JP2014091893A - 不織布成型品の製造装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】製造時間や製造コストを低減し、金型の数量を少なくし、資源の無駄を減らして環境に優れたものとなる不織布成型品の製造装置を提供する。
【解決手段】成型金型１の三次元形状の成型面１０に、不織布ウェブ３を載置し、この不織布ウェブ３に、ウォータジェット２から水を吹き付ける。これにより、不織布ウェブ３を成型面１０に押し付け、不織布ウェブ３の繊維同士を交絡させると共に、不織布ウェブ３を成型面１０の三次元形状に沿うように成型して、三次元形状の不織布成型品を製造する。
【選択図】図２Ｄ

Description

この発明は、例えば、マスク、フィルター、車のシートに用いられるウレタンの補強材などの三次元形状を有する不織布成型品を製造する装置およびその製造方法に関する。
従来、不織布成型品の製造装置としては、特開平１１−３１５４５８号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この製造装置は、雄金型と雌金型とを備え、この雄、雌金型で不織布をプレス成型して、不織布成型品を製造している。
ここで、上記不織布の製造について説明すると、一般的に、交絡前の不織布ウェブを、熱ロールの間を通して熱圧着することによって、交絡され圧縮された不織布が、製造される。
特開平１１−３１５４５８号公報
ところで、上記従来の不織布成型品の製造装置を実際に使用すると、次のような問題がある。
上記不織布から上記不織布成型品を製造するには、予め、不織布ウェブから不織布を製造しなければならない。このように、不織布ウェブから不織布を製造する工程と、不織布から不織布成型品を製造する工程とが、必要になって、製造時間が長く、製造コストが高くなる。
また、上記雄、雌金型のプレスにより、不織布から不織布成型品を製造するので、不織布成型品の形状を変更する場合、雄、雌金型を変える必要があり、金型の数量が多くなる。
また、上記不織布から上記不織布成型品を製造するので、不織布成型品の製造において余分な部分は、不織布の状態で取り除かれる。このように、余分な部分は、熱処理によって圧縮された状態であるため、この余分な部分を再利用することは困難である。この余分な部分は、製品によっては、全体の４割となることもある。したがって、資源の無駄となり、環境に悪い。
また、上記不織布では、部分的に、密度（目付）や、繊維同士の交絡度や、厚みを変更することができず、この不織布から製造する不織布成型品も、部分的に、密度、交絡度、厚みを変更することができない。このため、不織布成型品を、部分的に、密度、交絡度または厚みを、大きくしたくても、不織布成型品の全体を大きくしなければならず、資源の無駄となり、環境に悪い。
そこで、この発明の課題は、製造時間や製造コストを低減し、金型の数量を少なくし、資源の無駄を減らして環境に優れたものとなる不織布成型品の製造装置およびその製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の不織布成型品の製造装置は、
三次元形状の成型面を有する成型金型と、
上記成型金型の上記成型面上に載置された交絡前の不織布ウェブに流体を吹き付けて、上記不織布ウェブを上記成型面に押し付け、上記不織布ウェブの繊維同士を交絡させると共に、上記不織布ウェブを上記成型面の三次元形状に沿うように成型して、三次元形状の不織布成型品を製造する流体吹き付け手段と
を備えることを特徴としている。
ここで、流体とは、例えば、水等の液体や蒸気等の気体であり、不織布ウェブを交絡させる程度の高い圧力を有する。例えば、流体が水である場合、流体の圧力は、１０ＭＰａ〜２０ＭＰａである。もちろん、この圧力は、不織布成型品の厚みや硬度等によって、変更可能である。
この発明の不織布成型品の製造装置によれば、不織布ウェブから三次元形状の成型と交絡とを同時に一気に行うことができるので、従来の不織布ウェブから不織布を製造する交絡工程を、省くことができて、工程が簡素になって、安価に不織布成型品を製造できる。
また、流体吹き付け手段の流体で不織布ウェブを成型金型に押し付けるので、流体吹き付け手段が、従来のプレス成型に用いられる雄金型と雌金型の一方の金型の役割を担い、この一方の金型を省略できる。これにより、不織布成型品の形状を変える場合、他方の金型を変えるだけでよく、金型の数量を低減できる。
また、不織布ウェブから流体によって不織布成型品を製造するので、不織布成型品の製造において余分な材料は、流体によって、不織布ウェブからそのままの状態で取り除かれ、この余分な材料をそのまま再利用できる。したがって、資源の無駄を減らし、環境に優れたものとなる。
また、従来の不織布では、部分的に、密度（目付）を変更することができなかったが、本発明では、不織布ウェブの状態で余分な材料を必要な部分に重ね合わせてから、不織布成型品を製造することが可能である。これにより、本発明では、従来の不織布からの成型品に比べて、原料を少なくすることが可能になって、環境に良い。
また、従来の不織布では、部分的に、繊維同士の交絡度や厚みを変更することができなかったが、本発明では、不織布ウェブに吹き付ける流体の圧力、距離、時間、角度を変更することで、不織布成型品を、部分的に、交絡度や厚みを変更することができる。これにより、本発明では、不織布成型品の（交絡度や厚みに起因する）機能を、最小限の原料でもたらすことができて、環境に良い。
また、一実施形態の不織布成型品の製造装置では、上記成型金型の上記成型面には、上記流体を通過させるための複数の貫通孔が設けられている。
この実施形態の不織布成型品の製造装置によれば、不織布ウェブに吹き付けられた後の流体は、成型金型の成型面の貫通孔を通過する。これにより、不織布ウェブを通過した流体が成型面に当たってはね返ることを防止して、不織布ウェブを成型面に確実に押し付けることができて、不織布ウェブから三次元形状の成型と交絡とを確実に行うことができる。
また、一実施形態の不織布成型品の製造装置では、
上記成型金型は、上記成型面に突起部を有し、
上記流体吹き付け手段は、上記突起部に突き刺された上記不織布ウェブに、上記流体を吹き付けて、上記不織布ウェブに上記突起部を貫通させる。
この実施形態の不織布成型品の製造装置によれば、流体吹き付け手段は、突起部に突き刺された不織布ウェブに、流体を吹き付けて、不織布ウェブに突起部を貫通させる。これにより、不織布ウェブに突起部を貫通させるための孔を、予め、設ける必要がなく、工程が簡素になり、材料の無駄を削減できる。
また、一実施形態の不織布成型品の製造装置では、上記流体吹き付け手段は、上記不織布ウェブの同一部分に異なる方向から流体を噴出する複数のノズルを有する。
この実施形態の不織布成型品の製造装置によれば、上記複数のノズルは、互いに異なる方向から、不織布ウェブの同一部分に流体を噴出する。これにより、不織布ウェブの繊維同士の交絡をより複雑かつ確実にでき、不織布成型品の強度を向上できる。
また、この発明の不織布成型品の製造方法は、
三次元形状の成型面を有する成型金型の上記成型面上に、交絡前の不織布ウェブを載置する工程と、
上記不織布ウェブに流体を吹き付けて、上記不織布ウェブを上記成型面に押し付け、上記不織布ウェブの繊維同士を交絡させると共に、上記不織布ウェブを上記成型面の三次元形状に沿うように成型して、三次元形状の不織布成型品を製造する工程と
を備えることを特徴としている。
この発明の不織布成型品の製造方法によれば、不織布ウェブから三次元形状の成型と交絡とを同時に一気に行うことができるので、従来の不織布ウェブから不織布を製造する交絡工程を、省くことができて、工程が簡素になって、安価に不織布成型品を製造できる。
また、流体吹き付け手段の流体で不織布ウェブを成型金型に押し付けるので、流体吹き付け手段が、従来のプレス成型に用いられる雄金型と雌金型の一方の金型の役割を担い、この一方の金型を省略できる。これにより、不織布成型品の形状を変える場合、他方の金型を変えるだけでよく、金型の数量を低減できる。
また、不織布ウェブから流体によって不織布成型品を製造するので、不織布成型品の製造において余分な材料は、流体によって、不織布ウェブからそのままの状態で取り除かれ、この余分な材料をそのまま再利用できる。したがって、資源の無駄を減らし、環境に優れたものとなる。
また、従来の不織布では、部分的に、密度（目付）を変更することができなかったが、本発明では、不織布ウェブの状態で余分な材料を必要な部分に重ね合わせてから、不織布成型品を製造することが可能である。これにより、本発明では、従来の不織布からの成型品に比べて、原料を少なくすることが可能になって、環境に良い。
また、従来の不織布では、部分的に、繊維同士の交絡度や厚みを変更することができなかったが、本発明では、不織布ウェブに吹き付ける流体の圧力、距離、時間、角度を変更することで、不織布成型品を、部分的に、交絡度や厚みを変更することができる。これにより、本発明では、不織布成型品の（交絡度や厚みに起因する）機能を、最小限の原料でもたらすことができて、環境に良い。
この発明の不織布成型品の製造装置によれば、成型金型と流体吹き付け手段とを備えるので、不織布ウェブから流体によって不織布成型品を製造でき、製造時間や製造コストを低減し、金型の数量を少なくし、資源の無駄を減らして環境に優れたものとなる。
この発明の不織布成型品の製造方法によれば、不織布ウェブに流体を吹き付けて不織布成型品を製造するので、製造時間や製造コストを低減し、金型の数量を少なくし、資源の無駄を減らして環境に優れたものとなる。
本発明の第１実施形態の不織布成型品の製造装置を示す簡略構成図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 本発明の第２実施形態の不織布成型品の製造装置を示す簡略構成図である。 他の不織布成型品の製造装置を示す簡略構成図である。
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態の不織布成型品の製造装置を示す簡略構成図である。図１に示すように、この製造装置は、三次元形状の成型面１０を有する成型金型１と、上記成型金型１の成型面１０に水を吹き付けるウォータジェット２とを備える。ウォータジェット２は、流体吹き付け手段の一例である。
上記成型金型１の上記成型面１０は、４つの側面と１つの上面とを含む５面体から構成されている。この成型面１０には、複数の貫通孔１１が設けられ、この貫通孔１１は、ウォータジェット２から吹き付けられる水を通過させる。この成型面１０は、例えば、金網によって形成される。
上記成型面１０の上面には、ピン形状の位置決め用突起部１２と、箱形状の孔形成用突起部１３が設けられている。上記成型面１０の１つの側面には、滑り台形状の溝形成用突起部１４が設けられている。
上記ウォータジェット２は、門型の本体部２０と、この本体部２０に設けられた複数のノズル２１とを有する。このノズル２１の噴出孔２１ａは、門型の本体部２０の内側を向く３つの面に、設けられている。
上記ウォータジェット２は、上記成型金型１を跨ぐことができる大きさに、設定されている。成型金型１は、ウォータジェット２に対して、相対的に接近または離隔可能となる。つまり、成型金型１の成型面１０の全領域に、順に、ノズル２１の噴出孔２１ａを対向させ、この噴出孔２１ａから水を吹き付けることができる。この水の圧力は、後述の不織布ウェブ３を交絡させる程度の高い圧力であり、例えば、１０ＭＰａ〜２０ＭＰａである。
次に、上記構成の製造装置を用いて、不織布ウェブ３から不織布成型品５を製造する方法を説明する。
まず、図２Ａに示すように、複数の繊維を積層して、不織布ウェブ３を製造する。この不織布ウェブ３の製造には、従来より既知の方法（乾式法や湿式法など）を用いる。繊維は、例えば、ポリエステルからなる。不織布ウェブ３は、繊維同士が交絡される前のものであり、フリースとも呼ばれる。ここで、繊維同士の交絡とは、繊維同士を結合させ絡ませることである。
その後、図２Ｂに示すように、上記不織布ウェブ３の予め定められた位置に、十字状のスリット３０と、貫通する孔部３１とを、加工する。このスリット３０の位置は、上記成型金型１の位置決め用突起部１２の位置に対応し、この孔部３１の位置は、上記成型金型１の孔形成用突起部１３の位置に対応する。
その後、図２Ｃに示すように、上記交絡前の不織布ウェブ３を、不織布ウェブ３の一面が上記成型金型１の成型面１０に対向するように、上記成型面１０上に載置する。すると、図２Ｄに示すように、不織布ウェブ３のスリット３０に、成型金型１の位置決め用突起部１２が突き刺され、不織布ウェブ３の孔部３１に、成型金型１の孔形成用突起部１３が嵌め込まれる。このとき、位置決め用突起部１２の先端は、不織布ウェブ３から露出していないが、スリット３０から露出するようにしてもよい。
その後、上記成型面１０に載置された上記不織布ウェブ３を、上記ウォータジェット２内に、移動させる。そして、ウォータジェット２から、不織布ウェブ３の他面に水を吹き付ける。
こうすることにより、図２Ｅに示すように、上記不織布ウェブ３を上記成型面１０に押し付け、不織布ウェブ３の繊維３２同士を交絡させると共に、不織布ウェブ３を成型面１０の三次元形状に沿うように成型する。図中、成型面１０を、ノズル２１に対して、左から右へ移動するものとする。
このとき、上記不織布ウェブ３に吹き付けられた後の水は、成型面１０の貫通孔１１を通過する。これにより、不織布ウェブ３を通過した水が成型面１０に当たってはね返ることを防止して、不織布ウェブ３を成型面１０に確実に押し付けることができて、不織布ウェブ３から三次元形状の成型と交絡とを確実に行うことができる。
また、図２Ｆに示すように、上記位置決め用突起部１２に突き刺された不織布ウェブ３に、ウォータジェット２から水を吹き付けて、不織布ウェブ３に位置決め用突起部１２を貫通させ、不織布ウェブ３を位置決め用突起部１２に係止させて位置決めする。図中、成型面１０を、ノズル２１に対して、左から右へ移動するものとする。これにより、不織布ウェブ３に位置決め用突起部１２を貫通させるための孔を、予め、設ける必要がなく、工程が簡素になり、材料の無駄を削減できる。
このように、上記不織布ウェブ３から、三次元形状の成型と交絡とを同時に一気に行って、図２Ｇに示すように、不織布成型品５を製造する。この不織布成型品５は、上記成型面１０に沿った三次元形状を有する。
その後、上記成型面１０に載置された不織布成型品５を、乾燥し、冷却して、図２Ｈに示すように、不織布成型品５を、成型金型１から取り外す。この不織布成型品５には、上記位置決め用突起部１２に対応する位置に孔が形成され、上記孔形成用突起部１３に対応する位置に孔が形成され、上記溝形成用突起部１４に対応する位置に溝が形成される。
上記不織布成型品５は、例えば、マスク、フィルター、車のシートに用いられるウレタンの補強材などである。この補強材とは、シートの座面側に配置されるウレタンと、シートの背面側に配置される背面部材との間に、配置されるものであり、ウレタンの剥がれを防止したり、ウレタンと背面部材との擦れ音を防止する。
上記構成の不織布成型品の製造装置およびその製造方法によれば、不織布ウェブ３から三次元形状の成型と交絡とを同時に一気に行うことができるので、従来の不織布ウェブ３から不織布を製造する交絡工程を、省くことができて、工程が簡素になって、安価に不織布成型品５を製造できる。
また、ウォータジェット２の水で不織布ウェブ３を成型金型１に押し付けるので、ウォータジェット２が、従来のプレス成型に用いられる雄金型と雌金型の一方の金型の役割を担い、この一方の金型を省略できる。これにより、不織布成型品５の形状を変える場合、他方の金型を変えるだけでよく、金型の数量を低減できる。
また、不織布ウェブ３から水によって不織布成型品５を製造するので、不織布成型品５の製造において余分な材料は、水によって、不織布ウェブ３からそのままの状態で取り除かれ、この余分な材料をそのまま再利用できる。したがって、資源の無駄を減らし、環境に優れたものとなる。
また、従来の不織布では、部分的に、密度（目付）を変更することができなかったが、本発明では、不織布ウェブ３の状態で余分な材料を必要な部分に重ね合わせてから、不織布成型品５を製造することが可能である。これにより、本発明では、従来の不織布からの成型品に比べて、原料を少なくすることが可能になって、環境に良い。
また、従来の不織布では、部分的に、繊維同士の交絡度や厚みを変更することができなかったが、本発明では、不織布ウェブ３に吹き付ける水の圧力、距離、時間、角度を変更することで、不織布成型品５を、部分的に、交絡度や厚みを変更することができる。これにより、本発明では、不織布成型品５の（交絡度や厚みに起因する）機能を、最小限の原料でもたらすことができて、環境に良い。
（第２の実施形態）
図３Ａ、図３Ｂは、この発明の第２実施形態の不織布成型品の製造装置を示す要部拡大図である。この第２の実施形態は、上記第１の実施形態（図２Ｅ）とは、ノズルの構成のみが相違する。この相違する構成のみを以下に説明する。
図３Ａに示すように、第１のノズル２１Ａと第２のノズル２１Ｂは、互いに異なる方向から、不織布ウェブ３の同一部分に水を噴出する。第１のノズル２１Ａの噴出方向は、成型面１０に対して直交する方向である。第２のノズル２１Ｂの噴出方向は、成型面１０に対して４５°傾斜する方向である。
これにより、不織布ウェブ３の繊維３２同士の交絡をより複雑かつ確実にでき、不織布成型品５の強度を向上できる。
なお、図３Ｂに示すように、第１のノズル２１Ａの噴出方向を、第２のノズル２１Ｂの噴出方向と左右対称に、成型面１０に対して１３５°傾斜する方向としてもよい。
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第１、上記第２の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。
上記実施形態では、上記流体吹き付け手段として、門型のウォータジェット２を用いたが、部分的に吹き付け可能なロボットアームであってもよい。
上記実施形態では、流体として、水を用いたが、水以外の液体や、蒸気等の気体であってもよい。流体は、不織布ウェブ３を交絡させる程度の高い圧力を有する。もちろん、この圧力は、不織布成型品５の厚みや硬度等によって、変更可能である。
上記実施形態では、上記不織布ウェブ３の同一部分に水を噴出するノズル２１，２１Ａ，２１Ｂの数量を、１つまたは２つとしたが、３つ以上であってもよい。
上記実施形態では、上記成型面１０に、上記貫通孔１１を設けたが、これを省略してもよい。
上記実施形態では、上記成型面１０に、上記突起部１２，１３，１４を設けたが、これらの少なくとも一つを省略してもよい。
１ 成型金型
１０ 成型面
１１ 貫通孔
１２ 位置決め用突起部
１３ 孔形成用突起部
１４ 溝形成用突起部
２ ウォータジェット（流体吹き付け手段）
２０ 本体部
２１，２１Ａ，２１Ｂ ノズル
２１ａ 噴出孔
３ 不織布ウェブ
３０ スリット
３１ 孔部
３２ 繊維
５ 不織布成型品
この発明は、例えば、マスク、フィルター、車のシートに用いられるウレタンの補強材などの三次元形状を有する不織布成型品を製造する装置に関する。
従来、不織布成型品の製造装置としては、特開平１１−３１５４５８号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この製造装置は、雄金型と雌金型とを備え、この雄、雌金型で不織布をプレス成型して、不織布成型品を製造している。
ここで、上記不織布の製造について説明すると、一般的に、交絡前の不織布ウェブを、熱ロールの間を通して熱圧着することによって、交絡され圧縮された不織布が、製造される。
特開平１１−３１５４５８号公報
ところで、上記従来の不織布成型品の製造装置を実際に使用すると、次のような問題がある。
上記不織布から上記不織布成型品を製造するには、予め、不織布ウェブから不織布を製造しなければならない。このように、不織布ウェブから不織布を製造する工程と、不織布から不織布成型品を製造する工程とが、必要になって、製造時間が長く、製造コストが高くなる。
また、上記雄、雌金型のプレスにより、不織布から不織布成型品を製造するので、不織布成型品の形状を変更する場合、雄、雌金型を変える必要があり、金型の数量が多くなる。
また、上記不織布から上記不織布成型品を製造するので、不織布成型品の製造において余分な部分は、不織布の状態で取り除かれる。このように、余分な部分は、熱処理によって圧縮された状態であるため、この余分な部分を再利用することは困難である。この余分な部分は、製品によっては、全体の４割となることもある。したがって、資源の無駄となり、環境に悪い。
また、上記不織布では、部分的に、密度（目付）や、繊維同士の交絡度や、厚みを変更することができず、この不織布から製造する不織布成型品も、部分的に、密度、交絡度、厚みを変更することができない。このため、不織布成型品を、部分的に、密度、交絡度または厚みを、大きくしたくても、不織布成型品の全体を大きくしなければならず、資源の無駄となり、環境に悪い。
そこで、この発明の課題は、製造時間や製造コストを低減し、金型の数量を少なくし、資源の無駄を減らして環境に優れたものとなる不織布成型品の製造装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の不織布成型品の製造装置は、
三次元形状の成型面を有し、上記成型面には、流体を通過させるための複数の貫通孔が設けられ、上記成型面は、上面および側面を含む成型金型と、
流体を上記成型面の上面および側面に向けて上記成型面上に載置された交絡前の不織布ウェブに吹き付けて上記不織布ウェブを上記成型面に押し付け、上記不織布ウェブの繊維同士を交絡させると共に上記不織布ウェブを上記成型面の三次元形状に沿うように成型して、三次元形状の不織布成型品を製造する流体吹き付け手段と
を備えることを特徴としている。
ここで、流体とは、例えば、水等の液体や蒸気等の気体であり、不織布ウェブを交絡させる程度の高い圧力を有する。例えば、流体が水である場合、流体の圧力は、１０ＭＰａ〜２０ＭＰａである。もちろん、この圧力は、不織布成型品の厚みや硬度等によって、変更可能である。
この発明の不織布成型品の製造装置によれば、不織布ウェブから三次元形状の成型と交絡とを同時に一気に行うことができるので、従来の不織布ウェブから不織布を製造する交絡工程を、省くことができて、工程が簡素になって、安価に不織布成型品を製造できる。
また、流体吹き付け手段の流体で不織布ウェブを成型金型に押し付けるので、流体吹き付け手段が、従来のプレス成型に用いられる雄金型と雌金型の一方の金型の役割を担い、この一方の金型を省略できる。これにより、不織布成型品の形状を変える場合、他方の金型を変えるだけでよく、金型の数量を低減できる。
また、不織布ウェブから流体によって不織布成型品を製造するので、不織布成型品の製造において余分な材料は、流体によって、不織布ウェブからそのままの状態で取り除かれ、この余分な材料をそのまま再利用できる。したがって、資源の無駄を減らし、環境に優れたものとなる。
また、従来の不織布では、部分的に、密度（目付）を変更することができなかったが、本発明では、不織布ウェブの状態で余分な材料を必要な部分に重ね合わせてから、不織布成型品を製造することが可能である。これにより、本発明では、従来の不織布からの成型品に比べて、原料を少なくすることが可能になって、環境に良い。
また、従来の不織布では、部分的に、繊維同士の交絡度や厚みを変更することができなかったが、本発明では、不織布ウェブに吹き付ける流体の圧力、距離、時間、角度を変更することで、不織布成型品を、部分的に、交絡度や厚みを変更することができる。これにより、本発明では、不織布成型品の（交絡度や厚みに起因する）機能を、最小限の原料でもたらすことができて、環境に良い。
また、不織布ウェブに吹き付けられた後の流体は、成型金型の成型面の貫通孔を通過する。これにより、不織布ウェブを通過した流体が成型面に当たってはね返ることを防止して、不織布ウェブを成型面に確実に押し付けることができて、不織布ウェブから三次元形状の成型と交絡とを確実に行うことができる。
また、一実施形態の不織布成型品の製造装置では、
上記成型金型は、上記成型面に突起部を有し、
上記流体吹き付け手段は、上記不織布ウェブに上記流体を吹き付けて、上記不織布ウェブを上記突起部に沿うように成型する。
この実施形態の不織布成型品の製造装置によれば、流体吹き付け手段は、上記不織布ウェブに上記流体を吹き付けて、上記不織布ウェブを上記突起部に沿うように成型する。これにより、不織布ウェブに突起部に対応する位置に孔や溝を形成することができる。
また、一実施形態の不織布成型品の製造装置では、上記流体吹き付け手段は、上記不織布ウェブの同一部分に異なる方向から流体を噴出する複数のノズルを有する。
この実施形態の不織布成型品の製造装置によれば、上記複数のノズルは、互いに異なる方向から、不織布ウェブの同一部分に流体を噴出する。これにより、不織布ウェブの繊維同士の交絡をより複雑かつ確実にでき、不織布成型品の強度を向上できる。
また、一実施形態の不織布成型品の製造装置では、上記流体吹き付け手段は、上記不織布ウェブに吹き付ける流体の圧力、距離、時間、角度の少なくとも一つを変更可能である。
この実施形態の不織布成型品の製造装置によれば、従来の不織布では、部分的に、繊維同士の交絡度や厚みを変更することができなかったが、本発明では、不織布ウェブに吹き付ける流体の圧力、距離、時間、角度を変更することで、不織布成型品を、部分的に、交絡度や厚みを変更することができる。これにより、本発明では、不織布成型品の（交絡度や厚みに起因する）機能を、最小限の原料でもたらすことができて、環境に良い。
また、一実施形態の不織布成型品の製造装置では、上記不織布ウェブとして、一の繊維材料に部分的に他の繊維材料を重ね合わせたものを用いる。
この実施形態の不織布成型品の製造装置によれば、従来の不織布では、部分的に、密度（目付）を変更することができなかったが、本発明では、不織布ウェブの状態で余分な材料を必要な部分に重ね合わせてから、不織布成型品を製造することが可能である。これにより、本発明では、従来の不織布からの成型品に比べて、原料を少なくすることが可能になって、環境に良い。
この発明の不織布成型品の製造装置によれば、成型金型と流体吹き付け手段とを備えるので、不織布ウェブから流体によって不織布成型品を製造でき、製造時間や製造コストを低減し、金型の数量を少なくし、資源の無駄を減らして環境に優れたものとなる。
本発明の第１実施形態の不織布成型品の製造装置を示す簡略構成図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 不織布成型品の製造方法を示す説明図である。 本発明の第２実施形態の不織布成型品の製造装置を示す簡略構成図である。 他の不織布成型品の製造装置を示す簡略構成図である。
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態の不織布成型品の製造装置を示す簡略構成図である。図１に示すように、この製造装置は、三次元形状の成型面１０を有する成型金型１と、上記成型金型１の成型面１０に水を吹き付けるウォータジェット２とを備える。ウォータジェット２は、流体吹き付け手段の一例である。
上記成型金型１の上記成型面１０は、４つの側面と１つの上面とを含む５面体から構成されている。この成型面１０には、複数の貫通孔１１が設けられ、この貫通孔１１は、ウォータジェット２から吹き付けられる水を通過させる。この成型面１０は、例えば、金網によって形成される。
上記成型面１０の上面には、ピン形状の位置決め用突起部１２と、箱形状の孔形成用突起部１３が設けられている。上記成型面１０の１つの側面には、滑り台形状の溝形成用突起部１４が設けられている。
上記ウォータジェット２は、門型の本体部２０と、この本体部２０に設けられた複数のノズル２１とを有する。このノズル２１の噴出孔２１ａは、門型の本体部２０の内側を向く３つの面に、設けられている。
上記ウォータジェット２は、上記成型金型１を跨ぐことができる大きさに、設定されている。成型金型１は、ウォータジェット２に対して、相対的に接近または離隔可能となる。つまり、成型金型１の成型面１０の全領域に、順に、ノズル２１の噴出孔２１ａを対向させ、この噴出孔２１ａから水を吹き付けることができる。この水の圧力は、後述の不織布ウェブ３を交絡させる程度の高い圧力であり、例えば、１０ＭＰａ〜２０ＭＰａである。
次に、上記構成の製造装置を用いて、不織布ウェブ３から不織布成型品５を製造する方法を説明する。
まず、図２Ａに示すように、複数の繊維を積層して、不織布ウェブ３を製造する。この不織布ウェブ３の製造には、従来より既知の方法（乾式法や湿式法など）を用いる。繊維は、例えば、ポリエステルからなる。不織布ウェブ３は、繊維同士が交絡される前のものであり、フリースとも呼ばれる。ここで、繊維同士の交絡とは、繊維同士を結合させ絡ませることである。
その後、図２Ｂに示すように、上記不織布ウェブ３の予め定められた位置に、十字状のスリット３０と、貫通する孔部３１とを、加工する。このスリット３０の位置は、上記成型金型１の位置決め用突起部１２の位置に対応し、この孔部３１の位置は、上記成型金型１の孔形成用突起部１３の位置に対応する。
その後、図２Ｃに示すように、上記交絡前の不織布ウェブ３を、不織布ウェブ３の一面が上記成型金型１の成型面１０に対向するように、上記成型面１０上に載置する。すると、図２Ｄに示すように、不織布ウェブ３のスリット３０に、成型金型１の位置決め用突起部１２が突き刺され、不織布ウェブ３の孔部３１に、成型金型１の孔形成用突起部１３が嵌め込まれる。このとき、位置決め用突起部１２の先端は、不織布ウェブ３から露出していないが、スリット３０から露出するようにしてもよい。
その後、上記成型面１０に載置された上記不織布ウェブ３を、上記ウォータジェット２内に、移動させる。そして、ウォータジェット２から、不織布ウェブ３の他面に水を吹き付ける。
こうすることにより、図２Ｅに示すように、上記不織布ウェブ３を上記成型面１０に押し付け、不織布ウェブ３の繊維３２同士を交絡させると共に、不織布ウェブ３を成型面１０の三次元形状に沿うように成型する。図中、成型面１０を、ノズル２１に対して、左から右へ移動するものとする。
このとき、上記不織布ウェブ３に吹き付けられた後の水は、成型面１０の貫通孔１１を通過する。これにより、不織布ウェブ３を通過した水が成型面１０に当たってはね返ることを防止して、不織布ウェブ３を成型面１０に確実に押し付けることができて、不織布ウェブ３から三次元形状の成型と交絡とを確実に行うことができる。
また、図２Ｆに示すように、上記位置決め用突起部１２に突き刺された不織布ウェブ３に、ウォータジェット２から水を吹き付けて、不織布ウェブ３に位置決め用突起部１２を貫通させ、不織布ウェブ３を位置決め用突起部１２に係止させて位置決めする。図中、成型面１０を、ノズル２１に対して、左から右へ移動するものとする。これにより、不織布ウェブ３に位置決め用突起部１２を貫通させるための孔を、予め、設ける必要がなく、工程が簡素になり、材料の無駄を削減できる。
このように、上記不織布ウェブ３から、三次元形状の成型と交絡とを同時に一気に行って、図２Ｇに示すように、不織布成型品５を製造する。この不織布成型品５は、上記成型面１０に沿った三次元形状を有する。
その後、上記成型面１０に載置された不織布成型品５を、乾燥し、冷却して、図２Ｈに示すように、不織布成型品５を、成型金型１から取り外す。この不織布成型品５には、上記位置決め用突起部１２に対応する位置に孔が形成され、上記孔形成用突起部１３に対応する位置に孔が形成され、上記溝形成用突起部１４に対応する位置に溝が形成される。
上記不織布成型品５は、例えば、マスク、フィルター、車のシートに用いられるウレタンの補強材などである。この補強材とは、シートの座面側に配置されるウレタンと、シートの背面側に配置される背面部材との間に、配置されるものであり、ウレタンの剥がれを防止したり、ウレタンと背面部材との擦れ音を防止する。
上記構成の不織布成型品の製造装置およびその製造方法によれば、不織布ウェブ３から三次元形状の成型と交絡とを同時に一気に行うことができるので、従来の不織布ウェブ３から不織布を製造する交絡工程を、省くことができて、工程が簡素になって、安価に不織布成型品５を製造できる。
また、ウォータジェット２の水で不織布ウェブ３を成型金型１に押し付けるので、ウォータジェット２が、従来のプレス成型に用いられる雄金型と雌金型の一方の金型の役割を担い、この一方の金型を省略できる。これにより、不織布成型品５の形状を変える場合、他方の金型を変えるだけでよく、金型の数量を低減できる。
また、不織布ウェブ３から水によって不織布成型品５を製造するので、不織布成型品５の製造において余分な材料は、水によって、不織布ウェブ３からそのままの状態で取り除かれ、この余分な材料をそのまま再利用できる。したがって、資源の無駄を減らし、環境に優れたものとなる。
また、従来の不織布では、部分的に、密度（目付）を変更することができなかったが、本発明では、不織布ウェブ３の状態で余分な材料を必要な部分に重ね合わせてから、不織布成型品５を製造することが可能である。これにより、本発明では、従来の不織布からの成型品に比べて、原料を少なくすることが可能になって、環境に良い。
また、従来の不織布では、部分的に、繊維同士の交絡度や厚みを変更することができなかったが、本発明では、不織布ウェブ３に吹き付ける水の圧力、距離、時間、角度を変更することで、不織布成型品５を、部分的に、交絡度や厚みを変更することができる。これにより、本発明では、不織布成型品５の（交絡度や厚みに起因する）機能を、最小限の原料でもたらすことができて、環境に良い。
（第２の実施形態）
図３Ａ、図３Ｂは、この発明の第２実施形態の不織布成型品の製造装置を示す要部拡大図である。この第２の実施形態は、上記第１の実施形態（図２Ｅ）とは、ノズルの構成のみが相違する。この相違する構成のみを以下に説明する。
図３Ａに示すように、第１のノズル２１Ａと第２のノズル２１Ｂは、互いに異なる方向から、不織布ウェブ３の同一部分に水を噴出する。第１のノズル２１Ａの噴出方向は、成型面１０に対して直交する方向である。第２のノズル２１Ｂの噴出方向は、成型面１０に対して４５°傾斜する方向である。
これにより、不織布ウェブ３の繊維３２同士の交絡をより複雑かつ確実にでき、不織布成型品５の強度を向上できる。
なお、図３Ｂに示すように、第１のノズル２１Ａの噴出方向を、第２のノズル２１Ｂの噴出方向と左右対称に、成型面１０に対して１３５°傾斜する方向としてもよい。
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第１、上記第２の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。
上記実施形態では、上記流体吹き付け手段として、門型のウォータジェット２を用いたが、部分的に吹き付け可能なロボットアームであってもよい。
上記実施形態では、流体として、水を用いたが、水以外の液体や、蒸気等の気体であってもよい。流体は、不織布ウェブ３を交絡させる程度の高い圧力を有する。もちろん、この圧力は、不織布成型品５の厚みや硬度等によって、変更可能である。
上記実施形態では、上記不織布ウェブ３の同一部分に水を噴出するノズル２１，２１Ａ，２１Ｂの数量を、１つまたは２つとしたが、３つ以上であってもよい。
上記実施形態では、上記成型面１０に、上記貫通孔１１を設けたが、これを省略してもよい。
上記実施形態では、上記成型面１０に、上記突起部１２，１３，１４を設けたが、これらの少なくとも一つを省略してもよい。
１ 成型金型
１０ 成型面
１１ 貫通孔
１２ 位置決め用突起部
１３ 孔形成用突起部
１４ 溝形成用突起部
２ ウォータジェット（流体吹き付け手段）
２０ 本体部
２１，２１Ａ，２１Ｂ ノズル
２１ａ 噴出孔
３ 不織布ウェブ
３０ スリット
３１ 孔部
３２ 繊維
５ 不織布成型品

Claims (5)

  1. 三次元形状の成型面を有する成型金型と、
    上記成型金型の上記成型面上に載置された交絡前の不織布ウェブに流体を吹き付けて、上記不織布ウェブを上記成型面に押し付け、上記不織布ウェブの繊維同士を交絡させると共に、上記不織布ウェブを上記成型面の三次元形状に沿うように成型して、三次元形状の不織布成型品を製造する流体吹き付け手段と
    を備えることを特徴とする不織布成型品の製造装置。
  2. 請求項１に記載の不織布成型品の製造装置において、
    上記成型金型の上記成型面には、上記流体を通過させるための複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする不織布成型品の製造装置。
  3. 請求項１または２に記載の不織布成型品の製造装置において、
    上記成型金型は、上記成型面に突起部を有し、
    上記流体吹き付け手段は、上記突起部に突き刺された上記不織布ウェブに、上記流体を吹き付けて、上記不織布ウェブに上記突起部を貫通させることを特徴とする不織布成型品の製造装置。
  4. 請求項１から３の何れか一つに記載の不織布成型品の製造装置において、
    上記流体吹き付け手段は、上記不織布ウェブの同一部分に異なる方向から流体を噴出する複数のノズルを有することを特徴とする不織布成型品の製造装置。
  5. 三次元形状の成型面を有する成型金型の上記成型面上に、交絡前の不織布ウェブを載置する工程と、
    上記不織布ウェブに流体を吹き付けて、上記不織布ウェブを上記成型面に押し付け、上記不織布ウェブの繊維同士を交絡させると共に、上記不織布ウェブを上記成型面の三次元形状に沿うように成型して、三次元形状の不織布成型品を製造する工程と
    を備えることを特徴とする不織布成型品の製造方法。
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