(57)【要約】【課題】熱硬化性樹脂及び弾性が付与された樹脂を十分に、かつ均一に混合させた成形体を得ること。【解決手段】熱硬化性樹脂が混合されている第１の植物繊維と、弾性が付与された樹脂が混合されている第２の植物繊維とを別々に準備してから、前記第１の植物繊維と前記第２の植物繊維とを混合することにより成形前材料を作成する工程と、前記成形前材料を加熱しながら加圧して成形体を作成する工程と、を有する植物繊維からなる成形体の製造方法とした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂が混合されている第１の植物繊維と、弾性が付与された樹脂が混合されている第２の植物繊維とを別々に準備してから、前記第１の植物繊維と前記第２の植物繊維とを混合することにより成形前材料を作成する工程と、前記成形前材料を加熱しながら加圧して成形体を作成する工程と、を有する植物繊維からなる成形体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の成形体の製造方法であって、
前記熱硬化性樹脂はフェノール樹脂であり、弾性が付与された樹脂はゴムであることを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の成形体の製造方法であって、
前記ゴムは天然ゴム又は改質ゴムであることを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の成形体の製造方法であって、
前記改質ゴムはアクリル酸エステルをグラフト重合させたゴムであることを特徴とする成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱硬化性樹脂及び弾性が付与された樹脂を植物繊維に混合させて成形する成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形体を製造する方法として、あらかじめ成形された植物繊維を有するマット状の成形前材料にフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂をスプレー塗布した後、加熱しながら加圧（熱プレス）することで所定形状の成形体を成形する製造方法が知られている。この従来の製造方法により成形された成形体１を図２に示す。図２は、この成形体１の模式断面図である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１４５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の製造方法では、すでにマット状に形成された成形前材料に対してスプレー塗布を行っているので、熱硬化性樹脂が成形前材料の内部まで十分に混合させることができないという問題がある。このため、図２に示すように混合が不十分な成形体１の一部の層で剥離破壊Ｂ（見た目に破壊形態がわからないよくない状態）が生じやすくなるという問題が指摘されている。
【０００５】
このような問題を解決するための手段として、成形体に弾性を付与するために熱硬化性樹脂へ弾性が付与された樹脂を混合させることが考えられる。これにより、成形体の耐衝撃強度の向上が期待できる。
しかしながら、熱硬化性樹脂に弾性が付与された樹脂を混合させるとある程度の耐衝撃強度の向上は望めるものの、両者の混合による反応等の理由から熱硬化性樹脂及び弾性が付与された樹脂が成形体へ均一に混合されにくく、十分な耐衝撃強度が得られにくいという問題が指摘されている。上記の理由としては、例えば、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を使用し、弾性が付与された樹脂としてゴムを使用した場合、高アルカリ性であるフェノール樹脂がゴム中のタンパク質を分解してしまいゴムの低分子化により耐衝撃強度が落ちることが考えられる。
【０００６】
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、熱硬化性樹脂及び弾性が付与された樹脂を十分に、かつ均一に混合させた成形体を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記課題を解決するために、次の手段をとる。
まず、第１の発明は、熱硬化性樹脂が混合されている第１の植物繊維と、弾性が付与された樹脂が混合されている第２の植物繊維とを別々に準備してから、前記第１の植物繊維と前記第２の植物繊維とを混合することにより成形前材料を作成する工程と、前記成形前材料を加熱しながら加圧して成形体を作成する工程と、を有する植物繊維からなる成形体の製造方法である。
この第１の発明によると、成形前材料を作成する前に別々の植物繊維を準備して、それぞれに「熱硬化性樹脂」と「弾性が付与された樹脂」を混合させるので、各植物繊維に両者を十分に混合させることができる。また、「熱硬化性樹脂」と「弾性が付与された樹脂」とを別々に混合させることで両者の反応等の理由により成形体の耐衝撃強度の低下が生じにくくなる。
また、成形体前材料が別々に準備されて第１の植物繊維と第２の植物繊維とにより作成されるので、「熱硬化性樹脂」と「弾性が付与された樹脂」を均一な状態で成形前材料に混合させることができる。そして、この成形前材料を加熱しながら加圧して成形体を作成すると、「熱硬化性樹脂」及び「弾性が付与された樹脂」が均一に混合された成形体を得ることができる。
【０００８】
ここで、本発明において、「植物繊維」とは、針葉樹、熱帯樹などの樹木やケナフ、イネ、サトウキビなどの草類から物理的処理又は化学的処理によって得られる繊維のことを指している。例えば、ケナフは、１年草で栽培が容易であり、良質な長繊維をより多く入手しやすいため、好適な資源である。このため、ケナフ繊維、特にケナフの靭皮繊維が好ましい。
また、熱硬化性樹脂としては、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂など一般的に用いられる樹脂を適宜使用して耐衝撃強度を向上させることができる。
【０００９】
植物繊維への「混合」方法としては、スプレー塗布やローラ塗布など各種塗布方法や植物繊維を液状の樹脂へ浸漬（含浸）させる方法が挙げられる。これらの方法は、人為的又は機械的に行うことができる。なお、植物繊維へ容易にかつ均一に混合させるためには、スプレー塗布による塗付方法が好ましい。
【００１０】
第１の植物繊維と第２の植物繊維との「混合」方法としては、第１の植物繊維及び第２の植物繊維とを交絡させる方法が挙げられる。例えば、ニードルパンチング等の機械的な手法を用いて両者を交絡させ成形前材料を作成することができる。このニードルパンチングで交絡させると、ケナフ繊維などの天然繊維は各樹脂と良好な状態で交絡させることができる。
また、本発明において、「成形前材料」とは、成形体を作成する加熱・加圧工程の前に第１の植物繊維と第２の植物繊維とを混合させたもので、ある程度形状が整った材料のことを指している。従って、この成形前材料は、ニードルパンチング等の装置によってマット状に集合させた所定形状のマット体とすることもできる。この場合、成形体を作成する工程作業が行いやすくなるというメリットがある。
【００１１】
第１の植物繊維と第２の植物繊維との「混合」の前工程、又は同時に行う工程として、第１の植物繊維と第２の植物繊維を加圧・乾燥する工程を追加することもできる。この加圧工程における加圧量、加圧力は、植物繊維の種類や状態、樹脂の流動性や量等に対応して調節することができる。また、乾燥工程における乾燥の程度は、少なくとも植物繊維に混合させた樹脂中の液状媒体が蒸発してある程度流動性を失う程度とすることが好ましい。このような加圧・乾燥工程を適宜追加することにより成形前材料には各樹脂が良好な状態で、かつ均一に混合されやすくなる。特に、乾燥工程を経て得られる成形前材料は、植物繊維間の隙間が軽減されて高密度化されており、成形前材料の厚み方向において各樹脂が良好に分散した状態となる。
【００１２】
成形前材料を「加熱しながら加圧して成形体を作成」する方法としては、例えば、プレス装置を用いて作成する方法を使用することができる。この場合、予めプレス装置の型面を樹脂の溶融温度以上に加熱しておき、プレス装置によって成形原体を加圧成形することで、所望の形状に成形することができる。好ましくは、成形前材料をより均一に加熱できる形態とされる。例えば、プレス装置の上下のプレス面から加熱する方法を用いると、厚み方向において対称的な熱供給が可能となり、好ましい。
【００１３】
次に、第２の発明は、上記した第１の発明に成形体の製造方法において、前記熱硬化性樹脂はフェノール樹脂であり、弾性が付与された樹脂はゴムであることを特徴とする。
この第２の発明によると、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を用いると、植物繊維と良好になじませることができる。また、弾性が付与された樹脂としてゴムを用いると、成形体に優れた弾性力を付与することができる。さらには、フェノール樹脂とゴムとが別々に植物繊維に混合されるのでフェノール樹脂によりゴム中のタンパク質が分解してゴムが低分子化し耐衝撃強度が落ちる問題も生じにくくなる。つまり、ゴムの劣化を抑制し、ゴムによる耐衝撃性向上の効果を十分に発揮させることができる。
【００１４】
次に、第３の発明は、上記した第２の発明に係る成形体の製造方法において、前記ゴムは天然ゴム又は改質ゴムであることを特徴とする。
この第３の発明によると、弾性が付与された樹脂として、天然ゴム又は改質ゴムを用いると、成形体の耐衝撃強度をより確実に向上させることができる。 なお、本発明において、「改質ゴム」とは、ゴム又はゴムの原材料に改質剤（ゴムの加工性、物性などを改良するために用いられる物質）を結合させて特殊な性質が与えられたゴムのことを指している。
【００１５】
次に、第４の発明は、上記した第３の発明に係る成形体の製造方法において、改質ゴムはアクリル酸エステルをグラフト重合させたゴムであることを特徴とする。
この第４の発明によると、ゴム粒子がアクリル酸エステルの重合物で覆われ、分子極性があがるために植物繊維の接着力が向上するので、改質ゴムを植物繊維に良好になじませることができる。
アクリル酸エステルとしては、メチルメタアクリレート、エチルメタアクリレート、プロピルメタアクリレート、ｎ−ブチルメタアクリレート、ｉ−ブチルメタアクリレート、ｔ−ブチルメタアクリレート、ヘキシルメタアクリレート、オクチルメタアクリレート、２−エチルヘキシルメタアクリレート、デシルメタアクリレート、イソノニルメタアクリレート、ドデシルメタアクリレート、トリドシルメタアクリレート、およびオクタデシルメタアクリレートなどの分枝を含有することもあるアルキル基を有するメタアクリル酸アルキルエステル類；グリシジルメタアクリレートなどのエポキシ基を含有するメタアクリル酸アルキルエステル類；シクロヘキシルメタアクリレートなどの置換基を含有することもあるシクロアルキル基を有するメタアクリル酸シクロアルキルエステル類；ヒドロキシエチルメタアクリレート、ヒドロキシプロピルメタアクリレート、およびヒドロキシブチルメタアクリレートなどの水酸基を含有するアルキル基を有するメタアクリル酸アルキルエステル類；などが挙げられ、またメタアクリル酸以外にスチレン、アクリロニトリル、２−エチルヘキシルアクリレートなどが挙げられる。また、エチレングリコールジメタクリレート、ブチレングリコールジメタクリレート、ジビニルベンゼンなどの架橋モノマーなども例示できる。また、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、アクリルアミド、メタクリルアミドなどの官能基モノマーを導入しても良い。これらを１種または２種以上使用することもできる。なかでも、メチルメタアクリレートが好ましい。これらのアクリル酸エステルの選択によって、幅広い物性の成形体を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は上述した手段をとることにより、次の効果を得ることができる。
まず、第１の発明においては、熱硬化性樹脂及び弾性が付与された樹脂を別々に混合させることにより、両者を成形体に十分に、かつ均一に混合させることができる。
次に、第２の発明によれば、熱硬化性樹脂を植物繊維に良好になじませることができると共に、成形体に優れた弾性力を付与することができる。
次に、第３の発明によれば、成形体の耐衝撃強度をより確実に向上させることができる。
次に、第４の発明によれば、改質ゴムを植物繊維に良好になじませることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る成形体の製造方法の工程を示す説明図である。
本実施形態に係る成形体の製造方法によって得られる成形体は、車両や建物の各種内装材などに使用できるものである。例えば、ドアトリムやインストルメントパネル、ドアや家具等の表装材などに使用することができる。
（実施例）
まず、ケナフ繊維（密度０．７ｇ／ｃｍ３）にフェノール樹脂を、「ケナフ繊維：フェノール樹脂＝７０：３０（乾燥基準による重量部）」となるように含浸させ、これと別途準備したケナフ繊維に改質ゴムを、「ケナフ繊維：改質ゴム＝７０：３０（乾燥基準による重量部）」となるように含浸させた。いずれも含浸（混合）方法は、機械的なスプレー塗付によるものである。この一連の工程は、図１中の「Ａ工程」及び「Ｂ工程」に相当する。なお、上記改質ゴムは、天然ゴムラテックスとメチルメタアクリレートを、「天然ゴムラテックス：メチルメタアクリレート＝１００：３０（乾燥基準による重量部）」の配合比でラジカル重合させて得られたものを用いた。
次に、上記で得られた両ケナフ繊維をニードルパンチングにより機械的に交絡させて成形前材料を作成した。この工程は、図１中の「Ｃ工程」に相当する。
次いで、プレス装置を用いてその型面を成形前材料に混合させる各樹脂の溶融温度以上に加熱してから、成形前材料を加圧して所望の形状に成形させて実施例に係る成形体を得た。この工程は、図１中の「Ｄ工程」に相当する。なお、この製造方法を用いて作成した実施例に係る成形体は、ケナフ繊維、フェノール樹脂及び改質ゴムの配合比は、「ケナフ繊維：フェノール樹脂：改質ゴム＝７０：１５：１５（乾燥基準による重量部）」となった。
【００１８】
本実施例の効果を示すために、上記実施例により得られた成形体と、比較例１及び比較例２の成形体との各種の比較試験を行った。比較例１及び比較例２の内容は下記の通りである。なお、各比較例ともに植物繊維は実施例と同じケナフ繊維（密度０．７ｇ／ｃｍ３）を使用した。
（比較例１）
まず、ケナフ繊維にフェノール樹脂を、「ケナフ繊維：フェノール樹脂＝７０：３０（乾燥基準による重量部）」の配合比となるように機械的なスプレー塗付により含浸させた。なお、実施例とは異なりこのケナフ繊維とは別途準備したケナフ繊維に改質ゴムを含浸させたものは使用していない。
次に、上記で得られた各ケナフ繊維をニードルパンチングにより機械的に交絡させて成形前材料を作成した。次いで、プレス装置を用いてその型面をフェノール樹脂の溶融温度以上に加熱してから、成形前材料を加圧して所望の形状に成形させて比較例１に係る成形体を得た。なお、この製造方法を用いて作成した比較例１に係る成形体は、ケナフ繊維とフェノール樹脂の配合比は、「ケナフ繊維：フェノール樹脂＝７０：３０（乾燥基準による重量部）」となった。
（比較例２）
まず、ケナフ繊維を有するあらかじめマット状に成形された成形前材料に「ケナフ繊維：フェノール樹脂＝７０：３０（乾燥基準による重量部）」の配合比となるように機械的なスプレー塗付により含浸させた。次いで、プレス装置を用いてその型面をフェノール樹脂の溶融温度以上に加熱してから、成形前材料を加圧して所望の形状に成形させて比較例２に係る成形体を得た。なお、この製造方法を用いて作成した比較例２に係る成形体は、ケナフ繊維とフェノール樹脂の配合比は、「ケナフ繊維：フェノール樹脂＝７０：３０（乾燥基準による重量部）」となった。
実施例、比較例１及び比較例２の各成形体の乾燥基準による重量部の配合比を下記の表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
各比較試験は、日本工業規格（ＪＩＳ）に定められている方法に従って行い、その内容は下記に示す通りである。
（１）曲げ試験
ＪＩＳＫ６９１１（熱硬化性プラスチック一般試験方法）の方法に従って、曲げ強さ（曲げ荷重によって破断するときの最大応力）及び曲げ弾性率（変形抵抗度）について測定を行った。また、上記の測定に加えて各成形体の破壊状態についても評価した。その評価方法は、成形体の表面に外観上亀裂が生じていた場合には「破断」とし、外観上は亀裂が生じておらず成形体の内部に亀裂が認められた場合には「剥離」とした。
（２）アイゾット衝撃試験
ＪＩＳＫ７１１０（プラスチック−アイゾット衝撃強さの試験方法）の方法に従って、アイゾット衝撃強さを測定した。本試験においても、上記同様に各成形体の破壊状態についても評価した。評価方法については上記と同様である。
これらの各試験結果を以下の表２に示す。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
（１）曲げ試験では、表２に示すように、曲げ強さの測定結果より実施例の測定値は比較例１及び比較例２の測定値に対して低値を示していることから、実施例は比較例１及び比較例２に比べて曲げ強さをある程度保持しつつ破壊形態が「破断」となるため、目視で破壊形態をより確実に確認しやすい成形体であることが判明した。
また、曲げ弾性率の測定結果より実施例の測定値は比較例１及び比較例２の測定値に対して低値を示していることから、実施例は比較例１及び比較例２に比べて柔軟性があり（脆くなく破壊もしにくい）、しかも自由度の高い成形体であることが示唆された。また、この結果から実施例に係る成形体は、フェノール樹脂及び改質ゴムが成形体へ十分に、しかも均一に混合されていることが確認できた。
【００２３】
（２）アイゾット衝撃試験では、表２に示すように、アイゾット衝撃強さの測定結果より実施例の測定値は比較例１及び比較例２の測定値に対して高値を示していることから実施例は比較例１及び比較例２に比べて耐衝撃性の高い（耐衝撃性が向上した）成形体であることが確認された。これは、改質ゴムが植物繊維と良好になじんだためだと考えられる。また、成形体としての耐衝撃強度をより確実に向上させるためには弾性が付与された樹脂として改質ゴムを使用することが好ましいことが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る成形体の製造方法の工程を示す説明図である。
【図２】従来の製造方法により作成された成形体の模式断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１     成形体
Ｂ     剥離破壊
【図１】
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【図２】
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