JPWO2017183216A1 - Filament three-dimensional combined body manufacturing apparatus and filament three-dimensional combined body manufacturing method - Google Patents
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Abstract
フィラメントの形状やフィラメントの結合箇所の制御が容易となるフィラメント3次元結合体製造装置を提供する。複数のノズルを有し、前記ノズルそれぞれから並進するように溶融フィラメントを排出する溶融フィラメント供給装置と、前記並進する溶融フィラメントの少なくとも一つを押して、他の前記並進する溶融フィラメントへの部分的な圧着を実現させる溶融フィラメント圧着装置と、を備え、前記圧着済みのものを含む前記溶融フィラメントを用いて、フィラメント3次元結合体を形成するフィラメント3次元結合体製造装置とする。Provided is a filament three-dimensionally bonded body manufacturing apparatus that makes it easy to control the shape of the filament and the location where the filament is bonded. A molten filament supply device that has a plurality of nozzles and discharges a molten filament so as to translate from each of the nozzles; and presses at least one of the translated molten filaments to partially move to the other translated molten filament A melt filament crimping apparatus that realizes crimping, and a filament three-dimensional joined body manufacturing apparatus that forms a filament three-dimensional joined body using the melted filament including the crimped one.
Description
本発明は、フィラメント3次元結合体を製造する装置、及びフィラメント3次元結合体を製造する方法に関する。 The present invention relates to an apparatus for manufacturing a filament three-dimensional combination and a method for manufacturing a filament three-dimensional combination.
マットレスや枕などに用いるクッション材料として、溶融状態にある複数の熱可塑性樹脂繊維(溶融フィラメント)同士を部分的に融着させて得られるフィラメント3次元結合体が近年注目されてきている。 As a cushion material used for mattresses, pillows and the like, a filament three-dimensional bonded body obtained by partially fusing a plurality of thermoplastic resin fibers (molten filaments) in a molten state has recently attracted attention.
例えば特許文献1には、水平に配置された複数のノズルから溶融状態の熱可塑性樹脂を鉛直方向下向きに押し出した後、溶融フィラメントを冷却水中に落下させてループを形成させると同時に、ループ形成した複数の溶融フィラメント同士を3次元的に融着結合させることによりフィラメント3次元結合体を製造する方法が開示されている。
For example, in
しかしながら、上記のフィラメント3次元結合体を製造する方法においては、糸状の溶融フィラメントが形成するループの回転方向や曲率が制御できず、ランダムなループが形成される上、フィラメント同士の結合が制御できない。そのため、フィラメント3次元結合体を構成する各々のフィラメントの形状や結合箇所が不規則になり、反発力が局所的にばらつきやすくなるといった課題があった。また、溶融フィラメントどうしを融着結合させるためには、(1)水の浮力を利用して溶融フィラメントをランダムループ状に形成させて、隣接する溶融フィラメントどうしを接触させ、(2)その接触点で溶融フィラメントどうしを融着させる必要があるが、溶融フィラメントが冷却水中に落下すると、その表面温度は水の沸点以下の温度に急速に低下するため、溶融フィラメントの軟化温度(融点やガラス転位点などの融着が起こる温度)が水の沸点より高過ぎると、溶融フィラメント内部の余熱で融着結合が形成されるものの、強固な融着結合を形成しにくくなるといった課題があった。 However, in the method of manufacturing the above-described filament three-dimensional combination, the rotation direction and curvature of the loop formed by the filamentary molten filament cannot be controlled, and a random loop is formed, and the binding between the filaments cannot be controlled. . For this reason, there is a problem that the shape and the bonding location of each filament constituting the filament three-dimensional bonded body are irregular, and the repulsive force tends to vary locally. In order to fuse and bond the molten filaments, (1) the molten filaments are formed in a random loop using the buoyancy of water, and adjacent molten filaments are brought into contact with each other; (2) the contact point It is necessary to fuse the molten filaments with each other, but when the molten filaments fall into the cooling water, the surface temperature rapidly decreases to a temperature below the boiling point of water, so the softening temperature of the molten filaments (melting point and glass transition point) When the temperature at which fusion occurs, for example, is too higher than the boiling point of water, a fusion bond is formed by the residual heat inside the molten filament, but it is difficult to form a strong fusion bond.
本発明は上記課題に鑑み、フィラメントの形状やフィラメントの結合箇所の制御が容易となるフィラメント3次元結合体製造装置、およびフィラメント3次元結合体製造方法の提供を目的とする。 An object of this invention is to provide the filament three-dimensional conjugate | bonded_body manufacturing apparatus and the filament three-dimensional conjugate | bonded_body manufacturing method which become easy to control the shape of a filament, and the joint location of a filament in view of the said subject.
本発明に係るフィラメント3次元結合体製造装置は、複数のノズルを有し、前記ノズルそれぞれから並進するように溶融フィラメントを排出する溶融フィラメント供給装置と、前記並進する溶融フィラメントの少なくとも一つを押して、他の前記並進する溶融フィラメントへの部分的な圧着を実現させる溶融フィラメント圧着装置と、を備え、前記圧着済みのものを含む前記溶融フィラメントを用いて、フィラメント3次元結合体を形成する構成とする。 The filament three-dimensional joined body manufacturing apparatus according to the present invention has a plurality of nozzles, and presses at least one of the molten filament supply device for discharging the molten filament so as to translate from each of the nozzles and the translated molten filament. A melt filament crimping device that realizes partial crimping to the other translated melt filaments, and using the melt filaments including the crimped ones to form a three-dimensional filament combination To do.
本構成によれば、例えば当該圧着が行われない場合に比べ、フィラメントの形状やフィラメントの結合箇所の制御が容易となる。なお本願での「圧着」は、接触するように押して融着させることであって、強く押付けて接着させること等に限定されない概念である。 According to this configuration, it becomes easier to control the shape of the filament and the location where the filament is joined, for example, compared to the case where the crimping is not performed. Note that the term “crimping” in the present application is a concept of pressing and fusing so as to be in contact with each other, and is not limited to pressing strongly and bonding.
また上記構成としてより具体的には、前記溶融フィラメント供給装置は、所定方向へ並ぶ複数の前記ノズルからなる特定ノズル群を有し、前記溶融フィラメント圧着装置は、前記特定ノズル群において隣り合うノズルから排出された溶融フィラメント同士で前記圧着を実現させるフィラメント圧着部を有する構成としてもよい。 More specifically as the above configuration, the molten filament supply device has a specific nozzle group including a plurality of the nozzles arranged in a predetermined direction, and the molten filament crimping device includes an adjacent nozzle in the specific nozzle group. It is good also as a structure which has the filament crimping | compression-bonding part which implement | achieves the said crimping | compression-bonding with the discharged molten filaments.
また上記構成としてより具体的には、前記フィラメント圧着部は、前記隣り合うノズルから排出された溶融フィラメント同士を互いに近づく方向へ押すことにより、前記圧着を実現させる構成としてもよい。本構成によれば、当該溶融フィラメント同士の一方のみを押す場合に比べ、対称形状に近いバランスの良い形態の中間体等を形成することが可能となる。 More specifically, the filament pressure-bonding section may be configured to realize the pressure-bonding by pressing the melt filaments discharged from the adjacent nozzles in a direction approaching each other. According to this structure, compared with the case where only one of the molten filaments is pressed, an intermediate body having a well-balanced form close to a symmetrical shape can be formed.
また上記構成としてより具体的には、前記特定ノズル群は、前記所定方向に1番目から4番目まで順に並ぶノズルを含み、前記フィラメント圧着部は、2番目と3番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士の前記圧着である第1圧着と、1番目と2番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士、および3番目と4番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士のそれぞれの前記圧着である第2圧着と、を行うものであり、第1圧着がなされる箇所と第2圧着がなされる箇所は、前記並進の方向に異なる構成としてもよい。本構成によれば、溶融フィラメント同士を2次元的な網目状となるようにバランス良く圧着し、圧着箇所の偏り等を抑えることが可能となる。 More specifically, the specific nozzle group includes nozzles arranged in order from the first to the fourth in the predetermined direction, and the filament crimping portion is discharged from the second and third nozzles. The first pressure bonding, which is the pressure bonding of the molten filaments, the pressure bonding of the molten filaments discharged from the first and second nozzles, and the pressure of the molten filaments discharged from the third and fourth nozzles. The location where the first crimping is performed and the location where the second crimping is performed may be different in the translation direction. According to this configuration, it is possible to press the melt filaments in a well-balanced manner so as to form a two-dimensional network, and to suppress the unevenness of the press-bonded portions.
また、複数の前記特定ノズル群を有し、前記フィラメント圧着部による前記圧着によって溶融フィラメント同士が結合した中間体を、前記特定ノズル群ごとに形成する上記構成のフィラメント3次元結合体製造装置において、前記溶融フィラメント圧着装置は、前記所定方向とは異なる方向へ前記中間体同士を部分的に圧着させる構成としてもよい。本構成によれば、3次元的に溶融フィラメントが結合した中間体を形成することができ、フィラメントの形状やフィラメントの結合箇所の制御がより容易となる。 Further, in the filament three-dimensional assembly manufacturing apparatus having the above-described configuration, which has a plurality of the specific nozzle groups, and forms an intermediate body in which the melt filaments are bonded by the pressure bonding by the filament pressure bonding portion for each specific nozzle group. The molten filament crimping device may be configured to partially crimp the intermediates in a direction different from the predetermined direction. According to this configuration, it is possible to form an intermediate body in which molten filaments are three-dimensionally bonded, and it becomes easier to control the shape of the filament and the position where the filament is bonded.
また上記構成としてより具体的には、前記フィラメント供給装置は、水平方向へ異なる位置に配置された前記ノズルそれぞれから、鉛直下方へ溶融フィラメントを排出する構成としてもよい。本構成によれば、溶融フィラメントの排出方向が重力方向に一致し、複数の溶融フィラメントを容易に並進させることが可能となる。 More specifically, the filament supply device may be configured to discharge the molten filament vertically downward from each of the nozzles arranged at different positions in the horizontal direction. According to this configuration, the discharge direction of the molten filament matches the direction of gravity, and a plurality of molten filaments can be easily translated.
また本発明に係るフィラメント3次元結合体製造方法は、複数の溶融フィラメントを並進するように排出する溶融フィラメント供給ステップと、前記並進する溶融フィラメントの少なくとも一つを押して、他の前記並進する溶融フィラメントへ部分的に圧着させる溶融フィラメント圧着ステップと、を含み、前記圧着済みのものを含む前記溶融フィラメントを用いて、フィラメント3次元結合体を形成する方法とする。 The filament three-dimensional joined body manufacturing method according to the present invention includes a melt filament supply step of discharging a plurality of melt filaments so as to translate, and pressing the at least one of the translate melt filaments so that the other melt filaments are translated. A method of forming a filament three-dimensional combination by using the molten filament including the crimped one.
また、前記溶融フィラメント圧着ステップにより、前記溶融フィラメント同士が結合した中間体が複数形成される上記の方法において、前記中間体同士を部分的に圧着させる中間体圧着ステップを含む方法としてもよい。 Further, in the above method in which a plurality of intermediate bodies in which the molten filaments are bonded to each other are formed by the molten filament pressure bonding step, a method may be included which includes an intermediate pressure bonding step in which the intermediate bodies are partially pressure bonded.
本発明に係るフィラメント3次元結合体製造装置、或いはフィラメント3次元結合体製造方法によれば、フィラメントの形状やフィラメントの結合箇所の制御が容易となる。また、フィラメントどうしを結合させる過程において、すなわちランダムループを形成させる過程において、必ずしも水の浮力を利用する必要としないことから、軟化温度が高く熱による変形が生じにくい(耐熱性の高い)熱可塑性樹脂を用いても安定した融着結合を有するフィラメント3次元結合体が得られる。 According to the filament three-dimensional joined body manufacturing apparatus or the filament three-dimensional joined body manufacturing method according to the present invention, it is easy to control the shape of the filament and the location where the filament is joined. Also, in the process of joining filaments, that is, in the process of forming a random loop, it is not always necessary to use the buoyancy of water, so the softening temperature is high and thermoplastic deformation is not likely to occur (high heat resistance). Even when a resin is used, a filament three-dimensional bonded body having a stable fusion bond can be obtained.
本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら以下に説明する。なお、以下の説明における上下、左右、および前後の各方向は各図に示す通りであり、下方向は鉛直下向きに一致し、前後および左右方向は水平方向に一致する。 An example of an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the up / down, left / right, and front / rear directions are as shown in the drawings, the lower direction matches the vertical downward direction, and the front / back and left / right directions match the horizontal direction.
1.フィラメント3次元結合体製造装置の全体構成
図1は、本実施形態に係るフィラメント3次元結合体製造装置1の概略的な構成図である。図2は、図1に示すフィラメント3次元結合体製造装置1のA−A´断面矢視図である。図3は、フィラメント3次元結合体製造装置1が有する圧着装置26の近傍における概略的な構成図である。1. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a filament three-dimensional
フィラメント3次元結合体製造装置1は、立体的な網状構造を有する熱可塑性樹脂繊維からなるフィラメント3次元結合体3を製造する装置であり、押出成形機10と、3次元結合体形成装置20とを備えている。またフィラメント3次元結合体製造装置1は、後述する圧着装置26の各動作を制御するコントローラ27(図2を参照)を備えている。以下の説明では、熱可塑性樹脂繊維をフィラメントと称し、フィラメント3次元結合体3を3DF(3-dimensional filaments-linked structure)3と称することがある。また、フィラメント3次元結合体製造装置1を3DF製造装置1と称することがある。
The filament three-dimensional joined
押出成形機10は、溶融状態のフィラメント(線条)を形成し、これを3次元結合体形成装置20に向けて排出する溶融フィラメント供給装置の一例である。押出成形機10は、材料投入用のホッパー13を備えた加圧溶融部である押出機11と、この押出機11に連設され、ノズル群形成部17を有するダイ12等を有し、当該ノズル群形成部17から溶融状態のフィラメントを排出する。なお、以下では、溶融状態のフィラメントを溶融フィラメント2と称することがある。
The
ホッパー13は、フィラメントの材料となる熱可塑性樹脂を押出成形機10内に投入するための材料投入部である。熱可塑性樹脂としては、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ナイロン66などのポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂及びポリスチレン樹脂等や、スチレン系エラストマー、塩ビ系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ニトリル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、フッ素系エラストマー等の熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。
The
押出機11は、熱可塑性樹脂を加圧しながら溶融する加圧溶融部である。押出機11の内部にはシリンダー11aが形成されている。このシリンダー11aには、スクリューモーター15により回転するスクリュー14が挿通されている。シリンダー11aの外周には、スクリューヒーター16(16a、16b、16c)が内装されている。スクリュー14は、スクリューヒーター16により加熱されて溶融する熱可塑性樹脂を加圧し、フィラメント排出部11bからダイ12に搬送する加圧搬送部材である。スクリューヒーター16は、シリンダー11a内の熱可塑性樹脂を加熱する加熱部である。
The
ダイ12は、押出機11から搬送された溶融状態の熱可塑性樹脂を繊維状の溶融フィラメント2にして送出するフィラメント送出部である。ダイ12の内部には、ダイ導流路12aが形成されている。ダイヒーター18(18a〜18f)はダイ導流路12aを通過する溶融フィラメント2を加熱する加熱部である。
The
ダイヒーター18の近傍には、溶融フィラメント2の温度を測定する温度センサー19(19a、19b、19c)が設けられ、スクリューヒーター16の近傍にも不図示の温度センサーが設けられている。これらの温度センサーによる温度の測定結果に基づいて、スクリューヒーター16及びダイヒーター18の出力は制御されている。
A temperature sensor 19 (19a, 19b, 19c) for measuring the temperature of the
押出成形機10は、スクリュー14、スクリューヒーター16、ダイヒーター18などにより、ホッパー13から供給された熱可塑性樹脂をシリンダー11a内で溶融する。溶融した熱可塑性樹脂は、ダイ12内部のダイ導流路12aを経由して、ノズル群形成部17に形成された各ノズル17aから複数の溶融フィラメント2として鉛直下方に排出される。
The
ノズル群形成部17は、円形の開口部であるノズル17aが複数形成された略直方体(前後、左右、および上下の各面を有する略直方体)の金属板であり、ダイ導流路12aの最下流部に相当するダイ12の下部に設けられている。ノズル群形成部17の前後方向および左右方向寸法は、例えばマットレス用の3DF3を製造する場合、その断面寸法(マットレスの厚みおよび幅寸法)に応じて設定することが可能である。本実施形態におけるノズル群形成部17は、一例として幅広のマットレス用の3DF3の製造に用いるため、前後方向寸法に比べて左右方向寸法が非常に大きくなっている。図4は、ノズル群形成部17の下側の面を、下方から見た様子を概略的に示している。なお図4には、本図にα1で示す領域の部分拡大図も示している。
The nozzle
図4に示すようにノズル群形成部17には、ノズル17aが前後と左右の二次元に並ぶマトリクス状に配置されている。換言すれば、ノズル群形成部17には、前後方向に一列に並ぶノズル群(本実施形態の例では7個のノズル17aからなり、以下、「特定ノズル群」と称することがある)が複数列設けられている。一例として、図4にSNで示す7個のノズル17aは、左から3番目の特定ノズル群である。複数列の特定ノズル群それぞれは、左右方向へ等間隔に並ぶように配置されている。
As shown in FIG. 4, the nozzle
図4に示すように、マトリクス状に配置された各ノズル17a同士のピッチ(ノズル間隔)について、以下の説明では、前後方向のピッチをX1、左右方向のピッチ(特定ノズル群同士の間隔と見ることも出来る)をX2とする。本実施形態では一例として、ピッチX1およびピッチX2は10mmに設定されている。但しノズル17aの具体的形態は特に限定されるものではなく、例えばフィラメント3次元結合体の反発力の仕様等に基づき、ノズル形状、ノズル内径、ノズル間隔、或いはノズル配置などを適宜調整することができる。
As shown in FIG. 4, regarding the pitch (nozzle interval) between the
3次元結合体形成装置20は、複数の溶融フィラメント2を融着結合および冷却固化させることにより立体的な網状構造の3DF3を形成する。3次元結合体形成装置20は、所定の間隔を設けて面対称(前後左右に拡がる平面に対称)となるように設置された前後一対の受け板21a、21bと、冷却水22aを蓄える水槽23を含む冷却機22と、圧着装置26とを備えている。
The three-dimensional joined
ノズル群形成部17から排出されて鉛直下方へ並進する複数の溶融フィラメント2は、圧着装置26を経て、その鉛直下方に配置された一対の受け板21a、21bに到達する。一対の受け板21a、21bそれぞれは、互いの中央部(対称面)に向けて下り傾斜となる平板状の傾斜面21a1、21b1と、傾斜面21a1、21b1の下部から鉛直下方に延びる平板状の鉛直面21a2、21b2を含む。
The plurality of
受け板21a、21bの上部には、受け板21a、21bの表面全体に冷却水を供給する冷却水供給装置(不図示)を設けてもよい。冷却水の供給によって受け板21a、21bの温度上昇を抑制又は防止することにより、溶融フィラメント2が受け板21a、21bに融着することを防止できる。一対の受け板21a、21bに到達した溶融フィラメント2は、前後一対の鉛直面21a2、21b2の間を通って下方の冷却機22へ進入する。
You may provide the cooling water supply apparatus (not shown) which supplies a cooling water to the whole surface of receiving
なお受け板21a、21bは、圧着装置26から送られてきた溶融フィラメント2の厚み方向の両端部(表面層)を中央部方向に寄せることにより高密度とし、溶融フィラメント2(フィラメント3次元結合体)の両端部に硬質表面層を形成させる。硬質表面層が形成されることにより、フィラメント3次元結合体を長さ方向(ここでは、溶融フィラメント2の搬送方向に対応する方向)の変化を抑えることができ、フィラメント3次元結合体の形状を安定化できる。
The receiving
冷却機22は、融着結合した溶融フィラメント2を冷却固化する。冷却機22は、冷却水22aを蓄えた水槽23と、3DF3を搬送する一対の無端コンベア24a、24bと、複数の搬送ローラ25a〜25gと、これらの無端コンベア及び搬送ローラをギアを介して駆動する搬送モーター(不図示)とを有する。
The cooler 22 cools and solidifies the melted
無端コンベア24a、24b及び複数の搬送ローラ25a〜25gは、3DF3を搬送する搬送装置である。一対の無端コンベア24a、24bは、受け板21a、21bの鉛直方向下部に設けられ、3次元的に融着結合が進んだ網目状の溶融フィラメントを冷却水22aで冷却しながら下方に移動させるとともに、冷却固化した3DF3を搬送する。
The
無端コンベア24a、24bの搬送速度はフィラメント密度に密接に関係する。即ち、溶融フィラメント2の冷却スピードとの関係で、搬送速度が速くなるとフィラメント密度が低くなり、遅くなるとフィラメント密度が高くなる。搬送ローラ25a〜25gは、一対の無端コンベア24a、24bの後段に配設され、無端コンベア24a、24bを通過した3DF3を水槽23外まで搬送する。
The conveyance speed of the
なお本実施形態では、無端コンベア24a、24bとして網状の金属メッシュからなるベルトコンベアが採用されているが、これに限定されるものではなく、各種の搬送装置を採用することが可能である。例えば、当該搬送装置として、スラットコンベアなどを採用することも可能である。
In the present embodiment, a belt conveyor made of a net-like metal mesh is employed as the
また本実施形態では、ノズル群形成部17と一対の受け板21a、21bの間に、圧着装置26(溶融フィラメント圧着装置の一形態)が設けられている。圧着装置26は、ノズル群形成部17から排出されて落下する複数の溶融フィラメント2の一部を押して他の溶融フィラメント2に圧着させる装置である。
Moreover, in this embodiment, the crimping | compression-bonding apparatus 26 (one form of a melt filament crimping apparatus) is provided between the nozzle
圧着装置26は、第1フィラメント圧着部51および第2フィラメント圧着部61を有している。第1フィラメント圧着部51は、ノズル群形成部17から排出された糸状の溶融フィラメント2同士を前後方向へ部分的に圧着して複数の第1中間体2aを形成し、第2フィラメント圧着部61へ送出する。第1中間体2aは、ある程度の圧着結合がなされた状態の溶融フィラメント2と見ることも出来る。
The crimping
第2フィラメント圧着部61は、第1中間体2a同士を左右方向へ部分的に圧着して第2中間体2bを形成し、一対の受け板21a、21bへ送出する。そのため、受け板21a、21bに到達する段階の溶融フィラメント2は、実際には、圧着装置26によって第2中間体2bに形成されたものである。第2中間体2bは、第1中間体2aよりも更に圧着結合の度合が進んだ状態の溶融フィラメント2と見ることも出来る。
The second
2.圧着装置の構成および動作
以下、圧着装置26の構成および動作について、より詳細に説明する。2. Configuration and Operation of Crimping Device Hereinafter, the configuration and operation of the crimping
2−1.第1フィラメント圧着部の構成および動作
まず、第1フィラメント圧着部51の構成について説明する。図5は、第1フィラメント圧着部51の上方視点による概略的な構成図である。図6は、図5にα2で示す領域の部分拡大図である。図7は、図5にB−B´で示す平面の概略的な矢視図である。なお図7には、本図にα3で示す領域の部分拡大図も示している。また図8は、第1フィラメント圧着部51の一部の概略斜視図である。なお図8(a)は、後側支持部53の近傍部分の斜視図を示し、図8(b)は、第1圧着部材54が前後方向へ可動である様子を示し、図8(c)は、第2圧着部材55が前後方向へ可動である様子を示している。2-1. Configuration and Operation of First Filament Crimping Section First, the configuration of the first
第1フィラメント圧着部51には、各圧着部材54、55を支持するための左右方向に伸びた前側支持部52と後側支持部53が、前後方向に間隔を空けて設けられている。前側支持部52は後側支持部53の前方に配置されており、前側支持部52の後面と後側支持部53の前面は前後方向に向い合っている。前側支持部52と後側支持部53に挟まれた領域は、ノズル群形成部17から排出される溶融フィラメント2が通る領域となる。また、前側支持部52の後面と後側支持部53の前面には、ガイド溝G1が設けられている。
The first
これらの支持部52、53の間には、複数の第1圧着部材54と複数の第2圧着部材55が配置されている。第1圧着部材54および第2圧着部材55は、前後方向に伸びており、左右方向へ交互に並ぶように配置されている。各圧着部材54、55は、前側先端部が前側支持部52のガイド溝G1に嵌め込まれ、後側先端部が後側支持部53のガイド溝G1に嵌め込まれている。各圧着部材54、55は、後述する動作サイクル(図9〜図11を参照)の動きが可能となるように各支持部52、53に支持されており、落下中の各溶融フィラメント2を前または後方向へ瞬間的に押して変位させる。換言すれば、各圧着部材54、55は、各溶融フィラメント2を水平面方向に回転変位(回転振動)させる。
A plurality of first pressure-
第1圧着部材54は、上側第1圧着部材54aと下側第1圧着部材54bが組み合わさった構成となっている。上側第1圧着部材54aは、前側支持部52のガイド溝G1から後側支持部53のガイド溝G1へ達するように前後方向に伸びた棒状部分を有するとともに、当該棒状部分から左右へ枝のように突出した複数の突出部Paを有する。複数の突出部Paそれぞれは、左右に隣り合う第2圧着部材55の棒状部分の近傍まで突出しており、前後方向にピッチX1(図4を参照)の2倍の間隔を空けて設けられている。
The first crimping
下側第1圧着部材54bは、前側支持部52のガイド溝G1から後側支持部53のガイド溝G1へ達するように前後方向に伸びた棒状部分を有するとともに、当該棒状部分から枝のように左右へ突出した複数の突出部Pbを有する。複数の突出部Pbそれぞれは、左右に隣り合う第2圧着部材55の棒状部分の近傍まで突出しており、前後方向にピッチX1の2倍の間隔を空けて設けられている。
The lower first crimping
上側第1圧着部材54aと下側第1圧着部材54bは、上下に重なるよう配置されており、互いに前後方向へ摺動可能である。上側第1圧着部材54aの各突出部Paの上下方向位置は、下側第1圧着部材54bの各突出部Pbの上下方向位置と同一である。各突出部Paは基本状態において、対応する各突出部Pbの後側に接している。図8(b)に示すように、上側第1圧着部材54aおよび下側第1圧着部材54bは、それぞれ離れるように前後方向に可動である。
The upper first pressure-
第2圧着部材55は、上側第2圧着部材55aと下側第2圧着部材55bが組み合わさった構成となっている。上側第2圧着部材55aは、前側支持部52のガイド溝G1から後側支持部53のガイド溝G1へ達するように前後方向に伸びた棒状部分を有するとともに、当該棒状部分から左右へ突出した複数の突出部Qaを有する。複数の突出部Qaそれぞれは、左右に隣り合う第1圧着部材54の棒状部分の近傍まで突出しており、前後方向にピッチX1の2倍の間隔を空けて設けられている。
The second crimping
下側第2圧着部材55bは、前側支持部52のガイド溝G1から後側支持部53のガイド溝G1へ達するように前後方向に伸びた棒状部分を有するとともに、当該棒状部分から左右へ突出した複数の突出部Qbを有する。複数の突出部Qbそれぞれは、左右に隣り合う第1圧着部材54の棒状部分の近傍まで突出しており、前後方向にピッチX1の2倍の間隔を空けて設けられている。
The lower second crimping
上側第2圧着部材55aと下側第2圧着部材55bは、上下に重なるよう配置されており、互いに前後方向へ摺動可能である。上側第2圧着部材55aの各突出部Qaの上下方向位置は、下側第2圧着部材55bの各突出部Qbの上下方向位置と同一である。各突出部Qaは基本状態において、対応する各突出部Qbの後側に接している。図8(c)に示すように、上側第2圧着部材55aおよび下側第2圧着部材55bは、それぞれ離れるように前後方向へ可動である。
The upper second pressure-
第1圧着部材54の各突出部Pa、Pbと第2圧着部材55の各突出部Qa、Qbは、基本状態において、ピッチX1の分だけ前後方向へずれた位置に配置されている。また、左右に隣り合う第1圧着部材54の棒状部分と第2圧着部材55の棒状部分は、左右方向へピッチX2(図4を参照)の間隔を空けて配置されている。
The protrusions Pa and Pb of the first pressure-bonding
なお図6等に示すように、左右方向には、前後に伸びた第1圧着部材54の棒状部分と第2圧着部材55の棒状部分が交互に並んでおり、前後方向には、左右に伸びた第1圧着部材54の突出部Pa、Pbと第2圧着部材55の突出部Qa、Qbが交互に並んでいる。そのため、基本状態の第1フィラメント圧着部51を上方から見ると、第1圧着部材54と第2圧着部材55が略格子状を形成している。当該格子状の各升目は、各ノズル17aの真下に位置している。そのため図6に破線で示すように、一つの当該升目には、各ノズル17aから排出されて並進する溶融フィラメント2の一つが通ることになる。
As shown in FIG. 6 and the like, the rod-shaped portions of the first crimping
次に、第1フィラメント圧着部51の動作について詳細に説明する。図9〜図11は、第1フィラメント圧着部51の動作サイクルに関する説明図である。より具体的には、図9は、図7と同じ視点による模式図である。図10は、各突出部Pa、Pb、Qa、Qbの動きを左方から見た場合の模式図である。図11は、図10にC−C´で示す平面での第1フィラメント圧着部51の動きを、上方から見た場合の模式図である。なお図11に示すB−B´の位置は、図5に示すB−B´の位置と同じである。
Next, the operation of the first
また図9〜図11における(a)〜(h)は、第1フィラメント圧着部51の各状態を示している。すなわち、第1フィラメント圧着部51の状態は、(a)→(b)→(c)→(d)→(e)→(f)→(g)→(h)の順に遷移して(a)に戻ることを繰返す。ノズル群形成部17から複数の糸状の溶融フィラメント2が下方へ並進する中、第1フィラメント圧着部51は、このような動作サイクルで動作することになる。また図10のFk(kは1〜7)は、ノズル群形成部17における後からk番目のノズル17aより排出される溶融フィラメント2を示す。
Moreover, (a)-(h) in FIGS. 9-11 has shown each state of the 1st filament crimping | compression-
状態(a)は、第1フィラメント圧着部51の基本状態であり、第1圧着部材54の突出部Pa、Pbおよび第2圧着部材55の突出部Qa、Qbの上下方向の位置は同じである。状態(a)において第2圧着部材55が下方へ移動することにより、第1フィラメント圧着部51は(b)の状態となる。状態(b)において、第2圧着部材55の突出部Qa、Qbは、第1圧着部材54の突出部Pa、Pbよりも下側に位置する。
The state (a) is a basic state of the first
状態(b)において、上側第2圧着部材55aが概ねピッチX1だけ後方へ移動し、かつ、下側第2圧着部材55bが概ねピッチX1だけ前方へ移動することにより、第1フィラメント圧着部51は(c)の状態となる。状態(b)から状態(c)へ遷移する過程において、上側第2圧着部材55aの突出部Qaは、その後側にある溶融フィラメント2(F1、F3、F5、F7)を後方へ押し、下側第2圧着部材55bの突出部Qbは、その前側にある溶融フィラメント2(F2、F4、F6)を前方へ押すことになる。
In the state (b), the upper second crimping
その結果、F2とF3の溶融フィラメント2同士、F4とF5の溶融フィラメント2同士、およびF6とF7の溶融フィラメント2同士のそれぞれは、双方の進路のほぼ中央位置において部分的に圧着する。なお、溶融フィラメント2同士は高温の溶融状態にあるため、互いに接触することにより容易に融着し、圧着が実現される。これらの圧着は第1圧着部材54よりも下方で行われるため、圧着時に各突出部Qa、Qbが第1圧着部材54に干渉することはなく、また、その後に当該圧着された部分が下方へ進んでも第1圧着部材54に当たることはない。
As a result, the melted
状態(c)において、上側第2圧着部材55aが前方へ移動し、かつ、下側第2圧着部材55bが後方へ移動することにより、第1フィラメント圧着部51は(d)の状態となる。また状態(d)において、第2圧着部材55が上方へ移動することにより、第1フィラメント圧着部51は(e)の状態となる。なお第1フィラメント圧着部51の状態として、状態(d)は状態(b)と同じであり、状態(e)は状態(a)と同じである。すなわち(a)から(e)までの動作サイクルでは、第2圧着部材55が下方に移動して所定の溶融フィラメント2同士を圧着させ、元の位置に戻るという一連の動作が行われる。
In the state (c), the upper second crimping
次に、状態(e)において第1圧着部材54が下方へ移動することにより、第1フィラメント圧着部51は(f)の状態となる。状態(f)において、第1圧着部材54の突出部Pa、Pbは、第2圧着部材55の突出部Qa、Qbよりも下側に位置する。
Next, when the first crimping
状態(f)において、上側第1圧着部材54aが概ねピッチX1だけ後方へ移動し、かつ、下側第1圧着部材54bが概ねピッチX1だけ前方へ移動することにより、第1フィラメント圧着部51は(g)の状態となる。状態(f)から状態(g)へ遷移する過程において、上側第1圧着部材54aの突出部Paは、その後側にある溶融フィラメント2(F2、F4、F6)を後方へ押し、下側第1圧着部材54bの突出部Pbは、その前側にある溶融フィラメント2(F1、F3、F5、F7)を前方へ押すことになる。
In the state (f), the upper first crimping
その結果、F1とF2の溶融フィラメント2同士、F3とF4の溶融フィラメント2同士、およびF5とF6の溶融フィラメント2同士のそれぞれは、双方の進路のほぼ中央位置において部分的に圧着する。これらの圧着は第2圧着部材55よりも下方で行われるため、圧着時に各突出部Pa、Pbが第2圧着部材55に干渉することはなく、また、その後に当該圧着された部分が下方へ進んでも第2圧着部材55に当たることはない。
As a result, the
状態(g)において、上側第1圧着部材54aが前方へ移動し、かつ、下側第1圧着部材54bが後方へ移動することにより、第1フィラメント圧着部51は(h)の状態となる。また状態(h)において、第1圧着部材54が上方へ移動することにより、第1フィラメント圧着部51は(a)の状態となる。なお第1フィラメント圧着部51の状態として、状態(h)は状態(f)と同じであり、状態(a)は状態(e)と同じである。すなわち(e)から(a)までの動作サイクルでは、第1圧着部材54が下方に移動して所定の溶融フィラメント2同士を圧着させ、元の位置に戻るという一連の動作が行われる。
In the state (g), the upper first crimping
以上の動作サイクルが繰返し実行されることにより、図10に示すように、前後に隣り合う溶融フィラメント2同士が部分的に圧着して網目状となった中間体2aが逐次形成される。このような第1中間体2aは、ノズル群形成部17に設けられたノズル17aの左右方向の数だけ形成され、左右方向へピッチX2で並んだ状態で第1フィラメント圧着部51から下方へ排出される。これらの中間体2aは、第1フィラメント圧着部51の下方に設置された第2フィラメント圧着部61へ到達する。
By repeatedly executing the above operation cycle, as shown in FIG. 10,
なお第1圧着部材54による圧着は、図10(h)にV1、V3、V5、・・・で示す位置で行われ、第2圧着部材55による圧着は、V2、V4、・・・で示す位置で行われる。このように、第1圧着部材54による圧着がなされる箇所と第2圧着部材55による圧着がなされる箇所は、溶融フィラメント2の並進の方向に異なっている。またこれらの圧着は何れも、隣り合うフィラメント2同士を互いに近づく方向へ押すことによりなされる。そのため図10(h)の下寄り部分に示すように、前後方向にほぼ対称形となるバランスの良い網目状の第1中間体2aが形成される。但し、これらの圧着がなされる箇所は、例えばフィラメント3次元結合体の反発力の仕様等に基づき、任意に設定され得る。また、第1フィラメント圧着部51の動作速度や動作周期等を更新可能としておき、溶融フィラメント2を押すタイミングを変えることにより、当該圧着がなされる箇所を適宜調節可能としても良い。
In addition, the crimping | compression-bonding by the 1st crimping | compression-
2−2.第2フィラメント圧着部の構成および動作
次に、第2フィラメント圧着部61の構成について説明する。図12は、第2フィラメント圧着部61の上方視点による概略的な構成図である。図13は、図12にβ1で示す領域の部分拡大図である。図14は、図12にD−D´で示す平面の概略的な矢視図である。なお図14には、本図にβ2で示す領域の部分拡大図も示している。また図15は、第2フィラメント圧着部61における後側支持部53の近傍部分の概略斜視図である。2-2. Configuration and Operation of Second Filament Crimping Portion Next, the configuration of the second
第2フィラメント圧着部61には、左右方向に伸びた前側支持部62と後側支持部63が、前後方向に間隔を空けて設けられている。前側支持部62は後側支持部63の前方に配置されており、前側支持部62の後面と後側支持部63の前面は前後方向に向い合っている。前側支持部62と後側支持部63に挟まれた領域は、第1フィラメント圧着部51から排出される第1中間体2aが通る領域となる。また、前側支持部62の後面と後側支持部63の前面には、ガイド溝G2が設けられている。
The second
これらの支持部62、63の間には、複数の第3圧着部材64と複数の第4圧着部材65が配置されている。第3圧着部材64および第4圧着部材65は、前後方向に伸びており、左右方向へ交互に並ぶように配置されている。これらの各圧着部材64、65は、前側先端部が前側支持部62のガイド溝G2に嵌め込まれ、後側先端部が後側支持部63のガイド溝G2に嵌め込まれている。各圧着部材64、65は、後述する動作サイクル(図16〜図18を参照)の動きが可能となるように各支持部62、63に支持されており、落下中の各第1中間体2aを左または右方向へ瞬間的に押して変位させる。換言すれば、各圧着部材64、65は、各第1中間体2aを水平面方向に回転変位(回転振動)させる。
A plurality of third pressure-
第3圧着部材64は、左側第3圧着部材64aと右側第3圧着部材64bが組み合わさった構成となっている。左側第3圧着部材64aおよび右側第3圧着部材64bは、何れも、前側支持部62のガイド溝G2から後側支持部63のガイド溝G2へ達するように前後方向に伸びた棒状となっている。
The third crimping
左側第3圧着部材64aと右側第3圧着部材64bは、基本状態において左右方向に接するよう配置され、上下方向位置は同一である。左側第3圧着部材64aおよび右側第3圧着部材64bは、それぞれ離れるように左右方向に可動である。
The left third crimping
第4圧着部材65は、左側第4圧着部材65aと右側第4圧着部材65bが組み合わさった構成となっている。左側第4圧着部材65aおよび右側第4圧着部材65bは、何れも、前側支持部62のガイド溝G2から後側支持部63のガイド溝G2へ達するように前後方向に伸びた棒状となっている。
The fourth crimping
左側第4圧着部材65aと右側第4圧着部材65bは、基本状態において左右方向に接するよう配置され、上下方向位置は同一である。左側第4圧着部材65aおよび右側第4圧着部材65bは、それぞれ離れるように左右方向に可動である。左右に隣り合う第3圧着部材64と第4圧着部材65は、左右方向へピッチX2(図4を参照)の間隔を空けて配置されている。隣り合う第3圧着部材64と第4圧着部材65の間に形成される一のスペースには、第1フィラメント圧着部51から排出された第1中間体2aの一つが通ることになる。
The left fourth crimping
次に、第2フィラメント圧着部61の動作について詳細に説明する。図16〜図18は、第2フィラメント圧着部61の動作サイクルに関する説明図である。より具体的には、図16は、図14と同じ視点による模式図である。図17は、各圧着部材64a、64b、65a、65bの動きを前方から見た場合の模式図である。図18は、図17にE−E´で示す平面での第2フィラメント圧着部61の動きを、上方から見た場合の模式図である。
Next, the operation of the second
また図16〜図18における(a)〜(h)は、第2フィラメント圧着部61の各状態を示している。すなわち、第2フィラメント圧着部61の状態は、(a)→(b)→(c)→(d)→(e)→(f)→(g)→(h)の順に遷移して(a)に戻ることを繰返す。第1フィラメント圧着部51から複数の第1中間体2aが下方へ並進する中、第2フィラメント圧着部61は、このような動作サイクルで動作することになる。また図17のMk(kは1〜7)は、左右に7個の第1中間体2aが並ぶ任意領域において、左からk番目の第1中間体2aを示す。
Moreover, (a)-(h) in FIGS. 16-18 has shown each state of the 2nd filament crimping | compression-
状態(a)は、第2フィラメント圧着部61の基本状態であり、左側第3圧着部材64aは右側第3圧着部材64bの左側に接しており、左側第4圧着部材65aは右側第4圧着部材65bの左側に接している。状態(a)において第4圧着部材65が下方へ移動することにより、第2フィラメント圧着部61は(b)の状態となる。
State (a) is a basic state of the second
状態(b)において、左側第4圧着部材65aが概ねピッチX2だけ左方へ移動し、かつ、右側第4圧着部材65bが概ねピッチX2だけ右方へ移動することにより、第2フィラメント圧着部61は(c)の状態となる。状態(b)から状態(c)へ遷移する過程において、左側第4圧着部材65aは、その左側にある第1中間体2a(M1、M3、M5、M7)を左方へ押し、右側第4圧着部材65bは、その右側にある第1中間体2a(M2、M4、M6)を右方へ押すことになる。
In the state (b), the left fourth crimping
その結果、M2とM3の第1中間体2a同士、M4とM5の第1中間体2a同士、およびM6とM7の第1中間体2a同士のそれぞれは、双方の進路のほぼ中央位置において部分的に圧着する。なお、第1中間体2a同士は高温の溶融状態にあるため、互いに接触することにより容易に融着し、圧着が実現される。これらの圧着は第3圧着部材64よりも下方で行われるため、圧着時に第4圧着部材65が第3圧着部材64に干渉することはなく、また、その後に当該圧着された部分が下方へ進んでも第3圧着部材64に当たることはない。
As a result, the
状態(c)において、左側第4圧着部材65aが右方へ移動し、かつ、右側第4圧着部材65bが左方へ移動することにより、第2フィラメント圧着部61は(d)の状態となる。また状態(d)において、第4圧着部材65が上方へ移動することにより、第2フィラメント圧着部61は(e)の状態となる。なお第2フィラメント圧着部61の状態として、状態(d)は状態(b)と同じであり、状態(e)は状態(a)と同じである。すなわち(a)から(e)までの動作サイクルでは、第4圧着部材65が下方に移動して第1中間体2a同士を圧着させ、元の位置に戻るという一連の動作が行われる。
In the state (c), the left fourth crimping
次に、状態(e)において第3圧着部材64が下方へ移動することにより、第2フィラメント圧着部61は(f)の状態となる。状態(f)において、左側第3圧着部材64aが概ねピッチX2だけ左方へ移動し、かつ、右側第3圧着部材64bが概ねピッチX2だけ右方へ移動することにより、第2フィラメント圧着部61は(g)の状態となる。状態(f)から状態(g)へ遷移する過程において、左側第3圧着部材64aは、その左側にある第1中間体2a(M2、M4、M6)を左方へ押し、右側第3圧着部材64bは、その右側にある第1中間体2a(M1、M3、M5、M7)を右方へ押すことになる。
Next, when the third crimping
その結果、M1とM2の第1中間体2a同士、M3とM4の第1中間体2a同士、およびM5とM6の第1中間体2a同士のそれぞれは、双方の進路のほぼ中央位置において部分的に圧着する。これらの圧着は第4圧着部材65よりも下方で行われるため、圧着時に第3圧着部材64が第4圧着部材65に干渉することはなく、また、その後に当該圧着された部分が下方へ進んでも第4圧着部材65に当たることはない。
As a result, each of the
状態(g)において、左側第3圧着部材64aが右方へ移動し、かつ、右側第3圧着部材64bが左方へ移動することにより、第2フィラメント圧着部61は(h)の状態となる。また状態(h)において、第3圧着部材64が上方へ移動することにより、第2フィラメント圧着部61は(a)の状態となる。なお第2フィラメント圧着部61の状態として、状態(h)は状態(f)と同じであり、状態(a)は状態(e)と同じである。すなわち(e)から(a)までの動作サイクルでは、第3圧着部材64が下方に移動して第1中間体2a同士を圧着させ、元の位置に戻るという一連の動作が行われる。
In the state (g), the left third crimping
以上の動作サイクルが繰返し実行されることにより、左右に隣り合う第1中間体2a同士が部分的に圧着した第2中間体2bが逐次形成される。第2中間体2bは、図19に例示するように、糸状の溶融フィラメント2が3次元的に結合した形態となっている。第2中間体2bは下方に進み、先述した一対の受け板21a、21bを経て冷却固化され、3DF3が得られる。
By repeating the above operation cycle, the second
なお第3圧着部材64による圧着は、図17(h)にY1、Y3、Y5、・・・で示す位置で行われ、第4圧着部材65による圧着は、Y2、Y4、・・・で示す位置で行われる。このように、第3圧着部材64による圧着がなされる箇所と第4圧着部材65による圧着がなされる箇所は、第1中間体2aの並進の方向に異なっている。またこれらの圧着は何れも、隣り合う第1中間体2a同士を互いに近づく方向へ押すことによりなされる。そのため図17(h)の下寄り部分に示すように、左右方向にほぼ対称形となるバランスの良い網目状の第2中間体2bが形成される。但し、これらの圧着がなされる箇所は、例えばフィラメント3次元結合体の反発力の仕様等に基づき、任意に設定され得る。また、第2フィラメント圧着部61の動作速度や動作周期等を更新可能としておき、第1中間体2aを押すタイミングを変えることにより、当該圧着がなされる箇所を適宜調節可能としても良い。
In addition, the crimping | compression-bonding by the 3rd crimping | compression-
また、隣り合う第1中間体2a同士を圧着させる前後方向位置は、2次元的な網目状を形成している第1中間体2aの任意の位置とすることが可能であり、例えば図10(h)にV1、V2、・・・で示す位置としても構わない。但しこの例の場合は、前後と左右の方向から4本の溶融フィラメント2が同じ箇所で圧着する格好となる。この点、隣り合う第1中間体2a同士を圧着させる前後方向位置を、例えば図10(h)にW1、W2、・・・で示す位置とすれば、第1フィラメント圧着部51を用いて圧着される箇所と、第2フィラメント圧着部61を用いて圧着される箇所とが異なる状態となる。これにより、3DF3におけるフィラメント同士の結合箇所の偏りを抑え、より均質な3DF3を形成することが容易となる。
Further, the position in the front-rear direction where the first
3.その他
本実施形態において、受け板21a、21bにおける前後一対の鉛直面21a2、21b2同士の間隔は、第2中間体2bの前後方向寸法よりもやや小さくなっている。そのため、第2中間体2bが一対の受け板21a、21b同士の間を通る際、第2中間体2bにおける前後の端部近傍は中央部へ導かれるように押され、第2中間体2bの前後方向寸法は鉛直面21a2、21b2同士の間隔に規制される。また、このように押されることにより、第2中間体2bの前後の端部近傍においてフィラメントが比較的密な状態となり、3DF3の型崩れなどを防ぐことが容易となる。3. Others In the present embodiment, the distance between the pair of front and rear vertical surfaces 21a2 and 21b2 on the receiving
また以上の説明から明らかである通り、圧着装置26に設けられた各圧着部材54、55、64、65(以下、「圧着部材Z」と総称することがある)は、溶融フィラメント2または第1中間体2a(以下、「溶融フィラメント2x」と総称することがある)に接触する。そのため圧着装置26の形態は、圧着部材Zに溶融フィラメント2xが融着しないように工夫されていることが望ましい。
Further, as is clear from the above description, the respective crimping
このことを考慮して、圧着装置26に設けられた圧着部材Zには、表面エネルギーの低い材質(例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂)からなる被覆層を有するようにしても良い。表面エネルギーの低い被覆層を設けることにより、溶融フィラメント2xが圧着部材Zに融着することをより十分に防ぐことができる。なお当該被覆層を形成する材質としては、表面エネルギーの低いものであれば特に制限はないが、溶融フィラメントが接着しにくいフッ素系樹脂やシリコーン樹脂などが好適である。
In consideration of this, the crimping member Z provided in the crimping
また、圧着部材Zの表面が、綿製の布で構成されるシート状の保水膜(不図示)で被覆されるようにしても良い。このようにすれば、保水膜に吸着した水が圧着部材Zと溶融フィラメント2xとの間に介在して離形効果が得られ、溶融フィラメント2xが圧着部材Zに融着することを抑えることができる。 Further, the surface of the crimping member Z may be covered with a sheet-like water retention film (not shown) made of a cotton cloth. In this way, the water adsorbed on the water retaining film is interposed between the crimping member Z and the molten filament 2x, so that a releasing effect can be obtained, and the fusion of the molten filament 2x to the crimping member Z can be suppressed. it can.
当該保水膜としては、保水効果を有するものであれば特に制限はないが、吸水性繊維からなる布やメッシュ、或いはセルロースファイバーを含むシートなどが使用できる他、耐熱性に優れた親水性シリカ粒子を含む樹脂被膜などが利用可能である。当該保水膜には、給水装置から適宜に給水されるようにしても良い。当該給水装置から保水膜に供給する水の温度は、低すぎると溶融フィラメントの温度が局所的に低下して歪が生じやすくなり、逆に高すぎると大気中に蒸散しやすくなる。このことを考慮して、通常、当該水の温度は80℃以上95℃以下に設定することが好ましい。 The water-retaining film is not particularly limited as long as it has a water-retaining effect, but it is possible to use a cloth or mesh made of water-absorbing fibers, a sheet containing cellulose fibers, or the like, and hydrophilic silica particles having excellent heat resistance. Resin coatings containing can be used. The water retention film may be appropriately supplied with water from a water supply device. If the temperature of the water supplied from the water supply device to the water retaining film is too low, the temperature of the molten filament is locally reduced and distortion tends to occur, and conversely if it is too high, it tends to evaporate into the atmosphere. In consideration of this, it is usually preferable to set the temperature of the water at 80 ° C. or higher and 95 ° C. or lower.
なお、上述した保水膜の被覆は、上述した表面エネルギーの低い材質からなる被覆層を有する圧着部材Zに設けられても良く、当該被覆層を有しない圧着部材Zに設けられても良い。また圧着部材Zへの溶融フィラメント2xの融着を防止する手段としては、フィラメント圧着部材26に超音波振動素子を設けておき、圧着部材Zにおける溶融フィラメント2xとの接触面近傍を振動させることにより、溶融フィラメント2xの融着を防止する手段を適用してもよい。
In addition, the coating of the water retaining film described above may be provided on the crimping member Z having the coating layer made of the material having the low surface energy described above, or may be provided on the crimping member Z not having the coating layer. As a means for preventing fusion of the molten filament 2x to the crimping member Z, an ultrasonic vibration element is provided in the
また、圧着装置26(第1フィラメント圧着部51および第2フィラメント圧着部61)に溶融フィラメント2xが融着することを防止する方法として、表面エネルギーの低いフッ素系樹脂やシリコーン樹脂など被覆する方法の他、離型剤として表面エネルギーの低いシリコーンオイルやワックス等を用いてもよい。ワックスは、溶融時には粘度の低い液体であるが、常温で個体となることから、得られるフィラメント3次元結合体の表面がべとつかない効果が得られる。ワックスとしては、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、カルナウバワックス、低分子量ポリエチレンワックス、低分子量ポリプロピレンワックスなどが使用できる。
Further, as a method for preventing the fusion filament 2x from being fused to the crimping device 26 (the first
ワックスの融点が水の沸点より低いと、冷却水中に溶け込んだ後、冷却水を循環させる配管内等でワックスが析出して詰まる可能性がある。そのため用いるワックスとしては、融点が105℃以上150℃以下の低分子量ポリエチレンワックスや低分子量ポリプロピレンワックスが好ましい。 If the melting point of the wax is lower than the boiling point of water, the wax may be deposited and clogged in the piping through which the cooling water is circulated after being dissolved in the cooling water. Therefore, the wax used is preferably a low molecular weight polyethylene wax or a low molecular weight polypropylene wax having a melting point of 105 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
シリコーンオイルやワックスなどの離型剤を圧着装置26に供給する方法としては、加熱した離型剤を液状にして直接供給する方法や、溶融フィラメントを構成する材料の中に添加する方法がある。熱可塑性樹脂に対する離型剤の添加量が少なすぎると離形効果が得られにくくなり、熱可塑性樹脂に対する離型剤の添加量が多すぎると融着結合時に強固な結合を形成できなくなる。そのため、熱可塑性樹脂に対する離型剤の添加量としては、熱可塑性樹脂100重量部に対して離型剤が0.1重量部〜1重量部の範囲が好ましい。
As a method of supplying a release agent such as silicone oil or wax to the
また、第1フィラメント圧着部51における各圧着部材54、55の構造について、本実施形態では、長い棒状部分から枝のように突出した突出部Pa、Pb、Qa、Qbを設けるようにしたが、第2フィラメント圧着部61のように突出部を設けない構造とすることも可能である。図20(図5および図6と同視点の図)は、突出部を設けない構造とした場合の第1フィラメント圧着部51を例示している。
Further, in the present embodiment, the protrusions Pa, Pb, Qa, Qb that protrude like a branch from the long rod-shaped part are provided for the structure of the respective crimping
図20に示す第1フィラメント圧着部51は、先述した第2フィラメント圧着部61の構成および動作について前後方向と左右方向を逆転させたような仕様となっている。すなわち、図20に示す第1フィラメント圧着部51の各支持部72、73および各圧着部材74、75は、原理的に、第2フィラメント圧着部61の各支持部62、63および各圧着部材64、65に相当する。これにより当該第1フィラメント圧着部51は、溶融フィラメント2を前後方向へ押して部分的に圧着させ、第1中間体2aを形成することが可能である。
The first
但し図20に例示する構造によれば、各圧着部材74、75は非常に長い形状となってしまい、部品強度や操作性等が問題となる可能性がある。この点、図5に示す各圧着部材54、55の構造は、溶融フィラメント2を前後方向へ押すことが可能でありながら、図20に示すものに比べて大幅に短くなるよう工夫されており、部品強度や操作性等の問題は生じ難い。
However, according to the structure illustrated in FIG. 20, each of the crimping
なお第1フィラメント圧着部51における各圧着部材は、前後方向から傾斜した方向へ伸びた棒状の構成とし、前側支持部と後側支持部により斜め方向(当該棒状の伸びる方向と直交する方向)へ可動に支持された状態としておき、可動方向へ押して溶融フィラメント2同士を圧着させるようにしても良い。この場合、当該圧着部材を棒状の簡素な構成としつつも、図20に示すものに比べて十分に短くすることができる。
In addition, each crimping | compression-bonding member in the 1st filament crimping | compression-
また、第1フィラメント圧着部51が溶融フィラメント2同士を圧着させる方向と、第2フィラメント圧着部61が第1中間体2a同士を圧着させる方向とは、直交しないようにすることも可能である。第1フィラメント圧着部51および第2フィラメント圧着部61による圧着の方向は任意に設定可能であり、これらを異なる方向として溶融フィラメント2同士を3次元的に圧着することが出来る。なお圧着装置26は、第2フィラメント圧着部62を省略した構成とし、第1中間体2aが受け板21a、21bへ供給されるようにしても構わない。
The direction in which the first
以上に説明した3DF製造装置1は、複数のノズル17aを有し、ノズル17aそれぞれから下方へ並進するように溶融フィラメント2を排出する押出成形機10(溶融フィラメント供給装置)と、前記並進する溶融フィラメント2の少なくとも一つを押して、他の前記並進する溶融フィラメント2への部分的な圧着を実現させる圧着装置26(溶融フィラメント圧着装置)とを備え、前記圧着済みのものを含む溶融フィラメント2を用いて3DF3を形成する。
The
そのため3DF製造装置1によれば、例えば当該圧着が行われない場合に比べ、3DF3におけるフィラメントの形状やフィラメントの結合箇所の制御が容易である。仮に圧着装置26を設けていないとすると、溶融フィラメント2は受け板21a、21bの近傍においてランダムなループを形成し易く、ひいては、3DF3の構造が不規則となり反発力の不均一化などを招く虞がある。またフィラメント同士の結合が制御できないため、3DF3を構成する各フィラメントの形状や結合箇所が不規則となり、3DF3の反発力等を所期の状態に制御することは難しい。
Therefore, according to the
この点、本実施形態では圧着装置26を設けているため、受け板21a、21bに到達する前に意図的に、溶融フィラメント2同士を部分的に結合させることが出来る。当該結合がなされることにより、その分だけ各溶融フィラメント2の挙動を規制することができ、受け板21a、21b近傍におけるランダムなループの形成も抑えられ、3DF3の反発力の均一化等が容易となる。また圧着装置26の構成或いは動作設定などの調節により、溶融フィラメント2同士の結合を積極的に制御することは容易であり、3DF3を構成する各フィラメントの形状や結合箇所を規則的なものとして、3DF3の反発力等を所期の状態に制御することが出来る。
In this respect, since the crimping
なお本実施形態では、所定の部材(圧着部材)を用いて溶融フィラメント2を押すようにしているが、溶融フィラメント2を押す形態はこれに限られず、例えば水や風などの流体を当てることにより溶融フィラメント2を押すようにしても構わない。また圧着部材の形態は、溶融フィラメント2を適切に押すことが出来る限り特に制限されない。その他、溶融フィラメント2を押す方向や押す位置、更には、圧着させる溶融フィラメント2の組合わせ(どの溶融フィラメント2同士を圧着させるか)等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に設定され得る。
In the present embodiment, the
また押出成形機10は、前後方向(所定方向)へ並ぶ複数のノズル17aからなる特定ノズル群を有し、圧着装置26は、第1フィラメント圧着部51を有している。第1フィラメント圧着部51は、特定ノズル群において隣り合うノズル17aから排出された溶融フィラメント2同士で、部分的な圧着を実現させる。
The
また第1フィラメント圧着部51は、特定ノズル群において隣り合うノズル17aから排出された溶融フィラメント2同士を互いに近づく方向へ押すことにより、溶融フィラメント2同士の圧着を実現させる。例えば図10の(c)を参照すると、F2とF3の溶融フィラメント2同士、F4とF5の溶融フィラメント2同士、およびF6とF7の溶融フィラメント2同士のそれぞれが、互いに近づく方向へ押されている。隣り合うノズル17aから排出された溶融フィラメント2同士の一方のみを押すことによっても圧着は可能であるが、両方を互いに近づく方向へ押すことで、より対称形状に近いバランスの良い形態の第1中間体2aを形成することが可能である。
Moreover, the 1st filament crimping | compression-
また特定ノズル群は、前後方向に1番目から4番目まで順に並ぶノズル17a(ここでは一例として、F1〜F4の溶融フィラメント2を排出するノズルとする)を含む。そして第1フィラメント圧着部51は、F2とF3の溶融フィラメント2同士の圧着である第1圧着(図9〜図11の(c)を参照)と、F1とF2の溶融フィラメント2同士、およびF3とF4の溶融フィラメント2同士の圧着である第2圧着(図9〜図11の(g)を参照)と、を行う。第1圧着がなされる箇所と第2圧着がなされる箇所は、各溶融フィラメント2の並進の方向に異なる。そのため少なくともF1〜F4の溶融フィラメント2同士を、2次元的な網目状となるようにバランス良く圧着し、圧着箇所の偏り等を抑えることが可能である。
The specific nozzle group includes
なお本実施形態では、F1〜F7の溶融フィラメント2が2次元的な網目状となるように圧着されるため、同じ特定ノズル群から排出される溶融フィラメント2全体をバランス良く圧着することが可能である。但し、このような圧着を実現させる領域は任意に設定することが可能であり、F1〜F7の溶融フィラメント2の一部(例えば、F1〜F4の溶融フィラメント2)についてのみ、2次元的な網目状となるように圧着されるようにしても良い。
In this embodiment, since the
また3DF製造装置1は、複数の特定ノズル群を有し、第1フィラメント圧着部51による圧着によって溶融フィラメント2同士が結合した第1中間体2aを、特定ノズル群ごとに形成する。更に圧着装置26は、左右方向(前後方向とは異なる方向)へ第1中間体2a同士を部分的に圧着させる第2フィラメント圧着部61を有する。これにより、第1中間体2a同士を圧着させて、3次元的に溶融フィラメントが結合した第2中間体2bを形成することができる。そのため、3DF3におけるフィラメントの形状やフィラメントの結合箇所の制御がより容易となっている。
Moreover, the
また本実施形態の押出成形機10(フィラメント供給装置)は、水平方向へ異なる位置に配置されたノズル17aそれぞれから、鉛直下方へ溶融フィラメント2を排出するように構成されている。そのため、溶融フィラメント2の排出方向は重力方向に一致し、自然に落下するようにして、複数の溶融フィラメント2が並進する。
Moreover, the extrusion molding machine 10 (filament supply apparatus) of this embodiment is comprised so that the
なお本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。 The configuration of the present invention can be variously modified in addition to the above embodiment without departing from the spirit of the invention. That is, the above-described embodiment is an example in all respects, and should be considered as not restrictive. The technical scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of the claims, and is understood to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims. Should.
本発明は、マットレス、枕、或いはクッション等に使用される3DFの製造に利用可能である。 The present invention can be used to manufacture 3DF used for mattresses, pillows, cushions, and the like.
1 ・・・ フィラメント3次元結合体製造装置(3DF製造装置)
2 ・・・ 溶融フィラメント
2a ・・・ 第1中間体
2b ・・・ 第2中間体
3 ・・・ フィラメント3次元結合体(3DF)
10 ・・・ 押出成形機
11 ・・・ 加圧部
11a ・・・ シリンダー
11b ・・・ フィラメント排出部
12 ・・・ ダイ
12a ・・・ ダイ導流路
13 ・・・ ホッパー
14 ・・・ スクリュー
15 ・・・ スクリューモーター
16(16a、16b、16c) ・・・ スクリューヒーター
17 ・・・ ノズル群形成部
17a ・・・ ノズル
18(18a〜18f) ・・・ ダイヒーター
19(19a、19b、19c) ・・・ 温度センサー
20 ・・・ 3次元結合体形成装置
21a、21b ・・・ 受け板
22 ・・・ 冷却機
22a ・・・ 冷却水
23 ・・・ 水槽
24a、24b ・・・ 無端コンベア
25a〜25g ・・・ 搬送ローラ
26 ・・・圧着装置(溶融フィラメント圧着装置)
51 ・・・ 第1フィラメント圧着部
52 ・・・ 前側支持部
53 ・・・ 後側支持部
54 ・・・ 第1圧着部材
54a ・・・ 上側第1圧着部材
54b ・・・ 下側第1圧着部材
55 ・・・ 第2圧着部材
55a ・・・ 上側第2圧着部材
55b ・・・ 下側第2圧着部材
61 ・・・ 第2フィラメント圧着部
62 ・・・ 前側支持部
63 ・・・ 後側支持部
64 ・・・ 第3圧着部材
64a ・・・ 左側第3圧着部材
64b ・・・ 右側第3圧着部材
65 ・・・ 第4圧着部材
65a ・・・ 左側第4圧着部材
65b ・・・ 右側第4圧着部材
G1、G2 ・・・ ガイド溝
Pa、Pb、Qa、Qb ・・・ 突出部1 ... Filament three-dimensional joined body manufacturing device (3DF manufacturing device)
2 ...
DESCRIPTION OF
51 ... First
Claims (8)
前記並進する溶融フィラメントの少なくとも一つを押して、他の前記並進する溶融フィラメントへの部分的な圧着を実現させる溶融フィラメント圧着装置と、を備え、
前記圧着済みのものを含む前記溶融フィラメントを用いて、フィラメント3次元結合体を形成することを特徴とするフィラメント3次元結合体製造装置。A molten filament supply device having a plurality of nozzles and discharging the molten filament so as to translate from each of the nozzles;
A melt filament crimping device that presses at least one of the translating melt filaments to achieve partial crimping to the other translating melt filaments, and
An apparatus for manufacturing a filament three-dimensional combination, wherein a filament three-dimensional combination is formed using the molten filament including the one that has been crimped.
前記溶融フィラメント圧着装置は、
前記特定ノズル群において隣り合うノズルから排出された溶融フィラメント同士で前記圧着を実現させるフィラメント圧着部を有することを特徴とする請求項1に記載のフィラメント3次元結合体製造装置。The molten filament supply device has a specific nozzle group composed of a plurality of the nozzles arranged in a predetermined direction,
The molten filament crimping device is:
2. The filament three-dimensional joined body manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a filament crimping unit that realizes the crimping between melted filaments discharged from adjacent nozzles in the specific nozzle group.
前記隣り合うノズルから排出された溶融フィラメント同士を互いに近づく方向へ押すことにより、前記圧着を実現させることを特徴とする請求項2に記載のフィラメント3次元結合体製造装置。The filament crimping part is
3. The filament three-dimensional joined body manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the crimping is realized by pressing the molten filaments discharged from the adjacent nozzles in a direction approaching each other.
前記所定方向に1番目から4番目まで順に並ぶノズルを含み、
前記フィラメント圧着部は、
2番目と3番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士の前記圧着である第1圧着と、
1番目と2番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士、および3番目と4番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士のそれぞれの前記圧着である第2圧着と、を行うものであり、
第1圧着がなされる箇所と第2圧着がなされる箇所は、前記並進の方向に異なることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のフィラメント3次元結合体製造装置。The specific nozzle group is
Including nozzles arranged in order from the first to the fourth in the predetermined direction,
The filament crimping part is
A first pressure bonding that is the pressure bonding between the molten filaments discharged from the second and third nozzles;
Performing the second crimping, which is the crimping of the molten filaments discharged from the first and second nozzles, and the molten filaments discharged from the third and fourth nozzles, respectively.
4. The filament three-dimensional joined body manufacturing apparatus according to claim 2, wherein a place where the first pressure bonding is performed and a position where the second pressure bonding is performed are different in the translation direction. 5.
前記溶融フィラメント圧着装置は、
前記所定方向とは異なる方向へ前記中間体同士を部分的に圧着させることを特徴とするフィラメント3次元結合体製造装置。The filament according to any one of claims 2 to 4, wherein a plurality of the specific nozzle groups are provided, and an intermediate body in which molten filaments are bonded by the pressure bonding by the filament pressure bonding portion is formed for each of the specific nozzle groups. A three-dimensional combined body manufacturing apparatus,
The molten filament crimping device is:
An apparatus for manufacturing a filament three-dimensional assembly, wherein the intermediate members are partially crimped in a direction different from the predetermined direction.
水平方向へ異なる位置に配置された前記ノズルそれぞれから、鉛直下方へ溶融フィラメントを排出することを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載のフィラメント3次元結合体製造装置。The filament supply device includes:
The filament three-dimensional joined body manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a molten filament is discharged vertically downward from each of the nozzles arranged at different positions in the horizontal direction.
前記並進する溶融フィラメントの少なくとも一つを押して、他の前記並進する溶融フィラメントへ部分的に圧着させる溶融フィラメント圧着ステップと、を含み、
前記圧着済みのものを含む前記溶融フィラメントを用いて、フィラメント3次元結合体を形成することを特徴とするフィラメント3次元結合体製造方法。A molten filament supply step for discharging a plurality of molten filaments to translate;
A melt filament crimping step of pressing at least one of the translating melt filaments and partially crimping to the other translating melt filaments;
A method for producing a filament three-dimensional combination, comprising forming a filament three-dimensional combination using the molten filament including the one that has been crimped.
前記中間体同士を部分的に圧着させる中間体圧着ステップを含むことを特徴とするフィラメント3次元結合体製造方法。The method according to claim 7, wherein a plurality of intermediate bodies in which the molten filaments are bonded to each other are formed by the molten filament pressure bonding step.
A method for producing a filament three-dimensional joined body comprising an intermediate crimping step of partially crimping the intermediates.
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