(57)【要約】【課題】  ミクロフィブリルセルロースは水素結合により強固に結合するが密度が高くなり水に分散された状態から一旦水を蒸発させると熱可塑性を有しないことから成形性に乏しく、筒状に加工するには削りだす等の製造方法しかなく、再利用するには、再結合したミクロフィブリルを互いに引き離すようなミクロフィブリル化する処理をするためのエネルギーを加えなければならないという問題がある。【解決手段】  押出し整形機によりミクロフィブリルセルロースと水の混合物４を円筒状に押出す。そのために、ダイス２にはリング状の吐出口が設けられている。ダイス２から出た混合物４は芯管の外径とほぼ同じ外径を有する先端部３に導かれて、芯管５上に被覆される。芯管５上に混合物４は整形器６により外周面が整えられる。そして、芯管５上に混合物４が被覆された状態で乾燥される。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で６５％以上の混合物を押出し成形により筒状に成形し乾燥することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項２】
水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で３０％以上の混合物を押出し成形により成形し乾燥する成形体の製造方法において、
前記押出し成形が、複数の芯を取り替えながら、前記複数の芯の上に前記混合物を順次押出して、芯の上で乾燥した後当該芯を抜き取ることを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項３】
前記押出し成形が、押出しスピードに合わせて押出し方向に芯を進ませることを特徴とする、請求項２記載の成形体の製造方法。
【請求項４】
水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で３０％以上の混合物を押出し成形により筒状に成形し乾燥する成形体の製造方法において、
前記押出し成形が、連続的に供給される芯の上に連続的に前記混合物を押出すものであることを特徴とする、請求項１記載の成形体の製造方法。
【請求項５】
前記芯が、紙管であることを特徴とする、請求項４記載の成形体の製造方法。
【請求項６】
水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で６５％以上の混合物を押出し成形により板状、棒状、又は筒状に押出しながら乾燥することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項７】
前記押出し成形が、鉛直下方に押出すことを特徴とする、請求項６記載の成形体の製造方法。
【請求項８】
供給される部材上に当該部材の表面を全て覆うように、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合されたミクロフィブリルセルロースの混合物のコーティングを行って乾燥することを特徴とする、成形体の製造方法。
【請求項９】
前記部材が、連続的に供給される紙管であることを特徴とする、請求項８記載の成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記コーティングが、前記混合物を前記部材上に押出すことにより行われるものであることを特徴とする、請求項８又は請求項９記載の成形体の製造方法。
【請求項１１】
前記コーティングが、吹きつけ塗装により行われることを特徴とする、請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１２】
水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で３０％以上の混合物を準備する工程と、
前記混合物を基体の表面、内部又は基体自身に適用して成形し、成形された混合物に振動若しくは打突を与えた後に乾燥させ又は振動若しくは打突を与えながら乾燥させ、前記基体を成形体となす工程とを備える成形体の製造方法。
【請求項１３】
前記振動が超音波振動であることを特徴とする、請求項１２記載の成形体の製造方法。
【請求項１４】
水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体からなる媒体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で１％以上の混合物を準備する工程と、
前記混合物を遠心分離機において前記媒体の割合が少ない部分と多い部分とに分離させる工程と、
前記媒体の少ない部分を基体の表面、内部又は基体自身に適用して乾燥させ、前記基体を成形体となす工程とを備える成形体の製造方法。
【請求項１５】
水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で１％以上の混合物から気泡を抜く工程と、
前記混合物を基体の表面、内部又は基体自身に適用して成形し、成形された混合物に適用して乾燥させ、前記基体を成形体となす工程とを備える成形体の製造方法。
【請求項１６】
水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体からなる媒体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で１％以上の混合物から気泡を抜く工程と、
前記混合物をそのまま又は前記媒体を減じてから圧縮成形する工程とを備える成形体の製造方法。
【請求項１７】
水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体からなる媒体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で１％以上の混合物から気泡を抜く工程と、
前記混合物をそのまま又は前記媒体を減じてから射出成形する工程とを備える成形体の製造方法。
【請求項１８】
成形を減圧雰囲気中で行うことを特徴とする、請求項１６又は請求項１７記載の成形体の製造方法。
【請求項１９】
水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で３０％以上の混合物を型に入れて成形する工程と、
前記混合物を前記型から取り出して、水酸基を持たない液体中に入れて乾燥させる工程とを備える成形体の製造方法。
【請求項２０】
水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で３０％以上の混合物を準備する工程と、
表面形状を変形できる型の表面に前記混合物を付着させて成形する工程と、
乾燥後に、前記型の表面形状を変形させて前記混合物の成形体から前記型を抜き取る工程とを備える成形体の製造方法。
【請求項２１】
水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で３０％以上の混合物の粘度を調整する工程と、
前記混合物をスピン成形にて成形する工程とを備える成形体の製造方法。
【請求項２２】
水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で３０％以上の混合物からなる層の上に、ゾルゲル法により酸化シリコンを含む層を形成することを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項２３】
ミクロフィブリルセルロース及び添加剤からなり、前記ミクロフィブリルセルロースが全固形分の３０重量％以上を占めかつ、中空成形体であることを特徴とする成形体。
【請求項２４】
前記中空成形体が、連続した中空部を有する筒状体であることを特徴とする、請求項２３記載の成形体。
【請求項２５】
前記中空成形体がミクロフィブリルセルロースの含有率が異なる複数の層からなることを特徴とする、請求項２３又は請求項２４に記載の成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ミクロフィブリルセルロースが適用されてなる成形体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の成形体では、紙を用いた紙管などが代表的な例として挙げられる。
つまり、紙は、セルロース繊維の集合体であって、解繊可能な薄体に成形されたものである。紙は使用後に古紙として回収されてパルパーで離解されてパルプと同様に単独で、あるいは新たなパルプと混合されて再び紙として再生される。そのため、紙製品は非常に優れたリサイクル製品ということができる。なお、この明細書及び特許請求の範囲において、解繊の概念の中に離解が含まれるものとする。
また、従来の成形体では、古紙のセルロース繊維を活用して直接立体的な構造に成形したものとして、パルプモールドが代表例として挙げられる。パルプモールドもリサイクル性に優れた成形体ではあるが、耐水性や機械的強度、寸法安定性、加工性などの問題から、例えば鶏卵の業務用トレーに見られるように輸送物の緩衝材料が主な用途で、限られた用途に展開されるに留まっている。
【０００３】
一方、セルロース繊維の解繊を進めミクロフィブリル化されているセルロース繊維（ミクロフィブリルセルロース）にプラスチックを混ぜることによって成形体を成形すると構造材料の密度が高くなり紙などを混ぜる場合に比べて耐水性、耐油性、ガスバリア性、機械的特性、表面の平坦性を改善することができる。例えば、特開平８−１９３１６８号公報には生分解性ポリマー組成物が、特表平９−５０９６９４号公報にはミクロフィブリル セルロース強化ポリマーが開示されている。
ミクロフィブリル状微細繊維の詳細については、特公昭４８−６６４１号公報、特公昭５０−３８７２０号公報等に記載され、特開平１０−２４８８７２号公報には、商品名「セリッシュ」（ダイセル化学工業（株）製）等として市販されていることが記載されている。
また、特開平２００３−２０１６９５号公報には、ミクロフィブリルセルロースからなる高強度材料に関する記載がある。ミクロフィブリルセルロースを用いた高強度材料は、セルロースを用いているため古紙などから製造することが可能であり、石油由来のプラスチックを使用することに比べれば環境負荷は少ないといえ、優れた材料である。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１９３１６８号公報
【特許文献２】特表平９−５０９６９４号公報
【特許文献３】特公昭４８−６６４１号公報
【特許文献４】特公昭５０−３８７２０号公報
【特許文献５】特開平１０−２４８８７２号公報
【特許文献６】特開２００３−２０１６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ミクロフィブリルセルロースは水素結合により強固に結合するが密度が高くなり水に分散された状態から一旦水を蒸発させると熱可塑性を有しないことから成形性に乏しく、乾燥時の収縮も激しい。ミクロフィブリルセルロースを適用した成形体を普及させることによりプラスチックなどの石油由来の製品を減らし環境負荷を低下させることができるが、ミクロフィブリルセルロースを６５重量％以上含む成形体で、所望の立体に加工することが行われていないという問題がある。
この発明は上記の問題点を解消するためになされたものであり、ミクロフィブリルセルロースを用いた成形体を効率的に成形することができる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の課題解決手段による成形体の製造方法は、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で６５％以上の混合物を押出し成形により筒状に成形し乾燥するものである。
第２の課題解決手段による成形体の製造方法は、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で３０％以上の混合物を押出し成形により成形し乾燥する成形体の製造方法において、押出し成形が、複数の芯を取り替えながら、複数の芯の上に順次押出して、芯の上で乾燥した後当該芯を抜き取るものである。
第３の課題解決手段による成形体の製造方法は、第２の課題解決手段において、押出し成形が、押出しスピードに合わせて押出し方向に芯を進ませるものである。
第４の課題解決手段による成形体の製造方法は、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で３０％以上の混合物を押出し成形により筒状に成形し乾燥する成形体の製造方法において、押出し成形が、連続的に供給される芯の上に連続的に押出されるものであるものである。
第５の課題解決手段による成形体の製造方法は、第４の課題解決手段において、芯が、紙管であるものである。
第６の課題解決手段による成形体の製造方法は、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で６５％以上の混合物を押出し成形により板状、棒状、又は筒状に押出しながら乾燥するものである。
第７の課題解決手段による成形体の製造方法は、第６の課題解決手段において、押出し成形が、鉛直下方に押出すものである。
第８の課題解決手段による成形体の製造方法は、供給される部材上に当該部材の表面を全て覆うように、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合されたミクロフィブリルセルロースの混合物のコーティングを行って乾燥するものである。
第９の課題解決手段による成形体の製造方法は、第２の課題解決手段において、部材が、連続的に供給される紙管であるものである。
第１０の課題解決手段による成形体の製造方法は、第９の課題解決手段において、コーティングが、混合物を部材上に押出すことにより行われるものものである。
第１１の課題解決手段による成形体の製造方法は、第８から第１０の課題解決手段のいずれかにおいて、コーティングが、吹きつけ塗装により行われるものである。
第１２の課題解決手段による成形体の製造方法は、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で３０％以上の混合物を準備する工程と、混合物を基体の表面、内部又は基体自身に適用して成形し、成形された混合物に振動若しくは打突を与えた後に乾燥させ又は振動若しくは打突を与えながら乾燥させ、基体を成形体となす工程とを備えるものである。
第１３の課題解決手段による成形体の製造方法は、第１２の課題解決手段において、振動が超音波振動であるものである。
第１４の課題解決手段による成形体の製造方法は、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体からなる媒体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で１％以上の混合物を準備する工程と、混合物を遠心分離機において媒体の割合が少ない部分と多い部分とに分離させる工程と、媒体の少ない部分を基体の表面、内部又は基体自身に適用して乾燥させ、基体を成形体となす工程とを備えるものである。
第１５の課題解決手段による成形体の製造方法は、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で１％以上の混合物から気泡を抜く工程と、混合物を基体の表面、内部又は基体自身に適用して成形し、成形された混合物に適用して乾燥させ、基体を成形体となす工程とを備えるものである。
第１６の課題解決手段による成形体の製造方法は、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体からなる媒体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で１％以上の混合物から気泡を抜く工程と、混合物をそのまま又は媒体を減じてから圧縮成形する工程とを備えるものである。
第１７の課題解決手段による成形体の製造方法は、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体からなる媒体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で１％以上の混合物から気泡を抜く工程と、前記混合物をそのまま又は前記媒体を減じてから射出成形する工程とを備えるものである。
第１８の課題解決手段による成形体の製造方法は、第１６又は第１７の課題解決手段において、成形を減圧雰囲気中で行うものである。
第１９の課題解決手段による成形体の製造方法は、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で６５％以上の混合物を型に入れて成形する工程と、
混合物を型から取り出して、水酸基を持たない液体中に入れて乾燥させる工程とを備えるものである。
第２０の課題解決手段による成形体の製造方法は、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で３０％以上の混合物を準備する工程と、表面形状を変形できる型の表面に混合物を付着させて成形する工程と、乾燥後に、型の表面形状を変形させて混合物の成形体から型を抜き取る工程とを備えるものである。
第２１の課題解決手段による成形体の製造方法は、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で３０％以上の混合物の粘度を調整する工程と、混合物をスピン成形にて成形する工程とを備えるものである。
第２２の課題解決手段による成形体の製造方法は、水若しくは水酸基を有する液体に分散され又は、水若しくは水酸基を有する液体と混合され、ミクロフィブリルセルロースの固形分に占める割合が重量比で３０％以上の混合物からなる層の上に、ゾルゲル法により酸化シリコンを含む層を形成するものである。
第２３の課題解決手段による成形体は、ミクロフィブリルセルロース及び添加剤からなり、ミクロフィブリルセルロースが全固形分の３０重量以上を占めかつ、中空成形体であるものである。
第２４の課題解決手段による成形体は、第２３の課題解決手段において、中空成形体が、連続した中空部を有する筒状体であるものである。
第２５の課題解決手段による成形体は、第２３又は第２４の課題解決手段において、中空成形体がミクロフィブリルセルロースの含有率が異なる複数の層からなるものである。
【発明の効果】
【０００７】
第１の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、筒状体を効率良く成形できるという効果がある。
第２の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、収縮率の大きな混合物から所望の内径を有する筒状体を成形できるという効果がある。
第３の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、混合物が芯の上に押出されるときに混合物に加わる応力が小さくなり寸法安定性が向上するという効果がある。
第４の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、連続的に筒状体を成形でき、製造効率が向上するという効果がある。
第５の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、従来からある紙管製造機で連続的に芯を供給できると共に、筒状体を紙管ごと切断でき、製造を容易化できるという効果がある。
第６の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、押出しながら乾燥するため製造を効率化できるという効果がある。
第７の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、鉛直下方に押出すことにより長さ方向に対し垂直な方向に筒状体が歪むのを防止できるという効果がある。
第８の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、表面を全て覆うことにより乾燥時の激しい収縮があっても全体を覆っておけるという効果がある。
第９の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、紙管全面を覆うことから接着剤なしに連続的に製造できるという効果がある。
第１０の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、高粘度の材料であっても成形が可能になり乾燥に有するコストを削減できるという効果がある。
第１１の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、吹きつけ塗装により複雑な形状にも対応しながら全面を覆えるという効果がある。
第１２の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、振動若しくは打突を与えることにより混合物中のミクロフィブリルセルロースの分布を均一化すると共に絡みを強化することができるという効果がある。
第１３の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、周波数の高い超音波振動により高速な製造スピードにも対応できるという効果がある。
第１４の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、遠心分離により水分量を低減することにより製造に要するエネルギーコストを低減できるという効果がある。
第１５の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、成形体中の気泡を低減することにより機械的強度の高い成形体を製造できるという効果がある。
第１６の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、気泡を抜いて圧縮成形することにより、圧縮成形で閉じ込められた気泡により不良品が発生するという現象を低減できるという効果がある。
第１７の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、気泡を抜いて射出成形することにより、射出成形で閉じ込められた気泡により不良品が発生するという現象を低減できるという効果がある。
第１８の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、減圧により内部に閉じ込められる気泡により悪影響を受けるのを防止できるという効果がある。
第１９の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、液中で乾燥するため液体の浮力で成形体に加わる応力を分散し歪みにくくするという効果がある。
第２０の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、乾燥時に激しく収縮するミクロフィブリルセロースの混合物を精度よく中空に成形できるという効果がある。
第２１の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、混合物の粘度を調整してからスピン成形により成形するので、外周面に装飾を施し易くなるという効果がある。
第２２の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、ミクロフィブリルセルロース同志の間に水又は液体が在るので、酸化シリコンをミクロフィブリルセルロース同士の中に食い込ませることができ、密着力の高い酸化シリコンの膜を得られるという効果がある。
第２３の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、高強度で且つ軽量な成形体を提供できるという効果がある。
第２４の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、高強度の筒状体を提供できるという効果がある。
第２５の課題解決手段の成形体の製造方法によれば、各層に異なる機能を持たせることができ、例えば表層にミクロフィブリルセルロースの含有量を多くして表面を平滑化すると共に内層に低密度の物質を混ぜてミクロフィブリルセルロースの含有量を下げるなど、高機能は筒状体を提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
以下、この発明の第１実施形態による成形体の製造方法について図１及び図２を用いて説明する。図１は押出し成形機による円筒体の押出し工程を示す工程図である。図１に示す混合物４は、例えばミクロフィブリルセルロース２０重量％と水８０重量％との混合物である。ミクロフィブリルセルロースの製造方法には、例えば特開平６−１０２８６号公報、特開平７−３１０２９６、特開平８−２８４０９０号公報、及び特開２００２−１９４６９１号公報などに記載されている方法を用いることができる。
混合物は押出し成形機１に投入され、押出し成形機１の中では、例えば２軸のスクリューによって混錬されながらダイス２から押出される。混合物４は、押出し成形機１のダイス２から芯管５の上に、円筒状に押出される。芯管５は、MFCの混合物４が押出される速度に合わせて前方に移動する。MFCの混合物４は芯管５と共に移動し、リング状の整形器６の中を通り、外周の真円度が高くなるように矯正される。
所定の長さMFCの混合物４が押出されると、押出しが中断され、円筒状のMFCの混合物４は、押出し成形機１から切り離され、芯管５ごと取り外される。そして、芯管５と共に乾燥炉に入れられ、例えば７０℃で乾燥される。
押出し成形機１のダイス２は、前方ほど外径が小さくなって最終的には、ほとんど芯管５の外周と同じになるような先端部３を備えるよう設計されている。このような設計により、押出されたMFCの混合物４は、エアーを噛み込むことなく芯管５を被覆することができる。
このエアーの噛み込みを少なくするために、芯管５と押出し成形機１との隙間からエアーを吸引するようにしてもよい。
芯管５は、図２に示すように、２層構造をしており、軸方向に向かって緩やかなテーパーの付いた内挿管５ｂを、内挿管５ｂと相補的なテーパーがついた外皮管５ａに差し込むことにより外皮管５ａの外径が広がり、内挿管５ｂを引き抜くことにより外皮管５ａの外径を狭めることができる。外皮管５ａと内挿管５ｂを挿入した状態で外皮管５ａの表面にテーパーがつかない。それにより、MFCの混合物４から水分が抜けることにより縮まろうとする応力が発生しても、乾燥後にMFCからなる成形体を芯管５から引き抜くことができる。外皮管５ａは例えば薄いポリエチレン製の筒状体で形成できる。
なお、混合物４に対しては、押出し成形機１に入れる前、又は押出し成形機１内において脱泡しながら混練する工程を設けることが好ましい。押出し成形機１から押出されたMFCの混合物４中に気泡があると成形体になったときの強度低下の原因となるからである。
また、MFCの製造過程では、ミクロフィブリル化されていないセルロース繊維を水中でさらに繊維を細くなるように解すため大量の水、例えばMFC３重量％に対し、水９７重量％を含むものができ上がる。ＭＦＣの混合物の水分量を予め減らしておくために、遠心分離機により、水分とＭＦＣを分離することもできる。遠心分離機によって分離されたものから水を捨ててMFCの含有率の高くなった部分を取り出し成形体の成形に用いる。その結果、水分を蒸発させるために用いるエネルギーを節約できる。
【０００９】
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態による成形体の製造方法について図３を用いて説明する。第１実施形態の成形体の製造方法では、押出しを間欠的に行いながら円筒状の成形体を作製したが、第２実施形態による成形体の製造方法では連続的に成形体の製造を行う。
第２実施形態の成形体の製造方法では、図3に示すように押出し成形機１の中に紙管５Ａを連続的に供給することにより押出し成形を連続させる。紙管５Ａは例えば特許第２７８３９７６号公報「螺旋状に巻いた板紙製巻心」に記載されているような紙管製造装置で連続的に製造される。図３の紙管５Ａの進行方向と反対側に図４に示すような紙管製造装置が配置される。紙管５Ａは複数の紙テープ１１を積層して形成される。紙管製造装置１０のマンドレル１２上に接着剤塗布装置１４により接着剤が塗布された複数の紙テープ１１が巻き付けられる。紙テープ１１を積層されてなる紙管５Ａは紙管製造装置１０のマンドレル１２上をベルト１３によって駆動されながら、前方へ進む。
図４の押出し成形機のキャビティは、減圧されていてもよい。減圧することで、紙管５Ａの表面にＭＦＣの混合物がエアーを巻き込む量を抑えることができる。また、巻き込むエアーの量を抑えるためには、押出し成形機から押出されるＭＦＣの混合物は昇温されていることが好ましい。冷えたときに巻き込まれたエアーが収縮するので成形体の強度低下を抑制することができる。
ＭＦＣの混合物は、紙管５Ａと共に進行方向の先で切断されて乾燥される。あるいは、乾燥後に切断が行われる。
混合物４にバインダーを添加して、紙管５との層間剥離強度、後述する表面層との層間剥離強度あるいは、混合物４自身の機械的強度を向上させることができる。
バインダーとしては、離解する妨げとなりないために、水溶性高分子が好ましく、例えば合成高分子ではポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドンなど、天然高分子では澱粉類やアルギン酸等の多糖類、ゼラチン、膠、カゼインがある。また、多糖類の誘導体も用いることができ、乾燥すると水溶性でなくなるものとして例えばタンニンなども少量であれば用いることができる。
多糖類の誘導体の中にはヒドロキシプロピルセルロースなどの熱可塑性を有するものがあり、澱粉やその誘導体中にも熱可塑性を有するものがあり、このように熱可塑性のものを添加しておくことで、混合物４を形成した後に熱加工により表面粗さを改善したり、形状修正をしたりすることが容易になる。
混合物４に、バインダー以外の例えば炭素繊維（昭和電工株式会社製VGCF（登録商標））を分散させることにより、混合物４が乾燥されてできるミクロフィブリルセルロース層の破断伸びが向上する。VGCFとしては、例えば繊維径０．２μｍ、繊維長１０〜２０μｍのものが用いられる。破断伸びが向上することにより例えば、外部から混合物４に大きな応力が加わったときにクラックが入り難くなるなどの改善が見られる。炭素繊維を混合物４の中に分散させる方法としては、例えばミクロフィブリルセルロースの懸濁液中に炭素繊維を分散してコーティング・乾燥させる方法や、あるいはミクロフィブリルセルロースと水の混合物中に炭素繊維を混ぜ込んで一緒に付着させ、乾燥させる方法がある。
添加剤の効果としては、成形体の機械的強度向上以外の効果を得ることもできる。
混合物４に、ミクロフィブリル化されていないセルロース繊維を分散させてもよい。ミクロフィブリル化されていないセルロース繊維は、ミクロフィブリル化されているセルロース繊維に比べてセルロース繊維を得るために投入するエネルギーコストと製造時間を短縮できるので、ミクロフィブリル化されていないセルロース繊維を混ぜることにより成形体を低コストにて得られる。ミクロフィブリル化されていないセルロース繊維であってもセルロース繊維であることに変わりはなく、ミクロフィブリル化されていないセルロース繊維とミクロフィブリルセルロースとの間でも水素結合が行われるため、水素結合などの強い結合を行わないような例えばガラスファイバーを入れる場合に比べて混合物４の機械的強度低下を少なくできる。ミクロフィブリル化されていないセルロース繊維を混合物４に分散させる方法としては、先に説明した炭素繊維を分散させるのと同様に行うことができる。
ミクロフィブリル化されていないセルロース繊維を混合物４に分散させる場合、ミクロフィブリル化されていないセルロース繊維の粒度分布端広い範囲に平均的に分布している方が好ましい。例えば、古紙からミクロフィブリル化されていないセルロース繊維を得る場合に、解繊の方法や程度が異なる数種類の解繊品をブレンドして用いると、粒度分布には図５に示すようにミクロフィブリルセルロースのピーク以外に、ミクロフィブリル化されていないセルロース繊維のピークが２つ以上現れる。あるいは、図６に示すようにピーク付近の分布幅が広い粒度分布となる。この場合には、半値幅がピーク値の１０％以上の値を有する粒度分布の幅の２／３より広いことが好ましい。粒度分布測定には、例えば株式会社堀場製作所製粒度分布測定装置LA−９１０を用いる。
混合物４において、酸化シリコンとミクロフィブリルセルロースとを複合させてもよい。例えば特許第３０２０９３４号公報や特許第２８８０６５４号公報に記載されているゾルゲル法を用いることができる。ゾルゲル法に用いられる溶液と同じ成分となるように、ミクロフィブリルセルロースの懸濁液を調整する。例えば、ミクロフィブリルセルロースが分散されている水を一部若しくは全部アルコールなどに置換する。そして、懸濁液中にオルガノポリシロキサン等の材料を入れてゾルゲル法により酸化シリコンを形成しながら乾燥し、ミクロフィブリルセルロースと酸化シリコンの複合体を混合物４に形成する。この複合体により硬度や耐水性が向上する。ただし、耐水性を向上させる場合には紙管５の解繊の妨げとならないよう混合物４の厚みを調整するなどの必要がある。ミクロフィブリルセルロースと酸化シリコンの複合により透明度が向上する場合もある。
また、混合物４において、炭酸カルシウムとミクロフィブリルセルロースとを複合させてもよい。例えば、ミクロフィブリルセルロースの懸濁液や混合物中に水酸化カルシウムを溶かしておく。この懸濁液や混合物により混合物４を形成するのであるが、二酸化炭素が存在する雰囲気中で懸濁液や混合物の攪拌又は混錬が行われるようにして紙管５の表面に付着させ、水酸化カルシウムを炭酸カルシウムに変化させて、ミクロフィブリルセルロースと炭酸カルシウムの複合をする。炭酸カルシウムとの複合により、硬度や耐水性を向上させることができる。
また、混合物４に機能物質を添加してもよい。機能物質として例えば油脂を添加した場合、混合物４に撥水作用や潤滑作用を持たせることができる。後述する保護層を設けない場合には筐体３２の耐水性が向上し、取り扱い易くなる。油の添加は、ミクロフィブリルセルロースの懸濁液や混合物中に油を超音波等により水と混ぜて添加することで行うことができ、脂の添加は、例えば湯煎したものを超音波で細かくするなどして細かくなった脂を懸濁液や混合物中に混ぜ込むことにより行うことができる。成形体を摺動部品としても用いることができ、その場合には摺動抵抗を下げられるという効果が期待できる。
油脂以外に金属石けんなどを用いても同様の効果が得られる。
また、混合物４に、環境変化に対応して発光又は変色する物質を添加してもよい。発光する物質には、例えば電磁波の影響（環境変化）で発光する蛍光塗料やエレクトロルミネッセンス材料、変色する材料には、例えば温度や光や電磁波の影響（環境変化）で変色するサーモクロミズム材料、フォトクロミズム材料、エレクトロクロミズム材料などがある。これらのような機能物質が添加された混合物４において、所定の環境変化例えば電界の変化によって所定の機能が発現し即ちエレクトロルミネッセンス材料が発光する。このように混合物４が発光すれば電界の変化を検知でき、逆に積極的に電界を変化させて混合物４を発光させることもできる。混合物４は、懸濁液や混合物から形成されるため、機能物質を添加し易く、紙などに比べて密度が高いため、機能物質を保持させ易い。
混合物４の上に、例えば酸化シリコンからなるガラス質の保護層を形成してもよい。保護層は必要に応じて設ければよいが、屋外において使用される機会が多い成形体の場合には保護層を設けることが好ましい。保護層はゾルゲル法によってコーティングされる。例えば押出し成形機１から混合物４が整形器６で整形された直後にゾルゲル法によりコーティングする。
ここでは保護層が酸化シリコンからなる場合について説明したが、他の物質で形成されてもよく、無機物・有機物のいずれであってもよく、例えばアルミニウムを薄く真空蒸着し、あるいは漆を塗布するなどの方法で保護層を形成できるが、紙管５Ａを粉砕してパルパーに入れた際に離解の妨げになり難いものであることが好ましい。
また、立体を構成している紙管５Ａの中に外部に作用を及ぼす機能物質を添加してもよい。例えば、紙管５Ａに木の香りのする香料を染み込ませ、成形体を使用する者に心地よさを感じさせることができる。香料を染み込ませたとき、混合物４の構造が緻密で香料が揮発した際に少ししか通過させないため香りを持続させる効果がある。紙管５Ａには、香料以外の機能物質、例えば蛍光塗料や帯電防止剤や潤滑剤など成形体の使用用途に応じて適宜選択できる。
以上の説明では、円筒形の紙管について説明したが、円筒以外の紙管、例えば四角形や他の断面形状を有するものであってもよい。
また、紙管以外の例えば鋼管などであってもよいが、切断し易いことから、また切断してそのまま使用できることから紙管を用いることが好ましい。
【００１０】
（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態による成形体の製造方法について図７を用いて説明する。第１及び第２実施形態では、芯の上にＭＦＣの混合物を押出したが、第３実施形態では芯を入れずに筒状に押出し成形を行う。そのため、押出し成形の方向は鉛直下方になる。また、混合物のままで所定長さに切断したのでは、切断された筒状の混合物のハンドリング時に形状が変化するため、押出しながら乾燥させる点に特徴がある。
図７に示す押出し成形機１のダイス２は、鉛直下方に向いている。ダイス２から例えば１分間に数ｃｍの速度で鉛直下方に押出されたＭＦＣの混合物は、乾燥されながら下方へ移動する。
ＭＦＣの混合物は、例えば水分を９０％程度含んでおり収縮が激しく体積が１０分の１程度になるが、支えるものがない状態であるため、周方向には他から応力が掛からない状態で収縮するので、予め収縮率を把握しておくことで所望の径の円筒体を形成することができる。
下方に移動して乾燥が終了したものは、成形体の移動速度に合わせて動くカッターで切断される。
図７に示す押出し成形機では、図８に示すように、ＭＦＣの含有量が異なる層２１，２２が２つ同時に押出されている。外側の層２１はＭＦＣの含有量が多く、例えば固形分の９５重量％がＭＦＣで残り５重量％がヒドロキシプロピルセルロースである。一方、内側の層２２はＭＦＣの含有量が少なく、例えば固形分の６５重量％がＭＦＣで３０重量％がミクロフィブリル化されていないセルロース繊維で残り５重量％が澱粉である。このように、ミクロフィブリル化されていないセルロース繊維を混ぜることでコストダウンを図ると共に、外側はＭＦＣの含有量を高めることで筒状体２０の凹凸をなくして綺麗に仕上げることができる。
【００１１】
（第４実施形態）
次に、この発明の第４実施形態による成形体の製造方法について図９を用いて説明する。図９は、ノートブック型パーソナルコンピュータの概観を示す斜視図である。ノートブック型パーソナルコンピュータ３１は、主要部としては、筐体３２に液晶パネル３３とキーボード３４が組み付けられた外観を呈する。液晶パネル３３やキーボード３４以外にもコンパクトディスクプレーヤーやフロッピィーディスクドライブ等が付属する場合があるが、本発明の主要部は筐体３２であるので、他の付属物は図示及び説明を省略する。
日本においては、平成１３年に「資源の有効な利用の促進に関する法律」が施行され、パーソナルコンピュータが指定省資源化成品及び指定再利用促進製品に指定されたのにともない、パーソナルコンピュータの製造において、リユース、リデュース、リサイクルに配慮した設計が求められることとなった。そのため、パーソナルコンピュータ３１の筐体３２も、リサイクル等に適したものでなければならず、回収してリサイクルできることが好ましい状況となっている。
図６は筐体３２の構成を説明するための部分破断斜視図である。筐体３２の中心部には、解繊されたパルプを筐体３２の概略の形状に沿って立体的に成形されたパルプモールド３５が在る。パルプモールド３５は、セルロース繊維の集合体であって、使用後回収してパルパーで離解可能に形成されている。このパルプモールド３５は例えば紙粉を水中に分散し、水抜きの穴が多数形成された金型で成形することにより形成できる。
パルプモールド３５の表面には、中間層として、タンニン層６５が、数μｍ〜数十μｍ形成される。タンニン層６５は、例えば柿渋をパルプモールド３５の表面から塗布することで形成される。タンニン層６５は、後述するミクロフィブリルセルロース層よりも高いバリア性を備えており、パルプモールド３５全体がタンニン層６５で覆われることにより水分や水蒸気などの侵入を防ぎ、筐体３２の劣化を防止することができる。
ところで、中間層は、一種類の素材で形成するばかりでなく、複数種類の素材を混合したり積層したりして形成することも可能である。例えば、柿渋のようなタンニンをパルプモールド３５の上に塗布・乾燥して水に不溶な層を形成した後、柿渋の層の上に酸化シリコンからなる層を形成することができる。酸化シリコンからなる層は、例えば特許第３０２０９３４号公報や特許第２８８０６５４号公報に記載されているゾルゲル法により形成することができる。このようにすると、柿渋の層がパルプモールド３５の中に入らず表面に緻密な層を形成するという性質を持つことから、タンニン層６５をコーティングする際に酸化シリコンのコート液がパルプモールド３５の内部に染み込んで解繊しにくくなるのを防止することができる。そして、酸化シリコンのガラス層によりさらに完全な耐水性を付与できる。つまり、柿渋のような目止め効果のある下地と酸化シリコンのような機能性の上塗りとを組み合わせたものである。
ミクロフィブリルセルロース層３７は、タンニン層６５の上に形成される。ミクロフィブリルセルロース層３７は、例えば水にミクロフィブリルセルロース、つまりミクロフィブリル状のセルロース繊維が分散されている懸濁液を表面に吹き付け塗装して乾燥することにより形成される。水以外にもアルコールなどの水酸基を有する液体やそれらの混合液を用いることができるが、製造時の安全性から水を用いることが好ましい。例えばミクロフィブリルセルロースが水に３重量％含有されるだけの高粘度の懸濁液なる。懸濁液を吹き付け塗装して例えば塗布膜の厚さとして１ｍｍ程度になるように筐体３２の全面に塗布する。
中間層を設ける場合に、タンニン層６５の上に例えば酸化シリコンからなるガラスをコーティングするのであれば、懸濁液がガラス層に付着し難くなりはじかれる場合があるので、予め表面にカップリング剤を塗布し、あるいは懸濁液に粘着性を付与するなどしておくことが好ましい。
ミクロフィブリルセルロース層３７にバインダーを添加して、中間層を介するのであれば中間層との層間剥離強度、パルプモールド３５に直接形成するのであればパルプモールド３５との層間剥離強度、後述する表面層との層間剥離強度あるいは、ミクロフィブリルセルロース層３７自身の機械的強度を向上させることができる。
バインダーとしては、離解する妨げとなりないために、水溶性高分子が好ましく、例えば合成高分子ではポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドンなど、天然高分子では澱粉類やアルギン酸等の多糖類、ゼラチン、膠、カゼインがある。また、多糖類の誘導体も用いることができ、乾燥すると水溶性でなくなるものとして例えばタンニンなども少量であれば用いることができる。
多糖類の誘導体の中にはヒドロキシプロピルセルロースなどの熱可塑性を有するものがあり、澱粉やその誘導体中にも熱可塑性を有するものがあり、このように熱可塑性のものを添加しておくことで、ミクロフィブリルセルロース層３７を形成した後に熱加工により表面粗さを改善したり、形状修正をしたりすることが容易になる。
ミクロフィブリルセルロース層３７に、バインダー以外の例えば炭素繊維（昭和電工株式会社製VGCF（登録商標））を分散させることにより、ミクロフィブリルセルロース層３７が延伸しやすくなる。延伸し易くなることにより例えば、外部からミクロフィブリルセルロース層３７に大きな応力が加わったときにクラックが入り難くなるなどの改善が見られる。また、添加量によっては引張強度も５０％程度向上する場合がある。炭素繊維をミクロフィブリルセルロース層３７の中に分散させる方法としては、例えばミクロフィブリルセルロースの懸濁液中に炭素繊維を分散してコーティング・乾燥させる方法や、あるいはミクロフィブリルセルロースと水の混合物中に炭素繊維を混ぜ込んで一緒に付着させ、乾燥させる方法がある。
添加剤の効果としては、成形体の機械的強度向上以外の効果を得ることもできる。
ミクロフィブリルセルロース層３７に、ミクロフィブリル化されていないセルロース繊維を分散させてもよいのは第２実施形態と同様である。
ミクロフィブリル化されていないセルロース繊維をミクロフィブリルセルロース層３７に分散させる場合、ミクロフィブリル化されていないセルロース繊維の粒度分布端広い範囲に平均的に分布している方が好ましいのは、第２実施形態と同様である。
ミクロフィブリルセルロース層３７において、酸化シリコンとミクロフィブリルセルロースとを複合させてもよいのは、第２実施形態と同様である。
また、ミクロフィブリルセルロース層３７において、炭酸カルシウムとミクロフィブリルセルロースとを複合させてもよい。
また、ミクロフィブリルセルロース層３７に機能物質として例えば油脂を添加しても良いのは、第２実施形態と同様である。油脂以外に金属石けんなどを用いても同様の効果が得られる。
また、ミクロフィブリルセルロース層３７に、環境変化に対応して発光又は変色する物質を添加してもよいのは、第２実施形態と同様である。
ミクロフィブリルセルロース層３７の上に、酸化シリコンからなるガラス質の保護層が形成されている。保護層は必要に応じて設ければよいが、ノートブック型パーソナルコンピュータ３１のように屋外において使用される機会が多いものには保護層を設けることが好ましい。保護層はゾルゲル法によってコーティングされる。例えば、上述の中間層としてのタンニン層６５と同様の製造法法により製造される。
ここでは保護層が酸化シリコンからなる場合について説明したが、他の物質で形成されてもよく、無機物・有機物のいずれであってもよく、例えばアルミニウムを薄く真空蒸着し、あるいは漆を塗るなどの方法で保護層を形成できるが、筐体３２を粉砕してパルパーに入れた際に離解の妨げになり難いものであることが好ましい。
また、立体を構成しているパルプモールド３５の中に外部に作用を及ぼす機能物質を添加してもよい。例えば、パルプモールド３５に木の香りのする香料を染み込ませ、ノートブック型パーソナルコンピュータ３１を使用する者に心地よさを感じさせることができる。香料を染み込ませたとき、ミクロフィブリルセルロース層３７の構造が緻密で香料が揮発した際に少ししか通過させないため香りを持続させる効果がある。パルプモールド３５には、香料以外の機能物質、例えば蛍光塗料や帯電防止剤や潤滑剤など成形体の使用用途に応じて適宜選択できる。
以上の説明では、成形体の用途をノートブック型パーソナルコンピュータ３１の筐体３２としたが、成形体の用途は上述のものに限られるものではなく、例えば旅行鞄、フィルム一体型のカメラのケース、自動車部品、家具、建設資材など様々な用途が存在する。従って、成形体の各要素は用途に適応するよう適宜組み合わせられるが、リサイクル性に優れることから回収される用途であることが好ましい。
【００１２】
（第５実施形態）
次に、この発明の第５実施形態について図１２を用いて説明する。図１２はシーリング材用容器を製造するための金型の構成を示す斜視図である。例えば、MFC３０重量％、水７０重量％の円筒状の成形体を、例えば第２実施形態で説明した製造方法により成形する。その成形体を、例えば芯管と共に金型５０に入れてさらに天蓋部分と一体的に成形する。そのため、同じMFCと水の混合割合からなる新たな混合物を注入する。
新たな混合物は、予め真空ニーダーにてエアーを噛み込まないように練られて、そのまま金型に注入される。
つまり胴体は圧縮成形で、天蓋部分は射出成形により成形される。この明細書及び特許請求の範囲において圧縮成形には、叩き延ばすことにより成形する成形が含まれるものとする。圧縮成形は一気に圧縮してもよく何度か混合物を金型に叩きつけるようにしながら成形してもよい。円筒体と天蓋部分との継ぎ目は接合強度が弱くなるので、接合部分に超音波振動若しくは打突を加えて一体的に融合するようにすることが好ましい。
成形後は、例えば乾燥炉に入れて７０℃で乾燥される。
【００１３】
（第６実施形態）
次に、この発明の第６実施形態について図１３を用いて説明する。図１３は植木鉢型の容器を製造するための金型の構成を示す斜視図である。例えば、MFC３０重量％、水７０重量％の混合物６２を団子状にして金型６０に載置する。混合物６２は、予め真空ニーダーにてエアーを噛み込まないように練られて、粘度が均一に且つ所望の粘度となるよう粘度調整がなされる。粘度調整のために増粘剤が加えられてもよい。
金型６０では、雄型６１で混合物を押し広げると共に、雄型６１及び雌型６０が同時に回転して遠心力により混合物が自重で広がりながら成形される。
成形された容器は、液体中で保持されながら乾燥される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態による成形体の一製造工程の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す成形体の製造方法に用いられる芯管の正面図である。
【図３】本発明の第２実施形態による成形体の一製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態による成形体の一製造工程を示す平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態よるミクロフィブリルセルロースの成形体を形成するセルロース繊維の粒度分布を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態よるミクロフィブリルセルロースの成形体を形成するセルロース繊維の粒度分布を示すグラフである。
【図７】本発明の第３実施形態による成形体の一製造工程を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態の他の態様による筒状体の構成を示す正面図である。
【図９】本発明の第４実施形態によるノートブック型パーソナルコンピュータの構成概要を示す模式図である。
【図１０】図８に示すノートブック型パーソナルコンピュータの筐体の部分破断斜視図である。
【図１１】図９の一部領域の拡大図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による成形体の一製造工程を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第６実施形態による成形体の一製造工程を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００１５】
１，１１，２１  巻回物包装体、２，１２，２２  巻回物、３，１３，２３  端壁、４，１４，２４  下部ビーム、５，１５  上部ビーム。
【図１】
2005096383.tif 000003
【図２】
2005096383.tif 000004
【図３】
2005096383.tif 000005
【図４】
2005096383.tif 000006
【図５】
2005096383.tif 000007
【図６】
2005096383.tif 000008
【図７】
2005096383.tif 000009
【図８】
2005096383.tif 000010
【図９】
2005096383.tif 000011
【図１０】
2005096383.tif 000012
【図１１】
2005096383.tif 000013
【図１２】
2005096383.tif 000014
【図１３】
2005096383.tif 000015