(57)【要約】【課題】基本的には立体形状を維持するに充分な強度を有しつつ、強度には劣るもの緩衝性能や断熱性能に優れる低密度部を局所的に配することにより、高い利便性を発揮する成形体、および、簡易的かつ短時間に低コストで様々な形状を有し、高い緩衝性能や断熱性能を発揮する成形体の製造方法を提供することが求められていた。【解決手段】パルプ繊維と、熱可塑性樹脂繊維からなる芯鞘構造型のバインダー繊維からなるマットが部分的に固着されていることを特徴とするパルプ成形体、また、特にバインダー繊維が、芯部にポリプロピレン、鞘部にポリエチレンを配した４〜７ｍｍ長にカットされたチョップドファイバーであるパルプ成形体などやその製造方法を提供する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプ繊維と、熱可塑性樹脂繊維からなる芯鞘構造型のバインダー繊維からなるマットが部分的に固着されていることを特徴とするパルプ成形体。
【請求項２】
前記バインダー繊維が、芯部にポリプロピレン、鞘部にポリエチレンを配した、４〜７ｍｍ長にカットされたチョップドファイバーである事を特徴とする請求項１記載のパルプ成形体。
【請求項３】
表面に、熱可塑性樹脂からなる樹脂層を設けることを特徴とする請求項１または２記載のパルプ成形体。
【請求項４】
パルプ繊維と、熱可塑性樹脂繊維からなる芯鞘構造型のバインダー繊維を乾式混合、積繊し得られたマットを、ホットエアーにて加熱処理後、雄雌一対のプレス金型で加熱加圧し、融解した熱可塑性繊維を介して混合された材料を固着させることをことを特徴とするパルプ成形体の製造方法。
【請求項５】
前記バインダー繊維が、芯部にポリプロピレン、鞘部にポリエチレンを配した、４〜７ｍｍ長にカットされたチョップドファイバーである事を特徴とする請求項４記載のパルプ成形体。
【請求項６】
表面に、熱可塑性樹脂からなるエマルジョンもしくはディスパージョンを塗布し表層に樹脂層を設けることを特徴とする請求項４または５記載のパルプ成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、容器やトレー等の成形体に関するもので、特に、緩衝性や断熱性を有する成形体、並びにその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルプ由来の構造物に緩衝機能を付与するためには、ダンボール原紙に代表されるように表裏のライナー紙の中間層にフルート層を緩衝材として貼りあわせる手法や、不織布やポリキャップ等の嵩高な素材を緩衝性に乏しい素材に貼りあわせるような手法が採用られている。また、断熱機能を付与するためには、前述の２手法に加えて、予め基材に積層したポリエチレンなどの比較的低融点の熱可塑性樹脂に熱を加えることにより、数百μｍ〜数ｍｍの樹脂発泡層を設ける手法が広く知られている。
【特許文献１】特許第３２７２３１６号公報
【特許文献２】特開２００１−２４７１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述の従来法を用いた製造では、立体成形のためには、板紙に罫線加工をし、その罫線に沿って折り加工を施し組み上げる他に方法はないので、通常角部が存在する。また、絞り加工によって三次元形状を付与するにしても、紙に皺がよったり、形状の自由度に欠けるといった問題があった。
【０００４】
また、緩衝作用に優れる他部材を貼りあわせる手法に関しては、最低限、基になる成形体の成形工程と緩衝材の貼りあわせ工程が必要となり、コストアップの要因となる。
【０００５】
本発明は前記問題を解決するためになされたもので、高い生産性や、成形時に高い形状自由性を発揮させることが可能となる成形体やその製造方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の成形体は、パルプ繊維とバインダー繊維からなる複合材を、図１に示すような、雄型もしくは雌型、あるいは両型双方に凹部を設けた特殊なプレス金型で部分的にプレス加工し、密度の異なる部位を有する成形体を得ることを特徴とするものである。本発明の成形体は広く様々な形状に適用できる。凹部の深さをコントロールすることで低密度部の密度をコントロールすることが可能である。
【０００７】
本発明の成形体の製造方法は、パルプ繊維とバインダー繊維を乾式法で混合し、加熱処理を施してバインダー繊維を融解し、融着、マット化した後に再度、部分的に熱プレスを施す工程を有することを特徴とするものである。
【０００８】
具体的には、請求項１記載の発明においては、パルプ繊維と、熱可塑性樹脂繊維からなる芯鞘構造型のバインダー繊維からなるマットが部分的に固着されていることを特徴とするパルプ成形体を提供するものである。
【０００９】
請求項２記載の発明においては、バインダー繊維が、芯部にポリプロピレン、鞘部にポ
リエチレンを配した、４〜７ｍｍ長にカットされたチョップドファイバーである事を特徴とする請求項１記載のパルプ成形体を提供するものである。
【００１０】
請求項３記載の発明においては、表面に、熱可塑性樹脂からなる樹脂層を設けることを特徴とする請求項１または２記載のパルプ成形体を提供するものである。
【００１１】
請求項４記載の発明においては、パルプ繊維と、熱可塑性樹脂繊維からなる芯鞘構造型のバインダー繊維を乾式混合、積繊し得られたマットを、ホットエアーにて加熱処理後、雄雌一対のプレス金型で加熱加圧し、融解した熱可塑性繊維を介して混合された材料を固着させることをことを特徴とするパルプ成形体の製造方法を提供するものである。
【００１２】
請求項５記載の発明においては、バインダー繊維が、芯部にポリプロピレン、鞘部にポリエチレンを配した、４〜７ｍｍ長にカットされたチョップドファイバーである事を特徴とする請求項４記載のパルプ成形体を提供するものである。
【００１３】
請求項６記載の発明においては、表面に、熱可塑性樹脂からなるエマルジョンもしくはディスパージョンを塗布し表層に樹脂層を設けることを特徴とする請求項４または５記載のパルプ成形体を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のパルプ成形体は、基本的には立体形状を維持するに充分な強度を有しつつ、強度には劣るもの緩衝性能や断熱性能に優れる低密度部を局所的に配することにより、高い利便性を発揮するものである。
【００１５】
本発明の成形体の製造方法であると、簡易的かつ短時間に低コストで様々な形状を有し、高い緩衝性能や断熱性能を発揮する成形体を製造できる。
【００１６】
従って、本発明によれば、高い緩衝性能を求められる物流包装や、断熱性能を求められるホット飲料やカップ麺用パッケージの補完資材として極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の成形体は、パルプ繊維とバインダー樹脂が一体化した複合材で形成されており、最終製品においては密度の低い部分と高い部分の双方が存在しているものである。高密度部は、強度の面から０．８０〜０．９５ｇ／ｃｍ3、低密度部は、紙粉の発生具合や表層のパルプ繊維の毛羽立ちの面から０．０６〜０．１５ｇ／ｃｍ3が望ましい。
【００１８】
パルプ繊維としては、例えば、広葉樹、針葉樹、イネ、葦、バガス等の草本類の繊維が好適である。また、故紙由来の脱墨パルプ（ＤＩＰ）の他、故紙を解繊した解繊パルプなども可能である。さらに、植物由来の繊維だけでなく、必要に応じて合成繊維などの材料も含む繊維を併用してよく、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。
【００１９】
前述のパルプ繊維は、本発明における複合材の主成分を担うもので、成形体としての強度に寄与するものである。
【００２０】
バインダー繊維としては、パルプ繊維やその他の混合材料との化学的な相性や、成形体の用途にもよるが、種々の熱可塑性樹脂を適用できる。しかし、融着加工の容易性の観点からは融点の低いものが良く、ポリオレフィン、特にコスト面も考慮に入れるとポリエチレンやポリプロピレン、また生分解性を有する樹脂として、ポリ乳酸やポリブチレンサクシネート、ポリハイドロキシブチレートヘキサノエート等が好適である。バインダー繊維
の断面構造としては、加熱融着処理後の強度保持性を考えて、芯鞘型の二重構造をとった繊維が最適で、外側の鞘部に低融点樹脂、内側の芯部に鞘部よりも高融点の樹脂を配すことが最適である。
【００２１】
このバインダー繊維も植物繊維や活性炭繊維との絡みやすさや、繊維の製造工程上での脱落防止の為、溶融前の繊維長が１〜２５ｍｍの繊維が好ましい。
【００２２】
この中でも異成分の混合を容易にするためには、４〜７ｍｍが特に好ましい。
【００２３】
また、繊維径についても、同様の理由から０．５〜５０ｄｔｅｘが好ましい。さらには、パルプ繊維との絡み付きを狙って捲縮（クリンプ）加工を施すことも効果的である。
【００２４】
このバインダー繊維が存在することにより、混合素材が一体化し、形状保持が可能な立体成形体への成形が可能となる。
【００２５】
紙粉飛散防止のための塗工液としては、ポリエチレンワックスやポリメチルメタクリル酸等のアクリル系樹脂及びその共重合体、変性デンプンやポリ乳酸やポリブチレンサクシネートさらにはポリヒドロキシブチレートヘキサノエートといった生分解性樹脂を乳化剤を使ってエマルジョン化したもの、もしくは高温高圧下でディスパージョン化したもの等、適度な温度で融解し、加熱を終了した後に固化するものであれば、いずれも使用可能ある。
【００２６】
複合素材中における割合は、パルプ繊維が５１〜９５重量％、バインダー繊維が５〜４９重量％が好適である。こられのより適切な割合は成形体を適用する用途にもよるが、パルプ繊維が７０〜９０重量％未満であることにより、成形体としての強度に優れるものとなる。
【００２７】
複合材料中には、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、他の成分を配合することも可能である。例えば、必要に応じて、公知の種々の添加剤、即ち、酸化防止剤、可塑剤、スリップ剤、各種安定剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、染料、顔料、耐候性安定剤、帯電防止剤、防曇剤、レベリング剤、光安定剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、シランカップリング剤、消臭剤、芳香剤、無機フィラー、有機フィラー、表面有機化処理した無機フィラー等の各種・有機充填剤などを添加することが可能である。
【００２８】
本発明におけるパルプ成形体について、以下に製造方法の一例を記載する。
【００２９】
成形体の製造方法は、前述の複数の材を用いて成形するもので、その複合材を成形するにあたって、その主要な構成成分たるパルプ繊維とバインダー繊維を乾式法で混合し、加熱処理を施してバインダー繊維を融解し、融着、一体化する工程を有するものである。
【００３０】
具体的に言えば、図２に示すように２つのホッパー４、５から十分に解繊処理されたパルプ繊維、バインダー繊維を３０００ｒｐｍ以上の回転数で運動する混錬ロータ６に定量供給して、これらを混合し、ベルトコンベア７上にボックス内を流れる空気流に乗せて散布し、ウェブ８とする。この際に使用するコンベア６としては、搬送ベルトがメッシュ状のフォーミングコンベアが、材料の脱落防止およびウェブのベルト接触面の表面性状の観点から好ましく、コンベア下部からエアー吸引することで、より厚みが均一なシート（マット）が得られる。
【００３１】
その後、バインダー繊維を融解すべく、加熱処理を施す。加熱処理を施すには図３に示すように、加熱装置９内を通過させれば良い。図示例の加熱装置９は、メッシュ状コンベ
ア７上のウェブ８に対して、上方から下方もしくは下方から上方に向けて熱風を吹き付け、ウェブ内をホットエアーが厚み方向に貫通するように風量をコントロールしたもので、バインダー繊維の種類に応じて、例えば、バインダー繊維がポリプロピレンが芯でポリエチレンが鞘の芯鞘型であれば１２０〜１６０℃に加熱された熱風を吹き付けるのが最適である。この他、加熱装置としては例えば赤外線ヒーターや電子ビームを利用するもの等があげられるが、熱風による加熱装置が最もウェブの内部まで熱を与えることに優れており、ひいては生産性についても有利である。
【００３２】
また、加熱処理後に、ニップロール等を用いて加圧処理を施すことによりウェブの表面性や厚みのバランスが良好となり、その後の加工がやりやすくなる。その後、１３０〜１５０℃に加熱された図１にあるような、雄型側に凹み部を備えた雄雌一体の金型にてプレス加工を施すことにより所望の成形体が得られる。
【００３３】
本発明では、このように乾式法を利用することが重要である。即ち、従来一般的に実施され、所謂湿式パルプモールド法と呼ばれている、パルプ繊維を水中に分散させたパルプスラリーを、特定形状の抄き網にて抄き上げ、プレス乾燥を施して成形体を得る方法では、密度のコントロールが難しく、一様にどの部位も同じ密度になってしまい、本発明にように明らかな密度の差を持った成形体を得ることは不可能だと思われる。
【００３４】
なお、マット状にするには、繊維をウエブ状の綿の様に降り積もらせる積繊工程で製造するのが好ましい。
【実施例１】
【００３５】
＜実施例１＞緩衝機能付き物流包装材：図４参照
針葉樹由来ブリーチクラフトパルプ（ＮＢＫＰ）からなるシートパルプより解繊された解繊パルプ繊維９０重量部に、鞘部はポリエチレン、芯部はポリプロピレンからなる５ｍｍ長カットの芯鞘型熱可塑性樹脂繊維１０重量部を乾式で混合し、エアレイド法により積繊させ４００ｇ／ｍ2の混合マットを作成した。さらに、１６５℃のホットエアーを前述のマットに貫通させることにより、樹脂繊維の鞘部を融解させ、パルプ繊維と結合させ、２Ｎ程度の引っ張り強度を付与した。次に、この加熱済みマットを１４０〜１５０℃に加熱した雄雌型（図１参照）で成形体１個あたり２００ｋＮの圧力で熱プレス成形を施し、底面部の一部分に度の緩衝作用に優れる低密度部分１０を、また側面部及び底コーナー部、及び底面部の強度発現のために底面の一部に強度に優れる高密度部分１１を設けた４０ｍｍ深さのトレー形状立体成形物１１を得た。その折に、高密度部の密度は０．９０ｇ／ｃｍ3、低密度部の密度は０．１５ｇ／ｃｍ3になるよう成形時間を設定した。また、最後に表面からの紙粉の飛散防止を目的として、アクリルスチレン共重合体エマルジョンを３ｇ／ｍ2の塗工量でスプレーコートし、速やかに温風／赤外線ハイブリッドヒータにて１５０℃×３０秒の乾燥を実施し、表層に薄い樹脂層を設けた。
【実施例２】
【００３６】
＜実施例２＞ホット飲料用断熱ジャケット材：図５参照
実施例１と同様の工程で製造した２種混合マットを、同様の熱プレス条件でプレスし、部分的に低密度部を有する図５記載のホット飲料用断熱ジャケット材を得た。使用時は、図５にあるようにホット飲料の入った紙カップ１２の外側に前記ジャケット材１３を装着し、その上から手を添えて飲用する。低密度部が作る凸部と紙カップ側壁との空隙が断熱空気層を構成し、ホット飲料の熱さがカップを持つ手に伝わらないので、飲用時のカップ落下事故の抑止策として有効である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
緩衝性能を求められる物流包装や、断熱性能を求められるホット飲料やカップ麺用パッ
ケージの補完資材などとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に用いる金型の断面図である。
【図２】本発明の成形体の製造方法の一例を説明する工程の概念断面図である。
【図３】本発明の成形体の製造方法の一例を説明する図２とは別な工程の概念断面図である。
【図４】本発明の実施例を示す断面図（１）と平面図（２）である。
【図５】本発明の図４とは違う実施例の使用例を示す側面図と断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：雄型（底部凹加工）
２：雌型
３：金型凹部
４：ホッパーＡ
５：ホッパーＢ
６：混錬ロータ
７：ウェブ
８：コンベア
９：加熱装置
１０：パルプ成形体低密度部
１１：パルプ成形体高密度部
１２：カップ
１３：断熱ジャケット材
【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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