JP2004346441A

JP2004346441A - 繊維シート及びその積層体、成形体、並びにこれらへの加飾方法

Info

Publication number: JP2004346441A
Application number: JP2003143066A
Authority: JP
Inventors: Miki Makuta; 美岐幕田; Toshiya Naito; 俊也内藤
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】本発明は、乾式方式による吸水膨潤性に優れる繊維シートおよびそのシートを用いた積層体、成形体、並びにこれらの繊維シートもしくはそのシートを用いた積層体、成形体の表層に設けられた繊維シート層への、凸状に浮き上がった立体性および美粧性に優れる絵柄等のパターン加飾方法を提供することを目的とする。
【解決手段】植物繊維を主たる材料とし、熱融着可能な熱可塑性樹脂材料と吸水性材料とを混合し、乾式積繊法により積繊してなるマット状シートに熱処理を施して、前記材料が熱可塑性樹脂材料の融着により相互に固着保持されてなる平滑な表面を有する繊維シートおよびそれを用いた積層体、成形体、並びにこれらへの吸水膨潤性を利用した加飾方法である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維シートおよびそのシートを用いた積層体、成形体並びにこれらへの加飾方法に関する。さらに詳細には、パルプに代表される植物繊維を主たる材料とし、バインダー機能を有する熱融着可能な熱可塑性樹脂材料、吸水性材料を混合し、乾式積繊法による吸水膨潤性に優れる繊維シートおよびそのシートを用いた積層体、成形体並びにこれらへの加飾方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
植物繊維からなる繊維状シートもしくは成形体としては、パルプに代表される植物繊維を水中に分散してスラリーを特定の形状を有する網にて抄き上げた後、乾燥して成形物とする、いわゆる湿式パルプモールド法と呼ばれている成形法が一般に用いられている。
【０００３】
上記の湿式製造法において、機能材料の混合方法としては、スラリーの中に機能材料を混ぜ込みパルプと一緒に抄きあげる以外にない。そのため立体的な模様をつけるには、金型・金網自体の形状に細工を施す必要があった。また嵩高性のある成形体を形成するには、原料をあまり機械的外力を加えることなしに離解分散させるか、特許文献１や特許文献２にあるようにパルプ中に発泡粒子を混合した後に加熱・発泡させ嵩高い構造とする方法が知られているが、いずれも部分的に低密度で厚みをもたせる加工をするのは困難である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−３２４３９９号公報
【特許文献２】
特開２０００−３４６９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、乾式方式による吸水膨潤性に優れる繊維シートおよびそのシートを用いた積層体、成形体、並びにこれらの繊維シートもしくはそのシートを用いた積層体、成形体の表層に設けられた繊維シート層への、凸状に浮き上がった立体性および美粧性に優れる絵柄等のパターン加飾方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、すなわち請求項１に係る発明は、植物繊維を主たる材料とし、熱融着可能な熱可塑性樹脂材料と吸水性材料とを混合し、乾式積繊法により積繊してなるマット状シートに熱処理を施して、前記材料が熱可塑性樹脂材料の融着により相互に固着保持されてなる平滑な表面を有する繊維シートである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記植物繊維が、パルプ繊維からなることを特徴とする請求項１記載の繊維シートである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、前記熱融着可能な熱可塑性樹脂が、繊維状熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１および２記載の繊維シートである。
【０００９】
請求項４に係る発明は、前記吸水性材料が、繊維状吸水性材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維シートである。
【００１０】
請求項５に係る発明は、前記繊維状吸水性材料が、架橋ポリアクリル酸ナトリウム塩系繊維（ＰＡＡ−Ｎａ繊維）であることを特徴とする請求項４記載の繊維シートである。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の繊維シートが表層となるように、プラスチック、繊維等の単層または多層基材に積層してなることを特徴とする積層体である。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の繊維シートを、熱プレス成形により成形されて得られることを特徴とする成形体である。
【００１３】
請求項８に係る発明は、請求項６記載の積層体を、該積層体の繊維シート層が表層となるように熱プレス成形により成形されて得られることを特徴とする成形体である。
【００１４】
請求項９に係る発明は、前記成形体が、パウチ状、トレー形状、カップ状、どんぶり形状、ハンガー形状のいずれかの形状を有する成形体からなることを特徴とする請求項７または８記載の成形体である。
【００１５】
請求項１０に係る発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の繊維シートもしくは積層体、成形体の表層に設けられた繊維シート層の表面へ、水もしくは薬剤水溶液を部分的に塗布した後、乾燥することにより、前記水もしくは薬剤水溶液を部分的に塗布した部分からなる立体的に凸状に浮き上がった絵柄等のパターンを形成することを特徴とする加飾方法である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
本発明の繊維シートは、綿状に解繊したパルプ等の植物繊維を主たる材料とし、バインダー機能としての熱融着可能な熱可塑性樹脂材料と吸水性材料とを混合し、乾式積繊法により積繊してなるマット状シートに熱処理を施して、前記材料が熱可塑性樹脂材料の融着により相互に固着保持されなる平滑な表面を有する繊維シートである。植物繊維と熱融着可能な熱可塑性樹脂が融着している限り、さらに他の材料を追加することもできる。
【００１８】
上記マット状シートに施す熱処理は、２段階で行い、初めに積繊マット状シートを加熱することにより熱可塑性樹脂の融着により植物繊維および吸水性材料間の接着をはかり嵩高いマット状シートとし、次段階で熱プレスすることにより嵩の小さい、かつ表面の平滑な繊維シートとする。
【００１９】
本発明で用いられる植物繊維としては、広葉樹、針葉樹、イネ、葦等の草本類の繊維を用いる事が可能で、その利用形態としては、パルプ繊維になったもの、古紙由来の脱墨パルプ（ＤＩＰ）の他、古紙なども可能である。さらに、全部が植物繊維である必要はなく、必要に応じて合成繊維などの材料も含む繊維であっても、通常の湿式抄紙に用いられているサイズ剤等の添加物を含むものであっても構わない。
【００２０】
本発明で用いられる熱融着可能な熱可塑性樹脂としては、表面が少なくとも熱融着性があることが必要であり、例えばその内部が植物繊維や化学繊維等で構成されている芯鞘構造の表面が熱可塑性樹脂からなる繊維状のものでも良く、界面活性剤等の添加物を含むものであっても構わない。
【００２１】
本発明で用いられる吸水性材料としては、例えばポリアクリル酸塩系樹脂、デンプン−アクリル酸塩グラフト系ポリマー、酢酸ビニル共重合体、無水マレイン酸共重合体、ビニルアルコール系共重合体、無機系材料としてはＡ型シリカゲル、Ｂ型シリカゲル、また天然材料としてパルプやコットン等の植物性材料もその一群として挙げられる。
【００２２】
上記の吸水性材料として、繊維状吸水性材料であってもよく、例えばポリアクリル酸ナトリウム塩繊維（ＰＡＡ−Ｎａ繊維）などが好適に使用される。
【００２３】
上記の吸水性材料の形状としては、混合、融着に障害にならないで、繊維シート表面への過度の析出が避けられるサイズであることが望ましく、上記のＰＡＡ−Ｎａ繊維の場合には、繊度（繊維の太さ）２．０〜１２．０ｄｔｅｘ、繊維長２．０〜７．０ｍｍ、比重１．６０ｇ／ｃｍ^３程度のものが良い。
【００２４】
また、上記の吸水性材料は、混合、積繊、その後の加熱処理、および成形工程に耐得る程度の強度や耐熱性が必要である。強度が２．００ｇ／９ｄ以上（９ｄは９ｇ／９０００ｍ）の１５０℃の高温にも耐性を有するＰＡＡ−Ｎａ繊維が好ましい。
【００２５】
本発明の繊維シートを、表層となるように、プラスチック、繊維等の単層または異なる材料、組成、目付けの層と複合化した多層基材に積層して積層体とすることもできる。多層化する手段は、第１段階の熱処理時で融着前のマット状シートを貼り合わせる方法か、第１段階の熱処理を終えた繊維シートを重ねて次段階の熱プレスで一体化する方法、さらには第１段階の熱処理を終えた繊維シート上に熱融着前のマット状シートをセットして再び融着をはかる方法を適宜選択できる。
【００２６】
また、本発明の繊維シートおよびこの繊維シートを用いた積層体の繊維シート層が表層となるように熱プレス成形によりパウチ状、トレー形状、カップ状、どんぶり形状、ハンガー形状などの成形体とすることもできる。
【００２７】
本発明の繊維シートの優れた吸水膨潤性を利用して、本発明の繊維シートもしくは積層体、成形体の表層に設けられた繊維シート層の表面へ、立体的に凸状に浮き上がった絵柄等のパターンを形成することができる。
【００２８】
上記の繊維シート層への加飾方法としては、繊維シート層の表面に水もしくは薬剤水溶液を部分的に塗布する方法。または、凹形状の型に水を入れて、型に繊維シート層の表面を押し当てる方法等がある。さらに、スポイト等で繊維シート層の表面に水を垂らす方法なども可能である。水分を塗布あるいは滴下すると、吸水部分のみが即座に膨潤し盛り上がり、吸水後の乾燥工程を経ても、一度膨潤した部分は吸水前の状態まで収縮することなく、盛り上がった形状は保持される。吸水部分から水分が蒸発した後は、吸水部分のみ嵩高くなり、立体性、美粧性に優れる凸状の絵柄等のパターンを形成することができる。立体性、美粧性に優れる美粧性に優れる絵柄等を施した繊維シートおよびそのシートを用いた積層体、成形体を得ることができる。
【００２９】
さらに、本発明の繊維シートおよびそのシートを用いた積層体、成形体並びにこれらへの加飾方法を利用して、吸水による膨潤変形は水分蒸発・乾燥後も保持されるため、嵩高く空気を抱き込んだ構造の緩衝材、吸音材、露地栽培・養鶏・育苗等の保温材、建装材や包装材用の断熱材等として用いることもできる。
【００３０】
また、本発明の繊維シートの優れた吸水膨潤性を利用して、例えば本発明の繊維シートを表層に設けて成形された容器等に水もしくは水分を含む内容物を包装して、流通過程において、万一容器にピンホールなどが発生した場合であっても、上記のような吸水膨潤による凸状の変形を容易に目視で認識でき、水漏れが検知されるインジケーター機能を付与した容器として用いることもできる。
【００３１】
【実施例】
以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３２】
＜実施例１＞
図１に示すように、本発明における積繊マット状シート１の吸水性材料２として、架橋度が比較的高いＰＡＡ−Ｎａを用いて繊維化した、大きな表面積により素早く吸水して圧力を加えても容易に水分を逃さない、また熱による吸水性能の低下が見られない（耐熱性；１５０℃以上）ＰＡＡ−Ｎａ繊維を用いた。
積繊マット状シート１は、上記のＰＡＡ−Ｎａ繊維と、植物繊維３として針葉樹由来ブリーチクラフトパルプ（ＮＢＫＰ）パルプを解繊しフラフパルプとしたパルプ繊維、熱融着可能な熱可塑性樹脂４として芯鞘構造をもつ樹脂繊維であるバインダー繊維（芯／鞘＝ポリププロピレン（ＰＰ）／ポリエチレン（ＰＥ））を混ぜ合わせ（９：１もしくは８：２が望ましい）、その混合物をエアレイド法によってシート化し、材料同士が未融着の、材料の比率が重量比で、ＰＡＡ−Ｎａ繊維：バインダー繊維：パルプを２：２：６からなるの本発明における積繊マット状シート１を作成した。一方、比較のために、材料の比率が重量比で、バインダー繊維：パルプを２：８からなるＰＡＡ−Ｎａ繊維を含まない積繊マット状シートも作成した。
【００３３】
目付けは、各々６００ｇ／ｍ^２とした。上記の本発明における積繊マット状シートを１４０℃（ＰＥの融点以上ＰＰの融点以下）のオーブンに晒すことによって、材料同士が融着し強度を有する嵩高い、本発明の繊維シートと、同様にして、比較のためのＰＡＡ−Ｎａ繊維を含まない繊維シート（引っ張り強度２５Ｎ以上、引っ張り伸度２０％以上）を得て、さらに平板にて熱プレス処理を施した。上記の繊維シートは、積繊マット状シートよりも高密度で厚さが薄く（マットの厚さは６〜８ｍｍ、繊維シートの厚さは０．７〜１．０ｍｍ）、平滑なシートとなった。
【００３４】
さらに、図２に示すように、本発明の繊維シート６を金型にて熱プレスしてトレー形状とし、さらに２００℃に加熱軟化したプラスチックフィルム７をトレー内面へ押し付けて真空成形することにより、本発明のトレー状成形体５を作成した。また、比較のためのＰＡＡ−Ｎａ繊維を含まない繊維シートを用いて同様にしてトレー状成形体を作成した。使用したプラスチックフィルム７は、１３０μｍの無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）と３０μｍのエチレン−メタクリル酸共重合物（ＥＭＡＡ）の２層フィルム（総厚１６０μｍ）で、ＥＭＡＡ面にコロナ処理を施したものを用いた。
【００３５】
＜実施例２＞
上記本発明のトレー状成形体５の表層面の繊維シート６に水をスポイトで滴下した。すると、図３に示すように、水をスポイトで滴下した部分８は、部分的に膨潤し、凸状の浮き上がった立体的な模様を施すことができた。水をスポイトで滴下前の繊維シート層の厚さは０．７８ｍｍ、水をスポイトで滴下した部分の厚さは２．２９ｍｍであった（厚みの変化から算出した膨潤率は２．９４）。さらに、８０℃において３時間乾燥させた後のスポイトで滴下した部分の厚さは２．０６ｍｍであり（膨潤率は２．６６）、吸水、膨潤した形状は乾燥後も保持されることがわかった。さらに、スポイトの口径を変化させることにより、浮き上がり模様の線の太さを調節することができた。比較のためのＰＡＡ−Ｎａ繊維を含まない繊維シートを用いたトレー状成形体の表層の繊維シートに同様にして水をスポイトで滴下したが、膨潤による顕著な形状変化は観察されず、水をスポイトで滴下前の繊維シートの厚さは０．８０ｍｍ、スポイトで滴下した部分の厚さは１．１２ｍｍであった（厚みの変化から算出した膨潤率は１．４０）。その結果、吸水膨潤性を利用した本発明の加飾方法により、成形体表層に凸状の立体性、美粧性に優れる絵柄パターンを形成することが確認できた。
【００３６】
＜実施例３＞
実施例１で得られたトレー状成形体５に、内容物として水９を収納し、針で穴を開けて、トレー状成形体５の表層に設けられた繊維シートの変化を観察した。針で穴を開けてた部分１０から漏れ出てくる水を吸収しながら、吸水膨潤による変形が起こる現象が観られた。水漏れ箇所を容易に認識できることがわかった。これに対して、ＰＡＡ−Ｎａ繊維を含まない繊維シート表層とする繊維シートお用いた成形体は、吸水による膨潤・変形はほとんど認められなかった。
その結果、本発明の繊維シートを用いた成形体は、万一容器にピンホールなどが発生した場合であっても、上記のような吸水膨潤による凸状の変形を容易に認識でき、水漏れ発生直後でなくても変形を保持することから水漏れが検知されるインジケーター機能を付与した容器として用いることもできる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明により、パルプに代表される植物繊維を主たる材料とし、バインダー機能を有する熱可塑性樹脂材料、吸水性材料を混合し、乾式積繊法による吸水膨潤性に優れる繊維シートおよびそのシートを用いた積層体、成形体が得られ、これらの繊維シートもしくはそのシートを用いた積層体、成形体の表層に設けられた繊維シート層への、凸状に浮き上がった立体性、美粧性に優れる絵柄等のパターン加飾方法を提供することが可能である。
【００３８】
さらに、本発明の繊維シートおよびそのシートを用いた積層体、成形体並びにこれらへの吸水膨潤性を利用した加飾方法により、吸水による膨潤変形は水分蒸発・乾燥後も保持されるため、嵩高く空気を抱き込んだ構造の緩衝材、吸音材、露地栽培・養鶏・育苗等の保温材、建装材や包装材用の断熱材などを提供することができる。
【００３９】
さらに、本発明の繊維シートの優れた吸水膨潤性を利用して、例えば本発明の繊維シートを表層に設けて成形された容器等に水もしくは水分を含む内容物を包装して、流通過程において、万一容器にピンホールなどが発生した場合であっても、上記のような吸水膨潤による凸状の変形を目視により容易に認識でき、水漏れが検知されるインジケーター機能を付与した容器として用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての吸水材料としてＰＡＡ−Ｎａ繊維を含む繊維シートの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例としてのトレー状成形体の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の繊維シートの吸水膨潤性を説明する説明図である。
【図４】本発明のトレー状成形体の水漏れインジケーター機能を説明する説明図である。
【符号の説明】
１…積繊マット状シート繊維シート
２…吸水性材料
３…パルプ繊維
４…熱融着可能な熱可塑性樹脂
５…トレー状成形体
６…繊維シート
７…プラスチックフィルム
８…吸水膨潤部分
９…水もしくは水分を含む内容物
１０…水漏れ部分（吸水膨潤部分）

Claims

植物繊維を主たる材料とし、熱融着可能な熱可塑性樹脂材料と吸水性材料とを混合し、乾式積繊法により積繊してなるマット状シートに熱処理を施して、前記材料が熱可塑性樹脂材料の融着により相互に固着保持されてなる平滑な表面を有する繊維シート。
前記植物繊維が、パルプ繊維からなることを特徴とする請求項１記載の繊維シート。
前記熱融着可能な熱可塑性樹脂が、繊維状熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１および２記載の繊維シート。
前記吸水性材料が、繊維状吸水性材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維シート。
前記繊維状吸水性材料が、架橋ポリアクリル酸ナトリウム塩系繊維（ＰＡＡ−Ｎａ繊維）であることを特徴とする請求項４記載の繊維シート。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の繊維シートが表層となるように、プラスチック、繊維等の単層または多層基材に積層してなることを特徴とする積層体。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の繊維シートを、熱プレス成形により成形されて得られることを特徴とする成形体。
請求項６記載の積層体を、該積層体の繊維シート層が表層となるように熱プレス成形により成形されて得られることを特徴とする成形体。
前記成形体が、パウチ状、トレー形状、カップ状、どんぶり形状、ハンガー形状のいずれかの形状を有する成形体からなることを特徴とする請求項７または８記載の成形体。
請求項１〜９のいずれか１項に記載の繊維シートもしくは積層体、成形体の表層に設けられた繊維シート層の表面へ、水もしくは薬剤水溶液を部分的に塗布した後、乾燥することにより、前記水もしくは薬剤水溶液を部分的に塗布した部分からなる立体的に凸状に浮き上がった絵柄等のパターンを形成することを特徴とする加飾方法。