WO2022138563A1 - パルプモールド成形品及びその製造方法 - Google Patents

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WO2022138563A1
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pulp
molded product
mold
slurry
layer
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PCT/JP2021/047034
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Inventor
萌 石井
Original Assignee
凸版印刷株式会社
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D1/00—Containers having bodies formed in one piece, e.g. by casting metallic material, by moulding plastics, by blowing vitreous material, by throwing ceramic material, by moulding pulped fibrous material, by deep-drawing operations performed on sheet material
    • B65D1/34—Trays or like shallow containers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21J—FIBREBOARD; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM CELLULOSIC FIBROUS SUSPENSIONS OR FROM PAPIER-MACHE
    • D21J3/00—Manufacture of articles by pressing wet fibre pulp, or papier-mâché, between moulds

Definitions

  • the present invention relates to a pulp molded product.
  • paper containers are being used instead of plastic containers and metal containers for storing toiletry products, beverages and foods.
  • a liquid paper container such as a milk container
  • gable top paper container which is made of paperboard coated with polyethylene resin on both sides of the paper and has a gable roof type at the upper part.
  • such paper containers also contribute to environmental conservation such as easy recycling and incineration when disposing of them. Therefore, paper containers are widespread in various fields.
  • a pulp mold that manufactures a molded product from a slurry containing pulp and water.
  • the pulp in the slurry is generally deposited on a mold to form a pulp layer, the pulp layer is dehydrated and then dried in a furnace.
  • the molded product obtained by this technique that is, the pulp molded product, is excellent in heat resistance, cold resistance, moisture absorption and desorption, etc., which are the characteristics of the physical properties of the paper-based packaging material, and is a paper tray for food. It has come to be widely used as a fixed cushioning material for containers and fruits (Patent Document 1).
  • pulp-molded products have irregularities on the surface with large height differences. Such pulp-molded products are not suitable for containers that require cosmetic appearance, and it is difficult to form a printing layer or a coating layer.
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of producing a pulp molded product having excellent surface properties.
  • a pulp molded product having a region having an arithmetic mean roughness Ra of 50 ⁇ m or less on the surface.
  • a slurry containing pulp having an average fiber length of less than 3.0 mm and water is prepared, and the pulp is deposited on a three-dimensional shape molding to form a pulp layer.
  • a pulp mold comprising dehydrating the pulp layer to obtain an intermediate molded product, and sandwiching the undried intermediate molded product between a male mold and a female mold and heating while pressurizing.
  • a method for manufacturing a molded product is provided.
  • arithmetic mean roughness Ra is a surface texture parameter defined by JIS B0601: 2013.
  • the “average fiber length” is defined by JIS P8226-2: 2011, and is a length-weighted average fiber length LL measured by an optical automatic analysis method.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a manufacturing apparatus that can be used for manufacturing a pulp molded product according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a pulp layer forming step in pulp molding using the apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of a pulp layer formed on a paper mold.
  • FIG. 4 is a diagram showing a dehydration step in pulp molding using the apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing a process of transporting a pulp layer in pulp molding using the apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a diagram showing a hot pressing process in pulp molding using the apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a manufacturing apparatus that can be used for manufacturing a pulp molded product according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a pulp layer forming step in pulp molding using the apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-section
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of a pulp molded product obtained by a hot pressing process.
  • FIG. 8 is a diagram showing a transfer process of a pulp molded product in pulp molding using the apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 9 is a diagram showing a state in which the transfer process of FIG. 8 is completed.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a manufacturing apparatus that can be used for manufacturing a pulp molded product according to an embodiment of the present invention.
  • the manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a support 10, a first station 20, a second station 30, and a third station 40.
  • the support 10 includes a frame body and a rail installed on the frame body.
  • the first station includes a container 210, an elevating device 220, a cover body 230, an abstract 240, a moving device 250, an elevating device 260, and an upper die 270.
  • the container 210 is installed inside the frame of the support 10.
  • the container 210 is open at the top.
  • the container 210 contains the slurry S containing pulp and water.
  • the elevating device 220 is attached to the frame of the support 10 above the container 210.
  • the elevating device 220 includes, for example, a hydraulic cylinder.
  • the elevating device 220 supports the cover body 230.
  • the elevating device 220 can elevate the cover body 230 at the position of the opening of the container 210.
  • the cover body 230 is a hollow body having an opening at the top.
  • a pump (not shown) is connected to the cover body 230.
  • the abstract 240 is fixed to the opening of the cover 230. Specifically, the abstract 240 is fixed to the opening of the cover 230 so that the space adjacent to one of the surfaces is surrounded by the abstract 240 and the cover 230.
  • Extract type 240 is a type having liquid permeability.
  • the abstract 240 has a three-dimensional shape. That is, the abstract 240 has one or more convex portions and / or one or more concave portions on the surface on which the pulp is deposited. Specifically, the outer surface of the draft 240, that is, the back surface of the surface adjacent to the space, has a shape corresponding to the pulp molded product.
  • the abstract 240 is a male type with a protruding upper surface.
  • the papermaking 240 is provided, for example, on a papermaking body having a large number of through holes and an outer surface having a shape corresponding to a pulp molded product, and on the outer surface of the papermaking body along the outer surface. Includes the reticular formation.
  • the main body of the abstract is made of a hard material such as metal.
  • the moving device 250 can move between the first station 20 and the second station 30 along the rail of the support 10.
  • the moving device 250 includes, for example, a motor as a power source.
  • the moving device 250 is equipped with an elevating device 260, which can be transferred between the first station 20 and the second station 30.
  • the elevating device 260 is attached to the moving device 250 as described above.
  • the elevating device 260 includes, for example, a hydraulic cylinder.
  • the elevating device 260 supports the upper die 270.
  • the elevating device 260 can elevate the upper die 270.
  • the upper mold 270 is a holder in which a pulp layer described later is sandwiched between the paper mold 240 and the pulp layer and the pulp layer is held by a vacuum adsorption type.
  • the upper mold 270 is made of a hard material such as metal.
  • the lower surface of the upper mold 270 has a shape corresponding to the outer surface of the abstract 240.
  • the upper mold 270 is a female mold having a concave lower surface.
  • the upper die 270 has, for example, a large number of through holes having one end open on the lower surface and the other end connected to the pump.
  • the second station 30 is provided in the vicinity of the first station 20.
  • the second station 30 includes a table 310, a lower die 320, a moving device 330, a press device 340, and an upper die 350.
  • the platform 310 is installed inside the frame of the support 10.
  • a lower mold 320 is installed on the table 310.
  • the lower mold 320 is a mold having gas and / or liquid permeability.
  • the lower mold 320 is made of a hard material such as metal.
  • the lower mold 320 has a shape whose upper surface corresponds to the outer surface of the paper mold 240.
  • the lower mold 320 is a male mold with a protruding upper surface.
  • the lower mold 320 has, for example, a large number of through holes, and the surface having a shape corresponding to the outer surface of the abstract 240 is smooth.
  • the moving device 330 can move between the second station 30 and the fourth station (not shown) along the rail of the support 10.
  • the mobile device 330 includes, for example, a motor as a power source.
  • the locking mechanism may restrict the movement in the up-down, left-right, and front-back directions.
  • the moving device 330 is equipped with a pressing device 340, which can be transferred between the second station 30 and the fourth station.
  • the press device 340 is attached to the moving device 330 as described above.
  • the press device 340 includes, for example, a hydraulic cylinder.
  • the press device 340 supports the upper die 350.
  • the press device 340 can raise and lower the upper die 350.
  • the upper mold 350 is a mold that does not have gas permeability and liquid permeability.
  • the upper mold 350 is made of a hard material such as metal.
  • the lower surface of the upper mold 350 has a shape corresponding to the outer surface of the paper mold 240.
  • the upper mold 350 is a female mold having a concave lower surface.
  • the upper mold 350 has a smooth surface having a shape corresponding to the outer surface of the paper mold 240.
  • the second station 30 further includes a heater and a pump (neither is shown).
  • the heater heats at least one of the lower mold 320 and the upper mold 350.
  • the pump is connected to the lower space of the lower mold 320.
  • the third station 40 is provided in the vicinity of the second station 30.
  • the third station 40 includes a table 410, a moving device 420, an elevating device 430, and a holder 440.
  • the stand 410 is installed inside the frame of the support 10.
  • a pulp molded product is arranged on the table 410.
  • the moving device 420 can move between the second station 30 and the third station 40 along the rail of the support 10.
  • the mobile device 420 includes, for example, a motor as a power source.
  • the moving device 420 is equipped with an elevating device 430, which can be transferred between the second station 30 and the third station 40.
  • the elevating device 430 is attached to the moving device 420 as described above.
  • the elevating device 430 includes, for example, a hydraulic cylinder.
  • the elevating device 430 supports the holder 440.
  • the elevating device 430 can elevate and elevate the holder 440.
  • the holder 440 is a holder that holds a pulp-molded product, which will be described later, by a vacuum suction type.
  • the lower surface of the holder 440 has a shape corresponding to the outer surface of the abstract 240.
  • the holder 440 has a shape in which the lower surface is recessed.
  • the holder 440 has, for example, a large number of through holes at one end open on the underside and the other end connected to the pump.
  • a pulp molded product is manufactured using the above-mentioned manufacturing apparatus 1. This will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
  • FIG. 2 is a diagram showing a pulp layer forming step in pulp molding using the apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an example of a pulp layer formed on a paper mold.
  • FIG. 4 is a diagram showing a dehydration step in pulp molding using the apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing a process of transporting a pulp layer in pulp molding using the apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a diagram showing a hot pressing process in pulp molding using the apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of a pulp molded product obtained by a hot pressing process.
  • FIG. 8 is a diagram showing a transfer process of a pulp molded product in pulp molding using the apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 9 is a diagram showing a state in which the transfer process of FIG. 8 is completed.
  • the slurry S is prepared.
  • the slurry S contains pulp and water.
  • Slurry S is a suspension in which pulp is dispersed in water and has a high viscosity.
  • pulp there are no particular restrictions on the type of pulp used in the slurry S.
  • the pulp it is preferable to use chemical pulp.
  • the pulp include coniferous bleached kraft pulp (NBKP) or unbleached kraft pulp (NUKP) and broadleaf bleached kraft pulp (LBKP) or unbleached kraft pulp (LUKP), which are usually used as raw material pulp in papermaking.
  • Wood pulp such as, and non-wood pulp such as straw, cotton, kenaf, bamboo and sugar cane can be used alone or in admixture of two or more at any ratio.
  • Pulp has an average fiber length of less than 3.0 mm.
  • the average fiber length is preferably 1.7 mm or less.
  • the pulp tends to agglomerate in the slurry.
  • the pulp layer is dried in the hot pressing process while maintaining the unevenness derived from the agglomeration on the surface. Therefore, a pulp molded product obtained by using a pulp having a long average fiber length cannot have a region having a small arithmetic mean roughness Ra on the surface.
  • the pulp molded product obtained by using pulp having a short average fiber length and sequentially carrying out the steps described later may have a region having a small arithmetic mean roughness Ra on the surface.
  • the average fiber length of pulp is preferably 0.5 mm or more, more preferably 0.7 mm or more.
  • a hot pressing process is performed on the undried pulp layer. That is, the heat pressing step is carried out on the pulp layer having a large water content. Therefore, if the average fiber length of the pulp is too short, the water evaporation rate tends to be uneven in the hot pressing process, and uneven shrinkage occurs during drying, which may cause wrinkles, cracks, or a decrease in strength. ..
  • the average fiber length of pulp can be adjusted by any method, for example, by mechanical treatment such as beating or crushing.
  • the pulp content of the slurry S is preferably in the range of 0.01 to 3.0% by mass, more preferably in the range of 0.01 to 0.5% by mass. When the pulp content is low, it is difficult to achieve high productivity. If the pulp content is high, the variation in the thickness of the pulp layer may be large.
  • Slurry S can further contain additives.
  • additives an organic polymer, inorganic particles, or a combination thereof can be used.
  • the ratio of the additive to the total of the pulp and the additive is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less. That is, the ratio of pulp to the total solid content contained in the slurry S is preferably 90% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more.
  • the slurry S is supplied into the container 210.
  • the cover body 230 is lowered by the elevating device 220 to position the upper surface of the papermaking 240 sufficiently below the liquid level of the slurry S.
  • the pump is driven to reduce the pressure in the space surrounded by the cover body 230 and the draft 240. This creates a flow of slurry S across the paper mold 240 and deposits pulp on the paper mold 240.
  • the pulp layer MP1 is formed on the abstract 240.
  • the cover body 230 is raised by the elevating device 220 so that the lower portion of the draft 240 is sufficiently above the liquid level of the slurry S.
  • the pulp layer MP1 is dehydrated under reduced pressure.
  • the elevating device 260 is driven to lower the upper die 270 until the lower surface thereof contacts the pulp layer MP1.
  • the pulp layer MP1 is not drawn in FIG. This dehydration step is performed without heating either the upper mold 270 or the abstract mold 240.
  • the depressurization time in the dehydration step is preferably in the range of 1 to 60 seconds, and more preferably in the range of 1 to 10 seconds.
  • the water content of the pulp layer MP1 immediately after dehydration is preferably in the range of 40 to 90% by mass, and more preferably in the range of 50 to 70% by mass. If the water content is low, the in-plane in-plane movement of the fibers in the pulp layer may be inadequate in the hot pressing process. If the water content is high, the fibers move in the in-plane direction in the pulp layer excessively in the hot pressing process, or within the period from the end of the dehydration process to the start of the hot pressing process. In, the shape retention of the pulp layer MP1 may be insufficient.
  • the pump After stopping the depressurization of the space and the pressurization, the pump is driven to adsorb and hold the pulp layer MP1 on the upper mold 270. The suction by the pump and the upper die 270 does not cause further dehydration of the pulp layer MP1.
  • the elevating device 260 is driven in a state where the pulp layer MP1 is adsorbed and held on the upper mold 270 to raise the upper mold 270 as shown in FIG. As a result, the pulp layer MP1 is peeled off from the paper mold 240.
  • the moving devices 250 and 330 are driven to move the press device 340 and the upper die 350 from the second station 30 to the fourth station, and the elevating device 260 and the upper die 270 are moved as shown in FIG. Move from 1 station 20 to 2nd station 30.
  • the elevating device 260 is driven to lower the upper die 270 until the pulp layer MP1 comes into contact with the lower die 320.
  • the suction by the pump and the upper mold 270 is stopped, and the pulp layer MP1 is released from the upper mold 270.
  • the elevating device 260 is driven to raise the upper die 270. In this way, the pulp layer MP1 is transferred from the first station 20 to the second station 30, and the pulp layer MP1 is placed on the lower mold 320.
  • the moving devices 250 and 330 are driven to move the elevating device 260 and the upper die 270 from the second station 30 to the first station 20, and the press device 340 and the upper die 350 are moved. Move from the 4th station to the 2nd station 30.
  • the press device 340 is driven to lower the upper die 350 as shown in FIG.
  • the pulp layer MP1 sandwiched between the upper mold 350 and the lower mold 320 is pressed.
  • the heater is driven to heat the pulp layer MP1.
  • the pump is driven to suck and remove water and / or water vapor from the space sandwiched between the upper mold 350 and the lower mold 320.
  • the surface shape of the pulp layer MP1 is adjusted, and the pulp layer MP1 is densified and dried.
  • the pulp molded product MP2 shown in FIG. 7 is obtained.
  • the water content of the pulp layer MP1 immediately before the start of this hot pressing step is substantially equal to the water content of the pulp layer MP1 immediately after the completion of the dehydration step.
  • the pressing pressure is preferably 0.1 MPa or more, more preferably 0.3 MPa or more. If the press pressure is low, it may not be possible to obtain a pulp-molded product MP2 having a region having a small arithmetic mean roughness Ra on the surface.
  • the press pressure is preferably 1.5 MPa or less, more preferably 1.0 MPa or less. If the press pressure is excessively high, the thickness of the pulp molded product MP2 tends to vary.
  • the heating temperature of the pulp layer MP1 that is, the temperature of the upper mold 350 or the lower mold 320 heated by the heater is preferably in the range of 120 to 250 ° C, and is in the range of 150 to 210 ° C. It is more preferable to be in.
  • the heating temperature is low, it takes a long time to dry the pulp layer MP1.
  • the heating temperature is increased, the shrinkage of the pulp layer MP1 due to drying becomes larger, and as a result, the strain in the pulp molded product MP2 may become larger.
  • heating by the heater may be performed only on one of the upper mold 350 and the lower mold 320, or may be performed on both.
  • heating by the heater is performed only on one of the upper mold 350 and the lower mold 320, their temperatures become almost equal due to heat conduction from one to the other. Therefore, in any case, the drying of the pulp layer MP1 proceeds almost simultaneously over its entire thickness. Therefore, the pulp molded product MP2 does not have distortion due to the difference in drying speed.
  • the pressing time in the hot pressing step is preferably in the range of 10 to 300 seconds, more preferably in the range of 20 to 200 seconds, although it depends on the heating temperature, the shape of the molded product, and the like.
  • the moving devices 330 and 420 are driven to move the press device 340 and the upper die 350 from the second station 30 to the fourth station, and the elevating device 430 and the holder 440 are moved as shown in FIG. 3 Move from station 40 to second station 30.
  • the elevating device 430 is driven to lower the holder 440 until the holder 440 comes into contact with the pulp molded product MP2.
  • the pump is driven to adsorb and hold the pulp molded product MP2 on the holder 440.
  • the elevating device 430 is driven in a state where the pulp molded product MP2 is adsorbed and held by the holder 440 to raise the holder 440.
  • the moving devices 330 and 420 are driven to move the elevating device 430 and the holder 440 from the second station 30 to the third station 40, and the press device 340 and the upper die 350 are moved. Move from the 4th station to the 2nd station 30.
  • the suction by the pump and the holder 440 is stopped, and the pulp molded product MP2 is released from the holder 440.
  • the pulp molded product MP2 is transferred from the second station 30 to the third station 40, and the pulp molded product MP2 is placed on the table 410.
  • the pulp molded product MP2 is manufactured.
  • the pulp molded product MP2 is subjected to post-treatment, for example, printing such as pattern printing and plain printing, coating, or a combination thereof.
  • the coating layer formed by the post-treatment may be, for example, a layer containing a chemical that imparts water resistance or oil resistance, a layer filled with a material that imparts heat insulating properties, a layer foamed by a foaming agent, or a combination thereof. be.
  • the pulp molded product MP2 obtained by the above method has excellent surface properties. The reason for this will be described below.
  • the pulp layer When drying using an oven instead of the hot pressing process, the pulp layer has irregularities with a large height difference due to its shrinkage. Also, in such a method, the pulp layer is not sufficiently densified and therefore the pulp molded article has high porosity. Therefore, in this case, it is not possible to produce a pulp-molded product having excellent surface properties.
  • the height difference of the unevenness generated on the surface due to the drying is thereafter. It can be made smaller by humidification and hot pressing.
  • the porosity can be reduced by humidification and hot pressing.
  • the height difference of the unevenness generated on the surface due to drying using an oven is very large, it cannot be sufficiently reduced by the subsequent humidification and heat pressing treatment. Further, even if humidification and hot pressing are performed after drying, it is difficult to sufficiently reduce the porosity.
  • the pulp layer MP1 is dried in the hot pressing step. That is, in the above method, after the dehydration step, the hot pressing step is carried out without going through the drying step. Then, as the pulp, a pulp having an average fiber length within the above-mentioned range is used.
  • the drying process is not performed before the hot pressing process, the surface of the pulp layer MP1 does not have large irregularities due to the height difference.
  • the upper mold 350 and the lower mold 320 prevent the pulp layer MP1 from being deformed due to drying. Further, since the hot pressing step is performed on the pulp layer MP1 having a high water content and the average fiber length of the pulp within the above-mentioned range, the movement of the fibers in the pulp layer MP1 in the in-plane direction is appropriate. Can occur in.
  • the pulp layer MP1 can be densified without causing variation in thickness.
  • a pulp-molded product MP2 having excellent surface properties Specifically, a pulp-molded product MP2 having a region having an arithmetic mean roughness Ra of 50 ⁇ m or less on the surface can be obtained. Such a pulp-molded product MP2 is excellent in cosmeticity, and it is easy to form a printing layer and a coating layer.
  • the arithmetic mean roughness Ra is preferably 40 ⁇ m or less. Further, although there is no lower limit value for this arithmetic mean roughness Ra, it is usually 20 ⁇ m or more.
  • the entire surface of the pulp molded product MP2 may have the above-mentioned surface texture, or only a part of the surface may have the above-mentioned surface texture.
  • only the region including the portion to be post-processed such as printing may have the above-mentioned surface texture, and the other regions may not have the above-mentioned surface texture.
  • one surface of the pulp molded product MP2 may have the above-mentioned surface texture, and the back surface thereof may not have the above-mentioned surface texture.
  • Such a structure can be realized, for example, by differentiating the surface texture between a part of the surface of the upper mold 350 and the lower mold 320 in contact with the pulp layer MP1 and another region.
  • the standard deviation of the basis weight of the pulp molded product MP2 is preferably less than 30 g / m 2 , more preferably 25 g / m 2 or less, and further preferably 20 g / m 2 or less.
  • the lower limit of this standard deviation is zero, 5 g / m 2 according to one example, 8 g / m 2 according to another example, and 10 g / m 2 according to another example.
  • the standard deviation of the basis weight of the pulp molded product MP2 is a value obtained by the following method.
  • test pieces each having a strip shape having a width of 15 mm and a length of 40 mm are cut out from a plurality of regions of the pulp molded product MP2 located in a certain plane.
  • mass of these test pieces is measured.
  • basis weight is calculated from the mass and the area (600 mm 2 ). From the basis weight obtained in this way, the standard deviation is calculated.
  • test pieces are cut out from a plurality of regions of the pulp molded product MP2 located in different planes in the same manner as above.
  • the mass is measured and the basis weight and its standard deviation are calculated.
  • pulp-molded MP2 has yet another surface, cut out the test piece, measure the mass, and calculate the basis weight and its standard deviation for each of the remaining surfaces in the same manner as above. conduct. Then, the maximum value of these standard deviations is taken as the standard deviation of the basis weight of the pulp molded product MP2.
  • the present inventors can produce a pulp molded product MP2 having a small standard deviation of basis weight. , I think it is due to the following reasons.
  • the pulp molded product can also be manufactured, for example, by the method described below (hereinafter referred to as a second method).
  • a female mold is prepared as an abstract mold.
  • This paper-making mold has a large number of through-holes and a paper-making body whose upper surface is recessed in a shape corresponding to a pulp-molded product, and a net body provided along the inner surface of the paper-making body. And include.
  • a slurry containing pulp and water is supplied into the cavity of the paper mold, and the inside of the paper mold is filled with the slurry. Further, the supply of the slurry into the mold is continued to deposit pulp on the formation. The slurry is supplied into the paper mold so that the slurry in the paper mold is in a pressurized state.
  • the supply of slurry into the draft was stopped. Subsequently, the water remaining in the paper mold is discharged from the paper mold. For example, air is press-fitted into the die and the water remaining in the die is discharged from the die.
  • the pulp layer is dehydrated by pressing the pulp layer with the abstract mold and the male mold. This dehydration step is performed without heating either the upper mold or the abstract mold.
  • the water content of the pulp layer immediately after dehydration is the same as the water content of the pulp layer MP1 immediately after dehydration in the first method.
  • the pulp layer is adsorbed and held on the upper mold, and the upper mold is raised in this state. As a result, the pulp layer is peeled off from the die.
  • a pulp layer is sandwiched between the upper and lower molds for hot pressing, and the pulp layer between them is pressed.
  • the heater is driven to heat the pulp layer.
  • the pump is driven to suck and remove water and / or water vapor from the space sandwiched between the upper mold and the lower mold.
  • a pulp molded product is obtained as described above.
  • a flow of slurry circulating in the die can be generated in the period from the start of supplying the slurry into the die until the inside of the die is completely filled with the slurry.
  • This circulating flow can prevent pulp from settling.
  • the second method since it is necessary to fill the inside of the paper with slurry, it is not possible to adopt a structure in which water is quickly discharged. Therefore, after the inside of the die is completely filled with the slurry, even if the pressure of the slurry is increased, the circulating flow of the slurry that can prevent the settling of the pulp does not occur, and the settling of the pulp in the slurry in the die. Produces.
  • the amount of pulp deposited on the side wall of the draft is larger in the lower part than in the upper part. Then, when the slurry is supplied until a sufficient amount of pulp is deposited above the side wall portion of the paper mold, an excessive amount of pulp is deposited on the bottom of the paper mold. If the pulp is excessively deposited, the amount of pulp deposited will vary widely. For example, there can be a large difference in the amount of pulp deposited in the vicinity of the through holes provided in the main body of the paper and at a position away from them.
  • the second method causes a large variation in the amount of pulp deposited.
  • the fibers may move in-plane within the pulp layer, but the movement of each fiber is limited to a narrow range. That is, the variation in the amount of pulp deposited is not eliminated by the movement of fibers during the hot pressing process. Therefore, according to the second method, it is not possible to manufacture a pulp molded product having a small standard deviation of basis weight.
  • the abstract 240 is installed on the upper part of the cover body 230, and the complex thereof is immersed in the slurry S.
  • the depth of the slurry S is much larger than the height of the draft 240. Therefore, even if the pulp is settled in the slurry S, the pulp concentration does not differ greatly between the position of the upper part of the abstract 240 and the position of the lower part of the abstract 240. Therefore, according to the first method, pulp can be deposited substantially uniformly on the paper mold 240, and a pulp molded product MP2 having a small standard deviation of basis weight can be manufactured.
  • the pulp molded product MP2 has an opening and does not expand in diameter in the direction away from this opening.
  • the pulp molded product MP2 has an opening and is tapered in a direction away from the opening. According to such a shape, the volume of the laminate formed by stacking a plurality of pulp molded products MP2 can be reduced.
  • the pulp layer MP1 is sandwiched between one of the upper mold 350 and the lower mold 320 and the elastic body, and this is added. When pressed, the elastic body is deformed. Therefore, sufficient pressure is not applied to the pulp layer MP1, and a pulp molded product having excellent surface properties cannot be obtained.
  • the pulp molded product MP2 is, for example, a container.
  • the pulp molded product MP2 may be an article other than the container.
  • the pulp molded product MP2 may be a three-dimensional molded product, that is, a molded product having a three-dimensional shape, not a one having a two-dimensional shape like a sheet.
  • FIGS. 1 to 9 are for facilitating the understanding of the manufacturing method of the pulp molded product according to the embodiment of the present invention.
  • the method described above can also be carried out using a manufacturing apparatus having another structure.
  • the manufacturing apparatus 1 the upper mold 270 and the upper mold 350 are female molds, and the abstract mold 240 and the lower mold 320 are male molds.
  • the upper mold 270 and the upper mold 350 may be a male type, and the abstract mold 240 and the lower mold 320 may be a female type.
  • the manufacturing apparatus 1 and the manufacturing method can be variously modified.
  • Example 1 Manufacture of pulp molded products (Example 1) A slurry consisting of pulp and water was prepared using pulper. As the pulp, softwood pulp having an average fiber length of 2.3 mm was used. The pulp content of the slurry was 0.3% by mass. Using this slurry, a pulp molded product was produced by the first method described with reference to FIGS. 1 to 9. Here, the dehydration step was performed so that the water content of the pulp layer immediately after dehydration was 65% by mass. The heat pressing step was performed with a heating temperature of 150 ° C., a pressing pressure of 0.5 MPa, and a pressing time of 180 seconds. As described above, the container was manufactured as a pulp molded product.
  • Example 2 A pulp molded product was produced by the same method as in Example 1 except that bamboo pulp having an average fiber length of 1.6 mm was used instead of softwood pulp having an average fiber length of 2.3 mm.
  • Example 3 A pulp molded product was produced by the same method as in Example 1 except that hardwood pulp having an average fiber length of 0.9 mm was used instead of softwood pulp having an average fiber length of 2.3 mm.
  • Example 4 Coniferous pulp with an average fiber length of 2.3 mm was beaten to a Canadian standard freeness of 400 mL CSF (Canadian Standard Freeness) to obtain pulp with an average fiber length of 1.8 mm.
  • a pulp molded product was produced by the same method as in Example 1 except that the above-mentioned pulp having an average fiber length of 1.8 mm was used instead of the softwood pulp having an average fiber length of 2.3 mm.
  • Example 5 A slurry consisting of pulp and water was prepared using pulper.
  • pulper bamboo pulp having an average fiber length of 1.6 mm was used.
  • the pulp content of the slurry was 0.3% by mass.
  • a pulp molded product was produced by the above-mentioned second method.
  • the dehydration step was performed so that the water content of the pulp layer immediately after dehydration was 65% by mass.
  • the heat pressing step was performed with a heating temperature of 150 ° C., a pressing pressure of 0.5 MPa, and a pressing time of 180 seconds.
  • the container was manufactured as a pulp molded product.
  • Example 1 A pulp molded product was produced by the same method as in Example 1 except that softwood pulp having an average fiber length of 3.0 mm was used instead of softwood pulp having an average fiber length of 2.3 mm.
  • Comparative Example 2 A pulp-molded product was produced by the same method as in Example 1 except that the press pressure was set to 0 MPa instead of 0.5 MPa.
  • the arithmetic mean roughness Ra could be reduced by pressing the pulp layer during drying. Further, as is clear from the comparison between Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, when the average fiber length was shortened, the arithmetic mean roughness Ra became smaller. When pulp having an average fiber length of less than 3.0 ⁇ m was used in the first method, the pattern was not chipped, and practically sufficient printability could be achieved. In particular, when pulp having an average fiber length of 1.7 ⁇ m or less was used in the first method, neither chipping nor rubbing occurred in the pattern, and extremely excellent printability could be achieved. Further, as is clear from the comparison between Example 1 and Example 5, according to the first method, the standard deviation of the basis weight could be reduced as compared with the second method.

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Abstract

表面性状に優れたパルプモールド成形品を製造可能とする技術を提供する。パルプモールド成形品は、算術平均粗さＲａが５０μｍ以下である領域を表面に有する。パルプモールド成形品の製造方法は、平均繊維長が３．０ｍｍ未満のパルプと水とを含んだスラリーを準備することと、立体形状を有する抄型上に前記パルプを堆積させてパルプ層を形成することと、前記パルプ層を脱水して中間成形品を得ることと、未乾燥の前記中間成形品を雄型と雌型との間に挟んで加圧しながら加熱することとを含む。

Description

パルプモールド成形品及びその製造方法
　本発明は、パルプモールド成形品に関する。
　近年、廃棄物の増加等に関連した環境問題が多発している。これに鑑み、トイレタリー製品、飲料及び食品などの収納には、プラスチック容器や金属容器に代わり、紙製容器が使用されつつある。例えば、牛乳容器等の液体用紙製容器としては、紙の両面にポリエチレン樹脂をコートした板紙からなり、上部が切妻屋根型を有する容器、所謂、ゲーブルトップ紙容器がある。そのような紙製容器は、省資源や省エネルギーに貢献するものであるのに加え、廃棄に際してもリサイクルや焼却し易いなど環境保全に貢献するものである。それ故、紙製容器は、様々な分野で普及している。
　しかしながら、上記のような紙製容器は、板紙を折り曲げ、貼り合わせて成形されるものであることから、製造工程が複雑であり、製造コストが嵩む。また、上記のような紙製容器は、その形状の自由度が低いため、容器の形状に基づく商品の訴求力を充分に発揮できないなどの問題があった。
　紙製容器の形状の自由度を高める手段の１つとして、パルプと水とを含んだスラリーから成形品を製造するパルプモールドがある。パルプモールドでは、一般的に、スラリー中のパルプを抄型上に堆積させてパルプ層を形成し、このパルプ層を脱水し、その後、これを炉内で乾燥させる。この技術によって得られる成形品、即ち、パルプモールド成形品は、紙系包装材の物性面での特徴である、耐熱性、耐寒性及び吸放湿性等に優れており、食品用の紙製トレー容器や果物などの固定緩衝材等として広く使用されるようになってきている（特許文献１）。
日本国特開２００８－２８５１８８号公報
　一般に、パルプモールド成形品は、表面に高低差が大きな凹凸を有している。そのようなパルプモールド成形品は、外観上の美粧性が求められる容器には不向きであり、また、印刷層やコーティング層の形成が困難である。
　本発明は、表面性状に優れたパルプモールド成形品を製造可能とする技術を提供することを目的とする。
　本発明の第１側面によると、算術平均粗さＲａが５０μｍ以下である領域を表面に有するパルプモールド成形品が提供される。
　本発明の第２側面によると、平均繊維長が３．０ｍｍ未満のパルプと水とを含んだスラリーを準備することと、立体形状を有する抄型上に前記パルプを堆積させてパルプ層を形成することと、前記パルプ層を脱水して中間成形品を得ることと、未乾燥の前記中間成形品を雄型と雌型との間に挟んで加圧しながら加熱することとを含んだパルプモールド成形品の製造方法が提供される。
　ここで、「算術平均粗さＲａ」は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３で規定される表面性状パラメータである。また、「平均繊維長」は、ＪＩＳ Ｐ８２２６－２：２０１１で規定され、光学的自動分析法によって測定される長さ加重平均繊維長ＬＬである。
　本発明によれば、表面性状に優れたパルプモールド成形品を製造可能とする技術が提供される。
図１は、本発明の一実施形態に係るパルプモールド成形品の製造に利用可能な製造装置の一例を概略的に示す図である。 図２は、図１の装置を用いたパルプモールド成形におけるパルプ層形成工程を示す図である。 図３は、抄型上に形成されたパルプ層の一例を概略的に示す断面図である。 図４は、図１の装置を用いたパルプモールド成形における脱水工程を示す図である。 図５は、図１の装置を用いたパルプモールド成形におけるパルプ層の搬送工程を示す図である。 図６は、図１の装置を用いたパルプモールド成形における熱プレス工程を示す図である。 図７は、熱プレス工程によって得られるパルプモールド成形品の一例を概略的に示す断面図である。 図８は、図１の装置を用いたパルプモールド成形におけるパルプモールド成形品の搬送工程を示す図である。 図９は、図８の搬送工程を完了した状態を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
　図１は、本発明の一実施形態に係るパルプモールド成形品の製造に利用可能な製造装置の一例を概略的に示す図である。
　図１に示す製造装置１は、支持体１０と、第１ステーション２０と、第２ステーション３０と、第３ステーション４０とを含んでいる。
　支持体１０は、枠体と、その上部に設置されたレールとを含んでいる。
　第１ステーションは、容器２１０と、昇降装置２２０と、カバー体２３０と、抄型２４０と、移動装置２５０と、昇降装置２６０と、上型２７０とを含んでいる。
　容器２１０は、支持体１０の枠体内に設置されている。容器２１０は、上部で開口している。容器２１０は、パルプと水とを含んだスラリーＳを収容している。
　昇降装置２２０は、容器２１０よりも上方で、支持体１０の枠体に取り付けられている。昇降装置２２０は、例えば、油圧シリンダを含む。昇降装置２２０は、カバー体２３０を支持している。昇降装置２２０は、カバー体２３０を、容器２１０の開口部の位置で昇降させ得る。
　カバー体２３０は、上部に開口部を有する中空体である。カバー体２３０には、図示しないポンプが接続されている。
　抄型２４０は、カバー体２３０の開口部に固定されている。具体的には、抄型２４０は、その一方の面と隣接した空間が、抄型２４０とカバー体２３０とによって囲まれるように、カバー体２３０の開口部に固定されている。
　抄型２４０は、液体透過性を有する型である。抄型２４０は、立体形状を有している。即ち、抄型２４０は、パルプが堆積する面に、１以上の凸部及び／又は１以上の凹部を有している。具体的には、抄型２４０の外面、即ち、上記空間と隣接した面の裏面は、パルプモールド成形品に対応した形状を有している。ここでは、抄型２４０は、上面が突き出た雄型である。
　抄型２４０は、例えば、多数の貫通孔が設けられ、外面がパルプモールド成形品に対応した形状を有している抄型本体と、抄型本体の外面上に、この外面に沿うように設けられた網体とを含んでいる。抄型本体は、金属などの硬質材料からなる。
　移動装置２５０は、支持体１０のレールに沿って、第１ステーション２０と第２ステーション３０との間で移動可能である。移動装置２５０は、動力源として、例えば、モータを含んでいる。移動装置２５０には、昇降装置２６０が取り付けられており、これを第１ステーション２０と第２ステーション３０との間で移送し得る。
　昇降装置２６０は、上記の通り、移動装置２５０に取り付けられている。昇降装置２６０は、例えば、油圧シリンダを含む。昇降装置２６０は、上型２７０を支持している。昇降装置２６０は、上型２７０を昇降させ得る。
　上型２７０は、抄型２４０との間に後述するパルプ層を挟み、パルプ層を真空吸着式で保持する保持具である。上型２７０は、金属などの硬質材料からなる。上型２７０の下面は、抄型２４０の上記外面に対応した形状を有している。ここでは、上型２７０は、下面が凹んだ雌型である。上型２７０は、例えば、一端が下面で開口し、他端がポンプに接続された多数の貫通孔を有している。
　第２ステーション３０は、第１ステーション２０の近傍に設けられている。第２ステーション３０は、台３１０と、下型３２０と、移動装置３３０と、プレス装置３４０と、上型３５０とを含んでいる。
　台３１０は、支持体１０の枠体内に設置されている。台３１０上には、下型３２０が設置されている。
　下型３２０は、気体及び／又は液体透過性を有する型である。下型３２０は、金属などの硬質材料からなる。下型３２０は、上面が抄型２４０の上記外面に対応した形状を有している。ここでは、下型３２０は、上面が突き出た雄型である。下型３２０は、例えば、多数の貫通孔を有し、抄型２４０の上記外面に対応した形状を有している面が滑らかである。
　移動装置３３０は、支持体１０のレールに沿って、第２ステーション３０と図示しない第４ステーションとの間で移動可能である。移動装置３３０は、動力源として、例えば、モータを含んでいる。移動装置３３０は、第２ステーション３０に位置している場合には、ロック機構により、上下、左右及び前後方向の移動が規制され得る。また、移動装置３３０には、プレス装置３４０が取り付けられており、これを第２ステーション３０と第４ステーションとの間で移送し得る。
　プレス装置３４０は、上記の通り、移動装置３３０に取り付けられている。プレス装置３４０は、例えば、油圧シリンダを含む。プレス装置３４０は、上型３５０を支持している。プレス装置３４０は、上型３５０を昇降させ得る。
　上型３５０は、気体透過性及び液体透過性を有していない型である。上型３５０は、金属などの硬質材料からなる。上型３５０の下面は、抄型２４０の上記外面に対応した形状を有している。ここでは、上型３５０は、下面が凹んだ雌型である。上型３５０は、抄型２４０の上記外面に対応した形状を有している面が滑らかである。
　第２ステーション３０は、ヒータ及びポンプを更に含んでいる（何れも図示せず）。ヒータは、下型３２０及び上型３５０の少なくとも一方を加熱する。ポンプは、下型３２０の下部空間に接続されている。
　第３ステーション４０は、第２ステーション３０の近傍に設けられている。第３ステーション４０は、台４１０と、移動装置４２０と、昇降装置４３０と、保持具４４０とを含んでいる。
　台４１０は、支持体１０の枠体内に設置されている。台４１０上には、パルプモールド成形品が配置される。
　移動装置４２０は、支持体１０のレールに沿って、第２ステーション３０と第３ステーション４０との間で移動可能である。移動装置４２０は、動力源として、例えば、モータを含んでいる。移動装置４２０には、昇降装置４３０が取り付けられており、これを第２ステーション３０と第３ステーション４０との間で移送し得る。
　昇降装置４３０は、上記の通り、移動装置４２０に取り付けられている。昇降装置４３０は、例えば、油圧シリンダを含む。昇降装置４３０は、保持具４４０を支持している。昇降装置４３０は、保持具４４０を昇降させ得る。
　保持具４４０は、後述するパルプモールド成形品を真空吸着式で保持する保持具である。保持具４４０の下面は、抄型２４０の上記外面に対応した形状を有している。ここでは、保持具４４０は、下面が凹んだ形状を有している。保持具４４０は、例えば、一端が下面で開口し、他端がポンプに接続された多数の貫通孔を有している。
　本発明の一実施形態に係る製造方法では、例えば、上記の製造装置１を用いてパルプモールド成形品を製造する。これについて、図１乃至図９を参照しながら説明する。
　図２は、図１の装置を用いたパルプモールド成形におけるパルプ層形成工程を示す図である。図３は、抄型上に形成されたパルプ層の一例を概略的に示す断面図である。図４は、図１の装置を用いたパルプモールド成形における脱水工程を示す図である。図５は、図１の装置を用いたパルプモールド成形におけるパルプ層の搬送工程を示す図である。図６は、図１の装置を用いたパルプモールド成形における熱プレス工程を示す図である。図７は、熱プレス工程によって得られるパルプモールド成形品の一例を概略的に示す断面図である。図８は、図１の装置を用いたパルプモールド成形におけるパルプモールド成形品の搬送工程を示す図である。図９は、図８の搬送工程を完了した状態を示す図である。
　この方法では、先ず、スラリーＳを準備する。　
　スラリーＳは、上記の通り、パルプと水とを含んでいる。スラリーＳは、パルプが水に分散され、高い粘度を有する懸濁液である。
　スラリーＳに使用するパルプの種類に、特に制限はない。パルプとしては、化学パルプを使用することが好ましい。パルプとしては、例えば、製紙において原料パルプとして通常に使用される、針葉樹の晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）又は未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ）及び広葉樹の晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）又は未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）等の木材パルプや、ワラ、木綿、ケナフ、竹及びサトウキビ等の非木材パルプを、単独で又は２種以上を任意の割合で混合して使用することができる。
　パルプは、平均繊維長が３．０ｍｍ未満である。この平均繊維長は、１．７ｍｍ以下であることが好ましい。
　パルプの平均繊維長が長いと、スラリー中でパルプの凝集を生じ易くなる。その結果、パルプ層は、熱プレス工程において、凝集由来の凹凸を表面に維持したまま乾燥される。それ故、平均繊維長が長いパルプを使用して得られるパルプモールド成形品は、算術平均粗さＲａが小さな領域を表面に有し得ない。
　パルプの平均繊維長を短くすると、スラリー中でパルプの凝集を生じ難くなる。即ち、パルプは短繊維状に分散し易くなるか、又は、パルプの凝集を生じたとしても、大きな凝集体は生じ難くなる。また、パルプの平均繊維長が短いと、熱プレス工程において、パルプ層内での面内方向への繊維の移動が過剰に制限されることはない。それ故、平均繊維長が短いパルプを使用し、後述する工程を順次実施することにより得られるパルプモールド成形品は、算術平均粗さＲａが小さな領域を表面に有し得る。
　パルプの平均繊維長は、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、０．７ｍｍ以上であることがより好ましい。
　この方法では、未乾燥のパルプ層に対して熱プレス工程を実施する。即ち、水分含有量が大きいパルプ層に対して熱プレス工程を実施する。それ故、パルプの平均繊維長が短すぎると、熱プレス工程において、水分蒸発速度のムラが生じ易くなり、乾燥時に偏った収縮が生じることで、皺、亀裂又は強度の低下などの要因となり得る。
　パルプの平均繊維長が長ければ、熱プレス工程において、パルプ層内での乾燥のムラが生じる可能性は低い。それ故、外観上の不良や強度の低下が生じたパルプモールド成形品が製造されるのを防止できる。
　なお、パルプの平均繊維長は、任意の手法により、例えば、叩解や粉砕などの機械的な処理により調節することができる。
　スラリーＳのパルプ含有量は、０．０１乃至３．０質量％の範囲内にあることが好ましく、０．０１乃至０．５質量％の範囲内にあることがより好ましい。パルプ含有量が小さいと、高い生産性を達成することが難しい。パルプ含有量が大きいと、パルプ層の厚さのばらつきが大きくなる可能性がある。
　スラリーＳは、添加剤を更に含むことができる。添加剤としては、有機高分子、無機粒子、又はそれらの組み合わせを使用することができる。パルプと添加剤との合計に占める添加剤の割合は、１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましい。即ち、スラリーＳが含む全固形分に占めるパルプの割合は、９０質量％以上であることが好ましく、９５質量％以上であることがより好ましい。
　次に、スラリーＳを容器２１０内へ供給する。次いで、図２に示すように、昇降装置２２０によりカバー体２３０を下降させて、抄型２４０の上面をスラリーＳの液面よりも十分に下方へ位置させる。この状態でポンプを駆動して、カバー体２３０と抄型２４０とによって囲まれた空間を減圧する。これにより、抄型２４０を横切るスラリーＳの流れを生じさせ、抄型２４０上にパルプを堆積させる。以上のようにして、図３に示すように、抄型２４０上にパルプ層ＭＰ１を形成する。
　次に、ポンプを駆動したまま、図４に示すように、昇降装置２２０によりカバー体２３０を上昇させて、抄型２４０の下部をスラリーＳの液面よりも十分に上方へ位置させる。これにより、パルプ層ＭＰ１を減圧脱水する。次に、昇降装置２６０を駆動して、上型２７０を、その下面がパルプ層ＭＰ１に接触するまで下降させる。なお、図４には、パルプ層ＭＰ１は描いていない。この脱水工程は、上型２７０及び抄型２４０の何れも加熱することなしに行う。
　脱水工程における減圧時間は、１乃至６０秒の範囲内にあることが好ましく、１乃至１０秒の範囲内にあることがより好ましい。
　脱水直後のパルプ層ＭＰ１の水分含有量は、４０乃至９０質量％の範囲内にあることが好ましく、５０乃至７０質量％の範囲内にあることがより好ましい。水分含有量が小さいと、熱プレス工程において、パルプ層内での面内方向への繊維の移動が不十分となる可能性がある。水分含有量が大きいと、熱プレス工程において、パルプ層内での面内方向への繊維の移動が過剰となるか、又は、脱水工程を終了してから熱プレス工程を開始するまでの期間内において、パルプ層ＭＰ１の形状保持性が不十分となる可能性がある。
　上記空間の減圧及び上記の加圧を停止した後、ポンプを駆動して、上型２７０にパルプ層ＭＰ１を吸着保持させる。なお、ポンプと上型２７０とによる吸引は、パルプ層ＭＰ１の更なる脱水を生じさせるものではない。
　次いで、上型２７０にパルプ層ＭＰ１を吸着保持させた状態で昇降装置２６０を駆動して、図１に示すように、上型２７０を上昇させる。これにより、パルプ層ＭＰ１を抄型２４０から剥離する。
　次に、移動装置２５０及び３３０を駆動して、図５に示すように、プレス装置３４０及び上型３５０を第２ステーション３０から第４ステーションへ移動させるとともに、昇降装置２６０及び上型２７０を第１ステーション２０から第２ステーション３０へ移動させる。続いて、昇降装置２６０を駆動して、パルプ層ＭＰ１が下型３２０と接触するまで上型２７０を下降させる。その後、ポンプと上型２７０とによる吸引を停止して、上型２７０からパルプ層ＭＰ１を解放する。次いで、昇降装置２６０を駆動して、上型２７０を上昇させる。このようにして、パルプ層ＭＰ１を第１ステーション２０から第２ステーション３０へ移送するとともに、パルプ層ＭＰ１を下型３２０上に載置する。
　次に、移動装置２５０及び３３０を駆動して、図１に示すように、昇降装置２６０及び上型２７０を第２ステーション３０から第１ステーション２０へ移動させるとともに、プレス装置３４０及び上型３５０を第４ステーションから第２ステーション３０へ移動させる。続いて、プレス装置３４０を駆動して、図６に示すように上型３５０を下降させる。そして、上型３５０と下型３２０とによって、それらの間に挟まれたパルプ層ＭＰ１を加圧する。また、これとともに、ヒータを駆動してパルプ層ＭＰ１を加熱する。更に、これとともに、ポンプを駆動して、上型３５０と下型３２０とによって挟まれた空間から水及び／又は水蒸気を吸引除去する。これにより、パルプ層ＭＰ１の表面形状を整えるとともに、パルプ層ＭＰ１を緻密化及び乾燥させる。以上のようにして、図７に示すパルプモールド成形品ＭＰ２を得る。
　なお、この熱プレス工程を開始する直前におけるパルプ層ＭＰ１の水分含有量は、脱水工程を終了した直後におけるパルプ層ＭＰ１の水分含有量とほぼ等しい。
　この熱プレス工程において、プレス圧は、０．１ＭＰａ以上であることが好ましく、０．３ＭＰａ以上であることがより好ましい。プレス圧が低いと、算術平均粗さＲａが小さな領域を表面に有するパルプモールド成形品ＭＰ２が得られない可能性がある。プレス圧は、１．５ＭＰａ以下であることが好ましく、１．０ＭＰａ以下であることがより好ましい。プレス圧が過剰に高いと、パルプモールド成形品ＭＰ２の厚さにばらつきを生じ易い。
　この熱プレス工程において、パルプ層ＭＰ１の加熱温度、即ち、ヒータによって加熱する上型３５０又は下型３２０の温度は、１２０乃至２５０℃の範囲内にあることが好ましく、１５０乃至２１０℃の範囲内にあることがより好ましい。加熱温度が低いと、パルプ層ＭＰ１の乾燥に長時間を要する。加熱温度を高くすると、乾燥に伴うパルプ層ＭＰ１の収縮がより大きくなり、その結果、パルプモールド成形品ＭＰ２における歪がより大きくなる可能性がある。
　上記の通り、ヒータによる加熱は、上型３５０及び下型３２０の一方に対してのみ行ってもよく、双方に対して行ってもよい。ヒータによる加熱を、上型３５０及び下型３２０の一方に対してのみ行った場合、一方から他方への熱伝導により、それらの温度はほぼ等しくなる。それ故、何れの場合であっても、パルプ層ＭＰ１の乾燥は、その厚さ全体に亘ってほぼ同時に進行する。従って、パルプモールド成形品ＭＰ２には、乾燥速度の相違に起因した歪は生じない。
　熱プレス工程におけるプレス時間は、加熱温度や成形品の形状等にもよるが、１０乃至３００秒の範囲内にあることが好ましく、２０乃至２００秒の範囲内にあることがより好ましい。
　上記の熱プレス工程を終了するに当たり、上型３５０が上昇するようにプレス装置３４０を駆動すると、パルプモールド成形品ＭＰ２は上型３５０から剥離する。
　次に、移動装置３３０及び４２０を駆動して、図８に示すように、プレス装置３４０及び上型３５０を第２ステーション３０から第４ステーションへ移動させるとともに、昇降装置４３０及び保持具４４０を第３ステーション４０から第２ステーション３０へ移動させる。続いて、昇降装置４３０を駆動して、保持具４４０がパルプモールド成形品ＭＰ２と接触するまで保持具４４０を下降させる。その後、ポンプを駆動して、保持具４４０にパルプモールド成形品ＭＰ２を吸着保持させる。
　次いで、保持具４４０にパルプモールド成形品ＭＰ２を吸着保持させた状態で昇降装置４３０を駆動して、保持具４４０を上昇させる。続いて、移動装置３３０及び４２０を駆動して、図９に示すように、昇降装置４３０及び保持具４４０を第２ステーション３０から第３ステーション４０へ移動させるとともに、プレス装置３４０及び上型３５０を第４ステーションから第２ステーション３０へ移動させる。続いて、ポンプと保持具４４０とによる吸引を停止して、保持具４４０からパルプモールド成形品ＭＰ２を解放する。このようにして、パルプモールド成形品ＭＰ２を第２ステーション３０から第３ステーション４０へ移送するとともに、パルプモールド成形品ＭＰ２を台４１０上に載置する。　
　以上のようにして、パルプモールド成形品ＭＰ２を製造する。
　その後、必要に応じて、パルプモールド成形品ＭＰ２に対して、後処理、例えば、絵柄印刷及び無地印刷等の印刷、コーティング、又はそれらの組み合わせを行う。後処理によって形成するコーティング層は、例えば、耐水性や耐油性を付与する薬剤を含んだ層、断熱性を付与する材料が充填された層、発泡剤によって発泡させた層、又はそれらの組み合わせである。後処理を行うことにより、例えば、パルプモールド成形品ＭＰ２の美粧性を更に高めることや、パルプモールド成形品ＭＰ２に新たな機能を付与することができる。
　上記の方法により得られるパルプモールド成形品ＭＰ２は、表面性状に優れている。この理由について、以下に説明する。
　熱プレス工程の代わりに、オーブンを使用した乾燥を行った場合、パルプ層には、その収縮によって、表面に高低差が大きな凹凸を生じる。また、このような方法では、パルプ層は十分に緻密化されず、それ故、パルプモールド成形品は高い多孔度を有する。従って、この場合、表面性状に優れたパルプモールド成形品を製造することはできない。
　脱水工程後に、オーブンを使用した乾燥を行い、この乾燥品を必要に応じて加湿して、これを熱プレス処理に供した場合、乾燥に伴って表面に生じた凹凸の高低差は、その後の加湿及び熱プレス処理によって小さくすることができる。また、加湿及び熱プレス処理によって、多孔度を小さくすることができる。しかしながら、オーブンを使用した乾燥に伴って表面に生じる凹凸の高低差は非常に大きいため、その後の加湿及び熱プレス処理によって十分に小さくすることはできない。また、乾燥後に加湿及び熱プレス処理を行っても、多孔度を十分に低下させることが難しい。
　図１乃至図９を参照しながら説明した方法では、熱プレス工程において、パルプ層ＭＰ１を乾燥させる。即ち、上記の方法では、脱水工程後に、乾燥工程を経ることなしに、熱プレス工程を実施する。そして、パルプとしては、平均繊維長が上述した範囲内にあるものを使用する。
　熱プレス工程前に乾燥工程を行わないので、パルプ層ＭＰ１の表面に、高低差が大きな凹凸を生じることはない。熱プレス工程では、乾燥に伴うパルプ層ＭＰ１の変形を、上型３５０及び下型３２０が防止する。また、熱プレス工程は、水分含有量が高く且つパルプの平均繊維長が上述した範囲内にあるパルプ層ＭＰ１に対して行うので、パルプ層ＭＰ１内での面内方向への繊維の移動が適度に生じ得る。厚さのばらつきを生じることなしに、パルプ層ＭＰ１を緻密化することができる。
　従って、図１乃至図９を参照しながら説明した方法によると、表面性状に優れたパルプモールド成形品ＭＰ２を製造することができる。具体的には、算術平均粗さＲａが５０μｍ以下である領域を表面に有するパルプモールド成形品ＭＰ２が得られる。そのようなパルプモールド成形品ＭＰ２は、美粧性に優れるとともに、印刷層やコーティング層の形成が容易である。
　この算術平均粗さＲａは、４０μｍ以下であることが好ましい。また、この算術平均粗さＲａに下限値はないが、通常は２０μｍ以上である。
　パルプモールド成形品ＭＰ２は、表面の全体が上記の表面性状を有していてもよく、表面の一部の領域のみが上記の表面性状を有していてもよい。例えば、印刷等の後処理を行う部分を含む領域のみが上記の表面性状を有し、他の領域は上記の表面性状を有していなくてもよい。或いは、パルプモールド成形品ＭＰ２の一方の面が上記の表面性状を有し、その裏面は上記の表面性状を有していなくてもよい。そのような構造は、例えば、上型３５０及び下型３２０のパルプ層ＭＰ１と接する面の一部の領域と他の領域とで表面性状を異ならしめることにより実現することができる。
　また、図１乃至図９を参照しながら説明した方法によると、坪量の標準偏差が小さなパルプモールド成形品ＭＰ２を製造することができる。パルプモールド成形品ＭＰ２の坪量の標準偏差は、好ましくは３０ｇ／ｍ２未満であり、より好ましくは２５ｇ／ｍ２以下であり、更に好ましくは２０ｇ／ｍ２以下である。この標準偏差の下限値は、ゼロであり、一例によれば５ｇ／ｍ２であり、他の例によれば８ｇ／ｍ２であり、更に他の例によれば１０ｇ／ｍ２である。
　ここで、パルプモールド成形品ＭＰ２の坪量の標準偏差は、以下の方法によって得られる値である。
　先ず、パルプモールド成形品ＭＰ２のうち、或る面内に位置した複数の領域から、幅が１５ｍｍであり、長さが４０ｍｍの短冊形状を各々が有している９つの試験片を切り出す。次に、これら試験片の質量を測定する。その後、各々の試験片について、その質量と面積（６００ｍｍ２）とから坪量を算出する。このようにして得られた坪量から、その標準偏差を算出する。
　次に、パルプモールド成形品ＭＰ２のうち、別の面内に位置した複数の領域から、上記と同様に、９つの試験片を切り出す。これら試験片についても、質量の測定並びに坪量及びその標準偏差の算出を行う。
　パルプモールド成形品ＭＰ２が更に別の面を有している場合には、残りの面の各々についても、上記と同様に、試験片の切り出し、質量の測定並びに坪量及びその標準偏差の算出を行う。　
　そして、これら標準偏差の最大値を、パルプモールド成形品ＭＰ２の坪量の標準偏差とする。
　本発明者らは、図１乃至図９を参照しながら説明した方法（以下、第１方法と呼ぶ）によると、坪量の標準偏差が小さなパルプモールド成形品ＭＰ２を製造することができるのは、以下の理由によると考えている。
　パルプモールド成形品は、例えば、以下に記載する方法（以下、第２方法と呼ぶ）で製造することもできる。
　第２方法では、先ず、抄型として、雌型を準備する。この抄型は、多数の貫通孔が設けられ、上面がパルプモールド成形品に対応した形状に凹んだ抄型本体と、抄型本体の内面上に、この内面に沿うように設けられた網体とを含んでいる。
　次に、この抄型を、その開口部が上方を向くように設置する。次いで、抄型のキャビティ内へパルプと水とを含んだスラリーを供給して、抄型内をスラリーで満たす。更に、抄型内へのスラリーの供給を継続して、網体上にパルプを堆積させる。抄型内へのスラリーの供給は、抄型内のスラリーが加圧状態になるように行う。
　十分な量のパルプが網体上に堆積した後、抄型内へのスラリーの供給を停止する。続いて、抄型内に残留している水を抄型から排出させる。例えば、抄型内へ空気を圧入して、抄型内に残留している水を抄型から排出させる。
　次に、抄型と雄型である上型とでパルプ層を押圧して、パルプ層を脱水する。この脱水工程は、上型及び抄型の何れも加熱することなしに行う。脱水直後におけるパルプ層の水分含有量は、第１方法における脱水直後におけるパルプ層ＭＰ１の水分含有量と同様とする。
　次いで、上型にパルプ層を吸着保持させ、この状態で上型を上昇させる。これにより、パルプ層を抄型から剥離する。
　次に、パルプ層を吸着保持している上型を、雌型である下型の位置まで移動させる。続いて、パルプ層が下型と接触するまで上型を下降させる。その後、吸引を停止して、上型からパルプ層を解放する。このようにして、パルプ層を下型上に載置する。
　次に、熱プレス用の上型と下型との間にパルプ層を挟み、それらの間のパルプ層を加圧する。また、これとともに、ヒータを駆動してパルプ層を加熱する。更に、これとともに、ポンプを駆動して、上型と下型とによって挟まれた空間から水及び／又は水蒸気を吸引除去する。第２方法では、以上のようにして、パルプモールド成形品を得る。
　第２方法では、抄型内へのスラリーの供給を開始してから抄型内がスラリーで完全に満たされるまでの期間においては、抄型内を循環するスラリーの流れを生じ得る。この循環流は、パルプの沈降を防止し得る。しかしながら、第２方法では、抄型内をスラリーで満たす必要があるため、抄型には、水が速やかに排出される構造を採用することができない。それ故、抄型内がスラリーで完全に満たされた後は、スラリーの圧力を高めても、パルプの沈降を防止できるほどのスラリーの循環流は生じず、抄型内のスラリーにおいてパルプの沈降を生じる。
　その結果、抄型の側壁部に堆積するパルプの量は、上方と比較して、下方においてより多くなる。そして、抄型の側壁部の上方に十分な量のパルプが堆積するまでスラリーを供給すると、抄型の底部には過剰な量のパルプが堆積することになる。パルプを過剰に堆積させると、パルプの堆積量のばらつきが大きくなる。例えば、抄型本体に設けられた貫通孔の近傍とそれらから離れた位置とで、パルプの堆積量に大きな相違を生じ得る。
　このように、第２方法では、パルプの堆積量に大きなばらつきを生じる。熱プレス処理の際には、パルプ層内で繊維が面内方向へ移動し得るが、各繊維の移動は狭い範囲に限られる。即ち、パルプ堆積量のばらつきは、熱プレス処理の際の繊維の移動によって解消されるものではない。それ故、第２方法によると、坪量の標準偏差が小さなパルプモールド成形品を製造することはできない。
　これに対し、第１方法では、カバー体２３０の上部に抄型２４０を設置し、これらの複合体をスラリーＳ中に浸漬させる。スラリーＳの深さは、抄型２４０の高さと比較して遥かに大きい。それ故、スラリーＳにおいてパルプの沈降を生じても、抄型２４０の上部の位置と抄型２４０の下部の位置とで、パルプ濃度は大きくは相違しない。従って、第１方法によると、抄型２４０上にパルプを略均一に堆積させることができ、坪量の標準偏差が小さなパルプモールド成形品ＭＰ２を製造することができる。
　パルプモールド成形品ＭＰ２は、開口部を有し、この開口部から離れる方向へ拡径していない。ここでは、パルプモールド成形品ＭＰ２は、開口部を有し、この開口部から離れる方向へ先細りしている。このような形状によると、複数のパルプモールド成形品ＭＰ２を重ねてなる積層物の体積を小さくすることができる。
　なお、第１方法において、パルプ層ＭＰ１を上型３５０及び下型３２０によって加圧する代わりに、上型３５０及び下型３２０の一方と弾性体との間にパルプ層ＭＰ１を挟んで、これを加圧した場合、弾性体の変形を生じる。それ故、パルプ層ＭＰ１に十分な圧力が加わらず、表面性状に優れたパルプモールド成形品を得ることができない。
　第２方法においても、熱プレス処理に使用する上型及び下型の一方を弾性体とすると、表面性状に優れたパルプモールド成形品を得ることはできない。また、この場合、上記の通り、坪量の標準偏差が大きくなる。
　パルプモールド成形品ＭＰ２は、例えば、容器である。パルプモールド成形品ＭＰ２は、容器以外の物品であってもよい。パルプモールド成形品ＭＰ２は、立体成形品、即ち、シートのように二次元形状を有するものではなく、三次元形状を有する成形品であればよい。
　なお、図１乃至図９は、本発明の一実施形態に係るパルプモールド成形品の製造方法の理解を容易にするためのものである。上述した方法は、他の構造を有する製造装置を使用して実施することも可能である。例えば、製造装置１では、上型２７０及び上型３５０は雌型であり、抄型２４０及び下型３２０は雄型である。上型２７０及び上型３５０は雄型であり、抄型２４０及び下型３２０は雌型であってもよい。このように、上記の製造装置１及び製造方法には、様々な変形が可能である。
　以下に、本発明の具体例を記載する。本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
　＜１＞パルプモールド成形品の製造
　（例１）
　パルパーを用いて、パルプと水とからなるスラリーを調製した。パルプとしては、平均繊維長が２．３ｍｍの針葉樹パルプを使用した。スラリーのパルプ含有量は０．３質量％とした。　
　このスラリーを使用して、図１乃至図９を参照しながら説明した第１方法により、パルプモールド成形品を製造した。ここでは、脱水工程は、脱水直後のパルプ層の水分含有量が６５質量％となるように行った。熱プレス工程は、加熱温度を１５０℃、プレス圧を０．５ＭＰａ、プレス時間を１８０秒として行った。　
　以上のようにして、パルプモールド成形品として容器を製造した。
　（例２）
　平均繊維長が２．３ｍｍの針葉樹パルプの代わりに、平均繊維長が１．６ｍｍのタケパルプを用いたこと以外は例１と同様の方法により、パルプモールド成形品を製造した。
　（例３）
　平均繊維長が２．３ｍｍの針葉樹パルプの代わりに、平均繊維長が０．９ｍｍの広葉樹パルプを用いたこと以外は例１と同様の方法により、パルプモールド成形品を製造した。
　（例４）
　平均繊維長が２．３ｍｍの針葉樹パルプを、カナダ標準ろ水度が４００ｍＬＣＳＦ（Canadian Standard Freeness）になるまで叩解して、平均繊維長が１．８ｍｍのパルプを得た。平均繊維長が２．３ｍｍの針葉樹パルプの代わりに、平均繊維長が１．８ｍｍの上記パルプを用いたこと以外は例１と同様の方法により、パルプモールド成形品を製造した。
　（例５）
　パルパーを用いて、パルプと水とからなるスラリーを調製した。パルプとしては、平均繊維長が１．６ｍｍのタケパルプを使用した。スラリーのパルプ含有量は０．３質量％とした。　
　このスラリーを使用して、上述した第２方法により、パルプモールド成形品を製造した。ここでは、脱水工程は、脱水直後のパルプ層の水分含有量が６５質量％となるように行った。熱プレス工程は、加熱温度を１５０℃、プレス圧を０．５ＭＰａ、プレス時間を１８０秒として行った。　
　以上のようにして、パルプモールド成形品として容器を製造した。
　（比較例１）
　平均繊維長が２．３ｍｍの針葉樹パルプの代わりに、平均繊維長が３．０ｍｍの針葉樹パルプを用いたこと以外は例１と同様の方法により、パルプモールド成形品を製造した。
　（比較例２）
　プレス圧を０．５ＭＰａとする代わりに、０ＭＰａとしたこと以外は例１と同様の方法により、パルプモールド成形品を製造した。
　＜２＞表面性状の測定
　例１乃至５並びに比較例１及び２において製造したパルプモールド成形品の各々から、幅が２ｃｍであり、長さが５ｃｍである短冊状の試験片を切り出した。
そして、各試験片について、パルプモールド成形品の外面に対応する表面に対してレーザー変位計を用いた測定を行い、その表面の断面曲線を取得した。この測定は、試験片の幅を二分割する中心線に沿って行った。そして、各断面曲線から、算術平均粗さＲａを算出した。以下の表に、結果を記載する。
　＜３＞印刷適性試験
　例１乃至５並びに比較例１及び２において製造したパルプモールド成形品の各々の外面に、シルクスクリーン印刷法により絵柄を印刷した。印刷した絵柄を目視で観察して、絵柄の欠けの有無及び絵柄の擦れの有無を確認した。そして、絵柄に欠け及び擦れの何れも生じなかった場合を「Ａ＋」、絵柄に欠けは生じなかったが擦れを生じた場合を「Ａ」、絵柄に欠けを生じた場合を「Ｂ」と評価した。以下の表に、結果を記載する。
　＜４＞坪量の標準偏差の測定
　例１乃至５並びに比較例１及び２において製造したパルプモールド成形品の各々について、上述した方法により、坪量の標準偏差を測定した。以下の表に、結果を記載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　例１乃至５と比較例２との対比から明らかなように、パルプ層を乾燥時にプレスすることにより、算術平均粗さＲａを小さくすることができた。また、例１乃至５及び比較例１の対比から明らかなように、平均繊維長を短くすると、算術平均粗さＲａはより小さくなった。そして、第１方法において平均繊維長が３．０μｍ未満のパルプを使用した場合、絵柄に欠けを生じず、実用上十分な印刷適性を達成できた。特に、第１方法において平均繊維長が１．７μｍ以下のパルプを使用した場合、絵柄に欠け及び擦れの何れも生じず、極めて優れた印刷適性を達成できた。また、例１と例５との対比から明らかなように、第１方法によると、第２方法と比較して、坪量の標準偏差を小さくすることができた。
　１…製造装置、１０…支持体、２０…第１ステーション、３０…第２ステーション、４０…第３ステーション、２１０…容器、２２０…昇降装置、２３０…カバー体、２４０…抄型、２５０…移動装置、２６０…昇降装置、２７０…上型、３１０…台、３２０…下型、３３０…移動装置、３４０…プレス装置、３５０…上型、４１０…台、４２０…移動装置、４３０…昇降装置、４４０…保持具、ＭＰ１…パルプ層、ＭＰ２…パルプモールド成形品、Ｓ…スラリー。

Claims (9)

  1. 　算術平均粗さＲａが５０μｍ以下である領域を表面に有するパルプモールド成形品。
  2. 　パルプの平均繊維長が３．０ｍｍ未満である請求項１に記載のパルプモールド成形品。
  3. 　前記平均繊維長は０．５ｍｍ以上である請求項２に記載のパルプモールド成形品。
  4. 　坪量の標準偏差が３０ｇ／ｍ２未満である請求項１乃至３の何れか１項に記載のパルプモールド成形品。
  5. 　開口部を有し、前記開口部から離れる方向へ先細りしている請求項１乃至４の何れか１項に記載のパルプモールド成形品。
  6. 　容器である請求項１乃至５の何れか１項に記載のパルプモールド成形品。
  7. 　平均繊維長が３．０ｍｍ未満のパルプと水とを含んだスラリーを準備することと、
    　立体形状を有する抄型上に前記パルプを堆積させてパルプ層を形成することと、
    　前記パルプ層を脱水して中間成形品を得ることと、
    　未乾燥の前記中間成形品を雄型と雌型との間に挟んで加圧しながら加熱することと
    を含んだパルプモールド成形品の製造方法。
  8. 　前記抄型上への前記パルプの堆積は、
    　　開口部を有する中空体としてのカバー体を準備することと、
    　　前記開口部に前記抄型を固定することと、
    　　前記開口部に固定された前記抄型を前記スラリー中に浸漬させることと、
    　　前記カバー体と前記スラリー中に浸漬させている前記抄型とによって囲まれた空間を減圧することと
    を含んだ請求項７に記載のパルプモールド成形品の製造方法。
  9. 　前記抄型が前記カバー体の上方に位置するように前記抄型を前記スラリー中へ浸漬させる請求項８に記載のパルプモールド成形品の製造方法。
     
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