(57)【要約】【課題】環境に配慮した、合成樹脂製のプラスチックに代わる新規な成形物を提供することである。【解決手段】綿繊維由来の成形物の製造方法であって、綿繊維を平均繊維長０．３ｍｍ以下となるようにフィブリル化し、このフィブリル化綿繊維を８０〜９０％の含水率で水とともに攪拌し、この攪拌物を乾燥固化させて成形物を得ることを特徴とする。本願発明によれば、成形物を綿繊維により構成することができるため、地中に廃棄しても環境汚染の問題が生じず、しかも、この成形物を得るためにバインダー等の固化材を添加する必要がないため、製造工程を簡素化して、コストを削減することができる。【選択図】  図１
2008075405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
綿繊維由来の成形物の製造方法であって、
前記綿繊維を平均繊維長０．３ｍｍ以下となるようにフィブリル化し、
このフィブリル化綿繊維を８０〜９０％の含水率で水とともに攪拌し、この攪拌物を乾燥固化させて成形物を得ることを特徴とする綿繊維由来の成形物の製造方法。
【請求項２】
前記成形物はプラスチックであることを特徴とする請求項１に記載の綿繊維由来の成形物の製造方法。
【請求項３】
前記攪拌物を型枠内で乾燥固化させることを特徴とする請求項１に記載の綿繊維由来の成形物の製造方法。
【請求項４】
前記成形物の見かけ上の比重が１．２ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする請求項１に記載の綿繊維由来の成形物の製造方法。
【請求項５】
前記攪拌工程において芳香剤が混入されることを特徴とする請求項１に記載の綿繊維由来の成形物の製造方法。
【請求項６】
前記攪拌工程において染色剤が混入されることを特徴とする請求項１に記載の綿繊維由来の成形物の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のうちいずれか１つに記載の製造方法により製造される綿繊維由来の成形物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は環境に優しい綿繊維由来の成形物に関し、特に、合成樹脂プラスチックにより構成される成形物の代替品として用いることのできる、綿繊維由来の成形物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、社会生活を営むことにより発生する様々な材料や製品の廃棄物が地球全体の問題となり、環境汚染の観点から、その処理が重要な課題として捕らえられるようになっている。【０００３】
ところで、我々の生活において重要な地位を占める材料として、合成樹脂のプラスチックが挙げられる。該プラスチックは、軽くて強い、成形が容易、腐食しにくい、水・気体を通さない、電気絶縁性・耐熱性に優れているなどの性質を有しており、その利便性から生産量は年々増加している。【０００４】
ところが合成樹脂のプラスチックのリサイクルシステムは十分に整っておらず、廃プラスチックの多くは焼却・埋め立てなどの方法で処理されてきた。しかし、焼却により処理すると、ダイオキシンが発生したり、高温の排熱により焼却炉を傷めるなどの問題が発生する。また、埋め立て処理をした場合には、ほとんど分解されずに数百年単位の長期にわたり原形のまま残ってしまうという環境問題が生じている。【０００５】
そのような事情に鑑み、土壌などの環境中で微生物などの働きにより分解される、生分解性プラスチックによる成形物が提案されている（例えば特許文献１）。【０００６】
特許文献１に記載の発明は、穀類、雑草等の植物繊維、砂糖キビ、パイナップル又は海藻類等の１００％天然素材を微細化した主材と、柿渋、コンニャク粉、松ヤニ又はウルシ等の１００％天然素材からなるバインダーとを水を介して混合し、所定形状に乾燥固化して構成したことを特徴とする生分解性プラスチックである。当該成形物は、生分解により加工品全体が環境中で分解されうるため、土壌汚染や大気汚染の発生を防止できる。【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、その製造工程において植物繊維などの主材のほかに主材を吸着させるためのバインダーを必要とし、このバインダーを、土壌などの環境中において微生物により分解させるためには、１００％の天然素材で構成する必要がある。すなわち、該成形物を製造するためには、主材のほかに天然物からバインダーの原料を取得する工程と、この取得した原料からバインダーを製造する工程とが必要とされる。したがって、成形物を製造するのに手間がかかる。
【特許文献１】特開２００５−０２３２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情に基づきなされたものであり、その目的は環境に配慮した、合成樹脂製のプラスチックに代わる新規な成形物を提供することにある。【０００９】
また、従来よりも簡単な方法で合成樹脂製のプラスチックに代わる新規な成形物を製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の発明は綿綿繊維由来の成形物の製造方法であって、
綿繊維を平均繊維長０．３ｍｍ以下となるようにフィブリル化し、このフィブリル化綿繊維を８０〜９０％の含水率で水とともに攪拌し、この攪拌物を乾燥固化させて成形物を得ることを特徴とする。ここで、該成形物は可塑性を有する綿繊維由来の新規なプラスチックであり、従来の合成樹脂性のプラスチックとは異なる。【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、型枠内で前記攪拌物を乾燥固化させることを特徴とする。また、第３の発明は、第１及び第２の発明において該成形物の見かけの比重を１．２ｇ／ｃｍ３以上とすることを特徴とする。さらに、第４の発明は、第１〜第３の発明における攪拌工程において芳香剤を混入して、該成形物を香り付けすることを特徴とする。さらにまた、第５の発明は、第１〜第４の発明における攪拌工程において染色剤を混入して、該成形物を色付けすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明によれば、成形物を綿繊維により構成することができるため、地中に廃棄しても環境汚染の問題が生じない。しかも、この成形物を得るために、バインダー等の固化材を添加する必要がないため、製造工程を簡素化してコストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の成形体を製造するための工程図である。
【図２】本実施形態の成形物を例示する斜視図である。
【図３】本実施形態の成形物の成形性を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。【００１５】
本願発明の実施形態である綿繊維由来の成形物の製造方法は、綿繊維を石臼などの微裁断装置により平均繊維長が０．３ｍｍ以下となるようにフィブリル化し、このフィブリル化された綿繊維を８０〜９０％の含水率で水とともに攪拌し、この攪拌物を乾燥固化させて成形物を得ることを特徴とする。これにより、合成樹脂製のプラスチックに代わる新規な成形物を得ることができる。この新規な成形物は、地中内に生息する微生物などにより自然分解されるため、地中に廃棄しても安全上の問題は生じない。さらに、成形物を得るために、綿繊維にバインダーなどの固化材料（粘性材料）を添加する必要がないため、製造工程を簡素化して、コストを削減することができる。【００１６】
次に、図１を参照しながら、本実施形態の綿繊維由来の成形物の製造方法について、詳細に説明する。ここで、図１は、本実施形態の綿繊維由来の成形物の製造方法を有効に実施するための製造システムを示したブロック図である。【００１７】
まず、フィブリル化を行う前に、原料となる綿繊維の前処理を行う。図１に示すように、複数のローラーカードを使用して、原綿若しくは晒し綿から目付け１５０〜１８０ｇ／ｍ２の薄綿帯を生成する。続いて、圧力４．０ｇ／ｍ２で圧縮処理を行うことによりエンボス加工して、ペーパ状の綿帯を生成する。これをシュレッダーで縦方向（綿帯の長手方向）及び横方向（綿帯の幅方向）に裁断処理することにより、一辺の長さを３〜４ｍｍとした角型の綿帯の切片を生成する。【００１８】
次に、マスコロイダーを用いて綿繊維をフィブリル化する。このマスコロイダーは、上下一対の上側及び下側石臼から構成されており、上側石臼は固定され、下側石臼は下側石臼の中心軸周りに回転可能に構成されている。また、上側石臼には、不図示の材料投入口が上下方向に延びて設けられており、綿帯の切片はこの材料投入口を介してマスコロイダー内に投入される。上側及び下側石臼の間隔は２０〜２００μｍに設定されており、上側の石臼の回転速度は、１２００〜１８００ｒｐｍに速度制御される。ここで、フィブリル化とは、綿繊維を縦方向に切り裂いて短繊維にすることを意味し、本実施形態では、フィブリル化した綿繊維の平均繊維長が０．３ｍｍ以下となるように裁断条件を設定している。この理由については後述する。【００１９】
フィブリル化綿繊維の製造にあたっては、作業を円滑に進めるために多量の水をマスコロイダーに供給する必要がある。このマスコロイダーへの水の供給は、材料投入口を介して綿繊維の磨砕状況を目視により確認しながら行う。フィブリル化した綿繊維は、供給された水と混合して濃度の低い水懸濁液の状態となる。この水懸濁液をフィルターに通して、余分な水を排除することにより、含水率を８０〜９０％としたペースト状の繊維塊（以下、ペースト綿繊維塊という）を生成することができる。【００２０】
続いて、ペースト綿繊維塊を性状調整する。具体的には、ペースト綿繊維塊をビニル袋に入れ、このビニル袋を振とうさせることにより、十分に攪拌する。この攪拌作業は、ペースト綿繊維塊内にフィブリル化綿繊維が概ね均一に分布するまで行い、均一に分布したかどうかは目視により判断する。【００２１】
最後に、攪拌したペースト綿繊維塊を乾燥固化して成形化する。ペースト綿繊維塊を任意の形状の型枠内に入れ、へらで表面を均した後、乾燥部に送り込む。乾燥温度は、好ましくは３０〜７５℃、より好ましくは５０〜６０℃に設定する。乾燥部内に送り込まれたペースト綿繊維塊は、徐々に水分を失って収縮しながら固化する。このように、ペースト綿繊維塊を乾燥させるだけで、綿繊維由来の成形物を得ることができる。これにより、バインダーなどの固化材を不要とすることができる。【００２２】
ここで、フィブリル化綿繊維の繊維長を０．３ｍｍ以下にするとともに、含水率を８０〜９０質量％とするとした理由は以下の通りである。【００２３】
まず、綿繊維の繊維長が短ければ、密度と緊密の程度が高くなる。また、含水率が高ければ収縮すなわち各繊維の絡みつきによる結束力が高まる。そして、乾燥工程において綿繊維に含まれる水分が蒸発すると、綿繊維の収縮及び結束の作用が停止するものと考えられる。【００２４】
このため、乾燥後の成形物は繊維の密度と緊密度が高くなり、乾燥工程において綿繊維が収縮および結束しても隙間が生じにくい。また、乾燥固化、つまり各フィブリル化綿繊維が絡みつくのに十分な時間が確保されるため、繊維の結束力を強くすることができる。これにより、合成樹脂製のプラスチックに代替可能な成形物を得ることができる。【００２５】
したがって、本実施形態の成形物は、例えば電子機器の筐体、使い捨ての食器など、所定の成形性と、強度を必要とする製品に利用できる。【００２６】
なお、後述する実施例においては、見かけの比重を基準として成形性を評価した。見かけの比重を基準とした理由については後述する。含水率を９０％より大きくした場合でも、見かけの比重は成形性が良好であると判断する基準値とした１．２ｇ／ｃｍ３を満足するが、乾燥固化する間に繊維と水が分離して部分的に含水率のむらが生じる。【００２７】
図２は本実施形態によって製造された成形物の斜視図であり、（ａ）は食事用のスプーンであり、（ｂ）は食事用のフォークであり、（ｃ）は幼児用玩具であり（ｄ）は幼児用トイレである。【００２８】
図２（ｃ）に示すような幼児用玩具は、幼児が口の中に誤って含んだ場合であっても、安全上の問題が生じないように配慮する必要がある。この点、本実施例の成形物は綿繊維のみから製造されていることにより、誤って飲み込んでも体内の水分により軟性を有するようになるため、高い安全性を有している。【００２９】
本成形物は、フィブリル化した綿繊維を水とともに攪拌することによってペースト化し
、このペースト化物を所定の形状となるように乾燥固化させることにより得ることができるため、極めて簡単に、且つ、低コストで製造することができる。また、綿繊維のみを原料としているため、環境中に廃棄されると微生物や分解酵素によって自然消滅し、環境上の問題も生じない。【００３０】
なお、本実施形態においては、裁断して生成した綿帯の切片をマスコロイダーに投入しているが、これに限定されるものではなく、例えば綿繊維の小塊を投入するようにしてもよい。また、マスコロイダーの種類や回転速度などは、綿繊維の種類などに応じて、適宜変更することができる。【００３１】
さらに、本実施形態においては型枠に流し込むことにより成形化したが、乾燥固化した綿繊維の塊を所定形状に切り出し加工したり、ヤスリを用いて研削処理を行うことにより成形を行うようにすることもできる。【００３２】
さらにまた、攪拌工程において、芳香剤を混合することにより、成形物に対して香り付けを行うことができる。【００３３】
加えて、攪拌工程において染色剤を混合することにより、成形物に対して色付けを行うことができる。なお、本実施形態でぺースト綿繊維塊をビニル袋に入れ、振とうすることにより攪拌しているが、公知の攪拌機を使用することもできる。攪拌機で行うときには、ペースト綿繊維塊内にフィブリル化綿繊維が概ね均一に分布するのに必要な時間を予め計測することにより、タイマーによるカウントを用いた攪拌を行ってもよい。【００３４】
以下、本発明の製造方法によって製造される成形物の物理的特性について、実施例を用いて詳細に説明する。
（実施例１）【００３５】
綿繊維としてアメリカ産の綿繊維を使用した。通常の脱脂・漂白処理を行ったのち、目付け１５０〜１８０ｇ／ｍ２の薄綿帯を生成した。これをエンボス加工し、ペーパ状の綿を作成し、シュレッダーで一辺が３〜４ｍｍの角形の切片を生成した。この綿繊維からなる切片をマスコロイダー（増幸産業ＫＫ製のスーパーマスコロイダー、ＭＫＺＡ１０−１５Ｊ、グラインダーＭＦＥ１０−４６深溝型とＭＫＧＣ１０−８０標準型を材料の微細化の状況によって使い分けた）を用いてフィブリル化した。【００３６】
フィブリル化綿繊維の平均繊維長は、マイクロスコープで撮影された画像を画像処理した後、実測により測定してその平均値を示した。【００３７】
フィブリル化した綿繊維を水に混合して水懸濁液を得た後、不織布からなるフィルターでろ過して綿繊維を濃縮し、ペースト状の綿繊維集合体を得た。【００３８】
フィブリル化したペースト状の綿繊維をビニル袋に入れて攪拌した。フィブリル化した繊維に混合される水として水道水を用いた。【００３９】
乾燥機には丸一技研製の吸引式脱脂綿乾燥機を使用した。乾燥温度は５０℃とし、乾燥時間は４９〜６１時間とした。【００４０】
実施例の物理的特性および成形性について詳しく評価を行った。具体的には、異なる平均繊維長のフィブリル化綿繊維、および含水率で製造した固化物から、短辺が１０ｍｍ、長辺が８０ｍｍと１２０ｍｍ、厚さが４ｍｍのＪＩＳ規格の試験片を切り出し、種々の試験を行った。【００４１】
この試験において成形性が良好であるとの評価は、固化物内および表面に隙間がほとんどなく均一な状態にあることを示し、見かけの比重１．２ｇ／ｃｍ３を基準として行った。見かけの比重が１．２ｇ／ｃｍ３より小さい場合、成形物には大きな隙間が多く存在しているのに対し、見かけの比重が１．２ｇ／ｃｍ３以上である場合には、固化した綿繊維が隙間なく結束し、隙間の存在を視認することはできなかったためである。よって、見かけの比重が１．２ｇ／ｃｍ３以上である場合には成形性が良好であると判断し（表１においては、成形性の欄に○を付与した）、見かけの比重が１．２ｇ／ｃｍ３未満である場合は、成形物を得ることはできるが隙間が存在するものとして成形性は不良と判断した（表１においては、成形性の欄に×を付与した）。見かけの比重は、製品の形状を斉一にし、重量と体積を測定して算出した。【００４２】
また、物理的特性については、宮崎県工業技術センター、鹿児島県工業技術センターで行った。【００４３】
【表１】
2008075405.tif 000003
【００４４】
試験の結果、表１、及び図３に示すように、フィブリル化綿繊維の繊維長を０．３ｍｍ以下にするとともに含水率を８０〜９０％とすると、見かけの比重が１．２ｇ／ｃｍ３以上となり、成形性が良好であった。なお、含水率を９０％より大きくした場合でも見かけの比重は１．２ｇ／ｃｍ３より大きな値となるが、乾燥固化する間に繊維と水が分離して部分的に含水率のむらが生じるため、成形性は不良と判断した。【００４５】
また、表１に示すように、本実施例の固化物は合成樹脂プラスチックの代替品として使用可能である十分な物理強度を備えていることが明らかとなった。さらに、見かけの比重が１．２ｇ／ｃｍ３以上である場合、衝撃強度および曲げ強度は見かけ比重が１．２ｇ／ｃｍ３より小さいものに比べて高い値を示した。
【図１】
2008075405.tif 000004
【図２】
2008075405.tif 000005
【図３】
2008075405.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月6日(2008.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
綿繊維由来の成形物の製造方法であって、
前記綿繊維を平均繊維長０．３ｍｍ以下となるようにフィブリル化し、
このフィブリル化綿繊維を８０〜９０％の含水率で水とともに攪拌し、この攪拌物を乾燥固化させて成形物を得ることを特徴とする綿繊維由来の成形物の製造方法。
【請求項２】
前記攪拌物を型枠内で乾燥固化させることを特徴とする請求項１に記載の綿繊維由来の成形物の製造方法。
【請求項３】
前記成形物の見かけ上の比重が１．２ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする請求項１に記載の綿繊維由来の成形物の製造方法。
【請求項４】
前記攪拌工程において芳香剤が混入されることを特徴とする請求項１に記載の綿繊維由来の成形物の製造方法。
【請求項５】
前記攪拌工程において染色剤が混入されることを特徴とする請求項１に記載の綿繊維由来の成形物の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のうちいずれか１つに記載の製造方法により製造される綿繊維由来の成形物。   
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の発明は綿綿繊維由来の成形物の製造方法であって、綿繊維を平均繊維長０．３ｍｍ以下となるようにフィブリル化し、このフィブリル化綿繊維を８０〜９０％の含水率で水とともに攪拌し、この攪拌物を乾燥固化させて成形物を得ることを特徴とする。
【国際調査報告】
2008075405.tif 000007
2008075405.tif 000008
2008075405.tif 000009
2008075405.tif 000010
2008075405.tif 000011