JP6578518B2 - 立体網状構造体 - Google Patents

Description

本発明は、クッション材等として使用される樹脂製の立体網状構造体に関する。

樹脂製の立体網状構造体は、成形金型から押し出された複数の糸状溶融樹脂を無秩序に絡み合わせて各糸状溶融樹脂の接触部分を選択的に熱溶着させ、熱溶着されない部分には空隙を形成してクッション性を付与したものである。この種の立体網状構造体は、原料樹脂である熱可塑性樹脂の種類、糸状樹脂の太さ及び断面形状、糸状樹脂の絡み合い状態等を調整することによって、クッション性が異なる各種の製品を製造でき、通気性に優れ、へたり難く、水洗いが可能で、リサイクルが容易であるという優れた特徴を有する。

従来、この種の立体網状構造体は、寝具やソファ等のクッション材としてだけでなく、衝撃吸収材、吸湿材、吸音材、断熱材、モルタルの割れ防止剤、自動車の内装材等の多様な用途に用いられている。このため、従来、全体が均一の密度となるように仕上げられたものだけでなく、長さ方向に関して部分的に密度を変更したもの、両側端部を後加工したもの等、各種の立体網状構造体が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、寝具に関しては、空気が漏れにくい素材からなるシート部材と、当該シート部材と就寝者の体との間に平行風流通空間を形成するためのスペーサ部材と、平行風流通空間に外気を流通させるためのファンと、を備えた空気流通式寝具が従来知られている（例えぱ、特許文献２参照。）。

特許第５２７００１４号公報 特開２０１１−２４５０４６号公報

ところで、従来の空気流通式寝具は、シート部材と、互いに連結されて面状に並列された多数のスペーサ部材と、を用いて構成されているので、高価なものとなる。このため、安価な立体網状構造体を用いて空気流通式寝具を製造することが望まれている。立体網状構造体を空気流通式寝具のクッション材として利用するためには、特定の方向に向かって延びる空気流路を形成する必要がある。その理由は、立体網状構造体は、成形金型から押し出された複数の糸状溶融樹脂を無秩序に絡み合わせたものであるので、元々通気性を有しているが、立体網状構造体に形成される空隙は、立体網状構造体の全体にわたって無秩序に分布しているので、単にファンを連結しただけでは空気漏れが甚だしく、そのままでは空気流通式寝具に適さないからである。

また、立体網状構造体からなるクッション材に温度調整機能をもたせることは、立体網状構造体の内部に冷水や温水等の熱媒体を流通させるための管体や、電熱線等を挿通するための管体を埋設することによっても実現できる。

立体網状構造体は、クッション性に富むので、２枚の立体網状構造体の間に所要の管体を配置し、２枚の立体網状構造体を厚さ方向に圧縮して接着すれば、管体の配置部分のみが局部的に弾性変形して、２枚の立体網状構造体の間に管体が埋設されると共に、各立体網状構造体の外面を平坦な形状に仕上げることができる。しかしながら、この方法によると、２枚の立体網状構造体を圧縮して接着する工程が必要となり、製品の製造工程が複雑化するため、製品がコスト高になる。従って、立体網状構造体内への管体の埋設に上記の方法を採ることは、実際上困難である。

なお、立体網状構造体への管体の埋設方法に関しては、上記の方法のほかに、
（１）２枚の立体網状構造体の向かい合う面に管体埋設用の溝を加工して、当該溝内に管体を配置した後、それら２枚の立体網状構造体を接着する方法、
（２）向かい合う面に管体埋設用の溝が加工された２枚の立体網状構造体を、溝を内側にして接着し、事後的に当該溝内に管体を挿入する方法、
（３）シート状に形成された立体網状構造体の相対向する端面に貫通する貫通孔を後加工により形成し、事後的に当該貫通内に管体を挿入する方法、
等が考えられるが、いずれも立体網状構造体に対する後加工が必要で、コスト高の原因となるので、商業的に採用することは困難である。

そこで、本発明は、空気流路の形成及び管体の埋設を容易かつ低コストに行うことができる立体網状構造体を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、複数の糸状樹脂が絡み合わされ、絡み合わされた前記複数の糸状樹脂が部分的に接合されて、全体形状が弾性を有するシート状に形成された立体網状構造体において、前記糸状樹脂の接合されていない部分に形成される空隙よりも大型の断面積を有し、両端が対向する２つの端面に貫通するストレート形状の貫通孔が形成されていて、前記貫通孔の周囲における前記糸状樹脂の密度が、他の部分における前記糸状樹脂の密度よりも高く形成されていることを特徴とする。

本構成によると、立体網状構造体に形成されたストレート形状の貫通孔を空気流路として利用できるので、空気漏れが少なく温度調整機能に優れた空気流通式の寝具等を安価に製造できる。また、立体網状構造体の内部にストレート形状の貫通孔が形成されているので、熱媒体を流通させるための管体や電熱線を挿通するための管体等を容易に挿入でき、シート状に形成された立体網状構造体への管体の埋設が容易となって、温度調整機能を有する寝具等の製品を安価に製造できる。さらに、本構成によると、貫通孔の周囲における糸状樹脂の密度が他の部分よりも高められるので、多少の漏れはあったとしても、貫通孔が空気流路として機能しやすくなる。加えて、本構成によると、貫通孔の剛性が高められるので、貫通孔内への管体の挿入を容易化できると共に、立体網状構造体に外力が作用した際の貫通孔の変形を抑制できるので、貫通孔内に挿入された管体の変形を防止できる。

また本発明は、前記構成の立体網状構造体において、前記貫通孔は、前記シート状に形成された立体網状構造体の厚み方向の中心部に形成されていることを特徴とする。

本構成によると、貫通孔が形成された立体網状構造体に表裏の差が生じないので、これを用いた寝具等の製品の製造や使用を便利にできる。

また本発明は、前記構成の立体網状構造体において、複数の前記貫通孔が、前記シート状に形成された立体網状構造体の幅方向に平行に形成されていることを特徴とする。

本構成によると、立体網状構造体の幅方向に複数の空気流路を形成でき、また、立体網状構造体の幅方向に複数の管体を埋設できるので、大面積に亘って温度調整機能を有する寝具等の製品を製造できる。

また本発明は、前記構成の立体網状構造体において、前記貫通孔内に管体が挿入されていることを特徴とする。

本構成によると、管体内に熱媒体を流通させることにより、温度調整機能を有する寝具等の製品を製造できる。また、管体内に電熱線を挿通することにより、暖房機能を有する寝具等の製品を製造できる。

本発明によると、空気流路を確保でき、必要に応じて管体の埋設を容易かつ低コストに行うことができる立体網状構造体を提供できる。

実施形態に係る立体網状構造体の外観形状と、立体網状構造体を構成する糸状樹脂の絡み合い状態を示す図である。 実施形態に係る立体網状構造体の第１例を示す断面図である。 実施形態に係る立体網状構造体の第２例を示す断面図である。 貫通孔内に管体が挿入された立体網状構造体の斜視図である。 実施形態に係る立体網状構造体の製造装置を示す斜視図である。 図５の要部拡大図である。

以下、本発明に係る立体網状構造体の実施形態を図に基づいて説明する。なお、本発明の範囲は、以下に記載する実施形態に記載の範囲に限定されるものではなく、本発明の要旨に反しない範囲で様々な設計変更を加えて実施されるものを含むことは勿論である。

図１に示すように、実施形態に係る立体網状構造体１は、全体形状が所定の幅寸法Ｗ、長さ寸法Ｌ及び厚さ寸法Ｔを有するシート状に形成されており、両端が長さ方向の両端面に貫通するストレート形状の貫通孔２を有している。なお、実施形態に係る立体網状構造体１は、所定の幅寸法Ｗ及び厚さ寸法Ｔを有する長尺の原反シートを、所定の長さ寸法Ｌに切断することにより製造される。よって、原反シートから切り出される立体網状構造体１の長さ寸法Ｌによっては、立体網状構造体１の長さ方向ではなく、立体網状構造体１の長さ方向と直交する方向に貫通孔２が形成されたものとなる。

実施形態に係る立体網状構造体１は、両端が長さ方向の両端面に貫通するストレート形状の貫通孔２を有しているので、長さ方向の一端面に対向させて送風管を配置し、これら立体網状構造体１及び送風管をシーツで覆った上で、送風管内の空気をファンで吸引するようにすれば、貫通孔２が空気流路として機能し、特許文献２に記載の空気流通式寝具と同様に、就寝者の体表面に涼感を生じさせることができる。つまり、立体網状構造体１に両端が長さ方向の両端面に貫通するストレート形状の貫通孔２を形成すると、貫通孔２内を流通する空気流の空気抵抗は、他の部分を流れる空気流の空気抵抗よりも小さくなるので、貫通孔２は、引用文献２に記載の平衡風流通空間と同様の空気流路として機能し、立体網状構造体１からの空気漏れを抑制できて、実用的な空気流通式寝具とすることができる。

貫通孔２内には、図４に示すように、管体１０を挿入することもできる。管体１０は、立体網状構造体１に温度調整機能を付与するために貫通孔２内に挿入される。即ち、管体１０内に冷風、冷水、温風又は温水等の熱媒体を流通させることにより、立体網状構造体１に温度調整機能を付与することができる。また、管体１０内に電熱線を挿通することによって、立体網状構造体１に暖房機能を発揮させることもできる。従って、実施形態に係る立体網状構造体１は、これを利用した製品の快適性を高めることができる。

立体網状構造体１は、図１の円内に示すように、互いに絡み合わされた複数の糸状樹脂３をもって構成されており、絡み合わされた複数の糸状樹脂３がその接触部分４において部分的に接合され、接合されていない部分には空隙５が形成されている。実施形態に係る立体網状構造体１は、このように構成されているので、厚さ方向に作用する圧縮力に対する弾力を有しており、寝具、椅子、ソファ、自動車用シートなどのクッション材として利用できる。立体網状構造体１の弾力は、糸状樹脂３を構成する原料樹脂の種類、糸状樹脂３の太さ及び断面形状、それに複数の糸状樹脂３の絡み合い状態を変更することにより調整できる。

糸状樹脂３は、熱可塑性樹脂を糸状に成形することにより形成される。糸状樹脂３の成形方法、絡み合わせ方法及び接合方法については、後に説明する。糸状樹脂３の原料樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、これらの各樹脂のコポリマーやエラストマー又はこれらの各樹脂のブレンド品等を挙げることができる。また、原料樹脂としては、新生品のほかに再生品も利用でき、廃棄された立体網状構造体１も新たな立体網状構造体１の原料樹脂となり得る。従って、本発明の立体網状構造体１は、環境負荷が小さく、地球の温暖化防止に貢献できる。また、ＰＥＴボトルを粉砕することにより得られるＰＥＴの再生品も利用できる。

貫通孔２は、糸状樹脂３の接合されていない部分に形成される空隙５よりも大型の断面積を有し、立体網状構造体１の一端面からこれと対向する他の一端面まで同一の断面形状で一方向に貫通するストレート孔になっている。従って、実施形態に係る立体網状構造体１は、貫通孔２内への管体１０の挿入を容易に行うことができる。なお、図１の例では、円形断面の貫通孔２が開設されているが、貫通孔２の断面形状については、円形に限定されるものではなく、角形などの他の断面形状とすることもできる。

また、貫通孔２は、シート状に形成された立体網状構造体１の厚み方向の中心部に形成される。このように構成することにより、貫通孔２を形成しても立体網状構造体１に表裏の差が生じないので、これを用いた寝具等の製品の製造や使用を便利にできる。

また、本実施形態においては、複数（図１の例では、３個）の貫通孔２が、シート状に形成された立体網状構造体１の幅方向に平行に配列して形成されている。１枚の立体網状構造体１に形成される貫通孔２の数は、３個に限定されるものではなく、１個以上の任意の数とすることができる。１枚の立体網状構造体１に複数の貫通孔２を形成すると、立体網状構造体１の幅方向に複数の空気流路を形成でき、また、立体網状構造体の幅方向に複数の管体を埋設できるので、大面積に亘って温度調整機能を有する寝具等の製品を製造できる。

貫通孔２の周囲における糸状樹脂３の密度は、図２に示すように、その他の部分における糸状樹脂３の密度と同等にすることもできるし、図３に示すように、その他の部分における糸状樹脂３の密度より高くすることもできる。図３において、符号１ａは低密度部を示し、符号１ｂは高密度部を示している。貫通孔２の周囲における糸状樹脂３の密度をその他の部分における糸状樹脂３の密度より高くすると、貫通孔２を空気流路として用いる場合には、貫通孔２からの空気漏れを低減できて、ファンの駆動動力を抑制できる。また、貫通孔２を管体１０の挿入部として用いる場合には、貫通孔２の剛性が高められるので、貫通孔２内への管体１０の挿入を容易化できると共に、立体網状構造体１に外力が作用した際の貫通孔２の変形を抑制できるので、貫通孔２内に挿入された管体１０の変形を防止できる。

次に、本発明に係る立体網状構造体１の製造装置及び製造方法について説明する。

立体網状構造体１の製造装置１００は、図５に示すように、原料樹脂が貯えられたホッパ１０１と、ホッパ１０１から供給される原料樹脂を可塑化して押し出す押出機１０２と、押出機１０２から供給される溶融樹脂を糸状に成形する成形金型１０３と、を備えている。成形金型１０３は、図６に示すように、箱形に形成されており、その内部が樹脂溜め用の空間になっている。そして、底面の中央部には、平坦な貫通孔形成部１０３ａが形成され、底面の他の部分には、多数のノズル孔１０３ｂが形成されている。

成形金型１０３の下方には、製造しようとする立体網状構造体１の厚さ分の間隔を隔てて、２つの整形機１０４が対向に配置されている。整形機１０４は、上下に配置された２本の回転ローラ１０５、１０６と、これに巻き掛けられた成形シート１０７と、から構成されており、これら２つの整形機１０４の間に成形金型１０３から供給される糸状樹脂３を通して、所定の厚さを有する立体網状構造体１を製造する。

また、成形金型１０３の下方には、冷却水Ｗａを蓄えた水槽１０８が配置されている。整形機１０４を構成する回転ローラ１０６は、冷却水Ｗａ中に配置される。さらに、水槽１０８の出口側には、上下に配置された２本の引き出しローラ１０９、１１０が配置されている。引き出しローラ１０９、１１０によって引き出された立体網状構造体１は、図示しない巻回ローラに巻回され、図示しないカッタを用いて所定の長さでカットされる。このように、実施形態に係る立体網状構造体１は、自動的かつ連続的に製造されるので、安価に製造することができる。

押出機１０２を駆動すると、ホッパ１０１に貯えられた原料樹脂が順次押出機１０２内に導入され、押出機１０２内に備えられたヒータによる加熱や、押出機１０２内に備えられたスクリュの回転に伴って発生する摩擦熱により可塑化され溶融樹脂となる。溶融樹脂は、スクリュのねじ送り作用によって成形金型１０３に送り込まれ、成形金型１０３の底面に形成された多数のノズル孔１０３ｂから糸状に押し出されて、糸状樹脂３となる。成形金型１０３の底面中央部には、平坦な貫通孔形成部１０３ａが形成されているので、当然、貫通孔形成部１０３ａの形成部分からは糸状樹脂３が押し出されず、糸状樹脂３群の中央部分には、貫通孔２が形成される。

成形金型１０３から押し出されたばかりの糸状樹脂３は、未だ溶融状態にある。また、成形金型１０３からの糸状樹脂３の押し出し速度よりも整形機１０４による糸状樹脂３群の送り速度を遅くすると、溶融状態にある糸状樹脂３は、ループ状又はカール状に変形して互いに絡み合い、絡み合わされた複数の糸状樹脂３がその接触部分４において部分的に接合され、接合されていない部分には空隙５が形成される。立体網状構造体１の弾力は、原料樹脂の種類、糸状樹脂３の太さ及び断面形状のほか、成形金型１０３からの糸状樹脂３の押し出し速度と整形機１０４による糸状樹脂３群の送り速度との速度差を調整することによっても調整できる。速度差によって複数の糸状樹脂３の絡み合い状態が変化するからである。

２つの整形機１０４の間に導入された糸状樹脂３群は、２つの整形機１０４の間を通過する過程で所定の厚さに整形された後、水槽１０８内に貯えられた冷却水Ｗａ中に浸漬されて固化し、立体網状構造体１の原反シートとなる。糸状樹脂３群の厚さ寸法は、２つの整形機１０４の間を通過する過程で厚さ方向に縮小されるが、図６に示すように、貫通孔２の形状に及ぼす影響は小さく、成形金型１０３の底面中央部に形成された平坦な貫通孔形成部１０３ａによって形状及び直径が規制される貫通孔２が、原反シートの長さ方向に連続して形成される。

実施形態に係る立体網状構造体１は、厚さ方向の中央部に貫通孔２が形成されているので、貫通孔２内に空気を流通させることができると共に、貫通孔２内に管体１０を挿入するだけで、立体網状構造体１に対する管体１０の埋設を行うことができ、温度調整機能を備えた立体網状構造体１を容易かつ低コストに製造可能となる。

なお、前記実施形態においては、立体網状構造体１にストレート形状の貫通孔２を形成したが、作製された立体網状構造体１の端面に、隣り合う２本の貫通孔２の端部を繋ぐ凹状の管体挿入部を後加工することにより、これら２本の貫通孔２にＵ字管を挿入することもできる。

１…立体網状構造体、１ａ…高密度部、１ｂ…低密度部、２…貫通孔、３…糸状樹脂、４…接触部分（接合部分）、５…空隙、１０…管体、Ｗ…幅寸法、Ｌ…長さ寸法、Ｔ…厚さ寸法、１００…立体網状構造体製造装置、１０１…ホッパ、１０２…押出機、１０３…成形金型、１０３ａ…貫通孔形成部、１０３ｂ…ノズル孔、１０４…整形機、１０５、１０６…回転ローラ、１０７…成形シート、１０８…水槽、１０９、１１０…引き出しローラ。

Claims (4)

1. 複数の糸状樹脂が絡み合わされ、絡み合わされた前記複数の糸状樹脂が部分的に接合されて、全体形状が弾性を有するシート状に形成された立体網状構造体において、
   前記糸状樹脂の接合されていない部分に形成される空隙よりも大型の断面積を有し、両端が対向する２つの端面に貫通するストレート形状の貫通孔が形成されていて、
   前記貫通孔の周囲における前記糸状樹脂の密度が、他の部分における前記糸状樹脂の密度よりも高く形成されていることを特徴とする立体網状構造体。
2. 前記貫通孔は、前記シート状に形成された立体網状構造体の厚み方向の中心部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の立体網状構造体。
3. 複数の前記貫通孔が、前記シート状に形成された立体網状構造体の幅方向に平行に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の立体網状構造体。
4. 前記貫通孔内に、管体が挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の立体網状構造体。

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