板状体加熱装置
【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た板状体加熱装置を提供する。
【解決手段】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３５と、過熱装置３５から延出してなる主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２と、主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２から分岐してなる複数の噴出部配管５２と、噴出部配管５２に配設され、過熱水蒸気Ｓを板状体Ｗの板面に向けて噴出する複数の噴出部５１と、を備えている。一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２の間を板状体Ｗが通過するように構成され、一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２のうち一方は板状体Ｗの搬送方向の上流側に配され、他方は板状体Ｗの搬送方向の下流側に配されている。
【解決手段】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３５と、過熱装置３５から延出してなる主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２と、主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２から分岐してなる複数の噴出部配管５２と、噴出部配管５２に配設され、過熱水蒸気Ｓを板状体Ｗの板面に向けて噴出する複数の噴出部５１と、を備えている。一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２の間を板状体Ｗが通過するように構成され、一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２のうち一方は板状体Ｗの搬送方向の上流側に配され、他方は板状体Ｗの搬送方向の下流側に配されている。
【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融解し、融解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等により加熱ムラが発生し、基材が局所的に焼け付き、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等して、基材が不良品となることがあった。一方、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、上記の課題に鑑みて創作されたものである。本発明は、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た板状体加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で開示される技術は、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、熱媒体を生成する熱媒体生成装置と、該熱媒体生成装置から延出してなる主配管と、該主配管から分岐してなる複数の噴出部配管と、該噴出部配管に配設され、前記熱媒体を前記板状体の板面に向けて噴出する複数の噴出部と、を備え、一対の前記主配管の間を前記板状体が通過するように構成され、一対の前記主配管のうち一方は前記板状体の搬送方向の上流側に配され、他方は前記板状体の搬送方向の下流側に配されている板状体加熱装置に関する。
【０００７】
上記の板状体加熱装置によると、一対の主配管が板状体を隔てて板状体の搬送方向の上流側と下流側とに配されることにより、板状体を加熱ムラなく均一に加熱することができ、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】
前記板状体は２つの加熱領域により加熱されるものであり、一方の前記加熱領域では、一対の前記主配管のうち一方が前記板状体の第１主面側であって前記上流側に配され、他方が前記板状体の第２主面側であって前記下流側に配され、他方の前記加熱領域では、一対の前記主配管のうち一方が前記板状体の前記第１主面側であって前記下流側に配され、他方が前記板状体の前記第２主面側であって前記上流側に配されていてもよい。
この構成によると、板状体が２つの加熱領域により加熱される場合であっても、板状体を各加熱領域において加熱ムラなく均一に加熱することができ、加熱時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【０００９】
前記熱媒体によって加熱された板状体をさらに加熱し、その加熱された前記板状体を所定の温度に保持してもよい。
この構成によると、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】
前記熱媒体は、過熱水蒸気であってもよい。
この構成によると、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できることに加えて、環境負荷を低減することができる。また、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】
【００１１】
本明細書で開示される技術によると、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た板状体加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る基材Ｋの製造方法のフローチャートを示す。
【図２】板状体Ｗを予備成形するための予備成形型１０の断面図であり、予備成形型１０が閉じる前の状態を示す。
【図３】板状体Ｗを予備成形するための予備成形型１０の断面図であり、予備成形型１０が閉じた後の状態を示す。
【図４】予備成形体Ｚを本成形するための本成形型２０の断面図であり、本成形型２０が閉じる前の状態でかつ予備成形型がセット中心に導入された状態を示す。
【図５】予備成形体Ｚを本成形するための本成形型２０の断面図であり、本成形型２０が閉じる前の状態でかつ予備成形型が成形中心側に配置された状態を示す。
【図６】予備成形体Ｚを本成形するための本成形型２０の断面図であり、本成形型２０が閉じた後の状態を示す。
【図７】板状体Ｗがハンガー３０に吊り下げられた状態を斜め前方から視た斜視図を示す。
【図８】板状体Ｗがハンガー３０に吊り下げられた状態を側方から視た側面図を示す。
【図９】基材成形装置１００の全体斜視図を示す。
【図１０】基材成形装置１００の略後半部を表した平面図を示す。
【図１１】基材成形装置１００の略前半部を表した平面図を示す。
【図１２】予備加熱装置５０を斜め上方から視た斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図１２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Ｚに予備成形し（予備成形工程）、予備成形体Ｚを基材Ｋに本成形する（本成形工程）。これにより、所定の形状に成形された基材Ｋを得ることができる。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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Ｚに成形される。
【００１９】
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Ｚの位置を以下「セット中心」という。
【００２０】
図５に示すように、予備成形体Ｚ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。
【００２１】
予備成形体Ｚ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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Ｚに成形し、次に、この予備成形体Ｚ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。
【００２４】
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Ｚ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Ｚ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。
【００２５】
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。
【００２６】
図７に示すように、ハンガー３０には、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が設けられている。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に載置されるローラ３６が取り付けられている。２つのローラ３６は、側面視において略Ｌ字状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。
【００２７】
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３４ａが形成されている。
【００２８】
図９は、基材Ｋを成形するための基材成形装置１００の全体斜視図である。また、図１０は、基材成形装置１００の略後半部を表した平面図である。また、図１１は、基材成形装置１００の略前半部を表した平面図である。図９ないし図１１に示すように、基材成形装置１００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、基材成形装置１００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の構成については後で詳しく説明する。
【００２９】
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℃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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
図１０に示すように、基材成形装置１００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。
【００３５】
さらに、基材成形装置１００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。
【００３６】
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Ｚを移送可能である。予備成形体Ｚ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。
【００３７】
次に、予備加熱装置５０の構成について図１１及び図１２の図面を参照しながら説明する。図１１は、基材成形装置１００の略前半部を表した平面図であって、予備加熱装置５０の平面図である。図１２は、予備加熱装置５０を斜め上方から視た斜視図である。なお、図１１及び図１２の矢印Ｃ方向は、板状体Ｗの搬送方向を示しており、矢印Ｄ方向は、搬送される板状体Ｗの板面の表側方向を示している。
【００３８】
図１１及び図１２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、上下方向に延びる一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２がそれぞれ設けられている。各主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２からは、水平方向に延びる複数の噴出部配管５２が分岐しており、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、一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２の間及び対向配置された両噴出部配管５２の間を通過する。
【００３９】
各主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２は、図１１に示すように、その下方が過熱装置５３に接続されている。この過熱装置５３は、ボイラー（図示しない）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。一方、各噴出部配管５２には、複数の噴出部５１が設けられている。複数の噴出部５１は、過熱装置５３から主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２を介して噴出部配管５２に送られてきた過熱水蒸気Ｓを板状体Ｗに向けて噴出する。
【００４０】
第１加熱炉５０Ａ（図１１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１１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（図１２参照）に関して対称に配置されている。即ち、主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２、噴出部配管５２、噴出部５１はいずれも基準面ＳＰに関して対称に配置されている。
【００４１】
第１加熱炉５０Ａでは、一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２のうち、板状体Ｗの表面Ｗ１側に配された主配管５４Ａ１が、板状体Ｗの搬送方向の上流側に配置されている。そして、一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２のうち、板状体Ｗの裏面Ｗ２側に配された主配管５４Ａ２が、板状体Ｗの搬送方向の下流側に配置されている。一方、第２加熱炉５０Ｂでは、一対の主配管５４Ｂ１，５４Ｂ２のうち、板状体Ｗの表面Ｗ１側に配された主配管５４Ｂ１が、板状体Ｗの搬送方向の下流側に配置されている。そして、一対の主配管５４Ｂ１，５４Ｂ２のうち、板状体Ｗの裏面Ｗ２側に配された主配管５４Ｂ２が、板状体Ｗの搬送方向の上流側に配置されている。従って、各加熱炉５０Ａ、５０Ｂにおいて一方の主配管５４Ａ１、５４Ｂ１と他方の主配管５４Ａ２、５４Ｂ２との配置は逆になっており、第１加熱炉５０Ａと第２加熱炉５０Ｂとの間においても一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２と他の一対の主配管５４Ｂ１，５４Ｂ２との配置は逆になっている。これにより、各加熱炉５０Ａ、５０Ｂにおいて板状体Ｗを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。
【００４２】
図１２に示すように、各主配管５４からは、６本の噴出部配管５２が分岐している。第１加熱炉５０Ａにおいて板状体Ｗの表面Ｗ１側に配された主配管５４Ａ１と、第２加熱炉５０Ｂにおいて板状体Ｗの裏面Ｗ２側に配された主配管５４Ｂ２と、から分岐する噴出部配管５２は、それぞれ板状体Ｗの搬送方向に延びている。一方、第１加熱炉５０Ａにおいて板状体Ｗの裏面Ｗ２側に配された主配管５４Ａ２と、第２加熱炉５０Ｂにおいて板状体Ｗの表面Ｗ１側に配された主配管５４Ｂ１とから分岐する噴出部配管５２は、それぞれ板状体Ｗの搬送方向とは逆の方向に延びている。
【００４３】
噴出部５１は、各噴出部配管５２において水平方向に等間隔で配置されている。さらに各噴出部配管５２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（主配管との境界部）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、各噴出部配管５２には、高温部と低温部が混在することになる。これでは、各噴出部配管５２の基端側では板状体Ｗに与える熱量が大きくなり、各噴出部配管５２の先端側では板状体Ｗに与える熱量が小さくなる。従って、噴出部配管５２の延出方向が偏っている場合には、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等して、基材Ｋが不良品となる虞がある。
【００４４】
その点、本実施形態に係る予備加熱装置５０では、各加熱炉５０Ａ、５０Ｂにおいて、板状体Ｗの表面Ｗ１側に配置された噴出部配管５２の延出方向と、板状体Ｗの裏面Ｗ２側に配置された噴出部配管５２の延出方向とが逆向きとなっている。このため、各加熱炉５０Ａ、５０Ｂにおいて、板状体Ｗの上流側の部位と板状体Ｗの下流側の部位は、いずれも噴出部配管５２の高温部で加熱されることになる。従って、各加熱炉５０Ａ、５０Ｂにおいて板状体Ｗに与える熱量を均一にすることができ、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。なお、ここでいう板状体Ｗの上流側の部位とは、板状体Ｗの板面の表裏両側を板状体Ｗの搬送方向に沿って二つに分けて視たときの上流側の半面をいい、板状体Ｗの下流側の部位とは、下流側の半面をいう。
【００４５】
また、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。ここで、上述したように、各加熱炉５０Ａ、５０Ｂにおいて板状体Ｗに与える熱量は均一であるため、第１加熱炉５０Ａにおける加熱時間と第２加熱炉５０Ｂにおける加熱時間が異なる場合であっても、板状体Ｗを加熱ムラなく加熱することができる。
【００４６】
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いる。このことは、第１加熱炉５０Ａにおいて噴出部配管５２の高温部で加熱される板状体Ｗの表面Ｗ１側の部位は、第２加熱炉５０Ｂにおいて噴出部配管５２の低温部で加熱されることを意味し、第１加熱炉５０Ａにおいて噴出部配管５２の低温部で加熱される板状体Ｗの表面Ｗ１側の部位は、第２加熱炉５０Ｂにおいて噴出部配管５２の高温部で加熱されることを意味する。これは、板状体Ｗの裏面Ｗ２側においても同様である。従って、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。
【００４７】
続いて、本実施形態に係る基材成形装置１００の作用について説明する。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）。
【００４８】
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Ｚに成形される（予備成形工程）。この後、予備成形体Ｚ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Ｚ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）。
【００４９】
以上のように本実施形態に係る予備加熱装置５０では、一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２が板状体Ｗを隔てて板状体Ｗの搬送方向の上流側と下流側とに配されることにより、板状体Ｗを加熱ムラなく均一に加熱することができ、加熱時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【００５０】
また、本実施形態に係る予備加熱装置５０では、板状体Ｗを第１加熱領域５０Ａと第２加熱領域５０Ｂにおいてそれぞれ加熱ムラなく均一に加熱することができ、加熱時間を短縮して生産性を向上させることができる。さらに、第１加熱領域５０Ａにおける加熱時間と第２加熱領域５０Ｂにおける加熱時間が異なる場合であっても、板状体Ｗを加熱ムラなく均一に加熱することができる。また、両加熱炉５０Ａ、５０Ｂ間における加熱ムラもなく、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。これにより、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。
【００５１】
また、本実施形態に係る基材成形装置１００では、予備加熱装置５０において加熱された板状体Ｗをさらに本加熱装置４０において加熱し、その加熱された板状体Ｗを所定の温度に保持する。このため、過熱水蒸気Ｓによって加熱された板状体Ｗをさらに加熱する際に、短時間で板状体Ｗ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。従って、生産性を向上させることができ、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。
【００５２】
また、本実施形態に係る基材成形装置１００の予備加熱装置５０では、板状体Ｗを加熱するための熱媒体が過熱水蒸気Ｓである。このため、過熱水蒸気Ｓを板状体Ｗに吹き付けることが可能となり、加熱時間をさらに短縮できることに加えて、環境負荷を低減することができる。また、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。
【００５３】
実施形態の構成と本発明の構成との対応関係を記載しておく。予備加熱装置５０が「板状体加熱装置」の一例である。過熱装置３５が「熱媒体生成装置」の一例である。板状体Ｗの表面Ｗ１側が「板状体の第１主面側」の一例である。板状体Ｗの裏面Ｗ２側が「板状体の第２主面側」の一例である。加熱炉４２の内部温度である２００℃が「所定の温度」の一例である。
【００５４】
上記の実施形態の変形例を以下に列挙する。
（１）上記の実施形態では、各主配管が加熱炉の端部に配置され、各主配管から噴出部配管が一方向にのみ延出する構成を採用しているが、主配管が加熱炉の端部に配置されていなくてもよい。この場合、各主配管から噴出部配管が板状体の板面に平行な二方向に延出する構成を採用してもよい。このような構成であっても、各加熱炉では板状体の上流側の部位と板状体の下流側の部位がいずれも噴出部配管の高温部で加熱されることになるから、各加熱炉において板状体に与える熱量を均一にすることができる。
【００５５】
（２）上記の実施形態では、噴出部配管が主配管から水平方向に延びる構成を採用しているが、例えば、噴出部配管が主配管から斜め方向に延びる構成を採用してもよい。
【００５６】
（３）上記の実施形態では、予備加熱装置が一対の加熱炉を備えた構成を採用しているが、予備加熱装置が１つまたは３つ以上の加熱炉を備えた構成を採用してもよい。
【００５７】
（４）上記の実施形態では、板状体を各加熱炉で所定時間だけ留めて加熱する構成を採用しているが、板状体を搬送しながら各加熱炉で加熱する構成を採用してもよい。
【００５８】
（５）上記の実施形態では、過熱水蒸気を熱媒体とする構成を採用しているが、例えば水蒸気や空気を熱媒体とする構成を採用してもよい。
【００５９】
（６）上記の実施形態では、板状体Ｗをハンガーで吊り下げて搬送する構成を採用しているが、例えば、板状体を水平姿勢で搬送ローラ上に載置し、搬送する構成を採用してもよい。
【００６０】
（７）上記の実施形態では、予備加熱工程と本加熱工程とに分けて板状体を加熱する構成を採用しているが、一つの加熱工程において熱媒体（過熱水蒸気）と熱風の双方を用いて板状体を加熱する構成を採用してもよい。
【００６１】
（８）上記の実施形態以外にも、主配管の形態、噴出部配管の配置、形態、噴出部の配置、形態等については、適宜に変更可能である。
【００６２】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００６３】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００６４】
１０：予備成形型、１２、１４、２２、２４：金型、２０：本成形型、２２ａ、２４ａ：型面、３０：ハンガー、３２：シャフト、３４：クランプ、３６：ローラ、３８：取付部材、４０：本加熱装置、４２：加熱炉、４４：搬送装置、４６ａ、４６ｂ：チェーンコンベヤ、５０：予備加熱装置、５０Ａ：第１加熱炉、５０Ｂ：第２加熱炉、５１：噴出部、５２：噴出部配管、５３：過熱装置、５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２：主配管、６０：板状体移送機構、６４：水平方向移動機構、６６：ハンガー移送機構、８０：ハンガー受け渡し機構、８１：アーム、１００：基材成形装置、Ｗ：板状体、Ｗ１：（板状体の）表面、Ｗ２：（板状体の）裏面、Ｓ：過熱水蒸気、ＳＰ：基準面
【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融解し、融解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等により加熱ムラが発生し、基材が局所的に焼け付き、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等して、基材が不良品となることがあった。一方、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、上記の課題に鑑みて創作されたものである。本発明は、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た板状体加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で開示される技術は、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、熱媒体を生成する熱媒体生成装置と、該熱媒体生成装置から延出してなる主配管と、該主配管から分岐してなる複数の噴出部配管と、該噴出部配管に配設され、前記熱媒体を前記板状体の板面に向けて噴出する複数の噴出部と、を備え、一対の前記主配管の間を前記板状体が通過するように構成され、一対の前記主配管のうち一方は前記板状体の搬送方向の上流側に配され、他方は前記板状体の搬送方向の下流側に配されている板状体加熱装置に関する。
【０００７】
上記の板状体加熱装置によると、一対の主配管が板状体を隔てて板状体の搬送方向の上流側と下流側とに配されることにより、板状体を加熱ムラなく均一に加熱することができ、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】
前記板状体は２つの加熱領域により加熱されるものであり、一方の前記加熱領域では、一対の前記主配管のうち一方が前記板状体の第１主面側であって前記上流側に配され、他方が前記板状体の第２主面側であって前記下流側に配され、他方の前記加熱領域では、一対の前記主配管のうち一方が前記板状体の前記第１主面側であって前記下流側に配され、他方が前記板状体の前記第２主面側であって前記上流側に配されていてもよい。
この構成によると、板状体が２つの加熱領域により加熱される場合であっても、板状体を各加熱領域において加熱ムラなく均一に加熱することができ、加熱時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【０００９】
前記熱媒体によって加熱された板状体をさらに加熱し、その加熱された前記板状体を所定の温度に保持してもよい。
この構成によると、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】
前記熱媒体は、過熱水蒸気であってもよい。
この構成によると、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できることに加えて、環境負荷を低減することができる。また、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】
【００１１】
本明細書で開示される技術によると、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た板状体加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る基材Ｋの製造方法のフローチャートを示す。
【図２】板状体Ｗを予備成形するための予備成形型１０の断面図であり、予備成形型１０が閉じる前の状態を示す。
【図３】板状体Ｗを予備成形するための予備成形型１０の断面図であり、予備成形型１０が閉じた後の状態を示す。
【図４】予備成形体Ｚを本成形するための本成形型２０の断面図であり、本成形型２０が閉じる前の状態でかつ予備成形型がセット中心に導入された状態を示す。
【図５】予備成形体Ｚを本成形するための本成形型２０の断面図であり、本成形型２０が閉じる前の状態でかつ予備成形型が成形中心側に配置された状態を示す。
【図６】予備成形体Ｚを本成形するための本成形型２０の断面図であり、本成形型２０が閉じた後の状態を示す。
【図７】板状体Ｗがハンガー３０に吊り下げられた状態を斜め前方から視た斜視図を示す。
【図８】板状体Ｗがハンガー３０に吊り下げられた状態を側方から視た側面図を示す。
【図９】基材成形装置１００の全体斜視図を示す。
【図１０】基材成形装置１００の略後半部を表した平面図を示す。
【図１１】基材成形装置１００の略前半部を表した平面図を示す。
【図１２】予備加熱装置５０を斜め上方から視た斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図１２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Ｚに予備成形し（予備成形工程）、予備成形体Ｚを基材Ｋに本成形する（本成形工程）。これにより、所定の形状に成形された基材Ｋを得ることができる。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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Ｚに成形される。
【００１９】
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Ｚの位置を以下「セット中心」という。
【００２０】
図５に示すように、予備成形体Ｚ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。
【００２１】
予備成形体Ｚ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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Ｚに成形し、次に、この予備成形体Ｚ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。
【００２４】
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Ｚ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Ｚ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。
【００２５】
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。
【００２６】
図７に示すように、ハンガー３０には、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が設けられている。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に載置されるローラ３６が取り付けられている。２つのローラ３６は、側面視において略Ｌ字状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。
【００２７】
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３４ａが形成されている。
【００２８】
図９は、基材Ｋを成形するための基材成形装置１００の全体斜視図である。また、図１０は、基材成形装置１００の略後半部を表した平面図である。また、図１１は、基材成形装置１００の略前半部を表した平面図である。図９ないし図１１に示すように、基材成形装置１００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、基材成形装置１００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の構成については後で詳しく説明する。
【００２９】
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℃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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
図１０に示すように、基材成形装置１００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。
【００３５】
さらに、基材成形装置１００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。
【００３６】
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Ｚを移送可能である。予備成形体Ｚ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。
【００３７】
次に、予備加熱装置５０の構成について図１１及び図１２の図面を参照しながら説明する。図１１は、基材成形装置１００の略前半部を表した平面図であって、予備加熱装置５０の平面図である。図１２は、予備加熱装置５０を斜め上方から視た斜視図である。なお、図１１及び図１２の矢印Ｃ方向は、板状体Ｗの搬送方向を示しており、矢印Ｄ方向は、搬送される板状体Ｗの板面の表側方向を示している。
【００３８】
図１１及び図１２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、上下方向に延びる一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２がそれぞれ設けられている。各主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２からは、水平方向に延びる複数の噴出部配管５２が分岐しており、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、一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２の間及び対向配置された両噴出部配管５２の間を通過する。
【００３９】
各主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２は、図１１に示すように、その下方が過熱装置５３に接続されている。この過熱装置５３は、ボイラー（図示しない）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。一方、各噴出部配管５２には、複数の噴出部５１が設けられている。複数の噴出部５１は、過熱装置５３から主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２を介して噴出部配管５２に送られてきた過熱水蒸気Ｓを板状体Ｗに向けて噴出する。
【００４０】
第１加熱炉５０Ａ（図１１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１１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（図１２参照）に関して対称に配置されている。即ち、主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２、噴出部配管５２、噴出部５１はいずれも基準面ＳＰに関して対称に配置されている。
【００４１】
第１加熱炉５０Ａでは、一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２のうち、板状体Ｗの表面Ｗ１側に配された主配管５４Ａ１が、板状体Ｗの搬送方向の上流側に配置されている。そして、一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２のうち、板状体Ｗの裏面Ｗ２側に配された主配管５４Ａ２が、板状体Ｗの搬送方向の下流側に配置されている。一方、第２加熱炉５０Ｂでは、一対の主配管５４Ｂ１，５４Ｂ２のうち、板状体Ｗの表面Ｗ１側に配された主配管５４Ｂ１が、板状体Ｗの搬送方向の下流側に配置されている。そして、一対の主配管５４Ｂ１，５４Ｂ２のうち、板状体Ｗの裏面Ｗ２側に配された主配管５４Ｂ２が、板状体Ｗの搬送方向の上流側に配置されている。従って、各加熱炉５０Ａ、５０Ｂにおいて一方の主配管５４Ａ１、５４Ｂ１と他方の主配管５４Ａ２、５４Ｂ２との配置は逆になっており、第１加熱炉５０Ａと第２加熱炉５０Ｂとの間においても一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２と他の一対の主配管５４Ｂ１，５４Ｂ２との配置は逆になっている。これにより、各加熱炉５０Ａ、５０Ｂにおいて板状体Ｗを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。
【００４２】
図１２に示すように、各主配管５４からは、６本の噴出部配管５２が分岐している。第１加熱炉５０Ａにおいて板状体Ｗの表面Ｗ１側に配された主配管５４Ａ１と、第２加熱炉５０Ｂにおいて板状体Ｗの裏面Ｗ２側に配された主配管５４Ｂ２と、から分岐する噴出部配管５２は、それぞれ板状体Ｗの搬送方向に延びている。一方、第１加熱炉５０Ａにおいて板状体Ｗの裏面Ｗ２側に配された主配管５４Ａ２と、第２加熱炉５０Ｂにおいて板状体Ｗの表面Ｗ１側に配された主配管５４Ｂ１とから分岐する噴出部配管５２は、それぞれ板状体Ｗの搬送方向とは逆の方向に延びている。
【００４３】
噴出部５１は、各噴出部配管５２において水平方向に等間隔で配置されている。さらに各噴出部配管５２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（主配管との境界部）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、各噴出部配管５２には、高温部と低温部が混在することになる。これでは、各噴出部配管５２の基端側では板状体Ｗに与える熱量が大きくなり、各噴出部配管５２の先端側では板状体Ｗに与える熱量が小さくなる。従って、噴出部配管５２の延出方向が偏っている場合には、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等して、基材Ｋが不良品となる虞がある。
【００４４】
その点、本実施形態に係る予備加熱装置５０では、各加熱炉５０Ａ、５０Ｂにおいて、板状体Ｗの表面Ｗ１側に配置された噴出部配管５２の延出方向と、板状体Ｗの裏面Ｗ２側に配置された噴出部配管５２の延出方向とが逆向きとなっている。このため、各加熱炉５０Ａ、５０Ｂにおいて、板状体Ｗの上流側の部位と板状体Ｗの下流側の部位は、いずれも噴出部配管５２の高温部で加熱されることになる。従って、各加熱炉５０Ａ、５０Ｂにおいて板状体Ｗに与える熱量を均一にすることができ、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。なお、ここでいう板状体Ｗの上流側の部位とは、板状体Ｗの板面の表裏両側を板状体Ｗの搬送方向に沿って二つに分けて視たときの上流側の半面をいい、板状体Ｗの下流側の部位とは、下流側の半面をいう。
【００４５】
また、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。ここで、上述したように、各加熱炉５０Ａ、５０Ｂにおいて板状体Ｗに与える熱量は均一であるため、第１加熱炉５０Ａにおける加熱時間と第２加熱炉５０Ｂにおける加熱時間が異なる場合であっても、板状体Ｗを加熱ムラなく加熱することができる。
【００４６】
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いる。このことは、第１加熱炉５０Ａにおいて噴出部配管５２の高温部で加熱される板状体Ｗの表面Ｗ１側の部位は、第２加熱炉５０Ｂにおいて噴出部配管５２の低温部で加熱されることを意味し、第１加熱炉５０Ａにおいて噴出部配管５２の低温部で加熱される板状体Ｗの表面Ｗ１側の部位は、第２加熱炉５０Ｂにおいて噴出部配管５２の高温部で加熱されることを意味する。これは、板状体Ｗの裏面Ｗ２側においても同様である。従って、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。
【００４７】
続いて、本実施形態に係る基材成形装置１００の作用について説明する。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）。
【００４８】
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Ｚに成形される（予備成形工程）。この後、予備成形体Ｚ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Ｚ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）。
【００４９】
以上のように本実施形態に係る予備加熱装置５０では、一対の主配管５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２が板状体Ｗを隔てて板状体Ｗの搬送方向の上流側と下流側とに配されることにより、板状体Ｗを加熱ムラなく均一に加熱することができ、加熱時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【００５０】
また、本実施形態に係る予備加熱装置５０では、板状体Ｗを第１加熱領域５０Ａと第２加熱領域５０Ｂにおいてそれぞれ加熱ムラなく均一に加熱することができ、加熱時間を短縮して生産性を向上させることができる。さらに、第１加熱領域５０Ａにおける加熱時間と第２加熱領域５０Ｂにおける加熱時間が異なる場合であっても、板状体Ｗを加熱ムラなく均一に加熱することができる。また、両加熱炉５０Ａ、５０Ｂ間における加熱ムラもなく、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。これにより、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。
【００５１】
また、本実施形態に係る基材成形装置１００では、予備加熱装置５０において加熱された板状体Ｗをさらに本加熱装置４０において加熱し、その加熱された板状体Ｗを所定の温度に保持する。このため、過熱水蒸気Ｓによって加熱された板状体Ｗをさらに加熱する際に、短時間で板状体Ｗ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。従って、生産性を向上させることができ、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。
【００５２】
また、本実施形態に係る基材成形装置１００の予備加熱装置５０では、板状体Ｗを加熱するための熱媒体が過熱水蒸気Ｓである。このため、過熱水蒸気Ｓを板状体Ｗに吹き付けることが可能となり、加熱時間をさらに短縮できることに加えて、環境負荷を低減することができる。また、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。
【００５３】
実施形態の構成と本発明の構成との対応関係を記載しておく。予備加熱装置５０が「板状体加熱装置」の一例である。過熱装置３５が「熱媒体生成装置」の一例である。板状体Ｗの表面Ｗ１側が「板状体の第１主面側」の一例である。板状体Ｗの裏面Ｗ２側が「板状体の第２主面側」の一例である。加熱炉４２の内部温度である２００℃が「所定の温度」の一例である。
【００５４】
上記の実施形態の変形例を以下に列挙する。
（１）上記の実施形態では、各主配管が加熱炉の端部に配置され、各主配管から噴出部配管が一方向にのみ延出する構成を採用しているが、主配管が加熱炉の端部に配置されていなくてもよい。この場合、各主配管から噴出部配管が板状体の板面に平行な二方向に延出する構成を採用してもよい。このような構成であっても、各加熱炉では板状体の上流側の部位と板状体の下流側の部位がいずれも噴出部配管の高温部で加熱されることになるから、各加熱炉において板状体に与える熱量を均一にすることができる。
【００５５】
（２）上記の実施形態では、噴出部配管が主配管から水平方向に延びる構成を採用しているが、例えば、噴出部配管が主配管から斜め方向に延びる構成を採用してもよい。
【００５６】
（３）上記の実施形態では、予備加熱装置が一対の加熱炉を備えた構成を採用しているが、予備加熱装置が１つまたは３つ以上の加熱炉を備えた構成を採用してもよい。
【００５７】
（４）上記の実施形態では、板状体を各加熱炉で所定時間だけ留めて加熱する構成を採用しているが、板状体を搬送しながら各加熱炉で加熱する構成を採用してもよい。
【００５８】
（５）上記の実施形態では、過熱水蒸気を熱媒体とする構成を採用しているが、例えば水蒸気や空気を熱媒体とする構成を採用してもよい。
【００５９】
（６）上記の実施形態では、板状体Ｗをハンガーで吊り下げて搬送する構成を採用しているが、例えば、板状体を水平姿勢で搬送ローラ上に載置し、搬送する構成を採用してもよい。
【００６０】
（７）上記の実施形態では、予備加熱工程と本加熱工程とに分けて板状体を加熱する構成を採用しているが、一つの加熱工程において熱媒体（過熱水蒸気）と熱風の双方を用いて板状体を加熱する構成を採用してもよい。
【００６１】
（８）上記の実施形態以外にも、主配管の形態、噴出部配管の配置、形態、噴出部の配置、形態等については、適宜に変更可能である。
【００６２】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００６３】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００６４】
１０：予備成形型、１２、１４、２２、２４：金型、２０：本成形型、２２ａ、２４ａ：型面、３０：ハンガー、３２：シャフト、３４：クランプ、３６：ローラ、３８：取付部材、４０：本加熱装置、４２：加熱炉、４４：搬送装置、４６ａ、４６ｂ：チェーンコンベヤ、５０：予備加熱装置、５０Ａ：第１加熱炉、５０Ｂ：第２加熱炉、５１：噴出部、５２：噴出部配管、５３：過熱装置、５４Ａ１，５４Ａ２、５４Ｂ１，５４Ｂ２：主配管、６０：板状体移送機構、６４：水平方向移動機構、６６：ハンガー移送機構、８０：ハンガー受け渡し機構、８１：アーム、１００：基材成形装置、Ｗ：板状体、Ｗ１：（板状体の）表面、Ｗ２：（板状体の）裏面、Ｓ：過熱水蒸気、ＳＰ：基準面
【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、
熱媒体を生成する熱媒体生成装置と、
該熱媒体生成装置から延出してなる主配管と、
該主配管から分岐してなる複数の噴出部配管と、
該噴出部配管に配設され、前記熱媒体を前記板状体の板面に向けて噴出する複数の噴出部と、を備え、
一対の前記主配管の間を前記板状体が通過するように構成され、
一対の前記主配管のうち一方は前記板状体の搬送方向の上流側に配され、他方は前記板状体の搬送方向の下流側に配されていることを特徴とする板状体加熱装置。
【請求項２】
前記板状体は２つの加熱領域により加熱されるものであり、
一方の前記加熱領域では、一対の前記主配管のうち一方が前記板状体の第１主面側であって前記上流側に配され、他方が前記板状体の第２主面側であって前記下流側に配され、
他方の前記加熱領域では、一対の前記主配管のうち一方が前記板状体の前記第１主面側であって前記下流側に配され、他方が前記板状体の前記第２主面側であって前記上流側に配されていることを特徴とする請求項１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又は請求項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から請求項３のいずれか１項に記載の板状体加熱装置。
【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、
熱媒体を生成する熱媒体生成装置と、
該熱媒体生成装置から延出してなる主配管と、
該主配管から分岐してなる複数の噴出部配管と、
該噴出部配管に配設され、前記熱媒体を前記板状体の板面に向けて噴出する複数の噴出部と、を備え、
一対の前記主配管の間を前記板状体が通過するように構成され、
一対の前記主配管のうち一方は前記板状体の搬送方向の上流側に配され、他方は前記板状体の搬送方向の下流側に配されていることを特徴とする板状体加熱装置。
【請求項２】
前記板状体は２つの加熱領域により加熱されるものであり、
一方の前記加熱領域では、一対の前記主配管のうち一方が前記板状体の第１主面側であって前記上流側に配され、他方が前記板状体の第２主面側であって前記下流側に配され、
他方の前記加熱領域では、一対の前記主配管のうち一方が前記板状体の前記第１主面側であって前記下流側に配され、他方が前記板状体の前記第２主面側であって前記上流側に配されていることを特徴とする請求項１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又は請求項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から請求項３のいずれか１項に記載の板状体加熱装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−６２９９（Ｐ２０１２−６２９９Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４５１７５（Ｐ２０１０−１４５１７５）
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００２４１５００）トヨタ紡織株式会社 (2,945)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００２４１５００）トヨタ紡織株式会社 (2,945)
【Ｆターム（参考）】
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