JP2003137349A - 植物繊維を主原料とするマット及びその立体成形物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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１３と、該植物繊維と熱融着可能
な熱可塑性樹脂１４とが混合されてなる植物繊維を主原
料としたマットにおいて、縦、横の一方或いは両方に連
続した糸状物１１，１２を配した植物繊維を主原料とす
るマット及びこれを用い、立体形状を有する凹凸一対の
プレス金型で圧縮成形されたことを特徴とする立体成型
物。

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、緩衝材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。又、
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。
又、板紙を熱プレスする方法では紙の密度が高い為、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マット
において、縦、横の一方或いは両方に連続した糸状物を
配したことを特徴とするプレス成形用の植物繊維を主原
料とするマットである。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
植物繊維を主原料とするマットを用い、立体形状を有す
る凹凸一対のプレス金型で圧縮成形、すなわち圧し、加
熱処理によってパルプマットに混合された熱可塑性樹脂
を介して、植物繊維の交点が少なくとも部分的に接着、
形状保持されてなる立体成形物であることを特徴とす
る。

【０００７】

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

【０００８】本発明の植物繊維を主原料とするマット
は、図１に示すように、縦、横の一方或いは両方に連続
した糸状物（１１，１２）を配されていると共に、植物
繊維（１３）と、該植物繊維（１３）と熱融着可能な熱
可塑性樹脂（１４）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（１０）である。

【０００９】このマット（１０）を用い、図２に示すよ
うに、立体形状を有する凹凸一対のプレス金型（１，
２）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
た立体成形物である。又、前記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。

【００１０】植物繊維を主原料とするマット（１０）
に、縦、横の一方或いは両方に連続した糸状物をを配す
ることはマットの補強を目的とし、後工程のプレス金型
で圧縮、加熱するプレス成形の際にマットに切れ等の破
損が生じることを防止する。

【００１１】糸状物（１１，１２）の材質としては、植
物繊維、樹脂繊維の縒り合わせたもの、あるいは樹脂の
単繊維、繊維の網状加工物であってよく、繊維の太さは
所望する強度、糸状物の配列間隔により適宜設定するこ
とが出来る。

【００１２】植物繊維を含むマット（１０）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、乾式の積繊法すなわちエ
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、又はその他の積繊方式等で良い。

【００１３】植物繊維よりなるマットに糸状物を配する
方法としては、前記各積繊方式の装置内に縦糸、横糸あ
るいは網状物を通過させつつ植物繊維、熱可塑性樹脂を
堆積させることでよい。

【００１４】プレス金型で圧縮し加熱する合法は、プレ
ス金型自体を熱媒体、ヒーター等の周知の加熱方法に加
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成るマットを圧縮し、型開
き前に金型の多孔部より熱風又は加熱蒸気を型内に導
入、通過させる方法等がが有る。（以下プレス成形と称
する）

【００１５】本発明に用いる植物繊維（１３）と熱融着
可能な熱可塑性樹脂（１４）とが混合されてなる植物繊
維を主原料とした混合物よる成るマットの密度は、０．
０２乃至０．５０ｇ／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
混合物よる成るマットの製造方法は、前記密度が得られ
るもので有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。

【００１６】本発明で用いられる熱融着可能な熱可塑性
樹脂（１４）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。

【００１７】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％
未満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。

【００１８】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が少なくとも含む
ことが必要である。

【００１９】また、繊維の形態としては、単層、或いは
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。

【００２０】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。

【００２１】繊維を構成する外層と内層、或いは海島等
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１０
℃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或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。

【００２２】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。

【００２３】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５０デニール以上、特に
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。

【００２４】植物繊維を含むマットより成る立体成形物
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
同時或いは植物繊維を含むマットをプレス成形立体成形
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又はパ
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。又、熱可塑性樹脂層と植
物繊維を含むマットより成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。

【００２５】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。

【００２６】植物繊維を含むマットより成る立体成形物
の表面に印刷部を設ける場合、印刷を施した紙又は熱可
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又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成る立体成形物を
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。

【００２７】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、或いは片側の
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。

【００２８】又、エアレイド法の場合、植物繊維同士の
接着力を向上する為に、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。

【００２９】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。

【００３０】得られた植物繊維より成る立体成形物は表
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。

【００３１】

【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に限定されるも
のではない。

【００３２】＜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成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でマットの中心付近に、縦横５ｍｍ間隔で
１０デニールのポリエステル樹脂繊維が配されたマット
を作成し、１５０℃で２分間加熱した。前記加熱済のマ
ットを１３５℃に加熱されたプレス金型の雄型と雌型の
間に置き、３０秒間加圧した後、雄型と雌型を型開き、
成形品を取り出し、成形品の不要部分を打ち抜き、所望
形状を有する厚さ０．７ｍｍの印刷部を有する立体成形
物を得た。尚、植物繊維より成るマットをプレス成形す
る際に、マットに切れ等の破損は生じなかった。前記立
体成形物を、立体成形物と同一の形状を有する圧空成形
機内の金型内に移載し、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２００
μ計２４０μの多層シートを加熱、圧空成形し、立体成
形物の内容物充填側に一体化させ、口内径φ１００ｍ
ｍ、口部フランジ径φ１１０ｍｍ、底内径φ７０ｍｍ、
高さ５０ｍｍの植物繊維より成る容器を得た。

【００３３】＜比較例１＞上記実施例１におけて、縦横
５ｍｍ間隔で１０デニールのポリエステル樹脂繊維を使
用しない以外は、実施例１と同様の金型、成形条件で成
形した。この時、金型より成形品を取り出したが植物繊
維より成るマットをプレス成形する際に、マットに切れ
が生じ、所望する性能を具備した立体成形物が得られな
かった為、実施例１と同様な後加工は施さなかった。

【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、内装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】本発明の植物繊維を主原料とするマットをモデ
ル化して説明するものであり、（ａ）は平面的に表示し
た図、（ｂ）は断面図的に表示した図、をそれぞれ示
す。

【図２】本発明の植物繊維を主原料とするマットを用い
て、熱プレスで成形する方法を説明するものであり、
（ａ）はプレス状態、（ｂ）は成型品、を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１…凸型金型 ２…凹型金型 １０…植物繊維を主原料とするマット １１、１２…糸状物 １３…植物繊維 １４…熱可塑性樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3E033 AA10 BA13 BA30 BB01 FA01 GA03 3E066 AA01 AA42 BA01 CB01 KA10 MA07 3E086 AB01 AD22 BA04 BA15 BA28 BA29 BB37 BB84 4L047 AA08 AA14 AA21 AA28 AB02 AB03 AB06 BA09 BA13 BB01 BB04 BB09 BD02 CA03 CB01 CB09 CC08 EA22

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】植物繊維と、該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
   マットにおいて、 縦、横の一方或いは両方に連続した糸状物を配したこと
   を特徴とする植物繊維を主原料とするマット。
2. 【請求項２】請求項１に記載の植物繊維を主原料とする
   マットを用い、立体形状を有する凹凸一対のプレス金型
   で圧縮成形されたことを特徴とする立体成形物。