WO2016117239A1 - ダブルベルトプレス - Google Patents

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WO2016117239A1
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belt
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endless
double
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浩昭 今泉
貴洋 大庭
宏知 前田
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IHI Corp
IHI Logistics and Machinery Corp
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IHI Corp
IHI Logistics and Machinery Corp
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    • B29C2043/483Endless belts cooperating with a second endless belt, i.e. double band presses

Definitions

  • the present disclosure relates to a double belt press.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2015-9522, filed Jan. 21, 2015, the content of which is incorporated herein by reference.
  • the double belt press concerning the said technical field is used for the manufacturing method of the prepreg described in the following patent document 1, etc., for example.
  • the double belt press described in Patent Document 1 has a pair of upper and lower endless belts in which reinforcing fibers are impregnated with a thermoplastic resin.
  • the endless belt is wound around a drive roll and a driven roll, and a preheating heater, a press roll, and a cooling roll are disposed between the drive roll and the driven roll.
  • the thermoplastic resin is impregnated into the reinforcing fiber by heating and pressing with a preheating heater and a press roll, and is separated from the endless belt by cooling with a cooling roll.
  • Patent Documents 2 and 3 also disclose techniques related to a double belt press.
  • Patent Document 1 has the following problems.
  • the residence time of pressure is one of the important parameters.
  • the double belt press described in Patent Document 1 secures a pressure retention time by arranging a plurality of press rolls between the drive roll and the driven roll.
  • a plurality of press rolls are disposed between the drive roll and the driven roll, the entire equipment becomes large.
  • a preheating heater, a cooling roll, and the like are disposed between the drive roll and the driven roll, the entire equipment becomes larger and more complicated.
  • This indication is made in view of the above-mentioned problem, and aims at offer of a double belt press which can perform desired processing with a small and simple composition.
  • an aspect of this indication is a double belt press which has a pair of endless belts which press a work, and a pair of pulley groups by which a pair of endless belts is wound,
  • the pulley group has a belt track interference pulley that interferes with the belt track of the endless belt (wound around the pulley group) on the other side.
  • a belt track interference pulley is provided for each of a pair of pulley groups on which a pair of endless belts is wound, and the belt track interference pulleys are belts of endless belts (wound on the pulley group). Make it interfere with the orbit. As a result, the contact arc length of the pair of endless belts sandwiching the work with respect to the belt trajectory interference pulley becomes long. In this case, since the workpiece can be pressurized not by line contact but by surface contact, the dwell time of the pressurization can be sufficiently secured. Thus, the present disclosure provides a double belt press that can perform desired processing with a small and simple configuration.
  • FIG. 1 is a schematic configuration view of a double belt press 1 according to a first embodiment of the present disclosure.
  • the double belt press 1 has a pair of endless belts 2 and 3 for pressing the work W, and a pair of pulley groups 4 and 5 around which the pair of endless belts 2 and 3 are wound.
  • the work W is, for example, a laminate in which a sheet-like thermoplastic resin is laminated on a sheet-like reinforcing fiber.
  • the pair of endless belts 2 and 3 are endless belts that press the workpiece W at one surface (contact surface) in contact with the workpiece W, and are, for example, steel belts.
  • the endless belt 2 is wound around the pulley group 4.
  • the pulley group 4 rotates the endless belt 2.
  • the pulley group 4 has a drive pulley 6 (belt track interference pulley) and a driven pulley 7.
  • the driving pulley 6 is a drum-shaped pulley that is connected to a motor (not shown) and rotates.
  • the driven pulley 7 is a drum-shaped pulley that rotates with the endless belt 2 by the rotation of the drive pulley 6.
  • the drive pulley 6 and the driven pulley 7 define the curvature of the endless belt 2.
  • the drive pulley 6 and the driven pulley 7 have a predetermined size for relieving bending stress applied to the endless belt 2.
  • the pulley diameters of the drive pulley 6 and the driven pulley 7 are several hundred times to one thousand times the thickness of the endless belt 2.
  • the pulley diameter of the drive pulley 6 and the driven pulley 7 is about 1 [m].
  • the pulley group 5 causes the endless belt 3 to run in the same direction as the direction in which the endless belt 2 travels in a contact area in contact with the endless belt 2.
  • the pulley group 5 has a drive pulley 8 (belt track interference pulley) and a driven pulley 9.
  • the drive pulley 8 is a drum-shaped pulley that is connected to a motor (not shown) or the same motor as the drive pulley 6 via a chain or the like and rotates.
  • the driven pulley 9 is a drum-shaped pulley that rotates with the endless belt 3 by the rotation of the drive pulley 8.
  • the drive pulley 8 and the driven pulley 9 define the curvature of the endless belt 3.
  • the drive pulley 8 and the driven pulley 9 have a predetermined size for relieving bending stress applied to the endless belt 3.
  • the endless belts 2 and 3 have the same thickness, and all the pulley diameters of the driving pulleys 6 and 8 and the driven pulleys 7 and 9 are the same.
  • the pair of pulley groups 4 and 5 have drive pulleys 6 and 8 that interfere with the belt tracks of the endless belts 3 and 2 (wound on the pulley groups 5 and 4) on the other side.
  • the drive pulley 6 interferes with the endless belt 3 rewound into the pulley group 5.
  • the tangent L1 connecting the circumferential surface 8a of the adjacent drive pulley 8 and the circumferential surface 9a of the driven pulley 9 forms a virtual belt trajectory of the endless belt 3 when the drive pulley 6 does not interfere with the endless belt 3.
  • the circumferential surface 6 a of the drive pulley 6 is a mating side (the endless belt 3 wound around the pulley group 5) which exceeds the tangent L 1 between the drive pulley 8 and the driven pulley 9 which form the pulley group 5 and are adjacent to each other. Located inside the virtual belt track).
  • the drive pulley 8 interferes with the endless belt 2 wound around the pulley group 4.
  • a tangent L2 connecting the circumferential surface 6a of the adjacent drive pulley 6 and the circumferential surface 7a of the driven pulley 7 forms a virtual belt trajectory of the endless belt 2 when the drive pulley 8 does not interfere with the endless belt 2.
  • the peripheral surface 8 a of the drive pulley 8 constitutes a pulley group 4, and the opposing side beyond the tangent L 2 between the drive pulley 6 and the driven pulley 7 adjacent to each other (a virtual belt of the endless belt 2 of the pulley group 4 Located inside the orbit).
  • the displacement amounts of the drive pulleys 6 and 8 to the other side are the same.
  • the double belt press 1 has a heating device 10 for heating the drive pulley 6.
  • the drive pulley 6 is heated by the heating device 10 and heats the work W via the endless belt 2.
  • the heating device 10 can use, for example, thermal oil, steam, an electric heater (resistance wire), induction heating or the like.
  • a flow passage (not shown) for circulating a heat medium such as hot oil or steam in the rotation axis direction is formed inside the drive pulley 6.
  • a drive pulley 6 for example, a well-known drilled roll or a bowed roll can be adopted.
  • the double belt press 1 has a cooling device 11 for cooling the drive pulley 8.
  • the drive pulley 8 is cooled by the cooling device 11, cools the endless belt 3 via the drive pulley 8, and cools the work W via the endless belt 3.
  • water, oil, cooling gas or the like can be used as the cooling device 11.
  • a drilled roll, a bowed roll, or the like capable of circulating the refrigerant can be employed as the drive pulley 8.
  • the work W is introduced between the pair of endless belts 2 and 3 and heated at a contact area contacting the drive pulley 6 heated by the heating device 10 with the endless belt 2. It is pressurized.
  • the thermoplastic resin contained in the workpiece W is softened and impregnated into the reinforcing fibers by the heating and pressing.
  • the workpiece W is conveyed downstream by the pair of endless belts 2 and 3 and is cooled at a contact area where the drive pulley 8 cooled by the cooling device 11 contacts the endless belt 3.
  • the thermoplastic resin impregnated in the reinforcing fibers is cured, and the work W is separated from the pair of endless belts 2 and 3 and is delivered from the pair of endless belts 2 and 3 as a prepreg.
  • a pair of pulley groups 4 and 5 around which the pair of endless belts 2 and 3 are wound is wound around the pulley groups 5 and 4 on the opposite side.
  • the transport path of the work W is substantially S-shaped, and the contact arc length of the pair of endless belts 2 and 3 sandwiching the work W with respect to the pair of drive pulleys 6 and 8 is long.
  • pressurization of the work W can be performed not by line contact but by surface contact.
  • the drive pulleys 6 and 8 have predetermined magnitudes for relieving bending stress applied to the endless belts 2 and 3. That is, since the contact arc length of the endless belts 2 and 3 with respect to the drive pulleys 6 and 8 becomes long when the diameters of the drive pulleys 6 and 8 have a predetermined size, the pressure residence time is sufficient. Can be secured.
  • the circumferential surface 6a of the drive pulley 6 is a tangent L1 connecting the circumferential surfaces 8a and 9a between the adjacent drive pulley 8 and the driven pulley 9 constituting the pulley group 5 on the opposite side.
  • the peripheral surface 8a of the drive pulley 8 is a partner side (that is, beyond the tangent L2 connecting the peripheral surfaces 6a and 7a) between the adjacent drive pulley 6 and the driven pulley 7 constituting the pulley group 4 on the counterpart side. It is located inside the virtual belt track of the endless belt 2 wound around the pulley group 4).
  • the contact arc length of the workpiece W with respect to the drive pulleys 6 and 8 can be easily adjusted.
  • the dwell time of pressurization is uniquely determined by "contact arc length / line speed". For this reason, after determining the residence time of pressurization by element test etc., the line speed of the double belt press 1 is taken into consideration, and the layout of the drive pulleys 6, 8 is determined so that the required contact arc length can be secured. Work is easier.
  • the heating device 10 for heating the drive pulley 6 is provided. According to this configuration, in the contact area where the drive pulley 6 contacts the work W via the endless belt 2, the work W can be sufficiently heated in a predetermined residence time. Also, the drive pulley 6 rotates with the endless belt 2 and slippage between the drive pulley 6 and the endless belt 2 hardly occurs. For this reason, the contact condition of the drive pulley 6 and the endless belt 2 does not change momentarily, and stable contact heating becomes possible. Moreover, by adopting the heating device 10 for contact heating, it is possible to prevent overheating of the work W and to perform temperature control of the work W with certainty. Further, since the drive pulley 6 has a large diameter and a large heat capacity as described above, it is possible to rapidly raise the work W having a relatively small thickness and a small heat capacity to the same temperature as itself.
  • a cooling device 11 which cools the drive pulley 8 positioned on the downstream side in the traveling direction of the workpiece W than the drive pulley 6. According to this, since the thermoplastic resin of the work W can be cured and the work W can be peeled off from the pair of endless belts 2 and 3, the entire length of the equipment can be shortened as compared with the natural cooling method. Furthermore, in the present embodiment, one pulley of the pulley group 5 on the opposite side forming the tangent L2 over which the drive pulley 6 passes is the drive pulley 8.
  • the heated drive pulley 6 and the cooled drive pulley 8 are disposed adjacent to each other, the heated work W can be cooled quickly, and the entire length of the equipment can be shortened.
  • the drive pulley 6 also serves as the heating device 10 and the drive pulley 8 serves as the cooling device 11, whereby the equipment can be miniaturized and simplified.
  • a double including the pair of endless belts 2 and 3 pressing the work W and the pair of pulley groups 4 and 5 around which the pair of endless belts 2 and 3 are wound.
  • the belt press 1 is a pair of pulley groups 4 and 5 that interfere with the belt tracks of the endless belts 3 and 2 (wound on the pulley groups 5 and 4) on the other side. Have. According to this, it is possible to obtain the double belt press 1 capable of performing the impregnation process of the prepreg with a small and simple configuration.
  • FIG. 2 is a schematic configuration view of a double belt press 1A according to a second embodiment of the present disclosure.
  • the double belt press 1A of the second embodiment has a pair of pulley groups 4A, 5A and a pair of meander control devices 12, 13.
  • the pulley group 4A of the second embodiment includes a drive pulley 6A having a pulley diameter several times larger than the pulley diameter of the driven pulley 7. Further, the pulley group 5A of the second embodiment has a drive pulley 8A having a pulley diameter several times larger than the pulley diameter of the driven pulley 9.
  • the pulley diameters of the driven pulleys 7 and 9 are the same as in the first embodiment described above.
  • the meandering control devices 12 and 13 are driven via driven pulleys 7 and 9 (belt track non-interference pulleys) which do not interfere with the belt tracks of the endless belts 3 and 2 (wound around the pulley groups 5A and 4A). It controls the meandering of the endless belts 2 and 3. That is, in the contact area where the driven pulley 7 contacts the work W via the endless belt 2, the driven pulley 7 is separated from the endless belt 3 (wound around the second pulley group 5A) on the other side , Does not interfere with the belt trajectory of the endless belt 3.
  • driven pulleys 7 and 9 belt track non-interference pulleys
  • the driven pulley 9 is separated from the endless belt 2 (wound around the pulley group 4A) on the opposite side, and is endless It does not interfere with the belt track of the belt 2.
  • the meandering control device 12 applies tension to the endless belt 2 via the driven pulley 7 and tilts the rotational axis of the driven pulley 7 to control the edge position of the endless belt 2. Further, the meander control device 13 applies tension to the endless belt 3 via the driven pulley 9 and tilts the rotational axis of the driven pulley 9 to control the edge position of the endless belt 3. .
  • the meander control devices 12 and 13 include, for example, a moving mechanism such as a hydraulic cylinder.
  • the double belt press 1A of the second embodiment of the above configuration since the diameter of the drive pulleys 6A and 8A is large, the contact arc length of the work W to the drive pulleys 6A and 8A is sufficient. Can be secured.
  • the diameters of the drive pulleys 6A and 8A may be changed in order to set the heating time of the workpiece W by the drive pulley 6A and the cooling time of the workpiece W by the drive pulley 8A to desired values.
  • the meandering control devices 12 and 13 for controlling the meandering of the endless belts 2 and 3 through the driven pulleys 7 and 9 are provided, the EPCs of the endless belts 2 and 3 can be obtained. (Edge Position Control) Control can be performed. Since the driven pulleys 7, 9 do not interfere with the endless belts 3, 2 (wound around the pulley groups 5A, 4A) on the other side, EPC control can be performed easily and rationally.
  • FIG. 3 is a schematic configuration view of a double belt press 1B according to a third embodiment of the present disclosure.
  • the double belt press 1B of the third embodiment includes a pair of pulley groups 4B and 5B and an auxiliary roller 15.
  • the pair of pulley groups 4B and 5B and the auxiliary roller 15 of the third embodiment are integrally supported by the main body frame 1a and are unitized.
  • the pulley group 4B of the third embodiment includes a drive pulley 6B having a pulley diameter several times larger than the pulley diameter of the driven pulley 7. Further, the pulley group 5B of the third embodiment has a drive pulley 8B having a pulley diameter several times larger than the pulley diameter of the driven pulley 9. Further, the pulley group 5B has a second driven pulley 14 having a pulley diameter larger than the pulley diameter of the driven pulley 9 and smaller than the pulley diameter of the driving pulley 8B.
  • the peripheral surface 6a of the drive pulley 6B is a mating side beyond the tangent L1 connecting the peripheral surface 14a of the second driven pulley 14 and the peripheral surface 8a of the drive pulley 8B (endless wound around the pulley group 5B Located inside the virtual belt track of the belt 3).
  • the auxiliary roller 15 is located on the opposite side beyond the tangent L1, and faces the drive pulley 6B with the pair of endless belts 2 and 3 interposed therebetween.
  • a plurality of auxiliary rollers 15 are provided at intervals in the traveling direction of the work W in a contact area where the first drive pulley 6B contacts the work W via the endless belt 2.
  • the auxiliary roller 15 is in line contact with the back surface of the endless belt 3, and the endless belt 3 is not wound.
  • the auxiliary roller 15 is provided with a pressure mechanism (not shown), and can adjust the pressure on the drive pulley 6B.
  • the auxiliary roller 15 can assist (assist) the pressing force in the contact area where the drive pulley 6B contacts the work W via the endless belt 2.
  • a pressure can be obtained by the tension of the endless belts 2 and 3.
  • the applied pressure is obtained by T / r [N / m 2 ] by the tension T [N / m] per unit width of the endless belts 2 and 3 and the radius r [m] of the drive pulley 6.
  • the auxiliary roller 15 when the diameter of the drive pulley 6B is increased, the pressing force due to the tension decreases, so it is preferable to add the auxiliary roller 15 when the pressing force is insufficient.
  • FIG. 4 is a schematic configuration view of a double belt press 1C according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • the double belt press 1C of the fourth embodiment has a pair of pulley groups 4C, 5C, a T die 16, and a guide roller 17.
  • the pulley group 4C of the fourth embodiment has a drive pulley 6C having a pulley diameter several times larger than the pulley diameter of the driven pulley 7.
  • the pulley group 5C of the fourth embodiment has a driving pulley 8C having a pulley diameter several times larger than the pulley diameter of the driven pulley 9.
  • the pulley group 5C has a second driven pulley 14 having a pulley diameter larger than the pulley diameter of the driven pulley 9 and smaller than the pulley diameter of the drive pulley 8C.
  • the T-die 16 is a resin supply device that is disposed immediately above the second driven pulley 14 whose position is fixed and the first drive pulley 6C, and supplies the melted thermoplastic resin.
  • thermoplastic resins include polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and liquid crystal polyester, polyolefins such as polyethylene, polypropylene and polybutylene, polyoxymethylene, polyamide, polycarbonate, polymethylene methacrylate, polyvinyl chloride and polyphenylene sulfide , Polyphenylene ether, polyimide, polyamide imide, polyether imide, poly sulfone, polyether sulfone, polyether ketone, polyether ether ketone, phenol (novolak type) etc., copolymers of these, modified products, and two or more types blended Resin etc. are mentioned.
  • an elastomer or a resin obtained by adding a rubber component may be
  • the guide roller 17 guides a work W made of a sheet-like reinforcing fiber between the pair of endless belts 2 and 3.
  • the reinforcing fibers include carbon fibers, graphite fibers, aramid fibers, silicon carbide fibers, alumina fibers, boron fibers, tungsten carbide fibers, glass fibers and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the double belt press 1C in the fourth embodiment of the above configuration it is possible to impregnate the reinforcing fiber with the thermoplastic resin by the die method.
  • the T-die 16 is supplied while extruding the thermoplastic resin from the die head, and since the inside is in a sealed state, there is no foreign matter contamination from the outside.
  • the thickness of the thermoplastic resin supplied from the T-die 16 is excellent in uniformity, and a prepreg without thickness unevenness can be manufactured.
  • the present disclosure is not limited to this configuration.
  • the driven pulleys 7 and 9 may be belt track interference pulleys. That is, the drive pulleys 6, 8 may be belt track non-interference pulleys.
  • the present disclosure is not limited to this configuration.
  • only one of the driven pulleys 7 and 9 may be serpentine controlled.
  • auxiliary roller 15 assists the pressing force
  • the present disclosure is not limited to this configuration.
  • a second heating device that heats the auxiliary roller 15 May be provided to assist the heating by the drive pulley 6.
  • the driving pulley 6 not only the driving pulley 6 but also the auxiliary roller 15 may be provided opposite to the driving pulley 8 or a second cooling device for cooling the auxiliary roller 15 may be provided.
  • the above-mentioned embodiment explained a composition which heats driving pulley 6, if heating is further needed for a treatment process of work W, it may be composition which heats driving pulley 8, too. Also, conversely, if heating is not necessary for the process of processing the workpiece W, the heating device 10 is not necessarily required. Similarly, if the cooling device 11 does not require cooling in the process of processing the workpiece W, the cooling device 11 is not necessarily required.
  • thermosetting resin for example, epoxy resin, urethane resin
  • compression process to reduce the thickness of the work W
  • lamination process to bond the sheet to the work W
  • uniform thickness of the work W It can be applied to a calibration process and the like.
  • fiber-based composite reinforced materials for example, glass fiber stampable sheets, floorings, building materials, natural fiber boards, radiation reinforced materials, wood plastic composites, materials for printed circuit boards, electronic device parts and the like are listed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

 本開示のダブルベルトプレス(1)は、ワーク(W)を加圧する一対のエンドレスベルト(2、3)と、一対のエンドレスベルト(2、3)が巻き掛けられる一対のプーリ群(4、5)と、を有し、一対のプーリ群(4、5)は、互いに相手側のエンドレスベルト(3、2)のベルト軌道に干渉するベルト軌道干渉プーリ(6、8)を有する。

Description

ダブルベルトプレス
 本開示は、ダブルベルトプレスに関する。本願は、2015年1月21日に日本に出願された特願2015-9522号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 上記技術分野に関するダブルベルトプレスは、例えば、下記特許文献1に記載されたプリプレグの製造方法等に用いられる。特許文献1に記載されたダブルベルトプレスは、強化繊維に熱可塑性樹脂を含浸させる上下一対のエンドレスベルトを有する。エンドレスベルトは、駆動ロールと従動ロールとに巻き掛けられ、駆動ロールと従動ロールとの間には、予熱ヒータ、プレスロール、冷却ロールが配置される。熱可塑性樹脂は、予熱ヒータ、プレスロールによる加熱・加圧によって強化繊維に含浸し、冷却ロールによる冷却によってエンドレスベルトから剥離する。下記の特許文献2及び特許文献3もダブルベルトプレスに関連する技術を開示している。
日本国特開2014-105310号公報 日本国特表2001-500443号公報 日本国特開平7-173305号公報
 しかしながら、特許文献1が開示する先行技術には、次のような問題がある。強化繊維に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含浸させるプロセスにおいては、加圧の滞留時間が重要なパラメータの一つとなる。特許文献1に記載されたダブルベルトプレスは、駆動ロールと従動ロールとの間に複数のプレスロールを配置することにより、加圧の滞留時間を確保している。しかし、駆動ロールと従動ロールとの間に複数のプレスロールが配置されると、設備全体が大型化する。また、駆動ロールと従動ロールとの間に、予熱ヒータ、冷却ロール等が配置されると、設備全体がさらに大型化且つ複雑化する。
 本開示は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、小型且つ簡易な構成で所望の処理を行えるダブルベルトプレスの提供を目的とする。
 上記の課題を解決するために、本開示の態様は、ワークを加圧する一対のエンドレスベルトと、一対のエンドレスベルトが巻き掛けられる一対のプーリ群と、を有するダブルベルトプレスであって、一対のプーリ群は、互いに相手側の(プーリ群に巻き掛けられた)エンドレスベルトのベルト軌道に干渉するベルト軌道干渉プーリを有する。
 本開示によれば、一対のエンドレスベルトが巻き掛けられる一対のプーリ群のそれぞれにベルト軌道干渉プーリを設け、ベルト軌道干渉プーリを互いに相手側の(プーリ群に巻き掛けられた)エンドレスベルトのベルト軌道に干渉させる。これにより、ワークを挟み込んだ一対のエンドレスベルトのベルト軌道干渉プーリに対する接触弧長が、長くなる。そうすると、線接触ではなく面接触によってワークの加圧を行うことができるので、加圧の滞留時間を十分に確保できる。したがって、本開示では、小型且つ簡易な構成で所望の処理を行えるダブルベルトプレスが得られる。
本開示の第1実施形態におけるダブルベルトプレスの概略構成図である。 本開示の第2実施形態におけるダブルベルトプレスの概略構成図である。 本開示の第3実施形態におけるダブルベルトプレスの概略構成図である。 本開示の第4実施形態におけるダブルベルトプレスの概略構成図である。
 以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。
 (第1実施形態)
 図1は、本開示の第1実施形態におけるダブルベルトプレス1の概略構成図である。ダブルベルトプレス1は、ワークWを加圧する一対のエンドレスベルト2,3と、一対のエンドレスベルト2,3が巻き掛けられる一対のプーリ群4,5と、を有する。ワークWは、例えば、シート状の強化繊維にシート状の熱可塑性樹脂が積層された積層体である。一対のエンドレスベルト2,3は、ワークWと接触する一方の面(接触面)でワークWを加圧する無端ベルトであり、例えば、スチールベルトである。
 プーリ群4には、エンドレスベルト2が巻き掛けられる。プーリ群4は、エンドレスベルト2を回走させるものである。プーリ群4は、駆動プーリ6(ベルト軌道干渉プーリ)と、従動プーリ7と、を有する。駆動プーリ6は、図示しない電動機に接続されて回転するドラム状のプーリである。従動プーリ7は、駆動プーリ6の回転によって、エンドレスベルト2と共に回転するドラム状のプーリである。
 駆動プーリ6及び従動プーリ7は、エンドレスベルト2の曲率を規定するものである。駆動プーリ6及び従動プーリ7は、エンドレスベルト2にかかる曲げ応力を緩和する所定の大きさを有している。例えば、エンドレスベルト2がスチールベルトである場合、駆動プーリ6及び従動プーリ7のプーリ径を、エンドレスベルト2の厚さの数百倍から1千倍程度とするのが、技術常識である。一例として、エンドレスベルト2の厚さが1[mm]の場合、駆動プーリ6及び従動プーリ7のプーリ径は1[m]程度となる。
 一方、プーリ群5には、エンドレスベルト3が巻き掛けられる。プーリ群5は、エンドレスベルト2と接触する接触領域において、エンドレスベルト2が回走する方向と同一方向にエンドレスベルト3を回走させるものである。プーリ群5は、駆動プーリ8(ベルト軌道干渉プーリ)と、従動プーリ9と、を有する。駆動プーリ8は、図示しない電動機若しくは駆動プーリ6と同一の電動機とチェーン等を介して接続されて回転するドラム状のプーリである。従動プーリ9は、駆動プーリ8の回転によって、エンドレスベルト3と共に回転するドラム状のプーリである。
 駆動プーリ8及び従動プーリ9は、エンドレスベルト3の曲率を規定するものである。駆動プーリ8及び従動プーリ9は、エンドレスベルト3にかかる曲げ応力を緩和する所定の大きさを有している。本実施形態の例では、エンドレスベルト2,3の厚みは同一であり、駆動プーリ6,8及び従動プーリ7,9の全てのプーリ径は、同一である。
 一対のプーリ群4,5は、互いに相手側の(プーリ群5,4に巻き掛けられた)エンドレスベルト3,2のベルト軌道に干渉する駆動プーリ6,8を有する。駆動プーリ6は、プーリ群5に巻き替えられたエンドレスベルト3を干渉する。隣り合う駆動プーリ8の周面8aと従動プーリ9の周面9aとを接続する接線L1は、駆動プーリ6がエンドレスベルト3を干渉しない場合のエンドレスベルト3の仮想的なベルト軌道を形成する。駆動プーリ6の周面6aは、プーリ群5を構成して隣り合う駆動プーリ8と従動プーリ9との間において、接線L1を越えた相手側(プーリ群5に巻き掛けられたエンドレスベルト3の仮想的なベルト軌道の内側)に位置する。
 一方、駆動プーリ8は、プーリ群4に巻き掛けられたエンドレスベルト2を干渉する。隣り合う駆動プーリ6の周面6aと従動プーリ7の周面7aとを接続する接線L2は、駆動プーリ8がエンドレスベルト2を干渉しない場合のエンドレスベルト2の仮想的なベルト軌道を形成する。駆動プーリ8の周面8aは、プーリ群4を構成して隣り合う駆動プーリ6と従動プーリ7との間において、接線L2を越えた相手側(プーリ群4のエンドレスベルト2の仮想的なベルト軌道の内側)に位置する。本実施形態の例では、駆動プーリ6,8の相手側(のプーリ群5,4)への変位量は、同一とされている。
 ダブルベルトプレス1は、駆動プーリ6を加熱する加熱装置10を有する。駆動プーリ6は、加熱装置10によって加熱され、エンドレスベルト2を介してワークWを加熱する。加熱装置10は、例えば、熱油、蒸気、電気ヒータ(抵抗線)、誘導加熱等を用いることができる。本実施形態の例では、駆動プーリ6の内部に、熱油、蒸気等の熱媒体を回転軸方向に流通させる不図示の流路が形成されている。このような駆動プーリ6としては、例えば、周知のドリルドロールやボワードロール等が採用できる。
 ワークWを目標の温度に加熱する場合、熱油、蒸気等の熱媒を用いた接触加熱の加熱装置10を用いることが好ましい。一方、電気ヒータ、誘導加熱等の非接触加熱の加熱装置10を用いると、熱源が目標温度よりも高温であるため、ワークWが過加熱される場合がある。ダブルベルトプレス1は、駆動プーリ8を冷却する冷却装置11を有する。駆動プーリ8は、冷却装置11によって冷却され、駆動プーリ8を介してエンドレスベルト3を冷却し、エンドレスベルト3を介してワークWを冷却する。冷却装置11としては、例えば、水、油、冷却ガス等を用いることができる。本実施形態の例では、駆動プーリ8に冷媒を流通可能なドリルドロールやボワードロール等を採用できる。
 上記構成のダブルベルトプレス1において、ワークWは、一対のエンドレスベルト2,3の間に導入され、加熱装置10によって加熱された駆動プーリ6とエンドレスベルト2を介して接触する接触領域で加熱・加圧される。この加熱・加圧によって、ワークWに含まれる熱可塑性樹脂は、軟化して強化繊維に含浸する。その後、ワークWは、一対のエンドレスベルト2,3によって下流側に搬送され、冷却装置11によって冷却された駆動プーリ8とエンドレスベルト3を介して接触する接触領域で冷却される。この冷却によって、強化繊維に含浸した熱可塑性樹脂が硬化し、ワークWが一対のエンドレスベルト2,3から剥離し、プリプレグとして一対のエンドレスベルト2,3から送り出される。
 本実施形態のダブルベルトプレス1は、図1に示すように、一対のエンドレスベルト2,3が巻き掛けられる一対のプーリ群4,5が、互いに相手側の(プーリ群5,4に巻き掛けられた)エンドレスベルト3,2のベルト軌道に干渉する一対の駆動プーリ6,8を有する。この構成によれば、ワークWの搬送経路が略S字状になり、ワークWを挟み込んだ一対のエンドレスベルト2,3の一対の駆動プーリ6,8に対する接触弧長が、長くなる。これにより、ワークWが駆動プーリ6,8とエンドレスベルト2,3を介して接触する接触領域においては、線接触ではなく面接触によってワークWの加圧を行うことができるため、設備の全長が短くても加圧の滞留時間を十分に確保できる。また、駆動プーリ6,8は、エンドレスベルト2,3にかかる曲げ応力を緩和する所定の大きさを有している。すなわち、駆動プーリ6,8の径が所定の大きさを有していることにより、エンドレスベルト2,3の駆動プーリ6,8に対する接触弧長が長くなるため、加圧の滞留時間を十分に確保できる。
 また、本実施形態においては、駆動プーリ6の周面6aは、相手側のプーリ群5を構成する隣り合う駆動プーリ8と従動プーリ9の間において、周面8a,9a同士を接続する接線L1を越えた相手側(プーリ群5に巻き掛けられたエンドレスベルト3の仮想的なベルト軌道の内側)に位置する。また、駆動プーリ8の周面8aは、相手側のプーリ群4を構成する隣り合う駆動プーリ6と従動プーリ7の間において、周面6a,7a同士を接続する接線L2を越えた相手側(プーリ群4に巻き掛けられたエンドレスベルト2の仮想的なベルト軌道の内側)に位置する。この構成によれば、駆動プーリ6,8が相手側のプーリ群5,4に干渉し難くなるため、ワークWの駆動プーリ6,8に対する接触弧長を容易に調整できる。加圧の滞留時間は「接触弧長/ライン速度」で一義的に決まる。このため、要素試験等で加圧の滞留時間を決定した後、ダブルベルトプレス1のライン速度を考慮した上で、必要な接触弧長を確保できるように、駆動プーリ6,8のレイアウトを決定する作業が容易になる。
 また、本実施形態においては、駆動プーリ6を加熱する加熱装置10を有する。この構成によれば、駆動プーリ6がエンドレスベルト2を介してワークWと接触する接触領域において、所定の滞留時間でワークWを十分に加熱することができる。また、駆動プーリ6は、エンドレスベルト2と共に回転し、駆動プーリ6とエンドレスベルト2との間の滑りは、殆ど発生しない。このため、駆動プーリ6とエンドレスベルト2との接触状況が時々刻々と変わることはなく、安定した接触加熱が可能となる。また、接触加熱の加熱装置10を採用することで、ワークWの過加熱を防止し、ワークWの温度コントロールを確実に行うことができる。また、駆動プーリ6は、上述のように径が大きく熱容量も大きいため、比較的厚みが薄く熱容量が小さいワークWを速やかに自己と同じ温度まで昇温させることができる。
 また、本実施形態においては、駆動プーリ6よりもワークWの進行方向下流側に位置する駆動プーリ8を冷却する冷却装置11を有する。これによれば、ワークWの熱可塑性樹脂を硬化させ、一対のエンドレスベルト2,3からワークWを剥離させることができるため、自然冷却方式と比べて、設備の全長を短くすることができる。さらに、本実施形態においては、駆動プーリ6が越える接線L2を形成する相手側のプーリ群5の一方のプーリは、駆動プーリ8である。これによれば、加熱された駆動プーリ6及び冷却された駆動プーリ8が隣り合って配置されるため、加熱されたワークWを速やかに冷却することができ、設備の全長を短くすることができる。また、このように、駆動プーリ6が加熱装置10を兼ね、駆動プーリ8が冷却装置11を兼ねることで、設備を小型且つ簡易にすることができる。
 このように、上述の本実施形態によれば、ワークWを加圧する一対のエンドレスベルト2,3と、一対のエンドレスベルト2,3が巻き掛けられる一対のプーリ群4,5と、を有するダブルベルトプレス1であって、一対のプーリ群4,5は、互いに相手側の(プーリ群5,4に巻き掛けられた)エンドレスベルト3,2のベルト軌道に干渉する一対の駆動プーリ6,8を有する。これによれば、小型且つ簡易な構成でプリプレグの含浸プロセスを行なうことができるダブルベルトプレス1が、得られる。
 (第2実施形態)
 次に、本開示の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
 図2は、本開示の第2実施形態におけるダブルベルトプレス1Aの概略構成図である。第2実施形態のダブルベルトプレス1Aは、一対のプーリ群4A,5Aと、一対の蛇行制御装置12,13と、を有する。
 第2実施形態のプーリ群4Aは、従動プーリ7のプーリ径よりも数倍大きなプーリ径を有する駆動プーリ6Aを有する。また、第2実施形態のプーリ群5Aは、従動プーリ9のプーリ径よりも数倍大きなプーリ径を有する駆動プーリ8Aを有する。なお、従動プーリ7,9のプーリ径は、上述した第1実施形態と変わりない。
 蛇行制御装置12,13は、互いに相手側の(プーリ群5A,4Aに巻き掛けられた)エンドレスベルト3,2のベルト軌道に干渉しない従動プーリ7,9(ベルト軌道非干渉プーリ)を介してエンドレスベルト2,3の蛇行を制御するものである。すなわち、従動プーリ7がエンドレスベルト2を介してワークWと接触する接触領域においては、従動プーリ7は、相手側の(第2プーリ群5Aに巻き掛けられた)エンドレスベルト3と離間しており、エンドレスベルト3のベルト軌道に干渉しない。また、従動プーリ9がエンドレスベルト3を介してワークWに接触する接触領域においては、従動プーリ9は、相手側の(プーリ群4Aに巻き掛けられた)エンドレスベルト2と離間しており、エンドレスベルト2のベルト軌道に干渉しない。
 蛇行制御装置12は、従動プーリ7を介してエンドレスベルト2にテンションを付与すると共に、従動プーリ7の回転軸を傾動(首振り)させ、エンドレスベルト2のエッジポジションをコントロールするものである。また、蛇行制御装置13は、従動プーリ9を介してエンドレスベルト3にテンションを付与すると共に、従動プーリ9の回転軸を傾動(首振り)させ、エンドレスベルト3のエッジポジションをコントロールするものである。蛇行制御装置12,13は、例えば、油圧シリンダ等の移動機構を備える。
 上記構成の第2実施形態のダブルベルトプレス1Aによれば、図2に示すように、駆動プーリ6A,8Aのプーリ径が大きいため、ワークWの駆動プーリ6A,8Aに対する接触弧長を十分に確保できる。なお、駆動プーリ6AによるワークWの加熱時間及び駆動プーリ8AによるワークWの冷却時間を所望の値にするために、駆動プーリ6A,8Aのそれぞれのプーリ径を変えてもよい。
 また、第2実施形態のダブルベルトプレス1Aによれば、従動プーリ7,9を介してエンドレスベルト2,3の蛇行を制御する蛇行制御装置12,13を有するため、エンドレスベルト2,3のEPC(Edge Position Control)制御を行うことができる。従動プーリ7,9は、相手側の(プーリ群5A,4Aに巻き掛けられた)エンドレスベルト3,2に干渉していないため、EPC制御を容易且つ合理的に行うことができる。
 (第3実施形態)
 次に、本開示の第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
 図3は、本開示の第3実施形態におけるダブルベルトプレス1Bの概略構成図である。第3実施形態のダブルベルトプレス1Bは、一対のプーリ群4B,5Bと、補助ローラ15と、を有する。第3実施形態の一対のプーリ群4B,5B、補助ローラ15は、本体フレーム1aに一体的に支持され、ユニット化されている。
 第3実施形態のプーリ群4Bは、従動プーリ7のプーリ径よりも数倍大きなプーリ径を有する駆動プーリ6Bを有する。また、第3実施形態のプーリ群5Bは、従動プーリ9のプーリ径よりも数倍大きなプーリ径を有する駆動プーリ8Bを有する。また、プーリ群5Bは、従動プーリ9のプーリ径よりも大きく駆動プーリ8Bのプーリ径よりも小さいプーリ径を有する第2の従動プーリ14を有する。駆動プーリ6Bの周面6aは、第2の従動プーリ14の周面14aと、駆動プーリ8Bの周面8aと、を接続する接線L1を越えた相手側(プーリ群5Bに巻き掛けられたエンドレスベルト3の仮想的なベルト軌道の内側)に位置する。
 補助ローラ15は、接線L1を越えた相手側に位置し、一対のエンドレスベルト2,3を挟んで駆動プーリ6Bと対向する。複数の補助ローラ15が、第1駆動プーリ6BがワークWとエンドレスベルト2を介して接触する接触領域において、ワークWの進行方向に間隔をあけて設けられている。補助ローラ15は、エンドレスベルト3の裏面に線接触するものであり、エンドレスベルト3は巻き掛けられていない。補助ローラ15は、不図示の加圧機構を備えており、駆動プーリ6Bに対する加圧力を調整することができる。
 上記構成の第3実施形態のダブルベルトプレス1Bによれば、駆動プーリ6BがワークWとエンドレスベルト2を介して接触する接触領域における加圧力を補助ローラ15で補助(アシスト)することができる。駆動プーリ6BがワークWとエンドレスベルト2を介して接触する接触領域においては、エンドレスベルト2,3の張力によって加圧力を得ることができる。この加圧力は、エンドレスベルト2,3の単位幅当たりの張力T[N/m]と、駆動プーリ6の半径r[m]とによって、T/r[N/m]で求められる。第3実施形態のように、駆動プーリ6Bのプーリ径を大きくした場合には、張力による加圧力が小さくなるため、この加圧力で不十分な場合に補助ローラ15を追加することが好ましい。
 (第4実施形態)
 次に、本開示の第4実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
 図4は、本開示の第4実施形態におけるダブルベルトプレス1Cの概略構成図である。第4実施形態のダブルベルトプレス1Cは、一対のプーリ群4C,5Cと、Tダイ16と、ガイドローラ17と、を有する。
 第3実施形態と同様に、第4実施形態のプーリ群4Cは、従動プーリ7のプーリ径よりも数倍大きなプーリ径を有する駆動プーリ6Cを有する。また、第4実施形態のプーリ群5Cは、従動プーリ9のプーリ径よりも数倍大きなプーリ径を有する駆動プーリ8Cを有する。また、プーリ群5Cは、従動プーリ9のプーリ径よりも大きく駆動プーリ8Cのプーリ径よりも小さいプーリ径を有する第2の従動プーリ14を有する。
 Tダイ16は、位置が固定された第2の従動プーリ14と第1駆動プーリ6Cの直上に配置され、溶融した熱可塑性樹脂を供給する樹脂供給装置である。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、液晶ポリエステル等のポリエステルや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のポリオレフィンや、ポリオキシメチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリメチレンメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フェノール(ノボラック型)等やこれらの共重合体、変性体、および2種類以上ブレンドした樹脂等が挙げられる。また、更に耐衝撃性向上のために、上記樹脂にエラストマー、もしくは、ゴム成分を添加した樹脂であってもよい。これらの樹脂は、2種以上併用してもよい。
 ガイドローラ17は、一対のエンドレスベルト2,3の間にシート状の強化繊維からなるワークWを導くものである。強化繊維としては、例えば、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、タングステンカーバイド繊維、ガラス繊維などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 上記構成の第4実施形態におけるダブルベルトプレス1Cによれば、ダイ方式によって熱可塑性樹脂を強化繊維に含浸させることができる。Tダイ16は、ダイヘッドから熱可塑性樹脂を押し出しながら供給するものであり、内部は密閉状態であるために外部からの異物混入がない。また、Tダイ16から供給される熱可塑性樹脂の厚みは均一性に優れており、厚みムラのないプリプレグを製造できる。
 以上、図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
 例えば、上記実施形態では、駆動プーリ6,8がベルト軌道干渉プーリである構成を例示したが、本開示はこの構成に限定されるものではない。例えば、従動プーリ7,9がベルト軌道干渉プーリであってもよい。すなわち、駆動プーリ6,8がベルト軌道非干渉プーリであってもよい。
 また、例えば、上記実施形態では、従動プーリ7,9のそれぞれに蛇行制御装置12,13を設ける構成を説明したが、本開示はこの構成に限定されるものではい。例えば、従動プーリ7,9のいずれか一方のみを蛇行制御する構成であってもよい。
 また、例えば、上記実施形態では、補助ローラ15が加圧力を補助する構成について説明したが、本開示はこの構成に限定されるものではなく、例えば、補助ローラ15を加熱する第2の加熱装置を設けて、駆動プーリ6による加熱を補助する構成であってもよい。また、駆動プーリ6だけでなく、駆動プーリ8に対向して補助ローラ15を設けてもよいし、補助ローラ15を冷却する第2の冷却装置を設けてもよい。
 また、例えば、上記実施形態では、駆動プーリ6を加熱する構成について説明したが、ワークWの処理プロセスに加熱がさらに必要であれば、駆動プーリ8も加熱する構成であってもよい。また、逆に、ワークWの処理プロセスに加熱が必要なければ、必ずしも加熱装置10を設ける必要はない。また、冷却装置11も同様に、ワークWの処理プロセスに冷却が必要なければ、必ずしも冷却装置11を設ける必要はない。
 また、例えば、上記実施形態では、ダブルベルトプレス1をプリプレグの熱可塑性樹脂の含浸プロセスに適用した場合を例示したが、本開示はこの構成に限定されるものではなく、例えば、ダブルベルトプレス1を、熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂)の含浸プロセス,ワークWの厚みを減少させる圧縮プロセス、ワークWにシートを接着するラミネーションプロセス、ワークWの不均一な厚みを均一にするキャリブレーションプロセス等にも適用することができる。また、適用製品としては、例えば、繊維系複合強化材料、ガラス繊維スタンパブルシート、床材、建材、天然繊維ボード、放射線強化素材、木材プラスチック複合材、プリント基板用材料、電子機器部品等が挙げられる。
 本開示によれば、小型且つ簡易な構成で所望の処理を行えるダブルベルトプレスが得られる。
1 ダブルベルトプレス
2 エンドレスベルト
3 エンドレスベルト
4(4A,4B,4C) プーリ群
5(5A,5B,5C) プーリ群
6(6A,6B,6C) 駆動プーリ(ベルト軌道干渉プーリ)
6a 周面
7 従動プーリ(ベルト軌道非干渉プーリ)
7a 周面
8(8A,8B,8C) 駆動プーリ(ベルト軌道干渉プーリ)
8a 周面
9 従動プーリ(ベルト軌道非干渉プーリ)
9a 周面
10 加熱装置
11 冷却装置
12 蛇行制御装置
13 蛇行制御装置
14 第2の従動プーリ
14a 周面
16 Tダイ(樹脂供給装置)

Claims (9)

  1.  ワークを加圧する一対のエンドレスベルトと、一対の前記エンドレスベルトが巻き掛けられる一対のプーリ群と、を有するダブルベルトプレスであって、
     一対の前記プーリ群は、互いに相手側の前記エンドレスベルトのベルト軌道に干渉するベルト軌道干渉プーリを有するダブルベルトプレス。
  2.  前記ベルト軌道干渉プーリの周面は、相手側の前記プーリ群を構成する隣り合うプーリの間において、隣り合う前記プーリの周面同士を接続する接線を越えた相手側に位置する請求項1に記載のダブルベルトプレス。
  3.  隣り合う前記プーリの少なくともいずれか一方は、相手側の前記ベルト軌道干渉プーリである請求項2に記載のダブルベルトプレス。
  4.  隣り合う前記プーリの周面同士を接続する接線を越えた相手側に位置し、前記ベルト軌道干渉プーリと対向する補助ローラを有する請求項2または3に記載のダブルベルトプレス。
  5.  一対の前記プーリ群の少なくともいずれか一方の前記ベルト軌道干渉プーリを加熱する加熱装置を有する請求項1~4のいずれか一項に記載されたダブルベルトプレス。
  6. 一対の前記プーリ群の一方の前記ベルト軌道干渉プーリを加熱する加熱装置と、
     加熱される前記ベルト軌道干渉プーリよりも前記ワークの進行方向下流側に位置する一対の前記プーリ群の他方の前記ベルト軌道干渉プーリを冷却する冷却装置と、を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載のダブルベルトプレス。
  7.  一対の前記プーリ群は、互いに相手側の前記エンドレスベルトのベルト軌道に干渉しないベルト軌道非干渉プーリを有し、
     前記プーリ群の少なくともいずれか一方の前記ベルト軌道非干渉プーリを介して前記エンドレスベルトの蛇行を制御する蛇行制御装置を有する請求項1~6のいずれか一項に記載のダブルベルトプレス。
  8.  前記エンドレスベルトにおいて前記ワークとの接触面に溶融樹脂を供給する樹脂供給装置をさらに有する請求項1~7のいずれか一項に記載のダブルベルトプレス。
  9.  前記ワークはシート状の強化繊維にシート状の樹脂が積層された積層体であり、一対の前記エンドレスベルトで前記積層体を加圧することによりプリプレグとして送り出す請求項1~7のいずれか一項に記載のダブルベルトプレス。
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