JPH05263400A - セルロース発泡体およびその製造方法 - Google Patents

セルロース発泡体およびその製造方法

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JPH05263400A
JPH05263400A JP8839892A JP8839892A JPH05263400A JP H05263400 A JPH05263400 A JP H05263400A JP 8839892 A JP8839892 A JP 8839892A JP 8839892 A JP8839892 A JP 8839892A JP H05263400 A JPH05263400 A JP H05263400A
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cellulose
foam
product
slurry
pulp
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JP8839892A
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Hirotsugu Takagi
博嗣 高木
Matsuomi Nishimura
松臣 西村
Yasubumi Sato
泰文 佐藤
Rie Ueno
理恵 上野
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 天然素材を使用し、分解が容易であって、か
つ従来の合成高分子による発泡体と同等の機能を有し、
しかもその製法が簡単である発泡体を提供する。 【構成】 緻密な外皮に包まれた内部が多孔性のセルロ
ース発泡体であって、自然界に存在する天然構造物質や
成形助剤を含んでいてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は主にセルロース加工物か
ら形成される構造物、セルロース加工物と自然界に存在
する天然物構造体から形成される構造物、あるいはセル
ロース加工物と成形助剤から形成される構造物であっ
て、再生可能な衝撃緩衝材、断熱材、吸湿材、防音材等
に利用可能なセルロース発泡体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】断熱性、防音性、衝撃緩衝性、吸湿性を
有する多孔質体として、スチロール、ポリエチレン、ポ
リウレタン等の合成高分子発泡体が広く使用されてい
る。しかし、これらは分解性に乏しいため、自然界に放
置、あるいは廃棄物として埋立てた場合には、長期間原
形を保ち、そのためにこれを捕食した野生生物への影響
やゴミ問題の原因となっている。また燃焼熱が高いた
め、焼却炉の損傷にもつながり、そのために焼却能力の
低下を招来する。従って、これら合成高分子に代わる生
分解性の素材の必要性が高まっている。
【0003】セルロースあるいはパルプは天然素材を原
料としており生分解性を有し、またリサイクル性の高い
材料であるが、強度面、製法面、コスト面で合成高分子
発泡体に代替することが今迄は困難であった。例えば衝
撃緩衝材に使用されているパルプモールドは肉厚に出来
ないために、軽量な製品の梱包材としては使用できる
が、重量物や複雑な形状の製品に適用できないという弱
点を持っていた。また発泡パルプ成形物の製法として、
パルプの主成分であるセルロースをアルカリでアルカリ
セルロースとし、二硫化炭素により硫化し、これを水酸
化ナトリウム溶液に溶解してビスコースを得て、次にこ
のビスコースに結晶硫酸ナトリウム等を添加し、得られ
た混合物を鋳型にいれ、加熱凝固させた後に酸性水溶液
でセルロースを再生し、水洗、乾燥して発泡セルロース
を製造する方法は公知である。
【0004】しかしながら、上記従来技術ではパルプの
スラリー化、セルロースのビスコース化、添加物の混
合、加熱、セルロースの再生、水洗、乾燥等、数種の工
程が必要な上にパルプ廃液、アルカリ、酸性水溶液、硫
酸ナトリウム廃液等の廃棄物処理も必要になるために発
泡パルプ成形物はコストが高いという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】以上の様に従来技
術である発泡スチロール等の合成高分子による発泡成形
材は環境負荷が大きいという問題があり、一方原料にセ
ルロースを用いた成形材料や発泡体は強度が小さく、か
つ製法が複雑であって、更にコストが高いという問題が
あった。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような従来の欠点を
克服して、本発明者は天然素材を使用し、分解性が容易
であって、さらに従来の合成高分子発泡体と同等の機能
と機械的強度を有する発泡体を提供する発明を完成し
た。本発明のセルロース発泡体は緻密な外皮とそれに包
まれた多孔質構造を有する内部からなっており、緻密な
外皮が形状の維持と強度を確保し、多孔質部が緩衝性、
断熱性、防音、保水に寄与している。本発明のセルロー
ス発泡体の原料がセルロース製であれば、どのような種
類のものであってもよいが、比較的繊維長が短いセルロ
ースも原料として使用可能である。すなわちこれまで事
務用品用の紙として再利用が困難とされてきたオフィス
用シュレッダー屑もこの発明には使用できて、資源の再
利用にも極めて有効である。更に本発明ではこれらセル
ロースを主成分とするセルロース発泡体を形成する際
に、天然に存在する物質を添加することも可能である。
天然に存在する物質とパルプの繋りが形状の維持と強度
を確保し、また天然に存在する物質は緩衝性を向上する
役目も持っている。天然に存在する物質としては組織内
に空隙を有し、弾力性を有することが望ましく、減圧加
熱乾燥後に形状が変化したり、腐敗等をしなければ、動
物性の材料であっても良い。例えばヘチマ、モミガラ、
落花生の殻などが挙げられる。これらの天然材料はいず
れも生分解性であるために環境に負荷をあたえなく、天
然廃棄物として廃棄する予定のもの使用すれば、資源の
再利用としても有効である。
【0007】これらの添加する天然物質の種類、量はそ
の用途、目的に応じて変更する。
【0008】更に本発明ではこれらセルロースを主成分
とするセルロース発泡体を形成する際に、成形助剤を添
加することも可能である。成形助剤としては1)水に溶
解もしくは分散して、パルプスラリーの粘度を上げる物
質、2)水に溶解もしくは分散する発泡剤を挙げること
ができる。1)としてはゼラチン、カゼイン等の動物性
の高分子、澱粉、デキストラン、プルラン、アルギン
酸、カードラン等の植物性の高分子、カルボキシメチル
セルロース、アルギン酸エステル等の半合成高分子、ポ
リビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアク
リル酸、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド
等の合成高分子、スメクタイト、腐植等の土壌由来の粘
性物質が挙げられる。これらのなかでカルボキシメチル
セルロース、カードラン、スメクタイトはパルプスラリ
ーを均一化し、特に好ましい。2)としては重炭酸ナト
リウム、アンモニウム鉄ミョウバン等の無機発泡剤、ア
ゾジカーボンアミド、ベンゼンスルフォニルヒドラジド
等の有機発泡剤が挙げられるが、重炭酸ナトリウムとミ
ョウバンを混合して使用することが好ましい。
【0009】これらの成形助剤はスラリー内部の気泡の
安定化に寄与し、発泡によって本発明の特徴である緻密
な外皮と多孔質構造の生成を促進する。特に1)は成形
後にセルロース繊維を固定するバインダーとして作用
し、発泡体の強度およびまた耐水性を向上させる効果を
有しているので好ましい。これらの助剤は単独で、また
は併用して用いられ、その添加量は水100部にたいし
て0.01〜10部、好ましくは0.1〜2部であり、
得られる発泡体の用途、目的によって変更する。次に製
造方法について述べる。短冊状等に裁断された紙等のセ
ルロース繊維を水に浸して攪拌し、セルロースを主成分
とするスラリーを作製する。また撹拌の際には成形助剤
を添加してもよい。また得られたスラリーに天然に存在
する物質を小さく裁断して添加しても良い。
【0010】このようにして得られたスラリーをそれぞ
れの目的に応じた形状の鋳型に流し込む。真空ポンプに
より減圧しながら加熱することによりスラリーの水分が
急激に蒸発し、外皮が緻密であって、一方内部が多孔質
である成形体が作製される。外皮の厚さはパルプスラリ
ー中のパルプ量と水分によって変化するが、その厚さが
薄すぎると形状維持力、強度が低く、厚すぎると重量が
増大し、衝撃緩衝能力が低くなる。また内部の空孔はス
ラリー中のパルプの比率が小さい場合には、大きくなる
傾向がある。また天然に存在する物質か成形助剤を加え
た場合には、その種類や量にも関係するが、その用途に
応じて適切な値を選択する。その鋳型は水蒸気の放散、
脱出が均一であるような形状、構造が好ましく、金属メ
ッシュやサブミリからミリの大きさの穴を多数あけた金
属板、多孔質セラミクスなどが適している。急激な発泡
をさせるためにスラリーを減圧前に水の沸点以下に予備
加熱をしておくと、乾燥後の収縮の少ない発泡体が得ら
れる。
【0011】以上の製造方法により所望の形状のセルロ
ース発泡体が作製される。
【0012】
【実施例】
実施例1 オフィスシュレッダーによって裁断された平均巾3m
m、平均長45mmの紙片を水と混合し、高速に撹拌し
て、パルプスラリーを作製する。そのときの紙と水の混
合比は重量比で1:15である。このスラリー状の物質
を金属メッシュ製の立方体に流し込み、乾燥機中で常圧
下で90℃、30分間予備加熱後に乾燥機の内部温度を
150℃に昇温し、真空ポンプで減圧し、1時間真空乾
燥した。以上の製法により作られた成形体の断面を図1
に示す。この成形体は緻密な外皮と内部の多孔質構造よ
り構成されていることが図より明らかである。このセル
ロース発泡体の圧縮強度は1kg/cm2 以上、比重は
約0.4であり、適度な弾力性を有し、衝撃緩衝材とし
て使用可能である。 実施例2 パルプスラリー原料として実施例1で使用したのと同様
の古紙シュレッダー片と牛乳、ジュース等の飲料包装用
紙パックの破砕片を等量使用し、これに水を重量比で
1:10加えて、高速撹拌したものを使用した。このパ
ルプスラリーを径0.6mmの穴が81個/cm2 あけ
られたステンレス板で作成した直方体鋳型に流し込み、
乾燥機中で常圧下で95℃に加熱後に、乾燥機の内部温
度を150℃に昇温し、真空ポンプで真空乾燥させるこ
とによってセルロース発泡体を作製した。このセルロー
ス発泡体の比重は約0.2であった。この発泡体は実施
例1の発泡体に比較して弾力性が高く、良好な衝撃緩衝
材として利用可能である。 実施例3 パルプスラリー原料として古紙シュレッダー片と水を重
量比1:20の割合で高速かくはんしたものを使用し、
焼結ガラス製鋳型に流し込み、2.45GHzのマイク
ロ波を減圧下で5分間照射した。その後乾燥機の内部温
度を150℃に上昇し、約1時間乾燥させた。作製した
セルロース発泡体の比重は約0.3である。内部はサブ
ミリから1ミリの空孔が多数ある多孔質構造であった。 実施例4 オフィスシュレッダーによって裁断された平均幅3m
m、平均長45mmの紙片を水に浸し、撹拌し、パルプ
スラリーを作製する。その混合比は重量比で紙:水=
1:20とする。これにヘチマの網状構造をした繊維質
の部分を約1cm角に切ったヘチマ片を混合する。
【0013】このスラリー状物質を金属メッシュ製の立
方体に流し込み、乾燥機中で常圧下で95℃で40分間
予備加熱後にこの乾燥機の内部温度を150℃に昇温
し、真空ポンプで減圧し、1時間真空乾燥した。
【0014】以上の製法によって作製した成形体の断面
を図2に示す。この成形体が多孔質構造になっているこ
とは図より明らかである。このヘチマ片を混合したセル
ロース発泡体の圧縮強度は約2.0kg/cm2 であ
り、ヘチマを加えないセルロースのみの発泡体よりも強
度が強く、また一方、空隙も多く、弾力性がすぐれてお
り、圧縮永久歪は小さい。 実施例5 実施例4で作製したパルプスラリーに米のモミガラを加
え、実施例4と同様に撹拌し、混合する。
【0015】このスラリー状物質を金属メッシュ製の立
方体に流し込み、乾燥機中で常圧下で90℃で40分間
予備加熱後に、この乾燥機の内部温度を150℃に昇温
し、真空ポンプで減圧し、1時間真空乾燥した。
【0016】以上の方法によって作製した成形体の断面
を図3に示す。この成形体が多孔質構造になっているこ
とは図より明らかである。このモミガラを混合したセル
ロース発泡体はセルロースのみの発泡体よりも形態安定
性が優れ、圧縮強度も優れていて、その値は2.2kg
/cm2 であった。 実施例6 実施例4で作製したパルプスラリーに落花生の殻を約1
cm角に砕いて、混合し、撹拌する。
【0017】このスラリー状物質を金属メッシュ製の立
法体に流し込み、乾燥機中で常圧下で99℃で40分間
予備加熱後にこの乾燥機の内部温度を150℃に昇温
し、真空ポンプで減圧し、90分間真空乾燥した。
【0018】以上の製法によって作製した成形体の断面
を図4に示す。この成形体が多孔質構造になっているこ
とが図より明らかである。この落花生の殻を混合したセ
ルロース発泡体の圧縮強度は3.0kg/cm2 であっ
て、非常に強く、弾力性も大きいのが特徴である。 実施例7 オフィスシュレッダーにより裁断された紙片100部に
対して、カルボキシメチルセルロース20部、水100
0部を加えて高速に撹拌して、パルプスラリーを作製す
る。
【0019】このスラリー状物質を金属メッシュ製の直
方体に流し込み、乾燥機中で常圧下で90℃で30分予
備加熱後にこの乾燥機の内部温度を150℃に昇温し、
真空ポンプで減圧し、2時間真空乾燥した。
【0020】以上の製法によって作製した成形体の断面
を図5に示す。この成形体が緻密な外皮と内部の多孔質
構造からなっていることが図より明らかである。このセ
ルロース発泡体の圧縮強度は10kg/cm2 以上であ
り、また水をかけてもほとんど変形しなかった。 実施例8 実施例7で使用したシュレッダー片と同様のシュレッダ
ー片に牛乳、ジュース等の飲料包装用パックの破砕片を
等量混合し、この混合物100部に対してスメクタイト
10部、水1000部を加え、高速撹拌機でパルプスラ
リーを得た。このスラリー状物質を径0.6mmの穴が
81個/cm2 あけられたステンレス板製の直方体鋳型
に流し込み、乾燥機中で常圧下で95℃に加熱後、15
0℃に昇温し、真空乾燥させて、セルロース発泡体を作
成した。
【0021】以上の製法により作製された成形体の断面
を図6に示す。
【0022】この発泡体の圧縮強度は1kg/cm2
あり、適度な弾力性を有し、衝撃緩衝材として使用可能
である。 実施例9 成形助剤としてカードラン10部、重炭酸ナトリウム2
部、アンモニウム鉄ミョウバン2部をスラリーに混合し
た以外は、実施例7と同様にして、発泡体を得た。この
セルロース発泡体の圧縮強度は5kg/cm2 であっ
た。
【0023】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の発泡体はセ
ルロースを原料とするために生分解性があり、かつ使用
済紙類を利用できるので、資源再利用にも極めて有効で
ある。しかも従来のポリマー発泡体と同様の多孔質構造
が容易に形成されるために、衝撃緩衝材等として従来の
衝撃緩衝材の代替品として使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のセルロース発泡体(繊維の形状等)
の断面を撮影した図面代用写真であり、その倍率は1.
5倍である。
【図2】実施例4のセルロース発泡体(繊維の形状等)
の断面を撮影した図面代用写真であり、その倍率は1倍
である。
【図3】実施例5のセルロース発泡体(繊維の形状等)
の断面を撮影した図面代用写真であり、その倍率は1倍
である。
【図4】実施例6のセルロース発泡体(繊維の形状等)
の断面を撮影した図面代用写真であり、その倍率は1倍
である。
【図5】実施例7のセルロース発泡体(繊維の形状等)
の断面を撮影した図面代用写真であり、その倍率は1倍
である。
【図6】実施例8のセルロース発泡体(繊維の形状等)
の断面を撮影した図面代用写真であり、その倍率は1倍
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 理恵 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 緻密なセルロース外皮に包まれ、その内
    部が多孔質のセルロース発泡体。
  2. 【請求項2】 請求項1の発泡体の製造方法。
  3. 【請求項3】 セルロース原料と自然界に存在する天然
    物構造体を含むことを特徴とする請求項1の発泡体。
  4. 【請求項4】 請求項3の発泡体の製造方法。
  5. 【請求項5】 セルロース原料と成形助剤を含むことを
    特徴とする請求項1の発泡体。
  6. 【請求項6】 請求項5の発泡体の製造方法。
  7. 【請求項7】 通気性の壁面を有する鋳型にセルロース
    のみから成る、あるいは自然界に存在する天然物構造体
    を含む、あるいは成形助剤を含むパルプスラリーを充填
    した後、減圧下で加熱する工程を含む請求項1のセルロ
    ース発泡体。
  8. 【請求項8】 請求項7のセルロース発泡体の製造方
    法。
JP8839892A 1992-03-13 1992-03-13 セルロース発泡体およびその製造方法 Pending JPH05263400A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007262145A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Toshiba Corp 発泡成形体およびその製造方法ならびにその再生方法
US7306834B2 (en) 2000-04-26 2007-12-11 Kao Corporation Heat insulating container
IT202100033146A1 (it) * 2021-12-30 2023-06-30 Thegg Domotica S R L Metodo e relativo impianto per la produzione di supporti in biomateriale per imballi
SE2230305A1 (en) * 2022-09-23 2024-03-24 Stora Enso Oyj A solid cellulose foam product for protection of an object, and a method of producing said solid foam product

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