JP7126301B1 - 熱成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造効率の向上を図ることが可能であるとともに、繊維成形体に対する樹脂フィルムの接着を安定して行うことが可能な熱成形装置を提供すること。【解決手段】輻射加熱装置６により樹脂フィルム４を成形可能な所定の温度Ｃ２１まで輻射加熱するための加熱工程と、輻射加熱された樹脂フィルム４を、基台５２に載置されたパルプモールド１０に接着する接着工程と、を行うための熱成形装置１において、接着工程において、パルプモールド１０と樹脂フィルム４との間を真空吸引し、樹脂フィルム４をパルプモールド１０に密着させるための真空ポンプ７を備えること、輻射加熱装置６は、加熱工程において樹脂フィルム４の輻射加熱を行う第１加熱位置と、接着工程において樹脂フィルム４の輻射加熱を行う第２加熱位置と、の間で、樹脂フィルム４に対する距離が可変であること。【選択図】図４

Description

本発明は、輻射加熱装置と、輻射加熱装置に樹脂フィルムを挟んで対向する基台と、を備え、輻射加熱装置により樹脂フィルムを成形可能な所定の温度まで輻射加熱するための加熱工程と、輻射加熱された樹脂フィルムを、基台に載置された繊維成形体に接着する接着工程と、を行うための熱成形装置に関する。

食品用の包装用容器として、従来プラスチック製の容器が用いられているが、プラスチック製の容器は、廃棄された場合に自然分解されないため、環境汚染の原因になると考えられている。そのような中、廃棄されたとしても自然分解されるパルプモールド等の繊維成形体が、環境汚染を抑えることが出来るとして期待されており、食品用の包装用容器として用いられるケースが増えている。

繊維成形体を食品用の包装容器として用いる場合、そのまま食品を充填すると、食品に含まれる水分や油分が繊維成形体に浸透して、漏れが生じるおそれがある。このため、繊維成形体の食品と接触する面に熱可塑性を有する樹脂フィルムを接着し、繊維成形体に耐水性や耐油性を与える処理が行われることが一般的である。例えば、特許文献１には、樹脂フィルムが接着された紙製容器が開示されている。

繊維成形体への樹脂フィルムの接着は、例えば、図５に示すような、樹脂フィルム４を加熱するための輻射加熱装置６と、パルプモールド１０（繊維成形体の一例）を載置するための下型５と、を備える熱成形装置１００を用いて行う。

熱成形装置１００は、輻射加熱装置６により樹脂フィルム４を成形可能な所定の温度まで輻射加熱し、輻射加熱されて軟化した樹脂フィルム４を下型５に載置されたパルプモールド１０に接着するための装置である。なお、輻射加熱装置６により樹脂フィルム４を成形可能な所定の温度まで輻射加熱する工程を加熱工程といい、輻射加熱されて軟化した樹脂フィルム４を下型５に載置されたパルプモールド１０に接着する工程を接着工程という。

樹脂フィルム４は、例えば、素材をポリプロピレン（ＰＰ）とする熱可塑性のフィルムである。厚みは、例えば８０μｍとする。樹脂フィルム４の融点は、例えば１６７℃であり、加熱工程では、成形可能な所定の温度である１６０℃（温度Ｃ２１（図６（ｄ）参照））まで加熱される。樹脂フィルム４の、パルプモールド１０に対向する面には、パルプモールド１０との接着性を向上させるために、ヒートシール剤などによる接着層（不図示）が設けられている。

下型５は、型枠５１と、台座５３と、基台５２と、からなる。型枠５１は、架台５１２と、架台５１２に立設される周壁５１１とを有している。架台５１２は、上下方向ＶＴに貫通する通気口５１２ａを有しており、この通気口５１２ａには、真空ポンプ７が接続されている。真空ポンプ７は、通気口５１２ａを介して、型枠５１内を真空吸引可能である。

架台５１２の上方には、周壁５１１に囲まれて、基台５２を搭載するための台座５３が固定されている。台座５３は、台座５３を上下方向ＶＴに貫通する複数の連通路５３１を有している。台座５３の上下方向ＶＴの上側の端面には、周壁５１１に囲まれて、パルプモールド１０を載置するための基台５２が搭載されている。

基台５２は、輻射加熱装置６側（上下方向ＶＴの上側）の端面に、パルプモールド１０の形状に合わせた載置面５２１が穿設されている。さらに、基台５２は、載置面５２１に開口する複数の真空通気口５２２を備える。真空ポンプ７によって型枠５１内が真空吸引されると、連通路５３１および真空通気口５２２を介して、載置面５２１側を真空吸引することが出来る。図５に示す状態で、載置面５２１側を真空吸引することで、樹脂フィルム４を、パルプモールド１０の内面１０４に隙間なく接着することが可能となる。パルプモールド１０は通気性を有するため、載置面５２１にパルプモールド１０が載置されていたとしても、載置面５２１側の加圧および真空吸引が妨げられることがない。

輻射加熱装置６は、下型５に、樹脂フィルム４を挟んで対向して位置している。図１に示す輻射加熱装置６の位置が、加熱工程において樹脂フィルム４の輻射加熱を行うための加熱位置である。当該加熱位置における輻射加熱装置６の基台５２に対する距離Ｄ１１は、輻射加熱装置６の出力や、樹脂フィルム４の素材、加熱工程や接着工程にかける目標時間等に基づき定められる。

以上のような構成を有する熱成形装置１００を用いて行う加熱工程と接着工程について、図６を用いて説明する。図６（ａ）は、接着工程および加熱工程における輻射加熱装置６についての出力のタイムチャートである。図６（ｂ）は、接着工程および加熱工程における真空ポンプ７の排気速度についてのタイムチャートである。図６（ｃ）は、接着工程および加熱工程における輻射加熱装置６の位置（輻射加熱装置６の基台５２に対する距離）についてのタイムチャートである。図６（ｄ）は、接着工程および加熱工程における樹脂フィルム４の温度変化を様子を表すグラフである。

図６（ａ）に示すように、時点ｔ１から輻射加熱装置６の出力を開始し、加熱工程が開始される。輻射加熱装置６の出力は、加熱工程、接着工程を通して、温度Ｃ１１で一定である。なお、温度Ｃ１１の値は、輻射加熱装置６の性能や、加熱対象の樹脂フィルム４の素材等により任意に設定されるものであるが、ここでは、輻射加熱装置６の温度を６００℃とする。また、輻射加熱装置６の基台５２に対する距離は、図６（ｃ）に示すように、加熱工程、接着工程を通して、距離Ｄ１１で一定である。

樹脂フィルム４の温度は、図６（ｄ）に示すように、輻射加熱装置６による加熱が開始される時点ｔ１から、時間経過に比例して上昇していく。そして、樹脂フィルム４の温度は、時点ｔ２で成形可能な温度Ｃ２１（１６０℃）に達し、加熱工程が完了する。加熱工程に要する時間（時点ｔ１から時点ｔ２までの時間）は、輻射加熱装置６の出力、輻射加熱装置６の基台５２に対する距離、樹脂フィルム４の素材等に左右されるが、例えば約８秒である。

熱成形装置１００は、加熱工程が完了すると、接着工程を行う。具体的には、図６（ｂ）に示すように、時点ｔ２から真空ポンプ７による真空吸引が、真空ポンプ７の能力に応じた最大排気速度Ｓ１１で行われる。この真空吸引を行うことで、樹脂フィルム４は、パルプモールド１０の形状に沿って賦形されるとともに、パルプモールド１０に接着される。接着工程に要する時間（時点ｔ２から時点ｔ６までの時間）は、輻射加熱装置６の出力、輻射加熱装置６の基台５２に対する距離、樹脂フィルム４の厚みや素材等に左右されるが、例えば約１５秒である。

そして、樹脂フィルム４が接着されたパルプモールド１０は、例えば、樹脂フィルム４が水平方向ＨＺに沿って送られることで、次工程に搬送される。

特開２００１－２３３３１７号公報

樹脂フィルム４は、真空ポンプ７の真空吸引により賦形される際、パルプモールド１０に接触することで、パルプモールド１０によって冷やされるため、図６（ｄ）に示すように、樹脂フィルム４の温度が温度Ｃ２１から温度Ｃ２３まで低下している。樹脂フィルム４の温度が低下してしまうと、十分に接着されないおそれがある。

そこで、樹脂フィルム４の温度が再び温度Ｃ２１となるよう、図６（ａ）に示すように、時点ｔ２以降も、輻射加熱装置６による加熱を続ける。そして、樹脂フィルム４の温度が再び温度Ｃ２１となった時点ｔ５意向も、さらに加熱を続け、樹脂フィルム４をパルプモールドに定着させる。なお、時点ｔ２から時点ｔ５の間、図６（ｂ）に示すように、真空吸引は継続して行われており、加熱中に樹脂フィルム４がパルプモールド１０に密着した状態を保つようにしている。

樹脂フィルム４は、賦形されることで、輻射加熱装置６との距離が、賦形される前と比べて離れてしまう。このため、輻射加熱装置６が樹脂フィルム４に与える熱量が低下し、図６（ｄ）に示すように、樹脂フィルム４の温度を再び温度Ｃ２１とするまでに（時点ｔ２から時点ｔ５までに）、加熱工程に要する時間（時点ｔ１から時点ｔ２までの時間）と同程度の時間を要してしまっている。このことは、接着工程に要する時間（時点ｔ２から時点ｔ６までの時間）が長くなる要因となっており、（接着工程に要する時間は、加熱工程に要する時間の約２倍）、製造効率の低下を招いている。

また、樹脂フィルム４の、真空吸引による賦形は瞬間的に行われるものであるが、樹脂フィルム４の温度は、賦形されていく過程で、パルプモールド１０に接触した箇所から急激に低下していく。樹脂フィルム４の温度がパルプモールド１０に接触した箇所から急激に低下していくと、樹脂フィルム４のパルプモールド１０に接触した箇所とパルプモールド１０に接触していない箇所との間に急激な温度差が生じる。この温度差により、賦形を行う過程で樹脂フィルム４が破断するなど、接着に適した溶融状態ではなくなり、安定した樹脂フィルム４の賦形および接着を行うことが出来ないおそれがある。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、製造効率の向上を図ることが可能であるとともに、繊維成形体に対する樹脂フィルムの接着を安定して行うことが可能な熱成形装置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、本発明の熱成形装置は、次のような構成を有している。

（１）輻射加熱装置と、前記輻射加熱装置に樹脂フィルムを挟んで対向する基台と、を備え、前記輻射加熱装置により前記樹脂フィルムを所定の温度まで輻射加熱するための加熱工程と、輻射加熱された前記樹脂フィルムを、前記基台に載置された繊維成形体に接着する接着工程と、を行うための熱成形装置において、前記接着工程において、前記繊維成形体と前記樹脂フィルムとの間を真空吸引し、前記樹脂フィルムを前記繊維成形体に密着させるための減圧手段を備えること、前記輻射加熱装置は、前記加熱工程において前記樹脂フィルムの輻射加熱を行う第１加熱位置と、前記接着工程において前記樹脂フィルムの輻射加熱を行う第２加熱位置と、の間で、前記樹脂フィルムに対する距離が可変であること、を特徴とする。

（２）（１）に記載の熱成形装置において、前記第２加熱位置は、前記第１加熱位置よりも、前記輻射加熱装置と前記基台との距離が近いこと、を特徴とする。

（３）（１）または（２）に記載の熱成形装置において、前記輻射加熱装置の出力を、所定の時間内に前記樹脂フィルムが前記所定の温度に達するために必要な加熱温度に制御するとともに、前記輻射加熱装置を前記第１加熱位置に位置させることで前記加熱工程を行い、前記加熱工程の完了後に、前記減圧手段による前記真空吸引を行うとともに、前記輻射加熱装置を前記加熱温度のまま前記第２加熱位置に移動させることで前記接着工程を行う制御プログラムを備えること、を特徴とする。

（１）または（２）または（３）に記載の熱成形装置によれば、輻射加熱装置は、樹脂フィルムを成形可能な所定の温度まで加熱するための加熱工程において、樹脂フィルムの輻射加熱を行う第１加熱位置と、樹脂フィルムを繊維成形体に接着するための接着工程において、樹脂フィルムの輻射加熱を行う第２加熱位置と、の間で、樹脂フィルムに対する距離が可変である。よって、第２加熱位置は、第１加熱位置よりも、輻射加熱装置と樹脂フィルムとの距離が近いものとすることで、樹脂フィルムを繊維成形体に接着する際に、輻射加熱装置が樹脂フィルムに対して与える熱量を増加させることができる。

樹脂フィルムを繊維成形体に接着する際に、輻射加熱装置が樹脂フィルムに対して与える熱量を増加させることができれば、繊維成形体に接触することで冷めてしまった樹脂フィルムを、再び成形可能な温度に達するまで輻射加熱するために必要な時間を、従来よりも短くすることができる。これにより、製造効率の向上を図ることができる。

また、樹脂フィルムを繊維成形体に接着する際に、輻射加熱装置が樹脂フィルムに対して与える熱量を増加させることができれば、樹脂フィルムの、繊維成形体に接触することによる温度低下を抑えることができる。これにより、樹脂フィルムの繊維成形体に接触した箇所と繊維成形体に接触していない箇所との間に生じる温度差を緩和することができ、繊維成形体に対する樹脂フィルムの接着を安定して行うことが可能である。

（４）（１）に記載の熱成形装置において、前記第２加熱位置は、前記第１加熱位置よりも、前記輻射加熱装置と前記樹脂フィルムとの距離が遠いこと、を特徴とする。

接着工程において輻射加熱装置が樹脂フィルムを輻射加熱する際、繊維成形体が、その材質によっては過剰に熱せられて、安定した樹脂フィルムの賦形および接着を妨げるばかりか、発煙や発火等のおそれがある。（４）に記載の熱成形装置によれば、第２加熱位置は、第１加熱位置よりも、輻射加熱装置と樹脂フィルムとの距離が遠いため、接着工程において輻射加熱装置が繊維成形体に対して与える熱量を低下させることができる。これにより、繊維成形体が過剰に熱せられることを防ぐことが可能である。

本発明の熱成形装置によれば、製造効率の向上を図ることが可能であるとともに、繊維成形体に対する樹脂フィルムの接着を安定して行うことが可能である。

本実施形態に係る熱成形装置の構成を示すとともに、熱成形装置が加熱工程にある状態を表す図である。 本実施形態に係る熱成形装置が接着工程にある状態を表す図である。 輻射加熱装置の放熱部側から見た平面図である。 （ａ）は、接着工程および加熱工程における輻射加熱装置の出力についてのタイムチャートである。（ｂ）は、接着工程および加熱工程における真空ポンプの排気速度についてのタイムチャートである。（ｃ）は、接着工程および加熱工程における輻射加熱装置の位置についてのタイムチャートである。（ｄ）は、接着工程および加熱工程における樹脂フィルムの温度変化を様子を表すグラフである。 従来技術に係る熱成形装置の構成を示す図である。 （ａ）は、従来技術に係る接着工程および加熱工程における輻射加熱装置の出力についてのタイムチャートである。（ｂ）は、従来技術に係る接着工程および加熱工程における真空ポンプの排気速度についてのタイムチャートである。（ｃ）は、従来技術に係る接着工程および加熱工程における輻射加熱装置の位置についてのタイムチャートである。（ｄ）は、従来技術に係る接着工程および加熱工程における樹脂フィルムの温度変化を様子を表すグラフである。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る熱成形装置ついて、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る熱成形装置１の構成を示すとともに、熱成形装置１が加熱工程にある状態を表す図である。図２は、本実施形態に係る熱成形装置１が接着工程にある状態を表す図である。図３は、輻射加熱装置６の放熱部６ａ側から見た平面図である。

＜熱成形装置の構成について＞
第１の実施形態に係る熱成形装置１は、図１に示すように、下型５と、輻射加熱装置６と、からなり、輻射加熱装置６により樹脂フィルム４を成形可能な所定の温度まで輻射加熱し、輻射加熱されて軟化した樹脂フィルム４を下型５に載置されたパルプモールド１０（繊維成形体の一例）に接着するための装置である。なお、輻射加熱装置６により樹脂フィルム４を成形可能な所定の温度まで輻射加熱する工程を加熱工程といい、輻射加熱されて軟化した樹脂フィルム４を下型５に載置されたパルプモールド１０に接着する工程を接着工程という。

パルプモールド１０は、パルプ材を原料として、厚み０．５～３ｍｍ程度に成形された、例えば食品用の包装容器である。パルプモールド１０の形状は、特に限定されないが、例えば、平面視（図１中の上方から見た状態）で長円状の底部１０１と、底部１０１の周縁から立ち上がる周壁部１０２と、周壁部１０２の上端からパルプモールド１０の外方に張り出すフランジ部１０３と、を有するものである。また、パルプモールド１０の輻射加熱装置６側（図１において上側）の内面１０４は、パルプモールド１０に充填される食品と接触する面である。なお、パルプ材としては、木材パルプ（バージン材に限る）や、葦、サトウキビ、竹等を使用する非木材パルプ（バージン材に限る）が用いられる。ただし、パルプモールド１０が食品用途でなければ、パルプ材として、上記の他に、再生材の木材パルプおよび非木材パルプや、、新聞、雑誌、又はダンボール等の古紙を使用する古紙パルプを用いても良い。パルプモールド１０は、上記したようなパルプ材を用いた繊維の集合体であるため、通気性を有しており、樹脂フィルム４を接着する前においては、図１中の上面側と下面側との間を空気が通ることが出来る。

樹脂フィルム４は、素材をポリプロピレン（ＰＰ）とする熱可塑性のフィルムである。ただし、材質はポリプロピレン（ＰＰ）に限定されず、食品衛生上の基準（例えば食品衛生法に定められた基準）に合致するものであれば良い。例えば、ポリエチレン（ＰＥ）等のオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル系樹脂、エチレン酢酸ビニルコポリマーなどを用いることができる。

樹脂フィルム４の、パルプモールド１０に対向する面は、パルプモールド１０の内面１０４に接着される接着面である。接着面には、パルプモールド１０との接着性を向上させるために接着層（不図示）が設けられている。この接着層は、ヒートシール剤などの熱接着性樹脂の塗布や、熱接着性樹脂を押し出しコートするなどして設けられている。

樹脂フィルム４の厚みは、製造コストを抑える目的から１００μｍ未満であることが望ましく、本実施形態においては、例えば８０μｍのものを用いている。なお、図面においては、樹脂フィルム４の厚みがパルプモールド１０の厚みの半分程度であるように示しているが、これは図面を見やすくするためであり、実際の厚みとは異なる。また、樹脂フィルム４の融点は、特に限定されないが、例えば１６７℃であり、加熱工程では、所定の成形可能な温度まで加熱される。成形可能な温度とは、例えば、本実施形態においては１６０℃（温度Ｃ２１（図４（ｄ）参照））である。

また、樹脂フィルム４は、熱成形装置１によって賦形される前に、パルプモールド１０の平面視（図１中の上方から見た状態）における外形に沿って予め切断されている。具体的には、図１に示すように、パルプモールド１０のフランジ部１０３に対してのみ接着された状態で、フランジ部１０３の外周に沿って予め切断されている。なお、樹脂フィルム４のフランジ部１０３のみへの接着および切断は、事前工程として熱成形装置１とは別の装置によって行うものとしても良いし、熱成形装置１がトムソン刃等の切断装置を備えるものとして、熱成形装置１で、樹脂フィルム４を、フランジ部１０３に対してのみ接着し、切断装置によって、フランジ部１０３の外周に沿って切断するものとしても良い。

以上のような樹脂フィルム４は、熱成形装置１内において、輻射加熱装置６によって約１６０℃まで加熱された後、図２に示すように、パルプモールド１０の内面１０４に沿って賦形されるとともに、内面１０４に接着される。パルプモールド１０は、樹脂フィルム４が接着されることで、耐水性や耐油性、耐熱性を具備する。

下型５は、型枠５１と、台座５３と、基台５２と、からなる。型枠５１は、ステンレス等の金属製の部材からなっており、架台５１２と、架台５１２に立設される周壁５１１とを有している。架台５１２は、上下方向ＶＴに貫通する通気口５１２ａを有しており、この通気口５１２ａには、真空ポンプ７（減圧手段の一例）が接続されている。真空ポンプ７は、通気口５１２ａを介して、型枠５１内を真空吸引可能である。

架台５１２の上方には、周壁５１１に囲まれて、基台５２を搭載するための台座５３が固定されている。台座５３は、台座５３を上下方向ＶＴに貫通する複数の連通路５３１を有している。台座５３の上下方向ＶＴの上側の端面には、周壁５１１に囲まれて、パルプモールド１０を載置するための基台５２が搭載されている。

基台５２は、輻射加熱装置６側（上下方向ＶＴの上側）の端面に、パルプモールド１０の形状に合わせた載置面５２１が穿設されている。さらに、基台５２は、載置面５２１に開口する複数の真空通気口５２２を備える。真空ポンプ７によって型枠５１内が真空吸引されると、連通路５３１および真空通気口５２２を介して、載置面５２１側を真空吸引することが出来る。パルプモールド１０は通気性を有するため、載置面５２１にパルプモールド１０が載置されていたとしても、載置面５２１側の加圧および真空吸引が妨げられることがない。よって、図１に示す状態で、載置面５２１側を真空吸引することで、パルプモールド１０と樹脂フィルム４との間が真空吸引され、樹脂フィルム４を、パルプモールド１０の内面１０４に隙間なく接着することが可能となる。

下型５の通気口５１２ａには、並列する第１配管１１Ａと第２配管１１Ｂとにより、真空ポンプ７が接続されている。

第１配管１１Ａ上には、第１開閉弁８が配設されている。第１開閉弁８を開弁すれば第１配管１１Ａは開放され、真空ポンプ７は、第１配管１１Ａによって、真空吸引を行うことができる。一方、第１開閉弁８を閉弁すれば第１配管１１Ａは遮断される。

第２配管１１Ｂ上には、真空ポンプ７側から順に、第２開閉弁９、流量調整弁１３が配設されている。第２開閉弁９を開弁すれば第２配管１１Ｂは開放され、真空ポンプ７は、第２配管１１Ｂによって、真空吸引を行うことができる。一方で、第２開閉弁９を閉弁すれば第２配管１１Ｂは遮断される。また、流量調整弁１３は、弁開度が調整可能であり、弁開度を調整することで、第２配管１１Ｂにより、真空吸引を行う際の排気速度を調整することが可能である。

真空ポンプ７は、熱成形装置１の動作中は常に動作しており、第１開閉弁８を開弁し、第２開閉弁９を閉弁すれば、第１配管１１Ａによって、真空ポンプ７の能力に応じた最大排気速度Ｓ１１（図４（ｂ）参照）で真空吸引を行うことができる。一方で、第１開閉弁８を閉弁し、第２開閉弁９を開弁すれば、第２配管１１Ｂによって、流量調整弁１３の弁開度に応じた排気速度（例えば、後述の所定の排気速度Ｓ１２（図４（ｂ）参照））で真空吸引を行うことができる。

輻射加熱装置６は、下型５に、樹脂フィルム４を挟んで対向して位置している。輻射加熱装置６は、下型５側の端面が、放熱部６ａであり、この放熱部６ａは、図３に示すように、複数のヒータ要素６１により形成されている。具体的には、輻射加熱装置６は、Ｘ方向に６個のヒータ要素６１（平面視八角形）が隣接して配置されたヒータ要素６１の列が、Ｙ方向に５列隣接して並ぶ態様で、合計３０個のヒータ要素６１を有する。これら３０個のヒータ要素６１によって、放熱部６ａが構成されている。なお、なお、図３中のＸ方向とは、図１および図２における水平方向ＨＺと平行な方向である。また、ヒータ要素６１の個数は、上記に限定されるものでなく、あくまで一例である。

また、輻射加熱装置６には、図４に示すように、輻射加熱装置６の中央領域に位置する４つのヒータ要素６１に囲まれるようにして、温度センサ６２が設けられている。温度センサ６２は、例えば放射温度計である。この温度センサ６２は、樹脂フィルム４の輻射加熱装置６に対向する面の温度を計測することができる。これにより、熱成形装置１は、加熱工程および接着工程における樹脂フィルム４の温度を検知することができる。

輻射加熱装置６は、昇降手段１２（例えば、エアシリンダ等）により上下方向ＶＴに沿って上下動可能となっており、第１加熱位置と第２加熱位置との間を移動可能となっている。図１に示す輻射加熱装置６の位置が、加熱工程において樹脂フィルム４の輻射加熱を行うための第１加熱位置である。図２に示す輻射加熱装置６の位置が、接着工程において樹脂フィルム４の輻射加熱を行うための第２加熱位置である。そして、第２加熱位置における輻射加熱装置６の基台５２に対する距離Ｄ１２は、距離第１加熱位置における輻射加熱装置６の基台５２に対するＤ１１よりも小さく設定されている。このように、輻射加熱装置６が第１加熱位置と第２加熱位置との間を移動可能であることで、輻射加熱装置６の樹脂フィルム４に対する距離が可変となっている。なお、第１加熱位置における輻射加熱装置６の基台５２に対する距離Ｄ１１と、第２加熱位置における輻射加熱装置６の基台５２に対する距離Ｄ１２は、輻射加熱装置６の出力や、樹脂フィルム４の素材、加熱工程や接着工程にかける目標時間等に基づき定められる。

＜加熱工程および接着工程について＞
以上のような構成を有する熱成形装置１を用いて行う加熱工程と接着工程について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、接着工程および加熱工程における輻射加熱装置６についての出力のタイムチャートである。図４（ｂ）は、接着工程および加熱工程における真空ポンプ７の排気速度についてのタイムチャートである。図４（ｃ）は、接着工程および加熱工程における輻射加熱装置６の位置（輻射加熱装置６の基台５２に対する距離）についてのタイムチャートである。図４（ｄ）は、接着工程および加熱工程における樹脂フィルム４の温度変化を様子を表すグラフである。

加熱工程および接着工程を始める前に、樹脂フィルム４を、パルプモールド１０のフランジ部１０３に対してのみ樹脂フィルム４を接着した状態とし、当該樹脂フィルム４をパルプモールド１０の平面視における外形に沿って切断する。そして、図１に示すように、パルプモールド１０を基台５２の載置面５２１に載置しておく。なお、パルプモールド１０を載置面５２１に載置する作業は、作業者が手作業によって行うこととしても良いし、自動搬送装置等により行うこととしても良い。

また、加熱工程および接着工程を始める前に、第１開閉弁８および第２開閉弁９を閉弁し、第１配管１１Ａおよび第２配管１１Ｂを遮断した状態で、真空ポンプ７を動作させておく。さらに、第２開閉弁９を開弁したときに所定の排気速度Ｓ１２（図４（ｂ）参照）が得られるように、流量調整弁１３の弁開度を調整しておく。なお、所定の排気速度Ｓ１２の詳細については後述する。

まず、加熱工程について説明する。図４（ａ）に示すように、時点ｔ１から輻射加熱装置６の出力を開始し、加熱工程が開始される。輻射加熱装置６の出力は、加熱工程、接着工程を通して、温度Ｃ１１で一定である。なお、温度Ｃ１１の値は、輻射加熱装置６の性能や、加熱対象の樹脂フィルム４の素材等により任意に設定されるものであって、特に限定されないが、本実施形態においては、輻射加熱装置６の最大出力である６００℃としている。また、輻射加熱装置６の基台５２に対する距離は、図４（ｃ）に示すように、距離Ｄ１１となっている。これは、輻射加熱装置６が第１加熱位置に位置した状態であることを意味する。

真空ポンプ７による真空吸引は、図４（ｂ）に示すように、時点ｔ１から、所定の排気速度Ｓ１２により真空吸引を開始する。この真空吸引は、第１開閉弁８は閉弁した状態のまま、第２開閉弁９を開弁し、第２配管１１Ｂを開放することで行われる。

樹脂フィルム４をパルプモールド１０のフランジ部１０３に接着した状態であるため、パルプモールド１０と樹脂フィルム４の間に空気が閉じ込められている。したがって、そのまま輻射加熱装置６により加熱を行うと、パルプモールド１０と樹脂フィルム４の間に閉じ込められた空気が膨張し、樹脂フィルム４が輻射加熱装置６側（図１中の上方）に膨れてしまう。すると、輻射加熱装置６と樹脂フィルム４との距離が狭まり、樹脂フィルム４が過剰に加熱され、穴が開いてしまうといった不良が発生するおそれがある。そこで、上記の通り、所定の排気速度Ｓ１２により真空吸引を行うことで、樹脂フィルム４が輻射加熱装置６側に膨れてしまうことを防止し、樹脂フィルム４が過剰に加熱されることを防止している。

所定の排気速度Ｓ１２は、輻射加熱装置６の出力や、パルプモールド１０の容積等に左右されるものであるが、樹脂フィルム４が輻射加熱装置６側に膨れてしまわない速度を、実験により予め求めておく。そして、実験により求められた所定の排気速度Ｓ１２に応じて、流量調整弁１３の弁開度が調整されるのである。なお、所定の排気速度Ｓ１２で真空吸引を行うことにより、可能な限り樹脂フィルム４が水平に保たれていることが望ましい。これは、樹脂フィルム４全体を均一に加熱するためである。しかし、必ずしも水平に保たれる必要はなく、樹脂フィルム４が輻射加熱装置６側に膨れてしまわなければ良い。例えば、所定の排気速度Ｓ１２で真空吸引が行われることによって、樹脂フィルム４が、賦形が行われない程度に、パルプモールド１０側に凹状に変形していても良い。また、所定の排気速度Ｓ１２による真空吸引は、加熱工程が開始されると同時に時点ｔ１から行うこととしているが、必ずしも同時でなくとも良い。例えば、加熱を開始してからパルプモールド１０と樹脂フィルム４の間に閉じ込められた空気が膨張し始めるタイミングを予め実験により確認しておき、そのタイミングに合わせて所定の排気速度Ｓ１２による真空吸引を行うこととしても良い。

図４の説明に戻ると、樹脂フィルム４の温度は、図４（ｄ）に示すように、輻射加熱装置６による加熱が開始される時点ｔ１から、時間経過に比例して上昇していく。そして、樹脂フィルム４の温度は、時点ｔ２で成形可能な温度Ｃ２１（１６０℃）に達し、加熱工程が完了する。加熱工程に要する時間（時点ｔ１から時点ｔ２までの時間）は、輻射加熱装置６の出力、輻射加熱装置６の基台５２に対する距離、樹脂フィルム４の素材等に左右されるが、本実施形態においては、約８秒である。

次に、接着工程について説明する。加熱工程が完了すると、図４（ｂ）に示すように、真空ポンプ７による真空吸引が、最大排気速度Ｓ１１で行われる。この真空吸引は、第２開閉弁９は閉弁することで第２配管１１Ｂを遮断し、同時に第１開閉弁８を開弁し、第１配管１１Ａを開放することで行われる。最大排気速度Ｓ１１による真空吸引を行うことで、樹脂フィルム４は、図２に示すように、パルプモールド１０の形状に沿って賦形される。

また、時点ｔ２において、輻射加熱装置６の基台５２に対する距離は、図４（ｃ）に示すように、距離Ｄ１２へ移行される。これは、輻射加熱装置６が第２加熱位置に位置した状態であることを意味する。この際、輻射加熱装置６の出力は図４（ａ）に示すように、一定状態である。

樹脂フィルム４の温度は、賦形され、パルプモールド１０に接触することで、パルプモールド１０によって冷やされるため、図４（ｄ）に示すように、温度Ｃ２２まで低下する。しかし、輻射加熱装置６が第２加熱位置において、樹脂フィルム４を加熱し続けているため、時点ｔ３で樹脂フィルム４温度が温度Ｃ２１に回復する。

第２加熱位置は、第１加熱位置よりも、輻射加熱装置６と樹脂フィルム４との距離が近いため、輻射加熱装置６が樹脂フィルム４に対して与える熱量を増加させることができる。よって、パルプモールド１０に接触することで冷めてしまった樹脂フィルム４を、再び温度Ｃ２１に達するまで輻射加熱するために必要な時間（時点ｔ２から時点ｔ３までの時間）が、従来必要であった時間（図６（ｄ）における時点ｔ２から時点ｔ５までの時間）よりも短い。具体的には、従来必要であった時間に比べ２０～６０％程度短くなっている。

また、樹脂フィルム４をパルプモールド１０に接着する際に、輻射加熱装置６が樹脂フィルム４に対して与える熱量を増加させることができる。よって、樹脂フィルム４の、パルプモールド１０に接触することによる温度低下量（温度Ｃ２１から温度Ｃ２２への低下量）を抑えることができる。具体的には、従来の温度低下量（図６（ｄ）における温度Ｃ２１から温度Ｃ２２への低下量）に比べ、低下量が２０～６０％程度となった。これにより、樹脂フィルム４のパルプモールド１０に接触した箇所と繊維成形体に接触していない箇所との間に生じる温度差を緩和することができ、パルプモールド１０に対する樹脂フィルム４の接着を安定して行うことが可能となる。

図４の説明に戻ると、接着工程が開始された後、時点ｔ４まで、輻射加熱装置６による加熱および真空ポンプ７による真空吸引が継続される。これは、樹脂フィルム４を、パルプモールド１０に対して、より確実に密着および接着するためである。

時点ｔ４で、輻射加熱装置６は、図４（ａ）に示すように、出力を停止する。同時に、輻射加熱装置６は、図４（ｃ）に示すように、第１加熱位置に戻る。なお、必ずしも第１加熱位置に戻る必要はなく、第１加熱位置よりも基台５２から離れる位置まで移動することとしても良い。さらに、時点ｔ４で、第１開閉弁８を閉弁し、第１配管１１Ａを遮断することで、図４（ｂ）に示すように、真空吸引が停止される。以上で、接着工程が完了する。接着工程に要する時間（時点ｔ２から時点ｔ４までの時間）は、輻射加熱装置６の出力、輻射加熱装置６の基台５２に対する距離、樹脂フィルム４の厚みや素材、パルプモールド１０の密度（透気度）等に左右されるが、本実施形態においては、約６～１０秒である。

上述した通り、パルプモールド１０に接触することで冷めてしまった樹脂フィルム４を、再び温度Ｃ２１に達するまで輻射加熱するために必要な時間（時点ｔ２から時点ｔ３までの時間）が、従来必要であった時間（図６（ｄ）における時点ｔ２から時点ｔ５までの時間）よりも短いため、接着工程に要する時間（時点ｔ２から時点ｔ４）が、従来の接着工程に要する時間（図６における時点ｔ２から時点ｔ６までの時間）よりも２０～６０％程度短くなっており、製造効率の向上が図られている。

接着工程が完了した後は、樹脂フィルム４が接着されたパルプモールド１０を、基台５２から取り除く。この、樹脂フィルム４が接着されたパルプモールド１０を取り除く作業は、作業者が手作業によって行うこととしても良いし、自動搬送装置等により行うこととしても良い。

以上説明した加熱工程および接着工程は、熱成形装置１に接続される制御装置（不図示）に記憶される制御プログラムにより、自動的に行われるものである。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係る熱成形装置について、第１の実施形態に係る熱成形装置１と異なる点のみ説明する。

第２の実施形態に係る熱成形装置は、図１に示す第１の実施形態に係る熱成形装置１と同様の構成を有するが、輻射加熱装置６の第２加熱位置が、図１に示す第１の実施形態に係る熱成形装置１の第２加熱位置と異なっており、第２の実施形態に係る熱成形装置の第２加熱位置は、第１加熱位置よりも、輻射加熱装置６と基台５２との距離が遠く設定されている。つまり、輻射加熱装置６は、加熱工程から接着工程に移る段階で樹脂フィルム４から遠ざかる。

接着工程において輻射加熱装置６が樹脂フィルム４を輻射加熱する際、パルプモールド１０が、その材質によっては過剰に熱せられて焦げるおそれがある。そこで、接着工程において、輻射加熱装置６を樹脂フィルム４から遠ざけることで、輻射加熱装置６がパルプモールド１０に対して与える熱量を低下させる。これにより、パルプモールド１０が過剰に熱せられることを防ぐことが可能である。

以上説明したように、本実施形態に係る熱成形装置１によれば、
（１）輻射加熱装置６と、輻射加熱装置６に樹脂フィルム４を挟んで対向する基台５２と、を備え、輻射加熱装置６により樹脂フィルム４を成形可能な所定の温度Ｃ２１まで輻射加熱するための加熱工程と、輻射加熱された樹脂フィルム４を、基台５２に載置された繊維成形体（パルプモールド１０）に接着する接着工程と、を行うための熱成形装置１において、接着工程において、繊維成形体（パルプモールド１０）と樹脂フィルム４との間を真空吸引し、樹脂フィルム４を繊維成形体（パルプモールド１０）に密着させるための減圧手段（真空ポンプ７）を備えること、輻射加熱装置６は、加熱工程において樹脂フィルム４の輻射加熱を行う第１加熱位置と、接着工程において樹脂フィルム４の輻射加熱を行う第２加熱位置と、の間で、樹脂フィルム４に対する距離が可変であること、を特徴とする。

（２）（１）に記載の熱成形装置１において、第２加熱位置は、第１加熱位置よりも、輻射加熱装置６と樹脂フィルム４との距離が近いこと、を特徴とする。

（３）（１）または（２）に記載の熱成形装置１において、輻射加熱装置６の出力を、所定の時間内（時点ｔ１から時点ｔ２）に樹脂フィルム４が所定の温度Ｃ２１に達するために必要な加熱温度（温度Ｃ１１）に制御するとともに、輻射加熱装置６を第１加熱位置に位置させることで加熱工程を行い、加熱工程の完了後に、減圧手段（真空ポンプ７）による真空吸引を行うとともに、輻射加熱装置６を加熱温度（温度Ｃ１１）のまま第２加熱位置に移動させることで接着工程を行う制御プログラムを備えること、を特徴とする。

（１）または（２）または（３）に記載の熱成形装置１によれば、輻射加熱装置６は、樹脂フィルム４を成形可能な所定の温度Ｃ２１まで加熱するための加熱工程において、樹脂フィルム４の輻射加熱を行う第１加熱位置と、樹脂フィルム４を繊維成形体（パルプモールド１０）に接着するための接着工程において、樹脂フィルム４の輻射加熱を行う第２加熱位置と、の間で、樹脂フィルム４に対する距離が可変である。よって、第２加熱位置は、第１加熱位置よりも、輻射加熱装置６と樹脂フィルム４との距離が近いものとすることで、樹脂フィルム４を繊維成形体（パルプモールド１０）に接着する際に、輻射加熱装置６が樹脂フィルム４に対して与える熱量を増加させることができる。

樹脂フィルム４を繊維成形体（パルプモールド１０）に接着する際に、輻射加熱装置６が樹脂フィルム４に対して与える熱量を増加させることができれば、繊維成形体（パルプモールド１０）に接触することで冷めてしまった樹脂フィルム４を、再び成形可能な温度Ｃ２１に達するまで輻射加熱するために必要な時間（時点ｔ２から時点ｔ３）を、従来よりも短くすることができる。これにより、製造効率の向上を図ることができる。

また、樹脂フィルム４を繊維成形体（パルプモールド１０）に接着する際に、輻射加熱装置６が樹脂フィルム４に対して与える熱量を増加させることができれば、樹脂フィルム４の、繊維成形体（パルプモールド１０）に接触することによる温度低下（温度Ｃ２１から温度Ｃ２２までの低下）を抑えることができる。これにより、樹脂フィルム４の繊維成形体（パルプモールド１０）に接触した箇所と繊維成形体（パルプモールド１０）に接触していない箇所との間に生じる温度差を緩和することができ、繊維成形体（パルプモールド１０）に対する樹脂フィルム４の接着を安定して行うことが可能である。

（４）（１）に記載の熱成形装置１において、第２加熱位置は、第１加熱位置よりも、輻射加熱装置６と樹脂フィルム４との距離が遠いこと、を特徴とする。

接着工程において輻射加熱装置６が樹脂フィルム４を輻射加熱する際、繊維成形体（パルプモールド１０）が、その材質によっては過剰に熱せられて、安定した樹脂フィルム４の賦形および接着を妨げるばかりか、発煙や発火等のおそれがある。（４）に記載の熱成形装置１によれば、第２加熱位置は、第１加熱位置よりも、輻射加熱装置６と樹脂フィルム４との距離が遠いため、接着工程において輻射加熱装置６が繊維成形体（パルプモールド１０）に対して与える熱量を低下させることができる。これにより、繊維成形体（パルプモールド１０）が過剰に熱せられることを防ぐことが可能である。

なお、本実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。例えば、熱成形装置１は、基台５２に１つのパルプモールド１０を載置し、樹脂フィルム４の接着を行うものとしているが、複数個のパルプモールドに対して同時に樹脂フィルムの接着を行うものとしても良い。さらに、熱成形装置１は、下型５の上方に輻射加熱装置６が位置するものとしているが、上下位置は逆転されたものであっても良い。

１ 熱成形装置
４ 樹脂フィルム
６ 輻射加熱装置（繊維成形体の一例）
７ 真空ポンプ（減圧手段の一例）
１０ パルプモールド
５２ 基台

Claims (4)

1. 輻射加熱装置と、前記輻射加熱装置に樹脂フィルムを挟んで対向する基台と、を備え、前記輻射加熱装置により前記樹脂フィルムを所定の温度まで輻射加熱するための加熱工程と、輻射加熱された前記樹脂フィルムを前記基台に載置された繊維成形体に接着する接着工程と、を行うための熱成形装置において、
   前記接着工程において、前記繊維成形体と前記樹脂フィルムとの間を真空吸引し、前記樹脂フィルムを前記繊維成形体に密着させるための減圧手段を備えること、
   前記輻射加熱装置は、前記加熱工程において前記樹脂フィルムの輻射加熱を行う第１加熱位置と、前記接着工程において前記樹脂フィルムの輻射加熱を行う第２加熱位置と、の間で、前記樹脂フィルムに対する距離が可変であること、
   を特徴とする熱成形装置。
2. 請求項１に記載の熱成形装置において、
   前記第２加熱位置は、前記第１加熱位置よりも、前記輻射加熱装置と前記樹脂フィルムとの距離が近いこと、
   を特徴とする熱成形装置。
3. 請求項１または２に記載の熱成形装置において、
   前記輻射加熱装置の出力を、所定の時間内に前記樹脂フィルムが前記所定の温度に達するために必要な加熱温度に制御するとともに、前記輻射加熱装置を前記第１加熱位置に位置させることで前記加熱工程を行い、前記加熱工程の完了後に、前記減圧手段による前記真空吸引を行うとともに、前記輻射加熱装置を前記加熱温度のまま前記第２加熱位置に移動させることで前記接着工程を行う制御プログラムを備えること、
   を特徴とする熱成形装置。
4. 請求項１に記載の熱成形装置において、
   前記第２加熱位置は、前記第１加熱位置よりも、前記輻射加熱装置と前記樹脂フィルムとの距離が遠いこと、
   を特徴とする熱成形装置。

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