JP3862544B2

JP3862544B2 - 繊維成形体製造用の雄型

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Publication number: JP3862544B2
Application number: JP2001322725A
Authority: JP
Inventors: 著野々村; 時人惣野; 篤佐藤; 伸二小玉
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: JP2003129400A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維成形体、特に、パルプモールド成形体の製造に用いて好適な繊維成形体製造用の雄型及びこれを用いた繊維成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
パルプモールド成形体の製造型に関する従来技術としては、例えば、特開２００１−５５６９９号公報に記載のパルプモールド成形体製造用抄紙型が知られている。
【０００３】
この抄紙型は、成形体の外形に対応した凹状の収容部を有する雌型の該収容部に、外表面にパルプ層が形成された抄紙型を、該パルプ層の底部が前記収容部の底部と最初に当接するように挿入し、該抄紙型を前記収容部の内面形状に追随するように押圧変形させ、前記パルプ層に前記収容部の内面形状を転写させると共に該パルプ層に含まれる水分を前記抄紙型の内部を通じて吸引し該抄紙型の外部へ排出して成形体となすものである。
【０００４】
ところで、この抄紙型では、脱水成形後に得られる前記成形体の内周面と、当該抄紙型の外周面との間に隙間が生じるため、脱水成形後に該抄紙型で当該成形体を吸着させて乾燥工程等の次工程へ移行させようとした場合、吸引力が十分に働かずに雌型内に当該抄紙型が留まってしまい、次工程への移行に失敗する場合があった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、脱水成形や加熱成形後、成形体を次工程へスムーズに移行させることができる繊維成形体製造用の雄型及び繊維成形体の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、繊維積層体が配される凹状の収容部を有する雌型とともに用いられ、該収容部に配された繊維積層体を該収容部の内面に向けて押圧し成形する凸状の押圧部を備え、前記押圧部が、前記押圧成形後に前記繊維積層体との間に隙間を有するように形成された繊維成形体製造用の雄型であって、
前記押圧成形時には前記押圧部に接するように弾性変形し、該押圧成形後の前記繊維積層体の脱型時にはその弾性復元力を該繊維積層体の内面に作用させて該繊維積層体を内側より保持する弾性部材を備えている繊維成形体製造用の雄型を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００７】
また、本発明は、前記本発明の繊維成形体製造用の雄型と、繊維積層体が配される凹状の収容部を有する雌型とを用いた繊維成形体の製造方法であって、
前記収容部に配された繊維積層体をその内側より前記押圧部で該収容部の内面に向けて押圧して該繊維積層体を成形する成形工程と、前記弾性部材の弾性復元力で前記繊維積層体をその内側より保持しながら前記雄型を該繊維積層体とともに前記雌型の前記収容部から離間させる脱型工程とを具備する繊維成形体の製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図１は、本発明の繊維成形体製造用の雄型を、底部に向けて漸次縮径する有底筒状の飲食品用のパルプモールド製容器の製造型に適用した、第１実施形態を模式的に示すものである。図１において、符号１は製造型を示している。
【００１０】
図１に示すように、製造型１は、繊維積層体が配される凹状の収容部２０を有する雌型２と、収容部２０に配された該繊維積層体を収容部２０の内面に押圧する凸状の弾性押圧部３０を有する雄型３とを備えている。
【００１１】
前記雌型２は、アルミニウム等の金属材料（剛性材料）から構成されており、収容部２０の内面形状は、成形する繊維成形体の外形形状に対応した形状となしてある。
【００１２】
雌型２は、収容部２０の内面において開口し、収容部２０と外部とを連通する多数の流体流通孔２００を有している。収容部２０表面には、流体流通孔２００を通じた排水がスムーズに行われるように通水溝を形成することが好ましい。雌型２は、取り扱い性の点からは一体的に形成されているものを用いることが好ましいが、収容部２０の形状が複雑となる場合には、一組の割型が組み合わされて構成されるものを用いることが好ましい。必要に応じて流体流通孔２００は省略することもできる。
【００１３】
前記雄型３は、前記繊維積層体を湿式により形成する湿式の抄造型である。
前記弾性押圧部３０は弾性押圧部３０の外周面３００が、前記脱水成形（押圧成形）後に前記繊維積層体（繊維成形体）との間に隙間を有するように、繊維積層体の外形よりもやや小さな外形をしており、その高さが成形する食品容器の高さ（深さ）よりも大きくなるように形成されている。なお、弾性押圧部３０の外周面の上方にはフランジ部３０１が形成されている。
【００１４】
弾性押圧部３０は、先端に進むについれて胴部が次第に先細る形態に形成されている。弾性押圧部３０の内部には、上方に向けて開口し、後述の基台３２の連通孔３２０に通じる中空室３０２が形成されている。弾性押圧部３０の内部には、また、外部からこの中空室３０２に直線的に通じる多数の流体流通孔３０３を有している。雄型３の使用時、中空室３０２は、基台３２の連通孔３２０を介して真空ポンプ又はコンプレッサーに通じる管路（図示せず）に接続される。
【００１５】
流体流通孔３０３は、中空室３０２の周部からは略水平方向に伸びるように形成され、中空室３０２の底部からは放射状に拡がるように形成されている。
【００１６】
流体流通孔３０３の断面積は、繊維積層体の抄造時におけるスラリーの吸引効率、脱水時における脱水効率、脱水時に弾性押圧部３０で繊維積層体を押圧するときの強度の点から７．８×１０^-3〜０．２ｃｍ²であることが好ましく、０．０３〜０．１ｃｍ²であることがより好ましい。流体流通孔３０３は、同様の点から、弾性押圧部３０の外面において開口部が４ｃｍ²当たり１〜２０個、特に５〜１０個形成されるように設けることが好ましい。
【００１７】
弾性押圧部３０の表面には、排水・排気性を高める上で、流体流通孔３０３を結ぶように排水・排気用の溝を格子状に形成することもできる。
【００１８】
流体流通孔３０３は、雌型２の収容部２０と弾性押圧部３０との間で繊維積層体を脱水成形（押圧成形）する弾性押圧部３０の押圧状態においても排水経路が十分に確保されるようになしてある。
【００１９】
弾性押圧部３０には、弾性変形可能な材質のものを特に制限なく用いることができるが、耐久・耐熱性等の点から、天然ゴム、ウレタンゴム、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム又はエラストマー等の合成ゴムからなる弾性材で構成されたものを用いることが好ましい。
【００２０】
雄型３は、弾性押圧部３０による前記押圧成形時には前記弾性押圧部３０に接するように弾性変形し、該押圧成形後の前記繊維積層体の脱型時にはその弾性復元力を該繊維積層体の内面に作用させて該繊維積層体を内側より保持する弾性部材３１を備えている。
【００２１】
前記弾性部材３１は、雄型３のように、抄造型である場合には、弾性を有する袋状の網状体で構成され、弾性押圧部３０とともに基台３２を被覆するように配され、弾性押圧部３０における外周面３００と前記収容部２０の開口部２０１に対応する部分との間に隙間Ｓを有するように被覆されている。
【００２２】
弾性部材３１は、これを弾性押圧部３０の外面に密着被覆させた状態での平均開孔面積率が１０〜８０％、特に２０〜４０％であることが吸水性、通気性及び強度の点から好ましい。
【００２３】
弾性部材３１は、弾性押圧部３０及び後述の被覆部３７を被覆した状態における延伸性（伸長性）が、５〜１００％、特に１０〜６０％であることが好ましい。
また、弾性部材３１は、当該弾性部材３１に対する繊維スラリー中の固形成分の通過や目詰まりを抑えつつ確実に繊維積層体の抄造を行う上で、平均最大開孔幅が０．１〜１．５ｍｍであるものが好ましく、０．３〜１．０ｍｍであるものがより好ましい。
【００２４】
雄型３においては、弾性部材３１は、繊維スラリー中の水分は通過させるが繊維は通過させない程度の網目を有する。この網目の大きさは２０〜１００メッシュ、特に４０〜６０メッシュであることが、繊維積層体の成形性及び繊維の目詰まり防止の点から好ましい。
【００２５】
以上の点を総合的に勘案すると、弾性部材３１は、弾性押圧部３０の弾性変形に対応した充分な延伸性（収縮性）、通水性、通気性、耐熱性、繊維の抄造性を備えたものであれば、その形態、材質には特に限定されないが、編物、織布及び不織布等の形態を有する合成樹脂製等の材質のものが挙げられ、特に延伸性（伸縮性）の点から、ナイロン、ポリウレタン等の合成樹脂繊維製の編物を用いることが好ましい。
【００２６】
雄型３は、弾性押圧部３０を固定する基台３２と、弾性押圧部３０の外表面を覆う流体透過性材料３３〜３５とを具備している。
【００２７】
前記基台３２は、剛性材料から構成されている。基台３２には、前記中空室３０２に通じる連通路３２０が形成されている。また、基台３２の側面部には、ハンドリングロボット等で雄型３の移動、回転（反転）などを行う際に利用される係合部（図示せず）が形成されている。
【００２８】
流体透過性材料３３は、前記弾性押圧部３０の外表面を被覆している。
該流体透過性材料は、前記弾性押圧部３０の流体流通孔３０３の跡を成形後の繊維成形体の内表面に残さないように配されたものである。
上記液体透過性材料３３には、ステンレス、銅製の金属ネット、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂製の剛性ネット等が用いられる。液体透過性材料３３には、空隙確保の観点から、目開きが２０〜７０メッシュのものが好ましく、３０〜６０メッシュのものがより好ましい。
流体透過性材料３３は必要に応じて省略することができる。
【００２９】
流体透過性材料３４、３５は、同素材から構成される袋状の網状体であり、前記流体透過性材料３３をその外面において密着被覆している。
流体透過性材料３４、３５は、これらを弾性押圧部３０の外面に密着被覆させた状態での平均開孔面積率が１０〜８０％、特に２０〜４０％であることが吸水性、通気性及び強度の点から好ましい。
【００３０】
流体透過性材料３４、３５は、弾性押圧部３０の外面を被覆した状態における延伸性（伸長性）が、５〜５０％、特に１０〜３０％であることが好ましい。
さらに、流体透過性材料３４、３５は、当該流体透過性材料３４、３５に対する繊維スラリー中の固形成分の通過や目詰まりを抑えつつ確実に繊維積層体の抄造を行う上で、平均最大開孔幅が０．１〜１．５ｍｍであるものが好ましく、０．３〜１．０ｍｍであるものがより好ましい。
【００３１】
雄型３においては、流体透過性材料３４、３５は、繊維スラリー中の水分は通過させるが繊維は通過させない程度の網目を有する。この網目の大きさは２０〜１００メッシュ、特に４０〜６０メッシュであることが、繊維積層体の成形性及び繊維の目詰まり防止の点から好ましい。
【００３２】
以上の点を総合的に勘案すると、流体透過性材料３４、３５は、弾性押圧部３０の弾性変形に対応した充分な延伸性（収縮性）、通水性、通気性、繊維の抄造性を備えたものであれば、その形態、材質には特に限定されないが、編物、織布及び不織布等の形態を有し、天然繊維、合成繊維素材、金属素材等の材質のものが挙げられ、特に延伸性（伸縮性）の点から、合成樹脂繊維製の編物を用いることが好ましい。
流体透過性材料３４、３５は必要に応じて一方又は両方を省略することができる。
【００３３】
弾性押圧部３０は、前記フランジ部３０１を覆うように金属製のリング状の押さえ部材３６を配設し、押さえ部材３６を前記基台３２の下面の所定位置にボルトで固定することで、当該基台３２に固定されている。押さえ部材３６は、シリコーン樹脂製の被覆部材３７で被覆されている。
【００３４】
雄型３が組み立てられた状態においては、前記連通孔３２０、中空室３０２、流体流通孔３０３、流体透過性材料３３〜３５及び前記弾性部材３１が連通して、雄型３の外部より内部へ連通する流体流通路が形成される。雄型３においては、弾性部材３１は、その弾性力に反して繊維層の堆積に前記隙間Ｓがほぼなくなるように押圧部３０側に吸引され前記流体透過性材料３５にほぼ密着した状態となり、被覆部材３７を覆う部分にも吸引力が働いて繊維層が抄造されるようになっている。そして、この繊維層が、弾性部材３１における弾性押圧部３０の外面を覆う部分に抄造される繊維層に連なり、全体としてフランジ部を有するカップ状の繊維積層体が抄造されるようになっている。
【００３５】
製造型１は、従来からこの種のパルプモールド成形体（繊維成形体）の製造に用いられている通常の湿式の製造装置、例えば、レシプロタイプやロータリータイプの湿式の製造装置に装着されて使用される。
【００３６】
次に、製造型１を用いた繊維成形体の製造方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、図２では便宜上、雄型３は一部の構成を略して示している。
【００３７】
先ず、図２（ａ）に示すように、スラリーを湛えたプール４内に前記雄型３を浸漬した後、前記流体流通路を通じて該スラリーを吸引し、前記弾性部材３１の表面にスラリー中の固形分を堆積させることによって、弾性部材３１の外表面に湿潤状態の繊維積層体１０を形成する。前述のように、雄型３においては、弾性部材３１は、繊維層の堆積に伴ってその弾性力に反して次第に前記隙間Ｓがほぼなくなるように押圧部３０側に吸引され、前記流体透過性材料３５にほぼ密着した状態で繊維積層体１０が形成される。
【００３８】
スラリーは、パルプ繊維と水のみからなるものが好ましく用いられる。また、パルプ繊維と水に加え、タルクやカオリナイト等の無機物、ガラス繊維やカーボン繊維等の無機繊維、ポリオレフィン等の熱可塑性合成樹脂の粉末又は繊維、非木材又は植物質繊維、多糖類等の成分を含有していてもよい。これらの成分の配合量は、パルプ繊維及び該成分の合計量に対して１〜７０重量％、特に５〜５０重量％であることが好ましい。パルプ繊維は、針葉樹または広葉樹等の木材パルプや竹、わら等の非木材パルプであるのが好ましい。また、パルプ繊維の長さと太さは、それぞれ０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００３９】
スラリーには、パルプ繊維の分散剤、成形助剤、着色料、着色助剤、サイズ剤、定着剤等の従来からこの種の繊維成形体に用いられている通常の添加剤を適宜添加することができる。
【００４０】
弾性部材３１に所定の繊維積層体１０が抄造されたところで、雄型３をスラリーから引き上げる。そして、前記流体流通路を通じて引き続き繊維積層体１０の水分を吸引脱水して所定の含水率とした後、図２（ｂ）に示すように、雄型３と前記雌型２とを突き合わせる。
【００４１】
雌型２と雄型３とを突き合わせる際には、図１に示すように、収容部２０を伸縮自在なシート５でによって覆っておくことが好ましい。シート５は、収容部２０の周縁部において所定手段によって固定されている。固定箇所は、周縁部の全域でもよく、或いは周縁部における相対向する２箇所又はそれ以上の箇所でもよい。シート５は、所定の伸縮性を有していれば、その構成材料に特に制限は無い。例えば、シート５として、流体透過性の観点から編物、織布、不織布等を用いることができ、特に十分な伸縮性を有する点から、編物を用いることが好ましい。
【００４２】
シート５の伸縮性の程度は、１０％又は２０％伸張応力の値が５００〜５０００Ｐａ、特に５００〜１０００Ｐａであることが、弾性押圧部３０の収容部２０内への挿入時に繊維積層体１０が損傷を受けないこと、及び弾性押圧部３０の収容部２０からの取り出し時に繊維成形体１０が収容部２０から離型し易いことから好ましい。
【００４３】
このようなシート５として平滑なものを用いるか又は細かい網目のものを用いることで、成形体の表面が極めて平滑となり、該成形体の外観が非常に良好になる。シート５は必要に応じて省略することもできる。
【００４４】
雄型３を雌型２と突き合わせる際には、弾性押圧部３０が、前記シート５を伸張変形させながら収容部２０内に挿入される。弾性押圧部３０は、高さが成形体の高さ（深さ）よりも大きく、テーパー状に形成されているので、弾性押圧部３０を挿入し続けると、繊維積層体１０の底部が、シート５とともに雌型２の収容部２０の底面部２０２と最初に当接する。弾性押圧部３０による繊維積層体１０の押圧は、雄型３の前記基台３２を所定の押圧手段（図示せず）で押し付けて行われる。
【００４５】
そして、さらなる押圧により、図２（ｂ）に示すように、弾性押圧部３０は、雌型２の収容部２０の形状に追随するように変形して収容部２０の空間を完全に埋める。
その結果、雄型３の弾性部材３１の表面に形成された繊維積層体１０が更に加圧脱水され、且つ繊維積層体１０に収容部２０の内面形状が転写される。また、前記被覆部材３７の下面側に形成された繊維層は、該下面と雌型２の上面とに挟まれて押圧され、この部分が、得られる繊維成形体のフランジ部となる。
【００４６】
上述の雄型３による押圧状態を保ちつつ、雄型３における前記流体流通孔３０２を通じて繊維積層体１０の水分を吸引する。弾性押圧部３０の押圧状態下においては、弾性押圧部３０の外面における前記流体流通孔３０３の開口部及び弾性押圧部３０の外面を被覆する弾性部材３１は潰れることなく流体を流通させ得るので、この吸引によって繊維積層体１０に含まれている水分は、弾性部材３１、流体透過性材料３３〜３５及び弾性押圧部３０の内部（即ち弾性押圧部３０に形成された流体流通孔３０３及び中空室３０２）を通じて雄型３の外へ、また、前記シート５及び前記流体流通孔２００を通じて雌型２の外へそれぞれ排出される。繊維積層体１０の乾燥によって発生した水蒸気も、同様の経路を通じて両型外へ排出される。
【００４７】
繊維積層体１０の脱水・乾燥時における押圧力は、脱水・乾燥効率を高めて高密度化を図る観点から、０．２〜３ＭＰａであることが好ましく、０．３〜１．５ＭＰａであることがより好ましい。また、金型温度（雌型２の温度）は、押圧乾燥による焦げ防止、乾燥効率等の点において、１５０〜２３０℃であることが好ましく、１７０〜２２０℃であることがより好ましい。
【００４８】
所望の含水率の繊維成形体１０が得られたところで雄型３の押圧を停止し、雄型３を上方に引き上げると、図２（ｃ）に示すように、弾性押圧部３０が押圧前の形状に弾性復元する。これに伴って繊維成形体１０との間には隙間が生じるが、前記弾性部材３１も外側に弾性復元してその当該弾性復元力が繊維成形体１０の内面に作用し、当該繊維成形体１０を内側より保持する。これにより、雄型３を上方に退避させて雌型２から成形体１０を離型させた場合にも、当該成形体１０が雌型２内に留まることが無く、次工程への移行を雄型３とともに行うことができる。
また、本実施形態では、弾性部材３１の弾性復元力に加えて、前記シート５の伸縮力が作用するため、繊維成形体１０の収容部２０からの離型もスムーズに行われる。
これらに加えて、必要応じて前記弾性押圧部３０内の流体流通路を通じて繊維成形体１０を弾性部材３１の表面に吸着せることで、脱型をより確実にスムーズに行うこともできる。
【００４９】
得られた繊維成形体１０は、必要に応じて、樹脂フィルム等による内層形成、トリミング、塗装、印刷等の後工程に雄型３とともに移行され、該工程で所定の処理が施された後、製造が完了される。
【００５０】
このように、本実施形態の雄型３は、弾性部材３１の弾性復帰力を押圧成形後の繊維成形体１０の内面に作用させて当該成形体１０を雄型３とともに雌型２から離間させるようにしたので、成形後の後工程に成形体１０を雄型３とともにスムーズに移行させることができる。
【００５１】
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。
【００５２】
本発明の繊維成形体製造用の雄型は、前記実施形態におけるように、抄造型として用いた当該雄型をそのまま脱水・乾燥成形に用い、その後の後工程に当該雄型でそのまま搬送する場合に特に好適であるが、例えば別の抄紙型で抄紙された湿潤状態の繊維積層体を脱水・乾燥成形する場合にも用いることができ、また、脱水成形のみ行った後、他の乾燥装置による乾燥工程に搬送する場合や、脱水成形済みの繊維積層体を乾燥成形し、その後の工程に搬送する場合にも用いることができる。
【００５３】
本発明の繊維成形体製造用の雄型は、前記実施形態におけるように、抄造型として用いる場合には、前記弾性部材に前記抄紙ネットとしての機能を要するが、抄紙型として用いない場合には、前記弾性を有していれば、抄紙ネットとしての機能は不要である。したがって、この場合には、弾性部材は、網状体のような形態に限られず、弾性を有する複数の紐状体、帯状体等で構成することもできる。
【００５４】
また、本発明の繊維成形体製造用の雄型は、前記実施形態のように、押圧部全体が弾性変形可能な材料で構成されていることが好ましいが、繊維積層体を弾性変形可能な部材で押圧することが可能であれば良いので、押圧部全体を弾性変形可能な部材で構成する必要はなく、押圧部内部又は繊維積層体を直接押圧しない部位は、金属、セラミックス、硬質樹脂等の剛性材で構成することもできる。
【００５５】
また、本発明の繊維成形体製造用の雄型は、前記実施形態のように、一軸回転対称体となる繊維成形体の製造に特に好ましいが、繊維成形体の形状は一軸回転対称体以外の成形体にも特に制限無く適用することができ、例えば、広い開口部を有する箱形のカートン状成形体、置物等の他の形態の成形体に適用することができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、脱水成形や加熱成形後、成形体を次工程へスムーズに移行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の繊維成形体製造用の雄型を適用した製造型の一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】同製造型を用いた繊維成形体の製造工程の一部を模式的に示す断面図であり、（ａ）は繊維積層体の抄造工程を示す図、（ｂ）は脱水乾燥工程を示す図、（ｃ）は脱型工程を示す図である。
【符号の説明】
１製造型
２雌型
２０収容部
３雄型
３０弾性押圧部（押圧部）
３１弾性部材
１０繊維成形体

Claims

繊維積層体が配される凹状の収容部を有する雌型とともに用いられ、該収容部に配された繊維積層体を該収容部の内面に向けて押圧し成形する凸状の押圧部を備え、前記押圧部が、前記押圧成形後に前記繊維積層体との間に隙間を有するように形成された繊維成形体製造用の雄型であって、
前記押圧成形時には前記押圧部に接するように弾性変形し、該押圧成形後の前記繊維積層体の脱型時にはその弾性復元力を該繊維積層体の内面に作用させて該繊維積層体を内側より保持する弾性部材を備えている繊維成形体製造用の雄型。
前記押圧部が弾性変形可能な部材で構成されている請求項１記載の繊維成形体製造用の雄型。
前記弾性部材が弾性を有する袋状の網状体で構成され、前記押圧部が、その外周面と前記収容部の開口部に対応する部分との間に隙間を有するよう該弾性部材で被覆されているとともに、該押圧部の内部に繊維スラリーを吸引して前記網状体の外表面に繊維を堆積させる吸引路を有している請求項１又は２記載の繊維成形体製造用の雄型。
請求項１記載の繊維成形体製造用の雄型と、繊維積層体が配される凹状の収容部を有する雌型とを用いた繊維成形体の製造方法であって、
前記収容部に配された繊維積層体をその内側より前記押圧部で該収容部の内面に向けて押圧して該繊維積層体を成形する成形工程と、前記弾性部材の弾性復元力で前記繊維積層体をその内側より保持しながら前記雄型を該繊維積層体とともに前記雌型の前記収容部から離間させる脱型工程とを具備する繊維成形体の製造方法。
前記繊維積層体が湿式抄造体であり、該繊維積層体を前記成形工程で脱水成形又は加熱成形する請求項４記載の繊維成形体の製造方法。