JP5690303B2 - 竹ファイバー及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本出願人はこれまで竹をチッパー機でチップにし、これを蒸解して竹パルプを得ることを行っている。
本発明は、パルプよりもさらに太さが細い竹ファイバーを得ることを目的に達成されたものである。
しかし、そのファイバーサイズは、太さが1μm〜200μm,長さ10mm〜300mmもあるものであった。
特許文献2は、所定の長さに切断した竹材を高圧雰囲気下に所定期間置いた後に、一気に大気圧中に放出する製造方法を開示するが、それにより得られた竹ファイバーは太さが0.01mm〜0.5mm,長さが5mm〜60cmもあるものであった。
ここで、竹ファイバーの好ましい太さは、平均で5nm〜30nm,好ましい長さは平均で0.5μm〜2.0μmの範囲である。
竹ファイバーの太さが5nm未満になると、天然の階層構造が大きな損傷を受け補強効果が低下し、50nmを超えるとナノ構造の特異性が発現できなくなる。
また本発明の竹ファイバーは竹由来のパルプを用いる結果、単に高圧状態の混合液をノズルから噴射させるという簡易な解繊処理を10〜20パス行うことによって効率よく得られる。
しかも本発明の竹ファイバーは均一性が良好である、具体的には太さの標準偏差σ=6.0以下及び/又は長さの標準偏差σ=0.3以下であるσ=0.158〜0.202程度であることから、樹脂材料等と複合化する等の各種の取り扱いの際に必須となる均一分散性が良好で得られる複合化樹脂材料等は均一性の良好な強化材料となる。
竹を蒸解等によりパルプ化した竹パルプを0.5〜10%程度含有する混合液を、50〜300MPa程度の高圧状態から一気に大気解放させることで、キャビテーションや乱流が生じ、これによりパルプ繊維を比較的均一に細く解繊することができる。
また、必要に応じて混合液に分散剤等を添加してもよい。
原料となる竹の種類に限定はなく、産地も日本国内外を問わない。
現在、日本では約600種類の竹があるといわれ、代表例としては真竹,孟宗竹,淡竹等が挙げられる。
竹をチッパー機でチップにし、これを蒸解してパルプにした。
このパルプを0.5〜10質量%の水混合液にしたものを、約200MPaの高圧状態から例えば、ノズルから噴射させることで一気に大気解放した。
この高圧状態から大気解放させる処理回数をパス回数と表現する。
また、この高圧水流による細分化をする前に叩解処理等の予備処理をすると、細分化のコストを抑えることができる。
竹ファイバーの計測は、走査型プローブ顕微鏡(株式会社島津製作所製 SPM−9700)を用いて行い、太さはファイバー高さ(Z)として計測した。
図2に示した分布図から算出した竹ファイバーの平均長さは0.28μm,標準偏差σ=0.158であり、太さの平均は9.7nm,標準偏差σ=4.43であった。
その結果、10パスの実施例1よりもやや長さが長く、平均長さ0.34μm,標準偏差σ=0.202,太さもやや太く、平均太さ12.48nm,標準偏差σ=5.77であった。
このことから、高圧水流による処理回数は10〜20パスで充分であることが推定される。
Claims (4)
- 竹由来のパルプを水に混合した50〜300MPaの高圧状態の混合液をノズルから噴射させる解繊処理を行うことによって得られ、平均太さ5〜50nm,平均長さ0.1〜5.0μmであり、均一性が良好であることを特徴とする竹ファイバー。
- 太さの標準偏差σ=6.0以下及び/又は長さの標準偏差σ=0.3以下である請求項1記載の竹ファイバー。
- 解繊処理を10〜20パス行うことによって得られる請求項1記載の竹ファイバー。
- 竹由来のパルプを水に混合した50〜300MPaの高圧状態の混合液をノズルから噴射させる解繊処理を10〜20パス行い、平均太さ5〜50nm,平均長さ0.1〜5.0μmであり、均一性が良好であるファイバーにすることを特徴とする竹ファイバーの製造方法。
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