(57)【要約】【課題】バインダ樹脂の配合量の増加を抑制して耐湿性を向上させたケナフ繊維を含む成形体を製造する方法を提供する。【解決手段】成形体の製造において、ケナフ繊維に、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルと第１の重合性単量体と第２の重合性単量体とを含む相溶性共重合体とが分散状態で付与されている成形前材料を、前記ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルが軟化状態となる温度で加圧する工程を有し、前記第１の重合性単量体は、重合性二重結合部分と親水性基とを有し、前記第２の重合性単量体は、重合性二重結合部分とエポキシ基とを有することを特徴とする。相溶性共重合体は、親水性基によってケナフ繊維となじみ、エポキシ基によってポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとのなじむため、ケナフ繊維とポリ乳酸系脂肪族ポリエステルの両者に良好に結合する。また、相溶性共重合体がポリ乳酸系脂肪族ポリエステルに結合し、分子量の増大や、三次元構造の形成が起こる。【選択図】        図１
2005288938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケナフ繊維とポリ乳酸樹脂とから構成される木質成形体であって、
成形体のみかけ密度が０．７ｇ/ｃｍ3以下であり、且つ５０℃、相対湿度９５％の環境に１２００時間曝露した後の曲げ強度が曝露前の曲げ強度に対して６０％以上である、木質成形体。
【請求項２】
ケナフ繊維に、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルと、第１の重合性単量体と第２の重合性単量体とを原料に含む相溶性共重合体とが分散状態で付与されている成形前材料を、前記ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルが軟化状態または溶融状態となる温度で加圧する工程を有し、
前記第１の重合性単量体は、重合性二重結合部分と親水性基とを有し、
前記第２の重合性単量体は、重合性二重結合部分とエポキシ基とを有する
ことを特徴とする木質成形体の製造方法。
【請求項３】
第１の重合性単量体は親水性基としてアルキレンオキシド基を有する、請求項２に記載の木質成形体の製造方法。
【請求項４】
第１の重合性単量体及び第２の重合性単量体の和の重量比は、前記ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルの０．１〜１０ｗｔ％とする、請求項２または３に記載の木質成形体の製造方法。
【請求項５】
第１の重合性単量体をメトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレートとし、第２の重合性単量体をグリシジル（メタ）アクリレートとする、請求項２〜４のいずれかに記載の木質成形体の製造方法。
【請求項６】
ケナフ繊維に、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルおよび相溶性共重合体の水分散体を付与して成形前材料を作成する材料作成工程を備える、請求項２から５のいずれかに記載の木質成形体の製造方法。
【請求項７】
ケナフ繊維に、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルと相溶性共重合体とを含有するバインダ繊維を混合して成形前材料を作成する材料作成工程を備える、請求項２から５のいずれかに記載の木質成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケナフ繊維が樹脂で結合されている木質成形体及びその製法に関し、特にケナフ繊維が熱可塑性樹脂で結合されている木質成形体及びその製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケナフ繊維などの木質材料を、生分解性を有する熱可塑性樹脂、例えば、アセチルセルロース系樹脂、化学変性デンプン系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂により結合させて成るボードなどの成形体が公知である（例えば、特許文献１参照。）。生分解性を有する樹脂としては、とりわけ、生合成による大量生産が可能なポリ乳酸は、石油資源の利用低減という利点も有するため、種々の利用方法が進められている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−５５８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ケナフ繊維は、吸水性が高く、膨潤する性質がある。このため、ケナフ繊維を含む成形体は、高湿な環境下に晒すと、ケナフ繊維の膨潤によって、厚みが増大したり、曲げ等に対する強度が低下したりすることがある。特に、生分解性樹脂を結合用樹脂、すなわちバインダとする成形体では、高温高湿な環境への曝露による劣化が他のバインダ樹脂の場合より大きく、これはケナフ繊維が吸収する水によって加水分解が進行するためと推測される。また、ポリ乳酸系樹脂などのポリエステルをバインダとする場合、高温高湿な環境への曝露後の劣化が大きくなりやすく、これはケナフ繊維とのなじみが小さいためと考えられる。このような成形体について湿度に対する耐久性、すなわち耐湿性を向上させる方法としては、バインダ樹脂の配合割合をより多くする方法があるが、成形体の重量が増大する点、また、コストの増加を抑制することができない点においては、好ましくない。
【０００５】
そこで、本発明は、バインダ樹脂の配合量の増加を抑制して耐湿性を向上させたケナフ繊維を含む成形体を製造する方法を提供することを課題とする。
また、本発明は、併せて、バインダ樹脂の配合量の増加が抑制されており、且つ耐湿性が向上されているケナフ繊維を含む成形体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、ケナフ繊維とポリ乳酸とから構成される成形体であって、成形体のみかけ密度が０．７ｇ/ｃｍ３以下であり、且つ５０℃、相対湿度９５％の環境に１２００時間曝露した後の曲げ強さが曝露前の曲げ強さに対して６０％以上である、成形体である。
第１発明によれば、比較的軽量で、且つ耐湿性が向上された成形体が得られる。
【０００７】
また、本発明の第２発明は、ケナフ繊維に、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルと、第１の重合性単量体と第２の重合性単量体とを原料に含む相溶性共重合体とが分散状態で付与されている成形前材料を、前記ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルが軟化状態または溶融状態となる温度で加圧する工程を有し、前記第１の重合性単量体は、重合性二重結合部分と親水性基とを有し、前記第２の重合性単量体は、重合性二重結合部分とエポキシ基とを有することを特徴とする成形体の製造方法である。
第２発明によれば、相溶性共重合体は、第１の重合性単量体に由来する親水性基によってケナフ繊維となじみ、第２の重合性単量体に由来するエポキシ基によってポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとなじむ。したがって、加圧工程において、相溶性共重合体がケナフ繊維とポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとの両者に良好に結合し、ケナフ繊維とポリ乳酸系脂肪族ポリエステル間の結合強度を向上させる。また、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルの溶融温度以上の温度において、適宜、水分等との影響により、相溶性共重合体がポリ乳酸系脂肪族ポリエステルに結合し、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルの分子量を増大化したり、三次元構造を付与したりする。この結果、バインダ樹脂の配合割合を増大させることなく得られる成形体の耐湿性を向上させることができる。
【０００８】
また、第３発明は、第２発明において、第１の重合性単量体は親水性基としてアルキレンオキシド基を有する成形体の製造方法である。
第３発明によれば、第１の重合性単量体の親水性基によってポリ乳酸系脂肪族ポリエステルの加水分解が促進されるおそれがなく、より分子量の大きいポリ乳酸系脂肪族ポリエステルを良好に保持する成形体が得られる。
第４発明は、第３発明において、第１の重合性単量体及び第２の重合性単量体の和の重量比は、前記ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルの０．１〜１０ｗｔ％とする木質成形体の製造方法である。
第４発明によれば、ケナフ繊維およびポリ乳酸系脂肪族ポリエステルによって得られる性質を良好に保持させて、且つ第１及び第２の重合性単量体による重量増加などを抑制して、ケナフ繊維とポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとの結合強度および耐湿性が向上された成形体を得ることができる。
第５発明は、第２ないし第４発明のいずれかにおいて、第１の重合性単量体をメトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレートとし、第２の重合性単量体をグリシジル（メタ）アクリレートとする成形体の製造方法である。
第５発明によれば、重合性、およびケナフ繊維及びポリ乳酸系脂肪族ポリエステルの両方に対する接着性の２点が良好な重合性単量体を用いることにより、ケナフ繊維とポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとの結合強度を良好に向上させることができる。
【０００９】
第６発明は、第２ないし第５発明のいずれかにおいて、ケナフ繊維に、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルおよび相溶性共重合体の水分散体を付与して成形前材料を作成する材料作成工程を備える成形体の製造方法である。
第６発明によれば、ポリ乳酸系樹脂および第１、第２の重合性単量体をケナフ繊維に対して所望の割合で、分散状態に付与することが容易である。
第７発明は、第２ないし第５発明のいずれかにおいて、ケナフ繊維に、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルと相溶性共重合体とを含有するバインダ繊維を混合して成形前材料を作成する材料作成工程を備える成形体の製造方法である。
第７発明によれば、第１及び第２の重合性単量体をポリ乳酸系脂肪族ポリエステルにより密接した状態でケナフ繊維中に分散させることができ、ケナフ繊維とポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとの間に効率よく介在させてケナフ繊維とポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとの結合強度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、バインダ樹脂の配合量の増加を抑制して耐湿性が向上されたケナフ繊維を含む成形体を製造する方法を提供すること、および、バインダ樹脂の配合量の増加が抑制されており、且つ耐湿性が向上されているケナフ繊維を含む成形体を提供することにより、重量の増大を抑制して、より湿度の多い環境でも使用できる成形体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
本発明によって製造される木質成形体は、限定されるものではないが、典型的には、単層または複数層よりなるボードであり、適宜、曲げ成形や絞り成形されているボードである。限定されるものではないが、例えば、車両や建物、船舶などの室内面を構成する部材、例えば、内装壁材、床材、天井材や家具類の表装材に良好に適用される。車両では、例えば、ドアトリムやインストロメントパネル、ピラーのカバーなど、いわゆる自動車内装部品に適用することができる。
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る成形体の製造方法について説明する。成形体は、ケナフ繊維と、バインダとしてのポリ乳酸系脂肪族ポリエステルと、相溶性重合体とを含む成形前材料をポリ乳酸系脂肪族ポリエステルの溶融温度以上の温度まで加熱した後、加圧成形することで得られる。
ケナフ繊維とは、草木類アオイ科の一年草であるケナフの靭皮部分より採取される繊維のことである。好ましくは、ケナフ繊維の繊維長は３０ｍｍ以上、より好ましくは３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下のものである。また、ケナフ繊維の直径は、好ましくは１．０ｍｍ以下、より好ましくは０．１ｍｍ以下のものである。繊維長が３０ｍｍ未満の場合、曲げ物性の向上が認められない。また、直径が１．０ｍｍを超える大きさの場合も曲げ物性が低下する。また、繊維の製法上これらと異なる形状のものが含まれる場合があるが、上記範囲外の材料は３％以下であることが好ましい。
ケナフ繊維は、公知の機械的または化学的な開繊によって得られる材料を選択できるが、好ましくは、公知のパルプ化法や微生物処理によって化学的に開繊されている材料とされる。化学的に開繊された繊維は、リグニンやヘミセルロースなど繊維以外の他の成分が少なくとも部分的に除去されており、柔軟性を有するとともに、絡み合いなどによって成形体に良好な曲げ強さを付与できるため、好ましい。
【００１３】
ケナフ繊維の割合は、特に限定されないが、例えば、成形体の５０重量％以上９０重量％以下である。５０重量％未満であると、バインダ樹脂の量が増大し、成形体の重量が増大したり、コストが増大したりする。一方、ケナフ繊維が９０重量％を超えると、バインダ樹脂による結合が十分に行われず、強度が低下したり、剥離しやすくなったりする。好ましくは、成形体中のケナフ繊維の量は、５０重量％以上７０重量％以下である。
【００１４】
ケナフ繊維は、予め微生物分解あるいはパルプ化法によって繊維化した後、ケナフ繊維をターボフィーダなどにより、開繊する。ケナフ繊維は、加圧工程に供される際、絡み合わせにより、あるいは、予備成形などにより、所定の形状を保持し得る状態でも良いし、繊維が堆積した状態であっても良い。例えば、ケナフ繊維を、カード、フリース、エアレイなどによって堆積させたウェブに形成することができる。また、このウェブを、適宜、ニードルパンチングなどにより、所定の形状を保持し得る程度に締めることができる。あるいは、後述するようにバインダ樹脂を繊維に形成して供給する形態では、予備成形によってバインダ樹脂により、ケナフ繊維を結合することも容易である。好ましくは、ケナフ繊維は、加圧処理より前にマット状、厚板状など所定の形状を保持できるように前成形しておく。より好ましくは、ニードルパンチングによる絡締処理をする。
【００１５】
バインダ樹脂としてのポリ乳酸系脂肪族ポリエステルは、例えば、乳酸、リンゴ酸、グルコース酸などのオキシ酸の重合体またはこれらの共重合体、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などの二塩基酸ポリエステルを挙げることができる。また、特に、ポリ乳酸や、ポリ乳酸と他のヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリカプロラクトン、カプロラクトンと他のヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリ−３−ヒドロキシ酪酸エステルなど、ヒドロキシカルボン酸系脂肪族ポリエステルがより好ましい。
【００１６】
バインダ樹脂は、ケナフ繊維に対してできるだけ少ない割合で付与すると、得られる成形体を軽量化でき、また、バインダ樹脂に関するコストを低減できる上で好ましい。一方、バインダ樹脂が少なすぎると、ケナフ繊維間の結合力が低下し、また、部分的に結合されない等の状態となり、得られる成形体の強度が低下し、また剥離しやすくなる。また、ケナフ繊維の吸水による膨潤の力に対抗する力が小さくなり、高湿環境への曝露による劣化が大きくなる。したがって、バインダ樹脂は、成形前材料中、１０重量％以上５０重量％以下であることが好ましく、より好ましくは、３０重量％以上５０重量％以下であると、十分な結合を達成できるとともに重量化を抑制できる。
【００１７】
バインダ樹脂は、公知の方法により、ケナフ繊維に分散させて付与することができる。例えば、バインダ樹脂は公知の方法により繊維に形成することができる。繊維に形成したバインダ樹脂は、ケナフ繊維の開繊処理のときに供給して混合することができる。したがって、繊維状のバインダ樹脂が混合されたケナフ繊維をウェブに形成し、適宜、絡締処理、あるいはバインダ樹脂が軟化等する温度で圧締処理することにより、バインダ樹脂が均一に分散した成形前材料を作成することができる。
【００１８】
あるいは、バインダ樹脂を、有機溶媒または水に溶解または分散させて流動体に調製し、ケナフ繊維に付与することもできる。溶媒または分散媒は、水であると、乾燥によって揮発したときの作業環境の悪化を抑制できるため、好ましい。一般的なポリ乳酸系脂肪族ポリエステルは、水に不溶であるため、溶液に調製する場合は有機溶媒を使用し、分散液に調製する場合は水を使用することができる。例えば、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルは、有機溶剤に溶解させ、この溶解したポリ乳酸系脂肪族ポリエステルを分散剤とともに水に加えて撹拌し溶剤を除去することによって調製したり、乳化重合によって重合と同時に調製したりすることにより、容易に水分散体に調製することができる。流動体に調製したバインダ樹脂は、ケナフ繊維にスプレー、ローラなど公知の塗布方法によって付与することができる。また、バインダ樹脂の浴を用意し、これにケナフ繊維を含浸させても良い。
【００１９】
相溶性重合体は、ケナフ繊維とポリ乳酸系脂肪族ポリエステルの両方に対してなじみの良い重合体である。
ここで、ケナフ繊維は、セルロースを主たる構成成分として有するため、たくさんの水酸基を有しており、極性が大きい、すなわち親水性の表面を有する。このため、ケナフ繊維は、同様に極性が大きい、親水性の表面を有する材料との相性が良い。一方、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルは、アルキル鎖とアルコキシカルボニル鎖を主たる構成基とするポリマーであり、親油性が大きい。このため、極性の大きいケナフ繊維との相性、すなわちなじみは良好でなく、極性がより小さい表面を有する材料との相性が良い。
【００２０】
したがって、相溶性重合体は、ケナフ繊維になじむ親水性部分とポリ乳酸系脂肪族ポリエステルになじむ親油性部分とを併有するポリマーである。相溶性重合体は、好ましくは、親油性部分と親水性部分とをポリマー鎖中に分散状態で備えるポリマーであると、ケナフ繊維とポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとの間で双方に対してより強く結合し、ケナフ繊維とポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとの間の結合強度を良好に増大させることができる。このような相溶性重合体は、典型的には、側鎖として親水性基と親油性基を併せ持つポリマーであり、重合性二重結合を有し親水性基を有する第１の重合性単量体と、重合性二重結合を有し親油性基を有する第２の重合性単量体とを含む原料を重合することによって得られる。
【００２１】
第１の重合性単量体は、重合性の二重結合部分と親水性基とを有する。重合性の二重結合は、典型的には、ビニル基または１つの水素がメチル基等に置換されたビニル基であり、例えば、アクリル酸またはメタクリル酸のエステルを用いることができる。また、親水性基は、限定されるものではないが、例えば、水酸基、アルキレンオキシド鎖、第４級アンモニウム基、スルホン酸基あるいはその塩などを挙げることができる。具体的な第１の重合性単量体には、ビニルアルコール、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ジヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、グリセロールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、２−スルホエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロイルオキシトリメチルアンモニウムクロライド、（メタ）アクリロイルオキシヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、（メタ）アクリロイルオキシトリエチルアンモニウムクロライド、（メタ）アクリロイルオキシトリメチルアンモニウムメチルサルフェート、トリメチルー３−メタクリルアミドプロピルアンモニウムクロライド、ビニルスルホン酸ナトリウム塩、アリルスルホン酸アンモニウム塩、メタリルスルホン酸トリエチルアミン塩があり、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。第１の重合性単量体は、バインダ樹脂の加水分解を抑制するため、活性水素を含有しない、あるいは活性水素を発生しにくい親水性基が好ましく、例えば、アルキレンオキシド鎖が好ましい。具体的には、エチレンオキシド鎖、プロピレンオキシド鎖が好ましく、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレートが好ましい。
【００２２】
第２の重合性単量体は、重合性の二重結合部分と親油性基とを有する。親油性基は、とりわけ、エポキシ基であると、脂肪族ポリエステルとの相性が極めて良いため、好ましい。また、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルの軟化温度（溶融温度以上を含む）におけるポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとの結合反応に対する活性をも有しており、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルの高温高湿下における耐久性の向上に、より好ましい。第２の重合性単量体の重合性の二重結合部分は、第１の重合性単量体と同様、典型的にはビニル基、または１つの水素がメチル基等に置換されたビニル基であり、アクリル酸またはメタクリル酸のエステルを用いることができる。第２の重合性単量体は、エポキシ基を備えており、典型的には、グリシジル（メタ）アクリレートが好ましい。
【００２３】
相溶性重合体における第１の重合性単量体及び第２の重合性単量体の配合割合は、特に限定されない。このため、例えば、第１の重合性単量体と第２の重合性単量体との割合は、１：９〜９：１の重量比で所望の割合にすることができる。好ましくは、ケナフ繊維とのなじみとポリ乳酸脂肪族ポリエステルとのなじみとが同程度となるように調製される。したがって、典型的には、第１の重合性単量体：第２の重合性単量体の重量比が１：１であることが、ケナフ繊維およびポリ乳酸脂肪族ポリエステルとのなじみがより均等となって、良好な結合力を発揮するため、好ましい。
【００２４】
相溶性重合体を、第１および第２の重合性単量体とともに、他の重合性単量体を重合させて作成しても良いことはもちろんである。例えば、ラウリルアクリレートなど、直鎖アルコキシレートを有する（メタ）アクリル酸などを含んでいても良い。他の重合性単量体を含めることにより、例えば、相溶性重合体の立体規則性を制御することとも可能である。
相溶性重合体は、重合性二重結合を有する単量体の公知の重合方法を用いることができ、ラジカル重合反応または付加重合反応により作成することができるため、詳細な説明は省略する。
相溶性重合体の分子量は特に限定されないが、５０００以上１０００００以下が好ましく、より好ましくは１００００〜３００００である。分子量が５０００未満の場合、ブリードし成形後の外観不良が起こりやすい。また、分子量が１０００００を超える場合、相溶化の作用が低下し曲げ物性が低下しやすい。また、分子量が１００００〜３００００である相溶性重合体は、ブリードしにくく相溶性が良いため、より好ましい。
【００２５】
相溶性重合体のケナフ繊維への配合割合は、特に限定されないが、その付与による効果が得られる範囲で少ないことが好ましい。これにより、ケナフ繊維およびポリ乳酸系脂肪族ポリエステルに起因する性質を良好に維持させることができ、また、これらの相溶性重合体による重量の増加やコストの増加を抑制できる。例えば、相溶性重合体の配合割合は、バインダ樹脂に対して１．０〜１０．０重量％であることが好ましい。
相溶性重合体は、粉状、液状、繊維状などに調製することができ、混合、塗布などの方法によってケナフ繊維やバインダ樹脂に付与することができる。バインダ樹脂を繊維状に形成した場合は、ディッピングによって付与することもできる。好ましくは、バインダ樹脂に混合して、同一の液状または繊維状に形成してケナフ繊維に付与すると、バインダ樹脂であるポリ乳酸系脂肪族ポリエステルに確実に密接した状態でケナフ繊維に付与でき、またより少ない量をより均一にケナフ繊維中に分散させることができる。
【００２６】
なお、成形前材料には、さらに、他の副資材を付与して良いことはもちろんである。また、特に、第１及び第２の重合性単量体の重合、特にポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとの重合を促進すると予想される成分を付与しても良い。例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミドといったカルボジイミドなど、脱水反応を促進できる試薬（触媒）を付与しても良い。例えば、カルボジイミドは、バインダ樹脂に対して１．０ｗｔ％付与することができるが、その量は、特に限定されない。
【００２７】
このようにして作成された成形前材料を、公知の方法により、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルを軟化状態または溶融状態にして加圧し、所望の形状に成形することができる。例えば、成形前材料をオーブンなどの公知の加熱手段でバインダ樹脂として付与されたポリ乳酸系脂肪族ポリエステルの溶融温度まで加熱し、その後、常温の成形型、例えば、上下の型で挟んでポリ乳酸系脂肪族ポリエステルが固化する温度まで冷却する。その後、適宜、バリ取りなど公知の後処理をすることにより、成形体を得ることができる。
【００２８】
加熱状態において、成形前材料中のポリ乳酸系脂肪族ポリエステルは軟化溶融する。また、相溶性重合体のエポキシ基と、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステルのエステル部分とが反応し、重合し、分子量が増大したり、三次元構造が形成されたりする。また、系全体が安定化するように、相溶性重合体の親水性基はケナフ繊維となじみ、エポキシ基はポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとなじむ配置となる。この結果、相溶性重合体が介在することにより、ケナフ繊維と相溶性重合体との間、相溶性重合体とポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとの間に、それぞれ、ケナフ繊維とポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとの間におけるより強い結合を形成することができる。これにより、ケナフ繊維とポリ乳酸系脂肪族ポリエステルとの間により強い結合を形成することができる。
【００２９】
この成形体の製造方法によれば、少量の相溶性重合体を混合したバインダ樹脂を調製し、公知の方法で作成したケナフ繊維に、公知の方法でバインダ樹脂を供給することにより、公知の方法で成形体を作成して、重量の増大を抑制して耐湿性が向上された成形体を製造することができる。特に、相溶性重合体は、バインダ樹脂に対して、例えば５％以下、あるいは１％未満などの微小量だけ付与することにより、ケナフ繊維とポリ乳酸系脂肪族ポリエステルの量を大幅に変更することなく、これらの性質を備え、且つ耐湿性が向上されている成形体を得ることができる。したがって、従来と同様の用途の成形体への適用が容易である。
【００３０】
また、特に親水性基としてアルキレンオキシド基を有し、親油性基としてグリシジル基を有する相溶性重合体を用いることにより、成形体中に炭素、水素、酸素以外の材料を付与しないため、燃焼時に、相溶性重合体を付与したことに起因して有害物質が発生するおそれがない。
【００３１】
このようにして得られる成形体は、バインダ樹脂の量は従来と同様またはより少なくされており、重量の増大が抑制されている。また、ケナフ繊維の割合が多い状態であっても、高湿環境における膨潤が抑制されており、高湿環境への曝露後の劣化が抑制されている。例えば、本発明に係る製造方法により、例えば、ケナフ繊維が全体の７０重量％で、みかけ密度が０．７ｇ／ｃｍ３の成形体を作成することができる。この成形体の曲げ強さは、５０℃、相対湿度９５％の環境に１２００時間曝露した後においても、曝露前の曲げ強さの６０％以上を達成することができる。
【実施例】
【００３２】
以下に示す方法により、本発明に係る３つの実施例と比較対照とする４つの比較例の試料を作成した。
（実施例１）
第１の重合性単量体としてのメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレートと、第２の重合性単量体としてのグリシジルメタクリレートと、ラウリルアクリレートとを４９：５０：１の割合で含む共重合体（以下、単に共重合体Ａという。）を用意した。ポリイミド化合物として日清紡（株）製の「カルボジライトＨＭＶ−８ＣＡ」を用意した。ポリ乳酸（分子量：１１１，０００）に対して、共重合体Ａとカルボジライトとを、それぞれ５．０ｗｔ％、１．０ｗｔ％となるように付与し、混練後、公知の繊維化法によって繊維化し、捲縮した後、長さ５１ｍｍとなるようにカットし、相溶性共重合体とポリ乳酸とを含む複合繊維を得た。
次に、約６５ｍｍにカットしたケナフの靭皮に由来する繊維と、この複合繊維とを７０：３０の重量比で混合し、開繊してシート状に形成後、目付け１．６ｋｇ／ｍ２となるように積層し、ニードルパンチングによって締め、マット状の成形前材料を形成した。この成形前材料を厚さ２．５ｍｍのスペーサとともに２３０℃に加熱した２枚の金型の間に挟み、圧力１２ｋｇ／ｃｍ２で４０秒間加熱加圧成形し、プレ成形体を作成した。プレ成形体を２３０℃に加熱したオーブンで１５０秒間加熱して、プレ成形体の内部を２１０℃まで温度上昇させ、厚さ２．３ｍｍのスペーサとともに２枚の金型の間に挟み、圧力１２ｋｇ／ｃｍ２で３０秒間加圧成形し、ボードに成形した。
【００３３】
（実施例２）
実施例１と同様の長さ６５ｍｍにカットしたケナフの靭皮に由来する繊維を、開繊してシート状に形成後、目付け０．９ｋｇ／ｍ２となるように積層し、ニードルパンチングによって締め、マット状に成形した。次に、ポリ乳酸を、有機溶剤に溶解させ、分散剤とともに水に加えて撹拌し溶剤を除去することによって調製したり、乳化重合によって調製したりすることにより水を分散媒とするディスパージョンに調製し、このディスパージョンに実施例１と同じ共重合体Ａをポリ乳酸に対して５．０ｗｔ％となるように添加した。なお、このディパージョンの固形分濃度は３０％とした。
このディスパージョンの固形分とケナフ繊維との重量比が３０：７０となるように、ディスパージョンをスプレーによってマット状のケナフ繊維に塗布して成形前材料を得た。
次に、この成形前材料を厚さ２．５ｍｍのスペーサとともに２３０℃に加熱した２枚の金型の間に挟み、圧力１２ｋｇ／ｃｍ２で８０秒間加熱加圧成形し、プレ成形体を作成した。プレ成形体を２３０℃に加熱したオーブンで１５０秒間加熱して、プレ成形体の内部を２１０℃まで温度上昇させ、厚さ２．３ｍｍのスペーサとともに２枚の金型の間に挟み、圧力１２ｋｇ／ｃｍ２で３０秒間加圧成形し、ボードに成形した。
（実施例３）
実施例２においてポリ乳酸のディスパージョンに、ポリイミド化合物である「カルボジライトＥ−０４」（日清紡（株）製）をポリ乳酸に対して１．０ｗｔ％を添加した他は、同じ方法を用いて、ボードを成形した。
【００３４】
（比較例１）
実施例１の方法において、共重合体Ａをポリ乳酸に付与しない他は同様にして、ボードを作成した。
（比較例２）
実施例１の方法において、共重合体Ａをポリ乳酸に付与せず、且つ複合繊維とケナフの靭皮に由来する繊維との重量比を５０：５０とした他は同様にして、ボードを作成した。
（比較例３）
実施例３の方法において、乳酸のディスパージョンに共重合体Ａを付与しない他は同様にして、ボードを作成した。
（比較例４）
実施例３の方法において、乳酸のディスパージョンに共重合体Ａを付与せず、且つケナフ繊維へディスパージョンをケナフ繊維：ポリ乳酸が５０：５０となるように塗布した他は同様にして、ボードを作成した。
【００３５】
（耐湿性の評価）
まず、作成した実施例１〜３及び比較例１〜４の各試料中の合成樹脂の重量平均分子量、板厚、および曲げ強さを測定した。板厚、曲げ強さは、幅５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの長方形の試験片から測定した。曲げ強さは、試験片を、支点間距離Ｌ＝１００ｍｍとなるように２つの支点で支持し、両支点の間の中心位置に速度５０ｍｍ／分の荷重を加え、試験片が破断する直前の最大荷重Ｐを測定した。なお、２つの支点および荷重作用点の曲率半径は３．２ｍｍとした。曲げ強さは、以下の式により算出した。
曲げ強さ（ＭＰａ）＝３ＰＬ／２Ｗｔ２
ただし、Ｐ：最大荷重
Ｌ：支点間距離
Ｗ：試験片の幅（５０ｍｍ）
ｔ：試験片の厚み（２．３ｍｍ）
【００３６】
次に、各試験片を温度５０℃、湿度９５％ＲＨの室に設置して２００、４００，６００８００、１０００，１２００時間放置後に、同じ方法で、曲げ強さを測定した。また、１２００時間経過後に、重量平均分子量および板厚を測定した。
高温高湿環境下への曝露前と１２００時間曝露後の各試料の各値を表１に示す。また、各試料の曲げ強さの時間変化を図１に示す。
【表１】
2005288938.tif 000003
【００３７】
この結果より、実施例１〜３の曲げ強度は、相溶性重合体を有しない比較例１〜４と同等若しくは高めであることが分かった。また、図１に示すように、高温高湿下に曝露すると、その曲げ強さは、減少するが、その低下の度合は、相溶性重合体を含有せず、バインダ（ポリ乳酸）の量が同じである比較例１，３と比較して緩やかであり、バインダの量がケナフ繊維に対して等量である比較例２，４とほぼ同じであった。具体的には、実施例１〜３は、１２００時間後も曲げ強さを６０％以上保持しており、特に、ディスパージョンの形態で相溶性重合体およびバインダを付与した実施例２，３では６３％以上であった。これは、バインダを繊維に対して５０：５０の割合で含む比較例２，４よりも高い値であった。
【００３８】
１２００時間全体にわたって実施例１〜３は、ほぼ比較例２，４と同程度の保持率の変化が見られ、相溶性重合体を用いることにより、バインダの量を増加させることなく、すなわち成形体の重量を増加させることなく、耐湿性を向上させられることが明らかとなった。また、相溶性重合体とポリイミドとを同じ配合割合で有し、バインダ及びこれらが繊維として付与された実施例１とディスパージョンとして付与された実施例３とでは、実施例３の方が曲げ強さの低下が少なかった。また、ポリイミドを含有しないがディスパージョンの形態で相溶性重合体及びバインダが付与された実施例２も、実施例１より曲げ強さの低下が小さかった。このため、バインダ樹脂および相溶性重合体のケナフ繊維への付与方法は、ディスパージョンの形態である方が、耐湿性が向上されることがわかった。
【００３９】
また、板厚は、実施例１〜３では、１２００時間後も２．７ｍｍ台を維持しており、いずれも膨張率が２０％以下であった。一方比較例１〜４では、最も少ない場合でもバインダを繊維に対して５０：５０の割合で含む比較例２で１９％である他は、いずれも２０％を超えていた。特に、バインダ：繊維が３０：７０である比較例１，３では、膨張率は２５％以上であり、バインダ量が同じ割合である実施例１〜３では、膨張率が有意に抑制されていることが明らかとなった。特に、ポリイミド化合物を含む実施例１及び３では、板厚膨張率は１０％台、すなわち１８％以下であり、ポリイミド化合物を含まない実施例２の２０％よりも少し小さかった。このことから、ポリイミド化合物を付与した試料では、板の膨張を抑制しやすい構造が形成されていることが示唆され、ポリ乳酸がより複雑な三次元構造を形成していることが予想された。
【００４０】
実施例１〜３では、いずれも成形前のポリ乳酸の分子量と比較して、成形によって得られたボード中の合成樹脂の分子量が増大していた。このことから、成形時の加熱によって、ポリ乳酸と相溶性重合体、あるいは、相溶性重合体同士が重合する反応が起こっていることが考えられる。一方、相溶性重合体が含まれない比較例１〜４では、成形前のポリ乳酸の分子量と成形されたボード中の合成樹脂の分子量とはほとんど同じであった。また、高温高湿下への１２００時間の曝露後、実施例１〜３では、分子量の減少がほとんどなかったが、比較例１〜４では、２０，０００〜３０，０００程度減少し、結果として合成樹脂の分子量が１０万を下回ってしまった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例１〜３及び比較例１〜４の曲げ強さの時間変化を示す折れ線グラフである。
【図１】
2005288938.tif 000004