JP5211819B2 - 植物性繊維成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、植物性繊維成形体の製造方法に関する。

従来、ポリプロピレン樹脂繊維と植物性繊維とをほぼ同量配合したものをブレンダー工程、フォーマー工程を経てマット状に形成した後、プレス機により板状に形成した熱成形用繊維板が知られている（特許文献１を参照）。植物性繊維としては、ケナフ繊維、ジュート繊維等が使用される。特に、ケナフ繊維を使用した場合には、ケナフは光合成により多くのＣＯ_２を吸収するという性質をもち、成長が早いことから、地球環境保全にとって有効である。

上述した従来技術においては、熱成形用繊維板をヒーター装置により２３０℃で６０〜１２０秒間加熱する。その後、冷間プレス用の成形型にて加熱した熱成形用繊維板をセットして、冷間プレス成形用の成形型を型締めすることにより、所定の曲面形状を有する内装用基材を成形している。この内装用基材のように、熱可塑性樹脂と植物性繊維とを混合したものを加熱した後に、冷間プレス用の成形型により所定形状に成形して得られる成形体のことを、以下、植物性繊維成形体と呼ぶことにする。

特開２００１−１７９７１６公報

図１８〜図２０は、従来の植物性繊維成形体１００の製造工程を順番に示している。
植物性繊維成形体１００を製造するためには、まず、熱可塑性樹脂繊維と植物性繊維とを混合した材料をプレス処理により板状に成形したプレボード１１０と呼ばれるものを準備する。なお、このプレボード１１０は、熱成形用繊維板などの別の名称で呼ばれる場合もある。このプレボード１１０は、植物性繊維の原産地である外国などで熱可塑性樹脂と混綿して植物性繊維マットを製造した後に、日本などに輸出されることが多い。植物性繊維マットがこのようにプレボード１１０に加工されるのは、植物性繊維マットのままだと見かけの体積が大きいために、ハンドリング性が悪いからである。

プレボード１１０は、当該プレボード１１０に含まれる熱可塑性樹脂が溶融する温度（例えば１８０℃）に加熱された後に、冷間プレス用の成形型である第１金型１１２及び第２金型１１４の間にセットされる（図１８参照）。その後、第１金型１１２及び第２金型１１４を互いに接近させて型締めを行う（図１９、図２０参照）。これにより、プレボード１１０に含まれる熱可塑性樹脂が冷却されて固化するために、所定形状に成形された植物性繊維成形体１００を得ることが可能である。

しかしながら、図１９に示すように、第１金型１１２が第２金型１１４に向かって大きく突出した形状を有している場合には、第１金型１１２の角部１１２ａと、第２金型１１４の角部１１４ａとの間のクリアランスＣＬが非常に小さくなるために、以下のような問題が生じる。

すなわち、第１金型１１２及び第２金型１１４を互いに接近させた場合に、第１金型１１２の角部１１２ａと、第２金型１１４の角部１１４ａとの間に、プレボード１１０が挟まれてしまう。この場合、プレボード１１０がロック（固定）されてしまうために、プレボード１１０の周囲の部分が型内へ引き込まれなくなってしまう。この結果、プレボード１１０の中央部分１１０ａが第１金型１１２によって押圧された際に、プレボード１１０の中央部分１１０ａが引き延ばされてしまい、プレボード１１０の中央部分１１０ａが薄肉になってしまう。

プレボード１１０の中央部分１１０ａが薄肉になった場合、その薄肉になった部分に植物性繊維からなる別部材（パッチ）を貼着して補修するなどの手間が生じてしまう。また、場合によっては、プレボード１１０の中央部分１１０ａが透けた状態となってしまうために、植物性繊維成形体１００の商品価値を著しく低下させてしまうという問題がある。

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、プレボードが部分的に引き延ばされて薄肉になることを防止することのできる植物性繊維成形体の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ために、本発明の植物性繊維成形体の製造方法は、植物性繊維と熱可塑性樹脂繊維とを混合した材料を板状に成形したプレボードを、当該プレボードに含まれる前記熱可塑性樹脂繊維が溶融する温度以上に加熱する加熱工程と、加熱された前記プレボードを本成形型によって本成形する本成形工程と、を有する植物性繊維成形体の製造方法であって、前記加熱工程において、前記プレボードを前記本成形型よりも金型間のクリアランスが大きく設定されている予備成形型によって予備成形するものとされ、前記予備成形型は、突部を有する第１金型と、前記突部が嵌合可能な凹部を有する第２金型と、を備え、前記予備成形では、前記突部と前記凹部との間に前記プレボードを配することで、前記プレボードの一部を、前記第１金型及び前記第２金型の型閉じ方向に沿って延びる延設壁部として成形し、前記予備成形の際には、前記プレボードの前記一部が、前記第１金型及び前記第２金型のうち少なくとも一方との間で隙間を空ける形で配されていることを特徴とする。

本発明によれば、加熱工程においてプレボードを加熱するとともに、そのプレボードを予備成形型によって予備成形する。つまり、言い換えると、プレボードを本成形する前に、プレボードを本成形型の型面形状に近い形状となるように予備成形する。これにより、プレボードが本成形型の角部によってロックされることで部分的に引き延ばされることを防止することが可能である。

上記構成において、前記加熱工程において、前記プレボードを加熱炉内で加熱するとともに、その加熱炉内で前記プレボードを予備成形するものとすることができる。

本発明によれば、加熱炉内でプレボードを予備成形する。プレボードを予備成形するためには、予備成形型を加熱しておく必要があるが、加熱炉内で予備成形を行うことによって、プレボードとともに予備成形型をも加熱することができる。したがって、予備成形型を加熱するための特別の手段が不要となるために、植物性繊維成形体をより安価に製造することが可能となる。

また、前記プレボードが前記予備成形型の表面に付着することを防止する付着防止手段を備えるものとすることができる。

また、前記付着防止手段は、前記予備成形型の型面に取り付けられた網状部材であるものとすることができる。

また、前記付着防止手段は、前記予備成形型の型面に形成された網状の溝部であるものとすることができる。

また、前記付着防止手段は、前記予備成形型の型面から熱風を吹き出す通風孔であるものとすることができる。

また、前記付着防止手段は、複数に分割された前記予備成形型をそれぞれ移動させることのできる移動手段であるものとすることができる。

上記各発明によれば、加熱された予備成形型の型面にプレボードが付着しやすい状態となっている場合であっても、プレボードが予備成形型の型面に付着することを防止することが可能である。

本発明によれば、プレボードが部分的に引き延ばされて薄肉になることを防止することのできる植物性繊維成形体の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る植物性繊維成形体の製造方法のフローチャートである。図１に示すように、本実施形態に係る植物性繊維成形体の製造方法は、植物性繊維と熱可塑性樹脂繊維とを混合した材料を板状に成形したプレボードを、当該プレボードに含まれる前記熱可塑性樹脂繊維が溶融する温度以上に加熱する加熱工程と、加熱された前記プレボードを本成形型によって本成形する本成形工程と、を有している。前記加熱工程では、前記プレボードを加熱するのと同時、あるいはその後に、前記プレボードを前記本成形型よりも金型間のクリアランスが大きく設定されている予備成形型によって予備成形する。

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ＣＯ_２を多く吸収することから、地球環境保全にとって有効であるとともに、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。

熱可塑性樹脂繊維とは、繊維状に加工された熱可塑性樹脂のことである。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。

プレボードとは、植物性繊維と熱可塑性樹脂繊維とを混合した材料を板状に成形して得られる成形体のことである。植物性繊維と熱可塑性樹脂繊維の混合比率は特に制限するものではなく、例えば５０：５０（重量比）とすることができる。

プレボードを製造するためには、まず、植物性繊維と熱可塑性樹脂繊維とを混合した材料を積層させる。次に、得られた積層体を加熱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プレボードを製造することができる。なお、このようなプレボードの製造方法は、例えば、特開２００１−１７９７１６公報、特開２００２−３７１４５５公報等に開示されている。
なお、プレボードは、植物性繊維の原産国である外国において製造されたものを使用してもよい。

加熱工程では、プレボードを、当該プレボードに含まれている熱可塑性樹脂繊維が溶融する温度以上に加熱する。例えば、プレボードに含まれる熱可塑性樹脂繊維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、プレボードをこれ以上の温度（例えば１８０℃）に加熱する。プレボードを加熱するための手段は特に制限するものではなく、例えば、ヒーターや加熱炉等によって加熱することができる。

また、加熱工程では、プレボードを加熱するのと同時、あるいはその後に、プレボードを予備成形型によって予備成形する。これにより、プレボードを本成形型の型面に近い形状となるように予備成形することができる。

なお、プレボードを予備成形するための予備成形型の型面は、プレボードを予備成形する前に予め加熱しておく必要がある。なぜなら、予備成形型の型面が加熱されていない場合、プレボードが冷却されてしまい、プレボードに含まれている溶融樹脂が固化してしまうからである。

本成形工程では、予備成形型によって予備成形されたプレボードを、本成形型によって本成形する。本成形を行うための本成形型としては、冷間プレス用の成形型を用いる。なお、ここでいう「冷間プレス」とは、成形型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、加工熱や摩擦熱等によって成形型の型面がある程度加熱されている場合をも含むものとする。

プレボードを本成形型によって本成形することによって、プレボードに含まれる溶融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植物性繊維成形体を得ることができる。

図２、図３は、プレボード３０を予備成形型１０によって予備成形する工程を順番に示している。
図２に示すように、プレボード３０を予備成形するためには、第１金型１２及び第２金型１４からなる予備成形型１０を準備する。第１金型１２は中央部分が突出した形状を有しており、第２金型１４は中央部分が凹んだ形状を有している。第１金型１２、及び、第２金型１４は、それらの型面同士が向かい合うようにして左右に配置されており、上下方向に吊り下げられたプレボード３０を表裏両面からプレスすることが可能となっている。前述したように、第１金型１２及び第２金型１４の型面は、プレボード３０を予備成形する前に予め加熱しておく必要がある。

次に、図３に示すように、加熱工程において加熱されたプレボード３０を第１金型１２及び第２金型１４の間に配置した後、第１金型１２及び第２金型１４を互いに接近させて型締めを行う。これにより、プレボード３０を後述する本成形型２０の型面に近い形状となるように予備成形することができる。

図４、図５は、プレボード３０を本成形型２０によって本成形する工程を順番に示している。
図４に示すように、プレボード３０を本成形するためには、第３金型２２及び第４金型２４からなる本成形型２０を準備する。第３金型２２、及び、第４金型２４は、それらの型面同士が向かい合うようにして左右に配置されており、上下方向に吊り下げられたプレボード３０を表裏両面からプレスすることが可能となっている。前述したように、本成形型２０としては、冷間プレス用の成形型を用いる。

次に、図５に示すように、予備成形型１０によって予備成形されたプレボード３０を、第３金型２２及び第４金型２４の間に配置した後、第３金型２２及び第４金型２４を互いに接近させて型締めを行う。これにより、プレボード３０に含まれる溶融樹脂が冷却されて固化するために、所定形状に成形された植物性繊維成形体４０を得ることができる。

このようにして得られた植物性繊維成形体４０は、軽量でかつ強度が高いことから、各種製品の基材として用いることができる。例えば、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、クォータトリム等の車両用内装材の基材として用いることができる。また、車両用内装材以外にも、例えば、船舶用内装材、航空機用内装材、建築用内装材などに用いることができる。

本実施形態において、予備成形型１０の金型間のクリアランスＣＬ１は、本成形型２０の金型間のクリアランスＣＬ２よりも大きく設定される。例えば、本成形型２０の金型間のクリアランスＣＬ２が５ｍｍである場合には、予備成形型１０の金型間のクリアランスＣＬ１が１０ｍｍに設定される。これにより、以下の作用効果を得ることができる。

すなわち、プレボード３０を本成形型２０によっていきなり本成形した場合、本成形型２０の金型間のクリアランスＣＬ２が小さいために（図４参照）、プレボード３０が、第３金型２２の角部２２ａと、第４金型２４の角部２４ａとの間にロックされてしまう。この場合、プレボード３０が部分的に引き延ばされて薄肉になってしまう。

そこで、本実施形態では、プレボード３０を本成形型２０によって本成形する前に、プレボード３０を予備成形型１０によって予備成形している。これにより、プレボード３０を本成形型２０の型面に近い形状となるように予備成形することが可能であり、プレボード３０が部分的に引き延ばされて薄肉になることを防止することが可能である。

なお、加熱工程では、プレボード３０を加熱炉内で加熱するとともに、その加熱炉内でプレボード３０を予備成形するのが好ましい。なぜなら、プレボード３０を予備成形するためには、予備成形型１０の型面を予め加熱しておく必要があるが、加熱炉内でプレボード３０の予備成形を行うことによって、プレボード３０とともに予備成形型１０の型面をも同時に加熱することができるからである。この場合、予備成形型１０の型面を加熱するための特別の装置（例えばヒーター等）が不要となるために、植物性繊維成形体４０をより安価に製造することが可能となる。

予備成形型１０の型面は加熱されているために、予備成形型１０の型面にはプレボード３０が付着しやすい。予備成形型１０の型面にプレボード３０が付着した場合、プレボード３０の型抜きが困難になるとともに、予備成形型１０の型面に熱可塑性樹脂がこびりついて植物性繊維成形体４０の外観に悪影響を与えてしまうなどの問題がある。この問題を解決するために、本実施形態では、プレボード３０が予備成形型１０の型面に付着することを防止する付着防止手段を設けている。

図６〜図１７は、付着防止手段の具体例を示している。
図６、図７に示すように、予備成形型１０の型面に網状部材５０を設けることができる。これにより、プレボード３０と予備成形型１０の型面との接触面積を減らすことができるので、プレボード３０が予備成形型１０の型面に付着することを防止することが可能となる。網状部材５０としては、例えば、直径１ｍｍ程度のステンレス製の線材を網状に組んだものを用いることができる。予備成形型１０の型面に網状部材５０を取り付けるためには、例えば、溶接、ビス止めなどの方法を用いることができる。

図８、図９に示すように、予備成形型１０の型面に網状の溝部５２を形成することができる。これにより、プレボード３０と予備成形型１０の型面との接触面積を減らすことができるので、プレボード３０が予備成形型１０の型面に付着することを防止することが可能となる。網状の溝部５２は、例えば、幅１ｍｍ、深さ１ｍｍ程度の複数本の溝とすることができる。予備成形型１０の型面に網状の溝部５２を形成するためには、例えば、切削加工、レーザー加工などの方法を用いることができる。

図１０、図１１に示すように、予備成形型１０の型面に熱風を吹き出す通風孔５４を設けることができる。これにより、予備成形型１０の型面からのプレボード３０の剥離を促すことができるので、プレボード３０が予備成形型１０の型面に付着することを防止することができる。予備成形型１０の型面に通風孔５４を形成するためには、例えば、ドリル加工やレーザー加工などを用いることができる。通風孔５４の孔径は、例えば１ｍｍとすることができる。通風孔５４からは、プレボード３０に含まれる熱可塑性樹脂繊維が溶融する温度以上に加熱された熱風（例えば１８０℃の熱風）を吹き出すのが好ましい。

図１２〜図１４に示すように、予備成形型１０を構成する第２金型１４を複数に分割するとともに、その複数に分割された第２金型１４（１４ａ、１４ｂ）をそれぞれ独立に移動させることのできる移動手段を設けることができる。移動手段としては、例えば、エアシリンダや油圧シリンダなどを用いることができる。これにより、予備成形型１０を一部分ずつ順番に型開きすることが可能となるために、予備成形型１０の全部を同時に型開きする場合よりも、予備成形型１０の型面にプレボード３０が付着しにくくなるという効果がある。

図１５〜図１７に示すように、予備成形型１０の型面に複数の突起５６を設けることができる。これにより、プレボード３０と予備成形型１０の型面との接触面積を減らすことができるので、プレボード３０が予備成形型１０の型面に付着することを防止することができる。突起５６の形状は、例えば、円錐状（図１５参照）、円錐台状（図１６参照）、半球状（図１７参照）とすることができる。

また、予備成形型１０の型面にテフロン加工等（テフロンは、登録商標）の摩擦低減処理を施しても良い。これにより、プレボード３０が予備成形型１０の型面に付着することをより確実に防止することができる。

さらに、予備成形型１０自体を、上記の網状部材５０によって形成してもよい。つまり、ステンレス製の線材等からなる網状部材５０を立体的に湾曲させることによって、網状部材５０自体を予備成形型１０として用いてもよい。これにより、プレボード３０が予備成形型１０の型面に付着することをより確実に防止することができる。

＜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、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、第１金型１２及び第２金型１４が左右方向に配置される例を示したが、第１金型１２及び第２金型１４が上下方向に配置されてもよい。また、第３金型２２及び第４金型２４が左右方向に配置される例を示したが、第３金型２２及び第４金型２４が上下方向に配置されてもよい。

（２）上記実施形態では、第１金型１２及び第２金型１４のクリアランスＣＬ１が１０ｍｍであり、第３金型２２及び第４金型２４のクリアランスＣＬ２が５ｍｍである例を示したが、金型間のクリアランスの大きさはこれに限定されるものではない。

植物性繊維成形体の製造方法のフローチャートである。 プレボードを予備成形する工程の説明図である。 プレボードを予備成形する工程の説明図である。 プレボードを本成形する工程の説明図である。 プレボードを本成形する工程の説明図である。 予備成形型の型面に網状部材を取り付けた状態を示している。 予備成形型の型面に網状部材を取り付けた状態を示している。 予備成形型の型面に網状の溝部を形成した状態を示している。 予備成形型の型面に網状の溝部を形成した状態を示している。 予備成形型の型面に熱風を吹き出す通風孔を設けた状態を示している。 予備成形型の型面に熱風を吹き出す通風孔を設けた状態を示している。 予備成形型を複数に分割した状態を示している。 複数に分割した予備成形型をそれぞれ独立に移動させた状態を示している。 複数に分割した予備成形型をそれぞれ独立に移動させた状態を示している。 予備成形型の型面に円錐状の突起を設けた状態を示している。 予備成形型の型面に円錐台状の突起を設けた状態を示している。 予備成形型の型面に半球状の突起を設けた状態を示している。 従来の植物性繊維成形体の製造工程の説明図である。 従来の植物性繊維成形体の製造工程の説明図である。 従来の植物性繊維成形体の製造工程の説明図である。

符号の説明

１０…予備成形型
２０…本成形型
３０…プレボード
４０…植物性繊維成形体
５０…網状部材
５２…溝部
５４…通風孔
ＣＬ１…予備成形型の金型間のクリアランス
ＣＬ２…本成形型の金型間のクリアランス

Claims (7)

1. 植物性繊維と熱可塑性樹脂繊維とを混合した材料を板状に成形したプレボードを、当該プレボードに含まれる前記熱可塑性樹脂繊維が溶融する温度以上に加熱する加熱工程と、加熱された前記プレボードを本成形型によって本成形する本成形工程と、を有する植物性繊維成形体の製造方法であって、
   前記加熱工程において、前記プレボードを前記本成形型よりも金型間のクリアランスが大きく設定されている予備成形型によって予備成形するものとされ、
   前記予備成形型は、突部を有する第１金型と、前記突部が嵌合可能な凹部を有する第２金型と、を備え、
   前記予備成形では、前記突部と前記凹部との間に前記プレボードを配することで、前記プレボードの一部を、前記第１金型及び前記第２金型の型閉じ方向に沿って延びる延設壁部として成形し、
   前記予備成形の際には、前記プレボードの前記一部が、前記第１金型及び前記第２金型のうち少なくとも一方との間で隙間を空ける形で配されていることを特徴とする、植物性繊維成形体の製造方法。
2. 請求項１に記載の植物性繊維成形体の製造方法であって、
   前記加熱工程において、前記プレボードを加熱炉内で加熱するとともに、その加熱炉内で前記プレボードを予備成形することを特徴とする、植物性繊維成形体の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の植物性繊維成形体の製造方法であって、
   前記プレボードが前記予備成形型の型面に付着することを防止する付着防止手段を備えることを特徴とする、植物性繊維成形体の製造方法。
4. 請求項３に記載の植物性繊維成形体の製造方法であって、
   前記付着防止手段は、前記予備成形型の型面に取り付けられた網状部材であることを特徴とする、植物性繊維成形体の製造方法。
5. 請求項３に記載の植物性繊維成形体の製造方法であって、
   前記付着防止手段は、前記予備成形型の型面に形成された網状の溝部であることを特徴とする、植物性繊維成形体の製造方法。
6. 請求項３に記載の植物性繊維成形体の製造方法であって、
   前記付着防止手段は、前記予備成形型の型面から熱風を吹き出す通風孔であることを特徴とする、植物性繊維成形体の製造方法。
7. 請求項３に記載の植物性繊維成形体の製造方法であって、
   前記付着防止手段は、複数に分割された前記予備成形型をそれぞれ移動させることのできる移動手段であることを特徴とする、植物性繊維成形体の製造方法。

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