JP3643268B2 - 防音材の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は防音材の製造方法に関し、更に詳しくは、主として軽量材質のチップ状固形物からなる原材料と熱可塑性の繊維状バインダとの混合物である処理材の、成形型内への吹き込み充填と、加熱プレスによる防音材成形とを行う防音材の製造方法に関する。
【０００２】
本発明は、原材料の面からは、例えば車両の廃材よりなる非金属性シュレッダーダストを原材料としてリサイクルする防音材、又、用途の面からは、例えばダッシュサイレンサーやフロアサイレンサー等の車両用途に用いる防音材、等に特に好ましく適用される。
【０００３】
【従来の技術】
嵩密度が低く、防音，防振性能の優れた自動車用ダッシュサイレンサー，フロアサイレンサー等の防音材を製造するための有力な技術の一つとして、軽量材質のチップ状固形物からなる原材料と熱可塑性の繊維状バインダとを混合して加熱プレス式の成形型に導入し、防音材のプレス成形を行う方式がある。
【０００４】
この場合特に、上記軽量材質のチップ状固形物として、例えば車両の廃材より抽出された非金属性シュレッダーダストを有効に利用する場合には、経済的であると共に材料リサイクルの観点からも有意義である。
【０００５】
又、かかる防音材製造技術において、上記混合物（処理材）を成形型に導入する代表的な方式として、例えば特開平８−１１２５８４号公報に見られるように処理材をシート状に堆積して成形型の上型／下型間に搬入する方式と、処理材を成形型に吹き込み充填する方式とが挙げられるが、製造効率が高い点から、後者の方式が有利であると考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば自動車用ダッシュサイレンサー，フロアサイレンサー等の防音材は、一般的に薄板状で、しかも多くの屈曲部を伴う形状であり、これに伴って、その成形型におけるキャビティー形状も多くの屈曲した断面形状部を伴う薄板状の形状を呈している。その反面、充填される処理材は、軟質ウレタンフォーム等の非金属性シュレッダーダストや、繊維状バインダ等を主体とする嵩高くて圧縮変形性の大きな材料である。
【０００７】
このため従来、処理材の成形型への吹き込みにおいて、成形型キャビティーに多数のエア溜りを生じて、処理材が特に屈曲した断面形状の部分で引っ掛かって滞留し易くなり、次の▲１▼〜▲３▼のような不具合を生じていた。
▲１▼上記の滞留現象に抗して処理材をキャビティー全体に充填させる必要があることから、処理材吹き込み工程が比較的長い時間を要することとなり、成形サイクルタイムが長くなっていた。
▲２▼キャビティーにおける処理材の滞留し易い部分と、そうでない部分とで処理材の充填密度が不均一となり、ひいては成形後の防音材の強度や防音特性が、その部分毎に不均一な不良品を生じ易かった。
▲３▼上記の▲１▼，▲２▼の不具合が、屈曲した断面形状を伴う薄くて幅広いキャビティー形状に起因することから、これらの不具合を可及的に避けるためには、防音材の特に薄肉部について設計の自由度がかなり制約されていた。
【０００８】
そこで本発明は、軽量材質のチップ状固形物や繊維状バインダの混合物からなる処理材を成形型内への吹き込み充填し、加熱プレスにより防音材成形を行う防音材の製造方法において、上記のような不具合を解消することを、解決すべき課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（第１発明の構成）
上記課題を解決するための本願第１発明（請求項１に記載の発明）の構成は、主として軽量材質のチップ状固形物からなる原材料と熱可塑性の繊維状バインダとの混合物である処理材を、成形型内への吹き込み充填し、更に加熱プレスにより防音材の形状に成形する防音材の製造方法において、前記処理材を本成形より簡素な形状の成形面を備えるプリフォーム成形型に吹き込み充填してプリフォーム成形を行い、次いでプリフォーム成形体を防音材形状に対応した成形面を備える本成形型に移行させて、加熱プレスによる防音材の本成形を行う、防音材の製造方法である。
【００１０】
（第２発明の構成）
上記課題を解決するための本願第２発明（請求項２に記載の発明）の構成は、前記第１発明におけるプリフォーム成形の際に、軽度の加熱プレスを行ってプリフォーム成形体に一体性を与える、防音材の製造方法である。
【００１１】
【発明の作用・効果】
（第１発明の作用・効果）
本成形より簡素な形状（例えば、平坦形状又はこれに近い形状）の成形面を備えるプリフォーム成形型におけるキャビティー形状は、薄板状であっても、屈曲した断面形状部を伴わない。従って処理材をプリフォーム成形型に吹き込み充填する際、キャビティーにエア溜りを生じず、処理材がキャビティーにおける屈曲した断面形状部での滞留を起こさない。
【００１２】
その結果、前記▲１▼の不具合に関しては、処理材吹き込み工程が迅速かつスムーズに行われ、成形サイクルタイムが短縮される。前記▲２▼の不具合に関しては、キャビティーにおいて特段に処理材の滞留し易い部分が存在しないために処理材の充填密度が均一となり、ひいては、強度や防音特性がその各部分において均一な優れた防音材を製造できる。又、以上の点から前記▲３▼の不具合に関しては、特に薄肉に設計する部分も含めて、防音材の設計の自由度が向上する。
（第２発明の作用・効果）
第２発明においては、軽度の加熱プレスを受けたプリフォーム成形体において、繊維状バインダの若干の熱溶融によりチップ状固形物が互いに軽度に結着され、プリフォーム成形体に対して、型間移動に耐える程度の一応の一体性が与えられる。従って、プリフォーム成形体を適宜な手段によってプリフォーム成形型から本成形型へ移行させる際に、その形状を維持し易く、換言すればプリフォーム成形体の移行手段を任意に設計し易い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（原材料）
原材料は、主として軽量材質のチップ状固形物からなる。その代表的な実施形態の一つが、車両の廃材よりなるシュレッダーダストから金属，ガラス片，ワイヤハーネス等を除外した非金属性シュレッダーダストである。特に好ましい原材料として、車両廃材から抽出したウレタン，繊維を主とする良質のシュレッダーダストを挙げることができる。
【００１４】
軽量材質のチップ状固形物としては、ウレタンフォーム等のプラスチックフォームの断片が過半量を占め、その他繊維とで主体をなす。この繊維とは、車両のシート表皮等を構成していた織物の断片や繊維屑等が混入したものである。原材料中には、防音材の製造工程及び製品の品質を阻害しない限度において、金属，ガラス等の微小な断片が若干混入することも許される。
【００１５】
更に、後述するように本発明に係る防音材のトリム端材や不良品を解繊・粉砕したものを原材料として再使用することもできるし、車両廃材に由来する非金属性シュレッダーダスト以外の、他の産業分野に由来する廃材を本発明の原材料としてリサイクルしても良く、場合によってはプラスチック，ゴム，木材等の新材を用いてチップ状固形物を調製し、これを原材料としても良い。
【００１６】
（熱可塑性の繊維状バインダ）
熱可塑性の繊維状バインダとしては、通常は、繊維状の熱可塑性樹脂が用いられる。樹脂以外の熱可塑性材料、例えば熱可塑性ゴム等からなる繊維状バインダも用いることができる。又、防音材の加熱成形時に溶融する低融点の鞘部と、防音材の加熱成形時に溶融しない高融点の芯部とからなる芯鞘構造の繊維状バインダは、特に好ましく利用できる。
【００１７】
繊維状バインダにおける繊維の形態及び繊維長は限定されない。繊維状バインダが結着すべきチップ状固形物のサイズとの関係においては、混合性の向上及びそれに伴う防音特性の均一性と言う理由から、繊維長とチップの平均粒子径が同程度の寸法であることが、より好ましい。チップ状固形物からなる原材料Ｘに対する繊維状バインダＹの使用量は限定されないが、重量比で例えばＸ：Ｙ＝８：２〜９：１程度とすることができる。
【００１８】
（チップ状固形物と繊維状バインダとの混合）
チップ状固形物と繊維状バインダとを混合して処理材とする工程は、公知の任意の混合装置を利用して行うことができる。
【００１９】
しかし、特に好ましい方法は、圧縮状態に拘束されたチップ状固形物と繊維状バインダとの粗混合物もしくは積層体を、例えば周面に針状突起を有する回転シリンダーのような掻取り用突起部材により少量ずつ掻取ると言う解繊混合処理によって混合する方法である。とりわけ、チップ状固形物を上下層とし繊維状バインダを中間層とする積層体の状態で、圧縮状態に拘束して少量ずつ掻取る方法が好ましい。これらの方法による場合は、チップ状固形物と、強制的に細かく解繊された繊維状バインダとが、極めて細かくかつ均一に分散して混合するため、後の加熱プレス工程においてチップ状固形物がより均一かつ良好に結着される。
【００２０】
上記のように混合された処理材は、次に述べるように、まずプリフォーム成形型において本成形の前処理としてのプリフォーム成形を受け、次いで本成形型へ搬入されて加熱プレス下に目的とする防音材の形状に本成形される。
【００２１】
（プリフォーム成形型と吹き込み充填）
処理材は本成形型のライン上流に設けられたプリフォーム成形型へ吹き込み充填される。その際、混合された処理材を直ちにプリフォーム成形型に吹き込み充填しても良いし、一旦ホッパー等に集積してから、必要量を吹き込み充填に供するようにしても良い。ホッパー等の供給口には処理材の供給量を調節可能な供給口開度調節機構を設けても良い。
【００２２】
プリフォーム成形型は、上型と下型からなり、プレス操作と型開きとが可能な成形型であって、その上下型の成形面が本成形より簡素な形状（例えば、平坦面又はこれに近い形状）とされている。但し、これらの成形面が、プリフォーム成形体に厚肉部や薄肉部（屈曲した断面形状部ではない）を設定するための比較的緩徐な凹部や凸部を伴っていても構わない。
【００２３】
プリフォーム成形型の構成は、このような条件を備える限りにおいて限定されないが、一般的には、実施例において例示するように、特定部分（通常は、上型の中央部）にエアの吹き込み口を設け、型の側面周囲は型開きスペースを覆うようにメッシュ板で取り囲んだ構成となっており、処理材を型内に止めると共に吹き込みエアをメッシュ板より逃がすようになっている。なお、上下型の成形面もメッシュ板で構成しても良い。
【００２４】
第２発明のように、プリフォーム成形型に加熱冷却機能を備えさせ、充填された処理材に対して軽度の加熱プレスが行えるようにすることも好ましい。この場合の加熱プレスは、プリフォーム成形体に対して、プリフォーム成形型から本成形型へ形状を維持して移行し得る一体性を与える程度で、かつ、本成形における形状加工の自由度を損なわない程度に行うことが好ましい。
【００２５】
処理材のプリフォーム成形型への吹き込み充填は、例えばブロアー等の送風機で発生させた圧送気体に処理材を乗せて成形型へ吹き込む方法による。プリフォーム成形型の上下成形面が簡素な形状であるため、処理材は型のエア抜き部近傍部分より吹き込み口近傍部分に向かって順次迅速かつスムーズに充填される。
【００２６】
なお、処理材の充填の進行に伴って吹き込み抵抗が漸次増大するが、その際、処理材が吹き込み抵抗の増大に基づく圧縮変形により、充填圧のキャビティー端部への伝達を遮断し、結果的にキャビティーの中央部へ向かう程処理材の充填密度が高まると言う不具合を招く懸念がある。これに対しては、プリフォーム成形型への吹き込み風量を、吹き込み抵抗の増大に対応して低減させるように制御することが有効である。
【００２７】
かかる吹き込み風量の低減の制御には、各種の方法が可能であるが、（１）吹き込み抵抗の増大を適宜なセンサで経時的に検知し、検知した値に基づいて吹き込み風量の調節手段をフィードバック制御する方法、又は、（２）同一条件の実施形態における経時的な吹き込み抵抗の増大値と、これに対応すべき吹き込み風量の低減値との標準的なデータを予め取得しておき、このデータに基づいて前記調節手段を見込み制御する方法、が特に好ましい。
【００２８】
（本成形型）
本成形型は、プリフォーム成形型に対してライン下流側に設置され、両者の間にはプリフォーム成形体の移行手段が設けられる。かかる移行手段の種類は任意であって、例えば駆動式のベルトコンベア，ローラーコンベア等であっても良いが、移行時のプリフォーム成形体の形状をより良好に維持するためには、プリフォーム成形体の先端側部分を把持して本成形体内へ引き込む牽引式クランプのような手段が、より好ましい。駆動式コンベアと牽引式クランプを併用しても良い。そしてプリフォーム成形体は一応の一体性を付与されているため、このような移行操作に対して形状を維持して追従できる。
【００２９】
本成形型は、上型と下型からなり、少なくとも加熱プレス操作と型開きとが可能な成形型であって、その上下型の成形面が防音材形状に対応した所定の複雑形状を備えている。
【００３０】
本成形型の加熱冷却機構の種類は限定されないが、成形サイクルを短縮させるためには、加熱とその後の冷却とを強制的に行い得る機構が好ましい。特に、成形対象物が気体透過の可能な材料であることから、上下の成形型には成形面に開口した多数の通気孔を設けると共に、これらの通気孔を上下の成形型にそれぞれ付設した加熱冷却箱Ａ，Ｂに連通させ、型の加熱時には加熱冷却箱Ａから型通気孔を経由して加熱冷却箱Ｂに熱気を送り、型の冷却時には逆に加熱冷却箱Ｂから型通気孔を経由して加熱冷却箱Ａに冷気を送を送る、と言う方法により、処理材や型を迅速に加熱・冷却する方式が好ましい。前記プリフォーム成形型に加熱冷却機能を備えさせる際にも、これと同様の構成とすることが好ましい。
【００３１】
（成形ラインの構成）
これらの成形型のライン構成としては、一基の処理材吹き込み装置に対して一基のプリフォーム成形型及び本成形型を配置しても良いが、一基の処理材吹き込み装置に対して複数のプリフォーム成形型−本成形型ラインを分岐型に配置して、一基の成形型ラインにおけるプリフォーム成形型に処理材の充填が行われている間に、他の成形型ラインでは既に充填された処理材のプリフォーム成形を行う、と言う生産効率の良いシステムとすることもできる。
【００３２】
（その他の工程）
上記の成形工程を経た防音材は、次いで端材を切除するトリム工程で仕上げられる。この工程で生じるトリム端材（あるいは、たまたま生じた成形不良品）は、これをまず解繊し、ついでシュレッダー処理することにより、本発明におけるチップ状固形物の原材料として、良好に再生できる。
【００３３】
【実施例】
以下において、工程のフローの一例を概念化して示す図１に基づいて、本発明の一実施例を説明する。
【００３４】
図１に示す３基の原料供給サイト１，２，３は、積層体を構成して搬送するためのベルトコンベア４の搬送面上に、その搬送方向の上流側から下流側に向かって順次位置しており、いずれも搬送ベルト１ａ，２ａ，３ａと、針状突起を有する対の回転シリンダ１ｂ，２ｂ，３ｂと、ホッパ１ｃ，２ｃ，３ｃとを備えている。
【００３５】
そして上流側の原料供給サイト１と下流側の原料供給サイト３には、平均粒径が５ｍｍ程度の非金属性シュレッダーダスト（プラスチックフォーム材、非フォームプラスチック材、繊維の断片等からなる）の集合体５が供給され、中間の原料供給サイト４には、平均繊維長１０ｍｍの芯鞘構造のポリエステル短繊維からなる未解繊状態の繊維状バインダの集合体６が供給される。
【００３６】
本実施例において、非金属性シュレッダーダストの集合体５（Ｘ）の合計供給量と、繊維状バインダの集合体６（Ｙ）の供給量との比率は、重量比でＸ：Ｙ＝９：１程度としている。
【００３７】
これらの集合体５，６は、それぞれ前記搬送ベルト１ａ，２ａ，３ａによって回転シリンダ１ｂ，２ｂ，３ｂに送られ、そこでシュレッダーダストの集合体５はほぐされ（個別のチップ状固形物に分解され）、又、未解繊状態の集合体６は粗解繊されて、それぞれ前記ホッパ１ｃ，２ｃ，３ｃに供給され、ベルトコンベア４の搬送面上に順次堆積され、３層の積層体７を構成する。
【００３８】
次に、積層体７は、ベルトコンベア４により同期回転（いわゆる連れ回り）する対の回転ローラ８，８間に送られる。対の回転ローラ８，８間のクリアランスは積層体７の堆積厚さよりかなり小さく設定されているため、回転ローラ８，８間を通過する際の積層体７は圧縮状態で拘束されている。
【００３９】
そして回転ローラ８，８による送り出し方向のすぐ先には、ほとんど隙間なく隣接する状態で、周面に多数の針状突起を有する回転シリンダ９が設置されて、図の矢印方向へ回転している。このため、積層体７は、回転ローラ８，８間を通過した直後、未だその拘束を解除されていない状態において、回転シリンダ９の針状突起により順次少量ずつ掻取られて行く。従って、中間層の繊維状バインダが少量ずつ強制的に千切られて細かく解繊された状態で掻取られると同時にその上下層のチップ状固形物も少量ずつ掻取られるため、個々のチップ状固形物に対して解繊された繊維状バインダがまとわり着き、、掻取られて下方に集積される解繊混合処理材１０においてはチップ状固形物と解繊された繊維状バインダが極めて細かくかつ均一に分散して混合している。
【００４０】
解繊混合処理材１０は、集積槽１１に仮集積され、次いで、例えば吹き込み風量の大小や集積槽１１に設けた開閉弁等の適宜な供給量制御手段（図示省略）等によりコントロールされて、必要量ずつが成形装置へ送られ、充填工程及び成形工程に供される。
【００４１】
成形装置は、前記集積槽１１に接続されたブロア１２、これに続くメインダクト１３、メインダクト１３から切替弁１４を介して分岐した２本の分岐ダクト１５，１６、分岐ダクト１５，１６の各末端に設けた２基の成形サイト１７，１８（成形サイト１８は成形サイト１７と同一の構成であるため、図示及び詳しい説明を省略する）、及び前記切替弁１４に対してダクトを以て接続された冷熱風送出機１９からなる。
【００４２】
成形サイト１７において、本成形より簡素な形状の成形面を備えたプリフォーム成形型２０と、実際の防音材の形状に対応した成形面を備えた本成形型２１とが、プリフォーム成形体２４の適宜な移行手段（前記参照）を介して、ライン方向に沿って順次設けられている。
【００４３】
これらのプリフォーム成形型２０と本成形型２１はそれぞれ、型開き可能でかつプレス成形作動のできる上型と下型からなっている。そして、図２に示すように、プリフォーム成形型２０においては、上記分岐ダクト１５，１６が連通された上型２２ａに図示省略の吹き込み口が設けられ、更に上型２２ａと下型２２ｂの側面周囲は、型開きスペースを覆う金属メッシュ板２３で取り囲まれて、解繊混合処理材１０を型内に止めると共にエアを逃がすようになっている。上型２２ａと下型２２ｂの成形面もメッシュ板となっていても良い。
【００４４】
次に、図３に示すように、本成形型２１は、その上型２１ａと下型２１ｂにそれぞれ、成形面２１ｄに開口した多数の通気孔２１ｃを備えている。これらの通気孔２１ｃは、上型２１ａと下型２１ｂにそれぞれ付設した加熱冷却箱Ａ，Ｂに連通されている。図示はしないが、前記プリフォーム成形型２０も、これと同様の構成加熱冷却機能を備えている。
【００４５】
そして加熱時には、加熱冷却箱Ａから通気孔２１ｃを経由して、かつ成形対象である解繊混合処理材中を透過して加熱冷却箱Ｂに熱気を送り、冷却時には加熱冷却箱Ｂから逆の経路で加熱冷却箱Ａに冷気を送を送る、と言う方法により、処理材及び／又は型を迅速に加熱・冷却するようになっている。
【００４６】
なお、プリフォーム成形型２０における加熱プレスは比較的軽度に、即ち繊維状バインダの若干の熱溶融によりチップ状固形物が互いに軽度に結着され、プリフォーム成形体２４に対して、型間移動の操作に耐える程度の一応の一体性が与えられる程度に行われる。一方、本成形型２０においては、充分なプレス圧と加熱とを以て、本成形体２５の成形が行われる。
【００４７】
次に、上記プリフォーム成形型２０の適部には、解繊混合処理材の吹き込み充填の進行に伴う吹き込み抵抗の増大をセンシングする図示省略の吹き込み抵抗センサーが設けられ、これで検知された吹き込み抵抗値がブロア１２にフィードバックされて、ブロア１２からの吹き込み風量を、吹き込み抵抗の増大に対応して漸次低減させるようになっている。
【００４８】
このため、結果的に吹き込み抵抗が一定のレベルに保たれ、吹き込み抵抗が漸次増大してもプリフォーム成形型２０への解繊混合処理材の充填密度の均一性が確保される。
【００４９】
なお、解繊混合処理材はブロア１２の作用により気体圧送されて、切替弁１４を介して２基の成形サイト１７，１８のいずれかへ吹き込まれる。従って、例えば成形サイト１７においてプリフォーム成形及び本成形が行われている時に、他方の成形サイト１８においてプリフォーム成形型２２への解繊混合処理材の吹き込みを行うことが可能になる。
【００５０】
こうして切替弁１４を有効に利用しつつ、複数の成形型においてプロセスのフェーズが異なる同時進行状態で搬送／充填工程及び成形工程を繰り返すことにより、成形型の遊び時間を低減させ、成形サイクルを向上させることができる。
【００５１】
プリフォーム成形体２４は、本成形型２１において必要な加熱圧縮のもとに実際の防音材の形状に対応した成形・固化を受け、本成形体２５として図示省略のトリム型にてトリミングされ、防音材２６とトリム端材２７とに分かれる。なお、本成形型２１におけるプレス成形の際に同時にトリミングを行うことも可能であり、これによって製造効率が一層向上する。
【００５２】
上記トリム端材２７は、再生サイト２８に投入して、針状突起を有する対の回転シリンダ２９によりチップ状固形物を結着している繊維状バインダを解繊し、次いで簡略図示するシュレッダー３０に投入して、例えば５ｍｍ程度の平均粒径のチップ状固形物に復元することにより、良好なチップ状固形物原材料として再使用できる。但し、トリム端材２７を再生サイト２８で解繊処理せずにシュレッダーに投入しても、良好なチップ状固形物原材料とはならない。
【００５３】
又、上記製造工程で生じえる防音材の不良品も、トリム端材２７と同様の上記の処理により、良好なチップ状固形物原材料として再使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の工程のフローを示す図である。
【図２】実施例の吹き込み成形型の構成を示す図である。
【図３】実施例の本成形型の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２，３ 原料供給サイト
４ ベルトコンベア
５，６ 集合体
７ 積層体
１０ 解繊混合処理材
１７，１８ 成形サイト
２０ プリフォーム成形型
２１ 本成形型
２１ａ，２２ａ 上型
２１ｂ，２２ｂ 下型
２１ｃ 通気孔
Ａ，Ｂ 加熱冷却箱
２４ プリフォーム成形体
２５ 本成形体
２７ トリム端材
２８ 再生サイト

Claims (2)

1. 主として軽量材質のチップ状固形物からなる原材料と熱可塑性の繊維状バインダとの混合物である処理材を、成形型内への吹き込み充填し、更に加熱プレスにより防音材の形状に成形する防音材の製造方法において、
   前記処理材を本成形より簡素な形状の成形面を備えるプリフォーム成形型に吹き込み充填してプリフォーム成形を行い、次いでプリフォーム成形体を防音材形状に対応した成形面を備える本成形型に移行させて、加熱プレスによる防音材の本成形を行うことを特徴とする防音材の製造方法。
2. 前記プリフォーム成形の際に、軽度の加熱プレスを行ってプリフォーム成形体に一体性を与えることを特徴とする請求項１に記載の防音材の製造方法。

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