(57)【要約】【課題】一定期間経過して使用目的が達成すると、土中の又は散布した微生物によって部分的に分解して初期強度を短期間で消失又は低減して掘り起こし作業によって簡単に崩壊可能にして、リサイクルのための粉砕工程を容易に又は不要にし、新たな用途展開が図れる崩壊容易なＦＲＰ及びその成型品を提供すること。【解決手段】繊維強化プラスチックは補強繊維間及びマトリックス樹脂中に粉末状及び／又は短繊維状の生分解性崩壊助材を分散して成り、また繊維強化プラスチック成型品は、上記繊維強化プラスチックから成り、曲げ強さが１００Ｎ／ｍｍ２  以上であり、曲げ弾性率が１５０００Ｎ／ｍｍ２  以上である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強繊維間及びマトリックス樹脂中に、粉末状及び／又は短繊維状の生分解性崩壊助材を分散したことを特徴とする繊維強化プラスチック。
【請求項２】
生分解性崩壊助材が生分解性樹脂粉末及び／又は生分解性短繊維である請求項１に記載の繊維強化プラスチック。
【請求項３】
請求項１に記載の繊維強化プラスチックから成ることを特徴とする繊維強化プラスチック成型品。
【請求項４】
曲げ強さが少なくとも１００Ｎ／ｍｍ２  以上であり、曲げ弾性率が少なくとも１５０００Ｎ／ｍｍ２  以上である請求項３に記載の繊維強化プラスチック成型品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済後の崩壊を容易にした繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）及びその成型品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、ＦＲＰは、比強度が大きく、耐食性・耐薬品性に優れる等の特長から、棒状・板状・シート状・立体状等所要形状に成型されて、建設資材・住宅機材・容器・工業機材・雑貨等として各種産業分野において用いられている。一般的に、ＦＲＰは生分解性を備えていないマトリックス樹脂と補強繊維とで構成されている。
【０００３】
よって、従来のＦＲＰ成型品は、使用済後も初期強度が残存するため、粉砕が困難でリサイクルする上においてネックになっており、また生分解性を有していないため、使用済後土中に廃棄しても元の形態がいつまでも残存するという問題があった。
【０００４】
そこで、一定期間通常に使用することができ、使用済後は初期強度を消失又は低減して簡単に崩壊し得るＦＲＰの開発が要望されている。従来このようなＦＲＰはなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、リサイクル工程における粉砕工程を極めて容易に又は不要にし、また土中に放置又は廃棄しても掘り起こし作業によって簡単に崩壊可能にして、新たな用途展開が図れるＦＲＰ及びその成型品を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＦＲＰは、補強繊維間及びマトリックス樹脂中に、粉末状及び／又は短繊維状の生分解性崩壊助材を分散して成る（請求項１）。
【０００７】
この手段によれば、粉末状又は短繊維状の生分解性崩壊助材が生分解によって消失し、点状又は線状に無数のミクロホール（微細な穴）が形成される。よって、ＦＲＰは、蜂の巣状あるいはポーラス状になり、初期強度が極端に低下して、わずかな力でばらばらに崩壊する。
粉末状及び短繊維状の生分解性崩壊助材を分散したときの生分解のメカニズムは、まず表面の粉末状及び短繊維状の生分解性崩壊助材が生分解され、次に短繊維状の生分解性崩壊助材が離間した粉末状の生分解性崩壊助材どうしの生分解現象を伝播する道となる。すなわち、表面及び表面近くにある生分解性崩壊助材が生分解され、短繊維状の生分解性崩壊助材に接触した内部の粉末状の生分解性崩壊助材が連続して生分解され、無数のミクロホールとこれらを連通するミクロホール連通孔が形成される。よって、ＦＲＰは、表面から内部に至る生分解現象が促進され、初期強度が短期間で低減してより一層簡単に崩壊する。
【０００８】
本発明において、生分解性崩壊助材としては、生分解性樹脂粉末及び／又は生分解性短繊維である構成（請求項２）が好適である。
【０００９】
上記構成の繊維強化プラスチックで以て棒状・板状・シート状・立体状等所要形状の成型品を構成（請求項３）すると、生分解による崩壊性又は崩壊容易性を備えたＦＲＰ成型品が得られる。
【００１０】
また、上記ＦＲＰ成型品は、曲げ強さが少なくとも１００Ｎ／ｍｍ２  以上であり、曲げ弾性率が少なくとも１５０００Ｎ／ｍｍ２  以上である構成（請求項４）が好適である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に示す第一の実施の形態において、ＦＲＰ成型品として丸棒状に成型したＦＲＰ棒Ａは、多数本の補強繊維１に含浸したマトリックス樹脂２中に生分解性樹脂粉末３を略均一に分散して成る。
【００１３】
図２、３に示す第二の実施の形態において、ＦＲＰ成型品として丸棒状に成型したＦＲＰ棒Ｂは、多数本の補強繊維１に含浸したマトリックス樹脂２中に生分解性樹脂粉末３と生分解性短繊維４とを略均一に分散し、表面から内部にわたって存在する任意の生分解性樹脂粉末３どうしが生分解性短繊維４によって連結して成る。
【００１４】
この第二の実施の形態によるときは、離間した生分解性樹脂粉末３どうしが生分解性短繊維４によって連結され、また生分解性短繊維どうしが連結されるから、生分解現象が表面から内部に連続して伝播していき、ミクロホールス及びミクロポーラス連通孔がより一層効率的に形成されるという利点を有する。
【００１５】
これらの場合において、ＦＲＰ成型品の形状は、特に限定されるものではなく、丸棒状以外に角棒状・板状・シート状・立体状等所要の形状に成型することができる。
また、ＦＲＰ成型品の曲げ強さとしては少なくとも１００Ｎ／ｍｍ２  以上であり、曲げ弾性率としては少なくとも１５０００Ｎ／ｍｍ２  以上が好適である。この構成にすると、使用時において一定強度が要求され、かつ比較的短期間で廃棄される補強用棒材や板材等に用途展開が図れる。上記構成を達成する手段としては、粉末状及び／又は短繊維状の生分解性崩壊助材の配合割合を所定範囲に調整することによって達成される。
【００１６】
補強繊維１としては、特に限定されるものではなく、グラスファイバー・炭素繊維・金属繊維・アラミド繊維等の中から適宜選択して用いることができる。
【００１７】
マトリックス樹脂２としては、不飽和ポリエステル樹脂・フェノール樹脂・エポキシ樹脂・ビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリプロピレン樹脂・ナイロン樹脂・ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂を適宜選択して用いることができる。
【００１８】
生分解性樹脂粉末３の材質としては、特に限定されるものではなく土中の微生物や分解酵素によって生分解されるものであればよい。実用的には、微生物系として、多糖類（バクテリアセルロース、カードラン、プリラン等）・ポリアミノ酸（ポリグルタミン酸、ポリリジン等）・バイオポリエステル（ポリヒドロキシアルカノエート、その共重合体）、天然物系として、多糖類（デンプン、セルロース等）・キチン・キトサン・脂肪族ポリエステル（ポリ−３−ヒドロキシ酸、ポリリンゴ酸等）、化学合成系として、ポリ乳酸・ポリグリコール酸・ポリカプロラクトン・脂肪族共重合ポリエステル・ポリギリコリド・ポリ−γ−メチルグルタメート等を用いることができる。
【００１９】
また、生分解性樹脂粉末３は、上記生分解性樹脂ペレットを回転衝撃式粉砕機あるいは凍結粉砕機等で以て粉砕したものであり、その大きさとしては、平均粒径５００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは補強繊維の直径（一般的には１０μｍ前後）より小である１０μｍ以下の微粉末が好適である。というのは、平均粒径が５００μｍを越えると、補強繊維間に略均一に分散して進入し難くなり、補強繊維がマトリックス樹脂によって束ねられた状態となる。その結果、内部に蜂の巣状又はポーラス状に無数のミクロホールが形成されず、ＦＲＰ成型品は、その初期強度が低下せず機械的に崩壊し難くなるからである。
【００２０】
生分解性短繊維４としては、前記生分解性樹脂からなる短繊維で構成するか、前記補強繊維１（例、ガラス繊維、炭素繊維等）の表面に前記生分解性樹脂を薄くコーティングした短繊維で構成する。また、繊維長としては、分散性や生分解性樹脂粉末どうしの連結性を考慮すると、５ｍｍ〜１００μｍの範囲、好ましくは２ｍｍ〜８００μｍの範囲が好適である。さらに、生分解性樹脂短繊維の平均繊維径又は生分解性樹脂被覆短繊維のコーティングの厚みは、生分解現象を伝播するだけの径又は厚みがあれば十分である。
ところで、生分解性短繊維として、生分解性樹脂被覆補強繊維の短繊維を用いると、従来のＦＲＰマトリックス樹脂に比較すると強度の低い生分解性樹脂粉末の混入率を低減可能となり、成型品の曲げ強さ及び曲げ弾性率の低下が抑制されるという利点を有する。
【００２１】
生分解性樹脂粉末３の配合割合としては、マトリックス樹脂（例、不飽和ポリエステル）が全体の３０重量％程度であるのに対して、少なくとも５重量％〜５０重量％の範囲、より好ましくは５重量％〜１０重量％の範囲が好適である。というのは、５重量％未満になると表面に露出する生分解性樹脂粉末が減少し、また生分解性樹脂粉末の間隔も長くなり、微生物が連続して生分解し難くなる。その結果、初期形状を維持している生分解性樹脂粉末が内部に多く残存して、使用済ＦＲＰ成型品の初期強度低下が生じ難くなるからである。また、配合割合が高くなると生分解性樹脂粉末が表面にも多数露出し、また表面から内部も近接又は接触している状態になるが、その上限として５０重量％を越えると生分解性樹脂粉末の強度が従来のＦＲＰマトリックス樹脂に比較すると低いため、ＦＲＰ成型品が所望の曲げ強さと曲げ弾性率を得られなくなるからである。
また、生分解性短繊維４を単独又は混合した場合でも、その配合割合としては上記範囲内が好適である。
【００２２】
【実施例】
（実施例１）
補強繊維として繊維径１０μｍグラスファイバーを１０００本束ねた長さ４００ｍｍのＦＲＰ棒用グラスファイバーロービング（商品名ＲＳ２２０ＲＲ５２０、日東紡績株式会社製）４本撚り、重量３９ｇに混合溶液１７ｇを含浸して、重量５６ｇのプリプレグを作製した。
上記混合溶液は、熱硬化不飽和ポリエステル樹脂（登録商標ポリセット・９１７０、日立化成株式会社製）に、触媒（登録商標パーヘキサ・ＨＣ、日本油脂株式会社製）０．６重量％と架橋剤（登録商標パーロイル・ＴＣＲ、日本油脂株式会社製）０．２重量％とを硬化剤として加え、さらに凍結粉砕した平均粒径１００μｍのポリ乳酸（登録商標レイシア・Ｈ−１００、三井化学株式会社製）８重量％を均一に分散混合したものである。
【００２３】
次に、上記プリプレグを、直径３ｍｍ・長さ４００ｍｍの丸棒成型用の半割金属熱金型に装着して、１６０℃で１００秒間加熱して取り出し、常温まで自然冷却してＦＲＰ棒を作製した。
このＦＲＰ棒をオートグラフＡＧ−ＩＳ（島津製作所製）で測定したところ、曲げ強さは３５０Ｎ／ｍｍ２  で、曲げ弾性率は２１０００Ｎ／ｍｍ２  であった。
【００２４】
（実施例２）
実施例１の混合溶液中に、生分解性短繊維として繊維長３ｍｍ平均繊維径１５μｍのポリ乳酸短繊維（登録商標テラマック・ＰＬ−０１、ユニチカファイバー株式会社製）２．５重量％を均一に分散混合して、実施例１と同様にしてプレプレグを作製した。
次に、上記プリプレグを用いて、実施例１と同様にして、直径３ｍｍ・長さ４００ｍｍのＦＲＰ棒を作製した。このＦＲＰ棒をオートグラフＡＧ−ＩＳ（島津製作所製）で測定したところ、曲げ強さは３５０Ｎ／ｍｍ２  で、曲げ弾性率は２０５００Ｎ／ｍｍ２  であった。
【００２５】
次に、実施例１、２で作製したＦＲＰ棒Ａ、Ｂを用いて次の試験を行った。
すなわち、園芸用プランター（長さ５０ｃｍ×高さ３０ｃｍ×巾２５ｃｍ）に一般園芸土壌とこれに対して３０重量％の微生物肥料（登録商標タキアーゼｓ、多木物産株式会社製）を混入した培養土を入れて、この中にＦＲＰ棒Ａ、Ｂを各１０本埋め込んで、１ケ月間４０℃の高温槽に放置した。この間、毎日２００ｃｃの水を散水し、光はできるだけ当てなかった。
ところで、試験に上記微生物肥料を用いたのは、短期間の試験を可能にするためである。というのは、一般土壌ではポリ乳酸を生分解する糸状菌・放線菌等の微生物は全菌数の１％以下といわれ、通常、ポリ乳酸の生分解には一般土壌では３年間要するからである。
【００２６】
上記試験結果、１ケ月後に取り出したＦＲＰ棒Ａを顕微鏡観察すると、微生物の侵入によって表面から次第に生分解されて内部に至って、１００μｍ前後のミクロホールが無数に空いており、上記オートグラフＡＧ−ＩＳで測定したところ、曲げ強さと曲げ弾性率がともに約１／５０に低下していた。
また、ＦＲＰ棒Ｂを顕微鏡観察すると、微生物の侵入によって表面から次第に生分解されて内部に至って、１００μｍ前後のミクロホールと１５μｍのミクロホール連通孔が無数に空いており、上記オートグラフＡＧ−ＩＳで測定したところ、曲げ強さと曲げ弾性率がともに約１／７０に低下していた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によるときは、粉末状又は短繊維状の生分解性崩壊助材が土中又は散布した微生物や分解酵素溶液によって分解されて、点状又は線状に無数のミクロホールが形成されるから、初期強度を短期間で大幅に低下することができ、リサイクル工程における粉砕工程が極めて容易にまたは不要になり、また使用済後土中に放置あるいは廃棄処分をしても農業機械や掘削機械等による掘り起こし作業の障害とならずに簡単にばらばらにすることができる。
また、粉末状及び短繊維状の生分解性崩壊助材を分散したときは、短繊維状の生分解性崩壊助材が離間した粉末状の生分解性崩壊助材どうしの生分解現象を伝播する道となり、表面及び表面近くにある粉末状及び短繊維状の生分解性崩壊助材から内部の粉末状の生分解性崩壊助材に連続して生分解され、無数のミクロホールとミクロホール連通孔とが形成されるから、表面から内部に至る生分解現象が促進され、初期強度を短期間で大幅に低下してより一層簡単に崩壊することができる。
さらに、従来、廃棄問題で使用できなかった苗木、野菜等を一定の成育期間保護するカバー類を支える補強棒や積雪に耐える強度が要求される農林業用の補強棒にも使用することができ、特に使用条件において所定の強度が要求される各種成型品の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態を示すＦＲＰ棒の概略模式図である。
【図２】異なる実施の形態を示し、（ａ）はＦＲＰ棒を長手方向に対して直交方向に切断した概略模式図、（ｂ）はＦＲＰ棒を長手方向と平行方向に切断した概略模式図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ・・・ＦＲＰ棒
１・・・補強繊維
２・・・マトリックス樹脂
３・・・生分解性樹脂粉末
４・・・生分解性短繊維
【図１】
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【図２】
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