JP7381038B2 - 固綿への窪みの形成方法及び固綿の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は固綿への窪みの形成方法及び固綿の製造方法に関するものである。

従来から敷き布団用の芯材やマットレス素材として固綿が広く使用されている。固綿は、一般に、繊維状の原材料をシート状に広げたウェブを積層し、これを圧縮及び加熱することで繊維間を熱溶着したものであるため、ギャッジアップなどのベッドの状態変化への追随性及び体圧分散性などが十分とは言えなかった。

固綿に関して、例えば特許文献１では、固綿の底面の一部を切除して凹陥部を設けて放湿性を向上させることが提案されている。

実用新案登録第３０３１５７２号

前記提案技術によれば放湿性のみならず体圧分散性やベッドの状態変化への追随性もある程度向上すると考えられるが、固綿の一部を切除して凹陥部を設ける方法では、原材料の無駄（切除部分）が発生すると共に切削作業機械など設備が大掛かりとなるおそれがある。

そこで本発明は、従来のこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、原材料の無駄が生じず、また大掛かりな設備を必要としない固綿への窪み形成方法及び窪みを有する固綿の製造方法を提供することにある。

前記目的を達成する本発明に係る固綿への窪み形成方法は、板状の固綿の厚み方向の少なくとも一方面側と所定の雄型とを圧接させた状態で所定時間加熱を行った後冷却し、前記固綿に前記雄型に対応した所定の窪みを形成することを特徴とする。

前記構成の窪み形成方法において、前記加熱の温度は１１０℃以上１４０℃以下の範囲であるのが好ましい。

また前記構成の窪み形成方法において、前記加熱は非接触加熱であるのが好ましい。

また前記構成の窪み形成方法において、前記窪みの平面形状は格子状及び平行線状の少なくとも一方であってもよい。

また前記構成の窪み形成方法において、前記固綿がポリエステル固綿であるのが好ましい。

また本発明によれば、繊維状の原材料を圧縮し所定の硬度及び密度を有する板状の固綿を得る第１工程と、得られた前記固綿の厚み方向の少なくとも一方面側に所定の窪みを形成する第２工程とを有する窪みのある固綿の製造方法であって、前記第２工程において、前記固綿の少なくとも一方面側と前記固綿に前記窪みを形成するための雄型とを圧接させた状態で所定時間加熱を行った後冷却することを特徴とする窪みのある固綿の製造方法が提供される。

本発明に係る固綿への窪み形成方法及び窪みを有する固綿の製造方法によれば、原材料の無駄を生じさせることなく、また大掛かりな設備を必要とせずに固綿に窪みを形成することができる。

第１実施形態の方法で作製された固綿の斜視図である。 第１実施形態の方法を説明する斜視図である。 第２実施形態の方法を説明する斜視図である。 第３実施形態の方法を説明する斜視図である。

以下、本発明に係る固綿への窪み形成方法及び窪みを有する固綿の製造方法について図に基づいてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

（第１実施形態）
（固綿の外形）
図１は、積層構造のマットレスの一層を構成する固綿の一実施形態例を示す斜視図である。なお、マットレスに用いる固綿では、ギャッジアップなどのベッドの状態変化への追随性をより高めるため固綿の下面側に窪みを形成することが多い。このため、図１では固綿の上下方向を逆にして固綿に形成される窪みの平面形状が分かり易くなるように描いている。図１に示す固綿１は、平面視が長方形状であって所定の厚みを有する。固綿１としては、ポリエステル繊維や羊毛など繊維状の原材料に樹脂加工や熱加工を加え圧縮し、一定以上の硬度及び密度を有する板状としたものが好適に使用される。これにより多層構造のマットレスの一層として固綿を使用するとマットレスにコシが生まれクッション性と支持性が生じると共に、繊維組織を有しているので通気性、透湿性が向上する。多層構造のマットレスに用いる固綿１の厚みは、通常、３０ｍｍから７０ｍｍの範囲が好ましい。

固綿１の下面側の長手方向足側には、短手方向の一方端から他方端にわたって直線状に連続する第１窪み１１が長手方向に所定間隔で平行に複数本形成されている。窪みＣ１はこれら複数本の第１窪み１１から構成される。長手方向足側における第１窪み１１の形成間隔は、通常、３０ｍｍから５０ｍｍの範囲程度である。

また、固綿１の下面側の長手方向中央部には、短手方向の一方端から他方端にわたって直線状に連続する第２窪み１２が長手方向に所定間隔で複数本形成され、第２窪み１２と直交する方向に直線状に連続する第３窪み１３が短手方向に所定間隔で複数本形成されている。なお、第３窪み１３の長手方向の形成領域は第２窪み１２が形成されている領域であり、第３窪み１３は第１窪み１１とは交差しない。つまり、固綿１の下面側の長手方向中央部には、第２窪み１２と第３窪み１３とから構成される格子状の窪みＣ２が形成されている。第２窪み１２及び第３窪み１３の形成間隔は、通常、９０ｍｍから１１０ｍｍの範囲程度である。

このような平行線状の窪みＣ１及び格子状の窪みＣ２が固綿１に形成されることによって体圧分散性が向上すると共に、マットレスが載置されたベッドが背上げ姿勢とされた場合に固綿１がベッドの形状に添って屈曲しやすくなる。なお、体圧分散性は格子状の窪みＣ２の形成された長手方向中央部の腰部が最も高く（柔らかく）、平行線状の窪みＣ１の形成された長手方向足側が次に高く、窪みの無い長手方向頭側が最も低く（固い）設定されている。

このような窪みＣ１及び窪みＣ２は、従来は、例えば前述のように固綿の一部を切削することによって形成していた。しかし、切削による窪みの形成では原材料の無駄が発生すると共に切削機械など設備が大掛かりとなる。そこで本発明者が種々検討を重ねた結果、窪みに対応する所定の雄型と固綿とを圧接し、その状態で所定時間加熱を行った後冷却することによって、雄型に対応した所定の窪みが固綿に形成され得ることを見出し本発明を成すに至った。以下、本発明の窪みのある固綿の製造方法について説明する。

（第１工程：固綿の作製）
まず、繊維状の原材料とバインダー繊維を混ぜた後、シート状に薄く広げてウェブを作製する。そして作製したウェブを積層し、これを圧縮及び加熱することで繊維間をバインダー繊維で熱溶着して固綿を得る。なお、ポリエステル固綿は、ポリエステル繊維及び低融点ポリエステル繊維（バインダ－繊維）を主とする混紡綿である。

原材料としては、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、ポリエステル、アクリル、レーヨン、ナイロン繊維などの合成繊維や羊毛、コットン、麻等のなどの天然繊維などの短繊維が好適に使用される。中でもポリエステル短繊維がより好適に使用される。

バインダー繊維としては原材料を構成する短繊維の融点より低い融点または軟化点を有するものであればよく、温度差は２０℃程度とすればよい。バインダー繊維として用いるポリマーとしては、共重合ポリエステル、共重合ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられ、これらの中でも共重合ポリエステルを用いることが好ましい。

加熱処理温度としてはバインダー繊維が溶融軟化する温度であればよく、バインダー繊維の種類などから適宜決定すればよいが、一般に、１１０℃以上１４０℃以下の範囲である。

作製される固綿の目付に特に限定はないが、一般に、７５０ｇ／ｍ^２以上１５００ｇ／ｍ^２以下であることが、通気性・耐久性等の観点から好ましい。

（第２工程：窪みの形成）

作製された固綿に対して、形成したい窪みの形状に対応する雄型を、固綿上の窪みを形成したい部分に載置する。固綿上に雄型を載置することによって雄型の自重で雄型と固綿とが圧接することになる。図２に、図１に示した窪みのある固綿１を作製する場合の例を示す。平行線状の窪みＣ１を形成する場合には、垂直断面形状が波形で短手方向に延在する第１雄型Ｍ１を固綿１の長手方向足側に載置する。第１雄型Ｍ１の短手方向の長さは固綿１の短手方向長さ以上であれば特に限定はないが、後述する加熱処理における装置の必要以上の大型化や作業の容易性などの観点からは固綿１の短手方向両端から若干外方に突出する程度（作業者の手が引っかかる程度）が好ましい。

このような形状の第１雄型Ｍ１としては、屋根や外壁材として一般に使用されている波形スレート材が好適に使用される。使用する第１雄型Ｍ１の形状は、平行線状の窪みＣ１を構成する第１窪み１１の長手方向の形成間隔、幅及び深さ等から適宜決定される。

格子状の窪みＣ２を固綿１に形成する場合には、棒状部材が格子状に組み立てられた第２雄型Ｍ２を固綿１の長手方向中央部に載置する。第２雄型Ｍ２の短手方向長さは、第１雄型Ｍ１と同様に、固綿１の短手方向両端から若干外方に突出する程度（作業者の手が引っかかる程度）が好ましい。第２雄型Ｍ２を構成する棒状部材としては鉄などの金属部材が好適に使用される。このような第２雄型Ｍ２としては、道路舗装などに使用されている鉄筋溶接網が好適に使用される。使用する第２雄型Ｍ２の形状は、格子状の窪みＣ２を構成する第２窪み１２及び第３窪み１３の形成間隔、幅及び深さ等から適宜決定される。

なお、固綿１に形成する窪みＣ１，Ｃ２は図１及び図２に示した形態に限定されるものではなく、格子状の窪みＣ２のみであってもよいし、平行線状の窪みＣ１のみであってもよい。また、窪みを形成する部分にも限定はない。窪みを形成した部分は体圧分散性が高くなる、すなわちクッション性が高くなるので、体圧分散性を必要とする部分に窪みを形成すればよい。

次に、第１雄型Ｍ１及び第２雄型Ｍ２を固綿１に載置した状態、すなわち圧接した状態で加熱処理を行う。加熱することによってバインダー繊維が再び溶融状態となり、固綿１に載置された第１雄型Ｍ１及び第２雄型Ｍ２が自重によって固綿１内に入り込む。これにより窪みＣ１及び窪みＣ２が形成される。

固綿１を加熱する手段としては非接触加熱が好ましく、例えば熱風を当てることによる加熱が好ましい。加熱処理温度としてはバインダー繊維が溶融状態となる温度であればよく、通常、１１０℃以上１４０℃以下の範囲である。また加熱時間はバインダー繊維の種類などから適宜決定すればよいが、通常、数分程度で足りる。

このような加熱処理が終了した後、固綿１を冷却する。冷却することによってバインダー繊維が再び固化し窪みＣ１及び窪みＣ２の形状が保持されるようになる。なお、固綿の冷却は冷却手段による冷却であってもよいが自然放冷であってもよい。冷却温度は常温までで足りる。固綿１を冷却した後、第１雄型Ｍ１及び第２雄型Ｍ２を固綿１から取り外す。

以上説明した第１工程及び第２工程によって図１に示す窪みＣ１及び窪みＣ２が形成された固綿１が作製される。

（第２実施形態）
図２に示した実施形態では固綿１の窪みＣ１，Ｃ２を形成したい面を上側とし、その上に雄型Ｍ１，Ｍ２を載置して固綿１に窪みを形成していたが、これとは逆に固綿１の窪みを形成したい面を下側として固綿１を雄型に載せて固綿１に窪みを形成するようにしてもよい。図３に一例を示す。

図３に示す実施形態は、固綿１の下面の長手方向中央部に格子状の窪みＣ２を形成する場合であって、まず、棒状部材が格子状に組み立てられた第２雄型Ｍ２を上面が平面とされた所定の載置台９上の所定位置に置く。次に、固綿１を下面を下にして第２雄型Ｍ２が固綿１の長手方向中央部に位置するように置く。これにより、第２雄型Ｍ２と固綿１とは固綿１の自重によって圧接することになる。この状態で前記実施形態と同様に加熱処理を行いその後冷却することで、固綿１の下面の長手方向中央部に窪みＣ２が形成される。

（第３実施形態）
以上説明した実施形態は固綿の一方面側に窪みを形成する場合の実施形態であったが、固綿の両面に窪みを形成することも可能である。図４に実施形態例を示す。

図４に示す実施形態は、固綿１の下面の長手方向中央部に格子状の窪みＣ２を形成し、固綿１の上面の長手方向足側に平行線状の窪みＣ１を形成し、長手方向中央部に格子状の窪みＣ２を形成する場合である。まず、棒状部材が格子状に組み立てられた第２雄型Ｍ２ａを載置台９上の所定位置に置く。次に、固綿１を下面を下にして第２雄型Ｍ２ａが固綿１の長手方向中央部に位置するように置く。そして、固綿１の上面の長手方向足側に第１雄型Ｍ１ｂを、長手方向中央部に第２雄型Ｍ２ｂをそれぞれ載置する。もちろん、固綿１の上面の長手方向足側に第１雄型Ｍ１ｂを、長手方向中央部に第２雄型Ｍ２ｂをそれぞれ載置した固綿１を第２雄型Ｍ２ａの置かれた載置台９上に置いても構わない。このようにして、第１雄型Ｍ１ｂ及び第２雄型Ｍ２ｂはそれぞれの自重によって固綿１と圧接し、第２雄型Ｍ２ａと固綿１とは固綿１（第１雄型Ｍ１ｂと第２雄型Ｍ２ｂの重さが付加された）の重量によって圧接することになる。次いで、この状態で前記各実施形態と同様に加熱処理を行いその後冷却する。これにより固綿１の上面に窪みＣ１，Ｃ２が、下面に窪みＣ２がそれぞれ形成される。

なお、固綿の一方面側に窪みを形成した後、他方面側に窪みを形成することも考えられるが、固綿への窪みの形成及び保持が、固綿の原材料であるバインダー繊維の溶融及び固化によるところが大きい場合には、他方面に窪みを形成する際の加熱処理によって、一方面側の形成済みの窪みが消滅あるいは弱まるおそれがあるので、窪み形成のための加熱処理は１回とするのが望ましい。

（その他）
本発明の製造方法で製造された固綿は敷き布団などとして単独で使用してもよいし、ウレタンマットなどの他のクッション材と共に積層化してマットレスとして使用してもよい。また、固綿に形成される窪みは格子状及び線状のみならず点状など従来公知の形状であっても勿論構わない。

本発明に係る固綿への窪み形成方法及び窪みを有する固綿の製造方法によれば、原材料の無駄を生じさせることなく、また大掛かりな設備を必要とせずに固綿に窪みを形成することが可能となる。

１ 固綿
１１ 第１窪み
１２ 第２窪み
１３ 第３窪み
Ｃ１ 平行線状の窪み
Ｃ２ 格子状の窪み
Ｍ１ 第１雄型
Ｍ２ 第２雄型
Ｍ１ｂ 第１雄型
Ｍ２ａ 第２雄型
Ｍ２ｂ 第２雄型

Claims (6)

1. 繊維状の原材料とバインダー繊維とを混合してシート状にしたウェブを固綿の厚み方向に積層した板状の固綿に窪みを形成する方法であって、
   前記固綿の厚み方向の少なくとも一方面側と所定の雄型とを、前記雄型または前記固綿の自重で圧接させた状態で所定時間加熱を行った後冷却し、前記雄型に対応した所定の窪みを前記固綿に形成することを特徴とする固綿への窪み形成方法。
2. 前記加熱の温度が１１０℃以上１４０℃以下の範囲である請求項１記載の固綿への窪み形成方法。
3. 前記加熱が非接触加熱である請求項１又は２記載の固綿への窪み形成方法。
4. 前記窪みの平面形状が格子状及び平行線状の少なくとも一方である請求項１から３のいずれかに記載の固綿への窪みの形成方法。
5. 前記固綿がポリエステル固綿である請求項１から４のいずれかに記載の固綿への窪みの形成方法。
6. 繊維状の原材料とバインダー繊維とを混合してシート状にしたウェブを固綿の厚み方向に積層し、圧縮及び加熱し所定の硬度及び密度を有する板状の固綿を得る第１工程と、
   得られた前記固綿の厚み方向の少なくとも一方面側に所定の窪みを形成する第２工程とを有する窪みのある固綿の製造方法であって、
   前記第２工程において、前記固綿の少なくとも一方面側と前記固綿に前記窪みを形成するための雄型とを、前記雄型または前記固綿の自重で圧接させた状態で所定時間加熱を行った後冷却することを特徴とする窪みのある固綿の製造方法。