板状体加熱装置および基材の製造方法
【課題】加熱ムラをなくし、加熱時間を短縮して生産性を向上させる。
【解決手段】本発明は、植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体Ｗを加熱する予備加熱装置５０であって、過熱水蒸気Ｓを生成する過熱装置５４と、過熱水蒸気Ｓを板状体Ｗに噴出する複数の噴出部５１と、複数の噴出部５１が配設されてなる噴出部配管５２とを備え、噴出部配管５２は、過熱水蒸気Ｓを一側から他側に送る複数の一側配管５２Ａと、過熱水蒸気Ｓを他側から一側に送る複数の他側配管５２Ｂとを備えて構成され、一側配管５２Ａと他側配管５２Ｂが隣り合って互い違いに並んで配置されている構成としたところに特徴を有する。
【解決手段】本発明は、植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体Ｗを加熱する予備加熱装置５０であって、過熱水蒸気Ｓを生成する過熱装置５４と、過熱水蒸気Ｓを板状体Ｗに噴出する複数の噴出部５１と、複数の噴出部５１が配設されてなる噴出部配管５２とを備え、噴出部配管５２は、過熱水蒸気Ｓを一側から他側に送る複数の一側配管５２Ａと、過熱水蒸気Ｓを他側から一側に送る複数の他側配管５２Ｂとを備えて構成され、一側配管５２Ａと他側配管５２Ｂが隣り合って互い違いに並んで配置されている構成としたところに特徴を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体を加熱する板状体加熱装置および基材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の板状体加熱装置として、例えば下記特許文献１に記載のコンタクトヒータが知られている。このコンタクトヒータは、ヒータが内部に埋め込まれた上下一対の加熱体を有しており、両加熱体で板状体を上下方向から挟んで加熱する構成である。熱可塑性樹脂は、その融点以上に加熱されることで溶融し、溶融した熱可塑性樹脂をプレスすることによって所定形状に成形される。この状態から熱可塑性樹脂が冷え固まると、この熱可塑性樹脂がバインダとなって植物性繊維を所定形状に保持することにより、所定形状を有する基材が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のコンタクトヒータでは、例えば基材の生産性向上の観点から加熱装置の設定温度を高くした場合に、加熱体の内部におけるヒータの配置などにより加熱ムラが発生し、基材が局部的に焼け付いたり、あるいはバインダである熱可塑性樹脂の軟化状態がばらつくなどして、基材が不良品となることがあった。かといって、加熱装置の設定温度を低くした場合には、加熱時間が長くなり、生産性が低下してしまう。
【０００５】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであって、加熱ムラをなくし、加熱時間を短縮して生産性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体を加熱する板状体加熱装置であって、気体状の熱媒体を生成する熱媒体生成装置と、熱媒体を板状体に噴出する複数の噴出部と、複数の噴出部が配設されてなる噴出部配管とを備え、噴出部配管は、熱媒体を一側から他側に送る複数の一側配管と、熱媒体を他側から一側に送る複数の他側配管とを備えて構成され、一側配管と他側配管が隣り合って互い違いに並んで配置されている構成としたところに特徴を有する。
【０００７】
噴出部配管においては、一側配管の一側（高温部）から他側（低温部）に熱媒体が送られ、これとは逆に、他側配管の他側（高温部）から一側（低温部）に熱媒体が送られる。さらに、一側配管の高温部が他側配管の低温部と隣り合って互い違いに並んで配置され、一側配管の低温部が他側配管の高温部と隣り合って互い違いに並んで配置されるため、噴出部配管全体として、板状体に与える熱量を均一化することができる。したがって、加熱ムラをなくすことができ、加熱時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【０００８】
本発明の実施の態様として、以下の構成が好ましい。
一対の噴出部配管が対向配置されており、噴出部は、対向する側の噴出部配管に向けて熱媒体を噴出するようになっており、一対の噴出部配管の間を板状体が通過するようになっている構成としてもよい。
このような構成によると、板状体を挟む両側に一対の噴出部配管が対向配置されるため、板状体の表裏両面を同時に加熱することができ、加熱時間を短縮することができる。
【０００９】
熱媒体によって加熱された板状体をさらに加熱し、その加熱された板状体を所定の温度に保持するとしてもよい。
このようにすると、熱媒体によって加熱された板状体をさらに加熱する際に、短時間で板状体を所定の温度にまで加熱することができ、かつ、所定の温度に保持することができる。
【００１０】
また、本発明は、植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体を基材に成形する基材の製造方法であって、熱媒体生成装置によって生成された熱媒体を板状体に噴出することにより、板状体を加熱する工程を含む加熱工程と、加熱工程で加熱された板状体を基材に成形する成形工程とを備えたとしてもよい。
【００１１】
このような製造方法によると、熱媒体によって板状体を加熱し（加熱工程）、加熱された板状体を基材に成形する（成形工程）。熱媒体によって加熱しない場合よりも加熱工程における加熱時間を短くすることができ、加熱工程における板状体の仕掛かり枚数を減らすことができる。したがって、例えば設備停止が発生した場合に、加熱工程で不良になる板状体の枚数を減らすことができる。
【００１２】
また、熱媒体を過熱水蒸気とすることにより、この過熱水蒸気を板状体に吹き付けることが可能となり、加熱時間をさらに短縮することができることに加えて、環境負荷を低減することができる。過熱水蒸気は空気よりも熱容量が大きく、空気を介さずに板状体を直接加熱できるため、空気を媒体として加熱する熱風循環式の加熱装置よりも熱伝達率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加熱ムラをなくすことができ、加熱時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態における基材の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】板状体を予備成形するための予備成形型の断面図であり、予備成形型が閉じる前の状態を示している。
【図３】板状体を予備成形するための予備成形型の断面図であり、予備成形型が閉じた後の状態を示している。
【図４】予備成形体を本成形するための本成形型の断面図であり、本成形型が閉じる前の状態でかつ予備成形体がセット中心に導入された状態を示している。
【図５】予備成形体を本成形するための本成形型の断面図であり、本成形型が閉じる前の状態でかつ予備成形体が成形中心側に配置された状態を示している。
【図６】予備成形体を本成形するための本成形型の断面図であり、本成形型が閉じた後の状態を示している。
【図７】板状体がハンガーによって吊り下げられた状態を斜め前方から見た斜視図である。
【図８】板状体がハンガーによって吊り下げられた状態を側方から見た側面図である。
【図９】基材製造装置の全体斜視図である。
【図１０】基材製造装置の略後半部を示した平面図である。
【図１１】基材製造装置の略前半部を示した平面図である。
【図１２】予備加熱装置の正面図である。
【図１３】予備加熱装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図１３の図面を参照しながら説明する。
図１は、基材Ｋの製造方法を示すフローチャートである。図１に示すように、基材Ｋを製造するためには、植物性繊維と熱可塑性樹脂を混合した材料からなる板状体Ｗを加熱した後に（予備加熱工程）、加熱した板状体Ｗをさらに加熱し（本加熱工程）、加熱した板状体Ｗを予備成形体Ｗ１に予備成形し（予備成形工程）、予備成形体Ｗ１を基材Ｋに本成形する（本成形工程）。これにより、所定形状に成形された基材Ｋを得ることができる。
【００１６】
板状体Ｗに含まれる植物性繊維とは、植物由来の繊維材料のことである。このような繊維材料は、例えば、綿、麻、サイザル、ジュート、ケナフなどから採取することが可能である。この中では、特にケナフが好ましい。ケナフは、成長が早くしかもＣＯ２を多く吸収することから、地球環境保全にとって有効だからである。また、ケナフの靭皮からは比較的長くて丈夫な繊維を採取することが可能だからである。
【００１７】
板状体Ｗに含まれる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）等を用いることができる。この中では、特にポリプロピレンが好ましい。
【００１８】
板状体Ｗを製造するためには、植物性繊維と熱可塑性樹脂を混合した材料を混綿させることでマット状とした後に、得られたマット体を熱圧プレスによって板状に成形する。これにより、所定の厚みを有する板状体Ｗを製造することができる。このような板状体Ｗの製造方法は、例えば、特開２００１−１７９７１６号公報、特開２００２−３７１４５５号公報等に開示されている。なお、板状体Ｗは、「熱成形用繊維板」、「プレボード」などの別の名称で呼ばれる場合がある。
【００１９】
板状体Ｗを加熱することによって、当該板状体Ｗに含まれる熱可塑性樹脂を溶融させることができる。例えば、板状体Ｗに含まれる熱可塑性樹脂がポリプロピレンである場合には、ポリプロピレンの融点は１６０℃〜１７０℃であるため、板状体Ｗをこれ以上の温度（例えば２００℃）に加熱することで当該板状体Ｗに含まれる熱可塑性樹脂を溶融させることができる。
【００２０】
図２、図３は、板状体Ｗを予備成形するための予備成形型１０の断面図である。図２に示すように、予備成形型１０は、一対の金型１２、１４を有している。このうち一方の金型１２は、中央部分が凹んだ形状を有しており、他方の金型１４は、中央部分が突出した形状を有している。一対の金型１２、１４は、型面同士が互いに対向するようにして左右に配置されている。そして、金型１２、１４の型面間に板状体Ｗが上下方向に吊り下げられた状態で配置される。図３に示すように、予備成形型１０を構成するこれら一対の金型１２、１４は、例えば金型１２を金型１４側に移動させ型閉じすることで上下方向に吊り下げられた状態の板状体Ｗを表裏両面からプレスすることが可能となっている。これにより、板状体Ｗは、予備成形体Ｗ１に成形される。
【００２１】
図４、図５、図６は、板状体Ｗを本成形するための本成形型２０の断面図である。図４に示すように、本成形型２０は、一対の金型２２、２４を有している。このうち一方の金型２２は、中央部分が凹んだ形状を有しており、他方の金型２４は、中央部分が突出した形状を有している。一対の金型２２、２４は、型面２２ａ、２４ａ同士が互いに対向するようにして左右に配置されている。図４において両型面２２ａ、２４ａの中心に配置された予備成形体Ｗ１の位置を以下「セット中心」という。
【００２２】
図５に示すように、予備成形体Ｗ１は、両金型２２、２４によって行われるプレス加工に先立って、予め他方の金型２４の型面２４ａ側（成形中心側）に配置される。次に図６に示すように、本成形型２０を構成するこれら一対の金型２２、２４は、例えば金型２２を金型２４側に移動させ型閉じすることで上下方向に吊り下げられた状態の板状体Ｗを表裏両面からプレスすることが可能となっている。
【００２３】
予備成形体Ｗ１を本成形するための本成形型２０は、冷間プレス用の成形型が用いられる。ここでいう「冷間プレス」とは、本成形型２０の型面を積極的に加熱しないで行うプレス成形のことを意味するが、加工熱や摩擦熱などによって本成形型２０の型面２２ａ、２４ａがある程度加熱される場合も含まれる。加熱した板状体Ｗを本成形型２０（冷間プレス型）でプレスすることによって、板状体Ｗに含まれている熱可塑性樹脂が冷却されて固化する。これにより、所定形状に成形された基材Ｋを得ることができる（図６参照）。図６において両型面２２ａ、２４ａの中心に配置された基材Ｋの位置を以下「成形中心」という。
【００２４】
このようにして得られた基材Ｋは、軽量でかつ強度が高いことから、車両用内装材の基材として用いることができる。例えば、基材Ｋは、ドアトリム、インストルメントパネル、シートバックボード、パーティションボード、コンソールボックス、ピラーガーニッシュ、クォータトリムなどに用いることができる。
【００２５】
図２と図４を比較すればわかるように、予備成形型１０を構成する一対の金型１２、１４のクリアランスＣＬ１は、本成形型２０を構成する一対の金型２２、２４のクリアランスＣＬ２よりも大きく設定されている。例えば、ＣＬ２が５ｍｍである場合には、クリアランスＣＬ１がそれよりも大きい１０ｍｍに設定されている。したがって、板状体Ｗを一回で基材Ｋに成形するのではなく、まず、板状体Ｗを予備成形体Ｗ１に成形し、次に、この予備成形体Ｗ１を基材Ｋに成形することにより、段階的に（２段階で）成形することが可能となっている。
【００２６】
さらに、本成形工程でセット中心に導入された予備成形体Ｗ１を成形中心側に移動させて本成形することにより、両金型２２、２４を型閉じする途中で予備成形体Ｗ１がロックされることを回避し、プレス加工後に基材Ｋの中央部分が引き延ばされて薄肉となることを規制できる。
【００２７】
図７は、板状体Ｗを吊り下げた状態で保持するためのハンガー３０の斜視図である。図８は、ハンガー３０の側面図である。
【００２８】
図７に示すように、ハンガー３０は、鉄やアルミニウムなどの金属製のパイプ状部材からなるシャフト３２を備えている。シャフト３２の長さは、板状体Ｗの横幅よりも大きく形成されている。シャフト３２の下部には、板状体Ｗの上縁部を挟むための２つのクランプ３４が取り付けられている。シャフト３２の上部には、後述するスライドレール６２に載置される２つのローラー３６が取り付けられている。２つのローラー３６は、側面視において略Ｌ字形に形成された取付部材３８を介してシャフト３２の上部に取り付けられている。クランプ３４および取付部材３８は、図８に示すようにシャフト３２を上下方向に貫通するボルト３２Ａによって連結されている。
【００２９】
図８に示すように、クランプ３４は、鉄やアルミニウムなどの金属製の板状部材からなる一対の挟持部材を有している。両挟持部材は、ヒンジ３５を支点としてその下端部を開閉させることで板状体Ｗの上縁部を挟むことができるように構成されている。すなわち、両挟持部材の一方は、同他方に対して板状体Ｗの上縁部を保持する閉じ位置と板状体Ｗの上縁部を解除する開き位置との間を開閉可能とされている。両挟持部材の上端部間には、ばね部材３７が取り付けられており、このばね部材３７によって両挟持部材の下端部がヒンジ３５を支点として閉じる方向に付勢されている。両挟持部材の下端部の内面側には、板状体Ｗが下方に落ちることを規制するための滑り止め用の溝部が形成されている。
【００３０】
図９は、基材Ｋを成形するための基材製造装置の全体斜視図であり、図１０および図１１は、基材製造装置の平面図である。図９ないし図１１に示すように、基材製造装置は、板状体Ｗを加熱する加熱装置を備えている。この加熱装置は、予備加熱装置５０と本加熱装置４０とから構成されている。予備加熱装置５０と本加熱装置４０は、基材製造装置の入口側からこの順に配置されており、本加熱装置４０は、予備加熱装置５０と平面視略垂直かつ略水平に配置されている。すなわち、予備加熱装置５０と本加熱装置４０は、平面視略Ｌ字状に直交する配置で連結されている。板状体Ｗは、予備加熱装置５０で約１７０℃に加熱され、加熱状態のまま本加熱装置４０に投入される。なお、予備加熱装置５０の詳細な構成については後述する。
【００３１】
本加熱装置４０は、板状体Ｗをその内部に通過させることで均一に加熱することのできる熱風循環式の加熱炉４２と、その加熱炉４２の内部において板状体Ｗを搬送することのできる搬送装置４４とを備えている。加熱炉４２の内部温度は例えば２００℃（本発明の「所定の温度」の一例）に設定されており、予め１７０℃付近に加熱された板状体Ｗを２００℃に加熱し保持することにより、当該板状体Ｗに含まれる熱可塑性樹脂の溶融状態を維持させることが可能となっている。
【００３２】
搬送装置４４は、並列に配置された２台のチェーンコンベヤ４６ａ、４６ｂによって構成されており、この２台のチェーンコンベヤ４６ａ、４６ｂは同期して駆動されている。この２台のチェーンコンベヤ４６ａ、４６ｂの上面には、前述したハンガー３０を構成するシャフト３２の両端部が載置される。これにより、搬送装置４４は、ハンガー３０によって吊り下げられた状態で保持される板状体Ｗを加熱炉４２の内部で搬送することができるようになっている。なお、搬送装置４４におけるハンガー３０の搬送方向を「前方」と表記することとする。
【００３３】
加熱炉４２の内部には、板状体Ｗを予備成形するための予備成形型１０が設置されている。搬送装置４４と予備成形型１０は、加熱炉４２の内部においてオフセット位置に設置されている。ここでいう「オフセット位置」とは、「互いの中心軸が離れた位置」という意味であり、具体的には、搬送装置４４の中心軸Ｐ１と、予備成形型１０の中心軸Ｐ２が水平方向に離れた位置という意味である。
【００３４】
予備成形型１０の下方には、本成形型２０が設置されている。予備成形型１０と本成形型２０は、オフセット位置に配置されている。ここでいう「オフセット位置」とは、「互いの中心軸が離れた位置」という意味であり、具体的には、予備成形型１０の中心軸Ｐ２と、本成形型２０の中心軸Ｐ３が上下方向に離れた位置という意味である。
【００３５】
なお、加熱炉４２の略後半部は、平面視において略Ｌ字形（図１０参照）に形成されており、オフセット位置に配置された搬送装置４４と予備成形型１０をともに収容できるようになっている。本成形型２０は、予備成形型１０の下方であって、かつ、加熱炉４２の外部に設置されている。
【００３６】
図１０に示すように、基材製造装置は、搬送装置４４からスライドレール６２にハンガー３０を受け渡すためのハンガー受け渡し機構８０を備えている。ハンガー受け渡し機構８０は、２つのアーム８１を備えており、この２つのアーム８１によってハンガー３０を構成するシャフト３２の両端部を下方から持ち上げることが可能となっている。
【００３７】
さらに、基材製造装置は、板状体Ｗを搬送装置４４から予備成形型１０へ移送するための板状体移送機構６０を備えている。板状体移送機構６０は、搬送装置４４の前方に搬送装置４４と平面視略垂直かつ略水平に配置されたスライドレール６２と、そのスライドレール６２に載置されたハンガー３０を水平方向に移動させることのできる水平方向移動機構６４によって構成されている。
【００３８】
水平方向移動機構６４は、スライドレール６２に載置されているハンガー３０を水平方向に移動させることが可能である。したがって、スライドレール６２及び水平方向移動機構６４によって構成される板状体移送機構６０は、スライドレール６２に載置されているハンガー３０を水平方向に移動させることによって、ハンガー３０によって保持されている板状体Ｗを搬送装置４４から予備成形型１０へ移送することが可能となっている。
【００３９】
水平方向移動機構６４によって予備成形型１０に搬送されたハンガー３０は、ハンガー移送機構６６に受け取られる。ハンガー移送機構６６は、図９に示すように、一対のアーム６７を有し、シャフト３２の両端部を両アーム６７に支持した状態で、板状体Ｗないし予備成形体Ｗ１を移送可能である。予備成形体Ｗ１は、ハンガー移送機構６６によって予備成形型１０から本成形型２０へ移送される。
【００４０】
次に、予備加熱装置５０の構成について図１１ないし図１３の図面を参照しながら説明する。図１１は、予備加熱装置５０を上方から見た平面図である。図１２は、予備加熱装置５０を正面から見た正面図である。図１３は、予備加熱装置５０を斜め上方から見た斜視図である。
【００４１】
図１１に示すように、予備加熱装置５０は、第１加熱炉５０Ａと第２加熱炉５０Ｂとから構成されている。各加熱炉５０Ａ，５０Ｂには、過熱水蒸気Ｓを噴出する複数の噴出部５１が設けられている。これらの噴出部５１は噴出部配管５２に配設されており、この噴出部配管５２は、板状体Ｗの表裏両側に対向配置されている。このため板状体Ｗは、対向配置された両噴出部配管５２の間を通過し、板状体Ｗを表裏両側からムラなく加熱することができ、かつ、加熱時間を短縮することができる。噴出部配管５２はいずれも、図１２に示すように、中継配管５３を介して過熱装置（本発明の「熱媒体生成装置」の一例）５４と接続されている。この過熱装置５４は、ボイラー（図示せず）から送られてきた水蒸気を過熱して過熱水蒸気Ｓを生成する装置である。
【００４２】
第１加熱炉５０Ａ（図１２の図示右側の加熱炉）は、予備加熱装置５０の略前半部を構成し、第２加熱炉５０Ｂ（図１２の図示左側の加熱炉）は、予備加熱装置５０の略後半部を構成している。両加熱炉５０Ａ，５０Ｂは、これらの中間を通る基準面ＳＰに関して対称に配置されている。すなわち、噴出部５１、噴出部配管５２、中継配管５３、および過熱装置５４は、いずれも基準面ＳＰを中心として左右対称に配置されている。以下、噴出部５１、噴出部配管５２、中継配管５３の構成については、両加熱炉５０Ａ，５０Ｂで同じであるため、第１加熱炉５０Ａを代表として説明する。
【００４３】
中継配管５３は、過熱装置５４から噴出部配管５２に向かう途中で、第１分岐点５３Ａで第１支管５５Ａと第２支管５５Ｂとに分岐している。さらに、第１支管５５Ａは、第２分岐点５３Ｂで二手に分岐して噴出部配管５２の一側（図１２の図示右側）に接続されている。このため、過熱装置５４で生成された過熱水蒸気Ｓのうち、第１分岐点５３Ａで第１支管５５Ａ側に分岐して流通された過熱水蒸気Ｓは、さらに第２分岐点５３Ｂで分岐した後に噴出部配管５２の一側に送られる。一方、第２支管５５Ｂは、噴出部配管５２の他側（図１２の図示左側）に配置された第３分岐点５３Ｃに接続されている。第２支管５５Ｂは、第３分岐点５３Ｃで二手に分岐して噴出部配管５２の他側に回り込んでいる。このため、過熱装置５４で生成された過熱水蒸気Ｓのうち、第１分岐点５３Ａで第２支管５５Ｂ側に分岐して流通された過熱水蒸気Ｓは、さらに第３分岐点５３Ｃで分岐した後に噴出部配管５２の他側に送られる。
【００４４】
また、第１支管５５Ａは、第１分岐点５３Ａから上方に延びる形態とされているのに対して、第２支管５５Ｂは、第１分岐点５３Ａから水平方向に延びた後に上方に延びる形態とされている。つまり、第２支管５５Ｂは、水平方向に延びる長さ分だけ第１支管５５Ａよりも長くなっている。この構成では第２支管５５Ｂの水平部分を通る間に過熱水蒸気Ｓの温度が低下し、第１支管５５Ａを通る過熱水蒸気Ｓと第２支管５５Ｂを通る過熱水蒸気Ｓとの間で温度差が発生してしまう。そこで、本実施形態では第１支管５５Ａおよび第２支管５５Ｂの内部にヒータ（図示せず）が埋め込まれており、温度差をなくすようにしている。
【００４５】
噴出部配管５２は、第１支管５５Ａに接続された一対の一側配管５２Ａと、第２支管５５Ｂに接続された一対の他側配管５２Ｂとから構成されている。一側配管５２Ａは、第１支管５５Ａに接続された基端側から先端側に向けて水平方向に延びる形態とされている。このため、第１支管５５Ａからの過熱水蒸気Ｓは、一側配管５２Ａの基端側から先端側へ送られる。一方、他側配管５２Ｂは、第２支管５５Ｂに接続された基端側から先端側に向けて水平方向に延びる形態とされている。このため、第２支管５５Ｂからの過熱水蒸気Ｓは、他側配管５２Ｂの基端側から先端側へ送られる。さらに、一側配管５２Ａと他側配管５２Ｂは、上下方向（板状体Ｗの搬送方向と交差する方向）に並んで配置され、かつ、交互に配置されている。また、一側配管５２Ａと他側配管５２Ｂは、上下方向に等間隔で配置されている。換言すると、一側配管５２Ａと他側配管５２Ｂは、それぞれ櫛刃状に形成され、各櫛刃が対向して一方の櫛刃が他方の２つの櫛刃の間の凹みに嵌り合うように配置されている。
【００４６】
噴出部５１は、各配管５２Ａ，５２Ｂにおいて水平方向に等間隔で配置されている。さらに各配管５２Ａ，５２Ｂの噴出部５１は、上下方向に並んで配置されている。ところで、噴出部５１から噴出される過熱水蒸気Ｓは、基端側ほど高温となり、先端側ほど低温となりやすい。このため、各配管５２Ａ，５２Ｂには、高温部と低温部が混在することになる。これでは、各配管５２Ａ，５２Ｂの基端側では板状体Ｗに与える熱量が大きくなり、各配管５２Ａ，５２Ｂの先端側では板状体Ｗに与える熱量が小さくなる。したがって、加熱ムラが発生し、バインダである熱可塑性樹脂の軟化状態がばらつくなどして、基材Ｋが不良品となる場合がある。
【００４７】
その点、本実施形態では一側配管５２Ａの延出方向が他側配管５２Ｂの延出方向と反対になっているため、一側配管５２Ａの高温部（基端側）と他側配管５２Ｂの低温部（先端側）が上下方向に隣り合って互い違いに並ぶとともに、一側配管５２Ａの低温部（先端側）と他側配管５２Ｂの高温部（基端側）が上下方向に隣り合って互い違いに並ぶことになる。このため、高温部から噴出された高温の過熱水蒸気Ｓと低温部から噴出された低温の過熱水蒸気Ｓとが混ざり合うことで、高温部と低温部のほぼ中間となる中温の過熱水蒸気Ｓが生成される。この中温の過熱水蒸気Ｓが設定温度となるように制御すれば、板状体Ｗに対して狙いとする熱量を与えることができる。したがって、噴出部配管５２全体として、板状体Ｗに与える熱量を均一化することができ、熱可塑性樹脂の軟化状態も安定し、基材Ｋが不良品となることもない。
【００４８】
さらに、第１加熱炉５０Ａと第２加熱炉５０Ｂは、基準面ＳＰに関して対称に配置されており、板状体Ｗは、各加熱炉５０Ａ，５０Ｂに一枚ずつ搬入され、各加熱炉５０Ａ，５０Ｂで所定時間だけ留まって加熱されるようになっている。このことは、第１加熱炉５０Ａにおいて各配管５２Ａ，５２Ｂの高温部で加熱される部位は、第２加熱炉５０Ｂにおいて各配管５２Ａ，５２Ｂの低温部で加熱されることを意味し、第１加熱炉５０Ａにおいて各配管５２Ａ，５２Ｂの低温部で加熱される部位は、第２加熱炉５０Ｂにおいて各配管５２Ａ，５２Ｂの高温部で加熱されることを意味する。したがって、両加熱炉５０Ａ，５０Ｂ間における加熱ムラもなくなり、予備加熱装置５０全体として、板状体Ｗに与える熱量を均一化することができる。
【００４９】
また、過熱水蒸気Ｓは、噴出部５１から板状体Ｗに対して直接吹き付けられる。このように、過熱水蒸気Ｓを熱媒体として板状体Ｗを直接加熱することができるため、板状体Ｗを効率良く加熱することができる。したがって、本加熱装置４０による加熱時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。この結果、本加熱装置４０における板状体Ｗの仕掛かり枚数を少なくできるため、例えば設備停止が発生した場合に本加熱装置４０で不良になる板状体Ｗの枚数を減らすことができる。
【００５０】
本実施形態は以上のような構成であって、続いてその作用を説明する。板状体Ｗは、ハンガー３０に取り付けられ、予備加熱装置５０に投入される。まず、板状体Ｗは、第１加熱炉５０Ａで所定時間だけ留まって加熱され、次に、第２加熱炉５０Ｂへ移動し、第２加熱炉５０Ｂで所定時間だけ留まって加熱される。この間、板状体Ｗは、噴出部５１から噴出された過熱水蒸気Ｓによって約１７０℃まで急激に加熱される（予備加熱工程）。加熱された板状体Ｗは、加熱状態のまま第２加熱炉５０Ｂから本加熱装置４０へ搬入される。板状体Ｗは、搬送装置４４によって搬送されながら加熱炉４２の内部で加熱される（本加熱工程）。
【００５１】
加熱された板状体Ｗは、板状体移送機構６０によって搬送装置４４から予備成形型１０へ移送され、ハンガー３０がハンガー移送機構６６に受け取られる。予備成形型１０に移送された板状体Ｗは、加熱炉４２の内部で予備成形型１０によって表裏両面からプレスされ、予備成形体Ｗ１に成形される（予備成形工程）。この後、予備成形体Ｗ１は、ハンガー移送機構６６によって予備成形型１０から本成形型２０へ移送される。予備成形体Ｗ１は、本成形型２０によって表裏両面からプレスされ、基材Ｋに成形される。プレスが完了した後は、本成形型２０を型開きし、基材Ｋを脱型することにより、基材Ｋを得ることができる（本成形工程）。
【００５２】
以上のように本実施形態によれば、予備加熱装置５０によって板状体Ｗを予備加熱するようにしたから、本加熱装置４０における加熱時間を短くすることができる。したがって、生産性を向上させることができるとともに、本加熱装置４０における板状体Ｗの仕掛かり枚数を減らすことができる。また、一側配管５２Ａの延出方向と他側配管５２Ｂの延出方向を反対にし、一側配管５２Ａの低温部と他側配管５２Ｂの高温部とが上下方向に隣り合って互い違いに並んで配置されるようにしたから、噴出部配管５２全体として板状体Ｗに与える熱量を均一にすることができる。よって、基材Ｋの熱可塑性樹脂の軟化状態にばらつきが発生することはなく、基材Ｋの不良をなくすことができる。
【００５３】
また、第１加熱炉５０Ａと第２加熱炉５０Ｂを基準面ＳＰに関して対称に配置し、加熱炉５０Ａ，５０Ｂ毎に所定時間だけ留まって板状体Ｗを加熱するようにしたから、予備加熱装置５０全体として板状体Ｗに与える熱量を均一にすることができる。また、各加熱炉５０Ａ，５０Ｂにおいて対向配置された両噴出部配管５２の間を板状体Ｗが通過するようにしたから、板状体Ｗを表裏両側から加熱することができ、短時間でムラなく加熱できる。また、熱媒体としての過熱水蒸気Ｓを板状体Ｗに直接吹き付けるようにしたから、板状体Ｗを効率良く加熱することができ、板状体Ｗを約１７０℃まで急激に加熱することができる。
【００５４】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では熱媒体として過熱水蒸気Ｓを例示しているものの、本発明によると、水蒸気や空気を熱媒体をしてもよい。
【００５５】
（２）上記実施形態では板状体Ｗをハンガー３０で吊り下げながら搬送しているものの、本発明によると、板状体Ｗを水平姿勢で搬送ローラ上に載置し、搬送してもよい。
【００５６】
（３）上記実施形態では予備成形工程と本成形工程とによって板状体Ｗを基材Ｋに成形しているものの、本発明によると、板状体Ｗを一度で基材Ｋに成形してもよい。
【００５７】
（４）上記実施形態では各配管５２Ａ，５２Ｂが水平方向に延びる形態としているものの、本発明によると、各配管５２Ａ，５２Ｂが斜め方向（水平方向と鉛直方向の双方に対して斜めをなす方向）に延びる形態としてもよい。要するに、各配管５２Ａ，５２Ｂが隣り合って互い違いに並んで配置されているものであればよく、各配管５２Ａ，５２Ｂの並び方向は問わない。
【００５８】
（５）上記実施形態では一対の加熱炉５０Ａ，５０Ｂを備える予備加熱装置５０としているものの、本発明によると、１つまたは３つ以上の加熱炉を備える予備加熱装置としてもよい。
【００５９】
（６）上記実施形態では板状体Ｗを各加熱炉５０Ａ，５０Ｂで所定時間だけ留めて加熱しているものの、本発明によると、板状体Ｗを搬送しながら各加熱炉５０Ａ，５０Ｂで加熱してもよい。
【００６０】
（７）上記実施形態では第１支管５５Ａが第２支管５５Ｂよりも短くなるように第１分岐点５３Ａを配置しているものの、本発明によると、第１支管５５Ａと第２支管５５Ｂが同じ長さとなるように第１分岐点を配置してもよい。
【００６１】
（８）上記実施形態では対向配置された両噴出部配管５２によって板状体Ｗを表裏両側から加熱しているものの、本発明によると、板状体Ｗの一方側のみを加熱してもよい。例えば、第１加熱炉５０Ａで板状体Ｗの表面側のみを加熱し、第２加熱炉５０Ｂで板状体Ｗの裏面側のみを加熱してもよい。
【００６２】
（９）上記実施形態では予備加熱工程と本加熱工程に分けて板状体Ｗを加熱しているものの、本発明によると、一つの加熱工程において熱媒体（過熱水蒸気Ｓ）と熱風の双方を用いて板状体Ｗを加熱してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０…予備成形型
２０…本成形型
４０…本加熱装置
５０…予備加熱装置
５１…噴出部
５２…噴出部配管
５２Ａ…一側配管
５２Ｂ…他側配管
５４…過熱装置（熱媒体生成装置）
Ｋ…基材
Ｓ…過熱水蒸気
Ｗ…板状体
Ｗ１…予備成形体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体を加熱する板状体加熱装置および基材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の板状体加熱装置として、例えば下記特許文献１に記載のコンタクトヒータが知られている。このコンタクトヒータは、ヒータが内部に埋め込まれた上下一対の加熱体を有しており、両加熱体で板状体を上下方向から挟んで加熱する構成である。熱可塑性樹脂は、その融点以上に加熱されることで溶融し、溶融した熱可塑性樹脂をプレスすることによって所定形状に成形される。この状態から熱可塑性樹脂が冷え固まると、この熱可塑性樹脂がバインダとなって植物性繊維を所定形状に保持することにより、所定形状を有する基材が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のコンタクトヒータでは、例えば基材の生産性向上の観点から加熱装置の設定温度を高くした場合に、加熱体の内部におけるヒータの配置などにより加熱ムラが発生し、基材が局部的に焼け付いたり、あるいはバインダである熱可塑性樹脂の軟化状態がばらつくなどして、基材が不良品となることがあった。かといって、加熱装置の設定温度を低くした場合には、加熱時間が長くなり、生産性が低下してしまう。
【０００５】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであって、加熱ムラをなくし、加熱時間を短縮して生産性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体を加熱する板状体加熱装置であって、気体状の熱媒体を生成する熱媒体生成装置と、熱媒体を板状体に噴出する複数の噴出部と、複数の噴出部が配設されてなる噴出部配管とを備え、噴出部配管は、熱媒体を一側から他側に送る複数の一側配管と、熱媒体を他側から一側に送る複数の他側配管とを備えて構成され、一側配管と他側配管が隣り合って互い違いに並んで配置されている構成としたところに特徴を有する。
【０００７】
噴出部配管においては、一側配管の一側（高温部）から他側（低温部）に熱媒体が送られ、これとは逆に、他側配管の他側（高温部）から一側（低温部）に熱媒体が送られる。さらに、一側配管の高温部が他側配管の低温部と隣り合って互い違いに並んで配置され、一側配管の低温部が他側配管の高温部と隣り合って互い違いに並んで配置されるため、噴出部配管全体として、板状体に与える熱量を均一化することができる。したがって、加熱ムラをなくすことができ、加熱時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【０００８】
本発明の実施の態様として、以下の構成が好ましい。
一対の噴出部配管が対向配置されており、噴出部は、対向する側の噴出部配管に向けて熱媒体を噴出するようになっており、一対の噴出部配管の間を板状体が通過するようになっている構成としてもよい。
このような構成によると、板状体を挟む両側に一対の噴出部配管が対向配置されるため、板状体の表裏両面を同時に加熱することができ、加熱時間を短縮することができる。
【０００９】
熱媒体によって加熱された板状体をさらに加熱し、その加熱された板状体を所定の温度に保持するとしてもよい。
このようにすると、熱媒体によって加熱された板状体をさらに加熱する際に、短時間で板状体を所定の温度にまで加熱することができ、かつ、所定の温度に保持することができる。
【００１０】
また、本発明は、植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体を基材に成形する基材の製造方法であって、熱媒体生成装置によって生成された熱媒体を板状体に噴出することにより、板状体を加熱する工程を含む加熱工程と、加熱工程で加熱された板状体を基材に成形する成形工程とを備えたとしてもよい。
【００１１】
このような製造方法によると、熱媒体によって板状体を加熱し（加熱工程）、加熱された板状体を基材に成形する（成形工程）。熱媒体によって加熱しない場合よりも加熱工程における加熱時間を短くすることができ、加熱工程における板状体の仕掛かり枚数を減らすことができる。したがって、例えば設備停止が発生した場合に、加熱工程で不良になる板状体の枚数を減らすことができる。
【００１２】
また、熱媒体を過熱水蒸気とすることにより、この過熱水蒸気を板状体に吹き付けることが可能となり、加熱時間をさらに短縮することができることに加えて、環境負荷を低減することができる。過熱水蒸気は空気よりも熱容量が大きく、空気を介さずに板状体を直接加熱できるため、空気を媒体として加熱する熱風循環式の加熱装置よりも熱伝達率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加熱ムラをなくすことができ、加熱時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態における基材の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】板状体を予備成形するための予備成形型の断面図であり、予備成形型が閉じる前の状態を示している。
【図３】板状体を予備成形するための予備成形型の断面図であり、予備成形型が閉じた後の状態を示している。
【図４】予備成形体を本成形するための本成形型の断面図であり、本成形型が閉じる前の状態でかつ予備成形体がセット中心に導入された状態を示している。
【図５】予備成形体を本成形するための本成形型の断面図であり、本成形型が閉じる前の状態でかつ予備成形体が成形中心側に配置された状態を示している。
【図６】予備成形体を本成形するための本成形型の断面図であり、本成形型が閉じた後の状態を示している。
【図７】板状体がハンガーによって吊り下げられた状態を斜め前方から見た斜視図である。
【図８】板状体がハンガーによって吊り下げられた状態を側方から見た側面図である。
【図９】基材製造装置の全体斜視図である。
【図１０】基材製造装置の略後半部を示した平面図である。
【図１１】基材製造装置の略前半部を示した平面図である。
【図１２】予備加熱装置の正面図である。
【図１３】予備加熱装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図１３の図面を参照しながら説明する。
図１は、基材Ｋの製造方法を示すフローチャートである。図１に示すように、基材Ｋを製造するためには、植物性繊維と熱可塑性樹脂を混合した材料からなる板状体Ｗを加熱した後に（予備加熱工程）、加熱した板状体Ｗをさらに加熱し（本加熱工程）、加熱した板状体Ｗを予備成形体Ｗ１に予備成形し（予備成形工程）、予備成形体Ｗ１を基材Ｋに本成形する（本成形工程）。これにより、所定形状に成形された基材Ｋを得ることができる。
【００１６】
板状体Ｗに含まれる植物性繊維とは、植物由来の繊維材料のことである。このような繊維材料は、例えば、綿、麻、サイザル、ジュート、ケナフなどから採取することが可能である。この中では、特にケナフが好ましい。ケナフは、成長が早くしかもＣＯ２を多く吸収することから、地球環境保全にとって有効だからである。また、ケナフの靭皮からは比較的長くて丈夫な繊維を採取することが可能だからである。
【００１７】
板状体Ｗに含まれる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）等を用いることができる。この中では、特にポリプロピレンが好ましい。
【００１８】
板状体Ｗを製造するためには、植物性繊維と熱可塑性樹脂を混合した材料を混綿させることでマット状とした後に、得られたマット体を熱圧プレスによって板状に成形する。これにより、所定の厚みを有する板状体Ｗを製造することができる。このような板状体Ｗの製造方法は、例えば、特開２００１−１７９７１６号公報、特開２００２−３７１４５５号公報等に開示されている。なお、板状体Ｗは、「熱成形用繊維板」、「プレボード」などの別の名称で呼ばれる場合がある。
【００１９】
板状体Ｗを加熱することによって、当該板状体Ｗに含まれる熱可塑性樹脂を溶融させることができる。例えば、板状体Ｗに含まれる熱可塑性樹脂がポリプロピレンである場合には、ポリプロピレンの融点は１６０℃〜１７０℃であるため、板状体Ｗをこれ以上の温度（例えば２００℃）に加熱することで当該板状体Ｗに含まれる熱可塑性樹脂を溶融させることができる。
【００２０】
図２、図３は、板状体Ｗを予備成形するための予備成形型１０の断面図である。図２に示すように、予備成形型１０は、一対の金型１２、１４を有している。このうち一方の金型１２は、中央部分が凹んだ形状を有しており、他方の金型１４は、中央部分が突出した形状を有している。一対の金型１２、１４は、型面同士が互いに対向するようにして左右に配置されている。そして、金型１２、１４の型面間に板状体Ｗが上下方向に吊り下げられた状態で配置される。図３に示すように、予備成形型１０を構成するこれら一対の金型１２、１４は、例えば金型１２を金型１４側に移動させ型閉じすることで上下方向に吊り下げられた状態の板状体Ｗを表裏両面からプレスすることが可能となっている。これにより、板状体Ｗは、予備成形体Ｗ１に成形される。
【００２１】
図４、図５、図６は、板状体Ｗを本成形するための本成形型２０の断面図である。図４に示すように、本成形型２０は、一対の金型２２、２４を有している。このうち一方の金型２２は、中央部分が凹んだ形状を有しており、他方の金型２４は、中央部分が突出した形状を有している。一対の金型２２、２４は、型面２２ａ、２４ａ同士が互いに対向するようにして左右に配置されている。図４において両型面２２ａ、２４ａの中心に配置された予備成形体Ｗ１の位置を以下「セット中心」という。
【００２２】
図５に示すように、予備成形体Ｗ１は、両金型２２、２４によって行われるプレス加工に先立って、予め他方の金型２４の型面２４ａ側（成形中心側）に配置される。次に図６に示すように、本成形型２０を構成するこれら一対の金型２２、２４は、例えば金型２２を金型２４側に移動させ型閉じすることで上下方向に吊り下げられた状態の板状体Ｗを表裏両面からプレスすることが可能となっている。
【００２３】
予備成形体Ｗ１を本成形するための本成形型２０は、冷間プレス用の成形型が用いられる。ここでいう「冷間プレス」とは、本成形型２０の型面を積極的に加熱しないで行うプレス成形のことを意味するが、加工熱や摩擦熱などによって本成形型２０の型面２２ａ、２４ａがある程度加熱される場合も含まれる。加熱した板状体Ｗを本成形型２０（冷間プレス型）でプレスすることによって、板状体Ｗに含まれている熱可塑性樹脂が冷却されて固化する。これにより、所定形状に成形された基材Ｋを得ることができる（図６参照）。図６において両型面２２ａ、２４ａの中心に配置された基材Ｋの位置を以下「成形中心」という。
【００２４】
このようにして得られた基材Ｋは、軽量でかつ強度が高いことから、車両用内装材の基材として用いることができる。例えば、基材Ｋは、ドアトリム、インストルメントパネル、シートバックボード、パーティションボード、コンソールボックス、ピラーガーニッシュ、クォータトリムなどに用いることができる。
【００２５】
図２と図４を比較すればわかるように、予備成形型１０を構成する一対の金型１２、１４のクリアランスＣＬ１は、本成形型２０を構成する一対の金型２２、２４のクリアランスＣＬ２よりも大きく設定されている。例えば、ＣＬ２が５ｍｍである場合には、クリアランスＣＬ１がそれよりも大きい１０ｍｍに設定されている。したがって、板状体Ｗを一回で基材Ｋに成形するのではなく、まず、板状体Ｗを予備成形体Ｗ１に成形し、次に、この予備成形体Ｗ１を基材Ｋに成形することにより、段階的に（２段階で）成形することが可能となっている。
【００２６】
さらに、本成形工程でセット中心に導入された予備成形体Ｗ１を成形中心側に移動させて本成形することにより、両金型２２、２４を型閉じする途中で予備成形体Ｗ１がロックされることを回避し、プレス加工後に基材Ｋの中央部分が引き延ばされて薄肉となることを規制できる。
【００２７】
図７は、板状体Ｗを吊り下げた状態で保持するためのハンガー３０の斜視図である。図８は、ハンガー３０の側面図である。
【００２８】
図７に示すように、ハンガー３０は、鉄やアルミニウムなどの金属製のパイプ状部材からなるシャフト３２を備えている。シャフト３２の長さは、板状体Ｗの横幅よりも大きく形成されている。シャフト３２の下部には、板状体Ｗの上縁部を挟むための２つのクランプ３４が取り付けられている。シャフト３２の上部には、後述するスライドレール６２に載置される２つのローラー３６が取り付けられている。２つのローラー３６は、側面視において略Ｌ字形に形成された取付部材３８を介してシャフト３２の上部に取り付けられている。クランプ３４および取付部材３８は、図８に示すようにシャフト３２を上下方向に貫通するボルト３２Ａによって連結されている。
【００２９】
図８に示すように、クランプ３４は、鉄やアルミニウムなどの金属製の板状部材からなる一対の挟持部材を有している。両挟持部材は、ヒンジ３５を支点としてその下端部を開閉させることで板状体Ｗの上縁部を挟むことができるように構成されている。すなわち、両挟持部材の一方は、同他方に対して板状体Ｗの上縁部を保持する閉じ位置と板状体Ｗの上縁部を解除する開き位置との間を開閉可能とされている。両挟持部材の上端部間には、ばね部材３７が取り付けられており、このばね部材３７によって両挟持部材の下端部がヒンジ３５を支点として閉じる方向に付勢されている。両挟持部材の下端部の内面側には、板状体Ｗが下方に落ちることを規制するための滑り止め用の溝部が形成されている。
【００３０】
図９は、基材Ｋを成形するための基材製造装置の全体斜視図であり、図１０および図１１は、基材製造装置の平面図である。図９ないし図１１に示すように、基材製造装置は、板状体Ｗを加熱する加熱装置を備えている。この加熱装置は、予備加熱装置５０と本加熱装置４０とから構成されている。予備加熱装置５０と本加熱装置４０は、基材製造装置の入口側からこの順に配置されており、本加熱装置４０は、予備加熱装置５０と平面視略垂直かつ略水平に配置されている。すなわち、予備加熱装置５０と本加熱装置４０は、平面視略Ｌ字状に直交する配置で連結されている。板状体Ｗは、予備加熱装置５０で約１７０℃に加熱され、加熱状態のまま本加熱装置４０に投入される。なお、予備加熱装置５０の詳細な構成については後述する。
【００３１】
本加熱装置４０は、板状体Ｗをその内部に通過させることで均一に加熱することのできる熱風循環式の加熱炉４２と、その加熱炉４２の内部において板状体Ｗを搬送することのできる搬送装置４４とを備えている。加熱炉４２の内部温度は例えば２００℃（本発明の「所定の温度」の一例）に設定されており、予め１７０℃付近に加熱された板状体Ｗを２００℃に加熱し保持することにより、当該板状体Ｗに含まれる熱可塑性樹脂の溶融状態を維持させることが可能となっている。
【００３２】
搬送装置４４は、並列に配置された２台のチェーンコンベヤ４６ａ、４６ｂによって構成されており、この２台のチェーンコンベヤ４６ａ、４６ｂは同期して駆動されている。この２台のチェーンコンベヤ４６ａ、４６ｂの上面には、前述したハンガー３０を構成するシャフト３２の両端部が載置される。これにより、搬送装置４４は、ハンガー３０によって吊り下げられた状態で保持される板状体Ｗを加熱炉４２の内部で搬送することができるようになっている。なお、搬送装置４４におけるハンガー３０の搬送方向を「前方」と表記することとする。
【００３３】
加熱炉４２の内部には、板状体Ｗを予備成形するための予備成形型１０が設置されている。搬送装置４４と予備成形型１０は、加熱炉４２の内部においてオフセット位置に設置されている。ここでいう「オフセット位置」とは、「互いの中心軸が離れた位置」という意味であり、具体的には、搬送装置４４の中心軸Ｐ１と、予備成形型１０の中心軸Ｐ２が水平方向に離れた位置という意味である。
【００３４】
予備成形型１０の下方には、本成形型２０が設置されている。予備成形型１０と本成形型２０は、オフセット位置に配置されている。ここでいう「オフセット位置」とは、「互いの中心軸が離れた位置」という意味であり、具体的には、予備成形型１０の中心軸Ｐ２と、本成形型２０の中心軸Ｐ３が上下方向に離れた位置という意味である。
【００３５】
なお、加熱炉４２の略後半部は、平面視において略Ｌ字形（図１０参照）に形成されており、オフセット位置に配置された搬送装置４４と予備成形型１０をともに収容できるようになっている。本成形型２０は、予備成形型１０の下方であって、かつ、加熱炉４２の外部に設置されている。
【００３６】
図１０に示すように、基材製造装置は、搬送装置４４からスライドレール６２にハンガー３０を受け渡すためのハンガー受け渡し機構８０を備えている。ハンガー受け渡し機構８０は、２つのアーム８１を備えており、この２つのアーム８１によってハンガー３０を構成するシャフト３２の両端部を下方から持ち上げることが可能となっている。
【００３７】
さらに、基材製造装置は、板状体Ｗを搬送装置４４から予備成形型１０へ移送するための板状体移送機構６０を備えている。板状体移送機構６０は、搬送装置４４の前方に搬送装置４４と平面視略垂直かつ略水平に配置されたスライドレール６２と、そのスライドレール６２に載置されたハンガー３０を水平方向に移動させることのできる水平方向移動機構６４によって構成されている。
【００３８】
水平方向移動機構６４は、スライドレール６２に載置されているハンガー３０を水平方向に移動させることが可能である。したがって、スライドレール６２及び水平方向移動機構６４によって構成される板状体移送機構６０は、スライドレール６２に載置されているハンガー３０を水平方向に移動させることによって、ハンガー３０によって保持されている板状体Ｗを搬送装置４４から予備成形型１０へ移送することが可能となっている。
【００３９】
水平方向移動機構６４によって予備成形型１０に搬送されたハンガー３０は、ハンガー移送機構６６に受け取られる。ハンガー移送機構６６は、図９に示すように、一対のアーム６７を有し、シャフト３２の両端部を両アーム６７に支持した状態で、板状体Ｗないし予備成形体Ｗ１を移送可能である。予備成形体Ｗ１は、ハンガー移送機構６６によって予備成形型１０から本成形型２０へ移送される。
【００４０】
次に、予備加熱装置５０の構成について図１１ないし図１３の図面を参照しながら説明する。図１１は、予備加熱装置５０を上方から見た平面図である。図１２は、予備加熱装置５０を正面から見た正面図である。図１３は、予備加熱装置５０を斜め上方から見た斜視図である。
【００４１】
図１１に示すように、予備加熱装置５０は、第１加熱炉５０Ａと第２加熱炉５０Ｂとから構成されている。各加熱炉５０Ａ，５０Ｂには、過熱水蒸気Ｓを噴出する複数の噴出部５１が設けられている。これらの噴出部５１は噴出部配管５２に配設されており、この噴出部配管５２は、板状体Ｗの表裏両側に対向配置されている。このため板状体Ｗは、対向配置された両噴出部配管５２の間を通過し、板状体Ｗを表裏両側からムラなく加熱することができ、かつ、加熱時間を短縮することができる。噴出部配管５２はいずれも、図１２に示すように、中継配管５３を介して過熱装置（本発明の「熱媒体生成装置」の一例）５４と接続されている。この過熱装置５４は、ボイラー（図示せず）から送られてきた水蒸気を過熱して過熱水蒸気Ｓを生成する装置である。
【００４２】
第１加熱炉５０Ａ（図１２の図示右側の加熱炉）は、予備加熱装置５０の略前半部を構成し、第２加熱炉５０Ｂ（図１２の図示左側の加熱炉）は、予備加熱装置５０の略後半部を構成している。両加熱炉５０Ａ，５０Ｂは、これらの中間を通る基準面ＳＰに関して対称に配置されている。すなわち、噴出部５１、噴出部配管５２、中継配管５３、および過熱装置５４は、いずれも基準面ＳＰを中心として左右対称に配置されている。以下、噴出部５１、噴出部配管５２、中継配管５３の構成については、両加熱炉５０Ａ，５０Ｂで同じであるため、第１加熱炉５０Ａを代表として説明する。
【００４３】
中継配管５３は、過熱装置５４から噴出部配管５２に向かう途中で、第１分岐点５３Ａで第１支管５５Ａと第２支管５５Ｂとに分岐している。さらに、第１支管５５Ａは、第２分岐点５３Ｂで二手に分岐して噴出部配管５２の一側（図１２の図示右側）に接続されている。このため、過熱装置５４で生成された過熱水蒸気Ｓのうち、第１分岐点５３Ａで第１支管５５Ａ側に分岐して流通された過熱水蒸気Ｓは、さらに第２分岐点５３Ｂで分岐した後に噴出部配管５２の一側に送られる。一方、第２支管５５Ｂは、噴出部配管５２の他側（図１２の図示左側）に配置された第３分岐点５３Ｃに接続されている。第２支管５５Ｂは、第３分岐点５３Ｃで二手に分岐して噴出部配管５２の他側に回り込んでいる。このため、過熱装置５４で生成された過熱水蒸気Ｓのうち、第１分岐点５３Ａで第２支管５５Ｂ側に分岐して流通された過熱水蒸気Ｓは、さらに第３分岐点５３Ｃで分岐した後に噴出部配管５２の他側に送られる。
【００４４】
また、第１支管５５Ａは、第１分岐点５３Ａから上方に延びる形態とされているのに対して、第２支管５５Ｂは、第１分岐点５３Ａから水平方向に延びた後に上方に延びる形態とされている。つまり、第２支管５５Ｂは、水平方向に延びる長さ分だけ第１支管５５Ａよりも長くなっている。この構成では第２支管５５Ｂの水平部分を通る間に過熱水蒸気Ｓの温度が低下し、第１支管５５Ａを通る過熱水蒸気Ｓと第２支管５５Ｂを通る過熱水蒸気Ｓとの間で温度差が発生してしまう。そこで、本実施形態では第１支管５５Ａおよび第２支管５５Ｂの内部にヒータ（図示せず）が埋め込まれており、温度差をなくすようにしている。
【００４５】
噴出部配管５２は、第１支管５５Ａに接続された一対の一側配管５２Ａと、第２支管５５Ｂに接続された一対の他側配管５２Ｂとから構成されている。一側配管５２Ａは、第１支管５５Ａに接続された基端側から先端側に向けて水平方向に延びる形態とされている。このため、第１支管５５Ａからの過熱水蒸気Ｓは、一側配管５２Ａの基端側から先端側へ送られる。一方、他側配管５２Ｂは、第２支管５５Ｂに接続された基端側から先端側に向けて水平方向に延びる形態とされている。このため、第２支管５５Ｂからの過熱水蒸気Ｓは、他側配管５２Ｂの基端側から先端側へ送られる。さらに、一側配管５２Ａと他側配管５２Ｂは、上下方向（板状体Ｗの搬送方向と交差する方向）に並んで配置され、かつ、交互に配置されている。また、一側配管５２Ａと他側配管５２Ｂは、上下方向に等間隔で配置されている。換言すると、一側配管５２Ａと他側配管５２Ｂは、それぞれ櫛刃状に形成され、各櫛刃が対向して一方の櫛刃が他方の２つの櫛刃の間の凹みに嵌り合うように配置されている。
【００４６】
噴出部５１は、各配管５２Ａ，５２Ｂにおいて水平方向に等間隔で配置されている。さらに各配管５２Ａ，５２Ｂの噴出部５１は、上下方向に並んで配置されている。ところで、噴出部５１から噴出される過熱水蒸気Ｓは、基端側ほど高温となり、先端側ほど低温となりやすい。このため、各配管５２Ａ，５２Ｂには、高温部と低温部が混在することになる。これでは、各配管５２Ａ，５２Ｂの基端側では板状体Ｗに与える熱量が大きくなり、各配管５２Ａ，５２Ｂの先端側では板状体Ｗに与える熱量が小さくなる。したがって、加熱ムラが発生し、バインダである熱可塑性樹脂の軟化状態がばらつくなどして、基材Ｋが不良品となる場合がある。
【００４７】
その点、本実施形態では一側配管５２Ａの延出方向が他側配管５２Ｂの延出方向と反対になっているため、一側配管５２Ａの高温部（基端側）と他側配管５２Ｂの低温部（先端側）が上下方向に隣り合って互い違いに並ぶとともに、一側配管５２Ａの低温部（先端側）と他側配管５２Ｂの高温部（基端側）が上下方向に隣り合って互い違いに並ぶことになる。このため、高温部から噴出された高温の過熱水蒸気Ｓと低温部から噴出された低温の過熱水蒸気Ｓとが混ざり合うことで、高温部と低温部のほぼ中間となる中温の過熱水蒸気Ｓが生成される。この中温の過熱水蒸気Ｓが設定温度となるように制御すれば、板状体Ｗに対して狙いとする熱量を与えることができる。したがって、噴出部配管５２全体として、板状体Ｗに与える熱量を均一化することができ、熱可塑性樹脂の軟化状態も安定し、基材Ｋが不良品となることもない。
【００４８】
さらに、第１加熱炉５０Ａと第２加熱炉５０Ｂは、基準面ＳＰに関して対称に配置されており、板状体Ｗは、各加熱炉５０Ａ，５０Ｂに一枚ずつ搬入され、各加熱炉５０Ａ，５０Ｂで所定時間だけ留まって加熱されるようになっている。このことは、第１加熱炉５０Ａにおいて各配管５２Ａ，５２Ｂの高温部で加熱される部位は、第２加熱炉５０Ｂにおいて各配管５２Ａ，５２Ｂの低温部で加熱されることを意味し、第１加熱炉５０Ａにおいて各配管５２Ａ，５２Ｂの低温部で加熱される部位は、第２加熱炉５０Ｂにおいて各配管５２Ａ，５２Ｂの高温部で加熱されることを意味する。したがって、両加熱炉５０Ａ，５０Ｂ間における加熱ムラもなくなり、予備加熱装置５０全体として、板状体Ｗに与える熱量を均一化することができる。
【００４９】
また、過熱水蒸気Ｓは、噴出部５１から板状体Ｗに対して直接吹き付けられる。このように、過熱水蒸気Ｓを熱媒体として板状体Ｗを直接加熱することができるため、板状体Ｗを効率良く加熱することができる。したがって、本加熱装置４０による加熱時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。この結果、本加熱装置４０における板状体Ｗの仕掛かり枚数を少なくできるため、例えば設備停止が発生した場合に本加熱装置４０で不良になる板状体Ｗの枚数を減らすことができる。
【００５０】
本実施形態は以上のような構成であって、続いてその作用を説明する。板状体Ｗは、ハンガー３０に取り付けられ、予備加熱装置５０に投入される。まず、板状体Ｗは、第１加熱炉５０Ａで所定時間だけ留まって加熱され、次に、第２加熱炉５０Ｂへ移動し、第２加熱炉５０Ｂで所定時間だけ留まって加熱される。この間、板状体Ｗは、噴出部５１から噴出された過熱水蒸気Ｓによって約１７０℃まで急激に加熱される（予備加熱工程）。加熱された板状体Ｗは、加熱状態のまま第２加熱炉５０Ｂから本加熱装置４０へ搬入される。板状体Ｗは、搬送装置４４によって搬送されながら加熱炉４２の内部で加熱される（本加熱工程）。
【００５１】
加熱された板状体Ｗは、板状体移送機構６０によって搬送装置４４から予備成形型１０へ移送され、ハンガー３０がハンガー移送機構６６に受け取られる。予備成形型１０に移送された板状体Ｗは、加熱炉４２の内部で予備成形型１０によって表裏両面からプレスされ、予備成形体Ｗ１に成形される（予備成形工程）。この後、予備成形体Ｗ１は、ハンガー移送機構６６によって予備成形型１０から本成形型２０へ移送される。予備成形体Ｗ１は、本成形型２０によって表裏両面からプレスされ、基材Ｋに成形される。プレスが完了した後は、本成形型２０を型開きし、基材Ｋを脱型することにより、基材Ｋを得ることができる（本成形工程）。
【００５２】
以上のように本実施形態によれば、予備加熱装置５０によって板状体Ｗを予備加熱するようにしたから、本加熱装置４０における加熱時間を短くすることができる。したがって、生産性を向上させることができるとともに、本加熱装置４０における板状体Ｗの仕掛かり枚数を減らすことができる。また、一側配管５２Ａの延出方向と他側配管５２Ｂの延出方向を反対にし、一側配管５２Ａの低温部と他側配管５２Ｂの高温部とが上下方向に隣り合って互い違いに並んで配置されるようにしたから、噴出部配管５２全体として板状体Ｗに与える熱量を均一にすることができる。よって、基材Ｋの熱可塑性樹脂の軟化状態にばらつきが発生することはなく、基材Ｋの不良をなくすことができる。
【００５３】
また、第１加熱炉５０Ａと第２加熱炉５０Ｂを基準面ＳＰに関して対称に配置し、加熱炉５０Ａ，５０Ｂ毎に所定時間だけ留まって板状体Ｗを加熱するようにしたから、予備加熱装置５０全体として板状体Ｗに与える熱量を均一にすることができる。また、各加熱炉５０Ａ，５０Ｂにおいて対向配置された両噴出部配管５２の間を板状体Ｗが通過するようにしたから、板状体Ｗを表裏両側から加熱することができ、短時間でムラなく加熱できる。また、熱媒体としての過熱水蒸気Ｓを板状体Ｗに直接吹き付けるようにしたから、板状体Ｗを効率良く加熱することができ、板状体Ｗを約１７０℃まで急激に加熱することができる。
【００５４】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では熱媒体として過熱水蒸気Ｓを例示しているものの、本発明によると、水蒸気や空気を熱媒体をしてもよい。
【００５５】
（２）上記実施形態では板状体Ｗをハンガー３０で吊り下げながら搬送しているものの、本発明によると、板状体Ｗを水平姿勢で搬送ローラ上に載置し、搬送してもよい。
【００５６】
（３）上記実施形態では予備成形工程と本成形工程とによって板状体Ｗを基材Ｋに成形しているものの、本発明によると、板状体Ｗを一度で基材Ｋに成形してもよい。
【００５７】
（４）上記実施形態では各配管５２Ａ，５２Ｂが水平方向に延びる形態としているものの、本発明によると、各配管５２Ａ，５２Ｂが斜め方向（水平方向と鉛直方向の双方に対して斜めをなす方向）に延びる形態としてもよい。要するに、各配管５２Ａ，５２Ｂが隣り合って互い違いに並んで配置されているものであればよく、各配管５２Ａ，５２Ｂの並び方向は問わない。
【００５８】
（５）上記実施形態では一対の加熱炉５０Ａ，５０Ｂを備える予備加熱装置５０としているものの、本発明によると、１つまたは３つ以上の加熱炉を備える予備加熱装置としてもよい。
【００５９】
（６）上記実施形態では板状体Ｗを各加熱炉５０Ａ，５０Ｂで所定時間だけ留めて加熱しているものの、本発明によると、板状体Ｗを搬送しながら各加熱炉５０Ａ，５０Ｂで加熱してもよい。
【００６０】
（７）上記実施形態では第１支管５５Ａが第２支管５５Ｂよりも短くなるように第１分岐点５３Ａを配置しているものの、本発明によると、第１支管５５Ａと第２支管５５Ｂが同じ長さとなるように第１分岐点を配置してもよい。
【００６１】
（８）上記実施形態では対向配置された両噴出部配管５２によって板状体Ｗを表裏両側から加熱しているものの、本発明によると、板状体Ｗの一方側のみを加熱してもよい。例えば、第１加熱炉５０Ａで板状体Ｗの表面側のみを加熱し、第２加熱炉５０Ｂで板状体Ｗの裏面側のみを加熱してもよい。
【００６２】
（９）上記実施形態では予備加熱工程と本加熱工程に分けて板状体Ｗを加熱しているものの、本発明によると、一つの加熱工程において熱媒体（過熱水蒸気Ｓ）と熱風の双方を用いて板状体Ｗを加熱してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１０…予備成形型
２０…本成形型
４０…本加熱装置
５０…予備加熱装置
５１…噴出部
５２…噴出部配管
５２Ａ…一側配管
５２Ｂ…他側配管
５４…過熱装置（熱媒体生成装置）
Ｋ…基材
Ｓ…過熱水蒸気
Ｗ…板状体
Ｗ１…予備成形体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体を加熱する板状体加熱装置であって、
気体状の熱媒体を生成する熱媒体生成装置と、
前記熱媒体を前記板状体に噴出する複数の噴出部と、
前記複数の噴出部が配設されてなる噴出部配管とを備え、
前記噴出部配管は、前記熱媒体を一側から他側に送る複数の一側配管と、前記熱媒体を前記他側から前記一側に送る複数の他側配管とを備えて構成され、前記一側配管と前記他側配管が隣り合って互い違いに並んで配置されていることを特徴とする板状体加熱装置。
【請求項２】
一対の前記噴出部配管が対向配置されており、前記噴出部は、対向する側の前記噴出部配管に向けて前記熱媒体を噴出するようになっており、前記一対の噴出部配管の間を前記板状体が通過するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の板状体加熱装置。
【請求項３】
前記熱媒体によって加熱された前記板状体をさらに加熱し、その加熱された前記板状体を所定の温度に保持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の板状体加熱装置。
【請求項４】
前記熱媒体は、過熱水蒸気であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の板状体加熱装置。
【請求項５】
植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体を基材に成形する基材の製造方法であって、
熱媒体生成装置によって生成された熱媒体を前記板状体に噴出することにより、前記板状体を加熱する工程を含む加熱工程と、
前記加熱工程で加熱された前記板状体を基材に成形する成形工程とを備えた基材の製造方法。
【請求項６】
前記熱媒体は、過熱水蒸気であることを特徴とする請求項５に記載の基材の製造方法。
【請求項１】
植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体を加熱する板状体加熱装置であって、
気体状の熱媒体を生成する熱媒体生成装置と、
前記熱媒体を前記板状体に噴出する複数の噴出部と、
前記複数の噴出部が配設されてなる噴出部配管とを備え、
前記噴出部配管は、前記熱媒体を一側から他側に送る複数の一側配管と、前記熱媒体を前記他側から前記一側に送る複数の他側配管とを備えて構成され、前記一側配管と前記他側配管が隣り合って互い違いに並んで配置されていることを特徴とする板状体加熱装置。
【請求項２】
一対の前記噴出部配管が対向配置されており、前記噴出部は、対向する側の前記噴出部配管に向けて前記熱媒体を噴出するようになっており、前記一対の噴出部配管の間を前記板状体が通過するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の板状体加熱装置。
【請求項３】
前記熱媒体によって加熱された前記板状体をさらに加熱し、その加熱された前記板状体を所定の温度に保持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の板状体加熱装置。
【請求項４】
前記熱媒体は、過熱水蒸気であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の板状体加熱装置。
【請求項５】
植物性繊維と熱可塑性樹脂を含む材料からなる板状体を基材に成形する基材の製造方法であって、
熱媒体生成装置によって生成された熱媒体を前記板状体に噴出することにより、前記板状体を加熱する工程を含む加熱工程と、
前記加熱工程で加熱された前記板状体を基材に成形する成形工程とを備えた基材の製造方法。
【請求項６】
前記熱媒体は、過熱水蒸気であることを特徴とする請求項５に記載の基材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２０３６６（Ｐ２０１１−２０３６６Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６７７０５（Ｐ２００９−１６７７０５）
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（０００２４１５００）トヨタ紡織株式会社 (2,945)
【出願人】（５９１２７５４０３）サーモ・エレクトロン株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（０００２４１５００）トヨタ紡織株式会社 (2,945)
【出願人】（５９１２７５４０３）サーモ・エレクトロン株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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