JP2006225547A - 成形材料組成物、成形体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】成形材料組成物を、1種あるいは2種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物中に含まれる主として維管束由来の自己接着性繊維材料と、1種あるいは2種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物の少なくとも一部からなる自己接着性粉末材料と、を含有するようにする。こうした成形材料組成物によれば、単子葉材の柔細胞および維管束が有効に利用されるとともに優れた特性の成形体を得ることができる。
【選択図】図1
Description
(単子葉材)
本成形材料組成物は、1種あるいは2種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物の構成成分を含んでいる。単子葉材に用いる単子葉植物は、単子葉植物であって草本植物と木本植物とを包含している。本発明においては、単子葉植物のなかでも、高木状となる竹類やヤシ類を好ましく用いることができる。このような単子葉植物としては、たとえば、竹、ヤシ、イネ、ススキ、トウモロコシ、バガス、バショウ、バナナ、ササ、イグサ、サイザル等が挙げられる。これらの単子葉植物においては大量に繊維材料および粉末材料を採取できるとともに、長い繊維材料を容易に採取できるからである。竹類としては、モウソウチク、マダケ、ハチク等が挙げられる。また、ヤシ類としては、シュロ、アブラヤシなどが挙げられる。本発明に用いる単子葉植物としては、各種の単子葉植物を1種あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、単子葉材としては、単子葉植物の茎部を使用することが好ましい。
本成形材料組成物は、単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物中の自己接着性繊維材料を含有している。自己接着性繊維材料は、その長さ500μm以上であることが好ましい。こうした自己接着性繊維材料は、維管束の部分が水蒸気処理されることによって得られる。自己接着性繊維材料は、3cm以上の長繊維が80wt%以上であることがより好ましい。こうした組成であると、成形体の強度発現に有効であるからである。
本成形材料組成物は、自己接着性粉末材料を含むこともできる。自己接着性粉末材料は、単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物中から得ることができる。自己接着性粉末材料は、250μm以下の粒径の粒子であることが好ましい。こうした粒径の粒子であると、成形体を効果的に緻密化し強度を向上させることができる。こうした自己接着粉末材料は、単子葉材の基本組織、すなわち、柔細胞が水蒸気処理された処理物から得ることができる。自己接着性粉末材料は、100℃以上260℃以下で少なくともその一部が軟化あるいは溶融することが好ましい。こうした熱特性を有することで、自己接着性繊維材料間を充てんして良好なマトリックスを形成することができる。より好ましくは120℃以上220℃以下である。
本製造方法においては、1種あるいは2種以上の単子葉材を組み合わせて用いることができる。2種以上の単子葉材を用いた場合、異種の単子葉材に由来する自己接着性粉末材料と異種の単子葉材に由来する自己接着性粉末材料とを同時に得ることができる。
単子葉材が水蒸気処理されることにより、当該材料中に含まれていたセルロースあるいはヘミセルロースなどのセルロース系成分が加水分解等を受けて分解成分が生成される。また、当該材料中に含まれていたリグニン系成分も変性あるいは分解され、分解成分が生成される。したがって、単子葉材を水蒸気処理して得られる処理物は、セルロース系分解成分とリグニン系分解成分とを含有する。かかる材料は、理論的に十分に解明されてはいないものの、加熱により、少なくともその一部が溶融し、可塑性を発現するため、成形体における基材のバインダとして機能することができる。
水蒸気処理後、処理物を乾燥することが好ましい。水分が多量に存在すると、本材料を加熱して流動化させる際、水分が気化して成形性あるいは流動性を損なう可能性がある。また、分解成分が水分の蒸発とともに移動して流動性や成形性を損なう可能性がある。
水蒸気処理による処理物から繊維材料と粉末材料とをそれぞれ得るには、解繊および/または解砕工程を実施することが好ましい。爆砕を実施した場合であっても、解砕および/または解繊工程を実施することで繊維をほぐし、粉末を微細化あるいは凝集をほぐして使用に適した形態とすることができる。なお、既に述べたように、水蒸気処理時における単子葉材の原型の少なくとも一部を留めるような集合形態を保持させる場合には、解繊工程や解砕工程を全く必要としない場合もある。解繊および/または解砕には、公知の解繊機や解砕機を用いることができる。解繊機としては、例えば、ビータや回転、歯や針、流体を用いたものなど各種解繊機が挙げられる。
本成形材料に含まれる粉末材料および繊維材料はそれぞれ自己接着性を有しており、成形材料として用いることができるが、自己接着性粉末材料は、バインダとして用いることができる他、可塑剤、充填剤としても用いることができる。また、自己接着性繊維材料は、強靭な繊維材料であってかつ自己接着性を有するため、他の樹脂成形体におけるバインダおよび/または補強材料に適用できる。
こうして得られる本成形材料組成物を加熱して形状を付与することにより、成形体を製造することができる。成形体を製造するにあたっては、成形・搬送・ハンドリングに適した形状や大きさを備えた成形前駆体とすることができる。このような前駆体は、少なくとも本成形材料を加圧することによって得ることができる。本材料が本来的に有する分解成分は、常温でも粘結性を有しているからである。また、本成形材料組成物の含有する自己接着性材料は、既に述べたように各種の高次構造を保持することができるので、そういった高次構造を有する成形前駆体とすることもできる。また、自己接着性繊維材料あるいは自己接着性粉末材料の接着性を利用すれば成形前駆体の形状を容易に保持することができる。
本成形用組成物に対して形状付与した後、冷却することにより、成形体を得ることができる。得られた成形体は、繊維材料と粉末材料とを含む成形体である。単子葉材由来の繊維材料を含有することから、軽量(密度が小さく)で強度(曲げ強度、曲げヤング率)に優れた成形体となっている。
本成形体は、単子葉材の水蒸気処理物に由来する繊維材料と粉末材料とを含んでいるため、良好な生分解性を示す。特に、樹脂等を含まず、自己接着性繊維材料と自己接着性粉末材料とのみから構成される場合には、極めて良好な生分解性を示す。また、繊維材料および粉末材料の熱可塑性に基づいて、加熱により再度可塑性を発現させることができる。したがって、本成形体が不要となった場合において、再度加熱することにより、再び成形材料として使用できる。すなわち、そのままの組成で新たな形状を付与することもできるし、他の材料と組み合わせて新たな形状を付与することもできる。さらに、充填剤として別の用途に転用することもできる。また、使用済みの本成形体を可塑化させることにより、成形体中の他のフィラーなどの複合材料や樹脂材料と分離しあるいはこれらを回収することができる。
JIS A 5905繊維板6.3密度試験
2.曲げ試験(曲げ強さ及び曲げヤング係数)
曲げ強さ:JIS Z 5905 繊維板6.6曲げ強さ試験
曲げヤング係数:JIS Z 5905 繊維板6.6曲げ強さ試験に準じた。
3.吸水厚さ膨張率
JIS A 5905繊維板6.9吸水厚さ膨張率試験
4.吸水率
JIS A 5905繊維板6.8吸水率試験
Claims (11)
- 自己接着性成形材料組成物であって、
1種あるいは2種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、500μm以上の繊維状成形材料を含有する、組成物。 - 前記繊維状成形材料は、1cm以上の長繊維が80wt%以上である、請求項1に記載の成形材料組成物。
- 前記繊維状成形材料はカーリングされている、請求項1または2に記載の成形材料組成物。
- 1種あるいは2種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、250μm以下の粉末状成形材料を含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の成形材料組成物。
- 前記粉末状成形材料は前記繊維状成形材料が由来するのと同一種の単子葉材に由来する、請求項1〜4のいずれかに記載の成形材料組成物。
- 前記単子葉材は、竹材および/またはヤシ材である、請求項1〜5のいずれかに記載の成形材料組成物。
- 成形体であって、
1種あるいは2種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる500μm以上の自己接着性繊維状成形材料が相互に結合された成形体。 - 前記自己接着性繊維状成形材料はカーリングされている、請求項7に記載の成形体。
- さらに、1種あるいは2種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、250μm以下の自己接着性粉末状成形材料が前記繊維状成形材料に結合されている、請求項7または8に記載の成形体。
- 成形体の製造方法であって、
1種あるいは2種以上の単子葉材を水蒸気処理する工程と、
該水蒸気処理によって得られる処理物の維管束鞘部分から自己接着性繊維状体と前記処理物の柔組織部分から自己接着性粉末状体とを採取する工程と、
前記自己接着性繊維状体の少なくとも一部と前記自己接着性粉末状体の少なくとも一部とを熱圧して成形体を製造する工程と、
を備える、製造方法。 - 前記単子葉材は、タケ材および/またはヤシ材である、請求項10に記載の成形体の製造方法。
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