(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダー溶液を含浸させた状態の繊維マットを両型間に挟持して熱プレスして繊維ボードに成形するための繊維ボードの成形装置であり、当該成形装置は、上面側に型面を有する下型と、下面側に型面を有して前記下型に対して相対的に進退する上型と、同上型の型面を貫通して設けた複数の貫通孔に進退可能に組付けられ同上型の型面側から後退した後退位置にて前記貫通孔の前端部に揮発した溶剤が滞留するガス抜き空間部を形成する押抜き手段と、同押抜き手段を前記上型の型面側へ付勢して前進位置に位置させるバネ手段と、前記下型に前記押抜き手段に対向して設けられて同押抜き手段を受承し動作時には同押抜き手段を進退させる押動手段を備えていることを特徴とする繊維ボードの成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成形装置であり、当該成形装置は、前記上型の各貫通孔に形成されるガス抜き空間部に揮発して滞留する溶剤を吸引して排出するための吸引手段を備えていることを特徴とする繊維ボードの成形装置。
【請求項３】
請求項１に記載の成形装置において、前記押抜き手段は前記上型の各貫通孔を進退するポンチであり、前記押動手段は流体圧シリンダであることを特徴とする繊維ボードの成形装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の成形装置を使用して繊維マットを繊維ボードに成形する成形方法であり、前記上型を前記下型に対して相対的に前進させて前記押抜き手段を前記押動手段に受承させてこれら両型間にバインダー溶液を含浸させた状態の繊維マットを位置させる第１の工程と、前記上型を前記下型に対してさらに相対的に前進させて前記押動手段を動作させて前記上型を下死点に移行させる第２の工程と、前記上型を下死点に移行させた状態で前記繊維マットを所定時間熱プレスする第３の工程と、前記繊維マットを所定時間熱プレスした時点で前記押動手段を動作させて前記押抜き手段を後退させ前記上型の各貫通孔の型面側にガス抜き空間部を形成する第４の工程を備えていることを特徴とする繊維ボードの成形方法。
【請求項５】
請求項４に記載の成形方法において、前記繊維マットを構成する繊維は、セルロース系の天然繊維であることを特徴とする繊維ボードの成形方法。
【請求項６】
請求項４に記載の成形方法において、前記繊維マットを構成する繊維は、セルロース系の化学繊維であることを特徴とする繊維ボードの成形方法。
【請求項７】
請求項４に記載の成形方法において、前記繊維マットに含浸させるバインダー溶液は揮発性溶剤の溶液であることを特徴とする繊維ボードの成形方法。
【請求項８】
請求項７に記載の成形方法において、前記バインダー溶液はアセテートをアセトンに溶解してなる揮発性溶剤の溶液であることを特徴とする繊維ボードの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維ボードの成形装置および成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
繊維マットを繊維ボードに成形するための一方式として、バインダー溶液を含浸させた状態の繊維マットを上下両型間に挟持して熱プレスして、繊維ボードに成形する方法がある。当該方式の成形方法は、繊維マットを構成する繊維自体に自己融着性を備えていない場合に採られる方法である。このような性質を有する繊維としては、例えば、木綿、麻、ケナフ繊維等のセルロース系の天然繊維や、木質系のセルロースを化学処理して形成されるビスコースレーヨン、キュプラ、アセテート繊維等のセルロース系の化学繊維を挙げることができる。
【０００３】
しかして、当該方式の成形方法を採る場合には、通常、バインダー溶液としては揮発性溶剤のバインダー溶液が採用され、繊維マットを成形するに当たっては、バインダー溶液を含浸させた繊維マットを上下両型間に挟持して溶剤が揮発する程度の温度で熱プレスし、この間に溶剤を揮発させて残存する溶質であるバインダーにて繊維マットを構成する繊維同士を接着した状態で、所定形状のボードに成形するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、当該方式の成形方法においては、上下両型の一方として多数のガス抜き孔を有する型を採用して、繊維マットを成形する際に揮発する溶剤を系外へ排出する手段が採られるが、繊維マットの成形途中に型のガス抜き孔にバインダー溶液が侵入してバインダーによりガス抜き孔を閉鎖して、揮発した溶剤の系外への流出を阻害し、ガス状の溶剤が成形途中の繊維マット内に残留する現象が生じて、繊維マットに成形不良が発生する。
【０００５】
かかる問題に対処するため、両型を型締めすることなく開放状態で繊維マットを成形し、または、両型を一旦型締めした後に直ちに型締め状態を解除し、開放した状態で繊維マットの成形を続行して、揮発するガス状の溶剤を系外へ円滑に流出する手段が採られている。しかしながら、かかる成形手段を採る場合には、繊維マットに対する熱プレスが迅速かつ十分にはなされず、繊維ボードに成形するのに長い時間を要することになる。
【０００６】
従って、本発明の目的は、当該方式の成形方法におけるこれらの問題を解決することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、繊維ボードの成形装置、および、繊維ボードの成形方法に関するもので、特に、バインダー溶液を含浸させた状態の繊維マットを両型間に挟持して熱プレスして繊維ボードに成形するための繊維ボードの成形装置、および繊維ボードの成形方法を適用対象とするものである。
【０００８】
しかして、本発明に係る繊維ボードの成形装置は、上面側に型面を有する下型と、下面側に型面を有して前記下型に対して相対的に進退する上型と、同上型の型面を貫通して設けた複数の貫通孔に進退可能に組付けられ同上型の型面側から後退した後退位置にて前記貫通孔の前端部に揮発した溶剤が滞留するガス抜き空間部を形成する押抜き手段と、同押抜き手段を前記上型の型面側へ付勢して前進位置に位置させるバネ手段と、前記下型に前記押抜き手段に対向して設けられて同押抜き手段を受承し動作時には同押抜き手段を進退させる押動手段を備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る成形装置においては、前記上型の各貫通孔に形成されるガス抜き空間部に揮発して滞留する溶剤を吸引して排出するための吸引手段を備えた構成とすることができ、また、前記押抜き手段として前記上型の各貫通孔を進退するポンチを、前記押動手段として油圧シリンダ、エアシリンダ等の流体圧シリンダを採用することができる。
【００１０】
また、本発明に係る繊維ボードの成形方法は、本発明に係る繊維ボードの成形装置を使用して繊維マットを繊維ボードに成形する成形方法であり、下記の各工程を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
すなわち、本発明に係る繊維ボードの成形方法は、前記上型を前記下型に相対的に前進させて前記押抜き手段を前記押動手段に受承させてこれら両型間にバインダー溶液を含浸させた状態の繊維マットを位置させる第１の工程と、前記上型を前記下型に対してさらに相対的に前進させて前記押動手段を動作させて前記上型を下死点に移行させる第２の工程と、前記上型を下死点に移行させた状態で前記繊維マットを所定時間熱プレスする第３の工程と、前記繊維マットを所定時間熱プレスした時点で前記押動手段を動作させて前記押抜き手段を後退させ前記上型の各貫通孔の型面側にガス抜き空間部を形成する第４の工程を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係る繊維ボードの成形方法においては、前記繊維マットを構成する繊維としては、木綿、麻、ケナフ繊維等のセルロース系天然繊維、木質系のセルロースを化学処理してなるビスコースレーヨン、キュプラ、アセテート繊維等のセルロース系化学繊維を採用することができ、また、前記繊維マットに含浸させるバインダー溶液としては、揮発性溶剤のバインダー溶液を採用することができ、かかるバインダー溶液としては、アセテートをアセトンに溶解してなる溶液を採用することが好ましい。なお、前記繊維マットを構成する繊維としては、天然繊維や化学繊維以外に合成繊維を採用することもできる。
【００１３】
【発明の作用・効果】
本発明に係る成形装置を採用して繊維マットを繊維ボードに成形する方法においては、繊維マットを成形する途中で油圧シリンダ、エアシリンダ等の押動手段を動作させて押抜き手段を前進位置から後退させることにより、上型の各貫通孔の型面側に、揮発する溶剤が滞留するガス抜き空間部を形成することができる。このため、繊維マットの成形途中で揮発するガス状の溶剤はガス抜き空間部に流入してガス状態で滞留し、その一部は上型の各貫通孔の押抜き手段との間隙を経て系外へ流出する。
【００１４】
このように、本発明に係る繊維ボードの成形装置を採用した成形方法によれば、繊維マットの成形途中で揮発するガス状の溶剤がガス抜き空間部に滞留し、かつ、滞留したガス状の溶剤が系外に排出されることから、ガス状の溶剤の成形途中での繊維マットの内部への侵入が防止または大きく抑制されて、繊維マットに成形不良が発生することがなく、良好な品質の繊維ボードを提供することができる。また、繊維マットの成形時には、上下両型を十分に型締めした状態で成形を終了することができるため、繊維マットを成形するに要する時間を大幅に短縮することができる。
【００１５】
本発明に係る繊維ボードの成形装置として、上型の各貫通孔に形成されるガス抜き空間部に滞留するガス状の溶剤を吸引して排出する吸引手段を有する成形装置を採用すれば、吸引手段を作動させることにより、繊維マットの成形途中で揮発するガス状の溶剤を吸引して系外へ強制的に排出することができるとともに、揮発する溶剤を効率良く回収することが可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。図１〜図４は、本発明の一例に係る繊維ボードの成形装置１０を採用した成形方法における、当該成形装置１０の異なる工程での動作状態を示している。図１は、成形装置１０を構成する下型１１と上型１２間に繊維マット２０をセットした状態（第１工程）を示し、図２は、上型１２を下型１１に対して前進させて下死点の途中に位置させた状態（第２工程）、図３は、上型１２を下死点に位置させた状態（第３工程）、図４は、上型１２が下死点に位置している状態で成形装置１０を構成するポンチ１３を所定量上動させて後退位置に位置させた状態（第４工程）を示している。
【００１７】
これらの各工程は、本発明に係る繊維ボードの成形方法で採られる工程の順序を示していて、図２に示す第２工程が本発明で規定する第１の工程に該当し、図３に示す第３工程が本発明で規定する第２の工程および第３の工程に該当し、図４に示す第４工程が本発明で規定する第４の工程に該当する。
【００１８】
当該成形装置１０は、下型１１、上型１２、押抜き手段であるポンチ１３、バネ手段である複数の圧縮スプリング１４、押動手段である複数の油圧シリンダ１５にて構成されている。下型１１には、その型本体１１ａの上面に凹状の型面１１ｂが形成されているとともに、その型面１１ｂの外縁部に各油圧シリンダ１５が起立状に配設されている。
【００１９】
上型１２は、型本体１２ａと成形パッド１２ｂとからなり、型本体１２ａは下方に開口する凹所１２ｃを備えていて、型本体１２ａの下面側に成形パッド１２ｂが一体的に組付けられて構成されている。これにより、型本体１２ａと成形パッド１２ｂ間には空間部が形成されている。成形パッド１２ｂの下面には、下型１１の型面１１ｂに対応する凸状の型面１２ｄが形成されているとともに、型面１２ｄの形成部位に多数の貫通孔１２ｅが形成されている。また、型面１２ｄの外縁部には、下型１１に配設した各油圧シリンダ１５が挿入される複数の挿入孔１２ｆが貫通状態に形成されている。
【００２０】
ポンチ１３は、平板状のホルダー部１３ａの下面側に多数のロッド部１３ｂを備えている。ポンチ１３は、上型１２の成形パッド１２ｂに、同成形パッド１２ｂが型本体１２ａに組付けられる前に組付けられているもので、各ロッド部１３ｂを成形パッド１２ｂの各貫通孔１２ｅに上面側から進退可能に挿入して組付けられている。従って、ポンチ１３は、成形パッド１２ｂと一体に型本体１２ａに組付けられているが、組付けに際しては、型本体１２ａの凹所１２ｃに複数の圧縮スプリング１４を介在させ、この状態で成形パッド１２ｂが型本体１２ａに一体的に組付けられている。この組付け状態のポンチ１３においては、ホルダー部１３ａの上面に各圧縮スプリング１４が当接していてポンチ１３を下方へ付勢し、各ロッド部１３ｂが前進位置に位置して、それらの先端が成形パッド１２ｂの下面側の型面１２ｄに臨んでいる。
【００２１】
押動手段は、複数の油圧シリンダ１５と、油圧シリンダ１５の動作を制御する制御ユニット１６からなり、油圧シリンダ１５は、シリンダ部１５ａと、シリンダ部１５ａに摺動可能に嵌挿されてシリンダ部１５ａの上端から突出するピストンロッド１５ｂとにより構成されている。制御ユニット１６は、油圧シリンダ１５のシリンダ部１５ａ内の油室に対する作動油の給排を制御して、ピストンロッド１５ｂをシリンダ部１５ａに対して進退動作させるもので、ピストンロッド１５ｂは前進時にはシリンダ部１５ａから突出し、後退時にはシリンダ部１５ａに埋没する。
【００２２】
当該成形装置１０を使用して、繊維マットを繊維ボードに成形するには、繊維マットとして、バインダー溶液を含浸させた状態の繊維マットを採用する。図１には、繊維マットの一例が示されている。当該繊維マット２０は、ケナフ繊維のウェブ２１，２２の層間にバインダー溶液２３を塗布したもので、バインダー溶液２３としては、例えば、アセテートをアセトンに溶解してなる揮発性溶剤の溶液が採用される。
【００２３】
当該成形装置１０を使用して、当該繊維マット２０を繊維ボードに成形する方法においては、繊維マット２０を図１〜図４に示す工程に順次付すことにより、繊維ボードが成形される。
【００２４】
繊維マット２０を成形するには、先ず、図１の第１工程に示すように、繊維マット２０を、成形装置１０の互いに離間状態にある両型１１，１２間にセットして成形準備を終了し、次いで、図２の第２工程に示すように、上型１２を所定量下降して下型１１に対して、ポンチ１３が各油圧シリンダ１５のピストンロッド１５ｂに受承されるまで前進させる。この状態では、上型１２の成形パッド１２ｂの型面１２ｄが繊維マット２０の上面に当接して成形が開始される。
【００２５】
この状態で、油圧シリンダ１５を動作してピストンロッド１５ｂをシリンダ部１５ａに埋没させた状態で上型１２をさらに下降させて、図３の第３工程に示すように下死点に位置させる。これにより、両型１１，１２は完全に型締めされて、繊維マット２０は両型１１，１２に挟持されて所定時間熱プレスに付される。繊維マット２０のこの状態での熱プレスは、例えば１００℃で１０数秒間行われ、この熱プレスを継続した状態で、各油圧シリンダ１５を動作してピストンロッド１５ｂをシリンダ部１５ａから突出させる。
【００２６】
これにより、図４の第４工程に示すように、ポンチ１３は各油圧シリンダ１５の作用により、各圧縮スプリング１４に抗して上方へ押動されて、上型１２の各貫通孔１２ｅの先端側に成形途中の繊維マット２０の上面側に開口する多数のガス抜き空間部１２ｇが形成され、この状態を保持して熱プレスを所定時間、例えば２分程度継続する。この間、繊維マット２０内から揮発するガス状の溶剤は、各ガス抜き空間部１２ｇに流入してガス状態で滞留し、その一部は上型１２の各貫通孔１２ｅのロッド部１３ｂとの間隙を経て系外へ流出する。
【００２７】
この第４工程の終了により、繊維マット２０は、両型１１，１２の型面に対応する形状の繊維ボードに成形される。第４工程が終了した時点で、上型１２を上死点まで上昇させる。これにより、上型１２は下型１１から後退してポンチ１３が各油圧シリンダ１５のピストンロッド１５ｂから離間し、ポンチ１３は各圧縮スプリング１４の作用によりホルダー部１３ａが成形パッド１２ｂの上面に当接する状態に復帰し、当該成形装置１０は図１の第１工程に示す状態に復帰する。
【００２８】
このように、本発明に係る繊維ボードの成形装置１０を採用した成形方法によれば、繊維マット２０の成形途中で揮発するガス状の溶剤がガス抜き空間部１２ｇに滞留し、かつ、滞留したガス状の溶剤が系外に排出されることから、ガス状の溶剤の成形途中での繊維マット２０の内部への侵入が防止または大きく抑制されて成形不良が発生することがなく、良好な品質の繊維ボードを提供することができる。また、繊維マット２０の成形時には、両型１１，１２を十分に型締めした状態で成形を終了することができるため、繊維マット２０の成形に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００２９】
図５には、本発明に係る繊維ボードの成形装置の他の一例が示されてる。当該成形装置１０ａは、上記した成形装置１０に吸引手段を設けたものであり、吸引手段としては吸引ポンプ１７を採用している。吸引ポンプ１７は、上型１２の型本体１２ａの凹所１２ｃに接続されていて、吸引ポンプ１７を駆動することにより、繊維マット２０の成形途中で揮発してガス抜き空間部１２ｇに滞留するガス状の溶剤を上型１２の型本体１２ａの凹所１２ｃを通して吸引して、系外へ強制的に排出することができる。また、この状態では、ガス状の溶剤を効率良く回収することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係る成形装置の第１工程における動作状態を示す縦断面図である。
【図２】同成形装置の第２工程における動作状態を示す縦断面図である。
【図３】同成形装置の第３工程における動作状態を示す縦断面図である。
【図４】同成形装置の第４工程における動作状態を示す縦断面図である。
【図５】本発明の他の一例に係る成形装置の第４工程における動作状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ…成形装置、１１…下型、１１ａ…型本体、１１ｂ…型面、１２…上型、１２ａ…型本体、１２ｂ…成形パッド、１２ｃ…凹所、１２ｄ…型面、１２ｅ…貫通孔、１２ｆ…挿入孔、１２ｇ…ガス抜き空間部、１３…ポンチ、１３ａ…ホルダー部、１３ｂ…ロッド部、１４…圧縮スプリング、１５…油圧シリンダ、１５ａ…シリンダ部、１５ｂ…ピストンロッド、１６…制御ユニット、１７…吸引ポンプ、２０…繊維マット、２１，２２…繊維ウェブ、２３…バインダー溶液。
【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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