JP4465622B2 - 成形ボードの製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明はマトリックス材と樹脂バインダ材とが混合され積層されてなるマット体が加熱加圧されてなる成形ボードを製造する装置および方法に関する。本発明の装置および方法で製造された成形ボードは、例えば車両や建築物の内装材として好ましく使用できる。

車両や建築物の内装材として用いられる成形ボードは、マトリックス材と樹脂バインダ材とが積層されてなるマット体を、加熱加圧し所定形状に形成して得られる。加熱されることでマット体に含まれる樹脂バインダ材が溶融し、マトリックス材同士を接着する。加圧されることで加熱溶融したマット体が所定形状に成形され、成形ボードが得られる。マトリックス材としては、一般に、木質材料や樹脂などを粉体状、繊維状、チップ状などに形成したものが用いられる。樹脂バインダ材としては、一般に、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などを粉体状、繊維状、チップ状などに形成したものが用いられる。

ところで、マトリックス材と樹脂バインダ材との組合わせによっては、溶融した樹脂バインダ材がマトリックス材に充分になじまない場合がある。例えば、マトリックス材として木質材料を用い、樹脂バインダ材としてポリプロピレンを用いる場合には、木質材料が親水基を持つのに対してポリプロピレンが疎水基を持つために、両者の濡れ性が悪い。したがってこの場合には、樹脂バインダ材によってマトリックス材同士を強固に接着できず、得られた成形ボードは強度に劣っていた。特に、成形ボードを薄肉に形成する場合、すなわち、目付量の低い成形ボードを形成する場合には、成形ボードの強度を充分に確保するのが困難であった。

ところで、近年では、木質要素片からなるマトリックス材と樹脂バインダ材とを含むマット体にグロー放電し、マット体の表面を改質する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に紹介されているマット体の改質方法によると、低気圧に設定された放電室内でターゲットたるマット体の表面にグロー放電する。放電室内には、通常、非反応性ガスを充填する。放電室内にてマット体の表面にグロー放電することで、マット体に表出するマトリックス材や樹脂バインダ材にＯＨ基やＣＯＯＨ基などの種々の官能基を導入してマトリックス材や樹脂バインダ材の親水性を高めることができる。すなわち、マット体の表面を改質できる。改質されたマット体表面では、マトリックス材と樹脂バインダ材との濡れ性が高まるため、成形ボード表面におけるマトリックス材と樹脂バインダ材との接着強度が高まり、表面の強度に優れる成形ボードが得られる。

しかし、グロー放電は放電室内で行う必要があるため、バッチ処理には向いているが、連続処理には不向きである。よって、大型のマット体に連続的にグロー放電するのは困難であった。また、放電室内に収容できるマット体の大きさには限りがあるため、大型のマット体にグロー放電するのは困難であった。バッチ処理は連続処理に比べてコストが高いために、マット体を安価に改質し難い問題もあった。
特開平１０−３０５４１０号公報

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、マット体全体を改質して成形ボード全体の強度を高め得るとともに、種々の形状のマット体を安価に改質し得る、成形ボードの製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１発明の成形ボードの製造装置は、マトリックス材と樹脂バインダ材とを混合し積層してマット体を形成するマット体形成手段と、マット体を肉厚方向に圧縮するとともに圧縮されたマット体を搬送する圧縮搬送手段と、圧縮され搬送されているマット体を肉厚方向に挟んで配される少なくとも一対の電極を持ち、マット体に対して連続的または断続的に放電する放電手段と、放電を受けたマット体を加熱加圧して成形ボードを形成する成形手段と、を備えることを特徴とする。

第１発明の成形ボードの製造装置は、以下の構成（１）〜（５）の何れかを備えることが好ましい。以下の構成（１）〜（５）の複数を備えることが好ましい。
（１）上記放電手段の上記電極の間隔は８ｍｍ以下である。
（２）上記圧縮搬送手段は、上記マット体の対向する２表面を肉厚方向に挟み込む一対のローラ体をもつ圧縮ローラを少なくとも一つ備える。
（３）上記圧縮搬送手段は上記マット体の搬送方向に配列する複数の上記圧縮ローラからなり、同じ上記圧縮ローラを構成するローラ体同士の間隙は、上記マット体の搬送方向に向けて徐々に小さくなる部分を有する。
（４）上記圧縮ローラの少なくとも一つは上記放電手段を構成する。
（５）複数の上記圧縮ローラが上記放電手段を構成する。

上記課題を解決する第２発明の成形ボードの製造方法は、上述した何れかの成形ボードのの製造装置を用いて成形ボードを製造する方法であって、上記マット体形成手段を用いて、上記マトリックス材と上記樹脂バインダ材とを混合し積層して上記マット体を形成するマット体形成工程と、上記圧縮搬送手段を用いて、上記マット体を肉厚方向に圧縮するとともに圧縮された上記マット体を搬送する圧縮搬送工程と、上記放電手段を用いて、圧縮され搬送されている上記マット体に対して肉厚方向に連続的または断続的に放電する放電工程と、上記成形手段を用いて、放電工程後の上記マット体を加熱加圧して成形ボードを形成する成形工程と、を備えることを特徴とする。

第２発明の成形ボードの製造方法は、下記の構成（６）〜（１１）の何れかを備えることが好ましい。下記の構成（６）〜（１１）の複数を備えることが望ましい。
（６）上記放電手段が放電する間隔は８ｍｍ以下である。
（７）上記マトリックス材は、木質材料、樹脂、炭素化合物、ガラスから選ばれる少なくとも一種からなる。
（８）上記マトリックス材は繊維状をなす。
（９）上記樹脂バインダ材は繊維状をなす。
（１０）上記マトリックス材はケナフ繊維を含む。
（１１）上記樹脂バインダ材は熱可塑性樹脂繊維を含む。

第１発明の成形ボードの製造装置は、圧縮搬送手段によってマット体を圧縮する。そして、圧縮・搬送されているマット体を肉厚方向に挟んで配される放電手段の電極によって、マット体の肉厚方向に放電する。放電手段は少なくとも一対の電極を持ち、圧縮・搬送されているマット体に対して連続的または断続的に放電する。本発明でいう放電とは、上述したグロー放電や、コロナ放電、プラズマ放電等を含む概念である。放電手段が連続的または断続的に放電することで、圧縮・搬送されているマット体を、搬送方向に沿って連続的または断続的に放電処理できる。このため、種々の形状のマット体を改質できる。例えば、グロー放電などの方法を用いて放電室内部でマット体に放電する場合には、放電室に小型の開口を２つ設ける。そして、開口を介してマット体を放電室の内外に搬送しつつ、放電室内にてマット体に連続的または断続的に放電する。このため、放電室の大きさに関係なく種々の大きさのマット体を連続的または断続的に放電処理し得る。よって、上述したようにバッチ処理によってマット体を放電処理する場合に比べて、種々の形状のマット体を安価に改質し得る。また、例えば、コロナ放電などの方法を用いて大気圧下で放電する場合には、放電室が不要であるために、さらに大型のマット体をより安価に改質し得る。また、マット体の肉厚方向に放電することで、マット体の表面のみならず内部に存在するマトリックス材や樹脂バインダ材にも種々の官能基が導入され、マトリックス材と樹脂バインダ材との濡れ性が高められる。したがって、連続的にマット体を製造しながらマット体全体を改質できるため、効率的にマット体を製造できるとともに得られた成形ボードは全体の強度に優れる。マット体の肉厚方向に放電することで、放電により生じたプラズマ等がマトリックス材や樹脂バインダ材の間隙をとおってマット体の内部に到達することによると考えられる。

なお、第１発明の成形ボードの製造装置においては、放電手段にかける電力が少ない場合には電極を８ｍｍ以下の間隔で配してマット体を挟んだときに安定して放電する現象がみられる。したがって、少電力における放電時には圧縮搬送手段によってマット体を８ｍｍ以下の肉厚に圧縮するのが好ましい。

さらに、対をなす電極同士の間隔は１ｍｍ〜８ｍｍであるのが好ましい。望ましくは１ｍｍ〜５ｍｍである。

第１発明の成形ボードの製造装置が構成（１）を備える場合には、少電力でより安定した放電処理を行うことができるため、マット体全体をより確実に改質できる。

第１発明の成形ボードの製造装置が構成（２）を備える場合には、マット体をより安価に改質できる利点がある。マット体の圧縮と搬送とを共に行い得る圧縮ローラを用いることで、圧縮搬送手段を簡単な構造にできるためである。

第１発明の成形ボードの製造装置が構成（３）を備える場合には、マット体全体をより確実に改質できる利点がある。マット体を所定の肉厚にまで段階的に圧縮できるためマット体の肉厚をより精密に制御できるためである。また、マット体を急激に薄肉に圧縮する場合に比べて、圧縮搬送手段にかかる負荷が小さくなる利点もある。

第１発明の成形ボードの製造装置が構成（４）を備える場合には、マット体をより安価に改質できる利点がある。放電手段を圧縮搬送手段の一部から構成することで、成形ボードの製造装置の部品点数を低減できるとともに、製造工程を短縮できることによる。

第１発明の成形ボードの製造装置が構成（５）を備える場合には、マット体を改質する際の製造ロスを低減し、かつ、マット体全体をより確実に改質できる利点がある。複数の圧縮ローラによって放電手段を構成することで、マット体に対する放電を多段階で行うことができる。このため、各々の圧縮ローラにおける放電出力を小さくでき、マット体に一度に負荷される電力を低減して、放電時にマット体に焼け穴等が形成されるのを防止できる。このため、マット体をより安価に改質できる。さらに、マット体に対する放電を多段階でおこなうことで、マット体全体にむらなく放電できる。よって、マット体全体をより確実に改質できる。

第２発明の成形ボードの製造方法は、上記の何れかの成形ボードの製造装置を用いて成形ボードを製造する方法であるため、マット体全体を改質して成形ボード全体の強度を高め得るとともに、種々の形状のマット体を安価に改質し得る。

第２発明の成形ボードの製造方法が構成（６）を備える場合には、マット体の肉厚方向全域を少ない電力でむらなく放電でき、マット体全体を確実に改質できる。

第２発明の成形ボードの製造方法が構成（７）を備える場合には、放電によって確実にマトリックス材を改質できる。

第２発明の成形ボードの製造方法が構成（８）を備える場合には、マット材全体をより確実に改質できる。マトリックス材が繊維状をなすことで、マトリックス材の表面積が増加するとともに、マトリックス材同士の間隙を充分に確保でき、放電により生じたプラズマ等がマット体の内部に確実に到達するためである。

第２発明の成形ボードの製造方法が構成（９）を備える場合には、マット材全体をより確実に改質できる。樹脂バインダ材が繊維状をなすことで、マトリックス材の表面積が増加するとともに、樹脂バインダ材同士の間隙を充分に確保でき、放電により生じたプラズマ等がマット体の内部に確実に到達するためである。

第２発明の成形ボードの製造方法が構成（１０）を備える場合には、マトリックス材をより確実に改質できる。木質材料の一種であるケナフ繊維は、親水性が高いため、樹脂バインダ材とともに改質でき、接着性能が向上する。さらに、ケナフ繊維の原料となるケナフは一年草であり、栽培が容易である。また、ケナフ繊維は比較的繊維長が長い。このため、ケナフ繊維を用いることで、石油由来の資源を低減できる。

第２発明の成形ボードの製造方法が構成（１１）を備える場合には、樹脂バインダ材をより確実に改質できる。熱可塑性樹脂繊維は、放電処理によって親水性が高められるとともに、予備成形工程、本成形工程で容易に溶融させることができるため、成形品の成形および取り扱いが容易である。

本発明における放電は、グロー放電、コロナ放電、プラズマ放電などと呼ばれる放電方法の総称であり、何れの放電方法によっても、マトリックス材や樹脂バインダ材に種々の官能基を導入してマット材の全体を改質できる。例えば、コロナ放電によると、空気中で放電を行うため、空気中に存在するＯ₂、Ｎ₂などの反応性ガス由来の官能基がマトリックス材や樹脂バインダ材に導入される。グロー放電によると、放電室内で放電を行うため、反応室内やマット体の内部に存在するＯ₂、Ｎ₂などの反応性ガス由来の官能基がマトリックス材や樹脂バインダ材に導入される。

改質されたマット材において、マトリックス材および樹脂バインダ材には同様の官能基が導入され、マトリックス材と樹脂バインダ材との親水性（濡れ性）が同程度になる。改質後のマット材を加熱して樹脂バインダ材を溶融させると、マトリックス材と樹脂バインダ材とは強固に接合する。よって、改質前のマトリックス材および樹脂バインダ材が濡れ性に劣る場合にも、マトリックス材同士を樹脂バインダ材によって強固に接着でき、得られた成形ボードは強度に優れたものとなる。

マット体の原料たるマトリックス材および樹脂バインダ材としては、放電処理によって各種の官能基を導入し得る種々の材料を選択できる。マトリックス材および樹脂バインダ材は、粉状、チップ状、繊維状などの種々の形状のものを使用できるが、繊維状のものを使用するのが好ましい。マトリックス材や樹脂バインダ材を繊維状にすることで、マトリックス材や樹脂バインダ材の表面積を増大させ得るとともに、間隙を充分に確保し得るためである。また、繊維状をなすマトリックス材および樹脂バインダ材は互いに絡み合うため、強度やハンドリング性に優れるマット材や成形ボードを得られる利点もある。

例えば、マトリックス材としては、木質材料、樹脂、炭素化合物、ガラスから選ばれる少なくとも一種が好ましく用いられる。

木質材料としては、リグノセルロース類、セルロース類などを含む木本植物や草本植物由来の材料を用いるのが好ましい。具体的には、ケナフ繊維、麻繊維、亜麻繊維、ローゼル繊維、ラミー繊維、ジュート繊維、ヘンプ繊維、油ヤシ繊維、ココヤシ繊維、サトウキビ繊維などの靭皮繊維などが挙げられる。木質材料は、低コストであり比較的強度が高いため、好ましく用いられる。特にケナフ繊維は、リグノセルロースを多く含み、圧縮強さに優れ、低比重であるため、好ましく用いられる。また、ケナフは一年草で栽培が容易であるため、原料コストを低減できる利点もある。

樹脂材料、炭素化合物、ガラスとしては、成形ボードに要求される強度に応じて種々の材料を選択できる。例えば、グラスウールやカーボン繊維などは、強度が高いために好ましく用いられる。

樹脂バインダ材としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の何れを用いても良い。熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。石油資源の利用を低減したり、木質成形体の廃棄処理を容易にするためには、非石油資源から得られる樹脂材料や、生分解性樹脂をバインダとして用いることが特に好ましい。

生分解性樹脂としては、化学変性デンプン系樹脂、セルロース系樹脂、脂肪族ポリエステル等が挙げられる。化学変性デンプン系樹脂は、デンプンエステルやデンプンエーテルに代表されるものである。デンプンエステルとしては、高置換度エステル化デンプン、エステル化ビニルエステルグラフト重合デンプン、エステル化ポリエステルグラフト重合デンプン等が挙げられる。デンプンエーテルとしては、エーテル化ビニルエステルグラフト重合デンプン、エーテル化ポリエステルグラフト重合デンプン等が挙げられる。その他、ポリエステルグラフト重合デンプンを用いても良い。

セルロース系樹脂としては、アセチルセルロース、アセチルブチルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ベンジル化セルロース等が挙げられる。

脂肪族ポリエステルとしては、既知構造の脂肪族グリコール／多塩基酸ポリエステルや、ポリ乳酸系脂肪族ポリエステル（所謂ポリ乳酸樹脂）等が挙げられる。ポリ乳酸樹脂は強度が比較的高く、生分解性に優れるために、特に好ましく用いられる。

なお、樹脂バインダ材として熱可塑性樹脂を選択する場合には、成形工程を予備成形工程と本成形工程との２段階にわけることができる。すなわち、マット体を一旦予備成形した後に本成形すれば、マット体形成工程、圧縮搬送工程、放電工程、および、予備成形工程と、本成形工程とをそれぞれ別の場所で行うこともでき、製造ラインを自由に設計できる利点がある。

マット体形成手段は、エアーレイ法、フリース法、カード法などの既知の方法でマトリックス材と樹脂バインダ材とを混合し積層する。また、ニードルパンチ法などの方法でマトリックス材と樹脂バインダ材とを交絡する交絡装置を、マット体形成手段に設けても良い。

以下、本発明の成形ボードの製造装置および製造方法を図面を基に説明する。

（実施例１）
実施例１の成形ボードの製造装置を模式的に表す説明図を図１〜３に示す。図１はマット体形成手段、圧縮搬送手段、および放電手段を模式的に表す説明図であり、図２および図３は成形手段を模式的に表す説明図である。図４は圧縮搬送手段および放電手段を模式的に表す要部拡大図である。

以下、実施例１の成形ボードの製造方法および製造装置を工程順に説明する。

（マット体形成工程）
ケナフ繊維５０重量部とポリプロピレン（ＰＰ）繊維５０重量部とを混合し積層してマット体用の混合材料を得た。ケナフ繊維はマトリックス材であり、ＰＰは樹脂バインダ材である。マット体形成手段１を用いて、以下に説明する手順にて混合材料を積層してマット体を得た。マット体形成手段１は、図１に示すように、繊維解繊装置２と、ホッパー３と、繊維堆積装置４と、交絡装置５とを備える。繊維解繊装置２、ホッパー３、繊維堆積装置４、および、交絡装置５は既知構造からなる。

先ず、ケナフ繊維とＰＰ繊維とからなる混合材料を繊維解繊装置２に連続的に投入した。繊維解繊装置２は第１の解繊装置６を内蔵する。第１の解繊装置６はローラ状をなし、外周表面に櫛状の突起が形成されている。第１の解繊装置６は図１中反時計回りに回転する。繊維解繊装置２に投入され第１の解繊装置６の外周表面に到達した混合材料は、第１の解繊装置６の回転によって繊維解繊装置２に隣接するホッパー３に搬送されるとともに、第１の解繊装置６に梳かれてほぐされた。

ホッパー３は、ブロワ７と、第２の解繊装置８と、第１の搬送装置９と、押圧装置１０とを備える。第２の解繊装置８は第１の解繊装置６とほぼ同形状であり、図１中反時計回りに回転する。繊維解繊装置２からホッパー３に搬送された混合材料は、ブロワ７によって空気搬送され第２の解繊装置８に到達した。第２の解繊装置８に到達した混合材料は、第２の解繊装置８に梳かれてほぐされるとともに、第２の解繊装置８の回転に伴って第２の解繊装置８の下方に配されている第１の搬送装置９上に落下した。第１の搬送装置９はベルトコンベアからなる。第１の搬送装置９の上部には、ローラ状の押圧装置１０が配設されている。第１の搬送装置９の上に落下した混合材料は、押圧装置１０にて第１の搬送装置９の上面に押しつけられ、搬送された。第１の搬送装置９により輸送された混合材料は、ホッパー３に隣接する繊維堆積装置４に到達した。

繊維堆積装置４はエアーレイ式の装置であり、装置内部の空気を吸引する吸引装置１１と、装置内部にて混合材料を搬送する搬送ローラ１２と、混合材料を繊維堆積装置４の内外に搬送する第２の搬送装置１３とを持つ。吸引装置１１は吸引ポンプからなり、第２の搬送装置１３はメッシュ状のベルトコンベアからなる。吸引装置１１は第２の搬送装置１３の下方に配設されている。繊維堆積装置４に到達し、搬送ローラ１２に搬送されて吸引装置１１付近に到達した混合材料は、吸引装置１１によって装置内部の空気とともに第２の搬送装置１３の下方に向けて吸引された。空気は第２の搬送装置１３を通過して吸引装置１１の外部に排出されるが、混合材料は第２の搬送装置１３を通過しない、このため、混合材料は第２の搬送装置１３の上面に積層し、積層体１５が得られた。第２の搬送装置１３の上面に積層した積層体１５は、繊維堆積装置４に隣接する交絡装置５に輸送された。

交絡装置５は、ニードルパンチ式の装置であり、積層体１５を肉厚方向に繰り返し突き刺すニードル１６を備える。ニードル１６には図略の突起が形成されており、ニードル１６に突き刺された（ニードルパンチ処理された）積層体１５は、互いに交絡してマット体１８となった。実施例１の成形ボードの製造方法では、マット体１８に対し針深度１〜３ｍｍで２回のニードルパンチ処理を施した。

以上のマット体形成工程にてマット体１８を得た。得られたマット体１８は、ＭＤ方向（長手方向、図１中左右方向）の破断伸度およびＴＤ方向（長手方向に直交する方向）の破断伸度がともに３０ｍｍ以上であり、目付（単位面積あたりの重さ）が１９００ｇ/ｍ²であり、肉厚が３０ｍｍであった。実施例１のマット体形成工程にて得られたマット体１８は、繊維解繊装置２、ホッパー３、繊維堆積装置４、および、交絡装置５にて連続的に形成された長尺状をなす。

（圧縮搬送工程、放電工程）
圧縮搬送手段および放電手段を用いて、マット体形成工程で得られたマット体１８を改質した。実施例１の成形ボードの製造装置においては、圧縮搬送手段および放電手段は一体化されている。詳しくは、圧縮搬送手段２０は、図１および図４に示すように、マット体１８の搬送方向（図１および図４中左右方向）に配列する１０個の圧縮ローラ（２１〜３０）を備える。各圧縮ローラ（２１〜３０）は、マット体１８を搬送する搬送空間の上方に配されるローラ体（上側ローラ３１）と、搬送空間の下方に配されるローラ体（下側ローラ３２）と、ベルト体３３とを備える。上側ローラ３１と下側ローラ３２とは対をなし、搬送空間内を搬送されるマット体１８を肉厚方向に挟み込む。上側ローラ３１は、ステンレスからなる円柱状のローラ基部（図略）と、ローラ基部の外周表面を被覆する肉厚５ｍｍの弾性層とを持つ。下側ローラ３２は上側ローラ３１と同様にステンレスからなる円柱状のローラ基部（図略）とその外周表面を被覆する肉厚５ｍｍの弾性層（図略）とからなる。

各上側ローラ３１は、それぞれ図略のモータ（上側モータ）に接続され、図１および図４中反時計回りに回転する。各下側ローラ３２は、それぞれ図略のモータ（下側モータ）に接続され、各下側ローラ３２は図１および図４中時計回りに回転する。各下側ローラ３２は、メッシュ状に形成され環状をなすステンレス製のベルト体３３によって連結されている。すなわち、下側ローラ３２、モータおよびベルト体３３は、ベルトコンベアを構成する。

各圧縮ローラ（２１〜３０）は、既知構造からなるコロナ放電用装置を構成する。詳しくは、各上側ローラ３１は、図略のトランスおよび電源をもつ給電装置に接続され、コロナ放電装置の作用電極を構成する。各下側ローラ３２は図略のアースに接続されている。実施例１の成形ボードの製造装置においては、上側ローラ３１と下側ローラ３２とが一対の電極を構成し、一対の電極間において連続的にコロナ放電する。

実施例１の成形ボードの製造装置における各圧縮ローラを、マット体１８の搬送方向の上流側（図４中左側）から下流側（図４中右側）に向けて、第１圧縮ローラ２１、第２圧縮ローラ２２、第３圧縮ローラ２３、第４圧縮ローラ２４、第５圧縮ローラ２５、第６圧縮ローラ２６、第７圧縮ローラ２７、第８圧縮ローラ２８、第９圧縮ローラ２９、第１０圧縮ローラ３０と呼ぶ。実施例１の成形ボードの製造装置においては、各上側ローラ３１とベルト体３３との間隔は、第１圧縮ローラ２１から第１０圧縮ローラ３０まで全て８ｍｍである。

各圧縮ローラは、上側ローラ３１、給電装置、下側ローラ３２、アースによって、マット体１８に対して肉厚方向に放電する。第１圧縮ローラ２１〜第１０圧縮ローラ３０は、上側ローラ３１とベルト体３３との間隔が８ｍｍ以下である。実施例１の成形ボードの製造装置においては、第１圧縮ローラ２１〜第１０圧縮ローラ３０が放電手段を構成する。すなわち、実施例１の成形ボードの製造装置においては、圧縮搬送手段２０と放電手段とが一体化している。

実施例１の成形ボードの製造装置において、上側ローラ３１、上側モータ、下側ローラ３２、下側モータ、給電装置、アースおよびベルト体３３が圧縮ローラ（２１〜３０）を構成する。圧縮ローラ（２１〜３０）は、上側ローラ３１、上側モータ、下側ローラ３２、下側モータ、およびベルト体３３によって、マット体１８を搬送するとともに肉厚方向に圧縮する。すなわち、圧縮ローラ（２１〜３０）は圧縮搬送手段２０を構成する。

実施例１の成形ボードの製造方法における圧縮搬送工程および放電工程を以下に説明する。

マット体形成工程で得られたマット体１８は、圧縮搬送手段２０（放電手段）に到達すると、各上側ローラ３１と各下側ローラ３２との間隙に入り込んだ。マット体１８は上面と下面とを上側ローラ３１と下側ローラ３２とに挟み込まれて搬送されつつ圧縮された。実施例１の成形ボードの製造方法においては、圧縮搬送手段２０にてマット体１８が搬送される速度は５ｍ／分であった。さらに、圧縮ローラ（２１〜３０）は上側ローラ３１と下側ローラ３２とが一対の電極を形成し、一対の電極間で連続的にコロナ放電している。したがってマット体１８は、圧縮ローラ（２１〜３０）により圧縮・搬送されつつ肉厚方向に連続的にコロナ放電を受けた。圧縮搬送手段２０によってマット体１８を搬送しつつコロナ放電することで、マット体１８は長手方向すなわち搬送方向に沿って連続的に放電処理された。このとき、作用電極である各上側ローラ３１に印加される電力は８００Ｗであった。参考までに、各トランスの容量は４ｋＷであった。

マット体１８は、放電手段である第１圧縮ローラ２１〜第１０圧縮ローラ３０を通過する際に、肉厚方向に８ｍｍ以下の間隔でコロナ放電を受けた。よって、実施例１の成形ボードの製造方法においては、マット体１８が第１圧縮ローラ２１〜第１０圧縮ローラ３０の間を通過する際に、マット体１８の表面および内部が改質された。

（成形工程 予備成形工程）
実施例１の成形ボードの製造方法における成形工程は、予備成形工程と本成形工程との２工程からなる。予備成形工程は、放電を受けたマット体１８を加熱加圧して汎用的な形状に成形する工程である。予備成形工程に用いた予備成形手段３５は、図２に示すように、マット体１８の搬送方向の最上流側に配される第３の搬送装置３６と、第３の搬送装置３６に隣接する予備加熱装置３７と、予備加熱装置３７に隣接する圧縮搬送装置３８と、圧縮搬送装置３８に隣接する第４の搬送装置３９とをもつ。第３の搬送装置３６および第４の搬送装置３９は、それぞれ、マット体１８を搬送する搬送空間の上下に配される２つの送りローラ（上側送りローラ４０、下側送りローラ４１）を持つ。上側送りローラ４０は図２中反時計回りに回転する。下側送りローラ４１は図２中時計回りに回転する。第３の搬送装置３６および第４の搬送装置３９は、マット体１８を図２中左側から右側に向けて搬送する。予備加熱装置３７は、搬送空間の上下に配される一対のコンタクトヒータ４３を持つ。圧縮搬送装置３８は、搬送空間の上下にマット体１８の搬送方向に沿って配列するローラ群４４を備える。

予備成形工程においては、圧縮搬送工程および放電工程を経たマット体１８を、第３の搬送装置３６および第４の搬送装置３９によって搬送しつつ、予備加熱装置３７および圧縮搬送装置３８によって加熱、圧縮、および冷却した。詳しくは、予備加熱装置３７によってマット体１８を２００℃で５０秒間加熱し、圧縮搬送装置３８によって自然冷却しつつ圧縮した。実施例１の成形ボードの製造装置には、第４の搬送装置３９に隣接して図略の裁断装置が配されている。裁断装置によって、予備成形手段３５によって得られた長尺の予備成形品４５を所定寸法に裁断して短尺の予備成形品４６（所謂プレボード）を得た。予備成形工程で得られたプレボード４６は板厚３．５ｍｍであった。

（成形工程 本成形工程）
本成形工程は、予備成形工程で得られたプレボード４６を再度加熱加圧して、所定の形状に成形する工程である。本成形工程に用いた本成形手段４７は、図３に示すように、プレボード４６を搬送しつつ加熱する本加熱装置４８と、本加熱装置４８にて加熱されたプレボード４６を所定形状に賦形する賦形型５０と、本加熱装置４８にて加熱されたプレボード４６を賦形型５０に搬送するマニプレータ４９とを備える。

本成形工程においては、予備成形工程で得られたプレボード４６を、本加熱装置４８にて２００℃で６０秒間加熱し、加熱後３０秒以内にマニプレータ４９にて賦形型５０に搬送し、賦形型５０にて冷間プレスした。

マット体形成工程、圧縮搬送工程、放電工程、予備成形工程および本成形工程によって、実施例１の成形ボードを得た。実施例１の成形ボードの物性を表１に示す。なお、表１には、後述する実施例２〜７および参考例１〜２の成形ボードの物性を併記する。

（実施例２）
実施例２の成形ボードの製造方法は、樹脂バインダ材としてＰＰにかえてポリ乳酸（ＰＬＡ）を用いたこと以外は、実施例１の成形ボードの製造方法と同じである。実施例２の成形ボードの製造方法に用いた成形ボードの製造装置は、実施例１の成形ボードの製造装置と同じである。

（実施例３）
実施例３の成形ボードの製造方法は、実施例１と同数の圧縮ローラを備える圧縮搬送手段２０を用いる。実施例３の圧縮搬送手段および放電手段を模式的に表す要部拡大図を図５に示す。実施例３の成形ボードの製造方法は、５つの圧縮ローラでマット体１８に放電すること、および、圧縮ローラにおける上側ローラ３１と下側ローラ３２との間隔（上側ローラ３１とベルト体３３との間隔）がマット体１８の搬送方向に沿って徐々に小さくなっている部分を有すること以外は、実施例１の成形ボードの製造方法と同じである。実施例３の成形ボードの製造装置では、第１圧縮ローラ２１〜第５圧縮ローラ２５間では上側ローラ３１とベルト体３３との間隔を３０ｍｍ〜８ｍｍに徐変させて、マット体１８を圧縮した。第６圧縮ローラ２６〜第１０圧縮ローラ３０間では、上側ローラ３１とベルト体３３との間隔を全て８ｍｍにし、マット体１８に放電するようにした。

（実施例４）
実施例４の成形ボードの製造方法は、実施例１と同数の圧縮ローラを備える圧縮搬送手段２０を用いる。実施例４の成形ボードの製造方法は、３つの圧縮ローラでマット体１８に放電すること以外は、実施例３の成形ボードの製造方法と同じである。実施例４の成形ボードの製造装置は、第１圧縮ローラ２１〜第７圧縮ローラ２７間では上側ローラ３１とベルト体３３との間隔を３０ｍｍ〜８ｍｍに徐変させて、マット体１８を圧縮した。第８圧縮ローラ２８〜第１０圧縮ローラ３０間では、上側ローラ３１とベルト体３３との間隔を全て８ｍｍにし、マット体１８に放電するようにした。

（実施例５）
実施例５の成形ボードの製造方法は、実施例１と同数の圧縮ローラを備える圧縮搬送手段２０を用いる。実施例５の成形ボードの製造方法は、２つの圧縮ローラでマット体１８に放電すること以外は、実施例３の成形ボードの製造方法と同じである。実施例５の成形ボードの製造装置は第１圧縮ローラ２１〜第８圧縮ローラ２８間では上側ローラ３１とベルト体３３との間隔を３０ｍｍ〜８ｍｍに徐変させて、マット体１８を圧縮した。第９圧縮ローラ２９〜第１０圧縮ローラ３０間では、上側ローラ３１とベルト体３３との間隔を全て８ｍｍにし、マット体１８に放電するようにした。

（実施例６）
実施例６の成形ボードの製造方法は、実施例１と同数の圧縮ローラを備える圧縮搬送手段２０を用いる。実施例６の成形ボードの製造方法は、１つの圧縮ローラでマット体１８に放電すること以外は、実施例３の成形ボードの製造方法と同じである。実施例６の成形ボードの製造装置は、第１圧縮ローラ２１〜第９圧縮ローラ２９間では上側ローラ３１とベルト体３３との間隔を３０ｍｍ〜８ｍｍに徐変させて、マット体１８を圧縮した。第１０圧縮ローラ３０では、上側ローラ３１とベルト体３３との間隔を８ｍｍにし、マット体１８に放電するようにした。

（実施例７）
実施例７の成形ボードの製造方法は、樹脂バインダ材としてＰＰにかえてＰＬＡを用いたこと以外は、実施例６の成形ボードの製造方法と同じである。実施例７の成形ボードの製造装置は、実施例６の成形ボードの製造装置と同じである。

（参考例１）
参考例１の成形ボードの製造方法は、上側ローラ３１と下側ローラ３２との間隔（上側ローラ３１とベルト体３３との間隔）が３０ｍｍ以上である１０個の圧縮ローラを備える圧縮搬送手段２０を用いたこと、および、樹脂バインダ材としてＰＰにかえてＰＬＡを用いたこと以外は、実施例１の成形ボードの製造方法と同じである。参考例１の成形ボードの製造装置において、圧縮搬送手段２０は１０個の圧縮ローラ（第１圧縮ローラ２１〜第１０圧縮ローラ３０）を備える。上側ローラ３１とベルト体３３との間隔は、第１圧縮ローラ２１〜第１０圧縮ローラ３０まで全て３０ｍｍである。

（参考例２）
参考例２の成形ボードの製造方法は、上側ローラ３１と下側ローラ３２との間隔（上側ローラ３１とベルト体３３との間隔）が８ｍｍを超える３個の圧縮ローラを備える圧縮搬送手段２０を用いたこと以外は、実施例１の成形ボードの製造方法と同じである。参考例２の成形ボードの製造装置において、圧縮搬送装置２０は３個の圧縮ローラ（第１圧縮ローラ２１〜第３圧縮ローラ２３）を備える。上側ローラ３１とベルト体３３との間隔は、第１圧縮ローラ２１〜第３圧縮ローラ２３まで全て１５ｍｍである。

（各成形ボードの評価）
表１に示すように、実施例１〜７および参考例１〜２の成形ボードは、肉厚、目付および密度がほぼ同じである。しかし、実施例１〜７の成形ボードは、参考例１〜２の成形ボードに比べて、最大曲げ荷重、曲げ強さ、曲げ弾性率および曲げ弾性（勾配）に優れる。これは、実施例１〜７の成形ボードの製造方法では、圧縮搬送手段２０によってマット体１８を圧縮し、放電手段によってマット体の肉厚方向に８ｍｍ以下の間隔で放電したことによると考えられる。すなわち、実施例１〜７の成形ボードは参考例１〜２の成形ボードに比べてマトリックス材と樹脂バインダ材との濡れ性が高められ、樹脂バインダ材によってマトリックス材同士が強固に接着したと考えられる。

なお、実施例１〜７の成形ボードの製造方法における放電工程では、プラズマの発生が確認され、コロナ放電によるプラズマがマット体１８の内部にまで到達していることが示唆された。このことから、放電手段によってマット体１８の肉厚方向に８ｍｍ以下の間隔で放電することにより、より少ない電力でマット体１８の全体をより確実に改質できることがわかる。

なお、実施例においては、放電手段が複数の電極を有する場合に、各々の電極の間隔（上側ローラ３１とベルト体３３との間隔）を一定としたが、各々の電極の間隔を、マット体１８の搬送方向に沿って徐々に小さくなるようにしても良い。

また、実施例の成形ボードの製造装置および製造方法では、放電手段と圧縮搬送手段２０とを一体化しているが、放電手段と圧縮搬送手段２０とは別体であっても良い。さらに、放電手段と成形手段とを一体化しても良い。例えば、予備成形手段３５のマット体搬送方向の最上流側に放電手段を設けても良い。或いは、予備成形手段３５の予備加熱装置３７と圧縮搬送装置３８との間に放電手段を設けても良い。圧縮搬送手段２０よりもマット体搬送方向の下流側に放電手段を設けても良い。何れの場合にも、放電を受けてマトリックス材および樹脂バインダ材が改質されると両者の濡れ性が高められ、樹脂バインダ材によってマトリックス材同士が強固に接着した成形ボードが得られる。

実施例１の成形ボードの製造装置におけるマット体形成手段、圧縮搬送手段、および放電手段を模式的に表す説明図である。 実施例１の成形ボードの製造装置における成形手段を模式的に表す説明図である。 実施例１の成形ボードの製造装置における成形手段を模式的に表す説明図である。 実施例１の成形ボードの製造装置における圧縮搬送手段および放電手段を模式的に表す要部拡大図である。 実施例３の成形ボードの製造装置における圧縮搬送手段および放電手段を模式的に表す要部拡大図である。

符号の説明

１：マット体形成手段、１８：マット体、２０：圧縮搬送手段、２１〜３０：圧縮ローラ、３５：予備成形手段、４６：プレボード、４７：本成形手段

Claims (13)

1. マトリックス材と樹脂バインダ材とを混合し積層してマット体を形成するマット体形成手段と、
   該マット体を肉厚方向に圧縮するとともに圧縮された該マット体を搬送する圧縮搬送手段と、
   圧縮され搬送されている該マット体を肉厚方向に挟んで配される少なくとも一対の電極を持ち、該マット体に対して連続的または断続的に放電する放電手段と、
   放電を受けた該マット体を加熱加圧して成形ボードを形成する成形手段と、を備えることを特徴とする成形ボードの製造装置。
2. 前記放電手段の前記電極の間隔は８ｍｍ以下である請求項１に記載の成形ボードの製造装置。
3. 前記圧縮搬送手段は、前記マット体の対向する２表面を肉厚方向に挟み込む一対のローラ体をもつ圧縮ローラを少なくとも一つ備える請求項１または２に記載の成形ボードの製造装置。
4. 前記圧縮搬送手段は前記マット体の搬送方向に配列する複数の前記圧縮ローラからなり、同じ前記圧縮ローラを構成するローラ体同士の間隙は、前記マット体の搬送方向に向けて徐々に小さくなる部分を有する請求項３に記載の成形ボードの製造装置。
5. 前記圧縮ローラの少なくとも一つは前記放電手段を構成する請求項４に記載の成形ボードの製造装置。
6. 複数の前記圧縮ローラが前記放電手段を構成する請求項５に記載の成形ボードの製造装置。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の成形ボードの製造装置を用いて成形ボードを製造する方法であって、
   前記マット体形成手段を用いて、前記マトリックス材と前記樹脂バインダ材とを混合し積層して前記マット体を形成するマット体形成工程と、
   前記圧縮搬送手段を用いて、前記マット体を肉厚方向に圧縮するとともに圧縮された前記マット体を搬送する圧縮搬送工程と、
   前記放電手段を用いて、圧縮され搬送されている前記マット体に対して肉厚方向に連続的または断続的に放電する放電工程と、
   前記成形手段を用いて、該放電工程後の前記マット体を加熱加圧して成形ボードを形成する成形工程と、を備えることを特徴とする成形ボードの製造方法。
8. 前記放電手段が放電する間隔は８ｍｍ以下である請求項７に記載の成型ボードの製造方法。
9. 前記マトリックス材は、木質材料、樹脂、炭素化合物、ガラスから選ばれる少なくとも一種からなる請求項７に記載の成形ボードの製造方法。
10. 前記マトリックス材は繊維状をなす請求項７に記載の成形ボードの製造方法。
11. 前記樹脂バインダ材は繊維状をなす請求項７に記載の成形ボードの製造方法。
12. 前記マトリックス材はケナフ繊維を含む請求項７に記載の成形ボードの製造方法。
13. 前記樹脂バインダ材は熱可塑性樹脂繊維を含む請求項７に記載の成形ボードの製造方法。

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