JP2024010314A - 緩衝材 - Google Patents

Abstract

【課題】結合材の性能を十分に引き出し、形状安定性、衝撃緩衝性能に優れた緩衝材を提供する。【解決手段】第１繊維と、芯部及び前記芯部を被覆する被覆層を有し、ポリエステルを含む第２繊維と、を含む緩衝材であって、前記被覆層が、複数の前記第１繊維を融着させる結合材として機能する、緩衝材。【選択図】図２

Description

本発明は、緩衝材に関する。

古紙等から得られるセルロース繊維を粒状の結合材により結着させて、成形された緩衝材が検討されている。例えば、特許文献１には、複数のセルロース繊維と該セルロース繊維を結合させる結合材と、を含むウェブ構造体であって、ウェブ構造体の表面における結合材の溶融割合が、ウェブ構造体の厚さ方向の中心における結合材の溶融割合より大きい、ウェブ構造体が開示されている。

特開２０２０－１５３０３７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたような構造体では、結合材が粒子形状であるので、結合材は主に構造体の形状を維持する役割を担っている。そのため、例えば、構造体を緩衝材として用いる場合など、衝撃緩衝性能などの構造体の形状維持以外の性能の向上には、結合材が必ずしも十分に寄与していなかった。したがって結合材の性能を十分に引き出し、形状安定性、衝撃緩衝性能に優れた緩衝材が望まれる。

本発明に係る緩衝材の一態様は、
第１繊維と、
芯部及び前記芯部を被覆する被覆層を有し、ポリエステルを含む第２繊維と、
を含む緩衝材であって、
前記被覆層が、複数の前記第１繊維を融着させる結合材として機能する。

実施形態に係る緩衝材を製造するシート製造装置を模式的に示す図。 実施例及び比較例に係る緩衝材の応力ひずみ曲線の一例。 実施例に係る緩衝材の製造時の加熱温度と緩衝性能の関係を表すグラフ。

以下に本発明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．緩衝材
本実施形態に係る緩衝材は、第１繊維と、第２繊維と、を含む。緩衝材は、例えば精密機器、工具、ガラス器具、陶器等の物品の梱包に用いることができ、運搬等による物品の破損や物品へのダメージを防止又は軽減することができる。

１．１．第１繊維
緩衝材は第１繊維を含み、複数の第１繊維が第２繊維により結着されている。緩衝材において、第２繊維により、１本の第１繊維内で結着されてもよいし、２本以上の第１繊維間が結着されてもよい。

第１繊維としては、特に限定されず、広範な繊維材料を用いることができる。繊維としては、天然繊維（動物繊維、植物繊維）、化学繊維（有機繊維、無機繊維、有機無機複合繊維）などが挙げられ、更に詳しくは、セルロース、絹、羊毛、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、広葉樹等からなる繊維や、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、炭素、ガラス、金属からなる繊維が挙げられ、これらを単独で用いてもよいし、複数であってもよい。また、湿式離解、乾式解繊、精製などを行った再生繊維であってもよい。これらの中でも第１繊維は、セルロース繊維を含むことが好ましい。

セルロース繊維は、再生可能な天然素材で、各種繊維の中でも、安価で入手が容易であるため、生産コストの低減、安定的な生産、環境負荷の低減等の観点からも有利である。なお、セルロース繊維とは、化合物としてのセルロースを主成分とし繊維状をなすものであればよく、セルロースの他に、ヘミセルロース、リグニンを含むものであってもよい。

第１繊維の平均長さは、好ましくは０．０５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であり、さらにより好ましくは０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である。繊維の平均幅は、好ましくは０．０５μｍ以上２００．０μｍ以下であり、より好ましくは１．０μｍ以上１００．０μｍ以下である。繊維の平均アスペクト比、すなわち平均幅に対する平均長さの比率は、好ましくは１０以上１０００以下であり、より好ましくは１５以上５００以下である。このような範囲であれば、緩衝材の形状安定性や剛性をより良好にでき、緩衝材の力学的な緩衝特性を向上できる。

繊維の太さ、長さは、例えばファイバーテスター（Ｌｏｒｅｎｔｚｅｎ ＆ Ｗｅｔｔｒｅ社製）により測定することができる。

１．２．第２繊維
緩衝材は、第２繊維を含む。第２繊維は、芯部と、芯部を被覆する被覆層と、を有している。また、第２繊維は、ポリエステルを含む。

第２繊維は、芯部と、芯部を被覆する被覆層と、を有する。芯部は、第２繊維の剛性を高め、緩衝材の構造安定性を高める機能を有する。被覆層は、複数の第１繊維間、第１繊維及び第２繊維間、並びに複数の第２繊維間を融着させる機能を有する。すなわち被覆層は、複数の第１繊維を融着させる結合材として機能する。

緩衝材においては、第１繊維及び第２繊維は、部分的に融着した状態となっている。第１繊維及び第２繊維の配向は任意であり、特定の方向に配向していてもよいし、ランダムな配向であってもよい。また、第１繊維及び第２繊維の配向は、例えば、緩衝材がシート状である場合には、シートの面に沿うように配向してもよい。

第１繊維及び第２繊維が接触している部分では、第２繊維の被覆層が熱によって溶融し、第１繊維の外表面に広がり、その状態で硬化して第１繊維及び第２繊維が接合される。また、第２繊維同士が接触している部分では、各々の被覆層が熱によって溶融し、互いの表面に広がり、その状態で硬化して、第２繊維同士が接合される。

このように、第１繊維及び第２繊維が部分的に熱融着により接合されているため、緩衝材全体で見たとき、十分な剛性が確保され、緩衝能力、衝撃吸収性を有するものとすることができる。

第２繊維は、芯部と被覆層とからなるいわゆる芯鞘構造を有している。そのため、被覆層が第１繊維及び第２繊維を融着させる結合材として機能し、熱融着時に芯部が溶融したり過剰に変形することを抑制することができる。すなわち、成形後も、芯部が良好な繊維の形態で残ることにより、第２繊維のいわゆるコシを残すことができる。その結果、緩衝材全体で見たとき、構造を維持するための繊維の数が第１繊維及び第２繊維の数の合計となり、粒子状の結合材を用いる場合に比べて、より高い剛性を示すことができる。

第２繊維は、芯部の融点をＴｍ１とし、被覆層の融点をＴｍ２としたとき、Ｔｍ２＜Ｔｍ１を満足することが好ましい。これにより、熱融着工程において、より効果的に被覆層を優先的に溶融させることができるとともに、芯部まで溶融してしまうのを抑制することができる。また、このようにすれば、被覆層による第１繊維の結着をより容易にすることができ、さらに緩衝性能を向上できる。

また、第２繊維は、２０℃≦（Ｔｍ１－Ｔｍ２）を満足することがさらに好ましい。これにより、熱融着工程において、より確実に被覆層を優先的に溶融させることができるともに、芯部まで溶融してしまうのをさらに抑制できる。またこのようにすれば、より高い温度で繊維の結着を行うことができるので、さらに緩衝性能を向上できる。

さらに詳細には、第２繊維は、２０℃≦（Ｔｍ１－Ｔｍ２）≦１００℃を満足することが好ましく、２５℃≦（Ｔｍ１－Ｔｍ２）≦９０℃を満足することがより好ましい。（Ｔｍ１－Ｔｍ２）の値が小さすぎると、熱融着工程において、芯部まで溶融、変形する可能性が高まるとともに、被覆層を溶融するのに比較的高い加熱温度が必要となる可能性がある。一方、（Ｔｍ１－Ｔｍ２）の値が大きすぎると、そのような被覆層の材質を選択することが難しくなる可能性がある。

また、第２繊維は、１６０℃≦Ｔｍ１を満足することが好ましい。これにより、２０℃≦（Ｔｍ１－Ｔｍ２）を満足しやすくすることができる。

さらに、第２繊維は、１６０℃≦Ｔｍ１≦２００℃を満足することが好ましく、１６５℃≦Ｔｍ１≦１９０℃を満足することがより好ましい。Ｔｍ１の値が低すぎると、熱融着工程において、芯部まで溶融、変形する可能性が高まる。一方、Ｔｍ１の値が高すぎると、そのような被覆層の材質を選択することが難しくなる可能性がある。

また、第２繊維は、１２０℃≦Ｔｍ２を満足することがより好ましい。これにより、２０℃≦（Ｔｍ１－Ｔｍ２）を満足しやすくすることができる。

より詳細には、第２繊維は、１２０℃≦Ｔｍ２≦１７０℃を満足することが好ましく、１２５℃≦Ｔｍ２≦１６０℃を満足することがより好ましい。Ｔｍ２の値が低すぎると、そのような被覆層の材質を選択することが難しくなる可能性がある。一方、Ｔｍ２の値が高すぎると、熱融着工程において、芯部まで溶融、変形する可能性が高まる。

このような融点の差異は、例えば、芯部及び被覆層の材質を選ぶことにより発現させることができる。また、本明細書中での融点とは、ＪＩＳ Ｋ ００６４－１１９２に準拠して求められた値である。

第２繊維は、ポリエステルを含む。ポリエステルとしては、分子内にエステル結合を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、芳香族ポリエステルでは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート等が挙げられ、また、脂肪族ポリエステルでは、例えばポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン等が挙げられる。

また、ポリエステルには、他のジカルボン酸成分、ジオール成分あるいはオキシカルボン酸成分等が共重合されてもよいし、複数種のポリエステルをブレンドしたブレンド物を用いてもよい。共重合できる他の成分としては、ジカルボン酸では、例えば、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、５－ナトリウムスルホイソフタル酸、無水フタル酸、セバシン酸、アジピン酸、アゼライン酸、コハク酸、ε－カプロラクトン等が挙げられ、ジオール成分では、エタンジオール、ジエチレングリコール、プロパンジオール、１，４－ブタンジオール、１，５－ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，６－ヘキサンジオール、シクロヘキサングリコール、シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。

ポリエステルが第２繊維に含まれることにより、第２繊維のいわゆるコシをより良好なものとできるが、第２繊維のうち芯部にポリエステルが含まれることがより好ましく、芯部がポリエステルからなることがさらに好ましい。さらに、芯部がポリエステルである場合には、ポリエチレンテレフタレート又はポリ乳酸であることがより好ましく、ポリエチレンテレフタレートであることが特に好ましい。なお、第２繊維の被覆層にもポリエステルが含まれてもよい。

被覆層の材質としては、芯部を被覆可能でかつ第１繊維と熱融着可能なものであれば特に限定されない。そのような材質としては、熱可塑性樹脂が挙げられ、例えば、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、ポリアクリル系樹脂、ポリエステル、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、などが挙げられる。これらの樹脂は、単独又は適宜混合して用いてもよい。また、共重合体化や変性したものであってもよい。

芯部の材質がポリエチレンテレフタレートである場合には、被覆層の材質は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンであることがより好ましく、ポリエチレンであることがさらに好ましい。

なお、上述した芯部の融点及び被覆層の融点の関係は、芯部及び被覆層のそれぞれの材質を適宜に選択することにより調節してもよい。

芯部の径Ｄ１と、被覆層の厚さＷ１との比は、特に限定されないが、０．２以上２．０以下であることが好ましく、０．５以上１．５以下であることがより好ましい。これにより、熱融着工程後も、より確実に芯部を変形させにくくすることができる。

第２繊維の平均長さは、特に限定されないが、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、３．０ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましい。これにより、第１繊維との融着部位、第２繊維同士の融着部位を十分に確保することができる。そのため、緩衝材の強度をより高くすることができる。

また、第２繊維の平均幅（太さ）は、特に限定されないが、０．５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、０．７μｍ以上４０μｍ以下であることがより好ましい。これにより、より十分な強度を確保することができる。

また、第２繊維の平均アスペクト比、すなわち平均幅に対する平均長さの比率は、３以上、１５００以下であることが好ましく、１０以上、８００以下であることがより好ましい。

第１繊維及び第２繊維の平均長さは、同じであってもよく異なっていてもよい。具体的には、第１繊維の平均長をＬＡとし、第２繊維の平均長をＬＢとしたとき、ＬＡ／ＬＢは、０．２以上５．０以下であることが好ましく、０．５以上２．０以下であることがより好ましい。これにより、緩衝材の全体における機械的強度や衝撃吸収性のムラをより低減することができる。

また、同様の理由により、第１繊維及び第２繊維の平均幅は、同じであってもよく異なっていてもよい。具体的には、第１繊維の平均幅をＷＡとし、第２繊維の平均幅をＷＢとしたとき、ＷＡ／ＷＢは、０．７以上１．３以下であることが好ましく、０．８以上１．２以下であることがより好ましい。

１．３．第１繊維及び第２繊維の配合量
緩衝材における第１繊維及び第２繊維の量は、特に限定されないが、緩衝材の全質量を１００％とした場合に、第２繊維が５質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上４５０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。第２繊維の配合量がこの範囲にあることで、緩衝材の剛性及び緩衝能力をより優れたものにできる。

１．４．その他の特徴
緩衝材の厚さは、特に限定されず、例えば、１．０ｍｍ以上２００．０ｍｍ以下とすることができ、５．０ｍｍ以上１５０．０ｍｍ以下であってもよい。

また、緩衝材の材料の坪量についても限定されず、例えば、５０ｇ／ｍ^２以上１００００ｇ／ｍ^２以下とすることができる。さらに、緩衝材の嵩密度も用途に応じて適宜設定できる。

さらに、緩衝材は、例えば成形、加工の利便性を高める目的で、表面又は内部に任意のシートや不織布を有してもよい。

また、緩衝材は、第１繊維及び第２繊維以外の添加剤を含んでいてもよい。そのような添加剤としては、例えば、抗菌剤、抗ウイルス剤、防カビ剤、防臭剤、中和剤、定着剤、粘剤、サイズ剤、紙力増強剤、消泡剤、保水剤、耐水化剤、繊維の凝集や樹脂の凝集を抑制するための凝集抑制剤、カーボンブラック、着色剤、難燃剤等が挙げられる。

１．５．作用効果等
本実施形態の緩衝材は、第１繊維の結合材として第２繊維を用いている。第２繊維は、繊維形状であるため、粒子形状の結合材を用いた場合に比べて、荷重を支える繊維の量が増える。そのため、ひずみの小さい弾性領域において弾性率が高く、緩衝材としての沈み込み耐性が良好である。また、ひずみの大きい塑性領域においては、加速度が小さく、緩衝材としての緩衝性能が良好である。このような効果は、結合材と繊維との結合点の増加及び／又は結合点の結合強度が高いことが一因と考えられる。

２．緩衝材の製造方法
次に、本実施形態に係る緩衝材の製造方法について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る緩衝材は、例えば、シート製造装置を用いて製造される。図１は、本実施形態に係る緩衝材を製造するシート製造装置２００を模式的に示す図である。

ここで例示するシート製造装置２００においては、原料Ｃから得られるセルロース繊維を含む繊維が上述した第１繊維に相当し、混合部２５０において混合される結着材が上述した第２繊維に相当する。そして、製造されるシートＳが上述の緩衝材に相当する。

シート製造装置２００は、図１に示すように、上流から下流に向かって、例えば、供給部２１０と、粗砕部２２０と、定量供給部２３０と、解繊部２４０と、混合部２５０と、フォーミング部２６０と、ウェブ搬送部２７０と、成形部２８０と、裁断部２９０と、を含む。シート製造装置２００は、シート状の成形体であるシートＳを製造する。

供給部２１０は、粗砕部２２０に原料Ｃを供給する。供給部２１０は、自動送り機構を有している。供給部２１０は、自動送り機構によって、粗砕部２２０に原料Ｃを連続的かつ自動的に投入する。原料Ｃは、セルロース繊維を含む材料である。

粗砕部２２０は、供給部２１０から供給される原料Ｃを、大気などの気中で細断する。粗砕部２２０は、粗砕刃２２２を有する。粗砕部２２０は、例えば、シュレッダーやカッターミルなどである。原料Ｃは、粗砕刃２２２によって細断されて細片となる。細片の平面形状は、例えば数ｍｍ角もしくは不定形である。細片は、定量供給部２３０に集められる。

定量供給部２３０は、細片を計量してホッパー２３２へ定量供給する。定量供給部２３０は、例えば、振動フィーダーである。ホッパー２３２に供給された細片は、管２３４を介して解繊部２４０の導入口２４２に搬送される。

解繊部２４０は、例えば、導入口２４２と、排出口２４４と、ステーター２４６と、ローター２４８と、図示しない気流発生機構と、を有している。解繊部２４０は、原料Ｃの細片を乾式にて解繊して、繊維を生成する。原料Ｃの細片は、気流発生機構の気流によって、導入口２４２を介して解繊部２４０の内部に導入される。なお、「乾式」とは、液体中で所定の処理を実施せずに、大気などの気中で実施することをいう。

ステーター２４６は、略円筒状の内側面を有している。ローター２４８は、ステーター２４６の内側面に沿って回転する。原料Ｃの細片は、ステーター２４６とローター２４８との間に挟まれて、ステーター２４６とローター２４８との間に発生するせん断力によって解繊される。

解繊部２４０の解繊により生成された繊維は、繊維長が１．０ｍｍ以上であることが好ましい。これによれば、繊維が過度に短くならないため、シートＳの機械的強度が向上する。繊維は、解繊部２４０の排出口２４４から混合部２５０へ排出される。混合部２５０の管２５１は、解繊部２４０の内部と、フォーミング部２６０の内部と、を連通している。繊維は、気流発生機構が発生させる気流によって、解繊部２４０から管２５１を介してフォーミング部２６０へ搬送される。

混合部２５０は、例えば、管２５１と、ホッパー２５２，２５３と、供給管２５４，２５５と、バルブ２５６，２５７と、を有している。混合部２５０は、管２５１の空気中を搬送されてくる繊維に対して、結着材及び必要に応じて添加剤を混入させる。これにより混合物が生成される。

ホッパー２５２は、結着材を管２５１内へ供給する。ホッパー２５２は、供給管２５４を介して管２５１の内部に連通している。バルブ２５６は、供給管２５４において、ホッパー２５２と管２５１との間に設けられている。バルブ２５６は、ホッパー２５２から管２５１に供給される結着材の重量を調整する。バルブ２５６により、繊維と結着材との混合比が調整される。結着材は、粉体として供給されてもよく、溶融されて供給されてもよい。

ホッパー２５３は、添加剤を管２５１内へ供給する。ホッパー２５３は、供給管２５５を介して管２５１の内部に連通している。バルブ２５７は、供給管２５５において、ホッパー２５３と管２５１との間に設けられている。バルブ２５７は、ホッパー２５３から管２５１に供給される添加剤の重量を調整する。バルブ２５７により、繊維及び結着材に対する添加剤の混合比が調整される。

繊維及び結着材などは、管２５１内をフォーミング部２６０へ搬送されながら混合されて混合物となる。管２５１における混合物生成の促進、及び混合物の搬送性向上のために、管２５１に気流を発生させるブロアーなどを設けてもよい。混合物は、管２５１の下流の端とフォーミング部２６０とを接続する供給部材２５８を介して、フォーミング部２６０へ導入される。

フォーミング部２６０は、繊維及び結着材などを含む混合物を空気中で堆積させて、ウェブＷを生成する。フォーミング部２６０は、例えば、分散部２６２と、堆積部２６８と、を有している。

分散部２６２は、堆積部２６８の内部に設けられている。分散部２６２の内部は、供給部材２５８を介して管２５１と連通している。堆積部２６８の下方には、ウェブ搬送部２７０が設けられている。フォーミング部２６０は、混合物を供給部材２５８から分散部２６２の内部に取り込み、乾式にてウェブ搬送部２７０のメッシュベルト２７２上に堆積させる。

分散部２６２は、例えば、回転部材２６４と、回転部材２６４を収納するドラム部２６６と、を有している。図示の例では、回転部材２６４は、＋状の部材である。回転部材２６４は、図示しない駆動部の駆動により回転する。ドラム部２６６は、略柱状の部材である。ドラム部２６６の下方は、例えば、金属メッシュで形成されている。金属メッシュの網目は、混合物に含まれる繊維や結着材などを通過させる。

堆積部２６８は、略箱状の部材である。堆積部２６８の上面は、供給部材２５８と接続されている。堆積部２６８の底面に相当する領域は、開放されている。分散部２６２は、堆積部２６８内にあって、メッシュベルト２７２の上面と対向している。堆積部２６８は、例えば、樹脂や金属などで構成されている。

混合物は、回転する回転部材２６４や、回転部材２６４とドラム部２６６との間を通過することによってほぐされる。混合物中の複数の繊維は、絡み合った状態が解かれて単体に分離されて、ドラム部２６６の網目を通過する。これにより、分散部２６２は、混合物に含まれる繊維及び結着材などを堆積部２６８の内部で分散させる。

混合物は、分散部２６２の内部から堆積部２６８内の空気中に放出されて、重力及びウェブ搬送部２７０のサクション機構２７５の吸引力によって、メッシュベルト２７２上に導かれる。混合物は、メッシュベルト２７２の上面に、後述する第１基材Ｎ１を介して堆積する。堆積部２６８は、分散された繊維を含む混合物を堆積させてウェブＷを形成する。

ウェブ搬送部２７０は、例えば、メッシュベルト２７２と、張架ローラー２７３と、サクション機構２７５と、を有している。

メッシュベルト２７２は、無端ベルトである。図示の例では、メッシュベルト２７２は、４つの張架ローラー２７３によって張り架けられる。メッシュベルト２７２は、サクション機構２７５による吸引を妨げず、ウェブＷを保持できる強度を有している。メッシュベルト２７２は、例えば、金属や樹脂で構成されている。メッシュベルト２７２が有するメッシュの穴径は、特に限定されないが、例えば、６０μｍ以上１２５μｍ以下である。

張架ローラー２７３は、メッシュベルト２７２を回転可能に支持している。４つの張架ローラー２７３の少なくとも１つは、図示しないモーターによって回転駆動される。メッシュベルト２７２は、張架ローラー２７３の回転によって、上面が下流に向かって移動する。図示の例では、メッシュベルト２７２は、時計回りに回動する。メッシュベルト２７２が回動することによって、第１基材Ｎ１及びウェブＷが下流へ搬送される。

メッシュベルト２７２の上流側には、基材供給部２７４が設けられている。基材供給部２７４は、ロール状の第１基材Ｎ１を回転可能に支持している。第１基材Ｎ１は、基材供給部２７４からメッシュベルト２７２の上面へ連続的に供給される。第１基材Ｎ１は、搬送されながら、上面に堆積部２６８から混合物が降下して堆積される。これにより、第１基材Ｎ１の上面にウェブＷが連続的に形成される。メッシュベルト２７２は、第１基材Ｎ１と共にウェブＷを下流へ搬送する。第１基材Ｎ１は、不織布で構成されている。

サクション機構２７５は、分散部２６２の下方に設けられている。サクション機構２７５は、メッシュベルト２７２上への混合物の堆積を促進させる。サクション機構２７５は、メッシュベルト２７２及び第１基材Ｎ１が有する複数の穴を介して、堆積部２６８内の空気を吸引する。メッシュベルト２７２及び第１基材Ｎ１の複数の穴は、空気を通し、混合物に含まれる繊維や結着材などを通し難い。分散部２６２から堆積部２６８の内側に放出された混合物は、空気と共に下方に吸引される。サクション機構２７５としては、ブロアーなどの公知の吸引装置が用いられる。

堆積部２６８内の混合物は、重力に加えてサクション機構２７５の吸引力によって第１基材Ｎ１の上面に堆積してウェブＷとなる。ウェブＷは、空気を比較的に多く含み、柔らかく膨らんでいる。ウェブＷは、メッシュベルト２７２によって、第１基材Ｎ１と共に下流へ搬送される。

なお、図示はしないが、メッシュベルト２７２の上方に加湿器を設けてもよい。加湿器は、ウェブＷに水を噴霧して加湿する。これにより、ウェブＷに含まれる繊維や結着材などの飛散を抑制することができる。さらに、加湿に用いる水に水溶性の添加剤などを含ませて、加湿と並行して添加剤をウェブＷに含侵させてもよい。

ウェブ搬送部２７０の下流には、ダンサーローラー２７６が配置される。ウェブＷは、最も下流側の張架ローラー２７３から剥離された後、ダンサーローラー２７６に引き込まれる。ダンサーローラー２７６は、下流における加工時間を確保する。具体的には、成形部２８０での成形は、バッチ処理となる。そのため、堆積部２６８から連続的に搬送されてくるウェブＷに対して、ダンサーローラー２７６を上下に移動させて成形部２８０に到達する時間を遅延させる。

ダンサーローラー２７６の下流、かつ成形部２８０の上流には、基材供給部２７７が設けられている。基材供給部２７７は、ロール状の第２基材Ｎ２を回転可能に支持する。第２基材Ｎ２は、基材供給部２７７からウェブＷの上面へ連続的に供給される。これにより、ウェブＷは、下方の第１基材Ｎ１と、上方の第２基材Ｎ２と、に挟まれた状態で成形部２８０に送り出される。第２基材Ｎ２は、不織布で構成されている。

成形部２８０としては、加熱プレス装置を用いる。成形部２８０は、上基板２８２と、下基板２８４と、を有している。成形部２８０は、第１基材Ｎ１、ウェブＷ、及び第２基材Ｎ２を連続帳票状のシートＳに成形する。上基板２８２及び下基板２８４は、ウェブＷを間に挟んで加圧すると共に、内蔵するヒーターによって加熱する。第１基材Ｎ１及び第２基材Ｎ２は、ウェブＷに含まれる繊維が成形部２８０に付着することを抑制することができる。

ウェブＷは、加圧によって上下方向から圧縮されて密度が増加する。ウェブＷに含まれる結着材は、加熱により溶融して繊維の間に濡れ広がる。この状態で加熱が終了して結着材が固化すると、繊維同士が結着材によって結着される。これにより、第１基材Ｎ１、ウェブＷ、及び第２基材Ｎ２の３層から成る連続帳票状のシートＳが成形される。連続帳票状のシートＳは、下流の裁断部２９０へ搬送される。

なお、成形部２８０では、加熱プレス装置に代えて、加熱ローラー及び加圧ローラーを用いて連続的に成形を行ってもよい。この場合には、ダンサーローラー２７６を省いてもよい。

裁断部２９０は、シートＳを連続帳票状から単票状に裁断する。裁断部２９０は、図示はしないが、縦刃と、横刃と、を有している。縦刃及び横刃は、例えば、ロータリーカッターなどである。なお、ロータリーカッターに代えて超音波カッターなどを用いてもよい。縦刃は、連続帳票状のシートＳを進行方向に沿う方向に切断する。横刃は、連続帳票状のシートＳを進行方向と交差する方向に切断する。これにより、シートＳは、略矩形の単票状に加工されてトレイ２９２に収容される。

シート製造装置２００により製造されるシートＳは、堆積部２６８により形成されるウェブＷの厚さを変更すること、ウェブＷを複数層積層して厚さを変更すること、成形部２８０による加圧、加熱の程度を変更すること、等により、所望の厚さ、強度となるように成形できる。また、図示の例では、第２繊維を混合部２５０において添加しているが、第２繊維は、混合部２５０よりも上流側で混合されてもよい。

成形部２８０における加圧、加熱の程度は、製造されるシートＳの特性に応じて適宜設定し得るが、成形部２８０における加熱は、ウェブＷの温度が、１６０℃以上２３０℃以下となるようにすることが好ましく、２００℃以上２２０℃以下とすることがより好ましい。後述の実施例において実証されるが、芯部がＰＥＴであり被覆層がポリエチレンである第２繊維を用いる場合には、成形部２８０における加熱は、ウェブＷの温度が上記範囲にあることにより、緩衝材の沈み込み耐性及び衝撃緩衝能力の両立を図るためにより好ましい。

また、上記の例では、第１基材Ｎ１、第２基材Ｎ２として不織布を用いているが、これを用いなくてもよいし、ウェブＷを積層する場合には、最上面及び最下面だけに不織布が配置されるようにしてもよい。

製造されたシートＳ（緩衝材）は、加熱プレス装置、加熱加圧ローラー等により成形された場合には、シートＳの主面に平行な方向に第１繊維及び第２繊維が配向する。すなわち、第１繊維及び第２繊維が堆積される際及び／又はウェブＷが成形される際に、繊維の長手方向がシートＳの主面に平行な方向に揃いやすく、繊維がシートＳの法線方向に直立しにくい。そのため、緩衝材は、機械的特性に異方性を有する。

緩衝材は、用途に応じて適宜緩衝材の使用時の向きを変えることにより緩衝材の機械的特性の異方性を利用することができる。例えば、より良好な沈み込み耐性、衝撃緩衝能力を得る場合には、荷重を支える方向が、繊維の配向方向に沿うように成形・加工して使用することができる。

３．実験例
以下に実験例を示し、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．沈み込み耐性の評価
図２は、第１繊維及び第２繊維の混合物を成形した緩衝材（実施例）、並びに、第１繊維及び粒子状の結合材の混合物を成形した緩衝材（比較例）の応力ひずみ曲線を測定した結果を表すグラフである。グラフ中、実線は実施例を表し、破線は比較例を表す。

第１繊維は、パルプを用い、第２繊維は、ポリエチレンテレフタレートを芯部とポリエチレンを被覆層とした芯鞘構造を有する繊維を用いた。試料の成形は、上述のシート製造装置と類似した装置を用いて行った。

応力ひずみ曲線は、第１繊維が圧縮方向に平行となるように配置して測定した。グラフにおいて、ひずみ量は、試料の厚さが０（ゼロ）となる点を１（１００％）として規格化した。

図１をみると、ひずみの小さい領域において、曲線の傾きが異なることが分かった。詳細には、実施例では、ひずみが０．１程度以下の領域において、比較例よりも曲線の傾きが大きく、実施例の緩衝材のほうが高い弾性率（剛性）を示すことが判明した。このことは、実施例の緩衝材のほうが、ひずみの小さい弾性領域における剛性が高いことを示しており、荷重に対する沈み込み耐性が高いことを表している。これは、第２繊維（結着材）が繊維状であることで、当該繊維が荷重を支える構造体の一部となり、荷重を支える繊維量が多くなったことに起因すると考えられる。これに対して、結合材が粒子状である比較例では、緩衝材の弾性領域における剛性が小さく、荷重に対する沈み込み耐性が低いと考えられる。

３．２．緩衝能力の評価
図３は、第１繊維及び第２繊維の混合物の成形温度（加熱温度）を変えて成形したいくつかの緩衝材の加速度試験の結果を示すグラフである。横軸は成形温度、縦軸は測定した加速度をプロットしたものである。加熱温度ごとに３つの試料（ｎ＝３）を測定し、平均値をグラフ中に記載した。

第１繊維は、パルプを用い、第２繊維は、ポリエチレンテレフタレートを芯部とポリエチレンを被覆層とした芯鞘構造を有する繊維を用いた。試料の成形は、上述のシート製造装置と類似した装置を用いて行い、成形部における加熱温度は、グラフに記載の通りとした。

神栄テクノロジー株式会社製、衝撃試験装置（ＰＤＳＴ）を用い、試験結果から加速度を読み取った。いずれの試料も第１繊維が衝撃印加方向に平行となるように配置して測定に供した。

図３をみると、成形時の温度が高いほど、加速度が小さくなっており、緩衝材の緩衝能力が高くなることがわかる。これは、加熱時に溶融した第２繊維の被覆層の粘度が加熱温度が高いほど低下し、これにより溶融成分が、第１繊維や第２繊維に沿って濡れ広がりやすくなることに起因していると考えられる。溶融成分は、濡れ広がりが多いほど、より多くの繊維との接合点をつくると考えられ、このことが緩衝性能を向上させていると考えられる。

上述した実施形態は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

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。

緩衝材は、
第１繊維と、
芯部及び前記芯部を被覆する被覆層を有し、ポリエステルを含む第２繊維と、
を含み、
前記被覆層が、複数の前記第１繊維を融着させる結合材として機能する。

この緩衝材では、第１繊維の結合材として第２繊維を用いている。第２繊維は、繊維形状であるため、粒子形状の結合材を用いた場合に比べて、荷重を支える繊維の量が増える。そのため、ひずみの小さい弾性領域において弾性率が高く、緩衝材としての沈み込み耐性が良好である。また、ひずみの大きい塑性領域においては、加速度が小さく、緩衝材としての緩衝性能が良好である。このような効果は、結合材と繊維との結合点の増加及び／又は結合点の結合強度が高いことが一因と考えられる。

上記緩衝材において、
前記第２繊維の芯部は、ＰＥＴ又はＰＬＡからなってもよい。

この緩衝材によれば、さらに緩衝性能を向上できる。

上記緩衝材において、
前記第２繊維の芯部の融点をＴｍ１とし、前記被覆層の融点をＴｍ２としたとき、
Ｔｍ２＜Ｔｍ１を満足してもよい。

この緩衝材によれば、被覆層による第１繊維の結着をより容易にすることができ、さらに緩衝性能を向上できる。

上記緩衝材において、
２０℃≦（Ｔｍ１－Ｔｍ２）を満足してもよい。

この緩衝材によれば、被覆層がさらに優先して溶融しやすく、第１繊維の結着をより容易にすることができ、さらに緩衝性能を向上できる。

上記緩衝材において、
前記第２繊維の芯部の融点をＴｍ１とし、前記被覆層の融点をＴｍ２としたとき、
１６０℃≦Ｔｍ１を満足してもよい。

この緩衝材によれば、より高い温度で第１繊維の結着を行うことができるので、さらに緩衝性能を向上できる。

上記緩衝材において、
１２０℃≦Ｔｍ２を満足してもよい。

この緩衝材によれば、より高い温度で第１繊維の結着を行うことができるので、さらに緩衝性能を向上できる。

２００…シート製造装置、２１０…供給部、２２０…粗砕部、２２２…粗砕刃、２３０…定量供給部、２３２…ホッパー、２３４…管、２４０…解繊部、２４２…導入口、２４４…排出口、２４６…ステーター、２４８…ローター、２５０…混合部、 ２５１…管、２５２，２５３…ホッパー、２５４，２５５…供給管、２５６，２５７…バルブ、２５８…供給部材、２６０…フォーミング部、２６２…分散部、２６４…回転部材、２６６…ドラム部、２６８…堆積部、２７０…ウェブ搬送部、２７２…メッシュベルト、２７３…張架ローラー、２７４…基材供給部、２７５…サクション機構、２７６…ダンサーローラー、２７７…基材供給部、２８０…成形部、２８２…上基板、２８４…下基板、２９０…裁断部、２９２…トレイ

Claims (6)

1. 第１繊維と、
   芯部及び前記芯部を被覆する被覆層を有し、ポリエステルを含む第２繊維と、
   を含む緩衝材であって、
   前記被覆層が、複数の前記第１繊維を融着させる結合材として機能する、緩衝材。
2. 請求項１において、
   前記第２繊維の芯部は、ＰＥＴ又はＰＬＡからなる、緩衝材。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記第２繊維の芯部の融点をＴｍ１とし、前記被覆層の融点をＴｍ２としたとき、
   Ｔｍ２＜Ｔｍ１を満足する、緩衝材。
4. 請求項３において、
   ２０℃≦（Ｔｍ１－Ｔｍ２）を満足する、緩衝材。
5. 請求項１又は請求項２において、
   前記第２繊維の芯部の融点をＴｍ１とし、前記被覆層の融点をＴｍ２としたとき、
   １６０℃≦Ｔｍ１を満足する、緩衝材。
6. 請求項５において、
   １２０℃≦Ｔｍ２を満足する、緩衝材。

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