JPH10130461A

JPH10130461A - パルプモールド型形成材料

Info

Publication number: JPH10130461A
Application number: JP30696996A
Authority: JP
Inventors: Kimiyasu Onda; 公康恩田; Norikazu Shibusawa; 紀和澁澤; Yuko Tamegai; 優子為貝; Okimasa Osawa; 興正大澤
Original assignee: KURIHARA SHIZAI KK; Kanebo Ltd
Current assignee: KURIHARA SHIZAI KK; Kanebo Ltd
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1996-11-01
Publication date: 1998-05-19

Abstract

(57)【要約】【課題】加工性、寸法安定性及びパルプモールドの成形
性に優れたパルプモールド型を安価に製造することので
きるパルプモールド型形成材料を提供する。【解決手段】フェノール系樹脂１００重量部に対して、
ポリビニルアルコール系樹脂２〜５０重量部が分散架橋
された、平均気孔径が５〜３００μｍ、気孔率が５０〜
８０％の網目状連続気孔を有する架橋物からなるパルプ
モールド型形成材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、梱包材料等に使
用されるパルプモールドを製造するためのパルプモール
ド型に適したパルプモールド型形成材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】パルプモールドは、その製造方法によっ
て、ソフトモールドとハードモールドの２種類に分類さ
れる。

【０００３】前記ソフトモールドは、主に鶏卵、青果
物、工業製品等の梱包材料として使用される、厚さ１．
５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の成形品であり、近年の廃棄物
再利用の観点から従来のプラスチック製の発砲緩衝体に
代わって、古紙を主原料としたソフトモールドの重要性
が高まっている。

【０００４】ソフトモールドは、まず、原料である古紙
を水で溶解し、解離した原料を水で希釈した状態で槽の
中に入れる。その槽中には多数の吸引孔を設けた金属製
の成形型に網をかぶせたパルプモールド型が浸漬してあ
り、そのパルプモールド型の一方から真空ポンプで吸引
・脱水して原料繊維を網の上に堆積させることにより、
水分を含んだパルプモールド成形体が得られるので、こ
れを取り出して乾燥させると製品となる。その後、必要
に応じてプレスによって形を整える場合もある。

【０００５】一方、ハードモールドは、別名「テック
ス」とも呼ばれ、モーター、自動車部品、便器などの重
量物の包装材や緩衝材、固定材として使用される、厚さ
１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度の成形品である。ソフトモール
ドとの製法上の違いは、槽内の原料希釈液の濃度を高
め、ソフトモールドと同様の構造の成形型を上下に設
け、その間に原料希釈液を供給し、上下の成形型で挟み
込んで加圧脱水することにより、原料繊維を網上に堆積
させたパルプモールド成形体を得る点であり、その後、
成形体を取り出し、乾燥して製品とする工程はソフトモ
ールドと同じである。

【０００６】図２に示すように、従来のパルプモールド
成形型５０は、多数の吸引孔５１ａを有する所定形状の
型本体５１と、その型本体５１の型形成面側に密着した
状態で設けられた網５２とから構成されており、前記ソ
フトモールド用のパルプモールド成形型の場合は、真空
吸引するための吸引口６１を有する保持台６０に一旦取
り付け、この保持台６０を、原料液を入れる槽７０内に
取り付けるようになっている（図３参照）。なお、図３
は、保持台６０の吸引口６１から吸引されて、槽７０内
の原料繊維Ａが網５２の表面に堆積した状態を示してい
る。

【０００７】前記パルプモールド成形型５０は、通常、
金属鋳物（例えば、アルミニウム、砲金等）を所定形状
に切削加工した後、ドリル等で多数の吸引孔５１ａを開
けることで、型本体５１を形成し、その型本体５１の型
形成面側に４０〜８０メッシュ程度の網５２を張ること
によって製造される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般にパルプ
モールド製品の形状は複雑であるため、ものによっては
吸引孔５１ａの孔加工が困難な場合がある。また、型本
体５１の形状が複雑であるため、型本体５１に網５２を
張ることができないような場合もあり、そのような場合
は、網５２を張ることのできる形状まで型本体５１を一
旦分割し、分割された型本体５１のそれぞれに網５２を
張ることで複数の分割成形型を作製し、この分割成形型
を組み合わせることでパルプモールド成形型５０を製造
しなければならない。

【０００９】また、型本体５１に孔加工を施して網５２
を張る作業は、熟練を要する手作業となり、網５２は、
繰り返し吸引又は加圧にさらされるために損傷すること
が多く、その修理にも多くの手間と時間が必要となる。

【００１０】さらに、網５２の材料としては、耐食性が
高く、強度にも優れたステンレス鋼がよく用いられる
が、ステンレス鋼は加工性に劣るため、型本体５１に網
５２を張る作業は、型本体５１の裏側から細い針金で固
定する等の多くの手間のかかる作業が必要となる。

【００１１】このように、従来のパルプモールド成形型
は、製作工程が複雑であるため、製作コストが高くなる
だけでなく、製作期間も長くなるといった問題がある。
また、多数の吸引孔を形成するパルプモールド成形型で
は、孔加工性を考慮して銅系の合金鋳物が多く採用され
ているが、サイズによっては成形型の重量が大きくなる
ので、成形型の取り替え作業が困難になるといった問題
もある。

【００１２】かかる問題を解消するために、微細な孔を
多数発生させた金属粉末焼結体、あるいはセラミック粉
末を固化してなる型等も考案されているが、これらの多
孔質体は、材料コストが高くなるといった問題がある。
また、これらの多孔質体は構造的に気孔率が４０％以下
と低いものであるため、バキューム法や弾性素材等での
押圧による形成法のいずれの場合においても、圧力損失
が大きく、均一にモールド成形を行うことが困難である
と共に、パルプモールド成形の原料繊維が詰まりやす
く、長期間の使用が困難であるといった問題がある。さ
らに、これらの素材は、非常に加工性が悪く、所望の形
状に加工することに多くの時間とコストを要するという
問題も抱えており、見本の試作等にしか使用されていな
いのが現状である。

【００１３】また、その他の成形体として、超塑性材料
板を利用したもの等も提案されているが、これについて
も、材料コストが高い上に孔の加工が別途必要であると
いう問題があり、また超塑性材料板を所望の形状に加工
するためには、マスターの金型を作成することも必要で
あり、それ以外に多孔質の超塑性材料板を加工するため
に必要である高い熱（９２６℃以上）及び圧力を与える
といった特殊な事前作業を行わなければならないという
問題を抱えている。また、この加工の際には、孔のない
別の超塑性材料板がダミーとして必要であり、これも材
料コストの問題の一つとなっている。

【００１４】そこで、この発明の課題は、上述した種々
の問題点に鑑み、加工性、寸法安定性及びパルプモール
ドの成形性に優れたパルプモールド型を安価に製造する
ことのできるパルプモールド型形成材料を提供すること
にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、フェノール系樹脂１００重量部に対し
て、ポリビニルアルコール系樹脂２〜５０重量部が分散
架橋された、平均気孔径が５〜３００μｍ、気孔率が５
０〜８０％の網目状連続気孔を有する架橋物からなるパ
ルプモールド型形成材料を提供するものである。

【００１６】フェノール系樹脂１００重量部に対してポ
リビニルアルコール系樹脂２〜５０重量部を分散架橋し
たのは、ポリビニルアルコール系樹脂が２重量部以下で
は、材料自体が脆くなって、加工性、靭性に問題が生じ
るからであり、ポリビニルアルコール系樹脂が５０重量
部以上では、パルプモールド型の寸法安定性に問題が生
じるからである。

【００１７】また、平均気孔径を５〜３００μｍに設定
したのは、５μｍ以下の気孔径を形成するのが困難であ
るからであり、平均気孔径が３００μｍ以上になると、
材料自体が脆くなると共にきめの細かい表面性状を有す
るパルプモールド製品を成形することができず、しか
も、目詰りを起こしやすくなるからである。

【００１８】また、気孔率を５０〜８０％に設定したの
は、気孔率が５０％以下では、パルプモールド成形過程
における吸引時または加圧脱水時の圧力損失が大きくな
って、成形性、即ち原料パルプの吸引性（排液性）に問
題が生じると共に均一な肉厚のパルプモールド製品が成
形できないからであり、気孔率が８０％以上になると、
水中における膨潤率が大きく、パルプモールド型の十分
な寸法安定性を確保できなくなるからである。

【００１９】このように、上述したパルプモールド型形
成材料は、寸法安定性に優れると共に加工性に優れてい
るため、一般的な機械加工を容易に行うことができ、こ
の素材を所望のパルプモールド形状に加工するだけで容
易にパルプモールド型を得ることができる。

【００２０】また、このパルプモールド型形成材料は、
フェノール系樹脂とポリビニルアルコールとを混合した
原料液に、アルデヒド類等の架橋剤、硫酸等の硬化剤及
びでんぷん等の気孔形成剤を添加して加熱することによ
り、アセタール化反応を起こしてフェノール系樹脂、ポ
リビニルアルコールとアルデヒド類を結合させ、反応終
了後に未反応のアルデヒド類等の架橋剤、硬化剤及び気
孔形成剤を除去することによって製造されるが、その際
に使用する気孔形成剤の粒径をコントロールすることに
よって、平均気孔径及び気孔率の異なる均一な網目状連
続気孔を自由に形成することができる。

【００２１】従って、その網目状連続気孔の平均気孔径
及び気孔率を上述した範囲に設定しておくことにより、
従来使用していた網を別途設けることなく、パルプモー
ルド成形に必要な成形性（吸引性、排液性）及び気孔が
目詰りを起こしにくいといった特性を確保することがで
き、しかも、従来の網を使用したパルプモールド型を用
いて製造したパルプモールド製品に比べて、きめの細か
い表面性状を有するパルプモールド製品を製造すること
ができる。

【００２２】本発明に用いるフェノール系樹脂として
は、水溶性レゾール樹脂が好適である。レゾール系樹脂
は、フェノール類をアルデヒド類と塩基性触媒の存在下
で反応させることにより製造されるところの初期生成物
であり、一般にフェノール類１モルに対し、１．５〜
３．５モルのアルデヒド類をやや過剰のアルカリ触媒の
存在下で反応させた初期縮合物を安定な水溶性の状態に
保たせることにより、水溶性レゾール樹脂が得られる。

【００２３】このレゾール樹脂の製造に用いられるフェ
ノール類としては、最も一般的には、フェノール及びク
レゾールが挙げられるが、他のフェノール類を使用する
こともできる。具体的には、フェノール、ｏ−クレゾー
ル、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、２，３−キシレ
ノール、２，５−キシレノール、２，４−キシレノー
ル、２，６−キシレノール、３，４−キシレノール、
３，５−キシレノール、ｏ−エチルフェノール、ｍ−エ
チルフェノール、ｐ−エチルフェノール、ｐ−フェニル
フェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、ｐ−ｔ
ｅｒｔ−アミノフェノール、ビスフェノールＡ、レゾル
シノール及びこれらフェノール類の混合物等が挙げられ
る。

【００２４】このフェノール類と重縮合するために用い
るアルデヒド類としては、ホルムアルデヒドが最も一般
的であるが、パラホルムアルデヒド、ヘキサメチレンテ
トラミン、フルフラール並びにグルタルアルデヒド、ア
ジポアルデヒド及びグリオキサール等のモノアルデヒド
及びジアルデヒドも使用することができる。

【００２５】また、レゾール樹脂合成反応に用いる塩基
性触媒としては、カセイアルカリ、炭酸アルカリ、水酸
化バリウム、水酸化カルシウム、アンモニア、第４級ア
ンモニウム物、アミン類等の公知のものを使用すればよ
く、カセイソーダあるいはアンモニアが最も一般的に用
いられる。

【００２６】本発明に用いるポリビニルアルコールは、
一般に酢酸ビニルをけん化して得られるものであって、
その重合度、けん化度、分岐、他モノマーとの共重合
等、特に制限はなく、また、単独でも２種以上混合して
も使用しうるが、好ましくは、重合度１００〜５００
０、けん化度７０％以上のものがよい。

【００２７】本発明に用いる硬化触媒としては、一般に
フェノール樹脂の硬化に使用されている触媒を用いるこ
とができ、具体的には、塩酸、硫酸、シュウ酸、乳酸、
蟻酸、酢酸、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホ
ン酸等が好適である。また、硬化触媒の添加量は、使用
する触媒の種類、原料配合組成、硬化温度等を考慮して
適宜決定すればよい。

【００２８】そして、本発明においては、強度、靭性、
加工性の向上、あるいは酸化防止、着色、さらには増量
等の目的で有機あるいは無機系の物質を適宜配合すると
いっそう効果的である。強度、靭性、加工性を向上させ
る目的で加える有機系の物質としては、液状あるいは水
溶液状の高分子またはその前駆体、例えば、メラニン系
樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂またはその前駆
体の他、粒状、粉末状あるいは繊維状物質、例えば、合
成樹脂粉末、木材、パルプ、合成繊維あるいは天然繊維
の微小粉末が挙げられる。

【００２９】特に、強度の向上を目的として反応性を有
する粒状、粉末状フェノール樹脂を使用すると、その効
果は顕著である。ここでいう反応性を有する粒状、粉末
状フェノール樹脂は、公知のクレゾール樹脂の硬化製品
またはノボラック樹脂の硬化製品を粉砕したものや公知
の硬化ノボラック樹脂繊維を粉砕したものとは全く異な
っており、特開昭５７−１７７０１１号公報に開示され
た製造法に従って製造される球状一次粒子及びその二次
凝集物よりなるフェノール樹脂である。

【００３０】この反応性を有する粒状、粉末状フェノー
ル樹脂は、その形状が球形に近い粒子であることから、
公知のフェノール樹脂硬化物を粉砕して得られた粉末に
比べてポリビニルアルコールや液状フェノール樹脂との
混合性が良好であり、この反応性を有する粒状、粉末状
フェノール樹脂を用いることにより多量のフェノール樹
脂粉末を均一に混合した連続気孔有する強度の高いフェ
ノール系樹脂多孔体を得ることができる。

【００３１】また、酸化防止を目的として加える有機物
質としては、熱処理時の酸化、蓄熱現象、所謂パンキン
グ現象を抑制する物質、例えば、フェノール系化合物、
ヒンダードフェノール系化合物、アミン系化合物、ヒド
ロキシルアミン系化合物等及びエージングによる劣化を
抑制する紫外線吸収剤が挙げられる。

【００３２】また、粘弾性を増すためにフタール酸エス
テル系、あるいはリン酸エステル系等の一般的な可塑剤
を少量添加することも有効であるが、添加量によって
は、ブリードアウトしたり、寸法安定性を阻害したりす
ることもあるので、慎重に行う必要がある。

【００３３】また、無機系の物質としては、炭酸カルシ
ウム、芒硝、硫酸カルシウム等の塩類、ガラス粉末ある
いはガラス繊維粉末、石綿、アスベスト、マイカ、金属
及びその酸化物の粉末あるいはウィスカー等が挙げら
れ、これらは主として増量剤、あるいは強化剤として用
いられるものである。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００３５】（実施例１〜４）水溶性フェノール樹脂水
溶液（住友デュレズ製ＰＲ９６１Ａ固形分６４％）とポ
リビニルアルコール（クラレ製ＰＶＡ１１７）とを、固
形分の総合計重量が総体積の約３０Ｗ／Ｖ％（例えば、
総体積１０ｌの場合は３Ｋｇ）となるように、表１に示
す配合比で混合した。次に、その混合液に予め５Ｗ／Ｖ
％の気孔形成剤である馬鈴薯澱粉を蒸煮したものを十分
に混錬し、架橋剤として３７％ホルマリン８Ｗ／Ｖ％、
硬化剤として３０％硫酸７Ｗ／Ｖ％を添加し、所定液量
まで水を加えて均一に混錬した。この混錬された調整液
をポリ塩化ビニル製の反応型に入れ、６０℃の温水中で
２０時間反応させ、反応後３日間シャワーにかけて脱酸
し、乾燥することでパルプモールド型形成材料を製造し
た。

【００３６】（比較例１、２）表１に示すように、フェ
ノール樹脂に対するポリビニルアルコールの配合比が異
なる点を除いて、実施例１〜４と同様の方法でパルプモ
ールド型形成材料を製造した。

【００３７】

【表１】

【００３８】（実施例５〜８）固形分の総合計重量が総
体積の約３０Ｗ／Ｖ％となるように、フェノール系樹脂
１００重量部に対して、ポリビニルアルコール１０重量
部を混合し、前記実施例１〜４と同一の方法により、パ
ルプモールド型形成材料を製造したが、製造に際して粒
径の異なる各種気孔形成剤を用いることで、表２に示す
ように、各平均気孔径を５〜３００μｍの範囲で変化さ
せた。

【００３９】（比較例３、４）実施例５〜８と同様の方
法により、表２に示すように、平均気孔径が１μｍ、５
００μｍのパルプモールド型形成材料を製造した。

【００４０】

【表２】

【００４１】（実施例９〜１１）固形分の総合計重量が
総体積の約２０、３０、４０Ｗ／Ｖ％となるように、フ
ェノール系樹脂１００重量部に対して、ポリビニルアル
コール１０重量部を混合し、前記実施例１〜４と同一の
方法により、気孔率が７７％、６８％、５７％のパルプ
モールド型形成材料を製造した（表３参照）。

【００４２】（比較例５〜７）固形分の総合計重量が総
体積の約１０、５０、６０Ｗ／Ｖ％となるように、フェ
ノール系樹脂１００重量部に対して、ポリビニルアルコ
ール１０重量部を混合し、前記実施例１〜４と同一の方
法により、気孔率が８８％、４８％、３８％のパルプモ
ールド型形成材料を製造した（表３参照）。

【００４３】

【表３】

【００４４】上述した各実施例及び各比較例において製
造したパルプモールド型形成材料を、それぞれ機械加工
して、図１に示すような同一形状のパルプモールド型１
０を形成し、各パルプモールド型形成材料の切削加工性
及び寸法安定性を評価して表１〜３に示すと共に、それ
ぞれのパルプモールド型１０に網を装着することなく、
直接希薄なパルプ溶液（１．２％）を注液して、パルプ
成分をパルプモールド型１０の表面に吸着させ、脱水
後、熱風乾燥させることでパルプモールド成形体を製造
し、原料パルプの吸引性（排液性）及び原料パルプの目
詰り等の成形性と、製造したパルプモールド成形体の状
態とをそれぞれ評価して、表１〜３に併せて示した。

【００４５】表１は、フェノール系樹脂に対するポリビ
ニルアルコール（ＰＶＡ）系樹脂の配合量を変化させた
ものであり、ＰＶＡ系樹脂の配合量は、主としてパルプ
モールド型の切削加工性と寸法安定性に影響を与えてい
ることがわかる。具体的には、ＰＶＡの配合量が２重量
部の実施例１とＰＶＡの配合量が５０重量部の実施例４
について△の評価項目が若干あるものの、実施例１〜４
については概ねパルプモールド型に必要な諸特性を備え
ていることがわかる。

【００４６】これに対して、ＰＶＡの配合量が０重量部
の比較例１については切削加工性に問題があると共に、
ＰＶＡの配合量が１００重量部の比較例２については寸
法安定性に問題があり、パルプモールド型形成材料とし
ては、フェノール系樹脂１００重量部に対してＰＶＡ系
樹脂２〜５０重量部を配合したものが好適であるといえ
る。

【００４７】表２は、ＰＶＡの配合量及び気孔率をほぼ
一定に保った状態で、平均気孔径を変化させたものであ
り、平均気孔径は、主として成形性及び成形品状態に影
響を与えていることがわかる。具体的には、平均気孔径
が５μｍの実施例５について△の評価項目（成形性）が
若干あるものの、実施例５〜８については概ねパルプモ
ールド型に必要な諸特性を備えていることがわかる。

【００４８】これに対して、平均気孔径が１μｍの比較
例３については網目状連続気孔の形成が困難であるとい
った問題があり、平均気孔径が５００μｍの比較例４に
ついては脆くなってパルプモールド型の切削加工性の点
で若干の問題があると共に出来上がったパルプモールド
成形品がきめの粗い表面性状を有しているといった問題
がある。従って、パルプモールド型形成材料としては、
平均気孔径を５〜３００μｍの範囲に設定しておくこと
が好適であるといえる。

【００４９】表３は、ＰＶＡの配合量及び平均気孔径を
ほぼ一定に保った状態で、気孔率を変化させたものであ
り、気孔率は、主として成形性及び寸法安定性に影響を
与えていることがわかる。具体的には、気孔率が７７％
の実施例９について△の評価項目（寸法安定性）が若干
あるものの、実施例９〜１１については概ねパルプモー
ルド型に必要な諸特性を備えていることがわかる。

【００５０】これに対して、気孔率が８８％の比較例５
については寸法安定性に問題があり、気孔率が４８％、
３８％の比較例６、７については吸引時の圧力損失が大
きくなって成形に時間がかかると共に出来上がったパル
プモールド成形品の肉厚が不均一になるといった問題が
ある。従って、パルプモールド型形成材料としては、気
孔率を概ね５０〜８０％の範囲に設定しておくことが好
適であるといえる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、この発明のパルプモール
ド型形成材料は、寸法安定性及び加工性に優れているた
め、一般的な機械加工によって所望の形状を有するパル
プモールド型を容易に製造することができると共に、所
望の網目状連続気孔を容易に形成することができるの
で、気孔率、平均気孔径を上述した範囲に設定すること
で、従来品のように網を使用することなく、従来品と同
等あるいはそれ以上の成形性、成形品状態を確保するこ
とができる。また、このパルプモールド型形成材料は、
原料コストが安価であるという利点もある。

【００５２】従って、このパルプモールド型形成材料を
使用することによって、従来に比べて、パルプモールド
型の製造コストを大幅に削減することができると共に、
納期の面でも大幅に短縮することができ、最近増加しつ
つある、少ロット他品種というパルプモールド製品の要
求に対しても対応することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる一実施形態を示す断面図であ
る。

【図２】従来例を示す断面図である。

【図３】従来例の使用状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１０パルプモールド型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大澤興正千葉県柏市根戸420−１−607

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フェノール系樹脂１００重量部に対し
て、ポリビニルアルコール系樹脂２〜５０重量部が分散
架橋された、平均気孔径が５〜３００μｍ、気孔率が５
０〜８０％の網目状連続気孔を有する架橋物からなるパ
ルプモールド型形成材料。