JP2003268668A

JP2003268668A - 立体網状構造体及び立体網状構造体製造方法

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Publication number: JP2003268668A
Application number: JP2002062077A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Takaoka; 伸行高岡
Original assignee: SHIIENJI KK; C Eng Co Ltd
Current assignee: SHIIENJI KK; C Eng Co Ltd
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: JP3963742B2

Abstract

(57)【要約】【課題】立体網状構造体の後工程での簡単な処理によ
り、立体網状構造体から小片が千切れることによるトラ
ブルを未然に防止する。【解決手段】複数の熱可塑性樹脂の連続線条が立体的に
ランダムに絡まりあって部分的に溶着された立体網状構
造体１であって、超音波振動による摩擦熱により軟化し
押圧力により厚みが縮小した状態で固化された帯状の硬
質網状構造部２を所定間隔又は適宜間隔で形成し、硬質
網状構造部２の両側に盛り上り部３ａを備え、硬質網状
構造部２より嵩高で且つ密度の小さな軟質網状盛上げ構
造部３を形成したものである。図５に示す通り、釘、ビ
ス、ねじ等の固定具３０を硬質網状構造部２に打ち込む
だけで、構造物の壁３２に堅固に固定できるのである。
また、図６（ａ），（ｂ）の通り、同一の応力を加えた
場合、立体網状構造体１は、板状体１９よりも、曲げ剛
さが小さくなるので、撓みが大きくなり、曲げやすくな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クッション材等に
使用する立体網状構造体、立体網状構造体製造方法に関
し、特に立体網状構造体の成形後に行われる後加工に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、空隙を有する立体網状構造体の製
造方法としては特公昭５０−３９１８５号記載の方法あ
るいはポリエステル繊維を溶着剤で溶着した樹脂綿、例
えば溶着剤にゴム系を用いたものとして特開昭６０−１
１３５２号等が公知である。また、一方、無端ベルトで
樹脂糸を巻き込むことで空隙を有する立体網状構造体を
製造する方法或いは製造装置があり、特開平１１−２４
１２６４号等に示す発明が挙げられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た立体網状構造体を利用した製品の使用中に端末から、
千切れた小片がぼろぼろと周囲に飛散し、これによる種
々の不都合が発生する問題がある。ラテックスのカバー
を末端に接着することで防止することも考えられるが、
カバーを分離しなければならず、リサイクルが困難であ
る。例えば、断熱材に立体網状構造体を利用する場合、
断熱材を構造物へ固定するときに、釘を打っても構造体
がスカスカであるため、効果的に壁に固定できないし、
千切れた小片が飛散するという問題がある。クッション
材に立体網状構造体を利用する場合も同様の問題が生じ
るおそれがある。クッション材に体重が偏倚して荷重さ
れやすく、端部から小片が千切れ、サスペンション特性
が劣化するおそれがある。また、例えば、燃料タンクの
波消装置に立体網状構造体を利用する場合（実開平３−
１０２３２４号、特開平５−１３９１６９参照）、端を
板材で挟んで固定する際、或いは固定後に振動等によっ
て千切れた小片が燃料に混入してポンプトラブルのおそ
れに対する考慮が欠如しており、厳重な封止構造で立体
網状構造体の端を覆う対策を取らなければならず、徒に
構造が複雑なものとなるおそれがある。例えば、パンチ
ングメタルを何層にも重ねた構造を燃料タンク内に配置
したものが考えられる。このように、従来は、立体網状
構造体から千切れて飛散した小片に対する、コスト削減
の期待できる実効のある対策が無く、解決困難な課題と
なっている。そこで、本発明は、立体網状構造体の後工
程での簡単な処理により、立体網状構造体から小片が千
切れることによるトラブルを未然に防止することを目的
とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記諸課題に鑑み、請求
項１記載の立体網状構造体は、複数の熱可塑性樹脂の連
続線条が立体的にランダムに絡まりあって部分的に溶着
され少なくとも法面側端部が予め内側よりも圧縮されて
密度が高く形成された立体網状構造体であって、超音波
振動による摩擦熱により軟化し押圧力により厚みが縮小
した状態で固化された帯状の硬質網状構造部を所定間隔
又は適宜間隔で形成し、該硬質網状構造部の両側に盛り
上り部を備えた、前記硬質網状構造部より嵩高で且つ密
度の小さな軟質網状盛上げ構造部を形成したことを特徴
とする立体網状構造体である。これにより、盛り上り部
を備えた軟質網状盛上げ構造部により、「こし」のある
クッション性が得られる。一方、硬質網状構造部に釘を
打ち込んだり、或いはフックを取り付けることで、構造
物に簡単に且つ堅固に固定することができる。例えば、
海底に人工藻場を築造する場合、簡単に海底に固定でき
るし、壁の断熱材とする場合、或いはモルタルを塗る場
合、簡単に固定できる。硬質網状構造部と軟質網状盛上
げ構造部とを交互に凹凸状に形成すれば、曲げやすいの
で、例えば、狭いところから立体網状構造体を丸めて中
に入れることができ、その用途が拡大する。本立体網状
構造体は、例えば、超音波発生装置（例えば、超音波プ
ラスチックウエルダー）により、超音波振動（例えば、
15〜20kHz等）を与えると、立体網状構造体との接合面
に摩擦熱が発生し、瞬時に熱可塑性樹脂が溶融軟化し、
ローラ等で押圧力を加えて圧縮し厚みを減少させること
で形成される例が挙げられる。例えば、ローラと、超音
波ホーン、超音波振動子等を備えた超音波発生装置を利
用することが好ましい。手動又は移送装置で立体網状構
造体を移動させることが好ましい。硬質網状構造部は超
音波処理後でも連続線条の組織が、視覚で認識できるも
のであり、網状組織が残存している。硬質網状構造部は
前記軟質網状盛上げ構造部よりも空隙率が減少し、ラン
ダムに絡み合う度合いが高くなっている。つまり、連続
線条の溶着

【０００５】請求項２の立体網状構造体製造方法は、複
数の熱可塑性樹脂の連続線条が立体的にランダムに絡ま
りあって部分的に溶着され法面側端の密度が内側よりも
高く形成された板状の立体網状構造体を製造した後、該
立体網状構造体を超音波ホーンにより軟化させ、ローラ
を前記立体網状構造体の法面の上方向から押し付け、該
押し付けられた組織を固化させることにより、帯状の硬
質網状構造部と、その他の軟質網状盛上げ構造部とを形
成することを特徴とする立体網状構造体製造方法であ
る。これにより、請求項１と同様の課題が解決できるほ
か、簡単な作業によって製造できるので、複雑な工程に
よらなくともよく、コスト削減効果は絶大である。

【０００６】請求項３の立体網状構造体は、複数の熱可
塑性樹脂の連続線条が立体的にランダムに絡まりあって
部分的に溶着され少なくとも法面側端部が予め内側より
も圧縮されて密度が高く形成された立体網状構造体であ
って、超音波振動による摩擦熱により周縁部が軟化し押
圧力により厚みが縮小した状態で固化された硬質網状構
造枠体を備えたことを特徴とする立体網状構造体であ
る。これにより、端末のほつれを防止できる。また、自
動車の燃料タンク等の波消装置、換気扇、金魚の水槽等
のフィルタへの用途も広がる。

【０００７】請求項４の立体網状構造体製造方法は、複
数の熱可塑性樹脂の連続線条が立体的にランダムに絡ま
りあって部分的に溶着され法面側端の密度が内側よりも
高く形成された板状の立体網状構造体を製造した後、該
立体網状構造体を、超音波ホーンにより軟化させつつ、
ローラで前記立体網状構造体の法面の上方向から押し付
け、該押し付けられた組織を固化させて前記立体網状構
造体の周縁に硬質網状構造枠体を形成することを特徴と
する立体網状構造体製造方法である。これにより請求項
３と同様の課題が達成できるほか、ラテックス等によ
る、ほつれ面の被覆等が不要となり、工数削減に絶大な
効果がある。

【０００８】なお、請求項１及び３を組み合わせた発
明、或いは、請求項２及び４を組み合わせた発明も実施
が可能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、第１実施形態の立体網状構
造体１について図面を参照して説明する。図１の通り、
複数の熱可塑性樹脂の連続線条が立体的にランダムに絡
まりあって部分的に溶着された立体網状構造体１であっ
て、超音波振動による摩擦熱により軟化し押圧力により
厚みが縮小した状態で固化された帯状の硬質網状構造部
２を所定間隔又は適宜間隔で形成し、硬質網状構造部２
の両側に盛り上り部３ａを備え、硬質網状構造部２より
嵩高で且つ密度の小さな軟質網状盛上げ構造部３を形成
したものである。法面側端部４ａ及び４ｂが予め圧縮さ
れて内側領域５よりも密度が高く形成され端縁が他の面
よりもきれいに揃えられ、ほつれにくい（図３参照）。
硬質網状構造部２は端末から端末まで形成されている。

【００１０】ここでは、例えば、再生熱可塑性樹脂の原
料又は主原料としてＰＥＴボトルのフレーク状又はチッ
プ状を使用する。ＰＥＴボトルをそのまま粉砕しそれを
溶融させてフレーク形状にしたものである。リサイクル
促進の時代にも適合している。これが再生品ではなく、
純正品であると、乾燥結晶化、或いはごみ除去等、コス
ト的に１ｍ²あたりの製造費が倍増する。廃棄処理コス
ト削減に威力を発揮できる。しかしながら、再生以外の
熱可塑性樹脂等においても適用可能である。例えば、熱
可塑性樹脂としてポリエチレン、ポリプロピレンなどの
ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートなどのポ
リエステル、ナイロン６６などのポリアミド、ポリ塩化
ビニル、ポリスチレン、上記樹脂をベースとし共重合し
たコポリマーやエラストマー、ＥＶＡ樹脂、上記各種樹
脂をブレンドしたもの等が挙げられる。更に、立体網状
構造体１の用途としては、主として、クッション材、衝
撃吸収材、吸湿材、吸音材（床材の下、内部、壁内
材）、断熱材（内断熱と外断熱）、壁面、屋上緑化、コ
ンクリートモルタル割れ防止材、自動車内装材等に適用
される例が挙げられるが、二重壁体の内部に適用するこ
ともできる。この実施形態は概ね内部が均一な密度に成
形されたものである。見掛密度は０．０２〜０．９ｇ／
cｍ³（空隙率３６〜９８．４％に相当する）が好まし
く、０．０５〜０．１５ｇ／cｍ³が特に好ましい。立体
網状構造体１は例えば幅０．１ｍ〜２ｍ、厚さは５ｍｍ
〜２００ｍｍが好ましく、長さ方向においては無端状で
あり、適宜の長さ（例えば９００ｍｍ）に切断するが、
それらのサイズ例に限定されるわけではない。

【００１１】この立体網状構造体１の原材料となる立体
網状構造体である板状体１９をまず製造する。まず再生
ＰＥＴボトルフレークを加水分解防止のため加熱し乾燥
させ、これに適宜仕上がりを良好にする薬剤、又は抗菌
剤等を添加することもある。図２に示す通り、押出成形
装置の口金１０からフラットに線条が降下すると、無端
コンベア１２，１４の金属製の無端部材１６，１８の巻
き込み作用により螺旋状に巻かれる。巻いたときに無端
部材１６，１８の面に当たったところから、巻き込んで
いく。巻き込まれた部分である法面側端部４ａ，４ｂは
密度が大きく、巻き込まれない部分５は密度が小さい。

【００１２】そして、前記線条は、一部水没した１対の
無端コンベア１２，１４の間に自然降下させ、上記の降
下速度より遅く引き取ることにより立体網状構造体であ
る立体網状構造体１を製造する際に、押出された溶融樹
脂の集合体の幅より１対の無端コンベア１２，１４の間
隔が狭く、かつ無端コンベア１２，１４が水没する前後
に上記溶融樹脂の集合体の両面あるいは片面が無端コン
ベア１２，１４に接触するようにした。溶融した熱可塑
性樹脂の集合体の両面あるいは片面の表面部分は、無端
コンベア１２，１４上に落下し、溶融した熱可塑性樹脂
の集合体の内側へ移動し密な状態となるため、水中にそ
のまま落下した中央部分より空隙率が小さくなるわけで
ある。当然ながら空隙率が低くなった表面部分は、空隙
率が高い中央部分より交点の数が多くなり、引張り強度
が著しく強くなる。また、空隙率が低い表面部分は空隙
部の面積が小さくなる。こうして立体網状構造体からな
る平板状の板状体１９が得られる。

【００１３】板状体１９として機能するためには、全体
の空隙率は、使用する現地施工状況にもよるが、５０％
〜９８％の空隙率の範囲が良好であるとの結果が得られ
た。つまり、密度が大きいと音がブロックされると考え
られる。リサイクル吸音建材、クッション材、断熱材等
として十分な機能を発揮するには、空隙率は少なくとも
７０％以上にすると良いという結果が得られた。つま
り、空隙率が７０％より小さいと、衝撃吸収効果、防音
効果、断熱効果、クッション性が期待したほど向上しな
いことがある。この空隙率については、立体網状構造体
１の用途に応じて、７０％〜９８％の範囲で適宜設計す
ると良い。吸音材とクッシション材は８５〜９８％、床
下に配置する床衝撃吸収材は４０〜８０％、衝突防止用
の衝撃吸収材は６０〜９０％が好適である。用途によっ
て空隙率の好ましい範囲は変わる。空隙率＝１００−
{（Ｂ÷Ａ）×１００}である。Ａは樹脂比重に立体網状
構造体の容積を掛けたもの、Ｂは立体網状構造体の重さ
である。ここで使用する熱可塑性樹脂としては、ＰＥＴ
ボトルを粉砕し、フレークとしたものを原料又は主原料
とする。しかし、主原料にポリプロピレン等のポリマー
或は複数のポリマーをブレンドしたものなど、通常の押
出成形機で加工のできる樹脂であれば問題ない。

【００１４】以上の通り、板状体１９が得られたら、次
に、図４の通り、超音波プラスチックウエルダー２０で
硬質網状構造部２及び軟質網状盛上げ構造部３を形成す
る。テーブル２２の上に板状体１９を置き、上方からロ
ーラ２４で押圧力を与えつつ、板状体１９を所定方向に
移動させると、超音波振動子２７及び超音波ホーン２６
からの超音波振動（15〜20kHz）により、超音波ホーン
２６と板状体１９の接触面に摩擦熱が発生し、瞬時に組
織が溶融軟化し、ローラ２４の押圧力により組織の厚み
が減少するとともに、組織が自然冷却によって固化し、
硬質網状構造部２となり、同時に、その両側に盛り上り
部３ａが生じるのである。ローラ吊り下げ部２８はロー
ラ２４を回転自在に支承するものである。

【００１５】こうして製造された立体網状構造体１は、
図５に示す通り、釘、ビス、ねじ等の固定具３０を硬質
網状構造部２に打ち込むだけで、構造物の壁３２に堅固
に固定できるのである。また、図６（ａ），（ｂ）の通
り、同一の応力を加えた場合、立体網状構造体１は、板
状体１９よりも、曲げ剛さが小さくなるので、撓みが大
きくなり、曲げやすくなる。したがって、板状体１９は
曲げることが困難であるが、立体網状構造体１は、簡単
に丸めることができるなど、取り扱いが大変便利にな
る。

【００１６】図７（ａ），（ｂ）は立体網状構造体１の
変更形態である立体網状構造体４１であり、平面視で内
部領域に単数或いは複数の硬質網状構造部４２ａ，４２
ｂ（ここでは２個）が形成されている。残りの領域は軟
質網状盛上げ構造部４３である。つまり硬質網状構造部
４２ａ，４２ｂは端末まで形成されずに途中で切れ止ま
る。これにより「こし」のあるクッション性が実現でき
る。特に、椅子等の座部材のクッションに好適である。
硬質網状構造部４２ａ，４２ｂの位置或いは個数は図示
に限定されず、適宜でよい。硬質網状構造部４２ａ，４
２ｂの深さも適宜でよい。

【００１７】第２実施形態の立体網状構造体５１は、図
８に示す通り複数の熱可塑性樹脂の連続線条が立体的に
ランダムに絡まりあって部分的に溶着され法面側端部
（図示略）が予め内側よりも圧縮されて密度が高く形成
された立体網状構造体であって、超音波振動による摩擦
熱により周縁部が軟化し押圧力により厚みが縮小した状
態で固化された硬質網状構造枠体５２と、盛り上り部５
３ａを備えた軟質網状構造体５３とを備えたものであ
る。

【００１８】立体網状構造体５１の製造方法は、途中ま
では、第１実施形態と同様であり、図示及び説明は援用
し、異なる部分である超音波加工を説明する。即ち、図
９の通り、ローラ２４を周縁部に当てて全周囲端縁を押
圧してゆくわけである。つまり超音波加工をする範囲を
変更したのである。図４の番号とその説明を援用する。

【００１９】第２実施形態の立体網状構造体５１の使用
例を図１０に示す。燃料タンク６０の上部に所定方向
（ここでは水平方向）に固定する。立体網状構造体５１
の硬質網状構造枠体５２は係止部材６２にビス等の固定
具６３で固定するだけでよい。

【００２０】図１１（ａ），（ｂ）は切断加工の様子を
示す平面図である。図１１（ａ）の通り、超音波加工の
際、マージン（バリ）５５が発生するので、これを、図
１１（ｂ）の通り、カッターで切断しトリミングを行
う。

【００２１】図１２（ａ）は第１実施形態と第２実施形
態を組み合わせた第３実施形態の立体網状構造体７１、
図１２（ｂ）は同第４実施形態の立体網状構造体８１で
ある。立体網状構造体７１は帯状の硬質網状構造部７２
と軟質網状盛上げ構造部７３と、硬質網状構造枠体７４
を備えたものである。立体網状構造体８１は帯状の硬質
網状構造部８２と軟質網状盛上げ構造部８３と、硬質網
状構造枠体８４を備えたものである。

【００２２】

【発明の効果】請求項１乃至４の発明によれば、盛り上
り部の形成によって、立体網状構造体に独特の「こし」
が生じ、クッション性が格段に向上するとともに、何ら
の特別の処理を行うことなく末端から小片が千切れるこ
とが防止され、さらに、曲げ剛さが減少するので、一層
曲げやすくなり、作業や取り扱いが大変容易になる。こ
のように、本発明の各種産業に与える工業的利用価値は
絶大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明第１実施形態の立体網状構造体
の斜視図、（ｂ）はその正面図である。

【図２】立体網状構造体の製造工程を示す説明図であ
る。

【図３】超音波加工前の立体網状構造体である板状体の
斜視図である。

【図４】第１実施形態の立体網状構造体の超音波成形工
程を示す説明図である。

【図５】第１実施形態の立体網状構造体の使用例を示す
説明図である。

【図６】（ａ），（ｂ）は、原材料となる板状体と、第
１実施形態の立体網状構造体との超音波加工前後の撓み
の様子を対比して示す説明図である。

【図７】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、本発明第１実施
形態の変更形態の立体網状構造体の平面図及び正面図で
ある。

【図８】本発明第２実施形態の立体網状構造体の斜視図
である。

【図９】第２実施形態の立体網状構造体の超音波成形工
程を示す説明図である。

【図１０】第２実施形態の立体網状構造体の使用例を示
す説明図である。

【図１１】（ａ），（ｂ）は第２実施形態の立体網状構
造体のトリミングを示す説明図である。

【図１２】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、第３実施形態
の立体網状構造体及び第４実施形態の立体網状構造体の
平面図である。

【符号の説明】

１立体網状構造体、２硬質網状構造部、３ａ盛り
上り部３軟質網状盛上げ構造部、４ａ及び４ｂ法面側端部１０口金、１２，１４無端コンベア、１６，１８
無端部材１９板状体、２２テーブル、２４ローラ２６超音波ホーン、２８ローラ吊り下げ部３０固定具、３２壁、４１立体網状構造体４２ａ，４２ｂ硬質網状構造部、４３軟質網状盛上
げ構造部４３ａ盛り上り部、５１立体網状構造体５２硬質網状構造枠体５３ａ盛り上り部、５３軟質網状構造体６０燃料タンク、６２係止部材６３固定具、５５マージン７１立体網状構造体、７２硬質網状構造部７３軟質網状盛上げ構造部、７４硬質網状構造枠体８１立体網状構造体、８２硬質網状構造部８３軟質網状盛上げ構造部、８４硬質網状構造枠体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の熱可塑性樹脂の連続線条が立体的
にランダムに絡まりあって部分的に溶着され少なくとも
法面側端部が予め内側よりも圧縮されて密度が高く形成
された立体網状構造体であって、超音波振動による摩擦
熱により軟化し押圧力により厚みが縮小した状態で固化
された帯状の硬質網状構造部を所定間隔又は適宜間隔で
形成し、該硬質網状構造部の両側に盛り上り部を備え
た、前記硬質網状構造部より嵩高で且つ密度の小さな軟
質網状盛上げ構造部を形成したことを特徴とする立体網
状構造体。
【請求項２】複数の熱可塑性樹脂の連続線条が立体的
にランダムに絡まりあって部分的に溶着され法面側端の
密度が内側よりも高く形成された板状の立体網状構造体
を製造した後、該立体網状構造体を超音波ホーンにより
軟化させ、ローラを前記立体網状構造体の法面の上方向
から押し付け、該押し付けられた組織を固化させること
により、帯状の硬質網状構造部と、その他の軟質網状盛
上げ構造部とを形成することを特徴とする立体網状構造
体製造方法。
【請求項３】複数の熱可塑性樹脂の連続線条が立体的
にランダムに絡まりあって部分的に溶着され少なくとも
法面側端部が予め内側よりも圧縮されて密度が高く形成
された立体網状構造体であって、超音波振動による摩擦
熱により周縁部が軟化し押圧力により厚みが縮小した状
態で固化された硬質網状構造枠体を備えたことを特徴と
する立体網状構造体。
【請求項４】複数の熱可塑性樹脂の連続線条が立体的
にランダムに絡まりあって部分的に溶着され法面側端の
密度が内側よりも高く形成された板状の立体網状構造体
を製造した後、該立体網状構造体を、超音波ホーンによ
り軟化させつつ、ローラで前記立体網状構造体の法面の
上方向から押し付け、該押し付けられた組織を固化させ
て前記立体網状構造体の周縁に硬質網状構造枠体を形成
することを特徴とする立体網状構造体製造方法。