JP2007126757A - パルプモールド成形体の製造方法および該製造方法に用いられる金型 - Google Patents
パルプモールド成形体の製造方法および該製造方法に用いられる金型 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 本発明の課題は、パルプスラリーから剛性、耐水性に優れ、漏れ防止可能なパルプモールド成形体の自動化製造方法およびこれに用いられる金型および金型の組合せを提供する。
【解決手段】パルプスラリーの抄造工程、しぼり工程、乾燥・整形工程、重合硬化工程において、それぞれ特定の金型を用いることによるパルプモールド成形体の自動化製造方法および該製造方法に用いられる金型。
【選択図】 図6
Description
しかしながら、これらの合成樹脂系容器は、含有される成分により環境保全への対応の必要性から、使用が制限される状況にあり、天然材料へ置き換えざるを得ない状況にあることから、パルプセルローズを利用した抄造成形容器が注目されてきている。
しかし、これらの成形用金型は、自動化運転に適合させるには未だ改善すべき点が多く残されており、生産効率上、十分ではなかった。
(1)成形体原料に漏水防止剤を混入して成形する方法、
(2)成形品表面に耐水剤を塗布する方法、
(3)成形体にポリエチレン等の被膜をラフィネートする方法
等の対策がとられてきた。
このように、パルプ液を原料として製造される紙製容器については防水剤、塗布剤等の配合が欠かせないものとなっていた。
1)パルプスラリーを多数の孔部を有する漉金型の表面に吸引付着させ、該
漉金型の形状に対応する形状のパルプモールド成形中間体を該漉金型上に形
成させる抄造工程と、
2)前記抄造工程にて得られたパルプモールド成形中間体を、前記漉金型上に吸
引保持したまま、前記漉金型の形状と互いに係合し合う形状のしぼり金型に
よりプレスし、残余の水分をしぼり取るしぼり工程と、
3)前記しぼり工程にて得られた前記パルプモールド成形中間体をしぼり金型上
に載置したままで、前記漉金型の形状と同一形状の乾燥金型を前記しぼり金
型に近接させ、該しぼり金型との間に、間隔を設けて面接させ、前記しぼり
金型孔部と該乾燥金型孔部とから熱風、温風を噴射することにより乾燥した
後、プレスし整形する乾燥・整形工程と、
4)前記乾燥・整形工程にて得られたパルプモールド成形中間体を重合キャビ
ティ金型に移載し、該重合キャビティ金型上で加熱し、重合コア金型により
プレスし、パルプ成分を硬化させる重合硬化工程
とからなる各工程を含むパルプモールド成形体の製造方法において、
前記抄造工程で用いられる前記漉金型が、パルプモールド成形体に対してコア金型であって、
a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凸形状であって、複数の孔部を有する製品部と、
d)前記平面部と前記製品部を被覆した漉網とからなり、
e)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部の全面積に対し10%〜50%であり、
f)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部の全面積に対し40%〜50%である
ことを特徴とするパルプモールド成形体の製造方法
が提供される。
1)前記パルプスラリーが、葦パルプと木パルプの各スラリーの混合体であるパルプモールド成形体の製造方法。
2)前記乾燥・整形工程の条件が、温度100℃〜150℃および圧力0.05MPa〜0.2MPaを含む条件であるパルプモールド成形体の製造方法。
3)前記重合硬化工程の条件が、温度180℃〜220℃および圧力0.5MPa〜0.7MPaを含む条件であるパルプモールド成形体の製造方法。
4)前記重合硬化工程に供するパルプモールド乾燥成形体の含湿度が70%〜90%であるパルプモールド成形体の製造方法。
5)前記パルプモールド成形体が、容器であるパルプモールド成形体の製造方法。
6)前記重合硬化工程の加熱プレスに要する時間が、前記パルプモールド成形体の主成分であるセルロース繊維の硬化が生じるまでの時間であるパルプモールド成形体の製造方法。
7)前記乾燥・整形工程により得られるパルプモールド成形中間体の水分量が60%〜80%であるパルプモールド成形体の製造方法。
8)前記重合硬化後のパルプモールド成形体の比重が0.68g/cm3以上であるパルプモールド成形体の製造方法。
9)前記重合硬化後のパルプモールド成形体の含湿度が8%以下であるパルプモールド成形体の製造方法。
前記パルプモールド成形体の製造方法の各工程において用いられる金型に関し、次の(1)〜(5)に記載の各金型が提供される。;
(1)a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凸形状であって、複数の孔部を有する製品部と、
d)前記平面部と製品部を被覆した漉網とからなり、
e)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部の全面積に対し10%〜50%であり、
f)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部の全面積に対し40%〜50%であることを特徴とするパルプモールド成形用漉金型。
(2)a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた凹形状であって、複数の孔部を有する製品部とからなり、
d)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部の全面積に対し10%〜50%であり、
e)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部の全面積に対し40%〜50%であることを特徴とするパルプモールド成形用しぼり金型。
(3)a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凹形状であって、複数の孔部を有する製品部とからなり、
d)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部全面積に対し10%〜20%であり、
e)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部全面積に対し20%〜25%であることを特徴とするパルプモールド成形用乾燥金型。
(4)a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凸形状であって、複数の孔部を有する製品部とからなり、
d)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部全面積に対し15%以下であり、
e)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部全面積に対し15%以下であり、
f)前記製品部に設けた突出しピンとからなることを特徴とするパルプモールド成形用重合コア金型。
(5)a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凹形状であって、複数の孔部を有する製品部とからなり、
d)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部全面積に対し10%以下であり、
e)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部全面積に対し10%以下であることを特徴とするパルプモールド成形用重合キャビティ金型。
本発明に係るパルプモールド成形体の製造工程の概要を示すフローチャートを図1〜3に示す。
(1)抄造工程
本発明に係るパルプセルローズ重合成形方法における抄造工程は、パルプスラリー液に多数の吸引用孔部を設けた漉金型を没入し、吸引することにより、該パルプスラリー中の繊維を漉き、漉金型の表面に該漉金型の形状に沿って付着させ、パルプモールド成形中間体を形成させる工程である。漉金型は、通常、上方向に凸型の形態のもの、または下方向に凸型の形態のいずれものが用いられるが、所望のパルプモールド成形体の目的と製造プロセスおよび成形装置により任意に選択することができる。特に、下方向に凸型の漉金型が操作および装置設計上から簡便である。
一般に、パルプは、従来採用されている方法を利用して製造されたものであればよく、製造方法として、例えば、クラフトパルプ法、機械的パルプ法等を挙げることができる。
クラフトパルプ法はほとんどの種類の木材、林料植物等を原料にすることができる。
本発明に係るパルプセルローズ重合成形工程において用いられる広葉樹等の木パルプはかかる製造方法により得られたものでよい。
しぼり工程は、前置工程である抄造工程にて得られた含水パルプモールド成形中間体中の水分を搾取するための処理である。抄造工程で得られた含水パルプモールド成形中間体は、製品乾燥時(比重0.52〜0.56g/cm-3)の4〜5倍の水分を含有しているので前記漉金型にしぼり金型を圧接して含水分を200%(重量比)程度まで脱水する。漉金型としぼり金型との圧接の条件は前記含水量が200%程度になるように適宜選択すればよいが、1〜1.5kg/cm2でプレスすることが好ましい。
脱水後、漉金型の孔部から空気を噴出させ、しぼり金型の孔部から吸引し、パルプモールド中間成形体は漉金型より離型され、しぼり金型に載置される。
乾燥工程は、前記しぼり工程にて得られた含水量が低減されたパルプモールド成形中間体を乾燥金型と前記しぼり金型との間に載置し、両金型の間に少なくとも5mm程度の間隔を設け、前記パルプモールド中間成形体を中間にして100℃〜120℃に加温した乾燥金型より熱風を、しぼり金型より常温風をそれぞれの孔部より噴射し短時間で前記成形体を乾燥し、含湿度が70%〜90%に乾燥された含湿成形体を作製した後、乾燥金型としぼり金型により成形体を再度プレスして整形を行なう。乾燥・整形工程を経た成形中間体は、吸引により乾燥金型に載置される。
重合硬化工程は、前置工程である乾燥・整形工程にて得られたパルプモールド成形中間体(含湿度70%〜90%)をさらに苛酷条件下における加熱圧縮処理に供し、パルプモールド成形体表面のセルローズ繊維を角質化し、硬化させる工程である。
さらに重合時間を延長することにより、セルロース角質層がさらに厚くなり、成形体全体が硬質化し、これに比例して剛性、耐水性、耐吸湿性を改良することができる。
パルプモールド成形体が得られた後、図2に示すように、成形体の外周縁等のトリミングおよび検査の後仕上工程に供される。
図4によれば、漉金型1がパルプスラリーの貯液槽内aに没入し、吸引することにより、該漉金型1のコア部表面にパルプモールド成形中間体を付着させることが示されている(抄造工程A)。
脱水後、漉金型1を引き上げ、パルプモールド成形中間体を載置したしぼり金型2を右側の乾燥金型3の下方に移行し、上部より乾燥金型3を降下させ、しぼり金型2との間に間隙Sを設け、熱風等の噴射させることによりパルプモールド成形中間体を乾燥する。間隙Sを設けることにより成形体中から追い出された水分が滞留することなく、効率よく外部への離散をさせることができ成形時間の短縮につながる(乾燥工程)。
乾燥後、しぼり金型2上のパルプモールド成形中間体を乾燥金型3でプレスし整形する(整形工程)。
乾燥整形後、パルプモールド成形中間体は重合キャビティ金型4に移載され、重合コア金型5で加熱条件下でプレスすることにより表層が重合角質化されたパルプモールド成形体が得られる(重合工程)。
かくして、パルプモールド成形体は、取出装置bにより取り出される(取出し工程)。
I. 漉金型
本発明に係る漉金型は、取付部口と、平面部1aと、製品部1bと、該平面部1aおよび該製品部1bに被覆された漉網15とから構成される。
かかる漉金型1の材質は、特に限定されるものではないが、金属が好ましく、特にアルミニウム合金がさらに好ましい。また、漉金型は、通常、鋳造または切削加工により製作される。
かかる面積比率が10%に満たないと、パルプモールド成形体の厚さが不均一となり、一方、50%を超えると漉金型の強度を低減するなどの難点が生ずるおそれがある。
かかる面積比率が40%に満たないと成形体の厚さを調節することが不可能となり、また部分的に薄くなるなどの弊害が生ずるおそれがある。
また、漉網はメッシュ20〜30のものが好適である。網止枠は、SUS板で製作することが可能である。
図6Aは、漉金型1の平面図、図6Bは正面図、図6CはA−A'の断面部である。漉金型1は、取付部12と、平面部1aと、該平面部の中央部に下方に断面形状が凸形状の製品部1bと、さらに、平面部と製品部を被覆する漉網15とからなる。
図6Bは、漉金型の正面図であり、漉金型1、下方の凸形状の製品部1b、漉網15、網押え枠が示される。
図6Cは、平面図で示す漉金型1のA−A'の断面図である。取付部12、孔部13、14、漉網15、吸水逃がし溝17、空気用プール18が示されている。吸水逃し溝17は、吸引残余水を一方向に集める傾斜面に結合し、その上部に空気用プール18を設けてある。
しぼり金型は、コア型の漉金型に対応してキャビティ金型であって、凹型が用いられる。材質としては、特に限定されるものではないが、金属が好ましく、アルミニウム合金等を挙げることができ、鋳造または切削加工により製作することができる。
前記平面部に設けられた孔部の合計面積は、平面部全面積の10%〜20%が好ましい。
前記孔部の面積比率が10%に満たないとプレス時の排水が残留し、所定の乾燥ができないという難点が生じ、一方、20%を超えると脱水用孔に微細パルプ粉が混入し孔づまりを起こすなどの難点が生じるおそれがある。
図7Bは正面図であり、図7Cが7AのA−A'断面図である。孔部23、密閉シール26、空気用プール27が示される。しぼり金型には図7Cに示すように背面に脱水・吸引・吐出用プール27が設けられる。前記孔部は金型表面から貫通しプールに向け削孔されて形成される。
乾燥金型は、コア金型・凸型が好ましく、取付部と、平面部と、製品部とから構成されそれぞれ複数の孔部を有するものである。材質は、特に限定されるものではないが、特に、アルミニウム合金が好ましく、乾燥金型の鋳造または切削加工により製作される。
かかる孔部は、乾燥用熱風の噴射および蒸気の排出および成形体の吸着用通気孔として作用する、直径1.5mm〜2mmの貫通孔である。
前記平面部の孔部の面積比率が5%に達しないと噴射流速が早すぎるという難点が生じ、一方、20%を超えると供給熱風量が過度に増加するなどの弊害が生ずるおそれがある。
重合キャビティ金型は、凹型であり、取付部と、平面部と、該平面部の中央に設けた断面凹形状の製品部とから構成される。材質は、特に限定するものではないが、金属、特にアルミニウム含金が好ましい。前記平面部は複数の孔部を有し、平面部の孔部の合計面積は、平面部全面積に対し10%以下である。また、製品部の孔部の合計面積は、製品部全面積の10%以下である。これらの孔部は直径1mm〜1.5mmの離型および吸着用の空気噴射孔として機能するものであり、通気孔数は、前記孔部の面積比率に適合するように決定することができる。
重合コア金型は、前記の重合キャビティ金型と係合可能な凸型の形態を有し、パルプモールド成形体の重合硬化に用いられる。重合コア金型は取付部と、平面部と、製品部と、突出しピンとから構成され、平面部に孔部が設けられる。孔部は、離型および吸着用の空気噴射孔として作用する。孔部の平面形状は、特に限定されず短形状、三角形状その他任意に選択することができるが、円形状が特に好ましい。
A パルプスラリー抄造工程
B しぼり工程
C 乾燥工程
D 整形工程
E 重合硬化工程
F パルプモールド成形品取出し工程
図2
A トリミング工程
B 検査工程
C 仕上げ・梱包工程
図3
A パルプ破砕工程
B パルプ・小混合工程
C 離解工程
D パルプスラリー
図4
1 漉金型
2 しぼり金型
3 乾燥金型
4 重合キャビティ金型
5 重合コア金型
a 貯液槽
b 取出装置
S 間隙
(1) 漉(吸引)
(2) しぼり(加圧)
(3) 乾燥(熱風・吸引)
(4) 留保乾燥(加湿)
(5) 成形体移載
(6) 重合硬化
(7) 成形体離型
(8) 成形体取出し
図5
I 容器
1 蓋
2 充填部
図6
1 漉金型
1a 平面部
1b 製品部
12 取付部
13 平面部吸引孔
14 製品部吸引孔
15 漉網
16 密閉シール
17 吸水逃し溝
18 吸水噴射プール
図7
2 しぼり金型
2a 平面部
2b 製品部
22 取付部
23 吸脱水孔乾燥エア噴射孔
24 しぼりギャビティ
25 漉網枠逃げ
26 密閉シール
27 吸引吐出エアプール
図8
3 乾燥コアー金型
3a 平面部
3b 製品部
32 取付部
33 熱風噴射孔吸引着孔
図9
4 重合キャビティ金型
4a 平面部
4b 製品部
42 取付部
43 離型エア噴射孔
44 重合キャビティ
45 密閉オイルシール
46 吸引噴射エアプール
図10
5 重合コア金型
5a 平面部
5b 製品部
51 突出しピン
52 取付部
53 空気吹出孔
Claims (18)
- 1)パルプスラリーを多数の孔部を有する漉金型の表面に吸引付着させ、該
漉金型の形状に対応する形状のパルプモールド成形中間体を該漉金型上に形
成させる抄造工程と、
2)前記抄造工程にて得られたパルプモールド成形中間体を、前記漉金型上に吸
引保持したまま、前記漉金型の形状と互いに係合し合う形状のしぼり金型に
よりプレスし、残余の水分をしぼり取るしぼり工程と、
3)前記しぼり工程にて得られた前記パルプモールド成形中間体をしぼり金型上
に載置したままで、前記漉金型の形状と同一形状の乾燥金型を該しぼり金型
と間隔を設けて面接させ、前記しぼり金型の孔部と該乾燥金型の孔部とから
熱風、温風、またはその他の気体を噴射することにより前記パルプモールド
成形中間体を乾燥した後、プレスし整形する乾燥・整形工程と、
4)前記乾燥・整形工程にて得られたパルプモールド成形中間体を重合キャビ
ティ金型に移載し、該重合キャビティ金型上で加熱し、重合コア金型により
プレスし、パルプ成分を硬化させる重合硬化工程
とからなる各工程を含むパルプモールド成形体の製造方法において、
前記抄造工程で用いられる前記漉金型が、パルプモールド成形体に対してコア金型であって、
a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凸形状であって、複数の孔部を有する製品部と、
d)前記平面部と前記製品部を被覆した漉網とからなり、
e)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部の全面積に対し10%〜50%であり、
f)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部の全面積に対し40%〜50%である
ことを特徴とするパルプモールド成形体の製造方法。 - 前記しぼり金型が、パルプモールド成形体に対してキャビティ金型であって、
a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凹形状であって、複数の孔部を有する製品部とからなり、
d)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部の全面積に対し10%〜20%であり、
e)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部の全面積に対し10%〜30%である請求項1に記載のパルプモールド成形体の製造方法。 - 前記乾燥金型が、パルプモールド成形体に対してコア金型であって、
a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凸形状であって、複数の孔部を有する製品部とからなり、
d)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部全面積に対し5%〜15%であり、
e)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部の全面積に対し15%〜20%である請求項1または2に記載のパルプモールド成形体の製造方法。 - 前記重合キャビティ金型が
a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凹形状であって、複数の孔部を有する製品部とからなり、
d)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部全面積に対し15%以下であり、
e)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部全面積に対し15%以下である請求項1ないし4のいずれかの1項に記載のパルプモールド成形体の製法方法。 - 前記重合コア金型が、
a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凸形状であって、複数の孔部を有する製品部とからなり、
d)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部全面積に対し15%以下であり、
e)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部全面積に対し15%以下であり、
f)前記製品部に設けた突出しピンとからなる請求項1ないし3のいずれかの1項に記載のパルプモールド成形体の製法方法。 - 前記パルプスラリーが、葦パルプと木パルプの各スラリーの混合体である請求項1に記載のパルプモールド成形体の製造方法。
- 前記乾燥整形・工程の条件が、温度100℃〜150℃および圧力0.05MPa〜0.2MPaを含む条件である請求項1に記載のパルプモールド成形体の製造方法。
- 前記重合硬化工程の硬化条件が、温度150℃〜250℃および圧力0.3MPa〜1MPaを含む条件である請求項1に記載のパルプモールド成形体の製造方法。
- 前記パルプモールド成形体が、容器である請求項1に記載のパルプモールド成形体の製造方法。
- 前記重合硬化工程の加熱プレスに要する時間が、前記パルプスラリーの主成分であるパルプ繊維に含有されるセルロースの角質化・硬化が生じるまでの時間である請求項1記載のパルプモールド成形体の製造方法。
- 前記乾燥・整形工程により得られるパルプモールド成形中間体の水分量が60%〜80%である請求項1に記載のパルプモールド成形体の製造方法。
- 前記重合硬化後のパルプモールド成形体の比重が0.68g/cm3以上である請求項1に記載のパルプモールド成形体の製造方法。
- 前記重合硬化後のパルプモールド成形体の含湿度が8%以下である請求項1に記載のパルプモールド成形体の製造方法。
- a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凸形状であって、複数の孔部を有する製品部と、
d)前記平面部と製品部を被覆した漉網とからなり、
e)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部の全面積に対し10%〜50%であり、
f)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部の全面積に対し40%〜50%である
ことを特徴とするパルプモールド成形用漉金型。 - a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凹形状であって、複数の孔部を有する製品部とからなり、
d)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部の全面積に対し10%〜20%であり、
e)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部の全面積に対し20%〜
50%であることを特徴とするパルプモールド成形用しぼり金型。 - a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凸形状であって、複数の孔部を有する製品部とからなり、
d)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部全面積に対し10%〜20%であり、
e)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部全面積に対し20%〜25%であることを特徴とするパルプモールド成形用乾燥金型。 - a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凹形状であって、複数の孔部を有する製品部とからなり、
d)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部全面積に対し10%以下であり、
e)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部全面積に対し10%以下であることを特徴とするパルプモールド成形用重合キャビティ金型。 - a)取付部と、
b)複数の孔部を有する平面部と、
c)該平面部の中央部に設けた断面凸形状であって、複数の孔部を有する製品部とからなり、
d)前記平面部の前記孔部の合計面積が、前記平面部全面積に対し15%以下であり、
e)前記製品部の前記孔部の合計面積が、前記製品部全面積に対し15%以下であり、
f)前記製品部に設けた突出しピンとからなることを特徴とするパルプモールド成形用重合コア金型。
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