WO2004073958A1

WO2004073958A1 - 立体構造物およびその製造方法および製造装置

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Publication number: WO2004073958A1
Application number: PCT/JP2004/001893
Authority: WO
Inventors: Seijyu Keduka; Hajime Kawakami
Original assignee: Kawakami Sangyo Co., Ltd.
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2004-09-02
Also published as: AU2004213306B2; EP1598168B1; JPWO2004073958A1; AU2004213306A1; US7488169B2; JP4302103B2; US20060083807A1; EP1598168A4; EP1598168A1

Abstract

カサ高で柔軟性を有するにもかかわらず耐圧性を有し、発泡ポリエチレンシート以上の表面摩耗強度や機械的寸法安定性がある立体構造物およびその製造方法および装置に関し、本発明の立体構造物は、樹脂シートの両面に針状突起があり、その突起の高さHが3mm以上であって、Hの1/2における幅Wとが、H≧2.5Wであり、またこの針状突起の先端に孔を有し、またこの針状突起の先端においてシート状物と接合されていることを特徴とし、またこれらの立体構造物の製造方法は、多数の針状型が基板と一体化しており、その基板の一対が互いに向かい合って設置され、その一対の基板の針状型の針が互いに樹脂シートに貫入するように平行に動くことにより、樹脂シートを変形することを特徴とし、その連続的製造手段を提示する。

Description

明細書立体構造物およびその製造方法およぴ製造装置技術分野

本発明は、樹脂による立体構造物おょぴその製造方法に関し、特に柔軟性を有するにもかかわらず耐圧性に優れ、透水性や断熱性も有する立体構造物、およびその簡便で生産性良く製造できる方法および装置に閧する。背景技術

従来は、樹脂シートの两面に突起を形成させた種々の立体構造物が提案されてきた（特公昭 6 2 - 1 5 3 3 0号、特公平 5— 1 2 1 3 9号など）。しかしこれらは剛直で、特に厚み（立体構造物の高さ）が 6 mmを越えるものは特に剛直であり、製品として長尺巻きはできず、広い面積として使用を欲するシート材としての用途では使用できなかった。特公昭 6 2 - 1 5 3 3 0号による两面突起構造では、突起の先端部が平らであり、しかもその部分が変形されていないために厚みが厚く、圧縮強度になんら寄与しておらず、貴重な資源を無駄にする贅肉にすぎないばかりでなく、本構造体を他のシート等と接合するために熱溶融する場合は、溶融のための熱エネルギーが多く必要であり、その過剰の熱で、突起している側而部分の薄い肉厚部分を変形してしまう欠点もあった。また圧縮強度は、突起の数が多いほど強いので、引例のような先端部の平らな構造を有することは、突起の数を増やすことができず、その点からも好ましくない。また、突起の先端部が平らであることは、そのことだけでも柔軟性を失う構造となっている。また、特公平 5— 1 2 1 3 9号のように、両面エンボスロールで樹脂シートの两 ώに突起を有する立体構造物を製造することは、抜き角度が必要なため、成形上でェンボスのピツチや高さに制限を受け、密なピツチで針状の高い突起を有する構造にすることができない。また、針状の突起は、放電加工によっても製造することができる (特開 2 0 0 0— 1 7 0 9 1号）が、山の高さの絶対値を大きくすることができず、また、一回の加工で片面にしか加工できないので、両面突起の構造とすることは困難である。樹脂の两面突起の立体構造物は、型による成型でも製造できるが、型の抜きが必要なため、深い谷のものは製造できないばかりでなく、先端の細い部分まで樹脂が廻らない場合もあり、また連続シートは成型できず、型が複雑なため型代が高く、コスト卨であることも欠点となる。

また、柔軟なカサ高構造物としてポリエチレン樹脂からなる発泡シートがあるが、高カサ高に発泡したものは、圧縮に弱く、透水性に乏しく、表面の摩耗にも弱く、機械的寸法安定性を有しない。したがって、柔軟性があってカサ高で、通気性や透水性があり、圧縮に強く、機械的寸法安定性のある素材が求められていた。また、発泡ポリエチレンシートでも、厚みが 5 mm以上のものを作るのは技術的に難しく、それ以上のものは、厚い発泡シートを貼り合わせて使用しているが、二度手間であり、また、貼り合わせ工程では、中間部が冷却するのは時間を要しラインスピードが上がらないので生産効率が悪い。発明の鑭示

発明が解決しようとする課題

本発明は、上記従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、力サ高で柔軟性を有するにもかかわらず耐圧性を有する立体構造物おょぴその製造方法を提供することにある。また、他の目的は、本発明の立体構造物を、連続的にコスト安く製造できる方法及び装置を提供することにある。また、他の目的は、力サ高性や断熱性を有するにもかかわらず、表面摩耗強度や機械的寸法安定性があり、発泡シート以上の特性を有するカサ高のシートを提供することにある。更に他の目的は、通気性や透水性があり、柔軟であるが圧縮強度や機械的寸法安定性のあるフィルター、ドレイン材、断熱材、緩衢材を提供することにある。課題を解決するための手段

本発明は上記の目的を達成するためになされたものであって、その立体構造物としての特徴は、次の通りである。本発明は、樹脂シートの両面に、その樹脂シートの一部が変形されることによつて形成された針状突起があり、その突起の高さ Hが 3 m m以上であって、 Hの 1 / 2における幅 Wが、 H≥2. 5Wである立体構造物に関する。また本発明は、前記針状突起の先端の断面において、曲率半径が 5 mm以下の曲線を有する立体構造物に関する。また本発明は、前記針状突起の先端が平面である立体構造物に闘する。また本発明は、前記針状突起の先端に孔を有する立体構造物に関する。また本発明は、前記の針状突起の先端において、シート状物と接合されている立体構造物に関する。さらに本発明は、前記立体構造物の空隙に、繊維状物が充填されていることを特徴とする、フィルターまたはドレイン材に関する。

また本発明の製造方法としての特徴は、次の通りである。本発明は、樹脂の荷重たわみ温度以上である流動性を有している樹脂シートに対して、突起の高さ hが 3 m m以上であって、 hの 1 / 2における幅 wが、 h≥ 3 wである多数の針状型が基板と一体化されており、その基板の一対が互いに向かい合って設置され、その一対の基板の針状型が互いに樹脂シートに貫入するように平行に動くことにより、樹脂シートが変形され、変形状態を維持した状態で冷却または凝固する立体構造物の製造方法に闘する。また本楽明は、前記基板が多数連結されて、連続循環するコンベア上に固定され、そのコンベアが一対向き合って設置されており、その一対の連続循環するコンペァ間に荷重たわみ温度以上に加熱された前記榭脂シ一トが連続的に挿入され、その樹脂シートに対して、基板が垂直方向に移行させられる機構により、前記一対の針状型がその樹脂シートに貫入されることによって、その樹脂シートの两面に突起を形成させることを特徴とする立体構造物の製造方法に藺する。また本努明は、前記立体構造物の两面の針状突起の先端が、加熱ロールを押し当てられることによって針状芡起の先端に孔を生じさせる立体構造物の製造方法に簡する。

さらに本発明の製造装置としての特徴は次の通りである。本発明は、前記コンペァがキヤタビラによって構成されており、そのキヤタビラに立てられた垂直ピンに前記基板が周定され、その基板の側面に設けられた基板支持ピンが溝力ムに案内されることによって、前記垂直移行が行われるように構成されている立体構造物の製造装置に闋する。また本発明は、前記基板の表面に離型板が設けられ、その離型板の側面に設けられた離型板支持ピンが溝カムに案内されることによって、その基板と成形された樹脂シートが連続的に離されていくように構成されている立体構造物の製造装置に関する。さらに本発明は、前記コンベアにピンが垂直に立てられていることにより、前記基板に設けられた穴にそのピンが通されることによって基板がコンベアに固定され、その基板の垂 is:移行は、コンベアの両側而に設けられた架台により行うように構成されている立体構造物の製造装置に関する。

本発明は、樹脂シートの両面に、針状突起が形成されていることを特徴とする。榭脂は、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフイン、ポリカーボネート、ナィロン 6やナイロン 6 6等のポリアミド樹旨、ポリエチレンテレフタレートゃポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリ塩化ビュル等のビュル樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル酸メチル樹脂等のアクリル樹脂、テトラフロロエチレン等のフッ素系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等の熱可塑性樹脂が好んで使用される。さらに、エポキシ樹脂やフエノール樹脂、尿素樹脂等の熱硬化性樹脂であっても、加熱等によって、以下に示す荷重たわみ温度以上で流動性を示す樹脂であれば使用することができる。また、上記の樹脂は、単体で使用されるばかりでなく、ブレンド等により樹脂相互を組み合わせて使用することも出来、さらに可塑剤や充填剤、酸化防止剤、安定剤、滑剤等の添加剤等を加えて使用することもできる。本発明は、土木用等に使用されるので、ポリ乳酸系ゃポリブチレンサクシネート系等の生分解性樹脂や、ビエルケトン系ポリマー等の光分解性樹脂などの分解性樹脂も好ましい。また、本発明は柔らかい立体構造物をも 3的としており、 S B Sやポリウレタン等の熱可塑性エラストマ一も使用することができる。

本発明は、樹脂シートの両面に、その樹脂シートの一部が変形されることによつて形成された針状突起を有するが、そのシートは、上記樹脂がシート状に成形されたものを意味する。シートは、厚みにおいて特に制服はなく、通常フィルムや膜と呼ばれるものも含むが、厚みは、好ましくは 1 0 /z m以上であって 2 mm以下、さらに好ましくは 5 0 it m以上であって l mm以下、 1 0 0 μ m以上であって 0 . 5 mm以下が最も好ましい。 1 0 mに達しない場合や 2 mmを越える場合は、安定して成形することが闲難だからである。

本発明は、樹脂シートの两面に、その榭脂シートの一部が変形されることによつて形成された針状突起を有する立体構造物であることを特徴とする。両面に突起を有することにより、力サ高性を大きくでき、空隙の大きな構造とすることができ、断熱性も大きな構造とすることができるからである。また、このように両面に突起を有することにより、柔軟性も増すことができた。また、両面に突起を有する構造は、それらを長尺卷きする場合、上の層の突起と下の層の突起が入り組んで卷くことができるので、一層の厚みが厚いにもかかわらず、コンパクトに巻き上げることができる利点もある。また表裏対称な構造なので、樹脂シート等を両面に貼り合わせても反りが生じにくい。立体構造物とは、平面のシト状物の两側に突起を有する 3次元的構造物であることを意味する。

本発明の針状の突起は、高さ Hが 3 mm以上であることを特徴とする。突起の高さ Hは、 3 mm以上であって、好ましくは 2 0 0 mm¾下、さらに好ましくは 5 mm 以上であって 1 0 O mm以下であり、 8 mm以上であって 5 O mm以下であることが最も好ましい。 3 mmに達しない場合は、本発明の立体構造としての力サ卨性を満足することができず、 2 0 O mniを越える場合は、本発明の細長い突起を安定して製造するのに困難な場合がある。したがって、本発明の立体構造物は两面に突起を有するので、少なくとも 6 mm以上の厚みを有する構造体とすることができた。また、本発明の突起の高さ Hの 1ノ 2の位置における幅 Wは、 H≥2 . 5 Wであることを特徴とする。 Wに対して、高さ Hを大きくできることが本発明の特徴だからである。 Wは、 H≥2 . 5 Wであって、好ましくは H≤1 0 0 W、さらに好ましくは H≥3Wであつて H 7 0 W、 H≥5Wであって H≤ 5 0 Wであることが最も好ましい。これらの範囲にすることにより、力サ高性や空隙率を大きくでき、さらに柔軟性のある構造とすることができるからである。なお、 H< 2 . 5 Wの場合では、本発明の ^体構造としての力サ髙性を満足することができず、 H > 1 0 0Wでは、本発明の細長い突起を安定して製造するのに困難な場合があるからである。なお、突起は必ずしも円錐状の対称的な形状のみを意味するものではなく、 Wにおける断面が楕円や四角、三角等の種々の形状を有することもできる。この場合における Wの値は、 1ノ 2 Hにおける断面での最も小さい値を採用する。なお、 Hや Wの測定は、ランダムに選んだ 3 0点の突起を測定し、算術平均して求める。なお、上記の立体構造物の要件は、「もの」としての要件であり、下記に述べる製造方法や製造装置によって製造されるものは、必ずしも上記の全てを要件とはしない。

本発明における針状の突起の数は、主として本発明の Wの値に依存するが、本発明は、突起の高さに比較して Wが小さいことより、針状突起を数多く設けることができることを特徴とする。針状突起の数が多いことは、それだけ圧縮強度が大きいことを意味し、 Wが小さくて Hが大きいことは柔軟であることを意味するので、本発明の立体構造物は、柔軟ではあるが圧縮強度の大きい構造とすることができた。

本楽明の立体構造物において、針状突起の先端は曲面を有することを特徴とし、その断面が曲率半径として 5 mm以下の曲線を有することが好ましく、さらに好ましくは 0 . Q l mmから 2 mm、 0 . 1 mmから 1 minであることが最も好ましい。 5 mmを越える曲率半径では、先端部の変形が充分ではなく、まだ贅肉も多く、柔軟性も充分でない場合が多いからである。先端部の曲率半径を 5 mm以下とすることで、先端部分も変形されて、先端部の無駄な赘肉を減らし、また先端部の面積を小さくすることで柔軟性も増すこともでき、さらに先端部の面積を小さくすることで、突起の数を増やすことができる。

また、本発明の立体構造物の針状突起の先端を、平面とすることもできる。平面は、成形工程で形成してもよいが、立体構造物を成形後、先端を加熱 ·加圧等で平而化することもできる。本発明の立体構造物が、他のシート類と接着剤接合される場合のように、先端が平面であることにより接合面が増加して接合強度の向上が期待できる場合がある。この平面部は、原料樹脂シートの厚みを残してもよいが、厚みが変形されて、原料樹脂シートの厚みより小さくなつていることが好ましい。本発明の立体構造物は、針状突起の先端部に孔を有する構造とすることができる。本発明は、陶'面に針状の突起を有するので、平 ώ内では通気性や透水性が大きいが、平面を貫通するように、通気性や透水性が求められる場合がある。針状突起の先端部 Ϊこ孔を設けることにより、このような平面を貫通する通気性、透水性が確保でき、また、従来にない特異な構造を有する多孔性立体構造物とすることができた。突起の空間に繊維状物や他の充填物を満たして、多層に組み合わした本発明の構造体を貫通する形で通気や透水させることで、フィルター機能を持たすことができ、またそれらの繊維状物や充填物に反応助剤や触媒作用を持たすことで、汚水の浄化槽などの反応槽としても利用することができ、この場合は、反応時間が稼げる利点がある。これらの孔の形状や大きさは特に限定はなく、用途によって定められる。

これらの針状突起の先端の孔の作り方としては、機械的に突き破る方法や、装置の針状型で先端部が変形されている状態で、先端部のみを高温に加熱された口ール等で加熱する手段や、樹脂の突起が形成された後で、先端部分のみをスライスして除去する方式をとることもできる。高温に加熱されたロールを用いる場合は、ロールの温度は榭脂シ一トの融点や非晶性榭脂の場合は、ガラス転移温度以上が好ましく、樹脂の熱分解温度以上がさらに好ましい。

本発明の立体構造物は、針状突起の先端において、シート状物とされている構造物とすることができる。シート構造層物の内部に形成された空間で、断熱性を保つことができ、また寸法安定性がアップし、また針状突起の左右への動きを妨げるので、圧縮強度もアップする。接合するシート状物の種類は、本明の立体構造物を形成させるシートと同様な樹脂シートばかりでなく、織物、編物、不織布、ネット、紙などの通気性や通水性を有する素材、耐熱性を要求される場合はアルミ箔等の金属やセラミック板等も使用することができる。樹脂シートでは穴あきフィルムが、通気性や透水性が要求される場合に好適である。通気性を有するシートを接合することにより、「呼吸する断熱ボード」とすることができた。また、空気は殆ど通さないが水蒸気は通り抜けることにより、結露防止性を有する立体構造物とすることができた。それにより、グラスウールのようにチクチクせず、また製品は、樹脂として再利用できるので、環境負荷が少ない。これらの場合における接合方法の例としては、樹脂シートの場合は、加熱溶融されている状態で立体構造物の針状突起の先端と接触して、針状突起の先端部を溶融している樹脂シートの熱容量で溶解して接合することができる。また、シート状物または立体構造物の先端に、ホットメルト接着剤ゃェマルジヨン接着剤などの接着剤を塗布してから、接合接着することもできる。

本発明の立体構造物の空隙に繊維状物を充填することにより、フィルターまたはドレイン材等の機能を有する構造体とすることができる。本発明の立体構造物は、空隙が大きく、圧縮強度も大きいので、その空間に繊維状物の充填密度を小さく満たすことにより、通気性や透水性を損なう率の少ないフィルターやドレイン材等とすることができる。この場合において、前記の針状突起の先端において、シート状物と接合されている構造であることが特に好ましい。

本発明の立体構造物の製造方法の例として、樹脂の荷重たわみ温度以上であることにより流動性を有している樹脂シートに対して、多数の針状型が基板と一体化しており、その基板が一対互いに向かい合って設置されており、その一対の基板の針状型が、互いに樹脂シートに貫入するように平行に動くことにより樹脂シートを変形し、変形状態を維持した状態で、冷却または凝固することにより製造することができる。樹脂の荷重たわみ S度は、 J I S K 7 2 0 7により定められ、熱変形温度とも呼ばれる。本発明に使用される荷重たわみ温度においては、 B法、即ち試験片に加える曲げ応力は、 4 5 . l N c nfである。樹脂の荷重たわみ温度以上では、樹脂シートは針状の突起物で変形することができ、荷重たわみ温度より 3 0 以上が好ましく、 5 0 以上がさらに好ましく、 8 0 以上が最も好ましい。荷重たわみ温度に達しない場合でも、変形はできるが、変形に時間を要し、生産性が悪い。樹脂シートの軟化は、温度効果ばかりでなく、ポリビニルアルコールにおける水溶媒や、ポリ塩化ビュル樹脂における可塑剤のように、溶媒や可塑剤などによる化学的に軟化させる場合があるが、その場合でも、樹脂シートが荷重たわみ温度以上であることが要件とされる。本楽明の製造方法における樹脂シートを変形させる針状型は、突起の高さ hが 3 m m以上であって、 hの 1 / 2における幅 wとが、 h≥ 3 wであることが好ましい。このような形状にすることにより、細長く高い針状突起が実現でき、本発明の柔軟ではあるが耐圧性のある立体構造物が実現できるからである。なお、針状型は 3 mm以上であって、好ましくは 2 0 O mm以下、さらに好ましくは 5 mm以上であって 1 0 0 mm以下であり、 8 01111¾上でぁって5 () 3111₁1以下でぁることが最も好ましぃ。 3 m mに達しない場合は、本発明の立体構造としての力サ高性を満足することができず、 2 0 O mmを越える場合は、本発明の細長い突起を安定して製造するのに困難な場合がある。また、針状型の高さ hの 1 / 2の位置における幅 wは、 h≥3 wであって、好ましくは h≤1 0 0 w、さらに好ましくは h≥5 wであって h≤ 7 0 w、 h≥ 1 0 wであって h≤ 5 0 wであることが最も好ましい。これらの範囲にすることにより、力サ高性や空隙率を大きくでき、さらに柔軟性のある構造とすることができるからである。なお、 h < 3 wの場合では、本発明の ¾体構造としての力サ高性を満足することができず、 h > 1 0 O wでは、本発明の細長い突起を安定して製造するのに困難な場合があるからである。なお、針状型は必ずしも円錐状の対称的な形状のみを意味するものではなく、 wにおける断面が楕円や四角、三角等の種々の形状を有することもできる。この場合における wの値は、 1ノ 2 hにおける断面での最も小さい値を採用

0 する。なお、 hや wの測定は、ランダムに選んだ 3 0点の突起を測定し、算術平均して求める。

本明の多数の針状型は、基板と一体化している。一体化は、一体的に同一素材で機械加工された場合であってもよいが、針状型を基板にねじ止めや溶接、接着剤接合等の手段で接合してもよい。本発明の製造方法における細くて長い針状型のもう一つの利点は、その多数の針状型が一対互いに向かい合って設置されている場合において、向かい合つている針状型相互間で、機械的精度が不要で、その一対の基板の針状型が互いに樹脂シートに貫入するように平行に動いた場合、向かい仓つた針状突起は互いに相手を避けるようにしてシートに貫通されていくことが、実験結果確認された。本発明の細くて長い針状型のさらにもう一つの利点は、針状であるので、装置としての針状型も、製品の針状突起も、熱容量が小さいので冷却効率がよく、生産性が良いことである。また、圧縮強度向上には、単に形状のみでなく、成型畤に付与される溶融時の変形による分子配向効果も大きい。本発明は、変形率が大きく、また冷却効率も大きいことより、分子配向が大きくすることができるという特徴もある。

次に、本発明の立体構造物を連銃的に製造する手段について説明する。前記の針状型が固定されている基板が、多数連結して連続循環するコンベア上に固定されている。そのようなコンベアが一対、商き合って設置されており、その一対の連続循環するコンベア間に荷重たわみ温度以上に加熱された樹脂が連続的に挿入される。この揷入された樹脂シートに対して、その基板が垂直方向に移行させる機構により、一対の針状型が樹脂シートに貫通され、榭脂シートの両面に突起を形成させることによって連続的に立体構造物が成形される。従来の連続するコンベアに直接樹脂シートを挟み込む方式では、本明の針状型の針が長いので、樹脂シートを挟み込む際に針が斜めに刺さり、安定した成形ができない。本発明では、挟み込む際に、基板を樹脂シートに対して垂直移行させることで、この問題を解決した。この基板の垂直移行は、種々の手段を用いることができ、移行は、基板だけ垂直に移行してもよいし、コンベアと一体になつて移行してもよい。また、基板の垂直移行は、一対のコンベア上の両方の基板が垂直移行する場合と、片側の基板のみが垂直移行する場合もある。

本発明の立体構造物を連続的に製造する際の、基板が垂直移行する機構の例として、次の二つを示す。上記コンベアとしてキヤタビラ（またはカタピラーとも云う）を使用し、上記.基板が溝カムの溝に案内されて、挿入されてくる樹脂シートに対して垂直に移行させる手段である。また他の手段として、コンベア上の基板のみを架台により押し上げ、または押し下げする手段がある。これらの手段の詳細は、発明を実施するための最良の手段の項で示す。発明の効果

本発明は、樹脂シートの両面に、その樹脂シートの一部が変形されることによつて形成された針状突起を有する立体構造物であることを特徴とする。したがって、細い針状突起からなる立体構造物であることにより、空隙率の大きな立体構造物でありながら耐圧性等の立体構造物としての特性を有する構造体とすることができた。使用樹脂が少ないので、省資源であり、貴重な資源を無駄にせず、廃棄に際しても環境負荷が少ない。また、軽く、断熱性が大きいなどの性能上の特色もある。これらのカサ高で軽い性能は、従来、発泡体が担ってきた役割であるが、発泡体は、表而摩耗に弱く、通気性や透水性に乏しいなどの問題点があつたが、本発明は発泡体と異なる形態の立体構造物とすることでこれらの問題点を解決できた。

また本発明は、上記のように細い針状突起からなる立体構造物であることにより、耐圧性等の立体構造物としての特性を有するにもかかわらず、柔軟な性質も兼ね備え

2 た特徴を有する。柔軟であることにより、連続生産した長尺製品を、そのまま長尺卷き可能であり、生産 ώでも、また施工現場等の使用特性の ιϋからも利点が多い。従来の立体構造物は、厚いものは、長尺巻できず、切断等の余計な工程が入り、また、使用寸法も種々なので、余分な端尺ができ、無駄が多かった。なお、柔軟というのは、相対的なもので、硬質ポリ塩化ビュル樹脂ゃポリカーボネート樹脂等の硬い樹脂を使用しても、従来の立体構造物に比較して、相対的に柔軟なものとすることができることを意味する。さらに本発明は、成开さ時の変彤率が大きく、冷却効率も良いことより、成型品の分子配向が大きく、圧縮強度の大きな製品とすることができた。また、使用樹脂〖こ光蝕媒作用のある酸化チタンゃ、消臭機能のある活性炭などを練り込んでシートを成形し、そのシートにより本発明の立体構造物を成形すると、変形率が大きいことにより、表面積が大きい製品となり、それらの酸化チタンや活性炭などの機能を大きく発揮させることができる。

本発明の立体構造物は、その柔軟性、耐圧性を利用して、そのまま精密機械等の包装材、クッション材として使用できる。軽くて、水にも強いなど、包装資材としての特性も有する。また、本発明の立体構造物を複数枚重ね、そのシート面方向の通気性、透水性と面に垂直方向の耐圧性とを利用して、養生材、フィルター、ドレイン材などに使用できる。また、本発明の立体構造物の針状突起の先端を不織布や布類、ネット、フィルム等を接合したものは、間仕切り、断熱材、土木の軟弱地盤補強材、養生材等に使用できる。さらにまた、本発明の針状突起の間を繊維状物等で充填し、必要に応じて、針状突起の先端をシート状物で接合されたものは、断熱ボード、フィルター、汚水処理、家畜小屋の床や屎尿処理等に使用される。

本発明の立体構造物を連続的に製造する手段は、針の長さが長いため、従来のように、一対のコンベアの設けられた型に、樹脂シートを連続的に挟み込むことでは製造できない。そこで本発明では、コンベア上の型を、樹脂シートに対して垂直に移行させる手段により、細く長い突起を肉' ώにもつ立体構造物を、効率的に連続生産する手段を提供することができた。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の立体構造物の例を斜視図で示す。

第 2図は、第 1図の針状突起の一部を取り出した側面図である。

第 3図は、第 1図の釙状芡起の一部を取り出した側面図の他の例である。

第 4図は、本発明の立体構造物の先端にシート状物を接合させた例を側面図で示す。

第 5図は、本発明の立体構造物の製造方法の例であり、製造手段の一部を側面図で示す。

第 6図は、本発明の針状突起の先端に孔を開ける手段の例を、概念図とした工程の側面図である。

第 7図は、本癸明の立体構造物の先端に、シート状物を接合させる手段の例を、概念図として示した工程の側面図である。

第 8図は、本発明の連続製造装置を側面図で示す。

第 9図は、第 8図の溝カム部を斜視図で示す。

第 1 0 P1は、第 8図の装置の断面図である。

第 1 1図は、第 8図の装置の成形部材を斜視図で示す。

第 1 2図は、第 8図の成形工程を示す概念図である。

第 1 3図は、本発明の他の連続製造装置の側面図である。

第 1 4図は、第 1 3図の装置の断面図を示す。

4 発明を実施するための最良の手段

以下本発明の例を、図面で示す実施例に基づいて説明する。第 1図は、本発明の立体構造物 1の一部の斜視図であり、榭脂シ一ト 2から、上方に向けての多数の針状突起 3 a、 3 b、 3 c、 · · ·と、下方に向けての多数の針状突起 4 a、 4 b、 4 c、 • ' 'を有している。上方の針状突起 3 a、 3 b、 3 cは、ョコ方向に一定ピッチ p で配列し、また、後方の針状突起 3 d、 3 e、 3 f は、 3 aの列より一定ピッチ pだけ後方で、一定ピッチ Pで横方向に配列している。下方に突出している針状芡起 4 a、 4 b、 4 cは、上方の針状突起 3 a、 3 , 3 cの p / 2ピッチ後方で、横方向にも p Z 2移動した位置で、ョコ方向に一定ピッチ J)で配列している。下方の後方の針状突起 4 d、 4 e、 4 f は、 4 aの列より一定ピッチ pだけ後方で、一定ピッチ！)で横方向に配列している。

第 2図は、第 1図の針状突起 3 a、 3 b、 3 cのみを取り出した側面図である。針状突起 3 aを例に、針状突起の高さ Hと、高さ 1 2での突起の幅 Wを示している。次に、針状突起 3おを例に突起の先端部 5の曲率半径について示している。点線で示した丸の中を拡大して示してあるように、先端部 5の表面に内接する円 6を曲率円とし、その半径 Rを曲率半径とする。また、針状突起 3 cを例に、突起の先端 7がスライスされて、突起の先端に孔の開いた構造の例を示す。孔は、先端部分を溶融除去したり、針状のもので先端部に小さな孔を藺けることもできる。

第 3図は、針状突起 3 a、 3 b . 3 cの先端部が 8 a、 8 Ϊ>、 8 cが、平面部 9 a、 9 b 9 cを構成している例を示す。本発明の立体構造物が、他のシート類と接着剤接合される場合、平面であることにより接合面が増加して接合強度が向上するようにするためである。この平面部 9は、シート 2の厚みを残してもよいが、厚みが変形

5 されて、シート 2の厚みより小さくなつていることが好ましい。

第 4図は、第 1図の立体構造物 1の針状突起の先端に、シート状物 1 1 aと 1 1 bとを接合した例を示す側面図である。このシート状物 11の接合により、立体構造物は、圧縮力が全ての針状突起が平等に圧縮力を受けるようになるので、圧縮強度が飛躍的に向上する。また、曲げ強度についても、シート状物 11の引張強力や圧縮強力が、曲げに抵抗するので、桁違いに強くなる。このシート状物 1 1を、不織布、ネット状物、穴あきフィルムなどを使用することにより、通気性や透水性を持たすことができ、フィルターやドレイン林としての機能を有するようにすることができた。これらの立体構造物の部の空镧に、繊維状物 12を充填させることにより、フィルタ一、ドレイン材、反応槽としての機能をさらにアップさせることができた。

第 5図は、本発明の立体構造物 1の製造方法の例を、装置の一部を側面図で示した。基板 21には、針状型 23 a、 23 b、 23 cが、ねじ部 25を有して、ナット 26で基板に固定されている。針状型 23 a、 23 b、 23 cは一部のみを示したもので、基板 21の平面上に、針状型は横方向にも、図面の奥方向へも、一定ピッチで配列している。基板 21の平面と向かい合って上面に、基板 22の平面が設置されており、それに針状型 24 a、 24 b、 24 cが固定されている。針状型 24 a、 24 b、 24 cは、基板 21の針状型とは、位置闋係では、 1Z2ピッチだけ、ョコ方向と奥方向にずれた位置に配置されている。そして、基板 21と基板 22の間に、荷重たわみ温度以ト-にある溶融樹脂のシート 2が導かれ、基板 21が固定されているのに対して、基板 22が上下に動くことで、針状型 23 a、 23 b, 23 cと針状型 24 a、 24 b、 24 cの針が相対的に平行に動く。この平行な運動により、針状突起 3 a、 3 b、 3 c、 4 a、 4 b、 4 cが形成される。第 5図では、基板 22が最も下の位置に来ている状態で示す。シート 2は、基板 22の一回の上下運動のストロークで、一定面積の突起物が形成されると、基板 22が、最も高い位置に来たときに移動し、次の基板 22の上下運動で、瞵接して次の一定 ώ積に針状突起が形成される。このようにして、基板 22の上下運動ストロークで、一定面積の成形されることを繰り返すことで、多数の針状突起を有する立体構造物が連続して成形される。基板 22の上下のストロークは、エアーシリンダーや油圧シリンダーによる上下運動や、カムを利用した上下運動も利用することができる。本発明の針状突起 3や 4は、変形率が大きく、表面積も大きく、冷却効率も大きいので、生産性もアップするが、さらに冷却効率をアップするために、基板 2 1と 22に穴を開け、冷却空気を導入することもできる。

第 6図は、本明の立体構造物の針状突起の先端に孔を髑ける手段について示す。樹脂シート 2の两面に針状突起 3 a、 3 b、 · * ·、 4 &、 41>、 · · 'を有する立体構造物 1の進行方向に、一組の加熱ロール 31 a、 31 bがあり、それが針状突起 3、 4の先端に触れて、針状突起 3、 4の先端を溶融除去し、一組の冷却ロール 32 a、 32 bで冷却することにより、先端に孔 33 a、 33 b、 · · ·、 34 a、 34 b、 · · ·を有する立体構造物 35を製造する。加熱ロール 31の代わりに、加熱コンベア熱風流、トーチ等も使用できるが、いずれも樹脂シートの融点（非晶質ポリマーの場合は 2次転移点）よりも 30〜 5 以上であることが好ましく、 100 以上高温であることがさらに好ましい。

第 7図は、本発明の立体構造物 1のシート状物を接合させる手段について示す。樹脂シート 2の両面に針状突起 3 a、 3 b、 · ' ·、 4 &、 41}、 · · *を有する : 体構造物 1の進行方向に、一組の加熱ロ^"ル 41 a、 41 bがあり、そのロールにシ一ト状物 42 a、 42 bが導かれ、加熱ロール 41で加熱されて軟化され、針状突起 3、 4の先端に触れて、針状突起 3、 4の先端と接合されて、シート状物が接合された立体構造物 43とされる。加熱ロール 41は第 6図の加熱ロール 31とは異なり、

7 それほど極端に高温にする必要はないが、接合に充分な熱をシート状物 4 2に与える必要がある。また、シート状物 4 2が、 Tダイスからでた溶融樹脂シ一トである場合は、むしろ溶融樹脂を冷却する機能を有する温度にすべきである。シート状物 4 2が微多孔膜ゃ不織布などのように、加熱によって性質の変わるものや、織物やネットのように、加熱のみでは接合が困難な場合は、加熱ロールの温度を高くすることが困難なので、立体構造物 1とシート状物 4 2の簡に接着性ウェブ 4 4 a、 4 4 bを導き、接着性ウェブ 4 4によって接着することもできる。シート状物 4 2が微多孔膜ゃ不織布のように、通気性や通水性を有することを特徴とする場仓は、それらの通気性等を損なわないように、接着性ウェブ 4 4は、不織布状やネット状物であることが好ましく、また、接着性ウェブ 4 4の通気性等が少ない場合は、シート状物 4 2の全面ではなく、接着性ウェブ 4 4が帯状に部分的に配置して接合することが好ましい。また、接着性ウェブ 4 4を使用せず、シート状物 4 2の接合面や、立体構造物 1の針状突起 3、 4の先端に接着剤を塗布しておくことによつても、シート状物が接合された立体構造物 4 3を製造することができる。

第 8図から第 1 2図は、本発明の立体構造物を連続的に製造する例を示す。第 8 図は装置全体を側面図で示す。ローラ 6 0、 6 1間を連続的に循環するコンベアとして、キヤタビラ 6 4 aを使用し、ローラ 6 2、 6 3間には、キヤタビラ 6 4 aと対になるキヤタビラ 6 4 bが循環している。キヤタビラ 6 4には、多数の垂直ピン 7 4が一定間隔で楠えられている（PIでは、煩雑になるので、一部のみ示す）。キヤタビラには、第 5図で示した表面に多数の針状突起（図では省略）を有する多数の基板 7 0 が、穴を開けられて、垂直ピン 7 4に通されて固定されている。そして、原料となる樹脂シート 8 0が、溝カム 6 5の部分で成形され、立体構造物 8 1となっていくことを示す。

8 第 9図、第 1 0図は、本樂明の製造装置の部品を斜視図で示す。第 9図には、溝カム 6 5であり、基板用ガイド溝 6 6、 6 7および剥離板用ガイド溝 6 8、 6 9が板に形成されている状態を示す。図 1 0には、キヤタビラ 6 4と、それに立てられた垂直ピン 7 4、多数の針状型 7 1が植えられている基板 7 0、その針状型 7 1に対応した針状型貫通孔 7 3を有する離型板 7 2、基板 7 0の側面に設けられた基板用ピン 7 5、離型板 7 2の側面に設けられた離型用ピン 7 6が示されている。基板用ピン 7 5 と離型板用ピン 7 6が、第 9図の溝カム 6 5のそれぞれの溝で案内されることにより、上下のキヤタビラ 6 4 a、 6 4 bに設けられた基板 7 0が、樹脂シート 8 0に対して垂直に（上下の針に対して云えば平行に）移行し、樹脂シート 8 ϋを貫通し、立体構造物 8 1が形成される。第 9図の上下の基板用ガイド溝 6 6、 6 7と、剥離板用ガイド溝 6 8、 6 9が、接近した後に離れていく工程で、接近する場合と異なる経路を迪るのは、成形された立体構造物 8 1を、基板の針状型からの離型を容易にするためである。

第 1 1図は、第 S図の装置の全体図を、正面からの断面図であり、溝カム 6 5、キヤタビラ 6 4、それに立てられた垂直ピン 7 4、多数の針状型 7 1が植えられている基板 7 0、離型板 7 2、基板 7 0の側面に設けられた基板用ピン 7 5、離型板 7 2 の側面に設けられた離型用ピン 7 6等の配置が示されている。

第 1 2図は、第 8図の装置の全体図の溝カム 6 5の部分で、原料である榭脂シ一ト 8 0に対して、基板 7 0に楠えられた針状型 7 1と、離型板 7 2が、どのように作用するかを示した。工程 Αでは、溝カム 6 5の入口部分で、まだ基板 7 0に取り付けられた針状型 7 1も、離型板 7 2も、樹脂シート 8 0から離れている。工程 Bでは、上下の針状型 7 1が、樹脂シート 8 0に対して垂直に移行し、樹脂シート 8 0を貫通する。工程 Cでは、成形された立体構造物 8 1に対して、まず針状型 7 1が離れ、離型板 7 2は、成形された立体構造物 8 1側に、まだ残っている状態を示す。工程 Dでは、離型板 7 2も立体構造物 8 1から離れている状態を示す。これらの基板 7 0および離型板 7 2の樹脂シートに対しての垂直移行は、溝カム 6 5に設けられた基板用ガィド溝 6お、 7および剥離板用ガイド溝 6 8、 β 9の軌跡に沿って行われる。

第 1 3図と第 1 4図は、本発明の立体構造物 1のシート状物を連続的に成形させる他の手段について示した。第 1 3図は、装置の横方向からみた側面図であり、第 1 4図は、第 1 3図の A— Α面、 B— B面での断面図を示す。ローラ 1 0 1、 1 0 2間をコンベア 1 0 3が循環している。コンベア 1 0 3の両端部には、一定間隔で多数のピン 1 0 4 a、 1 0 4 b (図では、煩雑になるので、一部のみ示している）が植えられている。コンベア 1 0 3のピン 1 0 4には、第 5図で示した表面に多数の針状突起 (図では省略）を有する基板 1 0 5 a、 1 0 5 bが両端部に穴を開けられて固定されている。コンベア 1 0 3には、磁性ゴムや磁性プラスチック、または磁石を埋め込む等の手段で磁化されていることが好ましく、それによるコンベア 7 3の磁性によって、基板 1 0 5がコンベア 1 0 3上に固定される。コンベア 1 0 3と、下方をコンベア 1 0 3と対になり等速で循環するコンベア 1 0 6とが向き合って接近して時点で、前後に傾斜をもっている架台 1 1 0の登り傾斜によって、基板 1 0 5がコンベア 1 0 3面から離れて、ピン 1 0 4上を徐々に原科の樹脂シート 2の方向へ垂直方向に移行する。その後、コンベア 1 0 3と平行に移動する距離があった後、再び架台 1 1 0の下り傾斜により、コンベア 1 0 3側に移行される。

コンベア 1 0 3と対になるコンベア 1 0 6が、ローラ 1 0 7、 1 0 8間をコンペァ 1 0 3と等速で循環しており、同様に多数のピン 1 1 1 a、 1 1 1 bと、それに固定されている多数の基板 1 1 2 a、 1 1 2 bを有する。コンベア 1 0 3と対になる関係で循環するコンベア 1 0 6のピン 1 1 1や基板 1 1 2が、同様に架台 1 1 3により押し上げられ、樹脂シート 2に対して垂直に移行していく。この基板 1 05と基板 1 1 2の垂直移行により、向'者の中間を走行する樹脂シート 2を介して、基板 1 0 5、 1 1 2に設けられている針状突起（図では省略されている）の針が相互に平行に動き、榭脂シ一ト 2に相互に貫入して、榭脂シ一ト 2の両面に針状突起を有するシート 1 1 4となる。また図では、挿入されてくる樹脂シート 2の加熱装匱または保温装置は省略してあり、また、基板の針状突起が相互に貫入した後の樹脂シートの冷却装置も省略してある。なお第 1 0図では、双方の.基板 1 05. 1 1 2が垂直移行する例を示したが、片方のみ、例えば、基板 1 1 2側のみ垂直移行させてもよい。

第 1 4図の A酒は、第 1 3図の A— Aでの断面で、 B図は、 B— Bでの断面であり、第 1 3図の上側の装置のみ示す。架台 1 10は、コンベア 1 1 3の外側に設置されている。基板 1 1 5が、コンベア 1 03側に戻る際は、第 1 3図に示す架台 1 1 0 の反対側であるコンベア 103側に、基板 1 05を押し下げるガイドレールを設けることができる。なお、架台やガイドレールは、摩擦を軽滅するため、小さいコロやべァリングから構成されていることが好ましく、また、摩擦係数小さな材料を使用したり、潤滑剤を使用することができる。実施例 1

原科樹脂として、高密度ポリエチレン（日本ポリオレフイン株式会社、 J— RE X · HD、 KL 3 71 A、 MFR 1. 0、密度 0. 9 56 g Z c m "、荷重たわみ温度 65°C) を使用した。この樹脂を、 Tダイスより 275 で押出成形し、溶融状態で 3 Ο Ο /ίΐηのシートとなるように、第 5図に示した立体構造物成形工程へと導かれる。第 5図における基板 2 1、 22、針状型 22、 23として、市販の生け花用剣山を 4 個組み合わせた成型用金型を 2セット用意した。この剣山の針状型の径は、 1. 3 5

2 mm, ピッチは 3. 7 mm, 高さは 13mmであった。この 2セットの金型を、針先が向き合うようにセットし、その間に Tダイスより成形された溶融樹脂シートが挟み込まれた状態で、樹脂シートを貫通するように、互いの針状型を嚙み合わせる。この時の溶融樹脂シートの温度は 232 であつた。針状型の熱容量と大気により冷却された成形体は、成形金型から取り出され、第 1図に示す立体構造物となった。この立体構造物の高さ Hは、 5. 1mmで、 1Z2Hにおける幅 Wは、 1. 5mm、針状突起の瞵の突起までのピッチは、 3, 7mmであった。産業上の利用可能性

本宪明の立体構造物は、柔軟性を有するにもかかわらず耐圧性に優れ、透水性や断熱性も有するので、緩衝シート、クッションシート、間仕切り、床材等に使用される。

Claims

請求の範画

1 . 樹脂シートの両面に、該樹脂シートの一部が変形されることによって形成された針状突起があり、該突起の高さ Hが 3 mm以上であって、 Hの 1 / 2における幅 Wが、 H≥2. 5Wであることを特徴とする立体構造物。

2 . 請求の範囲第 1項の前記針状突起の先端の断面において、曲率半径が 5 mm以下の曲線を有することを特徴とする立体構造物。

3 . 請求の範囲第 1項の前記針状芡起の先端が平面であることを特徴とする立体構造物。

4 . 請求の範囲第 1項の前記針状突起の先端に孔を有することを特徴とする立体構造物。

5 . 請求の範囲第 1項の前記針状突起の先端において、シート状物と接合されていることを特徵とする立体構造物。

6 . 請求の範簡第 1項の前記立体構造物の空隙に、繊維状物が充填されていることを特徴とする、フィルターまたはドレイン材。

7 . 樹脂の荷重たわみ温度以上である流動性を有している樹脂シートに対して、突起の高さ hが 3 mm以上であって、 hの 1 / 2における幅 wが、 h≥3 wである多数の針状型が基板と一体化されており、該基板の一対が互いに向かい合って設置され、その一対の基板の針状型が百-いに樹脂シートに貫入するように平行に動くことにより、樹脂シートが変形され、変形状態を維持した状態で冷却または凝固することを特徴とする立体構造物の製造方法。

8 . 請求の範囲第 7項の前記基板が多数連結されて、連続循環するコンベア上に固定され、該コンベアが一対向き合って設置されており、該一対の連続循環するコンベア間に荷重たわみ温度以上に加熱された前記樹脂シートが連続的に挿入され、該基板が、該樹脂シートに対して垂直方向に移行させられる機構により、前記一対の針状型が該樹脂シートに貫入させられることによって、該樹脂シートの両面に突起を形成させることを特徴とする立体構造物の製造方法。

9 . 請求の範囲第 1項の前記立体構造物の両面の針状突起の先端が、加熱口"ルを押し当てられることによって針状突起の先端に孔を生じさせることを特徴とする立体構造物の製造方法。

1 0 . 請求の範囲第 8項の前記コンベアが、キヤタビラによって構成されており、該キヤタビラに立てられた垂直ピンに前記基板が固定され、該基板の側面に設けられた基板支持ピンが溝カムに案内されることによって、前記垂 ιϋ移行が行われるように構成されていることを特徴とする立体構造物の製造装置。

1 1 . 請求の範固第 1 0項の前記基板の表面に離型板が設けられ、該離型板の側面に設けられた離型板支持ピンが溝力ムに案内されることによって、該基板と成形された樹脂シートが連繞的に離されていくように構成されていることを特徴とする立体構造物の製置。

1 2 . 請求の範囲第 8項の前記コンベアにピンが垂直に立てられ、前記基板に設けられた穴に該ピンが通されることによつて該基板が該コンベアに固定され、該基板の前記垂直移行は、コンベアの両側面に設けられた架台により行うように構成されていることを特徴とする体構造物の製造装置。