JP2001322165A - 繊維集合体成形用金型 - Google Patents
繊維集合体成形用金型Info
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
- B29C33/3842—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
- B29C2033/385—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining by laminating a plurality of layers
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- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
を得る。 【解決手段】 開繊された繊維集合体を金型のキャビテ
ィ内に充填して熱成形することにより繊維集合体を成形
する金型。成形される繊維集合体は、捲縮形態を有する
合成繊維の短繊維からなるマトリックス中に、短繊維よ
り低い融点を有するバインダー繊維が分散混入されたも
の。キャビティ面を構成する一部もしくは全体を、フレ
キシブルかつ通気性を有する素材を積層して構成。
Description
合体を金型のキャビティ内に充填して熱成形することに
より繊維集合体を成形する金型に関する。
シート用クッション材としては、従来は安価なウレタン
フォームが多用されてきた。しかしながらウレタンフォ
ームは、燃焼時に有毒ガスを発生こと、リサイクル使用
が困難等の課題を有する。このため、ウレタンフォーム
に代わる成形素材が切望されてきた。そこで近年は、ウ
レタンフォームに代替するための素材として、合成繊維
の短繊維からなるマトリックス中に、短繊維より低い融
点を有するバインダー繊維が分散混入された繊維集合体
からなる素材が注目されてきた。この繊維集合体は、金
型のキャビティ内へ綿を充填しこれを熱成形すること
で、綿中に含まれるバインダー繊維同士を熱融着させて
形成されたものである。
ィ内に充填して熱成形する工程を示す。図5において、
繊維集合体1は、原料となる繊維で、予めマトリックス
とバインダー繊維を混綿したもので、混綿後、開繊処理
しても、混綿したままでも良い。図6に示されるよう
に、原料繊維は金型2と3の間に充填され所定の形状ま
で圧縮される。そののち原料繊維は、図7に示されるよ
うに加熱冷却して溶融・固化し、成形品として取り出さ
れる。
は、先ず、カード装置によりカードウエブを作成し、こ
のカードウエブを必要とされる寸法に切断し、金型内に
セットしていく。金型内へのセット方法として、ウエブ
を単純に金型内にセットする方法以外に、ハンドリング
性を向上させるためにウエブを一旦、加熱処理し、仮成
形シートとしてブロック化し、これを金型内にセットす
る方法が有る。また、生産性を向上させる目的で、吹込
み法により、原料綿を開繊・分散させながら一気に金型
内に充填させる方法が有る。
雑な三次元形状をしており、単純に平板をカットしたり
折り曲げたりするだけでは、必要とされる三次元形状は
得られない。そこで、目標とする成形品形状の木型や樹
脂型に、パンチングプレートをあててハンマー等により
叩いて変形させ、成形品の反転形状を作り、これに枠材
を組み付けてたものを用いることができる。空気透過性
のパンチングプレートを金型材料に用いることで、充填
された綿を熱風により加熱・冷却することができる。な
お金型としては、成形品と同じ形状の電鋳用基材に電鋳
をかけていき、電鋳型とする方法もある。
木型等が必要となる。しかしこの木型等は、金型完成後
は不要となるものである。また木型はNC工作機械など
により切削加工して作るために、非常に高価なものとな
る。さらに、木型製作には二週間以上の時間を要し、金
型製作時間が長くなるといった課題があった。
場合、コーナー部の絞り加工性を確保する為には、素材
の目を粗くしないと目的とする絞り形状は得られない。
しかしながら、素材の目を粗くすると、この目が成形品
に転写され、製品としての価値が無くなる場合がある。
は、図8に示されるようなパンチングプレートを素材と
して、これが図9に示すように加工されて用いられてき
た。パンチングプレートの肉厚は、通常0.8から2.
0mm程度の肉厚であり、曲面が緩やかなところでは比
較的容易に叩き出しが可能である。しかし、図9に示さ
れるようにコーナー部7などの曲率が小さいところで
は、叩き出しによる形状出しが困難であり、加熱等によ
りパンチングプレートを部分的に引き伸ばすことにより
形状を合わせていく。特に球面の場合は、パンチングプ
レートを局部的に引き伸ばしたり、縮めたりする必要が
あるために、引き伸ばした部分は材料の肉厚が薄くな
り、強度不足で変形が起こり易くなる課題がある。また
引き伸ばすことにより、パンチングプレートの丸穴が楕
円に変形し、場合によっては、楕円の端部から亀裂が入
り金型の破損に繋がることも起こる。また、縮める部分
ついては、皺が発生したりする課題があるために、作り
直し等の発生する可能性が高くなる。この様な加工法は
作業者の熟練に頼る部分が大きく、製作に要する期間も
長いためコストアップに繋がる。
構造を示す。エキスパンドメタルは、目開きを変形させ
て比較的自由に賦形することができるが、賦形性を上げ
るために、大き目の目開きが必要となる。しかしながら
大きな目開きの型を使用すると、図11に示す様に。こ
の網目が成形品に転写されてしまう。
生産性に優れた繊維集合体成形金型を得ることを目的と
する。
用金型は、開繊された繊維集合体を金型のキャビティ内
に充填して熱成形することにより繊維集合体を成形する
金型において、成形される繊維集合体は、捲縮形態を有
する合成繊維の短繊維からなるマトリックス中に、短繊
維より低い融点を有するバインダー繊維が分散混入され
たものであり、かつキャビティ面を構成する一部もしく
は全体を、フレキシブルかつ通気性を有する素材を複数
積層して構成したことを特徴とする。
ティ面を構成する通気性素材の層は、キャビティ面から
最も遠い最外層が目開きが3mm以上の粗目の素材から
なり、キャビティ面により近い層には、最外層よりも目
の細かい素材もしくは耐熱性の布帛からなることが好ま
しい。また、キャビティ面を構成する通気性素材の層は
指示体によって支持され、かつキャビティ面は複数の通
気性素材を部分的に重ねながら継いで構成し、通気性素
材の重なりによる突起がキャビティ内側に生じぬよう
に、通気性素材の重なる箇所では重なりによる厚みを吸
収する凹部分を指示体側に設けることが好ましい。ま
た、キャビティ面を構成する通気性素材の層より外側に
は、加熱時の熱風のコントロールをする通気抵抗部材を
部分的に貼りつけることが好ましい。また、フレキシブ
ルかつ通気性を有する素材は、金網、金属製織物、エキ
スパンドメタル、絞り加工用板材、および耐熱性布帛よ
り選ばれた物であることが好ましい。また、キャビティ
形状に沿ったリブ状の支持体上に、キャビティ面を構成
する部材が貼り付けられていることをが好ましい。その
際に、リブ状の支持体のリブ材のピッチは50mm以下
であることがより好ましい。
スを構成する合成繊維の短繊維としては、ポリエチレン
テレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘ
キサメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレ
フタレート、ポリ1,4-ジメチルシクロヘキサンテレ
フタレート、ポリピバラクトン、またはこれらの共重合
エステルからなる短繊維、ないしこれらの繊維の混綿
体、またはこれらポリマー成分の内の2種類以上からな
る複合繊維等が好適である。また、短繊維の断面形状
は、円形、扁平、異形または中空のいずれであっても良
い。
捲縮であることが好ましい。この顕在捲縮は、クリンパ
ー等による機械的な方法、紡糸時の異方冷却による方
法、サイドバイサイド型あるいは偏心シースコア型複合
繊維の加熱による方法等で得ることができる。またバイ
ンダー繊維としては、ポリウレタン系エラストマーやポ
リエステル系エラストマー等を、成形する製品の要求性
能に合わせて混合すればよい。
としての金型を得るための素材を示す。図中の板材9と
10は、フレキシブル性と通気性を備えた素材であり容
易に三次元形状を形成することができる。
ず成形品の形状に対応したリブ6を板材から切り出す。
この、板材を切り出す方法として、レーザー加工、放電
加工、電動ソー等が有るが、NC加工の可能なレーザー
カッターを用いれば、成形品断面図から自動的に断面リ
ブを切り出すことが可能であり、短時間・かつ高精度で
リブを製作することが可能である。この様にして切り出
された断面リブ材を井桁状にくみ上げ、金型キャビティ
面を支持するためのフレームとする。
いく。固定の方法として、溶接、銀蝋、部品による固定
等が有りフレームから浮かない様に固定していく。コー
ナー部は、予め素材を三次元形状に変形させておく。こ
の変形は、材質がエキスパンドメタルの様な物であれば
伸び縮みの自由度が大きく、簡単に三次元曲面を形成す
ることが可能である。特に球面の様な場合だと、平面を
縮める場合はエキスパンドメタルの菱形の開口部をさら
に潰れた菱形にしていけば容易に縮めることが可能であ
り、また、平面を伸ばす場合は、菱形の開口部を引き伸
ばし、正方形に近づけることにより、容易に伸ばすこと
ができる。
材を押付けるような凸状の治具を用いることも有効であ
る。エキスパンドメタルであれば、凸状の治具を用いる
場合でもパンチングプレートの様にハンマーで叩いた
り、バーナーで加熱・軟化させる必要は無く、押付け
る、もしくは軽く叩くことにより形状出しが可能であ
る。また、二次元曲面の様な単純に曲げ加工ができるも
のであるならばパンチングプレートの様な板材を使用し
ても加工の手間にはならない。
いき、最終的には板材間を溶接、もしくは銀蝋により接
続し、一体化させてキャビティとする。この様な手順で
下型・上型を製作し、完全な金型として製作を完了す
る。
した場合に、板材10にはさらに細かい金網材を貼り付
けて、目を潰してしまうことにより、板材の網目等が成
形品に転写される影響が出ない型を作ることができる。
目を潰す方法として、耐熱性の布帛を用いることも可能
であり、耐熱性の布帛としては、アラミド繊維が適して
おり、アラミド繊維の織物をエキスパンドメタル上に貼
り付けていくことにより、成形品への網目の転写を防ぐ
ことができる。
るためには、成形品の厚み・密度に応じて、金型の通気
度を部分的にコントロールすることが好ましい。そのた
めには、部分的に金型の裏面に通気抵抗をつけることに
より、最適な加熱状態を得ることができる。特に、成形
品の肉厚が厚い部分や、綿密度の高い部分は熱風の通気
抵抗が高いために、熱の通過が悪く、温度が上がり難
い。逆に、肉厚が薄く、綿密度の低い部分は熱風が集中
し易いために、過剰に加熱され熱劣化する等の問題が発
生する。
ィの外側に通気抵抗を有する面状体11を貼りつけるこ
とにより、薄肉・低密度部分に過剰に通過する熱風を抑
制することができる。通気抵抗部材の貼りつけ方として
は、キャビティのすぐ外側に取付ける方法(図3)と、
リブの外側に取りつける方法(図2)がある。リブの外
側に取付ける場合は、パンチングプレートでも可能であ
る。
付けていく場合、エキスパンドメタルを重ねあわせる必
要が生じることがある。この時、図4(A)に示される
ように、エキスパンドメタルの厚み分だけ、キャビティ
に突起が生ずる。これを図4(B)に示すように、エキ
スパンドメタルの厚み分だけリブを凹形状にすることに
より、キャビティの突起を無くすことが可能となる。
Claims (7)
- 【請求項1】 開繊された繊維集合体を金型のキャビテ
ィ内に充填して熱成形することにより繊維集合体を成形
する金型において、成形される繊維集合体は、捲縮形態
を有する合成繊維の短繊維からなるマトリックス中に、
短繊維より低い融点を有するバインダー繊維が分散混入
されたものであり、かつキャビティ面を構成する一部も
しくは全体を、フレキシブルかつ通気性を有する素材を
複数積層して構成したことを特徴とする繊維集合体成形
用金型。 - 【請求項2】 キャビティ面を構成する通気性素材の層
は、キャビティ面から最も遠い最外層が目開きが3mm
以上の粗目の素材からなり、キャビティ面により近い層
には、最外層よりも目の細かい素材もしくは耐熱性の布
帛からなることを特徴とする請求項1記載の繊維集合体
成形用金型。 - 【請求項3】 キャビティ面を構成する通気性素材の層
は指示体によって支持され、かつキャビティ面は複数の
通気性素材を部分的に重ねながら継いで構成し、通気性
素材の重なりによる突起がキャビティ内側に生じぬよう
に、通気性素材の重なる箇所では重なりによる厚みを吸
収する凹部分を指示体側に設けることを特徴とする請求
項1〜2のいずれかに記載の繊維集合体成形用金型。 - 【請求項4】 キャビティ面を構成する通気性素材の層
より外側には、加熱時の熱風のコントロールをする通気
抵抗部材を部分的に貼りつけることを特徴とする請求項
1〜3のいずれかに記載の繊維集合体成形用金型。 - 【請求項5】 フレキシブルかつ通気性を有する素材
は、金網、金属製織物、エキスパンドメタル、絞り加工
用板材、および耐熱性布帛より選ばれた物であることを
特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の繊維集合体
成形用金型。 - 【請求項6】 キャビティ形状に沿ったリブ状の支持体
上に、キャビティ面を構成する部材が貼り付けられてい
ることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の繊
維集合体成形用金型。 - 【請求項7】 リブ状の支持体のリブ材のピッチは50
mm以下であることを特徴とする請求項6記載の繊維集
合体成形用金型。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000146141A JP4271828B2 (ja) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | 繊維集合体成形用金型 |
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-
2000
- 2000-05-18 JP JP2000146141A patent/JP4271828B2/ja not_active Expired - Lifetime
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