(57)【要約】【課題】剛性に優れた植物繊維含有樹脂成形体及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の植物繊維含有樹脂成形体は、第１熱可塑性樹脂と、この第１熱可塑性樹脂より低い融点を有する第２熱可塑性樹脂とを含む母相の中に、植物繊維、及び、熱膨張性樹脂カプセルの膨張物が分散されて含まれることを特徴とする。第１熱可塑性樹脂はポリプロピレンであることが好ましい。第２熱可塑性樹脂はポリエチレンであることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１熱可塑性樹脂と、前記第１熱可塑性樹脂より低い融点を有する第２熱可塑性樹脂とを含む母相の中に、植物繊維、及び、熱膨張性樹脂カプセルの膨張物が分散されて含まれることを特徴とする植物繊維含有樹脂成形体。
【請求項２】
前記第１熱可塑性樹脂がポリプロピレンである請求項１に記載の植物繊維含有樹脂成形体。
【請求項３】
前記第２熱可塑性樹脂がポリエチレンである請求項１又は２に記載の植物繊維含有樹脂成形体。
【請求項４】
前記第２熱可塑性樹脂の含有割合は、前記第１熱可塑性樹脂及び前記第２熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に１０〜５０質量％である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の植物繊維含有樹脂成形体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の植物繊維含有樹脂成形体を製造する方法であって、
第１熱可塑性樹脂を含む第１樹脂成分と、前記第１熱可塑性樹脂より低い融点を有する第２熱可塑性樹脂を含む第２樹脂成分と、植物繊維と、前記第１熱可塑性樹脂の融点と同じか又は該融点より高い膨張開始温度を有する熱膨張性樹脂カプセルとを含有する混合物を、前記第２熱可塑性樹脂が溶融し、前記第１熱可塑性樹脂が溶融せず、且つ、前記熱膨張性樹脂カプセルが膨張しない温度に加熱して、前駆成形体を得る予備加熱工程と、
前記前駆成形体を、前記熱膨張性樹脂カプセルが膨張し、且つ、前記第１熱可塑性樹脂が溶融する温度に加熱しつつ、型成形する賦形工程と、
を順次備えることを特徴とする植物繊維含有樹脂成形体の製造方法。
【請求項６】
前記熱膨張性樹脂カプセルの膨張開始温度が、前記第１熱可塑性樹脂の融点より高い請求項５に記載の植物繊維含有樹脂成形体の製造方法。
【請求項７】
前記第１熱可塑性樹脂がポリプロピレンであり、前記第１樹脂成分が繊維状である請求項５又は６に記載の植物繊維含有樹脂成形体の製造方法。
【請求項８】
前記第２熱可塑性樹脂がポリエチレンであり、前記第２樹脂成分が繊維状である請求項５乃至７のいずれか一項に記載の植物繊維含有樹脂成形体の製造方法。
【請求項９】
前記第２熱可塑性樹脂の使用量が、前記第１熱可塑性樹脂及び前記第２熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に１０〜５０質量％である請求項５乃至８のいずれか一項に記載の植物繊維含有樹脂成形体の製造方法。
【請求項１０】
第２熱可塑性樹脂を含む母相の中に、前記第２熱可塑性樹脂より高い融点を有する第１熱可塑性樹脂、植物繊維、及び、熱膨張性樹脂カプセルが分散されて含まれることを特徴とする前駆成形体。
【請求項１１】
前記第１熱可塑性樹脂がポリプロピレンであり、前記第１樹脂成分が繊維状である請求項１０に記載の前駆成形体。
【請求項１２】
前記第２熱可塑性樹脂がポリエチレンである請求項１０又は１１に記載の前駆成形体。
【請求項１３】
前記第２熱可塑性樹脂の含有割合は、前記第１熱可塑性樹脂及び前記第２熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に１０〜５０質量％である請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の前駆成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種の熱可塑性樹脂と、植物繊維と、発泡（膨張）状態にある樹脂カプセルとを含む、剛性に優れた植物繊維含有樹脂成形体及びその製造方法に関する。また、本発明は、剛性に優れた植物繊維含有樹脂成形体を与える前駆成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、軽量の樹脂部材として、熱可塑性樹脂若しくは硬化樹脂を母相とし、植物繊維を分散相とした植物繊維含有樹脂成形体が用いられている（特許文献１等参照）。また、植物繊維及び発泡（膨張）状態にある樹脂カプセルの両方を分散相とした植物繊維含有樹脂成形体は、植物繊維のみを分散相とするものに比べて、更に軽量となるため、例えば、総重量が自動車の燃費に影響を及ぼす、ドアトリム等の内装用基材の構造材料として広く利用されている。
【０００３】
植物繊維及び発泡（膨張）状態にある樹脂カプセルの両方を分散相とした植物繊維含有樹脂成形体を製造する方法として、特許文献２には、補強繊維どうしが熱可塑性樹脂により結着された構造を有する繊維複合体の製造方法であって、上記補強繊維は、植物性繊維及び無機繊維のうちの少なくとも一方であり、上記補強繊維と熱可塑性樹脂繊維とが含まれたマットの表裏いずれか一面に、熱可塑性樹脂からなる殻壁を有する熱膨張性カプセルを供給する供給工程と、上記マットの一面を押圧しつつ該マットの他面から加振して、該マットの一面に供給された上記熱膨張性カプセルを該マットの他面側へ向かって分散させる分散工程と、上記マットを構成する上記熱可塑性樹脂繊維を溶融する溶融工程と、上記マット内に分散された上記熱膨張性カプセルを加熱して膨張させる膨張工程と、を備えることを特徴とする繊維複合体の製造方法が開示されている。また、特許文献３には、熱可塑性樹脂を含む第１繊維と、天然繊維、無機繊維及び合成繊維から選ばれた少なくとも１種を含み、且つ、第１繊維が熱により溶融する最低温度において、その形状が維持される第２繊維とを含む、マット状の繊維集積物の表面に、熱により膨張するカプセルであって、加熱により体膨張する化合物が、熱可塑性樹脂からなる殻壁に内包されており、且つ、第１繊維が熱により溶融する最低温度において、その形状が維持される熱膨張性カプセルが散布されてなる熱膨張性カプセル堆積物を振動させて、上記繊維集積物を構成する繊維どうしの空隙に上記熱膨張性カプセルを充填し、熱膨張性カプセル含有繊維集積物を得る充填工程と、熱膨張性カプセル含有繊維集積物を、第１繊維が溶融し、第２繊維が溶融又は変形せず、且つ、熱膨張性カプセルが膨張しない温度に加熱して、第１繊維の溶融物により、複数の第２繊維どうし、又は、第２繊維と、熱膨張性カプセルと、が接着されてなるプレボードを得る予備加熱工程と、プレボードを、熱膨張性カプセルが膨張し、且つ、第２繊維が溶融又は変形しない温度に加熱しつつ、型成形する賦形工程と、を順次備え、第１繊維の溶融物により、複数の第２繊維どうし、又は、第２繊維と、熱膨張性カプセルの膨張物と、が接着されてなる繊維含有樹脂成形体の製造方法において、充填工程は、縦方向、横方向及び斜め方向の少なくとも一方向に振動可能な振動手段の上側に、上記熱膨張性カプセル堆積物を配置し、熱膨張性カプセル堆積物と、振動手段との間、及び、熱膨張性カプセル堆積物の表面、の少なくとも一方に弾性材を配置するとともに、熱膨張性カプセル堆積物における堆積カプセル部の上側であって、熱膨張性カプセル堆積物の表面、又は、弾性材を熱膨張性カプセル堆積物の表面に配置した場合の弾性材の上側、に被覆材を配置し、振動手段の駆動により、熱膨張性カプセル堆積物を振動させる工程であることを特徴とする製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７９７１６号公報
【特許文献２】特開２００９−１７９８９６号公報
【特許文献３】特開２０１６−１４１７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、剛性に優れた植物繊維含有樹脂成形体及びその製造方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、剛性に優れた植物繊維含有樹脂成形体を与える前駆成形体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下に示される。
１．第１熱可塑性樹脂と、上記第１熱可塑性樹脂より低い融点を有する第２熱可塑性樹脂とを含む母相の中に、植物繊維、及び、熱膨張性樹脂カプセルの膨張物が分散されて含まれることを特徴とする植物繊維含有樹脂成形体。
２．上記第１熱可塑性樹脂がポリプロピレンである上記項１に記載の植物繊維含有樹脂成形体。
３．上記第２熱可塑性樹脂がポリエチレンである上記項１又は２に記載の植物繊維含有樹脂成形体。
４．上記第２熱可塑性樹脂の含有割合は、上記第１熱可塑性樹脂及び上記第２熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に１０〜５０質量％である上記項１乃至３のいずれか一項に記載の植物繊維含有樹脂成形体。
５．上記項１乃至４のいずれか一項に記載の植物繊維含有樹脂成形体を製造する方法であって、
第１熱可塑性樹脂を含む第１樹脂成分と、上記第１熱可塑性樹脂より低い融点を有する第２熱可塑性樹脂を含む第２樹脂成分と、植物繊維と、上記第１熱可塑性樹脂の融点と同じか又は該融点より高い膨張開始温度を有する熱膨張性樹脂カプセルとを含有する混合物を、上記第２熱可塑性樹脂が溶融し、上記第１熱可塑性樹脂が溶融せず、且つ、上記熱膨張性樹脂カプセルが膨張しない温度に加熱して、前駆成形体を得る予備加熱工程と、
上記前駆成形体を、上記熱膨張性樹脂カプセルが膨張し、且つ、上記第１熱可塑性樹脂が溶融する温度に加熱しつつ、型成形する賦形工程と、
を順次備えることを特徴とする植物繊維含有樹脂成形体の製造方法。
６．上記熱膨張性樹脂カプセルの膨張開始温度が、上記第２熱可塑性樹脂の融点より高い上記項５に記載の植物繊維含有樹脂成形体の製造方法。
７．上記第１熱可塑性樹脂がポリプロピレンであり、上記第１樹脂成分が繊維状である上記項５又は６に記載の植物繊維含有樹脂成形体の製造方法。
８．上記第２熱可塑性樹脂がポリエチレンであり、上記第２樹脂成分が繊維状である上記項５乃至７のいずれか一項に記載の植物繊維含有樹脂成形体の製造方法。
９．上記第２熱可塑性樹脂の使用量が、上記第１熱可塑性樹脂及び上記第２熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に１０〜５０質量％である上記項５乃至８のいずれか一項に記載の植物繊維含有樹脂成形体の製造方法。
１０．第２熱可塑性樹脂を含む母相の中に、上記第２熱可塑性樹脂より高い融点を有する第１熱可塑性樹脂、植物繊維、及び、熱膨張性樹脂カプセルが分散されて含まれることを特徴とする前駆成形体。
１１．上記第１熱可塑性樹脂がポリプロピレンであり、上記第１樹脂成分が繊維状である上記項１０に記載の前駆成形体。
１２．上記第２熱可塑性樹脂がポリエチレンである上記項１０又は１１に記載の前駆成形体。
１３．上記第２熱可塑性樹脂の含有割合は、上記第１熱可塑性樹脂及び上記第２熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に１０〜５０質量％である上記項１０乃至１２のいずれか一項に記載の前駆成形体。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の植物繊維含有樹脂成形体は、植物繊維のみを含む熱可塑性樹脂成形体に比べて、高剛性であるので、車両、船舶、航空機、住宅、日用品等の分野における内装材又は外装材に用いられる基材、構造材料等として好適である。
本発明の植物繊維含有樹脂成形体の製造方法によれば、第１熱可塑性樹脂を含む第１樹脂成分と、第１熱可塑性樹脂より低い融点を有する第２熱可塑性樹脂を含む第２樹脂成分と、第２熱可塑性樹脂の融点より高い膨張開始温度を有する熱膨張性樹脂カプセルとを用いることにより、高剛性の植物繊維含有樹脂成形体を製造することができる。上記の特許文献２の製造方法は、母相が、第１繊維の溶融物からなるものであり、母相を複数の熱可塑性樹脂により形成する技術は、知られていなかった。また、熱膨張性カプセルは、第１繊維が熱により溶融する最低温度において、その形状が維持されるものであったが、第１繊維のみを溶融させるための予備加熱工程において、一部の熱膨張性カプセルが膨張することがあり、最終的に、繊維含有樹脂成形体における、熱膨張性カプセルの膨張物による剛性の向上効果が最大限に発揮されなかった。即ち、本発明の植物繊維含有樹脂成形体の製造方法では、上記のように、特定の第１熱可塑性樹脂、第２熱可塑性樹脂及び熱膨張性樹脂カプセルを用いるため、熱膨張性樹脂カプセルは、予備加熱工程において膨張せず、賦形工程において十分に膨張するため、高剛性の植物繊維含有樹脂成形体を得ることができる。
本発明により、平板状だけでなく、一部に深絞り部を備える植物繊維含有樹脂成形体を製造することもできる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここで示される事項は、例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【０００９】
本発明の植物繊維含有樹脂成形体は、第１熱可塑性樹脂と、この第１熱可塑性樹脂より低い融点を有する第２熱可塑性樹脂とを含む母相の中に、植物繊維、及び、熱膨張性樹脂カプセルの膨張物（以下、「カプセル膨張物」という）が分散されて含まれることを特徴とする。
【００１０】
上記母相は、第１熱可塑性樹脂及び第２熱可塑性樹脂を含有する熱可塑性樹脂からなる相である。第１熱可塑性樹脂及び第２熱可塑性樹脂は、互いに融点が異なる樹脂であれば、特に限定されず、互いに同じ種類の熱可塑性樹脂であってもよい。尚、上記第１熱可塑性樹脂の融点と、第２熱可塑性樹脂の融点との差は、好ましくは３０℃以上、より好ましくは５０℃以上である。
【００１１】
本発明に係る第１熱可塑性樹脂及び第２熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン樹脂、脂肪族ポリエステル樹脂、芳香族ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリビニルアルコール、及び、これらの変性物から選ばれたものとすることができる。変性物の場合、酸変性、アミノ変性、シリコーン変性、エポキシ変性等とすることができる。
【００１２】
上記ポリオレフィン樹脂としては、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン（ランダム）共重合体等のプロピレン系重合体；ポリエチレン等が挙げられる。また、その変性物は、カルボキシル基又はその誘導体（無水物基等）、ヒドロキシル基、アミノ基、ニトロ基、ニトリル基等を有する化合物によるものであり、特に好ましくは、カルボキシル基又はその誘導体（無水物基等）を有する化合物による酸変性物（酸変性ポリオレフィン）である。
【００１３】
上記脂肪族ポリエステル樹脂としては、乳酸、リンゴ酸、グルコース酸、３−ヒドロキシ酪酸等のヒドロキシカルボン酸の単独重合体；これらのヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも１種を用いた共重合体等のヒドロキシカルボン酸系脂肪族ポリエステル；ポリカプロラクトン、上記ヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも１種と、カプロラクトンとの共重合体等のカプロラクトン系脂肪族ポリエステル；ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート等の二塩基酸ポリエステル等が挙げられる。これらの脂肪族ポリエステル樹脂の中には、生分解性ポリエステル樹脂として用いられているものが含まれるが、本発明において、この生分解性ポリエステル樹脂を含む繊維を用いることもできる。
【００１４】
本発明において、第１熱可塑性樹脂及び第２熱可塑性樹脂は、互いに相容性を有する樹脂であることが好ましく、いずれもポリオレフィン樹脂であることがより好ましい。そして、第１熱可塑性樹脂がポリプロピレン又はその酸変性物であり、第２熱可塑性樹脂がポリエチレン又はエチレン・プロピレン（ランダム）共重合体であることが特に好ましい。
【００１５】
上記母相を構成する第１熱可塑性樹脂及び第２熱可塑性樹脂の含有割合は、剛性の観点から、両者の合計を１００質量％とした場合に、それぞれ、好ましくは５０〜９０質量％及び１０〜５０質量％、より好ましくは７０〜９０質量％及び１０〜３０質量％、更に好ましくは８０〜９０質量％及び１０〜２０質量％である。
【００１６】
上記植物繊維は、植物における、幹、茎、枝、葉、根等に由来する繊維そのものであってよいし、これらを、熱処理、乾燥処理、粉砕処理等により加工したものであってもよい。  本発明において、好ましい植物繊維は、ケナフ、ジュート麻、マニラ麻、サイザル麻、雁皮、三椏、楮、バナナ、パイナップル、ココヤシ、トウモロコシ、サトウキビ、バガス、ヤシ、パピルス、葦、エスパルト、サバイグラス、麦、稲、竹、針葉樹（杉、檜等）、広葉樹、綿花等に由来する線状繊維体であり、木質茎を有し、成長が極めて早い一年草であり、優れた二酸化炭素吸収性を有し、大気中の二酸化炭素量の削減、森林資源の有効利用等に貢献するアオイ科植物であるケナフに由来する線状繊維体（ケナフ繊維）であることが特に好ましい。このケナフとしては、学名におけるｈｉｂｉｓｃｕｓ  ｃａｎｎａｂｉｎｕｓ及びｈｉｂｉｓｃｕｓ  ｓａｂｄａｒｉｆｆａ等、並びに通称名における紅麻、キューバケナフ、洋麻、タイケナフ、メスタ、ビムリ、アンバリ麻、ボンベイ麻等が挙げられる。
【００１７】
上記植物繊維の繊維長及び繊維径は、特に限定されない。上記繊維長は、好ましくは１０〜１５０ｍｍであり、上記繊維径は、好ましくは０．０１〜１ｍｍである。これらの繊維長及び繊維径は、光学顕微鏡（マイクロスコープ）等を用いて、２点間距離測定にて算出した値である。
更に、上記植物繊維の平均繊維長も、特に限定されない。平均繊維長は、剛性の観点から、好ましくは３０〜８０ｍｍである。この平均繊維長は、無作為に選出した第２繊維の繊維長を、光学顕微鏡（マイクロスコープ）を用い、２点間距離測定にて、合計２００本について測定した平均値である。
【００１８】
本発明の植物繊維含有樹脂成形体に含まれる植物繊維の含有量は、特に限定されないが、機械的強度及び剛性の観点から、上記母相を構成する第１熱可塑性樹脂及び第２熱可塑性樹脂の合計を１００質量部とした場合に、好ましくは４０〜１９００質量部、より好ましくは７０〜５５０質量部、更に好ましくは８０〜３００質量部である。
【００１９】
上記カプセル膨張物は、加熱により体膨張する化合物（以下、「熱膨張剤」ともいう）が熱可塑性樹脂からなる殻壁に内包されている熱膨張性樹脂カプセルが、外部からの熱により殻壁を構成する熱可塑性樹脂が軟化し、熱膨張剤の体積が増大して形成されたものである。
【００２０】
上記熱膨張性樹脂カプセルの殻壁を構成する熱可塑性樹脂は、好ましくは、熱膨張剤が体膨張する温度において軟化し、ガスバリア性を与える樹脂であり、特に限定されない。上記熱可塑性樹脂は、好ましくは、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エトキシアクリロニトリル、フマロニトリル等の不飽和ニトリル化合物に由来する構造単位を主として含む重合体である。共重合体の場合、不飽和ニトリル化合物に由来する構造単位と、不飽和酸、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、芳香族ビニル化合物、脂肪族ビニル化合物、アクリルアミド系化合物、マレイミド系化合物、ビニルエーテル系化合物、ビニルケトン系化合物、Ｎ−ビニル系化合物、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン及び架橋性単量体から選ばれた少なくとも１種の化合物に由来する構造単位とを含むものとすることができる。
【００２１】
また、上記熱膨張剤は、特に限定されず、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ｎ−ヘキサン、イソヘキサン、ｎ−オクタン、ｎ−デカン、ｎ−ドデカン等の脂肪族炭化水素；シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素；塩化メチル、塩化エチル等の塩素化炭化水素；１，１，１，２−テトラフロロエタン、１，１−ジフロロエタン等のフッ素化炭化水素等が挙げられる。これらのうち、沸点が、−５０℃〜１５０℃程度の化合物が好ましく、なかでも、気化した際にカプセルを好適に膨張させることができることから、脂肪族炭化水素が好ましく、炭素原子数４〜１０の脂肪族炭化水素が特に好ましい。
【００２２】
上記熱膨張性樹脂カプセルは、上記第１熱可塑性樹脂の融点と同じかそれより高い膨張開始温度を有することが好ましく、上記第１熱可塑性樹脂の融点より高い膨張開始温度を有することが更に好ましい。本発明における特に好ましい態様において、上記熱膨張性樹脂カプセルの膨張開始温度は、上記第１熱可塑性樹脂の融点に対して、好ましくは０℃以上、より好ましくは１０℃以上高い温度である。
上記熱膨張性樹脂カプセルの膨張開始温度は、好ましくは１６０℃〜２５０℃、より好ましくは１７０℃〜２４０℃、更に好ましくは１８０℃〜２２０℃である。
【００２３】
上記熱膨張性樹脂カプセルに含まれる熱膨張剤の含有量は、特に限定されないが、機械特性及び剛性の観点から、熱膨張性樹脂カプセルの全体に対して、好ましくは１〜１０質量％、より好ましくは３〜８質量％、更に好ましくは４〜６質量％である。
【００２４】
上記熱膨張性樹脂カプセルは、通常、球形であり、機械特性及び軽量性の観点から、その平均径は、好ましくは１０〜１００μｍ、より好ましくは２０〜６０μｍである。また、上記熱膨張性樹脂カプセルが加熱された場合の膨張倍率（膨張後平均径／膨張前平均径）は、好ましくは５０〜１５０倍である。尚、本発明の植物繊維含有樹脂成形体に含まれるカプセル膨張物は、通常、不定形であり、最大径の平均値は、好ましくは３５〜５３０μｍ、より好ましくは７５〜３２０μｍである。
【００２５】
本発明の植物繊維含有樹脂成形体に含まれるカプセル膨張物の含有量は、特に限定されないが、軽量化、機械的強度及び剛性の観点から、上記母相を構成する第１熱可塑性樹脂及び第２熱可塑性樹脂の合計を１００質量部とした場合に、好ましくは２〜３０質量部、より好ましくは５〜２０質量部、更に好ましくは８〜１２質量部である。
【００２６】
本発明の植物繊維含有樹脂成形体は、更に、可塑剤、酸化防止剤、難燃剤、滑剤、防黴剤、抗菌剤、充填剤、着色剤等の他の成分を含有することができる。
【００２７】
本発明の植物繊維含有樹脂成形体の形状は、目的、用途等に応じて、平面板、曲面板、ブロック、棒、不定形状等とすることができ、いずれの形状においても、優れた剛性を有する。尚、植物繊維含有樹脂成形体が薄肉体であるか、あるいは、薄肉部を有する物品の場合、薄肉部の厚さは、３．０ｍｍ以上であることが好ましいが、薄肉部の厚さは、全体に渡って同一である必要はない。
本発明の植物繊維含有樹脂成形体に含まれる植物繊維の配向性は、特に限定されず、全ての植物繊維が、主として、その長さ方向に配向していてよいし、ランダムに配向していてもよい。
【００２８】
本発明の植物繊維含有樹脂成形体は、同一サイズ（縦、横及び厚さ）で見た場合に、植物繊維どうしを、第１熱可塑性樹脂及び第２熱可塑性樹脂や、他の接着剤等により接合し、一体化させてなる一体化物（カプセル膨張物が含まれない、植物繊維のみを含む繊維含有成形体）と比較して、１０〜３０％の軽量化を実現しつつ、優れた剛性を有する物品である。
【００２９】
本発明の植物繊維含有樹脂成形体の製造方法は、第１熱可塑性樹脂を含む第１樹脂成分と、上記第１熱可塑性樹脂より低い融点を有する第２熱可塑性樹脂を含む第２樹脂成分と、植物繊維と、上記第１熱可塑性樹脂の融点と同じか又は該融点より高い膨張開始温度を有する熱膨張性樹脂カプセルとを含有する混合物を、上記第２熱可塑性樹脂が溶融し、上記第１熱可塑性樹脂が溶融せず、且つ、上記熱膨張性樹脂カプセルが膨張しない温度に加熱して、前駆成形体を得る予備加熱工程と、上記前駆成形体を、上記熱膨張性樹脂カプセルが膨張し、且つ、上記第１熱可塑性樹脂が溶融する温度に加熱しつつ、型成形する賦形工程と、を順次備えることを特徴とする。
【００３０】
上記予備加熱工程では、第１樹脂成分、第２樹脂成分、植物繊維及び熱膨張性樹脂カプセルを含有する混合物が用いられる。第１樹脂成分に含まれる第１熱可塑性樹脂、及び、第２樹脂成分に含まれる第２熱可塑性樹脂の構成並びに好ましい態様は、上記記載の通りである。
【００３１】
上記混合物において、第１樹脂成分、又は、必要により第２樹脂成分に含まれる第１熱可塑性樹脂、及び、第２樹脂成分、又は、必要により第１樹脂成分に含まれる第２熱可塑性樹脂の含有割合は、第１熱可塑性樹脂及び第２熱可塑性樹脂の合計を１００質量％とした場合に、それぞれ、好ましくは５０〜９０質量％及び１０〜５０質量％、より好ましくは７０〜９０質量％及び１０〜３０質量％、更に好ましくは８０〜９０質量％及び１０〜２０質量％である。
上記植物繊維の含有量は、賦形工程により得られる植物繊維含有樹脂成形体の機械的強度及び剛性の観点から、第１熱可塑性樹脂及び第２熱可塑性樹脂の合計を１００質量部とした場合に、好ましくは４０〜１９００質量部、より好ましくは７０〜５５０質量部、更に好ましくは８０〜３００質量部である。
また、上記熱膨張性樹脂カプセルの含有量は、賦形工程により得られる植物繊維含有樹脂成形体の軽量化、機械的強度及び剛性の観点から、第１熱可塑性樹脂及び第２熱可塑性樹脂の合計を１００質量部とした場合に、好ましくは２〜３０質量部、より好ましくは５〜２０質量部、更に好ましくは８〜１２質量部である。
尚、上記混合物に含まれる植物繊維及び熱膨張性樹脂カプセルの構成並びに好ましい態様は、上記記載の通りである。
【００３２】
上記第１樹脂成分は、第１熱可塑性樹脂を含む原料であり、第１熱可塑性樹脂のみからなるものであってよいし、第１熱可塑性樹脂と、可塑剤等の他の成分とからなるものであってもよい。尚、上記第１樹脂成分は、第２熱可塑性樹脂を含んでもよい。
また、上記第２樹脂成分は、第２熱可塑性樹脂を含む原料であり、第２熱可塑性樹脂のみからなるものであってよいし、第２熱可塑性樹脂と、可塑剤等の他の成分とからなるものであってもよい。尚、上記第２樹脂成分は、第１熱可塑性樹脂を含んでもよい。
【００３３】
上記第１樹脂成分及び第２樹脂成分の形状は、特に限定されないが、いずれも、粒状、粉末状、繊維状等とすることができる。上記第１樹脂成分及び第２樹脂成分は、植物繊維とともに、上記混合物の全体に渡って、均等に形成される繊維どうしの隙間に熱膨張性樹脂カプセルを挟持しやすいことから、繊維状であることが好ましい。この場合、繊維の形態は、直線状、曲線状、螺旋状等のいずれでもよい。
上記第１樹脂成分及び第２樹脂成分が繊維状である場合には、上記混合物は、植物繊維とともに熱膨張性樹脂カプセル含有繊維集積物を形成する。
【００３４】
上記第１樹脂成分及び第２樹脂成分が繊維状である場合、上記混合物、即ち、繊維集積物の形状保持性等の観点から、いずれも、繊維長が好ましくは１０ｍｍ以上、繊維径が好ましくは１〜１００ｄｔｅｘの繊維である。この好ましいサイズを有する繊維の割合は、第１樹脂成分を含む繊維又は第２樹脂成分を含む繊維の各全体に対して、いずれも、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上である。上記繊維の平均繊維長は、好ましくは１０〜１５０ｍｍ、更に好ましくは２０〜１００ｍｍ、特に好ましくは３０〜７０ｍｍである。また、上記繊維の平均繊維径は、好ましくは１〜１００ｄｔｅｘ、更に好ましくは１〜５０ｄｔｅｘ、特に好ましくは１〜１０ｄｔｅｘである。これらの繊維長及び繊維径は、光学顕微鏡（マイクロスコープ）等を用いて、２点間距離測定にて算出した値である。尚、上記第１樹脂成分及び第２樹脂成分が繊維状である場合、各繊維のサイズは同一であってよいし、異なってもよい。
【００３５】
上記混合物からなる熱膨張性樹脂カプセル含有繊維集積物は、第１樹脂成分、第２樹脂成分及び植物繊維を含む、シート状又はマット状の繊維集積物と、熱膨張性樹脂カプセルとを用いて得られたものであることが好ましい。
上記繊維集積物は、いずれも、繊維状の第１樹脂成分及び第２樹脂成分と、植物繊維とを混合した後、堆積させて得られた、例えば、織布、不織布、エアレイドウェブ等の１種のみからなるもの、あるいは、２種以上を組み合わせてなるものが好ましい。この繊維集積物は、ニードリング等により交絡されていてもよい。また、上記繊維集積物は、複数種の繊維の混合物であるため、通常、その１面側から他面側に対して、繊維どうしの隙間によって通気性を有する。従って、繊維集積物の上面に、熱膨張性樹脂カプセルを散布又は堆積させた後、押圧したり、繊維集積物に振動を与えたりすることにより、繊維どうしの隙間に熱膨張性樹脂カプセルが充填された熱膨張性樹脂カプセル含有繊維集積物を得ることができる。
【００３６】
以下、第１熱可塑性樹脂を含む第１樹脂成分、及び、第２熱可塑性樹脂を含む第２樹脂成分が、いずれも繊維状である場合の混合物（以下、「熱膨張性樹脂カプセル含有繊維集積物」という）を用いる予備加熱工程を備える植物繊維含有樹脂成形体の製造方法について、説明する。
【００３７】
初めに、予備加熱工程では、熱膨張性樹脂カプセル含有繊維集積物を、第２熱可塑性樹脂が溶融し、第１熱可塑性樹脂が溶融せず、且つ、熱膨張性樹脂カプセルが膨張しない温度に加熱する。これにより、第２熱可塑性樹脂を含む第２樹脂成分は繊維状を有することなく、母相を形成し、第２熱可塑性樹脂を含む母相の中に、第１樹脂成分、植物繊維、及び、熱膨張性樹脂カプセルが分散されて含まれる前駆成形体が形成される。尚、上記熱膨張性樹脂カプセル含有繊維集積物に含まれる第２樹脂成分の含有割合が過少である場合には、前駆成形体は、その１面側から他面側に通気性を有することがある。
【００３８】
上記予備加熱工程における熱膨張性樹脂カプセル含有繊維集積物の加熱条件は、以下の通りである。
加熱温度は、第２熱可塑性樹脂の融点より高く、且つ、第１熱可塑性樹脂の融点より低い温度の範囲とすることが好ましく、第２熱可塑性樹脂の融点より高く、且つ、第１熱可塑性樹脂の融点より１０℃以上低い温度の範囲とすることが特に好ましい。尚、上記第２熱可塑性樹脂が、互いに融点の異なる複数の熱可塑性樹脂からなる場合、加熱温度の下限を示す上記「第２熱可塑性樹脂の融点」は、最も高い融点を有する熱可塑性樹脂の融点を意味する。また、上記第１熱可塑性樹脂が、互いに融点の異なる複数の熱可塑性樹脂からなる場合、加熱温度の上限を示す上記「第１熱可塑性樹脂の融点」は、最も低い融点を有する熱可塑性樹脂の融点を意味する。
また、熱膨張性樹脂カプセル含有繊維集積物は、金型を用いる等して、圧縮条件下で加熱することが好ましい。また、板状の前駆成形体を形成することが好ましい。
【００３９】
上記予備加熱工程により得られた前駆成形体は、第２熱可塑性樹脂を含む母相の中に、第１熱可塑性樹脂、植物繊維、及び、熱膨張性樹脂カプセルが分散されて含まれる構成を有する。加熱前の熱膨張性樹脂カプセル含有繊維集積物に含まれる熱膨張性樹脂カプセルは、第１樹脂成分、第２樹脂成分及び植物繊維の間で固定されていないが、上記前駆成形体に含まれる熱膨張性樹脂カプセルは、その内部で第２熱可塑性樹脂により固定されている。
【００４０】
その後、上記前駆成形体を、熱膨張性樹脂カプセルが膨張し、且つ、第１熱可塑性樹脂が溶融する温度に加熱しつつ、型成形する賦形工程に供する。
【００４１】
上記賦形工程における型成形は、従来、公知の方法によるものとすることができ、例えば、前駆成形体を成形用金型の内部に配置した状態で加熱する方法とすることができる。上記のように、熱膨張性樹脂カプセルの膨張倍率（膨張後平均径／膨張前平均径）は、好ましくは５０〜１５０倍であるので、通常、得られる植物繊維含有樹脂成形体は、前駆成形体に対して厚肉化する。従って、この型成形においては、前駆成形体と、金型の内表面との間に、所望の厚さを有する植物繊維含有樹脂成形体とするためのギャップを設けておくことが好ましい。このギャップは、熱膨張性樹脂カプセルの膨張倍率を１００％満たすように設定してもよいし、１００％以下となるように設定してもよい。
【００４２】
上記前駆成形体の加熱温度は、得られる植物繊維含有樹脂成形体の機械特性等の観点から、熱膨張性樹脂カプセルの膨張開始温度に対して、好ましくは０℃〜５０℃高い温度、より好ましくは１０℃〜３０℃高い温度である。
上記加熱温度で型成形することにより、熱膨張性樹脂カプセルに含まれる熱膨張剤の体積膨張に伴って、殻壁の軟化が円滑に進行し、カプセル膨張物が形成され、第１樹脂成分、植物繊維及び熱膨張性樹脂カプセルを保持していた第２熱可塑性樹脂と、第１樹脂成分に含まれる第１熱可塑性樹脂とが溶融して、金型内を流動する。そして、冷却後には、第１熱可塑性樹脂及び第２熱可塑性樹脂からなる母相の中に植物繊維及びカプセル膨張物が固定化された植物繊維含有樹脂成形体を得ることができる。
【００４３】
上記賦形工程により得られた植物繊維含有樹脂成形体において、カプセル膨張物は、通常、軟化した殻壁が閉じた状態にあるが、賦形工程における型成形の条件等により、熱膨張性樹脂カプセルの膨張と同時又はその後において、一部のカプセル膨張物が破裂していることがある。その場合、植物繊維含有樹脂成形体は、カプセル膨張物と同等のサイズ及び形状を有する中空部を備えることとなるが、このような構造を有する植物繊維含有樹脂成形体であっても、優れた剛性を有する。
【００４４】
本発明の植物繊維含有樹脂成形体の製造方法は、賦形工程の後、更に、所望の形状とするためのトリミング工程等の、他の工程を備えることができる。
【００４５】
尚、上記予備加熱工程で用いる混合物が、いずれも、粒状又は粉末状の第１樹脂成分及び第２樹脂成分と、植物繊維と、熱膨張性樹脂カプセルとを含有する場合、これらを、予め、加圧して得られた塊状物を予備加熱工程に供することが好ましい。
【００４６】
本発明の植物繊維含有樹脂成形体は、植物繊維の表面の少なくとも一部に、第１樹脂成分を含む接着層が形成された第１複合繊維と、第２樹脂成分と、熱膨張性樹脂カプセルとを含む混合物を、予備加熱工程に供した後、賦形工程を行う製造方法により製造することができる。
本発明の植物繊維含有樹脂成形体は、植物繊維の表面の少なくとも一部に、第２樹脂成分を含む接着層が形成された第２複合繊維と、第１樹脂成分と、熱膨張性樹脂カプセルとを含む混合物を、予備加熱工程に供した後、賦形工程を行う製造方法により製造することができる。
本発明の植物繊維含有樹脂成形体は、第１樹脂成分及び第２樹脂成分を、それぞれ、芯部及び鞘部とした芯鞘型樹脂繊維と、植物繊維と、熱膨張性樹脂カプセルとを含む混合物を、予備加熱工程に供した後、賦形工程を行う製造方法により製造することができる。
また、本発明の植物繊維含有樹脂成形体は、第１樹脂成分からなる部分、及び、第２樹脂成分からなる部分を備えるサイドバイサイド型樹脂繊維と、植物繊維と、熱膨張性樹脂カプセルとを含む混合物を、予備加熱工程に供した後、賦形工程を行う製造方法により製造することができる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、上記で詳述した実施例に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形又は変更が可能である。
【００４８】
初めに、植物繊維含有樹脂成形体の製造に使用した原料を、以下に示す。
（１）第１樹脂成分
第１樹脂成分（Ａ１）として、融点が１７０℃の日本ポリプロ社製ポリプロピレン樹脂「ノバテックＳＡ０１」（商品名）を溶融紡糸して得られた、繊度６０ｄｔｅｘ及び繊維長５１ｍｍの樹脂繊維を用いた。
第１樹脂成分（Ａ２）として、上記ポリプロピレン樹脂９５質量％と、融点が１５０℃の三菱化学社製無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂「モディックＰ９０８」（商品名）５質量％とをドライブレンドした後、溶融紡糸して得られた、繊度６．０ｄｔｅｘ及び繊維長５１ｍｍの樹脂繊維を用いた。
（２）第２樹脂成分
融点が１３１℃の日本ポリエチレン社製ポリエチレン樹脂「ノバテックＨＹ３３１」（商品名）を溶融紡糸して得られた、繊度３ｄｔｅｘ及び繊維長５１ｍｍの樹脂繊維を用いた。
（３）植物繊維
平均径０．３ｍｍ及び繊維長７０ｍｍのケナフ繊維を用いた。
（４）熱膨張性樹脂カプセル
ガラス転移温度が１５０℃のアクリロニトリル樹脂からなる殻壁を有し、炭化水素としてイソオクタンが内包された、膨張開始温度が２０５℃であり、粒径が５０μｍである球状マイクロカプセル（松本油脂社製商品名「マツモトマイクロスフェアー  Ａ−１０Ｄ」）を用いた。
【００４９】
実施例１
４０質量部の第１樹脂成分（Ａ１）と、２０質量部の第２樹脂成分と、４０質量部の植物繊維とを混綿した後、混綿物を、エアレイ法により積層して繊維集積物を得た。次いで、この繊維集積物をニードルパンチングにより交絡させ、約１５ｍｍの厚さのマット状交絡物を得た。そして、得られたマット状交絡物の表面に、繊維集積物１００質量部に対して、５質量部相当の熱膨張性樹脂カプセルを散布し、更に、超音波の振動を利用して、繊維集積物の内部空間を、熱膨張性樹脂カプセルで満たし、熱膨張性樹脂カプセル含有繊維マットを得た。
次に、熱膨張性樹脂カプセル含有繊維マットを、プレス装置内に載置し、内部温度が１５０℃になるまで、１７０℃で加熱し、１面側及び他面側から圧縮した。そして、内部温度が４０℃になるまで冷間プレスすることにより、厚さ２．５ｍｍの平板状の前駆成形体を得た。この前駆成形体には、第１樹脂成分（Ａ１）、植物繊維及び熱膨張性樹脂カプセルが、原料の状態のまま含まれていることを確認した。
その後、前駆成形体を、２３０℃に加熱された熱板を用いて、内部温度が２１０℃〜２３０℃となるように加熱した（加熱時間：１２０秒間）。そして、１面側及び他面側からの冷間プレスにより、内部温度が４０℃になるまで圧縮し、厚さ３．５ｍｍ及び目付１．２ｋｇ／ｍ２の平板状の植物繊維含有樹脂成形体を得た。この植物繊維含有樹脂成形体には、植物繊維のみが、原料の状態のまま含まれており、また、熱膨張性樹脂カプセルの膨張物が含まれていることを確認した。
【００５０】
得られた植物繊維含有樹脂成形体の剛性を、曲げ弾性勾配により評価した。この曲げ弾性勾配は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１７１に準ずる最大曲げ荷重の測定において、大きさが５０ｍｍ×１５０ｍｍである試験片を、１００ｍｍの間隔で設定した２つの支点（曲率半径３．２ｍｍ）で支持し、支点間の中心に配置した作用点（曲率半径３．２ｍｍ）から速度５０ｍｍ／分で荷重を負荷することにより得られた荷重・たわみ曲線の初期直線部分より１０ｍｍ変形したときの荷重であり、６７Ｎ／ｃｍであった（表１参照）。
【００５１】
実施例２
第１樹脂成分（Ａ１）に代えて、第１樹脂成分（Ａ２）を用いた以外は、実施例１と同様にして、植物繊維含有樹脂成形体を得た。得られた植物繊維含有樹脂成形体の曲げ弾性勾配は８４Ｎ／ｃｍであった（表１参照）。
【００５２】
比較例１
６０質量部の第１樹脂成分（Ａ１）と、４０質量部の植物繊維とを混綿した後、混綿物を、エアレイ法により積層して繊維集積物を得た。次いで、この繊維集積物をニードルパンチングにより交絡させ、約１５ｍｍの厚さのマット状交絡物を得た。そして、得られたマット状交絡物の表面に、繊維集積物１００質量部に対して、５質量部相当の熱膨張性樹脂カプセルを散布し、更に、超音波の振動を利用して、繊維集積物の内部空間を、熱膨張性樹脂カプセルで満たし、熱膨張性樹脂カプセル含有繊維マットを得た。
次に、熱膨張性樹脂カプセル含有繊維マットを、プレス装置内に載置し、内部温度が２１０℃になるまで、２３０℃で加熱し、１面側及び他面側から圧縮した。そして、内部温度が４０℃になるまで冷間プレスすることにより、厚さ２．５ｍｍの平板状の前駆成形体を得た。この前駆成形体には、植物繊維及び一部の熱膨張性樹脂カプセルが、原料の状態のまま含まれていることを確認した。
その後、前駆成形体を、２３０℃に加熱された熱板を用いて、内部温度が２１０℃〜２３０℃となるように加熱した（加熱時間：１２０秒間）。そして、１面側及び他面側からの冷間プレスにより、内部温度が４０℃になるまで圧縮し、厚さ３．５ｍｍ及び目付１．２ｋｇ／ｍ２の平板状の植物繊維含有樹脂成形体を得た。この植物繊維含有樹脂成形体には、植物繊維のみが、原料の状態のまま含まれており、また、熱膨張性樹脂カプセルの膨張物が含まれていることを確認した。
得られた植物繊維含有樹脂成形体の曲げ弾性勾配を測定したところ、４１Ｎ／ｃｍであった（表１参照）。
【００５３】
比較例２
第１樹脂成分（Ａ１）に代えて、第１樹脂成分（Ａ２）を用いた以外は、比較例１と同様にして、植物繊維含有樹脂成形体を得た。得られた植物繊維含有樹脂成形体の曲げ弾性勾配は５２Ｎ／ｃｍであった（表１参照）。
【００５４】
【表１】
2019014832.tif 000002
【００５５】
前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的及び例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料及び実施例を参照したが、本発明をここに掲げる開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の植物繊維含有樹脂成形体は、車両、船舶、航空機、住宅、日用品等の分野において、利用される。本発明の植物繊維含有樹脂成形体は、植物繊維のみを含む熱可塑性樹脂成形体に比べて、高剛性であるので、上記分野における内装材又は外装材に用いられる基材、構造材料等として好適である。以下、植物繊維含有樹脂成形体を用いた応用製品を例示する。
車両分野では、自動車用で、ドア基材、パッケージトレー、ピラーガーニッシュ、スイッチベース、クオーターパネル、アームレストの芯材、ドアトリム、シートバックボード等のシート構造材、コンソールボックス、ダッシュボード、インストルメントパネル、デッキトリム、バンパー、スポイラー、カウリング等が挙げられる。
船舶分野及び航空機分野では、パッケージトレー、アームレストの芯材、シートバックボード等のシート構造材、コンソールボックス、ダッシュボード、インストルメントパネル等が挙げられる。
また、住宅分野では、家具用で、机、椅子、棚、箪笥等の表装材、構造材や、ドア表装材、ドア構造材等が挙げられる。
その他、包装体、収容体、保護部材、パーティション部材等に適用することもできる。