JP2000054299A - パルプモウルド成形品の加熱プレス用型 - Google Patents

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加熱プレス用
型、及び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、該湿潤成形品を加熱プレスしてパルプモウルド
成形品を製造する一対の加熱プレス用型において、該一
対のプレス用型の少なくとも一方に形成された貫通孔に
網を貼接したパルプモウルド成形品の加熱プレス用型。

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に使用する加熱プレ
ス用型に関する。

【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出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】

【本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、
乾燥後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。

【０００６】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。

【０００７】この水蒸気爆発の対策として従来の加熱プ
レス用型に設けら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。逆に水蒸気排出孔の径を
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水蒸気排出孔に侵入して目詰
まりが発生する。最適な孔径を設定するためには、特に
複雑な形状の成形品を作る場合、孔径と孔分布を設定す
るために加熱プレス用型を幾つも作成して試行錯誤しな
くてはならず、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
法に使用する加熱プレス用型であり、成形品を短時間で
乾燥でき、しかも水蒸気爆発が起こらない加熱プレス用
型を提案することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため以下の構成をとる。すなわち、本発明の第一
は、パルプスラリーから脱水して湿潤成形品を作製し、
該湿潤成形品を加熱プレスしてパルプモウルド成形品を
製造する雄型と雌型の一対の加熱プレス用型において、
該一対のプレス用型の少なくとも一方に形成された貫通
孔に網を貼接したパルプモウルド成形品の加熱プレス用
型である。

【０００９】また、本発明の第二は、パルプスラリーか
ら脱水して湿潤成形品を作製し、該湿潤成形品を加熱プ
レスしてパルプモウルド成形品を製造する雄型と雌型の
一対の加熱プレス用型において、該一対のプレス用型が
対向する平坦部を有し、該平坦部の少なくとも一方に形
成された貫通孔に網を貼接したパルプモウルド成形品の
加熱プレス用型である。

【００１０】

【発明の実施形態】以下、本発明を図面に基づいて説明
する。パルプスラリーから湿潤成形品を製造する工程
は、一般的には以下の通りである。パルプモウルドの製
造工程は、パルプモウルド抄造成形工程とプレス乾燥工
程からなる。図１は本発明の製造工程の概念を示す。

【００１１】パルプモウルド抄造成形工程は、図１に示
すように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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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が上記
網型に吸引される。この金属ブロックの孔の径は吸引の
ためのものであるから、網型の孔径より大きくしてもよ
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。

【００１５】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。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、加熱プレス乾燥されてパルプ
モウルド成形品となる。

【００１６】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、凸状で成形品の内容積部に対応する形状の
雄型を加熱プレス用下型とし、凹状で成形品の外形に対
応する形状の雌型を加熱プレス用上型とし、加熱プレス
用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。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少
なくとも一カ所有するものである。平坦な面とは、例え
ば成形品がカップ状であれば、カップの底面のことであ
る。そして、一対のプレス用型は、成形品の平坦な面を
プレスする平坦部を各々有する。これが本発明における
対向する一対の平坦部である。さらに本発明では、プレ
ス用型の前記平坦部以外の面、カップ状の成型物であれ
ば側面に相当する面をプレスする面を立ち上がり部と呼
ぶ。

【００１７】ところで、パルプモウルド成形品を加熱プ
レスで乾燥する場合、成形品の厚さは乾燥が進むにつれ
て減少する。このため、加熱プレス用型のプレス時クリ
アランスは、通常は乾燥後期の成形品の厚さに設定され
る。乾燥初期の厚さに設定すると、乾燥が進むと成形品
と加熱プレス用型間に空隙が生じ、その空隙に水蒸気が
充満して温度が上昇せず乾燥効率が大幅に低下するから
である。

【００１８】しかし、乾燥後期の厚さに応じてクリアラ
ンスを狭く設定すると、乾燥初期段階で成形品がプレス
されることによって、成形品に含まれる水分が加圧によ
って連続した水膜を形成し、その状態で高温の加熱プレ
ス用型でプレスされることによって水蒸気が逃げ場を失
って水蒸気爆発が発生する。

【００１９】水蒸気爆発はパルプ繊維の間に不連続に存
在する水分が圧力によって連続した水膜を形成し、その
状態で急激に熱が加わることによって発生するものであ
り、従って、加熱プレス工程において成形品が連続した
水膜を形成しない状態を保つことにより、水蒸気爆発を
防ぐことができる。連続した水膜を形成させない方法と
しては、加熱プレスの際に一方の型のみに成形品が接触
するようクリアランスを広くとった状態である程度乾燥
させた後、再度プレスすることによって乾燥する方法が
考えられるが、この方法は乾燥時間が長くなるという問
題がある。

【００２０】本発明者らは、パルプモウルドの加熱プレ
ス時に、パルプモウルド成形品の平坦部間に位置する部
分のプレス率Ｄ（％）が下記（１）式を満たすようにク
リアランスを制御することで水膜が形成されず、従って
水蒸気爆発を防止できることを見いだした。 （１）式：Ｄ＜１００−０．２５×Ｔ 但し、上記（１）式において、Ｔは加熱温度（℃）、Ｄ
は下記（２）式で定義されるプレス率（％）であり、Ｔ
は１５０℃〜２５０℃である。 （２）式：Ｄ＝１００×（ｈ0−Ｃ）／ｈ0 但し、上記（２）式において、ｈ0は前記対向する平坦
部に挟まれる湿潤成形品の加熱プレス前の厚さ、Ｃは対
向する平坦部間のクリアランスでありｈ0に等しいか又
はｈ0より小さい。

【００２１】これ以上乾燥効率を上げるためには、プレ
ス率をさらに上げて、同時に水蒸気爆発を防止するこ
と、言い換えればプレス率Ｄ≧１００−０．２５×Ｔと
なっても水蒸気爆発が起こらない方法が望まれていた。

【００２２】本発明は、加熱乾燥時の加熱プレス用型の
クリアランスを従来なら水蒸気爆発が発生するような狭
い幅に設定しても水蒸気爆発が発生しないような加熱プ
レス用型であり、より効率のよい状態で乾燥することを
可能にし、生産性を向上させるものである。

【００２３】すなわち本発明は、加熱プレス用型に直径
数ｃｍ程度の比較的大きな径の貫通孔を形成し、その貫
通孔に網を貼接して水蒸気排出口とするものである。貫
通孔の径は加熱用型の大きさ等により任意に設定できる
が、１〜９ｃｍ程度が望ましい。このような大きな径の
貫通孔を設けることにより、発生する水蒸気をより迅速
に排出して水蒸気爆発を防止することができる。また貫
通孔の個数も加熱用型の大きさ、形状に応じて適宜設け
ることができる。またこのような大きな径の貫通孔を設
けた場合、プレス時にパルプ繊維が型の外部に出ること
を防ぐために表面に網を貼接する。

【００２４】貫通孔に網を貼接する方法としては、貫通
孔毎にその径に応じた大きさの網を貼接するすることが
できる。また、加熱プレス用型の複数の貫通孔が設けら
れた面全体に網を貼接するなどして複数の貫通孔を覆う
形で網を貼接することもできる。貫通孔に貼接する網は
通常抄型に用いるようなものが任意に用いられる。網の
孔径はパルプスラリーの通過を防止するためには０．５
〜２．０ｍｍ程度が好ましい。また加熱プレス用型への
貼接は銀蝋づけや接着剤による。

【００２５】また、加熱プレス用型内部の平坦性を保持
するため、貫通孔の周囲に貼接する網の形状と厚みに対
応する深さのくぼみを設け、その部分に網を貼接するの
が好ましい。もしくは、貫通孔を有する面全面を覆うよ
うに網を貼接するするのが好ましい。また本発明では、
加熱プレス用型と成形品表面との接触面績を極力保ちな
がら、大きな貫通孔を形成して水蒸気の排気効率を向上
させるため、クリアランス制御の可能な対向する平坦部
に貫通孔を形成することが望ましい。加熱プレス用型の
立ち上がり部には、通常２ｃｍ程度の間隔で１ｍｍ程度
の網を貼接しない貫通孔を形成すれば充分だが、立ち上
がり部が比較的大きな面積を有する場合には、必要に応
じ立ち上がり部に直径数センチ程度の網を貼接した貫通
孔を設けることもできる。

【００２６】さらに加熱プレス用型には真空ポンプ等に
接続された排気孔を設け、貫通孔からの余剰水分、水蒸
気を吸引、排出する機構を付与する。この排気孔径は
０．１〜２ミリ程度が好ましい。

【００２７】加熱プレス用型に設ける加熱手段としては
電熱加熱装置が一般的であるが、高周波加熱装置による
ものでもよい。またこれらを併用することもできる。

【００２８】プレス時の加熱プレス用型の温度は１６０
〜２５０℃、なかでも好ましくは１８０〜２３０℃が好
適である。１６０℃より低い温度では熱量が不足し、乾
燥効率が低下する。また２３０℃を越える温度では完成
した成形品に焦げや焼けが発生する。

【００２９】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よい。
これらに、おがくず、もみがら、稲藁のような固形物を
含んでもよい。

【００３０】

【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。
この型枠に４０メッシュの金網を張設した。この抄き型
を用い濃度１％の古紙パルプスラリーを負圧６００ｍｍ
Ｈｇで吸引して厚さ３．５ｍｍ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であって、２００
℃に加熱され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、２００℃に加熱し
た雌型（加熱プレス用上型）を等速で下降させ、プレス
率６０％となるクリアランス１．４ｍｍとして４０秒間
加圧乾燥してパルプモウルド成形品を得た。なお、実施
例１においては、平坦部に１００メッシュの金属製網を
接着剤で貼接された直径３ｃｍの貫通孔を４個設け、立
ち上がり部には全面に直径１ｍｍの貫通孔を約２ｃｍ間
隔で設けた加熱プレス用型を使用した。パルプモウルド
成形品の含水率は８％であり、水蒸気爆発は発生しなか
つた。

【００３１】＜実施例２＞加熱プレス用型の平坦部に直
径１ｍｍの貫通孔を１０ヶ／ｃｍ２となるように形成
し、平坦部全体に網を接着した以外は実施例１と同様に
してパルプモウルド成形品を得た。パルプモウルド成形
品の含水率は１０．２％であり、水蒸気爆発は発生しな
かった。

【００３２】＜実施例３＞加熱プレス用型の温度を２４
０℃とし、初期クリアランスを２ｍｍとして５秒間保持
して成形品の含水率を６５％とした後、上型を等速で下
降させ、プレス率６０％となるクリアランス１．４ｍｍ
として３０秒間加圧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得た。パルプモウルド成形品
の含水率は７．５％であり、水蒸気爆発は発生しなかっ
た。

【００３３】＜比較例１＞平坦部に２ｃｍ間隔で直径１
ｍｍの貫通孔を形成した以外は実施例１と同様にしてパ
ルプモウルド成形品を得た。パルプモウルド成形品の含
水率は８．５％であり、乾燥初期に平坦部に水蒸気爆発
が多発した。

【００３４】＜比較例２＞クリアランスを２ｍｍと設定
した以外は比較例１と同様にしてパルプモウルド成形品
を得た。パルプモウルド成形品の含水率は２３％で生乾
きの状態であった。水蒸気爆発は発生しなかつた。

【００３５】

【発明の効果】本発明の加熱プレス用型により、パルプ
モウルド成形品の加熱プレス乾燥時に水蒸気爆発を避け
ることができ、生産効率が大幅に向上する。

【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

【図２】本発明の加熱プレス用型における平坦部貫通孔
への網の貼接を示す図

【符号の説明】

１．加熱プレス用型平坦部 ２．加熱プレス用上型立ち上がり部 ３．加熱プレス用上型立ち上がり部 ４．加熱プレス用上型立ち上がり部 ５．平坦部の貫通孔に貼接した網 ６．平坦部の多数の貫通孔に貼接した網

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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、該湿潤成形品を加熱プレスしてパルプモウルド
   成形品を製造する雄型と雌型の一対の加熱プレス用型に
   おいて、該一対のプレス用型の少なくとも一方に形成さ
   れた貫通孔に網を貼接したことを特徴とするパルプモウ
   ルド成形品の加熱プレス用型。
2. 【請求項２】パルプスラリーから脱水して湿潤成形品を
   作製し、該湿潤成形品を加熱プレスしてパルプモウルド
   成形品を製造する一対の雄型と雌型の一対の加熱プレス
   用型において、該一対のプレス用型が対向する平坦部を
   有し、該平坦部の少なくとも一方に形成された貫通孔に
   網を貼接したことを特徴とするパルプモウルド成形品の
   加熱プレス用型。