JP3684384B2 - 成形体の変色防止方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物体または藻類を、二酸化炭素の放出なしに有効利用する方法に関し、特に非木質植物廃棄物を用いた成形体の変色防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
藁などの農業廃棄物や、森林の残材などの林業廃棄物として生じる植物廃棄物のうち、リグニンを多く含む木質植物廃棄物は比較的利用しやすいものの、非木質植物廃棄物は有効利用しにくいため、焼却処理などの方法で廃棄されるか、あるいは地上または地中に放置され、自然界の微生物によって分解されることが多い。このような焼却処理や分解により、植物によって光合成反応により固定化した二酸化炭素が再び大気中に放出されることになる。
二酸化炭素の増加は、地球温暖化をもたらす原因であり、こうした二酸化炭素の再放出は望ましくない。
一方、二酸化炭素は、植物や藻類の光合成反応を利用して固定化補集することができ、微細藻類を大量培養して二酸化炭素を固定する研究が進められている。ところが、培養後に得られる藻体のうち、食用、家畜の飼料等に利用されない余剰培養藻体も、有効利用されないまま、焼却処理などの方法で廃棄されるか、あるいは地上または地中に放置され、自然界の微生物によって分解されることになる。
これらの余剰の非木質植物廃棄物や藻類（以下、非木質植物廃棄物という）を焼却処理すると、光合成反応により固定化した二酸化炭素が大気中に放出されることになる。また他の生物による分解を受けて二酸化炭素の生成源となる。
この余剰の藻類を廃棄物として焼却処理すると、光合成反応により固定化した二酸化炭素が大気中に放出されることになる。また藻類が微生物による分解を受けて二酸化炭素の生成源となる。
本発明らは、これらの非木質植物廃棄物を有効利用しつつ、二酸化炭素を発生させない処理方法として、非木質植物廃棄物を乾燥および粉砕した後、合成樹脂と混合し、加熱圧縮成形して成形体を得る成形体の製造方法を発明し、別途特許出願している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記成形体の製造方法においては、前記非木質植物廃棄物として、植物葉茎部、緑藻類などの葉緑体含有植物廃棄物を用いても、加熱圧縮成形の条件によっては、葉緑体由来の緑色が失われ褐変してしまうことがある。したがって、成形体の強度、成形性などの機能としては全く問題がないものの、成形体の美観上は、葉緑体由来の緑色をより活かすことが望まれる。
本発明は、葉緑体を含有する非木質植物廃棄物と合成樹脂からなる成形体の製造工程における褐変を防止して、葉緑体由来の緑色を呈した成形体を得るための成形体の変色防止方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の成形体の変色防止方法は、葉緑体を含有する非木質植物廃棄物を乾燥および粉砕した後、合成樹脂およびパラフィンと混合し、加熱圧縮成形することを特徴としている。
前記非木質植物廃棄物としては、植物葉茎部、緑藻類などを用いてよく、特に微細藻類を用いてよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の成形体の変色防止方法で用いられる非木質植物廃棄物は、葉緑体を含有するものであって、農業廃棄物、林業廃棄物、および余剰培養藻体などの植物廃棄物のうちの葉緑体を葉緑体を含有する部分が用いられ、あるいは大量培養したクロレラの余剰藻体などを好適に用いることができる。
これらの非木質植物廃棄物は、乾燥および粉砕により、水分含量１０重量％以下の乾燥粉末として調製する。
【０００６】
一方混和剤として用いられる熱可塑性樹脂（以下混和剤という）としては、用途に応じて適宜用いる樹脂を決めればよい。しかしながら、非木質植物廃棄物添加率を上げると引張強度が低下するので、引張強度の高い樹脂を混和剤として用いることが好ましい。また透明度の高いものを用いると葉緑体由来の緑色を活かすことができるので好ましい。
具体的には、広くハウジング材等に用いられる熱可塑性樹脂を用いればよく、例えば、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、高密度ポリエチレン、ポリフェニレンオキシド、ポリカーボネート、不飽和ポリエステル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタンなどを用いることができる。特に、パネル、壁材、建材、タイルとしては、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンなどを用いることができる。また目的とする成形体の用途によっては、耐燃焼性の高い合成樹脂を用いることが好ましい。
【０００７】
本発明の成形体の変色防止方法においては、葉緑体を含有する非木質植物廃棄物と混和剤を混合する工程において、パラフィンを添加することを特徴としている。
パラフィンとしては、通常合成樹脂の滑剤として用いられる流動パラフィン、パラフィンワックス等が好ましく用いられる。パラフィンの添加量は、添加混和剤に対して０．０５〜５．０重量％程度、好ましくは０．１〜３．０重量％とする。この範囲の添加量であれば、パラフィン添加による成形体の強度低下はおこらない。
本発明におけるパラフィンの葉緑体の緑色保持作用は、成形体内部における摩擦熱減少効果や耐熱性向上効果によるものと考えられる。
【０００８】
ここで混和剤が粉末樹脂の場合は、非木質植物廃棄物の粉末と容易に混合することができるので好ましいが、粉末樹脂に代えて溶融樹脂の中に非木質植物廃棄物を入れて混練してもよい。
非木質植物廃棄物と混和剤との混合において、非木質植物廃棄物の含有量は、５〜７０重量％程度とすることが好ましい。非木質植物廃棄物の含有量が低すぎると、非木質植物廃棄物を有効利用することができず、また非木質植物廃棄物の含有量が高すぎると、成形体の強度および成形性が低下するので好ましくない。またこの混合の際に、必要に応じて添加剤、例えば、熱安定剤、光安定剤（紫外線吸収剤）、酸化防止剤、難燃剤、強化充填剤、帯電防止剤、滑剤、結晶核剤、離型剤、防菌・防カビ剤などを添加することができる。また、可塑剤は必ずしも添加する必要はない。
【０００９】
ついで、混合した非木質植物廃棄物と混和剤の混合物を金型内に導入し、成形する。成形の方法は、圧縮成形、押し出し成形、射出成形など周知の成形方法を用いることができるが、加熱圧縮成形が好ましい。ここで、上記混合物が粉末状の場合は、粉末状態のまま金型内に入れて金型内で加熱圧縮する粉末成形法を用いることができる。
成形温度は、用いた混和剤の種類に応じて適宜設定するが、２２０℃以下、好ましくは２００℃以下とすればよい。成形圧力は特に限定されないが、０．３〜１ＭＰａ程度とする。
こうして金型内で賦形した後、金型を冷却して固化させる。得られた成形体は必要に応じて再加圧あるいは他の二次加工を行う。すなわち用いた合成樹脂の成形に通常用いられる周知の方法で、成形体を作製することができる。
こうして得られた緑色の成形体は、広い用途に用いることができ、例えば、タイル、建材、壁材、パネルなどの建築用品、家具、食器、文具、雑貨などの日用品、パイプ、シート、板、工芸品などに用いることが可能である。
【００１０】
【実施例】
以下、葉緑体を含有する非木質植物廃棄物として微細藻類の藻体を、混和剤としてポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を用いた実施例に基づいて、本発明を詳しく説明する。
まず、微細藻類の藻体、ポリ塩化ビニル、パラフィン、必要に応じて安定剤を混合する。ポリ塩化ビニルとして、粉末状のものを用いると、混合が容易であって好ましい。
上記混合において、藻体の含有量は５〜７０重量％程度、好ましくは１０〜６０重量％、さらに好ましくは１０〜５０重量％とする。藻体の含有量が１０〜６０重量％の範囲であれば少なくとも軟質ポリ塩化ビニルと同等の強度の成形体を得ることができる。
さらにポリ塩化ビニルの劣化防止のために通常用いられる安定剤を添加することが好ましい。このような安定剤としては、三塩基性硫酸鉛（ＴＣ）、二塩基性ステアリン酸鉛（ＤＢＬ）、カドミウム・バリウム・鉛脂肪酸塩、バリウム・亜鉛脂肪酸などが挙げられる。また可塑剤は添加する必要はなく、通常ポリ塩化ビニルの成形に必須である可塑剤を省略することができる。
上記パラフィンとしては、通常合成樹脂の滑剤として用いられる流動パラフィン、パラフィンワックス等が好ましく用いられる。パラフィンの添加量は、添加ポリ塩化ビニルに対して０．０５〜５．０重量％程度、好ましくは０．１〜３．０重量％とする。この範囲の添加量であれば、パラフィン添加による成形体の強度低下はおこらない。
【００１１】
藻体、ポリ塩化ビニル、パラフィンを混合した後、秤量し、金型内に導入し、加熱する。成形温度は、１８０〜２２０℃以下、好ましくは１８０〜２００℃以下、成形圧力は特に限定されないが、０．３〜１ＭＰａ程度とする。この加熱加圧状態で、１〜７分保持して成形体の賦形を行う。
賦形終了後、金型を冷却して固化させる。ついで、再加圧を行い、研磨して製品とする。すなわちＰＶＣの成形に通常用いられる周知の方法で、成形体を作製することができる。
こうして得られた藻体とポリ塩化ビニルからなる緑色の成形体は、広い用途に用いることができ、例えば、タイル、建材、壁材、パネルなどの建築用品、家具、食器、文具、雑貨などの日用品、パイプ、シート、板、工芸品などに用いることが可能である。
【００１２】
（実施例）
実験材料として、市販のクロレラ乾燥物（水分３．４％、グルコース含量４．９％）およびポリ塩化ビニル（ＰＶＣ、和光純薬、重合度約１１００）を用いた。藻体は使用前に５０℃で４８時間以上減圧乾燥処理した。安定剤として、二塩基性ステアリン酸鉛（ＤＢＬ、東亜理化）、バリウム・亜鉛脂肪酸（ＰＳＥ−２２７、栄伸化成）および流動パラフィンを使用した。
成型体の作製には、４０×１４０×７ｍｍのアルミ板の中央を２０×１２０ｍｍの矩形に切り欠いたものと、切り欠き部と同じ大きさのパンチとを組み合わせた金型を用いた。これにクロレラとＰＶＣの混合物約８ｇを充填し、圧縮成形機（神藤金属工業所、ＮＳＦ−３７型）による成形体の試作を行った。加熱、加圧によって得られた成形体を金型とともに冷水中に投入して冷却した後、金型から成形体を剥離して、成形体を得た。
【００１３】
（実施例１）
クロレラ：ＰＶＣ比を２０：８０とし、パラフィンの添加量と成形時間を変化させて成形体を作製し、褐変の有無を調べた。安定剤としてＰＶＣに対して３重量％のＰＳＥ２２７を添加したものに、０〜３．０重量％の範囲のパラフィンを添加し、成形温度１８０℃、成形圧力０．３ＭＰａで、１．５、２、３、５、７分の成形時間後の、成形体の色の変化をみた。その結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】

【００１５】
表１に示したように、パラフィンを０．０５重量％以上添加すれば、緑色の保持効果が現れ、０．１重量％以上の添加で成形時間７分としても褐変がおこらないことがわかった。
【００１６】
（実施例２）
クロレラ：ＰＶＣ比を２０：８０とし、パラフィンの添加量と成形時間を変化させて成形体を作製し、その引張強さを測定した。安定剤としてＰＶＣに対して３重量％のＰＳＥ２２７を添加したものに、ＰＶＣに対して０〜３．０重量％の範囲のパラフィンを添加し、成形温度１８０℃、成形圧力０．３ＭＰａで、１．５、２、３、５、７分の成形時間で作製した成形体の引張強さを、ＪＩＳ Ｋ６７４０−１９７６（硬質塩化ビニルコンパウンド）に基づき、万能試験機（島津製作所、オートグラフＡＧ−１００Ａ型）を用いて測定した。その結果を表２に示す。
【００１７】
【表２】

【００１８】
表１で説明したように、パラフィンを０．０５重量％以上添加すれば、緑色の保持効果が現れ、０．１重量％以上の添加で成形時間７分としても褐変がおこらないことがわかった。表２は成形体の引張強さに対するパラフィン添加の影響を示すものであるが、パラフィンをＰＶＣに対して０〜３重量％添加しても成形体の引張強さに大きな変化はなく特に０〜２重量％添加する条件下では安定した引張強さを示す成形体を得ることが出来た。
【００１９】
以上、葉緑体を含有する非木質植物廃棄物に微細藻類、混和剤にポリ塩化ビニルを用いて、本発明の成形体の製造方法を説明したが、葉緑体を含有する非木質植物廃棄物および合成樹脂の種類を変えても、周知の合成樹脂の成形方法と組み合わせることにより本発明の成形体の製造方法を実施できる。
また例えば、本発明の変色防止方法は、例えば紅葉した葉、または花弁などを用いた成形体へも応用することができ、パラフィン添加により各々の植物廃棄物由来の色を保持した成形体を得ることが可能になる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、葉緑体を含有する非木質植物廃棄物と合成樹脂からなる成形体の製造工程における褐変を防止して、葉緑体由来の緑色を呈した成形体を得ることができる。したがって、成形体の美観を向上させ、タイル、建材、壁材、パネルなどの建築用品、家具、食器、文具、雑貨などの日用品、パイプ、シート、板、工芸品などの用途に適した材料を提供することができる。

Claims (4)

1. 葉緑体を含有する非木質植物廃棄物を乾燥および粉砕した後、熱可塑性樹脂およびパラフィンと混合し、加熱圧縮成形することを特徴とする成形体の変色防止方法。
2. 前記非木質植物廃棄物が、植物葉茎部、緑藻類からなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の成形体の変色防止方法。
3. 前記非木質植物廃棄物が、微細藻類であることを特徴とする請求項２記載の成形体の変色防止方法。
4. 微細藻類の藻体５〜７０重量部を、熱可塑性樹脂とパラフィンとの混合物Ａ９５〜３０重量部と混合し、かつ、該混合物Ａ中の前記パラフィンの重量比が前記熱可塑性樹脂に対して０．０５〜５％であることを特徴とする成形体の変色防止方法。