(57)【要約】【課題】本発明は、第１の目的は、植物繊維、熱融着可能な熱可塑性繊維および粉体状もしくは繊維状の機能性材料からなる植物繊維を主成分とし、前記機能性材料をその機能活性や形状を阻害することなく含有させた機能性繊維シートとその繊維シートを用いた立体成形体を提供することを目的とする。また、第２の目的は、これらの機能性繊維シートとその繊維シートを用いた立体成形体を乾式方式による、安価な製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】植物繊維、熱融着可能な熱可塑性繊維および粉体状もしくは繊維状の機能性材料からなる植物繊維を主成分とする機能性繊維シートとその繊維シートを用いた立体成形体およびこれら製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物繊維、熱融着可能な熱可塑性繊維および粉体状もしくは繊維状の機能性材料からなる植物繊維を主成分とする機能性繊維シート。
【請求項２】
請求項１記載の機能性繊維シートを熱成形により成形されたことを特徴とする立体成形体。
【請求項３】
前記機能性材料が、蓄熱または発熱性を有する材料からなることを特徴とする請求項１または２記載の立体成形体。
【請求項４】
前記機能性材料が、発色または変色性を有することを特徴とする請求項１または２記載の立体成形体。
【請求項５】
前記機能性材料が、蓄光性を有することを特徴とする請求項１または２記載の立体成形体。
【請求項６】
前記機能性材料が、吸着性または分離性を有することを特徴とする請求項１または２記載の立体成形体。
【請求項７】
前記機能性材料が、吸油性を有することを特徴とする請求項１または２記載の立体成形体。
【請求項８】
前記機能性材料が、抗菌性または消臭性を有することを特徴とする請求項１または２記載の立体成形体。
【請求項９】
前記機能性材料が、芳香性を有することを特徴とする請求項１または２記載の立体成形体。
【請求項１０】
前記機能性材料が、遠赤外線放射性を有することを特徴とする請求項１または２記載の立体成形体。
【請求項１１】
植物繊維、熱融着可能な熱可塑性繊維および粉体状もしくは繊維状の機能性材料からなる植物繊維を主成分とする混合物を、乾式リファイナー等の解繊機を用いて乾燥状態で混合解繊し、空気中に懸濁させた後、サクションボックスを備えたフォーメーションワイヤ上に均一に散布し、引き続き熱処理を施すことにより前記熱可塑性繊維を融解せしめて植物繊維を主成分とする前記混合物の成分を相互に融着した機能性繊維シート成形し、しかる後に、該機能性繊維シートを熱成形することを特徴とする機能性繊維シートおよびその繊維シートを用いた立体成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物繊維、熱融着可能な熱可塑性繊維および粉体状もしくは繊維状の機能性材料からなる植物繊維を主成分とする機能性繊維シートとその繊維シートを用いた立体成形体およびこれらの乾式方式による製造方法に関し、さらに詳細には、この機能性繊維シートおよびそのシートを用いて成形された立体成形体は、例えば、蓄熱性、発色性、蓄光性、吸油性、抗菌性または消臭性、芳香性および遠赤外線放射性等の機能を発現するものであり、包装分野等の各種用途に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
植物繊維からなる立体成形物から選られる容器としては、パルプに代表される植物繊維を水中に分散してスラリーを立体形状を有する網にて抄き上げた後、乾燥して成形物とする、いわゆる湿式パルプモールド法と呼ばれている成形法が一般に用いられている。
【０００３】
上記の湿式製造法において、機能材料の混合方法としては、スラリーの中に機能材料を混ぜ込みパルプと一緒に抄きあげるしかなかった。しかし、機能材料をスラリー中に混入すると、スラリー中の水分による影響から、機能が不活性化したり、機能材料が水分中に溶出したり、場合によっては機能性材料が当初の形状を保持できなくなり、適当な成形が実施されない等々の不具合が発生する。また、仮に良好に付形できたとしても、乾燥工程に従来の湿式方式よりもさらに多大な時間及びエネルギーを費やし、コストアップの一因となったり、最終製品の外観が不良となり商品価値を著しく損なうことにもなりうる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の技術的課題を考慮してなされたものであって、第１の目的は、植物繊維、熱融着可能な熱可塑性繊維および粉体状もしくは繊維状の機能性材料からなる植物繊維を主成分とし、前記機能性材料をその機能活性や形状を阻害することなく含有させた機能性繊維シートとその繊維シートを用いた立体成形体を提供することを目的とする。また、第２の目的は、これらの機能性繊維シートとその繊維シートを用いた立体成形体を乾式方式による、安価な製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の様な課題を解決するため、請求項１に係るの発明は、植物繊維、熱融着可能な熱可塑性繊維および粉体状もしくは繊維状の機能性材料からなる植物繊維を主成分とする機能性繊維シートである。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の機能性繊維シートを熱成形により成形されたことを特徴とする立体成形体である。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の立体成形体において、前記機能性材料が、蓄熱または発熱性を有する材料からなることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項１または２記載の立体成形体において、前記機能性材料が、発色または変色性を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１または２記載の立体成形体において、前記機能性材料が、蓄光性を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項１または２記載の立体成形体において、前記機能性材料が、吸着性または分離性を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項７に係る発明は、請求項１または２記載の立体成形体において、前記機能性材料が、吸油性を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項８に係る発明は、請求項１または２記載の立体成形体において、前記機能性材料が、抗菌性または消臭性を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項９に係る発明は、請求項１または２記載の立体成形体において、前記機能性材料が、芳香性を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に係る発明は、請求項１または２記載の立体成形体において、前記機能性材料が、遠赤外線放射性を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項１１に係る発明は、植物繊維、熱融着可能な熱可塑性繊維および粉体状もしくは繊維状の機能性材料からなる植物繊維を主成分とする混合物を、乾式リファイナー等の解繊機を用いて乾燥状態で混合解繊し、空気中に懸濁させた後、サクションボックスを備えたフォーメーションワイヤ上に均一に散布し、引き続き熱処理を施すことにより前記熱可塑性繊維を融解せしめて植物繊維を主成分とする前記混合物の成分を相互に融着した機能性繊維シート成形し、しかる後に、該機能性繊維シートを熱成形することを特徴とする機能性繊維シートおよびその繊維シートを用いた立体成形体の製造方法。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例としての実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の機能性繊維シートの一例を示した模式断面図である。図２は、本発明の機能性繊維シートの別の例を示した模式断面図である。図１に示すように、本発明の機能性繊維シート１は、植物繊維２、熱融着可能な熱可塑性繊維３および繊維状の機能性材料４からなる、植物繊維２を主成分とする機能性繊維シートである。また、図２に示すように、繊維状の機能性材料４の代わりに粉体状の機能性材料６を用いることもできる。
【００１７】
また、図３は、本発明の２層構成からなる機能性繊維シートの例を示した模式断面図である。図１に示した機能性繊維シート１の表面に、植物繊維２と熱融着可能な熱可塑性繊維３からなる層８を積層した構成の機能性繊維シート７の例を示したものである。
【００１８】
また、図４は、本発明の２層構成からなる機能性繊維シートの別の例を示した模式断面図である。図１に示した機能性繊維シート１の表面に、耐水性を有する帯水層１０を積層した構成の機能性繊維シート９の例を示したものである。
【００１９】
さらに、図５は、本発明の３層構成からなる機能性繊維シートの一例を示した模式断面図である。図３に示した機能性繊維シート７の植物繊維２と熱融着可能な熱可塑性繊維３からなる層８の表面に、耐水性を有する耐水性層１０を積層した構成の３層からなる機能性繊維シート１１の例を示したものである。
【００２０】
図６は、本発明の３層構成からなる機能性繊維シートの別の例を示した模式断面図である。図１に示した機能性繊維シート１の表裏に、植物繊維２と熱融着可能な熱可塑性繊維３からなる層８を積層した構成の機能性繊維シート１２の例を示したものである。
このような構成とすることで、機能性材料が表面層８には移行せずに中間層１にのみ機能性材料を有する機能性繊維シートが得られる。また、繊維間に挟み込まれた機能性材料も成形体に成形する熱で再度融解した熱融着可能な熱可塑性樹脂繊維に接着し、シート表面へ析出してくることはない。
【００２１】
本発明で用いられる主成分となる植物繊維としては、繊維形状が、混合融着に障害にならないこと、および表面への過度の析出を防止するために、２．０〜５．０ｄｔｅｘ、繊維長が２．０〜５．０ｍｍの範囲内が比較的望ましい。
【００２２】
この材料の混合方法としては、繊維層の形状や性質により適宜選択可能であり、通常は散布で十分であるが、接着剤と混合して塗布などの手段をとっても構わないものである。
また、植物繊維としては、広葉樹、針葉樹、イネ、葦等の草本類の繊維を用いる事が可能で、その利用形態としては、パルプ繊維になったもの、古紙由来の脱墨パルプ（ＤＩＰ）の他、古紙なども可能である。さらに、全部が植物繊維である必要はなく、必要に応じて合成繊維などの材料も含む繊維であっても、通常の湿式抄紙に用いられているサイズ剤等の添加物を含むものであっても構わないものである。
【００２３】
本発明で用いられる熱融着可能な熱可塑性樹脂としては、表面が少なくとも熱融着性があることが必要であり、例えばその内部が熱可塑性樹脂ではない、植物繊維や化学繊維等で構成されている樹脂繊維等であっても、界面活性剤等の添加物を含むものであっても構わないものである。
【００２４】
本発明で用いられる機能性材料としての蓄熱または発熱性素材は、例えば、炭化ジルコニウム、酸化ジルコニウム、アルミナ等のセラミックスの光吸収・反射機能を利用したり、水の吸着熱を利用して蓄熱するセラミックス化合物混合繊維が応用可能である。
また、アクリルやナイロンの表面にＣｕ９Ｓ５を結合させた有機伝導材料も蓄熱効果を期待でき、さらに、この素材は、抗菌や消臭等の機能も有している。
【００２５】
本発明で用いられる機能性材料としての発色または変色性素材は、例えば、着色剤によることなく特定の波長の光の屈折や反射により色彩を感じさせる繊維が応用可能である。このような繊維は光の当て方や見る角度によって色調や光沢が微妙に変化する。繊維を微細化してパルプ繊維と混合すれば、さらに独特の光沢を出す事も可能となる。また、温度により変色する繊維としてサーモクロミック繊維、光により変色する繊維としてフォトクロミック繊維の応用も可能である。
【００２６】
本発明で用いられる機能性材料としての蓄光性素材は、銅やコバルトイオンを含む硫化亜鉛発光微結晶をポリアミドまたはポリエステル繊維に固着させた残光性のあるフォトルミネッセンス繊維が応用可能である。この繊維は、日光または紫外線等に数秒間晒すことにより数時間暗所で光る能力を有している。
【００２７】
本発明で用いられる機能性材料としての吸着または分離性材料としては、例えば活性炭繊維やイオン交換繊維等が応用可能である。活性炭繊維は、レーヨン、ビニロン、アクリル系繊維または、フェノール系繊維を原料にして炭化工程と賦活工程を経て得られるものと、コールタールから調整されたピッチを溶融紡糸し、更に、炭化、賦活工程を経て得られるものがある。下記表１に各種活性炭繊維原料の化学式と炭素含有率を示す。表１からわかるように、原料中の炭素の含有率はピッチ系が最も高く、後者の製造方法の方が、活性炭にする時の収率（賦活収率）も良好であり、原料単価の面で有利である。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
本発明で用いられる機能性材料としての芳香性素材は、例えば芳香性物質の混合紡糸繊維、香料を充填したマイクロカプセル等の応用が可能である。
【００３０】
本発明で用いられる機能性材料としての遠赤外線放射性素材は、遠赤外線放射能力のあるセラミックス粉末を混合したり、コーティングした繊維製品が応用可能である。
【００３１】
上記の機能性材料の繊維化に関しては、複数のポリマーを混合して紡糸した混合紡糸繊維や、２種類以上のポリマーを一本の繊維になるように紡糸した複合繊維がある。前者の例としては、混合された成分（島成分）がマトリックス成分（海成分）中に粒子状に分散している場合や、繊維状に細長く分散している場合、分子分散に近い状態で均一に分散している場合（ポリマーアロイ）等々色々あり、その分散状態によって、現れる機能も異なる。後者の例としては、異種のポリマーを貼りあわせるバイメタル型と一方のポリマーを他方のポリマーが取り囲む芯鞘型を基本として、様々な複合繊維が存在する。
【００３２】
次ぎに、本発明の機能性繊維シートおよびその繊維シートを用いた立体成形体の製造方法について説明する。
【００３３】
植物繊維、熱融着可能な熱可塑性繊維および粉体状もしくは繊維状の機能性材からなる植物繊維を主成分とする混合物を、乾式リファイナー等の解繊機を用いて乾燥状態で混合解繊し、空気中に懸濁させた後、サクションボックスを備えたフォーメーションワイヤ上に均一に散布し、引き続き熱処理を施すことにより前記熱可塑性繊維を融解せしめて植物繊維を主成分とする前記混合物の成分を相互に融着した機能性繊維シートを成形し、しかる後、前記機能性繊維シートを熱成形することで、機能性繊維シートおよびその繊維シートを用いた立体成形体を製造することができる。
【００３４】
本発明の立体成形体は、食品用途に対しては、食品へのダイレクト・コンタクトは敬遠される可能性もあるので、前述のように層構成を工夫することも大切である。さらにその表面処理により隔離可能な構成にする事により食品容器等の食品用途に用いることも可能である。非食品用途においても、同様に配慮が必要となる場合もある。
【００３５】
用途としては、３次元形状を持っており、例えば機能材料による効果が求められるものであれば、トレー、容器の他に、敷き紙等の用途が挙げられる。
さらに、他の機能層や表面処理を付加することも可能である。例えば、既述の食品用途における隔離層を、水性エマルジョンのスプレーコートなどの処理法による表面処理、真空成形による表層樹脂コート、パウダー静電塗工→加熱処理による造膜等々の方法により設けることも可能である。また、同様の方法で耐水性付与のための耐水層などを付加することも可能である。
さらに、複数の繊維層は、同一の組成を持つ必要はなく、例えば第１の層が強度維持性能が高く、第２の層が特殊機能を有する様な、機能の分担分け構成が好ましい場合もあり、他方、同一材料では生産時の簡便性がある場合もあるので、それは必要により適宜選択可能なものである。
【００３６】
融着は熱によるのが実際的であるが、赤外線、電子ビームなどによる融着であっても構わないものである。特に熱による場合は同時プレスにより融着性能を上げることが可能である。
【００３７】
【実施例】
以下に、本発明の好ましい一実施例としての吸着性機能を有する機能性繊維シートおよびその繊維シートを用いた立体成形体についての実施形態を図７、８を参照して具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
繊維状の機能性材料４として、レーヨン繊維を炭化賦活した活性炭繊維を用いた。活性炭繊維は原料繊維の組成が一定なので、ヤシ殻や石炭などを原料とする通常の粒状や粉状の活性炭に比べ、孔径が直径１２〜１６オングストローム付近にシャープなピークを有する単分散型分布を示し、吸着に直接的に関与するミクロポアと呼ばれる細孔のみが繊維表面に直接開孔しているものである。また、直径１０〜３０μｍの細い繊維状であるので、単位重量あたりの活性炭の表面積は粒状活性炭のそれの２桁大きく、良好な吸着性能を有するものである。
【００３９】
一方、植物繊維２として、針葉樹由来ブリーチクラフトパルプ（ＮＢＫＰ）パルプを用い、解繊したこのクラフトパルプを、熱融着可能な熱可塑性繊維３として芯鞘構造をもつ樹脂繊維（芯／鞘＝ポリププロピレン（ＰＰ）／ポリエチレン（ＰＥ）を混ぜ合わせ（９：１もしくは８：２が望ましい）、この混合物をエアレイド法によって繊維状シートを成形した後、上記ＰＥの融点以上、ＰＰの融点以下（大凡１２０〜１５０℃）のオーブン中で熱処理を施し、繊維シート８を作成した。
【００４０】
上記植物繊維２として、針葉樹由来ブリーチクラフトパルプ（ＮＢＫＰ）パルプ２と熱融着可能な熱可塑性繊維３として芯鞘構造をもつ樹脂繊維に、さらに、上記繊維状の機能性材料４としての活性炭繊維を混合して、上記繊維シートを作成したと同様の方法および条件で植物繊維２と熱融着可能な熱可塑性繊維３と繊維状の機能性材料４とからなる機能性繊維シート１を作成した。
【００４１】
上記で得られた繊維シート８と繊維シート１とを重ねあわせ、図７に示した熱プレス成形機１３を用いて、この成形機の金型の雌型１３ｂ側に活性炭繊維の混合されている機能性繊維シート１を配し、一方、繊維シート８を雄型１３ａ側に配し、この２枚のシートを重ね合わせて、雄型１０ａと雌型１０ｂで熱プレス成形することで、３次元立体成形体としての吸着性機能を有するパルプ容器１４を得た。（熱プレス成形の温度は樹脂繊維の芯部であるＰＰを溶かすために、ＰＰの融点１６０℃以上であることが望ましい）
【００４２】
次ぎに、上記で得られたパルプ容器１４に耐水性も付与するために、容器内外面に耐水剤として水性アクリルエマルジョンを用いて、ウエットスプレーコーティング方法によって、耐水層１６を被覆した耐水性を有する吸着性機能を持つパルプ容器１５を作成した。
【００４３】
上記の耐水性を有する吸着性機能を持つパルプ容器１５に、例えば、臭いの強い食品として餃子や肉饅頭を包装して、臭気テストを行った結果、内容物から容器を通して雰囲気中に放出される悪臭をカットすることが分かった。本発明の一実施例としての吸着性機能を持つ立体成形体としての上記で得られたパルプ容器１５は、十分実用性があることが確認された。
【００４４】
【発明の効果】
本発明により、植物繊維、熱融着可能な熱可塑性繊維および粉体状もしくは繊維状の機能性材料からなる植物繊維を主成分とし、前記機能性材料をその機能活性や形状を阻害することなく含有させた機能性繊維シートとその繊維シートを用いた立体成形体を提供することが可能である。
また、これらの機能性繊維シートとその繊維シートを用いた立体成形体の製造方法として、乾式方式による、安価な製造方法を提供することが可能である。
本発明の機能性繊維シートとその繊維シートを用いた立体成形体は、機能性材料を適宜選択することにより、例えば、蓄熱性、発色性、蓄光性、吸油性、抗菌性または消臭性、芳香性および遠赤外線放射性等の機能を発現するものであり、このような機能が要求される包装分野等の各種の用途に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての機能性繊維シートの構成を示した模式断面図である。
【図２】本発明の一実施例としての機能性繊維シートの構成を示した模式断面図である。
【図３】本発明の一実施例としての２層からなる機能性繊維シートの構成を示した模式断面図である。
【図４】本発明の一実施例としての２層からなる機能性繊維シートの構成を示した模式断面図である。
【図５】本発明の一実施例としての３層からなる機能性繊維シートの構成を示した模式断面図である。
【図６】本発明の一実施例としての３層からなる機能性繊維シートの構成を示した模式断面図である。
【図７】本発明の立体成形体を成形する方法説明するための説明図である。
【図８】本発明の立体成形体の構成の一例を示した模式断面図である。
【符号の説明】
１、５、７、９、１１、１２…機能性繊維シート
２…植物繊維
３…熱融着可能な熱可塑性繊維
４…繊維状機能性材料
６…粉体状機能性材料
８…繊維シート層
１０、１６…耐水性層
１３…熱プレス成形機
１３ａ…雄型
１３ｂ…雌型
１４、１５…立体成形体
【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】
2004052116.tif 000009
【図７】
2004052116.tif 000010
【図８】
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