(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン排気マフラに使用するプレフォームを形成する方法であって、
長さが連続するグラスファイバ糸材を穴明きの型に供給して、その型内に毛糸状の製品を形成する工程と、
前記型に結合剤を供給する工程と、
前記型に水を供給する工程と、
一般にエンジン排気マフラの少なくとも一部分の形状を有するプレフォームを形成するように、前記毛糸状の製品を圧縮するべく所望の密度で前記型を圧縮する工程と、
前記結合剤を固化するために、前記型に高温の空気を循環させる工程と、
前記型を開く工程と、
前記プレフォームを前記型から取り出す工程とを含んでおり、
前記方法は、さらに、前記型の中に前記グラスファイバ糸材を供給するために、前記型に真空をかける工程を含み、
前記方法は、さらに、前記結合剤が固化した後に、前記型を冷却するために、第２の真空をかける工程を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記グラスファイバ糸材と、結合剤と、水とは、一つの供給装置を通して前記型に供給されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野及び産業上の利用性
本発明は、エンジン排気マフラに使用するプレフォームを形成する方法に関する。この本発明の方法によって形成されるプレフォームは、エンジン排気マフラの吸音材に利用できる。
発明の背景
エンジン排気マフラでは、エンジン排気ガスがエンジンから排気糸を通じて大気へと通過するときに出る音を弱めるために、吸音材を用いるのが普通である。
インジェマンソン(Ingemansson)らの米国特許第4,569,471号に示された方法及び装置では、長い連続のグラスファイバ糸がマフラ外殻に供給され、そのファイバ糸が外殻の内側に広がって毛糸のような材料になる。この米国特許に開示された方法では、マフラ外殻を吸音材で充填する製造工場で、高価な装置が使用できることが要件となっている。さらに、あるマフラのタイプは、複雑な形状を有し、したがって、吸音材がマフラ外殻の内部空間全体を均一に満たすように吸音材を充填するのは、容易でない。
したがって、装置のコストを下げるように、後の組立工程で吸音材をマフラ外殻と容易に組み合わせることができ、少なくとも一つの中央位置で吸音材を作る方法及び装置が、所望されている。さらに、複雑な形状のマフラ外殻を均一に満たす吸音材の形成のための方法及び装置が所望されている。
発明の概要
本発明は、エンジン排気マフラに使用するプレフォームを形成する方法に関する。プレフォームは、複雑な形状のマフラ外殻でも使用できるように、種々の形状にされていてもよい。さらに、後の組立工程で、一定の形状を保ってプレフォームをマフラ外殻内に挿入できるように、糸材には結合剤が添加されている。
本発明に関連する技術においては、連続的グラスファイバ糸材からプレフォームを形成する方法を提供する。この方法は、連続的グラスファイバ糸材を穴明きの型に供給して、その型内に毛糸状の製品を形成する工程と；前記型に結合剤を供給する工程と；プレフォームを概略前記型の形状に形成するように、前記毛糸状の製品を形成する糸材の各部分を互いに結合するべく前記結合剤を固化する工程と；前記型を開く工程と；前記プレフォームを前記型から取り出す工程と；を有する。
好ましくは、この方法は、前記毛糸状の製品を所望の密度に圧縮するために、固化の前に、前記型を圧縮する工程をさらに含む。前記結合剤はたとえば熱硬化材料の粉末である。
本発明の１つの態様では、エンジン排気マフラに使用するプレフォームを形成する方法を提供する。この方法は、長い連続的グラスファイバ糸材を穴明きの型に供給して、その型内に毛糸状の製品を形成する工程と；前記型に結合剤を供給する工程と；前記型に水を供給する工程と；一般にエンジン排気マフラの少なくとも一部分の形状を有するプレフォームを形成するように、前記毛糸状の製品を圧縮するべく所望の密度で前記型を圧縮する工程と；前記結合剤を固化するために、前記型に高温の空気を循環させる工程と；前記型を開く工程と；前記プレフォームを前記型から取り出す工程と；を有する。
本発明に関連する他の技術においては、グラスファイバプレフォームを形成する装置を提供する。この装置は、穴明きのプレフォーム型と；前記型に結合剤と連続的グラスファイバ糸材とを充填して、前記型内に毛糸状の製品を形成する充填ステーションと；前記毛糸状の製品を所望の密度に圧縮するように、前記型を圧縮する、圧縮ステーションと；プレフォームが前記圧縮された型の形状に形成されるように、前記糸材の各部分を互いに結合するために、結合剤を固化するべく前記型を加熱する、固化ステーションと；前記型を開いて前記プレフォームを型から取り出す、取出しステーションと；を有する。前記充填、圧縮、取出しの各ステーションは、一つのステーションであってもよい。
本発明に関連する更に他の技術においては、連続的グラスファイバ糸材からプレフォームを形成する方法を提供する。この方法は、グラスファイバ糸材を型に供給して、その型内に毛糸状の製品を形成する工程と；前記型に結合剤を供給する工程と；プレフォームをほぼ前記型の形状に形成するように、前記毛糸状の製品を形成する糸材の各部分を互いに結合するべく結合剤を固化する工程と；前記型を開く工程と；前記プレフォームを前記型から取り出す工程と；を有する。好ましくは、前記型は穴明きである。しかし、その型が穴明きでないものも可能である。
したがって、本発明の目的は、エンジン排気マフラに使用するプレフォームを形成する方法を提供することにある。さらにこの発明の目的は、連続的グラスファイバ糸材から、エンジン排気マフラで使用される吸音材を形成する方法及び装置を提供することにある。この発明の上記及び他の目的及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面と請求の範囲とによって明らかである。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明のプレフォームの部分的斜視図である。
図２は、この発明のプレフォームを作るのに使用される穴明き型の、雄型部と雌型部を分離した状態を示す斜視図である。
図３は、この発明のプレフォームを詰めたマフラの一部の部分断面図である。
図４は、この発明のプレフォームを作るのに使用できる装置の平面図である。
図５は、この発明の搬送機の斜視図である。
図６は、この発明の冷却・充填ステーションの側面図である。
図７は、冷却・充填ステーションの斜視図である。
図８は、この発明の装置の固化ステーションの側面図である。
図９は、この発明の供給装置の斜視図である。
図１０は、図９の供給装置の断面図である。
発明の詳細な説明と好ましい実施形態
本発明は、エンジン排気マフラに使用するプレフォームを形成する方法に関する。このプレフォームは、エンジン排気マフラや空気圧利用工具等の吸音材に利用できる。
この発明によって形成されたプレフォーム１０を図１に示す。それは、丸い外側部１２と窪み１６を有する内側部１４とを有する。丸い外側部１２は、図３に示すエンジン排気マフラ４０の外殻４２の内表面４２ａの一部と適合する形状になっている。内側部１４の窪み１６は、排気ガスをマフラ４０の外殻４２へと運ぶ２本の穴明きマフラ管路５０を収容する。図示の実施形態では、二つの窪み１６のそれぞれが、所定角度で曲がった管５０を収容するための、角度をもって傾いた二つの部分からなるが、窪み１６は他の形状もありうる。また、プレフォーム１０は、窪みが一つもないか、一つだけか、または３個以上の窪み１６があってもよい。
図１に示すプレフォーム１０は、マフラ外殻４２のほぼ半分を満たすように形成されている。したがって、図３に示すように、プレフォーム１０を補う形で外殻４２を満たす第２のプレフォーム１０ａが、プレフォーム１０と結合される。外殻４２は、第１の半外殻４４と第２の半外殻４６とからなり、これらは、その間に２本の管５０とプレフォーム１０及び１０ａを配置した後に、溶接またはその他の方法で締結される。
好ましくは、プレフォーム１０及び１０ａの重さは、それぞれ約１００ｇないし６０００ｇである。さらに、この発明のプレフォームは、マフラ外殻４２のどの部分にも適合できるように形成できる。
上述のように、プレフォーム１０は、連続的糸材と結合剤とから形成される。好ましくは、水またはその他の適当な湿潤剤も添加される。連続的糸材は、従来の繊維強化グラスファイバ糸のどのようなものでもよい。ここで「グラスファイバ糸」とは、複数のグラスファイバから形成された１本の糸を意味する。かかる糸の例としては、市販のロービング(roving)がある。グラスファイバ糸は、エンジン排気マフラの内部で生成される高熱に耐えられるので、好ましい。糸は、たとえば、連続的なＥグラスファイバまたはＳグラスファイバから形成される。また、糸材は、他の連続ファイバ（好ましくは耐熱性のもの）から形成されてもよい。
以下に詳述するように、連続的なグラスファイバ糸材を穴明きの型内に供給することによって、プレフォームが作られる。糸材が型に供給されると、その糸材を形成しているグラスファイバが互いに分離して、毛糸状のもの（すなわち、連続的毛糸製品）が形成される。一旦プレフォーム１０が穴明きの型から取り出された後にファイバがその形状を維持するように、毛糸状のグラスファイバ製品を互いに結合するべく、結合剤が添加される。
結合剤は、初めから粉末に形成されるか、粉末化されうる熱可塑性又は熱硬化性の材料で、たとえば、ポリ塩化ビニル、ＣＰＶＣ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリ（ブチレンテレフタレート）、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリエステル、フェノール樹脂、または固体エポキシ樹脂である。さらに、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン及び硫化ポリフェニレンからなるグループから選択された高性能結合剤を使用することも可能である。たとえば圧縮空気工具の吸音材のようにプレフォームを低温で使用しようとする場合は、熱可塑性の結合剤を採用できる。たとえばエンジン排気マニホルドの吸音材のようにプレフォームを高温で使用しようとする場合は、フェノール樹脂結合剤等の熱硬化結合剤を使用するのが好ましい。有用なフェノール樹脂結合剤の一例として、フランスのブレビエール(Brebieres)のペルストープケミテック(Perstorp Chemitec)からPERACIT P182という商品名で市販されているものがある。
図示された実施形態では、結合剤は微細粒子の形態で分散している。好ましい実施形態では、結合剤粒子の大きさは、約５〜５００ミクロンで、さらに好ましくは、約５０〜３００ミクロンである。結合剤は、最終的なプレフォーム１０のうちの重量で約１〜３０％を占めるように、グラスファイバ糸材と結合されうる。好ましくは、結合剤は、プレフォーム１０の重量の約２〜１０％を占め、さらに好ましくは、プレフォーム１０の重量の約２．５〜３．５％を占める。
プレフォーム１０を形成するために、図２に示すように、雄型部２２と雌型部２４とに分離される穴明き型(mold)２０が提供される。二つの部分２２、２４は、好ましくは、鋼等の金属材料から形成される。雌型部２４は開口３０を有し、図示の実施形態では、この開口３０は雌型部２４のほとんど全長にわたって延びている。連続的グラスファイバ糸材及び結合剤は、この開口３０を通して型２０内へ入れられる。開口３０は、グラスファイバ糸材及び結合剤を型２０内に供給できるものであれば、いかなる形状または長さのものでもよい。雄型部２２は、図１に示すプレフォーム１０の窪み１６を形成するための二つの突起部３２を有する。突起部３２の形状及び数は変わりうる。型２０の形状及び大きさは、種々に変えることができ、種々のタイプのマフラを収容するための種々の大きさ及び形状のプレフォームを形成できる。
マフラの外殻には、そのマフラ外殻の内部空洞をいくつかの部分に分割する仕切り（図示せず）を設けてもよい。それにしたがって、型の雄型部または雌型部には、マフラ外殻に設けられる仕切りに対応する位置に一つまたは二つ以上の仕切り（図示せず）を設ければよい。
図４は、この発明によって構成されるプレフォーム１０を作るための装置１００を示す。装置１００は、フレーム１０２と、上部トラック１０４と、下部トラック（図示せず）と、少なくとも１個（図４では２個が示されている）の型搬送機１１０と、充填・冷却ステーション２００と、第１のアイドルステーション２５０と、固化(curing)ステーション３００と、第２のアイドルステーション３５０とを有する。上部トラック１０４と下部トラックは、フレーム１０２に取り付けられている。型搬送機１１０は、上部トラック１０４に、移動可能に取り付けられていて、下部トラックと係合している(engage)。冷却・充填ステーション２００は一つの冷却・充填ドッキングヘッド２０２を有し、固化ステーション３００は二つの固化ドッキングヘッド３０２、３０４を有する。
装置１００の操作中に、各型搬送機１１０は少なくとも一つの型２０を搬送する。図５では、搬送機１１０上に二つの型２０が載せられている。型搬送機１１０は、型２０を充填・冷却ステーション２００から第１のアイドルステーション２５０まで搬送する。充填・冷却ステーション２００では、各型２０がグラスファイバ糸材及び結合剤で充填される。第１のアイドルステーション２５０は保持(holding)ステーションである。型搬送機１１０は、アイドルステーション２５０から固化ステーション３００まで移動する。固化ステーション３００では結合剤の固化が行われる。搬送機１１０は、固化の後に、充填・冷却ステーション２００へ戻る前に、第２のアイドルステーション３５０へ移動する。充填・冷却ステーション３５０で、型２０は冷却され、プレフォーム１０が型２０から取り出される。アイドルステーション３５０の代わりに、別個の冷却・取出しステーション（図示せず）を設けてもよい。型搬送機１１０は、上部トラック１０４に沿って、たとえばチェーン搬送機、ネジ搬送機、ベルト搬送機、電磁搬送機、その他の従来の搬送システム（図示せず）によって駆動される。各搬送機１１０がその他の搬送機と独立に動けるように、それぞれ独立の駆動機構を有していてもよい。
次に図５において、型搬送機１１０は、第１の支持構造１１２と第２の支持構造１１４とを有する。第１の支持構造１１２は、型搬送機１１０がトラック１０４に沿って動けるように、懸垂器１１６によって、トラック１０４に対してスライドできるように取り付けられている。２個の直線軸受１２０が、第１の支持構造１１２の上部１１２ａに固定されている。２本の軸１１８は、第２の支持構造サポート１２１に固定され、第２の支持構造１１４から第１の支持構造１１２に延び、第１の支持構造１１２で、軸受１２０に受け入れられている。これにより、第２の支持構造１１４が第１の支持構造１１２に対して相対的に前後に動けるようになっている。複数のブラケット１３０が、第２の支持構造１１４の側面部１１４ａに固定されている。図５では、第２の構造１１４にある４個のブラケット１３０のうちの２個だけが示されている。ブラケット１３０は、後述するように、第２の支持構造１１４を第１の支持構造１１２に対して相対的に動かすためのものである。
２個の雄型部２２は第１の型板１２２に固定されている。第１の型板１２２は、第１の支持構造１１２に、着脱可能に取り付けられている。同様に、２個の雌型部２４は第２の型板１２４に溶接可能に取り付けられていて、第２の型板１２４は、第２の支持構造１１４に、着脱可能に取り付けられている。
第２の支持構造１１４は、第１の支持構造１１２に隣接する位置に移動したとき、型充填姿勢になる。この姿勢で、型２０が、グラスファイバ糸材と結合剤を受容する姿勢になるように、雄型部２２と雌型部２４は互いに係合する。第２の支持構造１１４は、図５に示すように第１の支持構造１１２から離れて移動したときに、型解放姿勢になる。
複数（図示した実施形態では４個）の回転可能なクランプアーム１２６が、第１の支持構造１１２の側面部１１２ｂに取り付けられている。クランプアーム１２６は、第２の支持構造１１４の側面部１１４ａに固定された突出したクランプ部１２８と係合して固定される。これにより、第１の支持構造１１２と第２の支持構造１１４とが互いに係合される。クランプアーム１２６はばねで付勢されており、それによって、クランプ部１２８と自動係合される。クランプアーム１２６をクランプ部１２８から解放する場合については後述する。
次に、冷却・充填ステーション２００について、図６及び図７を参照して述べる。冷却・充填ステーション２００は、ドッキングヘッド２０２のほかに、第１フレーム部２０４と、第２フレーム部２０６と、第３フレーム部２０７とを有する。第３フレーム部２０７は床２１９に固定されている。第１フレーム部２０４は、第３フレーム部２０７に対して可動に取り付けられ、第１のベルト駆動システム２０８によって、第３フレーム２０７に対して相対的に動かされる。第２フレーム部２０６は、第１フレーム部２０４に対して移動可能に取り付けられ、第２のベルト駆動システム２１０によって、第１フレーム２０４に対して相対的に動かされる。ドッキングヘッド２０２は、第１フレーム部２０４とともに動くように、第１フレーム部２０４に固定されている。
第１のベルト駆動システム２０８は、ハウジング２３２ａ、２３２ｂにそれぞれ取り付けられた第１及び第２の駆動アセンブリ２０９ａ、２０９ｂを有する。ハウジング２３２ａ、２３２ｂは第３フレーム部２０７に固定されている。第１の駆動アセンブリ２０９ａは第１のベルト２３３ａを有する。第１のベルト２３３ａは歯形を持ち、やはり歯形を持つ第１及び第２の駆動プリー２３４ａ、２３６ａの周りに延びている。第２の駆動アセンブリ２０９ｂは第２のベルト（図示せず）を有する。第２のベルトも歯形を持ち、やはり歯形を持つ第３及び第４の駆動プリー２３４ｂ、２３６ｂの周りに延びている。第１の駆動システム２０８はさらに、電動機２３８と、第１及び第３の駆動プリー２３４ａ、２３４ｂと回転可能に結合された第１及び第２の駆動軸２４０ａ、２４０ｂを有する。電動機２３８の回転によって第１のベルト２３３ａ及び第２のベルトが回転するように、電動機２３８は、回転可能に、駆動軸２４０ａ、２４０ｂと結合されている。第１のベルト２３３ａ及び第２のベルトは、在来の結合構造（図示せず）によって、第１フレーム部２０４に固定されている。これにより、第１のベルト２３３ａ及び第２のベルトの前後方向への動きによって、第３フレーム部２０７に対する第１フレーム部２０４の前後方向の相対運動を起こさせるようになっている。
第２のベルト駆動システム２１０は、ハウジング２４８ａ、２４８ｂにそれぞれ取り付けられた第１及び第２の駆動アセンブリ２１１ａ、２１１ｂをそれぞれに有する。ハウジング２４８ａ、２４８ｂは第１フレーム部２０４に固定されている。第１の駆動アセンブリ２１１ａは第１のベルト２４２ａを有する。第１のベルト２４２ａは歯形を持ち、やはり歯形を持つ第１及び第２の駆動プリー２４４ａ、２４６ａの周りに延びている。第２の駆動アセンブリ２１１ｂは第２のベルト２４２ｂを有する。第２のベルト２４２ｂは歯形を持ち、やはり歯形を持つ第３及び第４の駆動プリー２４４ｂ、２４６ｂの周りに延びている。第２の駆動システム２１０はさらに、電動機２５０ａを持つ。電動機２５０ａは、出力軸を有し、その出力軸は第１の駆動プリー２４４ａと回転可能に結合されている。第１の駆動プリー２４４ａは、第１及び第３の駆動プリー２４４ａ、２４４ｂの間に延びる駆動軸（図示せず）を介して、第３の駆動プリー２４４ｂと回転可能に結合されている。電動機出力軸の回転によって、第１のベルト２４２ａ及び第２のベルト２４２ｂが回転する。ベルト２４２ａ、２４２ｂは、在来の結合構造（図示せず）によって、マウント２１２ａ、２１２ｂに固定されている。マウント２１２ａ、２１２ｂは、第２フレーム部２０６に固定されている。第１のベルト２４２ａ及び第２のベルト２４２ｂの前後方向への動きによって、第１フレーム部２０４に対する第２フレーム部２０６の前後方向の相対運動を起こさせるようになっている。
ドッキングヘッド２０２と管路２１４の間には、ベローズすなわち拡張部２１６がある。ドッキングヘッド２０２は、ベローズ２１６と管路２１４とを通じて、空気流システム（図示せず）と連絡している。ベローズ２１６により、ドッキングヘッド２０２が管路２１４に近づいたり遠ざかったりすることが許容される。空気流システムは、たとえば、在来型のファン（図示せず）を有し、これにより、ドッキングヘッド２０２に流れ込む正方向の空気流を作ることもでき、また、ドッキングヘッド２０２を通じて真空引きすることもできる。
第２フレーム部２０６の端部２０６ａには、２対の押板(pusher plate)２２０が取り付けられている。型搬送機１１０がドッキングヘッド２０２に隣接する位置に来たとき、押板２２０は、型搬送機１１０の第２の支持構造１１４の上にあるブラケット１３０と係合するように適合せられる。これにより、第２の支持構造１１４を、図５に示すように、第１の支持構造１１２から離れさせて、型解放位置にまで動かす。第２のベルト駆動システム２１０により、第２フレーム部２０６が管路２１４から離れる方向に動く。これにより、押板２２０が第２の支持構造１１４に係合して、第１の支持構造１１２から離れる方向に動かす。
２対の回転駆動ユニット２２２が、第２フレーム部２０６の端部２０６ａに取り付けられている。ユニット２２２の駆動軸から、アーム部２２４が延びている。型搬送機１１０がドッキングヘッド２０２に隣接した位置に来たとき、第２フレーム部２０６はすでに、型搬送機１１０の第２の支持構造１１４に対して適当な相対位置に来ており、アーム部２２４は、駆動ユニット２２２を介してブラケット１３０の外側部１３０ａに係合または係合に近いところまで回転している。そしてこのとき、第２のベルト駆動システム２１０は、第２の支持構造１１４が、第１の支持構造１１２に向かって型充填の位置まで動くように、第２フレーム部２０６を管路２１４に向かって動かすことができる。
ドッキングヘッド２０２の両側で、第２フレーム部２０６に１対のクランプシリンダ２６０が取り付けられている。クランプシリンダ２６０は、クランプアーム１２６がクランプ部１２８と係合しているときに、クランプアーム１２６を回動させてクランプ部１２８との係合から解放するようにシリンダが動作できるような位置にある。
第２フレーム部２０６には、近接センサ２７０が取り付けられている。センサ２７０は、型搬送機１１０の端部を検出して制御プロセッサ（図示せず）に信号を送るようにできている。制御プロセッサは、ドッキングヘッド２０２が移動して型搬送機１１０と接触するときに、ドッキングヘッド２０２が型搬送機１１０をこわさないように、第１の駆動システム２０８を停止させる。
上述のように、固化ステーション３００は、第１及び第２の固化ドッキングヘッド３０２、３０４を有する。図８に示すように、第１のドッキングヘッド３０２は第１の固化ステーションフレーム３０６に取り付けられ、第２のドッキングヘッド３０４は第２の固化ステーションフレーム３０８に取り付けられる。第１フレーム３０６は、床２１９に固定された第３フレーム３０９ａに対して、移動可能に取り付けられている。第２フレーム３０８は、床２１９に固定された第４フレーム３０９ｂに対して、移動可能に取り付けられている。第１の固化ステーション駆動システム３１０ａは、その一部がハウジング３１０に取り付けられており、これは、第１フレーム３０６を第３フレーム３０９ａに対して相対的に動かすものである。第２の固化ステーション駆動システム３１２ａは、その一部がハウジング３１２に取り付けられており、これは、第２フレーム３０８を第４フレーム３０９ｂに対して相対的に動かすものである。第１の固化ステーション駆動システム３１０ａの構造は上述の第１のベルト駆動システム２０８と類似しており、第１フレーム３０６をはさんで配置された第１及び第２の駆動アセンブリを有する（図８では、第１の駆動アセンブリ３１１ａの一部分だけが示されている）。第２の固化ステーション駆動システム３１２ａの構造も上述の第１のベルト駆動システム２０８と類似しており、第２フレーム３０８をはさんで配置された第３及び第４の駆動アセンブリを有する（図８では、第３の駆動アセンブリ３１３ａの一部分だけが示されている）。第１、第２の固化ステーション駆動システム３１０ａ、３１２ａの第１、第２、第３、第４の駆動アセンブリの構造は、上述の第１、第２の駆動アセンブリ２０９ａ、２０９ｂと基本的に同じであるから、詳述は省略する。
第１のドッキングヘッド３０２は、ベローズ３１８を通じて第１の管路３１４ａと通じている。ベローズ３１８により、第１のドッキングヘッド３０２が、固定された管路３１４ａに対して相対的に動くことが許容される。同様に、第２のドッキングヘッド３０４は、ベローズ３１６ｂを通じて第２の管路３１４ｂと通じている。ベローズ３１６ａにより、第２のドッキングヘッド３０４が、固定された管路３１４ｂに対して相対的に動くことが許容される。管路３１４ａ、３１４ｂ内に空気を流すために空気システム（図示せず）が設けられている。管路３１４ａ、３１４ｂ内を通る空気を加熱するための加熱器（図示せず）が設けられている。このようにして、グラスファイバ糸材と結合剤で満たされた型２０を持った型搬送機１１０が、図８に示すように、第１及び第２のドッキングヘッド３０２、３０４の間の位置に来たときに、加熱された空気が管路３１４ａ、３１４ｂ及び型搬送機１１０内を通過し、その加熱された空気によって、型２０内の結合剤の固化がなされる。加熱器としては、電気加熱器、ガス加熱器、従前のどんな形式の加熱器でも使用できる。
型搬送機１１０の二つの型２０を連続的グラスファイバ糸材と結合剤で充填しようとするとき、型搬送機１１０は、ドッキングヘッド２０２に隣接する充填・冷却ステーション２００に移動される。初めに、ドッキングヘッド２０２が、第１のベルト駆動システム２０８によって、型搬送機１１０と接触する位置に移動される。型２０がプレフォーム１０で満たされている場合は、管路２１４を通じて、そしてさらに型搬送機１１０及び型２０を通じて、真空引きが行なわれ、プレフォーム１０が冷却される。プレフォーム１０が冷却された後に、クランプシリンダ２６０が動作して、クランプ部１２８からクランプアーム１２６が解放される。その後、押板２２０が係合して、第２の支持構造１１４が第１の支持構造１１２から離れる方向に動くように、第２フレーム部２０６は、第２のベルト駆動システム２１０によって、管路２１４から離れる方向に動かされる。第２の支持構造１１４が第１の支持構造１１２から離れる方向に動くことによって、型２０が開く。その後、プレフォーム１０が型２０から取り出される。
前述のように、冷却と取出しは、アイドルステーション３５０の位置に配置された別個の冷却・取出しステーション（図示せず）で行なうこともできる。取出しステーションは、冷却し、クランプアーム１２６をクランプ部１２８からはずし、第２の支持構造１１４を第１の支持構造１１２から離れる方向に動かす構造であって、ステーション２００と基本的に同じような構造となる。
型２０を閉じるためには、アーム部２２４が駆動ユニット２２２によって回転せられてブラケット１３０の外面部１３０ａと係合するか係合するのに近いところにまで来るように、第２フレーム部２０６を、第２のベルト駆動システム２１０によって動かす。アーム部２４が駆動ユニット２２２によって回転せられてブラケット部１３０ａと係合するかまたは係合に近いところまで来ると、第２のベルト駆動システム２１０が駆動して、第２フレーム部２０６を管路２１４に向けて動かす。これにより、第２の支持構造１１４が、アーム部２２４によって第１の支持構造１１２に向かって内側に動いて、その型充填位置にまで来る。
供給装置５００（後述）によって、連続的グラスファイバ糸材が、室温で、雌型部２４の開口３０を通して、型２０内に供給される。各型２０内に供給された連続的相当長さ(continuous length)の糸材は、型２０の中へ吹き出されて(blown apart)乱れ(entangled)、毛糸状の製品ができる。型２０の中に粉末結合剤と水も供給される。上述のように、結合剤は、一旦固化すると、プレフォーム１０が型２０から取り出されたときに、グラスファイバがその形状を保つように、グラスファイバを互いに結合する。水は、結合剤を湿らせるために加えられる。水によって、固化時間が短縮され、粉塵が減少し、結合剤の損失が減少する。さらに、水の添加によって、結合剤がグラスファイバに対して、よりよく粘着するようになる。好ましくは、糸材と水は、供給装置５００によって同時に型２０に供給される。
ファイバ糸材と結合剤と水が開口３０を通して型２０に供給されている間に、ドッキングヘッド２０２を通じて、そして型２０を通して真空引きが行なわれる。ドッキングヘッド２０２を通じて型２０に真空引きがなされるように、雄型部２２及び雌型部２４には穴２６が設けられている。型２０に対して真空引きを行なうことにより、糸材が各型２０内に均等に分配され、型２０内に均等に詰め込まれる。上述のように、管路２１４及びドッキングヘッド２０２を通じて真空引きをできるように空気流システム（図示せず）が設けられている。
図示の実施形態では、それぞれの型２０内に供給されるグラスファイバ糸材の量は、供給装置５００に供給される糸材の長さを測定することによって測定できる。糸材は、たとえば米国特許第4,569,471号に開示されるように、スプール源から供給手段（図示せず）によって、供給装置５００に供給される。供給装置５００に供給される糸材の長さの指標を表示するために、供給手段にカウンタ（図示せず）を取り付けてもよい。上記米国特許に開示されているように、糸材を構成するファイバ同士の間の粘着層を壊すために、破壊ローラ（図示せず）を設けてもよい。
型２０に所定量の毛糸状の材料を充填された後に、型２０は、毛糸状材料を所望の密度にまで圧縮される。毛糸状材料を圧縮するために、型搬送機１１０の第２の支持構造１１４は、第１の支持構造１１２に向かって動かされ、それにより、雌型部２４が雄型部２２に向かって動かされる。第２の支持構造１１４は、ブラケット１３０（第２の支持構造１１４上にある）に係合するアーム部２２４によって、第１の支持構造１１２に向けて引かれる。第２の駆動システム２１０は、第２フレーム部２０６を管路２１４に向けて動かす。これにより、アーム２２４によって、第２の支持構造１１４が、第１の支持構造１１２と係合するか又は係合に近い位置に来るまで内側に向かって動いて、毛糸状材料を圧縮する。ばねで付勢したクランプアーム１２６は、第２の支持構造１１４がその型圧縮位置に移動したときに自動的に係合する。クランプアーム１２６がクランプ部１２８に係合すると、第１及び第２の支持構造１１２、１１４は、互いに、解放可能に固定される。
型２０が充填されて圧縮された後で、型搬送機１１０が固化ステーション３００に移動する前に、第２フレーム部２０６は、第２のベルト駆動システム２１０によって移動して、アーム部２２４が、型搬送機１１０との係合から開放されて、回転駆動ユニット２２２によって回転できるような位置まで来る。それから、第２フレーム部２０６は、第２のベルト駆動システム２１０によって、型搬送機１１０から離れ、管路２１４に向かって動かされる。ドッキングヘッド２０２も、第１フレーム部２０４を第１のベルト駆動システム２０８により管路２１４に向けて動かすことによって、型搬送機１１０との係合から解放される。
型搬送機１１０は、充填・冷却ステーション２００から、搬送システム（図示せず）により上部トラック１０４に沿ってアイドルステーション２５０まで移動し、それからさらに、固化ステーション３００まで移動する。固化ステーション３００では、第１及び第２の固化ステーション駆動システム３１０ａ、３１２ａによって、第１及び第２のドッキングヘッド３０２、３０４が、型搬送機１１０と係合するまで動かされる。それから、空気システム（図示せず）により、加熱された空気が管路３１４ａ、３１４ｂを通じて供給される。それから、加熱された空気は型搬送機１１０と型２０をも通り、型２０内の結合剤を固化させる。加熱空気の望ましい温度は、なかんずく、採用される結合剤、型２０内のファイバ材料の密度及び、穴明き型２０を通る空気の流量に依存する。型を通過する高温空気の温度は、たとえば約１００〜４００℃である。フェノール樹脂結合剤を使用し、プレフォームの密度を約１００〜１４０ｇ／リットルとする場合、固化温度は約３００〜４００℃であり、固化時間は約４５秒である。
固化が完了した後に、第１及び第２のドッキングヘッド３０２、３０４は、型搬送機１１０から引き込まれる。それから、型搬送機１１０は、充填・冷却ステーション２００に戻る前に、アイドルステーション３５０に移動する。上述のように、型搬送機は、アイドルステーション３５０の位置にある別個の冷却・取出しステーションに移動するようにすることもできる。充填・冷却ステーション２００で、ドッキングヘッド２０２は、型搬送機１１０と係合するように動かされる。プレフォーム１０が冷却されるように、管路２１４を通じて、さらに型搬送機１１０及び型２０を通じて、真空引きがなされる。プレフォーム１０が冷却された後に、クランプアームがクランプ部１２８からはずされる。そして、型２０を通じて真空引きがなされている間に、第２の支持構造１１４は、第１の支持構造１１２から離れる方向に動かされる。このようにして、雌型部２４は、雄型部２２から引き離され、プレフォーム１０も残らない。雌型部２４が雄型部２２から離れると、管路２１４を通じた空気流は逆転し、空気は、型搬送機１１０を通じて、それから、雄型部２２を通じて吹き出され、それにより、プレフォーム１０が、雄型部２２から取り出される。好ましくは、プレフォーム１０は、搬送機（図示せず）の上に吹き出され、この搬送機がプレフォーム１０をパッキングステーション（図示せず）へ動かす。
次に、型２０に糸材５を供給する供給装置５００について、図９及び図１０を参照しながら説明する。供給装置５００は、ファイバ供給部５０２と、ナイフ部５０４と、結合剤供給部５０６とを有する。中央チャネル５２２は、供給装置５００の中央に、ファイバ供給部５０２と、ナイフ部５０４と、結合剤供給部５０６とを通して延びている。供給装置５００はさらに、糸材供給操作の間に供給装置５００を保持するのに便利なように、ハンドル５２０を有していてもよい。糸材５は、後述するように、圧縮空気によって、ファイバ供給部５０２に引き込まれる。ナイフ部５０４にはナイフ刃５５０があって、これは、型２０の一つに必要な量の糸材５が供給されたときに、糸材５を切るのに使用される。
図１０は、この発明の供給装置５００の好ましい実施形態の断面図であって、一部の構造は、簡単化されて摸式的に示してある。ファイバ供給部５０２は、第１のノズル部５２４と、内側ノズル部５２６と、着脱自在に内側ノズル部５２６に取り付けられた外側ノズル部５２８とを有する。第１のノズル５２４には、空気供給管５１０と接続されて連絡する開口５３０がある。外側ノズル５２８には、空気供給管５２０ａと接続されて連絡する開口５３２がある。
空気管５２０ａを通じて、外側ノズル部５２８の開口５３２を通して中央チャネル５２２を通る糸５の流れを制御する圧縮空気が供給される。外側ノズル部５２８と内側ノズル部５２６とが環状の隙間５３４を形成し、この隙間に圧縮空気が流れる。隙間５３４は、中央チャネル５２２を囲み、空気流を、隙間５３４の開放端５４０を通って中央チャネル５２２に向ける。開放端５４０を出た加圧空気は糸材５に衝突し、出口５０１に向けて糸材５を動かす。
第１のノズル部５２４のダイアフラム５３６は、中央チャネル５２２の周りを取り囲んでいる。開口５３０を通って環状の隙間５３４ａに流れ込んだ空気流は、ダイアフラム５３６を膨らませて、ナイフ部５０４にあるナイフ刃５５０によって糸材５が切られている間、その糸材５をほとんど固定した位置に保持する。
ナイフ部５０４は、着脱自在にファイバ供給部５０２に接続されている。ナイフ部５０４は、ナイフ刃５５０と、ピストン５５２と、シリンダ５５４と、アンビル（金敷;anvil）５５６と、シリンダキャップ５５８と、シリンダベース５６０とを有する。ナイフ刃５５０は、ピストン５５２内に取り外し可能に取り付けられ、セットネジによってそこに固定されている。ピストン５５２は、シリンダ５５４内で鉛直に往復し、同様に刃５５０を動かす（図１０参照）。アンビル５５６は、シリンダ５５４の一端をシールするシリンダキャップ５５８に取り付けられている。シリンダ５５４の、シリンダキャップ５５８と反対側の端部は、シリンダベース５６０でシールされている。ピストン５５２は、シリンダベース５６０の第１の開口５６２とシリンダ５５４の第２の開口５６４とを通してシリンダ５５４内に導入される圧縮空気によって、シリンダ５５４内で往復運動する。シリンダ５５４には、ナイフ支持板５６６も配置されている。
結合剤供給部５０６は、着脱可能に、ナイフ部５０４に接続されている。結合剤供給部５０６は、第１のノズル部５８０と第２のノズル部５８２とを有する。第１のノズル部５８０は、結合剤供給管５１６と接続されてこれと連絡する結合剤供給入口５８４を有する。供給入口５８４を入って来た結合剤は、斜め方向に、中央チャネル５２２に供給される。第１のノズル部５８０と第２のノズル部５８２とで環状の隙間５８６を形成する。第２のノズル部５８２は、水供給管５１８と接続されてこれと連絡する開口５８８を有する。開口５８８を入って来た水は、環状の隙間５８６に供給される。この水は、第１のノズル部５８０と第２のノズル部５８２の間のギャップ５９０を通って隙間５８６を出て、中央チャネル５２２に入り、上述のように、結合剤を湿らせる。
糸材５は、供給装置５００を通して、次のように供給される。糸材５は、ファイバ供給部５０２を通ってこの装置に入る。隙間５３４の開口端５４０を通って中央チャネル５２２に導入された圧縮空気は、糸材５を、中央チャネル５２２の初期(initial)部５２２ａに沿って引く。糸材５が、開口端５４０を出ていく空気流に触れると、その糸材５は、チャネル５２２の残りの部分を通じて、その空気の流れに吹かれる。糸材５が結合剤供給部５０６を通るとき、糸材５は結合剤及び水と結合される。上述のように、結合剤は、結合剤供給入口５８４を通じて中央チャネル５２２に供給され、水は、開口５８８を通じて中央チャネル５２２に供給される。好ましくは、中央チャネル５２２に供給される水の量は、出口５０１を通じて出て行って型２０に入る糸材５と結合剤と水との全重量の約２〜４％程度である。
適当な長さの糸材５が一つの型２０に供給された後に、糸材５は、上述のように、ナイフ５０４の操作によって切断される。適当な長さの糸材５が一つの型２０に供給されたときに、中央チャネル５２２に流入する空気流が停止される。ダイアフラム５３６を膨らませて、供給装置５００内に糸材５を保持するために、開口５３０を通じて圧縮空気が隙間５３４ａに入る。ダイアフラム５３６が拡張しているので、糸材５は中央チャネル５２２内に捕らえられて、静止状態に保持される。
糸材５がチャネル５２２内に静止状態で保持される間に、ナイフ５０４が動作して糸材５が切断される。ナイフ刃５３０が取り付けられたピストン５５２は、空気管５１２及び開口５６２を通じて供給される空気圧によって、シリンダ５５４内を上方に動かされる。圧力によって、ナイフ刃５５０はアンビル５５６をたたき、糸材５を切断する。ピストン５５２は、重力と、空気管５１４によって開口５６４を通じてシリンダ５５４に供給される空気圧とによって、ナイフ支持板５６６上の不動作位置にまで戻る。シリンダ５５４内のピストン５５２の動きを防ぐために、開口５６４を通じてシリンダ５５４に空気を供給することも可能である。
前出の米国特許に開示されたノズルによって、糸材５を型２０に供給することも考えられる。
本発明は、ここに開示した方法に限定されるものではなく、請求の範囲に規定された発明の範囲を逸脱することなく、本発明の方法を変更することは、当業者にとって可能である。
【図１】
0004051090.tif 000002
【図２】
0004051090.tif 000003
【図３】
0004051090.tif 000004
【図４】
0004051090.tif 000005
【図５】
0004051090.tif 000006
【図６】
0004051090.tif 000007
【図７】
0004051090.tif 000008
【図８】
0004051090.tif 000009
【図９】
0004051090.tif 000010
【図１０】
0004051090.tif 000011