特開 2023-7249 布繊維を用いた成形材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023007249

(43)【公開日】2023-01-18

(54)【発明の名称】布繊維を用いた成形材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29B 9/12 20060101AFI20230111BHJP

   C08J 3/12 20060101ALI20230111BHJP

   B29B 9/06 20060101ALI20230111BHJP

   B09B 3/20 20220101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

B29B9/12

C08J3/12 Z CER

C08J3/12 CEZ

B29B9/06

B09B3/00 301Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021110371

(22)【出願日】2021-07-01

(71)【出願人】

【識別番号】597114041

【氏名又は名称】株式会社ユニオン産業

(74)【代理人】

【識別番号】100094226

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 裕

(74)【代理人】

【識別番号】100087066

【弁理士】

【氏名又は名称】熊谷 隆

(72)【発明者】

【氏名】森川 真彦

【テーマコード（参考）】

4D004

4F070

4F201

【Ｆターム（参考）】

4D004AA12

4D004CA03

4D004CA04

4D004CA29

4D004CA45

4D004CB13

4D004CB15

4D004CB31

4D004DA03

4D004DA10

4F070AA02

4F070AA15

4F070AB09

4F070AB11

4F070AB26

4F070AD02

4F070AE01

4F070DA11

4F070DA55

4F070DC05

4F070FA01

4F070FA03

4F070FA12

4F070FA17

4F070FB06

4F070FC05

4F201AA01

4F201AC04

4F201BA01

4F201BA02

4F201BC01

4F201BC03

4F201BC12

4F201BC17

4F201BD02

4F201BD05

4F201BK02

4F201BK13

4F201BK40

4F201BL08

4F201BL43

(57)【要約】

【課題】布繊維を均一に混合した成形材を容易に作成することができる布繊維を用いた成形材の製造方法を提供すること。
【解決手段】布をわた状に粉砕する第１の粉砕工程（ステップ１－１）と、第１の粉砕工程によって粉砕した布繊維を圧縮して圧縮体に固める圧縮工程（ステップ１－２）と、圧縮工程によって固めた圧縮体を粉末状に粉砕する第２の粉砕工程（ステップ１－３）と、第２の粉砕工程によって粉砕した布粉末を、熱可塑性の合成樹脂に混合して加熱溶融し、成形する成形工程（ステップ１－４）とを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

布を粉砕してわた状にする第１の粉砕工程と、
前記第１の粉砕工程によって粉砕した布繊維を圧縮して固めて圧縮体にする圧縮工程と、
前記圧縮工程によって固めた圧縮体を粉砕して粉末状にする第２の粉砕工程と、
前記第２の粉砕工程によって粉砕した布の粉末を、合成樹脂に混合して加熱溶融し、成形する成形工程と、
を有することを特徴とする布繊維を用いた成形材の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の布繊維を用いた成形材の製造方法であって、
前記成形工程における前記布の粉末の配合割合を１０～３０質量％、前記合成樹脂の配合割合を７０～９０質量％としたことを特徴とする布繊維を用いた成形材の製造方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の成形材の製造方法であって、
前記成形工程によって成形した成形材を粉砕して粉末状にする第３の粉砕工程と、
前記第３の粉砕工程によって粉砕した成形材の粉末を、加熱溶融し、成形する第２の成形工程と、
をさらに有することを特徴とする布繊維を用いた成形材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、木綿などの布繊維を用いた成形材の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、合成樹脂に、麦のフスマ、竹、コーヒー粕などの植物由来の粉末や、ゼオライト、タルクなどの鉱物の粉末などを混合して加熱溶融し成形してなる成形材が開発され使用されている（例えば特許文献１，２など参照）。

【0003】

この種の成形材によれば、成形材に占める合成樹脂の混合割合を減少させることができ、また有機性廃棄物であるフスマや竹やコーヒー粕などの有効利用が図れ、環境にも好適なものとなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－２２４６６５号公報

【特許文献2】特開２０１６－２３２８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

成形材に混合させる各種廃棄物などの粉末は、溶融させた合成樹脂中に当該各種廃棄物などの粉末を満遍なく混錬させるため、小さく粉砕しておく必要がある。

【0006】

しかし、例えば廃棄された服などの布繊維を混合させた成形材を作成しようとした場合は、以下のような課題があった。

【0007】

即ち、綿布などの布繊維は、これを粉砕した場合、繊維がわた状に膨らみ、その重さも軽い（密度が小さい）ので、これを溶融した合成樹脂に混錬しようとした場合、そもそも合成樹脂に混ざりにくく、混ざったとしても合成樹脂中に満遍なく行き渡りにくくて何れかの場所で固まったり、逆にまばらにしか存在しない場所が生じたりしてしまう虞があった。このため従来、布繊維を合成樹脂に混合させた成形材を作成することは困難であった。

【0008】

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、布繊維を均一に混合した成形材を容易に作成することができる布繊維を用いた成形材の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明にかかる布繊維を用いた成形材の製造方法は、布を粉砕してわた状にする第１の粉砕工程と、前記第１の粉砕工程によって粉砕した布繊維を圧縮して固めて圧縮体にする圧縮工程と、前記圧縮工程によって固めた圧縮体を粉砕して粉末状にする第２の粉砕工程と、前記第２の粉砕工程によって粉砕した布の粉末を、合成樹脂に混合して加熱溶融し、成形する成形工程と、を有することを特徴としている。
本発明によれば、第１の粉砕工程ではわた状にしかならない布繊維を、圧縮工程によって一度固めて圧縮体とし、当該固めて密度を高めた圧縮体を再び第２の粉砕工程において粉砕するので、粉末状に粉砕しにくい布を粉末状にすることができ、これによって合成樹脂に布の粉末を均等に混合して成形することが可能になった。

【0010】

また本発明は、上記特徴に加え、前記成形工程における前記布の粉末の配合割合を１０～３０質量％、前記合成樹脂の配合割合を７０～９０質量％としたことを特徴としている。
布の粉末の配合割合を３０質量％以下としたのは、布の粉末と合成樹脂の粉末とを混錬した際に、布の粉末は密度（単位：ｋｇ／ｍ^３）がかなり小さい（低い）ので、合成樹脂の粉末中から上方に浮いてしまい易く、特に布の粉末の配合割合が３０質量%を超えると、その現象が顕著になり、成形工程における布の粉末と合成樹脂との均等な混合・成形が行いにくくなる。このため、布の粉末の配合割合を３０質量％以下にしたのである。一方布の粉末の配合割合を１０質量％以上としたのは、布の粉末の配合割合が少なすぎると、布の有効活用という点での効果が小さくなるためである。即ち本発明の配合割合は、密度が非常に小さい（低い）布の粉末特有のものである。

【0011】

また本発明は、上記特徴に加え、前記成形工程によって成形した成形材を粉砕して粉末状にする第３の粉砕工程と、前記第３の粉砕工程によって粉砕した成形材の粉末を、加熱溶融し、成形する第２の成形工程と、をさらに有することを特徴としている。
布の種類や第１，第２の粉砕工程による粉砕の状態によっては、上記成形工程（第１の成形工程）によって成形した成形材中の合成樹脂と布の粉末との混合状態が不十分（不均一）になる場合が生じる。上記混合状態が不十分な場合は、例えば上記第１の成形工程で成形した成形材の形状が所望の形状にならなかったりする。このような場合は、本発明のように、上記成形材をさらに第３の粉砕工程によって粉砕する。布の粉末は、第１の成形工程によって合成樹脂中に固定されているので、この成形材を粉砕すれば、合成樹脂と共に布をさらに細かく粉砕することができる。これにより、その後の第２の成形工程によって成形した成形材中に、より細かく粉砕した布繊維の粉末を均一に混合することができ、より確実に、成形材を所望の形状に成形することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、布繊維を均一に混合した成形材を容易に作成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】成形材の製造方法の工程図である。

【図2】成形材の具体的製造方法説明図である。

【図3】攪拌混合機５０と押出機６０を示す概略断面図である。

【図4】成形材の製造方法の工程図である。

【図5】成形材の具体的製造方法説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかる成形材の製造方法の工程図である。同図に示すように第１実施形態にかかる成形材の製造方法は、布をわた状に粉砕する第１の粉砕工程（ステップ１－１）と、前記第１の粉砕工程によって粉砕した布繊維を圧縮して板状の圧縮体に固める圧縮工程（ステップ１－２）と、前記圧縮工程によって固めた圧縮体を粉末状に粉砕する第２の粉砕工程（ステップ１－３）と、前記第２の粉砕工程によって粉砕した布の粉末を、熱可塑性の合成樹脂に混合して加熱溶融して成形する第１の成形工程（以下この実施形態においては「成形工程」という）（ステップ１－４）と、を具備して構成されている。

【0015】

使用する布の素材（繊維、紡織繊維）としては、例えば、コットン繊維（綿繊維）、リネン繊維（亜麻繊維）、シルク繊維（絹繊維）などの天然繊維の他に、化学繊維（ナイロン、アクリル、ポリエステルなど）など、種々のものがある。

【0016】

ステップ１－１の第１の粉砕工程では、粉砕機によって布を細かく粉砕するが、布繊維の特質上、粉砕した布は、細切れの繊維状になって各繊維が複雑に絡み合い、わた状（綿状）のふわりとした軽くて大きい塊になってしまう。このわた状の塊は、これをそのままさらに粉砕機で粉砕しても、わた状のままになり易い。

【0017】

ステップ１－２の圧縮工程では、例えばプレス機を用い、前記わた状の布繊維を収納する凹状の収納部を有する下型上に、下面が平面状の上型を配置し、上型を下型の収納部内に挿入して当該収納部内に予め収納しておいた前記わた状の布繊維をプレス加圧する。これによって前記わた状の布繊維が圧縮されて平板状の圧縮体に固められる。プレス機の代わりに、一対のローラ間に前記わた状の布繊維を通すことで加圧して平板状の圧縮体としても良い。

【0018】

ステップ１－３の第２の粉砕工程では、前記圧縮工程によって固められて密度が大きく（高く）なった板状の圧縮体を再び粉砕する。このとき当該布繊維からなる圧縮体は粉末状に粉砕される。布繊維が粉末状になるのは、布繊維の密度を大きくして硬くなった板状の圧縮体を粉砕するからである。これによって密度が比較的大きい状態の布の粉末が得られる。

【0019】

ステップ１－４の成形工程では、前記第２の粉砕工程によって粉砕した布の粉末と、熱可塑性の合成樹脂の粉末を例えば攪拌混合機によって混合したものを、例えば押出機に投入し、当該押出機によって加熱・溶融・混錬した後、例えば細棒状に引き出しながらカッターで短く切断していくことで、ペレット状に成型した成形材を得る。

【0020】

以上のように、第１の粉砕工程ではわた状にしかならない布繊維を、圧縮工程によって一度固めて板状とし、当該固めて密度を高めた板状体を再び第２の粉砕工程において粉砕するので、粉末状に粉砕しにくい布を粉末状にすることができ、これによって合成樹脂に布繊維を均等に混合した成形材を作成することができる。

【0021】

（第１実施例）
図２は上記第１実施形態の第１実施例にかかる成形材の具体的製造方法説明図である。同図（ａ）に示すように、まず成形材に混錬しようとする布１０を用意する。ここで用いる布１０としては綿布を用いた。次に、図２（ｂ）に示すように、当該布１０を粉砕機２０に投入してこれを粉砕する（上記第１の粉砕工程、ステップ１－１）。これによって前記布１０は繊維状に粉砕され、図２（ｃ）に示すようなわた状体２５になる。

【0022】

次に、図２（ｄ）に示すように、前記わた状体２５を、プレス機などの加圧成形機３０によって加圧し、これによって図２（ｅ）に示すような平板状の圧縮体（以下「板体」という）３５を成形する（上記圧縮工程、ステップ１－２）。次に、図２（ｆ）に示すように、当該板体３５を粉砕機４０に投入してこれを粉砕する（上記第２の粉砕工程、ステップ１－３）。これによって図２（ｇ）に示すような密度が比較的大きい状態の布繊維の粉末４５が得られる。

【0023】

次に、前記布繊維の粉末４５（１０～３０質量％）と、別途用意したポリプロピレンのペレット（又は粉末）４７（７０～９０質量％）とを攪拌混合機５０に投入して両者を攪拌混合し（図２（ｈ）参照）、この攪拌混合物を図２（ｉ）に示す押出機６０に投入して、加熱・溶融・混錬した後、例えば細棒状に引き出しながらカッターで短く切断していくことで、図２（ｊ）に示すペレット状に成型した成形材６５を得る（上記成形工程、ステップ１－４）。

【0024】

図３は、上記攪拌混合機５０と押出機６０を示す概略断面図である。同図に示すように、攪拌混合機５０は、ホッパ５１内に前記布繊維の粉末４５とポリプロピレンのペレット（又は粉末）４７を投入し、攪拌部材５３によって攪拌混合する。次に、攪拌混合機５０において混合された混合物を、押出機６０に導入して螺旋状の突条６２を設けたスクリュー６３をシリンダ６１内で回転しながらヒータ６４によって加熱することで、前記混合物中のポリプロピレンを溶融し、当該溶融したポリプロピレンに対して布繊維の粉末４５を均等に混錬する。そして、前記押出機６０の押出側の端部近傍に設けた図示しないノズルから細棒状に成形された成形材を吐出させ、図示しないカッターで短い長さにカットした後に硬化させることで、ペレット状の成形材を得ることができる。以上の各工程によって、第１実施例に係るペレット状の成形材６５が完成する。

【0025】

ここで、布の粉末４５の配合割合を３０質量％以下としたのは、布の粉末４５とポリプロピレンのペレット（又は粉末）４７とを混錬した際に、布の粉末はその密度（単位：ｋｇ／ｍ^３）がポリプロピレンに比べてかなり小さいので、攪拌混合機５０における攪拌混合中に布の粉末４５がポリプロピレンのペレット（又は粉末）４７中から上方に浮いてしまい易く、特に布の粉末４５の配合割合が３０質量%を超えると、その現象が顕著になり、このため両者の混合がうまく行えず、このため混合物を攪拌混合機５０から押出機６０に投入して成形する際、布の粉末４５とポリプロピレン４７の適正な混合・成形が行いにくくなるからである。また布の粉末４５の配合割合を１０質量％以上としたのは、布の粉末４５の配合割合が少なすぎると、布の有効活用という点での効果が小さくなるためである。即ちこの配合割合は、合成樹脂に比べて密度が非常に小さい布の粉末４５特有のものである。

【0026】

なお、以上のようにして製造された成形材（ペレット）６５は、次の工程で、例えば射出成型機に投入されて加熱溶融され、当該射出成型機に接続した金型のキャビティー内に射出され、その後冷却して固化することで、各種製品の形状（最終形状）に成形された成形品となる。

【0027】

〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態にかかる成形材の製造方法の工程図である。同図に示すように第２実施形態にかかる成形材の製造方法は、布をわた状に粉砕する第１の粉砕工程（ステップ２－１）と、前記第１の粉砕工程によって粉砕した布繊維を圧縮して板状の圧縮体に固める圧縮工程（ステップ２－２）と、前記圧縮工程によって固めた板状の圧縮体を粉末状に粉砕する第２の粉砕工程（ステップ２－３）と、前記第２の粉砕工程によって粉砕した布の粉末を、熱可塑性の合成樹脂に混合して加熱溶融し、成形する第１の成形工程（ステップ２－４）と、前記第１の成形工程によって成形した成形材を粉末状に粉砕する第３の粉砕工程（ステップ２－５）と、前記第３の粉砕工程によって粉砕した成形材の粉末を、加熱溶融し、成形する第２の成形工程（ステップ２－６）と、を具備して構成されている。

【0028】

この第２実施形態における第１の粉砕工程（ステップ２－１）と、圧縮工程（ステップ２－２）と、第２の粉砕工程（ステップ２－３）と、第１の成形工程（ステップ２－４）は、上記第１実施形態における第１の粉砕工程（ステップ１－１）と、圧縮工程（ステップ１－２）と、第２の粉砕工程（ステップ１－３）と、成形工程（ステップ１－４）と同一なのでその詳細な説明は省略する。一方、第２実施形態において上記第１実施形態と相違する点は、第３の粉砕工程（ステップ２－５）と第２の成形工程（ステップ２－６）とを設けた点なので、以下主としてこれらの工程について説明する。

【0029】

第１実施形態における成形工程（ステップ１－４）において、ペレット状に成形される成形材の形状が所望の形状にならず、変形した成形材になってしまう場合があった。その原因としては、布繊維の材質や布の織り方などによって、第１，第２の粉砕工程における布繊維の粉末化が十分に行えなくなってしまい、成形材中の合成樹脂と布の粉末の混合状態が不十分になってしまったような場合などが考えられる。

【0030】

そこで本実施形態の場合、第１実施形態における成形工程（ステップ１－４）に相当する第１の成形工程（ステップ２－４）の次に、当該第１の成形工程によって成形された成形材を、再び第３の粉砕工程（ステップ２－５）によって粉末状に粉砕し、再び第２の成形工程（ステップ２－６）によって成形材を成形することとした。布の粉末は、第１の成形工程（ステップ２－４）によって合成樹脂中に固定されているので、この成形材を粉砕すれば、合成樹脂と共に布の粉末をさらに細かく均一に粉砕することができる。

【0031】

ステップ２－６の第２の成形工程では、例えば前記第３の粉砕工程（ステップ２－５）によって粉砕した合成樹脂と布の粉末からなる粉末を、例えば押出機に投入し、当該押出機によって加熱・溶融・混錬した後、例えばペレット状に成型した成形材を得る。前記第３の粉砕工程で粉砕した各粉末は布の粉末を合成樹脂が固めている状態なので、即ち、第２の成形工程時に単体の布の粉末を混錬などしなくても良いので、布の粉末を合成樹脂に均等に分散した成形材を容易に得ることができる。

【0032】

またこの第２の成形工程において押出機に投入する粉末として、前記第３の粉砕工程で粉砕した合成樹脂と布の粉末からなる粉末に、別途新たに合成樹脂の粉末を単体で加え、これらを攪拌混合機などで攪拌混合したものを用いても良い。この場合も、前記第３の粉砕工程で粉砕した各粉末は布の粉末を合成樹脂が固めている状態なので、この粉末に単体の合成樹脂の粉末を加えて攪拌混合しても、第２の成形工程時に単体の布の粉末を混錬などしなくても良く、布の粉末を合成樹脂に均等に分散した成形材を容易に得ることができる。

【0033】

以上のように、この実施形態においては、第２の成形工程によって成形した成形材中に、より細かく粉砕した布繊維の粉末をより均一に混合することができ、より容易に、成形材を所望の形状に成形することができる。

【0034】

（第２実施例）
図５は上記第２実施形態の第２実施例にかかる成形材の具体的製造方法説明図である。第２実施例においても、上記図２（ａ）～（ｊ）で説明した内容と同様に、まず成形材に混錬しようとする布（綿布）１０を用意し（図５（ａ））、当該布１０を粉砕機２０に投入してこれを粉砕して（図５（ｂ））わた状体２５とし（図５（ｃ））、次にこのわた状体２５をプレス機などの加圧成形機３０によって固めて（図５（ｄ））密度が大きい状態の平板状の板体３５に成形し（図５（ｅ））、次に当該板体３５を粉砕機４０によって粉砕して（図５（ｆ））布繊維の粉末４５とし（図５（ｇ））、次に前記布繊維の粉末４５（１０～３０質量％）と、別途用意したポリプロピレンの粉末４７（７０～９０質量％）と、を攪拌混合機５０に投入して両者を攪拌混合し（図５（ｈ））、この攪拌混合物を押出機６０によって加熱・溶融・混錬した（図５（ｉ））後、ペレット状に成型した成形材６５を得る（図５（ｊ））。

【0035】

次に、以上のようにして得られた成形材６５（図５（ｊ））を、再び図５（ｋ）に示す粉砕機７０に投入してこれを粉砕する（上記第３の粉砕工程、ステップ２－５）。これによって前記成形材６５は図５（ｌ）に示すような細かい粉体７５に粉砕される。

【0036】

次に、前記粉末７５を押出機８０に投入して（図５（ｍ））、加熱・溶融・混錬した後、例えば細棒状に引き出しながらカッターで短く切断していくことで、図５（ｎ）に示すペレット状に成型した成形材８５を得る（上記第２成形工程、ステップ２－６）。

【0037】

なお他の実施例として、上記図５（ｋ）による第３の粉砕工程（ステップ２－５）を行って得られた粉体７５を用いて、上記図５（ｍ）の押出機８０による第２の成形工程（ステップ２－６）を行う際に、別途用意したポリプロピレンの粉末を混合させても良い。この場合は、上記別途用意したポリプロピレンの粉末と、図５（ｌ）に示す粉体７５とを、前記図２（ｈ）に示すと同様の攪拌混合機５０に投入して両者を攪拌混合し、この攪拌混合物を図５（ｍ）に示す押出機８０に投入して、図５（ｎ）に示すペレット状に成型した成形材８５を得る。

【0038】

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、上記実施例では、布として１種類の布（綿布）を用いたが、複数種類の布を混合したものを用いても良い。また上記例では、圧縮工程によって圧縮される圧縮体の形状を板状としたが、板状以外の各種形状としても良い。また成形される成形材は、ペレット状である必要はなく、他の各種形状、場合によっては直接最終製品の形状に成形しても良い。また各粉砕機２０，４０，７０は同一の粉砕機であっても良いし、別の粉砕機であっても良い。同様に、押出機６０，８０も同一の押出機であっても良いし、別の押出機であっても良い。

【0039】

また、上記記載及び各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に矛盾がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、上記記載及び各図の記載内容は、その一部であっても、それぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は上記記載及び各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0040】

１０ 布
２０ 粉砕機
２５ わた状体
３０ 加圧成形機
３５ 板体
４０ 粉砕機
４５ 粉末
４７ 粉末
５０ 攪拌混合機
６０ 押出機
６５ 成形材
７０ 粉砕機
７５ 粉体
８０ 押出機
８５ 成形材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】