木質ファイバーの表皮一体成形方法

【目的】表皮に対する外部加熱の悪影響を排除して、表皮と木質ファイバーとを一体成形する。
【構成】水を含んだ混合物Ｍの表層に表皮３を配設し、加圧下においてこの混合物Ｍにマイクロ波を照射することにより、前記混合物Ｍに含まれる水を加熱して熱硬化性樹脂５を反応硬化させ、前記混合物Ｍを成形体となすとともに、前記表皮３をこの成形体に一体化する。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、表皮の同時貼りが可能な木質ファイバーの成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、木質ファイバーから、例えばドアトリムを製造するには、図４に示す工程により成形されていた。
（１）針葉樹などの木材チップＴを解繊機でファイバーＦとし、この木質ファイバーＦにフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を混合し乾燥する（図４工程（１）〜（３）参照）。
（２）この混合物Ｐを吸引しつつ積層ケースの底部に積層してマット状体Ｍとし、このマット状体Ｍを成形型３０に吸引搬送する（同工程（４）〜（５）参照）。
（３）成形型３０を約２００℃に加熱し、マット状体Ｍ内のフェノール樹脂を熱硬化させることにより、マット状体Ｍを硬化成形し芯材３２となし、その後表皮３４を張ってドアトリムとなす（同工程（６）〜（７）参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方法にあっては、成形型３０を加熱して成形空間内のマット状体Ｍを加熱するもの、すなわち、外部加熱を利用するものである。また、工程時間を短縮するべく熱硬化性樹脂を短時間で硬化させる必要がある。したがって、熱硬化性樹脂の硬化温度よりも高温に成形型３０を加熱している。
【０００４】このように成形型３０を高温に加熱するために、成形凹部に表皮３４を配設してマット状体Ｍの成形と同時に一体化しようとすると、熱軟化点の低い合成樹脂、例えば塩化ビニル（溶融温度；１６０℃）の表皮３４では、熱変性してしまったり、ファブリックの表皮３４でも高温により表面が白化したりして、同時貼りは不可能であった。
【０００５】そこで、本発明は、上記従来の不都合を排除して、表皮に対する外部加熱の悪影響を排除して、表皮と木質ファイバーとを一体成形することができる木質ファイバーの表皮一体成形方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決するための手段として本発明者は、木質ファイバーを内部から加熱することにより、木質ファイバーの外表面の熱を低減して表皮の一体成形を可能とすることを見い出し、以下の発明を完成した。すなわち、請求項１の発明は、木質ファイバーと熱硬化性樹脂との混合物を加熱成形して一定形状に成形する方法において、この混合物にマイクロ波を照射することにより、前記混合物に含まれる水を加熱して熱硬化性樹脂を反応させる工程と、前記工程において熱硬化性樹脂が反応しつつある状態の混合物の表層に表皮を配設して加圧成形して成形体となす工程とを備えることを特徴とする木質ファイバーの表皮一体成形方法である。また、請求項２の発明は、請求項１において、前記混合物の表層に表皮を配設した状態でマイクロ波を照射することを特徴とする木質ファイバーの表皮一体成形方法である。また、請求項３の発明は、木質ファイバーと熱硬化性樹脂との混合物を加熱成形して一定形状に成形する方法において、水を含んだ混合物の表層に表皮を配設し、加圧下においてこの混合物にマイクロ波を照射することにより、前記混合物に含まれる水を加熱して熱硬化性樹脂を反応硬化させ、前記混合物を成形体となすとともに、前記表皮をこの成形体に一体化することを特徴とする木質ファイバーの表皮一体成形方法である。
【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。前記木質ファイバーとは、主として木材を繊維化してなるものであり、木質チップ等を解繊してファイバー状にした木質ファイバー、綿や麻等の植物のファイバーや、これらの混合物をいう。前記熱硬化性樹脂とは、加熱等により反応して硬化する樹脂であり、木質ファイバーの成形にあって結合剤の作用をなすものである。例えば、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂等を用いることができる。前記混合物としては、前記木質ファイバーや熱硬化性樹脂の他、接着性を有する合成樹脂や天然高分子、強化剤等の添加剤を含めることができる。
【０００８】前記混合物に含まれる水は、混合物を構成する材料に含まれる水、混合物に添加することにより含まれる水の双方を含むものとする。前記マイクロ波の周波数は、成形の条件、成形材料等によって適宜選択される。前記混合物にマイクロ波を照射するには、混合物単体の状態でマイクロ波を照射する場合、混合物の表層に表皮を当接させた状態で照射する場合、マイクロ波が通過する成形型内において、加圧と同時に照射する場合がある。混合物を加圧した状態でマイクロ波を照射するには、マイクロ波が透過可能な成形型を用いる。かかる成形型とは、成形型の外部から照射されたマイクロ波が透過可能な素材で形成された成形型をいう。かかる素材としては、金属以外の物質を用いることができ、例えば、プラスチック、ガラス、セラミックス、木材等が挙げられる。前記加熱とは、マイクロ波のエネルギーで物質を加熱することをいう。
【０００９】
【作用】請求項１の構成によれば、マイクロ波は混合物中の誘電損失の大きい水を加熱するため、混合物自体が内部から効率よく加熱され、熱硬化性樹脂が効果的に反応・硬化される。したがって、熱硬化性樹脂が反応した状態で表皮と一体成形することにより、成形時にあっては、外部加熱なく、加圧のみで成形することが可能となる。請求項２の構成によれば、表皮を混合物の表層に配設してマイクロ波を混合物に照射するため、表皮と混合物が仮接着状態となり、かかる混合物の取扱いが容易となるとともに、加圧成形時に表皮をセットする手間が省かれる。請求項３の構成によれば、マイクロ波照射と同時に加圧成形されるため、マイクロ波照射とともに表皮が一体化される。
【００１０】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、マイクロ波加熱により混合物中の水が加熱され、これにより熱硬化性樹脂が効果的に加熱されることにより、混合物自体を成形可能な状態とすることができる。したがって、混合物の表層に配設された表皮への悪影響、特に表皮の外表面への悪影響が低減され、良好な表皮の状態を確保して表皮の一体成形が可能となる。また、成形型において、加熱が不要となるため、工程時間が短縮される。請求項２の発明によれば、表皮を配設した状態で混合物にマイクロ波が照射されるため、加圧成形時の表皮セットが不要となり、また混合物の取扱いが容易となるため、工程を効率化することができる。請求項３の発明によれば、マイクロ波の照射による加熱と加圧成形が同時に行われ、加圧成形、表皮の一体化とを合わせて一工程で行うことができ、表皮貼り工程を省略することができ、工程を効率化することができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を具現化した一実施例について図１ないし図２に基づいて説明する。本実施例は、木質ファイバーから表皮一体型の車両のドアトリムＤを成形する場合である。図１には、本実施例における工程図が模式的に示されている。
【００１２】本実施例においては、従来と同様、木質チップＴを解繊して得た木質ファイバー２を原料とし、表皮３として塩化ビニル樹脂製シートを用い、熱硬化性樹脂５としてフェノール樹脂を用いる。解繊装置６は従来と同様に、蒸煮しつつ解繊する装置を用いる。積層装置８は、従来と同様に、上方から落下させて混合物Ｐを揺動する撹拌羽根１０により分散させて下方の積層ケース１２に順次積層するものである。なお、この積層ケース１２の底部には吸引孔１２ａが貫設されており、吸引孔１２ａから積層ケース１２を吸引することにより、混合物Ｐをマット状体Ｍにすることができるようになっている。マット状体Ｍを搬送する吸引搬送装置１４も従来と同様である。
【００１３】本実施例において使用する成形型は、図２に示すように、マイクロ波加熱用の成形型２０である。この成形型２０は、いずれもプラスチックからなる上下に対向状の上型２２と下型２４とから形成されており、組み合わされて所定の成形空間を形成するようになっている。この下型２４の上面側は、ドアトリムＤの内装面側を成形する凹状の成形凹部２４ａが形成されており、上型２２の下面側には、ドアトリムＤの車両外側を成形する押圧部２２ａが形成されている。
【００１４】この成形型２０にマイクロ波を照射するマイクロ波加熱装置２６は、マイクロ波を反射する金属製で開閉部を有する容器２８とマイクロ波の発生源であるマグネトロン２９とから形成されている。容器２８は、本実施例では、網状体から構成され、マグネトロン２９は、１０ＭＨｚのマイクロ波を発生するようになっており、マイクロ波を放射するアンテナ２９ａは容器２８内に突出され、成形型２０を通過して成形空間内にマイクロ波を放射できるように形成されている。
【００１５】次に、木質ファイバー２と熱硬化性樹脂５とからドアトリムを成形する工程について説明する。まず、解繊装置６により木質チップＴを１７０℃、７気圧下で蒸煮・解繊し木質ファイバー２とする（図１工程（１）及び（２）参照）。
【００１６】解繊して得た木質ファイバー２には、熱硬化性樹脂がスプレー噴霧され、その他の添加剤を均一に混合する（同工程（２）参照）。なお、熱硬化性樹脂５の混合比率は、木質ファイバー２の乾燥重量に対して５〜２０重量％が望ましい。こうして得た混合物Ｐは、本実施例においては、マット状体Ｍとして吸引搬送装置１４により成形型２０に搬送するため、搬送可能な水分量にまで乾燥しておく必要がある。具体的には、混合物Ｐにおける含水量が５重量％以上２０重量％以下の範囲で乾燥される（同工程（３）参照）。上述のように、木質ファイバー２は解繊時の蒸し操作により高い水分を含んだ状態であるため、マイクロ波加熱には適した状態である。しかし、吸引搬送装置１４の搬送能力を考慮すべく、本実施例では上記範囲に乾燥することとしている。なお、吸引搬送をしない場合には、さらに高含水量の混合物Ｐであってもよく、この場合には、木質ファイバー２の乾燥工程を簡略化することができ、工程時間の短縮が可能となる。
【００１７】こうして所定の含水量の混合物Ｐが得られる（同工程（４）参照）。乾燥後の混合物Ｐは、積層装置８の積層ケース１２内に積層してマット状体Ｍとし、吸引搬送装置１４により成形型２０まで搬送する（同工程（５）参照）。
【００１８】成形型２０の下型２４の成形凹部２４ａの底部には、予め所定の表皮３がその外表面を下側にして配設されている（同工程（６）参照）。この表皮３の内裏面側にはホットメルト接着剤が塗布されており、この接着剤の上にマット状体Ｍを配置セットし、上型２２を下動して所定圧でマット状体Ｍを押圧状態とする（同工程（７）参照）。この状態の成形型２０をマイクロ波加熱装置２６内に導入し、成形型２０にマイクロ波を照射する（同工程（８）参照）。
【００１９】成形型２０内のマット状体中の水は、マイクロ波のエネルギーにより加熱され、この熱により熱硬化性樹脂の反応を促進し、反応硬化させることにより、木質ファイバー２を接着、成形する。また、木質ファイバー２と表皮３の間のホットメルト接着剤も水の加熱により溶融され、マット状体Ｍの表層に表皮３が接着される。
【００２０】この際、マイクロ波は、型２０や表皮３には水が含まれないため直接これらは加熱されない。また、マット状体Ｍ中の水を主として加熱し、マット状体Ｍはその内部から加熱されることになり、効率的に成形される。すなわち、従来のようにマット状体Ｍの表面は高温にならず、また、短時間で成形されるため、塩化ビニル製の表皮３に悪影響がおよばないのである。特に、表皮３の外表面にあっては、わずかに加熱されるのみである。
【００２１】所定時間マイクロ波を照射後、マイクロ波加熱装置２６から成形型２０を取り出し、脱型して表皮３が貼着され同時に成形されたドアトリムＤを取り出す。このようにして形成されたドアトリムＤは、従来と同様に成形された木質層の表層に表皮３が良好な状態で一体化されている。すなわち、加熱による変色、変質等なく、また、表皮３の全面が均一に接着された状態となっている。
【００２２】また、本実施例においては、加熱を要せず、しかもプラスチック製の成形型２０を用いるため、型製作費を低減でき、型の変更にも容易に対応可能である。なお、成形型２０には、他の素材を使用することもでき、型の素材の多様性を確保できるため、成形形状等に応じて型素材を選択することもできる。また、型自体の加熱を要しないため、予熱時間を確保する必要がなく、また、型周囲の熱気による作業環境の悪化を防止することもできる。さらに、内部温度上昇を早めるために必要以上に高温に成形型２０を加熱するための余分なエネルギーを必要としない。
【００２３】なお、本発明は図３に示す実施例において実施することもできる。これらの実施例は、マット状体Ｍを成形型２０にセットする工程（図１工程（５）までは先の実施例と同様の工程に従うものである。図３（ａ）に示す実施例は、この後、マット状体Ｍのみの状態でマイクロ波を照射して、熱硬化性樹脂５を反応硬化しつつある状態とし、この反応状態を維持したマット状体Ｍを表皮３を配設した下型２４に配置セットして、上型２２により加圧成形するものである。この実施例によれば、成形型２０は従来の成形型をそのまま用いることができて、初期コストが低減できるとともに、加圧のみにより成形でき加熱が不要になるため、連続的な成形が可能となる。
【００２４】また、図３（ｂ）に示す実施例は、マット状体Ｍの表層に表皮３を配設した状態でマイクロ波を照射して、熱硬化性樹脂５の反応により、表皮３とマット状体Ｍとを仮接着状態としておき、この状態のまま、下型２４に配置セットし、上型２２を下動して加圧成形するものである。この実施例によれば、図３（ａ）に示す実施例と同様に、従来の成形型をそのまま用いることができ、さらに、マット状体Ｍが表皮３と仮一体化されてその取扱いが容易になる点において、作業工程の能率が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例における工程図を模式的に表した図である。
【図２】本実施例で使用するマイクロ波加熱装置及び成形型の図である。
【図３】他の実施例を示した図である。
【図４】従来の工程図を模式的に表した図である。
【符号の説明】
２木質ファイバー
３表皮
５熱硬化性樹脂
Ｍ混合物（マット状体）

【特許請求の範囲】
【請求項１】木質ファイバーと熱硬化性樹脂との混合物を加熱成形して一定形状に成形する方法において、この混合物にマイクロ波を照射することにより、前記混合物に含まれる水を加熱して熱硬化性樹脂を反応させる工程と、前記工程において熱硬化性樹脂が反応しつつある状態の混合物の表層に表皮を配設して加圧成形して成形体となす工程、とを備えることを特徴とする木質ファイバーの表皮一体成形方法。
【請求項２】請求項１において、前記混合物の表層に表皮を配設した状態でマイクロ波を照射することを特徴とする木質ファイバーの表皮一体成形方法。
【請求項３】木質ファイバーと熱硬化性樹脂との混合物を加熱成形して一定形状に成形する方法において、水を含んだ混合物の表層に表皮を配設し、加圧下においてこの混合物にマイクロ波を照射することにより、前記混合物に含まれる水を加熱して熱硬化性樹脂を反応硬化させ、前記混合物を成形体となすとともに、前記表皮をこの成形体に一体化することを特徴とする木質ファイバーの表皮一体成形方法。

【図１】