JP2001329500A - パルプモールド成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲面等の複雑なデザイン形状であっても、均
一な肉厚のパルプモールド成形体を提供すること。 【解決手段】内部に所定形状のキャビティが形成される
一組の割型の該キャビティ内にパルプスラリーを供給し
てパルプ積層体を形成した後、該パルプ積層体を脱水さ
せるパルプモールド成形体の製造方法であって、前記パ
ルプスラリーのパルプスラリー供給濃度Ａと供給するパ
ルプスラリー供給流量Ｂとが下記の式（１）である。 【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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】蓋を有
する容器やボトル等の如き包装容器には、成形性に優れ
るとともに生産性にも優れるプラスチックが使用されて
いる。しかしながら、プラスチック容器には廃棄上種々
の問題があることから、これに代わるものとしてパルプ
等の繊維をスラリー原料として抄造するパルプモールド
製容器を利用することが考えられていた。スラリー原料
としては、主として新聞、雑誌、段ボール、コピー用紙
などの古紙があり、用途としては鶏卵用、メロンなどの
農産物用緩衝材、缶詰などのギフトパッケージ用、小型
電化製品、精密機械部品梱包材などの緩衝固定材として
広く使用されている。しかしながら、このような用途の
パルプモールド成形体は、成形体の表面は粗く、寸法精
度などはそれほど要求されない製品であり、プラスチッ
ク容器のような形状寸法精度や表面粗度は得ることがで
きなかった。

【０００３】本発明の目的は、曲面等の複雑なデザイン
形状であっても、均一な肉厚のパルプモールド成形体を
提供することにある。また、パルプモールド成形体を安
定して製造可能なパルプモールド成形体の製造方法を提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部に所定形
状のキャビティが形成される一組の割型からなり、該キ
ャビティ内にパルプスラリーを供給してパルプ積層体を
形成した後、該パルプ積層体を脱水させるパルプモール
ド成形体の製造方法であって、前記パルプスラリーのパ
ルプスラリー供給濃度Ａと供給するパルプスラリー供給
流量Ｂとが下記の式（１）であるパルプモールド成型品
の製造方法を提供することにより、上記の目的を達成し
たものである。

【０００５】

【数２】

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について詳細に説明する。図１には本実施形態のパルプ
モールド成形体（以下、単に成形体という）の製造方法
に好ましく用いられる抄造装置の模式図が示されてお
り、この抄造装置１は、スラリー供給部２と抄紙部３と
に大別される。

【０００７】スラリー供給部２は、パルプスラリー（以
下、単にスラリーという）２１を貯蔵し且つスラリー２
１の攪拌機２２を備えたスラリー貯蔵タンク２３、スラ
リー貯蔵タンク２３からスラリー２１を吸引し後述する
金型３４内にスラリー２１を加圧注入する注入ポンプ２
４、スラリー２１の流量を計量する流量計２５、流量計
２５からの指示によってスラリー２１の流路を金型方向
及びスラリー貯蔵タンク２３方向の何れかに変更する第
１の三方弁２６、並びに金型３４内へのスラリー２１及
び空気の流入を切り替える第２の三方弁２７を備えてい
る。スラリー貯蔵タンク２３、注入ポンプ２４、流量計
２５、第１の三方弁２６及び第２の三方弁２７は、管路
２８によって、この順で直列に接続されている。

【０００８】抄紙部３は、外部より内部に連通する複数
の連通路（図２参照）がそれぞれ形成された一対の抄紙
用割型３１，３２を突き合わせることにより、成形すべ
き成形体の外形に対応した形状のキャビティ３３が形成
される金型３４、キャビティ３３内に注入されたスラリ
ーから水分を排出するドレイン３５、キャビティ３３内
を吸引する吸引ポンプ３６、及び金型３４と吸引ポンプ
３６との間の開閉を行う開閉弁３７とを備えている。ス
ラリー供給部２から、キャビティ３３内へのスラリーの
供給は、第２の三方弁２７にそれぞれ接続された管路２
８及びキャビティ内挿入管路２９を通じて行われる。

【０００９】金型３４は、割型３１，３２を突き合わせ
ることにより、その内部にキャビティ３３が形成される
と共に、その上部の位置に、キャビティ３３と連通し且
つ外部に向けて開口したスラリー流入口３８が形成され
る。そして、スラリー流入口３８を通じて、第２の三方
弁２７に接続されたキャビティ内挿入管路２９がキャビ
ティ３３内に挿入される。

【００１０】上記の抄造装置１を用いた成形体の製造方
法について説明すると、先ず注入ポンプ２４を起動さ
せ、スラリー貯蔵タンク２３からスラリー２１を吸い上
げて、流量計２５、第１の三方弁２６及び第２の三方弁
２７を経由して、金型３４のキャビティ３３内にスラリ
ー２１を加圧注入する。その際、スラリー２１の流量が
流量計２５によってインラインで計測される。スラリー
は加圧下にキャビティ３３内に注入され且つスラリー流
入口３８の上端面は封鎖されているので、キャビティ３
３内に注入されたスラリー中の水分は、キャビティ３３
の内面から金型３４の外部に連通する連通路（図示せ
ず）及びドレイン３５を通じ、金型３４の外部に排出さ
れる。これと共にキャビティ３３の内面には、スラリー
中に含まれるパルプ繊維が堆積することによってパルプ
層１５（図２参照）が形成される。上述の通りスラリー
は加圧下に注入されるので、キャビティ３３の内面にお
けるスラリーの圧力は何れの位置においても同じとな
る。その結果、側壁の角度が直角に近く且つ底の深い成
形体を得る場合であっても、キャビティ３３の内面に
は、均一な厚みのパルプ層１５が形成され、最終的に得
られる成形体の厚みも均一となる。更に、上記従来の技
術の項で述べた特開平８−３１６８００号公報に記載の
方法と異なり、キャビティ３３内に注入されるパルプス
ラリーの量をインラインで計測しているので、パルプス
ラリー供給量を計量タンクで計量する必要がないので、
より高速に抄造することができる。しかも、スラリーを
加圧下に注入し、強制的に水分を排出させるので、一層
高速に抄造することができる。その上、上記公報に記載
の方法では、重量の大きな成形体を得ようとする場合に
は、それに見合った容積の供給タンクが必要となるが、
本発明の方法では斯かる供給タンクが不要なので、成形
体の重量等を変更する場合の工程及び成形体の形状変更
が容易に行える柔軟性が大きい。

【００１１】スラリー貯蔵タンク２３からキャビティ３
３内にスラリーを注入する際のスラリー濃度は、０．１
〜６重量％、特に０．１〜３重量％であることが好まし
い。スラリー濃度は、０．１重量％未満であると、抄紙
網状にスラリーが堆積しにくいので、抄紙時間が長くな
ったり又は成形体の肉厚が不均一になる等の抄紙効率が
悪くなり、均一厚肉の成形体を抄紙し難い。また、スラ
リー濃度が、６重量％超であると、成形体の肉厚が不均
一になり、成形体の内面の表面平滑性が悪くなったり、
２ｍｍ以下となるような薄肉成形体を製造し難くなる場
合がある。

【００１２】キャビティ３３内にスラリーを供給する際
の流量は、下記の式（１）を満足する範囲であることが
好ましい。

【００１３】

【数３】

【００１４】パルプスラリー供給流量Ｂは、式（１）を
外れる場合には、中空形状の成形体を成形する際に成形
体の一部に孔が空いたり、不均一な肉厚になり、特に底
部やノズル部の肉厚が薄くなったりするなどの不都合が
生じる場合がある。パルプスラリー供給流量Ｂは、下記
の式（２）を満足する範囲であることが、成形体の機械
強度の面から特に好ましい。

【００１５】

【数４】

【００１６】キャビティ３３内にスラリーを注入する際
の圧力は、キャビティ３３の内面に均一な厚みのパルプ
層１５を形成し、また、より高速に抄造する点から、
０．０１〜５ＭＰａ、特に０．０１〜３ＭＰａであるこ
とが好ましい。

【００１７】所定量のスラリーの注入が完了すると、流
量計２５は第１の三方弁２６に対して流路の切り替え命
令を発する。この命令に従い第１の三方弁２６の流路が
切り替わって、スラリーは帰還管路２８'を経てスラリ
ー貯蔵タンク２３へ戻る。

【００１８】またスラリーの注入が完了すると、第２の
三方弁２７の流路が切り替わって、空気圧入管路２８''
とキャビティ内挿入管路２９とが連通した流路が形成さ
れる。そして、図示しない空気供給源から空気圧入管路
２８''及びキャビティ内挿入管路２９を通じてキャビテ
ィ３３内に空気が圧入される。これと共に吸引ポンプ３
６が起動し、更に開閉弁３７が開かれて、キャビティ３
３内が吸引される。この一連の操作によって、キャビテ
ィ３３内に充満されていたパルプスラリーの液面を素早
く下げることができる。更に、ドレイン３５が閉じられ
てキャビティ３３内の水分が完全に吸引され、更にキャ
ビティ３３の内面に形成されたパルプ層中の水分も吸引
されて、該パルプ層１５が所定の水分率まで脱水され
る。パルプ層１５の吸引脱水に際しては、キャビティ３
３内が空気の圧入によって加圧状態となっているので、
キャビティ３３内でスラリーが対流し易くなり、パルプ
層はキャビティ３３の内面に一層強く押圧され、パルプ
層の厚みが一層均一になる。またキャビティ３３の内面
の形状がパルプ層１５に精度良く転写される。更に、水
分の吸引脱水も速やかに行われる。

【００１９】キャビティ３３内に空気を圧入する際の圧
力は、パルプ層１５の厚みを一層均一にし、また、パル
プ層の脱水を速やかに行う点から、０．０１〜５ＭＰ
ａ、特に０．０１〜３ＭＰａであることが好ましい。

【００２０】キャビティ３３内にパルプスラリーを供給
しパルプ層１５が形成された状態を図２（ａ）に示す。
この後、図２（ｂ）〜（ｄ）に示す工程が行われる。こ
こで、図２（ｂ）は中子挿入工程、図２（ｃ）は加圧・
脱水工程、図２（ｄ）は金型を開き、成形体の中間体を
取り出す工程である。

【００２１】抄紙用金型３１、３２の抄紙面は抄紙用ネ
ット（図示せず）で被せられている。抄紙用ネットは２
重の抄紙ネットであることが好ましく、目詰まりや均一
肉厚の成形体を得ることができる。更には、抄紙用金型
の抄紙面を疎の抄紙用ネットを被せた上を密の抄紙用ネ
ットで被せることが更に好ましく、目詰まりや均一肉厚
の成形体を得る点が更に良くなり、成形体を抄紙用金型
から取出し易くなるので好ましい。

【００２２】前記抄紙用金型３１、３２におけるキャビ
ティ３３に面する抄紙面に複数の連通孔４０が形成され
ている。該抄紙用割型３１、３２の内部にマニホールド
４１が形成され該連通孔４０と連通しているおり、該マ
ニホールド４１は排出口４２により外部と連通してい
る。よって、連通孔４０、マニホールド４１及び排出口
４２により、キャビティ３３と組合わされた抄紙用割型
の外部とが連通する連通路が形成されている。該排出口
４２は、ドレイン３５及び開閉弁３７に連通している。

【００２３】キャビティ３３内にパルプ層１５が形成さ
れたら、キャビティ内挿入管路２９を引き抜き、次いで
図２（ｂ）に示すように、キャビティ３３内を吸引・減
圧すると共に、弾性を有し伸縮自在で且つ中空状をなす
中子１６をキャビティ３３内に挿入させる。中子１６
は、キャビティ３３内において風船のように膨らませて
パルプ層１５をキャビティ３３の内面に押圧させること
により、キャビティ３３の内面形状を付与するのに使用
される。従って、中子１６は引張強度、反発弾性及び伸
縮性等に優れたウレタン、フッ素系ゴム、シリコーン系
ゴム又はエラストマー等によって形成されている。キャ
ビティ３３内にパルプスラリーを供給してから中子１６
を挿入するので、キャビティ３３内でのパルプスラリー
がキャビティ全体で均一に対流するので均一な肉厚のパ
ルプ層１５を成形することができる。

【００２４】次に、図２（ｃ）に示すように、中子１６
内に加圧流体を供給して中子１６を膨張させ、膨張した
中子１６によりパルプ層１５をキャビティ３３の内面に
押圧させる。すると、パルプ層１５は、膨張した中子１
６によってキャビティ３３の内面に一層押し付けられ、
パルプ層１５にキャビティ３３の内面形状が転写される
と共に脱水が更に進行する。このように、キャビティ３
３の内部からパルプ層１５がキャビティ３３の内面に押
し付けられるために、キャビティ３３の内面の形状が複
雑であっても、精度良くキャビティ３３の内面の形状が
パルプ層１５に転写されることになる。その上、従来の
製造方法と異なり、貼り合わせ工程を用いる必要が無い
ので、得られる成形体には貼り合わせによるつなぎ目及
び肉厚部は存在しない。その結果、得られる成形体の強
度が高まると共に外観の印象が良好となり好ましい。中
子１６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、その他各種の液
体が使用される。また、加圧流体を供給する圧力は、
０．０１〜５ＭＰａ、特に０．１〜３ＭＰａとなすこと
が好ましい。

【００２５】パルプ層１５にキャビティ３３の内面の形
状が十分に転写され且つパルプ層１５を所定の含水率ま
で脱水できたら、図２（ｄ）に示すように、中子１６内
の加圧流体を抜く。すると、中子１６が自動的に縮んで
元の大きさに戻る。次いで、縮んだ中子１６をキャビテ
ィ３３内より取出し、更に金型３４を開いて所定の含水
率を有する湿潤した状態の成形体の中間体１５'を取り
出す。

【００２６】取り出された中間体１５'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
行わない及び抄紙ネットでキャビティを被せない以外
は、図２（ａ）〜（ｄ）に示す抄紙工程と同様の操作が
行われる。即ち、先ず、一対の割型を突き合わせること
により、成形すべき成形体１０の外形に対応した形状の
キャビティが形成される金型内に湿潤した状態の上記中
間体を装填する。

【００２７】次に、上記抄紙工程で用いた中子１６と同
様の中子を上記中間体内に挿入させ、該中子内に加圧流
体を供給して該中子を膨張させ、膨張した該中子により
上記中間体を上記キャビティの内面に押圧させる。中子
の材質及び加圧流体の供給圧力は、上記抄紙工程と同様
とすることができる。この状態下に上記金型を所定温度
に加熱して、上記中間体を加熱乾燥させる。上記中間体
が、十分に乾燥したら、上記中子内の加圧流体を抜き、
該中子を縮ませて取り出す。更に上記金型を開いて、成
形された成形体１０を取り出す。上述したように乾燥時
においても中間体１５'を上記金型と上記中子により内
面及び外面を押圧しながら乾燥させるので上記金型の形
状付与がより正確に転写されるとともに成形体の表面平
滑性が優れた成形体を得ることができる。本発明におい
て、「平滑」とは、成形体の外面又は内面の表面凹凸形
状についての中心線平均粗さ（Ｒａ）が５０μｍ以下
で、且つ最大高さ（Ｒｙ）が５００μｍ以下であること
をいう。

【００２８】このようにして得られた成形体１０は、粉
状体や粒状体等の内容物の収容に好適な容器であり、図
３に示すように、その上部に開口部１１を有し、更に胴
部１２及び底部１３を有し、円筒状をしており、また開
口部１１の直径は、胴部１２の直径よりも小さくなされ
ている。更に、胴部１２が底部１３に対して直角に形成
されている。また、成形体１０は、全体の高さが５０ｍ
ｍ以上となされている。

【００２９】上述の製造方法によれば、このように側壁
の角度が直角に近く且つ底の深い成形体を、均一な肉厚
分布で容易に製造することができる。更に、貼り合わせ
によるつなぎ目及び肉厚部は存在しない。その結果、成
形体１０の機械的強度が向上し、更に外観の印象も良好
となる。更に、得られる成形体１０の外面及び内面が平
滑になされる。これにより、例えばその外面及び／又は
内面にプラスチック層や塗工層を形成する場合に密着性
が良好になり、また外面への印刷を容易に且つ綺麗に行
うことができる。更に、外観の印象も一層良好となる。

【００３０】上記成形体１０においては、その密度（即
ち、成形体１０の肉部の密度）を０．４〜２ｇ／ｃｍ³
とすることで、成形体１０の引張強度や圧縮強度等の機
械的物性が満たされ、適切な剛性を付与することができ
る。成形体１０の密度を更に好ましくは０．６〜１．５
ｇ／ｃｍ³とすることで、その使用感を向上させること
ができる。

【００３１】また、成形体１０のＪＩＳ Ｚ０２０８に
基づく透湿度を１００ｇ／（ｍ²・24hr）以下にするこ
とで、大気中の水分が吸収されにくくなり、適切な剛性
が保たれ、且つ内容物の品質が水分の吸収によって損な
われることを効果的に防止することができる。特に上記
透湿度を５０ｇ／（ｍ²・24hr）以下にすることで、内
容物の保存安定性が更に良くなる。

【００３２】上述の製造方法に用いられるスラリーは、
パルプ繊維と水とからなるものでもよく、或いはこれら
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、上記パルプ繊維及び該成分の合計量に対して１〜７
０重量％、特に５〜５０重量％であることが好ましい。

【００３３】本発明は上述した実施形態に制限されるこ
となく、例えば、スラリーの加圧注入後にキャビティ３
３内に圧入する空気に代えて加熱空気、加熱蒸気を用い
ることで、抄紙後の成形体の中間体の含水率を低くする
ことができ、高速に成形体を得ることができる。また、
抄紙速度を高める目的でスラリーの加圧注入と同時に吸
引ポンプ３６によってキャビティ３３内を吸引してもよ
い。また、本発明の製造方法によって得られる成形体
を、開口部の横断面形状と胴部の横断面形状とがほぼ同
様な略直方体状のカートン型の容器となしてもよい。ま
た、内容物の収容に用いられる容器としての用途以外
に、複数の開口部を有する印刷トナー用容器や置物等の
オブジェ等の用途に適用してもよい。

【００３４】

【実施例】前記実施形態のパルプモールド成形体を上記
製造方法に従って製造し、得られた成形体の平均肉厚及
び成形体の内面の平滑性を下記の手順により評価した。
各成形体の体積及び乾燥後の重量は下記の通りである。
評価結果を［表１］に示した。 形態A：体積５００ｍL、実施例１〜８及び比較例１：重量２７〜３０ｇ 実施例９〜１９及び比較例２：重量３８〜４２ｇ 形態B：体積６００ｍL、重量 約４０ｇ 形態C：体積８００ｍL、重量 約４５ｇ

【００３５】［平均肉厚］図３に示すようにパルプモー
ルド成形体の全高：ｈ_０を縦方向に３等分に分割し、そ
れぞれを上部、中部、下部とする。該中部の肉厚をマイ
クロメーターにより約１０ｍｍ間隔でｎ＝５回測定し、
平均値を平均肉厚Ｔ_ａｖｅとし、該上部及び下部を同様
に肉厚を測定し最低肉厚をＴ_ｍｉｎとし、肉厚比Ｘ＝
（Ｔ_ｍｉｎ／Ｔ_ａｖｅ）により評価した。 ０．７≦Ｘ：優れた肉厚バランスを有し、容器としての
落下強度及び座屈強度等の機械物性が優れており、評価
を◎とした。 ０．４５≦Ｘ＜０．７：良好な肉厚バランスを有し、容
器としての落下強度及び座屈強度等の機械物性を備えて
おり、評価を○とした。 ０．３≦Ｘ＜０．４５：容器として実用上最低限必要な
肉厚バランスを有する。但し、内容量の大きな容器とし
ては制限を生じる場合が有り、評価を△とした。 Ｘ＜０．３、又は成形体に穴が開いている：容器として
は実用困難であり、評価を×とした。

【００３６】［内面の平滑性］パルプモールド成形体の
前記中部から３０ｍｍ角の試料を切取り、５ｍｍ間隔で
均等に２５点をマイクロメーターにより肉厚を測定し
た。それぞれの測定値から、平均値：ｔ_ａｖｅ、最大厚
み：ｔ_ｍａｘ、最小厚み：ｔ_ｍｉｎを得、Ｙ＝｛（ｔ
_ｍａｘ−ｔ_ｍｉｎ）／ｔ_ａｖｅ｝により評価を行った。 Ｙ＜０．２：平滑性が極めて高く、且つ、外観にも良好
な成形体であり、評価を◎とした。 ０．２≦Ｙ＜０．４：平滑性が高く、且つ、外観が良好
な成形体であり、評価を○とした。 ０．４≦Ｙ＜０．６：外観はやや劣るが、容器としての
落下強度及び座屈強度等の機械物性を備えており、評価
を△とした。 ０．６≦Ｙ：外観が劣ると同時に機械物性が十分でなく
容器として使用が困難である。また、表面に樹脂成分を
コーティングする際にムラ等が発生する不具合を生じる
場合があり、評価を×とした。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、曲面等の複雑なデザイ
ン形状であっても、均一な肉厚の成形体が提供される。
また、均一な肉厚の成形体を安定して製造可能なパルプ
モールド成形体の製造方法が提供される。また、本発明
の製造方法により得られる成形体は、パルプを主体とし
ている場合には、使用後には再利用又は焼却が可能であ
り、ゴミの減量化につながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパルプモールド成形体の製造方法に好
ましく用いられる抄造装置の模式図である。

【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は本発明のパルプモールド
成形体の製造方法における抄紙工程を順次示す工程図で
ある。

【図３】本発明のパルプモールド成形体の製造方法によ
り得られる成形体の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 抄造装置 ２ スラリー供給部 ３ 抄造部 １５ パルプ層 １６ 中子 ２１ パルプスラリー ３１ 割型 ３２ 割型 ３３ キャビティ ３４ 金型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 惣野 時人 栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会 社研究所内 (72)発明者 中山 英比古 栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会 社研究所内 Ｆターム(参考） 3E033 BA10 FA10 4L055 BF08 EA03 EA26 EA40 FA23 GA05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に所定形状のキャビティが形成され
   る一組の割型の該キャビティ内にパルプスラリーを供給
   してパルプ積層体を形成した後、該パルプ積層体を脱水
   させるパルプモールド成形体の製造方法であって、 前記パルプスラリーのパルプスラリー供給濃度Ａと供給
   するパルプスラリー供給流量Ｂとが下記の式（１）であ
   るパルプモールド成型品の製造方法。 【数１】
2. 【請求項２】 前記パルプスラリー供給濃度が、０．１
   〜６ｗｔ％である請求項１記載のパルプモールド成型品
   の製造方法。