JP2000027098A

JP2000027098A - パルプモウルド成形品の製造方法

Info

Publication number: JP2000027098A
Application number: JP10196066A
Authority: JP
Inventors: Hisanori Yagi; 寿則八木
Original assignee: Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 2000-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】パルプモウルド成形品を製造する際、短時間で
乾燥できしかも水蒸気爆発が起こらないパルプモウルド
成形品の製造方法を提供する。【解決手段】パルプスラリーから脱水して湿潤成形品を
作製し、該湿潤成形品を一対のプレス用型に挟み加熱プ
レスするパルプモウルド成形品の製造方法において、加
熱プレスによる乾燥工程に続いて、熱風による乾燥工程
を有するパルプモウルド成形品の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、古紙パルプ、バー
ジンパルプなどのパルプ材のパルプスラリーから湿式法
により包装用緩衝材などのモウルド製品を製造する、い
わゆるパルプモウルド成形品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】家庭電化製品や精密機器あるいは食品の
包装用緩衝材として、発泡スチロール素材のものやパル
プモウルド成形品などが用いられている。このうちパル
プモウルド成形品は、主として小型電気製品の包装や卵
などの食品包装に用いられており、近年、環境に与える
影響から発泡スチロールに代わる緩衝材の素材として特
に注目されている。

【０００３】パルプモウルド成形品は、古紙パルプなど
を原料として水中に分散したのち、真空吸引により脱水
し、パルプ成分を抄き取った後、該パルプ成分から吸引
脱水して所定の形状の湿潤成形品を形成する抄造成形工
程の後、熱により乾燥する乾燥工程を経て製造される。

【０００４】乾燥方式としては、湿潤成形品を抄き型
から取り外したのち乾燥炉に導入して乾燥させる方法、
湿潤成形品を抄き型から取り外したのち予備乾燥炉に
導入して乾燥させた上で、再び雄雌が係合し合う非通気
性の成形型に導入して加熱、加圧乾燥することにより最
終製品を得る方法、湿潤成形品を型締めして乾燥成形
空間を形成し、該乾燥空間から湿潤成形品に残留する水
分や蒸気を逃がすための排水孔がプレス面に設けられた
雄雌一対のプレス用型により加熱プレスして乾燥する方
法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の、乾燥炉で熱風等により乾燥する方法においては、高
い含水率の成形品を束縛のない状態で乾燥するため、乾
燥語に成形品に大きな歪みが生じ、緩衝材や包装トレー
として使用した場合など、製品を並べる際にきれいに揃
わなかつたり、外観が不規則なため自動包装で扱えない
などの不具合があった。の脱水後の湿潤成形品を一旦
予備乾燥炉に入れてからもう一度雄雌の対向する加熱プ
レス用型に導入して加熱乾燥する方法は、前記予備乾燥
炉のなかで生じた形状の歪みを完全に取り去ることがで
きず、寸法精度の面で不具合が多かった。の加熱プレ
ス用型のみを用いる方法においては、成形品の変形を伴
うという不具合はないが、高温でプレスすると水蒸気爆
発が発生するためにプレス温度を下げねばならず、その
ため乾燥に時間がかかり生産効率が大幅に低下した。水
蒸気爆発とは、成形品のパルプ層内で発生した水蒸気が
パルプ層を破壊して外部に放出される現象であり、水蒸
気量が多いか、水蒸気の逃げ場がない場合に内圧が上が
って発生しやすくなる。このような状況では、パルプ繊
維間の不連続な水分が、連続した水膜を形成し、紙層破
壊させながら紙層強度の弱い部分で破裂現象を起こすも
のである。

【０００６】この水蒸気爆発の対策として実施された水
蒸気排出孔は、単に複数の貫通孔を等間隔にプレス用型
に穿孔しただけのものである。この水蒸気排出孔の径が
小さすぎると水分や水蒸気の抜けが悪く乾燥効率が低下
する。逆に排出孔の径を大きくすると水蒸気爆発は起こ
りにくくなるが、加熱プレスの際に成形品の表面に付着
した完全に定着していない生乾きのパルプ成分等が排出
孔に侵入して目詰まりが発生する。このため最適な孔径
を設定しなくてはならないが、複雑な形状の成形品を造
る場合には、孔径と孔分布を設定するため試行錯誤の作
業のためプレス用型をいくつも作製せねばならずコスト
高になるなどの不具合があった。そこで、本発明では、
成形品の変形が最も少ないの方法において、短時間で
乾燥でき、しかも水蒸気爆発が起こらない方法を提案す
ることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、以下の方法を行う。１．パルプスラリーから脱水して湿潤成形品を作製し、
該湿潤成形品を一対のプレス用型に挟み加熱プレスする
パルプモウルド成形品の製造方法において、加熱プレス
による乾燥工程に続いて、熱風による乾燥工程を有する
ことを特徴とするパルプモウルド成形品の製造方法。

【０００８】また、上記の発明は、以下の方法をとるこ
とが望ましい。２．加熱プレス工程が終了した時点のパルプモウルド成
形品の水分が１５％〜３５％である前述のパルプモウル
ド成形品の製造方法。

【０００９】さらに本発明は、以下の方法をとることが
望ましい。３．一対のプレス用型の対向する平坦部が加熱プレス時
に湿潤成形品に最初に接触する前述のパルプモウルド成
形品の製造方法。

【００１０】本発明におけるパルプとは、通常の製紙に
用いられる木材パルプ、古紙パルプの他、合成繊維、無
機繊維でも良く、またこれらを混合したものでも良い。
これらに、おがくず、もみがら、稲藁のような固形物を
含んでも良い。本発明でパルプスラリーから湿潤成形品
を製造する工程は、公知の方法が採用できる。

【００１１】本発明における一対の加熱プレス用型と
は、凸状で成形品の内容積部に対応する形状の雄型と、
凹状で成形品の外形に対応する形状の雌型である。前記
一対のプレス用型は上下方向に少なくとも片方の型が動
くことにより成形品をプレスすることができる。以下説
明の便宜上、凸状の型を下型とし、凹状の型を上型と
し、下型に湿潤成形品をはめ込み、上型が下方に移動す
ることによりプレスする方式で説明する。

【００１２】本発明が対象とする成形品は、プレス方向
と直角な平坦な面の部分を有するものである。例えば、
成形品がカップ状であれば、カップの底面が平坦な面で
ある。一対のプレス用型は、各々該平坦な面をプレスす
る平坦部を有する。本発明は、加熱プレスによって成形
品内の水分を短時間のうちに乾燥脱水し、成形品の形状
を安定させた後、残っている水分を加熱乾燥炉によって
乾燥するという二段階の乾燥工程を経ることによって、
成形品を最も効率よく製造することができるものであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。本発明品の製造方法は、パルプモウルド抄造成
形工程とプレス乾燥工程と、熱風乾燥工程からなる。図
１は本発明の製造工程の概念をを示す。また、図２は加
熱プレス乾燥型を示す。

【００１４】パルプモウルド抄造成形工程は、パルプス
ラリー吸引工程１と、形成された含水成形品をさらに脱
水する工程２からなる。この成形品を成形品形状に対応
する取り型を用い吸引しながら抄き型から取り外し、加
熱プレス用型に移動させる。抄き型は濾水性ならびに通
気性を有し、パルプスラリーを負圧下で吸引脱水し、型
の表面に含水成形品を形成させる。この含水成形品を抄
き型から取り外すには、前記吸引を停止、さらに圧力空
気が吹き出すことによって行う。取り型も同様に通気孔
を有し、吸引しながら抄き型から脱水された成形品を受
けとる。また、抄き型で抄きとられた高い含水率の含水
成形品は、脱水工程を経て取り型に移し替えられる。こ
の時点の成形品の含水率は７５％程度になる。この状態
の成形品を本発明においては「湿潤成形品」とする。

【００１５】各工程をさらに詳述すると、抄造成形工程
のパルプスラリー吸引工程に用いる抄き型には空気や水
が透過する微細な穴が多数設けられており、一般には網
状であることが好ましい。その孔径はパルプスラリーの
通過を防止するために普通０．５ミリから２．０ミリで
あるのが好ましい。孔径が大きすぎると孔を通過するパ
ルプ成分が多くなってしまい当該箇所の成形品の形成に
支障を来す。一方、孔が小さすぎると孔の目詰まりが発
生しやすく水分の透過が妨げられる。また、その材質は
金属であることが好ましい。金属としては、例えばアル
ミニウム、ニッケルなどが挙げられる。

【００１６】この抄き型が網状のものから構成される場
合には、その変形を防止する目的で成形品の形状に対応
した形状の金属ブロックが設置される。この金属ブロッ
クの壁面や上面には多数の貫通孔が設けられており、こ
の貫通孔を通してパルプスラリー中のパルプ成分のみ上
記網型に吸引される。この金属ブロックの孔の径は吸引
を助けるだけのものであるから、網型の孔径より大きく
しても良い。さらに、抄造工程及び脱水工程の全工程に
わたり、抄き型には型全体を吸引するためのポンプを必
要に応じて設置し、真空吸引して抄き型全面を減圧条件
にすることにより含水成形品を形成する。

【００１７】次に含水成形品を取り型に転移させる。取
り型は一般にガラス繊維を混入したエポキシ樹脂により
下型に略対応するよう成形したものである。また、この
取り型は通気性を有するので、取り型の背面から吸引す
ることにより抄き型より成形品を取り出すことができ
る。

【００１８】抄造成形工程で取り型に転移させた湿潤成
形品は、プレス乾燥工程に送られる。加熱プレス用型は
湿潤成形品の内面形状を有する加熱プレス下型と上型の
雄雌形状一対からなる。前記加熱プレス用型の材質とし
ては、アルミニウム、アルミニウム系合金、黄銅、鉄、
ステンレス鋼、セラミックなど公知のものが使用でき
る。中でもアルミブロックを削りだして成形したもの
が、製造適性、価格、重量などの点で優れている。

【００１９】本発明者は、この加熱プレス用型で乾燥す
る場合について鋭意検討し、以下の様な現象を見いだし
本発明に至った。抄造成形工程で得られた湿潤成形品の
含有水分は、およそ７５％程度である。この湿潤成形品
を含水率１０〜５％に乾燥することによって、最終製品
であるパルプモウルド成形品が得られる。ところで、湿
潤成形品を乾燥させたときの乾燥時間と水分含有量の関
係を図示すると図３のようになる。即ち、乾燥の初期段
階においては傾斜α、乾燥の後期段階においては傾斜β
と、異なる傾斜を示すことが判る。これは乾燥初期段階
と後期段階では、乾燥速度が異なっていることを示す。
また、成形品が含有する水分には、パルプ繊維と結合し
ていない自由に動ける水（本発明においては以降自由水
という）と、パルプ繊維と水素結合または分子間力で結
合している水（本発明では以降束縛水という）の二種類
が存在する。従って、乾燥初期段階における乾燥速度
は、自由水の乾燥速度を示し、乾燥後期段階の乾燥速度
は乾燥速度を示すと考えられる。また、初期と後期の傾
きの差、即ち、乾燥速度の差は、束縛水の乾燥速度が自
由水に比較して非常に遅く、束縛水の乾燥速度が成形品
全体の乾燥速度を左右することを意味する。

【００２０】また、加熱と同時に加圧して乾燥する方法
では、繊維間の自由水を押し出しながら加熱するため、
加熱のみの乾燥より乾燥時間を短縮することができた。
また、加熱と同時に加圧することによって、束縛水の乾
燥速度も向上することが確認されている。しかし、この
ような加熱と同時に加圧を行う乾燥方法では、乾燥速度
を上げるために加熱温度を２２０℃程度の高温にした場
合や、加圧が強すぎた場合など、成形品から発生する水
蒸気がうまく加熱プレス用型外に抜けられない場合に水
蒸気爆発が発生し、その結果、成形品の形状が破壊され
るという問題がしばしば発生した。このような水蒸気爆
発を回避するためには、加熱温度を１８０℃程度の比較
的低温にしなければならなかった。

【００２１】本発明は、これらの問題を検討した結果、
成形品内の水分のうち、加熱プレスによって自由水を短
時間のうちに乾燥脱水し、成形品の形状を安定させた
後、成形品内に残っている束縛水を加熱乾燥炉によって
乾燥するものである。このように二段階の乾燥工程を経
ることによって、成形品を効率よく製造することができ
る。

【００２２】本発明の加熱プレス用型はヒーターにより
加熱する手段を有する。さらにこれら乾燥型には貫通孔
を形成して、余剰水分を排出したり、水蒸気を逃がして
も良い。この場合、これら排出孔全体を共通の排気口で
もって構成し吸引して強制的に吸引排出する機構を付与
しても良い。この場合、排気孔径は０．１〜２ミリ程度
のものを０．５〜１０ミリ程度の間隔で形成することが
好ましい。プレス用型に設ける加熱手段としては該プレ
ス用型に電熱加熱装置を設け加熱することが一般的であ
るが、プレス用型に高周波発信器を接続して、高周波を
印加して乾燥する手段もある。また、電熱加熱と高周波
加熱を併用することもできる。また、加熱プレス時の水
蒸気爆発を回避する方法として、加熱プレス用型が成形
品の平坦部分のみ接触し、それ以外の部分にプレス用型
と成形品が接しないように設計した加熱プレス用型によ
って乾燥させ、型と接触しない部分から水蒸気が逃がす
という方法がある。

【００２３】成形品は、上記の加熱プレス用型で乾燥さ
れたのち、さらに乾燥炉に搬入され乾燥される。該乾燥
炉は、通常蒸気または電熱により加熱され、ファンによ
り熱風が循環されるトンネル状の熱風乾燥炉であり、成
形品は炉内に所定時間滞留することによって乾燥され
る。また、加熱プレス工程が終了した時点での成形品の
含有水分率は１５％〜３５％であるのが好ましい。１５
％未満であると加熱乾燥に過剰の熱量が消費されたこと
になり好ましくない。一方、３５％を越えている場合
は、成形品中に自由水がまだ残存している状態であり、
加熱乾燥炉で乾燥して完成したパルプモウルド成形品に
歪みや変形が発生する。

【００２４】

【実施例】＜実施例１＞アルミ鋳造品の型枠に４０メッ
シュの金網を張設し、所定の形状の抄き型を作製した。
この抄き型を用い濃度１％の古紙パルプスラリーを、負
圧６００ｍｍＨｇで吸引して厚さ２ｍｍの含水成形品を
抄きとった。この含水成形品を上にして負圧を解除し、
この含水成形品の形状に対応してエポキシ樹脂で作製さ
れた取り型を成形品に重ね、負圧６００ｍｍＨｇで脱水
吸引して取り型に移した。この時点で湿潤成形品の水分
は７３％であった。次に成形品に対応した形状の、２０
０℃に加熱したアルミ鋳造品からなる雄型（加熱プレス
用下型）に、湿潤成形品を移した後、取り型と同様の形
状の１６０℃に加熱した雌型（加熱プレス用上型）を上
からかぶせ、３０秒間プレスして成形品の含有水分率を
２３％まで下げた。その成形品をさらに１２０℃の熱風
乾燥炉で１５分乾燥し、含有水分率が７％のパルプモウ
ルド成形品を製造した。その結果、歪みや変形のないパ
ルプモウルド成形品が得られた。

【００２５】＜実施例２＞２１０℃の加熱プレス用型で
３０秒間プレスして成形品の含有水分率が１５％とした
後、１２０℃の熱風乾燥炉で５分間乾燥した以外は実施
例１と同様にしてパルプモウルド成形品を製造した。そ
の結果、歪みや変形のないパルプモウルド成形品が得ら
れた。

【００２６】＜比較例１＞含有水分率７３％の湿潤成形
品を実施例１と同様に得て、加熱プレス工程を経ずに、
直接１２０℃の熱風乾燥炉で６０分間乾燥し、含有水分
率が７％のパルプモウルド成形品を製造した。その結果
得られたパルプモウルド成形品は平面であるべき部分が
内側に５ｍｍへこんだ形状であった。

【００２７】＜比較例２＞１６０℃の加熱プレス用型で
２０秒間プレスして成形品の含有水分率を４０％とした
後、１２０℃の熱風乾燥炉で１５分間乾燥し、含有水分
率８％のパルプモウルド成形品を製造した。その結果得
られたパルプモウルド成形品は平面であるべき部分が内
側に２ｍｍへこんだ形状の、歪みのあるものであった。

【００２８】

【発明の効果】本発明のパルプモウルド成形品の製造法
によれば、第一の乾燥工程である加熱プレス乾燥によっ
て成形品の変形を防止し、続いて第二の乾燥工程である
加熱乾燥炉によって成形品を乾燥させることにより、変
形の少ない寸法精度の良好なパルプモウルド成形品を生
産効率良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の工程を示す概略図である。

【図２】本発明の乾燥工程の一つである加熱プレス装置
の断面図である。

【図３】パルプモウルド成形品の乾燥時間と水分量の関
係を示す図である。

【符号の説明】１．加熱プレス下型２．加熱プレス上型３．下型の加熱熱源４．上型の加熱熱源５．パルプ成形品６．排気孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルプスラリーから脱水して湿潤成形品を
作製し、該湿潤成形品を一対のプレス用型に挟み加熱プ
レスするパルプモウルド成形品の製造方法において、加
熱プレスによる乾燥工程に続いて、熱風による乾燥工程
を有することを特徴とするパルプモウルド成形品の製造
方法。
【請求項２】加熱プレス工程が終了した時点のパルプモ
ウルド成形品の水分率が１５％〜３５％であることを特
徴とする請求項１記載のパルプモウルド成形品の製造方
法。
【請求項３】一対のプレス用型の対向する平坦部が加熱
プレス時に湿潤成形品に最初に接触することを特徴とす
る請求項１〜３のいずれかに記載のパルプモウルド成形
品の製造方法。