JP5799568B2 - ニードルパンチ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、繊維質マットにニードルパンチ加工を施すニードルパンチ加工装置に関する。

グラスウール（ガラス短繊維）は断熱性が高く、吸音性にも優れ、軽く、施工しやすい特徴から、自動車のエンジン周りなどに装着されて使用される吸音断熱インシュレーター、住宅用の断熱材、ビルや建築等における配管用の保温材として使用されている。

グラスウールマットの主な製造工程としては、図３の工程概略図に示されるように、順に、ガラス繊維の原料を調合する工程（原料調合工程）、溶融した原料を繊維化装置により繊維化する工程（繊維化工程）、繊維化後のガラス繊維に接着剤を塗布する工程（接着剤塗布工程）、接着剤塗布後の未硬化の繊維を平面状の堆積面上に順次落下させ層状に堆積せしめ未硬化の無機繊維質集合体とする工程（集綿化工程）を経て製造され、グラスウールマットの幅や長さなどの形状を整える（裁断工程）、巻き取り工程、搬送梱包工程を経て出荷される。

上記説明のグラスウールマットの製造方法において、グラスウールマットの成形性を保つために、繊維化工程後、接着剤を塗布する接着剤塗布工程や、接着剤を使用せずに、集綿化工程後に、グラスウールマットにニードルパンチ加工を施すことが知られている。

特許文献１には、グラスウールマット（グラスウール成形体）にニードルを高速で上下方向に往復運動させることによって、グラスウールマットにニードルを挿入し、これによってグラスウールマットを構成するガラス短繊維を互いに絡み合わせ、接着剤等のバインダーを使用することなく、グラスウールマットの保形性を保つニードルパンチ加工工程が開示されている。

国際公開２００６/０５９７５２号パンフレット

特許文献１に記載のニードルパンチ加工工程では、グラスウールマットの厚さを薄くするために、ニードルパンチ加工機に導入する前に設けられた供給ローラー（上流側）の回転速度より、ニードルパンチ加工機に導入して、グラスウールマットをニードルパンチ加工しながら搬送する搬送速度及びニードルパンチ加工後のグラスウールマットを搬送する排出ローラー（下流側）の回転速度を速く設定している。

そのため、供給ローラーに導入するグラスウールマットの末端部が導入される際、グラスウールマットの末端部を押さえる抵抗力がないため、グラスウールマットの末端部がニードル加工機に急速に吸い込まれ、グラスウールマットが嵩張り、ニードルパンチ加工を行う際に不具合が生じるという問題点があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ニードルパンチ加工を行う際、ニードル加工機にグラスウールマットの末端部を導入する際、トラブルが少なく安定的にニードルパンチ加工を施すことができるニードルパンチ加工装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の課題を解決するために、ニードルパンチ加工装置において、ニードルパンチ加工機の上流側に設けられた、供給ローラーに導入されるグラスウールマットの末端部を抑えるための抵抗を付与するための押当手段を、供給ローラーの入口近傍に設けることによって、グラスウールマットの末端部が急速にニードルパンチ加工機に吸い込まれることなく、ニードルパンチ加工を安定的に行うことができることを見出し、本発明に至った。

予めロール状に巻かれた繊維質マットを回転させることによって、搬入コンベアのベルト上に供給し、コンベア装置にて搬送しながら、ニードルパンチ加工機にてニードルパンチ加工し、搬出コンベアの下流に設けられた成形コンベア装置によって巻き取る装置における前記繊維質マットに保形性を付与するニードルパンチ加工装置において、
前記搬入コンベアにて搬送された前記繊維質マットを前記ニードルパンチ加工機に導入する、一対の供給ローラーと、
前記ニードルパンチ加工機の下流側に位置し、前記ニードルパンチ加工後の繊維質マットを前記ニードルパンチ加工機から導出する、一対の排出ローラーと、
前記一対の排出ローラーから排出されたニードルパンチ加工後の繊維質マットを搬出する搬出コンベアと、を備え、
前記一対の供給ローラーの入口近傍に、前記搬入コンベアにて搬送される前記繊維質マットの末端部を押さえて接触抵抗を付与する押当手段を設け、
前記繊維質マットの末端部が前記一対の供給ローラーの入口に近づいたときに、前記押当手段が前記搬入コンベア側方向に移動し、前記押当手段が前記繊維質マットの末端部を押さえつける機構を備えたことを特徴とするニードルパンチ加工装置である。

なお、本発明においてコンベア装置とは、ベルトコンベア装置、ロール式コンベア装置、エアーテーブル型コンベア装置（下からエアーを吹き付けて、搬送対象を浮上させ、この状態で回転体に接触させて搬送する装置）等、繊維質マットを搬送する装置全般を意味する。繊維質の進行方向から糸や紐で繊維を引っ張り、繊維質を搬送する装置も、本発明のコンベア装置に含まれる。中でもベルトコンベア装置は繊維質の移動が円滑であり、搬送中の繊維質の落下や形の乱れが防止できるため、特に好ましい。

また、ここで言う、押当手段とは、グラスウールマットの末端部を抑えて接触抵抗を付与できるものであれば、特に限定されない。前記コンベア装置がベルトコンベア装置である場合、押当手段は、グラスウールマットの末端部に効率よく接触抵抗を付与する観点から、前記グラスウールマットをベルト側に押さえつける押当ロールを用いることが特に好ましい。それ以外のコンベア装置の場合、例えば、ロール式コンベア装置である場合、エアーテーブルの場合、或いは、前方から糸や紐で引っ張るコンベア装置である場合は、上下に一対の押当ロールを設け、当該ロールで繊維質を挟み込み、荷重をかけることが好ましい形態の１つである。

本発明の構成によれば、グラスウールマットの末端部がニードルパンチ加工機に急速に吸い込まれることなく安定的にニードルパンチ加工を行うことができる。

本発明の実施形態に係るニードルパンチ加工装置の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る押当手段の動作を説明する概略図である。 グラスウールマットの製造工程図を示すものである。

以下、本発明について詳細に説明するが、下記の実施の形態に限定されずに、その技術思想の範囲内において種々の変更が可能であることは明白である。

例えば、本発明の実施の形態では繊維質マットとして、グラスウール（ガラス短繊維）マットを用いたが、その他、ポリエステル、ポリプロピレン、レーヨンなどの合成繊維・化学繊維など他の繊維質マットにも適用可能である。

繊維質マットとして、中でも、グラスウールマットは、特許文献１にもある通り、ニードル加工を行なう際、厚さを薄くし成形性を高めるために、ニードル加工の前後における導入速度及び導出速度を変化させる必要性が高く、末端部が急速に吸い込まれる現象が起こりやすいことから、本発明を適用する対象としてはガラスウール類が特に効果が顕著であり、好ましい。

以下、本発明のニードルパンチ加工装置１００について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明の原料（ニードルパンチを施す前のグラスウールマット）は、例えば、図３に示すグラスウール製造機によって、好ましく製造することができる。

また、以下、ニードルパンチを施す前のグラスウールマットを「６ａ」、ニードルパンチを施した後のグラスウールマットを「６ｂ」として「ａ」、「ｂ」の符号を付して区別し説明する。

本発明のニードルパンチ加工装置１００は、グラスウールマットをコンベア装置にて搬送しながら、グラスウールマットに保形性を付与するニードルパンチ加工装置であって、グラスウールマットにニードルパンチ加工を施すニードルパンチ加工機２と、グラスウールマットを搬送するコンベア装置と、ニードルパンチ加工機２の入口近傍に、グラスウールマットの末端部に抵抗を付与するための押当手段１０ｂと、を備える。グラスウールマットを搬送するコンベア装置は、搬入コンベア１と搬出コンベア３を有しており、搬入コンベア１と搬出コンベア３は、それぞれ、ニードルパンチ加工機２の上流側及び下流側に連結される。

さらに、ニードルパンチ加工機２の上流側には、搬入コンベア３によって搬送されるグラスウールマットをニードルパンチ加工機２に導入するための一対の供給ローラー２２ａ、２２ｂが、搬入コンベア１との間に設けられる。また、同様にニードルパンチ加工機２の下流側には、ニードルパンチ加工を施したグラスウールマットを導出するための一対の排出ローラー２３ａ、２３ｂが設けられる。また、一対の排出ローラー２３ａ、２３ｂの下流には搬出コンベア３が配置され、搬出コンベア３にて搬送されるグラスウールマット６ｂをロール状に巻き取るための２つのＶ字状に配置された成形コンベア装置４が設けられる。

次に、本発明において、特に好適なベルトコンベアを例とし、搬入コンベア１について説明する。図２に示すように、搬送コンベア１は、エンドレスベルト１３と２つの回転体１２ａ、１２ｂとを備え、２つの回転体を１２ａ、１２ｂを回転させることによって、エンドレスベルト１２を回転させ、ロール状のグラスウールマット６ａを回転させ、ベルト上に供給する。

搬送コンベア１の上流側には、ベルト上に供給されるグラスウール６ａの厚さを所定厚さに調整するための圧縮ローラー１０ａが設けられている。さらに、ニードルパンチ加工機２の入口近傍（搬入コンベア１の下流側）には、グラスウールマット６ａの末端部７を押さえつけ、一対の供給ローラー２２ａ、２２ｂに対する引き込まれ、を防止する抵抗を付与する押当ロール１０ｂ（押当手段）が設けられている。

圧縮ローラー１０ａはグラスウールマット６ａを押さえつけ厚さを調整し、搬入コンベア１のベルト上にて搬送供給することができれば特に限定されず、例えば、金属やプラスチック製のローラーを使用することができる。

押当ロール１０ｂには、押当ロール１０ｂが少なくとも上下方向に自在に変位可能なように支持する支持部材１１ｂを備えている。支持部材１１ｂは、支持点１１ａを支点にして、押当ロール１０ｂが、ベルト上を搬送されるグラスウールマット６ａを押さえつけるように、図２に示すように、支持部材１１ｂを円弧状に移動する。押当ロール１０ｂを上下方向に変位させ、グラスウールマット６ａを押さえつける駆動機構は、押当ロールを少なくとも上下方向に変位可能にする機構であれば特に限定されないが、例えば、手動で行う、または、エアーシリンダー等の機構（図示せず）備え、行うようにするとよい。また、押当ロール１０ｂと実質的に同一な構成、構造のものを圧縮ローラー１０ａに用いるようにしてもよい。

押当ロール１０ｂを設ける位置は、一対の供給ローラー２２ａ、２２ｂの入口近傍に設けられ、搬入コンベア１のベルトの上方にあり、押当ロール１０ｂをベルト側に移動させ、グラスウールマット６ａの末端部７に抵抗を付与させる位置であればよい。図２に示すように、押当ロール１０ｂと搬入コンベア１を構成するニードルパンチ加工機２側に位置する回転体１２ｂとによって、エンドレスベルト１３を介し、グラスウールマット６ａの末端部７を押さえつけるようにすると、より効率的に抵抗を付与することができるため、特に好ましい。

搬出コンベア３は、ニードルパンチ加工を施したグラスウールマット６ｂを搬送させることができるものであれば特に限定されず、搬入コンベア１と同等のものを使用することができる。また、搬入コンベア１、搬出コンベア３のコンベア速度は、製造品種や装置の状況によって適宜設定されることが好ましく、一般的なグラスウールマットを用いる場合、例えば、２ｍ/ｍｉｎ〜２０ｍ/ｍ/ｍｉｎの範囲で設定するとよい。さらに、２ｍ/ｍｉｎ〜７ｍ/ｍ/ｍｉｎの範囲にすることが好ましい。

本発明に用いるニードルパンチ加工機２は、グラスウールマット等のニードルパンチ加工に用いられる公知のものを用いることができる。ニードルパンチ加工機２は、パンチング装置２０と複数のニードル２１を備えている。各ニードルには、針先部が三角錐状で各一辺の頂点に刺状の切込突起が下向きに複数配列されているものなどを用いることができ、突起形状部の数、ニードルの間隔、太さ等は製造する品種等により適宜設定することが好ましい。

ニードル２１は、駆動装置（図示せず）によって高速で上下方向に往復運動し、グラスウールマットの厚さ方向に、ニードル２１を挿入し、引き抜く動作を繰り返す。この動作によって、ニードル２１の挿入部において、グラスウールマットを構成するガラス短繊維が互いに絡み合うことによって、保形性を向上させたグラスウールマットを成形することが可能となる。

ニードルパンチ加工後のグラスウールマット６ｂを巻き取るための２つのＶ字状に配置された成形コンベア装置４は、２つのコンベアのそれぞれの回転速度を同期させるように設定する。２つのコンベアをＶ字状に配置することによって、ロール状のグラスウールマット６ｂの巻き戻りや型崩れを防止し成形することができる。

また、２つのＶ字状に配置された成形コンベア装置４は、それぞれのコンベアのエンドレスベルトを回転させる回転体を軸にして、他方の回転体を円弧状に移動させることによって、Ｖ字状に配置された２つのコンベアをそれぞれ開き、ロール状に巻き取ったグラスウールマット６ｂを保持するリフターなどの保持搬送具（図示せず）に落下させ、ロール状のグラスウールマット６ｂを保持搬送するようにしてもよい。

本発明に適用されるグラスウールマットは、ニードルパンチ加工を施すことによって、ガラス繊維同士を絡ませ、グラスウールマットの形状を保持するものであり、ガラス繊維同士を接着させるための接着剤は必要ないが、製造する製品の品種によって、ガラス繊維同士を接着させるための接着剤や、グラスウール用ワックス剤など他の接着助剤を使用してもよい。

次に、本発明におけるニードルパンチ加工方法及びニードルパンチを施したグラスウールマットの製造方法について、図１及び図２を参照して説明する。

予めロール状に巻かれたグラスウールマット６ａを回転させることによって、グラスウールマット６ａを搬入コンベア１のベルト上に供給する。ベルト上に供給されたグラスウールマット６ａは、搬入コンベア１に設けられた圧縮ローラー１０ａによってベルト側に押し付けられる。圧縮ローラー１０ａをグラスウールマット６ａをベルト側に押し付け、グラスウールマットの厚さを調整する。

次いで、圧縮ローラー１０ａを通過し、厚さを調整されたグラスウールマット６ａは、そのままベルトコンベア上で搬送され、ニードルパンチ加工機２に導入される。この際、一対の供給ローラー２２ａ、２２ｂの入口近傍に設けられた押当ロール１０ｂは、グラスウールマット６ａと必ずしも接触させる必要はない。

その理由は、押当ロール１０ｂは、グラスウールマット６ａの末端部７に抵抗を付与するものであるため、図２に示すように、グラスウール６ａの末端部７がベルトコンベア上にて搬送される際に、押当ロール１０ｂを支持部材１１ｂの移動によって、ベルトコンベア側下方向に移動させ、グラスウールマットをベルト側に押し付けるようにすると良い。

押当ロール１０ｂは、グラスウール末端部７がニードルパンチ加工機に急速に吸い込まれないようにするために、一対の供給ローラー２２ａ、２２ｂの入口近傍に設けることが好ましく、押当ロール１０ｂと搬入コンベアを構成する回転体１２ｂによって、ベルト上にて押さえつけるようにするすると、効率的に引き込まれに対する抵抗を付与できるため、特に好ましい。押当ロール１０ｂを上記位置に設定すれば、圧縮ローラー１０ａを設けずに、押当ロール１０ｂを用いて、グラスウールマットの厚さ調整と抵抗付与を同時に行うようにしてもよい。

すなわち、グラスウールマット６ａの末端部７がニードルパンチ加工機２の入口に近づくと、押当ロール１０ｂがベルト側下方向に移動して、グラスウールマット６ａをベルト側に押し付け、接触抵抗を付与し、グラスウールマット６ａの末端部７が急速にニードルパンチ加工機２に導入されることを防ぐことができる。

押当ロール１０ｂをベルト側下方向に移動させ、グラスウールマット６ａを押さえつけるタイミング管理は、グラスウールマット６ａの末端部７が搬入コンベア１の所定位置に到達したことを感知する自動制御装置（図示せず）を設けて管理することによって制御し、押当ロール１０ｂを押さえ付けるようにする、搬入コンベア１に搬送される前のロール状のグラスウールマット６ａの重量を基準にして、所定の重量が減少した時点で押当ロール１０ｂを移動させるようにする。又、人為的な操作によって、タイミングを見計らい、押当ロール１０ｂをベルト側下方向に移動させるようにしてもよい。

厚さの薄いグラスウールマット６ｂを製造するために、ニードルパンチ加工を施した後のグラスウールマット６ｂを搬出し、ニードルパンチ加工機の出口に設けられた排出ローラー（下流側）の回転速度は、ニードルパンチ加工を施す前のグラスウールマット６ａを搬入し、ニードルパンチ加工機に導入する前に設けられた供給ローラー（上流側）の回転速度より、速く設定される。

なお、供給ローラーと排出ローラーの回転速度は、製造するグラスウールマットの製造品種によって適宜調整されるものであるが、例えば、排出ローラーの回転速度は、供給ローラーの回転速度に対して、１．１倍〜１．５倍の範囲にて設定するとよい。

搬出コンベア１のベルト上にて搬送されたグラスウールマット６ａは、ニードルパンチ加工機２に導入され、ニードルパンチ加工が施される。尚、ニードリング回数は、使用するグラスウールマットの密度、製造する製品使用、コンベア装置の速度によって適宜設定させることが好ましい。

ニードルパンチ加工機２に導入されニードルパンチ加工されたグラスウールマット６ｂは搬出コンベア３のベルト上にて搬送され、さらに、搬出コンベア３の下流に設けられた２つのＶ字状に配置された成形コンベア装置４に運ばれ、搬送されたグラスウールマット６ｂの先端部にロール芯を置き、２つのＶ字状に配置された成形コンベア装置４によって巻き取られ、コンベア上にて回収され、製品として梱包される。

また、Ｖ字状に配置された２つの成形コンベア装置４をそれぞれ開閉可能なように設計し、ロール状に巻かれたグラスウールマット５を落下させ、下方に設けられたリフターなどの搬送保持具に収容し搬送するようにしてもよい。

以上のような方法、手順によって、グラスウールマットをニードルパンチ加工機に導入する際、グラスウールマットの末端部がニードルパンチ加工機に急速に吸い込まれることなく安定的にニードルパンチ加工を行うことができる。

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
図１に示す本発明のニードルパンチ加工装置１００を用いて、目付け量（面重量）４００ｇ/ｍ^２〜６００ｇ/ｍ^２、幅１．９ｍのグラスウールマット６ａをベルト式の搬入コンベア１で搬送しながら、ニードルパンチ加工を行いながら、ニードルパンチ加工グラスウールマットの製造を行った。なお、製造条件としては、搬入コンベア１は搬送速度２ｍ/ｍｉｎ、搬出コンベア３は搬送速度２ｍ/ｍｉｎ、一対の供給ローラーは共に回転速度２ｍ/ｍｉｎ、一対の排出ローラーは共に回転速度３ｍ/ｍｉｎとした。

押当ロール１０ｂ（押当手段）は、ベルト式の搬入コンベア１に取り付け、押当ロール１０ｂをベルト側に押し付けた際、ベルト上にて押当ロール１０ｂとベルト式の搬入コンベア１の回転体１２ｂでグラスウールマットの末端部７を押さえつけることができる位置に設置し、押当ロール１０ｂ（押当手段）と回転体１２ｂ」によって、グラスウールマットの末端部を挟持し抵抗を付与しながら、ニードルパンチ加工を行った。

その結果、実施例１においては、グラスウールマットの末端部が押当ロール１０ｂ（押当手段）にて抵抗が付与され固定されているため、急速に引き込まれることなく、グラスウールマットを５０ｍトラブルなく安定してニードルパンチ加工を行うことができた。

［比較例１］
押当手段を設けずにグラスウールマットの末端部７に抵抗を付与しない以外は、実施例１と同様な実験条件にして、グラスウールマットを搬送しながらニードルパンチ加工を行ったところ、グラスウールマットの末端が一対の供給ローラーに急速に引き込まれ、ニードルパンチ加工機の中でグラスウールマットが嵩張ってしまい、グラスウールマットがスムーズに搬送されず生産ラインが停止するトラブルが発生した。

１００ ニードルパンチ加工装置
１ 搬入コンベア
２ ニードルパンチ加工機
３ 搬出コンベア
４ 成形コンベア装置
６ａ グラスウールマット（ニードルパンチ加工前）
６ｂ グラスウールマット（ニードルパンチ加工後）
７ グラスウールマット末端部
１０ａ 圧縮ローラー
１０ｂ 押当ロール
１１ｂ 支持部材
１１ａ 支持点
１２ａ、１２ｂ 回転体
２０ パンチング装置
２１ ニードル
２２ａ、２２ｂ 供給ローラー
２３ａ、２３ｂ 排出ローラー

Claims (5)

1. 予めロール状に巻かれた繊維質マットを回転させることによって、搬入コンベアのベルト上に供給し、コンベア装置にて搬送しながら、ニードルパンチ加工機にてニードルパンチ加工し、搬出コンベアの下流に設けられた成形コンベア装置によって巻き取る装置における前記繊維質マットに保形性を付与するニードルパンチ加工装置において、
   前記搬入コンベアにて搬送された前記繊維質マットを前記ニードルパンチ加工機に導入する、一対の供給ローラーと、
   前記ニードルパンチ加工機の下流側に位置し、前記ニードルパンチ加工後の繊維質マットを前記ニードルパンチ加工機から導出する、一対の排出ローラーと、
   前記一対の排出ローラーから排出されたニードルパンチ加工後の繊維質マットを搬出する搬出コンベアと、を備え、
   前記一対の供給ローラーの入口近傍に、前記搬入コンベアにて搬送される前記繊維質マットの末端部を押さえて接触抵抗を付与する押当手段を設け、
   前記繊維質マットの末端部が前記一対の供給ローラーの入口に近づいたときに、前記押当手段が前記搬入コンベア側方向に移動し、前記押当手段が前記繊維質マットの末端部を押さえつける機構を備えたことを特徴とするニードルパンチ加工装置。
2. 前記押当手段が、前記繊維質マットを前記搬入コンベア側に押さえつける押当ロールか
   らなることを特徴とする請求項１に記載のニードルパンチ加工装置。
3. 前記搬入コンベアが、前記繊維質マットをベルトに載せ搬送するコンベアと、前記ベル
   トを回転させる回転体と、を有し、前記押当ロールが、前記押当ロールと前記回転体によ
   って、前記繊維質マットを挟持するように配置されたことを特徴とする請求項２に記載の
   ニードルパンチ加工装置。
4. 前記繊維質マットがグラスウールマットであることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載のニードルパンチ加工装置。
5. 予めロール状に巻かれた繊維質マットを回転させることによって、搬入コンベアのベルト上に供給し、コンベア装置にて搬送しながら、ニードルパンチ加工し、搬出コンベアの下流に設けられた成形コンベア装置によって巻き取る装置を用いて、前記繊維質マットに保形性を付与するニードルパンチ加工方法において、
   ニードルパンチ加工機の上流側に位置し前記繊維質マットを搬送する搬入コンベアに前記繊維質マットを供給する第１工程と、
   前記搬入コンベアにて前記繊維質マットを一対の供給ローラーに搬送する第２工程と、
   前記一対の供給ローラーにてニードルパンチ加工機に前記繊維質マットを導入する第３工程と
   前記繊維質マットに前記ニードルパンチ加工機にてニードルパンチ加工を施す第４工程と、
   前記第４工程の後に、一対の排出ローラーにて前記ニードルパンチ加工機から前記ニードルパンチ加工後の繊維質マットを排出する第５工程と
   前記一対の排出ローラーから排出された前記ニードルパンチ加工後の繊維質マットを搬出コンベアにて搬出する第６工程を備え、
   前記第４工程では、前記一対の排出ローラーの回転速度を、前記一対の供給ローラーの回転速度より相対的に大きくし、
   前記第３工程において、前記繊維質マットの末端部が前記一対の供給ローラーの入口に近づいたときに、前記押当手段を前記搬入コンベア側方向に移動させ、前記押当手段を前記繊維質マットの末端部に押さえつけ、接触抵抗を付与することを特徴とする、ニードルパンチ加工方法。
   

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