(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
維管束に由来する孔を有する鱗片状の竹粉を含む竹粉含有成形体。
【請求項２】
前記鱗片状の竹粉が厚さ方向に層状に重なっている請求項１に記載の竹粉含有成形体。
【請求項３】
さらにバインダーを含む請求項１又は請求項２に記載の竹粉含有成形体。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の竹粉含有成形体からなる車両用内装材。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の竹粉含有成形体からなる建築用材料。
【請求項６】
維管束に由来する孔を有する鱗片状の竹粉及び水を含む竹粉分散液を用い、抄造法により前記鱗片状の竹粉を含むシート状物を形成するシート状物形成工程と、
前記シート状物から水分を除去して１次成形体とする１次成形工程と、
を含む竹粉含有成形体の製造方法。
【請求項７】
前記竹粉分散液が、さらにバインダーを含む請求項６に記載の成形体の製造方法。
【請求項８】
前記１次成形体をホットプレスして２次成形体とする２次成形工程をさらに含む請求項６又は請求項７に記載の竹粉含有成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、竹粉含有成形体、車両用内装材及び建築用材料、並びに竹粉含有成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球環境への配慮や植物の有効活用を図るため、原料の一部として植物由来の粉末等を配合して成形した各種部材が提案されている。例えば、原料の一部として竹を利用したトレー容器、合成板、空気入りタイヤが提案されている（特開２００５−３２９６８８号公報、特開２００８−０３０３８０号公報、特開２０１１−０１２１１０号公報参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
成形体の原料の一部として竹を利用する場合、一般的には、維管束の繊維方向（竹の長手方向）に繊維化したものや、竹を炭化して粉化したものが用いられている。
竹を維管束の繊維方向に繊維化したものであれば、強度を高める効果が得られるが、線維化に大きなエネルギーが必要である。また、竹の繊維状物を用いるとささくれ等が発生する恐れがある。【０００４】
一方、竹を炭化して粉末状にした竹粉では強度効果がほとんど得られない。また、例えば、竹を摩砕して得た粉状体をバインダーと配合して複合化するに際しても、押出、射出成形で大きなエネルギーが必要である。【０００５】
本発明は、少ないエネルギーで製造することができ、安全で、かつ、通気度の制御及び強度効果が得られる竹粉含有成形体及びその製造方法並びにそれを用いた車両用内装材及び建築用材料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】
【０００６】
上記目的を達成するため、以下の発明が提供される。
本発明の第１の側面によれば、維管束に由来する孔を有する鱗片状の竹粉を含む竹粉含有成形体が提供される。
前記鱗片状の竹粉が厚さ方向に層状に重なっていることが好ましく、また、バインダーを含むことが好ましい。【０００７】
本発明の第２の側面によれば、維管束に由来する孔を有する鱗片状の竹粉及び水を含む竹粉分散液を用い、抄造法により前記鱗片状の竹粉を含むシート状物を形成するシート状物形成工程と、前記シート状物から水分を除去して１次成形体とする１次成形工程と、を含む竹粉含有成形体の製造方法が提供される。
前記竹粉分散液は、さらにバインダーを含むことが好ましい。また、前記１次成形体をホットプレスして２次成形体とする２次成形工程をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、少ないエネルギーで製造することができ、安全で、かつ、通気度の制御及び強度効果が得られる竹粉含有成形体及びその製造方法並びにそれを用いた車両用内装材及び建築用材料が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】鱗片状の竹粉を製造する方法の一例を示す概略図である。
【図２】維管束に由来する孔を有する鱗片状の竹粉を示した画像である。
【図３】本発明に係る竹粉含有成形体の製造工程の一例を示す概略図である。
【図４】抄造法により鱗片状の竹粉が層状に重なった成形体（１次成形体）の一例を示す画像である。
【図５】竹を摩砕して得た竹粉を示した画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る竹粉含有成形体及びその製造方法について具体的に説明する。
【００１１】
＜竹粉含有成形体＞
本発明に係る竹粉含有成形体（適宜、「成形体」と称する）は、維管束に由来する孔を有する鱗片状の竹粉（適宜、「鱗片状の竹粉」又は単に「竹粉」と称する場合がある）を含んで構成されており、鱗片状の竹粉のほかに補強材料としてバインダーを含むことが好ましい。以下、本発明に係る竹粉含有成形体の構成成分について説明する。
【００１２】
（鱗片状の竹粉）
本発明の成形体に含まれる竹粉は、鱗片状（厚みが薄い板状、鱗状、Flake状）であり、厚さ方向に維管束に由来する孔を有する。本発明で用いる鱗片状の竹粉の大きさは、厚さが好ましくは１００〜１０００μｍ、より好ましくは３００〜６００μｍであり、平面視した場合の径（幅）が好ましくは５０〜３０００μｍであり、より好ましくは１００〜８００μｍである。
【００１３】
本発明で用いる鱗片状の竹粉は、竹を繊維と交差する方向で切削、好ましくは竹の維管束に対して略直角に切削（スライス）して得ることができる。例えば、図１に示すように、複数の円形のこぎり刃を重ねて配置した切削手段１０を回転させ、竹の端面を切削手段１０に押し当てて切削しながら竹１２の維管束の方向（長手方向）に進行させる。これにより竹１２の長手方向に伸びる維管束が垂直に切断され、図２に示すように維管束に由来する孔を有する鱗片状の竹粉を連続的に製造することができる。このような方法によれば、竹の竹齢に無関係に竹粉化することができ、また、竹やぶなどから切り出した竹をそのまま切削して加工することもできるため、少ないエネルギーにより一回の加工で例えば５００μｍ程度の大きさの鱗片状の竹粉を効率的に得ることができる。
【００１４】
本発明で用いる鱗片状の竹粉を製造するための切削手段としては、例えば、特開２００３−２３６４０３号公報に記載されている竹粉製造装置を用いることができる。市販品としては、例えば、丸大鉄工（株）竹粉製造機「ＰＡＮＤＡ」を用いることができる。
【００１５】
本発明の成形体に含まれる鱗片状の竹粉の含有量は成形体の用途等に応じて決めればよい。鱗片状の竹粉の含有量によって成形体の強度、通気性、重量などを調整することができる。例えば、鱗片状の竹粉の含有量が多いほど通気性を高くすることができる。
本発明の成形体において鱗片状の竹粉が配合されている形態は特に限定されないが、厚さ方向に層状に重なっていることが好ましい。鱗片状の竹粉が積層して一体的な状態となっていることで強度効果が得られるとともに、積層された鱗片状の竹粉は厚さ方向に貫通する孔を有するため、高い通気度を有する成形体とすることができる。
【００１６】
なお、前述したように竹の維管束に対して略直角に切削（スライス）した場合、切削粉は通常は全て鱗片状の竹粉となるが、鱗片状以外の竹粉も若干混入する可能性もある。鱗片状以外の竹粉が混入したものを用いてもよいが、使用する竹粉のうち９０質量％以上が鱗片状の竹粉であることが好ましい。
【００１７】
（バインダー）
バインダーは、主に成形体の強度を補強するために用いられるが、バインダーの添加により、成形体の強度のほか、密度や通気性も調整することができ、設計自由度を大きくすることができる。
【００１８】
本発明で用いることができるバインダーとしては、鱗片状の竹粉と混ざり合うことで成形しやすく、成形体の強度を向上させることができ、かつ、竹を劣化させない温度（成形時間にもよるが、例えば２５０℃以下）で加工することができるものを用いればよい。例えば、鱗片状の竹粉と結合して一体となる繊維状又は粒子状の有機材料が好ましく、具体的には熱可塑性繊維、パルプを含む天然繊維、熱硬化性粉体等が挙げられる。
【００１９】
バインダーとして用いることができる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリビニル系：アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリオレフィン系：ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル系：アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド系：ポリアミド６，１１，１２、熱可塑性ポリウレタン系などが挙げられ、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー等の被覆層を有する繊維状物を用いてもよい。
繊維状物の繊維長さは好ましくは０．５〜２０ｍｍであり、より好ましくは１〜５ｍｍであり、線維径は好ましくは１０〜３００μｍであり、より好ましくは２０〜２００μｍである。
【００２０】
また、バインダーとして用いることができる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。
バインダーとして用いられる粉状物の粒径は好ましくは５〜２０μｍであり、より好ましく２〜１０μｍである。
【００２１】
本発明の成形体におけるバインダーの含有量は、成形体の用途等に応じて決めればよい。高い強度が要求されない場合は、バインダーを含まず、鱗片状の竹粉で成形体を構成してもよいが、バインダーを加えることで成形しやすく、強度を高めることができる。
本発明の成形体を、例えば車両用内装材や建築用材料として用いることができるハードボードとする場合は、強度確保のため、成形体中のバインダーの含有量は５質量％以上とすることが好ましく、１０質量％以上とすることがより好ましい。一方、通気性確保のため、成形体中の鱗片状の竹粉の含有量は６５質量％以上とすることが好ましく、８０質量％以上とすることがより好ましい。
成形体中の鱗片状の竹粉の含有量とバインダーの含有量の比率（質量比）は９０：１０〜６５：３５とすることが好ましく、８０：２０〜７０：３０とすることがより好ましい。
【００２２】
（その他の成分）
本発明の成形体は、成形体に要求される特性や成形体の製造容易性などを考慮して他の成分を含んでもよく、例えば、難燃剤、密度調整剤（充填剤）、分散剤、消泡剤などが挙げられる。
【００２３】
＜竹粉含有成形体の製造方法＞
本発明の竹粉含有成形体を製造する方法は特に限定されないが、抄造法を利用して好適に製造することができる。すなわち、本発明の竹粉含有成形体の製造方法は、維管束に由来する孔を有する鱗片状の竹粉及び水を含む竹粉分散液を用い、抄造法により前記鱗片状の竹粉を含むシート状物を形成するシート状物形成工程と、前記シート状物から水分を除去（脱水及び乾燥）して１次成形体とする１次成形工程と、を含んでいる。また、シート状以外の成形体とする場合、あるいは、強度を高める場合は、１次成形体をホットプレスして２次成形体とする２次成形工程をさらに含むことができる。
【００２４】
以下、本発明の竹粉含有成形体の製造方法の各工程について説明する。図３は本発明に係る竹粉含有成形体の製造方法の一例を概略的に示している。
【００２５】
（シート状物形成工程）
まず、維管束に由来する孔を有する鱗片状の竹粉及び水を含む竹粉分散液を用い、抄造法により前記鱗片状の竹粉を含むシート状物を形成する。
【００２６】
竹粉分散液は、鱗片状の竹粉を切削したまま、又は、乾燥（絶乾状態：例えば１１５℃×１時間以上の条件で乾燥）させた後に水を添加し、混合することで得ることができる。水と竹粉との配合比は、鱗片状の竹粉が水中で分散した状態を保つことができればよく、例えば、水１００質量部に対し、０．１〜１０質量部の竹粉を添加する。鱗片状の竹粉が水中で安定して分散させた状態を保つため、竹粉分散液に界面活性剤を添加してもよい。
竹粉分散液は、製造する成形体の強度を向上させるため、前記したバインダー（マトリックス）を含むことが好ましい。鱗片状の竹粉とバインダーの配合比（質量基準）は、目的とする成形体の用途等に応じて決めればよい。
さらに、目的とする成形体の用途に応じて、難燃剤などの他の成分を添加してもよい。
【００２７】
竹粉分散液を容器内で撹拌混合し（図３（Ａ））、抄造法により鱗片状の竹粉を漉して鱗片状の竹粉を含むシート状物を形成する（図３（Ｂ））。
抄造は、和紙などを製造する技術であり、紙を製造する際、紙の原料となる繊維を水を含む分散液から繊維をすくい取る方法、あるいは、繊維を水から濾別する方法が挙げられる。手抄きと機械抄きに大別されるが、本発明はいずれも適用することができる。
【００２８】
鱗片状の竹粉を含む分散液を原料として抄造によりシート状物を形成することで、鱗片状の竹粉が厚さ方向に層状に重なったシート状物を得ることができる。水を媒体とした抄造法によりシート状物を形成するため、製造エネルギーが少なく、大型のシート状物を形成することもできる。
また、抄造法によれば、少ないバインダー（マトリックス）でシート状物を製造することができ、特に鱗片状の竹粉と繊維状のバインダーでは、よく絡み合うことで、強度が顕著に向上する。
目付量は、成形体に求められる強度と密度に応じて決めればよいが、成形体としての強度を得るため０．２ｇ／ｃｍ３以上とすることが好ましい。
【００２９】
本発明における抄造は、例えば、バッチ用として手抄き機を用いてもよいし、長尺用として連続機を用いてもよい。手抄き機として、例えば、印刷朝陽会「新版  製紙・印刷の計測機器」  ｐ．１７８−１７９  （２００２）に記載されている「ＴＡＰＰＩ式手すき機」、「角型シートマシン」などを用いることができる。また、連続機として、ＣＭＣ出版「機能性不織布の開発」  ｐ．２３２−２３３  （２００４）に記載されている「傾斜ワイヤー型長網（短網）抄紙機」、「円網抄紙機」などを用いることができる。
また、抄紙機を用いず、例えば、竹粉含有分散液を筒状容器内で撹拌混合した後、竹粉を沈降させてフィルターで漉すことでシート状物を得ることもできる。
【００３０】
（１次成形工程）
抄造法により鱗片状の竹粉を含むシート状物を形成した後、シート状物から水分を除去して１次成形体とする。
例えば、容器内から鱗片状の竹粉を含むシート状物３０を取出し（図３（Ｃ））、両面からプレス機２２により圧縮して脱水する（図３（Ｄ））。脱水後のシート状物に水分が残留する場合は、乾燥させて残留水分を蒸発させることが好ましい。なお、シート状物の両面からプレスして脱水する際、プレスとともに加熱して乾燥させてもよい。
乾燥手段は特に限定されず、例えば、温風又は熱風を当ててもよいし、ヒータによって加熱してもよいし、高温又は低湿の乾燥室内に放置してもよいし、自然乾燥してもよい。
抄造法により形成した鱗片状の竹粉を含むシート状物から水分を除去することで１次成形体３１を得ることができる（図３（Ｅ））。
図４は１次成形工程後の成形体を示しており、鱗片状の竹粉が厚さ方向に層状に重なっている。
【００３１】
（２次成形工程）
水分を除去したシート状物は１次成形体として利用することもできるが、強度をさらに高める場合、あるいはシート状以外の成形体とする場合は、１次成形体３１をホットプレスして２次成形体３２とすることができる（図３（Ｆ））。
脱水・乾燥後、所定の型に入れてホットプレスにより圧縮成形することで、強度が高まるとともに所望の形状に成形することができる。なお、２次成形工程を行う場合は、成形容易性及び強度の向上の観点から、竹粉分散液に、バインダー、好ましくは熱可塑性樹脂、より好ましくは熱可塑性の繊維状バインダーを予め含ませて竹粉とバインダーを含むシート状物を形成することが好ましい。
【００３２】
２次成形工程における条件（温度、圧力、時間など）は、製造すべき成形体の形態、バインダーの種類、バインダーの配合量等に応じて決めればよく、２次成形工程におけるホットプレス条件は、バインダーの融点、流動性等に応じて決めればよい。例えば、熱可塑性バインダーを含む場合は、加熱後、型で圧縮成形が可能である。
【００３３】
上記工程を経て、鱗片状の竹粉及びバインダーを含む２次成形体３２を得ることができる。上記方法では、抄造法によりシート状物を得るため、例えば大きなボードを製造することもできる。なお、２次成形体の形状は用途に応じて決めればよい。
本発明の竹粉含有成形体は、上記のように水を媒体とした抄造法によりシート状物を得て、乾燥、圧縮等により成形体を製造することができるため、省エネルギーで、カーボンニュートラルに近い成形体を得ることができる。
【００３４】
また、本発明では、厚さ方向に孔を有する鱗片状の竹粉を用いて成形体を製造するため、通気性を高くすることができるほか、単に粉状の竹粉を用いる場合に比較して曲げ強度を大きくすることができる。例えば、鱗片状の竹粉を６５質量％以上９９質量％以下、バインダーを１質量％以上３５質量％以下で含むことで、以下の通気度、曲げ強度、板厚、及び密度を有する２次成形体を製造することができる。
通気度：０．０５（ｃｍ３／ｃｍ２／ｓｅｃ．）以上
曲げ強度：１０（ＭＰａ）以上
板厚：０．５（ｍｍ）以上
密度：０．２（ｇ／ｃｍ３）以上
【実施例】
【００３５】
以下に実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、配合量（含有量、添加量）に関する「部」、「％」は全て質量基準である。【００３６】
＜実施例１＞
−竹粉分散液の調製−
丸大鉄工（株）製の竹粉製造機「ＰＡＮＤＡ」を用い、竹を維管束に対して直角に切削（スライス）して鱗片状の竹粉（切削粉）を得た。竹粉の平均厚さは４００μｍであり、平均幅は６００μｍであった。【００３７】
得られた鱗片状の竹粉と熱可塑性バインダー繊維（材質：ポリプロピレン、サイズ：２．４ｄｔｅｘ×５ｍｍ）を水に配合した。具体的には、鱗片状の竹粉と熱可塑性バインダー繊維との配合比（質量比）は、竹粉：熱可塑性ＰＰ（ポリプロピレン）バインダー繊維＝８０：２０とし、また、水１０００質量部に対して竹粉と繊維を合わせて８．３質量部（希釈率：１２０倍）を撹拌混合して竹粉分散液Ａ１を得た【００３８】
−シート状物形成工程−
竹粉分散液Ａ１を用いて以下のようにして抄造法によりシート状物Ａ１を作製した。
水３０Ｌに竹粉と繊維を合わせて２５０ｇ含む分散液（希釈率：１２０倍）を撹拌機で１分間撹拌し、２５０メシュ付きの容器に移して水をろ過（脱水）後、真空引きする。その時間は、およそ３０秒とした。【００３９】
−成形工程−
残ったシート状物（竹粉＋繊維）Ａ１を容器から取り出し、脱水プレスにて脱水（３ＭＰａで２分）した。それを、１１０℃×４時間乾燥し、１次成形体を得た。
乾燥後、ホットプレス機により成形した。ホットプレス条件は、１６０℃、５分間、５ＭＰａとした。これにより、実施例１の成形体Ａ１を得た。【００４０】
＜実施例２＞
−シート状物形成工程−
実施例１の竹粉分散液Ａ１の調製において、鱗片状の竹粉と熱可塑性バインダー繊維との配合比（質量比）を、竹粉：熱可塑性バインダー繊維＝７０：３０としたこと以外は実施例１と同様にして竹粉分散液Ａ２を調製し、竹粉分散液Ａ２を用いて実施例１と同様に抄造法によりシート状物Ａ２を作製した。【００４１】
−成形工程−
実施例１の成形工程において、ホットプレス条件も同様とし、成形体Ａ２を製造した。【００４２】
＜比較例１＞
−竹粉分散液の調製−
石臼方式の摩砕機を用い、竹を摩砕してすり潰し状の竹粉（摩砕粉）を得た。図５に摩砕粉を示す。
竹粉として上記の摩砕粉を用いたこと以外は実施例１と同様にして竹粉分散液Ｂ１を調製した。【００４３】
−シート状物形成工程−
実施例１のシート状物形成工程において、竹粉分散液Ａ１の代わりに竹粉分散液Ｂ１を用いたこと以外は実施例１と同様にして抄造法によりシート状物Ｂ１を作製した。【００４４】
−成形工程−
実施例１の成形工程において、シート状物Ａ１の代わりにシート状物Ｂ１を用いたこと以外は実施例１の成形工程と同様にして成形体Ｂ１を製造した。【００４５】
＜実施例３＞
−シート状物形成工程−
実施例１の竹粉分散液Ａ１を用いて実施例１と同様に抄造法によりシート状物Ａ３を作製した。
−成形工程−
シート状物Ａ３を用い、実施例１の成形工程において、ホットプレスの圧力を１５ＭＰａに変更したこと以外は実施例１と同様にして成形体Ａ３を製造した。【００４６】
＜実施例４＞
−シート状物形成工程−
実施例２の竹粉分散液Ａ２を用いて実施例１と同様に抄造法によりシート状物Ａ４を作製した。
−成形工程−
シート状物Ａ４を用い、実施例１の成形工程において、ホットプレスの圧力を１５ＭＰａに変更したこと以外は実施例１と同様にして成形体Ａ４を製造した。【００４７】
＜比較例２＞
−シート状物形成工程−
実施例１のシート状物形成工程において、竹粉分散液Ａ１の代わりに竹粉分散液Ｂ２（すり潰し状の竹粉：ＰＰバインダー繊維＝７０：３０）を用いたこと以外は実施例１と同様にして抄造法によりシート状物Ｂ２を作製した。
−成形工程−
実施例１の成形工程において、シート状物Ａ１の代わりにシート状物Ｂ２を用いたこと以外は実施例１の成形工程と同様にして成形体Ｂ２を製造した。【００４８】
［評価］
実施例及び比較例で得られた成形体について、以下の評価を行った。【００４９】
（曲げ強さ）
以下の方法により成形体の曲げ強さをＪＩＳ  Ａ５９０５に準じて測定した。【００５０】
（密度）
成形体の重量と体積から密度を求めた。【００５１】
（通気度）
成形体の通気度をＪＩＳ  １０９６−Ａに準じて測定した。【００５２】
実施例及び比較例で製造した成形体の原料、ホットプレス条件、評価結果について表１にまとめた。【００５３】
【表１】
0005955415.tif 000002
【００５４】
表１に示すように、鱗片状の竹粉を用いた実施例では、鱗片状以外の竹粉を用いた場合に比べて曲げ強さ及び通気度が高いことがわかる。【００５５】
本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記各実施形態に限定されないことは言うまでもない。【００５６】
本発明に係る竹粉含有成形体は、鱗片状の竹粉とバインダーを含めた成形体とすることで、車両用内装材（例えば背面ボード等）、建築用材料（例えば無音響室の壁面材料等）として好適に適用することができるが、これらに限定されない。例えば鱗片状の竹粉の含有量を高めた成形体であれば、フィルター、緩衝材、脱臭剤などにも適用することができる。
【図１】
0005955415.tif 000003
【図３】
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【図２】
0005955415.tif 000005
【図４】
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【図５】
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