竹繊維含有樹脂成形体、竹繊維含有樹脂成形体の製造方法および製造装置
【課題】柔細胞をも使用して竹材を無駄なく利用しつつ、成形体としての剛性を確保した竹繊維含有樹脂成形体を提供し、さらに、そのような竹繊維含有樹脂成形体の製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】竹繊維含有樹脂成形体１０の製造装置１００は、竹材２０を繊維化することによって竹繊維２１および柔細胞２２を得る繊維化部１１０と、積層構造体３０を形成する積層部１２０と、積層構造体を一体的にプレスしてボード体４０を得るプレス部１３０と、を有している。積層構造体は、竹繊維と熱可塑性樹脂繊維３３とを含有する第１の層３１と、柔細胞を含有する第２の層３２と、を有し、第１の層、第２の層、第１の層をこの順に積層している。積層部はさらに、第１の層の上に積層する柔細胞を湿らせる水１５１を噴射する噴射部１５０を備え、第２の層を、第１の層の上に、柔細胞を水によって湿らせながら積層することによって形成する。
【解決手段】竹繊維含有樹脂成形体１０の製造装置１００は、竹材２０を繊維化することによって竹繊維２１および柔細胞２２を得る繊維化部１１０と、積層構造体３０を形成する積層部１２０と、積層構造体を一体的にプレスしてボード体４０を得るプレス部１３０と、を有している。積層構造体は、竹繊維と熱可塑性樹脂繊維３３とを含有する第１の層３１と、柔細胞を含有する第２の層３２と、を有し、第１の層、第２の層、第１の層をこの順に積層している。積層部はさらに、第１の層の上に積層する柔細胞を湿らせる水１５１を噴射する噴射部１５０を備え、第２の層を、第１の層の上に、柔細胞を水によって湿らせながら積層することによって形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、竹繊維含有樹脂成形体、竹繊維含有樹脂成形体の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、比較的容易に入手することができ、成長も早い天然資源である竹材を、工業用材料として利用することが提案されている（特許文献１参照）。竹材は、比較的強度が高い維管束鞘と、比較的柔らかい柔細胞とに大別できる。そして、竹材から柔細胞を分離し、維管束鞘繊維つまり竹繊維のみを用いて成形体を製造することによって、成形体の剛性を高めることも提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２０７３６２
【特許文献２】特開２００７−２８３６６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
成形体の剛性を高めるために、竹材から柔細胞を分離することは有効な手段となり得る。しかしながら、竹材から柔細胞を除去していることから、竹材のうち製品に使用できる竹繊維が占める割合、すなわち、材料歩留まりが比較的低いという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、柔細胞をも使用して竹材を無駄なく利用しつつ、成形体としての剛性を確保した竹繊維含有樹脂成形体を提供し、さらに、そのような竹繊維含有樹脂成形体の製造方法および製造装置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】
【０００６】
本発明の竹繊維含有樹脂成形体は、竹材を繊維化することによって得られる竹繊維および柔細胞と、熱可塑性樹脂繊維とを含み、少なくとも柔細胞の含有される割合が異なる二層の積層体からなる点に特徴を有する。
【０００７】
また、本発明の竹繊維含有樹脂成形体は、竹材を繊維化することによって得られる竹繊維および柔細胞と、熱可塑性樹脂繊維とを含み、一対の表層の間に中間層を挟み込んだ積層構造を有している。前記中間層に含有される前記柔細胞の割合が前記表層に比べて大きく、比較的剛性の低い中間層を、比較的剛性の高い表層によって挟み込んだ構造を有している点に特徴を有する。
【０００８】
また、本発明の竹繊維含有樹脂成形体の製造方法は、竹材を繊維化することによって竹繊維および柔細胞を得る工程と、前記竹繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含有する第１の層と、前記柔細胞を含有する第２の層と、を有し、前記第１の層、前記第２の層、前記第１の層をこの順に積層してなる積層構造体を形成する工程と、前記積層構造体を一体的にプレスしてボード体を得る工程と、を有している。そして、前記積層構造体を形成する工程においては、前記第２の層は、前記第１の層の上に、前記柔細胞を液体によって湿らせながら積層することによって形成している。
【０００９】
さらに、本発明の竹繊維含有樹脂成形体の製造装置は、竹材を繊維化することによって竹繊維および柔細胞を得る繊維化部と、前記竹繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含有する第１の層と、前記柔細胞を含有する第２の層と、を有し、前記第１の層、前記第２の層、前記第１の層をこの順に積層してなる積層構造体を形成する積層部と、前記積層構造体を一体的にプレスしてボード体を得るプレス部と、を有している。さらに、前記積層部は、前記第１の層の上に積層する前記柔細胞を湿らせる液体を噴射する噴射部を備えている。そして、前記第２の層を、前記第１の層の上に、前記柔細胞を前記噴射部から噴射した液体によって湿らせながら積層することによって形成している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の竹繊維含有樹脂成形体によれば、少なくとも柔細胞の含有される割合が異なる二層の積層体からなるので、柔細胞をも使用して竹材を無駄なく利用し、かつ、成形体全体としての剛性を確保することができる。柔細胞を使用することによって、成形体の軽量化も達成できる。
【００１１】
本発明の竹繊維含有樹脂成形体によれば、比較的剛性の低い中間層を、比較的剛性の高い表層によって挟み込んだ構造を有しているので、柔細胞をも使用して竹材を無駄なく利用し、かつ、成形体全体としての剛性を確保することができる。柔細胞を中間層の材料に使用することによって、成形体の軽量化も達成できる。
【００１２】
また、本発明の竹繊維含有樹脂成形体の製造方法および製造装置によれば、柔細胞を水によって湿らせながら第１の層の上に積層して第２の層を形成しているので、柔細胞を飛散させることなく第１の層の上に均一に積層することができ、柔細胞の取り扱いを容易なものとできる。もって、竹材を無駄なく利用し、成形体全体としての剛性を確保し、軽量化をも図った竹繊維含有樹脂成形体を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】竹繊維含有樹脂成形体の製造装置の全体を示す概略構成図である。
【図２】繊維化部に配置される解繊機を示す図である。
【図３】竹繊維含有樹脂成形体を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１５】
図１を参照して、実施形態に係る竹繊維含有樹脂成形体１０の製造装置１００は、概説すれば、竹材２０を繊維化することによって竹繊維２１および柔細胞２２を得る繊維化部１１０と、積層構造体３０を形成する積層部１２０と、積層構造体３０を一体的にプレスしてボード体４０を得るプレス部１３０と、ボード体４０に製品形状を付与する成形部１４０と、を有している。積層構造体３０は、竹繊維２１と熱可塑性樹脂繊維３３とを含有する第１の層３１と、柔細胞２２を含有する第２の層３２と、を有し、第１の層３１、第２の層３２、第１の層３１をこの順に積層している。積層部１２０はさらに、第１の層３１の上に積層する柔細胞２２を湿らせる水１５１（液体に相当する）を噴射する噴射部１５０を備え、第２の層３２を、第１の層３１の上に、柔細胞２２を噴射部１５０から噴射した水１５１によって湿らせながら積層することによって形成している。実施形態にあっては、第２の層３２は、第１の層３１に含まれる竹繊維２１が有する平均繊維長よりも短い平均繊維長を有する竹繊維２１をさらに含有している。このため、積層部１２０は、第２の層３２を、第１の層３１の上に、柔細胞２２および平均繊維長が短い竹繊維２１を噴射部１５０から噴射した水１５１によって湿らせながら積層することによって形成している。
【００１６】
なお、説明の便宜上、平均繊維長が比較的長い竹繊維２１を「竹長繊維２１Ｌ」と言い、平均繊維長が比較的短い竹繊維２１を「竹短繊維２１Ｓ」と言う。また、竹長繊維２１Ｌおよび竹短繊維２１Ｓのそれぞれを区別せずに両者を含めるときには、単に「竹繊維２１」と言う。以下、詳述する。
【００１７】
竹繊維含有樹脂成形体１０は、例えば、自動車の内装部材の一つであるリアパッケージトレイに適用することができる。
【００１８】
図２をも参照して、繊維化部１１０には、竹材２０を繊維化するための解繊機１１１を配置している。解繊機１１１は、竹材２０を供給するコンベア１１２と、送りロール１１３と、多数の歯が設けられたピンロール１１４と、集塵機１１５とを有している。裁断、脱リグニン処理、圧搾を経て軟化した竹材２０を、コンベア１１２および送りロール１１３によって、図中右方向に送っている。ピンロール１１４は、送りロール１１３よりも速く回転しており、多数の歯が軟化した竹材２０を引っかくことによって解繊する。竹材２０を解繊すると、竹繊維２１および柔細胞２２を得るが、得られた竹繊維２１は、竹長繊維２１Ｌ（例えば、平均繊維長が５０ｍｍ以上）と、竹短繊維２１Ｓ（例えば、平均繊維長が５０ｍｍ未満）とを含んでいる。柔細胞２２は綿状あるいは粉体状であり、竹短繊維２１Ｓは綿状である。柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓは、竹長繊維２１Ｌに比べて比重が小さい。このため、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓのほとんどを、集塵機１１５によって集めることができる。竹長繊維２１Ｌは、ピンロール１１４の引っかけ動作に伴って飛ばされる。このように比重の差によって、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを第１容器１１６に、竹長繊維２１Ｌを第２容器１１７に、分別して回収することができる。柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓの割合は、解繊後の単位重量あたり１０〜２０％程度である。
【００１９】
ピンロール１１４の回転数、歯の大きさや設置密度を変えることによって、竹短繊維２１Ｓと竹長繊維２１Ｌとの比率、竹繊維２１の径や平均繊維長などを変化させることができ、用途に応じた竹繊維２１を得ることができる。例えば、ピンロール１１４の回転数を送りロール１１３に対して十分速くすると、送りロール１１３によって押さえられている軟化した竹材２０の一部を、ピンロール１１４が引きちぎるように解繊するようになる。これによって、竹短繊維２１Ｓの比率を相対的に増加させることができる。
【００２０】
積層部１２０において形成する積層構造体３０は、柔細胞２２を含有する第２の層３２を、竹繊維２１と熱可塑性樹脂繊維３３とを含有し不織布状の第１の層３１によって挟み込んでいる。
【００２１】
ここで、第１の層３１には、柔細胞２２が含まれていないことが好ましい。綿状あるいは粉体状の柔細胞２２は、熱可塑性樹脂繊維３３とともに不織布を形成するときに抜け落ちやすいからである。また、柔細胞２２が混ざることによって、第１の層３１の剛性が低下することを防止するためである。但し、実施形態の解繊機１１１にあっては比重の差を利用して竹長繊維２１Ｌと、竹短繊維２１Ｓ・柔細胞２２とを分別していることから、多少の柔細胞２２が竹長繊維２１Ｌに絡み合うなどして第１の層３１に混入することもあり得る。このように第１の層３１に柔細胞２２が不可避的に混入する場合であっても、本発明の範囲に含まれる。
【００２２】
第１の層３１に含まれる竹繊維２１は、竹長繊維２１Ｌが主体であることが好ましい。綿状の竹短繊維２１Ｓは、熱可塑性樹脂繊維３３とともに不織布を形成するときに抜け落ちやすいからである。また、竹短繊維２１Ｓが混ざることによって、第１の層３１の剛性が低下することを防止するためである。但し、実施形態の解繊機１１１にあっては比重の差を利用して竹長繊維２１Ｌと、竹短繊維２１Ｓ・柔細胞２２とを分別していることから、多少の竹短繊維２１Ｓが竹長繊維２１Ｌに絡み合うなどして第１の層３１に混入することもあり得る。このように第１の層３１に竹短繊維２１Ｓが混入する場合であっても、本発明の範囲に含まれる。
【００２３】
第２の層３２は、少なくとも柔細胞２２を含んでいれば足りるが、第１の層３１に含まれる竹繊維２１が有する平均繊維長よりも短い平均繊維長を有する竹繊維２１をさらに含有していてもよい。上述したように、第１の層３１の剛性が低下することを防止するためには、竹短繊維２１Ｓが第１の層３１に含まれないことが好ましい。このことから、竹長繊維２１Ｌと竹短繊維２１Ｓとを分別している本実施形態にあっては、竹材２０を有効活用する観点から、第２の層３２に含まれる竹繊維２１は、第１の層３１に含まれないようにすべき竹短繊維２１Ｓが主体となる。
【００２４】
図１を再び参照して、積層部１２０は、竹長繊維２１Ｌと熱可塑性樹脂繊維３３とを含有する第１の層３１を形成する第１積層部１２１と、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを含有する第２の層３２を形成する第２積層部１２２と、を有している。第１の層３１、第２の層３２、第１の層３１をこの順に積層してマット化するために、２個の第１積層部１２１と、１個の第２積層部１２２を、第１積層部１２１、第２積層部１２２、第１積層部１２１の順に配置してある。
【００２５】
第１積層部１２１は、竹長繊維２１Ｌと熱可塑性樹脂繊維３３とを混合させるブレンダー１２３と、ブレンダー１２３によって混練された材料から竹長繊維２１Ｌと熱可塑性樹脂繊維３３とが均一に混ざった薄い不織布を作製するカード機１２４と、を有している。ブレンダー１２３には、第２容器１１７に分別回収した竹長繊維２１Ｌを供給する。熱可塑性樹脂繊維３３は特に限定されないが、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）繊維を挙げることができる。熱可塑性樹脂繊維３３の径、竹長繊維２１Ｌとの比率なども製品に要求される特性に応じて適宜選択することができる。第１積層部１２１のカード機１２４から出てきた不織布は、クロスレイヤー１２５で重ねる。
【００２６】
第２積層部１２２は、柔細胞２２と竹短繊維２１Ｓとを混合させるとともに第１の層３１の上に降り注ぐように供給して第２の層３２を形成するホッパー１２６を有している。ホッパー１２６には、第１容器１１６に分別回収した柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを供給する。
【００２７】
柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓは比重が小さいため、ホッパー１２６から供給したときに飛散しやすく、第１の層３１の上に安定的かつ定量的に降り積もらせることが難しい。そこで、積層部１２０の第２積層部１２２には、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを湿らせる水１５１を噴射するスプレーノズル１５０（噴射部に相当する）を備えてある。柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓをスプレーノズル１５０から噴射した水１５１によって湿らせながら第１の層３１の上に積層することによって、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを安定的かつ定量的に降り積もらせることができ、均質な第２の層３２を形成することができる。スプレーノズル１５０は、ホッパー１２６の出口近傍に配置し、ホッパー１２６から供給される柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを水１５１によって湿らせるようにしてある。ホッパー１２６内において水１５１によって湿らせることも可能ではあるが、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを第１の層３１の上に均一に載せるためには、ホッパー１２６から出てきた柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを湿らせる方が好ましい。
【００２８】
スプレーノズル１５０からの水１５１の噴射は、連続的または断続的のいずれでもよい。噴射した水１５１の状態は、水滴状または霧状のいずれでもよい。水１５１の噴射量は適宜設定できるが、例えば、供給する柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓの重量の１％程度である。柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを湿らせる液体は、水１５１に限定されたものではなく、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓの飛散を防止し、かつ、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを第１の層３１の上に均一に載せ得る限りにおいて、適宜の液体を選択することができる。例えば、飛散を防止するために若干の粘性を持たせる添加剤や接着剤を含んだ液体でもよい。
【００２９】
プレス部１３０には、一対の熱ロール１３１を配置してある。一対の熱ロール１３１によって、積層構造体３０をプレスして熱を加えることによって（加熱圧縮成形）、第１の層３１、第２の層３２、第１の層３１が一体となったボード体４０を形成する。加熱温度は、使用する熱可塑性樹脂繊維３３の材質、積層構造体３０を両側から押し付ける加圧力、加圧時間などに応じて適宜設定できるが、例えば、１６０℃〜２００℃程度である。
【００３０】
成形部１４０には、製品形状の外形形状に合致した内面形状を有する成形型１４１を配置してある。ボード体４０を成形型１４１においてプレスすることによって、ボード体４０に製品形状を付与する。
【００３１】
次に、竹繊維含有樹脂成形体１０の製造手順を説明する。
【００３２】
実施形態に係る竹繊維含有樹脂成形体１０の製造手順は、概説すれば、繊維化工程と、マット化工程と、ボード化工程と、製品化工程とを含んでいる。まず、竹材２０を繊維化することによって竹繊維２１および柔細胞２２を得る（繊維化工程）。次に、竹繊維２１と熱可塑性樹脂繊維３３とを含有する第１の層３１と、柔細胞２２を含有する第２の層３２と、を有し、第１の層３１、第２の層３２、第１の層３１をこの順に積層してなる積層構造体３０を形成する（マット化工程）。このマット化工程において、第２の層３２は、第１の層３１の上に、柔細胞２２を水１５１によって湿らせながら積層することによって形成する。次に、積層構造体３０を一体的にプレスしてボード体４０を得る（ボード化工程）。そして、ボード体４０に製品形状を付与して製品を得る（製品化工程）。実施形態にあっては、第２の層３２は、第１の層３１に含まれる竹繊維２１が有する平均繊維長よりも短い平均繊維長を有する竹繊維２１をさらに含有している。このため、マット化工程においては、第２の層３２を、第１の層３１の上に、柔細胞２２および平均繊維長が短い竹繊維２１を噴射部１５０から噴射した水１５１によって湿らせながら積層することによって形成している。以下、詳述する。
【００３３】
繊維化工程においては、裁断、脱リグニン処理、圧搾を経て軟化した竹材２０を解繊機１１１によって解繊する。比重の差を利用して、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを第１容器１１６に、竹長繊維２１Ｌを第２容器１１７に分別して回収する。
【００３４】
マット化工程においては、１台目の第１積層部１２１によって、竹長繊維２１Ｌと熱可塑性樹脂繊維３３とを含有する第１の層３１を形成し、第２積層部１２２によって、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを含有する第２の層３２を第１の層３１の上に形成し、２台目の第１積層部１２１によって、竹長繊維２１Ｌと熱可塑性樹脂繊維３３とを含有する第１の層３１を第２の層３２の上に形成する。第１積層部１２１のブレンダー１２３によって、第２容器１１７に回収した竹長繊維２１Ｌと熱可塑性樹脂繊維３３とを混合し、カード機１２４によって、竹長繊維２１Ｌと熱可塑性樹脂繊維３３とが均一に混ざった薄い不織布を作製する。第２積層部１２２のホッパー１２６によって、第１容器１１６に回収した柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを混合させるとともに第１の層３１の上に降り注ぐように供給する。このとき、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓをスプレーノズル１５０から噴射した水１５１によって湿らせながら第１の層３１の上に積層し、第２の層３２を形成している。これによって、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを安定的かつ定量的に第１の層３１の上に降り積もらせることができ、均質な第２の層３２を形成することができる。また、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓの飛散を抑えることができ、作業性も良好なものとなる。
【００３５】
ボード化工程においては、一対の熱ロール１３１によって、積層構造体３０をプレスして熱を加える。これによって、第１の層３１、第２の層３２、第１の層３１が一体となったボード体４０を形成する。熱プレスによって、第１の層３１における熱可塑性樹脂繊維３３の一部が第２の層３２における柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓと絡み合って、第１の層３１、第２の層３２、第１の層３１が一体となる。
【００３６】
製品化工程においては、成形型１４１によってボード体４０をプレス成形して、製品を得る。
【００３７】
図３を参照して、製造した竹繊維含有樹脂成形体１０は、竹材２０を繊維化することによって得られる竹繊維２１および柔細胞２２と、熱可塑性樹脂繊維３３とを含んでおり、一対の表層１１の間に中間層１２を挟み込んだ積層構造を有し、中間層１２に含有される柔細胞２２の割合が表層１１に比べて大きい。また、中間層１２に含有される竹繊維２１の平均繊維長が、表層１１に含有される竹繊維２１の平均繊維長よりも短い。上述したボード化工程において、第１の層３１における熱可塑性樹脂繊維３３の一部が第２の層３２における柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓと絡み合うことによって中間層１２を形成し、この中間層１２を挟み込んでいる第１の層３１が一対の表層１１を形成する。竹繊維含有樹脂成形体１０の厚みに対して、表層１１は表面から２０％〜３０％の厚みを有し、熱可塑性樹脂繊維３３と、竹長繊維２１Ｌとを含んでいる。中心部の中間層１２は、熱可塑性樹脂繊維３３と、竹長繊維２１Ｌと、竹短繊維２１Ｓと、柔細胞２２とを含んでいる。
【００３８】
中間層１２は、含有される柔細胞２２の割合が表層１１に比べて大きく、剛性が表層１１に比べて低い。しかしながら、竹繊維含有樹脂成形体１０は、比較的剛性の低い中間層１２を、比較的剛性の高い表層１１によって挟み込んだ構造を有しているので、柔細胞２２をも使用して竹材２０を無駄なく利用し、かつ、成形体１０全体としての剛性を十分に確保することができる。
【００３９】
中間層１２はまた、含有される竹繊維２１の平均繊維長が表層１１に含有される竹繊維２１の平均繊維長よりも短く、この点からも、剛性が表層１１に比べて低い。しかしながら、竹繊維含有樹脂成形体１０は、比較的剛性の低い中間層１２を、比較的剛性の高い表層１１によって挟み込んだ構造を有しているので、平均繊維長が比較的短い短繊維をも使用して竹材２０を無駄なく利用し、かつ、成形体１０全体としての剛性を十分に確保することができる。
【００４０】
綿状あるいは粉体状の柔細胞２２や、綿状の短繊維を中間層１２の材料に使用することによって、成形体１０全体としての剛性を十分に確保しつつ、成形体１０の軽量化を図ることができる。
【００４１】
表層１１の竹長繊維２１Ｌの配合比率は、例えば、４０〜６０％であり、表層１１の熱可塑性樹脂繊維３３の配合比率は、例えば、６０〜４０％であることが好ましい。熱可塑性樹脂繊維３３と竹長繊維２１Ｌとが絡み合って、十分な接合強度を得ることができるからである。さらに、加熱圧縮成形時に、表層１１にスキン層を生成し、剛性が十分に得られるとともに外観の平滑性を良好にできるからである。しかも、意匠性を向上させる表皮（図示せず）を表層１１上に同時成形する場合において、熱可塑性樹脂繊維３３がバインダーとして機能し、表皮と表層１１との間の接着面積を十分に確保して両者の接着性を高めることができるからである。
【００４２】
中間層１２の竹材２０の配合比率は、竹長繊維２１Ｌが２０〜３０％、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓが３０〜４０％であり、中間層１２の熱可塑性樹脂繊維３３の配合比率は、例えば、５０〜３０％であることが好ましい。成形体１０全体としての剛性を十分に確保しつつ、成形体１０の軽量化を図ることができるからである。
【００４３】
表層１１の熱可塑性樹脂繊維３３には、ＰＰ繊維あるいはリサイクルＰＰ繊維を使用することが好ましい。汎用樹脂であるので原料が入手しやすく、竹繊維含有樹脂成形体１０の製造コストの低減を図ることができるからである。また、リサイクル材を使用することによって、二酸化炭素の発生量を削減し、枯渇性資源の使用量を削減することが可能となるからである。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の竹繊維含有樹脂成形体１０によれば、竹材２０を繊維化することによって得られる竹繊維２１および柔細胞２２と、熱可塑性樹脂繊維３３とを含み、一対の表層１１の間に中間層１２を挟み込んだ積層構造体３０を有し、中間層１２に含有される柔細胞２２の割合が表層１１に比べて大きい。比較的剛性の低い中間層１２を、比較的剛性の高い表層１１によって挟み込んだ構造となっているので、柔細胞２２をも使用して竹材２０を無駄なく利用し、かつ、成形体１０全体としての剛性を確保することができる。柔細胞２２を中間層１２の材料に使用することによって、成形体１０の軽量化も達成できる。
【００４５】
また、中間層１２に含有される竹繊維２１の平均繊維長が、表層１１に含有される竹繊維２１の平均繊維長よりも短い竹繊維含有樹脂成形体１０であるので、竹長繊維２１Ｌのみならず竹短繊維２１Ｓをも使用して竹材２０を一層無駄なく利用し、かつ、成形体１０全体としての剛性を確保することができる。柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを中間層１２の材料に使用することによって、成形体１０の軽量化も達成できる。
【００４６】
本実施形態竹繊維含有樹脂成形体１０の製造方法および製造装置１００によれば、柔細胞２２を水１５１によって湿らせながら第１の層３１の上に積層して第２の層３２を形成しているので、柔細胞２２を飛散させることなく第１の層３１の上に均一に積層することができ、柔細胞２２の取り扱いを容易なものとできる。もって、竹材２０を無駄なく利用し、成形体１０全体としての剛性を確保し、軽量化をも図った竹繊維含有樹脂成形体１０を製造することが可能となる。
【００４７】
また、第２の層３２は、第１の層３１に含まれる竹繊維２１が有する平均繊維長よりも短い平均繊維長を有する竹繊維２１つまり竹短繊維２１Ｓをさらに含有し、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを水１５１によって湿らせながら第１の層３１の上に積層して第２の層３２を形成しているので、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを飛散させることなく第１の層３１の上に均一に積層することができ、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓの取り扱いを容易なものとできる。もって、竹材２０を一層無駄なく利用し、成形体１０全体としての剛性を確保し、軽量化をも図った竹繊維含有樹脂成形体１０を製造することが可能となる。
【００４８】
（改変例）
上述した実施形態では、積層構造体３０の第２の層３２を形成するときに熱可塑性樹脂繊維を含有させていないが、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓに、さらに熱可塑性樹脂繊維を含有させてもよい。この場合、第２の層３２の熱可塑性樹脂繊維には、第１の層３１の熱可塑性樹脂繊維３３よりも融点が低い樹脂繊維、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）繊維や低融点ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などを使用することが好ましい。融点の低い熱可塑性樹脂繊維を第２の層３２に用いることによって、加熱圧縮成形時に、溶けやすく、バインダー効果が十分に得られ、表層１１と中間層１２との剥離を防ぐのに効果的だからである。さらに、ＰＥ樹脂などの剛性が比較的高い樹脂繊維を用いることによって、中間層１２自体の強度を高めることを通して、成形体１０全体の剛性を一層高めることができるからである。
【００４９】
第２の層３２にも熱可塑性樹脂繊維を含める場合には、第２の層３２の熱可塑性樹脂繊維の繊維径を、第１の層３１の熱可塑性樹脂繊維３３の繊維径に比べて小さくすることが好ましい。小径の熱可塑性樹脂繊維を第２の層３２に用いることによって、加熱圧縮成形時に、溶けやすく、バインダー効果が十分に得られ、表層１１と中間層１２との剥離を防ぐのに効果的だからである。
【００５０】
積層構造体３０における積層数は上述した三層に限られるものではなく、第１の層と第２の層の二層以上であれば、成形体１０に要求される強度に応じて増減することができる。すなわち、竹繊維含有樹脂成形体は、竹材を繊維化することによって得られる竹繊維および柔細胞と、熱可塑性樹脂繊維とを含み、少なくとも柔細胞の含有される割合が異なる二層の積層体からなるものであればよい。かかる竹繊維含有樹脂成形体にあっても、少なくとも柔細胞の含有される割合が異なる二層の積層体からなるので、柔細胞をも使用して竹材を無駄なく利用し、かつ、成形体全体としての剛性を確保することができる。また、柔細胞を使用することによって、成形体の軽量化も達成できる。積層構造体３０は、第１の層３１、第２の層３２を積層した積層単位を少なくとも１つ含んでいればよい。したがって、要求される強度に応じて、第１、第１、第２、第１、第１の層３１、３１、３２、３１、３１のように積層してもよいし、第１、第２、第１、第２、第１の層３１、３２、３１、３２、３１のように積層してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 竹繊維含有樹脂成形体、
１１ 表層、
１２ 中間層、
２０ 竹材、
２１ 竹繊維、
２１Ｌ 竹長繊維、
２１Ｓ 竹短繊維、
２２ 柔細胞、
３０ 積層構造体、
３１ 第１の層、
３２ 第２の層、
３３ 熱可塑性樹脂繊維、
４０ ボード体、
１００ 竹繊維含有樹脂成形体の製造装置、
１１０ 繊維化部、
１１１ 解繊機、
１１２ コンベア、
１１３ 送りロール、
１１４ ピンロール、
１１５ 集塵機、
１１６ 第１容器、
１１７ 第２容器、
１２０ 積層部、
１２１ 第１積層部、
１２２ 第２積層部、
１２３ ブレンダー、
１２４ カード機、
１２５ クロスレイヤー、
１２６ ホッパー、
１３０ プレス部、
１３１ 熱ロール、
１４０ 成形部、
１４１ 成形型、
１５０ スプレーノズル（噴射部）、
１５１ 水（液体）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、竹繊維含有樹脂成形体、竹繊維含有樹脂成形体の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、比較的容易に入手することができ、成長も早い天然資源である竹材を、工業用材料として利用することが提案されている（特許文献１参照）。竹材は、比較的強度が高い維管束鞘と、比較的柔らかい柔細胞とに大別できる。そして、竹材から柔細胞を分離し、維管束鞘繊維つまり竹繊維のみを用いて成形体を製造することによって、成形体の剛性を高めることも提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２０７３６２
【特許文献２】特開２００７−２８３６６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
成形体の剛性を高めるために、竹材から柔細胞を分離することは有効な手段となり得る。しかしながら、竹材から柔細胞を除去していることから、竹材のうち製品に使用できる竹繊維が占める割合、すなわち、材料歩留まりが比較的低いという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、柔細胞をも使用して竹材を無駄なく利用しつつ、成形体としての剛性を確保した竹繊維含有樹脂成形体を提供し、さらに、そのような竹繊維含有樹脂成形体の製造方法および製造装置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】
【０００６】
本発明の竹繊維含有樹脂成形体は、竹材を繊維化することによって得られる竹繊維および柔細胞と、熱可塑性樹脂繊維とを含み、少なくとも柔細胞の含有される割合が異なる二層の積層体からなる点に特徴を有する。
【０００７】
また、本発明の竹繊維含有樹脂成形体は、竹材を繊維化することによって得られる竹繊維および柔細胞と、熱可塑性樹脂繊維とを含み、一対の表層の間に中間層を挟み込んだ積層構造を有している。前記中間層に含有される前記柔細胞の割合が前記表層に比べて大きく、比較的剛性の低い中間層を、比較的剛性の高い表層によって挟み込んだ構造を有している点に特徴を有する。
【０００８】
また、本発明の竹繊維含有樹脂成形体の製造方法は、竹材を繊維化することによって竹繊維および柔細胞を得る工程と、前記竹繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含有する第１の層と、前記柔細胞を含有する第２の層と、を有し、前記第１の層、前記第２の層、前記第１の層をこの順に積層してなる積層構造体を形成する工程と、前記積層構造体を一体的にプレスしてボード体を得る工程と、を有している。そして、前記積層構造体を形成する工程においては、前記第２の層は、前記第１の層の上に、前記柔細胞を液体によって湿らせながら積層することによって形成している。
【０００９】
さらに、本発明の竹繊維含有樹脂成形体の製造装置は、竹材を繊維化することによって竹繊維および柔細胞を得る繊維化部と、前記竹繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含有する第１の層と、前記柔細胞を含有する第２の層と、を有し、前記第１の層、前記第２の層、前記第１の層をこの順に積層してなる積層構造体を形成する積層部と、前記積層構造体を一体的にプレスしてボード体を得るプレス部と、を有している。さらに、前記積層部は、前記第１の層の上に積層する前記柔細胞を湿らせる液体を噴射する噴射部を備えている。そして、前記第２の層を、前記第１の層の上に、前記柔細胞を前記噴射部から噴射した液体によって湿らせながら積層することによって形成している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の竹繊維含有樹脂成形体によれば、少なくとも柔細胞の含有される割合が異なる二層の積層体からなるので、柔細胞をも使用して竹材を無駄なく利用し、かつ、成形体全体としての剛性を確保することができる。柔細胞を使用することによって、成形体の軽量化も達成できる。
【００１１】
本発明の竹繊維含有樹脂成形体によれば、比較的剛性の低い中間層を、比較的剛性の高い表層によって挟み込んだ構造を有しているので、柔細胞をも使用して竹材を無駄なく利用し、かつ、成形体全体としての剛性を確保することができる。柔細胞を中間層の材料に使用することによって、成形体の軽量化も達成できる。
【００１２】
また、本発明の竹繊維含有樹脂成形体の製造方法および製造装置によれば、柔細胞を水によって湿らせながら第１の層の上に積層して第２の層を形成しているので、柔細胞を飛散させることなく第１の層の上に均一に積層することができ、柔細胞の取り扱いを容易なものとできる。もって、竹材を無駄なく利用し、成形体全体としての剛性を確保し、軽量化をも図った竹繊維含有樹脂成形体を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】竹繊維含有樹脂成形体の製造装置の全体を示す概略構成図である。
【図２】繊維化部に配置される解繊機を示す図である。
【図３】竹繊維含有樹脂成形体を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１５】
図１を参照して、実施形態に係る竹繊維含有樹脂成形体１０の製造装置１００は、概説すれば、竹材２０を繊維化することによって竹繊維２１および柔細胞２２を得る繊維化部１１０と、積層構造体３０を形成する積層部１２０と、積層構造体３０を一体的にプレスしてボード体４０を得るプレス部１３０と、ボード体４０に製品形状を付与する成形部１４０と、を有している。積層構造体３０は、竹繊維２１と熱可塑性樹脂繊維３３とを含有する第１の層３１と、柔細胞２２を含有する第２の層３２と、を有し、第１の層３１、第２の層３２、第１の層３１をこの順に積層している。積層部１２０はさらに、第１の層３１の上に積層する柔細胞２２を湿らせる水１５１（液体に相当する）を噴射する噴射部１５０を備え、第２の層３２を、第１の層３１の上に、柔細胞２２を噴射部１５０から噴射した水１５１によって湿らせながら積層することによって形成している。実施形態にあっては、第２の層３２は、第１の層３１に含まれる竹繊維２１が有する平均繊維長よりも短い平均繊維長を有する竹繊維２１をさらに含有している。このため、積層部１２０は、第２の層３２を、第１の層３１の上に、柔細胞２２および平均繊維長が短い竹繊維２１を噴射部１５０から噴射した水１５１によって湿らせながら積層することによって形成している。
【００１６】
なお、説明の便宜上、平均繊維長が比較的長い竹繊維２１を「竹長繊維２１Ｌ」と言い、平均繊維長が比較的短い竹繊維２１を「竹短繊維２１Ｓ」と言う。また、竹長繊維２１Ｌおよび竹短繊維２１Ｓのそれぞれを区別せずに両者を含めるときには、単に「竹繊維２１」と言う。以下、詳述する。
【００１７】
竹繊維含有樹脂成形体１０は、例えば、自動車の内装部材の一つであるリアパッケージトレイに適用することができる。
【００１８】
図２をも参照して、繊維化部１１０には、竹材２０を繊維化するための解繊機１１１を配置している。解繊機１１１は、竹材２０を供給するコンベア１１２と、送りロール１１３と、多数の歯が設けられたピンロール１１４と、集塵機１１５とを有している。裁断、脱リグニン処理、圧搾を経て軟化した竹材２０を、コンベア１１２および送りロール１１３によって、図中右方向に送っている。ピンロール１１４は、送りロール１１３よりも速く回転しており、多数の歯が軟化した竹材２０を引っかくことによって解繊する。竹材２０を解繊すると、竹繊維２１および柔細胞２２を得るが、得られた竹繊維２１は、竹長繊維２１Ｌ（例えば、平均繊維長が５０ｍｍ以上）と、竹短繊維２１Ｓ（例えば、平均繊維長が５０ｍｍ未満）とを含んでいる。柔細胞２２は綿状あるいは粉体状であり、竹短繊維２１Ｓは綿状である。柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓは、竹長繊維２１Ｌに比べて比重が小さい。このため、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓのほとんどを、集塵機１１５によって集めることができる。竹長繊維２１Ｌは、ピンロール１１４の引っかけ動作に伴って飛ばされる。このように比重の差によって、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを第１容器１１６に、竹長繊維２１Ｌを第２容器１１７に、分別して回収することができる。柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓの割合は、解繊後の単位重量あたり１０〜２０％程度である。
【００１９】
ピンロール１１４の回転数、歯の大きさや設置密度を変えることによって、竹短繊維２１Ｓと竹長繊維２１Ｌとの比率、竹繊維２１の径や平均繊維長などを変化させることができ、用途に応じた竹繊維２１を得ることができる。例えば、ピンロール１１４の回転数を送りロール１１３に対して十分速くすると、送りロール１１３によって押さえられている軟化した竹材２０の一部を、ピンロール１１４が引きちぎるように解繊するようになる。これによって、竹短繊維２１Ｓの比率を相対的に増加させることができる。
【００２０】
積層部１２０において形成する積層構造体３０は、柔細胞２２を含有する第２の層３２を、竹繊維２１と熱可塑性樹脂繊維３３とを含有し不織布状の第１の層３１によって挟み込んでいる。
【００２１】
ここで、第１の層３１には、柔細胞２２が含まれていないことが好ましい。綿状あるいは粉体状の柔細胞２２は、熱可塑性樹脂繊維３３とともに不織布を形成するときに抜け落ちやすいからである。また、柔細胞２２が混ざることによって、第１の層３１の剛性が低下することを防止するためである。但し、実施形態の解繊機１１１にあっては比重の差を利用して竹長繊維２１Ｌと、竹短繊維２１Ｓ・柔細胞２２とを分別していることから、多少の柔細胞２２が竹長繊維２１Ｌに絡み合うなどして第１の層３１に混入することもあり得る。このように第１の層３１に柔細胞２２が不可避的に混入する場合であっても、本発明の範囲に含まれる。
【００２２】
第１の層３１に含まれる竹繊維２１は、竹長繊維２１Ｌが主体であることが好ましい。綿状の竹短繊維２１Ｓは、熱可塑性樹脂繊維３３とともに不織布を形成するときに抜け落ちやすいからである。また、竹短繊維２１Ｓが混ざることによって、第１の層３１の剛性が低下することを防止するためである。但し、実施形態の解繊機１１１にあっては比重の差を利用して竹長繊維２１Ｌと、竹短繊維２１Ｓ・柔細胞２２とを分別していることから、多少の竹短繊維２１Ｓが竹長繊維２１Ｌに絡み合うなどして第１の層３１に混入することもあり得る。このように第１の層３１に竹短繊維２１Ｓが混入する場合であっても、本発明の範囲に含まれる。
【００２３】
第２の層３２は、少なくとも柔細胞２２を含んでいれば足りるが、第１の層３１に含まれる竹繊維２１が有する平均繊維長よりも短い平均繊維長を有する竹繊維２１をさらに含有していてもよい。上述したように、第１の層３１の剛性が低下することを防止するためには、竹短繊維２１Ｓが第１の層３１に含まれないことが好ましい。このことから、竹長繊維２１Ｌと竹短繊維２１Ｓとを分別している本実施形態にあっては、竹材２０を有効活用する観点から、第２の層３２に含まれる竹繊維２１は、第１の層３１に含まれないようにすべき竹短繊維２１Ｓが主体となる。
【００２４】
図１を再び参照して、積層部１２０は、竹長繊維２１Ｌと熱可塑性樹脂繊維３３とを含有する第１の層３１を形成する第１積層部１２１と、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを含有する第２の層３２を形成する第２積層部１２２と、を有している。第１の層３１、第２の層３２、第１の層３１をこの順に積層してマット化するために、２個の第１積層部１２１と、１個の第２積層部１２２を、第１積層部１２１、第２積層部１２２、第１積層部１２１の順に配置してある。
【００２５】
第１積層部１２１は、竹長繊維２１Ｌと熱可塑性樹脂繊維３３とを混合させるブレンダー１２３と、ブレンダー１２３によって混練された材料から竹長繊維２１Ｌと熱可塑性樹脂繊維３３とが均一に混ざった薄い不織布を作製するカード機１２４と、を有している。ブレンダー１２３には、第２容器１１７に分別回収した竹長繊維２１Ｌを供給する。熱可塑性樹脂繊維３３は特に限定されないが、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）繊維を挙げることができる。熱可塑性樹脂繊維３３の径、竹長繊維２１Ｌとの比率なども製品に要求される特性に応じて適宜選択することができる。第１積層部１２１のカード機１２４から出てきた不織布は、クロスレイヤー１２５で重ねる。
【００２６】
第２積層部１２２は、柔細胞２２と竹短繊維２１Ｓとを混合させるとともに第１の層３１の上に降り注ぐように供給して第２の層３２を形成するホッパー１２６を有している。ホッパー１２６には、第１容器１１６に分別回収した柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを供給する。
【００２７】
柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓは比重が小さいため、ホッパー１２６から供給したときに飛散しやすく、第１の層３１の上に安定的かつ定量的に降り積もらせることが難しい。そこで、積層部１２０の第２積層部１２２には、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを湿らせる水１５１を噴射するスプレーノズル１５０（噴射部に相当する）を備えてある。柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓをスプレーノズル１５０から噴射した水１５１によって湿らせながら第１の層３１の上に積層することによって、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを安定的かつ定量的に降り積もらせることができ、均質な第２の層３２を形成することができる。スプレーノズル１５０は、ホッパー１２６の出口近傍に配置し、ホッパー１２６から供給される柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを水１５１によって湿らせるようにしてある。ホッパー１２６内において水１５１によって湿らせることも可能ではあるが、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを第１の層３１の上に均一に載せるためには、ホッパー１２６から出てきた柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを湿らせる方が好ましい。
【００２８】
スプレーノズル１５０からの水１５１の噴射は、連続的または断続的のいずれでもよい。噴射した水１５１の状態は、水滴状または霧状のいずれでもよい。水１５１の噴射量は適宜設定できるが、例えば、供給する柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓの重量の１％程度である。柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを湿らせる液体は、水１５１に限定されたものではなく、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓの飛散を防止し、かつ、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを第１の層３１の上に均一に載せ得る限りにおいて、適宜の液体を選択することができる。例えば、飛散を防止するために若干の粘性を持たせる添加剤や接着剤を含んだ液体でもよい。
【００２９】
プレス部１３０には、一対の熱ロール１３１を配置してある。一対の熱ロール１３１によって、積層構造体３０をプレスして熱を加えることによって（加熱圧縮成形）、第１の層３１、第２の層３２、第１の層３１が一体となったボード体４０を形成する。加熱温度は、使用する熱可塑性樹脂繊維３３の材質、積層構造体３０を両側から押し付ける加圧力、加圧時間などに応じて適宜設定できるが、例えば、１６０℃〜２００℃程度である。
【００３０】
成形部１４０には、製品形状の外形形状に合致した内面形状を有する成形型１４１を配置してある。ボード体４０を成形型１４１においてプレスすることによって、ボード体４０に製品形状を付与する。
【００３１】
次に、竹繊維含有樹脂成形体１０の製造手順を説明する。
【００３２】
実施形態に係る竹繊維含有樹脂成形体１０の製造手順は、概説すれば、繊維化工程と、マット化工程と、ボード化工程と、製品化工程とを含んでいる。まず、竹材２０を繊維化することによって竹繊維２１および柔細胞２２を得る（繊維化工程）。次に、竹繊維２１と熱可塑性樹脂繊維３３とを含有する第１の層３１と、柔細胞２２を含有する第２の層３２と、を有し、第１の層３１、第２の層３２、第１の層３１をこの順に積層してなる積層構造体３０を形成する（マット化工程）。このマット化工程において、第２の層３２は、第１の層３１の上に、柔細胞２２を水１５１によって湿らせながら積層することによって形成する。次に、積層構造体３０を一体的にプレスしてボード体４０を得る（ボード化工程）。そして、ボード体４０に製品形状を付与して製品を得る（製品化工程）。実施形態にあっては、第２の層３２は、第１の層３１に含まれる竹繊維２１が有する平均繊維長よりも短い平均繊維長を有する竹繊維２１をさらに含有している。このため、マット化工程においては、第２の層３２を、第１の層３１の上に、柔細胞２２および平均繊維長が短い竹繊維２１を噴射部１５０から噴射した水１５１によって湿らせながら積層することによって形成している。以下、詳述する。
【００３３】
繊維化工程においては、裁断、脱リグニン処理、圧搾を経て軟化した竹材２０を解繊機１１１によって解繊する。比重の差を利用して、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを第１容器１１６に、竹長繊維２１Ｌを第２容器１１７に分別して回収する。
【００３４】
マット化工程においては、１台目の第１積層部１２１によって、竹長繊維２１Ｌと熱可塑性樹脂繊維３３とを含有する第１の層３１を形成し、第２積層部１２２によって、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを含有する第２の層３２を第１の層３１の上に形成し、２台目の第１積層部１２１によって、竹長繊維２１Ｌと熱可塑性樹脂繊維３３とを含有する第１の層３１を第２の層３２の上に形成する。第１積層部１２１のブレンダー１２３によって、第２容器１１７に回収した竹長繊維２１Ｌと熱可塑性樹脂繊維３３とを混合し、カード機１２４によって、竹長繊維２１Ｌと熱可塑性樹脂繊維３３とが均一に混ざった薄い不織布を作製する。第２積層部１２２のホッパー１２６によって、第１容器１１６に回収した柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを混合させるとともに第１の層３１の上に降り注ぐように供給する。このとき、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓをスプレーノズル１５０から噴射した水１５１によって湿らせながら第１の層３１の上に積層し、第２の層３２を形成している。これによって、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを安定的かつ定量的に第１の層３１の上に降り積もらせることができ、均質な第２の層３２を形成することができる。また、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓの飛散を抑えることができ、作業性も良好なものとなる。
【００３５】
ボード化工程においては、一対の熱ロール１３１によって、積層構造体３０をプレスして熱を加える。これによって、第１の層３１、第２の層３２、第１の層３１が一体となったボード体４０を形成する。熱プレスによって、第１の層３１における熱可塑性樹脂繊維３３の一部が第２の層３２における柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓと絡み合って、第１の層３１、第２の層３２、第１の層３１が一体となる。
【００３６】
製品化工程においては、成形型１４１によってボード体４０をプレス成形して、製品を得る。
【００３７】
図３を参照して、製造した竹繊維含有樹脂成形体１０は、竹材２０を繊維化することによって得られる竹繊維２１および柔細胞２２と、熱可塑性樹脂繊維３３とを含んでおり、一対の表層１１の間に中間層１２を挟み込んだ積層構造を有し、中間層１２に含有される柔細胞２２の割合が表層１１に比べて大きい。また、中間層１２に含有される竹繊維２１の平均繊維長が、表層１１に含有される竹繊維２１の平均繊維長よりも短い。上述したボード化工程において、第１の層３１における熱可塑性樹脂繊維３３の一部が第２の層３２における柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓと絡み合うことによって中間層１２を形成し、この中間層１２を挟み込んでいる第１の層３１が一対の表層１１を形成する。竹繊維含有樹脂成形体１０の厚みに対して、表層１１は表面から２０％〜３０％の厚みを有し、熱可塑性樹脂繊維３３と、竹長繊維２１Ｌとを含んでいる。中心部の中間層１２は、熱可塑性樹脂繊維３３と、竹長繊維２１Ｌと、竹短繊維２１Ｓと、柔細胞２２とを含んでいる。
【００３８】
中間層１２は、含有される柔細胞２２の割合が表層１１に比べて大きく、剛性が表層１１に比べて低い。しかしながら、竹繊維含有樹脂成形体１０は、比較的剛性の低い中間層１２を、比較的剛性の高い表層１１によって挟み込んだ構造を有しているので、柔細胞２２をも使用して竹材２０を無駄なく利用し、かつ、成形体１０全体としての剛性を十分に確保することができる。
【００３９】
中間層１２はまた、含有される竹繊維２１の平均繊維長が表層１１に含有される竹繊維２１の平均繊維長よりも短く、この点からも、剛性が表層１１に比べて低い。しかしながら、竹繊維含有樹脂成形体１０は、比較的剛性の低い中間層１２を、比較的剛性の高い表層１１によって挟み込んだ構造を有しているので、平均繊維長が比較的短い短繊維をも使用して竹材２０を無駄なく利用し、かつ、成形体１０全体としての剛性を十分に確保することができる。
【００４０】
綿状あるいは粉体状の柔細胞２２や、綿状の短繊維を中間層１２の材料に使用することによって、成形体１０全体としての剛性を十分に確保しつつ、成形体１０の軽量化を図ることができる。
【００４１】
表層１１の竹長繊維２１Ｌの配合比率は、例えば、４０〜６０％であり、表層１１の熱可塑性樹脂繊維３３の配合比率は、例えば、６０〜４０％であることが好ましい。熱可塑性樹脂繊維３３と竹長繊維２１Ｌとが絡み合って、十分な接合強度を得ることができるからである。さらに、加熱圧縮成形時に、表層１１にスキン層を生成し、剛性が十分に得られるとともに外観の平滑性を良好にできるからである。しかも、意匠性を向上させる表皮（図示せず）を表層１１上に同時成形する場合において、熱可塑性樹脂繊維３３がバインダーとして機能し、表皮と表層１１との間の接着面積を十分に確保して両者の接着性を高めることができるからである。
【００４２】
中間層１２の竹材２０の配合比率は、竹長繊維２１Ｌが２０〜３０％、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓが３０〜４０％であり、中間層１２の熱可塑性樹脂繊維３３の配合比率は、例えば、５０〜３０％であることが好ましい。成形体１０全体としての剛性を十分に確保しつつ、成形体１０の軽量化を図ることができるからである。
【００４３】
表層１１の熱可塑性樹脂繊維３３には、ＰＰ繊維あるいはリサイクルＰＰ繊維を使用することが好ましい。汎用樹脂であるので原料が入手しやすく、竹繊維含有樹脂成形体１０の製造コストの低減を図ることができるからである。また、リサイクル材を使用することによって、二酸化炭素の発生量を削減し、枯渇性資源の使用量を削減することが可能となるからである。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の竹繊維含有樹脂成形体１０によれば、竹材２０を繊維化することによって得られる竹繊維２１および柔細胞２２と、熱可塑性樹脂繊維３３とを含み、一対の表層１１の間に中間層１２を挟み込んだ積層構造体３０を有し、中間層１２に含有される柔細胞２２の割合が表層１１に比べて大きい。比較的剛性の低い中間層１２を、比較的剛性の高い表層１１によって挟み込んだ構造となっているので、柔細胞２２をも使用して竹材２０を無駄なく利用し、かつ、成形体１０全体としての剛性を確保することができる。柔細胞２２を中間層１２の材料に使用することによって、成形体１０の軽量化も達成できる。
【００４５】
また、中間層１２に含有される竹繊維２１の平均繊維長が、表層１１に含有される竹繊維２１の平均繊維長よりも短い竹繊維含有樹脂成形体１０であるので、竹長繊維２１Ｌのみならず竹短繊維２１Ｓをも使用して竹材２０を一層無駄なく利用し、かつ、成形体１０全体としての剛性を確保することができる。柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを中間層１２の材料に使用することによって、成形体１０の軽量化も達成できる。
【００４６】
本実施形態竹繊維含有樹脂成形体１０の製造方法および製造装置１００によれば、柔細胞２２を水１５１によって湿らせながら第１の層３１の上に積層して第２の層３２を形成しているので、柔細胞２２を飛散させることなく第１の層３１の上に均一に積層することができ、柔細胞２２の取り扱いを容易なものとできる。もって、竹材２０を無駄なく利用し、成形体１０全体としての剛性を確保し、軽量化をも図った竹繊維含有樹脂成形体１０を製造することが可能となる。
【００４７】
また、第２の層３２は、第１の層３１に含まれる竹繊維２１が有する平均繊維長よりも短い平均繊維長を有する竹繊維２１つまり竹短繊維２１Ｓをさらに含有し、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを水１５１によって湿らせながら第１の層３１の上に積層して第２の層３２を形成しているので、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓを飛散させることなく第１の層３１の上に均一に積層することができ、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓの取り扱いを容易なものとできる。もって、竹材２０を一層無駄なく利用し、成形体１０全体としての剛性を確保し、軽量化をも図った竹繊維含有樹脂成形体１０を製造することが可能となる。
【００４８】
（改変例）
上述した実施形態では、積層構造体３０の第２の層３２を形成するときに熱可塑性樹脂繊維を含有させていないが、柔細胞２２および竹短繊維２１Ｓに、さらに熱可塑性樹脂繊維を含有させてもよい。この場合、第２の層３２の熱可塑性樹脂繊維には、第１の層３１の熱可塑性樹脂繊維３３よりも融点が低い樹脂繊維、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）繊維や低融点ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などを使用することが好ましい。融点の低い熱可塑性樹脂繊維を第２の層３２に用いることによって、加熱圧縮成形時に、溶けやすく、バインダー効果が十分に得られ、表層１１と中間層１２との剥離を防ぐのに効果的だからである。さらに、ＰＥ樹脂などの剛性が比較的高い樹脂繊維を用いることによって、中間層１２自体の強度を高めることを通して、成形体１０全体の剛性を一層高めることができるからである。
【００４９】
第２の層３２にも熱可塑性樹脂繊維を含める場合には、第２の層３２の熱可塑性樹脂繊維の繊維径を、第１の層３１の熱可塑性樹脂繊維３３の繊維径に比べて小さくすることが好ましい。小径の熱可塑性樹脂繊維を第２の層３２に用いることによって、加熱圧縮成形時に、溶けやすく、バインダー効果が十分に得られ、表層１１と中間層１２との剥離を防ぐのに効果的だからである。
【００５０】
積層構造体３０における積層数は上述した三層に限られるものではなく、第１の層と第２の層の二層以上であれば、成形体１０に要求される強度に応じて増減することができる。すなわち、竹繊維含有樹脂成形体は、竹材を繊維化することによって得られる竹繊維および柔細胞と、熱可塑性樹脂繊維とを含み、少なくとも柔細胞の含有される割合が異なる二層の積層体からなるものであればよい。かかる竹繊維含有樹脂成形体にあっても、少なくとも柔細胞の含有される割合が異なる二層の積層体からなるので、柔細胞をも使用して竹材を無駄なく利用し、かつ、成形体全体としての剛性を確保することができる。また、柔細胞を使用することによって、成形体の軽量化も達成できる。積層構造体３０は、第１の層３１、第２の層３２を積層した積層単位を少なくとも１つ含んでいればよい。したがって、要求される強度に応じて、第１、第１、第２、第１、第１の層３１、３１、３２、３１、３１のように積層してもよいし、第１、第２、第１、第２、第１の層３１、３２、３１、３２、３１のように積層してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 竹繊維含有樹脂成形体、
１１ 表層、
１２ 中間層、
２０ 竹材、
２１ 竹繊維、
２１Ｌ 竹長繊維、
２１Ｓ 竹短繊維、
２２ 柔細胞、
３０ 積層構造体、
３１ 第１の層、
３２ 第２の層、
３３ 熱可塑性樹脂繊維、
４０ ボード体、
１００ 竹繊維含有樹脂成形体の製造装置、
１１０ 繊維化部、
１１１ 解繊機、
１１２ コンベア、
１１３ 送りロール、
１１４ ピンロール、
１１５ 集塵機、
１１６ 第１容器、
１１７ 第２容器、
１２０ 積層部、
１２１ 第１積層部、
１２２ 第２積層部、
１２３ ブレンダー、
１２４ カード機、
１２５ クロスレイヤー、
１２６ ホッパー、
１３０ プレス部、
１３１ 熱ロール、
１４０ 成形部、
１４１ 成形型、
１５０ スプレーノズル（噴射部）、
１５１ 水（液体）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
竹材を繊維化することによって得られる竹繊維および柔細胞と、熱可塑性樹脂繊維とを含む竹繊維含有樹脂成形体であって、
少なくとも柔細胞の含有される割合が異なる二層の積層体からなる竹繊維含有樹脂成形体。
【請求項２】
竹材を繊維化することによって得られる竹繊維および柔細胞と、熱可塑性樹脂繊維とを含む竹繊維含有樹脂成形体であって、
一対の表層の間に中間層を挟み込んだ積層構造を有し、前記中間層に含有される前記柔細胞の割合が前記表層に比べて大きい竹繊維含有樹脂成形体。
【請求項３】
前記中間層に含有される前記竹繊維の平均繊維長が、前記表層に含有される前記竹繊維の平均繊維長よりも短い請求項２に記載の竹繊維含有樹脂成形体。
【請求項４】
竹材を繊維化することによって竹繊維および柔細胞を得る工程と、
前記竹繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含有する第１の層と、前記柔細胞を含有する第２の層と、を有し、前記第１の層、前記第２の層、前記第１の層をこの順に積層してなる積層構造体を形成する工程と、
前記積層構造体を一体的にプレスしてボード体を得る工程と、を有し、
前記積層構造体を形成する工程において、前記第２の層は、前記第１の層の上に、前記柔細胞を液体によって湿らせながら積層することによって形成する、竹繊維含有樹脂成形体の製造方法。
【請求項５】
前記第２の層は、前記第１の層に含まれる竹繊維が有する平均繊維長よりも短い平均繊維長を有する竹繊維をさらに含有し、
前記積層構造体を形成する工程において、前記第２の層は、前記第１の層の上に、前記柔細胞および竹繊維を液体によって湿らせながら積層することによって形成する、請求項４に記載の竹繊維含有樹脂成形体の製造方法。
【請求項６】
竹材を繊維化することによって竹繊維および柔細胞を得る繊維化部と、
前記竹繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含有する第１の層と、前記柔細胞を含有する第２の層と、を有し、前記第１の層、前記第２の層、前記第１の層をこの順に積層してなる積層構造体を形成する積層部と、
前記積層構造体を一体的にプレスしてボード体を得るプレス部と、を有し、
前記積層部は、前記第１の層の上に積層する前記柔細胞を湿らせる液体を噴射する噴射部を備え、前記第２の層を、前記第１の層の上に、前記柔細胞を前記噴射部から噴射した液体によって湿らせながら積層することによって形成する、竹繊維含有樹脂成形体の製造装置。
【請求項７】
前記第２の層は、前記第１の層に含まれる竹繊維が有する平均繊維長よりも短い平均繊維長を有する竹繊維をさらに含有し、
前記積層部は、前記第２の層を、前記第１の層の上に、前記柔細胞および竹繊維を前記噴射部から噴射した液体によって湿らせながら積層することによって形成する、請求項６に記載の竹繊維含有樹脂成形体の製造装置。
【請求項１】
竹材を繊維化することによって得られる竹繊維および柔細胞と、熱可塑性樹脂繊維とを含む竹繊維含有樹脂成形体であって、
少なくとも柔細胞の含有される割合が異なる二層の積層体からなる竹繊維含有樹脂成形体。
【請求項２】
竹材を繊維化することによって得られる竹繊維および柔細胞と、熱可塑性樹脂繊維とを含む竹繊維含有樹脂成形体であって、
一対の表層の間に中間層を挟み込んだ積層構造を有し、前記中間層に含有される前記柔細胞の割合が前記表層に比べて大きい竹繊維含有樹脂成形体。
【請求項３】
前記中間層に含有される前記竹繊維の平均繊維長が、前記表層に含有される前記竹繊維の平均繊維長よりも短い請求項２に記載の竹繊維含有樹脂成形体。
【請求項４】
竹材を繊維化することによって竹繊維および柔細胞を得る工程と、
前記竹繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含有する第１の層と、前記柔細胞を含有する第２の層と、を有し、前記第１の層、前記第２の層、前記第１の層をこの順に積層してなる積層構造体を形成する工程と、
前記積層構造体を一体的にプレスしてボード体を得る工程と、を有し、
前記積層構造体を形成する工程において、前記第２の層は、前記第１の層の上に、前記柔細胞を液体によって湿らせながら積層することによって形成する、竹繊維含有樹脂成形体の製造方法。
【請求項５】
前記第２の層は、前記第１の層に含まれる竹繊維が有する平均繊維長よりも短い平均繊維長を有する竹繊維をさらに含有し、
前記積層構造体を形成する工程において、前記第２の層は、前記第１の層の上に、前記柔細胞および竹繊維を液体によって湿らせながら積層することによって形成する、請求項４に記載の竹繊維含有樹脂成形体の製造方法。
【請求項６】
竹材を繊維化することによって竹繊維および柔細胞を得る繊維化部と、
前記竹繊維と熱可塑性樹脂繊維とを含有する第１の層と、前記柔細胞を含有する第２の層と、を有し、前記第１の層、前記第２の層、前記第１の層をこの順に積層してなる積層構造体を形成する積層部と、
前記積層構造体を一体的にプレスしてボード体を得るプレス部と、を有し、
前記積層部は、前記第１の層の上に積層する前記柔細胞を湿らせる液体を噴射する噴射部を備え、前記第２の層を、前記第１の層の上に、前記柔細胞を前記噴射部から噴射した液体によって湿らせながら積層することによって形成する、竹繊維含有樹脂成形体の製造装置。
【請求項７】
前記第２の層は、前記第１の層に含まれる竹繊維が有する平均繊維長よりも短い平均繊維長を有する竹繊維をさらに含有し、
前記積層部は、前記第２の層を、前記第１の層の上に、前記柔細胞および竹繊維を前記噴射部から噴射した液体によって湿らせながら積層することによって形成する、請求項６に記載の竹繊維含有樹脂成形体の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２４５７１９（Ｐ２０１１−２４５７１９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２０４５０（Ｐ２０１０−１２０４５０）
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】（５１０１４６４７０）
【出願人】（０００１３３０６５）株式会社タケヒロ (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】（５１０１４６４７０）
【出願人】（０００１３３０６５）株式会社タケヒロ (16)
【Ｆターム（参考）】
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