TWI478801B - 成形同時加飾纖維成形品及其製造方法 - Google Patents

Description

成形同時加飾纖維成形品及其製造方法

本發明係關於成形同時加飾纖維成形品及其製造方法，尤其是關於可美麗地加飾之成形同時加飾纖維成形品及其製造方法。

先前在纖維成形品之製造方法方面，有一種加飾纖維成形品之製造方法，其係將添加高分子結合材料及水於纖維性主材料並予捏合的混合物作為成形材料使用，在已加熱的鑄模之腔室內填充該成形材料，接著在該鑄模之分離面之間，形成0.02至0.50mm之間隙，自該間隙釋放除去該腔室內產生的水蒸氣，將該成形材料乾燥並固化，而獲得纖維成形品(參照例如專利文獻1至2)。

由於使用於上述製造方法的纖維性主材料多是使用紙漿，因此上述纖維成形品之製造方法亦稱為紙漿射出成型(Pulp Injection Molding，PIM(註冊商標))。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利2916136號公報

[專利文獻2]日本專利3084216號公報

如上述之先前纖維成形品，其課題在於進行美麗的加飾有困難。

亦即，在纖維成形品進行加飾，雖可對纖維成形品使用網版印刷法等之方法，不過纖維成形品必須是平坦形狀，適用範圍受到極大限制。又，雖可藉由使成形材料著色而進行纖維成形品之加飾，不過纖維成形品全體只限於單色，不能說是美麗的加飾。

因此，吾人考慮預先對塑膠薄片進行美麗的加飾，使其預先夾入於製造纖維成形品的鑄模，與纖維成形品一體化而成形。此種加飾法，由於預先對塑膠薄片狀進行加飾，故可形成美麗的圖案等，因可在立體形狀之成形品表面進行一體化，故多用於塑膠成形品之加飾，吾人亦稱為插入成型(insert molding)法、成形同時加飾法。

但是，上述加飾法因係使用塑膠薄片，故在纖維成形品之製造方法之乾燥步驟中，無法良好的將含於成形材料的水分作為水蒸氣釋放於外部，而適用於纖維成形品之製造方法有困難。

又，吾人考慮使用水蒸氣透過良好的不織布以替代塑膠薄片，不過在纖維成形品之製造方法之乾燥步驟中，相較於塑膠成形品之製造方法，因在高溫度下進行長時間加熱，故不織布在乾燥步驟中因所加諸之熱而熔融，適用還是有困難。

本發明係用以解決上述課題而完成者，其目的在於可美麗的加飾之成形同時加飾纖維成形品及其製造方法。

為了達成上述目的，第一發明係一種成形同時加飾纖維成形品之製造方法，其特徵為在易成形用紙的一面上形成微細皺褶，並縮小表觀上之尺寸，在該易成形用紙上預先形成圖案並予加飾，將該易成形用紙夾入鑄模，接著予以夾緊，然後將添加高分子結合材料及水於纖維性主材料並予捏合而成的混合物作為成形材料使用，在已加熱的鑄模腔室內填充該成形材料，接著，在該鑄模分離面之間，形成0.02至0.50mm之間隙，自該間隙釋放除去在該腔室內產生的水蒸氣，使該成形材料乾燥並固化，然後，予以開模(opening)，獲得該易成形用紙在表面經一體成形而成的纖維成形品。

如此構成時，則易成形用紙與纖維成形品一體化。

第二發明係在第一發明構成中之成形同時加飾纖維成形品之製造方法，其中夾入該鑄模前之該易成形用紙，其含水量係設定為可抑制在該鑄模內之升溫。

如此構成時，在成形時可抑制易成形用紙之升溫。

第三發明係在第二發明構成中之成形同時加飾纖維成形品之製造方法，其中夾入該鑄模前，該易成形用紙之含水量為5至10%。

若為如此之構成，則夾入鑄模前之易成形用紙之含水量並不產生色轉移或色細斑，成為最適的含水量。

第四發明係在第一發明構成中之成形同時加飾纖維成形品之製造方法，其中經形成該圖案之該易成形用紙，係以沿著該鑄模之該腔室面形狀，而預備成形成為立體形狀。

如此構成時，則在鑄模內易成形用紙準確地沿著腔室面。

第五發明係在第一至第三發明之任一發明構成中之成形同時加飾纖維成形品之製造方法，其中在開模後，沿著該纖維成形品之周圍形狀，除去不需要的該易成形用紙。

如此構成時，除去不需要部分，可進行美麗的成形同時加飾。

第六發明係一種成形同時加飾纖維成形品，其特徵為在纖維成形品之表面積層易成形用紙，其中該易成形用紙係在一面上形成微細皺褶，並使表觀上之尺寸縮小，且該易成形用紙係經加飾之物。

如此構成時，則全部以纖維質材料構成。

第七發明係在第四發明構成中之成形同時加飾纖維成形品，其中在纖維成形品表面與該易成形用紙表面之間無高低差。

如此構成時，則成為具有纖維成形品與易成形用紙之一體感的加飾纖維成形品之表面形狀。

如上述說明，第一發明係易成形用紙與纖維成形品進行一體化，在加熱乾燥步驟中水蒸氣從鑄模內被確實地除去，而不損及易成形用紙之圖案，故可進行成形同時加飾。又，因加飾手段之限制少，故可有各式各樣的表現。

第二發明，係除了第一發明之效果，再加上夾入鑄模前之易成形用紙被設定於一定之含水量。因此，因成形時鑄模之熱而使易成形用紙之水分蒸發，降低水分之量，形成於易成形用紙之圖案之油墨並無附著於鑄模。結果，可防止色細斑及色轉移。

第三發明係進一步提高第二發明之效果，由於夾入鑄模前之該易成形用紙之含水量為最適量，故無色轉移或色細斑，可製成在設計時想定的精度範圍內之美麗成形品。

第四發明係除了第一至第三發明之效果，再加上在鑄模內準確地沿著腔室面，故成形材料不致產生後潛行，可更確實成形同時加飾成為立體形狀。

第五發明係除了第一發明之效果，再加上用以除去不需要部分，故可使成形品之周圍形狀進行美麗的成形同時加飾。

第六發明因全部以纖維質材料構成，故觸感佳。又，在再回收時分餾等並不需要，廢棄時亦容易進行生物分解。

第七發明係除了第四發明之效果，再加上因具有纖維成形品與易成形用紙之一體感，故看不見黏貼。

接著，就本發明之第一實施形態，一面參照圖一面說明。

本發明之成形同時加飾纖維成形品7之製造方法，其構成之方式為：在易成形用紙1的一面上形成微細皺褶，並縮小表觀上之尺寸，在易成形用紙1預先形成圖案2，將該易成形用紙1夾入鑄模，接著夾緊，然後，添加高分子結合材料及水於纖維性主材料，而將捏合而成的混合物作為成形材料5使用，在已加熱的鑄模之腔室內填充該成形材料5，接著，在該鑄模之分離面之間形成0.02至0.50mm之間隙，自該間隙釋放除去該腔室內產生的水蒸氣，將該成形材料5乾燥並固化，接著，進行開模，獲得該易成形用紙1在表面經一體成形而成的纖維成形品6。

首先，在易成形用紙1的一面上形成微細皺褶，並縮小表觀上尺寸，預先在易成形用紙1上形成圖案2並加飾(參照第1圖)。

易成形用紙1方面，係使用其一面形成微細皺褶並縮小表觀上尺寸之物(參照第2圖)。此種構成之易成形用紙1，因立體成形性優異，故在具有立體形狀的纖維成形品6表面進行一體化並積層時，並不產生皺摺或破損等而可漂亮的積層。又，在之後進行之乾燥步驟中，水蒸氣之透過性優異。又，在乾燥步驟中即使因所施加的加熱，用紙本身不會產生變質。

在易成形用紙1方面，進一步具體言之，較佳是使用根據下述之製造方法所獲得之物。亦即，藉由使用一供予收縮裝置，其包含在輥之寬方向以一定間隔，使溝設在周方向的金屬輥及平滑的橡膠輥，將調整紙中水分成為20至50%的濕紙，送紙通過一供予收縮裝置，其包含相對於金屬輥之周邊速率而言，橡膠輥之周邊速率較慢的壓輥，使紙捲筒(paper web)收縮，處理後予以乾燥，而可獲得縱方向及橫方向之斷裂伸長率(breaking elongation)為15至50%的易成形用紙1(參照日本專利3407114號等)。

在成為易成形用紙1之原料的天然紙漿方面，只要是使用針葉樹或闊葉樹的木材紙漿、洋麻(kenaf)或蔗渣(bagasse)等非木材紙漿、舊紙紙漿等通常之製紙用原料，則並無特別限制，而由廣泛使用性等之觀點，較佳為使用木材紙漿。該木材紙漿之打漿度，由延伸特性、強度、抄紙性等觀之，較佳為CSF200至450ml，更佳為CSF250至400ml。天然紙漿之調配率較佳為50%以上。

在此種構成之易成形用紙1上，係以各種印刷法等之處理方法形成圖案2並進行加飾。印刷法方面，可使用凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、孔版印刷法等之手段。又，藉由噴墨印刷法等，不使用印刷版之手段，而亦可形成圖案2。在形成圖案2之油墨方面，著色材料可使用染料或顏料等。圖案2作為油墨層以積層在易成形用紙1上而形成。又，在構成易成形用紙1的纖維上亦可形成圖案2，以使油墨浸染。

此外，利用來自天然材料之物或具有生物分解性之物作為油墨之著色材料或黏合劑，將成形同時加飾纖維成形品7再利用或廢棄時，可更容易進行環境對應。

接著，將易成形用紙1夾入鑄模3內，接著進行夾緊(參照第3圖)。

鑄模3方面，係使用在紙漿射出成形法所使用之物，該紙漿射出成形法之構成為，將使用以獲得纖維成形品6的成形材料5可行注入，藉由加熱將含於成形材料5的水分以水蒸氣排出、除去並予乾燥(參照日本專利2916136號公報、日本專利3084216號公報等)。

因要使易成形用紙1確實地沿著鑄模3之腔室面，故亦可預先將易成形用紙1進行立體成形，成為腔室面之形狀(預備成形)。立體成形可以壓製法等既知手段進行。藉由使易成形用紙1以沿著腔室面配置，在之後進行的成形材料5之填充步驟中，可防止易成形用紙1最後在位在最表面位置側之面使成形材料5潛行(creeping)的不良影響(亦稱為後潛行(rear creeping))。

接著，添加高分子結合材料及水於纖維性主材料並捏合而成的混合物作為成形材料5使用，在已加熱的鑄模3之腔室4內填充該成形材料5(參照第4圖)。

纖維性主材料方面，可使用用到針葉樹或闊葉樹的木材紙漿、洋麻或蔗渣等之非木材紙漿、舊紙紙漿等通常之製紙用原料。又，亦可使用包含紙垃圾、廢紙、綿布、麻、稻穀、豆腐殻、木粉(wood flour)般之天然纖維性之物；及玻璃纖維；以及耐綸、聚丙烯酸、聚酯般之合成樹脂之纖維的任一種，尤其是紙垃圾，舊紙般之紙纖維較適當。此外，由於此種紙纖維之纖維長較短，故在強度為必要的成形品之情形，將其他纖維複合5%至40%，較佳為複合5%至20%時則較具效果，複合之纖維長度，較佳為3mm至10mm。

在高分子結合材料方面，在與纖維性主材料捏合時，對水可溶，或形成低黏度之乳液，在將水進行氣化除去時，較佳為固形狀且成形品之脫模為容易之物，可使用澱粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯醯胺、聚伊康酸、羧甲基纖維素，以及該等共聚物般之水溶性高分子材料，又，即使如尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、酚樹脂、不飽和聚酯般之原來非水溶性的熱硬化性樹脂，其初期縮合物可使用成為水溶液或者乳液之物。

在上述的纖維性主材料，係將添加上述高分子結合材料及水，而經捏合的混合物作為成形材料5。成形材料5之調配比率，例如較佳為使纖維性主材料成為50%至90%、較佳為60%至80%，使高分子結合材料成為10%至50%、較佳為20%至40%，使水成為20%至80%、較佳為30%至70%。

鑄模3之加熱，例如較佳是加熱，以使形成腔室4之模壁面之溫度為120℃至240℃，較佳為160℃至220℃。

接著，在該鑄模3之分離面之間形成0.02至0.50mm之間隙，自該間隙釋放除去該腔室4內產生的水蒸氣，使該成形材料5乾燥並固化。

藉由將成形材料5填充於已加熱的鑄模3之腔室4內，而在捏合時添加的水瞬間被氣化，因其蒸氣壓而使纖維性主材料發泡，同時纖維性主材料，因蒸氣壓而充滿於腔室4內並壓緊於該壁面，故即使壁厚變化大的成形品，亦可以良好的轉印性成形，又，已氣化的水蒸氣，自鑄模3間之間隙被排氣、除去，而快速地進行成形品之固化。易成形用紙1因通氣性優異，故在乾燥步驟中不能妨礙水蒸氣之排出。又，易成形用紙1，由於係由紙漿等耐熱性優異的材料所形成之物，故亦無因乾燥步驟之加熱而產生熔融或變黃等之變質。

接著，開模而可獲得使易成形用紙1在纖維成形品6表面經一體成形的成形同時加飾纖維成形品7(參照第5圖)。

在上述般之成形同時加飾纖維成形品7中，於成形時，在易成形用紙1所形成之圖案2一部分之油墨轉移至鑄模3內，會有在成形同時加飾纖維成形品7表面之圖案2產生細斑之情形(此稱為「色細斑」)。又，藉由將上述般之已轉移圖案2之油墨的鑄模3使用於成形，則該已轉移的圖案3之油墨，會有再轉移至其後成形的成形同時加飾纖維成形品7表面之情形(此稱為「色轉移」)。

在發生此種色細斑或色轉移之情形，設定易成形用紙1之含水量，以藉由成型時鑄模3之熱而抑制易成形用紙1升溫之程度亦為有益。如此是因為色細斑與色轉移，在易成形用紙1之含水量少之情形，是因為藉由在鑄模3內易成形用紙1升溫，而使形成於易成形用紙1之圖案2的油墨溫度上升，並轉移至鑄模3內而產生之故。亦即，藉由使含水量為一定以上，則易成形用紙1之升溫在成型品內被抑制，而可防止對鑄模3內之色轉移。

此種含水量之調整，例如在夾入鑄模3之前，可藉由在可調濕的房間儲存一定時間來進行。

又，易成形用紙1之含水量亦受到易成形用紙1之形狀所影響。亦即，易成形用紙1因伸縮性良好，故因含水量之變化而易於產生伸縮，對成型時之位置對準有極大影響。

因此，較佳為將易成形用紙1之含水量設在5至10%則更具效果。具體言之，在脫離其範圍時，則產生如以下之不良影響。亦即，在超過上限時，由於易成形用紙1因水分而伸長，故易成形用紙1之位置對準精度變差。又，低於下限時，因易成形用紙1收縮，故易成形用紙1之位置對準精度不良。再者，在成型時發生色轉移與色細斑。

此外，本發明所謂易成形用紙1之含水量，係指在以下之意義使用。亦即，相對於含有水分的易成形用紙1之全體重量而言，使易成形用紙1含有之水分重量所佔比率以百分率表示之值。又，易成形用紙1之含水量可以水分計測定。例如，可使用Kett科學研究所股份有限公司製之HK-300系列等。

最後，可依照需要，藉由將纖維成形品6周圍之易成形用紙1之不需要區域，以壓製法，湯姆生法等之方法來除去，而可獲得美麗的成形同時加飾纖維成形品7(參照第6圖)。

如此所得成形同時加飾纖維成形品7，在與纖維成形品6之腔室面接觸之區域，與在易成形用紙1之腔室面接觸區域之間，不致產生高低差，則表面為無高低差平面狀之一體感優異之物。又，纖維成形品6與易成形用紙1，因氫結合而堅固地密接，故沒有必要使用黏結劑等，而可予以一體化。又，易成形用紙1與纖維成形品6均係由紙漿等纖維質材料所形成之物，其有獨特的柔軟觸感。再者，即使再利用時或廢棄時，由於均由紙漿等之纖維質材料所形成之物，故成為其處理極為容易的環境友善型之製品。

[實施例] 《實施例1》

在包含紙漿100%之易成形用紙(Cartiere Cariolaro公司製)的一面上形成微細皺褶，並在易成形用紙之單面使用噴墨印表機形成圖案。將該易成形用紙，預先壓製成形成為成形品形狀，並沿著鑄模之腔室面成形成為立體形狀。

又，使用麻與楮作為纖維性主材料，使用澱粉作為高分子結合材料，再添加水予以捏合，獲得成形材料。

在加熱至155至170℃的紙漿注射用鑄模之腔室面中，固定上述易成形用紙，予以夾緊並填充上述成形材料。接著在鑄模之分離面形成0.20mm之間隙，釋放除去水蒸氣1至2分鐘使成形材料乾燥並固化。

接著，予以開模，獲得使易成形用紙經一體化的纖維成形品，將易成形用紙之周圍形狀等以湯姆生模進行沖切除去，獲得成形同時加飾纖維成形品。

如此所得成形同時加飾纖維成形品，經美麗的加飾成為立體形狀之物。在易成形用紙並無皺褶或破損，則使易成形用紙與纖維成形品經堅固地一體化之物，在接合處亦無高低差而為美麗之物。

《實施例2》

在包含紙漿100%之易成形用紙(Cartiere Cariolaro公司製)的一面上形成微細皺褶，並在易成形用紙之單面，使用套版印刷形成圖案。接著，在設定為室溫25℃、濕度50%的室內，安置該易成形用紙5小時，設定易成形用紙之含水量為10%。接著，預先壓製成形成為成形品形狀，並沿著鑄模之腔室面成形成為立體形狀。

又，使用麻與楮作為纖維性主材料，使用澱粉作為高分子結合材料，添加水進行捏合，獲得成形材料。

在加熱至155至170℃的紙漿注射用鑄模之腔室面，固定上述易成形用紙，予以夾緊，並填充上述成形材料。接著，在鑄模之分離面形成0.20mm間隙，釋放除去水蒸氣1分鐘，使成形材料乾燥並固化。

接著，予以開模，獲得易成形用紙經一體化的纖維成形品，以湯姆生模沖切除去易成形用紙之周圍形狀等，獲得成形同時加飾纖維成形品。

重複上述步驟二次，獲得二個成形同時加飾纖維成形品。

如此所得第一個成形同時加飾纖維成形品，成形同時加飾纖維成形品表面之花紋，係無色細斑之美麗的物品。又，第二個成形同時加飾纖維成形品，亦在成形同時加飾纖維成形品表面，為無色轉移的美麗的物品。

《比較例1》

在包含紙漿100%的易成形用紙(Cartiere Cariolaro公司製)的一面上形成微細皺褶，並在易成形用紙之單面，使用套版印刷機形成圖案。接著，在設定於室溫15℃、濕度29%之室內安置該易成形用紙5小時，將易成形用紙之含水量設在3%。接著，預先壓製成形成為成形品形狀，並在沿著鑄模之腔室面成形成為立體形狀。

又，使用麻與楮作為纖維性主材料，使用澱粉作為高分子結合材料，再添加水予以捏合，獲得成形材料。

在加熱至155至170℃的紙漿注射用鑄模之腔室面，固定上述易成形用紙，予以夾緊，並填充上述成形材料。接著，在鑄模之分離面形成0.20mm之間隙，釋放除去水蒸氣1分鐘，使成形材料乾燥並固化。

接著，予以開模，獲得易成形用紙經一體化的纖維成形品，以湯姆生模沖切除去易成形用紙之周圍形狀等，獲得成形同時加飾纖維成形品。

重複二次上述步驟，獲得二個成形同時加飾纖維成形品。

如此所得第一個成形同時加飾纖維成形品，在成形同時加飾纖維成形品表面之花紋產生色細斑。又，在第二個成形時，轉移至鑄模的第一個成形同時加飾纖維成形品之花紋之油墨，在第二次成形同時加飾纖維成形品表面再轉移，而產生色轉移。又，由於第一個、第二個均使易成形用紙收縮，故呈現位置對準精度不良的成形同時加飾纖維成形品。

[產業上可利用性]

本發明係關於成形同時加飾纖維成形品及其製造方法，尤其是關於可美麗的加飾之成形同時加飾纖維成形品及其製造方法。

1．．．易成形用紙

2．．．圖案

3．．．鑄模

4．．．腔室

5．．．成形材料

6．．．纖維成形品

7．．．成形同時加飾纖維成形品

第1圖表示使用於本發明的易成形用紙一例之剖面圖。

第2圖表示使用於本發明的易成形用紙的一面上所形成之微細皺褶一例的照片。

第3圖表示本發明一實施例之剖面圖。

第4圖表示本發明一實施例之剖面圖。

第5圖表示本發明一實施例之剖面圖。

第6圖表示本發明一實施例之立體圖。

1．．．易成形用紙

3．．．鑄模

4．．．腔室

Claims (7)

1. 一種成形同時加飾纖維成形品之製造方法，其特徵為在易成形用紙(easily moldable paper)之一面上形成微細皺褶，並縮小表觀上之尺寸，並在該易成形用紙上預先形成圖案並予加飾，將該易成形用紙夾入鑄模，接著予以夾緊(clamping)，然後將添加高分子結合材料及水於纖維性主材料並予捏合而成的混合物作為成形材料使用，在已加熱的鑄模腔室內填充該成形材料，其中高分子結合材料包含水溶性高分子材料、或熱硬化性樹脂之中初期縮合物成為水溶液或者乳液之材料的任一種，接著，在該鑄模分離面之間，形成0.02至0.50mm之間隙，自該間隙釋放除去在該腔室內產生的水蒸氣，使該成形材料乾燥並固化，然後，予以開模(opening)，獲得該易成形用紙在表面經一體成形而成的纖維成形品。
2. 如申請專利範圍第1項之成形同時加飾纖維成形品之製造方法，其中夾入該鑄模前之該易成形用紙，其含水量係設定為可抑制在該鑄模內之升溫。
3. 如申請專利範圍第2項之成形同時加飾纖維成形品之製造方法，其中夾入該鑄模前，該易成形用紙之含水量為5至10%。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之成形同時加飾纖維成形品之製造方法，其中經形成該圖案之該易成 形用紙，係以沿著該鑄模之該腔室面形狀，而預備成形成為立體形狀。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之成形同時加飾纖維成形品之製造方法，其中在開模後，沿著該纖維成形品之周圍形狀，除去不需要的該易成形用紙。
6. 一種成形同時加飾纖維成形品，其係以如申請專利範圍第1項之成形同時加飾纖維成形品之製造方法所得之成形同時加飾纖維成形品，其特徵為在纖維成形品之表面積層易成形用紙，其中該易成形用紙係在一面上形成微細皺褶，並使表觀上之尺寸縮小，且該易成形用紙係經加飾之物。
7. 如申請專利範圍第6項之成形同時加飾纖維成形品，其中在該纖維成形品之與腔室面接觸之區域、與該易成形用紙之與腔室面接觸之區域之間無高低差。