(57)【要約】【課題】  曲げ強度などの力学特性に優れた竹繊維強化プラスチックを提供する。【解決手段】  竹の稈の繊維を縄状に撚り合わせた縄状竹繊維及び／又は竹の稈の繊維を、長さ方向に揃えた状態で金型内に入れ、  次に当該金型内に熱硬化性樹脂を投入した後、圧縮加熱成形するなどして竹繊維強化プラスチックを製造する。  製造した竹繊維強化プラスチックは、竹の稈の繊維又は縄状の竹繊維が、長さ方向に揃っていて、曲げ強度などの力学特性が優れたものになる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
竹の稈の繊維を、長さ方向に揃えた状態で熱硬化性樹脂により成型硬化してなる竹繊維強化プラスチック。
【請求項２】
竹の稈の繊維を、長さ方向に揃え束状にした状態で熱硬化性樹脂により成型硬化してなる竹繊維強化プラスチック。
【請求項３】
竹の稈の繊維を縄状に撚り合わせた縄状竹繊維を、長さ方向に揃えた状態で熱硬化性樹脂により成型硬化してなる竹繊維強化プラスチック。
【請求項４】
竹の稈の繊維を縄状に撚り合わせた縄状竹繊維及び／又は竹の稈の繊維を、長さ方向に揃え、
さらに竹の稈の繊維，ガラス繊維及び炭素繊維からなるの群の繊維のうちの少なくともひとつを方向を揃えない状態で熱硬化性樹脂により成型硬化してなる竹繊維強化プラスチック。
【請求項５】
竹の稈の繊維を縄状に撚り合わせた縄状竹繊維及び／又は竹の稈の繊維を、長さ方向に揃えた状態で金型内に入れ、
次に当該金型内に熱硬化性樹脂を投入した後、圧縮加熱成形を行うことを特徴とする竹繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項６】
竹の稈の繊維を縄状に撚り合わせた縄状竹繊維及び／又は竹の稈の繊維を、長さ方向に揃えた状態で熱硬化性樹脂を含浸させた後、金型内に入れ、圧縮加熱成形を行うことを特徴とする竹繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項７】
竹の稈の繊維を縄状に撚り合わせた縄状竹繊維及び／又は竹の稈の繊維を、長さ方向に揃えた状態で熱硬化性樹脂を塗布させた後、金型内に入れ、圧縮加熱成形を行うことを特徴とする竹繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項８】
前記金型内に入れた後、さらに金型内に熱硬化性樹脂を投入し、その後圧縮加熱成形を行うことを特徴とする請求項６又は７に記載の竹繊維強化プラスチックの製造方法。
【請求項９】
前記竹の稈の繊維は、竹の稈を高圧釜で煮沸して竹のヘミセルロース及びリグニンを分解後、解繊して繊維化することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の竹繊維強化プラスチックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、竹の稈の繊維で強化したプラスチックとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
竹の稈の繊維を熱可塑性樹脂に混入しペレットを作製したあと、このペレットを使用し射出成形して製品にしたものがある。
竹は成長が早く、伐採しても２、３年でもとの状態になる。また、竹の稈の繊維は、鉄筋の１．５倍の強度を持つ。よって、竹の稈の繊維を混入することにより、プラスチックの強度を向上できると共に、ガラス繊維や炭素繊維などを混入したプラスチックに比べ安価に製造できる。また大量に竹繊維を混入することにより、ガラス繊維や炭素繊維で強化したプラスチックに比べ廃棄が容易になるという利点もある。
しかし、ペレットを使用した射出成形では、竹の短繊維しか使用できず、竹繊維を微細化する処理が煩雑である。また、ガラス繊維や炭素繊維で強化したプラスチックに比べ曲げ強度などが不充分である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記欠点を解消し、曲げ強度などの力学特性に優れた竹繊維強化プラスチック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】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明者は鋭意研究の結果、竹の稈の繊維を、長さ方向を揃えた状態で熱硬化性樹脂により成型硬化すると、出来上がった竹繊維強化プラスチックの曲げ強度などの力学特性が格段に向上することを知見して本発明に至った。
【０００５】
すなわち請求項１の竹繊維強化プラスチックは、竹の稈の繊維を、長さ方向に揃えた状態で熱硬化性樹脂により成型硬化してなる。
請求項２の竹繊維強化プラスチックは、竹の稈の繊維を、長さ方向に揃え束状にした状態で熱硬化性樹脂により成型硬化してなる。
請求項３の竹繊維強化プラスチックは、竹の稈の繊維を縄状に撚り合わせた縄状竹繊維を、長さ方向に揃えた状態で熱硬化性樹脂により成型硬化してなる。
請求項４の竹繊維強化プラスチックは、竹の稈の繊維を縄状に撚り合わせた縄状竹繊維及び／又は竹の稈の繊維を、長さ方向に揃え、
さらに竹の稈の繊維，ガラス繊維及び炭素繊維からなるの群の繊維のうちの少なくともひとつを方向を揃えない状態で熱硬化性樹脂により成型硬化してなる。
請求項５の製造方法は、竹の稈の繊維を縄状に撚り合わせた縄状竹繊維及び／又は竹の稈の繊維を、長さ方向に揃えた状態で金型内に入れ、
次に当該金型内に熱硬化性樹脂を投入した後、圧縮加熱成形を行うことを特徴とする。
請求項６の製造方法は、竹の稈の繊維を縄状に撚り合わせた縄状竹繊維及び／又は竹の稈の繊維を、長さ方向に揃えた状態で熱硬化性樹脂を含浸させた後、金型内に入れ、圧縮加熱成形を行うことを特徴とする。
請求項７の製造方法は、竹の稈の繊維を縄状に撚り合わせた縄状竹繊維及び／又は竹の稈の繊維を、長さ方向に揃えた状態で熱硬化性樹脂を塗布させた後、金型内に入れ、圧縮加熱成形を行うことを特徴とする。
請求項６，７の製造方法で、熱硬化性樹脂を含浸又は塗布したものを金型内に入れた後、さらに金型内に熱硬化性樹脂を投入してもよい。
また前記各製造方法の竹の稈の繊維は、竹の稈を高圧釜で煮沸して竹のヘミセルロース及びリグニンを分解後、解繊して繊維化するとよい。
【０００６】
熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユリヤ樹脂などのいずれであってもよい。
【発明の効果】
【０００７】
竹繊維強化プラスチックでは、竹の稈の繊維を混入していないものと比べ、曲げ強度が約２〜５倍向上する。
また、使用する竹の稈の繊維がガラス繊維や炭素繊維に比べ安価であり、繊維強化プラスチックを安価に製造できる。また、廃棄処理が容易であるなどガラス繊維や炭素繊維にない利点を有する。
さらに、請求項３〜７の発明のように、竹の稈の繊維を縄状に撚って使用すると、並べて金型内に入れやすく、また所望の長さに切断し使用できる。
また、請求項４の発明のように、方向を揃えないで竹の稈の繊維，ガラス繊維及び炭素繊維のうちの少なくともいずれかをさらに加えると、あらゆる方向での曲げ強度が改善される。
請求項９の発明のように、竹の稈の繊維を製造すると、ヘミセルロース及びリグニンの分解が蒸気を使用する場合に比べてよく、竹の稈の繊維を途中で切断することなく取出し易い。また、蒸気発生装置や蒸気導入用の配管などを省略でき、設備が簡便である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
先ず、本発明に使用する竹の稈の繊維は、以下のようにして製造する。真竹、孟宗竹などの竹を伐採し、葉を落とした後の稈を、長さ数ｃｍ〜２ｍ程度に切断して竹材にする。
次に、この竹材を高圧釜内に水又は湯と共に入れ、水又は湯の温度を上げると共に釜内の圧力も上げて竹材を高温高圧下で煮沸する。この際に、適宜減圧して水又は湯を加えてもよい。
この後、高圧釜より竹材を取出し、解繊機を使用して解繊処理を行い繊維にする。
【００１０】
次に、製造した竹の稈の繊維を所望の長さに切断し、方向を揃えて金型内に入れる。あるいは、製造した竹の稈の繊維を所望の長さに切断したものを束にして金型内に入れる。
その後、金型内に熱硬化性樹脂を投入する。
熱硬化性樹脂は、粉末状、顆粒状、液状のいずれであってもよく、前記投入には、粉末状又は顆粒状のものを入れること及び液状のものを注ぎ込むことの両方を含むものとする。
熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユリヤ樹脂など公知のもののいずれであってもよい。
そして、圧縮加熱成形により板材など所望の形状の竹繊維強化プラスチックを得る。
竹の稈の繊維は、竹繊維強化プラスチック中に好ましくは重量比で１０〜７５％入れるのであるが、重量比で１〜９０％であれば、重量比が１０〜７５％のものと比べてやや劣るものの曲げ強度などの力学特性が向上するという効果が得られる。
【００１１】
得られた竹繊維強化プラスチックは、竹繊維を混入していないプラスチックと比較し、竹繊維の混入比率により変わるが、混入した竹繊維の長さ方向と直交する方向の曲げ強度が約２〜５倍向上する。
梁状の部品などの、曲げ強度を重視するものに使用するとよい。
【００１２】
次に別の実施形態について説明する。
【００１３】
前記実施形態と、竹の稈の繊維の製造方法は同じであり、その後の製造方法が異なる。
すなわち、製造した竹の稈の繊維を複数本撚り合わせて縄状にし、この縄状の竹繊維を適当な長さに切断し、方向を揃えて金型内に入れる。これと共に竹の稈の繊維（縄状でない）を、方向を揃えず前記金型内に入れ、この金型内に熱硬化性樹脂を投入する。
そして、圧縮加熱成形により所望の形状の竹繊維強化プラスチックを得る。
前記実施形態のものと比べあらゆる方向での曲げ強度が向上する。
【００１４】
次にさらに別の実施形態について説明する。
前記実施形態と、竹の稈の繊維の製造方法は同じである。この竹の稈の繊維をそのまま、あるいは複数本撚り合わせて縄状にし、長さ方向に揃えた状態で熱硬化性樹脂を含浸又は塗布してから金型内に入れる。この後、適宜熱硬化性樹脂を金型内に投入し、そして、圧縮加熱成形により所望の形状の竹繊維強化プラスチックを得る。
前記各実施形態と比べ、金型内に熱硬化性樹脂を投入することに起因する竹の稈の繊維又は縄状の竹繊維の方向の乱れが生じにくく、製造が容易になる。
【００１５】
前記各実施形態では、竹の稈の繊維を製造する際に、高圧釜内で煮沸しているが、これに代えて、爆砕装置に入れて、当該爆砕装置内を高圧にすると共に、高温（１６５〜２００℃）の水蒸気を装置内に導入し、その後、一気に減圧し、これを５回程度繰り返し、その後解繊する方法で製造してもよい。
但し、爆砕装置を使用する方法で竹の稈の繊維を製造するよりも、高圧釜内で煮沸したほうが竹の稈の繊維間を接合するヘミセルロースやリグニンの分解が格段によく、その後の解繊作業が簡便になり、竹の稈の繊維を製造し易い。
また、長さ数ｍｍ以上の竹の稈の繊維を使用した竹繊維強化プラスチックのほうが、数ｍｍ未満の竹の稈の繊維を使用した竹繊維強化プラスチックより曲げ強度などの力学特性が優れているので、高圧釜内で煮沸する方が長繊維の竹繊維を簡便に得易く、本発明の竹繊維製造に最適である。
また、前記各実施形態では竹繊維強化プラスチックをそのまま使用しているが、使用した熱硬化性樹脂との接合性がよく、摺動特性や磨耗特性等を向上する樹脂をさらにコーティングした複合材にしてもよい。
さらに、廃棄の点でやや劣ることになるが、摩擦（摺動）特性、磨耗特性等を向上する目的で前記竹の稈の繊維に、ガラス繊維、炭素繊維、あるいはその他の各種無機材料、及び有機材料を適宜加えた上で熱硬化性樹脂により成型硬化してもよい。