JP7014482B1 - 包装用容器の製造方法及び包装用容器 - Google Patents
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Abstract
Description
包装用容器の製造方法である。
図1及び図2に示すように、包装用容器1(以下、「容器1」という。)は、基材2によって生成される。容器1は、熱可塑性樹脂を使用したペーパーモールドによって製造される。容器1は、包装用容器の一例である。
上述のように、成形品において樹脂の分布を均一にするためのペーパーモールドの製造条件を「標準条件」と呼ぶ。標準条件によって、成形品の機械的強度を増加する目的が達成される。これに対して、本実施形態において、樹脂は、成形品の機械的強度を増加する目的で使用されるのではなく、耐吸湿性を向上するために使用される。また、本実施形態において、樹脂は使用しつつ、樹脂の含有量を低減しつつ、耐吸湿性を向上させることができる。本実施形態において、製造条件を、あえて標準条件とは異なるようにすることによって、耐吸湿性向上の目的を達成している。ただし、機械的強度も相応に必要であるが、本実施形態において、機械的強度は、後述するように、樹脂の量の増加によってではなく、標準条件よりも大きい圧縮比によって実現する。別の観点では、本実施形態において、樹脂は機械的強度の向上には、寄与が小さい、あるいは、実質的に寄与しない。樹脂は、成形品の表面近傍に位置することによって、耐吸湿性向上に寄与する。本実施形態においては、標準条件と全く異なる製造方法を採用することによって、上述の流動制御を実施し、表面拡散を実現している。表面拡散によって、耐吸湿性の向上が達成され、表面拡散において使用される圧縮比によって、植物繊維の密度が大きくなり、その結果として、成形品の機械的強度が相応に向上する。以下、図3を参照して、容器1の製造工程の概要を説明する。
以下、図4乃至図7を参照して、第一前段品生成工程を詳細に説明する。図4乃至図7に示すように、第一前段品生成装置10は、混合液槽12及び吸引装置14で構成される。混合液槽12は、液体を格納するための容器であり、混合液60が格納される。図4に概念的に示すように、混合液槽12における混合液60には、紙繊維62と樹脂繊維64が実施的に均一に分散している。
底部18aは凸部を有する。真空吸引装置によって発生させる負圧は、中心部材16及び中間部材17A及び17Bを介して底部18aを構成する網状部材に作用する。
図3を参照して、乾燥工程について説明する。乾燥装置30は、ベルトコンベアー32及びヒーター(図示せず)を備える箱状の装置である。乾燥装置30の内部が所定の温度に調整された状態において、第一前段品1Aは、ベルトコンベアー32上に載置され、矢印X1方向へ移動させられる。第一前段品1Aに含まれる水分は、乾燥装置30内において矢印X1方向へ移動する過程において蒸発し、第二前段品1Bが生成される。
次に、図8乃至図12を参照して、成形工程について説明する。図8に示すように、成形装置20は、第二型部材22を備える。第二型部材22は、上方型部材22A及び下方型部材22Bで構成される。上方型部材22Aは矢印Z1及びZ2に示す上下方向へ移動可能である。上方型部材22Aが上下方向へ移動することによって、第二型部材22を開閉する。上方型部材22A及び下方型部材22Bは、圧縮成形用の金型である。
上方型部材22A及び下方型部材22Bの温度は、ヒーター22cを調整することによって、樹脂繊維64の融点よりも高い所定範囲の基準温度(temp1)に設定される。基準温度(temp1)は、例えば、樹脂繊維64の融点を基準として、その融点よりも高い温度であり、その高さの程度は摂氏5度(℃)以上摂氏25度(℃)以下の範囲で規定される。樹脂繊維64の融点は、例えば、摂氏135度(℃)である。上方型部材22A及び下方型部材22Bによって形成されるキャビティ内の温度は、例えば、摂氏150度に設定する。
図17を参照して、上述の容器1の製造方法の概要を再度、簡潔に説明する。まず、紙繊維62の重量(w1)に対する樹脂繊維54(w2)の重量の割合(w2/w1)が基準割合(m1)となるように、紙と樹脂繊維を混合液製造槽6(図3参照)に投入する(図17のステップST1)。続いて、所定の厚さ(d0)を有する第一前段品1Aを生成する(ステップST2)。続いて、第一前段品1Aを乾燥し、基準厚さ(d1)を有する第二前段品1Bを生成する(ステップST3)。続いて、基準温度(temp1)、基準圧縮率(n1)、及び基準時間(t1)において第二前段品1Bを加熱しつつ圧縮成形し、容器1を生成する(ステップST4)。
容器1について、耐吸湿性の試験を実施した。図18を参照して、試験結果について説明する。紙繊維62の重量(w1)に対する樹脂繊維64の重量(w2)の割合(w2/w1)である基準割合(m1)を6%の場合と12%の場合とについて、第一前段品1Aを生成し、その第一前段品1Aから第二前段品1Bを生成した。そして、第二前段品1Bを加熱しつつ圧縮して、試験対象である容器1を生成した。樹脂繊維は、三井化学株式会社のSWP(登録商標)のE400というグレードを使用した。E400の融点は摂氏135度(℃)である。基準温度(temp1)は摂氏150度、基準圧縮率(n1)は2.5、基準時間(t1)は5秒(sec)とした。そして、容器1を、湿度85パーセント(%)、温度を摂氏35度(℃)に設定した閉鎖空間内に12時間(hour)放置し、重量の増加を測定した。基準割合(m1)が6パーセントの場合には重量の増加率は5.5パーセントであり、基準割合(m1)が12パーセントの場合には重量の増加率は4.8パーセントであった。このことから、基準割合(m1)を6%よりも大きくすることによって、重量の増加率は低下し、耐吸湿性が向上することがわかる。また、重量の増加率の低下は、基準割合(m1)の増加に比例しないこともわかる。さらに、基準割合(m1)が増加するほど、重量の増加率の低下は緩やかになることも予想できる。このことから、容器1の表面側の領域に、樹脂繊維64が溶融して固化した樹脂が相応の割合で分布していれば、容器1の中心側に分布する樹脂は、耐吸湿性への寄与は小さいことがわかる。
図19乃至図22を参照して、第二前段品1B及び容器1の表面及び内部の状態を説明する。内部の状態は、それぞれの基材の厚さ方向における断面の状態を示す。図19乃至図22は、第二前段品1B及び容器1の顕微鏡写真である。顕微鏡写真の拡大率は20倍を採用した。図19乃至図22において、樹脂の割合が多いほど白く見え、紙繊維の割合が多いほど黒く見えている。
図23に示すように、容器1の表面に到達した水分子200は、容器1の表面に分布する樹脂繊維64が溶解して固化した樹脂によって、矢印C1及びC2に示すように、容器1の外側にはじき返される。このため、水分子200は、容器1の内部には容易に侵入できない。
図24に示すように、プラスチックフィルム210は、容器1の表面に分布する樹脂繊維64が溶解して固化した樹脂と一体化する。プラスチックフィルム210は樹脂で構成されるから、容器1と強固に接着される。
図25に示すように、金属箔220は、容器1の表面に分布する樹脂繊維64が溶解して固化した樹脂と溶着する。金属箔220は、例えば、アルミニウム箔である。特に、金属箔220の表面が平滑ではなく、ある程度の凹凸を有する非平滑面である場合には、樹脂が凹凸の間に入り込み、金属箔220は容器1の表面と強固に接着される。あるいは、容器1の表面を微細な凹凸を有する形状にすることによっても、金属箔は容器1の表面に強固に接着される。
2 基材
6 混合液製造槽
8 混合液調整装置
10 第一前段品生成装置
18A,18B 第一型部材
22 第二型部材
22A 上方型部材
22B 下方型部材
20 成形装置20
30 乾燥装置
60 混合液
62 紙繊維
64 樹脂繊維
100 製造システム
Claims (6)
- 植物繊維と、熱可塑性樹脂で構成される樹脂繊維と、を含む混合液を生成する混合液生成工程と、
前記混合液中に、複数の貫通孔を有する網状部材が配置された第一型部材を配置し、前記混合液を前記第一型部材へ向かう方向に吸引することによって、前記網状部材と接した状態において、第一前段品を生成する第一前段品生成工程と、
前記第一前段品を乾燥して第二前段品を生成する乾燥工程と、
第二型部材を使用して、前記第二前段品を加熱しつつ圧縮成形することによって、所定の形状を有する包装用容器を生成する成形工程と、
を有し、
前記成形工程において、前記第二型部材の温度を前記熱可塑性樹脂の融点よりも高い所定の温度範囲における基準温度(temp1)に設定し、前記包装用容器の厚さ(d2)に対する前記第二前段品の厚さ(d1)の比である圧縮比(d1/d2)を所定の基準圧縮比(n1)とし、前記成形工程の実施時間を所定の基準時間(t1)とし、
前記基準圧縮比(n1)及び前記基準時間(t1)は、前記包装用容器において前記植物繊維に対する前記熱可塑性樹脂の割合が、前記包装用容器の厚さ方向における中心側の部分に対して、表面側の部分において相対的に大きくなるように規定され、
前記樹脂繊維は、ポリオレフィン系の多分岐繊維である、
包装用容器の製造方法。 - 前記基準圧縮比(n1)は、溶融した前記熱可塑性樹脂が前記第二前段品の表面側に効果的に移動するために、ペーパーモールドの標準的な製造条件である標準条件における圧縮比よりも大きな圧縮比として規定される、
請求項1に記載の包装用容器の製造方法。 - 前記基準時間(t1)は、溶融した状態の前記熱可塑性樹脂が、前記第二前段品の厚さ方向において、前記第二前段品の表面側に移動した後、前記第二前段品の中心側に戻る挙動を抑制するために、ペーパーモールドの標準的な製造条件である標準条件における圧縮時間よりも短い時間として規定される、
請求項1に記載の包装用容器の製造方法。 - 前記基準圧縮比(n1)はペーパーモールドにおける標準的な圧縮比よりも大きい圧縮比として規定されており、前記基準時間(t1)はペーパーモールドにおける標準的な時間よりも短い時間として規定されている、
請求項1に記載の包装用容器の製造方法。 - 前記混合液において、前記植物繊維の重量(w1)に対する前記熱可塑性樹脂の重量(w2)の割合(w2/w1)は、ペーパーモールドにおける標準的な割合よりも小さい範囲において規定される基準割合(m1)である、
請求項1に記載の包装用容器の製造方法。 - 植物繊維中に熱可塑性樹脂で構成される樹脂繊維が分布した基材によって生成された包装用容器であって、
前記基材の厚さ方向において、前記植物繊維に対する前記熱可塑性樹脂の割合が、厚さ方向における中心側の部分に対して、表面側の部分において相対的に大きくなっており、
前記樹脂繊維は、ポリオレフィン系の多分岐繊維である、
包装用容器。
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