JP4614318B2 - 吸音材製造方法 - Google Patents

Description

本発明は吸音材並びに吸音材製造方法及び装置に関し、特に金属繊維を焼結してなる吸音材を得ようとするものである。

従来、この種の吸音材として、アルミニウム繊維綿材を圧縮することにより互いに接触し合う状態にしたアルミニウム繊維を焼結して溶着させることによってアルミニウム繊維相互間に空隙を形成させるような吸音材を得ることにより、当該アルミニウム繊維間に複雑に折れ曲がりかつ長い音道を無数に形成し、これにより吸音材の表面に到来する音を熱エネルギーに変換するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００１−３４３９７８公報

このような構成の吸音材は、比重が小さいアルミニウム材によって構成できることにより重量が軽くかつ繊維材料が折れることにより塵が発生するようなおそれがない大きい強度の吸音材を得ることができる。

かかる利点に加えて音周波数成分に対する吸音特性として、できるだけ広い周波数成分について、実効的に十分大きな吸音率が得られるような吸音材を実現できれば、手軽に種々の用途の音空間を構築できると考えられる。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、いろいろな吸音特性の中から特定の吸音特性を実現できるようにした強度の大きい吸音材並びにその製造方法及び装置を得ることができるようにしようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、アルミニウムコイル材２Ｂの端縁をバイト２Ｃによって切削して得たアルミニウム繊維２Ｄの束を巻芯２Ｅに巻いてなる原材料コイル２Ｆを形成する原材料コイル加工ステップと、原材料コイル２Ｆのアルミニウム繊維２Ｄを巻き戻して複数段の送りローラ対３１Ａ〜３１Ｅを通して送ると共に、送りローラ対３１Ａ〜３１Ｅの送出し部分３１Ｄ、３１Ｅの送り速度の違いを利用して送られて来るアルミニウム繊維２Ｄを引きちぎることによりアルミニウム繊維素材２Ｈを放出させるアルミニウム繊維素材加工ステップと、複数段の送りローラ対３１Ａ〜３１Ｅを当該送り方向と直交する方向に繰り返し往復駆動すると共に、当該送りローラ対３１Ａ〜３１Ｅから放出されるアルミニウム繊維素材２Ｈに拡散用空気流を吹き付けて加工ベルト１２上に飛散させることにより、アルミニウム繊維素材２Ｈを加工ベルト１２上に均一な厚味をもつ板状に堆積させてなる金属綿板４を形成する金属綿板加工ステップと、金属綿板４を焼結することにより、金属綿板４を構成するアルミニウム繊維素材２Ｈ同士が接触する部分を互いに溶着してなる吸音板材料６を得る焼結処理ステップと、吸音板材料６を圧延することにより吸音板材料６のアルミニウム繊維素材２Ｈ相互間に存在する空隙を狭くすることにより空隙率を小さい値に調整してなる吸音材８を得る空隙率調整圧延ステップとを設ける。

本発明によれば、アルミニウムコイル材の端縁をバイトによって切削して得たアルミニウム繊維の束を巻芯に巻いた原材料コイルを形成して、当該原材料コイルからアルミニウム繊維を巻き戻して複数段の送りローラ対を通して送って送り出し部分の送り速度の違いを利用して引きちぎることにより、アルミニウム繊維素材を放出させ、複数段の送りローラ対を送り方向と直交する方向に繰返し往復運動させると共に、送りローラ対から放出されるアルミニウム繊維素材に拡散用空気流を吹き付けて加工ベルト上に飛散させることにより、アルミニウム繊維素材を加工ベルト上に均一な厚味をもつ板状に堆積させてなる金属綿板を形成し、加工ベルト上に堆積させてなる金属綿板を焼結して圧延することにより空隙率の小さい吸音材を得るようにし、その結果均一性の良い空隙を形成してなるアルミニウム金属繊維で構成された吸音材を得ることができる。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）吸音材製造装置の全体構成
図１において、１は全体として吸音材製造装置を示し、アルミニウム繊維材２をアルミニウム綿板加工装置３において所定の長さに引きちぎることによりアルミニウム綿板４を得、このアルミニウム綿板４を焼結処理装置５において焼結処理することにより、アルミニウム綿板４を構成するアルミニウム繊維のうち、相互に接触する部分を互いに溶着することにより吸音板材料６を得る。

この吸音板材料６は空隙率調整圧延装置７において、選択的に決められた圧延量だけ圧延され、これにより最終製品としての吸音材８を得る。

この実施の形態の場合、アルミニウム繊維材２は、図１１に示すように、切削加工により製造される。図１１において、切削機械の切削工具２Ａにはアルミニウムコイル材２Ｂが取り付けられ、矢印ｈの方向に回転するアルミニウムコイル材２Ｂの端縁をバイト２Ｃによって切削することにより各アルミニウム板部分からそれぞれ断面が方形又は長方形のアルミニウム繊維２Ｄが束となって切り出される。

このアルミニウム繊維２Ｄの束は、図１２に示すように、アルミニウム繊維材２として巻芯２Ｅに巻き取られ、かくして巻芯２Ｅに巻いたアルミニウム繊維材２が原材料コイル２Ｆとしてアルミニウム綿板加工装置３（図１）に供給される。

実際上、アルミニウム繊維２Ｄの束が巻芯２Ｅに巻き取られる際には、その全てがきれいに横一列に整列していることはなく、図１２に示すように、各アルミニウム繊維２Ｄが入り乱れて束状になっており、従って巻芯２Ｅからアルミニウム繊維材２が引き出されるときも、そのままの入り乱れて束状になった状態で各アルミニウム繊維２Ｄが、ばらばらになって引き出される。

かくして吸音材製造装置１から得られる吸音材８は、図２に示すように、所定の厚さＤを有する板状に成形され、その内部において、図３に示すように、縦横斜めに互いに交差するアルミニウム繊維素材９のうち、互いに接触しあう部分が溶着することによって立体的に安定な空隙構造を形成し、これにより隣合うアルミニウム繊維素材９間の空隙１０によって複雑な音道を形成している。

この結果、吸音材８（図２）は、その表面部分８Ａに到来した音を吸音材８の内部に形成されている複雑な音道を通って裏面部分８Ｂに通過させて行くことによって音道の曲がりを音が通過する際に屈折するごとに熱エネルギーに変換するように作用し、これにより吸音機能を実現する。

（２）アルミニウム綿板加工装置
図１のアルミニウム綿板加工装置３は、図４に示すように、加工作業台１１上に無端ベルト構成の加工ベルト１２が設けられ、矢印ａで示す搬送方向の上流側端部１２Ａ及び下流側端部１２Ｂにおいて駆動ローラ１３Ａ及び１３Ｂによって駆動され、アルミニウム繊維投入機構部１４を介して、加工ベルト１２上に加工対象として堆積されるアルミニウム繊維堆積層２Ｇを加工しながら搬送し、当該加工作業の結果得られるアルミニウム綿板４を、加工作業台１１の下流側（左側）に配設された搬出作業台１５に搬出させて行くようになされている。

加工ベルト１２の上面には、加工作業台１１の上流側に配設された台紙供給コイル１６から供給される台紙１６Ａが敷きつめられ、当該台紙１６Ａ上でアルミニウム繊維材２に対する綿板加工処理が行われる。

アルミニウム繊維投入機構部１４は、加工作業台１１の上流側（図４の右側）に隣接するように立設された原材料スタンド２１に装架された原材料コイル２２（図１２について上述したようにアルミニウム繊維材２をコイル状に巻き込んだもの）からアルミニウム繊維２Ｄの束でなるアルミニウム繊維材２を引き出して適切な長さ（数〔mm〕〜７０〔mm〕程度（場合によってはそれ以上１５０〔mm〕程度までの長さ）の繊維に切り分けて加工ベルト１２の上流側端部１２Ａ上にアルミニウム繊維堆積層２Ｇとして堆積させる。

この実施の形態の場合、アルミニウム繊維投入機構部１４は、図５に示すように、取付枠体２５に組み立てられた切り分け加工部２６と、当該切り分け加工部２６の取付枠体２５の下側にこれと一体に移動できるように保持する取付枠体２７に構成された振り撒き駆動部２８とでなる。

切り分け加工部２６は加工ベルト１２の搬送方向ａに沿うように順次配列された５段の送りローラ対３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ及び３１Ｅを有する。

各送りローラ対３１Ａ〜３１Ｅはそれぞれ上側の駆動ローラＲ１とこれとアルミニウム繊維材料２を挟んで下側から転接する従動ローラＲ２とで構成され、かくして各送りローラ対３１Ａ〜３１Ｅは駆動ローラＲ１がギヤ機構（図示せず）を介して駆動モータによって駆動されたとき、従動ローラＲ２との間に挟み込んでいるアルミニウム繊維材２（原材料コイル２２から導入ローラ３２を介して導入されるアルミニウム繊維２Ｄ（図１２）の束でなる）を当該駆動ローラＲ１に与えられている回転速度に対応する速度で矢印ｂに示す方向（すなわち送込み側から送出し側の方向）にそれぞれ移送させるような引張力をアルミニウム繊維材２の転接している部分に与える。

これらの送りローラ対３１Ａ〜３１Ｅのうち、送込み側の４段分の送りローラ対３１Ａないし３１Ｄは回転速度がＶ１の速度で駆動されるのに対して、送出し側の最後段の送りローラ対３１Ｅは前段の４段分の送りローラ対３１Ａ〜３１Ｄの回転速度Ｖ１より早い回転速度、例えば１．７倍の回転速度Ｖ２（＝１．７Ｖ１）で駆動される。

この結果、前段の送りローラ対３１Ａ〜３１Ｄを速度Ｖ１で通過した長いアルミニウム繊維２Ｄの束でなるアルミニウム繊維材２の先端が最後段の送りローラ対３１Ｅにかみ込む状態になってアルミニウム繊維材２の先端部がＶ２（＝１．７Ｖ１）の速度で引っ張られることにより、当該アルミニウム繊維材２の先端部分だけが４段分のローラ対３１Ａ〜３１Ｄにかみ込まれている部分から引きちぎられて、アルミニウム繊維素材２Ｈとして切り分け加工部２６から放出される。

この実施の形態の場合、最後段のローラ対３１Ｅ及びその前段のローラ３１Ｄはアルミニウム材料より軟かい硬度のウレタン材料で構成され、これによりローラ対３１Ｅ及び３１Ｄを通過するアルミニウム繊維材２に対する摩擦力が十分に大きくかつアルミニウム繊維材２を構成するアルミニウム繊維２Ｄを押しつぶさない状態で当該アルミニウム繊維２Ｄに接触する。この結果ローラ対３１Ｅ及び３１Ｄに接触したアルミニウム繊維２Ｄを確実に引きちぎることができる。

かくして切り分け加工部２６は、原材料スタンド２１に装荷されている原材料コイル２２から引き出された長いアルミニウム繊維２Ｄの束でなるアルミニウム繊維材２を、原則として、最後段の送りローラ対３１Ｅとその前段の送りローラ対３１Ｄの間隔に相当する長さで引きちぎられて加工ベルト１２上に投入されることになる。

しかしながら実際上は、最後段の送りローラ対３１Ｅ及びその前段の送りローラ対３１Ｄを通るアルミニウム繊維材２はアルミニウム繊維２Ｄの束であるので、その全てのアルミニウム繊維２Ｄが同時に送りローラ対３１Ｅ及び３１Ｄに接触することはなく、当該送りローラ対３１Ｅに接触したものから引きちぎられて行く。

この場合送りローラ対３１Ｅ及び３１Ｄ間の間隙が７〔cm〕に設定され、これにより、長いアルミニウム繊維２Ｄから引きちぎられて得られるアルミニウム繊維素材２Ｈの長さは数〔mm〕〜７０〔mm〕程度（場合によってはそれ以上１５０〔mm〕程度までの長さ）になる。

振り撒き駆動部２８は、その取付枠体２７上に一体に取り付けられた切り分け加工部２６を、加工作業台１１を横切る方向に（左右方向に）、繰り返し往復するように移動させる。

振り撒き駆動部２８の取付枠体２７には、図６に示すように、加工ベルト１２の上流側位置において、加工作業台１１の左側及び右側取付具１１Ａ及び１１Ｂ間に設けられた一対の駆動軸３５Ａ及び３５Ｂを摺動自在に挿通する軸受け孔３６Ａ及び３６Ｂ（図５）を有し、これにより振り撒き駆動部２８の取付枠体２７と切り分け加工部２６とを一体に左右方向に移動できるように保持する。

振り撒き駆動部２８の取付枠体２７には移動用モータ３７が取り付けられ、その出力軸に取り付けられた出力ギヤ３８を、加工作業台１１の左側及び右側取付具１１Ａ及び１１Ｂ間に左右方向に延長するように設けられた移動用レール３９上のラック４０にかみ合わせることにより、移動用モータ３７が正転又は逆転方向に駆動されたときその出力ギヤ３８がラック４０上を転動することによって振り撒き駆動部２８の取付枠体２７及び切り分け加工部２６の取付枠体２５（従ってアルミニウム繊維投入機構部１４）が、図６において矢印ｊで示すように、左右方向に移動する。

実際上、アルミニウム繊維投入機構部１４は左側又は右側取付具１１Ａ又は１１Ｂに来たとき移動方向反転スイッチ（図示せず）を動作させることにより移動用モータ３７の回転方向を切り換える。

かくして切り分け加工部２６が加工作業台１１の搬入側位置において左側端から右側端へ（又はその逆に右側端から左側端へ）移動することにより、切り分け加工部２６から放出されたアルミニウム繊維素材２Ｈが加工ベルト１２の左側端から右側端までの範囲（又は右側端から左側端までの範囲）に順次降り積もるように堆積する。

図５においては、アルミニウム繊維素材２Ｈを１本の線で図示したが、実際上、アルミニウム繊維材２はアルミニウム繊維２Ｄの束であるので（図１１、図１２）、同時に多数のアルミニウム繊維素材２Ｈがアルミニウム繊維材２から引きちぎられることにより、ゆっくり移動する加工ベルト（図４）の搬入側部分１２Ａ上にアルミニウム繊維材層２Ｇが形成されて行く。

このように、移動モータ３７は切り分け加工部２６が加工ベルト１２の右側端（左側端）に到達したとき反転駆動するように制御され、これにより加工ベルト１２に対して繰り返し往復しながらアルミニウム繊維素材２Ｈを投入して行く。その結果、アルミニウム繊維投入機構部１４は、アルミニウム繊維素材２Ｈを一箇所に片寄らせることなくその移動幅一杯に、満遍なく、アルミニウム繊維素材２Ｈを堆積させることができる。

この実施の形態の場合、切り分け加工部２６の最後段の送りローラ対３１Ｅの下部には拡散用空気ノズル４１が設けられている。

拡散用空気ノズル４１は、最後段の送りローラ対３１Ｅから放出されるアルミニウム繊維素材２Ｈに対して、圧縮空気源（図示せず）から供給される拡散用空気流を吹き付け、これによりアルミニウム繊維素材２Ｈを加工ベルト１２の搬入側部分１２Ａの上空に飛散させる。

アルミニウム繊維素材２Ｈはアルミニウム繊維２Ｄの束を最終段の送りローラ対３１Ｅによって同時に引きちぎられて多数本のアルミニウム繊維素材２Ｈとして放出されるので、当該多数本のアルミニウム繊維素材２Ｈが拡散用空気ノズル４１によってランダムに吹き飛ばされることにより加工ベルト１２上により均一な厚みのアルミニウム繊維堆積層２Ｇを形成させることができる。

加工ベルト１２の上流側端部１２Ａの下流側部分に対向するように堆積層抑え機構部４５（図４）が設けられている。この堆積層抑え機構部４５は空気シリンダ４５Ａによって加工ベルト１２の左右幅一杯の範囲に向かって上方から押し付け下降する抑え板４５Ｂ及び４５Ｃを有し、加工ベルト１２が抑え板４５Ｂの板幅分送り動作をするごとに空気シリンダ４５Ａが駆動することにより、上流側端部１２Ａに堆積されたアルミニウム繊維堆積層２Ｇをアルミニウム綿板状に圧縮加工する。

ここで、抑え板４５Ｂは加工ベルト１２とほぼ平行に対向してアルミニウム繊維堆積層２Ｇの抑え付け動作をすると共に、抑え板４５Ｃは斜め後下方に対向して抑え板４５Ｂの抑え付け動作を助ける。

その結果得られるアルミニウム綿板４は、加工ベルト１２の送り動作に応じてゆっくりと下流側端部１２Ｂの方向に送られて行く。

この実施の形態の場合、堆積層抑え機構部４５と下流側端部１２Ｂとの間に３本の抑えローラ４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃが自重によって加工ベルト１２上のアルミニウム綿板４を台紙１６Ａを挟んで加工ベルト１２に押し付けるように設けられ、これによりアルミニウム綿板４を加工ベルト１２上を台紙１６Ａと共にスリップせずに送って行く。

かくして加工ベルト１２の下流側端部１２Ｂから送り出されるアルミニウム綿板４は、搬出作業台１５に搬出されてカッタ４７によって裁断されることにより、アルミニウム繊維材２を構成するアルミニウム繊維２Ｄを引きちぎったアルミニウム繊維素材２Ｈを綿状に積層した構成の１枚のアルミニウム綿板４として切り出されて、次段の焼結処理装置５に供給される。

（３）焼結処理装置
焼結処理装置５は、図７に示すように、アルミニウム綿板加工装置３から供給されるアルミニウム綿板５０を、２０〜６０〔ｇ／ｃｍ^２〕程度の所定の圧力で、加圧することにより、アルミニウム繊維素材２Ｈでなる繊維材同士を接触させた状態にして、これを板状に成形保持させることができる加熱温度（これを保形性が良好な加熱温度と呼ぶ）６００〜６５０〔℃〕で当該接触部分を焼結することにより、全体として空隙率が５０〜９０〔％〕の吸音板材料６に形成する。ちなみに２０〔ｇ／ｃｍ^２〕の圧力で空隙率が５０〔％〕、６０〔ｇ／ｃｍ^２〕の圧力で空隙率が９０〔％〕の吸音板材料６が得られる。

焼結して得られた吸音板材料６は図３について上述したように、アルミニウム繊維素材（アルミニウム繊維素材２Ｈを焼結したもの）９を、５０〜９０〔％〕の空隙率になるような圧力で圧縮して焼結したことにより、厚さをそれ程大きくしなくとも、音を十分に吸収できるような、吸音率特性が良好な、空隙１０を形成できると共に、アルミニウム繊維素材９同士を溶着したことにより、繊維の一部が折れて粉塵を排出するといった現象が生じないような強固かつ複雑な空隙構造を実現できる。かくするにつき、金属材料としてアルミニウムを用いたことにより、溶着処理を容易になし得る。

図７において、準備台５２上に供給されたアルミニウム綿板５０は、炉枠体でなる装置ケース５３の上下方向の中央部を、上流側から下流側に貫通するように設けられた加工材料搬送路５４を流すことにより、当該加工材料搬送路５４の上流側の焼結装置部５５及びその下流側の冷却装置部５６によって加工される。

加工材料搬送路５４は、それぞれ互いに同期駆動される搬送ローラ５７Ｕ及び５７Ｄ（入口側及び出口側にそれぞれ設けられている）によって、上側搬送ベルト５８Ｕ及び下側搬送ベルト５８Ｄを、間にアルミニウム綿板５０を挟持した状態で、上流側（すなわち右側）から下流側（すなわち左側）にゆっくりと搬送する。

この実施の形態の場合、上側搬送ベルト５８Ｕ及び下側搬送ベルト５８Ｄは、無端状のステンレス鋼金網ベルトを、搬送ローラ５７Ｕ及び５７Ｄによって従動ローラ５９Ｕ及び５９Ｄを介して走行させるような構成を有する。

焼結処理装置５の焼結装置部５５は、加工材料搬送路５４を上側位置及び下側位置において挟んで対向するように設置された、カーボンで構成された上側加熱板６１Ｕ及び下側加熱板６１Ｄを有し、上側加熱板６１Ｕ及び下側加熱板６１Ｄの上側及び下側に設けられている上側断熱板６２Ｕ及び下側断熱板６２Ｄ間に上側及び下側帯状ヒータ６３Ｕ及び６３Ｄを配設することにより、上側及び下側加熱板６１Ｕ及び６１Ｄを加熱する。

準備台５２に供給されているアルミニウム綿板５０は、アルミナ繊維シートでなる上側及び下側セパレータ６７Ｕ及び６７Ｄによってサンドウィッチされた状態で１つずつ加工材料搬送路５４の入口側の搬送ローラ５７Ｕ及び５７Ｄ間に挿入され、このとき金網ベルトでなる上側及び下側搬送ベルト５８Ｕ及び５８Ｄがその間にアルミニウム綿板５０をかみ込みながら加工材料搬送路５４内に引き込む。

このようにして加工材料搬送路５４内に引き込まれたアルミニウム綿板５０は、上側及び下側搬送ベルト５８Ｕ及び５８Ｄ間に挟持された状態で、上側及び下側加熱板６１Ｕ及び６１Ｄ間を移動する間に、当該上側及び下側加熱板６１Ｕ及び６１Ｄによって加熱される。

上側断熱板６２Ｕの上側位置には装置ケース５３の内側に取り付けられた例えば油圧駆動型の加圧機構６８が設けられ、加圧機構６８が上側断熱板６２Ｕを押し下げることにより、装置ケース５２の底面に取り付けられた下側断熱板６２Ｄとの間にある部材、すなわち、上側帯状ヒータ６３Ｕ、上側加熱板６１Ｕ、上側搬送ベルト５８Ｕ、上側セパレータ６７Ｕ、アルミニウム綿板５０、下側セパレータ６７Ｄ、下側搬送ベルト５８Ｄ、下側加熱板６１Ｄ、下側帯状ヒータ６３Ｄに、所定の加圧圧力を付与する。

ここで、上側及び下側断熱板６２Ｕ及び６２Ｄ間にある部材は、アルミニウム綿板５０を除いて、上下方向に剛性をもっているのに対して、アルミニウム綿板５０は綿状のアルミニウム繊維で構成されているので、アルミニウム綿板５０が付与された加圧圧力によって決まる圧縮量だけ内側に圧縮され、これによりアルミニウム繊維間の空隙が圧縮量に応じて狭められる。

かくしてアルミニウム綿板５０は、加工材料搬送路５４内をゆっくりと搬送されている間に、圧縮された状態を維持しながら、所定温度（アルミニウムの溶融温度６６０〔℃〕より僅かに低い、保形性が良好な加熱温度（６００〜６５０〔℃〕に選定されている）に保持された状態になる。

これにより、綿状のアルミニウム綿板５０が、上側及び下側搬送ベルト５８Ｕ及び５８Ｄ間において圧縮されることによってアルミニウム繊維素材２Ｈ同士が接触した状態において、溶融温度にまで加熱されることにより、当該アルミニウム繊維素材２Ｈの接触部分が互いに溶け合って、金属同士の拡散によって互いに接合した状態のアルミニウム繊維素材９（図３）を有する吸音板材料６に加工されて行く。

やがてアルミニウム綿板５０が焼結装置部５５の上側及び下側加熱板６１Ｕ及び６１Ｄから下流側に搬送されて冷却装置部５６に移送されると、当該冷却装置部５６の上側及び下側冷却板７４Ｕ及び７４Ｄによって冷却され、これにより冷却装置部５６から外部に出る際には、所定の厚さに圧縮されかつ繊維材同士が溶着してなる強固な構成の吸音板材料６が搬出台部７５上に送り出される。

そこで、上面及び下面から上側及び下側セパレータ６７Ｕ及び６７Ｄをはがし取ることにより、吸音板材料６が得られる。

焼結処理装置５において、アルミニウム綿板５０が圧縮加熱加工されているとき、加工材料搬送路５４には、上側加熱板６１Ｕのほぼ中央位置において、上側帯状ヒータ６３Ｕ及び上側加熱板６１Ｕを貫通するように設けられている雰囲気ガス導入管７６を介して、Ｎ２ でなる中性ガス、又はＮ２ 及びＨ２ 混合ガスでなる還元性ガスが、雰囲気ガス７７として導入される。

この雰囲気ガス７７は、加工材料搬送路５４内を搬送されるアルミニウム綿板５０のアルミニウム繊維素材９間の空隙１０を通って加工材料搬送路５４内の空気と置換され、これによりアルミニウム繊維素材９が溶着する際に、アルミニウム繊維素材９の表面に酸化膜を形成させないようにすることにより、アルミニウム繊維素材９の互いに接触した表面における金属の拡散を確実になし得るようになされている。

以上の構成の焼結処理装置５において、準備台５２側に用意されたアルミニウム綿板５０を所定の圧力で圧縮することにより、アルミニウム繊維素材９同士が空隙１０を残しながら互いに接触するような状態になると共に、アルミニウム繊維素材９の溶融温度６６０〔℃〕より低い温度６００〜６５０〔℃〕で加熱されることにより、アルミニウム繊維素材９のうち互いに接触している部分だけが互いに溶着し、かつ吸音材として必要な板状形状を保持できる状態（すなわち保形性が良好な状態）の吸音板材料６を加工することができる。

かくして冷却して得られる吸音板材料６内には、図３について上述したように、アルミニウム繊維素材９のうち互いに溶着しなかった繊維材間部分に、狭くかつ複雑に折れ曲った多数の空隙１０を空隙率５０〜９０〔％〕で形成できる。

従ってこの吸音板材料６によれば、外部から到来した音波が、狭い空隙１０に入り込んで複雑に屈折しながら伝搬されて行くことにより熱エネルギーに変換されて吸音される。

（４）空隙率調整圧延装置
空隙率調整圧延装置７は、図８に示すように、基台８０上に相対向しながら上方に延長するように立設された一対の主支持板８１Ｌ及び８１Ｒ間に設けた上側及び下側圧延ローラ８２Ｕ及び８２Ｄを有し、この上側及び下側圧延ローラ８２Ｕ及び８２Ｄ間に焼結処理装置５から送出される吸音板材料６を挿通させることにより、吸音板材料６を圧延して最終製品である吸音材８を得る。

下側圧延ローラ８２Ｄは主支持板８１Ｌ及び８１Ｒに取り付けられた軸受８３Ｌ及び８３Ｒに軸支されているのに対して、上側圧延ローラ８２Ｕは主支持板８１Ｌ及び８１Ｒの外側面上に摺動自在に配設された補助支持板８４Ｌ及び８４Ｒに取り付けられた軸受８５Ｌ及び８５Ｒに軸支されている。

補助支持板８４Ｌ及び８４Ｒは、図９に示すように、前及び後側縁部の上及び下位置において、上下方向に延長するように穿設された４つの縦長の案内孔８６を有し、当該案内孔８６に主支持板８１Ｌ及び８１Ｒに設けられた案内子８７が係合することによって補助支持板８４Ｌ及び８４Ｒが上下方向に摺動することができ、これにより上側圧延ローラ８２Ｕが下側圧延ローラ８２Ｄに接近し又は離間することにより圧延幅を調整できるように構成されている。

主支持板８１Ｌ（８１Ｒ）並びに補助支持板８４Ｌ及び８４Ｒの上端部には、それぞれ調整用突起８８Ｌ及び８８Ｒ並びに８９Ｌ及び８９Ｒが外方に突出するように設けられ、主支持板８１Ｌ及び８１Ｒの調整用突起８８Ｌ及び８８Ｒに上下方向に貫通するように設けられた調整用雌ねじ９０に対して圧延幅調整ねじ９１をねじ込むことにより、圧延幅調整ねじ９１の先端に固着された係止片９２の位置を上下方向に調整できるように構成されている。

補助支持板８４Ｌ及び８４Ｒの調整用突起８９Ｌ及び８９Ｒには上下方向に延長して圧延幅調整ねじ９１を挿通させる挿通孔９３が設けられ、当該挿通孔９３を挿通した圧延幅調整ねじ９１の先端に固着された係止片９２が当該調整用突起８９Ｌ及び８９Ｒの下面に係合することにより、調整用突起８９Ｌ及び８９Ｒ、従って補助支持板８４Ｌ及び８４Ｒが圧延幅調整ねじ９１の上下方向の調整位置に位置決めされる。

圧延幅調整ねじ９１の調整用突起８８Ｌ及び８８Ｒの下側面に対応する位置には係止用ねじ９４が設けられており、この係止用ねじ９４を調整用突起８８Ｌ及び８８Ｒの下側面に締め付けることにより圧延幅調整ねじ９１を現在の調整位置に係止できるようになされている。

下側圧延ローラ８２Ｄ（図８）の駆動軸９５は主支持板８１Ｒより右方に突出し、その右方突出端に駆動スプロケット９６が取り付けられ、この駆動スプロケット９６が基台８０に取り付けられた駆動モータ９７の出力スプロケット９８に懸架されたチェーン９９によって回転駆動され、これにより下側圧延ローラ８２Ｄが図９において矢印ｃの反時計方向に回転駆動される。

下側圧延ローラ８２Ｄの駆動軸９５（図８）は主支持板８１Ｌより左方に突出し、その左方突出端に駆動ギヤ１００が取り付けられている。

この駆動ギヤ１００には主支持板８１Ｌ（図９）の左側面に装着された回転力伝達部１０１の従動ギヤ１０２がかみ合っており、これにより当該従動ギヤ１０２が図９において矢印ｄの時計方向に下側圧延ローラ８２Ｄと同じ回転速度で回転する。

回転力伝達部１０１は、図１０に示すように、互いに平行に対向するように設けられた一対の支持板１０３Ａ及び１０３Ｂにそれぞれ取り付けられた軸受１０４Ａ及び１０４Ｂによって回転軸１０５を軸支し、当該回転軸１０５に従動ギヤ１０２を固着すると共に、当該回転軸１０５に従動スプロケット１０６を固着した構成を有する。

これに加えて、上側圧延ローラ８２Ｕの駆動軸１０７（図８）が主支持板８１Ｌの左方に突出し、その突出端に被駆動スプロケット１０８が取り付けられ、これが回転力伝達部１０１の従動スプロケット１０６に懸架されているチェーン１０９によって駆動される。

かくして被駆動スプロケット１０８が図９において矢印ｅの時計方向に回転駆動されることにより、上側圧延ローラ８２Ｕが下側圧延ローラ８２Ｂと同じ回転方向及び回転速度で回転駆動される。

このようにして駆動モータ９７の回転力は、図８及び図９について、主支持板８１Ｒの右側面において、出力スプロケット９８からチェーン９９を介して下側圧延ローラ８２Ｄの駆動スプロケット９６に伝達されると共に、さらに主支持板８１Ｌの左側面において、当該下側圧延ローラ８２Ｄの駆動ギヤ１００から回転力伝達部１０１の従動ギヤ１０２及び従動スプロケット１０６並びにチェーン１０９を順次介して上側圧延ローラ８２Ｕの被駆動スプロケット１０８に伝達される。

以上の構成の空隙率調整圧延装置７において、駆動モータ９７の駆動出力が出力スプロケット９８、チェーン９９、駆動スプロケット９６を順次介して下側圧延ローラ８２Ｄの駆動軸９５に与えられることにより当該下側圧延ローラ８２Ｄが回転駆動されると共に、駆動軸９５の駆動力が駆動ギヤ１００、回転力伝達部１０１の従動ギヤ１０２、従動スプロケット１０６、チェーン１０９、被駆動スプロケット１０８を介して上側圧延ローラ８２Ｕの駆動軸１０７に伝達されることにより、上側圧延ローラ８２Ｕが回転する。

そこで、下側及び上側圧延ローラ８２Ｄ及び８２Ｕ間に焼結処理装置５から供給される吸音板材料６を通せば、当該吸音板材料６が下側及び上側圧延ローラ８２Ｄ及び８２Ｕ間の間隔（すなわち圧延幅）に相当する厚さに圧延される。

この下側及び上側圧延ローラ８２Ｄ及び８２Ｕの間隔は、圧延幅調整ねじ９１を調整することにより、上側圧延ローラ８２Ｕの駆動軸１０７を軸支している補助支持板８４Ｌ及び８４Ｒを上下方向に位置決め調整することにより調整できる。

この実施の形態の場合、圧延幅調整ねじ９１によって上側圧延ローラ８２Ｕの上下方向の位置を調整位置決めしたとき、回転力伝達部１０１の支持板１０３Ａ及び１０３Ｂの四隅に設けられている取付ねじ１１０の主支持板８１Ｌに対する取付位置を調整することにより、従動ギヤ１０２と下側圧延ローラ８２Ｄの駆動ギヤ１００とのかみ合わせを再調整すると共に、回転力伝達部１０１の従動スプロケット１０６と上側圧延ローラ８２Ｕの被駆動スプロケット１０８との間に懸架されているチェーン１０９の装架状態を調整することができる。

かくして焼結処理装置５から供給される吸音板材料６を空隙率調整圧延装置７によって圧延することにより、図３について上述したように、互いに接触した部分が溶着されたアルミニウム繊維素材９が圧延処理されて当該アルミニウム繊維素材９間に形成された空隙１０が一段と狭くなることにより、空隙率が調整される。当該空隙率の大きさは圧延幅調整ねじ９１によって調整された下側及び上側圧延ローラ８２Ｄ及び８２Ｕの圧延幅により決まることになる。

この結果空隙率調整圧延装置７に入る前の吸音板材料６の空隙率と、空隙率調整圧延装置７から出た吸音材８の空隙率は、圧延幅調整ねじ９１の調整量に応じて小さい値の空隙率に調整することができるようになり、その結果吸音材８の吸音特性を必要に応じて調整できる。

これに加えて吸音板材料６を空隙率調整圧延装置７の下側及び上側圧延ローラ８２Ｄ及び８２Ｕによって圧延加工されたとき、当該吸音板材料６を構成するアルミニウム繊維材９（図３）が塑性加工されることにより、当該アルミニウム繊維素材９自身の強度、従って吸音材８の強度が一段と強くなる。

（５）実施例
以下に空隙率に対する吸音特性及び強度についての実験結果を示す。

（ａ）空隙率に対する吸音特性
図１の吸音材製造装置１の空隙率調整圧延装置７から得られた吸音材８について、次式

によって、同じ厚さに換算した空隙率の吸音材８の吸音特性を求めたところ、図１３ないし図１６に示すような吸音特性が得られた。

図１３は目付量が１９００〔ｇ／ｍ^２〕の吸音材８を、背後空気層を４０〔mm〕に設定して吸音特性を測定したもので、空隙率２３〔％〕、３０〔％〕、４１〔％〕、５０〔％〕及び６６〔％〕の吸音材について周波数１００〜２０００〔Hz〕に対する垂直入射吸音率を測定したところ、空隙率の値が小さいほど吸音率特性が改善されると共に、各空隙率において４００〔Hz〕から１２５０〜２０００〔Hz〕のピークに至るまで吸音率が単調増加する特性を呈することが確認できた。

また図１４の場合は、目付量が１９００〔ｇ／ｍ^２〕で、背後空気層が９０〔mm〕の場合の実施例で、この場合も空隙率が小さくなるに従って吸音率が大きくなるが、吸音率の変化は、１６０〔Hz〕から６３０〜１０００〔Hz〕までの間において吸音率が単調増加すると共に、当該ピークを過ぎた後２０００〔Hz〕までの吸音率が単調減少するような特性を呈することが確認できた。

図１５の場合は、目付量が１５００〔ｇ／ｍ^２〕で、背後空気層が５０〔mm〕の吸音材について、この場合も空隙率が小さくなるに従って吸音率が大きくなるのに対して、２００〔Hz〕から１０００〜１６００〔Hz〕までの間で吸音率が単調増加しかつピークが過ぎると単調に減少するような特性を呈することが確認できた。

これに加えて図１５の場合は、空隙率間の特性曲線の差が小さいこと、及び空隙率が２６〔％〕を越えて１２〔％〕にまで小さくなると、吸音率特性が劣下することを確認できた。

図１６の場合は、目付量が１５００〔ｇ／ｍ^２〕で、背後空気層が９０〔mm〕の吸音材について、この場合も空隙率が、小さくなれば吸音率が大きくなるが、１００〔Hz〕から６３０〜８００〔Hz〕のピークに至るまで吸音率が単純増加し、ピークが過ぎた後単調減少するような特性を呈する。

さらにこの場合は、空隙率間の吸音率特性の差が小さいことが確認できた。

このように、選定した各目付量ごとに空隙率の変化に対応してそれぞれ特有な吸音率特性を呈するような吸音材が得られることにより、用途に応じた吸音率特性を有する吸音材を得ることができる。

（ｂ）引張試験
図１７（Ａ）ないし（Ｄ）に示す第１ないし第４のタイプの試験体ＴＰ１〜ＴＰ４の吸音材について、引張試験をした結果を図１８に示す。

図１８において、第１ないし第４のタイプの試験体ＴＰ１〜ＴＰ４についてそれぞれ５枚の試験片Ｋ１〜Ｋ５を用意し、５枚の試験片Ｋ１〜Ｋ５についての板厚〔mm〕及び幅〔mm〕を測定すると共に、各試験片Ｋ１〜Ｋ５についての引っ張り強さ〔Ｎ／ｍｍ^２〕を測定した。

この結果、第１のタイプの試験体ＴＰ１の引張強さの平均値は１２．０〔Ｎ／ｍｍ^２〕であり、以下続いて第２、第３、第４のタイプの試験体ＴＰ２、ＴＰ３、ＴＰ４についての引張強さの平均値は１０．４、１１．２、１１．０〔Ｎ／ｍｍ^２〕であった。

この程度の引張強度があれば、実際上吸音材として十分な強度があると評価できる。

（６）他の実施の形態
（ａ）上述の実施の形態におけるアルミニウム繊維投入機構部１４（図５）は、最後段の送りローラ対３１Ｅとその前段の送りローラ対３１Ｄをウレタン材料で構成するようにしたが、これに限らず、要は、アルミニウム繊維材２を引きちぎる際に接触する送りローラ対３１Ｅ及び３１Ｄが、アルミニウム繊維材２を構成するアルミニウム繊維より柔らかい硬度で摩擦力が大きい材料であれば良く、このようにすれば、アルミニウム繊維をつぶしたり変形させたりすることなくアルミニウム繊維材２を引きちぎってアルミニウム繊維素材２Ｈを確実に生成することができる。

（ｂ）上述の実施の形態においては、アルミニウム綿板加工装置３（図４）においてアルミニウム繊維素材２Ｈを板状に堆積させてなるアルミニウム綿板４をそのまま焼結装置５に送り込むようにしたが、これに代え、アルミニウム綿板加工装置３から得られるアルミニウム綿板４の両面又は片面に対して、図１９に示すようなアルミニウム材料でなる補強用のパンチングメタル１１１を重ねて焼結するようにしても良い。

このようにすれば、焼結処理装置５の焼結処理によって、上述のようにアルミニウム繊維素材相互間を溶着することに加えて、アルミニウム繊維素材とパンチングメタルとの間に溶着が生じることにより、吸音特性に実質上の影響を与えずに、一段と強固な構造の吸音材を得ることができる。

図１９のパンチングメタル１１１は、アルミニウム板１１２に多数の透孔１１３を穿設した構成を有する。

図１９（Ａ）のパンチングメタル１１１は、アルミニウム板１１２に円形の透孔１１３を千鳥模様を描くように穿設した構成を有する。

また図１９（Ｂ）の場合のパンチングメタル１１１は、アルミニウム板１１２に円形の透孔１１３Ａと、「＋」字状透孔１１３Ｂとを千鳥模様を描くように穿設している。

図１９（Ｃ）のパンチングメタル１１１は、「＋」字状透孔１１３Ｂを千鳥模様を描くように穿設した構成を有する。

図１９（Ｄ）のパンチングメタル１１１は、「−」字状透孔１１３Ｃを千鳥模様を描くように穿設している。

図１９（Ｅ）のパンチングメタル１１１は、「−」字状透孔１１３Ｃを多数の横線及び縦線の交差位置に穿設した構成を有する。

図１９（Ｆ）のパンチングメタル１１１は、楕円状透孔１１３Ｄを千鳥模様を描くように穿設した構成を有する。

図１９（Ｇ）のパンチングメタル１１１は、正方形状の透孔１１３Ｅを多数の横線及び縦線の交点位置に格子状に穿設した構成を有する。

（ｃ）上述の実施の形態においては、本発明をアルミニウム材料を加工処理することにより吸音材を得る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、銅材料や、ステンレス材料のような他の金属材料を用いるようにしても、上述の場合と同様の効果を得ることができる。

本発明は、軽量かつ強度が大きい吸音材を得る場合に適用できる。

本発明の一実施の形態による吸音材製造装置を示す略線的ブロック図である。 図１の吸音材製造装置によって得られる吸音材の構成を示す側面図である。 図２の吸音材の繊維構造を示す略線的拡大断面図である。 図１のアルミニウム綿板加工装置の詳細構成を示す略線的側面図である。 図４のアルミニウム繊維投入機構部の詳細構成を示す略線的側面図である。 図４の加工作業台１１の上流側端部の構成を示す部分的平面図である。 図１の焼結処理装置の詳細構成を示す略線的側断面図である。 図１の空隙率調整圧延装置の詳細構成を示す正面図である。 図８の回転力伝達構造の説明に供する左側面図である。 図９の回転力伝達部の詳細構成を示す側面図である。 図１のアルミニウム繊維材の生成方法の説明に供する切削工具の部分的斜視図である。 図１１の切削加工により得られる原材料コイルを示す斜視図である。 実施例の吸音材についての吸音特性を示す図表である。 図１３と同様の図表である。 図１３と同様の図表である。 図１３と同様の図表である。 （Ａ）〜（Ｄ）は強度試験に用いた各種タイプの試験体を示す平面図である。 吸音材の引張試験結果を示す図表である。 （Ａ）〜（Ｇ）は補強用パンチングメタルを示す平面図である。

符号の説明

１……吸音材製造装置、２……アルミニウム繊維材、２Ａ……切削工具、２Ｂ……アルミニウムコイル材、２Ｃ……バイト、２Ｄ……アルミニウム繊維、２Ｅ……巻芯、２Ｆ……原材料コイル、３……アルミニウム綿板加工装置、４……アルミニウム綿板、５……焼結処理装置、６……吸音板材料、７……空隙率調整圧延装置、８……吸音材、８Ａ……表面部分、８Ｂ……裏面部分、９……アルミニウム繊維素材、１０……空隙、１１……加工作業台、１２……加工ベルト、１３Ａ、１３Ｂ……駆動ローラ、１４……アルミニウム繊維投入機構部、１５……搬出作業台、２１……原材料スタンド、２２……原材料コイル、２５……取付枠体、２６……切り分け加工部、２７……取付枠体、２８……振り撒き駆動部、３１Ａ〜３１Ｅ……送りローラ対、３５Ａ、３５Ｂ……駆動軸、３６Ａ、３６Ｂ……軸受孔、３７……移動用モータ、３８……出力ギヤ、３９……移動用レール、５０……アルミニウム綿板、５２……準備台、５３……装置ケース、５７Ｕ、５７Ｄ……搬送ローラ、５８Ｕ、５８Ｄ……上側・下側搬送ベルト、５９Ｕ、５９Ｄ……従動ローラ、６１Ｕ、６１Ｄ……上側・下側加熱板、６２Ｕ、６２Ｄ……上側・下側断熱板、６３Ｕ、６３Ｄ……上側・下側帯状ヒータ、６７Ｕ、６７Ｄ……上側・下側セパレータ、６８……加圧機構、７４Ｕ、７４Ｄ……上側・下側冷却板、７５……搬出台部、７７……雰囲気ガス、８０……基台、８１Ｌ、８１Ｒ……主支持板、８２Ｕ、８２Ｄ……上側・下側圧延ローラ、８３Ｌ、８３Ｒ……軸受、８４Ｌ、８４Ｒ……補助支持板、８５Ｌ、８５Ｒ……軸受、９０……調整用雌ねじ、９１……圧延幅調整ねじ、９２……係止片、９３……挿通孔、９５……駆動軸、９６……従動スプロケット、９７……駆動モータ、９８……出力スプロケット、９９……チェーン、１００……駆動ギヤ、１０１……回転力伝達部、１０２……従動ギヤ、１０３Ａ、１０３Ｂ……支持板、１０４Ａ、１０４Ｂ……軸受、１０５……回転軸、１０６……従動スプロケット、１０７……駆動軸、１０８……被駆動スプロケット、１０９……チェーン、１１１……補強用パンチングメタル、１１２……アルミニウム板、１１３……透孔。

Claims (2)

1. アルミニウムコイル材の端縁をバイトによって切削して得たアルミニウム繊維の束を巻芯に巻いてなる原材料コイルを形成する原材料コイル加工ステップと、
   上記原材料コイルの上記アルミニウム繊維を巻き戻して複数段の送りローラ対を通して送ると共に、上記送りローラ対の送出し部分の送り速度の違いを利用して送られて来る上記アルミニウム繊維を引きちぎることによりアルミニウム繊維素材を放出させるアルミニウム繊維素材加工ステップと、
   上記複数段の送りローラ対を当該送り方向と直交する方向に繰り返し往復駆動すると共に、当該送りローラ対から放出される上記アルミニウム繊維素材に拡散用空気流を吹き付けて加工ベルト上に飛散させることにより、上記アルミニウム繊維素材を上記加工ベルト上に均一な厚味をもつ板状に堆積させてなる金属綿板を形成する金属綿板加工ステップと、
   上記金属綿板を焼結することにより、上記金属綿板を構成する上記アルミニウム繊維素材同士が接触する部分を互いに溶着してなる吸音板材料を得る焼結処理ステップと、
   上記吸音板材料を圧延することにより上記吸音板材料の上記アルミニウム繊維素材相互間に存在する空隙を狭くすることにより空隙率を小さい値に調整してなる吸音材を得る空隙率調整圧延ステップと
   を具えることを特徴とする吸音材製造方法。
2. 上記空隙率調整圧延ステップにおいて、２３〜６６％の空隙率の音道を有する上記吸音材に圧延する
   ことを特徴とする請求項１に記載の吸音材製造方法。

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