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1. WO2020116042 - バイオマス成形体の製造方法

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明 細 書

発明の名称 バイオマス成形体の製造方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

0006   0007  

図面の簡単な説明

0008  

発明を実施するための形態

0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071  

実施例

0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091  

符号の説明

0092  

請求の範囲

1   2   3   4   5  

図面

1  

明 細 書

発明の名称 : バイオマス成形体の製造方法

技術分野

[0001]
 本開示は、一般にバイオマス成形体の製造方法に関し、より詳細には植物の粉砕物等を用いたバイオマス成形体の製造方法に関する。

背景技術

[0002]
 特許文献1は、サトウキビの搾りかすであるバガスを成形したバガス成形体を開示する。このバガス成形体は、バガスに、多価カルボン酸等を付着させ、この付着物が付着したバガスを加熱加圧成形することにより得られる。このとき、バガスに、多価カルボン酸等を水に溶解させた水溶液を付着させ、この混合物を加熱加圧成形している。
[0003]
 特許文献1では、バガスに多価カルボン酸等を付着させる方法として、次のような付着方法を開示する。すなわち、水溶液をスプレー等でバガスに向けて散布して付着させる方法である。また、バガスを水溶液中に浸漬することにより付着させる方法である。また、ロール又は刷毛等で塗布して付着させる方法である。また、多価カルボン酸の粉体を直接バガスに散布して付着させる方法である。
[0004]
 しかしながら、いずれの付着方法を採用しても、製造されたバガス成形体の耐水性及び強度には改良の余地がある。さらにサトウキビ以外の資源作物についても適用可能なバイオマス成形体の製造方法が求められている。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 国際公開第2013/190777号

発明の概要

[0006]
 本開示の目的は、優れた耐水性及び強度を有するバイオマス成形体を得ることができるバイオマス成形体の製造方法を提供することにある。
[0007]
 本開示の一態様に係るバイオマス成形体の製造方法は、糖類を含む植物の粉砕物又は単板と、多価カルボン酸と、を混合して混合物を得る工程と、前記混合物を圧搾して、圧搾物と、搾汁と、を得る工程と、前記圧搾物を加熱及び加圧して成形する工程と、を含む。

図面の簡単な説明

[0008]
[図1] 図1は、本開示の一実施形態に係るバイオマス成形体の製造方法のフローチャートである。

発明を実施するための形態

[0009]
 1.概要
 図1に本実施形態に係るバイオマス成形体の製造方法のフローチャートを示す。バイオマス成形体の製造方法は、混合工程S1と、圧搾工程S2と、熱圧工程S3と、を含む。   
[0010]
 混合工程S1は、母材(糖類を含む植物の粉砕物又は単板)と、多価カルボン酸と、を混合して混合物を得る工程である。圧搾工程S2は、上記の混合物を圧搾して、圧搾物と、搾汁と、を得る工程である。熱圧工程S3は、上記の圧搾物を加熱及び加圧して成形する工程である。熱圧工程S3を経た後、バイオマス成形体が得られる。
[0011]
 本実施形態では、混合工程S1から圧搾工程S2へと移行する。すなわち、まず母材と多価カルボン酸とを混合して混合物を得、その後、この混合物を圧搾するようにしている。一方、本実施形態ではないが、先に母材のみを圧搾して母材圧搾物を得、その後、この母材圧搾物に多価カルボン酸を添加することも想定される(以下「後添加」という場合がある)。
[0012]
 ここで、本実施形態と後添加の場合とを対比すると、本実施形態の方が、以下の点で有利である。すなわち、本実施形態の方が、後添加の場合に比べて、多価カルボン酸が圧搾物の内部に浸透しやすい。その理由の1つは、本実施形態では、圧搾工程S2において、母材への圧力を解放するときに多価カルボン酸が浸透していくからであると考えられる。すなわち、母材に加えていた圧力を解放する際に、多価カルボン酸が母材に浸透する推進力が得られると考えられる。これに対して、後添加の場合には、多価カルボン酸は、母材の圧縮の後に添加されることにより、圧力を解放する際の影響を受けない。そのため、後添加の場合には、多価カルボン酸は、母材圧縮物の内部に浸透する推進力が得られない。
[0013]
 このように、本実施形態では、圧搾工程S2において、多価カルボン酸が圧搾物の内部に浸透することで、後の熱圧工程S3において、圧搾物の表層だけでなく内部においても、糖類と多価カルボン酸との硬化反応が進行し得る。
[0014]
 したがって、本実施形態によれば、優れた耐水性及び強度を有するバイオマス成形体を得ることができる。さらにバイオマス成形体は、良好な寸法安定性も有し得る。
[0015]
 2.詳細
 (1)実施形態1
 母材には、糖類を含む植物の粉砕物と、糖類を含む植物の単板とが含まれる。本実施形態では、母材が、糖類を含む植物の粉砕物である場合について説明する。母材が、糖類を含む植物の単板である場合については、実施形態2で説明する。
[0016]
 図1に本実施形態に係るバイオマス成形体の製造方法のフローチャートを示す。バイオマス成形体の製造方法は、混合工程S1と、圧搾工程S2と、熱圧工程S3と、を含む。混合工程S1、圧搾工程S2、及び熱圧工程S3は、必須の工程である。好ましくは、バイオマス成形体の製造方法は、中間生成物添加工程S4、アンモニウム塩添加工程S5及び乾燥工程S6からなる群より選ばれた1種以上の工程を更に含む。中間生成物添加工程S4、アンモニウム塩添加工程S5、及び乾燥工程S6は、任意の工程である。
[0017]
 以下では、まず必須の工程について説明し、その後、任意の工程について説明する。任意の工程については、説明の都合上、アンモニウム塩添加工程S5、乾燥工程S6、及び中間生成物添加工程S4の順に説明する。
[0018]
 (混合工程)
 混合工程S1は、母材(糖類を含む植物の粉砕物)と、多価カルボン酸と、を混合して混合物を得る工程である。
[0019]
 植物は、木本(いわゆる木)と草本(いわゆる草)とに大別されるが、木本でもよく、草本でもよい。植物は、ヤシ(椰子)が好ましく、ヤシの中でもアブラヤシ及びココヤシが好ましい。ヤシは、他の植物に比べて糖類を比較的多く含むためである。
[0020]
 ところで、東南アジアではパーム油産業が盛んであるが、ヤシは20~30年で実の付きが悪くなるため、このような古木をいかに処理するかが問題となっている。それというのも、温室効果ガスの放出を防ぐなどという目的で古木の焼却処分が禁止されており、それに加えてヤシは含水率が高いため、木材としての再利用が難しいからである。このようなことから、伐採されたヤシの古木などを有効利用することが望まれており、バイオマス成形体の原料として容易に入手することができる。このように、本実施形態において、植物がヤシであれば、ヤシの古木などを有効利用することができる。
[0021]
 植物の粉砕物(例えばヤシ粉砕物及びバガスなど)は、植物の幹等を適宜の粉砕機で粉砕して得ることができる。得られた植物の粉砕物には水分が残っていることが好ましいが、乾燥状態でもよい。
[0022]
 植物の粉砕物の含水率は、特に限定されないが、例えば50%以上500%以下の範囲内である。本明細書において「含水率」は、下記の計算式から算出される。
[0023]
[数1]


 植物の粉砕物に含まれる糖類は、単糖、二糖及び多糖(オリゴ糖を含む)である。二糖及び多糖は、複数の単糖がグリコシド結合して構成されている。
[0024]
 単糖として、例えば、フルクトース、リボース、アラビノース、ラムノース、キシルロース及びデオキシリボースが挙げられる。
[0025]
 二糖として、例えば、スクロース、マルトース、トレハロース、ツラノース、ラクツロース、マルツロース、パラチノース、ゲンチオビウロース、メリビウロース、ガラクトスクロース、ルチヌロース及びプランテオビオースが挙げられる。
[0026]
 多糖として、例えば、デンプン、アガロース、アルギン酸、グルコマンナン、イヌリン、キチン、キトサン、ヒアルロン酸、グリコーゲン及びセルロースが挙げられる。オリゴ糖として、例えば、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、マンナンオリゴ糖及びスタキオースが挙げられる。
[0027]
 糖類は、植物の粉砕物に1種のみ含有されていても2種以上含有されていてもよい。
[0028]
 多価カルボン酸は、複数のカルボキシ基を有する化合物であれば、特に限定されない。母材と混合させる際に、多価カルボン酸は、粉末の状態であってもよいし、水溶液の状態であってもよい。水溶液の状態である場合には、多価カルボン酸水溶液の濃度は、特に限定されないが、例えば20質量%以上50質量%以下の範囲内である。
[0029]
 多価カルボン酸として、例えば、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、セバシン酸、イタコン酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、マロン酸、フタル酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸(1,5-ペンタン二酸)、グルタコン酸及びペンテン二酸が挙げられる。多価カルボン酸として、酸無水物も使用できる。
[0030]
 上記に列挙した多価カルボン酸のうち、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、グルコン酸、セバシン酸、及びイタコン酸は、植物を原料として製造されているため、特に好ましい。このように植物を原料としている場合、化石資源の使用が抑制されるため、環境へ負担をかけずにバイオマス成形体を得ることができる。なお、多価カルボン酸は、ポリカルボン酸と同義である。
[0031]
 多価カルボン酸の含有量は、乾燥物(後述)の全体の質量に対して、好ましくは0.3質量%以上155質量%以下、より好ましくは22.7質量%以上105質量%以下の範囲内である。ここで、乾燥物とは、乾燥工程S6(後述)の後に得られる乾燥物と同義である。これにより、バイオマス成形体の、酸による強度低下を抑制したり、酸の溶出による環境悪化を抑制したりすることができる。
[0032]
 なお、多価カルボン酸の含有量は、乾燥工程S6の後に得られる乾燥物を基準としているが、混合工程S1において母材に供給すべき多価カルボン酸の量は、例えば、次のようにして求めることが可能である。試験的に、まず混合工程S1において、既知量の母材に、既知量の多価カルボン酸を供給し、混合して混合物を得、その後、圧搾工程S2及び乾燥工程S6を経て、乾燥物を得る(図1参照)。そして乾燥物中の多価カルボン酸の含有量を測定する。これにより、混合工程S1において、どの程度の量の多価カルボン酸を供給すれば、上記の好ましい含有量となるか、目安が立てられる。このように、一旦、目安が立てば、極端に製造条件を変えない限り、その後は、必ずしも乾燥工程S6を経なくてもよくなる。
[0033]
 (圧搾工程)
 圧搾工程S2は、混合物を圧搾して、圧搾物と、搾汁と、を得る工程である。圧搾物は、母材の搾りかす(残渣)である。圧搾工程S2において、多価カルボン酸が母材の内部に押し込まれる。これにより、圧搾物の表層に多価カルボン酸が付着するのみならず、圧搾物の内部にも多価カルボン酸が浸透して付着し得る。なお、混合物の圧搾には、加圧プレス及び加圧ロール等の適宜の圧搾機が使用される。
[0034]
 圧搾物には水分が残っていてもよい。圧搾物の含水率は、特に限定されないが、例えば20%以上200%以下の範囲内である。
[0035]
 一方、搾汁には、水溶性の糖類と、多価カルボン酸とが溶解している可能性が高い。そのため、この搾汁を中間生成物(後述)の合成に利用することが可能である。
[0036]
 概要の項でも説明したとおり、本実施形態の方が、後添加の場合に比べて、多価カルボン酸が圧搾物の内部に浸透しやすい。そのメカニズムについて、より詳細に説明すると、以下のとおりであると推定される。
[0037]
 すなわち、母材に含まれる水分は、細胞内に多く蓄積されているため、多価カルボン酸の浸透性は低い。そのため、混合工程S1において、圧搾前の母材と多価カルボン酸とを混合すると、母材に含まれる水分のうち表面部分の水分には、多価カルボン酸は溶け込みやすいが、母材の中央部分の水分には、多価カルボン酸は溶け込みにくい。このような状態で、圧搾工程S2において、母材を加圧すると、母材は圧縮され、母材の中央部分の細胞内の水分が、細胞外に出て、表面部分に移動して、表面部分に存在していた多価カルボン酸の濃度が高い水分と混合される。その後、母材への圧力を解放すると、圧縮されていた母材は膨張する。このときに多価カルボン酸が溶け込んだ表面部分の水分を、母材の中央部分に吸引しながら、母材が膨張するため、多価カルボン酸が母材の内部に浸透しやすくなる。このことは、母材に供給される多価カルボン酸が、粉末の状態であっても水溶液の状態であっても同様である。
[0038]
 (熱圧工程)
 熱圧工程S3は、圧搾物を加熱及び加圧して成形する工程である。言い換えると、熱圧工程S3では、圧搾物をマット状にして、熱盤で熱圧締する。熱圧工程S3では、例えば、上下の熱板(熱盤)を有するプレス機が用いられる。なお、本実施形態では、圧搾物は粉体状となり得る。この場合、粉体状の圧搾物を適当な型に入れて熱圧成形を行うようにしてもよい。得ようとするバイオマス成形体の形状は、板状などの単純な形状でもよいし、板状以外の複雑な形状でもよい。
[0039]
 成形温度は、特に限定されないが、例えば140℃以上230℃以下の範囲内である。成形圧力も、特に限定されないが、例えば0.5MPa以上4MPa以下の範囲内である。成形時間も、特に限定されないが、例えば10秒以上5分以下、好ましくは10秒以上1分以下の範囲内である。
[0040]
 ここで、圧搾物の硬化反応について説明する。圧搾物は、加熱処理されると2段階の反応を経て完全に硬化する。すなわち、加熱処理により第1段階の反応(以下「予備反応」という場合がある)が進行して完了し、更なる加熱処理により第2段階の反応が進行して完了する。圧搾物は、第2段階の反応の完了により硬化物となる。第1段階の反応及び第2段階の反応では、圧搾物の温度は上昇するが、第1段階の反応と第2段階の反応との間では、圧搾物の温度は上昇せず、その温度が一定時間維持される。第2段階の反応に近づくにつれて、圧搾物は熱硬化性を有するようになる。
[0041]
 圧搾物は、第1段階の反応を経て半硬化物となり、この半硬化物が第2段階の反応の完了により硬化物(バイオマス成形体)となる。半硬化物は、硬化反応の中間段階(Bステージ)にある物質である。硬化物は、硬化反応の終了段階にある物質である。換言すれば、硬化物は、完全に硬化した状態にある物質である。
[0042]
 予備反応のための加熱処理により、植物の粉砕物に含まれる糖類が加水分解し、加水分解生成物が生成される。さらに加水分解生成物は、脱水縮合して糖変性物の反応生成物が生成される。このとき発生する縮合水は適宜の方法で除去される。
[0043]
 例えば、糖類がスクロースの場合、以下のように硬化反応が進行すると推測される。まず、スクロースが加水分解してグルコースとフルクトースとが生成される。次にフルクトースの脱水反応により、フルフラール(具体的には5-(ヒドロキシメチル)フルフラール)が生成される。糖変性物であるフルフラールは、更なる加熱処理により熱硬化性樹脂であるフラン樹脂となり、多価カルボン酸の存在下で硬化する。一方、グルコースは、脱水縮合反応により糖エステルポリマーとなって硬化する。
[0044]
 加圧する段階は特に限定されない。例えば、加圧は、第1段階の開始から第2段階の終了まで行ってもよいし、第1段階では行わずに第2段階の開始から第2段階の終了まで行ってもよい。
[0045]
 本実施形態では、多価カルボン酸が圧搾物の内部に浸透しているので、圧搾物の表層だけでなく内部においても、糖類と多価カルボン酸との硬化反応が進行し得る。したがって、優れた耐水性及び強度を有するバイオマス成形体を得ることができる。さらにバイオマス成形体は、良好な寸法安定性も有し得る。このようなバイオマス成形体は、特に限定されないが、パーティクルボードなどとして、例えば、家具、キャビネット、建築下地(床、壁、野地)、及び造作部材などに広く使用することができる。
[0046]
 (アンモニウム塩添加工程)
 アンモニウム塩添加工程S5は、混合物にアンモニウム塩を添加する工程である。アンモニウム塩添加工程S5は、混合工程S1と同時の工程でもよいし、混合工程S1よりも後の工程でもよい。これは、母材、多価カルボン酸、及びアンモニウム塩の混合順序を問わないという趣旨である。ただし、アンモニウム塩添加工程S5は、圧搾工程S2よりも前の工程である。
[0047]
 本実施形態のアンモニウム塩は、特に断らない限り、硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくともいずれかである。混合物には、アンモニウム塩を添加することが好ましい。これにより、混合物には、母材、多価カルボン酸、及びアンモニウム塩が含まれることになる。この混合物を圧搾すると、多価カルボン酸と同様に、アンモニウム塩も圧搾物の内部に浸透しやすくなる。アンモニウム塩は、糖類の硬化反応の触媒として機能する。すなわち、アンモニウム塩が圧搾物の内部に浸透することで、圧搾物の表層だけでなく内部においても、糖類と多価カルボン酸との硬化反応が進行し得る。したがって、バイオマス成形体に更に優れた耐水性を付与することができる。なお、アンモニウム塩は比較的酸性の弱い塩であるため、バイオマス成形体に残留していても、バイオマス成形体の強度は維持される。
[0048]
 アンモニウム塩の添加は、エステル化反応の時間短縮にも有利である。すなわち、通常、植物の粉砕物中のヒドロキシ基と、多価カルボン酸とのエステル化反応は、比較的ゆっくりと時間をかけて進行する。そこで、触媒としてアンモニウム塩を混合物に添加しておくことにより、上記のエステル化反応の時間を短縮化することができる。
[0049]
 アンモニウム塩の含有量は、乾燥物(後述)の全体の質量に対して、好ましくは0.3質量%以上5質量%以下の範囲内である。ここで、乾燥物とは、乾燥工程S6(後述)の後に得られる乾燥物と同義である。これにより、バイオマス成形体の耐水性を更に向上させることができる。しかもエステル化反応の時間をより短縮化し得る。なお、混合工程S1において混合物に添加すべきアンモニウム塩の量は、上述の多価カルボン酸の場合に準じて求めることが可能である。
[0050]
 (乾燥工程)
 乾燥工程S6は、圧搾物を乾燥する工程である。具体的には、圧搾物を80℃以上150℃以下の範囲内で乾燥させることによって、乾燥物を得ることができる。このように圧搾物を乾燥させることによって、圧搾物中の水分を蒸発させて除去することができる。水分が除去されることで、後の熱圧工程S3に要する時間を短縮化し得る。したがって、バイオマス成形体の生産性を向上させることができる。
[0051]
 乾燥工程S6は、主として圧搾物中の水分を除去することを目的としており、予備反応を完了させることまでは目的としていないが、好ましくは乾燥後に予備反応を完了させる。この際、加熱するだけでよく、加圧は特に不要である。このように、乾燥物を予備反応させておくことで、後の熱圧工程S3に要する時間を更に短縮化し得る。したがって、バイオマス成形体の生産性を更に向上させることができる。
[0052]
 (中間生成物添加工程)
 中間生成物添加工程S4は、搾汁を加熱処理して得られた中間生成物を圧搾物に添加する工程である。ここで、中間生成物は、硬化反応の中間段階にある物質である。中間生成物は、いわば予備反応後の圧搾物に含まれる糖類由来の反応生成物に似ている。中間生成物は、圧搾工程S2で得られた搾汁を加熱処理して予備反応させることにより合成することができる。搾汁には多価カルボン酸が含まれている可能性が高いが、必要に応じて多価カルボン酸を追加した後に予備反応させて中間生成物を合成するようにしてもよい。中間生成物は、予備反応のための加熱処理により水分などが蒸発して固形物となり得る。この固形物をそのまま圧搾物に添加してもよいが、好ましくは固形物を粉砕して粉体としたり、この粉体を水等の溶媒に溶解して水溶液としたりする。これにより、中間生成物を圧搾物に均一に添加しやすくなる。
[0053]
 中間生成物の添加量は、好ましくは、圧搾物100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下の範囲内である。
[0054]
 圧搾物が中間生成物を更に含有することで、優れた耐水性及び強度をバイオマス成形体に付与することができる。なお、中間生成物は、上述のように乾燥工程S6の前の圧搾物に添加してもよいが、乾燥工程S6の後の乾燥物に添加してもよい。このときの乾燥物は、予備反応が完了していなくても完了していてもよい。また、中間生成物に代えて、又は中間生成物に加えて、搾汁を乾燥して得られた糖類を添加してもよい。
[0055]
 (2)実施形態2
 本実施形態では、母材が、糖類を含む植物の単板である場合について説明する。糖類を含む植物の粉砕物の代わりに、糖類を含む植物の単板を用いる以外は、実施形態1と共通するので、共通する事項については説明を省略する。
[0056]
 植物の単板は、植物の原木を切削機械により切削して得ることができる。切削機械として、例えば、ロータリーレース及びスライサーが挙げられる。単板の厚さは、特に限定されないが、例えば2mm以上8mm以下の範囲内である。
[0057]
 (混合工程)
 混合物は、次のようにして得ることができる。すなわち、多価カルボン酸水溶液をスプレー等で植物の単板に向けて散布して、混合物を得ることができる。また、植物の単板を多価カルボン酸水溶液中に浸漬することにより、混合物を得ることができる。また、ロール又は刷毛等で多価カルボン酸水溶液を植物の単板に塗布して、混合物を得ることができる。また、多価カルボン酸の粉末を直接、植物の単板に散布して、混合物を得ることができる。なお、アンモニウム塩を添加する場合も、多価カルボン酸の場合と同様である。
[0058]
 (熱圧成形)
 本実施形態では、圧搾物は単板状となり得る。この場合、複数枚の単板状の圧搾物を重ねて熱圧成形を行うようにしてもよい。このようにして合板状のバイオマス成形体が得られる。複数枚の単板状の圧搾物の繊維方向は異なっていてもよいし、同じでもよい。
[0059]
 本実施形態でも、優れた耐水性及び強度を有するバイオマス成形体を得ることができる。さらにバイオマス成形体は、良好な寸法安定性も有し得る。このようなバイオマス成形体は、特に限定されないが、例えば、家具、キャビネット、建築下地(床、壁、野地)、及び造作部材などに広く使用することができる。
[0060]
 (3)変形例
 1つのバイオマス成形体を製造するのに、1種以上の粉体状の圧搾物と、1種以上の単板状の圧搾物とを併用してもよい。例えば、単板状の圧搾物の表面に、粉体状の圧搾物を熱圧成形して一体化して、バイオマス成形体を製造してもよい。
[0061]
 3.まとめ
 上記実施形態及び変形例から明らかなように、本開示は、下記の態様を含む。
[0062]
 第1の態様に係るバイオマス成形体の製造方法は、糖類を含む植物の粉砕物又は単板と、多価カルボン酸と、を混合して混合物を得る工程と、前記混合物を圧搾して、圧搾物と、搾汁と、を得る工程と、前記圧搾物を加熱及び加圧して成形する工程と、を含む。
[0063]
 この態様によれば、優れた耐水性及び強度を有するバイオマス成形体を得ることができる。
[0064]
 第2の態様に係るバイオマス成形体の製造方法は、第1の態様において、前記搾汁を加熱処理して得られた中間生成物を前記圧搾物に添加する工程と、を更に含む。
[0065]
 この態様によれば、バイオマス成形体の耐水性及び強度を更に向上させることができる。
[0066]
 第3の態様に係るバイオマス成形体の製造方法は、第1又は2の態様において、前記混合物に硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくともいずれかを添加する工程を更に含む。
[0067]
 この態様によれば、バイオマス成形体の耐水性を更に向上させることができる。
[0068]
 第4の態様に係るバイオマス成形体の製造方法は、第1~3のいずれかの態様において、前記圧搾物を乾燥する工程を更に含む。
[0069]
 この態様によれば、バイオマス成形体の生産性を向上させることができる。
[0070]
 第5の態様に係るバイオマス成形体の製造方法は、第1~4のいずれかの態様において、前記植物が、ヤシである。
[0071]
 この態様によれば、ヤシの古木などを有効利用することができる。
実施例
[0072]
 本開示を実施例によって具体的に説明する。ただし、本開示は、以下の実施例に限定されない。
[0073]
 (実施例1)
 母材(糖類を含む植物)として、ヤシ(アブラヤシ)粉砕物を用いた。ヤシ粉砕物は、ヤシの幹を粉砕して得た。このヤシ粉砕物の含水率は約400%であった。一方、多価カルボン酸として、クエン酸水溶液(濃度30質量%)を用いた。そして、表1に示す配合量で、ヤシ粉砕物と、クエン酸水溶液とを混合することによって混合物を得た。
[0074]
 次に、上記の混合物を、含水率が約100%となるように圧搾することによって、圧搾物と、搾汁とを得た。
[0075]
 次に、上記の圧搾物を105℃で乾燥させることによって、絶乾状態の乾燥物を得た。
[0076]
 次に、上下の熱板を有するプレス機を用いて、上記の乾燥物を表1に示す成形条件(温度、時間、及び圧力)で熱圧成形することによって、板状のバイオマス成形体(成形品)を製造した。このとき、得ようとするバイオマス成形体の厚さが表1に示す厚さとなるように、上下の熱板の間隔をディスタンスバーで規制した。さらに表1に示す密度となるように、上下の熱板間に供給する圧搾物の供給量を調整した。
[0077]
 (実施例2)
 実施例1において、クエン酸水溶液の代わりに、粉末状のクエン酸を用いるようにした以外は、実施例1と同様にして、板状のバイオマス成形体を製造した。
[0078]
 (実施例3)
 実施例2において、絶乾状態の乾燥物を230℃で加熱処理して予備反応させるようにした以外は、実施例1と同様にして、板状のバイオマス成形体を製造した。
[0079]
 (実施例4)
 実施例2において、混合物に、アンモニウム塩として硫酸アンモニウムを添加するようにした以外は、実施例1と同様にして、板状のバイオマス成形体を製造した。
[0080]
 (実施例5)
 母材として、ヤシ単板を用いた。ヤシ単板は、ヤシの原木を切削機械により切削して得た。ヤシ単板の厚さは3mmであり、含水率は約400%であった。
[0081]
 そして、ヤシ単板に、多価カルボン酸として、クエン酸水溶液(濃度30質量%)を、表1に示す配合量で含浸させて混合物を得た。
[0082]
 次に、上記の混合物を、含水率が約100%となるように圧搾することによって、単板状の圧搾物を得た。次に、この圧搾物を105℃で乾燥させることによって、絶乾状態の乾燥物を得た。
[0083]
 次に、上記の単板状の圧搾物を、繊維方向を揃えて2枚重ね、上下の熱板の間隔が3mmとなるようにディスタンスバーで規制した上で、表1に示す成形条件で熱圧成形することによって、合板状のバイオマス成形体を製造した。
[0084]
 (実施例6)
 実施例2において、搾汁を105℃で加熱処理して予備反応させることにより中間生成物を合成した。この中間生成物を、圧搾物を乾燥して得られた乾燥物に添加するようにした以外は、実施例2と同様にして、板状のバイオマス成形体を製造した。
[0085]
 (比較例1)
 母材として、実施例1と同様のヤシ粉砕物を用いた。そして、このヤシ粉砕物を圧搾することによって、ヤシ圧搾物を得た。このヤシ圧搾物の含水率は100%であった。
[0086]
 次に、上記のヤシ圧搾物を105℃で乾燥させることによって、絶乾状態のヤシ乾燥物を得た。
[0087]
 次に、上記のヤシ乾燥物に、多価カルボン酸として、クエン酸水溶液(濃度30質量%)をスプレーで散布して付着させて付着物を得た。
[0088]
 次に、上下の熱板を有するプレス機を用いて、上記の付着物を表1に示す成形条件で熱圧成形することによって、板状のバイオマス成形体を製造した。
[0089]
 <評価>
 [吸水厚さ膨張率]
 耐水性を評価するため、JIS A 5908に準拠して吸水厚さ膨張率試験を行った。
[0090]
 [剥離強さ]
 強度を評価するため、JIS A 5908に準拠して剥離強さ試験を行った。
[0091]
[表1]


 表1から明らかなように、実施例1~6では、比較例1に比べて、バイオマス成形体が優れた耐水性及び強度を有していることが分かる。

符号の説明

[0092]
 S1 混合工程
 S2 圧搾工程
 S3 熱圧工程
 S4 中間生成物添加工程
 S5 アンモニウム塩添加工程
 S6 乾燥工程

請求の範囲

[請求項1]
 糖類を含む植物の粉砕物又は単板と、多価カルボン酸と、を混合して混合物を得る工程と、
 前記混合物を圧搾して、圧搾物と、搾汁と、を得る工程と、
 前記圧搾物を加熱及び加圧して成形する工程と、を含む、
 バイオマス成形体の製造方法。
[請求項2]
 前記搾汁を加熱処理して得られた中間生成物を前記圧搾物に添加する工程と、を更に含む、
 請求項1に記載のバイオマス成形体の製造方法。
[請求項3]
 前記混合物に硫酸アンモニウム及び塩化アンモニウムの少なくともいずれかを添加する工程を更に含む、
 請求項1又は2に記載のバイオマス成形体の製造方法。
[請求項4]
 前記圧搾物を乾燥する工程を更に含む、
 請求項1~3のいずれか1項に記載のバイオマス成形体の製造方法。
[請求項5]
 前記植物が、ヤシである、
 請求項1~4のいずれか1項に記載のバイオマス成形体の製造方法。

図面

[ 図 1]