JP2023007354A - 成形体の製造方法 - Google Patents

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Abstract

Figure 2023007354000001
【課題】強度に優れる成形体を得ることができる成形体の製造方法を提供すること。
【解決手段】成形体の製造方法は、繊維と、澱粉と、を含む混合物を堆積させる堆積工程と、堆積された混合物に水を付与する加湿工程と、水を付与された混合物を加熱、および加圧することで成形体を得る成形工程と、を含み、前記澱粉の糊化温度は、６０℃以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形体の製造方法に関する。
抄造法のように大量の水を用いることなく、古紙を再生して緩衝材等の成形体を製造する方法として、古紙を解繊して綿状物としたものに、霧状の水分を加え、さらに粉状あるいは粒状の糊材を加えて、成形体を製造する、成形体の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる成形体の製造方法は、抄造法に比べて少量の水を使用するだけで成形体を製造できるため、脱水、乾燥等に費やすエネルギーや時間を節約できる、という利点がある。
特開平５－２４６４６５号公報
しかしながら、上記の成形体の製造方法においては、繊維に糊材を単に混ぜただけでは、繊維同士の強固な結合を得ることができず、得られる成形体の強度を十分に確保することができない場合がある。特に、繊維と糊材との混合物に少量の水分を付与して成形体を製造する場合、成形条件によっては、成形体の中に、繊維同士の結合が強い領域と弱い領域とが生じる場合があり、結合が弱い領域を起点として成形体が破損し、成形体の強度が低下してしまうという課題がある。
成形体の製造方法は、繊維と、澱粉と、を含む混合物を堆積させる堆積工程と、堆積された前記混合物に水を付与する加湿工程と、水を付与された前記混合物を加熱、および加圧することで成形体を得る成形工程と、を含み、前記澱粉の糊化温度は、６０℃以下である。
成形体の製造方法で使用する結合材の好適な実施形態を模式的に示す図。 成形体の製造方法の実施に好適な製造装置の構成を示す概略側面図。
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
１．成形体の製造方法
以下、成形体の製造方法の各工程について説明するが、その前に、成形体の製造方法で用いる原材料について、説明する。
１．１．原材料
成形体の製造方法は、原材料として、繊維と、該繊維を結合する結合材料である澱粉とを使用する。
１．１．１．繊維
繊維は、成形体の製造方法を用いて製造される成形体の主成分であり、成形体の形状の保持に大きく寄与するとともに、成形体の強度等の特性に大きな影響を与える成分である。
繊維としては、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、成形工程での加熱によっても、繊維状態を維持できるものであるのが好ましい。
繊維は、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン等の合成樹脂で構成された合成繊維であってもよいが、天然由来の繊維、すなわち、バイオマス由来繊維であるのが好ましく、セルロース繊維であるのがより好ましい。
これにより、環境問題や埋蔵資源の節約等に、より好適に対応することができる。
特に、繊維がセルロース繊維である場合には、以下のような効果も得られる。
すなわち、セルロース繊維は、植物由来の豊富な天然素材であり、繊維としてセルロース繊維を用いることにより、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、成形体の安定供給、コスト低減等の観点からも好ましい。また、セルロース繊維は、各種繊維の中でも、理論上の強度が特に高いものであり、成形体の強度のさらなる向上の観点からも有利である。
セルロース繊維は、通常、主としてセルロースで構成されたものであるが、セルロース以外の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、ヘミセルロース、リグニン等が挙げられる。
繊維は、水酸基、カルボニル基、アミノ基のうちの少なくとも１つの化学構造を含む物質で構成されていることが好ましい。
これにより、繊維と、繊維を結合する結合材料である澱粉との間で、水素結合を形成しやすくなり、繊維と澱粉との結合強度をより優れたものとすることができる。このため、成形体全体としての強度、例えば、シート状の成形体の引張強度等をより優れたものとすることができる。
また、セルロース繊維としては、漂白等の処理が施されたものを用いてもよい。
また、繊維は、紫外線照射処理、オゾン処理、プラズマ処理等の処理が施されたものであってもよい。これにより、繊維の親水性を高めることができ、結合材料である澱粉との親和性を高めることができる。より具体的には、これらの処理により、繊維の表面に水酸基等の官能基を導入することができ、澱粉との間で、より効率よく水素結合を形成することができるようになる。
繊維の平均長さは、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上５０．０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であるのがより好ましく、０．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。
これにより、製造される成形体の形状の安定性、強度等をより優れたものとすることができる。
繊維の平均太さは、特に限定されないが、０．００５ｍｍ以上０．５００ｍｍ以下であるのが好ましく、０．０１０ｍｍ以上０．０５０ｍｍ以下であるのがより好ましい。
これにより、製造される成形体の形状の安定性、強度等をより優れたものとすることができる。また、成形体の表面に不本意な凹凸が生じることをより効果的に防止することができる。
繊維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以下であるのが好ましく、１５以上５００以下であるのがより好ましい。
これにより、製造される成形体の形状の安定性、強度等をより優れたものとすることができる。また、製造される成形体の表面に不本意な凹凸が生じることをより効果的に防止することができる。
１．１．２．澱粉
澱粉は、繊維同士を結合する結合材料として使用する。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、アミロース、アミロペクチンの少なくとも一方を含む。澱粉は、バイオマス由来の原料であるため、結合材料として澱粉を使用することにより、環境問題や埋蔵資源の節約等に好適に対応することができる。
澱粉の糊化温度は６０℃以下であり、５５℃以下であるのが好ましく、５２℃以下であるのがより好ましい。澱粉の糊化温度が上記範囲内であることにより、結合材料である澱粉の吸水性が高くなり、付与した水を速やかに吸収することができる。これにより、比較的低温でも好適に澱粉のα化が進行し、優れた結合性を発揮することができる。すなわち、十分な強度を有する成形体を製造することができる。
また、澱粉の糊化温度は、３０℃以上であるのが好ましく、４０℃以上であるのがより好ましい。これにより、成形体の製造装置の内部において、不本意な澱粉の糊化を抑えることができる。詳細には、澱粉の糊化温度が上記範囲内であることにより、澱粉が常温環境下で水分を過剰に吸収するのを抑制できる。これにより、成形体の製造装置の結合材を供給する流路で、澱粉が糊化することを抑制する。この結果、結合材を安定に供給することが可能となり、繊維と澱粉とを均一に混合することができる。結果、強度に優れる成形体を製造するができる。また、生産性に優れる。
澱粉の原料となる天然の澱粉としては、例えば、各種植物由来のものを用いることができる。より具体的には、例えば、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、ワラビ、葛等の野草類、サゴヤシ等のヤシ類を由来とするものを用いることができる。
澱粉の重量平均分子量は、５００００以上４０００００以下であるのが好ましく、７００００以上３０００００以下であるのがより好ましく、８００００以上２０００００以下であるのがさらに好ましい。
これにより、澱粉の吸水効率をより優れたものにすることができ、さらに十分な強度を有する成形体を製造することができる。より具体的には、付与する水が少量の場合でも、加熱によるα化が好適に進行し、成形体の生産性を優れたものとすることができる。さらに、製造される成形体の強度を優れたものとすることができる。また、重量平均分子量が上記範囲内の値である澱粉は、水分付与による不本意な変性が生じにくい。
重量平均分子量が上記範囲内の澱粉は、通常の澱粉に比べて分子量が小さいものである。このように重量平均分子量が所定範囲の値となるように制御された澱粉は、例えば、以下のようにして好適に得ることができる。天然の澱粉を水に懸濁させた後、硫酸、塩酸、あるいは次亜塩素酸ナトリウムを澱粉が糊化しない条件下で作用させることにより、重量平均分子量が所定範囲の値となるように制御された澱粉を得ることができる。または、天然の澱粉を直接、あるいはごく少量の塩酸などの揮発酸を水で希釈して加えて、よく混和、熟成、低温で乾燥した後、１２０℃～１８０℃に加熱することにより、重量平均分子量が所定範囲の値となるように制御された澱粉を得ることができる。または、例えば、天然の澱粉を水とともに加熱した糊液を酸または酵素で加水分解するという処理を施すことにより、重量平均分子量が所定範囲の値となるように制御された澱粉を好適に得ることができる。
澱粉の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーによる測定から求めることができる。後述する実施例で示す重量平均分子量も、ゲル浸透クロマトグラフィーによる測定から求められた値である。
澱粉は、図１に示すように、澱粉粒子Ｃ２であることが好ましく、該澱粉粒子Ｃ２は、無機粒子Ｃ３と一体になって、以下に述べる複合粒子Ｃ１を形成していることが好ましい。
結合材Ｃ１０は、澱粉を含む澱粉粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３とを含み、結合材Ｃ１０は、澱粉粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３とが一体となった複合粒子Ｃ１を含む。
なお、本発明では、無機粒子Ｃ３のうち少なくとも一部が澱粉粒子Ｃ２の表面に付着し、または無機粒子Ｃ３のうち少なくとも一部が澱粉粒子Ｃ２の内部に含まれて複合粒子Ｃ１を形成している状態を「澱粉粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３とが一体となった複合粒子Ｃ１」という。すなわち、結合材Ｃ１０の中に、複合粒子Ｃ１を形成していない澱粉粒子Ｃ２、および無機粒子Ｃ３が含まれることを排するものではない。
図１の構成では、結合材Ｃ１０に含まれる複合粒子Ｃ１は、無機粒子Ｃ３が澱粉粒子Ｃ２の表面に付着している。
これにより、無機粒子Ｃ３同士の間に斥力が働き、複合粒子Ｃ１同士の凝集が生じにくくなる。なお、無機粒子Ｃ３の配置は、例えば、各種電子顕微鏡等で確認可能である。
複合粒子Ｃ１は、平均粒径が１．０μｍ以上３０．０μｍ以下の澱粉粒子Ｃ２を含むのが好ましく、３．０μｍ以上２０．０μｍ以下の澱粉粒子Ｃ２を含むのがより好ましく、５．０μｍ以上１５．０μｍ以下の澱粉粒子Ｃ２を含むのがさらに好ましい。
これにより、成形体を製造するとき、結合材Ｃ１０に含まれる澱粉粒子Ｃ２への水分付与が円滑に進行し、得られる成形体の強度、信頼性をより優れたものにすることができる。特に、澱粉粒子Ｃ２が、平均粒径が３０．０μｍ以下の粒子であると、澱粉粒子Ｃ２の比表面積、すなわち澱粉粒子Ｃ２の体積に対する表面積の割合が大きくなり、澱粉粒子Ｃ２の吸水効率が優れたものになる。このため、水分付与量が少ない場合であっても、十分な強度を有する成形体を製造することができる。
複合粒子Ｃ１は、無機粒子Ｃ３を含む。
無機粒子Ｃ３の平均粒径は、１．０ｎｍ以上２０．０ｎｍ以下であるのが好ましく、３．０ｎｍ以上１８．０ｎｍ以下であるのがより好ましく、５．０ｎｍ以上１０．０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。
これにより、無機粒子Ｃ３が澱粉粒子Ｃ２の表面に付着した複合粒子Ｃ１の表面に過剰な凹凸が生じることを好適に抑制する。このため、繊維に結合材Ｃ１０を混合するとき、複合粒子Ｃ１の流動性をより優れたものとすることができ、繊維に複合粒子Ｃ１をより均一に混合することができる。また、澱粉粒子Ｃ２の表面により好適に無機粒子Ｃ３を付着させることができ、無機粒子Ｃ３が澱粉粒子Ｃ２の表面から不本意に脱落したり、澱粉粒子Ｃ２内部に不本意に埋没したりすることを防止することができる。また、無機粒子Ｃ３の平均粒径が１．０ｎｍ以上２０．０ｎｍ以下であることにより、無機粒子Ｃ３同士の間に斥力が働き、複合粒子Ｃ１同士の凝集を抑制し、複合粒子Ｃ１の分散性がより向上する。
結合材Ｃ１０中には、澱粉粒子Ｃ２に付着していない無機粒子Ｃ３、言い換えると、複合粒子Ｃ１を構成しない無機粒子Ｃ３が含まれていてもよいが、結合材Ｃ１０中に含まれる無機粒子Ｃ３に占める複合粒子Ｃ１を構成する無機粒子Ｃ３の割合は、５０質量％以上であるのが好ましく、６０質量％以上であるのがより好ましく、７０質量％以上であるのがさらに好ましい。これにより、複合粒子Ｃ１同士の凝集を抑制し、複合粒子Ｃ１の分散性がより向上する。
無機粒子Ｃ３は、主として無機材料で構成されたものであればよい。また、無機粒子Ｃ３は、各部位で、実質的に均一な組成を有するものであってもよいし、組成の異なる部位を有していてもよい。
無機粒子Ｃ３の構成材料としては、例えば、各種金属材料、各種金属化合物、各種ガラス材料、各種炭素材料等が挙げられる。
金属材料としては、例えば、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ等の単体金属やこれらのうちの少なくとも１種を含む合金等が挙げられる。
金属化合物としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属硫化物等が挙げられ、より具体的には、シリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、マグネタイト、フェライト等が挙げられる。
ガラス材料としては、例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。
炭素材料としては、例えば、ダイヤモンド、炭素繊維、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレン等が挙げられる。
中でも、無機粒子Ｃ３の構成材料としては、シリカが好ましい。言い換えると、無機粒子Ｃ３は、シリカを含む材料で構成されたものであるのが好ましい。
これにより、複合粒子Ｃ１の分散性がより向上する。この結果、結合材Ｃ１０の保存時や、成形体の製造過程における結合材Ｃ１０の搬送時等に、結合材Ｃ１０が不本意に凝集することを効果的に抑制できる。
無機粒子Ｃ３は、主として無機材料で構成されたものであればよく、無機材料に加えて、有機材料を含んでいてもよい。
ただし、無機粒子Ｃ３の母粒子中に占める無機材料の含有率は、９０質量％以上であるのが好ましく、９２質量％以上であるのがより好ましく、９５質量％以上であるのがさらに好ましい。
１．２．成形体の製造方法
成形体の製造方法は、繊維と澱粉とを含む混合物を堆積させる堆積工程と、堆積された混合物を加湿する加湿工程と、加湿された混合物を加熱、および加圧することで成形体を得る成形工程とを含む。そして、該澱粉の糊化温度は６０℃以下である。
これにより、強固、かつ成形体全体にわたって均一に繊維同士を結合させることが可能になり、十分な強度を有する成形体を製造することができる。詳しくは、加湿した繊維と澱粉とを含む混合物を、加熱、および加圧して成形体を得るにあたり、澱粉は、繊維同士を結合する結合材料として機能する。このとき、６０℃以下で糊化する澱粉を結合材料として使用することにより、比較的低い温度で加熱した場合でも、繊維同士を結合させることができる。この結果、過剰な加熱による繊維の劣化を抑えつつ、十分な強度を有する成形体を製造することができる。さらに、６０℃以下で糊化する澱粉を結合材料として使用することにより、成形体の前駆体である繊維と澱粉との混合物を均一に加熱することが難しい場合であっても、温度が高い部分は過加熱による繊維へのダメージを抑えながら、温度が低い部分は糊化温度まで昇温して澱粉を糊化させ、繊維同士を強固に、かつ成形体全体にわたって繊維同士を均一に結合させることにより、強度に優れる成形体を製造することが可能になる。
１．２．１．堆積工程
堆積工程では、繊維、および澱粉を含む結合材Ｃ１０を含む混合物を空気中で堆積させる。
本工程での繊維と結合材Ｃ１０との混合比率は、特に制限されないが、混合物中における結合材Ｃ１０の含有量は、１質量％以上５０質量％以下であるのが好ましく、２質量％以上４５質量％以下であるのがより好ましく、３質量％以上４０質量％以下であるのがさらに好ましい。
これにより、最終的に得られる成形体中における繊維の含有率を十分に高いものとしつつ、当該成形体の強度をより優れたものとすることができる。また、成形体の製造過程における結合材Ｃ１０の搬送をより円滑に行うことができる。
本工程で、結合材Ｃ１０と混合される繊維は、例えば、後述する加湿工程、すなわち、混合物に対する加湿処理を行う工程に先立ち、予め加湿処理が施されたものであってもよい。また、繊維は、結合材Ｃ１０との混合から、この混合により得られる混合物の堆積までの間に、加湿されるものであってもよい。
上記のような場合、本工程に供される繊維中における含水率は、０．１質量％以上１２．０質量％以下であるのが好ましく、０．２質量％以上１０．０質量％以下であるのがより好ましく、０．３質量％以上９．０質量％以下であるのがさらに好ましい。
これにより、例えば、本工程前において繊維が静電気の悪影響を受けること、例えば、繊維が成形体の製造装置の壁面等に静電気で付着すること等を効果的に防止することができ、また、繊維と結合材Ｃ１０とをより均一に混合することができる。
１．２．２．加湿工程
加湿工程では、堆積工程で堆積した混合物、すなわち、繊維および結合材Ｃ１０を含む混合物を加湿する。
これにより、後述する成形工程で、繊維と結合材Ｃ１０との結合強度、および結合材Ｃ１０を介した繊維同士の結合強度を優れたものとすることができ、最終的に得られる成形体の強度を十分に優れたものとすることができる。また、成形工程での成形を比較的穏やかな条件で好適に行うことができる。
混合物を加湿する方法は、特に限定されないが、混合物に対して非接触で行うのが好ましく、例えば、混合物を高湿度雰囲気下に置く方法、混合物を高湿度空間を通過させる方法、混合物に水を含む液体のミストを吹きかける方法、混合物を水を含む液体のミストが浮遊する空間を通過させる方法等が挙げられ、これらから選択される１種、または２種以上の方法を組み合わせて行うことができる。より具体的には、混合物の加湿は、例えば、気化式、超音波式等の各種加湿器等を用いて行うことができる。混合物の加湿は、例えば、成形体を製造する過程において、複数の段階で行ってもよい。なお、水を含む液体中には、例えば、防腐剤、防カビ剤、殺虫剤等が含まれていてもよい。
加湿工程における水の付与量は、混合物の総質量に対し１２質量％以上４０質量％以下であるのが好ましく、１５質量％以上４０質量％以下であるのがより好ましく、２０質量％以上３０質量％以下であるのがさらに好ましい。
これにより、従来の抄造法と比べて、顕著に少ない水分で、成形体を製造することができる。すなわち、付与した水分を加熱して乾燥するのに必要な電力等のエネルギー量を抑制しつつ、強度に優れたシートを製造することができる。
１．２．３．成形工程
成形工程では、加湿工程で加湿された混合物を加熱、および加圧する。これにより、成形体が得られる。なお、成形工程は、加湿工程と同時進行的に行ってもよい。
成形工程における混合物の加熱温度は、特に限定されないが、６０℃以上２００℃以下であるのが好ましく、７０℃以上１５０℃以下であるのがより好ましく、８０℃以上１２０℃以下であるのがさらに好ましい。本実施形態においては、糊化温度が６０℃以下の澱粉を結合材Ｃ１０として使用していることから、比較的低い加熱温度でも繊維同士を強固、かつ均一に結合することができる。この結果、繊維の劣化を抑えながら、十分な強度を有する成形体を製造することが可能になる。
本工程は、例えば、ヒートプレス、ヒートローラー等を用いて行うことができる。
これにより、繊維や結合材Ｃ１０の構成成分の不本意な劣化、変性等を効果的に防止しつつ、繊維の表面で結合材Ｃ１０をより好適に濡れ広がらせることができる。その結果、製造される成形体の強度、信頼性をより優れたものとすることができる。また、省エネルギーの観点からも好ましい。また、結合材Ｃ１０に含まれる澱粉のα化を好適に進行させることができる。
成形体がシート状の成形体の場合には、図２に示すように、一対のヒートローラー２０４を用いて、混合物の加熱、および加圧を行うのが好ましい。
これにより、シート状の成形体を製造する場合に、繊維と結合材Ｃ１０との混合物を、均一に加熱し、加圧することができる。このため、成形体において、繊維同士を強固、かつ均一に結合させることができ、強度に優れる成形体を製造することができる。
また、成形工程における、混合物の加熱、および加圧は、一対のヒートローラー２０４により、同時に行うことが好ましい。これにより、混合物を加圧するための加圧ローラーと、混合物を加熱するためのヒートローラー２０４とを別個に設ける必要がなく、一対のヒートローラー２０４のみによって、混合物に対する加熱、および加圧を同時に行うことができる。この結果、成形体の製造装置を全体として小型化することができる。また、成形体の製造装置の小型化、および、得られる成形体の強度の観点から、ヒートローラー２０４により混合物を加圧し、加熱する前に、当該ヒートローラーが混合物に与える圧力よりも大きい圧力を混合物に与えず、当該ヒートローラーにより混合物を加熱する温度よりも高い温度で混合物を加熱しないことが好ましい。
また、一対のヒートローラー２０４によって混合物を加熱し、加圧する場合の、ヒートローラー２０４の表面温度は、７０℃以上１４０℃以下であることが好ましく、８０℃以上１３０℃以下であることがより好ましく、９０℃以上１２０℃以下であることがさらに好ましい。本実施形態においては、糊化温度が６０℃以下の澱粉を結合材Ｃ１０として使用していることから、比較的低い加熱温度でも繊維同士を強固、かつ均一に結合することができる。この結果、繊維の劣化を抑えながら、十分な強度を有する成形体を製造することが可能になる。
成形工程では、０．１ＭＰａ以上１００．０ＭＰａ以下の加圧力で混合物を加圧するのが好ましく、０．２ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ以下の加圧力で混合物を加圧するのがより好ましく、０．３ＭＰａ以上８．０ＭＰａ以下での加圧力で混合物を加圧するのがさらに好ましい。
これにより、加圧による繊維の劣化を抑制しつつ、繊維の表面で結合材Ｃ１０をより好適に濡れ広がらせることができる。その結果、製造される成形体の強度をより優れたものとすることができる。
以上説明した成形体の製造方法は、例えば、以下に述べる成形体の製造装置を用いて好適に実施することができる。
１．２．４．成形体の製造装置
次に、成形体の製造装置について説明する。
図２は、本実施形態の成形体の製造方法の実施に好適な、製造装置の構成を示す概略説明図である。なお、以下では、説明の都合上、図２中の上側を「上」、または「上方」、下側を「下」、または「下方」と言い、左側を「左」、または「上流側」、右側を「右」、または「下流側」と言うことがある。
以下の説明では、成形体の製造装置の一例として、成形体としてシートを製造するシート製造装置１００の例を挙げて説明する。
図２に示すように、成形体の製造装置であるシート製造装置１００は、原料供給部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、ほぐし部１８と、第２ウェブ形成部１９と、シート形成部２０と、切断部２１と、ストック部２２とを備えている。また、シート製造装置１００は、加湿部２３１と、加湿部２３２と、加湿部２３３と、加湿部２３４とを備えている。
シート製造装置１００が備える各部の動作は、図示しない制御部によって制御されている。
以下、シート製造装置１００が備える各部の構成について説明する。
原料供給部１１は、粗砕部１２にシート状材料Ｍ１を供給する原料供給工程を行う部分である。このシート状材料Ｍ１としては、セルロース繊維等の繊維を含むシート状材料である。
粗砕部１２は、原料供給部１１から供給されたシート状材料Ｍ１を空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、ホッパー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、これらの間でシート状材料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のが好ましく、例えば、１辺の長さが１００ｍｍ以下の小片であるのが好ましく、１０ｍｍ以上７０ｍｍ以下の小片であるのがより好ましい。
ホッパー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、ホッパー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、ホッパー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、ホッパー１２２内の粗砕片Ｍ２を加湿するものである。この加湿部２３１は、水分を含む図示しないフィルターを有し、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、粗砕片Ｍ２が静電気によってホッパー１２２等に付着するのを制御することができる。
ホッパー１２２は、流路である管２４１を介して、解繊部１３に接続されている。ホッパー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。
解繊部１３は、粗砕片Ｍ２を空気中等の気中で、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、高速回転するローターと、ローター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、ローター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、ローターの回転により、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。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、その中心軸周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。
第２選別物Ｍ４－２は、ドラム部１４１に接続されている流路である管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と接続されている。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からの第１選別物Ｍ４－１は、空気中に分散しつつ落下して、ドラム部１４１の下方に位置する分離部である第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、分離ベルトであるメッシュベルト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になっている。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、原料供給部１１から粗砕部１２にシート状材料Ｍ１を供給した際に、シート状材料Ｍ１とともに混入することがある。この塵や埃は、メッシュベルト１５１の目開きよりも小さい。これにより、塵や埃は、メッシュベルト１５１を通過して、さらに下方に落下する。
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ことができる。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。
吸引部１５３は、流路である管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、流路である管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、加湿部２３１と同様の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、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。この水分調整により、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に第１ウェブＭ５が巻き込まれることにより、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、加湿部２３１と同様の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、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と前述した結合材Ｃ１０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、結合材供給部１７１と、流路である管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、ほぐし部１８のハウジング部１８２とを接続しており、細分体Ｍ６と結合材Ｃ１０との混合物Ｍ７が通過する流路である。
管１７２の途中には、結合材供給部１７１が接続されている。結合材供給部１７１は、スクリューフィーダー１７４を有している。このスクリューフィーダー１７４が回転駆動することにより、結合材Ｃ１０を管１７２に供給することができる。管１７２に供給された結合材Ｃ１０は、細分体Ｍ６と混合されて混合物Ｍ７となる。
なお、結合材供給部１７１からは、結合材Ｃ１０とともに、例えば、繊維を着色するための着色剤、繊維の凝集や結合材Ｃ１０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等が含まれていてもよい。
また、管１７２の途中には、結合材供給部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は、ほぐし部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と結合材Ｃ１０とを攪拌することができる。これにより、混合物Ｍ７は、細分体Ｍ６と結合材Ｃ１０とが均一に分散した状態で、ほぐし部１８に流入することができる。また、混合物Ｍ７中の細分体Ｍ６は、管１７２を通過する過程でほぐされて、より細かい繊維状となる。
ほぐし部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す、ほぐし工程を行う部分である。ほぐし部１８は、ドラム部１８１と、ドラム部１８１を収容するハウジング部１８２とを有する。
ドラム部１８１は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸周りに回転する篩である。このドラム部１８１には、混合物Ｍ７が流入してくる。そして、ドラム部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、ドラム部１８１を通過することができる。その際、混合物Ｍ７がほぐされることになる。
ハウジング部１８２は、加湿部２３４と接続されている。加湿部２３４は、加湿部２３１と同様の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、ハウジング部１８２内を加湿することができ、よって、混合物Ｍ７がハウジング部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。
ドラム部１８１でほぐされた混合物Ｍ７は、空気中に分散しつつ落下して、ドラム部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から第２ウェブＭ８を形成する第２ウェブ形成工程を行う部分である。本実施形態での第２ウェブ形成工程は、繊維と結合材Ｃ１０とを含む混合物を空気中で堆積させる堆積工程である。第２ウェブ形成部１９は、分離ベルトであるメッシュベルト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、無端ベルトであり、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。
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を通過してしまうのが抑制され、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ことができる。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、流路である管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。
ほぐし部１８の下流側には、加湿部２３６が配置されている。加湿部２３６は、前述した加湿工程を行う部位である。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。この水分調整により、最終的に得られる成形体としてのシートＳにおける繊維と結合材Ｃ１０との結合力を好適なものとすることができる。
また、加湿により、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。
第２ウェブ形成部１９の下流側には、シート形成部２０が配置されている。シート形成部２０は、第２ウェブＭ８からシートＳを形成する成形工程であるシート形成工程を行う部分である。このシート形成部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、これらの間で第２ウェブＭ８を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。そして、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、一対のヒートローラー２０４を有する。第２ウェブＭ８を、一対のヒートローラー２０４の間を通過させることにより、第２ウェブＭ８を加熱しつつ、加圧することができる。一対のヒートローラー２０４を使った加熱、および加圧により、第２ウェブＭ８内では、結合材Ｃ１０が溶融し、溶融した結合材Ｃ１０を介して繊維同士が結合する。これにより、成形体としてのシートＳが形成される。第２ウェブＭ８を一対のヒートローラー２０４で加熱することにより、第２ウェブＭ８を均一に加熱、加圧することができ、強度に優れるシートＳを製造することができる。
ヒートローラー２０４の表面温度は、７０℃以上１４０℃以下であることが好ましい。これにより、比較的低い加熱温度で、繊維同士を強固、かつ均一に決着することができる。この結果、繊維の劣化を抑えながら、十分な強度を有する成形体を製造することが可能になる。
ヒートローラー２０４は、０．１ＭＰａ以上１００．０ＭＰａ以下の加圧力で第２ウェブＭ８を加圧するのが好ましく、０．２ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ以下の加圧力で第２ウェブＭ８を加圧するのがより好ましく、０．３ＭＰａ以上８．０ＭＰａ以下での加圧力で第２ウェブＭ８を加圧するのがさらに好ましい。
これにより、繊維の表面で結合材Ｃ１０をより好適に濡れ広がらせることができる。その結果、製造される成形体の強度をより優れたものとすることができる。
なお、一対のヒートローラー２０４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。
シート形成部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にシート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、所望の大きさの成形体としてのシート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。
１．３．成形体
次に、成形体について説明する。
成形体は、上記した成形体の製造方法を用いて製造されたものである。これにより、強度に優れた成形体を提供することができる。
成形体が含む繊維、澱粉を含む結合材Ｃ１０は、それぞれ上記したのと同様の条件を満たすものであるのが好ましい。
成形体の形状は、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、いかなるものであってもよいが、本実施形態にかかる成形体は、シート状をなすものであるのが好ましい。なお、ここでいうシート状とは、厚さが３０μｍ以上３０ｍｍ以下、密度が０．０５ｇ／ｃｍ3以上１．５０ｇ／ｃｍ3以下となるように形成された成形体を指すものとする。
これにより、例えば、成形体を記録媒体等として好適に用いることができる。また、上記したような装置を用いることにより、より効率よく製造することができる。
本発明にかかる成形体がシート状の記録媒体である場合、その厚さは、３０μｍ以上３０ｍｍ以下であるのが好ましい。
これにより、成形体を記録媒体としてより好適に用いることができる。また、上記したような装置を用いることにより、より効率よく製造することができる。
シート状の記録媒体である場合、その密度は、０．６ｇ／ｃｍ3以上０．９ｇ／ｃｍ3以下であるのが好ましい。これにより、成形体を記録媒体としてより好適に用いることができる。
成形体は、少なくとも一部が上記した成形体の製造方法を適用して製造されたものであればよく、さらに、他の部位を有していてもよい。また、成形体の製造方法で述べた工程の後に、後工程が施されたものであってもよい。
成形体の用途は、特に限定されず、例えば、記録媒体、液体吸収体、緩衝剤、防音材、等が挙げられる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、前述した実施形態では、結合材Ｃ１０が、澱粉粒子Ｃ２の表面に無機粒子Ｃ３が付着した複合粒子Ｃ１を含むものである場合について中心的に説明したが、結合材Ｃ１０は、澱粉を含むものであれば、前述したような複合粒子Ｃ１を含まないものであってもよい。また、澱粉は、澱粉粒子Ｃ２である形態について中心的に説明したが、澱粉を含むものであれば、澱粉粒子Ｃ２として含まないものであってもよい。
さらに、シート製造装置１００を構成する各部は、同様の機能を発揮しう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。
２．実施例
次に、本発明の実施例について説明する。
２．１．結合材の調製
２．１．１．原料澱粉１～５の調製
重量平均分子量１３０万の澱粉（日澱化学株式会社製、Ｇ－８００）を水に懸濁したのち、硫酸を澱粉が糊化しない条件下で作用させ、よく混和させて、１２時間攪拌した。５０℃で２４時間乾燥させ、含水率を１０質量％以下にしたのち、１２０～１８０℃で加熱することにより、ペースト状の澱粉を得た。その後、ペースト状の澱粉を水洗し、凍結乾燥させた後、粗粉砕することで、重量平均分子量が１０万の原料澱粉１を得た。原料澱粉１の糊化温度は５１℃であった。また、重量平均分子量が１３０万の澱粉（日澱化学株式会社製、Ｇ－８００）に対して、処理条件（硫酸の濃度、攪拌時間）を変更したこと以外は、原料澱粉１を製造したときと同様に処理して、原料澱粉２（糊化温度 ４２℃）、原料澱粉３（糊化温度 ５７℃）、原料澱粉４（糊化温度 ３４℃）、原料澱粉５（糊化温度 ６８℃）、を得た。
各原料澱粉の糊化温度の測定には、リガク社の示差走査熱量計 Ｔｈｅｒｍｏ ｐｌｕｓ ＥＶＯ ＤＳＣ８２３１を用いた。具体的には、質量比にて、原料澱粉が１、イオン交換水が２の割合で混合した溶液を、耐圧アルミパンに封入して測定試料とした。次に、上記装置へ測定試料をセットして、毎分１０℃の昇温速度で示差熱量測定を行った。各々得られたＤＳＣ曲線において、ベースラインに対して曲線が吸熱側にシフトし始めた温度を糊化温度として読み取った。
２．１．２．澱粉粒子１－１～１－３、２－１、３－１、４－１、５－１の調製
原料澱粉１を、流動層式対向型ジェットミル（カウンタジェットミル ＡＦＧ－Ｒ、ホソカワミクロン社製）を用いて、処理圧力４ｂａｒで粉砕し、澱粉粒子Ｃ２として、平均粒径が１０μｍの澱粉粒子１－１を得た。また、原料澱粉２～５に対して、原料澱粉１に対して行った処理と同じ処理を行い、澱粉粒子２－１、３－１、４－１、５－１をそれぞれ得た。さらに、原料澱粉１に対して、粉砕時の処理圧力を変更した以外は澱粉粒子１を製造したときと同様に処理して、平均粒径が４μｍの澱粉粒子１－２（処理圧力６ｂａｒ）、平均粒径２０μｍの澱粉粒子１－３（処理圧力２ｂａｒ）を得た。
２．１．３．複合粒子の調製
（調製例１）
澱粉粒子１－１：９９質量部と、無機粒子Ｃ３としてのフュームドシリカ（トクヤマ社製、ＨＭ－３０Ｓ）：１質量部とを、ヘンシェルミキサー（日本コークス工業社製ＦＭミキサー ＦＭ ２０Ｃ／Ｉ）に充填し、周波数６０Ｈｚで１０分間混合処理を行った。その後、目開き３０μｍの篩で篩処理を行い、澱粉粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３としてのフュームドシリカとが一体となった複合粒子Ｃ１を含む、調製例１の結合材Ｃ１０を調製した。
（調製例２～７）
澱粉粒子Ｃ２、無機粒子Ｃ３を表１に示すような構成となるようにしたこと以外は、調製例１と同様にして調製例２～７の結合材Ｃ１０を調製した。
Figure 2023007354000002
２．１．４．成形体としてのシートの製造
（実施例１）
本実施例では、上記調製例１の結合材Ｃ１０を用いて、成形体としてのシートを製造した。
シート製造装置１００（セイコーエプソン社製 ＰａｐｅｒＬａｂ（登録商標） Ａ－８０００）を、フォーミング後加圧前のシートを加湿できるように改造した改造機を準備し、繊維源として、市販のコピー用紙（富士ゼロックス社製、ＧＲ７０－Ｗ）に、インクジェットプリンターでビジネス文書を印刷したものを、シート状材料Ｍ１として使用した。
次に、シート製造装置１００の原料供給部１１に、上記シート状材料Ｍ１を供給するとともに、結合材供給部１７１に上記結合材の調製例１で製造した結合材を供給して、シート製造装置１００の運転を行い、粗砕工程、解繊工程、選別工程、第１ウェブ形成工程、分断工程と、混合工程、ほぐし工程、堆積工程である第２ウェブ形成工程、加湿工程、成形工程であるシート形成工程、切断工程の処理を施し、成形体としてのＡ４サイズのシートを製造した。得られたシートの坪量は、９０ｇ／ｍ2であった。
このとき、最終的に得られる成形体としてのシートが、原料として、繊維：９０質量部に対して、結合材を１０質量部含むものとなるように調整した。また、成形工程で加熱、加圧を行う際の条件は、ヒートローラー２０４の温度を１１０℃、加圧力を７０ＭＰａ、加熱加圧時間を１５秒間とした。
（実施例２～１０・比較例１）
結合材Ｃ１０として表２に示すものを用い、成形条件を表２に示す条件で成形体を製造したこと以外は、上記実施例１と同様にして、成形体としてのＡ４サイズのシートを製造した。
２．２．評価
２．２．１．成形体の強度
上記各実施例、および比較例で製造した成形体としてのシートから、１００ｍｍ×２０ｍｍの短冊を切り出し、当該短冊の長手方向について破断強度を測定した。破断強度の測定には、島津製作所社製のオートグラフＡＧＳ－１Ｎを使用し、２０ｍｍ／ｓｅｃの引張速度で破断強度を測定し、そこから比引裂強度を算出し、以下の基準に従い評価した。比引裂強度が大きいほど、強度に優れていると言える。
Ａ：比引裂強度が２５Ｎｍ／ｇ以上である。
Ｂ：比引裂強度が２０Ｎｍ／ｇ以上２５Ｎｍ／ｇ未満である。
Ｃ：比引裂強度が１５Ｎｍ／ｇ以上２０Ｎｍ／ｇ未満である。
Ｄ：比引裂強度が１０Ｎｍ／ｇ以上１５Ｎｍ／ｇ未満である。
Ｅ：比引裂強度が１０Ｎｍ／ｇ未満である。
結果を表２に示す。
Figure 2023007354000003
表２から明らかなように、本発明にかかる成形体の製造方法により成形体を製造した実施例１～１０は、得られた成形体の比引裂強度がＤ以上の評価であり、優れた結果が得られた。これに対し、比較例１は、糊化温度が本発明で規定する範囲外の澱粉を使用するものであるが、満足のいく結果は得られなかった。
なお、実施例１０は、同じ成形条件でシートを製造した実施例１等と比較して、得られた成形体の強度が小さい。これは、実施例１０で使用した調製例６の結合材は、実施例１等で使用する調製例１の結合材より吸水性が高いため、成形体の製造装置の結合材を供給する流路で澱粉の糊化が起こり、結合材の搬送性が低下したことが原因と考える。
Ｃ１０…結合材、Ｃ１…複合粒子、Ｃ２…澱粉粒子、Ｃ３…無機粒子、２０１…加圧部、２０２…加熱部、２０３…カレンダーローラー、２０４…ヒートローラー。

Claims (7)

  1. 繊維と、澱粉と、を含む混合物を堆積させる堆積工程と、
    堆積された前記混合物に水を付与する加湿工程と、
    水を付与された前記混合物を加熱、および加圧することで成形体を得る成形工程と、を含み、
    前記澱粉の糊化温度は、６０℃以下である、成形体の製造方法。
  2. 前記成形工程における前記混合物の加熱温度は、６０℃以上２００℃以下である、請求項１に記載の成形体の製造方法。
  3. 前記成形工程は、一対のヒートローラーによって前記混合物の加熱、および加圧を行う、請求項１または２に記載の成形体の製造方法。
  4. 前記成形工程は、０．２ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ以下の加圧力で前記混合物を加圧する、請求項２または３に記載の成形体の製造方法。
  5. 前記澱粉の糊化温度が、３０℃以上である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成形体の製造方法。
  6. 前記加湿工程における水の付与量は、前記混合物の総質量に対して１２質量％以上４０質量％以下である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の成形体の製造方法。
  7. 前記澱粉は、平均粒径が１．０μｍ以上３０．０μｍ以下の粒子である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の成形体の製造方法。
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