特許 7400286 繊維構造体、および、繊維構造体ブロック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-11

(45)【発行日】2023-12-19

(54)【発明の名称】繊維構造体、および、繊維構造体ブロック

(51)【国際特許分類】

   D04H 1/70 20120101AFI20231212BHJP

   B65D 1/00 20060101ALI20231212BHJP

   B65D 81/02 20060101ALI20231212BHJP

   B32B 23/02 20060101ALI20231212BHJP

   B32B 5/12 20060101ALI20231212BHJP

   B32B 23/14 20060101ALI20231212BHJP

   D04H 1/732 20120101ALI20231212BHJP

   D04H 13/00 20060101ALI20231212BHJP

   D04H 1/593 20120101ALI20231212BHJP

   D04H 1/425 20120101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

D04H1/70

B65D1/00 111

B65D81/02

B32B23/02

B32B5/12

B32B23/14

D04H1/732

D04H13/00

D04H1/593

D04H1/425

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019171302

(22)【出願日】2019-09-20

(65)【公開番号】P2021046639

(43)【公開日】2021-03-25

【審査請求日】2022-07-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 佐登美

(72)【発明者】

【氏名】大田 司

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼野 秀裕

(72)【発明者】

【氏名】市川 和弘

(72)【発明者】

【氏名】新井 聖

(72)【発明者】

【氏名】柳 智

【審査官】横山 敏志

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－２４１８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１８９７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－１６８０９１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】登録実用新案第３００６０９３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭４９－１２６４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－１１１１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０３５８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５２５１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０３０８５９２２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ０４Ｈ １／００－１８／０４

Ｂ６５Ｄ ５７／００－５９／０８

Ｂ６５Ｄ ８１／００－８１／１７

Ｂ３２Ｂ １／００－４３／００

Ｊａｐｉｏ－ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維構造体であって、
主たる繊維配向方向が第１方向となるよう配置されたセルロース繊維と、複数の前記セルロース繊維を互いに結着させる架橋材料と、を含み、
前記架橋材料は第１の樹脂と、
前記第1の樹脂と異なるガラス転移点温度を有する第２の樹脂と、を含み、
前記第１方向は、前記繊維構造体の外面に外部から加わる外力の方向に対して４５度以下の角度をなす、繊維構造体。

【請求項2】

繊維構造体であって、
主たる繊維配向方向が第１方向となるよう配置されたセルロース繊維と、複数の前記セルロース繊維を互いに結着させる架橋材料と、を含み、
前記架橋材料は第１の樹脂と、
前記第1の樹脂と異なるガラス転移点温度を有する第２の樹脂と、を含み、
被収容物を収容する収容空間を有し、
前記第１方向は、前記繊維構造体の外部から前記収容空間に向けて加わる外力の方向に対して４５度以下の角度をなす、繊維構造体。

【請求項3】

前記第１方向は、前記繊維構造体の外面に直接、または、外部の部材を介して加わる外力の方向に対して４５度以下の角度をなす方向である、請求項１または２記載の繊維構造体。

【請求項4】

複数の前記外面を有し、前記第１方向は、いずれか１の前記外面の法線に対し、４５度以下の角度をなす、請求項１記載の繊維構造体。

【請求項5】

前記第１方向は、複数の前記外面のうち最も大きい前記外面の法線に対し、４５度以下の角度をなす、請求項４記載の繊維構造体。

【請求項6】

前記セルロース繊維および前記架橋材料とは異なる材料を含んで構成される、請求項１から５のいずれか１項に記載の繊維構造体。

【請求項7】

前記セルロース繊維を積層させた平板構造体で構成され、前記第１方向は、前記平板構造体の面に含まれる方向である、請求項１から６のいずれか１項に記載の繊維構造体。

【請求項8】

主たる繊維配向方向が第１方向となるよう配置されたセルロース繊維と、複数の前記セルロース繊維を互いに結着させる架橋材料と、を含む繊維構造体を複数組み合わせて構成され、
前記架橋材料は第１の樹脂と、
前記第1の樹脂と異なるガラス転移点温度を有する第２の樹脂と、を含み、
被収容物を収容する収容空間を有し、
前記繊維構造体が、外部から前記収容空間に向けて加わる外力の方向に対して前記第１方向が４５度以下の角度をなすように、配置されている、繊維構造体ブロック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、繊維構造体、および、繊維構造体ブロックに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、不織布を積層して、繊維製の板状材を製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２００７／０１８０５１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

繊維を用いる包装材は、発泡スチロール製の包装材等に比べて環境負荷が軽いという利点がある。しかしながら、繊維を用いる包装材に衝撃に対する緩衝作用を持たせることは難しかった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成する一態様は、繊維構造体であって、主たる繊維配向方向が第１方向となるよう配置されたセルロース繊維と、複数の前記セルロース繊維を互いに結着させる架橋材料と、を含み、前記第１方向は、前記繊維構造体の外面に外部から加わる外力の方向に対して４５度以下の角度をなす、繊維構造体である。

【0006】

上記目的を達成する一態様は、繊維構造体であって、主たる繊維配向方向が第１方向となるよう配置されたセルロース繊維と、複数の前記セルロース繊維を互いに結着させる架橋材料と、を含み、被収容物を収容する収容空間を有し、前記第１方向は、前記繊維構造体の外部から前記収容空間に向けて加わる外力の方向に対して４５度以下の角度をなす、繊維構造体である。

【0007】

上記繊維構造体において、前記第１方向は、前記繊維構造体の外面に直接、または、外部の部材を介して加わる外力の方向に対して４５度以下の角度をなす方向である構成であってもよい。

【0008】

上記繊維構造体において、複数の前記外面を有し、前記第１方向は、いずれか１の前記外面の法線に対し、４５度以下の角度をなす構成であってもよい。

【0009】

上記繊維構造体において、前記第１方向は、複数の前記外面のうち最も大きい前記外面の法線に対し、４５度以下の角度をなす構成であってもよい。

【0010】

上記繊維構造体において、前記架橋材料は、第１の樹脂、および、前記第１の樹脂とは異なる材料からなる第２の樹脂を含む構成であってもよい。

【0011】

上記繊維構造体において、前記セルロース繊維および前記架橋材料とは異なる材料を含んで構成される構成であってもよい。

【0012】

上記繊維構造体において、前記セルロース繊維を積層させた平板構造体で構成され、前記第１方向は、前記平板構造体の面に含まれる方向である構成であってもよい。

【0013】

上記目的を達成する一態様は、主たる繊維配向方向が第１方向となるよう配置されたセルロース繊維と、複数の前記セルロース繊維を互いに結着させる架橋材料と、を含む繊維構造体を複数組み合わせて構成され、被収容物を収容する収容空間を有し、前記繊維構造体が、外部から前記収容空間に向けて加わる外力の方向に対して前記第１方向が４５度以下の角度をなすように、配置されている、繊維構造体ブロックである。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】シート製造装置の構成図。

【図2】繊維構造体の製造工程を示すフローチャート。

【図3】シートにおける繊維配向方向の説明図。

【図4】シートにおける繊維配向方向の説明図。

【図5】緩衝機能を試験する試験片の構成を示す図。

【図6】緩衝機能の試験結果を示す図表。

【図7】緩衝機能の発現状態を示す模式図。

【図8】繊維構造体の例を示す斜視図。

【図9】繊維構造体の別の例を示す斜視図。

【図10】図９のＱ－Ｑ線における断面図。

【図11】繊維構造体のさらに別の例を示す斜視図。

【図12】複合シートの構成例を示す図。

【図13】複合シートの構成例を示す図。

【図14】複合シートの構成例を示す図。

【図15】複合シートの構成例を示す図。

【図16】第２実施形態における成形部を示す模式図。

【図17】第２実施形態の繊維構造体の例を示す斜視図。

【図18】図１７のＲ－Ｒ線における断面図。

【図19】第２実施形態の繊維構造体の別の例を示す斜視図。

【図20】第２実施形態の繊維構造体のさらに別の例を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0016】

［１．第１実施形態］
［１－１．シート製造装置］
図１は、シート製造装置１００の構成を示す図である。シート製造装置１００は、本発明を適用した繊維構造体の材料となるシートＳ１を製造する。

【0017】

シート製造装置１００は、供給部１０、粗砕部１２、解繊部２０、選別部４０、第１ウェブ形成部４５、回転体４９、混合部５０、分散部６０、第２ウェブ形成部７０、ウェブ搬送部７９、加工部８０、及び、切断部９０を備える。

【0018】

シート製造装置１００は、木質系パルプ材料やクラフトパルプ、古紙、合成パルプ等の後述する繊維を含む原料ＭＡを繊維化して、シートＳ１を製造する。
原料ＭＡは、セルロース繊維を含むものであればよい。例えば、木質系パルプ材料やクラフトパルプ、古紙、合成パルプ等を用いることができる。木質系パルプ材料としては、グランドパルプなど機械処理で作った機械パルプ（メカニカルパルプ）、化学処理で作った化学パルプ（ケミカルパルプ）、これらの両処理を併用して製造されたセミケミカルパルプ、ケミグランドパルプ等が挙げられる。また、さらしパルプ及び未さらしパルプのいずれであってもよい。例えば、Ｎ－ＢＫＰ（針葉樹晒クラフトパルプ）やＬ－ＢＫＰ（広葉樹晒クラフトパルプ）等のバージンパルプ、晒ケミサーモメカニカルパルプ（ＢＣＴＭＰ：Ｂｌｅａｃｈｅｄ ＣｈｅｍｉＴｈｅｒｍｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｕｌｐ）等が挙げられる。また、ナノセルロースファイバー（ＮＣＦ）を用いてもよい。古紙は、印刷後のＰＰＣ（Ｐｌａｉｎ Ｐａｐｅｒ Ｃｏｐｙ）用紙、雑誌、新聞等の使用後の紙である。合成パルプとしては、例えば、三井化学株式会社製のＳＷＰが挙げられる。ＳＷＰは登録商標である。

【0019】

また、原料ＭＡは、上記の木質系パルプ材料、古紙、合成パルプ等に加えて、或いは、これらの代替として、炭素繊維、金属繊維、チクソ性繊維を含むものであってもよい。従って、原料ＭＡは、上記の木質系パルプ材料、古紙、合成パルプ、炭素繊維、金属繊維、チクソ性繊維のうち複数の材料を混合した混合物であってもよい。
原料ＭＡ、及び後述する解繊物ＭＢ、繊維材料ＭＣは、繊維を含む材料ということができる。

【0020】

供給部１０は、粗砕部１２に原料ＭＡを供給する。粗砕部１２は、粗砕刃１４により原料ＭＡを裁断するシュレッダーである。粗砕部１２により裁断された原料ＭＡは、管を通じて解繊部２０に搬送される。

【0021】

解繊部２０は、粗砕部１２で裁断された細片を乾式で解繊して解繊物ＭＢにする。解繊とは、複数の繊維が結着された状態の原料ＭＡを、１本または少数の繊維に解きほぐす加工である。乾式とは、液体中ではなく、空気中等の気中において、解繊等の処理を行うことを指す。解繊物ＭＢは、原料ＭＡに含まれていた繊維を含む。また、解繊物ＭＢは、原料ＭＡに含まれていた繊維以外の物質を含むことがある。例えば、原料ＭＡとして古紙を用いる場合、解繊物ＭＢは、樹脂粒、インクやトナーなどの色剤、にじみ防止材、紙力増強剤等の成分を含む。

【0022】

解繊部２０は、例えば、筒状の固定子２２と、固定子２２の内部で回転するローター２４とを備えるミルであり、粗砕片を固定子２２とローター２４との間に挟んで解繊する。解繊物ＭＢは、配管を通じて選別部４０に送られる。

【0023】

原料ＭＡに含まれる繊維または解繊物ＭＢに含まれる繊維については、繊維長が０．１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、０．５μｍ以上～５０ｍ以下であることが好ましい。また、これらの繊維の繊維径が、０．１μｍ以上１０００μｍ以下であり、１μｍ～５００μｍ以下であることが好ましい。また、これらの繊維は、複数の種類の繊維を含んでもよく、繊維長および／または繊維径が異なる繊維を含んでもよい。繊維長及び繊維幅は、例えば、ファイバーテスター（Ｌｏｒｅｎｔｚｅｎ ＆ Ｗｅｔｔｒｅ社製）にて測定し、長さ加重平均値を算出することにより、求めることができる。

【0024】

選別部４０は、ドラム部４１と、ドラム部４１を収容するハウジング部４３とを有する。ドラム部４１は、網、フィルター、スクリーン等の開口を有する篩であり、図示しないモーターの動力により回転する。解繊物ＭＢは、回転するドラム部４１の内部でほぐされて、ドラム部４１の開口を通過して下降する。解繊物ＭＢの成分のうちドラム部４１の開口を通過しない物は、管を通じて解繊部２０に搬送される。

【0025】

第１ウェブ形成部４５は、多数の開口を有する無端形状のメッシュベルト４６を備える。第１ウェブ形成部４５は、ドラム部４１から下降する繊維等をメッシュベルト４６に堆積させることにより、第１ウェブＷ１を製造する。ドラム部４１から下降した成分のうちメッシュベルト４６の開口より小さい物は、メッシュベルト４６を通過して吸引部４８により吸引除去される。これにより、解繊物ＭＢの成分のうち、シートＳ１の製造に適しない短い繊維や、樹脂粒、インク、トナー、にじみ防止剤等が除去される。

【0026】

メッシュベルト４６の移動経路には加湿器７７が配置され、ミスト状の水または高湿度の空気により、メッシュベルト４６に堆積した第１ウェブＷ１が加湿される。
第１ウェブＷ１は、メッシュベルト４６により搬送され、回転体４９に接触する。回転体４９は、複数の羽根によって第１ウェブＷ１を分断し、繊維材料ＭＣとする。繊維材料ＭＣは管５４を通じて混合部５０に搬送される。

【0027】

混合部５０は、繊維材料ＭＣに添加材料ＡＤを添加する添加物供給部５２、及び、繊維材料ＭＣと添加材料ＡＤとを混合する混合ブロアー５６を備える。添加材料ＡＤについては後述する。
混合ブロアー５６は、繊維材料ＭＣおよび添加材料ＡＤが搬送される管５４に気流を発生させて繊維材料ＭＣと添加材料ＡＤとを混合し、混合物ＭＸを分散部６０に輸送する。

【0028】

分散部６０は、ドラム部６１と、ドラム部６１を収容するハウジング部６３とを有する。ドラム部６１は、ドラム部４１と同様に構成される円筒形状の篩であり、図示しないモーターにより駆動されて回転する。ドラム部６１の回転により、混合物ＭＸは解きほぐされてハウジング部６３の内部を下降する。

【0029】

第２ウェブ形成部７０は、多数の開口を有する無端形状のメッシュベルト７２を備える。第２ウェブ形成部７０は、ドラム部６１から下降する混合物ＭＸをメッシュベルト７２に堆積させて第２ウェブＷ２を製造する。混合物ＭＸの成分のうちメッシュベルト７２の開口より小さい物は、メッシュベルト７２を通過して吸引部７６により吸引される。

【0030】

メッシュベルト７２の移動経路には加湿器７８が配置され、ミスト状の水または高湿度の空気により、メッシュベルト７２に堆積した第２ウェブＷ２が加湿される。

【0031】

第２ウェブＷ２は、ウェブ搬送部７９によってメッシュベルト７２から剥がされ、加工部８０に搬送される。加工部８０は、加圧部８２、及び、加熱部８４を備える。加圧部８２は、一対の加圧ローラーにより第２ウェブＷ２を挟み、所定のニップ圧で加圧して、加圧後シートＳＳ１を形成する。加熱部８４は、一対の加熱ローラーによって加圧後シートＳＳ１を挟んで熱を加える。これにより、加圧後シートＳＳ１に含まれる繊維が、添加材料ＡＤに含まれる樹脂により結着し、加熱後シートＳＳ２が形成される。加熱後シートＳＳ２は、切断部９０に搬送される。

【0032】

切断部９０は、加熱後シートＳＳ２を、搬送方向ＦＥと交差する方向及び／または搬送方向ＦＥに沿う方向に切断し、所定サイズのシートＳ１を製造する。シートＳ１は、排出部９６に貯留される。

【0033】

シート製造装置１００は、制御装置１１０を備える。制御装置１１０は、解繊部２０、添加物供給部５２、混合ブロアー５６、分散部６０、第２ウェブ形成部７０、加工部８０、及び切断部９０を含むシート製造装置１００の各部を制御して、シートＳ１の製造方法を実行させる。また、制御装置１１０は、供給部１０、選別部４０、第１ウェブ形成部４５、及び、回転体４９の動作を制御するものであってもよい。

【0034】

添加材料ＡＤは、複数の繊維を架橋させることにより、繊維同士を結合させて、繊維をシート形状にする。添加材料ＡＤは、繊維同士を結着させる結合材料として機能する樹脂を含み、詳細には、熱可塑性樹脂、及び／または、熱硬化性樹脂を含む。熱可塑性芯鞘樹脂を含んでもよい。また、添加材料ＡＤは、上記樹脂に加え、着色剤、凝集抑制剤、難燃剤等を含んでもよい。

【0035】

熱可塑性樹脂としては、例えば、溶融温度６０℃以上２００℃以下、変形温度５０℃以上１８０℃以下の樹脂を用いることができる。ここで、変形温度とは、ガラス転移点温度ということもできる。熱可塑性樹脂としては、石油由来樹脂、バイオマスプラスチック、生分解性プラスチック、天然系樹脂を用いることができる。ここで、石油由来樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、環状ポリオレフィン、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、テフロン樹脂、アクリル樹脂、ポリフェニレンスルファイド、ポリテトラフロロエチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、非晶ポリアリエート、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミドが挙げられる。バイオマスプラスチックや生分解性プラスチックとしては、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、変性でんぷん、ポリヒドロキシブチレート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート等が挙げられる。天然系樹脂としては、ロジンなどがあげられる。テフロンは登録商標である。また、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル等、また天然系熱硬化性樹脂のシェラック等が挙げられる。添加材料ＡＤは、上記の樹脂のうち１または複数を含む。例えば、ガラス転移点温度Ｔｇや融点が異なる複数の樹脂を含んでもよい。

【0036】

また、添加材料ＡＤに含まれる樹脂は、粒子状または繊維状であることが好ましい。粒子状の樹脂を用いる場合、重量平均粒径０．１μｍ以上１２０μｍ以下の粒子であることがより好ましく、１μｍ以上５０μｍ以下の粒子であると、さらに好ましい。

【0037】

添加材料ＡＤは、上述した樹脂に加え、加熱により多孔質構造を形成する樹脂材料あるいは高分子材料を含んでもよい。これらの材料は、例えば、加熱により膨張する熱膨張性材料である。熱膨張性材料は、いわゆる発泡材を用いることができる。熱膨張性材料は、粒子状であることが好ましく、粒子状に成形された熱膨張性の材料を発泡粒子ということができる。添加材料ＡＤに含まれる発泡粒子の粒径は、発泡前重量平均粒径において０．５μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１μｍ以上３００μｍ以下である。さらに好ましくは、発泡後重量平均粒径は５μｍ以上１０００μｍ以下であり、最も好ましくは、５μｍ以上８００μｍ以下である。

【0038】

発泡粒子は、例えば、熱により膨張するカプセル状の熱膨張カプセルや、熱膨張性材料が混合された発泡材混合粒子を用いることができる。熱膨張カプセルは、例えば、積水化学工業株式会社製アドバンセル、株式会社クレハ製クレハスフィアー、アクゾノーベル株式会社製Ｅｘｐａｎｃｅｌ（エクスパンセル）、松本油脂製薬株式会社製マツモトマイクロスフィアー等が挙げられる。アドバンセル、クレハ、Ｅｘｐａｎｃｅｌ、エクスパンセル、及び、マツモトマイクロスフィアーは、それぞれ登録商標である。発泡材混合粒子は、上述した熱可塑性樹脂に熱膨張性材料を混合して製造された粒子状の製剤である。ここで、発泡材は、例えば、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’－ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４´－オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド、Ｎ，Ｎ´－ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾジカルボンアミド、炭酸水素ナトリウム等を用いることができる。

【0039】

発泡粒子の表面が樹脂により覆われている構成である場合、発泡粒子の樹脂による被覆率が１０％以上１００％以下であることが好ましい。

【0040】

添加材料ＡＤは、繊維同士が結着した架橋構造をより剛性にする強化材料として、上述した樹脂に加え、無機充填剤、剛繊維、チクソ性繊維を含んでもよい。無機充填材料としては、例えば、炭酸カルシウム、マイカ等を用いることができる。剛繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維を用いることができる。また、ケブラーまたは他のアラミド繊維等の高剛性繊維を用いることができる。ケブラーは登録商標である。チクソ性繊維としては、セルロースナノファイバーが挙げられる。

【0041】

また、添加材料ＡＤは、上述した樹脂、発泡粒子、強化材料等の成分を混錬粉砕し、複合樹脂材料粉体として形成したものであってもよい。

【0042】

［１－２．繊維構造体の製造工程］
図２は、本発明を適用した繊維構造体の製造工程を示すフローチャートである。図２に示す製造工程は、シート製造装置１００によりシートＳ１を製造する工程を含む。

【0043】

ステップＳＡ１は、原料ＭＡを粗砕する粗砕工程であり、例えば、シート製造装置１００の粗砕部１２による処理に相当する。粗砕工程は、原料ＭＡを、所定サイズ以下に裁断する工程である。所定サイズは、例えば、１ｃｍ～５ｃｍ四方である。原料ＭＡが、裁断された状態で供給される場合、ステップＳＡ１を省略可能である。

【0044】

ステップＳＡ２は、解繊工程であり、例えば、シート製造装置１００の解繊部２０による処理に相当する。
ステップＳＡ３は、解繊物ＭＢから繊維を主とする材料を取り出す工程であり、分離工程という。分離工程は、繊維や樹脂粒等を含む解繊物ＭＢから、樹脂や添加剤等の粒子を分離し、繊維を主な成分とする材料を取り出す工程である。分離工程は、例えば、シート製造装置１００の選別部４０および回転体４９を含む処理に相当する。

【0045】

ステップＳＡ１で供給される原料ＭＡが、シートＳ１の製造に影響する粒子等を含まない場合、或いは、原料ＭＡに含まれる成分から粒子等を除去する必要がない場合、ステップＳＡ３の分離工程を省略できる。この場合、解繊物ＭＢが、そのまま繊維材料ＭＣとして利用される。

【0046】

ステップＳＡ４は、添加工程であり、ステップＳＡ３で分離された繊維材料ＭＣに添加材料ＡＤを添加する工程である。添加工程は、例えば、シート製造装置１００の添加物供給部５２による処理に相当する。

【0047】

ステップＳＡ５は、混合工程であり、繊維材料ＭＣと、添加材料ＡＤとを混合して混合物ＭＸを製造する工程である。混合工程は、例えば、シート製造装置１００の混合部５０による処理に相当する。

【0048】

ステップＳＡ６は、篩工程であり、混合物ＭＸを篩にかけて大気中に分散させ、降下させる工程である。篩工程は、例えば、シート製造装置１００の分散部６０による処理に相当する。

【0049】

ステップＳＡ７は、堆積工程であり、ステップＳＡ６の篩工程で降下する混合物ＭＸを堆積させて、ウェブを形成する工程である。堆積工程は、例えば、シート製造装置１００の第２ウェブ形成部７０により第２ウェブＷ２を形成する処理に相当する。

【0050】

ステップＳＡ８は、加圧加熱工程であり、ウェブに対し、加圧及び加熱を行う。加熱加圧工程は、例えば、シート製造装置１００の加工部８０により、第２ウェブＷ２を加熱および加圧し、加圧後シートＳＳ１および加熱後シートＳＳ２を経て、シートＳ１を形成する処理に相当する。加圧加熱工程における加圧と加熱の順序は限定されないが、加圧が先に行われることが好ましい。

【0051】

ステップＳＡ９は、シートＳ１を用いて繊維構造体を成形する成形工程である。成形工程は、シートＳ１の連結、接合、接着等の処理により、箱形状等の繊維構造体が作成される。成形工程では、複数のシートＳ１を接合するため、接着材料による接着、熱可塑性樹脂の溶融を用いた熱融着、芯材による串刺し、留め部品による結束等の工法を用いることができ、シートＳ１の繊維表面のラフネスによる簡易接合を採用してもよい。

【0052】

図２に示した製造工程は、シート製造装置１００を用いる場合に限定されず、他の装置により製造したシートＳ１を用いることも勿論可能である。また、シートＳ１の製造方法として図２に示した製造工程は一例であり、他の方法により製造したシートＳ１を用いて、本発明を適用した繊維構造体を成形してもよい。

【0053】

［１－３．シートの繊維配向方向］
図３は、シートＳ１における繊維配向方向の説明図である。
図３に符号Ａで示すように、シートＳ１は、厚みの小さい平面形状または可撓性を有するシートである。シートＳ１は、原料ＭＡを解繊した解繊物に含まれる繊維と、粒子状および／または繊維状の樹脂の混合物を篩って堆積させたものである。従って、シートＳ１の面をＸ－Ｙ平面とするＸ－Ｙ－Ｚ直交座標系を想定すると、シートＳ１に含まれる繊維Ｆは、Ｘ－Ｙ平面においてランダムな方向を向く一方、Ｚ方向においては、シートＳ１の面に沿った方向となっている。シートＳ１に含まれる各々の繊維Ｆは、積層されて互いに重なり、或いは、他の繊維Ｆと点状接触して、一定の配向性を持つ構造となっている。

【0054】

従って、シートＳ１においては、繊維ＦがシートＳ１のＸ－Ｙ平面の面内に沿っているため、Ｘ－Ｙ平面を繊維Ｆの配向方向ということができる。

【0055】

さらに、シートＳ１のＸ－Ｙ平面内において、繊維Ｆの方向が偏在することがある。シートＳ１をシート製造装置１００により製造する場合、円筒形のドラム部６１の回転に伴ってメッシュベルト７２に混合物ＭＸが堆積する工程を経る。この堆積工程（ステップＳＡ７）で、混合物ＭＸに含まれる繊維は、ドラム部６１の回転方向に沿った方向を向きやすい。このため、第２ウェブＷ２において、ドラム部６１の回転方向に沿った向きの繊維Ｆが多く含まれる傾向にある。従って、シートＳ１においても、ドラム部６１の回転方向を向く繊維Ｆが多く含まれる。

【0056】

ここで、繊維Ｆの方向について、図３に符号Ｂで示す。通常、繊維Ｆは細長い形状を有している。繊維Ｆの長手方向のサイズを繊維長Ｌ１とし、繊維Ｆの短手方向のサイズを幅Ｌ２と呼ぶことができる。幅Ｌ２は、繊維径に相当する。本実施形態では、繊維Ｆの長さＬ１の方向を、配向方向ＤＦという。配向方向ＤＦは、１本の繊維Ｆの方向を示している。

【0057】

シートＳ１に含まれる複数の繊維Ｆの配向方向ＤＦを総合して、シートＳ１における繊維配向方向ＤＳを求めることができる。例えば、シートＳ１を構成する繊維Ｆから所定数の繊維Ｆを抽出し、抽出した複数の繊維Ｆの配向方向ＤＦの平均の向きを求め、求めた向きを、シートＳ１の繊維配向方向ＤＳとすることができる。
本発明者らは、繊維配向方向ＤＳを求める方法として、デジタルマイクロスコープ（キーエンス社製：ＶＨＸ５０００）を用いて倍率２００以上５００倍以下の条件下で、シートＳ１、或いは後述する繊維構造体または繊維構造体ブロックの表面を観察した。発明者らは、デジタルマイクロスコープで観察した繊維Ｆから５０本の繊維Ｆを無作為に選択し、観察した表面を基準とする配向方向ＤＦを測定し、平均値を算出し、繊維配向方向ＤＳとした。

【0058】

より詳細には、配向方向ＤＦが所定方向である繊維Ｆの数をＴ１とし、配向方向ＤＦが所定方向とは異なる方向である繊維Ｆの数をＴ２とし、Ｔ１／Ｔ２を求めることにより、所定方向における繊維数の割合を求めることができる。そして、この繊維数の割合が最も大きい所定方向を、シートＳ１の繊維配向方向ＤＳとすることができる。

【0059】

シートＳ１における繊維配向方向ＤＳの例を、図３に符号Ｃで示す。シートＳ１は、Ｘ－Ｙ平面におけるサイズに比べて、厚みを示すＺ方向のサイズが小さい。このため、シートＳ１の繊維配向方向ＤＳは、ほとんどの場合、図３に示すようにＸ－Ｙ平面内の方向となる。繊維配向方向ＤＳは、Ｙ軸に平行な繊維配向方向ＤＳ１、および、Ｘ軸に平行な繊維配向方向ＤＳ２のほか、Ｘ軸およびＹ軸に対し傾いている繊維配向方向ＤＳ３、ＤＳ４、或いはその他の方向となり得る。

【0060】

さらに、多くの繊維Ｆの配向方向ＤＦを、シートの繊維配向方向ＤＳと一致する手法が挙げられる。図４は、シートＳ２における繊維配向方向ＤＳの説明図である。シートＳ２は、複数のシートＳを積層した積層体２０１から、シート形状となるように切断面ＣＵに沿って切り出された部材である。

【0061】

積層体２０１は、複数枚のシートＳを積層し、或いは、シートＳを折りたたむことによって複数の層が重なった状態となったものに、接合処理を施して形成される。接合処理は、プレス処理、加圧処理および加熱処理、オーブンや炉内における加熱処理、接着剤による接着処理等である。

【0062】

シートＳ２では、積層体２０１をＹ－Ｚ平面で切断したことにより、Ｘ方向に延びる繊維Ｆが短く切断されている。また、積層体２０１は、Ｚ方向に延びる長い繊維Ｆを含まない。従って、シートＳ２の繊維配向方向ＤＳは、図中のＹ方向に平行であり、繊維配向方向ＤＳに沿っていない繊維Ｆは、ほぼ短繊維である。
シートＳ２は、多くの繊維Ｆの配向方向ＤＦが繊維配向方向ＤＳに平行であり、配向方向ＤＦが良く整った状態にある。

【0063】

［１－４．繊維構造体の緩衝機能］
ここで、繊維構造体の緩衝機能と繊維配向方向ＤＳについて説明する。
図５は、緩衝機能の試験に用いた試験片の構成を示す図である。ここで、緩衝機能とは、シートＳを用いて成形された繊維構造体に衝撃が加わった場合に、繊維構造体から他の物体に衝撃が伝達されないように、衝撃を吸収あるいは緩和する作用をいう。

【0064】

本発明者らは、シートＳ１またはシートＳ２を用いて試験片２１０及び試験片２２０を制作し、試験片２１０、２２０に外力を加えた場合の応力と圧縮率を測定した。また、比較対象として発泡スチロール製の試験片２３０を制作して、試験片２１０、２２０と同様の測定を行った。図５には、試験片２１０、２２０、２３０を図示し、試験において外力が加わる方向を符号ＰＷで示す。

【0065】

試験片２１０は、略直方体形状であり、試験の際に外力ＰＷが加わる面２１１を有する。試験片２１０における繊維配向方向ＤＳは、外力ＰＷの方向に対し、４５度（Ｄｅｇｒｅｅ）を超える角度で交差し、典型的には垂直である。別の表現では面２１１の法線に対して繊維配向方向ＤＳが直交する。試験片２１０の密度は０．１５であり、試験片２１０に含まれる添加材料ＡＤの樹脂は３０重量％であった。

【0066】

試験片２２０は、略直方体形状であり、試験の際に外力ＰＷが加わる面２２１を有する。試験片２２０における繊維配向方向ＤＳは、外力ＰＷの方向との角度が４５度以内であり、典型的には平行である。別の表現では面２１１の法線に対して繊維配向方向ＤＳが平行である。試験片２２０の密度は０．１５であり、試験片２２０に含まれる添加材料ＡＤの樹脂は３０重量％であった。
試験片２１０および試験片２２０は、シートＳ１またはシートＳ２を積層して接合することにより、製作できる。

【0067】

試験片２３０は、発泡スチロール製の略直方体形状の物体であり、試験の際に外力ＰＷが加わる面２３１を有する。

【0068】

図６は、緩衝機能の試験結果を示す図表である。図５の横軸は圧縮率を示し、縦軸は応力を示す。圧縮率は、外力ＰＷが加わることにより試験片２１０、２２０、２３０が外力ＰＷ方向に圧縮された量を、試験片２１０、２２０、２３０のサイズに対する割合により示している。応力は、外力ＰＷに抗する試験片２１０、２２０、２３０の応力である。
図６の曲線２５１は試験片２１０の圧縮率－応力曲線であり、曲線２５２は試験片２２０の圧縮率－応力曲線である。曲線２５３は試験片２３０の圧縮率－応力曲線である。

【0069】

また、図６には、対照例としての試験片の圧縮率－応力曲線である曲線２５４を示す。曲線２５４は、繊維Ｆの配向方向ＤＦが乱雑である、すなわち配向方向ＤＦが特定の方向に偏っていない、或いは、偏りが小さい試験片を用いた例である。この試験片は、配向方向ＤＦが分散するようにシート製造装置１００によって低密度で製造したシートＳ１で構成され、密度０．０９であり、添加材料ＡＤの樹脂を３３重量％含む。

【0070】

曲線２５１、２５４は、圧縮率が高まるにつれて応力が増している。つまり、外力ＰＷにより面２１１が陥凹するにつれて、外力ＰＷに抗する応力が増しているので、外力ＰＷによって圧縮され、高密度化している。

【0071】

これに対し、曲線２５３は、圧縮率の増大に対する応力の増加が小さい。つまり、発泡スチロール製の試験片２３０は、外力ＰＷによって変形して面２３１が陥凹しても応力が増大しない傾向がある。曲線２５２は、全体として曲線２５３と同様の傾向を示しており、圧縮率の増大に対する応力の増加が小さい傾向を示している。

【0072】

曲線２５２、２５３の結果から、試験片２２０および試験片２３０は、外部から押圧力や衝撃が加わった場合に変形するが、変形の過程において応力を増大させないか、増大させにくい傾向にある。このため、試験片２２０や試験片２３０と同様の材料を包装材や収納容器として被収容物を収めた状態で、外力や衝撃が加わった場合、包装材あるいは収納容器が変形や破壊しても、被収容物に力が加わりにくいといえる。発泡スチロール製の収納容器は緩衝機能に優れていることが評価されており、試験片２２０も同様に、緩衝機能に優れる包装材や収納容器の製造に好適である。一方、曲線２５１の結果からは、試験片２１０と同様の材料で構成される包装材や収納容器に被収容物を収めた状態で、外力や衝撃が加わった場合、被収容物にも力や衝撃が加わりやすいといえる。

【0073】

図７は、試験片２１０、２２０、２３０の緩衝機能の発現状態を示す模式図である。
図７に示すように、試験片２１０は、繊維Ｆが重なった状態で外力ＰＷにより圧縮されることで、圧縮率が高まるほど硬度および剛性が増し、応力を発現するに至ったと考察される。これに対し、試験片２２０は、外力ＰＷを受けた繊維Ｆが、外力ＰＷを避けるようにＤＶ方向に移動することにより、試験片２２０全体が大きく変形し、外力ＰＷに降伏したと考えられる。この場合、試験片２２０の変形に伴い、試験片２２０に含まれる繊維を、結合材料によって結合した状態から互いに解離させるために外力ＰＷの衝撃エネルギーが消費されるので、外力ＰＷが緩和、吸収される。また、試験片２２０は外力ＰＷとは異なる方向に変形するので、外力ＰＷが加わっても試験片２２０が高密度化しにくい。従って、変形に伴う応力の増大が起きにくい。また、発泡スチロール製の試験片２３０は、外力ＰＷにより個々のスチロール樹脂の粒が潰れるので、試験片２３０全体としての剛性が変化せず、応力が増大しにくいと考えられる。

【0074】

このように、シートＳ１やシートＳ２を用いた繊維構造体では、繊維配向方向ＤＳが、外力ＰＷや衝撃が加わる方向と平行、或いは平行に近い場合に、発泡スチロール製の容器のように優れた緩衝機能を実現できる。
発明者らの知見では、高い緩衝機能を得られるのは、繊維配向方向ＤＳが、外力ＰＷや衝撃が作用する方向に対し、－４５度以上、＋４５度以下の角度をなす場合である。

【0075】

以下の説明において、シートＳ１とシートＳ２を区別しない場合は、シートＳと表記する。すなわち、以下の説明でシートＳを用いて構成される各種の構造体は、シートＳ１を材料として制作してもよいし、シートＳ２を材料として制作してもよい。

【0076】

［１－５．繊維構造体の構成例］
ここで、シートＳを用いた繊維構造体の構成例を説明する。
図８は、シートＳを用いた構成例としての繊維構造体３００の斜視図である。繊維構造体３００は、底面３０１、側面３０２、３０３、３０４、３０５、及び、上面３０６を有する略直方体形状の箱である。

【0077】

側面３０２、３０３、３０４、３０５のうち少なくとも１面は、いずれもシートＳを用いて構成される。より好ましくは、側面３０２、３０３、３０４、３０５のうち２面以上がシートＳを用いて構成され、さらに好ましくは４面の全てがシートＳで構成される。なお、繊維構造体３００の複数の面がシートＳで構成される場合、シートＳ１およびシートＳ２が混在して用いられてもよい。

【0078】

一方、底面３０１および上面３０６は、シートＳにより構成されてもよい。また、剛性を有する板材であれば、シートＳ以外の材料を用いてもよく、例えば、合成樹脂製のシートや板、紙、木材や金属の板であってもよい。
また、図８には、底面３０１、側面３０２、３０３、３０４、３０５及び上面３０６の繊維配向方向ＤＳを、矢印で示す。

【0079】

繊維構造体３００の内部は、被収容物を収容する収容空間となっている。繊維構造体３００は、繊維構造体３００の外部から加わる外力ＰＷに対して緩衝作用を発揮して、外力ＰＷを減衰させ、被収容物を保護することができる。ここで、外力ＰＷは、衝撃力、或いは、押圧力であり、両方を含んでもよい。

【0080】

図８には、底面３０１に向けて外部から外力ＰＷが加わる場合を例示する。この例では、底面３０１は、外力ＰＷが加わる外面に相当する。側面３０２、３０３、３０４、３０５には、底面３０１を介して外力ＰＷが加わる。また、外力ＰＷが底面３０１の周縁部に加わる場合には、側面３０２、３０３、３０４、３０５に直接、外力ＰＷが加わるといえる。

【0081】

ここで、側面３０２、３０３、３０４、３０５の繊維配向方向ＤＳは、いずれも、外力ＰＷに対し、ほぼ０度の角度をなす。従って、試験片２２０について上述したように、側面３０２、３０３、３０４、３０５が外力ＰＷに対する緩衝作用を発揮し、外力ＰＷを減衰させることができる。
緩衝作用が発揮される場合の外力ＰＷの方向は、図８に示す例に限定されない。すなわち、外力ＰＷが、底面３０１の法線に対し４５度以内の角度で加わった場合には、この外力ＰＷに対し、側面３０２、３０３、３０４、３０５の緩衝作用が発揮される。

【0082】

図８には、底面３０１および／または上面３０６をシートＳにより構成した例を示す。この例では、底面３０１の繊維配向方向ＤＳと上面３０６の繊維配向方向ＤＳが同じ方向を向いている。このため、側面３０３または側面３０５の法線に対し４５度以内の方向から外力ＰＷが加わった場合、底面３０１および／または上面３０６による緩衝作用が発揮される。

【0083】

図９は、シートＳを用いた繊維構造体の別の構成例として、繊維構造体３１０を示す斜視図である。図１０は、図９のＱ－Ｑ線における断面図であり、繊維構造体３１０の断面を示している。

【0084】

繊維構造体３１０は、底面３１１、側面３１２、３１３、３１４、３１５、及び、上面３１６を有する略直方体形状の箱である。繊維構造体３１０の内部には、内部構造体３２０が配置されている。内部構造体３２０は、底面３２１、側面３２２、３２３、３２４、３２５、及び、上面３２６を有する略直方体形状の箱である。内部構造体３２０は、斜面材３３１、３３２、３３３、３３４を介して繊維構造体３１０の底部に支持されている。内部構造体３２０の底面３２１は底面３１１から離れた位置にある。

【0085】

繊維構造体３１０の底面３１１、側面３０２、３０３、３０４、３０５および上面３０６は、剛性を有する板材であれば、シートＳ以外の材料を用いてもよく、例えば、合成樹脂製のシートや板、紙、木材や金属の板であってもよい。これらの面をシートＳにより構成してもよい。

【0086】

斜面材３３１、３３２、３３３、３３４のうち少なくとも１面は、いずれもシートＳを用いて構成される。より好ましくは２面以上、さらに好ましくは４面の全てがシートＳで構成される。なお、斜面材３３１、３３２、３３３、３３４のうち複数の面がシートＳで構成される場合、シートＳ１およびシートＳ２が混在して用いられてもよい。
本実施形態では、斜面材３３１、３３２、３３３、３３４の全てがシートＳで構成された例を示し、各斜面材３３１、３３２、３３３、３３４の繊維配向方向ＤＳを図中に矢印で示す。

【0087】

内部構造体３２０は、被収容物を収容する収容空間を構成する。内部構造体３２０に収容される被収容物は、底面３２１を介して斜面材３３１、３３２、３３３、３３４によって支えられている。

【0088】

繊維構造体３１０は、繊維構造体３１０の外部から底面３１１に向けて加わる外力ＰＷに対して緩衝作用を発揮して、外力ＰＷを減衰させ、内部構造体３２０に収容される被収容物を保護する効果がある。

【0089】

この例では、底面３１１は、外力ＰＷが加わる外面に相当する。斜面材３３１、３３２、３３３、３３４は、底面３１１を介して間接的に外力ＰＷを受け、外力ＰＷに対して緩衝作用を発揮する。

【0090】

図１０の断面図では、底面３１１の法線方向に外力ＰＷが加わる場合を仮定する。斜面材３３１は、斜面材３３１の繊維配向方向ＤＳに対する外力ＰＷの方向の角度θ１の大きさが４５度以内である場合、試験片２２０を例示して説明したように緩衝作用を発揮し、外力ＰＷを減衰させる。なお、角度θ１が４５度より大きい角度であっても斜面材３３１による緩衝作用が発揮されるが、｜θ１｜≦４５°である場合には緩衝作用が良好に発揮され、内部構造体３２０内の被収容物を保護できる。
斜面材３３３も同様に、斜面材３３３の繊維配向方向ＤＳに対する外力ＰＷの方向の角度θ２の大きさが４５度以内である場合、｜θ２｜≦４５°である場合に、優れた緩衝作用を発揮して外力ＰＷを減衰させる。

【0091】

繊維構造体３００は、外力ＰＷが直接または間接的に加わる外面にシートＳを用いた構成である。これに対し、繊維構造体３１０は、外力ＰＷが間接的に加わる内部の構造体にシートＳを用いた構成である。これらのいずれの場合にも、シートＳが緩衝作用を発揮し、被収容物を保護できる。特に、外力ＰＷの方向に対してシートＳの繊維配向方向ＤＳが４５度以内であると、良好な緩衝作用が発揮される。

【0092】

図１１は、シートＳを用いた繊維構造体のさらに別の構成例として、繊維構造体３５０を示す斜視図である。詳細には、シートＳの加工例としての筒状体４０１、および、筒状体４０１を用いて制作された繊維構造体３５０を示す。
筒状体４０１は、シートＳを筒状に丸めた構造物である。筒状体４０１は、断面円形の筒であってもよいし、断面が楕円形であっても多角形であってもよい。筒状体４０１において複数のシートＳが重なる部分があってもよい。筒状体４０１の繊維配向方向ＤＳは、例えば、図１１に示すように筒状体４０１の軸方向に沿った方向となる。

【0093】

繊維構造体３５０の内部には筒状体４０１が配置される。繊維構造体３５０は、底面３５１、側面３５２、３５３、３５４、３５５、及び、上面３５６を有する略直方体形状の箱である。筒状体４０１は、底面３５１と上面３５６の少なくともいずれか、好ましくは両方に固定される。

【0094】

図１１には、底面３５１に向けて外部から外力ＰＷが加わる場合を例示する。この例では、底面３５１は、外力ＰＷが加わる外面に相当する。筒状体４０１には、底面３５１を介して間接的に外力ＰＷが加わる。筒状体４０１の繊維配向方向ＤＳは外力ＰＷの方向から４５度以内の角度であるため、外力ＰＷに対し、筒状体４０１が変形しながら緩衝作用を発揮する。このため、筒状体４０１の内部空間に被収容物を収容した場合、被収容物に伝わる外力ＰＷを減衰させて、被収容物を保護できる。

【0095】

また、繊維構造体３５０において、側面３５２、３５３、３５４、３５５をシートＳにより構成した場合、筒状体４０１とともに各側面３５２、３５３、３５４、３５５が緩衝作用を発揮する。このため、より確実に、被収容物を外力ＰＷから保護できる。

【0096】

［１－６．シートを構成する成分の例］
シートＳを構成する材料は、原料ＭＡに含まれるセルロース繊維と、１または複数種類の添加材料ＡＤとの組み合わせが挙げられる。
この構成により、シートＳの製造過程において加熱によってセルロース繊維同士の架橋構造が形成され、シートＳにおいては繊維構造間の空隙が保持され、かつ、繊維構造に剛性を与えることができる。さらに、架橋構造に寄与しなかった添加材料ＡＤの樹脂成分は、繊維の表面をコートすることにより繊維の剛性を向上させる効果がある。

【0097】

さらに、繊維の架橋構造は、外力ＰＷが加わった場合に微小変形領域として、印加された外力ＰＷの衝撃やエネルギーを吸収し、熱エネルギーとして放出し緩和する。これにより衝撃吸収機能や内部損失としてのノイズ吸収などの機能を発揮する作用がある。上述したように、繊維配向方向ＤＳが外力ＰＷの方向に対し－４５度以上＋４５以下の範囲に位置する構成とすることで、外力ＰＷのエネルギーに対する応力を発揮する際に、繊維同士の架橋構造によるエネルギー緩和がより効果的に起こるようになる。

【0098】

シートＳを構成する組成の例として、第１組成例、第２組成例、第３組成例、第４組成例、および、第５組成例を挙げる。

【0099】

第１組成例は、原料ＭＡに由来するセルロース繊維と、粒子状の第１樹脂と、粒子状の第２樹脂とを含む。
第１組成例は、粒子状の第１樹脂および第２樹脂が、製造後のシートＳにおいても熱溶融性を維持させる。このため、後述するように、複数のシートＳを接合する際に、加熱によって容易に接合できるという利点がある。

【0100】

第２組成例は、原料ＭＡに由来するセルロース繊維と、粒子状の第１樹脂と、繊維状の第２樹脂とを含む。第２組成例は、繊維状の第２樹脂がセルロース繊維を強固に接合する効果が期待できる。さらに、粒子状の第１樹脂を含むため、製造後のシートＳが熱用優勢を維持する。このため、後述するように、複数のシートＳを接合する際に、加熱によって容易に接合できるという利点がある。

【0101】

第１樹脂および第２樹脂は、上記の熱可塑性樹脂、および、熱硬化性樹脂から選択され、少なくともいずれか一方は熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。
第１樹脂および第２樹脂のいずれか一方を、生分解性の樹脂とすることができる。この場合、より環境負荷の小さいシートＳ、および繊維構造体を提供できる。また、第１樹脂および第２樹脂のいずれか一方を耐水性の高い樹脂とする場合、他方を水溶性の樹脂とすることができる。すなわち、水溶性の樹脂を用いて、耐水性を有するシートＳを実現できる。

【0102】

第３組成例は、原料ＭＡに由来するセルロース繊維と、粒子状の第１樹脂と、繊維状の第３樹脂とを含む。第３樹脂は、上述した、加熱により多孔質構造を形成する樹脂材料あるいは高分子材料から選択される。この構成では、第１樹脂により架橋されるセルロース繊維の間に、第３樹脂によって大きな空隙を確保することができる。このため、衝撃エネルギーを吸収する能力を、より一層高めることが期待できる。

【0103】

第４組成例は、原料ＭＡに由来するセルロース繊維と、第１樹脂および／または第２樹脂と、無機粒子とを含む。無機粒子は、例えば、上述した炭酸カルシウム、マイカ等の無機充填剤から選択される。
第５組成例は、原料ＭＡに由来するセルロース繊維と、第１樹脂および／または第２樹脂と、無機繊維または高剛性繊維とを含む。無機繊維または高剛性繊維は、上述した剛繊維やチクソ性繊維から選択される。

【0104】

第４組成例の無機粒子や、第５組成例の無機繊維または高剛性繊維は、シートＳに、外力ＰＷのエネルギーに対する応力を高める効果を奏する。このため、より緩衝性能が高いシートＳ、および繊維構造体を実現できる。

【0105】

さらに、第１－第５組成例により構成されるシートＳの製造工程において、第２ウェブＷ２を形成する堆積工程で、添加材料ＡＤ以外の材料を散布してもよい。この場合、シートＳの表面に特定の材料を偏在させることができる。例えば、結合材料として機能する熱可塑性樹脂を散布することにより、複数のシートＳを接合する際の接合性を高める効果が期待できる。また、例えば、着色成分を含む樹脂や無機粒子を散布することにより、シートＳに効果的に着色できるという利点がある。

【0106】

［１－７．複合シートの構成］
上述したシートＳ１、およびシートＳ２は、そのまま繊維構造体３００、３１０、３５０に用いてもよいが、シートＳ１やシートＳ２を複数接合した複合シートとして用いてもよい。

【0107】

図１２は、シートＳ１またはシートＳ２を矩形に成形した矩形シートＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４を用いた例として、複合シート４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６を示す。また、図１３は、シートＳ１またはシートＳ２を矩形に成形した矩形シートＳ１４、Ｓ１５を用いた例として、複合シート４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６を示す。

【0108】

シートＳ１及びシートＳ２は容易に切断可能であるため、長さや幅が異なる矩形シートＳ１１－Ｓ１５が得られる。これらを２枚重ねて接合することで複合シート４１１を得ることができる。また、３枚ないし４枚の矩形シートＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４を重ねて接合することで、複合シート４１２、４１３、４１４、４１５、４１６を得ることができる。また、より長い矩形シートＳ１５を用いることで、複合シート４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６を得ることができる。
矩形シートＳ１１－Ｓ１５の接合方法は、上述したように、加圧、加圧と加熱の組み合わせ等が挙げられ、加熱方法としては、オーブンによる加熱、水蒸気加熱、マイクロウェーブ加熱などが挙げられる。

【0109】

図１２及び図１３に示した複合シート４１１－４１６，４２１－４２６は、異なる繊維配向方向ＤＳを有する。このため、様々な方向から加わる外力ＰＷに対し、緩衝作用を発揮することができる。すなわち、これらの複合４１１－４１６，４２１－４２６は、互いに９０度の角度をなす複数の繊維配向方向ＤＳを有している。このため、どのような方向から外力ＰＷが加わっても、いずれかの繊維配向方向ＤＳに対し外力ＰＷが４５度以内の角度となる。従って、様々な方向から加わる外力ＰＷに対し、高い緩衝作用を発揮することが期待できる。

【0110】

図１４および図１５に示す矩形シートＳ１６、Ｓ１７は、矩形シートＳ１６、Ｓ１７の外形の辺に対して斜め方向の繊維配向方向ＤＳを有する。矩形シートＳ１６、Ｓ１７は、一例として、外形の辺に対し４５度の角度をなす繊維配向方向ＤＳを有する。
これらを用いて構成した複合シート４３１、４３２、４３５、４３６、４３７は、４５度、或いは９０度異なる複数の繊維配向方向ＤＳを有する。このため、広い角度からの外力ＰＷに対し、緩衝作用を発揮する。

【0111】

このように、シートＳ１および／またはシートＳ２を複数組み合わせた複合シートを用いて、繊維構造体３００、３１０，３５０を構成した場合、広い範囲からの外力ＰＷに対して緩衝作用を有する繊維構造体を実現できる。これら複合シートを用いて構成した繊維構造体を、特に、繊維構造体ブロックと呼ぶ。

【0112】

以上説明したように、本発明を適用した繊維構造体３００は、主たる繊維配向方向ＤＳが第１方向となるよう配置されたセルロース繊維と、複数のセルロース繊維を互いに結着させる架橋材料と、を含むシートＳを含む。第１方向は、繊維構造体３００の外面に外部から加わる外力ＰＷの方向に対して４５度以下の角度をなす。
この構成によれば、シートＳの繊維配向方向ＤＳが、外力ＰＷに対して４５度以下の角度をなしているため、シートＳに含まれる繊維が解離する作用によって、シートＳが緩衝作用を発揮する。このため、本発明を適用した繊維構造体により、例えば被収容物を収容する容器を構成した場合、被収容物を衝撃から保護できる。

【0113】

繊維構造体３００は、主たる繊維配向方向ＤＳが第１方向となるよう配置されたセルロース繊維と、複数のセルロース繊維を互いに結着させる架橋材料と、を含み、被収容物を収容する収容空間を有し、第１方向は、繊維構造体３００の外部から収容空間に向けて加わる外力ＰＷの方向に対して４５度以下の角度をなす。
この構成によれば、シートＳの繊維配向方向ＤＳが、外力ＰＷに対して４５度以下の角度をなしているため、シートＳに含まれる繊維が解離する作用によって、シートＳが緩衝作用を発揮する。このため、収容空間に収容された被収容物を衝撃から保護できる。

【0114】

また、繊維配向方向ＤＳの第１方向は、繊維構造体３００の外面に直接、または、外部の部材を介して加わる外力ＰＷの方向に対して４５度以下の角度をなす方向となっている。この構成によれば、繊維構造体が外力ＰＷに対して変形することにより、強い緩衝作用を発揮するため、外力ＰＷの衝撃を緩和できる。

【0115】

また、繊維構造体３００は、複数の外面を有し、第１方向は、いずれか１の外面の法線に対し、４５度以下の角度をなしているので、繊維構造体３００の外部から加わる外力ＰＷに対し、高い緩衝作用を発揮できる。

【0116】

また、繊維構造体３００における第１方向は、複数の外面のうち最も大きい外面である底面３０１の法線に対し、４５度以下の角度をなすので、底面３０１の法線方向から加わる外力ＰＷに対し、高い緩衝作用を発揮できる。

【0117】

シートＳに含まれる架橋材料は、第１の樹脂、および、第１の樹脂とは異なる材料からなる第２の樹脂を含む。この場合、複数の樹脂の性質により、シートＳに含まれる繊維同士を強く接合させることができ、耐水性や、環境負荷の軽減等の機能を与えることができる。

【0118】

シートＳは、セルロース繊維および架橋材料とは異なる材料を含んで構成されてもよい。この場合、シートＳの着色等が可能になるほか、接合性の向上、耐衝撃性の向上などの機能をシートＳに与えることができる。

【0119】

繊維構造体３００に、セルロース繊維を積層させた平板構造体としての複合シートを用いる構成であってもよく、この構成において、第１方向は、平板構造体の面に含まれる方向であってもよい。この場合、第１方向を含む複数の繊維配向方向ＤＳを有する繊維構造体３００を実現できる。従って、様々な方向から加わる外力ＰＷに対し、高い緩衝作用を発揮できる。

【0120】

［２．第２実施形態］
本発明を適用した第２実施形態として、シートＳに対し、型を用いた成形により繊維構造体を構成する例について説明する。
図１６は、成形部１２０による加工を示す模式図である。成形部１２０は、上型１２１と下型１２２とを有し、上型１２１と下型１２２との間にシートＳ１またはシートＳ２を挟んで加圧することにより、繊維構造体５００を形成する。成形部１２０は、シート製造装置１００の一部として構成してもよいし、シート製造装置１００とは別体の装置であってもよい。

【0121】

成形部１２０は、上型１２１と下型１２２の間に、複数枚のシートＳを重ねて挟むことが可能な構成であってもよい。上型１２１と下型１２２とは、互いに嵌合する雄型と雌型であってもよいし、上型１２１と下型１２２との間に空隙が形成される型であってもよい。

【0122】

また、成形部１２０は、上型１２１と下型１２２とによってシートＳを加圧する加圧中または加圧後に、加熱を行う構成であってもよい。この場合、加熱方法としては、成形部１２０を含むチャンバー全体の温度をヒーター等により昇温させる方法や、上型１２１および／または下型１２２にヒーターを内蔵させる方法を採用できる。また、加圧後の繊維構造体５００をヒーターやマイクロウェーブ加熱により加熱する方法を用いてもよい。

【0123】

図１７は、繊維構造体５００の一具体例として、繊維構造体５１０を示す斜視図である。
繊維構造体５１０は、円錐形の凸部５１１と、凸部５１１の周囲の平面部５１２とを有する。繊維構造体５１０を、被収容物を収容する包装材や収納容器に用いる場合、凸部５１１の先端が被収容物に当接する。繊維構造体５１０は、平面部５１２の法線方向から加わる外力ＰＷに対し、緩衝作用を発揮する。

【0124】

図１８は、図１７のＲ－Ｒ線における断面図であり、凸部５１１の頂点を通る切断面を示す。
図１８に示すように、凸部５１１の斜面の少なくとも一方向は繊維配向方向ＤＳを重なる。この場合、凸部５１１の斜面は、平面部５１２の法線方向から加わる外力ＰＷに対する角度θ３が、４５度以内となる角度であることが好ましい。すなわち、｜θ３｜≦４５°である。この場合、繊維構造体５１０に外力ＰＷが加わった場合に、外力ＰＷは凸部５１１に対し４５度以内の角度で作用する。このため、凸部５１１が外力ＰＷを減衰させる効果がある。

【0125】

繊維構造体５１０は、複数のシートＳを積層させて成形部１２０で加工したものであってもよい。また、凸部５１１の内部が密である構成であってもよい。

【0126】

図１９は、第２実施形態の繊維構造体５００の別の例として、繊維構造体５５０を示す斜視図である。
繊維構造体５５０は、円錐台形状の台部５５１と、凸部５１１の周囲の平面部５５２とを有する。台部５５１の頂部５５３は平面となっている。繊維構造体５５０を、被収容物を収容する包装材や収納容器に用いる場合、頂部５５３に被収容物が載置される。

【0127】

繊維構造体５５０は、平面部５５２の法線方向から加わる外力ＰＷに対し、緩衝作用を発揮する。このため、繊維配向方向ＤＳが台部５５１を構成する斜面に沿っており、台部５５１の斜面が、平面部５５２の法線方向に対し４５度以内であることが好ましい。

【0128】

台部５５１は、外力ＰＷに対する緩衝作用を発揮する上、頂部５５３が平面であることから、収容状態において被収容物が安定するという効果がある。
さらに、複数の台部５５１を並べて配置した構成とすることもできる。

【0129】

図２０は、繊維構造体５００のさらに別の具体例として、繊維構造体５６０を示す斜視図である。繊維構造体５６０は、複数の台部５５１と、台部５５１の周囲の平面部５６２とを有する。台部５５１は、繊維構造体５５０と同様に構成される。

【0130】

繊維構造体５６０は、複数の台部５５１によって被収容物を支持できるため、重量物を収容する包装材や収納容器に好適である。

【0131】

上述した繊維構造体５１０、５５０、５６０は、本発明の繊維構造体、および、繊維構造体ブロックとして、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。

【0132】

［３．他の実施形態］
上述した各実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明を実施する具体的態様に過ぎず、本発明を限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、例えば以下に示すように、種々の態様において実施することが可能である。

【0133】

例えば、上記各実施形態において示したシートＳは、表面が平滑なものに限定されず、エンボス加工や削り加工によって、粗面を有するものであってもよい。また、シートＳを用いて構成される繊維構造体、および繊維構造体ブロックは、繊維構造体３００、３１０、３５０に限定されない。すなわち、外面を有する形状は直方体に限定されず、球形であってもよいし、多面体であってもよい。また、繊維構造体５１０、５５０、５６０は、箱形に成形されてもよいし、繊維構造体３００などの直方体の構造物の内部に設置されてもよいし、球形に成形されてもよく、具体的な形状は制限されない。
その他の細部構成についても、任意に変更可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0134】

１００…シート製造装置、１２０…成形部、１２１…上型、１２２…下型、２１０、２２０、２３０…試験片、３００、３１０、３５０…繊維構造体（繊維構造体ブロック）、３０１…底面、３０２、３０３、３０４、３０５…側面、３０６…上面、３１１…底面、３１２、３１３、３１４、３１５…側面、３１６…上面、３２０…内部構造体（収容空間）、３２１…底面、３２２、３２３、３２４、３２５…側面、３２６…上面、３３１、３３２、３３３、３３４…斜面材、３５１…底面、３５２、３５３、３５４、３５５…側面、３５６…上面、４０１…筒状体、４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６…複合シート、４２１、４２２、４２３、４２４、４２５、４２６…複合シート、４３１、４３２、４３５、４３６、４３７…複合シート、５００、５１０、５５０、５６０…繊維構造体（繊維構造体ブロック）、５１１…凸部、５１２…平面部、５５１…台部、５５２…平面部、５５３…頂部、５６２…平面部、ＡＤ…添加材料（架橋材料）、ＤＦ…配向方向、ＤＳ、ＤＳ１、ＤＳ２、ＤＳ３、ＤＳ４…繊維配向方向、ＭＡ…原料、ＰＷ…外力、Ｓ、Ｓ１、Ｓ２…シート。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】