紙成形品の成形方法及び成形用金型
【課題】本発明は、上部金型のインロー部を下部金型のキャビティに挿入し、各通気部材から脱水・脱気することにより、強度と耐水性に優れた紙成形品を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明による紙成形品の成形方法及び成形用金型は、上部用通気部材(10)、上部用脱気孔(7)及びインロー部(4A)を有する上部金型(4)と、キャビティ(5)、下部用通気部材(12)及び下部用脱気孔(7A)を有する下部金型(3)とを備え、前記インロー部(4A)を前記キャビティ(5)内に挿入し、前記各通気部材(10、12)及び各脱気孔(7、7A)を用いて脱気・脱水し紙成形品(20A)を成形する方法と構成である。
【解決手段】本発明による紙成形品の成形方法及び成形用金型は、上部用通気部材(10)、上部用脱気孔(7)及びインロー部(4A)を有する上部金型(4)と、キャビティ(5)、下部用通気部材(12)及び下部用脱気孔(7A)を有する下部金型(3)とを備え、前記インロー部(4A)を前記キャビティ(5)内に挿入し、前記各通気部材(10、12)及び各脱気孔(7、7A)を用いて脱気・脱水し紙成形品(20A)を成形する方法と構成である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙成形品の成形方法及び成形用金型に関し、特に、下部金型のキャビティに対して上部金型のインロー部を挿入し、インロー部と通気部材とＯリングを用いて気密状態で圧縮成形し、成形時の水分等を通気部材及び脱気孔を介して外部に逃がし、強度と耐水性に優れた紙成形品を得るための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、紙繊維を主原料とした成形品を製造する方法として、パルプ、古紙などを水でスラリー化して型内で脱水、成形して乾燥するパルプモールド法が用いられている。また、ポリビニルアルコールのような水溶性高分子結合材を添加することで、スラリー中の水分を低下させるとともにプラスチック用射出成形機で利用できる流動性に調整して金型で成形する方法がある。
また、紙及びその成形品は水に弱いため、そのままでは食品容器など水分を含む環境下で用いることはできず、そのため、成形品の耐水性を向上させる方法として、従来はプラスチックの含浸やフィルムの貼付が行われてきた。
また、再生時の異物混入を防止する方法として、リグノフェノール誘導体溶液を含浸した紙成形品が製造されるようになった。
【０００３】
また、パルプモールド法の解説については、日本パルプモールド工業会のホームページなどがある。
さらに、射出成形機を用いた成形法については、特許文献１、特許文献２、特許文献３などがある。
図８に示すものは、特許文献１により提案されているものであり、紙繊維などを含む原料の成形法に関するものである。図８において、１は内部に水管２を有する延長ノズル、３は固定側型板、４は可動側型板、５は固定側型板３と可動側型板４とにより形成されるキャビティ、６はキャビティ５の壁面に取り付けた多孔性の脱気手段、７は一端が脱気手段６に、他端が金型の外部に連通している脱気孔、８は固定側型板３及び可動側型板４を加熱する電気ヒータ、９は延長ノズル１とキャビティ５を連通するスプルである。脱気手段６は通気性の多孔質体からなり、例えば平均空孔径が７μｍ、空孔率が約２５％の多孔性の金属粉末焼結体を放電加工法によって加工したものである。成形材料は、延長ノズル１よりスプル９を通ってキャビティ５に充填される。前記型板３、４は、電気ヒータ８によってキャビティ５の壁面温度が１２０℃〜２２０℃となるように加熱されている。成形材料に添加された水分は気化して、脱気手段６を介して脱気孔７から外部に放散する。
尚、前記リグノフェノールを添加した成形体については、特許文献４、特許文献５などがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７６２１３号公報
【特許文献２】特開平９−１０９１１３号公報
【特許文献３】特開平１１−２８００００号公報
【特許文献４】特開２０００−７２８８８号公報
【特許文献５】特開２００４−３０６４７９号公報
【非特許文献１】日本パルプモールド工業会ホームページ(http://www.pulpmold.gr.jp/index.html)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の紙成形品の成形方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、従来におけるパルプモールドは、金型に多数の脱水孔を加工し、原料スラリーの脱水時に繊維の流出を防ぐため表面に金網を貼っている。そのため、成形品の表面には網や固定用のビス頭の形状が転写され美観を損ねている。網の耐久性も低いので、定期的に補修が必要となる。脱水成形された成形品には多量の水分が残存するため、天日ないし乾燥炉で乾燥が必要であるが、収縮による寸法変化が避けられないため、厚肉品や複雑形状品の作成が困難であった。
【０００６】
一方、高分子結合材を添加した成形原料を用いた射出成形機による成形は、成形用の金型に水分を脱気する機能を付与しなければならず、特許文献１及び特許文献２では、金型内に多孔性の脱気手段を有しているが、多孔質の素材は繊維や結合材によって容易に閉塞し、その除去は困難である。また、特許文献３では、成形材料をキャビティ内に充填後、金型を僅かに開いて気化した水分を放散している。この場合、脱気部の面積や位置が限定されるために、肉厚品や大型品の成形は困難である。これらの射出成形機による成形法では、水分の低減と流動性の調整のために高分子結合材を成形原料に添加することが不可欠である。また、水分の脱気乾燥のために金型の温度を１２０℃〜２２０℃と水の沸点より高く設定しているが、様々な添加剤を含んでいる成形品の変色を招くおそれがあった。
【０００７】
また、耐水性を向上させるために、プラスチックの含浸やフィルムの貼付をおこなった成形品は、再生品にプラスチックやフィルムが異物として混入する問題がある。
また、リグノフェノールの添加による耐水性の向上は、成形品に対してリグノフェノールを均質で生産性高く添加する方法が必要となる。特許文献４では、請求項において具体的な添加方法が記載されておらず実施例において紙マットを容器内でリグノフェノール−アセトン溶液で含浸させ、マットの上下を適時反転させながらアセトンの蒸発を行っている。この方法では、成形品に対してリグノフェノール誘導体を均質で生産性の高い添加を行うことができない。成形品にリグノフェノール誘導体を含浸するためには、成形品より大きな体積を有する容器及び含浸液を準備しなければならないが、リグノフェノール誘導体は高価であるため高コストとなっていた。
【０００８】
特許文献５では、紙繊維、リグノフェノール誘導体、アルコールを混合した成形材料を射出成形機で成形している。この手法では既に成形された紙に対してリグノフェノール誘導体を添加することはできず紙の強度は繊維間の水素結合によって保たれているため、強度が高く均質な紙成形品を得るためには、水中で繊維間に働く水素結合力を失わせて、機械力により繊維を分散離解させて流動性を有する成形原料とした後に、脱水成形、乾燥によって繊維間の水素結合を復活させる必要がある。ところがリグノフェノール誘導体は水に不溶であるため、水分の混入はリグノフェノールの添加ムラの原因となる。さらに、特許文献５では、繊維とリグノフェノールを混合するためにアルコールを用いているが、アルコールでは水素結合力が弱く繊維の離解が不十分なため健全な成形品を得るのは難しい。また、金型内に脱気手段を有せず、金型の隙間より脱気を行うため、肉厚品や大型品の成形は困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による紙成形品の成形方法は、キャビティのキャビティ壁面に水分及び蒸気が通過可能で繊維が通過不能な下部用通気部材を有すると共に前記下部用通気部材に連通する下部用脱気孔を有する下部金型と、前記キャビティ内に挿入されるインロー部を有すると共に前記インロー部の内側に前記下部用通気部材と同一材の上部用通気部材を有しかつ前記上部用通気部材と連通する上部用脱気孔を有する上部金型とを用い、前記キャビティ内に設けられ少なくとも紙繊維からなる主原料及び水分からなる成形原料を前記キャビティ内で圧縮して紙成形品を成形する方法であり、また、前記紙成形品の密度は、０．３Ｍｇ／ｍ３以上で０．９Ｍｇ／ｍ３以下の範囲である方法であり、また、前記成形原料に含まれる水分量が重量比で５０％以上で９７％以下である方法であり、また、前記各金型の温度を８０℃以上で２００℃以下とする方法であり、また、前記紙成形品には添加液としてリグノフェノール誘導体が含まれている方法であり、また、前記紙成形品には添加液としてリグノクレゾールのアセトン溶液が含まれている方法であり、また、前記キャビティ内を減圧することにより、前記添加液を加圧ポンプ無しで前記キャビティ内の前記紙成形品に含浸させる方法であり、また、前記各金型の温度を３０℃以上で６０℃未満とする方法であり、また、本発明による成形用金型は、キャビティのキャビティ壁面に水分及び蒸気が通過可能で繊維が通過不能な下部用通気部材を有すると共に前記下部用通気部材に連通する下部用脱気孔を有する下部金型と、前記キャビティ内に挿入されるインロー部を有すると共に前記インロー部の内側に前記下部用通気部材と同一材の上部用通気部材を有しかつ前記上部用通気部材と連通する上部用脱気孔を有する上部金型とを備え、前記上部金型のインロー部を前記下部金型のキャビティ内に挿入し、前記キャビティ内の少なくとも紙繊維からなる主原料及び水分からなる成形原料を圧縮し、前記水分を前記各通気部材及び各脱気孔を介して外部に逃がすようにした構成であり、また、前記下部金型には、前記キャビティに連通するイジェクトピンがＯリングを介して設けられ、前記インロー部にはインロー用Ｏリングが設けられている構成である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による紙成形品の成形方法及び成形用金型は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
（１）本発明によれば、圧縮成形が可能で圧縮中にキャビティ内の気密を保つ構造を有するインロー部と、キャビティ壁面に非多孔質素材による通気部を併せ持つ金型によって、乾燥炉、寸法矯正機を用いずに最小限の設備で紙繊維を主成分とする成形材料から強度と耐水性に優れ、肉厚で複雑形状を有する紙繊維成形品を得ることができる。
（２）キャビティ壁面の通気部材より、抄紙、脱水、乾燥、含浸、脱気を行うことができるので、紙成形品の製造に必要な抄紙、成形、乾燥、含浸、脱気工程を一つの金型で行うことができる。
（３）キャビティ壁面に脱水経路である通気部材を設けているので、プレス脱水により射出成形機では扱い難い高水分、低粘度のスラリー状の原料を扱うことができる。
（４）キャビティ壁面に脱水、乾燥経路である通気部材を設けているので、脱水、乾燥が難しい成形品の中心部や肉厚部近傍から水分を除くことができる。
（５）成形原料をキャビティ内に入れながら、通気部材より減圧することで繊維をキャビティ内に残しながら脱水することができる。この工程により、キャビティの容積以上の原料を挿入することができる。
（６）圧縮成形により成形材料に内圧が付加されるので、流動性が悪い材料でもキャビティ内に対して良好に充填させることができる。
（７）キャビティ内を減圧することで、比較的低い温度で水分の乾燥を迅速に行うことができる。
（８）乾燥の進展に伴い、成形品は変形するが、金型内で拘束されているため変形量は最小限に抑えられる。
（９）乾燥の進展に伴い、成形品は収縮するが、圧縮成形により収縮分に対応してキャビティ容積が減少するため、高密度の成形品が得られる。
（１０）成形原料の量を変化させることにより、強度に大きな影響を与える成形品の密度を調整することができる。
（１１）キャビティ壁面の通気部材より、リグノフェノール誘導体溶液などの液をキャビティ内に導入することができる。このとき必要な含浸液は、成形品が有する空孔体積の総和に等しく、成形品を容器内で含浸させるときと比較して大幅に少なくできる。
（１２）キャビティ内部を減圧することにより、送液ポンプを使わずに、大気圧により含浸液としての添加液をキャビティ内部に導入することができる。
（１３）キャビティ内部を減圧することにより、送液ポンプを使わずに、大気圧により成形品の中心まで迅速に含浸液を浸透させることができる。
（１４）キャビティ内を減圧することで、比較的低い温度で含浸液溶媒の脱気を迅速に行うことができる。
（１５）成形原料を乾燥させてから、リグノフェノール誘導体を含浸できるので、水素結合を利用した強靭な成形品に対してリグノフェノール誘導体をムラ無く含浸できる。
（１６）非多孔質素材の部品を組み合わせて通気部を構成しているので、多孔質素材と比較して通気部の閉塞時の分解掃除が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、下部金型のキャビティに対して上部金型のインロー部を挿入し、インロー部と通気部材とＯリングを用いて気密状態で圧縮成形し、成形時の水分等を通気部材及び脱気孔を介して外部に逃がし、強度と耐水性に優れた紙成形品を得るようにした紙成形品の成形方法及び成形用金型を提供することを目的とする。
【実施例】
【００１２】
以下、図面と共に本発明による紙成形品の成形方法及び成形用金型の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
本発明は、上記の課題を解決することを目的として、紙繊維成形材料を成形する金型に、圧縮成形のためのインロー部とキャビティ壁面に非多孔質材による通気部と、Ｏリングなどにより外部と気密を保ちながら圧縮成形できるインロー部を設けたものである。
本発明で使用される金型の一形態を、図１に示す。図１において４は上部金型、３は下部金型、１０は非多孔質素材により水分及び蒸気が通過可能で繊維が通過不能な上部用通気部材、７は上部用脱気孔、１１はインロー部４Ａのインロー用Ｏリング、８は上部用熱媒孔、３は下部金型、５はキャビティ、５Ａはキャビティ壁面、７Ａは下部用脱気孔、１２は前記上部用通気部材１０と同一材で形成された下部用通気部材、１４はＯリング１３で作動自在に設けられたイジェクトピン、７Ａは下部用脱気孔、８Ａは下部用熱媒孔である。前記上部金型４と下部金型３は互いに嵌めあうことができるインロー構造であり、プレス機などにより金型内部の成形原料２０を加圧成形する機能を有する。前記上部用脱気孔７は、一端が通気部材１０と連通して接続し、他端が図示しないバルブを介して、大気、真空ポンプ、コンプレッサー、含浸液タンクとつながっている。インロー用Ｏリング１１は、上部金型４と下部金型３の嵌め合い時に気密を保つように構成されている。このインロー用Ｏリング１１の材質は、熱媒による加熱や有機溶剤を含む含浸液に耐えることが必要である。このような材質として、耐熱シリコンやフッ素系ゴムなどがある。温水などの熱媒を、熱媒孔８、８Ａに流すことで、上部金型４及び下部金型３の温度を制御することができる。イジェクトピン１４は、図示しないアクチュエータによって成形品を金型よりイジェクトする。Ｏリング１３は、イジェクトピン１４の摺動時に下部金型３との気密を保つ構成である。
本発明で試作した金型３、４は、キャビティ形状がφ１２５×４ｍｍで、通気部材１０、１２は図５、６に示した円筒形のものを用いた。
【００１３】
次に作用について説明する。
図２は、各金型３、４が開いた状態である。成形材料２０の投入は、各金型３、４を開いて行う。この成形原料２０が水分の多いスラリー状であれば、脱気孔７、７Ａを真空ポンプで減圧することで、通気部材１０、１２より成形原料２０中の水分を脱水する、抄紙工程を行い、下部金型３のキャビティ５より体積の大きな成形原料２０を投入することができる。
図３は、各金型３、４が圧縮中の状態であり、成形原料２０を充填してプレス圧縮することで、原料の水分はキャビティ壁面の通気部材１０、１２より脱水される。このとき成形原料２０に内圧がかかるために、成形原料２０は金型３、４内部の空間に沿って充填される。金型３、４内で圧縮成形を行うことで、射出成形法では成形が難しい水分が多く粘度の低い原料や流動性の悪い材料を成形することができる。通気部材１０、１２及び各脱気孔７、７Ａに残存する水分は、コンプレッサーより供給される圧搾空気により系外に排出される。
【００１４】
この脱水工程に続いて各脱気孔７、７Ａを真空ポンプで減圧することで、各通気部材１０、１２を介して成形原料２０は減圧乾燥される。乾燥に伴って成形原料２０は収縮するが、プレス圧縮により収縮に伴ってキャビティ体積も減少するために、成形原料２０の密度は高く保たれる。この時の収縮を補うために必要な圧縮荷重は、圧縮成形時と比べて低いので、大気圧との差圧と金型そのものの重量で充分である。つまりこの工程においては、プレス機は必ずしも必要ではない。紙成形品２０Ａは金型３、４内で拘束されているため、乾燥時において変形は生じない。また、紙成形品２０Ａの表面は平滑に加工された金型３、４に接しているため、網やビスなど美観を損ねる模様は転写されない。さらに、通気部材１０、１２を紙成形品２０Ａが接しているキャビティ壁面に設けているので、金型のすきまから行うのと比較して、脱水及び乾燥が効率的に行える。
【００１５】
図４は、金型３、４が閉じた状態である。乾燥に伴う収縮が終了した時点で金型３、４が閉じるように成形原料２０の挿入量を設定することで、安定した形状で密度の高い紙成形品２０Ａを得ることができる。
この成形原料２０の乾燥後に脱気孔７、７Ａを真空ポンプで減圧することで、通気部材１０、１２を介して成形原料２０は減圧される。成形原料２０の主成分は紙繊維であるため、成形原料２０の中心まで減圧することができる。減圧雰囲気を保ったまま、リグノフェノール誘導体溶液を各脱気孔７、７Ａより通気部材１０、１２を介して成形原料２０に含浸させる。この場合、差圧によって、リグノフェノール誘導体溶液は成形原料２０の中心まで容易に含浸する。この場合、加圧ポンプなどは不要である。含浸に必要なリグノフェノール誘導体溶液の量はキャビティ５の容積に等しいので、高価なリグノフェノールを効率的に使うことができる。また、含浸前に紙成形品２０Ａを乾燥することができるので、水分による含浸ムラは生じない。
含浸工程に続いて各脱気孔７、７Ａを真空ポンプで減圧することで、各通気部材１０、１２を介してリグノフェノール誘導体溶液で含浸された成形原料２０は減圧脱気される。
【００１６】
このように、抄紙、脱水、乾燥、含浸、脱気工程を一つの金型で行うことができるので、設備投資は最小限におさえられる。また、同じ金型を複数個用いることにより、連続的な生産も可能である。
図５から図７は、非多孔質素材で構成された通気部材１０、１２の一例である。図５は円筒形通気部材の上面図、図６は断面図で、棒及びパイプ状の部品を同心円状に配列している。図７は直方形通気部材１０、１２で、板状の部品の組み合わせにより構成されている。各部品間のすきまは、ＪＩＳ Ｂ ０４０１で規定されているすきまばめ（３０ｍｍの軸寸法であれば直径で数十μｍ〜数百μｍの公差）に設定しておけば、水分や蒸気はすきまを通ることができるが、数ｍｍ前後の長さである紙繊維は通ることはできない。通気部材１０、１２の素材は特に規定しないが、金型３、４と組み合わせて紙成形品２０Ａと直接接触するキャビティ５の一部分となるので、取扱いの面から金型本体と同じであることが好ましい。閉塞した多孔質素材の通気性の回復は難しいが、この通気部材１０、１２は各部品から構成されているため、閉塞時において分解整備が容易である。
【００１７】
尚、成形原料２０に含まれる繊維は、植物由来であれば種類は問わないが、古紙、パルプなど紙繊維が望ましい。紙繊維を離解し流動性を持たせるために水が必要となる。水の含有量は、多すぎると脱水、乾燥が困難になる。一般的な離解機の運転条件はパルプの重量比で３％〜５％であるため、パルプスラリーの水分量は重量比で９７％以下とする。圧縮成形は流動性の悪い材料に対応した成形法であるため、紙繊維を離解した後であれば脱水によって、最低限の流動性を残しながら水分量を低下させても問題はない。さらに、高分子結合材を添加することで、成形原料に流動性を持たせながら、水分量を低下させることができる。紙繊維に水と各種結合材を添加して実験用混連機で混連したところ、重量比で５０％以上の水分量であれば均一でまとまりのある成形原料を得ることができた。
よって、成形原料２０には重量比で５０％以上の水分が必要である。高分子結合材は水溶性が好ましい。例えば、ポリビニアルコール、でんぷん、カルボキシメチルセルロース、ＨＥＣ、ＨＰＣ、ＭＦＣ、ＰＥＯなどを用いることができる。
【００１８】
また、各金型３、４は減圧脱気することにより、紙成形品２０Ａの変色を生じない低い温度で水分を乾燥することができる。これは、加熱手段として取扱いが容易で安価な温水を使うことができることを意味している。一般的な温水器の最高加熱温度は９０℃ないし１２０℃である。熱媒としてシリコンオイルなどを用いると、さらに加熱温度をあげることができる。ところが、紙繊維ないし古紙に含まれている添加剤は高温で変色するため、熱媒の温度の上限を一般的な耐熱紙の最高使用温度である２００℃とする。一方、熱媒の温度が低いと乾燥に要する時間が増加するため、一般的に入手容易な温水温度である８０℃を下限とする。
【００１９】
（実施例１）成形原料２０として、クラフトパルプと蒸留水を家庭用ミキサーで１分間解繊して、重量比で４％パルプスラリーとしたものを用いた。この成形原料４００ｇを９５℃の温水で加熱した金型３、４で成形して、未含浸の成形品を成形した。圧縮成形時のプレス荷重は９．８ｋＮ（０．８ＭＰａ）で、乾燥時のプレス荷重は０．９８ｋＮ（０．０８ＭＰａ）である。得られた紙成形品２０Ａは柔らかく、密度は０．３４Ｍｇ／ｍ３であった。
（実施例２）成形原料を８００ｇとした。その他の条件は、実施例１と同じである。得られた成形品は緻密で、密度は０．６８Ｍｇ／ｍ３であった。
（実施例３）成形原料を１２００ｇとした。その他の条件は、実施例１と同じである。得られた成形品は緻密で、密度は０．８４Ｍｇ／ｍ３であった。
（比較例１）通気部材１０、１２の素材を、金属粉末を焼結した多孔質材とした。その他の条件は、実施例１と同じである。数回の成形試験で通気部材１０、１２が閉塞したために、再現性のある試験結果を得ることはできなかった。
実施例１、２、３で得られた紙成形品２０Ａの平均重量、平均密度及び性状を表１に、比較例１の結果を表２に示す。実施例１の成形品は柔らかく強度が低かったので、これより低い密度では成形品として不適と思われる。実施例２、３では緻密な成形品が得られたが、今回の金型では、実施例３より成形原料の量を大きく増やすことはできなかった。したがって、本発明における含浸前の成形品の密度は、０．３Ｍｇ／ｍ３〜０．９Ｍｇ／ｍ３の範囲が適当と思われる。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
（実施例４）実施例１の条件で得られた成形品に対して、金型内含浸を行った。含浸液として、１０％（重量比）リグノクレゾール−アセトン溶液を用いた。リグノクレゾールは、リグノフェノール誘導体の一種である。３０℃の温水で加熱した金型３、４内の成形品に含浸液を１分間導入して、減圧下においてアセトンの脱気を行った。脱気が完了するまで２０分以上要した。成形品は均一に含浸していた。
（実施例５）金型３、４の加熱に４０℃の温水を用いた。その他の条件は、実施例４と同じである。脱気が完了するまで２０分以上要した。成形品は均一に含浸していた。
（実施例６）金型３、４の加熱に５０℃の温水を用いた。その他の条件は、実施例４と同じである。脱気が完了するまで１５分以下であった。成形品は均一に含浸していた。
（実施例７）金型３、４の加熱に６０℃の温水を用いた。その他の条件は、実施例４と同じである。成形品の表面にリグノフェノールの粉末が付着して、均一な含浸はできなかった。
実施例４、５、６、７の紙成形品２０Ａの性状を表３に示す。加熱温度が高いほど脱気時間が短いが、アセトンの沸点（約５６℃）を超えると均一な含浸ができない。よって、本発明においてはリグノクレゾール−アセトン溶液含浸時における金型温度は３０℃以上、６０℃未満、好ましくは５０℃以上、５５℃以下とする。
【００２３】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、紙成形品だけではなく、例えば、生分解性原料を用いた成形品にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による紙成形品の成形金型を示す断面図である。
【図２】図１のキャビティに成形原料を入れた金型開状態を示す断面図である。
【図３】図２の圧縮成形している状態を示す断面図である。
【図４】図３の金型閉状態を示す断面図である。
【図５】図１の通気部材を示す平面図である。
【図６】図５の断面図である。
【図７】図５の他の形態を示す斜視図である。
【図８】従来の紙成形品の成形金型を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
３ 下部金型
４ 上部金型
４Ａ インロー部
５ キャビティ
７ 上部用脱気孔
７Ａ 下部用脱気孔
８ 上部用熱媒孔
８Ａ 下部用熱媒孔
１０ 上部用通気部材
１１ インロー用Ｏリング
１２ 下部用通気部材
１３ Ｏリング
１４ イジェクトピン
２０ 成形原料
２０Ａ 紙成形品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙成形品の成形方法及び成形用金型に関し、特に、下部金型のキャビティに対して上部金型のインロー部を挿入し、インロー部と通気部材とＯリングを用いて気密状態で圧縮成形し、成形時の水分等を通気部材及び脱気孔を介して外部に逃がし、強度と耐水性に優れた紙成形品を得るための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、紙繊維を主原料とした成形品を製造する方法として、パルプ、古紙などを水でスラリー化して型内で脱水、成形して乾燥するパルプモールド法が用いられている。また、ポリビニルアルコールのような水溶性高分子結合材を添加することで、スラリー中の水分を低下させるとともにプラスチック用射出成形機で利用できる流動性に調整して金型で成形する方法がある。
また、紙及びその成形品は水に弱いため、そのままでは食品容器など水分を含む環境下で用いることはできず、そのため、成形品の耐水性を向上させる方法として、従来はプラスチックの含浸やフィルムの貼付が行われてきた。
また、再生時の異物混入を防止する方法として、リグノフェノール誘導体溶液を含浸した紙成形品が製造されるようになった。
【０００３】
また、パルプモールド法の解説については、日本パルプモールド工業会のホームページなどがある。
さらに、射出成形機を用いた成形法については、特許文献１、特許文献２、特許文献３などがある。
図８に示すものは、特許文献１により提案されているものであり、紙繊維などを含む原料の成形法に関するものである。図８において、１は内部に水管２を有する延長ノズル、３は固定側型板、４は可動側型板、５は固定側型板３と可動側型板４とにより形成されるキャビティ、６はキャビティ５の壁面に取り付けた多孔性の脱気手段、７は一端が脱気手段６に、他端が金型の外部に連通している脱気孔、８は固定側型板３及び可動側型板４を加熱する電気ヒータ、９は延長ノズル１とキャビティ５を連通するスプルである。脱気手段６は通気性の多孔質体からなり、例えば平均空孔径が７μｍ、空孔率が約２５％の多孔性の金属粉末焼結体を放電加工法によって加工したものである。成形材料は、延長ノズル１よりスプル９を通ってキャビティ５に充填される。前記型板３、４は、電気ヒータ８によってキャビティ５の壁面温度が１２０℃〜２２０℃となるように加熱されている。成形材料に添加された水分は気化して、脱気手段６を介して脱気孔７から外部に放散する。
尚、前記リグノフェノールを添加した成形体については、特許文献４、特許文献５などがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７６２１３号公報
【特許文献２】特開平９−１０９１１３号公報
【特許文献３】特開平１１−２８００００号公報
【特許文献４】特開２０００−７２８８８号公報
【特許文献５】特開２００４−３０６４７９号公報
【非特許文献１】日本パルプモールド工業会ホームページ(http://www.pulpmold.gr.jp/index.html)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の紙成形品の成形方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、従来におけるパルプモールドは、金型に多数の脱水孔を加工し、原料スラリーの脱水時に繊維の流出を防ぐため表面に金網を貼っている。そのため、成形品の表面には網や固定用のビス頭の形状が転写され美観を損ねている。網の耐久性も低いので、定期的に補修が必要となる。脱水成形された成形品には多量の水分が残存するため、天日ないし乾燥炉で乾燥が必要であるが、収縮による寸法変化が避けられないため、厚肉品や複雑形状品の作成が困難であった。
【０００６】
一方、高分子結合材を添加した成形原料を用いた射出成形機による成形は、成形用の金型に水分を脱気する機能を付与しなければならず、特許文献１及び特許文献２では、金型内に多孔性の脱気手段を有しているが、多孔質の素材は繊維や結合材によって容易に閉塞し、その除去は困難である。また、特許文献３では、成形材料をキャビティ内に充填後、金型を僅かに開いて気化した水分を放散している。この場合、脱気部の面積や位置が限定されるために、肉厚品や大型品の成形は困難である。これらの射出成形機による成形法では、水分の低減と流動性の調整のために高分子結合材を成形原料に添加することが不可欠である。また、水分の脱気乾燥のために金型の温度を１２０℃〜２２０℃と水の沸点より高く設定しているが、様々な添加剤を含んでいる成形品の変色を招くおそれがあった。
【０００７】
また、耐水性を向上させるために、プラスチックの含浸やフィルムの貼付をおこなった成形品は、再生品にプラスチックやフィルムが異物として混入する問題がある。
また、リグノフェノールの添加による耐水性の向上は、成形品に対してリグノフェノールを均質で生産性高く添加する方法が必要となる。特許文献４では、請求項において具体的な添加方法が記載されておらず実施例において紙マットを容器内でリグノフェノール−アセトン溶液で含浸させ、マットの上下を適時反転させながらアセトンの蒸発を行っている。この方法では、成形品に対してリグノフェノール誘導体を均質で生産性の高い添加を行うことができない。成形品にリグノフェノール誘導体を含浸するためには、成形品より大きな体積を有する容器及び含浸液を準備しなければならないが、リグノフェノール誘導体は高価であるため高コストとなっていた。
【０００８】
特許文献５では、紙繊維、リグノフェノール誘導体、アルコールを混合した成形材料を射出成形機で成形している。この手法では既に成形された紙に対してリグノフェノール誘導体を添加することはできず紙の強度は繊維間の水素結合によって保たれているため、強度が高く均質な紙成形品を得るためには、水中で繊維間に働く水素結合力を失わせて、機械力により繊維を分散離解させて流動性を有する成形原料とした後に、脱水成形、乾燥によって繊維間の水素結合を復活させる必要がある。ところがリグノフェノール誘導体は水に不溶であるため、水分の混入はリグノフェノールの添加ムラの原因となる。さらに、特許文献５では、繊維とリグノフェノールを混合するためにアルコールを用いているが、アルコールでは水素結合力が弱く繊維の離解が不十分なため健全な成形品を得るのは難しい。また、金型内に脱気手段を有せず、金型の隙間より脱気を行うため、肉厚品や大型品の成形は困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による紙成形品の成形方法は、キャビティのキャビティ壁面に水分及び蒸気が通過可能で繊維が通過不能な下部用通気部材を有すると共に前記下部用通気部材に連通する下部用脱気孔を有する下部金型と、前記キャビティ内に挿入されるインロー部を有すると共に前記インロー部の内側に前記下部用通気部材と同一材の上部用通気部材を有しかつ前記上部用通気部材と連通する上部用脱気孔を有する上部金型とを用い、前記キャビティ内に設けられ少なくとも紙繊維からなる主原料及び水分からなる成形原料を前記キャビティ内で圧縮して紙成形品を成形する方法であり、また、前記紙成形品の密度は、０．３Ｍｇ／ｍ３以上で０．９Ｍｇ／ｍ３以下の範囲である方法であり、また、前記成形原料に含まれる水分量が重量比で５０％以上で９７％以下である方法であり、また、前記各金型の温度を８０℃以上で２００℃以下とする方法であり、また、前記紙成形品には添加液としてリグノフェノール誘導体が含まれている方法であり、また、前記紙成形品には添加液としてリグノクレゾールのアセトン溶液が含まれている方法であり、また、前記キャビティ内を減圧することにより、前記添加液を加圧ポンプ無しで前記キャビティ内の前記紙成形品に含浸させる方法であり、また、前記各金型の温度を３０℃以上で６０℃未満とする方法であり、また、本発明による成形用金型は、キャビティのキャビティ壁面に水分及び蒸気が通過可能で繊維が通過不能な下部用通気部材を有すると共に前記下部用通気部材に連通する下部用脱気孔を有する下部金型と、前記キャビティ内に挿入されるインロー部を有すると共に前記インロー部の内側に前記下部用通気部材と同一材の上部用通気部材を有しかつ前記上部用通気部材と連通する上部用脱気孔を有する上部金型とを備え、前記上部金型のインロー部を前記下部金型のキャビティ内に挿入し、前記キャビティ内の少なくとも紙繊維からなる主原料及び水分からなる成形原料を圧縮し、前記水分を前記各通気部材及び各脱気孔を介して外部に逃がすようにした構成であり、また、前記下部金型には、前記キャビティに連通するイジェクトピンがＯリングを介して設けられ、前記インロー部にはインロー用Ｏリングが設けられている構成である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による紙成形品の成形方法及び成形用金型は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
（１）本発明によれば、圧縮成形が可能で圧縮中にキャビティ内の気密を保つ構造を有するインロー部と、キャビティ壁面に非多孔質素材による通気部を併せ持つ金型によって、乾燥炉、寸法矯正機を用いずに最小限の設備で紙繊維を主成分とする成形材料から強度と耐水性に優れ、肉厚で複雑形状を有する紙繊維成形品を得ることができる。
（２）キャビティ壁面の通気部材より、抄紙、脱水、乾燥、含浸、脱気を行うことができるので、紙成形品の製造に必要な抄紙、成形、乾燥、含浸、脱気工程を一つの金型で行うことができる。
（３）キャビティ壁面に脱水経路である通気部材を設けているので、プレス脱水により射出成形機では扱い難い高水分、低粘度のスラリー状の原料を扱うことができる。
（４）キャビティ壁面に脱水、乾燥経路である通気部材を設けているので、脱水、乾燥が難しい成形品の中心部や肉厚部近傍から水分を除くことができる。
（５）成形原料をキャビティ内に入れながら、通気部材より減圧することで繊維をキャビティ内に残しながら脱水することができる。この工程により、キャビティの容積以上の原料を挿入することができる。
（６）圧縮成形により成形材料に内圧が付加されるので、流動性が悪い材料でもキャビティ内に対して良好に充填させることができる。
（７）キャビティ内を減圧することで、比較的低い温度で水分の乾燥を迅速に行うことができる。
（８）乾燥の進展に伴い、成形品は変形するが、金型内で拘束されているため変形量は最小限に抑えられる。
（９）乾燥の進展に伴い、成形品は収縮するが、圧縮成形により収縮分に対応してキャビティ容積が減少するため、高密度の成形品が得られる。
（１０）成形原料の量を変化させることにより、強度に大きな影響を与える成形品の密度を調整することができる。
（１１）キャビティ壁面の通気部材より、リグノフェノール誘導体溶液などの液をキャビティ内に導入することができる。このとき必要な含浸液は、成形品が有する空孔体積の総和に等しく、成形品を容器内で含浸させるときと比較して大幅に少なくできる。
（１２）キャビティ内部を減圧することにより、送液ポンプを使わずに、大気圧により含浸液としての添加液をキャビティ内部に導入することができる。
（１３）キャビティ内部を減圧することにより、送液ポンプを使わずに、大気圧により成形品の中心まで迅速に含浸液を浸透させることができる。
（１４）キャビティ内を減圧することで、比較的低い温度で含浸液溶媒の脱気を迅速に行うことができる。
（１５）成形原料を乾燥させてから、リグノフェノール誘導体を含浸できるので、水素結合を利用した強靭な成形品に対してリグノフェノール誘導体をムラ無く含浸できる。
（１６）非多孔質素材の部品を組み合わせて通気部を構成しているので、多孔質素材と比較して通気部の閉塞時の分解掃除が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、下部金型のキャビティに対して上部金型のインロー部を挿入し、インロー部と通気部材とＯリングを用いて気密状態で圧縮成形し、成形時の水分等を通気部材及び脱気孔を介して外部に逃がし、強度と耐水性に優れた紙成形品を得るようにした紙成形品の成形方法及び成形用金型を提供することを目的とする。
【実施例】
【００１２】
以下、図面と共に本発明による紙成形品の成形方法及び成形用金型の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
本発明は、上記の課題を解決することを目的として、紙繊維成形材料を成形する金型に、圧縮成形のためのインロー部とキャビティ壁面に非多孔質材による通気部と、Ｏリングなどにより外部と気密を保ちながら圧縮成形できるインロー部を設けたものである。
本発明で使用される金型の一形態を、図１に示す。図１において４は上部金型、３は下部金型、１０は非多孔質素材により水分及び蒸気が通過可能で繊維が通過不能な上部用通気部材、７は上部用脱気孔、１１はインロー部４Ａのインロー用Ｏリング、８は上部用熱媒孔、３は下部金型、５はキャビティ、５Ａはキャビティ壁面、７Ａは下部用脱気孔、１２は前記上部用通気部材１０と同一材で形成された下部用通気部材、１４はＯリング１３で作動自在に設けられたイジェクトピン、７Ａは下部用脱気孔、８Ａは下部用熱媒孔である。前記上部金型４と下部金型３は互いに嵌めあうことができるインロー構造であり、プレス機などにより金型内部の成形原料２０を加圧成形する機能を有する。前記上部用脱気孔７は、一端が通気部材１０と連通して接続し、他端が図示しないバルブを介して、大気、真空ポンプ、コンプレッサー、含浸液タンクとつながっている。インロー用Ｏリング１１は、上部金型４と下部金型３の嵌め合い時に気密を保つように構成されている。このインロー用Ｏリング１１の材質は、熱媒による加熱や有機溶剤を含む含浸液に耐えることが必要である。このような材質として、耐熱シリコンやフッ素系ゴムなどがある。温水などの熱媒を、熱媒孔８、８Ａに流すことで、上部金型４及び下部金型３の温度を制御することができる。イジェクトピン１４は、図示しないアクチュエータによって成形品を金型よりイジェクトする。Ｏリング１３は、イジェクトピン１４の摺動時に下部金型３との気密を保つ構成である。
本発明で試作した金型３、４は、キャビティ形状がφ１２５×４ｍｍで、通気部材１０、１２は図５、６に示した円筒形のものを用いた。
【００１３】
次に作用について説明する。
図２は、各金型３、４が開いた状態である。成形材料２０の投入は、各金型３、４を開いて行う。この成形原料２０が水分の多いスラリー状であれば、脱気孔７、７Ａを真空ポンプで減圧することで、通気部材１０、１２より成形原料２０中の水分を脱水する、抄紙工程を行い、下部金型３のキャビティ５より体積の大きな成形原料２０を投入することができる。
図３は、各金型３、４が圧縮中の状態であり、成形原料２０を充填してプレス圧縮することで、原料の水分はキャビティ壁面の通気部材１０、１２より脱水される。このとき成形原料２０に内圧がかかるために、成形原料２０は金型３、４内部の空間に沿って充填される。金型３、４内で圧縮成形を行うことで、射出成形法では成形が難しい水分が多く粘度の低い原料や流動性の悪い材料を成形することができる。通気部材１０、１２及び各脱気孔７、７Ａに残存する水分は、コンプレッサーより供給される圧搾空気により系外に排出される。
【００１４】
この脱水工程に続いて各脱気孔７、７Ａを真空ポンプで減圧することで、各通気部材１０、１２を介して成形原料２０は減圧乾燥される。乾燥に伴って成形原料２０は収縮するが、プレス圧縮により収縮に伴ってキャビティ体積も減少するために、成形原料２０の密度は高く保たれる。この時の収縮を補うために必要な圧縮荷重は、圧縮成形時と比べて低いので、大気圧との差圧と金型そのものの重量で充分である。つまりこの工程においては、プレス機は必ずしも必要ではない。紙成形品２０Ａは金型３、４内で拘束されているため、乾燥時において変形は生じない。また、紙成形品２０Ａの表面は平滑に加工された金型３、４に接しているため、網やビスなど美観を損ねる模様は転写されない。さらに、通気部材１０、１２を紙成形品２０Ａが接しているキャビティ壁面に設けているので、金型のすきまから行うのと比較して、脱水及び乾燥が効率的に行える。
【００１５】
図４は、金型３、４が閉じた状態である。乾燥に伴う収縮が終了した時点で金型３、４が閉じるように成形原料２０の挿入量を設定することで、安定した形状で密度の高い紙成形品２０Ａを得ることができる。
この成形原料２０の乾燥後に脱気孔７、７Ａを真空ポンプで減圧することで、通気部材１０、１２を介して成形原料２０は減圧される。成形原料２０の主成分は紙繊維であるため、成形原料２０の中心まで減圧することができる。減圧雰囲気を保ったまま、リグノフェノール誘導体溶液を各脱気孔７、７Ａより通気部材１０、１２を介して成形原料２０に含浸させる。この場合、差圧によって、リグノフェノール誘導体溶液は成形原料２０の中心まで容易に含浸する。この場合、加圧ポンプなどは不要である。含浸に必要なリグノフェノール誘導体溶液の量はキャビティ５の容積に等しいので、高価なリグノフェノールを効率的に使うことができる。また、含浸前に紙成形品２０Ａを乾燥することができるので、水分による含浸ムラは生じない。
含浸工程に続いて各脱気孔７、７Ａを真空ポンプで減圧することで、各通気部材１０、１２を介してリグノフェノール誘導体溶液で含浸された成形原料２０は減圧脱気される。
【００１６】
このように、抄紙、脱水、乾燥、含浸、脱気工程を一つの金型で行うことができるので、設備投資は最小限におさえられる。また、同じ金型を複数個用いることにより、連続的な生産も可能である。
図５から図７は、非多孔質素材で構成された通気部材１０、１２の一例である。図５は円筒形通気部材の上面図、図６は断面図で、棒及びパイプ状の部品を同心円状に配列している。図７は直方形通気部材１０、１２で、板状の部品の組み合わせにより構成されている。各部品間のすきまは、ＪＩＳ Ｂ ０４０１で規定されているすきまばめ（３０ｍｍの軸寸法であれば直径で数十μｍ〜数百μｍの公差）に設定しておけば、水分や蒸気はすきまを通ることができるが、数ｍｍ前後の長さである紙繊維は通ることはできない。通気部材１０、１２の素材は特に規定しないが、金型３、４と組み合わせて紙成形品２０Ａと直接接触するキャビティ５の一部分となるので、取扱いの面から金型本体と同じであることが好ましい。閉塞した多孔質素材の通気性の回復は難しいが、この通気部材１０、１２は各部品から構成されているため、閉塞時において分解整備が容易である。
【００１７】
尚、成形原料２０に含まれる繊維は、植物由来であれば種類は問わないが、古紙、パルプなど紙繊維が望ましい。紙繊維を離解し流動性を持たせるために水が必要となる。水の含有量は、多すぎると脱水、乾燥が困難になる。一般的な離解機の運転条件はパルプの重量比で３％〜５％であるため、パルプスラリーの水分量は重量比で９７％以下とする。圧縮成形は流動性の悪い材料に対応した成形法であるため、紙繊維を離解した後であれば脱水によって、最低限の流動性を残しながら水分量を低下させても問題はない。さらに、高分子結合材を添加することで、成形原料に流動性を持たせながら、水分量を低下させることができる。紙繊維に水と各種結合材を添加して実験用混連機で混連したところ、重量比で５０％以上の水分量であれば均一でまとまりのある成形原料を得ることができた。
よって、成形原料２０には重量比で５０％以上の水分が必要である。高分子結合材は水溶性が好ましい。例えば、ポリビニアルコール、でんぷん、カルボキシメチルセルロース、ＨＥＣ、ＨＰＣ、ＭＦＣ、ＰＥＯなどを用いることができる。
【００１８】
また、各金型３、４は減圧脱気することにより、紙成形品２０Ａの変色を生じない低い温度で水分を乾燥することができる。これは、加熱手段として取扱いが容易で安価な温水を使うことができることを意味している。一般的な温水器の最高加熱温度は９０℃ないし１２０℃である。熱媒としてシリコンオイルなどを用いると、さらに加熱温度をあげることができる。ところが、紙繊維ないし古紙に含まれている添加剤は高温で変色するため、熱媒の温度の上限を一般的な耐熱紙の最高使用温度である２００℃とする。一方、熱媒の温度が低いと乾燥に要する時間が増加するため、一般的に入手容易な温水温度である８０℃を下限とする。
【００１９】
（実施例１）成形原料２０として、クラフトパルプと蒸留水を家庭用ミキサーで１分間解繊して、重量比で４％パルプスラリーとしたものを用いた。この成形原料４００ｇを９５℃の温水で加熱した金型３、４で成形して、未含浸の成形品を成形した。圧縮成形時のプレス荷重は９．８ｋＮ（０．８ＭＰａ）で、乾燥時のプレス荷重は０．９８ｋＮ（０．０８ＭＰａ）である。得られた紙成形品２０Ａは柔らかく、密度は０．３４Ｍｇ／ｍ３であった。
（実施例２）成形原料を８００ｇとした。その他の条件は、実施例１と同じである。得られた成形品は緻密で、密度は０．６８Ｍｇ／ｍ３であった。
（実施例３）成形原料を１２００ｇとした。その他の条件は、実施例１と同じである。得られた成形品は緻密で、密度は０．８４Ｍｇ／ｍ３であった。
（比較例１）通気部材１０、１２の素材を、金属粉末を焼結した多孔質材とした。その他の条件は、実施例１と同じである。数回の成形試験で通気部材１０、１２が閉塞したために、再現性のある試験結果を得ることはできなかった。
実施例１、２、３で得られた紙成形品２０Ａの平均重量、平均密度及び性状を表１に、比較例１の結果を表２に示す。実施例１の成形品は柔らかく強度が低かったので、これより低い密度では成形品として不適と思われる。実施例２、３では緻密な成形品が得られたが、今回の金型では、実施例３より成形原料の量を大きく増やすことはできなかった。したがって、本発明における含浸前の成形品の密度は、０．３Ｍｇ／ｍ３〜０．９Ｍｇ／ｍ３の範囲が適当と思われる。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
（実施例４）実施例１の条件で得られた成形品に対して、金型内含浸を行った。含浸液として、１０％（重量比）リグノクレゾール−アセトン溶液を用いた。リグノクレゾールは、リグノフェノール誘導体の一種である。３０℃の温水で加熱した金型３、４内の成形品に含浸液を１分間導入して、減圧下においてアセトンの脱気を行った。脱気が完了するまで２０分以上要した。成形品は均一に含浸していた。
（実施例５）金型３、４の加熱に４０℃の温水を用いた。その他の条件は、実施例４と同じである。脱気が完了するまで２０分以上要した。成形品は均一に含浸していた。
（実施例６）金型３、４の加熱に５０℃の温水を用いた。その他の条件は、実施例４と同じである。脱気が完了するまで１５分以下であった。成形品は均一に含浸していた。
（実施例７）金型３、４の加熱に６０℃の温水を用いた。その他の条件は、実施例４と同じである。成形品の表面にリグノフェノールの粉末が付着して、均一な含浸はできなかった。
実施例４、５、６、７の紙成形品２０Ａの性状を表３に示す。加熱温度が高いほど脱気時間が短いが、アセトンの沸点（約５６℃）を超えると均一な含浸ができない。よって、本発明においてはリグノクレゾール−アセトン溶液含浸時における金型温度は３０℃以上、６０℃未満、好ましくは５０℃以上、５５℃以下とする。
【００２３】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、紙成形品だけではなく、例えば、生分解性原料を用いた成形品にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による紙成形品の成形金型を示す断面図である。
【図２】図１のキャビティに成形原料を入れた金型開状態を示す断面図である。
【図３】図２の圧縮成形している状態を示す断面図である。
【図４】図３の金型閉状態を示す断面図である。
【図５】図１の通気部材を示す平面図である。
【図６】図５の断面図である。
【図７】図５の他の形態を示す斜視図である。
【図８】従来の紙成形品の成形金型を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
３ 下部金型
４ 上部金型
４Ａ インロー部
５ キャビティ
７ 上部用脱気孔
７Ａ 下部用脱気孔
８ 上部用熱媒孔
８Ａ 下部用熱媒孔
１０ 上部用通気部材
１１ インロー用Ｏリング
１２ 下部用通気部材
１３ Ｏリング
１４ イジェクトピン
２０ 成形原料
２０Ａ 紙成形品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ(5)のキャビティ壁面(5A)に水分及び蒸気が通過可能で繊維が通過不能な下部用通気部材(12)を有すると共に前記下部用通気部材(12)に連通する下部用脱気孔(7A)を有する下部金型(3)と、前記キャビティ(5)内に挿入されるインロー部(4A)を有すると共に前記インロー部(4A)の内側に前記下部用通気部材(12)と同一材の上部用通気部材(10)を有しかつ前記上部用通気部材(10)と連通する上部用脱気孔(7)を有する上部金型(4)とを用い、前記キャビティ(5)内に設けられ少なくとも紙繊維からなる主原料及び水分からなる成形原料(20)を前記キャビティ(5)内で圧縮して紙成形品(20A)を成形することを特徴とする紙成形品の成形方法。
【請求項２】
前記紙成形品(20A)の密度は、０．３Ｍｇ／ｍ３以上で０．９Ｍｇ／ｍ３以下の範囲であることを特徴とする請求項１記載の紙成形品の成形方法。
【請求項３】
前記成形原料(20)に含まれる水分量が重量比で５０％以上で９７％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の紙成形品の成形方法。
【請求項４】
前記各金型(3、4)の温度を８０℃以上で２００℃以下とすることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の紙成形品の成形方法。
【請求項５】
前記紙成形品(20A)には添加液としてリグノフェノール誘導体が含まれていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の紙成形品の成形方法。
【請求項６】
前記紙成形品(20A)には添加液としてリグノクレゾールのアセトン溶液が含まれていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の紙成形品の成形方法。
【請求項７】
前記キャビティ(5)内を減圧することにより、前記添加液を加圧ポンプ無しで前記キャビティ(5)内の前記紙成形品(20A)に含浸させることを特徴とする請求項５又は６記載の紙成形品の成形方法。
【請求項８】
前記各金型(3、4)の温度を３０℃以上で６０℃未満とすることを特徴とする請求項６記載の紙成形品の成形方法。
【請求項９】
キャビティ(5)のキャビティ壁面(5A)に水分及び蒸気が通過可能で繊維が通過不能な下部用通気部材(12)を有すると共に前記下部用通気部材(12)に連通する下部用脱気孔(7A)を有する下部金型(3)と、前記キャビティ(5)内に挿入されるインロー部(4A)を有すると共に前記インロー部(4A)の内側に前記下部用通気部材(12)と同一材の上部用通気部材(10)を有しかつ前記上部用通気部材(10)と連通する上部用脱気孔(7)を有する上部金型(4)とを備え、前記上部金型(4)のインロー部(4A)を前記下部金型(3)のキャビティ(5)内に挿入し、前記キャビティ(5)内の少なくとも紙繊維からなる主原料及び水分からなる成形原料(20)を圧縮し、前記水分を前記各通気部材(10、12)及び各脱気孔(7、7A)を介して外部に逃がすように構成したことを特徴とする成形用金型。
【請求項１０】
前記下部金型(3)には、前記キャビティ(5)に連通するイジェクトピン(14)がＯリング(13)を介して設けられ、前記インロー部(4A)にはインロー用Ｏリング(11)が設けられていることを特徴とする請求項９記載の成形用金型。
【請求項１】
キャビティ(5)のキャビティ壁面(5A)に水分及び蒸気が通過可能で繊維が通過不能な下部用通気部材(12)を有すると共に前記下部用通気部材(12)に連通する下部用脱気孔(7A)を有する下部金型(3)と、前記キャビティ(5)内に挿入されるインロー部(4A)を有すると共に前記インロー部(4A)の内側に前記下部用通気部材(12)と同一材の上部用通気部材(10)を有しかつ前記上部用通気部材(10)と連通する上部用脱気孔(7)を有する上部金型(4)とを用い、前記キャビティ(5)内に設けられ少なくとも紙繊維からなる主原料及び水分からなる成形原料(20)を前記キャビティ(5)内で圧縮して紙成形品(20A)を成形することを特徴とする紙成形品の成形方法。
【請求項２】
前記紙成形品(20A)の密度は、０．３Ｍｇ／ｍ３以上で０．９Ｍｇ／ｍ３以下の範囲であることを特徴とする請求項１記載の紙成形品の成形方法。
【請求項３】
前記成形原料(20)に含まれる水分量が重量比で５０％以上で９７％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の紙成形品の成形方法。
【請求項４】
前記各金型(3、4)の温度を８０℃以上で２００℃以下とすることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の紙成形品の成形方法。
【請求項５】
前記紙成形品(20A)には添加液としてリグノフェノール誘導体が含まれていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の紙成形品の成形方法。
【請求項６】
前記紙成形品(20A)には添加液としてリグノクレゾールのアセトン溶液が含まれていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の紙成形品の成形方法。
【請求項７】
前記キャビティ(5)内を減圧することにより、前記添加液を加圧ポンプ無しで前記キャビティ(5)内の前記紙成形品(20A)に含浸させることを特徴とする請求項５又は６記載の紙成形品の成形方法。
【請求項８】
前記各金型(3、4)の温度を３０℃以上で６０℃未満とすることを特徴とする請求項６記載の紙成形品の成形方法。
【請求項９】
キャビティ(5)のキャビティ壁面(5A)に水分及び蒸気が通過可能で繊維が通過不能な下部用通気部材(12)を有すると共に前記下部用通気部材(12)に連通する下部用脱気孔(7A)を有する下部金型(3)と、前記キャビティ(5)内に挿入されるインロー部(4A)を有すると共に前記インロー部(4A)の内側に前記下部用通気部材(12)と同一材の上部用通気部材(10)を有しかつ前記上部用通気部材(10)と連通する上部用脱気孔(7)を有する上部金型(4)とを備え、前記上部金型(4)のインロー部(4A)を前記下部金型(3)のキャビティ(5)内に挿入し、前記キャビティ(5)内の少なくとも紙繊維からなる主原料及び水分からなる成形原料(20)を圧縮し、前記水分を前記各通気部材(10、12)及び各脱気孔(7、7A)を介して外部に逃がすように構成したことを特徴とする成形用金型。
【請求項１０】
前記下部金型(3)には、前記キャビティ(5)に連通するイジェクトピン(14)がＯリング(13)を介して設けられ、前記インロー部(4A)にはインロー用Ｏリング(11)が設けられていることを特徴とする請求項９記載の成形用金型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１４４２８４（Ｐ２００８−１４４２８４Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２９５７１（Ｐ２００６−３２９５７１）
【出願日】平成１８年１２月６日（２００６．１２．６）
【出願人】（３９５０１８７７８）機能性木質新素材技術研究組合 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月６日（２００６．１２．６）
【出願人】（３９５０１８７７８）機能性木質新素材技術研究組合 (17)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]