(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の小孔を有する成形型の小孔から、スラリーの媒体である水を除去することによって該成形型にスラリー中の小孔不通過微細成分を堆積させて成形物とし、その後湿潤状態の該成形物を型内或いは型外乾燥して得る成形体の製造方法であって、スラリー組成物としてカナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）が５５０ｍｌ以上であるものを用いて成形型の開放部分に不要部分を有する成形物を形成せしめ、その後に、乾燥或いは湿潤状態の成形物の該不要部分を切除することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項２】
湿潤状態の成形物の不要部分を切除した後に、該切断面に型を押し当てて圧縮処理を施す請求項１に記載の成形体の製造方法。
【請求項３】
小孔不通過微細成分の主成分がカールドファイバーである請求項１に記載の成形体の製造方法。
【請求項４】
小孔不通過微細成分の主成分がセルロース系粗粉である請求項１に記載の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、環境に優しいパルプ等の素材に対しても適用可能な、優れた緩衝性と美装性を有する成形体の効率的な製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、緩衝材として利用される発泡スチロールは、衝撃緩衝性に優れ、任意の形状に加工することが容易で、価格が安く、軽量で、しかも外観体裁も良好である等の特徴を有している。しかし、近年、環境問題への関心が高まるにつれて、他の所謂プラスチック製品と同様に、使用後の処理性を問題視する声が高まっている。すなわち、使用した後、焼却した場合には、高温の発生による炉の損傷、有毒ガスの発生が指摘されている。また、埋め立て処理を行った場合は、分解性がなく、さらに嵩張るため、処理場の不足を招く一因とも考えられている。
【０００３】
この発泡スチロールの処理上の問題点を解決するものとして、最近では、緩衝材としてパルプモールドが注目され、スチロールの代替として用いられることが多くなってきている。パルプモールドは、再生パルプを原料として製造され、形状を工夫することで緩衝力、強度を与えられるものであり、焼却、埋め立ての何れの処理も容易である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、多数の小孔を有する金型にスラリー中のパルプを吸引・脱水しながら堆積させ、その後乾燥して成形物を得る方式であるパルプモールド法では、濾水性の悪い汎用のパルプスラリーを用いた場合には、その吸引・脱水工程に時間を要するために、生産効率を無視しない限り、堆積の厚みが１０ｍｍを越えるものを得ることが出来なかった。その為、得られたものは強度的に十分とはいえず、重量物の包装材としての適性に欠けていた。
また、緩衝性も不十分で、それを補うためにはリブ構造をとる等の構造上の工夫が必要であり、その為に専用の複雑な形状の金型を作成する必要があってその設計と製造に時間を要するといった問題があった。その上、リブ構造で緩衝性を付与させたものは、１回目の落下衝撃には十分な効果を発揮するが、２回目以上の落下衝撃には対しては緩衝性が極めて劣るという問題を有していた。
【０００５】
更に、汎用のパルプスラリーを用いたパルプモールド法は濾水工程等の成形工程に時間を要する為に、特殊で高価な金型を多数用意しなければ生産性を上げることが出来ず、商品のモデルチェンジの早い業界や少ロット多品種の業界には不向きであった。また、パルプモールド法で得られたものは、生産速度を低下させたり成形体の密度を上昇させたりする等の欠点を有する濾水工程後の型プレスを行わないと、金型に非接触の側の表面の凹凸が大きくて平滑性に欠け、美装性の優れたものが得られないという問題を有していた。
本発明の目的は、パルプ等の環境に優しい素材に対しても適用可能な、優れた緩衝性と美装性を有する成形体の効率的な成形方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、かかる現状に鑑み、優れた緩衝性と美装性を有する成形体を、効率良く生産出来る成形方法について鋭意検討した結果、原料として特定のカナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）を有するスラリー組成物を用い、更に製造工程の中に切断工程を設けることによって、それを成しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、多数の小孔を有する成形型の小孔から、スラリーの媒体である水を除去することによって該成形型にスラリー中の小孔不通過微細成分を堆積させて成形物とし、その後湿潤状態の該成形物を型内或いは型外乾燥して得る成形体の製造方法であって、該スラリー組成物としてカナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）が５５０ｍｌ以上であるものを用いて成形型の開放部分に不要部分を有する成形物を形成せしめ、その後に、乾燥或いは湿潤状態の成形物の該不要部分を切除することを特徴とする成形体の製造方法である。
本発明では、該成形型が筒状であることが好ましい。
本発明では、該成形物の堆積層の厚みが１０ｍｍ以上であることが好ましい。
本発明では、湿潤状態の成形物の不要部分を切除した後に、該切断面に型を押し当てて圧縮処理を施すことが好ましい。
また本発明では、小孔不通過微細成分の主成分がパルプであることが好ましい。
中でも、該パルプがカールドファイバーであることが好ましい。
また本発明では、小孔不通過微細成分の主成分がセルロース系粗粉であることが好ましい。
【０００７】
本発明の成功の第一の原因は、カナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）が５５０ｍｌ以上の濾水性の優れたスラリー組成物を用いることによって、スラリーの吸引・脱水成形法でも十分な厚みの成形物が効率的に得られることを見出し、これによって、次のようなメリットが生ずることを見出した点にある。
▲１▼重量物用にも適用可能な成形体が得られる。
▲２▼２回目以上の落下衝撃に対しても優れた緩衝性を示す成形体が得られる。
▲３▼また、リブ構造等の構造上の工夫をする必要がないので、従来のパルプモールド法の様な複雑な金型が必要でなく、その為に金型の設計と製造の時間が大幅に短縮でき、金型が安価に製造できる。
▲４▼安価な金型で製造出来るために、多くの金型を準備するこで生産性を上げることができ、また少ロット多品種品に対しても比較的低い製造コストに抑えることが可能となる。
また、本発明の成功の第二の原因は、カナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）が５５０ｍｌ以上のスラリー組成物を用いて厚い成形品を得ようとする場合に生じる成形型の開放部分の表面平滑性不良、美装性不良の問題を、その製造工程の中に切断工程を設けることによって、密度上昇につながる濾水工程後の強力な型プレスを施すことなく解決できることを見出した点にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、スラリーの媒体である水を除去して成形型内にスラリー中の小孔不通過微細成分を堆積させる際に、成形型の開放部分に不要部分が盛り上がる状態になる様に成形物を形成せしめ、次いで湿潤状態の成形物または乾燥後の成形物の前記不要部分を切除するものである。
成形型としては、通常のパルプモールド用金型を使用することもできるが、より優れた緩衝性を有するブロック状の成形物を必要とする場合には、多数の小孔を有する深底の容器、例えば円筒或いは角筒等の筒状容器（以下、本発明においては成形型を成形容器と称する）が通常使われる。
成形容器の小孔は、円形、楕円形、正方形、長方形等如何なる形状のものでもかまわない。小孔の大きさはスラリーの媒体である水以外の分散成分が殆ど洩れないレベルのものであれば良く、通常直径が３０μｍ〜３ｍｍの範囲の円形のものが使われるが、本発明に於いては特に限定されるものではない。
通常不通過微細成分が大きい場合は大きめのものが使われ、小さい場合には小さめのものが使われる。パルプモールドに使われる金型のように、比較的大きな孔を有する成形容器壁に目の細かい金網を張り付けたものも使用できる。また、小孔の大きさは成形容器の部分で変えることもできる。
又、小孔は必ずしも成形容器壁の全面に存在させる必要はなく、筒状容器の場合には底部にのみ存在させてもよい。脱水効率等を考慮すると、成形容器の壁の２０％以上の部分に小孔を存在せしめることが好ましく、より好ましくは３５％以上である。小孔が存在する部分に於ける小孔の数はｃｍ２当たり１個以上存在せしめることが好ましく、より好ましくはｃｍ２当たり４個以上である。
【０００９】
成形容器へのスラリーの注入は、▲１▼開放口が上向きの成形容器に開放口からポンプでラリーを注入する、▲２▼通常のパルプモールドのように開放口を下向きにしてスラリータンクに浸し、小孔より吸引することによって下向きの開放口よりスラリーを成形容器中に吸い込ませる、▲３▼開放口を上向きにして成形容器をスラリータンク中に沈めながら吸引し、開放口よりスラリーを成形容器中に吸い込ませる、等の方法をとることができる。
スラリーの媒体を小孔から除去する方法としては、吸引脱水法、ガス加圧脱水法、機械加圧脱水法、電気浸透脱水法等があり、これらを組合せることもできる。
【００１０】
本発明では、成形物の一部を除去して層が薄くなっても良好な緩衝性が保持できるように、不要部分切除前の成形物の堆積層の厚みは１０ｍｍ以上であることが好ましい。特に好ましくは２０ｍｍ以上である。
【００１１】
本発明の製造方法では、乾燥或いは湿潤状態の成形物の成形型の開放部分に形成された不要部分を切除するが、切除方法としては、高圧或いは低圧のウォータージェット、エアージェット、糸のこ、炭酸ガスレーザー、竹綱製作所製のハイブローノズルを使用した水流等等を用いることができる。しかし、切除方法は上記のものに限定されるものではない。中でも乾燥状態の成形物の切断よりも湿潤状態の成形物の切断の方が品質及び生産効率の面で好ましい。取分け、湿潤状態の成形物をウォータージェット等の水流を用いて切断する方式が品質的に最も優れたものが得られるので好ましい。
尚、本発明においては成形物の不要部分は開放面上に形成されるものであるが、それ以外の箇所に形成される不要部分（例えば、パルプモールド法において金型の型外に形成されるバリと称する部分）の除去にも、上記切除方式を用いることができる。
切除方式や切断条件によっては、切断面の平滑性が不十分となる場合があるが、その場合には更に、その面に機械的加圧を施して整える手段が有効である。又、切断面に型を押し付けてその面に所望の形状を付与することも可能である。
【００１２】
脱水して成形容器内に形成された湿潤状態の充填物は、その後容器内で或いは容器外に取り出して乾燥させる。容器内で乾燥する場合は寸法精度の良い成形物が得られるものの生産性が悪い欠点をもつ。一方、容器外乾燥の場合は寸法精度はやや劣るが、生産性の点では優れている。その折中案として、容器内での乾燥を途中まで行った後に、取り出して容器外乾燥を行う方法をとることができる。切除後の湿潤状態の成形物への機械的加圧は乾燥前に終了してもよいが、乾燥中にも継続して行う方が平滑性の良いものが得られ好ましい。
【００１３】
乾燥方式としては、例えば熱風乾燥、赤外線乾燥、マイクロウェーブ乾燥等、公知の方法をとることが出来る。また、途中までの乾燥には、加熱水蒸気が有効である。乾燥速度を速めるには、加熱エアーを湿潤状態の成形物に注入する、或いは成形物の反対側から加熱エアーを入れながら吸引する等して、小孔不通過微細成分間の空隙のエアーの流れを良くする工夫が効果的である。さらに、成形物の表面に意識的に凹凸をつけて表面積を広げる、若しくは成形物に貫通或いは非貫通の孔を開けてエアーの流れを良くする方法も有効である。
成形物に凹凸をつける、或いは孔を開ける方法としては、成形容器内或いは外の湿潤状態の成形体に、押型加圧機や切削機やウォータージェットやエアージェット等を用いて後加工する方法もあるが、凹凸或いは突起を有する成形容器を用いて成形と同時にその形状を成形物に付与する方法が生産性及び美装性等の点で好ましい。なお、突起としては、成形物が容器から取り出し易いように、先細り構造とすることが望ましい。また、型内乾燥の際に、その突起に小孔を設け、その孔を使って熱風を成形体内に吹き込むと、乾燥速度を更に高めることができる。他に、成形容器をスラリー注入前に加温しておく方法も乾燥速度を速める効果がある。以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１４】
図１〜図４は、本発明の実施態様を断面図で示したものである。ここでは、スラリーとして濾水性良好なパルプスラリーを用いて説明するが、本発明の原料はこれに限定されるものではない。
成形容器１０は、図１に示すように、上部開放型の筒状をなす二重壁容器で、内壁に多数の脱水用小孔１１を有すると共に、内壁の底内周部に段部を設けた凸形状の下型１２を有し、内外二重の壁で吸引室１３が形成され、外壁底部には吸引口１４が取付けられている。なお、下型１２の形状として模式的に段部付きの単純なものを図示したが、緩衝材で保護する商品の形状に合わせてより複雑な凹凸形状のものにすることができる。
図１は、上部のガイド１５より濾水性良好なパルプスラリー１６を注入しながら、下部の吸引口１４から吸引脱水することにより、容器の開放面上にパルプが盛り上がるように堆積させて容器１０へのパルプ充填が終了した状態を示している。１７は吸引によって滲みだした水滴を示し、１８は湿潤状態のパルプ充填物を示す。
【００１５】
図２は、図１の成形容器の開放面上に盛り上げ堆積させた不要部分をウォータージェット１９で切除している状態を示している。切断は、ウォータージェットノズルを移動させながら行う。
図３は、底面が平らで該底面に多数の小孔２１を有するプレス機上型２０で軽く圧縮して表面を平滑に整えた後に、上型２０の熱風口２２から熱風を送り込んで乾燥している状態を示している。その際、吸引口１４から吸引を行うとより効率的に乾燥が進む。図４は、乾燥後に成形容器１０から取り出して得られた最終成形物２３を示している。因みに、図３のプレス機上型２０の底面を特殊形状にしたものを使用すれば、より複雑な表面形状の成形物を得ることができる。
【００１６】
図５〜図９は本発明の第２の実施態様を示す。
図５は、図１の二重壁容器１０の上に脱水用小孔を持たない枠（胴型）２４を載せて型深さを大きくしたものを用い、上部のガイド１５より濾水性良好なパルプスラリー１６を注入した状態を示しており、この段階では吸引脱水は行っていない。
図６は下部の吸引口１４より吸引脱水して容器の底部へのパルプ充填が終了し湿潤状態の成形物が形成された状態を示している。図７は枠２４を取り外した後に、湿潤状態のパルプ充填物の容器１０からはみ出した部分をウォータージェット１９で切除している状態を示している。
図８は、底面が平らで該底面に多数の小孔２１を有するプレス機上型２０で軽く圧縮して表面を平滑に整えた後に、上型２０の熱風口２２から熱風を送り込んで乾燥している状態を示す。図９は、乾燥後に容器から取り出して得られた最終成形物２６を示している。
【００１７】
図１０〜図１３は、本発明の第３の実施態様を示す。
図１０に示すように、成形容器３０は、容器を深くした点と、内壁の下半部には脱水用小孔１１を設けているが、上半部には脱水用小孔を設けていない点が図１の成形容器と異なる。図１０は、上部のガイド１５より濾水性良好なパルプスラリー１６を注入しながら下部吸引口１４より吸引脱水して、容器の底部へのパルプ充填物３１の形成が終了した状態を示している。図１１は下から吸引しながら、容器内の上部分に熱風吹出装置３２を挿入し、上から熱風を送り込んで乾燥している状態を示す。図１２は、乾燥後に容器から取り出して得られた成形物３３の上部を糸のこ３４で切断している状態を示す。図１３は切断して得られた最終成形物３５である。
【００１８】
本発明のスラリー原料としては、成形型の小孔に対して大部分が不通過のもので、スラリー組成物のカナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）が５５０ｍｌ以上となるものであれば、天然、合成、半合成の有機高分子、或いはセラミック、金属等の無機物質、或いはこれらの複合物からなる繊維・粗粉・微粒子等の如何なる素材でも用いることができる。また、粒状、針状、鱗片状、繊維状等如何なる形状のものでも用いることができる。当然のことながら原料としてはリサイクル用として回収されたものも利用できる。原料の大きさは特に限定されるものではないが、スラリーにする場合の分散性と、成形時の原料歩留りを考慮して、通常０．１〜５０ｍｍの範囲のものが使われる。かかる原料は２種以上併用してもかまわない。原料としてより具体的には以下のものが挙げられる。
【００１９】
天然有機高分子繊維としては、例えば、パルプ等のセルロ−ス系繊維、ウ−ルや絹糸やコラ−ゲン繊維等の蛋白系繊維、キチン・キトサン繊維やアルギン酸繊維等の複合糖鎖系繊維等が挙げられる。合成有機高分子繊維としては、例えば、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン−ポリプロピレン鞘芯繊維、ポリアクリロニトリル繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等が挙げられる。また、半合成有機高分子繊維としては、例えば、アセチルセルロ−ス系繊維等のように、天然物を化学修飾して得られる繊維が挙げられる。
天然有機高分子粗粉・微粒子としては、例えば、木材、バカス、稲藁等のセルロース系材料を粗粉砕して得られるセルロース系粗粉、もみがら、ふすま、ビール粕、大豆粕等が挙げられる。合成有機高分子粗粉・微粒子としては、例えば、ポリエチレンやポリスチレン等の合成樹脂のビーズ、発泡ポリスチレン等の発泡樹脂の粗粉砕物、発泡性マイクロカプセル、古タイヤの粉砕物等が挙げられる。半合成有機高分子粗粉・微粒子としては、例えば、アセチルセルロースの粗粉砕物等が挙げられる。
【００２０】
無機繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、シリカ・アルミナシリケート繊維、ロックウール繊維、ステンレス繊維等を挙げることができる。無機粗粉・微粒子としては、例えば、シラスバルーン、ガラスビーズ、粒状活性炭等が挙げられる。
これらの中でも、形状的に見た場合、針状或いは繊維状のもの、或いはそれをカール等の変形処理を施したものが低密度性、緩衝性に優れ好ましい。中でも、針状或いはカール状のものが特に好ましい。素材的に見た場合、天然有機高分子の繊維、粗粉、微粒子、脂肪族ポリエステル系繊維、アセチルセルロース系繊維、アセチルセルロースの粗粉砕物は、生分解性を有して環境に優しく好ましい。中でも、セルロース系繊維或いはセルロース系粗粉は低密度性に優れ、しかも原料調達が容易であり好ましい。
素材によっては相互に結合力が弱くて単独では層間強度の不十分なものになる場合もあるが、その場合には必要に応じて、層間強度を高める作用のある材料、例えば、水溶性バインダー、ラテックス、繊維等がスラリー中に添加される。中でも、成形体製造時の排水処理が容易な点で繊維が、また層間強度改善効果が大きい点で微細繊維が好ましく用いられる。
【００２１】
以下、本発明の実施に最も適しているセルロース系繊維やセルロース系粗粉の含有系を主に更に詳細に説明するが、本発明は特にこれに限定されるものではない。
セルロース系繊維としては、例えば、針葉樹、広葉樹をクラフトパルプ化、サルファイトパルプ化、アルカリパルプ化等して得られる未晒又は晒化学パルプ、或いはＧＰ、ＲＭＰ、ＴＭＰ、ＣＴＭＰ等の機械パルプ、或いはコットンパルプ、リンターパルプ、古紙パルプ、液体アンモニア処理パルプ、マーセル化パルプ、カールドファイバー等が挙げられる。本発明においては単独或いは混合の形で使われるが、カナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）が５５０ｍｌ以上のものが好ましい。中でも、カナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）が５５０〜８５０ｍｌの範囲のものは、濾水性が良好でしかも製造が容易で安価でありより好ましい。カナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）が５５０ｍｌ未満のものは、濾水性が十分でなく厚みを有する成形物を効率的に製造することができないので単独での使用は好ましくない。しかし、カナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）が５５０ｍｌ以上の他の素材との併用の形では５５０ｍｌ未満のものも使用できる。また、フリーネスが８５０ｍｌを越えるものは製造が難しくて経済的でなく、実用可能ではあるが余り好ましくない。
カナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）が５５０ｍｌ以上のセルロース系繊維の中でもカールした形状を有するカールドファイバーは、低密度性と緩衝性の面で特に優れた成形物が得られるので好ましい。中でも取り分け、湿潤カールファクターが０．４〜１．０の範囲にあるカールドファイバーは、長時間水に分散した状態においてもカール形状が良好に保たれる性質を有しており、優れた低密度性と緩衝性を有する成形体を長時間安定して生産するのに適するので特に好ましい。湿潤カールファクターが０．４未満では低密度性のやや劣るものとなり、一方１．０を超えて大きくなると、パルプ繊維に変形を付与する際の機械的処理の強化によって生ずるパルプ繊維の損傷による繊維強度の低下、紙粉の発生が顕著になり、実用可能であるが余り好ましくない。
【００２２】
因みに、湿潤カールファクターとは、湿潤状態での繊維の変形の程度を示す指標で、カールドファイバーを室温下、２４時間純水に浸漬した後の繊維の実際の長さ（ＬＡ）と繊維の最大投影長さ（繊維を囲む長方形の最長辺の長さ、ＬＢ）を顕微鏡を用いて測定し、〔（ＬＡ／ＬＢ）−１〕で算出される値で、直線的な元の繊維の長さからどれだけ曲線化しているかを数値化したものである。
以下、セルロース系繊維の中で本発明の実施に最も適しているカールドファイバー系について更に詳細に記載するが、本発明は特にこれに限定されるものではない。
【００２３】
カールドファイバーは、架橋反応による化学結合によってカールやネジレのような変形を固定化した、元の繊維の長さと比べて見掛けの長さが小さくなったパルプ繊維である。通常セルロース系繊維に架橋剤を添加した後、繊維を変形させる機械的撹拌を施し、次いでフラッフ化と加熱処理を行い、変形を固定することによって得られる。公知のものとしては、例えば、Ｃ２〜Ｃ８のジアルデヒド並びに酸官能基を有するＣ２〜Ｃ８のモノアルデヒドを使用してセルロース系繊維の内部を架橋させた平均保水度２８％〜５０％の架橋繊維（特公平５−７１７０２号公報）、Ｃ２〜Ｃ９のポリカルボン酸を用いてセルロース系繊維を内部架橋させた保水度２５％〜６０％の架橋繊維（特開平３−２０６１７４号公報、特開平３−２０６１７５号公報、特開平３−２０６１７６号公報参照）等が挙げられ、市販品としては、例えば、米国ウェアハウザー社製、商品名：ＨＢＡ−ＦＦ、ＮＨＢ４０５、ＮＨＢ４１６等が挙げられる。
カールドファイバーの原料として用いられるセルロース系繊維としては、例えば、針葉樹、広葉樹をクラフトパルプ化、サルファイトパルプ化、アルカリパルプ化等して得られる未晒又は晒化学パルプ、或いはＧＰ、ＲＭＰ、ＴＭＰ、ＣＴＭＰ等の機械パルプ、或いはコットンパルプ、リンターパルプ、古紙パルプ等が挙げられる。
【００２４】
カ−ルドファイバ−としては、水切れが良くて乾燥スピ−ドが出易く低密度体の生産効率の点で優れている保水度が２５〜６５％の範囲のものが好ましいが、本発明では特にこれに限定するものではない。
因みに、保水度は、湿潤状態にある繊維を１５分間３０００Ｇの遠心力で脱水した後のその繊維が保持している水の量を絶乾単位重量当たりの量で表示した値（％）と定義されるもので、その測定方法はＪＡＰＡＮ  ＴＡＰＰＩ  Ｎｏ．２６−７８に規定されている。
【００２５】
カールドファイバーは、通常低密度体に対して乾燥重量で３０〜９８％の範囲で配合される。尚、カールドファイバーは２種以上併用してもかまわない。
カールドファイバーは、その形状のために繊維同士の絡み合いが弱く、又、架橋処理されてセルロース分子の水酸基（−ＯＨ）が減少しているために水酸基による水素結合も生成し難くなっており、得られたものは層間強度が弱い。従って、層間強度を有するものを得るには他の繊維を併用する必要がある。該繊維としては、例えば、天然高分子繊維あるいは合成高分子繊維あるいは半合成高分子繊維あるいはそれらを処理して得られるものが挙げられるが、カールドファイバーより繊維間結合が強い繊維であれば、如何なる素材でも構わない。中でも、結合強化ファクター０．１５以上の微細繊維は、層間強度アップに対する効果が特に顕著で好ましい。微細繊維としては、通常数平均繊維長が０．０１〜０．８０ｍｍの範囲のものが使用される。中でも、歩留り及び分散性の面で０．０５〜０．６０ｍｍの範囲のものが好ましい。
【００２６】
上記の天然高分子繊維としては、例えば、針葉樹、広葉樹をクラフトパルプ化、サルファイトパルプ化、アルカリパルプ化等して得られる未晒又は晒化学パルプ、或いはＧＰ、ＲＭＰ、ＴＭＰ、ＣＴＭＰ等の機械パルプ、或いはコットンパルプ、リンターパルプ、古紙パルプ、バクテリアセルロ−ス等のセルロ−ス系繊維、ウ−ルや絹糸やコラ−ゲン繊維等の蛋白系繊維、キチン・キトサン繊維やアルギン酸繊維等の複合糖鎖系繊維等が挙げられる。合成高分子繊維としては、例えば、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン−ポリプロピレン鞘芯繊維、ポリアクリロニトリル繊維、アクリル繊維、レーヨン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等が挙げられる。また、半合成高分子繊維としては、例えば、アセチルセルロ−ス系繊維等のように、天然物を化学修飾して得られる繊維が挙げられる。
【００２７】
これらの中でも、セルロース系繊維、脂肪族ポリエステル系繊維、アセチルセルロース系繊維等のように生分解性を有するものが好ましく用いられる。さらに、原料供給の安定性及び価格の面から、セルロース系繊維或いはそれを処理して得られるものが、より好ましい。
【００２８】
中でも、上記繊維を湿式で機械的処理して得られる微細繊維は、層間強度アップの効果が大きく好ましい。取り分け、針葉樹、広葉樹をクラフトパルプ化、サルファイトパルプ化、アルカリパルプ化等して得られる未晒又は晒化学パルプ、或いはＧＰ、ＲＭＰ、ＴＭＰ、ＣＴＭＰ等の機械パルプ、或いはコットンパルプ、リンターパルプ、古紙パルプ等の天然パルプ繊維を湿式で機械的処理して得られる天然パルプ系微細繊維は枝分かれした形状になりやすく、層間強度アップの効果が特に大きく好ましい。
【００２９】
機械的処理としては、例えば、媒体撹拌ミル処理（特開平４−１８１８６号公報）、振動ミル処理（特開平６−１０２８６号公報）、高圧均質化装置での処理、コロイドミル処理、叩解機処理等が挙げられる。中でも、媒体撹拌ミルや振動ミルによって得られる天然パルプ系微細繊維は、他の処理装置で得られる微細繊維より柔軟性に富んだものが得やすく、繊維の長さ方向だけでなく３次元的に微細化が進むために、カールドファイバー同士を効率よく、又強固に結合することができるため特に好ましい。
【００３０】
本発明で言う結合強化ファクター（ＢＦ）は、（Ｅ２−Ｅ１）／Ｅ１で計算される。但し、Ｅ１は、広葉樹晒クラフトパルプ５０重量％と針葉樹晒クラフトパルプ５０重量％とを混合して水性スラリーとし、カナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）５００ｍｌまで叩解し、ＪＩＳ−Ｐ−８２０９に従って手抄マシンにて脱水・風乾して坪量６０ｇ／ｍ２  のシートを作製した後、１３０℃で２分間熱処理して、２０℃、６５％ＲＨに調湿した後測定された超音波弾性率を示す。Ｅ２は上記パルプ繊維の５０％を微細繊維で置き換えて水性スラリーを調製し、Ｅ１を測定するのと同じ方法でシート作製、測定した場合の超音波弾性率を示す。
【００３１】
上記の繊維は２種以上併用してもかまわない。
カールドファイバーと上記の如き他の繊維の混合比率は、その比率を変えることで密度と層間強度のバランスをコントロールすることが出来るので、目的に応じて適宜選択することができる。即ち、密度よりも層間強度を重視する場合には、他の繊維の配合を増やし、逆に層間強度よりも密度を重視する場合には、カールドファイバーを増やした配合を選択すればよい。中でも、他の繊維を全繊維絶乾重量当たり３〜６５重量％、カールドファイバーを全繊維絶乾重量当たり３５〜９７重量％の割合で混合して用いた場合、密度と層間強度のバランスが特に優れ好ましい。
【００３２】
セルロース系粗粉としては、例えば、木材チップ、バカス、稲藁、籾殻等のセルロース系材料を機械的に粗粉砕して得られるもの、或いは籾殻自体、おが屑等の針状、繊維状、粒状等の形状を有するものが挙げられる。好ましいものとしては、それ自体のカナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）の値が５５０ｍｌ以上のもの、或いは８０メッシュパス部分を除去した場合にフリーネス値が５５０ｍｌ以上になるもの、あるいはメッシュパス処理して微細領域を除去してフリーネス値を５５０ｍｌ以上に高めたもの、８０メッシュ通過分が２５重量％以下のものが挙げられる。
これらは、フリーネス値が５５０ｍｌ以上の場合に単独で組成物とすることもできるが、フリーネス値が５５０ｍｌ未満のものは、濾水性が十分でなく厚みを有する成形物を効率的に製造することができないので、単独での使用は好ましくない。しかし、フリーネス値が５５０ｍｌ以上の他の素材を併用して、組成物のフリーネス値を５５０ｍｌ以上するといった形で５５０ｍｌ未満のものも使用できる。中でも、針状、繊維状のものは低密度性、緩衝性に優れ、しかも層間強度が出やすいので好ましい。中でも、針状のものは緩衝性に特に優れ好ましい。針状、繊維状の形状を有するものの中でも、木材チップを粗粉砕して得られる、ファイバーボード用原料に用いられるような粗粉は低密度性に優れている上に、原料調達が容易であり特に好ましい。
【００３３】
粉砕方式としては、ファイバーボード業界で公知の、例えばアスプルンド法等が挙げられるが、中でも、１１０℃以上取り分け１３０℃以上の高温下で粉砕処理されたものは、より低温で処理したものより高剛度になりやすく、そのために低密度性、緩衝性に優れたものになりやすく好ましい。粉砕処理としては、例えばリファイナーでの一段処理のように通常紙原料とはならない程度の弱い処理が高剛度になりやすく好ましい。尚、剛度を上げる手段としては他に、木材チップの粉砕処理前後に架橋反応処理、疎水化処理、表面樹脂処理する方法も有効である。また、上記粉砕物或いはその処理物を更にニーダー等でカール処理したものは、緩衝特性の向上が更に顕著なものになる。また、粗粉の中でも、３０〜２００メッシュパスして微細領域を除去してフリーネス値を５５０ｍｌ以上に高めたものは、成形体製造時の排水処理が簡単で、しかも成形体製造時の原料歩留りが良く好ましい。
【００３４】
本発明においては、セルロース系粗粉単独でも成形体を得ることができるが、通常単独では層間強度や低密度性がやや劣ったものになり易く、その改良のために、スラリー組成物中に繊維を添加するのが好ましい。
該繊維としては、例えば、前記の如き天然高分子繊維あるいは合成高分子繊維あるいは半合成高分子繊維あるいはそれらを処理して得られるものが挙げられるが、中でも、層間強度改善の効果が大きい点で、結合強化ファクター０．１５以上の微細繊維が好ましい。又、低密度性改善の効果が大きい点で、カールドファイバー等のカール状繊維が好ましい。取り分け湿潤カールファクターが０．４〜１．０の範囲にあるカールドファイバーが好ましい。
【００３５】
組成物への配合量はこの範囲に限定されるものではないが、セルロース系粗粉は通常組成物に対して乾燥重量で３０〜１００％の範囲で配合される。該繊維は１０〜７０％の範囲で配合される。
【００３６】
スラリー組成物には、性能向上や機能付与等のために必要に応じて他に適宜、紙力増強剤、耐水化剤、撥水剤、発泡性マイクロカプセル、サイズ剤、染料、顔料、歩留向上剤、填料、ＰＨ調整剤、スライムコントロール剤、増粘剤、防腐剤、防黴剤、抗菌剤、難燃剤、防腐剤、殺鼠剤、防虫剤、保湿剤、鮮度保持剤、脱酸素剤、マイクロカプセル、発泡剤、界面活性剤、電磁シールド材、帯電防止剤、防錆剤、芳香剤、消臭剤等を選択し配合することができる。これらは複数種併用することも出来る。
【００３７】
紙力増強剤としては、例えば、澱粉、加工澱粉、植物ガム、ＰＶＡ等の乾燥紙力増強剤、尿素ホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ポリアミド尿素ホルムアルデヒド樹脂、ケトン樹脂、ポリアミドエピクロルヒドリン樹脂、ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン樹脂、グリセロールポリグリシジルエーテル樹脂、ポリエチレンイミン樹脂等の湿潤紙力増強剤を挙げることができる。
【００３８】
耐水化剤としては、上記湿潤紙力増強剤を耐水化剤として使用できる他、アルデヒド基を有するホルムアルデヒド、グリオキザール、ジアルデヒド澱粉、多価金属化合物である炭酸アンモニウムジルコニウム等が挙げられる。撥水剤としては、各種ワックス（天然ワックス、石油系ワックス、塩素化パラフィン、ワックスエマルジョンなど）、高級脂肪酸誘導体、合成樹脂類、クロム錯塩、ジルコニウム塩、シリコン樹脂などが挙げられる。
【００３９】
スラリーは、通常撹拌機を有する装置でバッチ式或いは連続的に調製される。スラリー形成に用いられる媒体としては通常水が使用されるが、他にアルコール、アセトン、酢酸エチル、グリセリン等の有機溶媒、或いは水とアルコール（メタノールあるいはエタノール等）の混和液を使用することができる。水とアルコールの混和液を用いる場合、乾燥性が良くて生産性が上がる、或いは乾燥時の成形物の寸法変化が少なく精度の良いものが得られる等のメリットがある。また、媒体の加温は乾燥速度を上げる効果がある。スラリーの濃度は、通常乾燥固形分量が０．０５〜１０重量％の範囲に調製されるが、分散状態の点で０．０５〜３重量％の範囲のものが好ましい。
【００４０】
本発明では、カナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）が５５０ｍｌ以上の濾水性の優れたものを原料とすることによって十分な厚みの成形物が効率的に得られるが、３回目以上の落下衝撃に対しても優れた緩衝性を示す成形体とするには、堆積層の厚みを１０ｃｍ以上にする必要がある。
成形体に、紙力増強剤、耐水化剤、撥水剤、染料、顔料、防腐剤、防黴剤、抗菌剤、難燃剤、殺鼠剤、防虫剤、鮮度保持剤、脱酸素剤、電磁シールド材、帯電防止剤、防錆剤、芳香剤、消臭剤等を含有せしめる方法としては、前記の如くスラリ−中にこれらを添加混合する内添法以外に、成形体を製造した後に表面塗布する方法、即ち外添法をとることもできる。この表面塗布には、含浸、刷毛塗り、スプレ−等の手段が使える。勿論内添・外添を併用しても構わない。外添の場合には、上記微細繊維を用いることもできる。外添法は内添法に比べて添加成分を成形体表面に多く分布させることができる特徴がある。他に、成形体と、上質紙、セロファン紙、耐水紙、耐油紙、蒸着紙、塗工紙、板紙、段ボール、合成紙、不織布、布、合成フィルム、金属箔、木板、合成樹脂板、ガラス板、金属板等の他の素材を貼り合わせて使うこともできる。また、得られた成形体同士を貼り合わせることもできる。成形体表面にフィルム層を設ける手段としてシュリンク包装技術を使うこともできる。組み合わせて使う素材としては生分解性等環境に優しいものが好ましい。他に、成形体には、切削、印刷等の加工を施すこともできる。
【００４１】
本発明の方法によって得られた成形体は、包装用等の緩衝材の他に、建材、畳芯材等現在発泡樹脂成形体が用いられている分野に広く応用できる。
以下に実施例を挙げてより具体的に説明するが、勿論本発明はこれらに限定されるものではない。尚、実施例及び比較例において「部」および「％」とあるのは特に断らない限り、「固形分重量部」および「重量％」を示す。
【００４２】
【実施例】
（実施例１）固形分濃度１％の広葉樹晒クラフトパルプの水スラリーを、平均粒径２ｍｍφのガラスビーズを８０％充填した１．５リットル容のダイノミル装置（型式：ＫＤＬ−ＰＩＬＯＴ型、シンマル・エンタープライゼス社製）に、３００ｍｌ／分で導入、通過させることにより、数平均繊維長０．２６ｍｍ、結合強化ファクター０．５８の微細繊維を得た。
次に、この微細繊維を１０部と、湿潤カールファクター０．７０、保水度４８％の市販のカールドファイバー（商品名ＮＨＢ４０５、米国ウェアハウザー社製）９０部を混合したものに水を加え、固形分濃度２．５％に調整し、十分に撹拌してパルプスラリーを得た。このパルプは、カナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）が７３０ｍｌであった。
このパルプスラリーを下記成形型（成形容器）に流し脱水して低密度成形体を成形した。
ここに使用した成形型の形態を述べると、一辺が２５ｃｍの正方形で５ｃｍの深さをもつキャビテーの底面中央に、一辺が１５ｃｍの正方形で高さ２ｃｍの平凸部を設けて、キャビテー内壁と凸部周壁とで断面１５×２ｃｍの凹み（段部）を形成させると共に、キャビテー内壁、平凸部及び凸部周壁の全面に直径０．５ｍｍの多数の丸小孔を開孔率が１０％になるように設けて、図１の符号１０で示すような二重壁容器を用意した。この容器の中に上記スラリーを上から流し込みながら、下部の吸引口１４から吸引脱水して容器の開放面上に、パルプが盛り上がるように堆積した後、二重壁をもつ成形容器の開放面上に盛り上げ堆積させた不要部分をウォータージェットで水平に移動させながら切除し、続いて図３に示すように底面が平らで該底面に多数の小孔２１を有するプレス機上型２０で軽く圧縮して表面を平滑に整えた後に、上型の熱風口２２から熱風を送り込んで乾燥して低密度の最終成形体を得た。
この最終成形体は、美装性に優れ、密度は  ０．１０ｇ／ｃｍ３であった。また、低密度成形体の凹部に被包装物を入れて６０ｃｍの高さからの落下試験を行ったところ、モールド法によって得られた緩衝材より緩衝性が優れていることが分かった。
【００４３】
（実施例２）国内産針葉樹木材チップ絶乾換算５００ｇ分を２４時間水中に浸漬した後、１２インチ加圧型リファイナー（熊谷理機工業株式会社製、型式：ＢＲＰ４５−３００ＳＳ）にて温度１４０℃、クリアランス０．４５ｍｍにて処理を行うことにより木材粗粉を得た。この木材粗粉のフリーネスをカナダ標準フリーネス測定法と同じ操作法によって測定したところ７４０ｍｌであった。
次に、カールドファイバー（ＮＨＢ４０５）９０部の代わりに、上記木材粗粉９０部を用いた以外は、実施例１と同様にして低密度の成形体を得た。
この最終成形体は、美装性に優れ、密度は  ０．１２ｇ／ｃｍ３であった。また、低密度成形体の凹部に被包装物を入れて６０ｃｍの高さからの落下試験を行ったところ、モールド法によって得られた緩衝材より緩衝性が優れていることが分かった。
【００４４】
【発明の効果】
上記のように、本発明は、多数の小孔を有する成形型の小孔から、スラリーの媒体を除去することによって該成形型にスラリー中の小孔不通過微細成分を堆積させて成形物とし、その後湿潤状態の該成形物を型内或いは型外乾燥して成形体を製造する方法であって、該スラリー組成物としてカナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）が５５０ｍｌ以上であるものを用いて成形型の開放部分に不要部分を盛り上げた状態の成形物を形成せしめ、次いで湿潤状態の成形物または乾燥後の成形物の前記不要部分を切除する製造方法であるから、優れた緩衝性を有する低密度成形体を、効率よく得ることができる。また、スラリー組成物の主成分としてパルプを用いれば環境に優しい成形体が得られる。
さらに、得られる成形物は、濾水工程後に型プレスを施さないパルプモールド法のものに比べて、表面が平滑で美装性に優れており、また、型プレスを施すパルプモールド法のものに比べて、低密度性や生産性の面で優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形体製造に用いられる成形容器の第１の例を示すもので、成形容器にパルプを堆積させた状態の断面図である。
【図２】図１の成形容器の開放面上に堆積した不要部分を切除する状態を示す断面図である。
【図３】図２の湿潤状態のパルプ充填物を乾燥する状態の断面図である。
【図４】図３によって得られた最終製品の断面図である。
【図５】本発明の第２の例を示すもので、下型の上に胴型を重ねた成形容器にパルプスラリーを投入した状態の断面図である。
【図６】図５のパルプスラリーを吸引脱水した状態の断面図である。
【図７】下型の上部に突出する部分を切断する状態を示す断面図である。
【図８】図７の湿潤状態のパルプ充填物を乾燥する状態の断面図である。
【図９】図８によって得られた最終製品の断面図である。
【図１０】本発明の第３の例を示す断面図である。
【図１１】図１０の湿潤状態のパルプ充填物を乾燥する状態の断面図である。
【図１２】図１１によって成形されたパルプ充填物の突出上部を切断する状態を示す断面図である。
【図１３】図１２によって得た成形体の断面図である。
【符号の説明】
１０  成形型（成形容器）
１１  小孔
１２  下型
１３  吸引室
１４  吸引口
１５  ガイド
１６  パルプスラリー
１７  水滴
１８、２５、３１  パルプ充填物
１９  ウォータージェット
２０  プレス機上型
２１  小孔
２２  熱風口
２３、２６、３５  最終成形物
２４  枠（胴型）
３０  成形容器
３２  熱風吹出装置
３３  乾燥成形物
３４  糸のこ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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