JP2002294543A - 植物繊維からなる立体成形物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、成形工程で水を用いたパルプスラリ
ーを使用することなく乾式の成形により、高い生産効率
で容易に成形できる植物繊維よりなる立体成形物を提供
することを目的とする。 【解決手段】植物繊維と、該繊維と熱融着可能な熱可塑
性樹脂とが混合されてなる植物繊維を主原料とした混合
物よりなるマットを、立体形状を有する凹凸一対のプレ
ス金型で圧縮し、加熱処理によって前記熱可塑性樹脂を
介して、該繊維同士の交点が少なくとも部分的に接着、
形状保持されてなることを特徴とする立体成形物であ
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、植物繊維からなる
立体成形物に関するもので、さらに具体的には、植物繊
維と熱可塑性樹脂を一定比率で混合した植物繊維を主原
料とした混合物を、立体成形物に成形した後、加熱処理
によって、繊維間の空隙を保持しつつ、前記熱可塑性樹
脂を介して繊維同士の交点が接着されている立体成形物
であって、容器等に使用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】植物繊維からなる立体成形物から得られ
る容器としては、パルプに代表される植物繊維を水中に
分散したスラリーを、立体形状を有する網にて抄き上げ
た後、乾燥して成形物とする、いわゆるパルプモールド
法による湿式の成形法が一般的に用いられている。ま
た、板紙を熱プレスし、容器を得る方法もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記パルプモ
ールド法による立体成形物から得られる容器は、成形工
程において容器が水分を多く含んでいるため、容器を乾
燥する際に多量の乾燥エネルギーを消費する上に、成形
時間が長く、生産効率が極めて悪いという問題があっ
た。また、板紙を熱プレスする方法では紙の密度が高い
ため、皺や段差が容器に生じるという問題があった。

【０００４】本発明は、上記課題を鑑みなされたもの
で、成形工程で水を用いたパルプスラリーを使用するこ
となく乾式の成形により、高い生産効率で容易に成形で
きる植物繊維よりなる立体成形物を提供することを目的
とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するためになされたもので、すなわち請求項１記載
の発明は、植物繊維と、該繊維と熱融着可能な熱可塑性
樹脂とが混合されてなる植物繊維を主原料とした混合物
よりなるマットを、立体形状を有する凹凸一対のプレス
金型で圧縮し、加熱処理によって前記熱可塑性樹脂を介
して、該繊維同士の交点が少なくとも部分的に接着、形
状保持されてなることを特徴とする立体成形物である。

【０００６】請求項２記載の発明は、前記熱可塑性樹脂
は、粉末状あるいは繊維状の熱可塑性樹脂を含むことを
特徴とする請求項１に記載の立体成形物である。

【０００７】請求項３記載の発明は、前記熱可塑性樹脂
は、粉末状あるいは繊維状のポリオレフィン系樹脂を含
むことを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の
立体成形物である。

【０００８】請求項４記載の発明は、前記熱可塑性樹脂
は、ポリプロピレン系樹脂を芯成分とし、ポリエチレン
系樹脂を鞘成分とする鞘芯構造を有する繊維状ポリオレ
フィン樹脂を含むことを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれかに記載の立体成形物である。

【０００９】請求項５記載の発明は、前記熱可塑性樹脂
は、粉末あるいは繊維状の微生物分解性を有する樹脂で
あることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
の立体成形物である。

【００１０】請求項６記載の発明は、前記繊維状の熱可
塑性樹脂の繊維長が、１〜２５ｍｍの範囲を満たすこと
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の立体成
形物である。

【００１１】請求項７記載の発明は、前記植物繊維が、
パルプを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれ
かに記載の立体成形物である。

【００１２】請求項８記載の発明は、前記植物繊維が、
古紙解繊物を含むことを特徴とする請求項１乃至６のい
ずれかに記載の立体成形物である。

【００１３】請求項９記載の発明は、請求項１乃至８の
いずれかに記載の立体成形物が、容器形状であることを
特徴とする立体成形物である。

【００１４】請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９
のいずれかに記載の立体成形物が、少なくとも一層の熱
可塑性樹脂層を有することを特徴とする立体成形物であ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例として実
施の形態について説明する。

【００１６】本発明の植物繊維からなる立体成形物は、
植物繊維と、該繊維と熱融着可能な熱可塑性樹脂とが混
合されてなる植物繊維を主原料とした混合物よりなるマ
ットを、立体形状を有する凹凸一対のプレス金型で圧縮
し、加熱処理によって前記熱可塑性樹脂を介して、該繊
維同士の交点が少なくとも部分的に接着されてなるもの
である。また、プレス成形によって立体成形物を得る際
に用いる植物繊維と、該繊維と熱融着可能な熱可塑性樹
脂とが混合されてなる植物繊維を主原料とした混合物よ
りなるマットは成形品の形状、プレス工程により予備加
熱を施し、植物繊維と熱可塑性樹脂の交点を接着しマッ
トの強度を向上することも可能である。

【００１７】プレス金型で圧縮し加熱する方法は、プレ
ス金型自体を熱媒体、ヒーター等の周知の加熱手段で加
熱しておく方法、多孔を有する凹凸一対のプレス金型で
植物繊維と熱可塑性樹脂よりなるマットを圧縮し、型開
き前に金型の多孔部より熱風または加熱蒸気を型内に導
入、通過させる方法がある。（以下プレス成形と称す
る）

【００１８】本発明に用いる植物繊維と熱融着可能な熱
可塑性樹脂とが混合されてなる植物繊維を主原料とした
混合物よりなるマットの密度は、０．０２乃至０．５０
ｇ／ｃｍ３が可能であるが、成形後に生じる成形品の
皺、段差を考慮すると密度は０．２ｇ／ｃｍ３以下が好
ましい。尚、植物繊維と熱融着可能な熱可塑性樹脂とが
混合されてなる植物繊維を主原料とした混合物よりなる
マットの製造方法は、前記密度が得られるものであれば
周知の不織布等の製造法によるものであって良く、特に
限定されるものではない。

【００１９】本発明で用いられる熱融着可能な熱可塑性
樹脂としては、例えばポリプロピレン、高密度ポリエチ
レン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状
低密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、プ
ロピレンと他のαオレフィンとの２元または３元共重合
体等のポリオレフィン類、ポリヒドロキシブチレート、
ポリヒドロキシブチレート／ヴァリレートに代表される
微生物合成系の脂肪族ポリエステル、ポリブチレンサク
シネート、ポリブチレンサクシネート／アジペート、ポ
リエチレンサクシネート、ポリエステルアミド、ポリブ
チレンサクシネート／カーボネート、ポリ乳酸、ポリカ
プロラクタンに代表される化学合成系の脂肪族ポリエス
テル、ポリブチレンアジペート／テレフタレート、変性
ポリエチレンテレフタレート等に代表される化学合成系
の脂肪族芳香族ポリエステルが好ましいが、植物繊維と
熱接着するものであれば特に限定されるものではない。

【００２０】植物繊維に対する熱可塑性樹脂の配合率
は、重量比率で５％以上〜５０％未満が好ましい。５％
以下では製造した立体形状物の強度が不足し、５０％以
上では植物繊維を主体とした本発明の立体成形物を得る
目的からはずれてしまう。

【００２１】本発明で用いられる熱可塑性樹脂として、
粉末状あるいは繊維状の熱可塑性樹脂を含むことが必要
である。

【００２２】また、繊維の形態としては、単層、あるい
は鞘芯型、並列型、多層型、中空多層型、異型多層型、
海島型等の複合繊維が使用できる。繊維を構成するいず
れかの部分の樹脂成分中に、例えばポリプロピレン、高
密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエ
チレン、線状低密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル
共重合体、プロピレンと他のαオレフィンとの２元また
は３元共重合体等のポリオレフィン類、その他植物繊維
と熱接着するものが存在すれば特に限定されるものでは
ない。

【００２３】一例として、ポリプロピレン樹脂を芯成分
とし、ポリエチレン樹脂を鞘成分とする鞘芯構造を有す
る繊維状ポリオレフィン樹脂等が好ましく用いられる。

【００２４】繊維を構成する外層と内層、あるいは海島
等におけるいずれかの部分の樹脂成分が異なる熱可塑性
樹脂からなる場合は、異なる熱可塑性樹脂の融点差は１
０℃以上あることが好ましい。これにより、低融点成分
の融点以上、高融点成分の融点未満の温度で熱処理すれ
ば、複合繊維の低融点成分が溶融されて繊維接合点が熱
接合され、高融点成分はそのままで残存した三次元のネ
ットワーク構造の植物繊維よりなる立体成形物を得るこ
とができる。尚、熱可塑性樹脂繊維は植物繊維との接着
部位が熱可塑性樹脂で形成されていれば良く、場合によ
り多層構成の内層あるいは海島構造の海部は熱硬化性の
樹脂を用いることもできる。

【００２５】熱可塑性樹脂繊維の繊維長は、１〜２５ｍ
ｍの範囲を満たすことが望ましいが、特に、繊維長１ｍ
ｍ以上が好ましい。一方、繊維長が２５ｍｍを越える場
合は、繊維同士が絡むため均一な地合いの立体形状物が
得られない。

【００２６】熱可塑性樹脂繊維の繊維の太さについて
は、０．５〜５０デニールが良く、好ましくは１．５〜
１０デニールである。繊維の太さが１デニール未満の場
合、植物繊維よりなる立体成形物の強度が小さく実用的
ではない。一方、繊維の太さが１００デニールを越える
場合、繊維同士が絡むため均一な地合いの立体形状物、
容器が得られない。

【００２７】植物繊維を含むマットよりなる立体成形物
は、必要に応じて成形物の片面に少なくとも一層の熱可
塑性樹脂層を設けることが出来る。設ける方法として
は、例えばプレス成形する前の植物繊維を含むマットに
熱可塑性樹脂成膜物を積層した後プレス成形し立体成形
物を得る法、所望する立体形状に成形された熱可塑性樹
脂組成物を植物繊維を含むマットをプレス成形する際に
同時あるいは植物繊維を含むマットをプレス成形により
立体成形した後に積層する方法、植物繊維を含むマット
をプレス成形した後の成形物の表面に熱によって可塑化
された樹脂シートを圧空、真空成形によって一体化する
方法、植物繊維を含むマットをプレス成形した後の容器
状成形物の内面に溶融押し出しされた熱可塑性樹脂シー
トまたはパリソンをブロー成形等によって形状を追従さ
せ一体に積層する方法があるが、他の方法であっても良
く、前記方法に限定されるものではない。また、熱可塑
性樹脂層と植物繊維を含むマットよりなる立体成形物の
接着方法は、一体化する方法（前記）により異なるが、
植物繊維よりなるマットに添加された熱可塑性樹脂、熱
可塑性樹脂層のプレス成形時の熱接着性、周知の接着剤
によるものであって良い。

【００２８】熱可塑性樹脂層の材質としては、要求する
機能によって、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹
脂、ポリオレフィン樹脂の酸変性物、ナイロン樹脂、エ
チレンビニルアルコール共重合体樹脂等を単体、混合、
積層して用いることが出来る。

【００２９】植物繊維を含むマットよりなる立体成形物
の表面に印刷部を設ける場合、印刷を施した紙または熱
可塑性樹脂成膜物をプレス成形する前の植物繊維を含む
マットに積層した後、プレス成形を行う方法、プレス成
形の金型内に印刷された紙または熱可塑性樹脂成膜物シ
ートを挿入し植物繊維を含むマットのプレス成形時に一
体化する方法、植物繊維を含むマットよりなる立体成形
物をプレス成形によって得た後、周知の成形品印刷方法
によって印刷を行うことが出来る。

【００３０】植物繊維を含むマットより成る立体成形物
で、繊維同士の接着不足等により繊維の脱落がある場合
には、表面に熱可塑性樹脂層が無い場合、あるいは片側
のみに熱可塑性樹脂層を配した場合は、非熱可塑性樹脂
層側より熱可塑性樹脂およびその液状物、あるいはラテ
ックス、澱粉等の液状物を植物繊維よりなる立体成形物
の表面より噴霧し、あるいは加熱蒸気により、繊維同士
の交点を結合させることができる。また、接着されてい
ない繊維を立体成形物の表面より吸引し除去することが
できる。

【００３１】また、エアレイド法の場合、植物繊維同士
の接着力を向上するために、パルプの解繊時に製紙用の
紙力増強剤、例として澱粉、ゴム、ポリビニルアルコー
ルや他の水溶性高分子、タンパク質ロジン、あるいは液
状の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂噴霧を単体、組み合わ
せて添加、あるいは繊維の積層時に噴霧し、立体成形物
の成形時の熱、加熱蒸気等で繊維同士の接着力を向上す
ることもできる。

【００３２】本発明で用いられる植物繊維は、パルプ、
草等の植物の繊維化物、あるいは古紙を、粉砕機、ドラ
イパルプ製造装置、レファイナー、グラインダ、エンド
ミル、パルパー、解繊機等を用いて乾式で解繊してなる
嵩高の綿状体等の植物繊維を単独、或いはこれらの複合
物が使用できる。

【００３３】植物繊維を含むマットの製造方法として
は、水を用いて繊維を積層した湿式法、あるいは水等の
液体の流体を用いずに繊維を積層させる乾式法等の周知
の不織布製造法でよく、乾式の積織法すなわちエアレイ
ド法は、例えば多孔質のスクリーン内部へ繊維を圧送
し、スクリーンを通過させた後繊維落下、積層するスク
リーン法、ピッカーローター法、ガーネットロール法、
カード法、またはその他の積繊方式等でよい。

【００３４】得られた植物繊維よりなる立体成形物は表
面に熱可塑性樹脂層が無い場合等、必要性に応じて表面
に、液状の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム、水溶性
高分子、タンパク質、ロジン、澱粉等の目止め剤を、立
体成形物に噴霧、乾燥して目止め層を設けることが可能
である。これにより表面平滑性、表面サイズ性、表面か
らの繊維の脱落を防止できる。

【００３５】

【実施例】以下、実施例について具体的に説明するが、
本発明は、ここで用いられた材料に限定されるものでは
ない。

【００３６】＜実施例１＞針葉樹パルプ８０重量部に表
面層の融点が１３０℃のポリエチレン、内層の融点が１
６０℃のポリプロピレンよりなる多層熱可塑性樹脂繊維
２０重量部を添加し、エアレイド法により密度が０．０
５ｇ／ｃｍ３のマットを作成し、１５０℃で２分間加熱
した。また、印刷が施された５０ｇ／ｍ２の紙の断裁物
を雌型の底平面部に置き、前記加熱済のマットを立体形
状を有する多孔質雄型と多孔質雌型の間に置き、前記雄
型と雌型にて加圧しつつ１５０℃の加熱蒸気を雄型に設
けた孔より３０秒間導入し、雄型と雌型に設けられた隙
間の立体形状物を加熱、その後雌型に設けた孔より２０
秒間真空吸引した後、雄型と雌型を型開きし、不要部分
を打ち抜き、所望形状を有する厚さ０．７ｍｍの印刷部
を有する容器を得た。前記針葉樹パルプを主体とする容
器を針葉樹パルプを主体とする容器と同一の形状を有す
る圧空成形機内の金型内に移裁し、エチレン酢酸ビニル
共重合体樹脂（立体成形品側）４０μ／ポリプロピレン
樹脂２００μ計２４０μの多層シートを加熱、圧空成形
し、針葉樹パルプを主体とする容器の内容物充填側に一
体化させた。この針葉樹パルプを主体とする立体成形物
の外面に目止め層としてポリビニルアルコール５％水溶
液を噴霧し直径口内径１００ｍｍ、口部フランジ径１１
０ｍｍ、底内径７０ｍｍ、高さ５０ｍｍの植物繊維より
成る容器を得た。

【００３７】

【発明の効果】本発明により、成形工程で水を用いたパ
ルプスラリーを使用することなく乾式の成形により、高
い生産効率で皺、段差の無い植物繊維よりなる立体成形
物を容易に提供することが可能となった。本発明の植物
繊維よりなる立体成形物は、容器類、あるいは緩衝材、
断熱材等の用途に広く使用することができる。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】植物繊維と、該繊維と熱融着可能な熱可塑
   性樹脂とが混合されてなる植物繊維を主原料とした混合
   物よりなるマットを、立体形状を有する凹凸一対のプレ
   ス金型で圧縮し、加熱処理によって前記熱可塑性樹脂を
   介して、該繊維同士の交点が少なくとも部分的に接着、
   形状保持されてなることを特徴とする立体成形物。
2. 【請求項２】前記熱可塑性樹脂は、粉末状あるいは繊維
   状の熱可塑性樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記
   載の立体成形物。
3. 【請求項３】前記熱可塑性樹脂は、粉末状あるいは繊維
   状のポリオレフィン系樹脂を含むことを特徴とする請求
   項１乃至２のいずれかに記載の立体成形物。
4. 【請求項４】前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン系樹
   脂を芯成分とし、ポリエチレン系樹脂を鞘成分とする鞘
   芯構造を有する繊維状ポリオレフィン樹脂を含むことを
   特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立体成形
   物。
5. 【請求項５】前記熱可塑性樹脂は、粉末あるいは繊維状
   の微生物分解性を有する樹脂であることを特徴とする請
   求項１乃至４のいずれかに記載の立体成形物。
6. 【請求項６】前記繊維状の熱可塑性樹脂の繊維長が、１
   〜２５ｍｍの範囲を満たすことを特徴とする請求項１乃
   至４のいずれかに記載の立体成形物。
7. 【請求項７】前記植物繊維が、パルプを含むことを特徴
   とする請求項１乃至６のいずれかに記載の立体成形物。
8. 【請求項８】前記植物繊維が、古紙解繊物を含むことを
   特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の立体成形
   物。
9. 【請求項９】請求項１乃至８のいずれかに記載の立体成
   形物が、容器形状であることを特徴とする立体成形物。
10. 【請求項１０】請求項１乃至９のいずれかに記載の立体
    成形物が、少なくとも一層の熱可塑性樹脂層を有するこ
    とを特徴とする立体成形物。