(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
捲縮形態を有する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繊維集合体を熱成形するために、通気性部材で形成された金型のキャビティ内へ該繊維集合体を空気流に随伴させて金型キャビティ内へ充填するための方法において、
繊維集合体の吹き込む方向に沿って奥行き長さが異なる金型キャビティへ繊維集合体の吹き込み方向を一方向に維持しつつ、該金型キャビティの供給間口の全面から繊維集合体を空気流に随伴させて金型キャビティ内に充填すると共に、繊維集合体が金型キャビティ内に逐次堆積するにつれて経時的に変化する金型キャビティの奥行き形状に対応させて金型キャビティの吹込口形状を調節自在とし、変化する金型キャビティの奥行き長さが最も深い部分から順に繊維集合体を充填することを特徴とする繊維集合体の充填方法。
【請求項２】
捲縮形態を有する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繊維集合体を熱成形するために、通気性部材で形成された金型のキャビティ内へ該繊維集合体を空気流に随伴させて金型キャビティ内へ充填するための方法において、繊維集合体が金型キャビティ内に逐次充填されるにつれて経時的に変化する繊維集合体の堆積面形状に対応して該形状に合致するように、繊維集合体の塊を予め整形しておき、整形した該繊維集合体の塊を逐次開繊させつつ、空気流に随伴させて金型キャビティへ充填することを特徴とする繊維集合体の充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、捲縮形態を有する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繊維集合体を成形するために、金型キャビティ内へ該繊維集合体（綿の塊であって、以下「綿」或いは「綿の塊」とも称することにする。）を充填するための方法に関する。
【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こと、リサイクル使用が困難等の問題を有するため、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、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綿を使用した繊維構造体が、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きた。この繊維構造体は、金型のキャビティ内へ綿を充填し、これを熱成形することで綿中に含まれるバインダー繊維同士を熱融着させて形成される。
【０００４】
従来、成形金型のキャビティ内へ綿を充填するための方法としては、例えば綿の塊を一定の大きさに仮整形し、仮整形した綿を手詰めしたり、ロボット等の自動機械によって成形金型のキャビティ内へ充填したりする方法が採られていた。しかしながら、この方法は、綿を一度、仮整形して、その後、仮整形した綿を金型内へ詰め込む必要があるため、仮整形という工程を余分に要し、コストアップとなると共に、仮整形した綿を設置するための仮置場所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、綿を仮整形せずに、小片の綿の塊として成形金型へ空気輸送する方法が、例えば特開昭６２−１５２４０７号公報等に提案されている。この方法は、仮整形されていない綿をコンベアで開繊機へ運搬し、該開繊機によって綿の小塊とした後、該開繊機から出てきた綿の小塊をブロアーによって、ダクト内を空気移送し、これによって金型のキャビティへ充填する方法である。
【０００６】
しかしながら、これらの型詰め方法では、綿の小塊を空気流に随伴させ成形金型のキャビティ内へ充填することを必須とするため、当然のことながらキャビティの奥側より手前側へ逐次経時的に堆積されて行くこととなる。
【０００７】
しかしながら、図４に示すように金型キャビティ（Ｃ）の形状が複雑となると、綿の堆積によって経時的に形成される綿堆積面は、該図において二点鎖線で示したような面形状を逐次形成する。このような綿の堆積面の形態は、金型キャビティ（Ｃ）の綿吹込口の供給間口の全面に渡って均一に繊維集合体を空気流に随伴させて供給した場合を想定すると、容易に理解できる。すなわち、図４に示すように金型キャビティ（Ｃ）の奥行きに差がある場合、奥行きが浅い部分（Ｃ２）は、短時間で吹込口へ綿の堆積面が到達するのに反して、奥行きが深い部分（Ｃ１）では、吹込口へ到達するまでに長時間を要する。このとき、綿の堆積面が成長する様子を経時的に見ると、金型キャビティの奥行きが浅い部分（Ｃ２）に堆積して成長した綿の塊によって、奥行きが深い部分（Ｃ１）の綿の進入口（Ｅ）が徐々に狭められ、遂にはその進入口（Ｅ）が完全に塞がれるという結果を招来することとなる。
【０００８】
もし、このような事態が生じれば、図４に示すような空洞（Ｈ）が発生し、この部分は、綿の充填が十分に行えず、欠陥（空洞部）を有する成形品となる。このため、空気流に綿の小塊を随伴させ、金型キャビティ内へ綿を充填する場合には、従来の方法では、複雑なキャビティ形状に対応できず、比較的単純な形状を有する金型キャビティにその適用が限定されていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べた問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、綿を空気流に随伴させて金型キャビティ内へ充填するための方法において、金型のキャビティ形状が複雑化しても、金型キャビティ内に綿の充填不足等の欠陥が発生することがなく、良好に綿を金型キャビティ内へ充填できる方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ここに、本発明によれば、捲縮形態を有する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繊維集合体を熱成形するために、通気性部材で形成された金型のキャビティ内へ該繊維集合体を空気流に随伴させて金型キャビティ内へ充填するための方法において、
繊維集合体の吹き込む方向に沿って奥行き長さが異なる金型キャビティへ繊維集合体の吹き込み方向を一方向に維持しつつ、該金型キャビティの供給間口の全面から繊維集合体を空気流に随伴させて金型キャビティ内に充填すると共に、繊維集合体が金型キャビティ内に逐次堆積するにつれて経時的に変化する金型キャビティの奥行き形状に対応させて金型キャビティの吹込口形状を調節自在とし、変化する金型キャビティの奥行き長さが最も深い部分から順に繊維集合体を充填することを特徴とする繊維集合体の充填方法が提供される。
【００１１】
また、本発明の他の方法においては、捲縮形態を有する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繊維集合体を熱成形するために、通気性部材で形成された金型のキャビティ内へ該繊維集合体を空気流に随伴させて金型キャビティ内へ充填するための方法において、繊維集合体が金型キャビティ内に逐次充填されるにつれて経時的に変化する繊維集合体の堆積面形状に対応して該形状に合致するように、繊維集合体の塊を予め整形しておき、整形した該繊維集合体の塊を逐次開繊させつつ、空気流に随伴させて金型キャビティへ充填することを特徴とする繊維集合体の充填方法が提供される。
【００１２】
ここで、簡単に、本発明に使用する繊維集合体について説明する。
【００１３】
まず、繊維集合体のマトリックスを構成する合成繊維の短繊維としては、特に限定されることはないが、例えば通常の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、ポリピバロラクトン、又はこれらの共重合エステルからなる短繊維、乃至これらの繊維の混綿体、または上記のポリマー成分のうちの２種以上からなる複合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。
【００１４】
さらに、この場合の捲縮は、顕在捲縮であることが好ましく、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。
【００１５】
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等を成形する製品の要求性能に合わせて混合すればよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以上に述べた本発明の実施の形態について、以下に図面を参照しながら、詳細に説明する。
【００１７】
図１は、綿を空気流に随伴させて金型キャビティ内に充填するために好適な装置を例示した正面模式図である。該図において、Ｆは綿（繊維集合体）、１はコンベア、２は開繊機、３はダクト、４は金型、５は空気流発生機（図の実施例ではブロアー）、そして、Ｃは金型キャビティをそれぞれ示す。ここで、開繊機（２）は、綿の塊を開繊させると共に分散させることで、綿を空気輸送して金型キャビティ内へ綿を均一かつ良好に充填させるために必要である。
【００１８】
以上のように構成された綿の金型キャビティへの充填装置において、先ず綿の塊は、コンベア（１）に載置されて開繊機（２）へ搬送される。次いで、開繊機（２）から開繊されて出てきた綿（Ｆ）は、ブロアー（５）によって発生させられた空気流に随伴させられて金型（４）のキャビティ（Ｃ）内へ移送される。このとき、金型キャビティ（Ｃ）は、金属製のパンチングプレート、金網、多孔性の金属焼結体等の通気性を有する部材（５）で構成されているため、搬送するための媒体である空気流だけが通気性部材（５）から分離されて金型外へ排出され、綿のみが金型（４）のキャビティ（Ｃ）内に充填される。
【００１９】
図２は、図１の装置に綿（Ｆ）の吹込口形状を調節自在とする部材（６）を綿（Ｆ）を空気流に随伴させて金型キャビティへ移送するためダクト（３）の途中に設けた状態を示した平面模式図であって、該部材（６）は、破線で示した位置と実線で示した位置との間で揺動自在に設けられている。また、金型のキャビティ（Ｃ）には、そのＣ１部とＣ２部とで奥行き差がついている。なお、該部材（６）については、以下「入口形状調節部材」と称することとする。
【００２０】
上記のように金型キャビティ（Ｃ）に奥行き差を有する場合においては、従来の方法では、経時的に見ると、図４に示したように金型キャビティ（Ｃ）の奥行きが浅い部分（Ｃ２）に堆積して成長した綿の塊によって、奥行きが深い部分（Ｃ１）の進入口（Ｅ）が徐々に狭められ、遂にはその進入口（Ｅ）が完全に塞がれるという結果を惹起するのは、前述したところである。
【００２１】
このような従来の方法に対して、本発明の方法の一大特徴とするところは、図２に示すように、綿（Ｆ）の吹込口形状を調節自在とする部材（６）が、ダクト（３）の途中の、少なくとも金型キャビティ（Ｃ）の入口に達する迄の位置に設けられていることにある。
【００２２】
このため、本発明では、金型キャビティ（Ｃ）の奥行きが浅い部分（Ｃ２）と深い部分（Ｃ１）とで綿の堆積面（二点鎖線で示してある）の堆積面をほぼ同一面に維持させるように、堆積面の成長を自在に制御することが可能となるのである。つまり、図２に示すように、奥行きが深いキャビティ部（Ｃ１）から綿が充填され始めるようにすることが必要であって、この間、奥行きが浅いキャビティ部（Ｃ２）には、綿が堆積されないように制御することが可能となる。この制御を具現化するための手段としては、図２に示すように、ダクト（３）内の幅方向に揺動するフラッパーの如き入口形状調節部材（６）を設ければ良い。なお、この例においては、幅方向のみを調節自在としているが、上下方向も調節自在とするために上下方向に揺動自在のフラッパーの如き入口形状調節部材を直列に設けるようにすることも可能であることは、言うまでもない。なお、別の「入口形状調節部材」の実施態様としては、例えば、経時的に変化するキャビティの綿堆積面の形状に対応させた開口形状を有するシャッターをダクト（３）内へ設け、該シャッターを綿の堆積面の形状が変化する毎に抜き差し自在とすることによっても実現できる。
【００２３】
以上に述べたような手段によって、奥行きが深いキャビティ部（Ｃ１）に綿が充填され、奥行きが浅いキャビティ部（Ｃ１）の堆積開始面とほぼ同一面までその堆積面が成長すると、今度は、奥行きが浅いキャビティ部（Ｃ２）の堆積面にも綿が堆積されるように入口形状調節部材を破線の位置から実線の位置まで揺動させ、綿が金型キャビティ（Ｃ）へ進入する間口を拡げるようにする。
【００２４】
ここで、入口形状調節部材を破線の位置から実線の位置まで揺動させるタイミングは、予め決められたタイムスケジュールに従って実施すればよい。これによって、従来のように空洞の発生も無く、綿を均一に金型キャビティ（Ｃ）内へ充填することが可能となるのである。
【００２５】
図３は、本発明の請求項２に係る実施の態様を示した平面模式図である。ただし、説明の便宜上、該図においては、金型キャビティ内に逐次充填されるにつれて、経時的に変化する綿の堆積面形状に同期するように、予め整形された綿の塊がベルトコンベア上（１）に載置された状態を示してあり、これは、空の金型キャビティへの綿の充填を開始する直前の状態を示していることに注意して欲しい。また、該図に示された金型キャビティ（Ｃ）には、予め整形されてコンベア（１）上に載置された破線で示す綿が、ベルトコンベア（１）によって開繊機（２）へ送られ、空気流に随伴させられて、既に綿が金型キャビティ（Ｃ）内へ充填されつつある状態が記載されていることにも注意して欲しい。
【００２６】
したがって、該図は、金型キャビティ（Ｃ）への充填状態を時間の経過に対して忠実に再現したものではなく、説明の便宜に合わせて作成されたものであることを付言しておく。
【００２７】
この実施の態様においては、綿が金型キャビティ内に逐次充填されるにつれて、経時的に変化する繊維集合体の堆積面形状に対応して該形状に合致するように、綿の塊を予め整形しておくことが肝要となる。これによって、金型キャビティ（Ｃ）の奥行き差に対応して、選択的に綿を充填できるのである。なお、本方法と特許請求の範囲の請求項１に記載の方法とを組み合わせて使用することもできることは、言うまでもない。
【００２８】
図１〜４に示したように金型のキャビティ（Ｃ）に充填された綿（Ｆ）は、金型キャビティ（Ｃ）に充填された状態のままで所定の時間所定の温度で加熱され、これによって、バインダー繊維同士を熱融着させた後、冷却風によって冷却され、最終的に成形品（繊維構造体）として金型（４）から取出される。
【００２９】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、綿の小塊を金型キャビティ内へ空気流に随伴させながら充填する場合において、使用する金型キャビティの奥行きの違いがあっても、綿を均一に充填でき、成形品（繊維構造体）の欠肉（空洞の発生）を防止できるという極めて大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の方法を実施するための装置を例示した正面模式図である。
【図２】本発明の方法を説明するための装置を例示した平面模式図である。
【図３】本発明の他の態様を例示した平面模式図である。
【図４】従来の充填方法の欠陥を説明するための平面模式図である。
【符号の説明】
１  コンベア
２  開繊機
３  ダクト
４  金型
６  入口形状調節部材
Ｃ  金型キャビティ
Ｃ１  奥行きが深い金型キャビティ部
Ｃ２  奥行きが浅い金型キャビティ部
Ｆ  繊維集合体（綿）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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