(57)【要約】【課題】板状体を再加熱することなく、板状体を段階的にプレスすることで当該板状体に破れや透けが発生することを防止することのできる基材成形装置を提供する。【解決手段】基材成形装置１００は、植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体Ｗを加熱する加熱装置４０と、加熱した板状体Ｗを予備成形する予備成形型１０と、予備成形した板状体Ｗを本成形する本成形型２０と、を備えている。加熱装置４０は、加熱炉４２と、加熱炉４２の内部において板状体Ｗを吊り下げた状態で搬送する搬送装置５０を備えている。予備成形型１０は、加熱炉４２の内部に設置されている。【選択図】図７
2010143001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体を加熱する加熱装置と、加熱した前記板状体を予備成形する予備成形装置と、予備成形した前記板状体を本成形する本成形装置と、を備える基材成形装置であって、
前記加熱装置は、加熱炉と、前記加熱炉の内部において前記板状体を吊り下げた状態で搬送する搬送装置を備えており、
前記予備成形装置は、前記加熱炉の内部に設置されていることを特徴とする基材成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基材成形装置であって、
前記搬送装置と前記予備成形装置がオフセット位置に配置されていることを特徴とする基材成形装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の基材成形装置であって、
前記予備成形装置と前記本成形装置がオフセット位置に配置されていることを特徴とする基材成形装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基材成形装置であって、
前記本成形装置は、前記予備成形装置の下方に配置されていることを特徴とする基材成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材を成形する基材成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体を加熱した後に、その加熱した板状体を冷間プレス型によって所定形状に成形する基材成形装置が知られている。このような基材成形装置に関する技術としては、下記特許文献１〜３に記載された技術が知られている。
【０００３】
特許文献１には、植物性繊維と熱可塑性樹脂からなる加工原体を加熱する加熱装置が記載されている。
特許文献２には、加熱処理した木質系繊維板を冷間プレスして所定形状に成形する自動車内装用芯材の成形装置が記載されている。
特許文献３には、植物性繊維と熱可塑性樹脂からなる板状体をヒータ装置によって加熱した後に、その加熱した板状体を冷間プレス型によって所定形状に成形する内装用基材の成形装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８３０６公報
【特許文献２】特開平１１−４８２２１号公報
【特許文献３】特開２００１−１７９７１６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の基材成形装置は、板状体を加熱することで当該板状体に含まれる熱可塑性樹脂を溶融させた後に、その板状体を冷間プレス型によって一気にプレスしている。このため、加熱により柔らかくなった板状体に無理な力がかかってしまい、板状体が破れてしまう、あるいは、板状体が局所的に引き延ばされて裏側が透けて見えてしまうなどの問題が生じていた。
【０００６】
このような問題を解決するためには、加熱した板状体を冷間プレス型によって一気にプレスするのではなく、板状体を段階的にプレスすることが考えられる。すなわち、加熱した板状体を本成形品に近い形状となるように第１のプレス型によって予備成形した後に、予備成形した板状体を第２のプレス型（冷間プレス型）によって本成形する。これにより、板状体に無理な力がかかることを防止することが可能であり、板状体が破れてしまう、あるいは、板状体が局所的に引き延ばされて裏側が透けて見えてしまうなどの問題が生じることを防止することができる。
【０００７】
しかしながら、板状体を第１のプレス型によって予備成形する場合には、板状体が第１のプレス型の型面によって冷却されてしまう。このため、板状体を第２のプレス型によって本成形する前に、板状体を再加熱することで当該板状体に含まれる熱可塑性樹脂を溶融させる必要があった。この場合、板状体の再加熱のために工程数が増えてしまうだけでなく、板状体の再加熱に必要な分だけより多くのエネルギーを消費してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであって、板状体を再加熱することなく、板状体を段階的にプレスすることで当該板状体に破れや透けが発生することを防止することのできる基材成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体を加熱する加熱装置と、加熱した前記板状体を予備成形する予備成形装置と、予備成形した前記板状体を本成形する本成形装置と、を備える基材成形装置であって、前記加熱装置は、加熱炉と、前記加熱炉の内部において前記板状体を吊り下げた状態で搬送する搬送装置を備えており、前記予備成形装置は、前記加熱炉の内部に設置されていることを特徴とする基材成形装置である。
【００１０】
本発明の基材成形装置によれば、加熱した板状体を予備成形装置によって予備成形した後、本成形装置によって本成形することができる。つまり、加熱した板状体を段階的に（２段階で）成形することができる。これにより、加熱により柔らかくなった板状体に無理な力がかかることを防止することが可能であり、板状体が破れてしまう、あるいは、板状体が局所的に引き延ばされて裏側が透けてしまうなどの問題が生じることを防止することが可能となる。
【００１１】
本発明の基材成形装置によれば、予備成形装置が加熱炉の内部に設置されているために、予備成形装置を構成するプレス型の型面が加熱炉の内部で十分に加熱される。このため、予備成形装置を構成するプレス型の型面によって板状体が冷却されてしまうこと防止することが可能となり、板状体を本成形する前に再加熱する必要がなくなる。
【００１２】
本発明の基材成形装置において、搬送装置と予備成形装置は、オフセット位置に配置されることが好ましい。
このような構成によれば、搬送装置と予備成形装置を直列につなげるようにして配置した場合よりも、装置全体の設置スペースを小さくすることが可能である。
【００１３】
本発明の基材成形装置において、予備成形装置と本成形装置は、オフセット位置に配置されることが好ましい。
このような構成によれば、予備成形装置と本成形装置を直列につなげるようにして配置した場合よりも、装置全体の設置スペースを小さくすることが可能である。
【００１４】
本発明の基材成形装置において、本成形装置は、予備成形装置の下方に配置されることが好ましい。
このような構成によれば、予備成形装置と本成形装置を上下方向に積み重ねた状態で配置することが可能であり、装置全体の設置スペースをさらに小さくすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、板状体を再加熱することなく、板状体を段階的にプレスすることで当該板状体に破れや透けが発生することを防止することのできる基材成形装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、基材の成形工程を示すフローチャートである。図１に示すように、基材を成形するためには、植物性繊維と熱可塑性樹脂を混合した材料からなる板状体を加熱した後に（加熱工程）、加熱した板状体を予備成形し（予備成形工程）、予備成形した板状体を本成形する（本成形工程）。これにより、所定形状に成形された基材を得ることができる。
【００１７】
板状体に含まれる植物性繊維とは、植物由来の繊維材料のことである。このような繊維材料は、例えば、綿、麻、サイザル、ジュート、ケナフなどから採取することが可能である。この中では、特にケナフが好ましい。ケナフは、成長が早くしかもＣＯ２を多く吸収することから、地球環境保全にとって有効だからである。また、ケナフの靭皮からは比較的長くて丈夫な繊維を採取することが可能だからである。
【００１８】
板状体に含まれる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）等を用いることができる。この中では、特にポリプロピレンが好ましい。
【００１９】
板状体を製造するためには、植物性繊維と熱可塑性樹脂を混合した材料を混綿し、マット化させた後に、得られた積層体を熱圧プレスによって板状に成形する。これにより、所定の厚みを有する板状体を製造することができる。このような板状体の製造方法は、例えば、特開２００１−１７９７１６公報、特開２００２−３７１４５５公報等に開示されている。なお、板状体は、「熱成形用繊維板」、「プレボード」などの別の名称で呼ばれる場合もある。
【００２０】
板状体を加熱することによって、当該板状体に含まれる熱可塑性樹脂を溶融させることができる。例えば、板状体に含まれる熱可塑性樹脂がポリプロピレンである場合には、ポリプロピレンの融点は１６０℃〜１７０℃であるため、板状体をこれ以上の温度（例えば２００℃）に加熱することで当該板状体に含まれる熱可塑性樹脂を溶融させることができる。
【００２１】
図２、図３は、板状体Ｗを予備成形するための予備成形型１０の断面図である。図２、図３に示すように、予備成形型１０は、一対の金型１２、１４を有している。このうち一方の金型１２は、中央部分が突出した形状を有しており、他方の金型１４は、中央部分が凹んだ形状を有している。一対の金型１２、１４は、型面同士が互いに対向するようにして左右に配置されている。予備成形型１０を構成するこれら一対の金型１２、１４は、上下方向に吊り下げられた状態の板状体Ｗを表裏両面からプレスすることが可能となっている。予備成形型１０が、本発明の「予備成形装置」に対応している。
【００２２】
図４、図５は、板状体Ｗを本成形するための本成形型２０の断面図である。図４、図５に示すように、本成形型２０は、一対の金型２２、２４を有している。このうち一方の金型２２は、中央部分が突出した形状を有しており、他方の金型２４は、中央部分が凹んだ形状を有している。一対の金型２２、２４は、型面同士が互いに向かい合うようにして左右に配置されている。本成形型２０を構成するこれら一対の金型２２、２４は、上下方向に吊り下げられた状態の板状体Ｗを表裏両面からプレスすることが可能となっている。本成形型２０が、本発明の「本成形装置」に対応している。
【００２３】
板状体Ｗを本成形するための本成形型２０は、冷間プレス用の成形型が用いられる。ここでいう「冷間プレス」とは、本成形型２０の型面を積極的に加熱しないで行うプレス成形のことを意味するが、加工熱や摩擦熱等によって本成形型２０の型面がある程度加熱される場合も含まれる。加熱した板状体Ｗを本成形型２０（冷間プレス型）でプレスすることによって、板状体Ｗに含まれている熱可塑性樹脂が冷却されて固化する。これにより、所定形状に成形された基材Ｋを得ることができる（図５参照）。
【００２４】
このようにして得られた基材Ｋは、軽量でかつ強度が高いことから、車両用内装材の基材に用いることができる。例えば、ドアトリム、インストルメントパネル、シートバックボード、パーティションボード、コンソールボックス、ピラーガーニッシュ、クォータトリム等の基材に用いることができる。
【００２５】
図２と図４を比較すればわかるように、予備成形型１０を構成する一対の金型１２、１４のクリアランスＣＬ１は、本成形型２０を構成する一対の金型２２、２４のクリアランスＣＬ２よりも大きく設定されている。例えば、クリアランスＣＬ２が５ｍｍである場合には、クリアランスＣＬ１がそれよりも大きい１０ｍｍに設定されている。したがって、板状体Ｗを一気にプレスするのではなく、板状体Ｗを段階的に（２段階で）プレスすることが可能となっている。
【００２６】
図６は、板状体Ｗを吊り下げた状態で保持するためのハンガー３０の正面図である。図６に示すように、ハンガー３０は、鉄等の金属材料によって形成された棒状部材３２と、この棒状部材３２に取り付けられた２つのクランプ３４によって構成されており、この２つのクランプ３４で板状体Ｗの上縁部を挟むことで当該板状体Ｗを吊り下げた状態で保持することが可能となっている。
【００２７】
図７は、基材Ｋを成形するための基材成形装置１００の全体斜視図である。図８は、基材成形装置１００を上方から見たときの平面図である。図７、図８に示すように、基材成形装置１００は、板状体Ｗを加熱する加熱装置４０を備えている。加熱装置４０は、板状体Ｗをその内部に通過させることで均一に加熱することのできる熱風循環式の加熱炉４２と、その加熱炉４２の内部において板状体Ｗを搬送することのできる搬送装置５０を備えている。加熱炉４２の内部温度は例えば２００℃に設定されており、板状体Ｗを加熱して当該板状体Ｗに含まれる熱可塑性樹脂を溶融させることが可能となっている。
【００２８】
搬送装置５０は、並列に配置され作動が同期化されている２台のチェーンコンベヤ５２ａ、５２ｂによって構成されている。上述したハンガー３０を構成する棒状部材３２の両端部は、この２台のチェーンコンベヤ５２ａ、５２ｂにそれぞれ載置されている。これにより、搬送装置５０は、加熱炉４２の内部において板状体Ｗを吊り下げた状態で搬送することが可能となっている。
【００２９】
加熱炉４２の内部には、板状体Ｗを予備成形するための予備成形型１０が設置されている。搬送装置５０と予備成形型１０は、加熱炉４２の内部においてオフセット位置に設置されている。ここでいう「オフセット位置」とは、「互いの中心軸が離れた位置」という意味であり、具体的には、搬送装置５０の中心軸Ｐ１と、予備成形型１０の中心軸Ｐ２が水平方向に離れた位置という意味である。
【００３０】
予備成形型１０の下方には、本成形型２０が設置されている。予備成形型１０と本成形型２０は、オフセット位置に配置されている。ここでいう「オフセット位置」とは、「互いの中心軸が離れた位置」という意味であり、具体的には、予備成形型１０の中心軸Ｐ２と、本成形型２０の中心軸Ｐ３が上下方向に離れた位置という意味である。
【００３１】
なお、加熱炉４２は、平面視において略Ｌ字型（図８参照）に形成されており、オフセット位置に配置された搬送装置５０と予備成形型１０をともに収容できるようになっている。本成形型２０は、予備成形型１０の下方であって、かつ、加熱炉４２の外部に設置されている。
【００３２】
基材成形装置１００は、板状体Ｗを水平方向に移送することのできる水平方向移送機構６０と、板状体Ｗを上下方向に移送することのできる上下方向移送機構７０を備えている。
【００３３】
水平方向移送機構６０は、水平に設置された金属製の長尺部材からなるスライドレール６２と、スライドレール６２に載置されたハンガー３０を水平方向に押し出すことのできるシリンダ６４によって構成されている。搬送装置５０によって搬送されたハンガー３０は、搬送装置５０の前方側に設置されたスロープ６６を滑り降りた後に、スロープ６６の前方側に設置されたスライドレール６２に載置される。スライドレール６２に載置されたハンガー３０は、シリンダ６４によって水平方向に押し出される。これにより、水平方向移送機構６０は、ハンガー３０によって保持されている板状体Ｗを水平方向に移送することが可能となっている。
【００３４】
上下方向移送機構７０は、並列に配置された略Ｌ字型の２つの支持アーム７２と、この２つの支持アーム７２を上下方向に駆動することのできるラック・ピニオン機構７４によって構成されている。２つの支持アーム７２は、ハンガー３０を構成する棒状部材３２の両端部を下方からそれぞれ支持することが可能である。これにより、上下方向移送機構７０は、ハンガー３０によって保持されている板状体Ｗを上下方向に移送することが可能となっている。
【００３５】
図９は、水平方向移送機構６０及び上下方向移送機構７０の正面図である。図９に示すように、水平方向移送機構６０は、板状体Ｗを図中のＡの位置からＢの位置に移送することが可能であり、板状体Ｗを搬送装置５０から予備成形型１０へ移送することが可能である。また、上下方向移送機構７０は、板状体Ｗを図中のＢの位置からＣの位置に移送することが可能であり、板状体Ｗを予備成形型１０から本成形型２０へ移送することが可能である。
【００３６】
板状体Ｗは、搬送装置５０によって搬送されながら加熱炉４２の内部で加熱される（加熱工程）。加熱された板状体Ｗは、水平方向移送機構６０によって搬送装置５０から予備成形型１０へ移送される。そして、板状体Ｗは、予備成形型１０を構成する一対の金型１２、１４によってプレスされる（予備成形工程）。
【００３７】
予備成形された板状体Ｗは、上下方向移送機構７０によって予備成形型１０から本成形型２０へ移送された後に、本成形型２０を構成する一対の金型２２、２４によってプレスされる（本成形工程）。これにより、板状体Ｗを本成形型２０の型面に対応した形状に成形することが可能であり、所定形状に成形された基材Ｋを得ることができる。
【００３８】
本実施形態の基材成形装置１００によれば、加熱した板状体Ｗを予備成形型１０によって予備成形した後、本成形型２０によって本成形することができる。つまり、加熱した板状体Ｗを段階的に（２段階で）成形することができる。これにより、加熱により柔らかくなった板状体Ｗに無理な力がかかることを防止することが可能であり、板状体Ｗが破れてしまう、あるいは、板状体Ｗが局所的に引き延ばされて裏側が透けてしまうなどの問題が生じることを防止することが可能となる。
【００３９】
本実施形態の基材成形装置１００によれば、予備成形型１０が加熱炉４２の内部に設置されているために、予備成形型１０を構成する一対の金型１２、１４の型面が加熱炉４２の内部で十分に加熱される。このため、予備成形型１０を構成する一対の金型１２、１４の型面によって板状体Ｗが冷却されてしまうこと防止することが可能となり、板状体Ｗを本成形する前に再加熱する必要がなくなる。その結果、板状体Ｗの再加熱のために工程数が増えてしまうことがなくなるとともに、板状体Ｗの再加熱のためにより多くのエネルギーを消費することがなくなる。
【００４０】
本実施形態の基材成形装置１００によれば、搬送装置５０と予備成形型１０がオフセット位置に配置されるために、搬送装置５０と予備成形型１０を直列につなげるようにして配置した場合よりも、搬送装置５０と予備成形型１０を合わせた全長が短くなる。したがって、基材成形装置１００の設置スペースを小さくすることが可能である。
【００４１】
本実施形態の基材成形装置１００によれば、予備成形型１０と本成形型２０がオフセット位置に配置されるために、予備成形型１０と本成形型２０を直列につなげるようにして配置した場合よりも、予備成形型１０と本成形型２０を合わせた全長が短くなる。したがって、基材成形装置１００の設置スペースを小さくすることが可能である。
【００４２】
本実施形態の基材成形装置１００によれば、本成形型２０が予備成形型１０の下方に配置されるために、予備成形型１０と本成形型２０を上下方向に積み重ねた状態で配置することが可能であり、基材成形装置１００の設置スペースをさらに小さくすることが可能である。
【００４３】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、搬送装置５０が２台のチェーンコンベヤ５２ａ、５２ｂによって構成される例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、搬送装置５０は、棒状部材３２の両端部を載置することで板状体Ｗを搬送することが可能な２台のベルトコンベヤによって構成されてもよい。
（２）上記実施形態では、熱風循環式の加熱炉４２によって板状体Ｗを加熱する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、炉内に供給された熱風を循環させることなくそのまま排気する方式の加熱炉によって板状体Ｗを加熱してもよい。
（３）上記実施形態では、本成形型２０が予備成形型１０の下方に設置される例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本成形型２０は、予備成形型１０の側方に並列に設置されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】基材の成形工程を示すフローチャートである。
【図２】板状体を予備成形するための予備成形型の断面図であり、予備成形型が閉じる前の状態を示している。
【図３】板状体を予備成形するための予備成形型の断面図であり、予備成形型が閉じた後の状態を示している。
【図４】板状体を本成形するための本成形型の断面図であり、本成形型が閉じる前の状態を示している。
【図５】板状体を本成形するための本成形型の断面図であり、本成形型が閉じた後の状態を示している。
【図６】板状体を吊り下げた状態で保持するためのハンガーの正面図である。
【図７】基材を成形するための基材成形装置の全体斜視図である。
【図８】基材成形装置を上方から見たときの平面図である。
【図９】水平方向移送機構及び上下方向移送機構の正面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０…予備成形型（予備成形装置）
２０…本成形型（本成形装置）
４０…加熱装置
４２…加熱炉
５０…搬送装置
６０…水平方向移送機構
７０…上下方向移送機構
１００…基材成形装置
Ｋ…基材
Ｗ…板状体
【図１】
2010143001.tif 000003
【図２】
2010143001.tif 000004
【図３】
2010143001.tif 000005
【図４】
2010143001.tif 000006
【図５】
2010143001.tif 000007
【図６】
2010143001.tif 000008
【図７】
2010143001.tif 000009
【図８】
2010143001.tif 000010
【図９】
2010143001.tif 000011