JP5762418B2 - クッションの成形方法 - Google Patents
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Description
この発明はクッションの成形方法に関し、特に、一時成形した後の立体網状構造体の二次成形方法に係る。詳しくは、耐衝撃性及び耐加重性等に優れると共に、個々の形状及び大きさ等、各分野における特定及び不特定多数の細かなニーズにも対応可能であり、健康器具、自動車、自動二輪車、自転車、電車、船、若しくは航空機等の座席シート、乗馬用の鞍、椅子、ソファ又はベッド等、人が座る、寝る又は乗る座席であれば適用可能なクッションの成形方法である。
従来の立体網状構造体の４面成形方法は、特許文献１に示すものであり、熱可塑性樹脂を原料又は主原料とする溶融した線条を複数の孔を有する口金を先端部に有するダイスから下方へ押し出し、一部水没した、引取機の間に自然降下させ、該降下速度より前記線条を遅く引き込むことにより立体網状構造体を製造する際、前記引取機は互いに対向するものが２対あり、該２対の引取機によって押し出し方向と垂直な方向に四辺形が形成され、押出された線条の集合体の幅より前記互いに対向する引取機の間隔が狭く設定され、前記引取機が水没する前後に前記線条の集合体の外周の四面全てが前記引取機に接触することにより成形され、前記押し出し方向と平行な外周の四面全ての表面側の密度が、前記表面側を除く部分の密度より相対的に高くなることを特徴とした立体網状構造体の成形方法である。これにより、後工程での仕上げを不要とし、整列度を高めることができる。
また、特許文献２に示す通り、雌型の上に、少なくとも熱可塑性樹脂から成る中実及び／又は中空の連続線条及び／又は短線条のランダムなループ又はカールの隣接する線条相互を接触絡合集合して成る所定の嵩密度の空隙を備える立体構造体を置き、前記立体構造体を熱軟化させるに必要な温度条件で、前記雌型及び／又は前記立体構造体を加熱し、前記雌型と雄型で前記立体構造体を型締めし、冷却によって前記立体構造体を硬化させることを特徴とし、さらに、前記雌型が深絞りの場合における雄型のストロークに対応する容積に設定されたことを特徴とする座席クッションの成形方法がある。ウレタンフォームの二次加工よりも簡単であり、ウレタンフォームよりも細かなニーズに対応できる。また、圧縮成形であるから、個人の体型に合わせてオリジナルなものを成形する等、製品の付加価値が高くなる。特に、１種類の型でクッションの厚みをコントロールすることができるため、金型を多数揃える必要もなく、各種の製品要求特性に応じることが可能である。例えば、薄いクッションを製造する場合には、ストロークを深くするだけで良い。逆に、厚いクッションを製造する場合には、ストロークを浅くするだけで良い。これにより、オーダーメイドに応じられる等、製品特性や不特定多数の細かなニーズに対応可能なクッションの製造が容易となる。さらに、立体網状構造体の線条の径、材質、デニール、嵩密度又は空隙率等を変えることにより、ばね特性を自在に可変とすることもできる。すなわち、素材としてのばね特性は一定であるが、圧縮成形によって絞りをかけることができるので、クッション機能を変え、荷重分布を可変とすることができる。
しかしながら、特許文献１に記載の４面成形発明では、椅子など、端部に丸みを帯びた形状にする必要、凹みを設ける必要など、要求に応じて二次的な成形等をする必要がある。特に、不燃タイプの航空機の椅子クッションにおいて、凹部等を設けることが必要とされ、また、端部の角を曲面形状にし、あるいは、平坦にする必要がある。こういった処理は極めて煩雑で面倒であった。
また、特許文献２に記載の型を利用した発明では、立体網状構造体を加熱して熱軟化させ、型を閉じて圧縮加工し、水を利用するなどで型を冷却し、立体網状構造体を硬化させ、それから型を立体網状構造体から剥がすと工程が終わるのであるが、型が大きいため、１回ヒータで温めた型をまた今度そのままの状態で水を流して型を冷たくするため、加熱と冷却の繰り返し作業に非常に時間がかかったわけである。そのため、型の温度を低下させるまで、型から立体網状構造体を離型できなかったという欠点があり、作業時間の長大化が製造効率の支障となっていたのである。
上記課題に鑑み、本発明の目的は、立体網状構造体を型から離型する時間を短縮することである。
本発明は、立体網状構造体を型から離型する時間を短縮することで、生産効率を向上させることができる。
かかる課題に鑑み本発明はなされたものであり、引用文献２のように型自体を温める発想から脱却し、立体網状構造体を直接加熱することで効率を高めたものである。すなわち、本発明は、ループ状にランダムに絡まり合い部分的に熱溶着する連続線条から構成されるスプリング構造のクッションの成形方法であって、立体網状構造体を型で圧縮する圧縮工程と、２面、３面又は４面以上の表面が成形された立体網状構造体を熱媒により熱軟化する熱軟化工程と、前記立体網状構造体を冷媒で強制冷却又は自然冷却し組織を硬化させる硬化工程と、前記立体網状構造体を型から離型させる離型工程と、を備え、付加的工程として、前記圧縮された部分をさらに圧縮成形する工程を備え、該さらに圧縮された部分が前記立体網状構造体の端部を形成し、該端部が物品への留め部分を形成することを特徴とするクッションの成形方法である。また、本発明は、ループ状にランダムに絡まり合い部分的に熱溶着する連続線条から構成されるスプリング構造のクッションの成形方法であって、２面、３面又は４面以上の表面が成形された立体網状構造体を熱媒により熱軟化する熱軟化工程と、前記立体網状構造体を型で圧縮する圧縮工程と、前記立体網状構造体を冷媒で強制冷却又は自然冷却し組織を硬化させる硬化工程と、前記立体網状構造体を型から離型させる離型工程と、を備え、付加的工程として、前記圧縮された部分をさらに圧縮成形する工程を備え、該さらに圧縮された部分が前記立体網状構造体の端部を形成し、該端部が物品への留め部分を形成することを特徴とするクッションの成形方法を備えたものである。
ここでいう「熱媒」は、水蒸気、熱風、又は湯等である。「冷媒」は、液体、又は冷風等である。
「立体網状構造体」は、ランダムなループ状に形成された複数本の連続線条を相互に接触絡合集合して成る、所定の嵩密度の空隙を備えた網状構造である。「連続線条」は、押し出し成形によってループ状に無秩序に絡まり合い、部分的に熱融着されてスプリング構造となる。
「立体網状構造体」は、例えば、熱可塑性樹脂として、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）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、ナイロン６６などのポリアミド、ポリ塩化ビニルなどの塩化ビニル系樹脂、ポリスチレンなどのスチレン系樹脂が挙げられる。ポリエチレン（ＰＥ）には、低密度ポリエチレン（LDPE）、直鎖状低密度ポリエチレン（LLDPE）、超低密度ポリエチレン（VLDPE）、高密度ポリエチレン（HDPE）、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（EVA）等がある。また、上記樹脂をベースとして共重合したコポリマーやエラストマー、上記樹脂をブレンドしたもの等が挙げられる。リサイクル原料も可能である。原料に難燃剤、不燃剤、及び／又は、抗菌剤を混合したものでもよい。
さらに、「熱可塑性樹脂」に、酢酸ビニル樹脂（以下ＶＡＣと記す）、エチレン酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡと記す）、又は、スチレンブタジエンスチレン（以下ＳＢＳと記す）等を混合したものでもよい。例えば、ポリオレフィン系樹脂に、酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、又はスチレンブタジエンスチレンを混合したものを原料としてもよい。ＰＥ、ＰＰ等のポリオレフィン系樹脂と、ＶＡＣ、ＥＶＡ又はＳＢＳとの混合物（例えば、熱可塑性エラストマー）を原料としてもよい。
このとき、ポリオレフィン系樹脂とＶＡＣ又はＥＶＡの酢ビ含有率の混合比は、７０〜９７重量％：３〜３０重量％、好ましくは８０〜９０重量％：１０〜２０重量％が好ましい。これは、ＶＡＣ又はＥＶＡが３重量％以下であると反発弾性が低下し、３０重量％以上になると熱的特性が低下するからである。また、ポリオレフィン系樹脂とＳＢＳとの混合比は、５０〜９７重量％：３〜５０重量％、好ましくは７０〜９０重量％：１０〜３０重量％が好ましい。また、ポリオレフィン系樹脂は再生樹脂であっても良い。
「連続線条」の構造は中実、中空いずれでも良い。中空の連続線条の場合、空気が管の中に閉じ込められることになり、空気ばねの特性が発現し、独特のクッション性が生じるので好ましい。座屈も防止できる。また、空気が入ることによって、立体構造体の剛性が保たれる。中空は連続であっても良いし、不連続であっても良い。１本の線条に中空部と該中空部が塞がれた部分とを共に有している場合等が一例として挙げられる。中実の線条と中空の線条の混合比は、中実：中空＝１０〜８０：９０〜２０であることが好ましい。このとき、中心部に中空の線条を用い、その中空の線条の外周を中実の線条で被覆することにより、触感が良好となり好ましい。
「連続線条」の線径は、中実の線条にあっては、０．３〜３．０ｍｍ、特に０．５〜１．０ｍｍであることが好ましい。中実の線状にあっては、線径０．３ｍｍ以下では、線条に腰が無くなり、融着部が多くなって空隙率が低下する。３．０ｍｍ以上では、線条に腰がありすぎ、ループ又はカールが形成されず、融着部が少なくなり、強度が低下する。また、中空の線条にあっては、０，６〜３．０ｍｍ、特に０．９〜１．５ｍｍであることが好ましい。中空率が１０％以下では重量軽減に寄与しない。
「立体網状構造体」の嵩密度は、０．０３〜０．２０ｇ/cm3、好ましくは０．０５〜０．１５ｇ/cm3であることが好ましい。嵩密度０．０３ｇ／ｃｍ3以下では、強度が低下する。嵩密度０．１１ｇ／ｃｍ3以上では重量軽減が果たせず、弾性が消失する。また、この「立体網状構造体」は全体が一定の密度であるに限らず、所定間隔又は適宜間隔毎に粗密構造であっても良い。この場合の嵩密度は、粗の部分では、０．０３〜０．１３ｇ/cm3、好ましくは０．０４〜０．１１ｇ/cm3、特に０．０５〜０．０９ｇ/cm3が好ましい。密の部分では、０．０４〜０．２０ｇ/cm3、好ましくは０．０５〜０．１５ｇ/cm3、特に０．０６〜０．１３ｇ/cm3が好ましい。
粗密構造の場合、型で圧縮し、しわがよる部分を疎にしておけば成形後、しわのない製品が出来る。
粗密構造の場合、型で圧縮し、しわがよる部分を疎にしておけば成形後、しわのない製品が出来る。
「立体網状構造体」の空隙率は、８０〜９８％、好ましくは、９０〜９７％、特に９１〜９６％であることが好ましい。クッションとしての弾性と強度を維持し、重量を軽減するため、空隙率は上記範囲が好ましい。
［空隙率（％）］＝（１−［嵩密度］／［樹脂の密度］）×１００
［空隙率（％）］＝（１−［嵩密度］／［樹脂の密度］）×１００
「クッション」の用途は、健康器具、自動車、自動二輪車、自転車、電車若しくは航空機の座席シート、乗馬用の鞍、椅子、ソファ又はベッド等、人が座る、寝る又は乗る座席に適用が可能なクッションの成形方法である。特に、航空機、ロケット、鉄道、船、潜水艦等の乗物の座席のクッションが好ましい。また、上記例示以外にも、振動を伴うところ又は伴わないところを問わず、人が座る、寝る又は乗るクッションとして用いられているウレタンフォームの代替材として、広く利用できる。
「型」は、金属、プラスチック、コンクリート製等が好ましい。
構造体の冷却は、自然冷却、強制冷却（空気又は水など）いずれでもよい。
請求項１、２のクッションの成形方法によれば、立体網状構造体を型から離型する時間を短縮することで、生産効率を向上させることができる。
また、請求項１のクッションの成形方法によれば、圧縮工程を軟化工程よりも、先に行うので、軟化に必要な加熱量を少なくすることができる場合がある。
請求項２のクッションの成形方法によれば、軟化工程を圧縮工程よりも、先に行うので、軟化時間を要する材質であっても適切に処理できる。
請求項１のクッションの成形方法によれば、付加的工程として、前記圧縮された部分をさらに圧縮成形する工程を備え、該さらに圧縮された部分が前記立体網状構造体の端部を形成し、該端部が物品への留め部分を形成するので、留め部を別途製造する必要が無く、作業効率の向上、コスト削減に資することができる。
本発明の実施形態のループ状にランダムに絡まり合い部分的に熱溶着する連続線条から構成される座席クッションの成形方法について図面を参照して説明する。座席クッション１（以下、クッション１と略す）は、熱可塑性樹脂、例えば、ＰＥ，ＰＰ等のポリオレフィン系樹脂、必要によって、ＶＡＣ，ＥＶＡ又はＳＢＳとの混合物（例えば、熱可塑性エラストマー）を加えて原料として成形された立体構造体２（以下、構造体２という。）を成形したものである。
この構造体２はその押し出し方向の２つの端面を除いた４面のうちの３面又は４面の表面が硬化の際に成形されたものであり、通常、他の領域よりも密度が高くなっている。この構造体２は、直方体に形成されたものであり、上面、底面、左側面、右側面の４面（図９、図１０参照）、及び、切断加工された２つの端面（図１１参照）の合計６面を備えたものである。なお、構造体２の詳細は後述することとする。
図１４に示す通り、例えば、凹部の形成、端面処理などのために、この実施形態の成形方法を実施するものである。凹部の形成としては、例えば、足の形状、背中の形状、お尻の形状等に適合したものを形成するものがある。金型で押さえておいて水蒸気をかければ成形できる。端面処理としては、構造体２の端面を圧縮し、厚みの少ない領域を形成する処理がある。
実施形態１は、次の工程から構成される。
（１）構造体２を型３で圧縮する圧縮工程
（２）構造体２を熱媒により熱軟化する熱軟化工程
（３）構造体２を冷媒で直接に強制冷却し組織を硬化させる硬化工程
（４）構造体２を型３から離型させる離型工程。
（１）構造体２を型３で圧縮する圧縮工程
（２）構造体２を熱媒により熱軟化する熱軟化工程
（３）構造体２を冷媒で直接に強制冷却し組織を硬化させる硬化工程
（４）構造体２を型３から離型させる離型工程。
上記（１）の工程において、図４（ａ）、図５（ａ）で示す通り、型３で構造体２を圧縮し変形させ、所定時間、圧縮状態を維持する。
この型３は、目的の形態に適合した形状である。たとえば、湾曲した凸状部を形成するためには、下側に湾曲した形状、たとえば皿状が挙げられる。これにより、構造体２の部分的な領域を曲面形状（たとえば、Ｒ（アール）形状）にすることができる。型３は必ずしも孔は必要でなく、無孔のもの、有孔のものいずれも含まれる。孔の個数も１以上であれば、成形条件によって任意数を選択でき、配置も適宜設定可能である。図６（ａ）に示す通り、開口部４を備えた皿状のパンチングメタル材３、または、図６（ｂ）に示す通り、皿状の金網材３を利用することが好ましい。金網材３は、網３０と、メッシュ状の開口部４と、円周端部に網よりも太径の円形の端材５を備えている。プレス機のような機械力で圧縮してもよい。
上記（２）の工程において、構造体２に熱を供給し、軟化させる。熱媒による構造体２の加熱は、水蒸気を噴射する、熱風を吹きつける、または熱湯をかけることによる。本成形方法においては、構造体２の線条を構成する原料樹脂の熱軟化点以上の温度が必要である。構造体２の加熱温度は１００度以下が好適ではあるが、耐熱樹脂等、樹脂の溶融温度の関係から１００度を超えた温度でクッション１を成形することもできる。熱媒の温度範囲は成形条件等を考慮し、低温から高温まで含むように設定でき、例えば、４０〜２００℃が好ましい。構造体２に直接、熱媒を供給し、立体網状構造対の空隙に直接水蒸気を供給することになる。
型３にはなんらかの孔または入口が必要となるので、図６に示す開口部４を利用することが好ましい。例えば、金網状のものでもよいが、あまり大きなメッシュの金網であると、金網の形状の跡がついてしまうおそれもあるので、適宜のメッシュが好ましい。図６では、開口部４を経て水蒸気噴出部６から水蒸気を構造体２へ供給することとなる。水蒸気噴出部６の出口温度は９０〜１００℃が好ましい。
型３で構造体２を圧縮したまま、水蒸気、湯、または熱風を構造体２の中に供給することで、これを熱軟化させるものである。湯でも１００度、近いものをかけると、樹脂の種類によっては、熱をかけた部分の構造体２が溶けて凹んでしまうことがある。したがって、徐々に湯などをかけてゆくとか、あるいは、温度条件を考慮することによって、適切に、加熱することが前提である。
上記（３）の工程において、構造体２と型３に水をかけて、構造体２を冷却し、硬化させる。例えば、水又は冷水による冷却の場合には、冷却部（図示略）から水または冷水を構造体２と型３にかけ、開口部４から構造体２へ冷媒を強制的に供給することで、構造体２を強制冷却することで硬化させる。
上記（４）の工程において、型３を構造体２から離型する。そうすると離型など、非常に短時間で作業を繰り返すことができ、作業性が良好である。
実施形態２は、次の工程から構成される。
（１）構造体２を熱媒により熱軟化する熱軟化工程
（２）構造体２を型３で圧縮する圧縮工程
（３）構造体２を冷媒で直接に強制冷却し組織を硬化させる硬化工程
（４）構造体２を型３から離型させる離型工程
すなわち、実施形態１の圧縮工程と熱軟化工程の実施順序を逆にしたものである。
（１）構造体２を熱媒により熱軟化する熱軟化工程
（２）構造体２を型３で圧縮する圧縮工程
（３）構造体２を冷媒で直接に強制冷却し組織を硬化させる硬化工程
（４）構造体２を型３から離型させる離型工程
すなわち、実施形態１の圧縮工程と熱軟化工程の実施順序を逆にしたものである。
実施形態３は、次の工程から構成される。
（１）構造体２を型３で圧縮しつつ、構造体２を熱媒により熱軟化する熱軟化圧縮工程
（２）構造体２を冷媒で直接に強制冷却し組織を硬化させる硬化工程
（３）構造体２を型３から離型させる離型工程
この実施形態３は実施形態１と２の圧縮工程と熱軟化工程とを同時に実施するものである。
（１）構造体２を型３で圧縮しつつ、構造体２を熱媒により熱軟化する熱軟化圧縮工程
（２）構造体２を冷媒で直接に強制冷却し組織を硬化させる硬化工程
（３）構造体２を型３から離型させる離型工程
この実施形態３は実施形態１と２の圧縮工程と熱軟化工程とを同時に実施するものである。
軟化工程があるため前記の粗密構造の三次元構造体を均質に成型することができる。これは座席の端部を固く出来るので耐久性が上がる効果がある。
前記実施形態１〜３において、型３が開口部を備える金属板、樹脂板、またはセメント板であり、開口部４から熱媒体が供給されることが好ましい。ここでは、構造体２の表面積よりも小さな表面積を有する型３が好ましい。
実施形態１〜３において、付加的工程として、前記圧縮された部分をさらに圧縮成形する工程を備え、該端部が物品への留め部分を形成する。
実施形態１〜３において、付加的工程として、端部圧縮工程を備え、端部が物品への留め部分を形成する。椅子のクッションの例を挙げると、図８（ａ）に示す通り、中央領域に凸部１６の周囲領域に耳部７を形成する。そして、図８（ｂ）に示す通り、椅子８の台座に対して耳部７を裏側まで折り曲げて、止め具９で台座に留める。止め具はリベット、ねじ等の緊締具でも良いし、打込金具（コの字形の針）でもよい。打込金具は裏面から打ち込んで構造体２を椅子等に固定するものである。このとき人工皮革等の表層材も同時に装着するが、後工程で縫製することもある。耳部７を形成するときには、この部分だけ超音波、ヒータ等により、一層高い温度の加熱をする必要がある。
実施形態１〜３において、図７に示す通り、端部２ａに隣接する他の領域２ｂよりも密度の低い領域とする。密度によっては端部がうまく圧縮できないからである。これにより、端部２ａが容易に圧縮されて組織が潰されたことによって、最適な密度になる。また、潰しやすいし、潰されても密度の相違が少なくなる。これとは、逆に、端部２ａの密度を高くして、意図的に硬くする場合にも適用できる。
実施形態１〜３において、付加的工程として、離型工程後、表面処理又は接着剤の噴霧工程を含む。表面処理とは難燃化処理、帯電防止処理等である。接着剤は追加的な材、たとえば、表面材、装飾材等を接着するものである。
実施形態１〜３において、付加的工程として、離型工程後、布を構造体２に接着する接着工程を含む。
なお、用途としては、照明器具をクッション背後に配置し、後ろからバックライトを当てること等ができる。
（構造体２の成形方法）
まず、構造体２について説明する。詳細は特許文献１または２を参照されたい。本実施形態で使用する構造体２は、上記混合物を原料とする連続線条がランダムに絡合集合して成る空隙を備える立体構造体であり、この線条は、複数のループを形成している。中実でも中空線状でもいずれでも適用できる。
まず、構造体２について説明する。詳細は特許文献１または２を参照されたい。本実施形態で使用する構造体２は、上記混合物を原料とする連続線条がランダムに絡合集合して成る空隙を備える立体構造体であり、この線条は、複数のループを形成している。中実でも中空線状でもいずれでも適用できる。
ここでは、この立体構造体の嵩密度を、０．０３〜０．２０ｇ／ｃｍ3、好ましくは、０．０５〜０．１５ｇ／ｃｍ3、特に０．０６〜０．１３ｇ／ｃｍ3とすることが好ましい。また、この立体構造体の空隙率は、８０〜９８％、好ましくは、９０〜９７％、特に９１〜９６％とすることが好ましい。
本実施形態における構造体２の成形方法において、好適には、ＰＥ，ＰＰ等のポリオレフィン系樹脂と、必要により、ＶＡＣ、ＥＶＡ又はＳＢＳ等を含む原料樹脂は、後述するタンブラー、切り出しフィーダ、或いは定量供給機等を経てドライブレンドされ、又は、混合若しくは溶融混合してペレット化されたペレットが、押出成形機のホッパーへ送られる。
具体的には、原料樹脂、例えば、ＰＰとＳＢＳをタンブラー（加藤理機製作所製ＫＲ混合機）で、４０ｒｐｍ、１５分間混合する。
次に、この原料樹脂から成る混合物をφ９０ｍ単軸押出成形機のホッパーより投入し、所定温度（例えば２００℃〜２６０℃）で溶融混錬し、成形ダイに設けた所定径の多数のノズルから所定の押出速度において溶融押し出し、後述の引取機により引き取ることにより、所定の線径（例えば、６００〜９０，０００デニール、好ましくは３，０００〜３０，０００デニール、より好ましくは、６，０００〜１０，０００デニール）の中実及び／又は中空の線条を形成し、この溶融状態の線条に、例えば、直径１〜１０ｍｍ、好ましくは直径１〜５ｍｍのループを形成させ、隣同士の線条をバス内（水中）で接触絡合させることによりランダムなループを形成する。前記の押出速度よりも引取機のロール又はベルトの移動速度が遅く設定されていて、引取機の上部が水面から突出し、引取機の他の部分は水没している。この引取機により前記連続線条を引き取る。このように引き取る際、前記連続線条は、ループ状にランダムに成形され、ループ同士が部分的に絡合接触して溶着する。この連続線条を水中で固化して、巻取ロールにより取り出すと線条集合体（例えば、厚さ１０〜２００ｍｍ、幅２，０００ｍｍ）。接触絡合部位の少なくとも一部は、相互に溶融接着されることが好ましい。このとき、線条は、中空のものと中実のものとが所定割合で混合されていても良い。
取り出された線条集合体を切断装置により適宜長さに切断したものが構造体２となる。
また、水中においてこのループが形成された線条を引取機により引き取る際には、引取機の速度を変更することで、クッション特性を変更しても良い。その場合、この立体構造体の嵩密度を比較的増大させる場合、０．０４〜０．２０ｇ／ｃｍ3、好ましくは、０．０５〜０．１５ｇ／ｃｍ3、特に０．０６〜０．１３ｇ／ｃｍ3とすることが好ましい。また、この立体構造体の空隙率を減少させる場合、８０〜９８％、好ましくは、９０〜９７％、特に９１〜９６％とすることが好ましい。
ループ成形装置において、前記連続線条が水槽の水面に触れる前に、線条集合体の外周側面部となる部分の厚さを絞込んで嵩密度を高めることによって、表層の密度を高めた構造体２を得ることができる。また、前記連続線条がコンベアの無端ベルト又は引取ロールに触れる前に、その表面を冷却固化させベルトの噛み痕が製品につかないようにすることもできる。ループ同士の融着を均一化させるために、ループは滑らかに形成させることが望ましい。
水中においてループが形成された連続線条を引取機により引き取る際には、引取機の速度を変更することで、三次元網状特性を変更しても良い。例えば、引き取りロールの引き取り速度をタイマー等により設定時間毎に、設定時間内、低速にする等、引取機の引き取り速度を所定の間隔（例えば３〜５ｍ）で低速に調整することにより、立体網状構造体の長手方向において、所定間隔ごと（例えば、３０〜５０ｃｍ）に低速引き取り時に形成された嵩密度の大きい部分とそれ以外の部分、すなわち、粗密を連続して形成しても良い。
上記成形方法によって、一例として、嵩密度０．０７ｇ／ｃｍ3、厚さ５０ｍｍの構造体２を得た。なお、立体構造体は、それぞれ１種又は複数種の異なる特性の組合せから成るものを用いて製造することもできる。なお、上記成形方法により成形された構造体２の製造例及び実験結果等、その他詳細については、特許文献１、特許文献２の記載等を参照されたい。
以上のことから、本発明におけるクッションの成形方法は、自動車、自動二輪車、自転車、電車若しくは航空機等の座席シート、乗馬用の鞍、椅子、ソファ又はベッド等、振動を伴うところ又は伴わないところを問わず、人が座る、寝る又は乗るところにおいて、従来のウレタンフォームの代替材として好適に利用することができるクッションの成形方法として好適である。
なお、本発明におけるクッションの成形方法の実施の形態は、上記に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得るものである。また、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、改変等を加えることができるものであり、それらの改変、均等物等も本発明の技術的範囲に含まれることとなる。
構造体２の寸法は、長さ１００ｍｍ〜３００ｍｍ、幅１００ｍｍ〜３００ｍｍ、厚み３０ｍｍ〜１５０ｍｍが例示されるが、これに限定されるものでない。構造体２の寸法は、幼児、老人、成人等の用途別に応じて、溶断、機械的切断、ホットプレスなどにより任意に形成できる。
実施形態４、５は、図１５（ａ）（ｂ）に示す通り、実施形態１〜３の熱軟化工程を熱プレスにより行うことを特徴とする。加熱された上型３ａと、加熱された下型３ｂとの間に構造体２を挟み、一部を圧潰し、保持状態とし、その後、上型３ａと、下型３ｂとを離型し、構造体２を取り出す。加熱温度によっては、圧縮された部分の構造体２が溶融してシート状とすることもある。上型３ａと下型３ｂは金型がこのましい。図１５（ａ）は構造体２の上面と上型３ａの間に隙間がないが、図１５（ｂ）の場合には、隙間１０が形成されている。図１５（ａ）では、加熱温度が高い場合には、構造体２の上面が、上型３ａの熱で凹みができてしまうからであり、この凹みを防止するためである。上型３ａは上板１１に取り付けられ、下型３ｂは下板１２に取り付けられている。実施形態１〜３で、湯では構造体２の凹みが生じることがあり、蒸気では構造体２の中まで温まりにくいので、これを解消するため、熱プレスの実施形態４〜７を実施した。
実施形態６は、図１６（ａ）（ｂ）に示す通り、上型３ａの重量を軽減するため、また、温度などの製造条件によっては構造体２の上面に凹みが生じるので、圧縮部分以外の構造を枠構造とし、隙間１０を形成した。図１６（ａ）は上板１１を取り外した状態である。支柱１３は、その下端に下型３ｂが固定され、上端は上板１１に固定されている。
実施形態７は、図１７、図１８に示す通り、実施形態６において、中間圧縮部を形成したものである。そのため、立体網状構造体２の周囲に圧縮部を形成するとともに、中間圧縮部を有する。そのため、板状の仕切部３ｃを、上型３ａの内側領域の中間部に、その両端で接続し、上型３ａを仕切りのある枠構造とした。
実施形態４〜７において、熱軟化工程が予熱工程と、本熱プレス工程を含むことが好ましい。予熱の有無により、構造体２の圧縮部分の立ち上がり形状の曲がり具合が相違する。予熱する場合には、曲がりが大きくなる。予熱工程においては、熱風槽（７０〜９５℃が好ましいが、原料や予熱形態によっては９５〜２２０℃になることがある。）を用いることが好ましい。温水でもよいが、乾燥工程が必要となる。原料がＰＥの場合には、予熱の温度は、７０〜９５℃が好ましく、熱プレスの温度は、１１０〜１３０℃、予熱時間は５〜３０分が好ましい。ポリエステル・エラストマーの場合には、予熱の温度は８０〜１２０℃、熱プレスの温度は、２３０〜２８０℃、加熱・保持時間は１〜３０分が好ましい。樹脂、金型構造により上記の温度、時間の範囲は調整が必要になリ、形状によっては上記工程を繰り返し行うこともある。
超音波又は高周波の場合には、上型３ａ、下型３ｂを利用せず、超音波加熱装置、高周波発生装置を利用する。
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、改良、変更、追加等を加えることができる。それらの改変、均等物等も本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、主に、立体網状構造体の端面処理、凹部形成等の二次成形に用いられる。
【００７６】
【符号の説明】
１…クッション
２…立体網状構造体
２ａ…端部
２ｂ…他の領域
３…型
４…開口部
５…端材
６…水蒸気噴出部
７…耳部
８…椅子
９…止め具
３ａ…上型
３ｂ…下型
１０…隙間
１１…上板
１２…下板
１３…支柱
１６…凸部
【符号の説明】
１…クッション
２…立体網状構造体
２ａ…端部
２ｂ…他の領域
３…型
４…開口部
５…端材
６…水蒸気噴出部
７…耳部
８…椅子
９…止め具
３ａ…上型
３ｂ…下型
１０…隙間
１１…上板
１２…下板
１３…支柱
１６…凸部
Claims (2)
- ループ状にランダムに絡まり合い部分的に熱溶着する連続線条から構成されるスプリング構造のクッションの成形方法であって、
立体網状構造体を型で圧縮する圧縮工程と、
２面、３面又は４面以上の表面が成形された立体網状構造体を熱媒により熱軟化する熱軟化工程と、
前記立体網状構造体を冷媒で強制冷却又は自然冷却し組織を硬化させる硬化工程と、
前記立体網状構造体を型から離型させる離型工程と、を備え、
付加的工程として、前記圧縮された部分をさらに圧縮成形する工程を備え、該さらに圧縮された部分が前記立体網状構造体の端部を形成し、該端部が物品への留め部分を形成することを特徴とするクッションの成形方法。 - ループ状にランダムに絡まり合い部分的に熱溶着する連続線条から構成されるスプリング構造のクッションの成形方法であって、
２面、３面又は４面以上の表面が成形された立体網状構造体を熱媒により熱軟化する熱軟化工程と、
前記立体網状構造体を型で圧縮する圧縮工程と、
前記立体網状構造体を冷媒で強制冷却又は自然冷却し組織を硬化させる硬化工程と、
前記立体網状構造体を型から離型させる離型工程と、を備え、
付加的工程として、前記圧縮された部分をさらに圧縮成形する工程を備え、該さらに圧縮された部分が前記立体網状構造体の端部を形成し、該端部が物品への留め部分を形成することを特徴とするクッションの成形方法。
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