(57)【要約】 【課題】  樹脂シートの片面または両面に、細くて高い多数の針状突起が形成される立体構造物において、圧縮力に対して柔軟に変形し、圧縮力が除かれると元の形状に戻り易い立体構造物とその製造装置に関する。【解決手段】  樹脂シートの片方の面または両面に、多数の針状突起が形成されている立体構造物において、この針状突起がラセン状に捻れていることを特徴とする、ラセン状針状突起を有する立体構造物、および、針状型が孔開き押さえ板へ嵌入していく際に、針状型又は孔開き押さえ板の孔の周辺部の少なくとも片方が回転するように構成さているラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置。【選択図】   図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂シートの片方の面または両面に、該樹脂シートの一部が変形されることによって突起の高さＨが３ｍｍ以上であって、Ｈの１／２における幅Ｗが、Ｈ≧２Ｗである多数の針状突起が形成されている立体構造物において、
該針状突起がラセン状に捻れていることを特徴とする、ラセン状針状突起を有する立体構造物。
【請求項２】
前記針状突起のラセンがピッチを異にする形状である請求項１のラセン状針状突起を有する立体構造物。
【請求項３】
前記針状突起の先端部が裁頭形でフラットな面を有する請求項１のラセン状針状突起を有する立体構造物。
【請求項４】
前記多数の針状突起において、隣接する該針状突起のラセンの回転方向が逆方向である請求項１のラセン状針状突起を有する立体構造物。
【請求項５】
前記ラセン状針状突起を有する立体構造物において、該針状突起の先端にシート状物が接合されている請求項１のラセン状針状突起を有する立体構造物。
【請求項６】
前記片面にラセン状針状突起を有する立体構造物において、該針状突起の底面にシート状物が接合されており、該針状突起の内部に形成されている空洞に物体が充填されている請求項１のラセン状針状突起を有する立体構造物。
【請求項７】
樹脂の荷重たわみ温度以上であることによって流動性を有している樹脂シートの片方の面の側に、多数の針状型が基板と一体化されて設けられており、該樹脂シートの他方の面の側には、該針状型の突起に対応した位置に孔が開けられている孔開き押さえ板が、該針状型が樹脂シート内を嵌入していく際に該樹脂シートを背面から支えるように構成されおり、該針状型が該孔開き押さえ板の孔の中に嵌入するように、該樹脂シートに対して垂直方向に移行することによって、該樹脂シートが変形されてシートの片面に多数の針状突起が形成されるように構成されている立体構造物の製造装置において、
該針状型が該孔開き押さえ板へ嵌入していく際、該針状型又は該孔開き押さえ板の孔の周辺部の少なくとも片方が回転するように構成されていることを特徴とする、片面にラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置。
【請求項８】
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を間にして、多数の針状型が基板と一体化されている該基板の一対が互いに向かい合って設置され、該一対の基板の針状型が該樹脂シートに嵌入するように互いに平行に移行することにより該樹脂シートが変形されてシートの両面に多数の針状突起が形成されるように構成されている立体構造物の製造装置において、
該一対の針状型が互いに該樹脂シートへ嵌入していく際、該針状型が回転するように構成さていることを特徴とする、両面にラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置。
【請求項９】
前記針状型又は前記孔開き押さえ板の孔の周辺部の回転における回転速度を変化させることができるように構成されている、請求項７又は請求項８のラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置。
【請求項１０】
前記針状型の先端部が裁断され、かつ該裁断断面が鋭角部を有する形状である、請求項７又は請求項８のラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置。
【請求項１１】
前記針状型の先端部に、鋭角部を有する部材が取り付けられている、請求項７又は請求項８のラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置。
【請求項１２】
前記孔開き押さえ板の回転する孔の周辺部における前記樹脂シートに接する面が凹凸を有し、該樹脂シートに喰い付きを良くされている、請求項７のラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置。
【請求項１３】
前記針状型の回転方向が、成型時の前記樹脂シートへの嵌入の際と、成形後の該樹脂シートから離れて行く際とでは、逆方向に回転するように構成されている、請求項７又は請求項８のラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置。
【請求項１４】
前記基板の表面に該針状型の突起に対応した位置に孔を有する離型板が設けられており、前記立体構造物が成形された後、該離型板が前記樹脂シートの方向に垂直に移行することにより、該基板と該成形された立体構造物が分離されていくように構成されている請求項７のラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置。
【請求項１５】
前記孔開き押さえ板の前記樹脂シートと反対側に離型板が設けられており、前記立体構造物が成形された後、該離型板が前記樹脂シートの方向に垂直に移行することにより、成形された該立体構造物の先端部を押し下げられて、該立体構造物を該孔開き押さえ板から分離されていくように構成されている請求項７のラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置。                                                      
【請求項１６】
前記孔開き押さえ板および／または前記基板の背後に圧空室が設けられており、前記針状突起が形成された前記樹脂シートを、該圧空室のエアー圧により該孔開き押さえ板および／または前記針状型から離すように構成されている、請求項７又は請求項８のラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラセン状針状突起を有する立体構造物およびその製造装置に関し、特に、圧縮力に対して柔軟に変形し、圧縮力が除かれると元の形状に戻り易い立体構造物とその製造手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂シートの両面や片面に尖頭の突起を有する立体構造物およびその製造方法が提案されている（例えば、特開昭４８−７５６７８号）。しかし、この開示されている立体構造物は、圧縮力に対して剛直であって、柔軟に変形してくれない。また、変形した後、圧縮力が除かれた際に、元の形状への戻りが良くないという問題点があった。
【０００３】
また、針状突起を有する立体構造物が平面的荷重により圧縮された場合、多数の針状突起の全体が片方に倒れて、立体構造物全体が均等に圧縮されず安定しない場合があった。さらに、これらの荷重が除かれたときに、変形が均等に安定して戻ることができない場合があるという問題点もあった。
【０００４】
【特許文献１】特開昭４８−７５６７８号公報（第１頁、第２頁、第１１頁左下欄、第１図、第５図）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、平面的な圧縮力に対して柔軟に受け止めることができ、圧縮力が除かれた際には、元の形状に戻り易い針状突起を有する立体構造物を提供することにある。また本発明は、針状突起を有する立体構造物が平面的荷重により圧縮された場合、針状突起が片方に倒れることなく均等に安定して圧縮され、これらの荷重が除かれた際には、変形が安定して戻ることを可能にする針状突起を有する立体構造物を提供することにある。さらに本発明は、このような特徴を有する構造物を生産性良く安定して製造する手段を提供することを可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、樹脂シートの片方の面または両面に、樹脂シートの一部が変形されることによって突起の高さＨが３ｍｍ以上であって、Ｈの１／２における幅Ｗが、Ｈ≧２Ｗである多数の針状突起が形成されている立体構造物において、この針状突起がラセン状に捻れているラセン状針状突起を有する立体構造物に関する。また本発明は、前記針状突起のラセンがピッチを異にする形状であるラセン状針状突起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部が裁頭形でフラットな面を有するラセン状針状突起を有する立体構造物に関する。また本発明は、前記多数の針状突起において、隣接する針状突起のラセンの回転方向が逆方向であるラセン状針状突起を有する立体構造物に関する。また本発明は、前記ラセン状針状突起を有する立体構造物において、この針状突起の先端にシート状物が接合されているラセン状針状突起を有する立体構造物に関する。さらに本発明は、前記片面にラセン状針状突起を有する立体構造物において、この針状突起の底面にシート状物が接合されており、針状突起の内部に形成されている空洞に物体が充填されているラセン状針状突起を有する立体構造物に関する。
【０００７】
また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、樹脂の荷重たわみ温度以上であることによって流動性を有している樹脂シートの片方の面の側に、多数の針状型が基板と一体化されて設けられており、この樹脂シートの他方の面の側には、針状型の突起に対応した位置に孔が開けられている孔開き押さえ板が、針状型が樹脂シートに嵌入していく際に樹脂シートを背面から支えるように構成されおり、針状型が孔開き押さえ板の孔の中に嵌入するように、樹脂シートに対して垂直方向に移行することによって、樹脂シートが変形されてシートの片面に多数の針状突起が形成されるように構成されている立体構造物の製造装置において、針状型が孔開き押さえ板へ嵌入していく際、針状型又は孔開き押さえ板の孔の周辺部の少なくとも片方が回転するように構成されている、片面にラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置に関する。また本発明は、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を間にして、多数の針状型が基板と一体化されている基板の一対が互いに向かい合って設置され、この一対の基板の針状型が樹脂シートに嵌入するように互いに平行に移行することにより樹脂シートが変形されてシートの両面に多数の針状突起が形成されるように構成されている立体構造物の製造装置において、一対の針状型が互いに樹脂シートへ嵌入していく際、針状型が回転するように構成さていることを特徴とする、両面にラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置に関する。また本発明は、前記針状型又は前記孔開き押さえ板の孔の周辺部における回転の回転速度を変化させることができるように構成されている、ラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置に関する。また本発明は、前記針状型の先端部が裁断され、かつ裁断断面が鋭角部を有する形状である、ラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置に関する。また本発明は、前記針状型の先端部に、鋭角部を有する部材が取り付けられている、ラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置に関する。また本発明は、前記孔開き押さえ板の回転する孔の周辺部における前記樹脂シートに接する面が凹凸を有し、樹脂シートに喰い付きを良くされている、ラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置。また本発明は、前記針状型の回転方向が、成型時の前記樹脂シートへの嵌入の際と、成形後のシートから離れて行く際とでは、逆方向に回転するように構成されている、ラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置に関する。また本発明は、前記基板の表面に針状型の突起に対応した位置に孔を有する離型板が設けられており、前記立体構造物が成形された後、この離型板が前記樹脂シートの方向に垂直に移行することにより、基板と成形された立体構造物が分離されていくように構成されているラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置に関する。また本発明は、前記孔開き押さえ板の前記樹脂シートと反対側に離型板が設けられており、前記立体構造物が成形された後、この離型板が前記樹脂シートの方向に垂直に移行することにより、成形された立体構造物の先端部を押し下げて、立体構造物をこの孔開き押さえ板から分離されていくように構成されているセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置に関する。さらに本発明は、前記孔開き押さえ板および／または前記基板の背後に圧空室が設けられており、前記針状突起が形成された前記樹脂シートを、圧空室のエアー圧により孔開き押さえ板および／または前記針状型から離すように構成されている、ラセン状針状突起を有する立体構造物の製造装置に関する。
【０００８】
本発明は、樹脂シートの片面または両面に、針状突起を有することを特徴とする。樹脂は、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリカーボネート、ナイロン６やナイロン６６等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデン等のビニル樹脂、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、ポリ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、エポキシ樹脂やフェノール樹脂、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。また本発明は、土木用等にも使用されるので、ポリ乳酸系やポリブチレンサクシネート系等の生分解性樹脂や、ビニ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目的としており、ＳＢＳやポリウレタン等の熱可塑性エラストマーも使用することができる。そして、本発明に使用される樹脂としては、ポリプロピレン等のヒンジ特性のよい樹脂は、本発明のラセン形状のもつ弾性的特徴を最も発揮しやすいので特に好ましい。
【０００９】
本発明は、樹脂シートの片面または両面に、その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多数の針状突起を有する。ここで使用される樹脂シートは、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限はなく、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１０μｍ以上であって３ｍｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以上であって２ｍｍ以下、１００μｍ以上であって１ｍｍ以下が最も好ましい。１０μｍに達しない場合や３ｍｍを越える場合は、針状突起を有する立体構造物を安定して成形することが困難だからである。本発明による立体構造物は、シート状物の片面に針状突起が形成された立体構造物と、シート状物の両面に針状突起が形成された立体構造物がある。片面に針状突起が形成された立体構造は、片面の針状突起の数を多くすることができ、そのため圧縮強度が強く、また、底面には既にシート状を形成しているので、針状突起の先端にシート状物を接合するだけで、天地にシート状物を有する構造物とすることができる。両面に針状突起を形成された立体構造は、立体構造物の厚みが大きくなり、よりカサ高性のある構造物とすることができる特徴を有する。したがって、片面に針状突起を有する構造体を用いるか、両面に針状突起を有する構造体を用いるかは、これらの特性に合わせて、用途により判断される。
【００１０】
本発明の立体構造物における針状突起は、突起の高さＨが３ｍｍ以上であることを特徴とする。突起の高さＨは、３ｍｍ以上であって、好ましくは２００ｍｍ以下、さらに好ましくは５ｍｍ以上であって１００ｍｍ以下であり、８ｍｍ以上であって５０ｍｍ以下であることが最も好ましい。３ｍｍに達しない場合は、本発明の立体構造としてのカサ高性を満足することができず、２００ｍｍ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、本発明の突起の高さＨの１／２の位置における幅Ｗは、Ｈ≧２Ｗ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≧２Ｗであって、好ましくはＨ≦１００Ｗ、さらに好ましくはＨ≧２．５ＷであってＨ≦７０Ｗ、Ｈ≧３ＷであってＨ≦５０Ｗ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、カ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＜２Ｗの場合では、本発明の立体構造としてのカサ高性を満足することができない場合があり、Ｈ＞１００Ｗ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、またこれらの混在であってもよい。この場合におけるＷの値は、１／２Ｈにおける断面での最も小さい値を採用する。また、本発明における一つの構造体においては、ＨやＷは一定である必要はなく、種々のＷが混在していてもよい。なお、ＨやＷの測定は、ランダムに選んだ３０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、必ずしも上記の値を要件とはしない。
【００１１】
本発明においては樹脂シートの片面または両面に多数の針状突起を有することを特徴とする。多数とは、１０個以上、好ましくは数１０個、大きい場合は数１００個、数千個以上の突起を有する。針状突起の数は、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Ｈ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。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カサ高であることを意味するので、本発明の立体構造物は、柔軟でカサ高ではあるが圧縮強度の大きい構造とすることができた。なお、本発明の構造体における針状突起は、一定のピッチを必ず有する必要はなく、ランダムなピッチ、また単純な一定ピッチではなく、複雑なピッチを有する場合もある。
【００１２】
本発明においては、樹脂シートの片方の面または両面に樹脂シートの一部が変形されることによって針状突起が形成されている針状突起がラセン状構造を有していることを特徴とする。ラセン状構造とは、針状突起の側面に山状に隆起した部分と溝のように形成された部分がネジのようにラセン状の溝を形成しているものをいう。このラセンの程度は、少なくとも１／５周以上、好ましくは１／３周以上、さらに１／２周以上捻れていることが最も好ましい。そして、このラセン状の捻れは、ラセン溝が針状突起に入った部分から消えた部分までが、その針状突起をどの程度周回しているかで判断し、本発明の立体構造物からランダムに選んだ３０個の針状突起で測定し、その算術平均を、捻れの程度とする。このように捻れていることにより、本発明の立体構造物にかかる圧縮力に対して、柔軟に変形することができ、また、圧縮力が除かれると元の形状に戻り易い特性を有することができる。
【００１３】
本発明におけるラセン状針状突起のラセンピッチは一定なケースばかりではなく、適宜、ピッチを変えことができる。例えば、突起の根本部では粗いピッチで、先端になるにしたがいピッチを細かくしていくこともできるし、その逆のケースも実現できる。針状突起内のピッチを変えるには、回転しつつ挿入される針状型の回転速度を変化させることにより容易に実現することができる。また、回転、直進、回転と直進部を加えることで、さらに種々のピッチの態様もとることができる。このようにピッチを種々のタイプが実現できることにより、本発明の立体構造物の弾力性や回復性などにおいて、種々の性能を持つものにすることができる。
【００１４】
本発明における針状突起のラセン状の捻れの方向は、隣接する二つの針状突起が互いに逆の方向に捻れていることが望ましい。このような構造とする手段として、針状突起の一列毎に異なる方向に捻れている構造とすることでも達成でき、また、一つの針状突起の前後左右が逆の捻れ方向とすることによっても達成することができる。このように隣接する二つの針状突起が逆方向に捻れていることにより、本発明の立体構造物に圧縮力が加わった場合、全ての針状突起が片方へ倒れることを防ぎ、平均に圧縮され、また荷重が除かれた場合、平均に元に戻ることができる。
【００１５】
本発明におけるラセン状針状突起の先端は、先端が平面な構造であることが望ましい。従来の先が細い針状突起構造物は、圧縮力に対して先端部分のみ変形し、圧力が除かれても、その変形が元に戻らない場合が多かった。本発明の針状突起は、ラセン構造を有し、しかも先端が平面な構造では、太い針状突起部分で柔軟に変形し、針状突起全体として平均的な圧縮力を保つことができる。また、荷重が除かれると、平均して元の構造に戻ることが可能となる。また、針状突起の頂点が平面であると、圧縮力が均等にかかりやすい特性もあり、さらに頂点が平面であると、下記に述べるシート状物との接合性も良くなる。
【００１６】
本発明の立体構造物は、ラセン状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物とすることができる。本発明における針状突起は、針状突起の先端がフラットな裁頭形であることより、シート状物との接合面積が広く、先端部においてシート状物との接合が非常に容易であることを特徴とする。本発明における立体構造物とシート状物との接合方法の例としては、溶融樹脂を押出ラミネートする場合や、樹脂シートを加熱溶融する場合は、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やエマルジョ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。シート状物と接合されることにより、圧縮力が平均にかかり、立体構造物の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、本発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。樹脂シートでは孔開きフィルムが、通気性や透水性が要求される場合に好適である。また、通気性発泡シートも使用することができる。これらの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、水蒸気は殆ど通さないが空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。また、シート状物を通水性とすることで、暗渠シートとして利用することができる。
【００１７】
本発明の片面にラセン状針状突起を有する立体構造物において、針状突起の底面にシート状物が接合されることにより、針状突起の内部の空洞へ物体を充填できることに特徴がある。充填される物体は、通常は空気等の気体であることが多いが、水などの他の流体を充填することもできる。ラセン形状を有する針状突起の内部に物体が充填されることにより、圧縮に対して、さらに弾力性が増し、また変形後の戻りも良くなる。
【００１８】
本発明のラセン状針状突起を有する立体構造物の製造手段の例として、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、その基板の針状型が樹脂シートに対して垂直方向に移行することで樹脂シートに嵌入し、樹脂シートを変形させる。そして、その変形の状態を維持した状態で冷却または凝固されることにより、片面または両面に針状突起を有する構造体を製造することができる。樹脂の荷重たわみ温度は、ＪＩＳＫ７２０７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、４５．１Ｎ／ｃｍ２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３０℃以上が好ましく、５０℃以上がさらに好ましく、８０℃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、ポリ塩化ビニ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。
【００１９】
本発明のラセン状針状突起を有する立体構造物の製造手段において、樹脂シートを変形させる針状型は、細くて長い剛体からできている。細くて長い針状型の利点は、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、成型時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、分子配向を大きくすることができるという特徴もある。本発明における針状型の突起の高さｈは、３ｍｍ以上であって、ｈの１／２における幅ｗがｈ≧３ｗであることが好ましい。なお針状型は、針状の細長い形状で、針の径は一定でもよいが、先細のテーパ形状であってもよい。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、針状型の高さｈは、３ｍｍ以上であって、好ましくは２００ｍｍ以下、さらに好ましくは５ｍｍ以上であって１００ｍｍ以下であり、８ｍｍ以上であって５０ｍｍ以下であることが最も好ましい。３ｍｍに達しない場合は、本発明の立体構造としてのカサ高性を満足することができず、２００ｍｍ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。なお、針状型は必ずしも円柱や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、１／２ｈ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３０点の突起を測定し、算術平均して求める。
【００２０】
本発明におけるシート状物の片面に多数のラセン状針状突起を有する立体構造物の製造においては、多数の針状型の突起に対応した孔を有する孔開き押さえ板が、樹脂シートの背面に設けられており、針状型が樹脂シートに嵌入していく際、樹脂シートを背面から支えるように構成されている。そして、針状型が孔開き押さえ板の孔の中に嵌入するように、樹脂シートに対して垂直方向に動くことによって、樹脂シートが変形されてシートの片面に針状突起が形成される。この孔開き押さえ板は、嵌入してくる針状型の力を、シートの背面から力学的に支える機能と、樹脂シートの片面に形成される突起の径を決める形状因子として機能を有する。同じ針状型が嵌入される場合であっても、孔開き押さえ板の孔の径を変えることで、異なる径（Ｗ）を有する立体構造物とすることができる。この孔開き押さえ板の樹脂シート側の孔の入口は、面取りが施され、成形時に傷が入らないようにする配慮がされていることや、表面や孔にシリコン系やフッ素樹脂系の離型剤等の離型作用のあるもので表面処理されていることが望ましい。
【００２１】
本発明におけるシート状物の両面に多数のラセン状針状突起を有する立体構造物の製造においては、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嵌入するように平行に移行することにより樹脂シートが変形されてシートの両面に多数の針状突起が形成される。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、向かい合っている針状型相互間の配置において、機械的精度が不要であることが実験結果確認された。それは、一対の基板の針状型が互いに樹脂シートに嵌入するように平行に動いた場合、向かい合った針状型が細くてしなやかであるので、針状型の突起は互いに相手を避けるようにしてシートに嵌入されていくためと思われる。
【００２２】
本発明の多数の針状型は、基板と一体化している。一体化は、基板が上下方向に移動する際、針状型が一体的に移動できるように取り付けられていることを意味する。針状型が回転する必要がない場合では、針状型と基板が同一素材で機械加工された場合であってもよく、針を基板にねじ止めや溶接、接着剤接合、かしめ等の手段で接合してもよい。
【００２３】
本発明のにおける針状型が回転する場合は、回転可能なように軸受（ベアリング）等を介して回転可能な態様で基板と一体化している。ここで針状型の回転とは、針状の型の軸方向を回転軸として回転することを意味する。またこの回転は、針状型が樹脂シートに対して嵌入していく過程で回転するように構成されている必要がある。針状型が回転するための駆動の与え方は、下記に詳述する。
【００２４】
本発明における針状型の先端は、裁断され、かつこの裁断断面が鋭角部を有する形状であることが望ましい。このような構造にすることにより、針状型が回転しつつ溶融樹脂シートに嵌合していく場合、この先端部が樹脂シートに喰い込みがよく、効率良くラセン構造が形成される。先端部の鋭角は、１８０度未満、好ましくは１２０度以下、最も好ましくは９０度以下である。先端部の断面は、必ずしも平面でなくてもよいが、平面である方が、立体的に鋭角（頂点部の平面と側面部の両方）であるため、より樹脂シートに喰い付きがよくなる。
【００２５】
本発明における針状型の先端部は、既にある針状型の先端部を加工する方式以外に、針状型の先端に喰い付きのよい部材（取付具）を取り付ける方式をとることもできる。このような取付具を取り付ける方式は、対象となる溶融樹脂シートの性質、厚み、生産速度などの相違により、適宜取付具の形状を変えて、最も生産性の良いものを選んで使用することができる。これらの取付具の具体的形状については図で説明するが、その先端部の形状は、上記のように鋭角部を有することが望ましい。
【００２６】
本発明におけるラセン状針状突起を製造する方式として、針状型を回転させる方式以外に、孔開き押さえ板の孔の周辺部を回転させる方式をとることもできる。針状型が樹脂シートに嵌入しつつ孔開き押さえ板に入って来た際、孔開き押さえ板の孔の周辺部が、孔の中心を軸として平面的に回転することにより、針状突起にラセン形状を与えることができる。この場合、孔の周辺部における樹脂シートに接する面は、凹凸を有することにより、樹脂シートに対する喰い付きを良くすることもできる。なお、孔開き押さえ板の孔の周辺部の回転は、孔の周辺部を回転ベアリング等で構成して、回転できるようにされている。
【００２７】
上述のように、本発明においては、成形されたラセン状針状突起が、針状型や孔開き押さえ板からの型離れ良くすることが望ましい。型離れを良くする手段として、孔開き押さえ板の孔の周辺部が、前記針状突起を成形後にこの針状突起と接している部分から冷却流体が流出するように構成されていることが好ましい。冷却流体により孔開き押さえ板も冷却され、成形された針状突起も冷却されることにより、型離れがよくなる。
【００２８】
以下、本発明の針状型や孔開き押さえ板の孔周辺リングの回転手段について説明する。本発明においては、針状型や孔開き押さえ板の孔周辺部（孔周辺リング）は、製造装置においては多数個存在する必要があるため、これら多数の針状型等を同時に回転させる必要がある。それらの個々に大きな駆動装置を設けることは、場所的に困難であるばかりでなく、コスト的にも実用的ではない。そこで本発明では、簡便な手段で多数の針状型等を回転できる方式を採用する。これらの具体的手段としてラックアンドピニオン方式、ウォームギア方式、小型モータ方式、針状型や孔開き押さえ板を上下させる機構にネジ部を設け、それらの上下に伴って針状型等を回転させる機構等がある。それらについては、図によって説明する。
【００２９】
本発明における針状型および／又は孔開き押さえ板の孔周辺リングは回転するが、その回転方向が、成型時の樹脂シートへの嵌入の際と、成形後のこの樹脂シートから離れて行く際とは、逆方向に回転するように構成されていることが好ましい。このように嵌入時と離型時とで回転方向が逆になることにより、成形された針状突起と針状突起や孔開き押さえ板との型離れし易くなる。
【００３０】
本発明におけるラセン状針状突起を有する立体構造物の製造において、型離れをよくするために、孔開き押さえ板および／または基板の背後に圧空室が設けられていることが好ましい。圧空室は、気体が加圧状態または負圧状態に維持されている部屋である。孔開き押さえ板および基板には、圧空室からの気体を針状突起が形成された樹脂シート側に導く孔またはスリットが設けられていることが好ましい。しかし、孔開き押さえ板の場合は、針状型の針先に対応した位置に開けられている孔をそのまま使用することもできる。気体は、通常はエアーが使用されるが、樹脂の酸化を避けたい場合は、窒素ガス等の他のガスが使用され、樹脂シートを加湿したい場合は、水蒸気を含むエアーが使用される場合もある。まず、圧空室が加圧状態で、圧空室からエアーが針状突起を形成している樹脂シート側に流出される場合について説明する。圧空室の加圧エアーにより、エアーが針状突起を形成している樹脂シート側に噴出することにより、成形品、孔開き押さえ板、基板等が冷却されることで、安定に成形され、また成形速度が速まる。また、この圧空室のエアー圧により、エアーが針状突起を形成している樹脂シート側に噴出することにより、成形された樹脂シートが孔開き押さえ板および基板から安定して分離されていき、この面からも安定に成形され、また成形速度を早めることができる。
【００３１】
型離れを良くする他の手段として、針状型と一体化している基板と、成形される樹脂シートとの間に、基板の表面に針状型の突起に対応した孔を有する離型板が設けられていることが好ましい。この離型板が、針状突起を有する立体構造物が成形された後、その離型板が樹脂シートの方向に垂直に移行することにより、その針状型と成形された立体構造物を安定して分離していくことができ、また成形速度を速めることができる。この離型板は、アルミニューム、銅、ステンレス、鋼材等の金属で作成されていることが望ましい。金属からなる離型板の持っている熱容量で、針状型や成形された立体構造物が冷却され、安定に成形され、また成形速度が速まるからである。本発明の針状突起は、細く高さが高いので、このような離型板が垂直に移行することで、安定して型離れできる。この離型板の垂直移行の手段は、発明を実施するための最良の手段の項で例示するものの他、磁気を利用る手段や、負圧吸引力や圧気を利用して上下することもできる。
【００３２】
なお、本発明における離型板は、孔開き押さえ板からみて樹脂シートの反対側にも設けることができる。針状型等により成形された立体構造物の針状突起の先端が、孔開き押さえ板の裏面に飛び出した場合、その飛び出している針状突起の先端をこの離型板が垂直に移動して押し当て、逆に孔開き押さえ板側に押し込む。その場合の孔開き押さえ板は平板でよい。このような孔開き押さえ板側の離型板は、本発明の立体構造物が硬質塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の硬質の樹脂である場合に特に有効である。
【００３３】
次に、本発明のラセン状針状突起を有する立体構造物を連続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Ａ上に固定されている。また、そのコンベアＡと対になるコンベアＢが一対、向き合って設置されている。シートの片面に針状突起を有する構造体を製造する場合は、コンベアＢには孔開き押さえ板が設けられている。そして針状型が樹脂シートを貫通する際、樹脂シートを背面から、この孔開き押さえ板が支えるように構成されている。また、シートの両面に針状突起を有する構造体を製造する場合は、コンベアＢには、コンベアＡと同様な針状型が向かい合って設置されている。その一対の連続循環するコンベアＡ、Ｂ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。この挿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、針状型が樹脂シートに嵌入され、樹脂シートの片面または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、本発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、基板や孔開き押さえ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。この基板や孔開き押さえ板の垂直移行は、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って移行してもよい。
【００３４】
本発明の立体構造物を連続的に製造する際の、基板または孔開き押さえ板が垂直移行する機構の例として、上記コンベアとしてキャタピラ（またはカタピラーとも云う）を使用し、上記基板等の案内溝を用いて、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、コンベア上の基板等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。これらの手段の他、磁気を利用して基板を上下することや、負圧吸引力や圧気を利用して基板を上下することもできる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明におけるシートの片面又は両面に針状突起を有する構造体は、針状突起がラセン状構造を有することを特徴とする。本構造体を梱包材等に使用して、梱包物に衝撃的荷重が平面的にかかった場合、本発明の針状突起がラセン形状を有するためにクッション材として働き、荷物は衝撃を柔軟に受け止めることができる。また、本発明のラセン状針状突起は、隣接している針状突起がそれぞれ逆方向の捻れ方向を持つようにすることができるため、荷重によって多数の針状突起が全体として一方向に倒れることがなく、針状突起が潰れることを防ぐことができる。また、隣接している針状突起がそれぞれ逆方向の捻れ方向を持つ構造は、荷重が除かれた場合に、押されて変形していた多数のラセン状針状突起の全体が、元の状態に戻りやすい特性を有する。
【００３６】
本発明のラセン状針状突起は、その突起の頂点でシート状物と一体化されている構造とすることができる。そのような構造とすることにより、突起の頂点部分が平面となり、外からの荷重を平面的に受け止め易くなる。また、本発明のラセン状針状突起の先端をフラットにすることが容易であるので、突起の先端にシート状物を接合することが容易である。
【００３７】
また、本発明のラセン状針状突起の底面にシート状物が貼り合わされることによって、針状突起の内部に物体が充填された構造とすることができる。物体が空気のような流体である場合は、針状突起の耐圧力はさらに増加させることができ、また、クッション作用も良くなる。
【００３８】
本発明のラセン状突起を有する立体構造物を製造するためには、数十から数百の針状型を同時に回転するする必要があり、また、これらの回転を有効に成形される溶融樹脂シートに伝える必要があり、また、成形されたラセン状針状突起を針状突起や孔開き押さえ板から効率よく型離れさせる必要があるなど、種々の製造上の困難を伴う。本発明では、これらの製造上の困難を解決して、簡便にして生産性の良い製造手段を提供する。本発明で提供された種々の生産手段により、多数のラセン状針状突起を有する立体構造物を、安定して高速連続生産を可能にすることができる。
【００３９】
本発明のラセン状針状突起を有する立体構造物は、コンピュータなどの重量のある精密機器を緩衝性良く包装して輸送するのに特に適する。また、本発明の立体構造物は、柔軟性や緩衝性を要求される、緩衝シート、クッションシート、間仕切り、床材、暗渠シート等に使用される。また、比較的大きなラセン状針状突起の内部に種々の色のライトを内蔵させることや、バックライト等の照明を工夫することによって、インテリアなどアートデザイン用具としても使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
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。図１は、本発明におけるラセン状針状突起からなる立体構造物の内、１個のラセン状針状突起１だけを取り出して説明するための斜視図である。図（ａ）は、ラセン状針状突起１は、樹脂シート２の一部が変形して突起を形成しており、内部は空洞である。ラセン状針状突起１は、突起の表面にラセン状に山部３ａ、３ｂ、３ｃ．．．とその山３の間に溝部４ａ、４ｂ、４ｃ．．．が形成されている。ラセン状針状突起の先端５は、針状型が樹脂シート２に喰い込む際に形成された鋭角の角度をもつ平らな面を持つことが多いが、製造方法により、そのような鋭角な突起は形成されない場合もある。図（ｂ）は、山部７ａ、７ｂ、７ｃ、．．．間のピッチｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４、ｍ５、ｍ６が一定ではない構造体の例を示す。
【００４１】
図２は、本発明のラセン状針状突起を片面に多数有する立体構造物８の例を示す斜視図である。樹脂シート２から片方に向けての多数のラセン状針状突起１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・を有している。針状突起１ａを例に、針状突起の高さＨと、高さ１／２における突起の幅Ｗを示している。ラセン状針状突起１ａ、１ｂ、１ｃは、ヨコ方向に一定ピッチｐで配列している。その後方のラセン状針状突起１ｄ、１ｅ、１ｆは、ラセン状針状突起１ａ、１ｂ、１ｃのｐ／２ピッチ（ピッチｑ）後方で、横方向にｐ／２移動した位置で、ヨコ方向に一定ピッチｐで配列している。また、その後方のラセン状針状突起１ｇ、１ｈ、１ｉは、１ａ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。すなわちラセン状針状突起１ｄは、ラセン状針状突起１ａ、１ｂ、１ｇ、１ｈのなす正方形の中心にあり、ラセン状針状突起１ｅは、ラセン状針状突起１ｂ、１ｃ、１ｈ、１ｉのなす正方形の中心にある。これらのラセン状針状突起の配置は、シートにできるだけ多数の突起を設けるために好ましい配置ではあるが、このような配置に限定されるものではなく、樹脂シート２の片面側に多数の突起が出ていればよい。なお、本発明における多数のラセン状針状突起１のラセンの方向を、隣接する針状突起のラセンの回転方向が逆方向であるように形成させることにより、針状突起に圧縮力が加わったとき、これらの多数の針状突起の全体が一方向に倒れることが無く、圧縮抵抗に対して弾力性が増大するとともに、圧縮力が除去されたときに、元の形状に戻り易くなる。隣接する針状突起のラセンの回転方向が逆方向である例として、ラセン状針状突起１ａが正面から見て右上方向に下から溝が形成されている場合（右方向ラセンと表現する）、ラセン状針状突起１ｂは、正面から見て左上方向に下から溝が形成されており（左方向ラセンと表現する）、ラセン状針状突起１ｃは右方向ラセンが形成されている。このように、針状突起のヨコ方向配列において、隣接する針状突起のラセンの回転方向が逆方向であるようにすることができる。同様に、１ｄと１ｅ、そして１ｇと１ｈと１ｉも横方向において回転方向を逆配列である。また、図では示してはいないが、１ａと１ｄと１ｈの斜め方向において、回転方向を逆にすることもできる。また図のように千鳥配置ではなく、格子状配置では、縦方向に回転方向を相互に逆にすることもできる。
【００４２】
図３は、本発明によって製造される両面にラセン状針状突起を有する立体構造物の一部の斜視図である。立体構造物１１は、樹脂シート１２から、上方に向けての多数のラセン状針状突起１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・・と、下方に向けての多数のラセン状針状突起１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、・・・を有している。上方のラセン状針状突起１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、ヨコ方向に一定ピッチｐで配列し、また、後方のラセン状針状突起１３ｄ、１３ｅ、１３ｆは、１３ａ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ラセン状針状突起１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、上方のラセン状針状突起１３ａ、１３ｂ、１３ｃのｐ／２ピッチ後方で、横方向にもｐ／２移動した位置で、ヨコ方向に一定ピッチｐで配列している。下方の後方のラセン状針状突起１４ｄ、１４ｅ、１４ｆは、１４ａ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。本発明によるラセン構造を有する針状突起を両面に有する立体構造物は、圧縮力に対して弾力性があり、また、変形しても元に戻る性質が大きい。
【００４３】
図４は、本発明のラセン状針状突起の内部空洞に物体が封じ込められている例を示す側面からみた断面図である。ラセン状針状突起１ｐ、１ｑ、１ｒの底面にシート状物２１が接合され、その内部に物体２２ｐ、２２ｑ、２２ｒが封じ込められている立体構造物２３となる。物体２２は、立体構造物２３の使用時に流体であることが望ましく、空気などの気体であってもよい。このような立体構造物２３とすることで、圧縮に対する抵抗力、弾性力、復元力は、さらに向上する。
【００４４】
図５は、図２の立体構造物５の針状突起１の先端に、シート状物３１を接合した立体構造物３２の例を示す側面からみた断面図である。図２の片面突起の場合で代表させたが、図３の両面突起の場合も同様である。ラセン状針状突起１ｆに、このシート状物３１の接合により、立体構造物３２は、圧縮については、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３１の引張強力や圧縮強力が、曲げに抵抗するので、格段と強くなる。このシート状物３１を、不織布、ネット状物、孔開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材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３２の突起と突起の間の空間に、繊維状物を充填させることにより、フィルター、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る。本発明の針状突起１は、突起の先端を平面にすることができることで、接着剤が載りやすくすることができるので、図５のような構造体の製造を容易にしたことに特徴がある。
【００４５】
図６は、本発明のラセン状針状突起を有する立体構造物にシート状物を接合させる手段について示す。樹脂シート１２の両面にラセン状針状突起１３ａ、１３ｂ、・・・（図ではラセン形状については省略してある）、および１４ａ、１４ｂ、・・・を有する立体構造物１１の進行方向に加熱ロール４１ａ、４１ｂがあり、そのロール４１にシート状物４２ａ、４２ｂが導かれ、加熱ロール４１で加熱されて軟化され、針状突起１３、１４の先端に触れて、針状突起１３、１４の先端と接合されて、シート状物４２が接合された立体構造物４３とされる。シート状物４２が、Ｔダイスからでた溶融樹脂シートである場合は、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４２が微多孔膜や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、立体構造物１１とシート状物４２の間に接着性ウェブ４４ａ、４４ｂを導き、接着性ウェブ４４によって接着することもできる。シート状物４２が微多孔膜や不織布のように、通気性や通水性を有することを特徴とする場合は、それらの通気性等を損なわないように、接着性ウェブ４４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４４の通気性等が少ない場合は、シート状物４２の全面ではなく、接着性ウェブ４４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４４を使用せず、シート状物４２の接合面や、立体構造物１１の針状突起１３、１４の先端に接着剤を塗布しておくことによっても、シート状物が接合された立体構造物４３を製造することができる。
【００４６】
図７は、本発明におけるラセン状針状突起を製造する手段の例として、針状型５１が回転する方式の装置の一部を斜視図で示す。樹脂シート５２を介して針状型５１が回転しつつ上方へ移動し、孔開き押さえ板５３の孔部に嵌入することによって、樹脂シート５２の一部が変形してラセン状針状突起５４を有する立体構造物５５を製造する。針状型５１は、基板５６にベアリング５７を介して回転自在にセットされており、基板５６と一体で上下する。針状型５１の根本には歯車５８が付いており、その歯車５８をウォームギア５９が回転させることで、針状型５１が回転する。針状型５１の回転速度は、針状型５１が嵌入している間に変化することができ、変化することで図１の（ｂ）図のように、ラセンの山のピッチを変更させることができる。
【００４７】
図７における針状型５１の先端部６０は、樹脂シート５２に喰い込み易いように、平面部を有し、平面部の周辺は鋭角の突起部をもつことが望ましい。この図では、針状型５１が上方へ移動することで、孔開き押さえ板５３に針状型５１が嵌入する例を示したが、針状型５１と孔開き押さえ板５２のどちらが、または両方が移動することによっても嵌入を実現することができる。また、この図では、針状型５１が回転する例を示したが、孔開き押さえ板５２の孔の周辺部に回転機構を設け、その孔開き押さえ板の孔の周辺部を回転する方式をとることもでき、また、孔開き押さえ板の孔の周辺部と針状型の両方が移動してもよい。なお本発明においては、針状型および／又は孔開き押さえ板の孔の周辺部は回転するが、その回転方向は、針状型が溶融樹脂シートに嵌入する場合と、針状突起が形成された後に型離れしていく場合では、その回転方向は逆方向とすることにより、型離れが良くなる。また、孔開き押さえ板の孔から冷却流体を噴出させることにより、さらに型離れが良くすることができる。
【００４８】
図７では、針状型５１の先端が加工されて鋭角部有する例を示したが、針状型の先端部に樹脂シートに喰い込みやすい部品を取り付けることもできる。図８は、その部品の例を示す。図（ａ）は、三角柱の形状を有する取付具６１を持ち、針状型の先端にネジ６２で固定できるようになっている。図（ｂ）は、２枚の板が交差した形状を有する取付具６３を有し、やはり針状型の先端にネジ６４で固定できるようになっている。図（ｃ）は、筒状支持体６５の先端にギザギザの鋭角な突起６６を多数有する構造体にネジ６６を有する。これらの取付具は、鋭角部を有することを特徴とし、樹脂に喰い込み易くなっている。このような部品を取り付け可能とすることにより、樹脂シートの性状やラセンの程度を変更した種々のラセン状針状突起を有する立体構造体を製造することができる。
【００４９】
図９は、本発明の片面に多数のラセン状針状突起を有する立体構造物５の製造方法の例を、装置の一部の側面からみた断面図で示した。針状型５１ａ、５１ｂ、５１ｃが、ベアリング部５７ａ、５７ｂ、５７ｃを介して基板５６に回転自在に取り付けられている。針状型５１ａ、５１ｂ、５１ｃは多数あるものの内の一部のみを示したもので、針状型５１は基板５６の平面上に横方向にも、図面の奥方向へも、一定ピッチで配列している。基板５６上に孔開き押さえ板５３が設けられており、孔開き押さえ板５３には、針状型５１のそれぞれの突起の位置に対応した孔６８ａ、６８ｂ、６８ｃが開けられており、基板５６または孔開き押さえ板５３のどちらかの上下垂直運動、または双方の上下垂直運動により、その孔６８に針状型５１の突起が嵌合するように配置されている。そして、基板５６と孔開き押さえ板５３の間に、荷重たわみ温度以上にある溶融樹脂のシート５２が導かれ、基板５６または孔開き押さえ板５３、またはその双方の垂直運動による嵌合されることによって、針状突起１ａ、１ｂ、１ｃが形成される。この図９においては、孔開き板５３が最も下の位置に来ている状態で示す。図９における針状型５１は、針状型５１の根本にベアリング部５７を介して取り付けられた歯車５８ａ、５８ｂ、５８ｃが下記に示す種々の回転手段により回転する。
【００５０】
図９におけるシート５２は、基板５６（または孔開き板押さえ板５３、またはそれらの双方）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５６が、最も低い位置に来たときに移動し、次の基板５６等の上下運動で、隣接して次の一定面積に針状突起が形成される。このようにして、基板５６等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５６等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、カムを利用した上下運動、磁力の吸引力や反発力を利用した上下運動等も利用することができる。なお、本発明のラセン状針状突起１は、基盤上のそれらの断面や大きさは、必ずしも一定である必要はなく、混在していてもよい。また、本発明の細くて長い針状型５１による成形は、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５６に孔を開け、冷却空気を導入することもできる。この基板５６からの空気は、成形された針状突起１を、針状型５１から離す役割も果たすことができる。また、基板５６には、後述する離型板を備えることもでき、孔開き押さえ板５３には、後述する圧空室や空気孔を備えることもできる。
【００５１】
図１０は、本発明の両面に多数のラセン状針状突起を有する立体構造物１１の製造方法の例を、装置の一部を側面からみた断面図で示した。基板７１には、針状型７３ａ、７３ｂ、７３ｃが、ベアリング部７５ａ、７５ｂ、７５ｃによって回転自在に固定されている。そして、針状型７３の下部に設けられた歯車７６によって針状型７３が回転できるようになっている。針状型７３ａ、７３ｂ、７３ｃは一部のみを示したもので、基板７１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７１の平面と向かい合って上面に、基板７２の平面が設置されており、それに針状型７４ａ、７４ｂ、７４ｃが固定されている。針状型７４ａ、７４ｂ、７４ｃは、基板７１の針状型７３とは、位置関係では１／２ピッチだけヨ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７１と基板７２の間に、荷重たわみ温度以上にある溶融樹脂のシート６２が導かれ、基板７１が固定されているのに対して、基板７２が上下に動き、針状型７３ａ、７３ｂ、７３ｃと針状型７４ａ、７４ｂ、７４ｃが相対的に平行に動きかつ回転する。この平行な運動と回転運動により、ラセン状針状突起１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃが形成される。
【００５２】
この図１０においては、基板７１が最も上の位置に来ており、基板７２が最も下の位置に来ている状態で示す。シート６２は、基板７２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７２が、最も高い位置に来たときに移動し、次の基板７２の上下運動で、隣接して次の一定面積に針状突起が形成される。このようにして、基板７２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７２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。本発明のラセン状針状突起１３や１４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７１と７２２に孔を開け、冷却空気を導入することもできる。
【００５３】
本発明におけるラセン状針状突起は、針状型が回転する方式以外に、孔開き押さえ板の孔の周辺部が回転する方式でも実現することができる。図１１の（Ａ）図において、その装置の概念図を、装置の側面からの断面図で示す。孔開き押さえ板８１の針状突起に対応して設けられて孔部に、孔開き押さえ板の孔周辺リング８２が、ベアリング部８３を介して回転自在に取り付けられている。そして、孔開き押さえ板の孔周辺リング８２の下部には、歯車８４が設けられ、下記に示す回転手段により、孔開き押さえ板の孔周辺リング８２が回転できるように構成されている。図１１のＢに、孔開き押さえ板の孔周辺リング８２の例を、斜視図で示す。このように孔開き押さえ板の孔周辺リング８２の内部に溝部８５を設けることにより、成形される溶融樹脂シートに対して喰い込みが良く、孔開き押さえ板の孔周辺リング８２の回転を溶融樹脂シートに有効に伝えることができる。なお、図Ｂでは溝部８５の場合を示したが、逆に突起を設けてもよい。図１１のＣにおいて、孔開き押さえ板の孔周辺リングを回転させる機構の例を、装置の平面から見た断面図で示す。孔開き押さえ板の孔周辺リング８２の歯車８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄの４つの歯車の中央で、それぞれの歯車に噛み合っている歯車８６が設けられており、この歯車８６が直結しているモータ（図示されていない）により回転できるようになっている。図Ｃでは、モータで４個の孔開き押さえ板の孔周辺リング８２を回転させる例を示したが、近年の小型モータの発展により、それぞれの針状型や孔開き押さえ板の孔周辺リングごとにモータを取り付けて回転させてもよい。この図Ｃの方式で回転させることにより、成形された隣接するラセン状針状突起の回転方向をそれぞれ逆方向にすることができる。
【００５４】
本発明におけるラセン状針状型を製造する装置では、数十または数百の針状型や孔開き押さえ板の孔周辺リングを回転する必要があり、その回転の駆動を小さなスペースで駆動でき、しかも簡便かつコストの安いものにする必要がある。以下、それらに適する駆動方式の例を示す。図１２は、本発明のラセン状針状突起を製造する際に使用されるウォームギア方式の例を示す装置の概念図である。シャフト９１にウォーム９２が取り付けられており、シャフト９１が回転することによりウォーム９２に噛み合っているウォームホィール９３が回転する。ウォームホィール９３には針状型９４が取り付けられていることにより、シャフト９１の回転により針状型９４が回転することができる。シャフト９１には、多数の針状型９４に対応する位置に多数のウォーム９２が設けられていることにより、一つのシャフト９１の回転で、多数の針状型９４を回転することができる。このように、多数の針状型の根本に歯車を有することにより、一列に並んだこの歯車群の歯に噛み合っているウォームギアを回転させることにより多数の針状型の回転を行わせることができる。図では針状型について説明したが、孔開き押さえ板の孔周辺リングを回転する場合も、図１１で示したように孔開き押さえ板の孔周辺リングに歯車が取り付けられていることにより、ウォームギア方式で多数の孔開き押さえ板の孔周辺リングを回転することができる。図１２に示したウォームギア方式では、次に説明するラックアンドピニオン方式のように横に飛び出す部分が少ないので、装置がコンパクトになる。
【００５５】
図１３は、本発明のラセン状針状突起を製造する際に使用されるラックアンドピニオン方式の例を示す装置の概念図を示す。針状型９６の根本に歯車を有しており、一列に並んだこのピニオン９７の歯に噛み合っているラック９８が直線的に移動させることによりこの針状型９６の回転を行わせるように構成されている。このように多数の針状型９６の根本にピニオン９７を有することにより、一列に並んだ歯車群の歯に噛み合っているラック９８が直線的に移動させることにより多数の針状型９６を回転させることができる。この図も針状型について説明したが、ラックアンドピニオン方式は孔開き押さえ板の孔周辺リングを回転する場合も同様に使用することができる。
【００５６】
図１４は、本発明のラセン状針状突起を製造する際に使用されるネジ駆動方式の例を示す装置の概念図を示す。針状型１０１の根本にはネジ溝１０２が掘られており、その溝１０２に、外部にある固定の突起１０３、１０４が噛み合っている。針状型１０１は、ベアリング部１０５、１０６により、回転自在であるが、上下方向は基板１０７と一体的に動くように構成されている。図９、図１０で説明したように基板が上下方向に移動することにより針状突起と孔開き押さえ板の孔とにより溶融樹脂シートに針状突起が形成されるが、その際、針状型１０１の上下は、突起１０３、１０４により邪魔されることにより、突起１０３、１０４が溝１０２の中を動き、針状型１０１は回転しつつ上下する。このように、多数の針状型にネジ部と突起部を設けることにより、針状型が垂直移行する際、垂直移行に伴う上昇機構とこの針状型がネジで連結され、多数の針状型の垂直移行に伴って針状型の回転も行われるようにすることができる。この図も針状型について説明したが、ネジ駆動方式は孔開き押さえ板の孔周辺リングを回転する場合も同様に使用することができる。
【００５７】
図１５は、本発明のラセン状針状突起を、圧空室を用いて製造する装置の概念図で、Ａは平面図、Ｂは側面からみた断面図である。本発明において成形される針状突起は、ラセン状の溝を有するので、成形後に孔開き押さえ板からの離型が困難な場合がある。そのような場合は、図１５に示す圧空室を併用することが特に好ましい。孔開き押さえ板１１１には、針状型１１２に対応する孔１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、・・・が開けられており、その孔１１３が二重のリングで示されているのは、孔が面取りされていることを示す。孔開き押さえ板１１１には、孔１１３の他に多数の小孔１１４が開けられている。この孔開き押さえ板１１１を、圧空室１１５が上から覆うように設置されている、圧空室１１５を囲う側壁には、フッ素系樹脂やフェルト等によって構成されているシール部１１６が設けられており、孔開き押さえ板１１１の移動による圧空室１１５の摺動によるエアーの漏洩を少なくしてある。圧空室１１５には、導管１１７により圧縮空気が導かれ、孔開き押さえ板１１１の孔１１３と小孔１１４からの圧縮空気のエアー圧により、成形されたラセン状針状突起を有する立体構造物１１８を孔開き押さえ板１１１から離される。圧空室１１５に供給されるエアーにより、成形された立体構造物１１７を冷却する効果もあり、その意味で、シール部１１６のシールの程度は厳密性を要しない。このような圧空室１１５の作用と、針状型１１２が回転する作用を組み合わせることで、本発明のラセン状針状突起を有する立体構造物の生産性をさらにアップさせることができる。なお、図９と同様に、針状型１１２は基板５６にベアリング部５７を介して取り付けられており、針状型１１２の根本に取り付けられた歯車５８により、針状型１１２が回転できるように構成されている。
【００５８】
図１６図は、図９、図１５と同様な成形手段において、離型板Ａ１２１と離型板Ｂ１２２が設けられた例を示す側面からの断面図で示す。離型板Ａ１２１は、基板１２３と成形されたラセン状針状突起を有する立体構造物１２４との間に、基板１２３の針状型１２５の突起に対応した孔１２６を有する。成形初期においては、離型板Ａ１２１は針状型１２５の中に収まり、基板１２３の近傍まで下がっている。そして、立体構造物１２４が成形された後、図のように基板１２３が下降し、そのままの位置に残っている離型板Ａ１２１が、立体構造物１２４を針状型１２５から離す。同時に、孔開き押さえ板１２７も上昇しており、その過程で離型板Ｂ１２２が下降し、針状突起１ａ、１ｂ、１ｃの頭を下に押し下げ、孔開き押さえ板１２７から離す。この離型板Ｂ１２２は、孔開き押さえ板１２７の樹脂シートと反対側に設けられており、立体構造物１２４が成形された後、離型板Ｂ１２２がこの樹脂シートの方向に垂直に移行して、成形された立体構造物１２４の先端部を押し下げて、立体構造物を孔開き押さえ板１２７から分離されていく。離型板Ｂ１２２の背後には、圧空室１２８を設けることができ、離型板Ｂ１２２に開けられている小孔１２９からエアーを吹き出し、立体構造物１２４や孔開き押さえ板１２７を冷却し、また、そのエアー圧で孔開き押さえ板１２７と立体構造物１２４を離すようにすることができる。また、この図における針状突起１が成形される初期の過程で、離型板Ｂ１２２と圧空室１２８を別に設け、圧空室１２８を負圧吸引にして逆のエアーの流れを作り、成形を助け、針状突起３や孔開き押さえ板１２７を冷却することができる。なお、この図では、片面針状突起を有する立体構造物１２４の成形を例に説明したが、図３に示した両面に針状突起を有する立体構造物の成形の場合であっても、離型板Ａ１２１を有効に利用することができる。なお、図９と同様に、針状型１２５は基板１２３にベアリング部５７を介して取り付けられており、針状型１２５の根本に取り付けられた歯車５８ａ、５８ｂ、５８ｃにより、針状型１２５が回転できるように構成されている。
【実施例１】
【００５９】
原料樹脂として、ポリプロピレン（サンアロマー株式会社、ＰＢ３７０Ａ、ＭＦＲ１．３、密度０．９ｇ／ｃｍ3、荷重たわみ温度８０℃）を使用した。この樹脂を、Ｔダイスより２２５℃で押出成形し、溶融状態で３００μｍのシートとなるように、図９に示した立体構造物成形工程へと導かれる。図９における基板５６および多数の針状型５１を１セットとする成型用金型を用意した。針状型５１の針径は２．１ｍｍ、ピッチは１０．０ｍｍ、高さ２５ｍｍである。この針状型の先端は裁断されており、その断面では四角形を呈するように角が付けられている。そして、この針状型は軸受を介して基板に接合されており、針状型の根本には歯車が備えられており、ウォームギアで回転可能なように構成されている。この１セットの金型の針の先に、孔開き押さえ板５３（アルミニュウム製、板厚１２ｍｍ）の孔２７（孔径３．５ｍｍφ、針挿入側の孔面取り０．５ｍｍ）を向かい合わせ、その間にＴダイスより導かれた溶融樹脂シート５２が挟み込まれた状態で、樹脂シートに嵌入するように、孔開き押さえ板５３の孔６５に、針状型５１が嵌入される。この時の溶融樹脂シートの温度は２１８℃であった。この針状型の樹脂シートへの嵌入の際、針状型はウォームギアによって２００ｒｐｍの速度で３回転しつつ針状突起が形成される。そして、成形後は、針状型は嵌入の際とは逆回転しながら、下降し針状突起から離れていく。このようにすることにより、ラセン形状の針状突起を有する立体構造体を成形することができた。針状突起の高さＨは、８ｍｍで、１／２Ｈにおける幅Ｗは、２．５ｍｍ、針状突起の隣の突起までのピッチは、１０．０ｍｍ、１／２部の厚みは０．１ｍｍで先端部の厚みは０．１４ｍｍで、先端部に平面が形成されていた。そして、この場合におけるラセン形状の捻れの程度は、２周であった。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の立体構造物は、柔軟性を有する立体構造物であり、緩衝シート、クッションシート、間仕切り、床材、暗渠シート等に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明のラセン状針状突起の例を示す斜視図。
【図２】本発明の多数のラセン状針状突起を片面に有する立体構造物の例を示す斜視図。
【図３】本発明の多数のラセン状針状突起を両面に有する立体構造物の例を示す斜視図。
【図４】本発明のラセン状針状突起の内部空洞に物体が封じ込められている例を示す側面からみた断面図。
【図５】本発明のラセン状針状突起の先端がシート状物に接合されている構造の例を示す断面図。
【図６】本発明の両面にラセン状針状突起を有する立体構造物の両方の先端にシートが接合させる装置の例を側面からの断面図で示す。
【図７】本発明におけるラセン状針状突起を製造する手段の例として、針状型を回転しつつ孔開き押さえ板に嵌入することによって、ラセン状針状突起を有する立体構造物を製造する装置の一部の斜視図。
【図８】針状型の先端に針状型が樹脂シートに喰い込み易くする部品の例の斜視図。
【図９】本発明における片面に多数のラセン状針状突起を製造する装置の例を示す断面図。
【図１０】本発明における両面に多数のラセン状針状突起を製造する装置の例を示す断面図。
【図１１】嵌入してくる針状型に対して孔開き押さえ板の孔周辺リングが回転することによってラセン状針状突起を形成させる装置の一部の概念図で、Ａ図は孔開き押さえ板の孔周辺リングの断面図、Ｂ図は孔開き押さえ板の孔周辺リングの例の斜視図、Ｃ図は、孔開き押さえ板の孔周辺リングを回転させる機構の例を示す装置の平面断面図。
【図１２】本発明のラセン状針状突起を製造する際に使用されるウォームギア方式の例を示す装置の概念図。
【図１３】本発明のラセン状針状突起を製造する際に使用されるラックアンドピニオン方式の例を示す装置の概念図。
【図１４】本発明のラセン状針状突起を製造する際に使用される針状型等を回転させる手段の例として、針状型の垂直移行に伴って針状型が回転する方式の例を示す装置の概念図。
【図１５】本発明のラセン状針状突起を、圧空室を用いて製造する装置の概念図で、Ａは平面図、Ｂは側面からみた断面図。
【図１６】本発明のラセン状針状突起を、離型板を用いて製造する装置の概念図で、側面からみた断面図。
【符号の説明】
【００６２】
１：ラセン状針状突起、  ２：樹脂シート、  ３：山部、  ４：溝部、  
５：針状突起の先端部、  ７：山部。
８：立体構造物。
１１：両面に針状突起を有する立体構造物、  １２：樹脂シート、  
１３：上方部の針状突起、  １４：下方部の針状突起。
２１：シート状物、  ２２：物体、  ２３：立体構造物。
３１：シート状物、  ３２：立体構造物。
４１：加熱ローラ、  ４２：シート状物、
４３：針状突起の先端にシート状物が接合された立体構造物、
４４：接着性ウェブ。
５１：針状型、  ５２：樹脂シート、  ５３：孔開き押さえ板、
５４：ラセン状針状突起、  ５５：立体構造物、  ５６：基板、  ５７：ベアリング、
５８：歯車、  ５９：ウォームギア、  ６０：先端部。
６１：取付具、  ６２：ネジ、  ６３：取付具、  ６４：ネジ、
６５：筒状支持体、  ６６：突起、  ６７：ネジ。
６８：孔。
７１、７２：基板、  ７３、７４：針状型、  ７５：ベアリング部、
８１：孔開き押さえ板、  ８２：孔周辺リング、  ８３：ベアリング部、
８４：歯車、  ８５：溝、  ８６：歯車。
９１：シャフト、  ９２：ウォーム、  ９３：ウォームホイル、  ９４：針状型。
９６：針状型、  ９７：ピニオン、  ９８：ラック。
１０１：針状型、  １０２：ネジ溝  １０３、１０４：突起部、
１０５、１０６：ベアリング部、  １０７：基板
１１１：孔開き押さえ板、  １１２：基板、  １１３：孔、  １１４：小孔、
１１５：圧空室、  １１６：シール部、  １１７：導管、  １１８：立体構造物。
１２１：離型板Ａ、  １２２：離型板Ｂ、  １２３：基板、  １２４：立体構造物、
１２５：針状型、    １２６：孔、  １２７：孔開き押さえ板、  
１２８：圧空室、  １２９：小孔。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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