(57)【要約】【課題】十分な自己接着性をもち、かつ、強度及び品質のバラツキがない最終製品を得ること。【解決手段】竹繊維に竹パウダー及び食用油のみを所定割合配合して混合体を形成し、この混合体を金型内に充填し、加熱加圧成形して前記竹繊維間に前記竹パウダーを浸透させ、かつ、前記食用油により前記金型からの熱を前記金型内の成形品に万遍なく伝播して所定の物品を加熱圧縮して成形する。 【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
竹繊維に竹パウダー及び食用油のみを所定割合添加・配合して金型内に充填し、成形して前記竹繊維間に前記竹パウダーを浸透させ、かつ、前記食用油により前記金型からの熱を前記金型内の成形品に万遍なく伝播して所定の物品を加熱圧縮して成形することを特徴とする竹繊維を主成分とする物品の製造方法。  
【請求項２】
前記竹繊維、竹パウダー及び食用油の配合割合が、質量％で、前記竹繊維が７０〜８０％、前記竹パウダーが１０〜２０％、前記食用油が１０〜２０％、の配合割合である、ことを特徴とする請求項１に記載の竹繊維を主成分とする物品の製造方法。
【請求項３】
前記竹繊維の長さが５〜１０ｍｍ、厚さが０．３〜１．０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の竹繊維を主成分とする物品の製造方法。
【請求項４】
前記竹パウダーが球状であって、その直径が０．１〜０．３ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の竹繊維を主成分とする物品の製造方法。
【請求項５】
前記圧縮圧力が２０〜３０ＭＰａ、前記加熱温度が１９０〜２１０℃及び前記加熱時間が１０〜３０分であることを特徴とする請求項１に記載の竹繊維を主成分とする物品の製造方法。
【請求項６】
前記金型内での加熱圧縮工程に次いで、前記金型内で前記加圧状態を保持したまま所定時間前記金型を冷却する、ことを特徴とする請求項１に記載の竹繊維を主成分とする物品の製造方法。
【請求項７】
前記竹繊維及び竹パウダーの含水率が、１５％以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の竹繊維を主成分とする物品の製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の竹繊維を主成分とする物品の製造方法の前処理工程として、予め前記竹繊維を所定の色に染色する工程を行うことを特徴とする竹繊維を主成分とする物品の製造方法。
【請求項９】
前記所定の物品が、ボタン、バッチ、積み木、シート、ケース等の小物である、ことを特徴とする請求項１に記載の竹繊維を主成分とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己接着性を有する竹繊維を主成分とする物品の製造方法に係り、特に、細かく破砕した竹繊維に、竹パウダー（竹粉）及び食用油のみを添加・混合して加熱圧縮成形したサステイナブルな物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の地球規模の環境問題、特に汚染、に対応するため、天然資源による、環境負担が少なく、かつ、持続的再生産が可能な（サステイナブル）材料、例えば、竹、ケナフ、ジュート、ラミー等の繊維を強化材として樹脂に含浸させた複合材料、の開発が進められている。
【０００３】
それらの材料中でも、特に、竹は、未利用森林資源として、我が国に多く自生し、また、極めて成長が早い。そのため、廉価に入手でき、竹繊維は、天然のガラス繊維といわれるように、他の材料と比しても、比強度、比剛性、自己接着性等が高いことから、その利用が研究・実施化が徐々になされている。
【０００４】
特に、竹を材料として物品を製造する方法として、従来、例えば、本発明者の他者との共同研究である「サステイナブル生産システムを指向した竹繊維のみを用いたグリーン自己接着成形体の製造」（非特許文献１参照）及び竹繊維と高分子材料とを配合し、溶融成形して複合材を製造する方法(特許文献１参照)等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−４０７０１号公報
【非特許文献１】野邊弘道他、サステイナブルな生産システムを指向した竹繊維のみを用いたグリーン自己接着体の製造―繊維形状が成形体性能に及ぼす影響―、２０１２年度精密工学会春季大会学術講演会論文集、９３５−９３６頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記非特許文献１に記載のグリーン自己接着体の製造方法では、成形体の製造に竹繊維のみを用いているため、他の成形体に比べて充分な比強度・比剛性が得られないとする問題点が、また、前記特許文献１に記載の複合材を製造する方法では、竹繊維に母材として、ポリエチレンやポリプロピレンのような高分子材料を配合しているため、完全にサステイナブルな物品の製造方法とはならない、とする問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するため、本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法では、竹繊維に竹パウダー及び食用油のみを所定割合配合して金型内に充填し、加熱加圧成形して、前記竹繊維間に前記竹パウダーを浸透させ、かつ、前記食用油により前記金型からの熱を前記金型内の成形品に万遍なく伝達して所定の物品を加熱圧縮して成形することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法では、前記竹繊維、竹パウダー及び食用油の配合割合が、質量％で、前記竹繊維が７０〜８０％、前記竹パウダーが１０〜２０％、前記食用油が１０〜２０％、の配合割合である、ことを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法では、前記竹繊維の長さが５〜１０ｍｍ、厚さが０．３〜１．０ｍｍの範囲にあることを特徴とする。
本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法では、竹繊維と混合する前記竹パウダーが球状であって、その直径が０．１〜０．３ｍｍの範囲にあることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法では、前記所定圧力が２０〜３０ＭＰａ、前記加熱温度が１９０〜２１０℃及び前記加熱時間が１０〜３０分であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法では、前記金型内での加熱圧縮工程に次いで、前記金型内で前記加圧状態を保持したまま所定時間前記金型を冷却する、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法では、前記竹繊維及び竹パウダーの含水率が、１５％以下である、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法の前処理工程として、前記竹繊維を所定の色に染色する工程を有する、ことを特徴とする。
本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法では、前記所定の物品が、ボタン、バッチ、積み木、シート、ケース等の小物である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
十分な自己接着性をもち、かつ、強度及び品質のバラツキを最小限に抑えた最終製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法で加工する竹繊維の拡大模式図である。
【図２】本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法で成形加工する際の竹繊維、竹パウダー及び食用油の配列状態を示す拡大模式図であって、（ａ）は、加熱圧縮加工前の、（ｂ）は、加熱圧縮後の竹繊維、竹パウダー及び食用油の配列状態を示す拡大模式図である。
【図３】本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法の製造工程図である。
【図４】本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造に用いる製造装置の概念断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法の実施例を添付した図面に基づいて説明する。
【００１７】
本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法では、図１に示すような、竹の柔細胞中に存在するリグニンをマトリックスとして利用し、加熱圧縮成形によって竹繊維同志を互いに結合することによって、天然素材である竹からなる自己接着成形体（物品）を製造する。
【００１８】
まず、竹には、主成分として、セルロース、ヘミセルロース、リグニンが含まれている。ここで、竹の骨格細胞の役目をするセルロースの軟化温度は、約２３０℃であるが、ヘミセルロースとリグニンの軟化温度は、１５０〜２００℃とセルロースの軟化温度よりも低い。ここでは、リグニンが、まず加熱により熱軟化することにより、竹の骨格細胞を維持したまま、竹の強さとなる個々の竹繊維同志を接着する役目をしている。
【００１９】
特に、本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法では、竹繊維に竹パウダーと食用油を添加・混合して金型内に充填し、加熱圧縮成形して物品を製造する。
【００２０】
ここで、竹繊維に竹粉を混ぜることにより、図２に示すように、加熱圧縮前の（ａ）の配列状態から、加熱加圧により（ｂ）に示す配列状態に変化し、成形後における竹繊維間の隙間（ボイド）を最小限にするとともに、食用油、例えば、植物油等、を添加することにより、加熱されている成形用の金型からの熱が、金型内の成形体全体に万遍なく伝わり、リグニンの軟化がさらに促進されて、リグニンによる竹繊維同志の接着が安定・強化され、高い自己接着性をもつ成形品が得られるようになる。
【００２１】
この結果、成形品の品質向上につながり、高い強度をもち、かつ、品質が安定した量産品を製造することが可能となる。
【００２２】
ここで、本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法の各製造工程を図３に基づいて説明する。
【００２３】
竹を素材とした物品の製造において、竹繊維自体がもつ色だけでは、市場ニーズに充分対応することが難しい。そこで、本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法では、必要に応じて、当該成形加工の前処理として、竹繊維を１本１本適当な色に染色することで、種々の色の物品を成形することが可能となる。この染色処理により、製造された物品は、意匠性、装飾性に優れたものとして、種々の市場ニーズに対応することができるようになる。
【００２４】
そこで、物品の成形加工の前処理として、図３に示すように、竹繊維を染色する場合には、染色する竹繊維を水洗浄して、竹繊維に付着している土や埃を洗浄・除去し、所定の染料を溶かした染色液の中に竹繊維を浸して染色する。染色後、染色した竹繊維を自然乾燥させた後、工程１を行う。なお、竹繊維の染色処理を行わない場合には、工程１から本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法を開始する。
【００２５】
まず、工程１（Ｓ１）の竹繊維と竹パウダーの選別工程では、事前に別途、マシニングセンタ等で天然竹材をエンドミル加工して抽出した竹繊維を振動篩機により、フレーク（薄片）状の竹繊維をほぼ均一な長さと厚さのものに選別する。同時に、粉砕機等により形成した球状の竹パウダーを振動篩機により竹パウダーを均一な大きさのものを選別する。この選別工程により、最終製品（成形品）の強度及び品質のバラツキを最小限に抑えることができる。
【００２６】
工程２の洗浄工程（Ｓ２）では、竹繊維及び竹パウダーを水洗浄し、付着している土や埃を洗浄・除去する。
【００２７】
工程３の乾燥工程（Ｓ３）では、Ｓ２の洗浄工程で付着した水分を竹繊維及び竹パウダーから乾燥・除去し、それぞれの含水率を１５％以下にする。
【００２８】
工程４の混合工程（Ｓ４）では、粉体混合器（例えば、タンブラーミキサー）により、乾燥させた竹繊維と竹パウダーに植物油のみ、例えば、食用油を添加して均一に混ぜ合わせる。これにより、最終製品の強度のバラツキを規定値以下に抑えることができる。
【００２９】
工程５の金型内熱圧縮工程では、前工程の混合工程で形成された混合体（竹繊維、竹パウダー、食用油）を所定量、図４に示すように、定盤上に配置されたダイプレートとカートリッジヒータを備えたブランクホルダからなる金型内に充填し、パンチをブランクホルダ内で加圧・降下させ、混合体を加熱加圧して、以下に示す成形条件で成形品（物品）を成形する。
【００３０】
これにより、一方向性（鉛直方向の一方向性）である竹材を異方向性をもつ材料へ変換して成形できるとともに、この配合・成形条件により竹繊維からリグニンが抽出され、十分な自己接着効果が得られ竹繊維同志が強固に接着されるようになる。
ここで、下記の配合・成形条件は、成形品の形状及び大きさにより適宜選定する。
【００３１】
（１）原材料の配合率及び寸法
配合率（質量）              寸法
・竹繊維        ７０〜８０％          長さ：５〜１０ｍｍ
厚さ：０．３〜１.０ｍｍ
・竹パウダー    １０〜２０％          直径：０．１〜０．３ｍｍ
・食用油        １０〜２０％                   −
（２）成形条件
・加熱温度      １９０〜２１０℃
・加圧力        ２０〜３０ＭＰａ
・加熱時間      １０〜３０分
【００３２】
工程６の金型内冷却工程（Ｓ６）では、金型内に成形品を加圧状態で保持したまま、所定時間金型を冷却する。この冷却により、竹繊維から溶融したリグニンにより自己接着効果が安定し、成形品の強度が高まるとともに、粘着性を有する竹繊維等からなる成形品の金型からの離型が極めて容易になる。
【００３３】
工程７の成形品バリ除去工程（Ｓ７）では、成形品のパーティングライン等に生じたバリを手作業で除去する。
【００３４】
最後に、工程８の成形品磨き工程（Ｓ８）では、物品としての使用面及び意匠形成面等を必要に応じて、紙やすり等で仕上げにより磨き作業を行う。
【００３５】
このような本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法の各製造工程を完了することにより、例えば、ボタン、バッチ、積み木、シート、ケース等の所定の強度（抗張力、ヤング率）を有し、かつ、抗菌性、耐食性、耐候性、非アレルギー性等の特性をもつ天然素材１００％の小物物品及び装飾品等が製造されるようになる。
【００３６】
本発明者の知見によると、本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法によれば、かさ密度が、１．３ ｇ／ｃｍ３、 ヤング率が、１０ＧＰａ、引張強さが３０ＭＰａ、最大粗さが、Ｒｔ＝５μｍである物品が得られた。
【００３７】
これに加えて、例えば、電子部品等の静電気の発生を嫌う電子部品用の搬送・収納ケース、さらには、従来のガラスエポシ樹脂からなる回路基板に代えて、竹材からなる回路基板の主面に回路パターン等を形成した電子部品、電子素子を搭載・実装するパッケージ等の量産も、本発明の竹繊維を主成分とする物品の製造方法により可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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