JP7367331B2

JP7367331B2 - 緩衝材用パルプチップおよびその製造方法

Info

Publication number: JP7367331B2
Application number: JP2019076565A
Authority: JP
Inventors: 洪太中鉢; 由典小林
Original assignee: Oji Holdings Corp; Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd; Oji Holdings Corp
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2023-10-24
Anticipated expiration: 2039-04-12
Also published as: JP2020172318A

Description

本発明は、緩衝材用パルプチップおよびその製造方法に関する。

従来、発泡スチロールは、衝撃緩衝性に優れ、任意の形状に加工することが容易で、価格が安く、軽量であることから、緩衝材として広く利用されている。しかし、近年、環境問題への関心が高まるにつれて、他のプラスチック製品と同様に、使用後の処理性が問題視されている。一方、農産物等の緩衝材として使用されてきたおがくずは、バイオマス原料としての用途が増えたことから、入手困難になっている。また、古紙のシュレッダー物などが緩衝材として使用されているが、食品に接触する用途には安全面・衛生面から適していない（例えば、特許文献１参照）。

特開平０９－１１８３６７号公報

本発明は、食品に接触する用途に適し、持続的に入手可能な緩衝材およびその製造方法を提供することを主な目的とする。

本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、木材由来のドライパルプを用いることによって、緩衝材としての有意性を見出し、特殊な加工や接着剤を用いずに前記問題点を解決するに至った。即ち、本発明は、下記の緩衝材用パルプチップに係る。

項１：緩衝材用パルプチップであって、粉砕機によって粉砕された木材由来のドライパルプからなり、嵩密度が７０ｋｇ／ｍ³以上であることを特徴とする緩衝材用パルプチップ。

項２：項１に記載の緩衝材用パルプチップであって、前記粉砕機において、穴径が１ｍｍから２０ｍｍの間に設定されたスクリーンメッシュを通過した大きさであることを特徴とする緩衝材用パルプチップ。

項３：項１または項２に記載の緩衝材用パルプチップであって、タッピング嵩密度を嵩密度で除した値が１．０以上１．９以下であることを特徴とする緩衝材用パルプチップ。

項４：項１から項３のいずれか一項に記載の緩衝材用パルプチップであって、前記ドライパルプは、広葉樹または針葉樹を由来としていることを特徴とする緩衝材用パルプチップ。

項５：項１から項４のいずれか一項に記載の緩衝材用パルプチップであって、再離解したカナダ標準フリーネスが４００ｍｌ以上７８０ｍｌ以下であることを特徴とする緩衝材用パルプチップ。

項６：緩衝材用パルプチップの製造方法であって、木材由来のドライパルプを粉砕機によって粉砕して、嵩密度が７０ｋｇ／ｍ^３以上のパルプチップを得る工程を含むことを特徴とする緩衝材用パルプチップの製造方法。

項７：項６に記載の緩衝材用パルプチップの製造方法であって、前記粉砕機において、穴径が１ｍｍから２０ｍｍの間に設定されたスクリーンメッシュを通過した大きさであることを特徴とする緩衝材用パルプチップの製造方法。

項８：項６または項７に記載の緩衝材用パルプチップの製造方法であって、タッピング嵩密度を嵩密度で除した値が１．０以上１．９以下であることを特徴とする緩衝材用パルプチップの製造方法。

項９：項６から項８のいずれか一項に記載の緩衝材用パルプチップの製造方法であって、前記ドライパルプは、広葉樹または針葉樹を由来としていることを特徴とする緩衝材用パルプチップの製造方法。

項１０：項６から項９のいずれか一項に記載の緩衝材用パルプチップの製造方法であって、再離解したカナダ標準フリーネスが４００ｍｌ以上７８０ｍｌ以下であることを特徴とする緩衝材用パルプチップの製造方法。

本発明の緩衝材用パルプチップおよびその製造方法では、食品に接触する用途に適し、持続的に入手可能な緩衝材を製造できる。

本発明における緩衝材用パルプチップ（以下、単にパルプチップともいう）の嵩密度は、７０ｋｇ／ｍ³以上である。パルプチップの嵩密度は、８０ｋｇ／ｍ³以上であることが好ましく、１３０ｋｇ／ｍ^３以上であることがより好ましい。パルプチップは、その嵩密度を７０ｋｇ／ｍ^３以上とすることで、十分な緩衝効果が得られる。また、粉砕パルプの取り扱い時の粉塵量を抑えることができる。

緩衝材用パルプチップの嵩密度は、上面が開口した１００ｃｍ^３の容器の上側の開口縁部に対して１３．５ｃｍの高さとなる位置からパルプチップを自由落下させて、容器の上側の開口縁部までパルプチップを入れたときの容器内のパルプチップの重量を測定し、１ｍ^３当たりの嵩密度を算出したものである。

本発明では、ドライパルプを粉砕機によって粉砕しているため、梱包する直前に粉砕して使用することができ、シート状のドライパルプを購入することによって、おがくずと比べて輸送面においてコストを抑えて作業効率を高めることができる。また、プラスチック製の緩衝材と異なり、適度に水分を保持・吸収できることから、穀物と比べて水分量が多く腐敗しやすいやまいも等の芋類、ゆり根等の根菜類の貯蔵と輸送管理に好適に用いることができる。

緩衝材用パルプチップを製造するときに使用される粉砕機は、せん断力で細かくするタイプの粉砕機であればよく、例えば、カッターミル式の粉砕機を好ましく用いることができる。カッターミル式の粉砕機は、回転刃と固定刃とによってドライパルプを連続的にせん断して粉砕する公知の粉砕機である。このようなカッターミル式の粉砕機では、ドライパルプが徐々に細かくせん断されていき、パルプチップが所定の大きさまで小さくなると、パルプチップがスクリーンメッシュの穴を通過して回収される。また、カッターミル式の粉砕機の他に、二本あるいは三本のロール刃で粉砕する二軸式、三軸式やシュレッダー等の粉砕機を用いても良い。

緩衝材用パルプチップは、粉砕機において、穴径が１ｍｍから２０ｍｍの間に設定されたスクリーンメッシュを通過した大きさであることが好ましい。スクリーンメッシュの穴径は、３ｍｍから１５ｍｍであることがより好ましい。スクリーンメッシュの穴径が大きい程、回収されるパルプチップの大きさが大きくなる。つまり、大きい穴径のスクリーンメッシュを通過したパルプチップは粗い粒度となっている。スクリーンメッシュを１ｍｍ以上とすることによって、粗い粗度としてクッション性を向上することができる。一方、スクリーンメッシュを２０ｍｍ以下とすることによって、粗大になり過ぎずに、充填性や作業性を高めてクッション性を向上できる。

緩衝材用パルプチップは、タッピング嵩密度を嵩密度で除した値が１．０以上１．９以下であることが好ましい。この比率は、１．０５以上１．８５以下であることがより好ましく、１．１以上１．８以下であることがさらに好ましく、１．１以上１．４以下であることが特に好ましい。

ドライパルプ自体には、衝撃吸収性の点で難があるが、粉砕して得られるパルプチップは、その表面繊維の絡み合いと大きさによって、集合体として構造的なクッション性を発揮することができる。パルプチップの集合体として、タッピング嵩密度と嵩密度の比率を設定することによって、緩衝効果を向上できる。また、ドライパルプの粉砕時やパルプチップの取り扱い時に粉塵量を抑制できる。比率を好ましい範囲とするには、例えばスクリーンメッシュの径の大きさを調整する方法が挙げられる。

緩衝材用パルプチップのタッピング嵩密度は、１００ｍｌのメスシリンダーにパルプチップを１０ｇ投入し、パルプチップの体積が低下しなくなるまでメスシリンダーの底をタッピングした後、平らになった表面の目盛りを読んで体積を測定する。その後、単位体積（１ｍ^３）当たりの重量を算出することでタッピング嵩密度が求められる。

緩衝材用パルプチップは、粉砕機によって粉砕された木材由来のドライパルプからなる。かかるドライパルプは、広葉樹または針葉樹を由来としていることが好ましい。チップとしたときの嵩密度が低く輸送コストの観点から、ドライパルプが広葉樹を由来としていることがより好ましい。ドライパルプは、広葉樹および針葉樹の少なくとも一方を原料としており、ブロック状またはシート状に固められている。このドライパルプを粉砕機によって粉砕してパルプチップを製造する。食品と接触する用途には、パルプとしてはクラフトパルプまたは溶解パルプが好ましい。クラフトパルプとしては、広葉樹未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）、広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、針葉樹未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ）、針葉樹晒クラトパルプ（ＮＢＫＰ）等を挙げることができる。

緩衝材用パルプチップの再離解したＪＩＳＰ８１２１－２に基づくカナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）は、特に限定されないが４００ｍｌ以上７８０ｍｌ以下であることが好ましく、４５０ｍｌ以上７５０ｍｌ以下であることがより好ましい。カナダ標準フリーネスを４００ｍｌ以上とすることによって、適度に水分を保持・吸収できる。一方、カナダ標準フリーネスが７８０ｍｌよりも大きい木材パルプは、汎用的に市販されている中にはなく、そういったパルプを使用するとコストが増加してしまう。本発明では、緩衝材用パルプチップが再離解したカナダ標準フリーネスの測定が不可能とならない程度の繊維長となるように粉砕されたものであることが好ましい。パルプチップから取り出した繊維の長さ平均繊維長は、４００μｍ以上であることが好ましく、４５０μｍ以上であることがより好ましい。一方、長さ平均繊維長は２５００μｍ以下が好ましい。それ以上の長さの木材パルプは、汎用的に市販されている中にはなく、そのようなパルプを使用するとコストが増加してしまう。長さ平均繊維長は、繊維分析器（メッツォオートメーション社製、カヤーニファイバーラボｖｅｒ４．０）を用いて測定した値である。

広葉樹および針葉樹の種類は特に限定されるものではない。広葉樹の樹種としては、特に限定されないが、例えばＥｕｃａｌｙｐｔｕｓ（ユーカリ類）、Ｆａｇｕｓ（ブナ類）、Ｑｕｅｒｃｕｓ（ナラ、カシ等）、Ｂｅｌｕｔａ（カバ類）、Ａｃａｃｉａ（アカシア類）等が挙げられる。具体的には、例えば、広葉樹としては、Ａｃａｃｉａｍａｎｇｉｕｍ（アカシアマンギューム）、Ａ．ａｕｒｉｃｕｌｉｆｏｒｍｉｓ（アカシアアウリカルフォルミス）、Ａ．ｃａｔｅｃｈｕ（アカシアカテキュー）、Ａ．ｄｅｃｕｒｒｅｎｓ（アカシアデカレンス）、Ａ．ｈｏｌｏｓｅｒｉｃｅａ（アカシアホロセリシア）、Ａ．ｌｅｐｔｏｃａｒｐａ（アカシアレプトカルパ）、Ａ．ｍａｉｄｅｎｉｉ（アカシアマイデニアイ）、Ａ．ｍｅａｒｎｓｉｉ（アカシアメランシー）、Ａ．ｍｅｌａｎｏｘｙｌｏｎ（アカシアメラノキシロン）、Ａ．ｎｅｒｉｉｆｏｌｉａ（アカシアネリフォーラ）、Ａ．ｓｉｌｖｅｓｔｒｉｓ（アカシアシリベストリス）、Ａ．ｐｅｒｅｇｒｉｎａｌｉｓ（アカシアペレグリナリス）、Ａ．ａｕｌａｃｏｃａｒｐａ（アカシアアウラコカルパ）、又はＡ．ｃｒａｓｓｉｃａｒｐａ（アカシアクラシカルパ）等やこれらの交雑種（ｈｙｂｒｉｄ：ハイブリッド）であるアカシア材や、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓｃａｍａｌｄｕｌｅｎｓｉｓ（ユーカリカマルドレンシス）、Ｅ．ｄｅｇｌｕｐｔａ（ユーカリデグルプタ）、Ｅ．ｇｌｏｂｕｌｕｓ（ユーカリグロブラス）、Ｅ．ｇｒａｎｄｉｓ（ユーカリグランディス）、Ｅ．ｍａｃｕｌａｔａ（ユーカリマキュラータ）、Ｅ．ｐｕｎｃｔａｔａ（ユーカリパンクタータ）、Ｅ．ｓａｌｉｇｎａ（ユーカリサリグナ）、Ｅ．ｔｅｒｅｔｉｃｏｒｎｉｓ（ユーカリテレニコルニス）、Ｅ．ｕｒｏｐｈｙｌｌａ（ユーカリユーロフィラ）等やこれらの交雑種（ｈｙｂｒｉｄ：ハイブリッド）であるユーカリ材が挙げられる。「Ａ．」はアカシアの略、「Ｅ．」はユーカリの略である。
また、針葉樹としては、ＷｈｉｔｅＳｐｒｕｃｅ（ホワイトスプルース）、ＢｌａｃｋＳｐｒｕｃｅ（ブラックスプルース）、若しくはＨｅｍｌｏｃｋ（ヘムロック）等のとうひ若しくはつが類樹木、ＷｈｉｔｅＦｉｒ（ホワイトファー）、ＤｏｕｇｌａｓＦｉｒ（ダグラスファー）、若しくはＢａｌｓａｍＦｉｒ（バルサムファー）等のもみ類樹木、Ａｓｐｅｎ（アスペン）等のポプラ類樹木、ＳｏｕｔｈｅｒｎＰｉｎｅ（サザンパイン）、ＲａｄｉａｔａＰｉｎｅ（ラジアータパイン）、ＬｏｄｇｅｐｏｌｅＰｉｎｅ（ロッジポールパイン）、若しくはＥｌｌｉｏｔＰｉｎｅ（エリオットパイン）等のまつ類樹木、またはＲｅｄＣｅｄｅｒ（レッドシーダー）等の杉類樹木等が好ましく使用される。

本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。

実施例１
広葉樹由来（ユーカリ）の晒クラフトパルプを原料としたドライパルプ（水分が約７％）を用いた。この大きさ６０ｃｍ×８０ｃｍのパルプシート（密度が８５０ｋｇ／ｍ^３）をカッターミル式の粉砕機で粉砕した。粉砕機スクリーン径を調整し、パルプチップは穴径が３ｍｍのスクリーンメッシュを通過した大きさとした。パルプチップの嵩密度は９０ｋｇ／ｍ³であり、タッピング嵩密度と嵩密度の比率は１．６９であり、長さ平均繊維長は４８３μｍであり、カナダ標準フリーネスは５００ｍｌであった。

実施例２
実施例１において、穴径を３ｍｍに代えて６ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてパルプチップを得た。パルプチップの嵩密度は１２７ｋｇ／ｍ³であり、タッピング嵩密度と嵩密度の比率は１．５４であり、長さ平均繊維長は５３２μｍであり、カナダ標準フリーネスは５１７ｍｌであった。

実施例３
実施例１において、穴径を３ｍｍに代えて８ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてパルプチップを得た。パルプチップの嵩密度は１３８ｋｇ／ｍ³であり、タッピング嵩密度と嵩密度の比率は１．４２であり、長さ平均繊維長は５８４μｍであり、カナダ標準フリーネスは４５９ｍｌであった。

実施例４
実施例１において、穴径を３ｍｍに代えて１０ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてパルプチップを得た。パルプチップの嵩密度は１６０ｋｇ／ｍ³であり、タッピング嵩密度と嵩密度の比率は１．３０であり、長さ平均繊維長は５７７μｍであり、カナダ標準フリーネスは４６９ｍｌであった。

実施例５
実施例１において、穴径を３ｍｍに代えて１５ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてパルプチップを得た。パルプチップの嵩密度は１５１ｋｇ／ｍ³であり、タッピング嵩密度と嵩密度の比率は１．２１であり、長さ平均繊維長は５９３μｍであり、カナダ標準フリーネスは４９０ｍｌであった。

実施例６
実施例１において、広葉樹に代えて針葉樹由来（ダグラスファー）の晒クラフトパルプを原料とし（パルプシートの密度が８３０ｋｇ／ｍ^３）、穴径を３ｍｍに代えて１５ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてパルプチップを得た。パルプチップの嵩密度は２２３ｋｇ／ｍ³であり、タッピング嵩密度と嵩密度の比率は１．２６であり、長さ平均繊維長は２３７０μｍであり、カナダ標準フリーネスは７４７ｍｌであった。

比較例１
実施例１におけるパルプシートを粉砕せずに緩衝材とした。

比較例２
実施例１において、穴径を３ｍｍに代えて０．１５ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてパルプチップを得た。パルプチップの嵩密度は６３ｋｇ／ｍ³であり、タッピング嵩密度と嵩密度の比率は２．１０であり、長さ平均繊維長は２４４μｍであった。繊維長が短いため、カナダ標準フリーネスの測定が不可能であった。

比較例３
実施例１において、穴径を３ｍｍに代えて０．５ｍｍとした以外は実施例１と同様にしてパルプチップを得た。パルプチップの嵩密度は３９ｋｇ／ｍ³であり、タッピング嵩密度と嵩密度の比率は１．９５であり、長さ平均繊維長は３８５μｍであった。繊維長が短いため、カナダ標準フリーネスの測定が不可能であった。

かくして得られた緩衝材用パルプチップについて、以下の評価を行った。その結果は、表１に示す通りであった。

・嵩密度
上面が開口した１００ｃｍ³の容器の上側の開口縁部に対して１３．５ｃｍの高さとなる位置からパルプチップを自由落下させて、容器の上側の開口縁部までパルプチップを入れたときの容器内のパルプチップの重量を測定し、１ｍ³当たりの嵩密度を算出した。

・タッピング嵩密度
１００ｍｌのメスシリンダーにパルプチップを１０ｇ投入し、パルプチップの体積が低下しなくなるまでメスシリンダーの底をタッピングした後、平らになった表面の目盛りを読んで体積を測定した。その後、単位体積（１ｍ³）当たりの重量を算出した。

・長さ平均繊維長
パルプチップを離解して繊維を取り出すときには、水で３％に分散させたパルプチップを離解機に投入し、離解機で１５分間離解させて、繊維が含まれたスラリーを形成した。そして、パルプチップから取り出した多数の繊維の平均繊維長を測定した。繊維分析器（メッツォオートメーション社製、カヤーニファイバーラボｖｅｒ４．０）を用いた。

・落下試験
パルプチップを充填した包装箱（段ボール箱）にやまいも５本を収納し、落下試験機を用いて高さ２３ｃｍから自由落下させた。宅配便等による配送時には、包装箱の積み降ろしの際に大きな荷重が包装箱に加わることから、通常の配送では最大１０回程度の積み降ろしが生じることを想定し、１０回の自由落下を繰り返した。その後、内容物の外観を目視観察し、内容物の損傷の有無によって、下記の基準で評価した。なお、比較例１の未粉砕パルプシートは、包装箱の底面、側面の大きさに合わせて適宜裁断し、充填を行った。
Ａ：外皮に傷・へこみがみられず、損傷がない。
Ｂ：外皮に傷・へこみがみられる。
Ｃ：外皮に傷・へこみがみられ、皮が剥げる等の損傷がみられる。

・粉塵量
パルプチップを包装箱に充填する際の粉塵量を目視で評価した。少量の発生までは実用上問題のないレベルであった。

表１の結果から分かるように、実施例１から実施例６のパルプチップは、落下試験における損傷がなく、緩衝材として優れていた。また、粉塵量が少なく、作業効率を高めることができた。すなわち、木材由来のドライパルプからなり、食品に接触する用途に好適に使用可能であり、持続的に入手可能な緩衝材であった。一方、比較例１では緩衝効果が劣り、シートの充填では密度が高いため、包装箱全体の重量が重くなって配送には不適であった。比較例１および比較例２のパルプチップは、嵩密度が低く、衝撃を受けた際に緩衝材がつぶれやすく、つぶれた後は緩衝効果に劣るものであった。比較例２および比較例３のパルプチップでは、ドライパルプのパルプチップの取り扱い時に粉塵が多量に発生した。

Claims

緩衝材用パルプチップの製造方法であって、
ブロック状またはシート状に固められた木材由来のパルプであるドライパルプを粉砕機によって粉砕して得られた嵩密度が７０ｋｇ／ｍ^３以上のパルプチップを前記緩衝材用パルプチップとすることを特徴とする緩衝材用パルプチップの製造方法。
請求項１に記載の緩衝材用パルプチップの製造方法であって、前記粉砕機において、穴径が１ｍｍから２０ｍｍの間に設定されたスクリーンメッシュを通過した大きさであることを特徴とする緩衝材用パルプチップの製造方法。
請求項１または請求項２に記載の緩衝材用パルプチップの製造方法であって、タッピング嵩密度を嵩密度で除した値が１．０以上１．９以下であることを特徴とする緩衝材用パルプチップの製造方法。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の緩衝材用パルプチップの製造方法であって、前記ドライパルプは、広葉樹または針葉樹を由来としていることを特徴とする緩衝材用パルプチップの製造方法。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の緩衝材用パルプチップの製造方法であって、再離解したカナダ標準フリーネスが４００ｍｌ以上７８０ｍｌ以下であることを特徴とする緩衝材用パルプチップの製造方法。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の緩衝材用パルプチップの製造方法であって、前記緩衝材用パルプチップから取り出される繊維の長さ平均繊維長が４００μｍ以上２５００μｍ以下であることを特徴とする緩衝材用パルプチップの製造方法。