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発明の名称 パルプモールド成形体
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−89999(P2001−89999A)
公開日 平成13年4月3日(2001.4.3)
出願番号 特願平11−262363
出願日 平成11年9月16日(1999.9.16)
代理人 【識別番号】100076532
【弁理士】
【氏名又は名称】羽鳥 修 (外1名)
【テーマコード(参考)】
3E033
4L055
【Fターム(参考)】
3E033 AA01 AA02 BA10 BB02 DA03 DB01 DD01 FA04 FA10 
4L055 BF07 CJ06 FA30
発明者 野々村 著 / 一ノ戸 健二 / 大谷 憲一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 表面に線状の凸部が形成されたパルプモールド成形体において、前記凸部の幅方向の周長をS(mm)、平面視での幅をW(mm)とし、成形体の厚みをt(mm)としたとき、前記凸部が1<S/W≦1.5且つ0<W≦10t(mm)又は0<W≦10mmの関係を満たすパルプモールド成形体。
【請求項2】 前記パルプモールド成形体が口頸部、胴部及び底部を有するボトル状の中空容器であり、前記凸部が前記口頸部の外周面に形成されたネジ山である請求項1記載のパルプモールド成形体。
【請求項3】 表面に線状の凸部が形成されたパルプモールド成形体の製造に用いられる金型であって、前記金型の成形面には前記凸部に対応する形状の線状の凹部が形成されており、前記凹部の幅方向の周長をs(mm)、平面視での幅をw(mm)としたとき、前記凹部が1<s/w≦1.5且つ0<w≦10mmの関係を満たす金型。
【請求項4】 請求項3記載の金型を用いたパルプモールド成形体の製造方法であって、前記金型の成形面に位置する含水状態のパルプモールド成形体を、拡縮可能な中子を拡張させることで前記成形面に向かって押圧し、該パルプモールド成形体を脱水又は乾燥させる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、金型の成形面の形状が忠実に転写されたパルプモールド成形体に関する。また、本発明は、該パルプモールド成形体の製造に好ましく用いられる金型及び該金型を用いた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】特開平8−302600号公報には、成形体の表面に凸部を有するパルプモールド成形体が開示されている。該凸部は、例えば後工程で別途接着等によって取り付けられたり、或いは成形体の乾燥工程において形成される。乾燥工程において凸部を形成する方法は、凸部を製作する工程と製作された凸部を取り付ける工程とを、成形工程内に含めることができるので、成形体を効率的に生産できる。
【0003】しかし、乾燥工程において凸部を形成する場合、凸部の形状によっては金型の成形面の凹部の形状が忠実に転写されず、各形状が丸みを帯びたり、表面が荒れたり、或いは凸部の密度が上がらずに十分な強度が得られない場合があった。
【0004】従って、本発明は、金型の成形面の凹部の形状が忠実に転写され、且つ十分な強度を有する凸部が形成されたパルプモールド成形体を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面に線状の凸部が形成されたパルプモールド成形体において、前記凸部の幅方向の周長をS(mm)、平面視での幅をW(mm)とし、成形体の厚みをt(mm)としたとき、前記凸部が1<S/W≦1.5且つ0<W≦10t(mm)又は0<W≦10mmの関係を満たすパルプモールド成形体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、前記パルプモールド成形体の製造に好ましく用いられる金型として、前記金型の成形面には前記凸部に対応する形状の線状の凹部が形成されており、前記凹部の幅方向の周長をs(mm)、平面視での幅をw(mm)としたとき、前記凹部が1<s/w≦1.5且つ0<w≦10mmの関係を満たす金型を提供するものである。
【0007】また本発明は、前記金型を用いた前記パルプモールド成形体の好ましい製造方法として、前記金型の成形面に位置する含水状態のパルプモールド成形体を、拡縮可能な中子を拡張させることで前記成形面に向かって押圧し、該パルプモールド成形体を脱水又は乾燥させるパルプモールド成形体の製造方法を提供するものである。
【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。図1には、本発明のパルプモールド成形体の一実施形態の斜視図が示されている。図1に示すように、本実施形態のパルプモールド成形体10は、円筒ボトル状の中空容器の形態をしている。成形体10は、開口した口頸部12、胴部13及び底部14を有しており、これらの部位が、つなぎ目無く滑らかに連接している。口頸部12の径は胴部13の径よりも小さくなっている。
【0009】成形体10は、パルプを主原料として形成されている。勿論パルプ100%から形成されていてもよい。パルプに加えて他の材料を用いる場合には、該材料の配合量は1〜70重量%、特に5〜50重量%とすることが好ましい。他の材料としては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粉末、合成繊維、非木材または植物質繊維、多糖類等が挙げられる。
【0010】而して、本実施形態の成形体10における口頸部12の外周面には、所定の幅及び長さを有する線状の凸部としてのネジ山15が形成されている。このネジ山15は図示しないキャップと螺合するようになされている。
【0011】図2には、ネジ山15の幅方向の断面図が示されている。図2に示すように、ネジ山15の断面は略台形の形状をしている。尚、ネジ山の断面形状はこれに限られず、例えば略円弧状でもよい。ネジ山15の幅方向の周長をS(mm)、平面視での幅をW(mm)とし、成形体10の厚みをt(mm)としたとき、ネジ山15は、以下の式(1)及び式(2)又は式(3)の関係を満たしている。
【0012】1<S/W≦1.5 (1)
0<W≦10t(mm)(2)
0<W≦10mm (3)
【0013】前記式(1)においてS/Wが1.5超であると、脱水時または乾燥時にネジ山15が破断したり、或いはネジ山15の表面を平滑にできず、またネジ山15の密度を高くすることができない。また、前記式(2)及び(3)においてWがそれぞれ10t(mm)超及び10mm超の場合、抄紙用金型の凹形状に沿ってパルプ繊維を堆積させることが、抄紙ネットの装着等を考えると、スペースの点より容易でない。また、成形体を抄紙用金型から取り出して、加熱用金型に装填する場合の位置合わせも容易でない。
【0014】金型の凹形状に対応した形状のネジ山15を忠実に形成し、ネジ山15の破断を防止し、ネジ山15の表面を一層平滑にし、またネジ山15の密度を一層高める観点から、前記式(1)は好ましくは以下の式(1)’で表される。
【0015】1<S/W≦1.3 (1)’【0016】ネジ山15における口頸部12の基底面12aからの立ち上がり角θ(図2参照)は、90°超となると後述する中子の拡張による追従が不十分となり、該中子による成形体の加圧が不十分となる点から、0度超90度未満であることが好ましい。
【0017】また、口頸部12の基底面12aからネジ山15が立ち上がる部分の角部15a(図2参照)は、後述する加熱用金型の凹形状の転写を容易とするために丸みを帯びていることが好ましく、具体的には該角部15aの曲率Rは、0.1mm以上、特に0.3〜5mmであることが好ましい。尚、図2に示すネジ山15における2箇所の角部15a,15aの曲率は同一または異なっていてもよい。例えば、ネジ山15の幅方向断面形状が図2に示す場合と異なり等脚の台形でない場合(截頭鋸歯状の断面形状である場合など)には、2箇所の角部15a,15aの曲率は異なる場合が多い。しかし、何れの場合においても、2箇所の角部15a,15aの曲率は共に前述の範囲の曲率であることが好ましい。
【0018】ネジ山15の基底面12aからの高さHは、ネジ山15の成形のし易さや、ネジ山15とキャップとの締付力等を考慮して適切な値が決定される。
【0019】成形体10の厚みt(mm)は、成形体10の用途等に応じて適切な値が決定されるが、一般的な範囲は、0.2〜10mm、特に0.4〜2mmであることが好ましい。
【0020】次に、本実施形態の成形体10の好ましい製造方法を、図3を参照しながら説明する。図3には、本実施形態の成形体10の製造方法の抄紙・脱水工程が順次示されており、(a)はパルプスラリー注入及び吸引脱水工程、(b)は中子挿入工程、(c)は加圧脱水工程、(d)は抄紙用金型を開く工程である。
【0021】本実施形態においては、一組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抄紙用金型の前記キャビティ内にパルプスラリーを供給して、該キャビティの内面(成形面)に含水状態の未乾燥成形体を形成した後、該未乾燥成形体内に拡縮可能な中空状の中子を挿入し、次いで該中子内に所定の流体を供給して該中子を拡張させて、拡張した該中子により前記未乾燥成形体を前記キャビティ内面(成形面)に向かって押圧して脱水する。
【0022】詳細には、先ず、図3(a)に示すように、2個の割型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が形成される抄紙用金型1を用意する。
【0023】抄紙用金型1におけるキャビティ4は、外部に向けて開口したスラリー注入口5を介して抄紙用金型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。
【0024】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内を抄紙用金型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パルプモールド成形体10が形成される。即ち、抄紙用金型1の成形面に成形体10が位置する。
【0025】形成された成形体10は、加圧脱水工程に付される。先ず、図3(b)に示すように、抄紙用金型1を内部から外部へ向けて吸引した状態下に、拡縮可能な中空状の中子8を、その収縮状態下に成形体10内に挿入する。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。
【0026】次に、図3(c)に示すように、中子8内に所定の流体を供給して中子8を拡張させ、拡張した中子8により含水状態の成形体10を金型の成形面、即ちキャビティ4の内面に向けて押圧する。これにより、成形体10の加圧脱水が進行すると共に成形体7にキャビティ4の内面形状が転写される。
【0027】中子8を拡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。
【0028】成形体10を所定の含水率まで脱水でき且つ成形体10にキャビティ4の内面の形状が十分に転写されたら、図3(d)に示すように、中子8内の流体を抜き、中子8を縮小させる。次いで、縮小した中子8を成形体10内より取り出し、更に抄紙用金型1を開いて所定の含水率を有する含水状態の成形体10を取り出す。
【0029】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・脱水を行わず、且つ以下の式(4)及び(5)の関係を満たすネジ山対応凹部が、キャビティ内面(成形面)の、ネジ山15に対応する部位に形成されている加熱用金型を所定温度に加熱された状態で用いること以外は、図3に示す抄紙・脱水工程とほぼ同様の操作が行われる。即ち、先ず、一組の割型を組み合わせることにより成形すべきパルプモールド成形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用金型を別途用意し、該加熱用金型を所定温度に加熱しておく。そして、加熱された状態の加熱用金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を装填する。即ち、加熱用金型の成形面に成形体が位置する。本実施形態においては、加熱用金型のキャビティ形状と抄紙用金型のキャビティ形状とは同じになされている。
【0030】ネジ山対応凹部は、その幅方向の周長をs(mm)、平面視での幅をw(mm)としたとき、以下の式(4)及び式(5)を満たすものである。このような関係を満たすネジ山対応凹部を有する加熱用金型を用いることによって、ネジ山対応凹部の形状に対応した形状のネジ山15が忠実に形成され、ネジ山15の破断が防止され、ネジ山15の表面が平滑になり、またネジ山15の密度が高められる。
【0031】1<s/w≦1.5 (4)
0<w≦10mm (5)
【0032】ネジ山対応凹部は以下の関係を満たすことが一層好ましい。
1≦s/w≦1.3 (4)’【0033】また、ネジ山15の立ち上がり角θに対応するネジ山対応凹部の角度θ’は、該立ち上がり角θに対応して、0度超90度未満であることが好ましい。更に、ネジ山15の角部15aに対応するネジ山対応凹部の角部(即ち、成形体の口頸部12の基底面12aに対応する金型内面からネジ山対応凹部が落ち込む部分の角部)の曲率R’は、0.1mm以上、特に0.3〜5mmであることが好ましい。
【0034】次に、図3(b)及び(c)に示す加圧脱水工程で用いた中子8と同様の中子を成形体内に挿入し、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をキャビティの内面(成形面)に向けて押圧する。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、成形体を加熱乾燥する。この場合、加熱用金型に形成されたネジ山対応凹部が、前述の式(4)及び式(5)の関係を満たすことで、該ネジ山対応凹部内に堆積したパルプ繊維からなる堆積体の幅が、該ネジ山対応凹部の幅方向の周長sまで伸ばされて、該堆積体に凸形状が付与されても該堆積体が破断することなく十分に押圧されて、該ネジ山対応凹部の形状が忠実に転写されると共に該ネジ山対応凹部内の密度が十分に高められる。その結果、得られる成形体におけるネジ山は該ネジ山対応凹部の形状を十分に転写したものとなり、また該ネジ山の表面は平滑となる。更に、該ネジ山の強度が向上する。
【0035】成形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。更に加熱用金型を開いて、パルプモールド成形体を取り出す。このようにして得られた成形体の口頸部におけるネジ山は前述した式(1)及び(2)又は(3)を満たすものとなり、金型(加熱用金型)における凹部の形状が忠実に転写されたものとなる。また該ネジ山は、表面が平滑なものとなり、更に密度が高く、高強度のものとなる。
【0036】本発明は前記実施形態に制限されない。例えば本発明のパルプモールド成形体における線状の凸部とは、ネジ山に限られず、所定の幅及び長さを有する凸部であれば、その形成部位や形態等に特に制限は無い。例えば、成形体の胴部に形成された図形、記号あるいは文字等をあらわす凸部等も、所定の幅及び長さを有する限りにおいて本発明における線状の凸部に包含される。
【0037】また、前記式(1)及び(2)又は(3)の関係を満たす本発明のパルプモールド成形体は、前述の製造方法以外の方法でも製造することができる。例えば、前述の製造方法では、中子による押圧によって、前記式(4)及び(5)の関係を満たすネジ山対応凹部内にパルプ繊維を完全に充填させてネジ山を形成したが、これに代えて、前記式(5)は満たすが前記ネジ山対応凹部よりも深さの深いネジ山対応凹部を有する加熱用金型を用い、且つパルプ繊維の押圧の程度を適宜調整して該ネジ山対応凹部内にパルプ繊維を完全に充填させない状態でネジ山を形成することでも、(1)及び(2)又は(3)の関係を満たす形状のネジ山を有する成形体を製造することができる。但し、この製造方法では、幅方向の断面が略円弧状のネジ山しか製造できない、ネジ山の幅方向の断面形状の設定が難しい、加熱用金型に装填する未乾燥成形体の含水率及び該未乾燥成形体の中子による押圧力を一層精度良く調整する必要がある、ネジ山の密度や表面平滑性が低下する場合があるなどの制約がある。
【0038】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【0039】〔実施例1〜9並びに比較例1及び2〕図3に示す方法で、図1及び図2に示すボトル状の成形体を得た。使用した加熱用金型にはネジ山対応凹部が形成されており、このネジ山対応凹部の幅方向断面形状は略円弧状であった。但し、比較例2で用いた加熱用金型におけるネジ山対応凹部の幅方向断面形状は略台形状であった。ネジ山対応凹部の曲率、その角部の曲率、深さ、幅w、周長sを表1に示す。成形体の抄紙工程における加圧脱水前の成形体の含水率は約80重量%であり、該成形体を弾性体からなる中子を用いて加圧脱水した。中子の加圧力は490kPaであった。加圧脱水後の成形体の含水率は65重量%であった。また、成形体の加熱乾燥工程における加熱用金型の温度は200℃であり、加熱乾燥に用いた弾性体からなる中子の加圧力は588kPaであった。得られた成形体の口頸部にはネジ山が形成されていた。また、成形体の厚みtは表1に示す通りであった。
【0040】実施例及び比較例で得られた成形体について、以下の方法で金型の凹形状の成形体への転写性(形状転写性)及び成形体のネジ山の表面状態を評価した。その結果を表1に示す。
【0041】〔形状転写性〕成形体におけるネジ山の形状転写状態を目視観察し以下の基準で評価した。
○・・・加熱用金型のネジ山対応凹部の形状と成形体のネジ山の形状とが略同一。
×・・・加熱用金型のネジ山対応凹部の形状と成形体のネジ山の形状とが異なる。
【0042】〔表面状態〕成形体のネジ山の状態を目視観察し、以下の基準で評価した。
○・・・表面に破断が観察されず、平滑であった。
×・・・表面に破断が観察された。
【0043】
【表1】

【0044】表1に示す結果から明らかなように、特定形状の金型を用いて製造された実施例の成形体は、ネジ山に破断が発生せず、表面性が良好であり、また金型の凹形状の転写性も良好であった。従って、表には示していないが、実施例の成形体におけるネジ山の幅W、周長S、高さ、曲率、及び角部の曲率は、金型のネジ山対応凹部の幅w、周長s、深さ、曲率、及び角部の曲率とほぼ同様であった。
【0045】
【発明の効果】本発明によれば、金型の成形面の凹部の形状が忠実に転写され、且つ十分な強度を有する凸部が形成されたパルプモールド成形体が提供される。




 

 


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