JP4264184B2 - Fiber board molding apparatus and molding method - Google Patents
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Description
【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。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fiber board molding apparatus and molding method.
[0002]
[Prior art]
As a method for forming the fiber mat into the fiber board, there is a method in which the fiber mat impregnated with the binder solution is sandwiched between the upper and lower molds and hot pressed to form the fiber board. The molding method of this method is a method adopted when the fibers themselves constituting the fiber mat do not have self-bonding properties. Examples of fibers having such properties include cellulose-based natural fibers such as cotton, hemp, and kenaf fibers, and celluloses such as viscose rayon, cupra, and acetate fibers formed by chemically treating wood-based cellulose. Mention may be made of the chemical fibers of the system.
[0003]
Thus, when adopting the molding method of this method, a binder solution of a volatile solvent is usually adopted as the binder solution, and when molding the fiber mat, the fiber mat impregnated with the binder solution is divided into upper and lower molds. It is hot-pressed at a temperature at which the solvent is volatilized by being sandwiched between them, and while the fibers constituting the fiber mat are bonded to each other with a binder that is a solute remaining by volatilizing the solvent, It is to be molded.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the molding method of this system, a means having a large number of vent holes is adopted as one of the upper and lower molds, and means for discharging the solvent that volatilizes when molding the fiber mat out of the system is adopted. In the middle of molding of the fiber mat, the binder solution enters the vent hole of the mold and closes the vent hole by the binder, thereby preventing the volatilized solvent from flowing out of the system. A phenomenon of remaining in the fiber mat occurs, and molding failure occurs in the fiber mat.
[0005]
In order to cope with such problems, the fiber mat is molded in an open state without clamping both molds, or the mold clamped state is released immediately after both molds are clamped once, and the fiber mat is molded in an open state. In order to smoothly flow out the vaporized gaseous solvent out of the system. However, when such a forming means is adopted, the hot pressing on the fiber mat is not performed quickly and sufficiently, and it takes a long time to form the fiber board.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to solve these problems in the molding method of the method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a fiber board molding apparatus and a fiber board molding method, and in particular, a fiber mat impregnated with a binder solution is sandwiched between both molds and hot pressed to form the fiber board. Therefore, the fiber board forming apparatus and the fiber board forming method are intended for application.
[0008]
Thus, the fiber board molding apparatus according to the present invention includes a lower mold having a mold surface on the upper surface side, an upper mold having a mold surface on the lower surface side and advanced and retracted relative to the lower mold. A degassing space in which a solvent volatilized at the front end of the through hole stays at a retracted position that is assembled in a plurality of through holes provided through the mold surface of the mold so as to be able to advance and retract. A punching means for forming a portion, a spring means for urging the punching means toward the mold surface of the upper mold, and a forward position, and a lower mold provided to face the punching means. The punching means is provided for receiving the punching means and moving the punching means back and forth during operation.
[0009]
The molding apparatus according to the present invention may have a configuration including suction means for sucking and discharging the solvent that volatilizes and stays in the gas vent space formed in each through hole of the upper mold. Moreover, a punch that advances and retreats each through hole of the upper mold can be adopted as the punching means, and a hydraulic cylinder such as a hydraulic cylinder and an air cylinder can be adopted as the pushing means.
[0010]
The fiber board molding method according to the present invention is a molding method for molding a fiber mat into a fiber board using the fiber board molding apparatus according to the present invention, and includes the following steps. It is what.
[0011]
That is, in the fiberboard molding method according to the present invention, the upper die is moved forward relative to the lower die, the punching means is received by the pushing means, and the binder solution is impregnated between the two molds. A first step of positioning the fiber mat in a state of being moved, and the upper die is further advanced relative to the lower die to operate the pushing means to move the upper die to the bottom dead center. A second step, a third step in which the fiber mat is hot-pressed for a predetermined time in a state in which the upper mold is moved to the bottom dead center, and the pushing means at the time when the fiber mat is hot-pressed for a predetermined time. It is characterized by comprising a fourth step of operating and retreating the punching means to form a gas vent space on the mold surface side of each through hole of the upper mold.
[0012]
In the fiber board molding method according to the present invention, the fibers constituting the fiber mat include viscose rayon and cupra obtained by chemically treating cellulose-based natural fibers such as cotton, hemp and kenaf fibers, and wood-based cellulose. Cellulosic chemical fibers such as acetate fibers can be employed, and the binder solution impregnated into the fiber mat can be a volatile solvent binder solution. As the binder solution, acetate can be used. It is preferable to employ a solution formed by dissolving in acetone. In addition, as a fiber which comprises the said fiber mat, a synthetic fiber can also be employ | adopted besides a natural fiber or a chemical fiber.
[0013]
[Operation and effect of the invention]
In the method of forming a fiber mat into a fiber board by employing the forming apparatus according to the present invention, the pushing means such as a hydraulic cylinder and an air cylinder is operated during the forming of the fiber mat to move the punching means from the forward position. By retreating, a degassing space in which a volatile solvent stays can be formed on the mold surface side of each through hole of the upper mold. For this reason, the gaseous solvent that volatilizes during the formation of the fiber mat flows into the gas vent space and stays in the gas state, and a part of the solvent passes through the gap between the upper die through-hole punching means. It flows out.
[0014]
Thus, according to the molding method employing the fiber board molding apparatus according to the present invention, the gaseous solvent that volatilizes during the molding of the fiber mat stays in the degassing space, and the retained gaseous state Since the solvent is discharged out of the system, intrusion into the fiber mat during the molding of the gaseous solvent is prevented or greatly suppressed, and there is no molding defect in the fiber mat, and good quality Fiberboard can be provided. Further, when the fiber mat is molded, the molding can be completed in a state where the upper and lower molds are sufficiently clamped, so that the time required for molding the fiber mat can be greatly shortened.
[0015]
If the molding apparatus having the suction means for sucking and discharging the gaseous solvent staying in the gas vent space formed in each through hole of the upper mold is adopted as the fiber board molding apparatus according to the present invention, By operating the means, it is possible to suck the gaseous solvent that volatilizes during the molding of the fiber mat and forcibly discharge it out of the system, and to efficiently recover the volatilizing solvent.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 show operating states in different steps of the forming
[0017]
Each of these steps shows the order of steps taken in the fiber board molding method according to the present invention, and the second step shown in FIG. 2 corresponds to the first step defined by the present invention, and FIG. The third step shown corresponds to the second step and the third step defined in the present invention, and the fourth step shown in FIG. 4 corresponds to the fourth step defined in the present invention.
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The pushing means includes a plurality of
[0022]
In order to form a fiber mat into a fiber board using the
[0023]
In the method of forming the
[0024]
In order to form the
[0025]
In this state, the
[0026]
As a result, as shown in the fourth step of FIG. 4, the
[0027]
By completing the fourth step, the
[0028]
Thus, according to the molding method employing the fiber
[0029]
FIG. 5 shows another example of the fiberboard molding apparatus according to the present invention. The
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an operating state in a first step of a molding apparatus according to an example of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an operation state in a second step of the molding apparatus.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an operation state in a third step of the molding apparatus.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing an operation state in a fourth step of the molding apparatus.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an operating state in a fourth step of a molding apparatus according to another example of the present invention.
[Explanation of symbols]
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