JPH0671735B2 - 成形綿の歪取乾燥装置 - Google Patents

成形綿の歪取乾燥装置

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JPH0671735B2
JPH0671735B2 JP62231205A JP23120587A JPH0671735B2 JP H0671735 B2 JPH0671735 B2 JP H0671735B2 JP 62231205 A JP62231205 A JP 62231205A JP 23120587 A JP23120587 A JP 23120587A JP H0671735 B2 JPH0671735 B2 JP H0671735B2
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molded cotton
heating
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透 松本
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NHK Spring Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動車用シートやソファ,ベッドなど
のクッション体に使われる成形綿の歪取乾燥を行なう装
置に関する。
〔従来の技術〕
捲縮のあるポリエステル繊維をウレタンバインダーで結
合してなる成形綿は、クッション体としてきわめて望ま
しい性質を有することがわかっている。この種の成形綿
は、例えば水蒸気によってウレタンバインダーを反応さ
せながら成形されるため、キュア後に5ないし10%前後
の水分を含有している。このため水の除去を行なうため
と、成形綿の内部応力を除去して耐へたり性を改善する
目的で、蒸気キュア後の成形綿に一定時間の歪取乾燥を
実施している。
このような歪取乾燥を行なうために使用されている従来
の乾燥炉は、第3図に示される熱風乾燥炉1のように、
製造ラインに設けられたコンベア等の搬送手段2によっ
て成形綿Aを搬送しつつ、熱風供給装置3によって炉の
長さL0にわたり熱風を吹付けることによって、成形綿A
の水を蒸発させるとともに、成形綿Aを所の温度に保つ
ようにしたものであり、歪取乾燥後は自然放置により冷
却していた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述したように、乾燥前の成形綿Aは5〜10%前後の水
分を含んでいるとともに、成形綿A自体が断熱性を有し
ているので、従来の熱風乾燥炉1に入れた場合には、第
4図に示されるような昇温特性を示す。例えば150℃の
炉内雰囲気温度中に入れた場合、成形綿Aの表面は同図
に実線で示すように比較的早く昇温するが、成形綿Aの
内部では破線で示されるように昇温が著しく遅れ、特に
最初の5間位は水分が蒸発するためほとんど昇温しな
い。従って熱風による乾燥方法では、加熱の過程で成形
綿Aの表面と内部とで約50ないし60℃の温度差を生じる
とともに、中心部の温度が定常になるのに約30分間もか
かってしまう。
このような従来の乾燥炉1において、成形綿Aを短時間
で急速昇温させるには、炉内の雰囲気温度を高するか、
あるいは成形綿Aに吹付ける風速を上げることにより熱
伝達率を良くするか、のいずれかの方法しかない。とこ
ろが成形綿Aを構成しているポリエステル綿の耐熱温度
は約180℃,ウレタンバインダーは約140℃であるから、
雰囲気温度を上げるには限界がある。一方、熱風の風速
を上げたとしても、成形綿Aの内部では圧力損失が大き
く、部にまで熱風が入りにくいから、成形綿Aの表面温
度の上昇に比べて内部温度はそれほど上昇しない。従っ
て、表面側が早く昇温すればするほど表面温度と内部温
度の差が拡大する傾向となる。このため均一昇温による
歪取乾燥はできにくくなる。
以上の理由から、従来の熱風乾燥炉1を用いた加熱方法
では、所望の歪取乾燥を行なうのに例えば120℃で2時
間、あるいは150℃で30分間と、きわめて長い乾燥時間
を要し、生産能率が低下する原因になっていた。それば
かりでなく、熱風乾燥炉1はその雰囲気温度を上げるた
めに大掛りな設備を必要とし、かつ熱効率が低いためラ
ンニングコストが高くつくなどの問題もある。
従って本発明の目的は、成形綿の歪取乾燥を短時間で効
果的に行なうことができ、しかも従来の熱風乾燥炉に比
較して設備のコンパクト化と省エネルギー化が図れるよ
うにすることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を果たすために本発明の歪取乾燥装置は、ポリ
エステル綿とウレタンバインダーとからなる成形綿を加
熱するための加熱ゾーンに、マイクロ波を放射するマイ
クロ波加熱装置を設けるとともに遠赤外線を放射する遠
赤外線ヒータを設けたことを特徴とするものである。
〔作 用〕
被加熱物である成形綿はポリエステルとウレタンプレポ
リマーおよび水分によって構成されており、マイクロ波
を内部深く浸透させるのに都合の良い適正負荷であるか
ら、マイクロ波加熱によって成形綿はその内部から急速
昇温するとともに、内部の水分が表面に出てくる。一
方、遠赤外線ヒータは主に成形綿の表層部を加熱するた
め、マイクロ波加熱によって表層部に出てきた水分は遠
赤外線による加熱で外部に蒸発するとともに、遠赤外線
による加熱は成形綿表層部を昇温させるため、放熱によ
り温度が下がりやすい表層部の温度を内部と同様に保つ
働きをする。
成形綿はポリエステル繊維とウレタンバインダーおよび
水からなり、これらはいずれも波長が6ないし10μmの
遠赤外線の吸収率が高いことで共通している。こうした
遠赤外線の吸収特性をもつ成形綿に、遠赤外線による加
熱とマイクロ波加熱を併用することにより、成形綿内部
から表層部に出てきた水分を効率良く除去できるととも
に、成形綿全体にわたる均一な加熱昇温が行なえること
により、温度差に起因する熱応力の発生と変形を生じる
ことがなくなり、短時間で効果的な歪取乾燥を遂行でき
る。
〔実施例〕
以下に本発明の一実施例につき、第1図および第2図を
参照して説する。
第1図に示された乾燥炉10は、搬送手段の一例としての
コンベア11の搬送方向に沿って、長さL1で示す加熱ゾー
ン12と、長さL2の均熱ゾーン13と、長さL3の冷却ゾーン
14とからなる。加熱ゾーン12を構成する加熱装置15の内
部には、成形綿Aにマイクロ波を放射すマイクロ波加熱
装置17と、遠赤外線を放射するための遠赤外線ヒータ1
8,19とが設られている。
一方、均熱ゾーン13には発熱源と送風機とからなる熱風
供給手段21が設けられており、乾燥した熱風を成形綿A
に吹付けることができるようになっている。更に冷却ゾ
ーン14には、成形綿Aに冷却用の風を吹付けるための送
風機を備えた空気冷却手段22が設けられている。この空
気冷却手段22から送出される空気の温度は室温と同等で
あってよい。
成形綿Aは、捲縮のあるポリエステル綿にウレタンバイ
ンダーの原料となるウレタンプレポリマー等を付着さ
せ、水蒸気で反応させつつ所望の厚みにキュアしたもの
であり、ポリエステル綿の繊維表面にウレタンバインダ
ーがコーティングされているとともに繊維相互がウレタ
ンバインダーによって結合されている。この成形綿A
は、適度の通気性と反発弾性および耐へたり性を発揮
し、かつ比重が小さいため、例えば自動車用シートのよ
うな各種用途に使われるクッション体に好適である。
蒸気キュア後の成形綿には水が5ないし10%前後含まれ
ている。この成形綿にマイクロ波加熱装置17で発生させ
たマイクロ波(周波数は一例として2450MHz)を放射す
ると、成形綿Aはその内部から急速昇温する。このよう
にマイクロ波で急速昇温できるのは、成形綿Aの構成要
素がポリエステルとウレタンプレポリマーおよび水であ
り、マイクロ波が吸収される適正負荷量となるためであ
る。ここで、マイクロ波の浸透深さを入射エネルギーが
半減する深さDで表わすと、次式のようになる。
上式において f:周波数=2450MHz, εr(比誘導率):水≒56.5,ポリエステル≒5 tanδ(誘電率力率):水≒0.05, (同上):ポリエステル≒0.005 とすると、 水のD≒0.103(m),ポリエステルのD≒3.50(m)
となる。成形綿Aの厚みは、一般用で約10ないし20cmで
あるから、内部まで充分に加熱することができる。
また、昇温度合いは投入熱量を変えることで容易に変化
させることができる。マイクロ波による昇温温度ΔT
(℃/秒)は次式で求まる。
(a)水分がない場合 (b)水分がある場合 ここで P:投入熱量(Watt) t:加熱時間(sec) W1:成形綿の重量(g) C1:成形綿の比熱(cal/g℃) W2:蒸発水分量(g/sec) C2:蒸発水分の比熱(Cal/g℃) 上記(2)式および(3)式から明らかなように、成形
綿Aに水分が存在する場合よりも水分がない場合の方が
同一投入エネルギー量であれば早く昇温する。また昇温
温度は投入エネルギーに比例するので、昇温度合を例え
ば2倍に早めたければ投入エネルギー量を2倍にすれば
よい。従って従来の熱風乾燥炉による加熱方式に比べて
きわめて容易に昇温度合を調整することができ、タクト
アップも図りやすい。しかもマイクロ波による加熱は炉
内雰囲気温度を上げる必要のない直接加熱であるから、
他の加熱方式に比べて著しく熱効率が良い。
上記したように、マイクロ波を利用した加熱は成形綿A
の内部の温度を数秒ないし数分で昇温できる利点がある
が、雰囲気温度は上がらないので、マイクロ波による加
熱だけでは成形綿Aの表面は外部への放熱により温度が
降下してしまう。すなわち第2図中に1点鎖線で示され
るように、表面温度と内部温度(破線で示す)との間に
大きな温度差が生じる。このように成形綿Aの乾燥中に
温度差があると、熱応力による変形が生じるので、歪取
乾燥の目的が果せなくなってしまう。
そこで上記加熱装置15においては、遠赤外線ヒータ18,1
9が併用される。遠赤外線で成形綿Aを最も効果的に加
熱するためには、成形綿Aを構成する材料が遠赤外線を
最も良く吸収する波長で加熱する必要がある。前述した
ように成形綿Aはポリエステルとウレタンバインダーお
よび水で構成されており、これらの物質はいずれも6な
いし10μmの間が最も透過率が低くなっている。すなわ
ち、各材料が共通して最も高い吸収率を示す波長は6〜
10μmであるので、本加熱装置15における遠赤外線ヒー
タ18,19は6μm以上で高い放射率を示すものを使用す
る。
遠赤外線ヒータ18,19から放射するエネルギーが最大と
なる温度T(゜K)はウィーン(Wien)の変位則から次
式で求まる。
T=(2897.8/λmax−273)゜K……(4) ここで、吸収率が最も良い波長λmax>6μmを得るた
めのヒータ温度T、(4)式よりT<210℃となる。す
なわち遠赤外線ヒータ18,19の表面温度が210℃を超えな
いように設定し、成形綿Aとヒータ18,19との距離を調
整することにより、成形綿Aの表面温度が規定温度にな
るように加熱を行なう。
以上のように遠赤外線によって成形綿Aの表層部を急速
加熱することができるため、マイクロ波加熱によって成
形綿Aの表層部に出てきた水分は速やかに蒸発し、しか
も成形綿Aの表層部の温度は内部の温度と同等に保たれ
る。遠赤外線ヒータ18,19の放射による伝熱量Q(kcal/
h)は次式で示すように大きい値であるから、水分の蒸
発と表面の急速昇温を行なうには最適である。
ε:放射率で約0.95 T1:ヒータの表面温度(℃) A:伝熱表面積(m2) T2:成形綿の表面温度(℃) 上記したように、加熱ゾーン12においてマイクロ波と遠
赤外線を併用して成形綿Aを加熱した場合、成形綿Aの
温度は第2図に実線と破線で示されるように短時間(L1
=2〜3分)で雰囲気温度に達し、しかも内部温度(破
線)と表面温度(実線)との差はほとんど生じない。
こうして加熱ゾーン12で所定温度まで加熱された成形綿
Aは均熱ゾーン13に移送され、熱風供給手段21から吹付
けられる熱風によって一定時間,一定温度に保たれるこ
とにより歪取が行なわれる。その後、冷却ゾーン14に移
送されて冷却される。こうして冷却された成形綿Aは形
状が安定しているため、作業者が強く握ったりしても変
形することはない。
〔発明の効果〕
上述したように本発明によれば、蒸気キュア後の成形綿
が含有する水分を短時間で除去できるとともに、マイク
ロ波と遠赤外線との投入熱量を調整することにより成形
綿の内部と表層部とを均一に加熱昇温させることができ
るため、効果的な歪取乾燥が行なえる。また、従来の熱
風乾燥炉のような雰囲気温度を高めるための大掛にな設
備は不要であり、設備のコンパクト化が図れるととも
に、消費エネルギーも少なくてすむ。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による乾燥炉を概略的に示す
縦断側面図、第2図は第1図に示された乾燥炉を使用し
た場合の成形綿の温度変化を示す図、第3図は従来の乾
燥炉を概略的に示す縦断側面図、第4図は第3図に示さ
れた従来の乾燥炉を使用した場合の成形綿の温度変化を
示す図である。 A……成形綿、10……乾燥炉(歪取乾燥装置)、11……
コンベア(搬送手段)、12……加熱ゾーン、17……マイ
クロ波加熱装置、18,19……遠赤外線ヒータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F26B 23/08 C 9140−3L

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリエステル綿とウレタンバインダーとか
    らなる成形綿を加熱するための加熱ゾーンに、マイクロ
    波を放射するマイクロ波加熱装置を設けるとともに遠赤
    外線を放射する遠赤外線ヒータを設けたことを特徴とす
    る成形綿の歪取乾燥装置。
  2. 【請求項2】波長が6ないし10μmの遠赤外線を用いた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の成形綿の
    歪取乾燥装置。
  3. 【請求項3】上記加熱ゾーンの出口側に、上記成形綿の
    温度を一定に保つための熱風供給手段をもつ均熱ゾーン
    を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    成形綿の歪取乾燥装置。
  4. 【請求項4】上記均熱ゾーンの出口側に、上記成形綿を
    冷却するための空気冷却手段をもつ冷却ゾーンを設けた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の成形綿の
    歪取乾燥装置。
JP62231205A 1987-09-17 1987-09-17 成形綿の歪取乾燥装置 Expired - Lifetime JPH0671735B2 (ja)

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JP5121996B1 (ja) * 2011-11-15 2013-01-16 株式会社 ニュー・サンワ ウレタン加硫コントロールコンベヤー装置
CN103273598B (zh) * 2013-06-17 2016-07-06 贵州大自然科技股份有限公司 微波、远红外硫化方法和设备

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