天然繊維マットの製造装置及び天然繊維マットの製造方法
【課題】天然繊維マットを製造する湿式抄紙法において、天然繊維独特のにおいを抑制することである。
【解決手段】天然繊維マットの製造装置は、天然繊維の洗浄槽４０と、洗浄され湿ったままの天然繊維を溶液に分散させる繊維分散槽と、バインダを溶液に分散させるバインダ分散槽と、繊維分散液とバインダ分散液とを混合する混合槽と、繊維とバインダの分散した混合分散液を抄いて連続的なマットとする抄紙機と、マットの水分を蒸散させる乾燥機とを含んで構成される。洗浄槽４０は、洗浄液のｐＨを検出するｐＨ監視器４６と、洗浄液を中和するアルカリ中和剤を添加する中和剤添加部４８と、洗浄液を循環させる循環経路４４とを有する。
【解決手段】天然繊維マットの製造装置は、天然繊維の洗浄槽４０と、洗浄され湿ったままの天然繊維を溶液に分散させる繊維分散槽と、バインダを溶液に分散させるバインダ分散槽と、繊維分散液とバインダ分散液とを混合する混合槽と、繊維とバインダの分散した混合分散液を抄いて連続的なマットとする抄紙機と、マットの水分を蒸散させる乾燥機とを含んで構成される。洗浄槽４０は、洗浄液のｐＨを検出するｐＨ監視器４６と、洗浄液を中和するアルカリ中和剤を添加する中和剤添加部４８と、洗浄液を循環させる循環経路４４とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然繊維マットの製造装置及び天然繊維マットの製造方法に係り、特に湿式抄紙法を用いた天然繊維マットの製造装置及び天然繊維マットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の内装部材、例えばドアの内張り部材、天井部材、スピーカ等が取り付けられるパッケージトレイ等には、基材の上を表皮材で覆ったものが用いられる。表皮材は、車室内の乗客の視覚、触覚等に触れるので、適当な手触り、弾力性、雰囲気等が必要で、繊維系のファブリック、あるいはＰＶＣ（塩化ビニール）やＴＰＯ（サーモプラスチックポリオレフィン）等の樹脂系の材料等が用いられる。基材は、表皮材を支持するもので、適当な強度と厚みを有し、安価で軽量で製造が容易なものが求められる。かかる基材の材料としては、主にＰＰ（ポリプロピレン）等の樹脂系と、繊維系とが用いられる。繊維系の基材は、一般に、マトリクス要素としての繊維と、繊維を結合する熱可塑性樹脂であるバインダとで構成される。バインダとしては、パウダー状のものと、繊維状のものとがある。繊維状のバインダとしてはＰＰ繊維等が用いられる。また、繊維には、ガラス系の無機繊維、ポリエステル繊維等の有機系繊維、及びケナフや麻の天然繊維が用いられる。ケナフとは、１年で大きく成長するハイビスカス科の植物である。その靭皮を１本１本の繊維に開繊し、産地において例えば川や池で簡単な洗浄によってごみ等が除去されたものが基材の原材料として用いられる。また、天然繊維の麻には、例えばサイザル、ラミー、フラックス、ジュート等と呼ばれるものが用いられる。
【０００３】
天然繊維を用いた基材の製造方法としては、大別して湿式と乾式とがある。前者としては、天然繊維を界面活性剤等により分散させた繊維分散液と、バインダパウダーを分散させたバインダ分散液とを混合し、抄紙機上で抄いていわゆるウェブとし、これを板状に切断し、加熱してバインダを溶かす湿式抄紙法が知られている。また、後者としては、天然繊維と樹脂繊維とを混ぜて混綿とし、風で飛ばして、あるいはカードにして積層してウェブとし、これを加熱しながらニードルパンチによってマット化し、これを板状に切断し、加熱してバインダを溶かす乾式ニードルパンチング法が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、湿式処理で抗菌処理された天然繊維製品の製造方法等が開示されている。そこでは従来の湿式処理として、天然綿を界面活性剤で湿潤処理し、苛性ソーダ処理で汚れ、ホコリ、油、植物性物質及びその他の異物を洗浄除去し、リンスし、過酸化水素／熱湯バスで漂白し、さらにリンスし、ｐＨを調整し、仕上げ処理し、最終リンスし、乾燥後ベイル処理する工程が述べられている。そして、乾燥処理の前に、繊維に陽イオン結合する抗菌剤が加えられて水の中において摂氏約５１．７度で２０分攪拌されて、抗菌処理がされることが述べられている。また、別の抗菌剤についても述べられている。
【０００５】
また、特許文献２には、植物繊維特有の臭いの放散を解消し、吸水性、消臭性、生分解性を有し、廃棄物を燃焼炭化粉末化して再利用でき、深絞り可能な熱成形性、形状保持性及び寸法安定性に優れた自動車内装材用基材について述べられている。ここでは、ジュート繊維と融点１７０℃のポリ乳酸繊維とで混合繊維ウェブを形成し、これをニードルパンチ装置にかけて不織布とし、活性炭化粉末を散布しながら２００℃×３０分の熱処理で成形加工し、ジュート繊維間をポリ乳酸繊維の溶融によって固着し、それと同時に植物繊維の表面部分のペクチン、ヘミセルロースを熱分解し、植物繊維特有の臭いの発散を解消することが述べられている。
【０００６】
また、特許文献３には、ハイドロコロイド膨潤によって水により膨潤される重合体変性繊維状パルプをＡ型繊維状パルプとして、通常の製紙パルプをＢ型繊維状パルプとして用い、使い捨て紙タオル等の吸収性紙の連続湿式抄紙法が開示されている。ここでは、Ａ型繊維状パルプが、プロトン化状態とアルカリ金属カチオン交換状態とで異なる特性を有することに着目している。すなわちプロトン化状態では、機械的剪断力が比較的強い湿式抄紙工程及び部分的脱水工程での崩壊に対し抵抗性があり、アルカリ金属カチオン交換状態では熱分解に抵抗性がある。したがって、長網上で抄紙されるときは酸性下でプロトン化とし、次にアルカリ金属カチオン交換状態にして最終恒温乾燥することが述べられている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２４５７７７号公報
【特許文献２】特開２００３−２０１６５９号公報
【特許文献３】特開平３−１３０４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
乾式ニードルパンチング法によって得られたマットを基材として用いると、高温下等で天然繊維から揮発する低分子量脂肪酸によるにおいの発生がある。においの元の低分子量脂肪酸の代表は、すっぱいにおいの酢酸系、あるいは汗臭いにおいの吉草酸系である。一方、湿式抄紙法によって得られたマットを基材として用いる場合は、湿式プロセスの間に、天然繊維から揮発する低分子量脂肪酸等が水等に溶けて流出するので、においの発生を少なくすることができるが、水中に抽出された低分子量脂肪酸等によって、プロセス中の水等が汚染され、水等の循環リサイクルのために、多大のコストがかかる。また、乾式において、天然繊維の洗浄工程を付加することが考えられるが、乾式は水系をもともと使用しない前提で工程及び製造装置が構成されているので、新たに天然繊維洗浄システムを導入するためには、多大のコストがかかる。
【０００９】
このように、従来技術においては、天然繊維独特のにおいを抑制するためには、多大のコスト等を要する。
【００１０】
本発明の目的は、湿式抄紙法において、比較的安価な方法で、天然繊維独特のにおいを抑制することを可能にする天然繊維マットの製造装置及び天然繊維マットの製造方法を提供することである。他の目的は、湿式抄紙法において、天然繊維からの低分子量脂肪酸等によるプロセスの汚染を抑制することを可能とする天然繊維マットの製造装置及び天然繊維マットの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る天然繊維マットの製造装置は、天然繊維の洗浄槽と、洗浄され湿ったままの天然繊維を、界面活性剤を含む溶液に分散させる繊維分散槽と、バインダを、界面活性剤を含む溶液に分散させるバインダ分散槽と、天然繊維を分散させた溶液と、バインダを分散させた溶液とを混合する混合槽と、混合された天然繊維とバインダを含む溶液を移動網の上に流し、連続的なマットとする抄紙機と、連続的なマットの水分を蒸散させる乾燥機と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る天然繊維マットの製造装置において、洗浄槽は、洗浄液を循環させる循環経路と、洗浄液を中和するアルカリ中和剤を添加する中和剤添加部と、を有することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る天然繊維マットの製造装置において、洗浄槽は、洗浄液のｐＨを検出するｐＨ監視器を有し、中和剤添加部は、ｐＨ監視器の検出に応じて洗浄液を中性に維持するようにアルカリ中和剤を添加することが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る天然繊維マットの製造装置において、洗浄槽は、天然繊維としてケナフ繊維を洗浄し、バインダ分散槽は、バインダとしてポリプロピレン樹脂粉末を分散させることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る天然繊維マットの製造方法は、天然繊維を洗浄する繊維洗浄工程と、洗浄され湿ったままの天然繊維を、界面活性剤を含む溶液に分散させる繊維分散工程と、バインダを、界面活性剤を含む溶液に分散させるバインダ分散工程と、天然繊維を分散させた溶液と、バインダを分散させた溶液とを混合する混合工程と、混合された天然繊維とバインダを含む溶液を移動網の上に流し、連続的なマットとする抄紙工程と、連続的なマットの水分を蒸散させる乾燥工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成により、天然繊維を洗浄し、洗浄され湿ったままの天然繊維を、界面活性剤を含む溶液に分散させ、一方で、バインダを、界面活性剤を含む溶液に分散させ、天然繊維を分散させた溶液とバインダを分散させた溶液とを混合し、混合された天然繊維とバインダを含む溶液を移動網の上に流して連続的なマットとし、連続的なマットの水分を蒸散乾燥させて、天然繊維のマットを製造する。
【００１７】
上記構成により、従来知られている湿式抄紙法に接続する前工程として、天然繊維の洗浄工程を行うことができる洗浄槽を設け、洗浄槽で洗浄されて湿ったままの天然繊維を、界面活性剤を含む溶液に分散させる。このように分散工程の前段階で天然繊維を洗浄することで、従来の湿式抄紙法に、比較的容易に洗浄槽を接続でき、この洗浄によって、天然繊維独特のにおいを抑制することが可能になる。
【００１８】
また、洗浄槽は、洗浄液の循環経路と、洗浄液を中和するアルカリ中和剤を添加する中和剤添加部とを有するので、天然繊維を洗浄することで抽出される低分子量脂肪酸等によって酸性化された洗浄液を清浄化する。したがって、天然繊維を洗浄することで抽出される低分子量脂肪酸等の影響は洗浄槽のみでとどめることができ、また、洗浄槽の段階でも洗浄液はリサイクルできる。このように、湿式抄紙法において、天然繊維からの低分子量脂肪酸等によるプロセスの汚染を抑制することができる。
【００１９】
また、洗浄槽は、洗浄液のｐＨを検出するｐＨ監視器を有し、中和剤添加部は、ｐＨ監視器の検出に応じて洗浄液を中性に維持するようにアルカリ中和剤を添加するので、洗浄槽における洗浄液を自動的に清浄化でき、天然繊維からの低分子量脂肪酸等によるプロセスの汚染を抑制することができる。
【００２０】
また、洗浄槽は、天然繊維としてケナフ繊維を洗浄し、バインダ分散槽は、バインダとしてポリプロピレン樹脂粉末を分散させることとするので、一般的な材料を用いて、天然繊維独特のにおいが抑制された天然繊維マットを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１は、天然繊維マットの製造装置３０の構成を示す図である。図１には、天然繊維マットの製造装置３０の構成要素ではないが、天然繊維とバインダの原料から、ローラにまかれた状態のマットに至るまでのプロセスの途中における半製品等も図示されている。
【００２２】
天然繊維マットの製造装置３０は、未洗浄の天然繊維１０を洗浄するための洗浄槽４０と、洗浄され湿ったままの天然繊維を、界面活性剤を含む溶液に分散させる繊維分散槽６２と、バインダである熱可塑性樹脂パウダー１２を、界面活性剤を含む溶液に分散させるバインダ分散槽６４と、天然繊維を分散させた繊維分散液１４と、バインダを分散させたバインダ分散液１６とを混合する混合槽６６と、混合され繊維とバインダとを含む混合分散液１８を移動網の上に流し、連続的なマット２２とする抄紙機６８と、連続的なマット２２の水分を蒸散させる乾燥機７０と、乾燥されたマットを巻き取ってロール状マット２４とする巻取機７２を含んで構成される。
【００２３】
原材料の１つである未洗浄の天然繊維１０は、ケナフ繊維である。上記のように、ケナフ繊維としては、ケナフの幹の皮の部分である靭皮をはぎ、これを１本一本の繊維に開繊維したものを用いることができる。繊維の長さは、例えば５０ｍｍ程度である。生産現地等で、ごみ等を取り除くため、簡単な予備洗浄が行われてもよい。もちろん、未洗浄の天然繊維１０として、それ以外の天然繊維、例えば麻繊維等を用いてもよい。
【００２４】
原材料のもう１つは、バインダで、ここでは熱可塑性樹脂であるポリプロピレン（ＰＰ）のパウダーが用いられる。パウダーの大きさは、１ｍｍ以下の粒径、例えば２００μｍから５００μｍの平均粒径のものを用いることができる。バインダの材質は、熱可塑性樹脂であれば、それ以外のもの、たとえばポリエチレン（ＰＥ）、植物由来原料から製造されるポリ乳酸（ＰＬＡ）等であってもよい。
【００２５】
洗浄槽４０は、未洗浄の天然繊維１０を水と共に攪拌して洗浄する機能を有する洗浄装置である。洗浄槽４０の詳細な構成は、図２を用いて後に詳述する。洗浄槽４０で洗浄された天然繊維は、適当な供給路を通って繊維分散槽６２に送り込まれる。洗浄済みの天然繊維の搬送は、適度な水に載せて、搬送ポンプ等を用いて行うことができる。
【００２６】
繊維分散槽６２は、適当な界面活性剤を含む溶液を収容する槽で、これに洗浄槽４０で洗浄された天然繊維が湿ったままで投入され、適当に攪拌され、天然繊維を溶液中に均一に分散させる機能を有する。界面活性剤としては、天然繊維を水の中で凝集させない機能を有する適当なものを用いることができる。天然繊維を分散させた繊維分散液１４は、適当な供給路を通って混合槽６６に送り込まれる。供給路は、適当な供給パイプと、搬送ポンプ等で構成することができる。
【００２７】
バインダ分散槽６４は、適当な界面活性剤を含む溶液を収容する槽で、これに原料である熱可塑性樹脂パウダー１２が投入され、適当に攪拌され、熱可塑性樹脂パウダー１２を溶液中に均一に分散させる機能を有する。界面活性剤としては、熱可塑性樹脂パウダー１２を水の中で凝集させない機能を有する適当なものを用いることができる。バインダを分散させたバインダ分散液１６は、適当な供給路を通って混合槽６６に送り込まれる。供給路は、適当な供給パイプと、搬送ポンプ等で構成することができる。
【００２８】
混合槽６６は、繊維分散槽６２から送りこまれる繊維分散液１４と、バインダ分散槽６４から送りこまれるバインダ分散液１６とを収容する槽で、これらの溶液を適当な混合比で攪拌し、均一に分散させる機能を有する。混合比は、後工程の抄紙工程の能力を考慮して設定されるが、例えば、固形物の割合が１：１であるように設定することができる。すなわち、混合溶液の単位体積当りに含まれる混合天然繊維の量とバインダの量とが、同じ量となるように設定することができる。混合比の設定は、混合槽６６に接続される繊維分散槽６２からの供給路及びバインダ分散槽６４からの供給路にそれぞれ流量調整弁等を設け、それらの開度を調整することで行うことができる。混合槽６６において均一に分散された天然繊維とバインダを含む混合分散液１８は、適当な供給路を通って抄紙機６８に送り込まれる。供給路は、適当な供給パイプと、搬送ポンプ等で構成することができる。
【００２９】
抄紙機６８は、適当な粗さの網目を有する網部材が移動する装置で、混合槽６６からの溶液がその移動網の上方に供給され、固形物２０が網の上に残り、液体部分が網の下に流れ落ち、網の移動によって、適当な厚さのシート状のどろどろした固形物を連続的に抄き取る機能を有する。このような機能を有する装置は一般的に抄紙機と呼ばれているが、ここで抄紙といっているのは、固形物をシート状に抄き取ることを指しており、狭義の紙を抄くわけではない。抄き取られた連続的シート状の固形物は、ウェブ又はマット２２と呼ばれることがある。マット２２の厚さは、分散液の濃度と移動網の速度等で設定できる。例えば、上記のように、繊維とバインダの混合比を１：１とし、移動網の速度を１０ｍ／分として、１００ｍｍ程度の厚さのマット２２を連続的に得ることができる。また、マット２２の幅は、抄紙機６８の移動網の幅で設定でき、例えば２ｍ程度とすることができる。
【００３０】
乾燥機７０は、マット２２に含まれている水分を蒸散させる機能を有する加熱装置で、具体的には、コンベアが内部を移動する加熱炉で構成することができる。コンベアは、連続的に流れてくるマット２２を受け取れるように、抄紙機６８の移動網に接続されることが好ましい。乾燥は、バインダである熱可塑性樹脂の軟化点以上に設定する。例えば、１９０℃に設定することができる。乾燥機７０の長さは、バインダである熱可塑性樹脂が溶融し、繊維をバインダで結合するのに十分な時間と、マット２２に含まれる水分を蒸散させるのに十分な時間等の条件を考慮して設定することができる。乾燥と、バインダの溶融とを２段階で行えるように、乾燥機７０の搬送路に沿った温度分布を適当な階段状、あるいは適当な温度勾配とすることもできる。
【００３１】
巻取機７２は、乾燥し、繊維とバインダが適当に結合したマットをロール状マット２４として順次連続的に巻き取る機能を有する装置である。なお、巻取機７２で得られるロール状マット２４は、その後、適当な成形機にかけられ、例えば、ドアの内張り部材、天井部材、スピーカ等が取り付けられるパッケージトレイ等に用いられる基材の形状に成形される。
【００３２】
ここで洗浄槽４０について説明する。図２は、洗浄槽４０の詳細な構成を示す図である。洗浄槽４０は、繊維を含む洗浄液１１を収容するタンク４２と、タンク４２の底部５４から上部開口５６へ向かう洗浄液１１の循環経路４４と、循環経路４４の途中に設けられる洗浄液循環ポンプ４５と、洗浄液１１のｐＨを検出するｐＨ監視器４６と、ｐＨ監視器４６の検出に応じて洗浄液１１を中性に維持するようにアルカリ中和剤を添加する中和剤添加部４８と、洗浄液１１を攪拌する攪拌機５８とを含んで構成される。
【００３３】
タンク４２は、円筒状の上部枠と、上部枠に接続され、底に向かって先細のテーパとなるテーパ底部とから構成され、上部枠の上部が開口する溶液収容槽である。タンク４２のテーパ底部の適当な深さ位置にはフィルタ５０が設けられ、フィルタ５０の下側、すなわちタンク４２の底部５４には循環経路４４に接続される排出孔が設けられ、フィルタ５０の上側には、繊維分散槽６２への供給路に接続される繊維排出口５２が設けられる。なお、繊維排出口５２の先の供給路の途中に、繊維送出ポンプ６０が設けられる。フィルタ５０は、繊維を含む溶液を、繊維と、繊維を含まない溶液とに分離する機能を有する。かかるフィルタ５０としては、適当な粗さの網目を有する網部材を用いることができる。
【００３４】
循環経路４４は、上記のように、タンク４２の底部５４の排出口と、タンク４２の上部枠の上部開口５６との間に設けられる洗浄液循環パイプで、これによって洗浄液１１は、上部開口５６からタンク４２の内部に供給され、フィルタ５０を介して繊維が除かれた溶液となって、タンク４２の底部５４から再び上部開口５６に戻されて循環することができる。
【００３５】
洗浄液１１の始発液としては、水を用いることができる。したがって、洗浄槽４０を最初に稼動させるときには、図示されていない適当な水供給口から、タンク４２に水が張られる。そして、その後に、図１で説明したように、未洗浄の天然繊維１０が水の中に投入され、攪拌機５８で攪拌されると、天然繊維に含まれる水溶性の低分子量脂肪酸等が水に溶出する。したがって、洗浄槽４０が稼働中のタンク４２の中の洗浄液１１は、水と、繊維と、繊維から溶出した低分子量脂肪酸等を含む溶液となっている。洗浄液１１は、天然繊維に含まれる水溶性の低分子量脂肪酸等が溶出しやすいように、適当な温度の温水を用いてもよい。例えば、４０℃の温水を用いることができる。温水とするために、タンク４２にヒータ等を設けることができる。
【００３６】
ｐＨ監視器４６は、洗浄液１１のｐＨを検出し、その結果を中和剤添加部４８に伝達する機能を有する測定器である。かかるｐＨ監視器４６としては、電子式のｐＨ測定器を用いることができる。中和剤添加部４８は、ｐＨ監視器４６の検出結果に応じて、洗浄液１１に対し、酸性を中和するアルカリ中和剤を供給する機能を有する。アルカリ中和剤としては、アルカリ水溶液、例えばＮａＯＨ水溶液等を用いることができる。中和剤添加部４８のアルカリ中和剤の添加量は、洗浄液１１のｐＨが所定の範囲に維持するように、ｐＨ監視器４６の検出値をフィードバックして制御される。洗浄液１１が維持すべきｐＨの範囲としては、ほぼ中性から弱アルカリ性となることが望ましく、例えばｐＨ８からｐＨ９の範囲等に設定することができる。この例では、ｐＨ監視器４６がｐＨ９以上を検出するとアルカリ中和液が洗浄液１１に滴下され、ｐＨ監視器４６がｐＨ８以下になるとアルカリ中和液の滴下を止める制御とすることができる。
【００３７】
上記構成の天然繊維マットの製造装置３０の作用等について、図３のフローチャートを用いて説明する。図３は、天然繊維のにおいを抑制できる天然繊維マットの製造方法の各手順を示すフローチャートである。天然繊維のにおいを抑制できる天然繊維マットを製造するには、原料の１つである天然繊維を準備し（Ｓ１０）、洗浄を行う（Ｓ１２）。
【００３８】
洗浄は、上記のように、洗浄槽４０に始発洗浄液である水を張り、そこに未洗浄の天然繊維１０を投入し、攪拌機５８で攪拌することで行われる。始発洗浄液としては、単なる水を用いることができ、必要があれば水に適当な洗浄剤を添加してもよい。温水を用いることで洗浄能力が上昇する。水中で攪拌することで天然繊維に含まれるごみ等の異物が除去されるほか、水溶性の低分子量脂肪酸等が水中に溶解して天然繊維から離脱する。そのために洗浄液１１は酸性化するが、ｐＨ監視器４６によって所定のｐＨ閾値を超えることが検出されると、中和剤添加部４８の作用により、アルカリ中和液が洗浄液１１に滴下され、酸性が弱アルカリの方向に中和される。上記の例では、洗浄液１１がｐＨ９以上でアルカリ中和液の滴下が始まり、ｐＨ８で滴下が止められる。これにより、洗浄液１１は、ｐＨ８からｐＨ９の範囲の状態に維持される。
【００３９】
洗浄液１１は、洗浄液循環ポンプ４５の作用により、タンク４２の底部５４から上部開口５６へ循環されるが、その過程で、フィルタ５０によって繊維と溶液に分離される。フィルタ５０によって分離された繊維は、洗浄され湿った状態の天然繊維１３として、繊維送出ポンプ６０によって、繊維分散槽６２へ送出される。繊維分散槽６２においては、繊維分散が行われる（Ｓ１４）。すなわち、繊維分散槽６２には、界面活性剤を含む溶液が張られ、そこに洗浄槽４０から送出されてきた湿った洗浄済み天然繊維１３が投入され、適当な攪拌機等で攪拌される。
【００４０】
Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１４の工程と平行し、もう１つの原料であるバインダとして熱可塑性樹脂パウダー１２が準備され（Ｓ１６）、界面活性剤を含む溶液が張られたバインダ分散槽６４においてバインダが投入され、適当な攪拌機等で攪拌が行われてバインダ分散が行われる（Ｓ１８）。
【００４１】
Ｓ１４において得られた繊維分散液１４と、Ｓ１８において得られたバインダ分散液１６とは、混合槽６６において混合が行われる（Ｓ２０）。ここで繊維とバインダとが均一に分散された混合分散液１８は、抄紙機６８に送られ、固形物が抄き取られ、連続抄紙が行われる（Ｓ２２）。
【００４２】
Ｓ２２において得られた連続的マット２２は、乾燥機７０において連続乾燥が行われる（Ｓ２４）。ここではマット２２中の水分の蒸散と、バインダの溶融が行われ、繊維とバインダとが接合する。連続乾燥の条件は、上記のように、マット２２の温度がバインダである熱可塑性樹脂の軟化点以上となるようにし、そしてバインダである熱可塑性樹脂が溶融して繊維をバインダで結合するのに十分で、かつマット２２に含まれる水分を蒸散させるのに十分な時間の間、加熱を行うものとすることができる。
【００４３】
Ｓ２４に続いて、巻取機７２においてロール巻取が行われ、ロール状マット２４が得られる。なお、巻取機７２で得られるロール状マット２４は、その後、適当な成形機にかけられて、基材の所望形状に成形される。
【００４４】
この製造工程において、天然繊維は天然繊維洗浄工程（Ｓ１２）において十分に洗浄されて、においの源となる水溶性低分子量脂肪酸等が洗浄液１１に抽出される。また、洗浄液１１は、洗浄槽４０の範囲で循環し、ごくわずかの量が洗浄済みの天然繊維と共に繊維分散槽６２に持ち出されるのみである。したがって、繊維洗浄工程（Ｓ１２）以後の工程に、水溶性低分子量脂肪酸等はほとんど持ち込まれず、分散、混合、抄紙、水分蒸散等の湿式工程において、水溶性低分子量脂肪酸等の汚染を抑制することができる。
【００４５】
また、天然繊維洗浄工程（Ｓ１２）においては、上記のように、水溶性低分子量脂肪酸等が抽出されることと平行して、アルカリ水溶液等による中和が行われ、洗浄液１１が所定のｐＨの範囲に維持され、水溶性低分子量脂肪酸等に対する洗浄能力が維持される。これにより、洗浄液１１が循環でき、洗浄に必要な全体水量を少ないものとすることができる。また、洗浄液１１の循環は、洗浄槽４０の範囲にとどまり、天然繊維マットの製造装置３０全体を循環させる必要がないので、洗浄液循環ポンプ４５の容量を小型のものとすることができる。
【実施例１】
【００４６】
図４は、図３で説明した製造方法と、従来技術の製造方法とでそれぞれ天然繊維マットを製造し、その結果を比較した図である。ここで、実施例は、図２で説明した洗浄槽４０を備える図１の天然繊維マットの製造装置３０を用い、図３の製造手順によって製造した天然繊維マットである。この製造方法は、従来の湿式抄紙法に、洗浄液を中和でき循環できる洗浄槽を前工程側に接続したものに相当する。比較例は、従来技術のいわゆる乾式ニードルパンチ法によって製造した天然マットである。実施例と比較例において、天然繊維は同じケナフ繊維を用いた。バインダも同じポリプロピレンを用いたが、実施例においては、湿式抄紙法に適したパウダー状のものを用い、比較例においては乾式ニードルパンチ法に適した繊維状のものを用いた。天然繊維とバインダの含有質量比は、天然マットの単位面積当たり同量、すなわち、１：１とした。乾燥条件は、実施例と比較例で同じである。
【００４７】
それぞれ得られた天然繊維マットは、冷間プレス法により、所定の形状に成形された。所定の形状としては、車両用ドアの内張り部材に用いられる基材形状とした。そして、成形後の基材を、それぞれ車両の環境条件に含まれる範囲の高温下に置き、においの発生有無を検査するにおい試験を行った。その結果、比較例の基材においては、脂肪酸特有の酸っぱいにおいの発生が検出されたが、実施例の基材においては特に問題となるにおいは検出されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る実施の形態における天然繊維マットの製造装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態における洗浄槽の詳細な構成を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、天然繊維のにおいを抑制できる天然繊維マットの製造方法の各手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る実施の形態の製造方法と、従来技術の製造方法とでそれぞれ天然繊維マットを製造し、その結果を比較した図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 未洗浄の天然繊維、１１ 洗浄液、１２ 熱可塑性樹脂パウダー、１３ 洗浄済みの天然繊維、１４ 繊維分散液、１６ バインダ分散液、１８ 混合分散液、２０ 固形物、２２ マット、２４ ロール状マット、３０ 天然繊維マットの製造装置、４０ 洗浄槽、４２ タンク、４４ 循環経路、４５ 洗浄液循環ポンプ、４６ ｐＨ監視器、４８ 中和剤添加部、５０ フィルタ、５２ 繊維排出口、５４ 底部、５６ 上部開口、５８ 攪拌機、６０ 繊維送出ポンプ、６２ 繊維分散槽、６４ バインダ分散槽、６６ 混合槽、６８ 抄紙機、７０ 乾燥機、７２ 巻取機。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然繊維マットの製造装置及び天然繊維マットの製造方法に係り、特に湿式抄紙法を用いた天然繊維マットの製造装置及び天然繊維マットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の内装部材、例えばドアの内張り部材、天井部材、スピーカ等が取り付けられるパッケージトレイ等には、基材の上を表皮材で覆ったものが用いられる。表皮材は、車室内の乗客の視覚、触覚等に触れるので、適当な手触り、弾力性、雰囲気等が必要で、繊維系のファブリック、あるいはＰＶＣ（塩化ビニール）やＴＰＯ（サーモプラスチックポリオレフィン）等の樹脂系の材料等が用いられる。基材は、表皮材を支持するもので、適当な強度と厚みを有し、安価で軽量で製造が容易なものが求められる。かかる基材の材料としては、主にＰＰ（ポリプロピレン）等の樹脂系と、繊維系とが用いられる。繊維系の基材は、一般に、マトリクス要素としての繊維と、繊維を結合する熱可塑性樹脂であるバインダとで構成される。バインダとしては、パウダー状のものと、繊維状のものとがある。繊維状のバインダとしてはＰＰ繊維等が用いられる。また、繊維には、ガラス系の無機繊維、ポリエステル繊維等の有機系繊維、及びケナフや麻の天然繊維が用いられる。ケナフとは、１年で大きく成長するハイビスカス科の植物である。その靭皮を１本１本の繊維に開繊し、産地において例えば川や池で簡単な洗浄によってごみ等が除去されたものが基材の原材料として用いられる。また、天然繊維の麻には、例えばサイザル、ラミー、フラックス、ジュート等と呼ばれるものが用いられる。
【０００３】
天然繊維を用いた基材の製造方法としては、大別して湿式と乾式とがある。前者としては、天然繊維を界面活性剤等により分散させた繊維分散液と、バインダパウダーを分散させたバインダ分散液とを混合し、抄紙機上で抄いていわゆるウェブとし、これを板状に切断し、加熱してバインダを溶かす湿式抄紙法が知られている。また、後者としては、天然繊維と樹脂繊維とを混ぜて混綿とし、風で飛ばして、あるいはカードにして積層してウェブとし、これを加熱しながらニードルパンチによってマット化し、これを板状に切断し、加熱してバインダを溶かす乾式ニードルパンチング法が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、湿式処理で抗菌処理された天然繊維製品の製造方法等が開示されている。そこでは従来の湿式処理として、天然綿を界面活性剤で湿潤処理し、苛性ソーダ処理で汚れ、ホコリ、油、植物性物質及びその他の異物を洗浄除去し、リンスし、過酸化水素／熱湯バスで漂白し、さらにリンスし、ｐＨを調整し、仕上げ処理し、最終リンスし、乾燥後ベイル処理する工程が述べられている。そして、乾燥処理の前に、繊維に陽イオン結合する抗菌剤が加えられて水の中において摂氏約５１．７度で２０分攪拌されて、抗菌処理がされることが述べられている。また、別の抗菌剤についても述べられている。
【０００５】
また、特許文献２には、植物繊維特有の臭いの放散を解消し、吸水性、消臭性、生分解性を有し、廃棄物を燃焼炭化粉末化して再利用でき、深絞り可能な熱成形性、形状保持性及び寸法安定性に優れた自動車内装材用基材について述べられている。ここでは、ジュート繊維と融点１７０℃のポリ乳酸繊維とで混合繊維ウェブを形成し、これをニードルパンチ装置にかけて不織布とし、活性炭化粉末を散布しながら２００℃×３０分の熱処理で成形加工し、ジュート繊維間をポリ乳酸繊維の溶融によって固着し、それと同時に植物繊維の表面部分のペクチン、ヘミセルロースを熱分解し、植物繊維特有の臭いの発散を解消することが述べられている。
【０００６】
また、特許文献３には、ハイドロコロイド膨潤によって水により膨潤される重合体変性繊維状パルプをＡ型繊維状パルプとして、通常の製紙パルプをＢ型繊維状パルプとして用い、使い捨て紙タオル等の吸収性紙の連続湿式抄紙法が開示されている。ここでは、Ａ型繊維状パルプが、プロトン化状態とアルカリ金属カチオン交換状態とで異なる特性を有することに着目している。すなわちプロトン化状態では、機械的剪断力が比較的強い湿式抄紙工程及び部分的脱水工程での崩壊に対し抵抗性があり、アルカリ金属カチオン交換状態では熱分解に抵抗性がある。したがって、長網上で抄紙されるときは酸性下でプロトン化とし、次にアルカリ金属カチオン交換状態にして最終恒温乾燥することが述べられている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２４５７７７号公報
【特許文献２】特開２００３−２０１６５９号公報
【特許文献３】特開平３−１３０４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
乾式ニードルパンチング法によって得られたマットを基材として用いると、高温下等で天然繊維から揮発する低分子量脂肪酸によるにおいの発生がある。においの元の低分子量脂肪酸の代表は、すっぱいにおいの酢酸系、あるいは汗臭いにおいの吉草酸系である。一方、湿式抄紙法によって得られたマットを基材として用いる場合は、湿式プロセスの間に、天然繊維から揮発する低分子量脂肪酸等が水等に溶けて流出するので、においの発生を少なくすることができるが、水中に抽出された低分子量脂肪酸等によって、プロセス中の水等が汚染され、水等の循環リサイクルのために、多大のコストがかかる。また、乾式において、天然繊維の洗浄工程を付加することが考えられるが、乾式は水系をもともと使用しない前提で工程及び製造装置が構成されているので、新たに天然繊維洗浄システムを導入するためには、多大のコストがかかる。
【０００９】
このように、従来技術においては、天然繊維独特のにおいを抑制するためには、多大のコスト等を要する。
【００１０】
本発明の目的は、湿式抄紙法において、比較的安価な方法で、天然繊維独特のにおいを抑制することを可能にする天然繊維マットの製造装置及び天然繊維マットの製造方法を提供することである。他の目的は、湿式抄紙法において、天然繊維からの低分子量脂肪酸等によるプロセスの汚染を抑制することを可能とする天然繊維マットの製造装置及び天然繊維マットの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る天然繊維マットの製造装置は、天然繊維の洗浄槽と、洗浄され湿ったままの天然繊維を、界面活性剤を含む溶液に分散させる繊維分散槽と、バインダを、界面活性剤を含む溶液に分散させるバインダ分散槽と、天然繊維を分散させた溶液と、バインダを分散させた溶液とを混合する混合槽と、混合された天然繊維とバインダを含む溶液を移動網の上に流し、連続的なマットとする抄紙機と、連続的なマットの水分を蒸散させる乾燥機と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る天然繊維マットの製造装置において、洗浄槽は、洗浄液を循環させる循環経路と、洗浄液を中和するアルカリ中和剤を添加する中和剤添加部と、を有することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る天然繊維マットの製造装置において、洗浄槽は、洗浄液のｐＨを検出するｐＨ監視器を有し、中和剤添加部は、ｐＨ監視器の検出に応じて洗浄液を中性に維持するようにアルカリ中和剤を添加することが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る天然繊維マットの製造装置において、洗浄槽は、天然繊維としてケナフ繊維を洗浄し、バインダ分散槽は、バインダとしてポリプロピレン樹脂粉末を分散させることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る天然繊維マットの製造方法は、天然繊維を洗浄する繊維洗浄工程と、洗浄され湿ったままの天然繊維を、界面活性剤を含む溶液に分散させる繊維分散工程と、バインダを、界面活性剤を含む溶液に分散させるバインダ分散工程と、天然繊維を分散させた溶液と、バインダを分散させた溶液とを混合する混合工程と、混合された天然繊維とバインダを含む溶液を移動網の上に流し、連続的なマットとする抄紙工程と、連続的なマットの水分を蒸散させる乾燥工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成により、天然繊維を洗浄し、洗浄され湿ったままの天然繊維を、界面活性剤を含む溶液に分散させ、一方で、バインダを、界面活性剤を含む溶液に分散させ、天然繊維を分散させた溶液とバインダを分散させた溶液とを混合し、混合された天然繊維とバインダを含む溶液を移動網の上に流して連続的なマットとし、連続的なマットの水分を蒸散乾燥させて、天然繊維のマットを製造する。
【００１７】
上記構成により、従来知られている湿式抄紙法に接続する前工程として、天然繊維の洗浄工程を行うことができる洗浄槽を設け、洗浄槽で洗浄されて湿ったままの天然繊維を、界面活性剤を含む溶液に分散させる。このように分散工程の前段階で天然繊維を洗浄することで、従来の湿式抄紙法に、比較的容易に洗浄槽を接続でき、この洗浄によって、天然繊維独特のにおいを抑制することが可能になる。
【００１８】
また、洗浄槽は、洗浄液の循環経路と、洗浄液を中和するアルカリ中和剤を添加する中和剤添加部とを有するので、天然繊維を洗浄することで抽出される低分子量脂肪酸等によって酸性化された洗浄液を清浄化する。したがって、天然繊維を洗浄することで抽出される低分子量脂肪酸等の影響は洗浄槽のみでとどめることができ、また、洗浄槽の段階でも洗浄液はリサイクルできる。このように、湿式抄紙法において、天然繊維からの低分子量脂肪酸等によるプロセスの汚染を抑制することができる。
【００１９】
また、洗浄槽は、洗浄液のｐＨを検出するｐＨ監視器を有し、中和剤添加部は、ｐＨ監視器の検出に応じて洗浄液を中性に維持するようにアルカリ中和剤を添加するので、洗浄槽における洗浄液を自動的に清浄化でき、天然繊維からの低分子量脂肪酸等によるプロセスの汚染を抑制することができる。
【００２０】
また、洗浄槽は、天然繊維としてケナフ繊維を洗浄し、バインダ分散槽は、バインダとしてポリプロピレン樹脂粉末を分散させることとするので、一般的な材料を用いて、天然繊維独特のにおいが抑制された天然繊維マットを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１は、天然繊維マットの製造装置３０の構成を示す図である。図１には、天然繊維マットの製造装置３０の構成要素ではないが、天然繊維とバインダの原料から、ローラにまかれた状態のマットに至るまでのプロセスの途中における半製品等も図示されている。
【００２２】
天然繊維マットの製造装置３０は、未洗浄の天然繊維１０を洗浄するための洗浄槽４０と、洗浄され湿ったままの天然繊維を、界面活性剤を含む溶液に分散させる繊維分散槽６２と、バインダである熱可塑性樹脂パウダー１２を、界面活性剤を含む溶液に分散させるバインダ分散槽６４と、天然繊維を分散させた繊維分散液１４と、バインダを分散させたバインダ分散液１６とを混合する混合槽６６と、混合され繊維とバインダとを含む混合分散液１８を移動網の上に流し、連続的なマット２２とする抄紙機６８と、連続的なマット２２の水分を蒸散させる乾燥機７０と、乾燥されたマットを巻き取ってロール状マット２４とする巻取機７２を含んで構成される。
【００２３】
原材料の１つである未洗浄の天然繊維１０は、ケナフ繊維である。上記のように、ケナフ繊維としては、ケナフの幹の皮の部分である靭皮をはぎ、これを１本一本の繊維に開繊維したものを用いることができる。繊維の長さは、例えば５０ｍｍ程度である。生産現地等で、ごみ等を取り除くため、簡単な予備洗浄が行われてもよい。もちろん、未洗浄の天然繊維１０として、それ以外の天然繊維、例えば麻繊維等を用いてもよい。
【００２４】
原材料のもう１つは、バインダで、ここでは熱可塑性樹脂であるポリプロピレン（ＰＰ）のパウダーが用いられる。パウダーの大きさは、１ｍｍ以下の粒径、例えば２００μｍから５００μｍの平均粒径のものを用いることができる。バインダの材質は、熱可塑性樹脂であれば、それ以外のもの、たとえばポリエチレン（ＰＥ）、植物由来原料から製造されるポリ乳酸（ＰＬＡ）等であってもよい。
【００２５】
洗浄槽４０は、未洗浄の天然繊維１０を水と共に攪拌して洗浄する機能を有する洗浄装置である。洗浄槽４０の詳細な構成は、図２を用いて後に詳述する。洗浄槽４０で洗浄された天然繊維は、適当な供給路を通って繊維分散槽６２に送り込まれる。洗浄済みの天然繊維の搬送は、適度な水に載せて、搬送ポンプ等を用いて行うことができる。
【００２６】
繊維分散槽６２は、適当な界面活性剤を含む溶液を収容する槽で、これに洗浄槽４０で洗浄された天然繊維が湿ったままで投入され、適当に攪拌され、天然繊維を溶液中に均一に分散させる機能を有する。界面活性剤としては、天然繊維を水の中で凝集させない機能を有する適当なものを用いることができる。天然繊維を分散させた繊維分散液１４は、適当な供給路を通って混合槽６６に送り込まれる。供給路は、適当な供給パイプと、搬送ポンプ等で構成することができる。
【００２７】
バインダ分散槽６４は、適当な界面活性剤を含む溶液を収容する槽で、これに原料である熱可塑性樹脂パウダー１２が投入され、適当に攪拌され、熱可塑性樹脂パウダー１２を溶液中に均一に分散させる機能を有する。界面活性剤としては、熱可塑性樹脂パウダー１２を水の中で凝集させない機能を有する適当なものを用いることができる。バインダを分散させたバインダ分散液１６は、適当な供給路を通って混合槽６６に送り込まれる。供給路は、適当な供給パイプと、搬送ポンプ等で構成することができる。
【００２８】
混合槽６６は、繊維分散槽６２から送りこまれる繊維分散液１４と、バインダ分散槽６４から送りこまれるバインダ分散液１６とを収容する槽で、これらの溶液を適当な混合比で攪拌し、均一に分散させる機能を有する。混合比は、後工程の抄紙工程の能力を考慮して設定されるが、例えば、固形物の割合が１：１であるように設定することができる。すなわち、混合溶液の単位体積当りに含まれる混合天然繊維の量とバインダの量とが、同じ量となるように設定することができる。混合比の設定は、混合槽６６に接続される繊維分散槽６２からの供給路及びバインダ分散槽６４からの供給路にそれぞれ流量調整弁等を設け、それらの開度を調整することで行うことができる。混合槽６６において均一に分散された天然繊維とバインダを含む混合分散液１８は、適当な供給路を通って抄紙機６８に送り込まれる。供給路は、適当な供給パイプと、搬送ポンプ等で構成することができる。
【００２９】
抄紙機６８は、適当な粗さの網目を有する網部材が移動する装置で、混合槽６６からの溶液がその移動網の上方に供給され、固形物２０が網の上に残り、液体部分が網の下に流れ落ち、網の移動によって、適当な厚さのシート状のどろどろした固形物を連続的に抄き取る機能を有する。このような機能を有する装置は一般的に抄紙機と呼ばれているが、ここで抄紙といっているのは、固形物をシート状に抄き取ることを指しており、狭義の紙を抄くわけではない。抄き取られた連続的シート状の固形物は、ウェブ又はマット２２と呼ばれることがある。マット２２の厚さは、分散液の濃度と移動網の速度等で設定できる。例えば、上記のように、繊維とバインダの混合比を１：１とし、移動網の速度を１０ｍ／分として、１００ｍｍ程度の厚さのマット２２を連続的に得ることができる。また、マット２２の幅は、抄紙機６８の移動網の幅で設定でき、例えば２ｍ程度とすることができる。
【００３０】
乾燥機７０は、マット２２に含まれている水分を蒸散させる機能を有する加熱装置で、具体的には、コンベアが内部を移動する加熱炉で構成することができる。コンベアは、連続的に流れてくるマット２２を受け取れるように、抄紙機６８の移動網に接続されることが好ましい。乾燥は、バインダである熱可塑性樹脂の軟化点以上に設定する。例えば、１９０℃に設定することができる。乾燥機７０の長さは、バインダである熱可塑性樹脂が溶融し、繊維をバインダで結合するのに十分な時間と、マット２２に含まれる水分を蒸散させるのに十分な時間等の条件を考慮して設定することができる。乾燥と、バインダの溶融とを２段階で行えるように、乾燥機７０の搬送路に沿った温度分布を適当な階段状、あるいは適当な温度勾配とすることもできる。
【００３１】
巻取機７２は、乾燥し、繊維とバインダが適当に結合したマットをロール状マット２４として順次連続的に巻き取る機能を有する装置である。なお、巻取機７２で得られるロール状マット２４は、その後、適当な成形機にかけられ、例えば、ドアの内張り部材、天井部材、スピーカ等が取り付けられるパッケージトレイ等に用いられる基材の形状に成形される。
【００３２】
ここで洗浄槽４０について説明する。図２は、洗浄槽４０の詳細な構成を示す図である。洗浄槽４０は、繊維を含む洗浄液１１を収容するタンク４２と、タンク４２の底部５４から上部開口５６へ向かう洗浄液１１の循環経路４４と、循環経路４４の途中に設けられる洗浄液循環ポンプ４５と、洗浄液１１のｐＨを検出するｐＨ監視器４６と、ｐＨ監視器４６の検出に応じて洗浄液１１を中性に維持するようにアルカリ中和剤を添加する中和剤添加部４８と、洗浄液１１を攪拌する攪拌機５８とを含んで構成される。
【００３３】
タンク４２は、円筒状の上部枠と、上部枠に接続され、底に向かって先細のテーパとなるテーパ底部とから構成され、上部枠の上部が開口する溶液収容槽である。タンク４２のテーパ底部の適当な深さ位置にはフィルタ５０が設けられ、フィルタ５０の下側、すなわちタンク４２の底部５４には循環経路４４に接続される排出孔が設けられ、フィルタ５０の上側には、繊維分散槽６２への供給路に接続される繊維排出口５２が設けられる。なお、繊維排出口５２の先の供給路の途中に、繊維送出ポンプ６０が設けられる。フィルタ５０は、繊維を含む溶液を、繊維と、繊維を含まない溶液とに分離する機能を有する。かかるフィルタ５０としては、適当な粗さの網目を有する網部材を用いることができる。
【００３４】
循環経路４４は、上記のように、タンク４２の底部５４の排出口と、タンク４２の上部枠の上部開口５６との間に設けられる洗浄液循環パイプで、これによって洗浄液１１は、上部開口５６からタンク４２の内部に供給され、フィルタ５０を介して繊維が除かれた溶液となって、タンク４２の底部５４から再び上部開口５６に戻されて循環することができる。
【００３５】
洗浄液１１の始発液としては、水を用いることができる。したがって、洗浄槽４０を最初に稼動させるときには、図示されていない適当な水供給口から、タンク４２に水が張られる。そして、その後に、図１で説明したように、未洗浄の天然繊維１０が水の中に投入され、攪拌機５８で攪拌されると、天然繊維に含まれる水溶性の低分子量脂肪酸等が水に溶出する。したがって、洗浄槽４０が稼働中のタンク４２の中の洗浄液１１は、水と、繊維と、繊維から溶出した低分子量脂肪酸等を含む溶液となっている。洗浄液１１は、天然繊維に含まれる水溶性の低分子量脂肪酸等が溶出しやすいように、適当な温度の温水を用いてもよい。例えば、４０℃の温水を用いることができる。温水とするために、タンク４２にヒータ等を設けることができる。
【００３６】
ｐＨ監視器４６は、洗浄液１１のｐＨを検出し、その結果を中和剤添加部４８に伝達する機能を有する測定器である。かかるｐＨ監視器４６としては、電子式のｐＨ測定器を用いることができる。中和剤添加部４８は、ｐＨ監視器４６の検出結果に応じて、洗浄液１１に対し、酸性を中和するアルカリ中和剤を供給する機能を有する。アルカリ中和剤としては、アルカリ水溶液、例えばＮａＯＨ水溶液等を用いることができる。中和剤添加部４８のアルカリ中和剤の添加量は、洗浄液１１のｐＨが所定の範囲に維持するように、ｐＨ監視器４６の検出値をフィードバックして制御される。洗浄液１１が維持すべきｐＨの範囲としては、ほぼ中性から弱アルカリ性となることが望ましく、例えばｐＨ８からｐＨ９の範囲等に設定することができる。この例では、ｐＨ監視器４６がｐＨ９以上を検出するとアルカリ中和液が洗浄液１１に滴下され、ｐＨ監視器４６がｐＨ８以下になるとアルカリ中和液の滴下を止める制御とすることができる。
【００３７】
上記構成の天然繊維マットの製造装置３０の作用等について、図３のフローチャートを用いて説明する。図３は、天然繊維のにおいを抑制できる天然繊維マットの製造方法の各手順を示すフローチャートである。天然繊維のにおいを抑制できる天然繊維マットを製造するには、原料の１つである天然繊維を準備し（Ｓ１０）、洗浄を行う（Ｓ１２）。
【００３８】
洗浄は、上記のように、洗浄槽４０に始発洗浄液である水を張り、そこに未洗浄の天然繊維１０を投入し、攪拌機５８で攪拌することで行われる。始発洗浄液としては、単なる水を用いることができ、必要があれば水に適当な洗浄剤を添加してもよい。温水を用いることで洗浄能力が上昇する。水中で攪拌することで天然繊維に含まれるごみ等の異物が除去されるほか、水溶性の低分子量脂肪酸等が水中に溶解して天然繊維から離脱する。そのために洗浄液１１は酸性化するが、ｐＨ監視器４６によって所定のｐＨ閾値を超えることが検出されると、中和剤添加部４８の作用により、アルカリ中和液が洗浄液１１に滴下され、酸性が弱アルカリの方向に中和される。上記の例では、洗浄液１１がｐＨ９以上でアルカリ中和液の滴下が始まり、ｐＨ８で滴下が止められる。これにより、洗浄液１１は、ｐＨ８からｐＨ９の範囲の状態に維持される。
【００３９】
洗浄液１１は、洗浄液循環ポンプ４５の作用により、タンク４２の底部５４から上部開口５６へ循環されるが、その過程で、フィルタ５０によって繊維と溶液に分離される。フィルタ５０によって分離された繊維は、洗浄され湿った状態の天然繊維１３として、繊維送出ポンプ６０によって、繊維分散槽６２へ送出される。繊維分散槽６２においては、繊維分散が行われる（Ｓ１４）。すなわち、繊維分散槽６２には、界面活性剤を含む溶液が張られ、そこに洗浄槽４０から送出されてきた湿った洗浄済み天然繊維１３が投入され、適当な攪拌機等で攪拌される。
【００４０】
Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ１４の工程と平行し、もう１つの原料であるバインダとして熱可塑性樹脂パウダー１２が準備され（Ｓ１６）、界面活性剤を含む溶液が張られたバインダ分散槽６４においてバインダが投入され、適当な攪拌機等で攪拌が行われてバインダ分散が行われる（Ｓ１８）。
【００４１】
Ｓ１４において得られた繊維分散液１４と、Ｓ１８において得られたバインダ分散液１６とは、混合槽６６において混合が行われる（Ｓ２０）。ここで繊維とバインダとが均一に分散された混合分散液１８は、抄紙機６８に送られ、固形物が抄き取られ、連続抄紙が行われる（Ｓ２２）。
【００４２】
Ｓ２２において得られた連続的マット２２は、乾燥機７０において連続乾燥が行われる（Ｓ２４）。ここではマット２２中の水分の蒸散と、バインダの溶融が行われ、繊維とバインダとが接合する。連続乾燥の条件は、上記のように、マット２２の温度がバインダである熱可塑性樹脂の軟化点以上となるようにし、そしてバインダである熱可塑性樹脂が溶融して繊維をバインダで結合するのに十分で、かつマット２２に含まれる水分を蒸散させるのに十分な時間の間、加熱を行うものとすることができる。
【００４３】
Ｓ２４に続いて、巻取機７２においてロール巻取が行われ、ロール状マット２４が得られる。なお、巻取機７２で得られるロール状マット２４は、その後、適当な成形機にかけられて、基材の所望形状に成形される。
【００４４】
この製造工程において、天然繊維は天然繊維洗浄工程（Ｓ１２）において十分に洗浄されて、においの源となる水溶性低分子量脂肪酸等が洗浄液１１に抽出される。また、洗浄液１１は、洗浄槽４０の範囲で循環し、ごくわずかの量が洗浄済みの天然繊維と共に繊維分散槽６２に持ち出されるのみである。したがって、繊維洗浄工程（Ｓ１２）以後の工程に、水溶性低分子量脂肪酸等はほとんど持ち込まれず、分散、混合、抄紙、水分蒸散等の湿式工程において、水溶性低分子量脂肪酸等の汚染を抑制することができる。
【００４５】
また、天然繊維洗浄工程（Ｓ１２）においては、上記のように、水溶性低分子量脂肪酸等が抽出されることと平行して、アルカリ水溶液等による中和が行われ、洗浄液１１が所定のｐＨの範囲に維持され、水溶性低分子量脂肪酸等に対する洗浄能力が維持される。これにより、洗浄液１１が循環でき、洗浄に必要な全体水量を少ないものとすることができる。また、洗浄液１１の循環は、洗浄槽４０の範囲にとどまり、天然繊維マットの製造装置３０全体を循環させる必要がないので、洗浄液循環ポンプ４５の容量を小型のものとすることができる。
【実施例１】
【００４６】
図４は、図３で説明した製造方法と、従来技術の製造方法とでそれぞれ天然繊維マットを製造し、その結果を比較した図である。ここで、実施例は、図２で説明した洗浄槽４０を備える図１の天然繊維マットの製造装置３０を用い、図３の製造手順によって製造した天然繊維マットである。この製造方法は、従来の湿式抄紙法に、洗浄液を中和でき循環できる洗浄槽を前工程側に接続したものに相当する。比較例は、従来技術のいわゆる乾式ニードルパンチ法によって製造した天然マットである。実施例と比較例において、天然繊維は同じケナフ繊維を用いた。バインダも同じポリプロピレンを用いたが、実施例においては、湿式抄紙法に適したパウダー状のものを用い、比較例においては乾式ニードルパンチ法に適した繊維状のものを用いた。天然繊維とバインダの含有質量比は、天然マットの単位面積当たり同量、すなわち、１：１とした。乾燥条件は、実施例と比較例で同じである。
【００４７】
それぞれ得られた天然繊維マットは、冷間プレス法により、所定の形状に成形された。所定の形状としては、車両用ドアの内張り部材に用いられる基材形状とした。そして、成形後の基材を、それぞれ車両の環境条件に含まれる範囲の高温下に置き、においの発生有無を検査するにおい試験を行った。その結果、比較例の基材においては、脂肪酸特有の酸っぱいにおいの発生が検出されたが、実施例の基材においては特に問題となるにおいは検出されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る実施の形態における天然繊維マットの製造装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態における洗浄槽の詳細な構成を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、天然繊維のにおいを抑制できる天然繊維マットの製造方法の各手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る実施の形態の製造方法と、従来技術の製造方法とでそれぞれ天然繊維マットを製造し、その結果を比較した図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 未洗浄の天然繊維、１１ 洗浄液、１２ 熱可塑性樹脂パウダー、１３ 洗浄済みの天然繊維、１４ 繊維分散液、１６ バインダ分散液、１８ 混合分散液、２０ 固形物、２２ マット、２４ ロール状マット、３０ 天然繊維マットの製造装置、４０ 洗浄槽、４２ タンク、４４ 循環経路、４５ 洗浄液循環ポンプ、４６ ｐＨ監視器、４８ 中和剤添加部、５０ フィルタ、５２ 繊維排出口、５４ 底部、５６ 上部開口、５８ 攪拌機、６０ 繊維送出ポンプ、６２ 繊維分散槽、６４ バインダ分散槽、６６ 混合槽、６８ 抄紙機、７０ 乾燥機、７２ 巻取機。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然繊維の洗浄槽と、
洗浄され湿ったままの天然繊維を、界面活性剤を含む溶液に分散させる繊維分散槽と、
バインダを、界面活性剤を含む溶液に分散させるバインダ分散槽と、
天然繊維を分散させた溶液と、バインダを分散させた溶液とを混合する混合槽と、
混合された天然繊維とバインダを含む溶液を移動網の上に流し、連続的なマットとする抄紙機と、
連続的なマットの水分を蒸散させる乾燥機と、
を含むことを特徴とする天然繊維マットの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の天然繊維マットの製造装置において、
洗浄槽は、
洗浄液を循環させる循環経路と、
洗浄液を中和するアルカリ中和剤を添加する中和剤添加部と、
を有することを特徴とする天然繊維マットの製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載の天然繊維マットの製造装置において、
洗浄槽は、
洗浄液のｐＨを検出するｐＨ監視器を有し、
中和剤添加部は、ｐＨ監視器の検出に応じて洗浄液を中性に維持するようにアルカリ中和剤を添加することを特徴とする天然繊維マットの製造装置。
【請求項４】
請求項２に記載の天然繊維マットの製造装置において、
洗浄槽は、天然繊維としてケナフ繊維を洗浄し、
バインダ分散槽は、バインダとしてポリプロピレン樹脂粉末を分散させることを特徴とする天然繊維マットの製造装置。
【請求項５】
天然繊維を洗浄する繊維洗浄工程と、
洗浄され湿ったままの天然繊維を、界面活性剤を含む溶液に分散させる繊維分散工程と、
バインダを、界面活性剤を含む溶液に分散させるバインダ分散工程と、
天然繊維を分散させた溶液と、バインダを分散させた溶液とを混合する混合工程と、
混合された天然繊維とバインダを含む溶液を移動網の上に流し、連続的なマットとする抄紙工程と、
連続的なマットの水分を蒸散させる乾燥工程と、
を含むことを特徴とする天然繊維マットの製造方法。
【請求項１】
天然繊維の洗浄槽と、
洗浄され湿ったままの天然繊維を、界面活性剤を含む溶液に分散させる繊維分散槽と、
バインダを、界面活性剤を含む溶液に分散させるバインダ分散槽と、
天然繊維を分散させた溶液と、バインダを分散させた溶液とを混合する混合槽と、
混合された天然繊維とバインダを含む溶液を移動網の上に流し、連続的なマットとする抄紙機と、
連続的なマットの水分を蒸散させる乾燥機と、
を含むことを特徴とする天然繊維マットの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の天然繊維マットの製造装置において、
洗浄槽は、
洗浄液を循環させる循環経路と、
洗浄液を中和するアルカリ中和剤を添加する中和剤添加部と、
を有することを特徴とする天然繊維マットの製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載の天然繊維マットの製造装置において、
洗浄槽は、
洗浄液のｐＨを検出するｐＨ監視器を有し、
中和剤添加部は、ｐＨ監視器の検出に応じて洗浄液を中性に維持するようにアルカリ中和剤を添加することを特徴とする天然繊維マットの製造装置。
【請求項４】
請求項２に記載の天然繊維マットの製造装置において、
洗浄槽は、天然繊維としてケナフ繊維を洗浄し、
バインダ分散槽は、バインダとしてポリプロピレン樹脂粉末を分散させることを特徴とする天然繊維マットの製造装置。
【請求項５】
天然繊維を洗浄する繊維洗浄工程と、
洗浄され湿ったままの天然繊維を、界面活性剤を含む溶液に分散させる繊維分散工程と、
バインダを、界面活性剤を含む溶液に分散させるバインダ分散工程と、
天然繊維を分散させた溶液と、バインダを分散させた溶液とを混合する混合工程と、
混合された天然繊維とバインダを含む溶液を移動網の上に流し、連続的なマットとする抄紙工程と、
連続的なマットの水分を蒸散させる乾燥工程と、
を含むことを特徴とする天然繊維マットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１０６３７２（Ｐ２００８−１０６３７２Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８７１４８（Ｐ２００６−２８７１４８）
【出願日】平成１８年１０月２３日（２００６．１０．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５９５０３０３５４）ケープラシート株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２３日（２００６．１０．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５９５０３０３５４）ケープラシート株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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