JP2022060698A - 射出成形用材料の製造方法及び射出成形用材料 - Google Patents

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Abstract

【課題】乾式での解繊工程を経ても、セルロースの繊維長を長く維持することができるとともに、得られたセルロースを用いた成形物の機械的強度を良好にできる成形用材料の製造方法を提供する。【解決手段】セルロース原料に水溶性高分子を付与する付与工程と、前記水溶性高分子が付与されたセルロース原料を解繊し解繊物を生成する解繊工程と、前記解繊物と澱粉とを気中で混合する混合工程と、を含む、射出成形用材料の製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、射出成形用材料の製造方法及び射出成形用材料に関する。
紙、紙皿、紙質のボード等のセルロース繊維を含む成形物の製造方法として、乾式法と称する水を全く又はほとんど用いない方法が期待されている。一般に紙製品を成形する際には、大量の水を用いるため、使用する水を削減する等の観点で、開発がおこなわれている。
例えば、特許文献１には、セルロース原料をシリコーン系界面活性剤とともに機械的に解繊することにより、解繊セルロース繊維を得る方法が開示され、これを用いた樹脂組成物の製造方法が開示されている。
特開２０１９－００１９３８号公報
特許文献１では、シリコーン系界面活性剤の添加により、機械的な解繊によるセルロース繊維の切断が抑制される旨の記載がある。しかしながら、かかる手法を用いると、シリコーン系界面活性剤が解繊後のセルロース繊維に残存する。シリコーン系界面活性剤は、繊維間の結着を弱める場合があり、仮に解繊を経たセルロース繊維の繊維長が長く維持されたとしても、これを用いて成形した成形品の機械的強度が、必ずしも高くならない場合があった。
セルロース原料が、乾式での解繊工程を経ても、セルロースの繊維長を長く維持することができるとともに、得られたセルロースを用いた成形物の機械的強度を良好にできる成形用材料が求められている。
本発明に係る射出成形用材料の製造方法の一態様は、
セルロース原料に水溶性高分子を付与する付与工程と、
前記水溶性高分子が付与されたセルロース原料を解繊し解繊物を生成する解繊工程と、
前記解繊物と澱粉とを気中で混合する混合工程と、
を含む。
本発明に係る射出成形用材料の一態様は、
繊維化されたセルロースと、
水溶性高分子と、
澱粉と、
を含み、
密度が、０．００１ｇ／ｃｍ３以上１．３ｇ／ｃｍ３以下である。
実施形態に係る製造装置を模式的に示す図。
以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
１．射出成形用材料の製造方法
本実施形態に係る射出成形用材料の製造方法は、セルロース原料に水溶性高分子を付与する付与工程と、水溶性高分子が付与されたセルロース原料を解繊し解繊物を生成する解繊工程と、解繊物と澱粉とを気中で混合する混合工程と、を含む。
１．１．付与工程
本実施形態に係る射出成形用材料の製造方法は、セルロース原料に水溶性高分子を付与する付与工程を有する。付与工程は、解繊工程の前に行われ、これにより解繊工程におけるセルロースの短繊維化を抑制することができる。
１．１．１．セルロース原料
セルロース原料は、セルロースを含有すれば特に限定されない。セルロース原料としては、例えば、パルプ（広葉樹、針葉樹、ケナフ、バガス、カポックなどのシート及びベール）、紙（コピー紙、印刷用紙、厚紙など）、古紙類、ティッシュペーパー、キッチンペーパー、クリーナー、フィルター、液体吸収材、吸音体、緩衝材、マット、段ボールなどを用いることができる。またセルロース原料は、例示したものを複数種用いてもよい。
セルロース原料中のセルロースは、絡み合い又は結着されていてもよい。また、セルロース原料には、本実施形態の射出成形用材料により製造した成形物を用いてもよい。さらに、セルロース原料は、天然由来、バイオマス由来であることがより好ましい。また、セルロース原料は、漂白等の処理が施されたものを用いてもよい。
セルロースは、植物由来で豊富な天然素材であり、環境問題や埋蔵資源の節約等にさらに好適に対応することができるとともに、射出成形用材料やそれを用いて製造される成形物の安定供給、コスト低減等の観点からも好ましい。また、セルロースは、各種繊維の中でも、理論上の強度が特に高いものであり、成形物の強度のさらなる向上の観点からも有利である。さらにセルロースは、良好な生分解性を有する。
１．１．２．水溶性高分子
水溶性高分子は、セルロース原料に付与される結果、セルロース原料中のセルロースが解繊工程で解繊される際に、繊維長が短くなることを抑制する。水溶性高分子は水溶性を有する高分子である限り限定されない。水溶性高分子はセルロース間の水素結合を分断することができるので、乾式解繊においても繊維に与えるダメージを抑えて解繊することができる。
水溶性高分子の例としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリアクリル酸、エチレン－アクリル酸共重合体、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）等の合成高分子、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）等の変性セルロース類、グアガム、カラギーナン、アルギン酸ナトリウム、カチオン化グアガム、キサンタンガム、コンドロイチ硫酸ナトリウム、ヒアルロン酸ナトリウム、にかわ、カゼイン等の天然又は天然由来の高分子や多糖類を挙げることができる。
これらのうち、解繊によるセルロースの短繊維化をより抑制できる点及び入手が容易で
ある点で、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸、エチレン－アクリル酸共重合体、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、多糖類、変性セルロース類、にかわ、及び、カゼインから選択されることが好ましい。水溶性高分子は二種以上を混合して用いてもよい。
また、水溶性高分子として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いる場合には、ＰＶＡの重合度は、３００以上２０００以下が好ましく、４００以上１５００以下がより好ましく、５００以上１２００以下がさらに好ましい。このような重合度のＰＶＡを用いることで、セルロースの短繊維化の抑制効果をさらに高め、かつ、水溶性をより良好とし、水溶液の粘度も低く抑えることができる。
さらに、水溶性高分子として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いる場合には、ＰＶＡのケン化度は、７５％以上９９％以下が好ましく、８０％以上９５％以下がより好ましい。このようなケン化度のＰＶＡを用いることで、水溶性を付与工程で使用する上で適切な範囲としやすい。
１．１．３．付与工程の手法
セルロース原料に対して水溶性高分子を付与する方法は、特に限定されないが、例えば、水溶性高分子の水溶液を準備し、これにセルロース原料を浸漬する方法、水溶液をセルロース原料に、噴霧、塗布する方法、水溶性高分子を粉体としてセルロース原料にまぶす方法であって必要に応じて水を加える方法などを挙げることができる。
セルロース原料に対する水溶性高分子の付与量は、セルロース原料に対して好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０２質量％以上、好ましくは０．０５質量％以上、好ましくは０．１質量％以上である。また、付与量の上限は、特に限定されず、好ましくは１００．０質量％以下、好ましくは８０．０質量％以下である。
セルロース原料に対する水溶性高分子の付与量が上記下限値以上であれば、解繊時のセルロースの切断を抑制できる。また、上限値以下であれば水溶性高分子の解繊機への付着等を抑制しやすい。
付与工程で、水溶性高分子をセルロース原料に付与する際に水溶液を用いる場合、かかる水溶液の濃度についても特に限定されず、セルロース原料に対する水溶性高分子の付与量や、水溶液の粘度、水溶液の取り扱いやすさ等を考慮して適宜に設定することができる。
付与工程でセルロース原料に水分が付与される場合において、解繊工程の前に当該水分を乾燥させてもよいし、乾燥させなくてもよい。解繊工程を水分のない状態で行う場合には、付与工程で付与された水分は乾燥させることが好ましい。
１．２．解繊工程
本実施形態の射出成形用材料の製造方法は、解繊工程を含む。解繊工程は、セルロース原料を乾式で解繊することにより行うことができる。解繊工程により繊維化されたセルロースを含む解繊物が得られる。解繊は、例えば、後述の製造装置の解繊部により行うことができる。解繊工程は、必要に応じて少量の水とともに行われてもよい。
解繊工程では、大量の液体の水を用いて解繊するのではなく、空気や窒素等の気体中で解繊する。すなわち、解繊工程は、水のない完全な乾燥状態で行ってもよいし、液体の水が少量存在する又は水蒸気が存在する状態で行ってもよい。
解繊工程において水又は水蒸気を意図的に添加してもよいが、その場合には、後の工程において、かかる水を加熱等により除去するためのエネルギーや時間が大きくなりすぎない程度に添加することが好ましい。
したがって、本実施形態の製造方法で製造される射出成形用材料は、繊維化されたセルロースを含む。繊維化されたセルロースは、射出成形用材料を用いて製造される成形物の一成分であり、成形物の形状の保持に寄与するとともに、成形物の強度等の特性を維持・向上させる。
本明細書において「繊維化されたセルロース」とは、パルプ、紙等のセルロースを含むセルロース原料を解繊することにより、繊維状となったセルロースを指す。繊維化されたセルロースは、繊維状のセルロース１本のことを指す場合と、複数の繊維状のセルロースの集合体（例えば綿のような状態）のことを指す場合とがある。繊維化により、セルロース原料中のセルロースが繊維状に解きほぐされる。
繊維化されたセルロースの平均長さは、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上５０．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることがより好ましく、０．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。繊維化されたセルロースの長さは、ばらつき（分布）を有してもよい。
これにより、射出成形用材料を用いて製造される成形物の形状の安定性、強度等をより優れたものとすることができる。
繊維化されたセルロースの平均太さは、特に限定されないが、０．００５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．０１０ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下であることがより好ましい。繊維化されたセルロースの太さは、ばらつき（分布）を有してもよい。
これにより、射出成形用材料を用いて製造される成形物の形状の安定性、強度等をより優れたものとすることができる。また、射出成形用材料を用いて製造される成形物の表面に凹凸が生じることをさらに抑制することができる。
繊維化されたセルロースの平均アスペクト比、すなわち、平均太さに対する平均長さは、特に限定されないが、１０以上１０００以下であることが好ましく、１５以上５００以下であることがより好ましい。
これにより、射出成形用材料を用いて製造される成形物の形状の安定性、強度等をより優れたものとすることができる。また、射出成形用材料を用いて製造される成形物の表面に凹凸が生じることをさらに抑制できる。
繊維化されたセルロースの平均長さ、平均太さ、平均アスペクト比は、例えば、市販のファイバーテスターで測定することができる。
繊維化されたセルロースは、水酸基を有しており、繊維化されたセルロースと、後述する澱粉との間で、水素結合を形成しやすく、繊維化されたセルロースと澱粉との接合強度、射出成形用材料を用いて製造される成形物全体としての強度、例えば、シート状の成形物の比引張強度等をより優れたものとすることができる。
射出成形用材料中における繊維化されたセルロースの含有率は、特に限定されないが、２０．０質量％以上９９．０質量％以下であることが好ましく、２５．０質量％以上９８．０質量％以下であることがより好ましく、２８．０質量％以上９７．０質量％以下であ
ることがさらに好ましい。射出成形用材料中における繊維化されたセルロースの含有率は、後述する混合工程での混合量により調節できる。
これにより、射出成形用材料を用いて製造される成形物の形状の安定性や強度等の特性をより優れたものとすることができる。また、成形物の製造時の成形性をより優れたものとすることができ、成形物の生産性を向上させる上でも有利である。
本実施形態では、解繊工程が、セルロース繊維及び水溶性高分子が共存する状態で行われるので、解繊工程により得られる繊維化されたセルロースは、もとのセルロース原料中のセルロースに比較して、繊維長が短くなりにくい。
１．３．混合工程
本実施形態の射出成形用材料の製造方法は、混合工程を含む。混合工程では、解繊工程で生成した解繊物と、澱粉と、を気中で混合する。
１．３．１．澱粉
本実施形態の射出成形用材料は、澱粉を含む。澱粉は、射出成形用材料を用いて製造される成形物の一成分であり、成形物の形状の保持に寄与するとともに、成形物の強度等の特性を維持・向上させる成分である。澱粉は、射出成形用材料を用いて製造される成形物において、繊維化されたセルロース同士を結合する結合材として機能する成分である。
澱粉は、複数のα－グルコース分子がグリコシド結合によって重合した高分子材料である。澱粉は、直鎖状であってもよいし、分岐を含んでもよい。
澱粉は、各種植物由来のものを用いることができる。澱粉の原料としては、トウモロコシ、小麦、米等の穀類、ソラマメ、緑豆、小豆等の豆類、ジャガイモ、サツマイモ、タピオカ等のイモ類、カタクリ、ワラビ、葛等の野草類、サゴヤシ等のヤシ類が挙げられる。
また、澱粉として加工澱粉、変性澱粉を用いてもよい。加工澱粉としては、アセチル化アジピン酸架橋澱粉、アセチル化澱粉、酸化澱粉、オクテニルコハク酸澱粉ナトリウム、ヒドロキシプロピル澱粉、ヒドロキシプロピル化リン酸架橋澱粉、リン酸化澱粉、リン酸物エステル化リン酸架橋澱粉、尿素リン酸化エステル化澱粉、澱粉グリコール酸ナトリウム、高アミロースコーンスターチ等が挙げられる。また、変性澱粉としては、α化澱粉、デキストリン、ラウリルポリグルコース、カチオン化澱粉、熱可塑性澱粉、カルバミン酸澱粉等が挙げられる。
射出成形用材料の総量にする澱粉の含有率は、２．０質量％以上７０．０質量％以下であることが好ましく、３．０質量％以上６５．０質量％以下であることがより好ましく、１０．０質量％以上３０．０質量％以下であることがさらに好ましい。なお、澱粉の含有率は、ＮＭＲ法等の成分分析により測定することができ、必要に応じて酵素分解等の前処理手法を用いて測定できる。射出成形用材料中における澱粉の含有率は、後述する混合工程での混合量により調節できる。
１．３．２．混合工程の手法
本明細書において「気中で混合する」とは、気流の作用により混ぜ合わせることを指す。混合工程における混ぜ合わせ処理は、気流中にセルロース、及び澱粉を導入して気流中で相互に拡散させる方法（乾式）であり、流体力学的な混合処理となっている。
混合工程では、大量の液体の水を媒体として混合するのではなく、空気や窒素等の気体中で混合する。すなわち、混合工程は、水のない完全な乾燥状態で混合してもよいし、液
体の水が少量存在する又は水蒸気が存在する状態で混合してもよい。
混合工程において水又は水蒸気を意図的に添加してもよいが、その場合には、後の工程において、かかる水を加熱等により除去するためのエネルギーや時間が大きくなりすぎない程度に添加することが好ましい。
混合工程は、例えば、ＦＭミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサーなど公知の装置を用いて行うことができる。また装置としては、高速回転する羽根により攪拌するものであってもよいし、Ｖ型ミキサーのように容器の回転を利用するものであってもよい。さらにバッチ式の装置であっても連続式の装置であってもよい。連続式の装置の例としては、後述する製造装置の混合部を挙げることができ好ましい。
１．４．その他の工程
射出成形用材料の製造方法は、例えば以下の工程を有してもよい。
１．４．１．可塑剤付与工程
射出成形用材料の製造方法は、可塑剤付与工程を有してもよい。可塑剤付与工程は、解繊物に可塑剤を付与する。また、可塑剤は澱粉を可塑化する機能を有し、可塑剤が付与されることにより、射出成形用材料の加熱による流動化が促進され成形がより容易となる。
可塑剤付与工程は、少なくとも解繊工程の後に行われる。可塑剤付与工程の手法は、上述の付与工程と同様に、特に限定されないが、例えば、可塑剤の水溶液を準備し、これに解繊物を浸漬する方法、水溶液を解繊物に、噴霧、塗布する方法、可塑剤を粉体として解繊物にまぶす方法であって必要に応じて水を加える方法などを挙げることができる。
可塑剤としては、グリセリン、尿素、塩酸グアニジン、ジメチルスルホキシド、サリチル酸塩、アルカリ塩（水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、チオシアン酸塩、ヨウ化カリウム、硝酸アンモニウム、塩化カルシウムなど）、酸（塩酸、硫酸）、糖類（ソルビトール、キシリトール、マンニトール、エリスリトール、ラクチトール）等を挙げることができる。可塑剤は複数種を用いてもよい。可塑剤付与工程で付与される可塑剤の量は、澱粉に対して、０．０１質量％以上３０．０質量％以下である。
１．４．２．加工工程
加工工程は、混合工程の後に、例えば射出成形用材料の取り扱いを容易にするために行ってもよい。混合工程を経ることにより射出成形用材料が得られるが、さらに加工工程により成形してシート状、粗砕片状、ペレット状としてもよい。すなわち、加工工程を行うことによりシート状、粗片状、ペレット状の射出成形用材料が得られる。
１．４．３．成形工程
成形工程は、例えば、後述する製造装置の成形部により行うことができ、この場合にはシート状の射出成形用材料を得ることができる。さらに必要に応じてシート状の射出成形用材料をシュレッダー等により裁断してもよく、この場合には粗片状の射出成形用材料を得ることができる。また、公知のペレタイザーを用いて加工工程を行ってもよく、この場合にはペレット状の射出成形用材料を得ることができる。
１．５．射出成形用材料
上述のように、本実施形態に係る射出成形用材料は、繊維化されたセルロースと、水溶性高分子と、澱粉と、を含む。射出成形用材料の性状は、綿埃状、ウェブ状、シート状、ペレット状等であってもよいが、密度が、０．００１ｇ／ｃｍ３以上１．３ｇ／ｃｍ３以下であり、０．００５ｇ／ｃｍ３以上１．１５ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましく、０
．０１ｇ／ｃｍ３以上１．０５ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましく、０．０５ｇ／ｃｍ３以上０．９５ｇ／ｃｍ３以下であることがさらに好ましい。
射出成形用材料の密度が上記範囲であれば、例えば射出成形時の材料の取り扱いを容易に行うことができる。密度が１．３ｇ／ｃｍ３より大きい場合には、以降の混錬や射出成形の工程において材料の分散性が不完全となり（材料がほぐれきらない）、成形物の組成が不均一になりダマやムラの原因となるおそれがある。また、密度が０．００１ｇ／ｃｍ３未満の場合は、セルロース同士が粗になりすぎるため、例えばウェブを形成にくく、以降の混錬や射出成形の工程での搬送が困難となる場合がある。また、密度が０．００１ｇ／ｃｍ３未満の場合は、各材料がセルロースから脱落するおそれが高まる。
また上述したように、射出成形用材料は、繊維化されたセルロースとともに、水溶性高分子、澱粉を含むが、澱粉は、繊維化されたセルロースを結着していてもよいし、付着しているだけでもよい。
また、射出成形用材料は、セルロース、水溶性高分子、澱粉の他に、例えば、エーテル化タマリンドガム、エーテル化ローカストビーンガム、エーテル化グアガム、アカシアアラビヤ系ガム等の天然ガム糊等の繊維素誘導糊；グリコーゲン等の多糖類；海藻類；コラーゲン等の動物性蛋白質；サイズ剤；繊維化されたセルロース由来の不純物；澱粉由来の不純物；ヘミセルロース；リグニン；レーヨン、リヨセル、キュプラ、ビニロン、アクリル、ナイロン、アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリイミド等の合成高分子を含んでもよい。
ただし、射出成形用材料中における繊維化されたセルロース、水溶性高分子及び澱粉以外の成分の含有率は、１０質量％以下であることが好ましく、５．０質量％以下であることがより好ましく、２．０質量％以下であることがさらに好ましい。
射出成形用材料は、水分を含んでも含まなくてもよい。射出成形用材料を２７℃／９８％ＲＨの環境下に２時間放置した場合の水分率は、例えば、１０質量％以上５５質量％以下である。
なお水分率は、例えば、射出成形用材料を０．７ｇ取り分けて、パール金属株式会社製、ラフィネ ステンレス製自動粉ふるいＭを用いて射出成形用材料をクッキングペーパー上に円盤状に篩積層させ、そのクッキングシートごとステンレス製ピシャット網かご（新越ワークス社製）に載せ、恒温槽（エスペック株式会社製、恒温恒湿器プラチナス（登録商標）ＫシリーズＰＬ―３ＫＰＨを用いて、２７℃／９８％ＲＨに環境設定した状態に２時間放置した条件で、加熱乾燥式水分計（Ａ＆Ｂ株式会社製、ＭＸ－５０）を用いること等により測定することができる。
１．６．射出成形
本実施形態の射出成形用材料は、射出成形に用いられる。射出成形は、公知の射出成形機により行うことができる。本実施形態の射出成形用材料は、水溶性高分子が溶融することにより射出成形に適した流動性を発現することができる。また射出成形の際に、射出成形用材料に水を添加してもよく、これにより澱粉の軟化や糊化を行ってもよい。これによりセルロースと澱粉との間の水素結合を形成しやすくなる。また、セルロース同士の水素結合も形成しやすくなる。
射出成形用材料を用いて射出成形を行う場合に、射出成形用材料に添加される水分量は、水分率として７０質量％程度であり、好ましくは６０質量％以下、より好ましくは５０質量％以下である。なお、射出成形時の温度は、５０℃以上２００℃以下が望ましい。
１．７．成形物
射出成形用材料を射出成形して得られる成形物は、所定の型により、所定の形状に成形されたものである。これにより、かかる成形物は、機械的強度及び生分解性に優れている。また、この成形物は、リサイクル性にも優れ、リサイクルした場合でも、セルロースの繊維長が短くなりにくいので機械的強度の低下が抑制される。
成形物の形状は、特に限定されず、例えば、シート状、ブロック状、球状、三次元立体形状等、いかなる形状であってもよい。
成形物は、その少なくとも一部が前述した射出成形用材料で構成されていればよく、射出成形用材料で構成されていない部位を有するものであってもよい。成形物の用途についても、特に限定されない。
２．射出成形用材料の製造装置
次に、射出成形用材料の製造方法に好適に適用することができる製造装置について説明する。図１は、製造装置の好適な例を示す概略側面図である。
なお、以下では、図１の上側を「上」又は「上方」、下側を「下」又は「下方」と言うことがある。また、図１は、概略構成図であり、製造装置１００の各部の位置関係は、実際の位置関係とは異なる場合がある。また、各図において、セルロース原料Ｍ１、粗砕片Ｍ２、解繊物Ｍ３、第１選別物Ｍ４－１、第２選別物Ｍ４－２、第１ウェブＭ５、細分体Ｍ６、混合物Ｍ７、第２ウェブＭ８、シートＳが搬送される方向、すなわち、矢印で示す方向を搬送方向とも言う。また、矢印の先端側を搬送方向下流側、矢印の基端側を搬送方向上流側とも言う。
図１に示す製造装置１００は、セルロース原料Ｍ１を粗砕、解繊し、添加剤供給部１７１から添加剤として水溶性高分子及び澱粉を供給し、混合部１７により、繊維化されたセルロース、水溶性高分子及び澱粉を気中で混合し、堆積させ、堆積物を成形部２０によって成形することでシート状の成形物を得る装置である。混合部１７を経た時点で射出成形用材料が製造されるが、製造装置１００では、射出成形用材料としてシート状の成形物を形成する。
以下の説明では、セルロース原料Ｍ１として、古紙を用い、製造される成形物が、再生紙であるシートＳである場合について中心的に説明する。
図１に示す製造装置１００は、シート供給装置１１と、粗砕部１２と、解繊部１３と、選別部１４と、第１ウェブ形成部１５と、細分部１６と、混合部１７と、分散部１８と、第２ウェブ形成部１９と、成形部２０と、切断部２１と、ストック部２２と、回収部２７と、これらの作動を制御する制御部２８と、を備えている。粗砕部１２、解繊部１３、選別部１４、第１ウェブ形成部１５、細分部１６、混合部１７、分散部１８、第２ウェブ形成部１９、成形部２０、切断部２１及びストック部２２の各々が、シートを処理する処理部である。
また、シート供給装置１１と、粗砕部１２又は解繊部１３とにより、シート処理装置１０Ａが構成される。また、シート処理装置１０Ａと、第２ウェブ形成部１９とにより、繊維体堆積装置１０Ｂが構成される。
また、製造装置１００は、加湿部２３１と、加湿部２３２と、加湿部２３３と、加湿部２３４と、加湿部２３５と、加湿部２３６とを備えている。その他、製造装置１００は、
ブロアー２６１と、ブロアー２６２と、ブロアー２６３とを備えている。
また、加湿部２３１～加湿部２３６及びブロアー２６１～ブロアー２６３は、制御部２８と電気的に接続されており、制御部２８によってその作動が制御される。すなわち、本実施形態では、１つの制御部２８によって製造装置１００の各部の作動が制御される構成である。ただし、これに限定されず、例えば、シート供給装置１１の各部の作動を制御する制御部と、シート供給装置１１以外の部位の作動を制御する制御部と、をそれぞれ有する構成であってもよい。
また、製造装置１００では、原料供給工程と、粗砕工程と、解繊工程と、選別工程と、第１ウェブ形成工程と、分断工程と、混合工程と、放出工程と、堆積工程と、シート形成工程と、切断工程とが実行される。このうち混合工程が、射出成形用材料の製造方法における混合工程に相当する。
以下、各部の構成について説明する。シート供給装置１１は、粗砕部１２にセルロース原料Ｍ１を供給する原料供給工程を行う部分である。セルロース原料Ｍ１は、セルロースを含むものを用いる。また、セルロース原料Ｍ１として、繊維化されたセルロースと、当該繊維化されたセルロースに付着している水溶性高分子及び澱粉とを含む射出成形用材料の成形物を用いてもよい。
粗砕部１２は、シート供給装置１１から供給されたセルロース原料Ｍ１を大気中等の気中で粗砕する粗砕工程を行う部分である。粗砕部１２は、一対の粗砕刃１２１と、シュート１２２とを有している。
一対の粗砕刃１２１は、互いに反対方向に回転することにより、これらの間でセルロース原料Ｍ１を粗砕して、すなわち、裁断して粗砕片Ｍ２にすることができる。粗砕片Ｍ２の形状や大きさは、解繊部１３における解繊処理に適していることが好ましく、例えば、１辺の長さが１００ｍｍ以下の小片であることが好ましく、１０ｍｍ以上７０ｍｍ以下の小片であることがより好ましい。
シュート１２２は、一対の粗砕刃１２１の下方に配置され、例えば漏斗状をなすものとなっている。これにより、シュート１２２は、粗砕刃１２１によって粗砕されて落下してきた粗砕片Ｍ２を受けることができる。
また、シュート１２２の上方には、加湿部２３１が一対の粗砕刃１２１に隣り合って配置されている。加湿部２３１は、シュート１２２内の粗砕片Ｍ２を加湿するものである。この加湿部２３１は、水分を含むフィルターを有し、フィルターに空気を通過させることにより、湿度を高めた加湿空気を粗砕片Ｍ２に供給する気化式の加湿器で構成されている。加湿空気が粗砕片Ｍ２に供給されることにより、上記説明した加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、粗砕片Ｍ２が静電気によってシュート１２２等に付着するのを抑制することができる。
シュート１２２は、管２４１を介して、解繊部１３に接続されている。シュート１２２に集められた粗砕片Ｍ２は、管２４１を通過して、解繊部１３に搬送される。
本実施形態の射出成形用材料の製造方法に製造装置１００を利用する場合には、解繊部１３に導入される前に、水溶性高分子が付与される。水溶性高分子の付与は、セルロース原料Ｍ１に付与されてもよいし、粗砕片Ｍ２に対して付与されてもよい。粗砕片Ｍ２に対して付与される場合は、粗砕片Ｍ２がセルロース原料に相当する。また、製造装置１００内で図示せぬ適宜の構成により水溶性高分子を付与してもよいし、製造装置１００にセル
ロース原料Ｍ１を導入する前に装置外で水溶性高分子が付与されてもよい。
解繊部１３は、粗砕片Ｍ２を気中で、すなわち、乾式で解繊する解繊工程を行う部分である。この解繊部１３での解繊処理により、粗砕片Ｍ２から解繊物Ｍ３を生成することができる。ここで「解繊する」とは、複数の繊維化されたセルロースが結着されてなる粗砕片Ｍ２を、繊維１本１本に解きほぐすことをいう。そして、この解きほぐされたものが解繊物Ｍ３となる。解繊物Ｍ３の形状は、線状や帯状である。また、解繊物Ｍ３同士は、絡み合って塊状となった状態、すなわち、いわゆる「ダマ」を形成している状態で存在してもよい。
解繊部１３は、例えば本実施形態では、高速回転する回転刃と、回転刃の外周に位置するライナーとを有するインペラーミルで構成されている。解繊部１３に流入してきた粗砕片Ｍ２は、回転刃とライナーとの間に挟まれて解繊される。
また、解繊部１３は、回転刃の回転により、粗砕部１２から選別部１４に向かう空気の流れ、すなわち、気流を発生させることができる。これにより、粗砕片Ｍ２を管２４１から解繊部１３に吸引することができる。また、解繊処理後、解繊物Ｍ３を、管２４２を介して選別部１４に送り出すことができる。
管２４２の途中には、ブロアー２６１が設置されている。ブロアー２６１は、選別部１４に向かう気流を発生させる気流発生装置である。これにより、選別部１４への解繊物Ｍ３の送り出しが促進される。
選別部１４は、解繊物Ｍ３を、繊維化されたセルロースの長さの大小によって選別する選別工程を行う部分である。選別部１４では、解繊物Ｍ３は、第１選別物Ｍ４－１と、第１選別物Ｍ４－１よりも大きい第２選別物Ｍ４－２とに選別される。第１選別物Ｍ４－１は、その後のシートＳの製造に適した大きさのものとなっている。その平均長さは、１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。一方、第２選別物Ｍ４－２は、例えば、解繊が不十分なものや、解繊された繊維化されたセルロース同士が過剰に凝集したもの等が含まれる。
選別部１４は、ドラム部１４１と、ドラム部１４１を収納するハウジング部１４２とを有する。
ドラム部１４１は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸回りに回転する篩である。このドラム部１４１には、解繊物Ｍ３が流入してくる。そして、ドラム部１４１が回転することにより、網の目開きよりも小さい解繊物Ｍ３は、第１選別物Ｍ４－１として選別され、網の目開き以上の大きさの解繊物Ｍ３は、第２選別物Ｍ４－２として選別される。第１選別物Ｍ４－１は、ドラム部１４１から落下する。
一方、第２選別物Ｍ４－２は、ドラム部１４１に接続されている管２４３に送り出される。管２４３は、ドラム部１４１と反対側、すなわち、上流側が管２４１に接続されている。この管２４３を通過した第２選別物Ｍ４－２は、管２４１内で粗砕片Ｍ２と合流して、粗砕片Ｍ２とともに解繊部１３に流入する。これにより、第２選別物Ｍ４－２は、解繊部１３に戻されて、粗砕片Ｍ２とともに解繊処理される。
また、ドラム部１４１から落下した第１選別物Ｍ４－１は、気中に分散しつつ落下して、ドラム部１４１の下方に位置する第１ウェブ形成部１５に向かう。第１ウェブ形成部１５は、第１選別物Ｍ４－１から第１ウェブＭ５を形成する第１ウェブ形成工程を行う部分である。第１ウェブ形成部１５は、メッシュベルト１５１と、３つの張架ローラー１５２
と、吸引部１５３とを有している。
メッシュベルト１５１は、無端ベルトであり、第１選別物Ｍ４－１が堆積する。このメッシュベルト１５１は、３つの張架ローラー１５２に掛け回されている。そして、張架ローラー１５２の回転駆動により、メッシュベルト１５１上の第１選別物Ｍ４－１は、下流側に搬送される。
第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１の目開き以上の大きさとなっている。これにより、第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１の通過が規制され、よって、メッシュベルト１５１上に堆積することができる。また、第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１上に堆積しつつ、メッシュベルト１５１ごと下流側に搬送されるため、層状の第１ウェブＭ５として形成される。
また、第１選別物Ｍ４－１には、例えば塵や埃等が混在しているおそれがある。塵や埃は、例えば、粗砕や解繊によって生じることがある。そして、このような塵や埃は、回収部２７に回収されることとなる。
吸引部１５３は、メッシュベルト１５１の下方から空気を吸引するサクション機構である。これにより、メッシュベルト１５１を通過した塵や埃を空気ごと吸引することができる。
また、吸引部１５３は、管２４４を介して、回収部２７に接続されている。吸引部１５３で吸引された塵や埃は、回収部２７に回収される。
回収部２７には、管２４５がさらに接続されている。また、管２４５の途中には、ブロアー２６２が設置されている。このブロアー２６２の作動により、吸引部１５３で吸引力を生じさせることができる。これにより、メッシュベルト１５１上における第１ウェブＭ５の形成が促進される。この第１ウェブＭ５は、塵や埃等が除去されたものとなる。また、塵や埃は、ブロアー２６２の作動により、管２４４を通過して、回収部２７まで到達する。
ハウジング部１４２は、加湿部２３２と接続されている。加湿部２３２は、気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部１４２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、上記の加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、第１選別物Ｍ４－１を加湿することができ、よって、第１選別物Ｍ４－１がハウジング部１４２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。
選別部１４の下流側には、加湿部２３５が配置されている。加湿部２３５は、水を噴霧する超音波式加湿器で構成されている。これにより、第１ウェブＭ５に水分を供給することができ、よって、第１ウェブＭ５の水分量が調整される。この調整により加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、静電力による第１ウェブＭ５のメッシュベルト１５１への吸着を抑制することができる。これにより、第１ウェブＭ５は、メッシュベルト１５１が張架ローラー１５２で折り返される位置で、メッシュベルト１５１から容易に剥離される。
加湿部２３５の下流側には、細分部１６が配置されている。細分部１６は、メッシュベルト１５１から剥離した第１ウェブＭ５を分断する分断工程を行う部分である。細分部１６は、回転可能に支持されたプロペラ１６１と、プロペラ１６１を収納するハウジング部１６２とを有している。そして、回転するプロペラ１６１により、第１ウェブＭ５を分断
することができる。分断された第１ウェブＭ５は、細分体Ｍ６となる。また、細分体Ｍ６は、ハウジング部１６２内を下降する。
ハウジング部１６２は、加湿部２３３と接続されている。加湿部２３３は、気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部１６２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、細分体Ｍ６がプロペラ１６１やハウジング部１６２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。
細分部１６の下流側には、混合部１７が配置されている。混合部１７は、細分体Ｍ６と添加剤とを混合する混合工程を行う部分である。この混合部１７は、添加剤供給部１７１と、管１７２と、ブロアー１７３とを有している。
管１７２は、細分部１６のハウジング部１６２と、分散部１８のハウジング１８２とを接続しており、細分体Ｍ６と添加剤との混合物Ｍ７が通過する流路である。
管１７２の途中には、添加剤供給部１７１が接続されている。添加剤供給部１７１は、添加剤が収容されたハウジング部１７０と、ハウジング部１７０内に設けられたスクリューフィーダー１７４とを有している。スクリューフィーダー１７４の回転により、ハウジング部１７０内の添加剤がハウジング部１７０から押し出されて管１７２内に供給される。管１７２内に供給された添加剤は、細分体Ｍ６と混合されて混合物Ｍ７となる。
ここで、添加剤供給部１７１から供給される添加剤としては、例えば、繊維同士を結着させる結着剤や、繊維を着色するための着色剤、繊維の凝集を抑制するための凝集抑制剤、繊維等を燃えにくくするための難燃剤、シートＳの紙力を増強するための紙力増強剤、解繊物等が挙げられ、これらのうちの一種又は複数種を組み合わせて用いることができる。以下では、添加剤が澱粉Ｐ１である場合について説明する。
添加剤供給部１７１から澱粉Ｐ１を供給することにより、セルロース原料Ｍ１中における澱粉の含有率が比較的低い場合や、セルロース原料Ｍ１中に含まれていた澱粉のうち比較的多くの割合のものが製造装置１００を用いた処理により除去されてしまう場合であっても、好適な射出成形用材料を得ることができる。すなわち、射出成形用材料中における水溶性高分子及び澱粉の含有率を所定の範囲とすることができる。
また、管１７２の途中には、添加剤供給部１７１よりも下流側にブロアー１７３が設置されている。ブロアー１７３が有する羽根等の回転部の作用により、細分体Ｍ６と澱粉Ｐ１との混合が促進される。また、ブロアー１７３は、分散部１８に向かう気流を発生させることができる。この気流により、管１７２内で、細分体Ｍ６と澱粉Ｐ１とを撹拌することができる。混合物Ｍ７中の細分体Ｍ６は、管１７２内を通過する過程でほぐされて、より細かい繊維状となる。これにより、混合物Ｍ７は、細分体Ｍ６がほぐされ、かつ、澱粉Ｐ１が均一に分散した状態となる。すなわち、混合部１７を経ることにより、繊維化されたセルロースの集合体中で、澱粉が均一に分布している射出成形用材料が生成する。
本実施形態では射出成形用材料である混合物Ｍ７をシート状に成形するので、混合物Ｍ７は、さらに分散部１８に搬送される。なお、本実施形態では混合物Ｍ７、第２ウェブＭ８、シートＳは、いずれも射出成形用材料に該当する。
なお、ブロアー１７３は、制御部２８と電気的に接続されており、その作動が制御される。また、ブロアー１７３の送風量を調整することにより、ドラム１８１内に送り込む空気の量を調整することができる。
なお、図示はしないが、管１７２は、ドラム１８１側の端部が２股に分岐しており、分岐した端部は、ドラム１８１の端面に形成された図示しない導入口にそれぞれ接続されている。
図１に示す分散部１８は、混合物Ｍ７における、互いに絡み合った繊維同士をほぐして放出する放出工程を行う部分である。分散部１８は、混合物Ｍ７を導入及び放出するドラム１８１と、ドラム１８１を収納するハウジング１８２と、ドラム１８１を回転駆動する駆動源１８３と、を有する。
ドラム１８１は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸回りに回転する篩である。ドラム１８１が回転することにより、混合物Ｍ７のうち、網の目開きよりも小さい繊維等が、ドラム１８１を通過することができる。その際、混合物Ｍ７がさらにほぐされて空気とともに放出される。すなわち、ドラム１８１が、繊維を含む材料を放出する放出部として機能する。
駆動源１８３は、図示はしないが、モーターと、減速機と、ベルトと、を有する。モーターは、モータードライバーを介して制御部２８と電気的に接続されている。また、モーターから出力された回転力は、減速機によって減速される。ベルトは、例えば、無端ベルトで構成されており、減速機の出力軸及びドラムの外周に掛け回されている。これにより、減速機の出力軸の回転力がベルトを介してドラム１８１に伝達される。
また、ハウジング１８２は、加湿部２３４と接続されている。加湿部２３４は、気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング１８２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、ハウジング１８２内を加湿することができ、加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、混合物Ｍ７がハウジング１８２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。
また、ドラム１８１で放出された混合物Ｍ７は、気中に分散しつつ落下して、ドラム１８１の下方に位置する第２ウェブ形成部１９に向かう。第２ウェブ形成部１９は、混合物Ｍ７を堆積させて堆積物である第２ウェブＭ８を形成する堆積工程を行う部分である。第２ウェブ形成部１９は、メッシュベルト１９１と、張架ローラー１９２と、吸引部１９３とを有している。
メッシュベルト１９１は、メッシュ部材であり、図示の構成では、無端ベルトで構成される。また、メッシュベルト１９１には、分散部１８が分散、放出した混合物Ｍ７が堆積する。このメッシュベルト１９１は、４つの張架ローラー１９２に掛け回されている。そして、張架ローラー１９２の回転駆動により、メッシュベルト１９１上の混合物Ｍ７は、下流側に搬送される。
なお、図示の構成では、メッシュ部材の一例としてメッシュベルト１９１を用いる構成であるが、本発明ではこれに限定されず、例えば、平板状をなすものであってもよい。
また、メッシュベルト１９１上のほとんどの混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１の目開き以上の大きさである。これにより、混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１を通過してしまうことが規制され、よって、メッシュベルト１９１上に堆積することができる。また、混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１上に堆積しつつ、メッシュベルト１９１ごと下流側に搬送されるため、層状の第２ウェブＭ８として形成される。
吸引部１９３は、メッシュベルト１９１の下方から空気を吸引するサクション機構であ
る。これにより、メッシュベルト１９１上に混合物Ｍ７を吸引することができ、よって、混合物Ｍ７のメッシュベルト１９１上への堆積が促進される。
吸引部１９３には、管２４６が接続されている。また、この管２４６の途中には、ブロアー２６３が設置されている。このブロアー２６３の作動により、吸引部１９３で吸引力を生じさせることができる。
分散部１８の下流側には、加湿部２３６が配置されている。加湿部２３６は、加湿部２３５と同様の超音波式加湿器で構成されている。これにより、第２ウェブＭ８に水分を供給することができ、よって、第２ウェブＭ８の水分量が調整される。この調整により、加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、静電力による第２ウェブＭ８のメッシュベルト１９１への吸着を抑制することができる。これにより、第２ウェブＭ８は、メッシュベルト１９１が張架ローラー１９２で折り返される位置で、メッシュベルト１９１から容易に剥離される。
なお、加湿部２３１～加湿部２３６までに加えられる合計水分量は、特に限定されないが、加湿工程終了時における混合物の水分率、すなわち、加湿部２３６で加湿された状態の第２ウェブＭ８の質量に対する、当該第２ウェブＭ８が含む水分の質量の割合は、１５質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、１８質量％以上４５質量％以下であることがより好ましく、２０質量％以上４０質量％以下であることがさらに好ましい。また、射出成形用材料としての第２ウェブＭ８やシートＳを射出成形に適する性状となるように、加湿部２３４及び加湿部２３６は必要に応じて稼働する。
第２ウェブ形成部１９の下流側には、成形部２０が配置されている。成形部２０は、混合物である第２ウェブＭ８からシートＳを形成するシート形成工程を行う部分である。この成形部２０は、加圧部２０１と、加熱部２０２とを有している。
加圧部２０１は、一対のカレンダーローラー２０３を有し、カレンダーローラー２０３の間で第２ウェブＭ８を加熱せずに加圧することができる。これにより、第２ウェブＭ８の密度が高められる。この第２ウェブＭ８は、加熱部２０２に向けて搬送される。なお、一対のカレンダーローラー２０３のうちの一方は、図示しないモーターの作動により駆動する主動ローラーであり、他方は、従動ローラーである。
加熱部２０２は、一対の加熱ローラー２０４を有し、加熱ローラー２０４の間で第２ウェブＭ８を加熱しつつ、加圧することができる。これにより、シートＳが形成される。そして、このシートＳは、切断部２１に向けて搬送される。なお、一対の加熱ローラー２０４の一方は、図示しないモーターの作動により駆動する主動ローラーであり、他方は、従動ローラーである。
成形部２０の下流側には、切断部２１が配置されている。切断部２１は、シートＳを切断する切断工程を行う部分である。この切断部２１は、第１カッター２１１と、第２カッター２１２とを有する。
第１カッター２１１は、シートＳの搬送方向と交差する方向、特に直交する方向にシートＳを切断するものである。
第２カッター２１２は、第１カッター２１１の下流側で、シートＳの搬送方向に平行な方向にシートＳを切断するものである。この切断は、シートＳの幅方向の両側端部の不要な部分を除去して、シートＳの幅を整えるものであり、切断除去された部分は、いわゆる「みみ」と呼ばれる。
このような第１カッター２１１と第２カッター２１２との切断により、所望の形状、大きさのシートＳが得られる。そして、このシートＳは、さらに下流側に搬送されて、ストック部２２に蓄積される。
なお、成形部２０としては、上記のようにシートＳに成形する構成に限定されず、例えば、ブロック状、球状等の成形物に成形する構成であってもよい。また成形部２０は、図示せぬシュレッダーを備えてもよく、シートＳをシュレッダー片状の射出成形用材料としてもよい。
このような製造装置１００が備える各部は、制御部２８と電気的に接続されている。そして、これら各部の作動は、制御部２８によって制御される。
射出成形用材料の製造に用いる製造装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、射出成形用材料の製造方法は、前述した混合工程を有していればよく、製造装置１００を用いる場合に限らず、いかなる装置を用いて行ってもよい。
３．実施例及び比較例
以下に実施例及び比較例を示し、本発明をさらに説明するが、本発明は以下の例によってなんら限定されるものではない。
３．１．実施例１
針葉樹パルプ（ＮＢＫＰ：ＢＲＡＴＳＫ 国際パルプ商事株式会社）にＰＶＡ（デンカポバールＢ－０５ デンカ株式会社）の０．５％水溶液をパルプに対し０．０７ｗｔ％噴霧し乾燥し、シュレッダーにより粗砕した後、セイコーエプソン株式会社製、ペーパーラボＡ－８０００の改造機に導入し、解繊を行った。ペーパーラボＡ－８０００の改造機は、図１で示すような構成となっており、解繊部１３及び選別部１４の間から解繊物Ｍ３を取り出すことができるように構成した。
３．２．比較例１
針葉樹パルプ（ＮＢＫＰ：ＢＲＡＴＳＫ）に、ＰＶＡの水溶液を噴霧することなく、用いた以外は、実施例１と同様に解繊を行った。
３．３．平均繊維長の測定
実施例１及び比較例１で得られた解繊物を、Ｌ＆Ｗ社製ファイバーテスター：９１２ｐｌｕｓを用いて、セルロースの平均長さ及び平均太さを測定した。
３．４．測定結果
解繊物のセルロースの平均長さ及び平均太さは、以下の通りであった。
実施例１：平均長さ１．５ｍｍ、平均太さ２７．１μｍ
比較例１：平均長さ１．３ｍｍ、平均太さ２６．３μｍ
３．５．まとめ
セルロース原料に水溶性高分子を付与することにより、解繊物中のセルロースの平均繊維長を長く維持できることが判明した。これにより、実施例１の解繊物を用いて製造した射出成形用材料は、これを射出成形して得られる成形物の機械的強度が、比較例１に比べて良好になると予想できる。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
上述した実施形態及び変形例から以下の内容が導き出される。
射出成形用材料の製造方法は、
セルロース原料に水溶性高分子を付与する付与工程と、
前記水溶性高分子が付与されたセルロース原料を解繊し解繊物を生成する解繊工程と、
前記解繊物と澱粉とを気中で混合する混合工程と、
を含む。
この製造方法によれば、セルロース原料を水溶性高分子とともに解繊するので、解繊物中のセルロースの繊維長が短くなりにくい。また、解繊物と澱粉とを気中で混合するので、セルロースの集合体中に澱粉が均一に分散した射出成形用材料を得ることができる。またこれにより得られる射出成形用材料は、少量の水を添加することにより、射出成形が容易であり、強度の良好な成形物を形成することができる。
上記製造方法において、
前記混合工程で混合された混合物を堆積してウェブを形成する堆積工程と、
前記ウェブを加圧加熱して成形物を形成する成形工程と、
をさらに含んでもよい。
この製造方法によれば、綿埃状である場合に比べてより取り扱いが容易で射出成形により好適な射出成形用材料を製造することができる。
上記製造方法において、
前記水溶性高分子は、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、エチレン－アクリル酸共重合体、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、多糖類、変性セルロース類、にかわ、及び、カゼインから選択されてもよい。
この製造方法によれば、解繊の際に、セルロースの繊維長をより長く維持することができるので、さらに射出成形に好適でより強度の良好な射出成形物を得ることのできる射出成形用材料を製造することができる。
上記製造方法において、
前記澱粉は、植物由来の澱粉から選択されてもよい。
この製造方法によれば、セルロース間の結着がさらに良好な成形物を形成でき、環境適合性にも優れる射出成形用材料を製造することができる。
上記製造方法において、
前記付与工程における前記水溶性高分子の付与量は、前記セルロース原料に対して０．０１質量％以上であってもよい。
この製造方法によれば、解繊の際に、セルロースの繊維長をより長く維持することができるので、さらに射出成形に好適でより強度の良好な射出成形物を得ることのできる射出
成形用材料を製造することができる。
上記製造方法において、
前記解繊物に可塑剤を付与する可塑剤付与工程を有してもよい。
この製造方法によれば、射出成形の際に、澱粉をより流動化しやすいので、射出成形をより容易にできる射出成形用材料を製造することができる。
射出成形用材料は、
繊維化されたセルロースと、
水溶性高分子と、
澱粉と、
を含み、
密度が、０．００１ｇ／ｃｍ３以上１．３ｇ／ｃｍ３以下である。
この射出成形用材料によれば、綿埃状である場合に比べてより取り扱いが容易で、少量の水を添加することにより、射出成形が容易であり、強度の良好な成形物を形成することができる。
１００…製造装置、１０Ａ…シート処理装置、１０Ｂ…繊維体堆積装置、１１…シート供給装置、１２…粗砕部、１３…解繊部、１４…選別部、１５…第１ウェブ形成部、１６…細分部、１７…混合部、１８…分散部、１９…第２ウェブ形成部、２０…成形部、２１…切断部、２２…ストック部、２７…回収部、２８…制御部、１２１…粗砕刃、１２２…シュート、１４１…ドラム部、１４２…ハウジング部、１５１…メッシュベルト、１５２…張架ローラー、１５３…吸引部、１６１…プロペラ、１６２…ハウジング部、１７０…ハウジング部、１７１…添加剤供給部、１７２…管、１７３…ブロアー、１７４…スクリューフィーダー、１８１…ドラム、１８２…ハウジング、１８３…駆動源、１９１…メッシュベルト、１９２…張架ローラー、１９３…吸引部、２０１…加圧部、２０２…加熱部、２０３…カレンダーローラー、２０４…加熱ローラー、２１１…第１カッター、２１２…第２カッター、２３１…加湿部、２３２…加湿部、２３３…加湿部、２３４…加湿部、２３５…加湿部、２３６…加湿部、２４１…管、２４２…管、２４３…管、２４４…管、２４５…管、２４６…管、２６１…ブロアー、２６２…ブロアー、２６３…ブロアー、２８１…ＣＰＵ、２８２…記憶部、Ｍ１…セルロース原料、Ｍ２…粗砕片、Ｍ３…解繊物、Ｍ４－１…第１選別物、Ｍ４－２…第２選別物、Ｍ５…第１ウェブ、Ｍ６…細分体、Ｍ７…混合物、Ｍ８…第２ウェブ、Ｓ…シート、Ｐ１…澱粉

Claims (7)

  1. セルロース原料に水溶性高分子を付与する付与工程と、
    前記水溶性高分子が付与されたセルロース原料を解繊し解繊物を生成する解繊工程と、
    前記解繊物と澱粉とを気中で混合する混合工程と、
    を含む、射出成形用材料の製造方法。
  2. 請求項１において、
    前記混合工程で混合された混合物を堆積してウェブを形成する堆積工程と、
    前記ウェブを加圧加熱して成形物を形成する成形工程と、
    をさらに含む、射出成形用材料の製造方法。
  3. 請求項１又は請求項２において、
    前記水溶性高分子は、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、エチレン－アクリル酸共重合体、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、多糖類、変性セルロース類、にかわ、及び、カゼインから選択される、射出成形用材料の製造方法。
  4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
    前記澱粉は、植物由来の澱粉から選択される、射出成形用材料の製造方法。
  5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
    前記付与工程における前記水溶性高分子の付与量は、前記セルロース原料に対して０．０１質量％以上である、射出成形用材料の製造方法。
  6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、
    前記解繊物に可塑剤を付与する可塑剤付与工程を有する、射出成形用材料の製造方法。
  7. 繊維化されたセルロースと、
    水溶性高分子と、
    澱粉と、
    を含み、
    密度が、０．００１ｇ／ｃｍ３以上１．３ｇ／ｃｍ３以下である、射出成形用材料。
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