(57)【要約】【課題】  成形材料のロスを発生させない生分解性繊維質成形体の製造方法を提供する。【解決手段】  植物性繊維質粉体２〜７重量部と、澱粉粉体と水溶性多糖類であるガム質粉体と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を形成し、射出シリンダとインシュレーテッドランナ方式の金型とを使い、前記射出シリンダとインシュレーテッドランナ方式の金型とを略同一温度に保ちつつ、射出成形する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物性繊維質粉体２〜７重量部と、澱粉粉体と水溶性多糖類であるガム質粉体と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を形成し、射出シリンダとインシュレーテッドランナ方式の金型とを使い、当該射出シリンダとインシュレーテッドランナ方式の金型とを略同一温度に保ちつつ、射出成形することを特徴とするインシュレーテッドランナ方式の金型を使った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％であり、植物性結合剤粉体が澱粉粉体と水溶性多糖類であるガム質粉体の混合物である植物性繊維質成形材料を、射出シリンダとインシュレーテッドランナ方式の金型とを使い、当該射出シリンダとインシュレーテッドランナ方式の金型とを略同一温度に保ちつつ、射出成形することを特徴とするインシュレーテッドランナ方式の金型を使った生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項３】
前記略同一温度は６０〜１３０℃であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインシュレーテッドランナ方式の金型を使った生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項４】
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項１乃至３の何れか１項に記載のインシュレーテッドランナ方式の金型を使った生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項５】
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項１乃至４の何れか１項に記載のインシュレーテッドランナ方式の金型を使った生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項６】
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項５に記載のインシュレーテッドランナ方式の金型を使った生分解性繊維質成形体の製造方法。
【請求項７】
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項１乃至６の何れか１項に記載のインシュレーテッドランナ方式の金型を使った生分解性繊維質成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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】
【０００２】
植物性繊維質粉体と、澱粉とペクチン等のガム質との混合粉体である植物性結合剤粉体と、水とから成る成形材料を押し出し成形して予備成形体を形成し、当該予備成形体を射出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が、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特表平９−５００９２４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の生分解性繊維質成形体の製造方法においては、熱可塑性射出成形機を用いて射出成形しており、成形品とゲート部とが一体となって金型から取り出されることにより、成形材料のロスが発生するという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、成形材料のロスを発生させない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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明においては、植物性繊維質粉体２〜７重量部と、澱粉粉体と水溶性多糖類であるガム質粉体と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を形成し、射出シリンダとインシュレーテッドランナ方式の金型とを使い、当該射出シリンダとインシュレーテッドランナ方式の金型とを略同一温度に保ちつつ、射出成形することを特徴とするインシュレーテッドランナ方式の金型を使った生分解性繊維質成形体の製造方法を提供する。
また本発明においては、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％であり、植物性結合剤粉体が澱粉粉体と水溶性多糖類であるガム質粉体の混合物である植物性繊維質成形材料を、射出シリンダとインシュレーテッドランナ方式の金型とを使い、当該射出シリンダとインシュレーテッドランナ方式の金型とを略同一温度に保ちつつ、射出成形することを特徴とするインシュレーテッドランナ方式の金型を使った生分解性繊維質成形体の製造方法を提供する。
本願の発明者は、鋭意研究の結果、植物性繊維質粉体２〜７重量部と、澱粉粉体と水溶性多糖類であるガム質粉体と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形成した植物性繊維質成形材料、或い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％であり、植物性結合剤粉体が澱粉粉体と水溶性多糖類であるガム質粉体の混合物である植物性繊維質成形材料を、射出シリンダとインシュレーテッドランナ方式の金型とを使い、当該射出シリンダとインシュレーテッドランナ方式の金型とを略同一の適正温度に保ちつつ、射出成形すると、脱型時にランナ及びゲート内に残留する植物性繊維質成形材料の全体が適度な流動性を保ち金型から取り出される成形品にゲート部が付随しないこと、射出圧力による圧縮やキャビティー内での水分蒸発等により成形品が適度に固化するので金型から成形品を容易に取り出せること、並びに、ランナ及びゲート内に残留した植物性繊維質成形材料の全てが次のショット時に適度な流動性を保ちつつ金型のキャビティー内へ流入することを見いだした。本発明は上記知見に基づくものである。本発明に係る生分解性繊維質成形体の製造方法によれば、成形材料のロスは発生しない。
従来、生分解性プラスチックの欠点とされていた、ランナ部の廃棄による製造コスト高が、本発明により解消される。
【０００５】
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、澱粉粉体と水溶性多糖類であるガム質粉体との混合物を使用すると、射出シリンダ内では湿気を帯びた粉体であるが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、キャビティー内での成形体の固化を促進できる。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。
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。
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。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。
【０００６】
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。
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。
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。
【０００７】
本発明の好ましい態様においては、前記適正温度は６０〜１３０℃である。
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。
【０００８】
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。
水溶性多糖類として、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。
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。
【０００９】
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が、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。
【００１０】
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。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て含水率を６０〜７５重量％まで増加させ、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することができる。
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。この方法によっても、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ができる。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
植物性繊維質粉体２〜７重量部と、澱粉粉体と水溶性多糖類であるガム質粉体と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形成した植物性繊維質成形材料、或い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％であり、植物性結合剤粉体が澱粉粉体と水溶性多糖類であるガム質粉体の混合物である植物性繊維質成形材料を、射出シリンダとインシュレーテッドランナ方式の金型とを使い、当該射出シリンダとインシュレーテッドランナ方式の金型とを略同一の適正温度に保ちつつ、射出成形すると、脱型時にランナ及びゲート内に残留する植物性繊維質成形材料の全体が適度な流動性を保ち金型から取り出される成形品にゲート部が付随せず、且つ射出圧力による圧縮やキャビティー内での水分蒸発等により成形品が適度に固化するので金型から成形品を容易に取り出すことができ、また、次のショット時にランナ及びゲート内に残留した植物性繊維質成形材料の全てが適度な流動性を保ちつつ金型のキャビティー内へ流入する。従って、本発明に係る生分解性繊維質成形体の製造方法によれば、成形材料のロスは発生しない。
従来、生分解性プラスチックの欠点とされていた、ランナ部の廃棄による製造コスト高が、本発明により解消される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
ペンダントトップの製造
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、混合して成形体原料を得た。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。直径２ｍｍのゲートと直径８ｍｍのランナを有するインシュレーテッドランナ方式金型を使用し、射出シリンダ温度及び金型温度：６０〜１３０℃の略同一温度、成形時射出圧力：８３ＭＰａ、金型の型締力：９５０ＫＮ、脱型時間：２０秒にて成形を行った。
ランナ部が付随しない状態で成形体を金型から取り出すことができた。射出シリンダと金型のランナとゲートとに成形体原料を残したまま１時間射出成形機を放置し、その後射出成形を再開したところ、支障無く成形体を得ることができた。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２】
【００１５】
植木鉢の製造
杉のオガ粉と檜のプレナー屑との混合物から、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、混合して成形体原料を得た。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。直径２ｍｍのゲートと直径８ｍｍのランナを有するインシュレーテッドランナ方式金型を使用し、射出シリンダ温度及び金型温度：６０〜１３０℃の略同一温度、成形時射出圧力：１６０ＭＰａ、金型の型締力：２０００ＫＮ、脱型時間：９０秒にて成形を行った。
ランナ部が付随しない状態で成形体を金型から取り出すことができた。射出シリンダと金型のランナとゲートとに成形体原料を残したまま１時間射出成形機を放置し、その後射出成形を再開したところ、支障無く成形体を得ることができた。上記成形体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３】
【００１６】
ペン皿成形体の製造
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。この紛体６５重量部と植物性結合剤紛体１６重量部との均一混合粉末を調製し、これに水を均一に１７重量部加えて加湿し、混合して成形体原料を得た。植物性結合剤紛体としては、コーンスターチ９３重量％、キサンタンガム４重量％およびタマリンドガム３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横２９０ｍｍ、縦１０６ｍｍ、深さ２３ｍｍ、低部の厚さ１０ｍｍ、重さ４３０ｇのペン皿成形体を製造した。直径２ｍｍのゲートと直径８ｍｍのランナとを有するインシュレーテッドランナ方式金型を使用し、射出シリンダ温度および金型温度：６０~１３０℃の略同一温度、成形時射出圧力：１５０ＭＰａ、金型の型締力：１５００ＫＮ、脱型時間：９５秒にて成形を行った。
ランナ部が付随せず、成形体のゲート部を欠落させない状態で成形体を金型から取り出すことができた。本実施例のようにインシュレーテッドランナ方式金型を使用せず、従来のゲート直径が８ｍｍの金型による大型成形体成形においては、ゲートシールが困難であり、金型内で発生した蒸気その他のガスがノズル側へ逆流することによりゲート部に穴があくという不具合が生じた。
射出シリンダと金型のランナとゲートとに成形体を残したまま１時間射出成形機を放置し，その後射出成形を再開したところ、支障無く成形体を得ることができた。上記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。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は生分解性繊維質成形体の製造に広く利用可能である。