JP2000168837A - 紙製緩衝材料 - Google Patents

紙製緩衝材料

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JP2000168837A
JP2000168837A JP10339655A JP33965598A JP2000168837A JP 2000168837 A JP2000168837 A JP 2000168837A JP 10339655 A JP10339655 A JP 10339655A JP 33965598 A JP33965598 A JP 33965598A JP 2000168837 A JP2000168837 A JP 2000168837A
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heat
plastic film
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shrinkable plastic
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Kenichi Niimi
健一 新見
Takehito Tomita
岳人 富田
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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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に熱収縮性プラスチックフィルム1
2を重ね、紙と熱収縮性プラスチックフィルムが収縮方
向に離れて2か所以上の接着部13を有し、加熱により
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】本発明は加熱により嵩高にな
る紙製緩衝材料で、成形体にすることもできる紙製緩衝
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。そのなかでも、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】本発明はそのような現
状を鑑み、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
使用した成形機を用いて成型でき、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
貢献する紙製緩衝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、紙に熱収縮性プ
ラスチックフィルムを重ね、前記紙と熱収縮性プラスチ
ックフィルムが収縮方向に離れて2か所以上の接着部を
有する紙製緩衝材料であって、加熱により嵩高になるこ
とを特徴とする紙製緩衝材料である。
【0007】請求項2に記載の発明は、前記熱収縮性プ
ラスチックフィルムの紙と接しない側に熱可塑性樹脂層
が設けられていることを特徴とする紙製緩衝材料であ
る。
【0008】また請求項3に記載の発明は、請求項2の
発明において、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
ことを特徴とする紙製緩衝材料である。
【0009】また請求項4に記載の発明は、請求項3の
発明において、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より低い温度であることを特徴とする紙製緩衝材料で
ある。
【0010】また請求項5に記載の発明は、樹脂の使用
量が50%未満(重量比)であることを特徴とする紙製
緩衝材料である。
【0011】
【作用】上記のように本発明によれば、紙に熱収縮性プ
ラスチックフィルムを重ね、前記紙と熱収縮性プラスチ
ックフィルムが収縮方向に離れて2か所以上の接着部を
有する紙製緩衝材料であるので、加熱により熱収縮性プ
ラスチックフィルムが収縮して嵩高になり緩衝効果が発
生する。
【0012】また、熱収縮性プラスチックフィルムの紙
と接しない側に熱可塑性樹脂層を設けておくと、紙製緩
衝材料同士が接着して強固な成形体とすることができ
る。
【0013】また、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。
【0014】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、200
°Cより低く設定したので、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。
【0015】さらにまた、樹脂の使用量を50%未満
(重量比)に設定したので、紙に近い緩衝材料となり、
廃棄時には紙と同様に容易に焼却することができる。
【0016】
【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10の一実施
例の断面を示す模式説明図であり、紙11に熱収縮性プ
ラスチックフィルム12を重ね、収縮方向の2か所以上
の離れた点に接着部13を設けた基本構成から成る。
【0017】紙11は、坪量が30〜150g/m2
度の純白ロール、上質紙などの洋紙、80〜300g/
2 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。
【0018】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
傷付く恐れが発生する。
【0019】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。
【0020】紙11と熱収縮性プラスチックフィルム1
2とを部分的に貼り合わせる手段は特に限定されず公知
の方法が使用できる。
【0021】材料の形状は自由であり、熱収縮フィルム
を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。また、熱収縮フィルム
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。
【0022】これによる紙製緩衝材料は、加熱してやる
ことで、熱収縮性プラスチックフィルムが収縮をおこし
材料が変形することで嵩高になるため、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いため場所をとらない。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にまわせばよい。
【0023】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チレンフィルム層を、もう片面に
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の型に充填
し、加熱すると、材料それぞれが概ね中空状の凸形に変
形し、材料にもうけたポリエチレンエマルジョンを薄膜
化した樹脂層が溶け材料同士が接着した。その後冷却し
樹脂層が固化した後取り出すと、100cm×100c
m×40cmの成形体15が得られる(図4参照)。
【0024】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樹脂、中密度ポリエ
チレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、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、ポリ酢酸ビニル、
ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、アクリ
ル樹脂、ポリ塩化ビニリデン、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。
【0025】また成形時において、加圧蒸気等を利用し
た成形機を使う場合、工程中の一時期、湿潤状態にな
る。これを利用し、再湿性の接着剤をつかうことで材料
間の接着を行うことが可能である。再湿性の接着剤とし
ては天然系としてはアラビアゴム、デキストリン、合成
系としてはポリビニルアルコール等が挙げられる。
【0026】これを材料の表層に設ける手段は特に限定
されないが、噴霧等により表層に樹脂層を設けてやれば
よい。
【0027】この紙製緩衝用材料を構成を検討した結
果、使用される材料において、紙に設ける熱収縮性プラ
スチックフィルムが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、また変形した後、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収縮温度があまりに離れてい
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。
【0028】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。
【0029】樹脂層の軟化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。
【0030】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。
【0031】この構成の紙製緩衝材料を、例えば、10
0cm×100cm×40cmの型に充填し、加圧蒸気
により加熱すると、材料それぞれが、熱収縮性フィルム
により、変形し、さらに材料の表層の樹脂層がとけ材料
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×
40cmの成形体が得られる。
【0032】この実験の結果強度のみならず、マイクロ
カプセルが中空状態に膨張することで、緩衝性能、断熱
性能、吸音性能などがすべてあがっていることが判明し
た。
【0033】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。これは一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てあるマイクロカプセルが
膨張する。これは二次膨張というべきものであり、それ
らの膨張はそれぞれ効果が異なっている。
【0034】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しうり、収納のコストや
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〜数百倍に膨張
したマイクロカプセル自身が中空の構造体であるため、
それ自体の緩衝性、吸音性、断熱性の能力も加わって、
成形体として大幅な性能の向上がはかられた。
【0035】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。
【0036】また一次膨張して後、材料間の接着が行わ
れるよう紙の表層に設けられる樹脂層の熱可塑性温度
は、熱収縮性プラスチックフィルムの収縮温度以上が必
要である。
【0037】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
温度以下でマイクロカプセルが膨張して、均一にマイク
ロカプセルが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。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。
【0038】
【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 の上質紙に
厚さ30μmの一軸延伸ポリエチレンフィルム(以下O
PEという)(熱収縮開始温度;100°C)を重ね、
積層シートとし、延伸方向に10cm、延伸方向と交差
する方向(幅方向)に2cmの小片に断裁する。つぎ
に、断裁した積層シートの延伸方向の両端縁の近傍に幅
方向に上質紙とOPEを熱融着して線状の接着部を設
け、離れた2点に接着部を設けた積層シートとする。
【0039】この離れた2点が接着した積層シート小片
を100°Cに加熱すると、OPEが熱収縮を起こして
図1(b)に示すような、上質紙がカールして空洞部を
有する実施例1の紙製緩衝材料となる。
【0040】〈実施例2〉まず、実施例1で用いたと同
じ厚さ30μmのOPEの片面にポリエチレンのエマル
ジョンを塗布して乾燥させ、厚さ35μmの熱可塑性樹
脂層を形成させる。
【0041】この熱可塑性樹脂層を形成させたOPEを
延伸方向が長手方向になるように、2cm×0.5cm
の短冊状に断裁する。
【0042】つぎに、実施例1で用いたと同じ坪量10
4.7g/m2 の上質紙を3cm×3cmの正方形に断
裁する。先に作製した短冊状のOPE2枚を、この正方
形の上質紙の対角線上に交差させて熱可塑性樹脂層が上
側になるように配置し、正方形の対角線上の4隅の上質
紙とOPEとを点状に接着して、離れた4点が接着した
シートとする。
【0043】この離れた4点が接着したシート多数を2
0cm×10cm×5cmの型に投入して120°Cに
加熱する。OPEは熱収縮を起こし、上質紙の中央部が
盛り上がって空洞状を呈した紙製緩衝材料となると共
に、熱可塑性樹脂層同士が接着して各々の紙製緩衝材料
が強固に接着した20cm×10cm×5cmの実施例
2の成形体15となる(図4参照。
【0044】〈実施例3〉まず、実施例2で用いたと同
じポリエチレンのエマルジョン100部に、直径;30
μm、膨張率;70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;140°C)を10部混入して
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で用いたと同じ厚さ30μmのOPEの片面に塗布
し、乾燥させて厚さ20μmのマイクロカプセル入り熱
可塑性樹脂層を形成させる。
【0045】このマイクロカプセル入り熱可塑性樹脂層
を形成させたOPEを延伸方向が長手方向になるよう
に、2cm×0.5cmの短冊状に断裁する。
【0046】つぎに、実施例1で用いたと同じ坪量10
4.7g/m2 の上質紙を3cm×3cmの正方形に断
裁する。先に作製した短冊状のOPE2枚を、この正方
形の上質紙の端縁に互いに平行になるよう、かつ、熱可
塑性樹脂層が上側になるように配置し、各OPEの端縁
近傍で、正方形の対角線上の4隅近傍の上質紙とOPE
とを点状に接着して、離れた4点が接着したシートとす
る。
【0047】この離れた4点が接着したシート多数を1
00cm×100cm×100cmの型に投入して14
0°Cに加熱する。OPEは熱収縮を起こし、上質紙の
中央部が盛り上がって空洞状を呈した紙製緩衝材料とな
ると共に、マイクロカプセルが周囲の熱可塑性樹脂層を
まといながら膨張し、熱可塑性樹脂層同士が接着して緩
衝材料同士の接着面積を拡大させ、各々の紙製緩衝材料
が強固に接着した100cm×100cm×100cm
の実施例3の成形体となる(図4参照)。
【0048】〈比較例1〉実施例1で用いたと同じ坪量
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。
【0049】〈比較例2〉実施例2で用いたと同じ紙製
緩衝材料を用いて、その多数を実施例3で用いたと同じ
100cm×100cm×100cmの型に投入し、1
40°Cに加熱して比較例2の成形体とする(詳細な説
明は省略する)。
【0050】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ないしは緩衝成形体の
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100ミリリットルの
メスフラスコに材料を投入し、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により観察。実施
例2は20cm×10cm×5cmの成形体の内部をく
り抜き、その空間に携帯電話を収納し、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
目視により観察。実施例3と比較例2は100cm×1
00cm×100cm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
目視により観察。 ○ ‥ 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
【0051】
【表1】
【0052】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
帯用音響機器を収納した場合、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。
【0053】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、落下試験で携帯
電話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。
【0054】
【発明の効果】本発明のにおける紙製緩衝材料は、使用
する最に加熱することで初めて緩衝能力、断熱能力、吸
音能力を発現するものであり、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接着層を設けた場
合、さらなる強度、緩衝能力の向上が図られる等、求め
られる緩衝能力に応じて適宜構成が選択できる。
【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)は加熱後の状態を断面で示す。
【図2】本発明の紙製緩衝材料の加熱前の別の実施例を
示す模式説明図である。
【図3】本発明の紙製緩衝材料の加熱前のさらに別の実
施例を示す模式説明図である。
【図4】本発明の紙製緩衝材料を多数個、型に入れて加
熱し、成形体とした状態を示す模式説明図である。
【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‥‥接着部 15‥‥成形体
───────────────────────────────────────────────────── 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 D21H 27/30 C F16F 9/02 F16F 9/02 Fターム(参考) 3E066 AA01 CA01 CA03 CB01 CB02 CB03 DA01 KA08 LA16 MA01 NA08 NA42 NA51 3E078 AA20 BB51 BC02 DD20 3J069 AA01 CC40 4F100 AK01B AK01C AK04 AK07 AK12 AK15 AR00C BA02 BA03 BA07 BA10A BA10C BA32 DG10A JA02 JA02C JA03B JA15 JB16C JK10 JL01 JL05 JL16 4L055 AJ02 BE14 EA20 EA32 FA16 GA04

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】紙に熱収縮性プラスチックフィルムを重
    ね、前記紙と熱収縮性プラスチックフィルムが収縮方向
    に離れて2か所以上の接着部を有する紙製緩衝材料であ
    って、 加熱により嵩高になることを特徴とする紙製緩衝材料。
  2. 【請求項2】前記熱収縮性プラスチックフィルムの紙と
    接しない側に熱可塑性樹脂層が設けられていることを特
    徴とする請求項1記載の紙製緩衝材料。
  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】樹脂の使用量が50%未満(重量比)であ
    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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014144784A (ja) * 2013-01-28 2014-08-14 Univ Of Yamanashi 緩衝シート、緩衝シートの製造方法及び製造装置
JP2017007103A (ja) * 2015-06-16 2017-01-12 東洋紡株式会社 包装体、およびその製造方法、包装緩衝材用積層シート、梱包体
JP2020062791A (ja) * 2018-10-16 2020-04-23 セイコーエプソン株式会社 繊維成形物および繊維成形物の製造方法

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