JP2000158617A - 紙製緩衝材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発泡ポリスチレンの代替えとして使用しうる紙
製の緩衝材料を提供すること。 【解決手段】紙１１と熱収縮性プラスチックフィルム１
２を積層した紙製緩衝材料１０であって、加熱によりカ
ールを起こし嵩高になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は紙製の緩衝材料に関
し、特には、加熱によりカールを起こし嵩高になる紙製
緩衝材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、発泡ポリスチレン（以下ＰＳとい
う）はその優れた緩衝性、断熱性、吸音性などから様々
な分野に使用されている。なかでも、例えばテレビ、ビ
デオ、食品トレーなどの梱包成形体や、バラ緩衝材とし
て多量に使用されている。

【０００３】しかしながらＰＳはリサイクル性、易処理
性に欠ける。リサイクルにおいては回収ルートの確立が
難しい。なぜなら、密度が低いことにより輸送による回
収量は少ないものになってしまいコスト高になるからで
ある。また回収後のリサイクルの可能な場所としても魚
市場など発泡ＰＳ製品が多量に集まるような場所にはあ
るが、いまだ多いとはいえないのが現状である。

【０００４】使用後、例えば、焼却処分を行うと燃焼時
に高熱を発生し焼却炉の損傷を免れない。また、埋め立
て処分を行うと、土壌中でＰＳが分解されず残存して埋
め立て地の不足の一因となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような現
状に鑑み、ＰＳの代替えとして使用しうる、紙製の緩衝
材料の提供を目的とする。古紙などや紙を選別せずに利
用でき、さらに、単体として緩衝材、断熱材、吸熱材な
どまた成形体として緩衝材、断熱材、吸熱材にその材料
を組み合わせて成型できるよう、接着層または膨張する
接着層を設け、ヒーターによる加熱や、加圧蒸気などを
使用した成形機をつかって成型でき、その構成から易輸
送性、易収納性、易処理性をもち、古紙のリサイクルに
も貢献できる紙製材料を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、まず、請求項１に記載の発明は、紙と熱収縮性プ
ラスチックフィルムを積層した紙製緩衝材料であって、
加熱によりカールを起こし嵩高になる紙製緩衝材料であ
る。

【０００７】また請求項２に記載の発明は、紙と熱収縮
性プラスチックフィルムを積層した積層シートの少なく
とも紙側に熱可塑性樹脂層を設けた紙製緩衝材料であっ
て、加熱によりカールを起こし嵩高になる紙製緩衝材料
である。

【０００８】ここで、上記熱可塑性樹脂層には、加熱に
より体積が数十倍に膨張するマイクロカプセルが混練さ
れている紙製緩衝材料である。

【０００９】また請求項４に記載の発明は、前記熱収縮
性プラスチックフィルムの熱収縮開始温度、熱可塑性樹
脂の軟化温度並びにマイクロカプセルの膨張開始温度
が、５０°Ｃより高く、２００°Ｃよりも低い温度であ
る紙製緩衝材料である。

【００１０】また請求項５に記載の発明は、前記紙に
は、熱収縮性フィルムの収縮方向に切り込み線が設けら
れている紙製緩衝材料である。

【００１１】なお、本発明の紙製緩衝材料においては、
紙と熱収縮性プラスチックフィルムや熱可塑性樹脂層の
構成比を全重量の５０％未満とすることが望ましい。こ
のことにより紙製緩衝材料の易焼却性が維持される。

【００１２】

【作用】上記のように本発明によれば、紙と熱収縮性プ
ラスチックフィルムを積層した構成から成り、加熱する
ことにより紙製緩衝材料が熱収縮性プラスチックフィル
ムを内側にしてコイル状にまるまるので、緩衝効果が発
生する。

【００１３】また、紙と熱収縮性プラスチックフィルム
を積層した積層シートの少なくとも紙側に熱可塑性樹脂
層を設け、加熱することにより個々の紙製緩衝材料は熱
収縮性プラスチックフィルムを内側にしてコイル状にま
るまり、かつ、緩衝材料同士は熱可塑性樹脂層を介して
接着するので、緩衝性、断熱性、吸音性を有する成形体
を得ることができる。

【００１４】さらに、熱可塑性樹脂層に加熱により体積
が数十倍に膨張するマイクロカプセルを混練しておく
と、加熱により、個々の紙製緩衝材料が接着すると共
に、熱可塑性樹脂層に混練されたマイクロカプセルが周
囲の樹脂層をまといながら膨張して紙製緩衝材料同士の
接着面積を拡大し、緩衝材料間の接着強度を向上させ、
マイクロカプセル自体は中空構造体となって、緩衝性、
断熱性、吸音性を有する成形体を得ることができる。

【００１５】さらに、熱収縮性プラスチックフィルムの
熱収縮開始温度、熱可塑性樹脂の軟化温度並びにマイク
ロカプセルの膨張開始温度を、５０°Ｃより高く、２０
０°Ｃよりも低く設定したので、紙製緩衝材料の表面同
士が互いに強固に接着した成形体を得ることができる。

【００１６】さらにまた、紙に熱収縮性フィルムの収縮
方向に切り込み線を設けておくと、加熱の際、熱収縮性
フィルムは楽に収縮することができ、緩衝効果の高い、
より嵩高い緩衝材料を得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下実施例により本発明を詳細に
説明する。図１は、本発明の紙製緩衝材料の一実施例の
断面を示す模式説明図であり、紙１１の片面に熱収縮性
プラスチックフィルム１２を積層した基本構成から成
る。

【００１８】紙１１は、坪量が３０〜１５０ｇ／ｍ² 程
度の純白ロール、上質紙などの洋紙、８０〜３００ｇ／
ｍ² 程度のノーコートボールノーコートマニラなどの板
紙や和紙および、それらの再生古紙を含めたものが使用
できる。

【００１９】坪量が３０ｇ／ｍ² 以下の紙を用いると、
紙が柔らかく緩衝材料にした際、十分な強度が得にくい
という問題を生じ、また、坪量が３００ｇ／ｍ² 以上の
紙を用いると、紙が固すぎて緩衝材料にした際、製品が
傷付く恐れがある。

【００２０】熱収縮性プラスチックフィルムを積層した
紙材料の形状は自由であり、また紙にあらかじめ切り込
みを設けておくと、熱により収縮した際、その切り込み
に沿って変形をおこすため、切れ込みの大きさや、深さ
角度などによっても変形の度合いを変えられ、そのこと
で、求められる性能への変更が可能である。

【００２１】加熱により収縮をおこす熱収縮性プラスチ
ックフィルム１２としては、原理的には熱可塑性樹脂フ
ィルムならばすべて一方に配向をかけたフィルムにする
ことで、製作が可能であるが、一般的によく使われてい
るのは、塩化ビニルや、塩化ビニリデン、ポリスチレ
ン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、架橋ポリエチレンなどが好ましく使える。

【００２２】紙１１と熱収縮性プラスチックフィルムを
積層する手段は特に限定されず、押出しラミネート法、
湿式ラミネート法など公知の方法が使用できる。

【００２３】紙製緩衝材料の形状は、自由であり、熱収
縮性プラスチックフィルムを表裏のどちらか一方に、も
うけた古紙を裁断し紙片形状にして単体の緩衝材、断熱
材、吸音材として、使用することもできるし、それらを
組み合わせて、成形体として使用することもできるし、
熱収縮性プラスチックフィルムを表裏のどちらか一方
に、設けた古紙をシート状のまま使用することもでき
る。

【００２４】紙製緩衝材料は、加熱することで熱収縮性
プラスチックフィルムが収縮をおこし材料が変形して嵩
高になるため、単体で緩衝材、断熱材、吸音材等の用途
に使用が可能であり、使用前は、倉庫などに収納してお
けばよく、その時点では未変形であるため嵩高くならず
場所をとらない。またこの材料の輸送時も同様の理由で
場所をとらない。また使用後はつぶして紙として焼却処
理すればよい。

【００２５】また、紙製緩衝材料同士を相互に組み合わ
せて接着させ、成形体を作製しても良い。例えば、紙の
片面に一軸延伸ポリエステルフィルム層を、もう一方の
面にポリエチレンエマルジョンを薄膜化した樹脂層を設
けた材料を１００ｃｍ×１００ｃｍ×４０ｃｍの金型に
充填し、加熱すると、紙製緩衝材料それぞれがコイル状
に変形し、表面のポリエチレンエマルジョンを薄膜化し
た樹脂層が溶けて紙製緩衝材料同士が接着する。その後
冷却し樹脂層が固化した後取り出すと、１００ｃｍ×１
００ｃｍ×４０ｃｍの成形体が得られる。

【００２６】熱可塑性樹脂としては５０°Ｃから２００
°Ｃの加熱により軟化する樹脂であれば限定されない
が、一例として低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレ
ン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレンなどに代表さ
れるポリオレフィン系樹脂、またポリエステル樹脂、ポ
リアクリル酸エステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリ
ビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ア
クリル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ナイロンなどの
ポリアミド系樹脂、ポリビニルピロリドン、またこれら
を共重合したもの、例えばエチレンープロピレン共重合
物、酢酸ビニルーポリエチレン共重合物、ポリエチレン
ーアクリル酸共重合物等、エチレエン・αオレフィン共
重合体物や、またこれら樹脂の酸によるグラフト変性
物、けん化物であってもよく、エチレン系樹脂ワック
ス、エチレン・ブタジエン・ラバー樹脂なども良好に使
用できる。また生分解性樹脂などもふくまれる。これら
の樹脂を単独あるいは混合して用いてもよい。

【００２７】これを材料の表層に設ける手段は特に限定
されないが、噴霧法、含浸法等公知の方法により表層に
樹脂層を設ければよい。

【００２８】この紙製緩衝材料において、使用する熱収
縮性プラスチックフィルムの熱収縮開始温度が５０°Ｃ
より大きいことが、材料を使用しない収納時や輸送時に
おいての変形を防ぐのに必要であり、また変形して後、
材料間の接着が行われるよう紙の袋の表層に設けられる
樹脂の軟化温度は、熱収縮性プラスチックフィルムの熱
収縮開始温度があまりにはなれているとうまく膨張して
接着しないため、温度の差は０℃〜２０℃の範囲が好ま
しい。

【００２９】さらに成形体として紙製緩衝材料同士の接
着強度を上げるため、加熱により体積が数十倍に膨張す
る直径５μｍ〜３００μｍのマイクロカプセルを混入し
た熱可塑性樹脂層を熱収縮性プラスチックフィルムの表
面に設けてもよい。

【００３０】樹脂層の軟化性を示す温度以上にマイクロ
カプセルの膨張温度を高く設定しないと、樹脂層の溶融
しないときに、マイクロカプセルが膨張すると、うまく
熱可塑性の樹脂層をまとったまま膨張しないことがわか
った。温度の差は０°Ｃ〜２０°Ｃの範囲が好ましい。
かつそのマイクロカプセルの膨張温度が２００°Ｃより
小さくしないと、成形時に必要なエネルギーが大きくな
り、コスト的にメリットがない。

【００３１】マイクロカプセルは、カプセル内に低沸点
の溶剤が封入された熱膨張性のマイクロカプセルを使用
することができる。即ち、外郭のポリマーが加熱により
軟化すると共に、封入された溶剤がガス化し、体積が数
十倍に膨張するものである。封入される溶剤としては、
イソブタン、ペンタン、石油エーテル、ヘキサン等の有
機溶剤を例示できる。マイクロカプセルを構成する外殻
のポリマー等は塩化ビニリデン、アクリロニトリル、ア
クリル酸エステル、メタクリル酸エステル等からなる熱
可塑性樹脂を例示できる。上記の有機溶剤を熱可塑性樹
脂で包み込み、溶剤を封入した熱膨張性マイクロカプセ
ルを好ましく使用できる。

【００３２】この構成の紙製緩衝材料を例えば、１００
ｃｍ×１００ｃｍ×４０ｃｍの金型に充填し加熱する
と、材料それぞれが熱収縮性プラスチックフィルムによ
り変形し、さらに材料の表層の樹脂層が溶けて材料同士
が接着する。材料同士の空隙を膨張したマイクロカプセ
ルが樹脂層をまとって充填する。その後冷却し樹脂層が
固化した後取り出すと、１００ｃｍ×１００ｃｍ×４０
ｃｍの成形体が得られる。得られた成形体の工程におい
てまず紙製緩衝材料が熱収縮性プラスチックフィルムに
よって変形し嵩高になる。これは１次膨張ともいうべき
ものである。その後樹脂層に混入されたマイクロカプセ
ルが膨張する。これを２次膨張というべきものであり、
それらの意図する目的は異なっている。

【００３３】まず一次膨張はＰＳビーズと同じく大きな
膨張であり、この材料は使用する前の収納時や輸送時に
おいて嵩張ることなく存在でき、収納時のコストや輸送
時のコストが大幅に減じることができる。二次膨張にお
いては材料間の空隙を樹脂層をまとったマイクロカプセ
ルが膨張することで埋めてくれるため、材料間の接着強
度が大幅に向上する。さらに数十倍に膨張したマイクロ
カプセル自身が中空の構造体であるため、それ自体の緩
衝能力も加わって、成形体としては大幅な緩衝能力の向
上が得られる。

【００３４】この発明において緩衝能力、断熱能力、吸
音能力等、さまざまな用途に求められる性能において、
極めて優れた成形体の成形が可能な紙製緩衝材料が開発
される。

【００３５】

【実施例】以下に本発明の実施例をさらに詳細に説明す
る。 〈実施例１〉まず、坪量１０４．７ｇ／ｍ² の上質紙と
厚さ３０μｍの一軸延伸ポリエチレンフィルム（熱収縮
開始温度；１２０°Ｃ）を湿式ラミネート法で貼り合わ
せ、積層シートとする。この積層シートを２ｃｍ×１０
ｃｍの紙片に断裁し、実施例１の紙製緩衝材料とする。

【００３６】〈実施例２〉実施例１の２ｃｍ×１０ｃｍ
に断裁した積層シートに、ポリエチレンのエマルジョン
を噴霧し、厚さ３５μｍの熱可塑性樹脂層を形成させ、
実施例２の紙製緩衝材料とする。

【００３７】この緩衝材料を２０ｃｍ×１０ｃｍ×５ｃ
ｍの型に多量に投入して１２０°Ｃで加熱し、コイル状
に変形させたうえ各々の緩衝材料を熱可塑性樹脂層を介
して接着させ、２０ｃｍ×１０ｃｍ×５ｃｍの成形体を
作製する。

【００３８】〈実施例３〉実施例２で使用したポリエチ
レンのエマルジョン１００重量部に、直径；３５μｍ、
膨張率；５０倍のマイクロカプセル（商品名；マツモト
マイクロスフィアＦ８５Ｄ、松本油脂製薬株式会社製、
膨張開始温度；１１５°Ｃ）を混入してマイクロカプセ
ル入りのエマルジョンとし、これを実施例１で使用した
２ｃｍ×１０ｃｍに断裁した積層シートに噴霧し、厚さ
３５μｍの熱可塑性樹脂層を形成させ、実施例３の紙製
緩衝材料とする。

【００３９】この緩衝材料を１００ｃｍ×１００ｃｍ×
１００ｃｍの型に多量に投入して１２０°Ｃで加熱し、
コイル状に変形させたうえ各々の緩衝材料を熱可塑性樹
脂層を介して接着させ、さらにマイクロカプセルが熱可
塑性樹脂層をまといながら膨張し、緩衝材料同士の接着
面積を拡大させてマイクロカプセル自体が中空構造体と
なった１００ｃｍ×１００ｃｍ×１００ｃｍの成形体を
作製した。

【００４０】〈比較例１〉坪量１０４．７ｇ／ｍ² の上
質紙を２ｃｍ×１０ｃｍの紙片に断裁し、比較例１の紙
製緩衝材料とする。

【００４１】〈比較例２〉実施例２と同様の紙製緩衝材
料を作製し、この緩衝材料を実施例３の型、すなわち、
１００ｃｍ×１００ｃｍ×１００ｃｍの型に多量に投入
して１２０°Ｃで加熱し、コイル状に変形させたうえ各
々の緩衝材料を熱可塑性樹脂層を介して接着させ、１０
０ｃｍ×１００ｃｍ×１００ｃｍの成形体を作製した。

【００４２】こうして作製した実施例３種類、比較例２
種類、合計５種類の紙製緩衝材料の密度と緩衝効果を下
記する方法により試験し、評価した。その結果を表１に
示す。 密度 ；実施例１と比較例１は１０００ミリリットル
のメスフラスコに緩緩材料を投入し、重さから測定。実
施例２、３と比較例２は成形体の密度を体積と重さから
測定。 緩衝効果；実施例１と比較例１は２０ｃｍ×２０ｃｍ×
１５ｃｍの紙箱に紙製緩衝材料を敷きつめ、携帯用音響
機器を収納し、５０ｃｍの高さからコンクリート床に水
平落下させ収納物の破損状態を目視観察。実施例２は２
０ｃｍ×１０ｃｍ×５ｃｍの成形体の内部をくり抜き、
その空間にカメラを収納し、５０ｃｍの高さからコンク
リート床に水平落下させ、収納物の破損状態を目視観
察。実施例３と比較例２は１００ｃｍ×１００ｃｍ×１
００ｃｍの成形体の内部をくり抜き、その空間にノート
型コンピュータを収納し、５０ｃｍの高さからコンクリ
ート床に水平落下させ、収納物の破損状態を目視観察。 ○ ‥ 緩衝効果十分あり △ ‥ 収納物の破損は認められないものの、成形体の
緩衝材料間に剥離が見られる × ‥ 収納物が破損し、緩衝効果なし

【００４３】

【表１】

【００４４】表１から考察すると、先ず、バラ緩衝材料
としての能力は、実施例１と比較例１で行った。実施例
１、比較例１ともに緩衝材料の輸送時はどちらも嵩高く
なく、収納コストや輸送コストは同程度であったが、携
帯用音響機器を入れた場合、比較例１は緩衝能力が不足
であった。実施例１は破損を防ぐために必要な緩衝材料
の数も少ないため、総重量は軽くかつ、十分な緩衝能力
を示した。

【００４５】成形体としての能力は、実施例２、３と比
較例２で行った。実施例２においては、落下試験でカメ
ラの破損は認められず、実施例３においても、落下試験
でノート型コンピュータの破損は認められず、いずれも
十分な緩衝能力を示した。しかし比較例２においては、
ノート型コンピュータの破損は認められないものの成形
体の各緩衝材料間に剥離が見られ、十分な緩衝能力を示
すとはいえないものであった。

【００４６】

【発明の効果】本発明における紙製緩衝材料は、使用す
る際に加熱することによりカールして嵩高になりはじめ
て緩衝効果を発揮する。従って使用前は、嵩張らず収納
や輸送に費用がかからない。また、再生紙が使用可能な
ためリサイクル性に優れ、樹脂の使用量が５０％未満で
あるので、焼却が容易にでき易処理性を有する。さらに
マイクロカプセルを混入した樹脂層を設けた場合、さら
なる強度、緩衝性能の向上が図られる等、求められる緩
衝性能に応じて適宜構成が選べる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の紙製緩衝材料の一実施例を示す模式説
明図であり、（ａ）は加熱前の状態を断面で示し、
（ｂ）は加熱後の状態を示す。

【図２】本発明の紙製緩衝材料の別の実施例を示す模式
説明図であり、（ａ）は加熱前の状態を断面で示し、
（ｂ）は加熱後の状態を示す。

【図３】本発明の紙製緩衝材料のさらに別の実施例を示
す模式説明図であり、（ａ）は加熱前の状態を断面で示
し、（ｂ）は加熱後の状態を示す。

【符号の説明】

１０‥‥紙製緩衝材料 １１‥‥紙 １２‥‥熱収縮性プラスチックフィルム １３‥‥熱可塑性樹脂層 １４‥‥マイクロカプセル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｄ２１Ｈ 27/30 Ｂ６５Ｄ 81/14 Ａ Ｆターム(参考） 3E066 BA01 CA01 CA03 CB03 KA08 MA01 3E075 BA95 3E078 AA20 BB51 BC02 DD20 4F100 AK01B AK01C AK04B AK04C BA03 BA07 BA10B BA10C DC13A DE04C DG10A DJ01C EJ37B GB15 JA03B JB16C JK11 JL04 4L055 AJ02 AJ08 EA20 FA16 GA04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紙と熱収縮性プラスチックフィルムを積層
   した紙製緩衝材料であって、加熱によりカールを起こし
   嵩高になることを特徴とする紙製緩衝材料。
2. 【請求項２】紙と熱収縮性プラスチックフィルムを積層
   した積層シートの少なくとも紙側に熱可塑性樹脂層を設
   けた紙製緩衝材料であって、加熱によりカールを起こし
   嵩高になることを特徴とする紙製緩衝材料。
3. 【請求項３】前記熱可塑性樹脂層に、加熱により体積が
   数十倍に膨張するマイクロカプセルが混練されているこ
   とを特徴とする請求項２記載の紙製緩衝材料。
4. 【請求項４】前記熱収縮性プラスチックフィルムの熱収
   縮開始温度、熱可塑性樹脂の軟化温度並びにマイクロカ
   プセルの膨張開始温度が、５０°Ｃより高く、２００°
   Ｃよりも低い温度であることを特徴とする請求項３記載
   の紙製緩衝材料。
5. 【請求項５】前記紙には、熱収縮性フィルムの収縮方向
   に切り込み線が設けられていることを特徴とする請求項
   １、２、３または４記載の紙製緩衝材料。