JP7714934B2 - 結合材、および成形体の製造方法 - Google Patents

結合材、および成形体の製造方法

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Description

本発明は、結合材、および成形体の製造方法に関する。
抄造法のように大量の水を用いることなく、古紙を再生して緩衝材等の成形体を製造する方法として、古紙を解繊して綿状物としたものに、霧状の水分を加え、さらに粉状あるいは粒状の糊材を加えて、成形体を製造する、成形体の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる成形体の製造方法は、抄造法に比べて少量の水を使用するだけで成形体を製造できるため、脱水、乾燥等に費やすエネルギーや時間を節約できる、という利点がある。
特開平５－２４６４６５号公報
しかしながら、上記の成形体の製造方法においては、繊維に粉状の糊材を単に混ぜても、成形体に糊材を均一に分布させることは困難であり、結果として得られる成形体の強度を十分に確保することが困難な場合がある。特に、成形体として、再生紙のようなシート状の成形体を製造する場合、糊材の量が少ない領域があると、その部分を起点として成形体が破損し、シートの強度が低下してしまうという課題がある。
結合材は、水分を付与されることにより繊維同士を結合する結合材料を含む結合材料粒子と、無機粒子と、を含む結合材で、前記結合材は、前記結合材料粒子と前記無機粒子とが一体となった複合粒子を含み、前記無機粒子の比表面積は、１５０ｍ2／ｇ以上２８０ｍ2／ｇ以下である。
成形体の製造方法は、繊維と、上記結合材と、を含む混合物を堆積させる堆積工程と、堆積された前記混合物を加湿する加湿工程と、加湿された前記混合物を加熱、および加圧することで成形体を得る成形工程と、を含む。
実施形態に係る結合材の模式図。 成形体の製造方法の実施に好適な製造装置の構成を示す概略側面図。
１．結合材
結合材Ｃ１０は、図１に示すように、水分を付与されることにより繊維同士を結合する結合材料を含む結合材料粒子Ｃ２と、無機粒子Ｃ３と、を含む結合材Ｃ１０で、結合材Ｃ１０は、結合材料粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３とが一体となった複合粒子Ｃ１を含み、無機粒子Ｃ３の比表面積は、１５０ｍ2／ｇ以上２８０ｍ2／ｇ以下である。結合材Ｃ１０は、後述するように繊維と混合して用いられ、繊維同士を結合して成形体を製造するのに用いられる。
なお、本発明では、無機粒子Ｃ３のうち少なくとも一部が結合材料粒子Ｃ２の表面に付着し、または無機粒子Ｃ３のうち少なくとも一部が結合材料粒子Ｃ２の内部に含まれて複合粒子Ｃ１を形成している状態を「結合材料粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３とが一体となった複合粒子Ｃ１」という。すなわち、結合材Ｃ１０の中に、複合粒子Ｃ１を形成していない結合材料粒子Ｃ２、および無機粒子Ｃ３が含まれることを排するものではない。
図示の構成では、結合材Ｃ１０に含まれる複合粒子Ｃ１は、無機粒子Ｃ３が結合材料粒子Ｃ２の表面に付着している。
これにより、無機粒子Ｃ３同士の間に斥力が働き、結合材料粒子Ｃ２同士の凝集が生じにくくなる。なお、無機粒子Ｃ３の配置は、例えば、各種電子顕微鏡等で確認可能である。
１．１．複合粒子
結合材Ｃ１０中に含まれる複合粒子Ｃ１は、単一の結合材料粒子Ｃ２の表面に、単一の無機粒子Ｃ３が付着したものであってもよいが、結合材Ｃ１０は、複合粒子Ｃ１として、単一の結合材料粒子Ｃ２の表面に、複数個の無機粒子Ｃ３が付着した粒子を含むのが好ましい。
これにより、無機粒子Ｃ３同士の間に斥力が働き、結合材料粒子Ｃ２同士の凝集がより生じにくくなる。
複合粒子Ｃ１の平均粒径は、１．０μｍ以上１００．０μｍ以下であるのが好ましく、２．０μｍ以上７０．０μｍ以下であるのがより好ましく、３．０μｍ以上５０．０μｍ以下であるのがさらに好ましい。これにより、複合粒子Ｃ１を成形体に対して均一に分布させやすくなる。
なお、本明細書において、平均粒径とは、特に断りのない限り、メディアン径（頻度の累計５０％のＤ５０値）のことを指す。平均粒径は、例えば、マイクロトラックＵＰＡ（日機装社製）を用いた測定により求めることができる。
１．１．１．結合材料粒子
結合材料粒子Ｃ２は、水分を付与されることにより繊維同士を結合する結合力を発揮する結合材料を含むものである。
結合材料粒子Ｃ２を構成する結合材料としては、例えば、澱粉、デキストリン、グリコーゲン、アミロース、ヒアルロン酸、葛、こんにゃく、片栗粉、エーテル化澱粉、エステル化澱粉、天然ガム糊（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、アカシアアラビア系ガム）、繊維誘導糊（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）、海藻類（アルギン酸ソーダ、寒天）、動物性蛋白質（コラーゲン、ゼラチン、加水分解コラーゲン、セリシン）等の天然物由来成分や、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、天然物由来成分であるのが好ましく、澱粉であるのがより好ましい。
澱粉は、複数のα－グルコース分子がグルコシド結合によって重合した高分子材料である。澱粉はアミロース、アミロペクチンの少なくとも一方を含む。
結合材料として天然物由来成分を使用することにより、石油由来の材料の使用を抑制し、ＣＯ2排出量を削減しつつ、本発明による優れた効果、すなわち繊維等を結合して成形体を製造する際の結合材料として使用したとき、十分な強度を有する成形体を製造することができるという効果が得られる。また、このような材料は、生分解性にも優れる。
特に、澱粉は、水分を付与した後の加熱で、α化が進行することにより、好適に結合力を発揮する材料、すなわち、水分を付与されることにより繊維同士を結合する結合力を好適に発揮する結合材料である。また、澱粉は、繊維、特にセルロース繊維のような水酸基等の官能基を有する材料で構成された繊維との間で、水素結合のような非共有結合で結合力を発揮し、繊維との結合力に優れ、繊維に対して優れた被覆性を示すため、結合材Ｃ１０を用いて製造される成形体の強度等をより優れたものとすることができる。
結合材料は、重量平均分子量が、５００００以上４０００００以下の澱粉を含むことが好ましい。
これにより、結合材Ｃ１０の吸水効率をより優れたものにすることができ、さらに十分な強度を有する成形体を製造することができる。より具体的には、付与される水が少量の場合でも、加熱による澱粉のα化が好適に進行し、結合材Ｃ１０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とともに、製造される成形体の強度を優れたものとすることができる。また、重量平均分子量が上記範囲内の値である澱粉は、水分付与による不本意な変性が生じにくい。
重量平均分子量が所定範囲の値となるように制御された澱粉は、以下のようにして好適に得ることができる。例えば、天然の澱粉を水に懸濁させた後、澱粉が糊化しない条件下で、硫酸、塩酸、あるいは次亜塩素酸ナトリウムを作用させることにより、重量平均分子量が所定範囲の値となるように制御された澱粉を得ることができる。また、例えば、天然の澱粉を直接、あるいはごく少量の塩酸等の揮発酸を水で希釈し加えて、よく混和、熟成、低温で乾燥した後、１２０～１８０℃に加熱することにより、重量平均分子量が所定範囲の値となるように制御された澱粉を得ることができる。また、例えば、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、重量平均分子量が所定範囲の値となるように制御された澱粉を好適に得ることができる。
上記のように、結合材料としての澱粉の重量平均分子量は、５００００以上４０００００以下であるのが好ましいが、７００００以上３０００００以下であるのがより好ましく、８００００以上２０００００以下であるのがさらに好ましい。これにより、結合材料の吸水効率をさらに優れたものすることができ、更に十分な強度を有する成形体を製造することができる。
なお、澱粉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。
結合材料粒子Ｃ２は、結合材料に加えて、結合材料以外の成分、すなわち、水分を付与されても繊維同士を結合する結合力を発揮しない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、繊維材料、顔料、染料、トナー等の色材等が挙げられる。
結合材料粒子Ｃ２中に占める結合材料の含有率は、８０質量％以上であるのが好ましく、９０質量％以上であるのがより好ましく、９５質量％以上であるのがさらに好ましい。
結合材料粒子Ｃ２の平均粒径は、１．０μｍ以上３０．０μｍ以下であるのが好ましく、３．０μｍ以上２０．０μｍ以下であるのがより好ましく、５．０μｍ以上１５μｍ以下であるのがさらに好ましい。
これにより、結合材Ｃ１０を用いて成形体を製造する場合に、繊維と結合材Ｃ１０とを混合する工程において、繊維と結合材C１０とをより均一に混合することができる。また、繊維と結合材Ｃ１０の混合物に水を付与するとき、水の吸収がより円滑に進行し、最終的に得られる成形体の強度、信頼性を、より優れたものとすることができる。特に、結合材料粒子Ｃ２の粒径が、このように比較的小さいものであると、結合材料粒子Ｃ２の質量に対する表面積の比率が大きくなり、結合材料による吸水効率がより優れたものとなる。その結果、水分付与量が少ない場合であっても、十分な強度の成形体を製造することができる。また、結合材Ｃ１０において、このように平均粒径が小さい結合材料粒子Ｃ２を、無機粒子Ｃ３と共存させなかった場合、結合材料粒子Ｃ２の凝集が発生することが多かった。しかし、本発明では、結合材料粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３とが一体化した複合粒子Ｃ１を用いることにより、結合材料粒子Ｃ２の凝集を効果的に防止することができる。すなわち、結合材料粒子Ｃ２の平均粒径が上記範囲内の値であっても、結合材料粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３とが一体化した複合粒子Ｃ１とすることにより、結合材料粒子Ｃ２同士の凝集を抑制することができる。
結合材Ｃ１０の中には、無機粒子Ｃ３が付着していない結合材料粒子Ｃ２、言い換えると、複合粒子Ｃ１を構成しない結合材料粒子Ｃ２が含まれていてもよいが、結合材Ｃ１０中に含まれる結合材料粒子Ｃ２全体に占める複合粒子Ｃ１を構成する結合材料粒子Ｃ２の割合は、５０質量％以上であるのが好ましく、６０質量％以上であるのがより好ましく、７０質量％以上であるのがさらに好ましい。これにより、結合材料粒子Ｃ２同士の凝集をより効果的に抑制し、強度に優れた成形体を製造することができる。
１．１．２．無機粒子
複合粒子Ｃ１は、無機粒子Ｃ３を含む。
無機粒子Ｃ３の比表面積は、１５０ｍ2／ｇ以上２８０ｍ2／ｇ以下であり、１８０ｍ2／ｇ以上２３０ｍ2／ｇ以下であるのが好ましい。
無機粒子Ｃ３の比表面積が、１５０ｍ2／ｇ以上２８０ｍ2／ｇ以下であることにより、複合粒子Ｃ１の安息角を小さくすることができる。このため、繊維に複合粒子Ｃ１を混合するとき、複合粒子Ｃ１の流動性が高まる。このため、結合材Ｃ１０を、繊維等を結合して成形体を製造する際の結合材料として使用したとき、繊維に複合粒子Ｃ１をより均一に混合することができる。この結果、結合材料粒子Ｃ２がより均一に分布した成形体を製造することができ、その成形体は結合材料粒子Ｃ２が均一に分布していることから、十分な強度を有するものである。さらに、本発明の結合材Ｃ１０は、分散性に優れるので、結合材Ｃ１０の保存時や、成形体の製造過程における結合材Ｃ１０の搬送時等に、結合材Ｃ１０が不本意に凝集することを効果的に抑制することができる。
無機粒子Ｃ３の平均粒径は、１．０ｎｍ以上２０．０ｎｍ以下であるのが好ましく、３．０ｎｍ以上１８．０ｎｍ以下であるのがより好ましく、５．０ｎｍ以上１０．０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。
これにより、無機粒子Ｃ３が結合材料粒子Ｃ２の表面に付着した複合粒子Ｃ１の表面に過剰な凹凸が生じることを好適に抑制する。このため、繊維に複合粒子Ｃ１を混合するとき、結合材Ｃ１０の流動性をより優れたものとすることができ、繊維に複合粒子Ｃ１をより均一に混合することができる。また、結合材料粒子Ｃ２の表面により好適に無機粒子Ｃ３を付着させることができ、無機粒子Ｃ３が結合材料粒子Ｃ２の表面から不本意に脱落したり、結合材料粒子Ｃ２内部に不本意に埋没したりすることを防止することができる。また、無機粒子Ｃ３の平均粒径が１．０ｎｍ以上２０．０ｎｍ以下であることにより、無機粒子Ｃ３同士の間に斥力が働き、結合材料粒子Ｃ２同士の凝集を抑制して複合粒子Ｃ１の分散性が向上するという、結合材Ｃ１０が、結合材料粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３とが一体となった複合粒子Ｃ１を含むことによる効果が、より顕著に発揮される。
結合材Ｃ１０中には、結合材料粒子Ｃ２に付着していない無機粒子Ｃ３、言い換えると、複合粒子Ｃ１を構成しない無機粒子Ｃ３が含まれていてもよいが、結合材Ｃ１０中に含まれる無機粒子Ｃ３に占める複合粒子Ｃ１を構成する無機粒子Ｃ３の割合は、５０質量％以上であるのが好ましく、６０質量％以上であるのがより好ましく、７０質量％以上であるのがさらに好ましい。これにより、結合材料粒子Ｃ２同士の凝集を抑制して複合粒子Ｃ１の分散性が向上するという、結合材Ｃ１０が、結合材料粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３とが一体となった複合粒子Ｃ１を含むことによる効果が、より顕著に発揮される。
無機粒子Ｃ３は、主として無機材料で構成されたものであればよい。また、無機粒子Ｃ３は、各部位で、実質的に均一な組成を有するものであってもよいし、組成の異なる部位を有していてもよい。
より具体的には、例えば、無機粒子Ｃ３は、無機材料で構成された粒子が、少なくとも１種の表面処理剤により表面処理されたものであってもよい。言い換えると、無機粒子Ｃ３は、無機材料で構成された粒子と、当該粒子を被覆する表面処理剤による被覆層と、を有していてもよい。
これにより、例えば、結合材料粒子Ｃ２の不本意な凝集をさらに効果的に防止したり、成形工程における結合材料の繊維表面での濡れ広がりをより良好なものとし、最終的に得ら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。
無機粒子Ｃ３を構成する材料としては、例えば、各種金属材料、各種金属化合物、各種ガラス材料、各種炭素材料等が挙げられる。
金属材料としては、例えば、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ等の単体金属やこれらのうちの少なくとも１種を含む合金等が挙げられる。
金属化合物としては、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属硫化物等が挙げられ、より具体的には、シリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、マグネタイト、フェライト等が挙げられる。
ガラス材料としては、例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。
炭素材料としては、例えば、ダイヤモンド、炭素繊維、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレン等が挙げられる。
中でも、無機粒子Ｃ３の構成材料としては、シリカが好ましい。言い換えると、無機粒子Ｃ３は、シリカを含む材料で構成されたものであるのが好ましい。
これにより、複合粒子Ｃ１の分散性がより向上する。この結果、結合材Ｃ１０の保存時や、成形体の製造過程における結合材Ｃ１０の搬送時等に、結合材Ｃ１０が不本意に凝集することを効果的に抑制できる。
無機粒子Ｃ３は、主として無機材料で構成されたものであればよく、無機材料に加えて、有機材料を含んでいてもよい。
ただし、無機粒子Ｃ３に占める無機材料の含有率は、９０質量％以上であるのが好ましく、９２質量％以上であるのがより好ましく、９５質量％以上であるのがさらに好ましい。
１．１．３．その他の構成
結合材Ｃ１０は、前述した複合粒子Ｃ１を含むとともに、さらに、他の構成を含んでいてもよい。例えば、結合材Ｃ１０は、前述した複合粒子Ｃ１とともに、無機粒子Ｃ３が付着していない結合材料粒子Ｃ２を含んでいてもよいし、結合材料粒子Ｃ２に付着していない無機粒子Ｃ３を含んでいてもよい。
ただし、結合材Ｃ１０中における複合粒子Ｃ１の含有率は、５０質量％以上であるのが好ましく、７０質量％以上であるのがより好ましく、８０質量％以上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。
１．１．４．その他の条件
結合材Ｃ１０は、以下のような条件を満たすものであるのが好ましい。
例えば、結合材Ｃ１０中における結合材料粒子Ｃ２の含有率は、９０．０質量％以上９９．９質量％以下であるのが好ましく、９５．０質量％以上９９．７質量％以下であるのがより好ましく、９７．０質量％以上９９．４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。
結合材Ｃ１０における、結合材料粒子Ｃ２の表面積に対する無機粒子Ｃ３の被覆率は、８０％以上４００％以下であるのが好ましく、１００％以上２５０％以下であるのがより好ましい。ここで、結合材料粒子Ｃ２の表面積に対する無機粒子Ｃ３の被覆率は、以下の式で定義される値である。
後述する実施例で示す被覆率も、上式により求められた値である。
これにより、複合粒子Ｃ１の分散性が向上する。すなわち、無機粒子Ｃ３の被覆率を８０％以上４００％以下にすることにより、複合粒子Ｃ１同士が凝集して粗大な粒子を形成することを抑制する。この結果、結合材Ｃ１０の保存時や、成形体の製造過程における結合材Ｃ１０の搬送時等に、結合材Ｃ１０が不本意に凝集することを効果的に抑制する。
２．結合材の製造方法
本実施形態の結合材Ｃ１０は、結合材料粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３とを、適当な方法で混合することよって製造することができる。すなわち、所望の分子量、平均粒径に調整した結合材料粒子Ｃ２と、無機粒子Ｃ３とを準備し、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、タービュライザー等の撹拌機を使用して混合、攪拌する。結合材料粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３とを、一定のせん断力の下で攪拌することにより、粒子表面に摩擦熱が発生し、結合材料粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３の一体化が進行する。その後、目開き２０μｍ～１００μｍの篩で篩処理を行い、結合材Ｃ１０を得ることができる。
３．成形体の製造方法
成形体の製造方法は、繊維と、上記結合材Ｃ１０と、を含む混合物を堆積させる堆積工程と、堆積された混合物を加湿する加湿工程と、加湿された混合物を加熱、および加圧することで成形体を得る成形工程と、を含む。そして、結合材Ｃ１０は、水分を付与されることにより繊維同士を結合する結合材料を含む結合材料粒子Ｃ２と、無機粒子Ｃ３と、を含む結合材Ｃ１０で、結合材Ｃ１０は、結合材料粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３とが一体となった複合粒子Ｃ１を含み、無機粒子Ｃ３の比表面積は、１５０ｍ2／ｇ以上２８０ｍ2／ｇ以下である。
本実施形態の成形体の製造方法は、複合粒子Ｃ１の安息角を小さくすることができるので、繊維に複合粒子Ｃ１を均一に混合することができる。このため、結合材料がより均一に分布した成形体を得ることができ、十分な強度を有する成形体を製造することができる。
３．１．堆積工程
堆積工程では、繊維、および結合材Ｃ１０を含む混合物を堆積させる。
本工程での繊維と結合材Ｃ１０との混合比率は、特に制限されないが、本工程で得られる混合物中における結合材Ｃ１０の含有量は、１質量％以上５０質量％以下であるのが好ましく、２質量％以上４５質量％以下であるのがより好ましく、３質量％以上４０質量％以下であるのがさらに好ましい。
これにより、最終的に得られる成形体中における繊維の含有率を十分に高いものとしつつ、当該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、成形体の製造過程における結合材Ｃ１０の搬送をより円滑に行うことができる。
本工程で、結合材Ｃ１０と混合される繊維は、例えば、後述する加湿工程、すなわち、混合物に対する加湿処理を行う工程に先立ち、予め加湿処理が施されたものであってもよい。また、繊維は、結合材Ｃ１０との混合から、この混合により得られる混合物の堆積の間に、加湿されるものであってもよい。
上記のような場合、本工程に供される繊維中における含水率は、０．１質量％以上１２．０質量％以下であるのが好ましく、０．２質量％以上１０．０質量％以下であるのがより好ましく、０．３質量％以上９．０質量％以下であるのがさらに好ましい。
これにより、例えば、本工程前において繊維が静電気の悪影響を受けること、例えば、繊維が成形体の製造装置の壁面等に静電気で付着することを効果的に防止することができ、また、繊維と結合材Ｃ１０とをより均一に混合することができる。
３．１．１．繊維
繊維は、成形体の製造方法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。
繊維としては、いかなる材料で構成されたものであってもよいが、成形工程での加熱によっても、繊維状態を維持できるものであるのが好ましい。
特に、繊維は、水酸基、カルボニル基、アミノ基のうちの少なくとも１つの化学構造を含む物質で構成されていることが好ましい。
これにより、例えば、結合材料として澱粉を用いた場合に、繊維と結合材料との間で、水素結合を形成しやすくなり、繊維と結合材料との結合強度をより優れたものとすることができ、成形体全体としての強度、例えば、シート状の成形体の引張強度等をより優れたものとすることができる。
繊維は、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。
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、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。
すなわち、セルロース繊維は、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。
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。
また、繊維は、紫外線照射処理、オゾン処理、プラズマ処理等の処理が施されたものであってもよい。これにより、繊維の親水性を高めることができ、結合材料との親和性を高めることができる。より具体的には、これらの処理により、繊維の表面に水酸基等の官能基を導入することができ、結合材料との間で、より効率よく水素結合を形成することができるようになる。
繊維の平均長さは、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上５０．０ｍｍ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。
これにより、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。
繊維の平均太さは、特に限定されないが、０．００５ｍｍ以上０．５００ｍｍ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。
これにより、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、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。
繊維の平均アスペクト比、すなわち、平均太さに対する平均長さは、特に限定されないが、１０以上１０００以下であるのが好ましく、１５以上５００以下であるのがより好ましい。
これにより、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、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。
３．１．２．結合材料
繊維と混合される結合材Ｃ１０は、「１．結合材料」で説明したものを使用する。
３．２．加湿工程
加湿工程では、堆積工程で堆積した混合物、すなわち、繊維および結合材Ｃ１０を含む混合物を加湿する。
これにより、後述する成形工程で、繊維と結合材料との結合強度、および、結合材料を介した繊維同士の結合強度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。
混合物を加湿する方法は、特に限定されないが、混合物に対して非接触で行うのが好ましく、例えば、混合物を高湿度雰囲気下に置く方法、混合物を高湿度空間を通過させる方法、混合物に水を含む液体のミストを吹きかける方法、混合物を水を含む液体のミストが浮遊する空間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。より具体的には、混合物の加湿は、例えば、気化式、超音波式等の各種加湿器等を用いて行うことができる。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。なお、水を含む液体中には、例えば、防腐剤、防カビ剤、殺虫剤等が含まれていてもよい。
加湿工程において混合物に付与する水分量は、特に限定されないが、加湿工程に供される混合物：１００質量部に対して、１質量部以上５０質量部以下の水分を付与するのが好ましく、５質量部以上４０質量部以下の水分を付与するのがより好ましく、１０質量部以上３０質量部以下の水分を付与するのがさらに好ましい。
これにより、従来の抄造法と比べて、顕著に少ない水分で、十分な強度の成形体を製造することができ、本発明による効果をより顕著に発揮させることができる。
３．３．成形工程
成形工程では、加湿工程で加湿された混合物を加圧、および加熱する。これにより、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。
成形工程において混合物に加えられる圧力は、特に限定されないが、０．１ＭＰａ以上１００．０ＭＰａ以下であるのが好ましく、０．３ＭＰａ以上８０．０ＭＰａ以下であるのがより好ましい。
これにより、繊維の表面で結合材Ｃ１０をより好適に濡れ広がらせることができる。その結果、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。
成形工程における加熱温度は、特に限定されないが、５０℃以上２００℃以下であるのが好ましく、６０℃以上１５０℃以下であるのがより好ましく、７０℃以上１２０℃以下であるのがさらに好ましい。
これにより、繊維や結合材Ｃ１０の構成成分の不本意な劣化、変性等を効果的に防止しつつ、繊維の表面で結合材Ｃ１０をより好適に濡れ広がらせることができる。その結果、製造される成形体の強度、信頼性をより優れたものとすることができる。また、省エネルギーの観点からも好ましい。特に、結合材料粒子Ｃ２が結合材料として澱粉を含む材料で構成されたものである場合、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る。
成形工程は、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。これにより、繊維や結合材Ｃ１０の構成成分の不本意な劣化、変性等を効果的に防止しつつ、繊維の表面で結合材Ｃ１０をより好適に濡れ広がらせることができる。その結果、製造される成形体の強度、信頼性をより優れたものとすることができる。
以上説明した成形体の製造方法は、例えば、以下に述べる成形体の製造装置を用いて好適に実施することができる。
４．成形体の製造装置
次に、成形体の製造装置について説明する。
図２は、成形体の製造方法の実施に好適な、製造装置の構成を示す概略説明図である。なお、以下では、説明の都合上、図２中の上側を「上」、または「上方」、下側を「下」、または「下方」と言い、左側を「左」、または「上流側」、右側を「右」、または「下流側」と言うことがある。
以下の説明では、成形体の製造装置の一例として、成形体としてシートＳを製造するシート製造装置１００の例を挙げて説明する。
図２に示すように、成形体の製造装置であるシート製造装置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、混合部１７と、ほぐし部１８と、第２ウェブ形成部１９と、シート形成部２０と、切断部２１と、ストック部２２とを備えている。また、シート製造装置１００は、加湿部２３１と、加湿部２３２と、加湿部２３３と、加湿部２３４とを備えている。
シート製造装置１００が備える各部の動作は、図示しない制御部によって制御されている。
成形体であるシートＳの製造方法は、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、混合工程と、ほぐし工程と、第２ウェブ形成工程と、加湿工程と、シート形成工程と、切断工程とを有する。そして、シート製造装置１００は、これらの工程を順に実行することができる。
以下、シート製造装置１００が備える各部の構成について説明する。
原料供給部１１は、粗砕部１２にシート状材料Ｍ１を供給する原料供給工程を行う部分である。このシート状材料Ｍ１としては、セルロース繊維等の繊維を含むシート状材料である。
粗砕部１２は、原料供給部１１から供給されたシート状材料Ｍ１を空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、ホッパー１２２とを有している。
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、これらの間でシート状材料Ｍ１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。
ホッパー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、ホッパー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。
また、ホッパー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、ホッパー１２２内の粗砕片Ｍ２を加湿するものである。この加湿部２３１は、水分を含む図示しないフィルターを有し、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、粗砕片Ｍ２が静電気によってホッパー１２２等に付着するのを制御することができる。
ホッパー１２２は、流路である管２４１を介して、解繊部１３に接続されている。ホッパー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。
解繊部１３は、粗砕片Ｍ２を空気中等の気中で、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。
解繊部１３は、例えば本実施形態では、高速回転するローターと、ローター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、ローターとライナーとの間に挟まれて解繊される。
また、解繊部１３は、ローターの回転により、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。
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。
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。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。
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。
ドラム部１４１は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸周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。
第２選別物Ｍ４－２は、ドラム部１４１に接続されている流路である管２４３に送り出される。管２４３は、ドラム部１４１と反対側が管２４１と接続されている。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。
また、ドラム部１４１からの第１選別物Ｍ４－１は、空気中に分散しつつ落下して、ドラム部１４１の下方に位置する分離部である第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、分離ベルトであるメッシュベルト１５１と、３つの張架ローラー１５２と、吸引部１５３とを有している。
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。
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になっている。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、メッシュベルト１５１とともに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。
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ことがある。塵や埃は、例えば、原料供給部１１から粗砕部１２にシート状材料Ｍ１を供給した際に、シート状材料Ｍ１とともに混入することがある。この塵や埃は、メッシュベルト１５１の目開きよりも小さい。これにより、塵や埃は、メッシュベルト１５１を通過して、さらに下方に落下する。
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ことができる。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。
吸引部１５３は、流路である管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。
回収部２７には、流路である管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。
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、加湿部２３１と同様の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、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。
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。この水分調整により、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。
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に第１ウェブＭ５が巻き込まれることにより、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。
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、加湿部２３１と同様の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、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。
細分部１６の下流側には、混合部１７が配置されている。混合部１７は、細分体Ｍ６と前述した結合材Ｃ１０とを混合する混合工程を行う部分である。この混合部１７は、結合材供給部１７１と、流路である管１７２と、ブロアー１７３とを有している。
管１７２は、細分部１６のハウジング部１６２と、ほぐし部１８のハウジング部１８２とを接続しており、細分体Ｍ６と結合材Ｃ１０との混合物Ｍ７が通過する流路である。
管１７２の途中には、結合材供給部１７１が接続されている。結合材供給部１７１は、スクリューフィーダー１７４を有している。このスクリューフィーダー１７４が回転駆動することにより、結合材Ｃ１０を管１７２に供給することができる。管１７２に供給された結合材Ｃ１０は、細分体Ｍ６と混合されて混合物Ｍ７となる。
なお、結合材供給部１７１からは、結合材Ｃ１０とともに、例えば、繊維を着色するための着色剤、繊維の凝集や結合材Ｃ１０の凝集を抑制するための凝集抑制剤、繊維等を燃えにくくするための難燃剤等が含まれていてもよい。
また、管１７２の途中には、結合材供給部１７１よりも下流側にブロアー１７３が設置されている。ブロアー１７３は、ほぐし部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と結合材Ｃ１０とを攪拌することができる。これにより、混合物Ｍ７は、細分体Ｍ６と結合材Ｃ１０とが均一に分散した状態で、ほぐし部１８に流入することができる。また、混合物Ｍ７中の細分体Ｍ６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。
ほぐし部１８は、混合物Ｍ７における、互いに絡み合った繊維同士をほぐすほぐし工程を行う部分である。ほぐし部１８は、ドラム部１８１と、ドラム部１８１を収容するハウジング部１８２とを有する。
ドラム部１８１は、円筒状をなす網体で構成され、その中心軸周りに回転する篩である。このドラム部１８１には、混合物Ｍ７が流入してくる。そして、ドラム部１８１が回転することにより、混合物Ｍ７のうち、網の目開きよりも小さい繊維等が、ドラム部１８１を通過することができる。その際、混合物Ｍ７がほぐされることになる。
ハウジング部１８２は、加湿部２３４と接続されている。加湿部２３４は、加湿部２３１と同様の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、ハウジング部１８２内を加湿することができ、よって、混合物Ｍ７がハウジング部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。
ドラム部１８１でほぐされた混合物Ｍ７は、空気中に分散しつつ落下して、ドラム部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、混合物Ｍ７から第２ウェブＭ８を形成する第２ウェブ形成工程を行う部分である。本実施形態での第２ウェブ形成工程は、繊維と結合材Ｃ１０とを含む混合物Ｍ７を堆積させる堆積工程である。第２ウェブ形成部１９は、分離ベルトであるメッシュベルト１９１と、張架ローラー１９２と、吸引部１９３とを有している。
メッシュベルト１９１は、無端ベルトであり、混合物Ｍ７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上の混合物Ｍ７は、下流側に搬送される。
また、メッシュベルト１９１上のほとんどの混合物Ｍ７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、混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１を通過してしまうのが抑制され、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、混合物Ｍ７は、メッシュベルト１９１上に堆積し、メッシュベルト１９１とともに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。
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ことができる。これにより、メッシュベルト１９１上に混合物Ｍ７を吸引することができ、よって、混合物Ｍ７のメッシュベルト１９１上への堆積が促進される。
吸引部１９３には、流路である管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。
ほぐし部１８の下流側には、加湿部２３６が配置されている。加湿部２３６は、前述した加湿工程を行う部位である。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。この水分調整により、最終的に得られる成形体としてのシートＳにおける繊維と結合材料との結合力を好適なものとすることができる。
とりわけ、本実施形態の結合材Ｃ１０は、複合粒子Ｃ１に含まれる無機粒子Ｃ３の比表面積が１５０ｍ2／ｇ以上２８０ｍ2／ｇ以下であることから、水分を付与することにより、結合材Ｃ１０を十分に帯電させることができる。このため、第２ウェブＭ８に対する結合材Ｃ１０の付着力が大きくなり、シートＳ内部における繊維間結合力が増大するので、十分な強度を有するシートＳの製造が可能になる。
また、加湿により、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。
第２ウェブ形成部１９の下流側には、シート形成部２０が配置されている。シート形成部２０は、第２ウェブＭ８からシートＳを形成する成形工程であるシート形成工程を行う部分である。このシート形成部２０は、加圧部２０１と、加熱部２０２とを有している。
加圧部２０１は、一対のカレンダーローラー２０３を有し、これらの間で第２ウェブＭ８を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。そして、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。
加熱部２０２は、一対の加熱ローラー２０４を有し、これらの間で第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、結合材Ｃ１０が溶融して、この溶融した結合材Ｃ１０を介して繊維同士が結着する。これにより、成形体としてのシート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。
シート形成部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。
第１カッター２１１は、シートＳの搬送方向と交差する方向にシートＳを切断するものである。
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、所望の大きさの成形体としてのシート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。
（実施例）
次に、本発明の実施例について説明する。
５．結合材の調製
５．１．原料澱粉１～３の調製
重量平均分子量１３０万の澱粉（日澱化学株式会社製、Ｇ－８００）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、よく混和させて、１２時間攪拌した。５０℃で２４時間乾燥させ、含水率を１０質量％以下にしたのち、１２０～１８０℃で加熱することにより、ペースト状の澱粉を得た。その後、ペースト状の澱粉を水洗し、凍結乾燥させた後、粗粉砕することで、重量平均分子量が１０万の原料澱粉１を得た。また、重量平均分子量が１３０万の澱粉（日澱化学株式会社製、Ｇ－８００）に対して、処理条件（硫酸の濃度、攪拌時間）を変更したこと以外は、原料澱粉１を製造したときと同様に処理して、原料澱粉２（重量平均分子量 ３万）、原料澱粉３（重量平均分子量５０万）を得た。
５．２．澱粉粒子１～３の調製
原料澱粉１を、流動層式対向型ジェットミル（カウンタジェットミル ＡＦＧ－Ｒ、ホソカワミクロン社製）を用いて、処理圧力４ｂａｒで粉砕し、平均粒径が１０μｍの澱粉粒子１を得た。また、原料澱粉２、３に対して、原料澱粉１に対して行った処理と同じ処理を行い、澱粉粒子２，３をそれぞれ得た。さらに、原料澱粉１に対して、粉砕時の処理圧力を変更した以外は澱粉粒子１を製造したときと同様に処理して、平均粒径が４μｍの澱粉粒子４（処理圧力６ｂａｒ）、平均粒径２０μｍの澱粉粒子５（処理圧力２ｂａｒ）を得た。
５．３．複合粒子の調製
（調整例１）
結合材料粒子Ｃ２としての澱粉粒子１：９９質量部と、無機粒子Ｃ３としてのフュームドシリカ（トクヤマ社製、ＤＭ－３０Ｓ）：１質量部とを、ヘンシェルミキサー（日本コークス工業社製ＦＭミキサー ＦＭ ２０Ｃ／Ｉ）に充填し、周波数６０Ｈｚで１０分間混合処理を行った。その後、目開き３０μｍの篩で篩処理を行い、結合材料粒子Ｃ２としての澱粉粒子１と無機粒子Ｃ３としてのフュームドシリカが一体となった複合粒子Ｃ１を含む調整例１の結合材Ｃ１０を調製した。
（調整例２～１３）
結合材料粒子Ｃ２、無機粒子Ｃ３の種類、および結合材料粒子Ｃ２と無機粒子Ｃ３との配合比率を表１に示すように変更したこと以外は調整例１と同様にして調整例２～１３の複合粒子Ｃ１を含む結合材Ｃ１０を調整した。
・ＤＭ－３０Ｓ（トクヤマ社、レオロシール（登録商標）、品番：ＤＭ－３０Ｓ、フュームドシリカ）
・ＨＭ－２０Ｌ（トクヤマ社、レオロシール、品番：ＨＭ－２０Ｌ、フュームドシリカ）
・ＨＭ－３０Ｓ（トクヤマ社、レオロシール、品番：ＨＭ－３０Ｓ、フュームドシリカ）
・ＺＤ－３０ＳＴ（トクヤマ社、レオロシール、品番：ＺＤ－３０ＳＴ、フュームドシリカ）
・ＤＭ－３０（トクヤマ社、レオロシール、品番：ＤＭ－３０、フュームドシリカ）
・アエロジェルＲＸ－２００（日本アエロジェル社、アエロジル（登録商標）、品番：ＲＸ－２００、フュームドシリカ）
・アエロジェル３００（日本アエロジェル社、アエロジル（登録商標）、品番：３００、フュームドシリカ）
６．成形体としてのシートの製造
（実施例１）
本実施例では、上記調整例１の結合材Ｃ１０を用いて、成形体としてのシートＳを製造した。
シート製造装置１００（セイコーエプソン社製 ＰａｐｅｒＬａｂ（登録商標） Ａ－８０００）を、フォーミング後加圧前のシートを加湿できるように改造した改造機を準備し、繊維源として、市販のコピー用紙（富士ゼロックス社製、ＧＲ７０－Ｗ）に、インクジェットプリンターでビジネス文書を印刷したものを、シート状材料Ｍ１として使用した。
次に、シート製造装置１００の原料供給部１１に、上記シート状材料Ｍ１を供給するとともに、結合材供給部１７１に上記結合材の調製で製造した結合材Ｃ１０を供給して、シート製造装置の運転を行い、粗砕工程、解繊工程、選別工程、第１ウェブ形成工程、分断工程と、混合工程、ほぐし工程、堆積工程である第２ウェブ形成工程、加湿工程、成形工程であるシート形成工程、切断工程の処理を施し、成形体としてのＡ４サイズのシートＳを製造した。得られたシートの坪量は、９０ｇ／ｍ2であった。
このとき、最終的に得られる成形体としてのシートＳが、原料として、繊維：９０質量部に対して、結合材Ｃ１０を１０質量部含むものとなるように調整した。また、加熱部２０２で加熱加圧を行う際の加熱温度を８０℃、圧力を７０ＭＰａ、加熱加圧時間を２秒間とした。
（実施例２～１１・比較例１～２）
結合材Ｃ１０として表２に示すものを用いたこと以外は、上記実施例１と同様にして成形体としてのＡ４サイズのシートＳを製造した。
７．評価
７．１．成形体の強度
上記各実施例、および各比較例で製造された成形体としてのシートから、１００ｍｍ×２０ｍｍの短冊を切り出し、当該短冊の長手方向について破断強度を測定した。破断強度の測定には、熊谷理機製エルメンドルフ引裂度試験機を使用し、算出された比引裂強度から以下の基準に従い評価した。
Ａ：比引裂強度が４ｍＮ・ｍ2・ｇ以上である。
Ｂ：比引裂強度が３ｍＮ・ｍ2・ｇ以上４ｍＮ・ｍ2・ｇ未満である。
Ｃ：比引裂強度が２ｍＮ・ｍ2・ｇ以上３ｍＮ・ｍ2・ｇ未満である。
Ｄ：比引裂強度が１ｍＮ・ｍ2・ｇ以上２ｍＮ・ｍ2・ｇ未満である。
Ｅ：比引裂強度が１ｍＮ・ｍ2・ｇ未満である。
結果を表２に示す。
表２から明らかなように、本発明に係る結合材Ｃ１０を使用して成形体を製造した、実施例１～１１は、比引裂強度試験の結果がＤ以上の評価であり、優れた結果が得られた。これに対し、無機粒子Ｃ３の比表面積が、１５０ｍ2／ｇ以上２８０ｍ2／ｇ以下ではない結合材Ｃ１０を使用した比較例１，２では、比引裂強度試験の結果がＥであり、満足のいく結果は得られなかった。
Ｃ１０…結合材、Ｃ１…複合粒子、Ｃ２…結合材料粒子、Ｃ３…無機粒子。

Claims (5)

  1. 重量平均分子量が７００００以上４０００００以下であって平均粒径が１．０μｍ以上
    ３０．０μｍ以下である澱粉を含む結合材料粒子と、無機粒子と、を含む結合材で、
    前記結合材は、前記結合材料粒子と前記無機粒子とが一体となった複合粒子を含み、
    前記無機粒子の比表面積は、１５０ｍ2／ｇ以上２８０ｍ2／ｇ以下である、結合材。
  2. 前記無機粒子の平均粒径は、１．０ｎｍ以上２０．０ｎｍ以下である、請求項１に記載
    の結合材。
  3. 前記結合材における、前記結合材料粒子の表面積に対する前記無機粒子の被覆率は、８
    ０％以上４００％以下である、請求項１ないし２のいずれか一項に記載の結合材。
  4. 前記無機粒子は、シリカを含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の結合材。
  5. 繊維と、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の結合材と、を含む混合物を堆積させ
    る堆積工程と、
    堆積された前記混合物を加湿する加湿工程と、
    加湿された前記混合物を加熱、および加圧することで成形体を得る成形工程と、を含む
    成形体の製造方法。
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