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公開番号2025047645
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-03
出願番号2023156256
出願日2023-09-21
発明の名称吸水率の低い天然素材配合熱可塑性樹脂複合体
出願人イー・トップ株式会社
代理人弁理士法人はなぶさ特許商標事務所
主分類C08L 101/00 20060101AFI20250326BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】吸水率が低く、機械的強度に優れる、建築部材として有用である新規な天然素材配合熱可塑性樹脂を提供すること。
【解決手段】平均粒径60～150μmの粉炭と熱可塑性樹脂とを含む熱可塑性樹脂複合体であって、前記粉炭は、もみ殻焼成物の1000～1200℃での熱処理物である、熱可塑性樹脂複合体及びその製造方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
平均粒径６０～１５０μｍの粉炭と熱可塑性樹脂とを含む熱可塑性樹脂複合体であって、前記粉炭は、もみ殻焼成物の１０００～１２００℃での熱処理物である、
熱可塑性樹脂複合体。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記粉炭は、大気下、６５０℃で４時間加熱した後の強熱残渣が８５％以上である、請求項１記載の熱可塑性樹脂複合体。
【請求項３】
前記もみ殻焼成物が、もみ殻の４００～６００℃での焼成物である、請求項１記載の熱可塑性樹脂複合体。
【請求項４】
前記粉炭は、ケイ素（Ｓｉ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）を含み、ケイ素（Ｓｉ）１に対してカリウム（Ｋ）を０．０２～０．０３の質量割合で含む、
請求項１に記載の熱可塑性樹脂複合体。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂複合体は、３５℃温水に９６時間浸漬した後の吸水率が１．０％以下であるである、請求項１記載の熱可塑性樹脂複合体。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂複合体は、ＪＩＳＫ７１７１に従い測定した曲げ強度が３０ＭＰａ以上である、請求項１記載の熱可塑性樹脂複合体。
【請求項７】
前記粉炭は、前記粉炭と前記熱可塑性樹脂との合計量（１００質量％）に対して３０～７５質量％の割合で含まれる、請求項１記載の熱可塑性樹脂複合体。
【請求項８】
前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートまたはポリ塩化ビニルである、請求項１記載の熱可塑性樹脂複合体。
【請求項９】
前記熱可塑性樹脂複合体は、押出成形体である、請求項１に記載の熱可塑性樹脂複合体。
【請求項１０】
粉炭と熱可塑性樹脂とを含む熱可塑性樹脂複合体の製造方法であって、
もみ殻を温度１０００～１２００℃で熱処理する段階を経て、平均粒径６０～１５０μｍの粉炭を製造する工程、
前記得られた粉炭と熱可塑性樹脂とを混合する工程、を含む、
製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築部材として好適な熱可塑性樹脂複合体に関し、具体的には、もみ殻由来の粉炭と熱可塑性樹脂からなり、吸水率が低く、曲げ強度や引張強度などの機械的強度に優れる複合体に関するものである。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂であるポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等と天然素材である木粉よりなる熱可塑性樹脂複合体は、種々の形状に成型され、従来より広く建築部材として使われている。
また熱可塑性樹脂に植物由来の炭を配合する技術も開示されている。例えば特許文献１には、ホルムアルデヒドなどの悪臭の吸着・除去、および静電気の発生・帯電の防止を図った建築用部材として、比表面積が３００ｍ
２
／ｇ以上である木炭と熱可塑性樹脂からなる木炭プラスチック部材が提案されている。また特許文献２には、軽量で低熱伝導性を有し、引張強度などの機械的物性に優れた熱可塑性樹脂成形品の提供を図るとして、炭粒子を含有する熱可塑性樹脂成形品の製造方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－１８３６５８号公報
特開２０１４－１８５２０４号公報
特開２０１８－８６８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の木粉を含有してなる熱可塑性樹脂複合体は、配合された木粉の吸水により寸法が変化し、施工後、変形または膨張により取付金具より外れる問題があり、取り付ける設計に制約があった。一般に、木材の吸水・吸湿性の改善方法として、木材成分（セルロースやリグニンなど）に含まれている親水性のヒドロキシ基に酢酸を化学的に結びつけ、疎水性であるアセチル基に置き換える処理（アセチル化処理）が知られている（例えば特許文献３）。木粉に対してアセチル化処理を行うことは可能ではあるが、充填剤である木粉の製造においてこうした化学的な処理が必要となることは、設備面・費用面の双方から不利である。
【０００５】
引用文献１及び引用文献２に開示された技術は、いずれも、炭由来の吸着性能を有用に利用するものである。その吸着性能を活かすべく、熱可塑性樹脂との配合前に吸着した水分を、熱可塑性樹脂成形体を製造する過程で脱離（炭を乾燥）させる必要があるが、その吸着性能ゆえに汎用の木粉乾燥より時間を要する。また炭の乾燥が不十分な場合には、成形体に気泡が生じるという不具合も生じ得る。
さらに、配合する炭自体の製造（炭化工程、粉末化工程等）において、木粉製造と比較して経済的にも不利な点が多い。例えば木炭は一般的に焼成温度が８００℃以上と高温であり、設備・熱処理費用等がかかること、また樹脂との配合にあたり木炭の粉末化処理が必要で、しかも炭は黒色であるため、粉砕装置等の清掃に手間を要する。
さらにまた、炭成分の配合重量を５０重量％以上とした場合、同量の木粉配合品と比べ、機械的強度（曲げ強度、引張強度）が低くなり、カンナ掛け等の加工中に成形体が破損する場合があった。
【０００６】
本発明は上記課題を鑑み、吸水率が低く、機械的強度に優れる、建築部材として有用で
ある新規な天然素材配合熱可塑性樹脂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】
【０００７】
本発明者らは、上記課題について精意研究を重ねた結果、平均粒径が６０～１５０μｍであるもみ殻由来の粉炭と熱可塑性樹脂からなる複合体が、建築部材として吸水率が低く、機械的強度にも優れたものとなることを新たに見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、以下の［１］～［１４］を対象とする。
［１］
平均粒径６０～１５０μｍの粉炭と熱可塑性樹脂とを含む熱可塑性樹脂複合体であって、前記粉炭は、もみ殻焼成物の１０００～１２００℃での熱処理物である、
熱可塑性樹脂複合体。
［２］
前記粉炭は、大気下、６５０℃で４時間加熱した後の強熱残渣が８５％以上である、［１］記載の熱可塑性樹脂複合体。
［３］
前記もみ殻焼成物が、もみ殻の４００～６００℃での焼成物である、［１］記載の熱可塑性樹脂複合体。
［４］
前記粉炭は、ケイ素（Ｓｉ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）を含み、ケイ素（Ｓｉ）１に対してカリウム（Ｋ）を０．０２～０．０３の質量割合で含む、［１］記載の熱可塑性樹脂複合体。
［５］
前記熱可塑性樹脂複合体は、３５℃温水に９６時間浸漬した後の吸水率が１．０％以下である、［１］記載の熱可塑性樹脂複合体。
［６］
前記熱可塑性樹脂複合体は、ＪＩＳＫ７１７１に従い測定した曲げ強度が３０ＭＰａ以上である、［１］記載の熱可塑性樹脂複合体。
［７］
前記粉炭は、前記粉炭と前記熱可塑性樹脂との合計量（１００質量％）に対して３０～７５質量％の割合で含まれる、［１］記載の熱可塑性樹脂複合体。
［８］
前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートまたはポリ塩化ビニルである、［１］記載の熱可塑性樹脂複合体。
［９］
前記熱可塑性樹脂複合体は、押出成形体である、［１］に記載の熱可塑性樹脂複合体。
［１０］
粉炭と熱可塑性樹脂とを含む熱可塑性樹脂複合体の製造方法であって、
もみ殻を温度１０００～１２００℃で熱処理する段階を経て、平均粒径６０～１５０μｍの粉炭を製造する工程、
前記得られた粉炭と熱可塑性樹脂とを混合する工程、を含む、
製造方法。
［１１］
前記もみ殻を熱処理する段階が、自燃式焼成炉にて実施される、［１０］に記載の製造方法。
［１２］
前記粉炭を製造する工程が、もみ殻を温度４００～６００℃で焼成する段階、続いて温度１０００～１２００℃で熱処理する段階を含む、［１０］に記載の製造方法。
［１３］
前記混合工程の前に、前記粉炭を乾燥する工程を含む、［１０］に記載の方法。
［１４］
前記混合工程の後、さらに押出成形工程を含む、［１０］に記載の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、吸水率が低く、機械的強度に優れ、建築部材として有用な熱可塑性樹脂複合体を提供できる。
また本発明に係る熱可塑性樹脂複合体に使用する粉炭は、天然物である植物（稲）の有用部分である米を得たのちに発生するもみ殻を原料とし、産業廃棄物の有効利用につながる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、実施例１で使用した粉炭の累積分布（体積基準）を示す図（左軸：累積粒度分布、右軸：頻度分布）である。
図２は、製造例１で得た、粉炭（図２（Ａ））、粉体の強熱残渣（図２（Ｂ））、もみ殻燻炭（図２（Ｃ））のＸＲＤチャートを示す図である。
図３は、製造例１で得た粉炭の走査型電子顕微鏡である。
図４は、比較例１～３で使用した木粉末（▲）、もみ殻燻炭粉末（▼）、備長炭粉末（■）の累積分布（体積基準）を示す図である（図４（Ａ）累積粒度分布、（Ｂ）頻度分布）。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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