JP5785192B2 - 紙微粉体含有樹脂成形体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、紙微粉体を含有する樹脂成形体及びその製造方法に関する。

近年、古紙等を微細に粉砕した紙微粉体を、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂に含有させた紙微粉体含有樹脂成形体が検討されており、例えば、該紙微粉体を含有するポリプロピレンの射出成形体からなる箸が知られている（特許文献１参照）。

前記紙微粉体含有樹脂成形体は、前記紙微粉体を含有することにより、熱可塑性樹脂を減量することができ、また、所定量以上の該紙微粉体を含有する場合には、一般廃棄物として焼却処理することが可能になる。ところが、前記熱可塑性樹脂は、前記紙微粉体を含有する比率が高くなるほど溶融状態において流動性が低くなり、成形体の形状等の製造条件によっては、そのままでは射出成形することが難しいという問題がある。

特開２００９−２８５２３号公報 特開２００１−２７０９５８号公報

そこで、前記問題を解決するために、溶融状態のポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂組成物に、前記紙微粉体を含有させると共に、超臨界状態の流体を加圧下で含浸させて射出成形を行うことが考えられる。前記技術によれば、前記超臨界状態の流体を含浸させることにより溶融状態の熱可塑性樹脂組成物の流動性を向上させることができるので、該熱可塑性樹脂の紙微粉体含有率が高くても成形体の形状等の製造条件に関わらず射出成形を行うことができる。

このとき、前記超臨界状態の流体を含浸させた熱可塑性樹脂は、キャビティ内に射出された後、圧力が低下して該流体の臨界圧力以下になると、該流体が発泡し、得られた紙微粉体含有樹脂成形体の内部に微小な気泡からなる発泡層を形成する。この結果、得られた紙微粉体含有樹脂成形体は、内部に前記発泡層が形成されると共に、表面に非発泡層が形成される。

そこで、前記溶融状態の熱可塑性樹脂組成物をキャビティ内に射出した後、キャビティの容積を拡大して該熱可塑性樹脂組成物の圧力を低減させ、前記流体を積極的に発泡させることにより、得られた紙微粉体樹脂成形体のさらなる軽量化を図ることが考えられる。

しかしながら、前記紙微粉体含有樹脂成形体では、キャビティの容積を拡大して熱可塑性樹脂組成物の圧力を低減させると、前記発泡層に含まれる気泡の一部が巨大化することがあり、十分な機械的強度を得られないことがあるという不都合がある。

そこで、本発明は、かかる不都合を解消して、熱可塑性樹脂を減量し、軽量化することができると共に、優れた機械的強度を備える紙微粉体含有樹脂成形体及びその製造方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、紙微粉体を含む熱可塑性樹脂からなり、表面に形成された非発泡層と内部に形成された発泡層とを備える紙微粉体含有樹脂成形体において、該紙微粉体含有樹脂成形体は、熱可塑性樹脂１００質量部に対し、平均粒子径が２５〜２００μｍの範囲の紙微粉体を１〜４００質量部の範囲で含むと共に、該発泡層は、表面に近い側から順に、１０〜１００μｍの範囲の平均孔径を備える気泡からなる第１の発泡層と、第１の発泡層より小さな５〜５０μｍの範囲の平均孔径を備える気泡からなる第２の発泡層と、第１の発泡層より大きな２０〜５００μｍの範囲の平均孔径を備える気泡からなる第３の発泡層とからなることを特徴とする。

本発明の紙微粉体含有樹脂成形体は、平均粒子径が前記範囲にある紙微粉体を前記範囲の量で含むことにより、前記熱可塑性樹脂の樹脂量を低減することができる。また、本発明の紙微粉体含有樹脂成形体は、前記第１〜第３の発泡層を備えることにより、軽量化することができると共に、気泡の巨大化を防止して優れた機械的強度を得ることができる。

また、所定量以上の該紙微粉体を含有する場合には、該樹脂組成物の燃焼カロリーを低下させることができ、一般廃棄物として焼却処理することが可能になる。

前記紙微粉体は、平均粒子径を２５μｍ未満とするには特殊な装置を必要とするので好ましくない。一方、前記紙微粉体は、平均粒子径が２００μｍを超えると前記熱可塑性樹脂に混合すること自体難しくなるので、好ましくない。

また、本発明の紙微粉体含有樹脂成形体は、熱可塑性樹脂１００質量部に対し、前記紙微粉体の含有量が１質量部未満では該熱可塑性樹脂の樹脂量を低減する効果を十分に得ることができないので好ましくない。一方、熱可塑性樹脂１００質量部に対し、前記紙微粉体の含有量が４００質量部を超えると該紙微粉体を該熱可塑性樹脂に混合すること自体難しくなるので、好ましくない。

また、本発明の紙微粉体含有樹脂成形体において、前記熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ乳酸、熱可塑性エラストマー、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂からなる群から選択される１種の樹脂を用いることができる。

また、本発明の紙微粉体含有樹脂成形体において、前記紙微粉体としては、例えば、新聞紙、雑誌、包装紙、段ボール、ＯＡ用紙からなる群から選択される１種以上の古紙を原料として微粉砕されたものを用いることができる。

ところで、従来、熱可塑性樹脂からなる樹脂成形体であって、家具、電化製品の枠体等に用いられ、芳香を感じさせる機能を有するものとして、付香成分を含有する樹脂成形体が知られている。前記樹脂成形体は、前記芳香成分が放出されることにより、該付香成分が使用者に芳香として認識されることが期待される。

前記樹脂成形体として、付香成分を外部雰囲気に曝露可能な連続気泡を備える発泡体からなるものが提案されている（例えば特許文献２参照）。前記連続気泡を備える樹脂成形体は、前記付香成分が該連続気泡を介して外部雰囲気に曝露されることにより、該付香成分が非常に迅速に放出されるために、香りを持続することができない。

そこで、本発明は、優れた香り持続性を備える樹脂成形体を提供するために、前記紙微粉体含有樹脂成形体において、付香成分を含有することが好ましい。

付香成分を含有する本発明の紙微粉体含有樹脂成形体によれば、該付香成分は、発泡層の気泡内に保持されている。このうち、表面に近い第１の発泡層に保持されている付香成分が、非発泡層を介して外部へ移動することにより、該付香成分が放出される。また、表面から遠い第３の発泡層に保持されている付香成分が、表面に近い第１の発泡層に移動することにより、付香成分の放出が持続される。

ここで、第３の発泡層は、第１の発泡層より大きな平均孔径２０〜５００μｍの気泡を備えることにより、該気泡内に付香成分を大量に保持することができる。また、第３の発泡層と第１の発泡層との間に存在する第２の発泡層は、第１の発泡層より小さな平均孔径５〜５０μｍの気泡を備えることにより、第３の気泡に保持されている付香成分の第１の発泡層への移動を抑制することができる。

したがって、付香成分を含有する本発明の紙微粉体含有樹脂成形体によれば、付香成分の外部への放出を長期間に亘って継続して行うことができ、優れた香り持続性を得ることができる。

また、本発明の紙微粉体含有樹脂成形体において、前記付香成分を含有するときは、該付香成分として、例えば、ヒノキチオール、トロポノイド、α−ツヤプリシン、γ−ツヤプリシン、β−ドラブリン、モノテルペン炭化水素類、モノテルペンアルコール類、フェノール類、フェノールメチルエーテル類、セキステルペン炭化水素類、セキステルペンアルコール類、ケトン類、ラクトン類、カルボン酸、ジテルペンアルコール、アルデヒド、エステル、オキサイド、アンモニア、酢酸、酪酸、イソ吉草酸、アミノ酸、有機酸、カテキン、脂肪酸からなる群から選択される少なくとも１種を用いることができる。

また、本発明の紙微粉体含有樹脂成形体は、床材、家具、電化製品の枠体、自動車内装部品、浴槽の蓋、トイレ壁材、キッチン部材、飲料用食器、飲料用以外の各種食器、容器、パッケージ、中空体、コールドパリソン、釣用疑似餌、防虫剤容器、文房具、ファイルからなる群から選択される１種の成形体に用いることができる。

また、本発明の紙微粉体含有樹脂成形体は、前記紙微粉体により少なくとも内表面が粗面化された飲料用食器とすることが好ましい。本発明の紙微粉体含有樹脂成形体からなる飲料用食器は、含有する前記紙微粉体により少なくとも内表面が粗面化されており、微小な凹凸を備えている。そこで、前記飲料用食器にビール等の炭酸飲料を注ぐと、該飲料用食器の表面で微細な気泡を発生させることができ、クリーミーな味覚を得ることができる。

本発明の紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法は、溶融状態の熱可塑性樹脂１００質量部に対し、平均粒子径が２５〜２００μｍの範囲の紙微粉体を、１〜４００質量部の範囲となるように混合して紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物を形成する工程と、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物に、超臨界状態の流体を該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の０．０５〜２質量％の範囲で加圧下に含浸する工程と、該超臨界状態の流体が含浸された該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物を所定形状のキャビティに射出する工程と、該キャビティに射出された該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の圧力が該流体の臨界圧力未満になったときに、該キャビティの容積を拡大して、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の圧力を、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の温度の低下に伴う圧力の低減速度よりも大きな第１の速度で低減させる工程と、さらに、該キャビティの容積を拡大して、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の圧力を第１の速度よりも小さな第２の速度で低減させる工程と、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の温度が、該熱可塑性樹脂のガラス転位温度Ｔｇに７０℃を加えた温度以下の温度（Ｌ_Ｔ≦Ｔｇ＋７０）になる前に、該キャビティの容積を縮小して、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の圧力を増加させる工程とを備えることを特徴とする。このような製造方法によれば、本発明の紙微粉体含有樹脂成形体を有利に製造することができる。

本発明の紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法では、まず、溶融状態の熱可塑性樹脂１００質量部に対し、平均粒子径が２５〜２００μｍの範囲の紙微粉体を、１〜４００質量部の範囲となるように混合して紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物を形成する。

次に、紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物に、超臨界状態の流体を前記紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の０．０５〜２質量％の範囲で加圧下に含浸する。超臨界状態の流体の含浸量は、前記紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の０．０５質量％未満では、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物に射出成形に十分な流動性を付与することができない。また、超臨界状態の流体の含浸量は、前記紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の２質量％を超えると、得られた樹脂成形体において巨大な気泡の発生を妨げることができない。

次に、超臨界状態の流体が含浸された紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物を所定形状のキャビティに射出する。このようにすると、前記紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物は、前記キャビティ内で、前記超臨界状態の流体の臨界圧力以上の最大圧力に達した後、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物自体の温度の低下と共に、次第に圧力が降下する。

このとき、前記紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物は、その温度Ｌ_Ｔが該熱可塑性樹脂のガラス転位温度Ｔｇに７０℃を加えた温度より高い温度（Ｌ_Ｔ＞Ｔｇ＋７０℃）である間は流動性を保持している。従って、前記圧力が、前記超臨界状態の流体の臨界圧力以下になると、該流体が発泡して気泡の形成が始まり、第１の発泡層が形成される。

次に、キャビティに射出された該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の圧力が該流体の臨界圧力未満になったときに、該キャビティの容積を拡大して、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の圧力を、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の温度の低下に伴う圧力の低減速度よりも大きな第１の速度で低減させる。このようにすると、まだ流動性を保持している前記紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物において、第１の発泡層中に、第１の発泡層よりも平均孔径の小さな気泡が形成され、該気泡を備える第２の発泡層が形成される。

次に、さらに前記キャビティの容積を拡大して、前記紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の圧力を、第１の速度よりも小さな第２の速度で低減させる。ここで、第２の速度は、第１の速度よりも小さければよく、前記紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の温度の低下に伴う圧力の低減速度より大きくてもよく小さくてもよい。このようにすると、まだ流動性を保持している前記紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物において、第２の発泡層よりも内部の第３の発泡層中の気泡が成長し、第１の発泡層よりも平均孔径の大きな気泡が形成される。

このとき、第１の発泡層よりも平均孔径の大きな前記気泡の一部には巨大化するものがある。そこで、前記紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の温度が、該熱可塑性樹脂のガラス転位温度Ｔｇに７０℃を加えた温度以下の温度（Ｌ_Ｔ≦Ｔｇ＋７０）になり、前記紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物が流動性を失う前に、前記キャビティの容積を縮小して、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の圧力を増加させる。

このようにすると、第１の発泡層よりも平均孔径の大きな気泡の一部の巨大化したものが圧縮されて微細化し、第２の発泡層よりも内部に第１の発泡層より平均孔径の大きな気泡を備える第３の発泡層が形成される。前記紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物は、その温度Ｌ_Ｔが該熱可塑性樹脂のガラス転位温度Ｔｇに７０℃を加えた温度以下の温度（Ｌ_Ｔ≦Ｔｇ＋７０）になると、実質的に固化するため、前記キャビティの容積を縮小しても巨大化した気泡を微細化することができない。

この結果、前記構成を備える紙微粉体含有樹脂成形体を得ることができる。

本発明の紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法において、前記超臨界状態の流体としては、二酸化炭素または窒素を用いることができる。

また、本発明の紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法は、前記溶融状態の熱可塑性樹脂に対し、前記超臨界状態の流体を含浸する前に、前記付香成分を混合する工程を備えることが好ましい。本発明の紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法によれば、前記付香成分を混合する工程を備えることにより、付香成分を含有する本発明の紙微粉体含有樹脂成形体を有利に製造することができる。

本発明の紙微粉体含有樹脂成形体の構成を示す説明的断面図。 本発明の紙微粉体含有樹脂成形体の製造に用いる射出成形装置の一構成例を示す説明的断面図。 本発明の紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法を示すグラフ。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

図１に示す本実施形態の紙微粉体含有樹脂成形体１は、紙微粉体を含む熱可塑性樹脂からなり、表面に形成された非発泡層２と、内部に形成された発泡層３とを備えている。そして、発泡層３は、さらに、表面に近い側から順に、第１の発泡層３ａと、第１の発泡層より平均孔径の小さな気泡を備える第２の発泡層３ｂと、第１の発泡層より平均孔径の大きな気泡を備える第３の発泡層３ｃとから構成されている。

第１の発泡層３ａは、平均孔径が１０〜１００μｍの気泡を備えており、第２の発泡層３ｂは平均孔径が５〜５０μｍの気泡を備えている。また、第３の発泡層３ｃは平均孔径が２０〜５００μｍの気泡を備えている。前記発泡層３の気泡の平均径は、例えば、紙微粉体含有樹脂成形体１の断面を電子顕微鏡により観察し、各気泡の最大径の平均値を求めることにより得ることができる。

紙微粉体含有樹脂成形体１を構成する熱可塑性樹脂は、それ自体公知のものを用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ乳酸、熱可塑性エラストマー、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂等を挙げることができる。

一方、紙微粉体含有樹脂成形体１に含有される紙微粉体としては、新聞紙、雑誌、包装紙、段ボール、ＯＡ用紙等の各種古紙を原料として微粉砕されたものを用いることができる。また、前記紙微粉体としては、バージン紙製造時に発生した破紙又は損紙、雑誌、書籍等裁断屑、研磨屑、シュレッダー屑等を原料として微粉砕されたものを用いてもよい。前記紙微粉体は、溶融状態の前記熱可塑性樹脂に均一に混合するために、平均粒子径が２５〜２００μｍの範囲である必要があり、好ましくは３０〜７５μｍの範囲である。

このような紙微粉体は、前記原料、例えば、各種古紙をロールクラッシャ、ハンマークラッシャ、カッターミルなどの粗粉砕機を用いて粉砕し、第１の竪型ローラミルを用いて平均粒径５０μｍ以上１５０μｍ未満まで微粉砕し、さらに第２の竪型ローラミルを用いて、平均粒径２５μｍ以上５０μｍ未満まで微粉砕することにより得ることができる。

このような紙微紛体の製造方法は、例えば、日本国特許第４５３６１６１号公報に詳細に記載されている。

紙微粉体含有樹脂成形体１は、前記熱可塑性樹脂１００質量部に対し、前記範囲の平均粒子径を備える前記紙微粉体を１〜４００質量部の範囲、好ましくは３０〜１５０質量部の範囲で含んでいる。

この結果、紙微粉体含有樹脂成形体１は、樹脂量を低減して軽量化することができると共に、優れた機械的強度並びに優れた断熱効果を備えることができる。また、所定量以上の紙微粉体を含有する場合には、該樹脂組成物の燃焼カロリーを低下させることができ、一般廃棄物として焼却処理することが可能になる。

また、紙微粉体含有樹脂成形体１は、紙粉の含有量により、通常の樹脂成形体とほぼ同様の外見を備えるものから、紙材の風合いを備えるものまでその外観を変更させることも可能である。従って、紙微粉体含有樹脂成形体１は、例えば、床材、家具、電化製品の枠体、自動車内装部品、浴槽の蓋、トイレ壁材、キッチン部材、飲料用食器、飲料用以外の各種食器、容器、パッケージ、中空体、コールドパリソン、釣用疑似餌、防虫剤容器、文房具、ファイル等の広い用途に用いることができる。

特に、紙微粉体含有樹脂成形体１は、前記紙微粉体により少なくとも内表面が粗面化された飲料用食器とすることができる。前記飲料用食器は、例えばカップ、グラス等の形状で、ビール等の炭酸飲料の容器とすることができる。このとき、前記飲料用容器は含有する前記紙微粉体により少なくとも内表面が粗面化されており、微小な凹凸を備えている。そこで、紙微粉体含有樹脂成形体１からなる前記飲料用食器にビール等の炭酸飲料を注ぐと、該飲料用食器の表面で微細な気泡を発生させることができ、クリーミーな味覚を得ることができる。

尚、前記飲料用食器は、少なくとも内表面が粗面化されていればよいが、外表面も粗面化されていてもよく、この場合には把持したときに柔らかな触感を得ることができる。

次に、紙微粉体含有樹脂成形体１の製造方法について説明する。

紙微粉体含有樹脂成形体１は、例えば、図２に示す射出成形装置１１を用いて製造することができる。

図２に示す射出成形装置１１は、シリンダー１２と、シリンダー１２により熱可塑性樹脂が射出される金型１３とを備えている。シリンダー１２は、モータ１４により回転駆動される回転軸部１５を内部に備えると共に、熱可塑性樹脂及び紙微粉体を供給するホッパー１６と、超臨界状態の流体を供給する超臨界流体供給部１７とを備えている。

ホッパー１６はシリンダー１２の金型１３と反対側の端部付近に備えられ、超臨界流体供給部１７はホッパー１６の下流側でシリンダー１２の中央部付近に備えられている。超臨界流体供給部１７は、超臨界状態の流体を発生させる超臨界流体発生装置１８と、超臨界流体発生装置１８で発生された超臨界状態の流体をシリンダー１２に向けて搬送する流体導管１９と、流体導管１９の途中に介装された計量装置２０とを備える。流体導管１９は遮断弁２１を介してシリンダー１２に接続されている。

また、シリンダー１２は、金型１３側の先端にノズル２２を備えると共に、外周面に複数の加熱装置２３ａを備えている。ノズル２２は、外周面に加熱装置２３ｂを備えると共に、遮断弁２４を介して金型１３に接続されている。

回転軸１５は、金型１３と反対側の端部でモータ１４に接続されると共に、外周面に設けられた螺旋状のスクリュー２５と、金型１３側の最先端部に設けられたスクリューヘッド２６とを備えている。スクリュー２５は、基端側連続スクリュー２５ａと、不連続スクリュー２５ｂと、先端側連続スクリュー２５ｃとからなる。

基端側連続スクリュー２５ａは、モータ１４側の端部から、ホッパー１６の下部を通って超臨界流体供給部１７の下部の手前までの部分に設けられている。また、不連続スクリュー２５ｂは、超臨界流体供給部１７の下方部分に設けられ、回転軸１５の周方向に沿って複数の不連続部を備えている。そして、先端側連続スクリュー２５ｃは、不連続スクリュー２５ｂとスクリューヘッド２６との間に設けられている。

金型１３は、紙微粉体含有樹脂成形体１の外側形状に沿う形状の凹部２７を備える固定型２８と、凹部２７に嵌合されてキャビティ２９を形成する凸部３０を備える可動型３１とからなる。固定型２８は、シリンダー１２に連通するスプルー３２と、スプルー３２に連通すると共に、ゲート３３を介してキャビティ２９に連通するランナー３４を備えている。

一方、可動型３１は、凸部３０を支持する支持基盤３５と、支持基盤３５をキャビティ２９方向に進退させるピストンロッド３６とを備えている。ピストンロッド３６は、図示しないシリンダ等の外部駆動源に接続されている。

射出成形装置１１は、可動型３１の凸部３０を固定型２８の凹部２７に嵌合してキャビティ２９を形成した状態で、ピストンロッド３６により支持基盤３５を介して凸部３０をキャビティ２９方向に進退させることができる。この結果、凸部３０をキャビティ２９に対して後退させることにより、キャビティ２９の容積を拡大（コアバック）することができ、凸部３０をキャビティ２９に対して前進させることにより、キャビティ２９の容積を縮小（コアプッシュ）することができる。

射出成形装置１１では、まず、ホッパー１６からシリンダー１２内に、前記熱可塑性樹脂を投入する。前記熱可塑性樹脂は、シリンダー１２内で加熱装置２３ａの加熱下に連続スクリュー２５ａで攪拌されることにより溶融し、溶融樹脂を形成する。

次に、ホッパー１６からシリンダー１２内に、前記紙微粉体を投入する。前記紙微粉体の投入量は、前記熱可塑性樹脂１００質量部に対し、例えば１〜４００質量部の範囲であり、好ましくは３０〜１５０質量部の範囲である。尚、前記紙微粉体は、予め前記熱可塑性樹脂と混合してペレットとしておき、該ペレットをホッパー１６からシリンダー１２内に投入するようにしてもよい。このようなペレットとして、例えば、「マプカ／ＭＡＰＫＡ（登録商標）」或いは「パルプラック」（株式会社環境経営総合研究所製）を用いることができる。

前記紙微粉体は、シリンダー１２内で加熱装置２３ａの加熱下に連続スクリュー２５ａで攪拌されることにより、前記溶融樹脂に均一に混合され、溶融状態の紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物（以下、「紙微粉体含有溶融樹脂」と略記する）が形成される。前記のように形成された紙微粉体含有溶融樹脂は、連続スクリュー２５ａにより、金型１３方向に搬送される。

次に、超臨界流体供給部１７から、前記紙微粉体含有溶融樹脂の０．０５〜２質量％の範囲の超臨界状態の流体を供給し、加圧下に該紙微粉体含有溶融樹脂に含浸する。前記流体としては、二酸化炭素または窒素を用いることができる。

前記超臨界状態の流体は、超臨界流体供給部１７の下方部分に設けられた不連続スクリュー２５ｂにより攪拌され、前記紙微粉体含有溶融樹脂と十分に混合され、含浸せしめられる。この結果、スクリューヘッド２６とノズル２２との間のシリンダー１２内に、前記紙微粉体含有溶融樹脂に前記超臨界状態の流体が含浸せしめられる。このとき、前記紙微粉体含有溶融樹脂は、発泡のための核が未形成の状態にある。

次に、前記超臨界状態の流体が含浸せしめられた前記紙微粉体含有溶融樹脂をノズル２２から、スプルー３２、ランナー３４、ゲート３３を介してキャビティ２９に射出する。このとき、キャビティ２９は、凸部３０が所定量前進せしめられることにより所定の容積とされている。

前記紙微粉体含有溶融樹脂の温度Ｌ_Ｔは、図３に示すように、キャビティ２９に射出された後、所定時間を経過するまでは上昇するが、その後下降に転じる。また、前記紙微粉体含有溶融樹脂の圧力Ｌ_ｐは、前記温度の上昇に伴って上昇し一旦は臨界圧力Ｐｃを超える。しかし、前記温度の下降開始後、前記紙微粉体含有溶融樹脂の圧力Ｌ_ｐもまた下降に転じる。

このとき、前記紙微粉体含有溶融樹脂は、温度Ｌ_Ｔが前記熱可塑性樹脂のガラス転位温度Ｔｇに７０℃を加えた温度より高い温度（Ｌ_Ｔ＞Ｔｇ＋７０℃）である間は流動性を保持している。従って、図３に示す時間ｔ_１で前記紙微粉体含有溶融樹脂の圧力Ｌ_ｐが臨界圧力Ｐｃよりも低くなると、含浸されている超臨界状態の流体が非超臨界状態となって気泡を生じ、まだ流動性を保持している該紙微粉体含有溶融樹脂中に第１の発泡体層３ａを形成する。また、前記紙微粉体含有溶融樹脂のキャビティ２９の内壁に接する部分には、非発泡層２が形成される。

次に、温度Ｌ_Ｔが前記熱可塑性樹脂のガラス転位温度Ｔｇに７０℃を加えた温度より高い温度（Ｌ_Ｔ＞Ｔｇ＋７０℃）である間に、時間ｔ_１から所定の時間が経過したならば、時間ｔ_２において、ピストンロッド３６により支持基盤３５を介して凸部３０をキャビティ２９から所定量だけ後退させる。この結果、キャビティ２９の容積が拡大され、前記紙微粉体含有溶融樹脂の圧力Ｌ_ｐが、該紙微粉体含有溶融樹脂の温度Ｌ_Ｔの低下に伴う圧力Ｌ_ｐの低減速度よりも大きな第１の速度で低減される。

前記第１の速度は、例えば５０〜１００ＭＰａ／秒の範囲とする。このようにすると、まだ流動性を保持している前記紙微粉体含有溶融樹脂において、第１の発泡体層３ａ中に、第１の発泡体層３ａよりも気泡の平均孔径の小さい第２の発泡層３ｂが形成される。

次に、温度Ｌ_Ｔが前記熱可塑性樹脂のガラス転位温度Ｔｇに７０℃を加えた温度より高い温度（Ｌ_Ｔ＞Ｔｇ＋７０℃）である間に、前記紙微粉体含有溶融樹脂の圧力Ｌ_ｐを第１の速度で低減させる操作を所定時間行った後、時間ｔ_３において、ピストンロッド３６により支持基盤３５を介して凸部３０をキャビティ２９からさらに所定量だけ後退させる。この結果、キャビティ２９の容積がさらに拡大され、前記紙微粉体含有溶融樹脂の圧力Ｌ_ｐが、第２の速度で低減される。

前記第２の速度は、第１の速度より小さく、例えば５〜３０ＭＰａ／秒の範囲とする。このようにすると、まだ流動性を保持している前記紙微粉体含有溶融樹脂において、第２の発泡体層３ｂより内側に、第１の発泡体層３ａよりも平均孔径の大きい気泡を備える層が形成される。

ところで、前記紙微粉体含有溶融樹脂の圧力Ｌ_ｐを第２の速度で低減させる操作を行った後、そのまま該紙微粉体含有溶融樹脂を固化させると、該紙微粉体含有溶融樹脂温度Ｌ_Ｔの低下に伴って第２の発泡層３ｂより内側の層の気泡が巨大化する。そして、この場合、巨大化した気泡により得られた紙微粉体含有樹脂成形体１の強度が損なわれる虞がある。

そこで、次に、前記紙微粉体含有溶融樹脂の温度Ｌ_Ｔが前記熱可塑性樹脂のガラス転位温度Ｔｇに７０℃を加えた温度以下の温度（Ｌ_Ｔ≦Ｔｇ＋７０）になり、該紙微粉体含有溶融樹脂が固化する前の時間ｔ_４において、ピストンロッド３６により支持基盤３５を介して凸部３０をキャビティ２９に対して所定量だけ前進させる。この結果、キャビティ２９の容積が縮小され、前記紙微粉体含有溶融樹脂の圧力Ｌ_ｐが増加される。

このようにすると、まだ流動性を保持している前記紙微粉体含有溶融樹脂において、第２の発泡層３ｂより内側で巨大化した気泡が圧縮されて、微細化し、第１の発泡体層３ａよりも平均孔径の大きい気泡を備え、巨大化した気泡の無い第３の発泡体層３ｃが形成される。

その後、前記紙微粉体含有溶融樹脂の温度Ｌ_Ｔ及び圧力Ｌ_ｐを自然に降下させ、該紙微粉体含有溶融樹脂を固化させることにより、図１に示す構成を備える紙微粉体含有樹脂成形体１を得ることができる。

また、本実施形態の紙微粉体含有樹脂成形体１は、さらに付香成分を含有していてもよい。前記付香成分を含有させるには、それ自体公知の付香成分を前記熱可塑性樹脂に混合して用いることができる。前記それ自体公知の付香成分として、例えば、ヒノキチオール、トロポノイド、α−ツヤプリシン、γ−ツヤプリシン、β−ドラブリン、モノテルペン炭化水素類、モノテルペンアルコール類、フェノール類、フェノールメチルエーテル類、セキステルペン炭化水素類、セキステルペンアルコール類、ケトン類、ラクトン類、カルボン酸、ジテルペンアルコール、アルデヒド、エステル、オキサイド、アンモニア、酢酸、酪酸、イソ吉草酸、アミノ酸、有機酸、カテキン、脂肪酸等を挙げることができる。紙微粉体含有樹脂成形体１に含有される付香成分は、前記の群から選択される１つの付香成分でもよく、また複数の付香成分であってもよい。

本実施形態の前記付香成分を含有する紙微粉体含有樹脂成形体１によれば、含有されている付香成分は、発泡層３の気泡内に保持されている。このうち、表面に近い第１の発泡層３ａに保持されている付香成分が、非発泡層２を介して外部へ移動することにより、該付香成分が放出される。また、表面から遠い第３の発泡層３ｃに保持されている付香成分が、表面に近い第１の発泡層３ａに移動することにより、付香成分の放出が持続される。

ここで、第３の発泡層３ｃは、第１の発泡層３ａより平均孔径の大きな気泡を備えることにより、該気泡内に付香成分を大量に保持することができる。また、第３の発泡層３ｃと第１の発泡層３ａとの間に存在する第２の発泡層３ｂは、第１の発泡層３ａより平均孔径の小さな気泡を備えることにより、第３の気泡３ｃに保持されている付香成分の第１の発泡層３ａへの移動を抑制することができる。

したがって、本実施形態の前記付香成分を含有する紙微粉体含有樹脂成形体１によれば、付香成分の外部への放出を長期間に亘って継続して行うことができ、すなわち、優れた香り持続性を得ることができる。

本実施形態の前記付香成分を含有する紙微粉体含有樹脂成形体１は、前記紙微粉体含有樹脂成形体１の製造方法において、ホッパー１６からシリンダー１２内に、前記紙微粉体を投入した後、前記超臨界状態の流体を供給する前に、又は該紙微粉体の投入と同時に、ホッパー１６からシリンダー１２内に、前記付香成分を投入することにより製造することができる。前記付香成分の投入量は、前記熱可塑性樹脂１００重量部に対し、例えば０．１〜５重量部の範囲である。尚、前記紙微粉体及び前記付香成分は、予め前記熱可塑性樹脂と混合してペレットとしておき、該ペレットをホッパー１６からシリンダー１２内に投入してもよい。

また、本実施形態では、前記溶融樹脂に前記紙微粉体を混合するものとして説明しているが、該紙微粉体の一部を木粉で置き換えて、該紙微粉体と木粉との混合物を前記溶融樹脂に混合するようにしてもよい。

１…紙微粉体含有樹脂成形体、 ２…非発泡層、 ３ａ…第１の発泡層、 ３ｂ…第２の発泡層、 ３ｃ…第３の発泡層、 １１…射出成形装置、 ２９…キャビティ。

Claims (13)

1. 紙微粉体を含む熱可塑性樹脂からなり、表面に形成された非発泡層と内部に形成された発泡層とを備える紙微粉体含有樹脂成形体において、
   該紙微粉体含有樹脂成形体は、熱可塑性樹脂１００質量部に対し、平均粒子径が２５〜２００μｍの範囲の紙微粉体を１〜４００質量部の範囲で含むと共に、
   該発泡層は、表面に近い側から順に、１０〜１００μｍの範囲の平均孔径を備える気泡からなる第１の発泡層と、第１の発泡層より小さな５〜５０μｍの範囲の平均孔径を備える気泡からなる第２の発泡層と、第１の発泡層より大きな２０〜５００μｍの範囲の平均孔径を備える気泡からなる第３の発泡層とからなることを特徴とする紙微粉体含有樹脂成形体。
2. 請求項１記載の紙微粉体含有樹脂成形体において、前記熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ乳酸、熱可塑性エラストマー、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂からなる群から選択される１種の樹脂であることを特徴とする紙微粉体含有樹脂成形体。
3. 請求項１記載の紙微粉体含有樹脂成形体において、前記紙微粉体は、新聞紙、雑誌、包装紙、段ボール、ＯＡ用紙からなる群から選択される１種以上の古紙を原料として微粉砕されたものであることを特徴とする紙微粉体含有樹脂成形体。
4. 請求項１記載の紙微粉体含有樹脂成形体において、付香成分を含有することを特徴とする紙微粉体含有樹脂成形体。
5. 請求項４記載の紙微粉体含有樹脂成形体において、前記付香成分は、ヒノキチオール、トロポノイド、α−ツヤプリシン、γ−ツヤプリシン、β−ドラブリン、モノテルペン炭化水素類、モノテルペンアルコール類、フェノール類、フェノールメチルエーテル類、セキステルペン炭化水素類、セキステルペンアルコール類、ケトン類、ラクトン類、カルボン酸、ジテルペンアルコール、アルデヒド、エステル、オキサイド、アンモニア、酢酸、酪酸、イソ吉草酸、アミノ酸、有機酸、カテキン、脂肪酸からなる群から選択される１種以上の化合物であることを特徴とする紙微粉体含有樹脂成形体。
6. 請求項１記載の紙微粉体含有樹脂成形体において、床材、家具、電化製品の枠体、自動車内装部品、浴槽の蓋、トイレ壁材、キッチン部材、飲料用食器、飲料用以外の各種食器、容器、パッケージ、中空体、コールドパリソン、釣用疑似餌、防虫剤容器、文房具、ファイルからなる群から選択される１種の成形体であることを特徴とする紙微粉体含有樹脂成形体。
7. 請求項１記載の紙微粉体含有樹脂成形体において、前記成形体は前記紙微粉体により少なくとも内表面が粗面化された飲料用食器であることを特徴とする紙微粉体含有樹脂成形体。
8. 溶融状態の熱可塑性樹脂１００質量部に対し、平均粒子径が２５〜２００μｍの範囲の紙微粉体を、１〜４００質量部の範囲となるように混合して紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物を形成する工程と、
   該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物に、超臨界状態の流体を該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の０．０５〜２質量％の範囲で加圧下に含浸する工程と、
   該超臨界状態の流体が含浸された該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物を所定形状のキャビティに射出する工程と、
   該キャビティに射出された該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の圧力が該流体の臨界圧力未満になったときに、該キャビティの容積を拡大して、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の圧力を、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の温度の低下に伴う圧力の低減速度よりも大きな第１の速度で低減させる工程と、
   さらに、該キャビティの容積を拡大して、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の圧力を第１の速度よりも小さな第２の速度で低減させる工程と、
   該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の温度が、該熱可塑性樹脂のガラス転位温度Ｔｇに７０℃を加えた温度以下の温度（ＬＴ≦Ｔｇ＋７０）になる前に、該キャビティの容積を縮小して、該紙微粉体含有熱可塑性樹脂組成物の圧力を増加させる工程とを備えることを特徴とする紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法。
9. 請求項８記載の紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法において、前記超臨界状態の流体は、二酸化炭素または窒素であることを特徴とする紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法。
10. 請求項８記載の紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法において、前記熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ乳酸、熱可塑性エラストマー、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂からなる群から選択される１種の樹脂であることを特徴とする紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法。
11. 請求項８記載の紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法において、前記紙微粉体は、新聞紙、雑誌、包装紙、段ボール、ＯＡ用紙からなる群から選択される１種以上の古紙を原料として微粉砕されたものであることを特徴とする紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法。
12. 請求項８記載の紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法において、前記超臨界状態の流体を含浸する前に、付香成分を混合する工程を備えることを特徴とする紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法。
13. 請求項１２記載の紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法において、前記付香成分は、ヒノキチオール、トロポノイド、α−ツヤプリシン、γ−ツヤプリシン、β−ドラブリン、モノテルペン炭化水素類、モノテルペンアルコール類、フェノール類、フェノールメチルエーテル類、セキステルペン炭化水素類、セキステルペンアルコール類、ケトン類、ラクトン類、カルボン酸、ジテルペンアルコール、アルデヒド、エステル、オキサイド、アンモニア、酢酸、酪酸、イソ吉草酸、アミノ酸、有機酸、カテキン、脂肪酸からなる群から選択される１種以上の化合物であることを特徴とする紙微粉体含有樹脂成形体の製造方法。

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