成形材料組成物、成形体およびその製造方法
【課題】単子葉材全体を有効に利用するとともに、単子葉材の特性を利用した成形材料組成物を提供する。
【解決手段】成形材料組成物を、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物中に含まれる主として維管束由来の自己接着性繊維材料と、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物の少なくとも一部からなる自己接着性粉末材料と、を含有するようにする。こうした成形材料組成物によれば、単子葉材の柔細胞および維管束が有効に利用されるとともに優れた特性の成形体を得ることができる。
【解決手段】成形材料組成物を、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物中に含まれる主として維管束由来の自己接着性繊維材料と、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物の少なくとも一部からなる自己接着性粉末材料と、を含有するようにする。こうした成形材料組成物によれば、単子葉材の柔細胞および維管束が有効に利用されるとともに優れた特性の成形体を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形材料組成物、成形体およびその製造方法に関し、詳しくは、単子葉材由来の自己接着性を備える成形材料の利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、竹やヤシなどの単子葉植物はその構造が双子葉植物の樹木とは全く異なり、剛直な木質部を有していない。このため、単子葉材は、木材としての一般的な用途には利用されにくく、限られたごく一部の用途に使用されてきたに過ぎない。近年、竹林が増大する傾向にあり、竹などの単子葉植物の有効な用途が探索されている。ここに、竹を利用する技術として、竹を繊維化し竹繊維とした上での利用技術が検討されてきている。生の竹から繊維を採取するのは非常に困難であることから、生竹を適当な長さに切断して高圧雰囲気に置いたあと一気に大気圧中に放出して繊維状に爆砕した上、得られた竹繊維を糊剤で固化してボードを形成する技術が開示されている（特許文献１）。また、同様に竹を爆砕して得られる竹繊維を用いて繊維強化樹脂成形体を成形する技術も開示されている（特許文献２）。爆砕によれば、機械的処理によらずに竹繊維を解繊できるという利点がある。これらの従来の技術においては、竹を繊維として有効利用する観点から、繊維化のために適した爆砕条件が採用されている。
【特許文献１】特開昭６３−７９０３号公報
【特許文献２】特開２００３−２５３０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１に示すように、単子葉植物には、こうして竹繊維として採取される組織として維管束鞘を有しているが、単に通常の繊維材料として用いられるのみであった。また、これら維管束鞘の周囲を充填する柔細胞を有しているが、竹の繊維化に伴い、これら柔細胞も同時に処理されることになり、爆砕処理物の数十％を占める非繊維状の処理物粉末を生じていた。しかしながら、柔細胞の処理物は、これまで、ほとんど着目されておらず、単子葉材全体が有効利用されているとはいえなかった。したがって、柔細胞の利用に適した条件が採用されているわけでもなかった。
【０００４】
そこで、本発明は、単子葉材全体を有効に利用するとともに、単子葉材の特性を利用した成形材料組成物、成形体およびその製造方法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】
【０００５】
本発明者らは、単子葉材の有効利用について検討したところ、単子葉材中のリグニン、セルロースおよびヘミセルロースの分解物を十分に生成させ維管束に由来する繊維材料や柔細胞に由来する粉末材料に保持あるいは付着させることにより、単子葉材の維管束由来部分のみでなく柔細胞も有効利用できること、特に、単子葉材の維管束由来繊維材料と柔細胞由来粉末材料とを成形材料として用いることで、好ましい特性の成形体が得られることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明によれば以下の手段が提供される。
【０００６】
本発明の１つの形態によれば、成形材料組成物であって、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、５００μｍ以上の自己接着性繊維状成形材料を含有する、組成物が提供される。この成形材料によれば、１ｃｍ以上の長繊維が８０wt%以上であることが好ましい態様である。さらに、前記繊維状成形材料はカーリングされていることも好ましい態様である。
【０００７】
さらに、これらの組成物においては、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、２５０μｍ以下の粉末状成形材料を含有することが好ましい態様である。この粉末状成形材料は前記繊維状成形材料が由来するのと同一種の単子葉材に由来することが好ましい態様である。前記単子葉材は、竹材および／またはヤシ材であることが好ましい。
【０００８】
本発明の他の一つの形態によれば、成形体であって、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる５００μｍ以上の自己接着性繊維状成形材料が相互に結合された成形体が提供される。この成形体においては、前記自己接着性繊維状成形材料はカーリングされていることが好ましい態様であり、さらに、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、２５０μｍ以下の自己接着性粉末状成形材料が前記繊維状成形材料に結合されていることが好ましい態様である。
【０００９】
さらに、本発明の他の一つの形態によれば、成形体の製造方法であって、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理する工程と、該水蒸気処理によって得られる処理物の維管束鞘部分から自己接着性繊維状体と前記処理物の柔組織部分から自己接着性粉末状体とを採取する工程と、前記自己接着性繊維状体の少なくとも一部と前記自己接着性粉末状体の少なくとも一部とを熱圧して成形体を製造する工程と、を備える、製造方法が提供される。この製造方法においては、前記単子葉材は、タケ材および／またはヤシ材であることが好ましい態様である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の１つの形態である成形材料組成物は、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、５００μｍ以上の自己接着性繊維状成形材料を含有することを特徴としている。この組成物は、単子葉材から得られた自己接着性を有する繊維材料と粉末材料とを含有するため、単子葉材の維管束部分のみならず柔細胞部分も有効に利用することができる。また、単子葉材は、糖分含量が高いため、自己接着性に優れる繊維材料と粉末材料を得ることができるとともに、これらの繊維材料と粉末材料との親和性が良好であるため、これらを含む組成物は成形体を得るのに適した組成となっており、樹脂などのバインダを添加しなくても強度に優れる成形体を容易に得ることができる。以下、本発明の各種形態について、成形材料組成物、成形体の製造方法および成形体について説明する。
【００１１】
（成形材料組成物）
（単子葉材）
本成形材料組成物は、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物の構成成分を含んでいる。単子葉材に用いる単子葉植物は、単子葉植物であって草本植物と木本植物とを包含している。本発明においては、単子葉植物のなかでも、高木状となる竹類やヤシ類を好ましく用いることができる。このような単子葉植物としては、たとえば、竹、ヤシ、イネ、ススキ、トウモロコシ、バガス、バショウ、バナナ、ササ、イグサ、サイザル等が挙げられる。これらの単子葉植物においては大量に繊維材料および粉末材料を採取できるとともに、長い繊維材料を容易に採取できるからである。竹類としては、モウソウチク、マダケ、ハチク等が挙げられる。また、ヤシ類としては、シュロ、アブラヤシなどが挙げられる。本発明に用いる単子葉植物としては、各種の単子葉植物を１種あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、単子葉材としては、単子葉植物の茎部を使用することが好ましい。
【００１２】
本発明においては、採取され未だ加工されてない状態の単子葉材のみならず、水蒸気処理が未だ施されていない単子葉材であれば他の用途に用いられていたものであっても用いることができる。したがって、建築用材や各種の用途に用いられていた竹やヤシなども、本発明における単子葉材に含まれる。
【００１３】
（自己接着性繊維材料）
本成形材料組成物は、単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物中の自己接着性繊維材料を含有している。自己接着性繊維材料は、その長さ５００μｍ以上であることが好ましい。こうした自己接着性繊維材料は、維管束の部分が水蒸気処理されることによって得られる。自己接着性繊維材料は、３ｃｍ以上の長繊維が８０wt%以上であることがより好ましい。こうした組成であると、成形体の強度発現に有効であるからである。
【００１４】
なお、自己接着性繊維材料は、カーリングされていてもよい。ここで、カーリングとは、例えば、繊維材料をツイストロープ手法などにより撚る若しくは捻る、あるいは巻く（ローリング）などの手法によって繊維材料に湾曲状のくせ付けが行われた状態を意味している。特に、竹の繊維は、水蒸気処理を施すことで初めてカーリングが可能となる。
【００１５】
また、自己接着性繊維材料は、編地、織布、不織布等の構成によって、二次元あるいは三次元状の形態を保持することもできる。また、交絡されてフェルト状あるいはマット状に形成されていてもよい。自己接着性繊維材料は、得ようとする成形体に必要とされる特性を付与するために各種の形態を採ることができる。後述するように、本成形材料組成物における自己接着性繊維材料は広い範囲で所望の長さで取得することができる。このため、自己接着性繊維材料に各種形態が容易に付与される。また、自己接着性繊維材料に付与された線状構造や、二次元形態等の高次構造は、自己接着性繊維材料を加熱することでその接着性によって容易に固定できる。
【００１６】
自己接着性繊維材料は、好ましくは、１００℃以上２６０℃以下で少なくともその一部が軟化あるいは溶融することが好ましい。こうした熱特性を有することにより十分に補強材料として機能できるからである。より好ましくは、１２０℃以上２２０℃以下である。
【００１７】
（自己接着性粉末材料）
本成形材料組成物は、自己接着性粉末材料を含むこともできる。自己接着性粉末材料は、単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物中から得ることができる。自己接着性粉末材料は、２５０μｍ以下の粒径の粒子であることが好ましい。こうした粒径の粒子であると、成形体を効果的に緻密化し強度を向上させることができる。こうした自己接着粉末材料は、単子葉材の基本組織、すなわち、柔細胞が水蒸気処理された処理物から得ることができる。自己接着性粉末材料は、１００℃以上２６０℃以下で少なくともその一部が軟化あるいは溶融することが好ましい。こうした熱特性を有することで、自己接着性繊維材料間を充てんして良好なマトリックスを形成することができる。より好ましくは１２０℃以上２２０℃以下である。
【００１８】
自己接着性粉末材料が由来する単子葉材は、自己接着性繊維材料が由来する単子葉材と自己接着性粉末材料が由来する単子葉材は同種であってもよいし、異種であってもよい。また、両材料は同一個体の単子葉材に由来してもよい。後述する、本成形材料組成物の製造方法によれば、同一個体の単子葉材に由来する自己接着性繊維材料と自己接着性粉末材料とを容易に得ることができる。
【００１９】
さらに、本成形材料組成物においては、自己接着性繊維材料と自己接着性粉末材料とは由来する単子葉材の原型を留めない程度に解繊あるいは解砕されていてもよいが、用いた単子葉材の原型に近い形状あるいはその部分的形状を備えた集合形態を採っていてもよい。すなわち、円柱状、角柱等の各種の柱状体、板状、断面が半円あるいは円弧上の不完全筒状体、筒状体等である。こうした集合形態を有することにより、この集合形態全体を加熱して、かかる集合形態をそのまま維持して成形あるいは一部変形させて成形することにより集合形態を利用した成形体を製造することができる。
【００２０】
本組成物を構成する繊維材料と粉末材料とはともに自己接着性を有している。自己接着性は単子葉材の水蒸気処理に伴って生成した分解成分によるものである。自己接着性繊維材料および自己接着性粉末材料を得るための水蒸気処理については後段で詳細に説明する。
【００２１】
本材料組成物は、少なくともこれらの２種の材料を含有していれば足りるが、双子葉植物を用いた双子葉材の水蒸気処理物を含んでいてもよい。単子葉材と同様、植物由来であれば生分解性の観点からも好ましい。また、双子葉樹材はリグニン含有量が高いため、成形体の強度および耐水性を向上させることができる。双子葉樹材由来の水蒸気処理物は、好ましくは粉末状である。
【００２２】
本成形材料組成物は、他の樹脂材料を含んでいてもよい。かかる他の樹脂材料としては、通常の熱可塑性樹脂材料、熱硬化性樹脂材料、生分解性樹脂材料を使用することができる。熱可塑性樹脂材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ、塩化ビニルなどを用いることができるが、好ましくは、ポリプロピレン、ポリエチレンを用いることができる。また、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂等を用いることができる。好ましくは、フェノール樹脂を用いることができる。生分解性樹脂材料を用いることにより、成形体全体としての生分解性を容易に確保することができる。なお、生分解性樹脂材料としては、ポリ乳酸、ポリ−β−ヒドロキシ酪酸、ポリコハク酸ブチレン等の脂肪族ポリエステル材料から選択される１種あるいは２種以上を選択して用いることができる。これらの脂肪族ポリエステル材料は、優れた生分解性と入手容易な点において好ましい。
【００２３】
なお、本組成物、特に、成形用組成物には、樹脂材料の他、強度確保や賦形性のための無機あるいは有機フィラー、可塑剤、着色剤、揮発性溶媒などの通常の成形用組成物が含有することのできる各種添加剤を含むことができる。無機フィラーとしては、ガラス、金属、炭素系材料、およびセラミックス材料からなる、チップ状、球状、針状、及びファイバー状粒子等を挙げることができる。また、無機フィラーとしては、たとえば、クレーなどの天然物を用いることもできる。有機フィラーとしては、リグノセルロース系材料（薄片、球状、不定形状粒子やファイバーを含む）、タンパク質系材料（粒子やファイバーを含む）、あるいは合成樹脂材料（粒子あるいはファイバー）、木粉などを利用することができる。
【００２４】
（成形材料の製造方法）
本製造方法においては、１種あるいは２種以上の単子葉材を組み合わせて用いることができる。２種以上の単子葉材を用いた場合、異種の単子葉材に由来する自己接着性粉末材料と異種の単子葉材に由来する自己接着性粉末材料とを同時に得ることができる。
【００２５】
単子葉材は、水蒸気処理を経て本組成物の自己接着性繊維材料および自己接着性粉末材料となるが、水蒸気処理に先立って適当な大きさに切断されることが好ましい。例えば、水蒸気処理によって得られる繊維材料の最大長さは、水蒸気処理に供される単子葉材の長さに依存する。したがって、得ようとする繊維材料の長さを考慮して水蒸気処理に供する単子葉材の大きさを決定することができる。本製造方法によれば、こうすることで所望の長さの自己接着性繊維材料を得ることができる。
【００２６】
単子葉材の含水率（乾量基準）は、１２０％（以下、含水率においては重量％を意味する。）以下であることが好ましい。含水率が１２０％を超えると、水蒸気処理によって単子葉材中に生成する分解成分が流出しやすくなり、有効量の分解成分が処理後の繊維材料や粉末材料に保持されにくくなるからである。より好ましくは、８％以上１００％以下である。かかる範囲であると、単子葉材全体を均一に水蒸気処理して分解成分を生成させると同時に分解成分の流出を効果的に抑制できて、好ましい成形性とを備える繊維材料と粉末材料とを同時に得ることができる。８％未満であると、水蒸気による暴露が不均一になりやすく、このため、分解成分の生成も不均一になり、流動性の良好な熱可塑性材料を得られにくくなる。一方、１００％を超えると、水蒸気処理中に単子葉材中の自由水が遊離しやすくなり、この自由水の遊離とともに分解成分が単子葉材から流出しやすくなり、得られる処理物のバインダ性能が低下する。より好ましくは、１５％以上１００％以下である。さらに、好ましくは、３０％以上１００％以下である。含水率は、単子葉材を乾燥する工程においてその程度を調整することができる。逆に、含水率は、単子葉材に対して外部から水分を付与することによっても調整することができる。
【００２７】
(水蒸気処理工程)
単子葉材が水蒸気処理されることにより、当該材料中に含まれていたセルロースあるいはヘミセルロースなどのセルロース系成分が加水分解等を受けて分解成分が生成される。また、当該材料中に含まれていたリグニン系成分も変性あるいは分解され、分解成分が生成される。したがって、単子葉材を水蒸気処理して得られる処理物は、セルロース系分解成分とリグニン系分解成分とを含有する。かかる材料は、理論的に十分に解明されてはいないものの、加熱により、少なくともその一部が溶融し、可塑性を発現するため、成形体における基材のバインダとして機能することができる。
【００２８】
成形材料として有用な材料を得るには、水蒸気処理によって単子葉材中のリグニンやセルロース系成分を十分に分解させて単子葉材において十分なセルロース系分解成分および／またはリグニン系分解成分を生成させる必要がある。なかでも、単子葉材において多量に含まれるセルロース系成分を十分に分解させる必要がある。一方、本発明においては、単子葉材から所望の長さの繊維材料を取得しようとするものであるから、既に述べたように単子葉材の維管束方向に沿った長さにおいて一定の制限があり、この結果、水蒸気処理に供される単子葉材の大きさに一定の制限がある。ここで、セルロース系分解成分やリグニン系分解成分の組成や生成量は温度に大きく影響されることから、水蒸気処理に供される試料が大きければ、同一材料においても分解成分の生成量や組成が異なってくるが、本発明によれば、単子葉材の構造、すなわち、柔細胞を主体とする基本組織に剛直な維管束部分が分散する構造を利用し、しかも、比較的大きなサイズで水蒸気処理を行うことで、維管束部分は主として繊維材料として残し柔細胞は粉末状とすることができると同時に、本発明によれば、いずれにも十分な自己接着性を付与することができる。すなわち、水蒸気処理に供される単子葉材が大きくても、すなわち、熱伝導等に部位的差異があったとしても、柔細胞を主体とする基本組織中に維管束鞘が分散する構造を利用すれば、柔細胞には水蒸気処理により効果的に通熱されて分解が進み、容易に粉末状あるいは粉末状に解砕可能となるとともにおおよそ十分な自己接着性がを発現させることができ、維管束においては硬い厚壁繊維の存在によってその物理的構造を維持させるとともに、その表面では自己接着性を有する分解生成物を生じさせることができるのである。なお、双子葉材を用いる場合には、形成層の存在や剛直な木質部の存在によるため、有効に分解成分を生成させるには、樹材を細片化して均一かつ十分な反応性を付与する必要がある。このため、繊維と粉末との双方を維持可能な反応条件を構成することは実質的に不可能であった。
【００２９】
この結果、本発明によれば、双子葉材とは異なる構造を有する単子葉材に対して十分な水蒸気処理を行うことで、自己接着性を有する繊維材料と自己接着性を有する粉末材料とを一挙に得ることができるのである。さらに、自己接着性粉末材料は、柔細胞に由来するため容易に微粉末化することができるとともに、高い自己接着性を発現しやすいため、自己接着性繊維材料に対して良好なバインダ機能を発揮する。
【００３０】
水蒸気処理は、飽和水蒸気下で加熱するなど、各種形態で実施することができるが、好ましくは、耐圧容器内で、高圧下加熱水蒸気に単子葉材を曝すことによって行う。また、上記したように自己接着性の繊維材料と粉末材料とを取得するためには、好ましくは、本発明における水蒸気処理は、約１００℃以上で加熱することが好ましく、また、上限は好ましくは約２６０℃以下である。１００℃以上２６０℃以下であると、ヘミセルロースの分解を行う一方、分解縮合等の副反応を抑制することができる。好ましくは、約１２０℃以上約２２０℃以下に加熱する。より好ましくは、約１８０℃以上約２２０℃以下とする。
【００３１】
加熱温度が約１８０℃以上約２２０℃以下のとき、例えば、該温度範囲内にて数分から数十分間程度処理すればよい。
【００３２】
水蒸気処理を終了させるときは、徐々に圧力を下げることもできるし、一挙に大気圧まで開放することもできる。大気圧まで一挙に開放する場合には、処理装置内の単子葉材内部の水分が一挙に蒸気化されることにより、単子葉材内で爆発が生じて単子葉材の組織が破壊される。この結果、単子葉材が細分化されて繊維状や粉末状等に粉砕することができる（以下、高圧状態から一挙に圧力開放することを、爆砕という）。爆砕によれば、その後の解繊工程を省略あるいは簡略化できる。また、乾燥工程も効率的に実施できるようになる。なお、爆砕を実施する場合には、水蒸気処理における加熱温度は、１８０℃以上２６０℃以下であることが好ましい。より好ましくは、約２００℃以上約２３０℃以下とする。
【００３３】
このような水蒸気処理により得られた処理物は、これら分解成分が組織内に保持されあるいは組織から材料表面に浸出した状態となっている。処理物においては、必ずしも繊維材料と粉末材料とに物理的に分解されているわけではなく、解繊あるいは解砕により繊維材料と粉末材料の形態を包含した状態となっていればよい。なお、爆砕によれば、繊維材料と粉末材料とに一挙に分離されている場合もある。
【００３４】
（乾燥工程）
水蒸気処理後、処理物を乾燥することが好ましい。水分が多量に存在すると、本材料を加熱して流動化させる際、水分が気化して成形性あるいは流動性を損なう可能性がある。また、分解成分が水分の蒸発とともに移動して流動性や成形性を損なう可能性がある。
【００３５】
乾燥工程は、一般には、本材料の含水率（乾量基準）が２８％以下となるまで実施することが好ましい。より好ましくは１２％あるいは気乾含水率まで乾燥する。さらに好ましくは８％以下となるまで乾燥する。
【００３６】
乾燥は、常温下でも高温下でも行い得るが、好ましくは、水蒸気処理の後、積極的に乾燥する。水蒸気処理後、早期に水分を蒸発させることにより、水分とともに水溶性の分解成分が離脱することを抑制して、分解成分をセルロース含有材料に多く残留させることができる。なお、積極的な乾燥とは、水分蒸発を促進するための送風および／または熱を付与しながら乾燥させることをいう。具体的には、水蒸気処理温度以下の高温下での乾燥や、常温下での送風等による乾燥である。なお、含水率は、ＪＩＳ Ｚ ２１０１木材の試験方法 ３．２ 含水率に準じて測定することができる。
【００３７】
（解繊および／または解砕工程）
水蒸気処理による処理物から繊維材料と粉末材料とをそれぞれ得るには、解繊および／または解砕工程を実施することが好ましい。爆砕を実施した場合であっても、解砕および／または解繊工程を実施することで繊維をほぐし、粉末を微細化あるいは凝集をほぐして使用に適した形態とすることができる。なお、既に述べたように、水蒸気処理時における単子葉材の原型の少なくとも一部を留めるような集合形態を保持させる場合には、解繊工程や解砕工程を全く必要としない場合もある。解繊および／または解砕には、公知の解繊機や解砕機を用いることができる。解繊機としては、例えば、ビータや回転、歯や針、流体を用いたものなど各種解繊機が挙げられる。
【００３８】
なお、解繊工程や解砕工程後において、繊維材料と粉末材料とを分離してもよいし、分離しなくてもよい。一方のみを必要とする場合には、分離すればよいが、両者が混合した状態において良好な成形材料であるのであえて分離する必要はなく、そのまま成形材料組成物とすることができる。また、繊維材料あるいは粉末材料のみをさらにサイズ加工や二次加工する場合には、サイズ加工等する材料を分離することは容易であり、必要に応じて分離して一方の材料をサイズ加工することができる。また、繊維材料を撚糸或いは紡績する場合には、必要に応じて繊維材料を分離することができる。なお、本発明の成形材料の製造方法は、自己接着性繊維材料と自己接着性粉末材料とをそれぞれ得ることもでき、これらの材料はいずれも成形材料であるが必ずしも同時に成形材料として使用する必要はない。
【００３９】
本成形材料の製造方法によれば、単子葉材から異種の形態、すなわち、自己接着性繊維材料と自己接着性粉末材料とを同時に得ることができる。このため、単子葉材を有効利用できる。また、両者を含む組成物は、成形材料組成物としても、いずれも自己接着性を有し、かつ組成的にも親和性を備えているとともに、繊維材料は強度や加工性に優れ、粉末材料は流動性・充てん性に優れているため、好ましい成形材料組成物となっている。特に、軽量でありながら曲げ強度（曲げ強さおよび曲げヤング率）に優れたものとなっている。
【００４０】
（本材料の利用）
本成形材料に含まれる粉末材料および繊維材料はそれぞれ自己接着性を有しており、成形材料として用いることができるが、自己接着性粉末材料は、バインダとして用いることができる他、可塑剤、充填剤としても用いることができる。また、自己接着性繊維材料は、強靭な繊維材料であってかつ自己接着性を有するため、他の樹脂成形体におけるバインダおよび／または補強材料に適用できる。
【００４１】
（成形体の製造方法）
こうして得られる本成形材料組成物を加熱して形状を付与することにより、成形体を製造することができる。成形体を製造するにあたっては、成形・搬送・ハンドリングに適した形状や大きさを備えた成形前駆体とすることができる。このような前駆体は、少なくとも本成形材料を加圧することによって得ることができる。本材料が本来的に有する分解成分は、常温でも粘結性を有しているからである。また、本成形材料組成物の含有する自己接着性材料は、既に述べたように各種の高次構造を保持することができるので、そういった高次構造を有する成形前駆体とすることもできる。また、自己接着性繊維材料あるいは自己接着性粉末材料の接着性を利用すれば成形前駆体の形状を容易に保持することができる。
【００４２】
成形工程における加熱条件は、自己接着性繊維材料および自己接着性粉末材料の熱特性を考慮して決定することができる。なかでも、自己接着性粉末材料の熱特性を考慮することが好ましい。単子葉材を用いた場合、水蒸気処理条件によっても異なるが、約１００℃以上約２６０℃以下とすることができる。好ましくは、約１１０℃以上であり、より好ましくは約１５０℃以上であり、さらに好ましくは約１７０℃以上であり、最も好ましくは約１８０℃以上である。また、約２３０℃以下とすることが好ましい。加熱温度は、水蒸気処理時の温度が高い場合には、相対的に低く設定することができ、水蒸気処理温度が低い場合には、相対的に高く設定することが好ましい。
【００４３】
成形材料組成物を加熱して可塑化後、適切な形状付与手段を適用することにより成形体を得ることができる。形状付与手段は、たとえば、型を使用したり、ダイを通過させたりする従来公知の手段を使用することができる。その後、冷却することにより、成形体を得ることができる。成形方法としては、射出成形、押出し成形、圧縮成形、ブロー成形、カレンダー成形、異形押出し成形、スタンピングモールド成形、スタンパブル成形、シートスタンピング法等を含むスタンピング成形等の各種成形方法に適用できる。
【００４４】
（成形体）
本成形用組成物に対して形状付与した後、冷却することにより、成形体を得ることができる。得られた成形体は、繊維材料と粉末材料とを含む成形体である。単子葉材由来の繊維材料を含有することから、軽量（密度が小さく）で強度（曲げ強度、曲げヤング率）に優れた成形体となっている。
【００４５】
本成形体は、取っ手、手すり、床材、壁材、柱材、化粧板などの積層板や内外装材を含む建築材料他、各種樹脂材料の代替品として用いることができる。さらに、また、本成形体は、インストルメントパネル、クラブボックス、ドアトリム、灰皿、コンソールボックス、シートバック、トランクルームトレー等の車両用の内装部品の基材にも好適である。
【００４６】
（生分解性）
本成形体は、単子葉材の水蒸気処理物に由来する繊維材料と粉末材料とを含んでいるため、良好な生分解性を示す。特に、樹脂等を含まず、自己接着性繊維材料と自己接着性粉末材料とのみから構成される場合には、極めて良好な生分解性を示す。また、繊維材料および粉末材料の熱可塑性に基づいて、加熱により再度可塑性を発現させることができる。したがって、本成形体が不要となった場合において、再度加熱することにより、再び成形材料として使用できる。すなわち、そのままの組成で新たな形状を付与することもできるし、他の材料と組み合わせて新たな形状を付与することもできる。さらに、充填剤として別の用途に転用することもできる。また、使用済みの本成形体を可塑化させることにより、成形体中の他のフィラーなどの複合材料や樹脂材料と分離しあるいはこれらを回収することができる。
【実施例１】
【００４７】
以下、本発明を実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４８】
（１）竹材を２ｍ長さに切断するとともに適当に縦割したものを２００℃まで加熱し２００℃２０分間水蒸気処理した。その後、徐々に冷却するとともに圧力を低下させ、気乾含水率まで風乾させた。乾燥物を歯間隔０．５ｍｍに設定した歯抜型リファイナーにかけて解繊した。これを分級して篩目が２５０μｍを通過しない繊維（繊維長２５０μｍ以上３０ｍｍ以下）を成形材料とした。
【００４９】
（２）上記で得られた成形材料を、それぞれそのまま成形材料組成物として使用して、成形体を製造した。すなわち、本成形材料以外には、なんら他の材料は使用しないで成形材料組成物を構成した。この成形用組成物を、ホットプレスで温度１８０℃で５分間加熱して厚さ５ｍｍの成形体（ボード）を作製した。得られた各成形体について以下の特性を測定した。得られた成形体の特性を表１に示す。
【００５０】
１．密度
ＪＩＳ Ａ ５９０５繊維板６．３密度試験
２．曲げ試験（曲げ強さ及び曲げヤング係数）
曲げ強さ：ＪＩＳ Ｚ ５９０５ 繊維板６．６曲げ強さ試験
曲げヤング係数：ＪＩＳ Ｚ ５９０５ 繊維板６．６曲げ強さ試験に準じた。
３．吸水厚さ膨張率
ＪＩＳ Ａ ５９０５繊維板６．９吸水厚さ膨張率試験
４．吸水率
ＪＩＳ Ａ ５９０５繊維板６．８吸水率試験
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１に示すように、いずれの成形材料組成物からも良好な成形体を得ることができた。すなわち、これらの成形材料組成物を構成する繊維材料および粉末材料がいずれも良好な自己接着性を有することがわかる。また、得られた成形体は、いずれも密度が１以下で軽量である一方、曲げ強さおよび曲げヤング率において優れた数値を示した。こうしたことから、単子葉材の水蒸気処理物由来の成形材料組成物によれば、単子葉材の構造、すなわち、柔細胞を主体とする基本組織中に維管束が分散する構造を有効に利用して、自己接着性繊維材料と自己接着性粉末材料とを得ることができ、さらに、これらをそのまま成形材料組成物として利用しても有効な成形体を得られることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】単子葉材と双子葉樹材の組織の相違を示す図。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形材料組成物、成形体およびその製造方法に関し、詳しくは、単子葉材由来の自己接着性を備える成形材料の利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、竹やヤシなどの単子葉植物はその構造が双子葉植物の樹木とは全く異なり、剛直な木質部を有していない。このため、単子葉材は、木材としての一般的な用途には利用されにくく、限られたごく一部の用途に使用されてきたに過ぎない。近年、竹林が増大する傾向にあり、竹などの単子葉植物の有効な用途が探索されている。ここに、竹を利用する技術として、竹を繊維化し竹繊維とした上での利用技術が検討されてきている。生の竹から繊維を採取するのは非常に困難であることから、生竹を適当な長さに切断して高圧雰囲気に置いたあと一気に大気圧中に放出して繊維状に爆砕した上、得られた竹繊維を糊剤で固化してボードを形成する技術が開示されている（特許文献１）。また、同様に竹を爆砕して得られる竹繊維を用いて繊維強化樹脂成形体を成形する技術も開示されている（特許文献２）。爆砕によれば、機械的処理によらずに竹繊維を解繊できるという利点がある。これらの従来の技術においては、竹を繊維として有効利用する観点から、繊維化のために適した爆砕条件が採用されている。
【特許文献１】特開昭６３−７９０３号公報
【特許文献２】特開２００３−２５３０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１に示すように、単子葉植物には、こうして竹繊維として採取される組織として維管束鞘を有しているが、単に通常の繊維材料として用いられるのみであった。また、これら維管束鞘の周囲を充填する柔細胞を有しているが、竹の繊維化に伴い、これら柔細胞も同時に処理されることになり、爆砕処理物の数十％を占める非繊維状の処理物粉末を生じていた。しかしながら、柔細胞の処理物は、これまで、ほとんど着目されておらず、単子葉材全体が有効利用されているとはいえなかった。したがって、柔細胞の利用に適した条件が採用されているわけでもなかった。
【０００４】
そこで、本発明は、単子葉材全体を有効に利用するとともに、単子葉材の特性を利用した成形材料組成物、成形体およびその製造方法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】
【０００５】
本発明者らは、単子葉材の有効利用について検討したところ、単子葉材中のリグニン、セルロースおよびヘミセルロースの分解物を十分に生成させ維管束に由来する繊維材料や柔細胞に由来する粉末材料に保持あるいは付着させることにより、単子葉材の維管束由来部分のみでなく柔細胞も有効利用できること、特に、単子葉材の維管束由来繊維材料と柔細胞由来粉末材料とを成形材料として用いることで、好ましい特性の成形体が得られることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明によれば以下の手段が提供される。
【０００６】
本発明の１つの形態によれば、成形材料組成物であって、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、５００μｍ以上の自己接着性繊維状成形材料を含有する、組成物が提供される。この成形材料によれば、１ｃｍ以上の長繊維が８０wt%以上であることが好ましい態様である。さらに、前記繊維状成形材料はカーリングされていることも好ましい態様である。
【０００７】
さらに、これらの組成物においては、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、２５０μｍ以下の粉末状成形材料を含有することが好ましい態様である。この粉末状成形材料は前記繊維状成形材料が由来するのと同一種の単子葉材に由来することが好ましい態様である。前記単子葉材は、竹材および／またはヤシ材であることが好ましい。
【０００８】
本発明の他の一つの形態によれば、成形体であって、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる５００μｍ以上の自己接着性繊維状成形材料が相互に結合された成形体が提供される。この成形体においては、前記自己接着性繊維状成形材料はカーリングされていることが好ましい態様であり、さらに、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、２５０μｍ以下の自己接着性粉末状成形材料が前記繊維状成形材料に結合されていることが好ましい態様である。
【０００９】
さらに、本発明の他の一つの形態によれば、成形体の製造方法であって、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理する工程と、該水蒸気処理によって得られる処理物の維管束鞘部分から自己接着性繊維状体と前記処理物の柔組織部分から自己接着性粉末状体とを採取する工程と、前記自己接着性繊維状体の少なくとも一部と前記自己接着性粉末状体の少なくとも一部とを熱圧して成形体を製造する工程と、を備える、製造方法が提供される。この製造方法においては、前記単子葉材は、タケ材および／またはヤシ材であることが好ましい態様である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の１つの形態である成形材料組成物は、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、５００μｍ以上の自己接着性繊維状成形材料を含有することを特徴としている。この組成物は、単子葉材から得られた自己接着性を有する繊維材料と粉末材料とを含有するため、単子葉材の維管束部分のみならず柔細胞部分も有効に利用することができる。また、単子葉材は、糖分含量が高いため、自己接着性に優れる繊維材料と粉末材料を得ることができるとともに、これらの繊維材料と粉末材料との親和性が良好であるため、これらを含む組成物は成形体を得るのに適した組成となっており、樹脂などのバインダを添加しなくても強度に優れる成形体を容易に得ることができる。以下、本発明の各種形態について、成形材料組成物、成形体の製造方法および成形体について説明する。
【００１１】
（成形材料組成物）
（単子葉材）
本成形材料組成物は、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物の構成成分を含んでいる。単子葉材に用いる単子葉植物は、単子葉植物であって草本植物と木本植物とを包含している。本発明においては、単子葉植物のなかでも、高木状となる竹類やヤシ類を好ましく用いることができる。このような単子葉植物としては、たとえば、竹、ヤシ、イネ、ススキ、トウモロコシ、バガス、バショウ、バナナ、ササ、イグサ、サイザル等が挙げられる。これらの単子葉植物においては大量に繊維材料および粉末材料を採取できるとともに、長い繊維材料を容易に採取できるからである。竹類としては、モウソウチク、マダケ、ハチク等が挙げられる。また、ヤシ類としては、シュロ、アブラヤシなどが挙げられる。本発明に用いる単子葉植物としては、各種の単子葉植物を１種あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。また、単子葉材としては、単子葉植物の茎部を使用することが好ましい。
【００１２】
本発明においては、採取され未だ加工されてない状態の単子葉材のみならず、水蒸気処理が未だ施されていない単子葉材であれば他の用途に用いられていたものであっても用いることができる。したがって、建築用材や各種の用途に用いられていた竹やヤシなども、本発明における単子葉材に含まれる。
【００１３】
（自己接着性繊維材料）
本成形材料組成物は、単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物中の自己接着性繊維材料を含有している。自己接着性繊維材料は、その長さ５００μｍ以上であることが好ましい。こうした自己接着性繊維材料は、維管束の部分が水蒸気処理されることによって得られる。自己接着性繊維材料は、３ｃｍ以上の長繊維が８０wt%以上であることがより好ましい。こうした組成であると、成形体の強度発現に有効であるからである。
【００１４】
なお、自己接着性繊維材料は、カーリングされていてもよい。ここで、カーリングとは、例えば、繊維材料をツイストロープ手法などにより撚る若しくは捻る、あるいは巻く（ローリング）などの手法によって繊維材料に湾曲状のくせ付けが行われた状態を意味している。特に、竹の繊維は、水蒸気処理を施すことで初めてカーリングが可能となる。
【００１５】
また、自己接着性繊維材料は、編地、織布、不織布等の構成によって、二次元あるいは三次元状の形態を保持することもできる。また、交絡されてフェルト状あるいはマット状に形成されていてもよい。自己接着性繊維材料は、得ようとする成形体に必要とされる特性を付与するために各種の形態を採ることができる。後述するように、本成形材料組成物における自己接着性繊維材料は広い範囲で所望の長さで取得することができる。このため、自己接着性繊維材料に各種形態が容易に付与される。また、自己接着性繊維材料に付与された線状構造や、二次元形態等の高次構造は、自己接着性繊維材料を加熱することでその接着性によって容易に固定できる。
【００１６】
自己接着性繊維材料は、好ましくは、１００℃以上２６０℃以下で少なくともその一部が軟化あるいは溶融することが好ましい。こうした熱特性を有することにより十分に補強材料として機能できるからである。より好ましくは、１２０℃以上２２０℃以下である。
【００１７】
（自己接着性粉末材料）
本成形材料組成物は、自己接着性粉末材料を含むこともできる。自己接着性粉末材料は、単子葉材を水蒸気処理して得られた処理物中から得ることができる。自己接着性粉末材料は、２５０μｍ以下の粒径の粒子であることが好ましい。こうした粒径の粒子であると、成形体を効果的に緻密化し強度を向上させることができる。こうした自己接着粉末材料は、単子葉材の基本組織、すなわち、柔細胞が水蒸気処理された処理物から得ることができる。自己接着性粉末材料は、１００℃以上２６０℃以下で少なくともその一部が軟化あるいは溶融することが好ましい。こうした熱特性を有することで、自己接着性繊維材料間を充てんして良好なマトリックスを形成することができる。より好ましくは１２０℃以上２２０℃以下である。
【００１８】
自己接着性粉末材料が由来する単子葉材は、自己接着性繊維材料が由来する単子葉材と自己接着性粉末材料が由来する単子葉材は同種であってもよいし、異種であってもよい。また、両材料は同一個体の単子葉材に由来してもよい。後述する、本成形材料組成物の製造方法によれば、同一個体の単子葉材に由来する自己接着性繊維材料と自己接着性粉末材料とを容易に得ることができる。
【００１９】
さらに、本成形材料組成物においては、自己接着性繊維材料と自己接着性粉末材料とは由来する単子葉材の原型を留めない程度に解繊あるいは解砕されていてもよいが、用いた単子葉材の原型に近い形状あるいはその部分的形状を備えた集合形態を採っていてもよい。すなわち、円柱状、角柱等の各種の柱状体、板状、断面が半円あるいは円弧上の不完全筒状体、筒状体等である。こうした集合形態を有することにより、この集合形態全体を加熱して、かかる集合形態をそのまま維持して成形あるいは一部変形させて成形することにより集合形態を利用した成形体を製造することができる。
【００２０】
本組成物を構成する繊維材料と粉末材料とはともに自己接着性を有している。自己接着性は単子葉材の水蒸気処理に伴って生成した分解成分によるものである。自己接着性繊維材料および自己接着性粉末材料を得るための水蒸気処理については後段で詳細に説明する。
【００２１】
本材料組成物は、少なくともこれらの２種の材料を含有していれば足りるが、双子葉植物を用いた双子葉材の水蒸気処理物を含んでいてもよい。単子葉材と同様、植物由来であれば生分解性の観点からも好ましい。また、双子葉樹材はリグニン含有量が高いため、成形体の強度および耐水性を向上させることができる。双子葉樹材由来の水蒸気処理物は、好ましくは粉末状である。
【００２２】
本成形材料組成物は、他の樹脂材料を含んでいてもよい。かかる他の樹脂材料としては、通常の熱可塑性樹脂材料、熱硬化性樹脂材料、生分解性樹脂材料を使用することができる。熱可塑性樹脂材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ、塩化ビニルなどを用いることができるが、好ましくは、ポリプロピレン、ポリエチレンを用いることができる。また、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂等を用いることができる。好ましくは、フェノール樹脂を用いることができる。生分解性樹脂材料を用いることにより、成形体全体としての生分解性を容易に確保することができる。なお、生分解性樹脂材料としては、ポリ乳酸、ポリ−β−ヒドロキシ酪酸、ポリコハク酸ブチレン等の脂肪族ポリエステル材料から選択される１種あるいは２種以上を選択して用いることができる。これらの脂肪族ポリエステル材料は、優れた生分解性と入手容易な点において好ましい。
【００２３】
なお、本組成物、特に、成形用組成物には、樹脂材料の他、強度確保や賦形性のための無機あるいは有機フィラー、可塑剤、着色剤、揮発性溶媒などの通常の成形用組成物が含有することのできる各種添加剤を含むことができる。無機フィラーとしては、ガラス、金属、炭素系材料、およびセラミックス材料からなる、チップ状、球状、針状、及びファイバー状粒子等を挙げることができる。また、無機フィラーとしては、たとえば、クレーなどの天然物を用いることもできる。有機フィラーとしては、リグノセルロース系材料（薄片、球状、不定形状粒子やファイバーを含む）、タンパク質系材料（粒子やファイバーを含む）、あるいは合成樹脂材料（粒子あるいはファイバー）、木粉などを利用することができる。
【００２４】
（成形材料の製造方法）
本製造方法においては、１種あるいは２種以上の単子葉材を組み合わせて用いることができる。２種以上の単子葉材を用いた場合、異種の単子葉材に由来する自己接着性粉末材料と異種の単子葉材に由来する自己接着性粉末材料とを同時に得ることができる。
【００２５】
単子葉材は、水蒸気処理を経て本組成物の自己接着性繊維材料および自己接着性粉末材料となるが、水蒸気処理に先立って適当な大きさに切断されることが好ましい。例えば、水蒸気処理によって得られる繊維材料の最大長さは、水蒸気処理に供される単子葉材の長さに依存する。したがって、得ようとする繊維材料の長さを考慮して水蒸気処理に供する単子葉材の大きさを決定することができる。本製造方法によれば、こうすることで所望の長さの自己接着性繊維材料を得ることができる。
【００２６】
単子葉材の含水率（乾量基準）は、１２０％（以下、含水率においては重量％を意味する。）以下であることが好ましい。含水率が１２０％を超えると、水蒸気処理によって単子葉材中に生成する分解成分が流出しやすくなり、有効量の分解成分が処理後の繊維材料や粉末材料に保持されにくくなるからである。より好ましくは、８％以上１００％以下である。かかる範囲であると、単子葉材全体を均一に水蒸気処理して分解成分を生成させると同時に分解成分の流出を効果的に抑制できて、好ましい成形性とを備える繊維材料と粉末材料とを同時に得ることができる。８％未満であると、水蒸気による暴露が不均一になりやすく、このため、分解成分の生成も不均一になり、流動性の良好な熱可塑性材料を得られにくくなる。一方、１００％を超えると、水蒸気処理中に単子葉材中の自由水が遊離しやすくなり、この自由水の遊離とともに分解成分が単子葉材から流出しやすくなり、得られる処理物のバインダ性能が低下する。より好ましくは、１５％以上１００％以下である。さらに、好ましくは、３０％以上１００％以下である。含水率は、単子葉材を乾燥する工程においてその程度を調整することができる。逆に、含水率は、単子葉材に対して外部から水分を付与することによっても調整することができる。
【００２７】
(水蒸気処理工程)
単子葉材が水蒸気処理されることにより、当該材料中に含まれていたセルロースあるいはヘミセルロースなどのセルロース系成分が加水分解等を受けて分解成分が生成される。また、当該材料中に含まれていたリグニン系成分も変性あるいは分解され、分解成分が生成される。したがって、単子葉材を水蒸気処理して得られる処理物は、セルロース系分解成分とリグニン系分解成分とを含有する。かかる材料は、理論的に十分に解明されてはいないものの、加熱により、少なくともその一部が溶融し、可塑性を発現するため、成形体における基材のバインダとして機能することができる。
【００２８】
成形材料として有用な材料を得るには、水蒸気処理によって単子葉材中のリグニンやセルロース系成分を十分に分解させて単子葉材において十分なセルロース系分解成分および／またはリグニン系分解成分を生成させる必要がある。なかでも、単子葉材において多量に含まれるセルロース系成分を十分に分解させる必要がある。一方、本発明においては、単子葉材から所望の長さの繊維材料を取得しようとするものであるから、既に述べたように単子葉材の維管束方向に沿った長さにおいて一定の制限があり、この結果、水蒸気処理に供される単子葉材の大きさに一定の制限がある。ここで、セルロース系分解成分やリグニン系分解成分の組成や生成量は温度に大きく影響されることから、水蒸気処理に供される試料が大きければ、同一材料においても分解成分の生成量や組成が異なってくるが、本発明によれば、単子葉材の構造、すなわち、柔細胞を主体とする基本組織に剛直な維管束部分が分散する構造を利用し、しかも、比較的大きなサイズで水蒸気処理を行うことで、維管束部分は主として繊維材料として残し柔細胞は粉末状とすることができると同時に、本発明によれば、いずれにも十分な自己接着性を付与することができる。すなわち、水蒸気処理に供される単子葉材が大きくても、すなわち、熱伝導等に部位的差異があったとしても、柔細胞を主体とする基本組織中に維管束鞘が分散する構造を利用すれば、柔細胞には水蒸気処理により効果的に通熱されて分解が進み、容易に粉末状あるいは粉末状に解砕可能となるとともにおおよそ十分な自己接着性がを発現させることができ、維管束においては硬い厚壁繊維の存在によってその物理的構造を維持させるとともに、その表面では自己接着性を有する分解生成物を生じさせることができるのである。なお、双子葉材を用いる場合には、形成層の存在や剛直な木質部の存在によるため、有効に分解成分を生成させるには、樹材を細片化して均一かつ十分な反応性を付与する必要がある。このため、繊維と粉末との双方を維持可能な反応条件を構成することは実質的に不可能であった。
【００２９】
この結果、本発明によれば、双子葉材とは異なる構造を有する単子葉材に対して十分な水蒸気処理を行うことで、自己接着性を有する繊維材料と自己接着性を有する粉末材料とを一挙に得ることができるのである。さらに、自己接着性粉末材料は、柔細胞に由来するため容易に微粉末化することができるとともに、高い自己接着性を発現しやすいため、自己接着性繊維材料に対して良好なバインダ機能を発揮する。
【００３０】
水蒸気処理は、飽和水蒸気下で加熱するなど、各種形態で実施することができるが、好ましくは、耐圧容器内で、高圧下加熱水蒸気に単子葉材を曝すことによって行う。また、上記したように自己接着性の繊維材料と粉末材料とを取得するためには、好ましくは、本発明における水蒸気処理は、約１００℃以上で加熱することが好ましく、また、上限は好ましくは約２６０℃以下である。１００℃以上２６０℃以下であると、ヘミセルロースの分解を行う一方、分解縮合等の副反応を抑制することができる。好ましくは、約１２０℃以上約２２０℃以下に加熱する。より好ましくは、約１８０℃以上約２２０℃以下とする。
【００３１】
加熱温度が約１８０℃以上約２２０℃以下のとき、例えば、該温度範囲内にて数分から数十分間程度処理すればよい。
【００３２】
水蒸気処理を終了させるときは、徐々に圧力を下げることもできるし、一挙に大気圧まで開放することもできる。大気圧まで一挙に開放する場合には、処理装置内の単子葉材内部の水分が一挙に蒸気化されることにより、単子葉材内で爆発が生じて単子葉材の組織が破壊される。この結果、単子葉材が細分化されて繊維状や粉末状等に粉砕することができる（以下、高圧状態から一挙に圧力開放することを、爆砕という）。爆砕によれば、その後の解繊工程を省略あるいは簡略化できる。また、乾燥工程も効率的に実施できるようになる。なお、爆砕を実施する場合には、水蒸気処理における加熱温度は、１８０℃以上２６０℃以下であることが好ましい。より好ましくは、約２００℃以上約２３０℃以下とする。
【００３３】
このような水蒸気処理により得られた処理物は、これら分解成分が組織内に保持されあるいは組織から材料表面に浸出した状態となっている。処理物においては、必ずしも繊維材料と粉末材料とに物理的に分解されているわけではなく、解繊あるいは解砕により繊維材料と粉末材料の形態を包含した状態となっていればよい。なお、爆砕によれば、繊維材料と粉末材料とに一挙に分離されている場合もある。
【００３４】
（乾燥工程）
水蒸気処理後、処理物を乾燥することが好ましい。水分が多量に存在すると、本材料を加熱して流動化させる際、水分が気化して成形性あるいは流動性を損なう可能性がある。また、分解成分が水分の蒸発とともに移動して流動性や成形性を損なう可能性がある。
【００３５】
乾燥工程は、一般には、本材料の含水率（乾量基準）が２８％以下となるまで実施することが好ましい。より好ましくは１２％あるいは気乾含水率まで乾燥する。さらに好ましくは８％以下となるまで乾燥する。
【００３６】
乾燥は、常温下でも高温下でも行い得るが、好ましくは、水蒸気処理の後、積極的に乾燥する。水蒸気処理後、早期に水分を蒸発させることにより、水分とともに水溶性の分解成分が離脱することを抑制して、分解成分をセルロース含有材料に多く残留させることができる。なお、積極的な乾燥とは、水分蒸発を促進するための送風および／または熱を付与しながら乾燥させることをいう。具体的には、水蒸気処理温度以下の高温下での乾燥や、常温下での送風等による乾燥である。なお、含水率は、ＪＩＳ Ｚ ２１０１木材の試験方法 ３．２ 含水率に準じて測定することができる。
【００３７】
（解繊および／または解砕工程）
水蒸気処理による処理物から繊維材料と粉末材料とをそれぞれ得るには、解繊および／または解砕工程を実施することが好ましい。爆砕を実施した場合であっても、解砕および／または解繊工程を実施することで繊維をほぐし、粉末を微細化あるいは凝集をほぐして使用に適した形態とすることができる。なお、既に述べたように、水蒸気処理時における単子葉材の原型の少なくとも一部を留めるような集合形態を保持させる場合には、解繊工程や解砕工程を全く必要としない場合もある。解繊および／または解砕には、公知の解繊機や解砕機を用いることができる。解繊機としては、例えば、ビータや回転、歯や針、流体を用いたものなど各種解繊機が挙げられる。
【００３８】
なお、解繊工程や解砕工程後において、繊維材料と粉末材料とを分離してもよいし、分離しなくてもよい。一方のみを必要とする場合には、分離すればよいが、両者が混合した状態において良好な成形材料であるのであえて分離する必要はなく、そのまま成形材料組成物とすることができる。また、繊維材料あるいは粉末材料のみをさらにサイズ加工や二次加工する場合には、サイズ加工等する材料を分離することは容易であり、必要に応じて分離して一方の材料をサイズ加工することができる。また、繊維材料を撚糸或いは紡績する場合には、必要に応じて繊維材料を分離することができる。なお、本発明の成形材料の製造方法は、自己接着性繊維材料と自己接着性粉末材料とをそれぞれ得ることもでき、これらの材料はいずれも成形材料であるが必ずしも同時に成形材料として使用する必要はない。
【００３９】
本成形材料の製造方法によれば、単子葉材から異種の形態、すなわち、自己接着性繊維材料と自己接着性粉末材料とを同時に得ることができる。このため、単子葉材を有効利用できる。また、両者を含む組成物は、成形材料組成物としても、いずれも自己接着性を有し、かつ組成的にも親和性を備えているとともに、繊維材料は強度や加工性に優れ、粉末材料は流動性・充てん性に優れているため、好ましい成形材料組成物となっている。特に、軽量でありながら曲げ強度（曲げ強さおよび曲げヤング率）に優れたものとなっている。
【００４０】
（本材料の利用）
本成形材料に含まれる粉末材料および繊維材料はそれぞれ自己接着性を有しており、成形材料として用いることができるが、自己接着性粉末材料は、バインダとして用いることができる他、可塑剤、充填剤としても用いることができる。また、自己接着性繊維材料は、強靭な繊維材料であってかつ自己接着性を有するため、他の樹脂成形体におけるバインダおよび／または補強材料に適用できる。
【００４１】
（成形体の製造方法）
こうして得られる本成形材料組成物を加熱して形状を付与することにより、成形体を製造することができる。成形体を製造するにあたっては、成形・搬送・ハンドリングに適した形状や大きさを備えた成形前駆体とすることができる。このような前駆体は、少なくとも本成形材料を加圧することによって得ることができる。本材料が本来的に有する分解成分は、常温でも粘結性を有しているからである。また、本成形材料組成物の含有する自己接着性材料は、既に述べたように各種の高次構造を保持することができるので、そういった高次構造を有する成形前駆体とすることもできる。また、自己接着性繊維材料あるいは自己接着性粉末材料の接着性を利用すれば成形前駆体の形状を容易に保持することができる。
【００４２】
成形工程における加熱条件は、自己接着性繊維材料および自己接着性粉末材料の熱特性を考慮して決定することができる。なかでも、自己接着性粉末材料の熱特性を考慮することが好ましい。単子葉材を用いた場合、水蒸気処理条件によっても異なるが、約１００℃以上約２６０℃以下とすることができる。好ましくは、約１１０℃以上であり、より好ましくは約１５０℃以上であり、さらに好ましくは約１７０℃以上であり、最も好ましくは約１８０℃以上である。また、約２３０℃以下とすることが好ましい。加熱温度は、水蒸気処理時の温度が高い場合には、相対的に低く設定することができ、水蒸気処理温度が低い場合には、相対的に高く設定することが好ましい。
【００４３】
成形材料組成物を加熱して可塑化後、適切な形状付与手段を適用することにより成形体を得ることができる。形状付与手段は、たとえば、型を使用したり、ダイを通過させたりする従来公知の手段を使用することができる。その後、冷却することにより、成形体を得ることができる。成形方法としては、射出成形、押出し成形、圧縮成形、ブロー成形、カレンダー成形、異形押出し成形、スタンピングモールド成形、スタンパブル成形、シートスタンピング法等を含むスタンピング成形等の各種成形方法に適用できる。
【００４４】
（成形体）
本成形用組成物に対して形状付与した後、冷却することにより、成形体を得ることができる。得られた成形体は、繊維材料と粉末材料とを含む成形体である。単子葉材由来の繊維材料を含有することから、軽量（密度が小さく）で強度（曲げ強度、曲げヤング率）に優れた成形体となっている。
【００４５】
本成形体は、取っ手、手すり、床材、壁材、柱材、化粧板などの積層板や内外装材を含む建築材料他、各種樹脂材料の代替品として用いることができる。さらに、また、本成形体は、インストルメントパネル、クラブボックス、ドアトリム、灰皿、コンソールボックス、シートバック、トランクルームトレー等の車両用の内装部品の基材にも好適である。
【００４６】
（生分解性）
本成形体は、単子葉材の水蒸気処理物に由来する繊維材料と粉末材料とを含んでいるため、良好な生分解性を示す。特に、樹脂等を含まず、自己接着性繊維材料と自己接着性粉末材料とのみから構成される場合には、極めて良好な生分解性を示す。また、繊維材料および粉末材料の熱可塑性に基づいて、加熱により再度可塑性を発現させることができる。したがって、本成形体が不要となった場合において、再度加熱することにより、再び成形材料として使用できる。すなわち、そのままの組成で新たな形状を付与することもできるし、他の材料と組み合わせて新たな形状を付与することもできる。さらに、充填剤として別の用途に転用することもできる。また、使用済みの本成形体を可塑化させることにより、成形体中の他のフィラーなどの複合材料や樹脂材料と分離しあるいはこれらを回収することができる。
【実施例１】
【００４７】
以下、本発明を実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４８】
（１）竹材を２ｍ長さに切断するとともに適当に縦割したものを２００℃まで加熱し２００℃２０分間水蒸気処理した。その後、徐々に冷却するとともに圧力を低下させ、気乾含水率まで風乾させた。乾燥物を歯間隔０．５ｍｍに設定した歯抜型リファイナーにかけて解繊した。これを分級して篩目が２５０μｍを通過しない繊維（繊維長２５０μｍ以上３０ｍｍ以下）を成形材料とした。
【００４９】
（２）上記で得られた成形材料を、それぞれそのまま成形材料組成物として使用して、成形体を製造した。すなわち、本成形材料以外には、なんら他の材料は使用しないで成形材料組成物を構成した。この成形用組成物を、ホットプレスで温度１８０℃で５分間加熱して厚さ５ｍｍの成形体（ボード）を作製した。得られた各成形体について以下の特性を測定した。得られた成形体の特性を表１に示す。
【００５０】
１．密度
ＪＩＳ Ａ ５９０５繊維板６．３密度試験
２．曲げ試験（曲げ強さ及び曲げヤング係数）
曲げ強さ：ＪＩＳ Ｚ ５９０５ 繊維板６．６曲げ強さ試験
曲げヤング係数：ＪＩＳ Ｚ ５９０５ 繊維板６．６曲げ強さ試験に準じた。
３．吸水厚さ膨張率
ＪＩＳ Ａ ５９０５繊維板６．９吸水厚さ膨張率試験
４．吸水率
ＪＩＳ Ａ ５９０５繊維板６．８吸水率試験
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１に示すように、いずれの成形材料組成物からも良好な成形体を得ることができた。すなわち、これらの成形材料組成物を構成する繊維材料および粉末材料がいずれも良好な自己接着性を有することがわかる。また、得られた成形体は、いずれも密度が１以下で軽量である一方、曲げ強さおよび曲げヤング率において優れた数値を示した。こうしたことから、単子葉材の水蒸気処理物由来の成形材料組成物によれば、単子葉材の構造、すなわち、柔細胞を主体とする基本組織中に維管束が分散する構造を有効に利用して、自己接着性繊維材料と自己接着性粉末材料とを得ることができ、さらに、これらをそのまま成形材料組成物として利用しても有効な成形体を得られることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】単子葉材と双子葉樹材の組織の相違を示す図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己接着性成形材料組成物であって、
１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、５００μｍ以上の繊維状成形材料を含有する、組成物。
【請求項２】
前記繊維状成形材料は、１ｃｍ以上の長繊維が８０wt%以上である、請求項１に記載の成形材料組成物。
【請求項３】
前記繊維状成形材料はカーリングされている、請求項１または２に記載の成形材料組成物。
【請求項４】
１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、２５０μｍ以下の粉末状成形材料を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載の成形材料組成物。
【請求項５】
前記粉末状成形材料は前記繊維状成形材料が由来するのと同一種の単子葉材に由来する、請求項１〜４のいずれかに記載の成形材料組成物。
【請求項６】
前記単子葉材は、竹材および／またはヤシ材である、請求項１〜５のいずれかに記載の成形材料組成物。
【請求項７】
成形体であって、
１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる５００μｍ以上の自己接着性繊維状成形材料が相互に結合された成形体。
【請求項８】
前記自己接着性繊維状成形材料はカーリングされている、請求項７に記載の成形体。
【請求項９】
さらに、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、２５０μｍ以下の自己接着性粉末状成形材料が前記繊維状成形材料に結合されている、請求項７または８に記載の成形体。
【請求項１０】
成形体の製造方法であって、
１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理する工程と、
該水蒸気処理によって得られる処理物の維管束鞘部分から自己接着性繊維状体と前記処理物の柔組織部分から自己接着性粉末状体とを採取する工程と、
前記自己接着性繊維状体の少なくとも一部と前記自己接着性粉末状体の少なくとも一部とを熱圧して成形体を製造する工程と、
を備える、製造方法。
【請求項１１】
前記単子葉材は、タケ材および／またはヤシ材である、請求項１０に記載の成形体の製造方法。
【請求項１】
自己接着性成形材料組成物であって、
１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、５００μｍ以上の繊維状成形材料を含有する、組成物。
【請求項２】
前記繊維状成形材料は、１ｃｍ以上の長繊維が８０wt%以上である、請求項１に記載の成形材料組成物。
【請求項３】
前記繊維状成形材料はカーリングされている、請求項１または２に記載の成形材料組成物。
【請求項４】
１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、２５０μｍ以下の粉末状成形材料を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載の成形材料組成物。
【請求項５】
前記粉末状成形材料は前記繊維状成形材料が由来するのと同一種の単子葉材に由来する、請求項１〜４のいずれかに記載の成形材料組成物。
【請求項６】
前記単子葉材は、竹材および／またはヤシ材である、請求項１〜５のいずれかに記載の成形材料組成物。
【請求項７】
成形体であって、
１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる５００μｍ以上の自己接着性繊維状成形材料が相互に結合された成形体。
【請求項８】
前記自己接着性繊維状成形材料はカーリングされている、請求項７に記載の成形体。
【請求項９】
さらに、１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理して得られる、２５０μｍ以下の自己接着性粉末状成形材料が前記繊維状成形材料に結合されている、請求項７または８に記載の成形体。
【請求項１０】
成形体の製造方法であって、
１種あるいは２種以上の単子葉材を水蒸気処理する工程と、
該水蒸気処理によって得られる処理物の維管束鞘部分から自己接着性繊維状体と前記処理物の柔組織部分から自己接着性粉末状体とを採取する工程と、
前記自己接着性繊維状体の少なくとも一部と前記自己接着性粉末状体の少なくとも一部とを熱圧して成形体を製造する工程と、
を備える、製造方法。
【請求項１１】
前記単子葉材は、タケ材および／またはヤシ材である、請求項１０に記載の成形体の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００６−２２５５４７（Ｐ２００６−２２５５４７Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４２１５８（Ｐ２００５−４２１５８）
【出願日】平成１７年２月１８日（２００５．２．１８）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【出願人】（０００１１６６２２）愛知県 (99)
【出願人】（５０２２９２９０５）三幸毛糸紡績株式会社 (4)
【出願人】（３９００２１２７８）株式会社タカハシキカン (10)
【出願人】（５０００２９８６６）名古屋港木材倉庫株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１８日（２００５．２．１８）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【出願人】（０００１１６６２２）愛知県 (99)
【出願人】（５０２２９２９０５）三幸毛糸紡績株式会社 (4)
【出願人】（３９００２１２７８）株式会社タカハシキカン (10)
【出願人】（５０００２９８６６）名古屋港木材倉庫株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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