JP7013061B1 - 履物の製造方法及び履物の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の空隙を有する樹脂成形体及びそれを有する履物を製造するにあたり、小規模の装置による製造が可能であり、且つ比較的短時間で製造できる方法を提供する。【解決手段】樹脂成形体の製造方法は、上方に開口した金型１２の上方から当該金型１２に溶融樹脂３０を押し出して供給しながら、溶融樹脂３０の供給位置に対する金型１２の位置を相対移動させることにより、複数の空隙を有する樹脂成形体を成形する工程を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、履物の製造方法及び履物の製造装置に関する。

従来より、複数の空隙を有する樹脂成形体を、例えば履物用の底材や寝具用マットレス等に利用することが知られている。例えば、特許文献１には、樹脂成形体であるフィラメント３次元結合体の製造装置が開示されている。このフィラメント３次元結合体は、例えばマットレスに利用される。

特許文献１の製造装置は、押出機と、ノズル部（ダイ）と、冷却水槽とを備えている。押出機は、材料投入部（ホッパー）から投入された熱可塑性樹脂材料を加圧溶融してスクリュー搬送する。ノズル部には、複数のノズルが形成されており、搬送されてきた溶融材料を溶融フィラメント群として鉛直方向下方へ排出する。ノズル部から排出された溶融フィラメント群は、厚みが規制された後に下方の冷却水槽に供給される。

冷却水槽では、溶融フィラメント群が冷却水の浮力作用によって撓み、ランダムなループを形成する。そして、隣接するループの接触点が融着した結合体は、冷却水により冷却されながら冷却水槽内を搬送されることによって固化する。こうして、複数の空隙を有する樹脂成形体であるフィラメント３次元結合体が製造される。

特許文献２には、網目状の格子構造を有するスポーツシューズのソール（底材）を付加製造技術（３Ｄプリンタ）によって製造することが開示されている。また、付加製造技術の一例として、熱溶解積層方式（ＦＤＭ法）によって製造可能であることも記載されている。

熱溶解積層方式では、例えば０．１ｍｍ～０．８ｍｍ程度の細いノズルの先端から溶解した樹脂を吐出し、一層ずつ積層することによって造形する。このように、付加製造技術（３Ｄプリンタ）を利用すれば、金型を使用せずに所定の立体形状を樹脂成形することができる。

特開２０２０－０２６５８６号公報 特開２０１９－０８０９８８号公報

ところが、上記特許文献１の製造方法では、ランダムなループの結合体を冷却するために大きな冷却水槽が必要になってしまう。しかも、結合体を長尺に引き出して冷却水槽内で冷却しつつ搬送しなければならないので、冷却水槽内にコンベヤや複数の搬送ローラ等の搬送設備を設置しなければならず、製造装置全体を小規模化することが難しい。

一方、上記特許文献２の製造方法では、３Ｄプリンタを利用するものであるため、製造装置全体を小規模化することが可能であるものの、完成品の３次元データを予め用意しなければならないことに加え、薄層を一層ずつ緻密に積層する方式であることから完成品を得るまでに長時間かかってしまうという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、樹脂成形体からなる底材を有する履物を製造するにあたり、小規模の装置による製造が可能であり、且つ比較的短時間で製造できる方法を提供することである。

第１の発明に係る履物の製造方法は、樹脂成形体からなる底材を形成する工程を含む履物の製造方法であって、上記底材を形成する工程では、上方に開口した金型の上方から当該金型に溶融樹脂を押し出して供給しながら、上記溶融樹脂の供給位置に対する上記金型の位置を相対移動させることにより、複数の空隙を有する上記樹脂成形体を成形する。

第２の発明に係る履物の製造方法は、樹脂成形体からなる底材を形成する工程を含む履物の製造方法であって、上記底材を形成する工程では、上方に開口した金型の上方から当該金型に溶融樹脂を押し出して供給しながら、上記溶融樹脂の供給位置に対する上記金型の位置を相対移動させ、上記金型内で上記溶融樹脂を複数の位置において互いに部分的に重ねることにより当該溶融樹脂同士の間に空隙を形成して上記樹脂成形体を成形する。
第３の発明では、上記金型に供給する上記溶融樹脂を糸状としてもよい。また、第４の発明では、上記金型に供給する上記溶融樹脂を粒状としてもよい。

第５の発明では、上記金型に供給される上記溶融樹脂は、中実断面を有してもよい。また、第６の発明では、上記金型に供給される上記溶融樹脂は、中空断面を有してもよい。第７の発明では、上記溶融樹脂を複数の供給位置から上記金型に供給するようにしてもよい。

第８の発明に係る履物の製造装置は、樹脂成形体からなる底材を有する履物の製造装置であって、溶融樹脂を押し出す押出機と、上方に開口した金型を固定するステージと、上記ステージに固定された上記金型の上方に配置されると共に上記押出機に設けられ、上記押出機から押し出される上記溶融樹脂を上記金型へ供給するノズル部と、上記ノズル部の位置に対する上記金型の位置を相対移動させるための移動機構と、上記移動機構及び上記押出機を制御する制御部とを備え、上記制御部は、上記押出機が上記金型の上方から当該金型に上記溶融樹脂を押し出して供給しながら、上記移動機構が上記溶融樹脂の供給位置に対する上記金型の位置を相対移動させることにより、複数の空隙を有する上記樹脂成形体を成形するように構成されている。

第９の発明に係る履物の製造装置は、樹脂成形体からなる底材を有する履物の製造装置であって、溶融樹脂を押し出す押出機と、上方に開口した金型を固定するステージと、上記ステージに固定された上記金型の上方に配置されると共に上記押出機に設けられ、上記押出機から押し出される上記溶融樹脂を上記金型へ供給するノズル部と、上記ノズル部の位置に対する上記金型の位置を相対移動させるための移動機構と、上記移動機構及び上記押出機を制御する制御部とを備え、上記制御部は、上記押出機が上記金型の上方から当該金型に溶融樹脂を押し出して供給しながら、上記移動機構が上記溶融樹脂の供給位置に対する上記金型の位置を相対移動させ、上記金型内で上記溶融樹脂を複数の位置において互いに部分的に重ねることにより当該溶融樹脂同士の間に空隙を形成して上記樹脂成形体を成形するように構成されている。

第１及び第２の発明によれば、開口した金型に上方から溶融樹脂を供給しながら、溶融樹脂の供給位置に対する金型の位置を相対移動させることにより、溶融樹脂同士の間に空隙を形成して溶融樹脂を金型の内側へ供給することが可能になる。溶融樹脂同士が接触する部分は、互いに融着し結合する。そのことにより、空隙を有する樹脂成形体からなる底材を形成できる。

このように、本発明では、溶融樹脂の供給位置に対する金型の位置を相対移動させることにより、樹脂成形体に複数の空隙（言い換えれば、網目構造）を形成できるとともに、金型によって所望の形状に成形することができる。さらに、上記供給位置と金型との相対移動の仕方を変更することによって、成形体に形成される網目構造のデザインを変更することも可能である。

その上、本発明では、樹脂成形体を金型内で冷却することが可能であるため、上記特許文献１のような冷却水槽や、コンベヤ及び搬送ローラ等の搬送設備が不要であり、小規模の装置による製造が可能である。

しかも、水平な断面で分割された薄層を一層ずつ緻密に積層する３Ｄプリンタに比べて、本発明では、溶融樹脂を比較的大きい流量で金型に供給できるため、空隙が形成された樹脂成形体の底材を有する履物を短時間で製造することができる。

第３及び第４の発明によれば、糸状又は粒状の溶融樹脂の積み重ねによって、複数の空隙を有する樹脂形成体の形態を種々のバリエーションで製造することができる。

第５の発明によれば、樹脂成形体が中実の樹脂からなるので、樹脂成形体全体の強度を高めることが可能になる。一方、第６の発明によれば、樹脂成形体が中空の樹脂により構成されることから、樹脂成形体全体の弾性を高めることが可能になる。

第７の発明によれば、溶融樹脂の供給位置を複数とすることにより、各供給位置から異なる色の溶融樹脂を金型に供給することが可能になる。これにより、成形色の自由度が高まる。また、溶融樹脂の金型への供給流量を増大させて、樹脂成形体をより短時間で製造することが可能になる。

第８及び第９の発明によれば、上記第１及び第２の発明と同様に、空隙が形成された樹脂成形体の底材を有する履物を、小規模の装置により製造が可能であり、しかも比較的短時間で製造することが可能になる。

図１は、本実施形態１における樹脂成形体の製造装置を示す概略図である。 図２は、ノズル部の先端を示す側断面図である。 図３は、ノズル部の先端を示す側断面図である。 図４は、ノズル部の先端を示す側断面図である。 図５は、本実施形態１における金型に成形された樹脂成形体を示す上面図である。 図６は、樹脂成形体である底材を示す正面図である。 図７は、図６の一部を拡大して示す正面図である。 図８は、履物である草履の正面図である。 図９は、本実施形態２における樹脂成形体の製造装置を示す概略図である。 図１０は、本実施形態２における金型に成形された樹脂成形体を示す上面図である。 図１１は、本実施形態２における図７相当図である拡大正面図である。 図１２は、その他の実施形態における製造装置を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
《実施形態１》

図１は、本実施形態１における樹脂成形体１０の製造装置１を概略的に示している。図２～図４は、製造装置１におけるノズル部１７の先端を示す側断面図である。図５は、金型１２に成形された樹脂成形体１０を示す上面図である。図６は、樹脂成形体１０を示す正面図である。図７は、図６の一部を拡大して示している。図８は、履物である草履３の正面図である。

製造装置１は、複数の空隙１１を有する樹脂成形体１０を製造するものである。本実施形態における樹脂成形体１０は、図８に示すように、履物である草履３の底材５である。草履３は、底材５と、底材５に貼り合わされた台６と、台６及び底材５に取り付けられた鼻緒７とを有している。

底材５となる樹脂成形体１０は、図５～図７に示すように、複数の空隙１１が形成されることにより網目構造を有している。そのことにより、樹脂成形体１０は適度な弾性を有し、底材５としてのクッション性を実現する。
尚、樹脂成形体１０は、履物の底材５に限らず、例えば座布団やマットレスの芯材等の他の用途に利用するものであってもよい。

図１に示すように、製造装置１は、ステージ１４と、押出機１６と、ノズル部（ダイ）１７と、移動機構１８とを備えている。
ステージ１４は、金型１２が載置される支持面１４ａを有している。ステージ１４は、水平な支持面１４ａにおいて金型１２を固定するように構成されている。金型１２は、上方に開口した形状を有しており、例えば皿状に形成されている。金型１２は、樹脂成形体１０（底材５）の外形を規定するように構成されている。

押出機１６は、ホッパー（材料投入部）２１と、搬送路２２と、スクリュー２３と、スクリューモータ２４とを備え、溶融樹脂３０を押し出すように構成されている。
すなわち、ホッパー２１には、熱可塑性樹脂材料のペレットが投入される。ホッパー２１から投入された樹脂材料は、搬送路２２に供給される。搬送路２２の周囲には、ヒータ２６が設けられている。また、搬送路２２の内部には、スクリュー２３が設けられている。

スクリュー２３は、搬送路２２に沿って延びており、その基端側がスクリューモータ２４に連結され駆動される。一方、押出機１６におけるスクリュー２３の先端側には、ノズル部１７が設けられている。ノズル部１７は搬送路２２に連通しており、搬送路２２の出口となっている。

こうして、ホッパー２１から搬送路２２に供給された樹脂材料は、ヒータ２６により加熱されて溶融樹脂３０となった状態で、スクリュー２３により搬送される。搬送路２２の溶融樹脂３０はノズル部１７から押し出される。

ノズル部１７は、ステージ１４に固定された金型１２の上方に配置されている。そうして、ノズル部１７は、押出機１６から押し出される溶融樹脂３０を、金型１２へ流下させて供給する。本実施形態では、図１に示すように、ノズル部１７から金型１２に供給する溶融樹脂３０を糸状とする。

ノズル部１７（ダイ）は、図２～図４に例示するように、種々の形状とすることが可能である。例えば、溶融樹脂３０を図２に示すように中実の円形断面としたり、図３に示す中空の円形断面とすることが可能である。また、図４に示すように、例えば花形のような任意の断面形状とすることもできる。

移動機構１８は、ステージ１４を水平方向に移動させる機構である。移動機構１８は、直行する水平面内の２方向（横方向Ｘ、縦方向Ｙ）にステージ１４を移動させると共に、鉛直方向の回転軸周りにステージ１４を回転させることが可能になっている。よって、移動機構１８は、ステージ１４に設置された金型１２を水平面内の自由な方向に移動可能としている。そのことにより、移動機構１８は、ノズル部１７の位置（つまり、溶融樹脂３０の供給位置）に対する金型１２の位置を相対移動させるようになっている。

製造装置１は、移動機構１８及び押出機１６を制御する制御部３１を備えている。すなわち、制御部３１は、移動機構１８によるステージ１４の移動を制御することにより、金型１２を所望の向きに変化させる。尚、制御部３１によるステージ１４の移動（金型１２の移動）は、予めプログラムとして設定しておくことが可能である。

また、制御部３１は、押出機１６における溶融樹脂３０の押出流量や、溶融樹脂３０の温度等を制御することにより、溶融樹脂３０を適切な状態で金型１２へ供給するように構成されている。

尚、製造装置１は、移動機構１８や制御部３１を有しない構成としてもよい。すなわち、手作業により金型１２の向きを変えるようにしてもよい。このようにしても、金型１２に溶融樹脂３０を適切に供給させて、複数の空隙１１を有する樹脂成形体１０を製造することが可能である。

また、移動機構１８は、ノズル部１７に対する金型１２の位置を相対移動させるものであればよい。したがって、例えば、押出機１６を比較的小型の構成とした場合は、押出機１６を移動させるようにしてもよい。

本実施形態による履物の製造方法は、樹脂成形体１０からなる底材５を形成する工程を含む。そして、本実施形態による樹脂成形体１０の製造方法は、上方に開口した金型１２の上方から当該金型１２に溶融樹脂３０を押し出して供給しながら、溶融樹脂３０の供給位置に対する金型１２の位置を相対移動させることにより、複数の空隙１１を有する樹脂成形体１０を成形する工程を有する。

具体的には、上述の製造装置１を用いて樹脂成形体１０を製造する。すなわち、金型１２をノズル部１７の下方に配置する工程（金型配置工程）と、押出機１６によって溶融樹脂３０をノズル部１７から押し出して、下方の金型１２に供給する工程（溶融樹脂供給工程）とを行う。溶融樹脂供給工程は、金型１２の向きを適宜変化させる工程（金型移動工程）と同時に行う。つまり、溶融樹脂３０を金型１２に供給すると同時に金型１２の向きを変化させる。そのことにより、金型１２内に網目状の樹脂構造を形成する。

ノズル部１７から金型１２に供給する溶融樹脂３０は、例えば糸状とする。これにより、糸状の溶融樹脂３０が金型１２内に一筆書き状に供給され、溶融樹脂３０が蛇行しつつ部分的に重なる。その結果、樹脂成形体１０に複数の空隙１１が形成されることとなる。

このように、本実施形態によると、溶融樹脂３０の供給位置に対する金型１２の位置を相対移動させることにより、樹脂成形体１０に複数の空隙１１（言い換えれば、網目構造）を形成できるとともに、金型１２によって所望の形状の樹脂成形体１０を得ることができる。

さらに、溶融樹脂３０の供給位置と金型１２との相対移動の仕方を変更することによって、樹脂成形体１０に形成される網目構造のデザインを変更することも可能である。その上、樹脂成形体１０を金型１２内で冷却することが可能であるため、例えば冷却水槽やコンベヤ及び搬送ローラ等の搬送設備が不要であり、小規模の装置による製造が可能である。

しかも、水平な断面で分割された薄層を一層ずつ緻密に積層する３Ｄプリンタに比べて、溶融樹脂３０を比較的大きい流量で金型１２に供給できるため、複数の空隙１１を有する樹脂成形体１０を短時間で製造することができる。

また、ノズル部（ダイ）１７の形状を適宜変更することによって、樹脂成形体１０に所望の特性を加えたり、デザインのバリエーションを増やすことができる。例えば、図２に示すノズル部１７であれば、樹脂成形体が中実の樹脂からなるので、樹脂成形体１０全体の強度を高めることができる。一方、図３に示すノズル部１７であれば、樹脂成形体１０が中空の樹脂により構成されることから、樹脂成形体１０全体の弾性を高めることができる。また、図４に示すノズル部１７であれば、花形の形状によって樹脂成形体１０の外観の印象を変化させることができる。
《実施形態２》
次に、実施形態２を説明する。尚、上記実施形態１と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

図９は、本実施形態２における樹脂成形体１０の製造装置１を示す概略図である。図１０は、本実施形態２における金型１２に供給された溶融樹脂３０を示す上面図である。図１１は、本実施形態２における樹脂成形体１０の一部を拡大して示している。

本実施形態２は、上記実施形態１において金型１２に供給する溶融樹脂３０を粒状としたものである。すなわち、図９に示すように、本実施形態２における製造装置１には、ノズル部１７の出口近傍に切断部３３としての回転式カッター３３が配置されている。そうして、ノズル部１７から押し出される溶融樹脂３０を回転式カッター３３により連続的に切断し、粒状となった溶融樹脂３０を金型１２内へ供給するようになっている。

この粒状の溶融樹脂３０を金型１２へ供給する際は、上記実施形態１と同様に移動機構１８によってステージ１４（金型１２）を移動させる。そのことにより、図１０及び図１１に示すように、粒状の溶融樹脂３０同士の間に空隙１１が形成された樹脂成形体１０を製造する。

本実施形態２においても、ノズル部１７は、例えば図２～図４に示すような種々の形状とすることが可能である。このように、ノズル部１７の形状を変更したり、金型１２に供給する溶融樹脂３０を糸状又は粒状に変更することによって、樹脂成形体１０に所望の特性（例えば強度や弾性等）を加えたり、デザインのバリエーションを増やすことができる。
《その他の実施形態》

上記実施形態１及び２では、溶融樹脂３０の供給位置が１つである例について説明したが、これに限らず、複数の供給位置から金型１２に溶融位置を供給するようにしてもよい。

図１２は、その他の実施形態における製造装置１を示す概略図である。例えば、図１２に示すように、押出機１６及びノズル部１７を複数用意して、各ノズル部１７から１つの金型１２に溶融樹脂３０を供給するようにしてもよい。

このように、溶融樹脂３０の供給位置を複数とすることにより、各供給位置から異なる色の溶融樹脂３０を金型１２に供給することができる。これにより、樹脂成形体１０における成形色の自由度を高めることができる。また、溶融樹脂３０の金型１２への供給流量を増大させることが可能になるので、樹脂成形体１０をより短時間で製造することができる。

また、１つの押出機１６に対し、溶融樹脂３０の供給位置を複数設けるようにしてもよい。例えば、１つのノズル部１７が複数のノズルを有する構成とすることが可能である。これにより、樹脂成形体１０を複数の列で金型１２へ流下させて供給することができる。

以上説明したように、本発明は、履物の製造方法及び履物の製造装置について有用である。

１ 製造装置
３ 草履（履物）
５ 底材
１０ 樹脂成形体
１１ 空隙
１２ 金型
１４ ステージ
１５ 溶融樹脂
１６ 押出機
１７ ノズル部
１８ 移動機構
３０ 溶融樹脂

Claims (9)

1. 樹脂成形体からなる底材を形成する工程を含む履物の製造方法であって、
   上記底材を形成する工程では、上方に開口した金型の上方から当該金型に溶融樹脂を押し出して供給しながら、上記溶融樹脂の供給位置に対する上記金型の位置を相対移動させることにより、複数の空隙を有する上記樹脂成形体を成形する、履物の製造方法。
2. 樹脂成形体からなる底材を形成する工程を含む履物の製造方法であって、
   上記底材を形成する工程では、上方に開口した金型の上方から当該金型に溶融樹脂を押し出して供給しながら、上記溶融樹脂の供給位置に対する上記金型の位置を相対移動させ、上記金型内で上記溶融樹脂を複数の位置において互いに部分的に重ねることにより当該溶融樹脂同士の間に空隙を形成して上記樹脂成形体を成形する、履物の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の履物の製造方法において、
   上記金型に供給する上記溶融樹脂を糸状とする、履物の製造方法。
4. 請求項１又は２に記載の履物の製造方法において、
   上記金型に供給する上記溶融樹脂を粒状とする、履物の製造方法。
5. 請求項１乃至４の何れか１つに記載の履物の製造方法において、
   上記金型に供給される上記溶融樹脂は、中実断面を有する、履物の製造方法。
6. 請求項１乃至４の何れか１つに記載の履物の製造方法において、
   上記金型に供給される上記溶融樹脂は、中空断面を有する、履物の製造方法。
7. 請求項１乃至６の何れか１つに記載の履物の製造方法において、
   上記溶融樹脂を複数の供給位置から上記金型に供給する、履物の製造方法。
8. 樹脂成形体からなる底材を有する履物の製造装置であって、
   溶融樹脂を押し出す押出機と、
   上方に開口した金型を固定するステージと、
   上記ステージに固定された上記金型の上方に配置されると共に上記押出機に設けられ、上記押出機から押し出される上記溶融樹脂を上記金型へ供給するノズル部と、
   上記ノズル部の位置に対する上記金型の位置を相対移動させるための移動機構と、
   上記移動機構及び上記押出機を制御する制御部とを備え、
   上記制御部は、上記押出機が上記金型の上方から当該金型に上記溶融樹脂を押し出して供給しながら、上記移動機構が上記溶融樹脂の供給位置に対する上記金型の位置を相対移動させることにより、複数の空隙を有する上記樹脂成形体を成形するように構成されている、履物の製造装置。
9. 樹脂成形体からなる底材を有する履物の製造装置であって、
   溶融樹脂を押し出す押出機と、
   上方に開口した金型を固定するステージと、
   上記ステージに固定された上記金型の上方に配置されると共に上記押出機に設けられ、上記押出機から押し出される上記溶融樹脂を上記金型へ供給するノズル部と、
   上記ノズル部の位置に対する上記金型の位置を相対移動させるための移動機構と、
   上記移動機構及び上記押出機を制御する制御部とを備え、
   上記制御部は、上記押出機が上記金型の上方から当該金型に上記溶融樹脂を押し出して供給しながら、上記移動機構が上記溶融樹脂の供給位置に対する上記金型の位置を相対移動させ、上記金型内で上記溶融樹脂を複数の位置において互いに部分的に重ねることにより当該溶融樹脂同士の間に空隙を形成して上記樹脂成形体を成形するように構成されている、履物の製造装置。
   

Images