JPH0716810A - セルロース系緩衝材の製造法 - Google Patents

セルロース系緩衝材の製造法

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JPH0716810A
JPH0716810A JP16460493A JP16460493A JPH0716810A JP H0716810 A JPH0716810 A JP H0716810A JP 16460493 A JP16460493 A JP 16460493A JP 16460493 A JP16460493 A JP 16460493A JP H0716810 A JPH0716810 A JP H0716810A
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征次 新井
Masahisa Sakamoto
昌央 坂本
Tsutomu Murano
勉 村野
Masahiro Hamamura
政博 浜村
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 紙を粉砕若しくは解繊して、0.1〜1.0
mmのものが重量割合で50%以上の微砕物と、1.0
〜10.0mmのものが重量割合で50%以上の粗砕物
とを調製し、これら微砕物と粗砕物とを重量割合で10
〜90:90〜10に配合し、固形分濃度3〜30%の
水系接着剤溶液を紙粉砕物に対して重量比で0.5〜
2.5倍添加して混合した後、乾燥して密度0.09〜
0.20に成形する。 【効果】 紙の粉砕物を原料としているので、従来の発
泡スチロールの緩衝材の如く環境問題を生じる虞れが無
い。衝撃を吸収する性能と衝撃によっても破壊しにくい
性質とを兼ね備えた優れた緩衝材を製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種物品の梱包や配置
に際して衝撃や破損等から物品を保護するために使用さ
れるセルロース系緩衝材の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、緩衝材としては発泡スチロール、
発泡ポリエチレン等合成樹脂を原材料とするものが主に
使用されてきた。これら合成樹脂系の緩衝材は、成形が
容易である上に、軽量で緩衝機能に優れ、更にコスト的
にも廉価であることを特徴としているが、再生が困難な
上に廃棄物としての処理が難しいことから、環境汚染源
の一つとして問題視されている。
【0003】一方、古紙を利用したセルロース系緩衝材
も提案されており、例えば特開昭61−89005号で
は粉砕した古紙に接着剤を添加して型入れする方法、特
開平4−263924号では、飲料用カートンの廃棄物
を原料としてチップ化した後に成形し圧締状態でマイク
ロ波を照射する方法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したセル
ロース系緩衝材のうち、前者は低い密度を保ちながら衝
撃に強い緩衝材を得ることはできない。実用化されてい
る大半のセルロース系緩衝材は同じ欠点を有している。
また、後者の緩衝材は、カートンに積層されている樹脂
を溶融させることで保形性を維持するものであって、使
用原料が限られてしまう。
【0005】本発明は、上記従来のセルロース系緩衝材
に代わる新しい緩衝材、つまり低い密度で衝撃に強い緩
衝材を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係るセルロース
系緩衝材の製造法は、紙を粉砕若しくは解繊して、0.
1〜1.0mmのものが重量割合で50%以上の微砕物
と、1.0〜10.0mmのものが重量割合で50%以
上の粗砕物とを調製し、これら微砕物と粗砕物とを重量
割合で10〜90:90〜10に配合し、固形分濃度3
〜30%の水系接着剤溶液を紙粉砕物に対して重量比で
0.5〜2.5倍添加して混合した後、乾燥して密度
0.09〜0.20に成形することを特徴とする。ま
た、乾燥手段が、出来上がり密度0.09〜0.20に
なるよう成形型に収納し、高周波加熱装置により加熱成
形することを特徴とする。
【0007】本発明において、緩衝材の原料となる紙と
しては、新聞、雑誌、コピー用紙、地券、中白、上白等
の古紙或いは未使用紙の他、段ボールを用いることもで
きる。これらの紙を粉砕又は解繊する手段としては、ハ
ンマーミル、ターボカッター、ターボミル等が使用され
る。本発明は、紙粉砕物又は紙解繊物として0.1〜
1.0mmのものが重量割合で50%以上に調整した微
砕物と1.0〜10.0mmのものが重量割合で50%
以上に調整した粗砕物とを併用することを特徴とする。
なお、微砕物と粗砕物の寸法は、個々の長辺を以て表し
ており、大まかに見て粗砕物は紙としての形態をとどめ
る大きさであると言える。微砕物は、それ自身に耐衝撃
強度の乏しいセルロースの集合体に、緩衝材としての強
度を与えるために内部空隙を埋める機能を有し、一方、
粗砕物は、衝撃を吸収し且つ原形に復帰するに足る内部
空隙を確保する。繊維長分布から見た場合、0.1mm
以上2mm未満の物が55〜75%、2mm以上10m
m以下の物が25〜10%、その他0〜20%とするこ
とが望ましい。以下、本明細書においては、微砕物と粗
砕物とを総称して単に「紙粉砕物」という。
【0008】紙組成物を固定する接着剤としては、製造
現場の作業環境等からは水系の接着剤が好ましく、澱
粉、アラビアゴム等の天然物や、スチレンブタジエン樹
脂(SBR)、アクリル樹脂、エチレン酢ビ樹脂、酢ビ
樹脂、ユリア・メラミン樹脂等の合成樹脂の水溶性或い
はエマルジョンタイプが用いられる。
【0009】添加方法としては、接着剤溶液を紙の微砕
物と粗砕物とを混合しながら少しずつ添加しても良い
が、スプレー噴霧すると一層均一混合が容易になる。接
着剤溶液の固形分濃度は3〜30%に調整される。好ま
しくは、紙組成物の接着効果や緩衝効果、コストを考え
た場合、5〜25%に調整するのが望ましい。
【0010】紙組成物に対する接着剤溶液の添加量は成
形体の緩衝性に大きく影響し、多くなるほど緩衝性は良
くなる。しかし、同じ添加量でも、紙組成物に対する接
着剤の添加部数が少なければ、すなわち接着剤濃度が薄
ければ、同じ緩衝効果でありながらも成形体強度が弱く
なり衝撃によって破壊が起こる虞れがある。従って、紙
組成物に対する接着剤の添加部数は、緩衝材の用途に応
じて決定される緩衝値での必要強度によって決ることに
なる。また、本発明においては、乾燥処理に際しての水
分量が製品の品質に大きく影響することから、固形分濃
度3〜30%の水系接着剤溶液を紙粉砕物に対して重量
比で0.5〜2.5倍添加する。接着剤溶液の添加量が
2.5倍を超えると、高周波加熱乾燥時間が長く掛かる
と共に、構造的にも微砕繊維と粗砕繊維との間の相互機
能が低下し、成形体の強度が弱くなってしまう。
【0011】更に成形密度も成形体の緩衝性に影響し、
成形密度が大きくなるほど緩衝性が良くなるが、密度
0.09〜0.12でほぼ飽和状態となり、これ以上密
度を大きくしても緩衝性の向上を期待することができな
い。0.09未満ではその接着剤添加量で十分な緩衝性
が発揮されず、しかも衝撃によって破壊されてしまう虞
れがある。また、0.20を超えると緩衝性は同等で衝
撃を吸収する能力は十分あるが、低密度で衝撃に強い緩
衝材を得ることはできない。
【0012】成形後、この成形品を乾燥して緩衝材を得
る。乾燥手段は、自然乾燥、熱風乾燥等あるが、本発明
では成形時に型内に収容したまま高周波加熱装置を用い
高周波加熱乾燥を行うと型崩れが起こることがない。使
用する高周波は、高い周波数のものが有利ではあるが、
短波、超短波、マイクロ波のいずれであっても良く、特
に、金属製型を使用する場合には周波数が低目のもので
あって良い。
【0013】また、成形物の表面に接着剤を噴霧、又は
ワリフ或いはフィルムを貼着することで、成形物表面の
微細繊維が脱落することを防止することができる。
【0014】
【作用】本発明では、微砕物と粗砕物の併用、つまり粉
砕程度の異なる2種類の紙粉砕物又は解繊物を併用する
こと、並びに接着剤濃度及び接着剤溶液添加量を調整し
て密度0.09〜0.20に成形することによって、緩
衝材としての内部の緻密さの程度がほどよく仕上がり、
衝撃によっても破損しない強度(保形性)と衝撃を吸収
する能力を合わせて実現することができる。
【0015】
【実施例】以下に、実施例に従って本発明を説明する。
【0016】[実施例1〜7]新聞古紙を原料として、
これをハンマーミルを用いて粉砕し、0.1〜1.0m
mのものが60%の微砕物と、2.0〜5.0mmのも
のが70%の粗砕物とを得た。この微砕物と粗砕物とを
重量割合で50:50に混合し、更に紙粉砕物100重
量部に対して固形分濃度12.3%の水系接着剤溶液
(種類は表1に記載)を61.22重量部をスプレー噴
霧しながら均一に混合した。紙粉砕物の自然水分6.5
%を考慮した場合、絶乾紙粉砕物と接着剤固形分との比
率は、100:8.05になる。また、平均繊維長は
1.20mmであった。
【0017】次に、上記の混合物を内側にテフロン被覆
を施した直方体(7cm×7cm×5cm)の樹脂金型
に密度が0.1になるように充填し、その後、型に収容
したままで、高周波加熱器(三洋電機株式会社製、EM
O−V92F)によって、500W/2450MHzの
高周波で3分間加熱乾燥し、自然冷却した後に型から成
形物を取出した。
【0018】[比較例1]実施例1において、紙粉砕物
として平均繊維長0.39mmの微砕物のみを使用した
以外は同様にして成形物を造った。
【0019】[比較例2]実施例1において、紙粉砕物
として平均繊維長5.0mmの粗砕物のみを使用した以
外は同様にして成形物を造った。成形物は脆く形状が不
安定であり、圧縮時に損壊してしまった。
【0020】[実施例8〜14]実施例1〜7におい
て、水系接着剤溶液の使用量を122.45重量部と
し、高周波加熱時間を5分間とした以外は同様にして、
成形物を得た。なお、この場合、絶乾紙粉砕物と接着剤
固形分との比率は、100:16.1である。
【0021】[比較例3]実施例8において、紙粉砕物
として平均繊維長0.39mmの微砕物のみを使用した
以外は同様にして成形物を造った。
【0022】[比較例4]実施例8において、紙粉砕物
として平均繊維長5.0mmの粗砕物のみを使用した以
外は同様にして成形物を造った。成形物は脆く形状が不
安定であり、圧縮時に損壊してしまった。
【0023】[実施例15〜27]実施例8において、
紙組成物100重量部に対して接着剤濃度、添加量を変
化させた以外は同様にして成形物を造った。但し、実施
例18、22、23、25、26及び27については、
接着剤溶液の添加量が少ないことから、高周波加熱乾燥
時間を3分間とした。
【0024】[比較例5]実施例8において、接着剤溶
液を添加しない以外は同様にして成形物の製造を試みた
が、成形できなかった。
【0025】[比較例6]実施例8において、接着剤溶
液に代えて、同量の水を添加した以外は同様にして成形
物を造った。
【0026】[比較例7〜13]実施例8において、接
着剤溶液の濃度を3%未満或いは30%より濃くした以
外は同様にして成形物を造った。
【0027】[比較例14]実施例8において、接着剤
溶液を紙粉砕物に対して重量比で3.7倍添加した以外
は同様にして成形物を造った。
【0028】[実施例28〜39]実施例1において、
成形後の密度を0.09から0.20にした以外は同様
にして成形物を造った。なお、添加した接着剤の固型分
は表4に記載の通りである。
【0029】[比較例15〜18]実施例28におい
て、成形密度を0.09未満、或いは0.20超とした
以外は同様にして成形物を造った。
【0030】以上の実施例及び比較例で造られた成形物
について、緩衝材としての性能を評価するために、下記
項目の試験を行い、結果を表1、2、3及び4に示し
た。
【0031】密度(g/cm3 ) 耐圧縮性:テンシロン(オリエンテック社製、OTM
−1−5000B型)で成形物を圧縮速度25mm/分
で3cm圧縮した時の単位体積当りの圧縮エネルギー
(kgf/cm2 )を求め、成形体の強度評価値とし
た。
【0032】緩衝特性:緩衝係数(静的応力÷単位面
積当たりの圧縮エネルギー、(kgf/cm2 ) ÷ (kgf/cm3 /
cm)を求め、成形物の緩衝特性を評価した。なお、緩衝
係数が小さい値ほど緩衝特性は良い。また、静的応力は
成形物単位体積当たりの最適緩衝荷重を表す。
【0033】
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】 表1、2、3及び4から、本発明の実施例に係る製品
は、紙粉砕物として微砕物と粗砕物とを併用し、成形密
度及び添加する接着剤溶液の濃度、量が一定範囲になる
よう成形したことによって、強度と緩衝性に優れている
ことが分かる。これに対して、微砕物のみ或いは粗砕物
のみを使用した比較例1、3及び2、4は、脆く耐圧縮
性試験時の衝撃によって破壊されてしまった。接着剤濃
度が低すぎたり高すぎたり、また接着剤溶液添加量が少
なかったり多かったりした比較例5〜14では、強度が
不足したり緩衝性が劣ったりしている。更に密度を小さ
くした比較例15〜18では、成形物は強度と緩衝性に
おいて、性能が不十分であることが分かる。接着剤とし
ては、エマルジョンタイプのスチレンブタジエン樹脂、
またはアクリル樹脂が性能、ハンドリング上から好適で
ある。
【0034】
【発明の効果】本発明は、上記の通り紙の粉砕物を原料
としているので、従来の発泡スチロールの緩衝材の如く
環境問題を生じる虞れが無く、しかも古紙のゴミ化問題
に対しても再資源化の有効な手段となる。本発明の製法
によれば、セルロース系の緩衝材であるにも拘らず、衝
撃を吸収する性能と衝撃によっても破壊しにくい性質と
を兼ね備えた優れた緩衝材を製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜村 政博 東京都新宿区上落合1丁目30番6号 日本 製紙株式会社商品開発研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 紙を粉砕若しくは解繊して、0.1〜
    1.0mmのものが重量割合で50%以上の微砕物と、
    1.0〜10.0mmのものが重量割合で50%以上の
    粗砕物とを調製し、これら微砕物と粗砕物とを重量割合
    で10〜90:90〜10に配合し、固形分濃度3〜3
    0%の水系接着剤溶液を前記の紙粉砕物及び紙解繊物に
    対して重量比で0.5〜2.5倍添加して混合した後、
    乾燥して密度0.09〜0.20に成形することを特徴
    とするセルロース系緩衝材の製造法。
  2. 【請求項2】 前記乾燥手段として、出来上がり密度
    0.09〜0.20になるように成形型に収納した状態
    で、高周波加熱成形することを特徴とする請求項1に載
    のセルロース系緩衝材の製造法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005289441A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Shin Etsu Polymer Co Ltd エア緩衝材
JP2020172318A (ja) * 2019-04-12 2020-10-22 王子ホールディングス株式会社 緩衝材用パルプチップおよびその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005289441A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Shin Etsu Polymer Co Ltd エア緩衝材
JP2020172318A (ja) * 2019-04-12 2020-10-22 王子ホールディングス株式会社 緩衝材用パルプチップおよびその製造方法

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