JP5959033B2

JP5959033B2 - 立体網状構造体の製造方法および立体網状構造体の製造装置

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Publication number: JP5959033B2
Application number: JP2015153089A
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Inventors: 高岡　伸行; 伸行高岡
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Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2016-08-02
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Description

本発明は、マットレス、クッション等に使用する立体網状構造体製造方法および立体網状構造体製造装置に関するものである。

従来の立体網状構造体の２面ないし４面成形方法、異形成形は、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少なくとも１対あり、該１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等の所定形状が形成され、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二面ないし四面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。

特開２００１−３２８１５３号公報

しかしながら、引取り中の線条の集合体の反発力によって立体網状構造体の引取機に掛かる力は大きく、引取機として無端部材を備えたコンベヤ等を用いる場合にはコンベヤが撓んでしまい、引き取ることができず安定的な立体網状構造体の製造の障害となったり、立体網状構造体の精度を悪化させたりする要因となるおそれがあった。一般にコンベヤは構造上、その張力の設定が重要であるところ、最適な張力は諸条件によっても変化するものであり張力の設定は容易ではないが、本技術分野においてコンベヤを用いる場合には、立体網状構造体を挟持して引き取るという特有な構造上、さらに難しいものとなるおそれがあった。例えば、このような問題はダブルベッドのサイズのマットレスとして用いられる等、立体網状構造体の幅が広い場合等に顕著となるおそれがあった。

そこで本発明は、引取り中の線条の集合体の反発力によってコンベヤが撓むことを防止し、立体網状構造体の精度を良好に保ち、様々な立体網状構造体の形状や大きさに対応可能な汎用性を向上させ、製造装置の長寿命化を図ることを課題とする。

上記課題に鑑み本発明は、溶融した熱可塑性樹脂を線条として下方に押し出して降下させる複数の押出孔を有する口金と、前記線条の集合体を冷却する水槽と、前記押出孔の下方で一対が対向して間隔をおいて立設され、周設される各無端部材が内部領域を有するコンベヤと、前記内部領域において、前記集合体に接する側の前記コンベアの無端部材の直線部に隣接し、水没するとともに前記直線部に平行な縦方向に延設されたガイドと、を備え、前記ガイドが前記集合体から前記無端部材への圧力に起因する前記無端部材の内部領域への撓みを規制するとともに、前記線条の降下速度より遅い速度で前記集合体を前記コンベヤにより引き取り、前記水槽で冷却することにより、前記集合体を立体網状構造体となす立体網状構造体製造装置である。

また本発明は、溶融した熱可塑性樹脂を複数の線条として下方に押し出して降下させる押出ステップと、前記線条が水面に接触し、または、降下する前記線条の集合体を挟んで対向する一対の案内部材もしくは該案内部材の下方で対向するコンベヤに接触し、前記線条が不規則に絡まり合い、その絡合部が熱溶着するループ形成ステップと、前記コンベヤにより前記集合体を挟持して前記線条の降下速度より遅い速度で水中に引き取る引取ステップと、前記引取ステップと並行して前記集合体を水中で冷却する冷却ステップと、を備え、間隔をおいて立設された一対のコンベアの無端部材の内部領域において、前記集合体に接する側の前記無端部材の直線部に隣接するとともに前記直線部に平行な縦方向に延設されたガイドを備え、前記引取ステップにおいて、前記ガイドが、水没状態で、前記集合体からの無端部材への圧力に起因する前記無端部材の内部領域への撓みを規制することを特徴とする立体網状構造体の製造方法である。

前記コンベヤは無端部材が周回することよりなるものであって、該無端部材は板材が連結部材により縦方向に連結して周設されることにより構成されるものが好ましいが限定されるわけではない。連結部材とは無端チェーン等をいう。無端部材としてはその他、ゴム製や金属メッシュ製の無端ベルトを用いることもできる。

前記コンベヤの前記内部領域とは、無端部材の周設によって隔てられる内部の領域をいう。また、前記引取領域とは、前記内部領域と同様にして規定される外部領域のうち、対向する一対の前記コンベヤに挟まれる領域であって、前記集合体が引き取られる際に通過する領域をいう。

前記コンベヤは周回方向が上下に設けられ、対向する一対の該コンベヤがそれぞれ前記引取領域において下方に搬送するように設定される。

前記コンベアは、プーリーやスプロケット等の駆動回転体または従動回転体を含むことが好ましい。

本発明によれば、前記ガイドによって、線条の集合体からの圧力に起因する、前記無端部材の外側への撓みを規制し、精度の良好な立体網状構造体を安定的に製造することができる。ダブルベッドサイズのマットレス等の幅広の立体網状構造体を製造する際にも前記ガイドによって、前記無端部材の撓みを規制することができる。

実施例１による立体網状構造体１５の製造装置１のシュート８０ａ，８０ｂを省略した平面図である。水槽９０の左半分や口金７０の図示は省略している。同実施例１による立体網状構造体１５の製造装置１の平面図である。水槽９０の左半分や口金７０の図示は省略している。同実施例１による立体網状構造体１５の製造装置１の左側面図である。水槽９０の左半分や口金７０の図示は省略している。同実施例１による立体網状構造体１５の製造装置１の口金７０、シュート８０ａ，８０ｂ、コンベヤ４０ａ，４０ｂ部分の正面図である。同実施例１による立体網状構造体１５の製造装置１を稼働させている状態における口金７０、シュート８０ａ，８０ｂ、コンベヤ４０ａ，４０ｂ部分の正面図である。実施例２による立体網状構造体２１５の製造装置２０１のコンベヤ２４０ａ，２４０ｂ部分を上部駆動シャフト２４４の高さで断面状態にした部分断面平面図である。水槽２９０の左半分や口金２７０の図示は省略している。同実施例２による立体網状構造体２１５の製造装置２０１の左側面図である。水槽２９０の左半分や口金２７０の図示は省略している。同実施例２による立体網状構造体２１５の製造装置２０１の口金２７０、シュート２８０ａ，２８０ｂ、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂ部分の正面図である。同実施例２による立体網状構造体２１５の製造装置２０１を稼働させている状態における口金２７０、シュート２８０ａ，２８０ｂ、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂ部分の正面図である。実施例３による立体網状構造体３１５の製造装置３０１の口金３７０、シュート３８０ａ，３８０ｂ、コンベヤ３４０ａ，３４０ｂ部分の正面図である。コンベヤ３４０ａにおいてガイド３３０との関係を、コンベヤ３４０ｂにおいて噴出孔３２０との関係を図示しているが、これは便宜上の図示であって、コンベヤ３４０ａ，３４０ｂにおいてこれらの構成に差はないものである。同実施例３による立体網状構造体３１５の製造装置３０１を稼働させている状態における口金３７０、シュート３８０ａ，３８０ｂ、コンベヤ３４０ａ，３４０ｂ部分の正面図である。

本発明の実施例１による立体網状構造体１５（図５参照）の製造装置１（以下、単に製造装置１という。）について図１〜図５を参照して以下に説明する。この製造装置１は、図１〜図５に示す通り、溶融した熱可塑性樹脂を線条１０として下方に押し出して降下させる複数の押出孔７１を有する口金７０と、降下する集合体１１を挟んで対向する一対の案内部材であるシュート８０ａ，８０ｂと、集合体１１を冷却する水槽９０と、押出孔７１の下方で一対が対向して設けられ、周設される無端部材４１が間隙Ｒを有するコンベヤ４０ａ，４０ｂと、コンベヤ４０ａ，４０ｂの内部領域Ｉに設けられ、間隙Ｒから集合体１１に向かって冷却水を噴出する噴出孔２０と、を備え、線条１０の降下速度より遅い速度で集合体１１をコンベヤ４０ａ，４０ｂにより引き取り、噴出孔２０によって冷却水を噴出しつつ水槽９０で冷却することにより、集合体１１を立体網状構造体１５となすものである。以下、各部について説明する。

まず噴出孔２０について説明する。噴出孔２０は、図４，図５に示す通り、コンベヤ４０ａ，４０ｂのそれぞれの内部領域Ｉにおいて設けられるノズル２１の先端に備わり、コンベヤ４０ａ，４０ｂに挟まれる引取領域Ｕに向かって間隙Ｒを通して冷却水を噴出するように設定される。ノズル２１は、図３〜図５に示す通り、コンベヤ４０ａ，４０ｂの内部領域Ｉにおいて横方向に延設される上フレーム５０と下フレーム５１にそれぞれ３個ずつ設けられ、これらが供給パイプ２２に連通し、外部の水源（図示略）から冷却水が供給される。各噴出孔からの水量は、ポンプ（図示略）により２〜５０リットル／分に設定することが好ましく、４〜４０リットル／分に設定することがより好ましく、６〜２０リットル／分に設定することがさらに好ましい。なお、内部領域Ｉとはコンベヤ４０ａ，４０ｂにおいて無端部材４１によって隔てられる内部の領域をいい、引取領域Ｕとは、一対のコンベヤ４０ａ，４０ｂに挟まれる領域であって、集合体１１が引き取られる際に通過する領域をいう。コンベヤ４０ａ，４０ｂの構成や集合体１１については後に説明する。

噴出孔２０を設ける場所は、例示する箇所に限られず、内部領域Ｉにおいて適宜選択することができる。すなわち、噴出孔２０は、例示のようなコンベヤ４０ａ，４０ｂの中間部に限られず、コンベヤ４０ａ，４０ｂの上部や下部に設けてもよいし、これら複数箇所に設けてもよい。また、噴出孔２０は片面に６箇所設けてあるが、個数は限定されるものではなく、一対のコンベアについて少なくとも１箇所、好ましくは２〜６箇所設けられる。また、ノズル２１には外部の水源（図示略）から新鮮な水が供給されるが、これに限らず、例えば水槽９０の下部等の比較的低温な水を取水し、循環ポンプ（図示略）によって水流をノズル２１につなげ、噴出孔２０から供給する等して、水槽９０内を撹拌することとしてもよい。

噴出孔２０は、間隙Ｒの上下間隔よりも小さく設定すると、水圧の損失を少なくして集合体１１の内部まで効果的に冷却することができて好ましい。本実施例ではコンベヤ４０ａ，４０ｂに周設される無端部材４１は、横方向に長尺な板材４２が連結部材である無端チェーン４３により縦方向に連結して周設されることより構成され、間隙Ｒは板材４２の上下間隔として設けられるため、これよりも小さな噴出孔２０に設定している。

一対のコンベヤ４０ａ，４０ｂがそれぞれ備える無端部材４１は、図２，図４に示す通り、横方向に長尺な板材４２が無端チェーン４３により縦方向に連結して周設されることより構成される。一対のコンベヤ４０ａ，４０ｂのうち一方のコンベヤ４０ａは、図２〜図４に示す通り、上部駆動シャフト４４と下部駆動シャフト４５とを備え、これらは正面フレーム４６ａと背面フレーム４７ａとの間において回動自在に軸支される。一対のコンベヤ４０ａ，４０ｂのうち他方のコンベヤ４０ｂも同様にして、上部駆動シャフト４４と下部駆動シャフト４５とを備え、これらは正面フレーム４６ｂと背面フレーム４７ｂとの間において回動自在に軸支される。正面フレーム４６ａ，４６ｂと背面フレーム４７ａ，４７ｂとの間には、コンベヤ４０ａ，４０ｂの内部領域Ｉにおいて上フレーム５０と下フレーム５１とが横方向に延設される。上部駆動シャフト４４および下部駆動シャフト４５の間と、上部駆動シャフト４４および下部駆動シャフト４５の間には、それぞれにおいて対応する間隔で上スプロケット４８および下スプロケット４９が設けられ、無端チェーン４３は、上スプロケット４８および下スプロケット４９に張力を掛けて周設される。なお、無端部材４１としては上記の構成の他、ゴム製や金属製のメッシュを繋げた無端ベルトを用いることもできる。なお、図３〜図５における上スプロケット４８および下スプロケット４９の歯は省略して図示している。

板材４２は金属製が好ましいが、その他、セラミック、耐熱性プラスチック、炭素繊維、ＦＲＰ、あるいは、これらの複合材でもよい。例えば、金属製の表面にプラスチック製の板を積層し、線条がプラスチックの面に接触するようにしてもよい。

コンベヤ４０ａには、駆動モータ、駆動チェーン、各種ギヤ、変速機、制御装置、その他計器類等から構成される駆動制御装置が接続され（図示略）、これによって上部駆動シャフト４４には回転駆動力が付与される。この回転駆動力は同時に下部駆動シャフト４５にも伝達されて、上部駆動シャフト４４および下部駆動シャフト４５は同期回転する（図４参照）。

一対のコンベヤ４０ａ，４０ｂは、図１，図２，図３に示す通り、それぞれ正面フレーム４６ａおよび背面フレーム４７ａ、正面フレーム４６ｂおよび背面フレーム４７ｂにより挟持されて水槽９０内に設けられる。正面フレーム４６ａおよび背面フレーム４７ａは水槽９０の内部に固設されるが、正面フレーム４６ｂおよび背面フレーム４７ｂは水槽９０の内部において左右にスライドし、一対のコンベヤ４０ａ，４０ｂの対向間隔Ｃ１を調節可能としている。

図示は略すが、一対のコンベヤ４０ａ，４０ｂの対向間隔Ｃ１を調節可能とする間隔調節機構を設けてもよい。例えば、シャフト、ハンドル、歯車等により構成が可能であり、一対のコンベヤ４０ａ，４０ｂのうちの、いずれか一方を、シャフトに沿って水平移動する構成が挙げられる。なお、間隔調節機構における位置調節の機械的な伝達は一例にすぎずその他の構成を採ることもできる。例えば、歯車としては、傘歯車、または、ウォームギヤを用いてもよい。

一対のコンベヤ４０ａ，４０ｂの対向間隔Ｃ１は、シュート８０ａ，８０ｂの下端部の間隔Ｓ１よりも狭く設ける（図４参照）。対向間隔Ｃ１は間隔Ｓ１に対して１〜１３％狭くすることが好ましい。１％より小さいと製品の反発力の向上や厚みの安定性において効果が少なく、１３％より大きいと板材４２の跡が製品に残ったり、コンベヤ４０ａ，４０ｂの駆動への負担が増大したりしてしまうからである。また、対向間隔Ｃ１は間隔Ｓ１に対して２〜１０％狭くすることがより好ましく、３〜７％狭くすることがさらに好ましい。

口金７０は、図４に示す通り、略長四辺形内に複数個が配列された押出孔７１を有し、溶融した熱可塑性樹脂に圧力を加えて吐出することにより線条１０を下方に降下させるものである。押出孔７１は、略長四辺形内に複数個が配列される。押出孔７１は複数個が配列されるため、一群の線条は押出孔７１の配列形状を降下方向の断面形状として有する集合体１１となる。降下する集合体１１は、外周において長手側面と短手側面と二面ずつ有することとなる。

シュート８０ａ，８０ｂは、図４，図５に示す通り、口金７０の下方において、降下する集合体１１の長手側面を挟んで対向するように配置される一対の案内部材である。一対のシュート８０ａ，８０ｂはそれぞれ集合体１１に向かって下方に傾斜する形状であり、その下端部が対向する間隔Ｓ１は口金７０における押出孔７１の短手方向の配列間隔Ｄ１と同じか、それよりも狭く設定される。

また、図１に示すように、集合体１１の短手側面を挟んで対向するように短手シュート８１ａ，８１ｂを配置している。なお、短手シュート８１ａ，８１ｂは平面図である図１に示しているが、その傾斜等の構造は図４，図５に示すシュート８０ａ，８０ｂと同様なものである。短手シュート８１ａ，８１ｂの下端部が対向する間隔は口金７０における押出孔７１の長手方向の配列間隔よりも狭く設定される。なお、シュート８０ａ，８０ｂおよび短手シュート８１ａ，８１ｂを用いなくても本発明は適用できる。

長手方向に延設されるシュート８０ａ，８０ｂの下端部および短手シュート８１ａ，８１ｂの下端部に囲まれる領域が、集合体１１が通過する最小断面積である成形開口部８２となる（図１参照）。傾斜面の形状は図４，図５に示すものに限られず、一つの平面的な斜面からなるものや、傾斜率が変化する曲面であってもよい。長手方向に延設されるシュート８０ａ，８０ｂと短手シュート８１ａ，８１ｂは、独立して設けても、直交する四隅において連続して一体的に設けてもよい。

シュート８０ａ，８０ｂの上方には水供給口８３が設けられる。水供給口８３は、シュート８０ａ，８０ｂの長手方向のほぼ全幅に亘る供給パイプ８４ａ，８４ｂに適宜間隔で複数個が設けられ、図４の矢印Ｗに示すようにシュート８０ａ，８０ｂの上面に水流を供給する。短手シュート８１ａ，８１ｂへの水流の供給は、供給パイプ８４ａ，８４ｂからの水流を調節して流用してもよいし、別途、短手シュート８１ａ，８１ｂの上方に同様な供給パイプ（図示略）を設けてもよい。

水槽９０は、集合体１１を冷却するためのものであって、コンベヤ４０ａ，４０ｂの全体が水没する水位９１に調節可能な大きさを有するものである。コンベヤ４０ａ，４０ｂの上部が水上にあるように水位を設定してもよい。シュート８０ａ，８０ｂの下端部を基準にする水位９１（図４参照）は、０≦Ｗｄ≦３０（ｍｍ）に設定することが好ましく、１≦Ｗｄ≦２０（ｍｍ）に設定することがより好ましく、３≦Ｗｄ≦１２（ｍｍ）の高さに設定することがさらに好ましい。水位９１はシュート８０ａ，８０ｂの下端部の高さと同一の高さを含み、これ以上の水位９１であれば本発明を実施できる。しかし、製造時の水位のばらつきや機械の水平度などを考慮して水位９１を設定することが好ましい。製造条件にも影響されるが、水位９１を３ｍｍ以上の高さに設定すれば、水位９１がシュート８０ａ，８０ｂの下端部より低くなることを防止できる。一方、水位９１がシュート８０ａ，８０ｂの下端部から３０ｍｍを越すと、条件によっては樹脂の固化が始まり繊維同士の融着が悪くなり、また表面の粗さが増して不適当となる。

以下、本発明の実施例１による立体網状構造体の製造方法について図５を参照して説明する。公知の構成部分については、その詳細な説明は省略するので、日本国特許第４３５０２８６号、Ｕ．Ｓ．ＰａｔｅｎｔＮｏ．７，６２５，６２９等を参照されたい。

まず、熱可塑性合成樹脂を主原料とした原料を溶融する。溶融された原料は、口金７０内部へと送られ、圧力を加えられて、下部の押出孔７１から下方へ押し出しされて線条１０となる。口金７０内部の温度範囲は１００〜４００℃、押出量は２０〜２００Ｋｇ／時間、等に設定可能である。口金７０内部における圧力は、例えば７５ｍｍスクリューの吐出圧によるものが挙げられ、その圧力範囲は０．２〜２５ＭＰａ程度である。厚みが１００ｍｍを越える立体網状構造体１５を製造する場合は、ギヤポンプ等によりダイス圧力の均一化を図ることが好ましい。口金７０から吐出されたそれぞれの線条１０は、押出孔７１の複数個の配列により、複数本の線条１０からなる集合体１１となる。

集合体１１のうち外周の長手側面に位置する線条１０は、図５に示す通り、一対のシュート８０ａ，８０ｂの上に接地し、その接触により垂直落下軌道が乱され、隣り合う線条１０とループ状に絡まり合いつつ、供給パイプ８４ａ，８４ｂから供給される水流に乗り、シュート８０ａ，８０ｂの上を滑り降りる。この際、線条１０は重力の影響を直接的に受け、シュート８０ａ，８０ｂに沿って二次元的に絡合する。供給パイプ８４ａ，８４ｂから供給される水流は一対の短手シュート８１ａ，８１ｂにも及び、集合体１１のうち、外周の短手側面に位置する線条１０も同様にして短手シュート８１ａ，８１ｂの上を滑り降りることとなる。

集合体１１のうち、長手方向に延びるシュート８０ａ，８０ｂおよび短手シュート８１ａ，８１ｂのいずれにも接触せずに落下した線条１０は、成形開口部８２を通過する。このとき、成形開口部８２を通過する線条１０のうち、シュート８０ａ，８０ｂおよび短手シュート８１ａ，８１ｂの下端近くを通過するものは、シュート８０ａ，８０ｂおよび短手シュート８１ａ，８１ｂを滑り降りてくる線条１０と接触し、ループ状に絡まり合い、さらにその接触絡合による落下軌道の撹乱が隣り合う中心方向の線条１０に若干の範囲で伝播しつつ落下する。成形開口部８２を通過する線条１０のうち、成形開口部８２の中央付近を通過するものは、上記のような絡合をすることなく水面に着水する（図５参照）。ここにおいて、コンベヤ４０ａ，４０ｂによる引き取り速度は集合体１１の落下速度よりも遅いため、着水した線条１０は撓み、水面付近でループ状に絡まり合うこととなる。

このように集合体１１は立体網状構造が形成され、水槽９０にて冷却されつつ、コンベヤ４０ａ，４０ｂにより引き取られ降下する。コンベヤ４０ａ，４０ｂの最小対向間隔の位置まで降下した集合体１１は、コンベヤ４０ａ，４０ｂによって、成形開口部８２の短手方向の間隔Ｓ１よりも小さな対向間隔Ｃ１で挟持され圧縮作用を受ける（図５参照）。コンベヤ４０ａ，４０ｂの最小対向間隔の位置まで降下した時点では、水没による集合体１１の冷却固化がまだ完全に終わっていないので、コンベヤ４０ａ，４０ｂでの挟持により圧縮成形効果を得ることができるものである。

引取領域Ｕにおいて噴出孔２０の位置まで降下した集合体１１は、コンベヤ４０ａ，４０ｂの内部領域Ｉから無端部材４１の間隙Ｒを通して、噴出孔２０によって噴出される冷却水を受ける（図５参照）。集合体１１の冷却は水槽９０に着水した時点から冷却が始まるが、集合体１１の内部の冷却が遅れることもあるところ、噴出孔２０からの冷却水により確実に冷却されるものである。引き続き、コンベヤ４０ａ，４０ｂにより引き取り、送り出せば、立体網状構造に形成された集合体１１は冷却が進行し、形状が固定される。

上記操作を連続し、水槽９０の左方向に集合体１１を引取り、水槽９０から引き出し、所望の長さに切断すれば立体網状構造体１５を得ることができる。立体網状構造体１５は、成形開口部８２と同様の形状を断面に有し、コンベヤ４０ａ，４０ｂで補助的な圧縮成形を受けた状態の略板状となる。なお、短手シュート８１ａ，８１ｂを設けなかった場合は、必要に応じて立体網状構造体１５の短手側面の端面処理を行うものとする。なお、シュート８０ａ，８０ｂを用いない場合は直接にコンベヤ４０ａ，４０ｂに接触しつつ着水することとなるが、上記と同様にして立体網状構造体１５が形成される。

本発明による立体網状構造体１５の原料の熱可塑性樹脂としてポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、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、ポリスチレン、上記樹脂をベースとし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。抗菌剤などのブレンドされた原料も可能である。例えば、立体網状構造体１５を寝具マットレスとして用いる場合は、その原料としてはポリエチレンが好適である。また、原料の熱可塑性樹脂に抗菌剤や不燃材、難燃剤を混合し、立体網状構造体１５がこれらの機能を備えるようにしてもよい。

本発明の実施例１により製造される立体網状構造体１５について説明する。立体網状構造体１５は、溶融した熱可塑性樹脂が複数の線条１０として下方に押し出され、線条１０が水面９１に接触し、または、降下する線条１０の集合体１１を挟んで対向する一対のシュート８０ａ，８０ｂまたはコンベヤ４０ａ，４０ｂに接触し、線条１０が不規則に絡まり合い、その絡合部が熱溶着してループが形成され、コンベヤ４０ａ，４０ｂにより集合体１１が挟持され線条１０の降下速度より遅い速度で水中に引き取られ、引取領域Ｕに向かってコンベヤ４０ａ，４０ｂの内部領域Ｉから間隙Ｒを通して冷却水が噴出され、水中で冷却されて形成されるものである。これによって、立体網状構造体１５は、複数本の線条１０がループ状に無秩序に絡まり合い、熱接着された立体網状構造を備えることとなる。立体網状構造体１５において、製造段階での集合体１１の外周部の長手側面と短手側面に相当する側面に、内部１７と比較して嵩密度の大きな表面部１６が形成される。表面部１６は、製造段階において、線条１０がシュート８０ａ，８０ｂに沿って二次元的に絡合したことによるものである。

本発明の実施例１による効果について説明する。噴出孔２０から引取領域Ｕに向けて冷却水を噴出することにより、引取中の集合体１１を確実に冷却することができる。これによって立体網状構造体１５の冷却不足による形成不良を防止し、製造効率を向上させることができる。

噴出孔２０から新鮮な冷却水を連続的に供給することによって、製造装置１の長時間運転においても水温の上昇を防止し、立体網状構造体１５の品質を安定化することができる。また、水槽９０内の低温な部分の水を循環させることによっても、冷却に重要な引取領域の局所的な温度上昇を防止し、立体網状構造体１５の形成を良好に保つことができる。

水槽９０内の全体的な温度上昇や局所的な温度上昇を防止することによって、製造装置の熱損傷を防ぎ、長寿命化が図られる。

本実施例１による立体網状構造体１５には表面部１６が形成されることにより内部１７の冷却が進行しにくいものとなってしまうが、噴出孔２０から引取領域Ｕに向けて冷却水を噴出することにより、内部１７まで直接的に冷却水を当てることが可能となる。また、噴出された水により、水の強制対流がおこり、立体網状構造体と水とで効率的に熱交換が行われる。また、異形断面の口金による集合体１１を冷却する場合や、立体網状構造体１５の厚みが大きい場合においても、表面部１６を形成する場合と同様にして内部１７の冷却が進行しにくいものとなってしまうが、適切に内部１７を冷却することができる。すなわち、噴出孔２０から冷却水を噴出することにより、様々な立体網状構造体１５の嵩密度、形状、大きさ等に対応する汎用性が向上することとなる。

本実施例１の変形例として、噴出孔２０を吸引孔（図示略）に変えることもできる。吸引孔は、吸引管によってポンプに接続され、引取領域∪から内部領域Ｉに間隙Ｒを通して水を吸引する。引取領域Ｕ内の、集合体１１付近の局所的に温度上昇した水は、吸引孔によって吸引され、水の強制対流により周囲から比較的低温な水が供給される。そのため、立体網状構造体と水とで効率的に熱交換が行われ、適切に内部１７を冷却することができる。吸引された水は水槽９０の下部等に供給して循環させてもよいし、外部へ排出されてもよい。また、吸引孔と噴出孔の両方を設けてもよい。

本発明の実施例２による立体網状構造体２１５の製造装置２０１（以下、単に製造装置２０１という。）について図６〜図９を参照して以下に説明する。製造装置２０１は、溶融した熱可塑性樹脂を線条２１０として下方に押し出して降下させる複数の押出孔２７１を有する口金２７０と、降下する線条集合体２１１を挟んで対向する一対の案内部材であるシュート２８０ａ，２８０ｂと、線条集合体２１１を冷却する水槽２９０と、押出孔２７１の下方で一対が対向して設けられ、周設される無端部材２４１が間隙を有するコンベヤ２４０ａ，２４０ｂと、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂの内部領域Ｉに設けられ、無端部材２４１の撓みを規制するガイド２３０と、を備え、線条２１０の降下速度より遅い速度で集合体２１１をコンベヤ２４０ａ，２４０ｂにより引き取り、水槽２９０で冷却することにより、集合体２１１を立体網状構造体２１５となすものである。以下、各部について説明する。

ガイド２３０は、内部領域Ｉのうち集合体２１１に接する側において、無端部材２４１の直線部と平行な縦方向に延設されるものである。無端部材２４１を駆動する回動体である上スプロケット２４８および下スプロケット２４９と同軸である上部駆動シャフト２４４および下部駆動シャフト２４５に設けられ、無端部材２４１の撓みを規制する円形ガイド（図示略）を設けてもよい。なお、内部領域Ｉとはコンベヤ２４０ａ，２４０ｂにおいて無端部材２４１によって隔てられる内部の領域をいう。以下、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂの構成について説明した後、ガイド２３０について説明する。

一対のコンベヤ２４０ａ，２４０ｂがそれぞれ備える無端部材２４１は、図８に示す通り、横方向に長尺な板材２４２が無端チェーン２４３により縦方向に連結して周設されることより構成される。一対のコンベヤ２４０ａ，２４０ｂのうち一方のコンベヤ２４０ａは、上部駆動シャフト２４４と下部駆動シャフト２４５とを備え、これらは正面フレーム２４６ａと背面フレーム２４７ａとの間において回動自在に軸支される。一対のコンベヤ２４０ａ，２４０ｂのうち他方のコンベヤ２４０ｂも同様にして、上部駆動シャフト２４４と下部駆動シャフト２４５とを備え、これらは正面フレーム２４６ｂと背面フレーム２４７ｂとの間において回動自在に軸支される。正面フレーム２４６ａ，２４６ｂと背面フレーム２４７ａ，２４７ｂとの間には、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂの内部領域Ｉにおいて上フレーム２５０と下フレーム２５１とが横方向に延設される。上部駆動シャフト２４４および下部駆動シャフト２４５の間と、上部駆動シャフト２４４および下部駆動シャフト２４５の間には、それぞれにおいて対応する間隔で上スプロケット２４８および下スプロケット２４９が設けられ、無端チェーン２４３は、上スプロケット２４８および下スプロケット２４９に張力を掛けて周設される。なお、無端部材２４１としては上記の構成の他、ゴム製や金属製のメッシュを繋げた無端ベルトを用いることもできる。なお、図６〜図９における上スプロケット２４８および下スプロケット２４９の歯は省略して図示している。

一対のコンベヤ２４０ａ，２４０ｂは、実施例１と同様あるので、説明は略す。

ガイド２３０は、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂのそれぞれの内部領域Ｉのうち集合体２１１に接する側において、無端部材２４１の直線部と平行な縦方向に延設され、無端部材２４１の撓みを規制するガイド２３０である。すなわち、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂは長尺の長円形に周設され二つの直線部を備えるが、このうち、一対のコンベヤ２４０ａ，２４０ｂに挟まれる領域であって集合体２１１が引き取られる際に通過する引取領域Ｕにある側の直線部であって、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂのそれぞれの内部領域Ｉに、ガイド２３０は設けられる。ガイド２３０は、図８に示す通り、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂの内部領域Ｉにおいて横方向に延設される上フレーム２５０と下フレーム２５１に固設され、周回する板材２４２に対して摺動するように設けられる。なお、図８では便宜上、無端チェーン２４３の手前側にガイド２３０が見える位置での部分断面状に図示している。ガイド２３０は、図７に示す通り、上部駆動シャフト２４４および下部駆動シャフト２４５の延設方向において、三つが設けられるが、これに限られず、製造する立体網状構造体２１５の大きさや形状、嵩密度・材質等による反発力等に応じて、数量、位置、形状等は、適宜調整できる。ガイド２３０の材質は硬質な樹脂製であるが、上記の製造における要素に応じて金属製、セラミックス製、炭素繊維製、あるいは、複合材料等を用いてもよい。

以下、本発明の実施例２による立体網状構造体２１５の製造方法については実施例１と同様であるので、噴出口２０、ノズル２１を削除し、ガイド２３０を設けたものであり、基本的なものは同様であるので、説明は援用する。

本発明の実施例２による効果について説明する。本実施例ではガイド２３０を備えることにより、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂにおける板材２４２の撓みを規制し、精度の良好な立体網状構造体２１５を安定的に製造することができる。

また、ガイド２３０を備えることにより、様々な形状や大きさの立体網状構造体２１５を製造する際にも板材２４２の歪みを防止することができる。例えば、ダブルベッドサイズのマットレス等の幅広な立体網状構造体２１５を製造する際には、板材２４２の横方向の延設長さが大きくなり、引取中の集合体２１１の反発力によって板材２４２に加わる曲げ応力も大きくなるが、適宜の間隔でガイド２３０を備えることにより、板材２４２に必要な曲げ剛性を保ち、板材２４２の撓みを防止することができる。また、例えば、口金２７０による長四辺形の断面形状の立体網状構造体２１５を製造するラインにおいて、製造する立体網状構造体２１５の形状を異形状のようなものに変更した場合においては、集合体２１１からの反発力が板材２４２の延設方向の中央付近に集中し、板材２４２に加わる曲げ応力が大きくなるが、そのような場合であってもガイド２３０によって板材２４２の撓みを防止することができる。

ガイド２３０を備えることによりコンベヤ２４０ａ，２４０ｂ全体の剛性が向上する上、間隔調節機構（図示略）を備えることによりコンベヤ２４０ａ，２４０ｂの対向間隔Ｃ１を調整できるため、製造する立体網状構造体２１５の形状や大きさに合わせて最適な引取領域Ｕの間隔を設定し、これを保つことが可能となる。

上記の通り、ガイド２３０を備えることにより、様々な立体網状構造体２１５を精度よく製造することができ、製造装置２０１の汎用性が向上する。また、板材２４２の撓みを防止するため、無端チェーン２４３の適切な張力の設定範囲が広くなり、張力の設定が容易となる。さらに、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂの全体的な剛性が向上することにより、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂ全体の形状を保持するための無端チェーン２４３の張力の負担を減らすことができ、製造装置２０１の長寿命化が図られ、総合的にコストダウンされる。

なお、円形ガイド（図示略）を備えることにより、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂの上部および下部における板材２４２の撓みを防止できる。上述の通り、集合体２１１を引き取るために一対のコンベヤ２４０ａ，２４０ｂの対向間隔Ｃ１はシュート２８０ａ，２８０ｂの下端部の間隔Ｓ１よりも狭く設けられ、また、上述の立体網状構造体２１５の製造方法のように、集合体２１１には水面２９１付近で立体網状構造が形成されるため、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂの対向間隔Ｃ１が狭まるにつれて、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂには集合体２１１を圧縮するための反発力が加わるところ、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂの上部には円形ガイド（図示略）が設けられているので、集合体２１１を圧縮するために必要な板材２４２の曲げ剛性を保つことができる。また、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂの下部にも円形ガイド（図示略）が設けられるため、コンベヤ２４０ａ，２４０ｂの上下の剛性をバランスよく保つことができ、そのようなコンベヤ２４０ａ，２４０ｂの上部にかかる力によってコンベヤ２４０ａ，２４０ｂが全体的に歪むことはない。

本発明の実施例３による立体網状構造体３１５の製造装置３０１（以下、単に製造装置３０１という。）について図１０〜図１１を参照して以下に説明する。製造装置３０１は、おおむね実施例１、２と同様であるので、説明は援用するが、実施例１の噴出口２０、ノズル２１に対応する噴出口３２０、ノズル３２１、実施例２のガイド２３０に対応するガイド３３０を共に備えていることが相違する。なお、図１０、図１１においては、噴出口３２０、ノズル３２１、ガイド３３０は、それぞれ、左右一対を備えているが、図面では便宜上、一個のみ表示し、他は省略している。

本発明の実施例３による効果について説明する。実施例３では噴出口３２０、ノズル３２１、ガイド３３０を共に備えているので、実施例１と２の効果を共に備えることで、相乗的な効果が得られる。なお、変形例として、噴出口３２０を吸入孔に変えてもよい。

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、改変等を加えることが出来るものであり、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。

１、２０１、３０１・・・立体網状構造体の製造装置
１０、２１０、３１０・・・線条
１１、２１１、３１１・・・集合体
１５、２１５、３１５・・・立体網状構造体
２０、３２０・・・噴出孔
２３０、３３０・・・ガイド
４０ａ，４０ｂ、２４０ａ，２４０ｂ、３４０ａ，３４０ｂ・・・コンベヤ
４１、２４１、３４１・・・無端部材
４２、２４２、３４２・・・板材
Ｒ・・・間隙

Claims

溶融した熱可塑性樹脂を線条として下方に押し出して降下させる複数の押出孔を有する口金と、
前記線条の集合体を冷却する水槽と、
前記押出孔の下方で一対が対向して間隔をおいて立設され、周設される各無端部材が内部領域を有するコンベヤと、
前記内部領域において、前記集合体に接する側の前記コンベアの無端部材の直線部に隣接し、水没するとともに前記直線部に平行な縦方向に延設されたガイドと、を備え、
前記ガイドが前記集合体から前記無端部材への圧力に起因する前記無端部材の内部領域への撓みを規制するとともに、前記線条の降下速度より遅い速度で前記集合体を前記コンベヤにより引き取り、前記水槽で冷却することにより、前記集合体を立体網状構造体となす立体網状構造体製造装置。
溶融した熱可塑性樹脂を複数の線条として下方に押し出して降下させる押出ステップと、
前記線条が水面に接触し、または、降下する前記線条の集合体を挟んで対向する一対の案内部材もしくは該案内部材の下方で対向するコンベヤに接触し、前記線条が不規則に絡まり合い、その絡合部が熱溶着するループ形成ステップと、
前記コンベヤにより前記集合体を挟持して前記線条の降下速度より遅い速度で水中に引き取る引取ステップと、
前記引取ステップと並行して前記集合体を水中で冷却する冷却ステップと、
を備え、
間隔をおいて立設された一対のコンベアの無端部材の内部領域において、前記集合体に接する側の前記無端部材の直線部に隣接するとともに前記直線部に平行な縦方向に延設されたガイドを備え、
前記引取ステップにおいて、前記ガイドが、水没状態で、前記集合体からの無端部材への圧力に起因する前記無端部材の内部領域への撓みを規制することを特徴とする立体網状構造体の製造方法。