KR20130099810A

KR20130099810A - 쿠션의 성형방법

Info

Publication number: KR20130099810A
Application number: KR1020127025221A
Authority: KR
Inventors: 노부유키 타카오카
Original assignee: 씨엔 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2013-09-06
Also published as: JPWO2012029324A1; CN102869603B; WO2012029324A1; EP2562133B1; EP2562133A9; US20130020016A1; CN102869603A; US9598803B2; US20140138016A1; EP2562133A1; JP5762418B2; EP2562133A4; US8721825B2

Abstract

이형시간을 단축한다. 이 구조체(2)는 그 압출 방향의 2개의 단면을 제외한 4면 중 3면 또는 4면의 표면이 경화 시에 성형된 것으로, 통상 다른 영역보다도 밀도가 높아, 윗면, 바닥면, 좌측면, 우측면의 4면(도9, 도10 참조), 및 절단 가공된 2개의 말단면(도11 참조)의 합계 6면을 가져, 그 구조체(2)를 다음의 공정으로 하는 성형방법으로 성형된다. (1) 구조체(2)를 틀(3)로 압축하는 압축공정, (2) 구조체(2)를 열매로 열연화하는 열연화 공정, (3) 구조체(2)를 냉매로 직접 강제 냉각하여 조직을 경화시키는 경화공정, (4) 구조체(2)를 틀(3)에서 분리시키는 이형공정.

Description

쿠션의 성형방법{METHOD FOR FORMING CUSHIONS}

본 발명은 쿠션의 성형방법에 관한 것으로, 특히 일시 성형된 후의 입체 망상 구조체의 이차성형방법에 관한 것이다. 상세하게는, 내충격성 및 내가중성 등에 뛰어난 동시에, 개개의 형태 및 크기 등, 각 분야의 특정 및 불특정 다수의 세세한 니즈에도 대응 가능하여, 건강기구, 자동차, 자동이륜차, 자전거, 전차, 배, 또는 항공기 등의 좌석 시트, 승마용 안장, 의자, 소파 또는 침대 등, 사람이 앉고, 눕고, 또는 타는 좌석이라면 적용 가능한 쿠션의 성형방법이다.

종래의 입체 망상 구조체의 4면 성형방법은, 특허문헌 1에 나타나 있는 것으로, 열가소성수지를 원료 또는 주원료로 하는 용융된 필라멘트를 복수의 구멍이 있는 구금(nozzle)을 선단부에 갖춘 다이스(dies)로부터 하방으로 압출하여, 일부 수몰된 인취기(drawing machines) 사이로 자연 강하시킨다. 입체 망상 구조체 제조 시, 해당 강하 속도보다 상기 필라멘트의 인취 속도(drawing speed)를 느리게 설정한다. 상기 인취기는 서로 마주보는 것이 2쌍 존재하여, 그 2쌍의 인취기에 의해 압출 방향과 수직인 방향으로 사변형이 형성되어, 압출된 필라멘트 집합체의 폭보다 상기 서로 마주보는 인출기의 간격이 좁게 설정되어 있다. 상기 인취기가 수몰된 전후에 상기 필라멘트 집합체의 외주 4면 전체가 상기 인취기에 접촉한다. 상기 압출 방향과 평행한 외주 4면 전체의 표면 측의 밀도가, 상기 표면 측을 제외한 부분의 밀도보다 상대적으로 높아지는 것을 특징으로 하는 입체 망상 구조체의 성형방법이다. 이것에 의해 후공정에서의 마무리가 필요치 않게 되어, 정렬도를 높이는 것이 가능하다.

또한 특허문헌 2에 나타난 대로, 적어도 열가소성수지로 된 중실 및/또는 중공의 연속필라멘트 및/또는 짧은 필라멘트의 랜덤한 루프 또는 컬이 인접하는 필라멘트의 서로가 접촉하여 얽히게 뭉쳐져 만들어진 소정의 숭밀도(嵩密度)의 공극을 갖춘 입체 구조체를 암틀(雌型)의 위에 두는 것으로, 상기 입체 구조체를 열연화시키기 위해, 필요한 온도조건으로 상기 암틀 및/또는 상기 입체 구조체를 가열하여, 상기 암틀과 수틀(雄型)로 상기 입체 구조체를 틀로 묶어, 냉각에 의해 상기 입체 구조체를 경화시키는 것을 특징으로 한다. 더욱이, 상기 암틀이 디이프 드로잉하는 것에 따라 수틀의 스트로크에 대응하는 용적을 갖도록 설정된 것을 특징으로 하는 쿠션의 성형방법이다. 우레탄 폼의 2차 가공보다도 간단하며, 우레탄 폼 보다도 다양한 니즈에 대응 가능하다. 또한, 압축 성형이므로, 개인의 체형에 맞추어 고유한 것을 성형하는 등으로, 제품의 부가가치가 높아진다. 특히, 1종류의 틀로 쿠션의 두께를 조절하는 것이 가능하기 때문에, 금형을 다수 갖출 필요도 없고, 각종 제품 요구 특성에 맞추는 것이 가능하다. 예를 들면, 얇은 쿠션을 제조하는 경우에는, 스토로크를 깊게 하는 것만으로도 좋다. 역으로, 두꺼운 쿠션을 제조하는 경우에는, 스토로크를 얕게 하는 것만으로도 좋다. 그것에 의해, 주문 생산에 부합가능하게 되는 등, 제품특성과 불특정 다수의 세세한 니즈에 대응 가능한 쿠션의 제조가 용이하게 된다. 더욱이, 입체 망상 구조체의 필라멘트의 지름, 재질, 데니어, 숭밀도 및 공극률 등을 변화시키는 것에 의해, 탄력특성을 자유자재로 변화시키는 것도 가능하다. 즉, 소재로서의 탄력특성은 일정하지만, 압축성형에 의해 조이는 것이 가능하므로, 쿠션 기능을 변화시켜, 하중분포를 가변 시키는 것이 가능하다.

특허문헌1: 특허 제 4350286호 공보 특허문헌2: 특허출원 2003-2510898호 공보

그러나 특허문헌1에 기재되어 있는 4면 성형발명에서는, 의자 등, 단부에 곡선을 띈 형태로 만드는 요소, 움푹 들어간 곳을 갖출 필요 등, 요구에 따라 이차적인 성형 등을 할 필요가 있다. 특히, 불연 타입의 항공기의 의자 쿠션에 있어서, 요부(凹部) 등을 갖추는 것이 필요시 되며, 또한 단부의 각을 곡면 형태로 하여, 또는 평탄하게 할 필요가 있다. 이러한 처리는 상당히 번거롭고 귀찮은 것이었다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 형태를 이용한 발명에서는, 입체 망상 구조체를 가열하여 열연화시키고, 틀을 닫고 압축 가공하여, 물을 이용하는 등의 방법으로 틀을 냉각하여 입체 망상 구조체를 경화시키고, 그 후 틀을 입체 망상 구조체로부터 떼어내면 공정이 끝나는 것이지만, 틀이 크기 때문에, 1회 히터로 데운 틀을 다시 그대로의 상태로 물을 흘려보내 틀을 차게 하기 위해서는, 가열과 냉각의 반복 작업에 상당한 시간이 걸리게 되는 것이다. 그 때문에, 틀의 온도가 저하되기까지, 틀로부터 입체 망상 구조체를 이형시키지 못했다는 결점이 있어, 작업시간의 장기화가 제조효율을 방해시키고 있었던 것이었다.

상기 과제에 비추어, 본 발명의 목적은 입체 망상 구조체를 틀에서 이형시키는 시간을 단축시키는 것이다.

본 발명은 입체 망상 구조체를 틀에서 이형시키는 시간을 단축하는 것으로, 생산효율을 향상시키는 것이 가능하다.

주어진 과제를 감안하여 본 발명이 이루어진 것으로, 인용문헌 2와 같이 틀 자체를 데우는 발상에서 벗어나, 입체 망상 구조체를 직접 가열하는 것으로 효율을 높인 발명이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 청구항 1항내지 11항에 기술된 방법을 제공한다.

여기서 말하는 「열매(熱媒)」는 수증기, 열풍, 또는 뜨거운 물 등이다. 「냉매」는, 액체, 또는 냉풍 등이다.

「입체 망상 구조체」는 랜덤한 루프 모양으로 형성된 복수 개의 연속필라멘트를 서로 접촉하여 얽히게 뭉쳐 만들어진, 소정의 숭밀도의 공극을 갖춘 망상 구조이다. 「연속필라멘트」는 압출 성형에 의해 루프 모양으로 무질서하게 얽혀, 부분적으로 열융착되어 스프링 구조가 된다.

「입체 망상 구조체」는 예를 들면, 열가소성수지로서, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 나일론66 등의 폴리아미드, 폴리염화비닐 등의 염화비닐계 수지, 폴리스티렌 등의 스티렌계 수지를 들 수 있다. 폴리에틸렌(PE)으로는, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 직쇄상저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 초저밀도 폴리에틸린(VLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 에틸렌 초산비닐공중합 수지(EVA)등이 있다. 또한 상기 수지를 베이스로 하여 공중합한 코플리머와 일래스터머, 상기 수지를 블렌드한 것 등을 들 수 있다. 재활용 원료도 가능하다. 원료에 난연제, 불연제, 및/또는 향균제를 혼합한 것도 좋다.

더욱이, 「열가소성수지」에 초산비닐수지(이하 VAC로 기재), 에틸렌 초산비닐 공중합체(이하 EVA로 기재), 또는, 스티렌부타디엔스티렌(이하 SBS로 기재) 등을 혼합한 것도 좋다. 예를 들면, 폴리올레핀계 수지에 초산비닐 수지, 에틸렌 초산비닐 공중합체, 또는 스티렌부타디엔스티렌을 혼합한 것을 원료로서 써도 좋다. PE, PP등의 폴리올레핀계 수지와 VAC, EVA 또는 SBS와의 혼합물(예를 들면, 열가소성 일래스터머)을 원료로 사용해도 좋다.

특히, PE, PP 등의 폴리올레핀계 수지에, 초산 비닐 수지(이하 VAC로 기재), 초산비닐에틸렌 공중합체(이하 EVA로 기재) 또는, 스티렌부타디엔스티렌(이하 SBS로 기재)을 혼합한 것이 바람직하다. 이때, 폴리 오리핀계 수지와 VAC 또는 EVA의 비닐 아세트산 함유율의 상기 혼합비는, 70∼97중량%: 3∼30중량%, 바람직하게는 80∼90중량%:10∼20중량%가 바람직하다. 이것은, VAC 또는 EVA가 3중량% 이하가 되면 반발탄성이 저하하며, 30중량% 이하가 되면 열적 특성이 저하하기 때문이다. 또한, 폴리올레핀계 수지와 SBS와의 혼합비는, 50∼97 중량%: 3∼50중량%, 바람직하게는 70∼90중량%: 10∼30중량%가 바람직하다. 또한, 폴리올레핀계 수지는 재생 수지라도 좋다.

「연속필라멘트」의 구조는 중실, 중공 어느 쪽이라도 좋다. 중공의 연속필라멘트의 경우, 공기가 관 안에 갇히게 돼 공기탄력의 특성이 발현되어, 독특한 쿠션의 성질이 생기게 되므로 바람직하다. 좌굴(座屈., buckling)도 방지가능하다. 또한 공기가 들어오는 것에 의해, 입체 구조체의 강성(剛性)이 보호된다. 중공은 연속이라도 좋고, 불연속이라도 좋다. 1개의 필라멘트에 중공부와 해당 중공부가 막힌 부분을 함께 가지고 있는 경우 등이 일례로 들 수 있다. 중실의 필라멘트와 중공의 필라멘트의 혼합비는 중실:중공=10∼80:90∼20인 것이 바람직하다. 이 때, 중심부에 중공의 필라멘트를 이용하여, 그 중공에 실의 외주를 중실의 필라멘트로 피복하는 것으로 인해 촉감이 좋아지므로 바람직하다.

「연속필라멘트」의 필라멘트 지름은, 중실의 필라멘트 지름에 있어서, 0.3∼3.0mm, 특히 0.5∼1.0mm인 것이 바람직하다. 중실의 필라멘트 모양에 있어서는, 필라멘트 지름이 0.3mm이하에서는 필라멘트에 탄력이 없어지고 융착부가 많아져, 공극률이 저하된다. 3.0mm 이상에서는 필라멘트에 탄력이 너무 많아져, 루프 또는 컬이 형성되지 않고 융착부가 적어져, 강도가 저하된다. 또한, 중공의 필라멘트에 있어서는 0.6∼3.0mm, 특히 0.9∼1.5mm인 것이 바람직하다. 중공률이 10% 이하에서는 중량경감에 기여하지 않는다.

「입체 망상 구조체」의 숭비도는 0.03∼0.20g/㎤, 바람직하게는 0.05∼0.15g/㎤인 것이 바람직하다. 숭밀도 0.03g/㎤ 이하에서는 강도가 저하된다. 숭밀도 0.11g/㎤ 이상에서는 중량경감이 달성되지 않고, 탄성이 소실되다. 또한 이 「입체 망상 구조체」는 전체가 일정의 밀도를 가지는 것에 한정되지 않고, 소정의 간극 또는 적정 간극 당 소밀 구조라도 좋다. 이 경우 숭밀도는 성긴 부분에서는 0.03∼0.13g/㎤, 바람직하게는 0.04∼0.11g/㎤, 특히 0.05∼0.09g/㎤가 바람직하다. 밀한 부분에서는 0.04∼0.20g/㎤, 바람직하게는 0.05∼0.15g/㎤, 특히 0.06∼0.13g/㎤가 바람직하다.

소밀구조의 경우, 틀로 압축하여 주름진 부분을 성기게 해두면, 성형 후 주름이 없는 제품이 만들어진다.

「입체 망상 구조체」의 공극률은 80∼98%, 바람직하게는 90∼97%, 특히 91∼96%가 바람직하다. 쿠션으로서의 탄성과 강도를 유지하고, 중량을 경감시키기 위해서 공극률은 상기 범위가 바람직하다.

[공극률(%)]=(1-[숭밀도]/[수지의 밀도])X100

「쿠션」의 용도는 건강기구, 자동차, 자동이륜차, 자전거, 전차 또는 항공기의 좌석 시트, 승마용 안장, 의자, 소파 또는 침대 등으로, 사람이 앉고, 눕고, 타는 좌석에 적용 가능한 상기 쿠션의 성형방법이다. 특히, 항공기, 로켓, 철도, 배, 잠수함 등의 탈 것의 좌석 쿠션이 바람직하다. 또한, 상기 예시 이외에도 진동을 동반하는 곳, 또는 동반하지 않는 곳에 관계없이, 사람이 앉고, 눕고, 또는 타는 쿠션으로 사용되고 있는 우레탄 폼의 대체재로 넓게 이용가능하다.

「틀」은 금속, 플라스틱, 콘크리트제 등이 바람직하다.

구조체(2)는 자연냉각 또는 강제냉각(공기 또는 물 등에 의해)에 의해 냉각될 수 있다.

청구항 1, 2의 상기 쿠션의 성형방법에 의하면, 입체 망상 구조체를 틀에서 이형시키는 시간을 단축시키는 것으로, 생산효율을 향상시키는 것이 가능하다.

또한 청구항 1의 상기 쿠션 성형방법에 의하면, 압축공정을 연화공정보다 먼저 행하기 때문에, 연화에 필요한 가열량을 적게 하는 것이 가능한 경우가 있다.

청구항 2의 상기 쿠션 성형방법에 의하면, 연화공정을 압축공정보다 먼저 행하기 때문에, 연화시간을 필요로 하는 소재라 하더라도 적절하게 처리 가능하다.

청구항 3의 상기 쿠션 성형방법에 의하면, 상기 압축공정과 열연화공정이 동시에 행해지기 때문에, 작업시간을 단축하는 것이 가능하다.

청구항 4의 상기 쿠션 성형방법에 의하면, 상기 틀이 개구부를 갖고 있기 때문에, 상기 개구부로부터 열매체 혹은 냉매가 공급되어, 틀을 소형화 시키는 것이 가능하다.

청구항 5의 상기 쿠션 성형방법에 의하면, 상기 압축된 부분을 더욱 압축 성형하는 공정을 갖춰, 해당 단부가 물품에 물리는 부분을 형성하므로, 물리는 부분을 별도로 제조할 필요가 없으며, 작업효율이 향상되고 비용 삭감에 도움이 된다.

청구항 6의 상기 쿠션 성형방법에 의하면, 상기 단부가 다른 영역보다도 밀도가 적은 영역으로 되어 있어, 소밀이 적은 제품을 성형하는 것이 가능하다.

청구항 7의 상기 쿠션 성형방법에 의하면, 표면처리 및 접착제의 분무공정을 포함하기 때문에, 대전방지처리, 난연화처리 등에 편리하다.

청구항 8의 상기 쿠션 성형방법에 의하면, 천을 입체 망상 구조체에 접착하는 접착공정을 포함하기 때문에 좌석 등의 제조에 적당하다.

청구항 9의 상기 쿠션의 성형방법에 의하면, 더욱이 열 프레스, 고주파, 초음파 등의 방법도 포함하여 사용하기 때문에, 한번 성형된 것을 2차 가공하여, 형태, 기능을 첨가하기 위해서는 더욱 고온, 깊이 패임, 용착, 융착 등을 하는 것이 가능하다.

청구항 10의 상기 쿠션 성형방법에 의하면, 상기 열연화가공이 열 프레스에 의한 열연화 고주파 가열에 의한 열연화, 초음파에 의한 열연화에 의하기 때문에, 처리시간의 단축을 기하는 것이 가능하다.

청구항 11의 상기 쿠션 성형방법에 의하면, 상기 열연화 가공이 예열공정과, 본 열연화 공정을 포함하기 때문에, 처리시간 단축을 도모하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 상기 쿠션 성형방법을 나타내는 실시형태 1의 공정을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 상기 쿠션 성형방법을 나타내는 실시형태 2의 공정을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 상기 쿠션 성형방법을 나타내는 실시형태 3의 공정을 나타낸 블록도이다.
도 4는 실시형태 1∼3의 공정 예를 나타내는 설명도이다.
도 5는 실시형태 1∼3의 다른 공정 예를 나타내는 설명도이다.
도 6 (a)는 실시형태 1∼3에 적용된 틀의 부분 단면 정면도, (b)는 실시형태 1∼3에 적용된 다른 틀의 부분 단면 정면도이다.
도 7 (a) (b)는 실시형태 4의 단면처리의 공정을 나타내는 설명도이다.
도 8 (a)∼(c)는 실시형태 5의 단면처리의 공정을 나타내는 설명도이다.
도 9는 실시형태 1∼3의 입체 망상 구조체의 성형면의 촬영도이다.
도 10은 실시형태 1∼3의 입체 망상 구조체의 성형면의 확대 촬영도이다.
도 11은 실시형태 1∼3의 입체 망상 구조체의 단면의 촬영도이다.
도 12는 실시형태 1∼3의 성형 예를 나타내는 표면 측에서의 사시촬영도이다.
도 13은 실시형태 1∼3의 성형 예를 나타내는 바닥 측에서의 사시촬영도이다.
도 14는 입체 망상 구조체의 처리가 필요한 상황을 나타내는 설명도이다.
도 15 (a)는 실시형태 4의 열연화 공정을 나타내는 부분 단면 정면도, (b)는 실시형태 5의 열연화 공정을 나타내는 부분 단면 정면도이다.
도 16 (a)는 실시형태 6의 열연화 공정을 나타내는 부분 단면 정면도, (b)는 실시형태 6의 열연화 공정을 나타내는 평면도이다.
도 17은 실시형태 7의 열연화 공정을 나타내는 평면도이다.
도 18은 실시형태 7의 열연화 공정을 나타내는 정면 부분 단면도이다.
도 19는 실시형태 4∼7의 입체 망상 구조체 원료의 평면 촬영도이다.
도 20은 실시형태 4∼6의 쿠션 성형면의 촬영 평면도이다.
도 21은 실시형태 7의 쿠션 성형면의 촬영 평면도이다. 도 4∼도 8, 도 15∼도 18에 있어서, 좌석쿠션 입체 망상 구조체의 랜덤한 컬 모양 조직의 도시는 생략하고, 윤곽선을 나타낸다.

본 발명의 실시형태인 루프 모양으로 랜덤하게 얽혀 부분적으로 열용착된 연속필라멘트로 구성된 좌석쿠션의 성형방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 좌석쿠션(1;이하 쿠션(1)로 기재)은, 열가소성 수지, 예를 들면, PE, PP 등의 폴리올레핀계 수지, 필요에 의해서는, VAC, EVA 또는 SBS와의 혼합물(예를 들면, 열가소성 일래스터머)을 첨가하여 원료로서 성형된 입체 망상 구조체(2;이하, 구조체(2) 로 기재)를 성형한 것이다.

이 구조체(2)는 그 압출 방향의 2개의 단면(端面)을 제외한 4면 중 3면 또는 4면의 표면이 경화 시에 성형된 것으로, 통상 다른 영역보다 밀도가 높다. 이 구조체(2)는 직방체로 형성된 것으로, 윗면, 바닥면, 좌측면, 우측면의 4면(도 9, 도 10 참조), 및, 절단 가공된 2개의 단면(도 11 참조)의 합계 6면을 갖춘 것이다. 또한, 구조체(2)의 상세한 것은 후술하도록 하겠다.

도 14에 나타난 대로, 예를 들면, 요부(凹部)의 형성, 단면처리 등을 위해, 이 실시형태의 성형방법을 실시하는 것이다. 요부의 형성으로는, 예를 들면, 다리의 형태, 등의 형태, 엉덩이의 형태 등에 적합한 것을 형성하는 것을 들 수 있다. 금형으로 눌러 두어 수증기를 가하면 성형 가능하다. 단면처리로는 구조체(2)의 단면을 압축하여 두께가 적은 영역을 형성하는 처리가 있다.

실시형태 1은, 다음의 공정으로 구성된다.

(1)구조체(2)를 틀(3)로 압축하는 압축공정

(2)구조체(2)를 열매에 의해 열연화하는 열연화 공정

(3)구조체(2)를 열매로 직접적으로 강제 냉각하여 조직을 경화시키는 경화공정

(4)구조체(2)를 틀(3)로부터 이형시키는 이형공정

상기 (1)의 공정에 있어서, 도 4(a), 도 5(a)에 나타난 대로, 틀(3)로 구조체(2)를 압축 변형시켜, 소정시간 압축상태를 유지시킨다.

이 틀(3)은 목적하는 형태에 적합한 형상이다. 예를 들면, 만곡한 철상부(凸狀部)를 형성하기 위해서는 하측에 만곡한 형태, 예를 들면 접시 형태를 들 수 있다. 이것에 의해, 구조체(2)의 부분적인 영역을 곡면형태(예를 들면, R(알 형태))로 하는 것이 가능하다. 틀(3)은 반드시 구멍이 필요한 것은 아니고, 구멍이 없는 것과, 구멍이 있는 것 어느 쪽도 포함 할 수 있다. 구멍의 개수도 1개 이상인 것도 있고, 성형조건에 따라서 임의의 수를 선택가능 하며, 배치도 적절히 설정가능하다. 도 6(a)에 표시된 대로, 개구부(4)를 갖춘 접시형태의 펀칭 매탈재(3), 또는 도6(b)에 나타난 대로 접시 형태의 철망재(3)를 이용하는 것이 바람직하다. 철망재(3)는, 망(30)과 메시 모양의 개구부(4)와, 원주 단부에 망보다도 큰 직경의 원형 단재(端材;circular edge member, 5)를 갖추고 있다. 프레스기와 같은 기계의 힘으로 압축해도 좋다.

상기(2)의 공정에 있어서, 구조체(2)에 열을 공급하고 연화시킨다. 열매에 의한 구조체(2)의 가열은, 수증기를 분사하고 열풍을 내뿜고, 또한 뜨거운 물을 가한다. 본 성형방법에 있어서는, 구조체(2)의 필라멘트를 구성하는 원료수지의 열연화점 이상의 온도가 필요하다. 구조체(2)의 가열온도는 100도 이하가 적당하지만, 내열수지 등, 수지의 용융온도의 관계로 100도를 넘는 온도로 쿠션(1)을 성형하는 것도 가능하다. 열매의 온도범위는 성형조건 등을 고려하여, 저온에서 고온까지를 포함하도록 설정 가능 하여, 예를 들면 40∼200℃가 바람직하다. 구조체(2)에 직접 열매를 공급하고, 입체 망상 구조체의 공극에 직접 수증기를 공급하게 된다.

틀(3)에는 몇 개의 구멍 또는 입구가 필요하므로, 도 6에 나타난 개구부(4)를 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 철망재도 좋지만, 너무 큰 메시 철망은 철망 형태의 자국이 남을 우려가 있기 때문에 적당한 메시가 바람직하다. 도 6에서는 개구부(4)를 지나는 스팀 노즐(6)에서 수증기를 구조체(2)로 공급하게 된다. 스팀 노즐(6)의 출구온도는 90∼100℃가 바람직하다.

틀(3)에서 구조체(2)를 압축한 채, 수증기, 뜨거운 물, 또는 열풍을 구조체(2)의 안으로 공급하는 것으로, 이것을 열연화시키는 것이다. 뜨거운 물이라도 100도에 가까운 것을 뿌리면 수지의 종류에 따라서는 열을 가한 부분의 구조체(2)가 녹아 움푹 들어가는 경우가 있다. 따라서, 서서히 뜨거운 물 등을 뿌린다거나, 또는 온도조건을 고려하여 적절하게 가열하는 것이 전제가 된다.

상기(3)의 공정에 있어서, 구조체(2)와 틀(3)에 물을 가해, 구조체(2)를 냉각하여 경화시킨다. 예를 들면, 물 또는 냉수로 냉각하는 경우에는, 냉각부(도시 생략)에서 물 또는 냉수를 구조체(2)와 틀(3)에 뿌려, 개구부(4)에서 구조체(2)로 냉매를 강제적으로 제공하는 것으로 구조체(2)를 강제 냉각시켜 경화시킨다.

상기(4)의 공정에 있어서, 틀(3)을 구조체(2)에서 이형 시킨다. 그러면 이형 등, 대단히 단시간에 작업을 반복하는 것이 가능하여 작업성이 좋아진다.

실시형태 2는 다음의 공정으로 구성된다.

(1)구조체(2)를 열매에 의해 열연화하는 열연화 공정

(2)구조체(2)를 틀(3)으로 압축하는 압축공정

(3)구조체(2)를 냉매로 직접적으로 강제 냉각시켜 조직을 경화시키는 경화공정

(4)구조체(2)를 틀(3)에서 이형시키는 이형공정

즉, 실시형태 1의 압축공정과 열연화공정의 실시순서를 역으로 한 것이다.

실시형태 3은 다음의 공정으로 구성된다.

(1)구조체(2)를 틀(3)로 압축시키면서, 구조체(2)를 열매에 의해 열연화시키는 열연화 압축공정

(2)구조체(2)를 냉매로 직접적으로 강제 냉각시켜 조직을 경화시키는 경화공정

(3)구조체(2)를 틀(3)에서 이형시키는 이형공정

이 실시형태 3은 실시형태 1과 2의 압축공정과 열연화 공정을 동시에 실시하는 것이다.

열연화공정이 있기 때문에 상기 소밀구조의 3차원 구조체를 균질하게 성형하는 것이 가능하다. 이것은 좌석의 단부를 딱딱하게 하는 것이 가능하므로 내구성이 향상되는 효과가 있다.

상기 실시형태 1∼3에 있어서, 틀(3)은 개구부를 갖춘 금속판, 수지판, 또는 시멘트판으로, 개구부(4)로부터 열매체가 공급되는 것이 바람직하다. 여기서는 구조체(2)의 표면적보다도 작은 표면적을 가지는 틀(3)이 바람직하다.

실시형태 1∼3에 있어서, 부가적 공정으로서 상기 압축된 부분을 더욱 압축 성형하는 공정을 갖춰, 해당 단부가 제품에 물리는 부분을 형성한다.

실시형태 1∼3에 있어서, 부가적 공정으로서 단부 압축공정을 갖춰, 단부가 물품에 걸치는 부분을 형성한다. 의자쿠션을 예로 들면, 도 8(a)에 나타난 대로, 중앙영역에 요부의 주위영역에 림부(rim, 7)를 형성한다. 그래서 도 8(b)에 나타난 대로, 의자(8)의 대좌에 대해 림부(7)를 뒷부분까지 꺾어 구부려, 고정 쇠붙이(9)로 좌대에 걸친다. 고정 쇠붙이는 리벳, 나사 등의 패스너(fastener)장치라도 좋고, 두드려 박는 금속(U 자형의 침)이라도 좋다. 두드려 박는 금속은 뒷면에서부터 두드려 박아 구조체(2)를 의자 등에 고정하는 것이다. 이 때 인공 피혁 등 의 표층재도 동시에 장착하지만, 후 공정에서 봉제하는 것도 있다. 림부(7)를 형성하는 때에는, 그 부분만 초음파, 히터 등에 의해, 한층 높은 온도의 가열을 할 필요가 있다.

실시형태 1∼3에 있어서, 도 7에 나타난 대로, 단부(2a)에 인접하는 다른 영역(2b)보다도 밀도가 낮은 영역으로 한다. 밀도에 따라서는 단부가 잘 압축되지 않을 수 있기 때문이다. 이것에 의해, 단부(2a)가 쉽게 압축되어 조직이 변형되는 것에 의해 최적 밀도가 된다. 또한 변형되기 쉽고, 변형되어도 밀도의 상이함이 적어진다. 이것은 역으로 단부(2a)의 밀도를 높게 하여, 의도적으로 딱딱하게 하는 경우에도 적용가능하다.

실시형태 1∼3에 있어서, 부가적 공정으로 이형공정 후, 표면 처리 또는 접착제의 분무공정을 포함한다. 표면 처리라는 것은 난연화 처리, 대전방지 처리 등이 있다. 접착제는 추가적인 재료, 예를 들면 표면재, 장식재 등을 접착하는 것이다.

실시형태 1∼3에 있어서, 부가적 공정으로서 이형공정 후, 천을 구조체(2)에 접착하는 접착공정을 포함한다.

또한 용도로는 조명기구를 쿠션 배후에 배치하여, 뒤에서부터 백 라이트를 비추는 것 등이 가능하다.

(구조체(2)의 성형방법)

우선, 구조체(2)에 대해 설명한다. 상세한 것은 특허문헌 1 또는 2를 참조하면 좋다. 본 실시형태에서 사용된 구조체(2)는 상기 혼합물을 원료로 하는 연속필라멘트가 랜덤으로 얽혀 모여 만들어진 공극을 갖춘 입체 구조체로, 그 필라멘트는 복수의 루프를 형성하고 있다. 중실이거나 중공선 모양 어느 쪽이라도 적용 가능하다.

여기에서는 이 입체 구조체의 숭밀도를 0.03∼0.20g/㎤, 바람직하게는 0.05∼0.15g/㎤, 특히 0.06∼0.13g/㎤인 것이 바람직하다. 또한 이 입체 구조체의 공극률은 80∼98%, 바람직하게는 90∼97%, 특히 91∼96%가 바람직하다.

본 실시형태에 있어서 구조체(2)의 성형방법은 적절하게는 PE, PP 등의 폴리올레핀계 수지와, 필요에 따라서는 VAC, EVA 또는 SBS 등을 포함하는 원료수지는 후술하는 텀플러(tumbler), 절삭 피더(cut feeder), 또는 정량 공급기(volumetric feeder) 등을 거쳐 드라이 블랜드 되어, 혹은 혼합 또는 용융 혼합되어, 펠릿화된 펠릿이 압출성형기의 호퍼에 보내진다.

구체적으로는 원료수지, 예를 들면, PP와 SBS를 텀플러(KATO-RIKI MFG. CO., LTD의 KR혼합기)로 40rpm, 15분간 혼합한다.

다음으로, 이 원료수지로부터 만들어진 혼합물을 ㅨ90m 단축 압출성형기의 호퍼로 삽입하여 소정온도(예를 들면 200℃∼260℃)로 용융 혼련시켜, 성형 다이에 설치된 소정 지름의 다수의 노즐로부터 소정의 압출속도로 용융압출, 후술의 인취기로 인취하여, 소정의 필라멘트 지름(예를 들면, 600∼90,000데니어, 바람직하게는 3,000∼30,000데니어, 더욱 바람직하게는 6,000∼10,000데니어)의 중실 및/또는 중공의 필라멘트를 형성하여, 이 용융상태의 필라멘트에, 예를 들면 직경 1∼10mm, 바람직하게는 직경 1∼5mm의 루프를 형성해, 인접한 필라멘트를 바스 안(bath;수중)에서 접촉하여 얽히게 하는 것에 의해 랜덤한 루프를 형성한다. 상기 압출 속도보다 인취기의 롤 또는 벨트의 이동속도가 느리게 설정되어 있어, 인취기의 상부가 수면에 돌출되어 있고, 인취기의 다른 부분은 물에 잠겨 있다. 이 인취기로부터 상기 연속필라멘트를 받는다. 이와 같이 인취 시에 상기 연속필라멘트는 루프 모양으로 랜덤하게 성형되어, 루프 동사가 부분적으로 얽혀서 접촉하여 용착된다. 이 연속필라멘트를 수중에서 굳혀, 권취롤에 의해 꺼내면 필라멘트 집합체가 된다.(예를 들면, 두께 10∼200mm, 폭 2,000mm). 접촉하여 얽힌 부위의 적어도 일부는, 서로 용융 접착되는 것이 바람직하다. 이 때, 필라멘트는 중공의 것과 중실의 것이 소정 비율로 혼합되어 있어도 좋다.

꺼내진 필라멘트 집합체를 절단 장치에 의해 적당한 길이로 절단한 것이 구조체(2)가 된다.

또한, 수중에 있어서 이 루프가 형성된 필라멘트를 인취기에 의해 꺼낼 때는, 인취기의 속도를 변경하는 것으로, 쿠션 특성을 변경해도 좋다. 이 경우, 이 입체 구조체의 숭밀도를 비교적 증대시키는 경우, 0.04∼0.20g/㎤, 바람직하게는 0.05∼0.15g/㎤, 특히 0.06∼0.13g/㎤로 하는 것이 바람직하다. 또한 이 입체 구조체의 공극률을 감소시키는 경우, 80∼98%, 바람직하게는 90∼97%, 특히 91∼96%로 하는 것이 바람직하다.

루프 성형장치에 있어서, 상기 연속필라멘트가 수조의 수면에 닿기 전에, 필라멘트 집합체의 외주측면부가 되는 부분의 두께를 압축하여 숭밀도를 높이는 것에 의해, 표층의 밀도를 높인 구조체(2)를 얻는 것이 가능하다. 또한, 상기 연속필라멘트가 컨베이어의 무한 벨트 또는 인취 롤에 닿기 전에, 그 표면을 냉각 고화시켜 벨트의 씹은 흔적이 제품에 남지 않게 하는 것도 가능하다. 루프 동사의 융착을 균일화시키기 위해, 루프는 매끄럽게 형성되는 것이 바람직하다.

수중에 있어서 루프가 형성된 연속필라멘트를 인취기에 의해 꺼낼 때는 인취기의 속도를 변경하는 것으로, 3차원 망상 특성을 변경해도 좋다. 예를 들면, 인취 롤의 인취 속도를 타이머 등에 의해 설정 시간 마다, 설정 시간 내, 저속으로 하는 등, 인취기의 인취 속도를 소정의 간격(예를 들면, 3∼5m)인 저속으로 조정하는 것에 의해, 입체 망상 구조체의 장방향에 있어서, 소정간격 별(예를 들면, 30∼50cm)로 저속 인취 시에 형성된 숭밀도가 큰 부분과 그 이외의 부분, 즉 소밀을 연속하여 형성해도 좋다.

상기 성형방법에 있어서, 일례로 숭밀도 0.07g/㎤, 두께 50mm의 구조체(2)를 얻는다. 또한 입체 구조체는 각각 1종 또는 복수 종의 다른 특성의 조합으로부터 형성되는 것을 사용하여 제조하는 것도 가능하다. 또한 상기 성형방법에 의해 성형된 구조체(2)의 제조 예 및 실험 결과 등, 그 외의 상세 설명에 대해서는 특허문헌 1, 특허문헌 2의 기재 등을 참조하길 바란다.

이상의 것으로, 본 발명에 있어서의 상기 쿠션의 성형방법은, 자동차, 자동이륜차, 자전거, 전차 또는 항공기 등의 좌석 시트, 승마용 안장, 의자, 소파 또는 침대 등, 진동을 동반하는 곳 또는 동반하지 않는 곳에 관계없이 사람이 앉고, 눕고 또는 타는 곳에 있어서, 종래의 우레탄 폼의 대체재로서 적절히 이용하는 것이 가능한 좌석쿠션의 성형방법으로서 적당하다.

또한 본 발명에 있어서의 상기 쿠션 성형방법의 실시의 형태는, 상기에 한정된 것만이 아니라, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 또한 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 변형 등을 가하는 것이 가능하여, 이들의 변형, 균등물 등도 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로 한다.

구조체(2)의 치수는, 길이 100mm∼300mm, 폭 100mm∼300mm. 두께 30mm∼150mm가 예시되나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 구조체(2)의 치수는 유아, 노인, 성인 등의 용도별로, 용단, 기계적 절단, 핫 프레스 등으로 임의적으로 형성가능하다.

실시형태 4, 5는 도 15(a) (b)에 표시된 대로, 실시형태 1∼3의 열연화 공정을 열 프레스에 의해 행하는 것을 특징으로 한다. 가열된 상부 틀(3a)과 가열된 하부 틀(3b) 사이에 구조체(2)를 삽입하여, 일부를 압궤하여, 유지 상태에 둔 후, 상부 틀(3a)와 하부 틀(3b)를 이형하여, 구조체(2)를 꺼낸다. 가열온도에 따라서는, 압축된 부분의 구조체(2)가 용융되어 시트 모양이 되는 것도 있다. 상부 틀(3a)과 하부 틀(3b)은 금형이 바람직하다. 도 15(a)는 구조체(2)의 상면과 상부 틀(3a) 간에 간극이 없지만, 도 15(b)의 경우에는, 극간(10)이 형성되어있다. 도 15(a)에서 가열온도가 높은 경우에는 구조체(2)의 상면이, 상부 틀(3a)의 열로 움푹 들어가는 부분이 생겨버리게 되는데, 이 움푹 들어간 부분이 생기는 것을 방지하기 위함이다. 상부 틀(3a)는 상판(11)에 설치되며, 하부 틀(3b)는 하부판(12)에 설치되어 있다. 실시형태 1∼3에서, 뜨거운 물로는 구조체(2)의 움푹 들어간 부분이 생기는 경우가 있어, 증기로는 구조체(2)의 안까지 데우는 것이 어렵기 때문에, 이것을 해소시키기 위해 열 프레스의 실시형태 4∼7을 실시한다.

실시형태 6은 도 16(a) (b)에 나타난 대로, 상부 틀(3a)의 중량을 경감시키기 위해, 또한 온도 등의 제조 조건에 의해서는 구조체(2)의 상면에 움푹 들어간 부분이 생기기 때문에, 압축 부분 이외의 구조를 틀 구조로 하여, 간극(10)을 형성했다. 도 16(a)는 상판(11)을 꺼낸 상태이다. 지주(13)은 그 하단에 하부 틀(3b)이 고정되어 있고, 상단은 상판(11)에 고정되어 있다.

실시형태 7은 도 17, 도 18에 나타난 대로, 실시형태 6에 있어서, 중간압축부가 형성된 것이다. 그 때문에 입체 망상 구조체(2)의 주변에 압축부를 형성하는 동시에, 중간 압축부를 가진다. 그 때문에 판상의 칸막이 부분(3c)을, 상부 틀(3a)의 내측 영역의 중간부에 그 양단에서 접속시켜, 상부 틀(3a)를 칸막이가 있는 틀 구조로 한다.

실시형태 4∼7에 있어서, 열연화공정이 예열공정과 본 열 프레스 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 예열의 유무에 의해, 구조체(3)의 압축부분의 초반 형태의 구부러진 상태가 상이하다. 예열공정에 있어서는, 열풍조(70∼95℃가 바람직하지만, 원료와 예열형태에 따라서는 95∼220℃가 되는 경우가 있다.)를 사용하는 것이 바람직하다. 온수도 좋지만, 건조공정을 필요로 한다. 원료가 PE인 경우에는, 예열의 온도는 70∼95℃가 바람직하고, 열 프레스의 온도는 110∼130℃, 예열시간은 5∼30분이 바람직하다. 폴리에스테르ㅇ일래스터머의 경우에는, 예열의 온도는 80∼120℃, 열 프레스의 온도는 230∼280℃, 가열ㅇ유지시간은 1∼30분이 바람직하다. 수지, 금형 구조에 의해 상기 온도, 시간의 범위는 조절이 필요하여, 형태에 따라서는 상기 공정을 반복하는 경우도 있다.

초음파 또는 고주파의 경우에는, 상부 틀(3a), 하부 틀(3b)를 이용하지 않고, 초음파 가열장치, 고주파 발생장치를 이용한다.

또한, 본 발명은 상술의 실시의 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서, 개량, 변경, 추가 등을 가하는 것이 가능하다. 이들의 변형, 균등물 등도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

본 발명은 주로, 입체 망상 구조체의 단면처리, 요부형성 등의 이차성형에 이용된다.

1 쿠션 2 입체 망상 구조체
2a 단부 2b 다른 영역
3 틀 4 개구부
5 단재 6 스팀 노즐
7 림부 8 의자
9 고정 쇠붙이 3a 상부 틀
3b 하부 틀 10 극간
11 상판 12 하부판
13 지주 16 철면(凸面)

Claims

루프 모양으로 랜덤하게 얽혀 붙어 부분적으로 열용착된 연속필라멘트로 구성된 스프링 구조의 쿠션의 성형방법으로,
입체 망상 구조체를 틀로 압축하는 압축공정과,
2면, 3면 또는 4면 이상의 표면이 성형된 상기 입체 망상 구조체를 열매(熱媒)에 의해 열연화하는 열연화공정과,
상기 입체 망상 구조체를 냉매로 강제 냉각 또는 자연 냉각하여 조직을 경화시키는 경화공정과,
상기 입체 망상 구조체를 틀에서 이형시키는 이형공정과,
를 갖춘 것을 특징으로 하는 입체 망상 구조체의 성형방법.
루프 모양으로 랜덤하게 얽혀 붙어 부분적으로 열용착된 연속필라멘트로 구성된 스프링 구조의 쿠션의 성형방법에 있어서,
2면, 3면 또는 4면 이상의 표면이 성형된 입체 망상 구조체를 열매에 의해 열연화하는 열연화 공정과,
상기 입체 망상 구조체를 틀에서 압축하는 압축공정과,
상기 입체 망상 구조체를 냉매로 강제냉각 또는 자연냉각시켜 조직을 경화시키는 경화공정과,
상기 입체 망상 구조체를 틀에서 이형시키는 이형공정과,
를 갖춘 것을 특징으로 하는 입체 망상 구조체의 성형방법.
상기 압축공정과 열연화공정이 동시에 행해지는 청구항 1 또는 2에 따른 상기 쿠션의 성형방법.
상기 틀이 개구부를 가지는 금속판, 수지판, 또는 시멘트판으로 되어 있어, 상기 개구부에서 열매체가 공급되는 청구항 1 내지 3 중 어느 것을 따르는 상기 쿠션의 성형방법.
상기 입체 망상 구조체의 압축된 부분을 추가적으로 압축 성형하는 공정을 가져, 상기 추가적으로 압축 성형된 부분의 단부가 다른 물품에 상기 입체 망상 구조체를 조이기 위해 걸림쇠를 형성하는 청구항 1 내지 4 중 어느 것을 따르는 상기 쿠션의 성형방법.
상기 단부가 다른 영역보다 밀도가 적은 영역으로 구성된 청구항 1 내지 5 중 어느 것을 따르는 상기 쿠션의 성형방법.
표면처리 또는 접착제의 분무공정을 포함하는 청구항 1 내지 6 중 어느 것을 따르는 상기 쿠션의 성형방법.
천을 상기 입체 망상 구조체에 접착하는 접착공정을 포함하는 청구항 1 내지 7 중 어느 것을 따르는 상기 쿠션의 성형방법.
더욱이 상기 성형된 입체 망상 구조체에 대해 열 프레스, 고주파, 초음파의 방법도 포함하여 사용하는 청구항 1 내지 7 중 어느 것을 따르는 상기 쿠션의 성형방법.
상기 열연화공정이 열 프레스에 의한 열연화, 고주파 가열에 의한 열연화, 초음파에 의한 열연화에 의한 청구항 1 내지 8 중 어느 것을 따르는 상기 쿠션의 성형방법.
상기 열연화공정이 예열공정과 본 열연화공정을 포함하는 청구항 1 내지 9 중 어느 것을 따르는 상기 쿠션의 성형방법.