(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気孔を有する金型に表皮材をセットしかつこの表皮材を金型内面に吸着することにより所定の形状を付与する工程と、熱可塑性弾性樹脂のエラストマーからなる３００デニール以上の連続線状体を上記金型の内部の上記表皮材の上に吐出しかつランダムなループ状に曲がりくねらせかつ各ループの互いの接触部を融着させかつ冷媒供給機構から供給される低温ガスによって上記金型の内部を低温雰囲気に保ち上記連続線状体を硬化させることにより、見掛け密度が０．００５〜０．２０ｇ／ｃｍ３の立体的な網状構造体を得る工程と、上記金型の内部において上記表皮材の上に詰め込まれた上記網状構造体に上記金型の通気孔を通じて熱風または蒸気を吹き込んで加熱しながら上記金型によって圧縮することにより上記網状構造体を所定の形状に成形するとともに表皮材を網状構造体に接着させる工程と、表皮材が付着した上記網状構造体を冷却後に金型から取出す工程とを具備したことを特徴とする表皮一体形クッション体の製造方法。
【請求項２】
上記金型にセットされた上記表皮材を上記金型の内面に吸着させて形状を付与したのち、軟化温度まで加熱された熱可塑性弾性樹脂を押出し機のノズル部から上記表皮材の上に所定量押出して上記金型の内部にて連続線状体をランダムなループ状に曲がりくねらせつつループの接触部を融着させることによって網状構造体を形成し、そののち上記網状構造体に熱風または蒸気を吹き込みながら上記網状構造体を圧縮して表皮材と一緒に網状構造体を所定形状に成形するとともに上記表皮材を網状構造体に接着させることを特徴とする請求項１記載のクッション体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種乗り物用座席のパッド等を始めとして、ソファやベッド等の家具類などに好適な表皮一体形クッション体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、家具、ベッド、車両の座席等に使われているクッション体は、発泡ウレタンの一体成形品や、ポリエステル等の非弾性捲縮繊維の詰綿、あるいは非弾性捲縮繊維をバインダによって接着した硬綿などが知られている。特に、発泡−架橋型ウレタンは、クッション体としての耐久性が良好であり、加工性も良いため、乗り物用シートなどに多用されている。また、発泡ウレタンを使用した従来のクッション体に表皮を設ける場合、表皮をラテックス等によって発泡ウレタンに接着することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記発泡ウレタンは、透湿・透水性に劣り、蓄熱性があるため人体と触れる部位が蒸れ易いという問題がある。また、発泡ウレタンは熱可塑性樹脂ではないために、再溶融によるリサイクル使用が困難であり、廃棄された発泡ウレタンを焼却処分にする場合がある。しかしながら発泡ウレタンを焼却すると、高温を発するなどの理由から焼却炉の損傷が大きく、かつ、発生する有毒ガスの除去に経費がかかる。このため埋立て処分が行われることもあるが、その場合、地盤の安定化が困難なため埋立て地が限定され、埋立てに要する経費も高くつく。
【０００４】
一方、熱可塑性のポリエステル繊維をバインダによって接着した合成繊維綿では、ポリエステル繊維の開綿工程やバインダ繊維との混綿工程、あるいはバインダの添加工程が必要であり、製造工数が多くかつバインダの扱いに注意を要するなどの問題がある。また、上記以外の通常の硬綿は短繊維を使用しているため、繊維のほつれによる形状の崩れを生じやすく、成形品にバリが生じやすい。
【０００５】
また、クッション体を成形する工程以外に、表皮をクッション体に接着させる工程が必要であり、各工程ごとに専用の金型が必要であるとともに、製造工程に煩雑さがあり、このこともコストアップの原因となっていた。
【０００６】
従って本発明の目的は、バインダが不要で製造工程が比較的簡単であり、蒸れにくく、適当な面剛性が得られ、しかもリサイクル使用が可能な表皮一体形クッション体の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を果たすために開発された本発明のクッション体は、所定の形状に成形された表皮材の内側に、熱可塑性弾性樹脂のエラストマーからなる３００デニール以上の連続線状体をランダムなループ状に曲がりくねらせかつ各々のループの互いの接触部を融着させた見掛け密度が０．００５〜０．２０ｇ／ｃｍ３の立体的な網状構造体が詰め込まれ、かつ、これら網状構造体と表皮材とが一体に成形されて表皮材が網状構造体に接着していることを特徴とするものである。この明細書で言う表皮材は、織物等からなる表皮を単体で用いる以外に、表皮の裏側にワディング等の裏打ち材を設けたものも含む。
【０００８】
この明細書で言う熱可塑性樹脂は、熱可塑性非弾性樹脂と熱可塑性弾性樹脂を含む。熱可塑性弾性樹脂は、例えばポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー等を適用できる。ポリエステル系エラストマーは、例えば熱可塑性ポリエステルをハードセグメントとし、ポリアルキレンジオールをソフトセグメントとするポリエステルエーテルブロック共重合体、または脂肪族ポリエステルをソフトセグメントとするポリエステルエーテルブロック共重合体である。ポリアミド系エラストマーは、例えばナイロンをハードセグメントとし、ポリエチエングリコールあるいはポリプロピレングリコール等をソフトセグメントとするものなどが例示できる。
【０００９】
そして上記の熱可塑性弾性樹脂に、熱可塑性の非弾性樹脂が単独で、あるいは熱可塑性弾性樹脂と組合わせて用いてもよい。熱可塑性非弾性樹脂は、例えばポリエステル、ポリアミド、ポリウレタンなどである。これら非弾性樹脂と熱可塑性弾性樹脂との組合わせは、リサイクル使用の観点から互いに同系の樹脂が望ましく、例えば、ポリエステル系エラストマーとポリエステル系樹脂との組合わせや、ポリアミド系エラストマーとポリアミド系樹脂との組合わせ、あるいはポリウレタン系エラストマーとポリウレタン系樹脂の組合わせなどが推奨される。
【００１０】
本発明の製造方法は、通気孔を有する金型に表皮材をセットしかつこの表皮材を金型内面に吸着することにより所定の形状を付与する工程と、熱可塑性弾性樹脂のエラストマーからなる３００デニール以上の連続線状体を上記金型の内部の上記表皮材の上に吐出しかつランダムなループ状に曲がりくねらせかつ各ループの互いの接触部を融着させかつ冷媒供給機構から供給される低温ガスによって上記金型の内部を低温雰囲気に保ち上記連続線状体を硬化させることにより、見掛け密度が０．００５〜０．２０ｇ／ｃｍ３の立体的な網状構造体を得る工程と、上記金型の内部において上記表皮材の上に詰め込まれた上記網状構造体に上記金型の通気孔を通じて熱風または蒸気を吹き込んで加熱しながら上記金型によって圧縮することにより上記網状構造体を所定の形状に成形するとともに表皮材を網状構造体に接着させる工程と、表皮材が付着した上記網状構造体を冷却後に金型から取出す工程とを具備したことを特徴とする表皮一体形クッション体の製造方法である。
【００１１】
上記網状構造体を所定の熱変形温度に加熱するために、電熱ヒータを始めとして、オーブン、高温蒸気、高周波誘導加熱などの加熱手段を適用できる。加熱温度は、熱可塑性弾性樹脂の融点よりも１０℃以上低い温度が望ましい。成形用の金型は、パンチングメタルのように多数の孔のあいた簡易型を使用できる。
【００１２】
表皮材を網状構造体に接着させるための手段として、網状構造体の一部を表皮材に熱融着させる以外に、例えばホットメルトタイプのフィルム状の熱可塑性樹脂を網状構造体と表皮材との間に設け、網状構造体の成形時に加える熱によって溶融させることにより、表皮材を接着させてもよい。あるいは表皮材の裏側に、液状、不織布あるいはフィルム状の接着材を設けるようにしてもよい。また、表皮材の裏側に設けたワディングに上記接着材を施すようにしてもよい。
【００１３】
【作用】
本発明のクッション体に使われる網状構造体を製造するには、軟化状態に加熱された熱可塑性樹脂を、押出し機のノズル部から線状に連続的に押出すことにより、吐出された連続線状体を曲がりくねらせて多数のランダムループを形成し、各々のループを互いに軟化状態で接触させ、接触部の大部分を互いに融着させて三次元的なランダムループからなる立体網目構造を形成する。こうして成形された網状構造体は、着座荷重等によって大きい応力で大変形を与えても、立体網目構造全体が互いに協働して三次元的に変形しつつ応力を吸収し、応力が解除されると立体網目構造が元の形状に復元することができる。
【００１４】
このようなクッション体は、連続線状体の繊度が３００デニール未満では強度が低下し、反発力が低下するので好ましくない。連続線状体の好ましい繊度は、クッション体として好ましい反発力が得られる３００デニール以上、望ましくは４００デニール以上、１０００００デニール以下である。繊度が１０００００デニールを越えると、クッション体の単位体積当たりの連続線状体の構成本数が少くなり、圧縮特性が悪くなるので好ましくない。連続線状体の繊度は、より好ましくは、５００〜５００００デニールである。
【００１５】
本発明における網状構造体は、見掛け密度が０．００５ｇ／ｃｍ3 未満では反発力が失われるのでクッション体として不適当である。また０．２０ｇ／ｃｍ3 を越えると弾発性が強くなり過ぎて、座り心地が悪くなるので、やはりクッション体として不適当である。これらの理由から、網状構造体の好ましい見掛け密度は、０．００５ｇ／ｃｍ3 以上、０．２０ｇ／ｃｍ3 以下であり、より好ましくは、０．０１ｇ／ｃｍ3 以上、０．０５ｇ／ｃｍ3 以下である。この網状構造体を座席等のクッション体に使用する場合、着座時の嵩保持性と弾発性および通気性を保持して快適な座り心地を得るための圧縮時の見掛け密度としては、１００ｇ／ｃｍ2 の荷重下で０．０３ｇ／ｃｍ3 〜０．２０ｇ／ｃｍ3 の嵩高性を有するものが好ましく、０．０５ｇ／ｃｍ3 〜０．２０ｇ／ｃｍ3 の嵩高性を有するものが特に好ましい。
【００１６】
【実施例】
（実施例１）
図２に例示した表皮一体形クッション体１は、網状構造体２と表皮材３とを備えている。表皮材３は熱可塑性樹脂の一例としてのポリエステル系繊維を用いた織物からなる。網状構造体２と表皮材３との間は、ホットメルト形のポリエステル系樹脂接着材４によって接着されている。
【００１７】
網状構造体２は、図３に示すように熱可塑性樹脂の一例としてのポリエステル系樹脂からなる多数の連続線状体６をランダムなループ状に曲がりくねらせ、かつ、各々のループの互いの接触部を融着させて立体的な形状としたものであり、前述した理由により、見掛け密度を０．００５〜０．２０ｇ／ｃｍ3 の範囲としている。このようなクッション体１は、通気性に優れた網状構造体２と通気性の表皮材３とによって構成されているので蒸れにくいものである。
【００１８】
上記網状構造体２は、図４に概念的に示した網状体製造装置１０によって製造することができる。網状体製造装置１０の一例は、押出し機１５とノズル部１６を備えている。押出し機１５は、材料供給口２０から投入された熱可塑性樹脂原料をその融点より１０℃ないし８０℃高い温度（例えば４０℃高い温度）に加熱しつつ、ノズル部１６に向って押出すものである。
【００１９】
上記温度に加熱され軟化状態となった熱可塑性樹脂は、ノズル部１６のオリフィスから下方に吐出され、線状に連続して途切れることなく自由落下するようになっている。なお、熱可塑性樹脂の吐出時の温度をこの樹脂の融点より３０℃〜５０℃高い温度とすれば、ランダムな三次元ループを形成しやすく、しかもループ同志の接触部が互いに融着しやすい状態に保つことができるので好ましい。
【００２０】
ノズル部１６に多数のオリフィスが所定間隔で設けられている。ノズル部１６の下方に、水等の冷却媒体３０とコンベア４０が設けられている。コンベア４０は、一対のエンドレスネット４１，４２を互いに平行にかつ相互間に所定間隔をあけて配置したものであり、エンドレスネット４１，４２の一部を冷却媒体３０の上に露出させている。各エンドレスネット４１，４２は、回転体４５，４６によって図中の矢印方向に連続的に無端走行させられる。
【００２１】
ノズル部１６のオリフィスから軟化状態の前記熱可塑性樹脂を吐出させ、エンドレスネット４１，４２の間に自然落下させる。軟化した熱可塑性樹脂がエンドレスネット４１，４２の間に落ちることにより、ノズル部１６のオリフィス数に応じた本数の連続線状体６が形成されつつ、エンドレスネット４１，４２の間に挟まれかつ停留することで曲がりくねりながらランダムなループが発生する。すなわちこれらの連続線状体６は、それぞれ途切れることなく曲がりくねりながら図２中の矢印Ａ方向に連続しつつ、Ａ方向と交差する方向（例えば矢印Ｂ方向）にループを形成する。
【００２２】
この場合、ノズル部１６の各オリフィスの孔間隔ピッチをループが互いに接触できる寸法にしておくことで、エンドレスネット４１，４２の間でループを互いに接触させ、ループ同志の接触部を融着させることで立体的な網状構造体２が得られる。ループが融着した網状構造体２は、エンドレスネット４１，４２によって両側面が拘束されながら冷却媒体３０に引き込まれ、冷却媒体３０の中で固化するとともに、各ループの融着部が固定される。
【００２３】
上記の一連の工程を経て製造された網状構造体２を、必要に応じて上記熱可塑性樹脂の融点よりも１０℃以上低い温度で擬似結晶化処理後、所定の大きさに切断することにより、図３に示すようなブロック状の網状構造体２を得た。この網状構造体２は、ノズル部１６のオリフィス数に応じた本数の連続線状体６が互いにランダムループを描きながら矢印Ａ方向に連なっている。図中の矢印Ｂは網状構造体２の厚み方向を示している。
【００２４】
上記網状構造体２は、図１に示すクッション体成形装置５０により、表皮材３と共に所定の立体形状に成形される。この成形装置５０は、成形用金型５１と、ヒータ５２と、送風機５３と、熱風を循環させるための導風路５４と、金型５１の内部の空気を吸引する排気装置５５などを備えている。
【００２５】
上記金型５１と蓋５６は、例えばアルミニウム合金などからなるいわゆる簡易アルミ型を使用でき、パンチングメタルのように多数の通気孔６０，６１が形成されている。そしてヒータ５２と送風機５３によって発生させた熱風を、通気孔６０を通じて金型５１の内部に吹込むことができるようになっている。金型５１はベース６３によって支持されている。
【００２６】
図５に示すように金型５１の内面に表皮材３をセットし、表皮材３の周縁部をクランプ部材６５等によって金型５１に固定する。なお、表皮材３の上にポリエステル系の樹脂からなるワディングを予め設けておいてもよい。そして金型５１の内部の空気を通気孔６０を経て排気装置５５によって吸引することにより、表皮材３を金型５１に吸着し、金型５１の内面に沿う形状に表皮材３を整える。
【００２７】
なお、表皮材３の通気性が良すぎて金型５１の内面に吸着できない場合には、表皮材３の裏側に非通気性のフィルム５ａ（この場合、ポリエステル系のフィルム）を設けておき、このフィルム５ａと一緒に表皮材３を排気装置５５によって金型５１の内面に吸着させて成形するようにしてもよい。また、表皮材３を予め金型５１の内面形状に応じてある程度の予備成形を行っておいてもよい。
【００２８】
表皮材３の上にセットされたポリエステル系樹脂のホットメルトフィルム５ａの上から、予めオーブン、遠赤外線あるいは高周波誘導加熱等の適宜の加熱手段によって軟化温度まで加熱されて軟化した網状構造体２を、表皮材３の内側に詰め込む。そして金型５１を蓋５６によって閉塞し、網状構造体２を厚み方向に圧縮する。
【００２９】
そしてヒータ５２と送風機５３によって発生させた１３０℃の熱風を、通気孔６０を通じて金型５１の内部に導入し、網状構造体２に５分間熱風を吹き付けながら金型５１と蓋５６による圧縮を行った。そして所定時間経過後、金型５１を冷却し、脱型して所望の立体形状のクッション体１を得た。
【００３０】
上述のような網状構造体２からなるクッション体１は、連続線状体６を製造する際にノズル部１６から押出された線状体６をランダムループ状に曲がりくねらせて連続成形するため、従来の合成樹脂綿を用いたクッション体の場合に必要であった開綿工程が不要となる。しかも、各ループの接触部が融着した連続線状体６からなるため、ほつれたり形状の崩れを生じることがない。そして多数本の連続線状体６同志が溶融状態で互いに融着するからバインダが不要である。また、網状構造体２と表皮材３が同一種類の熱可塑性樹脂からなるため、網状構造体２と表皮材３を分別することなく再溶融によるリサイクル使用が可能である。
【００３１】
そして本実施例のクッション体１に使われる網状構造体２は、従来の合成樹脂綿を用いたクッション体に比較して金型にセットしやすく、網状構造体２と表皮材３との接着を網状構造体２の成形と同時に行えるとともに、加工熱量が少なくてすみ、バリ取り工程が不要であるなど製造工程が簡略化し、コスト低減を図ることができる。
【００３２】
これに対し従来の硬綿を用いた繊維系クッション体は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる１〜５０デニールの捲縮のある繊維（長さ５１mm）を開綿し、バインダを混合し、カード積層後、綿裁断、型セット、キュア、脱型工程を経たのち、別途に表皮材接着工程を行うようにしている。この従来例は、本実施例のクッション体１に比べると製造工数が多く、バインダを必要とするためリサイクル使用が困難であり、加工熱量も多い。
【００３３】
なお上記成形装置５０において、加熱時に空気の代りに１３０℃〜１６０℃に加熱された高温蒸気を網状構造体２に吹き付けても、上記実施例と同様にクッション体１の成形を行うことができた。
（実施例２）
図６に示す網状体製造装置７０によって、前述の網状構造体２を製造する。この網状体製造装置７０は、二軸押出し機７１を備えている。また、実施例１で説明した成形装置５０と同様の成形用金型５１と、ヒータ５２と、送風機５３と、熱風を循環させるための導風路５４と、金型５１の内部の空気を吸引する排気装置５５などを備えている。
【００３４】
上記押出し機７１のノズル部７２に多数のオリフィスが設けられており、材料供給口７５から投入された熱可塑性樹脂のペレットをその軟化点よりも高い温度に加熱しつつ、例えばスクリューフィーダ７６によって樹脂を定量押出しシリンダ７７に向って押出すようにしている。上記温度に加熱された樹脂は、定量押出しシリンダ７７によってノズル部７２のオリフィスから金型５１に向って吐出され、線状に連続して途切れることなく自由落下するようになっている。
【００３５】
また、金型５１の内部に低温ガス等の冷却媒体を供給するための冷媒供給機構８０が設けられており、冷媒供給機構８０のノズル８１から噴出する低温ガスによって、金型５１の内部を低温雰囲気に保つことができるようになっている。
【００３６】
金型５１の内面側に実施例１と同様に表皮材３がセットされ、排気装置５５によって表皮材３を金型５１の内面に吸着させることにより、表皮材３を金型５１の内面に沿う形状に整える。
【００３７】
そして押出し機７１によって所定温度に加熱された熱可塑性樹脂を定量押出しシリンダ７７に供給し、定量押出しシリンダ７７のノズル部７２から、表皮材３の上に、軟化した樹脂を一定量だけ繊維状に押出す。ノズル部７２から吐出した樹脂は、金型５１の内部でオリフィス数に応じた本数の連続線状体６を形成しつつ、全ての連続線状体６が曲がりくねりながらランダムなループを形成する。そしてループ同志を互いに接触させることにより、接触部を融着させる。この時、連続線状体６を表皮材３に融着させることも可能である。
【００３８】
金型５１の内部は冷媒供給機構８０のノズル８１から供給される低温ガスにより低温雰囲気に保たれており、吐出された連続線状体６の硬化を促進するようにしている。
【００３９】
上述の網状構造体２を形成したのち、図１に示された実施例と同様に金型５１に蓋５６をし、ヒータ５２と送風機５３によって発生させた熱風を金型５１の内部に送り込み、網状構造体２と表皮材３を一緒に加熱・圧縮成形するとともに、網状構造体２に表皮材３を融着させる。そして、必要に応じて上記熱可塑性樹脂の融点よりも１０℃以上低い温度で擬似結晶化処理後、金型５１を冷却し、脱型して所望の立体形状の表皮一体形クッション体１を得た。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の表皮一体形クッション体の製造方法によれば、バインダが不要な網状構造体を用いているため、バインダを使用する場合の問題を回避できるのは勿論のこと、金型の内部が冷媒供給機構から供給される低温ガスにより低温雰囲気に保たれ、吐出された連続線状体の硬化が促進されることにより、従来に比べて簡単な製造工程によって表皮一体形のクッション体を得ることができ、しかも網状構造体と表皮材との接着を網状構造体の成形と同時に行うことができ、接着材を省略することも可能である。しかも通気性が充分な網状構造体を用いているため蒸れにくいなど、座り心地が著しく改善される。また、網状構造体と表皮材とが接着によって一体化されているため、単に表皮材を被せただけのものよりも面剛性が改善される。また、バインダを使用しない熱可塑性弾性樹脂からなるクッション体であるから、表皮材と網状構造体を分別することなくリサイクル使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すクッション体成形装置の概略断面図。
【図２】表皮一体形クッション体の断面図。
【図３】網状構造体の一部の斜視図。
【図４】網状体製造装置の概略側面図。
【図５】図１に示すクッション体成形装置に表皮材をセットした状態の断面図。
【図６】網状体製造装置の変形例を示す概略断面図。
【符号の説明】
１…クッション体
２…網状構造体
３…表皮材
６…連続線状体
１０…網状体製造装置
５０…クッション体成形装置
５１…成形用金型
６０…通気孔
７０…網状体製造装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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