JP3671249B2 - 繊維クッション体の成形方法及びそれに用いられる熱風成形型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用座席や事務用椅子、あるいはヘッドレストやアームレスト等の緩衝ないしはクッション材として有用な繊維クッション体の成形方法及びそれに用いられる熱風成形型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４（ａ），（ｂ）はこの種の繊維クッション体例及びその成形に使用された熱風成形型を示している。この繊維クッション体５０は、座席を構成するシートバック用のものであり、メイン部５０ａの両側に位置する上下部５０ｂ，５０ｃが立ち上がり、メイン部５０ａの内側にフレームが配置される設計である。原料の繊維系原材料は高融点素材に低融点素材を混合したものである。低融点素材は、例えば、リサイクル性に優れた熱可塑性のものであり、繊維間ないしは繊維同士のバインダーとして機能する。
【０００３】
成形型の基本構造は、上下型６１，６２の型締め状態で形成される成形部６３に加熱送風手段を介して熱風を通過しながら熱処理する構成である。上下型６１，６２は、成形部６３を区画形成している気体透過性の成形部分６１Ａ，６２Ａと、成形部分６１Ａ，６２Ａの外側にそれぞれ設けられている空洞部６４，６５とを有し、上型６１が下型６２内に収容された状態で型締めされる。なお、成形部６３は繊維クッション体５０に対応した空間をなしている。そして、下型６２には、前記加熱送風手段を介して圧送されてくる熱風を空洞部６５内に導入する入口６６が設けられている。上型６１には、空洞部６５から成形部６３を通って空洞部６４内に達した熱風を排気する出口６７が設けられている。この出口６７から排気された熱風は、前記加熱送風手段に導かれ再び定温度に加温されて入口６６へ送られ循環される。
【０００４】
繊維クッション体５０を成形する場合は、下型６２の成形部分６２Ａ内に繊維系原材料を配置した後、上型６１を下型６２に収容するように移動して繊維系原材料の圧縮を伴って型締めする。その状態から、成形部６３内の繊維系原材料は、前記した熱風が空洞部６５から成形部６３を介して空洞部６４へ所定時間通過されるのに伴って低融点素材を溶融して繊維間ないしは繊維同士を結合し、更に熱処理後に冷却されると成形部６３に応じた形状に保形される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した成形方法では、繊維系原材料として、例えば、開繊されて綿状のものを適宜な大きさに切り込んで、計量された必要量を下型６２の成形部分６２Ａ内に配置して、型締めにより圧縮した状態から熱処理するものである。この成形の特長は、加熱不足や過剰が部分的に起こると品質に直結することから、成形部６３内にセットされている繊維系原材料の内部から表面まで均一に熱処理されることを前提としている。このため、設計段階では、熱風が型内に均等に流れるよう型形態等に細心の注意がなされると共に、加熱送風手段の加熱能率や送風圧等にも配慮されている。ところが、実際上は、熱風の上流である成形部分６２Ａ側に比べて下流となる成形部分６３Ａ側や両側部が低くなったり、成形部６３の中心部が相対的に高くなり、温度差が生じ易い。これは、繊維系原材料の内部に熱が吸収されたりこもるためであると推察される。
【０００６】
このように、成形部６３の温度差が大きくなると、成形の進行度合いが不均一になるばかりでなく、過剰な溶融により繊維の劣化が部分的に進行したり、逆に溶融不足により表面繊維が部分的にぼそぼその状態となり、クッション構造体としての品質を維持できなくなる。そこで、成形時の熱風温度設定としては、低融点素材の融点以上で、高融点素材の融点以下の範囲において、成形部６３のうち熱効率が最も低くなる箇所が充足されるよう設計される。このため、成形時間は自ずと長くなり成形効率が悪くなる。成形効率を上げるためその設定温度よりも高くすると、成形部６３の中心温度等が高くなり過ぎて、繊維が劣化し、クッション特性的に問題となる。
【０００７】
なお、この種の繊維クッション体５０は、例えば、座席組立体として組み立てられた段階を想定すると分かるように、背面や裏面側にフレームの芯材等を配置してそれで保持されることから、そのような芯材側との接触面等はむしろ表面的に硬くなっている方が好ましいという場合もある。
【０００８】
本発明は以上のような背景に鑑みなされたものである。その第１の目的は、熱風による加熱作用に加え成形部の表面側の温度を相対的に高くすることにより、全体がより均一に加熱処理されると共に、成形効率を向上できる繊維クッション体の成形方法及びそれに用いられる熱風成形型を実現することにある。第２の目的は、繊維クッション体の内部の繊維を劣化させずに、表面側の必要部を相対的により溶融して硬くすることができるようにすることにある。更に他の目的は、以下に説明する内容の中で順次明らかにして行く。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明方法は、図１から図３に例示される如く、上下型２，３が気体透過性の成形部分２Ａ，３Ａ及び成形部分２Ａ，３Ａの外側に設けられた空洞部５，６とをそれぞれ有する熱風成形型１を用いて、下型３内に保形用低融点素材と高融点素材の混合された繊維系原材料を配置し、上下型２，３を型締めした後、上下型２，３の一方の空洞部から上下型２，３で形成される成形部４内を通じて他方の空洞部へ熱風を通過しつつ、前記繊維系原材料を加熱成形する繊維クッション体の成形方法において、上下型２，３を型締めした状態で形成される成形部４に対応して設けられたヒータ手段１０を有し、成形部４内の繊維系原材料の表面側を前記熱風による加熱に加えヒータ手段１０により更に高い温度で加熱処理するよう構成したものである。
【００１０】
また、本発明の成形型構造は、上下型２，３が気体透過性の成形部分２Ａ，３Ａと成形部分２Ａ，３Ａの外側に設けられた空洞部５，６とをそれぞれ備え、下型２内に低融点素材と高融点素材の混合された繊維系原材料を配置し、上下型２，３を型締めした状態で、加熱送風手段１４により下型３の空洞部３Ａから上下型２，３で形成される成形部４内を通じ上型２側の空洞部２Ａへ熱風を通過しつつ前記繊維系原材料を熱成形可能な繊維クッション体用の熱風成形型１において、上下型２，３のうち少なくとも一方が、前記成形部分の外面に設けられて前記熱風温度よりも高温に加熱可能なヒータ手段１０を有し、前記熱風による加熱成形時にヒータ手段１０により前記成形部分を高温に加熱可能にした構成である。
【００１１】
以上の本発明構造は、熱風成形において、成形部４の内部を温度差を極力形成しない手法として、従来の熱風による加温作用に加えて、成形過程にある必要部の表面をヒータ手段１０により更に高い温度で加温させることにより、成形部分２Ａ，３Ａの間に生じる温度差を緩和し、より均一に加熱処理できるようにしたものである。したがって、この構造のヒータ手段１０は、型構造において、例えば、熱風による加熱が不足し易くなる部位や、過剰の溶融により表面部分を特に硬くしたいような部位に対応させて設けることになる。この場合、この種の成形型は、通常、熱伝導性の良好なアルミダイキャスト等の金属材が使用されている。このため、ヒータ手段１０の熱は、上下型２，３の成形部分２Ａ，３Ａの外側（（空洞部５，６側の面）や外側面にヒータ手段１０を設置しても、その設置部から成形部分２Ａ，３Ａの内面に効率よく、かつ面的に広がりを持って伝達されるので、熱風による成形部表面の加熱不足を補ったり、成形部表面側の溶融を相対的により促進する上で好適なものとなる。また、型構造的には、従来構造に対し、上下型２，３の的位置に公知の電熱式等のヒータ手段を付設するだけなので、型構造的に大きな変更を必要とせず、経費増も少なく実施することができる。
【００１２】
本発明の繊維系原材料としては、例えば、ポリエステル系等の低融点素材（樹脂や繊維系素材）と、反発性・圧縮耐久性に優れたポリエステル系ポリマー等の高融点繊維とを混合したものである。要は、低融点素材だけを溶融可能な温度にて熱処理して、その低融点素材をバインダーとして繊維間ないしは繊維同士を結合し、成形型の成形部形状に対応した成形体形状に保形できるものであればよい。低融点素材と高融点繊維は、融点差が大きいほど成形効率的に好ましいが、通常、４０度以上であればクッション物性的に充足される。混合形態的には、低融点素材と高融点繊維とを所定の混率で混綿するが、この場合、熱接着性を持つ捲縮繊維等の芯鞘型や偏芯鞘型を用いることが優クッション構造体を得る上で好ましい。型詰め形態としては、例えば、低融点素材と高融点繊維とを混綿した後、カード等により開繊されたウェブを適宜な大きさに切り込んだもの、又は混綿した後、カーディング作用を与えると共に所定の厚さに重ねてウェブ積層体を形成しそれを適宜な大きさに切り込んだもの等が用いられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる形態は、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を制約するものではない。
【００１４】
図１は本発明を適用した熱風成形型を使用状態で示し、図２はその熱風成形型の要部の概略構成断面図であり、図３はその熱風成形型を用いて成形された繊維クッション体３０を示している。
この熱風成形型１は、上型２と下型３からなり、上型２が下型３内に収容されるよう移動されて型締めする構造であり、又、型締め状態で形成される成形部４に対応して設けられたヒータ手段１０と加熱送風手段１４等を備えている。
【００１５】
上下型２，３は、成形部４を区画形成している気体透過性の成形部分２Ａ，３Ａと、空洞部５，６とを共に有している。このうち、下型３は、上開口した容器状をなし、略全外面が断熱材Ｋにより覆われている。成形部分３Ａは、下型３の両側部３ｃの間に横たわった状態で、下型３の内部空間を上下に分離するよう設けられている。この成形部分３Ａの板構成はパンチングメタル板部の気体透過性に形成されている。符号３ａはその多数設けられた透孔である。成形部分３Ａの下部側には、下型３の内底面３ｂとの間に空洞部６が設けられている。空洞部６には一側部３ｃに設けられた入口７から熱風が導入される。
【００１６】
上型２は、概略二重蓋形状をなし、成形部分２Ａが上部２ｂに対し突設されている両側部２ｃに一体化した状態で設けられている。上部２ｂには略中央部に出口８が設けられている。両側部２ｃの下部側は、右側が繊維クッション体３０の部分３０ｂの厚さ相当分だけ内側に位置した状態で下設され、右側が繊維クッション体３０の部分３０ｃの厚さ相当分だけ内側に位置した状態で下設されている。そして、両側部２ｃのうち、下型３との間で成形部４を形成する部分は、成形部分２Ａと同様に気体透過性つまりパンチング板部にて形成されている。符号２ａはその多数設けられた透孔である。空洞部５は成形部分２Ａの外側に位置し、上部２ｂ及び両側部２ｃにて区画形成されている。そして、この上型２は、型締め状態で下型３の上開口を着脱自在に密閉可能であると共に、空洞部５から出口８を通じて熱風を排出可能となっている。出口８から排気された熱風は、後述する加熱送風手段１４に導かれ再び定温度に加温されて入口７へ送られ循環される。
【００１７】
また、前記した下型３の両側部３ｃの外面と、上型２の成形部分２Ａの外面にはヒータ手段１０が固定した状態に設けられている。このヒータ手段１０は、発熱体を帯状に形成している電熱ヒータであり、外部電源９にリード線９ａ等を介して接続されている。ヒータ構造的には電熱でなくともよいが、加熱能力的には成形温度（例えば、２００度）よりも数十度以上、高く加温できるものが必須となる。より好ましくは温度設定ができる構造のものである。設置位置的には次のように設計されている。下型３の場合は、図１の如く上下型２，３の型締め状態で形成される成形部４に対応し、かつ成形品である図３における繊維クッション体３０の部分３０ｂ，３０ｃの外面に対応して設けられている。したがって、両側部３ｃに設けられたヒータ手段１０は発熱体の幅寸法が異なっており、部分３０ｂに対応した図１の左側のヒータ手段１０ａの方が部分３０ｃに対応した右側のヒータ手段１０ｂよりも広くなっている。これに対し、上型２の場合は、成形部分２Ａの外面つまり空洞部５内に位置して、５個のヒータ手段１０ｃ，１０ｄ，，１０ｅ，１０ｆ，１０ｅが所定間隔を保って設けられている。これは繊維クッション体３０の部分３０ｂと部分３０ｃとの間つまりＳバネ付きフレームが配置される側に対応している。このようなヒータ手段１０は設置位置的に制約されるものではないが、成形部分２Ａ，３Ａの透孔２ａ，３ａを塞いだり、通風性を損なわないよう取り付けられる。
【００１８】
加熱送風手段１４は、従来と同じ構造であり、成形温度まで加熱する不図示の加熱機構と、ファン機構１５等からなり、熱風を配管１６ａを通じて入口８から空洞部６へ圧送するものである。通常は、出口８に対し配管１６ｂを介して接続されており、出口８から排気された熱風を再び加熱機構により定温度まで加温して、それをファン機構１５及び配管１６ａを通じて入口７に循環する方式となっている。再循環に際し、熱風から不純物を除く濾過部材等を有している。また、加熱機構を停止させると常温の冷風を循環できることは勿論である。
【００１９】
次に、以上の熱風成形型を用いる場合の成形方法の要領を概説する。なお、使用される繊維系原材料は、例えば、低融点繊維素材と高融点繊維素材とを混綿したものである。型詰め形態としては、混綿した状態から、所定厚さのウェブ積層体に重ねたものを、適当な大きさにカットして断片状にしたもの、又は、混綿されて開繊された綿状ウェブを適当な大きさのシート状にカットしたものである。ここでは前者の例で説明する。
【００２０】
型セット作業では、先ず、上型２を移動機構等にて取り除いた状態から、成形部分３Ａ上に上記した断片体の定量を投入する。その後、上型２を型締めする。この操作では、上型２が下型３の上部内に移動しつつ所定の押圧力を伴って配置される。この最終操作では、図示を省略しているが、上部２ｂと対応する下型２の部分とが着脱可能に固定される。これにより、熱風成形型１内には、上下型２，３によって繊維クッション体３０に相当する隙間を持つ成形部４が形成され、かつ、その成形部４内に上記した繊維系原材料である断片体等が型締め力に応じ圧縮された状態でセットされる。
【００２１】
以上の型締め状態から、加熱送風手段１４が作動される。加熱機構が作動されると、ファン機構１５はその加熱された気体を入口７から空洞部６内に圧送する。空洞部６に圧送された熱風は、所定圧に達すると、成形部４内に透孔３ａを通じて侵入する。成形部２４に侵入した熱風は、繊維系原材料（断片体等）内に上に向けて上昇しつつ、透孔２ａを通って空洞部２５まで達した後、出口１０から排気され、従来と同様に再循環される。また、この形態では、加熱送風手段１４の作動と同時に外部電源９がオンされる。すると、各ヒータ手段１０は発熱し対応設置部を加熱する。このヒータ手段１０の加温は、熱風による成形温度よりも数十度高く設定され、本例の如く、熱風が２００度の場合にそれよりも２０〜３０度高く設定される。なお、ヒータ手段１０の加熱作用は加熱送風手段１４の作動と同時に開始しせず、加熱送風手段１４の作動後に開始したり、逆に定時間経過後に開始するようにしてもよい。
【００２２】
以上の熱処理が所定時間行われると、繊維系原材料を構成している低融点素材が次第に溶融して繊維間ないしは繊維同士を結合し、成形部４に応じた一体ものの繊維クッション体３０が成形される。その後、加熱機構の作動と外部電源９を停止し、ファン機構１５を介して常温の冷風を同様に循環して、繊維クッション体３０を冷却する。これにより、繊維クッション体３０はその形状が保形されるので、上型２を脱型して、取り出される。
【００２３】
図３はこのようにして成形した繊維クッション体３０である。輪郭的には図４（ａ）と同様であるが、外観的には各ヒータ手段１０と対応している表面部分つまり、繊維クッション体３０の部分３０ｂ及び部分３０ｃの外面と、部分３０ｂから部分３０ｃまでの内側（図３で上側）の外面が他の表面よりも皮膜状になっており、その皮膜Ｆにより硬く保形されている。この皮膜Ｆは表面繊維の溶融度合が進行し樹脂化されつつ形成されたものである。前記したヒータ手段１０の温度設定の範囲において、厚さ的には１ｍｍ以下であり、内部まで溶融度合が進行して硬くなるようなことはなかった。むしろ、各種の試験からは、メインの熱風加熱に加えて以上したヒータ手段１０により補足的に加熱することにより、例えば、繊維クッション体がその肉厚寸法的に大きくなる場合や複雑な形状となる場合に、全体をより均一に加熱処理し易くなること、メインの熱風の加熱温度を高めにして成形効率を上げることも可能になること、等が確認されている。そして、このようなヒータ手段１０を組み込む方式は、例えば、成形部分３Ａ側にもヒータ手段１０を設けて前述の皮膜Ｆを繊維クッション体の全表面に形成したり、繊維クッション体の両側サポート部に対応してヒータ手段１０を設けてその両サポート部を他の部分より硬くする等、繊維クッション体の具体的な仕様に応じて種々展開可能にするものである。
【００２４】
なお、以上の形態は本発明の基本例であり、例えば、上下型２，３や加熱送風手段１４並びにヒータ手段１０の具体的構造等については量産規模等に応じて、公知の技術を適用して変形されるものである。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、この種の熱風成形において、成形部内に生じる温度差をヒータ手段にて緩和したり、必要部を熱風温度より更に高い温度で加温することができる。これによって、本発明は、多少なりとも熱風温度を高くして成形時間を短縮したり、更には表面を特に硬くしたいような部位に対応させてヒータ手段を設けて、例えば、繊維クッション体の内部の繊維を劣化させずに、必要表面部を相対的により溶融して硬くすることもができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱風成形型例を示す概略構成断面図である。
【図２】上記熱風成形型の要部の構成を示す図である。
【図３】上記熱風成形型を使用して成形された繊維クッション体の概略断面図である。
【図４】繊維クッション体例とその成形用熱風成形型例を示す図である。
【符号の説明】
１…熱風成形型、２…上型、２Ａ…上型の部成形部分
３…上型、３Ａ…上型の成形部分、４…成形部
５，６…空洞部、９…外部電源、１０…ヒータ手段
１０ａ〜１０ｅ…ヒータ手段、１４…加熱送風手段

Claims (2)

1. 上下型が気体透過性の成形部分及び前記各成形部分の外側に設けられている空洞部をそれぞれ有する熱風成形型を用いて、前記下型内に保形用低融点素材と高融点素材の混合された繊維系原材料を配置し、前記上下型を型締めした後、前記上下型の一方の空洞部から上下型で形成される成形部内を通じて他方の空洞部へ熱風を通過しつつ、前記繊維系原材料を加熱成形する繊維クッション体の成形方法において、
   前記上下型を型締めした状態で形成される前記成形部に対応して設けられたヒータ手段を有し、前記成形部内の繊維系原材料の表面側を前記熱風による加熱に加え前記ヒータ手段により更に高い温度で加熱処理する、ことを特徴とする繊維クッション体の成形方法。
2. 上下型が気体透過性の成形部分と前記各成形部分の外側に設けられた空洞部とをそれぞれ備え、前記下型内に低融点素材と高融点素材の混合された繊維系原材料を配置し、前記上下型を型締めした状態で、加熱送風手段により前記下型の空洞部から上下型で形成される成形部内を通じ前記上側の空洞部へ熱風を通過しつつ前記繊維系原材料を熱成形可能な繊維クッション体用の熱風成形型において、
   前記上下型のうち少なくとも一方が、前記成形部分の外面に設けられて前記熱風温度よりも高温に加熱可能なヒータ手段を有し、前記熱風による加熱成形時に前記ヒータ手段により前記成形部分をより高温に加熱可能にした、ことを特徴とする繊維クッション体用の熱風成形型。

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