特許 7528498 複合体、成形体および成形体の製造方法

(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】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】複合体、成形体および成形体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C08J 5/04 20060101AFI20240730BHJP

   B27N 3/04 20060101ALI20240730BHJP

   D04H 1/732 20120101ALN20240730BHJP

【ＦＩ】

C08J5/04 CEP

B27N3/04 A

B27N3/04 D

D04H1/732

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020059828

(22)【出願日】2020-03-30

(65)【公開番号】P2021155657

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2023-02-14

(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】田中 英樹

(72)【発明者】

【氏名】中井 葉子

(72)【発明者】

【氏名】横川 忍

(72)【発明者】

【氏名】樋口 尚孝

(72)【発明者】

【氏名】関 俊一

【審査官】川井 美佳

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２６８７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２２６９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６２５４８１４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０００－３２７８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６７０９５２６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０１８／０４３０３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０００－５０４０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／０１０８５３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表平９－５０８４２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２７Ｎ １／００－９／００

Ｂ２９Ｂ １１／１６

Ｂ２９Ｂ １５／０８－１５／１４

Ｂ２９Ｃ ７０／００－７０／８８

Ｃ０８Ｊ ３／００－３／２８

Ｃ０８Ｊ ５／０４－５／１０

Ｃ０８Ｊ ５／２４

Ｃ０８Ｋ ３／００－１３／０８

Ｃ０８Ｌ １／００－１０１／１６

Ｄ０４Ｈ １／００－１８／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

乾式成形の原料に用いられる複合体であって、
セルロース繊維と、澱粉とを含み、
前記澱粉の少なくとも一部が前記セルロース繊維に融着しており、
前記澱粉の重量平均分子量が４万以上４０万以下であり、前記複合体の総量に対して、前
記澱粉の含有率が３０．０質量％以上５０．０質量％以下であることを特徴とする複合体
。

【請求項2】

請求項１に記載の複合体を含むことを特徴とする成形体。

【請求項3】

前記成形体は、シート状をなすものである請求項２に記載の成形体。

【請求項4】

繊維および請求項１に記載の複合体を混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物を少なくとも１回加湿する加湿工程と、
加湿された前記混合物を加圧および加熱して成形体を得る成形工程と、
を含むことを特徴とする成形体の製造方法。

【請求項5】

前記成形体の総量に対して、前記澱粉の含有率が３．０質量％以上２０．０質量％以下
である請求項４に記載の成形体の製造方法。

【請求項6】

前記加湿工程終了時における前記混合物の含水率が１０質量％以上５０質量％以下であ
る請求項４または５に記載の成形体の製造方法。

【請求項7】

前記成形工程に供される前記複合体は、セルロース繊維と、前記セルロース繊維に融着
した澱粉とを含む複合体シートを解繊して得られた解繊物を含むものである請求項４ない
し６のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合体、成形体および成形体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

古くから、セルロース繊維を抄造する技術、すなわち、抄紙技術により、紙は製造されてきた。

【0003】

このような抄造法では、セルロース繊維間で水素結合を働かせることにより、セルロース繊維同士を絡み合わせ、結合力を発揮させることにより、十分な強度を有する紙を得ている。

【0004】

しかしながら、このような抄造法では、大量の水を使用する必要があり、また、その製造過程で、脱水・乾燥等の必要が生じ、そのために費やすエネルギーや時間が非常に大きい。さらに、使用した水は排水として適切に処理する必要がある。また、抄造法に用いる装置は、水、電力、排水設備等の大型のユーティリティーやインフラストラクチャーが必要となることが多く、小型化することが困難である。

【0005】

そこで、従来の抄紙法のように多量の水を用いない方法として、乾燥したセルロース繊維と樹脂との混合物を堆積させた後に、加圧加熱することによりシートを製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0006】

特許文献１に記載の方法では、ポリエステル樹脂等の樹脂をセルロース繊維同士の結着に用いることにより、シート状の成形体である紙の強度を確保している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】国際公開第２０１８／４３０３４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、近年、環境問題や埋蔵資源の節約に対応するために、石油由来の材料の使用を抑制することが求められている。

【0009】

これに対し、特許文献１に記載の発明では、セルロース繊維の結着に合成樹脂を用いている。

【0010】

上記のような要求に応えるためには、植物由来のような天然材料を用いることが好ましいが、特許文献１に記載の発明において、単に、合成樹脂の代わりに天然材料を用いると、十分な結着力が得られず、シートの強度を十分に優れたものとすることが困難である。また、合成樹脂の代わりに天然材料を用いた場合、一般に、加工性が低下し、加熱温度をより高くする必要がある等の問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することができる。

【0012】

本発明の適用例に係る複合体は、乾式成形の原料に用いられる複合体であって、
セルロース繊維と、澱粉とを含み、
前記澱粉の少なくとも一部が前記セルロース繊維に融着しており、
前記複合体の総量に対して、前記澱粉の含有率が３０．０質量％以上５０．０質量％以下である。

【0013】

また、本発明の適用例に係る成形体は、本発明に係る複合体を含む。

【0014】

また、本発明の適用例に係る成形体の製造方法は、繊維および本発明に係る複合体を混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物を少なくとも１回加湿する加湿工程と、
加湿された前記混合物を加圧および加熱して成形体を得る成形工程と、
を含む。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の複合体の好適な実施形態を示す模式的な拡大図である。

【図2】図２は、成形体製造装置の好適な実施形態を示す概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
［１］複合体
まず、本発明の複合体について説明する。
図１は、本発明の複合体の好適な実施形態を示す模式的な拡大図である。

【0017】

本発明の複合体Ｃ１００は、乾式成形の原料に用いられるものであって、セルロース繊維Ｃ１と、澱粉Ｃ２とを含み、澱粉Ｃ２の少なくとも一部がセルロース繊維Ｃ１に融着しており、複合体Ｃ１００の総量に対して、澱粉Ｃ２の含有率が３０．０質量％以上５０．０質量％以下である。

【0018】

このような複合体Ｃ１００を用いることにより、石油由来の材料の使用を抑制しつつ、少量の水を用いるだけで、セルロース繊維を含む材料で構成され、強度に優れ、所望の形状を有する成形体を好適に製造することができる。すなわち、乾式の成形方法に好適に適用することができる。したがって、成形体の生産性や生産コスト、省エネルギー、成形体の製造設備の小型化等の観点からも有利である。より詳しく説明すると、澱粉Ｃ２の少なくとも一部がセルロース繊維Ｃ１に融着していることにより、複合体Ｃ１００が、水を含む液体のミストや加湿された気体と接触した際に、澱粉Ｃ２が気体や液体のミストから直接吸収する水分と、セルロース繊維Ｃ１が吸収した水分であり、当該セルロース繊維Ｃ１から澱粉Ｃ２に供給される水分とによって、澱粉Ｃ２中の含水量を速やかにかつ十分に高めることができる。特に、水を含む液体に複合体Ｃ１００を浸漬する等の処理を施さず、少量の水と接触した場合であっても、澱粉Ｃ２中の含水量を速やかにかつ十分に高めることができる。その結果、このように含水量が高められた澱粉Ｃ２、すなわち、加湿された澱粉Ｃ２は、加熱によりα化が好適に進行する。したがって、複合体Ｃ１００を用いた成形体の生産性を優れたものとすることができる。また、上記のように、少量の水と加熱により、澱粉Ｃ２のα化が好適に進行するとともに、セルロース繊維Ｃ１との間で、水素結合のような非共有結合で結合力を発揮し、セルロース繊維Ｃ１との結合力に優れ、セルロース繊維Ｃ１に対して優れた被覆性を示すため、複合体Ｃ１００を用いて製造される成形体の強度等を優れたものとすることができる。また、澱粉Ｃ２の少なくとも一部がセルロース繊維Ｃ１に融着していることにより、複合体Ｃ１００を用いた成形体の製造時におけるセルロース繊維Ｃ１の飛散等をより効果的に防止することができる。また、このような複合体Ｃ１００や複合体Ｃ１００を用いて製造される成形体は、生分解性にも優れている。また、成形体を製造する装置の小型化にも寄与することができる。さらに、少量の水分で澱粉の結着力を発現できるので、製造される成形体を用いて再度成形体を乾式製造する際のリサイクル性にも優れる。なお、ここでいうリサイクル性とは、繊維と澱粉とを含む成形体を解繊して得た原料から再度乾式成形体を製造した場合の、製造された成形体の性能の劣化の度合いを指す。すなわち、再度製造された成形体の引張強度等が優れていればリサイクル性に優れており、劣っていればリサイクル性に劣るものとする。

【0019】

これに対し、上記の条件を満たさない場合には、満足のいく結果が得られない。
例えば、繊維と澱粉とを含む複合体であっても、複合体中に繊維に融着している澱粉が含まれていないと、複合体を少量の水と接触させただけでは、澱粉に十分に吸水させること、言い換えると澱粉中の含水量を十分に高めることが困難となり、その後の加熱処理によっても澱粉のα化を十分に進行させることができず、複合体を用いて製造される成形体の強度を十分に優れたものとすることができない。また、澱粉のα化を十分に進行させるためには、多量の水を用いたり、水との接触時間を長くしたりする必要があり、成形体の生産性が著しく低下する。また、成形体の製造装置の小型化も困難となる。

【0020】

また、セルロース繊維と、セルロース繊維に融着している澱粉とを含む複合体であっても、複合体の総量に対する澱粉の含有率が前記下限値未満であると、澱粉が有する特長を十分に発揮させることができず、複合体を用いて製造される成形体の強度を十分に優れたものとすることができない。

【0021】

また、セルロース繊維と、セルロース繊維に融着している澱粉とを含む複合体であっても、複合体の総量に対する澱粉の含有率が前記上限値を超えると、セルロース繊維から吸水されて澱粉に供給される水の量が減るため、複合体に水分を付与した際の澱粉の吸水性が低下し、澱粉をα化させるために、加熱前にあらかじめ多量の水で処理することが必要となり、複合体を用いた成形体の生産性、生産コストが著しく悪化するとともに、成形体の製造設備も大型化し、省エネルギーの観点からも好ましくない。また、複合体に多量の水分を付与する必要があるため、かかる複合体を用いて成形体を製造した場合、さらにその成形体を用いて再度成形体を乾式製造する場合のリサイクル性に劣る。

【0022】

なお、本発明において、乾式成形とは、成形体を製造する過程において、セルロース繊維を含む材料を、水を含む液体中に浸漬することのない方法のことを言い、少量の水を用いる方法、例えば、セルロース繊維を含む材料等に水を含む液体を噴霧する方法等も、乾式の成形方法に含まれることとする。

【0023】

［１－１］セルロース繊維
複合体Ｃ１００は、セルロース繊維Ｃ１を含んでいる。

【0024】

セルロース繊維Ｃ１は、通常、複合体Ｃ１００を用いて製造される成形体の主成分であり、成形体の形状の保持に大きく寄与するとともに、成形体の強度等の特性に大きな影響を与える成分である。

【0025】

セルロース繊維Ｃ１を構成するセルロースは、分子内に多数の水酸基を有しており、水素結合を好適に形成することができる化合物である。したがって、複合体Ｃ１００を用いて製造される成形体は、セルロース繊維Ｃ１同士の結合力、および、セルロース繊維Ｃ１と澱粉Ｃ２との結合力のいずれにも優れたものとなり、全体としての強度、例えば、シート状の成形体の引っ張り強度等をより優れたものとすることができる。

【0026】

また、セルロース繊維Ｃ１は、バイオマス由来繊維であり、環境問題や埋蔵資源の節約等に好適に対応することができる。

【0027】

また、セルロースは、植物由来で豊富な天然素材であり、環境問題や埋蔵資源の節約等に特に好適に対応することができるとともに、複合体Ｃ１００やそれを用いて製造される成形体の安定供給、コスト低減等の観点からも好ましい。また、セルロース繊維は、各種繊維の中でも、理論上の強度が特に高いものであり、成形体の強度のさらなる向上の観点からも有利である。

【0028】

セルロース繊維は、通常、主としてセルロースで構成されたものであるが、セルロース以外の成分を含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、ヘミセルロース、リグニン等が挙げられる。
また、セルロース繊維としては、漂白等の処理が施されたものを用いてもよい。

【0029】

複合体Ｃ１００は、セルロース繊維Ｃ１とともに、澱粉Ｃ２を含み、澱粉Ｃ２の少なくとも一部がセルロース繊維Ｃ１に融着しているが、複合体Ｃ１００は、澱粉Ｃ２が融着しているセルロース繊維Ｃ１とともに、澱粉Ｃ２が融着していないセルロース繊維Ｃ１を含んでいてもよい。

【0030】

セルロース繊維Ｃ１の平均長さは、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であるのがより好ましく、０．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。

【0031】

これにより、複合体Ｃ１００を用いて製造される成形体の形状の安定性、強度等をより優れたものとすることができる。

【0032】

セルロース繊維Ｃ１の平均太さは、特に限定されないが、０．００５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であるのが好ましく、０．０１０ｍｍ以上０．０５０ｍｍ以下であるのがより好ましい。

【0033】

これにより、複合体Ｃ１００を用いて製造される成形体の形状の安定性、強度等をより優れたものとすることができる。また、複合体Ｃ１００を用いて製造される成形体の表面に不本意な凹凸が生じることをより効果的に防止することができる。

【0034】

複合体Ｃ１００中におけるセルロース繊維Ｃ１の含有率は、特に限定されないが、５０．０質量％以上７０．０質量％以下であるのが好ましく、５２．０質量％以上６８．０質量％以下であるのがより好ましく、５４．０質量％以上６６．０質量％以下であるのがさらに好ましく、５６．０質量％以上６４．０質量％以下であるのがもっとも好ましい。

【0035】

これにより、複合体Ｃ１００を用いて製造される成形体の形状の安定性や強度等の特性をより優れたものとすることができる。また、成形体の製造時の成形性をより優れたものとすることができ、成形体の生産性を向上させる上でも有利である。

【0036】

［１－２］澱粉
複合体Ｃ１００は、澱粉Ｃ２を所定の割合で含んでいる。また、澱粉Ｃ２の少なくとも一部は、前述したセルロース繊維Ｃ１に融着している。

【0037】

澱粉Ｃ２は、複合体Ｃ１００を用いて製造される成形体において、セルロース繊維Ｃ１同士を結合する結合材として機能する成分である。特に、澱粉Ｃ２は、バイオマス由来の原料であるため、澱粉Ｃ２を用いることにより、環境問題や埋蔵資源の節約等に好適に対応することができる。また、澱粉Ｃ２が前述したような割合で複合体Ｃ１００中に含まれることにより、吸水性が向上し、水分を付与した場合に当該水分を速やかに吸収することができる。また、澱粉量に対して少量の水分を与えた場合であっても、比較的低温で好適にα化し、優れた結合性を発揮することができる。

【0038】

澱粉Ｃ２は、複数のα－グルコース分子がグリコシド結合によって重合した高分子材料である。
澱粉Ｃ２は、アミロース、アミロペクチンの少なくとも一方を含む。

【0039】

前述したように、複合体Ｃ１００中における澱粉Ｃ２の含有率は、３０．０質量％以上５０．０質量％以下であるが、３２．０質量％以上４８．０質量％以下であるのが好ましく、３４．０質量％以上４６．０質量％以下であるのがより好ましく、３６．０質量％以上４４．０質量％以下であるのがさらに好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。

【0040】

複合体Ｃ１００中における、セルロース繊維Ｃ１：１００質量部に対する澱粉Ｃ２の含有量は、２０質量部以上１００質量部以下であるのが好ましく、２５質量部以上８０質量部以下であるのがより好ましく、５２質量部以上８５質量部以下であるのがさらに好まく、３０質量部以上６０質量部以下であるのがもっとも好ましい。
これにより、前述した本発明による効果がより顕著に発揮される。

【0041】

澱粉Ｃ２の重量平均分子量は、特に限定されないが、４万以上４０万以下であるのが好ましく、６万以上３５万以下であるのがより好ましく、８万以上３０万以下であるのがさらに好ましい。

【0042】

これにより、澱粉の吸水性が向上し、水との接触時間をより短時間にした場合や、複合体Ｃ１００と接触する水の量、例えば、複合体を曝露する雰囲気の湿度を比較的低くした場合であっても、より効率よく吸水することができ、加熱によるα化がより好適に進行する。その結果、複合体Ｃ１００を用いた成形体の生産性を優れたものとすることができ、成形体の強度をより優れたものとすることができる。また、上記のような所定の分子量の澱粉Ｃ２は、水分付与による不本意な変性を特に生じにくく、複合体Ｃ１００を用いて製造される成形体はリサイクル性にも優れたものとなる。複合体Ｃ１００や複合体Ｃ１００を用いて製造される成形体の生分解性をより優れたものとすることができる。

【0043】

上記のような分子量の澱粉Ｃ２は、例えば、天然の澱粉に対して、水に懸濁したのち硫酸、塩酸、あるいは次亜塩素酸ナトリウムを澱粉が糊化しない条件下で作用させる、または、天然の澱粉を直接、あるいはごく少量の塩酸などの揮発酸を水で希釈し加えて、よく混和、熟成、低温の乾燥した後１２０～１８０℃に加熱する、または、天然の澱粉を水とともに加熱した糊液を酸または酵素で加水分解するという処理を施すことにより、好適に得ることができる。

【0044】

なお、澱粉Ｃ２の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーによる測定から求めることができる。後述する実施例で示す重量平均分子量も、ゲル浸透クロマトグラフィーによる測定から求められた値である。

【0045】

澱粉Ｃ２の原料となる天然の澱粉としては、例えば、各種植物由来のものを用いることができ、より具体的には、例えば、トウモロコシ、小麦、米等の穀類、ソラマメ、緑豆、小豆等の豆類、ジャガイモ、サツマイモ、タピオカ等のイモ類、カタクリ、ワラビ、葛等の野草類、サゴヤシ等のヤシ類を由来とするものを用いることができる。

【0046】

上述したように、複合体Ｃ１００は、セルロース繊維Ｃ１とともに、澱粉Ｃ２を含み、澱粉Ｃ２の少なくとも一部がセルロース繊維Ｃ１に融着しているが、セルロース繊維Ｃ１に融着している澱粉Ｃ２とともに、セルロース繊維Ｃ１に融着していない澱粉Ｃ２を含んでいてもよい。

【0047】

［１－３］その他の成分
複合体Ｃ１００は、前述したセルロース繊維Ｃ１および澱粉Ｃ２以外の成分を含んでいてもよい。

【0048】

このような成分としては、例えば、エーテル化タマリンドガム、エーテル化ローカストビーンガム、エーテル化グアガム、アカシアアラビヤ系ガム等の天然ガム糊；エーテル化カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等の繊維素誘導糊；グリコーゲン、ヒアルロン酸、エーテル化澱粉、エステル化澱粉等の多糖類；アルギン酸ソーダ、寒天等の海藻類；コラーゲン、ゼラチン、加水分解コラーゲン等の動物性蛋白質；サイズ剤；セルロース繊維Ｃ１由来の不純物；澱粉Ｃ２由来の不純物等が挙げられる。

【0049】

ただし、複合体Ｃ１００中におけるセルロース繊維Ｃ１および澱粉Ｃ２以外の成分の含有率は、１０質量％以下であるのが好ましく、５．０質量％以下であるのがより好ましく、２．０質量％以下であるのがさらに好ましい。

【0050】

本発明の複合体の形状は、特に限定されず、例えば、シート状、ブロック状、綿状、ペレット状、小片状、粉状等が挙げられる。綿状をなす本発明の複合体は、例えば、シート状や小片状をなす本発明の複合体を解繊することにより、好適に得ることができる。

【0051】

［２］成形体
次に、本発明の成形体について説明する。
本発明の成形体は、前述した本発明の複合体Ｃ１００を含んで構成されている。

【0052】

これにより、石油由来の材料の使用を抑制しつつ、セルロース繊維を含む材料で構成され、強度に優れ、所望の形状を有する成形体を提供することができる。また、このような成形体は、生分解性にも優れている。

【0053】

本発明の成形体の形状は、特に限定されず、例えば、シート状、ブロック状、球状、三次元立体形状等、いかなるものであってもよいが、本発明の成形体は、シート状をなすものであるのが好ましい。なお、ここでいうシート状とは、厚さが３０μｍ以上３０ｍｍ以下、密度が０．０５ｇ／ｃｍ^３以上１．５ｇ／ｃｍ^３以下となるように成形された成形体を指すとする。

【0054】

これにより、例えば、成形体を記録媒体等として好適に用いることができる。また、後述するような製造方法、製造装置を用いることにより、より効率よく製造することができる。

【0055】

本発明の成形体がシート状の記録媒体である場合、その厚さは、３０μｍ以上３ｍｍ以下であるのが好ましい。

【0056】

これにより、成形体を記録媒体としてより好適に用いることができる。また、後述するような製造方法、製造装置を用いることにより、より効率よく製造することができる。

【0057】

本発明の成形体が液体吸収剤である場合、その厚さは、０．３ｍｍ以上３０ｍｍ以下であるのが好ましい。

【0058】

これにより、成形体を液体吸収体としてより好適に用いることができる。また、後述するような製造方法、製造装置を用いることにより、より効率よく製造することができる。

【0059】

本発明の成形体がシート状の記録媒体である場合、その密度は、０．６ｇ／ｍ^３以上１．０ｇ／ｍ^３以下であるのが好ましい。
これにより、成形体を記録媒体としてより好適に用いることができる。

【0060】

本発明の成形体が液体吸収体である場合、その密度は、０．０５ｇ／ｍ^３以上０．４ｇ／ｍ^３以下であるのが好ましい。
これにより、成形体を液体吸収体としてより好適に用いることができる。

【0061】

本発明の成形体は、その少なくとも一部が前述した本発明の複合体Ｃ１００で構成されていればよく、本発明の複合体Ｃ１００で構成されていない部位を有するものであってもよい。

【0062】

本発明の成形体の用途は、特に限定されず、例えば、記録媒体、液体吸収体、緩衝材、吸音材等が挙げられる。

【0063】

また、本発明の成形体は、成形工程の後に、切断等の機械加工や、各種化学処理が施されて、用いられるものであってもよい。

【0064】

［３］成形体の製造方法
次に、本発明の成形体の製造方法について説明する。

【0065】

本発明の成形体の製造方法は、繊維および前述した本発明の複合体を混合して混合物を得る混合工程と、前記混合物を少なくとも１回加湿する加湿工程と、加湿された前記混合物を加圧および加熱して成形体を得る成形工程とを含む。本発明の製造方法では、加湿のために水を利用するものの、従来の抄紙技術とは異なり、水の使用量は、被処理物である混合物に対して十分に少ない割合である。言い換えると、本発明の製造方法は、乾式成形を用いた方法である。

【0066】

これにより、石油由来の材料の使用を抑制しつつ、少量の水を用いるだけで、セルロース繊維を含む材料で構成され、強度に優れ、所望の形状を有する成形体を好適に製造することができる成形体の製造方法を提供することができる。また、成形体の製造時におけるセルロース繊維の飛散等をより効果的に防止することができる。また、生分解性にも優る成形体を製造することができる。また、成形体を製造する装置の小型化にも寄与することができる。

【0067】

［３－１］混合工程
混合工程では、繊維と本発明の複合体とを混合して混合物を得る。以下の説明では、本発明の複合体を構成するセルロース繊維を「第１の繊維」、混合工程で本発明の複合体と混合される繊維を「第２の繊維」ということもある。

【0068】

本工程で、本発明の複合体と混合される第２の繊維は、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン等の合成樹脂で構成された合成繊維であってもよいが、天然由来の繊維、すなわち、バイオマス由来繊維であるのが好ましく、セルロース繊維であるのがより好ましい。

【0069】

これにより、環境問題や埋蔵資源の節約等により好適に対応することができる。
特に、第２の繊維がセルロース繊維である場合には、以下のような効果も得られる。

【0070】

すなわち、セルロースは、植物由来で豊富な天然素材であり、繊維として、セルロース繊維を用いることにより、環境問題や埋蔵資源の節約等にさらに好適に対応することができるとともに、成形体の安定供給、コスト低減等の観点からも好ましい。また、セルロース繊維は、各種繊維の中でも、理論上の強度が特に高いものであり、成形体の強度のさらなる向上の観点からも有利である。

【0071】

本発明の複合体と混合される第２の繊維は、例えば、古紙等の紙のような成形体やその粗砕物の形態のものであってもよいし、綿状の形態、例えば、古紙等の紙のような成形体やその粗砕物の解繊物等であってもよい。

【0072】

本工程における、本発明の複合体に対する第２の繊維の混合割合は、質量比で２００％以上１０００％以下であるのが好ましく、２５０％以上９００％以下であるのがより好ましく、３００％以上５００％以下であるのがさらに好ましい。

【0073】

これにより、製造される成形体の強度をより優れたものとすることができる。また、例えば、第２の繊維として古紙由来のものを用いることにより、古紙のリサイクル効率をより優れたものとすることができる。

【0074】

本工程においては、少なくとも、本発明の複合体と第２の繊維とを混合すればよいが、これらとともに、本発明の複合体および第２の繊維以外の成分を混合してもよい。

【0075】

このような成分としては、例えば、炭酸カルシウム、酸化チタン等の白色材、５‐クロロ‐２‐メチル‐４‐イソチアゾリン‐３‐オン等の殺菌剤等が挙げられる。

【0076】

ただし、本工程で得られる混合物中における本発明の複合体および第２の繊維以外の成分の含有率は、１０．０質量％以下であるのが好ましく、５．０質量％以下であるのがより好ましく、１．０質量％以下であるのがさらに好ましい。

【0077】

［３－２］加湿工程
加湿工程では、本発明の複合体および第２の繊維を含む混合物を加湿する。

【0078】

これにより、後述する成形工程で、第１の繊維としてのセルロース繊維と澱粉との接合強度や、澱粉を介した第１の繊維としてのセルロース繊維同士の接合強度、第２の繊維と澱粉との接合強度、澱粉を介した第２の繊維同士の接合強度、澱粉を介した第１の繊維としてのセルロース繊維と第２の繊維との接合強度等を優れたものとすることができ、最終的に得られる成形体の強度等を十分に優れたものとすることができる。また、成形工程での成形を比較的穏やかな条件で好適に行うことができる。

【0079】

前記混合物を加湿する方法は、特に限定されないが、前記混合物に対して非接触で行うのが好ましく、例えば、前記混合物を高湿度雰囲気下に置く方法、高湿度空間に前記混合物を通過させる方法、前記混合物に水を含む液体のミストを吹きかける方法、水を含む液体のミストが浮遊する空間に前記混合物を通過させる方法等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上の方法を組み合わせて行うことができる。なお、水を含む液体中には、例えば、防腐剤、防カビ剤、殺菌剤、殺虫剤等が含まれていてもよい。

【0080】

前記混合物の加湿は、例えば、成形体を製造する過程において、複数の段階で行ってもよい。

【0081】

上記のように、成形体を製造する過程において複数の段階で前記混合物の加湿を行うことにより、例えば、各段階での加湿量を必要以上に高める必要がなくなる。その結果、例えば、成形体製造装置での前記混合物等の搬送速度を高めることができ、成形体の生産性をより優れたものとすることができる。

【0082】

前記混合物の加湿に先立ち、前記混合物の原料、例えば、第１の繊維や、本発明の複合体に対して加湿を行ってもよい。

【0083】

これにより、例えば、前記混合物に対する加湿量を必要以上に高める必要がなくなる。その結果、例えば、成形体製造装置での前記混合物等の搬送速度を高めることができ、成形体の生産性をより優れたものとすることができる。

【0084】

加湿工程で、前記混合物に付与する水分量は、特に限定されないが、加湿工程終了時における前記混合物の含水率、すなわち、加湿工程終了時における前記混合物の質量に対する、当該混合物が含む水分の質量の割合は、１０質量％以上５０質量％以下であるのが好ましく、１３質量％以上４５質量％以下であるのがより好ましく、１５質量％以上４０質量％以下であるのがさらに好ましい。

【0085】

これにより、より好適に澱粉に吸水させることができ、後の成形工程をより好適に行うことができる。その結果、最終的に得られる成形体の強度、信頼性等をより優れたものとすることができる。また、澱粉の吸水に要する時間を比較的短いものとすることができるため、成形体の生産性をより優れたものとすることができる。

【0086】

なお、水分含有量は、Ａ＆Ｄ社製の加熱乾燥式水分計等を用いた測定により求めることができる。

【0087】

［３－３］成形工程
成形工程では、加湿された前記混合物を加熱加圧して所定の形状に成形する。これにより、融着した澱粉により繊維同士が結合した本発明の成形体、すなわち、融着した澱粉により第１の繊維同士、第２の繊維同士、第１の繊維と第２の繊維が結合した成形体が得られる。なお、加湿工程と成形工程とは、同時進行的に行ってもよい。

【0088】

前述したように、複合体は、第１の繊維としてのセルロース繊維と、澱粉とを含み、澱粉の少なくとも一部が第１の繊維としてのセルロース繊維に融着しており、澱粉の含有率が３０．０質量％以上５０．０質量％以下のものであればよいが、成形工程に供される時点において、第１の繊維としてのセルロース繊維と、当該セルロース繊維に融着した澱粉とを含む複合体シートを解繊して得られた解繊物を含むものであるのが好ましい。

【0089】

このような解繊物は、通常、綿状をなし、種々の形状、厚さの成形体の製造により好適に対応することができる。また、解繊物の原料としてシート状の複合体を用いることにより、混合物の調製が容易となる。また、必要時に必要な量だけ、シート状の複合体である複合体シートから混合物を容易に調製することができるため、その結果、原料の保管に要する空間を狭くすることができ、成形体製造装置のさらなる小型化にも寄与する。また、シート状の複合体が記録媒体等として用いられた古紙であり、これから、シート状の成形体を製造する場合、複合体の再利用回数、リサイクルの回数をより好適に増やすことができ好ましい。

【0090】

成形工程における加熱温度は、特に限定されないが、６０℃以上１８０℃以下であるのが好ましく、７０℃以上１７０℃以下であるのがより好ましく、８０℃以上１６０℃以下であるのがさらに好ましい。

【0091】

これにより、吸水している澱粉のα化を好適に進行させることができるとともに、成形体の構成材料が不本意に劣化してしまうこと等を効果的に防止することができ、また、省エネルギーの観点からも好ましい。また、得られる成形体の耐熱性や室温等の比較的低温での機械的強度等をより優れたものとすることができる。なお、上記の温度は、合成樹脂であるポリエステルを結合材として用いた場合よりも、十分に低い温度である。

【0092】

成形工程での加圧は、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下で行うのが好ましく、０．３ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下で行うのがより好ましい。
本工程は、例えば、熱プレス、熱ローラー等を用いて行うことができる。

【0093】

このようにして得られる成形体中における、成形体の総量に対する澱粉の含有率は、３．０質量％以上２０．０質量％以下であるのが好ましく、４．０質量％以上１８．０質量％以下であるのがより好ましく、５．０質量％以上１６．０質量％以下であるのがさらに好ましい。

【0094】

これにより、成形体の強度をより優れたものとすることができる。また、例えば、第２の繊維として古紙由来のものを用いた場合に、古紙のリサイクル効率をより優れたものとすることができる。

【0095】

［３－４］成形体製造装置
次に、本発明の成形体の製造方法に好適に適用することができる成形体製造装置について説明する。

【0096】

図２は、成形体製造装置の好適な実施形態を示す概略側面図である。
なお、以下では、図２の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言うことがある。

【0097】

なお、図２は、概略構成図であり、成形体製造装置１００の各部の位置関係は、図示の位置関係とは異なる。また、各図において、原料Ｍ１Ａ、原料Ｍ１Ｂ、粗砕片Ｍ２、解繊物Ｍ３、第１選別物Ｍ４－１、第２選別物Ｍ４－２、第１ウェブＭ５、細分体Ｍ６、第２ウェブＭ８、シートＳが搬送される方向、すなわち、矢印で示す方向を搬送方向とも言う。また、矢印の先端側を搬送方向下流側、矢印の基端側を搬送方向上流側とも言う。

【0098】

図２に示す成形体製造装置１００は、原料Ｍ１Ａおよび原料Ｍ１Ｂを粗砕、解繊し、堆積させ、この堆積物を成形部２０によって成形することで成形体を得る装置である。

【0099】

また、成形体製造装置１００により製造される成形体は、例えば、再生紙のようなシート状をなしていてもよく、ブロック状をなしていてもよい。また、成形体の密度も特に限定されず、シートのような繊維の密度が比較的高い成形体であってもよく、スポンジ体のような繊維の密度が比較的低い成形体であってもよく、これらの特性が混在する成形体であってもよい。

【0100】

原料Ｍ１Ａとしては、本発明の複合体、すなわち、第１の繊維としてのセルロース繊維と、澱粉とを含み、前記澱粉の少なくとも一部が前記セルロース繊維に融着しており、前記複合体の総量に対して、前記澱粉の含有率が３０．０質量％以上５０．０質量％以下である複合体を用いる。特に、本実施形態では、原料Ｍ１Ａは、シート状をなすものである。原料Ｍ１Ｂとしては、例えば、使用済みまたは不要となった古紙を利用することができる。原料Ｍ１Ａおよび原料Ｍ１Ｂは、例えば、再生紙であってもよいし、非再生紙であってもよい。

【0101】

以下の説明では、シート状をなす本発明の複合体で構成された原料Ｍ１Ａと、使用済みまたは不要となった古紙である原料Ｍ１Ｂとを用い、製造される成形体が、再生紙であるシートＳである場合について中心的に説明する。

【0102】

図２に示す成形体製造装置１００は、原料供給部１１と、粗砕部１２と、解繊部１３と、選別部１４と、第１ウェブ形成部１５と、細分部１６と、分散部１８と、第２ウェブ形成部１９と、成形部２０と、切断部２１と、ストック部２２と、回収部２７と、これらの作動を制御する制御部２８と、を備えている。粗砕部１２、解繊部１３、選別部１４、第１ウェブ形成部１５、細分部１６、分散部１８、第２ウェブ形成部１９、成形部２０、切断部２１およびストック部２２の各々が、シートを処理する処理部である。

【0103】

また、原料供給部１１と、粗砕部１２または解繊部１３とにより、シート処理装置１０Ａが構成される。また、シート処理装置１０Ａと、第２ウェブ形成部１９とにより、繊維体堆積装置１０Ｂが構成される。

【0104】

また、成形体製造装置１００は、加湿部２３１と、加湿部２３２と、加湿部２３３と、加湿部２３４と、加湿部２３５と、加湿部２３６とを備えている。その他、成形体製造装置１００は、ブロアー２６１と、ブロアー２６２と、ブロアー２６３とを備えている。

【0105】

また、加湿部２３１～加湿部２３６およびブロアー２６１～ブロアー２６３は、制御部２８と電気的に接続されており、ＣＰＵ２８１および記憶部２８２を備える制御部２８によってその作動が制御される。すなわち、本実施形態では、１つの制御部２８によって成形体製造装置１００の各部の作動が制御される構成である。ただし、これに限定されず、例えば、原料供給部１１の各部の作動を制御する制御部と、原料供給部１１以外の部位の作動を制御する制御部と、をそれぞれ有する構成であってもよい。

【0106】

また、成形体製造装置１００では、原料供給工程と、粗砕工程と、解繊工程と、選別工程と、第１ウェブ形成工程と、分断工程と、放出工程と、堆積工程と、シート形成工程と、切断工程とがこの順に実行される。粗砕工程が本発明の成形体の製造方法での混合工程に該当し、シート形成工程が本発明の成形体の製造方法での成形工程に該当する。また、後に詳述する各加湿部で加湿する工程が加湿工程に該当する。また、粗砕工程で得られた混合物である粗砕片Ｍ２を得、この混合物である粗砕片Ｍ２は、成形体製造装置１００の各部で、順次、解繊物Ｍ３、第１選別物Ｍ４－１、第２選別物Ｍ４－２、第１ウェブＭ５、細分体Ｍ６、第２ウェブＭ８への形態を変化させる。これらは、いずれも、本発明の成形体の製造方法での混合物に該当する。

【0107】

以下、各部の構成について説明する。
原料供給部１１は、粗砕部１２に主原料である原料Ｍ１Ｂおよび補助原料である原料Ｍ１Ａを供給する原料供給工程を行う部分である。

【0108】

また、本実施形態では、原料Ｍ１Ａおよび原料Ｍ１Ｂは、シート状をなしている場合について説明するが、これに限定されず、例えば、ブロック状、ペレット状、綿状、小片状をなしていてもよい。

【0109】

図示の構成では、原料供給部１１は、原料Ｍ１Ａを貯留する第１貯留部１１Ａと、原料Ｍ１Ｂを貯留する第２貯留部１１Ｂとを有する構成であるが、原料Ｍ１Ａおよび原料Ｍ１Ｂを一括して貯留する貯留部を有する構成であってもよい。

【0110】

粗砕部１２は、原料供給部１１から供給された原料Ｍ１Ａおよび原料Ｍ１Ｂを大気中等の気中で粗砕する粗砕工程を行う部分である。粗砕部１２は、一対の粗砕刃１２１と、シュート１２２とを有している。

【0111】

一対の粗砕刃１２１は、互いに反対方向に回転することにより、これらの間で原料Ｍ１Ａおよび原料Ｍ１Ｂを粗砕して、すなわち、裁断して粗砕片Ｍ２にすることができる。粗砕片Ｍ２の形状や大きさは、解繊部１３における解繊処理に適しているのが好ましく、例えば、１辺の長さが１００ｍｍ以下の小片であるのが好ましく、１０ｍｍ以上７０ｍｍ以下の小片であるのがより好ましい。

【0112】

シュート１２２は、一対の粗砕刃１２１の下方に配置され、例えば漏斗状をなすものとなっている。これにより、シュート１２２は、粗砕刃１２１によって粗砕されて落下してきた粗砕片Ｍ２を受けることができる。

【0113】

また、シュート１２２の上方には、加湿部２３１が一対の粗砕刃１２１に隣り合って配置されている。加湿部２３１は、シュート１２２内の粗砕片Ｍ２を加湿するものである。この加湿部２３１は、水分を含むフィルターを有し、フィルターに空気を通過させることにより、湿度を高めた加湿空気を粗砕片Ｍ２に供給する気化式の加湿器で構成されている。加湿空気が粗砕片Ｍ２に供給されることにより、上記［３－２］で説明した加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、粗砕片Ｍ２が静電気によってシュート１２２等に付着するのを抑制することができる。

【0114】

シュート１２２は、管２４１を介して、解繊部１３に接続されている。シュート１２２に集められた粗砕片Ｍ２は、管２４１を通過して、解繊部１３に搬送される。

【0115】

解繊部１３は、粗砕片Ｍ２を気中で、すなわち、乾式で解繊する解繊工程を行う部分である。この解繊部１３での解繊処理により、粗砕片Ｍ２から解繊物Ｍ３を生成することができる。ここで「解繊する」とは、複数の繊維が結着されてなる粗砕片Ｍ２を、繊維１本１本に解きほぐすことをいう。そして、この解きほぐされたものが解繊物Ｍ３となる。解繊物Ｍ３の形状は、線状や帯状である。また、解繊物Ｍ３同士は、絡み合って塊状となった状態、すなわち、いわゆる「ダマ」を形成している状態で存在してもよい。

【0116】

解繊部１３は、例えば本実施形態では、高速回転する回転刃と、回転刃の外周に位置するライナーとを有するインペラーミルで構成されている。解繊部１３に流入してきた粗砕片Ｍ２は、回転刃とライナーとの間に挟まれて解繊される。

【0117】

また、解繊部１３は、回転刃の回転により、粗砕部１２から選別部１４に向かう空気の流れ、すなわち、気流を発生させることができる。これにより、粗砕片Ｍ２を管２４１から解繊部１３に吸引することができる。また、解繊処理後、解繊物Ｍ３を、管２４２を介して選別部１４に送り出すことができる。

【0118】

管２４２の途中には、ブロアー２６１が設置されている。ブロアー２６１は、選別部１４に向かう気流を発生させる気流発生装置である。これにより、選別部１４への解繊物Ｍ３の送り出しが促進される。

【0119】

選別部１４は、解繊物Ｍ３を、繊維の長さの大小によって選別する選別工程を行う部分である。選別部１４では、解繊物Ｍ３は、第１選別物Ｍ４－１と、第１選別物Ｍ４－１よりも大きい第２選別物Ｍ４－２とに選別される。第１選別物Ｍ４－１は、その後のシートＳの製造に適した大きさのものとなっている。その平均長さは、１μｍ以上３０μｍ以下であるのが好ましい。一方、第２選別物Ｍ４－２は、例えば、解繊が不十分なものや、解繊された繊維同士が過剰に凝集したもの等が含まれる。

【0120】

選別部１４は、ドラム部１４１と、ドラム部１４１を収納するハウジング部１４２とを有する。

【0121】

ドラム部１４１は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸回りに回転する篩である。このドラム部１４１には、解繊物Ｍ３が流入してくる。そして、ドラム部１４１が回転することにより、網の目開きよりも小さい解繊物Ｍ３は、第１選別物Ｍ４－１として選別され、網の目開き以上の大きさの解繊物Ｍ３は、第２選別物Ｍ４－２として選別される。
第１選別物Ｍ４－１は、ドラム部１４１から落下する。

【0122】

一方、第２選別物Ｍ４－２は、ドラム部１４１に接続されている管２４３に送り出される。管２４３は、ドラム部１４１と反対側、すなわち、上流側が管２４１に接続されている。この管２４３を通過した第２選別物Ｍ４－２は、管２４１内で粗砕片Ｍ２と合流して、粗砕片Ｍ２とともに解繊部１３に流入する。これにより、第２選別物Ｍ４－２は、解繊部１３に戻されて、粗砕片Ｍ２とともに解繊処理される。

【0123】

また、ドラム部１４１から落下した第１選別物Ｍ４－１は、気中に分散しつつ落下して、ドラム部１４１の下方に位置する第１ウェブ形成部１５に向かう。第１ウェブ形成部１５は、第１選別物Ｍ４－１から第１ウェブＭ５を形成する第１ウェブ形成工程を行う部分である。第１ウェブ形成部１５は、メッシュベルト１５１と、３つの張架ローラー１５２と、吸引部１５３とを有している。

【0124】

メッシュベルト１５１は、無端ベルトであり、第１選別物Ｍ４－１が堆積する。このメッシュベルト１５１は、３つの張架ローラー１５２に掛け回されている。そして、張架ローラー１５２の回転駆動により、メッシュベルト１５１上の第１選別物Ｍ４－１は、下流側に搬送される。

【0125】

第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１の目開き以上の大きさとなっている。これにより、第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１の通過が規制され、よって、メッシュベルト１５１上に堆積することができる。また、第１選別物Ｍ４－１は、メッシュベルト１５１上に堆積しつつ、メッシュベルト１５１ごと下流側に搬送されるため、層状の第１ウェブＭ５として形成される。

【0126】

また、第１選別物Ｍ４－１には、例えば塵や埃等が混在しているおそれがある。塵や埃は、例えば、粗砕や解繊によって生じることがある。そして、このような塵や埃は、後述する回収部２７に回収されることとなる。

【0127】

吸引部１５３は、メッシュベルト１５１の下方から空気を吸引するサクション機構である。これにより、メッシュベルト１５１を通過した塵や埃を空気ごと吸引することができる。

【0128】

また、吸引部１５３は、管２４４を介して、回収部２７に接続されている。吸引部１５３で吸引された塵や埃は、回収部２７に回収される。

【0129】

回収部２７には、管２４５がさらに接続されている。また、管２４５の途中には、ブロアー２６２が設置されている。このブロアー２６２の作動により、吸引部１５３で吸引力を生じさせることができる。これにより、メッシュベルト１５１上における第１ウェブＭ５の形成が促進される。この第１ウェブＭ５は、塵や埃等が除去されたものとなる。また、塵や埃は、ブロアー２６２の作動により、管２４４を通過して、回収部２７まで到達する。

【0130】

ハウジング部１４２は、加湿部２３２と接続されている。加湿部２３２は、気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部１４２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、上記［３－２］で説明した加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、第１選別物Ｍ４－１を加湿することができ、よって、第１選別物Ｍ４－１がハウジング部１４２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。

【0131】

選別部１４の下流側には、加湿部２３５が配置されている。加湿部２３５は、水を噴霧する超音波式加湿器で構成されている。これにより、第１ウェブＭ５に水分を供給することができ、よって、第１ウェブＭ５の水分量が調整される。この調整により、上記［３－２］で説明した加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、静電力による第１ウェブＭ５のメッシュベルト１５１への吸着を抑制することができる。これにより、第１ウェブＭ５は、メッシュベルト１５１が張架ローラー１５２で折り返される位置で、メッシュベルト１５１から容易に剥離される。

【0132】

加湿部２３５の下流側には、細分部１６が配置されている。細分部１６は、メッシュベルト１５１から剥離した第１ウェブＭ５を分断する分断工程を行う部分である。細分部１６は、回転可能に支持されたプロペラ１６１と、プロペラ１６１を収納するハウジング部１６２とを有している。そして、回転するプロペラ１６１により、第１ウェブＭ５を分断することができる。分断された第１ウェブＭ５は、細分体Ｍ６となる。また、細分体Ｍ６は、ハウジング部１６２内を下降する。

【0133】

ハウジング部１６２は、加湿部２３３と接続されている。加湿部２３３は、気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング部１６２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、上記［３－２］で説明した加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、細分体Ｍ６がプロペラ１６１やハウジング部１６２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。

【0134】

細分部１６の下流側には、管１７２と、ブロアー１７３とが配されている。
管１７２は、細分部１６のハウジング部１６２と、分散部１８のハウジング１８２とを接続しており、細分体Ｍ６中の第１の繊維であるセルロース繊維、澱粉および第２の繊維が十分に攪拌、混合された細分体Ｍ６が通過する流路である。

【0135】

また、管１７２の途中には、ブロアー１７３が設置されている。ブロアー１７３が有する羽根等の回転部の作用により、細分体Ｍ６中の第１の繊維であるセルロース繊維、澱粉および第２の繊維の混合が促進される。また、ブロアー１７３は、分散部１８に向かう気流を発生させることができる。この気流により、管１７２内で、細分体Ｍ６中の第１の繊維であるセルロース繊維、澱粉および第２の繊維を撹拌することができる。これにより、細分体Ｍ６中の第１の繊維であるセルロース繊維、澱粉および第２の繊維が均一に分散した状態で、分散部１８に搬送される。また、細分体Ｍ６中の第１の繊維であるセルロース繊維および第２の繊維は、管１７２内を通過する過程でほぐされて、より細かい繊維状となる。

【0136】

なお、図２に示すように、ブロアー１７３は、制御部２８と電気的に接続されており、その作動が制御される。また、ブロアー１７３の送風量を調整することにより、ドラム１８１内に送り込む空気の量を調整することができる。

【0137】

なお、図示はしないが、管１７２は、ドラム１８１側の端部が２股に分岐しており、分岐した端部は、ドラム１８１の端面に形成された図示しない導入口にそれぞれ接続されている。

【0138】

図２に示す分散部１８は、細分体Ｍ６における、互いに絡み合った繊維同士をほぐして放出する放出工程を行う部分である。分散部１８は、解繊物である細分体Ｍ６を導入および放出するドラム１８１と、ドラム１８１を収納するハウジング１８２と、ドラム１８１を回転駆動する駆動源１８３と、を有する。

【0139】

ドラム１８１は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸回りに回転する篩である。ドラム１８１が回転することにより、細分体Ｍ６のうち、網の目開きよりも小さい繊維等が、ドラム１８１を通過することができる。その際、細分体Ｍ６がほぐされて空気とともに放出される。すなわち、ドラム１８１が、繊維を含む材料を放出する放出部として機能する。

【0140】

駆動源１８３は、図示はしないが、モーターと、減速機と、ベルトと、を有する。モーターは、モータードライバーを介して制御部２８と電気的に接続されている。また、モーターから出力された回転力は、減速機によって減速される。ベルトは、例えば、無端ベルトで構成されており、減速機の出力軸およびドラムの外周に掛け回されている。これにより、減速機の出力軸の回転力がベルトを介してドラム１８１に伝達される。

【0141】

また、ハウジング１８２は、加湿部２３４と接続されている。加湿部２３４は、気化式の加湿器で構成されている。これにより、ハウジング１８２内には、加湿空気が供給される。この加湿空気により、ハウジング１８２内を加湿することができ、上記［３－２］で説明した加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、細分体Ｍ６がハウジング１８２の内壁に静電力によって付着してしまうのを抑制することもできる。

【0142】

また、ドラム１８１で放出された細分体Ｍ６は、気中に分散しつつ落下して、ドラム１８１の下方に位置する第２ウェブ形成部１９に向かう。第２ウェブ形成部１９は、細分体Ｍ６を堆積させて堆積物である第２ウェブＭ８を形成する堆積工程を行う部分である。第２ウェブ形成部１９は、メッシュベルト１９１と、張架ローラー１９２と、吸引部１９３とを有している。

【0143】

メッシュベルト１９１は、メッシュ部材であり、図示の構成では、無端ベルトで構成される。また、メッシュベルト１９１には、分散部１８が分散、放出した細分体Ｍ６が堆積する。このメッシュベルト１９１は、４つの張架ローラー１９２に掛け回されている。そして、張架ローラー１９２の回転駆動により、メッシュベルト１９１上の細分体Ｍ６は、下流側に搬送される。

【0144】

なお、図示の構成では、メッシュ部材の一例としてメッシュベルト１９１を用いる構成であるが、本発明ではこれに限定されず、例えば、平板状をなすものであってもよい。

【0145】

また、メッシュベルト１９１上のほとんどの細分体Ｍ６は、メッシュベルト１９１の目開き以上の大きさである。これにより、細分体Ｍ６は、メッシュベルト１９１を通過してしまうのが規制され、よって、メッシュベルト１９１上に堆積することができる。また、細分体Ｍ６は、メッシュベルト１９１上に堆積しつつ、メッシュベルト１９１ごと下流側に搬送されるため、層状の第２ウェブＭ８として形成される。

【0146】

吸引部１９３は、メッシュベルト１９１の下方から空気を吸引するサクション機構である。これにより、メッシュベルト１９１上に細分体Ｍ６を吸引することができ、よって、細分体Ｍ６のメッシュベルト１９１上への堆積が促進される。

【0147】

吸引部１９３には、管２４６が接続されている。また、この管２４６の途中には、ブロアー２６３が設置されている。このブロアー２６３の作動により、吸引部１９３で吸引力を生じさせることができる。

【0148】

分散部１８の下流側には、加湿部２３６が配置されている。加湿部２３６は、加湿部２３５と同様の超音波式加湿器で構成されている。これにより、第２ウェブＭ８に水分を供給することができ、よって、第２ウェブＭ８の水分量が調整される。この調整により、上記［３－２］で説明した加湿工程を行うことができ、上記のような効果を得ることができる。また、静電力による第２ウェブＭ８のメッシュベルト１９１への吸着を抑制することができる。これにより、第２ウェブＭ８は、メッシュベルト１９１が張架ローラー１９２で折り返される位置で、メッシュベルト１９１から容易に剥離される。

【0149】

なお、加湿部２３１～加湿部２３６までに加えられる合計水分量は、特に限定されないが、加湿工程終了時における混合物の含水率、すなわち、加湿部２３６で加湿された状態の第２ウェブＭ８の質量に対する、当該第２ウェブＭ８が含む水分の質量の割合は、１５質量％以上５０質量％以下であるのが好ましく、１５質量％以上３０質量％以下であるのがより好ましい。

【0150】

第２ウェブ形成部１９の下流側には、成形部２０が配置されている。成形部２０は、第２ウェブＭ８からシートＳを形成するシート形成工程を行う部分である。この成形部２０は、加圧部２０１と、加熱部２０２とを有している。

【0151】

加圧部２０１は、一対のカレンダーローラー２０３を有し、カレンダーローラー２０３の間で第２ウェブＭ８を加熱せずに加圧することができる。これにより、第２ウェブＭ８の密度が高められる。この第２ウェブＭ８は、加熱部２０２に向けて搬送される。なお、一対のカレンダーローラー２０３のうちの一方は、図示しないモーターの作動により駆動する主動ローラーであり、他方は、従動ローラーである。

【0152】

加熱部２０２は、一対の加熱ローラー２０４を有し、加熱ローラー２０４の間で第２ウェブＭ８を加熱しつつ、加圧することができる。この加熱加圧により、第２ウェブＭ８内では、加湿により吸水している澱粉がα化して粘着性を発現し、この粘着性を発現した澱粉を介して繊維同士が結着する。これにより、シートＳが形成される。そして、このシートＳは、切断部２１に向けて搬送される。なお、一対の加熱ローラー２０４の一方は、図示しないモーターの作動により駆動する主動ローラーであり、他方は、従動ローラーである。

【0153】

成形部２０の下流側には、切断部２１が配置されている。切断部２１は、シートＳを切断する切断工程を行う部分である。この切断部２１は、第１カッター２１１と、第２カッター２１２とを有する。

【0154】

第１カッター２１１は、シートＳの搬送方向と交差する方向、特に直交する方向にシートＳを切断するものである。

【0155】

第２カッター２１２は、第１カッター２１１の下流側で、シートＳの搬送方向に平行な方向にシートＳを切断するものである。この切断は、シートＳの幅方向の両側端部の不要な部分を除去して、シートＳの幅を整えるものであり、切断除去された部分は、いわゆる「みみ」と呼ばれる。

【0156】

このような第１カッター２１１と第２カッター２１２との切断により、所望の形状、大きさのシートＳが得られる。そして、このシートＳは、さらに下流側に搬送されて、ストック部２２に蓄積される。

【0157】

なお、成形部２０としては、上記のようにシートＳに成形する構成に限定されず、例えば、ブロック状、球状等の成形体に成形する構成であってもよい。

【0158】

このような成形体製造装置１００が備える各部は、後述する制御部２８と電気的に接続されている。そして、これら各部の作動は、制御部２８によって制御される。

【0159】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。

【0160】

例えば、成形体の製造に用いる成形体製造装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

【0161】

また、前述した説明では、成形体製造装置において、加湿工程を複数回行う場合について出し標的に説明したが、成形体の製造過程において、加湿工程は、１回のみ行うものであってもよい。

【0162】

また、本発明の成形体の製造方法は、前述した混合工程と、加湿工程と、成形工程とを有していればよく、前述した成形体製造装置を用いる場合に限らず、いかなる装置を用いてもよい。

【実施例】

【0163】

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
［４］澱粉の調製

【0164】

（調製例１）
重量平均分子量が１３０万の澱粉（日澱科学株式会社製、Ｇ－８００）を用意し、この澱粉を水に懸濁したのち、硫酸を澱粉が糊化しない条件下で作用させて、よく混和させて、１２時間撹拌した後、５０℃で２４時間乾燥させ、含水率を１０質量％以下となるまで乾燥させた後、１２０～１８０℃に加熱することにより、重量平均分子量が４０万の澱粉を得た。

【0165】

（調製例２～６）
重量平均分子量が１３０万の澱粉（日澱科学株式会社製、Ｇ－８００）に対する処理条件（硫酸の濃度、撹拌時間）を変更することにより、最終的に得られる澱粉の重量平均分子量が表１に示す値となるように調整した以外は、前記調製例１と同様にして、重量平均分子量が調整された澱粉を得た。
各調製例で得られた重量平均分子量が調整された澱粉の条件を表１にまとめて示す。

【0166】

【表1】

【0167】

［５］複合体の製造
（実施例Ａ１）
まず、図２に示すような成形体製造装置１００を用いて、以下のようにして、セルロースの解繊物を得た。

【0168】

すなわち、まず、原料Ｍ１Ｂとして、セルロース繊維で構成されたＧ８０（三菱製紙社製）を複数枚用意し、これらを原料供給部１１の第２貯留部１１Ｂに収容した。なお、このとき、原料供給部１１の第１貯留部１１Ａには、何も収容しなかった。
その後、前述したように、成形体製造装置１００の運転を行った。

【0169】

このとき、管１７２に設けられた図示しない添加物供給手段から、前記調製例１で調製した澱粉を所定の割合で管１７２に供給し、第１ウェブ形成部１５で形成されたセルロース繊維からなる第１ウェブＭ５と、澱粉とが混合された混合物を得た。この混合物を、分散部１８、第２ウェブ形成部１９、成形部２０、切断部２１、ストック部２２と順次搬送することにより、セルロース繊維と調製例１の澱粉とを含み、澱粉の少なくとも一部がセルロース繊維に融着してなるシート状の複合体が得られた。

【0170】

（実施例Ａ２～Ａ８）
澱粉として表２に示すものを用いるとともに、澱粉と解繊されたセルロース繊維との混合比率を表２に示すようにした以外は、前記実施例Ａ１と同様にして、複合体の製造を行った。

【0171】

（比較例Ａ１～Ａ３）
澱粉と解繊されたセルロース繊維との混合比率を表２に示すようにした以外は、前記実施例Ａ１と同様にして、複合体の製造を行った。

【0172】

前記各実施例および前記各比較例で得られたシート状の複合体の条件を表２にまとめて示す。なお、前記各実施例および各比較例の複合体中に含まれるセルロース繊維は、いずれも、平均長さが０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、平均太さが０．０１ｍｍ以上０．０４ｍｍ以下であった。

【0173】

【表2】

【0174】

［６］成形体の製造
（実施例Ｂ１）
図２に示すような成形体製造装置１００を用いて、以下のようにして、成形体としてのシートＳを製造した。

【0175】

まず、原料Ｍ１Ａとして、前記実施例Ａ１で得られたシート状の複合体を複数枚用意し、これらを原料供給部１１の第１貯留部１１Ａに収容した。また、原料Ｍ１Ｂとして、セルロース繊維で構成されたＧ８０紙（三菱製紙社製）を複数枚用意し、これらを原料供給部１１の第２貯留部１１Ｂに収容した。

【0176】

その後、前述したように、成形体製造装置１００の運転を行い、成形体としてのシートＳの製造を行った。

【0177】

なお、加湿部２３１と、加湿部２３２と、加湿部２３３と、加湿部２３４と、加湿部２３５と、加湿部２３６とで、それぞれ、加湿を行い、加湿部２３６で加湿された状態の第２ウェブＭ８の質量に対する、当該第２ウェブＭ８が含む水分の質量の割合が、２０質量％となるようにした。

【0178】

また、原料Ｍ１Ａとしての複合体と、原料Ｍ１ＢとしてのＧ８０紙（三菱製紙社製）との使用比率、すなわち、本発明の複合体と第２の繊維との混合比率は、質量比で１：５．５であった。

【0179】

また、成形部２０での加熱温度は８００℃、加熱時間は１秒とし、成形部２０での加圧は２０ＭＰａで行った。

【0180】

（実施例Ｂ２～Ｂ８）
原料Ｍ１Ａとして、前記実施例Ａ１で得られたシート状の複合体の代わりに、それぞれ、前記実施例Ａ２～Ａ８で得られたシート状の複合体を用いた以外は、前記実施例Ｂ１と同様にして、成形体の製造を行った。

【0181】

（比較例Ｂ１～Ｂ３）
原料Ｍ１Ａとして、前記実施例Ａ１で得られたシート状の複合体の代わりに、それぞれ、前記比較例Ａ１～Ａ３で得られたシート状の複合体を用いた以外は、前記実施例Ｂ１と同様にして、成形体の製造を行った。

【0182】

前記実施例Ｂ１～Ｂ８および比較例Ｂ１～Ｂ３の成形体の構成を表３にまとめて示す。なお、前記実施例Ｂ１～Ｂ８および比較例Ｂ１～Ｂ３で得られた成形体中に含まれるセルロース繊維は、いずれも、平均長さが０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、平均太さが０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下であった。

【0183】

【表3】

【0184】

［７］評価
前記実施例Ｂ１～Ｂ８および比較例Ｂ１～Ｂ３の成形体について、以下の評価を行った。

【0185】

［７－１］吸水特性
前記実施例Ｂ１～Ｂ８および比較例Ｂ１～Ｂ３の成形体を、互いに重なり合わないように、２５℃／９０％ＲＨの恒温槽に入れ、５分間放置し、その時点での成形体中の含水率を求め、以下の基準に従い評価した。含水率が高いほど、吸水特性に優れているといえる。

【0186】

Ａ：含水率が２０質量％以上である。
Ｂ：含水率が１０質量％以上２０質量％未満である。
Ｃ：含水率が１０質量％未満である。

【0187】

［７－２］比引張強さ
前記実施例Ｂ１～Ｂ８および比較例Ｂ１～Ｂ３の成形体について、Ｇ８０（三菱製紙社製）を用いて、ＪＩＳ Ｐ８１１３に準じた測定を行い、比引張強さを求め、以下の基準に従い評価した。

【0188】

Ａ：比引張強さが２０Ｎ・ｍ／ｇ以上である。
Ｂ：比引張強さが１０Ｎ・ｍ／ｇ以上２０Ｎ・ｍ／ｇ未満である。
Ｃ：比引張強さが１０Ｎ・ｍ／ｇ未満である。
これらの結果を表４にまとめて示す。

【0189】

【表4】

【0190】

表４から明らかなように、前記実施例Ｂ１～Ｂ８では優れた結果が得られた。また、前記実施例Ｂ１～Ｂ８では従来に比べて小型の成形体製造装置を用いて好適に成形体を製造することができた。これに対し、前記比較例Ｂ１～Ｂ３では、満足のいく結果が得られなかった。

【0191】

また、成形工程における加熱温度を６０℃以上１８０℃以下の範囲で種々変更した以外は前記と同様にして成形体の製造を行い、前記と同様の評価を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。また、成形工程での加圧を０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の範囲で種々変更した以外は前記と同様にして成形体の製造を行い、前記と同様の評価を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。また、各加湿部での加湿量を調整し、加湿部２３６で加湿された状態の第２ウェブＭ８の質量に対する、当該第２ウェブＭ８が含む水分の質量の割合を１５質量％以上５０質量％以下の範囲で種々変更した以外は前記と同様にして成形体の製造を行い、前記と同様の評価を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。また、製造される複合体に対する第２の繊維の混合割合が、質量比で２００％以上１０００％以下の範囲内の値となるように、原料Ｍ１Ａと原料Ｍ１Ｂとの使用比率を種々変更し、成形体の総量に対する澱粉の含有率を３．０質量％以上２０．０質量％以下の範囲で種々変更した以外は前記と同様にして成形体の製造を行い、前記と同様の評価を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。

【符号の説明】

【0192】

Ｃ１００…複合体、Ｃ１…セルロース繊維、Ｃ２…澱粉、１０Ａ…シート処理装置、１０Ｂ…繊維体堆積装置、１１…原料供給部、１１Ａ…第１貯留部、１１Ｂ…第２貯留部、１２…粗砕部、１３…解繊部、１４…選別部、１５…第１ウェブ形成部、１６…細分部、１８…分散部、１９…第２ウェブ形成部、２０…成形部、２１…切断部、２２…ストック部、２７…回収部、２８…制御部、１００…成形体製造装置、１２１…粗砕刃、１２２…シュート、１４１…ドラム部、１４２…ハウジング部、１５１…メッシュベルト、１５２…張架ローラー、１５３…吸引部、１６１…プロペラ、１６２…ハウジング部、１７２…管、１７３…ブロアー、１８１…ドラム、１８２…ハウジング、１８３…駆動源、１９１…メッシュベルト、１９２…張架ローラー、１９３…吸引部、２０１…加圧部、２０２…加熱部、２０３…カレンダーローラー、２０４…加熱ローラー、２１１…第１カッター、２１２…第２カッター、２３１…加湿部、２３２…加湿部、２３３…加湿部、２３４…加湿部、２３５…加湿部、２３６…加湿部、２４１…管、２４２…管、２４３…管、２４４…管、２４５…管、２４６…管、２６１…ブロアー、２６２…ブロアー、２６３…ブロアー、２８１…ＣＰＵ、２８２…記憶部、Ｍ１Ａ…原料、Ｍ１Ｂ…原料、Ｍ２…粗砕片、Ｍ３…解繊物、Ｍ４－１…第１選別物、Ｍ４－２…第２選別物、Ｍ５…第１ウェブ、Ｍ６…細分体、Ｍ８…第２ウェブ、Ｓ…シート

【図1】

【図2】