JP3965532B2 - パルプビーズ及びパルプ成型体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再生パルプを含めたパルプを粒状に成形し、その表面に樹脂をコーティングした樹脂コーティング層を設けたパルプビーズ、及びそのビーズ同士を、相互に結合して、集合体としたパルプ成型体に係わり、特に、使用後焼却処分しても、廃棄物公害等を引き起こさないものであって、電化製品や食品包装の緩衝材や、断熱材や防音材等の建材などに用いることができるパルプビーズ及びパルプ成型体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題への関心が大変高まっており、製品が廃棄されたときの易処理性、あるいはリサイクル性は商品設計において重要なポイントとなっている。
発泡スチロールは、包装緩衝材や建材等に幅広く用いられる。安価であり性能も優れているが、使用後焼却処理を行うと高熱の発生による炉の損傷等が指摘され、また埋立処理した場合は、分解性がなく嵩ばるため処理場の不足を招く一因とも考えられている。
一方、故紙をリサイクルして用いた商品は、段ボール紙、再生紙等多岐に渡っているが、その中でも緩衝材として用いられるパルプモールドが注目を集めている。パルプモールドは、再生パルプを原料として製造され、形状を工夫することで緩衝力、強度を与えられるものであり、焼却、埋立のいずれの処理も容易である。
【０００３】
しかし、パルプモールドは緩衝強度は十分とはいえず、使用範囲は限定されたものであった。また、緩衝材の設計と製造に専用の複雑な形状の金型を作成する必要等があって、多大の労力と時間を要し、新しい形状の試作、開発が困難であった。
さらに、発泡スチロールのように、緩衝材以外の用途に応用して用いることは難しく、成型性、加工性に問題があった。
【０００４】
また、パルプモールド以外の紙製緩衝材として、特開平６- １７９４６９において、解繊した紙材を毛玉状に結集して形成された粒体を、接着剤を介して接着させた緩衝材が提案されている。
しかし、この緩衝材における構成単位であるパルプの粒体自体の強度は弱く、多数の粒体をそのままで利用した、バラ緩衝材のような用途に用いることは困難であるという問題点があった。
また、成型体とする際に、接着剤を介在させる操作において、粒体の変形や、紙粉の発生等が生じて操作性が悪く、また、接着剤による粘性により、任意の形状の型への投入は困難であるという問題点があった。
この発明における多数の粒体を、接着剤を介して結合して、集合体とした成型体は、緩衝材としての強度を得るために接着剤を介在させる操作で、パルプ粒体間の隙間を大量の接着剤で埋める必要がある。
従って、この様にして得られた集合体とした成型体は、緩衝材として発泡スチロールなどに比較し、衝撃吸収性が低下する問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑み、考案されたものである。
すなわち、使用後の処理に際しては、易焼却性を与えるため、パルプを主原料とし、紙製緩衝材として十分な強度を有し、然も、優れた衝撃性能を有する新規なパルプビーズ及びパルプ成型体を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は下記の手段によって解決できる。請求項１に係る発明は、再生パルプを含めたパルプを粒状に加工し、パルプ繊維の絡み合いの間に空隙を有する構造を持つパルプビーズの表面に、少なくとも一層、発泡性中空粒子を混入した水溶性増粘剤からなる水溶性樹脂であるコーティング層を設けたことを特徴とするパルプビーズである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の何れかのパルプビーズにおいて、見かけ比重が０．０１から０．２の範囲であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３記載の何れかのパルプビーズ同士を、相互に結合して、集合体としたことを特徴とするパルプ成型体である。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項４記載のパルプ成型体において、パルプビーズ同士を、接着剤を介して、相互に結合して、集合体としたことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項４記載のパルプ成型体において、パルプビーズ同士を、少なくとも一層の樹脂コーティング層のうち、最外層のコーティング層を介して、相互に結合して、集合体としたことを特徴とする。
【００１６】
請求項９に係る発明は、請求項４乃至８記載の何れかのパルプ成型体において、見かけ比重が０．０２から０．２５の範囲であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、パルプビーズを構成する、主原料の、再生パルプを含むパルプとしては、針葉樹、または広葉樹を用いた晒、または未晒であるクラフトパルプ、ソーダパルプ、スルファイトパルプ、砕木パルプ、レファイナー砕木パルプ、サーモメカニカルパルプ等のバージンパルプ、あるいは、故紙、古段ボール紙、古雑誌等に由来する再生パルプ、紙加工などの工程で生ずる繊維状あるいは綿状のパルプ、ある所望の装置により繊維状あるいは綿状に加工されたパルプ等が、単独で、あるいは２種以上混合して使用可能である。
【００１８】
これらのパルプを適当な方法で造粒する方法は特に限定されない。
再生パルプを含むパルプに対して、水を加え、懸濁、混練した状態から造粒する方法、乾燥した繊維状のパルプから造粒する方法、さらに、上記パルプに適当な結合剤（バインダー）を加えて、混練した状態から造粒する方法等が挙げられる。
【００１９】
次に、これらのパルプビーズ表面に少なくとも一層の樹脂コーティング層を設ける。コーティングされる樹脂は、発泡性中空粒子を混入した水溶性増粘剤からなる水溶性樹脂が挙げられる。水溶性増粘剤としては、アルギン酸ナトリウム塩、澱粉、寒天、マンナン等の天然多糖類、カルボキシメチルセルロースなどの天然多糖類の処理物もしくはポリビニルアルコールなどの合成水溶性ポリマー等が例示できる。
【００２０】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリル酸エステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ナイロンなどのポリアミド、ポリビニルピロリドン、また、これらの共重合したもの、例えば、酢酸ビニル- ポリエチレン共重合物、ポリエチレンー アクリル酸共重合物等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。上記熱可塑性樹脂が単独で、あるいは２種以上混合して用いることも可能である。
【００２１】
既に上述した様に、発泡性中空粒子を混入した水溶性増粘剤からなる水溶性樹脂を用いる。発泡性粒子としては、マイクロカプセル内に低沸点の溶剤が封入された熱膨張性のマイクロカプセルを使用することができる。すなわち、外殻のポリマーが加熱により軟化するとともに、封入された溶剤がガス化し、体積が数十倍に膨張するものである。封入される溶剤としては、イソブタン、ペンタン、石油エーテル、ヘキサン等の有機溶剤を例示できる。マイクロカプセルを構成する外殻のポリマーは塩化ビニリデン、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等からなる熱可塑性樹脂を例示できる。上記の有機溶剤を熱可塑性樹脂で包み込み、溶剤を封入した熱膨張性マイクロカプセルを好ましく使用できる。水溶性樹脂に対する発泡性粒子の混合する量は、熱膨張性マイクロカプセルの発泡倍率等の性能に応じて適宜選択すればよく、特に限定されない。
【００２２】
次に、パルプビーズ表面に少なくとも一層の樹脂コーティング層を設ける際のコーティングする方法について説明する。上述した発泡性中空粒子を混入した水溶性増粘剤からなる水溶性樹脂を水に懸濁、乳化させエマルジョンとしたもの等をスプレーコーティング、含浸等の方法により塗布する。あるいは、粉末化された樹脂もしくは発泡性粒子を混合した粉末化された樹脂をディスパージョンとし、噴霧等により塗布したり、粉末のまま静電塗工等の方法で塗布することもできる。塗布される量は、後に緩衝材として使用される際の接着強度、弾性によって付加される緩衝性等の性能に応じて適宜選択すればよく、特に限定されない。塗布後は、樹脂の性質に応じて、適当な温度で加熱して溶媒を除去し、パルプビーズの表面に樹脂コーティング層を設ける。
【００２３】
表面に樹脂コーティング層を設けたパルプビーズの見かけ比重としては、０．０１から０．２の範囲であることが望ましい。この範囲外では、特に家電製品等の緩衝包装において、十分な緩衝性を得ることが困難と考えられる。
【００２４】
このようにして得られたパルプビーズ同士を、相互に結合して、集合させた成型体を緩衝材として利用することも可能である。パルプビーズ同士を、相互に結合して、集合体とする方法は、噴霧等により、表面に樹脂コーティング層を設けたパルプビーズに新たに接着剤を介在させ、該パルプビーズ同士を相互に結合させる方法、あるいは、パルプビーズ表面に設けた樹脂コーティング層の最外層のコーティング層の樹脂を接着に利用する方法等が挙げられる。新たに接着剤を介在させる方法における接着剤としては、ポリビニルアルコールやカルボキシメチルセルロース、可溶性澱粉等の水溶性の接着剤、酢酸ビニルエマルジョン等の水分散型の接着剤あるいは溶剤型の接着剤等が挙げられるが、特に限定されない。一方、パルプビーズ表面に設けた樹脂コーティング層の最外層のコーティング層の樹脂を接着に利用する場合には、そのコーティング層の樹脂の性質に応じて、接着のための操作を行えばよい。例えば、コーティング層の樹脂が水溶性樹脂または発泡性中空粒子を混入した水溶性樹脂からなる場合は、所定の型にパルプビーズを充填し、蒸気の導入等の適当な方法で適量の水分を与えてコーティング層を軟化させ、パルプビーズ同士を相互に結合させた後、乾燥させて成型体とする。また、発泡性中空粒子を混入してある場合は、パルプビーズ同士を相互に結合させると共に、適当な方法で加熱して発泡性粒子を膨張させた後、乾燥させて成型体とする。また、発泡性中空粒子を混入してある場合は、パルプビーズ同士を相互に接着すると共に、発泡性粒子を膨張させ、その後冷却して固化させ、パルプビーズ同士を相互に接着することにより成型体が得られる。型内へのパルプビーズの投入量は成型体の要求される強度に応じて変更可能であるが、成型体の見かけ比重としては緩衝性の観点から０．０２から０．２５の範囲であることが望ましい。
【００２５】
＜作用＞
以上に示したように、再生パルプを含めたパルプを主体としたパルプビーズの表面に樹脂コーティング層を設けることで、パルプビーズ自身の強度が保持でき、紙製緩衝材として十分な強度を有し、然も、緩衝性能の優れた緩衝材が得られる。
また、このパルプビーズ同士を、相互に結合して、集合体とした成型体を緩衝材として用いた場合でも、同様に、十分な強度を有し、緩衝性能の優れた紙製緩衝材が得られ、パルプモールド緩衝材での強度の不足を解消できる。
【００２６】
【実施例】
以下に本発明を実施例をもって説明するが、ここに用いられた材料に限定されるものではない。
＜実施例１＞
本実施例は参考のための例である。
・パルプ：段ボール解綿加工品 １００重量部
（ターボ工業（株）製ターボミル使用）
・水溶性樹脂：カルボキシルメチルセルロース（関東科学（株）製）
５％水溶液 ３００重量部
上記をミキサーで混合し、その後直径５ｍｍの棒状にまとめ、さらに５ｍｍの長さにカットして、見かけ比重約０．０７の粒状とした。そしてパルプ粒の表面に、コーティング剤としてポリビニルアルコール（商品名クラレポバール１２４、クラレ( 株) 製）５％水溶液を噴霧した。噴霧量は、乾燥後のパルプビーズの見かけ比重が約０．０８となるように調整した。その後、１００℃で乾燥し、ポリビニルアルコールのコーティング層が形成されたパルプビーズを得た。
【００２７】
＜実施例２＞
本実施例は参考のための例である。
実施例１で得たパルプビーズ表面に、熱可塑性樹脂として乳化ポリエチレン（商品名ザイクセンＬ、住友精化（株）製）固形分２５％溶液を噴霧した。噴霧量は、乾燥後のパルプビーズの見かけ比重が約０．０９となるように調製した。その後、８０℃で乾燥し、２層の樹脂層を有するパルプビーズを得た。
【００２８】
＜実施例３＞
実施例１で得たパルプビーズ表面に、
・熱可塑性樹脂：乳化ポリエチレン
（商品名ザイクセンＬ、住友精化（株）製）
固形分２５％溶液 １００重量部
・発泡性粒子：熱膨張性マイクロカプセル
（商品名マイクロスフィアF1400 、松本油脂（株）製）
固形分７０％ ３５重量部
を混合したものを噴霧した。噴霧量は、乾燥後後のパルプビーズの見かけ比重が約０．０９となるように調製した。
その後、８０℃で乾燥し、２層の樹脂層を有するパルプビーズを得た。
実施例１から３で作成されたパルプビーズにおいて、紙粉の発生等は認められなかった。
【００２９】
＜実施例４＞
本実施例は参考のための例である。
内寸１００ｍｍ×１００ｍｍ×２０ｍｍのアルミニウム製枠型内に、実施例１で作成されたパルプビーズを、型体積の１．２倍量用意し、圧縮充填した。型内に加圧蒸気を導入し、投入ビーズ重量の約半分の水分を与え、ポリビニルアルコールを再湿させた。その後１２０℃に加熱し、水分を除去、ビーズを接着して枠より取り出し、パルプ成型体として得た。見かけ比重は約０．１である。
【００３０】
＜実施例５＞
本実施例は参考のための例である。
実施例４で用意された枠型に、実施例２で作成されたパルプビーズを、型体積の１．２倍量用意し、圧縮充填した。型を１３０℃のオーブンに入れて加熱してコーティングされた樹脂を溶融した。その後、オーブンより取り出して室温で放冷して樹脂を固化させ、枠型より取り出してパルプ発泡体を得た。見かけ比重は約０．９５である。
【００３１】
＜実施例６＞
実施例４で用意された枠型に、実施例３で作成されたパルプビーズを、型体積の１．１倍量用意し、圧縮充填した。
型を１３０℃のオーブンに入れて加熱してコーティングされた樹脂を溶融し、発泡粒子を膨張させた。その後、オーブンより取り出して室温で放冷して樹脂を固化させ、枠型より取り出してパルプ発泡体を得た。見かけ比重は約０．９である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は以上のようなものであり、本発明によって得られるパルプビーズではその内部にパルプ繊維の絡み合いの間に空隙があり、これによって適度な弾性、緩衝性が与えられる構造となっており、そしてそのパルプビーズ表面に樹脂コーティング層を設けたことにより、パルプビーズ自身の強度が保持でき、紙製緩衝材として十分な強度を有し、然も、緩衝性能の優れた緩衝材が得られる。
また、このパルプビーズ同士を、相互に結合して、集合体とした成型体を緩衝材として用いた場合でも、あらかじめパルプビーズ表面に設けた樹脂コーティング層の樹脂を接着のために利用することができ、型への投入や多様な複雑な形状の成型への展開が容易なものとなる。
さらにコーティング層に発泡性粒子を混入することにより、加熱により膨張した発泡粒子が樹脂と共に、パルプビーズ間の空隙を充填する状態となり、パルプビーズ同士を相互に結合するため必要な接着樹脂の量を低減することが可能となることから、緩衝性能が優れ、かつ、前述したようにパルプビーズ自身の強度が保持できているために紙製緩衝材として十分な強度が得られ、パルプモールド緩衝材での強度の不足を解消できる。

Claims (6)

1. 再生パルプを含めたパルプを粒状に加工し、パルプ繊維の絡み合いの間に空隙を有する構造を持つパルプビーズの表面に、少なくとも一層、発泡性中空粒子を混入した水溶性増粘剤からなる水溶性樹脂であるコーティング層を設けたことを特徴とするパルプビーズ。
2. 見かけ比重が０．０１から０．２の範囲であることを特徴とする請求項１記載のパルプビーズ。
3. 請求項１又は２記載の何れかのパルプビーズ同士を、相互に結合して、集合体としたことを特徴とするパルプ成型体。
4. パルプビーズ同士を、接着剤を介して、相互に結合して、集合体としたことを特徴とする請求項３記載のパルプ成型体。
5. パルプビーズ同士を、少なくとも一層の樹脂コーティング層のうち、最外層の樹脂コーティング層を介して、相互に結合して、集合体としたことを特徴とする請求項３記載のパルプ成型体。
6. 見かけ比重が０．０２から０．２５の範囲であることを特徴とする請求項３乃至５記載の何れかのパルプ成型体。