(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔性キャリアと、該多孔性キャリアの板面に幾何学的に配置固定された複数のエラストマーパッドとから構成された型枠を使用し、複数のリブにより構成される開口セル格子と、該格子の一方の開口部を覆う連続的な平板と、他方の開口部の一部を覆うフランジとが、緻密な圧縮繊維により一体成形された構造の繊維パネルを製造する方法において、上記型枠上に繊維含有スラリーを打設する工程と、前記型枠上に打設された繊維含有スラリーを、型枠の上・下方向からの平盤によるプレス及び型枠の下面からの吸引によって圧搾・吸引脱水すると共に、上記プレス用平盤間に直流電圧を印加して繊維含有スラリーを電気浸透脱水し、水分濃度３５〜４５％の脱水ケーキとする工程と、前記型枠上の脱水ケーキを、型枠の上・下方向からの平盤によるプレス下において、前記プレス用平盤間に高周波電圧を印加して脱水ケーキを高周波誘電加熱すると共に、前記型枠の上・下方向から吸引して加熱圧縮成形し、水分濃度１０％以下の成形品とする工程とから成ることを特徴とする、繊維パネルの製造方法。
【請求項２】
上記型枠上に繊維含有スラリーを打設する工程が、水分濃度６５〜８０％の繊維含有スラリーを、型枠の下面から吸引しながら打設するものであることを特徴とする、請求項１記載の繊維パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維パネルの製造方法に関し、特に、複数のリブにより構成される開口セル格子と、該格子の一方の開口部を覆う連続的な平板と、他方の開口部の一部を覆うフランジとが、緻密な圧縮繊維により一体成形された構造の繊維パネルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
特開平９−１９５４４０号公報に、開口セル格子を有する繊維パネルの製造方法が開示されている。
かかる製造方法の概略は、概ね次の如くである。
【０００３】
先ず、例えば木材繊維、再生紙等の原料Ａを強力な攬拌力によりパルプ化し、水分濃度９９％程度の繊維含有スラリーＳとする〔図７（ａ）参照〕。
続いて、該スラリーＳを、図４に示した多孔性キャリア５１と、該多孔性キャリア５１の板面に幾何学的に配置固定された複数のエラストマーパッド５２とから構成された型枠５０上に打設し〔図７（ｂ）参照〕、該型枠５０の上・下方向からの平盤によるプレス（プリプレス）及び型枠５０の下面からの吸引により脱水し、スラリーＳを水分濃度５０％程度の脱水ケーキＫとする〔図７（ｃ）参照〕。
【０００４】
その後、型枠５０をホットプレス６０に搬送し、加熱下において型枠５０に対して垂直方向の圧力を加えることにより脱水ケーキＫを加熱圧縮成形し〔図８（ａ）参照〕、水分濃度８％程度の成形品Ｘとする。
この際、型枠５０を構成する上記エラストマーパッド５２が、図５に示したように、プレスの圧縮力により偏平に変形し、パッド間に充填された脱水ケーキＫを型枠に対して垂直方向のみならず平行な方向にも圧縮し、緻密な開口セル格子を有する繊維パネルに成形する。
【０００５】
成形が完了した後、型枠５０と共に成形品Ｘをホットプレス６０から取り出し、成形品Ｘを型枠５０から脱型する〔図８（ｂ）参照〕。
【０００６】
上記した工程によって、図６に示した複数のリブにより構成される開口セル格子７１と、該格子７１の一方の開口部を覆う連続的な平板７２と、他方の開口部の一部を覆うフランジ７３とが、緻密な圧縮繊維により一体成形された構造の繊維パネル７０を製造することが出来る。
【０００７】
ここで、上記開口セル格子を有する繊維パネル７０の製造工程中、ホットプレス６０による脱水ケーキＫの加熱圧縮成形工程に要する電力量は、概ね成形品１ｋｇ当たり１０ｋＷｈ程度であり、全体の電力消費量の８割近くをこの工程において占め、製造コストを高騰させていた。
【０００８】
これは、加熱圧縮成形工程に移行する際の脱水ケーキＫの水分濃度が、５０％程度と高いことに起因していることは明らかであるが、従来の前工程における圧搾と吸引と言う機械的脱水のみでは、その脱水効果にはおのずと限度があり、特に、本発明が対象としている開口セル格子を有する繊維パネル７０の製造においては、開口セル格子を構成する薄肉のリブ部分の脱水が特にネックとなり、最終工程である加熱圧縮成形工程前に、脱水ケーキＫの水分濃度を５０％未満に持っていくことは困難であったことによる。
【０００９】
そのため、本発明が対象としている開口セル格子を有する繊維パネルは、軽量で且つ高強度のパネルとなり、住宅用部材、建具或いは家具等の幅広い用途が考えられ、古紙等のリサイクル資源の有効活用を図れる製品であると期待されたが、その製造原価が高いことから、需要が伸びなやんでいた。
【００１０】
本発明は、上述した従来の開口セル格子を有する繊維パネルの製造方法が有する課題に鑑み成されたものであって、その目的は、製品を製造するための全工程を含めたトータル的な電力消費量を節減し、安価に開口セル格子を有する繊維パネルを製造できる方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した目的を達成すべく検討を重ねた結果、汚泥の脱水技術として従来より広く知られている電気浸透脱水に着目し、該電気浸透脱水と従来より行われている圧搾・吸引と言う機械的脱水とを、型枠上に打設された繊維含有スラリーの脱水に併用することによって、加熱圧縮成形工程前に脱水ケーキの水分濃度を５０％未満の所定水準まで持っていくことが可能であり、またこの水準まで含水率が下げられた脱水ケーキの加熱圧縮成形に要する電力量は、従来より大幅に節減でき、電気浸透脱水を前工程において併用したことによる電力消費量の増加を考慮しても、トータル的な電力消費量を抵く抑えることができることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
即ち、本発明は、多孔性キャリアと、該多孔性キャリアの板面に幾何学的に配置固定された複数のエラストマーパッドとから構成された型枠を使用し、複数のリブにより構成される開口セル格子と、該格子の一方の開口部を覆う連続的な平板と、他方の開口部の一部を覆うフランジとが、緻密な圧縮繊維により一体成形された構造の繊維パネルを製造する方法において、上記型枠上に繊維含有スラリーを打設する工程と、前記型枠上に打設された繊維含有スラリーを、型枠の上・下方向からの平盤によるプレス及び型枠の下面からの吸引によって圧搾・吸引脱水すると共に、上記プレス用平盤間に直流電圧を印加して繊維含有スラリーを電気浸透脱水し、水分濃度３５〜４５％の脱水ケーキとする工程と、前記型枠上の脱水ケーキを、型枠の上・下方向からの平盤によるプレス下において、前記プレス用平盤間に高周波電圧を印加して脱水ケーキを高周波誘電加熱すると共に、前記型枠の上・下方向から吸引して加熱圧縮成形し、水分濃度１０％以下の成形品とする工程とから成る繊維パネルの製造方法とした。
【００１３】
ここで、上記型枠上に打設された繊維含有スラリーの脱水は、電気浸透脱水と圧搾・吸引と言う機械的脱水とを併用することによって、加熱圧縮成形工程前に水分濃度３５〜４５％の脱水ケーキまで持っていくことが重要である。
これは、４５％を越える脱水ケーキの加熱圧縮成形にはかなりの電力量が必要となり、前工程において電気浸透脱水を併用したことによる電力消費量の増加を考慮した場合、トータル的な電力消費量の節減効果が少ないためであり、また逆に３５％未満の脱水ケーキまで持っていくことは、電気浸透脱水と機械的脱水とを併用したとしても短時間では困難であり、繊維含有スラリーの脱水工程における電力消費量が急激に増加するために好ましくない。
【００１４】
また、本発明においては、上記型枠上に繊維含有スラリーを打設する工程は、従来と同様に、繊維含有スラリーを重力の作用のみによって型枠上に打設するものであっても良いが、水分濃度６５〜８０％の繊維含有スラリーを、型枠の下面から吸引しながら打設するものとすることが好ましい。
これは、製造にかかるトータル的な電力消費量の節減を考慮した場合、原料となる繊維含有スラリーの水分濃度は低ければ低い程、その後の脱水等に要する電力量が少なくなるために好ましいのであるが、本発明において使用する型枠は、上述したように複数のエラストマーパッドが多孔性キャリアの板面に幾何学的に配置固定されたものであるため、水分濃度が低く、流動性を有しない原料の場合には、エラストマーパッド間への原料の充填が不十分となり、製品強度が低下するために吸引しながら打設することが好ましく、この際、水分濃度６５％に満たない繊維含有スラリーでは、吸引しても充填が不十分となり、逆に水分濃度８０％を越える繊維含有スラリーの場合は、トータル的な電力消費量の節減効果が少ないために好ましくない。
【００１５】
さらに、本発明においては、上記型枠上の脱水ケーキを加熱圧縮成形する工程は、型枠の上・下方向からの平盤によるプレス下において、前記プレス用平盤間に高周波電圧を印加して脱水ケーキを高周波誘電加熱すると共に、前記型枠の上・下方向から吸引して行なうものとする。
これは、上段においても記載したように、本発明において使用する型枠は、熱伝導率の低いシリコンゴム等の弾性材料で作られたエラストマーパッドをその構成部材としているため、従来の伝導伝熱を期待した加熱された平盤のプレスによる加熱圧縮成形よりも、高周波電圧の印加により、脱水ケーキ自体に誘電加熱を起こさせた方が効率の良い加熱が可能となるためであり、また、この高周波誘電加熱する際に、型枠の上・下方向から吸引することにより、蒸発した液体分を吸引除去することとすると、平盤間の絶縁度が高まり、効率のよい脱水ケーキの誘電加熱が可能となるためである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、上記した本発明にかかる繊維パネルの製造方法の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
本発明で使用する型枠は、従来と同様のものが使用できる。即ち、図４に示したように、多孔性キャリア５１と、その板面に幾何学的に配置固定された複数のエラストマーパッド５２とから構成された型枠５０である。
この型枠５０のエラストマーパッド５２の各々は、図５にも示したように、該パッドが圧縮される際に、その中心から外側に向かって上記キャリアに平行に拡大し、パッド間に充填された繊維を圧縮すると同時に、パッドの上及び拡大したパッドの下に位置する繊維をも圧縮できるような所定のサイズ及び形状を呈している。
【００１８】
上記多孔性キャリア５１は、通常矩形の金属製板に、複数の貫通穴を穿設した構造のもので、その周囲板面には、図４に示したように補強を兼ねて帯状のプレスストッパー５３が添設されている。なお、この多孔性キャリア５１は、一枚の板体により構成されていても、また複数枚の板体を重ね合わせて構成されていても良い。
また、上記エラストマーパッド５２は、十分な弾性を有する材料で形成されており、例えばシリコンゴム、クロロプレンゴムなどを含む、各種の合成ゴムを用いて形成することができるが、中でもシリコンゴムが耐久性及び弾性を考慮した場合に特に優れている。そして、このエラストマーパッド５２を、図４において拡大して示したように、断面六角形の台形体とすることにより、製造される繊維パネル７０のセル格子７１を、図６に示したように六角形とすることが可能となる。
【００１９】
本発明にかかる製造方法においては、先ず上記型枠５０上に繊維含有スラリーＳを打設する。
この繊維含有スラリーＳの打設工程は、従来と同様に、例えば木材繊維、再生紙等の原料Ａを強力な攬拌力によりパルプ化し、水分濃度９９％程度の繊維含有スラリーＳに調整した後、該繊維含有スラリーＳを、重力の作用のみによって型枠５０上に打設するものであっても良いが、図１に示したように、型枠５０の下面から吸引しながら、水分濃度６５〜８０％に調整された繊維含有スラリーＳを、型枠５０上に打設する方法を採用することが好ましい。これは、繊維含有スラリーＳを型枠であるエラストマーパッド５２間に十分に充填できると共に、その水分濃度を低下させることができ、後の脱水等に要する電力を節減できるために好ましい。
【００２０】
ここで、本発明者らが行った試験によれば、この打設工程における吸引圧力は、スラリーＳの水分濃度にも左右されるが、概ね−６５０ｍｍＨｇ程度で吸引すれば目的は達成でき、その際のスラリーＳの水分濃度は、６５％に満たない場合には、吸引圧力を上昇させても型枠上への原料の充填が不十分となり好ましくなく、また、８０％を越える場合には、トータル的な電力消費量の節減効果が少ないために好ましくなかった。
【００２１】
続いて、上記型枠５０上に打設された繊維含有スラリーＳを、水分濃度３５〜４５％の脱水ケーキＫにまで脱水する。
この繊維含有スラリーＳの脱水工程においては、電気浸透脱水と、圧搾・吸引と言う機械的脱水とを併用して行う。即ち、図２に示したように、型枠５０の上・下方向からの平盤によるプレスと、型枠５０の下面からの吸引によって繊維含有スラリーＳを圧搾・吸引脱水すると共に、上記プレス用平盤間に直流電圧を印加すると、平盤間に挟まれた繊維含有スラリーＳには電流が流れる。ここで、スラリーＳ中に分散している繊維質材は、通常マイナス電荷を帯びた状態にあり、この繊維質材と接する周囲の液体は、繊維質材の表面電荷と逆極性のプラスに帯電している。そのため、上方のプレス用平盤をプラス極、下方のプレス用平盤をマイナス極として直流電源より電圧を印加すると、電気浸透現象の働きによりスラリーＳ中に含まれている液体は繊維質材間を毛細管として下方のプレス用平盤側に移動し、型枠５０の下面からの吸引により外部に排水される。これにより、圧搾・吸引と言う機械的脱水のみでは達成し得なかった、水分濃度３５〜４５％の脱水ケーキＫにまで、繊維含有スラリーＳを脱水することができる。
【００２２】
ここで、本発明者らが行った試験によれば、上記プレス用平盤によって加える圧縮圧力は１０〜１２ｋｇｆ／ｃｍ２とし、また型枠の下面からの吸引圧力は−６５０ｍｍＨｇ程度とする。そして、プレス用平盤間に印加する直流電源の電圧は２００〜４００Ｖで、４５〜９０秒間印加して電気浸透脱水と機械的脱水とを併用して行うと、水分濃度３５〜４５％の脱水ケーキＫにまで、繊維含有スラリーＳを脱水することができた。
なお、吸引による脱水は、型枠５０の下面からのみならず、図示したように上方のプレス用平盤にも細孔を設け、型枠５０の上方からも吸引できるようにしても良い。
【００２３】
次ぎに、型枠５０上の脱水ケーキＫを加熱圧縮成形し、水分濃度１０％以下の成形品Ｘとする。
この脱水ケーキＫの加熱圧縮成形工程は、図３に示したように、型枠５０の上・下方向からの平盤によるプレス下において、前記プレス用平盤間に高周波電圧を印加し、脱水ケーキＫ自体を高周波誘電加熱するものとする。これは、本発明において使用する型枠は、上記したように熱伝導率の低いシリコンゴム等の弾性材料で作られたエラストマーパッド５２をその構成部材としているため、伝導伝熱を期待した加熱された平盤のプレスによる加熱圧縮成形よりも、高周波電圧の印加により、脱水ケーキ自体に誘電加熱を起こさせた方が効率の良い加熱が可能となるためである。
また、脱水ケーキＫを高周波誘電加熱する際に、図３に示したように、型枠５０の上・下方向から吸引することにより、蒸発した液体分を吸引除去することとすると、平盤間の絶縁度が高まり、効率のよい脱水ケーキＫの誘電加熱が可能となる。
なお、同図に示したように、プレス用平盤のプレス面を、ヒーター或いは加熱媒体により１２０〜１６０℃程度に加熱した状態とし、型枠５０の上・下方向からの伝導伝熱による脱水ケーキＫの加熱をも併用する構成とすると、高周波電力が不均一にかかることによる脱水ケーキＫの乾燥ムラを、解消することができるために好ましい。
【００２４】
ここで、本発明者らが行った試験によれば、この加熱圧縮成形工程においてプレス用平盤によって型枠５０上の脱水ケーキＫに加える圧縮圧力は、概ね１０〜１２ｋｇｆ／ｃｍ２程度とし、また、このプレス用平盤間に印加する高周波電圧は、周波数１３．５６ＭＨｚ、電圧２００Ｖの高周波電圧を、１２０〜１８０秒間程度印加すれば、型枠５０上の脱水ケーキＫを、水分濃度１０％以下の成形品Ｘとすることができた。
【００２５】
また、本発明者らが行った試験によれば、水分濃度５０％程度の脱水ケーキＫをホットプレスにより加熱圧縮成形した場合の電力量は、従来の技術の項においても記載したように、概ね成形品１ｋｇ当たり１０ｋＷｈ程度であったが、前工程において電気浸透脱水と圧搾・吸引と言う機械的脱水とを併用することによって、水分濃度３５〜４５％まで持っていった脱水ケーキＫを、ホットプレスにより従来と同様に加熱圧縮成形した場合の電力量は、概ね成形品１ｋｇ当たり４〜６ｋＷｈ程度と大幅に節減でき、前工程において電気浸透脱水を併用したことによる電力消費量の増加を考慮しても、トータル的な電力消費量を低く抑えることができることが確認できた。
【００２６】
以上、本発明にかかる繊維パネルの製造方法の実施の形態を説明したが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【００２７】
例えば、上記実施の形態においては、型枠５０としてバッチ式のものを使用したが、型枠５０を構成する多孔性キャリアを、ベルト状或いはホイール状のものとすることにより、本発明にかかる各工程を連続的に受けるように可動させたものとしても良い。
【００２８】
また、上記実施の形態においては、繊維含有スラリーＳの脱水工程において使用するプレス用平盤と、脱水ケーキＫの加熱圧縮成形工程において使用するプレス用平盤とを、別異のものとして記載したが、同一のものを併用しても良く、またその場合には、プレスの型締めを行ったまま、脱水工程と、その後の加熱圧縮成形工程とを連続的に行っても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上、説明した本発明にかかる繊維パネルの製造方法は、加熱圧縮成形工程前に、繊維含有スラリーを、電気浸透脱水と圧搾・吸引と言う機械的脱水とを併用することによって、水分濃度３５〜４５％の脱水ケーキにまで脱水すると共に、該脱水ケーキを、型枠の上・下方向からの平盤によるプレス下において、前記プレス用平盤間に高周波電圧を印加して脱水ケーキを高周波誘電加熱すると共に、前記型枠の上・下方向から吸引して加熱圧縮成形し、水分濃度１０％以下の成形品とすることに最大の特徴があり、これによって加熱圧縮成形工程における電力消費量を大幅に節減でき、安価に開口セル格子を有する繊維パネルを製造できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる繊維パネルの製造工程中、繊維含有スラリーの打設工程の一実施の形態を示した概念図である。
【図２】本発明にかかる繊維パネルの製造工程中、繊維含有スラリーの脱水工程の一実施の形態を示した概念図である。
【図３】本発明にかかる繊維パネルの製造工程中、脱水ケーキの加熱圧縮成形工程の一実施の形態を示した概念図である。
【図４】繊維パネルの製造に使用される型枠の一実施の形態を示した斜視図である。
【図５】原料の加熱圧縮成形工程中における状態を示した断面図である。
【図６】成形品である繊維パネルを示した斜視図である。
【図７】従来の繊維パネルの製造工程を示した図であって、（ａ）は原料スラリーの製造工程、（ｂ）は型枠上への原料の打設工程、（ｃ）は原料の脱水工程を各々示した図である。
【図８】従来の繊維パネルの製造工程を示した図であって、（ａ）は原料の加熱圧縮成形工程、（ｂ）は製品の型枠からの剥離工程を各々示した図である。
【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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