繊維複合樹脂成形体
【課題】 表面が平滑であり、種々の機能性が付与された繊維複合樹脂成形体を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は、ココナッツ繊維を分散した状態で樹脂に含有する繊維複合樹脂成形体である。そのココナッツ繊維は、椰子殼に所定の処理を施すことによって生成される繊維であって、繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％以上である。
【解決手段】 本発明は、ココナッツ繊維を分散した状態で樹脂に含有する繊維複合樹脂成形体である。そのココナッツ繊維は、椰子殼に所定の処理を施すことによって生成される繊維であって、繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％以上である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂に繊維を含有する繊維複合樹脂成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
椰子殻は、椰子の実（ココナッツ）からジュース、果肉および油脂などを採取した後に残る繊維状の残渣である。椰子殻は、多孔質であり、有害物質の吸着性能および調湿性能などに優れた効果を示し、さらに生活環境に適合する素材として注目されている。しかしながら、椰子殻は、太くて硬い繊維からなり、多くは乾燥して燃料にされており、産地の周辺では放置されているものも多い。燃料以外には、たとえば、この太くて硬いという性質を活かしてマットおよびほうきなどに利用されている。
【０００３】
近年、地球環境の保全、特に廃棄物処理対策などから、椰子殻を構成する繊維などの天然繊維の利用が注目されている。天然繊維は、細菌およびバクテリアなどの微生物の作用で水と二酸化炭素とに分解する生分解性などの高い環境適合性を有するものが多く、種々の商品開発への利用が盛んに試みられており、天然繊維を樹脂に含有する繊維複合樹脂成形体も注目されている。
【０００４】
このような繊維複合樹脂成形体の典型的な従来技術は、たとえば、特許文献１に記載されている。特許文献１の繊維複合樹脂品は、第１の繊維と第１の熱可塑性樹脂との複合材料の基体層、この基体層上の第２の繊維と第２の熱可塑性樹脂との複合材料の表面層を有し、第２の繊維の繊維径が第１の繊維の繊維径よりも小さい。または第２の繊維が第１の繊維よりも柔軟な性質を有する繊維である。
【０００５】
他の繊維複合樹脂成形体の従来技術は、たとえば、特許文献２に記載されている。特許文献２には、植物資源由来の樹脂１００重量部に対して、天然由来の有機充填剤１〜３５重量部を配合してなる樹脂組成物が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８４２４６号公報
【特許文献２】特開２００５−８７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１によると、繊維複合樹脂品は、基体層に含まれる比較的太くて硬い繊維によって充分な強度を得て、表面層に含まれる比較的細くて柔らかい繊維によって、平滑な表面を得ることができる。特許文献２によると、植物資源由来の樹脂に、所定量の紙粉または木粉などの天然由来の有機充填剤を配合することによって、植物資源由来の樹脂製の自動車部品が得られる。しかしながら、天然繊維を樹脂に単に含有させただけでは、繊維が表面に露出することになり、表面が平滑にはならず、繊維を樹脂に含有させることによる機能性が充分に発揮されない。
【０００８】
本発明の目的は、表面が平滑であり、種々の機能性が付与された繊維複合樹脂成形体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ココナッツ繊維を分散した状態で樹脂に含有することを特徴とする繊維複合樹脂成形体である。
【００１０】
また本発明は、前記ココナッツ繊維は、椰子殼に所定の処理を施すことによって生成される繊維であって、
繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％以上であることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記ココナッツ繊維は、繊維複合樹脂成形体の３重量％以上６０重量％以下であることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記樹脂は、生分解性樹脂であることを特徴とする。
また本発明は、前記樹脂は、ポリ乳酸であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ココナッツ繊維を分散した状態で樹脂に含有する繊維複合樹脂成形体である。ココナッツ繊維は、多孔質な繊維であり、比重が低いので、樹脂に含有させることによって、軽量な繊維複合樹脂成形体が得られる。この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が分散した状態で樹脂に含有されているので、表面にココナッツ繊維の露出による凹凸が形成されず、表面が平滑である。さらに、ココナッツ繊維が分散して含有させることによる機能性、たとえば、変形しにくい、熱伝導性および消臭性が高いなどの機能性が発揮される。
【００１４】
また、生分解性繊維であるココナッツ繊維を樹脂に含有させているので、環境適合性が高く、樹脂として生分解性樹脂を用いた場合、得られた繊維複合樹脂成形体は生分解性が発揮される。したがって、軽量で、表面が平滑であり、種々の機能性が付与された繊維複合樹脂成形体が得られる。
【００１５】
また本発明によれば、ココナッツ繊維は、椰子殼に所定の処理を施すことによって生成される繊維であって、繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％以上である。
【００１６】
ココナッツ繊維は、多孔質な椰子殼に所定の処理を施すことによって生成される繊維であるので、多孔質な繊維である。また、繊維径が１５０μｍ以下のココナッツ繊維は、細くて柔らかいので、このようなココナッツ繊維を樹脂に含有させると、樹脂に分散しやすい。このようなココナッツ繊維を、全ココナッツ繊維の７０重量％以上になるように樹脂に含有させると、ココナッツ繊維が充分に分散された状態で樹脂に含有されるので、表面がより平滑であり、より変形しにくい。さらに、ココナッツ繊維が分散して含有させることによる機能性がより発揮される樹脂複合繊維成形体が得られる。
【００１７】
また本発明によれば、ココナッツ繊維は、繊維複合樹脂成形体の３重量％以上６０重量％以下である。そうすることによって、表面がより平滑な樹脂成形体であって、種々の機能性が付与された繊維複合樹脂成形体が得られる。
【００１８】
また本発明によれば、樹脂は、生分解性樹脂である。そうすることによって、生分解性を有する繊維複合樹脂成形体が得られる。
【００１９】
また本発明は、樹脂は、ポリ乳酸である。ポリ乳酸は、生分解性樹脂であるので、生分解性を有する繊維複合樹脂成形体が得られる。さらに、ポリ乳酸は、石油を原料とせずに製造される樹脂であるので、環境によく、このような生分解性を有する繊維複合樹脂成形体に用いる樹脂として特に好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、樹脂にココナッツ繊維を分散した状態で含有する繊維複合樹脂成形体であり、たとえば、車の内装品およびバンパーなどの自動車用部品、携帯電話機の筺体などの電化製品用部品などに使用することができる。樹脂にココナッツ繊維を分散した状態とは、ココナッツ繊維が、樹脂全体にほぼ均一に存在している状態である。
【００２１】
図１は、本発明で用いられるココナッツ繊維の断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真を示す図であり、図２は、ココナッツ繊維の表面のＳＥＭ写真を示す図である。ココナッツ繊維は、図１に示すように、断面に多数の開口が形成されており、筒状セル構造が集合した集合体である。また、ココナッツ繊維は、図２に示すように、表面に多数の開口が形成されており、細かい凹凸が形成されている。したがって、ココナッツ繊維は、多孔質な繊維であり、比重が低いことがわかる。したがって、ココナッツ繊維は、多孔質な繊維であり、比重が低く、丈夫な繊維であることがわかる。このようなココナッツ繊維を樹脂に含有させることによって、ココナッツ繊維の筒状セル構造の中空を維持した繊維複合樹脂成形体が得られる。したがって、比重が低くて軽量であり、かつ変形しにくい繊維複合樹脂成形体が得られる。
【００２２】
この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が分散した状態で樹脂に含有されているので、表面にココナッツ繊維の露出による凹凸が形成されず、表面が平滑である。また、ホットプレス法などで樹脂成形体を製造することが困難なポリ乳酸のような樹脂に、ココナッツ繊維を含有させることで、樹脂成形体を製造することができる。したがって、ココナッツ繊維を含有させることで、樹脂成形体の成形性を高めることができる。
【００２３】
また、この繊維複合樹脂成形体は、樹脂にココナッツ繊維を分散した状態で含有されており、樹脂とココナッツ繊維とが分離されていないので、ココナッツ繊維によって樹脂が変形しにくくなる。また、ココナッツ繊維は、筒状セル構造が集合した集合体であるので丈夫な繊維であり、ココナッツ繊維を樹脂に含有させても、その筒状セル構造の中空に樹脂が埋まらない。したがって、この繊維複合樹脂成形体は、比重が低く軽量であり、かつ変形しにくい。また、この繊維複合樹脂成形体は、樹脂とココナッツ繊維とが分離されていないので、ココナッツ繊維が、充填剤として有効に作用し、熱伝導性が高くなる。
【００２４】
ココナッツ繊維は、図１および図２に示すように、ココナッツ繊維の断面および表面に開口が形成されているので、優れた消臭性を発現し、消臭剤として利用できる。この消臭性を示すココナッツ繊維を分散した状態で含有しているので、消臭剤として有効に作用し、高い消臭性を発揮することができる。
【００２５】
また、生分解性繊維であるココナッツ繊維を樹脂に含有させているので、環境適合性が高く、樹脂として生分解性樹脂を用いた場合、得られた繊維複合樹脂成形体は生分解性が発揮される。
【００２６】
以上より、この繊維複合樹脂成形体は、軽量で、表面が平滑であり、種々の機能性が付与された繊維複合樹脂成形体が得られる。
【００２７】
また、繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維を樹脂に分散した状態で含有されていればよく、樹脂に含有されているココナッツ繊維は、ココナッツ繊維同士が係着した状態で存在してもよいし、係着せずに存在していてもよい。また、ココナッツ繊維は、一定の方向に配向して存在してもよいし、一定の方向に配向されずに存在していてもよい。ココナッツ繊維同士が係着した状態で存在すると、ココナッツ繊維によって樹脂がより変形しにくくなるので、より好ましい。また、一定の方向に配向し、ココナッツ繊維同士が係着すると、ココナッツ繊維が、一定の方向に連続して存在することになり、充填剤として有効に作用し、熱伝導性がより高くなるので、より好ましい。
【００２８】
ココナッツ繊維は、椰子殼に所定の処理を施すことによって生成される繊維である。所定の処理とは、椰子殻をアルカリ処理または蒸煮法などによって軟化させ、軟化した椰子殻をあらかじめほぐして細かく分解したものを解繊機にかけて繊維を取り出す処理である。解繊機は、表面に針の付いたシリンダを回転させて解繊する解繊機などを使用する。
【００２９】
ココナッツ繊維は、繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％以上である。繊維径１５０μｍ以下の繊維は、細くて柔らかいので、樹脂に分散した状態で含有させることが容易であるのに対して、繊維径が１５０μｍより大きい繊維は、太くて硬いので、樹脂に繊維を分散した状態で含有させにくい。したがって、繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が好ましいが、すべてのココナッツ繊維が繊維径１５０μｍ以下である必要はなく、繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％以上であればよい。繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％未満であると、繊維径が１５０μｍより大きいココナッツ繊維が多くなり、樹脂にココナッツ繊維を分散した状態で含有させにくくなる。繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％以上であると、樹脂に繊維を分散した状態で含有させることができ、表面が平滑であり、変形しにくく、種々の機能性が付与された所望の繊維複合樹脂成形体が得られる。
【００３０】
また、ココナッツ繊維は、繊維複合樹脂成形体の３重量％以上６０重量％以下が好ましい。３重量％より少ないと、繊維を樹脂に含有させることによる機能性が充分に発揮されず、６０重量％より多いと、樹脂に繊維を分散した状態で含有させにくくなり、表面の平滑性などが損なわれる。したがって、繊維複合樹脂成形体の３重量％以上６０重量％以下とすることで、表面が平滑であり、変形しにくく、種々の機能性が付与された繊維複合樹脂成形体が得られる。
【００３１】
また、椰子殻は、バリおよびジャワなどのインドネシア、スリランカ、タイ産の椰子殻などが好ましく用いられ、ジャワ産の椰子殻が、特に好ましく使用される。
【００３２】
樹脂は、繊維複合樹脂成形体の使用目的に応じて種々の樹脂を使用することができる。たとえば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）に一般的に用いられるエポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂およびポリエチレン樹脂などの樹脂を用いることできる。本発明で用いられる樹脂としては、生分解性樹脂を用いることが好ましい。生分解性を有する繊維複合樹脂成形体が得られ、環境に優しい。
【００３３】
生分解性樹脂としては、生分解性を有していればよく、公知の生分解性樹脂を用いることができる。たとえば、ポリヒドロキシブチレート、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリジオキサノン、ポリ（２−オキセタノン）、デンプン、セルロース、キチン、キトサン、グルテン、ゼラチン、ゼイン、コラーニング、ケラチン、天然ゴム、ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレートに生分解性を付与するように分子設計されたポリエステル樹脂などが挙げられ、その中でも、ポリ乳酸が特に好ましい。ポリ乳酸は、生分解性を有するだけではなく、ココナッツ繊維との親和性が高く、得られた繊維複合樹脂成形体の変形しにくさなどが好ましい。さらに、ポリ乳酸は、石油を原料とせずに製造される樹脂であるので、環境によく、このような生分解性を有する繊維複合樹脂成形体に用いる樹脂として特に好ましい。ポリエチレンテレフタレートに生分解性を付与するように分子設計されたポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレートを含む共重合体が挙げられ、たとえば、ポリブチレンアジペート／テレフタレート［エコフレックス（登録商標）、ＢＡＳＦジャパン社製］、バイオマックス（登録商標、デュポン社製）などが挙げられる。
【実施例】
【００３４】
以下に実施例を示すが、本発明は、本実施例に限定されるものではない。
［樹脂成形体の製造例］
以下に使用するココナッツ繊維は、繊維径１５０μｍ以下の繊維が、全ココナッツ繊維の７５重量％であり、繊維長は１０ｍｍ〜６０ｍｍの分布を有するココナッツ繊維を使用した。
【００３５】
（実施例１）
２０ｍｍ×２０ｍｍ×２０ｍｍの空間（８．０ｃｍ３）を作る金型の下型にココナッツ繊維０．４ｇを充填し、次にエポキシ樹脂を注型して、空隙をエポキシ樹脂で満たし、上型を取り付けて、１２０℃で１．５時間加熱硬化を行い、脱型してアフターキュアを１５０℃で２時間行って、繊維複合樹脂成形体を製造した。この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が、繊維複合樹脂成形体の４．４重量％である。
【００３６】
（実施例２）
ココナッツ繊維が０．６ｇであること以外、実施例１と同様である。この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が、繊維複合樹脂成形体の６．６重量％である。
【００３７】
（実施例３）
ココナッツ繊維が１．０ｇであること以外、実施例１と同様である。この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が、繊維複合樹脂成形体の１１．１重量％である。
【００３８】
（実施例４）
ココナッツ繊維が１．２ｇであること以外、実施例１と同様である。この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が、繊維複合樹脂成形体の１３．８重量％である。
【００３９】
（実施例５）
ポリ乳酸４ｇにココナッツ繊維４ｇを加え、ホットプレス法で繊維複合樹脂成形体を製造した。この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が、繊維複合樹脂成形体の５０重量％である。
【００４０】
（実施例６）
２０．４ｃｍ３の金型を用い、ココナッツ繊維が３．２ｇであること以外、実施例１と同様である。この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が、繊維複合樹脂成形体の１４．１重量％である。
【００４１】
（比較例１）
エポキシ樹脂のみを用いて、注型法で樹脂成形体を製造した。
【００４２】
（比較例２）
ポリ乳酸のみを用いて、ホットプレス法で樹脂成形体を製造した。
【００４３】
［評価方法］
上記の製造方法によって得られた樹脂成形体を、次のようにして、比重測定、引張試験評価および熱伝導度測定を行った。
【００４４】
（比重測定）
実施例１〜５および比較例１，２について、比重を測定した。
【００４５】
比重は、測定器として、電子比重計（ミラージュトレーディング株式会社製、ＥＷ−１２０ＳＧ）を用い、ＪＩＳ Ｋ７１１２に準拠の水中置換法で測定した。実施例５および比較例２は、水の代わりにエタノールを用いて測定した。実施例１〜５および比較例１は、試験片として、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２０ｍｍのものを用い、比較例２は、ポリ乳酸のみでは成形性が悪く、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２０ｍｍの試験片を製造できなかったので、５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．２ｍｍのものを用いた。
表１は、比重（ｇ／ｃｍ３）の結果を示したものである。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１からわかるように、ココナッツ繊維が含有されている繊維複合樹脂成形体（実施例１〜５）は、ココナッツ繊維が含有されていない樹脂成形体（比較例１，２）より比重が小さいことがわかった。このことから、ココナッツ繊維を含有することで、軽量な樹脂成形体が得られることがわかった。さらに、ココナッツ繊維の含有量が多いほど、比重が小さいことがわかった。
【００４８】
（引張試験評価）
実施例５，６および比較例１について、引張試験を行った。
【００４９】
引張試験は、測定器として、コンピュータ計測制御式精密万能試験機（島津製作所製、オートグラフ ＡＧ−２５ＴＤ）を用い、ＪＩＳ Ｋ７１１３に準拠の方法で測定した。試験片の形状として、１号試験片を用い、試験（引張）速度１．０ｍｍ／分で測定した。ひずみゲージをつけて試験を行い、弾性率を測定し、比重と弾性率とから比弾性率を計算した。
【００５０】
表２は、引張試験の結果を示したものである。なお、比重は、上記比重測定と同様の測定方法で測定した結果である。
【００５１】
【表２】
【００５２】
表２からわかるように、ココナッツ繊維が含有されている繊維複合樹脂成形体（実施例５，６）は、ココナッツ繊維が含有されていない樹脂成形体（比較例１）より比重が小さく、かつ比弾性率が大きくなった。このことから、繊維複合樹脂成形体は、軽量であり、かつ変形しにくいことがわかった。
【００５３】
図３は、実施例６である繊維複合樹脂成形体を用いて引張試験を行った後の破断面のＳＥＭ写真を示す図である。図４は、実施例５である繊維複合樹脂成形体を用いて引張試験を行った後の破断面のＳＥＭ写真を示す図である。
【００５４】
図３および図４に示すように、繊維複合樹脂成形体（実施例５および実施例６）は、ココナッツ繊維の筒状セル構造の中空に樹脂が埋まっていない。したがって、ココナッツ繊維が含有されている繊維複合樹脂成形体（実施例５，６）は、比重が低くて軽量であり、かつ変形しにくい繊維複合樹脂成形体である。
【００５５】
（熱伝導度試験）
実施例４，５および比較例１について、熱伝導度試験を行った。
【００５６】
熱伝導度試験は、測定装置として、精密迅速熱物性測定装置（カトーテック製、ＫＥＳ−ＦＢ７ サーモラボＩＩ型）を用い、熱損失速度Ｗ（ｗ）を測定した。測定条件として、試験片の厚みの規定値が３ｍｍ、５ｍｍのものを用い、接触面積Ａが２５ｃｍ２、熱板温度Ｔが３７℃、循環水温度Ｔ０が２０℃として測定した。室温２０℃、相対湿度６５％Ｒｈで測定した。試験片の厚みＤは、マイクロメータ（株式会社ミツモト製小型厚み計）で測定した。
熱伝導度Ｋ（ｗ／ｃｍ・℃）は、下記式に基づいて算出した。
【００５７】
【数１】
【００５８】
表３は、熱伝導度試験の結果を示したものである。
【表３】
【００５９】
表３からわかるように、ココナッツ繊維が含有されている繊維複合樹脂成形体（実施例４，５）は、ココナッツ繊維が含有されていない樹脂成形体（比較例１）より熱伝導度Ｋが高く、熱が伝わりやすいことがわかった。
【００６０】
繊維複合樹脂成形体を、電界シールド材料として利用した検討例について説明する。
ココナッツ繊維３８．７１ｇをステンレス容器に入れ、直径１ｍｍの穴を開けたふたをステンレス容器に取り付けた。これをマッフル炉によって昇温温度５℃／分で８００℃まで昇温し、８００℃で２時間蒸し焼きを行った。その後、室温まで自然放冷を行った。収率２６．２％でココナッツ繊維炭が得られた。
【００６１】
１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×２ｍｍの大きさになるように製造する以外、実施例５と同様にして、得られた繊維複合樹脂成形体を用いた。この繊維複合樹脂成形体に、前記ココナッツ繊維炭３．０ｇを均等に分散させ、ホットプレス法によって、ココナッツ繊維炭９．４重量％含有する繊維繊維複合樹脂成形体を製造した。
【００６２】
この繊維繊維複合樹脂成形体の１ＭＨｚ〜１ＧＨｚの電磁波に対する電界シールド効果を、ＫＥＣ法によって測定した。ＫＥＣ法とは、ＫＥＣ（関西電子振興センター）の開発した電界シールド効果を測定する方法である。測定条件は、温度２４℃、相対湿度３０％、気圧１００４ｈＰａである。測定結果は、表４に示す。
【００６３】
【表４】
【００６４】
表４からわかるように、この繊維複合樹脂成形体は、高い電界シールド効果を示すことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明で用いられるココナッツ繊維の断面のＳＥＭ写真を示す図である。
【図２】ココナッツ繊維の表面のＳＥＭ写真を示す図である。
【図３】実施例６である繊維複合樹脂成形体を用いて引張試験を行った後の破断面のＳＥＭ写真を示す図である。
【図４】実施例５である繊維複合樹脂成形体を用いて引張試験を行った後の破断面のＳＥＭ写真を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂に繊維を含有する繊維複合樹脂成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
椰子殻は、椰子の実（ココナッツ）からジュース、果肉および油脂などを採取した後に残る繊維状の残渣である。椰子殻は、多孔質であり、有害物質の吸着性能および調湿性能などに優れた効果を示し、さらに生活環境に適合する素材として注目されている。しかしながら、椰子殻は、太くて硬い繊維からなり、多くは乾燥して燃料にされており、産地の周辺では放置されているものも多い。燃料以外には、たとえば、この太くて硬いという性質を活かしてマットおよびほうきなどに利用されている。
【０００３】
近年、地球環境の保全、特に廃棄物処理対策などから、椰子殻を構成する繊維などの天然繊維の利用が注目されている。天然繊維は、細菌およびバクテリアなどの微生物の作用で水と二酸化炭素とに分解する生分解性などの高い環境適合性を有するものが多く、種々の商品開発への利用が盛んに試みられており、天然繊維を樹脂に含有する繊維複合樹脂成形体も注目されている。
【０００４】
このような繊維複合樹脂成形体の典型的な従来技術は、たとえば、特許文献１に記載されている。特許文献１の繊維複合樹脂品は、第１の繊維と第１の熱可塑性樹脂との複合材料の基体層、この基体層上の第２の繊維と第２の熱可塑性樹脂との複合材料の表面層を有し、第２の繊維の繊維径が第１の繊維の繊維径よりも小さい。または第２の繊維が第１の繊維よりも柔軟な性質を有する繊維である。
【０００５】
他の繊維複合樹脂成形体の従来技術は、たとえば、特許文献２に記載されている。特許文献２には、植物資源由来の樹脂１００重量部に対して、天然由来の有機充填剤１〜３５重量部を配合してなる樹脂組成物が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８４２４６号公報
【特許文献２】特開２００５−８７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１によると、繊維複合樹脂品は、基体層に含まれる比較的太くて硬い繊維によって充分な強度を得て、表面層に含まれる比較的細くて柔らかい繊維によって、平滑な表面を得ることができる。特許文献２によると、植物資源由来の樹脂に、所定量の紙粉または木粉などの天然由来の有機充填剤を配合することによって、植物資源由来の樹脂製の自動車部品が得られる。しかしながら、天然繊維を樹脂に単に含有させただけでは、繊維が表面に露出することになり、表面が平滑にはならず、繊維を樹脂に含有させることによる機能性が充分に発揮されない。
【０００８】
本発明の目的は、表面が平滑であり、種々の機能性が付与された繊維複合樹脂成形体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ココナッツ繊維を分散した状態で樹脂に含有することを特徴とする繊維複合樹脂成形体である。
【００１０】
また本発明は、前記ココナッツ繊維は、椰子殼に所定の処理を施すことによって生成される繊維であって、
繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％以上であることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記ココナッツ繊維は、繊維複合樹脂成形体の３重量％以上６０重量％以下であることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記樹脂は、生分解性樹脂であることを特徴とする。
また本発明は、前記樹脂は、ポリ乳酸であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ココナッツ繊維を分散した状態で樹脂に含有する繊維複合樹脂成形体である。ココナッツ繊維は、多孔質な繊維であり、比重が低いので、樹脂に含有させることによって、軽量な繊維複合樹脂成形体が得られる。この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が分散した状態で樹脂に含有されているので、表面にココナッツ繊維の露出による凹凸が形成されず、表面が平滑である。さらに、ココナッツ繊維が分散して含有させることによる機能性、たとえば、変形しにくい、熱伝導性および消臭性が高いなどの機能性が発揮される。
【００１４】
また、生分解性繊維であるココナッツ繊維を樹脂に含有させているので、環境適合性が高く、樹脂として生分解性樹脂を用いた場合、得られた繊維複合樹脂成形体は生分解性が発揮される。したがって、軽量で、表面が平滑であり、種々の機能性が付与された繊維複合樹脂成形体が得られる。
【００１５】
また本発明によれば、ココナッツ繊維は、椰子殼に所定の処理を施すことによって生成される繊維であって、繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％以上である。
【００１６】
ココナッツ繊維は、多孔質な椰子殼に所定の処理を施すことによって生成される繊維であるので、多孔質な繊維である。また、繊維径が１５０μｍ以下のココナッツ繊維は、細くて柔らかいので、このようなココナッツ繊維を樹脂に含有させると、樹脂に分散しやすい。このようなココナッツ繊維を、全ココナッツ繊維の７０重量％以上になるように樹脂に含有させると、ココナッツ繊維が充分に分散された状態で樹脂に含有されるので、表面がより平滑であり、より変形しにくい。さらに、ココナッツ繊維が分散して含有させることによる機能性がより発揮される樹脂複合繊維成形体が得られる。
【００１７】
また本発明によれば、ココナッツ繊維は、繊維複合樹脂成形体の３重量％以上６０重量％以下である。そうすることによって、表面がより平滑な樹脂成形体であって、種々の機能性が付与された繊維複合樹脂成形体が得られる。
【００１８】
また本発明によれば、樹脂は、生分解性樹脂である。そうすることによって、生分解性を有する繊維複合樹脂成形体が得られる。
【００１９】
また本発明は、樹脂は、ポリ乳酸である。ポリ乳酸は、生分解性樹脂であるので、生分解性を有する繊維複合樹脂成形体が得られる。さらに、ポリ乳酸は、石油を原料とせずに製造される樹脂であるので、環境によく、このような生分解性を有する繊維複合樹脂成形体に用いる樹脂として特に好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、樹脂にココナッツ繊維を分散した状態で含有する繊維複合樹脂成形体であり、たとえば、車の内装品およびバンパーなどの自動車用部品、携帯電話機の筺体などの電化製品用部品などに使用することができる。樹脂にココナッツ繊維を分散した状態とは、ココナッツ繊維が、樹脂全体にほぼ均一に存在している状態である。
【００２１】
図１は、本発明で用いられるココナッツ繊維の断面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真を示す図であり、図２は、ココナッツ繊維の表面のＳＥＭ写真を示す図である。ココナッツ繊維は、図１に示すように、断面に多数の開口が形成されており、筒状セル構造が集合した集合体である。また、ココナッツ繊維は、図２に示すように、表面に多数の開口が形成されており、細かい凹凸が形成されている。したがって、ココナッツ繊維は、多孔質な繊維であり、比重が低いことがわかる。したがって、ココナッツ繊維は、多孔質な繊維であり、比重が低く、丈夫な繊維であることがわかる。このようなココナッツ繊維を樹脂に含有させることによって、ココナッツ繊維の筒状セル構造の中空を維持した繊維複合樹脂成形体が得られる。したがって、比重が低くて軽量であり、かつ変形しにくい繊維複合樹脂成形体が得られる。
【００２２】
この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が分散した状態で樹脂に含有されているので、表面にココナッツ繊維の露出による凹凸が形成されず、表面が平滑である。また、ホットプレス法などで樹脂成形体を製造することが困難なポリ乳酸のような樹脂に、ココナッツ繊維を含有させることで、樹脂成形体を製造することができる。したがって、ココナッツ繊維を含有させることで、樹脂成形体の成形性を高めることができる。
【００２３】
また、この繊維複合樹脂成形体は、樹脂にココナッツ繊維を分散した状態で含有されており、樹脂とココナッツ繊維とが分離されていないので、ココナッツ繊維によって樹脂が変形しにくくなる。また、ココナッツ繊維は、筒状セル構造が集合した集合体であるので丈夫な繊維であり、ココナッツ繊維を樹脂に含有させても、その筒状セル構造の中空に樹脂が埋まらない。したがって、この繊維複合樹脂成形体は、比重が低く軽量であり、かつ変形しにくい。また、この繊維複合樹脂成形体は、樹脂とココナッツ繊維とが分離されていないので、ココナッツ繊維が、充填剤として有効に作用し、熱伝導性が高くなる。
【００２４】
ココナッツ繊維は、図１および図２に示すように、ココナッツ繊維の断面および表面に開口が形成されているので、優れた消臭性を発現し、消臭剤として利用できる。この消臭性を示すココナッツ繊維を分散した状態で含有しているので、消臭剤として有効に作用し、高い消臭性を発揮することができる。
【００２５】
また、生分解性繊維であるココナッツ繊維を樹脂に含有させているので、環境適合性が高く、樹脂として生分解性樹脂を用いた場合、得られた繊維複合樹脂成形体は生分解性が発揮される。
【００２６】
以上より、この繊維複合樹脂成形体は、軽量で、表面が平滑であり、種々の機能性が付与された繊維複合樹脂成形体が得られる。
【００２７】
また、繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維を樹脂に分散した状態で含有されていればよく、樹脂に含有されているココナッツ繊維は、ココナッツ繊維同士が係着した状態で存在してもよいし、係着せずに存在していてもよい。また、ココナッツ繊維は、一定の方向に配向して存在してもよいし、一定の方向に配向されずに存在していてもよい。ココナッツ繊維同士が係着した状態で存在すると、ココナッツ繊維によって樹脂がより変形しにくくなるので、より好ましい。また、一定の方向に配向し、ココナッツ繊維同士が係着すると、ココナッツ繊維が、一定の方向に連続して存在することになり、充填剤として有効に作用し、熱伝導性がより高くなるので、より好ましい。
【００２８】
ココナッツ繊維は、椰子殼に所定の処理を施すことによって生成される繊維である。所定の処理とは、椰子殻をアルカリ処理または蒸煮法などによって軟化させ、軟化した椰子殻をあらかじめほぐして細かく分解したものを解繊機にかけて繊維を取り出す処理である。解繊機は、表面に針の付いたシリンダを回転させて解繊する解繊機などを使用する。
【００２９】
ココナッツ繊維は、繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％以上である。繊維径１５０μｍ以下の繊維は、細くて柔らかいので、樹脂に分散した状態で含有させることが容易であるのに対して、繊維径が１５０μｍより大きい繊維は、太くて硬いので、樹脂に繊維を分散した状態で含有させにくい。したがって、繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が好ましいが、すべてのココナッツ繊維が繊維径１５０μｍ以下である必要はなく、繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％以上であればよい。繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％未満であると、繊維径が１５０μｍより大きいココナッツ繊維が多くなり、樹脂にココナッツ繊維を分散した状態で含有させにくくなる。繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％以上であると、樹脂に繊維を分散した状態で含有させることができ、表面が平滑であり、変形しにくく、種々の機能性が付与された所望の繊維複合樹脂成形体が得られる。
【００３０】
また、ココナッツ繊維は、繊維複合樹脂成形体の３重量％以上６０重量％以下が好ましい。３重量％より少ないと、繊維を樹脂に含有させることによる機能性が充分に発揮されず、６０重量％より多いと、樹脂に繊維を分散した状態で含有させにくくなり、表面の平滑性などが損なわれる。したがって、繊維複合樹脂成形体の３重量％以上６０重量％以下とすることで、表面が平滑であり、変形しにくく、種々の機能性が付与された繊維複合樹脂成形体が得られる。
【００３１】
また、椰子殻は、バリおよびジャワなどのインドネシア、スリランカ、タイ産の椰子殻などが好ましく用いられ、ジャワ産の椰子殻が、特に好ましく使用される。
【００３２】
樹脂は、繊維複合樹脂成形体の使用目的に応じて種々の樹脂を使用することができる。たとえば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）に一般的に用いられるエポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂およびポリエチレン樹脂などの樹脂を用いることできる。本発明で用いられる樹脂としては、生分解性樹脂を用いることが好ましい。生分解性を有する繊維複合樹脂成形体が得られ、環境に優しい。
【００３３】
生分解性樹脂としては、生分解性を有していればよく、公知の生分解性樹脂を用いることができる。たとえば、ポリヒドロキシブチレート、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリジオキサノン、ポリ（２−オキセタノン）、デンプン、セルロース、キチン、キトサン、グルテン、ゼラチン、ゼイン、コラーニング、ケラチン、天然ゴム、ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタレートに生分解性を付与するように分子設計されたポリエステル樹脂などが挙げられ、その中でも、ポリ乳酸が特に好ましい。ポリ乳酸は、生分解性を有するだけではなく、ココナッツ繊維との親和性が高く、得られた繊維複合樹脂成形体の変形しにくさなどが好ましい。さらに、ポリ乳酸は、石油を原料とせずに製造される樹脂であるので、環境によく、このような生分解性を有する繊維複合樹脂成形体に用いる樹脂として特に好ましい。ポリエチレンテレフタレートに生分解性を付与するように分子設計されたポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレートを含む共重合体が挙げられ、たとえば、ポリブチレンアジペート／テレフタレート［エコフレックス（登録商標）、ＢＡＳＦジャパン社製］、バイオマックス（登録商標、デュポン社製）などが挙げられる。
【実施例】
【００３４】
以下に実施例を示すが、本発明は、本実施例に限定されるものではない。
［樹脂成形体の製造例］
以下に使用するココナッツ繊維は、繊維径１５０μｍ以下の繊維が、全ココナッツ繊維の７５重量％であり、繊維長は１０ｍｍ〜６０ｍｍの分布を有するココナッツ繊維を使用した。
【００３５】
（実施例１）
２０ｍｍ×２０ｍｍ×２０ｍｍの空間（８．０ｃｍ３）を作る金型の下型にココナッツ繊維０．４ｇを充填し、次にエポキシ樹脂を注型して、空隙をエポキシ樹脂で満たし、上型を取り付けて、１２０℃で１．５時間加熱硬化を行い、脱型してアフターキュアを１５０℃で２時間行って、繊維複合樹脂成形体を製造した。この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が、繊維複合樹脂成形体の４．４重量％である。
【００３６】
（実施例２）
ココナッツ繊維が０．６ｇであること以外、実施例１と同様である。この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が、繊維複合樹脂成形体の６．６重量％である。
【００３７】
（実施例３）
ココナッツ繊維が１．０ｇであること以外、実施例１と同様である。この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が、繊維複合樹脂成形体の１１．１重量％である。
【００３８】
（実施例４）
ココナッツ繊維が１．２ｇであること以外、実施例１と同様である。この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が、繊維複合樹脂成形体の１３．８重量％である。
【００３９】
（実施例５）
ポリ乳酸４ｇにココナッツ繊維４ｇを加え、ホットプレス法で繊維複合樹脂成形体を製造した。この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が、繊維複合樹脂成形体の５０重量％である。
【００４０】
（実施例６）
２０．４ｃｍ３の金型を用い、ココナッツ繊維が３．２ｇであること以外、実施例１と同様である。この繊維複合樹脂成形体は、ココナッツ繊維が、繊維複合樹脂成形体の１４．１重量％である。
【００４１】
（比較例１）
エポキシ樹脂のみを用いて、注型法で樹脂成形体を製造した。
【００４２】
（比較例２）
ポリ乳酸のみを用いて、ホットプレス法で樹脂成形体を製造した。
【００４３】
［評価方法］
上記の製造方法によって得られた樹脂成形体を、次のようにして、比重測定、引張試験評価および熱伝導度測定を行った。
【００４４】
（比重測定）
実施例１〜５および比較例１，２について、比重を測定した。
【００４５】
比重は、測定器として、電子比重計（ミラージュトレーディング株式会社製、ＥＷ−１２０ＳＧ）を用い、ＪＩＳ Ｋ７１１２に準拠の水中置換法で測定した。実施例５および比較例２は、水の代わりにエタノールを用いて測定した。実施例１〜５および比較例１は、試験片として、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２０ｍｍのものを用い、比較例２は、ポリ乳酸のみでは成形性が悪く、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２０ｍｍの試験片を製造できなかったので、５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．２ｍｍのものを用いた。
表１は、比重（ｇ／ｃｍ３）の結果を示したものである。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表１からわかるように、ココナッツ繊維が含有されている繊維複合樹脂成形体（実施例１〜５）は、ココナッツ繊維が含有されていない樹脂成形体（比較例１，２）より比重が小さいことがわかった。このことから、ココナッツ繊維を含有することで、軽量な樹脂成形体が得られることがわかった。さらに、ココナッツ繊維の含有量が多いほど、比重が小さいことがわかった。
【００４８】
（引張試験評価）
実施例５，６および比較例１について、引張試験を行った。
【００４９】
引張試験は、測定器として、コンピュータ計測制御式精密万能試験機（島津製作所製、オートグラフ ＡＧ−２５ＴＤ）を用い、ＪＩＳ Ｋ７１１３に準拠の方法で測定した。試験片の形状として、１号試験片を用い、試験（引張）速度１．０ｍｍ／分で測定した。ひずみゲージをつけて試験を行い、弾性率を測定し、比重と弾性率とから比弾性率を計算した。
【００５０】
表２は、引張試験の結果を示したものである。なお、比重は、上記比重測定と同様の測定方法で測定した結果である。
【００５１】
【表２】
【００５２】
表２からわかるように、ココナッツ繊維が含有されている繊維複合樹脂成形体（実施例５，６）は、ココナッツ繊維が含有されていない樹脂成形体（比較例１）より比重が小さく、かつ比弾性率が大きくなった。このことから、繊維複合樹脂成形体は、軽量であり、かつ変形しにくいことがわかった。
【００５３】
図３は、実施例６である繊維複合樹脂成形体を用いて引張試験を行った後の破断面のＳＥＭ写真を示す図である。図４は、実施例５である繊維複合樹脂成形体を用いて引張試験を行った後の破断面のＳＥＭ写真を示す図である。
【００５４】
図３および図４に示すように、繊維複合樹脂成形体（実施例５および実施例６）は、ココナッツ繊維の筒状セル構造の中空に樹脂が埋まっていない。したがって、ココナッツ繊維が含有されている繊維複合樹脂成形体（実施例５，６）は、比重が低くて軽量であり、かつ変形しにくい繊維複合樹脂成形体である。
【００５５】
（熱伝導度試験）
実施例４，５および比較例１について、熱伝導度試験を行った。
【００５６】
熱伝導度試験は、測定装置として、精密迅速熱物性測定装置（カトーテック製、ＫＥＳ−ＦＢ７ サーモラボＩＩ型）を用い、熱損失速度Ｗ（ｗ）を測定した。測定条件として、試験片の厚みの規定値が３ｍｍ、５ｍｍのものを用い、接触面積Ａが２５ｃｍ２、熱板温度Ｔが３７℃、循環水温度Ｔ０が２０℃として測定した。室温２０℃、相対湿度６５％Ｒｈで測定した。試験片の厚みＤは、マイクロメータ（株式会社ミツモト製小型厚み計）で測定した。
熱伝導度Ｋ（ｗ／ｃｍ・℃）は、下記式に基づいて算出した。
【００５７】
【数１】
【００５８】
表３は、熱伝導度試験の結果を示したものである。
【表３】
【００５９】
表３からわかるように、ココナッツ繊維が含有されている繊維複合樹脂成形体（実施例４，５）は、ココナッツ繊維が含有されていない樹脂成形体（比較例１）より熱伝導度Ｋが高く、熱が伝わりやすいことがわかった。
【００６０】
繊維複合樹脂成形体を、電界シールド材料として利用した検討例について説明する。
ココナッツ繊維３８．７１ｇをステンレス容器に入れ、直径１ｍｍの穴を開けたふたをステンレス容器に取り付けた。これをマッフル炉によって昇温温度５℃／分で８００℃まで昇温し、８００℃で２時間蒸し焼きを行った。その後、室温まで自然放冷を行った。収率２６．２％でココナッツ繊維炭が得られた。
【００６１】
１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×２ｍｍの大きさになるように製造する以外、実施例５と同様にして、得られた繊維複合樹脂成形体を用いた。この繊維複合樹脂成形体に、前記ココナッツ繊維炭３．０ｇを均等に分散させ、ホットプレス法によって、ココナッツ繊維炭９．４重量％含有する繊維繊維複合樹脂成形体を製造した。
【００６２】
この繊維繊維複合樹脂成形体の１ＭＨｚ〜１ＧＨｚの電磁波に対する電界シールド効果を、ＫＥＣ法によって測定した。ＫＥＣ法とは、ＫＥＣ（関西電子振興センター）の開発した電界シールド効果を測定する方法である。測定条件は、温度２４℃、相対湿度３０％、気圧１００４ｈＰａである。測定結果は、表４に示す。
【００６３】
【表４】
【００６４】
表４からわかるように、この繊維複合樹脂成形体は、高い電界シールド効果を示すことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明で用いられるココナッツ繊維の断面のＳＥＭ写真を示す図である。
【図２】ココナッツ繊維の表面のＳＥＭ写真を示す図である。
【図３】実施例６である繊維複合樹脂成形体を用いて引張試験を行った後の破断面のＳＥＭ写真を示す図である。
【図４】実施例５である繊維複合樹脂成形体を用いて引張試験を行った後の破断面のＳＥＭ写真を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ココナッツ繊維を分散した状態で樹脂に含有することを特徴とする繊維複合樹脂成形体。
【請求項２】
前記ココナッツ繊維は、椰子殼に所定の処理を施すことによって生成される繊維であって、
繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％以上であることを特徴とする請求項１記載の繊維複合樹脂成形体。
【請求項３】
前記ココナッツ繊維は、繊維複合樹脂成形体の３重量％以上６０重量％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の繊維複合樹脂成形体。
【請求項４】
前記樹脂は、生分解性樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の繊維複合樹脂成形体。
【請求項５】
前記樹脂は、ポリ乳酸であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の繊維複合樹脂成形体。
【請求項１】
ココナッツ繊維を分散した状態で樹脂に含有することを特徴とする繊維複合樹脂成形体。
【請求項２】
前記ココナッツ繊維は、椰子殼に所定の処理を施すことによって生成される繊維であって、
繊維径１５０μｍ以下のココナッツ繊維が、全ココナッツ繊維の７０重量％以上であることを特徴とする請求項１記載の繊維複合樹脂成形体。
【請求項３】
前記ココナッツ繊維は、繊維複合樹脂成形体の３重量％以上６０重量％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の繊維複合樹脂成形体。
【請求項４】
前記樹脂は、生分解性樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の繊維複合樹脂成形体。
【請求項５】
前記樹脂は、ポリ乳酸であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の繊維複合樹脂成形体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２６１２１０（Ｐ２００７−２６１２１０Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９２４４７（Ｐ２００６−９２４４７）
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（０００２３８２３４）シキボウ株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（０００２３８２３４）シキボウ株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
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