(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造型内に配された開口部及び該開口部から枝分かれした空洞部を有する繊維積層体内に、拡縮自在の中空の袋状の中子と、該中子に挿入された、先端部に弾性部材が設けられている給排気管とを具備している押圧手段を該開口部から挿入し、該押圧手段を該空洞部内に配して該押圧手段の前記給排気管を通じて前記中子内部に流体を供給し、該中子を拡張させて該繊維積層体を該製造型の内面に押圧する工程を具備する繊維成形体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の繊維成形体の製造方法の実施に使用する繊維成形体の製造装置であって、
製造型内に配された繊維積層体に挿入されて該繊維積層体の内面の異なる領域を押圧する複数の押圧手段を備えており、
前記押圧手段の少なくとも一つが拡縮自在の中空の袋状の中子と、該中子に挿入された、先端部に弾性部材が設けられている給排気管とを具備している繊維成形体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維成形体製造用の中子を用いた繊維成形体の製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
パルプモールド成形体の製造方法に関する従来技術としては、例えば、特許第７８６００号の技術が知られている。この技術は、外型（抄造型）内に中実の中型及び袋状の中型を配し、外型の抄紙面にパルプ繊維を堆積させて湿潤状態の成形体を形成した後、袋状の中型内に所定の流体を供給して該中型を膨張させ、膨張した該中型により前記成形体を前記抄紙面へ向けて押圧して脱水し、脱型、乾燥後に所定形状の成形体を得るようにしたものである。
【０００３】
ところで、上記のパルプモールド成形体の製造方法では、袋状の中型によって押圧された部分は緻密化されて高い強度が得られるが、それ以外の部分は肉厚や密度にムラが生じやすく、脱水、乾燥後において、成形体に肉厚や密度のムラ及びこれらのムラに伴う強度等の物性に不均一が生じる場合があった。
【０００４】
従って本発明の目的は、肉厚、密度ムラを抑えて高い形状精度で製造することができる繊維成形体の製造方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、製造型内に配された開口部及び該開口部から枝分かれした空洞部を有する繊維積層体内に、拡縮自在の中空の袋状の中子と、該中子に挿入された、先端部に弾性部材が設けられている給排気管とを具備している押圧手段を該開口部から挿入し、該押圧手段を該空洞部内に配して該押圧手段の前記給排気管を通じて前記中子内部に流体を供給し、該中子を拡張させて該繊維積層体を該製造型の内面に押圧する工程を具備する繊維成形体の製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００６】
また、本発明は、上記本発明の実施に使用する繊維成形体の製造装置であって、製造型内に配された繊維積層体に挿入されて該繊維積層体の内面の異なる領域を押圧する複数の押圧手段を備えており、前記押圧手段の少なくとも一つが拡縮自在の中空の袋状の中子と、該中子に挿入された、先端部に弾性部材が設けられている給排気管とを具備している繊維成形体の製造装置を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、その好ましい実施の形態に基づいて図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図１は、本発明の繊維成形体の製造装置を二つの開口部を有するパルプモールド成形体の製造装置に適用した参考実施形態を示したものである。図１において、符号１は、製造装置を示している。
【００１０】
図１に示すように、製造装置１は、抄造型２と、製造型２内に抄造された繊維積層体４内に挿入されて繊維積層体４の内面の異なる領域を押圧する二つの押圧手段３、３とを備えている。
【００１１】
製造型２は、二つの割型（図では１つのみ図示。）２０が組み合わされて二つの開口部を有する前記繊維積層体４の外形形状に対応する所定のキャビティ２１が形成されるものである。
【００１２】
割型２０の内部には、キャビティ２１の形成面２２において開口し且つ割型２０の外部に通じる流体流通孔２３が多数形成されている。また、割型２０には当該割型２０どうしを組み合わせたときにキャビティ２１に通じ後述のスラリー注入口が形成される凹部２４が形成されている。なお、図には示していないが、キャビティ２１の形成面２２は、所定の線材径及び目開きを有する抄造ネット（図示せず）で被覆されており、また、キャビティ２１の形成面２２には、前記流体流通孔２３どうしを結ぶ格子状の溝が形成されている。
【００１３】
押圧手段３は、拡縮自在の中空の袋状の中子３０と、中子３０に挿入された給排気管３１とを具備している。
製造装置１は、給排気管３１の上端部に、切り替えコック（図示せず）を介して加圧流体の供給源及び加圧流体を負圧吸引して排出する排出源（共に図示せず）を具備している。
【００１４】
中子３０には、拡縮してその体積が変化する材質のものを特に制限なく用いることができるが、耐久・耐熱性等の点から、天然ゴム、ウレタン、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム又はエラストマー等の合成ゴムからなる弾性材で構成されたものを用いることが好ましい。
【００１５】
次に、本発明の繊維成形体の製造方法の参考実施形態を、前記製造装置１を用いた二つの開口部を有するパルプモールド容器（繊維成形体）の製造に適用した実施形態に基づいて、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
先ず、図２（ａ）に示すように、一対の割型２０、２０からなる前記抄造型２を用意する。そして、スラリー注入口２４を通じて所定量のパルプスラリーをキャビティ２１内に注入する。これと共に流体流通孔２３を通じてキャビティ２１内を抄造型２の外側に向けて減圧吸引し、パルプスラリー中の水分を吸引すると共に抄紙面、即ちキャビティ２１の内面を被覆する前記抄造ネット上にパルプ繊維を堆積させる。その結果、該抄造ネット上には、パルプ繊維が堆積されてなる二つの開口部４０を有する繊維積層体（湿潤状態の繊維成形体）４が形成される。
【００１７】
本発明において、繊維積層体４の抄造に用いられるスラリーは、パルプ繊維と水のみからなるものが好ましく用いられる。また、パルプ繊維と水に加えてタルクやカオリナイト等の無機物、ガラス繊維やカーボン繊維等の無機繊維、ポリオレフィン等の熱可塑性合成樹脂の粉末又は繊維、非木材又は植物質繊維、多糖類等の成分を含有していてもよい。これらの成分の配合量は、パルプ繊維及び該成分の合計量に対して１〜７０重量％、特に５〜５０重量％であることが好ましい。また、スラリーには、パルプ繊維の分散剤、成形助剤、着色料、着色助剤等を適宜添加することができる。スラリーには、サイズ剤、顔料、定着剤等を適宜添加することができる。
【００１８】
形成された繊維積層体４は、次に、加圧脱水工程に付される。図１及び図２（ｂ）に示すように、抄造型２を流体流通孔２３を通じて内部から外部へ向けて吸引した状態下に、二つの中子３０の収縮状態下に繊維積層体４内に各開口部４０から挿入する。
【００１９】
中子３、３を繊維積層体４に挿入するときは、機械動作時間の短縮化（サイクルアップ）、中子を動作させる機構の簡素化の点からは同時に挿入することが好ましく、中子を確実に動作させる点からは順次挿入することが好ましい。
【００２０】
次に、図２（ｃ）に示すように、前記給排気管３１を通じて中子３０内に所定の加圧流体を供給して中子３０を膨出させる。膨出したこれらの中子３０によって、繊維積層体４を、キャビティ２１の形成面２２に向けて押圧することにより、繊維積層体４が内部より均一に押圧されてその脱水が進行すると共に繊維積層体４にキャビティ２１の内面形状が転写される。
【００２１】
中子３０を膨出させるために用いられる流体としては、例えば空気（加圧空気）、熱風（加熱された加圧空気）、蒸気、過熱蒸気、油（加熱油）、その他各種の液が使用される。特に、空気、熱風、過熱蒸気を用いることが、操作性等の点から好ましい。各弾性体内に流体を供給する圧力は、脱水に強する成形体に応じて適宜設定することができるが、５×１０3〜５×１０6Ｐａであることが好ましく、１×１０4〜３×１０6Ｐａであることがより好ましく、１×１０5〜７×１０5Ｐａであることがさらに好ましい。
【００２２】
繊維積層体４を所定の含水率まで脱水でき且つ繊維積層体４にキャビティ２１の内面の形状が十分に転写されたら、図２（ｄ）に示すように、流体流通孔２３を通じた負圧吸引を停止するとともに中子３０内の流体を排出し、中子３０を縮小させる。
そして、縮小した中子３０を繊維積層体４内より取り出し、更に両割型２０、２０を開いて所定の含水率を有する繊維積層体４を抄造型２から取り出す。
【００２３】
取り出された繊維積層体４は次に加熱乾燥工程に付される。加熱乾燥工程では、抄紙・脱水を行わず、加熱された状態の加熱型を用いる以外は、図２に示した抄紙・脱水工程とほぼ同様の操作が行われる。
【００２４】
即ち、先ず、図３（ａ）に示すように、一対の割型５０、５０からなり、且つ各割型を組み合わせることにより所定形状のキャビティ５１が形成される乾燥型５を用意する。そして、このキャビティ５１内に、前述の抄造方法により成形された繊維積層体４を収容する。乾燥型５は割型５０、５０に配設された発熱体（図示せず）によって予め所定温度に加熱されている。
【００２５】
次に、図３（ｂ）に示すように、乾燥型５を流体流通孔５３を通じて内部から外部へ向けて吸引した状態下に、拡縮自在の袋状の中子６０を備えた押圧手段６を繊維積層体４内にその開口部４０から挿入する。押圧手段６には、脱水工程において用いたものと同様のものを用いることができる。
【００２６】
中子６０を繊維積層体４に挿入するときは、脱水工程におけると同様に、機械動作時間の短縮化（サイクルアップ）、中子を動作させる機構の簡素化の点からは同時に挿入することが好ましく、中子を確実に動作させる点からは順次挿入することが好ましい。
【００２７】
次に、図３（ｃ）に示すように、中子６０内に加圧流体を供給して中子６０を膨張させ、膨張した中子６０により繊維積層体４をキャビティ５１の形成面５２に押圧する。繊維積層体４は、膨張した中子６０によってキャビティ５１の形成面５２に押し付けられ、繊維積層体４の乾燥が進行すると共にキャビティ５１の内面形状が繊維積層体４に転写される。このように、繊維積層体４の内部から外部に向けて繊維積層体４がキャビティ５１の形成面５２に押圧されるので、キャビティ５１の形状が複雑であっても、高乾燥効率で繊維積層体４が乾燥され、しかも、キャビティ５１の形成面５２の形状が精度良く繊維積層体４に転写されることになる。
【００２８】
中子６０を膨張させるために用いられる加圧流体としては、例えば圧縮空気（加熱空気）、油（加熱油）、その他各種の液が使用される。また、加圧流体を供給する圧力は、５×１０3〜５×１０6Ｐａであることが好ましく、１×１０4〜３×１０6Ｐａであることがより好ましく、１×１０5〜７×１０5Ｐａであることがさらに好ましい。
【００２９】
繊維積層体４を所定の含水率まで十分に乾燥できたら、図３（ｄ）に示すように、流体流通孔５３を通じた負圧吸引を停止するとともに中子６０内の加圧流体を抜き、中子６０を縮小させる。次いで、縮小した中子６０を繊維積層体４内より取り出し、更に両割型５０、５０を開いて繊維積層体（繊維成形体）４を乾燥型５から取り出す。
【００３０】
このように、製造装置１を用いた本実施形態の繊維積層体の製造方法では、繊維積層体４の脱水、乾燥工程において、拡縮自在の中空の二つの中子３０を組み合わせることによって、二つの開口部４０を有するような繊維積層体４をその内側から均一に押圧することができるので、肉厚、密度ムラのない、成形精度の高い成形体の製造が可能である。
【００３１】
図４は、本発明の繊維成形体の製造装置を、開口部から枝分かれした空洞部で形成される取手を有する中空のパルプモールド容器（繊維成形体）の製造装置に適用した一実施形態を示したものである。図１において、符号１’は、製造装置を示している。
【００３２】
図４に示すように、製造装置１’は、抄造型２’と、製造型２内に抄造された繊維積層体４’内に挿入されて繊維積層体４’の内面の異なる領域を押圧する二つの押圧手段３’、３”とを備えている。
【００３３】
製造型２’は、二つの対称な割型（図では１つのみ図示。）２０’が組み合わされて開口部から枝分かれした空洞部で形成される取手を有する中空の繊維積層体の外形形状に対応する所定のキャビティ２１’が形成されるものである。
【００３４】
割型２０’の内部には、キャビティ２１’の形成面２２’において開口し且つ割型２０’の外部に通じる流体流通孔２３’が多数形成されている。また、割型２０’には当該割型２０’どうしを組み合わせたときにキャビティ２１’に通じ後述のスラリー注入口が形成される凹部２４’が形成されている。なお、図には示していないが、キャビティ２１’の形成面２２’は、所定の線材径及び目開きを有する抄造ネット（図示せず）で被覆されており、また、キャビティ２１’の形成面２２’には、前記流体流通孔２３’どうしを結ぶ格子状の溝が形成されている。
【００３５】
押圧手段３’は、拡縮自在の中空の袋状の中子３０’と、中子３０’に挿入された給排気管３１’とを具備している。
押圧手段３”は拡縮自在の中空の袋状の中子３０”と、中子３０”に挿入された給排気管３１”とを具備している。給排気管３１”は、流体の流通する管の先端部の外周に弾性部材３１０”が螺旋状に巻回され、先端部が屈曲自在な構成とされている。これにより、中子３０”は、拡縮自在且つ屈曲自在に構成されている。
【００３６】
中子３’、３０”には、前記実施形態における中子３と同様の材質のものを用いることができる。
【００３７】
製造装置１’は、給排気管３１’、３１”の上端部に、切り替えコック（図示せず）を介して加圧流体の供給源及び加圧流体を負圧吸引して排出する排出源（共に図示せず）を具備している。
【００３８】
中子３０’、３０”は、前記実施形態の製造装置１における中子３０と同様の材質のものを用いることができる。
【００３９】
次に、本発明の繊維成形体の製造方法の好ましい実施形態を、前記製造装置１’を用い、開口部から枝分かれした空洞部で形成される取手を有する中空のパルプモールド容器（繊維成形体）の製造に適用した一実施形態に基づいて説明する。
【００４０】
先ず、対称な個々の割型２０’において、縦半分の繊維積層体４’を予め個別に抄造した後に、割型２０’をその突き合わせ面２５’で突き合わせる。この場合、割型２０’どうしを突き合わせた後に、前記実施形態におけると同様にしてパルプスラリーを注入し、縦半分の繊維積層体４’どうしの継ぎ目を塞ぐようにパルプ繊維を重ねて内側に堆積させることが好ましい。
【００４１】
そして、図４に示すように、中子３”、３’を容器４’の開口部４０’から順次挿入する。この場合、取手４２’を内部から押圧できるように、屈曲自在の給排気管３１”を備えた中子３”を取手４２’を形成する空洞部４１’内に配設する。
【００４２】
次に、前記給排気管３１’、３１”を通じて中子３０’、３０”内に所定の加圧流体を供給して中子３０’、３０”を膨出させる。そして、中子３０’を膨出させて繊維積層体４’の収容部分の略全体を内側から押圧する一方で、中子３０”を膨出させて空洞部４１’を内側から押圧し、繊維積層体４’が内部より均一に抄造型２’のキャビティ形成面２２’に向けて押圧されてその脱水が進行すると共に繊維積層体４’にキャビティ２１’の形成面２２’の形状が転写される。
【００４３】
中子３０’、３０”を膨出させるために用いられる流体は、前記中子３を膨出させるために用いられると同様の流体を用いることができる。各中子内に流体を供給する圧力は、脱水に供する繊維積層体に応じて適宜設定することができるが、５×１０3〜５×１０6Ｐａであることが好ましく、１×１０4〜３×１０6Ｐａであることがより好ましく、１×１０5〜７×１０5Ｐａであることがさらに好ましい。
【００４４】
中子３０’、３０”を開口部４０’から繊維積層体４’内に挿入するときは、前記同様に、機械動作時間の短縮化（サイクルアップ）、中子を動作させる機構の簡素化の点からは同時に挿入することが好ましく、中子を確実に動作させる点からは中子３０”、３０’の順で挿入することが好ましい。
【００４５】
このようにして中子３０’、３０”を膨出させて繊維積層体４’を抄造型２’のキャビティの形成面２２’に向けて押圧する一方で、前記流体流通孔２３’を通じて繊維積層体４’の水分を吸引して脱水することにより、繊維積層体４’が内部より均一に押圧されてその脱水が速やかに進行する。
【００４６】
繊維積層体４’を所定の含水率まで脱水できたら、流体流通孔２３’を通じた負圧吸引を停止し、中子３０’、３０”を抄造型２’から離脱させ、さらに両割型を開いて所定の含水率を有する繊維積層体４’を取り出す。
【００４７】
取り出された繊維積層体４’は次に乾燥工程に付される。乾燥工程では、抄紙・脱水を行わず、加熱された状態の乾燥型（製造型）を用いること以外は、脱水工程とほぼ同様の操作が行われる。
【００４８】
即ち、先ず、一対の割型からなり、且つ各割型を組み合わせることにより所定形状のキャビティが形成される乾燥型を用意する。そして、このキャビティ内に、前述のように抄造により成形された前記繊維積層体４’を収容する。乾燥型は割型に配設された発熱体によって予め所定温度に加熱されている。
【００４９】
次に、前記脱水工程において用いたものと同様の中子を用い、該中子を繊維積層体の開口部４０’からそれぞれ挿入する。
【００５０】
中子を挿入するときは、脱水工程におけると同様に、機械動作時間の短縮化（サイクルアップ）、中子を動作させる機構の簡素化の点からは同時に挿入することが好ましく、中子を確実に動作させる点からは順次挿入することが好ましい。
【００５１】
次に、中子をそれぞれ膨出させて繊維積層体４’を乾燥型の内面に押圧する。
中子を膨出させる際の流体は、脱水工程におけると同様のものを用いることができる。各中子内に流体を供給する圧力は、乾燥に供する繊維積層体に応じて適宜設定することができるが、５×１０3〜５×１０6Ｐａであることが好ましく、１×１０4〜３×１０6Ｐａであることがより好ましく、１×１０5〜７×１０5Ｐａであることがさらに好ましい。
【００５２】
繊維積層体４’の乾燥時における乾燥型の温度は、繊維積層体の焦げ防止、乾燥効率の点から７０〜３００℃であることが好ましく、１２０〜２５０℃であることがより好ましい。
【００５３】
このようにして中子を膨出させて繊維積層体４’を乾燥型の内面に押圧する一方で、乾燥型内部の流体流通孔を通じて繊維積層体４’の蒸気を吸引して乾燥することにより、繊維積層体４’が内部より均一に押圧されてその乾燥が速やかに進行する。
【００５４】
繊維積層体４’を所定の含水率まで乾燥できたら、中子を収縮させて、中子を乾燥型から離脱させ、さらに両割型を開いて所定の含水率を有する繊維積層体（繊維成形体）４’を取り出す。
【００５５】
乾燥工程を終えた繊維積層体４’は、必要に応じて、トリミング、いわゆるスキンパック等による内外表面の樹脂層による被覆、塗装、印刷等の処理を施して製造を完了する。
【００５６】
このように、製造装置１’を用いた本実施形態の繊維積層体の製造方法では、繊維積層体４’の脱水、乾燥工程において、拡縮自在の中子３０’及び屈曲自在の中子３０”を組み合わせることによって、開口部４０’から枝分かれした細い空洞部４１’を有するような繊維積層体４’をその内側から均一に押圧することができるので、肉厚、密度ムラのない、成形精度の高い成形体の製造が可能である。
【００５７】
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変更することができる。
【００５８】
本発明は、前記実施形態におけるように、脱水工程、乾燥工程において何れも複数の中子を用いることが好ましいが、脱水工程、乾燥工程の何れかにおいて中子を用いることを省略することもできる。
【００５９】
また、本発明は、前記実施形態におけるように、中空の袋状の弾性体からなる中子を具備する押圧手段どうしを組み合わせて用いることが好ましいが、製造する成形体の内面形状に応じて、中空の袋状の弾性体からなる中子を具備する押圧手段と、中実の弾性体からなる中子を具備する押圧手段とを組み合わせて用いるか、中実の弾性体からなる中子を具備する押圧手段どうしを組み合わせて用いることもできる。特に、中実の弾性体からなる中子を複数組み合わせて用いる場合には中子同士を突き合わせるように挿入し、挿入方向と異なる方向に中子を膨出させて繊維成形体を製造型の内面に押圧することが好ましい。
【００６０】
また、前記実施形態では、いずれも押圧手段の中子を同一方向から挿入するようにしたが、製造する繊維成形体の開口部の位置に応じてその挿入方向を適宜変更させることができる。
【００６１】
また、本発明は、前記実施形態におけるように、湿式抄造されて抄造型（製造型）内に配された繊維積層体を脱水する工程、及び乾燥型（製造型）内に配された湿潤状態の繊維積層体を乾燥する工程を具備する繊維成形体の製造方法に特に好ましく用いることができるが、例えば、熱可塑性樹脂繊維を含む繊維を乾式混合方法で混成させて繊維積層体とした後に、該繊維積層体を乾燥型（製造型）内に配し、熱可塑性樹脂繊維を溶融させて該乾燥型の内面形状に対応した所定の立体形状を付与するような繊維成形体の製造方法にも適用することもできる。
【００６２】
また、本発明は、繊維成形体の外表面に転写痕を残さない点から前記実施形態におけるように内部に流通路を有しない乾燥型を用いることが好ましいが、乾燥効率を高めたい場合や外表面に転写跡を残してもかまわない場合には内部に流通路を有する乾燥型を用いることもできる。
【００６３】
また、本発明は、開口部から枝分かれした２以上の空洞部を有する容器の製造にも適用することができる。
【００６４】
また、本発明は、３以上の開口部を有する繊維積層体の製造にも適用することができる。
【００６５】
また、本発明の繊維成形体の製造方法で製造される繊維成形体は、特に限定されるものではないが、例えば、開口部から枝分かれした空洞部を有する容器、取手を有する容器、乾式複写機のトナー収容器等が挙げられる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、肉厚、密度ムラを抑えて高い形状精度で製造することができる繊維成形体の製造方法及び装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の繊維成形体の製造装置を、二つの開口部を有するパルプモールド成形体の製造に適用した参考実施形態を模式的に示す図（割型の突き合わせ面側から視た図）である。
【図２】  同実施形態の製造装置を用いた、本発明の繊維成形体の製造方法の参考実施形態における抄造・脱水工程の手順を模式的に示す部分断面図であり、（ａ）は抄造工程を示す図、（ｂ）脱水工程を示す図、（ｃ）は脱型後の成形体を示す図（断面図）である。
【図３】    同実施形態における乾燥工程の手順を模式的に示す図であり、（ａ）は乾燥型内に繊維成形体を配置する工程、（ｂ）は中子挿入工程、（ｃ）は押圧乾燥工程、（ｄ）は乾燥型を開く工程を示す図である。
【図４】  本発明の繊維成形体の製造装置を、開口部から枝分かれした空洞部を有する容器の製造に適用した一実施形態を模式的に示す図（図１相当図）である。
【符号の説明】
１  繊維成形体の製造装置
２、２'  抄造型
２０、２０'  割型
３、３'、３"  押圧手段
３０、３０'、３０"  中子
４、４'  繊維積層体（繊維成形体）
４０、４０'  開口部
４１'  空洞部
４２'  取手
【図１】
0004010780.tif 000002
【図２】
0004010780.tif 000003
【図３】
0004010780.tif 000004
【図４】
0004010780.tif 000005