成形同時加飾繊維成形品とその製造方法

【課題】美麗な加飾が可能な成形同時加飾繊維成形品とその製造方法を提供する。
【解決手段】微細な皺を一面に形成し見かけ上の寸法を小さくした易成形用紙１にあらかじめ図柄２を形成し、易成形用紙１を金型３に挟み込み、次いで型締めし、次いで繊維性主材料に高分子結合材および水を添加して混練した混合物を成形材料５として用い、加熱した金型３のキャビティ４内に成形材料５を充填し、次いで金型３のパーティング面の間に０．０２〜０．５０ｍｍの間隙を形成し、この間隙から前記キャビティ４内で発生した水蒸気を放出除去して成形材料５を乾燥し固化させ、次いで型開きして易成形用紙１が表面に一体成形された繊維成形品６を得るように構成した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は成形同時加飾繊維成形品とその製造方法に関し、特に美麗な加飾が可能な成形同時加飾繊維成形品とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、繊維成形品の製造方法として、繊維性主材料に高分子結合材および水を添加して混練した混合物を成形材料として用い、加熱した金型のキャビティ内に前記成形材料を充填し、次いで前記金型のパーティング面の間に、０．０２〜０．５０ｍｍの間隙を形成し、この間隙から前記キャビティ内で発生した水蒸気を放出除去して前記成形材料を乾燥し固化させ、繊維成形品を得る飾繊維成形品の製造方法があった（たとえば、特許文献１〜２参照）。
【０００３】
上記製造方法に用いる繊維性主材料としてパルプが多用されることから、上記の繊維成形品の製造方法はパルプ射出成形（Pulp Injection Molding、PIM（登録商標））とも呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２９１６１３６号公報
【特許文献２】特許３０８４２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の繊維成形品では、美麗な加飾を行うのが困難であるという課題があった。
【０００６】
すなわち、繊維成形品に加飾を行うには、繊維成形品にスクリーン印刷法などの手段を用いることができるが、繊維成形品が平坦形状でなければならず、適用範囲の制約が大きい。また、成形材料を着色することにより繊維成形品を加飾することができるが、繊維成形品全体を単一色にできるにとどまり、美麗な加飾とは言えない。
【０００７】
そこで、あらかじめプラスチックシートに美麗な加飾を行い、これを繊維成形品を製造する金型にあらかじめ挟み込み、繊維成形品と一体化して成形することが考えられる。このような加飾法は、あらかじめプラスチックシート状に加飾を行うため美麗な図柄等を形成することが可能であり、立体形状の成形品表面に一体化することが可能なため、プラスチック成形品の加飾に多用され、インサート成形法、成形同時加飾法とも呼ばれている。
【０００８】
しかし、上記加飾法はプラスチックシートを用いるため、繊維成形品の製造方法における乾燥工程において、成形材料に含まれる水分を水蒸気として外部に放出することがうまくできず、繊維成形品の製造方法に適用するのは困難であった。
【０００９】
また、プラスチックシートに代えて、水蒸気の透過が良好な不織布を用いることも考えられるが、繊維成形品の製造方法における乾燥工程では、プラスチック成形品の製造方法と比較しても、高い温度で長い時間加熱されるため、不織布が乾燥工程において加えられる熱によって溶融し、やはり適用するのは困難であった。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、美麗な加飾が可能な成形同時加飾繊維成形品とその製造方法を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、微細な皺を一面に形成し見かけ上の寸法を小さくした易成形用紙にあらかじめ図柄を形成して加飾し、易成形用紙を金型に挟み込み、次いで型締めし、次いで繊維性主材料に高分子結合材および水を添加して混練した混合物を成形材料として用い、加熱した金型のキャビティ内に成形材料を充填し、次いで金型のパーティング面の間に０．０２〜０．５０ｍｍの間隙を形成し、この間隙から前記キャビティ内で発生した水蒸気を放出除去して成形材料を乾燥し固化させ、次いで型開きして易成形用紙が表面に一体成形された繊維成形品を得る成形同時加飾繊維成形品の製造方法である。
【００１２】
このように構成すると、易成形用紙が繊維成形品と一体化したものとなる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明の構成において、図柄が形成された易成形用紙が、金型の前記キャビティ面形状に沿うよう立体形状に予備成形されたものである、成形同時加飾繊維成形品の製造方法である。
【００１４】
このように構成すると、金型内で易成形用紙がキャビティ面にきちんと沿う。
【００１５】
第３の発明は、第１の発明の構成において、型開きした後、前記繊維成形品の周囲形状に沿って不要な前記易成形用紙を除去する、成形同時加飾繊維成形品の製造方法である。
【００１６】
このように構成すると、不要部分が除去され美麗な成形同時加飾が可能となる。
【００１７】
第４の発明は、繊維成形品の表面に、微細な皺が一面に形成され、見かけ上の寸法を小さくした易成形用紙が積層され、易成形用紙が加飾されている、成形同時加飾繊維成形品である。
【００１８】
このように構成すると、すべて繊維質材料で構成される。
【００１９】
第５の発明は、第４の発明の構成において、繊維成形品の表面と、易成形用紙の表面との間に段差がない成形同時加飾繊維成形品である。
【００２０】
このように構成すると、繊維成形品と易成形用紙との一体感がある加飾繊維成形品の表面形状になっている。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、第１の発明は、易成形用紙が繊維成形品と一体化し、加熱乾燥工程で水蒸気は金型内からきちんと除去されるが易成形用紙の図柄は損なわれないため、成形同時加飾が可能となる。また、加飾手段の制約が少ないため、様々な表現が可能になる。
【００２２】
第２の発明は、第１の発明の効果に加えて、金型内でキャビティ面にきちんと沿うため、成形材料が裏回りしたりせず、立体形状に成形同時加飾がより確実に可能となる。
【００２３】
第３の発明は、第１の発明の効果に加えて、不要部分を除去するため、成形品の周囲形状が美麗な成形同時加飾が可能となる。
【００２４】
第４の発明は、すべて繊維質材料で構成されるため、手触りがよい。また、リサイクル時に分別等が不要となり、廃棄時も生分解が容易なものである。
【００２５】
第５の発明は、第４の発明の効果に加えて、繊維成形品と易成形用紙との一体感があるため、貼り付けに見えない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に用いる易成形用紙の一例を示す断面図である。
【図２】本発明に用いる易成形用紙の一面に形成された微細な皺の一例を示す写真である。
【図３】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明の第１の実施の形態について図を参照しながら説明する。
【００２８】
本発明の成形同時加飾繊維成形品７の製造方法は、微細な皺を一面に形成し見かけ上の寸法を小さくした易成形用紙１にあらかじめ図柄２を形成し、前記易成形用紙１を金型に挟み込み、次いで型締めし、次いで繊維性主材料に高分子結合材および水を添加して混練した混合物を成形材料５として用い、加熱した金型のキャビティ内に前記成形材料５を充填し、次いで前記金型のパーティング面の間に０．０２〜０．５０ｍｍの間隙を形成し、前記間隙から前記キャビティ内で発生した水蒸気を放出除去して前記成形材料５を乾燥し固化させ、次いで型開きして前記易成形用紙１が表面に一体成形された繊維成形品６を得るように構成したものである。
【００２９】
まず、微細な皺を一面に形成し見かけ上の寸法を小さくした易成形用紙１に、あらかじめ図柄２を形成して加飾する（図１参照）。
【００３０】
易成形用紙１としては、微細な皺を一面に形成し見かけ上の寸法を小さくしたものを用いる（図２参照）。このような構成の易成形用紙１は、立体成形性に優れるため、立体形状を有する繊維成形品６の表面に一体化して積層する際、しわや破れなどが生じることなく美麗に積層することが可能である。また、後に行う乾燥工程において、水蒸気の透過性に優れる。また、乾燥工程において加えられる加熱によっても用紙自体に変質が生じない。
【００３１】
易成形用紙１としては、さらに具体的には、次のような製造方法によって得たものを使用するとよい。すなわち、紙中水分を２０〜５０％に調整した湿紙を、ロールの幅向に一定間隔で溝を周方向に設けた金属ロールと平滑なゴムロールから成る収縮付与装置を用い、金属ロールの周速に対してゴムロールの周速が遅いプレスロールから成る収縮付与装置に通紙して紙匹を収縮させ、処理後に乾燥することによって、縦方向及び横方向の破断伸びが１５〜５０％である易成形用紙１を得ることがきる（特許３４０７１１４号等参照）。
【００３２】
易成形用紙１の原料となる天然パルプとしては、針葉樹や広葉樹を用いた木材パルプ、ケナフやバガスなどの非木材パルプ、古紙パルプなど通常の製紙用原料であれば特に制限されるものではないが、汎用性などの点から木材パルプの使用が好適である。この木材パルプの叩解度は、伸び特性、強度、抄紙性などからＣＳＦ２００〜４５０ｍｌが好適であり、より好ましくはＣＳＦ２５０〜４００ｍｌである。天然パルプの配合率は５０％以上であることが好ましい。
【００３３】
このような構成の易成形用紙１上に、各種印刷法などの手段により図柄２を形成して加飾を行う。印刷法としては、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、孔版印刷法などの手段を用いることができる。また、インクジェット印刷法など、版を用いない手段によって図柄２を形成してもよい。図柄２を形成するインクとしては、着色材として染料や顔料などを用いるとよい。図柄２は、易成形用紙１の上にインキ層として積層するように形成するとよい。また、易成形用紙１を構成する繊維にインキが含浸するようにして図柄２を形成してもよい。
【００３４】
なお、インクの着色材やバインダーとして、天然素材由来のものや生分解性を有するものを利用することにより、成形同時加飾繊維成形品７を再利用したり廃棄したりする際、環境対応をより容易にすることが可能となる。
【００３５】
次いで、易成形用紙１を金型３に挟み込み、次いで型締めを行う（図３参照）。
【００３６】
金型３としては、繊維成形品６を得るために用いる成形材料５を注入可能で、加熱により成形材料５に含有される水分を水蒸気として排出除去して乾燥させるように構成されたパルプ射出成形法に使用するものを用いる（特許２９１６１３６号公報、特許３０８４２１６号公報等参照）。
【００３７】
金型３のキャビティ面に易成形用紙１を確実に沿わせるようにするため、易成形用紙１をあらかじめキャビティ面の形状に立体成形しておいてもよい（予備成形）。立体成形はプレス法など、既知の手段により行うとよい。易成形用紙１がキャビティ面に沿うように配置することにより、後に行う成形材料５の充填工程において、易成形用紙１の最終的に最表面に位置する側の面に成形材料５が回り込む不具合（裏回りとも言う）を防止することができる。
【００３８】
次いで、繊維性主材料に高分子結合材および水を添加して混練した混合物を成形材料５として用い、加熱した金型３のキャビティ４内に前記成形材料５を充填する（図４参照）。
【００３９】
繊維性主材料としては、針葉樹や広葉樹を用いた木材パルプ、ケナフやバガスなどの非木材パルプ、古紙パルプなど通常の製紙用原料を用いることができる。また、紙ごみ、故紙、綿布、麻、籾殻、豆腐殻、木粉のような天然の繊維性のもの、およびガラス繊維、並びにナイロン、ポリアクリル、ポリエステルのような合成樹脂からなる繊維の何れでも使用できるが、特に紙ごみ、故紙のような紙繊維が好ましい。なお、このような紙繊維の繊維長さは短いので、強度を必要とする成形品の場合には、他の繊維を５％〜４０％、好ましくは５％〜２０％複合すると効果的であり、複合する繊維の長さは、３ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。
【００４０】
高分子結合材としては、繊維性主材料と混練する際には、水に可溶であるか、低粘度のエマルジョンを形成し、水を気化除去した際には、固形状で成形品の離型が容易なものが好ましく、澱粉、ポリビニールアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリイタコン酸、カルボキシメチルセルローズ、並びにこれらの共重合体のような水溶性高分子材料が使用でき、またユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステルのような本来は水溶性でない熱硬化性樹脂でも、その初期縮合物が水溶液もしくはエマルジョンとなるものは使用できる。
【００４１】
上記した繊維性主材料に、上記した高分子結合材および水を添加して混練した混合物を成形材料５とする。成形材料５の配合割合は、たとえば、繊維性主材料を５０％〜９０％、好ましくは６０％〜８０％、高分子結合材を１０％〜５０％、好ましくは２０％〜４０％、水を２０％〜８０％、好ましくは３０％〜７０％にするとよい。
【００４２】
金型３の加熱は、たとえば、キャビティ４を形成する型壁面の温度が１２０℃〜２４０℃、好ましくは１６０℃〜２２０℃となるように加熱するとよい。
【００４３】
次いで、前記金型３のパーティング面の間に０．０２〜０．５０ｍｍの間隙を形成し、前記間隙から前記キャビティ４内で発生した水蒸気を放出除去して前記成形材料５を乾燥し固化させる。
【００４４】
成形材料５を加熱した金型３のキャビティ４内に充填することにより、混練時に添加した水は瞬時に気化され、その蒸気圧により繊維性主材料は発泡され、同時に繊維性主材料は、蒸気圧によりキャビティ４内に充満されてその壁面に押圧されるので、肉厚変化の大きな成形品でも良好な転写性で成形され、また気化した水蒸気は、金型３間の隙間から排気除去されて成形品の固化が速やかに行われる。易成形用紙１は通気性に優れるため、乾燥工程における水蒸気の排出の妨げにならない。また、易成形用紙１は、パルプ等の耐熱性に優れた素材から形成されたものであるため、乾燥工程の加熱によって溶融や黄変などの変質を生じることもない。
【００４５】
次いで、型開きして易成形用紙１が繊維成形品６の表面に一体成形された成形同時加飾繊維成形品７を得ることができる（図５参照）。
【００４６】
最後に、必要に応じて繊維成形品６周囲の易成形用紙１の不要領域を、プレス法、トムソン法などの手段によって除去することにより、美麗な成形同時加飾繊維成形品７を得ることができる（図６参照）。
【００４７】
このようにして得た成形同時加飾繊維成形品７は、繊維成形品６のキャビティ面に接する領域と、易成形用紙１のキャビティ面に接する領域との間に段差が生じず、表面が面一の一体感に優れたものとなる。また、繊維成形品６と易成形用紙１は、水素結合により強固に密着するため、接着剤等を用いることなく一体化させることが可能である。また、易成形用紙１と繊維成形品６は、いずれもパルプなどの繊維質材料から形成されるものであり、その手触りは独特の柔らかいものである。さらに、再利用時や廃棄時も、いずれもパルプなどの繊維質材料から形成されるものであるため、その処理が極めて容易な環境配慮型の製品となる。
【実施例１】
【００４８】
パルプ１００％からなり一面に微細な皺が形成された易成形用紙（カルティエレ・カリオラロ社製）の片面に、インクジェットプリンタを用いて図柄を形成した。この易成形用紙を、あらかじめ成形品形状にプレス成形し、金型のキャビティ面に沿う立体形状に成形した。
【００４９】
また、繊維性主材料として麻とコウゾを、高分子結合材として澱粉をそれぞれ用い、水を添加して混練し、成形材料を得た。
【００５０】
１５５〜１７０℃に加熱されたパルプインジェクション用金型のキャビティ面に、上記の易成形用紙を固定し、型締めして上記の成形材料を充填した。次いで金型のパーティング面に０．２０ｍｍの隙間を形成し、１〜２分間水蒸気を放出除去して成形材料を乾燥し固化させた。
【００５１】
次いで、型開きして易成形用紙が一体化された繊維成形品を得、易成形用紙の周囲形状等をトムソン型で打ち抜き除去して成形同時加飾繊維成形品を得た。
【００５２】
このようにして得た成形同時加飾繊維成形品は、立体形状に美麗な加飾がされたものであった。易成形用紙には皺や破れがなく、易成形用紙と繊維成形品とが強固に一体化されたものであり、接合箇所にも段差がなく美麗なものであった。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は成形同時加飾繊維成形品とその製造方法に関し、特に美麗な加飾が可能な成形同時加飾繊維成形品とその製造方法に関するものである。
【符号の説明】
【００５４】
１易成形用紙
２図柄
３金型
４キャビティ
５成形材料
６繊維成形品
７成形同時加飾繊維成形品

【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な皺を一面に形成し見かけ上の寸法を小さくした易成形用紙に、あらかじめ図柄を形成して加飾し、
前記易成形用紙を金型に挟み込み、
次いで型締めし、
次いで繊維性主材料に高分子結合材および水を添加して混練した混合物を成形材料として用い、加熱した金型のキャビティ内に前記成形材料を充填し、
次いで前記金型のパーティング面の間に０．０２〜０．５０ｍｍの間隙を形成し、前記間隙から前記キャビティ内で発生した水蒸気を放出除去して前記成形材料を乾燥し固化させ、
次いで型開きして前記易成形用紙が表面に一体成形された繊維成形品を得ることを特徴とする成形同時加飾繊維成形品の製造方法。
【請求項２】
前記図柄が形成された前記易成形用紙が、前記金型の前記キャビティ面形状に沿うよう立体形状に予備成形されたものである請求項１記載の成形同時加飾繊維成形品の製造方法。
【請求項３】
型開きした後、前記繊維成形品の周囲形状に沿って不要な前記易成形用紙を除去する請求項１記載の成形同時加飾繊維成形品の製造方法。
【請求項４】
繊維成形品の表面に、微細な皺が一面に形成され見かけ上の寸法を小さくした易成形用紙が積層され、前記易成形用紙が加飾されていることを特徴とする成形同時加飾繊維成形品。
【請求項５】
前記繊維成形品の表面と前記易成形用紙の表面との間に段差がない請求項４記載の成形同時加飾繊維成形品。

【図１】