JP3017716B2 - 紙を用いた発泡体の製造方法および製造装置 - Google Patents

紙を用いた発泡体の製造方法および製造装置

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JP3017716B2
JP3017716B2 JP10238022A JP23802298A JP3017716B2 JP 3017716 B2 JP3017716 B2 JP 3017716B2 JP 10238022 A JP10238022 A JP 10238022A JP 23802298 A JP23802298 A JP 23802298A JP 3017716 B2 JP3017716 B2 JP 3017716B2
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Miyagi Prefectural Government.
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,紙を用いた発泡体
の製造方法および製造装置に関し,特に,古紙を用いて
その再資源化を可能にするものである。
【0002】
【従来の技術】優れた緩衝性能や価格面から,従来,家
電製品や精密機械,OA機器用の緩衝材として発泡スチ
ロールに代表される発泡プラスチック系緩衝材が広く用
いられてきた。しかしながら,近年,生分解性や焼却に
よっても有毒成分を発生しないといった,環境に優しい
緩衝材が求められ,段ボールやパルプモールド,あるい
は古紙を再生した紙系の緩衝材が一躍注目されるように
なってきている。
【0003】現在使用されている紙系緩衝材は,パルプ
モールド,段ボールシート加工品,積層段ボール,紙
管,再生紙の成形加工品,クラフト紙の多層化材等に大
きく分類される。しかしながら,紙系緩衝材は発泡プラ
スチック系緩衝材と比較した場合,物性や緩衝性での評
価が発泡プラスチック系緩衝材に劣っている。紙系緩衝
材には復元力がなく,圧力や衝撃が掛かって凹むと元に
戻らない。また,紙系緩衝材は,一般にシート状の成型
品であり,ブロック状の発泡プラスチック系緩衝材の代
わりにはなり難い。
【0004】これらの一般の紙系緩衝材に対し,低比重
で,弾力性能,クッション性能を持たせた従来の紙系緩
衝材として,たとえば,特開平7−17571号公報に
示すものがある。すなわち,澱粉と古紙と水とを混練
し,発泡成形させて緩衝材を製造するものである。しか
しながら,特開平7−17571号公報に示す緩衝材
は,発泡性に欠けるため,十分な弾力性能,クッション
性能を得られないという問題点があった。
【0005】この問題点を解決する従来技術として,特
開平10−152173号公報に示すものがある。すな
わち,紙と水とゼラチンまたはアルギン酸を50重量%
以上含むバインダーとを混合し,発泡成型することによ
り弾力性能,クッション性能に優れた緩衝材を製造する
ものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は,特開平10
−152173号公報に示す技術に改善を加え,さらに
緩衝性能,弾力性能およびクッション性能に優れた,紙
を用いた発泡体の製造方法およびその製造装置を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者らは,発泡スチロ
ールのごとき低比重で,弾力性能,クッション性能を賦
与し,しかも環境を十分に考慮した発泡体として,気体
の強制送り込みと高速・高圧撹拌による連続した気体発
泡による製造を指向した。
【0008】さらに,バインダーを用いて紙を発泡させ
るとき,圧力と温度とミキサーのローター回転数とを調
整することにより,発泡性を高め,発泡のきめを細かく
して,弾力性能,クッション性能を高められることを見
出した。
【0009】すなわち,本発明に係る紙を用いた発泡体
の製造方法は,微粉砕化した紙,水およびバインダー,
またはそれらをあらかじめ混合したものに2kg/cm
2 以上の圧力を加えて50〜70℃の温度で1000r
pm以上の回転数のミキサーで連続的に撹拌混合しなが
ら,気体供給装置により気体を強制的に送り込み,発泡
させた後,任意の形状に成形することを特徴とする。
【0010】この場合,紙は古紙の粉砕物または解繊物
から成り,前記バインダーはゼラチン等の天然物から成
ることが好ましい。しかしながら,紙は,パルプ,また
は一般の紙の粉砕物または解繊物から成ってもよい。ま
た,バインダーは,卵白,デンプン等の多糖類などの
他,ポリビニルアルコール等の合成物を含んでいてもよ
い。任意の形状への成形は,成形装置により連続して行
われることが好ましく,シート状の成形であっても,簡
易な型への流し込みによる型成形であってもよい。
【0011】また,本発明に係る紙を用いた発泡体の製
造方法は,微粉砕化した紙,水,バインダー,架橋反応
促進剤および柔軟化剤,またはそれらをあらかじめ混合
したものに2kg/cm2 以上の圧力を加えて50〜7
0℃の温度で1000rpm以上の回転数のミキサーで
連続的に撹拌混合しながら,気体供給装置により気体を
強制的に送り込み,発泡させた後,任意の形状に成形す
ることを特徴とする。任意の形状への成形は,成形装置
により連続して行われることが好ましく,シート状の成
形であっても,簡易な型への流し込みによる型成形であ
ってもよい。
【0012】バインダーがゼラチンから成る場合には,
ゼラチンの水への添加割合は,3〜5(w/v)%がよ
い。古紙の水への添加割合は,5〜10(w/v)%が
よい。古紙は,予めターボカッターで粗砕した後,ミル
で3,000〜6,000rpmに高速回転して微粉化
したものが好ましい。微粉化された古紙のサイズは,一
例を挙げれば,0.01〜1mm程度である。
【0013】架橋反応促進剤は,トランスグルタミナー
ゼに代表される架橋促進酵素,アルデヒド化合物である
ホルマリン,アセトアルデヒド,グルタルアルデヒド,
錯塩である明礬(硫酸アルミニウムカリウム)またはこ
れらの2種以上から成ることが好ましい。架橋反応促進
剤は,必要に応じて,泡が立った形状を安定化させるた
めに用いられる。架橋反応促進剤は,その種類にもよる
が,ホルマリンの場合は水に対して概ね0.1〜1(v
/v)%程度の配合が望ましい。
【0014】柔軟化剤は,グリセリン,エチレングリコ
ール,ジエチレングリコール,ポリエチレングリコー
ル,ポリビニルアルコール,ショ糖に代表される糖類,
ソルビトールに代表される糖アルコール類またはこれら
の2種以上から成ることが好ましい。
【0015】柔軟化剤は,必要に応じて,発泡体のクッ
ション性,弾力性を調整するために用いられる。柔軟化
剤は,その種類にもよるが,グリセリンの場合では水に
対して概ね2〜10(v/v)%程度加えれば十分な弾
力性が得られる。
【0016】本発明に係る紙を用いた発泡体の製造方法
では,発泡・成形後に加熱乾燥,凍結乾燥,マイクロ波
照射乾燥,除湿乾燥,または自然乾燥によって乾燥させ
ることが好ましい。
【0017】発泡体を型に流し入れることにより,成形
体が得られる。乾燥する際は,バインダーが安定した後
に型を外して,成形体として乾燥させることが望まし
い。
【0018】本発明に係る紙を用いた発泡体の製造装置
は,原料投入部と,原料送り出しポンプと,ミキサー
と,加熱装置と,レギュレーターとを有し,前記原料送
り出しポンプは,前記原料投入部に投入された発泡体原
料を前記ミキサーに連続して加圧して送り出すよう前記
原料投入部および前記ミキサーに接続され,前記ミキサ
ーはジャケットと気体供給部とローターとを有し,前記
ジャケットは混合室と,前記原料送り出しポンプから連
続して送られた発泡体原料を前記混合室に連続して取り
入れる取り入れ口と,前記混合室で発泡したものを連続
して排出する排出口とを有し,前記ジャケットは前記混
合室の内面に角柱状のピンを有し,前記混合室を包囲す
る壁内に加温流体の流路を有し,前記流路は流入口と流
出口とを有し,前記気体供給部は前記ジャケットに接続
され,前記混合室に流量を調整して気体を供給可能な調
整弁を有し,前記ローターは前記混合室に連続して送ら
れた発泡体原料に気体を混入させるよう動力により回転
可能に前記混合室に配置され,回転するとき前記ジャケ
ットのピンとの間に剪断力を発生する角柱状のピンを周
囲に有し,前記加熱装置は,前記流路の流入口および流
出口に接続され,前記流入口に加温流体を送り,前記流
出口から排出される加温流体を前記流入口に循環させて
前記混合室を加温流体により加熱するよう構成され,前
記レギュレーターは前記ジャケットの排出口に接続され
た接続口と,内部の発泡体を排出する吐出口とを有し,
前記接続口と前記吐出口との間に前記接続口から連続し
て内部に流入する発泡体を前記吐出口から所定の圧力で
連続的に排出するとともに前記混合室に前記原料送り出
しポンプにより発生する圧力を保持するための絞り弁を
有することを,特徴とする。
【0019】原料投入部に投入される発泡体原料は,混
合されていなくても,あらかじめ混合したものであって
もよい。原料をあらかじめ混合する場合,一次混合によ
る発泡があってもよい。加温流体は,温水が好ましい
が,他の温めた液体であってもよい。混合室は,常に2
kg/cm2 以上の圧力に設定されている。吐出口には
成形装置を接続し,発泡体を任意の形状に連続して成形
することが好ましい。
【0020】本発明に係る紙を用いた発泡体の他の製造
装置は,原料タンクと,原料送り出しポンプと,架橋反
応促進剤タンクと,架橋反応促進剤送り出しポンプと,
ミキサーと,加熱装置と,レギュレーターとを有し,前
記原料タンクは発泡体原料を貯留可能に構成され,前記
原料送り出しポンプは,前記原料タンクに貯留された発
泡体原料を前記ミキサーに連続して加圧して送り出すよ
う前記原料タンクおよび前記ミキサーに接続され,前記
架橋反応促進剤タンクは架橋反応促進剤を貯留可能に構
成され,前記架橋反応促進剤送り出しポンプは,架橋反
応促進剤を一定の流量で前記ミキサー内に送り込むよう
前記架橋反応促進剤タンクおよび前記ミキサーに接続さ
れ,前記ミキサーはジャケットと気体供給部とローター
とを有し,前記ジャケットは混合室と,前記原料送り出
しポンプから連続して送られた発泡体原料を前記混合室
に連続して取り入れる第1取り入れ口と,前記架橋反応
促進剤送り出しポンプから送られた架橋反応促進剤を前
記混合室に取り入れる第2取り入れ口と,前記混合室で
発泡したものを連続して排出する排出口とを有し,前記
ジャケットは前記混合室の内面に角柱状のピンを有し,
前記混合室を包囲する壁内に加温流体の流路を有し,前
記流路は流入口と流出口とを有し,前記気体供給部は前
記ジャケットに接続され,前記混合室に流量を調整して
気体を供給可能な調整弁を有し,前記ローターは前記混
合室に連続して送られた発泡体原料および架橋反応促進
剤を混合し,気体を混入させるよう動力により回転可能
に前記混合室に配置され,回転するとき前記ジャケット
のピンとの間に剪断力を発生する角柱状のピンを周囲に
有し,前記加熱装置は,前記流路の流入口および流出口
に接続され,前記流入口に加温流体を送り,前記流出口
から排出される加温流体を前記流入口に循環させて前記
混合室を加温流体により加熱するよう構成され,前記レ
ギュレーターは前記ジャケットの排出口に接続された接
続口と,内部の発泡体を排出する吐出口とを有し,前記
接続口と前記吐出口との間に前記接続口から連続して内
部に流入する発泡体を前記吐出口から所定の圧力で連続
的に排出するとともに前記混合室に前記原料送り出しポ
ンプにより発生する圧力を保持するための絞り弁を有す
ることを,特徴とする。原料タンクに貯留される発泡体
原料は,混合されていなくても,あらかじめ混合したも
のであってもよい。混合室は,常に2kg/cm2 以上
の圧力に設定されている。吐出口には成形装置を接続
し,発泡体を任意の形状に連続して成形することが好ま
しい。
【0021】本発明に係る紙を用いた発泡体の製造装置
は,原料投入部に紙,水,バインダー等の発泡体原料を
投入すると,投入された発泡体原料を原料送り出しポン
プにより加圧してミキサーに送る。原料送り出しポンプ
から送られた発泡体原料は,ミキサーのジャケットの混
合室に取り入れられ,ローターが高速で回転して混合室
の内部の発泡体原料を混合し,さらに気体を混入させ
る。ローターは,回転する際,その周囲の角柱状のピン
によりジャケットのピンとの間に剪断力を発生し,原料
の発泡状態を良好にする。このとき,気体供給部から混
合室に,調整弁により流量を調整された気体が供給され
る。また,加熱装置が混合室を加温・保温する。架橋反
応促進剤を使用するときは,この混合室に架橋反応促進
剤を導入し,発泡体原料と混合して架橋反応を促進す
る。ジャケットの混合室から排出された発泡体は,レギ
ュレーターで絞り弁により圧力を調整され,吐出口から
排出される。原料送り出しポンプにより作り出される混
合室の内部の圧力と,加熱装置の温度と,ミキサーの回
転数とを調整することにより,発泡性が高く,発泡のき
めが細かく,紙の繊維の絡み合いが良好な発泡体を製造
することができる。
【0022】本発明に係る紙を用いた発泡体の他の製造
装置では,さらに,前記製造装置に架橋反応促進剤タン
クと架橋反応促進剤送り出しポンプとを有しており,架
橋反応促進剤を使用するとき,架橋反応促進剤送り出し
ポンプが架橋反応促進剤タンクからミキサーの混合室に
架橋反応促進剤を導入し,発泡体原料と混合して架橋反
応を促進する。原料送り出しポンプと独立して架橋反応
促進剤送り出しポンプを作動させることにより,発泡体
原料と混合する架橋反応促進剤の量を調整し,発泡性を
良好にすることができる。
【0023】本発明に係る紙を用いた発泡体の前述の製
造装置は,前記レギュレーターに代えて排出ポンプを有
し,前記排出ポンプは前記ジャケットの排出口に接続さ
れた接続口と,内部の発泡体を排出する吐出口とを有
し,前記接続口から連続して内部に流入する発泡体を,
排出速度を調整して前記原料送り出しポンプの送り出す
流量と前記吐出口から排出する流量との差により前記混
合室の内部に所定の圧力を発生させながら前記吐出口か
ら連続的に排出するよう構成されていてもよい。
【0024】レギュレーターに代えて排出ポンプを有す
る場合には,排出ポンプは,発泡体の排出速度を調整す
ることにより混合室の内部に所定の圧力を発生させ,発
泡体を吐出口から連続的に排出する。
【0025】本発明に係る,紙を用いた発泡体の製造方
法は,以下のような特徴をもつ。 (1)発泡倍率,比重が自在に調整できる。 (2)柔軟性,弾力性,硬度が自在に調整できる。 (3)裁断された紙,劣化した紙または表面加工等によ
り再生紙原料として使用できない紙でも利用可能であ
る。 (4)成形・加工が容易である。 (5)一度使用した製品(緩衝材)は,回収して微粉化
し,発泡体原料として再使用できる。
【0026】また,本発明に係る紙を用いた発泡体の製
造方法では,その用途により要求される諸物性,諸性質
たとえば抗菌性,溌水性等を賦与するための添加剤,た
とえば防黴剤・溌水剤等を原料に混合した後に発泡さ
せ,それらの性質をもつ発泡体を製造することも可能で
ある。本発明に係る紙を用いた発泡体の製造方法および
製造装置で,気体供給装置または気体供給部により送り
込む気体は,空気のほか,常温常圧下で気体のもの,た
とえば窒素,二酸化炭素またはそれらの混合物であって
もよい。
【0027】本発明に係る製造方法で製造された紙を用
いた発泡体には,以下の用途が考えられる。 (1)自動車関連では,緩衝材(保護材),座席シー
ト,内装材,断熱材,吸音材,遮音材。 (2)電子電気機器関連では,緩衝材(保護材),ケー
ス。 (3)住宅資材関連では,内装材,壁材,床材,天井
材,断熱材,保温剤,防音材。 (4)農業資材関連では,稲箱,マルチングシート,種
子パイプ,ハイテクハウスの稲床。 (5)工事資材関連では,土木用管材(スレーブ),配
管材,斜面用種子マット,シート,コンクリート型枠。 (6)パッケージ関連では,飲料水,ウイスキー等様々
な製品のパッケージ,本やカセットテープのケース。
【0028】また,この紙を用いた発泡体は,紙等の天
然物から成るため,自然界で容易に分解され,焼却して
も有害な物質を発生しないといった特徴をもつ。
【0029】
【実施例1】以下に図1に基づき本発明の実施例1につ
いて説明する。 (1)ゼラチン500gと水7400mlとを混合し,
室温で30分間以上放置し,十分に膨潤させた後,60
℃で温浴により加温,溶解した。 (2)古紙1,000gおよび柔軟化剤としてグリセリ
ン1,000mlを(1)の溶液に添加し,全体量を1
0kgとした。古紙には,あらかじめターボカッター
(ターボ工業(株)製,商品名「ターボカッターC30
0」)で粗砕した新聞古紙をミル(ターボ工業(株)
製,商品名「ターボミルT400」)により3,000
rpmで約6分間高速回転して微粉砕したものを用い
た。 (3)古紙とグリセリンをゼラチン溶液に混合した
(2)の混合物について縦型ミキサー(愛工舎製作所
(株)製,商品名「AM30」)により約100rpm
で5分間予備混合を行った。 (4)こうして(1)〜(3)の処理で準備した発泡体
原料を,紙を用いた発泡体の製造装置1により発泡化さ
せた。
【0030】製造装置1は,原料投入部2と,原料送り
出しポンプ3と,ミキサー4と,加熱装置5と,レギュ
レーター6とを有する。原料投入部2には,発泡体原料
が各原料のまま,またはそれらをあらかじめ混合・撹拌
した状態で投入される。原料送り出しポンプ3は,原料
投入部2に投入された発泡体原料をミキサー4に連続し
て加圧して送り出すよう,原料投入部2およびミキサー
4に接続されている。
【0031】原料送り出しポンプ3は,スクリュー式ポ
ンプから成る。ミキサー4は,ジャケット4aと気体供
給部4bとローター(図示せず)とを有している。ジャ
ケット4aは,内部に混合室を有し,混合室への取り入
れ口と排出口とを有している。取り入れ口からは,原料
送り出しポンプ3から連続して送られた発泡体原料を混
合室に連続して取り入れることができる。排出口は,混
合室で発泡したものを連続して排出することができる。
【0032】ジャケット4aは,混合室を包囲する壁内
に加温水の流路を有する。その流路は,流入口と流出口
とを有する。ジャケット4aは,円筒状であり,混合室
の内壁に中心方向に伸びるよう,複数の角柱状のピンを
有している。気体供給部4bは,エアコンプレッサから
成り,ジャケット4aに接続され,混合室の内部に空気
を供給する。気体供給部4bは調整弁を有し,調整弁に
より混合室に流量を調整して空気を供給することができ
る。
【0033】ローターは,混合室に連続して送られた発
泡体原料に空気を混入させるよう動力により高速回転可
能に混合室に配置されている。ローターを回転する動力
部はハウジング7の内部に設けられている。また,ハウ
ジング7の内部には原料送り出しポンプ3,気体供給部
4b,ローター,加熱装置5,およびレギュレーター6
の制御部が設けられている。ローターは外周に放射状に
伸びる複数の角柱状のピンを有する。ローターのピンは
ジャケット4aの内部でジャケット4aのピンと交互に
配置され,ローターが回転するとき,それらのピンはジ
ャケット4aのピンとの間に剪断力を発生する。ロータ
ーは,0〜2000rpmの設定された回転数で回転
し,ジャケット4aの混合室の内部の発泡体原料を撹拌
混合可能である。
【0034】加熱装置5は,ジャケット4aの混合室の
内部を加熱,保温可能に設けられている。加熱装置5
は,流路の流入口および流出口に接続され,水を加温し
て流入口に温水を送り,流出口から排出される温水を加
温して流入口に循環させ,混合室を温水により加熱,保
温する。加熱装置5は,ジャケット4aの内部を80℃
までの設定された温度で加熱,保温可能である。
【0035】レギュレーター6は,ジャケット4aの排
出口に接続された接続口と,内部の発泡体を排出する吐
出口とを有している。レギュレーター6は絞り弁を有
し,絞り弁により,接続口と吐出口との間に接続口から
連続して内部に流入する発泡体を吐出口から所定の圧力
で連続的に排出するとともに混合室に原料送り出しポン
プ3により発生する圧力を保持する。絞り弁の調節によ
り,ジャケット4aとローターにより発泡体原料を撹拌
混合発泡させる際,混合室の内部の発泡体原料に0〜4
kg/cm2 の範囲で設定された圧力を加えることが可
能である。
【0036】製造装置1は,原料投入部2に前述の
(3)の処理で準備した発泡体原料を投入すると,投入
された発泡体原料を原料送り出しポンプ3によりミキサ
ー4の内部に加圧して送る。原料送り出しポンプ3によ
り送られた発泡体原料は,ミキサー4のジャケット4a
の混合室に取り入れられ,ローターが1000〜200
0rpmの高速の回転数で回転して混合室の内部の発泡
体原料を混合し,さらに空気を混入させる。ローター
は,回転する際,その周囲の角柱状のピンによりジャケ
ットのピンとの間に剪断力を発生し,原料の発泡状態を
良好にする。このとき,気体供給部4bから混合室に,
調整弁により流量を調整された空気が強制的に供給され
る。また,同時に,加熱装置5により加温された温水
が,混合室の内部を50〜70℃の設定された温度に加
温,保温する。そのとき,混合室の内部には,レギュレ
ーター6の絞り弁により2〜4kg/cm2 の調整され
た圧力が発生している。
【0037】混合室の排出口から連続して排出された発
泡体は,レギュレーター6の接続口から入り,レギュレ
ーター6の絞り弁を通過した後,圧力を徐々に落としな
がらレギュレーター6の吐出口から排出される。製造装
置1における発泡体製造データおよび製品品質の評価を
表1に示す。なお,製品品質の評価は,生産状態,すな
わち,製造装置1から発泡体が排出される状態と,生産
されたものを乾燥した半製品の状態,すなわち,成形し
ていない素材状態から,不良,可,良好の3段階で行っ
た。
【0038】「不良」は,製造装置から排出される際,
混合状態が不均一で,原料に混合しきれなかった空気が
ところどころで大きな泡または空気のみの部位となって
現れ,原料が途切れて排出される状態(エアパス)であ
り,また,排出された発泡体は,繊維の固まり(ダマ状
態)が多くみられ,手触りがザラザラとしている。乾燥
したものは,混合・発泡が不均一なため,組織にむらが
多く,弾力性・クッション性に欠ける。
【0039】「可」は,製造装置から排出される際,混
合状態がほぼ均一で,空気はすべて原料に混合されてお
り,「エアパス」はないが,泡が不均一でところどころ
に大きな泡またはそれらの集合した空隙(ボイド)がみ
られる。繊維の固まりはほとんどなく,手触りはサラサ
ラしている。乾燥したものは,組織は均一に近いが,大
きな泡またはそれらの集合した空隙(ボイド)が残り,
弾力性・クッション性はあるが不均一である。
【0040】「良好」は,製造装置から排出される際,
混合状態が均一で,空気は完全に原料に混合され,微細
な気泡が均一に含まれ,エアパスや大きな気泡またはボ
イドは全くみられない。繊維の固まりは全くなく,手触
りはスベスベとしている。乾燥したものは,繊維は均一
で,大きな泡またはそれらの集合した空隙(ボイド)は
全くなく,微細な気泡が組織に均一に含まれる。良好な
弾力性・クッション性が均一にみられる。
【0041】表1から,ミキサー内部圧力2kg/cm
2 以上,加熱温度50〜70℃,ローター回転数100
0rpm以上の条件下で,良好な品質の発泡体が得られ
ることがわかる。また,製造された発泡体について生分
解性の試験を行った。試験方法は,JIS−K6950
によった。その結果を図2に示す。図2のグラフから,
発泡体が生分解されることがわかる。
【0042】
【表1】
【0043】
【実施例2】以下に図3に基づき本発明の実施例2につ
いて説明する。 (1)ゼラチン500gと水7400mlとを混合し,
室温で30分間以上放置し,十分に膨潤させた後,60
℃で温浴により加温,溶解した。 (2)古紙1,000gおよび柔軟化剤としてグリセリ
ン1,000mlを(1)の溶液に添加し,全体量を1
0kgとした。古紙には,あらかじめターボカッター
(ターボ工業(株)製,商品名「ターボカッターC30
0」)で粗砕した新聞古紙をミル(ターボ工業(株)
製,商品名「ターボミルT400」)により3,000
rpmで約6分間高速回転して微粉砕したものを用い
た。 (3)古紙とグリセリンをゼラチン溶液に混合した
(2)の混合物について縦型ミキサー(愛工舎製作所
(株)製,商品名「AM50」)により約100rpm
で5分間予備混合を行った。 (4)こうして(1)〜(3)の処理で準備した発泡体
原料を,紙を用いた発泡体の製造装置11により発泡化
させた。
【0044】製造装置11は,原料投入部12と,原料
送り出しポンプ13と,ミキサー14と,加熱装置15
と,排出ポンプ16とを有する。原料投入部12には,
発泡体原料が各原料のまま,またはそれらをあらかじめ
混合・撹拌した状態で投入される。原料投入部12は,
発泡体原料を貯留可能に構成された原料タンクから成っ
てもよい。原料送り出しポンプ13は,原料投入部12
に投入された発泡体原料をミキサー14に連続して加圧
して送り出すよう,原料投入部12およびミキサー14
に接続されている。
【0045】製造装置11は,さらに,架橋反応促進剤
を貯留可能に構成された架橋反応促進剤タンクと,架橋
反応促進剤を一定の流量でミキサー14内に送り込むよ
う架橋反応促進剤タンクおよびミキサー14に接続され
た架橋反応促進剤送り出しポンプを有していてもよい。
【0046】原料送り出しポンプ13は,スクリュー式
ポンプから成る。ミキサー14は,ジャケット14aと
気体供給部14bとローター(図示せず)とを有してい
る。ジャケット14aは,内部に混合室を有し,混合室
への取り入れ口と排出口とを有している。取り入れ口か
らは,原料送り出しポンプ13から連続して送られた発
泡体原料を混合室に連続して取り入れることができる。
排出口は,混合室で発泡したものを連続して排出するこ
とができる。
【0047】架橋反応促進剤タンクおよび架橋反応促進
剤送り出しポンプを有する場合には,ジャケット12a
は,架橋反応促進剤送り出しポンプから送られた架橋反
応促進剤を混合室に取り入れるための取り入れ口を有す
る。この場合,架橋反応促進剤を使用するとき,架橋反
応促進剤送り出しポンプが架橋反応促進剤タンクからミ
キサーの混合室に架橋反応促進剤を導入し,発泡体原料
と混合して架橋反応を促進することができる。原料送り
出しポンプと独立して架橋反応促進剤送り出しポンプを
作動させることにより,発泡体原料と混合する架橋反応
促進剤の量を調整し,発泡性を良好にすることができ
る。
【0048】ジャケット14aは,混合室を包囲する壁
内に加温水の流路を有する。その流路は,流入口と流出
口とを有する。ジャケット14aは,円盤状であり,混
合室の内壁に鉛直線方向に伸びるよう,複数の角柱状の
ピンを有している。気体供給部14bは,エアコンプレ
ッサから成り,ジャケット14aに接続され,混合室の
内部に空気を供給する。気体供給部14bは調整弁を有
し,調整弁により混合室に流量を調整して空気を供給す
ることができる。
【0049】ローターは,混合室に連続して送られた発
泡体原料に空気を混入させるよう動力により高速回転可
能に混合室に配置されている。ローターを回転する動力
部はハウジング17の内部に設けられている。また,ハ
ウジング17の内部には原料送り出しポンプ13,気体
供給部14b,ローター,加熱装置15,および排出ポ
ンプ16の制御部が設けられている。ローターは,円盤
状で両面に鉛直線方向に伸びる複数の角柱状のピンを有
する。ローターのピンはジャケット14aの内部でジャ
ケット14aのピンと交互に配置され,ローターが回転
するとき,それらのピンはジャケット14aのピンとの
間に剪断力を発生する。ローターは,0〜2000rp
mの設定された回転数で回転し,ジャケット14aの混
合室の内部の発泡体原料を撹拌混合可能である。
【0050】加熱装置15は,ジャケット14aの混合
室の内部を加熱,保温可能に設けられている。加熱装置
15は,流路の流入口および流出口に接続され,水を加
温して流入口に温水を送り,流出口から排出される温水
を加温して流入口に循環させ,混合室を温水により加
熱,保温する。加熱装置15は,ジャケット14aの内
部を80℃までの設定された温度で加熱,保温可能であ
る。
【0051】排出ポンプ16は,ジャケット14aの排
出口に接続された接続口と,内部の発泡体を排出する吐
出口とを有している。排出ポンプ16は,回転数調節機
構を有し,接続口から連続して内部に流入する発泡体
を,排出速度を調整して原料送り出しポンプ13の送り
出す流量と吐出口から排出する流量との差により混合室
の内部に所定の圧力を発生させながら吐出口から連続的
に排出する。原料送り出しポンプ13および排出ポンプ
16の送り出し量を各々別途に調節ことにより,ジャケ
ット14aとローターにより発泡体原料を撹拌混合発泡
させる際,混合室の内部の発泡体原料に0〜4kg/c
2 の範囲で設定された圧力を加えることが可能であ
る。
【0052】製造装置11は,原料投入部12に前述の
(3)の処理で準備した発泡体原料を投入すると,投入
された発泡体原料を原料送り出しポンプ13によりミキ
サー14の内部に加圧して一定の流量で送る。原料送り
出しポンプ13により送られた発泡体原料は,ミキサー
14のジャケット14aの混合室に取り入れられ,ロー
ターが1000〜2000rpmの高速の回転数で回転
して混合室の内部の発泡体原料を混合し,さらに空気を
混入させる。ローターは,回転する際,その周囲の角柱
状のピンによりジャケットのピンとの間に剪断力を発生
し,原料の発泡状態を良好にする。このとき,気体供給
部14bから混合室に,調整弁により流量を調整された
空気が強制的に供給される。また,同時に加熱装置15
により加温された温水が,混合室の内部を50〜70℃
の設定された温度に加温,保温する。そのとき,混合室
の内部には,原料送り出しポンプ13および排出ポンプ
16の送り出し量を各々別途に調節することにより2k
g/cm2 の圧力が発生している。
【0053】混合室の排出口から連続して排出された発
泡体は,排出ポンプ16の接続口から入り,排出ポンプ
16を通過した後,圧力を徐々に落としながら排出ポン
プ16の吐出口から連続的に排出される。製造装置11
における発泡体製造データおよび製品品質の評価を表2
に示す。製品品質の評価は,実施例1の場合と同様に行
った。表2から,ミキサー内部圧力2kg/cm2
上,加熱温度50〜70℃,ローター回転数1000r
pm以上の条件下で,良好な品質の発泡体が得られるこ
とがわかる。
【0054】
【表1】
【0055】
【実施例3】以下に図3に基づき本発明の実施例3につ
いて説明する。 (1)馬鈴薯澱粉500gと温水7400mlとを混合
し,60℃〜70℃で温浴により加温,糊化した。 (2)古紙1,000gおよび柔軟化剤としてグリセリ
ン1,000mlを(1)の糊状物に添加し,全体量を
10kgとした。古紙には,あらかじめターボカッター
(ターボ工業(株)製,商品名「ターボカッターC30
0」)で粗砕した新聞古紙をミル(ターボ工業(株)
製,商品名「ターボミルT400」)により3,000
rpmで約6分間高速回転して微粉砕したものを用い
た。 (3)古紙とグリセリンを澱粉溶液に混合した(2)の
混合物を縦型ミキサー(愛工舎製作所(株)製,商品名
「AM50」)により約100rpmで5分間予備混合
を行った。 (4)こうして(1)〜(3)の処理で準備した発泡体
原料を,紙を用いた発泡体の製造装置11により発泡化
させた。製造装置11における発泡体製造データーおよ
び製品品質の評価を表3に示す。製品品質の評価は,実
施例1の場合と同様に行った。表3から,ミキサー内部
圧力2kg/cm2 以上,加熱温度50〜70℃,ロー
ター回転数1000rpm以上の条件下で,良好な品質
の発泡体が得られることがわかる。
【0056】
【表1】
【0057】
【発明の効果】本発明に係る紙を用いた発泡体の製造方
法および製造装置によれば,バインダーを用いた,新規
で緩衝性能,弾力性能,クッション性能に優れた,紙を
用いた発泡体の製造方法および製造装置を提供すること
ができる。
【0058】本発明に係る発泡体の製造方法および製造
装置によれば,工業化に際し,従来の段ボール製造に代
表される紙系緩衝材に必要な,大型で高額な設備を要せ
ずに,優れた性能をもつ紙系緩衝材を連続して大量に製
造することが可能となり,中小企業でも参入することが
可能となり,紙,パルプ製造業,発泡スチロール製造業
はもちろんのこと,広く緩衝材,包装資材または廃棄物
利用に関連する産業界の活性化に繋がるものであり,ひ
いては環境資源問題解決の一方法となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の,紙を用いた発泡体の製造
装置を示す概略図である。
【図2】本発明の実施例1により製造された,紙を用い
た発泡体の生分解性を示すグラフである。
【図3】本発明の実施例2および実施例3の,紙を用い
た発泡体の製造装置を示す概略図である。
【符号の説明】
1,11 紙を用いた発泡体の製造装置 2,12 原料投入部 3,13 原料送り出しポンプ 4,14 ミキサー 5,15 加熱装置
【表2】
【表3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 啓雄 宮城県仙台市泉区泉ヶ丘四丁目15番6号 (72)発明者 鈴木 昇 宮城県仙台市若林区中倉二丁目16番15号 (72)発明者 曽根 輝式 宮城県仙台市宮城野区原町三丁目2番53 号 フォレスト・コート原町202 (72)発明者 豊島 展 宮城県仙台市青葉区双葉ヶ丘二丁目3番 25号 (72)発明者 和泉 壮 宮城県仙台市宮城野区岡田字明神東四丁 目1番 ブリリアント2番館103 (56)参考文献 特開 平10−129733(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B65D 81/03 D21J 3/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】微粉砕化した紙,水およびバインダー,ま
    たはそれらをあらかじめ混合したものに2kg/cm2
    以上の圧力を加えて50〜70℃の温度で1000rp
    m以上の回転数のミキサーで連続的に撹拌混合しなが
    ら,気体供給装置により気体を強制的に送り込み,発泡
    させた後,任意の形状に成形することを特徴とする,紙
    を用いた発泡体の製造方法。
  2. 【請求項2】微粉砕化した紙,水,バインダー,架橋反
    応促進剤および柔軟化剤,またはそれらをあらかじめ混
    合したものに2kg/cm2 以上の圧力を加えて50〜
    70℃の温度で1000rpm以上の回転数のミキサー
    で連続的に撹拌混合しながら,気体供給装置により気体
    を強制的に送り込み,発泡させた後,任意の形状に成形
    することを特徴とする,紙を用いた発泡体の製造方法。
  3. 【請求項3】原料投入部と,原料送り出しポンプと,ミ
    キサーと,加熱装置と,レギュレーターとを有し,前記
    原料送り出しポンプは,前記原料投入部に投入された発
    泡体原料を前記ミキサーに連続して加圧して送り出すよ
    う前記原料投入部および前記ミキサーに接続され,前記
    ミキサーはジャケットと気体供給部とローターとを有
    し,前記ジャケットは混合室と,前記原料送り出しポン
    プから連続して送られた発泡体原料を前記混合室に連続
    して取り入れる取り入れ口と,前記混合室で発泡したも
    のを連続して排出する排出口とを有し,前記ジャケット
    は前記混合室の内面に角柱状のピンを有し,前記混合室
    を包囲する壁内に加温流体の流路を有し,前記流路は流
    入口と流出口とを有し,前記気体供給部は前記ジャケッ
    トに接続され,前記混合室に流量を調整して気体を供給
    可能な調整弁を有し,前記ローターは前記混合室に連続
    して送られた発泡体原料に気体を混入させるよう動力に
    より回転可能に前記混合室に配置され,回転するとき前
    記ジャケットのピンとの間に剪断力を発生する角柱状の
    ピンを周囲に有し,前記加熱装置は,前記流路の流入口
    および流出口に接続され,前記流入口に加温流体を送
    り,前記流出口から排出される加温流体を前記流入口に
    循環させて前記混合室を加温流体により加熱するよう構
    成され,前記レギュレーターは前記ジャケットの排出口
    に接続された接続口と,内部の発泡体を排出する吐出口
    とを有し,前記接続口と前記吐出口との間に前記接続口
    から連続して内部に流入する発泡体を前記吐出口から所
    定の圧力で連続的に排出するとともに前記混合室に前記
    原料送り出しポンプにより発生する圧力を保持するため
    の絞り弁を有することを,特徴とする,紙を用いた発泡
    体の製造装置。
  4. 【請求項4】原料タンクと,原料送り出しポンプと,架
    橋反応促進剤タンクと,架橋反応促進剤送り出しポンプ
    と,ミキサーと,加熱装置と,レギュレーターとを有
    し,前記原料タンクは発泡体原料を貯留可能に構成さ
    れ,前記原料送り出しポンプは,前記原料タンクに貯留
    された発泡体原料を前記ミキサーに連続して加圧して送
    り出すよう前記原料タンクおよび前記ミキサーに接続さ
    れ,前記架橋反応促進剤タンクは架橋反応促進剤を貯留
    可能に構成され,前記架橋反応促進剤送り出しポンプ
    は,架橋反応促進剤を一定の流量で前記ミキサー内に送
    り込むよう前記架橋反応促進剤タンクおよび前記ミキサ
    ーに接続され,前記ミキサーはジャケットと気体供給部
    とローターとを有し,前記ジャケットは混合室と,前記
    原料送り出しポンプから連続して送られた発泡体原料を
    前記混合室に連続して取り入れる第1取り入れ口と,前
    記架橋反応促進剤送り出しポンプから送られた架橋反応
    促進剤を前記混合室に取り入れる第2取り入れ口と,前
    記混合室で発泡したものを連続して排出する排出口とを
    有し,前記ジャケットは前記混合室の内面に角柱状のピ
    ンを有し,前記混合室を包囲する壁内に加温流体の流路
    を有し,前記流路は流入口と流出口とを有し,前記気体
    供給部は前記ジャケットに接続され,前記混合室に流量
    を調整して気体を供給可能な調整弁を有し,前記ロータ
    ーは前記混合室に連続して送られた発泡体原料および架
    橋反応促進剤を混合し,気体を混入させるよう動力によ
    り回転可能に前記混合室に配置され,回転するとき前記
    ジャケットのピンとの間に剪断力を発生する角柱状のピ
    ンを周囲に有し,前記加熱装置は,前記流路の流入口お
    よび流出口に接続され,前記流入口に加温流体を送り,
    前記流出口から排出される加温流体を前記流入口に循環
    させて前記混合室を加温流体により加熱するよう構成さ
    れ,前記レギュレーターは前記ジャケットの排出口に接
    続された接続口と,内部の発泡体を排出する吐出口とを
    有し,前記接続口と前記吐出口との間に前記接続口から
    連続して内部に流入する発泡体を前記吐出口から所定の
    圧力で連続的に排出するとともに前記混合室に前記原料
    送り出しポンプにより発生する圧力を保持するための絞
    り弁を有することを,特徴とする,紙を用いた発泡体の
    製造装置。
  5. 【請求項5】前記レギュレーターに代えて排出ポンプを
    有し,前記排出ポンプは前記ジャケットの排出口に接続
    された接続口と,内部の発泡体を排出する吐出口とを有
    し,前記接続口から連続して内部に流入する発泡体を,
    排出速度を調整して前記原料送り出しポンプの送り出す
    流量と前記吐出口から排出する流量との差により前記混
    合室の内部に所定の圧力を発生させながら前記吐出口か
    ら連続的に排出するよう構成されていることを,特徴と
    する請求項3または4記載の紙を用いた発泡体の製造装
    置。
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