JP2001502017A - 再生紙から改善されたルースフィル包装材料を形成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、再生された新聞紙の水性パルプから生分解性の薄壁包装チップ２０を、パルプをモールド４０に接触させることにより製造する装置および方法を備え、このモールドは、（ａ）成形されるべき物品の形状をほぼ有する連続したコア４１と、（ｂ）コアの外面を覆う通気性の延伸可能な織物６０とを備えている。負圧を加えて織物上にチップ２０を形成後、織物は、連続面から十分に分離され、チップが織物６０から取外される。包装特性が改善された乾燥した包装チップは、環境的にフレンドリーであり、再生された新聞紙の非常に新規な用途を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 再生紙から改善されたルースフィル包装材料を形成する方法 発明の背景 本発明は、一般的に、たとえば、包装“チップ”(packing“chips”)または“ ピーナッツ”(“peanuts”)と称されることがあるルースフィル包装材料(loose fill packing)すなわち荷敷(“dunnage”)と、これらを成形するモールドおよび 方法に関する。 その名称が示すように、“ルースフィル”包装材料は、コンテナ内で物品が移 動するのを防止し、物品の表面とコンテナの内面との間の接触を防止するために 、コンテナまたはパッケージ内で出荷される物品を囲むために使用される。簡単 に述べると、ルースフィル包装材料は、出荷中にコンテナの外面に作用する可能 性がある力から、出荷中の単一または複数の物品を緩衝することを目的としてい る。本発明は、改善されたルースフィル包装材料を製造する方法を提供する。 ルースフィル材料ならいかなるものでもその好適性は、所定の機能特長により 判断される。とりわけ、ルースフィル包装材料は、必要な緩衝特性を提供すると 共に、強くかつ構造上の完全性を有していなければならない。ルースフィル包装 材料は、軽量でなければならず、ネスト(nest)または沈降(settle)してはならな い。ルースフィル包装材料の全体量は、コンテナに加えられる振動、揺動または その他の動きにも拘らず、物品およびコンテナの出荷および／または貯蔵中に減 少してはならない。ルースフィル包装材料は、比較的易流動的で(free-flowing) かつ帯電しない(static-free)品質でなければならず、これらは、ルースフィル 包装材料をコンテナ内、そして包装の際に物品の回りに分配する能力を向上させ る。ルースフィル包装材料は、できる限り安価でなければならないことは明らか である。 最近になり、発泡プラスチック材料、主に、ポリスチレンが、ルースフィル包 装材料として使用される場合が多い。例えば、中空カップ、ソーサーおよびＳ字 形状を含む種々の形状に成形されるが、これらは、しばしば“ピーナッツ”と称 されることが多い。これらのプラスチックピーナッツは、所定の望ましい緩衝特 性を呈する。一方で、これらは、所定の非常に不所望の特性も有している。これ らの中の主たるものが、プラスチックピーナッツは、容易に再生可能でなくまた は生分解性を有さず、したがって、環境に優しくないということである。これら のプラスチックピーナッツは、隣人の空地または公共の埋立地に滞留させても崩 壊しない。これらは、景観を乱し、不必要な埋立てスペースを必要とする。パッ クされていないコンテナのプラスチックピーナッツは、包装材料として使用され ない場合、事実上、無用である。しばしばプラスチックピーナッツは、帯電性を 有し、作業するのを悩ませる。子供とペットは、プラスチックピーナッツを口に し、閉塞、窒息、病気または死を生じる可能性がある。 プラスチックピーナッツの消極的効果は、自然の環境に優しい材料から荷敷を 製造せんとする刺激を喚起した。例えば、スターチまたはその他の接着剤で一体 的に結合され、好適な形状に成形された木の繊維のような有機材料からルースフ ィル包装材料を製造しようとする努力が払われた。このタイプの荷敷きは、製造 費が比較的高く；製造者は、プラスチックピーナッツの価格を越える割増を要求 した。大量のスターチを含有する製品が、齧歯類動物または疫病を誘引する可能 性があることを含む、その他の多数の欠点をこれらの材料は、有している。 再生紙、とくに、再生新聞紙からルースフィル包装材料を製造しようとする試 みもなされた。例えば、McCreuに対する米国特許第４９９７０９１号明細書、Bo eriに対する特許第５１５１３１２号明細書、Pregontに対する特許第５２３０９ ４３号明細書、Kannankerilに対する特許第５３７２８７７号明細書、Warda，et alに対する特許第５３８２３２５号明細書に記載されている。後者の特許は、 本発明と同じ譲受人に譲渡されている。これらの材料は、再生紙のパルプと水と からルースフィル包装材料の個々片をモールド成形することにより製造される。 一般的に、紙パルプの、例えば、エッグカートンのような製品へのモールド成 形は、図１に概略的に示されている回転式真空成形機械のようなプロセスを利用 してきた。図１に示すように、シリンダ１５０は、シリンダの周辺部から外向き に延びる、例えば、１６０のようなモールドを内包している。一般的に、各モー ルドは、完成したモールド成形物品の内側の形状を有する“スクリーン(screen) ”、すなわち、金属メッシュから形成される。シリンダー１５０は、モールドが プロセスの種々の段階を連続的に進むときに、時計方向に回転する。これらの段 階が、図１の位置ＡからＨで示されている。図１は、実寸で記載されておらず、 比較のみを目的としている。 位置Ａにおいて、モールド１６０は、パルプトレー１７０の水性セルロースパ ルプ１７５内に浸漬される。同時に、負圧が、（図示されていない装置を使用し て）矢印１７２で示した方向にモールドの内側に向かって加えられ、パルプトレ ー内のパルプをモールドスクリーンに引き寄せる。水がスクリーンを通して引込 まれると、セルロース紙パルプは、スクリーン上で捕捉され、モールド成形物品 を形成する。しかしながら、水はスクリーンを通過する。好適な厚さのモールド 成形物品がモールド１６０の隙間に形成されるまで負圧が、加え続けられる。 シリンダーがさらに回転すると、モールド成形パルプの未加工物品を収容する スクリーンが、パルプトレー１７０から外れて回転する。追加の水が、位置Ｅで モールドを逆転することにより除去される。位置Ｇにおいて、それは、プレスお よびトランスファードラム１８０の近部に配置される。ドラムは、モールド１８ １を内包し、このモールドは、モールド１６０に嵌合し、モールド成形物品の外 側形状に対応する。ドラム１８０を反時計方向に動かすことにより、嵌合モール ドは、部分的にモールド成形されたパルプに接触し、これにより、パルプをスク リーン１６０に押圧してパルプを最終物品の形状に成形し、余分な水を除去する 位置（図示せず）に配置される。余分な水の除去は、モールド成形物品を製造す るときに最も大きなコストのひとつを形成することがある乾燥のエネルギー量を 最小化するために重要である。モールド成形が完了すると、プレスおよびトラン スファードラムは、反時計方向に回転して２つのモールドを分離する。この回転 が開始すると、空気の吹き付け（ブローオフと呼ばれることがある）が、矢印１ ８２の方向に沿って（図示した装置を介して）スクリーン１６０を通して向けら れ、パルプをモールド１６０から分離する。この後、モールド成形された物品が コンベヤ１８５に向けて下向きに排出される位置にプレスおよびトランスファー ドラム１８０が達するまで、負圧は、嵌合モールド１８１内の結果物としてのモ ールド成形された物品を解放された状態で保持する。モールド成形物品等は、こ の後、コンベヤを介して乾燥機１８６を十分な時間にわたって通過して、残りの 水を除去し、最終製品を形成する。 シリンダー１５０は、モールド１６０を位置Ｈまで回転し続ける。位置Ｈにお いて、モールドは、吹き付けステーション１９０の近部に配置され、このステー ションで、モールドは、水と接触して、位置Ａの次のモールド成形ステップに備 えるために洗浄される。 このプロセスは商業的に使用されているが、多くの点で完全ではない。とりわ け、この装置で、ルースフィル包装材料のような複数の小さな薄壁物品を連続的 かつ信頼性のある状態で製造することは不可能である。セルロース包装材料はで きるだけ薄い壁で形成されるのが好ましいので、これは、ふさわしくない。これ は、一般的に包装材料としてのその品質を改善する。薄壁のセルロース包装材料 は、短期間で完全に生分解することがより重要である。 先行技術のプロセスで薄壁セルロース包装材料を製造できないひとつの理由は 、スクリーン上で製造される中間パルプ物品が、通常、余分の水分を含んでいる ことである。余分の水分は、成形されたパルプ物品の構造上の安定性を低減し、 通常のブローオフ技術を介してスクリーンから首尾よく除去される十分な構造上 の完全性を有する薄壁物品を製造することを不可能とする。さらに、（図１に示 した位置Ｇで）モールド１６０，１８１を押圧することにより、モールド成形物 品はスクリーン１６０の隙間内に強制的に押し込められる。その物品が薄壁であ る場合、その後のブローオフステップは、物品を破損、引裂きまたは割れを生じ ることなく、首尾よく実施するのが困難である。ステーションＧでのプレスステ ップを除去することは可能かもしれないが、スクリーンから薄壁モールド成形物 品を分離することは困難である。これは、この分離が行われる高さによりさらに 複雑化し、この結果、コンベヤに達したときに、湿ったパルプ物品の破壊または 切断を生じる。複数の物品が同時にモールド成形される場合、物品のひとつがス クリーンから除去されるやいなや、ブローオフ圧が失われることにより、除去は さらに複雑化する。 再生された新聞紙およびその他の再生紙から薄壁物品を連続的かつ信頼性を有 する状態で製造することが特に、困難である。一般的に、新聞紙は、中間処理ス テップの際に、湿ったモールド成形物品の強度を大幅に低減する比較的短い繊維 を有している。 紙パルプの薄壁包装チップが、本発明のプロセスを使用して、信頼性を有する 状態で効率的に製造可能であることが分かった。本明細書中で使用されている用 語“チップ”は、ルースフィル包装材料または荷敷の個々のユニットを意味して いる。反対の記載がない限り、この用語の使用は、チップがいずれかの特定の形 状を有していることを意味していない。驚くべきことに、本発明の薄壁包装チッ プは、生分解性を改善した。本発明の薄壁包装チップは、ルースフィル包装材料 としてのその特性に重要な特徴も改善した。 発明の目的 本発明の目的は、紙パルプから物品（特に、薄壁のルースフィル包装チップ） をモールド成形する効率的かつ有効な方法を提供することである。 本発明の他の目的は、紙パルプから物品（特に、薄壁のルースフィル包装チッ プ）を成形する改善されたモールドを提供することである。 最後に、本発明は、改善された生分解性とルースフィル包装材料としての改善 された特性との双方を有する、改善された包装チップ、すなわち、紙パルプから 製造された薄壁チップを提供する。 本発明のこれらのおよびその他の目的および利点は、本明細書中で記載したプ ロセス、装置および物品を使用して達成することができる。 図面の簡単な説明 図１は、エッグカートンをモールド成形するために使用されるプロセスのよう な、水性紙パルプから物品をモールド成形するために先行技術のプロセスで一般 的に使用される装置の構造を示す概略的平面図であり、 図２は、本発明を具体化する包装チップの正面からの斜視図であり、 図３は、その背面からの斜視図であり、 図４は、その側面図であり、他方の側面図はこれと同一であり、 図５は、その頂面図であり、 図６は、その底面図であり、 図７は、図５の線７−７の平面にほぼ沿う断面図であり、 図８は、本発明を具体化するモールドの正面からの斜視図であり、 図９は、その背面からの斜視図であり、 図１０は、その頂面図であり、他方の側面図はこれと同一であり、 図１１は、その側面図であり、 図１２は、その底面図であり、 図１３は、図１０の線１３−１３の平面にほぼ沿う断面図であり、 図１４は、図１１の線１４−１４の平面にほぼ沿う断面図であり、 図１５は、モールドフレームで支えられたモールド部品の構造を示す本発明の モールド全体の正面図であり、 図１６は、セルロースパルプの薄層の形成を示す、図１５に示したモールドお よびフレームの正面図であり、 図１７は、モールド成形されたパルプ物品がモールドから除去されるそれぞれ の位置のモールド部品を示す、本発明を具体化するモールドの正面図である。 発明の概要 紙パルプから生分解性を有する薄壁物品を形成する効率的かつ有効な方法を創 作した。これは、本明細書中に記載されている改善されたモールドを使用して達 成される。本発明のプロセスとモールドで製造された薄壁包装チップは、生分解 性を改善し、ルースフィル包装材料としての特性を改善した。 とくに、本発明は、（ａ）成形されるべき物品の形状をほぼ形成するほぼ連続 した表面を有しかつ空気を排出または強制的に除去することができる最小数の孔 を有するコアと、（ｂ）このコアの外面を覆う可撓比織物材料とを備えるモール ドで具体化される。 本明細書中で使用されている“成形されるべき物品の形状をほぼ”という用語 は、モールドのコアが、モールド成形物品の内側または外側形状のいずれかにそ の全体的形状が対応する表面を有していることを意味する。織物材料が連続面の 上側を延設し、モールド成形物品が織物上に形成されるために、モールド成形物 品は、モールドの連続面と同様な正確で同一な形状を有していないが、モールド 成形物品のひとつの面（すなわち、内面または外面）とコアの表面は、ほぼ同じ 形状となるであろう。 本明細書中で使用されている“最小数の孔”という用語は、織物にわたって部 分負圧を加えて、織物上に比較的均一な厚さのモールド成形物品を形成するのに 十分であるが、多量の残留水が、モールド成形パルプ物品が形成される側の反対 の織物の側に蓄積するのを許容するほど多くない数のコアの連続面上の１つ以上 の複数の孔を意味する。 成形されるべき物品の形状をほぼ有し、空気を移動させるための最小数の孔を 有する連続したコアを有するモールドの使用は、モールドの内側に保持される水 分量を減少する。実際、本発明のモールドにより、セルロース物品が形成される 側の反対の織物の側に水を保持するスペースはあったとしても僅かである。これ は、モールド上に形成されるパルプ物品内の水分量を減少し、これにより、その 構造上の完全性を改善し、乾燥により、その後、パルプから除去しなければなら ない水量を減少する。 さらに、モールドの外面上での可撓性織物材料の使用は、モールド成形物品の 破損、引裂きまたは割れを生じる空気のブローオフ無しで、モールドから首尾よ く除去可能な薄壁物品を形成可能とするのを助ける。 紙パルプから薄壁物品を形成せんとする試みの問題が、全く異なる態様で、既 に提案されている。Muller et alに対する米国特許第２８４１０５４号は、２重 ステップのモールド成形プロセスによりこの問題を解決しようとする。まず、薄 壁物品が、通常のワイヤスクリーン上で製造される。物品は、この後、そのモー ルドから除去され、雄モールド部品と雌モールド部品との間の成形物品を押圧し 、これにより、物品の壁部の厚さを減少しかつ余分な水を圧搾する第２の、すな わち、“圧搾”モールドで処理される。これは、図１に示したものとほぼ同じプ ロセスである。この２重ステップのモールド成形プロセスは、より多くの装置を 必要とし、包装チップのような多量の小さな不規則形状の物品を大量生産するに は実際的ではないことは明らかである。実際、Muller et alの特許は、ルースフ ィル包装材料を形成するプロセスの使用について述べていない。 通常の金属メッシュスクリーン上での織物の使用は、紙パルプをモールド成形 する方法としてMargueratに対するドイツ特許第８９１７９１号明細書で既に提 案されている。しかし、この明細書中で示されているモールド成形プロセスは、 中空の内側を有するワイヤスクリーンモールドの使用を前提としている。この結 果、モールド内に水が蓄積し、モールド成形された紙パルプから小さな薄壁物品 を信頼性を有する態様で製造することを不可能とする。このドイツ特許のプロセ スが、この物品、とくに、薄壁ルースフィル包装材料を製造するのに使用できる ことの認識はない。さらに、織物およびワイヤスクリーンの繰返される接触およ び移動は、織物の早期の破損を生じるために、このプロセスは、商業的適用には 適していない。 発明と好ましい実施の形態の詳細な説明 セルロース材料のパルプから生分解性の薄壁包装チップを形成するための効率 的かつ有効な方法を発見した。本発明は、改善された包装チップとこれを作成す るモールド成形装置および方法とに具体化されている。包装チップは、セルロー ス材料のパルプから独特の構造に製造された薄壁包装チップである。 このプロセスでは、パルプは、成形されるべき包装チップの形状をほぼ形成す るほぼ連続した表面を有しかつ空気を排出または強制的に除去することができる 最小数の孔を有するコアと、モールドの連続面の外面を覆う可撓性織物材料とを 有するモールドに接触する。部分負圧が、加えられ、セルロースを、包装チップ の形状の薄層のパルプから織物上に堆積させる。好適な時間後、モールドが、パ ルプから取外され、負圧が終止する。織物とコアは、この後、互いに離れる方向 に十分移動して、包装チップの形状の薄層のセルロースパルプをモールドから分 離させる。モールド成形パルプ物品が、この後、乾燥し、最終製品を形成する。 織物が、この後、高圧水でスプレーされ、次のモールド成形サイクル前に残りの 繊維を織物から除去する。 本発明のプロセスは、当業者に知られている水性セルロースパルプで使用可能 である。本発明の好ましい形態では、再生紙が、パルプを形成するために使用さ れる。本発明は、広く入手可能で安価である新聞紙を有利にリサイクルするため の理想的な使用を形成しているので、この材料が好ましい出発材料である。しか し、他の多くの形態の再生紙も、単独でまたは組合わせで使用することができる 。再生された新聞紙は、比較的短いセルロース繊維から成っているので、本発明 の 好ましい実施の形態は、モールド成形プロセスを容易化するより長い繊維を提供 する少量の“オフィスホワイト(office white)”または“コルゲート状(corruga ted)”の再生紙を利用する。１つの例としての図示した組成物は、８５％の新聞 紙繊維と１５％のオフィスホワイト繊維とを備えている。必要なセルロース材料 を供給するその他の出発材料または出発材料の混合物が使用可能である。 セルロースパルプは、当業者に知られている技術のいずれかを使用して製造す ることができる。本発明の好ましい実施の形態の場合、界面活性剤を添加して紙 の湿気を改善することが望ましいことが分かった。より小さな新聞紙繊維をより 大きな繊維に吸着させ、これにより、水中でのパルプの拡散を改善する陽イオン 電荷を生み出す凝集剤を添加することが望ましいことも分かった。最後に、スタ ーチを添加し、モールド成形のために、繊維を結合して、薄壁モールド成形物品 を取扱うときに、さもなくば生じることがあるダストを減少し、その強度を増す ことも望ましいことがある。しかし、スターチまたはその他の添加剤の使用は、 本発明のプロセスにより、薄壁モールド成形物品を製造するのに必要ではない。 Ａ．改善された薄壁包装チップ 本発明により、紙パルプの薄壁モールド成形物品を製造することができる。た とえば、包装チップは、１／３２インチ（約０．８ｍｍ）までの厚さの局部的な 壁部と、これより薄い厚さの平均または中問壁部を有するものが製造可能である 。 本発明を具体化する個々のルースフィル包装チップが図２〜図７に示されてい る。チップは、本明細書中で記載されているように、図８〜図１７に示したモー ルドを使用して成形される。チップ２０は、開口端部２２と閉鎖端部２４とを形 成する四角形断面の細長い中央ボディ２１を有する。このボディは、四角形の開 口端部２２を形成する４つの側面２５により形成されている。閉鎖端部２４は、 交差部２８に沿って交差しかつ閉鎖頂部２９に集まる４つの交差する傾斜側面２ ６を有する多面体またはピラミッド形状になされている。リッジ(ridges)または バトレス(buttresses)３０が、隣接平面２５の交差部２８に形成されている。こ れらのバトレスは、２つの重要な機能を果たし、予期せぬ改善された結果を示し た。第１に、バトレスは、チップを強化し、クラッシングを防止する構造上の完 全性を増す。第２に、バトレスは、チップの多角形状端部２４が他のチップの開 口端部２２に入るのを防止し、これにより、チップが互いにネステイングされる のを妨げる。双方の作用は、包装材料としてのチップ２０の機能を大幅に改善す る。 本発明の薄壁製品は、ルースフィル包装材料として特に好適である。これらの 製品は、薄壁であるので、セルロースパルプから製造される他のルースフィル包 装材料より迅速に生分解する。驚くことに、これの製品が薄壁であるという事実 は、ルースフィル包装材料としての機能を損じない。下記例に示すように、本発 明の薄壁ルースフィル包装材料は、一般的なポリスチレン包装ピーナッツと対照 的に、連邦仕様ＰＰＰ−Ｃ−１６８３Ａの全ての必要条件を満たす。 例 ルースフィル包装チップは、約８５％の新聞紙と約１５％の“オフィスホワイ ト”を有する水性パルプから、上述のように製造された。チップは、１立法イン チ（０．０１６リットル）の形状に製造され、約１．１ポンド／立方フィートま たは１立方フィート（約２８リットル）あたり約８７０のチップの密度を有した 。 包装チップは、下記特性の基準を規定する“Cushioning Materials，Expanded Polystyrene Loose-Fill Bulk”と題する連邦仕様ＰＰＰ−Ｃ−１６８３Ａの基 準を満たす。 “振動によるへたり(vibrational settling)”、包装された品物を支え、搬送 中に遭遇する振動によるコンテナ内での移動を防止するテスト材料の能力を測定 する。品物は、損害が発生する可能性があるコンテナの壁部および側部に向かっ て移動する可能性は小さいので、低い割合の移動は、高度の保護に等しい。 “負荷下でのかさ密度(loaded bulk density)”は、標準的負荷下での製品の 密度を測定する。 “圧縮クリープ(compressive creep)”は、重み負荷下で所定時間にわたって 圧縮されるテスト材料の傾向を測定する。圧縮クリープの割合が高くなるにつれ て、それだけ材料の緩衝機能は低下する。 “圧縮ひずみ(compressive set)”は、所定の圧縮に続いてその元の容積を復 元するテスト材料の能力を測定する。圧縮ひずみの割合が高くなるにつれて、材 料が、空所を満たす形状に戻りかつ品物を緩衝する能力がそれだけ低下する。 “静電吸着(electrostatic adhesion)”は、システムライン(system lines)、 分配装置およびバッグ内で帯電するテスト材料の傾向を測定する。 “流動性(flowability)”は、搬送ホッパのノズルを通ってコンテナ内に流れ るテスト材料の能力を測定する。流速が速くなるにつれて、コンテナはそれだけ 速く充填可能である。 前述のように製造されたルースフィル包装チップが、連邦仕様に従ってテスト された。その結果が、表１に示されている。 表１ 試験： 結果 合否 振動によるへたり （３０％以下の最大変位） １３％ 合格負荷下でのかさ密度 （重みが負荷された下での圧縮 の割合） １．１１％。 −−圧縮クリープ （０．４ｐｓｉ（２７５８Pa）の 負荷で最大１０％） ５％ 合格 （０．８ｐｓｉ（５５１６Pa）の 負荷で最大１５％） ９％ 合格 （１．２ｐｓｉ（８２７４Pa）の 負荷で最大１８％） ６％ 合格圧縮ひずみ （０．４ｐｓｉの負荷で最大５％） ３％ 合格 （０．８ｐｓｉの負荷で最大１０％） ６％ 合格 （１．２ｐｓｉの負荷で最大１３％） ２％ 合格静電吸着 （非帯電とする） −− 合格流動性 （少なくとも６．０立方フィート （約１７０リットル）／分） −− 合格 Ｂ．改善されたモールドおよびモールド成形プロセス 本発明の原理を具体化するモールド４０の部材が図８〜図１４に示されている 。モールドを使用して包装チップ２０を製造するプロセスが図１４〜図１７に示 されている。 モールド４０は、コア４１を備えている。図示した特定ケースの場合、コアは 、四角形の断面を有しかつほぼ連続した外側側壁面４２を有する矩形ボディを有 し、この外側側壁面は、成形されるべき包装チップ２０の内側形状にほぼ対応す る形状と構造を有している。一方の端部４４に、コア４１は、交差線４６で合流 する内向きに傾斜する表面すなわち平面４５を形成し、この交差線は、頂部４８ で交差し、頂部４８を形成する。モールドは、さらに、交差線４６から突出しか つこの交差線に沿って延びる外側のウエッジ形状リブ４９を形成している。リブ ４９の外縁部５０は、コアの壁面４２の平面に対応しかつこの平面から延びる平 面を形成している。リブの端部５１は、頂部４８から外向きに延び、傾斜端面４ ５の平面より全体的に小さな傾斜を有するテーパ状または傾斜する端面５２を形 成している。したがって、モールド４０のコアは、包装チップ２０の内側形状を 形成しかつこの内側形状にほぼ形状が対応する。 モールド４０は、モールドフレーム（図示せず）の上部プレート５４に装着さ れる。コア４１は、金属、たとえば、アルミニウムまたはプラスチックまたは耐 久性を有しかつ容易に滑らかな表面に形成することができるその他の材料から形 成することができる。 コア４１に加えて、モールド４０は、可撓性織物６０を有し、この織物は、本明 細書中で記載したように、モールド成形物品の製造および取外しの際に、コアと 協働する。織物は、モールドコアに接触するので、コアの表面は、織物上での不 適当な摩耗を防止するために滑らかでなければならない。織物６０は、所定の基 本的必要条件を満たす天然または合成布または繊維材料から形成することができ る。 まず、織物は、水を透過できなければならないが、パルプ中の繊維を透過させ てはならない。したがって、負圧を加えることにより、織物を通ってパルプから 水を取り出し、外側にパルブの堆積物を残す。織物６０は、側方に通気性を有し ていなければならない。この特性により、負圧が、コアの孔を通して加えられた ときに、織物だけを通るのではなく、側方を全方向に沿ってそれぞれの孔に近接 した他方の側に分配されることが確保される。これにより、パルプが織物の他方 の側に均一に堆積されることが確保される。織物がこの特性を有していない場合 、パルプが孔の近部に選択的に形成される。 第２に、織物は、多方向に、すなわち、双方の軸線に沿って延伸可能でなけれ ばならない。織物は、延長状態と弛緩状態との間を少なくとも約３：１の延伸比 を有するのが好ましい。これは、織物が、モールドを覆いかつ弛緩したまたは収 縮した位置に移動して、湿ったモールド成形物品を織物から取出すのを助けるよ うに延伸されるのを許容する。 第３に、より厚い織物は、目詰りを起こす傾向を有し、モールド成形されたパ ルプ織物の成形および除去の双方において問題を生じるために、織物は、比較的 薄くなければならない。 最後に、織物は、比較的安価で、耐久性がありかつ作業上の容易性のような実 用的考慮を満たさなければならない。 ほとんどの材料は、上記必要条件の全てを満たしていない。好ましい材料は、 “Lycra”として知られている合成材料またはナイロンとLycraとのブレンドであ る。（Lycraはニューヨーク州、ニューヨークに所在のデュポン社の登録商標で ある。）Lycraとして指定される材料の中で、Darlington Millsから入手可能なL ycra D2600-17が、我々が試した他のものよりもはるかに優れていると思われる 。この材料は、６７％のナイロンと３３％のLycraのブレンドであり、１平方ヤ ード（０．８３６平方メートル）あたり３．３オンス（約９２ｇ）の重量を有し ている。この特定の材料の予期せぬ利点のひとつは、空気を側方に全方向に沿っ て効果的に分配し、これにより、織物上に均一な層のパルプを堆積させるという ことである。 モールドコアは、エアチャンネル(air channel)も内包し、このエアチャンネ ルは、セルロースパルプ物品の成形の際に、部分負圧を加える真空源（図示せず ）と連通する。使用の際、コア４１と織物被覆６０とを含むモールド４０の成形 端部が、水性セルロース繊維スラリー内に漬浸される。モールド内の通路を通 して吸引することにより、チップ２０が、外側のモールド面上に形成される。こ のために、モールドボディ４１は、その作動端部に、内側チャンバ５５を形成し 、このチャンバ内に、中央通路５６が開口し、この中央通路は、頂部１８の反対 側のボディの端部５９から軸線方向に延びる外側管状スリーブ５８からボディ４ １を通って軸線方向に延びる。スリーブ５８は、つぎに、真空源に接続され、内 側モールドチャンバ５５に吸引作用を及ぼす。 モールドチャンバ５５からの吸引が、モールドコア４１の外側面４２内におよ び、通路５６の開口の近部のモールド側壁面４２に凹設された平行な横方向チャ ンネル５８内に開口する横方向に延びる通路５６を通ってモールド面の外側領域 に加えられる。図１０に示すように、チャンバ５５から延び、かつ突出するリブ ４９と傾斜端面４５の間に形成される凹所の中に開放している頂部通路５９を通 じて、モールドの頂部端の外側面にも吸引が加えられる。 モールドは、図１６に示した包装チップを成形する位置にあるときに、コア４１ の表面上に延設される可撓性織物材料６０も有する。織物スリーブ６０が、一方 の端部でピンまたはビード６１によりコア４１に取付けられ、このビードは、コ ア４１の頂部の凹部すなわち孔６２内に強制的かつ確実に挿入される。ビード６ １は、変形可能な材料から形成され、コアに接触したときに変形して、頂部の孔 ６２内に強制的に挿入されたときに確実に取付けられる。この代わりに、ビード は、硬化された金属から形成し、コアは、プラスチックのような軟性材料から形 成することができる。 その他方の端部で、織物スリーブ６０の縁部６４が、ストリッパプレート６５ ，６６間に固定され、これらのプレートは、モールド成形フレームの下側装着プ レート組立体６８を形成する。図面に示した実施の形態において、上側すなわち 上部装着プレート５４は、組立体６８内に固定される。ストリッパプレート６５ ，６６は、静止した頂部プレート５４に対して移動する。ストリッパプレート６ ５，６６が持ち上げられたときに、織物スリーブ６０は、コア４１の表面上で延 伸され、セルロースパルプスラリー内で漬浸可能なようにコアを覆い、モールド ４０および織物６０上にチップを形成するように吸引が行われる。モールド４０ の端部上にチップを成形後、ストリッパプレートが、降下され、織物６０をコア 面か ら分離しかつモールド成形されたパルプ物品２０を取外す。この代わりに、上部 装着プレート５４は、可動とし、ストリッパプレート６５，６６を固定すること ができる。 モールドは、図１６に示した位置にあるときに、セルロースパルプに接触する ことができる。部分負圧が、この後、チャンネルと前述のコアの連続面のオリフ ィスの全体に加えられる。これにより、パルプを織物に引き寄せ、図面に示した ように織物面上にセルロース繊維２５の薄い堆積を形成する。好適な量のセルロ ースがモールド上に堆積したときに、モールドがパルプから取外される。織物が 、この後、コアから十分に分離され、モールド成形物品を図１７に示したように モールドから除去する。 前述のように、先行技術のパルプモールド成形プロセスは、一般的に、ワイヤ メッシュのモールドを使用する。部分負圧がモールド全体に加えられたときに、 セルロースパルプが、モールドの表面上に堆積する。驚くことに、一連の孔がそ の表面全体にわたって均一に分配されたモールドを使用することは、必要でなく 、実際上、望ましくないことが分かった。ほぼ均一な厚さを有するモールド成形 されたパルプ物品が、たとえば、図８〜図１４に示した本発明のモールドで製造 可能であることが分かった。モールドコアは、負圧を加えるために最小数の孔を 有している。コア上に延設するLycra織物は、負圧をモールドの表面領域上に均 一に分配して、先行技術の金属スクリーンモールド内の隙間の目的、すなわち、 モールドの表面に沿って均一に負圧を分配する作用を果たす。しかし、本発明の モールドは、先行技術のモールドの欠陥を有していない。 本発明のパルプ成形モールドは、ほぼ連続した表面を有するコアと織物被覆と を有している。コアは、２つの重要な特性を有している。まず、コアは、“ほぼ 連続した表面”を有し、この“ほぼ連続した表面”とは、コアが、３次元であり 、ワイヤメッシュと違って、ほぼ連続した表面を有していることを意味する。コ ア自体は、中空としてもよく、実際上、本明細書中で示した実施の形態の場合、 モールドの表面に部分的に負圧で連通する１つまたは複数のチャンネルを有して いる。しかし、コアの表面自体は、実質的に破損していない。 第２に、コアのほぼ連続した表面は、最小数の孔を有し、これらの孔を通って 部分負圧を加えることができる。いずれの操作原理にも制約されることを望まな いが、ほぼ連続した表面上を延設する織物は、孔を通して加えられた部分負圧を モールドの表面に沿って側方かつ比較的均一に分配するのを助けると思われる。 本明細書中で説明したように、“最小数の孔”とは、比較的均一な厚さの壁部を 有するモールド成形物品を製造するときに織物と協働する十分な数で、かつ、モ ールド内に余分な水を保持し、これにより、薄壁のモールド成形物品を形成する ことの妨げとなる数より少ない数の孔を意味する。特定のモールドに適切な孔の 数は、モールドの形状と上側を延設する織物の性質とパルプの性質と成形される べきモールド物品の所望の特性とに依存する。 本発明のモールドは、ほぼ連続した表面が織物で覆われるために、たとえあっ ても最少量の水が、モールド内に吸引された後、織物ど接触した状態となる。対 照的に、従来のモールドは、ワイヤメッシュスクリーン内側の間隙領域内で水を 保持し；この水は、負圧が解除された後にモールド成形パルプ物品内に逆流し、 これにより、湿ったモールド成形パルプ物品を破損しまたはその完全性を破壊す ることがある。本発明の場合、ほぼ連続した表面を有するコアが、パルプが堆積 される織物被覆の背部の内側スペースを占め、水が、このスペースの内側に保持 され、これにより、織物に接触するのを防止する。この結果、モールドは、薄壁 パルプ物品を製造する能力における重要な要因である余分な水を内包しない。コ アは、最小数を超える追加孔を有することができることは明らかである。しかし 、追加孔の使用は、空気流の速度を低下し、これは、織物上に、モールド成形パ ルプ物品を適切に形成することを妨げる。 好適な形状のセルロースパルプの薄層が織物上に形成されたときに、モールド は、パルプ溶液から引き離される。従来技術のメッシュスクリーンモールドの場 合、湿った薄層のセルロースを、モールド内の多くの隙間から信頼性を有する状 態で取外すことは不可能である。本発明の場合、この薄層のセルロースパルプは 、負圧を止め、かつ、十分にモールド成形物品を織物から取外すために連続した モールド面から織物を分離することにより、モールドから取外される。 ほぼ均一な厚さを有するモールド成形パルプ物品は、モールドコアが吸引を行う ための最小数の開口または孔を有していても、本発明を具体化するモールドで製 造可能である。コア上を延設するLycra織物は、モールドの表面領域上に負圧を 均一に分配する作用を果たす。したがって、本発明のモールドは、従来技術に対 する大きな驚くべき改善であり、従来技術のモールドの欠陥を有していない。 図１６は、モールド成形物品の分離が行われるひとつの方法を示している。スト リッパプレートが、下向きに移動し、これにより、それらが取付けられたままの モールドの頂部を除き、連続したモールド面から織物を分離する。この図には示 していないが、モールド成形パルプ物品は、織物から分離され、ストリッパプレ ートより下をこれから離れて僅かな距離だけ降下する。通常の場合、モールドお よび装着プレートの全体は、それが取付けられたプラテンを、モールド成形パル プ物品を回収することができる、パルプ浴から離れたところまで移動することに より、移動される。これは、モールド成形パルプ物品をモールドから取外したと きに、モールドと受入れ面との間の高さを最小化する側方への移動により、行わ れるのが好ましい。 本発明のモールドは、単独で使用できるか、または、複数の薄壁物品を製造す る際の効率を改善するために、回転ドラムまたは平坦なプレート上に、複数列ま たは段の状態で横並びに装着可能であることも理解されるべきである。平坦なプ レートが使用される場合、これらのプレートは、パルプスラリーから持ち上げら れ、物品がモールドから取外される位置に側方に移動し、これにより、物品が受 ける垂直方向の落下を最小化する。 本発明の他の利点は、モールド成形物品が、メッシュスクリーンモールドで製 造された厚壁物品よりも水を含んでいないことである。この結果、パルプを最終 製品に乾燥するのに必要な熱の形態のエネルギーが少ない。乾燥は、当技術分野 で公知な強制空気加熱炉または熱対流炉のような従来の方法を使用して行うこと ができる。 本発明により、紙パルプの薄壁モールド成形物品を製造することが可能である。 たとえば、包装チップは、１／３２インチ（約０．８ｍｍ）までの厚さの壁部と これより薄い厚さの平均または中間壁部を有するものが製造可能である。 本発明の原理から逸脱することなく、本発明に対して多くの変更を行うことがで きることが理解されるべきである。特に、連続したモールドは、図２〜図５に示 したもの以外の他の形状およびサイズを有することができる。これらの図に具体 化された形状は、所定の目標を達成するように設計された。とりわけ、結果物と してのチップは、ネストしない形状を有している。形状、とくに、コーナー部の バトレスは、ネステイングを防止し、薄壁構造体に強度を増す。しかし、他の形 状およびサイズのモールドが、本発明の精神の範囲内で使用できることが考察さ れている。たとえば本発明の方法を使用して、一方の端部が開口しかつ下記の例 で示した特性を満たす円筒形状またはピラミッド形状を有する薄壁包装チップを 形成することができる。 本発明のプロセスは、紙パルプから種々の形状の他の物品を製造するために使 用することができる。これは、薄壁物品を成形し、再生した紙パルプから物品を 成形するのに特に有用である。 本明細書中で記載した説明および例は、本発明の代表的実施の形態を示すこと を意図している。下記請求の範囲は、開示された特定の実施の形態に制約される ことを意図していない。本発明は、下記請求の範囲の適切な範囲または適正な意 味から逸脱することなく、修正、変更および変化を行うことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オリバー，ウィリアム，エイチ. アメリカ合衆国80126 コロラド州ハイラ ンズ ランチ，シュガーストーン サーク ル 9213

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 生分解性の薄壁物品を形成する好適な方法であって、 水性セルロースパルプを形成し、 該パルプをモールドに接触させ、該モールドは、成形されるべき前記物品の形状 をほぼ有するほぼ連続した表面を有しかつ空気を排出することができる前記表面 上の最小数の孔を有するコア、および前記モールドの連続した面の外面を覆う通 気性の延伸可能な織物材料とを備え、 前記物品の形状を有する薄層の織物上に前記パルプからセルロースを堆積させ 、 前記パルプから前記モールドを取外し、 前記モールドの連続した面から十分に離隔して織物を分離し、薄層のセルロー スをこれから分離させる工程を含む方法。 ２． 前記生分解性の薄壁物品は、ルースフィル包装材料である請求項１に記 載の方法。 ３． 前記水性セルロースパルプは、再生紙の大部分をなす請求項２に記載の 方法。 ４． 前記水性セルロースパルプは、新聞紙の大部分をなす請求項２に記載の 方法。 ５． 前記水性セルロースパルプは、前記生分解性の薄壁物品の取り扱いに関 連するダストを最小化しかつ該物品の強度を増すのに効果的な量のスターチも含 む請求項４に記載の方法。 ６． 前記通気性の延伸可能な織物は、LycraおよびナイロンとLycraとのブレ ンドから成る群から選択される請求項２に記載の方法。 ７． 前記通気性の延伸可能な織物は、Lycraである請求項２に記載の方法。 ８． 前記通気性の延伸可能な織物は、約６７％のナイロンと約３３％のLycr aとのブレンドであり、１平方ヤード（０．８３６平方メートル）あたり約３． ３オンス（約９２ｇ）の重量を有する請求項２に記載の方法。 ９． セルロースを織物上に堆積させる工程は、前記コアの表面上の孔を通し て負圧を加える手順を含む請求項２に記載の方法。 １０． さらに、前記モールドから取外された薄層のセルロースを乾燥する工 程を含む請求項２に記載の方法。 １１． 生分解性の薄壁物品を形成する好適な方法であって、 再生紙の主要部を有する水性セルロースパルプを形成し、 該パルプをモールドに接触させ、該モールドは、成形されるべき前記物品の形 状をほぼ有するほぼ連続した表面を有しかつ空気を排出することができる前記表 面上の最小数の孔を有するコア、および前記モールドの連続した面の外面を覆う 通気性の延伸可能な織物材料とを備え、 包装チップの全体形状を有する薄層の織物上に前記パルプからセルロースを堆 積させるのに十分な負圧を加え、 前記パルプから前記モールドを取外し、 前記モールドの連続面から十分に離隔して織物を分離し、この薄層のセルロー スをこれから分離させ、 該薄層のセルロースを乾燥して包装チップを形成する工程を含む方法。 １２． 前記再生紙は、新聞紙を有する請求項１１に記載の方法。 １３． 前記水性セルロースのパルプは、前記生分解性の薄壁物品の取り扱い に関連するダストを最小化しかつ該物品の強度を増すのに効果的な量のスターチ も含む請求項１２に記載の方法。 １４． 前記通気性の延伸可能な織物は、LycraおよびナイロンとLycraとのブ レンドから群から成る選択される請求項１２に記載の方法。 １５． 前記通気性の延伸可能な織物は、Lycraである請求項１２に記載の方 法。 １６． 前記通気性の延伸可能な織物は、約６７％のナイロンと約３３％のLy craとのブレンドであり、１平方ヤード（０．８３６平方メートル）あたり約３ ．３オンス（約９２ｇ）の重量を有する請求項１２に記載の方法。 １７． 前記コアは、さらに、四角形の断面を有する中央ボディを備え、該ボ ディの一方の端部は、開口し、他方の端部は、ピラミッド形状に配置された４つ の傾斜側部を備える請求項１２に記載の方法。 １８． 前記コアは、さらに、四角形の断面を有する中央ボディを備え、該ボ ディの一方の端部は、開口し、他方の端部は、ピラミッド形状に配置された４つ の傾斜側部を備える請求項１４に記載の方法。 １９． 前記コアは、さらに、四角形の断面を有する中央ボディを備え、該ボ ディの一方の端部は、開口し、他方の端部は、ピラミッド形状に配置された４つ の傾斜側部を備える請求項１５に記載の方法。 ２０． 前記コアは、さらに、四角形の断面を有する中央ボディを備え、該ボ ディの一方の端部は、開口し、他方の端部は、ピラミッド形状に配置された４つ の傾斜側部を備える請求項１６に記載の方法。 ２１． 薄壁のモールド成形されたセルロース繊維包装チップであって、 多角形の断面を有する中央ボディであって、該ボディの一方の端部は、開口し 、他方の端部は、閉鎖され、該閉鎖端部は、多面体構造に配置された複数の傾斜 した交差側部で形成される、前記中央ボディ、および 隣接した傾斜側部の交差部に沿って延びる細長いバトレスを有する包装チップ 。 ２２． 前記ボディは、断面が四角形であり、前記閉鎖端部は、５面体構造で ある請求項２１に記載の包装チップ。 ２３． 前記ボディは、断面が矩形であり、前記閉鎖端部は、６面体構造であ る請求項２１に記載の包装チップ。 ２４． 前記ボディは、四角形の断面であり、前記閉鎖端部は、４面体構造で ある請求項２１に記載の包装チップ。 ２５． 前記立上がりバトレスは、前記包装チップの外面にあり、そこから外 向きに延びる請求項２１に記載の包装チップ。 ２６． 前記セルロース繊維は、再生紙繊維の大部分をなす請求項２１に記載 の包装チップ。 ２７． 前記セルロース繊維は、再生新聞紙の繊維の大部分をなす請求項２６ に記載の包装チップ。 ２８． 壁部の最大厚さは、約１／３２インチ（約０．８ｍｍ）であり、壁部 の平均厚さは、１／３２インチより小さい請求項２６に記載の包装チップ。 ２９． 壁部の最大厚さは、約１／３２インチ（約０．８ｍｍ）であり、壁部 の平均厚さは、１／３２インチより小さい請求項２７に記載の包装チップ。 ３０． モールド成形されたセルロース繊維から形成された薄壁包装チップで あって、 四角形の断面を有する中央ボディであって、該ボディの一方の端部は、開口し 、他方の端部は、ピラミッド形状に配置された４つの傾斜側部を有する、前記中 央ボディ、および 隣接した傾斜側部が合流する縁部に形成された立上がりバトレスを備え、該バ トレスは、前記チップに構造上の完全性を増し、かつ、該チップが、同じ形状の 他のチップの開口端部内にネステイングされるのを防止する形状を有する薄壁包 装チップ。 ３１． 前記立上がりバトレスは、前記包装チップの外面にある請求項３０に 記載の薄壁包装チップ。 ３２． 前記セルロース繊維は、再生紙繊維の大部分をなす請求項３１に記載 の薄壁包装チップ。 ３３． 前記セルロース繊維は、再生新聞紙の大部分をなす請求項３２に記載 の薄壁包装チップ。 ３４． 壁部の最大厚さは、約１／３２インチ（約０．８ｍｍ）であり、壁部 の平均厚さは、１／３２インチより小さい請求項３２に記載の薄壁包装チップ。 ３５． 壁部の最大厚さは、約１／３２インチ（約０．８ｍｍ）であり、壁部 の平均厚さは、１／３２インチより小さい請求項３３に記載の薄壁包装チップ。 ３６． 生分解性の薄壁物品を水性セルロースパルプから形成するために使用 するのに好適なモールドであって、 成形されるべき物品の形状をほぼ有するほぼ連続した表面を有しかつ空気を排 出することができる前記表面上の最小数の孔を有するコアと、 モールドの連続面の外面を覆う通気性の延伸可能な織物材料と、を有するモ ールド。 ３７． さらに、前記水性セルロースパルプから前記薄壁物品を形成するとき に、織物が前記コアを覆う第１の位置から、織物が該コアから十分に分離されて 前記薄壁物品が取外される第２の位置に、織物と該コアを互いに動かす手段を備 える請求項３６に記載のモールド。 ３８． 前記通気性の延伸可能な織物は、LycraおよびナイロンとLycraとのブ レンドから成る群から選択される請求項３７に記載のモールド。 ３９． 前記通気性の延伸可能な織物は、Lycraである請求項３７に記載のモ ールド。 ４０． 前記通気性の延伸可能な織物は、約６７％のナイロンと約３３％のLy craとのブレンドであり、１平方ヤードあたり約３．３オンスの重量を有する請 求項３７に記載のモールド。 ４１． 前記コアは、さらに、四角形の断面を有する中央ボディを備え、この ボディの一方の端部は、開口し、他方の端部は、ピラミッド形状に配置された４ つの傾斜側部を備える請求項３７に記載のモールド。 ４２． 前記通気性の延伸可能な織物は、LycraおよびナイロンとLycraとのブ レンドから成る群から選択される請求項４１に記載のモールド。 ４３． 前記通気性の延伸可能な織物は、Lycraである請求項４１に記載のモ ールド。 ４４． 前記通気性の延伸可能な織物は、約６７％のナイロンと約３３％のLy craとのブレンドであり、１平方ヤード（０．８３６平方メートル）あたり約３ ．３オンス（約９２ｇ）の重量を有する請求項４１に記載のモールド。 ４５． 前記コアは、アルミニウムまたはプラスチックからなる群から選択さ れた材料から選択される請求項４１に記載のモールド。 ４６． 生分解性の薄壁物品を水性セルロースパルプスラリーから形成するの に使用されるモールドであって、 成形されるべき物品の形状をほぼ有する連続した外面と、空気を排出すること ができる孔を前記表面上に形成する多数の手段を形成するコアであって、該コア は、さらに、その縁部に沿っておよび頂部で交差する傾斜面を有する多面体部を 一方の端部が形成する中央ボディ部と、前記縁部に沿って多面体部から外方に延 びる細長いバトレスとを有し、前記コアは、前記ボディ部を挿通する吸引通路を 備える手段と、前記吸引通路からコアの表面上の前記孔に外方に向けて横方向に 延びる複数の分岐吸引通路を形成する手段とを有し、および 前記モールドの外面を覆う通気性の延伸可能な織物サックを有するモールド。 ４７． 前記ボディ部は、断面が四角形であり、前記多面体端部は、５面体で ある請求項４６に記載のモールド。 ４８． さらに、前記交差線に沿って前記頂部から前記ボディ部に延びる細長 いバトレスを備える請求項４７に記載のモールド。 ４９． 前記バトレスは、ウエッジ形状を有し、頂部の幅広部から前記ボディ 部の幅狭部に延びる請求項４８に記載のモールド。 ５０． さらに、前記織物サックが覆う第１の位置から織物サックがコアから 分離される第２の位置に織物サックと前記コアを互いに移動する手段を備える請 求項４６に記載のモールド。 ５１． 前記サックは、開口端部と閉鎖端部とサックの閉鎖端部を前記コアに 固定する取付け部とを有する請求項５０に記載のモールド。 ５２． 前記通気性の延伸可能な織物は、LycraおよびナイロンとLycraとのブ レンドから成る群から選択される請求項４６に記載のモールド。 ５３． 前記通気性の延伸可能な織物は、Lycraである請求項４６に記載のモ ールド。 ５４． 前記通気性の延伸可能な織物は、約６７％のナイロンと約３３％のLy craとのブレンドであり、１平方ヤード（０．８３６平方メートル）あたり約３ ．３オンス（約９２ｇ）の重量を有する請求項４６に記載のモールド。