(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、上記型枠を構成するエラストマーパッド間に先ず含水率５０％以上の原料繊維を打設し、その後その上方に前記原料繊維より含水率の低い原料繊維を打設する２段階の原料繊維の型枠上への打設工程と、前記型枠上に打設された原料繊維を加熱圧縮成形する工程とを含むことを特徴とする、繊維パネルの製造方法。
【請求項２】
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、上記型枠を構成するエラストマーパッド間に先ず含水率３５％以上の原料繊維を打設し、この原料繊維を機械的押圧力によってエラストマーパッド間に押し込んだ後、その上方に更に前記原料繊維と同等の含水率の原料繊維或いは前記原料繊維より含水率の低い原料繊維を打設する２段階の原料繊維の型枠上への打設工程と、前記型枠上に打設された原料繊維を加熱圧縮成形する工程とを含むことを特徴とする、繊維パネルの製造方法。
【請求項３】
上記型枠上の原料繊維を加熱圧縮成形する工程が、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原料繊維を高周波誘電加熱するものであることを特徴とする、請求項１又は２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を安価に製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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を強力な攪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１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。
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〕。
【０００５】
上記した工程によって、図２に示したような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を製造することができ、該繊維パネル７０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となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記製造方法によって得られた繊維パネル７０は、その製造に際しての電力消費量が多く、製造原価が高いと言う課題を有していた。
これは、型枠５０上に打設する原料繊維の含水率が９９％程度と高く、この含水率の高い原料繊維をプリプレス、加熱圧縮成形等の工程を経て水分濃度８％程度の成形品Ｘまで電気エネルギーを使用して脱水していたことに起因していることは明らかであるが、型枠５０上に打設する原料繊維の含水率を低下させると、原料繊維の流動性が悪くなり、型枠５０を構成する上記複数のエラストマーパッド５２間への原料繊維の充填が不十分となり、得られる成形品Ｘの外観、強度等の品質が低下するため、従来においては型枠への打設時から原料繊維の含水率を低下させることは困難であった。
【０００７】
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、型枠上に打設する原料繊維の含水率を大幅に低下させ、製品を製造するための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。
【０００８】
【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試験・研究を重ねた結果、型枠を構成する複数のエラストマーパッド間への原料繊維の充填性を向上させるためには、確かに流動性のある含水率の高いスラリー状原料とした方が良いが、少なくともエラストマーパッドの上方に積層される原料繊維には、さほどの流動性は必要とされず、含水率の低い原料繊維の使用が可能であること、また、エラストマーパッド間に充填される原料繊維においても、機械的押圧力によってエラストマーパッド間に押し込む操作を行えば、かなり低い含水率の原料繊維でも充填性を良好なものとできるとの知見を得、本発明を完成させた。
【０００９】
即ち、本発明の第１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、上記型枠を構成するエラストマーパッド間に先ず含水率５０％以上の原料繊維を打設し、その後その上方に前記原料繊維より含水率の低い原料繊維を打設する２段階の原料繊維の型枠上への打設工程と、前記型枠上に打設された原料繊維を加熱圧縮成形する工程とを含む繊維パネルの製造方法とした。
【００１０】
また、本発明の第２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、上記型枠を構成するエラストマーパッド間に先ず含水率３５％以上の原料繊維を打設し、この原料繊維を機械的押圧力によってエラストマーパッド間に押し込んだ後、その上方に更に前記原料繊維と同等の含水率の原料繊維或いは前記原料繊維より含水率の低い原料繊維を打設する２段階の原料繊維の型枠上への打設工程と、前記型枠上に打設された原料繊維を加熱圧縮成形する工程とを含む繊維パネルの製造方法とした。
【００１１】
上記した本発明にかかる繊維パネルの製造方法によれば、エラストマーパッド間への原料繊維の充填性を阻害することなく、型枠上に打設する原料繊維のトータル的な含水率を大幅に低減することができる。
即ち、第１の発明においては、間隙が狭く、原料繊維の充填性が悪いエラストマーパッド間へは含水率５０％以上の原料繊維、例えば、従来と同様に含水率９９％程度に調整された原料繊維を打設し、その上方には前記原料繊維より含水率の低い原料繊維、例えば、含水率１０％程度に調整された原料繊維を打設することとしたため、また、第２の発明においては、原料繊維の充填性が悪いエラストマーパッド間に打設した原料繊維、例えば、含水率３５％程度の原料繊維は機械的押圧力によってエラストマーパッド間に押し込み、その上方に更に原料繊維、例えば、含水率１０％程度の原料繊維を打設することとしたため、上記したいずれの発明においても、エラストマーパッド間への原料繊維の充填性は良好なものとなり、また型枠上に打設する原料繊維のトータル的な含水率は大幅に低減できる。
なお、上記第１の発明では、最初に打設する原料繊維の含水率は５０％以上である必要がある。これは、含水率が５０％に満たない原料繊維は、型枠下面からの吸引と言う手段を用いたとしても充填が不十分となるためであり、この場合には、上記第２の発明による手段を採用すれば良い。
【００１２】
ここで、上記本発明においては、２段階に分けて型枠上に打設された上記原料繊維を加熱圧縮成形する工程は、従来と同様にヒーター或いは加熱流体によって加熱された状態にあるホットプレスを使用して行っても良いが、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原料繊維を高周波誘電加熱するものとすることが好ましい。
これは、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、原料繊維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に好ましい。
【００１３】
なお、上記本発明において言う原料繊維とは、木繊維、セルロース繊維等の天然繊維をはじめ、プラスチック繊維、ロックウール、グラスファイバー等の合成繊維、更にはこれらの混合繊維を言う。
【００１４】
【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。
【００１５】
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１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６に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５１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。
【００１６】
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１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。
【００１７】
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１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２に示したように六角形とすることが可能となる。
【００１８】
本発明にかかる製造方法においては、先ず上記型枠５０上に原料繊維Ｆを打設する。この原料繊維Ｆは、木繊維、セルロース繊維等の天然繊維をはじめ、プラスチック繊維、ロックウール、グラスファイバー等の合成繊維、更にはこれらの混合繊維を用いることができるが、中でも古紙等の紙によるセルロース繊維を主体とした物が好ましく、以下の実施の形態においても、このセルロース繊維を主体たした原料繊維Ｆを用いた。但し、これに限定するものではない。
この原料繊維Ｆの打設工程は、本発明においては２段階に分けられている。
即ち、間隙が狭く、原料繊維Ｆの充填が困難である型枠５０を構成するエラストマーパッド５２間への原料繊維Ｆの打設工程と、その上方への原料繊維Ｆの打設工程との２段階である。なお、最初の打設における原料繊維Ｆの充填量は、全体の４０〜５０％とすることが好ましい。
上記原料繊維Ｆの打設工程の実施の形態としては、図３及び図４に示した形態がある。
【００１９】
先ず、図３に示したものは、含水率の異なる２種の原料繊維ＦＨ  及びＦＬ  を用意し、間隙が狭く、原料繊維の充填性が悪いエラストマーパッド５２間へは含水率の高い原料繊維ＦＨ  、例えば、含水率５０〜８０％に調整された原料繊維を打設〔図３（ａ）参照〕し、その後その上方に含水率の低い原料繊維ＦＬ  、例えば、含水率１０％程度に調整された原料繊維を打設〔図３（ｂ）参照〕するものである。
【００２０】
上記エラストマーパッド５２間に含水率の高い原料繊維ＦＨ  を打設するに際しは、従来と同様に含水率９９％程度に調整された原料繊維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３（ａ）に示したように型枠５０の下面から吸引しながら含水率５０〜８０％に調整された原料繊維ＦＨ  を型枠５０上に打設することとすると、原料繊維ＦＨ  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、その含水率を低下させることができ、後工程において要する電力を更に節減できるために好ましい。
【００２１】
ここで、本発明者らが行った試験によれば、含水率５０％以上に調整された原料繊維であれば、エラストマーパッド５２間への打設時に、必要に応じて概ね−６５０ｍｍＨｇ程度で吸引すればその充填は良好に行われ、例えば、含水率６５％程度に調整された原料繊維をエラストマーパッド５２間へ打設し、その後その上方に打設する原料繊維の含水率を１０％程度のものとすれば、型枠５０上に打設した原料繊維Ｆのトータル的な含水率は４０％程度となった。
【００２２】
また、図４に示した他の実施の形態ものは、エラストマーパッド５２間へ原料繊維ＦＭ  を打設〔図４（ａ）参照〕した後、該原料繊維ＦＭ  を逆型８０を用いて上方から押圧してエラストマーパッド５２間へ押し込み〔図４（ｂ）参照〕、その後その上方に更に原料繊維ＦＭ  を打設〔図４（ｃ）参照〕するものである。
【００２３】
この形態の打設においては、図４に示したようにエラストマーパッド５２間へ打設する原料繊維とその上方に打設する原料繊維とは、共に同一の含水率に調整された原料繊維ＦＭ  、例えば、含水率３５％程度に調整された原料繊維を使用しても良いが、上記図３に示した実施の形態の如く、含水率の異なる２種の原料繊維ＦＨ  及びＦＬ  を用意し、エラストマーパッド５２間へは含水率の高い原料繊維ＦＨ  、例えば、含水率４０〜６０％に調整された原料繊維を使用し、その上方には含水率の低い原料繊維ＦＬ  、例えば、含水率１０％程度に調整された原料繊維を使用することとすると、更に型枠５０上に打設する原料繊維Ｆのトータル的な含水率を低下させ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、含水率４０％程度に調整された原料繊維であれば、エラストマーパッド５２間への打設後、該原料繊維を逆型８０を用いてその上方から０．５ｋｇｆ／ｃｍ２  程度で押圧すれば充填は良好に行われ、その後その上方に打設する原料繊維の含水率を１０％程度のものとすれば、型枠５０上に打設した原料繊維Ｆのトータル的な含水率は２２％程度となった。
【００２５】
上記２段階の原料繊維Ｆの型枠５０上への打設工程の後、該型枠５０上の原料繊維Ｆを加熱圧縮成形し、水分濃度１０％以下の成形品Ｘとする。
この原料繊維Ｆの加熱圧縮成形工程は、従来と同様にホットプレスを使用し、ヒーター或いは加熱流体によって加熱された状態にある平盤を、型枠５０の上・下方向からプレスする方法を採っても良いが、図５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、原料繊維Ｆ自体を高周波誘電加熱するものとすることが好ましい。
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、原料繊維Ｆ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に好ましい。
【００２６】
また、原料繊維Ｆを高周波誘電加熱する際に、図５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、効率のよい原料繊維Ｆの誘電加熱が可能となると共に、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原料繊維Ｆ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原料繊維Ｆの乾燥ムラを解消することができるために更に好ましい。
【００２７】
上記した型枠５０上の原料繊維Ｆの加熱圧縮成形工程に際して、型枠５０を構成するエラストマーパッド５２は、図６に示したようにプレスの圧縮力により偏平に変形し、パット間に充填された原料繊維Ｆ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。
【００２８】
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上の原料繊維Ｆ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、５０〜１００秒間程度印加すれば、型枠５０上のトータル的な含水率２２％程度とした原料繊維Ｆを水分濃度１０％以下の成形品Ｘとすることができた。
【００２９】
また、本発明者らが行った試験によれば、従来技術の如く９９％程度に調整された原料繊維を使用し、該原料繊維をプリプレスにより含水率５０％程度まで脱水し、その後該原料繊維Ｆ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、概ね成形品１ｋｇ当たり１０ｋＷｈ程度であったが、本発明の如く型枠上への原料繊維の打設をエラストマーパッド間とその上方と言う２段階に分け、型枠上の原料繊維Ｆのトータル的な含水率を２２％程度とした場合には、該原料繊維Ｆをプリプレスを行うことなく従来と同様にホットプレスにより加熱圧縮成形した場合の電力量は、概ね成形品１ｋｇ当たり３ｋＷｈ程度と大幅に節減できることが確認できた。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
また、上記実施の形態においては、所謂プリプレスによる脱水工程を省略したものにつき説明したが、従来と同様にプリプレス工程を設けても良く、またその際、プレス用平盤間に直流電圧を印加し、型枠５０上に打設された原料繊維Ｆを電気浸透脱水する構成としても良い。
【００３３】
【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、型枠上への原料繊維の打設をエラストマーパッド間とその上方と言う２段階に分けたことに最大の特徴があり、これによってエラストマーパッド間への原料繊維の充填性を阻害することなく、型枠上に打設する原料繊維のトータル的な含水率を大幅に下げることができ、ひいては次工程の加熱圧縮成形工程等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】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２】成形品である繊維パネルを示した斜視図である。
【図３】本発明にかかる繊維パネルの製造工程中、原料繊維の打設工程の一実施の形態を示した図であり、（ａ）は含水率の高い原料繊維ＦＨ  を型枠であるエラストマーパッド間へ打設する状態、（ｂ）は含水率の低い原料繊維ＦＬ  をその上方へ打設する状態を各々示した概念図である。
【図４】本発明にかかる繊維パネルの製造工程中、原料繊維の打設工程の他の実施の形態を示した概念図であり、（ａ）は原料繊維ＦＭ  を型枠であるエラストマーパッド間へ打設する状態、（ｂ）はエラストマーパッド間へ打設された原料繊維ＦＭ  を逆型を用いて上方から押圧する状態、（ｃ）押圧さらた原料繊維ＦＭ  上へ更に原料繊維ＦＭ  を打設する状態を各々示した概念図である。
【図５】本発明にかかる繊維パネルの製造工程中、原料繊維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６】原料繊維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）は型枠上への原料繊維の打設工程、（ｃ）は原料繊維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）は原料繊維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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