CN114381960A - 注射成型用材料的制造方法以及注射成型用材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种注射成型用材料的制造方法以及注射成型用材料，在该注塑成型用材料的制造方法中，即使经过干式的解纤工序也能够将纤维素的纤维长度维持得较长，并且能够使利用了所获得的纤维素的成型物的机械强度良好。注射成型用材料的制造方法包括：赋予工序，向纤维素原料赋予水溶性高分子；解纤工序，对被赋予了所述水溶性高分子的纤维素原料进行解纤而生成解纤物；混合工序，使所述解纤物和淀粉在气体中进行混合。

Description

注射成型用材料的制造方法以及注射成型用材料
技术领域
本发明涉及注射成型用材料的制造方法以及注射成型用材料。
背景技术
作为纸、纸盘、纸质的板等含有纤维素纤维的成型物的制造方法，期待一种称为干式方法的完全不使用水或几乎不使用水的方法。一般情况下，在使纸制品成型时，由于使用大量的水，因此，在削减所使用的水等观点方面而进行了开发。
例如，在专利文献1中，公开了一种通过将纤维素原料与硅氧烷表面活性剂一起进行机械解纤从而获得解纤纤维素纤维的方法，并公开了使用该解纤纤维素纤维的树脂组合物的制造方法。
在专利文献1中，记载了通过添加硅氧烷表面活性剂从而抑制由机械解纤所导致的纤维素纤维的切断的内容。但是，当使用所述方法时，硅氧烷表面活性剂残留在解纤后的纤维素纤维中。硅氧烷表面活性剂有时会减弱纤维之间的粘合，并且存在如下情况，即，即使假设经过了解纤的纤维素纤维的纤维长度被维持得较长，利用该解纤纤维素纤维而成型的成型品的机械强度也并不一定变高。
目前需求一种即使纤维素原料经过干式的解纤工序也能够将纤维素的纤维长度维持得较长、并且能够使利用了所获得的纤维素的成型物的机械强度良好的成型用材料。
专利文献1：日本特开2019-001938号公报
发明内容
本发明所涉及的注射成型用材料的制造方法的一个方式包括：赋予工序，向纤维素原料赋予水溶性高分子；解纤工序，对被赋予了所述水溶性高分子的纤维素原料进行解纤而生成解纤物；混合工序，使所述解纤物和淀粉在气体中进行混合。
本发明所涉及的注射成型用材料的一个方式包含被纤维化了的纤维素、水溶性高分子和淀粉，并且所述注射成型用材料的密度为0.001g/cm3以上且1.3g/cm3以下。
附图说明
图1为示意性地表示实施方式所涉及的制造装置的图。
具体实施方式
以下，对本发明的几个实施方式进行说明。以下所说明的实施方式为对本发明的一个示例进行说明的方式。本发明并非被限定于以下的实施方式的发明，也包括在不变更本发明的主旨的范围内被实施的各种变形方式。另外，以下所说明的结构不一定全部是本发明的必要结构。
1.注射成型用材料的制造方法
本实施方式所涉及的注射成型用材料的制造方法包括：向纤维素原料赋予水溶性高分子的赋予工序；对赋予有水溶性高分子的纤维素原料进行解纤并生成解纤物的解纤工序；使解纤物和淀粉在气体中进行混合的混合工序。
1.1.赋予工序
本实施方式所涉及的注射成型用材料的制造方法具有向纤维素原料赋予水溶性高分子的赋予工序。赋予工序在解纤工序之前被执行，并且由此能够抑制解纤工序中的纤维素的短纤维化。
1.1.1.纤维素原料
纤维素原料只要含有纤维素，则未被特别限定。作为纤维素原料，例如能够使用纸浆(阔叶树、针叶树、洋麻、甘蔗渣、木棉等薄片以及面纱)、纸(复印纸、印刷用纸、厚纸等)、废纸类、餐巾纸、厨房用纸、清洁器、过滤器、液体吸收材料、吸音体、缓冲材料、垫子、瓦楞纸等。此外，纤维素原料也可以使用多种例示出的物质。
纤维素原料中的纤维素也可以被缠绕在一起或粘合在一起。此外，在纤维素原料中，也可以使用通过本实施方式的注射成型用材料而制造出的成型物。而且，纤维素原料更加优选为源自天然、源自生物量的物质。此外，纤维素原料也可以使用被实施了漂白等处理的物质。
纤维素为源自植物且丰富的天然原材料，从能够进一步优选地应对环境问题或储备资源的节约等、并且稳定地供给注射成型用材料或使用其而被制造出的成型物、降低成本等观点出发，也较为优选。此外，即使在各种纤维中，纤维素也是理论上的强度特别高的物质，从进一步提高成型物的强度的观点出发也较为有利的。而且，纤维素具有良好的生物降解性。
1.1.2.水溶性高分子
水溶性高分子被赋予至纤维素原料的结果为，在纤维素原料中的纤维素于解纤工序中被解纤时，抑制了纤维长度变短的情况。水溶性高分子只要为具有水溶性的高分子，则未被限定。由于水溶性高分子能够使纤维素之间的氢键分断，因此，即使是干式解纤，也能够抑制给纤维带来的损害，从而进行解纤。
作为水溶性高分子的示例，可以列举出聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸、乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)等的合成高分子、羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素(MC)、羟乙基纤维素(HEC)等改性纤维素类、瓜尔胶、角叉菜胶、海藻酸钠、阳离子化瓜尔胶、黄原胶、硫酸软骨酸钠、透明质酸钠、动物胶、酪蛋白等天然或源自天然的高分子或多糖类。
在这些物质中，在能够进一步抑制由解纤导致的纤维素的短纤维化的这一点以及容易获得的这一点上，优选为选自聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸、乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙二醇、聚丙二醇、多糖类、改性纤维素类、动物胶以及酪蛋白。水溶性高分子也可以将两种以上的物质进行混合来使用。
此外，在作为水溶性高分子而使用聚乙烯醇(PVA)的情况下，PVA的聚合度优选为300以上且2000以下，更加优选为400以上且1500以下，进一步优选为500以上且1200以下。通过使用这样的聚合度的PVA，从而能够进一步提高纤维素的短纤维化的抑制效果，并且能够使水溶性更加良好，进而将水溶液的粘度抑制得较低。
而且，在作为水溶性高分子而使用聚乙烯醇(PVA)的情况下，PVA的皂化度优选为75％以上且99％以下，更加优选为80％以上且95％以下。通过使用这样的皂化度的PVA，从而在于赋予工序中使用水溶性方面易于设为适当的范围。
1.1.3.赋予工序的方法
虽然对纤维素原料赋予水溶性高分子的方法未被特别限定，但是例如可以列举出准备水溶性高分子的水溶液并在该水溶液中浸渍纤维素原料的方法、将水溶液以雾状的形式喷向纤维素原料或将水溶液涂布在纤维素原料上的方法、将水溶性高分子作为粉末而撒满在纤维素原料上的方法且根据需要而加水的方法等。
水溶性高分子向纤维素原料的赋予量相对于纤维素原料而优选为质量百分比0.01％以上，更加优选为质量百分比0.02％以上，进一步优选为质量百分比0.05％以上，更进一步优选为质量百分比0.1％以上。此外，赋予量的上限并未被特别限定，优选为质量百分比100.0％以下，更优选为质量百分比80.0％以下。
如果水溶性高分子向纤维素原料的赋予量为上述下限值以上，则能够抑制解纤时的纤维素的切断。此外，如果在上限值以下，则易于抑制水溶性高分子向解纤机的附着等。
在赋予工序中，在将水溶性高分子向纤维素原料赋予时使用水溶液的情况下，关于所述水溶液的浓度也未被特别限定，能够考虑水溶性高分子向纤维素原料的赋予量、或水溶液的粘度、水溶液的易处理性等而适当地进行设定。
在于赋予工序中向纤维素原料赋予了水分的情况下，既可以在解纤工序之前使该水分干燥，也可以不使之干燥。在无水分的状态下执行解纤工序的情况下，优选为使在赋予工序中被赋予的水分干燥。
1.2.解纤工序
本实施方式的注射成型用材料的制造方法包含解纤工序。能够通过以干式来对纤维素原料进行解纤从而执行解纤工序。通过解纤工序，从而获得包含被纤维化的纤维素的解纤物。例如，能够通过后述的制造装置的解纤部来执行解纤。也可以根据需要而与少量的水一起执行解纤工序。
在解纤工序中，并非使用大量的液体的水来进行解纤，而是在空气或氮等气体中进行解纤。即，既可以在无水的完美的干燥状态下执行解纤工序，也可以在存在少量液体的水或存在水蒸气的状态下执行解纤工序。
虽然也可以在解纤工序中有目的地添加水或水蒸气，但在该情况下，优选为，在以后的工序中以用于通过加热等来去除所述水的能量或时间不会变得过大的程度来进行添加。
因此，利用本实施方式的制造方法而制造出的注射成型用材料包含被纤维化了的纤维素。被纤维化了的纤维素为利用注射成型用材料而被制造出的成型物的一种成分，其有助于保持成型物的形状，并且维持并提高成型物的强度等特性。
在本说明书中，“被纤维化了的纤维素”是指，通过对纸浆、纸等包含纤维素的纤维素原料进行解纤从而成为纤维状的纤维素。被纤维化了的纤维素有时是指纤维状的一根纤维素，有时是指多根纤维状的纤维素的集合体(例如像棉那样的状态)。通过纤维化，从而使纤维素原料中的纤维素被解开成纤维状。
虽然被纤维化了的纤维素的平均长度并未被特别限定，但优选为0.1mm以上且50.0mm以下，更加优选为0.2mm以上且5.0mm以下，进一步优选为0.3mm以上且3.0mm以下。被纤维化了的纤维素的长度也可以具有偏差(分布)。
由此，能够使利用注射成型用材料而被制造出的成型物的形状的稳定性、强度等更加优异。
虽然被纤维化了的纤维素的平均粗细度并未被特别限定，但优选为0.005mm以上且0.5mm以下，更加优选为0.010mm以上且0.05mm以下。被纤维化了的纤维素的粗细度也可以具有偏差(分布)。
由此，能够使利用注射成型用材料而被制造出的成型物的形状的稳定性、强度等更加优异。此外，能够进一步抑制在利用注射成型用材料而被制造出的成型物的表面上产生凹凸的情况。
虽然被纤维化了的纤维素的平均纵横比、即相对于平均粗细度的平均长度并未被特别限定，但优选为10以上且1000以下，更加优选为15以上且500以下。
由此，能够使利用注射成型用材料而被制造出的成型物的形状的稳定性、强度等更加优异。此外，能够进一步抑制在利用注射成型用材料而被制造出的成型物的表面上产生凹凸的情况。
被纤维化了的纤维素的平均长度、平均粗细度、平均纵横比例如能够通过市场上销售的光纤测试仪来进行测量。
被纤维化了的纤维素具有羟基，且在被纤维化了的纤维素与后述的淀粉之间容易形成氢键，并能够使被纤维化了的纤维素与淀粉的接合强度、利用注射成型用材料而被制造出的成型物整体的强度、例如薄片状的成型物的比拉伸强度等更加优异。
虽然注射成型用材料中的被纤维化了的纤维素的含有率并未被特别限定，但是优选为质量百分比20.0％以上且质量百分比99.0％以下，更加优选为质量百分比25.0％以上且质量百分比98.0％以下，进一步优选为质量百分比28.0％以上且质量百分比97.0％以下。注射成型用材料中的被纤维化了的纤维素的含有率能够通过后述的混合工序中的混合量来进行调节。
由此，能够使利用注射成型用材料而被制造出的成型物的形状的稳定性或强度等特性更加优异。此外，能够使制造成型物时的成型性更加优异，并且在提高成型物的生产率方面也较为有利。
在本实施方式中，由于在纤维素纤维以及水溶性高分子共存的状态下执行解纤工序，因此，通过解纤工序而获得的被纤维化了的纤维素与原始的纤维素原料中的纤维素相比，纤维长度难以变短。
1.3.混合工序
本实施方式的注射成型用材料的制造方法包含混合工序。在混合工序中，使在解纤工序中所生成的解纤物、和淀粉在气体中进行混合。
1.3.1.淀粉
本实施方式的注射成型用材料包括淀粉。淀粉为利用注射成型用材料而被制造出的成型物的一个成分，其为有助于保持成型物的形状并且维持并提高成型物的强度等特性的成分。淀粉为在利用注射成型用材料而被制造出的成型物中作为使被纤维化了的纤维素彼此结合的结合材料而发挥功能的成分。
淀粉为多个α-葡萄糖分子通过糖苷键而聚合而成的高分子材料。淀粉既可以为直链状，也可以包含支链。
淀粉能够使用源于各种植物的物质。作为淀粉的原料，可以列举出玉米、小麦和大米等谷物，蚕豆、绿豆和红豆等豆类，土豆、红薯和木薯等薯类，片栗、蕨菜、葛根等野草类，西米棕榈等棕榈类。
此外，作为淀粉，也可以使用加工淀粉、改性淀粉。作为加工淀粉，可以列举出乙酰化己二酸交联淀粉、氧化淀粉、辛烯基琥珀酸钠淀粉、羟丙基淀粉、羟丙基磷酸交联淀粉、磷酸化淀粉、磷酸酯化磷酸交联淀粉、尿素磷酸酯淀粉、淀粉乙二醇酸钠、高氨基玉米淀粉等。此外，作为改性淀粉，可以列举出α化淀粉、糊精、月桂基聚葡萄糖、阳离子淀粉、热塑性淀粉、氨基甲酸淀粉等。
淀粉相对于注射成型用材料的总量的含有率优选为质量百分比2.0％以上质量百分比70.0％以下，更加优选为质量百分比3.0％以上且质量百分比65.0％以下，进一步优选为质量百分比10.0％以上且质量百分比30.0％以下。另外，淀粉的含有率能够通过NMR(Uclear Magnetic Resonance，磁共振波谱法)方法等的成分分析来进行测量，并能够根据需要而利用酶解等前处理方法来进行测量。注射成型用材料中的淀粉的含有率能够通过后述的混合工序中的混合量来进行调节。
1.3.2.混合工序的方法
在本说明书中，“在气体中进行混合”是指，通过气流的作用而混在一起的处理。混合工序中的混合处理为，向气流中导入纤维素以及淀粉，从而使它们在气流中相互扩散的方法(干式)，并成为流体力学上的混合处理。
在混合工序中，并非将大量的液体的水作为介质来进行混合，而是在空气或氮等气体中进行混合。即，混合工序既可以在无水的完美的干燥状态下进行混合，也可以在存在少量液体的水或存在水蒸气的状态下进行混合。
虽然在混合工序中也可以有目的地添加水或水蒸气，但在该情况下，优选为在此后的工序中以用于通过加热等来去除所述水的能量或时间不会变得过大的程度来进行添加。
混合工序例如能够利用FM混合机、享舍尔混合机、高速混合机等公知的装置来执行。此外，作为装置，既可以为通过高速旋转的叶片来进行搅拌的装置，也可以为如V型混合机那样利用容器的旋转的装置。而且，既可以为批量式的装置，也可以为连续式的装置。作为连续式的装置的示例，能够列举出后述的制造装置的混合部。
1.4.其他的工序
注射成型用材料的制造方法例如也可以具有以下的工序。
1.4.1.增塑剂赋予工序
注射成型用材料的制造方法也可以具有增塑剂赋予工序。增塑剂赋予工序向解纤物赋予增塑剂。此外，增塑剂具有使淀粉可塑化的功能，并通过被赋予增塑剂，从而促进了由注射成型用材料的加热所形成的流动化进而更容易成型。
增塑剂赋予工序至少在解纤工序之后被执行。增塑剂赋予工序的方法虽然与上述的赋予工序同样地未被特别限定，但例如可以列举出准备增塑剂的水溶液并在该水溶液中浸渍解纤物的方法、将水溶液以雾状的形式喷向解纤物或将水溶液涂布在解纤物上的方法、将增塑剂作为粉末而撒满在解纤物上的方法且根据需要而加水的方法等。
作为增塑剂，可以列举出甘油、尿素、盐酸胍、二甲亚砜、水杨酸盐、碱性盐(氢氧化钠、氢氧化钾、硫氰酸盐、碘化钾、硝酸铵、氯化钙等)、酸(盐酸、硫酸)、糖类(山梨糖醇、木糖醇、甘露糖醇、赤藓糖醇、乳糖醇)等。也可以使用多种增塑剂。在增塑剂赋予工序中被赋予的增塑剂的量相对于淀粉而为质量百分比0.01％以上且质量百分比30.0％以下。
1.4.2.加工工序
加工工序也可以在混合工序之后例如为了易于实施注射成型用材料的处理而执行。虽然通过经由混合工序而获得了注射成型用材料，但也可以进一步通过加工工序来成型从而成为薄片状、粗碎片状、颗粒状。即，通过执行加工工序而获得薄片状、粗片状、颗粒状的注射成型用材料。
1.4.3.成型工序
成型工序例如能够通过后述的制造装置的成型部来执行，在该情况下，能够获得薄片状的注射成型用材料。而且，也可以根据需要并通过碎纸机等来分割薄片状的注射成型用材料，在该情况下，能够获得粗片状的注射成型用材料。此外，也可以利用公知的造粒机来执行加工工序，在该情况下，能够获得颗粒状的注射成型用材料。
1.5.注射成型用材料
如上文所述，本实施方式所涉及的注射成型用材料包括被纤维化了的纤维素、水溶性高分子、淀粉。虽然注射成型用材料的性质和状态也可以为棉尘状、料片状、薄片状、颗粒状等，但密度为0.001g/cm3以上且1.3g/cm3以下，优选为0.005g/cm3以上且1.15g/cm3以下，更加优选为0.01g/cm3以上且1.05g/cm3以下，进一步优选为0.05g/cm3以上且0.95g/cm3以下。
如果注射成型用材料的密度在上述范围内，则例如能够容易地实施注射成型时的材料的处理。在密度大于1.3g/cm3的情况下，材料的分散性在以后的混揉或注射成型的工序中会变得不完美(材料未被完全解开)，且成型物的组分变得不均匀，从而有可能成为团块或斑点的原因。此外，在密度小于0.001g/cm3的情况下，由于纤维素彼此会变得过粗，因此，存在例如难以形成料片且在以后的混揉或注射成型的工序中难以进行输送的情况。此外，在密度小于0.001g/cm3的情况下，各个材料从纤维素中脱落的可能性变大。
此外，如上文所述，虽然注射成型用材料包含被纤维化了的纤维素，并且包含水溶性高分子、淀粉，但淀粉既可以粘合有被纤维化了的纤维素，也可以附着有被纤维化了的纤维素。
此外，注射成型用材料除了纤维素、水溶性高分子、淀粉之外，例如也可以包含醚化罗望子胶、醚化刺槐豆胶、醚化瓜尔胶、阿拉伯胶等天然胶等纤维素感应胶，糖原等多糖类，海藻类，胶原蛋白等动物性蛋白质，上浆剂，源自被纤维化了的纤维素的杂质，源自淀粉的杂质，半纤维素、木质素、人造丝、莱赛尔纤维、铜氨纤维、维尼纶、丙烯酸、尼龙、芳纶、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚酰亚胺等合成高分子。
但是，注射成型用材料中的除被纤维化了的纤维素、水溶性高分子以及淀粉以外的成分的含有率优选为质量百分比10％以下，更加优选为质量百分比5.0％以下，进一步优选为质量百分比2.0％以下。
注射成型用材料既可以包含水分，也可以不包含水分。将注射成型用材料在27℃/98％RH的环境下放置两小时的情况下的水分率例如为质量百分比10％以上且质量百分比55％以下。
另外，例如分离0.7g的注射成型用材料，并利用Pearl金属株式会社制Raffine不锈钢制自动粉末筛M而使注射成型用材料在厨房用纸上过筛并堆叠成圆盘状，且将每个厨房用纸放置在不锈钢制皮沙特(Pishat)网篮(新越制作公司制)上，利用恒温槽(艾斯派克(ESPEC)株式会社制、恒温恒湿器普拉奇纳斯(プラチナス)(注册商标)K系列PL―3KPH)，在以环境设定为27℃/98％RH的状态而放置两小时的条件下，能够通过使用加热干燥式水分计(A&B株式会社制、MX-50)等而对水分率进行测量。
1.6.注射成型
本实施方式的注射成型用材料被使用于注射成型中。注射成型能够通过公知的注射成型机来实施。本实施方式的注射成型用材料能够通过水溶性高分子熔融而呈现适于注射成型的流动性。此外，在注射成型时，既可以向注射成型用材料添加水，也可以由此实施淀粉的软化或糊化。由此，易于形成纤维素与淀粉之间的氢键。此外，纤维素彼此的氢键也易于形成。
在利用注射成型用材料来实施注射成型的情况下，被添加至注射成型用材料中的水分量作为水分率而为质量百分比70％左右，优选为质量百分比60％以下，更加优选为质量百分比50％以下。另外，注射成型时的温度优选为50℃以上且200℃以下。
1.7.成型物
对注射成型用材料进行注射成型而获得的成型物为，通过预定的模具而成型为预定的形状的物体。由此，所述成型物具有优异的机械强度以及生物降解性。此外，该成型物在再利用性方面也较为优异，从而即使在再利用了的情况下，也由于纤维素的纤维长度难以变短因而抑制了机械强度的降低。
成型物的形状并未被特别限定，例如也可以为薄片状、块状、球状、三维立体形状等任意的形状。
成型物只要其至少一部分由前述的注射成型用材料构成即可，也可以为具有未由注射成型用材料构成的部位的物体。关于成型物的用途，也未被特别限定。
2.注射成型用材料的制造装置
接下来，对能够适当地应用于注射成型用材料的制造方法中的制造装置进行说明。图1为表示制造装置的优选的示例的概要侧视图。
另外，以下，有时将图1的上侧称为“上”或“上方”，将下侧称为“下”或“下方”。此外，图1为概要结构图，制造装置100的各个部分的位置关系有时与实际的位置关系不同。此外，在各个图中，将纤维素原料M1、粗碎片M2、解纤物M3、第一筛选物M4-1、第二筛选物M4-2、第一料片M5、细分体M6、混合物M7、第二料片M8、薄片S被输送的方向、即用箭头标记所表示的方向又称为输送方向。此外，将箭头标记的顶端侧也称为输送方向下游侧，将箭头标记的基端侧又称为输送方向上游侧。
图1所示的制造装置100为如下的装置，即，对纤维素原料M1进行粗碎、解纤并从添加剂供给部171供给水溶性高分子以及淀粉以作为添加剂，通过混合部17而使被纤维化了的纤维素、水溶性高分子以及淀粉在气体中混合并堆积，通过利用成型部20而使堆积物成型，从而获得薄片状的成型物的装置。虽然在经过混合部17的时间点制造出注射成型用材料，但在制造装置100中，作为注射成型用材料而形成薄片状的成型物。
在以下的说明中，以作为纤维素原料M1而使用废纸且所制造出的成型物为再生纸即薄片S的情况为中心来进行说明。
图1所示的制造装置100具备薄片供给装置11、粗碎部12、解纤部13、筛选部14、第一料片形成部15、细分部16、混合部17、分散部18、第二料片形成部19、成型部20、切断部21、备料部22、回收部27、对这些部分的工作进行控制的控制部28。粗碎部12、解纤部13、筛选部14、第一料片形成部15、细分部16、混合部17、分散部18、第二料片形成部19、成型部20、切断部21以及备料部22分别为对薄片进行处理的处理部。
此外，通过薄片供给装置11和、粗碎部12或解纤部13而构成了薄片处理装置10A。此外，通过薄片处理装置10A和第二料片形成部19而构成了纤维体堆积装置10B。
此外，制造装置100具备加湿部231、加湿部232、加湿部233、加湿部234、加湿部235、加湿部236。此外，制造装置100具备鼓风机261、鼓风机262和鼓风机263。
此外，加湿部231至加湿部236以及鼓风机261至鼓风机263与控制部28电连接，并且它们的工作通过控制部28而被控制。即，在本实施方式中为，通过一个控制部28而对制造装置100的各个部分的工作进行控制的结构。但是，未被限定于此，例如也可以为分别具有对薄片供给装置11的各个部分的工作进行控制的控制部、和对除薄片供给装置11以外的部位的工作进行控制的控制部的结构。
此外，在制造装置100中，执行了原料供给工序、粗碎工序、解纤工序、筛选工序、第一料片形成工序、分断工序、混合工序、放出工序、堆积工序、薄片形成工序、切断工序。其中，混合工序相当于注射成型用材料的制造方法中的混合工序。
以下，对各个部分的结构进行说明。薄片供给装置11为，执行向粗碎部12供给纤维素原料M1的原料供给工序的部分。纤维素原料M1使用包含纤维素的物质。此外，作为纤维素原料M1，也可以使用包含被纤维化了的纤维素、和附着在该被纤维化了的纤维素上的水溶性高分子以及淀粉的注射成型用材料的成型物。
粗碎部12为实施将从薄片供给装置11被供给的纤维素原料M1在大气等空气中进行粗碎的粗碎工序的部分。粗碎部12具有一对粗碎刃121和斜槽122。
一对粗碎刃121通过相互在相反方向上进行旋转，从而能够在它们之间对纤维素原料M1进行粗碎、即分割而使之成为粗碎片M2。粗碎片M2的形状或大小优选为适合于解纤部13中的解纤处理，例如，优选为一个边的长度为100mm以下的小片，更加优选为一个边的长度为10mm以上且70mm以下的小片。
斜槽122为被配置于一对粗碎刃121的下方并呈例如漏斗状的构件。由此，斜槽122能够承接通过粗碎刃121而被粗碎并落下来的粗碎片M2。
此外，在斜槽122的上方，以与一对粗碎刃121相邻的方式而配置有加湿部231。加湿部231为对斜槽122内的粗碎片M2进行加湿的部件。该加湿部231由气化式的加湿器构成，该气化式的加湿器具有包含水分的过滤器，并通过使空气从过滤器穿过而向粗碎片M2供给提高了湿度的加湿空气。通过使加湿空气被供给至粗碎片M2，从而能够实施上述所说明的加湿工序，并能够获得如上所述的效果。此外，能够对粗碎片M2因静电而附着在斜槽122等上的情况进行抑制。
斜槽122经由管241而与解纤部13连接。被聚集到斜槽122中的粗碎片M2穿过管241而被输送至解纤部13。
在本实施方式的注射成型用材料的制造方法中利用制造装置100的情况下，在被导入至解纤部13之前赋予了水溶性高分子。关于水溶性高分子的赋予，既可以被赋予给纤维素原料M1，也可以被赋予给粗碎片M2。在被赋予给粗碎片M2的情况下，粗碎片M2相当于纤维素原料。此外，既可以在制造装置100内通过未图示且适当的结构而赋予水溶性高分子，也可以在纤维素原料M1被导入制造装置100之前，在装置之外被赋予水溶性高分子。
解纤部13为实施将粗碎片M2在气体中进行解纤、即以干式来进行解纤的解纤工序的部分。通过该解纤部13中的解纤处理，从而能够由粗碎片M2来生成解纤物M3。此处，“进行解纤”是指，将多根被纤维化了的纤维素粘结而成的粗碎片M2解开成一根一根的纤维的情况。然后，该被拆解了的物质成为解纤物M3。解纤物M3的形状为线状或带状。另外，解纤物M3彼此也可以以相互缠绕而成为块状的状态、即形成所谓“团块”的状态而存在。
例如，在本实施方式中，解纤部13由叶轮研磨机而构成，所述叶轮研磨机具有进行高速旋转的旋转刃、和位于旋转刃的外周的衬套。流入至解纤部13中的粗碎片M2被夹在旋转刃与衬套之间从而被解纤。
此外，解纤部13通过旋转刃的旋转，从而能够产生从粗碎部12朝向筛选部14的空气的流动、即气流。由此，能够将粗碎片M2从管241抽吸至解纤部13中。此外，在解纤处理之后，能够经由管242而将解纤物M3送出至筛选部14。
在管242的中途设置有鼓风机261。鼓风机261为产生朝向筛选部14的气流的气流产生装置。由此，促进了解纤物M3向筛选部14的送出。
筛选部14为实施根据被纤维化了的纤维素的长度的大小而对解纤物M3进行筛选的筛选工序的部分。在筛选部14中，解纤物M3被筛选为第一筛选物M4-1、和与第一筛选物M4-1相比而较大的第二筛选物M4-2。第一筛选物M4-1为适合于之后的薄片S的制造的大小。其平均长度优选为1μm以上且30μm以下。另一方面，第二筛选物M4-2例如包含解纤不充分的解纤物、或已被解纤的被纤维化了的纤维素彼此过度地凝集而成的解纤物等。
筛选部14具有滚筒部141和对滚筒部141进行收纳的罩壳部142。
滚筒部141为由呈圆筒状的网体构成且围绕其中心轴进行旋转的筛子。在该滚筒部141中流入有解纤物M3。然后，通过滚筒部141进行旋转，从而小于网的网眼的解纤物M3作为第一筛选物M4-1而被筛选出，且网的网眼以上的大小的解纤物M3作为第二筛选物M4-2而被筛选出。第一筛选物M4-1从滚筒部141落下。
另一方面，第二筛选物M4-2向与滚筒部141连接的管243被送出。管243的和滚筒部141相反的一侧、即上游侧与管241连接。穿过了该管243的第二筛选物M4-2在管241内与粗碎片M2汇合，从而与粗碎片M2一起流入到解纤物13中。由此，第二筛选物M4-2被返回至解纤物13，并与粗碎片M2一起被解纤处理。
此外，从滚筒部141落下的第一筛选物M4-1在气体中分散的同时落下，并落向位于滚筒部141的下方的第一料片形成部15上。第一料片形成部15为实施由第一筛选物M4-1形成第一料片M5的第一料片形成工序的部分。第一料片形成部15具有网带151、三个架设辊152和抽吸部153。
网带151为无接头带，并供第一筛选物M4-1进行堆积。该网带151被卷挂在三个架设辊152上。而且，通过架设辊152的旋转驱动，从而使网带151上的第一筛选物M4-1向下游侧被输送。
第一筛选物M4-1为网带151的网眼以上的大小。由此，第一筛选物M4-1从网带151的穿过被限制，因而，能够堆积于网带151上。另外，由于第一筛选物M4-1在堆积于网带151上的同时随同网带151一起向下游侧被输送，因此作为层状的第一料片M5而被形成。
此外，在第一筛选物M4-1中，有可能混入有例如飞灰或尘土等。飞灰或尘土例如有时通过粗碎或解纤而产生。而且，这样的飞灰或尘土将被回收到回收部27中。
抽吸部153为从网带151的下方抽吸空气的抽吸机构。由此，能够随同空气而一起对穿过了网带151的飞灰或尘土进行抽吸。
此外，抽吸部153经由管244而与回收部27连接。利用抽吸部153而被抽吸到的飞灰或尘土被回收至回收部27中。
在回收部27上还连接有管245。此外，在管245的中途设置有鼓风机262。通过该鼓风机262的工作，从而能够利用抽吸部153而产生抽吸力。由此，促进了第一料片M5在网带151上的形成。该第一料片M5成为飞灰或尘土等被去除了的料片。此外，飞灰或尘土通过鼓风机262的工作而穿过管244并到达回收部27中。
罩壳部142与加湿部232连接。加湿部232由气化式的加湿器而构成。由此，在罩壳部142内被供给加湿空气。利用该加湿空气，从而能够实施上述的加湿工序，并能够获得如上所述的效果。此外，能够对第一筛选物M4-1进行加湿，由此，也能够对第一筛选物M4-1因静电而附着于罩壳部142的内壁上的情况进行抑制。
在筛选部14的下游侧配置有加湿部235。加湿部235由以雾状的形式喷射水的超声波式加湿器而构成。由此，能够向第一料片M5供给水分，因而使第一料片M5的水分量被进行了调节。通过该调节，从而能够实施加湿工序，并能够获得如上所述的效果。此外，能够抑制因静电而产生的第一料片M5向网带151的吸附。由此，第一料片M5在网带151因架设辊152而折回的位置上容易地从网带151上被剥离。
在加湿部235的下游侧配置有细分部16。细分部16为实施对从网带151上剥离出的第一料片M5进行分割的分割工序的部分。细分部16具有以能够旋转的方式而被支承的旋转叶片161和对旋转叶片161进行收纳的罩壳部162。此外，通过进行旋转的旋转叶片161，从而能够对第一料片M5进行分割。被分割后的第一料片M5成为细分体M6。另外，细分体M6在罩壳部162内下降。
罩壳部162与加湿部233连接。加湿部233由与加湿部231相同的气化式的加湿器而构成。由此，在罩壳部162内被供给有加湿空气。通过该加湿空气，从而能够实施加湿工序，并能够获得如上所述的效果。此外，能够对细分体M6因静电而附着于旋转叶片161或罩壳部162的内壁上的情况进行抑制。
在细分部16的下游侧配置有混合部17。混合部17为实施对细分体M6与添加剂进行混合的混合工序的部分。该混合部17具有添加剂供给部171、管172和鼓风机173。
管172为对细分部16的罩壳部162与分散部18的罩壳182进行连接且供细分体M6和添加剂的混合物M7穿过的流道。
在管172的中途连接有添加剂供给部171。添加剂供给部171具有对添加剂进行收纳的罩壳部170、和被设置于罩壳部170内的螺旋送料器174。通过螺旋送料器174的旋转，从而将罩壳部170内的添加剂从罩壳部170推出，并被供给至管172内。被供给至管172内的添加剂与细分体M6被混合，从而成为混合物M7。
在此，作为从添加剂供给部171被供给的添加剂，例如可以列举出使纤维彼此粘结的粘合剂、用于对纤维进行着色的着色剂、用于抑制纤维的凝集的凝集抑制剂、用于使纤维等难以燃烧的阻燃剂、用于增强薄片S的纸力的纸力增强剂、解纤物等，并且能够将这些物质中的一种或多种进行组合而使用。以下，对添加剂是水溶性高分子以及淀粉的情况进行说明。
通过从添加剂供给部171供给淀粉P1，从而即使在纤维素原料M1中的淀粉的含有率较低的情况、以及通过利用了制造装置100的处理而将纤维素原料M1中所包含的淀粉中的较大比例去除了的情况下，也能够获得优选的注射成型用材料。即，能够将注射成型用材料中的水溶性高分子以及淀粉的含有率设为预定的范围。
此外，在管172的中途、且在与添加剂供给部171相比靠下游侧处设置有鼓风机173。通过鼓风机173所具有的叶片等旋转部的作用，从而促进了细分体M6和淀粉P1的混合。此外，鼓风机173能够产生朝向分散部18的气流。通过该气流，从而能够在管172内对细分体M6和淀粉P1进行搅拌。混合物M7中的细分体M6在从管172内穿过的过程中被拆解，从而成为更细小的纤维状。由此，混合物M7成为细分体M6被拆解且淀粉P1均匀地分散的状态。即，通过经过混合部17，从而生成在被纤维化了的纤维素的集合体中淀粉均匀地分布的注射成型用材料。
在本实施方式中，由于使作为注射成型用材料的混合物M7成型为薄片状，因此，混合物M7被进一步输送至分散部18。另外，在本实施方式中，混合物M7、第二料片M8、薄片S均相当于注射成型用材料。
另外，鼓风机173与控制部28电连接，从而对其工作进行控制。此外，通过对鼓风机173的送风量进行调节，从而能够对送入滚筒181内的空气的量进行调节。
另外，虽然未图示，但管172的滚筒181侧的端部被分支为两叉，且所分支出的端部分别与被形成在滚筒181的端面上的未图示的导入口连接。
图1所示的分散部18为实施将混合物M7中的相互缠绕的纤维彼此拆解而放出的放出工序的部分。分散部18具有将作为混合物M7导入以及放出的滚筒181、对滚筒181进行收纳的罩壳182、和对滚筒181进行旋转驱动的驱动源183。
滚筒181为由呈圆筒状的网体而构成并围绕其中心轴进行旋转的筛子。通过滚筒181进行旋转而混合物M7中的小于网的网眼的纤维等能够穿过滚筒181。其结果为，混合物M7被进一步拆解，并与空气一起被放出。即，滚筒181作为将包含纤维的材料放出的放出部而发挥功能。
虽然未图示，但驱动源183具有电机、减速器和带。电机经由电机驱动器而与控制部28电连接。此外，从电机中被输出的旋转力通过减速器而被减速。带例如由无接头带而构成，并被卷挂在减速器的输出轴以及滚筒的外周上。由此，减速器的输出轴的旋转力经由带而被传递至滚筒181。
此外，罩壳182与加湿部234连接。加湿部234由气化式的加湿器而构成。由此，在罩壳182内被供给有加湿空气。通过该加湿空气，从而能够对罩壳182内进行加湿，并能够实施加湿工序，由此能够获得如上所述的效果。因此，也能够对混合物M7因静电而附着于罩壳182的内壁上的情况进行抑制。
此外，利用滚筒181而被放出的混合物M7在气体中分散的同时落下，且落向位于滚筒181的下方的第二料片形成部19上。第二料片形成部19为实施使混合物M7堆积从而形成作为堆积物的第二料片M8的堆积工序的部分。第二料片形成部19具有网带191、架设辊192、抽吸部193。
网带191为网部件，在图示的结构中，其由无接头带而构成。此外，在网带191上，堆积有分散部18所分散、放出的混合物M7。该网带191被卷挂于四个架设辊192上。而且，通过架设辊192的旋转驱动，从而网带191上的混合物M7向下游侧被输送。
另外，虽然在图示的结构中是作为网部件的一个示例而使用网带191的结构，但在本发明中并未被限定于此，例如也可以为呈平板状的结构。
此外，网带191上的大部分混合物M7为网带191的网眼以上的大小。由此，混合物M7穿过网带191的情况受到限制，因而能够堆积于网带191上。此外，由于混合物M7在堆积于网带191上的同时随同网带191一起向下游侧被输送，因此作为层状的第二料片M8而被形成。
抽吸部193为从网带191的下方对空气进行抽吸的抽吸机构。由此，能够将混合物M7抽吸到网带191上，因而促进了混合物M7向网带191上的堆积。
在抽吸部193上连接有管246。此外，在该管246的中途设置有鼓风机263。通过该鼓风机263的工作，从而能够利用抽吸部193来产生抽吸力。
在分散部18的下游侧配置有加湿部236。加湿部236由与加湿部235相同的超声波式加湿器而构成。由此，能够向第二料片M8供给水分，因而使第二料片M8的水分量被进行了调节。通过该调节，从而能够实施加湿工序，并能够获得如上所述的效果。此外，能够对因静电而导致的第二料片M8向网带191的附着进行抑制。由此，第二料片M8在网带191因架设辊192而折回的位置上容易地从网带191上被剥离。
另外，虽然被添加到加湿部231至加湿部236中的总水分量并未被特别限定，但加湿工序结束时的混合物的水分率、即相对于利用加湿部236而被加湿了的状态下的第二料片M8的质量的、该第二料片M8所含的水分的质量的比例优选为质量百分比15％以上且质量百分比50％以下，更加优选为质量百分比18％以上且质量百分比45％以下，进一步优选为质量百分比20％以上且质量百分比40％以下。此外，加湿部234以及加湿部236根据需要而进行运转，以使作为注射成型用材料的第二料片M8或薄片S成为适于注射成型的性质和状态。
在第二料片形成部19的下游侧配置有成型部20。成型部20为实施由作为混合物的第二料片M8形成薄片S的薄片形成工序的部分。该成型部20具有加压部201和加热部202。
加压部201具有一对压延辊203，并能够在压延辊203之间对第二料片M8在不进行加热的条件下进行加压。由此，提高了第二料片M8的密度。该第二料片M8朝向加热部202而被输送。并且，一对压延辊203中的一方为通过未图示的电机的工作而进行驱动的主动辊，且另一方为从动辊。
加热部202具有一对加热辊204，并且能够在这一对加热辊204之间对第二料片M8在进行加热的同时进行加压。由此，形成了薄片S。而且，该薄片S朝向切断部21而被输送。并且，一对加热辊204中的一方为通过未图示的电机的工作而进行驱动的主动辊，且另一方为从动辊。
在成型部20的下游侧配置有切断部21。切断部21为实施将薄片S切断的切断工序的部分。该切断部21具有第一剪切器211和第二剪切器212。
第一剪切器211为在与薄片S的输送方向交叉的方向、尤其是与之正交的方向上将薄片S切断的构件。
第二剪切器212为在第一剪切器211的下游侧沿着与薄片S的输送方向平行的方向上将薄片S切断的构件。该切断为将薄片S的宽度方向的两侧端部的无用的部分去除从而使薄片S的宽度整齐的动作，且被切断去除了的部分被称为所谓的“边角料”。
通过这样的第一剪切器211第二剪切器212的切断，从而获得了所期望的形状、大小的薄片S。而且，该薄片S0进一步向下游侧被输送，从而被储存在备料部22中。
另外，作为成型部20，并未被限定于以上方式而成型为薄片S的结构，例如也可以为成型为块状、球状等成型物的结构。此外，成型部20可以具备未图示的碎纸机，也可以将薄片S设为碎纸片状的注射成型用材料。
这样的制造装置100所具备的各个部分与控制部28电连接。而且，这些各个部分的工作通过控制部28而被控制。
构成用于注射成型用材料的制造中的制造装置的各个部分能够置换为可发挥相同的功能的任意的结构。此外，也可以附加任意的结构物。
此外，注射成型用材料的制造方法只要具有前述的混合工序即可，并不限于使用制造装置100的情况，也可以利用任意的装置。
3.实施例以及比较例
以下，虽然示出实施例以及比较例并进一步对本发明进行说明，但本发明并非被限定于以下的示例。
3.1.实施例1
将针叶树纸浆(NBKP：BRATSK国际纸PULP商事株式会社)，将PVA(Denka Value B-05Denka Company Limited)的0.5％水溶液向纸浆以雾状的形式喷射0.07wt％并使之干燥，且在通过碎纸机而进行了粗碎之后导入至精工爱普生株式会社制的PaperLab A-8000的改装机中，从而实施了解纤。PaperLab A-8000的改装机成为图1所示的结构，并以能够从解纤部13与筛选部14之间取出解纤物M3的方式而构成。
3.2.比较例1
除了并非以雾状的形式而将PVA的水溶液喷向针叶树纸浆(NBKP：BRATSK)、而是在针叶树纸浆中利用PVA的水溶液以外，以与实施例1同样的方式而实施了解纤。
3.3.平均纤维长度的测量
针对在实施例1以及比较例1中所获得的解纤物，使用L&W公司制的光纤测试仪：912plus而对纤维素的平均长度以及平均粗细度进行了测量。
3.4.测量结果
解纤物的纤维素的平均长度以及平均粗细度如下。
实施例1：平均长度1.5mm、平均粗细度27.1μm
比较例1：平均长度1.3mm、平均粗细度26.3μm
3.5.总结
明确了如下情况，即，通过向纤维素原料赋予水溶性高分子，从而能够将解纤物中的纤维素的平均纤维长度维持得较长。由此，能够预料到，对于利用实施例1的解纤物而制造出的注射成型用材料而言，对该材料注射成型而得到的成型物的机械强度与比较例1相比而变得良好。
本发明包含与在实施方式中所说明的结构实质上相同的结构，例如包含功能、方法以及结果相同的结构或者目的以及效果相同的结构。此外，本发明包括置换了实施方式中所说明的结构的非本质的部分的结构。此外，本发明包括能够实现与实施方式中所说明的结构相同的作用效果的结构、或者达成相同的目的的结构。此外，本发明包括对实施方式中所说明的结构附加公知技术的结构。
根据上述的实施方式以及变形例而导出了以下的内容。
注射成型用材料的制造方法包括：赋予工序，向纤维素原料赋予水溶性高分子；解纤工序，对被赋予了所述水溶性高分子的纤维素原料进行解纤而生成解纤物；混合工序，使所述解纤物和淀粉在气体中进行混合。
根据该制造方法，由于将纤维素原料与水溶性高分子一起进行解纤，因此解纤物中的纤维素的纤维长度难以变短。此外，由于使解纤物和淀粉在气体中进行混合，因此，能够获得在纤维素的集合体中淀粉均匀地分散的注射成型用材料。此外，由此获得的注射成型用材料通过添加少量的水，从而使实注射成型变得容易，并能够形成强度良好的成型物。
在上述制造方法中，也可以设为，还包括：堆积工序，使在所述混合工序中被混合了的混合物进行堆积而形成料片；成型工序，对所述料片进行加压加热而形成成型物。
根据该制造方法，从而与棉尘状的情况相比而能够制造出更容易处理且更加适合于注射成型的注射成型用材料。
在上述制造方法中，也可以设为，所述水溶性高分子选自聚乙烯醇、聚丙烯酸、乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙二醇、聚丙二醇、多糖类、改性纤维素类、动物胶以及酪蛋白。
根据该制造方法，由于在解纤时能够将纤维素的纤维长度维持得更长，因此能够进一步制造出适合于注射成型且可获得强度更加良好的注射成型物的注射成型用材料。
在上述制造方法中，也可以设为，所述淀粉选自源自植物的淀粉。
根据该制造方法，能够形成纤维素间的粘合更加良好的成型物，并制造出环境兼容性也较为优异的注射成型用材料。
在上述制造方法中，也可以设为，所述赋予工序中的所述水溶性高分子的赋予量相对于所述纤维素原料而为质量百分比0.01％以上。
根据该制造方法，由于在解纤时能够将纤维素的纤维长度维持得更长，因此能够进一步制造出适合于注射成型且可获得强度更加良好的注射成型物的注射成型用材料。
在上述制造方法中，也可以设为，具有向所述解纤物赋予增塑剂的增塑剂赋予工序。
根据该制造方法，由于在注射成型时使淀粉更加易于流动化，因此能够制造出注射成型更加容易的注射成型用材料。
注射成型用材料包含被纤维化了的纤维素、水溶性高分子和淀粉，且所述注塑成型用材料的密度为0.001g/cm3以上且1.3g/cm3以下。
根据该注射成型用材料，从而与棉尘状的情况相比而更加容易处理，并通过添加少量的水而使注射成型较为容易，并能够形成强度良好的成型物。
符号说明
100…制造装置；10A…薄片处理装置；10B…纤维体堆积装置；11…薄片供给装置；12…粗碎部；13…解纤部；14…筛选部；15…第一料片形成部；16…细分部；17…混合部；18…分散部；19…第二料片形成部；20…成形部；21…切断部；22…备料部；27…回收部；28…控制部；121…粗碎刃；122…斜槽；141…滚筒部；142…罩壳部；151…网带；152…架设辊；153…抽吸部；161…旋转叶片；162…罩壳部；170…罩壳部；171…添加剂供给部；172…管；173…鼓风机；174…螺旋送料器；181…滚筒；182…罩壳；183…驱动源；191…网带；192…架设辊；193…抽吸部；201…加压部；202…加热部；203…压延辊；204…加热辊；211…第一剪切器；212…第二剪切器；231…加湿部；232…加湿部；233…加湿部；234…加湿部；235…加湿部；236…加湿部；241…管；242…管；243…管；244…管；245…管；246…管；261…鼓风机；262…鼓风机；263…鼓风机；281…CPU；282…存储部；M1…纤维素原料；M2…粗碎片；M3…解纤物；M4-1…第一筛选物；M4-2…第二筛选物；M5…第一料片；M6…细分体；M7…混合物；M8…第二料片；S…薄片；P1…淀粉。

Claims (7)

1.一种注射成型用材料的制造方法，包括：
赋予工序，向纤维素原料赋予水溶性高分子；
解纤工序，对被赋予了所述水溶性高分子的纤维素原料进行解纤而生成解纤物；
混合工序，使所述解纤物和淀粉在气体中进行混合。
2.如权利要求1所述的注射成型用材料的制造方法，其中，还包括：
堆积工序，使在所述混合工序中被混合了的混合物进行堆积而形成料片；
成型工序，对所述料片进行加压加热而形成成型物。
3.如权利要求1或权利要求2所述的注射成型用材料的制造方法，其中，
所述水溶性高分子选自聚乙烯醇、聚丙烯酸、乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙二醇、聚丙二醇、多糖类、改性纤维素类、动物胶以及酪蛋白。
4.如权利要求1所述的注射成型用材料的制造方法，其中，
所述淀粉选自源自植物的淀粉。
5.如权利要求1所述的注射成型用材料的制造方法，其中，
所述赋予工序中的所述水溶性高分子的赋予量相对于所述纤维素原料而为质量百分比0.01％以上。
6.如权利要求1所述的注射成型用材料的制造方法，其中，
具有向所述解纤物赋予增塑剂的增塑剂赋予工序。
7.一种注射成型用材料，其中，
包含被纤维化了的纤维素、水溶性高分子和淀粉，并且
所述注塑成型用材料的密度为0.001g/cm3以上且1.3g/cm3以下。
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