CN103917346A - 同时成型和装饰的纤维成型品及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够进行美丽装饰的同时成型和装饰的纤维成型品及其制造方法，在整个面上形成细微皱纹而使外观上的尺寸变小的易成型纸（1）上事先形成图案（2），将易成型纸（1）夹持于模具（3）上，接着将模具闭合，接着将在纤维性主材料中添加高分子粘结材料和水而进行混炼的混合物作为成型材料（5）使用，向已加热的模具（3）的型腔（4）内填充成型材料（5），接着在模具（3）的分离面之间形成0.02～0.50mm的间隙，将在所述型腔（4）内发生的水蒸气从该间隙排放而将成型材料（5）进行干燥而使其固化，接着将模具打开而得到易成型纸（1）在表面上被一体成型的纤维成型品（6）。

Description

同时成型和装饰的纤维成型品及其制造方法

技术领域

本发明涉及同时成型和装饰的纤维成型品及其制造方法，尤其涉及能够进行美丽的装饰的同时成型和装饰的纤维成型品及其制造方法。

背景技术

目前，作为纤维成型品的制造方法公开有如下的装饰纤维成型品的制造方法（例如，参照专利文献1～2）：其中，将在纤维性主材料中添加高分子粘结材料和水而进行混炼的混合物作为成型材料来使用，并向加热的模具型腔内填充所述成型材料，接着在所述模具的分离面之间形成0.02～0.50mm的间隙，将在所述型腔内发生的水蒸气从该间隙排放而对所述成型材料进行干燥而使其固化，由此得到纤维成型品。

作为在上述制造方法中使用的纤维性主材料多使用纸浆，因此将上述纤维成型品的制造方法还可称之为纸浆注射成型（Pulp Injection Molding（纸浆塑模）、PIM（注册商标））。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：专利2916136号公报

专利文献2：专利3084216号公报

发明内容

在如上所述的现有的纤维成型品中，存在所谓很难进行美丽的装饰的课题。

即，对纤维成型品进行装饰时，对纤维成型品能够使用丝网印刷法等方法，但纤维成型品必须是平坦形状，适用范围大大受限制。另外，能够通过将成型材料进行染色来装饰纤维成型品，但只能将整个纤维成型品染色成单一色，因此谈不上什么美丽的装饰。

因此，可以考虑以下方案：事先在塑料薄片上进行美丽的装饰，然后将该塑料薄片事先夹持于制造纤维成型品的模具上，与纤维成型品一体化成型。这样的装饰法由于事先在塑料薄片上进行装饰，因此能够形成美丽的图案等，并且能够在立体形状的成型品表面上一体化，因此多用于塑料成型品的装饰上，因此还可称之为嵌入成型法、同时成型和装饰法。

但是，上述装饰法使用塑料薄片，因此在纤维成型品的制造方法中的干燥工序中，无法顺利地将含在成型材料中的水分以水蒸气的方式向外部排放，因此难以适用于纤维成型品的制造方法中。

另外，虽然可以考虑替代塑料薄片使用水蒸气的透过良好的无纺布，但在纤维成型品的制造方法的干燥工序中，与塑料成型品的制造方法相比，需要用更高的温度进行长时间加热，因此无纺布会被干燥工序中施加的热熔融，因此仍然难以适用。

本发明是为了解决如上所述的课题而做出的，其目的在于提供一种能够进行美丽装饰的同时成型和装饰的纤维成型品及其制造方法。

为了达到上述目的，第1发明是一种成型同时装饰的纤维成型品的制作方法，在整个面上形成细微皱纹而使外观上的尺寸变小的易成型纸上事先形成图案而进行装饰，将所述易成型纸夹持于模具上，接着将模具闭合，接着将在纤维性主材料中添加高分子粘结材料和水而进行混炼的混合物作为成型材料使用，向已加热的模具型腔内填充成型材料，接着在模具的分离面之间形成0.02～0.50mm的间隙，将在所述型腔内发生的水蒸气从该间隙排放而将成型材料进行干燥而使其固化，接着将模具打开而得到易成型纸在表面上被一体成型的纤维成型品。

如果具有如此的构成，则形成为易成型纸与纤维成型品成为一体化的结构。

第2发明是如下一种同时成型和装饰的纤维成型品的制造方法，在第1发明的构成中，夹持于所述模具之前的所述易成型纸的含水量被设定为能够抑制所述模具内的升温的含水量。

如果具有这样的构成，则在成型时能够抑制易成型纸的升温。

第3发明是如下一种同时成型和装饰的纤维成型品的制造方法，在第2发明的构成中，夹持于所述模具之前的所述易成型纸的含水量为5～10%。

如果具有这样的构成，则夹持于模具之前的易成型纸的含水量成为不产生色移或色飞白的最合适的含水量。

第4发明是如下一种同时成型和装饰的纤维成型品的制造方法，在第1发明的构成中，形成有图案的易成型纸预先按照沿着所述模具的所述型腔面形状的方式成型为立体形状。

如果具有这样的构成，则在模具内易成型纸将整齐地沿着型腔面。

第5发明是如下一种同时成型和装饰的纤维成型品的制造方法，在第1至3的任一项发明的构成中，将模具打开后沿着所述纤维成型品的周围形状将不必要的所述易成型纸去除。

如果具有这样的构成，则不必要的部分被去除，能够进行美丽的同时成型和装饰。

第6六发明是一种同时成型和装饰的纤维成型品，在纤维成型品表面上层压在整个面上形成细微皱纹而使外观上的尺寸变小的易成型纸，并所述易成型纸被装饰。

如果具有这样的构成，则全部是由纤维质材料构成。

第7发明是如下一种同时成型和装饰的纤维成型品，在第4发明的构成中，纤维成型品的表面和易成型纸的表面之间不存在段差。

如果具有这样的构成，则会成为具有纤维成型品和易成型纸的一体感的装饰纤维成型品的表面形状。

如上面的说明，第1发明是，易成型纸和纤维成型品一体化，并在加热干燥工序中水蒸气从模具内完全被去除，而易成型纸的图案不会受损伤，因此能够同时成型和装饰。另外，装饰方法的限制少，因此能够实现进行各种各样的方式。

第2发明是，在第1发明的效果的基础上，***于模具之前的易成型纸的含水量将设定为规定的含水量。因此，通过成型时的模具的热，易成型纸的水分蒸发而水分的量下降，在易成型纸上形成的图案的油墨不会附着于模具上。结果，能够防止色飞白和色移。

第3发明是，将第2发明的效果进一步提高，夹持于模具之前的所述易成型纸的含水量达到最合适的量，因此，能够制造没有色移或色飞白的、其精度达到设计时的设想的范围内的美丽的成型品。

第4发明是，在第1～3发明的效果的基础上，易成型纸在模具内整齐地顺沿型腔面，因此成型材料不会绕入背面，能够更加可靠地以立体形状进行同时成型和装饰。

第5发明是，在第1发明的效果的基础上，去除不必要的部分，因此能够进行成型品的周围形状美丽的同时成型和装饰。

第6发明是，由于全部由纤维质材料构成，因此手感很好。另外，再利用时不需要分类等，废弃时也容易生物可降解。

第7发明是，在第4发明的效果的基础上，具有纤维成型品和易成型纸的一体感，因此看不出粘贴。

附图说明

图1为表示在本发明中使用的易成型纸的一例的截面图；

图2为表示在本发明中使用的易成型纸的整个面上形成的细微皱纹的一例的照片；

图3为表示本发明的一实施例的截面图；

图4为表示本发明的一实施例的截面图；

图5为表示本发明的一实施例的截面图；

图6为表示本发明的一实施例的立体图。

附图标号说明

1 易成型纸

2 图案

3 模具

4 型腔

5 成型材料

6 纤维成型品

7 同时成型和装饰的纤维成型品

具体实施方式

接着，参照附图说明本发明的第一实施方式。

本发明的同时成型和装饰的纤维成型品7的制造方法如下：在整个面上形成细微皱纹而使外观上的尺寸变小的易成型纸1上事先形成图案2，然后将所述易成型纸1夹持于模具上，接着将模具闭合，然后将在纤维性主材料中添加高分子粘结材料和水而进行混炼的混合物作为成型材料5来使用，并向加热的模具型腔内填充所述成型材料5，接着在所述模具分离面之间形成0.02～0.50mm的间隙，将在所述型腔内发生的水蒸气从所述间隙排放而对所述成型材料5进行干燥而使其固化，然后将模具打开，由此得到所述易成型纸1在表面上一体成型的纤维成形品6。

首先，在整个面上形成细微皱纹而使外观上的尺寸变小的易成型纸1上，事先形成图案2而进行装饰（参照图1）。

作为易成型纸1，使用在整个面上形成细微皱纹而使外观上的尺寸变小的纸（参照图2）。具有这种构成的易成型纸1立体成型性优良，因此当具有立体形状的纤维成型品6的表面上一体化层压时，能够美丽地进行层压，不会产生皱纹或破损等。并且，在后面进行的干燥工序中，对水蒸气的透过性优良。另外，也不会因在干燥工序中施加的热而纸本身发生变质。

更加具体地说，作为易成型纸1，优选使用通过如下的制造方法得到的纸。即，使用由在滚轮的宽度方向上以规定间隔将槽设置在圆周方向的金属滚轮和平滑的橡胶滚轮构成的收缩赋予装置，使纸中水分调整到20～50%的湿纸在由相对于金属滚轮圆周速度橡胶滚轮的圆周速度慢的加压滚轮构成的收缩赋予装置中通过，由此使纸匹收缩，并在处理后将其干燥，由此能够得到纵向和横向的断裂伸张率为15～50%的易成型纸1（参照专利3407114号等）。

作为用作易成型纸1原料的天然纸浆，只要是针叶树或阔叶树的木材纸浆、洋麻或甘蔗渣等非木材纸浆、废纸纸浆等通常的造纸用原料，则没有特别限定，但从通用性等方面考虑优选使用木材纸浆。从伸张率特性、强度、抄纸性等方面考虑，该木材纸浆的打浆度优选为CSF200～450ml，更加优选为CSF250～400ml。天然纸浆的混合率优选为50%以上。

在具有如此构成的易成型纸1上，通过各种印刷法等方法形成图案2来进行装饰。作为印刷法可以使用凸版印刷法、凹版印刷法、平板印刷法、孔板印刷法等方法。另外，还可以通过喷墨印刷法等不利用版的方法形成图案2。作为形成图案2的油墨，作为染色材料可以使用染料或颜料等。图案2可以按照在易成型纸1上层压油墨层的方式形成。另外，还可以通过使油墨含浸在构成易成型纸1的纤维上来形成图案2。

另外，作为油墨的染色材料或粘结剂，通过利用源于天然原材料的或具有生物可降解性的材料，将同时成型和装饰的纤维成型品7再利用或者废弃时，能够更容易实现环保。

接着，将易成型纸1夹持于模具3上，然后将模具闭合（参照图3）。

作为模具3使用按照如下方式构成的用于纸浆注射成型法的模具（参照专利2916136号公报、专利3084216号公报等）：在该模具中能够注入为了得到纤维成型品6而使用的成型材料5，且通过加热将含在成型材料5中的水分以水蒸气的形式排放而进行干燥。

为了使易成型纸1可靠地顺沿模具3的型腔面，可以将易成型纸1事先立体成型为型腔面形状（预成型）。立体成型可以通过加压法等已知的方法来进行。通过使易成型纸1顺沿型腔面配置，在后面进行的成型材料5的填充工序中，能够防止成型材料5绕入到位于易成型纸1的最终的最外表面一侧面上的绕入缺陷（还可称之为背面绕入）。

接着，将在纤维性主材料中添加高分子粘结材料和水而进行混炼的混合物作为成型材料5来使用，在已加热的模具3的型腔4内填充所述成型材料5（参照图4）。

作为纤维性主材料，可以使用利用针叶树或阔叶树的木材纸浆、洋麻或甘蔗渣等非木材纸浆、废纸纸浆等通常造纸用原料。另外，可以使用如纸垃圾、废纸、棉布、麻、稻壳、***、木屑等的天然纤维性的原料和玻璃纤维、以及由如尼龙、聚丙烯、聚酯等的合成树脂构成的纤维中的任何一种，但特别优选使用如纸垃圾、废纸等的纸纤维。另外，由于这样的纸纤维的纤维长度短，因此需要强度的成型品的情况下，当混合5%～40%的其它纤维、优选为混合5%～20%的其它纤维时效果较好，混合的纤维长度优选为3mm～10mm。

作为高分子粘结材料，优选的是，与纤维性主材料混炼时溶解于水中或者形成低粘度的乳胶、将水蒸发排除时为固体形状且使成型品的脱模容易的粘结材料，可以使用如淀粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚衣康酸、羧基甲基纤维素、以及这些物质的共聚物等的水溶性高分子材料，另外，即使是像尿素树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯等本来并非水溶性的热固化性树脂但其初期聚合物由水溶液或者乳胶构成的材料，可以使用。

将在上述纤维性主材料中添加上述高分子粘结材料和水而进行混炼的混合物作为成型材料5。成型材料5的混合比可以是，例如纤维性主材料的混合比为50%～90%、优选为60%～80%，高分子粘结材料的混合比为10%～50%、优选为20%～40%，水的混合比为20%～80%、优选为30%～70%。

模具3的加热可以是，例如将模具3加热至形成型腔4的模具壁面的温度达到120℃～240℃，优选达到160℃～220℃。

接着，在所述模具3的分离面之间形成0.02～0.50mm的间隙，将在所述型腔4内发生的水蒸气从所述间隙排放而使所述成型材料5进行干燥并固化。

通过将成型材料5填充到已加热的模具3的型腔4内，由此在混炼时添加的水立刻被蒸发，通过其蒸汽压纤维性主材料被发泡的同时纤维性主材料通过蒸汽压被充满至型腔4内而被其壁面挤压，因此即使是壁厚变化大的成型品也会以良好的转印性成型，并且被蒸发的水蒸气从模具3之间的间隙被排放，由此成型品能够迅速固化。易成型纸1具有优良的通气性，因此不会妨碍干燥工序中的水蒸气的排放。另外，易成型纸1由纸浆等耐热性优良的材料形成，因此也不会产生通过干燥工序的加热引起的熔融或变黄等变化。

接着，将模具打开，由此能够得到易成型纸1在纤维成型品6的表面上一体成型的同时成型和装饰的纤维成型品7（参照图5）。

如上所述的同时成型和装饰的纤维成型品7中，有时成型时在易成型纸1上形成的图案2的一部分的油墨转移到模具3内，因此同时成型和装饰的纤维成型品7表面的图案2上产生飞白（将这些现象称之为“色飞白”）。另外，通过将如上所述的图案2的油墨转移的模具3使用于成型上，由此有时存在其转移的图案3的油墨再转移到在之后成型的同时成型和装饰的纤维成型品7表面上的情况（将这些现象称之为“色移”）。

当发生这样的色飞白或色移时，有效的方法是将易成型纸1的含水量设定为能够抑制受成型时的模具3的热而易成型纸1升温的程度。这是因为，色飞白和色移的产生是，当易成型纸1的含水量少时在模具3内易成型纸1升温、在易成型纸1上形成的图案2的油墨的温度上升而转移至模具3内而产生的。即，通过将含水量达到规定值以上，由此在成型品内能够抑制易成型纸1升温，由此能够防止向模具3内的色移。

这样的含水量的调整例如可以通过在将易成型纸1夹持于模具3之前、在能够调节湿度的房间内保管规定时间来进行。

另外，易成型纸1的含水量也对易成型纸1的形状产生影响。即，由于易成型纸1伸缩性优良，因此通过含水量的变化容易产生伸缩，对成型时的位置对准产生很大影响。

因此，优选的是，如果使易成型纸1的含水量设定为5～10%，则效果更好。具体而言，如果超出该范围，则产生如下的缺陷。即，如果超出上限，易成型纸1通过水分而伸张，因此易成型纸1的位置对准精度变差。另外，如果低于下限，易成型纸1产生收缩，因此易成型纸1的位置对准精度变差。进一步，成型时发生色移和色飞白。

另外，在本发明中所称的易成型纸1的含水量是指以下的意思。即，将易成型纸1所含有的水分重量占含有水分的易成型纸1的整体重量的比例用百分比数据表示的值。另外，易成型纸1的含水量能够用水分计测量。例如，可以使用株式会社凯特科学研究所（KETT ELECTRIC LABORATORY）制造的HK-300系列等。

最后，根据需要将纤维成型品6周围的易成型纸1的无用区域通过加压法、汤姆逊法等方法来去除，由此能够得到美丽的同时成型和装饰的纤维成型品7（参照图6）。

如此得到的同时成型和装饰的纤维成型品7是，在纤维成型品6的邻接于型腔面上的区域和易成型纸1的邻接于型腔面的区域之间不会产生段差，表面处于同一水平面的一体感优良的成型品。另外，纤维成型品6和易成型纸1通过氢键坚固地密合，因此不用粘结剂等情况下能够做成一体化。另外，易成型纸1和纤维成型品6均由纸浆等纤维质材料形成，是手感独特的柔和物体。进一步，在再利用或废弃时也是由于均由纸浆等纤维质材料形成，因此很容易处理，是环保型的产品。

实施例

《实施例1》

由100%纸浆做成的整个面上形成有细微皱纹的易成型纸（カルティエレ·カリオラロ公司制造）的单面上利用喷墨打印机形成图案。将该易成型纸预先加压成型为成型品形状，由此成型为沿着模具型腔面的立体形状。

另外，作为纤维性主材料使用麻和楮，作为高分子粘结材料使用淀粉，然后添加水而进行混炼，由此得到成型材料。

加热至155～170℃的纸浆注射用模具的型腔面上固定上述的易成型纸，将模具闭合后填充上述成型材料。接着，模具的分离面上形成间距为0.20mm的间隙，在1～2分钟之内将水蒸气排放而将成型材料进行干燥而使其固化。

接着，将模具打开而得到易成型纸被一体化的纤维成型品，然后将易成型纸的周围形状等用汤姆森模具冲孔去除，由此得到同时成型和装饰的纤维成型品。

如此得到的同时成型和装饰的纤维成型品是以立体形状施加有美丽装饰的产品。是一种易成型纸上没有产生皱纹或者破损、易成型纸和纤维成型品坚固地被一体化的产品，是在粘结处也没有段差的美丽的产品。

《实施例2》

由100%纸浆做成的整个面上形成有细微皱纹的易成型纸（カルティエレ·カリオラロ公司制造）的单面上，利用平板印刷形成图案。接着，将该易成型纸放置于将室温设定为25℃、湿度设定为50%的室内5个小时，使易成型纸的含水量达到10%。接着，事先加压成型为成型品形状，由此成型为沿着模具型腔面的立体形状。

另外，作为纤维性主材料使用麻和楮，作为高分子粘结材料使用淀粉，然后添加水而进行混炼，由此得到成型材料。

加热至155～170℃的纸浆注射用模具的型腔面上固定上述的易成型纸，将模具闭合后填充上述成型材料。接着，模具的分离面上形成间距为0.20mm的间隙，在1分钟之内将水蒸气排放而将成型材料进行干燥而使其固化。

接着，将模具打开而得到易成型纸被一体化的纤维成型品，然后将易成型纸的周围形状等用汤姆森模具冲孔去除，由此得到同时成型和装饰的纤维成型品。

上述工序重复进行两次，得到两个同时成型和装饰的纤维成型品。

如此得到的第一个同时成型和装饰的纤维成型品是，同时成型和装饰的纤维成型品表面的图案没有产生色飞白的美丽的产品。另外，第二个同时成型和装饰的纤维成型品也是在同时成型和装饰的纤维成型品表面上没有产生色移的美丽的产品。

《比较例1》

由100%纸浆做成的整个面上形成有细微皱纹的易成型纸（カルティエレ·カリオラロ公司制造）的单面上，利用平板印刷机形成图案。接着，将该易成型纸放置于将室温设定为15℃、湿度设定为29%的室内5个小时，使易成型纸的含水量达到3%。接着，事先加压成型为成型品形状，由此成型为沿着模具型腔面的立体形状。

另外，作为纤维性主材料使用麻和楮，作为高分子粘结材料使用淀粉，然后添加水而进行混炼，由此得到成型材料。

加热至155～170℃的纸浆注射用模具的型腔面上固定上述的易成型纸，将模具闭合后填充上述成型材料。接着，模具的分离面上形成间距为0.20mm的间隙，在1分钟之内将水蒸气排放而将成型材料进行干燥而使其固化。

接着，将模具打开而得到易成型纸被一体化的纤维成型品，然后将易成型纸的周围形状等用汤姆森模具冲孔去除，由此得到同时成型和装饰的纤维成型品。

上述工序重复进行两次，得到两个同时成型和装饰的纤维成型品。

如此得到的第一个同时成型和装饰的纤维成型品是，在同时成型和装饰的纤维成型品表面的图案上产生色飞白。另外，进行第二个成型时转移至模具上的第一个同时成型和装饰的纤维成型品的图案的油墨再转移至第二个同时成型和装饰的纤维成型品表面上，产生色移。另外，第一个和第二个的易成型纸均收缩，因此形成为位置对准精度差的同时成型和装饰的纤维成型品。

本发明涉及同时成型和装饰的纤维成型品及其制造方法，尤其是涉及能够美丽装饰的同时成型和装饰的纤维成型品及其制造方法。

Claims (7)

1.一种同时成型和装饰的纤维成型品的制造方法，其特征在于，

在整个面上形成细微皱纹而使外观上的尺寸变小的易成型纸上，事先形成图案而进行装饰；

将所述易成型纸夹持于模具上；

接着将模具闭合；

接着将在纤维性主材料中添加高分子粘结材料和水而进行混炼的混合物作为成型材料使用，向已加热的模具型腔内填充所述成型材料；

接着在所述模具的分离面之间形成0.02～0.50mm的间隙，将在所述型腔内发生的水蒸气从所述间隙排放而将所述成型材料进行干燥而使其固化；

接着将模具打开而得到所述易成型纸在表面上被一体成型的纤维成型品。

2.根据权利要求1所述的同时成型和装饰的纤维成型品的制造方法，其特征在于，夹持于所述模具之前的所述易成型纸的含水量被设定为能够抑制在所述模具内升温的含水量。

3.根据权利要求2所述的同时成型和装饰的纤维成型品的制造方法，其特征在于，夹持于所述模具之前的所述易成型纸的含水量为5～10%。

4.根据权利要求1至3任一项所述的同时成型和装饰的纤维成型品的制造方法，其特征在于，将形成有所述图案的所述易成型纸按照沿着所述模具的所述型腔面形状的方式预先成型为立体形状。

5.根据权利要求1至3任一项所述的同时成型和装饰的纤维成型品的制造方法，其特征在于，将模具打开后沿着所述纤维成型品的周围形状将不必要的所述易成型纸去除。

6.一种同时成型和装饰的纤维成型品，其特征在于，在纤维成型品表面上层压有在整个面上形成细微皱纹而使外观上的尺寸变小的易成型纸，并所述易成型纸被装饰。

7.根据权利要求6所述的同时成型和装饰的纤维成型品，其特征在于，所述纤维成型品的表面和所述易成型纸的表面之间不存在段差。