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JP3048529B2 - 成形圧縮外皮構造繊維パネル - Google Patents

成形圧縮外皮構造繊維パネル

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Publication number
JP3048529B2
JP3048529B2 JP8245574A JP24557496A JP3048529B2 JP 3048529 B2 JP3048529 B2 JP 3048529B2 JP 8245574 A JP8245574 A JP 8245574A JP 24557496 A JP24557496 A JP 24557496A JP 3048529 B2 JP3048529 B2 JP 3048529B2
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JP
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pad
fibers
carrier
fiber
cell
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JP8245574A
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ロバート・エル・ノーブル
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Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
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Publication date
Application filed by Taiheiyo Cement Corp filed Critical Taiheiyo Cement Corp
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21J3/00—Manufacture of articles by pressing wet fibre pulp, or papier-mâché, between moulds
    • D21J3/12—Manufacture of articles by pressing wet fibre pulp, or papier-mâché, between moulds of sheets; of diaphragms
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21J—FIBREBOARD; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM CELLULOSIC FIBROUS SUSPENSIONS OR FROM PAPIER-MACHE
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、成形圧縮外皮構造
繊維パネル(molded stressed-skin fibre panel)とその
製造方法及び装置、特に内部開口セル格子を有する成形
圧縮外皮構造繊維パネルとその製造方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】軟質木材及び硬質木材は、好適な強度特
性をもち、かつ、比較的安価であり、しかも製造及び加
工が容易であることから建設業界では長年にわたり構造
材として使用されてきた。しかし、木材のコストが上昇
するにつれ、硬質ボード等の代用品がその安さからより
広く用いられている。硬質ボードは、通常、セルロース
繊維と、水と、ラテックス、澱粉糊又はユリアフォルム
アルデヒド等のバインダーとからなる。しかし、これら
の代用品もすべて、原料の減少、強度重量比の低さ又は
その製造もしくは加工において好ましくない溶媒やバイ
ンダーを使用するという問題を有する。
【０００３】長年の間、段ボールは梱包のための基本軽
量材料として、またその他の軽荷用途のために用いられ
てきた。段ボールは平らな繊維ボード材から作られる。
単独のシートを波形に成形し、中芯又は波形媒体を作
る。これは独立した作業を必要とする。次にこの波形の
中芯の片面または両面の節(node)の部分に接着剤を塗
り、一または二枚の平面板を各々に張り付ける。芯の形
はこのように接着することにより保持される。しかし、
段ボールのパネルは、比較的弱く、構造用途に使用する
ことはできない。
【０００４】また、卵紙容器、花ポット、バスケット等
のパルプ成形品を製造することが知られている。これら
の製品は剛性の成形型を用いて作られる。この成形型は
しばしば半多孔性であり、スクリーニング材料で覆われ
ている。成形型の裏から吸引すると、スクリーン及び成
形型を通る流れが起き、繊維はスクリーン上で均一のマ
ットを形成する。剛体成形型上にできたマットに、この
形成型上に嵌め合う反転形状の剛体成形型を押し付け、
マットを圧密固化する。これにより、二つの嵌め合う成
形型の間でこのマットが固まる。この圧密力の方向は、
マットに対して垂直である。しかし、このような製品は
構造材としての強度を欠いている。
【０００５】形成されたパネルの強度を増す目的で、構
造材として用いるための圧縮外皮構造パネルを製造する
ことは、従来より知られている。このようなパネルは強
度重量比が高いので有利であると考えられている。しか
し、製造コストが高いため、これらの製品の商業的使用
は高価な貴重品としての用途に限られている。
【０００６】従前は、このようなパネルでは、外皮層が
通常「ハニカム」と呼ばれる内部格子に貼り付けられ、
層状に形成されていた。これらのハニカムは、普通、平
面シートまたは帯状の紙または紙状材料を、一定間隔の
点で糊付けすることにより結合して作られる。この組み
物をプレスし、接着剤を硬化させる時間をおく。第二の
外皮もしばしば同様に貼り付けられ、こうして形成され
たものは必要な寸法にカットされる。
【０００７】最近では、圧縮外皮構造パネルの基本構成
部分をさまざまな繊維材料により成形する。二枚のこの
ような構成部分を糊付けし、パネルを完成させる。米国
特許第４，７０２，８７０号を例として参照。このよう
に構成されたパネルは従来技術に比べ有利である。すな
わち、糊付け及びその他の製造工程の多くを無くすこと
が出来、多くの異なる種類の開口セル格子の製造が可能
であるという柔軟性において優れている。
【０００８】しかし、この従来技術により製造されるパ
ネルを仕上げる為には、二枚の構成部分を張り合わせる
ために少なくとも一回の糊付け工程及びそれに伴う作業
を必要とし、このためにコストが増す。更に、パネルが
二つの層を有するという性質上、完成パネルの厚さ及び
単位表面積あたりの重量に対し実質的に一定の限界を規
定する。更に、張り合わせの際の接着剤の接触面として
使用できる表面積が一般にかなり小さく、二つの層の些
細なずれが接着剤の接着力を実質的に弱めることにな
る。従来技術の教示によれば、この問題は内部格子のリ
ブの厚さを増やすことによってのみ解決され得る。しか
し、このやり方では、相応の強度増加をもたらすことな
く、パネルの重量をかなり増加させる結果となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このため、層状パネル
間の接着剤の接触面として利用できる表面積を増加させ
た成形圧縮外皮構造繊維パネルが望まれている。更に、
一工程で製造でき、内部開口セル格子の実質的部分を覆
う第二の外皮を有する成形圧縮外皮構造繊維パネルを提
供することが望まれる。更に、このようなパネルをセル
ロース繊維等のリサイクル繊維から製造することができ
ることは望ましいことと考えられる。
【００１０】圧縮外皮構造パネルを形成する従来の方法
は、米国特許第４，７０２，８７０号、第４，７５３，
７１３号、第５，１９８，２３６号、第５，２７７，８
５４号及び第５，３１４，６５４号、更にはＰＣＴ公開
Ｗ０９２／２１４９９号公報に見出される。
【００１１】本発明は、低コストで、優れた方法で製造
される内部開口セル格子を有する成形圧縮外皮構造繊維
パネルとその製造方法を提供する。本発明のパネルに使
用される繊維は、セルロース等の天然繊維、またはさま
ざまなプラスチック、ファイバーガラス等の合成材料か
ら得ることができる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】第一の態様において、本
発明によれば、複数のリブにより構成される複数の開口
セルを含む格子と、該格子の一方の開口部を覆う連続的
な平板と、他方の開口部の一部を覆うフランジとを含
み、該格子と該平板と該フランジが一体成形され、圧縮
繊維よりなることを特徴とする圧縮繊維パネルが提供さ
れる。このパネルは、一体成形格子の反対側に該格子の
各セルの表面領域の少なくとも一部を覆うように延びる
一体成形されたフランジを有する。このフランジによ
り、パネルを２枚張り合わせる際の接着面として利用で
きる面積が大きくなり、製造工程が簡略化できると共
に、最終製品の強度が向上する。
【００１３】別の態様において、本発明は、開口セル格
子の両面に圧縮外皮層を有する一体のモノリシックなパ
ネルを提供する。このパネルは、本発明により最終製品
として形成されるので、それ以上の付加的な組み立て及
び／または付随的な取り扱いを必要としない。この態様
において、一体成形フランジは、格子の各セルの表面領
域の相当な部分を覆うように延びることにより、第二の
圧縮外皮繊維部を構成する。この第二の外皮を有するパ
ネルは、実質的に一工程により製造できる利点を有す
る。
【００１４】また、さらに別の態様において、本発明
は、多孔性キャリア手段を配置する工程と、該キャリア
手段上に複数のエラストマーパッドを配置する工程と、
ここで、該パッドの各々は該パッドが圧縮される際に、
キャリアの前記パッドを囲む部分を加圧するような所定
のサイズ及び形を有し、前記キャリア上に相互に所定の
離間関係で前記パッドを位置決めする工程と、前記パッ
ドを覆いかつ前記パッド間の離間空間を充填するよう
に、前記キャリア上に繊維を堆積させる工程と、ここ
で、該繊維を堆積させる手段としては、搬送流体を前記
キャリア及び堆積繊維を通して排出させる搬送流体法を
用い、前記パッドの前記キャリアから離れた側の端部に
前記キャリアに対して垂直な圧力を加えることにより前
記キャリアに対して垂直及び平行な両方向に前記堆積繊
維を圧縮する工程とを含み、前記圧力が加えられると
き、前記パッドが、その中心から外側に向かって前記キ
ャリアに平行に拡大して、前記パッド間の繊維を圧縮す
ると同時にパッドの上及び拡大したパッドの下に位置す
る繊維を圧縮して一体に固めることを特徴とする開口セ
ル格子を有する成形圧縮外皮構造繊維パネルの製造方法
を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明のパネル及びその製造方法
は、下記のような成形圧縮外皮構造繊維パネルを製造す
るための装置を用いて製造又は実施することができる。
この装置は、多孔性キャリアと、その上に配置された複
数のエラストマーパッドとを有し、このパッドの各々は
パッドが圧縮される際に、パッドの下で堆積繊維を圧縮
できるような所定のサイズ及び形を有する。この装置
は、前記キャリア上に相互に所定の離間関係で前記パッ
ドを位置決めする手段と、パッドの間及び上部の空間を
覆い充填するようにキャリア上に繊維を堆積させる手段
と、パッドのキャリアから離れた側の端部に対してキャ
リアに向かって垂直な圧力を加えることによりキャリア
に対して垂直及び平行な両方向に堆積繊維を圧密する手
段とを含む。これにより、パッドは前記キャリアに平行
に広げられ、パッド間にある繊維を圧縮し、かつ圧縮さ
れたパッドの上下に位置している繊維を圧密する。
【００１６】本発明のパネルを製造するために用いられ
る装置において、パッドとキャリアの間の接合は、パッ
ドの基部の大きさが、キャリアに対して垂直方向の加圧
力のもとでも水平方向に実質的に広がらないように行う
ことがより好ましい。パッドが十分な柔軟性を有してい
る場合には、単にキャリアに対して垂直方向の加圧力を
加えることにより、キャリアとパッドの間の機械的な摩
擦力が増大して、パッド基部の水平方向の拡張がある程
度妨げられる。しかし、より確実な方法としては、例え
ば、キャリア上の凹凸と弾性のパッドの底面の相当部分
または全面とをかみ合わせて機械的な力により水平方向
へのパッドの基部の広がりを防いだり、パッドの底部と
キャリアを、パッド底面の相当部分あるいは全面にわた
り、パッド底部の溶着あるいは接着によって固着して、
一体化するといった方法を採用することができる。
【００１７】本エラストマーパッドは、格子の初期形状
を確立するのみならず、その圧縮状態をも決定する。こ
れらのパッドは、所定の形状及びサイズを有し、キャリ
ア上において所定の相互関係で配置される。これらのパ
ッドのサイズ及び形及びキャリア上での間隔の選択方法
により、最終製品の特性が決まる。このことについて
は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１８】本発明の更に別の態様によれば、繊維を含
有する搬送流体を使用して、成形圧縮外皮構造繊維パネ
ルを製造する方法が提供される。繊維を含有する搬送流
体を流し込むことにより、パッドの上及びパッド間に繊
維を堆積させる。繊維が堆積した後、パッドの上方から
圧力を加えることにより格子を圧密形成する。この圧力
が加えられる際、パッドは、加圧力の方向に縮むが、同
時にこの加圧力の方向に対して直角の方向に広がり、繊
維がおかれたパッド間の空間を減らす。パッドは、パッ
ドの圧縮の際、キャリアの近くの空間における堆積繊維
を圧密するよう構成される。このように、パッド間の堆
積繊維は、開口セル格子の中で垂直及び水平両方向に圧
密され、パッドの上部の繊維は固められ格子と一体の第
一成形外皮を構成し、また圧縮されたパッドの基部の周
りの領域において繊維は固められ格子に一体的に成形さ
れたフランジを構成する。このフランジは、各セルの表
面領域の少なくとも一部を覆う。
【００１９】
【実施例】本発明は、添付図面を参照することにより、
よりよく理解される。図面において、図１は多孔性キャ
リア１０を使用する本発明の一実施例を示す。多孔性キ
ャリア１０は、スクリーン、ベルト、ホイールまたはロ
ーラー等からなり、通常、金属、プラスチックまたはそ
の他、本発明の方法を実施する際に加えられる圧力に耐
えることが可能な材料により構成される。この多孔性キ
ャリアは、本パネルをバッチ方式で加工製造するために
固定したものでも、あるいは、連続製造工程を形成する
ように可動なものとしてもよい。
【００２０】エラストマーパッド１２は、その幾何学的
配置及び相互間隔により本発明により製造される構造パ
ネルにおける格子の構成を規定するものであり、多孔性
キャリア１０に適宜固定される。固定方法は、特に限定
されないが、本実施例においては、型にはいった未固化
状態のエラストマーに、プライマーを塗布した金属製の
多孔性キャリア１０を押し当てて、固化した後に、多孔
性キャリア１０とエラストマーバッド１２が一体となる
ようにする。パッド１２は、通常、幾何学パターンによ
り多孔性キャリア１０の表面に均等に配置される。作業
中に脱落したエラストマーパッド１２は、接着剤によ
り、多孔性キャリア１０に再度固定することができる。
【００２１】本パッドは十分なエラストマー弾性を有す
る物質であれば、いずれの物質によっても形成すること
ができる。例えば、シリコンゴム、クロロプレンゴムな
どを含む、各種の合成ゴムを用いることができるが、シ
リコンゴムが特に優れていることが見出されている。
【００２２】本発明においては、このエラストマーパッ
ドの断面を六角形にして本パネルの格子のセルを六角形
にすることが可能である。さらに、エラストマーパッド
を形成する際、さまざまな幾何学形状を採用することが
でき、この形の選択により格子のセルの形状が決定でき
ることは容易に理解されよう。
【００２３】エラストマーパッドは、格子の初期形状を
規定するだけでなく、共に形成される圧縮外皮及びフラ
ンジとの圧密一体化の状態をも決定する。このパッドは
所定の形及び大きさであり、キャリア上で相互に所定の
関係で位置する。サイズ、形、キャリア上のパッドの相
互間隔の選択により最終製品の特性の大部分が決まる。
例えば、本発明のパネルを形成する際、同等の全体的寸
法を有するパネルを形成するための従来技術によるパッ
ドに較べて、本発明のパッドはより大きく離間して配置
される。このような場合、より広い間隔を補うため、そ
してパネルに形成される格子の高さ及び厚さを同等に維
持するために、パットは一般的に大きくされる。また、
エラストマーパッドが加圧されていない状態のとき、パ
ッドの頂部の径ｄと底部の径ｅとの比は、ｄ／ｅ≦１．
２であるのが好ましい。ｄ／ｅ＞１．２であると脱型時
にフランジ部分が壊れるおそれがある。
【００２４】本発明の特徴は、エラストマーパッドの硬
さ（たとえば、ショア硬度Ａ）を規定することによって
も明瞭にできるが、ここで、パッドをより柔らく可撓性
を有するものとすることにより、キャリアに垂直に圧力
が加えられたとき、各パッドの基部を囲む部分に圧密さ
れる堆積繊維の量を増加させることができ、セル内に突
出するフランジの面積が広くなると期待される。
【００２５】本発明の一実施例において、対象のパッド
が十分な高さ及び可撓性を有し、キャリアに対し垂直に
加圧されるとき、パッドの基部の周囲の繊維材料は、そ
れがキャリアに付着している場所において、キャリアに
対し押しつけられ、圧縮される。これは、パッドがキャ
リアに固定されているため、パッドの基部におけるキャ
リア表面に平行な方向へのパッドの拡張が局所的に不可
能であるために起こる。結果として生ずる圧力によっ
て、パッドの基部の周りの堆積繊維の一部が取込まれ、
圧縮される。パッドの高さ、断面積及び弾性率に応じ
て、堆積繊維のこの部分は開口セル格子の壁またはリブ
をなす部分と一体成形されたフランジ部を形成する。こ
のようなフランジ部は、比較的狭く、開口セル格子内の
面積の小部分のみを覆うものでよい。例えば、フランジ
部の表面積の内、格子を構成するリブの外に出ている部
分の面積は、セル格子内側の面積の０％より大きく、通
常は約５％より大きく、約４０％までである。しかし、
セル格子内の面積の約５から１５％を覆うとフランジ部
の存在に伴うメリットの多くを享受できる。このような
フランジ部は、格子を補強し、パネルの剛性を高めるこ
とができる。また、このパネルは単独でも使用可能であ
るが、二枚またはそれ以上の枚数のパネルを張り合わせ
た多層圧縮外皮構造繊維パネルを形成する場合には、接
着のための接触面積を増大させることができる。
【００２６】もう一つの極端な場合には、一体成形フラ
ンジを、圧縮パッドにより格子状に形成されるセル内の
面積の相当な部分を覆うよう拡げて、本パネルの格子と
一体に第二の圧縮外皮を形成させることができる。
【００２７】このように大きなフランジの表面積、つま
り「第二の外皮」の大きさは、大きく変動させることが
可能である。例えば、パネル全体の表面積の少なくとも
約１０％、通常１５〜２０％程度から、パネル表面積の
約９０％、通常７０〜８０％程度までの間で可変であ
る。製造の容易さから、通常約１５〜４０％が好ましい
が、４０〜９０％の範囲も有効である。覆われる表面積
の実際上の限界は、多孔性キャリア１０に取り付けられ
るエラストマーパッド１２の量により大方決定される。
しかし、フランジ部の外表面がセル格子内の約１５％以
上の面積を覆うときに、フランジすなわち第二の圧縮外
皮の恩恵を享受できる。したがって、このような圧縮外
皮構造繊維パネルは、二枚のパネルを張り合わせること
なく、一枚で相当の強度を有し、単一の工程で一体に成
形できる利点を有する。もちろん、このことは、二枚以
上のパネルを張り合わせる可能性を除外するものではな
い。
【００２８】あるいは、本発明のある実施例では、エラ
ストマーパッドを「二層構造」の形態で構成する。その
場合、パッドの基部を比較的弾性の小さい材料で構成
し、残りの部分を弾性がより大きい材料で構成する。こ
のようなパッドの構成は、圧縮されたパッドの下で圧縮
により固められる堆積繊維の量を増加させる効果をもた
らし、フランジの厚さ及び強度を増加させる。
【００２９】この点に関して、圧縮外皮構造繊維パネル
を作る際、外皮により生じる圧縮力及び引張力のバラン
スをとることが望ましいことに注目することが重要であ
る。本パネルの一面の第一の外皮がパネルの表面積を１
００％覆い、反対の面のフランジ、即ち、第二の外皮の
覆いが１００％未満である場合、フランジは第一の外皮
より厚いものとすることが望ましく、これにより、パネ
ルの両面の相対強度が一層うまくバランスされる。
【００３０】あるいは、フランジ、即ち第二の外皮の弾
性率を変えるために、樹脂等の複数の既知の材料のいず
れかを含浸させ、これにより、上述したように弾性率を
変えることも可能であり、上述の如く相対強度のバラン
スを調整することができる。
【００３１】本発明の方法の一実施例を図２から６を参
照して説明する。図２は、液体搬送媒体中の予め用意さ
れた繊維を多孔性キャリア１０及びエラストマーパッド
１２の上部及びパッド間に堆積させるフロースルー堆積
法を説明する。搬送流体は、水、空気、泡、その他の媒
体である。繊維のフロースルー堆積法は周知の技術であ
り、このような既に開発されている技術を用いうること
は、本発明における利点の一つである。
【００３２】本パネルで使用される繊維１３としては、
木材繊維、再生紙及び再生木材製品等のセルロース材料
から得られる天然繊維、あるいは、種々のプラスチッ
ク、ファイバーグラス等の合成繊維及び鉱物繊維等を含
む非セルロース材料からなるものが挙げられる。またセ
ルロースであろうと非セルロースであろうと、様々な繊
維の混合物を本パネルに使用することが出来る。
【００３３】例えば、米国特許第４，７０２，８７０
号、第４，７５３，７１３号、第５，１９８，２３６
号、第５，２７７，８５４号及び第５，３１４，６５４
号の明細書の全てを参照のこと。これらの明細書は、引
用することにより、そのまますべて本明細書の一部をな
すものとする。
【００３４】繊維が堆積され、しかる後、堆積した繊維
１３の初期の高密度化と、水またはその他の搬送流体の
除去が重力により自然に、また重力及び／または圧力差
によりなされる。流体の排出は大きな矢印で示される。
圧力差は、多孔性キャリア１０の下部に減圧状態を作っ
たり、堆積繊維上部の周囲圧力を増加することによりも
たらされる。この初期の高密度化は、以下により詳しく
述べる「前プレス」工程により行われる。この初期工
程、即ち「前プレス」は、熱損出を減少させ、後のパネ
ル形成及び硬化工程でのエネルギーの節約を図るための
ものである。
【００３５】図３は、重力及び／または圧力差による高
密度化工程後の堆積繊維１３の状態を示すものであり、
ここにおいて、繊維はパッド間及びパッド上にほぼ一様
に配分される。この段階において、これらの固化されず
に置かれた図３に示されるような繊維は、ほとんど構造
上の一体性をもたない。
【００３６】図３は、図中の小さな矢印で示されるよう
に、可動上部成形型１４を用いるプレス工程の開始をも
示している。これは本発明の幾つかの実施例における重
要な特徴である。この工程の際、エラストマーパッド１
２は、上部成形型１４が多孔性キャリア１０に向かって
移動するとき、それにより加えられる垂直圧力に応答し
て、変形する。
【００３７】更に、このパッドの変形応答は、上部成形
型１４により加えられる垂直圧力の向きに沿ったものだ
けではないことに注目されたい。これはパッド１２を製
造するのに使用する弾性材料固有の性質によるものであ
る。これは、次のようなメカニズムによるものである。
多孔性キャリア１０上に置かれたエラストマーパッド１
２に、上部成形型１４により、堆積した繊維１３を介し
て、多孔性キャリア１０に対して垂直方向に圧力が加え
られる。すると、エラストマーパッド１２は、もとの台
形状の断面形状から図４に示すような断面形状に変形す
る。エラストマーパッド１２の底部は、多孔性キャリア
１０に固定されているので、その底部の大きさはさほど
変化しない。しかし、エラストマーパッド１２の中程の
部分は、上方から加えられる圧力によって、水平方向に
広がる。この拡張作用によって、堆積した繊維１３は、
上下のみではなく、水平方向にも圧密化されることとな
る。また図５に見られるように、エラストマーパッド１
２の基部が、パッド１２の中央部分ほど水平方向に広が
らない結果、各パッド１２の基部の周りの領域１６にお
いて多孔性キャリア１０に向かう方向の圧密力が生じ、
このパッドの基部の周りの繊維がキャリアとの間で鉛直
水平の三次元的方向に圧縮され、固められる。
【００３８】このようなエラストマーパッドの弾性に依
存する応力変形は、２つの変数の関係によって定量化す
ることができる。図４に示すように、ある一定の圧力が
上下方向に加えられた際に、圧力を加える前の隣接する
パッド間の最短距離をｓとして、このパッドの底面端部
から鉛直上向きに延びる線を越えて弾性変形した距離を
ｒとしたとき、ｒ／ｓが変形量を定量的に表現するため
の一つの指標となる。この指標に基づくと、ｒ／ｓの値
は、十分なフランジ部分を形成するために、０．１以上
であるのが望ましく、０．２以上であることが特に好ま
しいことが分かっている。
【００３９】更に、図３及び５に示されるプレス工程に
よって、余分な搬送流体が除去され、流体が図３の大矢
印で示されるように排出される。上部成形型１４は、図
３では多孔性のものを用いた場合を例に示したが、上部
成形型１４は非多孔性、すなわち、搬送流体を透過しな
いのものを用いてもよい。上部成形型１４も多孔性のも
のを用いたときは、前述のごとく搬送流体は多孔性キャ
リア１０及び上部成形型１４の両方を介して排出され
る。図５から明らかなように、上部成形型１４において
加えられる垂直な力によって、エラストマーパッド１２
の弾性により、堆積した繊維が３次元方向に固められ
る。
【００４０】図５に示されるこのプレス工程において加
えられる力は、多孔性キャリア１０から図６に示される
パネル１８を外すために、さらには、必要であれば、次
の処理のための新たな場所に移送するために十分な構造
力をパネル１８に与えるのに十分な大きさのものであ
る。エラストマーパッド１２は、図６の矢印で示される
ように多孔性キャリア１０からパネル１８を分離するた
めの持ち上げ力の一部に寄与する。パネルの取外しを容
易にするために、多孔性キャリア１０を介して空気圧を
利用することも好ましい。
【００４１】図７は、本発明による圧縮外皮構造繊維パ
ネルの断面を示し、図８は、開口方向から見た本発明の
圧縮外皮構造繊維パネルの平面図を示す。図７及び８に
示されるように、本発明により製造されるパネルは、上
部成形型１４の働きにより形成される表面外皮２０を一
方の側に有し、表面外皮２０に概ね垂直に延びる、開口
セル格子２２を形成するウェブまたはその他の構造をさ
らに有することを特徴とする。そして、パネル１８のも
う一方の側は、開口セル格子２２を形成するリブに一体
成形され、かつエラストマーパッド１２の基部を囲む領
域１６における繊維の圧密化により形成されたフランジ
または第二の外皮２４を有する。フランジまたは第二の
外皮２４は、パネル１８の格子２２に於ける各セルの表
面領域の一部分２６を覆う。この部分２６の大きさや形
状は、上述の如くパッド１２の寸法及び弾性率を調節す
ることにより変更することが出来る。表面領域の部分２
６はフランジのエッジ２８及び格子２２の一部を形成す
るリブの壁面３０により規定される。セルの表面領域の
残りの部分３２にはエラストマーパッド１２が多孔性キ
ャリア１０から突き出していて、その結果、この部分は
覆われない状態で残る。
【００４２】本明細書及び特許請求の範囲で使用される
パネルという用語は、上述の如くある物体を意味すると
理解される。別の見方としては、成形圧縮外皮構造繊維
パネルを形づくるために、多孔性キャリア１０に垂直な
力及びその垂直圧力に対して様々な角度の力を生じさせ
るエラストマーパッド１２を使用する本発明方法の実施
により形成されるパネルと考えられる。
【００４３】図１ないし５に示される二段階プロセスを
用いる例の説明を続ける。過剰流体を除去するために予
め前プレスを施した中間生成パネル１８を、今度は同じ
装置において圧縮圧密化する。あるいは、必要に応じ
て、この中間生成パネル１８を第二の上部成形型と組み
合う第二のエラストマーパッドのセットが取り付けられ
た第二の多孔性キャリアを有する第二の装置（図示せ
ず）に移して行ってもよい。図１ないし５の部材１０、
１２及び１４と、この第二段階の対応する部材は同様な
ものであり、同等の機能を有する。また寸法及び構成は
以下により詳しく説明されるように最終完成パネルを形
成するように決定される。
【００４４】垂直加圧力の使用が本発明の重要な長所を
生み出す。これらの長所の一つとしてはエネルギーの節
約がある。即ち、垂直力は比較的加え易く、しかもエネ
ルギーの使用は完成品を作り出すために堆積繊維に対し
て複数の方向から力を加える別の装置で必要とされるエ
ネルギーより少ない。
【００４５】図５は、また、本発明のこの実施例の最終
工程も示している。パネル１８の性質及びこの構成に使
用される繊維等に応じて設定される所定の時間の間、上
部成形型１４を単に適当な位置に保持することにより、
繊維構造の最終硬化または乾燥をこの最終工程で行う。
この際、熱を加えてもよい。これは、この技術に精通す
る者に周知の方法により、即ち多孔性キャリア及び上部
成形型の一方または両方に連動する加熱手段を付加する
ことにより行うことが出来る。
【００４６】このように、前述した特徴のプロセスが与
えられることを見てきた。図１ないし５に記載された第
一成形と第二成形を行う二段階プロセスの例は制限的な
ものではなく、図１ないし５に記載の単独プロセスによ
り、もしくは、パネルが特に性質上複雑であるかまたは
付加的な固化が必要な場合には、複数の段階により行う
ことも可能である。本装置を用いた単独プロセスの場
合、固化はパネル１８の性質及びここで使用される繊維
等により設定される所定の時間の間、上部成形型１４を
単に適当な位置に保持することにより完了することがで
きる。このような単独プロセスにおいて、繊維構造の最
終硬化または乾燥は、図５の最後の工程で行われる。こ
の時点で加熱することも可能である。
【００４７】本発明のプロセスを自動化する技術が現在
存在するので、各構成物を連続的にまたは個々の要素と
して製造することが可能である。この他の変形及び同等
物はこの分野に精通する者にとっては明らかであろう。
【００４８】本発明の幾つかの実施例において、好まし
くは図１から図５のパッド１２に類似するエラストマー
材料により構成される、膨張性を有しかつ可撓性を有す
る膜を使用することも可能である。そのような実施例を
図１０に示す。図１から図６に示したパッドに相当する
のが、膨張性を有する柔軟な膜１２Ａである。この膜１
２Ａは、その一部分が、開口部１７を有する多孔性キャ
リア１０Ａにその開口部１７の周縁で固定され、その他
の部分は、膜の内側に加圧流体を加えることによって膨
張するようになっている。この膜１２Ａの内側は、開口
部１７を通して、空気などの気体または水などの液体と
いった流体を供給するための液体供給手段に連通してい
る。この流体としては、圧力による体積変動が小さい液
体の方が気体よりも好ましいであろう。図１０では、液
体供給手段の例として多孔性キャリアにたいして固定さ
れているチューブ１５を示した。この開口部１７を通じ
て加圧流体が加えられることにより、膜１２Ａが膨張す
る。図３及び図５の上部形成型１４に類似する上部形成
型１４Ａを堆積繊維１３上に配置して、堆積繊維１３を
上方から押さえる。上部成形型１４Ａは、図１０では多
孔性のものを用いた場合を例に示したが、上部成形型１
４Ａは非多孔性のものを用いてもよい。上部成形型１４
Ａに多孔性のものを用いた場合は、図１０中に大きな白
抜きの矢印で示したように、搬送流体は、上部形成型１
４Ａおよび多孔性キャリア１０Ａを通って排出される。
【００４９】稼動の際、垂直加圧力の応答としてパッド
１２の物質内に発生する３次元力の代わりに、膜１２Ａ
の内側の流体圧力がこの役割を果たす。更に、上述の如
く、パネル１８の圧密フランジまたは第二の外皮を形成
するために、基部の周りに圧縮領域１６Ａを形成するよ
うに膜を構成することが出来る。この実施態様は、特に
大きなフランジまたは第２外皮を形成するのに有利であ
る。
【００５０】図１から図６のような中実のエラストマー
パッドを使用することは、製造される製品の総体的な厚
さが比較的薄い場合に好ましいと考えられる。膨張性の
膜を使用することは製造される製品の総体的な厚さが比
較的厚い場合に好ましい。しかし、これらは限定的なも
のではなく、製造されるものに相当な重なりがある。そ
の他のファクター、即ち、繊維の種類、最終製品の密度
及びこの分野の精通者に既知の同類のファクター等によ
り、本発明の実施例のいずれを用いるべきかが決定され
る。
【００５１】更に、一定期間使用後、本発明で使用され
るようなエラストマーパッドは、いわゆる「セット」さ
れた状態、つまり変形したままの状態、鉛直断面で見て
変形した状態になってしまうことがある。このため、こ
のような変形を考慮した形を有するパッドを用い、補償
的形状を規定することが望ましい。このような設計の一
例は図９に見られる。
【００５２】本発明により形成される成形圧縮外皮構造
繊維パネルは、ガラス繊維またはその他の断熱材で内部
空間を満たすことにより、構造壁パネルを作成するのに
使用でき、また、床材、ドア、またはその他の同様な部
材の作成に使用することができる。
【００５３】本発明は繊維とともに混合された樹脂との
組み合わせにおいて使用可能である。熱処理は、このよ
うな場合、樹脂を硬化させることにより最終製品を仕上
げるという付加的な機能を果たす。この場合、図５に示
すように、樹脂が硬化するのに十分な時間、パネルを加
圧する必要がある場合もある。しかし、樹脂の種類によ
っては加熱を必要としないこともある。
【００５４】このように本発明による方法の基本的態様
のいずれにおいても、「エラストマーパッド」を含んで
いることが理解されよう。また、ここでの明細書及び請
求項において使用されるこの語は図１から図６に示す弾
性材料の中実あるいは実質的に中実のブロック、及び図
１０に関連して説明した代替実施例の膨張可能な膜から
なるものを含むものと理解される。
【００５５】さらに、本発明による積層パネルの実施例
を図１０から１３を参照して説明する。図１から図６お
よび図１０に関連して説明した本発明の方法により製造
された繊維パネル１８Ａ，１８Ｂを２枚、フランジにお
いて張り合わせることにより、より強固な積層繊維パネ
ルを得ることができる。このような積層繊維パネルを、
平面状のものを例に図１１に示す。このような積層繊維
パネルは、平滑な平面を両面に有しているという利点が
あるほか、強度も向上する。張り合わせは、フランジの
表面に接着剤を塗布して、２枚の繊維パネル１８Ａ，１
８Ｂを張り合わせることによって行う。このとき、フラ
ンジ同士の位置決めは、フランジ自体の面積があるの
で、特に厳密である必要はない。若干の相対的なずれが
あっても、フランジ部の重なりが極端に減少することは
ない。これは、製造効率を向上させるのに役立つ。
【００５６】また、図１２には、曲面状の繊維パネル１
８Ａ’，１８Ｂ’を２枚張り合わせた例を示す。内側と
外側で、曲率と曲げの方向が異なることから、フランジ
部は必ずしも重なり合わず、相対的なずれが不可避的に
生ずる。このような場合でも、フランジ部分の面積があ
るので、フランジ同士の接触面がある程度確保すること
ができ、曲面状の積層パネルの強度の向上につながる。
【００５７】さらに、図１３に示した実施例は、フラン
ジ同士の間に紙などのシート３３を挟んで、フランジ同
士を結合させるものである。このシート３３があるた
め、２枚の繊維パネルの間の有効接触面積を拡大するこ
とができ、さらに高い強度を得ることができる。
【００５８】また、図１１に示したような平らな積層繊
維パネルを、２枚の繊維パネル１８Ａ，１８Ｂを張り合
わせた後に、繊維パネルが完全に固化する前に、あるい
は、加湿する等して若干柔らかくして、曲げることがで
きる。そのようにしてできた積層繊維パネルの実施例を
図１４に示す。
【００５９】上述のように、明解さ及び理解のために図
及び例により本発明を詳説したが、本発明の教示に鑑み
て、特許請求の範囲及びその精神から逸脱しない範囲で
一定の変更及び修正をすることが可能であることはこの
分野に通常の技術を有するものにとっては明らかでる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるキャリア及び一連のエラストマー
パッドの実施例の側面図である。
【図２】本発明により、繊維を含有する搬送流体を図１
の装置に貯留し、多孔性キャリアを通して搬送流体の一
部を排出する様子を説明する側面図である。
【図３】本発明による、堆積繊維及びエラストマーパッ
ドにキャリアに対し垂直方向に圧力を加えるための上部
成形型の使用、及び、多孔性キャリアと上部成形型を通
しての搬送流体の一部の排出を説明する側面図である。
【図４】本発明において用いられるエラストマーパッド
の圧力による変形を説明する縦断面図である。
【図５】上部成形型によって堆積繊維とエラストマーパ
ッドに加えられる圧力の増加、及び、パッドの基部を囲
む領域におけるフランジの形成を説明する側面図であ
る。
【図６】上部成形型により堆積繊維及びエラストマーパ
ッドに加圧される圧力の解放を説明する側面図である。
【図７】本発明により形成されるパネルの縦断面図であ
る。
【図８】パネルの格子における開口セルの各々の表面積
の一部にはみ出るフランジを示す図６のパネルの平面図
である。
【図９】本発明によるエラストマーパッドの別の例の縦
断面を示す側面図である。
【図１０】本発明による膨張する膜を利用したパネルの
製造方法を説明する断面図である。
【図１１】本発明による積層パネルの実施例の断面図で
ある。
【図１２】本発明による曲面積層パネルの実施例の断面
図である。
【図１３】本発明による曲面積層パネルの別の実施例の
断面図である。
【図１４】本発明による曲面積層パネルのさらに別の実
施例の断面図である。
【符号の説明】
１０ 多孔性キャリア １２ エラストマーパッド １４ 上部成形型 １６ パッド基部の周囲の領域 １８ パネル ２０ 外皮（第一外皮） ２２ 開口セル格子 ２４ フランジ（第二外皮） ２６ 表面領域の一部分 ２８ フランジのエッジ ３０ リブの壁 ３２ セルの表面領域のフランジに覆われていない部分
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ３２Ｂ 5/02 Ｂ３２Ｂ 5/02 Ｚ Ｅ０４Ｃ 2/16 Ｅ０４Ｃ 2/16 Ｚ // Ｂ２９Ｋ 103:00 (56)参考文献 特開 昭51−50986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−198138（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−158916（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−127011（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−81709（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E04C 2/30 B28B 5/02 B28B 7/06 B29C 43/36 B32B 3/12 B32B 5/02 E04C 2/16

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 実質的に連続的な圧縮外皮繊維部と、格
    子の面と平行な厚さを有し、かつ前記格子の厚さを規定
    する高さを有する複数のリブにより構成される複数の開
    口セルを含む繊維格子部と、圧縮外皮繊維部の反対側の
    前記格子の各セルの表面領域の一部に延びている繊維フ
    ランジ部とを含み、前記圧縮外皮繊維部と前記繊維格子
    部と前記繊維フランジ部とは一体に圧縮成形されてなる
    ものである、開口セル格子を有する成形圧縮外皮構造繊
    維パネル。
  2. 【請求項２】 前記繊維が、木繊維、セルロース繊維等
    の天然繊維と、プラスチック繊維、ロックウール、グラ
    スファイバー等の合成繊維と、これらの混合物とからな
    る群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の
    繊維パネル。
  3. 【請求項３】 前記格子のセルが複数の異なるサイズ及
    び／又は形からなることを特徴とする請求項１または２
    に記載の繊維パネル。
  4. 【請求項４】 断熱材料が前記格子のセルの少なくとも
    一つに含まれることを特徴とする請求項１ないし３のい
    ずれか１項に記載の繊維パネル。
  5. 【請求項５】 前記格子の前記セルの構造が、実質的に
    六角形であることを特徴とする請求項１ないし４のいず
    れか１項に記載の繊維パネル。
  6. 【請求項６】 前記繊維フランジ部の各セル内に突出し
    て該セルを覆っている部分の面積が前記格子の各セルの
    領域面積の約５％から約１５％であることを特徴とする
    請求項１ないし５のいずれか１項に記載の繊維パネル。
  7. 【請求項７】 前記繊維フランジ部の各セル内に突出し
    て該セルを覆っている部分の面積が前記格子の各セルの
    領域面積の約１５％から約４０％であることを特徴とす
    る請求項１ないし５のいずれか１項に記載の繊維パネ
    ル。
  8. 【請求項８】 前記繊維フランジ部の各セル内に突出し
    て該セルを覆っている部分の面積が前記格子の各セルの
    領域面積の約４０％から約９０％であることを特徴とす
    る請求項１ないし５のいずれか１項に記載の繊維パネ
    ル。
  9. 【請求項９】 多孔性キャリアを配置する工程と、 複数のエラストマーパッドを該キャリア上に配置する工
    程と、ここで該パッドの各々は該パッドが圧縮される際
    に、該キャリア上の該パッドを囲む部分を加圧するよう
    な所定のサイズ及び形を有し、 前記キャリア上に相互に所定の離間関係で前記パッドが
    位置決めする工程と、 前記パッド間の離間空間を覆いかつその空間を充填する
    ように、前記多孔性キャリア上に繊維を堆積させる工程
    と、ここで、該繊維を堆積させる手段としては、搬送流
    体を前記多孔性キャリア及び堆積繊維を通して排出させ
    る搬送流体法を用い、 堆積した繊維の上に上部成形型を配置する工程と、 前記パッドの前記キャリアから離れた側の端部に向かっ
    て前記キャリアに対して垂直な圧力を加えることにより
    前記キャリアに対して垂直及び平行な両方向に前記堆積
    繊維を圧縮する工程と、を含み、 前記パッドは、前記圧力が加えられるとき、その中心か
    ら外側に向かって前記キャリアに平行に拡がって、前記
    パッド間の繊維を圧縮すると同時に前記圧縮パッドの上
    及び拡がった前記圧縮パッドの下に位置する繊維を圧縮
    して一体に固めることを特徴とする、開口セル格子を有
    する成形圧縮外皮構造繊維パネルの繊維からの製造方
    法。
  10. 【請求項１０】 流体供給手段を有する多孔性キャリア
    を配置する工程と、 複数の膨張可能な膜を該多孔性キャリア上に配置する工
    程と、ここで、該膨張可能な膜を膨張させる際に、加圧
    された流体を供給できるように該膨張可能な膜の各々は
    流体供給手段と連通した開口を有し、 前記多孔性キャリア上に相互に所定の離間関係で前記膨
    張可能な膜を位置決めする工程と、 前記膨張可能な膜の間の離間空間を覆いかつその空間を
    充填するように、前記多孔性キャリア上に繊維を堆積さ
    せる工程と、ここで、該繊維を堆積させる手段として
    は、搬送流体を前記多孔性キャリア及び堆積繊維を通し
    て排出させる搬送流体法を用い、 堆積した繊維の上に上部成形型を配置する工程と、 前記膨張可能な膜に加圧流体を供給することにより、か
    つ前記膨張可能な膜の前記キャリアから離れた側の端部
    に向かって前記キャリアに対して垂直な圧力を加えるこ
    とにより、前記多孔性キャリアに対して垂直及び平行な
    両方向に前記堆積繊維を圧縮する工程と、を含み、 前記膨張可能な膜は、前記圧力が加えられるとき、その
    中心から外側に向かって前記キャリアに平行に広がっ
    て、前記膨張可能な膜間の繊維を圧縮すると同時に前記
    広がった膨張可能な膜の上及び前記広がった膨張可能な
    膜の膨らみの下に位置する繊維を圧縮して一体に固める
    ことを特徴とする、開口セル格子を有する成形圧縮外皮
    構造繊維パネルの繊維からの製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記繊維が、木繊維、セルロース繊維
    等の天然繊維と、プラスチック繊維、ロックウール、グ
    ラスファイバー等の合成繊維と、それらの混合物とから
    なる群より選ばれたものであることを特徴とする請求項
    ９または１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記多孔性キャリアが、スクリーン、
    ベルト、ホイール、又はローラのいずれかであることを
    特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の
    方法。
  13. 【請求項１３】 前記エラストマーパッドまたは前記膨
    張可能な膜がシリコンゴムよりなることを特徴とする請
    求項９ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記エラストマーパッドまたは膜の膨
    張部分が複数の異なったサイズ及び／又は形状であるこ
    とを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１項に記
    載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記エラストマーパッドまたは膜の膨
    張部分が実質的に六角形状であることを特徴とする請求
    項９ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記エラストマーパッドが加圧された
    とき、該パッドの底部に連続的なシールを形成し、該パ
    ッドの中間部は外側に弓なりに拡大するが、底部は外側
    に動かないように、前記エラストマーパッドの底面の周
    辺が前記キャリアに固定されていることを特徴とする請
    求項９または請求項１１ないし１５のいずれか１項に記
    載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記エラストマーパッドが、加圧され
    ていない状態のとき、該パッドの断面が底部から上に向
    かって進むにつれて小さくなることを特徴とする請求項
    ９または請求項１１ないし１６のいずれか１項に記載の
    方法。
  18. 【請求項１８】 前記エラストマーパッドまたは膜の膨
    張部分が、加圧された状態のとき、その中間部の断面が
    最大になることを特徴とする請求項９ないし１７のいず
    れか１項に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記複数のエラストマーパッドまたは
    前記膜の膨張部分が加圧された状態のとき、該パッドま
    たは膜膨張部分の底部端面から前記多孔性キャリアまた
    は前記基部に対し直角に引かれた線と該線を越えて拡大
    した該パッドまたは該膜の膨張部分の側端面の外縁まで
    の距離（ｒ）と隣接する該パッドの底部または前記膜固
    着部分の間の距離（ｓ）との比がｒ／ｓ≧０．１である
    ことを特徴とする請求項９ないし１８のいずれか１項に
    記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記エラストマーパッドが加圧されて
    いない状態のとき、該パッドの頂部の径（ｄ）と底部の
    径（ｅ）との比がｄ／ｅ≦１．２であることを特徴とす
    る請求項９又は請求項１１ないし１９のいずれか１項に
    記載の方法。
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