JP5943334B1 - 合成樹脂製畳の製造方法、及び合成樹脂製畳 - Google Patents
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Description
キャビティを有する下金型と上金型とが離間した型開きの状態で、
畳模様を形成するための溝が形成されたキャビティ底面と4つのキャビティ側面に熱硬化性塗料を塗布し、
該キャビティ底面の塗料塗布面上に、畳目方向の長さ(P1)と畳目に直角方向の長さ(R1)との比(P1/R1)が1.10〜1.30の長方形状で、面積がキャビティ底面の面積の0.65〜0.87倍である合成繊維製布を載置し、
次にキャビティ内に畳床となる熱硬化性の発泡ポリウレタン原料を注入し、
その後、上金型と下金型を型締し、熱硬化性の発泡ポリウレタン原料を発泡硬化させてキャビティ内を充満させると共に熱硬化性塗料も硬化させ、その後型開きして成形品を金型より取り出すことにより、塗膜、合成繊維製布、及びポリウレタンフォームが積層された状態で一体成形して、畳表とその側面に凹凸のある畳模様を形成することを特徴とする合成樹脂製畳の製造方法。
(2)前記合成繊維製布は畳目方向の長さ(P1)と畳目に直角方向の長さ(R1)との比(P1/R1)が1.14〜1.25の長方形状であることを特徴とする、前記(1)に記載の合成樹脂製畳の製造方法。
(3)前記畳模様は1目の長さが17mm程度であることを特徴とする、前記(1)又は(2)に記載の合成樹脂製畳の製造方法。
(4)前記合成繊維製布の材料がビニロン、ポリアミド、ポリエチレン、及びポリエステルから選択された1種又は2種以上であることを特徴とする、前記(1)から(3)のいずれかに記載の合成樹脂製畳の製造方法。
(5)前記熱硬化性塗料がウレタン塗料である、前記(1)から(4)のいずれかに記載の合成樹脂製畳の製造方法。
前記合成繊維製布は、畳目方向の長さ(P2)と畳目に直角方向の長さ(R2)との比(P2/R2)が1.10〜1.30の長方形状で、かつその面積が合成樹脂製畳の表面積の0.65〜0.87倍であることを特徴とする合成樹脂製畳。
(7)前記合成繊維製布は畳目方向の長さ(P2)と畳目に直角方向の長さ(R2)との比(P2/R2)が1.14〜1.25であることを特徴とする、前記(6)に記載の合成樹脂製畳。
(8)前記畳模様は1目の長さが17mm程度であることを特徴とする、前記(6)又は(7)に記載の合成樹脂製畳。
(9)前記合成繊維製布の材料がビニロン、ポリアミド、ポリエチレン、及びポリエステルから選択された1種又は2種以上であることを特徴とする、前記(6)から(8)のいずれかに記載の合成樹脂製畳。
(10)前記熱硬化性塗料がウレタン塗料である、前記(6)から(9)のいずれかに記載の合成樹脂製畳。
〔1〕合成樹脂製畳の製造方法
本発明の第1の実施形態の「合成樹脂製畳の製造方法」は、ポリウレタン成形用の金型装置を使用する、表面の外形形状が略正方形の合成樹脂製畳の製造方法であって、
キャビティを有する下金型と上金型とが離間した型開きの状態で、
畳模様を形成するための溝が形成されたキャビティ底面と4つのキャビティ側面に熱硬化性塗料を塗布し、
該キャビティ底面の塗料塗布面上に、畳目方向の長さ(P1)と畳目に直角方向の長さ(R1)との比(P1/R1)が1.10〜1.30の長方形状で、面積がキャビティ底面の面積の0.65〜0.87倍である合成繊維製布を載置し、
次にキャビティ内に畳床となる熱硬化性の発泡ポリウレタン原料を注入し、
その後、上金型と下金型を型締し、熱硬化性の発泡ポリウレタン原料を発泡硬化させてキャビティ内を充満させると共に熱硬化性塗料も硬化させ、その後型開きして成形品を金型より取り出すことにより、塗膜、合成繊維製布、及びポリウレタンフォームが積層された状態で一体成形して、畳表とその側面に凹凸のある畳模様を形成することを特徴とする。
下金型1と、上金型2とが離間した型開きの状態で、キャビティ底面4及び4つのキャビティ側面5上に、成形品の表面に畳色の塗膜(皮膜)を形成するためのインモールドコート剤として熱硬化性塗料7を塗布する。熱硬化性塗料としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、アルキド樹脂、アクリル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられるが加熱により発泡ポリウレタン原料と一体成形される点から、ウレタン樹脂の塗料を使用することがより好ましい。この塗料には、抗菌剤、防炎剤等の添加材を添加して使用することもできる。熱硬化性塗料の塗布厚みは硬化後の塗膜の厚みが好ましくは10〜50μm、より好ましくは20〜40μmとなるように塗布する。
熱硬化性塗料7が塗布された状態のキャビティ底面4上に合成繊維製布8を載置する。この合成繊維製布のサイズは、畳目方向の長さ(P1)と畳目に直角方向の長さ(R1)との比(P1/R1)が1.10〜1.30の長方形状で、その面積がキャビティ底面4の面積の0.65〜0.87倍である。本発明で使用する合成繊維製布の材料としては、特に制限はされないが、ビニロン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエステル等の合成繊維を使用することが好ましい。その網目の大きさ(目合い)は好ましくは1.5〜4mm、より好ましくは1.5〜3mmであり、繊維の太さ(繊度)はモノフィラメントの場合に好ましくは5〜50μm、より好ましくは10〜40μm、更に好ましくは10〜30μmである。また合成繊維製布としては、農業用の遮光と蒸発防止に広く使用されている、荒く平織に織り込んだ布である寒冷紗(cheesecloth)を好適に使用することができる。表面の外形形状がほぼ正方形の合成樹脂製畳を製造する際に、合成繊維製布を使用しない場合には、畳目方向の収縮率が畳目に直角方向の収縮率よりも大きくなる、収縮異方性が発現する、他方、キャビティ底面4と同じサイズの合成繊維製布を載置しても同様の収縮異方性(成形品の畳目方向と畳目に直角方向における成形収縮率(%)の差の絶対値)が発現する。この収縮異方性が生ずるメカニズムは畳表に形成される、凹凸形状の畳目に起因すると推定される。
次に、型開きの状態で、前記キャビティ3内に畳床となる熱硬化性の発泡ポリウレタン原料を注入する。熱硬化性の発泡ポリウレタン原料は、後述するようにポリオールとイソシアネート等とを混合した液状体で、発泡剤、発泡助剤等が含有されている。例えば、ポリオール成分にポリエステルポリオールを含む、ポリウレタンフォーム用組成物を使用すれば、優れた高反発弾性と適度な硬度を有するポリウレタンフォームを得ることができる。熱硬化性の発泡ポリウレタン原料を注入後、上金型2と下金型1を型締して、金型内で発泡(モールディング発泡)させる。例えば40℃程度に温められた前記上金型2と下金型1から形成されるキャビティ3内に、例えば25℃程度の温度の液状のポリウレタン原料が注入されると、型締後、水を発泡助剤として使用するときは、水とイソシアネートが反応して二酸化炭素を発生し、該二酸化炭素がポリウレタン原料の発泡(泡)のもとになり、発泡して膨らみ、金型内に充満されることになる。また、他の発泡剤を添加してポリウレタン原料を発泡させることも可能であり、反応熱でポリウレタン原料に含まれる発泡剤が気化し、その蒸気圧でポリウレタン原料そのものが泡状になり発泡して膨らみキャビティ3内に充満されることになる。
上記熱硬化性の発泡ポリウレタンが発泡硬化する際に、熱硬化性塗料も硬化して畳表に凹凸のある畳模様が形成された塗膜が形成される。その後型開きして成形品を金型より取り出すことにより、塗膜、合成繊維製布、及び発泡したポリウレタンフォームが一体成形された合成樹脂製畳を得ることができる。本発明の合成樹脂製畳の製造方法は、上記の通り、金型内で一体成形される(インモールドコート)ので、畳床に畳表を縫い合わせるという作業工程が不要であると共に、成形の際に収縮異方性が極めて少ないので、多数の合成樹脂製畳を二次元方向に並べて使用する場合に不都合が生じない。
本発明の第2の実施形態の「合成樹脂製畳」は、表面の外形形状が略正方形で、畳表に凹凸のある畳模様が形成されている、熱硬化性塗料から形成された塗膜と合成繊維製布と畳床であるポリウレタンフォームとがこの順に一体成形された合成樹脂製畳であって、
前記合成繊維製布は、畳目方向の長さ(P2)と畳目に直角方向の長さ(R2)との比(P2/R2)が1.10〜1.30の長方形状で、かつその面積が合成樹脂製畳の表面積の0.65〜0.87倍であることを特徴とする。
本発明の第2の実施形態の「合成樹脂製畳」は、前記第1の態様の「合成樹脂製畳の製造方法」により製造することができるが、該方法以外の製造方法により製造される合成樹脂製畳も含まれる。
合成樹脂製畳の表面を形成する塗膜は、通常の畳目と同様の凹凸形状の表面を形成する。この塗膜は、図1に示すように、成形の際に上金型2と前記下金型1とが離間した型開き状態において、前記キャビティ底面4及び4つのキャビティ側面5上に、例えば畳色(イ草の色)の塗膜(皮膜)を形成するためのインモールドコート剤として塗布された塗料から形成される。この場合、畳表の色はイ草の色に限らず、ピンク、赤、黒、シルバー等、好みのデザインに合わせて適宜選択することができる。塗膜は、熱硬化性樹脂からなる塗料を硬化して形成される。熱硬化性樹脂としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、アルキド樹脂、アクリル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられるが加熱により発泡ポリウレタン原料と一体成形される点から、ウレタン樹脂の塗料を使用することがより好ましい。この塗料には、抗菌剤、防炎剤等の添加材を添加して使用することもできる。塗膜厚みは10〜50μmが好ましく、20〜40μmがより好ましい。
一般に合成樹脂を成形材として使用する際に、合成樹脂の収縮率を少なくするために、ガラス繊維等のフィラーを使用することは知られているが、フィラーの添加のみでは収縮異方性を極めて少なくすることは困難である。本発明においては、成形の際に特定サイズの合成繊維製布を塗布された塗料上に載置して、熱硬化性の発泡ポリウレタン原料を注入後に発泡硬化させることにより、収縮異方性(成形品の畳目方向と畳目に直角方向における成形収縮率(%)の差の絶対値)を極めて少なくすることが可能になる。本発明において、成形の際の収縮異方性を少なくするために、キャビティの底面上に塗布された熱硬化性塗料上に特定サイズの合成繊維製布を載置する。成形後の合成樹脂製畳においては、該合成繊維製布は畳表面を形成する塗膜と、畳床を形成するウレタンフォームとの間に積層された構造となる。
本発明で使用する合成繊維製布の材料としては、特に制限されないが、ビニロン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエステル等の合成繊維を使用することが好ましく、その網目の大きさ(目合い)は好ましくは1.5〜4mm、より好ましくは1.5〜3mmで、繊維の太さ(繊度)はモノフィラメントの場合に好ましくは5〜50μm、より好ましくは10〜40μm、更に好ましくは10〜30μmである。また合成繊維製布としては、農業用の遮光と蒸発防止に広く使用されている、荒く平織に織り込んだ布である寒冷紗(cheesecloth)を好適に使用することができる。合成繊維製布を使用しない場合には、畳目方向の収縮率が畳目に直角方向の収縮率よりも大きくなる、収縮異方性が発現する。キャビティ底面4と同じサイズの合成繊維製布を載置しても同様の収縮異方性が発現する。この収縮異方性が生ずるメカニズムは畳表近傍に形成される、凹凸形状の畳目に起因すると推定される。収縮異方性を極めて少なくするために、合成繊維製布のサイズは、本発明の第1の実施形態の記載した通り、畳目方向の長さ(P2)と畳目に直角方向の長さ(R2)との比(P2/R2)が1.10〜1.30の長方形で、かつその面積が合成樹脂製畳の表面積の0.65〜0.87倍であり、前記比(P2/R2)は1.14〜1.25の長方形がより好ましい。本発明の合成樹脂製畳中に合成繊維製布が積層されていることにより、成形の際の収縮異方性を極めて少なくできると共に、得られる合成樹脂製畳の引き裂き強度も向上するという効果も得られる。
成形の際に発泡硬化されるポリウレタンフォームの原料である熱硬化性の発泡ポリウレタン原料としては、ポリオールとポリイソシアネートからなる混合物を主成分とする液状体であることが好ましい。熱硬化性のポリウレタン原料であるポリオールとしては、ポリエーテル系ではエチレンオキシドやプロピレンオキシドを付加重合して製造される、官能基数が3〜8程度で、当量が70〜200程度の多価アルコールを使用することが好ましい。イソシアネートとしては、流動性の比較的低いトリレンジイソシアネート(TDI)プレポリマー、粘性が高く蒸気圧が低いポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)等を適宜使用することができる。具体例としては、東ソー(株)製のミリオネートMRシリーズ等があげられる。また、熱硬化性の発泡ポリウレタン原料には、公知の硬化開始剤、触媒、発泡剤、整泡剤、難燃材等を必要に応じて配合することができる。
本発明の合成樹脂製畳の厚み、及び畳床を形成するウレタンフォームの発泡倍率は、特に制限されないが、ウレタンフォームにおける発泡倍率(発泡前後の材料の密度比で示される)は、緩衝性、断熱性、機械的強度、収納性を考慮すると、好ましくは2〜7、より好ましくは2.5〜6、更に好ましくは3〜5程度である。また合成樹脂製畳の厚みは、緩衝性、断熱性、機械的強度、保管、運搬性等を考慮すると好ましくは1〜10mm、より好ましくは3〜7mmである。例えば、厚み6mm程度の合成樹脂製畳を作製すると和用折衷やバリアフリーの住宅に適したものとなると共に、折りたたみやロール状に巻くことにより収納の容易化を図ることができる。
本発明の合成樹脂製畳は、上記の通り、成形の際に収縮異方性が極めて少ないので、多数の合成樹脂製畳を二次元方向に並べて使用する場合に不都合が生じない。本発明の合成樹脂製畳を福祉用の畳として使用した場合でも、汚物が内部に浸透しないので、汚れ、臭いの除去が簡単となり掃除がし易く、維持管理が容易である。更に畳の表面近傍に合成樹脂製布が積層されるので、表面が柔らかくなり、人に安心感を与え、使い心地の良いものとなるばかりか、強度もより高くなる。また、本発明の合成樹脂製畳は、焼却等の廃棄処理の際に環境への影響を小さくすることができ、自然環境を守る上でも有用である。
(1)原材量
(a)熱硬化性塗料
ミクニペイント(株)製、畳色(イ草の色)のウレタン塗料(商品名:ポリデュール)を使用した。
(b)合成繊維製布
(株)クラレ製、ビニロン(PVA)製布(目合い:2mm、商品名:クレモナ(登録商標)寒冷紗#200)を使用した。
(c)熱硬化性の発泡ポリウレタン原料
東ソー(株)製、ポリエーテルポリオール100重量部に対し、東ソー(株)製、イソシアネート(ポリメリックMDI)27重量部、硬化剤3.8重量部、水1.2重量部配合して熱硬化性の発泡ポリウレタン原料を調製した。
図1の模式的断面図に示す、上金型2と下金型1を有する金型装置を使用した。下金型1には凹部形状のキャビティ3を形成するキャビティ底面4及び4つのキャビティ側面5が配設されている。キャビティ底面の外形サイズは815mm×815mmの正方形状で、深さは6mmある。下金型のキャビティ底面4と4つの側面5には、従来から伝統的に広く使用されている、一般的な畳目模様とほぼ同様の畳目を形成するために、畳目方向の1つの目の長さは約17mm、最大深さは約0.5mm、畳目に直角方法の2cm幅にある目の数は19目となるような溝が刻設されている。
成形して得られた合成樹脂製畳の畳目方向の長さ(P)と、畳目に直角方向の長さ(R)を測定し、キャビティ底面のサイズからのそれぞれの収縮率を求め、これらの値から収縮異方性を評価した。尚、寸法の測定には、JIS1級のスケールを使用した。
(a)収縮前後の寸法
収縮前の長さ:キャビティ底面の寸法(815mm×815mm)
収縮後の長さ:成形品の常温における、畳目方向の長さと畳目に直角方向の長さ
(b)収縮率(%)の求め方
畳目方向の収縮率(%)=[(キャビティ底面の畳目に平行方向の長さ−成形品の畳目方向長さ)/キャビティ底面の畳目に平行方向の長さ]×100
畳目に直角方向の収縮率(%)=[(キャビティ底面の畳目に直角方向の長さ−成形品の畳目に直角方向長さ)/キャビティ底面の畳目に直角方向の長さ]×100
(c)収縮異方性
収縮異方性(%)の求め方としては、下記式で得られる値(差)の絶対値とした。
収縮異方性(%)=[畳目方向の成形収縮率(%)]−[畳目に直角方向の成形収縮率(%)]
(d)実用上の評価
実用上の評価として、上記収縮異方性(%)が0.08%以下のときを○(good)、0.08%を超える場合を×(no good)とした。
(1)合成樹脂製畳の製造
先ず、前記上金型2と前記下金型1とを開いた型開き状態において、下金型1のキャビティ底面4及び4つのキャビティ側面5に、前記熱硬化性塗料を約425g(希釈剤も含む)スプレー塗布する。次に、前記塗料を塗布した状態のキャビティ底面上に、畳目方向の長さ(P)が790mm、畳目に直角方向の長さ(R)が660mmで、比(P/R)が1.2の前記合成繊維製布をその中央部がキャビティ底面の中央部とほぼ一致させて、それぞれの該布の辺とキャビティ側面が互いに平行となるように載置した。この場合、キャビティ底面(815mm×815mm)に対する合成繊維製布の面積(790mm×660mm)の割合は、78.5%であった。
上記成形で得られた合成樹脂製畳の平面サイズは811.0mm(畳目方向)×811.0mm(畳目に直角方向)で平均厚みは6mmであった。評価結果を表1に示す。
畳目方向の長さ(P)が790mm、畳目に直角方向の長さ(R)が687mmで、比(P/R)が1.15の前記合成繊維製布を使用した以外は実施例1と同様にして、合成樹脂製畳を製造した。この場合、キャビティ底面(815mm×815mm)に対する合成繊維製布の面積(790mm×687mm)の割合は、81.7%であった。上記成形で得られた合成樹脂製畳の平面サイズを表1に示す、平均厚みは6mmであった。評価結果を表1に示す。
畳目方向の長さ(P)が790mm、畳目に直角方向の長さ(R)が632mmで、比(P/R)が1.25の前記合成繊維製布を使用した以外は実施例1と同様にして、合成樹脂製畳を製造した。この場合、キャビティ底面(815mm×815mm)に対する合成繊維製布の面積(790mm×632mm)の割合は、75.2%であった。上記成形で得られた合成樹脂製畳の平面サイズを表1に示す、平均厚みは6mmであった。評価結果を表1に示す。
畳目方向の長さ(P)が810mm、畳目に直角方向の長さ(R)が708mmで、比(P/R)が1.14の前記合成繊維製布を使用した以外は実施例1と同様にして、合成樹脂製畳を製造した。この場合、キャビティ底面(815mm×815mm)に対する合成繊維製布の面積(815mm×708mm)の割合は、86.3%であった。上記成形で得られた合成樹脂製畳の平面サイズを表1に示す。平均厚みは6mmであった。評価結果を表1に示す。
畳目方向の長さ(P)が710mm、畳目に直角方向の長さ(R)が610mmで、比(P/R)が1.16の前記合成繊維製布を使用した以外は実施例1と同様にして、合成樹脂製畳を製造した。この場合、下金型の底面(815mm×815mm)に対する合成繊維製布の面積(710mm×610mm)の割合は、65.2%であった。上記成形で得られた合成樹脂製畳の平面サイズを表1に示す、平均厚みは6mmであった。評価結果を表1に示す。
合成繊維製布を使用しない以外は実施例1と同様にして、合成樹脂製畳を得た。得られた合成樹脂製畳の平面サイズは、807.0mm(畳目方向)×808.0mm(畳目に直角方向)で、平均厚みは6mmであった。評価結果を表1に示す。
畳目方向の長さ(P)が810mm、畳目に直角方向の長さ(R)が810mmの前記合成繊維製布を使用した以外は実施例1と同様の成形方法で、合成樹脂製畳を得た。得られた合成樹脂製畳の平面サイズを表1に示す、平均厚みは6mmであった。評価結果を表1に示す。
畳目方向の長さ(P)が662mm、畳目に直角方向の長さ(R)が552mmで、比(P/R)が1.2の前記合成繊維製布を使用した以外は実施例1と同様にして、合成樹脂製畳を製造した。この場合、キャビティ底面(815mm×815mm)に対する合成繊維製布の面積(662mm×552mm)の割合は、55%であった。上記成形で得られた合成樹脂製畳の平面サイズを表1に示す、平均厚みは6mmであった。評価結果を表1に示す。
2 上金型
3 キャビティ
4 キャビティ底面
5 キャビティ側面
6 コア面
7 熱硬化性塗料
8 合成樹脂製布
9 熱硬化性の発泡ポリウレタン原料
Claims (10)
- ポリウレタン成形用の金型装置を使用する、表面の外形形状が略正方形の合成樹脂製畳の製造方法であって、
キャビティを有する下金型と上金型とが離間した型開きの状態で、
畳模様を形成するための溝が形成されたキャビティ底面と4つのキャビティ側面に熱硬化性塗料を塗布し、
該キャビティ底面の塗料塗布面上に、畳目方向の長さ(P1)と畳目に直角方向の長さ(R1)との比(P1/R1)が1.10〜1.30の長方形状で、面積がキャビティ底面の面積の0.65〜0.87倍である合成繊維製布を載置し、
次にキャビティ内に畳床となる熱硬化性の発泡ポリウレタン原料を注入し、
その後、上金型と下金型を型締し、熱硬化性の発泡ポリウレタン原料を発泡硬化させてキャビティ内を充満させると共に熱硬化性塗料も硬化させ、その後型開きして成形品を金型より取り出すことにより、塗膜、合成繊維製布、及びポリウレタンフォームが積層された状態で一体成形して、畳表とその側面に凹凸のある畳模様を形成することを特徴とする合成樹脂製畳の製造方法。 - 前記合成繊維製布は畳目方向の長さ(P1)と畳目に直角方向の長さ(R1)との比(P1/R1)が1.14〜1.25の長方形状であることを特徴とする、請求項1に記載の合成樹脂製畳の製造方法。
- 前記畳模様は1目の長さが17mm程度であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の合成樹脂製畳の製造方法。
- 前記合成繊維製布の材料がビニロン、ポリアミド、ポリエチレン、及びポリエステルから選択された1種又は2種以上であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の合成樹脂製畳の製造方法。
- 前記熱硬化性塗料がウレタン塗料である、請求項1から4のいずれか1項に記載の合成樹脂製畳の製造方法。
- 表面の外形形状が略正方形で、畳表に凹凸のある畳模様が形成されている、熱硬化性塗料から形成された塗膜と合成繊維製布と畳床であるポリウレタンフォームとがこの順に一体成形された合成樹脂製畳であって、
前記合成繊維製布は、畳目方向の長さ(P2)と畳目に直角方向の長さ(R2)との比(P2/R2)が1.10〜1.30の長方形状で、かつその面積が合成樹脂製畳の表面積の0.65〜0.87倍であることを特徴とする合成樹脂製畳。 - 前記合成繊維製布は畳目方向の長さ(P2)と畳目に直角方向の長さ(R2)との比(P2/R2)が1.14〜1.25の長方形状であることを特徴とする、請求項6に記載の合成樹脂製畳。
- 前記畳模様は1目の長さが17mm程度であることを特徴とする、請求項6又は7に記載の合成樹脂製畳。
- 前記合成繊維製布の材料がビニロン、ポリアミド、ポリエチレン、及びポリエステルから選択された1種又は2種以上であることを特徴とする、請求項6から8のいずれか1項に記載の合成樹脂製畳。
- 前記熱硬化性塗料がウレタン塗料である、請求項6から9のいずれか1項に記載の合成樹脂製畳。
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