JP2003025315A - 植物繊維からなる立体成形物 - Google Patents

植物繊維からなる立体成形物

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Tomoaki Takasaki
智明 高崎
Toshiya Naito
俊也 内藤
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  • Containers Having Bodies Formed In One Piece (AREA)
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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ものである。 【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
物を、立体形状を有する多孔質の金型上に分散し、堆積
させた後、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。
【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為、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。
【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
を、立体形状を有する多孔質の金型あるいは網の上に分
散し、堆積させた後、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5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を、立体形
状を有する多孔質の金型上に分散し、堆積積層させた
後、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。
【0017】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。
【0018】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。
【0019】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。
【0020】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、微生物分解性を
有する熱可塑性樹脂、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。
【0021】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。
【0022】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成る立体成形物を得るこ
とができる。なお、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。
【0023】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。繊維長が、1mm未
満の場合は、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。
【0024】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。
【0025】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、熱可塑性樹脂およびその液状物、あるは
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。
【0026】また、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。
【0027】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、あるいはこれらの複
合物が使用できる。
【0028】次に、本発明の植物繊維からなる立体成形
物の製造方法の一例について図に基づいて説明する。図
1は、本発明に係わる立体成形物の製造装置の要部を示
す模式図である。図1(a)に示すように、エアレイド
加工機を用いて、植物繊維と、該繊維と熱融着可能な熱
可塑性樹脂とをチャンバー1内で混合された植物繊維を
主原料とした混合物2を、スクリーンメッシュ3を通過
させて、矢印方向に移動するコンベア6上に配置された
立体形状を有する多孔質の金型5上にサクションブロア
4の吸引によって分散し、堆積させて立体形状物7を成
形する。
【0029】上記立体成形物を、図1(b)に示すよう
に、多孔質雄型9で加圧しながら、加熱蒸気11を雌型
8に設けた孔(図示せず)より導入し、雄型と雌型に設
けられた隙間の立体形状物を加熱した後、図1(c)に
示すように、雄型に設けた孔より真空吸引した後、雄型
と雌型を型開きし、あるいはヒーター等で加熱された雄
型、雌型で加熱加圧した後、不要部分を打ち抜き、所望
形状を有する立体形状物7を得る。前記立体形状物への
雄型、雌型での加圧の有無によって立体成形物の密度を
コントロールすることが出来る。
【0030】なお、エアレイド加工機としては、上記は
一例であり、水等の液体の流体を用いずに繊維を積層さ
せるもので有れば上記のスクリーン法以外のものであっ
ても良く、例えば周知の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でも良
い。
【0031】得られた植物繊維より成る立体成形物7の
表面は、必要性に応じて、図1(d)に示すように、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14を使用
して、立体成形物の加熱前後に表面に目止め剤を噴霧、
乾燥して目止め層を設けることが可能である。また、必
要に応じて、立体成形物7の表面に対して表面平滑性、
表面サイズ性等の処理を施すこともできる。目止め層を
設けることにより、立体成形物7の表面からの繊維の脱
落を防止できる。
【0032】
【実施例】以下、実施例について一例を具体的に説明す
るが、本発明は、ここで用いられた材料、積繊機に限定
されるものではない。
【0033】<実施例1>針葉樹パルプ80重量部に表
面層が融点130℃のポリエチレン、内層が融点160
℃のポリプロピレンより成る多層熱可塑性樹脂繊維20
重量部を添加し、立体形状を有する多孔質雄型の上にエ
アレド法にて比重が0.05、厚みが10mmと成るよ
うに堆積させた立体形状物を得た後、多孔質雌型で加圧
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の立体形状物を得た。この
立体成形物の内面、外面の両表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100
mm、口部フランジ径110mm、底内径70mm、高
さ50mmの植物繊維より成る容器を得た。
【0034】
【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、断熱容器、緩衝性を有する容器
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる立体成形物の製造装置の要部を
示す模式図である。
【符号の説明】
1……チャンバー 2……繊維と繊維状熱可塑性樹脂混合物 3……スクリーンメッシュ 4……サクションブロア 5……金型 6……ベルトコンベア 7……立体成型物 8……雌型 9……雄型 11……スチームまたは熱風 12……真空吸引 13……目止め剤噴霧装置 14……目止め剤
───────────────────────────────────────────────────── 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) B65D 1/09 B65D 65/02 E 3H036 65/02 65/46 4F205 65/46 81/02 4F213 81/02 81/38 Z 81/38 F16L 59/02 F16L 59/02 B65D 1/00 A C Fターム(参考) 2B260 AA02 AA20 BA04 BA07 BA19 CC02 CD16 CD30 EA05 EB02 EB06 EB19 EB21 EC18 3E033 AA10 BA10 BA15 BA16 BA17 BA30 BB01 CA20 FA01 3E066 AA42 BA01 CA01 CA08 CB01 KA04 KA10 MA06 3E067 BA02A BA10A BB01A BB22A BB26A BB30A BC02A CA18 CA30 GA11 GD03 3E086 AD05 BA04 BA14 BA15 BA29 BB90 3H036 AA09 AB12 AB18 AB20 AB24 AE13 4F205 AA03 AA04 AA11 AB25 AD06 AD16 AH55 AH56 AH58 GA11 GB01 GC01 GE02 GF02 GF29 GF30 GW06 4F213 AA03 AB25 AG20 AH55 WA03 WA22 WA40 WB01 WC04 WF01 WW05

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
    物を、立体形状を有する多孔質の金型あるいは網の上に
    分散し、堆積させた後、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5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。
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