JP2004060113A - 加圧プレス装置および抄造成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製品各部の厚さを均等に成形することが可能であり、また製造コストを削減することが可能な、加圧プレス装置を提供する。
【解決手段】パルプ膜が配置される下型４２，６２と、この下型と協働してパルプ膜を加圧する上型５２，７２と、この上型を揺動自在に支持して下型に対して進退させる昇降手段５８，７８とを有する構成とした。なお昇降手段は、鉛直面に対して揺動自在な複数の天秤アームを有し、この各アームにそれぞれ上型が揺動自在に取り付けてある構成としてもよい。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧プレス装置にかかり、特に複数の成形品を一度の加圧工程において成形するのに好適な加圧プレス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食料品などを包装する発泡スチロール製の容器は、かなりの量が不燃ゴミとして埋め立て処理されており、大きな環境問題となっている。そこで、葦パルプ等のパルプを含む原料液から抄造される、パルプ製の容器が開発されている。パルプ製の容器は可燃性であり、また自然界において分解されるため、環境に優しい容器として注目されている。
【０００３】
このパルプ製品（容器）は、特許掲載公報第３０８４６５２号に記載されているように、図５に示すような抄造成形装置により製造されている。この抄造成形装置１０１は、主に、パルプを含む原料液からパルプ膜を析出させる抄造工程を行う抄造ステージ１１０と、パルプ膜を加圧しつつ加熱する脱水乾燥工程を行う脱水乾燥ステージ１４０と、パルプ膜を加熱しつつ成形する熱成形工程を行う熱成形ステージ１６０と、製品取り出し工程を行う製品取り出しステージ１８０とにより構成されている。なお、パルプ膜（パルプ製品の中間生成物）は、網目状に形成された抄造ネット１０４上に載置して各ステージに搬送する。また、１個のパルプ膜には複数個の製品成形領域を設けて、複数個のパルプ製品を同時に抄造成形する。
【０００４】
抄造工程を行う抄造ステージ１１０には、製品形状に対応して形成した下型１１２が設けられている。この下型１１２には複数の排液孔１１３が形成され、下型の下方にはチャンバ１１６が設けられている。一方、抄造ステージ１１０の下型１１２の上方には、抄造カップ１３０が設けられている。抄造カップ１３０は、下面開口部１３６が蓋部材１３２によって開閉されるようになっており、密閉された抄造カップ１３０の内部にパルプを含む原料液１３４が充填される。
【０００５】
抄造工程では、図６に示すように、まず下型１１２の上面に金網状の抄造ネット１０４を配置する。次に、抄造カップ１３０を下降させて、下型１１２の上面に密着させる。次に、抄造カップ１３０の蓋部材１３２を上昇させ、蓋部材１３２の周囲から原料液１３４を抄造ネット１０４上に供給する。そして、原料液１３４の溶媒が、抄造ネット１０４および排液孔１１３を介して、チャンバ１１６内に排出される過程で、抄造ネット１０４上にパルプが析出し、図５に示すパルプ膜１１９が抄造される。
【０００６】
また、脱水乾燥工程を行う乾燥ステージ１４０には、製品形状に対応して形成した下型１４２および上型１５２で構成される加圧プレス装置１５０が設けられている。なお下型１４２には複数の排液孔１４３が形成され、また下型１４２および上型１５２にはヒータ１４１、１５１が装着されている。脱水乾燥工程では、まず抄造工程で抄造したパルプ膜１１９を、抄造工程で使用した抄造ネット１０４ごと、下型１４２の上面に配置する。次に、上型１５２を下降させてパルプ膜１１９を加圧し、ヒータ１４１、１５１によってパルプ膜を加熱する。これにより、パルプ膜１１９が脱水乾燥されて、パルプ膜１４９を得る。
【０００７】
また、熱成形工程を行う熱成形ステージ１６０にも、製品形状に対応して形成した下型１６２および上型１７２で構成される加圧プレス装置１７０が設けられている。なお、下型１６２および上型１７２には、ヒータ１６１、１７１が装着されている。熱成形工程では、パルプ膜１４９を抄造ネット１０４ごと下型１６２の上面に配置する。次に、上型１７２を下降させ、パルプ膜１４９を加熱しつつ加圧する。これにより、パルプ膜１４９が製品形状に熱成形されて、パルプ膜１６９を得る。そして、最後に、製品取り出し工程を行う製品取り出しステージ１８０において、パルプ製品１８９が取り出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
パルプ製品は、その厚さが特に薄く成形された部分があると、当該部分において製品の使用中に孔が開くおそれがある。そのため、抄造成形後に製品各部の厚さ寸法を検査し、許容値より薄く成形された部分がある製品は廃棄処分としている。この廃棄処分は、製品のコストアップの要因となるので、製品各部の厚さを設計寸法通りに均等に成形することが重要な問題となる。そして、パルプ製品の各部における厚さを均等に成形するには、脱水乾燥工程および熱成形工程において、加圧プレス装置によりパルプ膜の各部を均等に加圧する必要がある。
【０００９】
ところが、加圧プレス装置を繰り返し使用すると、上型もしくは下型またはこれらのバックアップ部材に、変形が発生することがある。この場合、上述した加圧プレス装置では、上型を垂直に下降させてパルプ膜を加圧するので、パルプ膜の各部を均等に加圧することができなくなる。その結果、パルプ製品各部の厚さを均等に成形することができなくなるという問題がある。この問題は、パルプ製品の取り個数を増加すべくパルプ膜の面積を拡大するほど顕著になるので、製品の取り個数を増加させることができずに、製造コストの削減が困難になるという問題がある。なお、上述した上型および下型の変形を防止するためには、上下型のバックアップ部材の剛性を上げる必要があるが、装置が大型化および重量化するため、設備コストの上昇をともなうことになる。
【００１０】
本発明は上記問題点に着目し、製品各部の厚さを均等に成形することが可能であり、また製造コストの削減が可能な、加圧プレス装置および抄造成形装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る加圧プレス装置は、成形材料が配置される下型と、この下型と協働して前記成形材料を加圧する上型と、この上型を揺動自在に支持して前記下型に対して進退させる昇降手段とを有する構成とした。これにより、上型または下型等に変形が発生した場合でも、モーメントが釣り合うように上型が自動的に揺動してパルプ膜を加圧する。したがって、パルプ膜の各部を均等に加圧することができる。これにより、パルプ製品の各部の厚さを均等に成形することができる。
【００１２】
また、前記昇降手段は鉛直面に対して揺動自在な複数のアームを有し、この各アームにそれぞれ前記上型が揺動自在に取り付けてある構成とした。これにより、製品の取り個数を増加すべく成形材料の面積を拡大した場合でも、その各部を均等に加圧することが可能となり、製品各部の厚さを均等に成形することができる。したがって、製品の取り個数を増加することが可能となり、製造コストを削減することができる。
【００１３】
一方、本発明に係る抄造成形装置は、パルプ製品の中間生成物を加圧するステージに、前記加圧プレス装置を設置した構成とした。これにより、製品各部の厚さを均等に成形することが可能となり、また製造コストの削減が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る加圧プレス装置の好ましい実施の形態を、添付図面にしたがって詳細に説明する。なお以下に記載するのは本発明の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１５】
図１に、本実施形態に係る加圧プレス装置を備えた、本実施形態に係る抄造成形装置の側面断面図を示す。本実施形態に係る抄造成形装置１は、パルプを含む原料液からパルプ膜を抄造する抄造工程を行う抄造ステージ１０と、前記パルプ膜を加圧しつつ加熱する脱水乾燥工程を行う脱水乾燥ステージ４０と、前記パルプ膜を加熱しつつ加圧する熱成形工程を行う熱成形ステージ６０と、前記パルプ膜を抄造成形装置から取り出す製品取り出し工程を行う製品取り出しステージ８０とを有する。そして、この脱水乾燥ステージ４０および熱成形ステージ６０に、本実施形態に係る加圧プレス装置５０，７０を設置する。なお、上記の抄造成形装置１では、各ステージにおいて各工程を同時に行う。そして図１には、各工程の終了直後の状態を示している。
【００１６】
まず、抄造ステージ１０には、製品の外側形状に沿って形成した下型１２を設ける。また、下型１２の上面には、金網状の抄造ネット１４を固定配置する。さらに、抄造ネット１４の周縁部を取り囲むように、抄造トレイ１８を形成する。そして、抄造トレイ１８に対して原料液を供給する原料液供給手段２０を設ける。一方、下型１２には、上面から下面に貫通する微細な排液孔１３を多数形成する。また、下型１２の下方には各排液孔１３が開口する密閉されたチャンバ１６を設ける。さらに、原料液を排液孔１３から強制排出させるため、チャンバ１６内の空気を減圧する減圧手段（真空ポンプ）２２を接続する。なお、チャンバ１６の底面に排液配管２６を設けて、原料液の排液を外部に排出可能とする。また、チャンバ１６内の排液を外部に強制排出させるため、また抄造トレイ１８内の原料液をバブリングして撹拌させるため、さらに抄造したパルプ膜を脱水乾燥ステージ４０の下型４２に受け渡すため、チャンバ１６内の空気を昇圧する昇圧手段（コンプレッサ）２４を接続する。
【００１７】
一方、乾燥ステージ４０には、本実施形態に係る加圧プレス装置５０を設置する。まず、製品の外側形状に沿って形成した下型４２を設ける。この下型４２にも、抄造ステージ１０の下型１２と同様に、上面から下面に貫通する微細な排液孔４３を多数形成する。なお、下型４２の下方には排液通路（不図示）を設ける。加えて、下型４２の下方にヒータ４１を設ける。一方、下型４２の上面には抄造ネット４４を固定配置する。なお後述するように、その抄造ネット４４の上面には、抄造後のパルプ膜（パルプ製品の中間生成物）が配置される。
【００１８】
また、乾燥ステージ４０の上方には、製品の内側形状に沿って形成した上型５２を設ける。図２は、本実施形態に係る加圧プレス装置の上型５２の側面断面図である。上型５２の上方にはヒータ５１を設ける。また、上型５２には、パルプ膜を吸着するための吸着手段５３を設ける。吸着手段５３として、上型５２の内部に吸気通路５６を形成し、その一方端部を上型５２の下面に開口させ、他方端部には真空ポンプ５７を接続する。そして、脱水乾燥工程では、上型５２を下降させ、抄造ネット４４上に配置したパルプ膜に上型５２を押し付けて加熱することにより、パルプ膜を脱水および乾燥させる。
【００１９】
この上型５２は、図１に示すように、昇降手段５８により揺動自在に支持する。具体的には、昇降手段５８に水平軸５５を固定し、その水平軸５５の周りを自在に揺動する天秤アーム５４を設け、その天秤アーム５４の下端部に上型５２を固定して吊り下げ支持する。なお、昇降手段５８は水平軸５５を昇降させることにより、吊り下げ支持した上型５２を下型４２に対して進退させる。以上のように構成した加圧プレス装置５０により、パルプ膜の各部を均等に加圧することができる。
【００２０】
また、製品の取り個数を増加すべくパルプ膜の面積を拡大する場合には、図３に示すように、複数の水平軸５５ａ，５５ｂを設け、この各水平軸の周りを自在に揺動する複数の天秤アーム５４ａ，５４ｂを形成し、この各天秤アームの下端部にそれぞれ上型５２ａ，５２ｂを固定する。このように構成した加圧プレス装置により、パルプ膜の面積が拡大しても、その各部を均等に加圧することができる。その結果、製品の取り個数を増加させることが可能となり、製造コストを削減することができる。なお、各水平軸５５ａ，５５ｂは、その上位の水平軸２５５の周りを自在に揺動する天秤アーム２５４に固定してもよい。この場合、パルプ膜の各部をより均等に加圧することができる。
【００２１】
一方、熱成形ステージ６０にも、本実施形態に係る加圧プレス装置７０を設置する。まず、製品の外側形状に沿って形成された下型６２を設ける。下型６２の下方には、パルプ膜を加熱するヒータ６１を設ける。一方、この下型６２の上面には、抄造ネットを配置しないので、成形マーキング用のパターンを形成することができる。
【００２２】
また、熱成形ステージ６０の上方には、製品の内側形状に沿って形成された上型７２を設ける。上型７２の上方にはヒータ７１を設ける。また、吸着手段７３を設けてパルプ膜を吸着可能とする。そして、熱成形工程では、上型７２を下降させ、下型６２の上面に直接配置したパルプ膜を加熱するとともに、上型７２を押し付けて加圧することにより、パルプ膜を熱成形する。これと同時に、製品の外側にはマーキングが施される。
【００２３】
この上型７２は、脱水乾燥ステージ４０における上型５２と同様に、昇降手段７８により揺動自在に支持する。具体的には、昇降手段７８に水平軸７５を固定し、その水平軸７５の周りを自在に揺動する天秤アーム７４を設け、その天秤アーム７４の下端部に上型７２を固定して吊り下げ支持する。この加圧プレス装置７０により、パルプ膜の各部を均等に加圧することができる。また、製品の取り個数を増加すべくパルプ膜の面積を拡大する場合には、脱水乾燥ステージ４０の場合と同様に、図３に示すような上型支持機構を有する加圧プレス装置を形成すればよい。
【００２４】
一方、製品取り出しステージ８０の上方には、吸着パッド８６を設ける。吸着パッド８６は、製品の上面に接触するパッド部と、その接触部の空気を吸引する吸気配管によって構成する。吸気配管は、その一方端部をパッド部に接続し、他方端部を図示しない真空ポンプに接続する。なお、製品取り出しステージ８０の下方には、製品取り出しテーブル８２を設ける。
【００２５】
図１に示すように、上述した抄造ステージ１０、脱水乾燥ステージ４０、熱成形ステージ６０および製品取り出しステージ８０は、相互に隣接させて一列に配置する。そして、抄造ステージ１０の下型１２、脱水乾燥ステージ４０の下型４２、および熱成形ステージ６０の下型６２は、相互に連動して、各ステージの後工程を行うステージとの間を往復移動できるように形成する。なお、下型の移動はエアシリンダ等により行う。一方、各ステージの上型は、それぞれ別個に上下方向に移動可能とする。特に、脱水乾燥ステージ４０の上型５２および熱成形ステージ６０の上型７２は、抄造ステージ１０の下型１２、脱水乾燥ステージ４０の下型４２、および熱成形ステージ６０の下型６２が水平移動する際に、これらと干渉することのない高さまで上昇できるように形成する。
【００２６】
上述した抄造成形装置では、以下に述べる手順によりパルプ製品の抄造成形を行う。図４は、各工程を実施中の状態における、本実施形態に係る抄造成形装置の側面断面図である。
【００２７】
最初に、パルプを含む原料液からパルプ膜を抄造する（抄造工程）。まず、図４に示す抄造ステージ１０において、抄造トレイ１８内の抄造ネット１４上にパルプを含む原料液８を供給する。次に、コンプレッサ２４を運転し、チャンバ１６内の空気を昇圧させる。すると、下型１２に形成された排液孔１３および抄造ネット１４を介して、原料液８に空気が送り込まれてバブリングされる。これにより、原料液８に含まれるパルプが撹拌され、抄造ネット１４上の各部に均等に分散する。次に、真空ポンプ２２を運転し、チャンバ１６内の空気を減圧する。すると、抄造ネット１４および排液孔１３を介して、原料液の溶媒が強制的にチャンバ１６に排出される。ここで、抄造ネット１４の網目は原料液に含まれるパルプより小さく形成されているので、抄造ネット上に原料液からパルプが析出して、図１に示すパルプ膜１９が抄造される。
【００２８】
次に、抄造したパルプ膜１９を脱水乾燥ステージ４０に搬送する。本実施形態では、図１に示す抄造ステージ１０の下型１２を、パルプ膜１９とともに脱水乾燥ステージ４０まで水平移動させることにより、抄造したパルプ膜１９を搬送する。次に、脱水乾燥ステージ４０の上型５２を下降させて、パルプ膜１９に当接させる。そして、上型５２の吸着手段５３によりパルプ膜１９を吸着し、さらに上型５２を上昇させて、抄造ネット１４からパルプ膜１９を分離する。その際、コンプレッサ２４を運転して、チャンバ１６内の空気を昇圧させるのが望ましい。抄造直後のパルプ膜１９は多くの水分を含んでいるが、排液孔１３から空気を吹き出すことにより、パルプ膜１９を抄造ネット１４から上型５２に受け渡すことができるからである。その後、図１に示す脱水乾燥ステージ４０の下型４２を、脱水乾燥ステージ４０に復帰させる。以上により、パルプ膜１９の脱水乾燥ステージ４０への搬送が完了する。
【００２９】
次に、パルプ膜を脱水および乾燥させる（脱水乾燥工程）。具体的には、脱水乾燥ステージ４０の上型５２を下降させ、図４に示すように、下型４２との間でパルプ膜を加圧する。これにより、パルプ膜に含まれていた水分が流出し、抄造ネット４４および排液孔４３を通って排液通路（不図示）に排出される。ここで、本実施形態に係る加圧プレス装置５０では、水平軸５５まわりのモーメントが釣り合うように、天秤アーム５４が自動的に揺動してパルプ膜を加圧するので、パルプ膜の各部を均等に加圧することができる。これにより、パルプ製品各部の厚さを均等に成形することができる。また、図３に示す上型支持機構を採用した場合には、各水平軸２５５，５５ａ，５５ｂまわりのモーメントが釣り合うように、各天秤アーム２５４，５４ａ，５４ｂが自動的に揺動して、パルプ膜の各部を加圧する。したがって、製品の取り個数を増加すべくパルプ膜の面積を拡大する場合でも、パルプ製品各部の厚さを均等に成形することができる。その後、図１に示すように上型５２を上昇させ、パルプ膜とともに下型４２を熱成形ステージ６０まで水平移動させて、上記と同様にパルプ膜を上型７２に受け渡す。
【００３０】
次に、パルプ膜を加熱しつつ加圧して成形する（熱成形工程）。具体的には、熱成形ステージ６０の上型７２を下降させ、図４に示すように、下型６２との間でパルプ膜を加圧する。同時に、下型６２に埋設したヒータ６１によりパルプ膜を加熱する。すると、パルプ膜が押し固められて最終的な製品形状に成形されるとともに、製品の外側には成形マーキングが施される。ここで、本実施形態に係る加圧プレス装置７０では、水平軸７５まわりのモーメントが釣り合うように、天秤アーム７４が自動的に揺動してパルプ膜を加圧するので、パルプ膜の各部を均等に加圧することができる。これにより、パルプ製品各部の厚さを均等に成形することができる。また、図３に示す上型支持機構を採用した場合には、上記と同様に、製品の取り個数を増加すべくパルプ膜の面積を拡大する場合でも、パルプ製品各部の厚さを均等に成形することができる。その後、図１に示すように上型７２を上昇させ、パルプ膜とともに下型６２を製品取り出しステージ８０まで水平移動させて、パルプ膜を吸着パッド８６に受け渡す。
【００３１】
次に、成形されたパルプ膜を抄造成形装置から取り出す（製品取り出し工程）。すなわち、吸着パッド８６でパルプ膜を吸着し、後工程に供給する。以上により、パルプ膜の抄造成形が完成する。なお後工程では、パルプ膜を個別の製品に分離し、また必要に応じて防水用のラミネート加工を施し、さらに必要に応じて消毒を施して、食品包装容器等のパルプ製品を完成させる。
【００３２】
以上に詳述した本実施形態に係る加圧プレス装置により、製品各部の厚さを均等に成形することが可能となり、また製造コストを削減することが可能となる。
【００３３】
すなわち、本実施形態に係る加圧プレス装置は、パルプ膜が配置される下型と、この下型と協働してパルプ膜を加圧する上型と、この上型を揺動自在に支持して下型に対して進退させる昇降手段とを有する構成とした。これにより、上型もしくは下型またはこれらのバックアップ部材に変形が発生している場合でも、モーメントが釣り合うように上型が自動的に揺動してパルプ膜を加圧する。したがって、パルプ膜の各部を均等に加圧することができる。これにより、パルプ製品各部の厚さを均等に成形することができる。
【００３４】
また、本実施形態に係る加圧プレス装置は、昇降手段が、鉛直面に対して揺動自在な複数の天秤アームを有し、この各アームにそれぞれ上型が揺動自在に取り付けてある構成とした。これにより、パルプ製品の取り個数を増加すべくパルプ膜の面積を拡大する場合でも、その各部を均等に加圧することが可能となり、パルプ製品各部の厚さを均等に成形することができる。したがって、製品の取り個数を増加することが可能となり、製造コストを削減することができる。
【００３５】
そして、本発明に係る抄造成形装置は、パルプ製品の中間生成物を加圧する脱水乾燥ステージおよび熱成形ステージに、前記加圧プレス装置を設置した構成とした。これにより、パルプ製品各部の厚さを均等に成形することが可能となり、また製造コストの削減が可能となる。
なお、本発明に係る加圧プレス装置は、パルプ製品の抄造成形装置に使用する場合に限られず、鋼板等のプレス加工にも適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
成形材料が配置される下型と、この下型と協働して前記成形材料を加圧する上型と、この上型を揺動自在に支持して前記下型に対して進退させる昇降手段とを有する構成としたので、製品各部の厚さを均等に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る抄造成形装置の側面断面図であり、各工程を終了後の状態である。
【図２】本実施形態に係る加圧プレス装置の上型の側面断面図である。
【図３】本実施形態に係る加圧プレス装置の他の上型の側面断面図である。
【図４】本実施形態に係る抄造成形装置の側面断面図であり、各工程を実施中の状態である。
【図５】従来技術に係る抄造成形装置の側面図である。
【図６】従来技術に係る抄造成型方法の説明図である。
【符号の説明】
１………抄造成形装置、６………排液、８………原料液、１０………抄造ステージ、１２………下型、１３………排液孔、１４………抄造ネット、１６………チャンバ、１８………抄造トレイ、１９………パルプ膜、２０………原料液供給手段、２２………真空ポンプ、２４………コンプレッサ、２６………排液配管、４０………脱水乾燥ステージ、４１………ヒータ、４２………下型、４３………排液孔、４４………抄造ネット、５０………加圧プレス装置、５１………ヒータ、５２，５２ａ，５２ｂ………上型、５３………吸着手段、５４，５４ａ，５４ｂ………天秤アーム、５５，５５ａ，５５ｂ………水平軸、５６………吸気通路、５７………真空ポンプ、５８………昇降手段、６０………熱成形ステージ、６１………ヒータ、６２………下型、７０………加圧プレス装置、７１………ヒータ、７２………上型、７３………吸着手段、７４………天秤アーム、７５………水平軸、７８………昇降手段、８０………製品取り出しステージ、８２………製品取り出しテーブル、８６………吸着パッド、１０４………抄造ネット、１１０………抄造ステージ、１１２………下型、１１３………排液孔、１１６………チャンバ、１１９………パルプ膜、１３０………抄造カップ、１３２………蓋部材、１３４………原料液、１４０………脱水乾燥ステージ、１４１………ヒータ、１４２………下型、１４３………排液孔、１４９………中間生成物、１５０………加圧プレス装置、１５１………ヒータ、１５２………上型、１６０………熱成形ステージ、１６１………ヒータ、１６２………下型、１６９………中間生成物、１７０………加圧プレス装置、１７１………ヒータ、１７２………上型、１８０………製品取り出しステージ、１８９………パルプ製品、２５４………天秤アーム、２５５………水平軸。

Claims (3)

1. 成形材料が配置される下型と、この下型と協働して前記成形材料を加圧する上型と、この上型を揺動自在に支持して前記下型に対して進退させる昇降手段とを有することを特徴とする加圧プレス装置。
2. 請求項１に記載の加圧プレス装置において、前記昇降手段は鉛直面に対して揺動自在な複数のアームを有し、この各アームにそれぞれ前記上型が揺動自在に取り付けてあることを特徴とする加圧プレス装置。
3. パルプ製品の中間生成物を加圧するステージに、請求項１または２に記載の加圧プレス装置を設置したことを特徴とする抄造成形装置。

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