JP6347492B2 - 立体網状構造体の製造方法 - Google Patents

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の製造方法に関するものである。

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、熱可塑性合成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。

特開２００１−３２８１５３号公報

しかしながら、こうした立体網状構造体を用いる製品への要求は多様化しており、反発力や寸法精度等においてより細かな仕様が求められるようになっている。また、特許文献１に記載の発明によっては、そのような反発力や寸法精度の調整が必ずしも容易であるとは言えなかった。例えば、立体網状構造体の柔軟性を保ちつつ、その表面を均一に滑らかにすることが容易ではなかった。

そこで本発明は、反発力や寸法精度等の調整をより簡易かつ低コストに行い、また、立体網状構造体の表面をより滑らかにすることを課題とする。併せて、シュートに供給する冷却水を少なくし、線条の引きかかりを生じにくくすることで、立体網状構造体の表面をより滑らかにし、立体網状構造体の製造をより安定的に行うことができることを課題とする。

上記課題に鑑み、本発明は、ａ 複数個の押出孔が略長四辺形内に配列された口金から、溶融した熱可塑性合成樹脂を複数の線条からなる線条集合体として下方に押し出して降下させるステップと、ｂ 前記口金の下方において前記線条集合体の長手側面を挟んで配置され、前記線条集合体に向かって下方に傾斜して一部水没し、傾斜した下部において前記押出孔の短手方向の配列長さよりも狭い間隔で対向する一対の長手シュートの上に冷却水を流すステップと、ｃ 前記線条集合体のうち前記長手側面に位置する前記線条を降下させて前記長手シュートの上面に接触させることにより、前記線条を撓ませて略ループ状に成形し、隣接する該線条同士を不規則に絡ませて熱溶着するステップと、ｄ 絡合した複数の該線条を前記長手シュートの上面に供給される冷却水により冷却するステップと、ｅ 絡合した複数の該線条を前記長手シュートにより前記線条集合体の中心部下方に向かって斜めに誘導しつつ、前記線条集合体の前記長手側面を成形するステップと、ｆ 前記長手シュートの下方において、前記長手シュートの対向間隔より狭い間隔で前記線条集合体の前記長手側面を挟んで対向して配置される一対の引取機により、前記線条集合体を圧縮して成形しつつ、前記線条集合体の降下より遅い速度で引き取ることにより前記線条集合体を水没させ冷却固化するステップとを備え、ステップaにおいて前記線条集合体の短手側面に対応する前記口金の部分からの前記線条の供給量をその他の部分よりも増加し、前記線条集合体には、前記線条集合体の前記短手側面に対応する部分である側面硬部、前記線条集合体の少なくとも前記長手側面に対応する部分である表面硬部、および前記側面硬部と前記表面硬部を除いた部分である内層部が形成され、前記側面硬部および前記表面硬部は前記内層部よりも嵩密度が大きく、前記側面硬部を除く部分の嵩密度は、０．０４５〜０．０８５ｇ／ｃｍ^３、前記表面硬部の嵩密度：前記内層部の嵩密度＝１．５：１ないし６：１と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。

上記の本発明においては、前記ステップｂにおいて、前記口金の下方において前記線条集合体の短手側面を挟んで配置され、前記線条集合体に向かって下方に傾斜して一部水没し、傾斜した下部において前記押出孔の長手方向の配列長さよりも狭い間隔で対向する一対の短手シュートの上に前記冷却水を流し、前記ステップｃにおいて、前記線条集合体のうち前記短手側面に位置する前記線条を降下させて前記短手シュートの上面に接触させることにより、前記線条を撓ませて略ループ状に成形し、隣接する該線条同士を不規則に絡ませて熱溶着し、前記ステップｄにおいて、絡合した複数の該線条を前記短手シュートの上面に供給される冷却水により冷却し、前記ステップｅにおいて、絡合した複数の該線条を前記短手シュートにより前記線条集合体の中心部下方に向かって斜めに誘導しつつ、前記線条集合体の前記短手側面を成形することが望ましい。

また、本発明は、ａ 複数個の押出孔が略長四辺形内に配列された口金から、溶融した熱可塑性合成樹脂を複数の線条からなる線条集合体として下方に押し出して降下させるステップと、ｂ 前記口金の下方において前記線条集合体の長手側面を挟んで配置され、前記線条集合体に向かって下方に傾斜して一部水没し、傾斜した下部において前記押出孔の短手方向の配列長さよりも狭い間隔で対向する一対の長手シュートの上に冷却水を流し、前記口金の下方において前記線条集合体の短手側面を挟んで配置され、前記線条集合体に向かって下方に傾斜して一部水没し、傾斜した下部において前記押出孔の長手方向の配列長さよりも狭い間隔で対向する一対の短手シュートの上に前記冷却水を流すステップと、ｃ 前記線条集合体のうち前記長手側面に位置する前記線条を降下させて前記長手シュートの上面に接触させ、前記短手側面に位置する前記線条を降下させて前記短手シュートの上面に接触させることにより、前記線条を撓ませて略ループ状に成形し、隣接する該線条同士を不規則に絡ませて熱溶着するステップと、ｄ 絡合した複数の該線条を前記長手シュートおよび前記短手シュートの上面に供給される冷却水により冷却するステップと、ｅ 絡合した複数の該線条を前記長手シュートおよび前記短手シュートにより前記線条集合体の中心部下方に向かって斜めに誘導しつつ、前記線条集合体の前記長手側面および前記短手側面を成形するステップと、ｆ 前記長手シュートの下方において、前記長手シュートの対向間隔より狭い間隔で前記線条集合体の前記長手側面を挟んで対向して配置される一対の引取機により、前記線条集合体を圧縮して成形しつつ、前記線条集合体の降下より遅い速度で引き取ることにより前記線条集合体を水没させ冷却固化するステップとを備え、前記線条集合体には、前記線条集合体の前記短手側面に対応する部分である側面硬部、前記線条集合体の少なくとも前記長手側面に対応する部分である表面硬部、および前記側面硬部と前記表面硬部を除いた部分である内層部が形成され、前記側面硬部および前記表面硬部は前記内層部よりも嵩密度が大きく、前記側面硬部を除く部分の嵩密度は、０．０４５〜０．０８５ｇ／ｃｍ ^３ 、前記表面硬部の嵩密度：前記内層部の嵩密度＝１．５：１ないし６：１と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。

また、上記の本発明においては、前記ステップｆにおいて、前記引取機による引き取り速度を一時的に低下させることにより、引き取り方向において通常の引き取り速度による部分よりも嵩密度の大きな中間硬部を形成することも望ましい。

前記口金の略長四辺形の配列は、必ずしも長四辺形であることを要せず、端辺が曲線の異形状である場合も含む。例えば、本発明による立体網状構造体をマットレスとして使用する場合、略長四辺形のうち短手側辺はマットレスの両側面を形成するものであるため、必ずしも直線である必要はなく、任意の曲線をとり得る。また、本発明による立体網状構造体を枕として使用する場合、略長四辺形は任意の形状をとり得る。したがって、本発明における前記線条集合体および前記口金における長手方向または短手方向という用語は相対的なものであり、これらの関係を絶対的に規定するものではないため、いずれの方向においても前記引取機を設けることができる。

一対の前記シュートは、降下する前記線条集合体の外周側面を中心方向に導くものであり、そのために傾斜面を有するものであるので、その傾斜面の形状は平面的な斜面であっても、傾斜率が変化する曲面であってもよい。また、前記線条集合体の長手方向および短手方向のそれぞれにおいて一対の前記シュートを設ける場合は、それぞれの傾斜面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。

前記引取機は、前記線条集合体の長手側面に接する回転体を有し、これにより前記線条集合体を挟持しつつ、その回転により前記線条集合体を引き取ることができるものである。その回転体としては無端ベルトが好適なものとして挙げられるが、これに限らず、ローラー等を用いることも可能である。

一対の前記引取機の対向間隔を一対の前記シュートの対向間隔よりも１〜３０％狭い間隔とすることが好ましく、３〜２７％狭い間隔とすることがより好ましく、７〜２５％狭い間隔とすることがさらに好ましい。

本発明によれば、一対の前記引取機の対向する間隔が一対の前記長手シュートの対向する間隔以下とすることにより、前記長手シュートとの接触による前記線条集合体の外周の 表面の成形に加え、対向する前記引取機によってさらに圧縮を加えることとなるので、線条集合体の内部に圧縮成形を作用させることができる。この作用により、従来の方法では 得られない、反発力および寸法精度が向上した立体網状構造体を得ることができる。また、この作用により、立体網状構造体の表面を均一に滑らかにすることができる。

本発明によれば、前記長手シュートのみならず前記短手シュートを用いることもでき、前記線条集合体の長手側面および短手側面を同時に成形することができる。

本発明においては、前記側面硬部や前記中間硬部を合理的に形成することもでき、多様な製品仕様の要求に応える立体網状構造体を得ることができる。

本発明による実施例１の立体網状構造体の製造装置１の側面を示す模式図である。 （ａ）は同実施例１の押出孔３１の配列を示す口金３の底面図である。（ｂ）は同実施例１のシュート４を示す平面図である。 同実施例１の立体網状構造体の製造装置１の使用状態を示す模式図である。 図３のＡ−Ａ線における断面図である。 同実施例１の立体網状構造体の製造過程における線条集合体２１の模式斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は同実施例１のシュート４の設定高さによる水位Ｈの変更を示す模式図である。 同実施例１による立体網状構造体１０の断面状態を示す模式図である。 本発明による実施例２の立体網状構造体の製造装置２０１の側面を示す模式図である。 同実施例２の立体網状構造体の製造装置２０１の使用状態を示す模式図である。 （ａ）は本発明による実施例１における水位Ｈを示す模式図である。（ｂ）は、本発明による実施例２における水位Ｈを示す模式図である。 （ａ）は本発明による実施例３の立体網状構造体３１０の模式斜視図である。（ｂ）は同実施例３の立体網状構造体３１０の模式正面図である。 （ａ）、（ｂ）は同実施例３の口金３０３における押出孔３３１の配置について示した図である。 本発明による実施例４の立体網状構造体４１０の斜視図である。 本発明による別の実施例の立体網状構造体の製造装置５０１の使用状態を示す模式図である。 同実施例のシュート５０４について示した図である。（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＤ−Ｄ線での断面図である。 同実施例のシュート５０４の効果を説明する模式図である。（ａ）は本発明によるシュート５０４であり、（ｂ）は本発明によらず下部留具５７３ａ，５７３ｂを有しない場合の図である。 同実施例のシュート５０４の透水シート５７１の固定方法について示した図である。 本発明による別の実施例の立体網状構造体の製造装置６０１の使用状態を示す模式図である。 同実施例のシュート６０４の効果を説明する模式図である。（ａ）は本発明によるシュート６０４であり、（ｂ）は本発明によらず下部留具６７３ａ，６７３ｂを有しない場合の図である。 本発明による別の実施例のシュート７０４を示す図である。（ａ）は平面図であり、（ｂ）はＥ−Ｅ線での断面図である。 本発明による別の実施例のシュート８０４の設定高さによる水位Ｈの変更を示す模式図である。 本発明による別の実施例の立体網状構造体の製造装置９０１の使用状態を示す模式図である。

本発明の実施例１による立体網状構造体の製造装置１について図１〜７を参照して以下に説明する。

立体網状構造体の製造装置１は、図１，図３に示すように、熱可塑性合成樹脂からなる線条２０が無秩序なループ状に絡まり、接触部が熱接着されたことにより形成される立体網状構造体１０の製造装置である。立体網状構造体の製造装置１は、口金３と、口金３の下方に配置されるシュート４と、シュート４の上方に配置される水供給部の末端である水供給口５と、シュート４の下方に配置される引取機６と、を備える。以下、各部について説明する。

口金３は、図１〜３に示す通り、略長四辺形内に複数個が配列された押出孔３１を有し、溶融した熱可塑性合成樹脂に圧力を加えて一時的に貯留するダイス（図示略）の下部に一体的に設けられる。それぞれの押出孔３１から線条２０が吐出されることにより、口金３における押出孔３１の配列形状を降下方向の断面形状として有する線条集合体２１が吐出されて降下することとなる（図３参照）。降下する線条集合体２１は、外周において長手側面２２ａ，２２ｂと短手側面２３ｃ，２３ｄとを有することとなる（図５参照）。押出孔３１は、図２（ａ）に示す通り、端辺距離がＤ１×Ｄ２の略長四辺形内に複数個が配列される。この略長四辺形の配列形状は、厳密に長四辺形であることを必要とせず、例えば、立体網状構造体１０を寝具マットレスとして用いる場合に、マットレスの厚みの両側面を曲面となるように押出孔３１を配列してもよい。

シュート４は、図１，図２（ｂ），図３に示す通り、口金３の下方において配置され、降下する線条集合体２１の長手側面２２ａ，２２ｂを挟んで対向して配置される一対の長手シュート４２ａ，４２ｂと、線条集合体２１の短手側面２３ｃ，２３ｄを挟んで対向して配置される一対の短手シュート４３ｃ，４３ｄとからなり、下部に成形開口部４１を形成する。対向する長手シュート４２ａおよび長手シュート４２ｂは、線条集合体２１に向かって下方に傾斜する傾斜面４４ａ、傾斜面４４ｂをそれぞれ有する。同様に、対向する短手シュート４３ｃおよび短手シュート４３ｄは、線条集合体２１に向かって下方に傾斜する傾斜面４５ｃ、傾斜面４５ｄをそれぞれ有する。

図１，図２に示す通り、傾斜面４４ａと傾斜面４４ｂとの間の下部において形成される間隔Ｓ１は押出孔３１の配列の短辺Ｄ１よりも小さく、傾斜面４５ｃと傾斜面４５ｄとの間の下部において形成される間隔Ｓ２は押出孔３１の配列の長辺Ｄ２よりも小さい。傾斜面４４ａ，４４ｂおよび傾斜面４５ｃ，４５ｄの下辺により形成されるＳ１×Ｓ２の空間が成形開口部４１となる。傾斜面の形状は図１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。一対の長手シュート４２ａ，４２ｂと一対の短手シュート４３ｃ，４３ｄ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。なお、一対の短手シュート４３ｃ，４３ｄについては設けなくても本発明は実施可能である。また、短辺Ｄ１と間隔Ｓ１を同一となるように設定しても本発明は実施可能であるがこれについては実施例２で述べる。

水供給口５は、長手シュート４２ａ，４２ｂのそれぞれの上方において、長手方向のほぼ全幅に亘る供給パイプ５１ａ，５１ｂに設けられ、傾斜面４４ａ，４４ｂのそれぞれに冷却水を供給する（図１参照）。供給パイプ５１ａ，５１ｂには上流において水供給源（図示略）に接続される。短手シュート４３ｃ，４３ｄへの冷却水の供給は、供給パイプ５１ａ，５１ｂ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４３ｃ，４３ｄの上方に同様な供給パイプ（図示略）を設けてもよい。

引取機６は一対の引取機６ａ，６ｂからなる。一対の引取機６ａ，６ｂは、図１，図３，図４に示す通り、長手シュート４２ａ，４２ｂのそれぞれの下方において対向して配置され、線条集合体２１の長手側面２２ａ，２２ｂに接するように設けられる無端ベルト６１ａ，６１ｂと、無端ベルト６１ａを駆動するプーリー６３ａ，６４ａと、無端ベルト６１ｂを駆動するプーリー６３ｂ，６４ｂと、を有する。一対の引取機６ａ，６ｂは、それぞれが、プーリー６３ａ，６４ａまたはプーリー６３ｂ，６４ｂを駆動する駆動モータ、チェーンおよび歯車等から構成される他、無端ベルト６１ａまたは無端ベルト６１ｂの回転速度を変速させる変速機、制御装置、その他計器類等から構成される駆動制御装置（図示略）を備える。一対の無端ベルト６１ａ，６１ｂの間隔Ｂ１は、傾斜面４４ａ，４４ｂの下部の間隔Ｓ１よりも狭く設ける（図１参照）。間隔Ｂ１は間隔Ｓ１に対して１〜３０％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、３０％より大きいと無端ベルト６１ａ，６１ｂの跡が製品に残ったり、引取機６の駆動への負担が増大しすぎたりしてしまうからである。また、間隔Ｂ１は間隔Ｓ１に対して３〜２７％狭くすることがより好ましく、７〜２５％狭くすることがさらに好ましい。一対の引取機６ａ，６ｂは水槽７の内部に設けられる。一対の無端ベルト６１ａ，６１ｂの間隔Ｂ１は自由に移動出来る構造とする。なお、引取機６は無端ベルトを用いて線条集合体２１を引き取ることとしているが、これに限らず、ローラー等を用いることも可能である。

水槽７は、図３に示す通り、立体網状構造体の製造装置１の所定箇所を水没させて、溶融状態にある線条集合体２１を冷却固化するためのものである。水位Ｈは、シュート４の傾斜面４４ａ，４４ｂの下端部の高さ以上とすることが望ましい（図３参照）。すなわち、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、シュート４の配置高さによらず、傾斜面４４ａ，４４ｂの下端部を基準に設定されるものであり、図６（ｂ）のように引取機６の一部が水上に露出することは支障とならない。水位は、傾斜面４４ａ，４４ｂの下端部からの高さをＷｄで表すと、０≦Ｗｄ≦４５（ｍｍ）に設定することが好ましく、１≦Ｗｄ≦３０（ｍｍ）の高さに設定することがより好ましく、３≦Ｗｄ≦２２（ｍｍ）の高さに設定することがさらに好ましい。水位Ｈは傾斜面４４ａ，４４ｂの下端部の高さと同一の高さを含み、これ以上の水位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高さ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Ｈを３ｍｍ以上の高さに設定すれば、水位Ｈが傾斜面４４ａ，４４ｂの下端部より低くなることを防止できる。一方、水位Ｈが傾斜面４４ａ，４４ｂの下端部から４５ｍｍ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１０の製造方法について図３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．Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．７，６２５，６２９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、ダイス（図示略）内部へと送られ、圧力を加えられて、下部の口金３の押出口３１から下方へ押し出されて線条２０となる。ダイス内部の温度範囲は１００〜４００℃、押出量は２０〜２００Ｋｇ／時間、等に設定可能である。ダイス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１０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３から吐出されたそれぞれの線条２０は、押出孔３１の複数個の配列により、複数本の線条２０からなる線条集合体２１となる。

線条集合体２１のうち、外周の長手側面２２ａ，２２ｂに位置する線条２０は、一対の長手シュート４２ａ，４２ｂの傾斜面４４ａ，４４ｂの上に接触し、これにより垂直降下軌道が乱され、隣り合う線条２０とループ状に絡まり合いつつ、供給パイプ５１ａ，５１ｂから供給される冷却水で冷やされながら、傾斜面４４ａ，４４ｂを滑り降りる。この際、線条２０は重力の影響を直接的に受け、傾斜面４４ａ，４４ｂに沿って二次元的に絡合する。供給パイプ５１ａ，５１ｂから供給される水流は一対の短手シュート４３ｃ，４３ｄの傾斜面４５ｃ，４５ｄにも及び、線条集合体２１のうち、外周の短手側面２３ｃ，２３ｄに位置する線条２０も同様にして傾斜面４５ｃ，４５ｄを滑り降りることとなる。

線条集合体２１のうち、傾斜面４４ａ，４４ｂおよび傾斜面４５ｃ，４５ｄのいずれにも接触せずに降下した線条２０は、成形開口部４１を通過する。このとき、成形開口部４１を通過する線条２０のうち、傾斜面４４ａ，４４ｂおよび傾斜面４５ｃ，４５ｄの下辺近くを通過するものは、傾斜面４４ａ，４４ｂおよび傾斜面４５ｃ，４５ｄを滑り降りてくる線条２０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降下軌道の撹乱が隣り合う中心方向の線条２０に若干の範囲で伝播しつつ降下する。成形開口部４１を通過する線条２０のうち、成形開口部４１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。ここにおいて、引取機６による引き取り速度は線条集合体２１の降下速度よりも遅いため、着水したそれぞれの線条２０は撓み、水面付近で略ループ状に絡まり合うこととなる。

このように線条集合体２１は立体網状構造が形成され、水槽７にて冷却されつつ、引取機６により引き取られ降下する。無端ベルト６１ａ，６１ｂの位置まで降下した線条集合体２１は、無端ベルト６１ａ，６１ｂによって、成形開口部４１の短手方向の間隔Ｓ１よりも小さな間隔Ｂ１で挟持され圧縮作用を受ける。無端ベルト６１ａ，６１ｂの位置まで降下した時点では、水没による線条集合体２１の冷却固化がまだ完全に終わっていないので、無端ベルト６１ａ，６１ｂ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。引き続き、引取機６により線条集合体２１を引き取り、送り出せば、立体網状構造に形成された線条集合体２１は冷却が進行し、形状が固定される。

上記操作を連続して得られた立体網状構造に形成された線条集合体２１を所望の長さに切断すれば立体網状構造体１０を得ることができる。立体網状構造体１０は、成形開口部４１と同様の形状を断面に有し、引取機６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４３ｃ，４３ｄを設けなかった場合は、必要に応じて立体網状構造体１０の短手側面２３ｃ，２３ｄの端面処理を行うものとする。

本発明による立体網状構造体１０の原料の熱可塑性合成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１０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、原料の熱可塑性合成樹脂に抗菌剤や不燃材、難燃剤を混合し、立体網状構造体１０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１０について説明する。立体網状構造体１０は、複数本の線条２０がループ状に無秩序に絡まり合い、熱接着されたことにより構成されたものである。図７に示す通り、立体網状構造体１０において、製造段階での線条集合体２１の外周部の長手側面２２ａ，２２ｂと短手側面２３ｃ，２３ｄに相当する側面に、内部１１と比較して嵩密度の大きな表面部１２が形成される。表面部１２は、製造段階において、線条２０が傾斜面４４ａ，４４ｂに沿って二次元的に絡合したことによるものである。

立体網状構造体１０は、例えば寝具マットレスや枕、クッション等に利用することができる。立体網状構造体１０を寝具マットレスとして製造する場合は、シングル、ダブルその他のサイズのマットレスに適用できる。例えば、幅６００〜２０００ｍｍ、長さ１３００〜２５００ｍｍ程度が挙げられる。立体網状構造体１０は製造過程において無端状であるため、相当程度の長さにした立体網状構造体１０のマットレスをロール状にすることもできる。これにより、流通その他の便宜を図ることができる。また、好適な厚みとして例えば、１５〜３００ｍｍが挙げられる。より好ましくは２５〜１５０ｍｍであり、さらに好ましくは３０〜８０ｍｍである。

シュート４の長手シュート４２ａ，４２ｂの間隔Ｓ１と、引取機６の無端ベルト６１ａ，６１ｂの間隔Ｂ１との関係についての測定試験の結果を表１（ａ）、（ｂ）に示す。この測定試験は、シュート４の間隔Ｓ１に対して、引取機６の間隔Ｂ１を変化させた場合における立体網状構造体１０の反発力の変化と厚みの安定性について測定したものである。

表１（ａ）に示す試験は、引取機６の間隔Ｂ１を１０８ｍｍに設定したものであり、表１（ｂ）に示す試験は、引取機６の間隔Ｂ１を１００ｍｍに設定したものである。シュート４の間隔Ｓ１はいずれも１１２ｍｍで同じ設定である。これらの設定により製造された立体網状構造体１０は、表１（ａ）に示す試験のものが、大きさ９５５ｍｍ×１０００ｍｍ、重量５,５０ｋｇであり、表１（ｂ）に示す試験のものが、大きさ９５５ｍｍ×１０００ｍｍ、重量５,５３ｋｇである。また、試験は立体網状構造体１０の９５５ｍｍの幅方向における左端、中央、右端のそれぞれにおいて測定した。この幅方向は、製造過程においては押出孔３１の配列の長辺方向に対応するものである。

測定する反発力について説明する。ここではφ１５０ｍｍの円板を介して立体網状構造体１０のマットレスの中央に荷重を加え、マットレスが１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ沈み込んだ際に加わっている力を反発力としてそれぞれ測定した。使用した測定器具は株式会社イマダ製のデジタルフォースゲージＺＰＳとロードセルＺＰＳ−ＤＰＵ−１０００Ｎである。

この測定試験から、表１（ａ）に示す結果と比較して、より引取機６の間隔Ｂ１を狭めた表１（ｂ）に示す結果の方が、総じて反発力が高く、幅方向の厚みも安定していることがわかる。なお、それぞれの表１に示す測定値において中央が高い反発力を示すのは、使用した設備の仕様によるものである。

さらに、シュート４の長手シュート４２ａ，４２ｂの間隔Ｓ１と、引取機６の無端ベルト６１ａ，６１ｂの間隔Ｂ１との関係についての別の測定試験の結果を表２（ａ）、（ｂ）と表３（ａ）、（ｂ）に示す。これらは表１に示すものと同様に、シュート４の間隔Ｓ１に対して、引取機６の間隔Ｂ１を変化させた場合における立体網状構造体１０の反発力の変化と厚みの安定性について測定したものであるが、立体網状構造体１０の厚みをより薄くした場合における測定試験である。これらの試験は表１に示すものと同様に立体網状構造体１０の９５５ｍｍの幅方向における左端、中央、右端のそれぞれにおいて測定した。また、立体網状構造体１０のマットレスを薄くしたことに伴い、その押し込み量が１０ｍｍ、２０ｍｍのときの力を反発力としてそれぞれ測定した。

表２（ａ）に示す試験は、引取機６の間隔Ｂ１を３２ｍｍに設定したものであり、表２（ｂ）に示す試験は、引取機６の間隔Ｂ１を２７ｍｍに設定したものである。シュート４の間隔Ｓ１はいずれも３５ｍｍで同じ設定である。表２（ａ）と表２（ｂ）の比較から、引取機６の間隔Ｂ１を狭くした方がより厚みの安定性に優れ、反発力も総じて高まることがわかる。

表３（ａ）に示す試験は、引取機６の間隔Ｂ１を４２ｍｍに設定したものであり、表３（ｂ）に示す試験は、引取機６の間隔Ｂ１を３８ｍｍに設定したものである。シュート４の間隔Ｓ１はいずれも４５ｍｍで同じ設定である。表３（ａ）と表３（ｂ）の比較から、引取機６の間隔Ｂ１を狭くした方がより厚みの安定性に優れ、反発力も総じて高まることがわかる。

表１〜３に示す測定試験の結果から、立体網状構造体１０の厚みが大きなものから小さなものまで、同様にして、シュート４の間隔Ｓ１に対して引取機６の間隔Ｂ１を小さくすることにより、立体網状構造体１０の厚みが安定し、反発力が向上することがわかる。

以下、本発明の実施例１による効果について説明する。本実施例により、シュート４の成形開口部４１の通過による線条集合体２１の外周表面である長手側面２２ａ，２２ｂおよび短手側面２３ｃ，２３ｄの圧縮成形に加え、対向する引取機６の無端ベルト６１ａ，６１ｂによってさらに線条集合体２１に圧縮を加えることとなるので、線条集合体２１の外周表面より内部の部分にも圧縮成形を作用させることができる。すなわち、線条集合体２１は成形開口部４１および水槽７の水面付近において線条集合体２１に立体網状構造が形成されるが、線条集合体２１は水没後即座に固化されることはなく、立体網状構造が完全に安定するまでには時間がかかるので、その前に無端ベルト６１ａ，６１ｂの挟持によっても圧縮成形を作用させるものである。

上記の作用により、シュート４のみによって成形する従来の方法では得られない、立体網状構造体１０を得ることができる。すなわち、本発明によらず、従来の方法によっても押出孔３１の配列長さとシュート４の成形開口部４１を調節することにより、立体網状構造体１０の嵩密度、厚みおよび反発力を制御することはできるが、本発明によれば、さらに引取機６の無端ベルト６１ａ，６１ｂの挟持によって圧縮成形を作用させることができるので、従来の方法で製造したものと同じ厚みで比較した場合、反発力および寸法精度が向上する（表１〜表３参照）。また、立体網状構造体１０の表面をより均一に滑らかにすることができる。さらに、無端コンベア６１ａ，６１ｂの位置は自由に調節できる構造とするため、押出孔３１の形状や配列、シュート４の成形開口部４１の大きさ、引取機６の引き取り速度の調節、および無端コンベア６１ａ，６１ｂの間隔Ｂ１の調節により所望の密度、強度を持った製品を製造することができ、製品への多様な要求を満足させることができる。また、へたりにくくなるため、製品寿命が延びるという効果もある。

上記の通り、立体網状構造体１０の反発力が向上するので、従来と同様の反発力を得るために必要な原料を少なくすることができる。このため、製品の軽量化を図ることもできる。寸法精度の向上は全体の歪みの減少のみならず、表面部１２の粗さを抑えることができる。これにより、立体網状構造体１０を寝具マットレスとして使用する場合には、マットレスカバーを薄手のものにしても違和感なく使用することができる。

本発明の実施例２による立体網状構造体の製造装置２０１について図８〜図１０を参照して以下に説明する。各構成に付す符合は実施例１におけるものの２００番台とし、実施例１と共通する点についてはこれを援用し、説明を省略する。

実施例１の立体網状構造体の製造装置１は、引取機６の一対の無端ベルト６１ａ，６１ｂの間隔Ｂ１を、シュート４の傾斜面４４ａ，４４ｂの下部の間隔Ｓ１よりも狭く設定されることを特徴とする（図１参照）。一方、立体網状構造体の製造装置２０１は、無端ベルト２６１ａ，２６１ｂの間隔Ｂ１’と傾斜面２４４ａ，２４４ｂの下部の間隔Ｓ１’とは同一の間隔に設定されるものである（図８参照）。

実施例２における水位Ｈは、図９に示すように、シュート２０４の傾斜面２４４ａ，２４４ｂの下端を超えた高さに設定する。この水位Ｈは、傾斜面２４４ａ，２４４ｂの下端部からの高さをＷｄ’で表すと、２≦Ｗｄ’≦４５（ｍｍ）に設定することが好ましく、３≦Ｗｄ’≦３０ｍｍの高さに設定することがより好ましく、５≦Ｗｄ’≦２２（ｍｍ）の高さに設定することがさらに好ましい。このＷｄ’が２ｍｍ未満となると、立体網状構造体２１０の厚みが安定せず、また、後述の効果が得られないからである。一方、水位を上げすぎると、線条２２０同士の融着が弱くなってしまうので、Ｗｄ’は一定の範囲に抑える必要がある。

水位について実施例１と実施例２を比較する。ここにおいて水面の揺らぎは考慮しないものとすると、実施例１においては、図１０（ａ）に示すように、水位はシュート４の傾斜面４４ａ，４４ｂの下端と同一高さに設定しても許容される。しかし、実施例２においては、図１０（ｂ）に示すように、水位Ｈはシュート２０４の傾斜面２４４ａ，２４４ｂの下端の高さを超えて設定し、シュート２０４の傾斜面２４４ａ，２４４ｂの下端の水深Ｗｄ’が０以下であってはならないことになる。

実施例２による立体網状構造体２１０の製造方法について図９を参照して説明する。実施例１と同様にして口金２０３の複数の押出孔から吐出された線条集合体２２１は、シュート２０４の傾斜面２４４ａ，２４４ｂに接触する前に水槽２０７に水没する。それぞれの線条２２０は、その水没により垂直降下軌道が乱され、隣り合う線条２２０とループ状に絡まり合い熱接着される。これにより、線条集合体２２１は立体網状構造に形成される。一方、線条集合体２２１は引取機２０６により引き取られるため、冷却固化してしまう前にシュート２０４の成形開口部２４１を通過し、その形状に成形される。上記操作を連続することにより、得られた立体網状構造体を所望の長さに切断すれば立体網状構造体２１０を得ることができる。

実施例２によると、無端ベルト２６１ａ，２６１ｂの間隔Ｂ１’と傾斜面２４４ａ，２４４ｂの下部の間隔Ｓ１’とを同一にしても、引取機２０６により圧縮成形しつつ引き取り、立体網状構造体２１０を製造することができ、実施例１と同様の効果を得ることができる。これは以下の作用による。無端ベルト２６１ａ，２６１ｂの間隔Ｂ１’と傾斜面２４４ａ，２４４ｂの下部の間隔Ｓ１’とを同一にした状態において、仮に水位をシュート２０４の傾斜面２４４ａ，２４４ｂの下端と同一にした場合、線条集合体２２１は成形開口部２４１を通過とほぼ同時に立体網状構造が形成されるため、線条集合体２２１は、成形開口部２４１の断面形状において反発力はほとんど発生しない。したがって、成形開口部２４１の短手方向の間隔Ｓ１’と同一の間隔Ｂ１’である無端ベルト２６１ａ，２６１ｂではほとんど挟持できないこととなる。しかし、本発明による実施例２では、水位Ｈをシュート２０４の傾斜面２４４ａ，２４４ｂの下端よりも高い位置に設定するため、線条集合体２２１は成形開口部２４１の通過前に立体網状構造が形成され始める。その後、線条集合体２２１は、冷却固化が完了する前に引取機２０６により引き取られ、成形開口部２４１を通過することとなる。この際において、冷却固化が完了していないものの、線条集合体２２１にはループ状に絡合した立体網状構造が形成されているので一定の反発力を有し、成形開口部２４１による圧縮成形のみならず、弾性変形も同時に起こりつつ、成形開口部２４１を通過することとなる。したがって、成形開口部２４１を通過した線条集合体２２１は、成形開口部２４１の短手方向の間隔Ｓ１’と同一の間隔Ｂ１’で対向する一対の無端ベルト２６１ａ，２６１ｂによってもこの弾性を利用して挟持し、引き取ることが可能となる。

実施例２においては、上記のような成形開口部２４１および無端ベルト２６１ａ，２６１ｂの間隔Ｂ１’に対する線条集合体２２１の弾性を得るために、傾斜面２４４ａ，２４４ｂの下部の間隔Ｓ１’を口金２０３の配列の短辺Ｄ１’に対して６〜２５％小さく設定することが好ましい。縮小率が６％より下回ると、立体網状構造体２１０の厚みが安定せず、引取機２０６による引き取りにも支障をきたし、本実施例の効果が十分に得られないからである。また、用いる熱可塑性合成樹脂の性質や得られる立体網状構造体２１０の用途により、口金２０３の配列の短辺Ｄ１’と傾斜面２４４ａ，２４４ｂの下部の間隔Ｓ１’との関係を設定することとなるが、表面を滑らかに仕上げたい場合には、６％以上とすることが好ましいからである。また、傾斜面２４４ａ，２４４ｂの下部の間隔Ｓ１’を口金２０３の配列の短辺Ｄ１’に対して３〜１０％小さく設定するとより好ましく、４〜７％小さく設定するとさらに好ましい。

本実施例２においては、水位Ｈを調節して、線条集合体２２１の外周部にある長手側面２２２ａ，２２２ｂの一部を水面に接触する前にシュート２０４の傾斜面２４４ａ、傾斜面２４４ｂにあらかじめ接触させ、その後、隣り合う線条２２０と接触絡合させ、成形開口部２４１を通過させてもよい。これにより、実施例２による立体網状構造体２１０においても、傾斜面２４４ａ、傾斜面２４４ｂに接地して線条２２０が二次元的に絡合したことによる表面部２１２を得ることができる。

本発明の実施例３による立体網状構造体３１０について図１１を参照して以下に説明する。各構成に付す符合は実施例１におけるものの３００番台とし、実施例１と共通する点についてはこれを援用し、説明を省略する。

実施例３による立体網状構造体３１０は、図１１（ａ），（ｂ）に示す通り、線条集合体３２１の短手側面３２３ｃ，３２３ｄに対応する部分にその他の部分よりも嵩密度の大きな側面硬部３１３が形成されることを特徴とするものである。

側面硬部３１３の形成は、図１２（ａ）に示す通り、立体網状構造体の製造装置３０１の口金３０３において、長手方向における両端付近の押出孔３３１の数をその他の部分よりも増やしたことによる。側面硬部３１３の形成の方法としては、口金３０３の長手方向における両端付近の押出孔３３１の大きさをその他の部分よりも大きく設けることによっても可能である（図１２（ｂ）参照）。また、実施例１において、押出孔３１の配列の長辺Ｄ２を傾斜面４５ｃと傾斜面４５ｄとの間の下部において形成される間隔Ｓ２に比べて相当程度大きく設定することによっても、側面硬部３１３を形成することができる。

実施例３による効果について説明する。側面硬部３１３を形成すると、立体網状構造体３１０の側面がつぶれにくくなり、例えば寝具マットレスとして使用するときに、耐久性の向上や内部の通気性の向上を図ることができるが、側面硬部３１３は他の部分と反発力が異なるため、均一に成形することが難しく、製造される立体網状構造体３１０の寸法精度が低下する要因ともなってしまう。しかし、実施例３によると、実施例１と同様にシュート３０４の成形開口部３４１よりも狭い、一対の無端ベルト３６１ａ，３６１ｂの間隔Ｂ１で挟持し、圧縮力をかけるので、立体網状構造体３１０の表面部３１２の寸法精度を高めることができる。この実施例３による効果は、実施例１を基礎とする構成により得られるが、実施例２を基礎として実施例３の構成を適用しても同様の効果を奏することができる。

押し出す線条３２０の径はφ０．２〜２．０ｍｍが好ましく、φ０．３〜１．５ｍｍがより好ましく、φ０．５〜０．９ｍｍが特に好ましい。側面硬部３１３を得るにあたってはこれらの値に限られず、より大きな線条径としたり、断面を長穴形状として大きくしたりしてもよい。また、線条は中実であっても中空であってもよい。

実施例３によると立体網状構造体３１０の嵩密度は部位によって変化させることとなるが、嵩密度が低い部分であっても、０．０２０ｇ／ｃｍ³程度は確保することが望ましい。嵩密度が０．０１５ｇ／ｃｍ³を下回ると、押し出した線条が接合せずに接合部が外れる恐れがあるからである。また、立体網状構造体３１０を寝具マットレスとして用いる場合は、嵩密度が高い部分であっても、０．０８７ｇ／ｃｍ³程度に抑えることが望ましい。嵩密度が０．０８７ｇ／ｃｍ³を超えると、反発力が１９．６ｋＰａを超え、寝具マットレスとしては不適当になるからである。しかし、嵩密度の上限、下限ともにこれらの値は目安であり、本発明において部分的にこれらの値を逸脱することはあり得る。

立体網状構造体３１０の側面硬部３１３の嵩密度は、０．０５０〜０．３００ｇ／ｃｍ^３とすることが好ましく、０．０７０〜０．２５０ｇ／ｃｍ^３とすることがより好ましく、０．０８０〜０．２００ｇ／ｃｍ^３とすることが特に好ましい。

また、側面硬部３１３を除く部分の嵩密度は、０．０３０〜０．１１０ｇ／ｃｍ^３とすることが好ましく、０．０４０〜０．０９５ｇ／ｃｍ^３とすることがより好ましく、０．０４５〜０．０８５ｇ／ｃｍ^３とすることが特に好ましい。

側面硬部３１３と側面硬部３１３を除く部分である中央部との嵩密度の比は、側面硬部：中央部＝１．３：１ないし４：１程度の値とすることがより好ましい。

側面硬部３１３について、嵩密度を大きくして端部を硬くする範囲は幅方向について端から４０〜９０ｍｍの範囲が好ましく、５０〜８０ｍｍがより好ましく、６０〜７５ｍｍが特に好ましい。

表面部３１２は薄膜のように存在するため嵩密度を計測することは難しいが、内部３１１よりも高い嵩密度が分布する深さまでの平均値を表面硬部の嵩密度として示すと、表面硬部の嵩密度：内層部の嵩密度＝１．５：１ないし６：１程度の設定が目安となる。

立体網状構造体３１０の全体としての平均嵩密度は、０．０６０〜０．０８４ｇ／ｃｍ^３の範囲が好ましく、０．０６３〜０．０８０ｇ／ｃｍ^３がより好ましく、０．０６６〜０．０７５ｇ／ｃｍ^３が特に好ましい。

上述のような嵩密度の立体網状構造体３１０を得るためには、成形開口部３４１の面積１０ｃｍ^２に対して供給する時間当たりの原料供給量を０．２０〜０．４０ｋｇ／分とすると、引取機３０６による線条３２０の引き取り速度は、４０〜６５ｃｍ／分とすることが好ましい。

本発明の実施例４による立体網状構造体４１０について図１３を参照して以下に説明する。各構成に付す符合は実施例１におけるものの４００番台とし、実施例１と共通する点についてはこれを援用し、説明を省略する。

実施例４による立体網状構造体４１０は、図１３に示す通り、製造過程の線条集合体４２１の引き取り方向に相当する方向において一定の範囲にその他の部分よりも嵩密度の大きな中央硬部４１４が形成されることを特徴とするものである。

中央硬部４１４は、製造過程において、引取機４０６による引き取り速度を一定時間遅することにより、線条４２０を相対的に多く供給し、その間に成形される線条集合体４２１の嵩密度を高めることにより形成される。

実施例４による効果について説明する。他の部分よりも相対的に嵩密度の大きな中央硬部４１４は、反発力も他の部分よりも大きくなる。よって、立体網状構造体４１０の使用時に偏荷重がかかる場合には、荷重が集中する部分に中央硬部４１４を設けておけば、バランス良く荷重を受けることが可能となる。例えば、立体網状構造体４１０を寝具マットレスに使用する場合には、使用者の腰部に相当する部分に中央硬部４１４を形成することにより、睡眠時に体重が集中する腰部をしっかりと支えることができ、使用者の姿勢を良好に保つことができる。一方で、中央硬部４１４は他の部分と反発力が異なるため、均一に成形することが難しく、製造される立体網状構造体４１０の寸法精度が低下する要因ともなってしまう。しかし、実施例４によると、実施例１と同様にシュート４０４の成形開口部４４１よりも狭い、一対の無端ベルト４６１ａ，４６１ｂの間隔Ｂ１で挟持し、圧縮力をかけるので、立体網状構造体４１０の表面部４１２の寸法精度を高めることができる。この実施例４による効果は、実施例１を基礎とする構成により得られるが、実施例２を基礎として実施例４の構成を適用しても同様の効果を奏することができる。

立体網状構造体４１０を寝具マットレスに使用する場合、腰の部位に相当する中央硬部４１４と、その他の部位４１５および部位４１６とを有する（図１３参照）。中央硬部４１４の嵩密度は０．０３５〜０．１１０ｇ／ｃｍ^３とすることが好適である。部位４１５および部位４１６の嵩密度は０．０３０〜０．１００ｇ／ｃｍ^３とすることが好適である。また、部位４１５の長さａ、中央硬部４１４の長さｂおよび部位４１６の長さｃの関係は、例えばａ：ｂ：ｃ＝１：１：１とすることが好適であるが、諸般の事情を考慮して変更されるものであり、本例に限定されるものではない。

本発明の実施例５による立体網状構造体５１０について図１４〜図１７を参照して以下に説明する。各構成に付す符合は実施例１におけるものの５００番台とし、実施例１と共通する点についてはこれを援用し、説明を省略する。

立体網状構造体を製造する際には、溶融して降下する線条を誘導するためのシュートを用いるところ、線条がシュート上面にひっかかる等の不具合が生じやすく、シュート上面に多くの冷却水を流さなければならないものであった。シュートに供給する冷却水の水量が多いと線条が冷えてしまい、ループ状に形成された線条同士の融着が悪くなってしまう。一方、水量が少ないと、口金から降下する熱可塑性合成樹脂がシュートの上面に溜まり、製造された立体網状構造体の表面に凹凸ができたり、線条が細く引き伸ばされたりする。また、冷却水は絶えず安定的に供給できるとは限らず、例えば井戸水を使用すると、ポンプの状態により、水量が経時的に変化することがある。このような冷却水の水量変化によって、製造する立体網状構造体の表面や、個々の線条同士の融着状態が変化することがあり、製品の安定した製造を妨げるものとなっている。

本発明者は、そのようなシュートに流す冷却水の水量や線条がシュート表面にひっかかり製品の安定した製造を妨げるといった問題を解決すべく、鉄製、ステンレス製や、フッ素樹脂製のシュートを開発した。しかし、これらはいずれも、水の拡がりが不均一であったり、シュートの表面に油が付着したりして、表面の摩擦力が不均一となって抵抗が大きく、多くの水量を要した。次に本発明者は、シュートの水なじみを良くするために、ショットブラストを施した表面粗さがＲｚ１〜８０のシュートや、表面を研磨せずセラミックコーティングを施したシュートを開発したところ、水量は減少したが、依然として鉄製、ステンレス製や、フッ素樹脂製のシュートと同様の不都合があった。

そこで本発明者は、シュートの上面に透水シート（例えば、布）を張り、水の広がりを均等化し、シュートと透水シートに水を供給することにより、シュートに供給する冷却水の量や、線条の引きかかりという前記の不都合を解決したものである。また、これにより、寸法精度がより高く、表面がより滑らかな立体網状構造体を製造することができるようになったものである。さらに透水シートの上部と下部をシュートに固定することで、透水シートが波打つことを防止できる。透水シートのメンテナンスが容易である。

立体網状構造体の製造装置５０１は、図１４に示すように、熱可塑性合成樹脂からなる線条５２０が無秩序なループ状に絡まり、接触部が熱接着されたことにより形成される立体網状構造体５１０の製造装置である。立体網状構造体の製造装置５０１は、口金５０３と、口金５０３の下方に配置されるシュート５０４と、シュート５０４の上方に配置される水供給口５０５と、シュート５０４の下方に配置される引取機５０６と、を備える。本実施例では、シュート５０４の上面を覆うように透水シート５７１を設け、透水シート５７１をシュート５０４の上部と下部との裏面において固定する上部留具５７２ａ，５７２ｂと下部留具５７３ａ，５７３ｂを設け、シュート５０４の上面に冷却水を供給し、線条集合体５２１の表面層の線条５２０を受け止めてループを形成させ隣接する線条５２０の相互を接触絡合させ、嵩密度の高い表面層５２５と表面層５２５で挟まれる嵩密度の低い内層５２６を形成することを特徴とするものである。線条集合体５２１の幅は、比率範囲６〜２５％、好ましくは、３〜１０％、特に好ましくは４〜７％で、３次元網状構造体５１０へ縮減される。

シュート５０４は、図１５に示す通り、長手シュート５４２ａ，５４２ｂと、短手シュート５４３ｃ，５４３ｄとから構成される。これらシュート５０４の傾斜角度は３５〜４５°が好ましい。シュートは長手方向にある長手シュート５４２ａ，５４２ｂと、短手方向にある短手シュート５４３ｃ，５４３ｄを組み合わせて、方形に組み付けて、中心部に方形の成形開口部５４１を形成する。本実施例では短手シュート５４３ｃ，５４３ｄの傾斜角度が長手シュート５４２ａ，５４２ｂの傾斜角度よりも大きく、また、長さも短かく設定してあるが、これに限らず適用できる。製品の寸法によっては、長手シュート５４２ａ，５４２ｂに供給パイプ５５１ａ，５５１ｂを設ければ十分であるが、短手シュート５４３ｃ，５４３ｄにも別途の水供給口を設けてもよい。また、長手シュート５４２ａ，５４２ｂは縦断面が２段で折れていなくても良い。

透水シート５７１は、図１４に示す通り、長手シュート５４２ａ，５４２ｂのそれぞれの上面を覆う透水シート５７１ａ，５７１ｂからなる透水性を有するシート状部材である。長手シュート５４２ａ，５４２ｂを覆う透水シート５７１ａ，５７１ｂは、長手シュート５４２ａ，５４２ｂの上部と下部とに設けられる上部留具５７２ａ，５７２ｂと下部留具５７３ａ，５７３ｂとにより長手シュート５４２ａ，５４２ｂにそれぞれ固定される。長手シュート５４２ａ，５４２ｂの上方には、透水シート５７１ａ，５７１ｂとの外側に供給パイプ５５１ａ，５５１ｂが設けられる。なお本実施例では、長手シュート５４２ａ，５４２ｂと垂直に設けられ、立体網状構造 体５１０の短手方向を形成する短手シュート５４３ｃ，５４３ｄには透水シート５７１を設けていないが（図１５参照）、これに限らず設けることとしてもよい。

立体網状構造体５１０が直方体の場合、角が直角になっていて当然問題がないが、Ｒ部分がある場合には、透水シートと水の抵抗で表面層が均一に成形できる。

透水シート５７１の材質は、本実施例においては綿布を用いている。しかし、これに限らず、透水性および可撓性を有する素材を用いることができる。例えば、ポリエステル製の布地や目の細かな金属メッシュが挙げられる。布地は、綿やポリエステルの他、ナイロン、ポリプロピレン、塩化ビニリデン、フッ素樹脂等の樹脂の他、シルク、麻等のものを用いることができる。金属メッシュは、ステンレスその他の金属製であって、１インチ当たりのメッシュ数が５０〜５００、線径が０．３〜０．０１５程度のものが挙げられ、平織、綾織問わず用いることができ、また、パンチングメッシュ等を用いることもできる。

上部留具５７２ａ，５７２ｂと下部留具５７３ａ，５７３ｂの固定方法は、種々の方法を選択することができる。例えば、図１７に示す通り、上部留具５７２ａ，５７２ｂとしてクリップを用い、下部留具５７３ａ，５７３ｂとしてシュート５０４の裏面からネジ止めすることが挙げられる。このネジ止めは、長手シュート５４２ａ，５４２ｂの幅方向に亘るプレートを介して長手シュート５４２ａ，５４２ｂの板厚によりネジ穴を設けて行うと好適である。

引取機５０６は一対の引取機５０６ａ、５０６ｂを備える。詳細な構造は既に述べた通りである。この引取機５０６の長手方向は、長手シュート５４２ａ，５４２ｂと平行に配置される。引取機５０６の上部が長手シュート５４２ａ，５４２ｂの下部に位置する。図１４において、長手シュート５４２ａ，５４２ｂの対向間隔は、引取機５０６ａ、５０６ｂの対向間隔と一致するが（実施例２参照）、これよりも広くし（実施例１参照）、引取機５０６によって立体網状構造体５１０の厚さを更に絞っても良い。

水位Ｈは、シュート５０４の下端部の高さ以上にあることが好ましく、また、最初の折れ曲がり部の高さ以上であることがより望ましい（図１６（ａ）参照）。引取機の上端部は水位の条件により、水中に没している場合と突出している場合がある。引取機５０６の対向間隔は、長手シュート５４２ａ，５４２ｂの下端部の対向間隔以下とする。図示では同じ間隔のものを例示してある。

冷却水の水量は、長手シュート５４２ａ，５４２ｂの成形開口部５４１に隣接する長さが１ｍ当たり０．８Ｌ／ｍｉｎでは不十分である。１．０Ｌ／ｍｉｎでほぼ水面が均一、１．３Ｌ／ｍｉｎで水面が良好な均一となり、４．０Ｌ／ｍｉｎでは多すぎて、透水シート５７１ａ，５７１ｂの下に空気が溜まる。

透水シート５７１ａ，５７１ｂを用いて立体網状構造体５１０を成形した場合と、透水シート５７１ａ，５７１ｂを用いない場合における冷却水の水量当たりの融着強度（引張り強度）についての測定結果を示す。この測定は、厚み３５ｍｍ、幅５ｃｍ、長さ８ｃｍ、嵩密度０．０７４９ｇ／ｃｍ³の立体網状構造体５１０を試験片として、この試験片の上下部をチャックで固定し、試験片が１０ｍｍ伸びた時点（融着部の剥がれ始め）と３０ｍｍ伸びた時点においてばね秤にかかる引張り力をもって融着強度の指標とすることにより行った。

透水シート５７１ａ，５７１ｂがある場合、水量が１ｍ当たり１．５Ｌ／ｍｉｎの条件の下、試験片が１０ｍｍ伸びた時点で融着部が剥がれ始め、そのときの引っ張り力は４１．１Ｎであった。また、試験片が３０ｍｍ伸びた時点での引っ張り力は１１７．６Ｎであった。

透水シート５７１ａ，５７１ｂがない場合、水量が１ｍ当たり１０Ｌ／ｍｉｎの条件の下、試験片が１０ｍｍ伸びた時点で融着部が剥がれ始め、そのときの引っ張り力は２５．５Ｎであった。また、試験片が３０ｍｍ伸びた時点での引っ張り力は３９．２Ｎであった。この測定結果から、透水シート５７１ａ，５７１ｂを用いて立体網状構造体５１０を成形すると、高い融着強度が得られることがわかる。

本発明の実施例５による作用・効果について説明する。図１４〜図１６（ａ）に示す通り、供給パイプ５５１ａ，５５１ｂから長手シュート５４２ａ，５４２ｂに供給される冷却水は、長手シュート５４２ａ，５４２ｂの上面において透水シート５７１ａ，５７１ｂに浸み亘ってその上面に冷却水層を形成しつつ、長手シュート５４２ａ，５４２ｂの上面を流れる（図１６（ａ）参照）。長手シュート５４２ａ，５４２ｂの上面は透水シート５７１ａ，５７１ｂにより水なじみが良く、冷却水層が長手シュート５４２ａ，５４２ｂの上面に満遍なく均一に広がるため、線条５２０の引きかかりや冷却不足が生じることがなく、冷却水の使用量を減らすことができる。また、線条５２０の原料樹脂に由来する油の影響も無く、立体網状構造体５１０の形成不良を防ぎ、線条集合体５２１の冷却固化による立体網状構造体５１０の形成が円滑に行われる。

図１６（ｂ）に示すように下部留具５７３ａ，５７３ｂがない場合、矢印Ｃに示すように冷却水の多くが冷却水層を形成することなく透水シート５７１ａ，５７１ｂの裏面から流れ出てしまったり、Ｂの方向に透水シート５７１ａ，５７１ｂがばたついてしまったり、透水シート５７１ａ，５７１ｂに皺ができてしまったりして、立体網状構造体５１０の表面が凹む等の形成不良の原因となってしまう。透水シート５７１ａ，５７１ｂの皺は特に線条５２０の降下方向に沿って発生するものが製品外形に影響を及ぼして問題となる。しかし、本発明による立体網状構造体の製造装置５０１は、透水シート５７１ａ，５７１ｂが上部留具５７２ａ，５７２ｂと下部留具５７３ａ，５７３ｂとにより長手シュート５４２ａ，５４２ｂに固定されるため、そのような皺を防止し、立体網状構造体５１０の形成不良を防止することができる。また、図１７のように、上部留具５７２ａ，５７２ｂとしてクリップを用いることで着脱が容易である一方、下部留具５７３ａ，５７３ｂには裏面からのネジ止めを用いることにより、立体網状構造体５１０の形成面であるシュート５０４の上面に影響することなく透水シート５７１ａ，５７１ｂを固定することができる。さらに、本発明の透水シート５７１ａ，５７１ｂは、例えば、月に一度程度張り替えるだけで済むため、簡便にメンテナンスすることができる。

立体網状構造体５１０を用いる製品の仕様等によっては、内層５２６よりも嵩密度の大きな表面層５２５を分厚く形成することが求められることがある。そこで、口金５０３における押出孔５３２の配列幅（図２（ａ）におけるＤ１に相当）を成形開口部５４１における幅（図２（ｂ）におけるＳ１に相当）と比較してより多くすることにより、表面層５２５を分厚くすることになる。すなわち、表面層５２５となる箇所により多くの線条５２０を供給するということである。ところが、線条５２０を多く供給するとシュート５０４上で線条５２０の冷却が追い付かず、線条５２０の形状が型崩れし、それぞれの線条５２０同士が溶融して樹脂の塊状となってしまう問題がある。これにより、線条集合体５２１のごく浅い表面層５２５に対応する部分のみの嵩密度が高まり、表面層５２５のうちでも内側の部分がシュート５０４上でほとんど冷却されず、出来上がる立体網状構造体５１０の表面が凸凹となったりして不均一となってしまう。このような問題の要因は、水供給口５０５から供給される冷却水が線条５２０との接触により熱せられることによりその冷却能力が低下するため、特にシュート５０４の下方で顕著となる。これに対して、冷却水の供給量を増加することにより線条５２０の型崩れを防ごうとしても、線条集合体５２１のごく浅い表面層５２５に対応する部分が過冷却となり線条５２０同士の融着が不良となってしまう。

本実施例のように透水シート５７１ａ，５７１ｂを用いる場合は、シュート５０４の上部から冷却水を供給するのみならず、透水シート５７１ａ，５７１ｂから熱せられる前の冷却水が順次滲み出てくるため、上記のような冷却能力の低下を大幅に低減することができる。したがって、透水シート５７１ａ，５７１ｂを用いることにより、冷却水の使用量を抑えた上、表面層５２５を分厚く形成することができる。

本発明の実施例６による立体網状構造体の製造装置６０１について図１８，図１９を参照して以下に説明する。各構成に付す番号は実施例５におけるものの６００番台とし、実施例５と共通する点についてはこれを援用し、説明を省略する。

立体網状構造体の製造装置６０１は、図１８に示すように、透水シート６７１ａ，６７１ｂにより長手シュート６４２ａ，６４２ｂとともに供給パイプ６５１ａ，６５１ｂを包んだことを特徴とするものである。供給パイプ６５１ａ，６５１ｂは実施例５におけるものと同様に長手シュート６４２ａ，６４２ｂの上方に設けられるが、透水シート６７１ａ，６７１ｂは長手シュート６４２ａ，６４２ｂの上部からさらに供給パイプ６５１ａ，６５１ｂを含めて覆うようにして設けられる。この透水シート６７１ａ，６７１ｂは、長手シュート６４２ａ，６４２ｂの上部と下部とに設けられる上部留具６７２ａ，６７２ｂと下部留具６７３ａ，６７３ｂとにより長手シュート６４２ａ，６４２ｂにそれぞれ固定される。

本発明の実施例６による作用・効果について説明する。図１８，図１９（ａ）に示す通り、冷却水は、供給パイプ６５１ａ，６５１ｂの水供給口６０５から、長手シュート６４２ａ，６４２ｂおよび透水シート６７１ａ，６７１ｂの間に供給されて冷却水下層を形成し、この冷却水下層が下方に向かって流れるとともにその一部が透水シート６７１ａ，６７１ｂから浸み出して透水シート６７１ａ，６７１ｂの上面に冷却水上層を形成しつつ、長手シュート６４２ａ，６４２ｂの上面を流れる。長手シュート６４２ａ，６４２ｂの上面は透水シート６７１ａ，６７１ｂにより水なじみが良く、冷却水上層が長手シュート６４２ａ，６４２ｂの上面に満遍なく広がるため、線条６２０の引きかかりが生じることなく、冷却不足による立体網状構造体６１０の形成不良を防ぎ、線条集合体６２１の冷却固化による立体網状構造体６１０の形成が円滑に行われる。冷却水上層が透水シート６７１ａ，６７１ｂの下面から上面に浸み出すようにして広がることから（図１９（ａ）参照）、より均等な冷却水上層を得ることができる。また、実施例５で説明した冷却水の節水や、分厚い表面層６２５の形成について、より効果的なものとすることができる。

実施例５および実施例６ともに、透水シートの下部を留めていない場合に比べて、立体網状構造体の皺を防止し、水量を少なくでき、これにより、立体網状構造体のループの融着強度を高くできる。

本発明の実施例７による立体網状構造体の製造装置７０１について図２０を参照して以下に説明する。各構成に付す番号は実施例１におけるものの７００番台とし、実施例１と共通する点についてはこれを援用し、説明を省略する。

立体網状構造体の製造装置７０１におけるシュート７０４は、図２０に示すように、分割シュート７４７ａ，７４７ｂ，７４７ｃ，７４７ｄからなり、それぞれにおいて分割傾斜面７４８ａ，７４８ｂ，７４８ｃ，７４８ｄを有する。シュート７０４はＲ部の分割シュート７４７ａ、７４７ｃ，７４７ｄと、直線部の分割シュート７４７ｂを組み付けたものであり、これらにより連続面を構成する。この場合、冷却水は、短手方向部にも供給してもよいが、長手方向部、つまり、分割シュート７４７ｂと分割シュート７４７ｄ、およびそれら分割シュートの左右の若干部分に供給すれば十分である。

シュート７０４が分割式であることにより、シュート７０４の形状を部分的に変更することができる。これにより、矩形断面の立体網状構造体のみならず、任意の断面形状を有する立体網状構造体を安価に製造することができる。例えば、寝具マットレスのみならず、枕やクッション、座席シート用クッションを製造することができ、製品仕様の変更にも容易に対応することができる。なお、これに限らず、シュート７０４を一体の１枚板により構成することもできる。

図２１は別の実施形態の立体網状構造体の製造装置８０１である。各構成に付す番号は実施例１におけるものの８００番台とし、実施例１と共通する点についてはこれを援用し、説明を省略する。図２１（ａ）（ｂ）に示す通り、引取機８０６の上端部が、水位Ｒ，Ｓより高い場合と低い場合とがある。引取機８０６の距離Ｂ１はシュート８４４ａ，８４４ｂの距離よりも、Ｂ１：Ｓ１＝９９−８７：１００、好ましくは、９８−９０：１００に設定されている。

図２２は別の実施形態の立体網状構造体の製造装置９０１である。各構成に付す番号は実施例１におけるものの９００番台とし、実施例１と共通する点についてはこれを援用し、説明を省略する。線条集合体９２１と、水位Ｒと透水シート９７１ａ，９７１ｂで形成される境界との間に、所定間隔Ｔが設けられている。線条集合体９２１は水位Ｒより下の場所で透水シート９７１ａ，９７１ｂと接触する。口金９３１の幅は図示よりもさらに小さくできる。

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。

製造装置…１
口金…３
シュート…４
水供給口…５
引取機…６
引取機…６ａ、６ｂ
水槽…７
立体網状構造体…１０
線条…２０
線条集合体…２１
長手側面…２２ａ、２２ｂ
短手側面…２３ｃ、２３ｄ
押出孔…３１
成形開口部…４１
長手シュート…４２ａ、４２ｂ
短手シュート…４３ｃ、４３ｄ
傾斜面…４４ａ、４４ｂ
傾斜面…４５ｃ、４５ｄ
供給パイプ…５１ａ、５１ｂ
無端ベルト…６１ａ、６１ｂ
プーリー…６３ａ、６３ｂ
プーリー…６４ａ，６４ｂ
間隔…Ｓ１
間隔…Ｓ２
間隔…Ｂ１
短辺…Ｄ１
長辺…Ｄ２
水位…Ｈ

Claims (4)

1. ａ 複数個の押出孔が略長四辺形内に配列された口金から、溶融した熱可塑性合成樹脂を複数の線条からなる線条集合体として下方に押し出して降下させるステップと、
   ｂ 前記口金の下方において前記線条集合体の長手側面を挟んで配置され、前記線条集合体に向かって下方に傾斜して一部水没し、傾斜した下部において前記押出孔の短手方向の配列長さよりも狭い間隔で対向する一対の長手シュートの上に冷却水を流すステップと、
   ｃ 前記線条集合体のうち前記長手側面に位置する前記線条を降下させて前記長手シュートの上面に接触させることにより、前記線条を撓ませて略ループ状に成形し、隣接する該線条同士を不規則に絡ませて熱溶着するステップと、
   ｄ 絡合した複数の該線条を前記長手シュートの上面に供給される冷却水により冷却するステップと、
   ｅ 絡合した複数の該線条を前記長手シュートにより前記線条集合体の中心部下方に向かって斜めに誘導しつつ、前記線条集合体の前記長手側面を成形するステップと、
   ｆ 前記長手シュートの下方において、前記長手シュートの対向間隔より狭い間隔で前記線条集合体の前記長手側面を挟んで対向して配置される一対の引取機により、前記線条集合体を圧縮して成形しつつ、前記線条集合体の降下より遅い速度で引き取ることにより前記線条集合体を水没させ冷却固化するステップとを備え、
   ステップaにおいて前記線条集合体の短手側面に対応する前記口金の部分からの前記線条の供給量をその他の部分よりも増加し、
   前記線条集合体には、前記線条集合体の前記短手側面に対応する部分である側面硬部、前記線条集合体の少なくとも前記長手側面に対応する部分である表面硬部、および前記側面硬部と前記表面硬部を除いた部分である内層部が形成され、前記側面硬部および前記表面硬部は前記内層部よりも嵩密度が大きく、
   前記側面硬部を除く部分の嵩密度は、０．０４５〜０．０８５ｇ／ｃｍ^３、前記表面硬部の嵩密度：前記内層部の嵩密度＝１．５：１ないし６：１とすることを特徴とする、
   立体網状構造体の製造方法。
2. 前記ステップｂにおいて、前記口金の下方において前記線条集合体の短手側面を挟んで配置され、前記線条集合体に向かって下方に傾斜して一部水没し、傾斜した下部において前記押出孔の長手方向の配列長さよりも狭い間隔で対向する一対の短手シュートの上に前記冷却水を流し、
   前記ステップｃにおいて、前記線条集合体のうち前記短手側面に位置する前記線条を降下させて前記短手シュートの上面に接触させることにより、前記線条を撓ませて略ループ状に成形し、隣接する該線条同士を不規則に絡ませて熱溶着し、
   前記ステップｄにおいて、絡合した複数の該線条を前記短手シュートの上面に供給される冷却水により冷却し、
   前記ステップｅにおいて、絡合した複数の該線条を前記短手シュートにより前記線条集合体の中心部下方に向かって斜めに誘導しつつ、前記線条集合体の前記短手側面を成形する請求項１の立体網状構造体の製造方法。
3. ａ 複数個の押出孔が略長四辺形内に配列された口金から、溶融した熱可塑性合成樹脂を複数の線条からなる線条集合体として下方に押し出して降下させるステップと、
   ｂ 前記口金の下方において前記線条集合体の長手側面を挟んで配置され、前記線条集合体に向かって下方に傾斜して一部水没し、傾斜した下部において前記押出孔の短手方向の配列長さよりも狭い間隔で対向する一対の長手シュートの上に冷却水を流し、前記口金の下方において前記線条集合体の短手側面を挟んで配置され、前記線条集合体に向かって下方に傾斜して一部水没し、傾斜した下部において前記押出孔の長手方向の配列長さよりも狭い間隔で対向する一対の短手シュートの上に前記冷却水を流すステップと、
   ｃ 前記線条集合体のうち前記長手側面に位置する前記線条を降下させて前記長手シュートの上面に接触させ、前記短手側面に位置する前記線条を降下させて前記短手シュートの上面に接触させることにより、前記線条を撓ませて略ループ状に成形し、隣接する該線条同士を不規則に絡ませて熱溶着するステップと、
   ｄ 絡合した複数の該線条を前記長手シュートおよび前記短手シュートの上面に供給される冷却水により冷却するステップと、
   ｅ 絡合した複数の該線条を前記長手シュートおよび前記短手シュートにより前記線条集合体の中心部下方に向かって斜めに誘導しつつ、前記線条集合体の前記長手側面および前記短手側面を成形するステップと、
   ｆ 前記長手シュートの下方において、前記長手シュートの対向間隔より狭い間隔で前記線条集合体の前記長手側面を挟んで対向して配置される一対の引取機により、前記線条集合体を圧縮して成形しつつ、前記線条集合体の降下より遅い速度で引き取ることにより前記線条集合体を水没させ冷却固化するステップとを備え、
   前記線条集合体には、前記線条集合体の前記短手側面に対応する部分である側面硬部、前記線条集合体の少なくとも前記長手側面に対応する部分である表面硬部、および前記側面硬部と前記表面硬部を除いた部分である内層部が形成され、前記側面硬部および前記表面硬部は前記内層部よりも嵩密度が大きく、
   前記側面硬部を除く部分の嵩密度は、０．０４５〜０．０８５ｇ／ｃｍ^３、前記表面硬部の嵩密度：前記内層部の嵩密度＝１．５：１ないし６：１とすることを特徴とする、
   立体網状構造体の製造方法。
4. 前記ステップｆにおいて、前記引取機による引き取り速度を一時的に低下させることにより、引き取り方向において通常の引き取り速度による部分よりも嵩密度の大きな中間硬部を形成する請求項１ないし３のいずれかの立体網状構造体の製造方法。

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