JP2008247963A - リグノセルロース系材料成形体及びその成形方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水蒸気処理を施したリグノセルロース系材料にフラン樹脂を混合し、当該混合物を加熱加圧してリグノセルロース系材料成形体を成形する。
【選択図】図2
Description
しかし、フェノール樹脂等の石油由来の素材を用いた成形体は焼却されると地球の二酸化炭素を増加させる上、フェノール樹脂等は遊離フェノールやホルムアルデヒドが含まれるため人体に悪影響をおよぼす物質を発生させるおそれがあった。
また、リグノセルロース系材料は粉末状態で熱を加えても、流動成分は、わずかであり、複雑な形に成形できないという問題がある。
請求項2のリグノセルロース系材料成形体では、前記リグノセルロース系材料とフラン樹脂との混合重量比は、リグノセルロース系材料/フラン樹脂=100/3〜100/45であることを特徴としている。
請求項4のリグノセルロース系材料成形体の成形方法では、水蒸気処理したリグノセルロース系材料とフラン樹脂とを混合して成形されるリグノセルロース系材料成形体の成形方法であって、リグノセルロース系材料とフラン樹脂との混合物を射出成形機により射出成形する工程を有することを特徴としている。
その上、フラン樹脂はとうもろこしの芯を乾留して得られる植物由来の素材であることから、焼却等による二酸化炭素量の増加を防止し、人体への負担も軽減させることができる。
請求項3のリグノセルロース系材料成形体の成形方法によれば、二軸押出機やニーダーのようなせん断力を利用して混合する混合機により、リグノセルロース系材料とフラン樹脂とを混合することで、架橋密度をさらに増加させることができ、リグノセルロース系材料成形体の耐吸水性、耐湿性をより向上させることができる。
当該図1に示すリグノセルロース系材料成形体1は自動車用樹脂成形部品(灰皿)であり、リグノセルロース系材料にフラン樹脂が混合され、当該混合物が加熱加圧されて成形されたものである。
そして、水蒸気処理されたリグノセルロース系材料は乾燥した後に粉砕され、細かな粉末状態となったものが使用される。
一方、フラン樹脂は、とうもろこしの芯等を乾留して得られる天然の熱硬化性樹脂である。当該フラン樹脂の成分はフラン及びフルフリルアルコールからなり、常温で液体状のものが使用される。
リグノセルロース系材料とフラン樹脂との混合には、乳鉢による手動での混合や、二軸押出機やニーダー等のせん断力を利用した混合機が使用される。なおここで、リグノセルロース系材料成形体1に難燃性を付与させるときには、臭素系、リン系、ハロゲン系、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の難燃剤が混合される。
なお、当該成形は熱プレス機の他に射出成形機による射出成形も可能であり、射出成形機により射出成形することでリグノセルロース系材料成形体を容易に三次元成形することができる。
図2を参照すると、本発明に係るリグノセルロース系材料成形体の成形方法の一例を表す工程図が示されている。
まず、工程S1において、木材、竹、ケナフ、麻、草木類等のリグノセルロース系材料に水蒸気処理を施す。
一方、工程S3において、フラン樹脂に硬化剤を添加する。
そして、工程S4において、粉砕されたリグノセルロース系材料とフラン樹脂とを、例えば二軸押出機により混合する。
さらに工程S6において、当該混合物は、160℃〜220℃に加熱された成形体の金型に入れられ、熱プレス機により80〜600kgf/cm2(7.8〜58.8MPa)の圧力で30〜300秒間加圧される。当該金型の温度、加圧力、加圧保持時間等はリグノセルロース系材料の木材種やフラン樹脂の混合量等に応じて調整する。
以上のように、リグノセルロース系材料を水蒸気処理することでヘミセルロースやリグニンが分解され熱可塑性成分が生成され、それに加えて天然の熱硬化性樹脂であるフラン樹脂を混合することで、架橋密度を増加させることができる。
その上、フラン樹脂は天然由来の素材であることから、焼却等による二酸化炭素量の増加を防止し、人体への負担も軽減することができる。
なお、上記工程では工程S3において、予めフラン樹脂に硬化剤を添加しているが、工程S4においてリグノセルロース系材料及びフラン樹脂とともに硬化剤を混合するようにしても構わない。または硬化剤を添加せずに成形しても構わない。
水蒸気処理を施したメイプル木粉にフラン樹脂(日立化成製「ヒタフラン」)を、実施例1では9wt%(重量%)、実施例2では18wt%、実施例3では27wt%混合した。なお、フラン樹脂には硬化剤として水で10倍希釈したパラトルエンスルホン酸(例えば、日立化成製「ヒタフラン硬化剤A3」)をそれぞれフラン樹脂に対して10wt%程度、即ち硬化剤を成形体重量全体に対して実施例1では0.1%、実施例2では0.2wt%、実施例3では0.3wt%添加した。
比較例1
水蒸気処理したメイプル木粉のみを200℃の金型に入れ、熱プレス機により加圧力122kgf/cm2(12.0MPa)、圧力保持時間2分の加熱加圧成形をした。
水蒸気処理を施したメイプル木粉にフラン樹脂(日立化成製「ヒタフラン」)を、比較例2では3wt%(重量%)、比較例3では45wt%混合した。なお、フラン樹脂には硬化剤として水で10倍希釈したパラトルエンスルホン酸(日立化成製「ヒタフラン硬化剤A3」)をそれぞれフラン樹脂に対して10wt%程度、即ち硬化剤を成形体重量全体に対して比較例2では0.04%、比較例3では0.5wt%添加した。
そして、実施例1〜3、比較例1、2の成形体(比較例3は成形不可:後述)をそれぞれ水に浸し、24時間後、48時間後、72時間後の吸水率を測定し、結果を表1に示した。なお、当該吸水率は水に浸す前の成形体重量に対する各時間後の成形体重量の増加率である。
実施例4
水蒸気処理したメイプル木粉に、硬化剤を添加していないフラン樹脂(日立化成製「ヒタフラン」)11wt%を二軸押出機により混合し、この混合物を200℃の金型に入れ、熱プレス機により加圧力295kgf/cm2(28.9MPa)、圧力保持時間2分の加熱加圧成形をした。
水蒸気処理したメイプル木粉に、硬化剤を添加していないフラン樹脂(日立化成製「ヒタフラン」)20wt%を乳鉢に入れ手動で混合し、この混合物を金型温度200℃の金型に入れ、熱プレス機により加圧力295kgf/cm2(28.9MPa)、圧力保持時間2分の加熱加圧成形をした。
そして、実施例4、比較例4の成形体をそれぞれ2時間煮沸した後の吸水率を測定し、結果を表3に示した。
実施例5〜7
水蒸気処理したメイプル木粉にフラン樹脂(日立化成製「ヒタフラン」)19.4wt%混合した。なお、フラン樹脂には水により10倍希釈した硬化剤(パラトルエンスルホン酸)をそれぞれフラン樹脂に対して3wt%、即ち硬化剤を成形体重量全体に対して0.06%添加した。
そして、実施例5〜7の成形体をそれぞれ水に浸し、24時間後、48時間後、72時間後の吸水率を測定し、結果を表3に示した。
Claims (4)
- 水蒸気処理したリグノセルロース系材料とフラン樹脂とを混合して成形されたことを特徴とするリグノセルロース系材料成形体。
- 前記リグノセルロース系材料とフラン樹脂との混合重量比は、
リグノセルロース系材料/フラン樹脂=100/3〜100/45
であることを特徴とする請求項1記載のリグノセルロース系材料成形体。 - 水蒸気処理したリグノセルロース系材料とフラン樹脂とを混合して成形されるリグノセルロース系材料成形体の成形方法であって、
リグノセルロース系材料とフラン樹脂とを、せん断力を利用して混合する混合機により混合する工程を有することを特徴とするリグノセルロース系材料成形体の成形方法。 - 水蒸気処理したリグノセルロース系材料とフラン樹脂とを混合して成形されるリグノセルロース系材料成形体の成形方法であって、
リグノセルロース系材料とフラン樹脂との混合物を射出成形機により射出成形する工程を有することを特徴とするリグノセルロース系材料成形体の成形方法。
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