JP2024078332A - フィラメント３次元結合体の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィラメント３次元結合体と無端コンベアとの間でのスリップを抑え、フィラメント３次元結合体の寸法精度を低下させることなく、安定した反発力を有するフィラメント３次元結合体の製造が可能となる製造装置を提供する。【解決手段】直径が０．５～３ｍｍの複数の溶融フィラメントからなる溶融フィラメント群を鉛直方向下方へ排出する溶融フィラメント供給部と、該溶融フィラメントを３次元的に絡め合わせると同時に、接触点を融着結合させて、フィラメント３次元結合体を形成する融着結合形成部と、を備え、融着結合形成部は、冷却水槽中に設けられ、外周部に移動方向へ並ぶ複数の金属板が配置された一対の無端コンベアと、を備え、一対の無端コンベアにおける金属板の外周面どうしで、フィラメント３次元結合体を挟み込みながら搬送するようにし、外周面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が、０．１μｍ以上かつ２００μｍ以下である製造装置とする。【選択図】図５

Description

本発明は、マットレスや枕などのクッション素材として使用できるフィラメント３次元結合体の製造装置に関する。

リサイクルに手間がかかる金属スプリングやウレタンフォームの欠点を克服するクッション素材として、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーからなるフィラメントを３次元的に融着結合させて得られるフィラメント３次元結合体（立体網状構造体）が注目されている。このクッション素材はリサイクルが容易で、蒸れにくく水洗いができる利点がある。

このようなフィラメント３次元結合体の製造方法として、例えば特許文献１には、ポリエチレン等の熱可塑性合成樹脂からなる複数の溶融フィラメント（複数の溶融した樹脂線状）を冷却水中に落下させ、それらを冷却水中でランダムループ状に絡まり合わせながら、複数の金属製の板材を外周面に固定した無端コンベアで引き取ることによってフィラメント３次元結合体（立体網状構造体）を製造する方法が開示されている。

無端コンベアの外周面に固定される金属製の板材の条件としては、冷却水中で錆びないことと、溶融フィラメントが融着しないように、表面が滑らかで摩擦抵抗の小さいことが挙げられる。このような条件を考慮し、当該板材としてはステンレス板等が使用される。

特許第５２７００１４号公報

フィラメント３次元結合体の反発力や硬さは、フィラメント３次元結合体の嵩密度と大きな相関があり、フィラメント３次元結合体の嵩密度は、無端コンベアでの引き取り速度によって決まる。そのため、無端コンベアによるフィラメント３次元結合体の引き取り速度（搬送速度）は、所望のクッション素材の硬さや反発力に応じて一定速度に制御される必要がある。

しかしながら、ポリエチレンのような比重の小さい熱可塑性樹脂を用いて、厚みのある大きなフィラメント３次元結合体を製造しようとすると、冷却水中で大きな浮力が生じるため、フィラメント３次元結合体と無端コンベアの外周面に設けた金属製の板材との間でスリップが生じて、搬送速度が一定にならないといった課題がある。

特に、溶融フィラメント群の厚さ方向両端部の溶融フィラメントを受け留めて、溶融フィラメント群の厚さを小さくする方向に寄せるシュート傾斜板を有する一対のシュートを使用する場合、そのシュートが溶融フィラメント群が下方に移動する際の抵抗に加わるため、さらにスリップしやすくなる。

また、例えば肩部、臀部および脚部の対応部分ごとに反発力の異なるマットレス用のフィラメント３次元結合体を製造する場合には、無端コンベアの搬送速度を途中で変化させて、急加速や急減速を行う必要があるので、その時にスリップしやすくなる虞がある。しかしスリップしないように無端コンベアの押圧力を高くすると、フィラメント３次元結合体への圧力が高くなり、厚みが薄くなるため、厚さ方向の寸法精度が低下するという課題がある。

本発明は上記課題に鑑み、フィラメント３次元結合体と無端コンベアとの間でのスリップを抑え、フィラメント３次元結合体の寸法精度を低下させることなく、安定した反発力を有するフィラメント３次元結合体の製造が可能となる製造装置を提供することを目的とする。

本発明に係るフィラメント３次元結合体の製造装置は、直径が０．５ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下の複数の溶融フィラメントからなる溶融フィラメント群を鉛直方向下方へ排出する溶融フィラメント供給部と、該溶融フィラメントを３次元的に絡め合わせると同時に、接触点を融着結合させて、フィラメント３次元結合体を形成する融着結合形成部と、を備えるフィラメント３次元結合体の製造装置において、前記融着結合形成部は、前記溶融フィラメント群を冷却する冷却水を貯留する冷却水槽と、該冷却水槽中に設けられ、外周部に移動方向へ並ぶ複数の金属板が配置された一対の無端コンベアと、を備え、一対の前記無端コンベアにおける前記金属板の外周面どうしで、前記フィラメント３次元結合体を挟み込みながら搬送するようにし、前記外周面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が、０．１μｍ以上かつ２００μｍ以下である構成とする。

本構成によれば、フィラメント３次元結合体と無端コンベアとの間でのスリップを抑え、フィラメント３次元結合体の寸法精度を低下させることなく、安定した反発力を有するフィラメント３次元結合体の製造が可能となる。また当該構成としてより具体的には、前記外周面は、サンドブラストで処理された面である構成としても良い。

本発明に係るフィラメント３次元結合体の製造装置は、直径が０．５ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下の複数の溶融フィラメントからなる溶融フィラメント群を鉛直方向下方へ排出する溶融フィラメント供給部と、該溶融フィラメントを３次元的に絡め合わせると同時に、接触点を融着結合させて、フィラメント３次元結合体を形成する融着結合形成部と、を備えるフィラメント３次元結合体の製造装置において、前記融着結合形成部は、前記溶融フィラメント群を冷却する冷却水を貯留する冷却水槽と、該冷却水槽中に設けられ、外周部に移動方向へ並ぶ複数の金属板が配置された一対の無端コンベアと、を備え、一対の前記無端コンベアにおける前記金属板の外周面どうしで、前記フィラメント３次元結合体を挟み込みながら搬送するようにし、前記外周面に、深さが０．２ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下の溝が形成されている構成とする。

本構成によれば、フィラメント３次元結合体と無端コンベアとの間でのスリップを抑え、フィラメント３次元結合体の寸法精度を低下させることなく、安定した反発力を有するフィラメント３次元結合体の製造が可能となる。また当該構成としてより具体的には、前記金属板の移動方向と略直交する方向に延びた複数の前記溝が、前記外周面に等間隔で形成されている構成としても良い。

本発明に係るフィラメント３次元結合体の製造装置によれば、フィラメント３次元結合体と無端コンベアとの間でのスリップを抑え、フィラメント３次元結合体の寸法精度を低下させることなく、安定した反発力を有するフィラメント３次元結合体の製造が可能となる。

第１実施形態に係るフィラメント３次元結合体の製造装置の概念図である。 図１に示す製造装置のＡ－Ａ’断面の矢視図である。 一対の無端コンベア２６、２７の断面図である。 無端コンベア２６の概略的な外観図である。 第１実施形態に係る金属板４４の拡大断面図である。 第２実施形態に係る金属板４４の拡大断面図である。 第３実施形態に係る金属板４４の拡大断面図である。

本発明の各実施形態について以下に説明する。なお以下の説明における上下、左右、および前後の各方向（互いに直交する方向）は、各図に示すとおりである。これらの各方向は、鉛直方向が上下方向となり、後述する一対の無端コンベア２６、２７同士の対向する向きが前後方向となるように、便宜的に定めたものに過ぎない。

１．第１実施形態
まず本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係るフィラメント３次元結合体の製造装置１の概念図である。また図２は、図１に示すＡ－Ａ’断面の矢視図である。

フィラメント３次元結合体の製造装置１は、直径が０．５ｍｍ～３ｍｍ（０．５ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下）の複数の溶融フィラメントからなる溶融フィラメント群ＭＦを鉛直方向下方へ排出する溶融フィラメント供給部１０と、溶融フィラメント群ＭＦを３次元的に絡め合わせると同時に、接触点を融着結合させた後、冷却固化させてフィラメント３次元結合体３ＤＦを形成する融着結合形成部２０を備える。

なお、このように形成されるフィラメント３次元結合体３ＤＦのフィラメント直径（フィラメント３次元結合体を構成するフィラメントの直径）は、基本的に溶融フィラメントの直径と同等の０．５ｍｍ～３ｍｍとなる。本実施形態では一例として、上記の溶融フィラメントの直径は１ｍｍに設定され、これによりフィラメント３次元結合体３ＤＦのフィラメント直径も１ｍｍとなる。

溶融フィラメント供給部１０は、加圧溶融部１１（押出機）とフィラメント排出部１２（ダイ）を含む。加圧溶融部１１は、材料投入部１３（ホッパー）、スクリュー１４、スクリュー１４を駆動するスクリューモーター１５、スクリューヒータ１６、および不図示の複数の温度センサを含み、内部には材料投入部１３から供給された熱可塑性樹脂をスクリューヒータ１６により加熱溶融しながら搬送するためのシリンダー１１ａが形成されている。

シリンダー１１ａ内には、スクリュー１４が回転可能に収容されている。シリンダー１１ａの下流側端部には、熱可塑性樹脂をフィラメント排出部１２に向けて排出するためのシリンダー排出口１１ｂが形成されている。スクリューヒータ１６の加熱温度は、例えば溶融フィラメント供給部１０に設けた温度センサの検知信号に基づいて制御される。

フィラメント排出部１２は、ノズル部１７、ダイヒータ１８、および図示しない複数の温度センサを含み、内部にはシリンダー排出口１１ｂから排出された溶融熱可塑性樹脂をノズル部１７に導く導流路１２ａが形成されている。

ノズル部１７は、複数のノズルが形成された略直方体の金属製の厚板であり、導流路１２ａの最下流部にあたるフィラメント排出部１２の下部に設けられている。ノズル部１７には、溶融フィラメント群ＭＦを排出する複数のノズルの開口部が形成されている。本実施形態の例においては、直径が１ｍｍの溶融フィラメントを排出するため、当該開口部の断面形状を内径１ｍｍの円形としており、また、隣接するノズル間の距離（ピッチ）を１０ｍｍとしている。但し、製造するフィラメント３次元結合体の仕様に基づき、ノズル形状、ノズル内径、ノズル間隔、およびノズル配置の形状などを適宜調整することができる。なお、溶融フィラメントの直径を０．５ｍｍ～３ｍｍとするため、ノズルの内径については０．５ｍｍ～３ｍｍの範囲で調整すれば良い。

ダイヒータ１８は、左右方向に複数個（図２に示す例では６個）が設けられており、フィラメント排出部１２を加熱する。ダイヒータ１８の加熱温度は、例えばフィラメント排出部１２に設けた温度センサの検知信号に基づいて制御される。

フィラメント３次元結合体の材料として用いることのできる熱可塑性樹脂として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ナイロン６６などのポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、非晶性ポリスチレン系エラストマー、結晶性ポリスチレン系エラストマーなどを用いることができる。

材料投入部１３から供給された熱可塑性樹脂は、シリンダー１１ａ内で加熱溶融され、例えばスクリュー１４により押し出されるようにして、溶融熱可塑性樹脂としてシリンダー排出口１１ｂからフィラメント排出部１２の導流路１２ａに供給される。その後、ノズル部１７の複数のノズルそれぞれから下方へ並進するように、複数の溶融フィラメントからなる溶融フィラメント群ＭＦが排出される。

融着結合形成部２０は、冷却水槽２１、一対の無端コンベア２６、２７（後側の無端コンベア２６および前側の無端コンベア２７）、複数の搬送ローラ２８～３５、一対のシュート２２、２３（後側のシュート２２および前側のシュート２３）、および、シュート２２、２３の上部に冷却水を各々供給する冷却水供給部２４、２５を含む。本実施形態の例では、後側のシュート２２と前側のシュート２３は、ノズル部１７を前後に二等分する仮想平面（前後方向と直交する仮想平面）を基準として対称に構成されている。また、後側の無端コンベア２６と前側の無端コンベア２７も、当該仮想平面を基準として対称に構成されている。

冷却水槽２１は、冷却水Ｗを溜めておくための水槽である。冷却水槽２１の内部には、一対の無端コンベア２６、２７と、複数の搬送ローラ２８～３５が配設されている。なお一対の無端コンベア２６、２７は、全体が冷却水槽２１内の冷却水Ｗの水面よりも下方に位置している。一対の無端コンベア２６、２７および複数の搬送ローラ２８～３５は、不図示の駆動モーターにより駆動される。

一対のシュート２２、２３は、溶融フィラメント群ＭＦの厚さ方向端部（前後方向の両端部）の溶融フィラメントを受け留め、溶融フィラメント群ＭＦの厚さを薄く小さくする方向（前後方向の内側）に寄せる。本実施形態においては、シュート２２、２３は屈曲した平板状となっているが、曲面状であってもよく、四角形や楕円形の空間を形成するように一体化した形状であってもよい。

図３は、前後一対の無端コンベア２６、２７の概略的な断面図である。図４は、後方から見た無端コンベア２６の概略的な外観図である。図５は、コンベアチェーン４３の外周部に複数設けられた金属板４４の右方視による拡大断面図である。

無端コンベア２６は、駆動ギア４１、駆動ギア４１の下方に設けられた従動ギア４２、駆動ギア４１と従動ギア４２とによって張架されるアタッチメント付のコンベアチェーン４３（本発明に係る無端部材の一形態）、および、コンベアチェーン４３の外周部に設けられる複数の金属板（スラット板）４４を含む。駆動ギア４１および従動ギア４２は、左右方向が回転軸となるように配置されている。なお、コンベアチェーン４３は、左右に延びている駆動ギア４１と従動ギア４２の左寄りの位置と右寄りの位置それぞれに設けられており、左側のコンベアチェーン４３には、左右に延びている金属板４４の左寄りの部分が取り付けられ、右側のコンベアチェーン４３には、金属板４４の右寄りの部分が取り付けられている。

駆動ギア４１は、図示しないコンベア駆動モーターと、その回転数を制御するコンベア駆動モーター制御装置によって、所定の速度で回転駆動されるようになっている。駆動ギア４１が図３に示す破線矢印の方向に回転駆動すると、これに伴ってコンベアチェーン４３が回転する（その場で回るように動く）。また、複数の金属板４４は、コンベアチェーン４３の外周部に回転方向へ並ぶように配置されており、コンベアチェーン４３の回転に伴って、各金属板４４はこの回転方向へ移動する。

なお無端コンベア２７の構成および動作については、回転方向が逆である点を除いて無端コンベア２６と基本的に同等であるため、説明を省略する。一対の無端コンベア２６、２７においてコンベアチェーン４３が回転すると、前後方向内側の位置（フィラメント３次元結合体３ＤＦを挟む位置）においては、金属板４４が下方（図３に矢印Ｒで示す方向）へ移動することになる。

これにより一対の無端コンベア２６、２７は、その間にシュート２２、２３の間を通過したフィラメント３次元結合体３ＤＦを挟み込み、所定の速度で鉛直方向下方向に引き取る。このように製造装置１では、一対の無端コンベア２６、２７それぞれにおける金属板４４の外周面４４ａどうしで、フィラメント３次元結合体３ＤＦを挟み込みながら下方へ搬送するようにしている。

融着結合形成部２０において、溶融フィラメント群ＭＦは、一対のシュート２２、２３によって厚み（前後方向寸法）が整えられ、冷却水槽２１内の冷却水Ｗの浮力作用によって撓み、各溶融フィラメントはランダムなループを形成する。ランダムなループは隣接するランダムなループと３次元的に溶融状態で絡み合うと同時に、接触点が融着結合してフィラメント３次元結合体３ＤＦ（３次元的なフィラメントの結合体）が形成される。このフィラメント３次元結合体３ＤＦは、無端コンベア２６、２７の間で搬送される間に、その厚みを保ったまま冷却水Ｗによって更に冷却されて、固化する。

更にフィラメント３次元結合体３ＤＦは、複数の搬送ローラ２８～３５によって冷却水槽２３内の冷却水Ｗで冷却されながら搬送され、冷却水槽２３外へ送り出される。冷却水槽２３外へ送り出されたフィラメント３次元結合体３ＤＦは適度なサイズに切断され、各種のクッション素材として利用可能となる。

金属板４４の外周面４４ａの表面粗さ（算術平均粗さＲａ）は、０．１μｍ以上かつ２００μｍ以下であることが好ましい。当該表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が０．１μｍ未満の場合、フィラメント３次元結合体３ＤＦの冷却水Ｗによる浮力に伴う上方向の力に対して、金属板４４の外周面４４ａとフィラメント３次元結合体３ＤＦ（フィラメント直径が０．５ｍｍ～３ｍｍのフィラメント３次元結合体）との間に十分な摩擦力が得られないため、フィラメント３次元結合体３ＤＦが金属板４４の外周面４４ａに対してスリップしやすくなる。一方で、当該表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が２００μｍを超える場合、フィラメント３次元結合体３ＤＦを構成する熱可塑性樹脂成分の表層部の一部が剥離して、金属板４４の外周面４４ａに融着するなどの不具合が発生しやすくなる。

溶融フィラメントを構成する熱可塑性樹脂は、冷却水槽２３内の冷却水Ｗで冷却されても瞬間的に結晶化することはないので、フィラメント３次元結合体３ＤＦが形成された直後は、過冷却状態の樹脂（高粘度の溶融樹脂）を含む。そのため、金属板４４の外周面４４ａに凹凸が大きいと、凹部に高粘度の溶融樹脂が入り込み、強固に融着（接着）しやすくなる。

金属板４４の外周面４４ａの表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が０．１μｍ以上かつ２００μｍ以下のとき、熱可塑性樹脂の融点が８０℃以上２２０℃以下であることが好ましい。熱可塑性樹脂の融点が８０℃未満である場合、過冷却時間が長くなりすぎて、金属板４４の外周面４４ａの僅かな凹凸に対しても融着力（接着力）が大きくなる。その結果、無端コンベア２６、２７の下流において、フィラメント３次元結合体３ＤＦが金属板４４との速やかに剥離せず、フィラメント３次元結合体３ＤＦが変形することがある。熱可塑性樹脂の融点が２２０℃を超えると、結晶化速度が速くなりすぎて、熱可塑性樹脂が瞬間的に硬くなるため、金属板４４の外周面４４ａとの摩擦力が低下してスリップしやすくなる。

フィラメント３次元結合体の製造装置１を用いて、フィラメント３次元結合体３ＤＦ製造する場合、結晶化速度を考慮すると、熱可塑性樹脂の融点としては、９０℃以上１１０℃以下であることがさらに好ましい。そして、熱可塑性樹脂の融点が９０℃以上１１０℃以下のとき、金属板４４の外周面４４ａの表面粗さ（算術平均粗さＲａ）は、０．３μｍ以上かつ１５０μｍ以下であることが最も好ましい。

さらには、フィラメント３次元結合体３ＤＦのフィラメント直径を０．８ｍｍ以上かつ１．５ｍｍ以下に設定するとともに、金属板４４の外周面４４ａの表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を０．８μｍ以上かつ１００μｍ以下に設定することが最も好ましい。これにより、上述した摩擦力と耐剥離性を高レベルで両立できる。

金属板４４の外周面４４ａの表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を調整する方法としては、金属板の外周面４４ａをサンドブラスト処理する方法を採用することが好ましい。本実施形態における金属板４４の外周面４４ａは、表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が０．１μｍ以上かつ２００μｍ以下となるように、サンドブラストで処理された面としている。

また、金属板４４の材質としては、水中で錆びない金属が使用でき、例えばステンレス鋼、アルミ合金、チタン合金、ニッケル合金、および銅系合金などが挙げられる。黄銅系合金や白銅系合金は、熱伝導率が高く冷却速度が高くなる点で好ましい。

２．第２実施形態
次に本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明では、第１実施形態と異なる事項の説明に重点をおき、第１実施形態と共通する事項については説明を省略することがある。

図６は、第２実施形態に係る無端コンベア２６におけるコンベアチェーン４３の外周部に設けられる金属板４４の、右方から見た拡大断面図である。なお図６に示す矢印Ｒは、図３に示した矢印Ｒと同様に、金属板４４が移動する方向（コンベアチェーン４３の回転方向と同じ）を示している。

金属板４４の外周面４４ａには、左右方向（コンベアチェーン４３の回転方向と直交する方向）に延びた複数の溝４４ａ１が等間隔で形成されている。本実施形態では、複数の溝４４ａ１それぞれの断面形状は、長方形（但し、溝４４ａ１の開口部を一辺とする）となっており、この断面形状は「コ」の字型と見ることもできる。また、複数の溝４４ａ１それぞれの幅Ｗ１および深さＤ１は、左右方向において一定である。

溝４４ａ１の深さＤ１は０．２ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下であることが好ましく、溝４４ａ１の幅Ｗ１は０．５ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下であることが好ましい。また、隣合う溝４４ａ１どうしの間隔は、１ｍｍ以上かつ３０ｍｍ以下であることが好ましい。

溝４４ａ１の深さＤ１が０．２ｍｍ未満になると、フィラメント３次元結合体３ＤＦ（フィラメント直径が０．５ｍｍ～３ｍｍのフィラメント３次元結合体）と金属板４４の外周面４４ａとの間に十分な摩擦力が得られなくなり、フィラメント３次元結合体３ＤＦが外周面４４ａに対してスリップしやすくなる。一方で、溝４４ａ１の深さＤ１が３ｍｍを超えると、フィラメント３次元結合体３ＤＦの表面が凸凹になり、平滑化されにくくなる。

溝４４ａ１の幅Ｗ１が０．５ｍｍ未満の場合または溝４４ａ１の幅Ｗ１が１０ｍｍを超える場合、フィラメント３次元結合体３ＤＦ（フィラメント直径が０．５ｍｍ～３ｍｍのフィラメント３次元結合体）と金属板４４の外周面４４ａとの間に十分な摩擦力が得られなくなり、フィラメント３次元結合体３ＤＦが外周面４４ａに対してスリップしやすくなる。また、隣合う溝４４ａ１どうしの間隔が１ｍｍ未満の場合または当該間隔が３０ｍｍを超える場合も同様に、フィラメント３次元結合体３ＤＦと金属板４４の外周面４４ａとの間に十分な摩擦力が得られなくなり、フィラメント３次元結合体３ＤＦが外周面４４ａに対してスリップしやすくなる。

３．第３実施形態
次に本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明では、第１実施形態と異なる事項の説明に重点をおき、第１実施形態と共通する事項については説明を省略することがある。

図７は、第３実施形態に係る無端コンベア２６におけるコンベアチェーン４３の外周部に設けられる金属板４４の、右方から見た拡大断面図である。なお図７に示す矢印Ｒは、図３に示した矢印Ｒと同様に、金属板４４が移動する方向（コンベアチェーン４３の回転方向と同じ）を示している。

金属板４４の外周面４４ａには、左右方向（コンベアチェーン４３の回転方向と直交する方向）に延びた複数の溝４４ａ２が等間隔で形成されている。本実施形態では、複数の溝４４ａ２それぞれの断面形状は、二等辺三角形（但し、溝４４ａ２の開口部を底辺とする）となっており、この断面形状は「Ｖ」の字型と見ることもできる。また、複数の溝４４ａ２それぞれの幅Ｗ２および深さＤ２は、左右方向において一定である。

溝４４ａ２の深さＤ２は０．２ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下であることが好ましく、溝４４ａ２の幅Ｗ２は０．５ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下であることが好ましい。また、隣合う溝４４ａ２どうしの間隔は、１ｍｍ以上かつ３０ｍｍ以下であることが好ましい。

溝４４ａ２の深さＤ２が０．２ｍｍ未満になると、フィラメント３次元結合体３ＤＦ（フィラメント直径が０．５ｍｍ～３ｍｍのフィラメント３次元結合体）と金属板４４の外周面４４ａとの間に十分な摩擦力が得られなくなり、フィラメント３次元結合体３ＤＦが外周面４４ａに対してスリップしやすくなる。一方で、溝４４ａ２の深さが３ｍｍを超えると、フィラメント３次元結合体３ＤＦの表面が凸凹になり、平滑化されにくくなる。

溝４４ａ２の幅Ｗ２が０．５ｍｍ未満の場合または溝４４ａ２の幅Ｗ２が１０ｍｍを超える場合、フィラメント３次元結合体３ＤＦ（フィラメント直径が０．５ｍｍ～３ｍｍのフィラメント３次元結合体）と金属板４４の外周面４４ａとの間に十分な摩擦力が得られなくなり、フィラメント３次元結合体３ＤＦが外周面４４ａに対してスリップしやすくなる。隣合う溝４４ａ２どうしの間隔が１ｍｍ未満の場合または当該間隔が３０ｍｍを超える場合も同様に、フィラメント３次元結合体３ＤＦと金属板４４の外周面４４ａとの間に十分な摩擦力が得られなくなり、フィラメント３次元結合体３ＤＦが外周面４４ａに対してスリップしやすくなる。

４．その他
以上に説明したとおり各実施形態のフィラメント３次元結合体の製造装置１は、直径が０．５ｍｍ～３ｍｍの複数の溶融フィラメントからなる溶融フィラメント群ＭＦを鉛直方向下方へ排出する溶融フィラメント供給部１０と、該溶融フィラメントを３次元的に絡め合わせると同時に、接触点を融着結合させて、フィラメント３次元結合体３ＤＦを形成する融着結合形成部２０と、を備える。

融着結合形成部２０は、溶融フィラメント群ＭＦを冷却する冷却水Ｗを貯留する冷却水槽２１と、冷却水槽２１中に設けられ、回転するコンベアチェーン４３の外周部に回転方向へ並ぶ複数の金属板４４が配置された一対の無端コンベア２６、２７と、を備え、一対の無端コンベア２６、２７それぞれにおける金属板４４の外周面４４ａどうしで、フィラメント３次元結合体３ＤＦを挟み込みながら搬送するようにしている。

そして第１実施形態の製造装置１においては、金属板４４の外周面４４ａの表面粗さ（算術平均粗さＲａ）を０．１μｍ以上かつ２００μｍ以下としている。そのため当該製造装置１によれば、浮力の大きなフィラメント３次元結合体３ＤＦを製造する時であっても、フィラメント３次元結合体３ＤＦと無端コンベア２６、２７（金属板４４の外周面４４ａ）との間でのスリップを抑えることができる。そのため、フィラメント３次元結合体３ＤＦの厚さ方向の寸法精度を低下させることなく、安定した反発力を有するフィラメント３次元結合体３ＤＦを製造することができる。

更に第１実施形態の製造装置１においては、金属板４４の外周面４４ａは、サンドブラストで処理された面としている。そのため当該製造装置１によれば、良好な厚さ方向の寸法精度と平滑な表面層を有するフィラメント３次元結合体３ＤＦを得ることが可能である。なお、第１実施形態では全ての金属板４４の外周面４４ａを、表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が０．１μｍ以上かつ２００μｍ以下となるようにサンドブラストで処理された面としている。但し、一部の金属板４４の外周面４４ａのみを、このようにサンドブラストで処理された面としても良い。

また第２および第３実施形態の製造装置１においては、金属板４４の外周面４４ａに、深さが０．２ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下の溝４４ａ１（或いは溝４４ａ２）が形成されている。そのため当該製造装置１によれば、フィラメントが溝４４ａ１（或いは溝４４ａ２）に引っかかるので、無端コンベア２６、２７によるフィラメント３次元結合体３ＤＦへの圧縮力が低くても、フィラメント３次元結合体３ＤＦと無端コンベア２６、２７（金属板４４の外周面４４ａ）との間でのスリップを防止することができる。

更に第２および第３実施形態の製造装置１においては、コンベアチェーン４３の回転方向と直交する方向に延びた複数の溝４４ａ１（或いは溝４４ａ２）が、金属板４４の外周面４４ａに等間隔で形成されている。そのため当該製造装置１によれば、フィラメント３次元結合体３ＤＦと無端コンベア２６、２７（金属板４４の外周面４４ａ）との間でのスリップをより確実に防止することができる。

なお、第２および第３実施形態では全ての金属板４４の外周面４４ａに、深さが０．２ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下の複数の溝４４ａ１（或いは溝４４ａ２）を等間隔で形成している。但し、一部の金属板４４の外周面４４ａのみに、このような複数の溝４４ａ１（或いは溝４４ａ２）を形成するようにしても良い。

なお上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

本発明は、フィラメント３次元結合体の製造装置に利用可能である。

１ フィラメント３次元結合体の製造装置
１０ 溶融フィラメント供給部
１１ 加圧溶融部
１１ａ シリンダー
１１ｂ シリンダー排出口
１２ フィラメント排出部
１２ａ 導流路
１３ 材料投入部
１４ スクリュー
１５ スクリューモーター
１６ スクリューヒータ
１７ ノズル部
１８ ダイヒータ
２０ 融着結合形成部
２１ 冷却水槽
２２、２３ シュート
２４、２５ 冷却水供給部
２６、２７ 無端コンベア
２８～３５ 搬送ローラ
４１ 駆動ギア
４２ 従動ギア
４３ コンベアチェーン
４４ 金属板
４４ａ 金属板の外周面
４４ａ１、４４ａ２ 溝

Claims (4)

1. 直径が０．５ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下の複数の溶融フィラメントからなる溶融フィラメント群を鉛直方向下方へ排出する溶融フィラメント供給部と、
   該溶融フィラメントを３次元的に絡め合わせると同時に、接触点を融着結合させて、フィラメント３次元結合体を形成する融着結合形成部と、を備えるフィラメント３次元結合体の製造装置において、
   前記融着結合形成部は、
   前記溶融フィラメント群を冷却する冷却水を貯留する冷却水槽と、
   該冷却水槽中に設けられ、回転する無端部材の外周部に回転方向へ並ぶ複数の金属板が配置された一対の無端コンベアと、を備え、
   一対の前記無端コンベアそれぞれにおける前記金属板の外周面どうしで、前記フィラメント３次元結合体を挟み込みながら搬送するようにし、
   前記外周面の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が、０．１μｍ以上かつ２００μｍ以下であることを特徴とするフィラメント３次元結合体の製造装置。
2. 前記金属板の外周面は、サンドブラストで処理された面であることを特徴とする請求項１に記載のフィラメント３次元結合体の製造装置。
3. 直径が０．５ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下の複数の溶融フィラメントからなる溶融フィラメント群を鉛直方向下方へ排出する溶融フィラメント供給部と、
   該溶融フィラメントを３次元的に絡め合わせると同時に、接触点を融着結合させて、フィラメント３次元結合体を形成する融着結合形成部と、を備えるフィラメント３次元結合体の製造装置において、
   前記融着結合形成部は、
   前記溶融フィラメント群を冷却する冷却水を貯留する冷却水槽と、
   該冷却水槽中に設けられ、回転する無端部材の外周部に回転方向へ並ぶ複数の金属板が配置された一対の無端コンベアと、を備え、
   一対の前記無端コンベアそれぞれにおける前記金属板の外周面どうしで、前記フィラメント３次元結合体を挟み込みながら搬送するようにし、
   前記外周面に、深さが０．２ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下の溝が形成されていることを特徴とするフィラメント３次元結合体の製造装置。
4. 前記回転方向と略直交する方向に延びた複数の前記溝が、前記外周面に等間隔で形成されていることを特徴とする請求項３に記載のフィラメント３次元結合体の製造装置。