(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、植物を含む再生可能な種々の天然の資源より、リサイクル、強度、加工性に優れた機能性を有す繊維素材を提供し、シート状の材料から効率よく立体成形物を得ることにある。【解決手段】  植物を化学処理の後に、水熱乾燥処理することで、中空状体が保たれた強度や加工性に優れた植物繊維を得る。さらに、加水分解可能な樹脂を補充することで、リサイクル性を損なわずに加熱成形が向上した繊維補強効果や耐久性に優れる素材が得られる。  また、折り紙成形および／または加熱成形を適用することで、シート状の材料から、迅速に立体成形物に加工できる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物成分を蒸解後に水熱乾燥処理して得られる、乾燥状態で中空である植物繊維の製造法。
【請求項２】
植物成分を蒸解後に酸化処理してリグニン成分を変性させた後、水熱乾燥処理して得られる、乾燥状態で中空である植物繊維の製造法。
【請求項３】
植物繊維束が、サルファイト（亜硫酸塩）蒸解、クラフト（硫酸塩）蒸解、熱水蒸煮、から選択される少なくとも１種の化学処理で得られる繊維束である請求項１または２に記載の植物繊維の製造法。
【請求項４】
蒸解後の酸化処理が、酸素脱リグニン、空気酸化、二酸化塩素漂白、オゾン漂白、過酸化水素剤漂白から選択される少なくとも１種の化学処理で得られる請求項１〜３の何れかに記載の植物繊維の製造法。
【請求項５】
水熱乾燥処理が、過熱蒸気処理、または噴霧乾燥の熱処理から得られた請求項１〜４の何れかに記載の植物繊維の製造法。
【請求項６】
機械的な叩解処理を施さない請求項１〜５の何れかに記載の植物繊維の製造法。
【請求項７】
ゼロスパン比引張強さが１８０Ｎ・ｍ／ｇ以上である請求項１〜６の何れかに記載の植物繊維の製造法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の方法で製造された植物繊維に対して疎水性化合物を１００重量％以下で複合化した請求項１〜７の何れかに記載の植物繊維複合材。
【請求項９】
疎水性化合物が、加水分解可能なエステル結合、及び／またはヘミアセタール結合を含む化合物である請求項８に記載の植物繊維複合材。
【請求項１０】
疎水性化合物が無機物、リグニン、脂質、糖質、ポリエステル（アルキド樹脂）から選択される少なくとも１種の化合物である請求項８または９に記載の植物繊維複合材。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれかに記載の方法で製造された植物繊維を用いる機能性繊維材料及びそれを用いた成形物。
【請求項１２】
請求項８〜１０の何れかに記載の植物繊維複合材を用いる機能性繊維材料及びそれを用いた成形物。
【請求項１３】
折り紙成形及び／または加熱成形加工法で得られる請求項１１または１２に記載の成形物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宇宙・航空材、舗装材、構造材、建材、家電、家具、日用品、容器包装に用いる植物由来の植物繊維材料またはその複合材料およびこれらを加工した成形物に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、エネルギー分野や材料分野においては、石油などの化石資源に大きく依存した産業構造となっている。航空材料、プラスッチック製品、アスファルト舗装あるいは鉄筋コンクリートに代表されるプラスチックやセメント加工製品に補強や機能性を付与する目的で、高強度を有する有機系の炭素繊維やアラミド繊維などの石油資源由来の合成繊維あるいは無機系のガラス繊維などの繊維補強材料が検討されてきた。
【０００３】
しかし、炭素繊維やガラス繊維は材質が固くて脆いため、樹脂と複合して製品化する必要のある加工性やリサイクルに課題が残るものであった。
【０００４】
一方で、石油資源枯渇などの環境問題から、非石油系材料の開発が盛んになっており、代替可能な天然資源として、セルロース系材料は、資源量が多く再生可能で機械的強度に優れていることから、エンジニアプラスチックの分野では、繊維補強材として植物体の細胞単位の単繊維を取り出して配合する方法が広く検討されている（非特許文献１、特許文献１）。
【０００５】
また、植物体から高強度で靭性に優れ、且つ、生分解性を有す繊維束を取り出し強度を付与する試みとして、竹材を高圧容器内で蒸気加熱し所定温度で一定時間保持し、リリースバルブを開けて圧力を開放し爆砕処理した後、ローラーで潰して解繊する方法が検討され、得られた繊維束が、生竹より切り出した竹繊維束よりも高強度になることを報告している（非特許文献２、特許文献２）。
【０００６】
さらに特許文献３では、竹材を弱アルカリ処理で得られた竹繊維束を用い、複数の竹繊維束を撚って縄状に形成しさらに樹脂を含浸させ強度を有する竹繊維束の製造方法が提案されている。しかし、原材料が竹材に限定されるものであり、林地残材などの木質資源には適応できなかった。
【０００７】
また特許文献４では、木材原料から完全にはリグニンを除去することはせず、リグニンが除去されていない或いはリグニンの一部が除去されたパルプを、必要に応じて蒸煮し、機械的に解繊処理することによって、周囲がヘミセルロース、リグニンの順で被覆された構造の耐熱性を有すセルロースミクロフィブリル束の製造法が提案されている。しかし、木材を微細繊維の単位まで解繊し、さらにそこから構造物へ再構成するための複雑な工程を経るなど、多くの時間とエネルギーを消費するものであった。
【０００８】
さらに、非特許文献３では、苛性ソーダと亜硫酸ソーダの水性混合物中での煮沸工程によって天然木材からリグニンとヘミセルロースを部分的に除去した後、高温圧縮によって細胞を全て潰して天然木材を完全に高密度化し、木材中のセルロースナノファイバーを高度に整列させる。バルクの天然木材を、強度、靭性、防弾性が10倍以上高く、寸法安定性が優れた高性能構造材料に直接変える簡便な手法が報告されている。しかしながら、細胞構造が潰れて高密度化するため、製品の比重が高く、繰り返しのリサイクルに向かないなど、環境負荷の低減には不向きなものであった。
【０００９】
このように、植物中で高度に整列したセルロースナノファイバーの持つ高強度な特性が、パルプでは素材調製の段階で失われてしまい、製品加工の技術が発達した現在でも、植物繊維の特性を十分に発揮できていないのが現状である。
【００１０】
一方で、植物由来の繊維材料は加工性や絶縁性に優れ、紙に使われる漂白パルプは紙フェノールや紙エポキシといったプリント基板の原紙としても使われている。高周波回路では誘電損失の影響で信号の減衰や発熱などの課題があるものの、強度や寸法安定性にも優れ、ガラス繊維を使ったものに比べると、加工性に優れるため一般的な電気製品に多用されている（特許文献５）。
【００１１】
また、植物系素材は燃えやすい性質がある。難燃性を付与するため、石油依存度の低い熱可塑性樹脂と天然リグニン由来のリン酸化リグニン誘導体からなる難燃剤を植物繊維に加えた植物素材ベースの組成物が提案されている（特許文献６）。
【００１２】
また、立体成形物を得る方法として３Ｄプリンタや折紙式の成型法が注目されている。「点」を重ねて造形する３Ｄプリンタにくらべ、シート状の材料を用いると「線」を通り越していきなり「面」から加工をスタートできるため、折紙式の成形法が迅速な加工法として注目されている。紙に立体の折れ線を印刷する「折り紙３Ｄプリンタ」が考案されており、折込み作業を自動化した、機械的なハニカムコアの連続生産が実装段階にきている（非特許文献４）。
【００１３】
さらに、パルプにポリエステル繊維を混抄して作成したシートを折り曲げ加工した後、ヒートセットすることで、金型を使わなくとも短時間で精度の高い成形物が得られる「折り紙成形法」が提案されている（非特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開2009-516032号公報
【特許文献２】特開2009-166397号公報
【特許文献３】特開2009-154387号公報
【特許文献４】特開2009-019200号公報
【特許文献５】特開平11-67040号公報
【特許文献６】特開2018-154725号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】「材料」Vol.60,No.1,pp.79-85,(2011)
【非特許文献２】「材料」Vol.52,No.4,pp.353-356,(2003)
【非特許文献３】Nature volume 554, pages 224-228 (08 February 2018)
【非特許文献４】「応用数理」Vol.28,No.1,pp.26-31,(2018)
【非特許文献５】J. Fiber Sci. Technol., Vol.73, No.12, pp.355―362, (2017)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
多岐にわたる繊維材料が、機能性の付与の目的で様々な用途で商品化されている。機能性の一つの構造の強化の事例として、強化プラスチックでは、従来はガラス繊維が繊維補強材料として多用されていた。しかし、十分な強度は得られるものの、リサイクル性や加工性に課題があり、小型船舶やユニットバスなどの用途に限られていた。一方で、高強度を要す用途に炭素繊維やアミド系の繊維が検討されているが、これらは、石油資源に由来する高価なものであり、リサイクル性や加工性に課題がある炭素繊維は、航空材料など特殊なものに用途が限られていた。
【００１７】
石油資源由来の合成繊維の強度に対抗するリサイクル可能な天然素材から成る繊維補強材料として、従来的に繊維長の長い竹材やケナフが検討されていたが、なかなか十分な強度が得られず、さらに製造工程の複雑化が避けられないもので、エネルギー消費の大きいものであった。
【００１８】
一方で、セルロースを主体とする製紙用パルプは、水系・非水系にかかわらず、蒸解の影響で細胞単位の構造が潰れたリボン状となり、さらに、叩解の影響で細胞壁構造が解れて強度が低下するため、繊維補強材料として十分に効果を発揮できないことが知られている。
【００１９】
本発明は、林地残材に代表される再生可能な種々の天然の資源より、効率よく取り出された、セルロース繊維の周囲にリグニンを含む細胞単位の繊維を中空状に保ったまま乾燥させ、さらに樹脂成分を補充することで、リサイクル性に優れるだけでなく、強度や耐衝撃性などにも優れた軽量で加工性がよく種々の機能性を付与できる植物繊維、繊維複合材および成形物とその製造・成形法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
従来、伝統工芸の分野で、竹材は「油抜き」と称する技法で、弱アルカリ性の熱湯で蒸煮し、さらに乾燥後に熱処理を施すことで、例えば釣り竿などの竹製品に強度と耐久性を付与しており、素材に化学的な変性を施すことによって、物理的な性質を強化できることが知られていた。
【００２１】
竹などの植物材料は、導管、仮道管や師管を形成するパイプ状の細胞単位の繊維束の積層体からなる高強度のセルロースおよびヘミセルロース／リグニンの集合体であり、パイプ状の構造体が水分の導通や植物体の剛性と靭性を付与している。さらに竹など単子葉植物では繊維束と同じ方向に柔組織が、木材では、繊維束と垂直方向に放射柔組織が存在し、成長に関わる生体成分の輸送や貯蔵さらに構造体のクッションとしての役目を果たしている。
【００２２】
本発明は、植物成分を蒸解または蒸煮することで、導管、仮道管や師管を形成する細胞単位の円筒状の繊維束を結束させる接着成分を効率よく除去し、細胞単位に分散した繊維束を得るものである。
【００２３】
さらに、高水分状態から水熱乾燥処理、例えば、過熱水蒸気を用いて170℃〜200℃程度で処理すると、加えた熱によって、細胞内の水が沸騰し内圧を維持した状態で細胞壁中の水分が蒸発し、円筒構造が維持された乾燥状態で中空である植物繊維が得られる。さらにリグニン成分が熱可塑化ののち熱硬化することで細胞壁の結束がより強化され、繊維束の剛度が上昇した乾燥体を得ることができる。
【００２４】
また、元の原料に含まれる樹脂分は、残存するリグニンに固溶化することによって繊維束表面に被覆され、さらに、この後の乾燥過程で仮道管や師管を形成するパイプ状の繊維束の細胞壁の結束のみが強化され、軽量・高強度で多彩な機能を発現するものである。
【００２５】
蒸解過程でリグニンなど疎水性成分が除去され、強度が低下してしまう場合は、中空構造の維持された植物繊維と熱可塑性の樹脂を混合して加温処理することで、細胞同士を固着させ、繊維束間の結束が強まると共に、固着点の周辺の細胞壁に樹脂が補充され、蒸解によって傷んだ細胞壁が補修されて元の植物体の強靭さを取り戻すことができる。加水分解可能なエステル結合やアミド結合を有す熱可塑性樹脂を用いると繊維成分のほか、樹脂成分を単量体としたケミカルリサイクルが可能になり、環境に優しい技術を提供できる。また、素材を複合化することにより熱融着（ヒートシール）や加圧しないで加熱のみで形状を固定（ヒートセット）が可能となり、折り紙成形の加工性や加工精度を向上させることができる。補充する樹脂の特性を利用して、繊維束の柔軟性や剛度をコントロールすることも可能となり製品に応じた種々の素材を提供できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の製造方法で得られる乾燥状態で中空である植物繊維は、疎水性のリグニンや樹脂類が含まれており、繊維の表面が適度の電荷と疎水性を示すことによって種々の媒体で分散性に優れるとともに中空構造が維持されることで剛性が増し、繊維同士が絡まりにくい材料となる。さらに、電気的な絶縁性を有し、断熱性や保温性に優れる。また、熱可塑性の加水分解可能な樹脂成分を補充することで、リサイクル性を損なわず、ヒートシールやヒートセットが可能になる。加工性に優れる特性を生かして、機能性を有す種々の軽量で強靭な成形体を製造することができる。
【００２７】
また、本発明の製造方法で得られる乾燥状態で中空である植物繊維は、紙パルプや木質ボード製造設備など、既存の設備を流用して製造することもできる。これにより廃棄物量を極小化でき、事業所全体としての省エネルギーに貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の実施例１３で作成した紙カップの展開図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１３で作成した紙カップの写真である。
【図３】図３は、本発明の実施例１３で作成した紙皿の展開図である。
【図４】図４は、本発明の実施例１３で作成した紙皿の写真である。
【図５】図５は、本発明の実施例１４で作成したカップ（閉じた円筒）の展開図である。
【図６】図６は、本発明の実施例１４で作成したカップ、円筒の写真である。
【図７】図７は、本発明の実施例１５で作成したトレーの展開図である。
【図８】図８は、本発明の実施例１５で作成したトレーの写真である。
【図９】図９は、本発明の実施例１６で作成したカップ（折り畳み）の展開図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例１６で作成したカップの写真である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例１７で作成したボトルの展開図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施例１７で作成したボトル、缶の写真である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例１８で作成した卵パックの展開図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例１８で作成した卵パックの写真である。
【図１５】図１５は、本発明の実施例１９で作成した卵パックの展開図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施例１９で作成した卵パックの写真である。
【図１７】図１７は、本発明の実施例２０で作成したハニカム・トラスコアの展開図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施例２０で作成したハニカム・トラスコアの写真である。
【図１９】図１９は、本発明の実施例２０で作成したハニカム・トラスコアの展開図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施例２０で作成したハニカム・トラスコアの写真である。
【図２１】図２１は、本発明の実施例２０で作成したハニカム・トラスコアの展開図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施例２０で作成したハニカム・トラスコアの写真である。
【図２３】図２３は、本発明の実施例２１で作成した袋の展開図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施例２１で作成した袋の例である。
【図２５】図２５は、本発明の実施例２１で作成した袋の写真である。
【図２６】図２６は、本発明の実施例２１で作成した袋の展開図である。
【図２７】図２７は、本発明の実施例２１で作成した袋の写真である。
【図２８】図２８は、本発明の実施例２２のシートの連続折りによる高速処理法の略図である。
【図２９】図２９は、本発明の実施例２２のシートの連続折りによる高速処理法の略図である。
【図３０】図３０は、本発明の実施例２３の袋の製造方法の略図である。
【図３１】図３１は、本発明の実施例２４のハニカム・トラスコアの製造方法の略図である。
【図３２】図３２は、本発明の実施例２４のハニカム・トラスコアの製造方法の略図である。
【図３３】図３３は、本発明の実施例２５のハニカム・トラスコアの製造方法の略図である。
【図３４】図３４は、本発明の実施例２５で製造したハニカム・トラスコアの写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
原材料
本発明に使用される繊維を供給するための植物原料としては、従来のパルプや建材に使用されていた植物原料を広く使用でき、例えば木材、竹・笹、麻、ジュート、ケナフ、農作物残廃物、などが挙げられる。好ましくは、木質材料がよく、ほとんどの材に含まれるタンニンなどのフラボノイド類の重合により細胞壁の結束が強化され剛性が高くなる。さらに好ましくは、樹脂成分が豊富に含まれる針葉樹材がよく、例えば、松材を使用すれば含まれる樹脂酸類により繊維の表面に界面活性作用を付与でき、さらに杉材や桧材などを使用すれば含有されるフェルギノールなどのテルペン類に由来する殺蟻活性、シロアリ摂食阻害活性、抗菌活性など様々な機能を成型体に付与することができる。
【００３０】
処理工程
植物原料から繊維を取り出す方法としては、植物原料中のリグニンや樹脂分が残存する方法ならいずれでもよく、具体的な事例として、次のような処理工程が挙げられる。
Ａ.〔原料〕⇒〈切削/破砕〉⇒〈蒸解（酸化）・選別〉⇒〈開繊・分級〉⇒〈水熱処理〉
Ｂ.〔原料〕⇒〈切削/破砕〉⇒〈蒸解（酸化）・選別〉⇒〈水熱処理〉⇒〈開繊・分級〉
【００３１】
前処理（切削/破砕）
本発明に原料のうち木質系原料にあっては、繊維の取り出しを容易に行えるように、辺・芯材と樹皮を分割し、予め５０ｍｍ以下のサイズに粗破砕しておくのが好ましい。この皮むき、粗粉砕はバーカー、クラッシャー、チッパーなどの通常の粗破砕加工に慣用されている破砕機などを用いることができる。
竹・笹や草本系原料にあっては、蒸煮の効率が良好であるため破砕の必要はなく、反応容器に入る大きさに切断し、束ねた状態で用いればよく、解砕に適した長さに切りそろえても良い。
【００３２】
蒸解・酸化処理
蒸解もしくは蒸煮・開繊処理は、たとえば、紙パルプ業界で汎用される、原料をサルファイト（亜硫酸塩）蒸解、クラフト（硫酸塩）蒸解、アルカリ蒸解、熱水蒸煮、アルカリ処理、酸素酸化処理、次亜塩素酸ナトリウム処理、亜硫酸塩処理等により化学的に或いは化学的及び機械的に繊維束化することができる。事例として、ケミカルパルプ化法（ＣＰ，（クラフトパルプ化法（ＫＰ）、亜硫酸パルプ化法（ＳＰ）など）、セミケミカルパルプ化法（ＳＣＰ）、ケミグランドパルプ化法（ＣＧＰ）、ケミメカニカルパルプ化法（ＣＭＰ）などの製造工程で生成する蒸解パルプ等を挙げることができる。リグニンや樹脂分が残存し所定量含まれていれば、本発明における細胞単位の繊維として利用可能である。
【００３３】
また、蒸煮・解繊処理は、木質ボード業界で慣用されている、熱水蒸煮、亜硫酸塩蒸煮、アルカリ蒸煮などの湿式の加熱処理で得られる繊維なども利用可能である。
【００３４】
さらに、耐熱性などに優れる疎水性の高分子を利用する場合、蒸解後の繊維束を一旦酸化処理などでリグニン分を部分的に分解除去した後に、該当の高分子を補充すればよい。
リグニン分の脱離に伴って、細胞壁のナノの領域の空隙が広がり、化学的に安定なリグニンが残存して空隙が疎水性を示すと考えられ、補充した高分子の充填を容易にすると考えられる。また、化学的に不安定なリグニン分は重合して着色するため、着色を好まない用途においても本発明の繊維が適用できる。
【００３５】
蒸解後の繊維束の酸化処理には酸素脱リグニン、空気酸化、オゾン漂白、二酸化塩素漂白、過酸化水素剤漂白（過酸化水素を生成する、過炭酸ナトリウムや過酢酸、光照射を用いても良い）などで着色物質を酸化分解・除去すればよく、酸素脱リグニンや漂白初段の工程を流用すれば、設備を新設することなく、効率よく繊維を処理することができる。
【００３６】
本発明の植物繊維を得る方法の一つの方法として、クラフト（硫酸塩）蒸解と酸素脱リグニンについて以下に説明する。
【００３７】
本発明の繊維は木材チップをクラフト蒸解した後に細胞単位の繊維が分散されていればよく、細胞壁中のリグニンが多く残存した物、所謂未晒しパルプを原料とすることが好ましい。
【００３８】
木材チップは蒸解液と共に蒸解釜へ投入され、クラフト蒸解に供する。また、ＭＣＣ、ＥＭＣＣ、ＩＴＣ、Ｌｏ−ｓｏｌｉｄなどの修正クラフト法の蒸解に供しても良い。また、１ベッセル液相型、１ベッセル気相／液相型、２ベッセル液相／気相型、２ベッセル液相型などの蒸解型式なども特に限定はない。すなわち、本願のアルカリ性水溶液を含浸し、これを保持する工程は、従来の蒸解液の浸透処理を目的とした装置や部位とは別個に設置してもよい。木材チップと薬液の液比は、例えば、１．０〜５．０Ｌ／ｋｇとすることができ、１．５〜４．５Ｌ／ｋｇが好ましく、２．０〜４．０Ｌ／ｋｇがさらに好ましい。
【００３９】
また、本発明においては、キノン化合物を含むアルカリ性蒸解液を蒸解釜に添加してもよい。キノン化合物を含むアルカリ性蒸解液を添加する場合は絶乾チップ当たり０．０１〜１．５質量％が好ましい。
【００４０】
使用されるキノン化合物はいわゆる公知の蒸解助剤としてのキノン化合物、ヒドロキノン化合物又はこれらの前駆体であり、これらから選ばれた少なくとも１種の化合物を使用することができる。これらの化合物としては、例えば、アントラキノン、ジヒドロアントラキノン（例えば、１，４−ジヒドロアントラキノン）、テトラヒドロアントラキノン（例えば、１，４，４ａ，９ａ−テトラヒドロアントラキノン、１，２，３，４−テトラヒドロアントラキノン）、メチルアントラキノン（例えば、１−メチルアントラキノン、２−メチルアントラキノン）、メチルジヒドロアントラキノン（例えば、２−メチル−１，４−ジヒドロアントラキノン）、メチルテトラヒドロアントラキノン（例えば、１−メチル−１，４，４ａ，９ａ−テトラヒドロアントラキノン、２−メチル−１，４，４ａ，９ａ−テトラヒドロアントラキノン）等のキノン化合物であり、アントラヒドロキノン（一般に、９，１０−ジヒドロキシアントラセン）、メチルアントラヒドロキノン（例えば、２−メチルアントラヒドロキノン）、ジヒドロアントラヒドロアントラキノン（例えば、１，４−ジヒドロ−９，１０−ジヒドロキシアントラセン）又はそのアルカリ金属塩等（例えば、アントラヒドロキノンのジナトリウム塩、１，４−ジヒドロ−９，１０−ジヒドロキシアントラセンのジナトリウム塩）等のヒドロキノン化合物であり、アントロン、アントラノール、メチルアントロン、メチルアントラノール等の前駆体が挙げられる。これら前駆体は蒸解条件下ではキノン化合物又はヒドロキノン化合物に変換する可能性を有している。
【００４１】
蒸解液は、対絶乾木材チップ重量当たりの活性アルカリ添加率（ＡＡ）を５〜３５質量％とすることが好ましい。活性アルカリ添加率が５質量％未満であると蒸解が進行しないため繊維の収率が低下し、３５質量％を超えると蒸解が過度になり繊維の収率が低下する。ここで活性アルカリ添加率とは、ＮａＯＨとＮａ２Ｓの合計の添加率をＮａ２Ｏの添加率として換算したもので、ＮａＯＨには０．７７５を、Ｎａ２Ｓには０．７９５を乗じることでＮａ２Ｏの添加率に換算できる。また、硫化度は２０〜３５％の範囲が好ましい。
【００４２】
クラフト蒸解は、１００〜１８０℃の温度範囲で行うことが好ましく、１１０〜１６０℃がより好ましい。温度が低すぎると蒸解が進行しないため繊維の収率が低下し、温度が高すぎると過度に繊維化されしまい収率が低下する。また、本発明における蒸解時間とは、蒸解温度が最高温度に達してから温度が下降し始めるまでの時間であるが、蒸解時間は、３０分以上３６０分以下が好ましく、５０分以上２２０分以下がさらに好ましい。蒸解時間が３０分未満では蒸解が進行しないため繊維の収率が低下し、３６０分を超えると過度に繊維化されしまい収率が低下する。
【００４３】
また、本発明におけるクラフト蒸解は、Ｈファクター（Ｈｆ）を指標として、処理温度及び処理時間を設定することができる。Ｈファクターとは、蒸解過程で反応系に与えられた熱の総量を表す目安であり、下記の式によって表わされる。Ｈファクターは、チップと水が混ざった時点から蒸解終了時点まで時間積分することで算出する。Ｈファクターとしては、３００〜２０００が好ましい。
【００４４】
Ｈｆ＝∫exp（43.20−16113／Ｔ）ｄｔ
［式中、Ｔはある時点の絶対温度を表す］
また、クラフト蒸解において、同時に得られる未晒クラフトパルプのカッパー価が２４以上となるようにクラフト蒸解を行うと、過度に木材チップが蒸解されることなく本発明の植物繊維が収率よく得られるので好ましい。
【００４５】
酸素脱リグニンは広葉樹にも針葉樹にも適用可能である。補強繊維として利用する時は繊維の長い針葉樹が好ましい。広葉樹の未漂白クラフトパルプのカッパー価は１２〜２６の範囲であり、１８以上となることが好ましい。針葉樹の未漂白クラフトパルプのカッパー価は１８〜３６の範囲であり２４以上が好ましい。
【００４６】
蒸解処理後の未漂白化学パルプ、好適には未漂白クラフトパルプにアルカリ溶液を添加してアルカリ性とした後、必要に応じて薬品を添加すればよい。その後、酸素圧下で通常の酸化処理を行う。本発明の酸素脱リグニン処理の反応条件は従来から実施されている条件であれば良く、特に限定はないが、例えば、パルプ濃度は１〜３０固形分重量％、より好ましくは８〜１５固形分重量％、温度は８０〜１２０℃、より好ましくは８５〜１０５℃、酸素圧は３〜９ｋｇ／ｃｍ２、より好ましくは４〜７ｋｇ／ｃｍ２、処理時間は３０〜１８０分、より好ましくは６０〜９０分で実施される。
【００４７】
本発明の酸素脱リグニンにおけるアルカリ薬剤添加量も従来から実施されている量であれば良く、特に限定はないが、例えば、アルカリ溶液のｐＨは１１〜１４、より好ましくは１２．０〜１３．５である。使用されるアルカリ薬剤は水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどが挙げられるが、好適には水酸化ナトリウムである。
【００４８】
かかる工程を利用することにより、蒸解時に変性して生成した、化学的な反応性を有すリグニン類を効果的に除去できる。この処理によって、成形品にした時の熱安定性や耐候性などを向上させることができる。
【００４９】
解繊・分級
繊維の分級処理としては、湿式或いは乾式の何れでも行うことができる。
【００５０】
湿式で繊維を分級する方法としては、例えば、スリットスクリーン法、サイクロン法、比重分離方法、浮遊選別方法などが利用できるが、この中でも水流を利用した液体サイクロンを利用する方法が好ましい。本法を利用すると、繊維混合物を直接投入できる利便性があり、連続的に分級し、低コストで回収することが可能となる。また、液体サイクロンとしては、従来公知のもの、たとえば、単体サイクロン（商品名、セントリクリーナー）、マルチサイクロンなどを利用することができる。
【００５１】
また、乾式で繊維を分級する方法としては、篩い分け法、サイクロン法、など従来公知のものが利用できる。サイクロン法を利用することが好ましく、連続的に分級し、低コストで回収することが可能となる。サイクロンが乾燥機などに組み込まれた業界公知の設備を用いることもでき、工程の短縮が可能になる。
【００５２】
本発明においては、リグニンや樹脂分を含有する粗繊維は、湿式或いは乾式で解繊することができる。解繊に用いられる機械としては、繊維の痛みの少ない、ブレンダー、デフレーカー等の撹拌機類、フラッファー等の解砕機、反毛機等の開繊機が挙げられる。
【００５３】
一次加工（水熱乾燥処理）
食品の成分や形態に変化の少ない乾燥法として水熱乾燥法が開発されている。本発明は高水分状態の植物繊維から細胞内の水を沸騰させ内圧が掛ったまま乾燥させて中空構造を維持させるものである。ここで発生する気体の水蒸気は、熱伝達に優れ、空気乾燥に比べて効率が良く、噴霧乾燥、過熱蒸気処理、小規模なスチームオーブンレンジで乾燥することもできる。熱伝達に優れ、大量に処理の可能な過熱蒸気を用いることが好ましい。170℃〜250℃程度の水熱乾燥処理を施すことによって直接、乾燥体が得られる。さらに、加わった熱によって、リグニン成分が熱可塑化ののち熱硬化することで細胞壁内で単繊維同士の結束が強化され細胞単位の繊維の剛度が上昇する。さらに乾式で解繊を進めることによって綿状の繊維を得ることもできる。
【００５４】
乾式で繊維を劣化させないで解繊を進める方法としては、フラッファー等の解砕機類、反毛機や開繊機等の開繊機類が利用できる。
【００５５】
このような繊維束を得る装置として、乾燥状態で解繊するもの及び過熱蒸気などの導入によるフラッシュ乾燥を組み合わせた機械等、業界公知のものを用いることで、効率よく繊維束の乾燥体を得ることができる。
【００５６】
このようにして得られた乾燥状態で中空である植物繊維は、表面の適度な親水性および剛度によって、セメントなどの水系媒体で高い分散性を示すようになる。さらに、残存するリグニン類がナノ領域で疎水性を示すことにより、支持体が親水性の繊維にもかかわらず、非水系のアスファルトやプラスチックにおいても分散性に優れ、強化繊維として種々の媒体に馴染みの良いものとなる。
【００５７】
また、保温性を生かすと、布団綿の代替など断熱材として有用である。中空繊維には、吸音作用があり、ガラスウールと同様に吸音材としても有用である。さらに、耐衝撃性を有し、緩衝材としても有用である。
【００５８】
二次加工（複合化）
内在性成分の充填
原材料に含まれる樹脂類については、材種を選択することにより、繊維に種々の成分を含有させることができる。例えば、広葉樹のＫＰ蒸煮で得られた繊維束には、抗酸化作用が期待できるタンニンなどのポリフェノール類が含まれている。また、杉材を原料にしてＫＰ蒸煮で得られた繊維には、殺蟻活性、シロアリ摂食阻害活性、抗菌活性などの機能を有すテルペン類のフェルギノールなどが含まれており、製品に付加価値を付与することができる。
【００５９】
さらに、杉材を原料にした繊維には、フェノール性水酸基を有すテルペン類やリグニンが多く含まれている。フェノール類は反応性に富み、繊維に含まれた状態で重合剤と反応させることで、高強度な樹脂含浸繊維を得ることができる。
【００６０】
一方で、SP蒸解で得られる繊維には、リグニンが変性して得られるリグニンスルホン酸が多く含まれている。分子内に強アニオン性のスルホ基が形成されており、繊維がアニオン性の界面活性作用を有す素材としてだけでなく、多価のカチオンと複合体を作る支持体としても有用である。
【００６１】
さらに、松材を原料にしてSP蒸解で得られた繊維には、リグニンスルホン酸や樹脂酸類が多く含まれている。樹脂酸は多価の金属カチオンと金属石鹸様の複合塩を形成し、リグニンスルホン酸とともにコンクリート混和剤として使われている。このため、セメント系の媒体中で繊維束の分散性が良好となる。この様に本発明で得られる繊維束は繊維補強材料としてだけでなく、種々の機能を有す基材としても有用である。
【００６２】
外来性成分の補充
また、本発明で得られる乾燥状態で中空である植物繊維は、種々の化合物と繊維に疎水性成分を補充して複合化させる、あるいは、細胞壁表面の親水性を利用して無機物と複合化させる事もできる。
【００６３】
複合化にあたっては、繊維の重量に対して疎水性の化合物を１００重量％以下とすることで、中空構造が維持される。
【００６４】
疎水性の化合物は、疎水性の天然物若しくはその変性物、化学合成により得られた疎水性の化合物など、構造内に疎水性を示すものであれば何れを使っても良い。
【００６５】
化合物としては、疎水性の無機物もしくは生物分解の可能なエステル結合、ペプチド結合、ヘミアセタール結合を含む有機物が好ましい。酸、アルカリまたは酵素処理によって単量体に分解することができ、リサイクルの過程で繊維束に留まらず、充填物のケミカルリサイクルも可能となる。
【００６６】
具体的には、無機物、リグニン、脂質、糖質、ポリエステル（アルキド樹脂）が挙げられる。
【００６７】
補充方法
乾燥状態で中空である植物繊維を複合化するにあたって、熱可塑性成分については、該当成分と混合状態で加温することで容易に複合化することができる。
【００６８】
具体的には、カード法やエアレイド法など、乾式不織布製造のウェブ形成時に、短くカットした疎水性成分の繊維を混合する、若しくは、ケミカルボンド法でのウェブの繊維結合時に、疎水性成分を含むエマルジョンを浸漬またはスプレーすればよい。さらに疎水性成分の軟化点以上の温度で乾燥させることで成分の充填が達成できる。
【００６９】
また、短くカットした疎水性成分の繊維を混合して、通常の抄紙工程や湿式の不織布の製造工程を利用しても良い。この際、原材料の疎水性度に応じて界面活性剤からなる分散剤や増粘剤を加えることが好ましい。また、乾燥工程に過熱蒸気などを用いると、水熱乾燥と、疎水性成分の補充が同時に行えるため、前記の水熱処理を省略できる。
【００７０】
三次加工
二次加工で得られた乾式不織布については、不織布としての種々の用途のほか、金型を用いたヒートプレス加工することで、軽量で強靭な成型物を得ることができる（参考文献）。
【００７１】
一方で、湿式で調製したシートについては、切り抜き加工、折り曲げ加工あるいは絞り加工で容易に立体成型物を得ることができる。
【００７２】
本発明における折紙成形加工は、均質なシート材を出発材料として材料の伸縮を伴わずに立体成形物に加工できるものであり、強度的に劣る材料であっても容易に成形でき、欠点を伴わずに、歩留まりが高く品質の安定した成型物を得ることができる。また、シートの折線に曲線を取り入れることも可能で、重なり部分や折れ曲がり部分にアーチ構造やトラス構造を取り込んで、構造を強化することも可能になる。このため素材量が少なくとも、従来法に比べ同等の強度を有す成形物を得ることが可能となる。
【００７３】
さらに、本発明の植物繊維シートを折紙成形すると、高強度で断熱性を有した立体造形物に加工でき、ヒートシール性やヒートセット性を利用して折紙成形の後加熱成形加工を適用することで細部の微細構造を修正することが可能となり、金型を使わなくとも加工精度の高い成形物を得ることができる。  
また、従来的に行われる糊付けの工程を省略することができ、小ロット多品種生産が迅速に遂行可能となる。
【００７４】
この加工法は、射出成型のような高温での溶解は必要なく、紙の絞り成形のような高圧を必要としないので、加工時のエネルギー消費が少なくて済む特徴がある。
【００７５】
四次加工
得られた成形物をさらに表面処理することもできる。公知の方法を用いて成型品に無機成分を被覆すると難燃性や強度を向上させることができる。
【００７６】
また、予めシートを印刷してから成形することも可能で、所謂「ニス上げ」することでシート全面に生分解性の樹脂を被覆・含浸させることもできる。リサイクル性を維持したままで成形品の耐水性、強度や耐久性を向上させることができ、リユース（Reuse：そのまま再利用する）やリデュース（Reduce：発生するごみを減らす）にも貢献できる。
【００７７】
リサイクル 
本発明の繊維束を利用した繊維補強材や成形物としては、以下に例示されるが、これらに限定されるものではない。
１）FRPに用いる繊維補強材および成形物
２）保温・断熱材および成形物
３）緩衝材および成形物
４）防音・吸音・音響材および成形物
５）絶縁・電波吸収材料、プリント基板原紙、などの電気機器材料および成形物
６）木片、木質パルプ、木質繊維等を添加したセメント板（ 木質セメント板） 、セメント押出成形板、パルプセメント板、石膏板、ケイ酸カルシウム板、炭酸マグネシウム板、ハードボード、繊維板、ハニカム材料などの建築資材
７）家電製品の躯体、航空宇宙材料、船舶、自動車部品、スポーツ用品、家具、日用品、容器包装などの成形物
【００７８】
また、ハニカム・トラスコアに成型すると航空機、自動車、船舶などの機器や建材、家具まで種々の製品の軽量化に適用できる。また、切れ目のない広いシートがコンパクトに折り畳め、空間を2つに仕切ることも可能で、フィルターや触媒シートの折り畳み方法としても利用できる。セルを利用して流路を形成させると、電池、電気透析や熱交換器のユニットとしても活用できる。さらに独立セル型にすると断熱材料として有用であり、セル間の隙間を残し、ホルムヘルツの共鳴箱として作用させると、高性能な吸音体として活用できる。導電材料を印刷するとプリント基板や電磁波の吸収体としても利用できる。
【実施例】
【００７９】
以下に実施例に基づき、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に記載しない限り、本発明において、％などは重量基準であり、数値範囲はその端点を含むものとする。
【００８０】
実験法
＜分析・用語＞
本発明の分析・用語は原則として、JIS試験方法に従った。
（1）繊維長
JIS P8226-2：2011(ISO 16065-2：2007)「パルプ−光学的自動分析法による繊維長測定方法−第 2 部：非偏光法」に従い、長さ加重平均繊維長で表した。
（2）単繊維強度の測定
短繊維状のエタノール溶媒中で作成した湿式シートについて、 ＴＡＰＰＩ標準 Ｔ２３１CM−８５に準拠し、繊維のゼロスパン比引張強さを測定し、単繊維強度の指標とした。
【００８１】
実験
蒸解
・ＫＰ蒸解・ＳＰ蒸解
実操業で得られる、未晒しパルプを用いることができる
・熱水蒸煮
実操業で得られるＤＫＰ前加水分解後の繊維束を用いることができる
【００８２】
酸化処理
・酸素脱リグニン、
ＫＰ製造や、ＳＰ製造の実操業で得られる、酸素脱リグニン後のパルプを用いることができる。
・空気酸化
ＳＰ製造の実操業で得られる、漂白初段のアルカリ処理パルプを用いることができる。
・オゾン漂白、
ＫＰ製造の実操業で得られる、漂白初段のオゾン漂白パルプを用いることができる。
・二酸化塩素漂白、
ＫＰ製造の実操業で得られる、漂白初段の二酸化塩素漂白パルプを用いることができる。
・過酸化水素剤漂白、
ＫＰ製造の実操業で得られる、漂白初段の過酢酸漂白パルプを用いることができる。
【００８３】
水熱乾燥処理
・過熱蒸気
過熱蒸気装置（第一高周波工業（株）  Super-Hi10）を接続した蒸気箱内で２００℃の過熱蒸気で約５分処理して乾燥させた。若しくは、スチームオーブンレンジ（シャープ、AX-XW500）の過熱蒸気で200℃、5分間処理した後調湿した。
・噴霧乾燥
スラリー状の植物繊維を、（大河原加工機（株）  Ｌ-８i）入り口温度230℃、出口温度110℃にて噴霧乾燥した。
【００８４】
湿式シート化
白水系にメチルセルロースまたはカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）の２ppm〜200ｐｐｍを増粘剤として加え抄紙する。得られた湿潤マットを、過熱蒸気処理することによって中空繊維からなるシート材が得られる。
【００８５】
複合化処理
・乾式
カード法やエアレイド法など、乾式不織布製造のウェブ形成時に、短くカットした疎水性成分の繊維を混合する、若しくは、ケミカルボンド法でのウェブの繊維結合時に、疎水性成分を含むエマルジョンを浸漬またはスプレーする。
・湿式
生分解性の芯鞘形複合繊維の短繊維を、最大で元の植物繊維に対し１００％配合し、湿式シートを作成した後、過熱蒸気処理することによって中空繊維からなるシート複合材が得られる。
【００８６】
折り紙成形法
本発明の折り紙成形法は、展開設計図の、縮尺、角度、曲率、比率を変えることによって種々の造形が可能であり、一つの設計図ですべての造形物を網羅することが困難となる。ここでは、実例として構造要素に関わる主要な展開設計図、折り込み手順および造形物を例示するものであり、一つの成形物を限定するものではない。
折り線は、特に断りのない限り、実線：山折り、二点鎖線：谷折り、二重線：切り取り、点線：ミシン目とする。
また、材料の接着は、従前からの糊付け処理を行っても良く、加工の所要時間を大幅に短縮できるヒートセット・ヒートシール加工を施すことがより好ましい。
【００８７】
［実施例１］
日本製紙（株）の工場での松材主体のクラフトパルプ製造の蒸解工程で生成するパルプを原材料とし、10倍量の水に懸濁の後、傾斜スクリーンで捕集し、過熱蒸気装置で処理の後、開繊機（（株）岩本綿機  耳開繊機）で開繊して綿状の繊維束を得た。得られた繊維束は繊維長を計測するとともに、ゼロスパン法にて繊維の強度を測定した
【００８８】
［実施例２］
日本製紙（株）の工場での松材主体のクラフトパルプ製造の酸素脱リグニン工程で生成するパルプを原材料とし、実施例１と同様の操作を行った。
【００８９】
［実施例３］
日本製紙（株）の工場での松材主体のクラフトパルプ製造の酸素脱リグニン工程で生成するパルプを原材料とし、水熱乾燥として、スチームオーブンレンジで調製し実施例１と同様の操作を行った。
【００９０】
［実施例４］
日本製紙（株）の工場での松材主体のクラフトパルプ製造の酸素脱リグニン工程で生成するパルプを原材料とし、水熱乾燥として、噴霧乾燥で調製し実施例１と同様の操作を行った。
【００９１】
［実施例５］
日本製紙（株）の工場での松材主体のクラフトパルプ製造の一段、二酸化塩素漂白で生成するパルプを原材料とし、実施例２と同様の操作を行った。
【００９２】
［実施例６］
日本製紙（株）の工場での松材主体のクラフトパルプ製造の一段、オゾン漂白で生成するパルプを原材料とし、実施例２と同様の操作を行った。
【００９３】
［実施例７］
日本製紙（株）の工場での松材主体のクラフトパルプ製造の一段、過酢酸漂白で生成するパルプを原材料とし、実施例２と同様の操作を行った。
【００９４】
［実施例８］
日本製紙（株）の工場での松材主体のＤＫＰ製造の前加水分解で得られた繊維束を、過酢酸漂白して生成するパルプを原材料とし、実施例２と同様の操作を行った。
【００９５】
［実施例９］
日本製紙（株）の工場での松材主体のＳＰ製造で得られた未晒しパルプを原材料とし、実施例１と同様の操作を行った。
【００９６】
［実施例１０］
日本製紙（株）の工場での松材主体のサルファイトパルプ製造のアルカリ処理工程で生成するパルプを原材料とし、実施例２と同様の操作を行った。
【００９７】
［実施例１１］
日本製紙（株）の工場での樺材主体のクラフトパルプ製造の酸素脱リグニン工程で生成するパルプを原材料とし、実施例１と同様の操作を行った。
【００９８】
［実施例１２］
日本製紙（株）の工場での松材主体のクラフトパルプ製造の蒸解工程で生成する酸素脱リグニン後のパルプを原材料とし、10倍量の水に懸濁の後、傾斜スクリーンで捕集し、１０倍量の水に懸濁、パルプ離解機（熊谷理器製）で一分間撹拌後、白水系にカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）の１０ppmを増粘剤として加え、角型シートマシン（熊谷理器製）にて抄紙した。得られた湿潤マットは、ろ紙にて余分の水分を除いた後鏡面仕上げしたステンレス板に張り付け、スチームオーブンレンジを用い２００℃の過熱蒸気で５分間処理し、中空繊維からなる乾燥シート材が得られた。
【００９９】
［比較例１］
日本製紙（株）の工場での松材主体のクラフトパルプ製造の酸素脱リグニン工程で生成するパルプを原材料とし、水熱乾燥の代わりに風乾で調製した。
【０１００】
［比較例２］
日本製紙（株）の工場での樺材主体のクラフトパルプ製造の酸素脱リグニン工程で生成するパルプを原材料とし、水熱乾燥の代わりに風乾で調製した。
【０１０１】
【表１】
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【０１０２】
［実施例１３］
紙皿・紙カップ（テーパー）
実施例１２で製造したシートを用いて容器底面の折り線を任意に設定することによって、トラス構造やアーチ構造を取り入れたより強度の高い成形物を得ることもできる。図１、図３の展開図に従い折り曲げると、厚手の上質紙などを用いても、強度を有す紙皿などに成形できる。また、一枚のシートを個別に切り離すことなく、立体成形の中間体を複数折り込むこともでき、並列処理が可能となる。
手順
１）折れ線付け
２）側面の折り曲げおよび糊付け
３）底面の折り込み（およびヒートセット）
（切り離し）
４）上面口部の折り曲げ（およびヒートセット）
【０１０３】
［実施例１４］
カップ（閉じた円筒）
実施例１２で製造したシートを用いて図５の展開図のように、高さが2ｒ、幅がπｒ、両端が９０度で交わる曲線で折り曲げると、半径ｒの片側が閉じた円筒を作製することができる。また、縦横比を変えることで、断面の形を楕円形にすることもできる。底面が円筒と接する接線は、同径の円筒が直交する時の接線を展開することで得られる。放物線や円弧を取り入れた曲線で近似しても良く、実際的には容易に作図できるベジェ曲線を用いることがより好ましい。
元の接線を用いると深さがｒとなるが、実用的には、接線曲線の両端に平行な折り線を追加することで容易に折り返すことができ浅形の成形が可能になる。また、折り返しに用いる底面の折り線を任意に設定することによって、トラス構造やアーチ構造を取り入れたより強度の高い成形物を得ることができる。側面に折り返しを加えることもでき、長方形の一枚のシートから片側や両側の閉じた円筒を作成することができる。さらに、直交座標を用いなくとも良く、任意の角度に設定することでテーパー状の成形物を得ることもできる。事例を図６に示す。
【０１０４】
［実施例１５］
トレー
図７の展開図に示すように、実施例１４のカップ（閉じた円筒）の曲線の頂点を直線で延長した折線の一部を組み合わせることで、コーナーの丸いトレーを作ることができる。また、成形物はヒートセット・シールすることで上面をフラットに固定できる。アーチ構造やトラス構造を取り込むことで、厚手の上質紙などを用いても実用的な強度に成形でき、一枚のシートを個別に切り離すことなく、立体成形の中間体を複数折り込むこともできる。
手順
１）折れ線付け
２）側面の折り曲げ
３）両端の折り込み（およびヒートセット・シール）
４）上面口部のヒートセット
【０１０５】
［実施例１６］
カップ（折り畳み）
図９の展開図に示すように、実施例１４のカップ（閉じた円筒）の折り線の平行線を延長することで、カップなどの成形物の組み立て、折り畳みが容易にできるようになる。また、一枚のシートから一体成形で取手をつけることもできる。側面の折線を任意の角度に変更することで、テーパー状に成形することもできる。
【０１０６】
［実施例１７］
ボトル・缶
実施例１２で製造したシートを用いて、図１１の展開図に示すように折れ線を円筒面に適用することで、円筒の径を、１/３〜1に絞り込むことができる。絞り率は（ｌ＋ｍ−2ｎ）/（ｌ＋ｍ＋2ｎ）と表すことができる。曲線部は直線で近似しても良く、絞り方によっては一部の折れ線を省略できる。円筒の径や絞り率にもよるが、４〜８単位で絞り込むと、意匠性良く、成形することができる。
実施例１４のカップ（閉じた円筒）の折り線と組み合わせることで、ボトルや缶を作成できる。開口の先端部の重なり部分を切除し、残りの部分を重ねて折り返し貼り合わせると開口部の厚みを均一にすることもできる。
【０１０７】
［実施例１８］
卵パック−１
図１３の展開図に示すように、実施例１４に示される深さがｒの閉じた円筒を９０度転回して繋げて組み合わせると、シートに切れ目を入れなくとも、ハニカム、アーチ、トラスの要素が加わり、軽量でも耐衝撃性の良好な容器を作成することができる。パルプモールドで作成されるものと、デザインの似た軽量の卵パックを形成することができる。
【０１０８】
［実施例１９］
卵パック−２
図１５の展開図に示すように、実施例１４に示される深さがｒの閉じた円筒の接線曲線の半分の対称な曲線を組み合わせた波線を用いて平行な折り返し線を用いても卵パック様の形態に成形することができる。折線が単純で、成形が容易であり、ハニカム、アーチ、トラスの要素が加わって、軽量でも耐衝撃性の良好な容器を作成することができる。
【０１０９】
［実施例２０］
ハニカム・トラスコア
図１７、１９、２１の展開図に示すように、実施例１９の卵パック−２をさらに反復させると、ハニカム・トラスコアを作成することができる。折線に曲線を用いるとアーチ・トラスの構造を取り込むことができ、折線を直線で近似させることも可能で、成形物は六角形のハニカムとしての要素が強く表れるようになる。また、平行な折れ線を付加することによって、機械的な折り込みが可能になり、成形物が可撓性を有し曲面の作成が容易となる。
１）ロール状の長尺のシートを使って機械的に連続して成形加工ができる。
２）展開図のパターンを変える事で任意の形状に加工することができ、材料の無駄が少ない。
３）パネルを作成すると、ハニカムとトラスの両方の要素が含まれ、構造的に強化される。通常のハニカムコアより横方向からの応力で変形しにくく、緩衝材として有用である。
４）外折りタイプでは、上下面に曲率を合わせた波板を貼り付けて容易にパネルが作れる。
５）片面タイプは可撓性に優れ、従来的に困難な円筒型、球面、などの曲面を作成できる。
６）生分解性の材料でも作れ、耐衝撃性、断熱、遮音・吸音など色々な機能を持つ。
【０１１０】
［実施例２１］
袋
図２３、２６の展開図に示すように、実施例１６のカップ（折り畳み）の平行な折れ線を用いることで、簡単に成形できて折り畳める袋を作成できる。ロール状のシートより従来よりも単純な工程で加工でき、迅速に成形物を得ることができる。個別に切り離すことなくロール状の最終製品にまで加工することもでき、複雑な成形機を必要としない。この袋は、ミシン目で切り取って膨らませるだけで使用でき、さらに折込むことによって、持ち手も付けられる特徴がある。廃棄する時は、横方向に引っ張るだけで簡単に平面状に折り畳める。
紙袋の底面については例示の角型に限らず、実施例１４の紙カップ（円筒）や実施例１７の紙カップ（折り畳み）で例示する折れ線を取り入れると両端が丸い形状となる。折れ線を工夫することで様々な形状をとることもでき、繰り返し使用の用途でも使える。
また、長方形の布などを用いると、折り畳みが簡単で意匠性に富むバッグ類を、材料に余りを出さずに最小限の切れ目を入れ縫い合わせるだけで作成することができ、リデュースに貢献できる。
作成手順
１）折れ目付け、ミシン目付け、糊付け。
２）平面状になるまで流れ方向の平行線を折り込み接着。
３）巻き取る。
使い方
１）ミシン目（流れ方向に直交）で切り取って膨らませる。
２）ミシン目（流れ方向）のところを切り離し、折り込んで持ち手を付ける。
【０１１１】
［実施例２２］
実施例１２で製造したシートを用いて流れ方向にパターン化された平行線を、造形の全幅を変えずに折込む連続折りによる高速処理法を提案する。
シートの送りには受動ロールを用いることができる。底部はＶ型の任意の角度を持つ一対のロールを、上部の内側には支柱の両サイドに配置された円筒形のロール（コの字折り、図２８）または半球型のロール（逆Ｕ字折り、図２９）を用いればよい。
【０１１２】
［実施例２３］
実施例２１に示される袋は、図３０に示すように、下記の方法を用いることで、並行して迅速に成形物を得ることができる。
手順
１）エンボスロールでシートに折り目をつける。
２）「逆Ｕ字折」を利用して最終的に断面がＭ字状になるよう平行線を折込む。
３）単位列毎に切り分け、平面状になるまで折り込む。
４）糊付け部分をヒートシールで接着し、切り取り線にミシン目を入れる。
５）二列分を、底の部分が端に来るようにして、ミシン目が袋の幅の半分ずれるように重ねて巻き取る。
【０１１３】
［実施例２４］
実施例２０に示されるハニカム・トラスコアは、図３１、３２に示すように、下記のいずれかの方法を用いることで、連続的に成形物を得ることができる。
手順
１）エンボスロールでシートに折り線をつける
２）「コの字折」を利用して平行線を折込む。
２’）コルゲートロールを利用して折り線をつけ、平行線を折込む。
３）上面（下面）をＵ字型に窪ませ、セル側面の幅を1/2にする
４）折り込みアームを用いて、セルの形状に折込む
【０１１４】
［実施例２５］
実施例２０に示される内折りタイプのハニカム・トラスコアで、セル幅に対し高さが1/2のものについては、図３３に示すように、下記の方法を用いることで、連続して迅速に成形物を得ることができる。
手順
１）エンボスロールでシートに折り線をつける
２）「コの字折」を利用して断面が矩形波（2：1）状になるよう平行線を折り曲げる。
３）平板状になるまで折り畳む。
４）吸引コルゲートロールで、波型にヒートセットし、同時に吸引することによってセルの側面部を折り返す。
【０１１５】
［実施例２６］
実施例１２で製造したシートを用いて、実施例２０に示される内折りタイプのハニカム・トラスコアで、セル幅２０ｍｍ高さ１０ｍｍの成形物を作成した。
当該成形物に対し、片面側より、消石灰（２０％）、亜硝酸カルシウム（６％）のスラリーを、反対面より硫酸アルミニウム（１５％）を等量塗布し、湿潤体を天日で３日間乾燥した。無機成分として難燃性の石膏（CaSO4・2H2O）と防錆作用のある亜硝酸型ハイドロカルマイト（Ca2Al(OH)6・(NO2)・nH2O）を含む成形体を得た。建築資材として有用な、難燃性や防錆作用を有すトラス構造を取り込んだ軽量コアを作成できる。
表面に不燃性のシートを張り合わせると、軽量で強靭、断熱性を有す不燃性材料となる。当該特許の中空繊維からなるシートからの成形物は、さらに強度、不燃性、断熱性が向上し、リサイクル可能な資材としても有用である。
【０１１６】
［実施例２７］
実施例１２で製造したシートを用いて、実施例２０に示される内折りタイプのハニカム・トラスコアで、セル幅２０ｍｍ高さ１０ｍｍの成形物を作成した。
エステル化澱粉を基材とする所謂グリーンポリマー塗料を塗布・乾燥することで樹脂被覆成形物を得た。本成形物はトラス構造を取り込んだ軽量波板として有用である。
当該特許の中空繊維あるいは中空繊維複合材からなるシートからの成形物は、塗料中の樹脂の一部が基材の中空繊維に含浸され、強度、不燃性、断熱性、不透明性が向上し、リサイクル可能な資材としても有用である。
【０１１７】
［実施例２８］
実施例１２で製造したシートを用いて実施例２０に示される内折りタイプのハニカム・トラスコアで、セル幅1０ｍｍ高さ５ｍｍの成形物を作成した。
ガラス繊維の代わりに、当該成形物と上質紙を交互に重層し、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）のハンドレイアップ成形の工程にて湾曲した曲面を持つ成形物を得た。ハニカム・トラス構造を取り込んでおり、従来品の１/１０〜１/５の重量で断熱性に優れた強度・耐衝撃性の良好な成形物が得られる。当該特許の中空繊維あるいは中空繊維複合材からなるシートからの成形物は、樹脂含浸前のプレストレスが残りやすく、形状記憶性だけでなく、引張り強度、圧縮強度ともに優れ、耐衝撃性が向上する。生分解性プラスチックを含浸させると、リサイクル可能な成形物としても有用である。
【０１１８】
［実施例２９］
実施例１２で製造したシートを用いて実施例２０に示される二重片面折りタイプのハニカム・トラスコアで、セル幅２０ｍｍ高さ１０ｍｍの成形物を作成した。
当該成形物は大きく湾曲した曲面への加工が容易であり、安全帽（ヘルメット）の内部に装着すると、従来品の発泡材料に比べ、軽量で耐衝撃性に優れた緩衝材として活用できる。当該特許の中空繊維からなるシートからの成形物は、さらに強度、断熱性が向上し、リサイクル可能な資材としても有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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