WO2024038891A1 - 再生自然素材 - Google Patents

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WO2024038891A1
WO2024038891A1 PCT/JP2023/029690 JP2023029690W WO2024038891A1 WO 2024038891 A1 WO2024038891 A1 WO 2024038891A1 JP 2023029690 W JP2023029690 W JP 2023029690W WO 2024038891 A1 WO2024038891 A1 WO 2024038891A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
recycled
wood
cutting
recycled natural
rod
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/029690
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
亮太 久保
野中　寛
Original Assignee
三菱鉛筆株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱鉛筆株式会社 filed Critical 三菱鉛筆株式会社
Publication of WO2024038891A1 publication Critical patent/WO2024038891A1/ja

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K87/00—Fishing rods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/02—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N5/00—Manufacture of non-flat articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
    • B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
    • B43K19/00—Non-propelling pencils; Styles; Crayons; Chalks
    • B43K19/02—Pencils with graphite; Coloured pencils

Definitions

  • the present specification relates to recycled natural materials such as recycled wood that have excellent moldability and cutting workability after molding, and that contribute to solving the problem of resource depletion.
  • a wood-based molded product obtained by mixing and molding an explosive material (for example, see Patent Document 2), 3) has a low melt viscosity, has excellent moldability, and has a good appearance similar to natural wood, etc.
  • a wood resin pellet it is possible to obtain a molded product with excellent physical properties by suppressing discoloration (scorching) during molding.
  • Wood resin pellets (for example, see Patent Document 3), which are made of 1 to 15 parts by weight of a wax material between them, are known.
  • Patent Documents 1 to 3 The composite materials, wood-based molded bodies, wood-based resin pellets, etc. disclosed in Patent Documents 1 to 3 above are made for the purpose of not only being easy to mold, but also preventing scorching during molding and obtaining an appearance similar to natural wood.
  • petroleum-derived materials are used, they are less effective in solving the problem of resource depletion.
  • JP 2000-103915 (Claims, Examples, etc.)
  • JP2006-272696A (Claims, Examples, etc.)
  • JP2011-236410A (Claims, Examples, etc.)
  • the present disclosure attempts to solve the above-mentioned conventional problems, etc., and has excellent machinability without compromising strength or water resistance, has low environmental impact, is easy to manufacture, and uses resources.
  • the aim is to provide recycled natural materials such as recycled wood that can help solve the issue of depletion.
  • the present discloser has provided at least a physical material made of powder derived from biomass resources with a particle size of a specific value or less, and a cutting improvement material made of a thermoplastic solid with specific physical properties.
  • the present disclosure has been completed based on the discovery that the above-described recycled natural material can be obtained by forming a binder in a predetermined ratio and molding it into a predetermined shape.
  • the cutting improving material has a natural origin index defined by ISO16128 of 50% or more.
  • the binder is cellulose or a cellulose derivative.
  • the cellulose derivative is carboxymethyl cellulose ammonium. It is preferable to form the recycled natural material into a rod shape to obtain a rod-shaped recycled natural material, and it is also preferable to further process this rod-shaped recycled natural material to make a shaft for a writing instrument or a pencil shaft.
  • recycled wood has excellent cutting workability without sacrificing strength or water resistance, has low environmental impact, can be easily manufactured, and contributes to solving the problem of resource depletion.
  • We can provide recycled natural materials such as The objects and advantages of the present disclosure will be realized and obtained by means of the components and combinations particularly pointed out in the claims. Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the disclosure as claimed.
  • the recycled natural material of the present disclosure combines at least a conditioning material made of at least one type of powder derived from biomass resources with a particle size of 2 mm or less, and a cutting improvement material made of a thermoplastic solid with a melting point of 40 ° C. or more.
  • the present invention is characterized in that it is formed in a mass ratio of 20 to 65/15 to 55/10 to 50, and is formed into a predetermined shape.
  • the extender used in the present disclosure is made of at least one type of powder selected from those derived from biomass resources and has a particle size of 2 mm or less.
  • Biomass resources in the present disclosure include, for example, waste that is described and classified in the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) Renewable Energy Technology White Paper, etc. Waste-based resources, unused resources, and production-based resources can be used. Although there are no particular limitations, it is preferable to use waste-based resources and unused resources because the uses are limited and the benefits of utilizing them are large. used for. Among waste resources and unused resources, those from woody biomass, food waste, and agricultural residue biomass are preferred from the viewpoint of ease of obtaining powder or pulverization.
  • trees and bamboo such as sawmill residue, construction wood, forest residue, thinned wood, and unused trees, are used.
  • a tree of natural origin such as a broad-leaved tree or a coniferous tree can be used, and the tree is not particularly limited.
  • Specific trees include, for example, cedar, pine, larch, Japanese red pine, Sakhalin fir, cypress, beech, horse chestnut, Quercus serrata, Quercus oak, Japanese oak, Japanese linden, birch, Japanese elm, lauan, Japanese hemlock, and the like.
  • cedar, cypress, beech, Japanese horse chestnut, Quercus oak, etc. are particularly preferably used because they are easily available.
  • examples of the above-mentioned bamboo include naturally derived Madake mushroom, Moso-chiku, Hachiku, Hotei-chiku, Kikko-chiku, Horai-chiku, Narihiradake, Chishima-zasa, Tochiku, Shihou-chiku, Kanchiku, Yadake, Medake, and the like. Since it accumulates in a large amount and is easily available, mosouchiku and the like are preferably used.
  • Examples of the above-mentioned food waste include those generated during the sorting of food raw materials and manufacturing processes, kitchen waste, etc., and are not particularly limited. It is preferable to use inedible parts. Specific inedible parts of food waste include tea leaves, coffee grounds, peach shells, walnut shells, corn cobs, and vegetable peels, seeds, or cores. As the agricultural residue biomass, rice straw, wheat straw, rice husk, bagasse, cacao husk, etc. are used.
  • a powder obtained by mixing a plurality of powders derived from the above-mentioned biomass resources can also be used, as long as it has a particle size of 2 mm or less.
  • the particle size in the present disclosure can be a value obtained by passing through a sieve or mesh with arbitrary openings. If the particle size exceeds 2 mm, the surface of the molded recycled natural material will become uneven, which will impair the appearance and cause cracks to occur during drying after molding, which is not preferable.
  • the at least one powder selected from the above biomass resources with a particle size of 2 mm or less to be used includes wood biomass, food waste, and agricultural residue biomass derived from the above waste resources and unused resources. Sawdust, wood powder obtained from offcuts, waste wood, etc., powder that has been crushed and classified by optional attachment, etc. can be mentioned. At least one type of powder (including mixed powder) selected from the above-mentioned biomass resources having a particle size of 2 mm or less is preferable from the viewpoint of further exerting the effects of the present disclosure and from the viewpoint of environmental load.
  • the natural origin index not including water
  • ISO 16128 By setting the natural origin index (not including water) defined in ISO 16128 to 0.5 or more, more preferably 0.7 or more, the load on the environment is extremely small and the problem of resource depletion is avoided. This will contribute to the solution effect.
  • the content of powder derived from these biomass resources is 20 to 65% of the total amount of recycled natural materials, in order to reduce the environmental burden mainly due to carbon dioxide emissions, and to ensure the dimensional accuracy and strength of recycled natural materials. It is preferably 30 to 65% by mass, particularly preferably 35 to 55% by mass. If the content of these is less than 20% by mass, shrinkage during drying may be large, the dimensional accuracy of the recycled natural material may be poor, and the environmental burden may be large; on the other hand, if the content exceeds 65% by mass, Recycled natural materials may lack strength.
  • the cutting improving material used in the present disclosure is selected from at least one thermoplastic solid having a melting point of 40° C. or higher.
  • the cutting improving material made of a thermoplastic solid used in the present disclosure can be used without particular limitation as long as it is a wax, a fatty acid, a derivative thereof, or a thermoplastic resin having a melting point of 40° C. or higher.
  • waxes with a melting point of 40°C or higher examples include candelilla wax, carnauba wax, rice wax, Japanese wax, vegetable waxes such as jojoba oil, beeswax, lanolin, animal waxes such as spermaceti, montan wax, ozokerite, Mineral waxes such as ceresin, petroleum waxes such as paraffin wax, microcrystalline wax/petrolatum, synthetic hydrocarbons such as Fischer-Tropsch wax, polyethylene wax, and amide wax, montan wax derivatives, paraffin wax derivatives, microcrystalline wax derivatives, etc.
  • Examples include hydrogenated waxes such as modified waxes, hydrogenated castor oil, hydrogenated castor oil derivatives, and hydrogenated palm oil.
  • Carnauba wax is a wax extracted and purified from the leaves of the carnauba palm. Traditionally, the light yellow wax collected from young leaves is called No. 1, and the light brown one collected from old leaves is called No. 2 (or No. 3). (No.) and grade.
  • examples of fatty acids or derivatives thereof having a melting point of 40°C or higher include fatty acids such as myristic acid, stearic acid, and behenic acid, fatty acid salts such as sodium, calcium, and magnesium salts of these fatty acids, and stearyl stearate. , fatty acid esters such as glycerin monostearate, glycerin distearate, sorbitan monostearate, sorbitan tristearate, and polyethylene glycol distearate, and fatty acid amides such as stearic acid amide.
  • examples of the thermoplastic resin having a melting point of 40° C. or higher include polyethylene, polypropylene, and the like.
  • thermoplastic solids can be used alone or in a mixture of two or more (hereinafter referred to as "at least one"), and if commercially available products are available, they can be used. can do.
  • the melting point of the cutting improvement material made of a thermoplastic solid to be used is preferably 60°C or more and 150°C or less, from the viewpoint of ease of compounding with powder derived from biomass resources and the excellent strength of recycled natural materials. It is desirable to use a thermoplastic solid, more preferably a wax or fat having a temperature of 75°C or higher and 120°C or lower.
  • Cutting improvers made of thermoplastic solids that can be preferably used include carnauba wax, rice wax, candelilla wax, hydrogenated castor oil, glycerin monostearate, glycerin distearate, sorbitan monostearate, sorbitan tristearate, and the like. desirable.
  • the melting point of the thermoplastic solid such as wax or oil is lower than 40°C, it is not preferable because when using the recycled natural material, it will soften due to the temperature caused by external factors such as the environment and friction, and its strength will decrease.
  • These cutting improving materials made of thermoplastic solids with a melting point of 40°C or higher are based on the natural origin index (not containing water) defined in ISO 16128, from the viewpoint of further demonstrating the effects of the present disclosure and from the viewpoint of environmental impact. ) is preferably 0.5 or more.
  • natural origin index (not including water) refers to an index display according to ISO 16128, and this nature origin index (not including water) is 0.5 or more, More preferably, by setting it to 0.8 or more, the load on the environment is extremely small, and it is possible to contribute to solving the problem of resource depletion.
  • the cutting improvement material made of the thermoplastic solid preferably has a penetration degree (25° C.) of 50 or less in order to further exhibit the effects of the present disclosure, particularly to improve strength.
  • the penetration degree (25°C) in the present disclosure is defined by JIS K2235 5.4, and by setting it to 50 or less, more preferably 10 or less, a recycled natural material with high strength can be obtained while maintaining machinability. It will be. From this point of view, carnauba wax, rice wax, candelilla wax, hardened castor oil, and the like are preferably used as the cutting improving material made of the thermoplastic solid.
  • the total content of the cutting improving materials made of these thermoplastic solids is 15 to 55% by mass based on the total amount of recycled natural materials, and The content is preferably 15 to 50% by weight, particularly preferably 15 to 40% by weight. If the content of these is less than 15% by mass, shrinkage may be large during drying after molding, dimensional accuracy may decrease, and machinability of the recycled natural material may not be sufficient. If the amount exceeds 55% by mass, it is not preferable because it may aggregate when mixed with the extender or binder powder, causing uneven distribution of the components.
  • the binder used in the present disclosure is preferably water-soluble or hydrophilic, such as cellulose fibers (including nanofibers), methylcellulose, carboxymethylcellulose (CMC) or its salts, hydroxymethylpropylcellulose, sodium alginate, polyvinyl alcohol. At least one of polyoxyethylene, polyacrylamide, maleic acid copolymer resin, etc. can be used. Examples of the above carboxymethyl cellulose (CMC) salts include sodium and ammonium. These binders are preferably of natural origin, and more preferably carboxymethyl cellulose (CMC) ammonium from the viewpoint of imparting water resistance.
  • CMC carboxymethylcellulose
  • these binders have a natural origin index (not including water) of 0.5 or more as defined by ISO 16128, in order to further exhibit the effects of the present disclosure and to reduce the burden on the environment.
  • a natural origin index not including water
  • ISO 161208 a natural origin index
  • the load on the environment is extremely small, and it is possible to contribute to solving the problem of resource depletion.
  • the content of these binders is preferably 10 to 50% by mass, more preferably 20 to 50% by mass, particularly preferably 30 to 45% by mass, based on the total amount of recycled natural materials. If the content of these binders is less than 10% by mass, moldability may be poor, the shape may not be retained during drying, and the strength of the recycled natural material may be insufficient; If it exceeds this, the recycled natural material may become hard and have insufficient machinability.
  • the recycled natural material in the present disclosure includes a physical material consisting of at least one type of powder (including mixed powder) selected from the above-mentioned biomass resource-derived materials with a particle size of 2 mm or less, and a physical material with a melting point of 40°C or higher. and a cutting improving material made of a certain thermoplastic solid, and as mentioned above, the content ratio of the extending material/cutting improving material/binding material in the total amount is 20 to 65/15 to 55/10 on a mass basis (mass%).
  • a crosslinking agent for crosslinking the binder may be further included.
  • the crosslinking agent for crosslinking the binding material is preferably one having a carboxylic acid group that crosslinks the binding material with ester, and specifically, succinic acid, malic acid, maleic acid, tartaric acid, citric acid, polyacrylic acid, etc. Can be mentioned.
  • the content of these crosslinking agents is preferably 0.1 to 5 mass based on the total amount of recycled natural materials, from the viewpoint of developing water resistance, suppressing strength reduction due to moisture absorption, and suppressing discoloration of the material. %, more preferably 0.5 to 2% by mass.
  • the recycled natural material of the present disclosure includes a physical material consisting of at least one type of powder (including mixed powder) selected from the above-mentioned biomass resource-derived materials having a particle size of 2 mm or less, and a melting point of 40°C.
  • a physical material consisting of at least one type of powder (including mixed powder) selected from the above-mentioned biomass resource-derived materials having a particle size of 2 mm or less, and a melting point of 40°C.
  • coloring agents dye, inorganic pigments, organic pigments
  • iron oxide oxidized Zinc
  • titanium oxide titanium oxide
  • carbon black natural pigments, etc.
  • These recycled natural materials preferably have a natural origin index (not including water) of 0.5 or more in order to further exhibit the effects of the present disclosure and reduce the burden on the environment.
  • a natural origin index (not including water) of this recycled natural material By setting the natural origin index (not including water) of this recycled natural material to 0.75 or more, more preferably 0.85 or more, a recycled natural material with an extremely low burden on the environment can be obtained. It happens. Setting the natural origin index (not including water) of this recycled natural material to 0.75 or higher is achieved by appropriately selecting naturally derived thermoplastic solids and binders with melting points of 40°C or higher. be able to.
  • the recycled natural material of the present disclosure consists of a physical material consisting of at least one type of powder (including mixed powder) selected from the above-mentioned biomass resource-derived materials with a particle size of 2 mm or less, and a thermal material with a melting point of 40°C or higher.
  • a cutting improving material consisting of a plastic solid and a binding material in the above ratios
  • adding water while stirring forming into a predetermined shape as a molding precursor, and drying.
  • Recycled natural materials such as recycled wood can be obtained, for example, by using a kneading machine such as a Henschel mixer, a planetary mixer, or a kneader.
  • the moisture content is reduced while stirring.
  • Water purified water, distilled water, etc.
  • a concentration of 40 to 80% is added to give a concentration of 40 to 80% to form a molded precursor, which is then formed into a predetermined shape, such as a rod, plate, tube, block, or sheet.
  • the above-mentioned kneaded products can be molded into a rod, round bar, plate, or sheet using an extrusion molding machine or the like with a die of a predetermined diameter or a T-die, and then dried to form a predetermined shape. You can also create a body. Furthermore, press pressure during extrusion molding, moisture content, physical materials made of various powders derived from biomass resources (wood flour, etc.), cutting improving materials and binding materials made of naturally derived thermoplastic solids, etc. By combining them, the physical properties (including porosity) of the recycled natural material can be controlled over a wide range of areas, making it possible to obtain a recycled natural material that satisfies the desired texture, strength, moldability, etc.
  • the form and use of the recycled natural material are not particularly limited.
  • the recycled natural material may be further processed to be used as a shaft for a writing instrument or pencil shaft.
  • Further examples include various recycled natural materials used for applications such as shafts for cosmetics such as eyeliners, eyebrows, and eye shadows, various containers, diaphragms and casings for audio equipment, and automobile interior parts.
  • the recycled natural material of the present disclosure configured in this way has excellent machinability without compromising strength or water resistance, has a low impact on the environment, can be easily manufactured, and is free from resource depletion.
  • Recycled natural materials such as recycled wood that contribute to problem-solving effects and methods for producing the same will be obtained.
  • recycled natural materials are molded into rod shapes and further processed to make shafts for writing instruments or pencil shafts, which have the same ease of cutting, drop resistance, and water resistance as conventional wooden shafts, and are environmentally friendly.
  • writing instruments are easy to manufacture because they have a low load and can be used without any modification to the molding machines used to mold conventional pencils and writing instruments (including wooden-shaft cosmetics).
  • a shaft tree for a pencil shaft can be obtained.
  • Example 1 In a Henschel mixer, cypress wood powder with a particle size of 2 mm or less obtained from sawmill residue as a biomass resource and an equal amount of carnauba wax No. 2 as a thermoplastic solid (melting point 82°C, penetration rate ( (25°C): less than 1, manufactured by Toyochem Co., Ltd.) and sodium carboxymethylcellulose (CMC) (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., hereinafter the same) in an amount equal to the amount of wood flour as a binder and dry mixed with a Henschel mixer. Thereafter, a molded precursor was obtained by adding purified water in an amount equal to the content while stirring. This molded precursor was molded into a rod shape with a diameter of 8 mm and a length of 180 mm using an extrusion molding machine, and then dried at 50° C. to obtain a rod-shaped recycled wood with a diameter of 7 mm.
  • a molded precursor was obtained by adding purified water in an
  • Example 2 The same as in Example 1 above except that carboxymethyl cellulose ammonium (CMC ammonium) (manufactured by Nichirin Chemical Co., Ltd., hereinafter the same) was used instead of CMC sodium described in Example 1 above, and was heated at 150°C for 1 hour after drying. The same procedure was carried out to obtain a rod-shaped recycled wood having a diameter of 7 mm and a length of 180 mm.
  • CMC ammonium carboxymethyl cellulose ammonium
  • Example 3 The process was carried out in the same manner as in Example 1 above except that polyvinyl alcohol (PVA) (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) was used instead of CMC sodium described in Example 1 above, and a rod-shaped recycled wood with a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • Example 4 The procedure was carried out in the same manner as in Example 2 above, except that instead of the cypress wood flour described in Example 2, cypress wood flour with a particle size of 1 mm or less obtained from sawmill residue was used as the biomass resource. A rod-shaped recycled wood with a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained. (Example 5) The procedure was carried out in the same manner as in Example 4 above, except that half of the CMC ammonium described in Example 4 was replaced with cellulose fiber (CF) (manufactured by Nippon Paper Industries). Obtained.
  • CF cellulose fiber
  • Example 6 The procedure was carried out in the same manner as in Example 2 above, except that cedar wood flour with a particle size of 0.6 mm or less obtained from thinned wood was used as the biomass resource instead of the cypress wood flour described in Example 2 above, A rod-shaped recycled wood with a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained.
  • Example 7 The procedure was carried out in the same manner as in Example 2 above, except that cedar wood flour with a particle size of 0.3 mm or less obtained from thinned wood was used as the biomass resource instead of the cypress wood flour described in Example 2 above, A rod-shaped recycled wood with a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained.
  • Example 8 The process was carried out in the same manner as in Example 7 above, except that the amount of carnauba wax No. 2 described in Example 7 was changed to two-thirds the amount of wood flour. Obtained.
  • Example 9 A rod-shaped recycled wood having a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained by carrying out the same procedure as in Example 7 above, except that the amount of carnauba wax No. 2 described in Example 7 was half the amount of wood flour.
  • Example 10 The process was carried out in the same manner as in Example 7 above, except that the amount of carnauba wax No. 2 described in Example 7 was changed to 4/3 times the amount of wood flour. Obtained.
  • Example 11 The process was carried out in the same manner as in Example 7 above, except that the amount of CMC ammonium described in Example 7 was changed to 4/3 times the amount of wood flour, and a rod-shaped recycled wood with a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained. .
  • Example 12 The process was carried out in the same manner as in Example 7 above, except that the amount of CMC ammonium described in Example 7 was changed to two-thirds the amount of wood flour, and a rod-shaped recycled wood with a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained. .
  • Example 13 Example 7 above, except that the amount of carnauba wax No. 2 described in Example 7 was one-third the amount of wood flour, and the amount of CMC ammonium was two-thirds the amount of wood flour. A rod-shaped recycled wood having a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained in the same manner as above.
  • Example 14 The procedure was carried out in the same manner as in Example 2 above, except that bamboo flour with a particle size of 0.1 mm or less obtained from an unused tree was used as a biomass resource instead of the cypress wood flour described in Example 2 above, A rod-shaped recycled wood with a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained.
  • Example 15 A rod-shaped recycled wood having a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained in the same manner as in Example 14, except that the amount of carnauba wax No. 2 described in Example 14 was halved.
  • Example 16 The procedure was carried out in the same manner as in Example 2 above, except that pulverized cacao shell powder with a particle size of 0.6 mm or less obtained from agricultural residue was used as the biomass resource instead of the cypress wood flour described in Example 2 above. A rod-shaped recycled wood having a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained.
  • Example 17 The same as in Example 4 above, except that rice wax (melting point: 79°C, penetration (25°C): 5, manufactured by Boso Oil Co., Ltd.) was used instead of carnauba wax No. 2 described in Example 4 above. A rod-shaped recycled wood with a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained.
  • Example 18 The above example except that Fischer-Tropsch wax (melting point 113°C, penetration (25°C): 1, manufactured by Nippon Seiro Co., Ltd.) was used instead of carnauba wax No. 2 described in Example 4 above. A rod-shaped recycled wood having a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained in the same manner as in 4.
  • Example 19 Example 4 except that glycerin mono-distearate (melting point 63°C, penetration (25°C): 20, manufactured by Riken Vitamin Co., Ltd.) was used instead of carnauba wax No. 2 described in Example 4 above. The same procedure was carried out to obtain a rod-shaped recycled wood having a diameter of 7 mm and a length of 180 mm.
  • Example 20 Same as Example 4 except that sorbitan tristearate (melting point: 54°C, penetration (25°C): 5, manufactured by Kao Corporation) was used instead of carnauba wax No. 2 described in Example 4 above. A rod-shaped recycled wood with a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained.
  • Example 21 Same as Example 4 except that stearic acid amide (melting point: 102°C, penetration (25°C): 12, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was used instead of carnauba wax No. 2 described in Example 4 above. A rod-shaped recycled wood with a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained.
  • Example 22 The same procedure as in Example 4 was used, except that stearic acid (melting point: 66°C, penetration (25°C): 18, manufactured by NOF Corporation) was used instead of carnauba wax No. 2 described in Example 4 above. A rod-shaped recycled wood with a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained.
  • Example 23 Example 4 except that high-density polyethylene (melting point 126°C, penetration (25°C): less than 1, manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd.) was used instead of carnauba wax No. 2 described in Example 4 above. The same procedure was carried out to obtain a rod-shaped recycled wood having a diameter of 7 mm and a length of 180 mm.
  • Comparative example 1 Into a Henschel mixer, put cypress wood flour with a particle size of 1 mm or less similar to that in Example 4 above and the same amount of CMC sodium as in Example 1 above, and after dry mixing, add purified water in an amount equal to the content. A molded precursor was obtained by adding while stirring. This molded precursor was molded into a rod shape with a diameter of 8.5 mm using an extrusion molding machine, and then dried at 50° C. to obtain a rod-shaped recycled wood with a diameter of 7 mm and a length of 180 mm.
  • Comparative example 3 A rod-shaped recycled wood having a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained in the same manner as in Comparative Example 2, except that half the amount of CMC ammonium relative to the wood flour was used.
  • Comparative example 4 A rod-shaped recycled wood having a diameter of 7 mm and a length of 180 mm was obtained in the same manner as in Comparative Example 3, except that CMC ammonium was used in an amount one-fourth the amount of wood flour.
  • the natural origin index was calculated from the following, and the breakage strength, cutting workability, and water resistance were measured using the following measurement method. evaluated. The results of these evaluations are shown in Table 1 below.
  • Table 2 below also shows the compounding ratios of the extenders, cutting improvers, and binders used in Examples 1 to 23 and Comparative Examples 1 to 4 (16.7%, 33.3%, 66% in Table 2). 7% represents 1/6, 1/3, and 2/3, respectively), indicating the natural origin index.
  • the natural origin index (not including water) of each stick-shaped wood obtained in Examples 1 to 23 and Comparative Examples 1 to 4 is determined from the weight ratio of the raw materials blended into the stick-shaped wood, as defined in ISO 16128. It is determined by calculating the composition ratio in percentage using the water-free weight of the naturally derived portion in the naturally derived raw material. The higher this value is, the higher the proportion of materials derived from animals and plants, and the lower the amount of petroleum-derived materials used, which can indicate that the load on the environment is smaller.
  • the examples within the scope of the present disclosure can achieve both high breakage strength and low cutting torque while maintaining a high natural origin index compared to the comparative examples.
  • rod-shaped recycled natural materials such as recycled wood, which contributes to solving the issue of resource depletion.
  • rod-shaped recycled natural materials they can be used to make cosmetics such as pencil shafts (including colored pencil leads), writing instrument shafts, and rod-shaped cosmetics such as eyeliners, eyebrows, and eye shadows.
  • a shaft tree (shaft body) etc. can be obtained.

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Abstract

強度や耐水性を損なうことなく、切削加工性に優れ、環境に対して負荷が少なく、容易に製造することができ、しかも、資源枯渇の課題解決効果に寄与する再生木材などの再生自然素材を提供する。　再生自然素材としては、例えば、粒子径２ｍｍ以下となるバイオマス資源由来の少なくとも１種の粉体からなる体質材と、融点が４０℃以上である熱可塑性固体からなる切削向上材と、結合材とを少なくとも含み、体質材／切削向上材／結合材＝２０～６５／１５～５５／１０～５０の質量比率で構成され、所定の形状、例えば、棒状、板状、管状、ブロック形状、シート状などに成形されたものが挙げられる。

Description

再生自然素材
　本明細書は、成形性および成形後の切削加工性に優れると共に、資源枯渇の課題解決効果に寄与する再生木材などの再生自然素材に関する。
　従来より、木材の代替物として、樹脂等の成形の容易な素材と粘土鉱物粉等の体質材とを混練したものなどが提案されている。
　例えば、１）樹脂の特性に由来するドローダウンや不均一流動性、あるいは成形体の表面肌荒れを改良し、押出成形に好適な複合材料として、特定物性のポリエチレン（Ａ）とセルロース系粉末（Ｂ）と特定のワックス（Ｃ）からなる組成物であって、その重量比率が（Ａ）／（Ｂ）／（Ｃ）＝２５～８９／１０～７０／０．５～１７．５の範疇（合計１００重量部）である複合材料（例えば、特許文献１参照）、２）成形性、強度、耐水性を向上させ、均質でより良質の木質系成形体を提供するために、木質系材料を水蒸気存在下で加熱および加圧後急激に減圧して爆砕し乾燥した粉末状の爆砕材料に水を添加し、少なくとも、流動状態の樹脂と、粉末状の木質系材料と、前記水を添加した爆砕材料と、を混合して成形することにより得られる木質系成形体（例えば、特許文献２参照）、３）溶融粘度が低く、成形性に優れるとともに、天然木材等に近い良好な外観を付与することが可能で、しかも成形時の変色（焼けこげ）が抑制され、物性に優れる成形品を得ることができる木質樹脂ペレットとして、木粉７０～９１重量部と、融点を４０～１００℃の間に持つワックス材料１～１５重量部とからなる木質樹脂ペレット（例えば、特許文献３参照）などが知られている。
　上記特許文献１～３に開示の複合材料、木質系成形体や木質樹脂ペレットなどは、成形のしやすさの他、成形時の焦げ防止及び天然木材に近い外観を得ることを目的に作られており、切りやすさ、削りやすさといった成形後の加工しやすさなどについては配慮されたものではなく、更なる改善、改良などが切望されているのが現状であった。また、石油由来材料を使用している場合には、資源枯渇の課題解決効果に劣るものとなっていた。
特開２０００－１０３９１５号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開２００６－２７２６９６号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開２０１１－２３６４１０号公報（特許請求の範囲、実施例等）
　本開示は、上記従来の課題等について解消しようとするものであり、強度や耐水性を損なうことなく、切削加工性に優れ、環境に対して負荷が少なく、容易に製造することができ、資源枯渇の課題解決効果に寄与する再生木材などの再生自然素材を提供することを目的とする。
　本開示者は、上記従来の課題等について鋭意検討した結果、少なくとも、粒子径が特定値以下のバイオマス資源由来の粉体からなる体質材と、特定物性の熱可塑性固体からなる切削向上材と、結合材とから、所定の比率で構成され、所定の形状に成形することなどにより、上記目的の再生自然素材が得られることを見出し、本開示を完成するに至ったのである。
　すなわち、本開示の再生自然素材は、少なくとも、粒子径２ｍｍ以下となるバイオマス資源由来の少なくとも１種の粉体からなる体質材と、融点が４０℃以上である熱可塑性固体からなる切削向上材と、結合材とを少なくとも含み、体質材／切削向上材／結合材＝２０～６５／１５～５５／１０～５０の比率で構成され、所定の形状に成形されたことを特徴とする。
　前記切削向上材が、ＩＳＯ１６１２８で定義される自然由来指数が５０％以上であることが好ましい。
　前記結合材が、セルロース又はセルロース誘導体であることが好ましい。
　前記セルロース誘導体が、カルボキシメチルセルロースアンモニウムであることが好ましい。
　前記再生自然素材を棒状に成形して棒状再生自然素材とすることが好ましく、また、この棒状再生自然素材を更に加工して筆記具又は鉛筆軸用の軸木とすることが好ましい。
　本開示によれば、強度や耐水性を損なうことなく、切削加工性に優れ、環境に対して負荷が少なく、容易に製造することができ、しかも、資源枯渇の課題解決効果に寄与する再生木材などの再生自然素材を提供することができる。
　本開示の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるものである。上述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本開示を制限するものではない。
　以下に、本開示の実施形態を詳しく説明する。但し、本開示の技術的範囲は下記で詳述する実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。また、本開示は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識（設計事項、自明事項を含む）に基づいて実施することができる。
　本開示の再生自然素材は、少なくとも、粒子径２ｍｍ以下となるバイオマス資源由来の少なくとも１種の粉体からなる体質材と、融点が４０℃以上である熱可塑性固体からなる切削向上材と、結合材とを少なくとも含み、体質材／切削向上材／結合材＝２０～６５／１５～５５／１０～５０の質量比率で構成され、所定の形状に成形されたことを特徴とするものである。
　本開示に用いる体質材は、粒子径２ｍｍ以下となるバイオマス資源由来のものから選ばれる少なくとも１種の粉体からなるものである。
　本開示におけるバイオマス資源としては、例えば、ＮＥＤＯ（New Energy and Industrial Technology Development Organization、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）再生可能エネルギー技術白書などに記載され、分類されてなる、廃棄物系資源、未利用資源、生産系資源からのいずれも用いられ、特に限定されないが、使用用途が限られ、活用することの利点が大きいことから、廃棄物系資源および未利用資源からものが好適に用いられる。廃棄物系資源および未利用資源においては、粉体の入手もしくは粉砕加工の容易さから、木質系バイオマスや食品廃棄物、農業残渣系バイオマスからのものが好ましい。
　上記木質系バイオマスとしては、製材工場残材や建設発生木材、森林の林地残材や間伐材、未利用樹といった、樹木や竹が用いられる。
　上記樹木としては、例えば、広葉樹や針葉樹などの自然由来の樹木が用いられ、特に限定されない。具体的な樹木としては、例えば、スギ、マツ、カラマツ、アカマツ、トドマツ、ヒノキ、ブナ、トチ、コナラ、ミズナラ、ナラ、シナノキ、カンバ、ハルニレ、ラワン、ベイツガ等が挙げられる。これらの樹木の中から選ばれる材料では、入手が容易であることから、特に、スギ、ヒノキ、ブナ、トチ、ミズナラなどが好適に用いられる。
　また、上記竹としては、自然由来のマダケ、モウソウチク、ハチク、ホテイチク、キッコウチク、ホウライチク、ナリヒラダケ、チシマザサ、トウチク、シホウチク、カンチク、ヤダケ、メダケなどが挙げられる。蓄積量が多く、入手が容易であることから、モウソウチクなどが好適に用いられる。
　上記食品廃棄物としては、例えば、食品の原材料の選別や製造工程で発生するもの、厨芥などが用いられ、特に限定されないが、可食部、不可食部の別では、汎用性の乏しさから不可食部を用いることが好ましい。具体的な食品廃棄物の不可食部としては、茶がら、コーヒーかす、桃殻、クルミ殻、とうもろこしの穂軸、野菜の皮または種または芯等が挙げられる。
　上記農業残渣系バイオマスとしては、稲わらや麦わら、籾殻、バガス、カカオ殻等が用いられる。
　本開示に用いる体質材において、上記バイオマス資源由来の複数の粉体を混合した粉体も使用することができるものであり、粒子径２ｍｍ以下となるものであればよい。なお、本開示における粒子径は、任意の目開きである篩またはメッシュを通過することで得られる値とすることができる。
　この粒子径２ｍｍ超過のものでは、成形した再生自然材料の表面に凹凸が生じ、外観を損ね、成形後の乾燥時に割れを生じる原因となり、好ましくない。
　用いる粒子径２ｍｍ以下の上記バイオマス資源由来のものから選ばれる少なくとも１種の粉体としては、上記廃棄物系資源および未利用資源の由来の、木質系バイオマスや食品廃棄物、農業残渣系バイオマスのおが屑、端材や廃材などから得られる木粉、任意の装着等により粉砕および分級を行った粉末などを挙げることができる。
　これらの粒子径２ｍｍ以下の上記の各バイオマス資源由来のものから選ばれる少なくとも１種の粉体（混合した粉体を含む）は、本開示の効果を更に発揮せしめる点、環境に対する負荷の点から、ＩＳＯ　１６１２８で定義される自然由来指数（水を含まない）が０．５以上、更に好ましくは、０．７以上とすることにより、更に、環境に対して負荷がきわめて少なく、資源枯渇の課題解決効果に寄与することできることとなる。
　これらのバイオマス資源由来の粉体の含有量は、二酸化炭素排出量を主とした環境負荷の低減、及び再生自然材料の寸法精度や強度の点から、再生自然素材全量に対して、２０～６５質量％であり、更に好ましくは、３０～６５質量％、特に好ましくは、３５～５５質量％とすることが望ましい。
　これらの含有量が、２０質量％未満であると、乾燥時の収縮が大きく、再生自然材料の寸法精度が劣ること、及び環境負荷が大きくなることがあり、一方、６５質量％を超えると、再生自然材料の強度が不足することがある。
　本開示に用いる切削向上材は、少なくとも、融点が４０℃以上である熱可塑性固体の少なくとも１種から選ばれたものである。
　本開示に用いる熱可塑性固体からなる切削向上材は、融点が４０℃以上となるワックスまたは脂肪酸またはその誘導体または熱可塑性樹脂であれば特に限定されずに用いることができる。
　融点が４０℃以上となるワックスとしては、例えば、キャンデリラワックス、カルナバワックス、ライスワックス、モクロウ、ホホバ油などの植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン、鯨ろうなどの動物系ワックス、モンタンワックス、オゾケライト、セレシンなどの鉱物系ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス・ペトロラタムなどの石油ワックス、フイッシャ－トロプシュワックス、ポリエチレンワックス、アミドワックスなどの合成炭化水素、モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体などの変性ワックス、硬化ひまし油、硬化ひまし油誘導体、硬化パーム油などの水素化ワックスなどが挙げられる。
　なお、カルナバワックスは、カルナバヤシの葉から抽出精製されたワックスであり、従来より、若葉から採取された淡黄色のものを１号、古葉から採取された淡褐色のものを２号（または３号）とグレードが分類されている。
　また、融点が４０℃以上となる脂肪酸またはその誘導体としては、例えば、ミリスチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸などの脂肪酸や、それら脂肪酸のナトリウム、カルシウム、マグネシウムなどの塩である脂肪酸塩、ステアリン酸ステアリル、グリセリンモノステアレート、グリセリンジステアレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステアレート、ポリエチレングリコールジステアレートなどの脂肪酸エステル、ステアリン酸アミドなどの脂肪酸アミド等を挙げることができる。
　さらに、融点が４０℃以上となる熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることができる。
　これらの熱可塑性固体からなる切削向上材は、各単独で、または２種以上混合して（以下、「少なくとも１種」という）使用することができ、また、市販品があれば、それらを使用することができる。
　用いる熱可塑性固体からなる切削向上材の融点は、バイオマス資源由来の粉体との複合化の容易さの点、再生自然材料の強度が優れる点から、好ましくは、６０℃以上１５０℃以下である熱可塑性固体、更に好ましくは、７５℃以上１２０℃以下のワックスまたは油脂の使用が望ましい。
　好ましく用いることができる熱可塑性固体からなる切削向上材としては、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、硬化ひまし油、グリセリンモノステアレート、グリセリンジステアレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステアレートなどが望ましい。
　なお、用いるワックスや油脂などの熱可塑性固体の融点が４０℃未満のものであると、再生自然材料の使用時に環境や摩擦など外部要因による温度で軟化し、強度が低下するため、好ましくない。
　これらの融点が４０℃以上となる熱可塑性固体からなる切削向上材は、本開示の効果を更に発揮せしめる点、環境に対する負荷の点から、ＩＳＯ　１６１２８で定義される自然由来指数（水を含まない）が０．５以上であることが好ましい。
　本開示（後述する実施例を含む）における「自然由来指数（水を含まない）」とは、ＩＳＯ　１６１２８に係る指数表示をいい、この自然由来指数（水を含まない）が０．５以上、更に好ましくは、０．８以上とすることにより、更に、環境に対して負荷がきわめて少なく、資源枯渇の課題解決効果に寄与することできることとなる。
　また、上記熱可塑性固体からなる切削向上材は、本開示の効果を更に発揮せしめる点、特に強度を向上する点から、針入度（２５℃）が５０以下であることが好ましい。
　本開示における針入度（２５℃）は、ＪＩＳ　Ｋ２２３５　５．４で定義され、５０以下、更に好ましくは、１０以下とすることにより、切削性を維持しつつ、高強度の再生自然材料が得られることとなる。この点から、上記熱可塑性固体からなる切削向上材としては、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、硬化ひまし油などが好適に用いられる。
　これらの熱可塑性固体からなる切削向上材の合計含有量としては、再生自然材料の寸法精度の点及び切削加工性の点から、再生自然素材全量に対して、１５～５５質量％であり、更に好ましくは、１５～５０質量％、特に好ましくは、１５～４０質量％とすることが望ましい。
　これらの含有量が、１５質量％未満であると、成形後の乾燥時に収縮が大きく、寸法精度が低下する可能性がある、及び再生自然材料の切削加工性が十分でなくなることがあり、一方、５５質量％を超えると、体質材や結合材の粉末との混合時に凝集し、成分の偏在を引き起こすことがあるため、好ましくない。
　本開示に用いる結合材としては、水溶性ないしは親水性のものが好ましく、例えば、セルロース繊維（ナノファイバー含む）、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩、ヒドロキシメチルプロピルセルロース、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリオキシエチレン、ポリアクリルアミド、マレイン酸共重合樹脂などの、少なくとも１種を用いることができる。上記各カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）の塩としては、ナトリウム、アンモニウムなどを挙げられる。
　これらの結合材は自然由来であることが好ましく、更には耐水性を付与する点から、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）アンモニウムであることが好ましい。
　これらの結合材は、本開示の効果を更に発揮せしめる点、環境に対する負荷の点から、ＩＳＯ　１６１２８で定義される自然由来指数（水を含まない）が０．５以上であることが好ましく、更に好ましくは、０．７以上とすることにより、更に、環境に対して負荷がきわめて少なく、資源枯渇の課題解決効果に寄与することできることとなる。
　これらの結合材の含有量は、再生自然素材全量に対して、１０～５０質量％であり、更に好ましくは、２０～５０質量％、特に好ましくは、３０～４５質量％とすることが望ましい。
　これらの結合材の含有量が、１０質量％未満であると、成形性が悪く、乾燥時に形状を保持できないこと、及び再生自然材料の強度が不十分となることがあり、一方、５０質量％を超えると、再生自然材料が硬くなり、切削加工性が不足することがある。
　本開示における再生自然素材には、上記粒子径２ｍｍ以下となる上記バイオマス資源由来のものから選ばれる少なくとも１種の粉体（混合粉体を含む）からなる体質材と、融点が４０℃以上である熱可塑性固体からなる切削向上材とを含み、上述の如く、体質材／切削向上材／結合材の全量中の含有比率が質量基準（質量％）で、２０～６５／１５～５５／１０～５０の比率、好ましくは、３０～６５／１５～５０／２０～５０の比率、更に好ましくは、３５～５５／１５～４０／３０～４５の比率で構成される他、本開示の効果を更に発揮せしめる点、耐水性を付与する点から、前記結合材を架橋する架橋剤などを更に含有することができる。
　前記結合材を架橋する架橋剤としては、結合材をエステル架橋するカルボン酸基を有するものが好ましく、具体的には、コハク酸、リンゴ酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、ポリアクリル酸などを挙げられる。
　これらの架橋剤の含有量は、再生自然素材全量に対して、耐水性発現の点、吸湿による強度低下を抑制する点、材料の変色を抑制する点から、好ましくは、０．１～５質量％、更に好ましくは、０．５～２質量％とすることが望ましい。
　更に、本開示の再生自然素材には、上記粒子径２ｍｍ以下となる上記バイオマス資源由来のものから選ばれる少なくとも１種の粉体（混合粉体を含む）からなる体質材と、融点が４０℃以上である熱可塑性固体からなる切削向上材と、結合材、架橋剤の他、必要に応じて、再生自然素材を着色するための着色材（染料、無機顔料、有機顔料）、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、カーボンブラック、天然色素などを適宜含有することができる。
　これらの再生自然素材は、本開示の効果を更に発揮せしめる点、環境に対する負荷の点から、自然由来指数（水を含まない）０．５以上であることが好ましい。
　この再生自然素材の自然由来指数（水を含まない）を０．７５以上、更に好ましくは、０．８５以上とすることにより、更に、環境に対して負荷がきわめて少ない、再生自然素材が得られることとなる。
　この再生自然素材の自然由来指数（水を含まない）を０．７５以上とすることは、前述した融点が４０℃以上である熱可塑性固体、結合材を自然由来ものを適宜選択して達成することができる。
　本開示の再生自然素材は、粒子径２ｍｍ以下となる上記バイオマス資源由来のものから選ばれる少なくとも１種の粉体（混合粉体を含む）からなる体質材と、融点が４０℃以上である熱可塑性固体からなる切削向上材と、結合材とを上記の各比率となるように混合した後、撹拌しながら加水を行い、成形前駆体として、所定の形状に成形後、乾燥を行うことにより目的の再生木材などの再生自然素材を得ることができるものであり、例えば、ヘンシェルミキサー、プラネタリミキサー、ニーダーなどの混練機などを用いて、粒子径２ｍｍ以下となる上記バイオマス資源由来のものから選ばれる少なくとも１種の粉体（混合粉体を含む）からなる体質材と、融点が４０℃以上である熱可塑性固体からなる切削向上材と、結合材とを混合した後、撹拌しながら水分率が４０～８０％となるように水（精製水、蒸溜水など）加える加水を行い、成形前駆体とし、次いで、所定の形状、例えば、棒状、板状、管状、ブロック形状、シート状に形成し、乾燥を行うことにより目的の再生自然素材を製造することができる。
　また、上記各混練物を押出成形機などを用いて所定径のダイス、もしくはＴダイなどを用いて、棒状、丸棒、板状もしくはシート状に成形し、乾燥することで得る所定形状の成形体を作製したりすることができる。
　更に、押出成形などの際のプレス圧力、含水率、バイオマス資源由来の各粉体（木粉等）からなる体質材と、天然由来の熱可塑性固体からなる切削向上材及び結合材などを好適に組み合わせることにより、幅広く再生自然素材の物性（気孔率含む）を制御できるため、求める再生自然素材の質感、強度、成形性などを満足できるものが得られることとなる。
　本開示において、上記再生自然素材の形態、用途などは、特に限定されず、例えば、上記再生自然素材を棒状に成形したものでは、更に加工して筆記具又は鉛筆軸用の軸木としてもよく、更に、アイライナー、アイブロウ、アイシャドウなどの化粧具の軸木、各種容器、音響機器の振動板や筐体、自動車内装部品などの用途に用いられる各再生自然素材が挙げられる。
　このように構成される本開示の再生自然素材は、強度や耐水性を損なうことなく、切削加工性に優れ、環境に対して負荷が少なく、容易に製造することができ、しかも、資源枯渇の課題解決効果に寄与する再生木材などの再生自然素材及びその製造方法が得られることとなる。
　また、再生自然素材を棒状に成形し、更に加工して筆記具又は鉛筆軸用の軸木としたものでは、従来の木軸と同様の易削り性や落下耐性、耐水性を有し、環境に対して負荷が少なく、従来の鉛筆、筆記具（木軸の化粧具含む）の成形の際に用いている成形機などを改良することなく使用することができるので、容易に製造することができる筆記具又は鉛筆軸用の軸木が得られることとなる。
　以下に本開示を実施例、比較例により説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
　ヘンシェルミキサーに、バイオマス資源として、製材工場残材から得た粒子径２ｍｍ以下のヒノキ木粉と、切削向上材である熱可塑性固体として等量のカルナバワックス２号（融点８２℃、針入度（２５℃）：１未満、トーヨーケム社製、以下同様）の粉末と、結合材として、木粉と等量のカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）ナトリウム（日本製紙社製、以下同様）を、ヘンシェルミキサーにより乾式混合後、内容量と等量の精製水を撹拌しながら加えることで、成形前駆体を得た。
　この成形前駆体を押出成形機により、φ８ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状に成形後、５０℃にて乾燥することで、φ７ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例２）
　上記実施例１に記載のＣＭＣナトリウムの代わりに、カルボキシメチルセルロースアンモニウム（ＣＭＣアンモニウム）（ニチリン化学社製、以下同様）を使用し、乾燥後に１５０℃で１時間加熱した点以外は上記実施例１と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例３）
　上記実施例１に記載のＣＭＣナトリウムの代わりに、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（クラレ社製）を使用した点以外は上記実施例１と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例４）
　上記実施例２に記載のヒノキ木粉の代わりに、バイオマス資源として、製材工場残材から得た粒子径１ｍｍ以下のヒノキ木粉を使用した点以外は、上記実施例２と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例５）
　上記実施例４に記載のＣＭＣアンモニウムの半量をセルロース繊維（ＣＦ）（日本製紙社製）で置き換えた点以外は、上記実施例４と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例６）
　上記実施例２に記載のヒノキ木粉の代わりに、バイオマス資源として、間伐材から得た粒子径０．６ｍｍ以下のスギ木粉を使用した点以外は、上記実施例２と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例７）
　上記実施例２に記載のヒノキ木粉の代わりに、バイオマス資源として、間伐材から得た粒子径０．３ｍｍ以下のスギ木粉を使用した点以外は、上記実施例２と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例８）
　上記実施例７に記載のカルナバワックス２号の量を、木粉の３分の２倍量とした点以外は、上記実施例７と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例９）
　上記実施例７に記載のカルナバワックス２号の量を、木粉の半量とした点以外は、上記実施例７と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例１０）
　上記実施例７に記載のカルナバワックス２号の量を、木粉の３分の４倍量とした点以外は、上記実施例７と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例１１）
　上記実施例７に記載のＣＭＣアンモニウムの量を、木粉の３分の４倍量とした点以外は、上記実施例７と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例１２）
　上記実施例７に記載のＣＭＣアンモニウムの量を、木粉の３分の２倍量とした点以外は、上記実施例７と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例１３）
　上記実施例７に記載のカルナバワックス２号の量を、木粉の３分の１倍量とし、ＣＭＣアンモニウムの量を木粉の３分の２倍量とした点以外は、上記実施例７と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例１４）
　上記実施例２に記載のヒノキ木粉の代わりに、バイオマス資源として、未利用樹から得た粒子径０．１ｍｍ以下のタケ粉を使用した点以外は、上記実施例２と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例１５）
　上記実施例１４に記載のカルナバワックス２号を、半量とした点以外は、上記実施例１４と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例１６）
　上記実施例２に記載のヒノキ木粉の代わりに、バイオマス資源として、農業残渣から得た粒子径０．６ｍｍ以下のカカオ殻粉砕粉を使用した点以外は、上記実施例２と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例１７）
　上記実施例４に記載のカルナバワックス２号の代わりに、ライスワックス（融点７９℃、針入度（２５℃）：５、ボーソー油脂社製）を使用した点以外は、上記実施例４と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例１８）
　上記実施例４に記載のカルナバワックス２号の代わりに、フイッシャ－トロプシュワックス（融点１１３℃、針入度（２５℃）：１、日本精蝋社製）を使用した点以外は、上記実施例４と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例１９）
　上記実施例４に記載のカルナバワックス２号の代わりに、グリセリンモノ・ジステアレート（融点６３℃、針入度（２５℃）：２０、理研ビタミン社製）を使用した点以外は、実施例４と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例２０）
　上記実施例４に記載のカルナバワックス２号の代わりに、ソルビタントリステアレート（融点５４℃、針入度（２５℃）：５、花王社製）を使用した点以外は、実施例４と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例２１）
　上記実施例４に記載のカルナバワックス２号の代わりに、ステアリン酸アミド（融点１０２℃、針入度（２５℃）：１２、三菱ケミカル社製）を使用した点以外は、実施例４と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例２２）
　上記実施例４に記載のカルナバワックス２号の代わりに、ステアリン酸（融点６６℃、針入度（２５℃）：１８、日油社製）を使用した点以外は、実施例４と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（実施例２３）
　上記実施例４に記載のカルナバワックス２号の代わりに、高密度ポリエチレン（融点１２６℃、針入度（２５℃）：１未満、日本ポリエチレン社製）を使用した点以外は、実施例４と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（比較例１）
　ヘンシェルミキサーに、上記実施例４と同様の粒子径１ｍｍ以下のヒノキ木粉と、等量となる上記実施例１と同様のＣＭＣナトリウムを投入し乾式混合後、内容量と等量の精製水を撹拌しながら加えることで、成形前駆体を得た。
　この成形前駆体を押出成形機により、φ８．５ｍｍの棒状に成形後、５０℃にて乾燥することで、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（比較例２）
　上記比較例１に記載のＣＭＣナトリウムの代わりに、ＣＭＣアンモニウムを使用し、乾燥後に１５０℃で１時間加熱した点以外は、上記実施例２と同様に実施し、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（比較例３）
　上記比較例２において、木粉に対して半量のＣＭＣアンモニウムを使用した点以外は、上記比較例２と同様に実施した、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
（比較例４）
　上記比較例３において、木粉に対して４分の１倍量のＣＭＣアンモニウムを使用した点以外は、上記比較例３と同様に実施した、φ７ｍｍ、長さ１８０ｍｍの棒状再生木材を得た。
　上記で得られた実施例１～２３及び比較例１～４の各棒状再生木材等について、下記より自然由来指数を算出し、また、下記測定方法で、折損強度、切削加工性、耐水性について評価した。
　これらの評価結果などを下記表１に示す。また、下記表２に実施例１～２３及び比較例１～４に用いた体質材、切削向上材、結合材の各配合比率（表２中の１６．７％、３３．３％、６６．７％はそれぞれ１／６、１／３、２／３を表す）、自然由来指数を示す。
（自然由来指数）
　実施例１～２３及び比較例１～４の得られた各棒状木材等の自然由来指数（水を含まない）は棒状木材に配合した原料の重量比より、ＩＳＯ　１６１２８に定義された、自然原料および自然由来原料中の自然由来部分の、水を含まない重量を用いて組成比を百分率で算出することにより求められる。この値が高いほど、動物や植物由来の材料比率が高く、石油由来材料の使用量が少ないことから、環境への負荷が小さいと示すことができる。
（折損強度の評価方法）
　得られた各棒状木材等を固定した位置から８０ｍｍの位置に９０℃方向に荷重をかけ、折損した際の最大荷重を計測し、折損強度（Ｎ）の評価とした。
（切削トルクの評価方法）
　得られた各棒状木材等を、鉛筆削りを利用して先端を直径２ｍｍに整えた後、回転モーメント測定装置に連結した固定治具に設置された鉛筆削りを使用して、鉛筆削りと反対側を機械で回転させ、木材が尖るまで切削を行った。この間の回転モーメントのピーク値（Ｎ・ｍｍ）を測定し、切削トルクの評価とした。
（切削加工性判定）
　上記折損強度および切削トルクの結果から、切削加工時に必要となる、強度と切削性のバランスを下記指標に基づき判定を行った。
　評価指標：
　良：折損強度が１２Ｎ以上かつ切削トルクが１００Ｎ・ｍｍ未満
　硬：切削トルクが１００Ｎ・ｍｍ以上
　弱：折損強度が１２Ｎ未満
（耐水性の評価方法）
　得られた各棒状木材等を水に浸漬し、２４時間後に形状を維持しているか否かにより、耐水性有無の評価を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記表１及び表２の評価結果などを考察すると、本開示の範囲内である実施例は、比較例に較べ、高い自然由来指数を維持しながら、高い折損強度、低い切削トルクを高度に両立し、切削加工性に優れるものであり、また、結合材としてセルロース誘導体（ＣＭＣアンモニウム）を用いたものでは、十分な耐水性を発揮できることを確認した。
　強度や耐水性を損なうことなく、切削加工性に優れ、環境に対して負荷が少なく、容易に製造することができ、しかも、資源枯渇の課題解決効果に寄与する再生木材などの再生自然素材が得られ、棒状の再生自然素材を更に加工すれば、鉛筆軸（色鉛筆芯を含む）、筆記具の軸木（軸体）や、アイライナー、アイブロウ、アイシャドウなどの棒状化粧料などの化粧料の軸木（軸体）などが得られる。

Claims (6)

  1. 　粒子径２ｍｍ以下となるバイオマス資源由来の少なくとも１種の粉体からなる体質材と、融点が４０℃以上である熱可塑性固体からなる切削向上材と、結合材とを少なくとも含み、体質材／切削向上材／結合材＝２０～６５／１５～５５／１０～５０の質量比率で構成され、所定の形状に成形されたことを特徴とする再生自然素材。
  2. 　前記切削向上材が、ＩＳＯ１６１２８で定義される自然由来指数が５０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の再生自然素材。
  3. 　前記結合材が、セルロース又はセルロース誘導体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の再生自然素材。
  4. 　前記セルロース誘導体が、カルボキシメチルセルロースアンモニウムであることを特徴とする請求項３に記載の再生自然素材。
  5. 　請求項１又は２に記載の再生自然素材を棒状に成形したことを特徴とする棒状再生自然素材。
  6. 　請求項５の棒状再生自然素材を更に加工したことを特徴とする筆記具又は鉛筆軸用の軸木。
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