JP6115866B2

JP6115866B2 - 樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の測定方法及び樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の判断方法

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Publication number: JP6115866B2
Application number: JP2013183423A
Authority: JP
Inventors: 内藤　茂樹; 茂樹内藤; 武史池村
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: JP2015047849A

Description

本発明は、樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の測定方法及び樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の判断方法に関する。

従来、繊維に粉末樹脂を混合して繊維と粉末樹脂との混合物からなる樹脂繊維マットを製造し、この樹脂繊維マットを加熱加圧成形して繊維板を製造することが知られている（例えば特許文献１参照）。このように繊維板の製造では、まず繊維と粉末樹脂との混合物からなる樹脂繊維マットを製造している。粉末樹脂は取扱い易さ、繊維との混合の容易性などから樹脂繊維マットの製造において好ましく用いられる。

特開２００２−１９２５０７号公報

繊維と粉末樹脂との混合物からなる樹脂繊維マットを製造する方法においては、その製造過程で粉末樹脂が繊維から脱落してこぼれ落ちることがある。粉末樹脂の含有量が規定量を下回る樹脂繊維マットは、繊維板として所期の物性を得ることができない。このため、粉末樹脂の含有量が規定量を下回る樹脂繊維マットの繊維板への使用を防ぐために、樹脂繊維マットの製造現場においては樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量を測定して、粉末樹脂が規定量含有されているか確認することが求められる。しかしながら、樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量を簡便に測定したり、粉末樹脂の含有量が適正か否かを簡便に判断することができる方法は依然として確立されていない。

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、繊維と粉末樹脂との混合物からなる樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量を簡便に測定することができる樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の測定方法を提供することを課題としている。また、繊維と粉末樹脂との混合物からなる樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量が適正か否かを簡便に判断することができる樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の判断方法を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために、本発明の樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の測定方法は、繊維と粉末樹脂との混合物からなる樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量を測定する方法であって、繊維及び粉末樹脂と色相の異なる顔料又は蛍光剤を所定の比率で混合した粉末樹脂を供給して混合してなる樹脂繊維マットの色濃度又は蛍光量を測定し、予め取得しておいた、樹脂繊維マットの所定の顔料混合比率における粉末樹脂の含有量と色濃度との関係に基づいて、又は、予め取得しておいた、樹脂繊維マットの所定の蛍光剤混合比率における粉末樹脂の含有量と蛍光量との関係に基づいて、樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量を求めることを特徴とする。

この樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の測定方法においては、顔料又は蛍光剤と粉末樹脂は、ともに平均粒径が３０μｍ以下であることが好ましい。

また、本発明の樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の判断方法は、繊維と粉末樹脂との混合物からなる樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量が適正か否かを判断する方法であって、所定の比率で顔料又は蛍光剤を混合した粉末樹脂を供給して混合してなる樹脂繊維マットの色濃度又は蛍光量を測定し、予め取得しておいた、樹脂繊維マットの所定の顔料混合比率における色濃度の合否判断基準に基づいて、又は、予め取得しておいた、樹脂繊維マットの所定の蛍光剤混合比率における蛍光量の合否判断基準に基づいて、樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量が適正か否かを判断することを特徴とする。

本発明の樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の測定方法によれば、繊維と粉末樹脂との混合物からなる樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量を簡便に測定することができる。

本発明の樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の判断方法によれば、繊維と粉末樹脂との混合物からなる樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量が適正か否かを簡便に判断することができる。

本発明の一実施形態である樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の測定方法及び樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の判断方法が適用された樹脂繊維マットの製造工程を示す模式図である。粉末樹脂と顔料との混合比率が既知である樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量と顔料の含有量との関係を示したグラフである。

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の測定方法及び樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の判断方法が適用された樹脂繊維マットの製造工程を示す模式図である。

本発明の一実施形態である樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の測定方法は、繊維１と粉末樹脂２との混合物からなる樹脂繊維マット１２における粉末樹脂２の含有量を測定する方法である。この方法において、まず、繊維１及び粉末樹脂２と色相の異なる顔料３又は蛍光剤を所定の比率で混合した粉末樹脂２を供給して混合してなる樹脂繊維マット１２の色濃度又は蛍光量を測定する。次に、予め取得しておいた、樹脂繊維マットの所定の顔料混合比率における粉末樹脂の含有量と色濃度との関係に基づいて、樹脂繊維マット１２における粉末樹脂２の含有量を求める。又は、予め取得しておいた、樹脂繊維マットの所定の蛍光剤混合比率における粉末樹脂の含有量と蛍光量との関係に基づいて、樹脂繊維マット１２における粉末樹脂２の含有量を求める。また、本発明の一実施形態である樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の判断方法は、繊維１と粉末樹脂２との混合物からなる樹脂繊維マット１２における粉末樹脂２の含有量が適正か否かを判断する方法である。この方法において、まず、繊維１及び粉末樹脂２と色相の異なる顔料３又は蛍光剤を所定の比率で混合した粉末樹脂２を供給して混合してなる樹脂繊維マット１２の色濃度又は蛍光量を測定する。次に、予め取得しておいた、樹脂繊維マットの所定の顔料混合比率における色濃度の合否判断基準に基づいて、樹脂繊維マット１２における粉末樹脂２の含有量が適正か否かを判断する。又は、予め取得しておいた、樹脂繊維マットの所定の蛍光剤混合比率における蛍光量の合否判断基準に基づいて、樹脂繊維マット１２における粉末樹脂２の含有量が適正か否かを判断する。以下、その詳細について説明する。

樹脂繊維マット１２は、次のようにして製造される。まず、繊維１、粉末樹脂２及び顔料３を準備する。顔料３に代えて蛍光剤を準備することもできる。

繊維１としては、各種の植物性繊維を用いることができる。例えば、ケナフ、亜麻、ラミー、大麻、ジュート等の麻類植物の靱皮から採取される繊維、マニラ麻やサイザル麻等の麻類植物の茎または端の筋から採取される繊維、針葉樹や広葉樹等を原料とする木材繊維等を挙げることができる。また、さとうきび、とうもろこし、竹、イネ等の農産廃棄物（例えば、さとうきびから糖分を煮出した後の搾りかす）を原料とする繊維も挙げることができる。これらの植物性繊維は、単独でも混合物でも使用可能である。

粉末樹脂２は、樹脂繊維マット１２を加熱加圧成形して得られる繊維板において繊維同士を接着するバインダー成分となるものであり、一般的には、樹脂繊維マット１２全体中、重量比で４０％以下の割合で配合されている。本実施形態では、粉末樹脂２は、常温（５〜３５℃）で固体状であるが、所定の熱が加えられると溶融する樹脂が用いられる。ここで「溶融」とは軟化の意味をも含む。

このような粉末樹脂２の樹脂種としては、例えば、ユリア樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエスエテル樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。また、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂等の熱可塑性樹脂も挙げることができる。

粉末樹脂２の粒径としては、平均粒径が３０μｍ以下であることが好ましい。このような範囲内の平均粒径を有する粉末樹脂２は、繊維１との混合性がより良好となる。粉末樹脂２の粒径の下限は特に制限されるものではないが、実際上は平均粒径５μｍが下限となる。なお、平均粒径は、市販のレーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて、レーザー回折・散乱法による粒度分布の測定値から、累積分布によるメディアン径（ｄ５０、体積基準）として求めることができる。

顔料３又は蛍光剤は、樹脂繊維マット１２における粉末樹脂２の含有状態測定のための必須成分として、樹脂繊維マット１２に配合される。

顔料３は、繊維１及び粉末樹脂２と色相の異なるものを使用する。顔料３は、無機系のものや有機系のものなど、その種類は特に限定されない。繊維板の物性に与える影響が小さく、低価格のものが好ましく用いられる。無機系の顔料は粉末樹脂に与える影響がより小さいので好ましく用いられる。なかでも、酸化鉄（赤系の顔料）は、繊維板の外観や物性に与える影響が小さく、比較的低価格である上に入手が容易であることから好ましく用いられる。

蛍光剤は、特にその種類は限定されないが、繊維板の物性に与える影響が小さく、低価格のものが好ましく用いられる。

顔料３又は蛍光剤の配合量は、繊維板の物性に与える影響や粉末樹脂２の含有量等を考慮して適宜設定すればよい。例えば、粉末樹脂２が有する接着性の効果を阻害しないように、樹脂繊維マット１２においては粉末樹脂２の含有量よりも少なくなるように配合することが好ましい。例えば、樹脂繊維マット１２に配合される粉末樹脂２全量に対して、重量比で５％以下の割合で顔料３又は蛍光剤を配合することができる。繊維板の物性に与える影響を考慮すれば、顔料３又は蛍光剤の配合量がより少ない方が好ましく、粉末樹脂２全量に対して重量比で３％以下の割合であることが好ましい。顔料３又は蛍光剤の配合量の下限は特に制限されるものではないが、例えば下限が重量比で０．５％であれば、樹脂繊維マット１２における粉末樹脂２の含有状態の測定を十分に行うことができる。

顔料３又は蛍光剤の粒径は、粉末樹脂２と同様、平均粒径が３０μｍ以下であることが好ましい。このような範囲内の平均粒径を有する顔料３又は蛍光剤は、繊維１との混合性がより良好となる。顔料３又は蛍光剤と粉末樹脂２との混合性をより向上させるために、顔料３又は蛍光剤と粉末樹脂２との平均粒径を同程度とすることが好ましい。顔料３又は蛍光剤の粒径の下限は特に制限されるものではないが、実際上は平均粒径５μｍが下限となる。なお、顔料３又は蛍光剤の平均粒径は、粉末樹脂２の平均粒径と同様の測定方法で求めることができる。

次に、図１に示すように、粉末樹脂２と顔料３とを混合して、粉末樹脂２中に顔料３を均一に分散させる。粉末樹脂２と顔料３との混合は、容器４内において攪拌機５を用いて行うことができる。なお、本実施形態では、粉末樹脂２全量に対して重量比で２％の割合で酸化鉄（顔料３）を混合している。また、本実施形態では顔料３を使用しているが、顔料３に代えて蛍光剤を使用することもできる。蛍光剤を使用する場合には、単に顔料３に置き換えて使用すればよい。

次に、搬送用の第１コンベアベルト６の上面に繊維１を散布して繊維積層物７を形成し、その上に粉末樹脂２と顔料３との混合物８を散布して繊維積層物７の上面に均一に混合物８を分散させた積層体９を形成する。

積層体９は第１コンベアベルト６によって解繊シリンダー１０まで搬送される。解繊シリンダー１０に搬送された積層体９は、解繊シリンダー１０の回転によって繊維がほぐされ、粉末樹脂２と顔料３との混合物８が繊維１と混合し、繊維１中に粉末樹脂２および顔料３が均一に分散する。これら粉末樹脂２、顔料３および繊維１を混合した状態で、解繊シリンダー１０の下方に配置されている搬送用の第２コンベアベルト１１の上に順次落下させる。こうして第２コンベアベルト１１の上面に、粉末樹脂２と顔料３と繊維１とが混合した状態で積層して樹脂繊維マット１２が形成される。

このようにして得られた樹脂繊維マット１２は、その製造過程で粉末樹脂２が繊維１から脱落してこぼれ落ちることがあるため、粉末樹脂２の含有量は、実際上未知である。また、樹脂繊維マット１２においては、粉末樹脂２と顔料３との混合によってその両者が均一分散しているので、粉末樹脂２がこぼれ落ちる場合には顔料３もほぼ同じ比率でこぼれ落ちる。したがって、樹脂繊維マット１２における粉末樹脂２と顔料３との割合は、製造時の配合割合とほぼ同じ比率であり、既知とされている。本実施形態では、粉末樹脂２の含有量が未知であり粉末樹脂２と顔料３との割合が既知である樹脂繊維マット１２における顔料３の含有状態を測定し、その顔料３の含有状態から粉末樹脂２の含有量を求める。以下、その手順について説明する。

まず、図１に示すように、画像取込装置１３を用いて樹脂繊維マット１２の表面や裁断面を撮像した画像を得る。

次に、樹脂繊維マット１２の画像の色濃度から顔料３の含有量に対応する値を求める。顔料３の含有量に対応する値は、例えば次のようにして求めることができる。

樹脂繊維マット１２の表面を、ＣＤＤカメラで撮像する。そして各画素のＲＧＢの受光量を測定する。測定したＲＧＢの受光量のうち、用いた顔料３に適した色（例えば酸化鉄の場合はＲ）のデータを抽出し、各画素の値とする。そして所定の範囲の、この値の分布から、そのピーク値（最頻値）を求めて、顔料３の含有量に対応する値とする。

次に、顔料３の含有量に対応する値から樹脂繊維マット１２における粉末樹脂２の含有量を求める。具体的には、予め取得しておいた図２に示すようなグラフ、またはこのグラフを式化した関係式から、樹脂繊維マット１２中の粉末樹脂の含有量を算出する。

図２は、粉末樹脂と顔料との混合比率が既知である樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量と顔料の含有量に対応する値であるピーク値との関係を示したグラフである。横軸は、樹脂含有率（樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量）であり、縦軸は、ピーク値（樹脂繊維マットにおける顔料の含有量に対応する値）である。このグラフは、樹脂含有率が既知の３種の樹脂繊維マットを用いて測定したデータに基づいて作成されている。具体的には、粉末樹脂の含有量が樹脂繊維マット全体中、重量比で１０％、２０％、３０％となっている３種の樹脂繊維マットを用いている。これら３種の樹脂繊維マットには、その樹脂繊維マットに配合される粉末樹脂全量に対して重量比で２％の割合で酸化鉄（顔料）が配合されている。したがって、３種の樹脂繊維マットは、粉末樹脂と顔料との割合も既知である。そして、３種の樹脂繊維マットそれぞれにおける顔料の含有量に対応する値は、例えば上述した方法で測定されるように、画像から算出されるピーク値として示されている。

このように予め取得しておいた図２に示すようなグラフ、またはこのグラフを式化した関係式から、樹脂繊維マット１２中の粉末樹脂の含有量を算出する。こうして算出された粉末樹脂の含有量を、樹脂繊維マット１２における粉末樹脂２の含有量として求めることができる。

なお、顔料３に代えて蛍光剤を使用する場合には、次のようにして樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量を求めればよい。まず、顔料３に代えて蛍光剤を用いて製造した図１の樹脂繊維マット１２の表面や切断面に紫外線を照射し、その蛍光量を測定する。次に、この蛍光量から、予め取得しておいた、樹脂繊維マットの所定の蛍光剤混合比率における粉末樹脂の含有量と蛍光量との関係に基づいて、樹脂繊維マット１２中の粉末樹脂の含有量を算出する。こうして算出された粉末樹脂の含有量を、樹脂繊維マット１２における粉末樹脂２の含有量として求める。

測定された粉末樹脂２の含有量が規定量であれば、樹脂繊維マット１２を加熱加圧工程に搬送する。加熱加圧工程では、樹脂繊維マット１２を両面から一対の加熱加圧プレートで挟み、板状に成形して、繊維板を製造する。

樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量を測定する方法として、上記した方法以外の方法では、ソックスレー法が考えられる。ソックスレー法は、樹脂繊維マットをアセトンに浸漬して粉末樹脂を抽出し、乾燥させて粉末樹脂の含有量を把握する方法である。しかしながら、ソックスレー法は測定設備が大がかりであり、また、測定に時間がかかるため、製造現場での粉末樹脂の含有量の把握には不向きである。これに対して、本実施形態の測定方法は、顔料を配合した樹脂繊維マットの色濃度を測定し、その色濃度から樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量を求めることができるので、簡便な方法といえる。顔料の代わりに蛍光剤を用いた場合も、蛍光剤を配合した樹脂繊維マットの蛍光量を測定し、その蛍光量から樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量を求めることができるので、簡便な方法といえる。また、樹脂繊維マットを破壊することなく、樹脂繊維マットにおける粉末樹脂の含有量を短時間で測定することができるので、インラインで測定可能である。

なお、上記の実施形態は、グラフまたは関係式を用いて、樹脂繊維マット１２中の粉末樹脂含有量を求めたが、粉末樹脂含有量があらかじめ設定した基準範囲内に収まっているか否かを判断したい場合には、次のようにする。すなわち、樹脂繊維マットの所定の顔料混合比率における色濃度の合否判断基準として、上記した顔料の含有量に対応する値（例：ピーク値）の基準範囲を予め設定しておく。樹脂繊維マット１２のピーク値が、その基準範囲内にあるか否かを判定する。これによって、樹脂繊維マット中の粉末樹脂の含有量が適正か否かを判断することもできる。顔料の代わりに蛍光剤を用いた場合には、樹脂繊維マットの所定の蛍光剤混合比率における蛍光量の合否判断基準の範囲を予め設定しておく。樹脂繊維マット１２の蛍光量が、その範囲内にあるか否かを判定する。これによって、樹脂繊維マット中の粉末樹脂の含有量が適正か否かを判断することもできる。

１繊維
２粉末樹脂
３顔料
１２樹脂繊維マット

Claims

繊維と粉末樹脂との混合物からなる樹脂繊維マットにおける前記粉末樹脂の含有量を測定する方法であって、前記繊維及び前記粉末樹脂と色相の異なる顔料又は蛍光剤を所定の比率で混合した前記粉末樹脂を供給して混合してなる前記樹脂繊維マットの色濃度又は蛍光量を測定し、予め取得しておいた、前記樹脂繊維マットの前記所定の顔料混合比率における粉末樹脂の含有量と色濃度との関係に基づいて、又は、予め取得しておいた、前記樹脂繊維マットの前記所定の蛍光剤混合比率における粉末樹脂の含有量と蛍光量との関係に基づいて、前記樹脂繊維マットにおける前記粉末樹脂の含有量を求めることを特徴とする樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の測定方法。
前記顔料又は前記蛍光剤と前記粉末樹脂は、ともに平均粒径が３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の測定方法。
繊維と粉末樹脂との混合物からなる樹脂繊維マットにおける前記粉末樹脂の含有量が適正か否かを判断する方法であって、所定の比率で顔料又は蛍光剤を混合した前記粉末樹脂を供給して混合してなる前記樹脂繊維マットの色濃度又は蛍光量を測定し、予め取得しておいた、前記樹脂繊維マットの前記所定の顔料混合比率における色濃度の合否判断基準に基づいて、又は、予め取得しておいた、前記樹脂繊維マットの前記所定の蛍光剤混合比率における蛍光量の合否判断基準に基づいて、前記樹脂繊維マットにおける前記粉末樹脂の含有量が適正か否かを判断することを特徴とする樹脂繊維マットの粉末樹脂含有量の判断方法。