(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式抄紙法によって抄紙型内に形成された含水状態のパルプモールド成形体の内部に拡縮可能な中空状の中子を挿入し、次いで該中子を拡張させてその押圧力によって前記成形体を加圧脱水するパルプモールド成形体の製造方法において、開口を有する前記成形体と、該開口の端面から外側方に延出した張り出し部を有する延出部とから構成される成形体本体を形成し、前記中子をその内部に挿入した支持棒によって支持させ且つ該中子内を吸引して収縮させた状態下に、前記延出部及び前記開口を通じて前記成形体本体内へ挿入し、該成形体本体の加圧脱水後に、該成形体本体を、該成形体本体における前記延出部と前記成形体との連接部において切断するパルプモールド成形体の製造方法。
方法。
【請求項２】
前記抄紙型における少なくとも前記延出部に対応する部位を外部へ向けて吸引して、該延出部を該抄紙型に密着させた状態下に、前記中子を挿入する請求項１記載のパルプモールド成形体の製造方法。
【請求項３】
前記延出部が、前記張り出し部と、該張り出し部の周縁から上方に立ち上がった立ち上がり部とを有する請求項１又は２記載のパルプモールド成形体の製造方法。
【請求項４】
前記中子を前記支持棒によって所定長に延伸した状態下に該中子内を吸引して収縮させる請求項１〜３の何れかに記載のパルプモールド成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含水状態のパルプモールド成形体を安定して加圧脱水し得るパルプモールド成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
出願人は先に特開平１１−３１４２６７号公報において、抄紙成形されたパルプモールド成形体内に、弾性体からなる中空状の中子を挿入し、該中子を拡張させてその押圧力によって前記成形体を加圧脱水するパルプモールド成形体の製造方法を提案した。この方法によれば、側壁がほぼ垂直に立ち上がった深底の成形体や、いわゆるアンダーカット部を有する成形体を、つなぎ目を生じさせることなく製造することができるという利点がある。
【０００３】
しかし、前記の製造方法を用いて、例えば開口が小さなボトル状の成形体を製造する場合には、加圧脱水に先立つ中子の挿入工程において、中子の一部が、含水状態にある成形体に接触してしまうことがある。含水状態の成形体は脆弱であり、十分な保形性を有していないことから、中子の接触によって成形体を構成するパルプ繊維が剥落する等の損傷を受けるおそれがある。
【０００４】
ところで、特公昭３５−９６６９号公報には、抄紙型のキャビティ内に予め、拡縮可能な中子を支持部材に支持させた状態で挿入しておき、その状態下にパルプスラリーをキャビティ内に供給して抄紙を行い成形体を形成した後、前記中子を膨張させその押圧力で前記成形体を加圧脱水させ、その後、該成形体内から前記中子を引く抜くことからなるパルプモールド成形体の製造方法が記載されている。
【０００５】
この方法においては、成形体内から中子を引く抜くときに、中子が成形体に接触するおそれがある。しかし、成形体は既に脱水されて十分な保形性を有している。しかも、中子の引き抜き動作は、中子の挿入動作に比して成形体が損傷を受けにくい動作である。従って、この方法は、本出願人が提案した前記方法とは異なり、中子が接触したとしても成形体が損傷を受けるおそれは小さい。しかし、この方法では、キャビティ内に予め中子が挿入されているので、キャビティ内に供給されるパルプスラリーの流れが乱されてパルプ繊維が均一に堆積されないという欠点がある。
【０００６】
従って、本発明は、含水状態のパルプモールド成形体に損傷を与えることなく安定して加圧脱水を行い得るパルプモールド成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、湿式抄紙法によって抄紙型内に形成された含水状態のパルプモールド成形体の内部に拡縮可能な中空状の中子を挿入し、次いで該中子を拡張させてその押圧力によって前記成形体を加圧脱水するパルプモールド成形体の製造方法において、開口を有する前記成形体と、該開口の端面から外側方に延出した張り出し部を有する延出部とから構成される成形体本体を形成し、前記中子をその内部に挿入した支持棒によって支持させ且つ該中子内を吸引して収縮させた状態下に、前記延出部及び前記開口を通じて前記成形体本体内へ挿入し、該成形体本体の加圧脱水後に、該成形体本体を、該成形体本体における前記延出部と前記成形体との連接部において切断するパルプモールド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。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。本実施形態は、開口した口頸部を有し、胴部の径が口頸部の径よりも大きいボトル状のパルプモールド成形体（以下、単に成形体ともいう）を製造する例である。図１（ａ）〜図１（ｄ）には、本発明のパルプモールド成形体の製造方法の抄紙工程及び脱水工程が順次示されており、図１（ａ）はパルプスラリー注入及び吸引脱水工程、図１（ｂ）は中子の挿入工程、図１（ｃ）は加圧脱水工程、図１（ｄ）は抄紙型を開く工程である。また、図１（ｅ）は乾燥後の成形体本体の切断工程である。
【０００９】
先ず、図１（ａ）に示すように、２個で一組をなす割型２，３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４が内部に形成される抄紙型１を用意する。キャビティ４は、外部に向けて開口したスラリー注入口５を介して抄紙型１の外部に連通している。キャビティ４の内面は、所定の大きさの網目を有する抄紙ネット（図示せず）によって被覆されている。各割型２，３には、その内部（即ちキャビティ４の内面）から外部へ連通する複数の連通路６が形成されている。各連通路６は、吸引ポンプ等の吸引手段（図示せず）に接続されている。
【００１０】
キャビティ４は、開口を有するパルプモールド成形体に対応する部分である成形体対応キャビティ部４ａと、前記開口の端面から延出した延出部に対応する部分である延出部対応キャビティ部４ｂとから構成されている。
【００１１】
この状態下に、スラリー注入口５を通じて所定量のパルプスラリーをキャビティ４内に注入する。これと共に連通路６を通じてキャビティ４内を抄紙型１の外側に向けて減圧吸引して、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４の内面を被覆する抄紙ネット上にパルプ繊維を堆積させる。その結果、抄紙ネット上には、パルプ繊維が堆積されてなる含水状態の成形体本体７が形成される。成形体本体７は、図１（ａ）に示すように、開口を有するパルプモールド成形体７ａと、該開口の端面から延出した延出部７ｂとから構成されている。
【００１２】
成形体本体７の成形においては、その一方を構成するパルプモールド成形体７ａが、開口した口頸部、胴部及び底部を有するボトル状の形状となるように成形を行う。また図１（ａ）の要部拡大図である図２に示すように、成形体本体７の他方を構成する延出部７ｂが、前記口頸部の開口端面から外側方に延出した張り出し部７ｃ部及び張り出し部７ｃの周縁から立ち上がった立ち上がり部７ｄを有するように成形を行う。
【００１３】
形成された成形体本体７は、加圧脱水工程に付される。先ず、図１（ｂ）に示すように、下端部が丸みを帯びた曲面となっている中空の細長い袋状をなす中子８を成形体本体７内に挿入する。中子８は成形体本体７の加圧脱水に使用されるものである。
【００１４】
中子８内には、中子８の支持棒１０が挿入されている。支持棒１０は、円筒状のパイプから構成されている。支持棒１０の側面には多数の開孔１０ａが形成されている。また支持棒１０の下端１０ｂは開口しており、この下端１０ｂに、中子８の下端部内面に形成された所定形状の突起８ｂが嵌挿されることで、中子８が支持棒１０に支持固定されている。中子８を支持棒１０に支持させることで、中子８を成形体本体７内に挿入するときに、中子８が成形体本体７と接触して中子８が変形しても、その変形を接触した部分のみに止めることができる。中子８が支持棒１０に支持されていないと、中子８全体が変形してしまい、その挿入が困難となる。特に、中子８をその下端部で支持棒１０に支持させることで、中子拡張時の部分的な伸びを抑制でき、拡張の状態を制御し易くなる。また、中子８の挿入が容易となる。
【００１５】
中子８及び支持棒１０は、図１（ｂ）に示すように固定部９に固定された状態で成形体本体７内に挿入される。図３には、固定部９の詳細な構造が示されている。図３に示すように、固定部９は、打込板９ａ、加圧ブッシュ９ｂ及びホルダー９ｃから構成されている。打込板９ａは平板状であり、その中央に貫通孔が穿設されている。貫通孔の径は支持棒１０の径とほぼ同様となっている。そして、貫通孔内に支持棒１０が挿入され固定されている。貫通孔の側壁には環状溝が凹設されており、この環状溝内にＯリング９ｄが取り付けられている。Ｏリング９ｄによって、貫通孔と支持棒１０との間の気密性が保たれる。加圧ブッシュ９ｂは円筒状であり、その上部に側方に張り出したフランジ部９ｅが形成されている。そして、フランジ部９ｅの上面と打込板９ａの下面とで、中空袋状の中子８の開口した上部が挟持され固定されている。ホルダー９ｃは、固定ネジ９ｆによって打込板９ａに固定されることで、加圧ブッシュ９ｂのフランジ部９ｅを保持している。
【００１６】
中子８はその内部に挿入された支持棒１０によって支持された状態下に、前記延出部７ｂ及び成形体７ａの開口を通じて成形体本体７内へ挿入される。挿入に先立ち、支持棒１０によって支持された中子８を、該支持棒１０によって所定長さに延伸する。更に中子８を延伸した状態下に中子８内を吸引して中子８を収縮させてその体積を減少させる。その結果、中子８は、その横断面が図４に示すような扁平形状となる。そして、延伸され且つ扁平形状となった中子８を、支持棒１０に支持した状態下に成形体本体７内へ挿入する。これによって、中子８が成形体本体７と接触する部位が、吸引前に比して少なくなり、パルプモールド成形体７ａに変形や損傷を与えずに、中子８を安定して成形体本体７内に挿入できる。また吸引によって中子８を扁平形状体にすることにより、中子８の先端が、成形体本体７に挿入される際に前記延出部７ｂに触れて、成形体本体７内に挿入可能なように変形し易くなる。中子８の挿入が更に進むと、先端以外の中子８の部位も変形するので、接触抵抗が低減し、非常にスムーズに中子８の挿入が可能となり、パルプモールド成形体７ａが変形や損傷を受けにくくなる。更に、中子８を延伸した状態下に吸引して収縮させることで、中子の下端部が細くなり、挿入が一層容易となる。また後述する中子８の拡張を均一に行うことができ、成形体本体７を均一に加圧脱水できる。その上、中子８を延伸することによって、中子８の膨張挙動を安定させることができる。この理由は、弾性体である中子８の応力−ひずみ曲線が、初期の伸びと、それ以後の安定した伸びとで異なり、中子８を予め延伸させておくことで、安定した伸びの領域で膨張させることができるためである。
【００１７】
その上、成形体本体７における延出部７ｂには、前述の通り、外側方に張り出した張り出し部７ｃが形成されているので、例えば中子８の挿入位置がずれて、中子８が成形体本体７の何れかの部位に接触した状態で成形体本体７内に挿入されたとしても、外側方に張り出した張り出し部７ｃがパルプ繊維の係止作用を発揮して、中子８に接触した部位のパルプ繊維が、中子８と共に下方に押し下げられることが効果的に防止される。その結果、パルプモールド成形体７ａに変形や損傷を一層与えることなく中子８を効率的に成形体本体７内に挿入できる。張り出し部７ｃによる前記係止作用は、張り出し部７ｃの周縁に立ち上がり部７ｄが形成されていると一層効果的になる。
【００１８】
尚、吸引によって中子８が扁平になると、その幅は吸引前に比して大きくなるので（例えば中子８の横断面が円形の場合、吸引後の中子８の幅は吸引前のπ／２倍となる）、中子８が成形体本体７に接触し易くなり、成形体７ａが損傷を受け易くなるおそれがある。しかし、前述の通り、扁平になることによって中子８とパルプモールド成形体７ａとの接触面積が減ること、中子８が変形しやすくなり接触抵抗が低減すること、及び延出部７ｂが存在すること等の理由により、中子８の挿入によって成形体７ａが損傷を受けるおそれは、中子８を吸引させないよりも吸引させた方が小さい。
【００１９】
支持棒１０によって中子８を所定長に延伸させるには、図示していないが、支持棒１０が所定の伸縮機構を有していればよい。中子の延伸の程度は、縦方向（中子の挿入方向）に関して１．１〜３倍、特に１．２〜２倍であることが、中子８の均一な拡張及び中子８の耐久性維持の点から好ましい。
【００２０】
中子８内の吸引は、支持棒１０の上端を所定の吸引手段に接続しておき、該吸引手段を作動させて、中子８内の空気を、支持棒１０の面に形成された開孔１０ａ及び支持棒１０内を経由して外部に排気することで行われる。
【００２１】
中子の挿入に際しては、更に、抄紙型１のキャビティ４を外部へ向けて吸引して、成形体本体７を抄紙型に密着させた状態とすることが好ましい。この場合、キャビティ４における少なくとも延出部７ｂに対応する部位を吸引して、延出部７ｂを抄紙型１に密着させることで、中子８の接触による成形体７ａの変形や損傷が一層少なくなる。
【００２２】
中子８としては拡縮可能なものが用いられる。本発明において拡縮とは、中子８が伸縮してその体積が変化する場合と、中子８自体は伸縮しないが、その内部へ流体を供給又はその内部から流体を除去することにより、その体積が変化する場合の双方を包含する。前者の例としては天然ゴム、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弾性材から構成された中子が挙げられ、後者の例としてはポリエチレンやポリプロピレン等のプラスチック材料、これらのプラスチック材料のフィルムにアルミニウムやシリカが蒸着されたフィルム、これらのプラスチック材料のフィルムにアルミニウム箔がラミネートされたフィルム、紙類、布類等の可撓性材料から構成された中子が挙げられる。本実施形態では、中子８として伸縮可能な弾性材から構成された袋状（風船状）のものを用いている。
【００２３】
成形体７ａに対する損傷を抑える観点から中子８の構成材料として特に好ましいものは、その厚みが０．５〜２ｍｍ、特に０．７〜１．５ｍｍであり、硬度（ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３）が、１５〜５０°、特に２０〜３０°のものである。
【００２４】
図１（ｃ）に示すように、中子８の挿入の完了状態においては、中子８の下端は成形体本体７の底部付近に位置する。この状態下、同図に示すように、加圧流体の供給源（図示せず）から所定の加圧流体を支持部材１０内に供給する。供給された加圧流体は、支持部材１０の側面に形成された開孔１０ａを経由して中子８の内部に供給される。これにより中子８を膨張させる。このとき、抄紙型１のキャビティ４を外部へ向けて吸引する状態を継続しておく。
【００２５】
膨張した中子８によって含水状態の成形体本体７は、抄紙面、即ちキャビティ４の内面に向けて押圧される。これにより、成形体本体７の加圧脱水が進行すると共に成形体本体７にキャビティ４の内面形状が転写される。また、成形体本体７が、その内部からキャビティ４の内面に向けて押し付けられるので、キャビティ４の形状が複雑であっても、精度良くキャビティ４の内面の形状が成形体本体７に転写されることになる。更に、胴部側壁がほぼ垂直に立ち上がった深底の成形体も容易に製造できる。中子８を膨張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）、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。流体を供給する圧力は、０．０１〜５ＭＰａ、特に０．１〜３ＭＰａであることが好ましい。
【００２６】
成形体本体７を所定の含水率まで脱水でき且つ成形体本体７にキャビティ４の内面の形状が十分に転写されたら、中子８内の流体を抜き、中子８を元の大きさに縮小させる。次いで、図１（ｄ）に示すように、縮小した中子８を支持部材１０と共に成形体本体７内より取り出し、更に抄紙型１を開いて所定の含水率まで脱水された成形体本体７を取り出す。
【００２７】
取り出された成形体は次に加熱乾燥工程に付される。加熱乾燥工程では、抄紙及び脱水を行わず、加熱された状態の加熱型を用いること、及び加圧脱水工程で用いた中子よりも耐熱性及び耐久性が高い別の中子を用いること以外は、図１（ｂ）〜（ｄ）に示す加圧脱水工程とほぼ同様の操作が行われる。加圧脱水工程で用いた中子よりも耐熱性及び耐久性が高い中子を用いる理由は、加熱乾燥工程では、加圧脱水工程よりも、過酷な条件下で中子の拡縮が行われるためである。
【００２８】
先ず、一組の割型を組み合わせることにより成形すべき成形体本体の外形に対応した形状のキャビティが形成される加熱型を別途用意し、該加熱型を所定温度に加熱しておく。本実施形態においては、加熱型のキャビティ形状と抄紙型のキャビティ形状とは同じになされている。加熱された状態の加熱型のキャビティ内に、所定の含水率まで脱水された含水状態の成形体本体を装填する。
【００２９】
次に、図１（ｂ）〜（ｄ）に示す加圧脱水工程で用いた中子８とは別の中子を成形体本体内に挿入し、該中子内に流体を供給して該中子を拡張させ、拡張した該中子により成形体本体をキャビティの内面に向けて押圧する。この中子の挿入に際しても、前述した抄紙・脱水工程と同様に、張り出し部７ｃによるパルプ繊維の係止作用によって、パルプモールド成形体の変形や損傷が効果的に防止される。中子の材質及び流体の供給圧力は、加圧脱水工程と同様とすることができる。この状態下に、成形体本体を加熱乾燥する。
【００３０】
中子の挿入に際しては、前述した加圧脱水工程と同様に、中子内を吸引して縮小させておくことが好ましいが、吸引せずに中子を挿入してもよい。この理由は、脱水後の成形体本体は、十分な保形性を有しているので、中子と多少接触しても、成形体本体が受ける損傷はほとんどないからである。同様の理由から、中子は延伸させなくてもよい。
【００３１】
成形体本体が十分に乾燥したら、中子内の流体を抜き、該中子を縮小させて取り出す。更に加熱型を開いて、成形体本体を取り出す。
【００３２】
次に、図１（ｅ）に示すように、加熱型から取り出された成形体本体７は、該成形体本体７における延出部７ｂとパルプモールド成形体７ａとの連接部において、所定の手段によって切断され、延出部７ｂとパルプモールド成形体７ａとが切り離される。その結果、目的物であるパルプモールド成形体７ａが得られる。切り離された延出部７ｂは、成形体の原料として再利用される。
【００３３】
本発明は前記実施形態に制限されない。例えば、前記実施形態においては、延出部７ｂの張り出し部７ｃには、その周縁に立ち上がり部７ｄが形成されていたが、張り出し部７ｃによるパルプ繊維の係止作用が十分であれば、立ち上がり部７ｄは形成しなくてもよい。また、張り出し部７ｃは、本実施形態のように傾め上方に向かって延出していてもよく、或いは水平方向に延出していてもよい。
【００３４】
また、張り出し部７ｃは、そのパルプ繊維の係止作用が十分に発現すれば、不連続に形成されていてもよい。
【００３５】
また、加熱乾燥工程において、中子の繰り返しの使用耐久性を向上させる為に、成形体の開口部よりも大きな中子を用いてもよい。この場合にも、所定の含水率まで脱水された成形体本体は高い強度を有しているので、中子がフランジに触れてもパルプモールド成形体の変形又は損傷を抑えることができる。
【００３６】
また、前記実施形態においては、２個の割型２，３で一組の抄紙型１が構成されていたが、成形体の形状に応じて３個又はそれ以上の割型から抄紙型を構成してもよい。加熱型に関しても同様である。
【００３７】
本発明の製造方法は、ボトル状の成形体の製造に特に有効であるが、箱形のカートン状の成形体及びその他の形状の成形体の製造にも同様に適用することができる。更に、内容物の収容に用いられる容器の形状のほか、置物等のオブジェなどデザイン上自由な種々の形状の成形体の製造にも適用できる。
【００３８】
尚、本発明の別の例として、中子をその内部に挿入した支持棒によって支持し且つ該中子内を吸引して収縮させて、抄紙型のキャビティ内に挿入しておき、この状態下に、該キャビティ内にパルプスラリーを供給して湿式抄紙することで成形体を形成する方法も挙げられる。この方法によれば、中子８を挿入する操作を行わなくて済むので、成形体本体７は、抄紙された直後の含水率が高く損傷を受け易い状態においても、そのような変形や損傷を受けることがない。更には、抄紙後に中子８を挿入する機械動作が不要となり（別の動作と並列に行うことができる）、全体の成形サイクルを短縮することができるという利点もある。
【００３９】
また、中子８内を吸引して収縮させた状態下でスラリーを供給するので、抄紙型内におけるスラリー挙動の変動を小さくすることができ、パルプモールド成形体７ａの肉厚むらを抑えることができる。中子８内の吸引による収縮を行わずにスラリーを供給した場合には、スラリーの流れに起因して中子８が脈動することで、抄紙型内でのスラリーの流れが乱されて不安定になるので、パルプモールド成形体７ａに肉厚むらが生じる可能性が大きい。
【００４０】
更に、中子８内を吸引して収縮させることに加えて、中子８を支持棒の周囲に捻回させる等して一層小さく収縮させた状態下にスラリーを供給することで、スラリーの流動状態をより安定させることができる。
【００４１】
この別法によれば、抄紙型内で中子８の押圧によって脱水された成形体本体７は、含水率が十分低下している。従って、成形体本体７を抄紙型から乾燥型へ移動させて、乾燥型において別の中子を用い、これを前述の加熱乾燥工程と同様に吸引し収縮させた後に成形体本体７内に挿入することで、成形体本体７の変形や損傷による不良品の発生をより小さくできる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明のパルプモールド成形体の製造方法によれば、含水状態のパルプモールド成形体に損傷を与えることなく安定して加圧脱水を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｄ）は本発明のパルプモールド成形体の製造方法の抄紙及び脱水工程を順次示す工程図であり、図１（ｅ）は乾燥後の成形体本体の切断工程である。
【図２】図１（ａ）に示す成形体本体の要部拡大図である。
【図３】固定部の詳細を表す図である。
【図４】吸引されて縮小された状態の中子の横断面を示す模式図である。
【符号の説明】
１  抄紙型
２，３  割型
４  キャビティ
４ａ  成形体対応キャビティ部
４ｂ  延出部対応キャビティ部
５  連通路
６  スラリー流入路
７  成形体本体
７ａ  パルプモールド成形体
７ｂ  延出部
７ｃ  張り出し部
７ｄ  立ち上がり部
８  中子
９  固定部
１０  支持棒
８  中子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003807912.tif 000005