JP2023108430A - パルプモールド成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】厚さが小さく且つ高い強度を有するパルプモールド成形品を実現可能とする。【解決手段】本発明のパルプモールド成形品ＭＰ２は、厚さが１．５ｍｍ以下であり、曲げ弾性率が８００ＭＰａ以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、パルプモールド成形品に関する。

近年、廃棄物の増加等に関連した環境問題が多発している。これに鑑み、トイレタリー製品、飲料及び食品などの収納には、プラスチック容器や金属容器に代わり、紙製容器が使用されつつある。例えば、牛乳容器等の液体用紙製容器としては、紙の両面にポリエチレン樹脂をコートした板紙からなり、上部が切妻屋根型を有する容器、所謂、ゲーブルトップ紙容器がある。そのような紙製容器は、省資源や省エネルギーに貢献するものであるのに加え、廃棄に際してもリサイクルや焼却し易いなど環境保全に貢献するものである。それ故、紙製容器は、様々な分野で普及している。

しかしながら、上記のような紙製容器は、板紙を折り曲げ、貼り合わせて成形されるものであることから、製造工程が複雑であり、製造コストが嵩む。また、上記のような紙製容器は、その形状の自由度が低いため、容器の形状に基づく商品の訴求力を充分に発揮できないなどの問題があった。

紙製容器の形状の自由度を高める手段の１つとして、パルプと水とを含んだスラリーから成形品を製造するパルプモールドがある。パルプモールドでは、一般的に、スラリー中のパルプを抄型上に堆積させてパルプ層を形成し、このパルプ層を脱水し、その後、これを炉内で乾燥させる。この技術によって得られる成形品、即ち、パルプモールド成形品は、紙系包装材の物性面での特徴である、耐熱性、耐寒性及び吸放湿性等に優れており、食品用の紙製トレー容器や果物などの固定緩衝材等として広く使用されるようになってきている（特許文献１）。

特開２００８－２８５１８８号公報

本発明は、厚さが小さく且つ高い強度を有するパルプモールド成形品を実現可能とすることを目的とする。

本発明の一側面によると、厚さが１．５ｍｍ以下であり、曲げ弾性率が８００ＭＰａ以上であるパルプモールド成形品が提供される。

本発明によれば、厚さが小さく且つ高い強度を有するパルプモールド成形品を実現することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るパルプモールド成形品を示す斜視図。 図１のパルプモールド成形品の製造に利用可能な製造装置の一例を概略的に示す図。 図２の装置を用いたパルプモールド成形におけるパルプ層形成工程を示す図。 抄型上に形成されたパルプ層の一例を概略的に示す断面図。 図２の装置を用いたパルプモールド成形における脱水工程を示す図。 図２の装置を用いたパルプモールド成形におけるパルプ層の搬送工程を示す図。 図２の装置を用いたパルプモールド成形における熱プレス形成工程を示す図。 熱プレス工程によって得られるパルプモールド成形品の一例を概略的に示す断面図。 図２の装置を用いたパルプモールド成形におけるパルプモールド成形品の搬送工程を示す図。 図９の搬送工程を完了した状態を示す図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

＜１＞パルプモールド成形品
図１は、本発明の一実施形態に係るパルプモールド成形品を示す斜視図である。
図１に示すパルプモールド成形品ＭＰ２は、開口部を有し、開口部から離れる方向へ先細りしている。このパルプモールド成形品ＭＰ２は、容器である。このパルプモールド成形品ＭＰ２は、底部と側壁部とを含んでおり、上部で開口している。

底部は、円盤形状を有している。底部は、容器の深さ方向に対して垂直な平面への正射影が、円以外の形状を、例えば、四角形状などの多角形状を有していてもよい。

側壁部は、底部の縁から上方へ伸びた筒形状を有している。側壁部は、底部から開口部へ向けて拡径している。側壁部の内面及び外面は、底部の上面に対して垂直であってもよい。但し、側壁部が底部から開口部へ向けて拡径しているパルプモールド成形品ＭＰ２は、高い離型性を実現するうえで有利であるとともに、積み重ね易い。

パルプモールド成形品ＭＰ２は、カップ形状、ボウル形状、トレー形状、及び箱形状などの様々な形状を有し得る。パルプモールド成形品ＭＰ２は、立体成形品、即ち、シートのように二次元形状を有するものではなく、三次元形状を有する成形品であれば、容器でなくてもよい。

パルプモールド成形品ＭＰ２は、厚さが１．５ｍｍ以下である。パルプモールド成形品ＭＰ２の厚さは、パルプモールド成形品ＭＰ２の壁部の厚さ、ここでは、底部及び側壁部の厚さである。壁部の厚さが底部と側壁部とで異なっている場合、パルプモールド成形品ＭＰ２の厚さは、底部及び側壁部のうちより薄いものの厚さである。パルプモールド成形品ＭＰ２の厚さは、好ましくは１．５ｍｍ以下、より好ましくは１．３ｍｍ以下である。厚さの下限値は特にないが、一例によれば、０．６ｍｍ以上である。

ここで、パルプモールド成形品ＭＰ２の厚さは、以下の方法によって得られる値である。即ち、パルプモールド成形品ＭＰ２の任意の位置から５つの試験片を切り出す。次いで、各試験片について、厚さを測定する。厚さの測定には、例えば、ミツトヨ社製のシックネスゲージを使用する。パルプモールド成形品ＭＰ２の厚さは、５つの試験片について得られた測定結果の平均値とする。

パルプモールド成形品ＭＰ２は、曲げ弾性率が８００ＭＰａ以上である。ここで、曲げ弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７１７１：２００６「プラスチック－曲げ特性の求め方」で規定される方法によって得られる値である。

パルプモールド成形品ＭＰ２の曲げ弾性率は、好ましくは８００ＭＰａ以上、より好ましくは８５０ＭＰａ以上である。曲げ弾性率の上限値は特にないが、一例によれば、３０００ＭＰａである。

パルプモールド成形品ＭＰ２は、厚さが小さいにも拘わらず、大きな曲げ応力に耐える強度を有している。また、パルプモールド成形品ＭＰ２は、厚さが小さいため、積み重ねた場合に嵩張らず、軽量である。そのため、パルプモールド成形品ＭＰ２は、保管時や使用時の利便性がよい。また、パルプモールド成形品ＭＰ２の壁部を薄くすることは、その製造時の乾燥を短時間で完了可能とするうえで有利である。

パルプモールド成形品ＭＰ２において、パルプの平均繊維長は、０．５乃至３．０ｍｍの範囲内にあることが好ましく、０．７乃至２．８ｍｍの範囲内にあることがより好ましい。平均繊維長を大きくすると、パルプモールド成形品ＭＰ２の強度が低下する。平均繊維長を小さくすると、その製造時における乾燥により長い時間が必要になる。

ここで、パルプの平均繊維長は、以下の方法によって得られる値である。即ち、先ず、パルプモールド成形品ＭＰ２から、５ｇの試験片を取得する。次に、この試験片を細かく千切り、５００ｍＬの水に一晩浸漬させる。次いで、これを撹拌機で撹拌して、パルプを互いから離解させる。このようにして、パルプを含んだ分散液を得る。次に、この分散液から１０ｇを採取し、これを水で希釈する。この希釈は、合計質量が２００ｇとなるように行う。このようにして得られた試料を使用して、ＪＩＳ Ｐ８２２６－２：２０１１「パルプ－光学的自動分析法による繊維長測定方法－第２部：非偏光法」に従って繊維長測定を行う。パルプの平均繊維長は、長さ加重平均繊維長Ｌ_Ｌを指す。

パルプモールド成形品ＭＰ２において、パルプに占める繊維長が０．９ｍｍ以下であるものの割合は、１０乃至４０％の範囲内にあることが好ましい。この割合は、２０乃至３５％の範囲内にあることがより好ましい。この割合を大きくすると、パルプモールド成形品ＭＰ２の密度を高くすることが容易になり、また、その強度が高くなる。ひいては曲げ弾性率の向上に貢献する。更に、この割合を大きくすると、美粧性に優れたパルプモールド成形品ＭＰ２を得ることが容易になる。但し、この割合を過剰に大きくすると、その製造時の乾燥を短時間で完了することが難しくなるか、又は、乾燥不良に起因した亀裂や離型性の低下を生じ易くなる。

ここで、パルプに占める繊維長が０．９ｍｍ以下であるものの割合は、パルプの全繊維数（本）に占める、繊維長が０．９ｍｍ以下である繊維の数（本）の割合である。この割合は、以下の方法によって得る。

先ず、パルプモールド成形品ＭＰ２から、５ｇの試験片を取得する。次に、この試験片を細かく千切り、５００ｍＬの水に一晩浸漬させる。次いで、これを撹拌機で撹拌して、パルプを互いから離解させる。このようにして、パルプを含んだ分散液を得る。次に、この分散液から１０ｇを採取し、これを水で希釈する。この希釈は、合計質量が２００ｇとなるように行う。

このようにして得られた試料を使用して、ＪＩＳ Ｐ８２２６－２：２０１１「パルプ－光学的自動分析法による繊維長測定方法－第２部：非偏光法」に従って繊維長測定を行う。この繊維長測定によって得られる繊維長の頻度分布から、パルプに占める繊維長が０．９ｍｍ以下であるものの割合を求める。

パルプモールド成形品ＭＰ２が含んでいるパルプを水に分散させてなるパルプ懸濁液は、カナダ標準ろ水度（ＣＳＦ）が７００ｍＬ以下であることが好ましく、６８０ｍＬ以下であることがより好ましい。このカナダ標準ろ水度が大きい場合、パルプモールド成形品ＭＰ２は強度が低い傾向にある。

上記のカナダ標準ろ水度は、５００ｍＬ以上であることが好ましく、５５０ｍＬ以上であることがより好ましい。このカナダ標準ろ水度が小さい場合、パルプモールド成形品ＭＰ２は、その製造時における乾燥に長い時間を要する傾向にある。

ここで、上記のカナダ標準ろ水度は、以下の方法によって得られる値である。先ず、パルプモールド成形品ＭＰ２から試験片を取得し、上記と同様の方法により、パルプを含んだ分散液を得る。次に、この分散液を、固形分濃度が０．３質量％となるように水で希釈して、パルプの水懸濁液を得る。次いで、この懸濁液１Ｌを使用して、ＪＩＳ Ｐ８１２１－２：２０１２「パルプ－ろ水度試験方法－第２部：カナダ標準ろ水度法」に規定された測定を行う。この測定には、例えば、熊谷理機工業社製のカナディアンフリーテスターを使用する。また、測定値は、予め測定しておいた懸濁液の温度を補正表へ参照することにより補正する。このようにして、カナダ標準ろ水度を得る。

パルプモールド成形品ＭＰ２は、比引張強さが１５Ｎ・ｍ／ｇ以上であることが好ましく、１６Ｎ・ｍ／ｇ以上であることがより好ましく、１７Ｎ・ｍ／ｇ以上であることが更に好ましい。なお、パルプモールド成形品ＭＰ２の比引張強さに上限値はないが、一例によれば、２５Ｎ・ｍ／ｇ以下である。

ここで、上記の比引張強さは、以下の方法によって得られる値である。先ず、パルプモールド成形品ＭＰ２のうち表面が湾曲していない部分から、幅が１０ｍｍであり、長さが１００ｍｍの短冊形状を有している試験片を切り出す。次に、この試験片の厚さ及び質量を測定する。次いで、この試験片を使用して、ＪＩＳ Ｐ８１１３：２００６「紙及び板紙－引張特性の試験方法－第２部：定速伸張法」に規定された測定を行う。ここでは、掴み具の間隔が５０ｍｍとなるように短冊を掴む。また、それら掴み具の移動速度、即ち、試験片の伸長速度は２０ｍｍ／分とする。比引張強さは、３回の測定によって得られた値の平均値とする。

パルプモールド成形品ＭＰ２は、層間剥離強度が６Ｎ以上であることが好ましく、７Ｎ以上であることがより好ましい。なお、パルプモールド成形品ＭＰ２の層間剥離強度に上限値はないが、一例によれば、３０Ｎ以下である。この層間剥離強度の値が高いと、パルプモールドの層内の結合性が高まり、外部から力が加わった際に抵抗する要素となり、ひいては曲げ弾性率の向上にも貢献すると考えられる。

ここで、上記の層間剥離強度は、以下の方法によって得られる値である。先ず、パルプモールド成形品ＭＰ２から、直径が１２ｍｍの円盤形状を有している試験片を切り出す。次に、この試験片を、両面粘着テープで試験片に固定する。両面粘着テープとしては、例えば、ニチバン社製のナイスタック（登録商標）ＮＷ－Ｐ１５を使用する。加圧面が直径１３ｍｍの円形状を有する圧子を準備し、その加圧面に、直径が１０ｍｍの円形状に切り出した両面粘着テープを、それらの中心が一致するように貼り付ける。そして、試験片と加圧面とを、それらの中心が一致するように向かい合わせ、圧子を試験片へ向けて２ｍｍ／分の速度で降下させる。加圧面上の両面粘着テープが試験片と接触した後、荷重を高める。荷重が１０Ｎに達した時点で、圧子の降下を停止し、この状態に２０秒間保持する。その後、１０ｍｍ／分の速度で圧子を上昇させて、試験片の層間剥離を生じさせ、その際の最大荷重を得る。層間剥離強度は、３回の測定によって得られた最大荷重の平均値とする。

パルプモールド成形品ＭＰ２は、密度が０．４５ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましく、０．５ｇ／ｃｍ^３以上であることがより好ましい。なお、パルプモールド成形品ＭＰ２の密度に上限値はないが、一例によれば、１ｇ／ｃｍ^３以下である。密度が高いことは、パルプモールドの稠密性が向上することを意味し、外部から力が加わった際に抵抗する要素となり、ひいては曲げ弾性率の向上にも貢献すると考えられる。

ここで、上記の密度は、以下の方法によって得られる値である。即ち、パルプモールド成形品ＭＰ２のうち表面が湾曲していない部分から、正方形又は長方形の試験片を切り出し、寸法、質量、及び厚さを計測する。得られた値から密度を算出する。

パルプモールド成形品ＭＰ２は、ポリアクリルアミドなどの紙力増強剤を更に含むことができる。紙力増強剤を使用すると、パルプモールド成形品ＭＰ２の強度を高めることができる。

紙力増強剤を使用して製造したパルプモールド成形品ＭＰ２は、紙力増強剤を使用せずに製造したパルプモールド成形品ＭＰ２と比較して、窒素含有量が多い。紙力増強剤を使用して製造したパルプモールド成形品ＭＰ２の窒素含有量は、一例によれば３００μｇ／ｇ以上であり、他の例によれば５００μｇ／ｇ以上である。なお、パルプモールド成形品ＭＰ２の窒素含有量に上限値はないが、一例によれば、１０００μｇ／ｇ以下である。

パルプモールド成形品ＭＰ２の窒素含有量は、以下の方法によって得る。先ず、パルプモールド成形品ＭＰ２の任意の位置から２つの試験片を採取する。各試験片の質量は１０ｍｇとする。次に、各試験片について、ＪＩＳ Ｋ２６０９：１９９８「原油及び石油製品－窒素分析試験法」において規定される化学発光法による測定を行う。この測定には、例えば、日東精工エアナリテック社製のＴＮ－２１００Ｈを使用することができる。窒素含有量は、２つの試験片について得られた測定結果の平均値とする。なお、上述したパルプモールド成形品ＭＰ２は、紙力増強剤を省略しても高い強度を維持することができる。

＜２＞パルプモールド成形品の製造装置
次に、パルプモールド成形品ＭＰ２の製造に利用可能な製造装置について説明する。
図２は、図１のパルプモールド成形品の製造に利用可能な製造装置の一例を概略的に示す図である。

図２に示す製造装置１は、支持体１０と、第１ステーション２０と、第２ステーション３０と、第３ステーション４０とを含んでいる。

支持体１０は、枠体と、その上部に設置されたレールとを含んでいる。

第１ステーションは、容器２１０と、昇降装置２２０と、カバー体２３０と、抄型２４０と、移動装置２５０と、昇降装置２６０と、上型２７０とを含んでいる。

容器２１０は、支持体１０の枠体内に設置されている。容器２１０は、上部で開口している。容器２１０は、パルプと水とを含んだスラリーＳを収容している。

昇降装置２２０は、容器２１０よりも上方で、支持体１０の枠体に取り付けられている。昇降装置２２０は、例えば、油圧シリンダを含む。昇降装置２２０は、カバー体２３０を支持している。昇降装置２２０は、カバー体２３０を、容器２１０の開口部の位置で昇降させ得る。

カバー体２３０は、上部に開口部を有する中空体である。カバー体２３０には、図示しないポンプが接続されている。

抄型２４０は、カバー体２３０の開口部に固定されている。具体的には、抄型２４０は、その一方の面と隣接した空間が、抄型２４０とカバー体２３０とによって囲まれるように、カバー体２３０の開口部に固定されている。

抄型２４０は、液体透過性を有する型である。抄型２４０は、立体形状を有している。即ち、抄型２４０は、パルプが堆積する面に、１以上の凸部及び／又は１以上の凹部を有している。具体的には、抄型２４０の外面、即ち、上記空間と隣接した面の裏面は、パルプモールド成形品に対応した形状を有している。ここでは、抄型２４０は、上面が突き出た雄型である。

抄型２４０は、例えば、多数の貫通孔が設けられ、外面がパルプモールド成形品に対応した形状を有している抄型本体と、抄型本体の外面上に、この外面に沿うように設けられた網体とを含んでいる。

移動装置２５０は、支持体１０のレールに沿って、第１ステーション２０と第２ステーション３０との間で移動可能である。移動装置２５０は、動力源として、例えば、モータを含んでいる。移動装置２５０には、昇降装置２６０が取り付けられており、これを第１ステーション２０と第２ステーション３０との間で移送し得る。

昇降装置２６０は、上記の通り、移動装置２５０に取り付けられている。昇降装置２６０は、例えば、油圧シリンダを含む。昇降装置２６０は、上型２７０を支持している。昇降装置２６０は、上型２７０を昇降させ得る。

上型２７０は、抄型２４０との間に後述するパルプ層を挟み、パルプ層を真空吸着式で保持する保持具である。上型２７０の下面は、抄型２４０の上記外面に対応した形状を有している。ここでは、上型２７０は、下面が凹んだ雌型である。上型２７０は、例えば、一端が下面で開口し、他端がポンプに接続された多数の貫通孔を有している。

第２ステーション３０は、第１ステーション２０の近傍に設けられている。第２ステーション３０は、台３１０と、下型３２０と、移動装置３３０と、プレス装置３４０と、上型３５０とを含んでいる。

台３１０は、支持体１０の枠体内に設置されている。台３１０上には、下型３２０が設置されている。

下型３２０は、気体及び／又は液体透過性を有する型である。下型３２０は、上面が抄型２４０の上記外面に対応した形状を有している。ここでは、下型３２０は、上面が突き出た雄型である。下型３２０は、例えば、多数の貫通孔を有し、抄型２４０の上記外面に対応した形状を有している面が滑らかである。

移動装置３３０は、支持体１０のレールに沿って、第２ステーション３０と図示しない第４ステーションとの間で移動可能である。移動装置３３０は、動力源として、例えば、モータを含んでいる。移動装置３３０は、第２ステーション３０に位置している場合には、ロック機構により、上下、左右及び前後方向の移動が規制され得る。また、移動装置３３０には、プレス装置３４０が取り付けられており、これを第２ステーション３０と第４ステーションとの間で移送し得る。

プレス装置３４０は、上記の通り、移動装置３３０に取り付けられている。プレス装置３４０は、例えば、油圧シリンダを含む。プレス装置３４０は、上型３５０を支持している。プレス装置３４０は、上型３５０を昇降させ得る。

上型３５０は、気体透過性及び液体透過性を有していない型である。上型３５０の下面は、抄型２４０の上記外面に対応した形状を有している。ここでは、上型３５０は、下面が凹んだ雌型である。上型３５０は、抄型２４０の上記外面に対応した形状を有している面が滑らかである。

第２ステーション３０は、ヒータ及びポンプを更に含んでいる（何れも図示せず）。ヒータは、下型３２０及び上型３５０の少なくとも一方を加熱する。ポンプは、下型３２０の下部空間に接続されている。

第３ステーション４０は、第２ステーション３０の近傍に設けられている。第３ステーション４０は、台４１０と、移動装置４２０と、昇降装置４３０と、保持具４４０とを含んでいる。

台４１０は、支持体１０の枠体内に設置されている。台４１０上には、パルプモールド成形品が配置される。

移動装置４２０は、支持体１０のレールに沿って、第２ステーション３０と第３ステーション４０との間で移動可能である。移動装置４２０は、動力源として、例えば、モータを含んでいる。移動装置４２０には、昇降装置４３０が取り付けられており、これを第２ステーション３０と第３ステーション４０との間で移送し得る。

昇降装置４３０は、上記の通り、移動装置４２０に取り付けられている。昇降装置４３０は、例えば、油圧シリンダを含む。昇降装置４３０は、保持具４４０を支持している。昇降装置４３０は、保持具４４０を昇降させ得る。

保持具４４０は、後述するパルプモールド成形品を真空吸着式で保持する保持具である。保持具４４０の下面は、抄型２４０の上記外面に対応した形状を有している。ここでは、保持具４４０は、下面が凹んだ形状を有している。保持具４４０は、例えば、一端が下面で開口し、他端がポンプに接続された多数の貫通孔を有している。

＜３＞パルプモールド成形品の製造方法
本発明の一実施形態に係る製造方法では、例えば、上記の製造装置１を用いてパルプモールド成形品ＭＰ２を製造する。これについて、図１乃至図１０を参照しながら説明する。

図３は、図２の装置を用いたパルプモールド成形におけるパルプ層形成工程を示す図である。図４は、抄型上に形成されたパルプ層の一例を概略的に示す断面図である。図５は、図２の装置を用いたパルプモールド成形における脱水工程を示す図である。図６は、図２の装置を用いたパルプモールド成形におけるパルプ層の搬送工程を示す図である。図７は、図２の装置を用いたパルプモールド成形における熱プレス形成工程を示す図である。図８は、熱プレス工程によって得られるパルプモールド成形品の一例を概略的に示す断面図である。図９は、図２の装置を用いたパルプモールド成形におけるパルプモールド成形品の搬送工程を示す図である。図１０は、図９の搬送工程を完了した状態を示す図である。

この方法では、先ず、スラリーＳを準備する。
スラリーＳは、上記の通り、パルプと水とを含んでいる。スラリーＳは、パルプが水に分散され、高い粘度を有する懸濁液である。

スラリーＳが含んでいるパルプは、パルプモールド成形品ＭＰ２が含んでいるパルプについて上述したのとほぼ同様の特徴を有している。

スラリーＳに使用するパルプの種類に、特に制限はない。パルプとしては、例えば、製紙において原料パルプとして通常に使用される、針葉樹の晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）又は未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ）及び広葉樹の晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）又は未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）等の木材パルプや、ワラ、木綿、ケナフ、竹及びサトウキビ等の非木材パルプを、単独で又は２種以上を任意の割合で混合して使用することができる。パルプとしては、非木材パルプを使用することが好ましい。

パルプは、その原料や製造方法に応じて、繊維長等が異なっている。例えば、一般に、サトウキビを原料とするパルプは、竹を原料とするパルプと比較して、平均繊維長が短い。また、パルプの平均繊維長は、任意の手法により、例えば、叩解や粉砕などの機械的な処理により調節することができる。従って、或る特徴を有しているパルプは、例えば、複数種のパルプの中から適当なものを選択すること、又は、２種以上のパルプを適宜組み合わせることにより得ることができる。

スラリーＳのパルプ含有量は、０．１乃至０．４質量％の範囲内にあることが好ましく、０．１５乃至０．３５質量％の範囲内にあることがより好ましい。パルプ含有量が小さいと、高い生産性を達成することが難しい。パルプ含有量が大きいと、パルプ層の厚さのばらつきが大きくなる可能性がある。

スラリーＳは、添加剤を更に含むことができる。添加剤としては、有機系低分子材料、有機系高分子材料、無機系材料、又はそれらの組み合わせを使用することができ、例えば耐水性や耐油性を付与する薬剤などが挙げられるが、パルプモールド容器としての要求性能に応じた薬剤を選定すればよい。パルプと添加剤との合計に占める添加剤の割合は、１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましい。即ち、スラリーＳが含む全固形分に占めるパルプの割合は、９０質量％以上であることが好ましく、９５質量％以上であることがより好ましい。

次に、スラリーＳを容器２１０内へ供給する。次いで、図３に示すように、昇降装置２２０によりカバー体２３０を下降させて、抄型２４０の上面をスラリーＳの液面よりも十分に下方へ位置させる。この状態でポンプを駆動して、カバー体２３０と抄型２４０とによって囲まれた空間を減圧する。これにより、抄型２４０を横切るスラリーＳの流れを生じさせ、抄型２４０上にパルプを堆積させる。以上のようにして、図４に示すように、抄型２４０上にパルプ層ＭＰ１を形成する。

次に、ポンプを駆動したまま、図５に示すように、昇降装置２２０によりカバー体２３０を上昇させて、抄型２４０の下部をスラリーＳの液面よりも十分に上方へ位置させる。これにより、パルプ層ＭＰ１を減圧脱水する。次に、昇降装置２６０を駆動して、上型２７０を、その下面がパルプ層ＭＰ１に接触するまで下降させる。なお、図５には、パルプ層ＭＰ１は描いていない。この脱水工程は、上型２７０及び抄型２４０の何れも加熱することなしに行う。

脱水工程における減圧時間は、１乃至６０秒の範囲内にあることが好ましく、１乃至１０秒の範囲内にあることがより好ましい。

脱水直後のパルプ層ＭＰ１の水分含有量は、６４乃至７５質量％の範囲内にあることが好ましく、６５乃至７２質量％の範囲内にあることがより好ましい。水分含有量が小さいと、熱プレス工程において、パルプ層内での面内方向への繊維の移動が不十分となる可能性がある。水分含有量が大きいと、熱プレス工程において、パルプ層内での面内方向への繊維の移動が過剰となるか、又は、脱水工程を終了してから熱プレス工程を開始するまでの期間内において、パルプ層ＭＰ１の形状保持性が不十分となる可能性がある。

上記空間の減圧及び上記の加圧を停止した後、ポンプを駆動して、上型２７０にパルプ層ＭＰ１を吸着保持させる。なお、ポンプと上型２７０とによる吸引は、パルプ層ＭＰ１の更なる脱水を生じさせるものではない。

次いで、上型２７０にパルプ層ＭＰ１を吸着保持させた状態で昇降装置２６０を駆動して、図２に示すように、上型２７０を上昇させる。これにより、パルプ層ＭＰ１を抄型２４０から剥離する。

次に、移動装置２５０及び３３０を駆動して、図６に示すように、プレス装置３４０及び上型３５０を第２ステーション３０から第４ステーションへ移動させるとともに、昇降装置２６０及び上型２７０を第１ステーション２０から第２ステーション３０へ移動させる。続いて、昇降装置２６０を駆動して、パルプ層ＭＰ１が下型３２０と接触するまで上型２７０を下降させる。その後、ポンプと上型２７０とによる吸引を停止して、上型２７０からパルプ層ＭＰ１を解放する。次いで、昇降装置２６０を駆動して、上型２７０を上昇させる。このようにして、パルプ層ＭＰ１を第１ステーション２０から第２ステーション３０へ移送するとともに、パルプ層ＭＰ１を下型３２０上に載置する。

次に、移動装置２５０及び３３０を駆動して、図２に示すように、昇降装置２６０及び上型２７０を第２ステーション３０から第１ステーション２０へ移動させるとともに、プレス装置３４０及び上型３５０を第４ステーションから第２ステーション３０へ移動させる。続いて、プレス装置３４０を駆動して、図７に示すように上型３５０を下降させる。そして、上型３５０と下型３２０とによって、それらの間に挟まれたパルプ層ＭＰ１を加圧する。また、これとともに、ヒータを駆動してパルプ層ＭＰ１を加熱する。更に、これとともに、ポンプを駆動して、上型３５０と下型３２０とによって挟まれた空間から水及び／又は水蒸気を吸引除去する。これにより、パルプ層ＭＰ１の表面形状を整えるとともに、パルプ層ＭＰ１を緻密化及び乾燥させる。以上のようにして、図８に示すパルプモールド成形品ＭＰ２を得る。

なお、この熱プレス工程を開始する直前におけるパルプ層ＭＰ１の水分含有量は、脱水工程を終了した直後におけるパルプ層ＭＰ１の水分含有量とほぼ等しい。

この熱プレス工程において、プレス圧は、０．２ＭＰａ以上であることが好ましく、０．２５ＭＰａ以上であることがより好ましい。プレス圧が低いと、高密度なパルプモールド成形品ＭＰ２が得られない可能性がある。プレス圧は、３ＭＰａ以下であることが好ましく、２．８ＭＰａ以下であることがより好ましい。パルプ層ＭＰ１が繊維長が短いパルプを多く含んでいる場合、そのようなパルプは、特にプレス圧が過剰に高いと、パルプ層ＭＰ１内での移動を生じ易い。従って、このような場合にプレス圧が過剰に高いと、パルプモールド成形品ＭＰ２の厚さにばらつきを生じ易い。

この熱プレス工程において、パルプ層ＭＰ１の加熱温度、即ち、ヒータによって加熱する上型３５０又は下型３２０の温度は、１２０乃至２２０℃の範囲内にあることが好ましく、１３０乃至２１０℃の範囲内にあることがより好ましい。繊維長が短いパルプをパルプ層ＭＰ１が多く含んでいる場合、水蒸気が外部へ逃げ難い。それ故、このような場合に加熱温度が低いと、パルプ層ＭＰ１の乾燥に長時間を要する。加熱温度を高くすると、乾燥に伴うパルプ層ＭＰ１の収縮がより大きくなり、その結果、パルプモールド成形品ＭＰ２における歪がより大きくなる可能性がある。

熱プレス工程におけるプレス時間は、加熱温度や成形品の形状等にもよるが、７０乃至１５０秒の範囲内にあることが好ましく、８０乃至１４０秒の範囲内にあることがより好ましい。

上記の熱プレス工程を終了するに当たり、上型３５０が上昇するようにプレス装置３４０を駆動すると、パルプモールド成形品ＭＰ２は上型３５０から剥離する。

次に、移動装置３３０及び４２０を駆動して、図９に示すように、プレス装置３４０及び上型３５０を第２ステーション３０から第４ステーションへ移動させるとともに、昇降装置４３０及び保持具４４０を第３ステーション４０から第２ステーション３０へ移動させる。続いて、昇降装置４３０を駆動して、保持具４４０がパルプモールド成形品ＭＰ２と接触するまで保持具４４０を下降させる。下型内部からエアーを噴出させてパルプモールド成形品ＭＰ２を下型から離型させ、その後、ポンプを駆動して、保持具４４０にパルプモールド成形品ＭＰ２を吸着保持させる。

次いで、保持具４４０にパルプモールド成形品ＭＰ２を吸着保持させた状態で昇降装置４３０を駆動して、保持具４４０を上昇させる。続いて、移動装置３３０及び４２０を駆動して、図１０に示すように、昇降装置４３０及び保持具４４０を第２ステーション３０から第３ステーション４０へ移動させるとともに、プレス装置３４０及び上型３５０を第４ステーションから第２ステーション３０へ移動させる。続いて、ポンプと保持具４４０とによる吸引を停止して、保持具４４０からパルプモールド成形品ＭＰ２を解放する。このようにして、パルプモールド成形品ＭＰ２を第２ステーション３０から第３ステーション４０へ移送するとともに、パルプモールド成形品ＭＰ２を台４１０上に載置する。
以上のようにして、パルプモールド成形品ＭＰ２を製造する。

その後、必要に応じて、パルプモールド成形品ＭＰ２に対して、後処理、例えば、絵柄印刷及び無地印刷等の印刷、コーティング、又はそれらの組み合わせを行う。後処理によって形成するコーティング層は、例えば、耐水性や耐油性を付与する薬剤を含んだ層、断熱性を付与する材料が充填された層、発泡剤によって発泡させた層、又はそれらの組み合わせである。後処理を行うことにより、例えば、パルプモールド成形品ＭＰ２の美粧性を更に高めることや、パルプモールド成形品ＭＰ２に新たな機能を付与することができる。

上記の方法によると、厚さが小さいにも拘わらず、大きい曲げ弾性率を有しているパルプモールド成形品ＭＰ２を製造できる。

パルプモールド成形品ＭＰ２は、壁部の厚さが小さいので、軽量であり、積み重ねた場合の高さも小さい。それ故、パルプモールド成形品ＭＰ２は、高い輸送効率を達成し得る。

また、上記の方法により得られるパルプモールド成形品ＭＰ２は、表面性状に優れている。この理由について、以下に説明する。

熱プレス工程の代わりに、オーブンを使用した乾燥を行った場合、パルプ層には、その収縮によって、表面に高低差が大きな凹凸を生じる。また、このような方法では、パルプ層は十分に緻密化されず、それ故、パルプモールド成形品は高い多孔度を有する。従って、この場合、表面性状に優れたパルプモールド成形品を製造することはできない。

また、脱水工程後に、オーブンを使用した乾燥を行い、この乾燥品を必要に応じて加湿して、これを熱プレス処理に供した場合、乾燥に伴って表面に生じた凹凸の高低差は、その後の加湿及び熱プレス処理によって小さくすることができる。また、加湿及び熱プレス処理によって、多孔度を小さくすることができる。しかしながら、オーブンを使用した乾燥に伴って表面に生じる凹凸の高低差は非常に大きいため、その後の加湿及び熱プレス処理によって十分に小さくすることはできない。また、乾燥後に加湿及び熱プレス処理を行っても、多孔度を十分に低下させることは難しい。

図２乃至図１０を参照しながら説明した方法では、熱プレス工程において、パルプ層ＭＰ１を乾燥させる。即ち、上記の方法では、脱水工程後に、乾燥工程を経ることなしに、熱プレス工程を実施する。

熱プレス工程前に乾燥工程を行わないので、パルプ層ＭＰ１の表面に、高低差が大きな凹凸を生じることはない。熱プレス工程では、乾燥に伴うパルプ層ＭＰ１の変形を、上型３５０及び下型３２０が防止する。また、熱プレス工程は、水分含有量が高いパルプ層ＭＰ１に対して行うので、パルプ層ＭＰ１内での面内方向への繊維の移動が適度に生じ得る。厚さのばらつきを生じることなしに、パルプ層ＭＰ１を緻密化することができる。

従って、図２乃至図１０を参照しながら説明した方法によると、表面性状に優れたパルプモールド成形品ＭＰ２を製造することができる。具体的には、算術平均粗さＲａについては、２００μｍ以下である部分を含んだパルプモールド成形品ＭＰ２が得られる。そのようなパルプモールド成形品ＭＰ２は、美粧性に優れるとともに、印刷層やコーティング層の形成が容易である。

この算術平均粗さＲａは、２００μｍ以下であることが好ましい。また、この算術平均粗さＲａに下限値はないが、通常は５０μｍ以上である。ここで、「算術平均粗さＲａ」は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３で規定される表面性状パラメータである。

パルプモールド成形品ＭＰ２は、表面の全体が上記の表面性状を有していてもよく、表面の一部の領域のみが上記の表面性状を有していてもよい。例えば、印刷等の後処理を行う部分を含む領域のみが上記の表面性状を有し、他の領域は上記の表面性状を有していなくてもよい。或いは、パルプモールド成形品ＭＰ２の一方の面が上記の表面性状を有し、その裏面は上記の表面性状を有していなくてもよい。そのような構造は、例えば、上型３５０及び下型３２０のパルプ層ＭＰ１と接する面の一部の領域と他の領域とで表面性状を異ならしめることにより実現することができる。

ところで、パルプモールド成形品の製造方法として、金型と中子とを用いた方法がある。しかしながら、以下に説明するように、そのような方法では、大きな曲げ弾性率を達成することができない。

この方法では、先ず、内面がネットで被覆された２つの割型からなる金型のキャビティを、パルプ繊維を含んだスラリーで満たす。この割型には、キャビティと金型の外部とを連通させる複数の連通孔が設けられている。次に、スラリーを補充しながら、上記の連通孔を介した吸引を行うことにより、キャビティ内のスラリーが含んでいる水を金型の外部へと排出させるとともに、金型の内面にパルプ繊維を堆積させて、パルプ層を形成する。このような方法では、キャビティをスラリーで満たした後に、キャビティの全体を循環するようなスラリーの流れは生じず、パルプ繊維は、連通孔から離れた領域と比較して、連通孔の近傍でより多く堆積する。

次に、パルプ層を形成したキャビティ内へ、伸縮自在且つ中空状である中子を挿入し、これを膨らませることで、パルプ層を金型の内面に押し付ける。この押し付けにより、パルプ層の形状が金型の内面の形状に沿った形状となる。

続いて、中子を膨らませるべく、中子の内部に加える圧力を更に高める。この圧力の一部は、中子の膜厚を小さくするために使用される。そのため、この圧力によって、パルプ層に大きな圧力を加えることは難しい。即ち、この圧力によってパルプ層を十分に緻密化することは難しい。

また、上述した通り、中子による押し付けを行う直前において、連通孔の近傍では、連通孔から離れた領域と比較して、パルプ繊維が多く堆積している。即ち、中子による押圧の直前において、パルプ層は、連通孔の近傍で厚く、連通孔から離れた領域で薄い。このようにパルプ層には起伏が生じているため、パルプ層の起伏に沿った形状に中子は膨張する。そして、中子の膨張によってパルプ層に加わる圧力は、パルプ繊維の堆積量が多い領域とパルプ繊維の堆積量が少ない領域とで等しい。それ故、中子の膨張によって、パルプ層の厚さのばらつきは十分には解消されない。またて、中子による押圧後において、パルプ層では、その厚さのばらつきに応じた密度のばらつきを生じている。即ち、パルプ層のうち、連通孔の近傍に位置した部分では密度が高く、連通孔から離れた領域に位置した部分では密度が低くなる。

このように、パルプ層の密度が場所によってばらついていると、パルプモールド成形品のヤング率も場所によってばらつくこととなる。このため、上記の方法では、大きな曲げ弾性率を有するパルプモールド成形品を製造することができない。

一方、実施形態に係るパルプモールド成形品の製造方法では、先ず、液体透過性を有する抄型をスラリー中に浸漬させ、その後ポンプの駆動により抄型を横切るスラリーの流れを生じさせることによって抄型上にパルプを堆積させる。このような方法によると、パルプは均一に堆積する。次に、この堆積によって得られたパルプ層を適切な水分含有量になるように脱水する。次に、上型と下型とによって、水分含有量が比較的高いパルプ層を熱プレスする。上型及び下型は硬質であるので、このような熱プレスによって、パルプ層の全体に高い圧力を加えることができ、それ故、パルプ層を十分に緻密化することが可能である。また、このような熱プレスでは、パルプ層内での面内方向への繊維の移動が適度に生じ得る。このため、厚さや密度のばらつきを生じることなしに、パルプ層を緻密化することができる。

このように、上述した方法によると、パルプ層の密度を均一化することができる。このため、上述した方法によると、パルプ層に密度が低い部分が生じるのを防止できる。従って、上述した方法によると、厚さが小さく且つ曲げ弾性率が大きなパルプモールド成形品を製造することができる。即ち、厚さが小さく且つ高い強度を有するパルプモールド成形品を実現することができる。

なお、図２乃至図１０は、本発明の一実施形態に係るパルプモールド成形品の製造方法の理解を容易にするためのものである。上述した方法は、他の構造を有する製造装置を使用して実施することも可能である。

以下に、本発明の具体例を記載する。本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。

＜１＞パルプモールド成形品の製造
（例１）
パルパーを用いて、パルプと水とからなるスラリーを調製した。スラリーのパルプ含有量は０．１８質量％とした。パルプとしては、平均繊維長が１．６ｍｍのパルプを使用した。

このスラリーを使用して、図２乃至図１０を参照しながら説明した方法により、パルプモールド成形品を製造した。ここでは、脱水工程は、脱水直後のパルプ層の水分含有量が６９．５質量％となるように行った。熱プレス工程は、加熱温度を１８０℃、プレス圧を１．５ＭＰａ、プレス時間を１００秒として行った。脱水工程及び熱プレス工程では、壁部の厚さが１．３ｍｍのパルプモールド成形品が得られるように、上型と下型とのクリアランスを１．３ｍｍとした。
以上のようにして、パルプモールド成形品として容器を製造した。

（例２）
パルプ堆積量を調整し、壁部の厚さが１ｍｍのパルプモールド成形品が得られるように、脱水工程及び熱プレス工程において、プレス圧を２ＭＰａ、プレス時間を１００秒、上型と下型とのクリアランスを１ｍｍとしたこと以外は例１と同様の方法により、パルプモールド成形品を製造した。

（例３）
パルプ堆積量を調整し、壁部の厚さが１ｍｍのパルプモールド成形品が得られるように、脱水工程及び熱プレス工程において、プレス圧を０．５ＭＰａ、プレス時間を１００秒、上型と下型とのクリアランスを１ｍｍとしたこと以外は例１と同様の方法により、パルプモールド成形品を製造した。

（例４）
壁部の厚さが０．７ｍｍのパルプモールド成形品が得られるように、脱水工程及び熱プレス工程において、プレス圧を２ＭＰａ、プレス時間を７０秒、上型と下型とのクリアランスを０．７ｍｍとしたこと以外は例１と同様の方法により、パルプモールド成形品を製造した。

（例５）
パルプとして、平均繊維長が０．９ｍｍのパルプを使用し、壁部の厚さが１ｍｍのパルプモールド成形品が得られるように、脱水工程及び熱プレス工程において、プレス圧を１．５ＭＰａ、プレス時間を１４０秒、上型と下型とのクリアランスを１ｍｍとしたこと以外は例１と同様の方法により、パルプモールド成形品を製造した。

（例６）
壁部の厚さが０．７ｍｍのパルプモールド成形品が得られるように、脱水工程及び熱プレス工程において、プレス圧を１．５ＭＰａ、プレス時間を１２０秒、上型と下型とのクリアランスを０．７ｍｍとしたこと以外は例５と同様の方法により、パルプモールド成形品を製造した。

（比較例１）
パルプとして、平均繊維長が２．３ｍｍのパルプを使用し、プレス圧を１．５ＭＰａとする代わりに０ＭＰａとし、壁部の厚さが２ｍｍのパルプモールド成形品が得られるように、脱水工程及び熱プレス工程において上型と下型とのクリアランスを２ｍｍとしたこと以外は例１と同様の方法により、パルプモールド成形品を製造した。

（比較例２）
壁部の厚さが１．７５ｍｍのパルプモールド成形品が得られるように、脱水工程及び熱プレス工程において上型と下型とのクリアランスを１．７５ｍｍとしたこと以外は比較例１と同様の方法により、パルプモールド成形品を製造した。

（比較例３）
プレス圧を１．５ＭＰａとする代わりに０ＭＰａとし、脱水工程及び熱プレス工程において上型と下型とのクリアランスを１．３ｍｍとしたこと以外は例１と同様の方法により、パルプモールド成形品を製造した。

（比較例４）
パルプ堆積量を調整し、プレス圧を１．５ＭＰａとする代わりに０ＭＰａとし、脱水工程及び熱プレス工程において上型と下型とのクリアランスを１．３ｍｍとしたこと以外は例１と同様の方法により、パルプモールド成形品を製造した。

＜２＞評価
例１乃至６並びに比較例１乃至４において製造したパルプモールド成形品の各々について、上述した方法により各種測定を行った。また、これらパルプモールド成形品の各々について、圧縮強さを測定した。成型品は底面が１５０ｍｍの辺を有する正方形であり、し４つの壁面が高さ４５ｍｍを有する箱形状を用いた。ここで、「圧縮強さ」は、ＪＩＳ Ｚ０２１２：１９９８「包装貨物及び容器－圧縮試験方法」で規定される方法において、上下方向に加える荷重を大きくした場合に成形品が形状を保持する最大圧縮荷重である。

以下の表１及び２に結果を記載する。

例１乃至６と比較例１乃至４との対比から明らかなように、プレス圧を加えた場合、厚さが１．５ｍｍ以下であるにも拘わらず、曲げ弾性率が８００ＭＰａ以上であるパルプモールド成形品が得られた。このようなパルプモールド成形品は、高い密度及び高い圧縮強度を有していた。一方、プレス圧を０ＭＰａとした場合、曲げ弾性率が８００ＭＰａ未満であるパルプモールド成形品が得られた。このようなパルプモールド成形品は、低い密度、及び低い圧縮強度を有していた。

１…製造装置、１０…支持体、２０…第１ステーション、３０…第２ステーション、４０…第３ステーション、２１０…容器、２２０…昇降装置、２３０…カバー体、２４０…抄型、２５０…移動装置、２６０…昇降装置、２７０…上型、３１０…台、３２０…下型、３３０…移動装置、３４０…プレス装置、３５０…上型、４１０…台、４２０…移動装置、４３０…昇降装置、４４０…保持具、ＭＰ１…パルプ層、ＭＰ２…パルプモールド成形品、Ｓ…スラリー。

Claims (6)

1. 厚さが１．５ｍｍ以下であり、曲げ弾性率が８００ＭＰａ以上であるパルプモールド成形品。
2. 密度が０．４５ｇ／ｃｍ³以上である請求項１に記載のパルプモールド成形品。
3. 非木材パルプを含む請求項１又は２に記載のパルプモールド成形品。
4. パルプの平均繊維長が０．５乃至３．０ｍｍの範囲内にある請求項１乃至３の何れか１項に記載のパルプモールド成形品。
5. 開口部を有し、前記開口部から離れる方向へ先細りしている請求項１乃至４の何れか１項に記載のパルプモールド成形品。
6. 容器である請求項１乃至５の何れか１項に記載のパルプモールド成形品。