JP7436312B2 - コールド成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、軽量で吸音性能及び遮音性能に優れた防音成形体用のコールド成形装置に関する。

車両に用いられる防音成形体の成形装置として、熱可塑性樹脂シート等の遮音材と熱成形フェルト等の吸音材とを一体に成形するコールド成形装置が知られている。

例えば、特許文献１に開示されているコールド成形装置は、上側成形面を有する上型と、下側成形面を有する下型とを備え、加熱炉内で加熱した熱可塑性樹脂シートと熱成形フェルトとを順に下型の下側成形面に載置した後、上型と下型とを型閉じして熱可塑性樹脂シートと熱成形フェルトとを上側成形面と下側成形面とで挟み込んで加圧することにより、遮音材と吸音材とが一体に積層されてなる積層体が得られ、しかる後、上型を若干上昇させて上型及び下型の外周部分のシール状態を解除し、その後、積層体の内部に上側成形面に開口する複数のエア通路から冷却用エアを積層体に供給して当該積層体内部を通過させた後、上型及び下型の外周部分から逃がすことにより、積層体を強制冷却して防音成形体を得るようにしている。

特開平０６－３２８４７９号公報

しかし、特許文献１のコールド成形装置は、型閉じして熱可塑性樹脂シートと熱成形フェルトとを一体成形して積層体を得た後、上型を若干上昇させて積層体を冷却する強制冷却工程を設けているので、当該強制冷却工程を経る分だけ防音成形体の成形時間が増加してしまうという問題がある。

また、特許文献１における積層体に冷却用エアを供給する上型の内部に設けられたエア通路は、穴加工により水平方向に延びるように形成された水平通路と、穴加工により垂直方向に延びるように形成され、先端が上側成形面に開口する一方、基端が水平通路に連続する複数の垂直通路とで構成され、各垂直通路の先端開口から冷却用エアを吹き出すことにより、積層体を冷却するようになっている。そのため、垂直通路を所望する形状に加工したり、或いは、上型の強度を維持するために、各垂直通路の間隔を広く開けるとともに、ある程度大きな直径の通路にする必要がある。したがって、各垂直通路の先端開口の間隔が広くなってしまうとともに、各先端開口の直径が大きくなってしまうので、積層体に冷却され易い部分と冷却され難い部分とが出てしまい、成形精度の低下や冷却時間の増加といった問題が生じてしまう。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、遮音材と吸音材とを重ねて防音成形体を成形するコールドプレス成形装置において、防音成形体の成形精度を維持しつつ、かつ、成形時間を低減することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、上型内部に形成した空洞部に比較的大きな直径の環状管路と比較的小さな直径の多数の可撓性チューブとをそれぞれ配設するとともに、上型の上側成形面に多数の小孔を形成して当該各小孔から冷却用エアを供給するようにしたことを特徴とする。

具体的には、上側成形面を有する上型と、該上型に対向配置され、下側成形面を有する下型とを備え、上記下側成形面に非通気性シートからなる合成樹脂製の遮音材と加熱状態にある繊維体からなる熱可塑性樹脂製の繊維吸音材とを順に載置した状態で上記上型及び下型を型閉じして上記遮音材と上記繊維吸音材とを上記上側成形面と上記下側成形面とで挟み込んで加圧するとともに冷却用エアを用いて急冷することにより、上記遮音材と上記繊維吸音材とが一体に積層されてなる防音成形体を得るよう構成されたコールド成形装置を対象とし、次のような対策を講じた。

すなわち、第１の発明では、上記上型の内部には、上記上側成形面の全域に亘って対応する空洞部が設けられ、上記上型の上側成形面には、当該上型及び下型の型閉じ時において、上記繊維吸音材に冷却用エアを吹き出すための小孔が所定の間隔をあけて多数形成され、上記空洞部には、上記上側成形面に対応するように環状に延びる形状をなし、冷却用エアを導入する１つのエア導入口及び冷却用エアを吐出する多数のエア吐出口が形成された環状管路と、一端が上記エア吐出口に接続される一方、他端が上記小孔に接続される多数の可撓性チューブとが配設され、上記各小孔、各可撓性チューブ及び各エア吐出口の直径は、上記環状管路及び上記エア導入口の直径よりも小さく設定されていることを特徴とする。

この第１の発明では、上型内部に形成した空洞部に環状管路を設けるとともに、この環状管路に設けられた各エア吐出口と上型の上側成形面に設けられた各小孔とをそれぞれ環状管路の直径よりも小さな直径で設定された可撓性チューブで接続するので、特許文献１の如き上型の内部に穴加工を施して冷却用エアの通路を形成する場合と比べて、各小孔に到達する冷却用エアの圧力差が低減されるとともに、上型の上側成形面に形成する各小孔を接近した位置にすることが可能になる。したがって、上側成形面をほぼ均等にしかも速く冷却することができるようになり、成形時における冷却ムラを低減して防音成形体の成形精度を維持することができる。また、防音成形体において冷却速度の速い部分と遅い部分との差が少なくなるので、成形時における冷却時間を短くすることができる。

本発明では、多数の小孔と述べたが、繊維成形体の全域にバラつき無く冷却用エアが供給されるように、所定の小径の小孔が比較的微小間隔で接近して設けられていることを意味するものである。

また、本発明では、小孔の径は、可撓性チューブに接続される小孔の直径を称するものである。この小孔にシャワーヘッドのような微細な孔、例えば、０．３ｍｍの直径の微細な孔を開けたヘッド部材を上記小孔に嵌め込んで、微細な孔とすることも可能であるが、本発明では、この場合の微細な孔の直径でなく、このヘッド部材を嵌め込む小孔の直径のことを意味するものとする。

なお、本発明では、吸音性及び遮音性を含む防音機能を防音性と呼ぶことにする。また、環状管路や可撓性チューブの直径は、いずれも内径のことである。

第２の発明では、第１の発明において、上記環状管路は、水平方向に延び、且つ、互いに平行に延びる一対の第１対向辺部と、該両第１対向辺部と直交する水平方向に延び、且つ、互いに平行に延びる一対の第２対向辺部とで平面視で矩形枠状をなす形状をなしており、上記各エア吐出口は、上記各第１対向辺部において当該第１対向辺部の延長方向に所定の間隔を開けて並設されていることを特徴とする。

この第２の発明では、各エア吐出口が、環状管路における平行に延びる一対の第１対向辺部にその延長方向に所定の間隔を開けて並設されているので、可撓性チューブを容易に接続でき、配置できる。

第３の発明では、第２の発明において、上記各小孔は、上記第１対向辺部に沿う方向に複数並設されるとともに、上記第２対向辺部に沿う方向にも複数並設されていることを特徴とする。

この第３の発明では、環状管路における平行に延びる一対の第１対向辺部に沿う方向に多数の小孔を設けるだけでなく、環状管路における一対の第１対向辺部と直交して水平に延びる一対の第２対向辺部に沿う方向にも多数の小孔が設けられているので、成形面における広い領域を均一に冷却することができる。

第４の発明では、第３の発明において、上記エア導入口は、上記第２対向辺部に設けられていることを特徴とする。

この第４の発明では、エア導入口が、各エア吐出口が設けられた環状管路の第１対向辺部ではなく環状管路の第２対向辺部に設けられているので、各エア吐出口をエア導入口から離れた位置にすることができ、各エア吐出口から吐出される冷却用エアの圧力差を大幅に低減することができる。

第５の発明では、第１から第４のいずれか１つの発明において、上記小孔の開口率は、０．００９～６．５％であり、直径は、２ｍｍ～８ｍｍであることを特徴とする。

この第５の発明では、小孔の開口率が０．００９～６．５％であり、直径が２ｍｍ～８ｍｍであるので、成形面において多くの小孔が接近する状態になり、防音成形体の全域を均一に且つ短時間で冷却することができる。

以上説明したように、本発明によれば、従来の如き上型の内部に穴加工を施して冷却用エアの通路を形成する場合に比べて、上型の上側成形面に形成する多数の小孔を小径にしてかつ接近して設けることが可能となった。また、本発明では、上型の内部に環状管路を設けるとともに、当該環状管路と多数の小孔とを多数の可撓性チューブで接続することで環状管路から各可撓性チューブに吐出される冷却用エアの圧力差が低減されるようになり、各小孔から供給される冷却用エアの供給量のばらつきが減るので、成形時における冷却ムラを低減して防音成形体の成形精度を維持することができる。また、成形面における冷却速度の早い部分と遅い部分との差が少なくなるので、成形時における冷却時間を短くすることができる。

本発明の実施形態１に係るコールド成形装置を示す概略断面図であり、型開きした上型及び下型の間に遮音材と吸音材とをセットした状態を示す図である。 図１のコールド成形装置の上型内部における概略斜視図である。 図１のコールド成形装置の上型内部における概略平面図である。 本発明の実施形態２に係るコールド成形装置の上型内部における概略斜視図である。 本発明の実施形態３の図１相当図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るコールド成形装置１０を示す。該コールド成形装置１０は、下方に向く上側成形面２１を有する上型２０と、上方に向く下側成形面３１を有する下型３０とを備え、該下型３０は、フロアに設置された基台１１の上面に取り付けられる一方、上型２０は、基台１１の上方に対向配置された昇降台１２の下面に取り付けられている。このコールド成形装置１０では、予め別工程において非通気性を有する合成樹脂シートから下側成形面３１に対応する形状に成形した遮音材２と、シート状の繊維体からなる熱可塑性樹脂製の繊維吸音材３とをそれぞれ用意し、繊維吸音材３を加熱軟化させた状態で遮音材２から順に下型３０の下側成形面３１に載置し、その後、昇降台１２を下降させて上型２０と下型３０とを型閉じして遮音材２と繊維吸音材３とを上側成形面２１と下側成形面３１とで挟み込んで加圧するとともに冷却用エアを用いて急冷することにより、遮音材２と繊維吸音材３とが一体に積層されてなる防音成形体１を所定形状で得るようになっている。尚、遮音材２は、ポリ塩化ビニルで形成されたオレフィンシート等からなり、繊維吸音材３は、例えば、短繊維、極細繊維を熱融着繊維で混合した繊維層からなる。

上型２０の内部には、図１乃至図３に示すように、上側成形面２１のほぼ全域に亘って対応する大きさの空洞部２２が設けられている。該空洞部２２には、例えばステンレスパイプからなる平面視で矩形枠状をなす環状管路４０が配設され、該環状管路４０は、上側成形面２１に対応するように環状に延びる形状をなしている。詳細には、環状管路４０は、水平方向に延び、且つ、互いに平行に延びる一対の対向する長辺部４０ａ（第１対向辺部）と、両長辺部４０ａと直交する水平方向の延び、且つ、互いに平行に延びる一対の短辺部４０ｂ（第２対向辺部）とで構成されている。一方の短辺部４０ｂの略中央部分には、冷却用エアを導入するエア導入口４１が設けられる一方、各長辺部４０ａには、冷却用エアを吐出するそれぞれ多数の微細な孔からなるエア吐出口４２が各長辺部４０ａの延長方向に所定の間隔を開けて並設されている。つまり、エア導入口４１は、環状管路４０の長辺部４０ａとは異なるエア吐出口４２が設けられてない短辺部４０ｂに設けられている。エア導入口４１が設けられた短辺部４０ｂには、エア吐出口４２が設けられていないので、各エア吐出口４２をエア導入口４１から離れた位置にすることができ、各エア吐出口４２から吐出される冷却用エアの圧力差を大幅に低減することができる。

上型２０の上側成形面２１には、上型２０及び下型３０の型閉じ時において、繊維吸音材３に向けて冷却用エアを吹き出すための多数の微細な小孔５０が所定の間隔をあけて多数形成されている。

空洞部２２には、例えば、ナイロンチューブ等で構成され、一端がエア吐出口４２に接続される一方、他端が小孔５０に接続される多数の可撓性チューブ６０が配設されている。各エア吐出口４２が、環状管路４０における平行に延びる一対の長辺部４０ａにその延長方向に所定の間隔を開けて並設されているので、可撓性チューブ６０を容易に接続でき、配置できる。また、上側成形面２１は、防音成形体１の形状に応じて凹凸形状に変化しているが、環状管路４０はほぼ水平に延びる形状をなしており、対応する各エア吐出口４２と各小孔５０との間の距離はそれぞれ異なるが、可撓性チューブ６０の長さや向きを調整することで、容易に接続できる。また、上側成形面２１の形状によって小孔５０の向きが異なっていても、可撓性チューブ６０の向きを自由に変更できるので、簡単に接続できる。更に、異なる場所に位置する小孔５０から吹き出される冷却用エアに圧力差があっても、可撓性チューブ６０の長さを調整することで、それぞれ吹き出される冷却用エアの圧力差を調整することも可能である。

空洞部２２には、例えばステンレスパイプからなる冷却用エアの供給配管４３が配設されている。該供給配管４３は、エア導入口４１に接続されて垂直方向に延びる第１供給管４３ａ、該第１供給管４３ａに接続されるとともに環状管路４０の短辺部４０ｂに沿って延びる第２供給管４３ｂ及び当該第２供給管４３ｂに接続されて長辺部４０ａに沿って当該長辺部４０ａと略同じ長さに延びる第３供給管４３ｃを備え、当該第３供給管４３ｃが上型２０の外側に位置する冷却用エアの供給源（図示省略）に接続されている。

環状管路４０の直径及びエア導入口４１の直径は比較的に大きな径になっているが、エア吐出口４２の直径は比較的に小さな径になっている。冷却用エアの流れをスムーズにするためには、環状管路４０及びエア導入口４１はほぼ同じ直径からなることが好ましく、各小孔５０、可撓性チューブ６０及びエア吐出口４２は、ほぼ同じ直径からなることが好ましい。この実施形態１では、環状管路４０、エア導入口４１及び供給配管４３のそれぞれの直径は、それぞれ３５ｍｍになっている。一方、エア吐出口４２、可撓性チューブ６０及び小孔５０の直径は、それぞれ４ｍｍになっている。図１では、図示を省略したが、空洞部２２の内面には、補強用及び環状管路４０の支持用に複数のリブが設けられている。

各小孔５０は、図３に示すように、平面視で、環状管路４０の長辺部４０ａに沿う方向と短辺部４０ｂに沿う方向とに所定の間隔を開けてジグザグに設けられ、隣接する小孔５０間の間隔は１００ｍｍになっている。エア吐出口４２は、図２に示すように、環状管路４０における長辺部４０ａの両側面に所定間隔で長辺部４０ａの延長方向に並設されている。一方の側面のエア吐出口４２は、長辺部４０ａの延長方向に並んだ２列の小孔５０に可撓性チューブ６０で接続され、両側面のエア吐出口４２は、４列分の小孔５０に可撓性チューブ６０で接続されている。その結果、両長辺部４０ａにおいてトータル８列分の小孔５０に可撓性チューブ６０が接続されている。なお、このような小孔５０の並び方は、一例に過ぎず、他の並び方でも良く、列数も８列に限定されない。また、図２において、格子状に延びる２点鎖線で示すラインは、小孔５０が、格子状に並んでいることを説明するために引いただけであり、実際の上型２０には無いラインである。

上型２０の上側成形面２１に形成された小孔５０の開口率は、０．１５％である。なお、図２及び図３において示される２点鎖線は、防音成形体１の平面での大きさを示す。

小孔５０は、その直径が大き過ぎる場合、吹き出す冷却用エアによる繊維吸音材３に直接当たる部分と直接当たらない部分との間における冷却に差が出て目立つので好ましくなく、その一方で、その直径が小さ過ぎる場合、製作コストが増加してしまうので、実用的には、小孔５０の直径を２ｍｍ～８ｍｍの範囲とすることが好ましい。なお、小孔５０の直径を更に小さいものとする場合には、シャワーヘッドのような微細穴（例えば直径０．３ｍｍ）が多数設けられたキャップ等を小孔５０に嵌め込むようにすればよい。各小孔５０の間の寸法は３０ｍｍ～２００ｍｍになっている。上型２０の上側成形面２１に形成された小孔５０の開口率についても、上記と同様の理由で、０．００９～６．５％とすることが好ましい。

本発明のコールド成形装置１０は、上型２０と下型３０とを型閉じして上側成形面２１及び下側成形面３１を合わせた際に、両成形面２１，３１の周囲に冷却用エアを排出する隙間を敢えて設けていない。

なお、冷却用エアの逃げ道を必要とする場合には、上型２０或いは下型３０に、冷却用エアの逃げ道を設けるようにしても良い。一方、従来技術のように、冷却用エアを排出するために型閉じ状態から上型２０を少し上昇させて上型２０と下型３０との間に隙間を形成する工程を設ける必要はない。

プレス成形時のプレス圧やエア圧は、遮音材２の素材、厚さ、繊維吸音材３の厚さ、目付及び防音成形体１の面積などによって異なるが、プレス圧を０．３ＭＰａ～２．０ＭＰａとし、エア圧を０．１５ＭＰａ～０．４ＭＰａとすることが好ましい。また、加圧冷却時間は、数十秒である。

本発明では、上型２０内部に大きな空洞部２２を設け、この空洞部２２には、平面視で矩形枠状をなす環状管路４０が配設され、この環状管路４０に形成した各エア吐出口４２と上型２０の上側成形面２１に設けた各小孔５０とをそれぞれ比較的小径な可撓性チューブ６０で接続しているので、特許文献１の如き上型の内部に穴加工を施して冷却用エアの通路を形成する場合と比べて、各小孔５０に到達する冷却用エアの圧力差が低減されるとともに、上型２０の上側成形面２１に形成する各小孔５０を接近した位置にすることが可能になる。

本発明では、小径の多数の小孔５０がそれぞれ接近した位置になっているので、上型２０の小孔５０から繊維吸音材３の全域にバラつき無く冷却用エアが供給されるようになり、冷却時間を短くでき、かつ冷却ムラの発生を抑制することができる。

また、多数の小孔５０を接近した配置にするとともに当該各コアな５０と環状管路４０とを多数の可撓性チューブ６０を用いて接続することで各エア吐出口４２から吐出されて小孔５０から吹き出される冷却用エアの圧力差が低減されるようになる。したがって、防音成形体１をほぼ均等に速く冷却することができ、成形時における冷却ムラを低減して防音成形体１の成形精度を維持することができる。また、防音成形体１において冷却速度の速い部分と遅い部分との差が少なくなるので、成形時における冷却時間を短くすることができる。

（実施形態２）
実施形態２では、実施形態１と異なるものだけの説明に留める。実施形態２において実施形態１と異なるのは、成形品が大型であるために、冷却用エアの配管系統を２系統にしたものである。実施形態１の配管系統、即ち、エア吐出口４２が設けられてない第２供給管４３ｂを基準にして、環状管路４０及び供給配管４３を対称に配置し、細長い防音成形体１の右半分と左半分とを２系統で冷却するようにしたものである。

上述の如き細長い大型の防音成形体１をコールド成形する場合、防音成形体１の全域を覆うように環状管路４０を１系統だけとすると、端部に位置するエア吐出口４２から吐出される冷却用エアの圧力差が大きくなり、小孔５０から供給される冷却用エアの圧力差が顕著になるおそれがあるが、実施形態２では２系統としたので、各エア吐出口４２から吐出される冷却用エアの圧力差が小さくなり、成形品の全域をバラつき無く冷却することができる。

また、実施形態２では、冷却系統を２系統としたので、それぞれの系統において、冷却用エアの圧力や小孔５０の径や配置等を変更することも可能である。

また、２系統の環状管路４０を同じ大きさとしたが、異なる大きさとしても良い。防音成形体１の大きさに応じては、３系統以上とすることも可能である。

（実施形態３）
実施形態３では、実施形態１と異なるものだけの説明に留める。実施形態３では、下型３０の下半部分に中空部３２が水平方向の全域に亘って形成され、該中空部３２は、真空ポンプ３６に接続されている。

下型３０の上半部分には、上下に延びる複数の真空孔３３が所定の間隔をあけて形成され、該各真空孔３３の上端は、下側成形面３１に開口する一方、下端は、中空部３２に連通している。

また、下型３０の上半部分には、下方に開口するとともに蛇行して延びる凹条溝部３４が形成され、該凹条溝部には、冷却用配管３５が配設されている。

そして、実施形態３のコールド成形装置１０は、シート状の遮音材２とシート状の繊維吸音材３との両方を加熱軟化させた状態で遮音材２から順に下型３０の下側成形面３１に載置し、その後、昇降台１２を下降させて上型２０と冷却用配管３５により冷却状態の下型３０とを型閉じして遮音材２と繊維吸音材３とを上側成形面２１と下側成形面３１とで挟み込んで加圧するとともに、冷却用配管３５で下型３０を冷却しつつ真空ポンプ３６により真空引きしながら冷却用エアを上型２０から吐出して急冷することにより、遮音材２と繊維吸音材３とが一体に積層されてなる防音成形体１を所定形状で得るようになっている。

尚、実施形態１～３では、上側成形面２１に多数の小孔５０をジグザグに配置したが、この配置に限られるものではなく、上側成形面２１に多数の小孔５０を縦横に平行に所定の間隔で設けるようにしても良い。

また、実施形態１～３のコールド成形装置１は、防音成形体を１つ成形しているが、防音成形体１が小物である場合には、複数個の防音成形体１を同時に成形するような構成にすることもできる。

車両用の防音成形体、例えば、ダッシュインシュレータ、内装トリム、トノボードなどを成形するコールドプレス成形装置に好適である、

１ 防音成形体
２ 遮音材
３ 繊維吸音材
１０ コールド成形装置
２０ 上型
２１ 上側成形面
２２ 空洞部
３０ 下型
３１ 下側成形面
４０ 環状管路
４０ａ 長辺部（第１対向辺部）
４０ｂ 短辺部（第２対向辺部）
４１ エア導入口
４２ エア吐出口
４３ 供給配管
４３ａ 第１供給管
４３ｂ 第２供給管
４３ｃ 第３供給管
５０ 小孔
６０ 可撓性チューブ

Claims (5)

1. 上側成形面を有する上型と、該上型に対向配置され、下側成形面を有する下型とを備え、上記下側成形面に非通気性シートからなる合成樹脂製の遮音材と加熱状態にある繊維体からなる熱可塑性樹脂製の繊維吸音材とを順に載置した状態で上記上型及び下型を型閉じして上記遮音材と上記繊維吸音材とを上記上側成形面と上記下側成形面とで挟み込んで加圧するとともに冷却用エアを用いて急冷することにより、上記遮音材と上記繊維吸音材とが一体に積層されてなる防音成形体を得るよう構成されたコールド成形装置であって、
   上記上型の内部には、上記上側成形面の全域に亘って対応する空洞部が設けられ、
   上記上型の上側成形面には、当該上型及び下型の型閉じ時において、上記繊維吸音材に冷却用エアを吹き出すための小孔が所定の間隔をあけて多数形成され、
   上記空洞部には、上記上側成形面に対応するように環状に延びる形状をなし、冷却用エアを導入する１つのエア導入口及び冷却用エアを吐出する多数のエア吐出口が形成された環状管路と、一端が上記エア吐出口に接続される一方、他端が上記小孔に接続される多数の可撓性チューブとが配設され、
   上記各小孔、各可撓性チューブ及び各エア吐出口の直径は、上記環状管路及び上記エア導入口の直径よりも小さく設定されていることを特徴とするコールド成形装置。
2. 請求項１に記載のコールド成形装置において、
   上記環状管路は、水平方向に延び、且つ、互いに平行に延びる一対の第１対向辺部と、該両第１対向辺部と直交する水平方向に延び、且つ、互いに平行に延びる一対の第２対向辺部とで平面視で矩形枠状をなす形状をなしており、
   上記各エア吐出口は、上記各第１対向辺部において当該第１対向辺部の延長方向に所定の間隔を開けて並設されていることを特徴とするコールド成形装置。
3. 請求項２に記載のコールド成形装置において、
   上記各小孔は、上記第１対向辺部に沿う方向に複数並設されるとともに、上記第２対向辺部に沿う方向にも複数並設されていることを特徴とするコールド成形装置。
4. 請求項３記載のコールド成形装置において、
   上記エア導入口は、上記第２対向辺部に設けられていることを特徴とするコールド成形装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載のコールド成形装置において、
   上記小孔の開口率は、０．００９～６．５％であり、直径は、２ｍｍ～８ｍｍであることを特徴とするコールド成形装置。