(57)【要約】【課題】繊維成形品において易成形用紙と成形材料との密着度合いを向上する。【解決手段】繊維成形品５５の製造方法では、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５１を金型３に配置する。金型３を型締めする。繊維性主材料に高分子結合材及び水を添加して混練した混合物を成形材料５３として用い、加熱した金型３のキャビティ３７内に成形材料５３を充填する。金型３のパーティング面の間に成形材料５３と通じる間隙５７を形成し、間隙５７からキャビティ３７内で発生した水蒸気を放出除去して成形材料５３を乾燥固化させる。金型３を型開きして易成形用紙５１が表面に一体成形された繊維成形品５５を得る。【選択図】図６
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【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を金型に配置するステップと、
前記金型を型締めするステップと、
繊維性主材料に高分子結合材及び水を添加して混練した混合物を成形材料として用い、加熱した前記金型のキャビティ内に前記成形材料を充填するステップと、
前記金型のパーティング面の間に前記成形材料と通じる間隙を形成することで、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固化させるステップと、
前記金型を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ステップと、
を備えた、繊維成形品の製造方法。
【請求項２】
前記易成形用紙を前記金型に配置するステップでは、前記易成形用紙を固定金型の凹部に配置し、
前記金型を型締めするステップでは、前記固定金型に対して可動金型を合わせることで前記キャビティを形成し、
前記成形材料を乾燥固化させるステップでは、前記可動金型が前記固定金型から離れ、さらに、付き出し部材が前記成形材料を前記固定金型に保持することで前記間隙を確保する、請求項１に記載の繊維成形品の製造方法。
【請求項３】
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が配置される凹部を有する固定金型と、
前記固定金型の前記凹部において繊維性主材料に高分子結合材及び水を添加して混練した混合物からなる成形材料を充填可能なキャビティを確保する可動金型と、
前記固定金型及び前記可動金型に対して相対的に移動可能であり、前記易成形用紙が表面に一体成形された繊維成形品を前記可動金型から離すための部材であり、前記キャビティに前記成形材料が充填された後に前記可動金型が前記固定金型から離れて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固化させるときに、前記成形材料を前記固定金型に保持することで前記固定金型及び前記可動金型のパーティング面同士の間に前記成形材料と通じる間隙を確保するための突き出し部材と、
を備えた繊維成形品製造用金型。
【請求項４】
前記突き出し部材は、前記成形材料が前記キャビティ内に充填されるときに前記可動金型と共に前記成形材料の輪郭を確定する位置に配置されている、請求項３に記載の繊維成形品製造用金型。
【請求項５】
前記突き出し部材は、前記成形材料を前記固定金型に保持するときに、前記キャビティ内における前記成形材料の周縁壁部の内側面に接している、請求項４に記載の繊維成形品製造用金型。
【請求項６】
前記成形材料の前記周縁壁部の前記内側面においてアンダーカットが形成される部分には、前記突き出し部材が接している、請求項５に記載の繊維成形品製造用金型。
【請求項７】
前記可動金型には、前記可動金型が前記固定金型から離れて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するときに、前記間隙に高温気体を供給するための通路が形成されている、請求項３〜６のいずれかに記載の繊維成形品製造用金型。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれかに記載の前記繊維成形品製造用金型と、
前記間隙に前記成形材料を充填するための射出成形部と、
前記可動金型を駆動するための金型駆動部と、
前記突き出し部材を駆動するための突き出し部材駆動部と、
を備えた繊維成形品製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維成形品の製造方法、繊維成形品製造用金型、及び繊維成形品製造装置に関する。
【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固化させ、繊維成形品を得る繊維成形品の製造方法がある（たとえば、特許文献１参照）。
【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。また、上記繊維成形品に美麗な加飾を行う方法として、上記の易成形用紙にあらかじめ図柄を形成して加飾しておく、成形同時加飾繊維成形品の製造方法がある（たとえば、特許文献２参照）。
【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５１３４７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の繊維成形品の製造方法には、以下のような課題があった。
繊維成形品において、易成形用紙が成形材料に十分に密着しない箇所が複数生じる。このような層間の隙間を「浮き」という。
【０００６】
本発明の課題は、繊維成形品において易成形用紙と成形材料との密着度合いを向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一見地に係る繊維成形品の製造方法は、下記のステップを備えている。
◎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を金型に配置する。
◎金型を型締めする。
◎繊維性主材料に高分子結合材及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する。
◎金型のパーティング面の間に成形材料と通じる間隙を形成することで、間隙から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固化させる。
◎金型を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。
この方法では、成形材料を乾燥固化させるとときに、成形材料の水分は、易成形用紙と反対側の間隙を通って、キャビティから金型の外部に放出除去される。このように成形材料の水分が易成形用紙を通ることがないので、易成形用紙と成形材料の密着度合いが向上する。つまり、繊維成形品の表面において浮きが発生せず、その結果、美観が優れた繊維成形品が得られる。
【０００８】
易成形用紙を金型に配置するステップでは、易成形用紙を固定金型の凹部に配置し、金型を型締めするステップでは、固定金型に対して可動金型を合わせることでキャビティを形成し、成形材料を乾燥固化させるステップでは、可動金型が固定金型から離れ、さらに、付き出し部材が成形材料を固定金型に保持することで間隙を確保してもよい。
【０００９】
本発明の他の見地に係る繊維成形品製造用金型は、固定金型と、可動金型と、突き出し部材と、を備えている。
固定金型は、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が配置される凹部を有する。
可動金型は、固定金型の凹部において繊維性主材料に高分子結合材及び水を添加して混練した混合物からなる成形材料を充填可能なキャビティを確保する。
突き出し部材は、固定金型及び可動金型に対して相対的に移動可能であり、易成形用紙が表面に一体成形された繊維成形品を可動金型から離すための部材である。突き出し部材は、キャビティに成形材料が充填された後に可動金型が固定金型から離れて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固化させるときに、以下の動作を行う。すなわち、突き出し部材は、成形材料を固定金型に保持することで、固定金型及び可動金型のパーティング面同士の間に成形材料と通じる間隙を確保する。
この金型では、最初に、易成形用紙が固定金型の凹部に配置され、次に、可動金型を固定金型に接近することで型締めが行われる。その状態で、成形材料が、加熱した金型のキャビティ内に充填される。その後、可動金型を固定金型から離れさせることで、固定金型及び可動金型のパーティング面同士の間に成形材料と通じる間隙を形成し、間隙から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固化させる。この乾燥固化のときに、突き出し部材が、成形材料を固定金型に保持することで、金型のパーティング面の間に成形材料と通じる間隙を確保する。最後に、可動金型を固定金型から離れさせた状態で、突き出し部材が、易成形用紙が表面に一体成形された繊維成形品を可動金型から突き出す。この結果、易成形用紙が表面に一体成形された繊維成形品が得られる。
この金型では、成形材料を乾燥固化させるとときに、成形材料の水分は、易成形用紙と反対側の間隙を通って、キャビティから金型の外部に放出除去される。このように成形材料の水分が易成形用紙を通ることがないので、易成形用紙と成形材料の密着度合いが向上する。つまり、繊維成形品の表面において浮きが発生せず、その結果、美観が優れた繊維成形品が得られる。
【００１０】
突き出し部材は、成形材料がキャビティ内に充填されるときに可動金型と共に成形材料の輪郭を確定する位置に配置されていてもよい。
【００１１】
突き出し部材は、成形材料を固定金型に保持するときに、キャビティ内における成形材料の周縁壁部の内側面に接していてもよい。
【００１２】
成形材料の周縁壁部の内側面においてアンダーカットが形成される部分には、突き出し部材が接していてもよい。
この金型で、例えば、乾燥固化工程において、可動金型を固定金型に対して接近させて金型を閉めることと遠ざけて金型を開くことを繰り返す場合に、突き出し部材は固定金型に対して移動しない。したがって、アンダーカットが破損しない。
【００１３】
可動金型には、可動金型が固定金型から離れて間隙からキャビティ内で発生した水蒸気を放出除去するときに、高温気体を間隙に供給するための通路が形成されていてもよい。
この金型では、成形材料からの水蒸気放出時間が短くなる。
【００１４】
本発明のさらに他の見地に係る繊維成形品製造装置は、上記の繊維成形品製造用金型と、間隙に成形材料を充填するための射出成形部と、可動金型を駆動するための金型駆動部と、突き出し部材を駆動するための突き出し部材駆動部と、を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る、繊維成形品の製造方法、製造用金型、製造装置では、成形材料の水分が易成形用紙を通ることがないので、易成形用紙と成形材料の密着度合いが向上する。また、図柄が形成された用紙を使用する場合は乾燥固化工程において金型の開閉を繰り返す時、易成形用紙とキャビティとのこすれがなくなるので図柄が削られることもない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態における金型の断面図である。
【図２】完成した繊維成形品の斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態における繊維成形品製造装置の制御構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第１実施形態における繊維成形品の製造法としての制御動作を示すフローチャート。
【図５】繊維成形品の製造工程を示すための金型の断面図。
【図６】繊維成形品の製造工程を示すための金型の断面図。
【図７】繊維成形品の製造工程を示すための金型の断面図。
【図８】繊維成形品の製造工程を示すための金型の断面図。
【図９】繊維成形品の製造工程を示すための金型の断面図。
【図１０】繊維成形品の製造工程を示すための金型の部分断面図（第２実施形態）。
【図１１】繊維成形品の製造工程を示すための金型の断面図（第３実施形態）。
【図１２】繊維成形品製造装置の制御構成を示すブロック図（第３実施形態）。
【図１３】繊維成形品の製造工程を示すための金型の断面図（第４実施形態）。
【図１４】繊維成形品の製造工程を示すための金型の断面図（第５実施形態）。
【図１５】繊維成形品の製造工程を示すための金型の断面図（第５実施形態）。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
１．第１実施形態
（１）繊維成形品製造装置の基本構成
図１を用いて、本発明の第１実施形態としての繊維成形品製造装置１（以下、装置１）を説明する。図１は、本発明の第１実施形態における金型の断面図である。
【００１８】
図１において、装置１は、主に、繊維成形品製造用金型３（以下、金型３）を有している。金型３は、主に、固定金型５と、可動金型７と、エジェクタピン構造９とを有している。
固定金型５は、キャビティ型である。具体的には、固定金型５には、パーティング面５ａが形成され、そこに樹脂成形用凹部１５（以下、凹部１５）が形成されている。固定金型５には、さらに、ゲート１９が形成されている。ゲート１９には、射出成形部５０（図３参照）が接続されている。
【００１９】
可動金型７は、コア型である。具体的には、可動金型７には、パーティング面７ａが形成され、そこに凸部３１が形成されている。凸部３１は、凹部１５に対応している。凹部１５及び凸部３１の間には、キャビティ３７（図５参照）が確保される。キャビティ３７は、図２に示すように、繊維成形品５５が固定金型５側の凸側面と可動金型７側の凹側面とを有する筐体となるような形状である。より詳しくは、繊維成形品５５は、トレイ形状であり、凸形状の外側面と凹形状内側面とを有している。図２は、完成した繊維成形品の斜視図である。
【００２０】
可動金型７は、固定金型５に対して接近及び離反可能にスラスト移動することができる。可動金型７をスラスト駆動する機構としては、金型駆動部４７が設けられている（図３参照）。金型駆動部４７は、例えば、ピストンシリンダ及びスラスト力伝達装置を含んでいる。
固定金型５及び可動金型７内には、ヒータ（図示せず）が設けられている。
【００２１】
エジェクタピン構造９は、可動金型７に設けられている。
エジェクタピン構造９は、エジェクタプレート３５と、複数のエジェクタピン３９、４１、４３を有している。エジェクタピン構造９は、固定金型５に対して接近及び離反可能にスラスト移動することができる。エジェクタピン構造９をスラスト駆動する機構としては、エジェクタピン駆動部４９が設けられている（図３参照）。エジェクタピン駆動部４９は、例えば、ピストンシリンダ及びスラスト力伝達装置を含んでいる。
【００２２】
エジェクタプレート３５は、可動金型７の固定金型５と反対側に配置されている。エジェクタピン３９、４１、４３は、可動金型７に形成された貫通穴内を延びており、先端が固定金型５に対向している。このような構造によって、エジェクタピン３９、４１、４３は、可動金型７とともに固定金型５に接近することが可能であり、また、可動金型７に対して接近した位置と離れた位置との間で移動可能である。
【００２３】
エジェクタピン３９及び４１は、突き出し部材として、凸部３１の周辺の一部を構成する位置に配置されており、その結果、凹部１５の周辺の一部に対応する位置に配置されている。
エジェクタピン４３は、ゲート１９に対応している。
【００２４】
（２）繊維成形品製造装置の制御構成
図３を用いて、装置１の制御構成を説明する。図３は、本発明の第１実施形態における繊維成形品製造装置の制御構成を示すブロック図である。
装置１は、制御部４５を有している。制御部４５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを含むコンピュータであり、各種プログラムを実行することで、制御動作を実行する。制御部４５は、金型駆動部４７、エジェクタピン駆動部４９、射出成形部５０、ヒータ（図示せず）を制御可能である。また、制御部４５には、各種センサ（図示せず）から検出信号が入力される。
【００２５】
（３）繊維成形品の製造方法
図４を用いて、装置１を用いた繊維成形品の製造法を説明する。図４は、本発明の第１実施形態における繊維成形品の製造法としての制御動作を示すフローチャートである。
【００２６】
（３−１）易成形用紙配置
最初に、図１に示すように、固定金型５の凹部１５には、易成形用紙５１を配置する（図４のステップＳ１）。易成形用紙５１は、金型３に挟み込む前には、金型３内での昇温が抑制される含水量に設定されている。易成形用紙５１には、図柄が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。
【００２７】
易成形用紙５１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。このような構成の易成形用紙５１は、立体成形性に優れるため、立体形状を有する成形材料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。
【００２８】
易成形用紙５１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５１を得ることがきる。
【００２９】
易成形用紙５１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。
【００３０】
このような構成の易成形用紙５１上に、各種印刷法などの手段により図柄を形成して加飾を行う場合を説明する。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を形成してもよい。図柄を形成するインキとしては、着色材として染料や顔料などを用いるとよい。図柄は、易成形用紙５１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５１を構成する繊維にインキが含浸するようにして図柄を形成してもよい。
【００３１】
なお、インキ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、繊維成形品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。
【００３２】
このような易成形用紙５１を、金型３に挟み込む前に、調湿が可能な部屋で一定時間保管し、易成形用紙５１の水分の量を調整する。後述する成形時の金型３の熱によって、易成形用紙５１の昇温が抑制される程度の含水量が必要である。好ましくは、易成形用紙５１の含水量を５〜１０％にするとより効果的である。具体的には、その範囲を逸脱すると、以下のような不具合が生じる。すなわち、上限を越えると、易成形用紙５１が水分によって伸長するため、易成形用紙５１の位置合わせ精度が悪くなる。また、下限を下回ると、易成形用紙５１が収縮するため、易成形用紙５１の位置合わせ精度が悪くなる。さらに、成形時に色うつりと色かすれが発生する。
【００３３】
このような易成形用紙５１を成形に用いると、色うつりと色かすれの生じない美麗な繊維成形品５５を得ることができる。なぜなら、色うつりと色かすれは、易成形用紙５１の含水量が少ない場合に、易成形用紙５１が昇温し、易成形用紙５１に形成された図柄のインクの温度が上昇することによって生じるからである。すなわち、含水量が一定以上あることで、易成形用紙５１の昇温が繊維成形品５５内で抑えられ、金型３内への色うつりを防止することが可能である。
また、易成形用紙５１の含水量は、易成形用紙５１の形状にも影響する。すなわち、易成形用紙５１は、伸縮性が良いため、含水量の変化により伸縮が起こりやすく成形時の位置合わせに大きく影響する。
【００３４】
なお、本実施形態では、易成形用紙５１の含水量とは、以下の意味で用いる。すなわち、水分を含有した易成形用紙５１の全体重量に対して、易成形用紙５１が含有する水分の重量が占める割合をパーセンテージで示した値をいうものとする。また、易成形用紙５１の含水量は、水分計で測定することができる。例えば、株式会社ケツト科学研究所製のＨＫ−３００シリーズなどを用いることができる。
【００３５】
固定金型５の凹部１５に易成形用紙５１を確実に沿わせるようにするため、易成形用紙５１をあらかじめ凹部１５の面の形状に立体成形しておいてもよい。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５１が凹部１５の面に沿うように配置することにより、後に行う成形材料の充填工程において、易成形用紙５１の最終的に最表面に位置する側の面に成形材料５３が回り込む不具合（裏回りとも言う）を防止できる。
【００３６】
（３−２）型締め
続いて、型締めする（図４のステップＳ２）。具体的には、制御部４５が金型駆動部４７を制御することで、図５に示すように、可動金型７を固定金型５に当接する位置まで移動させる。また、制御部４５がエジェクタピン駆動部４９を制御して、エジェクタピン構造９を図５の位置まで移動させる。つまり、エジェクタピン３９及びエジェクタピン４１の先端が、凹部１５の近傍にまで移動する。
【００３７】
（３−３）射出成形
次に、図５に示すように、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５３として用い、加熱した金型３のキャビティ３７内に成形材料５３を充填する（図４のステップＳ３）。具体的には、制御部４５は射出成形部５０を制御して、上記の動作を実行させる。
【００３８】
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。
【００３９】
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固化性樹脂でも、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。
【００４０】
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５３とする。成形材料５３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。
【００４１】
金型３の加熱は、たとえば、キャビティ３７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。具体的には、制御部４５がヒータ（図示せず）を制御して上記動作を実行する。
【００４２】
上記の成形材料５３がキャビティ３７内に充填されるときに、エジェクタピン３９及び４１は、可動金型７と共に成形材料５３の輪郭を確定する位置に配置されている。
【００４３】
（３−４）水蒸気放出
次に、図６に示すように、金型３のパーティング面５ａ、７ａの間に０．０２〜０．５０ｍｍの間隙５７を形成し、この間隙５７からキャビティ３７内で発生した水蒸気を放出除去して成形材料５３を乾燥し固化させる（図４のステップＳ４）。具体的には、制御部４５が金型駆動部４７を制御して、可動金型７を固定金型５から離れさせる。このとき、エジェクタピン構造９は移動せずに、そのためエジェクタピン３９、４１、４３が成形材料５３及び易成形用紙５１を固定金型５に対して押し付けて保持している。このとき、エジェクタピン３９及び４１は、キャビティ３７内における成形材料５３の周縁壁部の内側面に接している。
【００４４】
加熱した金型３のキャビティ３７内に成形材料５３を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る。それと同時に、繊維性主材料は、蒸気圧によりキャビティ３７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間の間隙５７から排気除去されて繊維成形品５５の固化が速やかに行われる。
また、繊維成形品５５と易成形用紙５１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。
【００４５】
上記の製造方法では、成形材料５３を乾燥固化させるとときに、成形材料５３の水分は、易成形用紙５１と反対側の間隙５７を通って、キャビティ３７から金型３の外部に放出除去される。このように成形材料５３の水分が易成形用紙５１を通ることがないので、易成形用紙５１と成形材料５３の密着度合いが向上する。つまり、繊維成形品５５の表面において浮きが発生せず、その結果、美観が優れた繊維成形品５５が得られる。
また、易成形用紙５１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。
【００４６】
上記の図４のステップＳ４をより詳細に説明すれば、制御部４５が金型駆動部４７を制御して、可動金型７を固定金型５から離れさせ間隙５７を形成すること（図６の状態）と、可動金型７を固定金型に接近させて型締めすること（図５の状態）とを交互に複数回実行する。この場合、回数及び時間は各種条件に応じて決定される。このとき、エジェクタピン構造９は移動せずに、そのためエジェクタピン３９、４１、４３が成形材料５３及び易成形用紙５１を固定金型５に対して押し付けて保持している。
【００４７】
（３−５）型開き
次に、図７に示すように、型開きをする（図４のステップＳ５）。具体的には、制御部４５が金型駆動部４７を制御することで、図７に示すように、可動金型７を固定金型５から離れる位置まで移動させる。また、制御部４５がエジェクタピン駆動部４９を制御して、エジェクタピン構造９を図７の位置まで移動させる。つまり、エジェクタピン３９及びエジェクタピン４１の先端が、凹部１５から離れた位置まで移動する。この結果、繊維成形品５５は、可動金型７と共に移動し、つまり固定金型５から離れる。
【００４８】
（３−６）成形品突き出し
次に、図８に示すように、エジェクタピン構造９によって、繊維成形品５５は可動金型７から離される（図４のステップＳ６）。具体的には、制御部４５がエジェクタピン駆動部４９を制御して、エジェクタピン構造９を可動金型７から突き出して繊維成形品５５を図８の位置まで移動させる。
【００４９】
（３−７）成形品取り出し
最後に、図９に示すように、繊維成形品５５は、可動金型７から取り外される（図４のステップＳ７）。このようにして、易成形用紙５１が成形材料５３の外側の表面に一体成形された繊維成形品５５を得ることができる。
この後、必要に応じて繊維成形品５５周囲の易成形用紙５１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、図２に示すような美麗な繊維成形品５５を得ることができる。
このようにして得た繊維成形品５５は、色うつりと色かすれがなく、美麗なものとなる。
【００５０】
また、易成形用紙５１と成形材料５３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。
【００５１】
本実施形態のさらなる効果としては、水蒸気の排気時間が短くなり、それによってサイクルタイムが減少する。この結果、生産性が向上している。
本実施形態のさらなる効果としては、易成形用紙５１側を水蒸気が通らないので、易成形用紙５１に、従来の水蒸気の通過を阻害するハードコート膜、金属膜等の機能膜を形成可能である。
【００５２】
２．第２実施形態
図１０を用いて、第２実施形態を説明する。図１０は、繊維成形品の製造工程を示すための金型の部分断面図である。
基本的な構成及び動作は、第１実施形態と同じである。したがって、ここでは、異なる点のみを説明する。
【００５３】
この実施形態では、成形材料の周縁壁部（周縁において平面部から突出している壁部分）の内側面においてアンダーカットが形成される部分には、エジェクタピンが接するようになっている。つまり、成形材料のアンダーカットが形成されている部分には、可動金型は接していない。
図１０に示すように、例えば、エジェクタピン４１は、先端面が成形材料５３の板部５３ａに当接しており、先端側面が成形材料５３の周縁壁部５３ｂの内側面に当接している。ここで、周縁壁部５３ｂには、突起状のアンダーカット５３ｃが形成されている。
この金型で、例えば、乾燥固化工程において可動金型を固定金型に対して接近させることと遠ざけることを繰り返す場合に、エジェクタピン４１は固定金型５に対して移動しない。したがって、アンダーカット５３ｃが破損しない。
【００５４】
３．第３実施形態
図１１及び図１２を用いて、第３実施形態を説明する。図１１は、繊維成形品の製造工程を示すための金型の断面図である。図１２は、繊維成形品製造装置の制御構成を示すブロック図である。
基本的な構成及び動作は、第１実施形態と同じである。したがって、ここでは、異なる点のみを説明する。
【００５５】
この実施形態では、図１１に示すように、可動金型７には、供給通路７ｂと、排出通路７ｃとが形成されている。供給通路７ｂと排出通路７ｃは、可動金型７を貫通しており、一端がパーティング面７ａ側に連通している。
また、図１２に示すように、熱風供給部５２及び吸気部５４が設けられている。熱風供給部５２は、制御部４５に制御されることで、供給通路７ｂを通して熱風を固定金型５と可動金型７との間の間隙５７に熱風を供給できる。吸気部５４は、制御部４５に制御されることで、排出通路７ｃを通して固定金型５と可動金型７との間の間隙５７にある熱風を排出できる。
そして、図１１に示すように、熱風供給部５２は、可動金型７が固定金型５から離れて間隙５７からキャビティ３７内で発生した水蒸気を放出除去するときに、高温気体を間隙５７に供給する。熱風は、成形材料５３に沿って移動し、金型３の外周縁と、排出通路７ｃとから排出される。この結果、成形材料５３からの水蒸気放出時間が短くなる。
【００５６】
４．第４実施形態
図１３を用いて、第４実施形態を説明する。図１３は、繊維成形品の製造工程を示すための金型の断面図である。
基本的な構成及び動作は、第３実施形態と同じである。したがって、ここでは、異なる点のみを説明する。
【００５７】
この実施形態では、図１３に示すように、可動金型７には、第１供給通路７ｄと、第２供給通路７ｅとが形成されている。第１供給通路７ｄと第２供給通路７ｅは、可動金型７を貫通しており、一端がパーティング面７ａ側に連通している。
また、図１２に示された熱風供給部５２は、制御部４５に制御されることで、第１供給通路７ｄ及び第２供給通路７ｅを通して熱風を固定金型５と可動金型７との間の間隙５７に熱風を供給できる。
そして、図１３に示すように、熱風供給部５２は、可動金型７が固定金型５から離れて間隙５７からキャビティ３７内で発生した水蒸気を放出除去するときに、高温気体を間隙５７に供給する。熱風は、成形材料５３に沿って移動し、金型３の外周縁から排出される。この結果、成形材料５３からの水蒸気が放出される時間が短くなる。
【００５８】
５．第５実施形態
図１４及び図１５を用いて、第５実施形態を説明する。図１４及び図１５は、繊維成形品の製造工程を示すための金型の断面図である。
【００５９】
図１４において、金型６３は、主に、固定金型６５と、可動金型６７とを有している。
固定金型６５は、キャビティ型である。具体的には、固定金型５には、樹脂成形用凹部７１が形成されている。固定金型６５には、さらに、ゲート７３が形成されている。
【００６０】
可動金型６７は、コア型である。具体的には、可動金型６７には、凸部７７が形成されている。凸部７７は、凹部７１にそれぞれ対応している。凹部７１と凸部７７との間には、キャビティ７８が確保される。キャビティ７８は、繊維成形品８５が固定金型５側の凸側面と可動金型７側の凹側面とを有する筐体となるような形状である。より詳しくは、繊維成形品８５は、トレイ形状であり、凸形状の外側面と凹形状内側面とを有している。
【００６１】
可動金型６７は、固定金型６５に対して接近及び離反可能にスラスト移動することができる。
前記実施形態とは異なり、易成形用紙７９は、可動金型６７の凸部７７に配置される。
可動金型６７の凸部７７に易成形用紙７９を確実に沿わせるようにするため、易成形用紙７９をあらかじめ凸部７７の面の形状に立体成形しておいてもよい。
【００６２】
続いて、型締めを行い、さらに、図１４に示すように、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８１として用い、加熱した金型６３のキャビティ７８内に成形材料８１を充填する。
次に、図１５に示すように、金型６３のパーティング面６５ａ、６７ａの間に０．０２〜０．５０ｍｍの間隙８７を形成し、この間隙８７からキャビティ７８内で発生した水蒸気を放出除去して成形材料８１を乾燥し固化させる。このようにして、内側の面に易成形用紙７９が一体に成形された繊維成形品８５が得られる。
【００６３】
上記の製造方法では、成形材料８１を乾燥固化させるとときに、成形材料８１の水分は、易成形用紙７９と反対側の間隙８７を通って、キャビティ７８から金型６３の外部に放出除去される。このように成形材料８１の水分が易成形用紙７９を通ることがないので、易成形用紙７９と成形材料８１の密着度合いが向上する。つまり、繊維成形品８５の表面において浮きが発生せず、その結果、美観が優れた繊維成形品８５が得られる。
【００６４】
６．実施例
上記実施形態と従来技術とを用いて、繊維成形品を製造して、それらの浮きの発生について確認した。成形条件は、金型温度は摂氏１７５度であり、乾燥時間は５８．１秒であり、型開閉回数は１６回であった。浮きの発生については、１つでもあれば、浮きの発生ありと判定した。
【００６５】
従来技術では、浮きの発生率は、成形直後で９４．１％、成形一日後で９４．１％であった。従来技術では、乾燥良条件でも実験を行った。その条件は、金型温度は摂氏１７５度であり、乾燥時間は６８．９秒であり、型開閉回数は２０回であった。その場合の浮きの発生率は、成形直後で５７．１％、成形一日後で７６．２％であった。
【００６６】
本実施形態では、浮きの発生率は、成形直後で２３．１％、成形一日後で２３．１％であった。また、本実施形態では、浮きは、膨らんでおらず、触った場合に凹みがあるような軽微なものであった。この結果は、水蒸気が成形材料からな脱けやすくなっており、また、易成形用紙に負担が少なくなったことによると考えられる。
【００６７】
７．実施形態の共通事項
上記第１〜第５実施形態は、下記の構成及び機能を共通に有している。
繊維成形品（例えば、繊維成形品５５、繊維成形品８５）の製造方法は、下記の図４のステップを備えている。
◎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（例えば、易成形用紙５１、易成形用紙７９）を金型（例えば、金型３、金型６３）に配置する。第１実施形態では、易成形用紙を固定金型の凹部に配置する。
◎金型（例えば、金型３、金型６３）を型締めする。上記実施形態では、固定金型に対して可動金型を合わせることでキャビティを形成する。
◎繊維性主材料に高分子結合材及び水を添加して混練した混合物を成形材料（例えば、成形材料５３、成形材料８１）として用い、加熱した金型のキャビティ（例えば、キャビティ３７、キャビティ７８）内に成形材料（例えば、成形材料５３、成形材料８１）を充填する。
◎金型（例えば、金型３、金型６３）のパーティング面の間に成形材料と通じる間隙（例えば、間隙５７、間隙８７）を形成することで、間隙（例えば、間隙５７、間隙８７）から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固化させる。第１実施形態では、可動金型が前記固定金型から離れ、さらに、付き出し部材(例えば、エジェクタピン３９，４１）が成形材料を固定金型に保持することで間隙を確保する。
◎金型（例えば、金型３、金型６３）を型開きして易成形用紙（例えば、易成形用紙５１、易成形用紙７９）が表面に一体成形された繊維成形品（例えば、繊維成形品５５、繊維成形品８５）を得る。
この方法では、成形材料を乾燥固化させるとときに、成形材料の水分は、易成形用紙と反対側の間隙を通って、キャビティから金型の外部に放出除去される。このように成形材料の水分が易成形用紙を通ることがないので、易成形用紙と成形材料の密着度合いが向上する。つまり、繊維成形品の表面において浮きが発生せず、その結果、美観が優れた繊維成形品が得られる。
【００６８】
８．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、繊維成形品の製造方法、繊維成形品製造用金型、及び繊維成形品製造装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１        ：繊維成形品製造装置
３        ：繊維成形品製造用金型
５        ：固定金型
７        ：可動金型
９        ：エジェクタピン構造
１５      ：樹脂成形用凹部
３５      ：エジェクタプレート
３７      ：キャビティ
３９      ：エジェクタピン
４１      ：エジェクタピン
４５      ：制御部
４７      ：金型駆動部
４９      ：エジェクタピン駆動部
５０      ：射出成形部
５１      ：易成形用紙
【図１】
2015231702.tif 000003
【図２】
2015231702.tif 000004
【図３】
2015231702.tif 000005
【図４】
2015231702.tif 000006
【図５】
2015231702.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015231702.tif 000009
【図８】
2015231702.tif 000010
【図９】
2015231702.tif 000011
【図１０】
2015231702.tif 000012
【図１１】
2015231702.tif 000013
【図１２】
2015231702.tif 000014
【図１３】
2015231702.tif 000015
【図１４】
2015231702.tif 000016
【図１５】
2015231702.tif 000017