特開 2024-121694 繊維抽出方法、成形品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024121694

(43)【公開日】2024-09-06

(54)【発明の名称】繊維抽出方法、成形品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   D21H 11/12 20060101AFI20240830BHJP

   D21H 11/02 20060101ALI20240830BHJP

   D21J 3/00 20060101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

D21H11/12

D21H11/02

D21J3/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023028933

(22)【出願日】2023-02-27

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 令和４年１０月２８日に愛知県庁にて公開

(71)【出願人】

【識別番号】000229069

【氏名又は名称】株式会社セキソー

(74)【代理人】

【識別番号】100140486

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100108213

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 豊隆

(74)【代理人】

【識別番号】100142918

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 貴志

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 貴

(72)【発明者】

【氏名】沓名 克尚

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 僚一

(72)【発明者】

【氏名】近藤 耀司

【テーマコード（参考）】

4L055

【Ｆターム（参考）】

4L055AA05

4L055AC05

4L055BA18

4L055BA19

4L055BB01

4L055BF06

4L055CJ06

4L055EA03

4L055EA16

4L055EA25

4L055FA30

4L055GA24

4L055GA50

(57)【要約】

【課題】環境への影響を軽減することが可能な繊維を抽出することができる繊維抽出方法を提供する。
【解決手段】繊維抽出方法は、草本類を粉砕する工程と、粉砕された草本類を乾燥する工程と、乾燥した草本類と苛性ソーダとを水に溶かして繊維含有水溶液を作成する工程と、繊維含有水溶液をろ過してセルロース繊維を抽出する工程と、を含む。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

草本類を粉砕する工程と、
粉砕された前記草本類を乾燥する工程と、
乾燥した前記草本類と苛性ソーダとを水に溶かして繊維含有水溶液を作成する工程と、
前記繊維含有水溶液をろ過してセルロース繊維を抽出する工程と、を含む
繊維抽出方法。

【請求項2】

前記繊維含有水溶液のアルカリ濃度は１％以下である
請求項１に記載の繊維抽出方法。

【請求項3】

前記セルロース繊維の繊維径は１ｍｍ以下である
請求項１に記載の繊維抽出方法。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載の繊維抽出方法により抽出されたセルロース繊維を用いて成形品を製造する
成形品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、繊維抽出方法、及び成形品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、下記の特許文献１に記載の防錆カバーがある。特許文献１に記載の防錆カバーは、車両の組み立て時にディスクブレーキ装置とディスクホイールとの間に組み付けられる。防錆カバーは紙繊維により形成されている。防錆カバーは、ディスクロータの車外側に向いた面をディスクホイール側から覆うことにより、ディスクロータの車外側に向いた面に、水滴や、湿った空気、あるいは塩分を含んだ空気が触れ難くなるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－２６２９４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載される防錆カバーは、車両が販売される際や、車両が海上輸送された後に陸揚げされた際に車両から取り外されて廃棄される。そのため、防錆カバーに用いられる繊維に関しては環境に与える影響が少ないものが望ましい。
なお、このような課題は、防錆カバーに限らず、各種の成形品に共通する課題である。

【0005】

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、環境への影響を軽減することが可能な繊維を抽出することができる繊維抽出方法及び成形品の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する繊維抽出方法は、草本類を粉砕する工程と、粉砕された草本類を乾燥する工程と、乾燥した草本類と苛性ソーダとを水に溶かして繊維含有水溶液を作成する工程と、繊維含有水溶液をろ過してセルロース繊維を抽出する工程と、を含む。
上記の方法によれば、植物からセルロース繊維が抽出されるため、環境への影響を軽減することが可能な繊維を抽出することができる。

【0007】

上記課題を解決する成形品の製造方法は、上記の繊維抽出方法により抽出されたセルロース繊維を用いて成形品を製造する。
この方法によれば、植物から抽出されたセルロース繊維が成形品に含まれているため、紙材のみから形成される成形品と比較すると、成形品を廃棄した際の環境への影響を軽減することが可能となる。

【発明の効果】

【0008】

本発明の繊維抽出方法によれば、環境への影響を軽減することが可能な繊維を抽出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態の車両の車輪周辺の概略構成を示す端面図。

【図2】実施形態のディスクホイールの正面構造を示す正面図。

【図3】実施形態の防錆カバー本体の正面構造を示す正面図。

【図4】実施形態の植物回収工程の手順を示すフローチャート。

【図5】実施形態の撹拌器の概略構成を示す断面図。

【図6】実施形態の抽出工程の手順を示すフローチャート。

【図7】実施形態の抽出工程における撹拌器の動作例を示す断面図。

【図8】実施形態の抽出工程における撹拌器の動作例を示す断面図。

【図9】実施形態の防錆カバー本体の製造工程の手順を示すフローチャート。

【図10】本実施形態の抄造工程の一例を模式的に示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、成形品の製造方法及び防錆カバーの一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
（防錆カバーの概略構成）
はじめに、防錆カバーの概略構成について説明する。図１に示されるように、防錆カバー１０は車両の車輪２０に装着される。

【0011】

車輪２０は、車軸３０の先端部に固定されるアクスルハブ３１に組み付けられている。アクスルハブ３１にはディスクブレーキ装置４０が更に組み付けられている。車輪２０は、ディスクホイール２１と、タイヤ２２とを有している。
図２に示されるように、ディスクホイール２１は、ディスク部２１０と、リム部２１１とを備えている。

【0012】

ディスク部２１０は円盤状に形成されている。ディスク部２１０には、複数の通孔２１０ａが形成されている。複数の通孔２１０ａは、ディスクホイール２１の外側の空気をディスクホイール２１の内部に導入するために設けられている。複数の通孔２１０ａを通じてディスクホイール２１の内部に導入される空気によりディスクブレーキ装置４０が冷却される。図１に示されるように、ディスク部２１０の中心部は、ボルト５０及びナット５１によりディスクブレーキ装置４０と共にアクスルハブ３１に締結されて固定されている。

【0013】

図１及び図２に示されるように、リム部２１１は、円筒状に形成されており、ディスク部２１０の外周に一体的に固定されている。図１に示されるように、リム部２１１の外周にはタイヤ２２が装着されている。リム部２１１には溝部２１１ａが形成されている。溝部２１１ａは、図示しないホイールキャップを組み付けることができるように凹状に形成されている。

【0014】

図１に示されるように、防錆カバー１０は、カバー本体１１と、クリップ１２とを備えている。
図３に示されるように、カバー本体１１は、軸線ｍ１０を中心に円環状に形成されており、中心部に開口部１１０を有している。カバー本体１１は、植物から抽出されたセルロース繊維、及び粉砕された紙材の繊維により形成されている。植物は、例えば雑草である。紙材は、例えば古新聞や古段ボール等の回収紙材である。カバー本体１１の外周には係合部１１１が形成されている。カバー本体１１において開口部１１０から係合部１１１までの途中の部分には、カバー本体１１を厚さ方向に貫通する装着孔１１２が複数形成されている。図１に示されるように、ディスクホイール２１の溝部２１１ａに係合部１１１が係合することにより、カバー本体１１がディスクホイール２１に装着される。各装着孔１１２には、図１に示されるようにクリップ１２が挿入されて装着される。

【0015】

クリップ１２は例えば樹脂により形成される。クリップ１２は、先端部が鈎状に形成された脚部１２０を有している。脚部１２０の先端部がディスクホイール２１の通孔２１０ａに挿入されてディスクホイール２１の内壁面に係合することにより、カバー本体１１がクリップ１２を介してディスクホイール２１に組み付けられる。

【0016】

（防錆カバーの製造方法）
次に、防錆カバー本体１１の製造方法について説明する。防錆カバー本体１１を製造する際には、まず、その材料の一つである植物を回収する工程が行われる。図４は、植物を回収する工程の手順を示すフローチャートである。本実施形態では、植物として雑草が用いられる。以下、図４を参照して、植物回収工程の手順について説明する。

【0017】

図４に示されるように、植物回収工程では、まず、所定の場所から雑草を回収する（ステップＳ１０）。所定の場所とは、例えばゴルフ場、公園、一般家庭の庭、河川敷、竹林、及び工場周辺の空き地である。本実施形態では、雑草が草本類に相当する。なお、雑草に代えて任意の草本類を用いることも可能である。続いて、回収した雑草を、粉砕器により１０ｍｍ以下の長さに粉砕した後（ステップＳ１１）、粉砕された雑草を所定の袋に投入して圧縮することにより雑草圧縮体を成形する（ステップＳ１２）。その後、雑草圧縮体を通気性の良い環境に保管することにより、雑草圧縮体を乾燥させる（ステップＳ１３）。

【0018】

図４に示される工程を経て、乾燥した雑草圧縮体を作成した後、雑草圧縮体からセルロース繊維を抽出する工程を行う。抽出工程では、図５に示される撹拌器６０が用いられる。図５に示されるように、撹拌器６０は、水槽６１と、撹拌体６２と、動力伝達部６３と、モータ装置６４と、加熱装置６５とを備えている。

【0019】

水槽６１は、有底円筒状に形成されており、上部に開口部を有している。
撹拌体６２は棒状に形成されており、先端部に回転部６２０を有している。回転部６２０の外周には鋸波状の凹凸が形成されている。撹拌体６２の先端部は水槽６１の内部に配置されている。

【0020】

モータ装置６４は、電力の供給に基づいて駆動することにより、動力伝達部６３に動力を出力する。動力伝達部６３は、減速機や変速機等を含んで構成されており、モータ装置６４から出力される動力を撹拌体６２に伝達して撹拌体６２を回転させる。
加熱装置６５は棒状の発熱体６５０を有している。発熱体６５０は、水槽６１の上部から内部に延びるように配置されている。加熱装置６５は、電力の供給に基づいて発熱体６５０から熱を発する。発熱体６５０から発せられる熱が水槽６１の内部の液体に伝達することにより、水槽６１の内部の液体の温度を上昇させることができる。加熱装置６５は、図示しないクレーン装置を用いて、あるいは作業者により持ち上げられることにより、図中に示されるように水槽６１の外周に取り付けられている状態から、二点鎖線で示されるように水槽６１の外側まで移動させて水槽６１から取り出すことが可能である。

【0021】

図６は、抽出工程の手順を示すフローチャートである。次に、抽出工程の手順について説明する。
図６に示されるように、抽出工程では、まず、水槽６１内に水を入れた後（ステップＳ２０）、加熱装置６５を駆動させて水を加熱することにより水の温度を上昇させる（ステップＳ２１）。このとき、水の温度を８０度以上まで上昇させる。続いて、加熱装置６５を水槽６１から取り出した後（ステップＳ２２）、図７に示されるように雑草圧縮体Ｍ１及び苛性ソーダＭ２を水槽６１に投入して水溶液Ｗ１０を作成する（ステップＳ２３）。これにより、乾燥した雑草を含み、且つアルカリ濃度が１％以下の水溶液Ｗ１０が水槽６１の内部に作成される。

【0022】

続いて、図６に示されるように、モータ装置６４を駆動させることにより水槽６１内の水溶液Ｗ１０を所定時間だけ撹拌する（ステップＳ２４）。所定時間は例えば２時間である。水溶液Ｗ１０が撹拌されることにより、水溶液Ｗ１０内の雑草に含まれているセルロース繊維が解繊される。雑草には、セルロース繊維の他、リグニンが含まれている。リグニンは、高分子のフェノール性化合物であり、セルロース繊維同士を結合している。ステップＳ２４の撹拌工程では、例えばセルロース繊維におけるリグニンの含有率が１０ｗｔ％（重量パーセント）以上であって、且つ２５ｗｔ％以下となるようにセルロース繊維からリグニンが除去される。換言すれば、セルロース繊維におけるリグニンの除去率が７５％以上であって、且つ９０％以下となるようにセルロース繊維からリグニンが除去される。なお、セルロース繊維におけるリグニンの含有率は１０ｗｔ％未満であってもよい。

【0023】

なお、例えばパルプを製造する際には、リグニンの含有率が数ｗｔ％程度になるまでセルロース繊維からリグニンが除去される。したがって、本実施形態の撹拌工程では、パルプの製造工程と比較すると、より多くリグニンを含むセルロース繊維が抽出されることになる。

【0024】

続いて、水槽６１内の水溶液Ｗ１０に中和剤を投入することにより（ステップＳ２５）、水溶液Ｗ１０をアルカリ性から中性に変化させた後、水溶液Ｗ１０をろ過してセルロース繊維を回収する（ステップＳ２６）。例えば図８に示されるように水槽６１に配管７０を接続した後、配管７０の排出口７１の下方にフィルタ容器８０及び受け皿容器８１を配置する。配管７０の途中にはポンプ７２が設けられている。フィルタ容器８０の底壁部には微少な貫通孔８００が複数形成されている。ステップＳ２６の回収工程では、ポンプ７２を駆動させて、水槽６１の水溶液Ｗ１０を排出口７１からフィルタ容器８０に向かって排出する。これにより、フィルタ容器８０において水溶液Ｗ１０がろ過されて、水溶液Ｗ１０内のセルロース繊維がフィルタ容器８０により回収されるとともに、残りの廃液がフィルタ容器８０の貫通孔８００を通じて受け皿容器８１に流れて回収される。以上により、フィルタ容器８０においてセルロース繊維の集合体１００を取得することができる。続いて、取得したセルロース繊維の集合体１００を水等で洗浄して（ステップＳ２７）、図６に示される抽出工程を終了する。

【0025】

このようにして製造されたセルロース繊維の集合体１００と紙材とから、図３に示される防錆カバー本体１１を製造する。図９は、防錆カバー本体１１の製造工程の手順を示すフローチャートである。次に、図９を参照して、防錆カバー本体１１の製造工程の手順について説明する。なお、本実施形態の防錆カバー本体１１の製造工程はＷＦＭ（Wet Fiber Mold）製法を利用したものである。

【0026】

図９に示されるように、防錆カバー本体１１を製造する際には、まず、セルロース繊維の集合体１００及び紙材を粗解繊する工程が行われる（ステップＳ３０）。粗解繊の工程では、例えばセルロース繊維の集合体１００及び紙材をミキサーに投入することにより、セルロース繊維の集合体１００及び紙材を粗解繊する。この際、セルロース繊維の集合体１００及び紙材を別々に粗解繊してもよいし、それらをまとめて粗解繊してもよい。

【0027】

続いて、防錆カバー本体１１の抄造に用いられる水溶液を作成する工程が行われる（ステップＳ３１）。水溶液作成工程では、まず、粗解繊されたセルロース繊維の集合体１００及び紙材を細かく解繊する。具体的には、粗解繊されたセルロース繊維の集合体１００及び紙材を水槽に投入して、セルロース繊維及び紙繊維が混合した水溶液を水槽の内部に作成する。次に、水槽内の混合水溶液に添加剤を投入する。添加剤は、製品化された防錆カバー本体１１が雨水や湿気等を給水して必要以上に劣化することを防止するためのものである。添加剤としては、撥水剤やセルロース誘導体等が用いられる。セルロース誘導体は、防錆カバー本体１１の疎水性を高めることが可能なものである。

【0028】

続いて、成形型を用いて防錆カバー本体１１を抄造する工程が行われる（ステップＳ３２）。成形型はセラミック等の多孔質体により形成されている。図１０に示されるように、成形型３１０はワーク３２０に一体的に組み付けられている。ワーク３２０には、モータ３３１等を含んで構成される回転ユニット３３０が設けられている。また、ワーク３２０にはホース３４１を介してバキュームポンプ３４０が接続されている。ホース３４１は、ワーク３２０内に形成された貫通孔３２１を通じて成形型３１０に繋がっている。抄造工程では、回転ユニット３３０によりワーク３２０を回転させながら、水槽の混合水溶液Ｗ１１内に成形型３１０を浸漬させる。続いて、バキュームポンプ３４０を駆動させて成形型３１０を介して水槽内の混合水溶液Ｗ１１を吸引する。これにより、成形型３１０の表面に、防錆カバーの形状に対応した繊維層の成形品が形成される。

【0029】

続いて、成形品に含まれる水成分を除去すべく、成形品を乾燥する工程が行われる（ステップＳ３３）。乾燥工程では、まず、バキュームポンプを逆回転させる等して成形品を加圧することにより、成形型から成形品を取り外す。取り外された成形品は、ベルトコンベア上に落下した後、ベルトコンベアにより乾燥炉に搬送されて乾燥される。

【0030】

続いて、乾燥した成形品に対して金型を押し付けるプレス工程が行われる（ステップＳ３４）。プレス工程は、成形品の形状の精度を高めるために行われる。
図９に示されるステップＳ３０～Ｓ３４の工程を経ることにより、植物から抽出されたセルロース繊維、及び紙材の繊維を含む防錆カバー本体１１の完成品が製造される。本実施形態では、防錆カバー本体１１が成形品に相当する。

【0031】

（本実施形態の防錆カバー及びその製造方法の作用及び効果）
本実施形態の本実施形態の防錆カバー及びその製造方法によれば、例えば以下のような作用及び効果を得ることができる。

【0032】

本実施形態の防錆カバー本体１１の製造方法は、図６に示される抽出工程と、図９に示されるステップＳ３１の水溶液作成工程と、図９に示されるステップＳ３２の抄造工程とを含む。図６に示される抽出工程では、雑草からセルロース繊維を抽出する。図９に示されるステップＳ３１の水溶液作成工程では、雑草から抽出されたセルロース繊維と、紙材とを水に溶かして成形用水溶液Ｗ１１を作成する。図９に示されるステップＳ３２の抄造工程では、成形用水溶液Ｗ１１の中に多孔質の成形型を浸漬し、成形型の内部から所定の吸引力で成形用水溶液Ｗ１１を吸引することにより成形型の表面に、防錆カバー本体１１の成形品を構成する繊維層を形成する。
この方法によれば、雑草から抽出した繊維が防錆カバー本体１１に含まれているため、紙材のみで形成される防錆カバー本体と比較すると、防錆カバー本体を廃棄した際の環境への影響を軽減することができる。

【0033】

本実施形態の防錆カバー本体１１の製造方法は、図４に示されるステップＳ１１の粉砕工程と、ステップＳ１３の乾燥工程とを更に備える。図４に示されるステップＳ１１の粉砕工程では、雑草を粉砕する。乾燥工程では、粉砕された雑草を乾燥する。図６に示される抽出工程は、乾燥した雑草からセルロース繊維を抽出する工程である。この抽出工程は、ステップＳ２３の水溶液作成工程と、ステップＳ２６のろ過工程とを備える。ステップＳ２３の水溶液作成工程では、乾燥した雑草と苛性ソーダとを水槽６１内の水に溶かして繊維含有水溶液Ｗ１０を作成する。ステップＳ２６のろ過工程では、繊維含有水溶液Ｗ１０をろ過してセルロース繊維を抽出する。
この方法によれば、環境への影響を軽減することが可能な繊維を抽出することができる。また、このような工程を通じて抽出されるセルロース繊維は、その繊維径が１ｍｍ以下であるため、各種のパルプのモールド成形に用いることができる。セルロース繊維の繊維径が１ｍｍ以下であれば、それを用いて形成される製品の強度の低下を防止することが可能である。

【0034】

ステップＳ２３の水溶液作成工程では、繊維含有水溶液Ｗ１０のアルカリ濃度を１％以下に設定する。
この方法によれば、雑草から抽出されたセルロース繊維におけるリグニンの含有率を１０ｗｔ％以上であって、且つ２５ｗｔ％以下に設定することができるため、パルプ等と比較すると、より多くのリグニンがセルロース繊維に含まれている。このように、本実施形態の防錆カバー本体１１の製造方法では、より多くのリグニンを含むセルロース繊維を敢えて生成している。これにより、例えば苛性ソーダの使用量を減らすことが可能となったり、撹拌に必要な時間を短くしたりすることが可能であるため、環境への影響を更に軽減することができる。

【0035】

防錆カバー１０は、カバー本体１１と、クリップ１２とを備える。カバー本体１１は、植物から抽出された繊維及び紙材を含む。クリップ１２は、樹脂により形成されて、カバー本体１１に脱着可能に取り付けられる。クリップ１２は、車両のディスクホイール２１に組み付けられることにより、カバー本体１１をディスクホイール２１に保持する。
この構成によれば、樹脂により形成されるクリップ１２をカバー本体１１から取り外した後、カバー本体１１のみを廃棄することができるため、環境への影響を更に軽減することができる。

【0036】

（他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。

【0037】

例えば、上記実施形態の製造方法は、防錆カバー１０に限らず、他の成形品の製造にも利用することが可能である。
本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

【符号の説明】

【0038】

Ｗ１０：繊維含有水溶液、Ｗ１１：成形用水溶液、１０：防錆カバー、１１：カバー本体、１２：クリップ、２１：ディスクホイール、３１０：成形型。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】