(57)【要約】【課題】製造時間の短縮及び製造コストの低減、製造環境の向上が可能であり、さらには軽量化を実現することもできる板状成形体の製造方法の提供を目的とする。【解決手段】不織布からなる基材１０にイソシアネートエマルジョンを含浸させ、イソシアネートエマルジョン含浸後の基材１０を金型３１の型面間で挟むと共に、型面間の基材１０に過熱水蒸気４５を吹き付け、過熱水蒸気による加熱で基材１０内のイソシアネートを硬化させることによって基材１０を金型３１の型面形状に賦形し、板状成形体を製造する。製造した板状成形体は、自動車の成形天井や、ドアトリム等の内装部材として好適なものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不織布からなる基材にイソシアネートエマルジョンを含浸させ、
前記イソシアネートエマルジョン含浸後の基材を金型で挟むと共に前記基材に過熱水蒸気を吹き付けて前記イソシアネートを硬化させ、前記基材を金型の型面形状に賦形することを特徴とする板状成形体の製造方法。
【請求項２】
前記不織布に発泡剤を含有し、前記基材に吹き付けた過熱水蒸気により前記発泡剤を発泡させ、前記不織布を膨張させることを特徴とする請求項１に記載の板状成形体の製造方法。
【請求項３】
前記不織布の片面に予めプラスチックフィルムを積層一体化しておくことを特徴とする請求項１または２に記載の板状成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車内の成形天井等の内装部材等として好適な板状成形体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車内の成形天井等の内装部材等として用いられる板状成形体の製造方法として、不織布にイソシアネート等からなる湿分硬化型のバインダーを含浸させ、水分を供給して金型で熱プレスすることにより、バインダーを硬化させて不織布を金型の型面形状に賦形する方法が提案されている。不織布としては、ガラス繊維や炭素繊維等の無機繊維あるいはポリエステル繊維やポリアミド繊維等の有機繊維からなるものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１３８３５３号公報
【特許文献２】特開平８−１７４６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の製造方法では熱プレスによる成形時間が長く、製造効率が悪い問題がある。また、イソシアネートの硬化を促進させるためにアミン触媒を不織布に含浸させる場合には、アミン触媒の使用によるコスト増大や、臭いによる製造環境の悪化の問題が発生する。
さらに、特に自動車の分野に用いられる部材においては、燃費向上等の目的から軽量化が求められており、内装部材用の板状成形体についても例外ではなかった。
【０００５】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであって、製造時間の短縮及び製造コストの低減、製造環境の向上を目的とし、さらには軽量化を実現することもできる板状成形体の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、不織布からなる基材にイソシアネートエマルジョンを含浸させ、前記イソシアネートエマルジョン含浸後の基材を金型で挟むと共に前記基材に過熱水蒸気を吹き付けて前記イソシアネートを硬化させ、前記基材を金型の型面形状に賦形することを特徴とする板状成形体の製造方法に係る。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１において、前記不織布に発泡剤を含有し、前記基材に吹き付けた過熱水蒸気により前記発泡剤を発泡させ、前記不織布を膨張させることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記不織布の片面に予めプラスチックフィルムを積層一体化しておくことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、イソシアネートエマルジョンが含浸した基材に吹き付ける過熱水蒸気は、飽和水蒸気をさらに加熱したものであるため、通常の水蒸気よりも効率よくイソシアネートを硬化させることができ、板状成形体の製造時間を短縮させることができる。しかも、請求項１の発明では、過熱水蒸気を用いたことにより、アミン触媒を基材に含浸させなくてもイソシアネートを短時間で硬化させることができるようになり、アミン触媒を不要にできることによる製造コストの低減及び製造環境の改善を実現することができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、不織布に含有されている発泡剤が過熱水蒸気による過熱で発泡して不織布が膨張するため、製造された板状成形体は、体積の割りに軽いものとなり、軽量化を実現することができる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、不織布の片面に積層されているプラスチックフィルムにより板状成形体の剛性を高めることができ、自動車の成形天井やドアトリム等の内装部材に一層好適な板状成形体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態におけるイソシアネートエマルジョン含浸時を示す図である。
【図２】同実施形態において基材を金型の型面で挟む際を示す図である。
【図３】同実施形態において型面間の基材に過熱水蒸気を吹き付ける際を示す図である。
【図４】同実施形態において型面間の不織布が膨張した状態を示す図である。
【図５】同実施形態において板状成形体の脱型時を示す図である。
【図６】他の実施形態におけるイソシアネートエマルジョン含浸時を示す図である。
【図７】同実施形態において基材を金型の型面で挟む際を示す図である。
【図８】同実施形態において型面間の基材に過熱水蒸気を吹き付ける際を示す図である。
【図９】同実施形態において型面間の不織布が膨張した状態を示す図である。
【図１０】同実施形態において板状成形体の脱型時を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明における実施形態について、図面を用いて説明する。本発明の板状成形体の製造方法は、イソシアネートエマルジョン含浸工程、型面間への配置工程、過熱水蒸気の吹き付け工程、脱型工程からなる。本発明で製造する板状成形体は、自動車の成形天井やドアトリム等の自動車内装部材として好適なものである。
【００１４】
イソシアネート含浸工程では、図１に示すように、基材１０にイソシアネートエマルジョン２１を含浸させる。前記基材１０は不織布１１からなる。不織布１１は、無機繊維、有機繊維、あるいはそれらの混合繊維からなる。無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等を挙げることができ、また有機繊維としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、プリプロピレン繊維等を挙げることができる。また、無機繊維は、アクリル樹脂や酢酸ビニル樹脂、不飽和ポリエステル等の熱可塑性樹脂で表面処理を施したものでもよい。
【００１５】
前記不織布１１には、発泡剤を含有させてもよい。発泡剤を不織布に含有させることにより、過熱水蒸気の吹き付け工程で発泡剤を発泡させ、不織布１１を膨張させることができるため、体積の割りに軽量な板状成形体を得ることができる。発泡剤としては、加熱膨張性粒子等を用いることができる。不織布１１における発泡剤の含有量は、不織布１００重量部中に５〜４０重量部の含有量が好ましい。発泡剤の含有量が前記の範囲よりも少ない場合、発泡程度が少なくなって軽量効果が小さくなる。一方、発泡剤の含有量が前記の範囲よりも多い場合、発泡程度が大きくなりすぎて、得られる板状成形体の強度（剛性）が不足するようになる。
【００１６】
前記不織布１１の厚みは、目的とする板状成形体の用途等に応じて設定されるが、通常３〜１０ｍｍ程度とされる。また、前記不織布１１の目付量は、目的とする板状成形体の用途等に応じて設定されるが、例として１００〜１０００ｇ／ｍ２を挙げる。なお、前記不織布１１は、湿式、乾式、直接式の何れ方式で製造されたものであってもよい。
【００１７】
イソシアネートエマルジョンは、水分散型のものが扱いやすく好ましい。イソシアネートエマルジョンは、イソシアネート単独よりも粘度が低くなって前記不織布１１に含浸し易い。イソシアネートとしては、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等を用いることができる。また、イソシアネートエマルジョンの生成例として、イソシアネートにポリエチレングリコール等のアルキレングリコールを少量反応させてイソシアネート末端プレポリマーを生成し、このイソシアネート末端プレポリマーを所定量含有するイソシアネートに水を添加することによりイソシアネートエマルジョンを生成する方法を示す。
【００１８】
不織布１１に対するイソシアネートエマルジョンの含浸方法は、図示のようなスプレーやロールコータ（図示せず）を用いる公知の含浸方法により行う。イソシアネートエマルジョンの含浸量は、不織布１１の材質や目付量等によって最適量が異なるが、例として１００〜２５００ｇ／ｍ２を挙げる。また、イソシアネートエマルジョンを不織布に含浸させた後、加熱することなく乾燥させるのが、より好ましい。この非加熱の乾燥を行うことによって、イソシアネートの反応を生じることなくイソシアネートエマルジョンを乾燥させることができ、その後の過熱水蒸気の吹き付け工程において、イソシアネートの反応硬化を効率よく行うことができるようになる。
【００１９】
型面間への配置工程では、図２及び図３に示すようにイソシアネートエマルジョン含浸後の基材１０を、金型３１の型面３３、３８間に配置する。型面３３、３８間への基材１０の配置時、少なくとも一方の型面３８で基材１０を押圧し、前記型面３８に沿うように基材１０を変形させ、型面３３、３８で挟む。
【００２０】
前記金型３１は、受け型３２と押し型３７とよりなる。前記受け型３２の型面３３と押し型３７の型面３８は、製造する板状成形体の表面形状と対応する凹凸形状を有する。また、前記金型３１は、型外の過熱水蒸気供給装置（図示せず）から供給される過熱水蒸気を型面３３、３８間へ供給可能に構成されている。図示の例では、前記受け型３２は、内部に過熱水蒸気通路３４を有すると共に、側部に前記過熱水蒸気通路３４と外部とを通じる過熱水蒸気導入口３５を有し、さらに前記型面３３に前記過熱水蒸気通路３４と通じる過熱水蒸気吹き出し孔３６を有する。前記過熱水蒸気導入口３５は公知の過熱水蒸気供給装置（図示せず）と配管Ｐで接続される。一方、前記押し型３７は、前記型面３８に過熱水蒸気排出孔４０が形成され、押し型３７内には、前記過熱水蒸気排出孔４０と通じる過熱水蒸気排出通路４１が形成されている。前記押し型３７の過熱水蒸気排出通路４１は、外部の配管Ｐ１によって前記過熱水蒸気供給装置（図示せず）と接続され、前記型面３３、３８間から押し型３７の過熱水蒸排出通路４１に排出された過熱水蒸気が配管Ｐ１を通って過熱水蒸気供給装置に至るように構成されている。
【００２１】
また、図示の金型３１は、前記受け型３２の型面３３の周縁にスペーサ４３が配置され、前記受け型３２と押し型３７を合わせた（閉じた）際に、前記スペーサ４３が受け型３２の型面３３の縁と押し型３７の型面３８の縁との間に介在し、前記型面３３，３８間の少なくとも一部の間隔が前記基材１０の厚みより大となるように構成されている。これにより、前記不織布１１が前記発泡剤によって膨張する際、前記不織布１１の少なくとも一部が前記型面３３、３８間で膨張可能になっている。なお、前記不織布１１に発泡剤を含まず、前記不織布１１が後述の過熱水蒸気の吹き付け工程で膨張しない場合、前記スペーサ４３を無くすこともできる。
【００２２】
過熱水蒸気の吹き付け工程では、図３に示すように、過熱水蒸気４５を前記型面３３，３８間の基材１０に吹き付ける。その際、前記不織布１１に発泡剤が含まれている場合、発泡剤が過熱水蒸気４５による加熱で発泡し、図４に示すように前記不織布１１が膨張して型面３３、３８に圧着し、前記基材１０が型面形状に賦形される。それと共に、前記不織布１１に含浸しているイソシアネートエマルジョンのイソシアネートが、前記過熱水蒸気４５による加熱で反応硬化し、前記型面形状に賦形されている基材１０の形状を固定する。なお、前記受け型３２から基材１０に吹き付けられた過熱水蒸気４５は、前記基材１０内を通って押し型３７の過熱水蒸気排出孔４０から押し型３７内の過熱水蒸気排出通路４１に排出される。なお、前記過熱水蒸気４５の温度は、１２０〜３００℃が好ましい。前記温度範囲よりも過熱水蒸気の温度が低い場合、イソシアネートの硬化時間が長くなって板状成形体の製造効率向上効果が少なくなり、一方、前記温度範囲よりも高い場合には、過熱水蒸気の温度が高すぎて扱い難く、作業性に劣るようになる。また、前記金型３１は、金型内に導入した過熱水蒸気が急冷されて基材１０に吹き付けられる前に水分を含む水蒸気となるのを防ぐため、加熱しておくのが好ましい。その場合、前記金型３１の加熱温度は８０〜１３０℃が好ましい。なお、金型３１の加熱は、金型３１内に設けたヒータ等の加熱手段や外部に配置した加熱装置によって行われる。
【００２３】
脱型工程では、前記金型３１内への過熱水蒸気の導入を停止した後、図５に示すように、前記金型３１を開放して、前記型面形状に形状固定された基材からなる板状成形体５０を金型３１から取り出す。
【００２４】
前記基材は、図６に示す基材１０Ａのように、不織布１１Ａの片面に予めプラスチックフィルム１２Ａが積層一体化された積層タイプのものでも良い。前記プラスチックフィルム１２Ａとしては、過熱水蒸気吹き付け工程で溶融しないものであれば、特に限定されない。例えば、過熱水蒸気の温度が１２０〜３００℃の場合、プラスチックフィルム１２Ａとして、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン、ポリエチレン（ＰＥ）等を挙げることができる。また、前記プラスチックフィルム１２Ａの厚みは２０〜８０μｍが、板状成形体製造時の賦形性及び板状成形体の剛性向上の点から好ましい。前記不織布１１Ａとプラスチックフィルム１２Ａの一体化は、接着剤あるいは溶着等によって行われる。
【００２５】
前記積層タイプの基材１０Ａを用いて板成形体を製造する方法は、プラスチックフィルムを積層していない前記基材１０を用いる場合と同様に、イソシアネートエマルジョン含浸工程、型面間への配置工程、過熱水蒸気の吹き付け工程、脱型工程とからなり、前記と殆ど同様の内容であるため、以下に簡略に説明する。
【００２６】
イソシアネートエマルジョン含浸工程では、図６に示すように、前記積層タイプの基材１０Ａにおいて、プラスチックフィルム１２Ａが積層されていない不織布１１Ａに前記イソシアネートエマルジョン２１Ａを含浸させる。イソシアネートエマルジョン２１Ａの内容、含浸方法、その他の条件等は前記と同様である。
【００２７】
型面間への配置工程では、図７に示すように、イソシアネートエマルジョン含浸後の積層タイプの基材１０Ａを、前記プラスチックフィルム１２Ａが積層されていない側が、金型３１Ａにおける過熱水蒸気吹き出し側の型面３３Ａを向くように配置する。その際、少なくとも一方の型面、図示の例では押し型３７Ａの型面３８Ａで基材１０Ａを押圧し、型面３８Ａに沿うように変形させ、型面３３Ａ，３８Ａで挟む。符号３２Ａは受け型、３４Ａは過熱水蒸気通路、３５Ａは過熱水蒸気導入口、３６Ａは過熱水蒸気吹き出し孔、４３Ａはスペーサである。なお、前記金型３１Ａにおいては、前記積層タイプの基材１０Ａに吹き付けられた過熱水蒸気は、前記プラスチックフィルム１２Ａによって押し型３７Ａ側への排出が阻止されるが、受け型３２Ａと押し型３７Ａとの間を通って金型３２Ａの側面から金型外へ排出可能である。また、前記スペーサ４３Ａは、前記受け型３２Ａと押し型３７Ａ間に部分的に設けたり、全周に設ける場合には多孔質のセラミック等からなる通気性を有する材質で構成したりして、受け型３２Ａと押し型３７Ａ間から過熱水蒸気が型外へ排出可能にするのが好ましい。また、前記プラスチックフィルム１２Ａには、過熱水蒸気を透過させるための小孔をその一部または全面に設けておいてもよい。さらに、前記押し型３７Ａに代えて図１に示した前記押し型３７を用い、型面間に供給された過熱水蒸気を過熱水蒸気供給装置へ戻すように構成してもよい。
【００２８】
過熱水蒸気吹き付け工程では、図８に示すように、過熱水蒸気４５Ａを前記押し型３７Ａの型面３８Ａから吹き出し、前記積層タイプの基材１０Ａにおけるプラスチックフィルム１２Ａが積層されていない不織布１１Ａ側に吹き付ける。この過熱水蒸気４５Ａの吹き付けによって、前記発泡剤が不織布に含有されている場合には発泡剤が発泡し、図９に示すように不織布１１Ａが膨張して前記基材１０Ａが型面３３Ａ、３８Ａに密着する。そして、前記不織布１１Ａに含浸しているイソシアネートエマルジョンのイソシアネートが過熱水蒸気の熱で反応硬化し、前記基材１０Ａを型面形状に形状固定する。
【００２９】
脱型工程では、前記金型３１Ａ内への過熱水蒸気の導入を停止した後、図１０に示すように前記金型３１Ａを開放し、前記型面形状に固定された基材からなる板状成形体５０Ａを金型３１Ａから取り出す。
【００３０】
なお、前記不織布に発泡剤を含有しない場合、前記型面間への基材の配置工程において、前記基材と型面間に殆ど隙間が存在しないように基材が金型の型面で押圧（プレス）される。
また、前記の例では発泡剤を不織布に含有させて、過熱水蒸気の吹き付け工程で発泡させているが、不織布に含有させた発泡剤を予め発泡させて膨張した不織布を用いて、イソシアネートエマルジョンの含浸工程以降を行なうようにしてもよい。
【実施例】
【００３１】
以下の金型、基材及びイソシアネートエマルジョン等を用いて、前記イソシアネートエマルジョン含浸工程、型面配置工程、過熱水蒸気吹き付け工程、脱型工程を行い、実施例の板状成形体を製造した。金型は、成形部の型面寸法が５００×５００ｍｍ、型面間距離（板状成形体の厚み寸法に相当）が５ｍｍのものを用い、型温は加熱水蒸気により１２０℃に加熱される。また、基材の不織布は、実施例１及び２についてはガラス繊維６０重量部、ＰＰ（ポリプロピレン）繊維２０重量部、発泡剤２０重量部からなる不織布（厚み１．４ｍｍ、目付量１００ｇ／ｍ２）を２００×２００ｍｍの寸法として用い、また実施例３及び４は、ガラス繊維８０重量部、ＰＰ繊維２０重量部からなる不織布（厚み１．１ｍｍ、目付量１００ｇ／ｍ２）を２００×２００ｍｍの寸法にして用いた。さらに、実施例２及び４については、不織布の片面にプラスチックフィルム（材質：ＰＥＴ樹脂、厚み５０μｍ）を押圧（プレス）で積層一体化した。イソシアネートエマルジョンは、ＭＤＩの水性エマルジョン（品名：ウッディキュア３００、日本ポリウレタン製）を用いた。表１に用いた基材や製造条件等をまとめて示す。なお、表１におけるトータル目付量は、成形品重量目付（ｇ／ｍ２）のことである。また、過熱水蒸気の温度は２３０℃、実施例の押圧時間（過熱水蒸気の吹き付けによる加熱開始から脱型までの時間）は３０秒である。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
比較のため、比較例１〜５の板状成形体を製造した。比較例１は、実施例１における不織布にアミン触媒（トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）のジプロピレングリコールの溶液）を含有させ、かつ過熱水蒸気を用いることなく、単に金型による１２０秒間の熱プレスのみで板状成形体を製造した。比較例２は、実施例１における不織布に前記アミン触媒を含有させ、過熱水蒸気に代えて水蒸気（１００℃）を３００秒間不織布に吹き付けて板状成形体を製造した。比較例３は、比較例２においてアミン触媒を用いることなく、水蒸気（１００℃）を６００秒間不織布に吹き付けて板状成形体を製造した。比較例４は、実施例２における不織布に前記アミン触媒を含有させ、過熱水蒸気に代えて水蒸気（１００℃）を３００秒間不織布に吹き付けて板状成形体を製造した。比較例５はイソシアネートエマルジョンと水蒸気や加熱水蒸気を用いず、ガラス繊維、ＰＰ繊維、発泡剤のみで熱プレス成形したものである。
【００３４】
製造した実施例及び比較例に対して成形品重量目付（ｇ／ｍ２）と、３点曲げ剛性（Ｎ）を測定した。３点曲げ剛性は、ＪＩＳＫ７１７１に従って測定した。測定結果を表１の下部に示す。なお、表１の最下欄に示す判定は、押圧時間（製造時間）、軽量性、剛性において、何れも良好な場合を○、何れか一つでも不良がある場合を×とした。
【００３５】
測定結果において、実施例１〜４は判定が○であった。具体的に説明すると、実施例１〜４は、押圧時間（過熱水蒸気の吹き付けによる加熱開始から脱型までの時間）が３０秒であって製造時間が短く、しかも充分に不織布（イソシアネート）が硬化していた。さらに、発泡剤を含む実施例１及び２は、成形品重量目付が５５０ｇ／ｍ２と５８０ｇ／ｍ２であって軽量で剛性の高いものであった。また、発泡剤を含まない実施例３及び４も、成形品重量目付が５５０ｇ／ｍ２と５８０ｇ／ｍ２で、充分に軽量なものであった。さらに、実施例１〜４は、３点曲げ剛性が１０Ｎ以上と高い剛性を示し、軽量性及び剛性の両方を満たしていた。特に、プラスチックフィルムが積層一体化されている実施例２と４については、３点曲げ剛性がより高い値を示しており、剛性がさらに高いものであった。
【００３６】
一方、比較例１〜５は、何れも判定が×であった。具体的に説明すると、熱プレスによりイソシアネートを硬化させた比較例１は、押圧時間が実施例よりも長い１２０秒であったにもかかわらず、３点曲げ剛性が低かった。また、水蒸気を用いてイソシアネートを硬化させた比較例２は、押圧時間が実施例よりも長い３００秒であったにもかかわらず、３点曲げ剛性が低かった。また、アミン触媒を含まず、水蒸気を用いてイソシアネートを硬化させた比較例３は、押圧時間が実施例よりも長い６００秒であったにもかかわらず、不織布（イソシアネート）が完全に硬化してなく、３点曲げ剛性を測定することができなかった。また、プラスチックフィルムを積層一体化し、水蒸気を用いてイソシアネートを硬化させた比較例４は、プラスチックフィルムの存在によって、他の比較例よりも３点曲げ剛性が高い値を示したが、それでも実施例よりも剛性が低く、しかも押圧時間（成形時間）が長いものであった。イソシアネートエマルジョンと水蒸気や加熱水蒸気を用いず、ガラス繊維、ＰＰ繊維、発泡剤のみで熱プレス成形した比較例５は、実用強度として必要な３点曲げ剛性１７Ｎを得るために成形品重量目付を１０００ｇ／ｍ２必要とし、非常に重いものとなった。
【００３７】
このように、本発明の製造方法によれば、アミン触媒を基材に含浸させなくてもイソシアネートを短時間で硬化させることができ、アミン触媒を不要にできることによる製造コストの低減及び製造環境の改善を実現することができる。さらに、不織布に発泡剤を含有させることにより、板状成形体を軽量性の高いものとすることができる。なお、発泡剤を含有させて発泡剤の発泡により予め膨張させた不織布を用いても、軽量性の高い板状成形体を製造することができる。また、不織布の片面に予めプラスチックフィルムを積層一体化しておくことにより、板状成形体の剛性をより高めることができ、自動車の成形天井やドアトリム等の内装部材に一層好適な板状成形体を得ることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０，１０Ａ  基材
１１，１１Ａ  不織布
２１，２１Ａ  イソシアネートエマルジョン
３１，３１Ａ  金型
４５，４５Ａ  加熱水蒸気
５０，５０Ａ  板状成形体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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