。そして、原料粒を前記第１送風機５２によって前記第１冷却桶５３に送り込んだ後、前記第１冷却桶５３内の原料粒を前記第２送風機５５によって貯蔵桶５６内に送り込む。前記貯蔵桶５６の底部に原料落下口５６１を設け、原料落下口５６１の下に包装袋を置くことで、包装作業を行うことができる。従って、上記処方及び製造プロセスにより、配合比率の調整のみで、同じ製造プロセスによって異なる加工機に用いられる植物繊維原料粒を製造し、植物原料粒の生産、製造効率を向上することができ、産業の発展の促進に役立つ。
上記をまとめて、本発明は、同じ種類の製品と比べて優れた進歩性及び実用性を有する。また、本発明は、同類構成の国内外の技術資料及び文献を調べた結果、同じ構造が先に存在したことが見つからなかったため、新規性を有する。よって、法律に従って申請する。
上記実施例は、あくまで本発明を説明するための一例である。当業者が実施例に基づいて本発明の精神を逸脱しない範囲でなされた変更、改良及び応用は、当然、本発明の請求の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００１３】
１１  第１混練機
１２  第２混練機
１３  第３混練機内部
１４  第４混練機内部
２０  成形装置
２１  原料投入口
２２  原料取出口
２３  押出盤
２３１  開孔
２４  搬送ユニット
２５  動力スクリュー
２５１  第１搬送ロッド
２５２  第２搬送ロッド
２５３  第３搬送ロッド
２５４  第４搬送ロッド
２５５  羽根
２６  排気管
２７  真空機
３０  第１冷却システム
３１  搬送ステージ
３１１  ローラー
３２  動力装置
３２１  ロール
３２２  動力源
３３  ファン
４０  カットユニット
４１  カッター台
４２  モーター
４３  カッター刃
４４  スライドレール
５０  第２冷却システム
５１  原料収集桶
５２  第１送風機
５３  第１冷却桶
５４  第２冷却桶
５５  第２送風機
５６  貯蔵桶
５６１  原料落下口
５７  第１管路
５８  第２管路
５９  第３管路
【要約】
【課題】生分解性植物繊維原料粒の組成物、及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】その原料粒は、成分として、植物繊維粉末４０〜６０％、デンプン２０〜３０％、デンプンを発酵してなる植物性ガム粉末１０〜２０％、水溶性高分子膠５〜１０％、及びセルロースタンパク質３〜５％を含有する。
その製造プロセスは、主に
製造方法に応じて上記配合の比率を適切に調整し、繊維粉、デンプン、及び植物性ガム粉末を、それぞれ別の混練機で１０〜４０分間回転混練した上で、すべての配合成分を第４混練機で一括撹拌混練することで、混合原料を得る工程、及び
その後、前記混合原料を成形装置内にて複数のストランドに成形し、前記ストランドをカットユニットによって粒状の原料粒に切断し、冷却後、原料粒製品を包装する工程を有する。
【選択図】図１【図１】
0006683985.tif 000002
【図２】
0006683985.tif 000003
【図３】
0006683985.tif 000004