JP2004176021A - Water-absorptive and moisture-absorptive and releasing molded product and its preparation method - Google Patents

Water-absorptive and moisture-absorptive and releasing molded product and its preparation method Download PDF

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Miki Makuta
美岐 幕田
Toshiya Naito
俊也 内藤
Tadashi Araki
忠志 荒木
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Kanebo Synthetic Fibers Ltd
Kanebo Ltd
Toppan Inc
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Kanebo Synthetic Fibers Ltd
Kanebo Ltd
Toppan Printing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional molded product which exhibits high water-absorption and moisture-absorption and release; and its preparation method. <P>SOLUTION: The molded product comprises being at least partly provided with a composite which is comprised of a plant fiber and a high water-absorptive material unified with a binder resin. The molded product has strength enough to keep the three-dimensional form and exhibits high water-absorption and moisture-absorption and release. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、容器やトレー等の成形に関するもので、特に、吸水性及び吸・放湿性を有する成形体、並びに、その製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、紙おむつ、止水材、除湿材、保水シート等には高い吸水性能を有する材料が求められ、種々の高吸水性材が知られている。
中でも、吸水性繊維「ベルオアシス」(カネボウ(株)製)は高い吸水率、吸湿性を発揮する優れたものとして広く知られている(例えば、特許文献1、2参照。)
【0003】
【特許文献1】
特許第3154286号公報
【特許文献2】
特許第3170366号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような吸水性繊維は、特に吸水時には、強度が高いものではなく、利用形態として、不織布、編織物、布団、フィルタ等のように、形状を保持するための強度が低くてもすむ形態に限られ、容器等のように立体的形状を保持する必要のある成形体への適用は困難であった。
【0005】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、高い吸水性や吸・放湿性を発揮する成形体およびその製造方法を目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の成形体は、植物繊維と高吸水性材とがバインダ樹脂で一体化した複合材を少なくとも一部に具備することを特徴とするものである。
その植物繊維としてはパルプ繊維が、高吸水性材としては繊維状のものが望ましい。特に、高吸水性材としては架橋ポリアクリル酸ナトリウム塩系繊維が望ましい。
また、複合材は層状であることが望ましく、成形体として多層構造を有し、その内の少なくとも一層が前記複合材からなる層であるものが好適である。
本発明の成形体は広く様々の形状、特に容器に適用できる。
本発明の成形体の製造方法は、植物繊維と高吸水性材とバインダ樹脂とを乾式法で混合し、加熱処理を施してバインダ樹脂を溶融し、融着、一体化する工程を有することを特徴とするものである。
その混合に供するバインダ樹脂は繊維状のものが望ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の成形体は、その少なくとも一部が、植物繊維と高吸水性材とがバインダ樹脂で一体化した複合材で形成されているものである。
植物繊維としては、例えば、広葉樹、針葉樹、イネ、葦等の草本類の繊維が好適である。その利用形態としては、パルプ繊維になったもの、古紙由来の脱墨パルプ(DIP)の他、古紙なども可能である。さらに、植物繊維のみだけでなく、必要に応じて合成繊維などの材料も含む繊維を併用してよく、通常の湿式抄紙に用いられているサイズ剤等の添加物を含むものであっても構わない。
この植物繊維は、本発明における複合材の主成分を担うもので、成形体としての強度を維持するものである。
また、植物繊維であることから、成形体において嵩高さを発現し、軽量でありながら肉厚のある成形体を可能ならしめるだけでなく、通水性、通気性を有し、表面に付着した水分を速やかに内部の吸水性材料に導いたり、また、湿気を吸水性材料に取り込ませたり、逆に、吸水性材料から外部に湿気を放出させ得るようになる。
【0008】
本発明の高吸水性材としては、広く吸水性材料として知られているものを適用できる。例えば、ポリアクリル酸塩系樹脂、デンプン−アクリル酸塩グラフト系ポリマー、酢酸ビニル共重合体、無水マレイン酸共重合体、ビニルアルコール系共重合体、無機系材料としてはA型シリカゲル、B型シリカゲル、また天然材料としてパルプやコットン等の植物性材料が挙げられる。特に、吸水量が10g/g以上のものが好ましい。
高吸水性樹脂の市販品としては、例えば、粉体状では、「アクアリック」(日本触媒)、「アロンザップ」(東亞合成)、「アクアリザーブ」(日本合成化学)、「アクアキープ」(住友精化)等がある。また、繊維状では、「ランシール」(東洋紡績)、「ベルオアシス」(カネボウ合繊)等がある。
中でも、アクリル酸ナトリウム塩系のポリマーを直接紡糸し、架橋処理した「ベルオアシス」は、高い吸水性能(自重の80倍(生理的食塩水下:自重の45倍))と、高い吸湿性能(相対湿度90%下で、吸湿率150質量%)を有し、相対湿度90%の条件下において木綿の約7倍、B型シリカゲルの約2倍の吸湿能力を発揮し、速やかな吸水速度、大きな表面積により素早く吸水し、圧力を加えても容易に水分を逃さない。また、吸水・吸湿を繰り返しても性能低下がない優れた耐久性能を有している。さらに、耐光性が高く、光による吸水性能の劣化が見られない。また、様々な有機溶媒(アセトン、ベンゼン、アルコール等)に対する耐薬品性もある。また、耐熱性は、150℃以上であり、熱による吸水・吸湿性能の低下も小さい。さらに、優れた難燃性(酸素指数LOI=42、防災協会認定コードA−21)を有する他、消臭機能、特にアンモニアに対する消臭性を発揮する。さらに、燃焼時のカロリーが低く(4200cal/g)、焼却が容易で環境にも優しいものである。
高吸水性材は、繊維状、粉末状等、成形性を妨げなければ種々の形態のものを適用できるが、繊維状であれば、植物繊維とより絡ませることができて脱落を確実に防止でき、さらに、液体を吸収して膨潤した後も毛細管現象が損なわれずに良好な浸透性を保つことができるので、繊維状であることが望ましい。
繊維状の場合、混合融着に障害にならず、また、表面への過度の析出を防止するために、2.0〜12.0dtex、繊維長2.0〜7.0mmの範囲内のものが好ましい。
【0009】
バインダ樹脂としては、植物繊維や高吸水性材との相性や、成形体の用途等にもよるが、種々の熱可塑性樹脂を適用できる。特に融着加工の容易化の点からは融点が低いものがよく、ポリオレフィン、特にポリエチレンや、または、ポリ乳酸等が好適である。
このバインダ樹脂も植物繊維等とより絡みやすくして脱落を確実に防止する点で、溶融前の形態としては繊維状であることが望ましい。繊維状の場合には、溶融前の長さが1〜25mmの繊維が強度や成形性等の点から好ましい。また、同様の理由から、0.5〜50dtexが好ましい。
また、バインダ樹脂として、少なくとも表面に熱融着性があればよく、芯鞘型等の複合繊維でもよい。例えば、その内部が熱可塑性樹脂ではない、植物繊維や化学繊維等で構成されている樹脂繊維等であっても、界面活性剤等の添加物を含むものであっても構わない。また、融点の異なる材料を使用した複合繊維を用いて融着時には外側の融点の低い樹脂のみを溶融させるようにすることで、より強度の高い成形体とすることができる。
このバインダ樹脂があることにより、植物繊維と高吸水性材とが一体化し、高吸水性材による吸水性や、吸・放湿性等の機能を発揮しつつ、形状を保持し続ける立体成形体への成形が可能となる。
【0010】
複合材中における割合は、植物繊維が20〜85質量%、高吸水性材が5〜50質量%、バインダ樹脂が10〜30質量%が好適である。これらのより適切な割合は成形体を適用する用途にもよるが、植物繊維が50〜80質量%であることにより、成形体としての強度、十分な通気性、通液性等に優れるものとなる。また、高吸水性材が10〜40質量%であることにより、高い吸水性、吸・放湿性を発揮し、バインダ樹脂が10〜30質量%であることにより、植物繊維や高吸水性材の各機能を阻害することなく、それらを確実に一体化できる。
【0011】
複合材中には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、他の成分を配合することもできる。例えば、必要に応じて、公知の種々の添加剤、即ち、酸化防止剤、可塑剤、滑剤、各種安定剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、染料、顔料、耐候性安定剤、帯電防止剤、防曇剤、スリップ剤、レベリング剤、光安定剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、シランカップリング剤、消臭剤、芳香剤、無機フィラー、有機フィラー、表面有機化処理した無機フィラー等の各種の無機・有機充填剤などを添加することは可能である。
【0012】
本発明の成形体は、上述した複合材を使って成形したものであり、成形体の全部または部分的に、その複合材を使用したものである。
成形体としての形状は、その目的に応じて賦形するもので、図1に示すような平板状の他、種々の立体成形体が適用される。例えば、図4に例示する容器28においては、その容器本体30及び蓋体32のいずれにも複合材を使用しており、また、図5に例示するトレーにおいても複合材を使用している。
図1に示す平板状の成形体10は、その全体が上述した複合材のみで成形されている。従って、全体にわたって吸水性機能を発揮する。
図2に示す平板状の成形体12は、植物繊維と高吸水性材とがバインダ樹脂で一体化した複合材からなる層14と、植物繊維をバインダ樹脂で一体化した空隙を有する層16の2層構造のものである。
図3に示す平板状の成形体18は、植物繊維と高吸水性材とがバインダ樹脂で一体化した複合材からなる部分20と、その周囲に形成された植物繊維をバインダ樹脂で一体化した部分22からなる層24と、熱可塑性樹脂層26の2層構造のもので、複合材が偏在したものである。
このように本発明の成形体では、上述した複合材が少なくとも一部に具備されていれば良く、勿論、3層以上の多層構造であってもかまわない。そして、このように複合材と他の材料とを併用することにより、強度物性や形態保持性、表面状態等を用途に対応させて設計することができる。
例えば複合材にあまりに多量の水を吸水させるとゲル化し、繊維同士の接着が低下すると同時に、表面形状の変形も生じ易くなるが、図2に示すように二層又はそれ以上の多層構造体とすることにより、複合材以外からなる層が支持体として機能し、形態保持性・耐座屈性および引張強度が向上し、膨潤による変形も抑制できる。
また、製造過程において金型で押圧成形する際には、複合材だけよりも、他の層と共に成形した方が離型性が向上し脱型し易くなる。
また、例えば食品容器等の用途等において、仮に複合材の食品へのダイレクト・コンタクトが忌避される場合には、表面に他の支障のない材料からなる被膜層を形成しておけばよい。
【0013】
さらに本発明の成形体はより複雑な形状に賦形したものに適用できる特徴がある。例えば、図4に示す容器28では、容器本体30と蓋体32の両方が上述した複合材を用いたものからなる。即ち、容器本体30と蓋体32のいずれにおいても、上述した複合材からなる複合材層34を植物繊維をバインダ樹脂で一体化してなる透過層36と、耐水性層38とで挟み込んだ3層構造のものである。
このような容器28では、例えば、容器28内に水分を有する物を収容し、蓋体32で密封した場合、その内容物から染み出た又は揮発した水分は容器本体30と蓋体32の透過層36を透過し、容器本体30と蓋体32の複合材層34に吸収される。従って、結露等による水滴が容器本体30や蓋体32の内面に付着するのを防ぎ、内容物への部分的な水濡れを防止できる。さらに、高吸水性材は任意の平衡状態を保つように水分を放出するので、容器28内は一定の湿度に保たれ、極度な乾燥も防げる。従って例えば、内容物がケーキ等のような場合であっても、良好な品質に保つことができる。
また、複合材層34が表面に露出していないので、吸水による表面変形や吸湿による表面のべたつきを抑えられる。
また、容器本体30と蓋体32の外側には耐水性層38が設けられているので、容器として外部からの水分を吸収することはなく、また、耐水性が保たれることで使用勝手も向上する。
従って、単一層構成であれば製造の簡易性の利点はあるものの、上述したような多層構成とすることで、それぞれに異なる機能を発揮させることで、付加価値の高いより優れた成形体とすることができる。
【0014】
図5に示すトレイ40は、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂製の基板42上に、上述した複合材からなる吸水性層44と植物繊維をバインダ樹脂で一体化した透過層46を積層成形したもので、透過層46上で零れた水などの液体は速やかに透過層46を透過し、吸水性層44に吸収され、トレイ40上に液体が溜まるのを防止できる。
【0015】
本発明の成形体の製造方法は、上述した複合材を用いて成形するもので、その複合材を成形するにあたって、その構成成分たる植物繊維と高吸水性材とバインダ樹脂とを乾式法で混合し、加熱処理を施してバインダ樹脂を溶融し、融着、一体化する工程を有するものである。
具体的には例えば、図6に示すように、3つのホッパ50、52、54から、十分に解繊処理したパルプ繊維、繊維状バインダ樹脂、繊維状高吸収性材を混練ロータ56に供給してこれらを混合し、ベルトコンベヤ58上に散布し、ウェブ60とする。この際、使用するベルトコンベヤ58としては、搬送ベルトがメッシュ状のフォーミングコンベヤがよく、下方から吸引することで、より均一厚さのシートが得られる。尚、図示例では植物繊維と高吸水性材とバインダ樹脂を同時に混合しているが、これに限られるものではなく、例えば、予め高吸水性材とバインダ樹脂を混合した混合物と植物繊維とを混合したり、植物繊維とバインダ樹脂の混合物からなるシートに接着剤を添加した高吸収性材を塗したりしてもよい。
【0016】
その後、バインダ樹脂を溶融すべく、加熱処理を施す。加熱処理を施すには、図7に示すように、加熱装置62内を通過させればよい。図示例の加熱装置62は、メッシュ状コンベヤ58上のウェブ60に対して、上方から下方に向けて熱風を吹き付けるもので、バインダ樹脂の種類に応じて、例えば、バインダ樹脂がポリエチレンであれば120〜160℃に加熱された熱風を吹き付けるものである。この他、加熱装置としては例えば赤外線や電子ビームを利用するもの等も挙げられるが、熱風による加熱装置であると、ウェブの内部にまで熱が伝わりやすく、生産性に優れている。
また、加熱処理に加圧処理を併用することが望ましく、ニップロール等を採用すればよい。また、熱プレス成形を行えば、加熱処理及び加圧処理と賦形とを同時に施すこともできる。
このような加熱処理を施すことにより、バインダ樹脂は溶融し、そして、冷却固化することで、植物繊維と高吸収性材は融着、一体化し、図1に示すようなシート状成形体が製造される。このような成形体は、厚さにもよるが巻回して保存運搬に供することができる。
本発明では、このような乾式法を利用することが重要である。即ち、従来一般に、植物繊維を材料として用いた成形法では、植物繊維を水中に分散し、そのスラリーを特定の形状を有する網にて漉き上げた後、乾燥して成形物とする、いわゆる湿式パルプモールド法と呼ばれる成形法が通常である。しかしながら、スラリー中にPAA−Na繊維のような高吸水性材を混入すると、スラリー中の水分を取り込んでしまい適当な成形が実施されない。また、仮に良好に賦形できたとしても、乾燥工程に従来の湿式方式よりもさらに多大な時間及びエネルギを費やしてしまいコストアップの一因となりうる。
しかし、本発明ではバインダ樹脂を用いることにより乾式積繊法を利用でき、高吸水性材を混合して、良好に成形できる。
【0017】
図2に示すような積層体とする場合には、上記加熱処理を施す前に所定材料を積層し、その状態で加熱処理を施して一体化したり、また、各層を別々に製造した後に、貼り合わせる等、公知の種々の手段を適用できる。図3に示すような成形体の場合にも同様に種々の公知の手段を適用することで適宜製造できる。
そして、得られたシート状成形体を用いて、二次成形を行うことで、さらに種々の形状の成形体を製造できる。二次成形法も特に限られるものではなく、ストレート成形やドレープ成形等の真空成形法などが好適である。このような成形法を適用することで、図4、5に示すような、容器本体30、蓋体32、トレイ40等の立体成形体も成形できる。
また、図1、2に示すようなシート状成形体の2枚の3辺を互いに貼り合わせて製袋することにより袋状成形体とすることもできる。
多層化手段においても、多層シートを用いて立体成形する他、いずれかの層を成形した後に、塗装等により多層化することもできる。例えば図4に示すような容器本体30の場合、複合材層34と透過層36で2層構造で成形した後、耐水性層38を例えば、水性エマルジョンのスプレーコートによる方法、真空成形による樹脂コートによる方法、パウダー静電塗工及び加熱処理による造膜による方法等により成膜することができる。
また、二次成形を経ることなくトレイのような成形体を製造することも可能であり、例えば、特開2001−232611号公報に記載されているように、植物繊維等の各原材料の混合物を直接、所定の金型上に供給し、熱プレス成形を施す等により所望の成形体を製造することもできる。
【0018】
本発明の成形体は広く種々の用途に適用できるが、特に、生鮮食品の水分を吸水するドリップシート(敷き紙)や鮮魚若しくは生肉用トレイ、肉まん等の電子レンジによる加熱調理用トレイや袋等に適用すれば、水分を内部に吸水することができ、弁当箱、生菓子容器、ペット飼育用箱、チルド輸送用コンテナの内壁材等に適用すれば、内部の結露等を防げる上に湿度を一定に保つことができ、植木鉢等に適用すれば散水回数を削減できるなど、極めて有用である。
【0019】
【実施例】
植物繊維として、針葉樹由来ブリーチクラフトパルプ(NBKP)を解繊したフラフパルプを用意した。
バインダ樹脂として、芯鞘構造をもつ樹脂繊維(芯/鞘=ポリププロピレン(以下PPと称する)/ポリエチレン(以下PEと称する))を用意した。
そして、これらフラフパルプと樹脂繊維を混ぜ合わせ(質量比9:1)、乾式プロセスであるエアレイド法によってウェブ化し(比重:約400g/m、厚さ5〜6mm)、さらに用いた樹脂繊維のPEの融点(130℃)以上PPの融点(160℃)以下のオーブンに晒してパルプマットを作成した。
また、アクリル酸が78モル%(75%がナトリウム塩として中和)、メチルアクリレートが20モル%、ヘキサプロピレングリコールモノメタクリレートが2モル%からなる共重合体であるポリアクリル酸ナトリウム塩系繊維(PAA−NA繊維)を用意した。そして、上記同様のフラフパルプ及び樹脂繊維とPAA−NA繊維を混合(質量比6:2:2)して、上記同様にして複合材からなるパルプマット(比重:約400g/m、厚さ:約5mm)を作成した。
得られた2種類のパルプマットを重ねあわせ、熱プレス金型の雌型側に複合材からなるパルプマットを配し、対向した雄型で押圧して熱プレス成形し、2層構成の図4に示す容器本体の形状の成形体を製造した。尚、熱プレス成形においては、樹脂繊維の芯部であるPPを溶かすために、金型温度をPPの融点である160℃以上にした。
そして、複合材からなる層の外側に水性アクリルエマルジョンをウエット・スプレーコーティングして図4に示すような耐水性層38の設けられた容器本体30を製造した。
【0020】
【発明の効果】
本発明の成形体は、立体的形状を維持するにも十分な強度を有し、かつ、高い吸水性や吸・放湿性を発揮するものである。
本発明の成形体の製造方法であると、簡易且つ短時間に及び低コストで様々な形状を有し、高い吸水性や吸・放湿性を発揮する成形体を製造できる。
従って、本発明によれば、高い吸水性が求められる生鮮食品の水分を吸水するドリップシート(敷き紙)や鮮魚若しくは生肉用トレイ、肉まん等の電子レンジによる加熱調理用トレイや袋等や、湿度を一定に保つことが求められる弁当箱、生菓子容器、ペット飼育用箱、チルド輸送用コンテナの内壁材等や、高い保水性が求められる植木鉢等に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の成形体の一例を示す断面図である。
【図2】本発明の成形体の一例を示す断面図である。
【図3】本発明の成形体の一例を示す断面図である。
【図4】本発明の成形体の一例を示す断面図である。
【図5】本発明の成形体の一例を示す断面図である。
【図6】本発明の成形体の製造方法の一例を説明する一工程図である
【図7】本発明の成形体の製造方法の一例を説明する一工程図である
【符号の説明】
10 成形体
12 成形体
18 成形体
34 複合材層
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, molding of containers and trays, and more particularly to a molded article having water absorption and moisture absorption / desorption properties, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
For example, a material having high water absorbing performance is required for a disposable diaper, a water stopping material, a dehumidifying material, a water retaining sheet, and the like, and various high water absorbing materials are known.
Above all, the water-absorbing fiber "Bel Oasis" (manufactured by Kanebo Co., Ltd.) is widely known as an excellent fiber exhibiting a high water absorption and a high hygroscopicity (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3154286 [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3170366
[Problems to be solved by the invention]
However, such a water-absorbing fiber does not have high strength, especially at the time of absorbing water, and may have a low strength for maintaining its shape, such as a nonwoven fabric, a knitted fabric, a futon, a filter, or the like, as an application form. It is difficult to apply to a molded product that needs to maintain a three-dimensional shape, such as a container, in a limited form.
[0005]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a molded article exhibiting high water absorption and high moisture absorption / desorption properties, and a method for producing the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The molded article of the present invention is characterized by comprising at least a part of a composite material in which a vegetable fiber and a superabsorbent material are integrated with a binder resin.
Preferably, the pulp fiber is used as the plant fiber, and the fibrous material is used as the superabsorbent material. In particular, a crosslinked sodium polyacrylate fiber is desirable as the superabsorbent material.
Further, the composite material is desirably layered, and preferably has a multilayer structure as a molded body, and at least one of the layers is a layer made of the composite material.
The molded article of the present invention can be applied to a wide variety of shapes, particularly containers.
The method for producing a molded article of the present invention includes a step of mixing a vegetable fiber, a superabsorbent material, and a binder resin by a dry method, applying a heat treatment to melt the binder resin, fusing, and integrating. It is a feature.
The binder resin used for the mixing is desirably a fibrous resin.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The molded article of the present invention is at least partially formed of a composite material in which a vegetable fiber and a superabsorbent material are integrated with a binder resin.
As the plant fiber, for example, herbaceous fiber such as hardwood, conifer, rice, and reed is suitable. As a usage form, used paper can be used in addition to pulp fiber, deinked pulp (DIP) derived from used paper, and the like. Further, not only vegetable fibers, but also fibers containing materials such as synthetic fibers may be used in combination, if necessary, and may contain additives such as sizing agents used in ordinary wet papermaking. Absent.
This plant fiber serves as a main component of the composite material in the present invention, and maintains the strength as a molded article.
In addition, since it is a vegetable fiber, not only does the molded body exhibit bulkiness and enables a lightweight, thick molded body, but also has water permeability and air permeability, and water attached to the surface. Can be quickly led to the internal water-absorbing material, moisture can be taken into the water-absorbing material, and conversely, moisture can be released from the water-absorbing material to the outside.
[0008]
As the superabsorbent material of the present invention, those widely known as superabsorbent materials can be applied. For example, polyacrylate resin, starch-acrylate graft polymer, vinyl acetate copolymer, maleic anhydride copolymer, vinyl alcohol copolymer, A-type silica gel and B-type silica gel as inorganic materials And natural materials include vegetable materials such as pulp and cotton. In particular, those having a water absorption of 10 g / g or more are preferable.
Examples of commercially available superabsorbent resins include, in powder form, "AQUALIC" (Nippon Shokubai), "Alonzap" (TOA Gosei), "AQUA RESERVE" (Nippon Synthetic Chemical), and "AQUAKEEP" (Sumitomo). Refinement). In the fibrous form, there are "Lanseal" (Toyobo), "Bell Oasis" (Kanebo synthetic fiber) and the like.
Above all, "BELL OASIS", which is obtained by directly spinning and cross-linking a sodium acrylate polymer, has high water absorption performance (80 times its own weight (under physiological saline: 45 times its own weight)) and high moisture absorption performance ( Under a relative humidity of 90%, it has a moisture absorption rate of 150% by mass. Under the condition of a relative humidity of 90%, it exhibits a moisture absorption capacity of about 7 times that of cotton and about 2 times that of B-type silica gel. It absorbs water quickly due to its large surface area and does not easily release moisture when pressure is applied. In addition, it has excellent durability performance which does not deteriorate even when water absorption and moisture absorption are repeated. Furthermore, light resistance is high, and deterioration of water absorption performance due to light is not observed. It also has chemical resistance to various organic solvents (acetone, benzene, alcohol, etc.). Further, the heat resistance is 150 ° C. or higher, and the decrease in water absorption / humidity performance due to heat is small. Furthermore, in addition to having excellent flame retardancy (oxygen index LOI = 42, Disaster Prevention Association Certified Code A-21), it also has a deodorizing function, particularly a deodorizing property against ammonia. Furthermore, the calorie during combustion is low (4200 cal / g), and it is easy to incinerate and environmentally friendly.
The superabsorbent material can be of various forms, such as fibrous or powdery, as long as it does not hinder moldability, but if it is fibrous, it can be more entangled with plant fibers and reliably prevent falling off It is preferable that the material be fibrous, since it can maintain good permeability without impairing the capillary action even after absorbing and swelling the liquid.
In the case of a fibrous material, a material within a range of 2.0 to 12.0 dtex and a fiber length of 2.0 to 7.0 mm so as not to hinder mixed fusion and to prevent excessive precipitation on the surface. Is preferred.
[0009]
As the binder resin, various thermoplastic resins can be used, depending on the compatibility with the plant fiber and the superabsorbent material, the use of the molded article, and the like. In particular, a material having a low melting point is preferable from the viewpoint of facilitating fusion bonding, and a polyolefin, particularly, polyethylene, or polylactic acid is suitable.
It is desirable that the binder resin be in a fibrous form before melting in that the binder resin is more likely to be entangled with the plant fiber and the like and is reliably prevented from falling off. In the case of a fibrous form, a fiber having a length before melting of 1 to 25 mm is preferable in terms of strength, moldability, and the like. For the same reason, 0.5 to 50 dtex is preferable.
Further, as the binder resin, it is sufficient that at least the surface has heat-fusibility, and a composite fiber such as a core-sheath type may be used. For example, the inside may not be a thermoplastic resin, but may be resin fibers composed of vegetable fibers, chemical fibers, or the like, or may contain additives such as surfactants. Further, by using a composite fiber using materials having different melting points and melting only the resin having a lower outer melting point at the time of fusion, a molded article having higher strength can be obtained.
Due to the presence of this binder resin, the plant fiber and the highly water-absorbing material are integrated into a three-dimensional molded body that retains its shape while exhibiting functions such as water absorption and moisture absorption and desorption by the highly water-absorbing material. Can be formed.
[0010]
The proportion in the composite material is preferably 20 to 85% by mass of the plant fiber, 5 to 50% by mass of the super absorbent material, and 10 to 30% by mass of the binder resin. The more appropriate ratio of these depends on the use of the molded article. However, when the amount of the vegetable fiber is 50 to 80% by mass, the molded article has excellent strength, sufficient air permeability, liquid permeability, and the like. Become. Further, when the superabsorbent material is 10 to 40% by mass, high water absorption and moisture absorption / desorption properties are exhibited, and when the binder resin is 10 to 30% by mass, plant fibers and superabsorbent materials are used. They can be reliably integrated without hindering each function.
[0011]
Other components may be incorporated into the composite material without departing from the spirit of the present invention. For example, if necessary, various known additives, that is, antioxidants, plasticizers, lubricants, various stabilizers, antiblocking agents, antistatic agents, dyes, pigments, weather resistance stabilizers, antistatic agents, Antifogging agents, slip agents, leveling agents, light stabilizers, ultraviolet absorbers, polymerization inhibitors, silane coupling agents, deodorants, fragrances, inorganic fillers, organic fillers, surface-organized inorganic fillers, etc. It is possible to add inorganic and organic fillers.
[0012]
The molded article of the present invention is molded using the above-described composite material, and the composite material is used for all or a part of the molded article.
The shape as a molded body is shaped according to the purpose, and various three-dimensional molded bodies are applied in addition to the flat shape as shown in FIG. For example, in the container 28 illustrated in FIG. 4, a composite material is used for both the container body 30 and the lid 32, and the composite material is also used in the tray illustrated in FIG.
The entire plate-shaped molded body 10 shown in FIG. 1 is molded only with the above-described composite material. Therefore, it exhibits a water absorbing function throughout.
The flat molded body 12 shown in FIG. 2 includes a layer 14 made of a composite material in which plant fibers and a superabsorbent material are integrated with a binder resin, and a layer 16 having voids in which plant fibers are integrated with a binder resin. It has a two-layer structure.
The flat molded body 18 shown in FIG. 3 is obtained by integrating a portion 20 made of a composite material in which plant fibers and a superabsorbent material are integrated with a binder resin, and the plant fibers formed therearound with a binder resin. It has a two-layer structure of a layer 24 composed of the portion 22 and a thermoplastic resin layer 26, in which the composite material is unevenly distributed.
As described above, in the molded article of the present invention, it is sufficient that the above-described composite material is provided at least in part, and, of course, a multilayer structure having three or more layers may be used. By using the composite material and another material in this way, it is possible to design strength physical properties, form retention, surface condition, and the like according to the intended use.
For example, if the composite material absorbs too much water, it gels and reduces the adhesion between the fibers, and at the same time, the surface shape tends to be deformed. However, as shown in FIG. By doing so, the layer made of a material other than the composite material functions as a support, improves shape retention, buckling resistance, and tensile strength, and can suppress deformation due to swelling.
Also, when press-molding with a metal mold in the manufacturing process, it is easier to remove the mold because the mold releasability is improved when molded together with another layer than when the composite is used alone.
Further, for example, in a case where direct contact of the composite material with the food is avoided in a use such as a food container or the like, a coating layer made of a material that does not cause any trouble may be formed on the surface.
[0013]
Further, the molded article of the present invention has a feature that it can be applied to a molded article having a more complicated shape. For example, in the container 28 shown in FIG. 4, both the container body 30 and the lid 32 are made of the above-described composite material. That is, in each of the container body 30 and the lid 32, a three-layer structure in which the composite material layer 34 made of the above-described composite material is sandwiched by the water-resistant layer 38 and the permeable layer 36 obtained by integrating plant fibers with a binder resin. Of structure.
In such a container 28, for example, when an object having moisture is accommodated in the container 28 and sealed with the lid 32, moisture that has permeated or volatilized from the contents is transmitted through the container body 30 and the lid 32. The light passes through the layer 36 and is absorbed by the composite material layer 34 of the container body 30 and the lid 32. Therefore, it is possible to prevent water droplets due to dew condensation or the like from adhering to the inner surfaces of the container body 30 and the lid 32, and to prevent partial wetting of the contents. Further, since the superabsorbent material releases moisture so as to maintain an arbitrary equilibrium state, the inside of the container 28 is kept at a constant humidity, and extreme drying can be prevented. Therefore, for example, even when the content is a cake or the like, good quality can be maintained.
In addition, since the composite material layer 34 is not exposed on the surface, surface deformation due to water absorption and surface stickiness due to moisture absorption can be suppressed.
Further, since the water-resistant layer 38 is provided on the outside of the container body 30 and the lid 32, the container does not absorb moisture from the outside, and the water resistance is maintained, so that the container is easy to use. improves.
Therefore, although there is an advantage of simplicity of manufacture in the case of a single-layer structure, by forming the above-described multilayer structure, different functions are exerted on each of them, and a more excellent molded article with high added value is obtained. be able to.
[0014]
The tray 40 shown in FIG. 5 is formed by laminating a water-absorbing layer 44 made of the above-described composite material and a permeable layer 46 in which plant fibers are integrated with a binder resin on a substrate 42 made of a thermoplastic resin such as polystyrene. The liquid such as water spilled on the permeable layer 46 quickly penetrates the permeable layer 46 and is absorbed by the water absorbing layer 44, so that accumulation of the liquid on the tray 40 can be prevented.
[0015]
In the method for producing a molded article of the present invention, the composite material is molded using the above-described composite material. In molding the composite material, the plant fiber, the superabsorbent material, and the binder resin, which are constituents thereof, are mixed by a dry method. Then, a step of subjecting the binder resin to heat treatment to melt, fuse and integrate the binder resin is provided.
Specifically, for example, as shown in FIG. 6, pulp fibers, a fibrous binder resin, and a fibrous high-absorbency material that have been sufficiently defibrated are supplied to the kneading rotor 56 from three hoppers 50, 52, and 54. These are mixed and sprinkled on a belt conveyor 58 to form a web 60. At this time, as the belt conveyor 58 to be used, a forming conveyor in which the conveyor belt has a mesh shape is preferable, and a sheet having a more uniform thickness can be obtained by suction from below. In the illustrated example, the plant fiber, the superabsorbent material and the binder resin are simultaneously mixed.However, the present invention is not limited to this. For example, a mixture in which the superabsorbent material and the binder resin are mixed in advance and the vegetable fiber are mixed. Mixing may be performed, or a sheet made of a mixture of vegetable fibers and a binder resin may be coated with a highly absorbent material to which an adhesive has been added.
[0016]
After that, heat treatment is performed to melt the binder resin. In order to perform the heat treatment, as shown in FIG. The heating device 62 in the illustrated example blows hot air downward from above onto the web 60 on the mesh conveyor 58. Depending on the type of the binder resin, for example, if the binder resin is polyethylene, 120 is used. Hot air heated to ~ 160 ° C is blown. In addition, as a heating device, for example, a device using infrared rays or an electron beam can be used. However, a heating device using hot air easily transfers heat to the inside of the web, and is excellent in productivity.
Further, it is desirable to use a pressure treatment in combination with the heat treatment, and a nip roll or the like may be employed. If heat press molding is performed, heat treatment, pressure treatment, and shaping can be performed simultaneously.
By performing such a heat treatment, the binder resin is melted, and then cooled and solidified, whereby the vegetable fibers and the superabsorbent material are fused and integrated to produce a sheet-shaped molded body as shown in FIG. Is done. Such a molded article can be wound and provided for storage and transportation, depending on the thickness.
In the present invention, it is important to use such a dry method. That is, conventionally, in general, in a molding method using plant fiber as a material, a so-called wet process in which a plant fiber is dispersed in water, the slurry is filtered through a net having a specific shape, and then dried to form a molded product. A molding method called a pulp molding method is usually used. However, if a highly water-absorbing material such as PAA-Na fiber is mixed in the slurry, the water in the slurry is taken in, and proper molding cannot be performed. Even if the shaping can be performed satisfactorily, a greater amount of time and energy is spent in the drying process than in the conventional wet method, which may cause a cost increase.
However, in the present invention, by using the binder resin, the dry fiber-laying method can be used, and a high water-absorbing material can be mixed to form well.
[0017]
In the case of a laminate as shown in FIG. 2, a predetermined material is laminated before the above-mentioned heat treatment is performed, and a heat treatment is performed in that state to be integrated, or after each layer is separately manufactured, Various known means such as combining can be applied. Similarly, a molded article as shown in FIG. 3 can be appropriately manufactured by applying various known means.
Then, by performing secondary molding using the obtained sheet-shaped molded body, molded bodies having various shapes can be manufactured. The secondary molding method is not particularly limited, either, and a vacuum molding method such as straight molding or drape molding is suitable. By applying such a molding method, a three-dimensional molded body such as the container body 30, the lid 32, and the tray 40 as shown in FIGS.
In addition, a bag-shaped molded body can be obtained by laminating two three sides of a sheet-shaped molded body as shown in FIGS.
Also in the multilayering means, in addition to three-dimensional molding using a multilayer sheet, after forming one of the layers, it can be multilayered by painting or the like. For example, in the case of the container body 30 as shown in FIG. 4, after forming the composite material layer 34 and the permeable layer 36 in a two-layer structure, the water-resistant layer 38 is coated by, for example, a method of spray coating an aqueous emulsion, or a resin coating by vacuum forming. The film can be formed by a method such as the above method, a method of forming a film by powder electrostatic coating and heat treatment, or the like.
It is also possible to produce a molded article such as a tray without undergoing secondary molding, for example, as described in JP-A-2001-232611, a mixture of each raw material such as plant fiber A desired molded product can also be manufactured by directly supplying it onto a predetermined mold and performing hot press molding.
[0018]
The molded article of the present invention can be applied to a wide variety of applications. In particular, trays and bags for heating and cooking by a microwave oven such as a drip sheet (laying sheet) for absorbing the moisture of fresh food, a tray for fresh fish or raw meat, a meat bun, and the like. If applied to the inside of a lunch box, a confectionery container, a pet breeding box, a container for chilled transportation, etc. This is extremely useful, for example, when applied to a flowerpot or the like, the number of times of watering can be reduced.
[0019]
【Example】
A fluff pulp prepared by fibrillating conifer-derived bleach kraft pulp (NBKP) was prepared as a plant fiber.
As the binder resin, resin fibers having a core-sheath structure (core / sheath = polypropylene (hereinafter referred to as PP) / polyethylene (hereinafter referred to as PE)) were prepared.
Then, the fluff pulp and the resin fiber are mixed (mass ratio: 9: 1), formed into a web (specific gravity: about 400 g / m 2 , thickness: 5 to 6 mm) by an airlaid method as a dry process. The pulp mat was prepared by exposure to an oven having a melting point of 130 ° C. or more and a melting point of PP (160 ° C.) or less.
Further, sodium polyacrylate fiber (copolymer) comprising 78 mol% of acrylic acid (75% is neutralized as a sodium salt), 20 mol% of methyl acrylate and 2 mol% of hexapropylene glycol monomethacrylate ( PAA-NA fiber). Then, the same fluff pulp and resin fiber and PAA-NA fiber as above are mixed (mass ratio 6: 2: 2), and pulp mat (specific gravity: about 400 g / m 2 , thickness: (Approximately 5 mm).
The obtained two types of pulp mats are superimposed, a pulp mat made of a composite material is arranged on the female mold side of the hot press mold, and pressed by the opposing male mold to perform hot press molding. A molded body having the shape of the container body shown in FIG. In the hot press molding, the mold temperature was set to 160 ° C. or more, which is the melting point of PP, in order to melt PP, which is the core of the resin fiber.
Then, an aqueous acrylic emulsion was wet-spray-coated on the outside of the layer made of the composite material to manufacture a container body 30 provided with a water-resistant layer 38 as shown in FIG.
[0020]
【The invention's effect】
The molded article of the present invention has sufficient strength to maintain a three-dimensional shape, and exhibits high water absorption and high moisture absorption / release properties.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the manufacturing method of the molded object of this invention, a molded object which has various shapes easily, in a short time and at low cost, and which exhibits high water absorption and moisture absorption / desorption can be produced.
Therefore, according to the present invention, a drip sheet (sheet spread), a tray for fresh fish or raw meat, a tray or bag for heating and cooking with a microwave such as a meat bun, etc. It is extremely useful for a lunch box, a confectionery container, a pet breeding box, an inner wall material of a chilled transport container, etc., which are required to keep the water content constant, a flower pot, etc., which require high water retention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a molded article of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing one example of a molded article of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing one example of a molded article of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing one example of a molded article of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing one example of a molded article of the present invention.
FIG. 6 is a process chart illustrating an example of a method for manufacturing a molded article according to the present invention. FIG. 7 is a process chart illustrating an example of a method for manufacturing a molded article according to the present invention.
10 molded body 12 molded body 18 molded body 34 composite material layer

Claims (9)

植物繊維と高吸水性材とがバインダ樹脂で一体化した複合材を少なくとも一部に具備することを特徴とする成形体。A molded article characterized by comprising at least a part of a composite material in which a vegetable fiber and a superabsorbent material are integrated with a binder resin. 前記植物繊維がパルプ繊維であることを特徴とする請求項1記載の成形体。The molded article according to claim 1, wherein the plant fiber is a pulp fiber. 前記高吸水性材が繊維状であることを特徴とする請求項1または2記載の成形体。The molded article according to claim 1, wherein the superabsorbent material is fibrous. 前記高吸水性材が架橋ポリアクリル酸ナトリウム塩系繊維であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の成形体。The molded product according to any one of claims 1 to 3, wherein the superabsorbent material is a crosslinked sodium polyacrylate fiber. 前記複合材が層状であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の成形体。The molded product according to any one of claims 1 to 4, wherein the composite material is a layer. 多層構造を有し、その内の少なくとも一層が前記複合材からなる層であることを特徴とする請求項5に記載の成形体。The molded article according to claim 5, having a multilayer structure, at least one of which is a layer made of the composite material. 容器状であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の成形体。The molded article according to any one of claims 1 to 6, wherein the molded article is in a container shape. 植物繊維と高吸水性材とバインダ樹脂とを乾式法で混合し、加熱処理を施してバインダ樹脂を溶融し、融着、一体化する工程を有することを特徴とする成形体の製造方法。A method for producing a molded article, comprising a step of mixing a vegetable fiber, a superabsorbent material, and a binder resin by a dry method, subjecting the mixture to heat treatment, and melting, fusing, and integrating the binder resin. 前記混合に供するバインダ樹脂が繊維状であることを特徴とする請求項8に記載の成形体の製造方法。The method for producing a molded article according to claim 8, wherein the binder resin to be mixed is fibrous.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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