JP2648657B2 - クッション材の予備成形方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クッション材の予備成
形方法およびその装置に関するものであり、特に、立体
カールを有する合成繊維フィラメントの集合体からなる
ベッド、座席用などに使用されるクッション材を、最終
製品において各部位が所望のかたさになるように複雑な
立体形状に予備成形し得るクッション材の予備成形方法
およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】立体カール部を有するフィラメントを所
定の寸法にカットして製綿した後、解綿しながら所定形
状に圧縮成形し、接着剤でフィラメント相互の接触点を
結合したクッション材は、反発弾性が大きくかつ通気性
があり、クッション性に優れていることを、本発明者は
先に見出した（特開昭 52-152573号）。また、製綿され
た立体カールを有する合成繊維フィラメント集合体のフ
ィラメント相互の各接触点が接着剤で結合された構成の
クッション材であって、クッション材のフィラメントの
カール形状が部分的に方向性を有してそれぞれ伸縮変形
して成形される種々の形状の該カールフィラメントの部
分的に密に絡み合う部分を荷重強さを出そうとする方向
に形成させ、かつ該絡み合い部を所用荷重強さに応じて
分布させてなるフィラメントロック材がさらに優れた効
果を有することも、本発明者はさきに見出した（特開昭
54-138669号）。

【０００３】これらのクッション材は、製綿された立体
カールフィラメントをカードあるいは解綿機を使用し、
エンドレスベルトおよび／またはローラまたはその他の
手段により圧縮されて所定の嵩密度を有するフィラメン
ト集合体ブロックを成形し、この成形体に外周面に針状
物を設けた回転体を回転させつつ接触させることにより
予備成形を行い、この後必要に応じてバーブを備えた針
により所定の針密度となるようにニードリングを施した
り、あるいはラビングを施したりした後、ほぼ水平方向
に走行するエンドレスベルト上のフィラメント成形体に
その上部より接着剤液を噴霧するか、あるいはフィラメ
ント成形体を接着剤液に浸漬したのち該液より引上げ、
ほぼ水平方向に走行するエンドレスベルト上で加熱乾燥
することにより製造される。

【０００４】このような製造方法では、立体カールフィ
ラメントからなるフィラメント集合体ブロックの嵩密度
が、立体カールフィラメントの供給量（容積）およびそ
の圧縮度によって左右される。したがって、所望の嵩密
度を得るには、立体カールフィラメントの供給量と圧縮
度とを所望の値にする必要がある。しかし圧縮度の度合
いを所望の度合いにすることは比較的容易であるのに対
し、供給量を所望の量にして所望の厚さやかたさを実現
することは極めて困難である。すなわち、極めて嵩高で
僅かな押圧力でも容易に圧縮され、容積が変化する立体
カールフィラメントを、解綿機などを用いて風力により
供給すると、風量の変動や解綿機に供給される立体カー
ルフィラメントの量などにより、その供給量が簡単に変
動してしまうのである。例えばベルトコンベアなどの上
に供給する立体カールフィラメントの量（例えば、高さ
など）を所望量にすることは困難である。このように、
上記のような方法で供給されたフィラメント集合体の表
面は、通常波打ち、所定の形状にならなかった。

【０００５】ここで、所定の形状にする方法として、ブ
レードを用いて余分な立体カールフィラメントを掻取っ
て予備成形することが考えられる。しかし、立体カール
フィラメントは僅かな押圧力によっても圧縮されやすい
ので、たとえ所定の形状が得られても、逆に嵩密度が変
化してしまうという欠点があった。また、例えば自動車
用クッション材のように、上下非対称形で凹凸部を有
し、硬度分布が部分的に異なるクッション材の製造にお
いても同様であり、嵩密度を変化させることなく、機械
的な方法により自動的に、このような形状を形成するこ
とは極めて困難であった。

【０００６】そこで本発明者は、回転体の表面に多数の
針状物が立設される回転体を、 150〜2000ｍ／分の周速
度で回転させつつフィラメント短繊維集合体に接触させ
て、フィラメント短繊維集合体を所定の形状に予備成形
する予備成形方法を見出した。しかしながら、この方法
では、回転体の表面に立設される針状物によってフィラ
メント短繊維集合体の所定部位のフィラメント短繊維を
掻取る際に、フィラメント短繊維相互が絡んで、掻取る
必要のないフィラメント短繊維まで掻取ってしまい、掻
取り部と非掻取り部との境界面つまり予備成形面を良好
な状態で形成することができない場合がある。また、部
分的に深く掻取るような場合、掻取り部が必要以上に拡
がり易く、予備成形面を所望の位置に所望の角度で形成
できない場合があった。

【０００７】また続いて本発明者は、フィラメント短繊
維の掻取りを行う回転体の回転周速度が 0.1〜15m ／分
と、非常に低速に設定されている予備成形方法（特開昭
61-92691号）を見出した。この予備成形方法では、回転
体に立設される針状物に接触するフィラメント短繊維が
掻取られるので、掻取る必要のないフィラメント短繊維
まで掻取るということがない。したがって、フィラメン
ト短繊維を掻取ることにより形成される予備成形面を、
より明確な面として形成することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、掻取り
針の数が増加するつまり立設密度が比較的大きくなる
と、掻取られるフィラメント短繊維に掻取る必要のない
フィラメント短繊維が絡んで掻取る場合が多くなり、良
好な予備成形面を形成できない場合が多くなる。また、
回転体の外周の周速度が低速に設定されている予備成形
方法では、フィラメント短繊維を掻取る速度が非常に遅
いので、単位時間当たりの予備成形能力が極めて低く、
大量のフィラメント短繊維集合体を予備成形することは
困難である。さらに、従来の予備成形方法を用いてフィ
ラメント短繊維集合体を所望の形状に成形すると、回転
体により掻取られて形成される予備成形面近傍では、フ
ィラメント短繊維の嵩密度が小さくなってしまう。つま
り、回転体の針状物の先端の位置を予備成形面にほぼ一
致するように設定すると、予備成形面より内側のフィラ
メント短繊維すなわち掻取る必要のないフィラメント短
繊維が掻取られるので、予備成形品の表面近傍の嵩密度
は小さくなる。一方、回転体の針状物の先端を予備成形
面から比較的離反させて位置設定すると、成形寸法内部
全体の嵩密度は均一になるが、予備成形品の寸法誤差が
大きくなる。

【０００９】このような問題点に鑑みてなされた本発明
は、フィラメント短繊維集合体を、所望の嵩密度を保持
した状態で予備成形すると共に所望の位置に予備成形面
を形成するクッション材の予備成形方法およびその装置
を提供すること、またフィラメント短繊維集合体を複雑
な立体形状に予備成形し得るクッション材の予備成形方
法およびその装置を提供すること、そしてより大量のフ
ィラメント短繊維集合体を、より迅速に所望の形状に予
備成形し得るクッション材の予備成形方法およびその装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明のクッション材の予備成形方法は、解綿された
立体カールを有するフィラメント短繊維を、搬送ユニッ
トにより搬送される型部材に供給して、当該型部材上に
フィラメント短繊維集合体を形成し、この型部材上の前
記フィラメント短繊維集合体に、前記フィラメント短繊
維集合体の所定部分を掻取る多数の針状の掻取り針が立
設された回転体を回転させつつ接触させて、前記フィラ
メント短繊維集合体を所定の形状に成形し、前記掻取り
針と干渉する多数の針状のストリップ針が立設された他
の回転体を回転させつつ前記回転体に接触させて、前記
掻取り針により掻取られたフィラメント短繊維を当該掻
取り針から取除くクッション材の予備成形方法におい
て、前記型部材上に、保持プレートに立設される多数の
保持針が内部に差し込まれたフィラメント短繊維集合体
を形成し、当該内部に多数の保持針が差し込まれたフィ
ラメント短繊維集合体の前記保持針が差し込まれていな
い所定部分を、前記回転体に立設され、前記保持針の先
端に近接する位置を通過する前記多数の掻取り針により
掻取ることを特徴とする。また、このようなクッション
材の予備成形方法において、内部に多数の保持針が差し
込まれた状態の前記フィラメント短繊維集合体を、前記
保持針が林立する前記搬送ユニット上に前記フィラメン
ト短繊維を降積もらせるように供給して形成することを
特徴とする。さらに、上記クッション材の予備成形方法
において、前記フィラメント短繊維集合体に差し込まれ
た保持針を進退移動させることにより、当該フィラメン
ト短繊維集合体をニードリングすることを特徴とする。

【００１１】また、上記のような目的を達成する本発明
のクッション材の予備成形装置は、解綿された立体カー
ルを有するフィラメント短繊維からなるフィラメント短
繊維集合体が載置される型部材を搬送する搬送ユニット
と、前記型部材上のフィラメント短繊維集合体の内部に
差し込まれる保持針が多数立設される保持プレートと、
前記フィラメント短繊維集合体の内部に差し込まれた前
記保持針の先端が到達していない所定部分のフィラメン
ト短繊維を掻取る針状の掻取り針が多数立設されてお
り、当該掻取り針により前記所定部分のフィラメント短
繊維を掻取って予備成形面を形成すると共に、前記フィ
ラメント短繊維集合体を所定の形状に成形する回転体を
有する掻取りユニットと、当該掻取りユニットの掻取り
針に干渉して当該掻取り針により掻取られたフィラメン
ト短繊維をこの掻取り針から取除く針状のストリップ針
が多数立設された他の回転体を有するストリップユニッ
トとを有することを特徴とする。そしてこのようなクッ
ション材の予備成形装置に、前記保持針が林立する前記
搬送ユニット上に、前記フィラメント短繊維を降積もら
せるように供給するフィラメント短繊維供給ユニットを
設けたことを特徴とする。さらに上記クッション材の予
備成形装置に、前記ストリップユニットの他の回転体に
立設されるストリップ針により取除かれるフィラメント
短繊維を回収する回収手段を設けたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】このように、本発明のクッション材の予備成形
方法では、型部材上に、内部に多数の保持針が差し込ま
れたフィラメント短繊維集合体が形成される。そして保
持針が到達していない所定部分のフィラメント短繊維
を、掻取り針が立設される回転体により掻取っている。
したがって保持針が差し込まれている部分のフィラメン
ト短繊維が掻取り針により掻取られることはない。な
お、回転体により掻取られたフィラメント短繊維は、前
記掻取り針と干渉する多数の針状のストリップ針が立設
された他の回転体により、掻取り針から取除かれる。ま
た、本発明のクッション材の予備成形方法では、保持針
が林立する型部材にフィラメント短繊維を降積もらせる
ように供給して、型部材上に内部に多数の保持針が差し
込まれたフィラメント短繊維集合体を形成する。したが
ってフィラメント短繊維集合体が形成されると同時に保
持針が差し込まれた状態になる。さらに、本発明のクッ
ション材の予備成形方法では、フィラメント短繊維集合
体の内部に差し込まれた保持針を進退移動させて、フィ
ラメント短繊維集合体にニードリングを施している。し
たがってフィラメント短繊維の供給が終了すると、ただ
ちにニードリングを行い得る。

【００１３】そして本発明のクッション材の予備成形装
置は、フィラメント短繊維が供給され、搬送ユニットに
より搬送される型部材と、型部材上のフィラメント短繊
維集合体のフィラメント短繊維を型部材に保持する多数
の保持針が立設される保持プレートとを有している。し
たがって、型部材には、保持針が差し込まれた状態のフ
ィラメント短繊維集合体が形成される。この保持針の先
端は、多数の針状の掻取り針が立設される回転体により
所定部分のフィラメント短繊維を掻取ることにより形成
される予備形成面に達するように差し込まれている。し
たがって、予備成形面に近い位置のフィラメント短繊維
は、この保持針により型部材に保持される。また、所定
部分のフィラメント短繊維を掻取る回転体の掻取り針
は、その先端が、保持針の先端に干渉するか、あるいは
干渉しないまでも極めて近接するようになっている。し
たがって、掻取り針により、予備成形面に近い位置のフ
ィラメント短繊維が掻取られる。そして、掻取り針に干
渉し得る針状のストリップ針が立設される他の回転体を
有するストリップユニットが設置されている。したがっ
て、掻取り針に掻取られて絡まったフィラメント短繊維
は、ストリップ針によって掻取り針から取除かれる。ま
た、上記クッション材の予備成形装置にフィラメント短
繊維供給ユニットを取り付けたクッション材の予備成形
装置では、フィラメント短繊維を、保持針が林立する型
部材に降積もらせるように供給して、フィラメント短繊
維集合体を型部材上に形成している。したがって、フィ
ラメント短繊維を降り積もらせてフィラメント短繊維集
合体を形成すると、同時に内部には保持針が差し込まれ
ていることになる。さらに、上記クッション材の予備成
形装置に回収手段を取り付けたクッション材の予備成形
装置では、ストリップ針によって掻取られたフィラメン
ト短繊維は、ストリップ針やストリップ針が立設される
他の回転体に絡みつくことなく、回収手段により回収さ
れる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係るクッション材の予備成形
装置について詳細に説明する。本発明において使用され
るフィラメント短繊維の繊維素材としては、ポリエステ
ル、ポリアミド、ポリプロピレン、アクリル等がある
が、ポリエステルが最も好ましい。フィラメント短繊維
は、その太さが、モノフィラメントとして30〜2000デニ
ール、好ましくは50〜1000デニール、最も好ましくは 1
00〜 600デニールであり、立体カールを有している。こ
こで立体カールとは、二方向性および三方向性カール等
広義の立体カールを意味するが、好ましくは三方向性立
体カールフィラメントである。例えば図１５に示すよう
な三方向性立体カールフィラメントは、同一発明者によ
り特開昭 52-144448号公報に開示されている方法および
装置によりつくられる図１６に示すような二重撚りフィ
ラメントＤを、所定の寸法に切断しかつ解撚して得られ
る。製綿後のフィラメントの長さは 5〜 200mmが好まし
く、特に60〜 150mmが好ましい。かくして該フィラメン
トの部分は、ａ部においてｂ部を越えてコイルし、ｃの
部分はｄの部分を越えてコイルする。しかしながらｅの
部分はｇ部分を越えてコイルするのではなく、その下に
コイルする。かくしてｅからｄのフィラメントのセクシ
ョンは、らせんの二つの絡み乃至コイルにある。これは
正しくは無方向性らせんとも呼ばれ得るものであり、ま
たそのコイルの一が他に対し無方向性になった時は、調
子の悪いらせん状の電話コードに非常に似ている。

【００１５】次に本発明に係るクッション材の予備成形
装置を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発
明に係る一実施例の予備成形装置を示す概略の側面図で
あり、図２は、本発明に係る一実施例の予備成形装置の
主要な部分を示す部分拡大側面図である。図１に示する
ように、クッション材の予備成形装置の主な構成要素
は、フィラメント短繊維ｆからなるフィラメント短繊維
集合体１を保形する下型（型部材）２、およびこの下型
２に差し込まれる保持針が立設される保持プレート３の
両部材２，３を搬送する搬送ユニット４と、フィラメン
ト短繊維集合体１の所定部分を掻取って、所定の形状に
成形する掻取りユニット５と、掻取ったフィラメント短
繊維ｆを掻取りユニット５から取除くストリップユニッ
ト６であり、必要に応じてフィラメント短繊維ｆの供給
ユニット７や、ストリップユニット６により掻取り針か
ら取除かれるフィラメント短繊維ｆを回収する吸引ユニ
ット８を備える。

【００１６】搬送ユニット４は、搬送方向Ｔに沿って伸
びる第１ガイドレール１１と第２ガイドレール１２とを
有している。第１ガイドレール１１は、フィラメント短
繊維ｆからなるフィラメント短繊維集合体１が載置され
る下型２の両側部を支持するレールであり、支持される
下型２は、第１ガイドレール１１に沿って移動する搬送
機の搬送爪１３によって、搬送方向Ｔに搬送される。こ
の搬送爪１３は、図２（ａ）に示すように、チェーン１
５に取り付けられている。このチェーン１５は、モータ
（図示せず）によってスプロケット１７を回転すること
により駆動されており、これにより搬送爪１３を搬送方
向に移動して下型２を搬送方向Ｔに搬送している。ま
た、よりスムーズな搬送を行うためにガイドレール１
１，１２にコロを設けてもよい。なお下型２は、保持プ
レート３に立設される保持針２１を差し込むことができ
るように、例えば、すのこ状や格子状などの形状になっ
ている。ただし、保持プレート３に立設される保持針２
１を差し込むことができるようなすのこ状や格子状など
であればよいので、ひもや糸などをすのこ状や格子状な
どの状態に配置してなる網あるいはメッシュでもよい。
また保持プレート３に立設される保持針２１を差し込む
ことができればよいので、下型２は紙や布などであって
もよい。また、図１に示す下型２つまり型部材は、平板
形状であるが、例えば図３に示すように、中央部に凸部
を有するような形状など種々の形状を取り得る。図３に
示す下型２はその一例であり、この下型２の底面には保
持針２１を差し込むことができるように、貫通孔２ａが
開設されているが、保持針２１を差し込むことができれ
ばよいので、底面をすのこ状あるいは格子状などにして
もよく、ひもや糸などをすのこ状や格子状などの状態に
配置してなる網あるいはメッシュでもよい。また保持針
２１を差し込むことができればよいので、紙や布などで
あってもよい。

【００１７】他方、第２ガイドレール１２は、多数の保
持針２１が立設される保持プレート３を支持しつつ搬送
方向Ｔに案内するレールである。保持プレート３は、エ
アシリンダ２３により上限位置まで上昇移動された後、
第２ガイドレール１２上に搬入されるようになってお
り、搬送爪１３により下型２と共に搬送方向Ｔに搬送さ
れる。このように保持プレート３を上方に移動すると、
保持プレート３に立設される保持針２１は、下型２に差
し込まれる。なお、保持プレート３を上昇移動させる手
段は、エアシリンダに限られるものではなく、例えばカ
ム、クランクあるいはソレノイドなど、通常、駆動手段
として用いられる手段をも用いることができる。

【００１８】保持プレート３に立設される保持針２１
は、図４に示すように、少なくとも１つ（実施例では３
つ）のバーブ２３を有する針状物であり、保持プレート
３に対して垂直に立設されている。保持針２１の直径、
長さあるいは立設密度は、フィラメント端繊維ｆの種類
や予備成形寸法など、種々の条件により適宜選択すべき
ものであるが、通常、直径は約 1〜4mm 、その長さは30
〜2000mmである。また保持針２１の立設密度は、立体カ
ールの曲率、繊維の太さ、回転体の周速度など種々の条
件によって適宜選択されるものであるが、通常１〜１０
０本／ 100cm² 、好ましくは４〜５０本／ 100cm² であ
る。なお立設する保持針２１の長さや立設密度を、保持
プレート３の位置により適宜の値に設定してもよい。つ
まり保持針の長さについて、その具体例を挙げると、図
５に示すように、保持プレート３の周辺部に比較的長さ
の長い保持針２１ａを、そして中央部に比較的短い長さ
の保持針２１ｂを立設したような保持プレート３を挙げ
ることができる。また保持針を、搬送方向Ｔ側に傾けて
保持プレート３に立設してもよいし、バーブ２３を有し
ない保持針を用いてもよい。

【００１９】保持プレート３に立設される保持針２１の
立設パターンは、本実施例では図６の平面図に示すよう
に、形成される正方形の格子の各隅に保持針２１を立設
したものである。そして、相互に直交する保持針２１の
配列方向のうち、いずれか一方の配列方向が搬送方向Ｔ
に一致するように、保持プレート３を配置している。し
かし、保持針２１の立設パターンは、このようなパター
ンにのみ限られるものではなく種々のパターンを取り得
る。その例としては、たとえば、図７に示すように３方
向に延びる直線群により形成される正三角形の各頂点に
保持針２１を立設するような配置パターン、長方形の格
子の各隅に保持針を立設する配置パターン（図示せ
ず）、そして図６に示す正方形や、図７に示す正三角形
の重心位置にさらに保持針を立設するような配置パター
ンなどがある。また針の配列方向も、あらゆる方向にし
得る。

【００２０】図１に示すように、搬送ユニット４には、
支持フレーム２５に支持される掻取りユニット５が設置
されている。掻取りユニット５を支持する支持フレーム
２５は、その下端部に、支持フレーム２５を上下動させ
る可動機構（図示せず）を有しており、掻取りユニット
５およびスプリットユニット６を予備成形寸法、例えば
予備成形面（本実施例においては上面）Ｓの位置に応じ
て上下動させることができるようになっている。もちろ
ん予備成形寸法を変える必要がなく、したがって掻取り
ユニット５の位置を変化させる必要がないのであれば、
可動機構を用いることなく支持フレーム２５を固定して
もよい。

【００２１】掻取りユニットの回転体（以下、掻取り回
転体）３１は、このような支持フレーム２５に回転自在
に支持されており、掻取り回転体３１の支持軸に取り付
けられるプーリ３３とベルト３５を介してモータ３７に
より回転される。なおプーリ３３とモータ３５の間に変
速機を介してもよい。また掻取り回転体３１の回転する
向きは、搬送ユニット５に近接する側における外周部の
回転の向きが、フィラメント短繊維ｆを搬送する向きＴ
とは逆の向きに設定されている。また掻取り回転体３１
の外周面には、後述する針布つまり掻取り針３９が立設
されている。図２（ｂ）に示すように、掻取り回転体３
１は、この回転体３１の外周面に立設される掻取り針３
９の先端部が、第２ガイドレール１２上を搬送される保
持プレート３に立設される保持針２１の先端に干渉する
か、あるいは干渉しないまでも比較的近接した位置を通
過し得るように設置されている。好適な近接距離は、掻
取り針の形状、立設角度、回転体の直径さらには回転体
の周速度など種々の条件により異なる。なお、針相互が
やや干渉するようにしてもよい。

【００２２】また支持フレーム２５に支持されるストリ
ップユニットの回転体（以下、ストリップ回転体）４１
の外周にも、掻取り回転体３１と同様に、後述する針布
からなるストリップ針４３が配置されており、別のモー
タ４６により回転されている。ストリップ回転体４１の
回転の向きは、この実施例では、掻取り回転体３１の回
転の向きとは反対の向きになっているが、特に限定され
るものではない。ストリップ回転体４１は、この外周に
立設されるストリップ針４３が、掻取り回転体３１の掻
取り針３９に干渉し得るような位置に配置されている。
針相互の干渉長さは、掻取り針３９やストリップ針４３
の形状、立設角度および回転体の直径など種々の条件に
より異なってくるが、両回転体３１，４１が最も接近す
る位置、つまり針相互の干渉量が最大になる位置におけ
る針相互の干渉量が、掻取り針３９の長さの１〜 0.1倍
の長さとなるように設定されている。

【００２３】ところで、両回転体３１，４１の外周面に
配置される針布４５とは、図８および図９に示すよう
に、綿布、麻布、ゴムシート、皮革等を適当に接着積層
してなる基層４７に、図８に示すような直線状の金属針
４９や、図９に示すような、くの字型に屈曲した金属針
４９を適当な密度で植設したものである。針の直径は、
繊維の直径、立体カールの曲率、あるいは針布の直径や
長さなど種々の条件によるが、約 0.2〜 2.0mm、好まし
くは 0.2〜1.0mm である。また長さや植え付け密度も、
直径と同様、種々の条件により異なるものであるが、例
えば基層の表面からの長さは、通常 1〜30mm、好ましく
は 2〜15mmである。また、図中の符号「Ｒ」は回転体が
回転する向きである。

【００２４】また、針布４５を回転体３１，４１に取り
付けたときの、針布４５の金属針４９の傾きと、金属針
４９の植え付け位置を通る接線とのなす角は、フィラメ
ント短繊維集合体１の搬送速度、回転体３１，４１の周
速度、あるいは金属針４９の植え付け密度など、種々の
条件によって異なるものであるが、掻取り回転体３１に
取り付ける針布４５に植え付けられる、くの字形状の金
属針４９の場合、通常、先端部の回転する向き側からの
金属針４９の傾斜角度αは、図１０（ａ）に示されるよ
うに、60〜90°であり、好ましくは70°である。また、
ストリップ回転体４１に取り付ける針布４５に植え付け
る、直線形状の金属針４９の場合、回転方向側からの傾
斜角度αは、図１０（ｂ）に示されるように、60〜90°
であり、好ましくは70°である。なお、これらの針布４
５に植設されたり突設されたりする針状物の植設密度は
全体に亘って均一である必要はなく、回転体の外周の部
分毎に植設密度を変化させてもよい。

【００２５】また、両回転体３１，４１の外周面に立設
して用い得る針状物には、針布４５以外にも、例えば、
メタリック、テイカイン（横打針）あるいはポーキュパ
インなど、種々のものがある。メタリックとは、図１１
に示すように、歯５１を有する金属帯５３であり、回転
体の外周に密着させて巻き付けて用いる。掻取り回転体
３１に用いるものでは、歯５１相互の間隔は約 5〜20m
m、好ましくは 7〜15mmであり、歯の高さは 1〜 5mmで
ある。また鋸歯の間隔は、 1〜 9／cmとなるような間隔
である。これらの他に、図１２に示すように、基板５５
に多数の針５７を突設したものや、図１３に示すよう
に、繊維補強ゴム基板５９に多数の歯６１を設置したも
のを用いることもできる。さらにテイカインは、図１４
の斜視図に示すように、帯状の基板６３を断続的に切起
して歯６５を形成させたものであり、回転体の外周面に
円周方向に沿って密着させた状態で装着して用いられ
る。

【００２６】このような針状物のうち、掻取り回転体３
１に用いる針状物としては図９に示す、くの字形状の針
４９を有する針布４５が、またストリップ回転体４１に
用いる針状物としては図８に示す直線状の針４９を有す
る針布４５が特に好適である。なお掻取りユニット５の
掻取り針３９と、ストリップユニット６のストリップ針
４３の、双方が剛性の高い材質からなる場合、両針（ま
たは歯）を、相互に当接しないように配置するのが望ま
しい。

【００２７】なお掻取り回転体３１の形状は、掻取りつ
まり予備成形により形成する予備成形面Ｓの形状に応じ
て適宜選択することができる。すなわち、円筒形状の他
に、例えば、樽状、算盤玉状、球状、玉子状、瓢箪状な
どであってもよい。そしてこのような形状の回転体を単
体で、あるいは所望の形状の回転体をいくつか並列に並
べて用いることができる。また支持軸に沿って移動自在
に取り付けてもよい。さらに複数の掻取り回転体を個々
に設置し、段階的に予備成形を行うようにしてもよい。
この場合ストリップユニットは、設置される掻取りユニ
ットの数に応じて設置するのが望ましい。一方、ストリ
ップ回転体４１の形状は、この回転体４１の外周に配置
されるストリップ針４３が、掻取り回転体３１の外周の
掻取り針３９と干渉し得る形状にする。例えば掻取り回
転体３１が並列に並ぶ複数の回転体からなっていれば、
それに対応してストリップ回転体４１を複数の回転体を
並列に配列して構成するのである。なお掻取り針３９の
長さや立設密度は、前述したように、必ずしも一定では
ないので、ストリップ針４３の密度などもこれに対応し
て設定してよい。

【００２８】予備成形装置には、必要に応じて図２に示
すように、フィラメント短繊維ｆの供給ユニット７が設
けられる。供給ユニット７は、例えば、図示するよう
に、フィラメント供給用のコンベア７１と解綿機７３と
からなっており、解綿機７３により解綿されたフィラメ
ント短繊維ｆを搬送ユニット４に供給するようになって
いる。

【００２９】次に、実施例の予備成形装置により、フィ
ラメント短繊維集合体つまりクッション材を予備成形す
る工程を、順に説明する。まず、図１６に示すような太
デニールＤを図１１に示す解綿機７３に送り、ここで解
綿されて、立体カールを有する合成繊維フィラメントに
されたフィラメント短繊維ｆを、第１ガイドレール１１
上に支持される下型２に降積もらせるように供給する。
つまり、通常は絡まりやすい立体カールを有するフィラ
メント短繊維ｆを、解綿機７３によって１本１本に分離
（つまり解綿）した状態で落下させるのである。このよ
うにしてフィラメント短繊維ｆを供給すると、均一な嵩
密度のフィラメント短繊維集合体１を形成することがで
きる。なお、解綿機７３の両側にたとえばサイクロンな
どの送風機（図示せず）を取り付けて、解綿されたフィ
ラメント短繊維ｆを、所望の位置に集中的に降り積もら
せるように、つまり吹き込むように供給し、これにより
迅速かつ効率よくフィラメント短繊維ｆを供給するよう
にしてもよい。

【００３０】下型２には、保持プレート３をエアシリン
ダ２３で上昇移動させることにより、フィラメント短繊
維ｆを供給する前に，予め保持針２１が差し込まれてい
る。したがって、フィラメント短繊維ｆは、林立する保
持針２１の間に供給されることになり、これにより保持
針２１が埋没された状態のフィラメント短繊維集合体１
が形成される。このようにフィラメント短繊維集合体１
に埋没した状態つまり差し込まれた状態の保持針２１の
先端は、予備成形により得られる予備成形面Ｓあるいは
その近傍にまで達している。なお、フィラメント短繊維
集合体１の嵩密度は、繊維の直径、長さ、立体カールの
曲率あるいはフィラメント短繊維ｆの供給手段など種々
の条件により変化するものであるが、例えば 250デニー
ル、繊維のカット長が約60mmのフィラメント短繊維ｆを
300× 300× 150mmの容器に供給した場合、この容器に
は約150 ｇのフィラメント短繊維が供給される。また、
保持針２１にはバーブ２３が設けられているので、フィ
ラメント短繊維ｆがこのバーブ２３に引っ掛かることが
懸念される。しかしながら、１本のフィラメント短繊維
ｆがバーブ２３に引っ掛かると、さらにフィラメント短
繊維ｆがバーブ２３に引っ掛かることを防止できる。し
たがって、バーブ２３を有する保持針２１を用いても、
フィラメント短繊維ｆが、保持針２１の先端部にのみ積
もるようなことはない。つまり、均一な嵩密度のフィラ
メント短繊維集合体１を形成することができる。

【００３１】このようにして形成されるフィラメント短
繊維集合体１を掻取りユニット５に搬送して、フィラメ
ント短繊維集合体１を所定の形状に予備成形する。掻取
りユニット５は外周面に掻取り針３９が立設されている
掻取り回転体３１を有しており、この回転体３１は、掻
取り針３９の先端の回転の軌跡がフィラメント短繊維集
合体１の予備成形面Ｓに近接するように位置決めされて
いる。つまり回転体３１によりフィラメント短繊維集合
体１の所望の位置を掻取ると、回転体３１の掻取り針３
９は、保持プレート３の保持針２１と相互に干渉する
か、あるいは干渉しないまでも極めて近接した位置を通
過することになる。このような掻取り針３９が立設され
る回転された状態の掻取り回転体３１の下に、フィラメ
ント短繊維集合体１が搬入されると、予備成形面Ｓより
上側の余分なフィラメント短繊維ｆが掻取られる。

【００３２】なお前述したように、フィラメント短繊維
集合体１の内部には、予備成形面Ｓの近傍まで延びる保
持針２１が差し込まれている。つまり予備成形寸法内の
フィラメント短繊維ｆは、保持針２１により保持されて
いるのである。したがって、実施例のように、掻取り針
３９の先端の位置を予備成形面Ｓに一致させた状態で、
フィラメント短繊維ｆを掻取るようにしても、掻取り針
３９により掻取られるフィラメント短繊維ｆに引きずら
れて予備成形寸法内のフィラメント短繊維ｆが掻取られ
るようなことはない。このように、フィラメント短繊維
ｆを保持針２１によって保持すると、掻取られる部分と
掻取られない部分が明確になるので、極めて輪郭のしっ
かりした予備成形面が得られる。また所望の位置に予備
成形面を形成できるので、緩やかに変化する形状や、複
雑な形状の予備成形面を形成し得る。さらにフィラメン
ト短繊維ｆが余分に掻取られるようなことがないので、
フィラメント短繊維集合体１の嵩密度の均一性が保たれ
る。このように、本実施例の装置によると、従来極めて
困難であったふわふわした嵩高な状態のフィラメント短
繊維集合体の予備成形を、嵩密度を均一な状態に保ちつ
つ容易に行うことができる。

【００３３】掻取り回転体３１の外周の周速度は、下型
２の搬送速度や掻取り針３９の形状により異なるが、通
常、 250〜2000m ／分であり、好ましくは 500〜1000m
／分である。しかし例えば、掻取り回転体３１の形状が
樽状である場合など、回転体の位置によって外周の直径
が異なる場合は、外周部の周速度は、その位置により異
なることになる。このような場合は、掻取り針３９の立
設密度を位置ごとに変えて、掻取り針３９によりフィラ
メント短繊維ｆを掻取る頻度を調節してもよい。

【００３４】なお次に示す表は、掻取り回転体の周速
度、掻取り回転体の外周に立設される掻取り針の立設密
度および下型の搬送速度を変えて、掻取り試験を行った
結果得られた掻取り面の評価を示す表である。

【００３５】

【表１】

【００３６】この表の評価結果から解るように、例えば
下型２の搬送速度が1.2m／分で、掻取り針３９の立設密
度が約 286本／ 100cm² の場合、掻取り回転体３１の周
速度が200m／分の場合より、 1100m／分の場合の方が良
好な掻取り面つまり予備成形面Ｓが得られる。また掻取
り針３９の立設密度が約 143本／ 100cm² で、掻取り回
転体３１の周速度が550m／分の場合、下型２の搬送速度
が5.4m／分の場合より、1.2m／分の場合の方が良好な予
備成形面Ｓが得られる。さらに、下型２の搬送速度が5.
4m／分で、掻取り回転体３１の周速度が550m／分の場合
には、掻取り針３９の立設密度が約 143本／ 100cm² の
場合より、 286本／ 100cm² の場合の方が良好な予備成
形面Ｓが得られる。

【００３７】さて、掻取り回転体３１により掻取られ、
掻取り針３９に絡まったフィラメント短繊維ｆは、掻取
り針３９に干渉し得るストリップ針４３が立設されるス
トリップ回転体４１によって掻取り回転体３１から取除
かれ、その後、吸引ダクト８に吸引される。すなわち、
ストリップ回転体４１は、掻取り回転体３１とは逆向き
に回転しており、両回転体３１，４１の外周部は、相互
に干渉する位置においては、その外周を同一の向きに移
動させている。またストリップ回転体４１の外周部の周
速度は、掻取り回転体３１の外周部の周速度より早い速
度に設定されている。したがって、両針３９，４３が干
渉する位置においては、相対的にストリップ針４３が掻
取り針３９を追い越すような動きになる。このようにす
ると、回転する向き側に傾斜する掻取り針３９に引っ掛
かったり絡まったりしているフィラメント短繊維ｆを、
この掻取り針３９から容易に取り除くことができる。こ
のようにして、掻取り針３９に絡まるフィラメント短繊
維ｆを取り除くと、掻取り針３９により連続的にフィラ
メント短繊維ｆを掻取ることができるようになる。な
お、ストリップ回転体４１の外周部の周速と掻取り回転
体３１の外周部の周速との関係は、掻取り針３９やスト
リップ針４３の種類や長さ、あるいは回転体３１，４１
の曲率半径や回転方向などにより異なるが、通常は、ス
トリップ回転体４１の外周の周速度の方が掻取り回転体
３１の外周のそれより、掻取り回転体３１の外周の周速
度を基準として、約20〜 10000％、好ましくは30〜7000
％程度早くなっている。

【００３８】このようにして予備成形されたフィラメン
ト短繊維集合体１は必要により、ラビング装置に搬入し
てバーなどによりもみ込みを行い所定の嵩密度にする。
このようにして予備成形されたフィラメント短繊維集合
体１は、通常、 0.002〜 0.2ｇ／cm² 、好ましくは0.05
〜 0.5ｇ／cm² の嵩密度を有している。

【００３９】また、クッション材として、さらに良好な
反発弾性を要する場合には、一般にここで、フィラメン
ト短繊維集合体１にニードリングを施す。なお、ニード
リングとは、少なくとも１個のバーブを有する針が適当
な針密度で立設されるものを、適宜回数突く作業のこと
である。既に説明したように、本実施例の装置では、予
めフィラメント短繊維集合体１の内部にバーブ２３を有
する保持針２１が差し込まれている。したがって、この
保持針２１が立設される保持プレート３を保持針２１の
延伸方向に上下動させて、保持針２１を抜いたり突いた
りすることにより、迅速にしかも容易にフィラメント短
繊維集合体１に対してニードリングを施すことができ
る。そして保持針２１は既に差し込まれているので、そ
の分だけニードリングに要する作業時間が短縮される。
なお、保持プレート３を上下動させる装置は図示してい
ないが、例えば特開昭 54-138669号に開示されている装
置および方法を用い得る。また、保持プレート３に立設
される保持針２１だけでは、ニードリングに適した立設
密度が得られない場合は、保持プレート３に開設される
通孔（図示せず）を介して予備の保持プレート（図示せ
ず）に立設されるバーブを有する針を型部材内に差し込
むことにより、ニードリングに用いる針を適宜増やして
もよい。したがって、フィラメント短繊維集合体１を形
成した後、保持針２１を差し込むようにしてもよい。な
お、上記ニードリングの代わりに、ローリング法、ラビ
ング法等によりフィラメント短繊維集合体１を圧縮して
もよい。ローリング法としては、例えば所定間隔で多数
の針を突設した取付板（図示せず）によりフィラメント
を上下から押圧した後、この取付板の少なくとも一方を
ローリングしながら圧縮することにより行われる。

【００４０】そして予備成形されたフィラメント短繊維
集合体１つまり予備成形品を、特願昭 53-163086号（特
公昭62-44057号）に記載されるような方法で、搬送ユニ
ットなどの搬送手段により搬送して接着剤液槽内の接着
剤液内に浸漬する。このとき押さえ部材（図示せず）に
より予備成形品を押さえ付けて、接着剤液内に確実に浸
漬させるのが好ましい。なお搬送手段は、上記の方法に
限られるものではなく、例えば、予備成形品を吊り上げ
た状態で搬送するなど種々の搬送手段を採用し得る。ま
た、代表的な接着剤としては、スチレン−ブタジエンゴ
ム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレン
ゴム、ウレタンゴム等のごとき合成ゴム、天然ゴム、酢
酸ビニル系接着剤、酢酸セルローズ系接着剤、アクリル
系接着剤等があり、ラテックス、エマルジョン、溶液等
の形、好ましくはエマルジョンの形で使用される。な
お、接着剤塗布量は固形分基準で通常10〜 300ｇ／ 100
ｇ−フィラメント、好ましくは50〜 250ｇ／ 100ｇ−フ
ィラメントである。この後、予備成形品を他の搬送装置
により、接着剤液槽内から引き上げる。このとき、液の
表面張力によりある程度たれをきることができる。この
間に予備成形品に付着した余分の接着剤は予備成形品内
を流動し移動する。続いて予備成形品を、加熱乾燥装置
に搬入して予備成形品に付着する接着剤の水分または溶
媒を蒸発させ、また、発生する熱によりある程度接着剤
を硬化させることによりフィラメント相互の各点接触点
を結合する。加熱装置としては、例えば熱風、赤外線、
加熱蒸気などを用いて加熱乾燥する装置を用いることが
できる。加熱温度は、通常80〜 200℃、好ましくは 100
〜 160℃であり、加熱時間は10〜60分、好ましくは15〜
40分である。このようにして所望の弾力性を有する予備
成形品が製造される。このようにして製造された予備成
形品を、最終形状の金型に入れ、熱セットして最終製品
に形成する。

【００４１】なお本発明は、上述した実施例にのみ限定
されるものではなく、特許請求の範囲の範囲において、
種々改変することができる。すなわち、例えば、上記の
ような実施例の予備成形装置では、掻取り回転体３１
は、支持フレーム２５に対して上下動させることができ
ないように取り付けられているが、上下移動自在に取り
付けてもよい。特に、掻取り回転体３１が並列に並ぶ複
数の回転体からなるような場合、各回転体をそれぞれ独
立に上下動し得るように設置すると、フィラメント短繊
維集合体の予備成形を行いつつ上下動させることによ
り、例えば自動車のシートのような複雑な形状の予備成
形を容易に行うことができる。

【００４２】また、フィラメント短繊維集合体１をエン
ドレスベルトからなる搬送ユニットにより搬送するよう
にしてもよい。この場合、エンドレスベルトは、すのこ
状あるいは、格子状など、多数の孔穴を有するものを用
いる。またスリットを形成したものでもよい。このよう
なエンドレスベルトを、例えば、張設されるチェーンに
より回転される支持ロールなどで稼働するのである。こ
のような搬送手段は、連続する板状の成形体を予備成形
する場合に好適である。

【００４３】

【発明の効果】以上のように本発明にあっては、フィラ
メント短繊維を降積もらせるようにして型部材に供給し
ており、均一な嵩密度のフィラメント短繊維集合体を型
部材上に形成することができる。したがって、フィラメ
ント短繊維集合体を所望の形状に予備成形することによ
り、フィラメント短繊維の量を正確に決めることができ
る。また型部材上に形成されるフィラメント短繊維集合
体の内部には、保持針が差し込まれており、型部材上に
形成されるフィラメント短繊維集合体のフィラメント短
繊維を保持している。したがって、掻取りユニットの回
転体により、保持針に保持されていない所定部分のフィ
ラメント短繊維を掻取る際に、掻取られてはいけないフ
ィラメント短繊維を確実に保持することができる。ま
た、掻取りユニットの回転体に立設される掻取り針は、
その先端を保持針の先端に干渉させるかあるいは干渉さ
せないまでも極めて近接させるように位置決めされてい
る。したがって、保持針が差し込まれていない所定部分
のフィラメント短繊維を確実に掻取ることができる。す
なわち、保持針と掻取り針とにより、フィラメント短繊
維が掻取られる部分と掻取られない部分とが明確にされ
ているので、所望の位置に、極めて輪郭のしっかりした
予備成形面を得ることができる。またバーブを有する針
状物を保持針として用いることにより、ニードリング用
の針を差し替えることなく迅速にフィラメント短繊維集
合体にニードリングを施すことができる。特に、フィラ
メント短繊維を供給しはじめる前に、予め型部材に保持
針を差し込んでおくことにより、フィラメント短繊維が
供給されフィラメント短繊維集合体が形成されると同時
にニードリングを始めることができ、クッション材の量
産には好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る一実施例の予備成形装置を示す
概略の側面図である。

【図２】 本発明に係る一実施例の予備成形装置の主要
な部分を示す部分拡大側面図である。

【図３】 下型の他の実施例を示す側断面図である。

【図４】 保持針の先端部を示す拡大側面図である。

【図５】 保持プレートに立設された保持針の一例を示
す側面図である。

【図６】 保持針の立設パターンを示す平面図である。

【図７】 保持針の他の立設パターンを示す平面図であ
る。

【図８】 針布を示す拡大側断面図である。

【図９】 他の針布を示す拡大側断面図である。

【図１０】 回転体の外周に取り付けられた針布を示す
側面図である。

【図１１】 メタリックを示す拡大側面図である。

【図１２】 針状物の一例を示す拡大側面図である。

【図１３】 別の針状物の一例を示す拡大側面図であ
る。

【図１４】 さらに別の針状物の一例を示す拡大側面図
である。

【図１５】 三方向立体カールフィラメントを示す正面
図である。

【図１６】 二重撚りをかけられたフィラメントの部分
的斜視図である。

【符号の説明】

１…フィラメント短繊維集合体、 ２…下型、３…
保持プレート、 ４…搬送ユニット、
５…掻取りユニット、 ６…ストリップ
ユニット、１１…第１ガイドレール、 １２
…第２ガイドレール、１３…搬送爪、
２１…保持針、２３…バーブ、
２５…支持フレーム、３１…掻取り回転体、
３９…掻取り針、４１…ストリップユニッ
ト、 ４３…ストリップ針、４５…針布、
ｆ…フィラメント短繊維。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 進 愛知県岡崎市福岡町字東河原13−７ (56)参考文献 特公 平４−19878（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平１−20913（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 解綿された立体カールを有するフィラメ
   ント短繊維を、搬送ユニットにより搬送される型部材に
   供給して、当該型部材上にフィラメント短繊維集合体を
   形成し、この型部材上の前記フィラメント短繊維集合体
   に、前記フィラメント短繊維集合体の所定部分を掻取る
   多数の針状の掻取り針が立設された回転体を回転させつ
   つ接触させて、前記フィラメント短繊維集合体を所定の
   形状に成形し、前記掻取り針と干渉する多数の針状のス
   トリップ針が立設された他の回転体を回転させつつ前記
   回転体に接触させて、前記掻取り針により掻取られたフ
   ィラメント短繊維を当該掻取り針から取除くクッション
   材の予備成形方法において、 前記型部材上に、保持プレートに立設される多数の保持
   針が内部に差し込まれたフィラメント短繊維集合体を形
   成し、 当該内部に多数の保持針が差し込まれたフィラメント短
   繊維集合体の前記保持針が差し込まれていない所定部分
   を、前記回転体に立設され、前記保持針の先端に近接す
   る位置を通過する前記多数の掻取り針により掻取ること
   を特徴とするクッション材の予備成形方法。
2. 【請求項２】 内部に多数の保持針が差し込まれた状態
   の前記フィラメント短繊維集合体を、前記保持針が林立
   する前記搬送ユニット上に前記フィラメント短繊維を降
   積もらせるように供給して形成することを特徴とする請
   求項１に記載のクッション材の予備成形方法。
3. 【請求項３】 前記フィラメント短繊維集合体に差し込
   まれた保持針を進退移動させることにより、当該フィラ
   メント短繊維集合体をニードリングすることを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載のクッション材の予備
   成形方法。
4. 【請求項４】 解綿された立体カールを有するフィラメ
   ント短繊維からなるフィラメント短繊維集合体が載置さ
   れる型部材を搬送する搬送ユニットと、 前記型部材上のフィラメント短繊維集合体の内部に差し
   込まれる保持針が多数立設される保持プレートと、 前記フィラメント短繊維集合体の内部に差し込まれた前
   記保持針の先端が到達していない所定部分のフィラメン
   ト短繊維を掻取る針状の掻取り針が多数立設されてお
   り、当該掻取り針により前記所定部分のフィラメント短
   繊維を掻取って予備成形面を形成すると共に、前記フィ
   ラメント短繊維集合体を所定の形状に成形する回転体を
   有する掻取りユニットと、 当該掻取りユニットの掻取り針に干渉して当該掻取り針
   により掻取られたフィラメント短繊維をこの掻取り針か
   ら取除く針状のストリップ針が多数立設された他の回転
   体を有するストリップユニットとを有することを特徴と
   するクッション材の予備成形装置。
5. 【請求項５】 前記保持針が林立する前記搬送ユニット
   上に、前記フィラメント短繊維を降積もらせるように供
   給するフィラメント短繊維供給ユニットを設けたことを
   特徴とする請求項４に記載のクッション材の予備成形装
   置。
6. 【請求項６】 前記ストリップユニットの他の回転体に
   立設されるストリップ針により取除かれるフィラメント
   短繊維を回収する回収手段を設けたことを特徴とする請
   求項４または請求項５に記載のクッション材の予備成形
   装置。