JP2019065401A - 布シート - Google Patents

Abstract

【課題】布を基材として低コストにカーボンを含有させるようにした布シートを提供することを目的とする。【解決手段】エポキシ樹脂５などを含浸させたＣＦＲＰ３の廃材を粉砕し、粉砕物４を生成する。そして、その粉砕物４のエポキシ樹脂５などを軟化させる水溶液に布本体２を入れ、その後、その布本体２を取り出して加熱室７で２００℃程度に加熱する。これにより、炭素繊維を粉砕させた際に、その粉砕物４に含浸しているエポキシ樹脂５によって炭素繊維が凝集することなく、そのエポキシ樹脂５を用いて布本体２に炭素繊維を付着させることができるようになる。【選択図】図５

Description

本発明は、カーボンを含有する布シートに関するものであり、より詳しくは、熱伝導性などを高めるようにした布シートに関するものである。

農業資材として用いられるマルチシートは、ポリエチレンやポリプロピレンなどからなる０．０４ｍｍ〜０．５ｍｍのフィルムシートで構成されているものが多い。このようなマルチシートは低温時における日中の地熱を上昇させるとともに、夜間は地熱の放出を防止して植物の育成を促進させたり、また、雑草の成育を抑制させたりするようにしたものである。このようなマルチシートとしては、例えば、カーボンブラックを含有させて熱伝導性を高め、地面に配線された温熱パイプからの熱を伝達させるようにしたものなども存在している。

ところで、このようなポリエチレンやポリプロピレンなどで構成されたマルチシートは、使用後に地面から剥がした後、「燃えないゴミ」として廃棄処理する必要があるため、廃棄費用がかかってしまう。また、樹脂の劣化に伴って、亀裂や破損を生じ、フィルムが飛散して環境汚染を招くことがあるばかりでなく、カーボンブラックを含有させている場合は、ストラクチャが切断されて、熱伝導性が悪くなる。

これに対して、ポリエチレンやポリプロピレンなどのマルチシートに代わって、生分解性を有するマルチシートなども提案されている。

このマルチシートは、土中で分解するポリ乳酸菌を用いて生成されるものであって、使用後に地面に埋設して分解させることができるようにしたものである。

しかしながら、このようなマルチシートも、原料となるトウモロコシなどの価格に影響されるばかりでなく、加工も難しいためコストが高くつく。また、生分解速度が土中に含まれる微生物や地中温度によってばらつきを生じてしまうといった問題がある。

一方、このようなポリエチレンや乳酸菌に替えて、綿などの布を素材としたマルチシートも研究されている（非特許文献参照）。

「綿製不織布を熱プレス加工した薄布マルチの特徴と野菜栽培への適応性」愛媛県農林水産研究報告 第9号（2017）-28-

しかしながら、このような布を素材とする場合、熱伝導性を高めるためのカーボンブラックなどを含有させようとすると、後工程でカーボンブラックを付着させなければならない上、布シートの屈曲によってカーボンブラックのストラクチャが切断されて、熱伝導性が悪くなってしまう。また、カーボンを布繊維に付着させつつ、布の柔軟性を維持させるための両立性を確保することが難しくなり、また、製造コストも高くつくという問題がある。

そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、布を基材として低コストにカーボンを含有させるようにした布シートを提供することを目的とする。

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、布本体と、樹脂を含浸させたカーボンの粉砕物とを備え、前記カーボンの粉砕物の樹脂を介して布本体にカーボンを付着させるようにしたものである。

また、このような布シートを製造する場合、樹脂を含浸させたカーボンの粉砕物を生成する工程と、当該粉砕物を水溶液に入れて前記樹脂を軟化させる工程と、当該水溶液と布体を接触させ、その後、当該布体を加熱する工程とを用いて製造する。

また、このような発明において、前記カーボンの粉砕物として、好ましくは、廃材などのＣＦＲＰの粉砕物を用いるようにする。

本発明によれば、あらかじめカーボンに含浸している樹脂を用いて布本体にカーボンを付着させるため、布全体を樹脂でコーティングしてカーボンを封じ込める場合に比べて、布シートの柔軟性を確保することができるとともに、確実にカーボンを付着させて熱伝導性などを確保することができるようになる。また、廃材であるＣＦＲＰを用いることで原料費を抑えることができるとともに、あらかじめＣＦＲＰに付着しているエポキシやアクリルなどの樹脂を利用して布本体にカーボンを付着させることができるようになる。さらに、カーボンとしてＣＦＲＰの炭素繊維を用いるため、布本体が屈曲したとしても、カーボンブラックのようにストラクチャが切断されることがなくなり、熱伝導性を確保することができるようになる。

本発明の一実施の形態を示す布シートの製造工程を示す図 同形態における粉砕物の樹脂と炭素繊維を示す概念図 同形態における製造装置を示す図 同形態における布本体をオーバーラップさせた状態図 同形態における粉砕物を布本体に付着させた拡大図 同形態の布シートの使用例を示す図

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。

この実施の形態における布シート１は、例えば、図６に示すような地面を覆うマルチシート、ビニルハウスを覆うシートなどのような農業用シートなどとして使用されるものであって、布本体２と、この布本体２に付着されるカーボンの粉砕物４とを有するように構成される。そして、特徴的に、このカーボンの粉砕物４を生成する際、図１に示すように、廃材などのＣＦＲＰ６３を粉砕して、エポキシなどの樹脂５の付着した炭素繊維５１の粉砕物４を生成し、その粉砕物４の樹脂５を軟化させて布本体２に付けて加熱させることにより、炭素繊維５１を布本体２に付着させるようにしたものである。以下、本実施の形態における布シート１について詳細に説明する。

まず、布本体２は、織物、編み物、レース、フェルト、不織布などで構成されるものであって、好ましくは、綿や麻などの天然繊維であって可燃性を有する素材を原料として使用される。この布本体２としては、例えば、不要となったロール状の反物や、タオル、矩形状に細断された衣類などを用いることができる。

この布本体２に付着されるカーボンの粉砕物４は、プリプレグと称される炭素繊維に、エポキシやポリエステル、フェノール、熱硬化性ポリイミドなどの熱硬化性樹脂や、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリフェニレン、ポリサルファイド、熱可塑性ポリウレタンなどの熱可塑性樹脂を含浸させた熱硬化性ＣＦＲＰや熱可塑性ＣＦＲＰを原料として生成されるものであって、製造コストを低減させるために、例えば、航空機の、ロケット、人工衛星、自動車のボディ骨格、鉄道車体、ヨット船体、釣竿、ゴルフシャフト、ラケット、自転車などに使用された廃材が好適に用いられる。このようなＣＦＲＰ６３を粉砕する場合、不要品から同種のＣＦＲＰ６３を分別収集した後、粗粉砕や中粉砕を行った後、ローラーミル、ジェットミル、ハンマーミル、回転ミル、遊星ミル、ビーズミルなどで１０〜３０μｍ程度の大きさまで微粉砕させる。すると、ＣＦＲＰ６３は、樹脂５が付着した状態となって粉砕されるようになり、樹脂５の存在によってＣＦＲＰ６３が均等に分散された状態となる。これに対して、樹脂５の含浸していないプリプレグのみの状態で粉砕させると、これを水溶液に入れた場合、炭素繊維同士で固まってしまい、均一に布本体２に炭素繊維を付着させることができなくなる。このため、この実施の形態では、あらかじめ樹脂５を含浸させたＣＦＲＰ６３を粉砕させることで、樹脂５と一体となった炭素繊維５１の粉砕物４を生成し、これによって再び粉砕物４が凝集してしまわないようにしている。

このような粉砕物４は、その炭素繊維５１に含浸している樹脂５を用いて布本体２に付着させられる。この布本体２にＣＦＲＰ６３の粉砕物４を付着させる場合の工程について、図１および図３などを用いて説明する。

まず、布本体２を投入させることのできる容器６１（図３参照）に、ＣＦＲＰ６３の樹脂５を軟化させるための軟化剤を投入し、その軟化剤の水溶液に粉砕物４を投入して撹拌させる。このような軟化剤としては、Ｎ−ビニルピロリドン、２−ピロリドン、ポリビニルピロリドンなどのピロリドン水溶液が用いられ、好適には、ポリビニルピロリドンが用いられる。このような軟化剤を生成する場合、適度に樹脂５が軟化しやすいように、ＣＦＲＰ６３の粉砕物４２０〜４０重量部に対して、軟化剤を６０〜８０重量部、その他、防虫剤としてフッ素などを１〜５重量部ほど配合させるようにする。

そして、このような軟化剤を入れた水溶液に布本体２を投入する。この布本体２を投入する際、反物などのロールで布本体２が構成されている場合は、ロールから１〜２ｍ／秒の速度で布本体２を水溶液内の第二ローラー６２を通し、その後、第三ローラー６３で巻き取って布本体２を取り出す。そして、その取り出された布本体２を約２００℃で加熱した加熱室７に通し、軟化した粉砕物４の樹脂５を布本体２の繊維にまとわり付かせる。

また、布本体２として、タオルや矩形状に細断された衣類などを用いる場合、その布本体２を水溶液に浸し、加熱室７の手前のコンベア７１に、それぞれの布本体２を図４に示すようにオーバーラップさせるように載せる。そして、その状態で、加熱室７を通し、軟化させた樹脂５を布本体２の繊維にまとわり付かせるとともに、オーバーラップしている布本体２同士を溶着させる。そして、その後、短手方向に裁断して寸法合わせを行い、ローラーに巻き付けていく。

このようにＣＦＲＰ６３の粉砕物４が布本体２に付着すると、図５に示すように、炭素繊維５１が絡み合うように折り重なり合い、熱伝導性を確保することができるようになる。

次に、このように製造された布シート１の使用例について説明する。

このような布シート１を農業用のマルチシートとして使用する場合、図６に示すように、畑の畝を覆うように布シート１を敷設する。その際、布シート１の短手方向の端部については、畝と畝の間に配設された保温パイプに接するように設けておくようにする。そして、その状態で、布シート１に穴を空けて作物を植え付け、水や液体肥料などを散布する。このとき、散布された水や液体肥料などは、編み込まれた布繊維の間を通って地中に染みこむことができるとともに、雨が降った場合であっても、土が跳ね返って作物に付着するようなことがなくなる。また、太陽が当たった部分（作物の影になっていない部分）からの熱を炭素繊維５１によって布シート１全体に伝達させ、地面を温めるとともに、低温時においては、保温パイプからの熱を布シート１全体に伝達させて、布シート１を介して地面を温めることができるようになる。

そして、このような保温効果によって育成した作物を収穫した後は、この布シート１を地面から取り外し、可燃性ゴミとして廃棄したり焼却処理したりする。

このように上記実施の形態によれば、布本体２と、廃材であるＣＦＲＰ６３の粉砕物４とを備え、前記粉砕物４の樹脂５を軟化・加熱して布本体２に炭素繊維５１を付着させるようにしたので、布全体を樹脂５でコーティングしてカーボンを封じ込める場合に比べて、布シート１の柔軟性を確保することができるとともに、確実にカーボンを付着させて熱伝導性などを確保することができるようになる。また、廃材であるＣＦＲＰ６３を用いることで原料費を抑えることができるとともに、あらかじめＣＦＲＰ６３に付着しているエポキシやアクリルなどの樹脂５を利用して布本体２にカーボンを付着させることができるようになる。さらに、カーボンとしてＣＦＲＰ６３の炭素繊維５１を用いるため、布本体２が屈曲したとしても、カーボンブラックのようにストラクチャが切断されることがなくなり、熱伝導性を確保することができるようになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。

例えば、上記実施の形態では、農業用のマルチシートを例に挙げて説明したが、静電気を除去するカーテンやマットなどのシートとしても用いることもできる。

また、上記実施の形態では、布本体２をＣＦＲＰ６３の粉砕物４を含有する水溶液に浸すようにしたが、噴霧などによって布本体２に粉砕物４を均一に塗布するようにしてもよい。この場合においても、あらかじめＣＦＲＰ６３の粉砕物４の樹脂５を軟化させておくとよい。

さらに、上記実施の形態では、布本体２の両面にＣＦＲＰ６３の粉砕物４を付着させるようにしたが、塗布などによって片面側にのみ粉砕物４を塗布させておくようにしてもよい。

１・・・布シート
２・・・布本体
３・・・ＣＦＲＰ
４・・・粉砕物
５・・・樹脂
５１・・・炭素繊維
６１・・・容器
６２・・・第二ローラー
６３・・・第三ローラー
７・・・加熱室
７１・・・コンベア

Claims (4)

1. 布本体と、
   樹脂を含浸させたカーボンの粉砕物とを備え、
   前記カーボンの粉砕物を前記樹脂を介して布本体に付着させてなる布シート。
2. 前記カーボンの粉砕物が、ＣＦＲＰの粉砕物で構成されるものである請求項１に記載の布シート。
3. 樹脂を含浸させたカーボンを粉砕して粉砕物を生成する工程と、
   当該粉砕物を含有する水溶液に入れて前記樹脂を軟化させる工程と、
   当該水溶液に布体を入れ、その後、当該布体を加熱する工程と、
   を備えた布シートの製造方法。
4. 前記粉砕物を生成する工程が、ＣＦＲＰを粉砕する工程である請求項３に記載の布シートの製造方法。