JPH11189985A - 故紙を主材とする成型品とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 故紙の解繊品と故紙の粗砕品（たとえば短冊
状に切断したもの）とを配合し、配合物を加湿するとと
もに糊料を加えて均一な混合物とし、型に充填してスチ
ームにより加熱し、糊料で固着させたのち乾燥すること
により製造する成型品（パルプモールド）において、加
湿する水分をできるだけ少なくして乾燥のエネルギーを
節減するとともに、よりよい製品を得る。 【解決手段】 糊料として、リン酸モノ−またはジ−エ
ステル型のデンプンのように、糊化温度が低い変性デン
プンを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として梱包用の緩衝
材とする、故紙を主材に用いた成型品と、その製造方法
に関する。 この成型品は、緩衝材のほか、断熱材ある
いは園芸用資材としても有用である。

【０００２】

【従来の技術】梱包用の緩衝材として、故紙を利用した
ものが注目されつつある。 これは、資源の再利用の要
請や廃棄物の処理をどうするかという問題から、従来多
用されていた発泡スチロール製品などが好まれなくなっ
たためである。

【０００３】故紙を主材として使用し、梱包用の緩衝材
を製造することについては多数の試みがある。 古く
は、紙を解繊して粉末状にし、これを上下から皮膜で平
板状に被包して、周辺を熱または糊の力で固着するとい
う技術がある(特開昭４８−１００５７３号)。 あるい
は、故紙などを細片にしたものに加熱した糊を吹き付
け、スラリー状にして型枠に注入し、プレスして成形す
ることも提案された（特開昭５２−１３０７８８号）。

【０００４】その後の提案として、紙を比較的乾いた状
態で解繊したものに接着剤を加え、型内で加圧して成形
品とする技術（特開昭６１−８９００５号）があり、近
年の技術としては、液状パルプを脱水して丸め、乾燥し
て得た球状体を、接着剤とともに型内で加熱加圧して成
型品とする技術（特開平５−２１３３７７号）とか、紙
を羽毛状に解砕して糊を加えたものを、水分放散のため
の孔を設けた型に充填して誘電加熱またはマイクロ波加
熱により乾燥する方法（特開平５−２５４５６５号）、
あるいは、紙を解繊して得た綿状物に水を加えて非〜低
湿潤状態部を湿潤状態部が被覆した粒状物をつくり、こ
れに粉状の糊を加えて成形させることにより、乾燥に要
する熱量を低減したもの（特開平５−２４６４６５号）
がある。

【０００５】このような、一般に「パルプモールド」と
呼ばれる成型品に関する改良は現在も続いており、たと
えば緩衝特性を高めるために、熱膨脹性マイクロカプセ
ルの中空粒子を加えたり（特開平６−１０３００号）、
埋立てや焼却をしやすくするパルプ発泡ビーズを加えた
りする（特開平６−１５７５３号）提案がある。

【０００６】しかし、そのような特殊な材料を使用した
り、特殊な装置や方法を採用することは、いうまでもな
くコスト高を招く。 手段によらず、在来のパルプモー
ルドでは得られなかった高い緩衝性や強度を実現し、し
かもカサ比重が小さい成型品を安価に提供することが望
ましい。このような観点から、故紙の解繊品と故紙の粗
砕品とを配合して成型品の材料とし、これをデンプン糊
で結合したものが見直された（特開平８−２５１６）。
この成型品の製造は、加湿した材料に糊料を添加した
ものを多数の小孔を設けた型に充填し、スチームを吹き
込んで加熱するという方法に従うものであって、比較的
少量の水分、具体的には成型材料の乾燥重量基準で１０
０％を若干下回る水分で加湿しているので、１００％を
超える水分を与えていた従来の技術に比べれば、成型後
の乾燥に要するエネルギーがその分少なくてすむという
利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
特開平８−２５１６の技術を前進させ、故紙材料に加え
る水の量をさらに低減した成型品とその製造方法を提供
することにある。 本発明は、前の発明の挙げた効果す
なわち、パルプモールドが衝撃に耐えて高い緩衝性を示
し、成型品全体にわたって強度のバラツキが少なく、用
途に応じて強度やカサ比重を広い範囲からえらぶことが
できるという利益を確保し、かつ製造を合理化すること
を意図したものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の故紙を主材とす
る成型品は、基本的には、故紙の解繊品、またはこれと
故紙の粗砕品および（または）繊維屑との配合物を、型
内で、デンプンを変性して糊化温度を低くした糊料によ
り結合してなる。

【０００９】本発明の故紙を主材とする成型品の製造方
法は、故紙の解繊品、またはこれと故紙の粗砕品および
（または）繊維屑とを配合した成型品材料に、この材料
の乾燥重量基準で、デンプンを変性して糊化温度を低く
した糊料を０．５〜３％、水を３０〜７０％添加して撹
拌し、得られた混合物を型内に充填し、型内にスチーム
を吹き込んで加熱することにより糊料を糊化させて材料
を結合し、結合により形成された成型品を型から取り出
して乾燥することからなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】故紙の解繊品は、故紙を解繊機に
かけてばらばらの繊維素材にまで分けたものである。
故紙の粗砕品は、ある紙を引きちぎりや剪断により数mm
のサイズに細分したものであって、たとえば不用になっ
た書類をシュレッダーにより短冊状に切断したものであ
る。

【００１１】解繊の対象とする故紙は、任意の紙質のも
のでよいが、使いやすいのは新聞紙のような針葉樹パル
プを材料とするものである。 コンピュータのプリント
用紙など、広葉樹パルプを材料とする紙は繊維が短く
て、成型品の強度を高く得ることが困難である。 この
ような紙は短冊状に切断して、紙の粗砕品として使用す
るとよい。

【００１２】短冊状に切断した紙の寸法は、幅が０．３
〜３．０mm、好ましくは１．０〜２．０mmで、長さが３
〜１０mm、好ましくは５〜７mmである。 あまりに小さ
い紙を使用したときは折り曲げに対する強度が得られな
いし、大きすぎればそれらの間のからみ合いが起りにく
く、やはり強度を得ることができない。

【００１３】故紙の解繊品と故紙の粗砕品との配合割合
は、重量比で１：９〜９：１の範囲にえらんで実施する
のが適当である。 １：９より故紙の解繊品が少ない
と、そのからみ合いによる強度の発現が期待できない
し、９：１より多く解繊品ばかりであると、故紙の粗砕
品と解繊品とのからみ合いの効果が得られない。 好ま
しい範囲は、２：８〜８：２である。

【００１４】短冊状に切断した紙に代えて、またはそれ
とともに使用する繊維屑は、布団綿のような木綿を解繊
したもの、木綿や麻布の布屑をほぐしたもの、麻糸、麻
縄をほぐしたものなど、天然繊維または再生繊維であっ
て親水性のものが好ましい。この繊維は、長さが５〜３
０mm、とくに１〜２０mmであることが好ましい。 あま
り短い繊維は紙の解繊品の繊維と変らなくなり、配合す
る意味が乏しくなる。一方、長すぎる繊維は、紙の解繊
品と配合するときに均一な混合が困難である。太さは、
最大５００デニール、なるべく３００デニールまでが好
ましい。 太すぎる繊維は剛性が高く、解繊した紙と混
合するのに差し支える。 断面形状は任意である。

【００１５】糊料として、デンプンを変性して糊化温度
を低くしたものを使用することが本発明の特徴であっ
て、そのような糊材の代表的なものは、モノ−またはジ
−エステル型リン酸変性デンプンである。 リン酸モノ
エステル型（ナトリウムまたはカリウムの塩として使用
する）のデンプンは、下記の繰り返し単位を有すること
特徴とする。

【００１６】

【化１】

【００１７】この変性デンプンは、その水分散液を加熱
したとき、約５０℃から糊化が始まる。 変性してない
ものの糊化温度は６０〜６５℃であるから、糊化温度の
低下は、顕著である。 糊化に要する水の量も、変性デ
ンプンの方が少なくて済む。

【００１８】デンプンの変性による糊化温度の低下は、
上記したリン酸によるもののほか、他の酸またはアルカ
リを用いて修飾したものにおいてもみられ、それら変性
デンプンもまた、本発明で糊料として使用することがで
きる。

【００１９】糊料の使用に当たっては、その水分散液を
配合物に与え、後のスチーム加熱によりこれを糊化させ
る使用法が最もコスト安である。 しかし、あらかじめ
糊化した変性デンプン糊の稀薄溶液を使用してもよく、
この態様は加湿と糊料の添加とを同時に行なうことがで
きる。

【００２０】材料の加湿は、重量で材料の３０〜７０
％、好ましくは４０〜６０％の水分が加えられるように
すると、一般に適切である。 加湿が不十分であると糊
料の均一な分散ができず、成型品全体を均一な強度にす
ることが困難である。 一方、過大な水分は、成型品の
乾燥に多大の時間とエネルギーを消費するという不利益
がある。

【００２１】糊料は、乾燥重量で配合物の０．５〜１５
％、好ましくは１〜１０％の範囲で添加するのが適切と
いえる。

【００２２】成型用の型としては、多数の小孔を有する
型を使用し、この小孔を通してスチームを浸透させるこ
とにより型内に充填された混合物を加熱する手法が、前
記特開平８−２５１６において、一般に有力であるとし
ていて、本発明でも同様である。

【００２３】

【作用】本発明の成型品の内部構造は、材料として故紙
の解繊品を単独で使用した場合は、故紙の解繊品どうし
がからみ合ったものが糊料により固着された状態で存在
する。 故紙の解繊品と故紙の粗砕品とを配合使用した
場合は、故紙の粗砕品どうしがからみ合って糊料により
相互に固着されているものの隙間を、故紙の解繊品どう
しがからみ合って、やはり糊料により相互に固着された
状態で埋めるとともに、故紙の粗砕品に解繊品がからん
で、これらの間も糊料により固着された状態のものが混
在する。 故紙の解繊品と故紙の粗砕品とを併用するこ
とは、強度が十分に高く、かつ、カサ比重は低いものを
得る上で好ましい。 図１は、本発明の成型品の好まし
い態様、すなわち故紙の解繊品と故紙の粗砕品とを併用
したものの内部構造を示す。

【００２４】本発明の成型品の製造方法の工程は、図２
および図３に示すとおりである。まず図２に示すように
故紙の解繊品（１）と故紙の粗砕品（２）とを所定の割
合でミキサー（６）に入れて配合し、配合物に対し変性
デンプンの水分散液である糊料（３）を噴霧しながら撹
拌し、配合物がマクロには均質であって、そこへ変性デ
ンプン水分散液が均等に分散付着した状態の混合物
（４）をつくる。

【００２５】この混合物(４)を、図３に示すように、材
料充填用のゲート（好ましくは複数設ける）(７３)を有
する型（７）に充填する。 図示した型（７）はシリン
ダー状の雌型(７１)とピストン状の雄型（７２）とから
なり、どちらもスチームを通す小孔（７４）をそなえて
いる。 容易に理解されるように、型内に装入した混合
物の量と、型を締めて形成したモールド空間の容積との
比に応じて、成型品のカサ比重が種々に異なったものと
なる。 ゲート（７３）を複数個、場所をえらんで設
け、それぞれのゲートから装入する混合物の量をコント
ロールすることによって、場所によりカサ比重が若干異
なる成型品を得ることも可能である。

【００２６】所定量の混合物を充填したら、ゲート（７
３）を閉鎖して型締めを行ない、所定の成型空間を形成
する。 そこで型を固定し、スチームを孔（７４）を経
由して型内の混合物中を通過させる。 この加熱によ
り、変性デンプン水分散液を使用したときはその糊化が
起る。

【００２７】続いて、孔（７４）を通じて真空吸引を行
ない、成型品内に残った余分のスチームを除去するとと
もに、乾燥を促す。 真空吸引により乾燥が進み、成型
品がその形状を維持できるようになったら、型を開いて
とり出し、放置して乾燥を終らせるか、または必要によ
り熱風を当てるなどして乾燥させる。

【００２８】前述のように、糊料として糊化温度を低下
させた変性デンプンを使用することにより、成型品材料
に添加すべき水の量を低減するこができる。 糊化温度
の低下はまた、成型時に型内に吹き込むべきスチームの
量の低減を可能にする。 より低い温度で十分な糊化が
進むから、スチームにより与える必要のある熱量が少な
くて済むためである。 スチームそれ自体の温度が低く
て済み、従ってスチームの圧力が低くてよいから、スチ
ーム発生装置は安価なもので足り、その取り扱いも容易
である。 もともと水の添加量が少ないことと、その後
のスチーム加熱のときにスチームがその場で凝縮して加
わる水の量が少ないことと両者あいまって、成型品を型
から取り出した後に行なう乾燥が容易になる。 乾燥
は、通常熱風循環型の乾燥炉を使用し、含水率が１０％
程度になるまで行なうもので、多大の熱量を消費し、作
業時間もかかるが、型から取り出した中間製品の含水率
が低ければ、熱量・時間とも節約できる。 これはいう
までもなく、コストの節減をもたらす。

【００２９】混合時に添加する水の量を少なくすると、
故紙が主体の成型品材料が絡み合ったまま、ほぼ原形を
保ち、パルプを十分に濡らしたときによくみられる団子
状のものの形成が避けられる。 このことは、製品の強
度を高くするとともに、製品の表面に平滑さと均一性を
与え、使用時の紙粉の発生を防ぐ。 これに対し、パル
プが濡れ過ぎて団子になると、製品が団子の集合体とな
って団子の間の隙間が表面に見え、外観がよくないだけ
でなく、もろい製品になりがちである。 材料が絡み合
ったまま原形を保っていれば、後記する実施態様にみる
ようにスチーム加熱に続いて通常行なう真空吸引の効果
が高く、成型品の表面を形成する材料がよく型の内面に
密着した製品が得られるのが、このような効果の得られ
る機構である。

【００３０】乾燥により除去すべき水分の量が少ないこ
とは、最終製品にいたる間の収縮が小さいことをも意味
する。 本発明によれば、製品の寸法精度が高く、形状
が安定したものが得られる。

【００３１】

【実施例】〔実施例１〕古新聞紙を解繊機にかけて、十
分に解繊した。 それとは別に、古新聞紙を幅２．０mm
×長さ５〜７mmの短冊状に切断した粗砕品を用意した。
両者を、図２に示す工程に従って、重量比で解繊品７
０％、粗砕品３０％の割合で配合し、回転撹拌棒つきの
混合機中で撹拌しつつ、変性デンプン水分散液（固形分
濃度は２０％）を、６０重量％加えて均一な混合物とし
た。 変性デンプンは、前記の化学構造式に従うリン酸
モノエステル型の市販品「スプレッドＳ−２００」（日
本食品化工製）を使用した。

【００３２】図３に示した工程に従って、型への充填、
加圧、スチーム加熱、真空吸引および熱風乾燥を行な
い、厚さ２０mm×幅５０mm×長さ１００mmの板状の成型
品を製造した。 カサ比重は０．１７であった。

【００３３】在来のデンプン糊を使用する従来技術で
は、デンプンの均一な分散と十分な糊化のために、成型
品材料とほぼ同量の水を使用せざるを得なかった。 た
とえば特開平８−２５１６の実施例１では、デンプン２
５％水分散液を成型品材料と同量使用している。 本発
明では、成型品材料に対する水の混合割合は、重量で約
４８％であって、大幅な減少が実現した。 糊料の使用
量も、大いに節減することができた（同じく成型品材料
に対する重量基準で、２５％を要していたものが１２％
に半減した）。

【００３４】〔実施例２〕平均の太さが１デニールで平
均の長さが５mmの人絹糸屑を、実施例１で使用したもの
と同じ古新聞紙の解繊品に加えて、重量で、解繊紙：人
絹糸＝７０：３０の割合で混合した。 以下、実施例１
と同様の工程に従って、同じ大きさ（２０mm×５０mm×
１００mm）の平板状の成型品を得た。 カサ比重０．１
５。

【００３５】

【発明の効果】本発明の故紙を主材とする成型品は、特
開平８−２５１６のに開示の成型品と同じ構造を有し、
故紙の解繊品と、故紙の粗砕品または繊維屑とが均一に
混合し絡み合って糊で固定されているという構造である
から、その発明の成型品の利点である、高い曲げ強度と
低いカサ比重とを、やはり享受する。 その曲げ耐久性
は数回の曲げの繰り返しに耐えるもので、従来のパルプ
モールド品には望めなかった特性が、ここでも実現す
る。 その上で本発明は、糊化温度を低下させた変性デ
ンプン糊を使用することにより、低減された添加水の量
と低減されたスチーム吹き込み量とがもたらす利益、す
なわち、製品表面の平滑さと均一性、高い寸法精度およ
び形状の安定、ならびに使用時の紙粉の発生防止という
効果が付加される。

【００３６】本発明の故紙を主材とする成型品の製造方
法は、やはり特開平８−２５１６のに開示の製造方法が
奏する効果である、同じ形状の成型品においても型に充
填する混合物の量と型締め圧力の関係を適切にえらぶこ
とによって、かなり広い範囲で製品のカサ比重を、また
強度を変化させることができ、従って用途に最適の製品
を得ることが容易であるという効果を、同様に奏する。
これに加えて本発明の製造方法は、加熱成型および成
型後の乾燥に必要な熱量が低減され、所要時間が短縮さ
れるという効果をも奏する。

【００３７】上記した特徴をもつ本発明の成型品は、包
装用の緩衝材、建築用の断熱材、あるいは園芸用資材と
して広い用途を有する。 この成型品の使用後は、リパ
ルプして材料を回収することができる。 もちろん、焼
却処理は容易である。 土中に長く置けば自然に崩壊す
るので、環境に与える影響も実質上問題にならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の成型品の材料となる混合物を示す、
概念的な図。

【図２】 本発明の成型品の製造方法の前半の工程を説
明する断面図。

【図３】 本発明の成型品の製造方法の後半の工程を説
明する断面図。

【符号の説明】

１ 故紙の解繊品 ２ 故紙の粗砕品 ３ 糊料（変性デンプン） ４ 混合物 ６ ミキサー ７ 型 ７１ 雌型 ７２ 雄型 ７３ ゲート ７４ 孔

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 故紙の解繊品、またはこれと故紙の粗砕
   品および（または）繊維屑との配合物を、型内で、デン
   プンを変性して糊化温度を低くした糊料により結合して
   なる、故紙を主材とする成型品。
2. 【請求項２】 故紙の粗砕品が、故紙をシュレッダーに
   より短冊状に切断したものである請求項１の成型品。
3. 【請求項３】 糊料として、モノ−またはジ−エステル
   型リン酸変性デンプンを使用した請求項１の成型品。
4. 【請求項４】 糊料が、成型品の乾燥重量基準で０．５
   〜１５％を占める請求項１の成型品。
5. 【請求項５】 故紙の解繊品、またはこれと故紙の粗砕
   品および（または）繊維屑との配合物とである成型品材
   料に、この材料の乾燥重量基準で、デンプンを変性して
   糊化温度を低くした糊料を０．５〜１５％、水を３０〜
   ７０％添加して撹拌し、得られた混合物を型内に充填
   し、型内にスチームを吹き込んで加熱することにより糊
   料を糊化させて材料を結合し、結合により形成された成
   型品を型から取り出して乾燥することからなる、故紙を
   主材とする成型品の製造方法。
6. 【請求項６】 成型品材料における故紙の解繊品と故紙
   の粗砕品との配合割合を、重量比で１：９〜９：１の範
   囲にえらんで実施する請求項５の製造方法。
7. 【請求項７】 成型品材料への糊料と水との添加を、変
   性デンプンの水分散液を使用して行ない、後のスチーム
   の吹き込みによりこれを糊化させる請求項５の製造方
   法。
8. 【請求項８】 成型品材料への糊料と水との添加を、糊
   化した変性デンプンの稀薄溶液を使用して行なう請求項
   ５の製造方法。
9. 【請求項９】 成型用の型として多数の小孔を有する型
   を使用し、この小孔を通してスチームを浸透させること
   により型内に充填された混合物を加熱して実施する請求
   項５の製造方法。