以下本発明の実施の形態について図面を参� ��しつつ説明する。
(第1実施形態)
 図1(a)は本発明に係る高分子複合材料の製造 装置10(以下、単に「製造装置」という)の第1� ��施形態を示す縦断面図である。
 この製造装置10は、投入手段12(ホッパ)と、� ��練手段50と、脱水手段40と、強制減圧装置30� ��を、含んで構成されている。ここで混練手� ��50は、駆動手段11と、シリンダ13と、スクリ� ��ー15とを含んだ構成である。

 このように製造装置10が構成されたことに� �り、投入手段12により高分子複合材料の原材 料が投入されると、この原材料は、シリンダ 13の内部で軸回転するスクリュー15により混� �されるとともに、脱水手段40及び強制減圧装 置30により脱水処理されて、取出手段17から� �分子複合材料の溶融体となって取り出され� �ことになる。
 なお、この高分子複合材料の溶融体は、取� ��手段17に設けられ小さな穴が十数ヶ所空い� �いるダイ(図示略)を通って、束状に放出され る。さらに、冷却バスを通過して凝固した後 にペレタイザー(図示略)に引込まれ米粒状の� ��レットにカットされる。

 駆動手段11は、スクリュー15の一端に接続し て、このスクリュー15を軸回転させるもので� ��って、高分子複合材料の原材料を混練する� ��力源である。なお図1においてスクリュー15� ��、一本のみ表示されているが、製造装置10� �、このような一軸のものに限定されるもの� �はなく、二本以上のスクリュー15が並列して 構成される多軸のものである場合も含まれる 。
 このように、多軸で構成される製造装置10� �あって駆動手段11は、設置される複数のスク リュー15のそれぞれを軸回転させる。なおこ� ��場合、複数のスクリュー15のそれぞれの軸� �転の方向及び速度については任意設定事項� �ある。

 投入手段12は、高分子複合材料の原材料で� �る合成高分子の主剤及びバイオマス由来成� �の過剰含水物を、シリンダ13の内部に投入す るものである。この投入されるものの分量並 びに配合率は、合成高分子とバイオマス由来 成分の過剰含水物とをそれぞれ供給する供給 部12a,12bによって任意に設定することができ� �。
 さらに、この投入手段12には、バイオマス� �来成分がデンプン質系バイオマスに由来す� �ものである場合、このバイオマス由来成分� �後記するように糊化するのに必要な水分が� �水され過剰含水物になるための注水手段が� �けられている場合がある。

 ここで合成高分子として製造装置10に投入� �れるものとして、加熱により溶融する熱可� �性樹脂や、加熱により硬化する熱硬化性樹� �のいずれも採用することができる。
 熱可塑性高分子の主剤として採用すること� ��できるものとしては、ペレット状に成形さ� ��た、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリ� ��チレン(HDPE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン -酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン-アクリ� �酸エチル共重合体(EEA)等のポリオレフィン系 の樹脂が好適である。
 またこれらに限定されることなく、その他� ��ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリエチレンテ レフタレート樹脂(PET)、アクリル・ブチレン� ��スチレン(ABS)等、加熱により熱流動する性� �を有し一般に押出成形が可能なものであれ� �、特に制限無く用いることができる。さら� �、これら熱可塑性樹脂は、二種以上混合し� �使用してもよい。

 一方、熱可塑性高分子の主剤として、ポ� ��乳酸(PLA)、ポリブチレンサクシネート(PBS)、 ポリカプロラクトン(PCL)等の生分解性を具備� ��たものを用いれば、その全てが土に還元さ� ��る性質を有し、環境保全の観点から好適な� ��分子複合材料が得られる。また、テグラノ� ��ン(商標)や、マクロテク・リサーチ社(米国) のECMマスターバッチ(商品名)等の生分解性を� ��与する添加剤が付与されているポリオレフ� ��ン樹脂を用いても同様に環境保全の観点か� ��好適である。

 熱硬化性高分子として採用することができ� ��ものとしては、エポキシ樹脂、フェノール� ��脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂� ��メラミン樹脂、ポリイミド、ジアリルフタ� ��ート、アルキド等の各種公知の熱硬化性樹� ��が挙げられる。
 これら熱硬化性高分子は、公知の硬化剤を� ��剤に添加して、所定の形状を保持して、硬� ��温度に設定して重合反応させることにより� ��形品にすることができるものである。なお� ��これら熱硬化性高分子の主剤は、重合反応� ��の単量体が低分子量化合物であるために、� ��体、固体、半固体の性状を取り得るが、少� ��くとも温度を上げれば流動状態を示すもの� ��ある。
 よって、硬化温度よりも低い温度に設定さ� ��た混練温度で、熱硬化性高分子の主剤とバ� ��オマス由来成分とが混練されることになる� ��

 これら熱硬化性高分子のなかでも、アルキ� ��樹脂は、多価アルコールと多塩基酸とが縮� ��重合してなる合成高分子であって、この多� ��基酸は、混練中にバイオマス由来成分の表� ��のヒドロキシ基(-OH)ともエステル結合する� �このために、合成高分子とバイオマス由来� �分とは界面の親和性が良好になるので、微� �でかつ均一な分散構造が得られる。
 このような多価アルコールとして、プロピ� ��ングリコール、グリセリン、トリメチロー� ��プロパン、ペンタエリトリトール等が挙げ� ��れる。
 多塩基酸としては無水フタル酸、無水マレ� ��ン酸、アジピン酸等が挙げられる。
 また硬化剤として、有機過酸化物(ベンゾイ ールペルオキシド、ジクミルペルオキシド等 )が挙げられる。

 また、前記した多価アルコールに代えて� ��ポキシドを採用してもよい。この場合、エ� ��キシドが混練されるとその3員環が開裂して 周囲の水分子が付加して二価の多価アルコー ルとなり、前記した場合と同様のアルキド樹 脂が合成される。また混練時に未反応のエポ キシドは、その後、硬化温度に設定して成形 品にする際に、3員環が開環重合してエポキ� �樹脂になる。

 混練工程における多塩基酸を投入するタイ� ��ングとしては、多価アルコール(又はエポキ シド)の投入よりも先行させて、バイオマス� �来成分の表面と化学反応(エステル化)させる ことを優先させることが望ましい。これによ り、バイオマス由来成分の表面が改質されて 、合成高分子に対する親和性の向上がさらに 期待できるからである。このように、混練工 程の前段階でバイオマス由来成分の過剰含水 物と多塩基酸の一部とを化学反応させて表面 改質してから、多塩基酸の残部と多価アルコ ール(又はエポキシド)を投入して混練する。
 なお、硬化剤を投入するタイミングは、混� ��工程の前半・後半及び脱水工程の前後いず� ��の場合もありうるが実験的に最適条件が導� ��れる。

 ワックスとして採用することができるも� ��としては、常温で固体であり、加熱すると� ��成高分子の主剤よりも低温で溶融しかつ低� ��度である有機化合物である。このワックス( C)は、天然物から抽出されるものであったり� ��工業的に合成されるものであったりするが� ��有機化合物中の鎖状炭化水素の主鎖の炭素� ��が10から100の範囲に含まれるものであるこ� �が望ましい。

 ワックスは、混練工程において合成高分� ��の主剤よりも先行して溶融し、水と混合液� ��を形成する。このため、混練物の粘性が低� ��し、混練手段50の負担が軽減するとともに� �練性が向上する。さらに先行して溶融した� �ックスは、バイオマス由来成分に吸着し、� �のバイオマス由来成分が、合成高分子の主� �の溶融体中に拡散するのを促進する。

 この炭素数が10よりも小さいと、溶融した� �ックスは混練温度で気化しやすくなり、脱� �工程において水とともに外部に排出されて� �まう。
 また炭素数が100よりも大きいと、溶融した� ��ックスの粘度が大きくなり、水との混合液� ��が形成されにくくなり、混練性の向上に貢� ��できない。

 ワックスのうち天然物から抽出されるも� ��としては、飽和脂肪酸が挙げられる。飽和� ��肪酸とは、鎖状炭化水素の1価のカルボン酸 であって、CH3(CH2)nCOOHの示性式で示される化� �物であって、本発明に適用されるものはnが9 以上であるものが好ましい。

 この飽和脂肪酸は、その末端に位置するカ� ��ボキシル基(COOH)が親水基であって、鎖状炭� ��水素の部分(CH3(CH2)n)が疎水基(親油基)となっ ている。
 このために溶融した飽和脂肪酸は、その疎� ��基が中心になり親水基が外側を向いて水と� ��面を成し、水との混合液相を形成しやすい� ��また水との混合液相中、飽和脂肪酸は、球� ��ミセルを形成しているので、脱水工程にお� ��て水に付随して外部に排出されにくい特徴� ��有している。

 そして、水との混合液相における飽和脂肪� ��の球状ミセルは、混練により微細化して混� ��物の全体に一様に拡散するととになる。球� ��ミセルの表面に位置する飽和脂肪酸のカル� ��キシル基(COOH)は、バイオマス由来成分に接� ��すると、その表面のヒドロシル基(OH)と、エ ステル反応して化学結合する(化学吸着する)� ��
 このような化学反応により、バイオマス由� ��成分は、その表面が飽和脂肪酸によって化� ��修飾されて、親水性が解消し親油性が向上� ��ることとなる。これにより、バイオマス由� ��成分が合成高分子の主剤の連続相中に拡散� ��やすい好都合な性質を備えることになる。

 一方、ワックスのうち工業的に合成される� ��のとしては、メタロセン触媒に代表される� ��ングルサイト触媒により重合されたオレフ� ��ン樹脂(特にプロピレン系、エチレン系)が� �げられる。
 具体例としては、プロピレン又はエチレン� ��モノマーの単独重合体、これらモノマーと� �-オレフィンとの共重合体が挙げられる。な� ��、α-オレフィンとしては、エチレン、1-ブ� �ン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペ� �テン、1-ヘプテン、1-オクテンなどが挙げら� ��、共重合体はブロック共重合体、ランダム� ��重合体、ランダムブロック共重合体の何れ� ��あってもよい。
 なお、ワックスは、二種以上の前記した有� ��化合物を混合して使用してもよい。

 シングルサイト触媒により重合されたオレ� ��ィン樹脂のワックスは、チグラー・ナッタ� ��媒に代表されるマルチサイト触媒による場� ��と比較して、側鎖の分岐、分子量、結晶粒� ��の分布が均一化している。
 シングルサイト触媒により重合されたオレ� ��ィン樹脂のワックスによれば、天然ワック� ��よりも分子量が大きいにもかかわらず溶融� ��度が低いために、良好な混練性を維持して� ��水工程で水の効率的な排出に貢献する。

 これらワックスの配合量は、前記合成高分� ��及び前記バイオマス由来成分の合計量100重� ��部に対し、1から20重量部の範囲に含まれる� ��が望ましい。
 ワックスの配合量が1重量部よりも少ない場 合、混練性の向上効果が認められなく、脱水 工程における水の効率的な排出効果も認めら れない。
 一方、ワックスの配合量が20重量部よりも� �い場合、製造される高分子複合材料の平均� �子量が低下することとなり成形品の機械的� �質が低下することになる。

 バイオマス由来成分の過剰含水物として採� ��することができるものとしては、水に所定� ��間浸漬させた後に水切りした生米、芯や表� ��を取り除き大きさを適当に揃えて刻む程度� ��簡単な処理を行ったトウモロコシ、馬鈴薯� ��甘藷等のデンプン系の穀物が挙げられる。
 これらデンプン系の穀物は、所定量以上の� ��分の存在下で一般的な混練温度Tz(100~200℃)� �置かれると、水分子が入り込んで結晶構造� �崩れる糊化が起こる。このように糊化した� �ンプン(バイオマス由来成分)は、分子鎖相互 間の水素結合の束縛から解放されているので 、溶融している熱可塑性高分子中に微細に均 一に分散されやすい性質を備えることとなる 。
 また、前記したように投入手段12に注水手� �が設けられていれば、これらのデンプン系� �穀物を製造装置10に投入すると同時に、デン プンを糊化させるのに必要な水分を補給する 注水を適宜行って、過剰含水物を調整する場 合もある。

 次に、バイオマス由来成分の過剰含水物� ��して採用することができるものとして、リ� ��ノセルロース又はセルロースを主成分とす� ��草木質系バイオマスや、蟹ガラ及び蝦ガラ� ��のキチン質系バイオマス等を水中で微細化� ��せてなる懸濁液が挙げられる。このような� ��濁液は、前記した特許文献2に挙げられるよ うな高圧ホモゲナイザーを用いてバイオマス を水中で物理的に粉砕させる場合の他、化学 的な処理を行うことにより形成させる方法も とり得る。なおここで過剰含水物とは、前記 した通りバイオマスに水分が人為的に加えら れて構成されるもののほか、元来水分を固有 に含むバイオマスそのものも指し、混練工程 で最終的に脱水される水分が含有されるもの であれば全て対象になる。

 例えば、バイオマスとして木材を採用する� ��合は、この木材を機械的に粉砕する前処理� ��施して、最大径が数mm程度のサイズの粒状� �はチップ状にする場合がある。もちろん、� �材をそれ以下のサイズの微粒子の集合体に� �ても適宜採用される。なお、そのような微� �子の集合体として、バイオマスから化学的� �程を経て抽出される繊維質体も含まれるこ� �とする。
 これら、木材の微粉末体は、人為的に水分� ��加えなくても吸湿作用により、十数wt%から� ��十wt%の水分を含有する過剰含水物であると� ��える。このような木材の微粉末体(または籾 ガラ等)は、乾燥処理等の特別な工程を経る� �となくそのまま製造装置10に投入することが できる。
 このように、バイオマスが、数mm程度の最� �径のサイズを有していることの効果は、そ� �含水量が多い場合であっても、投入手段12か らバイオマス原料を製造装置10に投入するに� ��し、目詰まりが回避されることが挙げられ� ��。

 一方、バイオマスのサイズがそれ以下の微� ��子の集合体であって、吸湿による含水量が� ��くて投入手段12が目詰まりする場合は、逆� �、その集合体に水を人為的に含浸させて含� �量をさらに増加させることによりこの目詰� �りを回避することができる。
 このように、水分が元来含有されているバ� ��オマスの過剰含水物に水をさらに含浸させ� ��ことにより、前記した目詰まりを回避させ� ��効果以外に、飛散しやすい微粒子の集合体� ��取り扱いが簡便化し生産効率が向上する効� ��が得られる。
 さらに、微粒子の集合体は、内包する空気� ��水に置換された後に、合成高分子と混練さ� ��ることになる。これにより、製造される高� ��子複合材料は、残留する気泡が減少し欠陥� ��少なくなる効果が得られる。

 なお、投入手段12に対し、合成高分子とバ� �オマス由来成分との相溶性を向上させる相� �化剤をさらに送入させる場合もある。この� �溶化剤は、例えば、飽和カルボン酸、不飽� �カルボン酸またはその誘導体が用いられる� �また、合成高分子を不飽和カルボン酸また� �その誘導体で変性させたものを使用するこ� �もできる。
 このほか、無機・有機物質を問わず、シリ� ��や繊維状の物質等を添加し、これら添加剤� ��分を高分子複合材料中に微分散させること� ��可能である。

 シリンダ13は、投入手段12を備える原料投 入区間Aを最上流とし取出手段17を備える部分 を最下流として、この最上流と最下流との間 が、少なくとも混練区間B、脱水区間C(C1,C2,C3) 、再加圧区間Dに分類されるよう構成されて� �る。また、シリンダ13の周囲には、その内部 を混練温度Tz(図1(c)参照)に設定するためのヒ� ��タ(図示せず)が設けられている。

 混練区間Bは、投入手段12から投入された� ��合成高分子の主剤、バイオマス由来成分の� ��剰含水物、及び相溶化剤を、所定の圧力と� ��練温度Tzとで混練する区間である。これに� �りバイオマス由来成分は、混練物中で微細� �し、適宜相溶化剤と化学反応することによ� �て合成高分子との親和性が付与され、混練� �中に均一に分散することになる。

 脱水区間Cは、さらに加圧脱水区間C1、常圧� ��水区間C2、減圧脱水区間C3に分類することが でき、これらにはそれぞれ少なくとも1つ以� �の脱水手段40(図1(b)参照)が設けられている。
 ここで、加圧脱水区間C1は、混練物に含ま� �る水分を、図1(c)に示されるように、その混� ��温度Tzにおける飽和蒸気圧Pzよりも低くかつ 大気圧P0よりも高い設定圧力Pa,Pbで脱水する� �分である。
 このような設定圧力Pa,Pbで脱水処理される� �とにより、混練物は、含水量を急激ではな� �徐々に低減させながら、さらに混練される� �とになる。これにより、混練物中で微細化� �て分散したバイオマス由来成分は、再凝集� �ることが抑制されつつさらに、微細化、分� �化が進行することとなる。

 常圧脱水区間C2は、加圧脱水区間C1を通過 した混練物に含まれる水分を、図1(c)に示さ� �るように、大気圧P0に近い設定圧力Pc,Pdで脱� ��する部分である。このような設定圧力Pc,Pd� �脱水処理されることにより、含水量が低減� �た混練物は、さらに含水量を徐々に低減し� �つさらに混練されることになる。これによ� �、混練物中で微細化して分散したバイオマ� �由来成分は、再凝集することが抑制されつ� �さらに、微細化、分散化が進行することと� �る。

 減圧脱水区間C3は、常圧脱水区間C2を通過し た混練物に含まれる水分を、図1(c)に示され� �ように、強制減圧装置30によって大気圧P0よ� ��も低い設定圧力Peで脱水する部分である。� �のような設定圧力Peで脱水処理されることに より、混練物に含まれる水分はほとんど除去 されることになる。
 なお減圧脱水区間C3が接続する真空トラッ� �31は、気化した蒸気を冷却して液体に戻し、 強制減圧装置30に高温の飽和水蒸気が強制減� ��装置30に入るのを防止してその劣化を抑制� �るものである。
 このように、混練物に付与される圧力を、� ��水区間Cにおいて、混練温度Tzにおける飽和� ��気圧Pzから段階的に引き下げて脱水するこ� �により、バイオマス由来成分の再凝集を抑� �しつつ、その微細化、分散化を促進させる� �とができる。

 再加圧区間Dは、脱水処理の終了した混練 物を継続して混練するとともに、再加圧して 取出手段17から取り出されるに必要な圧力を� ��与する部位である。これにより、バイオマ� ��由来成分が微細に分散している高分子複合� ��料の溶融体が取出手段17から取り出される� �とになる。

 スクリュー15は、その軸周りに螺旋状の� �ライト16が形成されているものであって、軸 回転することにより、フライト16が圧力を付� ��して混練物を、シリンダ13の上流から下流� �向けて押し出すものである。

 脱水手段40は、図1(b)の部分断面図で示され� ��ように、濾過板41と、遮断壁42と、調圧手段 45とを、含んで構成されるものである。
 このように構成される脱水手段40は、調圧� �段45により混練温度Tzにおける飽和蒸気圧Pz� �りも低くかつ大気圧P0よりも高い任意の設定 圧力Px(x=a,b,c,d,e)を、シリンダ13内の混練物に� ��与するものである。これにより脱水手段40� �、混練物に含まれる水分を、急激ではなく� �々に脱水していくことが可能になる。

 濾過板41は、シリンダ13の壁面に設けられ た開口を閉じるように配置され、シリンダ13� ��内部及びその外部を隔てるとともに混練物� ��うち含まれる水分を選択的に濾過するもの� ��ある。このような濾過板41の構成としては� �板面に多数の孔を設けられ、その板面がシ� �ンダ13の内壁面に沿って固定されるものが挙 げられる。

 遮断壁42は、濾過板41により濾過された水 分を気化させる気化空間Vを形成するととも� �この気化空間Vを大気から遮断するものであ� ��。このような遮断壁42の構成としては、有� �の容体がその開口とシリンダ13に設けた開口 とを略一致するように固定され、さらに濾過 板41を当接してこれが固定されるようにする� ��のが挙げられる。

 調圧手段45は、気化空間Vの気圧を計測する� ��力計43と、気化空間Vから遮断壁42を通過し� �大気側に放出される気体(水蒸気)に流動抵抗 を可変して付与する絞り弁44とから構成され� ��気化空間Vの気圧を所定の設定圧力Px(x=a,b,c,d ,e)に設定するものである。
 この絞り弁44の絞り量を適宜調節すること� �より、気化空間Vの気圧を、混練温度Tzにお� �る飽和蒸気圧Pzから大気圧P0までの間の任意� ��値に設定することができる。つまり、絞り� ��44を完全に閉塞すれば気化空間Vの気圧は、� ��の飽和蒸気圧Pzに設定され、絞り弁44を完全 に開放すればから大気圧P0に設定されること� ��なる。さらに矯正減圧装置30に接続して気� �空間Vの気圧を大気圧P0以下に設定すること� �できる。

 なお、この調圧手段45は、シリンダ13に設け られている複数個の脱水手段40においてその� ��定圧力Pxが取出手段17に近くなる程小さく設 定されていること(Pa>Pb>Pc)が、バイオマ� �由来成分の再凝集が抑制する上で望ましい� �とはすでに述べたとおりである。
 また設定圧力Pxは、投入された液状試薬が� �化して排出されないように、水分が優先的� �排出されるように適宜設定される。
 そして、シリンダ13に複数設けられている� �水手段40のうち最下流に位置するものを大気 圧P0よりも低圧な設定圧力Pe(P0>Pe)にするこ� ��で、取出手段17から押し出される混練物の� �水をより完全にすることができる。

(製造装置の動作説明)
 次に図1(a)並びに図1(b)及び水の状態図であ� �図1(c)を参照して製造装置10の動作並びに脱� �手段40の機能説明を行う。
 製造装置10の内部に、合成高分子の主剤、� �イオマス由来成分の過剰含水物及びその他� �要な成分(ワックス、相溶化剤等)が、投入手 段12を通じて投入され、設定された混練温度� ��混練手段50により混練される。すると、活� �化した水がバイオマスの分子鎖間に侵入し� �その分子間結合を緩くする。さらに、混練� �付与される機械エネルギーにより、バイオ� �スが開裂して微細化が進行する。

 さらに、溶融したワックスは、水と低粘� ��の混合液相を形成し混練物全体の粘性を低� ��させ混練性を向上させるとともにバイオマ� ��由来成分の表面に吸着する。またカルボキ� ��ル基を有するその他の化合物(相溶化剤、脂 肪酸、多塩基酸等)は、下記式(3)に示す脱水� �応(エステル反応)によって、バイオマス由来 成分の表面(R´)のヒドロシル基(OH)をエステル 結合を有する置換基に置換する。これにより 、バイオマス由来成分の親水性が低下して水 分との結びつきが弱まり、次の脱水工程にお いて効率の良い脱水が実現される。

 シリンダ13に設けられたもののうち最上流� �位置する脱水手段40aに到達した混練物は、� �クリュー15から付与される圧力により、濾過 板41に押し付けられて、含まれる水分が選択� ��にこの濾過板41を通過して気化空間Vに溜ま� ��。この気化空間Vに溜まった水分は混練温度 Tzであるところ、その飽和蒸気圧Pzより低い� �力Paに設定されている気化空間Vにおいて、� �の溜まった水分は気化することになる。こ� �気化した水分(水蒸気)は調圧手段45の絞り弁4 4を通過して大気に放出されることになる。
 この脱水手段40aでは、設定圧力Paと大気圧P0 との差圧が小さいために、混練物の脱水が急 激にされることはなく、含水量が低減した状 態となって混練されながら下流の脱水手段40b に押し出される。

 次の脱水手段40bにおいても、同様に、飽和� ��気圧Pzより低い圧力Pbに設定されている気化 空間Vにおいて溜まった水分は気化して大気� �放出されることになる。
 以下、このように、下流側に設けられてい� ��脱水手段40(40c,40d,40e)において同様の動作が� ��り返されて、混練物は段階的に徐々に脱水� ��実行しつつ混練されるためにバイオマス由� ��成分の再凝集が抑制されることになる。

 そして、脱水が完了した混練物は、バイオ� ��ス由来成分が分散した高分子複合材料の溶� ��体として、取出手段17から取り出されると� �もに、ペレタイザー(図示略)等により米粒状 のペレット等(高分子複合材料組成物)に成形� ��れる。
 このペレットは、再加熱して溶融させてか� ��、金型に注入してバルク状の成形品とした� ��、延伸加工(例えばインフレーション法、カ レンダー加工法、T-ダイ法、吹き込み法等)し てフィルム状の成形品としたり、発泡させて 発泡成形品としたりして、一般的な高分子加 工成形品を製造するための原料として適用す ることができる。
 なおこのように、ペレットの成形を経由せ� ��に、取出手段17から押し出される高分子複� �材料の溶融体からそのような成形品を直接� �造してもよい。

 以上の実施形態は本発明を説明するため� ��一例であり、本発明は前記した実施形態に� ��定されるものでなく、発明の要旨の範囲内� ��種々の変形が可能である。例えば、製造装� ��10は、加圧脱水区間C1が少なくとも設けられ ていれば、特に常圧脱水区間C2及び減圧脱水� ��間C3を設ける必要が無い場合がある。これ� �、混練温度Tzにおいては、大気圧P0よりも高� ��圧力で充分に脱水する(水分を気化させる)� �とが可能であることが図1(c)の水の状態図か� ��充分に裏付けられるからである。

 また、図示されているシリンダ13の区分(A,B, C1,C2,C3,D)は例示であって、これらの区分の間� ��他の区分を設けること(例えば、常圧脱水区 間C2と減圧脱水区間C3との間に混練区間Bを設� ��ること、原料投入区間Aを複数設けること等 )は適宜可能である。
 そのような、他の具体的な適用例について� ��示する。投入手段12からは、バイオマス(木� ��の粉砕物又は籾ガラの未処理物等)と、相溶 化剤とを、投入して第1の原料投入区間Aで両� ��を混練する。この原料投入区間Aで、バイオ マスは、さらに粉砕されて微粒子化するとと もにその表面に相溶化剤を吸着させて、後に 投入される合成高分子に対する親和性を向上 させる。

 次に、第2の原料投入区間(図示せず)におい� ��、合成高分子の主剤及びその他必要な試薬� ��投入し、バイオマスと共に混練する。これ� ��より、バイオマス由来成分が合成高分子の� ��続相に微細にかつ均一に分散していくこと� ��なる。
 なお製造装置10の構成として、脱水区間C1,C2 ,C3は、第1の原料投入区間Aと第2の原料投入区 間(図示せず)との中間工程に位置する場合、� ��2の原料投入区間(図示せず)の後工程に位置� ��る場合の、いずれの場合も取り得る。さら� ��、混練区間Bが、任意区間の中間に追加され る場合も取り得る。

(第2実施形態)
 次に図2(a)に示す縦断面図を参照して、本発 明に係る高分子複合材料の製造装置の第2実� �形態を説明する。なお、図2(a)において図1と 同一又は相当する部分は、同一符号で示し、 すでにした記載を援用して、詳細な説明を省 略する。

 第2実施形態の製造装置10’は、高分子複合� ��料の原料として用いられるバイオマス由来� ��分の過剰含水物として、懸濁液のような含� ��量が多く流動性の高いものが採用される場� ��に適切なものである。
 そのような製造装置10’において特徴的な� �成は、このバイオマス由来成分の過剰含水� �をシリンダ13の内部に圧入する圧入手段20と� ��軸径が変化しているスクリュー15’とを採� �する点にある。そして、高分子複合材料の� �料が投入される区間は、合成高分子の主剤� �投入される主剤投入区間A1と、その下流に設 けられバイオマス由来成分の過剰含水物の懸 濁液が投入される懸濁液投入区間A2とに分割� ��て構成される。

 圧入手段20は、シリンダ13の懸濁液投入区間 A2に設けられている注入口14を介して接続さ� �るものであって、バイオマス由来成分の過� �含水物が充填されている液溜21と、この液溜 21からバイオマス由来成分の過剰含水物をシ� ��ンダ13に注入する駆動力を与えるモータ22と 、この注入されるバイオマス由来成分の過剰 含水物の逆流を防止する逆止弁24と、シリン� ��13に注入されるバイオマス由来成分の過剰� �水物の注入量を調節する絞り弁25とを含んで 構成されている。
 なお、この注入口14の近傍のシリンダ13の内 部は、合成高分子の混練物が加圧された状態 にあるので、圧入手段20は、それよりも大き� ��圧力でバイオマス由来成分の過剰含水物を� ��入させる必要がある。また、圧入された過� ��含水物が混練物の温度を下げないように、� ��入手段20には、過剰含水物を加熱する加熱� �段を適宜設けてもよい。

 仮に、このような流動性の高いバイオマ� ��由来成分の過剰含水物を、第1実施形態の製 造装置10のように合成高分子と混合してシリ� ��ダ13に投入するとなると、投入手段12の内部 で両者が分離して、バイオマス由来成分の配 合比率が変動して混練物に配合比率のむらが 生じることが懸念される。しかし、第2実施� �態の製造装置10’のように、流動性の高いバ イオマス由来成分の過剰含水物を下流側に設 けた注入口14から圧入することにより、常に� ��定比率でむらなくバイオマス由来成分を混� ��物に投入することが可能になる。

 そして圧入手段20から圧入されるものは、� �記したバイオマス由来成分の過剰含水物に� �定されるものではなく、例えば前記したよ� �な、多塩基酸、多価アルコール、有機過酸� �物のような混練工程において配合される種� �の液状試薬が圧入される場合もある。
 また圧入手段20は、図2に示されるように単� ��配置に限定されるものでなく目的に応じて� ��数配置される場合があり、また配置される� ��置も脱水手段40の上流に配置されることに� �定されるものでなく、その下流に配置され� �場合もある。前記したような液状試薬は、� �水が充分に行われた後に、混練物に圧入さ� �ることが望ましい場合があるからである。

 次に、スクリュー15’は、加圧脱水区間C1 又は常圧脱水区間C2に設けられている脱水手� ��40(40a,40b,40c,40d)の設置部位において、その軸 径が上流側よりも太径に形成されている。こ のようにスクリュー15’が構成されることに� ��り、混練物は上流側よりもさらに加圧され� ��こととなり、含有する水分が除去されて混� ��物の容積が減少してもこの混練物に付与さ� ��る圧力は少なくとも維持されることになる� ��

 さらにスクリュー15’は、減圧脱水区間C3 に設けられている脱水手段40(40e)の設置部位� �おいて、その軸径が上流側よりも細径に形� �されている。このようにスクリュー15’が構 成されることにより、混練物はこの区間にお いてスクリュー15’から混練物に付与されて� ��る圧力は解除(減圧)されることになり、さ� �に混練物は大気圧P0より低圧にさらされて脱 水が促進されることになる。

 さらにスクリュー15’は、脱水区間C1,C2,C3 を通過した再加圧区間Dにおいて、その軸径� �上流側よりも太径に形成されている。この� �うにスクリュー15’が構成されることにより 、脱水された混練物はこの区間において再加 圧されて取出手段17から取り出されることに� ��る。

 また、前記した第2実施形態の説明において は、投入手段12からシリンダ13の内部には合� �高分子の主剤が投入され、圧入手段20からシ リンダ13の内部にバイオマス由来成分を含む� ��濁液が投入される例を示した。
 第2実施形態における他の適用例として、投 入手段12からは合成高分子の主剤及びデンプ� ��質系バイオマス(生米等)がシリンダ13の内部 に投入されることとして、圧入手段20を注水� ��段としてシリンダ13の内部に水を注水する� �合もある。
 この場合、圧入手段20は、流量並びに温度� �調節機能を有する一般的な給湯手段を用い� �ことができる。そして、デンプン質系バイ� �マス(生米等)は、合成高分子の主剤とともに 混練されつつ、注水された水を吸水して過剰 含水物になってから糊化する。

(第3実施形態)
 次に図2(b)に示す縦断面図を参照して、本発 明に係る高分子複合材料の製造装置の第3実� �形態を説明する。なお、図2(b)において図1及 び図2(a)と同一又は相当する部分は、同一符� �で示し、すでにした記載を援用して、詳細� �説明を省略する。

 第3実施形態の製造装置10”は、第2実施形態 の場合と同様に、高分子複合材料の原料とし て用いられるバイオマス由来成分の過剰含水 物として、懸濁液のように含水量が多く流動 性の高いものを採用する場合に適切なもので ある。
 そして製造装置10”において特徴的な構成� �、フライト16のピッチが変化しているスクリ ュー15”を採用する点にある。
 このようにスクリュー15の下流に向うに従� �フライト16のピッチが狭く変化すると混練物 に付与される圧力は増大し、逆にピッチが広 く変化すると混練物に付与される圧力は減少 することになる。

 そこでスクリュー15”は、加圧脱水区間C1又 は常圧脱水区間C2に設けられている脱水手段4 0(40a,40b,40c,40d)の設置部位において、フライト 16のピッチが上流側よりも狭く形成すること� ��する。そしてスクリュー15”は、減圧脱水� �間C3に設けられている脱水手段40(40e)の設置� �位において、フライト16のピッチが上流側よ りも広く形成されている。
 このようにスクリュー15”が構成されるこ� �により、混練物は、第2実施形態の場合と同� ��要領で、脱水手段40が設けられている位置� �加圧又は減圧されることになり、その脱水� �段階的に促進されることになる。

(第4実施形態)
 次に図3に示す断面図を参照して、本発明に 係る高分子複合材料の製造装置の第4実施形� �を説明する。前記した図1及び図2の製造装置 10は、原料の投入工程、混練工程、混練物の� ��出工程がそれぞれ寸断されることなく同時� ��進行し連続的に高分子複合材料を製造する� ��続式のものであった。これに対し、第4実施 形態に係る製造装置60は、原料の投入工程、� ��練工程、混練物の取出工程がそれぞれ順繰� ��に繰り返され断続的に高分子複合材料を製� ��するバッチ式のものである。

 この製造装置60は、投入手段12(ホッパ)と、� ��練手段62と、脱水手段40とを、含んで構成さ れている。ここで混練手段62は、駆動手段(図 示せず)と、ケーシング63と、ロータ65とを含� ��だ構成である。
 また図3(a)~(c)は、ロータ65の回転軸に直交す る断面であって、その長手方向に沿って異な る(それぞれ投入手段12、脱水手段40、取出手� ��67を含む)製造装置60の断面図を示している� �
 なお、図3において図1と同一又は相当する� �分は、同一符号で示し、すでにした記載を� �用して、詳細な説明を省略する。

 混練手段62は、ケーシング63と、ロータ65と� ��構成に含み、投入された合成高分子の主剤� ��バイオマス由来成分の過剰含水物及びその� ��のものを設定した混練温度で撹拌して混練� ��、微細にかつ均一な高分子複合材料にする� ��のである。
 ケーシング63は、合成高分子の主剤及びバ� �オマス由来成分の過剰含水物を投入する投� �手段12並びに混練物を外部に取り出す取出手 段67が設けられている。
 この投入手段12は、第1開閉手段61を介して� �ーシング63内部の混練空間Wと連通しており� �この第1開閉手段61を「開状態」にすると投� �手段12から混練空間Wに合成高分子の主剤や� �イオマス由来成分の過剰含水物を投入する� �とができるようになっている。一方、第1開� ��手段61を「閉状態」にすると混練空間Wと投� ��手段12との間を行き交う気体の流れも遮断� �れる。

 取出手段67は、第2開閉手段68を介してケー� �ング63の混練空間Wと連通しており、この21開 閉手段61を「開状態」にすると混練空間Wにあ る混練物が取り出せることができるようにな っている。一方、第2開閉手段68を「閉状態」 にすると混練空間Wと取出手段67との間を行き 交う気体の流れも遮断される。
 このように、第1開閉手段61及び第2開閉手段 68を「閉状態」にすると混練空間Wは密閉空間 になり、混練空間Wは、設定された混練温度Tz における飽和蒸気圧Pz(>P0:大気圧)に保持さ� ��ることになる(図1(c)参照)。

 ロータ65は、密閉空間にされ混練温度に� �定されたケーシング63の混練空間Wで回転し� �練物を混練するものである。このロータ65は 、図3中、互いに回転方向が逆方向である二� �の回転体が、投入手段12からの投入物を巻き 込むようにかつ取出手段67へ混練物を押し出� ��ように回転するものが例示されているが、� ��のような実施形態に限定されるものでなく� ��知のものを適用することができる。

 脱水手段40は、図3(b)に示されるように、ケ� ��シング63に穿設された混練空間Wの開口に設� ��られ、密閉空間の圧力を調節し、この調節� ��れた圧力により混練物の脱水を実行するも� ��である。
 濾過板41は、ケーシング63の混練空間W及び� �部を隔てるとともに混練物のうち含まれる� �分を選択的に濾過するものである。
 遮断壁42は、濾過板41を介して混練空間Wに� �通する気化空間Vが形成されるとともに調圧� ��段45が設けられている。
 調圧手段45は、密閉空間にされた混練空間W� ��気圧を調節して設定圧力に設定するもので� ��って、圧力計43及び絞り弁44を備える。

 なお図3(b)の脱水手段40は、図1(b)と同じもの が示されているが、本実施形態の製造装置60� ��いては、混練空間Wの上部も連通する気化空 間Vと同じ役割を果たしている。このために� �濾過板41及び遮断壁42を設けずに、ケーシン� ��63に直接調圧手段45を設ける構成も取り得る 。
 また、図3で図示されていないが、製造装置 60において、圧入手段20(図2参照)が設けられ� �構成も取り得る。

(製造装置の動作説明)
 次に図3を参照して製造装置60の動作説明を� ��う。
 第1開閉手段61を「開状態」とし第2開閉手段 68を「閉状態」とし、製造装置60の内部に、� �成高分子の主剤、バイオマス由来成分の過� �含水物及びその他必要な成分(ワックス、相� ��化剤等)を、投入手段12を通じて投入する。� ��して、第1開閉手段61を「閉状態」にして投� ��物を混練温度に設定し混練手段62により混� �する。

 そして、適時、調圧手段45を動作させて混� �空間Wにある水分を水蒸気にして外部に放出� ��せたり、図示しない圧入手段20(図2参照)か� �必要な液状試薬を投入したりする。また必� �に応じて強制減圧装置30(図1(a)参照)により、 混練空間Wを大気圧よりも減圧し、脱水を完� �にする。
 次に第2開閉手段68を「開状態」とし混練空� ��W内の混練物を取出手段67から取り出す。以� ��の工程を繰り返すことにより、高分子複合� ��料を量産する。

 以上述べた高分子複合材料の製造装置10,1 0’,10”,60で混練される合成高分子の主剤と� �ては、熱可塑性高分子及び熱硬化性高分子� �いずれも適用することができるものである� �また、これら合成高分子の主剤に適宜添加� �れる試薬(熱硬化性高分子の硬化剤を含む)に ついては、その種類、性状、添加方法につい て公知のものを採用することができる。さら にそのような試薬を主剤に混合する手段は、 例示した実施形態に限定されるものでなく、 事例に応じて最適な手段が採用される。

 また合成高分子の主剤、バイオマス由来成� ��の過剰含水物及びその他必要な成分(ワック ス、相溶化剤等)が、投入手段12から投入され る順番並びに脱水を実施するタイミング及び 回数についても任意である。
 つまり、前記した成分を全て一機に投入し� ��混練・脱水して取り出す場合の他、例えば� ��バイオマス由来成分の過剰含水物及び相溶� ��剤を、先行して投入し混練・脱水した後に� ��合成高分子の主剤を投入して混練して混練� ��を取り出す場合も取り得る。

<高分子複合材料のバイオマス濃厚体につ� �て>
 バイオマス由来成分が高比率に配合されて� ��る高分子複合材料のバイオマス濃厚体が予� ��用意されていれば、これを合成高分子と共� ��混練し、バイオマス由来成分の濃度を任意� ��希釈して樹脂成形品を製造することができ� ��。
 またこのような製造方法によれによれば、� ��分を介在させずにバイオマス由来成分が均� ��分散した複合材料を量産することができる� ��さらに、前記したような脱水手段40を備え� �特殊な製造装置10を必要とせずに、一般的な 成形装置でバイオマス複合材料を簡便に量産 することができる。
 また、バイオマス由来成分は単体で放置す� ��と、表面酸化により、合成高分子との親和� ��が低下するが、この濃厚物に成形しておけ� ��、バイオマス由来成分の粒子は、合成高分� ��に被覆されているので、酸化等の材質劣化� ��進行しにくい。

 以下、そのように希釈して使用するのに� ��適な高分子複合材料のバイオマス濃厚体(以 下、単に「濃厚体」という)について説明を� �う。なお、このバイオマス濃厚体に含まれ� �合成高分子を第1合成高分子とし、後で希釈� ��るのに用いる合成高分子を第2合成高分子と 定義する。

 第1合成高分子として採用することができる 合成樹脂としては、特に限定はないが、プロ ピレン系樹脂及びエチレン系樹脂のオレフィ ン樹脂が好適に用いられる。
 これらプロピレン系樹脂及びエチレン系樹� ��の重合様式は、特に限定されるものでなく� ��重合度も、モノマーの結合数が10から100未� �のオリゴマー(ワックス)、100を超えるポリマ ーの両方を含むこととする。
 そして、第1合成高分子は、バイオマス由来 成分が均一かつ微細な分散相を形成する複合 材料を製造するために、分子設計の自由度が 高いシングルサイト触媒による重合様式を採 用し、後記する融解温度特性を有する重合度 で合成されることが望ましい。

 この濃厚体を構成する第1合成高分子が具備 すべき特性の一つとして、濃厚体を製造する 混練温度において、良好な流動特性を備えて いること挙げられる。
 第1合成高分子に採用され得る前記した熱可 塑性樹脂のうち結晶性高分子であるものにつ いては、示差走査熱量計(DSC;Differential Scanning  Calorimetry)により測定される融解温度を、流� ��特性を評価する指標にすることができる。

 つまり、結晶性高分子の温度を連続的に変� ��させるとともに、結晶が融解して固体から� ��体に変化する際の転移熱をDSCにより検出す� ��ことにより、任意温度における第1合成高分 子の固体-液体比率を知ることができる。
 そして、任意温度において、液体比率が高� ��程、全部液体の場合は融解ピークが低温に� ��るものほど、低粘性で流動性に優れると一� ��にいえる。
 なお、熱可塑性樹脂のうち非晶性高分子に� ��いては、結晶性高分子のような融解現象は� ��測されないので、DSCにより測定されるガラ� ��転移温度が流動特性を評価する指標として� ��い得る。

 結晶性高分子であるプロピレン系樹脂を主� ��分にする第1合成高分子においては、DSCで測 定される融解温度が50℃から150℃の範囲に含� ��れることが望ましい。
 結晶性高分子であるエチレン系樹脂を主成� ��にする第1合成高分子においては、DSCで測定 される融解温度が50℃から120℃の範囲に含ま� ��ることが望ましい。

 ここで、融解温度とは、JISK7121で定められ� �融解開始温度Timから融解終了温度Temまでの� �度範囲を指す。
 この第1合成高分子の融解開始温度Timが規定 した前記温度範囲の下限(50℃)未満であると� �ると、第1合成高分子は一般的使用温度(常温 )において部分的に融解することになり、最� �製品であるバイオマス複合材料の表面がべ� �つき感を有する場合がある。
 また第1合成高分子の融解終了温度Temが規定 した前記温度範囲の上限よりも高温であると すると、一般的な同系統の合成樹脂の混練温 度において、未融解な部分が残存する場合が あり、最終製品であるバイオマス複合材料が 内部欠陥を包含する場合がある。

 このように規定された温度範囲の融解温度� ��有するために第1合成高分子は、前記したシ ングルサイト触媒により重合されたオレフィ ン樹脂(プロピレン系樹脂、エチレン系樹脂)� ��あることが望ましい。
 なぜならば、これら結晶性高分子の融解温� ��は、その高分子の一次構造と密接な関係を� ��している為、一次構造を精密に制御するこ� ��ができるシングルサイト触媒による重合は� ��都合であるからである。そのような、精密� ��御された一次構造を実現することができる� ��は、このシングルサイト触媒が、重合反応� ��関わる部分が単一の性質を有するため重合� ��応が均一化する為と考えられている。

 シングルサイト触媒により合成される場� ��は、チグラー・ナッタ触媒に代表されるマ� ��チサイト触媒による場合と比較して、等側� ��の分岐が少なく、分子量、結晶粒径の分布� ��均一化したオレフィン樹脂が重合される。� ��のため、DSC測定による融解温度が規定した� ��囲に含まれる任意の温度範囲であって融解� ��ークの形状がシャープであるオレフィン樹� ��(第1合成高分子)が得られる。

 ここで、第1合成高分子が、鎖状炭化水素 の主鎖の炭素数10から100の範囲に含まれるワ� ��クスを含む場合について考察する。このワ� ��クスは、工業的に合成される合成樹脂であ� ��たり、天然物から抽出される天然樹脂であ� ��たりし、いずれも常温で固体であり加熱し� ��溶融すると第2合成高分子よりも低粘度を示 すものである。このため、このワックスが配 合されている濃厚体と第2合成高分子とを混� �して混練すると、ワックス成分が先行して� �融することになる。すると、混練物の粘性� �低下して混練装置の負担が低減するととも� �混練性が向上しバイオマス由来成分が第2合� ��高分子の連続相中に均一でかつ微細に分散� ��ていくことになる。

 ここで、ワックスの主鎖の炭素数が10より� �小さいと、ワックスの融点が低温となり常� �で液体を示し、製造されるバイオマス樹脂� �表面がべたつき感を有することになる。
 またワックスの主鎖の炭素数が100よりも大� ��いと、ワックスの融点が高温となり溶融粘� ��が大きくなる。すると、第2合成高分子の連 続相に対するバイオマス由来成分の分散性が 低下することになる。

 ワックスとして、天然樹脂のものとしては� ��和脂肪酸が挙げられる。
 飽和脂肪酸とは、鎖状炭化水素の1価のカル ボン酸であって、CH3(CH2)nCOOHの示性式で示さ� �る化合物であって、本発明に適用されるも� �はnが9以上であるものが好ましい。

 この飽和脂肪酸は、その末端に位置するカ� ��ボキシル基(COOH)が親水基であって、鎖状炭� ��水素の部分(CH3(CH2)n)が疎水基(親油基)となっ ている。
 このために飽和脂肪酸は、末端のカルボキ� ��ル基(COOH)が、バイオマス由来成分(R)の表面� ��ヒドロシル基(OH)と、下記式に示す脱水反応 (エステル反応)により化学結合(化学吸着)す� �ことになる。

 このような化学反応により、バイオマス� ��来成分は、その表面のヒドロシル基(OH)が飽 和脂肪酸によって化学修飾されて、親水性が 解消し親油性が向上することとなる。これに より、バイオマス由来成分の分散相が第2合� �高分子の連続相中に拡散しやすい好都合な� �質を備えることになる。

 合成樹脂のワックスとしては、前記したシ� ��グルサイト触媒により重合されたオレフィ� ��樹脂が好適である。これによれば、同様の� ��点(又は溶融粘度)を有する天然樹脂のワッ� �スと対比した場合、長鎖であるがゆえに硬� �が高い特徴を有するため、機械的特性の優� �たバイオマス樹脂の複合材料を得ることが� �きる。
 また、シングルサイト触媒により重合され� ��オレフィン樹脂のワックスは、同程度の硬� ��を有する他の合成ワックス(チグラー・ナッ タ触媒法、高圧法等)と対比した場合、低融� �でかつ低粘度である特徴を具備している。

 濃厚体を構成するバイオマス由来成分と� ��ては、グルコースがα-1,4グルコシド結合に� ��って直鎖状に結合したアミロース又はα-1,4� ��ルコシド結合とα-1,6グルコシド結合の両者� ��直鎖を枝に持つアミロペクチンを主成分と� ��るデンプン質系バイオマス、リグノセルロ� ��ス又はセルロースを主成分とする草木質系� ��イオマス、甲殻類動物に由来するキチン(又 はキトサン)質系バイオマス(蟹ガラ、蝦ガラ� ��)が挙げられる。

 濃厚体を製造するにあたり、これらデンプ� ��質系バイオマスの前処理としては、芯や表� ��を取り除き大きさを適当に揃えて刻んだり� ��糊化に必要な水分の追加をしたりする程度� ��簡単な処理で十分である。このような簡単� ��処理をしたデンプン質系バイオマスと、第1 合成高分子とを共に混練すると、その過程に おいて含有する水分によりデンプンが糊化し 微細化し第1合成高分子中に均一に分散して� �くことになる。
 なおこの含有する水分は濃厚体を製造する� ��練工程の後工程において混練装置に設けら� ��ている脱水手段から排出されることになる� ��
 また濃厚体の原料として適用されるデンプ� ��質系バイオマスは、このような簡単な前処� ��を実施した穀物に限定されるものではなく� ��予め公知方法で糊化させた穀物(非晶構造を 取るデンプン)や、これら穀物からアミロー� �又はアミロペクチンの成分を公知の方法で� �出させたものを原料としてもよい。

 またデンプン由来のバイオマス由来成分を� ��用する場合において、その微細化を促進す� ��ために、濃厚体の製造時において、アミラ� ��ゼを添加する場合がある。
 このアミラーゼは、分子量約55,000の酵素で� ��り、α-アミラーゼ、β-アミラーゼ、グルコ� ��ミラーゼがあり、いずれも工業的に大量生� ��されるものである。
 α-アミラーゼは、デンプンのα-1,4グルコシ� ��結合を不規則に切断して多糖又はオリゴ糖� ��加水分解し、β-アミラーゼは、デンプンを� ��端からブドウ糖2個単位で切断し、麦芽糖に 分解し、グルコアミラーゼは、糖鎖の非還元 末端のα-1,4グルコシド結合を切断してブドウ 糖に分解する。
 さらに、イソアミラーゼ、プルラナーゼは� ��糖類の分岐部分であるα-1,4グルコシド結合� ��選択的に切断する。

 このなかでα-アミラーゼが、デンプン由来� ��バイオマス由来成分の微細化を促進させる� ��点において好適である。また、イソアミラ� ��ゼ、プルラナーゼは、バイオマス由来成分� ��低分子量化を防ぐために好適である。
 ところで、α-アミラーゼの酵素活性は、水� ��イオン指数pH5~pH7、温度40℃~80℃の範囲で、� ��く維持されるものである。
 従って、濃厚体を製造するにあたり、アミ� ��ーゼがデンプン質系バイオマスに投入され� ��タイミングは、デンプン質系バイオマスが� ��練装置に投入される前、同時、後のいずれ� ��場合も取り得るが、アミラーゼの酵素活性� ��失われない条件が維持されることが必要で� ��る。

 特に、デンプン質系バイオマスが混練装置� ��投入されると同時又は後にアミラーゼが投� ��される場合は、混練温度が酵素活性が失わ� ��ない範囲に設定する必要がある。この場合� ��、投入される第1合成高分子も、酵素活性が 失われない温度範囲で充分に流動する程度に 融解温度が低いことが望まれる。
 アミラーゼの活性条件の範囲を外れるとア� ��ラーゼの酵素は変性して失活し、特に高温� ��おいては、アミラーセの活性の低下速度が� ��激に早くなる。一例を示すと、70℃で20分放 置した場合の残存活性が90%であるのに対し、 75℃で20分放置した場合の残存活性が50%まで� �下するといった報告例がある。
 なお、アミラーゼの添加量は、デンプン質� ��バイオマス100重量部に対して、0.001~5重量部 であることが望ましい。ここで、アミラーゼ の添加量が0.001重量部未満である場合は、デ� ��プンの分解速度が遅くなり、5重量部よりも 多い場合は、デンプンの分解が促進されすぎ てバイオマス由来成分が低分子量化して好ま しくない。

 デンプン質系バイオマスがアミラーゼの酵� ��活性によって分解されれば、糊化反応も促� ��されることとなり、共に混練される第1合成 高分子中にバイオマス由来成分が微細に均一 に分散していくことになる。
 このように、デンプンを酵素分解させた後� ��α-アミラーゼは、不要なものであるがこれ� ��選択的に取り除く手段がないので、そのま� ��濃厚体中に混入させておいたり、混練温度� ��高温にして熱変性させ活性を殺した状態で� ��入させておいたりしてもよい。

 一方、草木質系バイオマスを原料とするも� ��として、具体的には、木材工業およびパル� ��工業等の廃棄物である間伐材・建築解体材� ��、農業廃棄物である稲ワラ・さやガラ、故� ��、粉砕処理した木片、木粉、鋸屑、カンナ� ��、竹粉、バガス、果実殻粉、木綿、人絹(レ ーヨン)等を挙げることが出来る。また、こ� �らの形状には別に制限なく、繊維状、粉末� �のものが使用できる。
 また、これら草木質系バイオマス及びキチ� ��質系バイオマスを、高圧ホモゲナイザーを� ��いて水中で物理的に粉砕させたり、化学処� ��により水中で微細化させたりして懸濁液状� ��したものも適宜利用することができる。

 また、これらバイオマス由来成分同士の凝� ��を緩和するために、濃厚体の製造時におい� ��、アルカリ金属塩を添加する場合がある。
 アルカリ金属塩の種類は特に限定されるも� ��ではないが、炭酸リチウム、炭酸ナトリウ� ��、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカ� ��金属炭酸塩、さらに、炭酸バリウム、炭酸� ��ルシウム、炭酸ストロンチウム等のアルカ� ��土類金属塩が挙げられる。

 これらアルカリ金属塩が添加されると、濃� ��体の製造時において、アルカリ金属イオン� ��バイオマス由来成分の親和性によりバイオ� ��ス由来成分間の凝集力が弱まり、バイオマ� ��由来成分の第1合成高分子に対する分散性が 高まることなる。
 また濃厚体の製造後、貯蔵中に、微細化し� ��バイオマス由来成分が再凝集することが防� ��される。また、濃厚体と第2合成高分子とを 混合させる際に、第2合成高分子中における� �厚体の流動性が向上し分散しやすくなる。

 なお、アルカリ金属塩の添加量は、バイ� ��マス由来成分100重量部に対して、0.001~5重量 部であることが望ましい。ここで、アルカリ 金属塩の添加量が0.001重量部未満である場合� ��、バイオマス由来成分の凝集力が弱まるこ� ��がなく、5重量部よりも多い場合は、バイオ マス由来成分の粘度が下がりすぎて第1合成� �分子との混練性が低下して好ましくない。

 なお濃厚体の製造時においては、第1合成 樹脂と共に混練されるバイオマスは、デンプ ン質系に限らず草木質系やキチン質系であっ ても、充分な水分の存在により、第1合成樹� �の連続相中への分散が促進される事は、す� �に述べたとおりである。このため、バイオ� �ス由来成分の分散性を向上させる目的で原� �となるバイオマスに水分を追加して混練装� �に投入する場合がある。

 また濃厚体を製造するにあたり、飽和カル� ��ン酸、不飽和カルボン酸又はこれらの誘導� ��等の相溶化剤も共に混練させてバイオマス� ��来成分をエステル化させる場合がある。
 そのような飽和カルボン酸としては、無水� ��ハク酸、コハク酸、無水フタル酸、フタル� ��、無水テトラヒドロフタル酸、無水アジピ� ��酸等が挙げられる。不飽和カルボン酸とし� ��は、マレイン酸、無水マレイン酸、無水ナ� ��ック酸、イタコン酸、無水イタコン酸、シ� ��ラコン酸、無水シトラコン酸、ソルビン酸� ��アクリル酸等が挙げられる。
 不飽和カルボン酸の誘導体としては、前記� ��飽和カルボン酸の金属塩、アミド、イミド� ��エステル等を使用することができる。

 またこれら相溶化剤を導入するタイミン� ��としては、バイオマス由来成分と第1合成高 分子とほぼ同時に混練装置に投入する場合や 、混練装置に投入する前に予めバイオマス由 来成分を相溶化剤によりエステル化させてお く前処理を実施する場合や、混練装置に投入 する前に予め第1合成高分子を不飽和カルボ� �酸またはその誘導体で変性させておく前処� �を実施する場合がある。

 前記した相溶化剤がバイオマス由来成分� ��作用すると、その表面の水酸基がエステル� ��に置換されることにより(エステル化)、一� �に親水性を示すバイオマス由来成分と、一� �に疎水性を示す合成樹脂との界面における� �親和性が改善される。これにより、バイオ� �ス由来成分は、第1合成高分子との親和性が� ��上するために濃厚体内で凝集することがな� ��、後に配合される第2合成高分子との親和性 も向上するために、混練される複合材料にバ イオマス由来成分がに高速に微細に均一分散 していくことになる。さらに混練体の流動特 性も向上し複合材料の諸性質を向上させる。

 濃厚体において、バイオマス由来成分及び� ��1合成高分子の配合比率としては、バイオマ ス由来成分100重量部に対して、第1合成高分� �が5~100重量部であることが好ましい。
 第1合成高分子が5重量部未満であると、微� �化したバイオマス由来成分の表面の全てを� �1合成高分子で濡らすことができない。そう� ��ると、濃厚体に第2合成高分子を配合して混 練する際に、バイオマス由来成分と第2合成� �分子との相溶性が低下する場合があり、複� �材料中におけるバイオマス由来成分の均一� �散が阻害されることになる。
 第1合成高分子が100重量部よりも多いと、相 対的に配合される第2合成高分子の分量が低� �する。そうすると、第1合成高分子よりも相� ��的に高粘性でかつ空間占有率の低い第2合成 高分子は、バイオマス由来成分の拡散が鈍い ことになり、バイオマス由来成分の均一分散 が阻害されることになる。

(濃厚体の製造方法)
 濃厚体を加熱混練して製造する製造装置と� ��ては、例えばニーダー、バンバリーミキサ� ��、1軸もしくは2軸の押出機などが挙げられ� �。これら製造装置には、一般的に具備され� �構成の他に、混練体に包含される水分を脱� �する脱水手段を具備する必要がある。
 この脱水手段は、混練体が混練される製造� ��置の内部が高温・高圧の密閉状態になって� ��ることから、この内部に連通する開閉自在� ��大気開放路を設ければそのような脱水手段� ��して機能することになる。
 さらに脱水手段として、製造装置の内部を� ��気圧よりも減圧することができる強制減圧� ��置をさらに設けることができれば、混練体� ��包含される水分の脱水がより効率的に実行� ��れる。

 このような濃厚体の製造装置の原材料投入� ��に、所定の前処理を行ったバイオマス、第1 合成高分子、適宜相溶化剤、アルカリ金属塩 及び水分を直接投入する。また原料とするバ イオマスがデンプン由来のものであれば、適 宜アミラーゼも投入する。
 そして、混練ゾーンが所定温度になるよう� ��設定し所定時間かけて混練し、第1合成高分 子中にバイオマス由来成分が微細に分散して いる状態を形成する。
 このようにバイオマスと水とが共に混練さ� ��ると、活性化した水がバイオマスの分子鎖� ��に侵入してその分子間結合を緩くする。さ� ��に、混練で付与される機械エネルギーによ� ��、バイオマスが破砕して微細化が進行する� ��さらに、溶融した第1合成高分子(ワックス)� ��水と混合液相を形成しバイオマスの表面に� ��着しバイオマスの親油性が向上する。
 そして、この状態から脱水手段の大気開放� ��を開けば、混練体に含まれる水分が圧力差� ��より大気中に放出される。さらに、強制減� ��装置を動作させて確実に脱水させてもよい� ��

 最後に、濃厚体の製造装置の取出口から取� ��出した濃厚体の混練体を、公知の造粒装置� ��通過させて造粒(ペレット化)する。
 このようにして製造された高分子複合材料� ��バイオマス濃厚体のペレットは、微細化さ� ��たバイオマス由来成分が第1合成高分子に対 して高比率で配合されているものである。ま たこのようにバイオマス由来成分が高比率で 配合されている濃厚体は、第1合成高分子中� �の分散促進剤として機能する水分を減量さ� �て製造することができる。これにより、脱� �手段により排出される水分も少量ですみ濃� �体の生産性を低下させることはない。

(第2合成高分子について)
 濃厚体に配合される第2合成高分子について は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂である場 合も取り得ることとし、第1合成高分子と親� �性が良好なものであれば特に限定されない� �
 ただし、濃厚体と第2合成高分子とを混練し てバイオマス複合材料にした際に、この複合 材料におけるバイオマス由来成分の良好な分 散性及びその他の諸特性を確保するために、 第1合成高分子と第2合成高分子とは次式の関� ��を有していることが望ましい(但し、共に結 晶性高分子である場合に限る)。
 T1≦T2…(2)

 ここでT1は第1合成高分子のDSC測定による融� ��ピーク温度Tpm、T2は濃厚体に配合される第2� ��成高分子の融解ピーク温度Tpmを示す。ここ� ��融解ピーク温度Tpmとは、DSC測定による融解� ��ークの頂点の温度を指す(JISK7121参照)。
 ところで、結晶性高分子である合成樹脂のD SC測定による融解ピークは、一般に、その頂� ��の温度Tpmを中心として対称形であるわけで� ��ない。しかし、混練温度は、第2合成高分子 が充分に融解する温度に設定されるものであ って、この設定温度で濃厚体と第2合成高分� �とが混練されれば、第2合成高分子が固体か� ��溶融体になる前に、第1合成高分子が先行し て融解し、溶融体となって、混練体の全体に 均一に行き渡ることになる。

 さらに、第2合成高分子よりも融解ピーク温 度Tpmが低い第1合成高分子の方が(T1<T2)、一� ��に、混練温度における粘度が小さいといっ� ��流動特性を有するものである。このため、� ��練初期においては、固体の第2合成高分子の ペレットの隙間に低粘度の濃厚体の溶融体が 先行して充填されるために、混練装置の内部 流動抵抗を低減させる効果も得られ、複合材 料の成形性・生産性の向上にも貢献する。
 また、T1=T2である場合は、実質的に第1合成� ��分子と第2合成高分子とは同じ合成樹脂であ ることを意味しており、混練される物同士の 親和性が極めて良好な状態が実現される。こ れにより、バイオマス由来成分が複合材料の 全体に均一に分散するとともに、複合材料の 成形性・生産性が向上する。

(複合材料の製造方法1;第2合成高分子が熱可� �性樹脂である場合)
 前記した濃厚体の製造方法により製造され� ��濃厚体のペレットに、熱可塑性樹脂である� ��2合成高分子を配合し、共に混練装置により 混練する。用いられる混練装置は、汎用のニ ーダー、ミキシングロール、バンバリーミキ サー、1軸もしくは2軸の押出機などが挙げら� ��る。

 熱可塑性樹脂である第2合成高分子と濃厚 体とを混練する工程において、最終的に製造 される複合材料の総重量に対するワックスの 重量占有率が0.5から30重量%の範囲に含まれる ようにこのワックスを追加する場合がある。 これにより、混練物の粘性が低下して混練装 置の負担が低減するとともに混練性が向上し バイオマス由来成分が第2合成高分子の連続� �中に均一でかつ微細に分散していくことに� �る。

 ワックスの重量占有率が0.5重量%よりも少な い場合、微細化したバイオマス由来成分の表 面をワックスで濡らすことができない。そう すると、親水性であるバイオマスの分散相を 疎水性である合成樹脂の連続相に均一に拡散 させることが困難になる。
 一方、ワックスの配合量が30重量%よりも多� ��場合、製造される複合材料を構成する合成� ��脂成分の平均分子量が低下することとなり� ��の機械的性質が低下することになる。

 さらにこれらの混練装置から、複合材料� ��溶融体を、射出成形、押出成形、ブロー成� ��、インフレーション成形等の各種熱可塑性� ��脂の成形装置に導いて、従来から熱可塑性� ��脂を用いて加工される各種製品、埋立によ� ��土に還元されることを目的とする各種製品� ��例えば家電製品、農林水産業用資材、土木� ��建築資材、野外レジャー用ディスポーザブ� ��製品、包装用フィルム、ゴミ袋、砂漠・荒� ��などで用いる植林用素材、釣り糸、魚網、� ��装フィルム、紙おむつ等の衛生製品、文具� ��容器、トレー、雑貨等を製造することがで� ��る。

(複合材料の製造方法2;第2合成高分子が熱硬� �性樹脂である場合)
 前記した濃厚体の製造方法により製造され� ��濃厚体と、熱硬化性樹脂である第2合成高分 子とを混合し、一般的に用いられる熱硬化性 樹脂の成形装置に投入し、バイオマス複合材 料を製造することができる。
 用いられる成形装置は、圧縮成形機、射出� ��形機、トランスファ成形機等が具体的に挙� ��られ、従来から熱硬化性樹脂を用いて製造� ��れる各種製品、車部品、電気部品、電子部� ��等を製造することができる。

 圧縮成形機を用いて複合材料を製造する� ��合は、濃厚体と熱硬化性樹脂(第2合成高分� �)との混合物を硬化温度に設定された金型の� ��部(キャビティ)に入れて、プレスして硬化� �せる。この場合、加温により高分子複合材� �のバイオマス濃厚体が流動化し、第2合成高� ��子の粒子の隙間を充填する。その後、第2合 成高分子の硬化反応が進行することとなり、 バイオマス由来成分が均一かつ微細に分散し たバイオマス複合材料を得る。

 射出成形機又はトランスファ成形機を用い� ��複合材料を製造する場合は、濃厚体と熱硬� ��性樹脂(第2合成高分子)との混合物を、硬化� ��度よりも低温である流動温度に設定し、流� ��化させる。そして、この流動化した混合物( 濃厚体+第2合成高分子)を硬化温度に設定され た金型に圧入し、硬化させる。
 なお、バイオマス由来成分の分散相の微細� ��・均一化を図るために、流動状態にある混� ��物を充分に撹拌することが望ましい。

 もしくは、第2合成高分子に混合する前に濃 厚体のペレットをミキサー等を用いて粉砕処 理してもよい。この場合、粉砕されたバイオ マス由来成分の表面は新生面であるので、熱 硬化性樹脂との親和性も高く、均一な分散相 が得られやすくなる。
 この場合、濃厚体のペレットは、複合材料� ��成形時に粉砕処理により微粒子化されるこ� ��を前提に、所定大きさ(通常、米粒から豆粒 の大きさ)で外気に接する表面積が小さくな� �ように成形されるわけである。
 このことは、前記したように粉砕して微粒� ��化されるバイオマス由来成分の新生面が広� ��確保されることのみならず、濃厚体の表面� ��化による発熱を抑制し、長期保存に耐えう� ��貯蔵安定性が付与されることになる。

 なお、前記した濃厚体の製造工程又は複� ��材料の製造工程において、消臭剤として平� ��粒径50ミクロン以下のシリカパウダーを投� �したり、埋立処分する際の分解を促進させ� �公知の生分解性付与剤を投入したりする場� �がある。

 このように、濃厚体を利用することによ� ��、一般的な混練装置を用いて、バイオマス� ��来成分の分散相を合成樹脂の連続相に微細� ��かつ均一に分散させることができ、バイオ� ��ス複合材料を簡便に量産することができる� ��