纤维成形体的制造方法与流程

1.本公开涉及一种纤维成形体的制造方法，该纤维成形体通过压缩纤维材料而形成。


背景技术：

2.作为上述纤维成形体，专利文献1公开了通过对包含热塑性树脂粘结剂的无纺布进行压缩而形成的内燃机用进气管道的示例。该进气管道具有周壁，该周壁包括高压缩部和低压缩部，每个高压缩部均具有相对高的压缩率，每个低压缩部均具有相对低的压缩率。该进气管道的表面包括由高压缩部和低压缩部形成的凹凸形状的图案。
3.这种纤维成形体例如如下地形成。首先，执行外形成形步骤，用于压缩由纤维材料(无纺布)制成的纤维板，以便形成外表面具有图案的纤维板。然后，执行切除步骤，使用切除装置切除纤维板的不需要部分。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：特开2018-178904号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的问题
8.在外形成形步骤中压缩的纤维板在压缩之后于温度降低过程中收缩变形。由纤维材料制成的纤维板具有在这种收缩变形中变形方式在很大程度上变化的特性。因此，当在切除步骤中切除纤维板的不需要部分以便形成纤维成形体时，纤维板的形成有图案的部分与由切除装置切除的部分的相对位置倾向于发生变化。相对位置的这种变化可能降低纤维成形体的形成精度。
9.本发明的目的是提供一种纤维成形体的制造方法，该方法能够高精度地形成外表面具有图案的纤维成形体。
10.用于解决问题的方案
11.解决上述问题的纤维成形体的制造方法是一种纤维成形体的制造方法，所述纤维成形体具有带图案的外表面并且通过压缩纤维材料而成形。所述方法包括：外形成形步骤，其中，通过压缩所述纤维材料制成的纤维板，在所述纤维板的外表面上形成所述图案，同时将所述纤维板成形为预定外形；定位构件成形步骤，其中，通过压缩所述纤维板来形成至少一个定位构件，所述至少一个定位构件在所述纤维板的外表面上具有凹凸形状并且用于定位所述纤维板；以及切除步骤，其中，使用所述定位构件相对于切除装置定位包括所述图案和所述定位构件的所述纤维板，并使用所述切除装置切除所述纤维板的切除对象部分，其中，在所述外形成形步骤中的所述图案的形成和在所述定位构件成形步骤中的所述定位构件的形成同时进行。
12.在该制造方法中，图案和定位构件同时形成在纤维板的外表面上。因此，防止了纤
维板的形成有图案的部分和纤维板的形成有定位构件的部分中的一者比另一者收缩变形到更大的程度。这限制了将会由纤维板的各部件的收缩程度的差异引起的图案和定位构件的相对位置的变化。因此，使用纤维板的定位构件将纤维板的图案化部分准确地配置在切除装置上。因此，使用切除装置精确地切除纤维板的不需要部分，使得图案位于纤维成形体的正确位置。这允许高精度地形成具有带图案的外表面的纤维成形体。
附图说明
13.图1是根据实施方式的制造方法所应用的纤维成形体的立体图。
14.图2是沿着图1中的线2-2截取的纤维成形体的截面图。
15.图3是沿着图1中的线3-3截取的纤维成形体的截面图。
16.图4是示出制造纤维成形体的步骤的流程图。
17.图5是示出第一步骤的图。
18.图6是示出第二步骤的图。
19.图7是示出第三步骤的图。
20.图8是根据变型例的纤维成形体的立体图。
21.图9是根据另一变型例的纤维成形体的立体图。
具体实施方式
22.现在将说明根据实施方式的纤维成形体的制造方法。
23.首先，将说明本实施方式的制造方法所应用的纤维成形体。
24.如图1所示，纤维成形体10的外形为矩形且基本上平板状。纤维成形体10由被压缩的纤维材料(无纺布)制成。纤维成形体10的无纺布由包含例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的纤维制成。
25.纤维成形体10包括基部12和图案化部分14。基部12包括纤维成形体10的外缘并且为四边形框架形状。图案化部分14被基部12包围。
26.如图2和图3所示，纤维成形体10的厚度方向上的表面中的一个表面(下表面11)为无台阶的平坦形状(平面状)。纤维成形体10的厚度方向上的另一表面(上表面13)的对应于基部12的部分为平面状。因此，纤维成形体10的基部12为厚度均一的平板状。
27.纤维成形体10的上表面13的对应于图案化部分14的部分为凹凸形状。更具体地，图案化部分14包括高压缩部15和低压缩部16，每个高压缩部15已经均以相对高的压缩率被压缩，每个低压缩部16已经均以比高压缩部15低的压缩率被压缩。如图1所示，高压缩部15和低压缩部16以它们两者在纤维成形体10的厚度方向上观察时都具有相同的正方形形状的方式为四边形。高压缩部15和低压缩部16在正方形的对边方向上交替排布。如图2所示，高压缩部15比低压缩部16薄。高压缩部15和低压缩部16在纤维成形体10的上表面13的对应于图案化部分14的部分处通过台阶彼此连续。
28.如图1和图3所示，纤维成形体10的基部12包括定位构件17、18。定位构件17、18是均具有u字状截面的突起。在纤维成形体10中，定位构件17、18沿着图案化部分14的外缘在图案化部分14和基部12的外缘之间延伸。第一定位构件17沿纤维成形体10的纵向方向延伸。第二定位构件18沿纤维成形体10的横向方向延伸。定位构件17、18形成为从纤维成形体
10的上表面13突出的形状。定位构件17、18用于在纤维成形体10的制造期间定位纤维成形体10(更具体地，纤维板20)。后面将说明纤维板20。
29.现在将说明本实施方式中的纤维成形体10的制造过程。
30.如图4所示，首先执行第一步骤以制造纤维成形体10(步骤s1)。
31.在第一步骤中，如图5所示，使用热压机21对纤维板20执行热压成形。纤维板20由具有均一厚度的无纺布制成。热压机21是包括模具设备22和使用例如热空气加热模具设备22的加热设备(未示出)的压机。在第一步骤中，在纤维板20被加热的情况下压缩纤维板20。在本实施方式中，执行第一步骤以将纤维板20形成为矩形平板。
32.在第一步骤之后，执行第二步骤(图4中的步骤s2)。
33.在第二步骤中，如图6所示，使用冷压机23对纤维板20执行冷压成形。
34.冷压机23是包括模具设备24和使用例如冷却剂冷却模具设备24的冷却设备(未示出)的压机。在第二步骤中，在纤维板20被冷却的情况下压缩纤维板20。模具设备24包括固定模具25和可动模具28。固定模具25包括形成图案化部分14的凸部26和形成定位构件17、18的凹部27。可动模具28包括形成定位构件17、18的凸部29。在第二步骤中，使用包括模具设备24的冷压机23对纤维板20执行冷压成形，从而在纤维板20上形成图案化部分14和定位构件17、18。在本实施方式中，在第二步骤中，图案化部分14和定位构件17、18同时形成。
35.在第二步骤中形成的纤维板20具有延伸方向上的中间部分，该中间部分用作纤维成形体10。纤维板20的限定延伸方向上的外缘的四边形框架是不需要的部分(切除对象部分)。在本实施方式中，定位构件17、18形成在纤维板20的除了切除对象部分之外的部分上，即、形成在用作纤维成形体10的部分上。在本实施方式中，第二步骤对应于在纤维板20上形成定位构件17、18的定位构件成形步骤，并且第一步骤和第二步骤对应于在纤维板20的外表面上形成图案的同时将纤维板20成形为预定外形的外形成形步骤。
36.在第二步骤之后，执行第三步骤(图4中的步骤s3)。
37.在第三步骤中，如图7所示，使用切除装置30切除纤维板20的切除对象部分pd。
38.切除装置30包括可动模具31和固定模具33。可动模具31的内表面(图7中的下表面)包括切断刀32，切断刀32是四边环状的汤姆森(thomson)刀。固定模具33的内表面(图7中的上表面)包括第一定位凸部34和第二定位凸部35。在固定模具33的内表面上，第一定位凸部34对应于第一定位构件17定位并且形成为能够与第一定位构件17嵌合的形状。在固定模具33的内表面上，第二定位凸部35对应于第二定位构件18定位并且形成为能够与第二定位构件18嵌合的形状。
39.在第三步骤中，切除装置30的可动模具31和固定模具33首先彼此分离并打开(如图7所示)。在该状态下，以将定位凸部34、35分别嵌合到纤维板20的定位构件17、18的方式将纤维板20放置到固定模具33上。因此，纤维板20相对于切除装置30(更具体地，固定模具33)定位。在该状态下，切除装置30被锁定，以便使用可动模具31的切断刀32切除纤维板20的切除对象部分pd。在本实施方式中，第三步骤对应于切除步骤。
40.在实施方式中，执行第一至第三步骤以制造外表面具有图案的纤维成形体10(图1)。
41.现在将说明本实施方式中的纤维成形体10的制造方法的作用。
42.为了制造上述纤维成形体10，大幅度地改变纤维成形体10(更具体地，纤维板20)
的温度，使得温度在第一步骤的热压成形中升高，而在第一步骤之后的第二步骤的冷压成形中下降。对应于这种温度改变，纤维板20变形(膨胀和收缩)。
43.因此，如果纤维板20的图案化部分14和定位构件17、18在不同的时间点形成，则纤维板20的形成有图案化部分14的部分和纤维板20的形成有定位构件17、18的部分会因随后的温度改变而导致纤维板20的变形程度不同。这可能使图案化部分14和定位构件17、18的相对位置变化。
44.在该情况下，当纤维板20的定位构件17、18被用于使纤维板20相对于切除装置30的固定模具25定位时，纤维板20的图案化部分14和可动模具31的切断刀32的相对位置将发生变化。这降低了由切断刀32执行切断的位置的设定精度，因此降低了纤维成形体10的形成精度。
45.在本实施方式中，执行第二步骤以在纤维板20的外表面上同时形成图案化部分14和定位构件17、18。因此，防止了纤维板20的形成有图案化部分14的部分和纤维板20的形成有定位构件17、18的部分中的一者比另一者收缩变形到更大的程度。这限制了将会由纤维板20的各部件的收缩程度的差异引起的图案化部分14和定位构件17、18的相对位置的变化。因此，使用纤维板20的定位构件17、18将纤维板20的图案化部分14精确地配置在切除装置30的固定模具25上。因此，使用切除装置30的可动模具28的切断刀32精确地切除纤维板20的不需要部分，使得图案化部分14位于纤维成形体10的正确位置。这允许高精度地形成具有带图案的外表面的纤维成形体10。
46.如果图案化部分14和定位构件17、18通过热压成形成形在纤维板20上，则纤维板20在成形时将具有高温。因此，纤维板20的各部件中由成形之后的温度降低引起的收缩变形的程度容易变大。结果，纤维板20的各部件的收缩程度容易发生变化。这可能降低纤维板20的图案化部分14和定位构件17、18的尺寸精度和配置精度。
47.在本实施方式中，图案化部分14和定位构件17、18通过第二步骤中的冷压成形成形在纤维板20上。在本实施方式中，与执行热压成形以在纤维板20的外表面上成形图案化部分14和定位构件17、18的情况不同，当成形图案化部分14和定位构件17、18时，纤维板20的温度低。这限制了纤维板20的各部件在形成图案化部分14和定位构件17、18之后的收缩变形。因此，以有利的方式限制了将会由纤维板20的各部件的收缩程度的差异引起的图案化部分14和定位构件17、18的相对位置的变化。
48.上述实施方式具有以下优点。
49.(1)执行第二步骤以在纤维板20的外表面上同时形成图案化部分14和定位构件17、18。这允许高精度地形成具有带图案的外表面的纤维成形体10。
50.(2)在第二步骤中，执行冷压成形以在纤维板20的外表面上形成图案化部分14和定位构件17、18。因此，以有利的方式限制了将会由纤维板20的各部件的收缩程度的差异引起的图案化部分14和定位构件17、18的相对位置的变化。
51.(3)在纤维板20上形成多个定位构件17、18。这允许纤维板20相对于切除装置30的固定模具25在多个位置处定位。因此，与仅在一个位置处执行定位时相比，纤维板20被精确地定位。
52.(4)定位构件17、18形成在纤维板20的在第三步骤中未被切除的部分上，即、纤维板20的用作纤维成形体10的部分上。因此，尽管在纤维板20上形成定位构件17、18，但是纤
维板20的外形不需要为了形成定位构件17、18而增大。这限制了纤维板20的切除对象部分pd的扩大，从而限制了制造纤维成形体10的成品率的降低。
53.可以如下地变更上述实施方式。只要组合后的变更在技术上保持彼此不矛盾，上述实施方式和以下变更就可以组合。
54.可以改变图案化部分14的凹凸形状(即纤维成形体10的图案)。
55.纤维板20可以包括三个以上定位构件。只要纤维板20相对于切除装置30正确地定位，纤维板20也可以仅包括一个定位构件。
56.定位构件17、18可以形成在纤维板20的切除对象部分pd上。
57.只要定位构件17、18在纤维板20的外表面上具有凹凸形状并且形成为它们可以用于定位纤维板20，则定位构件17、18可以具有任何形状。
58.例如，具有与定位构件17、18的形状不同的形状(例如，平板状、圆柱状或多角柱状)的凸部可以作为定位构件从纤维板20的外表面突出。在图8所示的示例中，纤维板40的外表面包括沿纵向方向和厚度方向延伸的平板状的第一定位构件47以及沿横向方向和厚度方向延伸的平板状的第二定位构件48。在该情况下，切除装置30的固定模具33(参见图7)仅需要包括形成为与定位构件47、48的突出形状对应的形状的槽。在第三步骤中，通过以使得纤维板40的定位构件47、48嵌合到固定模具33的槽中的方式将纤维板40放置到切除装置30的固定模具33上，使纤维板40相对于切除装置30的固定模具33定位。
59.可替代地，纤维板可以包括作为定位构件的贯通孔或凹部。在图9所示的示例中，基本上平板状的矩形纤维板50在纤维板50的四个角上包括作为定位构件的贯通孔57。在该情况下，仅需要在切除装置30(参见图7)的固定模具33中的分别对应于各贯通孔57的位置处形成与贯通孔57的形状相对应的形状的凸部。在第三步骤中，以使得切除装置30的固定模具33的凸部嵌合到纤维板50的贯通孔57中的方式，通过将纤维板50放置到切除装置30的固定模具33上而使纤维板50相对于切除装置30的固定模具33定位。在纤维成形体上形成作为定位构件的贯通孔的情况下，在通过型锻将纤维成形体固定到固定对象构件的固定结构中，贯通孔均可以用作型锻孔。
60.定位构件可以配置于图案化部分14。在该情况下，如果可以定位纤维板20，则纤维板20的凹凸图案(更具体地，凹凸形状)可以部分地起到定位构件的作用。
61.上述实施方式的制造方法可以应用于使用相同的模具作为用作一系列步骤(外形成形步骤)的模具来执行第一步骤(热压成形)和第二步骤(冷压成形)的制造方法。在该情况下，在外形成形步骤中，仅需要通过冷压成形在纤维板上形成图案化部分和定位构件。
62.在第三步骤中，用于切除纤维板20的切除对象部分pd的方法不限于使用作为汤姆森刀的切断刀32来切断和移除切除对象部分pd的方法。替代地，切断切除对象部分pd的方法可以是例如使用超声波切断器来切断和移除切除对象部分pd的方法。
63.上述实施方式的制造方法不是必须应用于基本上平板状的纤维成形体，并且可以应用于具有任何形状的纤维成形体。这种纤维成形体的示例包括如下纤维成形体：该纤维成形体包括以半圆截面延伸的半圆部和从半圆部的两端沿径向方向向外突出的平板状凸缘。在该纤维成形体中，当在半圆部的外表面上形成图案化部分并且在凸缘上形成定位构件时，图案化部分和定位构件同时形成。这限制了将会由纤维板的各部件的收缩程度的差异引起的图案化部分和定位构件的相对位置的变化。
64.附图标记说明
65.10
…
纤维成形体
66.13
…
上表面
67.14
…
图案化部分
68.17、47
…
第一定位构件
69.18、48
…
第二定位构件
70.20、40、50
…
纤维板
71.21
…
热压机
72.23
…
冷压机
73.30
…
切除装置
74.31
…
可动模具
75.32
…
切断刀
76.57
…
贯通孔