WO2004063450A1

WO2004063450A1 - スプリング構造樹脂成形品及び該スプリング構造樹脂成形品の表面層形成方法並びに装置

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Publication number: WO2004063450A1
Application number: PCT/JP2003/016606
Authority: WO
Inventors: Sadao Nishibori; Iwao Kouno; Yuichiro Nakamura
Original assignee: Ein Co., Ltd. Technical Center
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2004-07-29
Also published as: BR0317195A; CA2512751A1; US7377762B2; US20060116045A1; RU2005125914A; HK1088368A1; TW200422459A; KR20050096127A; RU2371530C2; JP4181878B2; AU2003296088A1; AR042732A1; CN1735724A; CN100467696C; EP1586687A1; EP1586687A4; KR101141773B1; JP2004218116A; MXPA05007460A; AU2003296088B2

Description

明細書スプリング構造樹脂成形品及び該スプリング構造樹脂成形品の表面層形成方法並に置技術分野

本発明は、スプリング構造樹脂成形品、該スプリング構造樹脂成形品の表面層形成方法及び装置に係リ、詳しくは、三次元構造体のループ又はカールから成るスプリング構造樹脂成形品の表面層の改良により、スプリング構造樹脂成形品の特性を各種用途に対応可能としてその製品価値を高めることを意図するものである。背景技術

スプリング構造樹脂成形品及びその製造方法並びに製造装置については種々の提案がされている。

例え、特開平 1—207462号、特開平 1—241264号、特公平 3 — 17668号、特公平 4一 33906号、特開平 5— 106153号、特開平 7— 68061号、特開平 7— 68284号、特開平 7— 189106号、特開平 8— 74161号、特開平 8— 99093号、特開平 9— 21054号、 WO 01 Z68967 A1等において各種の提案がなされている。

これらのうち、押出装置の金型から垂下する線条を案内するシュートを備えたものがある。

例えば、フィラメント（本発明における線条に相当）の降下領域にはそのフィラメント束（本発明における三次元構造体に相当）の両側に棒状のヒータを配置し、ヒータの下方に横に長い傾斜パネルを配置してあり、傾斜パネルは、水平角 0が 45° 〜80° の範囲'に設定される上部片と、冷却水の水面下に没した下部片とからなり、下部片がフィラメント束を両側から挟み込むように配置され、その両側からフィラメント束の中心部に向かって移動調整可能に構成されたものである。

また、フッ素樹脂コーティング等がされた曲板を固定構造又は移動構造で設け、三次元構造体の左右前後の密度、形状等を変化させるものが提案されている。

特許文献 1 特公平 4— 33906号

特許文献 2 WO01 Z68967A1 さらに、本出願人は、本願発明の開発過程において、図 12〜図 15のような三次元構造体の形成手段を開発した（以下、「開発例」という）。これは、溶融連続線条の付着を防止する為に溶融連続線条が最初に触れる部位であるシュート 51そのものの上に冷却水 Mを流下させ、線条 2を冷却水 Mで冷却して三次元構造体を形成する方法である。シュート 51にフッ素樹脂コーティングを施したステンレス板が採用された。フッ素樹脂を塗布するのは、線条 2のシュート 51への付着防止と、水 Mを拡散させるためである。フッ素樹脂コーティング板のシュート 51の上にシャヮーのように上方から所定ピッチで所定径の穴のあいた冷却水タンク 5 3から冷却水 Mを供給し、溶融線条 2は、シュート 51上に流れる冷却水 Mに接触しながらループ又はカールを描いてバス 26内に落ちていく。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

特公平 4— 33906号の技術は、フィラメント束は冷却水の水面に達する領域で、傾斜パネルによってその厚み幅が制限され、フィラメント束の外側のフィラメントがパネルの上部片の上に降下し、これを滑つて冷却水,中に没するような場合も生じ得る。 .

WO01 Z68967A1の従来技術においてはループ又はカールの形成不全によるスプリング構造樹脂成形品の成形品表面の凹凸、表面に糸引き等が生じ、未だ十分なものではない。

また、上記開発例によっても、下記の問題点が残リ、スプリング構造樹脂成形品の付加価値の向上には制約がある。

フッ素樹脂コートの撥水効果により冷却水がシュート 51表面の全面に行き渡らない。撥水性のコーティングであるので、水流が偏ってしまう問題がある（図 12及び図 15参照）。冷却水 Mが落ちてきた途端に水流が真つ直ぐに流れるものもあれば、冷却水相互が合流してしまい、スプリング構造樹脂成形品 3の表面層の全面を均一に冷却させることが困難である。また、線条 2が滑リすぎてループ又はカールの形成が不完全となる（図 16(B)参照）。

溶融連続線条の幅を深く絞リ込めない（図 1 6 (A)の r )。深く絞り込むと、前記の通リ表面層を均一に冷却できないので、クッション性が不完全となるからである。

その結果、スプリング構造樹脂成形品には、以下の欠陥があった。冷却水による過冷却により、スプリング構造樹脂成形品の表面に凹凸が生じる弊害が成形品に現れる（図 15(A)参照）。水流が重なって盛り上がり部分ができ、過冷却になった部位が生じ（図 14の記号巳の部分参照）、その水に線条が当たると、過冷却気味になり、樹脂に凹みができ、融着カが弱くなる。

なお、同図中、符号 Nは、適正に冷却された（水流）部分を示す。冷却水による冷却不足により、ループ又はカールがいびつになってしまい、ループ又はカールがきれいに出来ず、スプリング構造樹脂成形品 3 の表面層 4、 5の溶融線条にループ又はカールの形成不全が生じる。冷却水 Mが分かれてしまった部分というのは冷却不足になってしまい (図 1 3の記号 Sの部分参照）、冷却水が不足する部位 Sは溶融連続線条の冷却が十分に出来ず、落下してきた溶融連続線条が引きずられることによって、切れて、糸引きパターン①のように、卜ゲ状のものとなる力、（図 1 5 ( B )参照）、あるいは、糸引きパターン②のように、糸引き状、フイルム状に引きずられて、線条が伸ばされているような状態となり、索ないし引き攣れが形成される（図 1 5 ( C )参照）。

冷却水の流れのバラツキによって、スプリング構造樹脂成形品のループ又はカールの融着部が剥離しやすい（図 1 6 ( C )参照）。これは冷却水の流れのパラツキによって、線条のループ又はカールの相互の融着力が不.均 -となるからである。三次元構造体を曲げる時に、ループ又は力ール同士の融着部位力《バリバリと录 lj離し（図 1 6 ( C )参照）、クッション性や強度に問題が生じる。

ループ又はカール形成が不全となるので、線条の断面形状も変化する。中空線条の場合、例えば円形の断面がいびつになるなど、断面形状が変化するという弊害が生じる。

三次元構造体の深絞リができない結果、スプリング構造樹脂成形品の厚みが大きくなる。即ち、絞り込み量を大きくすると三次元構造体の幅が薄くなリクッション性が不良となるので、厚みを持たせないとクッション性を出せないという問題がある。

上記欠陥により、スプリング構造樹脂成形品又はスプリング構造樹脂成形品を利用する製品には以下の問題が発生していた。

カバー部材にスプリング構造樹脂成形品を内包させるとき、上記凹凸、糸引状、卜ゲ状の欠陥にカバー部材が引つ掛かる為に、カバ一部材を破損したり、スプリング構造樹脂成形品の線条の融着部を引き剥がしてしまう。三次元構造体の線条同士の融着部が剥離しゃすく、長期使用により物性が低下する。

三次元構造体の厚さを大きくせざるをえないため、重量が重く、原料費が高くなる。

そこで、本発明は、シュート表面の全面に冷却水を均一に行き渡らせ冷却水による三次元構造体の過冷却、冷却不足をなくすこと、溶融連続三次元構造体の幅を深く絞り込むこと、三次元構造体の融着部の剥離をなくしたスプリング構造樹脂成形品製造装置及びスプリング構造樹脂成形品製造方法を提供すること、表面の凹凸等をなくし、線条同士の剥離を防止し長期使用によってもクッション性と強度を維持し、重量を軽くし、原料費を削減できるスプリング構造樹脂成形品を提供することを目的とする。課題を解決するための手段

本発明のスプリング構造樹脂成形品は、熱可塑性樹脂及び Z又は熱可塑性エラストマ一から成る無垢及び又は中空の連続線条のランダムなループ又はカールの隣接する線条相互を接触絡合集合して成る所定の嵩密度の空隙を備える三次元構造体であって、該三次元構造体の厚さ方向で対峙する表面層の嵩密度を 0. 2〜0. 5g/cm³、好ましくは、 0. 3〜0. 4g/cm³、空隙率は 44〜77%、より好ましくは、 56〜 6

7 %、表面層間の内層の嵩密度を 0. 01〜0. 15g/cm³、好ましくは、 0. 03〜0. 05g/cm³、空隙率を 83〜99%、より好ましくは、 94〜97%に形成して成る。

また、本発明スプリング構造樹脂成形品の表面層形成方法は、熱可塑性樹脂及び又は熱可塑性エラストマーを複数の線条に溶融押出して連続線条のランダムなループ又はカールの隣接する線条相互を接触絡合集合させ、所定の嵩密度の空隙を備える所定厚さの三次元構造体を成形するに際し、前記溶融押出した三次元構造体の厚さ方向で対峙する側面を、均一な冷却水層に押出方向に領域を拡大しながら干渉せしめて、前記三次元構造体の厚さ方向で対峙する側面に位置する線条の隣接する連続線条相互を接触絡合させて嵩密度の大きいループ又はカールから成る表面層として形成し、該表面層間に嵩密度の小さい内層を形成することを特徴とする。

さらに、本発明スプリング構造樹脂成形品の表面層形成装置は、熱可塑性樹脂及ぴ又は熱可塑性エラストマ一を溶融押出して、無垢及び又は中空の連続線条のランダムなループ又はカールを形成し、前記連続線条の隣接する線条相互を接触絡合集合させ所定の嵩密度の空隙を備える三次元構造体を形成する装置であって、

前記三次元構造体の厚さ方向で対峙する側面で、押出方向にその間隔を縮小させるように対向傾斜して配置されるシュートと、前記シユー卜の表面を被覆する透水シートを設け、前記シュートの表面と透水シー卜との間に冷却水を供給して冷却水下層を形成する冷却水供給部を備え、前記透水シートの上面に前記冷却水を均一に浸透せしめて冷却水上層を形成し、透水シート上の冷却水上層に前記次元構造体の厚さ方向に対向する表面層の連続線条を干渉せしめてループ又は力 —ルを形成させ隣接する連続線条相互を接触絡合させることを特徴とする。

「透水シ一卜」は、水の浸透性があり、柔軟性があり、ステンレスゃフッ素樹脂の摩擦係数より大きい摩擦係数を持つ、布（晒し等）などのような材質を採用することが好ましい。これにより、線条の冷却水への着水の際のクッション性を高めるとともに、透水シートの摩擦抵抗で線条の滑リを抑制して、ループ又はカール形成の完全性を確保するのである。透水シートの厚みは 0. 001〜 1. Omm、好ましくは 0. 2〜0. 5mm、より好ましくは 0. 3〜0. 4mmである。

「連続線条」の原料樹脂は、汎用プラスチック（ポリオレフイン、ポリスチレン系樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニール等）、エンジニアリングブラスチック（ポリアミド、ポリカーボネート、飽和ポリエステル、ポリアセタール等）等である。好ましくは熱可塑性エラストマ一よりなリ、例えば、ポリェチレン（以下 PEと記す）、ポリプロピレン（以下 PPと記す）、 PVC又はナイ口ン等のエラストマ一より成ることが好ましい。中空線条の場合、中空部は連続であっても良いし、不連続であっても良い。例えば、 1本の線条に中空部と該中空部が塞がれた部分とを共に有している場合等がー例として挙げられる。発明の効果

本発明の効果を下記に列挙する。

透水シートの上面へ浸透する冷却水は、冷却水上層を形成し線条の付着を防止する。

透水シートの摩擦係数は、フッ素樹脂（テフロン（登録商標）等）コーテイングや金属（ステンレス等）に比ベ高いので、落下してくる溶融連続線条に抵抗を与え、良好なループ又はカール形状を形成することが出来る。

溶融連続線条落下点には、透水シートと冷却水上層によるクッション性があるので、線条の断面形状を変形させることが無い。特に中空線条の場合、断面形状の変化が無いか、少ないので、製品の価値が高まる。

本発明の製造方法における効果は次の通リである。

スプリング構造樹脂成形品の表面層を滑らかに成形することを可能にした。

押し出した溶融連続三次元構造体の厚みを大きく絞り込むことを可能とする。絞リ込み量が増大する分、融着部位が増え、強度、クッション性が高くなる。

本発明のスプリング構造樹脂成形品により、下記に示す特長を有する製品が提供できる。

成形品表面が密で、糸引き、凹凸が少なく表面が滑らかである。

線条同士の融着が強固である。

表面層の密度が高く、融着カが強固なので圧力分散性が優れる。厚さを薄くでき、クッション性 '耐へたり性に優れる。コスト低減が図れ耐屈曲性に優れる。

表面層のループ又はカールは、成形品の押出方向に概ね平行であリ圧力分散の効果を発現し、内層のループ又はカールは、厚さ方向に概ね平行で、クッション性を発現する。発明を実施するための最良の形態

スプリング構造樹脂成形品 1の説明

本実施形態のスプリング構造樹脂成形品 1は、熱可塑性樹脂を原料又は主原料とする連続線条 2 (以下、単に線条 2ともいう）からなる三次元構造体 3がランダムに絡合集合して成る空隙を備える立体構造体であり、この線条 2は、複数の一プを形成し、ループの隣接する線条相互を接触絡合集合するものである。なお、スプリング構造樹脂成形品 1 の製造方法については後述する。

スプリング構造樹脂成形品 1の諸元は次の通リである。

スプリング構造樹脂成形品 1の嵩密度は、 0 . 00 1 〜0 . 20 g/ c m ³である。好ましい範囲は次の通りである。スプリング構造樹脂成形品 1の嵩密度は、 0. 08〜0. 20 g/ cm³、好ましくは、 0. 10〜0. 18 g/ cm³、空隙：率は、 78〜91 %、好ましくは、 80〜 88%である。スプリング構造樹脂成形品 1は表裏両面をそれぞれを構成する 2つの表面層 4、 5と、それらの表面層 4、 5で挟まれた内層 6とから構成されている。表面層の嵩密度は 0. 2〜0. 5g/cm³、好ましくは、 0. 3〜0. 4g/cm³、空隙率は 44〜 77%、好ましくは、 56〜67%である。内層の嵩密度は 0. 01〜0. 15 g/cm³、好ましくは、 0. 03〜0· 05_§/001³、空隙率は83〜99%、好ましくは、 94〜 97 %である。

スプリング構造樹脂成形品 1の線条の線径（直径）は、無垢線条の場合、 0. 3〜3. Omm、好ましくは、 0. 7〜1. Ommである。無垢の線条にあっては、線径 0. 3mm以下では、線条に腰が無くなり、融着部が多くなって空隙率が低下する。 3. Omm以上では、線条に腰がありすぎ、ループが形成されず、融着部が少なくなリ、強度が低下する。中空線条の場合、 1. 0〜3. Omm、好ましぐは、 1. 5〜2. Omm、特に好ましくは、 0.

9〜1. 3mmである。中空の線条にあっては、 1. 0〜3. Omm、好ましくは、 1. 5〜2. Ommである。中空率は 10%〜 80%が好ましい。中空率が 1 0 %以下では重量軽減に寄与せず、 80 %以上ではクッション性が低下するおそれがある。

厚さは、 10mm〜 50mm、好ましくは、 20〜 40mmである。長さ及び幅は適宜寸法でよい。

三次元構造体としての弾性と強度を維持し、重量を軽減するため、空隙率は上記範囲が好ましい。

空隙率（％) = (1—嵩密度樹脂の密度） X 100

無垢の線条と中空の線条の混合比が、無垢：中空 =0〜50： 50〜1 00であることが好ましい。 TJP2003/016606

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このとき、中心部に中空の線条を用い、その中空の線条の外周を無垢の線条で被覆することにより、触感が良好となり好ましい。

スプリング構造樹脂成形品 1の原料となる熱可塑性樹脂は、特に、ポリエチレン（PE)、ポリプロピレン（PP)等のポリオレフイン系樹脂が好ましし、。酢酸ビニル樹脂（以下 VACと記す）、エチレン酢酸ビニル共重合体 (以下 EVAと記す）又は、スチレンブタジエンスチレン（以下 SBSと記す）等が好ましく、これらを混合したものでもよい。また、ポリオレフイン系樹脂は再生樹脂であっても良い。

熱可塑性樹脂が、ポリオレフイン系樹脂と、酢酸ビニル樹脂、酢ビエチレン共重合体、又はスチレンブタジエンスチレンとの混合物から成ることが好ましい。 PE、 PP等のポリオレフイン系樹脂と、 VAC、 EVA又は SB Sとの混合物（例えば、熱可塑性エラストマ一）を原料として成形された ' 立体構造体であるスプリング構造樹脂成形品 1が好ましい。

ポリオレフイン系樹脂と酢酸ビニル樹脂又はエチレン酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニルの混合比は、 70〜 97重量％： 3〜 30重量％、好ましくは 80〜 90重量％： 10〜 20重量％であることが好ましい。

VAC又は EVAが 3重量％以下であると反発弾性が低下し、 30重量％以上になると熱的特性が低下する。

ポリオレフイン系樹脂とスチレンブタジエンスチレンの混合比は、 50〜 9 フ重量％: 3〜50重量％、好ましくは70〜90重量％: 10〜30重量％であることが好ましい。

三次元構造体成形装置 10

次に、上記スプリング構造樹脂成形品 1の成形装置の一例である三次元構造体成形装置 10について説明する。図 3、図 4に示すとおり、押出成形機 20はホッパー 21を備え、ホッパー 21より投入した熱可塑性樹脂を、所定温度で溶融混鍊し、成形ダイ（金型） 22に備えられた、 P T/JP2003/016606 所定径の多数のノズル 23から所定の押出速度において溶融した熱可塑性樹脂の線条 2からなる三次元構造体 3を押し出し、引取機 24によリ引き取るものである。

引取機 24の引取ロール 25、 25はバス 26内の水中に設置されている。この引取ロール 25、 25は、それぞれ、上下一対のローラに 1枚の無端 . ベルト 28が掛けられたものである。バス 26は給水バルブ 26a及び排水バルブ 26bを備えている。スプリング構造樹脂成形品 1は、三次元構造体 3の線条 2がループ状にランダムに成形され、ループ同士が部分的に絡合接触して溶着して水中で固化し、巻取ロール 29、 29によリスプリング構造樹脂成形品 1として取リ出されるものである。

図 4に示す通り、引き取りに際し、立体構造体であるスプリング構造樹脂成形品 1を引取ロール 25、 25で折リ曲げることが困難な場合には、嵩密度の小さい部分を作ることによってその部位で折リ曲げ、水中から引き上げることもできる。切断装置 30は、取リ出されたスプリング構造樹脂成形品 1を適宜長さに切断するものである。

また、別例として、図 5に示すように、バス 126内に切断装置 130を設け、切断装置 130は引取機 124下方近傍に配置し、バス ¹26の対向側壁には、切断部位で切断されだ単体の空隙に挿入される係止突起を多数突設したコンベアからなる搬送装置 135を備える。他の部位の構成については、 100番台として上記説明を援用する。

ここで表面層形成装置 50を説明する。この表面層形成装置 50は、金型 22から吐出した溶融した連続線条 2のうち外周側面部の連続線条がバス 26の水面に触れる前にその厚さを絞込んでスプリング構造樹脂成形品 1の表層の密度を高めるとともに、ループを滑らかに形成させてループ同士の融着を均一化させるものであり、さらに、コンベアの無端ベルト 28に触れる前に、その表面を冷却固化させベル卜 28の嚙み痕が 03016606

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成形品につかないようにするものである。無端ベルト 28にキャタピラー

(図 12参照）が形成されているときに有効である。

この表面層形成装置 50は、図 7〜図 9に示す通り、金型 22から押し出され下方に溶融して流下する多数の線条 2からなる三次元構造体 3 の厚さ方向で対峙する側面に水平に配置されて、三次元構造体 3の厚さ方向に、その厚さを所定比率で縮小させるように傾斜して左右対称に配置されるシュート 51と、シュート 51の表面の上方から下方に向かつて三次元構造体 3を冷却する冷却水を供給する水供給部 53と、シュ一卜 51の表面を被覆する水供給部 53に取り付けられる透水シート 55 とを備えたものである。

シュート 51は、緩やかな傾斜角に設定される傾斜板 51 aと、この傾斜板 51 aの下端部から延び出し、傾斜板 51 aよりも急激な傾斜角に設定される傾斜板 51 bとから構成されている。無端ベル卜 28の内側面と傾斜板 51 bの下端面は面一であることが好ましい。

シュート 51は一般的に金属、特にステンレスが好ましい。水によリ鲭が生じることを防止するためである。水の滑水性、拡散性を良好にするためシュート 51の表面をフッ素樹脂加工することが好ましい。

ここでは、例えば、ノズル 23の開口が形成される領域の面積は幅 130 Omm、奥行 80mmに設定され、シュート 51は幅 1300mm、肉厚 3mm、傾斜板 51 bの間隔力 40mmに設定されている。

このシュート 51の下部に前記した引取機 24が配置されている。三次元構造体 3の厚みと、スプリング構造樹脂成形品 1の厚みとの比率（縮小率）は 30 %〜 70 %であり、 40 %〜 60 %が好ましい。図 6では三次元構造体 3の厚さが 80mm、スプリング構造樹脂成形品 1の厚み力 ⁴0mm とされて、厚みの絞リ込み率が概ね 500/0に設定されている。

透水シート 55は、布（晒し等）が好ましいが、布の代替物でもよい。透 . 水シート 55に水が浸透して表面に出てくるものがこのましい。冷却水 C は透水シート 55の下を流れながら、透水シート 55の上面にも浸透して出てくる。透水シート 55によリシユート 51上面全面に冷却水 Cが行き渡る。透水シート 55の摩擦力の作用でループの形成が良好になる。透水シート 55の厚みは、 0. 3〜0. 4mmが好ましい。

水供給部 53は、図 6及び図 7に示す通り、長尺状で断面四角形で傾斜板 51 aの上部に幅方向に水平に固定され水が貯留されるタンク 53a と、タンク 53aに開口形成される冷却水吐出口 53bと、タンク 53aの上部を覆う透水シート 55を押さえ込むコ字形状の押え金具 53cと、金具 53cをタンク 53aに固定するネジ 53dと、から構成されている。冷却水吐出口 53bは傾斜方向に対して内側となる面に形成されている。冷却水吐出口 53bの開口の形状は、特に限定は無いが、正面からみるとスリッ卜状になることが好ましい。スリットのほ力、、丸子し、角孔等でもよい。連続、不連続でもよい。タンク 53 aは水供給源（図示略）、例えばホース、水道蛇口等と接続されている。

図 9に示す通り、冷却水 Cがタンク 53 aに供給されると、開口 53 bから透水シート 55と傾斜板 51 aの間に冷却水 Cが供給されて冷却水下層 Lを形成する。そして、透水シート 55の上面に冷却水 Cが浸透し、透水シート 55の上面に冷却水上層 Mを形成する。この冷却水上層 Mは、三次元構造体 3のその厚さ方向で対峙する側面を受け止めてループを形成し隣接する連続線条の相互を接触絡合させるものである。

金型 22から流下してループを形成する過程での線条 2群の動きはランダムであリー様ではないが、内層 6となる部分は、押し出し方向に対してスパイラルに動き、表面層 4、 5となる部分は、面方向にループを描くように動く傾向にある。

透水シ一卜 55は柔軟性があるが、冷却水が通水されても、あまり動く 06 事はなく、安定している。透水シート 5 5は通水性を有し、水が冷却水下層 Lから透水シート 5 5の上面に滲み出しながら流下するので、水を横幅方向の全面に広げて行き、均一な厚みの冷却水上層 Mを形成することができる。つまり、透水シート 5 5が水を吸い上げて両脇に広げてゆくのであり、水が集合することを防止でき、透水シート 5 5面上に形成される冷却水上層 Mの厚みは.安定する。従って、表面層 4、 5の全面を均一に冷却することが可能になるとともに、透水シート 5 5は摩擦係数が金属よリも大きいので、その摩擦効果により、三次元構造体 3が落ちてきた時に冷却水上層 Mに落下し透水シート 5 5に引っ掛かってループを形成して行くのである。フッ素樹脂板よりも引つかかり方が強いので、しっかりしたループを形成することが可能である。

こうして形成された冷却水上層 Mの上に、スプリング構造樹脂成形品 1の表面層 4、 5となる部分は、ループ.を面方向（寝かされた状態）で冷却され、溶融落下してきた線条集合体 3の表面層 4、 5が絞り込まれる。

一方、内層 6となる部分はスパイラルを描くようにループを形成する。その後、スプリング構造樹脂成形品 1を水中で引取機 24により弓 |き取る。

本実施形態の効果を下記に列挙する。

A)透水シート 5 5上に浸透する冷却水は、冷却水上層 Mを形成し線条のシュート 5 1への付着を防止できる。

B )透水シート 5 5の摩擦係数は、フッ素樹脂コーティングや金属に比べ高いので、落下してくる溶融連続線条に抵抗を与え、'良好なループ形状を形成することが出来る。

C )溶融連続線条の落下点には、透水シート 5 5と冷却水上層 Mによるクッション性があるので、ループの成形が良好になるとともに、線条 2の T JP2003/016606

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断面形状を変形することが無い。線条 2が落ちてくるスピードが結構速いが、透水シート 5 5と冷却水上層 Mのクッション効果で、良好なループが形成され、線条の断面形状を壊さず、ループを形成することができる。特に、中空線条の場合、断面形状が変形しないことのメリットは大きい o

本実施形態の製造方法における効果は次の通リである。

ループの剥離が少ない。線条同士が剥離した瞬間、全体の強度が落ちるので、線条同士の融着が生命線である。

前記開発例では滑リが良すぎてループが形成不全であつたが、透水シ —ト 5 5の上下両面に冷却水が存在することで、線条が冷却水上層に落ちてループを形成する際、クッション性がよくなリ、摩擦抵抗が增えて、線条が引っ掛りながら、きれいにループを描くことができる。

射出した溶融連続線条を大きく絞リ込むことを可能とする。これにより、絞リ込み量が增大する分、線条の絡み合いの度合いが増えて絡合する面（溶着面）が増え、融着カが増大する。

表面を滑らかに成形することを可能にした。

従って、下記に示す特長を有する製品が提供できる。

成形品表面が密で、糸引き、凹凸が少なく滑らかであり、カバーを傷付けたりすることがない。 ·

表面層 4、 5の線条の融着が強固であり、剥離することが無くなる。表面層 4、 5の密度が高く、線条の融着力が強固なので.圧力分散性が優れる。クッションとして利用する場合、おしり、体の背中を保持する時に、表面層 4の部分が圧力分散を行い、下の内層 6に対して、局部的な過重を負荷しない。ある程度、組織が粗でもクッション性を保持することができて、しかも外力に対しても表面層 4、 5が密になつ.ているので、非常に融着部位が剥離しにくい。 TJP2003/016606

16

ループ同士の絡合が強いので、耐.屈曲性に優れる。

三次元構造体 3の厚みを深く絞り込み、薄い成形品を製造することができる。表面層 4、 5のループ形成性能が高くなるので、厚みを薄くしても、クッション性、耐へたり性に優れる成形品が提供できる。厚さが薄い為、コスト低減を図ることができる。

表面層 4、 5の線条は、成形品の押出方向に概ね平行にループを形成し、圧力分散の効果を発現し、内層 6の線条は、長さ方向に概ね平行なループで、クッション性を発現する。

スプリング構造樹脂成形品 1の製造方法

次に、上記スプリング構造樹脂成形品 1の製造方法の一例について説明する。

図 10に示すように、本実施形態におけるスプリング構造樹脂成形品 1の製造方法において、好適には、 PE、 PP等のポリオレフイン系樹脂と、 VAC, EVA又は SB S等の原料樹脂は、後述するタンブラ一、或いは定量供給機等を経てドライブレンドされ、又は、混合若しくは溶融混合し.てペレツ卜化されて、押出成形機 20のホッパー 21.へ送られる.。

具体的には、原料樹脂、例えば、 PPと SBSをタンブラ一（加藤理機製作所製 KR混合機）で、 40rpm、 15分間混合する。

次に、図 3に示すように、この原料樹脂から成る混合物を ø 65m単軸押出成形機 20のホッパー 21 (図 4参照）ょリ投入し、所定温度（実施例 1〜6が 200°C、実施例 7〜9が 260°C)で溶融混鍊し、成形ダイ 2 2に設けた所定径の多数のノズルから所定の押出速度において溶融押し出し、後述の引取機 24により引き取ることにより、所定の線径（例えば、 600〜 90、 000デニール、好ましくは 3、 000〜 30、 000デニール、より好ましくは、 6、 000〜 10、 000デニール）の無垢及び又は中空の連続線条を形成し、この溶融状態の線条 2同士を、図 6〜図 9、図 11 (こ示す前述したループ形成装置 50によって、隣同士の線条 2を接触絡合させることによりランダムなループ、例えば、直径 1〜 1 Omm、好ましくは直径 1〜5mmのループを形成させる。このとき、接触絡合部位の少なくとも一部は、相互に溶融接着されて冷却される。また、線条 2は中空のものと無垢のものとが所定割合で混合されていても良い。

上記ランダムなループの集合である立体構造体の厚さ及び嵩密度は、ノス 26内の引取機 24の引取ロール 25、 25間で設定される。この立体構造体.（例えば、厚さ 10〜 200 m m、幅 2、 000 m m )は、カール又はループ状にランダムに成形され、水中で固化し、巻取ロール 29、 29によリスプリング構造樹脂成形品 1として取り出される。

また、水中においてこのループが形成された線条 2を引取機 24により引き取る際には、引取機 24の速度を変更することで、クッション特性を変更しても良い。その場合、この立体構造体の嵩密度を比較的増大させる場合、 0· 03〜0. 08 g/ cm³、好ましくは、 0. 04〜0. 07 g/ cm³、特に 0. 05〜0. 06g/cm³とすることが好ましい。

また、例えば、引取ロール 25、 25の引き取り速度をタイマー等により設定時間毎に、設定時間内、低速にする等、引取機 24の引き取リ速度を所定の間隔（例えば 3〜 5m)で低速に調整することにより、スプリング構造樹脂成形品 1の長手方向において、所定間隔ごと（例えば、 30 〜50cm)に低速引き取リ時に形成された嵩密度の大きい音 P分とそれ以外の部分、すなわち、粗密を連続して形成しても良い。

また、図 4に示す通り、引き取りに際し、立体構造体であるスプリング構造樹脂成形品 1を引取ロール 25、 25で折り曲げることが困難な場合には、嵩密度の小さい部分を作ることによってその部位で折り曲げ、水中から引き上げることもできる。以上の工程を経て取り出されたスプリング構造樹脂成形品 1は、切断装置 30により適宜長さに切断される。上記製造方法によって、一例として、嵩密度 0. 03 g/cm³、厚さ 50 mmのスプリング構造樹脂成形品 1を得た。なお、立体構造体は、それぞれ 1種又は複数種の異なる材質の組合せから成るものを用いて製造することもできる。

成形装置実施例

使用押出機は直径 90mm単軸型押出機である。使用原料はエチレン酢酸ビニル共重合体である。運転条件は樹脂温度は 250°C、成形圧力は 0.1 Mpa、スクリユー回転数は 30rpm、吐出能力 gは 135kg/hr、引取速度は 32.3m/hrである。

各種樹脂の実施例

(1 )配合比の相違する製造例

実施例として PE + VAC、 PE+EVA、 P P + S B Sにおいて、各々配合比を変化させてブレンドし、スプリング構造樹脂成形品 1の基となる立体構造体を作成した。

なお、ブレンドは、加藤理機製作所製 KR混合機（型式： KRT— 100) タンブラ一を使用し、 40rpmで 15分間行つた。成形は、 φ 65mm単軸押出成形機を使用し、スクリユー回転数 60r_Pmで、引き取り速度 3. 1 m/min, 0. 6 m / m ί nで引き取った。混合物の樹脂温度は 200 °Cである。

配合比の相違する製造例

実施例として、 PE 70wt%~ + VAC 30〜90wt%、

PE 34wt%〜 89wt% + EVA 66wt%〜11wt%、

PP 70wt%~ 95wt% + SBS 30wt%〜5wt%

において、各々配合比を変化させブレンドし、それぞれ厚さ 50mm x長さ 300mm のスプリング構造樹脂成形品を、吐出量 28kg/h で製造した。製品固有値は、それぞれ、嵩密度 0.03_g/cm³、糸径 1.5mm、面積 300 X 300mm、厚さ 50mm である。

嵩密度の相違する製造例

PE: VAC = 90: 10 の原料を対象とし、製品嵩密度を変化させたスプリング構造樹脂成形品を作成した。ブレンドは加藤理機製作所製 KR 混合機（型式： KRT-100)タンブラ一を使用し、 40rpm で 15分間行つた。成形は、 φ 65mm単軸押出機を使用し、スクリユー回転数 60 mで、引取速度 3.1 m/min、 0.6m/min で引き取つた。樹脂温度は 200°Cである。

配合比は、 PE 90wt% + VAC 1 Owt%

厚さ 50mm X長さ 3 OOmm のスプリング構造樹脂成形品を、吐出量 28kg/h、引き取り速度 3. 1〜0. 6m/min で製造した。

嵩密度等の製品固有値は、それぞれ、嵩密度 0.01 g/cm³ 及び 0.05g/cm³、糸径 1.5mm (中空）、面積 300 x 300mm、厚さ 50mmである。

実施例は、全てウレタンフォームに見られる顕著な降伏点を持たない。顕著な降伏点を持たないということは、クッション構造体の局部的沈み込みが少なく、クッション構造体に接触する部位全体で均一に荷重を受け止めることが可能であることを示す。

たわみ率 50%以降でも荷重の立ち上がりが見られない。また、構造体厚さの約 90%まで有効に変形する。これは、底付き感が少ないことを示す。また、除荷した際の構造の回復が早く、耐へたり性を持つことを示

,す。

次に、全実施例であるスプリング構造樹脂成形品 1の基となる立体構造体と、 PPのみから成る従来の立体構造体を比較すると、比較例は、降伏点を持ち、荷重も高く、塑性変形を起こし、構造体が弾性復帰しない。また、降伏点は持たないが、たわみ率 50%以降荷重が立ち上がリ、底付き感を示す。また、塑性変形を起こし、弾性復帰しない。

本実施例では、立体構造体の配合比又は嵩密度を変化させることにより、希望の硬さのスプリング構造樹脂成形品 1を製造することが可能である。

実施例は、ウレタンフォームと同等の耐へたり性を有する。

実施例は 91 %と高い反発弾性率を示した。ウレタンフォームに比して、本実施形態の成形品は 1 · 4倍の反発弾性能を有する。

なお、本実施形態におけるスプリング構造樹脂成形品の実施の形態は、上記に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限リ種々の形態を採り得るものである。また、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、改変等を加えることができるものであり、それらの改変、均等物等も本発明の技術的範囲に含まれることとなる。図面の簡単な説明

図 1はスプリング構造樹脂成形品 1を示す。

図 2(A)は、比較例のスプリング構造樹脂成形品の断,面図。

( B )及び（C)は、本実施形態のスプリング構造樹脂成形品の断面図。

図 3はスプリング構造樹脂成形品 1の製造方法を示す。

図 4はスプリング構造樹脂成形品.1の他の製造方法を示す。

図 5はスプリング構造樹脂成形品 1のさらに他の製造方法実施例を示す。

図 6 (A)は、三次元構造体成形装置の部分側面図。

(B)は、同部分正面図。

図 7 (A)は、表面層形成装置の断面図。

(B)は、透水シートを除いた表面層形成装置の正面図。

図 8 (A)は、表面層形成装置の斜視図。

(B)は、表面層形成装置の拡大図。図 9は表面層形成装置の動作を示す。

図 10はスプリング構造樹脂成形品 1の製造方法の工程の一部を示す。

図 11は本願発明における三次元構造体成形工程の模式図。

図 12は本出願人にかかる開発例の表面層形成装置の斜視図。

図 13は本出願人にかかる開発例の表面層形成装置の断面図。

図 14は本出願人にかかる開発例の表面層形成装置の作用を示す。図 15 (A)は、本出願人にかかる開発例の表面層形成装置による成形品表面の凹凸を示す。

(B)は、同成形品表面の糸引きパターン①を示す。

(C)は、同成形品の糸引きパターン②を示す。

図 16(A)は、本出願人にかかる開発例 ( r )及び本願例 ( 3 )の線条の絞り量を示す。

(B)は、開発例における同三次元構造体の表面層形成過程を示す。

(C)は、開発例における同三次元構造体の融着部分の剥離を示す。

符号の説明

1 スプリング構造樹脂成形品

2 線条

3 三次元構造体線条集合体

4 表面層

5 表面層

6 内層

10 三次元構造体成形装置 .

20 押出成形機

21 ホッパー

22 成形ダイ（金型）

23 ノズル

24 引取機

25_N 25 引取ロール

26_N 126 バス

27 ローラ

28 無端ベルト

29, 29 巻取ロール

30、 130 切断装置

50 表面層形成装置ループ形

51 シュート

53 水供給部

55 透水シート

51 a 傾斜板 1 b 傾斜板

3a タンク

3b 冷却水吐出口3c 押え金具3d ネジ

35 搬送装置

C 冷却水

L 冷却水下層

M 冷却水上層

Claims

請求の範囲

1 . 熱可塑性樹脂及び又は熱可塑性エラストマ一から成る無垢及び Z又は中空の連続線条のランダムなループ又はカールの隣接する線条'相互を接触絡合集合して成る所定の嵩密度の空隙を備える三次元構造体であって、該三次元構造体の厚さ方向で対峙する表面層の嵩密度を 0. 2〜0. 5g/cm³、表面層間の内層の嵩密度を 0. 01 〜0. 15 g/cm³に形成して成るスプリング構造樹脂成形品。

2. 前記表面層の嵩密度が 0. 3〜0. 4g/cm³、空隙率は 44〜77%、前記内層の嵩密度を、 0. 01 〜0. 15g/cm³ 、空隙率を 83〜 99%に形成して成る請求項 1記載のスプリング構造樹脂成形品。

3. 前記表面層の空隙率を 56〜 67%、前記内層の嵩密度を 0. 03 〜0. 05g/cm³、空隙率を 94〜97%に形成して成る請求項 2記載のスプリング構造樹脂成形品。

4. 無垢の線条と中空の線条の混合比が、無垢：中空 =0〜 50： 50 〜 100である請求項 1記載のスプリング構造樹脂成形品。

5. 前記線条が、中心部に中空の線条を用い、その中空の線条の外周を無垢の線条で被覆して成る請求項 1記載のスプリング構造樹脂成形品。

6. 熱可塑性樹脂及び又は熱可塑性エラストマ一を複数の線条に溶融押出して連続線条のランダムなループ又はカールの隣接する線条相互を接触絡合集合させ、所定の嵩密度の空隙を備える所定厚さの三次元構造体を成形するに際し、

前記溶融押出した三次元構造体の厚さ方向で対峙する側面を、均一な冷却水層に押出方向に領域を拡大しながら干渉せしめて、前記三次元構造体の厚さ方向で対峙する側面に位置する線条の隣接する連続線条相互を接触絡合させて嵩密度の大きいループ又はカールから成る表面層として形成し、該表面層間に嵩密度の小さい内層を形成することを特徵とするスプリング構造樹脂成形品の表面層形成方法。

7 . 熱可塑性樹脂及び又は熱可塑性エラストマ一を溶融押出して、無垢及ぴ又は中空の連続線条のランダムなループ又はカールを形成し、前記連続線条の隣接する線条相互を接触絡合集合させ所定の嵩密度の空隙を備える三次元構造体を形成する装置であって、

前記三次元構造体の厚さ方向で対峙する側面で、押出方向にその間隔を縮小させるように対向傾斜して配置されるシュートと、

前記シュートの表面を被覆する透水シ一卜を設け、前記シュートの表面と透水シートとの間に冷却水を供給して冷却水下層を形成する冷却水供給部を備え、前記透水シートの上面に前記冷却水を均一に浸透せしめて冷却水上層を形成し、透水シート上の冷却水上層に前記三次元構造体の厚さ方向に対向する表面層の連続線条を干渉せしめてループ又はカールを形成させ隣接する連続線条相互を接触絡合させることを特徴とするスプリング構造樹脂成形品の表面層形成装置。

8 . 前記透水シートは、通水性を有し、柔軟性があり、ステンレス又はフッ素樹脂の摩擦係数よリ大きい摩擦係数を持つ布から成る請求項 7 記載のスプリング構造樹脂成形品の表面層形成装置。

9 . 前記シュートは、フッ素樹脂コーティングを施したステンレス板である請求項 7記載のスプリング構造樹脂成形品の表面層形成装置。