CN101573492A

CN101573492A - 棉纤维形成的成形品的制造方法及棉纤维形成的成形品

Info

Publication number: CN101573492A
Application number: CNA2006800567190A
Authority: CN
Inventors: 岩元正孝
Original assignee: Kakui Co Ltd
Current assignee: Kakui Co Ltd
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2009-11-04
Also published as: WO2008075405A1; JP4280794B2; JPWO2008075405A1

Abstract

提供一种新颖的成形品，其考虑了环境，以代替由合成树脂制成的塑料。一种由棉纤维形成的成形品的制造方法，其特征在于，使棉纤维形成平均纤维长度为0.3mm以下的原纤维，以80～90％的含水率将原纤维化的棉纤维与水一起搅拌，以及干燥固化经搅拌的混合物以得到成形品。根据本发明，因为能够由棉纤维形成成形品，所以即使将成形品弃置于地中也不会引起环境污染问题。此外，因为不需要添加诸如粘合剂等固化剂以得到这种成形品，所以能够简化制造步骤并且降低成本。

Description

棉纤维形成的成形品的制造方法及棉纤维形成的成形品

技术领域

本发明涉及一种由棉纤维形成的环境友好型成形品。更具体地，本发明涉及一种由棉纤维形成的成形品，其可以用作由合成树脂塑料形成的成形品的替代品。

背景技术

近来，从人类社会的活动中产生的各种废料和废品已成为全球问题。从环境污染的观点来看，对这些废料和废品的处理现在被认为是一个重要问题。

合成树脂塑料被认为是一种在我们生活方式中具有重要地位的材料。这种塑料具有轻质、坚固、易成形、抗腐蚀、不透水不透气的特性，并且具有极好的电绝缘性和耐热性。由于这样的特点，合成树脂塑料的生产量每年都在增加。

然而，合成树脂塑料的再利用系统未充分建立起来。大多数废弃塑料以诸如焚化或填埋的方式处理。如果这种塑料以焚化进行处理，就会产生诸如生成二氧芑以及由高温废热损坏焚化炉等问题。此外，如果将这种塑料送到填埋场，将会出现环境问题，即塑料在几百年中长期保持最初的形态而根本不降解。

鉴于这种情况，已经提出了在诸如土壤等环境中在微生物等的作用下被降解的生物可降解塑料所形成的成形品(例如，专利文件1)。

在专利文件1中记载的发明为一种生物可降解塑料，其特征在于，通过使用水，将细微化处理诸如谷类、诸如野草等植物纤维、甘蔗、菠萝、海藻类等100％天然物质而形成的主要原材料，与由诸如柿子鞣料、魔芋粉、松木树脂、日本天然漆等100％天然物质所形成的粘合剂相混合，将混合物干燥固化为给定形状。因为被加工的产品整体能够通过微生物降解而在环境中被降解，所以这种成形品能够防止土壤污染和空气污染的发生。

然而，在专利文件1中记载的发明中，除了诸如植物纤维等主要原材料之外，在制造步骤中还需要用于对主要物质进行粘合的粘合剂。为了使这种粘合剂在诸如土壤等环境中由微生物降解，粘合剂必须由100％的天然物质制成。即，为了制造成形品，除了主要原材料之外，还需要从天然物质中获得粘合剂的原料的步骤，以及由这种获得的原料制造粘合剂的步骤。因此，制造成形品要花费时间和精力。

专利文件1是日本专利公开公报No.2005-023262。

发明内容

本发明是基于这样的情况而做出的。本发明的目的在于提供一种新颖的成形品，其考虑了环境，以代替由合成树脂制成的塑料。

此外，本发明的另一目的在于，通过比现有技术简单的方法制造新颖的成形品以代替由合成树脂制成的塑料。

为了解决上述技术问题，第一个发明是一种由棉纤维形成的成形品的制造方法，其特征在于，将棉纤维原纤维化为平均纤维长度在0.3mm以下，以80～90％的含水率将原纤维化的棉纤维与水一起搅拌，以及干燥固化经搅拌的混合物以得到成形品。此处，这种成形品是具有塑性的由棉纤维形成的新颖塑料，并且与常规合成树脂塑料不同。

第二个发明的特征在于，在第一个发明中，经搅拌的混合物在模子框体中得以干燥固化。此外，第三个发明的特征在于，在第一和第二个发明中，成形品具有1.2g/cm³以上的表观比重。此外，第四个发明的特征在于，在第一至第三个发明的搅拌步骤中，成形品通过混入芳香剂而被加入香味。此外，第五个发明的特征在于，在第一至第四个发明的搅拌步骤中，成形品通过混入染色剂而被加入颜色。

根据本发明，因为能够由棉纤维形成成形品，所以即使将成形品弃置于地中也不会引起环境污染问题。此外，因为不需要添加诸如粘合剂等固化剂以得到这种成形品，所以能够简化制造步骤并且降低成本。

附图说明

图1是根据本实施方式的用于制造成形品的处理框图。

图2是例示本实施方式的成形品的透视图。

图3是示出本实施方式的成形品的成形性的曲线图。

具体实施方式

以下，将对照附图详细说明本发明的优选实施方式。

本发明的实施方式的由棉纤维形成的成形品的制造方法的特征在于，通过诸如磨石等微切装置将棉纤维原纤维化为平均纤维长度在0.3mm以下，以80～90％的含水率将原纤维化的棉纤维与水一起搅拌，以及干燥固化经搅拌的混合物，以得到成形品。因此，能够得到代替由合成树脂制成的塑料的新颖的成形品。因为这种新颖的成形品能够由生存在土地中的微生物等自然降解，所以即使将成形品弃置于地中也没有安全性的问题。此外，因为不需要添加诸如粘合剂等固化剂(粘性材料)以得到这种成形品，所以能够简化制造步骤并且降低成本。

接下来，将对照图1详细说明本实施方式的由棉纤维形成的成形品的制造方法。此处，图1是有效实施本实施方式的由棉纤维形成的成形品的制造方法的制造系统的框图。

首先，在进行原纤维化之前，进行对作为原料的棉纤维的预处理。如图1所示，使用多个罗拉粗梳机，由原棉或漂白棉生成密度为150～180g/m²的薄棉带。然后，通过在4.0g/m²的压力下进行压缩处理而对薄棉带进行模压加工，以生成纸状棉带。这种纸状棉带由切碎机在纵向(棉带的纵向)以及横向(棉带的横向)上加以切割，以生成具有3～4mm边长的方形棉带切片。

接下来，使用质量胶体排除装置，将棉纤维原纤维化。这种质量胶体排除装置由上下一对上侧和下侧磨石组成。上侧磨石被固定，并且下侧磨石能够绕下侧磨石的中心轴旋转。此外，未图示的材料投入口设置于上侧磨石并沿上下方向延伸。经由该材料投入口将棉带切片投入质量胶体排除装置。上侧与下侧磨石之间的间距设定为20～200μm。上侧磨石的旋转速度控制在1200～1800rpm的速度。此处，“原纤维化”意味着以纵向切开棉纤维，以生成短纤维。在本实施方式中，切割条件设定成原纤维化的棉纤维的平均纤维长度为0.3mm以下。其原因将在下面说明。

在原纤维化的棉纤维的制造中，为了使操作能够顺利进行，必须将大量的水提供给质量胶体排除装置。通过目视确认经由材料投入口的棉纤维的研磨状态的同时，将水提供给质量胶体排除装置。原纤维化的棉纤维与提供的水相混合并形成低浓度水悬浮液。通过将这种水悬浮液流过过滤器并除去多余的水，能够生成具有80～90％的含水率的糊状纤维块(下面称作“糊状棉纤维块”)。

下面，对糊状棉纤维块进行性能调整。具体地，糊状棉纤维块通过将其置于塑料袋中并振动塑料袋而得以充分搅拌。这种搅拌操作一直进行到糊状棉纤维块中的原纤维化的棉纤维大致均匀分布。可通过目视确定原纤维化的棉纤维是否均匀分布。

最后，经搅拌的糊状棉纤维块被干燥固化，然后被成形。糊状棉纤维块被置于任意形状的模子框体中。表面由刮刀刮平，并且将糊状棉纤维块送入干燥部。干燥温度优选地设定为30～75℃，更优选地设定为50～60℃。送入干燥部中的糊状棉纤维块在逐渐失去水分并收缩的同时被固化。因此，仅仅通过干燥糊状棉纤维块，就能够得到由棉纤维形成的成形品。因此，不必提供诸如粘合剂等固化剂。

此处，使原纤维化的棉纤维的纤维长度为0.3mm以下以及使含水率为80～90质量％的原因如下。

首先，如果棉纤维的纤维长度短，则密度和紧密程度会增加。此外，如果含水率较高，则收缩，即各个纤维的缠结所导致的结合力会增加。而且，如果棉纤维中所包含的水分在干燥步骤中蒸发，则可以认为棉纤维的收缩和结合作用停止。

因此，干燥后的成形品具有较高的纤维密度和紧密度，这将使得即使棉纤维在干燥步骤中收缩和结合在一起，间隙也难于形成。此外，因为保证了用于干燥固化即用于原纤维化的棉纤维变得缠结的充足时间，所以能够加强纤维的结合力。因此，能够得到代替由合成树脂制成的塑料的成形品。

因此，本实施方式的成形品能够应用于诸如电子装置的底架、用后即丢弃的食品器具等需要给定的成形性和强度的产品。

在下述实施方式中，将表观比重作为基准评价成形性。下面将说明以表观比重为基准的原因。在含水率超过90％的情形下，尽管表观比重满足判断成形性良好的基准值1.2g/cm³，但在干燥固化期间，纤维与水分离，会引起局部含水率不匀性。

图2是由本实施方式制造的成形品的透视图，其中(a)是餐勺，(b)是餐叉，(c)是婴儿用玩具，以及(d)是婴儿用便壶。

对于图2(c)中所示的一类婴儿玩具，必须考虑即使婴儿误将玩具放入口中也要确保安全性的问题。考虑到这一点，本实施方式的成形品仅由棉纤维制造，并且即使被误吞也是高度安全的。这是因为人体内的水分将使成形品软化。

因为能够通过将原纤维化的棉纤维与水一起搅拌以糊状化、并且将此糊状混合物干燥固化成给定形状而得到本成形品，所以能够非常简单地并以低成本得到本成形品。此外，因为本成形品仅将棉纤维用作原料，所以成形品如果被丢在环境中将由于微生物和降解酶而自然消失。因此，不会出现环境问题。

尽管在本实施方式中通过切割制成的棉带切片被投入质量胶体排除装置中，但本发明不限于此。例如，也可以投入棉纤维小块。此外，可以根据棉纤维的种类等适当改变质量胶体排除装置的类型、旋转速度等。

此外，尽管在本实施方式中通过将经搅拌的混合物流入模子框体中而进行成形，但是还可以通过将经干燥固化的棉纤维块切割加工成预定形状，或者通过使用锉刀使其受到研磨处理而进行成形。

另外，能够通过在搅拌步骤中混入芳香剂而对成形品加入香味。

此外，能够通过在搅拌步骤中混入染色剂而对成形品加入颜色。尽管在本实施方式中通过将糊状棉纤维块置入塑料袋中并且振动而进行搅拌，但是也可以使用公知的搅拌器。当用搅拌器进行搅拌时，通过事先测量使原纤维化的棉纤维大致均匀地分布在糊状棉纤维块中所需要的时间，可以使用计时器的计数而进行搅拌。

以下，通过实施例详细说明用本发明的制造方法制造的成形品的物理特性。

使用美国产的棉纤维。在进行通常的脱脂和漂白处理之后，生成具有150～180g/m²的密度的薄棉带。这种薄棉带被模压加工以作成纸状棉，用切碎机生成具有3～4mm边长的方形切片。然后，使用质量胶体排除装置(由增幸产业KK制造的超级质量胶体排除装置MKZA10-15J，根据材料的细微化状况，选择性地使用研磨机MFE10-46深沟型或MKGC10-80标准型)，使这种由棉纤维形成的切片原纤维化。

通过对由显微镜拍摄的图像进行图像处理之后实际测量纤维并取其平均值，确定原纤维化的棉纤维的平均纤维长度。

将原纤维化的棉纤维混入水中以得到水悬浮液。然后用无纺布形成的过滤器过滤这种水悬浮液以浓缩棉纤维，因而得到棉纤维聚合体。

将原纤维化的糊状棉纤维放入塑料袋中并且搅拌。将自来水用作混入原纤维化纤维中的水。

使用Maruichi Giken Co.，Ltd.制造的吸引式脱脂棉干燥器。干燥温度为50℃，并且干燥时间为49～61小时。

下面详细评价本实施方式中的物理特性和成形性。具体地，在由具有不同平均纤维长度和含水率的原纤维化的棉纤维所制造的固化物所切成的短边10mm、长边80mm和120mm、厚4mm的JIS规格试样上进行各种试验。

在这种试验中，成形性良好这一评价表明在固化物中或在其表面上几乎没有间隙的均匀状态。以表观比重1.2g/cm³为标准进行评价。这是因为如果表观比重小于1.2g/cm³，则在成形品中会出现大量的大间隙，而如果表观比重为1.2g/cm³以上，则固化棉纤维会结合得没有间隙，并且不可能通过视觉确认间隙的存在。因此，当表观比重为1.2g/cm³以上时，成形性被判断为良好(在表1中，表示为成形性列中的圆圈)。当表观比重小于1.2g/cm³时，因为尽管能够得到成形品，但会存在间隙，所以成形性被判断为不好(在表1中，表示为成形性列中的×)。表观比重是在使产品的形状完全相同的条件下测量其重量和体积而算出的。

在宫崎县工业技术中心和鹿儿岛县工业技术中心进行物理特性的试验。

【表1】

如表1和图3中所示，试验结果表明，如果原纤维化的棉纤维的纤维长度为0.3mm以下并且含水率为80～90％，则表观比重为1.2g/cm³以上并且成形性良好。此外，当表观比重为1.2g/cm³以上时，即使含水率超过90％，在干燥固化期间，纤维与水分分离，引起局部含水率不匀性，因此判断成形性不好。

此外，如表1中所示，显而易见，本实施例的固化物具有充分的物理强度并且能够用来代替合成树脂塑料。另外，当表观比重为1.2g/cm³以上时，冲击强度和弯曲强度表现出与表观比重小于1.2g/cm³时相比更高的值。

Claims

1.一种由棉纤维形成的成形品的制造方法，其特征在于

使所述棉纤维形成平均纤维长度为0.3mm以下的原纤维，

在含水率为80～90％的情形下将原纤维化的棉纤维与水一起搅拌，以及

干燥固化所述经搅拌的混合物以得到成形品。

2.根据权利要求1所述的由棉纤维形成的成形品的制造方法，其中所述成形品为塑料。

3.根据权利要求1所述的由棉纤维形成的成形品的制造方法，其中使所述经搅拌的混合物在模子框体中干燥固化。

4.根据权利要求1所述的由棉纤维形成的成形品的制造方法，其中所述成形品具有1.2g/cm³以上的表观比重。

5.根据权利要求1所述的由棉纤维形成的成形品的制造方法，其中在所述搅拌步骤中混入芳香剂。

6.根据权利要求1所述的由棉纤维形成的成形品的制造方法，其中在所述搅拌步骤中混入染色剂。

7.用权利要求1至6当中的任何一个所述的制造方法制造的由棉纤维形成的成形品。