JP7387127B1 - 樹脂シートの製造方法、および樹脂シート - Google Patents
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Abstract
【課題】引張強度を向上させることが可能な樹脂シートの製造方法および、塩ビレザー、ヴィ―ガンレザーを提供する。
【解決手段】ヴィ―ガンレザーの製造方法１０は、コーヒー滓を凍結粉砕して粉末を生成する粉末工程Ｓ１と、粉砕工程Ｓ１で生成した粉末と調整工程Ｓ２で生成した塩ビ樹脂原料とを混ぜ合わせて混合原料を生成する混練工程Ｓ３と、混練工程Ｓ３で生成された混合原料をシート材に加工する圧延工程Ｓ４と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】ヴィ―ガンレザーの製造方法１０は、コーヒー滓を凍結粉砕して粉末を生成する粉末工程Ｓ１と、粉砕工程Ｓ１で生成した粉末と調整工程Ｓ２で生成した塩ビ樹脂原料とを混ぜ合わせて混合原料を生成する混練工程Ｓ３と、混練工程Ｓ３で生成された混合原料をシート材に加工する圧延工程Ｓ４と、を備える。
【選択図】図１
Description
本発明は、樹脂シートの製造方法、および、塩ビレザー、ヴィ―ガンレザーに関する。
従来、動物の皮革を原料としない代替素材として、樹脂シートを基布に貼り合わせて形成される合成皮革や基布に合成樹脂を含浸させることにより形成される人工皮革などのヴィ―ガンレザーがより知られている。
また、持続可能な開発目標（SDGs：Sustainable Development Goals）の観点などから廃棄予定の食品などを再利用した植物由来の材料を樹脂層に含有するヴィ―ガンレザーや樹脂シートの開発が検討されている。
上記のようなヴィ―ガンレザーの原料として、コーヒー豆や使用済みのコーヒー豆（コーヒー滓とも表現できる）など植物由来の原料をヴィ―ガンレザーや樹脂シートとして用いようとした場合、充分な引張強度が得られないという問題がある。
本発明は、引張強度を向上させることが可能な樹脂シートの製造方法、および、塩ビレザー、ヴィ―ガンレザーを提供することを目的とする。
本発明の樹脂シートの製造方法は、植物由来の原料を凍結粉砕して粉末を生成する第１の工程と、粉末を樹脂原料と混ぜ合わせて混合原料を生成する第２の工程と、混合原料をシート材に加工する第３の工程と、を含むものである。
本発明の樹脂シートの製造方法において、植物由来の原料には、種子または種子由来の原料が含まれてもよい。
本発明の樹脂シートの製造方法において、植物由来の原料には、果実が含まれてもよい。
本発明の樹脂シートの製造方法において、植物由来の原料には、植物の茎が含まれてもよい。
本発明の樹脂シートの製造方法において、シート材を基材と張り合わせる第４の工程を含んでもよい。
本発明の樹脂シートの製造方法において、粉末は、平均粒径が少なくとも２５０μｍ以下となるように粉砕処理されてなる粒子により構成されてもよい。
本発明の樹脂シートの製造方法によれば、凍結粉砕により生成された粉末を用いて樹脂シートを製造することができる。これにより、樹脂シートの引張強度を向上させることが可能となる。
以下、本発明の第１実施形態であるヴィ―ガンレザーの製造方法について、図面を参照しながら説明する。ヴィ―ガンレザーとは動物の革を用いずに革の外観や質感を人工的に再現した素材である。ヴィ―ガンレザーには、例えば、塩ビレザーや人工皮革、合成皮革などが含まれる。
図１は、ヴィ―ガンレザー（塩ビレザー）の製造方法１０の流れを示すフローチャートである。図２は、粉砕工程Ｓ１における凍結粉砕処理の流れを示す模式図である。図１および図２に示すように、ヴィ―ガンレザーの製造方法１０は、コーヒー滓ＣＳを凍結粉砕する粉砕工程（第１の工程）Ｓ１と、塩ビ樹脂混合原料Ｑの調製工程Ｓ２と、粉砕工程Ｓ１で生成したコーヒー滓の粉末ＣＰと調製工程Ｓ２で生成した塩ビ樹脂混合原料Ｑとを混ぜ合わせてコーヒー滓入り混合物Ｒを生成する混練工程（第２の工程）Ｓ３と、混練工程Ｓ３で生成されたコーヒー滓入り混合物Ｒを塩ビシート材ＳＨに加工する圧延工程（第３の工程）Ｓ４と、塩ビシート材ＳＨを基布ＢＳと貼り合わせて塩ビレザーシートＰＨを生成する圧着工程（第4の工程）Ｓ５と、塩ビレザーシートＰＨを回収する回収工程Ｓ６と、を備える。コーヒー滓ＣＳは、湯または水を用いてコーヒー豆やコーヒー豆の粉末から成分を抽出した後の残滓（換言すると、搾りかすとも表現できる）である。また、コーヒー滓ＣＳは、種子由来の原料に相当する。
図２に示すように、本実施形態における凍結粉砕では、液体窒素タンク２２より供給管Ｐ１を経て原料タンク２０に供給される液体窒素を用いて原料タンク２０に投入されたコーヒー滓ＣＳを予備冷却する。そして、予備冷却されたコーヒー滓ＣＳはスクリューフィーダ２４を介して凍結粉砕機２６に搬送される。この凍結粉砕機２６には液体窒素タンク２２より供給管Ｐ２を介して液体窒素が供給されており、スクリューフィーダ２４から供給管Ｐ３を介して供給されるコーヒー滓ＣＳを所定の低温下で凍結した状態で粉砕する機能を有する。凍結粉砕機２６としては、一例として、ホソカワミクロン株式会社製リンレックスミル（登録商標）などを用いるのが好適である。
本実施形態では、植物由来（換言すると、種子由来とも表現できる）の原料としてコーヒー滓ＣＳを用いているが、コーヒー滓ＣＳに代えてコーヒー豆やカカオ豆、ピーナッツ、落花生などの種子を用いてもよい。また、植物由来の原料として、リンゴやミカン、ブドウ、バナナなどの果実を用いてもよい。より具体的には、これらの果実を、そのまま全て用いてもよいし、果実の一部のみを用いてもよい。この果実の一部には、例えば、リンゴの皮や、ミカンの皮、ブドウの皮、バナナの皮などが含まれる。さらに、植物由来の原料として、廃棄された果実や廃棄予定の果実を用いるようにしてもよい。この場合には、廃棄食品を有効活用できる。さらに、植物由来の原料として、バナナの茎やサボテンなどから得られる植物繊維を用いてもよい。
ここで、発明者が検討を行ったところ、コーヒー滓を摺り子木やすり鉢などを用いてすり潰すことにより粉末化しようとした場合、コーヒー滓に含まれる油分の影響によりコーヒー滓がペースト状になり粉末状とすることが難しいことが判明した。また、上記ペースト状のコーヒー滓を塩ビ樹脂原料と混ぜ合わせて塩ビシート材を製作した場合には、同シート材の引張強度が著しく低く実用に耐えないことも判明した。
そこで、発明者が鋭意検討を行ったところ、本実施形態のように液体窒素などを用いて凍結粉砕処理を行うことによりコーヒー滓を粉末化することが可能であるとの知見を得た。そして、粉末化したコーヒー滓を用いて塩ビシート材を製作した場合、同シートの引張強度も向上することが判明した。
また、発明者が鋭意検討を行ったところ、コーヒー滓の代りにコーヒー豆やカカオ豆、落花生などを摺り子木やすり鉢などを用いてすり潰すとペースト状になりやすくコーヒー滓の場合と同様の問題が生じやすいことが判明した。そこで、発明者が追加検討したところ、上述したコーヒー滓の場合と同様に凍結粉砕処理を用いることで塩ビシートの引張強度を向上させることができるとの知見を得るに至った。
さらに、発明者が検討を行ったところ、リンゴやミカン、ブドウ、バナナなどの果実や、これら果実の皮を摺り子木やすり鉢などを用いてすり潰して粉砕しようとする場合には、これらの果実や果実の皮に含有される水分の影響などにより粉砕して微粉化（細粒化とも表現できる）するのが難しいということも判明した。しかしながら、これらの場合においても、上述したコーヒー滓の場合と同様に凍結粉砕処理を行うことで微粉化（細粒化）し、塩ビシートの引張強度を向上させることができるとの知見を得るに至った。
また、コーヒー滓の粉末ＣＰの平均粒径が２５０μｍ以下となるように粉砕処理を行った上で上述した塩ビシート材ＳＨを製作することにより同シート材ＳＨの引張強度を向上させることができることが分かった。さらに、コーヒー滓の粉末ＣＰの平均粒径が１５０μｍ以下となるようにコーヒー滓ＣＳを粉砕処理することがより好ましい。これにより、塩ビシート材ＳＨの引張強度をさらに向上させることができる。また、コーヒー滓ＣＳを粉末化して塩ビシート材ＳＨや塩ビレザーシートＰＨに含有させることによって、同シート材ＳＨ，ＰＨに含まれるコーヒー滓ＣＳの含有量（率）を増加させた場合においても充分な引張強度を得ることができるという利点もある。
また、コーヒー滓、コーヒー豆、カカオ豆、落花生などの種子や、リンゴ、ミカン、ブドウ、バナナなどの果実や、上記果実の皮をコーヒー滓ＣＳの代りに用いる場合においても、コーヒー滓の粉末ＣＰの場合と同様、細粒化（微粉化）することによって塩ビシート材ＳＨの引張強度を向上させることができることが発明者の研究で判明している。具体的には、コーヒー滓、コーヒー豆、カカオ豆、落花生などの種子や、リンゴ、ミカン、ブドウ、バナナなどの果実や、これら果実の皮を用いる場合には、粉末の平均粒径が１００μｍ以下となるように粉砕処理を行うことが好ましい。これにより、塩ビシート材ＳＨの引張強度のバラツキを充分に抑制することが可能となる。なお、塩ビシート材ＳＨの引張強度をさらに向上させたい場合には、上述した粉末の平均粒径が５０μｍ以下となるように粉砕処理を行えばよい。
続いて、上述した粉砕工程Ｓ１を除く他の工程Ｓ２～Ｓ６について図３をさらに参照しつつ説明を行う。調製工程Ｓ２（図１参照）では、不図示のリボンブレンダーなどの混合装置を用いて塩ビ樹脂粉末（レジン）に安定剤、滑剤、可塑剤、着色剤、改質剤などを混ぜ合わせて塩ビ樹脂混合原料Ｑを生成する。図３に示すように、混練工程Ｓ３では、例えば、バンバリーミキサー（密閉式の混練機）３２やミキシングロール対（開放式の混練機）３４Ａ，３４Ｂ、ウォーミングロール対３６Ａ，３６Ｂなどを用いて塩ビ樹脂混合原料Ｑを餅（ゲル）状のコーヒー滓入り混合物Ｒとする。
より具体的には、塩ビ樹脂混合原料Ｑをバンバリーミキサー３２に投入してゲル状となるまで混練した後、ミキシングロール対３４Ａ，３４Ｂに投入するとともに粉砕工程Ｓ１（図２参照）で生成したコーヒー滓の粉末ＣＰを投入して混ぜ合わせることによりコーヒー滓入り混合物Ｒを生成する。その後、加熱機能を有するウォーミングロール対３６Ａ，３６Ｂにコーヒー滓入り混合物Ｒを搬送し、コーヒー滓入り混合物Ｒが冷えないように加熱しつつ同混合物Ｒの粘度を調節する。
図３に示すように、圧延工程Ｓ４では、コーヒー滓入り混合物Ｒをカレンダー装置３８によって圧延してシート状に成型しコーヒー滓を含有する塩ビシート材ＳＨを生成する。カレンダ―装置３８は、コーヒー滓入り混合物Ｒを挟み込む挟持ローラ対３８Ａ，３８Ｂや送りローラ３９Ａ，３９Ｂなどを含む圧延装置である。
また、圧着工程Ｓ５では、上流側のカレンダー装置３８から送り出されるコーヒー滓入り塩ビシート材ＳＨと、送り出し装置４０から複数のローラ４２，４４を介して供給される基布ＢＳとを圧延ローラ対５２，５４の間に挟み込んで圧着し、塩ビレザーシートＰＨを生成する。基布ＢＳは、例えば、編物や織物、不織布などにより構成される。本実施形態では、圧着工程Ｓ５において、基布ＢＳと塩ビシート材ＳＨを貼り合わせているが、基布ＢＳを貼り合わせずに塩ビシート材ＳＨとして用いてもよい。この場合には、圧着工程Ｓ５を設ける必要はない。
図３に示すように、回収工程Ｓ６では、圧着工程Ｓ５から送り出される塩ビレザーシートＰＨを複数の搬送ローラ６１，６２，６３の間を搬送しつつ冷却した上で、巻き取り装置７０で巻き取り回収する。
本実施形態のヴィ―ガンレザー（塩ビレザーシートＰＨ）の製造方法１０によれば、凍結粉砕により生成されたコーヒー滓の粉末ＣＰを用いてヴィ―ガンレザー（換言すると、塩ビレザーシートＰＨ）を製造することができる。これにより、ヴィ―ガンレザーの引張強度を向上させることが可能となる。
上記実施形態では、ヴィ―ガンレザー（塩ビレザーシートＰＨ）の製造方法１０を例に挙げて説明しているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、乾式合成皮革シートの製造方法８０として実現してもよい。この場合の第２実施形態に係る乾式合成皮革シートの製造方法８０について図４および図５を用いて説明を行う。なお、乾式合成皮革シートもヴィーガンレザーに含まれる素材である。
以下の説明では、上記第１実施形態の製造方法１０と共通する部分については適宜説明を省略しつつ同一の符号を付して示すとともに、製造方法１０と構成の異なる部分について主に説明を行うものとする。図４は、製造方法８０における各工程の流れを示すフローチャートである。図５は、図４に示すフローチャートに含まれる各工程のうち加工工程Ｓ１２、貼り付け工程Ｓ１３、回収工程Ｓ１４における各処理の流れを模式的に示す図である。
図４および図５に示すように、乾式合成皮革シートの製造方法８０は、上述した粉砕工程Ｓ１（図２参照）と、混合工程（第２の工程）Ｓ１１と、加工工程（第３の工程）Ｓ１２と、貼り付け工程（第４の工程）Ｓ１３と、回収工程１４とを備える。図４に示すように、混合工程Ｓ１１では、例えば、１液型のポリウレタン樹脂溶液Ｔ１に粉砕工程Ｓ１において生成したコーヒー滓の粉末ＣＰを混合させる。
図５に示すように、加工工程Ｓ１２では、送り出しローラ８１から搬送ローラ８２および塗布ローラ８３を介して離型紙Ｕを下流側に搬送しつつ混合工程Ｓ１１でコーヒー滓の粉末ＣＰを混合したポリウレタン樹脂溶液Ｔ１を塗布（塗工とも表現できる）する。これにより、表皮層用樹脂フィルムＰＵ１を離型紙Ｕ上に形成する。そして、表皮層用樹脂フィルムＰＵ１が形成された離型紙Ｕを下流側に搬送しつつ乾燥機ＨＴ１を用いて乾燥処理を実施する。
貼り付け工程Ｓ１３では、搬送方向における上流側の送りローラ８４A，８４B，８５，８６，８７を介して下流側に離型紙Ｕを搬送しつつ、例えば、２液型のポリウレタン樹脂溶液Ｔ２を表皮層用樹脂フィルムＰＵ１の上に塗布し接着剤層ＰＵ２を形成する。これにより、離型紙Ｕ上に表皮層用樹脂フィルムＰＵ１および接着剤層ＰＵ２を積層させることができる。
次に、表皮層用樹脂フィルムＰＵ１および接着剤層ＰＵ２を積層させた離型紙Ｕを下流側に搬送しつつ乾燥機ＨＴ２内を通過させる。これにより、接着剤層ＰＵ２に含まれる溶剤等を揮発させる。
そして、図５に示すように、送り出しローラ８８から送り出される基布ＴＳ（基体ＴＳとも表現できる）と上流側の乾燥機ＨＴ２を通過した離型紙Ｕとを熱プレスロール対８９Ａ，８９Ｂで挟み込みつつ下流側に送り出す。これにより、離型紙Ｕ上に形成されている接着剤層ＰＵ２に基布ＴＳが貼り合わされる。この結果、乾式合成皮革シートＰＵが形成される。ここで、基布ＴＳは、編物、織物、不織布などにより構成されたシート材である。
回収工程Ｓ１４では、乾式合成皮革シートＰＵが形成された状態の離型紙Ｕを搬送ローラ９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃ，９１Ｄで下流側に搬送し巻取ローラ９２によって巻き取って回収する。なお、離型紙Ｕは、巻取ローラ９２で回収した後に乾式合成皮革シートＰＵから取り外せばよい。この第２実施形態の場合にも、上記第１実施形態と同様の効果を有する乾式合成皮革（樹脂）シートＰＵを得ることができる。
上記第２実施形態では、混合工程Ｓ１１では、ポリウレタン樹脂溶液Ｔ１に粉砕工程Ｓ１において生成したコーヒー滓の粉末ＣＰを混合させているが、本発明はこれに限定されるものではない。混合工程Ｓ１１において、ポリウレタン樹脂溶液Ｔ１の代りにポリウレタン樹脂溶液Ｔ２に粉砕工程Ｓ１において生成したコーヒー滓の粉末ＣＰを混合させてもよい。また、混合工程Ｓ１１において、ポリウレタン樹脂溶液Ｔ１およびポリウレタン樹脂溶液Ｔ２の双方に粉砕工程Ｓ１で生成したコーヒー滓の粉末ＣＰを混合させるようにしてもよい。
また、本発明に係る製造方法は、上述したヴィ―ガンレザーの製造方法１０や乾式合成皮革シートの製造方法８０に限定されるものではなく、湿式合成皮革シートの製造方法として実現してもよい。この場合においても、塗料配合液（ポリウレタン樹脂溶液）に上述した粉砕工程Ｓ１において生成したコーヒー滓の粉末ＣＰを混合させてなる混合溶液を利用することにより、上記第１および第２実施形態と同様の効果を有する湿式合成皮革シートまたは湿式人工皮革シートを得ることができる。
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。
１０ ヴィ―ガンレザー（塩ビレザーシート）の製造方法
８０ 乾式合成皮革シートの製造方法
Ｓ１ 粉砕工程（第１の工程）
Ｓ２ 調製工程（第２の工程）
Ｓ３ 混練工程（第３の工程）
Ｓ４ 圧延工程
Ｓ５ 圧着工程（第４の工程）
Ｓ６ 回収工程
Ｓ１１ 混合工程（第２の工程）
Ｓ１２ 加工工程（第３の工程）
Ｓ１３ 貼り付け工程（第４の工程）
Ｓ１４ 回収工程
Ｑ 塩ビ樹脂混合原料
Ｒ コーヒー滓入り混合物
Ｕ 離型紙
ＣＳ コーヒー滓
ＣＰ コーヒー滓の粉末
ＢＳ，ＴＳ 基布
ＳＨ コーヒー滓入り塩ビシート材
ＰＨ 塩ビレザーシート
ＰＵ 乾式合成皮革シート
８０ 乾式合成皮革シートの製造方法
Ｓ１ 粉砕工程（第１の工程）
Ｓ２ 調製工程（第２の工程）
Ｓ３ 混練工程（第３の工程）
Ｓ４ 圧延工程
Ｓ５ 圧着工程（第４の工程）
Ｓ６ 回収工程
Ｓ１１ 混合工程（第２の工程）
Ｓ１２ 加工工程（第３の工程）
Ｓ１３ 貼り付け工程（第４の工程）
Ｓ１４ 回収工程
Ｑ 塩ビ樹脂混合原料
Ｒ コーヒー滓入り混合物
Ｕ 離型紙
ＣＳ コーヒー滓
ＣＰ コーヒー滓の粉末
ＢＳ，ＴＳ 基布
ＳＨ コーヒー滓入り塩ビシート材
ＰＨ 塩ビレザーシート
ＰＵ 乾式合成皮革シート
Claims (9)
- 植物由来の原料（トチュウを除く）を凍結粉砕して平均粒径が２５０μｍ以下の粉末を生成する第１の工程と、
前記粉末を樹脂原料と混ぜ合わせて混合原料を生成する第２の工程と、
前記混合原料をシート材に加工する第３の工程と、
を含む樹脂シートの製造方法であって、
前記植物由来の原料には、コーヒー滓および／またはコーヒー豆が含まれる、樹脂シートの製造方法。 - 植物由来の原料（トチュウを除く）を凍結粉砕して平均粒径が２５０μｍ以下の粉末を生成する第１の工程と、
前記粉末を樹脂原料と混ぜ合わせて混合原料を生成する第２の工程と、
前記混合原料をシート材に加工する第３の工程と、
を含む樹脂シートの製造方法であって、
前記植物由来の原料には、種子または前記種子由来の原料が含まれる、樹脂シートの製造方法。 - 植物由来の原料（トチュウを除く）を凍結粉砕して平均粒径が２５０μｍ以下の粉末を生成する第１の工程と、
前記粉末を樹脂原料と混ぜ合わせて混合原料を生成する第２の工程と、
前記混合原料をシート材に加工する第３の工程と、
を含む樹脂シートの製造方法であって、
前記植物由来の原料には、果実が含まれる、樹脂シートの製造方法。 - 植物由来の原料（トチュウを除く）を凍結粉砕して平均粒径が２５０μｍ以下の粉末を生成する第１の工程と、
前記粉末を樹脂原料と混ぜ合わせて混合原料を生成する第２の工程と、
前記混合原料をシート材に加工する第３の工程と、
を含む樹脂シートの製造方法であって、
前記樹脂原料には、塩ビ樹脂および／またはポリウレタン樹脂が含まれる、樹脂シートの製造方法。 - 植物由来の原料（トチュウを除く）を凍結粉砕してなる平均粒径が２５０μｍ以下の粉末と、
樹脂原料と、
を含むヴィーガンレザー用樹脂シートであって、
前記植物由来の原料には、コーヒー滓および／またはコーヒー豆が含まれる、ヴィーガンレザー用樹脂シート。 - 植物由来の原料（トチュウを除く）を凍結粉砕してなる平均粒径が２５０μｍ以下の粉末と、
樹脂原料と、
を含むヴィーガンレザー用樹脂シートであって、
前記植物由来の原料には、種子または前記種子由来の原料が含まれる、ヴィーガンレザー用樹脂シート。 - 植物由来の原料（トチュウを除く）を凍結粉砕してなる平均粒径が２５０μｍ以下の粉末と、
樹脂原料と、
を含むヴィーガンレザー用樹脂シートであって、
前記植物由来の原料には、果実が含まれる、ヴィーガンレザー用樹脂シート。 - 植物由来の原料（トチュウを除く）を凍結粉砕してなる平均粒径が２５０μｍ以下の粉末と、
樹脂原料と、
を含むヴィーガンレザー用樹脂シートであって、
前記樹脂原料には、塩ビ樹脂および／またはポリウレタン樹脂が含まれる、ヴィーガンレザー用樹脂シート。 - 前記植物由来の原料に含まれる油分および／または水分が、前記粉末に閉じ込められている、請求項５～８の何れか一項に記載のヴィーガンレザー用樹脂シート。
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