JPH10280265A

JPH10280265A - 繊維集合体によるクッション成形品

Info

Publication number: JPH10280265A
Application number: JP9092024A
Authority: JP
Inventors: Masanao Yamaguchi; 正直山口
Original assignee: Araco Co Ltd; Teijin Ltd
Current assignee: Araco Co Ltd; Teijin Ltd
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】空気吹込み法を採用しながらも、引裂き強度
が高く、しかも成形品の厚さ方向に密度差を持たせるこ
とにより、座り心地に優れたクッション成形品を提供す
る。【解決手段】捲縮形態を有する合成繊維の短繊維から
なるマトリックス中に該短繊維より低い融点を有するバ
インダー繊維が分散混入された繊維集合体を空気吹込み
によって金型キャビティに充填して加熱成形されたクッ
ション成形品Ｓにおいて、該クッション成形品Ｓが座面
に対して垂直方向に密度差（低密度部Ｌと高密度部Ｈ）
を有する繊維集合体によるクッション成形品である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、捲縮形態を有する
合成繊維の短繊維からなるマトリックス中に該短繊維よ
り低い融点を有するバインダー繊維が分散混入された繊
維集合体を成形するために、金型内へ該繊維集合体を充
填して加熱成形するための方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車、航空機等の複雑な形状
を有するシート用クッション材として安価なウレタンフ
ォームが多用されてきた。しかしながら、ウレタンフォ
ームは、燃焼時に有毒ガスを発生こと、リサイクル使用
が困難等の問題を有するため、これに代わる成形素材が
切望されてきた。

【０００３】このような問題から、近年、ウレタンフォ
ームに代替するための素材として、合成繊維の短繊維か
らなるマトリックス中に該短繊維より低い融点を有する
バインダー繊維が分散混入された繊維集合体を使用した
繊維構造体が、上記の諸問題を解決することができる素
材として注目されてきた。この繊維構造体は、金型のキ
ャビティ内へ綿を充填し、これを熱成形することで綿中
に含まれるバインダー繊維を熱融着させて形成されたも
のである。

【０００４】このような問題を解決するために、綿を仮
成形せずに、小片の綿の塊として成形金型内へ空気輸送
する方法が、特開昭６２−１５２４０７号公報に提案さ
れている。この方法は、仮整形されていない綿１をコン
ベアで開繊機へ運搬し、該開繊機によって綿の小塊とし
た後、該開繊機から出てきた綿の小塊をブロアーによっ
て、ダクト内を移送させ、これによって金型キャビティ
へ充填し、加熱成形する方法である。

【０００５】前記の成形方法では、金型キャビティに充
填する繊維集合体は、金型内の奥側から順に均一に充填
されていくため、成形品の厚さ方向における密度は均一
となる。このため、従来法で成形された成形品では、座
り心地を良くするための、成形品の外側の面に密度が異
なるシート材を張り付ける必要がある等の問題があっ
た。このため従来のクッション成形品では、シートの製
造工程で、成形品の表面もしくは裏面に、密度の異なる
クッション材を貼り付け、多層構造とすることによって
必要な弾性特性を出すことが行われている。しかしなが
ら、このような成形品では製造プロセスが複雑になり、
製造コスト高となる。

【０００６】前記の問題を解決するために、特開平７−
５９６３５号公報には、厚さ方向に対するクッション成
形品の特性を変える方法が提案されている。この方法
は、一方の座面側は、座面に沿って配向するようにカー
ド状に積層されたカードウェッブを使用し、他方のフレ
ーム固定側は、座面に対し垂直方向のカードウエッブを
使用したものである。確かに、この方法により最適な乗
り心地を実現したクッション成形品を成形することがで
きる。

【０００７】しかしながら、この方法では、金型のキャ
ビティ内へ原料のカードウエッブを手詰め若しくはロボ
ットにより詰め込むことが必須となり、金型への詰め込
み時間を短縮することができず、効率的な生産プロセス
とはいえず、非常にコスト高となる。

【０００８】また、金型への空気吹込みによる成形品の
特徴として、原料綿が金型の奥側から順次積層されてい
くため、成形品には積層面が発生するということが挙げ
られる。このような積層面は、繊維同士が絡合していな
いため、繊維同士の結合が弱わく、成形品を長期に渡っ
て使用した時に、積層面極めて容易にはがれ易く、この
積層面からクッション成形品の破壊が発生するといった
問題がある。特に、このような積層面の発生により、シ
ートの前後方向の引裂き強度が低く、着座後、乗員が前
後方向に移動するといった動きが入る座席用クッション
成形品においては、長期間の使用時にシートが割れると
いった問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べた諸問題に
鑑み、本発明が解決しようとする課題は、開繊状態の綿
を空気輸送によって金型キャビティ内へ型詰する方法を
採用しながらも、引裂き強度が高く、しかも成形品の厚
さ方向に密度差を持たせることができるために、座り心
地に優れたクッション成形品を提供することにある。

【００１０】また、別の課題としては、従来の空気吹込
み方式による成形品ではできなかった成形品の繊維配向
を任意に変えることを実現することにより、成形品の強
度を上げ、長期間の使用に耐え得るクッション成形品を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明によれ
ば、（請求項１）捲縮形態を有する合成繊維の短繊維から
なるマトリックス中に該短繊維より低い融点を有するバ
インダー繊維が分散混入された繊維集合体を空気吹込み
によって金型キャビティに充填して加熱成形されたクッ
ション成形品において、該クッション成形品が座面に対
して垂直方向に密度差を有する繊維集合体によるクッシ
ョン成形品、（請求項２）前記のクッション成形品の座面側を低密
度、該座面と反対側を高密度とした、請求項１記載の繊
維集合体による成形品、（請求項３）前記のクッション成形品の座面側と該座
面と反対側とを高密度とし、中心部のみを低密度とし
た、請求項１記載の繊維集合体によるクッション成形
品、及び（請求項４）前記のクッション成形品の積層面が座面
に沿って面内に配向し、座面から離れるに従って該積層
面が座面に対して徐々に垂直方向に配向した、請求項１
記載の繊維集合体によるクッション成形品が提供され
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】ここで簡単に、本発明に使用する
繊維集合体について説明する。まず、繊維集合体のマト
リックスを構成する合成繊維の短繊維としては、特に限
定されることはないが、例えば通常のポリエチレンテレ
フタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサ
メチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタ
レート、ポリ1,4-ジメチルシクロヘキサンテレフタレー
ト、ポリピバラクトン、またはこれらの共重合エステル
からなる短繊維、及至これらの繊維の混綿体、または上
記のポリマー成分の内の2種類以上からなる複合繊維等
が好適である。また、短繊維の断面形状は、円形、扁
平、異形または中空のいずれであっても良い。

【００１３】さらに、この場合の捲縮は、顕在捲縮であ
ることが好ましく、この顕在捲縮は、クリンパー等によ
る機械的な方法、紡糸時の異方冷却による方法、サイド
バイサイド型あるいは偏心シースコア型複合繊維の加熱
による方法等で得ることができる。

【００１４】一方、バインダー繊維としては、例えばポ
リウレタン系エラストマーやポリエステル系エラストマ
ー等を成形する製品の要求性能に合わせて混合すればよ
い。

【００１５】以下、本発明の成形品を成形するための実
施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。図１は本発明の成形品の成形装置を例示した側面断
面図である。該図において、１は前掲の繊維集合体
（綿）であって、予めマトリックス繊維とバインダー繊
維を混綿したものである。また、２は開繊機であって、
繊維集合体１を金型キャビティへ充填するに当たり、予
め開繊・分散させておくことで、金型キャビティ内への
均一な充填と成形後の安定した品質を達成するために使
用される。

【００１６】さらに、３はブロアーであって、開繊機２
より出てきた綿を金型へ輸送させる随伴空気を発生させ
る。なお、金型は下金型４と上金型５とに分割されてい
る。また、これらの下金型４と上金型５とは、アクチュ
エータ６と７によって上下にそれぞれ開口自在に形成さ
れており、金型４と５との開口によって形成されるキャ
ビティＣ内に綿は充填される。また、該金型４と５と
は、充填された綿を熱風又は冷風によって加熱又は冷却
できるように、空気通過性を有するパンチングプレート
のような材料により構成されている。

【００１７】以上のように構成された綿の型詰装置にお
いて、先ず、開繊機２によってそのキャビティＣ内に綿
１を開繊・分散させながら、ブロアー３によって供給さ
れる空気によって金型キャビティＣ内へ吹込み充填して
いく。金型４と５は、充填する前には成形されるクッシ
ョン成形品の厚さよりも、２〜４倍程度の厚さまで開か
れており、このようにして形成されたキャビティＣ内に
綿１は、金型４と５の奥側から順次充填されていく。な
お、綿１は空気に随伴して充填されていくため、金型内
に綿１が充填された後は、空気のみを金型４と５の外へ
排出しなければならないので、金型４と５は、空気通過
性の材料で形成することが肝要である。

【００１８】また、図示したように金型４と５の空気供
給側に対向する位置に排風室１０と排風機１１を設け、
該排風機１１によって金型キャビティＣ内に導入された
空気を速やかに排出することが好ましい。

【００１９】以上のようにして、綿１は金型キャビティ
Ｃの奥側（排風室１０側）から充填されて行き、綿１の
供給側に達するまで充填が行われる。そして、金型キャ
ビティＣ内に綿１が必要量、金型内に充填されると、綿
１は金型４と５はアクチュエータ６と７によって所定の
形状の金型キャビティを形成するまで圧縮される。そし
て、この状態で加熱装置８によって発生させられた熱風
により、綿１を加熱してバインダー繊維の溶融成分を溶
融させて繊維同士を融着させ、これによって繊維構造体
Ｓ（図１では金型キャビティ内に細線で示してある）を
形成する。この際、金型４と５とは、通気性を有するた
め熱風が容易に貫流し、綿１中のバインダー繊維の溶融
成分を十分に溶融させ、バインダー繊維とマトリックス
繊維、もしくはバインダー繊維同士が互いに交差する結
合点で十分結合される。

【００２０】次に、最終的にこのような状態で、加熱装
置８による加熱を停止し、排風機９を作動させて室温状
態にある冷却風を金型キャビティ内に貫流させて、該結
合点を固化させて固定させ、形状安定性に優れた繊維構
造体を成形する。

【００２１】以上に述べたようにして、金型キャビティ
Ｃに充填された綿１がクッション成形品（繊維構造体）
へと転換されるのであるが、本発明のクッション成形品
は、成形品の下側を低密度（Ｌ）、上側を高密度（Ｈ）
とした成形品（図２-(A)参照）、或いは成形品の上側と
下側を低密度（Ｌ）、中央部を高密度（Ｈ）とした成形
品（図２-(B)参照）としたことに一大特徴がある。

【００２２】この様な成形品を得るためには、綿１を充
填後の加熱サイクルが始まるまでの間に、上金型５及び
／又は下金型４を圧縮し、所望の位置まで綿１を圧縮す
ることが必要である。この圧縮の際、充填されている綿
１は、排風室１０側と供給側との間に押し込められて排
風室１０側と供給側との間でブリッジを形成しており、
上下方向には、スムーズに移動できない状態にある。こ
のため、上金型５の移動によって金型キャビティの上側
に充填された綿が先に圧縮されて高密度となり、逆に固
定側である下金型４によって圧縮される部分は、上金型
５によって圧縮された部分に比べ、低密度の状態が保持
される。

【００２３】このようにして、最終の形状まで圧縮した
状態では、上金型５に近い部分が高密度（Ｈ）、下金型
４に近い部分が低密度（Ｌ）となり、この状態で熱セッ
トすることにより、座面に対して垂直方向（厚さ方向）
に密度差をもったクッション成形品を成形することがで
きる。なお、厚さ方向の密度差を大きく取る場合には、
綿１の充填開始前における金型開度を大きく取り、綿１
の充填を嵩高い状態で行い、圧縮ストロークを大きく取
ればよい。他方、密度を均一にする場合は、金型の開度
を小さくして充填した状態において、既に成形品形状に
近い状態にしておけばよい。このように圧縮代が小さい
と、上金型の圧縮による密度変化は小さく、全体が均一
の密度を有する成形品が得られることになる。なお、嵩
高い状態で充填するためには、金型の外側からの吸引力
を低めに抑えたり、吹込み圧力を低くすればよい。

【００２４】また、図２-(B)に示したような成形品を得
るための別の実施態様として、図３に示すような方法が
ある。この方法は、原料綿１を金型キャビティＣに充填
後、下金型４の下方から吸引をかけ、該下金型４近傍の
綿を金型面に吸い付けることにより、下金型４近傍の綿
密度を上げるものである。この吸引による効果は、金型
の吸引表面から１０〜４０mm程度の範囲に及び、この範
囲内にある綿は金型に吸い付けられるために、高密度と
なる。なお、金型の吸引表面からの距離が約４０mmを超
えてくると、吸引力は弱まっていき、密度の上昇は少な
くなってくる。そして、上側の面は前述のように上金型
５の可動壁により圧縮を受けて密度が上がっていくた
め、最終的に中心部のみが低密度の成形品を得ることが
できる。

【００２５】図３-(B)は、通常の吹込み方法により充填
された場合の、金型キャビティＣ内での繊維配向を表わ
した図である。該図に示したとおり、繊維は金型の奥側
から順次層状に積層されて行くために、繊維は吹込み方
向に対して垂直面（図では２点鎖線で示してある）内に
層状に配向し、上下方向に配向した積層面が成形品の前
後方向に形成される。

【００２６】なお、充填後の金型圧縮量が大きい場合
は、金型の圧縮により積層面は斜め方向に寝ていくか、
Ｓ字状に変形して圧縮されていく。しかしながら、金型
圧縮量が小さい場合には、積層面は垂直に近い状態で残
り、この様な繊維配向は、成形品が層状の積層面に沿っ
て裂けやすく、自動車用途のように着座後に、前後左右
方向の力を受ける場合、耐久性に問題が生じる。しか
も、強い垂直面内の繊維配向を残したまま着用を続けて
いくと、最も大きな荷重を受ける表面から裂け始め、こ
の裂け目が成長することにより成形品は積層面に沿って
破壊する。

【００２７】従って、クッション成形品の座面表層につ
いては、引裂き強度を上げることが要求され、この要求
を満たすためには座面吸引が効果的である。

【００２８】図３-(C)は、充填の際に、下金型４の下面
を吸引しつつ、綿を充填した場合を表わしたものであ
る。充填される綿は、下金型４の下方からの吸引作用に
より、順次金型表面に沿って積層され、充填されてい
く。なお、この段階では、繊維積層面は座面に対し平行
である。さらに充填が進行すると、積層された綿の抵抗
により、下金型４の下方からの吸引力は弱まり、充填さ
れる綿は、吸引垂直面内への配向となる。そして、原料
綿の充填が完了した段階では、下金型４の座面表面付近
では座面に沿って並行な繊維配向となり、座面から離れ
たところでは座面に垂直な繊維配向状態となる。

【００２９】なお、図３-(C)では、下金型４の下方から
の座面吸引のみを示したが、上金型５の上方からも同時
に座面吸引を行い、上下の座面に座面に沿って並行な繊
維配向を実現するようにしてよいことは言うまでもな
い。このようにして、座面側の繊維配向を座面に並行な
状態とすれば、シート着座時に問題となる、座面の引裂
き強度が高くなって、実用性に優れたクッション成形品
を得ることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上に述べた本発明によれば、一度の成
形で厚さ方向に密度差を持たせた、着座時の特性に優れ
た成形品を得ることができる。さらには、吹込みによる
充填によるクッション成形品であるにもかかわらず、座
面引き裂き強度を実用に耐えるレベルにまで十分に高く
した成形品を得ることができる。また、従来の方法で
は、非常にコスト高となる、パッド・補強材の接着工程
を省略することが可能となり、安価な成形品を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形品を得るための、吹込装置全体を
例示した側面断面図である。

【図２】本発明によって得られる厚さ方向に密度差を有
する繊維集合体の側面断面図である。

【図３】金型の座面吸引によって座面付近での繊維配向
を変えた成形品（図(A)）と該成形品を得るための方法
（図(B)及び図(C)）を例示した側面断面図である。

【符号の説明】

１綿（繊維集合体）２開繊機３ブロアー４成形下金型５成形上金型６，７アクチュエータ９, 11 排風機１０排風室Ｈ綿の高密度部分Ｌ綿の低密度部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】捲縮形態を有する合成繊維の短繊維から
なるマトリックス中に該短繊維より低い融点を有するバ
インダー繊維が分散混入された繊維集合体を空気吹込み
によって金型キャビティに充填して加熱成形されたクッ
ション成形品において、該クッション成形品が座面に対して垂直方向に密度差を
有する繊維集合体によるクッション成形品。
【請求項２】前記のクッション成形品の座面側を低密
度、該座面と反対側を高密度とした、請求項１記載の繊
維集合体による成形品。
【請求項３】前記のクッション成形品の座面側と該座
面と反対側とを高密度とし、中心部のみを低密度とし
た、請求項１記載の繊維集合体によるクッション成形
品。
【請求項４】前記のクッション成形品の積層面が座面
に沿って面内に配向し、座面から離れるに従って該積層
面が座面に対して徐々に垂直方向に配向した、請求項１
記載の繊維集合体によるクッション成形品。