JP2011218400A - 圧縮成形物とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高いクッション性を発揮しつつ、製品形状の安定した圧縮成形物を提供する。
【解決手段】 金属線材がメッシュ状に製編された編成物の一次加工物１ａを成形型５０で圧縮して、成形型５０に対応した形状の圧縮成形物を成形する圧縮成形物の製造方法であって、金属線材にバネ用線材を用いるとともに、一次加工物１ａにおける圧縮成形時に張力を受ける部分１１に外力Ｆを加えて、この部分１１の目合いを張力の受ける方向に広げ、前記形状への成形を阻害する一次加工物１ａの復元力を抑制させる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、金属線材からなる編成物を圧縮して成形した圧縮成形物と、この圧縮成形物の製造方法に関し、特に、金属線材にバネ用線材を用いた圧縮成形物と、この圧縮成形物の製造方法に関する。

金属線材をメッシュ状に製編した編成物を圧縮して成形した圧縮成形物が知られており、この圧縮成形物は、自動車のマフラーのフランジ（接合部）に取り付ける緩衝材や防振材、所定の粒子の捕集する捕集材（例えば、デミスター、フィルター）など、様々な用途に用いられている。

このような圧縮成形物は、図１１に示すように、前工程において編成物をロール状に巻いた一次加工物１ａを形成するとともに、この一次加工物１ａを雄型５１と雌型５２からなる成形型５０内にセットして、これに上下方向から圧縮力Ｐを加えることで所望する形状に成形される。これにより成形された圧縮成形物１ｂは、成形型５０に対応した形状となり、例えば、図１２の（ａ）に示すようなリング状や、図９の（ｄ）に示すような板状の製品形状に成形される。このような製造方法は、例えば、特許文献１など多数の文献に開示されている。

特開平９−１９５７５６号公報

ところが、編成物を上記のように圧縮成形するだけでは、所望する製品形状が得られないことがある。
編成物は、ステンレス線材をメッシュ状に製編したもので、一般的に、ＳＵＳ３０４を材質とするステンレス鋼線で形成されている。
ＳＵＳ３０４からなるステンレス鋼線は、優れた耐食性、耐熱性を有するとともに、圧縮成形後の製品形状を保つ適度な剛性を有している。

ところで、圧縮成形物を緩衝材として使用する場合には、受ける荷重に応じたクッション性が要求される。このような要求には、一般的に編成物のメッシュ間隔（以下、目合いという）や、圧縮成形物の単位体積当りの重量等の調整により対応することができる。
しかしながら、さらに高いクッション性が要求される緩衝材や防振材では、このような調整では対応しきれず、従来から慣用されていた金属線材であるＳＵＳ３０４をさらに弾性率（曲げ剛性）の高い材料に変更せざるを得ない。

ところが、圧縮成形物のクッション性を高めるためにＳＵＳ３０４より弾性率（曲げ剛性）の高い金属線材を用いると、圧縮成形物の形状の安定性を損なうことになる。すなわち、このような弾性率の高い金属線材で製編された編成物は、圧縮成形時の圧縮力に対して反発することから、思うような形状に成形されないので、寸法精度が低下して、安定した形状の製品を得ることができなかった。

例えば、金属線材にＳＵＳ３０４を用いた圧縮成形物１ｂは、図１２の（ａ）に示す外観形状を有するとともに、図１２の（ｂ）に示すＡ−Ａ断面形状となり、安定した形状の製品が得られるものの、ＳＵＳ３０４より弾性率（曲げ剛性）の高い金属線材であるバネ用ステンレス鋼線（材質：ＳＵＳ３０４ＷＰＢ）を用いた圧縮成形物１ｂは、ＳＵＳ３０４と等しい線径であっても、図１２の（ｃ）に示すように、すり鉢状に反った断面形状となったり、図１２の（ｄ）に示すように、リング中央部がアンコ状に盛り上がる断面形状となり、製品形状が安定しなかった。

これは、バネ用ステンレス鋼線が有する弾性率（曲げ剛性）が高く、元の形状（一次加工物１ａの形態）に戻ろうと反発するために起こる現象であり、特に、図１１に示すように、一次加工物１ａに上下方向からの圧縮力Ｐが加わると、一次加工物１ａの中央部１１付近には張力Ｔが作用して伸長される。これは、成形型５０内で上下に圧縮された一次加工物１ａが左右方向に逃げるためで（例えば、膨らんだ風船を潰すときと同様な現象）、この状態では、中央部１１付近の目合いは一時的に広がるものの、圧縮力Ｐが除荷されると、この付近の絡み合った線材同士が元の目合いの間隔に戻ろうと反発するために起こる現象と考えられている。すなわち、圧縮力Ｐが一次加工物１ａに均等に加わらないために起こる現象であり、その結果、成形型５０に対応した形状への成形が阻害されることになる。
このように、高いクッション性を有する圧縮成形物を成形しようとして、弾性率（曲げ剛性）が高い線材を用いると、安定した製品形状が得られないという問題があった。

以上のような問題を解決すべく、本願発明者らは、鋭意研究の結果、編成物を製編する金属線材に高弾性率を有するバネ用線材を用い、高いクッション性を発揮しつつ、製品形状が安定する圧縮成形物と、この圧縮成形物の製造方法を発明するに至ったものである。

すなわち、本発明は、上述したような現状の技術が有する問題を解決するために提案されたものであり、成形型に対応した形状への成形を阻害する編成物の復元力を抑制する抑制部を備えることで、高いクッション性を発揮しつつ、製品形状が安定する圧縮成形物と、この圧縮成形物の製造方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の圧縮成形物は、金属線材をメッシュ状に製編した編成物が所定の成形型で圧縮され、前記成形型に対応した形状に成形される圧縮成形物であって、前記金属線材にバネ用線材を用いるとともに、前記形状への成形を阻害する前記編成物の復元力を抑制する抑制部を備える構成としてある。

また、本発明の圧縮成形物の製造方法は、金属線材がメッシュ状に製編された編成物を所定の成形型で圧縮して、前記成形型に対応した形状の圧縮成形物を成形する圧縮成形物の製造方法であって、前記金属線材にバネ用線材を用いるとともに、前記編成物における圧縮成形時に張力を受ける部分に外力を加えて、この部分の目合いを前記張力の受ける方向に広げ、前記形状への成形を阻害する前記編成物の復元力を抑制させる圧縮成形物の製造方法としてある。

以上、本発明の圧縮成形物と、この圧縮成形物の製造方法によれば、高いクッション性を発揮させつつ、製品形状を安定させることができる。

本発明の一実施形態に係る編成物を示し、（ａ）は、編成物の概略斜視図であり、（ｂ）は、編成物の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る編成物を前工程において加工した一次加工物を示す概略斜視図である。 本発明の一実施形態に係る一次加工物の断面図を示し、図２に示した一次加工物のＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態に係る成形型の要部断面図であり、復元力の抑制された一次加工物が成形型にセットされた様子を示す説明図である。 第一実施形態に係る抑制部を備える編成物を示す概略斜視図である。 第二実施形態に係る抑制部を備える編成物を示し、（ａ）は、バネ用線材とＳＵＳ線材を一段毎に交互に混編した要部拡大図であり、(ｂ)は、バネ用線材とＳＵＳ線材を一の目合いに同時に友編みした要部拡大図である。 第三実施形態に係る抑制部を備える編成物を示す概略斜視図である。 第三実施形態に係る抑制部を備える一次加工物を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る説明図であり、（ａ）は、編成物の概略斜視図であり、（ｂ）は、一次加工物の断面図であり、（ｃ）は、他の編成物で被覆された一次加工物の断面図であり、（ｄ）は、圧縮成形物の外観斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る成形型の要部断面図であり、復元力の抑制された一次加工物が成形型にセットされた様子を示す説明図である。 従来の実施形態に係る成形型の要部断面図であり、圧縮成形時に一次加工物が受ける張力の作用を示す説明図である。 従来の実施形態に係る圧縮成形物を示し、（ａ）は、圧縮成形物の外観斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は、バネ用線材を用いた不安定な製品形状を有する圧縮成形物の一例を示すＡ−Ａ断面図であり、（ｄ）は、バネ用線材を用いた不安定な製品形状を有する圧縮成形物の他の例を示すＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明に係る圧縮成形物とその製造方法の好ましい実施形態について、製品形状としてリング形状を有する緩衝材（防振材）に本発明を適用した場合について説明するが、本発明を適用する製品形状（形態）はこれに限定されるものではない。

［圧縮成形物の製造方法］
まず、本発明に係る圧縮成形物の製造方法について、図１〜図４を参照しつつ説明する。
本実施形態に係る編成物１は、図１の（ａ）に示すように、バネ用ステンレス鋼線（材質：ＳＵＳ３０５ＷＰＢ）からなるバネ用線材Ｓ１を円筒状に丸編したもので、同図の（ｂ）に示すように、メリアス編にて製編されている。また、本実施形態の編成物１は、中央部１１から端部１２に亘って目合いが均等となるように製編してある。この編成物１は、一本のバネ用線材Ｓ１から編み上げたもので、両端部１２側に剪断による切り口が形成されず、切り屑が発生しないように製編されている。

次に、編成物１を圧縮成形するにあたり、一次加工物１ａを形成する。
一次加工物１ａは、円筒状からなる編成物１の内面を外側に露出するように、両端部１２から図１（ａ）中のｇ方向に、それぞれ順次折り返してロール状に形成したもので、図２に示すように、リング状の形状を有する。この一次加工物１ａのＡ−Ａ断面形状は、図３に示すように、両端部１２から折り返した部分がほぼ中央部１１で接触するように形成される。

このような一次加工物１ａをそのまま成形型５０にセットして圧縮成形すると、前述したように、中央部１１付近が圧縮成形時の張力Ｔに反発することで、成形型５０に対応した形状に成形されず、製品形状が安定しないことになる。そこで、本実施形態では、編成物１の状態又は一次加工物１ａの状態において、張力Ｔに反発する部分に相当する中央部１１付近に予め外力Ｆを加え、目合いを広げてある。

具体的には、図２及び図３に示すように、円筒状又はリング状の軸方向に目合いを伸長させる外力Ｆａと円周方向に目合いを伸長させる外力Ｆｂを、特に中央部１１に加える。
例えば、一次加工物１ａの状態において、リング径を広げるように外力Ｆｂを加えるとともに、編成物１から一次加工物１ａを形成する途中で、両端部１２を把持して引っ張り中央部１１に外力Ｆａを加える。または、編成物１の状態で、円筒状の内径を広げるように外力Ｆｂを加えるとともに、両端部１２を把持して引っ張り中央部１１に外力Ｆａを加えてもよい。
これにより、圧縮成形時に張力Ｔの加わる部分である中央部１１の目合いの間隔が広がるため、圧縮成形後に中央部１１付近において絡み合ったバネ用線材Ｓ１同士が元の目合いの間隔に戻ろうと反発する復元力を抑制することができる。
なお、この外力Ｆは、圧縮成形後の製品形状の安定度に応じて強度調整可能であるとともに、張力Ｔの加わる位置及び方向に応じて、外力Ｆを加える部位及び方向も適宜変更可能である。また、この外力Ｆは、降伏点を超えてこの部分を塑性変形させる強度としてもよい。

その結果、成形型５０にセットされる一次加工物１ａは、図４に示すように、外力Ｆを加える前（図中の破線）はリング内径が小さく雌型５２の軸部５２ａ付近に位置するが、外力Ｆが加えられた一次加工物１ａは、雌型５２の周縁部５２ｂ付近に位置するようにリング内径が広がることになる。そして、このように外力Ｆが加えられた一次加工物１ａに対して圧縮力Ｐを加えることで、図１２の（ａ）及び（ｂ）に示すように、寸法精度の高い、安定した製品形状を有する圧縮成形物１ｂが成形される。

以上説明したように、本実施形態に係る圧縮成形物の製造方法によれば、金属線材がメッシュ状に製編された編成物１を成形型５０で圧縮して、成形型５０に対応した形状の圧縮成形物１ｂを成形する圧縮成形物の製造方法でありながら、金属線材にバネ用線材Ｓ１を用いるとともに、編成物１における圧縮成形時に張力Ｔを受ける部分である中央部１１付近に外力を加えて、この部分の目合いを張力の受ける方向に広げ、製品形状への成形を阻害する編成物１の復元力を抑制させることで、寸法精度の高い、安定した製品形状の圧縮成形物１ｂを成形することができる。

［抑制部］
次に、製品形状への成形を阻害する編成物の復元力を抑制する抑制部について説明する。以下に示す各実施形態では、編成物の状態又は一次加工物の状態において抑制部を予め設けておくことで、圧縮成形後の復元力を抑制するようになっている。

［抑制部の第一実施形態］
本実施形態の編成物１は、抑制部を圧縮成形時に張力Ｔの加わる部分に設けるとともに、この部分の目合いを、他の部分に比べて広げてある。
具体的には、図５に示すように、編成物１の状態において、圧縮成形時に張力Ｔの加わる部分である中央部１１付近に抑制部を設け、この中央部１１付近の目合いを、他の部分である端部１２より広げてある。
すなわち、本実施形態の編成物１は、中央部１１付近の目合いを端部１２に対して粗く製編してある。特に、軸方向と円周方向の目合いを広げて製編してある。
これにより、中央部１１が本実施形態に係る抑制部として機能し、中央部１１付近の面方向に対する引張り強度が弱められ、圧縮成形後に中央部１１付近において絡み合ったバネ用線材Ｓ１同士が元の目合いの間隔に戻ろうと反発する復元力が抑制されることになる。

また、第一実施形態の変形例として、中央部１１から端部１２に亘って目合いが均等である編成物１を製編するとともに、この編成物１の中央部１１付近に外力Ｆを加え、予め中央部１１付近の目合いを広げた（粗くした）抑制部を形成することもできる。また、この外力Ｆは、この部分を塑性変形（降伏）させる強度とすることもできる。

［抑制部の第二実施形態］
さらに、抑制部の他の変形例として、本実施形態の編成物１は、当該編成物１にバネ用線材Ｓ１に比べて弾性率の低い金属線材を混成させて復元力を抑制するように形成してある。
具体的には、本実施形態の編成物１は、圧縮成形時に張力Ｔの加わる部分である中央部１１付近に抑制部を設け、この部分において、バネ用線材Ｓ１と、これより弾性率の低いステンレス鋼線（材質ＳＵＳ３０４）であるＳＵＳ線材Ｓ２とを混ぜて編み込んだ混編物として形成されている。

例えば、図６の（ａ）に示すように、本実施形態の編成物１は、圧縮成形時に張力Ｔの加わる部分である中央部１１付近において、円筒状の軸方向に対して、バネ用線材Ｓ１とＳＵＳ線材Ｓ２とを一段ごとに交互に編み替えて形成してある。
これにより、中央部１１が本実施形態に係る抑制部として機能し、中央部１１付近の面方向に対する引張り強度がＳＵＳ線材Ｓ２によって弱められ、圧縮成形後に中央部１１付近において絡み合ったバネ用線材Ｓ１同士が元の目合いの間隔に戻ろうと反発する復元力が抑制されることになる。
なお、この場合、編成物１の中央部１１付近に限らず、編成物１全体が上記のように交互に編み替え形成されてもよい。
また、編み替え形成する段数は、一段ごとに限らず、二段以上ごととすることもできる。

また、図６の（ｂ）に示すように、編成物１の圧縮成形時に張力Ｔの加わる部分である中央部１１付近において、バネ用線材Ｓ１とＳＵＳ線材Ｓ２とを一の線材として一の目合いに同時に編み込む友編みとすることもできる。これによっても、編成物１の中央部１１付近の面方向に対する引張り強度をＳＵＳ線材Ｓ２により弱めることができる。
特に、友編みとすることで、ＳＵＳ線材Ｓ２が有する保形力が均等にバネ用線材Ｓ１に作用して復元力を抑制するため、製品形状の安定化が図られる。
なお、この場合においても、編成物１の中央部１１付近に限らず、編成物１全体が上記のように友編みされていてもよい。

［抑制部の第三実施形態］
編成物１にバネ用線材Ｓ１に比べて弾性率の低い金属線材を混成させて復元力を抑制する抑制部の他の変形例として、本実施形態の一次加工物１ａは、バネ用線材Ｓ１からなる編成物１を、弾性率の低い金属線材からなる編成物２で被覆するように形成してある。

具体的には、図７に示すように、ステンレス鋼線（材質：ＳＵＳ３０４）からなるＳＵＳ線材Ｓ２を円筒状に丸編した編成物２を製編するとともに、これが編成物１を被覆するように一次加工物１ａを形成する。
例えば、編成物２を編成物１の内側に重ね合わせ、編成物２の内面が外側に露出するように、両端部から図７中のｇ方向に、それぞれ順次折り返してロール状に形成して、図８に示すような断面形状を有する一次加工物１ａを形成する。そして、これを成形型５０にセットし、圧縮成形する。
圧縮成形後は、中央部１１付近において絡み合ったバネ用線材Ｓ１同士が元の目合いの間隔に戻ろうと反発するものの、被覆する編成物２が本実施形態に係る抑制部として機能し、その保形力により反発が抑制され、製品形状が安定する。

以上説明したように、各本実施形態に係る圧縮成形物１ｂによれば、金属線材をメッシュ状に製編した編成物１が成形型５０で圧縮され、成形型５０に対応した形状に成形される圧縮成形物１ｂでありながら、金属線材にバネ用線材Ｓ１を用いるとともに、製品形状への成形を阻害する編成物１の復元力を抑制する抑制部を備えることで、圧縮成形後に絡み合ったバネ用線材Ｓ１同士が元の目合いの間隔に戻ろうと反発する復元力が抑制され、寸法精度の高い、安定した製品形状を有することになる。

なお、各実施形態は、それぞれ単独で適用することもできるが、相互に組合せることも可能である。
例えば、第一実施形態に係る抑制部と第二実施形態に係る抑制部とを組合せて、目合いを広げた部分を、バネ用線材Ｓ１とＳＵＳ線材Ｓ２とで混編することもできる。また、第二実施形態に係る抑制部と第三実施形態に係る抑制部とを組合せて，バネ用線材Ｓ１とＳＵＳ線材Ｓ２とで混編された編成物１を、ＳＵＳ線材Ｓ２からなる編成物２で被覆することもできる。さらに、第一実施形態に係る抑制部と第三実施形態に係る抑制部とを組合せて、張力を受ける部分の目合いを広げた編成物１を、ＳＵＳ線材Ｓ２からなる編成物２で被覆することもできる。

以上、本発明の圧縮成形物とその製造方法の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係る圧縮成形物とその製造方法は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。

例えば、上述した各実施形態では、製品形状（形態）としてリング形状を有する緩衝材（防振材）に本発明を適用した場合について説明したが、製品形状はこれに限定されず、板状の製品形状を有する緩衝材に本発明を適用することもできる。

具体的には、図９の（ａ）に示すように、バネ用線材Ｓ１を面状に製編した編成物１を形成するとともに、これを同図の（ｂ）に示すように、ロール状に丸めて一次加工物１ａを形成する。この一次加工物１ａを、図１０に示すように、そのまま成形型５０にセットして圧縮成形すると、前述したように、圧縮成形時に張力Ｔを受ける部分が圧縮成形後に復元しようと反発することで、成形型５０に対応した形状に成形されず、製品形状が安定しないことになる。
そこで、上述した本発明に係る製造方法又は抑制部を、この編成物１又は一次加工物１ａに適用することで、圧縮成形後の復元力を抑制することができる。

例えば、図１０に示すように、本発明に係る製造方法を適用して、圧縮成形時に張力Ｔを受ける部分である中央部１１（外周のみならず内部における数巻き分も含む）に張力Ｔを受ける方向に外力Ｆａを加えることで、この部分の目合いを予め伸長させる。また、第一実施形態の抑制部を適用して、図９の（ａ）に示す編成物１において、中央部１１に対応する部分の目合いを予め粗く製編する。また、第二実施形態の抑制部を適用して、この編成物１にバネ用線材Ｓ１に比べて弾性率の低い金属線材を混編させてもよい。

さらに、第三実施形態の抑制部を適用して、図９の（ｃ）に示すように、バネ用線材Ｓ１からなる編成物１が、これより弾性率の低いＳＵＳ線材Ｓ２からなる編成物２で被覆される一次加工物１ａを形成してもよい。また、各実施形態の抑制部を組合せて適用してもよい。
そして、これらの本発明に係る製造方法、抑制部を適用した一次加工物１ａを成形型５０にセットして圧縮成形することで、図９の（ｄ）に示すように、寸法精度の高い、安定した製品形状を有する圧縮成形物１ｂ（緩衝材）を成形することができる。

また、張力を受ける部分は中央部に限定されない。例えば、前述したリング形状を有する緩衝材（防振材）に係る各実施形態では、リング内側の中央部１１を張力の受ける部分としたが、リング外側の中央部も張力を受けるので、この部分に抑制部を設けることもできる。また、中央部に限らず、圧縮成形後に製品形状への成形を阻害する復元力が作用する部分であれば、部位を問わず本発明の抑制部を設けることができる。
さらに、製品形状への成形を阻害する復元力は、圧縮成形時に一次加工物に作用する張力に対する復元力のみならず、圧縮力に対する復元力も含まれる。
また、編成物１の編製方法は、メリアス編に限定されず、平織り、綾織り等でもよい。

本発明は、金属線材からなる編成物が圧縮成形された圧縮成形物に適用可能であり、特に、金属線材にバネ用線材を用いた圧縮成形物に広く利用することができる。

１，２ 編成物
１ａ 一次加工物
１ｂ 圧縮成形物
１１ 中央部（張力を受ける部分）
１２ 端部
５０ 成形型
５１ 雄型
５２ 雌型
Ｓ１ バネ用線材
Ｓ２ ＳＵＳ線材
Ｔ 張力
Ｆａ，Ｆｂ 外力

Claims (9)

1. 金属線材をメッシュ状に製編した編成物が所定の成形型で圧縮され、前記成形型に対応した形状に成形される圧縮成形物であって、
   前記金属線材にバネ用線材を用いるとともに、前記形状への成形を阻害する前記編成物の復元力を抑制する抑制部を備えることを特徴とする圧縮成形物。
2. 前記抑制部は、
   前記編成物における圧縮成形時に張力を受ける部分に設けられるとともに、
   前記部分以外のその他の部分よりも前記張力の受ける方向に広い目合いを有する請求項１記載の圧縮成形物。
3. 前記目合いは、前記張力を受ける方向に予め外力を加えて形成された請求項２記載の圧縮成形物。
4. 前記目合いは、製編により形成された請求項２又は３記載の圧縮成形物。
5. 前記抑制部は、前記編成物における前記バネ用線材とこのバネ用線材に比べて弾性率の低い金属線材との混成からなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧縮成形物。
6. 前記混成は、前記バネ用線材と前記弾性率の低い金属線材との混編である請求項５記載の圧縮成形物。
7. 前記混編は、複数の前記金属線材を一の目合いに同時に編み込む友編みである請求項６記載の圧縮成形物。
8. 前記混成は、前記編成物の前記弾性率の低い金属線材で製編した編成物での被覆である請求項５記載の圧縮成形物。
9. 金属線材がメッシュ状に製編された編成物を所定の成形型で圧縮して、前記成形型に対応した形状の圧縮成形物を成形する圧縮成形物の製造方法であって、
   前記金属線材にバネ用線材を用いるとともに、前記編成物における圧縮成形時に張力を受ける部分に外力を加えて、この部分の目合いを前記張力の受ける方向に広げ、前記形状への成形を阻害する前記編成物の復元力を抑制させる圧縮成形物の製造方法。

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