(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビール粕を含有する原料が提供される工程ａと、
ポリ乳酸を含有する原料が提供される工程ｂと、
ビール粕及びポリ乳酸が調合される工程ｃと、を含み、
前記ビール粕の粒径の長径比の範囲が７．６から１０．２であり、前記ビール粕の含水率が２％から５％に制御されていることを特徴とする、
ビール粕とポリ乳酸を結合する製造方法。
【請求項２】
ビール粕の添加量は１０％から３０％であり、ポリ乳酸の添加量は７０％から９０％であることを特徴とする、請求項１に記載のビール粕とポリ乳酸を結合する製造方法。
【請求項３】
添加量は３％から１２％の相容化剤が提供される工程ｄをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のビール粕とポリ乳酸を結合する製造方法。
【請求項４】
ビール粕の添加量の数値は１０％であり、相容化剤の添加量の数値は８％であることを特徴とする、請求項３に記載のビール粕とポリ乳酸を結合する製造方法。
【請求項５】
工程ａにおいて、前処理ユニットを含み、前記前処理ユニットによりビール粕に対して、脱水処理、乾燥処理、ベーク処理、研磨処理、及びスクリーニング処理が行われることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかの１項に記載のビール粕とポリ乳酸を結合する製造方法。
【請求項６】
工程ｄにおいて、原料裁断機に連結されるツインスクリュー押出機を含む造粒ユニットを含み、前記ツインスクリュー押出機は、ポリ乳酸投入口と、ビール粕投入口と、原料吐出口とを有し、前記原料裁断機は裁断口及び出口を有し、且つ前記ツインスクリュー押出機の原料吐出口は前記原料裁断機の裁断口に連通され、前記ツインスクリュー押出機により調合されたビール粕及びポリ乳酸が棒状プラスチックになるように押し出され、前記原料裁断機により裁断されて粒状のプラスチックが形成されることを特徴とする、請求項３に記載のビール粕とポリ乳酸を結合する製造方法。
【請求項７】
組成物はビール粕とポリ乳酸とを含み、前記ビール粕の粒径の長径比の範囲が７．６から１０．２であり、前記ビール粕の含水率が２％から５％であることを特徴とする、
ビール粕とポリ乳酸を結合する組成物。
【請求項８】
ビール粕の添加量は１０％から３０％であり、ポリ乳酸の添加量は７０％から９０％であることを特徴とする、請求項７に記載のビール粕とポリ乳酸を結合する組成物。
【請求項９】
添加量は３％から１２％の相容化剤をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載のビール粕とポリ乳酸を結合する組成物。
【請求項１０】
ビール粕の添加量の数値は１０％であり、相容化剤の添加量の数値は８％であることを特徴とする、請求項９に記載のビール粕とポリ乳酸を結合する組成物。
【請求項１１】
前記ビール粕の含水率が２％であることを特徴とする、請求項７に記載のビール粕とポリ乳酸を結合する組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タバコ及び酒の廃棄物（ビール粕）の応用に関し、更に詳しくは、ビール粕とポリ乳酸を結合する組成物及びその製造方法（Ａ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｒｅｗｅｒｙ  ｓｐｅｎｔ  ｇｒａｉｎ  ａｎｄ  ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃａｃｉｄ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ  ｔｈｅｒｅｏｆ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
台湾で１年間に使用されるポリ袋は１８０億枚にも上り、且つプラスチック製のストローも２０億本にも上り、甚大な環境汚染を引き起こしている。また、石油化学産業で精製されたこれらのプラスチック製品の原料価格は石油価格に基づいて決定されるため、石油価格が高騰すると精製にかかるコストも高騰してしまう。さらには、石油の精製自体がエネルギー消費が多く汚染度の高い産業である上、製造されたプラスチック製品の回収及びリサイクル率も低く、多くのプラスチック廃棄物が不法投棄されたり、勝手に焼却されたり、埋められる等し、空気、土壌、水源に重大な汚染をもたらした。
【０００３】
近年では、我が国を含む多くの国家において、環境保護意識が高まっており、環境に有利な１００％生分解性プラスチックや部分的に生分解が可能なプラスチック製品が徐々に増え、石化プラスチック製品の使用量が減少している。
現在市場で最も使用されているポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＬＡ）及び澱粉由来のプラスチックは完全に生分解されるバイオマス原料であり、特にＰＬＡは現在の生プラスチックの約半分の使用量を占め、業界では広く使用されている。しかしながら、現在ＰＬＡは主にとうもろこし等の食用の作物を原料としており、収穫が不安定で原料コストが高いのみならず、「食料や農地の奪い合い」といった係争を抱えている。
【０００４】
このため、業者は農業廃棄物を採用してＰＬＡ及び生プラスチックの使用量を減らしたり代替したりしており、よくある農業廃棄物として、稲の籾殻、小麦の籾殻、とうもろこしの芯、バガス、椰子の木、椰子の殻、木屑、及びコーヒーの出し殻等を含む。稲の籾殻及びコーヒーの出し殻が最も広く応用されているが、我が国は稲の生産国であるため、毎年３４万トンにも及ぶ稲の籾殻が廃棄物として利用可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、稲の籾殻の多くは農家で農業用飼料、育苗、堆肥、及び燃料等に使用されているため、稲から取得するのは容易ではない。コーヒーの出し殻はコーヒーチェーン店やコンビニエンスストアで取得できるが、前処理が簡単ではなく、原料コスト自体は高くないが、前処理のコストが高いため、製造された製品の価格も高騰してしまう。
【０００６】
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、コストが低く、且つ前処理が容易なタバコ及び酒の廃棄物により稲の籾殻及びコーヒーの出し殻を代替させ、ポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＬＡ）と結合された新しいバイオマス材料を提供する。
【０００７】
本発明は、以上の従来技術の課題を解決する為になされたものである。即ち、本発明は、ビール粕とポリ乳酸を結合する組成物及びその製造方法を提供する。ポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＬＡ）にビール粕が添加されることにより、ポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＬＡ）の使用量を減らすことを主な目的とする。
【０００８】
さらに、本発明に係るビール粕とポリ乳酸を結合する組成物及びその製造方法の他の目的は、前記組成物により、器、皿、瓶、缶、容器、部材等の様々な生プラスチック製品を製造可能にし、タバコ及び酒の廃棄物の利用価値を高めることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、上述した目的を達成するための本発明に係るビール粕とポリ乳酸を結合する製造方法は、ビール粕を含有する原料が提供される工程ａと、ポリ乳酸を含有する原料が提供される工程ｂと、ビール粕及びポリ乳酸が特定の比率の添加量で調合される工程ｃと、特定の比率の添加量の相容化剤が提供され、ビール粕及びポリ乳酸が均等に調合されると共に全体的な好ましい機械的引張強度が維持される工程ｄとを含む。
【００１０】
ビール粕の添加量は１０％から３０％であり、ポリ乳酸の添加量は７０％から９０％であり、相容化剤の添加量は３％から１２％である。
【００１１】
ビール粕の添加量の数値は１０％が好ましく、相容化剤の添加量の数値は８％が好ましい。
【００１２】
工程ａにおいて、前処理ユニットを含み、前記前処理ユニットによりビール粕に対して脱水処理、乾燥処理、ベーク処理、研磨処理、及びスクリーニング処理が行われて、形成されたビール粕の粒径の長径比の範囲が７．６から１０．２になり、ビール粕の含水率が２％から５％に制御されるのが全体的な機械的引張強度の効果にとって最も好ましく、含水率の数値は２％が好ましい。
【００１３】
ビール粕及びポリ乳酸の全体強度ＴＳ（ＭＰａ）の数値は３０．５が最も好ましい。
【００１４】
また、上述した目的を達成するために、本発明に係るビール粕とポリ乳酸を結合する組成物は、前記組成物は、特定の比率の添加量のビール粕と、特定の比率の添加量のポリ乳酸と、特定の比率の添加量の相容化剤とを含む。相容化剤によりビール粕及び與ポリ乳酸が均等に調合されると共に全体的な好ましい機械的引張強度が維持される。
【００１５】
好ましくは、ビール粕の添加量は１０％から３０％であり、ポリ乳酸の添加量は７０％から９０％であり、相容化剤の添加量は３％から１２％である。
【００１６】
ビールの添加量の数値は１０％が好ましく、相容化剤の添加量の数値は８％が好ましい。
【００１７】
好ましくは、原料裁断機に連結されるツインスクリュー押出機を含む造粒ユニットを更に含む。ツインスクリュー押出機は、ポリ乳酸投入口と、ビール粕投入口と、原料吐出口とを有し、原料裁断機は裁断口及び出口を有し、ツインスクリュー押出機の原料吐出口は原料裁断機の裁断口に連通される。ツインスクリュー押出機により調合されたビール粕及びポリ乳酸が棒状プラスチックになるように押し出され、原料裁断機により裁断されて粒状のプラスチックが形成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るビール粕とポリ乳酸を結合する組成物及びその製造方法は、主にビールの製造過程で生成されるタバコ及び酒の廃棄物（ビール粕）（Ｂｒｅｗｅｒｙ  Ｓｐｅｎｔ  Ｇｒａｉｎ、ＢＳＧ）が脱水処理、乾燥処理、ベーク処理、研磨処理、及びスクリーニング処理等の前処理プロセスを経た後、乾燥ビール粕粉末が特定の比率で特定の比率のポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＬＡ）に添加されて調合され、相容化剤によりビール粕及びポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＬＡ）が均等に調合され、造粒工程を経てビール粕＋ポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＬＡ）の生プラスチックの造粒が完成する。
ポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＬＡ）にビール粕が添加されることにより、ポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＬＡ）の使用量が減り、且つ本発明に係るビール粕とポリ乳酸を結合する組成物及びその製造方法に一般的なプラスチック成形加工方式を応用することで、器、皿、瓶、缶、容器、部材等の様々な生プラスチック製品が製造可能になり、タバコ及び酒の廃棄物の利用価値を高める目的を達成させる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の前処理ユニットを説明する概略図である。
【図２】本発明の造粒ユニットの構成を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に図面を参照して、本考案を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本考案は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００２１】
（第１実施形態）
本発明はビール粕とポリ乳酸を結合する組成物及びその製造方法に関し、主に既存のポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＬＡ）においてその重量比が減少され、ビール粕が加えられる上に相容化剤が添加されることにより、前記組成物が添加量１０％から３０％のビール粕、７０％から９０％のポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＬＡ）、及び３％から１２％の相容化剤を含有する。
【００２２】
さらに、ビール粕はビールの製造過程で生成されるタバコ及び酒の廃棄物であり、且つ含水量は７０％〜８０％にも達する。このため、ビール粕がポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＬＡ）と調合される前には、前処理ユニット１０により前処理が行われる必要がある。
図１に示すように、前処理ユニット１０は、脱水処理１１と、乾燥処理１２と、ベーク処理１３と、研磨処理１４と、スクリーニング処理１５とを含む。脱水処理１１では、ビール粕に対して初期の脱水が行われる。乾燥処理１２では、ビール粕が通風室に入れられて乾燥される。ベーク処理１３では、ビール粕が乾燥器に入れられて、１１０度の温度で８時間乾燥された後、含水率の測定が行われる。研磨処理１４では、８時間乾燥された後のビール粕が粉砕機に入れられて１０秒間粉砕される。スクリーニング処理１５では、粉砕されたビール粕が２０、４０、５０、６０（Ｍｅｓｈ）のサイズのメッシュによりスクリーニングされた後、異なる長径比（Ｌ／Ｄ）のビール粕が得られる。
表１はビール粕の長径比（Ｌ／Ｄ）の実験データを示す。
【００２３】
【表１】
0006357520.tif 000002
【００２４】
表１の実験データを参照すると、メッシュのサイズが２０（Ｍｅｓｈ）の場合に得られるビール粕の長径比（Ｌ／Ｄ）は７．６であり、メッシュのサイズが４０（Ｍｅｓｈ）の場合に得られるビール粕の長径比（Ｌ／Ｄ）は９．０であり、メッシュのサイズが５０（Ｍｅｓｈ）の場合に得られるビール粕の長径比（Ｌ／Ｄ）は１０．２であり、メッシュのサイズが６０（Ｍｅｓｈ）の場合に得られるビール粕の長径比（Ｌ／Ｄ）は１８４．８である。繊維状ではなくなって顆粒状を呈するため、長径比もなくなり、繊維サイズが５０（ＭＥＳＨ）より大きい他のビール粕の長径比（Ｌ／Ｄ）は７．６から１０．２である。
この実験から分かるように、本発明では長径比（Ｌ／Ｄ）が７．６から１０．２のビール粕が採用され、ポリ乳酸と調合されて補強効果を達成させる。また、長径比（Ｌ／Ｄ）＞９のビール粕の補強効果が好ましい。
表２はビール粕の添加量が異なる場合の実験データを示す。
【００２５】
【表２】
0006357520.tif 000003
【００２６】
表２の実験データに基づくと、ビール粕が全く添加されない場合の全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）は５０．７である。ビール粕の添加量が１０％の場合の全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）は３０．５であり、或いはビール粕の添加量が２０％及び３０％の場合の全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）はそれぞれ２１．５及び１８．３であり、ビール粕の添加量が１０％から３０％の間であれば全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）は均しく１５ＭＰａ以上に達する。特に、ビール粕の添加量が１０  ％の場合、機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が５０．７に最も接近する。
このように、適合するビール粕の添加量は１０％から３０％であり、全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が均しく１５以上に達し、且つ、添加量が１０  ％の場合の機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が最も好ましい数値である５０．７に最も接近する。
表３は含水率の違いが全体的な機械的引張強度に与える影響に関する実験データを示す。
【００２７】
【表３】
0006357520.tif 000004
【００２８】
表３の実験データを参照すると、ビール粕の含水率の違いは全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）に確実に影響を与える。実験から分かるように、含水量が増えるにつれて全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が低下しており、ビール粕の含水率が低いほど全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）の性能が高くなる。また、ビール粕がベーク処理１３を経た後に含水率が２％から５％に制御されると、全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が２０以上に達する。含水率が２％の場合の全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）は３０．５であり、含水率が５％の場合の全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）は２５．３である。
このように、ビール粕の含水率が２％から５％の間の場合は全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が最も良くなり、含水率が２％の場合が最も好ましい数値となる。
【００２９】
最後に、表４には、ビール粕の添加量が１０％から３０％、及び含水率が２％から５％の条件で異なる添加量の相容化剤が添加された場合の実験データを示す。
【００３０】
【表４】
0006357520.tif 000005
【００３１】
表４の実験データから分かるように、相容化剤が０％の場合に測定された全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）は２０より低く、これは添加量の不足が原因であり、相容化剤の添加量が低すぎるとビール粕及びポリ乳酸の間の結合性及び全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が不足してしまう。
また、表４によれば、相容化剤の添加量が３％から１２％に達すると、全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）が２０．８から２７．８に達し、最も好ましい数値は、添加量が８％の場合の全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）３０．５である。添加量が１２％の場合には機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）がやや低下する現象が見られるが、但しデータでは２７．８を保持している。このように、ビール粕及びポリ乳酸の間の結合性及び機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）を２０に接近した数値に保持させるためには、前記相容化剤の添加量が３％から１２％である必要がある。
【００３２】
図２は本発明の造粒ユニットの構成を説明するための概略図である。造粒ユニット２０は原料裁断機２２に連結されるツインスクリュー押出機２１を含み、ツインスクリュー押出機２１は、ポリ乳酸投入口２１０と、ビール粕投入口２１１と、原料吐出口２１２とを有し、原料裁断機２２は裁断口２２０及び出口２２１を有し、ツインスクリュー押出機２１の原料吐出口２１２は原料裁断機２２の裁断口２２０に連通される。
ポリ乳酸及びビール粕はポリ乳酸投入口２１０及びビール粕投入口２１１からツインスクリュー押出機２１内にそれぞれ入れられて、ツインスクリュー押出機２１により調合されたビール粕及びポリ乳酸が棒状プラスチックＡになるように押し出され、且つ原料吐出口２１２から原料裁断機２２の裁断口２２０に送られ、裁断口２２０により棒状プラスチックＡが裁断されて粒状のプラスチックＢが形成され、器、皿、瓶、缶、容器、部材等の製造に更に利用される。
【００３３】
上述の説明のように、本発明に係るビール粕とポリ乳酸を結合する組成物は以下の方法で取得され、以下の工程を含む。
ビール粕を含有する原料が提供される工程ａ。
ポリ乳酸を含有する原料が提供される工程ｂ。
ビール粕及びポリ乳酸が特定の比率の添加量で調合される工程ｃであって、ビール粕の添加量が１０％から３０％であり、ポリ乳酸の添加量が７０％から９０％である工程ｃ。
特定の比率の添加量の相容化剤が提供され、ビール粕及びポリ乳酸が均等に調合されると共に全体的な好ましい機械的引張強度が維持される工程ｄであって、相容化剤の添加量が３％から１２％である工程ｄ。
【００３４】
本実施形態において、ビール粕の添加量の数値は１０％が好ましく、相容化剤の添加量の数値は８％が好ましい。
【００３５】
なお、上述の方法において、表一乃至表四の実験データを参照すると、ビール粕の添加量は１０％から３０％が最も好ましく、且つビール粕の粒径の長径比（Ｌ／Ｄ）の範囲は７．６から１０．２である。長径比（Ｌ／Ｄ）＞９のビール粕の補強効果が好ましく、ビール粕の含水率が２％から５％に制御されると全体的な機械的引張強度ＴＳ（ＭＰａ）の効果が最も好ましくなり、且つ含水率の数値は２％が最も好ましい。
また、本実施形態において、相容化剤は高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ、Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）に適合するものが選択され、低圧下で製造されると共に多くの長鎖を含み、様々なプラスチック製品の製造に用いられる。さらには、本発明に係るビール粕を含有するように製造された生プラスチックに一般的なプラスチック成形加工方式を応用することで、器、皿、瓶、缶、容器、部材等の様々な生プラスチック製品が製造可能になり、タバコ及び酒の廃棄物の利用価値を高める目的を達成させる。
【００３６】
上述したように、本発明はビール粕とポリ乳酸を結合する組成物及びその製造方法であり、主にビールの製造過程で生成されるタバコ及び酒の廃棄物（ビール粕）（Ｂｒｅｗｅｒｙ  Ｓｐｅｎｔ  Ｇｒａｉｎ、ＢＳＧ）が脱水処理、乾燥処理、ベーク処理、研磨処理、及びスクリーニング処理等の前処理プロセスを経た後、乾燥ビール粕粉末が特定の比率で特定の比率のポリ乳酸（Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＬＡ）に添加されて調合され、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ、Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）に適合する相容化剤が選択されてビール粕及びポリ乳酸が均等に調合され、前記ツインスクリュー押出機２１及び前記原料裁断機２２の過程を経てビール粕＋ポリ乳酸の生プラスチックの造粒が完成する。
本発明はポリ乳酸にビール粕が添加されることにより、ポリ乳酸の使用量を減少させる目的を確実に達成させる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１０    前処理ユニット
１１    脱水処理
１２    乾燥処理
１３    ベーク処理
１４    研磨処理
１５    スクリーニング処理
２０    造粒ユニット
２１    ツインスクリュー押出機
２１０  ポリ乳酸投入口
２１１  ビール粕投入口
２１２  原料吐出口
２２    原料裁断機
２２０  裁断口
２２１  出口
Ａ      棒状プラスチック
Ｂ      プラスチック
【図１】
0006357520.tif 000006
【図２】
0006357520.tif 000007