(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気吹込み法によって、合成繊維の捲縮短繊維からなるマトリックス中に該短繊維より低い融点を有するバインダー繊維が分散混入された繊維集合体を空気流に随伴させて吹込み口から金型キャビティへ供給して型詰めする方法において、
前記金型キャビティ内に充填された繊維集合体の圧縮方向が繊維集合体の吹込み方向と直交し且つ前記吹込み口から吹込み方向に延在した形状を有する複数の金型キャビティを繊維集合体の圧縮方向へ移動自在の金型キャビティ壁で互いに区切って形成し、前記複数の金型キャビティのそれぞれに対応させて前記吹込み口から各金型キャビティ内へ繊維集合体を吹込み充填し、充填した繊維集合体を前記移動自在の金型キャビティ壁で圧縮することを特徴とする繊維集合体の型詰め方法。
【請求項２】
空気吹込み法によって前記複数の金型キャビティの少なくとも一つに繊維集合体を充填した後、前記金型キャビティ壁を圧縮方向へ移動し、前記吹込み口を他の金型キャビティの繊維集合体の吹込み位置に対応させることを特徴とする請求項１に記載の繊維集合体の型詰め方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成繊維の捲縮短繊維からなるマトリックス中に該捲縮短繊維より低い融点を有するバインダー繊維が分散混入された繊維集合体を金型キャビティ内へ空気流に随伴させて充填するための繊維集合体の型詰め方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車、航空機等の複雑な形状を有するシート用クッション材として安価なウレタンフォームが多用されてきた。しかしながら、ウレタンフォームは、燃焼時に有毒ガスを発生する。また、リサイクル使用が困難であるといった問題を有する。このため、これに代わる成形素材が切望されてきた。
【０００３】
このような問題から、近年、ウレタンフォームを代替するための素材として、繊維集合体から得られる成形品が注目されている。ここで、該繊維集合体は、合成繊維の短繊維からなるマトリックス中に該短繊維より低い融点を有するバインダー繊維が分散混入されたものである。そして、この繊維集合体の成形品が、上記の諸問題を解決することができる素材として注目されている。この成形品は、開繊された繊維集合体を金型キャビティ内へ充填し、これを熱成形することで得られる。つまり、繊維集合体中に含まれるバインダー繊維によって繊維集合体中の繊維同士をその交差点において熱融着させて形成されたものである。
【０００４】
従来、成形金型内へ繊維集合体を充填するための方法としては、ロボット等の自動機械によって成型金型のキャビティ内へ充填する方法が採られていた。この方法は、繊維集合体を金型キャビティの寸法に合わせて一定の大きさに仮整形し、仮整形した繊維集合体を金型キャビティ内へ充填するものである。しかしながら、この方法は、繊維集合体を一度仮整形する必要がある。そして、その後、仮整形した繊維集合体を金型内へ詰め込む必要がある。このため、仮整形という工程を余分に要するためコストアップとなる。しかも、仮整形した繊維集合体を保管するための仮置場も必要となるといった問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、繊維集合体を仮整形せずに、小片の繊維集合体の塊として空気流と共に成形金型内へ輸送する方法が、例えば特開昭６２−１５２４０７号公報に提案されている。この方法は、仮整形されていない繊維集合体を開繊させ、開繊させた繊維集合体の小塊を空気流に随伴させて金型キャビティへ供給して、該金型キャビティを充填するものである。
【０００６】
しかしながら、該成形方法では、図１(a)及び(b)に示すように金型キャビティの形状が複雑となると対応できないという問題を有している。この問題について、図１を参照しながら以下に説明する。
【０００７】
該図において、１′は成形型枠、２′は上金型、３′は下金型をそれぞれ示し、これらによって囲まれた空間が金型キャビティである。この金型キャビティは、繊維集合体の吹込み口から吹込み方向に延在した形状を有しており、該方向に直交する方向に複数個（Ｃ１）及び（Ｃ２′）存在している。ここで、成形型枠１′に開口する繊維集合体の吹込み口（Ｅ′）から金型キャビティ（Ｃ１）及び（Ｃ２′）へ繊維集合体を吹込み充填する場合を考える（図１(a) 参照）。この場合、吹込み口（Ｅ′）から供給された繊維集合体は、上金型（２′）の凸部（Ｂ）に引っ掛かかる。また、該凸部（Ｂ）によって吹込み空気が偏流したりするため、金型キャビティ内に充填斑を生じることを回避することができない。
【０００８】
更には、図１(b) に示すように、キャビティ（Ｃ１）は、上金型（２′）を下方に移動させることによって、繊維集合体を圧縮できる（キャビティＣ１′の状態）のに対して、キャビティ（Ｃ２′）は、圧縮することができない。このため、キャビティ（Ｃ１）に充填された繊維集合体は、金型キャビティの容積を所望の値にまで減少させることができ、嵩密度を容易に制御することができる。これに対して、キャビティ（Ｃ２′）内に充填された繊維集合体の嵩密度を所定の値にコントロールすることができない。
【０００９】
これらの問題から、空気吹込み法による繊維集合体の型詰めは、図１のような複雑な形状を有する金型キャビティでは行われていないのが現状である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べた諸問題に鑑み、本発明の目的は、下記の通りである。
即ち、複雑な形状を有する金型キャビティであっても、空気吹込み法を採用しながらも、繊維集合体を良好に型詰めすることができ、しかも、嵩密度も所望の値に容易に制御できる方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
ここに、本発明によれば、空気吹込み法によって、合成繊維の捲縮短繊維からなるマトリックス中に該短繊維より低い融点を有するバインダー繊維が分散混入された繊維集合体を空気流に随伴させて吹込み口から金型キャビティへ供給して型詰めする方法において、前記金型キャビティ内に充填された繊維集合体の圧縮方向が繊維集合体の吹込み方向と直交し且つ前記吹込み口から吹込み方向に延在した形状を有する複数の金型キャビティを繊維集合体の圧縮方向へ移動自在の金型キャビティ壁で互いに区切って形成し、前記複数の金型キャビティのそれぞれに対応させて前記吹込み口から各金型キャビティ内へ繊維集合体を吹込み充填し、充填した繊維集合体を前記移動自在の金型キャビティ壁で圧縮することを特徴とする繊維集合体の型詰め方法が提供される。
このとき、この繊維集合体の型詰め方法が、空気吹込み法によって前記複数の金型キャビティの少なくとも一つに繊維集合体を充填した後、前記金型キャビティ壁を圧縮方向へ移動し、前記吹込み口を他の金型キャビティの繊維集合体の吹込み位置に対応させる方法であることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の繊維集合体のマトリックスを構成する合成繊維の捲縮短繊維の素材には、特に制限はない。しかしながら、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリ１,４-ジメチルシクロヘキサンテレフタレート、ポリピバラクトン、またはこれらの共重合エステルからなる短繊維、及至これらの繊維の混繊維集合体、または上記のポリマー成分の中の２種類以上からなる複合繊維（コンジュゲート繊維）等が好適である。また、短繊維の断面形状は、円形、扁平、異形または中空のいずれであっても良い。さらに、この場合の合成繊維の短繊維に付与する捲縮としては、顕在捲縮であることが好ましい。この顕在捲縮は、クリンパー等による機械的な方法、紡糸時の異方冷却による方法、サイドバイサイド型あるいは偏心シースコア型複合繊維の加熱による方法等で得ることができる。
【００１３】
一方、バインダー繊維としては、例えばポリウレタン系エラストマーやポリエステル系エラストマー繊維、特にこれらポリマーが繊維表面の一部に露出した複合繊維を好適に使用することができる。なお、該バインダー繊維は成形する製品の要求性能に合わせて適当な量が前記のマトリックス繊維中に分散・混入されている。
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の態様について詳細に説明する。
図２は本発明の方法を実施するための装置を模式的に例示した側断面図である。該図において、１は成形型枠、２及び３は通気性を有する上金型、４は通気性を有する下金型、Ｗ１〜Ｗ４は金型キャビティ壁、Ｅは、空気流に随伴させた繊維集合体の吹込み口、及びＢは上金型の凸部をそれぞれ示す。なお、該図において、繊維集合体は短い線分によって代表させ、これによって模式的に表わしてある。
【００１５】
以上のように構成された装置において、金型キャビティは、成形型枠１、２つの上金型２及び３、及び下金型によって囲まれた空間によって形成される。つまり、図２(a)〜(c)では、Ｃ１、Ｃ１′、Ｃ２、及びＣ２′で示される空間である。この金型キャビティは、繊維集合体の吹込み口Ｅから吹込み方向に延在した形状を有し、且つ該方向に直交する方向に複数個（例えば、図２(c) ではＣ１′とＣ２′が該当する）設けられたような複雑な形状を有する。
【００１６】
また、前記の金型２〜４の一部によって形成される金型キャビティ壁Ｗ１〜Ｗ４は、吹込み方向に直交する方向に移動自在とされている。また、これらの金型キャビティ壁Ｗ１〜Ｗ４は、図２に示すように、前記の複数の金型キャビティを互いに区切っている。このため、各金型キャビティ内に吹込み充填された繊維集合体は、これらの移動自在の金型キャビティ壁Ｗ１〜Ｗ４によって、それぞれ所望の圧縮倍率で圧縮できる。つまり、充填された当初の容積より、圧縮後に小さな容積を有するようにすることができる。このため、各金型キャビティ内の繊維集合体の嵩密度を成形しようとする製品の特性に合わせて、所望の値に個別に制御することが可能となる。
以上に述べたことを図２を使用して、以下により具体的に説明する。
【００１７】
先ず、該図 (a)に示すように、金型キャビティＣ１を成形型枠１、上金型３、及び下金型４によって形成する。このとき、繊維集合体の吹込み口Ｅは、キャビティＣ１に選択的に繊維集合体を供給する位置にあることが肝要である。何故ならば、これによって、複数に形成された金型キャビティのそれぞれに対応させて、吹込み口Ｅから各金型キャビティ内へ空気流に随伴させて繊維集合体を充填することが可能となるからである。なお、このときキャビティＣ２′には、繊維集合体が未だ供給されていないことにも注意する必要がある。
【００１８】
キャビティＣ１に選択的に繊維集合体が供給された後、図 (b)に示すように上金型３を下方へ移動させることによって、金型キャビティ壁Ｗ２とＷ３を移動させる。これによって、図 (a)に示されるキャビティＣ１は、図 (b)に示されるキャビティＣ１′迄圧縮されることとなる。このときの圧縮比率は、成形後に得る製品の特性に合わせて適宜選択されることは言うまでもない。
【００１９】
更に、図 (b)において重要な事は、上金型３を移動させることによって、吹込み口Ｅが自動的に金型キャビティＣ２に個別に対応することとなる。このとき、最早キャビティＣ１′には、吹込み口は対応せず、この結果当然のことながら、キャビティＣ１′には、繊維集合体は供給されない。しかも、上金型３の移動に伴い、任意に設定可能な容積を有するキャビティＣ２を出現可能とできることが肝要である。このとき、図 (b)に示した実施の態様では、上金型２を移動させて、金型キャビティ壁Ｗ１を移動させることが行われていない。しかしながら、キャビティＣ２の容積を所定の値に設定するために、金型キャビティ壁Ｗ１を移動させ、該容積を制御することができることは言うまでもない。そして、このような状態に設定されたキャビティＣ２中に吹込み口Ｅから繊維集合体が供給され、金型キャビティＣ２を満たす。
【００２０】
そして、最終的に図 (c)に示すように上金型２を移動させて、金型キャビティＣ２′にまで繊維集合体を圧縮し、このような状態で繊維集合体が成形されるのである。
【００２１】
次に、本発明の方法において、その他の実施態様について図３を参照しながら以下に説明する。
該図において、図 (a)は、複数の吹込み口Ｅ１及びＥ２をそれぞれの金型キャビティＣ１及びＣ２に対応させて設けたものであって、この点において図２の装置と異なっている。このようにすることによって、複数の金型キャビティＣ１及びＣ２へ同時進行で繊維集合体を供給できるという効果がある。
【００２２】
また、図 (b)は、成形型枠１も吹込み方向に直交する方向（図の矢印方向）へ移動自在とすることで、吹込み口Ｅを複数のキャビティＣ１及びＣ２にそれぞれ個別に対応させる実施態様を例示したものである。これによって、繊維集合体を吹込み口Ｅから、それぞれのキャビティＣ１及びＣ２へ良好に充填できることとなる。
【００２３】
そして、図 (c)は、成形型枠１は固定したままで、吹込み口Ｅの吹込み方向を偏向板５によって図の矢印方向にそれぞれ切替えることによって、キャビティＣ１及びＣ２に対してそれぞれ充填する実施態様を示したものである。
【００２４】
なお、以上に述べた図 (a)〜  (c)の実施態様例においては、繊維集合体を金型キャビティＣ１及びＣ２へ充填した後、金型１〜３の移動、即ち金型キャビティ壁Ｗ１〜Ｗ４の移動によって、繊維集合体を所望の嵩密度に圧縮できるのは言うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、複雑な形状を有する金型キャビティであっても、空気吹込み法を採用しながらも、繊維集合体を良好に型詰めすることができる。しかも、嵩密度も所望の値に容易に制御できき、品質に優れた成形品を得ることができるという極めて顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の繊維集合体の型詰め方法における問題点を説明するための装置を模式的に例示した側面断面図である。
【図２】本発明の繊維集合体の型詰め方法を模式的に例示した側面断面図である。
【図３】本発明の他の実施態様を模式的に例示した側面断面図である。
【符号の説明】
１        成形型枠
２，３    上金型
４        下金型
５        ダクト
Ｅ        吹込み口
Ｗ１〜Ｗ４  金型キャビティ壁
Ｃ１〜Ｃ２  金型キャビティ（圧縮前）
C1′〜C2′  金型キャビティ（圧縮後）
【図１】
0003697474.tif 000002
【図２】
0003697474.tif 000003
【図３】
0003697474.tif 000004