KR100838924B1 - 단열 용기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소정 밀도의 제 1 섬유층(111)과, 제 1 섬유층(111)보다도 저밀도의 제 2 섬유층(112)을 구비하며, 제 2 섬유층(112)이 제 1 섬유층(111)의 내측에 형성된 단열 용기이다. 제 1 섬유층(111)의 두께가 0.2∼1mm이고, 제 2 섬유층(112)의 두께가 0.4∼3mm이며, 제 1 섬유층(111) 및 제 2 섬유층(112)의 총두께가 0.6∼4mm이다.
제 1 섬유층, 제 2 섬유층, 단열층, 수지 필름층
Description
본 발명은 단열 용기, 그 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 특히 얇고 단열 성능이 우수한 단열 용기, 그 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.
발포제나 유연제를 포함하는 층구조를 갖는 펄프몰드에 관한 종래 기술로서는, 예를 들면, 일본국 특허공개공보 평10-77600호에 기재된 기술이 알려져 있다. 이 기술은 발포제 또는 유연제를 사용함으로써, 이들을 포함하는 층에 유연성을 갖게 한 것이나, 완충재를 주 용도로 하고 있기 때문에, 포장재로서는 강도가 약하여, 박형(薄型)이며 단열 성능이 우수한 단열 용기에는 적용할 수 있는 것이 아니었다. 한편, 발포제도 사용하여 셀룰로오스 가공물에 발포성을 갖게 한 것으로서, 일본국 특허공개공보 평5-263400호에 기재된 기술이 알려져 있으나, 이 기술도, 완충재로서의 용도가 고려되고 있으며, 포장재로서는 강도가 약하여, 박형이며 단열 성능이 우수한 단열 용기에는 적용할 수 있는 것이 아니었다. 또한, 이들 기술에서는 표면이 평활하지 않기 때문에, 코팅을 행하는 경우에도 코팅 얼룩 등이 생겨 바람직하지 않았다. 또한, 펄프몰드의 칫수 정밀도도 낮기 때문에, 나사식 붙이기, 끼워맞추기 등의 필요가 있는 포장재에는 적용할 수 있는 것이 아니었다. 또한, 표면층의 강도도 약하기 때문에, 지분(紙粉;paper dust) 등이 용이하게 발생하여 바 람직하지 않았다.
따라서, 본 발명의 제 1 목적은 박형이며 단열 성능이 우수한 단열 용기 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
한편, 발포제를 포함하는 층구조를 갖는 펄프몰드 성형체에 관한 종래 기술로서는, 예를 들면, 일본국 특허공개공보 평10-96200호에 기재된 것이 알려져 있다. 이 기술에서는 발포제를 포함하는 습윤 상태의 펄프몰드 성형체를 소정의 클리어런스(clearance)를 갖는 건조틀 내부에 배치하고, 상기 발포제의 발포에 의해 상기 클리어런스를 충전시키도록 한 것이다.
그러나, 이 성형체는 표면의 평활성이 개선된 것이기는 하지만, 열팽창성 마이크로 캡슐형의 발포제를 함유하는 펄프 슬러리로부터 성형하여 얻어지는 완충재이기 때문에, 인쇄 적성(printability)을 갖고 있지 않으며, 또한 표면은 표면 강도(긁힘(scratch) 강도)가 작고, 지분 등이 발생하기 쉬우며, 수지 필름층을 밀착시킬 수 있을 정도의 평활성은 갖고 있지 않다. 이 때문에, 음식품용의 용기, 특히, 인스턴트 컵면 등의 용기와 같이 뜨거운 물을 부어 사용하는 용기 등에는 부적합하다.
종이로 만든 단열 용기에 관한 다른 종래 기술로서, 실용신안등록 제 3065471호의 용기가 알려져 있다. 이 기술의 용기는 용기 본체의 외측에 리브(rib)를 갖는 외장재를 끼워맞추고, 상기 리브와 용기 본체와의 틈에 의해 용기에 단열성을 부여한 것이다. 그러나, 이 용기는 상기 틈에 의해 단열성을 부여하고 있으나, 용기 본체와 외장 용기의 접착 부위가 한정되기 때문에, 이들의 일체성이 충분 히 얻어지지 않으며, 보형성(保形性)이 뒤떨어지는 것이었다. 특히, 뜨거운 물을 부어 사용하면 뜨거운 물의 열이나 무게에 의해 종이로 만든 용기 본체 자체가 변형하기 쉬워지기 때문에, 용기 본체 자체를 두껍고 강고한 것으로 하지 않으면 안되며, 그만큼 중량도 증가하여, 이러한 종류의 용기에는 부적합하였다.
한편, 단열 용기에 있어서는, 용기의 형상 등에 따라 필요한 부위에 단열성 및 강도를 부여하는 것이 요망되고 있었다.
따라서, 본 발명의 제 2 목적은 박형이고 보형성이 우수하며, 소정의 부위에 단열성 및 강도를 구비한 단열 용기 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 내층 및 외층을 구비하고 있음과 동시에 상기 내층과 상기 외층 사이에 단열층을 구비하고 있는 펄프몰드제의 단열 용기에 관한 종래 기술로서는 예를 들면, 일본국 특허공개공보 평11-301753호에 기재된 단열 용기가 알려져 있다.
이 펄프몰드제의 단열 용기는 펄프몰드제의 내층 및 외층 사이에 틈을 형성하여 단열 공간을 형성한 것이다.
그런데, 이 종래 기술의 단열 용기에 있어서는, 단열 공간이 틈으로 되어 있기 때문에, 원하는 기계적 강도를 얻기 위해서는, 내층 및 외층의 평량(坪量) 및 밀도 등을 높게 해서 기계적 강도를 상승시키지 않으면 안되어, 두께가 두껍고 용기 전체로서의 중량이 무거워지지 않을 수 없었다.
한편, 일본국 특허공개공보 2000-109123호에는, 종이로 만든 기재(基材)로 이루어지는 내부 재료 및 외부 재료를 사용하고, 이들 사이에 펄프를 포함하는 발포제로 이루어지는 중간층을 접착제로 접착한 용기가 개시되어 있다.
그러나, 이 펄프를 포함하는 발포제는 발포시키더라도 높은 팽창률을 얻을 수 없기 때문에, 원하는 단열성을 얻기 위해서는 상기 발포제를 대량으로 사용하지 않으면 안되어, 용기가 고가가 되지 않을 수 없었다. 또한, 이 용기는 기재를 박형으로 하여 용기를 경량화하고자 하면, 접착제가 기재에 침투하여, 기재가 변색되거나 불은 것과 같이 변형하는 문제가 발생하기 때문에, 기재와 중간층의 충분한 접착성을 얻기 위한 접착제의 도포가 불가능하여, 기재와 중간층이 용이하게 박리한다는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 제 3 목적은 박형 및 경량이고, 또한 좌굴 강도 및 단열성을 모두 갖는 단열 용기를 제공하는데 있다.
펄프몰드 성형체를 제조하는 제조장치로서, 미국특허 제3,235,445호의 장치가 알려져 있다. 이 장치는 펄프 슬러리의 초조(抄造), 초조체(抄造體)의 압축, 초조체의 배출의 3공정을 로테이션(rotation)으로 하여 성형체를 연속적으로 제조하는 로터리 방식의 제조장치이다.
그런데, 펄프몰드 성형체의 초조 공정에서는, 통상 초조 네트(net)(상기 제조장치에서는 실크스크린)를 사용하여 초조가 행해지지만, 초조 네트는 통상 반복 사용에 의한 손상을 받기 쉬운 것이다. 이 때문에, 이 제조장치에서는 그 보수 및 교환 등을 할 때에 장치 전체를 정지하지 않으면 안되어, 높은 생산 효율에 의한 비용의 저감이 요망되는 단열 용기의 제조장치로서는 바람직하지 않았다.
따라서, 본 발명의 제 4 목적은 높은 생산 효율로 단열 용기를 제조할 수 있는 단열 용기의 제조장치를 제공하는데 있다.
본 발명자들은 밀도차를 갖는 다층의 섬유층을 소정의 두께로 함으로써, 상기 제 1 목적을 달성할 수 있는, 박형이며 단열 성능이 우수한 단열 용기를 얻을 수 있다는 것을 지견(知見)하였다.
본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 펄프를 주체로 하여 초조(抄造)된 소정 밀도의 제 1 섬유층과, 상기 제 1 섬유층보다도 저밀도의 제 2 섬유층을 적어도 구비하며, 상기 제 2 섬유층이 상기 제 1 섬유층의 내측에 형성된 단열 용기에 있어서, 상기 제 1 섬유층의 두께가 0.2∼1mm이고, 상기 제 2 섬유층의 두께가 0.4∼3mm이며, 상기 제 1 섬유층 및 상기 제 2 섬유층의 총두께가 0.6∼4mm이고, 또한 몸통부에 있어서의 전층 밀도가 상하 방향에 있어서 다르도록 형성되어 있는 단열 용기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 펄프를 주체로 하여 초조된 소정 밀도의 제 1 섬유층과, 상기 제 1 섬유층보다도 저밀도이며 발포제를 함유하는 제(劑)로 형성된 제 2 섬유층과, 상기 제 2 섬유층보다도 고밀도의 제 3 섬유층을 적어도 구비하고, 상기 제 2 섬유층이 상기 제 1 섬유층의 내측에 형성되며, 상기 제 3 섬유층이 상기 제 2 섬유층의 내측에 형성되어 있는 단열 용기로서, 개구부의 둘레 가장자리부에 플랜지부를 구비하고 있으며, 상기 플랜지부의 둘레 가장자리부에서 상기 제 1 섬유층 및 상기 제 3 섬유층이 접합되어 형성되어 있는 단열 용기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 단열 용기에 있어서, 상기 제 2 섬유층을 대신하여 발포제층을 구비하고 있는 단열 용기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 펄프를 주체로 하여 초조된 내부 펄프층 및 외부 펄프층을 구비하고 있는 단열 용기의 제조방법으로, 상기 내부 펄프층 및 상기 외부 펄프층을 개별적으로 초조한 후에, 습윤 상태의 상기 내부 펄프층과 외부 펄프를 포갠 상태에서, 상기 내부 펄프층과의 사이에 소정의 클리어런스를 갖는 웅형(雄型) 및 자형(雌型) 내에 배치하여 건조하고, 상기 클리어런스에 대응하도록 상기 내부 펄프층을 변형시켜 전층 두께를 변화시키는 단열 용기의 제조방법을 제공함으로써, 상기 제 2 목적을 달성한 것이다.
또한, 본 발명은 펄프를 주체로 하여 초조된 내부 펄프층 및 외부 펄프층을 구비하고 있는 단열 용기의 제조방법으로, 상기 내부 펄프층 및 상기 외부 펄프층을 개별적으로 초조한 후에, 습윤 상태의 상기 내부 펄프층과 외부 펄프를 포갠 상태에서, 상기 내부 펄프층과의 사이에 소정의 클리어런스를 갖는 웅형(雄型) 및 자형(雌型) 내에 배치하여 건조하고, 상기 클리어런스에 대응하도록 상기 내부 펄프층을 변형시켜 전층 두께를 변화시키는 단열 용기의 제조방법을 제공함으로써, 상기 제 2 목적을 달성한 것이다.
또한, 본 발명은 섬유 슬러리로부터 용기 형상을 갖는 습윤 상태의 섬유층을 초지한 후에, 습윤 상태의 상기 섬유층의 내표면에 발포제를 부착시키고, 상기 섬유층을 탈수한 후에, 상기 섬유층을 상기 내표면과의 사이에 소정의 클리어런스를 갖는 웅형 및 자형 내에 배치하여 가열ㆍ건조하며, 부착한 상기 발포제를 발포시켜 상기 섬유층의 내표층(內表層)을 저밀도화시킴과 동시에 상기 클리어런스에 대응하도록 전층 두께를 변화시키는 단열 용기의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명자들은 펄프를 주체로 하여 초조된 내층과 외층 사이에 단열재로 형성된 단열층을 구비하고, 상기 내층 및 상기 단열층을 상기 펄프와 상기 단열재가 혼재하는 혼합층을 통하여 고착함으로써, 상기 제 3 목적을 달성할 수 있는, 박형이고, 경량이며, 원하는 좌굴 강도 및 단열성을 모두 갖는 단열 용기를 얻을 수 있다는 것을 지견하였다.
본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 펄프를 주체로 하여 초조된 내층 및 외층을 구비하고 있음과 동시에 상기 내층과 상기 외층 사이에 단열재로 형성된 단열층을 구비하고 있는 단열 용기에 있어서, 상기 내층 또는 상기 외층과 상기 단열층 사이에 상기 펄프와 상기 단열재가 혼재하는 혼합층이 형성되어 있으며, 상기 혼합층을 통하여 상기 내층 또는 상기 외층과 상기 단열층이 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 단열 용기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 펄프를 주체로 하여 개개로 형성된 외층 및 내층이 합체되어 그들 사이에 발포제의 발포에 의해 형성된 단열층을 갖는 단열 용기의 제조장치로, 복수의 외층용 코어 유닛과, 복수의 상기 외층용 코어 유닛을 주회(周回) 이송하는 외층용 코어 유닛의 이송 수단과, 상기 이송 수단에 의해 이송되어 온 상기 외층용 코어 유닛을 사용하여 건조 상태의 외층을 형성하는 외층의 형성 스테이션(station)과, 복수의 내층용 코어 유닛과, 복수의 상기 내층용 코어 유닛을 주회 이송하는 내층용 코어 유닛의 이송 수단과, 상기 이송 수단에 의해 이송되어 온 상기 내층용 코어 유닛을 사용하여 외표면에 발포제가 부착된 습윤 상태의 내층을 형성하는 내층의 형성 스테이션과, 상기 내층의 내면과의 사이에 소정의 클리어런스가 형성되도록 형성된 합성체용 코어 유닛과, 상기 외층에 대응하는 오목부를 갖는 건조틀과, 상기 합성체용 코어 유닛 및 상기 건조틀 사이에 건조 상태의 상기 외층 및 습윤 상태의 상기 내층을 포개서 수용하여 합체시킨 후에, 상기 발포제를 발포시켜 단열층을 형성하면서 상기 내층에 상기 합성체용 코어 유닛의 형상을 전사(轉寫)시키는 합성체의 형성 스테이션을 구비하고 있는 단열 용기의 제조장치를 제공함으로써, 상기 제 4 목적을 달성한 것이다.
도 1은 본 발명의 단열 용기의 제 1 실시형태를 모식적으로 나타낸 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 단열 용기의 제 2 실시형태를 모식적으로 나타낸 종단면도이다.
도 3a∼도 3f는 본 발명의 단열 용기의 제조 공정의 일부를 나타내는 개략도로, 도 3a는 제 1 섬유층의 초지 공정을 나타내는 도면, 도 3b는 제 1 섬유층의 탈수ㆍ건조 공정을 나타내는 도면, 도 3c는 제 3 섬유층의 초지 공정을 나타내는 도면, 도 3d는 제 3 섬유층의 외표면을 발포제로 피복하고 있는 공정을 나타내는 도면, 도 3e는 제 1 섬유층과 제 3 섬유층의 포갬 공정을 나타내는 도면, 도 3f는 건조 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 단열 용기의 제 3 실시형태를 모식적으로 나타낸 개략 반단면도이다.
도 5a∼도 5f는 본 발명의 단열 용기의 제조 공정의 일부를 나타내는 개략도로, 도 5a는 외부 펄프층의 초지 공정을 나타내는 도면, 도 5b는 외부 펄프층의 탈 수ㆍ건조 공정을 나타내는 도면, 도 5c는 내부 펄프층의 초지 공정을 나타내는 도면, 도 5d는 내부 펄프층의 외표면을 발포제로 피복하고 있는 공정을 나타내는 도면, 도 5e는 내부 펄프층과 외부 펄프층의 포갬 공정을 나타내는 도면, 도 5f는 건조 공정을 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 단열 용기의 제조방법에 있어서의 수지 필름층의 형성 공정을 나타내는 개략도로, 도 6a는 진공 성형기에 용기를 세트(set)한 상태를 나타내는 개략 단면도이고, 도 6b는 도 6a의 플랜지(flange)부에 있어서의 수지 필름의 밀착 상태를 나타내는 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 단열 용기에 있어서의 플랜지부의 다른 형태를 나타내는 요부 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 단열 용기의 한 실시형태를 모식적으로 나타낸 개략 반단면도이다.
도 9a∼도 9f는 본 발명의 단열 용기의 제조 공정의 일부를 나타내는 개략도로, 도 9a는 외층의 초지 공정을 나타내는 도면, 도 9b는 외층의 탈수ㆍ건조 공정을 나타내는 도면, 도 9c는 내층의 초지 공정을 나타내는 도면, 도 9d는 내층의 외표면을 발포제로 피복하고 있는 공정을 나타내는 도면, 도 9e는 내층과 외층의 포갬 공정을 나타내는 도면, 도 9f는 건조 공정을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 단열 용기의 제조장치의 제 1 실시형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 상기 실시형태의 제조장치에서 제조되는 단열 용기의 한 형태를 모 식적으로 나타내는 반단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 상기 실시형태의 제조장치에서 사용되는 코어 유닛의 개략을 나타내는 도면으로, 도 12a는 측단면도, 도 12b는 평면도이다.
도 13은 상기 실시형태의 제조장치에 의한 외층의 형성 공정을 나타내는 개략도이다.
도 14는 상기 실시형태의 제조장치에 의한 외층용 코어 유닛의 반전 공정을 나타내는 개략도이다.
도 15a 및 도 15b는 상기 실시형태의 제조장치에서 사용되는 트랜스퍼 유닛(transfer unit)의 개략을 나타내는 도면으로, 도 15a는 평면도, 도 15b는 측면도이다.
도 16은 상기 실시형태의 제조장치의 반송 유닛에 의한 외층용 코어 유닛의 이송 상태를 나타내는 개략도이다.
도 17은 상기 실시형태의 제조장치에 의한 외층의 가압 건조 공정을 나타내는 개략도이다.
도 18은 상기 실시형태의 제조장치에 의한 외층의 외층용 코어 유닛으로부터의 이형(離型) 공정을 나타내는 개략도이다.
도 19a 및 도 19b는 상기 실시형태의 제조장치에 의한 외층에의 접착제의 부착 공정을 나타내는 개략도로, 도 19a는 부착전의 상태를 나타내는 일부를 단면시한 도면, 도 19b는 부착중의 상태를 나타내는 요부의 확대 단면도이다.
도 20은 상기 실시형태의 제조장치에 의한 내층의 형성 공정을 나타내는 개 략도이다.
도 21은 상기 실시형태의 제조장치에 의한 합성체의 형성 공정을 나타내는 개략도이다.
도 22는 상기 실시형태의 제조장치에 의한 합성체의 건조 공정을 나타내는 개략도이다.
도 23은 상기 실시형태의 제조장치에 의한 합성체 및 내층용 코어 유닛의 이형 공정을 나타내는 개략도이다.
도 24는 상기 실시형태의 제조장치에 의한 합성체의 분리 공정을 나타내는 개략도이다.
도 25는 상기 실시형태의 제조장치에 의한 합성체의 이재(移載) 공정을 나타내는 개략도이다.
도 26은 본 발명의 단열 용기의 제조장치의 제 2 실시형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
이하 본 발명을, 그 바람직한 실시형태에 기초하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명의 단열 용기의 제 1 실시형태를 나타낸 것이다. 도 1에서, 부호 110은 단열 용기를 나타내고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 단열 용기(110)는 소정 밀도의 제 1 섬유층(111)과, 제 1 섬유층(111)보다도 저밀도의 제 2 섬유층(112)과, 상기 제 2 섬유층(112)보다도 고밀도의 제 3 섬유층(113)을 구비하며, 제 2 섬유층(112)이 제 1 섬유층(111)의 내측에 형성된 컵형상의 단열 용기이다. 제 3 섬유층(113)은 내면의 평활성을 높여, 예를 들면, 내면에 코팅을 행할 때에, 얼룩없이 코팅을 행할 수 있도록, 제 2 섬유층(112)의 내측에, 제 2 섬유층(112)보다도 고밀도로 형성된 것이다. 단열 용기(110)는 제 2 섬유층(112)을 몸통부 및 바닥부에 구비하고 있다.
본 발명의 단열 용기는 보형성, 방습성, 압축 강도, 박형이며 경량의 점에서, 제 1 섬유층의 두께(이하, 두께라고 하는 경우에는, 모두 건조후의 두께를 말하며, 후술의 실시예 1.1의 측정방법으로 측정된 값을 말한다)는 0.2∼1mm이고, 0.4∼1mm인 것이 바람직하며, 0.5∼1mm인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 단열 용기는 후술의 단열 성능을 구비한 것으로 한다는 관점에서, 제 2 섬유층의 두께가 0.4∼3mm이고, 0.5∼3mm인 것이 바람직하며, 0.6∼3mm인 것이 보다 바람직하다. 단, 두께가 3mm를 넘으면 단열성에 차이가 없어진다.
또한, 본 발명의 단열 용기는 보형성, 성형성, 내용물에 대한 강도, 도포 코팅 및 필름 라미네이트(laminate)성의 점에서, 제 3 섬유층의 두께가 0.2∼1mm인 것이 바람직하고, 0.4∼1mm인 것이 보다 바람직하며, 0.5∼1mm인 것이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 단열 용기는 박형 및 경량의 점에서 제 1 섬유층과 제 2 섬유층의 총두께가 0.6∼4mm이고, 0.9∼4mm인 것이 바람직하며, 1.1∼4mm인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 단열 용기는 박형의 용기이며 또한 단열성을 필요로 한다는 점에서는 제 1 섬유층∼제 3 섬유층의 총두께(예를 들면, 도 1에서의 몸통부 두께(T13))가 0.8∼5mm인 것이 바람직하고, 1.3∼5mm인 것이 보다 바람직하며, 1.6∼4mm인 것이 가장 바람직하다.
제 1 및 제 3 섬유층은 표면 평활성, 방습ㆍ방수성, 보형성, 압축 강도의 점에서, 밀도(이하 밀도라고 하는 경우에는, 건조후의 밀도를 말한다)가 0.2∼1.5g/㎤인 것이 바람직하며, 0.4∼1.0g/㎤인 것이 보다 바람직하다.
또한, 제 2 섬유층은 경량이며 후술의 단열 성능을 구비한 것으로 한다는 관점에서, 밀도가 0.01∼0.15g/㎤인 것이 바람직하며, 0.02∼0.1g/㎤인 것이 보다 바람직하다.
상술한 제 1 및 제 2 섬유층을 구비한 단열 용기는 식품 용기, 특히 뜨거운 식료품용 용기로서 사용되는 것이기 때문에, 손으로 용기를 들 수 있도록 단열성이 요구된다. 구체적으로는, 후술의 실시예 1.1의 방법에 의해 측정된 온도차의 값이 20∼50℃인 것이 바람직하며, 25∼40℃인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 단열 용기에 있어서, 제 1 및 제 3 섬유층의 표면 평활성은 후술의 실시예 1.1의 방법으로 측정된 중심선 평균 거칠기(Ra) 및 최대 높이(Rmax)에 있어서, Ra가 1∼8㎛(JIS B 0601에 준거하여 측정된 값. 이하 동일), Rmax가 60㎛이하(JIS B 0601에 준거하여 측정된 값. 이하 동일)인 것이 바람직하며, Ra가 2∼6㎛, Rmax가 50㎛이하인 것이 보다 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 단열 용기는 박형 및 경량이고, 고밀도의 제 1 섬유층 의 내측에, 저밀도의 제 2 섬유층이 형성되어 있기 때문에, 단열성이 우수함과 동시에, 보형성이 우수하고, 기계적 강도(압축 강도)도 우수하다. 또한, 제 2 섬유층의 내측에 제 3 섬유층이 형성되어 있기 때문에, 내면의 평활성이 높아지며, 코팅성이 높은 용기이다. 또한, 제 1 섬유층의 표면도 고밀도이며 표면이 평활하기 때문에, 인쇄 특성도 우수하다.
본 발명의 단열 용기는 예를 들면, 이하에 서술하는 본 발명의 단열 용기의 제조방법에 의해 제조할 수 있다.
본 발명의 단열 용기는 예를 들면, 웅형(雄型)과 자형(雌型)으로 이루어지는 1세트의 제조틀로 제조할 수 있다. 웅형에는 예를 들면, 성형하는 용기의 내면 형상에 대응한 하측으로 볼록한 원하는 형상의 외면을 갖음과 동시에 상기 외면에 통하는 기액(氣液) 유통로를 내부에 갖는 금속제의 초지부와, 상기 초지부를 피복하는 네트를 구비한 것을 사용한다. 또한, 자형에는 웅형의 초지부에 대응한 내면 형상을 갖음과 동시에 상기 내면에 통하는 기액 유통로를 내부에 갖는 오목 형상의 금속제의 탈수ㆍ건조부를 구비한 것을 사용한다.
그리고, 우선, 상기 웅형을 제 3 섬유 슬러리중에 침지한 상태에서 상기 기액 유통로를 통하여 제 3 섬유 슬러리를 흡인하고, 상기 네트로 섬유를 초지하여 습윤 상태의 제 3 섬유층을 형성한다.
제 3 섬유층의 형성에 사용되는 제 3 섬유 슬러리는 펄프 섬유와 물만으로 이루어지는 것이 바람직하게 사용된다. 또한, 펄프 섬유와 물에 더하여 탤크(talc)나 카올리나이트(kaolinite) 등의 무기물, 유리 섬유나 카본 섬유 등의 무기 섬유, 폴리올레핀 등의 열가소성 합성 수지의 분말 또는 섬유, 비목재 또는 식물질 섬유, 다당류 등의 성분을 함유하고 있어도 된다. 이들 성분의 배합량은 펄프 섬유 및 상기 성분의 합계량에 대하여 1∼70중량%, 특히 5∼50중량%인 것이 바람직하다. 또한, 섬유 슬러리에는 섬유의 분산제, 성형 조제(助劑), 착색료, 착색 조제 등을 적절하게 첨가할 수 있다.
소정의 제 3 섬유층을 퇴적시킨 후, 발포제를 포함하는 제 2 섬유 슬러리를 초지하여 상기 발포제를 포함하는 습윤 상태의 제 2 섬유층을 제 3 섬유층의 외측에 형성한다. 제 2 섬유층의 형성은 제 3 섬유층의 형성과 동일하게 행할 수 있다.
제 2 섬유층의 형성에 사용되는 섬유 슬러리(제 2 섬유 슬러리)는 상기 제 3 섬유층에 사용되는 섬유 슬러리에, 발포제를 분산 또는 용해시킨 것을 사용할 수 있다.
이와 같이 제 2 섬유 슬러리에 발포제를 포함시킴으로써, 성형후에 형성되는 제 2 섬유층에 있어서 발포제가 제 2 섬유 슬러리의 고형분에 뒤얽혀서, 적은 발포제로 단열성을 얻을 수 있음과 동시에, 각 성분의 특성을 갖게 할 수 있다. 특히, 제 2 섬유 슬러리에 펄프 섬유가 함유되어 있는 경우에는, 압축 강도, 파지(把持) 강도가 우수한 저비용의 용기를 성형할 수 있다.
또한, 건조시에 있어서, 습윤 상태의 제 3 섬유층 및 제 2 섬유층이 웅형측에 집중적으로 배치되게 되고, 발포한 발포제에 의해 습윤 상태의 제 3 섬유층 및 제 2 섬유층의 섬유를 웅형에 압압시켜 건조할 수 있기 때문에, 건조 효율을 높일 수 있다. 또한, 발포제의 발포에 의해 증기의 통기로(通氣路)가 형성되기 때문에, 제 3 섬유층 및 제 2 섬유층의 섬유의 건조 얼룩이 적으며, 단시간에 효율적으로 건조할 수 있다.
상기 발포제에는, 가열에 의한 섬유의 눌음 등을 억제한다는 점에서, 발포 온도가 100∼190℃인 것이 바람직하며, 110∼160℃인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 발포 온도, 섬유 슬러리에의 분산성 등을 구비한 발포제로서는, 마이크로 캡슐형 발포제, 발포성 수지, 탄산수소 나트륨 등의 무기계 발포제를 들 수 있으며, 이들 중에서도 특히 발포 배율의 점에서 마이크로 캡슐형 발포제가 바람직하게 사용된다. 마이크로 캡슐형 발포제에는 예를 들면, 내용물이 부탄, 펜탄 등이고, 외피가 염화비닐리덴, 아크릴로니트릴(acrylonitrile) 등의 마이크로 캡슐형 발포제 등이 바람직하게 사용된다.
제 2 섬유 슬러리에 분산시키는 발포제의 양은 제 2 섬유층을 상기 소정의 밀도 및 두께로 한다는 점, 제조 비용의 점, 발포제가 발포된 후의 단열성(예를 들면, 용기에 약 100℃의 뜨거운 물을 넣었을 때에 손으로 직접 몸통부를 파지할 수 있을 정도의 단열성)을 확보한다는 점 등에서, 단열 용기의 전체 중량에 대한 배합 비율이 4∼30중량%인 것이 바람직하며, 5∼25중량%인 것이 보다 바람직하다.
제 1 섬유층은, 또한 웅형을 제 1 섬유 슬러리에 침지하고, 마찬가지로 제 2 섬유층의 외측에 제 1 섬유층을 초지ㆍ흡인하여 형성한다. 제 1 섬유 슬러리는 상기 제 3 섬유 슬러리와 동일한 것을 사용할 수 있다.
제 1∼제 3 섬유층의 형성에 사용되는 각 섬유 슬러리에는 사이즈제(sizing agent), 안료, 정착제 등을 적절하게 첨가할 수 있다.
소정의 다층의 섬유층(이하 다층 섬유 적층체라고도 한다)을 형성한 후, 웅형을 슬러리로부터 끌어 올려, 대응하는 자형에 맞대어 습윤 상태의 상기 다층 섬유 적층체의 탈수를 행한다. 습윤 상태의 상기 다층 섬유 적층체의 압압ㆍ탈수시에는, 웅자형(雄雌型)의 기액 통로를 통해 다층 섬유 적층체의 수분을 흡인하여 외부에 배수한다. 다층 섬유 적층체의 압압ㆍ탈수시 공정에 있어서의 압압력은 탈수 효율을 높이고, 다층 섬유 적층체의 표면에 틀의 형상을 정밀도 좋게 전사시킨다는 관점에서, 0.4∼2.0MPa인 것이 바람직하며, 0.5∼1.0MPa인 것이 보다 바람직하다.
다음으로, 다층 섬유 적층체를 가열ㆍ건조하고, 상기 제 2 섬유층 내의 상기 발포제를 발포시켜 상기 제 2 섬유층을 저밀도화시킨다. 가열ㆍ건조시에 있어서의 압압력은 발포제를 효과적으로 발포시켜 제 2 섬유층을 소정의 밀도 및 두께로 한다는 관점에서, 0.05∼1.0MPa인 것이 바람직하며, 0.1∼0.6MPa인 것이 보다 바람직하다. 가열ㆍ건조를 행하는 동안에도, 웅자형의 기액 유통로를 통하여 다층 섬유 적층체의 수분을 수증기로 하여 외부에 배수한다.
가열ㆍ건조시의 온도는 발포 개시 온도 이상으로 하고, 또한 섬유층에 눌음이 발생하지 않도록 함과 동시에, 건조 효율을 높게 유지한다는 관점에서, 150∼230℃인 것이 바람직하며, 170∼220℃인 것이 보다 바람직하다.
소정의 함수율(5∼10%)로 건조 후, 웅자형에 의한 압압을 해제하고, 가열ㆍ건조를 종료한다. 그리고, 제조용 틀을 열어 형성된 단열 용기를 탈형(脫型)하고, 필요에 따라 트리밍(trimming) 등을 행하여 완료한다.
이와 같이, 본 실시형태의 단열 용기의 제조방법에 따르면, 두께가 얇고, 단 열 성능이 우수한 단열 용기를 바람직하게 제조할 수 있다.
본 발명의 단열 용기는 웅자형을 사용한 제조방법 외에, 1세트의 분할틀(split mold)을 맞댐으로써 이들의 내면에 의해 소정 형상의 캐버티가 형성되는 초지틀을 사용해서, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 분할틀은 외부와 캐버티를 연이어 통하는 복수의 연통(連通) 구멍을 갖음과 동시에, 소정 크기의 그물코를 갖는 네트에 의해 내면이 피복된 것을 사용한다.
그리고, 분할틀을 맞대고, 캐버티 내부에 제 1 섬유 슬러리를 가압 주입하는 한편에 있어서 연통 구멍을 통하여 캐버티 내부를 감압하고, 제 1 섬유 슬러리 중의 수분을 흡인함과 동시에 섬유를 네트에 퇴적시켜 습윤 상태의 소정의 제 1 섬유층을 형성한다. 이어서, 제 2 섬유 슬러리를 캐버티에 가압 주입하여, 제 1 섬유층의 내측에 습윤 상태의 소정의 제 2 섬유층을 형성한다.
그리고, 캐버티 내부를 계속해서 흡인ㆍ감압함과 동시에, 탄성을 가져 팽창 및 수축이 자유로우며 또한 중공 형상을 이루는 코어(core)를 캐버티 내부에 삽입한다. 이어서, 상기 코어 내부에 가압 유체를 공급하여 상기 코어를 캐버티 내부에서 풍선과 같이 팽창시켜, 다층 섬유 적층체를 캐버티의 내면에 압압하여 압압ㆍ탈수함과 동시에, 캐버티의 내면 형상을 부여한다. 코어는 인장 강도, 반발 탄성 및 신축성 등이 우수한 우레탄, 불소계 고무, 실리콘계 고무 또는 엘라스토머(elastomer) 등에 의해 형성된 것을 사용한다. 가압 유체에는 압축 공기(가열 공기), 오일(가열유), 그 외 각종의 액이 사용된다. 또한, 탈수시에 있어서의 코어에 의한 압압력은 탈수 효율 및 캐버티 내면의 형상을 정밀도 좋게 전 사시킨다는 관점에서 0.4∼2.0MPa인 것이 바람직하며, 0.5∼1.0MPa인 것이 보다 바람직하다.
다층 섬유체에 캐버티의 내면의 형상이 충분히 전사되고 또한 소정의 함수율까지 압압ㆍ탈수한 후, 가압 유체의 공급을 정지하여 코어를 수축시켜서, 캐버티 내부로부터 꺼낸다. 그리고, 초지틀을 열어 미건조 상태의 다층 섬유 적층체를 건조틀에 이행시킨다.
건조틀은 초지틀과 마찬가지로, 1세트의 분할틀을 맞댐으로써 성형해야 할 성형체의 외형에 대응한 형상의 캐버티가 형성되는 것을 사용한다. 그리고, 상기 건조틀을 소정 온도로 가열한다. 가열 온도는 상기 웅자형을 사용한 제조방법에 있어서와 동일한 온도로 할 수 있다.
다음으로, 상기 초지 공정에서 사용한 코어와 동일한 코어를 상기 다층 섬유 적층체 내에 삽입시키고, 상기 코어 내에 가압 유체를 공급하여 상기 코어를 팽창시키며, 팽창된 상기 코어에 의해 상기 다층 섬유 적층체를 상기 캐버티의 내면에 압압하여 건조시킨다. 가열ㆍ건조시에 있어서의 코어에 의한 압압력은 제 2 섬유층 내의 발포제의 발포를 효과적으로 행한다는 관점에서, 0.05∼1.0MPa인 것이 바람직하며, 0.1∼0.6MPa인 것이 보다 바람직하다. 성형체가 충분히 건조되면, 코어 내의 가압 유체를 빼내고, 상기 코어를 축소시켜 꺼낸다. 또한, 건조틀을 열고 단열 용기를 꺼낸다. 또한, 가열 압압 후, 제 2 섬유층 내부가 발포제의 발포 개시 온도에 도달한 시점에서, 압압력을 낮게 함으로써 제 1 및 제 3 섬유층의 밀도를 높게 하고, 또한 제 2 섬유층을 효과적이며 또한 효율적으로 발포시킬 수 있다.
이와 같이 하여 제조된 단열 용기는 두께가 얇고, 단열 성능이 우수한 단열 용기이다. 또한, 몸통부 및 바닥부에 이음매가 없으며, 또한 몸통부 및 바닥부가 일체적으로 형성된 강도가 높은 것이다.
본 발명의 단열 용기의 제조방법에서는, 상기 제 2 섬유층을 다음과 같이 하여 형성할 수 있다.
즉, 상술한 각 단열 용기의 제조방법에 있어서와 같이, 제 1 섬유층을 형성한 후에, 습윤 상태의 상기 제 1 섬유층의 내표면에 상기 발포제를 도포한다. 그리고, 상기 제 1 섬유층을, 상기 다층 섬유 적층체에 있어서와 동일한 소정의 압압력으로 압압ㆍ탈수한 후에, 상술한 가열ㆍ건조 공정에 있어서와 동일한 소정의 압압력으로 압압한 상태에서 상기 제 1 섬유층을 가열ㆍ건조하며, 도포한 상기 발포제를 발포시켜 상기 제 1 섬유층의 내표층을 저밀도화시켜 제 2 섬유층을 형성한다.
발포제의 도포 방법으로서는, 상기 발포제를 물에 분산 또는 용해시킨 발포제 함유액을 조제하고, 상기 발포제 함유액을 분무장치로 분무시키는 등의 방법을 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 단열 용기의 제 2 실시형태를 나타낸 것이다. 상기 제 1 실시형태와 공통하는 부분에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다. 따라서, 특별히 설명하지 않는 부분에 대해서는 상기 제 1 실시형태의 설명이 적절하게 적용된다.
도 2에 나타내는 제 2 실시형태의 단열 용기(110′)는 상기 제 1 섬유 슬러리를 초지하여 형성한 제 1 섬유층(111)과, 상기 제 3 섬유 슬러리를 초지하여 형 성한 제 3 섬유층(113)과, 이들 제 1 및 제 3 섬유층 사이에 발포제층(112′)을 구비하고 있다. 또한, 단열 용기(110′)는 플랜지부(114′)를 갖고 있다. 플랜지부(114′)는 제 3 섬유층(113)과 제 1 섬유층(111)이 접합되어 있으며, 플랜지부(114′)에는 발포제층(112′)은 존재하지 않는다.
본 실시형태의 단열 용기(110′)는 상기 제 3 섬유 슬러리를 초지하여 제 3 섬유층(113)을 형성하고, 제 3 섬유층(113)의 외측에, 상기 제 2 섬유 슬러리를 대신하여, 상기 제 2 슬러리에 있어서의 섬유를 포함하지 않는 액(발포제만을 함유하는 액)을 공급하여 제 3 섬유층(113)의 외표면에 함침시킨 후, 상기 제 1 섬유 슬러리를 별도로 초지하여 형성한 제 1 섬유층(111)에 포개서 건조하여 일체화한 것이다.
단열 용기(110′)의 제조방법에서는, 우선, 제 3 섬유층(113) 및 제 1 섬유층(111)을 개별적으로 초조한다. 각 섬유층은 웅형과 자형으로 이루어지는 1세트의 제조틀을 사용하여 초조할 수 있다. 웅형에는 예를 들면, 하측으로 볼록하며 그 외면에 원하는 형상을 갖음과 동시에 상기 외면에 통하는 기액 유통로를 내부에 갖는 초지부와, 상기 초지부를 피복하는 소정의 메시(mesh) 및 선직경을 갖는 수지제의 네트를 구비한 것을 사용한다. 이 초지시에 사용되는 웅형의 초지부는 내열ㆍ내식성 고무 등의 탄성체로 형성되어 있다. 이와 같이 탄성체로 형성된 초지부를 구비한 틀을 사용함으로써, 복잡한 표면 형상이나, 깊은 드로잉(drawing) 부분을 갖는 성형체를 성형할 수 있다. 한편, 자형에는, 상기 웅형의 초지부에 대응한 내면 형상을 갖음과 동시에 상기 내면에 통하는 기액 유통로를 내부에 갖는 오목 형상의 금속제의 틀을 사용한다. 또한, 탈수 외에, 건조도 행할 수 있는 점에서 자형에는 가열 수단을 구비한 것을 사용한다.
제 1 섬유층(111) 및 제 3 섬유층(113)은 예를 들면, 도 3a 및 도 3c에 나타내는 바와 같이, 각 섬유층용의 섬유 슬러리를 가득 채운, 풀(P1) 내에 웅형(101)을, 풀(P3) 내에 웅형(103)을 침지한 후, 상기 기액 유통로(도시하지 않음)를 통하여 상기 슬러리를 흡인하고, 상기 네트(도시하지 않음)로 펄프 섬유를 초지함으로써, 각 웅형의 네트의 외표면에 습윤 상태로 초조된다.
제 1 섬유층(111)은 발포제를 효율적으로 발포시켜 발포제층(112′)을 형성할 수 있다는 관점에서, 제 3 섬유층(113)과 포개기 전에 미리 건조시켜 고밀도화시킨다. 구체적으로는, 소정 시간의 초지 후, 웅형(101)을 슬러리로부터 끌어 올려, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 웅형(101)에 대응하는 금속제의 자형(102)에 맞댄다. 그리고, 웅형(101)의 초지부로 습윤 상태의 제 1 섬유층(111)을 압압하여 탈수를 행하고, 또한 자형(102)을 그 가열 수단(도시하지 않음)으로 가열하며, 제 1 섬유층(111)을 건조하여 고밀도화시킨다. 제 1 섬유층(111)의 탈수ㆍ건조시에는 웅형(101)의 상기 기액 통로를 통하여 제 1 섬유층(111)의 수분(물 및 증기)을 흡인하여 외부에 배출한다.
제 1 섬유층(111)의 탈수ㆍ건조시에 있어서의 압압력은 탈수 효율을 높여 고밀도화를 도모한다는 관점에서, 0.2∼3MPa인 것이 바람직하며, 0.4∼1.5MPa인 것이 보다 바람직하다. 또한, 제 1 섬유층(111)의 건조시에 있어서의 금형 온도(자형(102)의 온도)는 건조에 의한 섬유층의 눌음 방지, 건조 효율 등의 점에 서 150∼230℃인 것이 바람직하며, 170∼220℃인 것이 보다 바람직하다. 제 1 섬유층(111)의 탈수ㆍ건조 후, 제 1 섬유층(111)을 웅형(101)으로부터 자형(102)에 건네준다. 건네주기 완료 후는 웅형(101)은 퇴피시킨다.
상술한 바와 같이 제 1 섬유층(111)을 고밀도화 등 하는 한편, 제 3 섬유층(113)의 외표면을 발포제로 피복한다. 발포제에 의한 피복은 예를 들면, 도 3d에 나타내는 바와 같이, 상기 발포제를 포함하는 액을 가득 채운 풀(P2)에 제 3 섬유층(113)을 초지한 웅형(103)을 침지하고, 웅형의 기액 유통로를 통해 흡인하여 상기 액을 제 3 섬유층(113)의 외표면에 함침시킨다. 발포제를 부착시키기 전의 제 3 섬유층(113)의 함수율은 발포제와 섬유가 양호하게 서로 뒤얽히도록 할 수 있다는 점에서 90∼60%인 것이 바람직하며, 85∼70%인 것이 보다 바람직하다.
이와 같이 초조후의 습윤 상태의 제 3 섬유층(113)의 외표면에 발포제만을 포함하는 액을 함침시킴으로써, 제 3 섬유층(113)의 외표면의 섬유에 발포제가 뒤얽히도록 부착하고, 그 후에 양자가 혼재한 혼합층(도시하지 않음)이 형성되며, 상기 혼합층에 의해 제 3 섬유층(113)과 발포제층(112′)이 강고하게 일체화된다. 그리고, 얻어지는 용기는 파지 등에 의해 변형을 받더라도 층간 박리가 발생하기 어려운 것이 된다.
발포제층(112′)을 발포제만으로 형성하는 경우에는, 특히 용기의 경량화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 스택(stack)용의 단차를 정밀도 좋게 형성할 수 있다. 또한, 건조시에 있어서, 습윤 상태의 제 3 섬유층(111)이 웅형(104)(도 3f 참조)측에 집중적으로 배치되게 되고, 발포한 발포제에 의해 습윤 상태의 제 3 섬유 층(113)을 웅형(104)에 압압시켜 건조할 수 있기 때문에, 건조 효율을 높일 수 있다. 또한, 발포제층(112′)이 증기의 통기로의 역할을 하기 때문에, 제 3 섬유층(113)의 건조 얼룩이 적으며, 단시간에 효율적으로 건조할 수 있다.
발포제층(112′)은 강도적으로는 용기의 몸통부 및 바닥부에 틈없이 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 용기의 내면에, 예를 들면 후술하는 바와 같은 진공 성형(스킨팩(skin pack))에 의해 수지 필름을 배치하는 경우에 있어서의 통기성(수지 필름의 흡인성)의 점에서는, 몸통부 및 바닥부에 부분적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
발포제층의 밀도 및 분포는 용기 강도, 단열성, 수지 필름을 진공 성형으로 배치할 때의 통기성을 고려하여 적절하게 조정할 수 있다.
발포제의 양은 발포제층을 상기 소정의 밀도 및 두께로 하는 점, 제조 비용의 점 등에서, 단열 용기의 전체 중량에 대한 배합 비율이 1∼20중량%인 것이 바람직하며, 3∼10중량%인 것이 보다 바람직하다.
다음으로, 발포제층이 제 3 섬유층(113)과 제 1 섬유층(111) 사이에 위치하도록 제 3 섬유층 및 제 1 섬유층을 포갠다. 즉, 도 3e에 나타내는 바와 같이, 자형(102) 내부에 배치된 탈수ㆍ건조후의 제 1 섬유층(111)의 상측으로부터, 발포제를 함침시킨 제 3 섬유층(113)을 포갠다. 이 때, 제 3 섬유층(113)은 웅형(103)으로부터는 탈형하지 않고, 웅형(103)을 그대로 자형(102)에 맞댄다. 그리고, 웅형(103)의 초지부로 습윤 상태의 제 3 섬유층(113)을 압압하여 탈수를 행하면서 제 3 섬유층(113) 및 제 1 섬유층(111)을 밀착시킨다. 그리고, 웅형(103) 내의 기 액 유통로를 통하여 압축 공기를 퍼지(purge)하고, 제 3 섬유층(113)을 웅형(103)으로부터 자형(102)에 건네준다. 제 3 섬유층(113)을 건네준 후, 웅형(103)은 퇴피시킨다.
다음으로, 도 3f에 나타내는 바와 같이, 금속제의 웅형(104)을 배치하여 자형(102)과 맞댄다. 이 웅형(104)은 웅형(103)과 마찬가지로 기액 유통로(도시하지 않음)를 구비하고 있으며, 또한, 가열 수단(도시하지 않음)을 구비하고 있는 것이다. 그리고, 웅형(104) 및 자형(102)을 각각의 가열 수단으로 가열하고, 제 3 섬유층(113)에 함침시킨 발포제를 발포시켜 상기 발포제층(112′)을 저밀도화시킴과 동시에, 제 1 섬유층(111)과 제 3 섬유층(113)을 일체화시킨다. 플랜지부(114′)도 건조시에 있어서의 압압력에 의해 접합하여 일체화한다. 플랜지부(114′)의 접합에는 접착 강도를 높인다는 점에서, 접착제를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 식품 용기에 적용하는 경우에는 전분 등의 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이 때, 웅형(104)의 각 기액 유통로를 통하여 제 3 섬유층(113)의 수분을 수증기로 하여 외부에 배출한다.
건조시의 금형 온도는 발포 개시 온도 이상으로 하며, 또한 각 섬유층(111, 113)에 눌음이 발생하지 않도록 함과 동시에, 건조 효율을 높게 유지한다는 관점에서, 150∼230℃인 것이 바람직하며, 170∼220℃인 것이 보다 바람직하다.
발포제가 소정의 발포 배율까지 발포하고, 각 섬유층(111, 113)이 소정의 함수율까지 건조되었을 때에 가열ㆍ건조를 종료한다. 그리고, 웅형(104) 및 자형(102)을 열어 형성된 단열 용기를 탈형한다.
본 실시형태의 단열 용기(110′)는 상기 실시형태의 용기(110)와 마찬가지로, 두께가 얇으며, 단열 성능이 우수한 단열 용기이다. 또한, 플랜지부(114′)에는 단열층이 존재하지 않기 때문에, 박형으로 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 그 후의 굽힘 가공 등을 행하기 쉬운 것이다.
또한, 본 발명의 단열 용기(110′)는 예를 들면, 인스턴트 컵면 등의 용기에 적용한 경우에는, 발포제층(112′)이 플랜지부(114′)에 존재하지 않기 때문에, 플랜지부(114′)의 접합 단부로부터 발포제가 흘러나오거나, 용기를 먹은 경우에도 발포제를 잘못 삼킬 우려가 없다.
상기 단열 용기(110′)에 있어서는, 제 1 섬유층(111), 발포제층(112′) 및 제 3 섬유층(113)은, 제 3 섬유층(113)과 발포제층(112′)의 경계에 있어서는 펄프 섬유와 발포제가 혼재하는 혼합층이 형성되며, 상기 혼합층에 의해 양자가 강고하게 일체화되어 있고, 제 1 섬유층(111)과 발포제층(112′)의 경계에서는 발포제의 융착에 의해 일체화되어 있다. 이와 같이 제 1 섬유층(111), 제 3 섬유층(113) 및 발포제층(112′)이 강고하게 일체화됨으로써, 뜨거운 물 등을 부어 넣은 경우에도 높은 단열성 및 보형성을 얻을 수 있도록 되어 있다.
본 실시형태의 단열 용기(110′)는 제 1 및 제 3 섬유층(111, 113) 사이에 발포제층(112′)이 형성되어 일체화되어 있기 때문에, 박형이며, 단열성이 우수할 뿐만 아니라, 기계적 강도(압축 강도)가 우수하다.
또한, 단열 용기(110′)는 표면이 평활하고, 내표면 및 외표면에 접합부 등이 없기 때문에, 인쇄 적성이 양호할 뿐만 아니라, 후술하는 수지 필름(1250)(도 6a 및 도 6b 참조)의 밀착성도 양호하다.
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덧붙여, 제 3 섬유층(113)과 발포제층(112′)의 경계에 있어서는 펄프 섬유와 발포제가 혼재하는 혼합층이 형성되며, 상기 혼합층에 의해 양자가 강고하게 일체화되어 있고, 제 1 섬유층(111)과 발포제층(112′)의 경계에서는 발포제의 융착에 의해 일체화되어 있기 때문에, 제 1 및 제 3 섬유층 및 발포제층이 강고하게 일체화되어, 뜨거운 물 등을 부어 넣은 경우에도 높은 단열성 및 보형성을 얻을 수 있음과 동시에, 파지 등에 의해 용기가 변형을 받더라도, 각 층이 박리하기 어려운 우수한 용기이다.
또한, 상기 웅형의 클리어런스를 변화시켜 발포제의 발포 배율을 제어함으로써, 눈금선, 스택용 단차 등의 기능 형상이나, 문자나 로고 등의 장식 형상을 용이하고 또한 자유롭게 부여할 수 있는 용기이다.
또한, 용기(110′)는 클리어런스를 갖고 있는 금형을 사용하여 성형함으로써, 용기(110′)와 같은 테이퍼가 작은 깊은 형상의 용기를 성형하는 경우에도, 제 3 섬유층(113)에의 접촉을 억제하여 금형을 삽입할 수 있으며, 건조후에 얻어지는 용기 내면은 표면성이 보다 우수한 것이다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경할 수 있다.
본 발명은 상기 실시형태의 단열 용기(110 및 110′)에 있어서와 같이, 제 1∼제 3 섬유층, 제 1, 제 3 섬유층 및 발포제층을 구비한 3층 구성인 것으로 하는 것이 바람직하지만, 제 3 섬유층을 형성하지 않고, 제 1 및 제 2 섬유층 또는 발포제층의 2층을 구비한 것으로 할 수도 있다. 특히, 제 1 섬유층 및 발포제층을 구비한 2층 구성으로 하는 경우에는, 상기와 같이 스택용 등의 단차를 형성하는 경우에 그 성형 정밀도를 높일 수 있다.
제 3 섬유층을 형성하지 않는 경우에는, 제 2 섬유층 또는 발포제층의 내면을 예를 들면, 후술하는 수지 필름(1250)에 사용하는 것과 동일한 수지 필름(최내층(最內層))으로 피복하는 것이 바람직하다. 또한, 제 3 섬유층을 구비하고 있는 경우에도, 예를 들면 후술하는 제 3 실시형태의 단열 용기(120)와 같이, 그 내면을 수지 필름층으로 피복해도 된다는 것은 말할 것도 없다.
또한, 본 발명의 단열 용기는 상기 각 실시형태의 단열 용기(110, 110′)에 있어서와 같이, 몸통부로부터 바닥부에 걸쳐 제 2 섬유층 또는 발포제층을 구비한 것으로 하는 것이 바람직하지만, 몸통부 또는 바닥부 중 어느 한쪽에만 구비한 것이어도 된다.
또한, 본 발명의 단열 용기는 상기 컵 형상의 용기나 플랜지를 구비한 용기 외에, 사발 형상의 용기, 병 형상의 용기, 트레이 용기 등의 각종 형상의 용기에 적용할 수 있다는 것은 말할 것도 없다.
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또한, 본 발명의 단열 용기는 제 2 섬유 슬러리를 대신하여, 상기 제 2 슬러리에 있어서의 섬유를 포함하지 않는 액(발포제를 함유하는 액)을 사용하여 제조할 수 있다. 이 경우는, 제 1 섬유 슬러리의 초지에 이어 상기 발포제를 함유하는 액을 캐버티 내부에 공급하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 발포제를 함유하는 액의 공급에 이어 상기 제 3 섬유 슬러리를 캐버티에 공급함으로써, 습윤 상태의 제 1 섬유층 및 제 3 섬유층을 구비한 다층 섬유 적층체를 형성할 수 있다. 또한, 상기 다층 섬유 적층체를 건조함으로써, 제 1 섬유 슬러리의 초지 종료기에 형성되는 섬유층에 상기 발포제를 포함시킬 수 있으며, 건조 공정에 있어서 상기 발포제를 발포시킴으로써 제 1 섬유층의 표층에 있어서의 밀도를 낮게 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 단열 용기의 제 3 실시형태를 모식적으로 나타낸 개략 반단면도로, 인스턴트 컵면용의 단열 용기를 나타낸 것이다. 도 4에서, 부호 120은 단열 용기를 나타내고 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 단열 용기(120)는 펄프를 주체로 하여 초조된 내부 펄프층(123) 및 외부 펄프층(121)을 구비하고 있음과 동시에, 내부 펄프층(123) 및 외부 펄프층(121) 사이에 발포제층(122)을 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 외부 펄프층(121)은 상기 제 1 및 제 2 실시형태에 있어서의 제 1 섬유층에 해당하고, 내부 펄프층(123)은 상기 제 1 및 제 2 실시형태에 있어서의 제 3 섬유층에 해당하는 층이다.
단열 용기(120)는 발포제층(122)의 발포제의 발포 배율에 따라 전층 두께(이하, 두께라고 하는 경우에는, 모두 건조후의 두께를 말하고, 후술의 실시예 2의 측정방법으로 측정된 값을 말한다) 및 전층 밀도가 다른 부위를 몸통부에 갖고 있으며, 상기 전층 두께 및 전층 밀도가 상기 몸통부의 상하 방향에 있어서 다르다.
단열 용기(120)는 단차(120a, 120b)를 경계로 하여 그 몸통부의 전층 두께(T10∼T30) 및 전층 밀도가 다르며, 몸통부의 하측으로 진행됨에 따라 전층 두께가 두꺼워짐과 동시에 전층 밀도가 낮아지고 있다. 단차(120a)는 끓인 물의 주입 기준을 나타내는 것(눈금선)이고, 단차(120b)는 빈 상태의 상기 단열 용기를 서로 포갰을 때의 단차(스택용 단차)이다. 이와 같이, 개구부에 가까운 부분에서는 발포제를 고밀도화시켜 강도를 높이고, 또한, 파지부가 되는 몸통부의 중앙 부분으로부터 바닥부에 걸쳐서는 발포제를 저밀도화시켜 높은 단열성을 부여할 수 있도록 되어 있다. 몸통부의 전층 두께의 변화에 따른 단차(120a, 120b)는 내부 펄프층(123)에 형성되어 있다. 이와 같이 몸통부의 전층 두께의 변화에 따른 단차(120a, 120b)를 상기 내부 펄프층(123)에 형성함으로써, 용기(120)의 외표면이 되는 외부 펄프층(121)의 표면을 평활하게 형성할 수 있으며, 양호한 인쇄 적성을 얻을 수 있도록 이루어져 있다.
내부 펄프층(123) 및 외부 펄프층(121)의 밀도는 표면 평활성, 표면 강도, 압축 강도, 방수성, 보형성 및 스택시의 지분 발생 방지의 점, 내용물을 충전하거나, 단열 용기를 포갰을 때의 쿠션성의 점에서, 0.2∼1.5g/㎤인 것이 바람직하며, 0.4∼1.0g/㎤인 것이 보다 바람직하다.
단열 용기(120)는 압축 강도, 스택 강도, 파지 강도 등의 보형 성능을 주로 외부 펄프층(121)에 갖게 한다는 점에서, 외부 펄프층(121)의 밀도가 내부 펄프층(123)의 밀도보다도 높게 이루어져 있는 것이 바람직하다.
단열 용기(120)는 박형의 용기로 한다는 관점에서, 특히, 단열성을 필요로 하는 부위에 있어서의 전층 두께(예를 들면, 도 6에 있어서의 두께(T20))가 0.8∼5mm인 것이 바람직하고, 1.3∼5mm인 것이 보다 바람직하며, 1.6∼4mm인 것이 가장 바람직하다. 또한, 초지시의 안정성, 보형성 및 박형이고 경량이며 압축 강도를 갖게 한다는, 초지 또는 건조 시간의 단축 등의 점에서, 내부 펄프층의 두께가 0.2∼1mm인 것이 바람직하고, 0.4∼1mm인 것이 보다 바람직하며, 0.5∼1mm인 것이 가장 바람직하다. 또한, 내부 펄프층과 마찬가지의 점에서, 외부 펄프층의 두께가 0.2∼1mm인 것이 바람직하고, 0.4∼1mm인 것이 보다 바람직하며, 0.5∼1mm인 것이 가장 바람직하다.
단열 용기(120)에 있어서, 내부 펄프층(123)에 있어서의, 적어도 단열 용기(120)의 내면이 되는 부분의 표면 평활성은 후술하는 수지 필름과의 밀착성 및 수지 필름의 핀 홀(pin hole) 발생 방지 등의 점에서, 후술의 실시예 2의 방법으로 측정된 중심선 평균 거칠기(Ra) 및 최대 높이(Rmax)에 있어서, Ra가 1∼20㎛(JIS B 0601에 준거하여 측정된 값. 이하 동일), Rmax가 100㎛이하(JIS B 0601에 준거하여 측정된 값. 이하 동일)인 것이 바람직하며, Ra가 2∼10㎛, Rmax가 80㎛이하인 것이 보다 바람직하다.
단열 용기(120)에 있어서, 외부 펄프층(121)에 있어서의, 적어도 단열 용기(120)의 외면이 되는 부분의 표면 평활성은 인쇄 적성을 양호하게 한다는 등의 점에서, 후술의 실시예 2의 방법으로 측정된 중심선 평균 거칠기(Ra) 및 최대 높이(Rmax)에 있어서, Ra가 1∼8㎛, Rmax가 60㎛이하인 것이 바람직하며, Ra가 2∼6㎛, Rmax가 50㎛이하인 것이 바람직하다. 이에 반하여, 외부 펄프층(121)에 있어서의 발포제층(122)과 접하는 부분은 외부 펄프층(121)과 발포제층(122)의 접촉 면적을 크게 하여 양자의 접합 강도를 높인다는 관점에서, 초조시에 있어서의 네트의 그물코를 성글게 하여 초조하고, 표면을 비교적 거칠게 다듬질하는 것이 바람직하다.
내부 펄프층(123) 및 외부 펄프층(121)은 펄프를 주체로 하여 초조된 것이며, 펄프 섬유만으로 이루어지는 것이어도 되고, 또한, 펄프 섬유에 탤크나 카올리나이트 등의 무기물, 유리 섬유나 카본 섬유 등의 무기 섬유, 폴리올레핀 등의 열가소성 합성 수지의 분말 또는 섬유, 비목재 또는 식물질 섬유, 다당류 등의 다른 성분을 함유시킬 수도 있다. 이들 다른 성분의 배합량은 펄프 섬유 및 상기 다른 성분의 합계량에 대하여 1∼70중량%, 특히 5∼50중량%인 것이 바람직하다. 또한, 내부 펄프층(123) 및 외부 펄프층(121)에는 그 초조시에 있어서 적당하게 첨가된 섬유의 분산제, 성형 조제, 착색 안료, 착색 조제 등을 함유하고 있어도 된다.
발포제층(122)은 발포제를 주체로 하여 형성하는 것이 바람직하며, 발포제만 으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
발포제층(122)을 발포제만으로 형성하는 경우에는, 특히 용기의 경량화를 도모할 수 있을 뿐만 아니라, 스택용의 단차를 정밀도 좋게 형성할 수 있다. 또한, 건조시에 있어서, 습윤 상태의 내부 펄프층이 웅형측에 집중적으로 배치되게 되고, 발포한 발포제에 의해 습윤 상태의 내부 펄프층을 웅형에 압압시켜 건조할 수 있기 때문에, 건조 효율을 높일 수 있다. 또한, 발포제층이 증기의 통기로의 역할을 하기 때문에, 내부 펄프층의 건조 얼룩이 적으며, 단시간에 효율적으로 건조할 수 있다.
발포제층(122)에 사용되는 발포제로서는, 마이크로 캡슐형 발포제, 발포성 수지 및 탄산수소 나트륨 등의 무기계 발포제 등의 발포제가 바람직하게 사용되며, 이들 중에서도, 발포 배율을 높게 할 수 있고, 취급성이 우수하다는 등의 점에서, 마이크로 캡슐형 발포제가 바람직하며, 특히, 내용물이 부탄, 펜탄 등이고, 외피가 염화비닐리덴, 아크릴로니트릴 등인 것이 바람직하게 사용된다.
발포제층(122)에는 펄프 섬유, 탤크나 카올리나이트 등의 무기물, 유리 섬유나 카본 섬유 등의 무기 섬유, 폴리올레핀 등의 열가소성 합성 수지의 분말 또는 섬유, 비목재 또는 식물질 섬유, 다당류 등의 다른 성분을 함유하고 있어도 된다. 발포제층에 다른 성분으로서 섬유를 함유하는 경우는, 상기 발포제층은 상기 제 1 실시형태의 단열 용기에 있어서의 제 2 섬유층에 해당한다.
발포제에 상기 다른 성분을 함유시키는 경우에는 발포제가 이들 성분에 뒤얽힘으로써 적은 발포제로 단열성을 얻을 수 있음과 동시에, 각 성분의 특성을 갖게 할 수 있다. 특히, 펄프 섬유를 함유시킨 경우에는, 압축 강도, 파지 강도가 우수한 저비용의 것으로 할 수 있다. 이들 다른 성분의 배합량은 발포제층의 밀도가 높아져 단열성을 저하시키거나, 용기의 무게를 증대시키지 않도록 적절하게 설정한다.
발포제층(122)은 강도적으로는 용기의 몸통부 및 바닥부에 틈없이 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 용기의 내면에, 예를 들면 후술하는 바와 같은 진공 성형(스킨팩)에 의해 수지 필름을 배치하는 경우에 있어서의 통기성(수지 필름의 흡인성)의 점에서는, 몸통부 및 바닥부에 부분적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
발포제층(122)의 밀도 및 분포는 용기 강도, 단열성 및 수지 필름을 진공 성형으로 배치할 때의 통기성을 고려하여 적절하게 조정할 수 있다.
단열 용기(120)는 상기 발포제층(122)이 내부 및 외부 펄프층(123, 121) 사이에 형성되어 있으며, 소정의 단열 성능을 갖는 것이다. 구체적으로는, 후술의 실시예 2의 방법에 의해 측정된 온도차의 값이 20∼40℃, 표면 온도가 50∼65℃인 것이 바람직하며, 온도차의 값이 25∼35℃, 표면 온도가 55∼60℃인 것이 보다 바람직하다.
단열 용기(120)는 그 개구부(1200)의 둘레 가장자리에 발포제층(122)을 개재하지 않고 내부 펄프층(123) 및 외부 펄프층(121)이 접합된 플랜지부(124)를 구비하고 있다. 이와 같이, 발포제층(122)을 개재하지 않고 내부 펄프층(123) 및 외부 펄프층(121)을 접합함으로써, 플랜지부(124)를 박형으로 강고하게 할 수 있음과 동 시에, 그 후의 가공을 용이하게 행할 수 있도록 이루어져 있다. 또한, 플랜지부(124)에 발포제가 존재하지 않기 때문에, 발포제를 잘못해서 삼킬 염려도 없다.
단열 용기(120)는 상기 내부 펄프층(123)의 내면 및 플랜지부(124)의 접합 단부를 덮는 수지 필름층(125)을 구비하고 있다. 수지 필름층(125)은 용기에 내수성(누설 방지성), 가스 배리어(gas barrier)성 등을 부여하기 위한 것이다. 따라서, 수지 필름층(125)에 사용되는 수지 필름은 그 기능을 부여할 수 있는 것이면, 특별히 그 재질 및 두께 등에 제한은 없으나, 예를 들면, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지, 나일론 등의 폴리아미드계 수지, 폴리염화비닐 등의 폴리비닐계 수지, 폴리스틸렌 등의 스틸렌계 수지 등의 열가소성 수지가 사용되며, 이들 중에서도 필름 제조 비용, 성형성 등의 점에서 폴리올레핀계 수지가 특히 바람직하게 사용된다. 또한, 수지 필름층(125)은 단층 및 다층의 어떠한 층 구조를 갖는 것이어도 된다.
단열 용기(120)는 플랜지부(124)의 이면까지가 수지 필름층(125)으로 덮여 있다. 이에 따라, 내부 및 외부 펄프층(123 및 121)의 접합단인 플랜지부(124)의 접합 단부로부터의 침수를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 접합 단부로부터의 용기의 손상을 방지할 수 있도록 되어 있다. 또한, 용기(120)에 입을 댔을 때의 플랜지부(124)의 입에 닿는 느낌을 양호하게 할 수 있도록 되어 있다.
단열 용기(120)에 있어서는, 내부 및 외부 펄프층(123 및 121)과 발포제층(122)은, 내부 펄프층(123)과 발포제층(122)의 경계에 있어서는 펄프와 발 포제가 혼재하는 혼합층이 형성되고, 상기 혼합층에 의해 양자가 강고하게 일체화되어 있으며, 외부 펄프층(121)과 발포제층(122)의 경계에서는 발포제의 융착에 의해 일체화되어 있다. 내부 펄프층(123)과 발포제층(122)이 강고하게 일체화됨으로써, 뜨거운 물 등을 부어 넣은 경우에도 높은 단열성 및 보형성을 얻을 수 있도록 되어 있다.
본 실시형태의 단열 용기(120)는 내부 및 외부 펄프층(123 및 121) 사이에 발포제층(122)이 형성되어 일체화되어 있기 때문에, 박형이며, 단열성이 우수할 뿐만 아니라, 기계적 강도(압축 강도)가 우수하다.
또한, 단열 용기(120)는 표면이 평활하고, 내표면 및 외표면에 접합부 등이 없기 때문에, 인쇄 적성이 양호할 뿐만 아니라, 수지 필름의 밀착성도 양호하다.
또한, 발포제의 발포 배율에 따라 상기 전층 두께 및 전층 밀도가 상기 몸통부의 상하 방향에 있어서 다르며, 단열성을 그다지 필요로 하지 않는 플랜지부(124) 근방에서는 발포 배율을 억제하여 강도를 높게 하고 있고, 단열성을 필요로 하는 몸통부 중앙으로부터 바닥부까지에 걸쳐서는 발포 배율을 높게 하여 단열성을 높게 하고 있어, 필요한 부위에 단열성 및 강도를 갖는 우수한 용기이다.
또한, 내부 펄프층(123)과 발포제층(122)의 경계에 있어서는 펄프와 발포제가 혼재하는 혼합층이 형성되고, 상기 혼합층에 의해 양자가 강고하게 일체화되어 있으며, 외부 펄프층(121)과 발포제층(122)의 경계에서는 발포제의 융착에 의해 일체화되어 있기 때문에, 내부 펄프층(123), 외부 펄프층(121) 및 발포제층(122)이 강고하게 일체화되어, 뜨거운 물 등을 부어 넣은 경우에도 높은 단열성 및 보형성 을 얻을 수 있음과 동시에, 파지 등에 의해 용기가 변형을 받더라도, 각 층이 박리하기 어려운 우수한 용기이다.
덧붙여, 웅형의 클리어런스를 변화시켜 발포제의 발포 배율을 제어함으로써, 눈금선, 스택용 단차 등의 기능 형상이나, 문자나 로고 등의 장식 형상을 용이하고 또한 자유롭게 부여할 수 있는 용기이다.
다음으로, 본 발명의 단열 용기의 제조방법을, 그 바람직한 실시형태로서, 상술한 단열 용기(120)의 제조방법에 기초하여 도면을 참조하면서 설명한다.
상기 단열 용기(120)의 제조방법에 있어서는, 우선, 상기 내부 펄프층(123) 및 외부 펄프층(121)을 개별적으로 초조한다. 각 펄프층은 웅형과 자형으로 이루어지는 1세트의 제조틀을 사용하여 초조할 수 있다. 웅형에는 예를 들면, 하측으로 볼록하며 그 외면에 원하는 형상을 갖음과 동시에 상기 외면에 통하는 기액 유통로를 내부에 갖는 초지부와, 상기 초지부를 피복하는 소정의 메시 및 선직경을 갖는 수지제의 네트를 구비한 것을 사용한다.
이 초지시에 사용되는 웅형의 초지부는 내열ㆍ내식성 고무 등의 탄성체로 형성되어 있다. 이와 같이 탄성체로 형성된 초지부를 구비한 틀을 사용함으로써, 복잡한 표면 형상이나, 깊은 드로잉 부분을 갖는 성형체를 성형할 수 있다. 한편, 자형에는 상기 웅형의 초지부에 대응한 내면 형상을 갖는 오목 형상의 금속제의 틀을 사용한다. 또한, 탈수 외에, 건조도 행할 수 있는 점에서 자형에는 가열 수단을 구비한 것을 사용한다.
내부 펄프층(123) 및 외부 펄프층(121)은 예를 들면, 도 5a 및 도 5c에 나타 내는 바와 같이, 각 펄프층용의 슬러리를 가득 채운, 풀(P30) 내에 웅형(1220), 풀(P10) 내에 웅형(1230)을 침지한 후, 상기 기액 유통로(도시하지 않음)를 통하여 상기 슬러리를 흡인하고, 상기 네트(도시하지 않음)로 펄프 섬유를 초지함으로써, 각 웅형의 네트의 외표면에 습윤 상태로 초조된다.
각 펄프층의 형성에 사용되는 슬러리는 펄프 섬유와 물만으로 이루어지는 것이 바람직하게 사용된다. 또한, 펄프 섬유와 물에 더하여 탤크나 카올리나이트 등의 무기물, 유리 섬유나 카본 섬유 등의 무기 섬유, 폴리올레핀 등의 열가소성 합성 수지의 분말 또는 섬유, 비목재 또는 식물질 섬유, 다당류 등의 성분을 함유하고 있어도 된다. 이들 성분의 배합량은 펄프 섬유 및 상기 성분의 합계량에 대하여 1∼70중량%, 특히 5∼50중량%인 것이 바람직하다.
또한, 슬러리에는 펄프 섬유의 분산제, 성형 조제, 착색료, 착색 조제 등을 적절하게 첨가할 수 있다. 상기 슬러리에는 사이즈제, 안료, 정착제 등을 적절하게 첨가할 수 있다. 특히, 사이즈제를 첨가함으로써, 소정의 함수율까지 건조시킨 외부 펄프층과, 습윤 상태의 내부 펄프층을 일체화시키는 경우에, 외부 펄프층에 내부 펄프층의 수분을 흡수시키는 것을 방지할 수 있으며, 외부 펄프층의 외표면에 얼룩 등의 외관 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
외부 펄프층(121)은 발포제를 효율적으로 발포시켜 발포제층(122)을 형성할 수 있다는 관점에서, 내부 펄프층과 포개기 전에 미리 건조시켜 고밀도화시킨다. 구체적으로는, 소정 시간의 초지후, 웅형(1230)을 슬러리로부터 끌어 올려, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 웅형(1230)에 대응하는 금속제의 자형(1231)에 맞댄다. 자 형(1231)은 외부 펄프층(121)의 외표면에 흔적을 남기지 않도록, 내면에 배기 구멍을 갖지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하지만, 건조 시간의 단축을 바라는 경우에는 배기 구멍을 갖는 것을 사용할 수도 있다.
그리고, 웅형(1230)의 초지부로 습윤 상태의 외부 펄프층(121)을 압압하여 탈수를 행하고, 또한, 자형(1231)을 그 가열 수단(도시하지 않음)으로 가열하며, 외부 펄프층(121)을 건조하여 고밀도화시킨다. 외부 펄프층(121)의 탈수ㆍ건조시에는, 웅형(1230)의 상기 기액 통로를 통하여 외부 펄프층(121)의 수분(물 및 증기)을 흡인하여 외부에 배출한다.
외부 펄프층(121)의 탈수ㆍ건조시에 있어서의 압압력은 탈수 효율을 높여 고밀도화를 도모한다는 관점에서, 0.2∼3MPa인 것이 바람직하며, 0.3∼1.5MPa인 것이 보다 바람직하다. 또한, 외부 펄프층(121)의 건조시에 있어서의 금형 온도(자형(1231)의 온도)는 건조에 의한 눌음 방지 및 건조 효율 등의 점에서, 150∼230℃인 것이 바람직하며, 170∼220℃인 것이 보다 바람직하다. 외부 펄프층(121)의 탈수ㆍ건조 후, 외부 펄프층(121)을 웅형(1230)으로부터 자형(1231)에 건네준다. 건네주기 완료 후, 웅형(1230)은 퇴피시킨다.
상술한 바와 같이 외부 펄프층(121)을 고밀도화 등 하는 한편, 내부 펄프층(123)의 외표면을 발포제로 피복한다. 발포제에 의한 피복은 예를 들면, 도 5d에 나타내는 바와 같이, 발포제를 포함하는 액(발포제의 분산액 또는 용해액)을 가득 채운 풀(P20)에 내부 펄프층(123)을 초지한 웅형(1220)을 침지하여 상기 액을 내부 펄프층(123)의 외표면에 함침시킴으로써 행할 수 있다.
발포제를 피복하기 전의 내부 펄프층(123)의 함수율은 발포제와 펄프 섬유가 뒤얽혀 혼합층이 형성되기 쉽게 할 수 있다는 점에서 90∼60%인 것이 바람직하며, 85∼70%인 것이 보다 바람직하다.
이와 같이 초조후의 습윤 상태의 내부 펄프층(123)의 외표면에 발포제를 포함하는 액을 함침시킴으로써, 내부 펄프층의 외표면의 펄프 섬유에 발포제가 뒤얽히도록 부착한다. 그리고, 그 후에 발포제를 발포시켰을 때에 양자가 혼재한 혼합층이 형성되며, 상기 혼합층에 의해 내부 펄프층(123)과 발포제층(122)이 강고하게 일체화된다. 내부 펄프층(123)의 외표면에 발포제를 부착시킬 때에는, 필요에 따라 웅형(1220)의 기액 유통로를 통하여 부압 흡인할 수도 있으며, 이에 따라 펄프 섬유와 발포제의 얽힘 상태를 조정할 수도 있다.
발포제에는, 가열 발포에 의한 펄프층의 펄프 섬유의 눌음 등을 억제한다는 등의 점에서, 발포 온도가 100∼190℃인 것이 바람직하며, 110∼160℃인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 발포 온도나, 물 또는 슬러리에의 분산성 등을 구비한 발포제로서는, 마이크로 캡슐형 발포제, 발포성 수지 등을 들 수 있으며, 이들 중에서도 특히 발포 배율, 취급성 등의 점에서 마이크로 캡슐형 발포제가 바람직하게 사용된다. 마이크로 캡슐형 발포제에는 예를 들면, 내용물이 부탄, 펜탄 등이고, 외피가 염화비닐리덴, 아크릴로니트릴 등의 마이크로 캡슐형 발포제 등이 바람직하게 사용된다.
발포제의 양은 발포제층을 상기 소정의 밀도 및 두께로 한다는 점, 제조 비용의 점에서, 단열 용기의 전체 중량에 대한 배합 비율이 1∼20중량%인 것이 바람 직하며, 3∼10중량%인 것이 보다 바람직하다.
다음으로, 발포제층이 내부 펄프층(123)과 외부 펄프층(121) 사이에 위치하도록 내부 펄프층(123) 및 외부 펄프층(121)을 포갠다. 즉, 도 5e에 나타내는 바와 같이, 자형(1231) 내부에 배치된 탈수ㆍ건조후의 외부 펄프층(121)의 상측으로부터, 발포제를 함침시킨 내부 펄프층(123)을 포갠다. 이 때, 내부 펄프층(123)은 웅형(1220)으로부터는 탈형(脫型)하지 않고, 웅형(1220)을 그대로 자형(1231)에 맞댄다. 그리고, 웅형(1220)의 초지부로 습윤 상태의 내부 펄프층(123)을 압압하여 탈수를 행하면서 내부 펄프층(123) 및 외부 펄프층(121)을 밀착시킨다. 그 후, 웅형(1221) 내의 기액 유통로를 통하여 압축 공기를 퍼지(purge)하고, 내부 펄프층(123)을 웅형(1220)으로부터 자형(1231)에 건네준다. 내부 펄프층(123)을 건네준 후, 웅형(1220)을 퇴피시킨다.
다음으로, 도 5f에 나타내는 바와 같이, 상기 단열 용기(120)의 단차(120a, 120b)를 경계로 하는 전층 두께 변화에 대응하는 소정의 클리어런스(C12)를 갖는 금속제의 웅형(1221)을 배치해서 자형(1231)과 맞대어 압압한다. 이와 같은 클리어런스(C12)를 갖고 있는 금형을 사용함으로써, 테이퍼가 작은 깊은 형상의 용기를 형성하는 경우에도, 내부 펄프층에의 접촉을 억제하여 삽입할 수 있으며, 건조후에 얻어지는 용기의 내면을 평활하게 할 수 있다. 웅형(1221)은 웅형(1220)과 마찬가지로 기액 유통로(도시하지 않음)를 구비하고 있으며, 또한, 가열 수단(도시하지 않음)을 구비하고 있는 것이다.
그리고, 웅형(1221) 및 자형(1231)을 각각의 가열 수단으로 가열하고, 내부 펄프층(123)에 함침시킨 발포제를 발포시켜 발포제층(122)을 저밀도화시킴과 동시에, 내부 펄프층(123)과 외부 펄프층(121)을 일체화시킨다.
또한, 건조시에 있어서의 압압력에 의해 상기 플랜지부(124)를 접합하여 일체화한다. 플랜지부(124)의 접합에는 접착 강도를 높인다는 점에서, 접착제를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 식품 용기로서 전분 등의 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
건조시에는 웅형(1221)의 기액 유통로를 통하여 내부 펄프층(123)의 수분을 수증기로 하여 외부에 배출한다.
건조시의 금형 온도(웅형(1221) 및 자형(1231)의 온도)는 발포제의 발포 개시 온도 이상으로 하며, 또한 각 펄프층(123, 121)에 눌음이 발생하지 않도록 함과 동시에, 건조 효율을 높게 유지한다는 관점에서, 110∼230℃인 것이 바람직하며, 130∼180℃인 것이 보다 바람직하다.
발포제가 소정의 발포 배율까지 발포되고, 내부 펄프층(123)이 소정의 함수율까지 건조되었을 때에 가열ㆍ건조를 종료한다. 그리고, 웅ㆍ자형(1221, 1231)을 열어 형성된 단열 용기(반제품)를 탈형한다.
다음으로, 내부 펄프층(123)의 내면 및 상기 플랜지부(124)의 접합 단부를 덮도록 상기 수지 필름층(125)을 형성한다. 수지 필름층(125)의 형성은 압공(壓空) 성형 및 진공 성형의 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 특히 깊은 용기의 수지 필름에 의한 피복에는 스킨팩 등의 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 진공 성형에 의한 경우에는, 예를 들면, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 상기 외부 펄프층(121)의 탈수ㆍ건조 공정에서 사용한 자형(1231)(도 5참조)과 실질적으로 동일한 칫수이며 진공 흡인로(1260) 및 밴드 히터(band heater)(1261)를 구비한 진공 성형틀(126)을 사용하고, 상기 틀(126) 내부에 반제품의 단열 용기를 세트하며, 또한 상기 용기의 개구부를 막도록 수지 필름(1250)을 세트한다. 그리고, 수지 필름(1250)에 그 상측으로부터 히터(1270)를 구비한 플러그(plug)(127)를 접촉시켜서 수지 필름(1250)을 연화시켜 틀 내부에 밀어넣는 한편, 용기의 통기성을 이용하여 진공 흡인로(1260)를 통해서 용기 내부를 진공 흡인하여, 내부 펄프층(123)의 내면에 수지 필름(1250)을 밀착시킨다.
또한, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 진공 성형틀(126)에 있어서의 플랜지부(124) 하면에 대향하는 부위(1262)와 플랜지부(124) 사이에 소정의 클리어런스를 형성함과 동시에, 상기 부위(1262)에도 진공 흡인로(1260)의 흡인구를 형성해 둠으로써, 수지 필름층(125)을 플랜지부(124)의 하면에 이를 때까지 밀착시킬 수 있으며, 이에 따라, 플랜지부(124)의 접합 단부를 수지 필름(1250)으로 확실하게 덮을 수 있게 된다. 그리고, 수지 필름(1250)을 트리밍하여 제조를 완료한다.
이와 같이, 본 실시형태의 단열 용기(120)의 제조방법에 따르면, 박형이며 보형성, 단열 성능이 우수한 단열 용기를 바람직하게 제조할 수 있다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 범위에서 변경이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시형태의 단열 용기(120)에 있어서와 같이, 컵 형상의 용기인 경우에는, 발포제의 발포 배율에 따라 전층 두께 및 전체 밀도가 다른 부위를 몸통부(파지부)에 형성하는 것이 바람직하지만, 발포제의 발포 배율에 따라 전층 두께 및 전체 밀도가 다른 부위는 용기의 형상에 따라 적절하게 설정할 수 있으며, 예를 들면, 용기의 형상이 접시 형상의 용기인 경우에는, 몸통부 및 바닥부 등의 다른 부위에 형성할 수 있다. 또한, 몸통부에 스택용의 단차를 형성하는 것이 바람직하지만, 스택용의 단차는 필요에 따라 생략할 수도 있다.
본 발명의 단열 용기는 상기 플랜지를 구비한 용기 외에, 사발 형상의 용기, 병 형상의 용기, 접시 형상의 용기, 트레이(tray) 용기 등의 각종 형상의 용기에 적용할 수 있다는 것은 말할 것도 없다. 또한, 본 발명의 단열 용기는 단열성을 갖고 있으며, 표면에 결로(結露) 등이 발생하기 어렵기 때문에, 냉량한 음식품의 용기로서도 사용할 수 있다는 것은 말할 것도 없다.
또한, 본 발명의 단열 용기는 상기 실시형태의 단열 용기(120)에 있어서와 같이, 플랜지부는 평탄하게 형성하는 것이 바람직하지만, 평탄한 플랜지부를 형성한 후, 도 7에 나타내는 바와 같이, 플랜지부(124)에 둥그스름한 모양을 갖게 할 수도 있다. 이와 같이 플랜지부(124)에 둥그스름한 모양을 갖게 함으로써, 단열 용기(120)에 뚜껑 재료(128)를 접착하여 봉지(封止)하는 형태로 한 경우에, 뚜껑 재료(128)의 뜯는 부분을 잡기 쉽게 할 수 있을 뿐만 아니라, 플랜지부(124)의 접합 단부에 있어서 수지 필름층(125)과 뚜껑 재료(128)가 떨어져 있기 때문에, 상기 뚜껑 재료(128)를 벗겨 개봉할 때에 수지 필름층(125)의 박리를 방지할 수 있다.
본 발명의 단열 용기의 제조방법은 상기 제조 방법에 있어서 설명한 바와 같이, 미리 외부 펄프층(121)을 건조시켜 고밀도화시킨 후에 내부 펄프층(123)과 포개어 합체시키는 것이 바람직하지만, 외부 펄프층(121)을 미리 건조시키지 않고 내부 펄프층(123)과 포개고, 그 후 양자를 건조시킬 수도 있다.
또한, 내부 펄프층(123)의 외표면을 발포제로 피복하는 방법은 상술과 같이 발포제를 함유하는 액에 내부 펄프층(123)의 외표면을 침지하여 상기 액을 내부 펄프층(123)의 외표면에 함침시킴으로써 행하는 것이 바람직하지만, 내부 펄프층(123)의 외표면에 상기 액을 스프레이 도포 등 하여 피복시킬 수도 있다.
도 8은 본 발명의 단열 용기의 한 실시형태에 따른 인스턴트 컵면용의 단열 용기를 나타낸 것이다. 도 8에 있어서, 부호 130은 단열 용기를 나타내고 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 단열 용기(130)는 펄프를 주체로 하여 초조된 바닥이 있는 통형상의 내층(제 3 섬유층)(133) 및 외층(제 1 섬유층)(131)을 구비하고 있음과 동시에, 내층(133)과 외층(131) 사이에 단열재로 형성된 단열층(132)을 구비하고 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 내층 및 외층은 펄프를 주체로 하여 입체적으로 초조된 것이며, 이른바 판지제의 것은 제외된다.
단열 용기(130)에 있어서는, 내층(133) 및 외층(131)과 단열층(132)은 내층(133)과 단열층(132)의 경계에 있어서는 펄프와 발포제가 혼재하는 혼합층(도시하지 않음)이 형성되고, 상기 혼합층에 의해 양자가 강고하게 고착되어 일체화되어 있으며, 외층(131)과 단열층(132)의 경계에서는 발포제의 융착에 의해 일체화되어 있다. 이와 같이 하여 내층(133)과 단열층(132)이 혼합층을 통하여 강고하게 일체화됨으로써, 뜨거운 물 등을 부어 넣은 경우에도 높은 단열성 및 보형성을 얻을 수 있도록 되어 있다. 또한, 이와 같이 내층(133)측에 혼합층을 형성하여 내층(133)측을 저밀도화함으로써, 외층(131)을 고밀도화하여 강도 및 인쇄 특성을 높이더라도, 용기 전체로서의 중량을 경감할 수 있도록 되어 있다.
본 발명의 단열 용기에 있어서, 외층(131)의 평량은 250∼500g/㎡인 것이 바람직하며, 300∼400g/㎡인 것이 보다 바람직하다. 외층의 평량은 250g/㎡미만이면 용기의 종방향 및 횡방향의 압축 강도나 낙하 강도가 부족하게 되고, 500g/㎡를 넘으면 충분한 강도는 얻어지지만 용기의 중량이 무거워짐과 동시에, 초지, 건조에 필요로 하는 시간도 길어져 생산성이 저하된다. 외층의 평량은 후술하는 실시예 3.1의 측정 방법에 의해 측정할 수 있다.
또한, 외층(131)의 밀도는 외층의 강도를 충분히 끌어내어 경량화를 도모함과 동시에, 표면의 평활성을 얻는다는 점에서, 0.6∼1.2g/㎤인 것이 바람직하며, 0.8∼1.0g/㎤인 것이 보다 바람직하다. 외층의 밀도는 후술하는 실시예 3.1의 방법에 의해 측정할 수 있다.
또한, 외층(131)의 두께는 보형성, 압축 강도, 초지ㆍ건조 시간의 단축의 점에서 0.2∼0.85mm인 것이 바람직하며, 0.3∼0.6mm인 것이 보다 바람직하다. 외층의 두께는 후술하는 실시예 3.1의 방법에 의해 측정할 수 있다.
본 발명의 단열 용기는 내층(133)의 평량이 100∼400g/㎡인 것이 바람직하며, 150∼350g/㎡인 것이 바람직하다. 내층의 평량이 100g/㎡미만이면, 단열재가 내면에 노출되거나, 예를 들면, 스킨팩에 의해 내층의 표면을 후술하는 수지 필름으로 피복할 때에 진공 압력에 의해 내층에 균열이 발생한다. 400g/㎡를 넘으면 충분한 강도를 얻을 수 있으나, 외층에 있어서의 경우와 마찬가지로, 용기의 중량이 무거워질 뿐만 아니라, 생산성도 저하된다. 내층의 평량은 후술하는 실시예 3.1의 방법에 의해 측정할 수 있다.
또한, 내층(133)의 밀도는 표면의 평활성, 표면 강도, 보형성, 스택시의 지분(紙粉) 방지성 및 쿠션성, 스킨팩시에 있어서의 강도 확보의 점에서, 0.4∼0.8g/㎤인 것이 바람직하며, 0.5∼0.8g/㎤인 것이 보다 바람직하다. 또한, 내층의 밀도는 후술하는 실시예 3.1의 방법에 의해 측정할 수 있다.
또한, 내층(133)의 두께는 초지의 안정성, 초지ㆍ건조 시간의 단축 및 강도 확보의 점에서 0.10∼1.0mm인 것이 바람직하며, 0.18∼0.7mm인 것이 보다 바람직하다. 두께는 후술하는 실시예 3.1의 방법에 의해 측정할 수 있다.
상기 내층(133)의 밀도는 상기 외층(131)의 밀도이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 내층의 평량은 상기 외층의 평량이하인 것이 바람직하다. 외층의 밀도가 내층의 밀도보다도 작아지던지 또는 외층의 평량이 내층의 평량보다도 작아지면, 외부로부터의 하중에 대한 강도가 저하하기 때문에, 좌굴하기 쉬워진다. 또한, 용기를 파지했을 때에 외층이 변형하기 쉬워지기 때문에, 단열층이 얇아져서 단열성이 저하한다.
상기 내층(133) 및 상기 외층(131)은 펄프를 주체로 하여 초조된 것으로, 펄프 섬유만으로 이루어지는 것이어도 되고, 또한, 펄프 섬유에 탤크나 카올리나이트 등의 무기물, 유리 섬유나 카본 섬유 등의 무기 섬유, 폴리올레핀 등의 열가소성 합성 수지의 분말 또는 섬유, 비목재 또는 식물질 섬유, 다당류 등의 다른 성분을 함유시킬 수도 있다. 이들 다른 성분의 배합량은 펄프 섬유 및 상기 다른 성분의 합계량에 대하여 1∼70중량%, 특히 5∼50중량%인 것이 바람직하다. 또한, 내층(133) 및 외층(131)에는 그 초조시에 있어서 적절하게 첨가된 섬유의 분산제, 성형 조제, 착색 안료, 착색 조제 등을 포함하고 있어도 된다.
또한, 상기 단열층(132)의 두께는 박형이며 단열성이 우수한 것으로 한다는 관점에서, 0.4∼3mm인 것이 바람직하며, 0.5∼2.0mm인 것이 보다 바람직하다. 여기에서, 단열층의 두께란, 상기 혼합층을 포함하는 두께를 말하며, 후술하는 실시예 3.1의 방법에 의해 측정할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 단열층(132)의 밀도는 경량이며 단열성이 우수한 것으로 한다는 관점에서, 0.01∼0.15g/㎤인 것이 바람직하며, 0.02∼0.1g/㎤인 것이 보다 바람직하다. 여기에서, 단열층의 밀도란, 상기 혼합층을 포함하는 밀도를 말하며, 후술하는 실시예 3.1의 방법에 의해 측정할 수 있다.
상기 단열층(132)을 형성하는 단열재는 특별히 제한은 없으나, 저밀도층을 균일하게 효율적으로 형성할 수 있다는 점이나, 발포 압력에 의해 내부 펄프층의 내면을 국소적으로 변형시켜 내면 형상을 부여할 수 있다는 점에서, 발포성의 단열재인 것이 바람직하다.
발포성의 단열재는 가열 발포에 의한 내층 또는 외층의 펄프 섬유의 눌음 등을 억제한다는 등의 점에서, 발포 온도가 100∼190℃인 것이 바람직하며, 110∼160℃인 것이 보다 바람직하다.
이와 같은 발포성의 단열재로서는, 마이크로 캡슐형 발포제, 발포성 수지, 탄산수소나트륨 등의 무기계 발포제 등의 발포제가 바람직하게 사용되며, 그 중에 서도, 발포 배율을 높게 할 수 있고, 취급성이 우수하다는 등의 점에서, 마이크로 캡슐형 발포제가 바람직하며, 특히, 내용물이 부탄, 펜탄 등이고, 외피가 염화비닐리덴, 아크릴로니트릴 등인 것이 바람직하게 사용된다.
상기 단열층(132)은 상기 발포제만으로 이루어지는 것이어도 되고, 또한 상기 발포제에 상기 펄프 섬유, 탤크나 카올리나이트 등의 무기물, 유리 섬유나 카본 섬유 등의 무기 섬유, 폴리올레핀 등의 열가소성 합성 수지의 분말 또는 섬유, 비목재 또는 식물질 섬유, 다당류 등의 다른 성분을 함유하고 있어도 된다. 이들 다른 성분의 배합량은 단열층의 밀도가 높아져서 단열성을 저하시키거나, 용기의 무게를 증대시키지 않도록 적절하게 설정한다.
단열 용기(130)는 상기 단열층(132)이 상기 내층과 외층 사이에 형성되어 있으며, 소정의 단열 성능을 갖는 것이다. 단열 용기의 단열 성능은 내용물의 온도와 용기의 표면 온도의 온도차가 클수록 바람직하지만, 본 발명의 단열 용기에 있어서는, 후술하는 실시예 2의 측정 방법에 의해 구해진 온도차의 값이 20∼40℃, 표면 온도가 50∼65℃이면 양호하고, 온도차의 값이 25∼35℃, 표면 온도가 55∼60℃이면 더욱 양호하다.
상기 단열층(132)은 용기의 몸통부 및 바닥부 전체에 걸쳐 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 상기 수지층을 이른바 스킨팩에 의해 형성하는 경우의 통기성을 양호하게 한다는 관점에서는, 몸통부 및 바닥부에 부분적으로 형성되어 있어도 된다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 단열 용기(130)에 있어서, 수지층(135)은 용기 에 내수성(누설 방지성) 및 가스 배리어성 등을 부여하기 위한 것이다.
수지층(135)의 두께는 방습성, 강도, 성형성 및 비용의 점에서, 0.02∼0.10mm인 것이 바람직하며, 0.03∼0.08mm인 것이 보다 바람직하다. 수지층의 두께는 후술하는 실시예 3.1의 측정 방법에 의해 측정할 수 있다.
수지층(135)은 그 기능을 부여할 수 있는 것이면, 특별히 그 재질에 제한은 없으나, 예를 들면, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지, 나일론 등의 폴리아미드계 수지, 폴리염화비닐 등의 폴리비닐계 수지, 폴리스틸렌 등의 스틸렌계 수지 등의 열가소성 수지 필름이 사용되며, 이들 중에서도 필름 제조 비용, 성형성 등의 점에서 폴리올레핀계 수지가 특히 바람직하게 사용된다. 또한, 수지층은 단층, 다층의 어떠한 층 구조를 갖는 것이어도 된다.
단열 용기(130)는 단열층(132)의 발포제의 발포 배율에 따라 전층 두께 및 전층 밀도가 다른 부위를 몸통부에 갖고 있으며, 상기 전층 두께 및 전층 밀도가 상기 몸통부의 상하 방향에 있어서 다르다.
단열 용기(130)는 단차(단부(段部))(130a, 130b)를 갖고 있으며, 이들 단차(130a, 130b)를 경계로 하여 그 몸통부의 전층 두께 및 전층 밀도가 다르고, 몸통부의 하측으로 진행됨에 따라 전층 두께가 두꺼워짐과 동시에 전층 밀도가 낮아지고 있다. 단차(130a)는 뜨거운 물의 주입 기준을 나타내는 것(눈금선)이며, 단차(130b)는 빈 상태의 상기 단열 용기를 겹쳐 쌓을 때의 단차(스택용 단차)이다. 이와 같이, 개구부에 가까운 부분에서는 발포제를 고밀도화시켜 강도를 높이고, 또한, 파지부가 되는 몸통부의 중앙 부분으로부터 바닥부에 걸쳐서는 발포제를 저밀도화시켜 높은 단열성을 부여할 수 있도록 되어 있다. 몸통부의 전층 두께의 변화에 따른 단차(130a, 130b)는 내층(133)에 형성되어 있다. 이와 같이 몸통부의 전층 두께의 변화에 따른 단차(130a, 130b)를 상기 내층(133)에 형성함으로써, 용기(130)의 외표면이 되는 외층(131)의 표면을 평활하게 형성할 수 있어, 양호한 인쇄 적성을 얻을 수 있도록 이루어져 있다.
단열 용기(130)는 박형의 용기로 한다는 관점에서, 특히, 단열성을 필요로 하는 부위에 있어서의 전층 두께(예를 들면, 도 8에 있어서의 두께(T21))가 0.8∼5mm인 것이 바람직하고, 1.3∼5mm인 것이 보다 바람직하며, 1.6∼4mm인 것이 가장 바람직하다.
단열 용기(130)에 있어서, 내층(133)에 있어서의, 적어도 단열 용기(130)의 내면이 되는 부분의 표면 평활성은 상기 수지층(135)에 사용되는 필름과의 밀착성 및 수지 필름의 핀 홀(pin hole) 발생 방지 등의 점에서, 후술하는 측정 방법으로 측정된 중심선 평균 거칠기(Ra) 및 최대 높이(Rmax)에 있어서, Ra가 1∼20㎛(JIS B 0601에 준거하여 측정된 값. 이하 동일), Rmax가 100㎛이하(JIS B 0601에 준거하여 측정된 값. 이하 동일)인 것이 바람직하며, Ra가 2∼10㎛, Rmax가 80㎛이하인 것이 보다 바람직하다.
단열 용기(130)에 있어서, 외층(131)에 있어서의, 적어도 단열 용기(130)의 외면이 되는 부분의 표면 평활성은 인쇄 적성을 양호하게 한다는 등의 점에서, 후술하는 측정 방법으로 측정된 중심선 평균 거칠기(Ra) 및 최대 높이(Rmax)에 있어 서, Ra가 1∼8㎛, Rmax가 60㎛이하인 것이 바람직하며, Ra가 2∼6㎛, Rmax가 50㎛이하인 것이 바람직하다.
이에 반하여, 외층(131)에 있어서의 단열층(132)과 접하는 부분은 외층(131)과 단열층(132)의 접촉 면적을 크게 하여 양자의 접합 강도를 높인다는 관점에서, 초조시에 있어서의 네트의 그물코를 성글게 하여 초조하고, 표면을 비교적 거칠게 다듬질하는 것이 바람직하다.
[표면의 평활성의 측정방법]
표면 거칠기의 측정에는 Surfcom 120A[(주)도쿄 세이미츠샤 제품]를 사용하고, 측정 조건은 컷오프(cut off) : 2.5mm, 측정 길이 : 10.00mm, 필터 : 2CR, 측정 배율 : 500, 경사보정 : 직선, 극성(極性) : 표준으로 하였다.
단열 용기(130)는 그 개구부(1300)의 둘레 가장자리에 단열층(132)을 개재하지 않고 내층(133) 및 외층(131)이 접합된 플랜지부(134)를 구비하고 있다. 이와 같이, 단열층(132)을 개재하지 않고 내층(133) 및 외층(131)을 접합함으로써, 플랜지부(134)를 박형이며 강고하게 할 수 있음과 동시에, 그 후의 가공을 용이하게 행할 수 있도록 이루어져 있다. 또한, 플랜지부(134)에 발포제가 존재하지 않기 때문에, 발포제를 잘못 삼킬 염려도 없다.
단열 용기(130)는 플랜지부(134)의 이면까지가 수지층(135)으로 덮여져 있다. 이에 따라, 내층 및 외층(133 및 131)의 접합단인 플랜지부(134)의 접합 단부로부터의 침수를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 접합 단부로부터의 용기의 손상을 방지할 수 있도록 되어 있다. 또한, 용기(130)에 입을 댔을 때의 플랜지부(134)의 입에 닿는 느낌을 양호하게 할 수 있도록 되어 있다.
다음으로, 단열 용기(130)의 제조방법에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
단열 용기(130)의 제조방법에 있어서는, 우선, 내층(133) 및 외층(131)을 개별적으로 초조한다. 각 층은 웅형과 자형으로 이루어지는 1세트의 제조틀을 사용하여 초조할 수 있다. 웅형에는 예를 들면, 하측으로 볼록하며 그 외면에 원하는 형상을 갖음과 동시에 상기 외면에 통하는 기액 유통로를 내부에 갖는 초지부와, 상기 초지부를 피복하는 소정의 메시 및 선직경을 갖는 수지제의 네트를 구비한 것을 사용한다. 이 초지시에 사용되는 웅형의 초지부는 내열ㆍ내식성 고무 등의 탄성체로 형성되어 있다. 이와 같이 탄성체로 형성된 초지부를 구비한 틀을 사용함으로써, 복잡한 표면 형상이나, 깊은 드로잉 부분을 갖는 성형체를 성형할 수 있다. 한편, 자형에는 상기 웅형의 초지부에 대응한 내면 형상을 갖는 오목 형상의 금속제의 틀을 사용한다. 또한, 탈수 외에, 건조도 행할 수 있는 점에서 자형에는 가열 수단을 구비한 것을 사용한다.
내층(133) 및 외층(131)은 예를 들면, 도 9a 및 도 9c에 나타내는 바와 같이, 각 층용의 슬러리를 가득 채운, 풀(P31) 내에 웅형(1320)을, 풀(P11) 내에 웅형(1330)을 침지한 후, 상기 기액 유통로(도시하지 않음)를 통하여 상기 슬러리를 흡인하고, 상기 네트(도시하지 않음)로 펄프 섬유를 초지함으로써, 각 웅형의 네트의 외표면에 습윤 상태로 초조된다.
각 층의 형성에 사용되는 슬러리는 펄프 섬유와 물만으로 이루어지는 것이 바람직하게 사용된다. 또한, 펄프 섬유와 물에 더하여 탤크나 카올리나이트 등의 무기물, 유리 섬유나 카본 섬유 등의 무기 섬유, 폴리올레핀 등의 열가소성 합성 수지의 분말 또는 섬유, 비목재 또는 식물질 섬유, 다당류 등의 성분을 함유하고 있어도 된다. 이들 성분의 배합량은 펄프 섬유 및 상기 성분의 합계량에 대하여 1∼70중량%, 특히 5∼50중량%인 것이 바람직하다.
상기 슬러리에는 펄프 섬유의 분산제, 성형 조제, 착색료, 착색 조제 등을 적절하게 첨가할 수 있다. 또한, 상기 슬러리에는 사이즈제, 안료, 정착제 등을 적절하게 첨가할 수 있다. 특히, 사이즈제를 첨가함으로써, 소정의 함수율까지 건조시킨 외층과, 습윤 상태의 내층을 일체화시키는 경우에, 외층에 내층의 수분을 흡수시키는 것을 방지할 수 있으며, 외층의 외표면에 얼룩 등의 외관 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 하여 웅형(1320)을 펄프 슬러리 내에 침지시킴으로써 초조된 내층(133)의 표면에는 펄프 섬유가 거친 상태로 존재하기 때문에, 그 후에 내층의 외표면을 발포제로 피복할 때에, 상기 발포제와 펄프 섬유가 서로 뒤얽히기 쉬워진다. 발포제로 피복할 때의 내층(133)의 함수율은 발포제와 펄프 섬유가 서로 뒤얽혀서 혼합층이 형성되기 쉽게 할 수 있다는 점에서 90∼60%인 것이 바람직하며, 85∼70%인 것이 보다 바람직하다.
외층(131)은 발포제를 효율적으로 발포시켜 단열층(132)을 형성할 수 있다는 관점에서, 내층과 포개기 전에 미리 건조시켜 고밀도화시킨다. 구체적으로는, 소정 시간의 초지 후, 웅형(1330)을 슬러리로부터 끌어올려, 도 9b에 나타내는 바와 같 이, 웅형(1330)에 대응하는 금속제의 자형(1331)에 맞댄다. 자형(1331)은 외층(131)의 외표면에 흔적을 남기지 않도록, 내면에 배기 구멍을 갖고 있지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하지만, 건조 시간의 단축을 바라는 경우에는 배기 구멍을 갖는 것을 사용할 수도 있다. 그리고, 웅형(1330)의 초지부로 습윤 상태의 외층(131)을 압압하여 탈수를 행하고, 또한 자형(1331)을 그 가열 수단(도시하지 않음)으로 가열하며, 외층(131)을 건조하여 고밀도화시킨다. 외층(131)의 탈수ㆍ건조시에는 웅형(1330)의 상기 기액 통로를 통해서 외층(131)의 수분(물 및 증기)을 흡인하여, 외부에 배출한다.
외층(131)의 탈수ㆍ건조시에 있어서의 압압력은 탈수 효율을 높여 고밀도화를 도모한다는 관점에서, 0.2∼3MPa인 것이 바람직하며, 0.3∼1.5MPa인 것이 보다 바람직하다.
또한, 외층(131)의 건조시에 있어서의 금형 온도(자형(1331)의 온도)는 건조에 의한 눌음 방지 및 건조 효율 등의 점에서, 150∼230℃인 것이 바람직하며, 170∼220℃인 것이 보다 바람직하다.
외층(131)의 탈수ㆍ건조후, 외층(131)을 웅형(1330)으로부터 자형(1331)에 건네준다. 건네주기 완료후는 웅형(1330)은 퇴피시킨다.
상술한 바와 같이 외층(131)을 고밀도화 등 하는 한편, 내층(133)의 외표면을 발포제로 피복한다. 발포제에 의한 피복은 예를 들면, 도 9d에 나타내는 바와 같이, 발포제를 포함하는 액(발포제의 분산액 또는 용해액)을 가득 채운 풀(P21)에 내층(133)을 초지한 웅형(1320)을 그대로 침지하여 상기 액을 내층(133)의 외표면 에 함침시킴으로써 행할 수 있다.
발포제의 양은 단열층을 상기 소정의 밀도 및 두께로 한다는 점, 제조 비용의 점에서, 단열 용기의 전체 중량에 대한 배합 비율이 1∼20중량%인 것이 바람직하며, 3∼10중량%인 것이 보다 바람직하다.
다음으로, 상기 단열층(132)이 내층(133)과 외층(131) 사이에 위치하도록 내층(133) 및 외층(131)을 포갠다. 즉, 도 9e에 나타내는 바와 같이, 자형(1331) 내에 배치된 탈수ㆍ건조후의 외층(131)의 상측으로부터, 발포제를 함침시킨 내층(133)을 포갠다. 이 때, 내층(133)은 웅형(1320)으로부터는 탈형하지 않고, 웅형(1320)을 그대로 자형(1331)에 맞댄다. 그리고, 웅형(1320)의 초지부로 습윤 상태의 내층(133)을 압압하여 탈수를 행하면서 내층(133) 및 외층(131)을 밀착시킨다. 그 후, 웅형(1321) 내의 기액 유통로를 통하여 압축 공기를 퍼지하고, 내층(133)을 웅형(1320)으로부터 자형(1331)에 건네준다. 내층(133)을 건네준 후, 웅형(1320)은 퇴피시킨다.
다음으로, 도 9f에 나타내는 바와 같이, 상기 단열 용기(130)의 단차(130a, 130b)를 경계로 하는 전층 두께 변화에 대응하는 소정의 클리어런스(C13)를 갖는 금속제의 웅형(1321)을 배치해서 자형(1331)과 맞대어 압압한다. 이 웅형(1321)은 웅형(1320)과 마찬가지로 기액 유통로(도시하지 않음)를 구비하고 있으며, 또한, 가열 수단(도시하지 않음)을 구비하고 있는 것이다. 그리고, 웅형(1321) 및 자형(1331)을 각각의 가열 수단으로 가열하고, 내층(133)에 함침시킨 발포제를 발포시켜 단열층(132)을 저밀도화시킨다. 이 때 내층(133)과 단열층(132) 사이에 펄 프와 발포제(단열재)가 혼합된 혼합층이 형성되어 양자가 고착되어 강고하게 일체화됨과 동시에, 단열층(132)과 외층(131)이 고착되어 용기 몸통부 및 바닥부가 전체로서 일체적으로 형성된다.
또한, 건조시의 압압력에 의해 플랜지부(134)가 접합되어 일체화된다. 플랜지부(134)의 접합에는 접착 강도를 높인다는 점에서, 접착제를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 식품 용기로서 전분 등의 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
건조중, 내층(133)의 수분은 수증기로서 웅형(1321)의 상기 기액 유통로를 통하여 외부에 배출된다. 건조시의 금형 온도는 발포 개시 온도 이상으로 하며, 또한 각 층에 눌음이 발생하지 않도록 함과 동시에, 건조 효율을 높게 유지한다는 관점에서, 140∼230℃인 것이 바람직하며, 170∼220℃인 것이 보다 바람직하다.
발포제가 소정의 발포 배율까지 발포되고, 내층(133)이 소정의 함수율까지 건조되었을 때에 가열ㆍ건조를 종료한다. 그리고, 웅형 및 자형(1321 및 1331)을 열어 형성된 단열 용기(반제품)를 탈형한다.
다음으로, 내층(133)의 내면 및 상기 플랜지부(134)의 접합 단부를 덮도록 상기 수지층(135)을 형성한다. 수지층(135)의 형성은 진공 성형 등의 정법에 의해 행할 수 있다. 진공 성형에 의한 경우에는, 예를 들면, 상기 제 3 실시형태(도 6a 및 도 6b참조)에 있어서와 동일하게 하여 수지층을 형성할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 단열 용기(130)는 내층(133)과 단열층(132) 사이에 펄프와 발포제가 혼재하는 혼합층이 형성되며, 상기 혼합층에 의해 내층(133) 및 단열층(132)이 고착되어 일체화되어 있기 때문에, 내층(133) 및 외층(131)의 평량을 높이지 않더라도 충분한 기계적 강도를 얻을 수 있으며, 박형이고 경량이며, 원하는 기계적 강도 및 단열성을 모두 갖는 우수한 용기이다. 특히, 내층(133)측에 혼합층이 형성되어 있기 때문에, 그 만큼 외층의 밀도를 높일 수 있으며, 강도, 인쇄 특성 및 표면성 등을 높일 수 있다.
또한, 단열 용기(130)는 표면이 평활하며, 내표면 및 외표면에 접합부 등이 없기 때문에, 인쇄 적성이 양호할 뿐만 아니라, 수지 필름의 밀착성도 양호하다.
또한, 발포제의 발포 배율에 따라 상기 전층 두께 및 전층 밀도가 상기 몸통부의 상하 방향에 있어서 다르며, 단열성을 그다지 필요로 하지 않는 플랜지부(134) 근방에서는 발포 배율을 억제하여 강도를 높게 하고 있고, 단열성을 필요로 하는 몸통부 중앙으로부터 바닥부까지에 걸쳐서는 발포 배율을 높게 하여 단열성을 높게 하고 있어, 필요한 부위에 단열성 및 강도를 갖는 우수한 용기이다.
본 발명은 상기 실시형태의 단열 용기(130)에 한정되지 않으며, 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 범위에서 변경이 가능하다.
본 발명의 단열 용기는 상기 실시형태의 단열 용기(130)에 있어서와 같이, 컵 형상의 용기인 경우에는, 발포제의 발포 배율에 따라 전층 두께 및 전체 밀도가 다른 부위를 몸통부(파지부)에 형성하는 것이 바람직하지만, 발포제의 발포 배율에 따라 전층 두께 및 전체 밀도가 다른 부위는 용기의 형상에 따라 적절하게 설정할 수 있으며, 예를 들면, 용기의 형상이 접시 형상의 용기인 경우에는, 몸통부 및 바닥부 등의 다른 부위에 형성할 수 있다. 또한, 몸통부에 스택을 형성하는 것이 바람직하지만, 스택은 필요에 따라 생략할 수도 있다.
또한, 본 발명의 단열 용기는 상기 실시형태의 단열 용기(130)에 있어서와 같이 내층과 단열층을 고착시키도록 내층측에 혼합층을 형성하는 것이 바람직하지만, 혼합층은 외층과 내층을 고착시키도록 외층측에 형성할 수도 있고, 또는 내층 및 외층과 단열층을 고착시키도록 양측에 형성할 수도 있다.
본 발명의 단열 용기는 상기 플랜지부를 구비한 용기 외에, 사발 형상의 용기, 병 형상의 용기, 접시 형상의 용기, 트레이 용기 등의 각종 형상의 용기에 적용할 수 있다는 것은 말할 것도 없다.
또한, 본 발명의 단열 용기는 단열성을 갖고 있으며, 표면에 결로(結露) 등이 발생하기 어렵기 때문에, 냉량한 음식품의 용기로서도 사용할 수 있다는 것은 말할 것도 없다.
또한, 내층의 외표면을 발포제로 피복하는 방법은 상술한 바와 같이 발포제를 함유하는 액에 내층의 외표면을 침지하여 상기 액을 내층의 외표면에 함침시킴으로써 행하는 것이 바람직하지만, 내층의 외표면에 상기 액을 스프레이 도포하는 등 하여 피복시킬 수도 있다.
도 10은 본 발명의 단열 용기의 제조장치에 있어서의 제 1 실시형태를 나타낸 것이다. 도 10에서 부호 1은 단열 용기의 제조장치(이하, 간단히 제조장치라고도 한다), P는 컴프레서(compressor), V는 부압원(負壓源)을 나타내고 있다.
제조장치(1)는 도 11에 나타내는 바와 같은, 펄프를 주체로 하여 개개로 형성된 외층(141) 및 내층(143)이 합체되어 그들 사이에 발포제의 발포에 의해 형성된 단열층(142)을 갖는 단열 용기(140)의 제조장치이다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 제조장치(1)는 복수의 외층용 코어 유닛(이하, 간단히 코어 유닛이라고도 한다)(2)과, 복수의 코어 유닛(2)을 주회(周回) 이송하는 코어 유닛의 이송 수단(3)과, 이송 수단(3)에 의해 이송되어 온 코어 유닛(2)을 사용하여 외층(141)을 형성하는 외층의 형성 스테이션(4)과, 복수의 내층용 코어 유닛(이하, 간단히 코어 유닛이라고도 한다)(5)과, 복수의 코어 유닛(5)을 주회 이송하는 코어 유닛의 이송 수단(6)과, 이송 수단(6)에 의해 이송되어 온 코어 유닛(5)을 사용하여 외표면에 발포제가 부착된 내층(143)을 형성하는 내층의 형성 스테이션(7)과, 외층의 형성 스테이션(4) 및 내층의 형성 스테이션(7)에서 형성된 외층(141)과 내층(143)을 합체시킨 후에 상기 발포제를 발포시켜 단열층(142)을 형성하는 합성체의 형성 스테이션(8)을 구비하고 있다.
코어 유닛(2)은 도 12에 나타내는 바와 같이, 제조하는 단열 용기의 외층을 4개 1번에 초지할 수 있도록 형성되어 있으며, 내부에 유체의 유통로(200)를 갖는 볼록 형상의 탄성체 코어(20)와, 유통로(200)에 연이어 통하는 연통로(連通路)(210)를 가지며 탄성체 코어(20)를 상측 방향 또는 하측 방향으로 볼록한 상태로 고정하는 대좌(臺座)(21)와, 탄성체 코어(20)의 표면을 피복하는 초지 네트(22)를 갖고 있다.
탄성체 코어(20)는 성형해야 할 성형체의 외형보다도 약간 작은 외형을 갖고 있으며, 그 플랜지보다 상측에 있어서의 초지부의 높이는 성형하는 성형체의 높이(깊이)보다도 크게 형성되어 있다. 탄성체 코어(20)는 압압에 의해 탄성 변형 가능한 재료로 구성되어 있다. 그와 같은 재료의 예로서는, 실리콘 고무, 우레탄 고무 등의 고무계 재료를 들 수 있다.
탄성체 코어(20)의 내부에 형성된 상기 유통로(200)는 주유통로(201) 및 주유통로(201)로부터 분기한 복수의 분기 유통로(202)로 구성되어 있다. 분기 유통로(202)는 탄성체 코어(20)의 외부로 향하여 방사상으로 형성되어 있다. 분기 유통로(202)의 한 개구단은 탄성체 코어(20)의 초지부의 외표면에 있어서 개구하고 있다. 초지부의 외표면에 있어서의 상기 개구단의 개구 면적의 비율은 후술하는 펄프 섬유를 주체로 하는 적층체로 이루어지는 성형체의 탈수 효율 및 상기 성형체를 압압한 경우에 있어서의 탄성체 코어의 강도 유지의 점에서 5∼40%인 것이 바람직하며, 5∼14%인 것이 보다 바람직하다. 또한 마찬가지로, 분기 유통로(202)의 개구단은 초지부의 외표면에 있어서 1㎠당 1∼4개, 특히 1∼2개 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 분기 유통로(202)는 탄성체 코어(20)가 압압에 의해 탄성 변형하더라도 유체의 통과가 방해되지 않을 정도의 크기의 단면을 갖고 있다.
대좌(21)는 탄성체 코어(20)가 상측 방향으로 볼록한 상태로 고정되는 오목부를 갖는 판 형상의 부재이다. 대좌(21)의 바닥부의 실질적인 중앙부에는 탄성체 코어(20)의 주유통로(201)에 연이어 통하는 상기 연통로(210)가 형성되어 있다. 대좌(21)의 외주(外周)의 사방에는 후술하는 그립핸드(grip hand)(314)의 폴(pawl)(315)(도 13참조) 및 반전 유닛(32)의 핀(323)(도 14참조)이 걸어맞춰지는 핀 구멍(211)이 형성되어 있다. 탄성체 코어(20)는 대좌(21) 위에 나사 고정에 의해 고정되어 있다.
초지 네트(22)는 탄성체 코어(20)의 탄성 변형에 추종하여 변형할 수 있는 신축 가능한 재료(예를 들면 합성 수지 섬유 네트)로 형성되어 있다. 초지 네트(22)는 펄프 슬러리 중의 수분은 통과시키지만 펄프 섬유는 통과시키지 않을 정도의 그물코를 갖는다. 이 그물코의 크기는 10∼80메시, 특히 30∼50메시인 것이 초지성 및 펄프 섬유의 막힘 방지 등의 점에서 바람직하다. 또한, 초지 네트(22)는 이것을 탄성체 코어(20)의 외표면에 밀착 피복시킨 상태에서의 평균 개공(開孔) 면적율이 10∼80%, 특히 20∼40%인 것이 흡수성, 통기성 및 강도의 점에서 바람직하다. 초지 네트(22)는 그 둘레 가장자리부를 탄성체 코어(20)와 대좌(21)의 틈에 끼워둠으로써 고정되어 있다.
코어 유닛(2)이 조립된 상태에 있어서는, 초지 네트(22), 유통로(200) 및 연통로(210)가 연이어 통하여, 코어 유닛(2)의 외부(초지면)로부터 내부로 통하는 유로가 형성된다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 코어 유닛(2)의 이송 수단(3)은 코어 유닛(2)을 외층의 형성 스테이션(4) 앞에 반송하는 컨베이어(30)와, 컨베이어(30)에 의해 반송된 코어 유닛(2)을 파지하여 외층의 형성 스테이션(4)에 이송하는 수평 트래버스(traverse)(31)와, 수평 트래버스(31)로부터 초지된 외층(141)과 함께 코어 유닛(2)을 받아 이들을 상하로 반전하는 반전 유닛(32)과, 반전된 코어 유닛의 방향 변환을 행하는 트랜스퍼 유닛(33)과, 트랜스퍼 유닛(33)과 연동(連動)하여 방향 변환된 코어 유닛(2)을 이송하는 컨베이어(34)와, 컨베이어(34)에 의해 이송된 코어 유닛(2)을 받아 이것을 상기 합성체의 형성 스테이션(8)에 이송하는 반송 유닛(35)과, 반송 유닛(35)에 있어서 외층(141)이 이형된 코어 유닛(2)을 컨베이어(30)에 반송하는 컨베이어(36)를 구비하고 있다.
컨베이어(30, 34, 36)에는 벨트 컨베이어, 롤러 컨베이어 등의 범용의 컨베이어를 특별히 제한없이 사용할 수 있다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 수평 트래버스(31)는 수평으로 지지된 샤프트(shaft)(310)의 축 방향(수평 방향)으로 이동 자유롭게 배치된 모터 구동의 트래버스(311)와, 이 트래버스(311)에 고정된 4개의 실린더 유닛(312)(이하, 이들을 도 13에 있어서의 좌측으로부터 실린더 유닛 312A∼312D라고 한다)을 주체로 하여 구성되어 있다.
도 13에 있어서의 좌측 3개의 실린더 유닛(312A∼312C)의 샤프트(313)의 내부에는 유통관로(3130)가 배치되어 있다. 이들 유통관로(3130)는 상단측에 있어서 각각 후술의 유통관로(401∼403)(도 10참조)와 통하고 있으며, 하단측에 있어서 후술의 그립핸드(314)를 통하여 상기 코어 유닛(2)의 연통로(210)에 통하고 있다. 각 실린더 유닛(312)의 샤프트(313)의 선단부에는 코어 유닛(2)을 그 대좌(21)의 외주면에 있어서 파지하는 그립핸드(314)가 배치되어 있다.
그립핸드(314)는 실린더 유닛에 의해 수평 방향으로 신축하는 2개의 로드(rod)의 선단부에 수평축 주위로 회동(回動) 자유로운 암(arm)을 갖고 있으며, 암의 하단부에는 코어 유닛(2)의 상기 핀 구멍(211)에 걸어맞춤하는 폴(315)을 갖고 있다. 그리고, 실린더 유닛(312)에 의해 그립핸드(314)를 승강시키고, 상기 그립핸드(314)에 의해 코어 유닛(2)을 그 볼록 형상부가 하측을 향하도록 파지할 수 있도록 되어 있다.
상기 3개의 실린더 유닛(312A∼312C)의 그립핸드(314)의 베이스부에는 샤프트(313) 내부에 배치된 상기 유통관로(3130)와 코어 유닛(2)의 연통로(210)를 연이어 통하는 연통로(3140)가 형성되어 있으며, 상기 그립핸드(314)에 의해 코어 유닛(2)을 파지한 상태에서는, 샤프트(313) 내부에 배치된 상기 유통관로(3130), 그립핸드(314)의 베이스부의 연통로(3140) 및 코어 유닛(2)의 상기 연통로(210)가 액밀(液密)하게 접속되어 유로가 형성되도록 되어 있다. 그리고, 유통관로(401∼403)를 통하여 코어 유닛(2)의 세정시에 있어서의 압축 공기의 공급, 외층의 초지시에 있어서의 슬러리중의 액체분의 배출 및 외층(141)의 탈수시에 있어서의 압축 공기의 공급을 행할 수 있도록 되어 있다.
본 실시형태에서는, 후술하는 세정조(470), 펄프 슬러리의 저류조(400) 및 탈수틀(410)의 상측이며, 실린더 유닛(312A∼312C)에 있어서의 그립핸드(314)의 승강에 맞춘 소정 위치에, 트래버스(311)의 이동 방향에 대하여 평행하게 3세트의 실린더 유닛(316)이 프레임(도시하지 않음)에 고정되어 있다. 이들 실린더 유닛(316)은 상기 각 실린더 유닛(312A∼312D)과 연동하여, 인접하는 실린더 유닛(312) 사이에 있어서 코어 유닛(2)을 건네줄 때에, 상기 코어 유닛(2)을 대기시키는 유지 수단이다. 즉, 도 13에 있어서의 좌단의 1세트의 실린더 유닛(316)은 좌단의 실린더 유닛(312A)에 의해 컨베이어(30)로부터 이송되어 세정조(470) 내에서 세정된 코어 유닛(2)을 일단 유지하고, 이것을 좌측으로부터 2번째의 실린더 유닛(312B)의 그립핸드(314)가 파지할 때까지 대기시키는 것이다. 중앙의 1세트의 실린더 유닛(316)은 좌측으로부터 2번째의 실린더 유닛(312B)에 의해 저류조(400)에 침지되어 외층(141)이 초지된 코어 유닛(2)을 일단 유지하고, 이것을 좌측으로부터 3번째의 실린더 유닛(312C)의 그립핸드(314)가 파지할 때까지 대기시키는 것이다. 우단의 1세트의 실린더 유닛(316)은 좌측으로부터 3번째의 실린더 유닛(312C)에 의해 탈수틀(410)에 맞대어져서 탈수된 코어 유닛(2)을 일단 유지하고, 이것을 우단의 실린더 유닛(312D)의 그립핸드(314)가 파지할 때까지 대기시키는 것이다. 이와 같이, 각 실린더 유닛(312A∼312D) 및 각 실린더 유닛(316)을 연동시켜, 세정조(470), 펄프 슬러리의 저류조(400), 탈수틀(410)의 상측에 있어서, 이들 조(槽) 및 틀에서 처리를 마친 코어 유닛(2)을 일단 유지하여 대기시킴으로써, 순차 이송되어 온 코어 유닛(2)의 건네주기를 인접하는 실린더 유닛(312) 사이에 있어서 스무스하게 행할 수 있도록 되어 있을 뿐만 아니라, 세정 직후나 초지 직후에 있어서의 코어 유닛(2)으로부터의 물방울이 있는 경우에도 그 물을 각 조에서 받을 수 있도록 되어 있다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 상기 반전 유닛(32)은 소정 간격을 두고 수직으로 지지된 한쌍의 실린더 유닛(320)을 구비하고 있다. 이들 실린더 유닛(320)의 샤프트의 선단부에는 로터리 액츄에이터(321)가 서로 대향하도록 장착되어 있으며, 이들 로터리 액츄에이터(321)의 선단에 쇼트 스트로크 실린더(short stroke cylinder)(322)가 장착되고, 그 샤프트의 선단부에 핀(323)이 장착되어 있다. 그리고, 도 13에 있어서의 우단의 실린더 유닛(312D)의 그립핸드(314)에 의한 파지 상태에 있어서, 이 핀(323)을 코어 유닛(2)의 상기 핀 구멍(211)에 걸어맞추게 하고, 그립핸드(314)에 의한 상기 코어 유닛(2)의 파지를 해제한 후에, 로터리 액츄에이 터(321)를 회전시킴으로써, 코어 유닛(2)을 상하로 반전할 수 있도록 되어 있다. 그 후 실린더 유닛(320)을 작동시켜 코어 유닛(2)을 도 14의 가상선의 위치에 하강시키고, 코어 유닛(2)을 후술하는 서비스 테이블(332)상에 탑재하며, 핀(323)의 걸어맞춤을 해제함으로써, 건네주기가 완료되도록 되어 있다.
도 15에 나타내는 바와 같이, 트랜스퍼 유닛(33)은 상기 반전 유닛(32)에 의해 상하로 반전된 코어 유닛(2)의 이송 방향을 직각으로 방향 변환하는 것으로, 수평으로 지지된 샤프트(330)의 축을 따라 이동 자유로운 모터 구동의 트래버스(331)와, 트래버스(331)상에 고정된 서비스 테이블(332)을 주체로 하여 구성되어 있다. 서비스 테이블(332)은 그 상면부에 복수의 구동 롤러(333)를 구비하고 있으며, 상기 컨베이어(34)와 연동하여 코어 유닛(2)의 이송 방향을 직각으로 방향 변환하여 후술의 반송 유닛(35)에 반송할 수 있도록 되어 있다.
도 16에 나타내는 바와 같이, 반송 유닛(35)은 4개의 가이드 샤프트(350)와, 이들 가이드 샤프트(350)를 그 상하 양단부에 있어서 소정 간격을 두고 4모퉁이에서 수직으로 지지하는 톱 플레이트(top plate)(351) 및 베이스 플레이트(base plate)(352)와, 이들 톱 플레이트(351)와 베이스 플레이트(352) 사이에서 가이드 샤프트(350)를 따라 상하 이동 자유롭게 배치된 작동 플레이트(353)를 구비하고 있다.
톱 플레이트(351)의 중앙부에는 상하 방향으로 관통하는 나사 구멍이 형성되어 있으며, 이 나사 구멍에는 나사산을 갖는 푸시 로드(push rod)(354)가 나사식으로 부착되어 있다. 푸시 로드(354)의 하단부에는, 상기 작동 플레이트(353)가 고정 되어 있으며, 푸시 로드(354)의 상단부에는 원반 형상의 헤드(head)(355)가 고정되어 있다. 톱 플레이트(351)의 하면부에는 로크 링(lock ring)(356)이 배치되어 있다. 이 로크 링(356)은 구동 수단(3560)에 의해 수평 이동 자유롭게 배치된 복수의 분할 너트(3561)가 조합되어 푸시 로드(354)의 나사산에 대응하는 너트를 구성하도록 형성되어 있다. 그리고, 구동 수단(3560)에 의해 분할 너트(3561)를 끼워서 푸시 로드(354)의 나사산에 나사 결합시킴으로써, 상기 푸시 로드(354)의 회전을 로크(lock)할 수 있도록 되어 있다.
이와 같이 구성된 반송 유닛(35)은 헤드(355)를 회전시킴으로써, 푸시 로드(354)를 축방향으로 상하 이동시켜 작동 플레이트(353)를 승강하고, 로크 링(356)으로 푸시 로드(354)의 회전을 로크함으로써, 소정의 가압력을 유지한 상태에서, 코어 유닛(2)과 후술하는 건조틀(421)(도 17참조)을 맞댈 수 있도록 되어 있다.
베이스 플레이트(352)의 상면에는 코어 유닛(2)(또는 코어 유닛(5)) 및 후술하는 합성체용 코어 유닛(820)의 탑재대(357)가 배치되어 있으며, 이 탑재대(357)에는 이들 각 코어 유닛을 그 양측으로부터 사이에 끼워서 지지하여 위치 결정하기 위한 위치 결정 실린더 유닛(358)이 배치되어 있다. 또한, 탑재대(357)의 내부에는 코어 유닛(2)(또는 코어 유닛(5))의 상기 연통로(210)와 외부를 연이어 통하는 유통로(3570)가 형성되어 있으며, 외층(141)(또는 합성체(14))의 건조시에 있어서의 증기의 배출이 가능하도록 되어 있다.
작동 플레이트(353)의 하면 중앙부에는 후술하는 건조틀(421)이 배치되어 있 으며, 탑재대(357)의 소정 위치에 위치 결정된 코어 유닛(2)과 상기 건조틀(421)을 맞대는 것이 가능하도록 되어 있다.
반송 유닛(35)은 베이스 플레이트(352)의 하단 중앙부에 있어서, 견인용의 무단(無端) 체인(359)에 연결되어 있다. 이 무단 체인(359)은 소정 간격을 두고 배치된 2개의 기어(gear)(도시하지 않음)에 권회(卷回)되어 있으며, 한쪽의 기어를 구동 모터(도시하지 않음)로 회전시킴으로써, 무단 체인(359)을 구동시켜 반송 유닛(35)을 긴원 궤도로 주회할 수 있도록 되어 있다. 무단 체인(359)의 양측에는 베이스 플레이트(352)의 하면에 접촉하도록 수평축 주위로 회전 자유로운 롤러(R1)가 배치되어 있으며, 또한, 베이스 플레이트(352)의 양 측방에는 베이스 플레이트(352)의 측면에 접촉하도록 연직축 주위로 회전 자유로운 가이드 롤러(R2)가 배치되어 있다. 그리고, 이들 롤러(R1) 및 가이드 롤러(R2)에 의해, 반송 유닛(35)이 무단 체인(359)의 주회 궤도에 맞춰 스무스하게 또한 안정적으로 주회할 수 있도록 되어 있다.
또한, 반송 유닛(35)에 있어서의 베이스 플레이트(352)의 하면부의 폭 방향 양단에 수평축 주위로 회전 자유로운 롤러를 각각 배치함과 동시에, 베이스 플레이트(352)의 양 측면부에 연직축 주위로 회전 자유로운 롤러를 각각 배치하고, 또한 상기 무단 체인(359)의 긴원 궤도에 대응하도록 이들 각 롤러의 궤도 레일을 배치함으로써, 반송 유닛(35)이 무단 체인(359)의 주회 궤도에 맞춰 스무스하게 또한 안정적으로 주회할 수 있도록 할 수도 있다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 컨베이어(36)의 중간부에는 코어 유닛(2)을 상하로 반전하는 반전 유닛(360)이 배치되어 있으며, 탄성체 코어(20)가 위로 향한 상태로 반송되어 온 코어 유닛(2)을 탄성체 코어(20)가 아래로 향한 상태로 반전하여 반송할 수 있도록 되어 있다. 반전 유닛(360)의 구성은 상기 반전 유닛(32)과 동일한 구성이므로, 그 설명은 생략한다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 상기 외층의 형성 스테이션(4)은 코어 유닛(2)을 침지하여 그 개개의 표면에 외층(141)을 초지하는 초지 수단(40)과, 초지된 외층(141)을 탈수하는 외층의 탈수 수단(41)과, 탈수된 외층(141)을 건조하는 외층의 건조 수단(42)과, 코어 유닛(2)과 후술하는 건조틀(421) 사이에서 외층(141)을 끼워 지지시키는 가압 유닛(43)과, 건조된 외층(141)을 코어 유닛(2)으로부터 이형하는 외층의 이형 수단(44)을 갖고 있다.
초지 수단(40)은 도 13에 나타내는 바와 같이, 펄프 슬러리를 가득 채운 펄프 슬러리의 저류조(400)와, 코어 유닛(2)에 있어서의 상기 연통로(210)에 통하는 유통관로(401)(도 10참조)를 갖고 있다. 유통관로(401)의 다른 단부는 펄프 슬러리중의 액체분을 흡인 배출하는 부압원(V)에 통하고 있다.
탈수 수단(41)은 도 13에 나타내는 바와 같이, 상기 코어 유닛(2)에 대응하는 오목부를 갖는 중공의 탈수틀(410)과, 탈수틀(410)의 바닥면부에 접속된 흡인관로(411)를 구비하고 있다.
탈수틀(410)의 바닥면부에는 배수구(도시하지 않음)가 형성되어 있으며, 상기 오목부에는 외부와 내부를 연이어 통하는 연통로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 탈수틀(410)의 측면부에는 실린더 유닛(412)이 장착되어 있으며, 그 샤프트의 선단부에는 수평축 주위로 회동하는 로크 폴(lock pawl)(413)이 형성되어 있다.
흡인관로(411)의 한 단부는 상기 배수구에 접속되어 있으며, 다른 단부는 부압원(도시하지 않음)에 통하고 있다. 그리고, 상기 실린더 유닛(312)으로 코어 유닛(2)을 하강시켜 탈수틀(410)과 맞대고, 탄성체 코어(20)로 외층(141)의 외면 형상을 탈수틀(410)의 오목부 내면 형상에 추종시켜 변형시킨 후에, 로크 폴(413)을 작동시켜 코어 유닛(2)과 탈수틀(410)을 소정의 가압 상태로 소정 시간 유지하고, 초지된 외층(141)에 컴프레서(P)에 통하는 유통관로(402) 및 유통관로(3130)를 통하여 압축 공기를 공급하는 한편, 흡인관로(411)를 통하여 물을 배출함으로써, 외층(141)을 소정의 함수율이 될 때까지 탈수할 수 있도록 되어 있다.
도 16에 나타내는 바와 같이, 상기 건조 수단(42)은 반송 유닛(35)에 있어서의 작동 플레이트(353)의 하면측에 장착된 히터 플레이트(420)와, 히터 플레이트(420)의 하측에 장착된 건조틀(421)을 갖고 있다.
건조틀(421)은 코어 유닛(2)에 대응하는 오목부를 갖고 있으며, 그 내부에는 외부에 통하는 유통로(4210)(도 19b참조)가 형성되어 있다. 이 유통로(4210)에는 전환 콕(cock)(도시하지 않음)을 통하여 부압원 및 컴프레서(모두 도시하지 않음)에 각각 통하는 유통관로(422)가 접속되어 있다. 그리고, 이 유통관로(422)의 유통 경로를 전환 콕에 의해 부압 경로로 전환함으로써, 건조틀(421)의 유통로를 통하여 증기의 배출을 할 수 있도록 되어 있다.
본 실시형태에서는, 외층의 건조틀(421)은 후술하는 합성체(14)의 성형틀, 합성체(14)의 건조틀로서 공유되어 있으며, 상기 전환 콕을 전환하여, 유통관로(422) 및 상기 부압원 또는 상기 컴프레서를 포함하는 유통 경로를, 부압 경로 또는 가압 경로로 전환함으로써, 코어 유닛(2, 5)으로부터의 외층(141) 또는 합성체(14)의 이형시에는 상기 건조틀(421)에의 외층(141) 및 합성체(14)의 흡착, 또는 합성체(14)의 이형시에는 합성체(14)를 향한 압축 공기의 공급을 각각 행할 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 부압원 및 상기 컴프레서는 반송 유닛(35)의 주회 궤도의 내측에 배치되어 있으며, 각 반송 유닛(35)은 유통관로(422)가 접속된 상태로 주회하도록 이루어져 있다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 가압 유닛(43)은 반송 유닛(35)의 상기 헤드(355)를 회전시켜 건조틀(421)을 하강시키는 실린더 유닛(430)과, 베이스 플레이트(352)에 접촉하여 하중을 받는 대좌(431)를 구비하고 있다.
도 18에 나타내는 바와 같이, 외층의 이형 수단(44)은 반송 유닛(35)으로 전술하는 가압 유닛(43)에 의해 가압 상태로 이송되어 온 외층(141)을 건조틀(421)측에 흡착시켜 상기 외층(141)을 코어 유닛(2)으로부터 이형시키는 설비이며, 외층(141)을 건조틀(421)에 흡착시키기 위한 상기 유통관로(422) 및 이것에 통하는 상기 부압원을 포함하는 부압 경로와, 상기 건조틀의 반송 유닛(35)에 있어서의 상기 헤드(355)를 회전시켜 건조틀(421)을 상승시키는 실린더 유닛(440)과, 코어 유닛(2)만을 반송 유닛(35)으로부터 밀어내는 실린더 유닛(441)을 구비하고 있다. 실린더 유닛(441)의 샤프트의 선단부에는 코어 유닛(2)을 컨베이어(36)상으로 밀어내는 스크레이퍼(442)가 장착되어 있다. 그리고, 건조틀(421)의 상승시에는 상기 유통관로(422)를 통하여 외층(141)을 건조틀(421)측에 부압 흡착하고, 서압(徐壓)에 의해 탄성 복원한 탄성체 코어(20)와 외층(141)을 이간시키며, 건조틀(421)이 소정의 높이까지 상승했을 때에, 실린더 유닛(441)을 작동시켜 스크레이퍼(422)에 의해 코어 유닛(2)만을 컨베이어(36)상으로 밀어내도록 되어 있다.
본 실시형태에서는, 외층의 형성 스테이션(4)은 도 19에 나타내는 바와 같이, 건조틀(421)측에 흡인 부착된 외층(141)의 플랜지 부분(110)에 접착제를 부착시키는 접착제의 부착 수단(46)을 구비하고 있다.
접착제의 부착 수단(46)은 접착제를 가득 채운 팬(pan)(460)과, 팬(460) 내의 접착제를 외층(141)의 플랜지 부분(110)에 전사(轉寫)시키는 전사 수단(461)을 구비하고 있다. 팬(460) 내부에는 접착제에 침지되어 이것을 흡수하는 제 1 롤러(462)와, 제 1 롤러(462)와 연동하여 그 흡수한 접착제를 흡수하면서 회전하는 제 2 롤러(463)가 수평축 주위로 회전 자유롭게 배치되어 있다. 전사 수단(461)은 수평으로 지지된 실린더 유닛(464)과, 그 샤프트의 선단부에 있어서 수평축 주위로 회전 자유롭게 지지된 전사 롤러(465)를 구비하고 있다. 전사 롤러(465)는 샤프트의 신축시에 제 2 롤러(463)에 접촉하여 서로 회전하는 높이에 배치되어 있으며, 이 양자의 회전시에 접착제가 전사 롤러(465)의 표면에 부착하도록 되어 있다. 그리고, 실린더 유닛(464)의 샤프트를 신장시켜, 전사 롤러(465)를 외층(141)의 플랜지부(110)에 접촉시켜 회전시킴으로써, 상기 플랜지부(110)의 표면에 접착제를 전사할 수 있도록 되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 외층의 형성 스테이션(4)은 도 13에 나타내는 바와 같이, 상기 초지 수단(40)의 앞에 코어 유닛(2)의 세정 수단(47)을 갖고 있다.
세정 수단(47)은 도 13에 나타내는 바와 같이, 세정액을 가득 채운 세정조(470)를 구비하고 있다. 그리고, 상기 펄프 슬러리의 저류조(400)에 코어 유닛(2)을 침지하기 전에, 세정조(470) 내에 상기 코어 유닛(2)을 침지하면서, 컴프레서(P)에 통하는 유통관로(403)(도 10참조)를 통하여 압축 공기를 세정액 내에 퍼지(purge)함으로써, 코어 유닛(2)에 있어서의 초지 네트(22)의 세정을 행하여, 초지 네트(22)를 초지전에 있어서 막힘이 없는 상태로 할 수 있도록 되어 있다.
도 10에 나타내는 내층용 코어 유닛(5)은 코어 유닛(2)에 있어서의 탄성체 코어(20)와 형상이 다른 것 이외에는 상기 코어 유닛(2)과 동일한 구성을 갖고 있다. 따라서, 도 12에 있어서의 양자의 대응 부분에 부호(괄호안)를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 코어 유닛(5)의 이송 수단(6)은 코어 유닛(5)을 내층의 형성 스테이션(7) 앞에 반송하는 컨베이어(60)와, 컨베이어(60)에 의해 반송된 코어 유닛(5)을 파지하여 내층의 형성 스테이션(7)에 이송하는 수평 트래버스(61)와, 수평 트래버스(61)로부터 내층(143)과 함께 코어 유닛(5)을 받아 이들을 상하로 반전하는 반전 유닛(62)과, 반전된 코어 유닛(5)의 방향 변환을 행하는 트랜스퍼 유닛(63)과, 방향 변환된 코어 유닛(5)을 상기 반송 유닛(35)에 이재(移載)하는 컨베이어(64)와, 코어 유닛(5)을 트랜스퍼 유닛(63)으로부터 후술하는 컨베이어(66)에 이재하는 컨베이어(65)를 구비하고 있다.
도 20에 나타내는 바와 같이, 수평 트래버스(61)는 수평으로 지지된 샤프트(610)의 축방향(수평 방향)으로 이동 자유롭게 배치된 모터 구동의 트래버스(611)와, 이 트래버스(611)에 고정된 4개의 실린더 유닛(612)(이하, 이들을 좌측으로부터 실린더 유닛 612A∼612D라고 한다)을 주체로 하여 구성되어 있다.
도 20에 있어서의 좌측 3개의 실린더 유닛(612A∼612C)의 샤프트(613)의 내부에는, 유통관로(6130)가 배치되어 있다. 이들 유통관로(6130)는 상단측에 있어서 각각 후술하는 유통관로(701∼703)(도 10참조)와 통하고 있으며, 하단측에 있어서 후술하는 그립핸드(614)를 통하여 상기 코어 유닛(5)의 연통로(510)(도 12참조)에 통하고 있다. 각 실린더 유닛(612)의 샤프트(613)의 선단부에는 코어 유닛(5)을 그 대좌(51)의 외주면에 있어서 파지하는 그립핸드(614)가 배치되어 있다.
그립핸드(614)는 실린더 유닛에 의해 수평 방향으로 신축하는 2개의 로드의 선단부에 수평축 주위로 회동 자유로운 암을 갖고 있으며, 암의 하단부에는 코어 유닛(5)의 핀 구멍(511)에 걸어맞춤하는 폴(615)을 갖고 있다. 그리고, 각 실린더 유닛(612)에 의해 그립핸드(614)를 승강시키고, 상기 그립핸드(614)에 의해 코어 유닛(5)을 그 볼록 형상부가 하측을 향하도록 파지할 수 있도록 되어 있다.
상기 3개의 실린더 유닛(612A∼612C)의 그립핸드(614)의 베이스부에는 샤프트(613) 내부에 배치된 상기 유통관로(6130)와 코어 유닛(5)의 연통로(510)를 연이어 통하는 연통로(6140)가 형성되어 있으며, 상기 그립핸드(614)에 의해 코어 유닛(5)을 파지한 상태에서는, 샤프트(613) 내부에 배치된 상기 유통관로(6130), 그립핸드(614)의 베이스부의 연통로(6140) 및 코어 유닛(5)의 상기 연통로(510)가 기·액밀하게 접속되어 유로가 형성되도록 되어 있다. 그리고, 유통관로(701∼703)를 통하여, 코어 유닛(5)의 세정시에 있어서의 압축 공기의 공급, 내층(143)의 초 지시에 있어서의 슬러리중의 액체분의 배출 및 발포제를 부착시킬 때에 있어서의 수분의 배출을 행할 수 있도록 되어 있다.
본 실시형태에서는, 후술하는 세정조(720), 펄프 슬러리의 저류조(700), 및 용액 저류조(710)의 상측이며, 실린더 유닛(612)에 있어서의 샤프트(613)의 길이 방향의 소정 위치에, 트래버스(611)의 이동 방향에 대하여 평행하게 3세트의 실린더 유닛(616)이 프레임(도시하지 않음)에 고정되어 있다. 이들 실린더 유닛(616)은 각 실린더 유닛(612A∼612D)과 연동하여, 인접하는 실린더 유닛(612) 사이에 있어서 코어 유닛(5)을 건네줄 때에, 상기 코어 유닛(5)을 대기시키는 유지 수단이다. 즉, 도 20에 있어서의 좌단의 1세트의 실린더 유닛(616)은 좌단의 실린더 유닛(612A)에 의해 컨베이어(60)로부터 이송되어 세정조(720) 내에서 세정된 코어 유닛(5)을 일단 유지하고, 이것을 좌측으로부터 2번째의 실린더 유닛(612B)의 그립핸드(614)가 파지할 때까지 대기시키는 것이다. 중앙의 1세트의 실린더 유닛(616)은 좌측으로부터 2번째의 실린더 유닛(612B)에 의해 저류조(700)에 침지되어 내층(143)이 초지된 코어 유닛(5)을 일단 유지하고, 이것을 좌측으로부터 3번째의 실린더 유닛(612C)의 그립핸드(614)가 파지할 때까지 대기시키는 것이다. 우단의 1세트의 실린더 유닛(616)은 좌측으로부터 3번째의 실린더 유닛(612C)에 의해 저류조(710)에 침지된 코어 유닛(5)을 일단 유지하고, 이것을 우단의 실린더 유닛(612D)의 그립핸드(614)가 파지할 때까지 대기시키는 것이다. 이와 같이, 각 실린더 유닛(612A∼612D) 및 실린더 유닛(616)을 연동시켜, 세정조(720), 펄프 슬러리의 저류조(700), 발포제 수용액의 저류조(710)의 상측에 있어서, 이들 조(槽)에서 처리를 마친 코어 유닛(5)을 일단 유지하여 대기시킴으로써, 순차 이송되어 온 코어 유닛(5)의 건네주기를 인접하는 실린더(612) 사이에 있어서 스무스하게 행할 수 있도록 되어 있을 뿐만 아니라, 세정, 초지, 또는 발포제의 부착 직후에 있어서의 코어 유닛(5)으로부터의 물방울이 있는 경우에도 그 물을 각 조에서 받을 수 있도록 되어 있다.
반전 유닛(62)의 구성은 상기 반전 유닛(32)과 동일한 구성이므로 그 설명은 생략한다. 컨베이어(60, 64, 65)는 상기 동일한 범용 컨베이어를 사용할 수 있으나, 컨베이어(64)는 정역(正逆) 구동이 가능하게 형성되어 있다. 또한, 트랜스퍼 유닛(63)은 서비스 테이블의 구동 롤러가 정역 구동이 가능하게 형성되어 있는 것 이외에는, 상기 트랜스퍼 유닛(33)과 동일한 구성이므로, 그 설명은 생략한다.
코어 유닛(5)의 이송 수단(6)은 도 10에 나타내는 바와 같이, 합성체(14)가 이형된 코어 유닛(5)을 내층의 형성 스테이션(7) 앞의 컨베이어(60)에 반송하는 코어 유닛(2)의 컨베이어(66)를 구비하고 있다. 컨베이어(66)는 상기 동일한 범용의 컨베이어로 구성할 수 있다. 컨베이어(66)의 중간부에는 코어 유닛(5)을 상하로 반전하는 반전 유닛(660)이 배치되어 있으며, 탄성체 코어(50)가 위로 향한 상태로 반송되어 온 코어 유닛(5)을 탄성체 코어(50)가 아래로 향한 상태로 반전하여 반송할 수 있도록 되어 있다. 반전 유닛(660)의 구성은 상기 반전 유닛(32)과 동일한 구성이므로, 그 설명은 생략한다.
상기 내층의 형성 스테이션(7)은 도 10에 나타내는 바와 같이, 코어 유닛(5)을 침지하여 그 개개의 표면에 내층을 초지하는 내층의 초지 수단(70)과, 초지된 내층의 외표면에 발포제를 부착시키는 발포제의 부착 수단(71)을 갖고 있다.
초지 수단(70)은 도 20에 나타내는 바와 같이, 펄프 슬러리의 저류조(700)와, 코어 유닛(5)에 있어서의 연통로에 통하는 펄프 슬러리중의 액체분의 유통관로(701)(도 10참조)를 갖고 있다. 유통관로(701)의 다른 단부는 액체분을 흡인 배출하는 부압원(V)에 통하고 있다.
발포제의 부착 수단(71)은 도 20에 나타내는 바와 같이, 발포제의 수용액의 저류조(710)를 갖고 있으며, 이 저류조(710)에 코어 유닛(5)을 침지하여 부압원(V)에 통하는 유통관로(702)(도 10참조)를 통하여 상기 수용액을 흡인함으로써, 내층(143)의 외표면에 발포제를 부착할 수 있도록 되어 있다.
내층의 형성 스테이션(7)은 도 20에 나타내는 바와 같이, 저류조(700)의 앞에 코어 유닛(5)의 세정 수단(72)을 갖고 있다.
세정 수단(72)은 세정액을 가득 채운 세정조(720)를 구비하고 있다. 그리고, 상기 펄프 슬러리의 저류조(700)에 코어 유닛(5)을 침지하기 전에, 세정조(720) 내에 상기 코어 유닛(5)을 침지하면서, 컴프레서(P)에 통하는 공급관로(703)(도 13참조)를 통하여 세정액중에 압축 공기를 퍼지함으로써, 코어 유닛(5)의 초지 네트(52)의 세정을 행하여, 초지 네트(52)를 초지전에 있어서 막힘이 없는 상태로 할 수 있도록 되어 있다.
상기 합성체의 형성 스테이션(8)은 도 21에 나타내는 바와 같이, 코어 유닛(2)으로부터 이형된 상기 외층(141)과 발포제가 부착된 상기 내층(143)을 코어 유닛(5)과 함께 합체시키는 합성체의 성형 수단(80)과, 코어 유닛(5)으로부터 합성 체(14)를 이형하는 합성체(14)의 이형 수단(81)과, 합성체(14)를 건조하는 합성체의 건조 수단(82)을 갖고 있다.
합성체의 성형 수단(80)은 상기 코어 유닛(5)에 대응하는 오목부를 갖는 성형틀(800)과, 성형틀(800)과 코어 유닛(5)을 소정의 압력으로 가압하는 가압 유닛(801)을 구비하고 있다. 성형틀(800)은 본 실시형태에서는 상기 건조틀(421)로 구성되어 있다.
가압 유닛(801)은 반송 유닛(35)의 상기 헤드(355)를 회전시켜 건조틀(421)을 하강시키는 실린더 유닛(802)과, 베이스 플레이트(352)에 접촉하여 하중을 받는 대좌(803)를 구비하고 있다.
합성체의 이형 수단(81)은 상기 성형 수단(80)에 의해 성형된 합성체(14)를 건조틀(421)측에 흡착시켜 상기 합성체(14)를 코어 유닛(5)으로부터 이형시키는 설비이며, 건조틀(421)에 합성체(14)를 흡착시키는 상기 유통관로(422) 및 이것에 통하는 상기 부압원을 포함하는 상기 부압 경로(도시하지 않음)와, 반송 유닛(35)의 상기 헤드(355)를 회전시켜 건조틀(421)(성형틀)을 상승시키는 실린더 유닛(810)과, 코어 유닛(5)만을 반송 유닛(35)으로부터 밀어내는 실린더 유닛(811)을 구비하고 있다. 성형틀을 상승시키는 실린더 유닛은 본 실시형태에서는 상기 가압 유닛(801)의 상기 실린더 유닛(802)으로 구성되어 있다.
실린더 유닛(811)의 샤프트의 선단부에는 코어 유닛(5)을 밀어내는 스크레이퍼(812)가 장착되어 있다. 그리고, 건조틀(421)의 상승시에는, 상기 유통관로(422) 및 상기 부압원을 포함하는 상기 부압 경로를 통하여 합성체(14)를 건조틀(421)측 에 부압 흡착하여 서압(徐壓)에 의해 탄성 복원한 탄성체 코어(50)와 합성체(14)를 이간하고, 건조틀(421)이 소정의 높이까지 상승했을 때에, 실린더 유닛(811)을 작동하여 스크레이퍼(812)에 의해 코어 유닛(5)만을 후술하는 컨베이어(64)상으로 밀어내도록 되어 있다.
상기 건조 수단(82)은 도 22에 나타내는 바와 같이, 볼록 형상의 강성(剛性) 코어를 갖는 합성체용 코어 유닛(이하, 간단히 코어 유닛이라고도 한다)(820)과, 코어 유닛(820)에 대응하는 오목 형상의 건조틀(821)과, 코어 유닛(820)과 건조틀(821)을 소정의 압력으로 맞대기 위한 가압 유닛(822)을 구비하고 있다.
코어 유닛(820)은 건조전의 상기 합성체(14)를 수용했을 때에 상기 내층(143)의 내면과의 사이에 소정의 클리어런스가 형성되도록, 그 볼록부의 외주면에 단차가 형성되어 있다. 또한, 코어 유닛(820)의 내부에는 상기 코어 유닛(2, 5)에 있어서와 마찬가지로, 그 내부에 유통로 및 연통로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 상기 연통로는 코어 유닛(820)이 탑재대(357)에 위치 결정 탑재되었을 때에, 상기 유통로(3570)에 통하도록 형성되어 있으며, 합성체(14)의 건조시에 증기의 배출이 가능하도록 되어 있다.
건조틀(821)은 본 실시형태에서는, 상기 외층(141)의 건조틀(421)로 구성되어 있다.
가압 유닛(822)은 반송 유닛(35)의 상기 헤드(355)를 회전시켜 건조틀(421)을 하강시키는 실린더 유닛(823)과, 베이스 플레이트(352)에 접촉하여 하중을 받는 대좌(824)를 구비하고 있다.
도 23에 나타내는 바와 같이, 합성체의 성형 스테이션(8)은 합성체(14)를 코어 유닛(820)과 함께 반송 유닛(35)으로부터 이송하는 이송 수단(83)을 갖고 있다. 이송 수단(83)은 상기 유통관로(422) 및 상기 컴프레서를 포함하는 상기 가압 경로(도시하지 않음)와, 반송 유닛(35)의 헤드(355)를 회전시켜 건조틀(421)만을 상승시키는 실린더 유닛(830)과, 합성체(14)와 함께 코어 유닛(820)을 반송 유닛(35)으로부터 밀어내는 실린더 유닛(831)을 구비하고 있다.
합성체의 형성 스테이션(8)은 도 24에 나타내는 바와 같이, 코어 유닛(820)과 함께 이송되어 온 합성체(14)를 상기 코어 유닛(820)으로부터 분리하는 합성체의 분리 수단(84)을 구비하고 있다.
분리 수단(84)은 코어 유닛(820)의 탑재대(840)와, 이 탑재대(840)상에서 합성체(14)를 프레스(press)하는 실린더 유닛(841)과, 코어 유닛(820)을 컨베이어(85)에 수평으로 밀어내는 실린더 유닛(842)을 구비하고 있다.
탑재대(840)의 내부에는, 코어 유닛(820)의 상기 유통로에 통하는 유통로(843)가 형성되어 있으며, 이 유통로(843)에는 컴프레서(도시하지 않음)에 통하는 관로(도시하지 않음)가 접속되어 있다. 이에 따라, 코어 유닛(820)을 통하여 합성체(14)에 압축 공기를 퍼지(purge)하고, 합성체(14)를 상기 코어 유닛(820)으로부터 분리할 수 있도록 되어 있다.
실린더 유닛(841)의 샤프트의 선단부에는, 프레스 유닛(844)이 고정되어 있다. 이 프레스 유닛(844)은 합성체(14)를 그 개개의 플랜지부로 프레스하는 4개의 실린더(845)를 구비하고 있다. 이들 실린더(845)의 상단부에는 톱 플레이트(846)가 고정되어 있으며, 이 톱 플레이트(846)의 4모퉁이에는 관통구멍이 형성되어 있다. 톱 플레이트(846)는 실린더 유닛(841)의 샤프트의 선단부에 고정된 플레이트(847)에, 상기 관통구멍에 삽입 관통된 유동 볼트(848)를 통하여 장착되어 있다. 톱 플레이트(846)와 플레이트(847) 사이에는 스프링(849)이 개재되어 있으며, 상기 압축 공기의 퍼지에 의해 코어 유닛(820)으로부터 합성체(14)를 분리할 때에, 합성체(14)의 움직임에 유연하게 대응하면서 합성체(14)가 튀어나오는 것을 방지할 수 있도록 되어 있다.
이와 같이 구성된 분리 수단(84)은 합성체(14)와 코어 유닛(820)을 분리한 후, 프레스 유닛(844)을 상승시켜 퇴피시키고, 상기 실린더 유닛(842)으로 상기 합성체(14)와 코어 유닛(820)을 컨베이어(85)상으로 밀어내도록 되어 있다.
또한, 합성체의 형성 스테이션(8)은 도 20에 나타내는 바와 같이, 컨베이어(85)상에 합성체(14)와 함께 밀어내어진 코어 유닛(820)으로부터 합성체(14)만을, 이재(移載) 컨베이어(9)에 이재하는 이재 유닛(86)을 구비하고 있다. 이 이재 유닛(86)은 도 25에 나타내는 바와 같이, 수평 및 연직축 주위로 회동 자유롭게 지지된 실린더 유닛(860)을 주체로 하여 구성되어 있으며, 그 샤프트의 선단부에 흡반(sucker)을 구비한 흡착 플레이트(861)를 구비하고 있다. 그리고, 이 흡착 플레이트(861)에 의해 합성체(14)를 흡착하고, 실린더 유닛(860)을 연직축 주위로 회전시킴으로써, 도 13에 나타내는 바와 같이 반송 컨베이어(9)에의 이재가 가능하도록 되어 있다.
이재된 합성체(14)는 그 후 절단, 트리밍 스테이션(도시하지 않음)에 이송되 어 절단, 트리밍이 행해져 제품(단열 용기)이 된다.
제조장치(1)는 상술과 같이 구성된 각 스테이션에 있어서의 구동계 및 기액 유통계의 각 설비의 동기(同期)를 취하여, 이들을 올바르게 작동시키는 소정의 시퀀스(sequence) 프로그램을 유지한 제어부(도시하지 않음) 및 상기 제어부와 상기 각 설비 사이의 제어 신호 등의 송수신 회로(도시하지 않음)를 구비하고 있으며, 이에 따라, 제조장치(1)가 자동으로 정상적으로 동작하도록 되어 있다.
다음으로, 본 실시형태의 제조장치(1)에 의한 단열 용기의 제조 공정에 대하여 설명한다.
우선, 도 13에 나타내는 트래버스(311)를 소정 위치에 수평 이동하고, 좌단의 실린더 유닛(312A)을 작동시켜 그립핸드(314)를 하강시킨다. 그리고, 컨베이어(30)상의 선두의 코어 유닛(2)을 파지한 후에 실린더 유닛(312A)을 작동시켜 이들을 상승시키고, 트래버스(311)를 작동하여 코어 유닛(2)을 세정조(470)상에 이동하며, 실린더 유닛(312A)을 작동하여 상기 코어 유닛(2)을 하강시켜 상기 세정조(470) 내의 세정액에 침지한다.
이어서, 상기 유통관로(403)를 통하여 컴프레서(P)로부터 압축 공기를 공급하고, 코어 유닛(2)의 유통로(200) 및 연통로(210)를 통하여 세정조(470) 내에 압축 공기를 토출함으로써, 코어 유닛(2)의 초지 네트(22)의 세정을 행한다.
다음으로, 실린더 유닛(312A)을 작동하여 코어 유닛(2)을 세정조(470)로부터 소정 높이 위치까지 상승시키고, 상기 실린더 유닛(316)에 의해 세정후의 코어 유닛(2)을 양측으로부터 파지하여 일단 유지함과 동시에, 그립핸드(314)에 의한 상기 코어 유닛(2)의 파지를 해제한다. 그리고, 상기 그립핸드(314)를 상승시킨 후, 실린더 유닛(312A)의 그립핸드(314)가 이미 컨베이어(30)상에 반송되어 있는 2번째의 코어 유닛(2)상에 위치하도록 트래버스(311)를 이동(도 13에 있어서 좌측으로)시킨다. 또한, 실린더 유닛(312A)을 작동시켜서 그립핸드(314)를 하강시켜, 2번째의 코어 유닛(2)을 파지한다. 그 한편으로, 실린더(312B)를 작동시켜 상기 실린더 유닛(316)에 파지되어 대기 상태에 있는 선두의 코어 유닛(2)의 상측으로부터 그립핸드(314)를 하강시켜, 대기중의 코어 유닛(2)을 파지한 후, 실린더 유닛(316)에 의한 코어 유닛(2)의 파지를 해제하고, 실린더 유닛(312A, 312B)을 상승시키며, 트래버스(311)를 이동(도 13에 있어서 우측으로)시켜, 상기 2개의 코어 유닛(2)을 각각, 세정조(470), 저류조(400)의 상측으로 이동시킨다. 그리고, 선두의 코어 유닛(2)을 하강시켜 저류조(400) 내의 슬러리에 침지하고, 부압원(V)에 통하는 유통관로(401)를 통하여 슬러리를 부압 흡인하여 외층(141)의 초지를 행하는 한편, 2번째의 코어 유닛(2)을 세정조(470) 내의 세정액에 침지하면서 유통관로(403)를 통해서 압축 공기를 퍼지하여, 2번째의 코어 유닛(2)의 세정을 행한다.
다음으로, 실린더 유닛(312A, 312B)을 작동하여 2번째 및 선두의 코어 유닛(2)을 각각 저류조(400) 및 세정조(470)로부터 상승시키고, 실린더 유닛(316)으로 이들을 파지한 후, 양 코어 유닛(2)의 그립핸드(314)에 의한 파지를 해제하고, 실린더 유닛(312A, 312B)을 상승시키며, 트래버스(311)를 소정 위치에 수평 이동(도 13에 있어서 좌측으로)시킨다. 그리고, 실린더 유닛(312A)의 그립핸드(314)가 이미 컨베이어(30)상에 반송되어 있는 3번째의 코어 유닛(2)상에 위치하도록, 트래버스(311)를 이동(도 13에 있어서 좌측으로)시킨다. 이어서, 실린더 유닛(312A)을 작동시켜서 그립핸드(314)를 하강시켜, 3번째의 코어 유닛(2)을 파지한다. 그 한편으로, 실린더(312B)를 작동시켜 상기 실린더 유닛(316)에 파지되어 대기 상태에 있는 2번째의 코어 유닛(2)의 상측으로부터 그립핸드(314)를 하강시켜서, 상기 대기중의 2번째 코어 유닛(2)을 파지함과 동시에, 실린더 유닛(312C)을 작동시켜 실린더 유닛(316)에 파지되어 대기 상태에 있는 선두의 코어 유닛의 상측으로부터 그립핸드(314)를 하강시켜, 상기 대기중의 선두의 코어 유닛(2)을 파지한다. 그리고, 실린더 유닛(316)에 의한 선두 및 2번째의 코어 유닛(2)의 파지를 해제하고, 실린더 유닛(312A∼312C)을 상승시킨 후, 트래버스(311)를 이동(도 13에 있어서 우측으로)시켜, 상기 3개의 코어 유닛(2)을 각각, 세정조(470), 저류조(400) 및 탈수틀(410)의 상측에 이동시킨다.
그리고, 선두의 코어 유닛(2)을 하강시켜 탈수틀(410)과 맞대고, 상기 유통관로(402)를 통하여 압축 공기를 공급하면서 흡인관로(411)로 흡인 배수하여 외층(141)을 양자 사이에서 압압ㆍ탈수함과 동시에, 2번째의 코어 유닛(2)을 하강시켜 저류조(400) 내의 슬러리에 침지하고, 부압원(V)에 통하는 유통관로(401)를 통해서 슬러리를 부압 흡인하여 외층(141)의 초지를 행하는 한편, 3번째의 코어 유닛(2)을 세정조(470) 내의 세정액에 침지하면서 유통관로(403)를 통해서 압축 공기를 퍼지하여, 3번째의 코어 유닛(2)의 세정을 행한다.
다음으로, 실린더 유닛(312A∼312C)을 작동하여 3번째, 2번째 및 선두의 코어 유닛(2)을 각각 세정조(470) 및 저류조(400)로부터 상승시킴과 동시에 탈수틀(410)로부터 떼어내고, 실린더 유닛(316)으로 이들을 파지한 후, 각 코어 유닛(2)의 그립핸드(314)에 의한 파지를 해제하고, 실린더 유닛(312A∼312C)을 상승시키며, 트래버스(311)를 소정 위치에 수평 이동(도 13에 있어서 좌측으로)시킨다. 그리고, 실린더 유닛(312A)의 그립핸드(314)가 이미 컨베이어(30)상에 반송되어 있는 4번째의 코어 유닛(2)상에 위치하도록, 트래버스(311)를 이동(도 13에 있어서 좌측으로)시킨다.
이어서, 실린더 유닛(312A)을 작동시켜서 그립핸드(314)를 하강시켜, 4번째의 코어 유닛(2)을 파지한다. 그 한편으로, 실린더(312B)를 작동시켜 상기 실린더 유닛(316)에 파지되어 대기 상태에 있는 3번째의 코어 유닛(2)의 상측으로부터 그립핸드(314)를 하강시켜, 상기 대기중의 3번째 코어 유닛(2)을 파지함과 동시에, 실린더 유닛(312C)을 작동시켜 실린더 유닛(316)에 파지되어 대기 상태에 있는 2번째의 코어 유닛의 상측으로부터 그립핸드(314)를 하강시켜, 상기 대기중의 2번째의 코어 유닛(2)을 파지한다. 또한, 실린더 유닛(312D)을 작동시켜 실린더 유닛(316)에 파지되어 대기 상태에 있는 선두의 코어 유닛(2)의 상측으로부터 그립핸드(314)를 하강시켜, 상기 대기중의 선두의 코어 유닛(2)을 파지한다. 그리고, 실린더 유닛(316)에 의한 선두, 2번째 및 3번째의 코어 유닛(2)의 파지를 해제하고, 실린더 유닛(312A∼312D)을 상승시킨 후, 트래버스(311)를 이동(도 13에 있어서 우측으로)시켜, 상기 4개의 코어 유닛(2)을 각각, 세정조(470), 저류조(400), 탈수틀(410) 및 반전 유닛(32)에 있어서의 파지 위치에 이동시킨다.
다음으로, 도 14에 나타내는 바와 같이, 대기 상태의 선두의 코어 유닛(2)의 대좌(21)의 핀 구멍(211)에 반전 유닛(32)의 핀(323)을 걸어맞춰 파지함과 동시에, 2번째의 코어 유닛(2)을 하강시켜 탈수틀(410)과 맞대고, 외층(141)을 양자 사이에서 압압하여 탈수하는 한편, 3번째의 코어 유닛(2)을 하강시켜 저류조(400) 내의 슬러리에 침지하며, 부압원(V)에 통하는 유통관로(401)를 통해서 슬러리를 부압 흡인하여 외층의 초지를 행하고, 또한, 4번째의 코어 유닛(2)을 세정조(470) 내의 세정액에 침지하면서 유통관로(403)를 통해서 압축 공기를 퍼지하여, 4번째의 코어 유닛(2)의 세정을 행한다.
다음으로, 후술하는 반전 유닛(32)의 핀(323)에 의한 선두의 코어 유닛(2)의 파지가 완료된 후, 그 그립핸드(314)에 의한 파지를 해제하고, 실린더 유닛(320)에 의해 상기 선두의 코어 유닛(2)을 반전시킨다. 그리고, 실린더 유닛(312A∼312C)을 작동하여 4번째, 3번째 및 2번째의 코어 유닛(2)을 각각 세정조(470) 및 저류조(400)로부터 상승시킴과 동시에 탈수틀(410)로부터 떼어내고, 실린더 유닛(316)으로 이들을 파지한 후, 각 코어 유닛(2)의 그립핸드(314)에 의한 파지를 해제하며, 실린더 유닛(312A∼312C)을 상승시키고, 트래버스(311)를 소정 위치에 수평 이동(도 13에 있어서 좌측으로)시킨다. 그리고, 실린더 유닛(312A)의 그립핸드(314)가 이미 컨베이어(30)상에 반송되어 있는 5번째의 코어 유닛(2)상에 위치하도록, 트래버스(311)를 이동(도 13에 있어서 좌측으로)시킨다.
이와 같이 하여 트래버스(311), 실린더 유닛(312A∼312D) 및 그립핸드(314)에 의해 코어 유닛(2)을, 세정, 초지, 탈수, 반전 공정으로 순차 이송한다.
다음으로, 도 14의 일점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 반전 유닛(32)에 있어 서의 실린더 유닛(320)을 작동시켜 반전시킨 코어 유닛(2)을 하강시키는 한편, 미리 상기 코어 유닛(2)의 하측에 대기하고 있는 상기 트랜스퍼 유닛(33)에 있어서의 서비스 테이블(332)상에 상기 코어 유닛(2)을 받는다. 그리고, 트랜스퍼 유닛(33)에 있어서의 수평 트래버스(331)를 이동시켜 서비스 테이블(332)을 수평 이동시킨 후, 상기 컨베이어(34)와 연동시켜서 상기 서비스 테이블(332)의 구동 롤러(333)를 구동시켜, 도 16에 나타내는 바와 같이, 선두의 코어 유닛(2)을 상기 반송 유닛(35) 내에 이송한다. 이 때, 반송 유닛(35)에 있어서의 위치 결정 실린더(358)는 열어 두며, 소정 위치에 있어서 코어 유닛(2)을 사이에 끼워서 지지하여 이것을 위치 결정한다.
선두의 코어 유닛(2)의 이송이 완료된 후, 서비스 테이블(332)은 다시 반전 유닛(32)에 있어서의 반전 위치의 하측으로 이동시켜 2번째의 코어 유닛(2)을 받기 위하여 대기시킨다.
내층(143)의 형성 스테이션(7)(도 10참조)에 있어서의 내층(143)의 형성 공정으로부터 그 반전까지의 공정은, 상기 외층(141)의 형성 스테이션(4)에 있어서의 탈수 수단(41)에 의한 탈수 공정을 대신하여, 상기 발포제의 부착 수단(71)에 의한 발포제의 부착 공정을 행하는 것 이외에는, 외층(141)의 형성 스테이션(4)에 있어서의 형성 공정과 동일하게 행해지므로, 그 설명은 생략한다.
다음으로, 상기 무단 체인(359)을 구동시켜, 반송 유닛(35)을 도 10에 나타내는 가압 유닛(43)에 의한 코어 유닛(2)과 건조틀(421)의 맞댐 위치에 이송한다.
다음으로, 도 17에 나타내는 상기 실린더 유닛(430)을 작동시켜서, 반송 유닛(35)에 있어서의 헤드(355)를 회전시켜 건조틀(421)을 하강시킨다. 그리고, 소정의 가압력으로 코어 유닛(2)과 히터 플레이트(420)에 의해 소정 온도로 가열된 건조틀(421)을 맞대고, 로크 링(356)으로 푸시 로드(354)를 로크한다. 그 한편으로 상기 유통관로(422) 및 이것에 통하는 상기 부압원을 포함하는 상기 부압 경로를 통하여 증기를 흡인 배출한다. 로크 링(356)으로의 로크가 완료된 후, 실린더 유닛(430)의 샤프트를 상승시킨다. 그리고, 다시 무단 체인(359)을 구동시켜 상기 반송 유닛(35)을 도 10에 나타내는 외층(141)의 이형 수단(44)에 의한 이형 위치에 이송한다.
코어 유닛(2)의 이형 위치에서는, 반송 유닛(35)에 있어서의 상기 로크 링(356)의 로크를 해제하고, 상기 헤드(355)를 회전시켜 건조틀(421)을 상승시킨다. 이때, 상기 유통관로(422) 및 이것에 통하는 상기 부압원을 포함하는 상기 부압 경로를 통해서 외층(141)을 흡인하여 상기 건조틀(421)측에 흡착시켜, 외층(141)을 건조틀(421)과 함께 상승시키는 한편, 실린더 유닛(441)을 작동시켜 스크레이퍼(442)를 코어 유닛(2)과 외층(141) 사이에 삽입하여 양자를 이간시킨다. 그리고, 외층(141)이 소정의 높이까지 상승했을 때에 스크레이퍼(442)를 더욱 앞쪽으로 밀어내어, 코어 유닛(2)만을 컨베이어에 이송한다. 외층용 코어 유닛은 이 컨베이어(36)에 의해 컨베이어(30)에 있어서의 세정조(470)의 앞으로 이송된다.
다음으로, 다시 무단 체인(359)을 구동시켜, 도 10에 나타내는 반송 유닛(35)을 접착제의 부착 수단(46)에 의한 접착제의 부착 위치에 이송한다.
접착제의 부착 위치에서는, 도 19에 나타내는 바와 같이, 실린더 유닛(464)을 작동시켜, 팬(460) 내의 접착제를 흡착한 전사 롤러(465)를 반송 유닛(35) 내에서 건조틀(421)에 흡착된 외층(141)의 하측에 배치한다. 그리고, 전사 롤러(465)를 외층(141)의 플랜지부(141a)에 접촉시켜서 회전시켜, 접착제를 플랜지부(141a)에 전사(轉寫)한다.
다음으로, 다시 무단 체인(359)을 구동시켜, 반송 유닛(35)을 합성체의 형성 스테이션(8)에 있어서의 합성체의 성형 수단(80)에 의한 외층(141)과 내층(143)의 합체 위치에 이송한다.
합체 위치에서는, 우선, 반송 유닛(35) 내에, 트랜스퍼 유닛(63)으로부터 코어 유닛(5)과 함께 내층(143)이 이송된다.
다음으로, 도 21에 나타내는 바와 같이, 상기 실린더 유닛(802)에 의해 헤드(355)를 회전시켜 코어 유닛(5)의 상측으로부터 건조틀(성형틀)(421)을 하강시키고, 코어 유닛(5)과 건조틀(421)을 맞대어 이들 사이에 있어서 내층(143)과 외층(141)을 합체시킨다. 그리고, 상기 유통관로(422) 및 이것에 통하는 부압원을 포함하는 상기 부압 경로를 통하여 수분을 탈수하고, 상기 내층(143)과 외층(141)으로 이루어지는 합성체(14)를 소정 시간 가압하여 탈수한 후, 상기 실린더 유닛(802)을 작동시켜 헤드(355)를 회전시킨다. 이 때, 상기 부압 경로를 통해서 형성한 합성체(14)를 흡인하여 상기 건조틀(421)측에 흡착시키고, 합성체(14)를 건조틀(421)과 함께 상승시켜 상기 합성체와 코어 유닛(5)을 이간시킨다. 그리고, 합성체(14)가 소정의 높이까지 상승했을 때에 실린더 유닛(811)을 작동시켜 스크레이퍼(812)를 앞쪽으로 밀어내어, 코어 유닛(5)만을 컨베이어(64)에 이송한다. 코어 유닛(5)은 이 컨베이어(64)에 의해 트랜스퍼 유닛(63)의 서비스 테이블상에 이송되어 서비스 테이블의 구동 롤러에 의해 컨베이어(65)를 통하여 컨베이어(66)에 이송되고, 다시 컨베이어(60)에 있어서의 세정 수단(72)의 앞에 반송된다.
다음으로, 다시 무단 체인(359)을 구동시켜, 반송 유닛(35)을 합성체의 형성 스테이션(8)에 있어서의 건조 수단(82)에 의한 건조 위치에 이송한다.
건조 위치에서는, 우선, 상기 컨베이어에 의해 도 22에 나타내는 바와 같이, 반송 유닛(35) 내에 유닛(820)이 이송되고, 위치 결정 실린더(358)에 의해 위치 결정된다. 다음으로, 상기 실린더 유닛(823)에 의해 헤드(355)가 회전되어 코어 유닛(820)의 상측으로부터 건조틀(421)이 하강한다. 이에 따라, 코어 유닛(820)과 건조틀(421)을 맞대어 이들 사이에 있어서 합성체(14)를 수용한다. 그리고, 히터 플레이트(420)를 가열하여 건조틀을 소정 온도로 가열하고, 상기 발포제를 발포시켜 단열층을 형성한다. 이 때, 코어 유닛(820)의 볼록 형상부의 외주부(外周部)에 단차가 형성되어 있기 때문에, 도 14에 나타내는 단열 용기(140)에 있어서와 같은 몸통부에 있어서 발포 밀도가 다른 단열층(142)이 형성된다.
다음으로, 다시 무단 체인(359)을 구동시켜, 반송 유닛(35)을 도 10에 나타내는 이송 수단(83)에 의한 이송 위치에 이송한다.
이송 수단(83)에 의한 이송 위치에서는, 도 23에 나타내는 바와 같이, 실린더 유닛(830)으로 헤드(355)를 회전시켜 건조틀(421)을 상승시킨다. 이 때, 건조틀(421)의 상기 유통관로(422) 및 상기 컴프레서를 포함하는 가압 경로를 통해서 합성체(14)에 압축 공기를 퍼지하여 상기 건조틀(421)과 합성체(14)를 이간시키 고, 건조틀(421)만을 상승시킨다. 그리고, 건조틀(421)이 소정의 높이까지 상승했을 때에 위치 결정 실린더(358)를 열어 코어 유닛(820)의 위치 결정을 해제하고, 실린더 유닛(831)의 샤프트(832)를 앞측으로 밀어내어 컨베이어를 통하여 코어 유닛(820)과 함께 합성체(14)를 분리 수단(84)에 의한 분리 위치에 이송한다. 코어 유닛(820)이 이송된 후, 다시 무단 체인(359)을 구동시켜, 반송 유닛(35)을 다시 코어 유닛(2)과의 합류 위치에 이송한다.
본 실시형태의 제조장치(1)에서는, 이와 같이 하여 각 반송 유닛(35)이 무단 체인(359)에 의한 긴원 궤도를 주회하는 동안에, 외층(141)의 가압 건조, 외층(141)의 코어 유닛(2)으로부터의 이형, 외층(141)에의 접착제의 부착, 외층(141)과 내층(143)을 합체시킨 합성체(14)의 형성 및 탈수, 합성체(14)의 코어 유닛(5)으로부터의 이형, 발포제의 발포에 의한 단열층의 형성 및 합성체(14)를 동반하는 코어 유닛(820)의 이송의 공정이 순차 행해진다.
다음으로, 실린더 유닛(831)에 의해 밀어내어진 코어 유닛은 컨베이어를 통하여 분리 수단(84)의 탑재대(840)상에 이송된다. 그리고, 그 상측으로부터, 프레스 유닛(844)의 실린더(845)를 하강하여, 합성체(14)를 그 플랜지부(1400)에 있어서 프레스한다. 이 상태에서 상기 탑재대(840) 내의 유통로(843)를 통하여 압축 공기를 공급하고, 코어 유닛(820)으로부터 합성체(14)를 분리한다. 그리고, 상기 실린더(842)를 작동시켜 코어 유닛(820)을 합성체(14)와 함께 컨베이어(85)상에 이송한다.
다음으로, 컨베이어(85)상에 합성체(14)와 함께 이송된 코어 유닛(820)의 상 측에, 상기 실린더 유닛(860)을 작동시켜 이재 유닛(86)의 흡착 플레이트(861)를 배치하고, 상기 흡착 플레이트(861)에 의해 합성체(14)를 흡착한다. 그리고, 다시 실린더 유닛(860)을 작동시켜 반송 컨베이어(9)에 이재한다.
그리고, 반송 컨베이어(9)에 의해 상기 도시하지 않은 절단, 트리밍 스테이션에 이송하여, 4개의 용기로 절단하고, 원하는 트리밍을 실시하여 도 14에 나타내는 단열 용기(140)를 제조한다.
이와 같이 본 실시형태의 제조장치(1)에서는, 반복 사용에 의한 손상을 받기 쉬운 초지 네트(22)를 포함하는 외층용 및 내층용의 코어 유닛(2, 5)을 순환시켜 사용하기 때문에, 가령 네트가 손상을 받더라도 장치 전체를 정지하지 않고 제조를 계속하며, 손상을 받은 네트를 구비하는 코어 유닛을 정상적인 것과 교환할 수 있어, 높은 생산 효율로 펄프 몰드 성형체를 제조할 수 있다.
또한, 코어 유닛(820)의 외주부에 합성체(14)를 수용했을 때에 내층과의 사이에 소정의 클리어런스가 형성되도록 단차가 형성되어 있기 때문에, 단열 용기(140)와 같이, 몸통부에 있어서 발포 밀도가 다른 단열층을 형성할 수 있다.
또한, 외층의 형성 스테이션(4)이 탈수된 외층(141)을 건조하는 외층의 건조 수단(42)을 가지며, 이형 수단(81)에 의해 외층(141)을 이형하기 전에 외층(141)을 건조시키도록 이루어져 있기 때문에, 내층(143)을 습윤 상태로 포개더라도 그 수분이 외층(141)의 외표면에 흘러나와 외관을 손상시킬 우려가 없다.
또한, 본 실시형태에서는, 건조틀(421)이 외층의 건조틀, 합성체의 형성틀, 합성체의 건조틀과 공통화되어 있기 때문에, 각 틀을 개별적으로 사용하여, 성형 및 건조를 행하는 경우에 비하여 전사의 어긋남의 발생을 확실하게 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 제조 효율을 보다 높일 수 있다.
도 26은 본 발명의 제 2 실시형태의 제조장치(1′)를 나타낸 것이다. 도 26에 있어서, 상기 제조장치(1)와 공통하는 부분에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다. 따라서, 특별히 설명이 없는 부분에 대해서는 상기 제 1 실시형태의 제조장치(1)의 설명이 적절히 적용된다.
제조장치(1′)는 복수의 코어 유닛(2)과, 복수의 코어 유닛(2)을 주회 이송하는 코어 유닛의 이송 수단(3′)과, 이송 수단(3′)에 의해 이송되어 온 코어 유닛(2)을 사용하여 외층(141)을 형성하는 외층의 형성 스테이션(4′)과, 복수의 코어 유닛(5)과, 복수의 코어 유닛(5)을 주회 이송하는 코어 유닛의 이송 수단(6′)과, 이송 수단(6′)에 의해 이송되어 온 코어 유닛(5)을 사용하여 외표면에 발포제가 부착한 내층(143)을 형성하는 내층의 형성 스테이션(7′)과, 외층의 형성 스테이션(4′) 및 내층의 형성 스테이션(7′)에서 형성된 외층(141)과 내층(143)을 합체시킨 후에 상기 발포제를 발포시켜 상기 단열층(142)을 형성하는 합성체(14)의 형성 스테이션(8′)을 구비하고 있다.
코어 유닛(2)의 이송 수단(3′)은 코어 유닛(2)을 주회 궤도(A)를 따라 소정 위치까지 이송한 후에, 주회 궤도(B)에 이송하여 주회 궤도(B)를 따라 소정 위치까지 이송하고, 소정 위치에 있어서 주회 궤도(B)로부터 이탈된 코어 유닛(2)을 다시 주회 궤도(A)에 합류시키는 설비이다.
이송 수단(3′)은 8개의 코어 유닛(2)을 주회 궤도(A)를 따라 이송시키는 로 터리식의 제 1 이송 수단(30′)과, 코어 유닛(2)을 외층(141)과 함께 주회 궤도(B)를 따라 이송하는 로터리식의 제 2 이송 수단(31′)과, 이들 이송 수단(30′, 31′) 사이에 있어서, 코어 유닛(2)을 외층(141)과 함께 이송하는 트래버스(32′)와, 외층(141)이 이형된 코어 유닛(2)을 주회 궤도(B)로부터 이탈시키는 트래버스(33′)와, 주회 궤도(B)로부터 이탈된 코어 유닛(2)을 주회 궤도(A)를 향하여 반송하는 컨베이어(34′)와, 컨베이어(34′)에 의해 반송된 코어 유닛(2)을 다시 주회 궤도(A)에 합류시키는 트래버스(35′)를 구비하고 있다.
상기 로터리식의 제 1 이송 수단(30′)은, 주회 궤도(A)상에서 개개의 코어 유닛(2)을 파지하는 그립핸드(314)를 구비하고 있다. 상기 로터리식의 제 2 이송 수단(31′)은 주회 궤도(B)를 따라 코어 유닛(2)을 위로 향하여 이송하는 턴테이블(turntable)(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 트래버스(32′, 33′, 35′)는 연직축 주위로 회동 가능하고 또한 상하 이동 가능하며 수평으로 지지된 실린더 유닛을 주체로 하여 구성되어 있으며, 그 샤프트의 선단부에는 코어 유닛(2)의 상기 핀 구멍(211)에 걸어맞추는 폴을 갖는 그립핸드(320′, 330′, 350′)를 구비하고 있다.
외층의 형성 스테이션(4′)은 주회 궤도(A)를 따라 이송되는 코어 유닛(2)의 세정 수단(47), 코어 유닛(2)을 침지하여 그 개개의 표면에 외층(141)을 초지하는 초지 수단(40)과, 초지된 외층(141)을 탈수하는 외층의 탈수 수단(41)을 구비하고 있다.
세정 수단(47)은 저류조(470)를 구비하고 있으며, 초지 수단(40)은 저류조(400)를 구비하고 있다. 또한, 탈수 수단(41)은 탈수틀(410)을 구비하고 있다.
또한, 외층의 형성 스테이션(4′)은 주회 궤도(B)를 따라 코어 유닛(2)과 함께 이송되는 외층(141)을 건조하는 외층의 건조 수단(42′)과, 건조된 외층을 코어 유닛(2)으로부터 이형하는 외층의 이형 수단(43′)과, 외층(141)을 주회 궤도(B)로부터 주회 궤도(D)에 건네주는 건네주기 수단(44′)과, 코어 유닛(2)을 승강시키는 실린더 유닛(45′)을 구비하고 있다.
코어 유닛(2)은 실린더 유닛(45′)의 샤프트의 하단부에 배치된 그립핸드(314)에 의해 파지되어 있다. 실린더 유닛(45′)의 샤프트 내에는 그립핸드(314)의 상기 유통로(3140)(도 13참조)에 통하는 유통관로(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 이 유통관로의 상단부에는 전환 콕(도시하지 않음)에 의한 전환에 의해 부압원(V) 또는 컴프레서(P)에 각각 통하는 유통관로(415′)가 로터리 조인트(rotary joint), 분배 유닛(모두 도시하지 않음)을 통하여 접속되어 있다. 그리고, 이 전환 콕을 전환함으로써, 코어 유닛(2)의 세정시에는 유통관로(415′)를 통하여 압축 공기를 공급하고, 외층(141)의 초지시에는 유통관로(415′)를 통하여 부압 흡인에 의해 슬러리중의 액체분을 배출할 수 있도록 되어 있다. 이 실린더 유닛(45′)은 상기 코어 유닛(2)을 승강시켜 상기 코어 유닛(2)과 탈수틀(410)을 소정의 압력으로 가압하는 가압 수단도 되고 있다.
상기 건조 수단(42′)은 외층(141)과 함께 코어 유닛(2)을 주회 궤도(B)를 따라 이송하는 턴테이블(도시하지 않음)과, 외층(141)의 건조틀(421′)과, 건조틀(421′)을 승강시켜 상기 건조틀(421′)과 코어 유닛(2)을 맞대는 실린더 유닛(422′)을 구비하고 있다. 건조틀(421′)은 실린더 유닛(422′)의 샤프트의 하단부에 배치된 그립핸드(424′)에 의해 파지되어 지지되어 있다. 또한, 실린더 유닛(422′)의 샤프트 내에는 유통관로(도시하지 않음)가 배치되어 있다.
상기 턴테이블에는, 개개의 코어 유닛(2)의 상기 연통로(210) 및 외부에 통하는 유통로(도시하지 않음)가 형성되어 있으며, 이 유통로를 통하여 외층(141)의 건조시에 있어서의 증기의 배출, 압축 공기의 공급이 가능하도록 되어 있다.
상기 건조틀(421′)은 코어 유닛(2)에 대응하는 오목부를 갖고 있으며, 그 내부에는, 상기 오목부와 외부에 통하는 유통로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 그립핸드(424′)의 베이스부에는 건조틀(421′) 내부의 상기 유통로의 상단부 및 실린더 유닛(422′) 내의 상기 유통관로의 하단부에 통하는 유통로가 배치되어 있다. 또한, 실린더 유닛(422′)의 샤프트 내에 배치된 상기 유통관로의 상단부에는, 전환 콕(도시하지 않음)에 의한 전환에 의해 부압원(V) 또는 컴프레서(P)에 각각 통하는 유통관로(425′)가 로터리 조인트, 분배 유닛(모두 도시하지 않음)을 통하여 접속되어 있다.
그리고, 건조틀(421′)의 상기 유통로, 그립핸드(424′)의 상기 유통로, 실린더 유닛(422′)의 상기 유통관로 및 상기 유통관로(425′)에 의해 유통 경로가 형성되며, 건조틀(421′)에 의한 외층(141)의 건조시에, 이 유통 경로를 상기 전환 콕에 의해 부압 경로로 전환해서 증기를 흡인하여 배출하는 한편, 상기 턴테이블의 상기 유통로를 통하여 증기의 배출이 가능하도록 되어 있다.
또한, 상기 외층의 건조틀(421′)은 상기 전환 콕을 전환하여, 상기 유통관로(425′) 및 상기 부압원(V) 또는 상기 컴프레서(P)를 포함하는 유통 경로를, 부압 경로 또는 가압 경로로 전환함으로써, 코어 유닛(2)의 이형시에는 상기 건조틀(421′)에의 외층(141)의 흡착, 또는 외층(141)의 이형시에는 압축 공기의 공급을 각각 행할 수 있도록 되어 있다.
이형 수단(43′)은 상기 로터리식의 이송 수단(30′)에 의해 가압 상태로 이송되어 온 외층(141)을 건조틀(421′)측에 흡착시켜 상기 외층(141)을 코어 유닛(2)으로부터 이형시키는 설비이며, 외층(141)을 건조틀(421′)에 흡착시키기 위한 상기 유통관로(425′) 및 이것에 통하는 상기 부압원(V)을 포함하는 부압 경로를 구비하고 있다.
상기 건네주기 수단(44′)은 연직축 주위로 회동 가능하고 또한 상하 이동 가능하며 수평으로 지지된 실린더 유닛을 주체로 하여 구성되어 있으며, 그 샤프트의 선단부에는 흡반을 구비한 흡착 플레이트(440′)를 구비하고 있다.
코어 유닛(5)의 이송 수단(6′)은 코어 유닛(5)을 2개의 주회 궤도(C, D) 사이에서 건네주고, 주회 궤도(D)로부터 이탈된 코어 유닛(5)을 다시 주회 궤도(C)에 반송하는 설비이다.
이송 수단(6′)은 코어 유닛(5)을 주회 궤도(C)를 따라 이송시키는 로터리식의 이송 수단(60′)과, 코어 유닛(5)을 합성체(14)와 함께 주회 궤도(D)를 따라 이송하는 로터리식의 이송 수단(61′)과, 이들 이송 수단(60′, 61′) 사이에 있어서, 코어 유닛(5)을 내층(143)과 함께 주회 궤도(D)에 이송하는 트래버스(62′)와, 합성체(14)가 이형된 코어 유닛(5)을 주회 궤도(D)로부터 이탈시키는 트래버스(63′)와, 주회 궤도(D)로부터 이탈된 코어 유닛(5)을 주회 궤도(C)를 향하여 반송하는 컨베이어(64′)와, 컨베이어(64′)에 의해 반송된 코어 유닛(5)을 다시 주회 궤도(C)에 합류시키는 트래버스(65′)를 구비하고 있다.
상기 내층의 형성 스테이션(7′)은 주회 궤도(C)를 따라 이송되는 코어 유닛(5)을 세정하는 코어 유닛(5)의 세정 수단(72)과, 코어 유닛(5)을 침지하여 그 개개의 표면에 내층을 초지하는 내층의 초지 수단(70)과, 초지된 내층의 외표면에 발포제를 부착시키는 발포제의 부착 수단(71)과, 코어 유닛(5)을 승강시키는 실린더 유닛(75′)과, 발포제를 부착시킨 내층(143)과 함께 코어 유닛(5)을 상하로 반전시키는 반전 유닛(62)을 구비하고 있다.
세정 수단(72)은 세정조(720)를 구비하고 있고, 초지 수단(70)은 저류조(700)를 구비하고 있으며, 발포제의 부착 수단은 저류조(710)를 구비하고 있다.
내층의 형성 스테이션(7′)은 또한, 주회 궤도(C)에 반송된 코어 유닛(5)을 세정전에 상하로 반전하는 반전 유닛(660)을 구비하고 있다.
코어 유닛(5)은 실린더 유닛(75′)의 샤프트의 하단부에 배치된 그립핸드(314)에 의해 파지되어 있다. 실린더 유닛(75′)의 샤프트 내에는, 그립핸드(314)의 상기 유통로(3140)(도 13참조)에 통하는 유통관로(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 이 유통관로의 상단부에는 전환 콕(도시하지 않음)에 의한 전환에 의해 부압원(V) 또는 컴프레서(P)에 각각 통하는 유통관로(715′)가 로터리 조인트, 분배 유닛(모두 도시하지 않음)을 통하여 접속되어 있다. 그리고, 이 전환 콕을 전환함으로써, 코어 유닛(5)의 세정시에는 유통관로(715′)를 통하여 압축 공기를 공급하고, 내층(143)의 초지시에는 유통관로(715′)를 통하여 부압 흡인에 의해 슬러리중의 액체분을 배출할 수 있도록 되어 있다.
상기 합성체(14)의 형성 스테이션(8′)은 코어 유닛(2) 및 상기 건조틀(421′)로부터 이형된 상기 외층(141)과 발포제가 부착된 상기 내층(143)을 코어 유닛(5)과 함께 합체시키는 합성체의 성형 수단(80′)과, 합성체(14)를 주회 궤도(D)로부터 주회 궤도(E)에 건네주는 건네주기 수단(합성체의 분리 수단)(81′)과, 주회 궤도(D)를 따라 이동시키면서 건조하는 합성체의 건조 수단(82′)을 갖고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 합성체의 형성 스테이션(8′)은 후술하는 성형틀(800′)측에 흡인 부착된 외층(141)의 플랜지 부분에 접착제를 부착시키는 접착제의 부착 수단(46)을 구비하고 있다.
성형 수단(80′)은 상기 코어 유닛(5)에 대응하는 오목부를 갖는 성형틀(800′)과, 성형틀(800′)을 승강시켜 상기 코어 유닛(5)을 소정의 압력으로 가압하는 실린더 유닛(801′)을 구비하고 있다. 성형틀(800′)은 실린더 유닛(801′)의 샤프트의 하단부에 배치된 그립핸드(814′)에 의해 파지되어 지지되어 있다. 실린더 유닛(801′)의 샤프트 내에는 유통관로(도시하지 않음)가 배치되어 있다.
성형틀(800′)은 상기 건조틀(421)과 마찬가지로, 코어 유닛(5)에 대응하는 오목부를 갖고 있으며, 그 내부에는, 상기 오목부 표면과 외부를 연이어 통하는 유통로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 또한, 그립핸드(814′)의 베이스부에는 성 형틀(800′) 내부의 상기 유통로의 상단부 및 실린더 유닛(801′) 내의 상기 유통관로의 하단부에 통하는 유통로가 배치되어 있다. 또한, 실린더 유닛(801′)의 샤프트 내에 배치된 상기 유통관로의 상단부에는 전환 콕(도시하지 않음)에 의한 전환에 의해 부압원(V) 또는 컴프레서(P)에 각각 통하는 유통관로(802′)가 로터리 조인트, 분배 유닛(모두 도시하지 않음)을 통하여 접속되어 있다.
그리고, 성형틀(800′)의 상기 유통로, 그립핸드(814′)의 상기 유통로, 실린더 유닛(801′)의 상기 유통관로 및 상기 유통관로(802′)에 의해 유통 경로가 형성되며, 성형틀(800′)에 의한 합성체(14)의 가압 탈수시에, 이 유통 경로를 상기 전환 콕에 의해 부압 경로로 전환하여 수분을 흡인하는 한편, 상기 코어 유닛(5)에 통하는 상기 유통관로를 통하여 압축 공기를 공급함으로써, 합성체(14)를 소정의 함수율로 탈수할 수 있도록 되어 있다.
상기 성형틀(800′)은 상기 전환 콕을 전환하여, 상기 유통관로 및 상기 부압원(V) 또는 상기 컴프레서(P)를 포함하는 상기 유통 경로를, 부압 경로 또는 가압 경로로 전환함으로써, 코어 유닛(5)으로부터 합성체(14)의 이형시에는 상기 성형틀(800′)에의 합성체(14)의 흡착, 또는 합성체(14)의 건조틀로부터의 이형시에는 압축 공기의 공급을 각각 행할 수 있도록 되어 있다.
상기 건네주기 수단(81′)은 상기 건네주기 수단(44′)과 동일한 구성이다.
상기 건조 수단(82′)은 볼록 형상의 강성(剛性) 코어를 갖는 합성체용 코어 유닛(820′)과, 코어 유닛(820′)을 주회 궤도(E)를 따라 이송하는 턴테이블(도시하지 않음)과, 코어 유닛(820′)에 대응하는 오목 형상의 건조틀(821′)과, 코어 유닛(820′) 및 건조틀(821′)을 소정의 압력으로 맞대기 위한 실린더 유닛(822′)을 구비하고 있다. 건조틀(821′)은 실린더 유닛(822′)의 샤프트의 하단부에 배치된 그립핸드(824′)에 의해 파지되어 지지되어 있다. 또한, 실린더 유닛(822′)의 샤프트 내에는, 유통관로(도시하지 않음)가 배치되어 있다.
상기 턴테이블에는, 개개의 코어 유닛(820)의 상기 연통로 및 외부에 통하는 유통로(도시하지 않음)가 형성되어 있으며, 이 유통로를 통하여 합성체(14)의 건조시에 있어서의 증기의 배출 및 압축 공기의 공급이 가능하도록 되어 있다.
상기 건조틀(821′)은 코어 유닛(820′)에 대응하는 오목부를 갖고 있으며, 그 내부에는, 상기 오목부와 외부에 통하는 유통로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 그립핸드(824′)의 베이스부에는 건조틀(821′) 내부의 상기 유통로의 상단부 및 실린더 유닛(822′) 내의 상기 유통관로의 하단부에 통하는 유통로가 배치되어 있다. 또한, 실린더 유닛(822′)의 샤프트 내에 배치된 상기 유통관로의 상단부에는 전환 콕(도시하지 않음)에 의한 전환에 의해 부압원(V) 또는 컴프레서(P)에 각각 통하는 유통관로(825′)가 로터리 조인트, 분배 유닛(모두 도시하지 않음)을 통하여 접속되어 있다.
그리고, 건조틀(821′)의 상기 유통로, 그립핸드(824′)의 상기 유통로, 실린더 유닛(822′)의 상기 유통관로 및 상기 유통관로(825′)에 의해 유통 경로가 형성되며, 건조틀(821′)에 의한 합성체(14)의 건조시에, 이 유통 경로를 상기 전환 콕에 의해 부압 경로로 전환해서 증기를 흡인하여 배출하는 한편, 상기 턴테이블의 상기 유통로를 통하여 증기의 배출이 가능하도록 되어 있다.
그리고, 합성체(14)를 건조시키고 발포제를 발포시켜 단열층을 형성한 후에, 이 유통관로를 통하여 컴프레서(도시하지 않음)로부터 압축 공기를 공급하는 한편, 상기 건조틀(821′)측으로부터도 압축 공기를 공급하여, 건조후의 합성체(14)에 상하로부터 불면서, 건조틀(821′)을 실린더 유닛(822′)으로 상승시킴으로써, 합성체(14)를 코어 유닛(820′)으로부터 이간시킴과 동시에, 건조틀(821′)만을 상측으로 퇴피할 수 있도록 되어 있다.
또한, 합성체의 형성 스테이션(8′)은 주회 궤도(E)상에 있어서 건조틀(821′) 및 코어 유닛(820′)과 분리된 합성체(14)를, 이재(移載) 컨베이어(9)에 이재하는 이재 유닛(86)을 갖고 있다. 그리고, 이재 유닛의 흡착 플레이트(861)로 합성체(14)를 흡착하고, 실린더 유닛을 연직축 주위로 회전시킴으로써, 반송 컨베이어(9)에의 이재가 가능하도록 되어 있다. 이재된 합성체(14)는 그 후 절단, 트리밍 스테이션(도시하지 않음)에 이송되어 절단, 트리밍이 실시되어, 제품(단열 용기)이 된다.
제조장치(1′)는 제조장치(1)와 마찬가지로, 각 스테이션에 있어서의 구동계 및 기액 유통계의 각 설비의 동기를 취하여, 이들을 올바르게 작동시키는 소정의 시퀀스 프로그램을 유지한 제어부(도시하지 않음) 및 상기 제어부와, 상기 각 설비 사이의 제어 신호 등의 송수신 회로(도시하지 않음)를 구비하고 있으며, 이에 따라, 제조장치(1′)가 자동으로 정상적으로 동작하도록 되어 있다.
이와 같이 본 실시형태의 제조장치(1′)에서는 상기 실시형태의 제조장치(1)와 마찬가지로, 반복 사용에 의한 손상을 받기 쉬운 초지 네트를 포함하는 코어 유 닛(2, 5)을 순환시켜 사용하기 때문에, 가령 네트가 손상을 받더라도 장치 전체를 정지하지 않고 제조를 계속하며, 손상을 받은 네트를 구비하는 코어 유닛(2, 5)을 교환할 수 있어, 높은 생산 효율로 단열 용기를 제조할 수 있다.
본 발명은 상기 제조장치(1)에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 이탈하지 않는 범위에 있어서 적절하게 변경할 수 있다.
예를 들면, 상기 실시형태의 제조장치(1, 1′)에서는, 외층(141)을 탈수한 후에, 건조 수단으로 건조하여 합성체를 형성하도록 하였으나, 외층을 건조시키지 않고 합성체를 형성하는 경우에는 건조 수단을 생략할 수도 있다.
또한, 상기 실시형태의 제조장치(1′)에서는, 각 스테이션에 있어서의 로터리 방식의 설비는 코어 유닛을 8개씩 취급할 수 있도록 하였으나, 8개미만, 4개를 넘는 수의 코어 유닛을 취급할 수 있도록 할 수도 있다.
또한, 상기 실시형태의 제조장치(1, 1′)에서는, 외층 및 내층의 형성 스테이션에 있어서의 펄프 슬러리의 저류조를 각각 1개씩으로 하였으나, 저류조의 수를 늘려 외층 및 내층을 각각 다층 구조로 할 수도 있다.
또한, 각각 내층 또는 외층의 초지 스테이션을 2개 또는 1개 구비한 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명은 각 층의 초지 스테이션을 3개 이상 구비한 것으로 할 수도 있으며, 얻어지는 성형체를 각 초지 스테이션에서 배합 조성이 다른 층을 순차 초지한 3층 이상의 다층 구조로 할 수도 있다.
또한, 상기 실시형태의 제조장치(1, 1′)에서는, 본 발명을 컵 형상의 단열 용기의 제조장치에 적용하였으나, 본 발명은 다른 형상의 성형체의 제조장치에도 적용할 수 있으며, 제조하는 성형체의 형상에 맞춰, 코어 유닛, 탈수틀, 건조틀, 성형틀의 형상, 성형체의 트리밍 부위 등을 적절하게 변경할 수 있다는 것은 말할 것도 없다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명한다.
후술하는 실시예 1.1, 1.2 및 비교예 1.1∼1.4에 나타내는 바와 같이, 소정의 내용량(480ml)의 단열 용기를 제작하고, 이들 단열 용기의 건조 조건, 발포제 배합량, 층구성, 각 두께 및 총두께, 각 층 및 전체의 밀도, 용기의 단열 특성, 용기 내면의 표면 평활성 및 성형성을 각각 하기의 방법에 의해 측정ㆍ평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
〔실시예 1.1〕
<초지 조건>
상기 소정 내용량의 단열 용기에 대응한 금속제 초지부 및 상기 초지부를 덮는 네트를 구비한 웅형을, 하기 조성의 제 3 섬유 슬러리 중에 침지시켜, 소정의 제 3 섬유층을 형성한 후, 상기 제 3 섬유층의 표면에 하기 조성의 발포제 함유액을 50ml분무하고, 또한, 하기 조성의 제 1 섬유 슬러리(제 3 섬유 슬러리와 동일한 조성) 중에 다시 웅형을 침지시켜 소정의 제 1 섬유층을 형성하여, 다층 섬유 적층체를 제작하였다.
제 1 섬유 슬러리;
펄프 슬러리(섬유(코트볼) : 0.5중량%)
사이즈제(펄프 중량비에 대하여 2%)
발포제 함유액;
발포제(마츠모토 유세이 세이야쿠샤 제품〔마츠모토 마이크로 스피어(microsphere) F30〕: 발포 온도 135℃)를 8.0중량%(성형체 전중량에 대한 중량비에 대하여 22%) 함유하는 물
제 3 섬유 슬러리;
펄프 슬러리(섬유(코트볼) : 0.5중량%)
사이즈제(펄프 중량비에 대하여 2%)
<압압ㆍ탈수 조건>
섬유 적층체를 상기 웅형에 대응하는 자형과의 사이에 배치하고, 하기 압압 조건으로 압압하에 흡인 탈수하여, 함수율 62%까지 탈수하였다.
압압력 : 0.5MPa(20초간)
<가열ㆍ건조 조건>
하기 금형 온도ㆍ압압하에서, 함수율 7%로 건조시켰다.
금형 온도 : 160℃
압압력 : 0.5MPa(60초간)＋0.1MPa(120초간)
〔실시예 1.2〕
발포제의 배합량을 성형체 전중량비에 대하여 6.7%로 한 것 이외에는, 실시예 1.1과 동일하게 하여 제작하였다.
〔비교예 1.1〕
발포제의 배합량을 전중량비 3.4%, 건조 공정에 있어서의 압압력을 0.1MPa(180초)로 한 것 이외에는, 실시예 1.1과 동일하게 하여 제작하였다.
〔비교예 1.2〕
발포제의 배합량을 성형체 전중량비에 대하여 6.7%, 제 3 섬유층의 섬유 슬러리의 흡인 시간을 짧게 하고, 건조 공정에 있어서의 압압력을 0.1MPa(180초)로 한 것 이외에는 실시예 1.1과 동일하게 하여 제작하였다.
〔비교예 1.3〕
제 1 및 제 3 섬유층을 형성하지 않고, 발포제를 성형체 전중량비에 대하여 6.7%의 제 2 섬유층만의 구성으로 하며, 건조 공정에 있어서의 압압력을 0.1MPa(180초)로 한 것 이외에는 실시예 1.1과 동일하게 하여 제작하였다.
〔비교예 1.4〕
발포제 함유액을 분무하지 않고, 제 1 및 제 3 섬유층만의 구성으로 하며, 건조 공정에 있어서의 압압력을 0.5MPa(180초)로 한 것 이외에는 실시예 1.1과 동일하게 하여 제작하였다.
〔각 층의 두께 및 총두께의 측정〕
성형체로부터 일부 단편(斷片)을 잘라내어, 공구 현미경에 의해 각 층의 두께를 측정하였다.
〔각 층의 밀도의 측정〕
상기의 두께 및 잘라낸 단편의 면적 및 그 중량, 성형체의 전체 중량, 발포제 중량에 기초하여, 제 2 섬유층과 제 1 및 제 3 섬유층의 밀도를 산정하였다.
〔단열 특성의 평가〕
성형체를 잘라내어, 90∼100℃의 가열 플레이트에 밀어 붙이고, 성형체의 표면 온도를 접촉식 온도계로 계측하여, 온도가 일정하게 되었을 때의 가열 플레이트 표면과 성형체의 표면 온도의 차이를 구하였다.
〔내면의 평활성의 측정〕
표면 거칠기의 측정에는 Surfcom 120A[(주)도쿄 세이미츠샤 제품]를 사용하고, 측정 조건은 컷오프(cut off) : 0.80mm, 측정 길이 : 10.00mm, 필터 : 2CR, 측정 배율 : 500, 경사보정 : 직선, 극성 : 표준으로 하였다.
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1.1, 1.2의 단열 용기(본 발명품)는 박형이며 단열성이 우수하다는 것이 확인되었다. 한편, 비교예 1.1에서는 제 2 섬유층이 0.4mm미만이면 단열성이 떨어지고, 비교예 1.2에서는 제 1 섬유층이 0.2mm미만에서는 제 2 섬유층이 부분적으로 노출되어, 안정적인 층을 형성할 수 없다는 것이 확인되었다. 또한, 비교예 1.3에서는 단열성도 표면성도 떨어지는 것이 확인되었다. 또한, 제 2 섬유층을 형성하지 않은 비교예 1.4에서는 단열성이 거의 얻어지지 않는 것이 확인되었다.
〔실시예 2〕
도 4에 나타내는 형태의 단열 용기로, 하기 칫수 형상을 갖는 것을 하기와 같이 제작하였다.
<용기 칫수 형상>
높이(H) : 110mm
개구부 내부직경(φ10) : 88mm
바닥부 외부직경(φ20) : 70mm
몸통부 상부 두께(T10) : 0.8mm
몸통부 중앙부 두께(T20) : 1.5mm
몸통부 하부 두께(T30) : 2.0mm
바닥부 두께(T40) : 1.0mm
플랜지 두께(T50) : 1.0mm
<내부 펄프층ㆍ외부 펄프층의 초지>
단열 용기의 각 내외 펄프층에 대응한 실리콘 고무제의 초지부 및 상기 초지부를 덮는 나일론제의 네트(50메시, 선직경 100㎛)를 구비한 웅형을, 하기 조성의 슬러리중에 침지시켜, 각 펄프층을 형성하였다.
외부 펄프층용 슬러리;
펄프 슬러리 : 펄프 섬유(버진 펄프(virgin pulp) : 모조 폐지＝3 : 7(중량비), 펄프 슬러리 농도 0.5중량%)
사이즈제(펄프 중량비에 대하여 2%)
내부 펄프층용 슬러리;
펄프 슬러리 : 펄프 섬유(버진 펄프 : 모조 폐지＝3 : 7(중량비), 펄프 슬러리 농도 0.5중량%)
사이즈제(펄프 중량비에 대하여 2%)
<외부 펄프층의 탈수ㆍ건조 조건>
외부 펄프층을 상기 웅형에 대응하는 자형과의 사이에 배치하고, 하기 조건으로 압압하에 탈수ㆍ건조하였다.
금형 온도 : 160℃
압압력 : 0.4MPa(180초간)
<내부 펄프층의 외표면의 발포제에 의한 피복>
내부 펄프층을 하기 조성의 발포제 함유액에 침지하고, 상기 내부 펄프층의 몸통부 외표면에 발포제를 함침시켰다.
발포제 함유액;
발포제(마츠모토 유세이 세이야쿠샤 제품〔마츠모토 마이크로 스피어 F82〕: 발포 온도 160∼170℃)를 1중량%(성형체 전중량에 대한 중량비에 대하여 5%) 함유하는 물
<가열ㆍ건조 조건>
내ㆍ외 펄프층을 포갠 후에, 하기 금형 온도 및 압압하에서 건조시키고, 발포제를 발포시킴과 동시에 양 펄프층을 일체화시켰다.
금형 온도 : 160℃
압압 하중 : 11760N(60초)
플랜지부 압압력 : 1.5MPa
<수지 필름층의 형성>
하기의 수지 필름을 내층이 내부 펄프층에 접하도록 배치하여 하기의 성형 조건으로 적층하였다.
수지 필름;
외층/내층＝고밀도 폴리에틸렌/저밀도 폴리에틸렌
수지 필름층 두께 : 150㎛
성형 조건;
진공 성형기 : PLAVAC-FE36PHS, 산와코교(주) 제품
필름 가열 방식 : 적외선 히터(히터와 수지 필름의 간격 110mm)
필름 가열 온도 : 250℃(성형기 표시 온도)
필름 가열 시간 : 35초
플러그 칫수 : 직경 60mm×길이 110mm
플러그 재질 : 알루미늄(표면에 테플론(teflon) 가공)
플러그 온도 : 115℃(플러그 실제 표면 온도)
진공 성형용 금형 : 개구부 구멍 직경(φ) 88mm, 바닥부 직경(φ) 70mm, 높이 110mm
진공 성형용 금형 온도 : 115℃(금형 내측 실제 표면 온도)
성형 시간 : 15초
〔각 층의 두께 및 총두께의 측정〕
성형체로부터 일부 단편을 잘라내어, 공구 현미경에 의해 각 층의 두께를 측정하였다.
〔각 층의 밀도의 측정〕
상기의 두께 및 잘라낸 단편의 면적 및 그 중량, 성형체의 전체 중량, 발포제 중량에 기초하여, 발포제층과 내부 펄프층의 밀도를 산정하였다.
〔단열 특성의 평가〕
단열 용기(120)에 95∼100℃의 뜨거운 물을 부어 넣고, 3분 후에 있어서의 용기 내부의 뜨거운 물의 온도 및 용기 외표면의 온도를 접촉식 온도계에 의해 계측하여, 뜨거운 물의 온도와 용기 외표면의 온도의 온도차를 구하였다.
〔내면의 평활성의 측정〕
표면 거칠기의 측정에는 Surfcom 120A[(주)도쿄 세이미츠샤 제품]를 사용하고, 측정 조건은 컷오프 : 2.5mm, 측정 길이 : 10.00mm, 필터 : 2CR, 측정 배율 : 500, 경사보정 : 직선, 극성 : 표준으로 하였다.
이와 같이 하여 제작된 단열 용기는 전층 두께가 0.8∼5mm이고, 박형이며 경량인 것이고, 또한, 단열성도 양호하며, 뜨거운 물을 부어도 용기를 직접 파지할 수 있고, 그 때에도 보형성이 유지되는 것이었다. 또한, 표면의 평활성이 높고, 중심선 평균 거칠기(Ra)가 1∼20㎛, 최대 높이(Rmax)가 100㎛이하이며, 수지 필름의 밀착성도 양호하고 핀 홀도 없으며, 외표면의 인쇄 적성도 양호하였다.
후술하는 실시예 3.1, 3.2 및 비교예 3.1, 3.2와 같이 해서 단열 용기를 제작하여, 그 중량을 측정함과 동시에, 강도, 단열성, 내층과 단열층의 박리성을 하기와 같이 하여 평가하였다. 또한, 얻어진 단열 용기의 외층 및 내층의 각각의 중량, 두께, 밀도 및 평량(坪量) 그리고 단열층의 두께 및 밀도를 하기의 측정방법에 의해 측정하였다. 그들 결과를 표 2에 나타낸다.
〔실시예 3.1〕
도 10에 나타내는 형태의 단열 용기로, 하기 칫수 형상인 것을 하기와 같이 제작하였다
<용기 칫수 형상>
높이(H1) : 110mm
개구부 내부직경(φ11) : 88mm
바닥부 외부직경(φ21) : 70mm
몸통부 중앙부 두께(T21) : 1.5mm
바닥부 두께(T41) : 1.0mm
플랜지 두께(T51) : 0.8mm
<내층ㆍ외층의 초지>
단열 용기의 각 내외층에 대응한 실리콘 고무제의 초지부 및 상기 초지부를 덮는 나일론제의 네트(50메시, 선직경 100㎛)를 구비한 웅형을, 하기 조성의 슬러리중에 침지시켜, 각 층을 형성하였다.
외층용 슬러리;
펄프 슬러리 : 펄프 섬유(버진 펄프 : 모조 폐지＝3 : 7(중량비), 펄프 슬러리 농도 0.5중량%)
사이즈제(펄프 중량비에 대하여 2%)
내층용 슬러리;
펄프 슬러리 : 펄프 섬유(버진 펄프 : 모조 폐지＝3 : 7(중량비), 펄프 슬러리 농도 0.5중량%)
사이즈제(펄프 중량비에 대하여 2%)
<외층의 탈수ㆍ건조 조건>
외층을 상기 웅형에 대응하는 자형과의 사이에 배치하고, 하기 조건으로 가압하에 탈수ㆍ건조하였다.
금형 온도 : 160℃
압압력 : 0.4MPa(90초)
<내층의 외표면의 발포제에 의한 피복>
내층(함수율 84%)을 하기 조성의 발포제 함유액에 침지하고, 상기 내층의 몸통부 외표면에 발포제를 함침시켰다.
발포제 함유액;
발포제(마츠모토 유세이 세이야쿠샤 제품〔마츠모토 마이크로 스피어 F793〕: 발포 온도 110∼170℃)를 1중량%(성형체 전중량에 대한 중량비에 대하여 5%) 함유하는 물
<가열ㆍ건조 조건>
내ㆍ외층을 포갠 후에, 하기 금형 온도 및 압압하에서 건조시키고, 발포제를 발포시킴과 동시에 양 층을 일체화시켰다.
금형 온도 : 160℃
압압 하중 : 11760N(60초)
플랜지부 압압력 : 1.5MPa
웅형 온도 : 140℃
<수지층의 형성>
하기의 수지 필름의 내층이 용기의 내층에 접하도록 배치하여 하기의 성형 조건으로 적층하였다.
수지 필름;
외층/내층＝고밀도 폴리에틸렌/저밀도 폴리에틸렌
수지층 두께 : 150㎛
성형 조건;
진공 성형기 : PLAVAC-FE36PHS, 산와코교(주) 제품
필름 가열 방식 : 적외선 히터(히터와 수지 필름의 간격 110mm)
필름 가열 온도 : 250℃(성형기 표시 온도)
필름 가열 시간 : 35초
플러그 칫수 : 직경 60mm×길이 110mm
플러그 재질 : 알루미늄(표면에 테플론 가공)
플러그 온도 : 115℃(플러그 실제 표면 온도)
진공 성형용 금형 : 개구부 구멍 직경(φ) 88mm, 바닥부 직경(φ) 70mm, 높이 110mm
진공 성형용 금형 온도 : 115℃(금형 내측 실제 표면 온도)
성형 시간 : 15초
〔실시예 3.2〕
내층의 펄프 중량을 외층의 펄프 중량보다 무겁게 한 것 이외에는 실시예 3.1과 동일하게 하여 제작하였다.
〔비교예 3.1〕
단열층에 발포제를 사용하지 않았던 것 이외에는 실시예 3.1과 동일하게 하여 제작하였다.
〔비교예 3.2〕
건조한 외층 펄프의 내면에 물과 발포제로 이루어지는 슬러리를 도포하여 외층과 내층 사이에 발포제만으로 이루어지는 단열층을 형성한 것 이외에는 실시예 3.1과 동일하게 하여 제작하였다.
〔외층, 내층 및 단열층의 두께 등의 측정〕
외층 : 얻어진 성형체의 몸통부로부터 소정의 칫수 형상(약 φ40mm의 원반 형상)의 시편을 잘라내어 상기 시편으로부터 외층만을 분리하여, 그 두께 및 중량 을 측정함으로써 외층의 두께, 평량 및 밀도를 산정하였다.
내층 : 상기 시편으로부터 내층만을 분리하여, 그 두께 및 중량을 측정함으로써, 내층의 두께, 평량 및 밀도를 산정하였다. 또한, 내층과 단열층 사이에 혼합층이 형성되어 있는 경우에는, 상기 혼합층을 제거한 후의 두께 및 중량을 측정하여 내층의 두께, 평량 및 밀도를 산정하였다.
단열층 : 상기 시편의 두께 및 중량으로부터 수지층, 외층 및 내층의 두께 및 중량을 빼서 단열층의 두께(혼합층을 포함함) 및 밀도를 산정하였다.
수지층 : 수지층은 상기 시편으로부터 수지 필름만을 분리하여 그 두께를 측정하였다.
〔압축 강도의 측정〕
횡하중(橫荷重)(파지 강도) : 얻어진 용기를, 압축 강도 측정기((주)오리엔텍 제품, RTA-500)에 가로로 놓아 세트하고, 크로스 헤드 스피드를 20mm/min으로 설정하여, 용기에 몸통부에 10mm변위가 발생했을 때의 하중으로부터 구하였다.
종하중(縱荷重) : 얻어진 용기를, 상기 압축 강도 측정기에 세로로 놓아 세트하고, 크로스 헤드 스피드를 20mm/min으로 설정하여 측정하였다. 또한, 하중－변위 곡선에 용기 바닥부의 모서리부의 좌굴에 따른 항복(降伏)이 발현했을 때는, 항복시의 하중(표 2의 종하중 ①) 및 몸통부가 좌굴했을 때의 하중(최대 하중 : 표 2의 종하중 ②)의 2부위의 하중을 측정하였다.
〔단열성〕
얻어진 용기에 95∼100℃의 뜨거운 물을 부어 넣고, 3분후에 있어서의 용기 내의 뜨거운 물의 온도 및 용기 외표면의 온도를 접촉식 온도계에 의해 측정하여, 뜨거운 물의 온도와 용기 외표면의 온도의 온도차를 구하였다.
〔박리성〕
얻어진 용기에 소정의 횡하중을 가했을 때의 용기의 내면 및 용기 단면의 상태를 눈 또는 현미경에 의해 관찰하였다.
표 2에 나타내는 바와 같이, 내층과 단열층 사이에 혼합층이 형성된 용기(실시예 3.1, 3.2)는 박형이며 경량이고, 원하는 기계적 강도 및 단열성을 가지며, 변형에 의한 층간 박리도 일어나지 않는 것이 확인되었다. 이에 반하여, 단열재를 갖지 않는 용기(비교예 3.1), 단열재로 이루어지는 단열층을 갖고 있으나 혼합층이 형성되어 있지 않은 용기(비교예 3.2)에서는 박형, 경량으로 하면, 옆으로 놓았을 때의 변형 하중(파지 강도에 해당)이 충분히 얻어지지 않고(비교예 3.1), 또한, 혼합층이 형성되어 있지 않은 경우에는, 층간 박리가 발생하여 용기 내면에 주름이나 균열이 발생하는 것이 확인되었다.
본 발명의 단열 용기는 박형이며 단열성이 우수한 것이다. 또한, 본 발명의 단열 용기의 제조방법은 상기 효과를 이루는 단열 용기를 바람직하게 제조할 수 있다.
본 발명의 단열 용기의 제조방법은 상기 효과를 이루는 단열 용기를 바람직 하게 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 박형이고 경량이며, 또한 좌굴 강도 및 단열성을 모두 갖는 단열 용기가 제공된다.
본 발명의 단열 용기의 제조장치에 따르면, 높은 생산 효율로 단열 용기(펄프몰드 성형체)를 제조할 수 있다.
Claims (16)
- 펄프를 주체로 하여 초조(抄造)된 소정 밀도의 제 1 섬유층과, 상기 제 1 섬유층보다도 저밀도의 제 2 섬유층을 적어도 구비하며, 상기 제 2 섬유층이 상기 제 1 섬유층의 내측에 형성된 단열 용기로서, 상기 제 1 섬유층의 두께가 0.2∼1mm이고, 상기 제 2 섬유층의 두께가 0.4∼3mm이며, 상기 제 1 섬유층 및 상기 제 2 섬유층의 총두께가 0.6∼4mm이고, 또한 몸통부에 있어서의 전층 밀도가 상하 방향에 있어서 다르도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단열 용기.
- 삭제
- 펄프를 주체로 하여 초조된 밀도가 0.2∼1.5g/㎤인 제 1 섬유층과, 상기 제 1 섬유층보다도 저밀도이며 밀도가 0.01∼0.15g/㎤인 발포제를 함유하는 제(劑)로 형성된 제 2 섬유층과, 상기 제 2 섬유층보다도 고밀도이며 밀도가 0.2∼1.5g/㎤인 제 3 섬유층을 적어도 구비하고, 상기 제 2 섬유층이 상기 제 1 섬유층의 내측에 형성되며, 상기 제 3 섬유층이 상기 제 2 섬유층의 내측에 형성되어 있는 단열 용기로서, 개구부의 둘레 가장자리부에 플랜지부를 구비하고 있으며, 상기 플랜지부의 둘레 가장자리부에서 상기 제 1 섬유층 및 상기 제 3 섬유층이 접합되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단열 용기.
- 삭제
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 3 섬유층과 상기 제 2 섬유층 사이에 상기 펄프와 상기 발포제가 혼재하는 혼합층이 형성되어 있으며, 상기 혼합층을 통하여 상기 제 3 섬유층과 상기 제 2 섬유층이 고착되어 있는 것을 특징으로 하는 단열 용기.
- 삭제
- 펄프를 주체로 하여 초조(抄造)된 소정 밀도의 제 1 섬유층과, 상기 제 1 섬유층보다도 저밀도의 발포제층을 적어도 구비하며, 상기 발포제층이 상기 제 1 섬유층의 내측에 형성된 단열 용기로서, 상기 제 1 섬유층의 두께가 0.2∼1mm이고, 상기 발포제층의 두께가 0.4∼3mm이며, 상기 제 1 섬유층 및 상기 발포제층의 총두께가 0.6∼4mm이고, 또한 몸통부에 있어서의 전층 밀도가 상하 방향에 있어서 다르도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단열 용기.
- 펄프를 주체로 하여 초조된 내부 펄프층 및 외부 펄프층을 구비하고 있는 단열 용기의 제조방법으로, 상기 내부 펄프층 및 상기 외부 펄프층을 개별적으로 초조한 후에, 습윤 상태의 상기 내부 펄프층과 외부 펄프를 포갠 상태에서, 상기 내부 펄프층과의 사이에 소정의 클리어런스를 갖는 웅형(雄型) 및 자형(雌型) 내에 배치하여 건조하고, 상기 클리어런스에 대응하도록 상기 내부 펄프층을 변형시켜 전층 두께를 변화시키는 것을 특징으로 하는 단열 용기의 제조방법.
- 섬유 슬러리로부터 용기 형상을 갖는 습윤 상태의 섬유층을 초지한 후에, 습윤 상태의 상기 섬유층의 내표면에 발포제를 부착시키고, 상기 섬유층을 탈수한 후에, 상기 섬유층을 상기 내표면과의 사이에 소정의 클리어런스를 갖는 웅형 및 자형 내에 배치하여 가열ㆍ건조하며, 부착한 상기 발포제를 발포시켜 상기 섬유층의 내표층(內表層)을 저밀도화시킴과 동시에 상기 클리어런스에 대응하도록 전층 두께를 변화시키는 것을 특징으로 하는 단열 용기의 제조방법.
- 펄프를 주체로 하여 개개로 형성된 외층 및 내층이 합체되어 그들 사이에 발포제의 발포에 의해 형성된 단열층을 갖는 단열 용기의 제조장치로서,복수의 외층용 코어 유닛과, 복수의 상기 외층용 코어 유닛을 주회(周回) 이송하는 외층용 코어 유닛의 이송 수단과, 상기 이송 수단에 의해 이송되어 온 상기 외층용 코어 유닛을 사용하여 건조 상태의 외층을 형성하는 외층의 형성 스테이션(station)과,복수의 내층용 코어 유닛과, 복수의 상기 내층용 코어 유닛을 주회 이송하는 내층용 코어 유닛의 이송 수단과, 상기 이송 수단에 의해 이송되어 온 상기 내층용 코어 유닛을 사용하여 외표면에 발포제가 부착한 습윤 상태의 내층을 형성하는 내층의 형성 스테이션과,상기 내층의 내면과의 사이에 소정의 클리어런스가 형성되도록 형성된 합성체용 코어 유닛과, 상기 외층에 대응하는 오목부를 갖는 건조틀과, 상기 합성체용 코어 유닛 및 상기 건조틀 사이에 건조 상태의 상기 외층 및 습윤 상태의 상기 내층을 포개서 수용하여 합체시킨 후에, 상기 발포제를 발포시켜 단열층을 형성하면서 상기 내층에 상기 합성체용 코어 유닛의 형상을 전사(轉寫)시키는 합성체의 형성 스테이션을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 단열 용기의 제조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전층 두께가 몸통부의 상하 방향에 있어서 다른 것을 특징으로 하는 단열 용기.
- 제 8 항에 있어서, 상기 외부 펄프층을 미리 건조 성형해 두는 것을 특징으로 하는 단열 용기의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 내부 펄프층의 외표면을 발포제로 피복한 후에, 상기 발포제가 상기 내부 펄프층과 상기 외부 펄프층 사이에 위치하도록 상기 외부 펄프층 및 상기 내부 펄프층을 포개서 건조하고, 상기 발포제를 발포시켜 상기 클리어런스에 대응하도록 전층 두께를 변화시키는 것을 특징으로 하는 단열 용기의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 웅형 및 상기 자형 내에서 상기 외부 펄프층 및 상기 내부 펄프층을 건조하기 전에, 상기 자형 내에 상기 외부 펄프층을 배치하는 한편, 탄성체를 구비한 다른 웅형의 상기 탄성체로 상기 내부 펄프층을 상기 외부 펄프층에 압압(押壓)하며, 상기 내부 펄프층 및 상기 외부 펄프층을 밀착시켜 상기 내부 펄프층을 상기 자형측에 건네주고, 상기 다른 웅형을 퇴피시키는 것을 특징으로 하는 단열 용기의 제조방법.
- 제 14 항에 있어서, 상기 탄성체의 내부에 기액(氣液) 유통로를 형성하여 초조부를 형성함과 동시에 상기 초조부를 네트로 피복하여 상기 다른 웅형을 형성해 두고, 상기 다른 웅형을 펄프 슬러리 내에 침지하여 상기 기액 유통로를 통해서 상기 펄프 슬러리를 흡인하여 상기 네트의 외표면에 상기 내부 펄프층을 초조한 후에, 상기 내부 펄프층을 그대로 상기 외부 펄프층에 압압하는 것을 특징으로 하는 단열 용기의 제조방법.
- 삭제
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