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公開番号2025051802
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-07
出願番号2023148542
出願日2023-09-13
発明の名称複合材料およびこれを用いた3Dプリンタ用のフィラメント、複合材料の製造方法
出願人三洋化成工業株式会社,明和製紙原料株式会社
代理人弁理士法人サトー
主分類B29C 64/118 20170101AFI20250331BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】含まれる臭気を大幅に低減し、安価で実用性が高い複合材料およびこれを用いた3Dプリンタ用のフィラメントを提供する。
【解決手段】複合材料は、熱可塑性樹脂と、古紙材と、消臭剤とを含む。古紙材は、古紙を由来とする繊維成分を含み、前記熱可塑性樹脂に分散する。消臭剤は、低分子量の無機系の材料であり、前記熱可塑性樹脂と前記古紙材との混合によって生じる臭気を低減する。消臭剤は、3質量%未満が添加される。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項1】
熱可塑性樹脂と、
古紙を由来とする繊維成分を含み、前記熱可塑性樹脂に分散する古紙材と、
低分子量の無機系の材料であり、前記熱可塑性樹脂と前記古紙材との混合によって生じる臭気を低減する3質量%未満の消臭剤と、
を含む、
複合材料。
続きを表示(約 300 文字)【請求項2】
前記消臭剤は、酸化チタンまたは酸化チタンを含む混合物である、
請求項1記載の複合材料。
【請求項3】
請求項1または2記載の複合材料で形成されている、
3Dプリンタ用のフィラメント。
【請求項4】
古紙を由来とする繊維成分を含む古紙材と、無機系の消臭剤とを混合して、予混合物を生成する第一混合段階と、
前記第一混合段階で生成された前記予混合物と、熱可塑性樹脂とを、加熱しながら混合して、前記熱可塑性樹脂に前記混合物が前記熱可塑性樹脂に分散した最終混合物を生成する第二混合段階と、
を含む複合材料の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本実施形態は、複合材料およびこれを用いた3Dプリンタ用のフィラメント、複合材料の製造方法に関する。
続きを表示(約 2,300 文字)【背景技術】
【0002】
従来、複合材料として、熱可塑性樹脂に繊維材を添加したものが公知である(特許文献1)。このような複合材料は、天然のバイオマス材料の利用と、合成樹脂の使用量の低減の観点から、さらなる利用の拡大が求められている。例えば純粋なパルプやセルロース、これらを由来とするカーボンナノファイバー(CNF)を用いて複合材料を形成する場合、材料を精製するために多量の二酸化炭素の排出を招くという問題がある。また、これらの材料は精製度が高いことから、高価であるという問題がある。そこで、古紙などのように精製度が低く安価な繊維材の使用が求められている。
【0003】
しかしながら、古紙は、例えば新聞紙、段ボールあるいは雑紙など多様な紙を由来とする。そのため、純粋なセルロース成分だけでなく、インクや表面のコーティング剤などの無機物および有機物を含んでいる。これら古紙に含まれる無機物や有機物は、熱可塑性樹脂に混合する際に分解や変性を生じる。その結果、古紙を混合した複合材料は、古紙を由来とする特有の臭気成分を含んでおり、実用には耐えがたい臭気を生じるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2003-326556号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
そこで、含まれる臭気を大幅に低減し、安価で実用性が高い複合材料およびこれを用いた3Dプリンタ用のフィラメントを提供することを目的とする。
また、簡単な工程で含まれる臭気を大幅に低減し、実用性が高い複合材料の製造方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
一実施形態による複合材料は、消臭剤を含んでいる。熱可塑性樹脂に古紙を混合する場合、熱可塑性樹脂および古紙は、熱可塑性樹脂の溶融のために加熱される。そのため、古紙に含まれる有機物は、分解や変性し、悪臭成分を発生する。この悪臭成分は、生成した複合材料から生じ、複合材料の品質低下の要因となる。一実施形態による複合材料の場合、混合される熱可塑性樹脂および古紙に、消臭剤を加えることにより、加熱によって生じる悪臭成分は消臭剤によってさらに分解および吸収される。そのため、生成した複合材料から生じる悪臭成分は、大幅に低減される。また、繊維材として古紙を用いる場合でも、古紙の精製は不要である。したがって、含まれる臭気を大幅に低減することができ、安価で実用性を高めることができる。
【0007】
また、一実施形態による複合材料の製造方法では、古紙材と消臭剤とを混合して予混合物を生成している。これにより、熱可塑性樹脂に古紙材を加えて加熱しても、加熱によって生じる悪臭成分は消臭剤によって分解および吸収される。そのため、複合材料から発生する悪臭成分は、古紙材へ消臭剤の混合という簡単な工程で低減される。したがって、簡単な工程で含まれる臭気を大幅に低減し、実用性が高い複合材料の製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
一実施形態による複合材料に混合される古紙材の一例を示す写真に基づく図
消臭の処理を施さない複合材料から発生する臭気を含むガスクロマトグラフを示す概略図
一実施形態による複合材料の製造方法の流れを示す概略図
一実施形態による複合材料の製造方法の流れを示す概略図
一実施形態による複合材料の実施例および比較例の試験結果を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、複合材料の実施形態を図面に基づいて説明する。
複合材料は、熱可塑性樹脂、古紙材および消臭剤を含んでいる。熱可塑性樹脂は、汎用される各種の樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂は、例えばポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンが用いられる。この他に、熱可塑性樹脂は、ポリスチレン樹脂やPET樹脂などの汎用樹脂を用いてもよい。複合材料は、例えば線状または棒状などに成形することにより、3Dプリンタのフィラメントとして用いられる。また、複合材料は、例えばチップ状やペレット状に粉砕して、樹脂成形の材料としてもよい。
【0010】
古紙材は、古紙を由来とする繊維成分を含んでいる。古紙材は、例えば家庭や事業体から、それらで消費された紙をリサイクルなどの目的で回収することによって得られる。回収された古紙は、例えば樹脂や金属などの紙成分以外の不純物を除去した後、破砕される。古紙材は、例えば図1に示すように古紙を破砕した際に破砕機などに残留する細かな繊維状のものであり、埃に近似した外観を示す。ここで、具体的に、古紙とは、環境省「環境物品等の調達の推進に関する基本方針」(令和5年2月24日変更閣議決定)によれば、市中回収古紙と産業古紙とを含むものである。市中回収古紙とは、例えば店舗、事務所および家庭などから発生する使用済みの紙であって、紙製造事業者により再利用する紙の原料として使用されるものである。この場合、市中回収古紙は、商品として出荷され、流通段階を経て生産者に回収されるものも含まれる。また、産業古紙とは、原紙の製紙工程後の加工工程から発生するものであり、紙製造事業者により再利用する紙の原料として使用されるものである。したがって、古紙とは、例えば新聞紙、段ボール、雑紙、雑紙および飲料用紙パックなどを意味する。
(【0011】以降は省略されています)

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