JP2023069751A

JP2023069751A - 緩衝材

Info

Publication number: JP2023069751A
Application number: JP2021181858A
Authority: JP
Inventors: 順瀧澤; Jun Takizawa; 徹司藤田; Tetsuji Fujita; 友亮中村; Yusuke Nakamura; 尚志小池; Hisashi Koike
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2021-11-08
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2023-05-18
Also published as: US20230147271A1

Abstract

【課題】変形する際の自由度を確保しつつ、緩衝性能を高めることができる緩衝材を提供すること。【解決手段】本発明の緩衝材は、セルロース繊維と、該セルロース繊維を結着させる結合材料と、を含み、シート状をなす緩衝シートを有する緩衝材であって、前記緩衝シートは、少なくとも一方の面側に向かって突出し、格子状に設けられた複数の第１突起を有することを特徴とする。また、前記緩衝シートは、前記第１突起よりも突出量が大きい複数の第２突起をさらに有することが好ましい。【選択図】図２

Description

本発明は、緩衝材に関する。

近年では、プラスチック材に代わる環境負荷を低減させた緩衝材が求められている。従来から、古紙を再利用する加工方法が知られている。例えば、特許文献１には、クレープ紙を用いた緩衝材が開示されている。クレープ紙は、古紙をリサイクルした原紙にシワを形成し、例えば形状保持剤でシワを固める加工を施したもので、シワと交差する方向に伸縮する性質を有している。このような緩衝材は、波状のシート状をなしており、梱包材の大きさに合わせて、また、保護対象を包んだりして用いられる。

特開２０１３－１９９３２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている緩衝材は、波状をなしているため、波状が繰り返される方向に沿って折り目を形成したり、その方向に沿って丸めたりするような変形を行うことは容易であるが、前記と異なる方向に変形させることが難しい。このため、変形時の方向性の制限がある。

本発明の緩衝材は、セルロース繊維と、該セルロース繊維を結着させる結合材料と、を含み、シート状をなす緩衝シートを有する緩衝材であって、
前記緩衝シートは、少なくとも一方の面側に向かって突出し、格子状に設けられた複数の第１突起を有することを特徴とする。

図１は、本発明の緩衝材を製造することができる製造装置の一例を模式的に示す図である。図２は、本発明の緩衝材（第１実施形態）の拡大断面図である。図３は、本発明の緩衝材（第１実施形態）の拡大平面図である。図４は、本発明の緩衝材（第２実施形態）の断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の緩衝材を製造することができる製造装置の一例を模式的に示す図である。図２は、本発明の緩衝材の拡大断面図である。図３は、本発明の緩衝材の拡大平面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１および図２（図４についても同様）中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

以下に説明する実施形態は、本発明の例を説明するものである。本発明は以下の実施形態に何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。

まず、緩衝材について説明する。
本実施形態の緩衝材ＷＳは、緩衝シート１Ａを有する。緩衝シート１Ａは、複数のセルロース繊維と、該セルロース繊維を結着させる結合材料と、を含む。

セルロース繊維は、植物由来で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好適に対応することができるとともに、緩衝材ＷＳ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、緩衝材の強度の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。

ただし、セルロース繊維中におけるリグニンの含有率は、５．０質量％以下であるのが好ましく、３．０質量％以下であるのがより好ましく、１．０質量％以下であるのがさらに好ましい。
これにより、緩衝材ＷＳの緩衝性能、特に圧縮特性がより優れたものとなる。

また、セルロース繊維中におけるセルロースの含有率は、５０．０質量％以上であるのが好ましく、６０．０質量％以上であるのがより好ましく、８０．０質量％以上であるのがさらに好ましい。

また、セルロース繊維としては、例えば、漂白等の処理が施されたものを用いてもよい。また、セルロース繊維は、例えば、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。

セルロース繊維としては、動物セルロース繊維、植物セルロース繊維等の天然セルロース繊維のほか、有機セルロース繊維、無機セルロース繊維、有機無機複合セルロース繊維等の化学セルロース繊維を用いてもよい。より詳しくは、セルロース繊維としては、セルロース、綿、大麻、ケナフ、亜麻、ラミー、黄麻、マニラ麻、サイザル麻、針葉樹、広葉樹等からなるセルロース繊維が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、適宜混合して用いてもよいし、精製等を行った再生セルロース繊維として用いてもよい。また、セルロース繊維は、各種の表面処理が施されていてもよい。

セルロース繊維の平均長さは、特に限定されないが、長さ－長さ加重平均セルロース繊維長として、１０μｍ以上５０ｍｍ以下であるのが好ましく、２０μｍ以上５．０ｍｍ以下であるのがより好ましく、３０μｍ以上３．０ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。

これにより、緩衝材ＷＳ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、緩衝材ＷＳの緩衝性能をより優れたものとすることができる。

緩衝シート１Ａに含まれるセルロース繊維は、独立した１本のセルロース繊維としたときに、その平均太さが、１．０μｍ以上１０００μｍ以下であるのが好ましく、２．０μｍ以上１００．０μｍ以下であるのがより好ましい。

これにより、緩衝材ＷＳ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、緩衝材ＷＳの緩衝性能をより優れたものとすることができる。また、緩衝材ＷＳ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。

なお、セルロース繊維の断面が円でない場合には、断面の面積と等しい面積を有する円を仮定したときの当該円の直径を当該セルロース繊維の太さとして取り扱うものとする。

セルロース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。

本明細書では、セルロース繊維というときには、セルロース繊維１本のことを指す場合と、複数のセルロース繊維の集合体のことを指す場合とがある。また、セルロース繊維は、被解繊物を解繊処理することにより繊維状に解きほぐされたセルロース繊維、すなわち、解繊物であってもよい。ここで被解繊物としては、例えば、パルプシート、紙、古紙、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、段ボール等の、セルロース繊維が絡み合いまたは結着されたもの等が挙げられる。

緩衝シート１Ａ中におけるセルロース繊維の含有率は、６３．０質量％以上９０．０質量％以下であるのが好ましく、６７．０質量％以上８８．０質量％以下であるのがより好ましく、７２．０質量％以上８６．０質量％以下であるのがさらに好ましい。
これにより、緩衝材ＷＳの強度、緩衝性能をより優れたものとすることができる。

緩衝シート１Ａは、結合材料を含んでいる。
結合材料は、セルロース繊維とセルロース繊維とを結着する機能を有するが、さらに、上記以外の機能を有してもよい。より具体的には、例えば、結合材料は、セルロース繊維以外の成分、例えば、後述する着色剤等が緩衝材から脱落することを抑制する機能を有してもよい。

結合材料としては、熱可塑性を有するものが好ましい。
これにより、緩衝材の製造過程において、熱を付与することで結合材料を溶融または軟化させて、セルロース繊維間で延展することによりセルロース繊維を結着させやすくなる。

結合材料は、２００℃以下で溶融または軟化するものが好ましく、１６０℃以下で溶融または軟化するものがより好ましい。

これにより、比較的低温での熱処理で、セルロース繊維をより好適に結着させることができ、省エネルギーの観点からより好ましい。

結合材料のガラス転移温度は、４５℃以上９５℃以下であるのが好ましく、５０℃以上９０℃以下であるのがより好ましい。

これにより、比較的低温での熱処理で、セルロース繊維をより好適に結着させることができ、省エネルギーの観点からより好ましいとともに、例えば、緩衝材が高温環境下に置かれた際に、不本意に天然系結合材料が軟化してしまうことをより効果的に防止することができる。

結合材料は、石油由来の石油系結合材であってもよく、天然由来の天然系結合材料であってもよい。

石油系結合材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等の各種の合成樹脂などが挙げられる。

合成樹脂のうち熱可塑性樹脂としては、例えば、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。

天然系結合材料以外の結合材料としては、合成樹脂のうち、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリヒドロキシブタン酸等の生分解性樹脂を用いてもよい。

生分解性樹脂を用いることにより、緩衝材の環境適合性をより優れたものとすることができる。
また、樹脂は、例えば、共重合体化や変性がなされていてもよい。

天然系結合材料としては、例えば、ロジン、ダンマル、マスチック、コーパル、琥珀、シェラック樹脂、麒麟血、サンダラック、コロホニウム等の天然樹脂；天然高分子である澱粉や、これらの変性物等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、天然系結合材料は、シェラック樹脂を含むものであるのが好ましい。

これにより、緩衝材ＷＳの強度、緩衝性能をより優れたものとすることができるとともに、緩衝材ＷＳの加工性をより優れたものとすることができる。

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。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、澱粉としては、例えば、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、例えば、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。

緩衝シート１Ａ中における結合材料の含有率は、１２．０質量％以上２８．０質量％以下であるのが好ましく、１４．０質量％以上２５．０質量％以下であるのがより好ましく、１５．０質量％以上２２．０質量％以下であるのがさらに好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。

緩衝シート１Ａは、セルロース繊維と、結合材料とを含んでいればよいが、さらにこれら以外の成分を含んでいてもよい。以下、このような成分を「その他の成分」ともいう。

その他の成分としては、例えば、難燃剤、着色剤、凝集抑制剤、界面活性剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤等が挙げられる。

緩衝シート１Ａ中におけるその他の成分の含有率は、７．０質量％以下であるのが好ましく、５．０質量％以下であるのがより好ましく、３．０質量％以下であるのがさらに好ましい。

図２に示すように、緩衝シート１Ａは、全体形状がシート状をなすものである。緩衝シート１Ａの厚さは、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．１ｍｍ以上８ｍｍ以下であるのがより好ましく、０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。

これにより、緩衝材ＷＳの強度・剛性をより優れたものとすることができる。また、例えば、シート状の緩衝材ＷＳを深絞り等の加工により立体形状を有する緩衝材ＷＳに加工する場合等における加工性をより優れたものとすることができ、シワや破れの発生をより効果的に防止することができる。

緩衝シート１Ａは、一方の面側、図示の構成では、上面側に向かって突出する複数の第１突起１１Ａと、一方の面２１側に向かって突出する複数の第２突起１２Ａと、を有する。

第１突起１１Ａは、格子状に設けられている。また、第１突起１１Ａは、緩衝シート１Ａの平面視で矩形をなしている。換言すれば、緩衝シート１Ａには、格子状に溝が設けられているということができる。このような構成により、緩衝材ＷＳを折り曲げたり、丸めたりする場合、どの方向に折り曲げても、また、どの方向に丸めても、同じように緩衝材ＷＳを変形させることができる。さらに、第１突起１１Ａが省略された平面を有する緩衝材に比べて、第１突起１１Ａが先に保護対象と接触して優先的に変形することができる。よって、保護対象から加わる衝撃を段階的に吸収することができる。その結果、緩衝性能に優れる。以上より、第１突起１１Ａを有することにより、変形する際の自由度を確保しつつ、緩衝性能を高めることができる。

第１突起１１Ａの平面視における辺の長さ（最大長さ）は、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であるのが好ましく、０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下であるのがより好ましい。

これにより、緩衝材ＷＳを折り曲げたり、丸めたりする際に、その操作を阻害してしまうのを防止することができる。

第１突起１１Ａの突出量（最大突出量）は、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であるのが好ましく、０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下であるのがより好ましい。

これにより、緩衝性能を十分に発揮することができるとともに、緩衝材ＷＳを折り曲げたり、丸めたりする際に、その操作を阻害してしまうのを防止することができる。

また、緩衝シート１Ａは、第１突起１１Ａよりも突出量が大きい複数の第２突起１２Ａをさらに有する。第２突起１２Ａが設けられていることにより、第２突起１２Ａおよび第１突起１１Ａの順で、保護対象と接触して変形することができる。よって、保護対象から加わる衝撃を多段階的に吸収することができる。その結果、緩衝性能がさらに優れる。

また、第２突起１２Ａは、半円球状をなしている。緩衝性能をさらに高めることができるとともに、緩衝材ＷＳを折り曲げたり、丸めたりする際に、その操作を阻害してしまうのをより効果的に防止することができる。

第２突起１２Ａの平面視における直径（最大長さ）は、０．４ｍｍ以上２０ｍｍ以下であるのが好ましく、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるのがより好ましい。

第２突起１２Ａの突出量（最大突出量）は、０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるのが好ましく、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であるのがより好ましい。

また、第２突起１２Ａの最大突出量は、第１突起１１Ａの最大突出量の１．１倍以上８倍以下であるのが好ましく、１．５倍以上４倍以下であるのがより好ましい。これにより、緩衝性能をさらに高めることができるとともに、緩衝材ＷＳを折り曲げたり、丸めたりする際に、その操作を阻害してしまうのをより効果的に防止することができる。

緩衝シート１Ａの密度は、特に限定されないが、０．０２ｇ／ｃｍ^３以上０．２０ｇ／ｃｍ^３以下であるのが好ましく、０．０３ｇ／ｃｍ^３以上０．１５ｇ／ｃｍ^３以下であるのがより好ましく、０．０５ｇ／ｃｍ^３以上０．１１ｇ／ｃｍ^３以下であるのがさらに好ましい。

これにより、緩衝材ＷＳの強度・剛性をより優れたものとすることができる。また、緩衝材ＷＳの衝撃に対する耐久性をより優れたものとすることができる。また、例えば、緩衝材ＷＳを深絞り等の加工により立体形状を有する緩衝材ＷＳに加工する場合等における加工性をより優れたものとすることができ、シワや破れの発生をより効果的に防止することができる。

特に、緩衝材ＷＳが、上記のような厚さの条件および密度の条件をともに満たす場合、これらによる効果が相乗的に作用し、上述したような効果がより顕著に発揮される。

緩衝シート１Ａにおけるセルロース繊維の坪量は、特に限定されないが、１５０ｇ／ｍ^２以上６５０ｇ／ｍ^２以下であるのが好ましく、１６０ｇ／ｍ^２以上６００ｇ／ｍ^２以下であるのがより好ましく、２００ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下であるのがさらに好ましい。これにより、緩衝材ＷＳの強度・剛性をより優れたものとすることができる。また、緩衝材の衝撃に対する耐久性をより優れたものとすることができる。また、例えば、シート状の緩衝材ＷＳを深絞り等の加工により立体形状を有する緩衝材ＷＳに加工する場合等における加工性をより優れたものとすることができ、シワや破れの発生をより効果的に防止することができる。

このように、緩衝材ＷＳは、セルロース繊維と、該セルロース繊維を結着させる結合材料と、を含み、シート状をなす緩衝シートを有するものである。また、緩衝シート１Ａは、少なくとも一方の面側に向かって突出し、格子状に設けられた複数の第１突起１１Ａを有する。これにより、緩衝材ＷＳを折り曲げたり、丸めたりする場合、どの方向に折り曲げても、また、どの方向に丸めても、同じように緩衝材ＷＳを変形させることができる。さらに、第１突起１１Ａが省略された平面を有する緩衝材に比べて、第１突起１１Ａが先に保護対象と接触して優先的に変形することができる。よって、保護対象から加わる衝撃を段階的に吸収することができる。その結果、緩衝性能に優れる。以上より、第１突起１１Ａを有することにより、変形する際の自由度を確保しつつ、緩衝性能を高めることができる。

また、第１突起１１Ａは、緩衝シート１Ａの平面視で矩形をなしている。これにより、緩衝シート１Ａの製造を容易に行うことができるとともに、緩衝性能をより高めることができる。

なお、第１突起１１Ａの平面視形状は、特に限定されず、例えば、三角形または五角形以上の多角形をなしていてもよく、円形をなしていてもよい。

また、第２突起１２Ａの平面視形状は、特に限定されず、例えば、三角形、矩形、または五角形以上の多角形をなしていてもよい。

［製造装置］
次に、緩衝材ＷＳの製造に用いることができる製造装置について説明する。
図１は、緩衝材ＷＳを製造することができる製造装置の一例を模式的に示す図である。

図１に示すように、製造装置１００は、供給部１０と、粗砕部１２と、解繊部２０と、選別部４０と、第１ウェブ形成部４５と、回転体４９と、混合部５０と、堆積部６０と、第２ウェブ形成部７０と、緩衝材形成部８０と、切断部９０と、加湿部７８とを有している。

供給部１０は、粗砕部１２に原料を供給する。供給部１０は、例えば、粗砕部１２に原料を連続的に投入するための自動投入部である。粗砕部１２に供給される原料は、セルロース繊維を含むものであればよい。

粗砕部１２は、供給部１０によって供給された原料を、空気中等の気中で裁断して細片にする。細片の形状や大きさは、例えば、数ｃｍ角の細片である。図示の例では、粗砕部１２は、粗砕刃１４を有し、粗砕刃１４によって、投入された原料を裁断することができる。粗砕部１２としては、例えば、シュレッダーを用いる。粗砕部１２によって裁断された原料は、ホッパー１で受けられ、その後、管２を介して、解繊部２０に搬送される。

解繊部２０は、粗砕部１２によって裁断された原料を解繊する。ここで、「解繊する」とは、複数のセルロース繊維が結着されてなる原料、すなわち、被解繊物を、セルロース繊維１本１本に解きほぐすことをいう。解繊部２０は、原料に付着した樹脂粒やインク、トナー、填料、にじみ防止剤等の物質を、セルロース繊維から分離させる機能をも有する。

解繊部２０を通過したものを「解繊物」という。「解繊物」には、解きほぐされた解繊物セルロース繊維の他に、セルロース繊維を解きほぐす際にセルロース繊維から分離した樹脂粒や、インク、トナー、填料等の色剤や、にじみ防止材、紙力増強剤等の添加剤を含んでいる場合もある。セルロース繊維から分離した樹脂粒としては、例えば、複数のセルロース繊維同士を結着させるための樹脂を含む粒子が挙げられる。

解繊部２０は、乾式で解繊を行う。水等の液体中でスラリー状に溶解させる湿式ではなく、大気等の気中において解繊等の処理を行うことを乾式と称する。解繊部２０として、本実施形態ではインペラーミルを用いる。解繊部２０は、原料を吸引し、解繊物を排出するような気流を発生させる機能を有している。これにより、解繊部２０は、自ら発生する気流によって、導入口２２から原料を気流とともに吸引し、解繊処理して、解繊物を排出口２４へと搬送することができる。解繊部２０を通過した解繊物は、管３を介して、選別部４０に移送される。なお、解繊部２０から選別部４０に解繊物を搬送させるための気流は、解繊部２０が発生させる気流を利用してもよいし、ブロアー等の気流発生装置を設け、その気流を利用してもよい。

選別部４０は、解繊部２０により解繊された解繊物を導入口４２から導入し、セルロース繊維の長さによって選別する。選別部４０は、ドラム部４１と、ドラム部４１を収容するハウジング部４３とを有している。ドラム部４１としては、例えば、篩を用いる。ドラム部４１は、網を有し、網の目開きの大きさより小さく網を通過するセルロース繊維または粒子である第１選別物と、網の目開きの大きさより大きく網を通過しないセルロース繊維や未解繊片やダマである第２選別物とを分けることができる。例えば、第１選別物は、管７を介して、混合部５０に移送される。第２選別物は、排出口４４から管８を介して、解繊部２０に戻される。具体的には、ドラム部４１は、モーターによって回転駆動される円筒の篩である。ドラム部４１の網としては、例えば、金網、切れ目が入った金属板を引き延ばしたエキスパンドメタル、金属板にプレス機等で穴を形成したパンチングメタルを用いる。

第１ウェブ形成部４５は、選別部４０を通過した第１選別物を、混合部５０に搬送する。第１ウェブ形成部４５は、メッシュベルト４６と、張架ローラー４７と、吸引部４８とを含む。

吸引部４８は、選別部４０の開口、すなわち、網の開口を通過して空気中に分散された第１選別物をメッシュベルト４６上に吸引することができる。第１選別物は、移動するメッシュベルト４６上に堆積し、ウェブＶを形成する。メッシュベルト４６、張架ローラー４７および吸引部４８の基本的な構成は、後述する第２ウェブ形成部７０のメッシュベルト７２、張架ローラー７４およびサクション機構７６と同様である。

ウェブＶは、選別部４０および第１ウェブ形成部４５を経ることにより、空気を多く含み柔らかくふくらんだ状態に形成される。メッシュベルト４６に堆積されたウェブＶは、管７へ投入され、混合部５０へと搬送される。

回転体４９は、ウェブＶが混合部５０に搬送される前に、ウェブＶを切断することができる。図示の例では、回転体４９は、基部４９ａと、基部４９ａから突出している突部４９ｂとを有している。突部４９ｂは、例えば、板状の形状を有している。図示の例では、突部４９ｂは４つ設けられ、４つの突部４９ｂが等間隔に設けられている。基部４９ａが方向Ｒに回転することにより、突部４９ｂは、基部４９ａを軸として回転することができる。回転体４９によってウェブＶを切断することにより、例えば、堆積部６０に供給される単位時間当たりの解繊物の量の変動を小さくすることができる。

回転体４９は、第１ウェブ形成部４５の近傍に設けられている。図示の例では、回転体４９は、ウェブＶの経路において下流側に位置する張架ローラー４７ａの近傍、すなわち、張架ローラー４７ａの横に設けられている。回転体４９は、突部４９ｂがウェブＶと接触可能な位置であって、ウェブＶが堆積されるメッシュベルト４６と接触しない位置に設けられている。突部４９ｂとメッシュベルト４６との間の最短距離は、例えば、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。

混合部５０は、選別部４０を通過した第１選別物、言い換えると、第１ウェブ形成部４５により搬送された第１選別物と、天然系結合材料を含む添加物とを混合する。混合部５０は、添加物を供給する添加物供給部５２と、第１選別物と添加物とを搬送する管５４と、ブロアー５６とを有している。図示の例では、添加物は、添加物供給部５２からホッパー９を介して管５４に供給される。管５４は、管７と連続している。

混合部５０では、ブロアー５６によって気流を発生させ、管５４中において、第１選別物と添加物とを混合させながら搬送することができる。なお、第１選別物と添加物とを混合させる機構は、特に限定されず、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。

添加物供給部５２としては、図１に示すようなスクリューフィーダーや、図示しないディスクフィーダー等を用いる。添加物供給部５２から供給される添加物は、上述の天然系結合材料を含む。天然系結合材料が供給された時点では、複数のセルロース繊維は結着されていない。天然系結合材料は、緩衝材形成部８０を通過する際に一部が溶融して、緩衝材ＷＳの表面領域の複数のセルロース繊維を結着させる。

なお、添加物供給部５２から供給される添加物には、天然系結合材料の他、製造される緩衝材ＷＳの種類に応じて、セルロース繊維を着色するための着色剤や、セルロース繊維の凝集や天然系結合材料の凝集を抑制するための凝集抑制剤、セルロース繊維等を燃えにくくするための難燃剤が含まれていてもよい。混合部５０を通過した混合物、すなわち、第１選別物と添加物との混合物である緩衝材製造用組成物は、管５４を介して、堆積部６０に移送される。

堆積部６０は、混合部５０を通過した混合物を導入口６２から導入し、絡み合ったセルロース繊維の解繊物をほぐして、空気中で分散させながら降らせる。これにより、堆積部６０は、第２ウェブ形成部７０に、混合物を均一性よく堆積させることができる。

堆積部６０は、ドラム部６１と、ドラム部６１を収容するハウジング部６３とを有している。ドラム部６１としては、回転する円筒の篩を用いる。ドラム部６１は、網を有し、混合部５０を通過した混合物に含まれる、網の目開きの大きさより小さいセルロース繊維または粒子を降らせる。ドラム部６１の構成は、例えば、ドラム部４１の構成と同じである。

なお、ドラム部６１の「篩」は、特定の対象物を選別する機能を有していなくてもよい。すなわち、ドラム部６１として用いられる「篩」とは、網を備えたもの、という意味であり、ドラム部６１は、ドラム部６１に導入された混合物の全てを降らしてもよい。

第２ウェブ形成部７０は、堆積部６０を通過した通過物を堆積して、緩衝材ＷＳとなる堆積物であるウェブＷを形成する。この際、図１中に示さない成形型をメッシュベルト７２に乗せて受け皿のようにして、成形型内にウェブを形成することができる。第２ウェブ形成部７０は、例えば、メッシュベルト７２と、張架ローラー７４と、サクション機構７６とを有している。成形型としては、例えば、図２および図３に示す緩衝シート１Ａの形状に対応するものを用いることができる。

メッシュベルト７２は、移動しながら、堆積部６０の開口、すなわち、網の開口を通過した通過物を成形型に堆積させる。メッシュベルト７２および成形型は、張架ローラー７４によって張架され、通過物を通しにくく空気を通す構成となっている。メッシュベルト７２は、張架ローラー７４が自転することによって移動する。メッシュベルト７２が連続的に移動しながら、堆積部６０を通過した通過物が連続的に降り積もることにより、メッシュベルト７２上の成形型にウェブＷが形成される。メッシュベルト７２および成形型は、例えば、金属製、樹脂製、布製、不織布等のものである。

サクション機構７６は、メッシュベルト７２の下方、すなわち、堆積部６０側とは反対側に設けられている。サクション機構７６は、下方に向く気流、すなわち、堆積部６０からメッシュベルト７２に向く気流を発生させることができる。このサクション機構７６によって、堆積部６０により空気中に分散された混合物をメッシュベルト７２上に吸引することができる。これにより、堆積部６０からの排出速度を大きくすることができる。さらに、サクション機構７６によって、混合物の落下経路にダウンフローを形成することができ、落下中に解繊物や添加物が絡み合うことを抑制できる。

以上のように、堆積部６０および第２ウェブ形成部７０で行われるウェブ形成工程を経ることにより、空気を多く含み柔らかくふくらんだ状態のウェブＷが形成される。メッシュベルト７２上の成形型に堆積されたウェブＷは、緩衝材形成部８０へと搬送される。

緩衝材形成部８０に搬送される堆積物であるウェブＷの厚さは、２．０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であるのが好ましく、３．０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下であるのがより好ましく、５．０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。

また、ウェブＷの密度は、０．０１ｇ／ｃｍ^３以上０．０５ｇ／ｃｍ^３以下であるのが好ましく、０．０２ｇ／ｃｍ^３以上０．０４ｇ／ｃｍ^３以下であるのがより好ましい。

また、ウェブＷの坪量は、１５０ｇ／ｍ^２以上６５０ｇ／ｍ^２以下であるのが好ましく、１６０ｇ／ｍ^２以上６００ｇ／ｍ^２以下であるのがより好ましく、２００ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下であるのがさらに好ましい。

緩衝材形成部８０は、支持部８１と、型８２と、を有する。支持部８１および型８２のうちの少なくとも一方には、加熱ヒーターが内蔵されている。支持部８１は、平板状をなす部材で構成される。型８２は、搬送中のウェブＷを介して支持部８１の反対側に設けられている。

型８２は、支持部８１に押し付けられてウェブＷを加熱加圧する状態と、支持部８１から離間する状態とをとり得る。

本実施形態では、ウェブＷを間欠的に搬送し、支持部８１および型８２が加熱加圧状態の実行、解除を繰り返すことにより、緩衝材ＷＳを製造することができる。

なお、支持部８１は、第１突起１１Ａおよび第２突起１２Ａの形状に対応する雄型であってもよい。また、支持部８１は、第１突起１１Ａおよび第２突起１２Ａの形状に対応する雄型であってもよい。この場合、緩衝シート１Ａの両面に第１突起１１Ａおよび第２突起１２Ａを形成することができる。

また、上記構成に限定されず、例えば、第１突起１１Ａおよび第２突起１２Ａの形状に対応する凹凸が形成された一対の加熱加圧ローラーを用いて加熱加圧を行ってもよい。この場合、ウェブＷを連続的に搬送しつつ緩衝材ＷＳを製造することができる。よって、生産性に優れる。

本工程での加熱温度は、融点もしくは軟化点を持つ結合材料の場合は、融点もしくは軟化点＋１０℃以上２５０℃以下であるのが好ましく、融点もしくは軟化点＋２０℃以上２２０℃以下であるのがより好ましい。結合材料が澱粉等の場合は、水分（３０質量％以下）を加えて糊化し始める温度の５０℃以上から１００℃未満であるのが好ましい。

これにより、緩衝シート１Ａの構成成分の不本意な変性劣化等を効果的に防止しつつ、天然系結合材料によるセルロース繊維の結合を効率よく形成することができ、緩衝シート１Ａの生産性をより優れたものとしつつ、緩衝シート１Ａの強度、緩衝性能等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、本工程での加圧圧力は、０．５０ＭＰａ以下であるのが好ましく、０．０１ＭＰａ以上０．４５ＭＰａ以下であるのがより好ましく、０．０３ＭＰａ以上０．４０ＭＰａ以下であるのがさらに好ましい。

これにより、製造される緩衝シート１Ａを、適度な空隙を有するものとしつつ、天然系結合材料によるセルロース繊維の結合を効率よく形成することができ、緩衝シート１Ａの強度、緩衝性能等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。

本工程での加熱加圧時間は、１秒間以上３００秒間以下であるのが好ましく、１０秒間以上６０秒間以下であるのがより好ましく、１５秒間以上４５秒間以下であるのがさらに好ましい。

これにより、緩衝材ＷＳの生産性をより優れたものとしつつ、緩衝材ＷＳの強度、緩衝性能等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。

本実施形態の製造装置１００は、必要に応じて、切断部９０を有してもよい。図示の例では、緩衝材形成部８０の下流側に切断部９０が設けられている。切断部９０は、緩衝材形成部８０によって成形された緩衝材ＷＳを含む成形型を切断する。図示の例では、切断部９０は、緩衝材ＷＳの搬送方向と交差する方向に緩衝材ＷＳの成形型を切断する第１切断部９２と、搬送方向に平行な方向に緩衝材ＷＳを切断する第２切断部９４とを有している。第２切断部９４は、例えば、第１切断部９２を通過した緩衝材ＷＳを含む成形型を切断する。

また、本実施形態の製造装置１００は、加湿部７８を有してもよい。図示の例では、切断部９０の下流側であって排出部９６の上流側に設けられている。加湿部７８は、緩衝材ＷＳに対して水や水蒸気を付与することができる。加湿部７８の具体的な態様としては、例えば、水または水溶液のミストを吹き付ける態様、水または水溶液をスプレーする態様、水または水溶液をインクジェットヘッドから吐出して付着させる態様等が挙げられる。

製造装置１００が加湿部７８を有することにより、形成される緩衝材ＷＳに湿り気をもたせることができる。これにより、セルロース繊維が湿気を帯びて柔らかくなる。そのため、緩衝材ＷＳを用いて容器等を立体成形する場合に、シワや破れがさらに生じにくくなる。また、緩衝材ＷＳに湿り気をもたせることにより、セルロース繊維間の水素結合を形成しやすくなるので、緩衝材ＷＳの密度が高まり、例えば、強度を向上できる。

図１の例では、加湿部７８は、切断部９０の下流側に設けられているが、加湿部７８は、緩衝材形成部８０の下流側に設けられれば、上記と同様の効果を得ることができる。すなわち、加湿部７８は、緩衝材形成部８０の下流側で、かつ、切断部９０の上流側に設けられてもよい。

緩衝材ＷＳが成形された成形型から緩衝材ＷＳだけを型抜きすることにより、例えば凸形状を有する三次元成形体としての緩衝材ＷＳが得られる。

＜第２実施形態＞
図４は、本発明の緩衝材（第２実施形態）の断面図である。

以下、この図を参照して本発明の緩衝材の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態では、緩衝シート１Ａの一方の面側、および、他方の面側には、不織布シート１Ｂがそれぞれ設けられている。不織布シート１Ｂは、緩衝シート１Ａに接合されている。

このように緩衝シート１Ａの両面が、不織布シートで覆われていることにより、緩衝シート１Ａのセルロース繊維等の粉が飛散してしまうのを防止または抑制することができる。よって、保護対象にセルロース繊維などの粉が付着してしまうのを防止または抑制することができる。

不織布シート１Ｂを構成する繊維としては、特に限定されないが、緩衝シート１Ａに用いられるセルロース繊維と同じものであることが好ましい。

また、不織布シート１Ｂを構成する繊維の平均長さは、緩衝シート１Ａに含まれるセルロース繊維の平均長さよりも長いことが好ましい。

また、不織布シート１Ｂは、繊維同士を結合させる結合材料を含んでいてもよい。この結合材料としては、特に限定されないが、例えば、緩衝シート１Ａに含まれる結合材料の一例として列挙したものから適宜選択して用いることができる。

不織布シート１Ｂの厚さ（平均厚さ）は、特に限定されないが、例えば、０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下であるのが好ましく、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であるのがより好ましい。

これにより、第１突起１１Ａおよび第２突起１２Ａが前述した効果を十分に発揮することができる。また、緩衝シート１Ａのセルロース繊維等の粉が飛散してしまうのをより効果的に防止または抑制することができる。

また、不織布シート１Ｂの坪量は、１０ｇ／ｍ^２以上１００ｇ／ｍ^２以下であるのが好ましく、１０ｇ／ｍ^２以上５０ｇ／ｍ^２以下であるのがより好ましい。これにより、緩衝シート１Ａのセルロース繊維等の粉が飛散してしまうのをより効果的に防止または抑制することができるとともに、緩衝シート１Ａの緩衝性能を十分に確保することができる。

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、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施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、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成また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、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

例えば、本発明の緩衝材は、上述したような方法、製造装置を用いて製造されたものに限定されない。

１…ホッパー、１Ａ…緩衝シート、２，３，７，８…管、９…ホッパー、１０…供給部、１１Ａ…第１突起、１２Ａ…第２突起、１２…粗砕部、１４…粗砕刃、２０…解繊部、２２…導入口、２４…排出口、４０…選別部、４１…ドラム部、４２…導入口、４３…ハウジング部、４４…排出口、４５…第１ウェブ形成部、４６…メッシュベルト、４７，４７ａ…張架ローラー、４８…吸引部、４９…回転体、４９ａ…基部、４９ｂ…突部、５０…混合部、５２…添加物供給部、５４…管、５６…ブロアー、６０…堆積部、６１…ドラム部、６２…導入口、６３…ハウジング部、７０…第２ウェブ形成部、７２…メッシュベルト、７４…張架ローラー、７６…サクション機構、７８…加湿部、８０…緩衝材形成部、８１…支持部、８２…型、９０…切断部、９２…第１切断部、９４…第２切断部、９６…排出部、１００…製造装置、Ｒ…方向、Ｖ…ウェブ、Ｗ…ウェブ、ＷＳ…緩衝材

Claims

セルロース繊維と、該セルロース繊維を結着させる結合材料と、を含み、シート状をなす緩衝シートを有する緩衝材であって、
前記緩衝シートは、少なくとも一方の面側に向かって突出し、格子状に設けられた複数の第１突起を有することを特徴とする緩衝材。
前記第１突起は、前記緩衝シートの平面視で矩形をなしている請求項１に記載の緩衝材。
前記緩衝シートは、前記第１突起よりも突出量が大きい複数の第２突起をさらに有する請求項１または２に記載の緩衝材。
前記第２突起は、半円球状をなしている請求項３に記載の緩衝材。
前記第２突起の最大突出量は、前記第１突起の最大突出量の１．１倍以上８倍以下である請求項３または４に記載の緩衝材。
前記緩衝シートにおける前記セルロース繊維の坪量は、１５０ｇ／ｍ^２以上６５０ｇ／ｍ^２以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の緩衝材。