(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の溶融フィラメントをノズル部から排出する溶融フィラメント供給装置と、
前記溶融フィラメント同士が融着結合したフィラメント３次元結合体を形成する３次元結合体形成装置と、を備え、
前記ノズル部には、第１ノズルと、該第１ノズルよりも開口断面積が小さい第２ノズルとを含むノズル群が設けられ、
前記溶融フィラメントの排出方向と交差する前記ノズル部の断面上の所定方向において、前記第１ノズルは前記断面の端部よりも中央部に多く設けられ、前記第２ノズルは前記中央部よりも前記端部に多く設けられ、
前記断面上において前記ノズル群は長手方向及び短手方向を有する形状の領域に設けられ、前記所定方向は前記短手方向であり、
前記断面上において、前記第１ノズルの開口形状は長径及び短径を有する形状であり、
該短径は、前記短手方向における前記第１ノズルの開口形状の内径であることを特徴とするフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項２】
前記第１ノズルの開口形状の短径に対する長径の比が２以上１０以下であることを特徴とする請求項１に記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項３】
前記断面上において、前記第２ノズルの開口形状は長径及び短径を有する形状であり、
該短径は、前記長手方向における前記第２ノズルの開口形状の内径であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項４】
前記ノズル群は、前記第１ノズルよりも開口断面積が小さい第３ノズルをさらに含み、
前記所定方向において、前記第３ノズルは前記断面の中央部に設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項５】
前記断面上において、前記第３ノズルの開口形状は長径及び短径を有する形状であり、
該短径は、前記長手方向における前記第３ノズルの開口形状の内径であることを特徴とする請求項４に記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメント３次元結合体、及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マットレスや枕などに用いるクッション材料として、溶融状態にある複数の熱可塑性樹脂繊維（溶融フィラメント）同士を部分的に融着させて得られるフィラメント３次元結合体が近年注目されてきている。
【０００３】
たとえば、特許文献１では、複数のノズルから押し出された溶融状態の熱可塑性樹脂からなる溶融フィラメント同士を３次元的に相互融着結合させる際に、中央部分に向かって下り傾斜となるように所定の間隙を開けて配置された一対の板材上に複数の溶融フィラメントを降下させる。こうすることにより、マットレスの厚み方向における両端部表面が平滑なフィラメント３次元結合体を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５７１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で製造されたマットレスでは、マットレスの厚さ方向における両端の表面近傍のフィラメント密度が高くなるので、マットレス表面に硬質の表面層が形成される。そのため、図１３のようにユーザが寝ると、マットレスはユーザの身体の接地点を頂点としたＶ字状に変形してしまう。従って、身体の形状にフィットした柔らかい寝心地が損なわれるといった課題があった。
【０００６】
一方、マットレスの表面層の硬質化を抑えるために、表面層にフィラメントを排出するノズルのピッチを長くして、マットレスの表面近傍のフィラメント密度を下げると、表面層に空隙が多くなり、１〜２ｃｍの比較的大きな穴が形成されるなど、表面の平滑性が損なわれる課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みて、フィラメント３次元結合体の反発力及び表面の平滑性を損なうことなく、表面の硬さを低減することができるフィラメント３次元結合体の製造装置、及びこれによって得られるフィラメント３次元結合体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の一の態様によるフィラメント３次元結合体製造装置は、複数の溶融フィラメントをノズル部から排出する溶融フィラメント供給装置と、前記溶融フィラメント同士が融着結合したフィラメント３次元結合体を形成する３次元結合体形成装置と、を備え、前記ノズル部には、第１ノズルと、該第１ノズルよりも開口断面積が小さい第２ノズルとを含むノズル群が設けられ、前記溶融フィラメントの排出方向と交差する前記ノズル部の断面上の所定方向において、前記第１ノズルは前記断面の端部よりも中央部に多く設けられ、前記第２ノズルは前記中央部よりも前記端部に多く設けられる構成とされる。
【０００９】
この構成によれば、第１ノズルから相対的に太い溶融フィラメントが排出され、第２ノズルから相対的に細い溶融フィラメントが排出される。そして、溶融フィラメント同士が融着結合してフィラメント３次元結合体が形成される際、フィラメント３次元結合体の形成方向と交差する断面上の所定方向（たとえば厚さ方向）における中央部の領域では、相対的に太い溶融フィラメントの方が多くなる。また、該所定方向における端部（すなわち表面層）の領域では、相対的に細いフィラメントの方が多くなる。
【００１０】
従って、フィラメント３次元結合体の反発力の低下を抑えることができ、さらに、表面の平滑性を低下させることなく、表面層が過度に硬くなることを抑えることができる。よって、フィラメント３次元結合体の反発力及び表面の平滑性を損なうことなく、表面の硬さを低減することができる。
【００１１】
上記のフィラメント３次元結合体製造装置は、前記断面上において前記ノズル群は長手方向及び短手方向を有する形状の領域に設けられ、前記所定方向は前記短手方向である構成であってもよい。
【００１２】
この構成によれば、溶融フィラメントの排出方向と直交する断面が長手方向及び短手方向を有する形状となるフィラメント３次元結合体を形成することができる。さらに、ノズル群が設けられる領域の短手方向における中央部に第１ノズルが多く設けられ、該短手方向における端部に第２ノズルが多く設けられる。そのため、フィラメント３次元結合体の厚さ方向における中央部では、相対的に太い溶融フィラメントの方が多くなる。また、該厚さ方向における端部（すなわち表面層）では、相対的に細いフィラメントの方が多くなる。従って、特にフィラメント３次元結合体の厚さ方向において、反発力及び表面の平滑性を損なうことなく表面の硬さを低減することができる。
【００１３】
上記のフィラメント３次元結合体製造装置は、前記断面上において、前記第１ノズルの開口形状は長径及び短径を有する形状であり、該短径は、前記短手方向における前記第１ノズルの開口形状の内径である構成であってもよい。
【００１４】
この構成によれば、第１ノズルから排出される相対的に太いフィラメントの断面を長径及び短径を有する扁平な形状にすることができる。さらに、相対的に太い扁平フィラメントは排出される際にフィラメント３次元結合体の断面上の所定方向（たとえば厚さ方向）にウェーブし易くなる。従って、所定方向におけるフィラメント３次元結合体の反発力（硬さ）を安定化し易くすることができる。
【００１５】
上記のフィラメント３次元結合体製造装置は、前記第１ノズルの開口形状の短径に対する長径の比が２以上１０以下である構成であってもよい。
【００１６】
この構成によれば、第１ノズルから排出される相対的に太い扁平フィラメントのウェーブ方向（振幅方向）の自由度を適度に調節することができる。すなわち、ウェーブ方向が断面上の所定方向（たとえば断面上の領域の短手方向）以外の方向にばらつき過ぎたり短手方向に揃い過ぎたりしないようにすることができる。従って、上記の所定方向以外の方向で隣接する他のフィラメントとの結合（リンキング）の低下を抑えて、局所的な反発力の低下を抑制することができる。
【００１７】
上記のフィラメント３次元結合体製造装置は、前記断面上において、前記第２ノズルの開口形状は長径及び短径を有する形状であり、該短径は、前記長手方向における前記第２ノズルの開口形状の内径である構成であってもよい。
【００１８】
この構成によれば、第２ノズルから排出される相対的に細いフィラメントの断面を長径及び短径を有する扁平な形状にすることができる。さらに、相対的に細い扁平フィラメントは排出される際にノズル群が設けられる領域の長手方向（たとえばフィラメント３次元結合体の幅方向）にウェーブし易くなる。従って、他のフィラメント（特に相対的に太いフィラメント）との結合（リンキング）を促進して、フィラメント間の結合強度を向上させることができる。
【００１９】
上記のフィラメント３次元結合体製造装置は、前記ノズル群は、前記第１ノズルよりも開口断面積が小さい第３ノズルをさらに含み、前記所定方向において、前記第３ノズルは前記断面の中央部に設けられる構成であってもよい。
【００２０】
この構成によれば、フィラメント３次元結合体の形成方向と交差する断面上の所定方向（たとえば厚さ方向）における中央部の領域にも相対的に細いフィラメントを存在させて相対的に太いフィラメントと結合させることができる。従って、中央部における単位体積当たりの結合点密度（リンキング密度）を高めて、安定した反発力を得ることができる。よって、たとえば、結合点密度の小さい箇所に発生する局所的な反発力の低下を低減することができる。
【００２１】
上記のフィラメント３次元結合体製造装置は、前記断面上において、前記第３ノズルの開口形状は長径及び短径を有する形状であり、該短径は、前記長手方向における前記第３ノズルの開口形状の内径である構成であってもよい。
【００２２】
この構成によれば、第３ノズルから相対的に細い扁平フィラメントを排出できる。さらに、この扁平フィラメントのウェーブによって、他のフィラメント（特に相対的に太いフィラメント）との結合（リンキング）を促進して、フィラメント間の結合強度を向上させることができる。
【００２３】
上記のフィラメント３次元結合体製造装置は、前記所定方向において、前記第１ノズルは前記断面の両端部よりも中央部に多く設けられ、前記第２ノズルは前記中央部よりも前記両端部に多く設けられる構成であってもよい。
【００２４】
この構成によれば、当該所定方向における両端部（表側と裏側の両方）で、相対的に細いフィラメントの方が多くなるようにして、両方の表面の硬さを低減することが可能となる。
【００２５】
また、上記目的を達成するために本発明の一の態様によるフィラメント３次元結合体は、複数のフィラメント同士が立体的に融着結合したフィラメント３次元結合体であって、前記フィラメントは、第１フィラメントと、該第１フィラメントよりも細い第２フィラメントと、を含み、前記フィラメント３次元結合体の厚さ方向において、端部での前記第１フィラメントに対する前記第２フィラメントの体積比は、中央部での当該体積比よりも大きい構成とされる。
【００２６】
この構成によれば、フィラメント３次元結合体の厚さ方向における中央部の領域では、相対的に太い溶融フィラメントの方が多くなり、該厚さ方向における端部（すなわち表面層）の領域では相対的に細いフィラメントの方が多くなる。従って、フィラメント３次元結合体の反発力の低下を抑えることができ、さらに、表面の平滑性を低下させることなく、表面層が過度に硬くなることを抑えることができる。すなわち、フィラメント３次元結合体の反発力及び表面の平滑性を損なうことなく、表面の硬さを低減することができる。
【００２７】
また、フィラメント３次元結合体をたとえばマットレスに用いた場合、寝返りのしやすい反発力とともに、身体の形状にフィットした柔らかい寝心地を得ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、フィラメント３次元結合体の反発力及び表面の平滑性を損なうことなく、表面の硬さを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】フィラメント３次元結合体製造装置の一例を示す概念図である。
【図２】図１に示すフィラメント３次元結合体製造装置のＡ−Ａ’断面矢指図である。
【図３】図１に示すフィラメント３次元結合体製造装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】一対のスラットコンベアの拡大図である。
【図５】第１実施形態に係るノズル部に関する水平断面図である。
【図６】第１実施形態に係る第１ノズルの開口部の水平断面の形状例である。
【図７】フィラメント３次元結合体をマットレスとして使用した際の概念図である。
【図８】第２実施形態に係るノズル部に関する水平断面図である。
【図９】第２実施形態に係る第１ノズルの開口部の水平断面の形状例である。
【図１０】第３実施形態に係るノズル部に関する水平断面図である。
【図１１】扁平形状のノズルからなるノズル群から排出された溶融フィラメントの優先振動方向（ウェーブ方向）を示す概念図である。
【図１２】フィラメント３次元結合体中の太いフィラメントと細いフィラメントのウェーブ方向を示す概念図である。
【図１３】従来のフィラメント３次元結合体をマットレスとして使用した際の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。なお以下の説明では見易さを考慮し、長さや面積の単位を［ｍｍ］のように［］を付して表記することがある。
【００３１】
＜第１実施形態＞
図１は、フィラメント３次元結合体製造装置１の一例を示す構成図である。図２は、図１に示すフィラメント３次元結合体製造装置１のＡ−Ａ’断面矢視図である。図３は、図１に示すフィラメント３次元結合体製造装置１の構成例を示すブロック図である。
【００３２】
図１において、フィラメント３次元結合体製造装置１は、立体的な網状構造を有する熱可塑性樹脂繊維からなるフィラメント３次元結合体３を製造する装置であり、押出成形機１０と、３次元結合体形成装置２０と、フィラメント３次元結合体製造装置１の各構成部を制御するコントローラ（不図示）とを備えている。なお、以下では、熱可塑性樹脂繊維をフィラメント２と呼び、フィラメント３次元結合体３をＦＴＳ（Filament-linked Three-dimensional Structure）３と呼ぶ。また、フィラメント３次元結合体製造装置１をＦＴＳ製造装置１と呼ぶ。
【００３３】
押出成形機１０は、溶融状態のフィラメント２を形成し、これを３次元結合体形成装置２０に排出（供給）する溶融フィラメント供給装置の一例である。押出成形機１０は、材料投入用のホッパー１３を備えた加圧溶融部である押出機１１と、この押出機１１に連設され、ノズル部１７を有するダイ１２等を有し、当該ノズル部１７から溶融状態のフィラメント２を送出する。なお、以下では、溶融状態のフィラメント２を溶融フィラメント２と称する。
【００３４】
ホッパー１３は、フィラメント２の材料となる熱可塑性樹脂を押出成形機１０内に投入するための材料投入部である。熱可塑性樹脂には、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ナイロン６６などのポリアミド、ポリ塩化ビニル、及びポリスチレンを用いることができる。或いは、これらの樹脂をベースとして共重合したコポリマー又はエラストマーを用いてもよいし、これらの樹脂をブレンドして用いてもよい。
【００３５】
押出機１１は、熱可塑性樹脂を加圧しながら溶融する加圧溶融部である。押出機１１の内部にはシリンダー１１ａが形成されている。このシリンダー１１ａには、スクリューモーター１５により回転するスクリュー１４が挿通されている。シリンダー１１ａの外周には、スクリューヒーター１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）が内装されている。スクリュー１４は、スクリューヒーター１６により加熱されて溶融する熱可塑性樹脂を加圧し、フィラメント排出部１１ｂからダイ１２に搬送する加圧搬送部材である。スクリューヒーター１６は、シリンダー１１ａ内の熱可塑性樹脂を加熱する加熱部である。
【００３６】
ダイ１２は、押出機１１から搬送された溶融状態の熱可塑性樹脂を繊維状の溶融フィラメント２にして送出するフィラメント送出部である。ダイ１２の内部には、ダイ導流路１２ａが形成されている。ダイヒーター１８はダイ導流路１２ａを通過する溶融フィラメント２を加熱する加熱部である。ノズル部１７には、開口断面積が異なる複数の開口部（後述するノズル群１７ａ）が形成されている。ノズル部１７はノズル群１７ａから溶融フィラメント２を外部に送出して複数の繊維状の溶融フィラメント２を形成する。
【００３７】
ダイヒーター１８の近傍には、溶融フィラメント２の温度を測定する温度センサー１９（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）が設けられ、スクリューヒーター１６の近傍にも不図示の温度センサーが設けられている。これらの温度センサーによる温度の測定結果に基づいて、スクリューヒーター１６及びダイヒーター１８の出力は制御されている。
【００３８】
押出成形機１０は、スクリュー１４、スクリューヒーター１６、ダイヒーター１８などにより、ホッパー１３から供給された熱可塑性樹脂をシリンダー１１ａ内で溶融する。その後、押出成形機１０は、ダイ１２内部のダイ導流路１２ａを経由して、ノズル部１７に形成された複数種の円形ノズルからなるノズル群１７ａから複数の溶融フィラメント２として導出する。なお、ノズル部１７の更なる構成は後に詳述する。
【００３９】
次に、３次元結合体形成装置２０は、複数の溶融フィラメント２を融着結合および冷却固化させることにより立体的な網状構造のＦＴＳ３を形成する。この３次元結合体形成装置２０は、受け板２１ａ、２１ｂと、冷却水２２ａを蓄える水槽２３を含む冷却機２２と、を備えている。
【００４０】
受け板２１ａ、２１ｂは、図１を見る方向と同方向に見て逆ハの字状に対向配置され、溶融フィラメント２同士を融着結合させるフィラメント結合部の一例である。受け板２１ａ、２１ｂは、ダイ１２から送出された複数の繊維状の溶融フィラメント２をその下方で受け、溶融フィラメント２を一時的に滞留させる。また、受け板２１ａ、２１ｂは、水槽２３内の冷却水２２ａの浮力作用により、滞留させた溶融フィラメント２同士の融着結合を促進させる。すなわち、溶融フィラメント２は、受け板２１ａ、２１ｂ内部において、水槽２３の冷却水２２ａの浮力をうけ、且つ、後述するスラットコンベア２４の搬送速度（引取り速度）が溶融フィラメント２の落下速度より遅く設定されているため、受け板２１ａ、２１ｂ内部に滞留する。この際、複数の溶融フィラメント２が部分的に融着結合して３次元に結合し、ＦＴＳ３が形成される。
【００４１】
なお、受け板２１ａ、２１ｂの上部には、受け板２１ａ、２１ｂの表面全体に冷却水を供給する冷却水供給吸水装置（不図示）を設けてもよい。冷却水の供給によって受け板２１ａ、２１ｂの温度上昇を抑制又は防止することにより、溶融フィラメント２が受け板２１ａ、２１ｂに融着することを防止できる。
【００４２】
冷却機２２は、フィラメント冷却部の一例であり、融着結合した溶融フィラメント２を冷却固化する。冷却機２２は、冷却水２２ａを蓄えた水槽２３と、一対のスラットコンベア２４（２４ａ、２４ｂ）と、複数の搬送ローラ２５ａ〜２５ｇと、搬送モーター２６と、を有する。
【００４３】
一対のスラットコンベア２４（２４ａ、２４ｂ）及び複数の搬送ローラ２５ａ〜２５ｇは、ＦＴＳ３を搬送する搬送装置である。一対のスラットコンベア２４は、受け板２１ａ、２１ｂの鉛直方向下部に設けられ、３次元的に融着結合が進んだ網目状の溶融フィラメント２を冷却水２２ａで冷却しながら下方に移動させるとともに、冷却固化したＦＴＳ３を搬送する。このスラットコンベア２４の搬送速度はフィラメント密度に密接に関係する。即ち、溶融フィラメント２の冷却スピードとの関係で、搬送速度が速くなるとフィラメント密度が低くなり、遅くなるとフィラメント密度が高くなる。搬送ローラ２５ａ〜２５ｇは、一対のスラットコンベア２４の後段に配設され、スラットコンベア２４を通過したＦＴＳ３を水槽２３外まで搬送する。なお、本実施形態では、無端コンベアの一例としてスラットコンベア２４を用いているが、搬送装置であれば特に制限はない。たとえば、スラットコンベア２４に代えて、複数のガイド板３４の外周部に無端状の金網（図示せず）を固定した無端コンベアなどを用いてもよい。
【００４４】
搬送モーター２６は、ＦＴＳ３を搬送する搬送部材の駆動部であり、一対のスラットコンベア２４及び複数の搬送ローラ２５（２５ａ〜２５ｇ）を図示しないギアを介して同一速度で駆動し、ＦＴＳ３を水槽２３外まで搬送する。
【００４５】
次に、スラットコンベア２４のより詳細な構成について説明する。図４は、一対のスラットコンベア２４の拡大図である。図４において、一対のスラットコンベア２４は、所定の間隔を設けて平行に配設される第一スラットコンベア２４ａ及び第二スラットコンベア２４ｂからなり、ＦＴＳ３の搬送方向が鉛直下方となるように設けられている。なお、以下では、第一スラットコンベア２４ａの構成を主に説明する。第二スラットコンベア２４ｂの構成は第一スラットコンベア２４ａと同様であるため、その説明は割愛する。
【００４６】
第一スラットコンベア２４ａは、従動ギア３１と、駆動ギア３２と、無端状のガイド板保持部材３３と、複数のガイド板３４と、を有している。ガイド板保持部材３３は、従動ギア３１及び駆動ギア３２により張架されるチェーンであり、複数のガイド板３４を保持している。従動ギア３１及び駆動ギア３２は、搬送モーター２６（図３参照）により回転駆動され、ガイド板保持部材３３を駆動する。すなわち、複数のガイド板３４は、従動ギア３１、駆動ギア３２、及びガイド板保持部材３３で構成される駆動部材により、スラットコンベア２４の外周に沿って駆動される。
【００４７】
複数のガイド板３４はそれぞれ、ガイド板保持部材３３とともに第一スラットコンベア２４ａの外周に沿って回転移動する板状の搬送部材であり、その表面に接触したＦＴＳ３を鉛直下方に向かって移動させる。
【００４８】
次に、ノズル部１７の具体的な構成を説明する。図５は、第１実施形態に係るノズル部１７の溶融フィラメント２の排出部分の要部を示す図である。図５（ａ）は、第１実施形態に係るノズル部１７の水平断面図であり、図５（ｂ）は、第１実施形態の変形例に係るノズル部１１７の水平断面図である。なお、図５では、ノズル部１７の排出部分の水平断面（フィラメント２の排出方向に直交する断面）上において、ノズル群１７ａが設けられるノズル形成領域の形状は長方形状とされているが、この例示には限定されない。該形状は、長手方向及び短手方向を有する形状であれば、ＦＴＳ３の水平断面（搬送方向に直交する断面）の形状に応じて採用可能である。このことは、他の実施形態（後述する図８および図１０を参照）でも同様である。
【００４９】
図５（ａ）において、溶融フィラメント２の排出部分に形成されたノズル群１７ａは第１ノズル１７ｂと第２ノズル１７ｃとを各々複数含んでいる。第１ノズル１７ｂの開口部分の断面積（開口断面積）は第２ノズル１７ｃの開口断面積よりも大きくなっている。複数の第１ノズル１７ｂの形成位置はノズル部１７の水平断面上のノズル形成領域の短手方向における中央部近傍（中央部の領域）に集められている。複数の第２ノズル１７ｃの形成位置はノズル部１７の水平断面上のノズル形成領域における短手方向の両側の端部近傍（端部の領域）に集められている。
【００５０】
本実施形態においては、第１ノズル１７ｂの内径は１［ｍｍ］であり、その開口断面積は０．７９［ｍｍ２]である。隣接する第１ノズル１７ｂ間の最短距離（ノズル間距離）は１０［ｍｍ］に設定されている。また、第２ノズル１７ｃの内径は０．６［ｍｍ］であり、その開口断面積は０．２８［ｍｍ２]である。隣接する第２ノズル１７ｃ同士のノズル間距離、及び第１ノズル１７ｂと第２ノズル１７ｃとの間の最短距離はそれぞれ６［ｍｍ］に設定されている。なお、各ノズル間の最短距離は、上述の例示に限定されず、ＦＴＳ３の反発力や平滑性の仕様に基づいて適宜調整することができる。
【００５１】
また、第１ノズル１７ｂに対する第２ノズル１７ｃの開口断面積の比（第２ノズル開口断面積／第１ノズル開口断面積）は特に制限されない。但し、当該比が小さ過ぎると、本発明の効果が得られにくくなる。また、当該比が大き過ぎると、第１ノズル１７ｂ及び第２ノズル１７ｃから各々排出される両方の溶融フィラメント２の単位時間当たりの排出レートを安定させることが難しくなる。そのため、開口断面積の比は、好ましくは１．５以上１５以下とされ、さらに好ましくは２以上１０以下とされる。
【００５２】
第１ノズル１７ｂから排出される相対的に太い溶融フィラメント（以下、「溶融フィラメント２ａ」と称することがある）は、ＦＴＳ３の厚み方向の中央部近傍に集まり易くなる。第２ノズル１７ｃから排出される相対的に細い溶融フィラメント（以下、「溶融フィラメント２ｂ」と称することがある）は、ＦＴＳ３の厚み方向の両方の端部近傍（表面層）に集まり易くなる。その結果、ＦＴＳ３の厚み方向の端部近傍（硬質表面層）は圧縮されてフィラメント密度が高くなるが、相対的に細いフィラメント２ｂの構成比が高くなる。そのため、硬質表面層が過度に硬くなることを抑えることができる。一方、ＦＴＳ３の厚み方向の中央部近傍では、相対的に太いフィラメント２ａの構成比が高くなるため、反発力の低下を抑えることができる。
【００５３】
本実施形態のノズル群１７は、第１ノズル１７ｂ及び第２ノズル１７ｃの内径及び断面積を調整することにより、形成されるＦＴＳ３内の各フィラメント２の太さ及び断面積を調整することができる。ただし、熱可塑性樹脂の弾性率及び製造条件（ノズル部１７の下端から水面までの距離など）によっては、相対的な太さ及び断面積の関係は変化しなくても、各ノズル１７ｂ、１７ｃの内径及び断面積とフィラメント２の太さ及び断面積とが完全に一致しないことがある。そのため、各ノズル１７ｂ、１７ｃの内径及び断面積とフィラメント２の太さ及び断面積の関係式を予め把握しておくことにより、所望のフィラメント２の太さ及び断面積となるように、各ノズル１７ｂ、１７ｃの内径及び断面積を微調整することが望ましい。
【００５４】
（ノズル部１７の変形例）
図５（ｂ）において、溶融フィラメント２の排出部分に形成されたノズル群１１７ａは、第１ノズル１１７ｂと、第２ノズル１１７ｃと、第３ノズル１１７ｃａとを、各々複数含んでいる。第２ノズル１１７ｃ及び第３ノズル１１７ｃａの各開口部分の断面積（開口断面積）は、第１ノズル１１７ｂの開口断面積よりも小さくなっている。なお、図５（ｂ）のノズル部１１７は、隣接する第１ノズル１１７ｂ間に第３ノズル１１７ｃａが形成されている点以外は、図５（ａ）のノズル部１７と同じ構成となっている。
【００５５】
ノズル部１１７では、隣接する第１ノズル１１７ｂ間の第３ノズル１１７ｃａから排出される相対的に細い溶融フィラメント２ｃが、第１ノズル１１７ｂから排出される相対的に太い溶融フィラメント２ａと結合することにより、単位体積当たりの結合点密度（リンキング密度）を高めることができる。従って、結合点密度が小さい箇所に発生する局所的な反発力の低下を少なくできるので、ＦＴＳ３は安定した反発力を得ることができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、第１ノズル１７ｂ、１１７ｂはノズル部１７、１１７の水平断面上のノズル形成領域の短手方向における端部には形成されていないが、この例示に限定されず、短手方向の中央部よりも少ない数の第１ノズル１７ｂ、１１７ｂが短手方向の端部に形成されていてもよい。但し、短手方向の端部に形成される第１ノズル１７ｂ、１１７ｂの数の増加に応じて、ＦＴＳ３の表面層に存在する相対的に太いフィラメント２ａの数も増加し、そのためにＦＴＳ３の表面層が硬くなり易くなる。そのため、ＦＴＳ３の表面層の硬さに応じて、短手方向の端部に形成される第１ノズル１７ｂ、１１７ｂの数は少なくすることが好ましい。このことは、他の実施形態でも同様である。
【００５７】
また、本実施形態では、開口部分の水平断面の形状が円形（図６（ａ）参照）となるノズル群１７ａ、１１７ａを用いて水平断面が円形で中実な溶融フィラメント２を形成している。この例示に限定されず、開口部分の水平断面の形状は、三角形、四角形（図６（ｂ）参照）、六角形（図６（ｃ）参照）などの多角形状でもよい。多角形状のノズル群１７ａ、１１７ａを用いて、断面が多角形且つ中実な溶融フィラメント２を形成すれば、溶融フィラメント２同士を面接触させて結合部分の接触面積をより大きくし、その結合強度を向上させることができる。
【００５８】
或いは、ノズル群１７ａ、１１７ａの開口部分の水平断面の形状は、たとえば図６（ｄ）〜（ｈ）のように、水平断面が中空形状となる溶融フィラメント２が形成可能な形状であってもよい。なお、図６（ｄ）〜（ｆ）のような水平断面を有するノズル群１７ａ、１１７ａは、その中央部分を排出方向の何れかの一部分（たとえば上流部分）にてノズル部１７、１１７本体と連結することにより実現できる。また、開口部分の水平断面の外周形状及び内周形状は、図６（ｄ）〜（ｈ）のように同じであってもよいし、異なっていてもよい。断面が中空形状の溶融フィラメント２では、内径よりも外径の方が平滑性及び反発力により大きな影響を及ぼす。そのため、これらの開口断面積を計算する際には、溶融フィラメント２に中空部分がないと仮定して算出することが望ましい。
【００５９】
以上に説明したＦＴＳ３はたとえばマットレスに適用できる。図７は、ＦＴＳ３をマットレスとして使用した際の概念図である。上述のＦＴＳ製造装置１により得られるＦＴＳ３では、相対的に太いフィラメント２ａに対する相対的に細いフィラメント２ｂの体積比が、ＦＴＳ３の厚み方向の中央部よりも両方の端部（すなわちマットレスの表面層部分）において大きい。そのため、ＦＴＳ３の反発力を損なうことなく、ＦＴＳ３の表面層が過度に硬くなることを抑えることができる。その結果、ＦＴＳ３をマットレスに応用した場合において、寝返りのしやすい反発力とともに身体の形状にフィットした柔らかい寝心地を得ることができる。
【００６０】
以上、本実施形態のＦＴＳ製造装置１は、複数の溶融フィラメント２をノズル部１７、１１７から排出する押出成形機１０（溶融フィラメント供給装置）と、前記溶融フィラメント２同士が融着結合したＦＴＳ（フィラメント３次元結合体）３を形成する３次元結合体形成装置２０と、を備える。ノズル部１７、１１７には、第１ノズル１７ｂ、１１７ｂと、該第１ノズル１７ｂ、１１７ｂよりも開口断面積が小さい第２ノズル１７ｃ、１１７ｃとを含むノズル群１７ａ、１１７ａが設けられる。前記溶融フィラメント２の排出方向と交差する前記ノズル部１７、１１７の断面上の所定方向において、前記第１ノズル１７ｂ、１１７ｂは前記断面の端部の領域よりも中央部の領域に多く設けられ、前記第２ノズル１７ｃ、１１７ｃは前記断面の中央部の領域よりも端部の領域に多く設けられる。
【００６１】
こうすれば、第１ノズル１７ｂ、１１７ｂから相対的に太い溶融フィラメント２ａが排出され、第２ノズル１７ｃ、１１７ｃから相対的に細い溶融フィラメント２ｂが排出される。そして、溶融フィラメント２同士が融着結合してＦＴＳ３が形成される際、ＦＴＳ３の形成方向と交差する断面上の所定方向（たとえば厚さ方向）における中央部では、相対的に太い溶融フィラメント２ａの方が多くなる。また、該所定方向における端部（すなわち表面層）では、相対的に細いフィラメント２ｂの方が多くなる。
【００６２】
従って、ＦＴＳ３の反発力の低下を抑えることができ、さらに、表面の平滑性を低下させることなく、表面層が過度に硬くなることを抑えることができる。よって、ＦＴＳ３の反発力及び表面の平滑性を損なうことなく、表面の硬さを低減することができる。なお本実施形態では、当該所定方向における両端部（表側と裏側の両方）で、相対的に細いフィラメント２ｂの方が多くなるようしており、両方の表面の硬さを低減することができる。但し、当該所定方向における一方の端部（表側と裏側の一方）だけが、相対的に細いフィラメント２ｂの方が多くなる形態としても構わない。
【００６３】
また、ＦＴＳ製造装置１では、前記断面上において前記ノズル群１７ａ、１１７ａは長手方向及び短手方向を有する形状のノズル形成領域に設けられ、所定方向はノズル形成領域の短手方向である。
【００６４】
こうすれば、溶融フィラメント２の排出方向と直交する断面が長手方向及び短手方向を有する形状となるＦＴＳ３を形成することができる。さらに、ノズル群１７ａ、１１７ａが設けられるノズル形成領域の短手方向における中央部に第１ノズル１７ｂ、１１７ｂが多く設けられ、該短手方向における端部に第２ノズル１７ｃ、１１７ｃが多く設けられる。そのため、ＦＴＳ３の厚さ方向における中央部では、相対的に太い溶融フィラメント２ａの方が多くなる。また、該厚さ方向における端部（すなわち表面層）では、相対的に細いフィラメント２ｂの方が多くなる。従って、特にＦＴＳ３の厚さ方向において、反発力及び表面の平滑性を損なうことなく表面の硬さを低減することができる。
【００６５】
また、ＦＴＳ製造装置１では、前記ノズル群１１７ａは、前記第１ノズル１１７ｂよりも開口断面積が小さい第３ノズル１１７ｃａをさらに含み、前記溶融フィラメント２の排出方向と交差する前記ノズル部１１７の断面上の所定方向において、前記第３ノズル１１７ｃａは上記断面の中央部に設けられる。
【００６６】
こうすれば、ＦＴＳ３の形成方向と交差する断面上の所定方向（たとえば厚さ方向）における中央部にも相対的に細いフィラメント２ｂを存在させて相対的に太いフィラメント２ａと結合させることができる。従って、中央部における単位体積当たりの結合点密度（リンキング密度）を高めて、安定した反発力を得ることができる。よって、たとえば、結合点密度の小さい箇所に発生する局所的な反発力の低下を低減することができる。
【００６７】
また、ＦＴＳ製造装置１では、断面上のノズル形成領域の短手方向において、前記第１ノズル１７ｂ、１１７ｂは該短手方向の中央部に設けられ、前記第２ノズル１７ｃ、１１７ｃは該短手方向の端部に設けられる。
【００６８】
こうすれば、ノズル群１７ａ、１１７ａが設けられるノズル形成領域の短手方向において、相対的に太いフィラメント２ａが中央部により多く、且つ、相対的に細いフィラメント２ｂが表面層により多くなるように、ＦＴＳ３を形成することができる。従って、特にＦＴＳ３の反発力及び表面の平滑性を損なうことなく表面の硬さを低減する効果をより高めることができる。
【００６９】
また、本実施形態のＦＴＳ３は、複数のフィラメント２同士が立体的に融着結合したＦＴＳ３である。前記フィラメント２は、第１フィラメント２ａと、該第１フィラメント２ａよりも細い第２フィラメント２ｂと、を含む。ＦＴＳ３の厚さ方向における端部での前記第１フィラメント２ａに対する前記第２フィラメント２ｂの体積比はＦＴＳ３の前記厚さ方向における中央部での体積比よりも大きい。
【００７０】
こうすれば、ＦＴＳ３の厚さ方向における中央部では、相対的に太い溶融フィラメント２ａの方が多くなり、該厚さ方向における端部（すなわち表面層）では相対的に細いフィラメント２ｂの方が多くなる。従って、ＦＴＳ３の反発力の低下を抑えることができ、さらに、表面の平滑性を低下させることなく、表面層が過度に硬くなることを抑えることができる。すなわち、ＦＴＳ３の反発力及び表面の平滑性を損なうことなく、表面の硬さを低減することができる。
【００７１】
また、ＦＴＳ３を例えばマットレスに用いた場合、寝返りのしやすい反発力とともに、身体の形状にフィットした柔らかい寝心地を得ることができる。なお本実施形態では、ＦＴＳ３の厚さ方向における両端部（表側と裏側の両方）での前記体積比が、中央部での当該体積比よりも大きくなっており、マットレスに用いる例では、どちら側を上に向けても柔らかい寝心地を得ることができる。但し、ＦＴＳ３の厚さ方向における一方の端部（表側と裏側の一方）における前記体積比だけが、中央部での当該体積比より大きくなっていても構わない。
【００７２】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下では、第１実施形態と異なる構成について説明する。また、第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
【００７３】
図８は、第２実施形態に係るノズル部１７の溶融フィラメント２の排出部分の要部を示す図である。図８（ａ）は第２実施形態に係るノズル部２１７の一例を示す水平断面図である。また、図８（ｂ）は第２実施形態の第１変形例に係るノズル部３１７の一例を示す水平断面図である。また、図８（ｃ）は第２実施形態の第２変形例に係るノズル部４１７の一例を示す水平断面図である。
【００７４】
図８（ａ）において、溶融フィラメント２の排出部分に形成されたノズル群２１７ａは第１ノズル２１７ｂと第２ノズル２１７ｃとを各々複数含んでいる。第１ノズル２１７ｂの開口部分の断面積（開口断面積）は第２ノズル２１７ｃの開口断面積よりも大きくなっている。複数の第１ノズル２１７ｂの形成位置はノズル部２１７の水平断面上のノズル形成領域の短手方向における中央部近傍に集められている。複数の第２ノズル２１７ｃの形成位置はノズル部２１７の水平断面上のノズル形成領域における短手方向の両側の端部近傍に集められている。
【００７５】
本実施形態においては、第１ノズル２１７ｂの開口部の水平断面の形状は略楕円形である。該形状の短径（最も短い内径）の方向はノズル部２１７の水平断面上のノズル形成領域の短手方向と同じであり、長径（最も長い内径）の方向はノズル部２１７の水平断面上のノズル形成領域の長手方向と同じである。第１ノズル２１７ｂの開口断面積は１．６２［ｍｍ２]であり、隣接する第１ノズル２１７ｂ同士のノズル間距離は１０［ｍｍ］に設定されている。また、第２ノズル２１７ｃの開口部の水平断面の形状は円形であり、その内径及び開口断面積はそれぞれ０．６［ｍｍ］、０．２８［ｍｍ２]である。隣接する第２ノズル２１７ｃ同士のノズル間距離、及び第１ノズル２１７ｂと第２ノズル２１７ｃとの間の最短距離はそれぞれ６［ｍｍ］に設定されている。なお、各ノズル間の最短距離は、上述の例示に限定されず、ＦＴＳ３の反発力や平滑性の仕様に基づいて適宜調整することができる。
【００７６】
第１ノズル２１７ｂに対する第２ノズル２１７ｃの開口断面積の比は、特に制限されないが、第１実施形態と同様に、好ましくは１．５以上１５以下とされ、さらに好ましくは２以上１０以下とされる。
【００７７】
第１ノズル２１７ｂから排出される相対的に太く且つ扁平断面の溶融フィラメント２ａは、ＦＴＳ３の厚み方向の中央部近傍に集まり易くなる。第２ノズル２１７ｃから排出される相対的に細い溶融フィラメント２ｂは、ＦＴＳ３の厚み方向の両方の端部近傍（表面層）に集まり易くなる。その結果、ＦＴＳ３の厚み方向の端部近傍（硬質表面層）は圧縮されてフィラメント密度が高くなるが、相対的に細いフィラメント２ｂの構成比が高くなる。そのため、硬質表面層が過度に硬くなることを抑えることができる。一方、ＦＴＳ３の厚み方向の中央部近傍では、相対的に太く且つ扁平断面のフィラメント２ａの構成比が高くなる。さらに、太く且つ扁平断面のフィラメント２ａがＦＴＳ３の厚み方向（すなわちノズル部２１７の水平断面上のノズル形成領域における短手方向）に優先的にウェーブを形成する。そのため、反発力の低下を抑えるとともに、安定した反発力を得ることができる。
【００７８】
（ノズル部２１７の第１変形例）
図８（ｂ）において、溶融フィラメント２の排出部分に形成されたノズル群３１７ａは、第１ノズル３１７ｂと、第２ノズル３１７ｃと、第３ノズル３１７ｃａとを、各々複数含んでいる。第２ノズル３１７ｃ及び第３ノズル３１７ｃａの各開口部分の断面積（開口断面積）は、第１ノズル３１７ｂの開口断面積よりも小さくなっている。なお、図８（ｂ）のノズル部３１７は、隣接する第１ノズル３１７ｂ間に第３ノズル３１７ｃａが形成されている点以外は、図８（ａ）のノズル部２１７と同じ構成となっている。
【００７９】
ノズル部３１７では、隣接する第１ノズル３１７ｂ間の第３ノズル３１７ｃａから排出される相対的に細い溶融フィラメント２ｃが、第１ノズル３１７ｂから排出される相対的に太い溶融フィラメント２ａと結合することにより、単位体積当たりの結合点密度（リンキング密度）を高めることができる。従って、結合点密度が小さい箇所に発生する局所的な反発力の低下を少なくできるので、ＦＴＳ３は安定した反発力を得ることができる。
【００８０】
（ノズル部２１７の第２変形例）
図８（ｃ）のノズル部４１７は、第１ノズル４１７ｂの開口部の水平断面の形状が異なる点以外は、図８（ａ）のノズル部２１７と同じ構成となっている。第１ノズル４１７ｂの開口部の水平断面の形状は長方形状である。該形状の短手方向、長手方向はそれぞれノズル部４１７の水平断面上のノズル形成領域の短手方向、長手方向と同じである。第１ノズル４１７ｂの開口断面積は１．８０［ｍｍ２]であり、隣接する第１ノズル４１７ｂ同士のノズル間距離は１０［ｍｍ］に設定されている。隣接する第２ノズル４１７ｃ同士のノズル間距離、及び第１ノズル４１７ｂと第２ノズル４１７ｃとの間の最短距離はそれぞれ６［ｍｍ］に設定されている。なお、各ノズル間の最短距離は、上述の例示に限定されず、ＦＴＳ３の反発力や平滑性の仕様に基づいて適宜調整することができる。
【００８１】
なお、第１ノズル２１７ｂ、３１７ｂ、４１７ｂの開口部分の水平断面の形状は図８の例示に制限されない。第１ノズル２１７ｂ、３１７ｂ、４１７ｂの該形状は、略楕円形（図９（ａ）参照）及び長方形（図９（ｂ）参照）のほかにも、図９（ｃ）及び（ｄ）のように短径と長径とを有する扁平な形状であってもよい。さらに、第１ノズル２１７ｂ、３１７ｂ、４１７ｂの開口部分の水平断面の形状は、図９（ｅ）〜（ｇ）のように、円形開口が１方向に連続して重なる連続円形状であってもよい。連続円形状から排出される溶融フィラメント２は表面張力により扁平形状となる。また、第１ノズル２１７ｂ、３１７ｂ、４１７ｂの開口部分の水平断面の形状をたとえばドリルでの穿孔により容易に形成できるので、ノズル部２１７、３１７、４１７の製造コストを低減できる。
【００８２】
また、上述のような扁平形状の短径（短手方向の長さ）に対する長径（長手方向の長さ）のアスペクト比は、好ましくは２以上１０以下とされ、さらに好ましくは３以上５以下とされる。アスペクト比が２よりも小さいと、溶融フィラメント２のウェーブ方向（振幅方向）がばらつく。すなわち、ウェーブ方向の自由度が高くなるため、短手方向にウェーブする溶融フィラメント２の比率が低下する。逆に、アスペクト比が１０より大きいと、溶融フィラメント２のウェーブ方向の自由度が小さくなるため、溶融フィラメント２のウェーブ方向が揃い過ぎる。すなわち、短手方向にウェーブする溶融フィラメント２の比率が非常に多くなって、短手方向以外にウェーブする溶融フィラメント２の比率が低下する。そのため、短手方向以外で隣接する他のフィラメント２との結合（リンキング）が少なくなるため、局所的に反発力が低下する領域が生じやすくなる。
【００８３】
以上、本実施形態のＦＴＳ製造装置１では、前記断面上において、前記第１ノズル２１７ｂ、３１７ｂ、４１７ｂの開口形状は長径及び短径を有する形状である。該短径は前記断面上の前記領域の短手方向における前記第１ノズル２１７ｂ、３１７ｂ、４１７ｂの開口形状の内径である。
【００８４】
こうすれば、第１ノズル２１７ｂ、３１７ｂ、４１７ｂから排出される相対的に太いフィラメント２ａの断面を長径及び短径を有する扁平な形状にすることができる。さらに、相対的に太い扁平フィラメント２ａは排出される際にＦＴＳ３の断面上の所定方向（たとえば厚さ方向）にウェーブし易くなる。従って、所定方向におけるＦＴＳ３の反発力（硬さ）を安定化し易くすることができる。
【００８５】
また、ＦＴＳ製造装置１において、前記第１ノズル２１７ｂ、３１７ｂ、４１７ｂの開口形状の短径に対する長径のアスペクト比が２以上１０以下である。
【００８６】
こうすれば、第１ノズル２１７ｂ、３１７ｂ、４１７ｂから排出される相対的に太い扁平フィラメント２ａのウェーブ方向（振幅方向）の自由度を適度に調節することができる。すなわち、ウェーブ方向が断面上の所定方向（たとえばノズル形成領域の短手方向）以外の方向にばらつき過ぎたり短手方向に揃い過ぎたりしないようにすることができる。従って、上記の所定方向以外の方向で隣接する他のフィラメント２との結合（リンキング）の低下を抑えて、局所的な反発力の低下を抑制することができる。
【００８７】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。以下では、第１及び第２実施形態と異なる構成について説明する。また、第１及び第２実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
【００８８】
図１０は、第３実施形態に係るノズル部１７の溶融フィラメント２の排出部分の要部を示す図である。図１０（ａ）は、第３実施形態に係るノズル部５１７の一例を示す水平断面図であり、図１０（ｂ）は、第３実施形態の変形例に係るノズル部６１７の一例を示す水平断面図である。
【００８９】
図１０（ａ）において、溶融フィラメント２の排出部分に形成されたノズル群５１７ａは第１ノズル５１７ｂと第２ノズル５１７ｃとを各々複数含んでいる。第１ノズル５１７ｂの開口部分の断面積（開口断面積）は第２ノズル５１７ｃの開口断面積よりも大きくなっている。複数の第１ノズル５１７ｂの形成位置はノズル部５１７の水平断面上のノズル形成領域の短手方向における中央部近傍に集められている。複数の第２ノズル５１７ｃの形成位置はノズル部５１７の水平断面上のノズル形成領域における短手方向の両側の端部近傍に集められている。このほか、隣接する第１ノズル５１７ｂ間には、水平断面が扁平でない形状の開口部（図６参照）の開口断面積が第１ノズル５１７ｂよりも小さい第３ノズル５１７ｃａが形成されていてもよい。
【００９０】
本実施形態においては、第１ノズル５１７ｂ及び第２ノズル５１７ｃの開口部の水平断面の各形状は長方形である。第１ノズル５１７ｂの短手方向、長手方向はそれぞれノズル部５１７の水平断面上のノズル形成領域の短手方向、長手方向と同じである。第２ノズル５１７ｃの短手方向、長手方向はそれぞれノズル部５１７の水平断面上のノズル形成領域の長手方向、短手方向と同じである。
【００９１】
第１ノズル５１７ｂの開口断面積は１．６０［ｍｍ２]であり、隣接する第１ノズル５１７ｂ同士のノズル間距離は１０［ｍｍ］に設定されている。第２ノズル５１７ｃの開口断面積は０．２５［ｍｍ２]であり、隣接する第２ノズル５１７ｃ同士のノズル間距離、及び第１ノズル５１７ｂと第２ノズル５１７ｃとの間の最短距離はそれぞれ６［ｍｍ］に設定されている。なお、各ノズル間の最短距離は、上述の例示に限定されず、ＦＴＳ３の反発力や平滑性の仕様に基づいて適宜調整することができる。
【００９２】
第１ノズル５１７ｂに対する第２ノズル５１７ｃの開口断面積の比は、特に制限されないが、第１及び第２実施形態と同様に、好ましくは１．５以上１５以下とされ、さらに好ましくは２以上１０以下とされる。
【００９３】
第１ノズル５１７ｂから排出される相対的に太く且つ扁平断面の溶融フィラメント２ａは、ＦＴＳ３の厚み方向の中央部近傍に集まり易くなる。従って、ＦＴＳ３の厚み方向の中央部近傍では、相対的に太く且つ扁平断面のフィラメント２ａの構成比が高くなる。さらに、太く且つ扁平断面のフィラメント２ａがＦＴＳ３の厚み方向（すなわちノズル部２１７の水平断面上のノズル形成領域における短手方向）に優先的にウェーブを形成する。そのため、反発力の低下を抑えるとともに、安定した反発力を得ることができる。
【００９４】
また、第２ノズル５１７ｃから排出される相対的に細く且つ扁平断面の溶融フィラメント２ｂは、ＦＴＳ３の厚み方向の両方の端部近傍（表面層）に集まり易くなる。その結果、ＦＴＳ３の厚み方向の端部近傍（硬質表面層）は圧縮されてフィラメント密度が高くなるが、相対的に細い扁平フィラメント２ｂの構成比が高くなる。さらに、相対的に細い扁平フィラメント２ｂは、ＦＴＳ３の幅方向（すなわちノズル部５１７の水平断面上のノズル形成領域における長手方向）に優先的にウェーブを形成する。なお、厚み方向のウェーブは、厚み方向端部の圧縮により高密度化するので、相対的に細い扁平フィラメント２ｂの塊を形成しやすくなる。そのため、硬質表面層が過度に硬くなることを抑え、さらに、厚み方向端部近傍（硬質表面層）の平滑性を高めることができる。
【００９５】
（ノズル部５１７の変形例）
図１０（ｂ）において、溶融フィラメント２の排出部分に形成されたノズル群６１７ａは、第１ノズル６１７ｂと、第２ノズル６１７ｃと、第３ノズル６１７ｃａとを、各々複数含んでいる。第２ノズル６１７ｃ及び第３ノズル６１７ｃａの各開口部分の断面積（開口断面積）は第１ノズル６１７ｂの開口断面積よりも小さくなっている。なお、図１０（ｂ）のノズル部６１７は、隣接する第１ノズル６１７ｂ間に扁平形状の第３ノズル６１７ｃａが形成されている点以外は、図１０（ａ）のノズル部５１７と同じ構成となっている。
【００９６】
ノズル部６１７では、隣接する第１ノズル６１７ｂ間の第３ノズル６１７ｃａから排出される相対的に細い溶融フィラメント２ｃが、第１ノズル６１７ｂから排出される相対的に太い溶融フィラメント２ａと結合することにより、単位体積当たりの結合点密度（リンキング密度）を高めることができる。従って、結合点密度が小さい箇所に発生する局所的な反発力の低下を少なくすることができる。
【００９７】
なお、本実施形態では、第２ノズル５１７ｃ、６１７ｃ及び第３ノズル６１７ｃａの開口部分の水平断面の形状は、図１０の例示に限定されず、第１ノズル５１７ｂ、６１７ｂと同様に他の形状であってもよいため（図９（ａ）及び図９（ｃ）〜（ｇ）参照）、これらの説明は割愛する。
【００９８】
次に、図１０（ａ）のノズル部５１７から排出される溶融フィラメント２のＦＴＳ３の水平断面におけるウェーブ方向を説明する。図１１は、扁平形状のノズルからなるノズル群５１７ａ（図１０（ａ）参照）から排出された溶融フィラメント２の優先振動方向（ウェーブ方向）を示す概念図である。図１２は、ＦＴＳ３中の太い扁平フィラメント２ａ及び細い扁平フィラメント２ｂのウェーブ方向を示す概念図である。なお、図１１及び図１２では、第１ノズル５１７ｂ及び第２ノズル５１７ｃの開口部分の水平断面形状が長方形（図９（ｂ）参照）である場合を説明しているが、この例示に限定されず、たとえば図９（ａ）及び図９（ｃ）〜（ｇ）のような形状であっても同様である。
【００９９】
図１１において、第１ノズル５１７ｂは、開口部分の断面形状の短径方向がノズル部５１７の水平断面上のノズル形成領域の短手方向となるように形成されている。そのため、溶融フィラメント２ａはノズル部５１７の水平断面上のノズル形成領域の短手方向（たとえばマットレスの厚み方向）に優先的にウェーブする。また、第２ノズル５１７ｃは、開口部分の断面形状の短径方向がノズル部５１７の水平断面上のノズル形成領域の長手方向となるように形成されている。そのため、溶融フィラメント２はノズル部５１７の水平断面上のノズル形成領域の長手方向（たとえばマットレスの幅方向）に優先的にウェーブする。
【０１００】
図１２に示すように、第１ノズル５１７ｂから排出された相対的に太い扁平フィラメント２ａはＦＴＳ３（マットレス）の厚み方向に優先的にウェーブして、厚み方向の振幅が幅方向の振幅より大きくなる。一方、第２ノズル５１７ｃから排出された相対的に細い扁平フィラメント２ｂはＦＴＳ３（マットレス）の幅方向に優先的にウェーブして、幅方向の振幅が厚み方向の振幅より大きくなる。
【０１０１】
溶融フィラメント２がノズル部５１７から排出される際、溶融フィラメント２群の幅方向（すなわちＦＴＳ３の幅方向）の端部近傍に位置する相対的に細い扁平フィラメント２ｂは、フィラメント結合部２１の受け板２１ａ、２１ｂにより規制され、該幅方向の中央部に向けて圧縮成形される。そのため、溶融フィラメント２群の幅方向の端部における表面層では、フィラメント密度が安定化して平滑化しやすくなる。また、溶融フィラメント２群の幅方向（すなわちＦＴＳ３の幅方向）の中央部近傍に位置する相対的に太い扁平フィラメント２ａは、フィラメント結合部２１の受け板２１ａ、２１ｂにより規制されることなく、溶融フィラメント２群の幅方向（すなわちＦＴＳ３の厚み方向）の振幅が大きくなるように形成される。そのため、ＦＴＳ３の反発力は安定化しやすくなる。仮に、該厚み方向の振幅が少ないと反発力が低下する。
【０１０２】
なお、図１１及び図１２では、図面を簡略化するためにフィラメント２の形状をサインカーブとして図示したが、実際には、フィラメント２の形状は製造条件によってループや八の字などの複雑な形状が形成される。また、図１１及び図１２では、図１０（ａ）のように第１ノズル５１７ｂと第２ノズル５１７ｃの２種類だけを用いているが、たとえば図１０（ｂ）のように開口断面積及び／又は開口部の水平断面の形状の異なる３種類以上のノズルを用いてもよい。
【０１０３】
以上、本実施形態のＦＴＳ製造装置１では、前記断面上において、前記第２ノズル５１７ｃ、６１７ｃの開口形状は長径及び短径を有する形状であり、該短径は前記断面上の前記ノズル形成領域の長手方向における前記第２ノズル５１７ｃ、６１７ｃの開口形状の内径である。
【０１０４】
こうすれば、第２ノズル５１７ｃ、６１７ｃから排出される相対的に細いフィラメント２ｃの断面を長径及び短径を有する扁平な形状にすることができる。さらに、相対的に細い扁平フィラメント２ｃは排出される際にノズル群５１７ａ、６１７ａが設けられる領域の長手方向（たとえばＦＴＳ３の幅方向）にウェーブし易くなる。従って、他のフィラメント２（特に相対的に太いフィラメント２ａ）との結合（リンキング）を促進して、フィラメント２間の結合強度を向上させることができる。
【０１０５】
また、ＦＴＳ製造装置１では、前記ノズル群５１７ａ、６１７ａは、前記第１ノズル５１７ｂ、６１７ｂよりも開口断面積が小さい第３ノズル５１７ｃａ、６１７ｃａをさらに含み、前記溶融フィラメント２の排出方向と交差する前記ノズル部５１７、６１７の断面上の所定方向において、前記第３ノズル５１７ｃａ、６１７ｃａは前記断面の中央部に設けられる。
【０１０６】
こうすれば、ＦＴＳ３の形成方向と交差する断面上の所定方向（たとえば厚さ方向）における中央部にも相対的に細いフィラメント２ｃを存在させて相対的に太いフィラメント２ａと結合させることができる。従って、中央部における単位体積当たりの結合点密度（リンキング密度）を高めて、安定した反発力を得ることができる。よって、たとえば、結合点密度の小さい箇所に発生する局所的な反発力の低下を低減することができる。
【０１０７】
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素及び各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明に係るＦＴＳ３製造装置１およびＦＴＳ３の製造方法は、マットレス、枕、クッションに使用されるＦＴＳ３の製造に利用できる。
【符号の説明】
【０１０９】
１      ・・・      フィラメント３次元結合体製造装置（ＦＴＳ製造装置）
２      ・・・      溶融フィラメント
３      ・・・      フィラメント３次元結合体（ＦＴＳ）
１０    ・・・      押出成形機
１１    ・・・      加圧部
１１ａ  ・・・      シリンダー
１１ｂ  ・・・      フィラメント排出部
１２    ・・・      ダイ
１２ａ  ・・・      ダイ導流路
１３    ・・・      ホッパー
１４    ・・・      スクリュー
１５    ・・・      スクリューモーター
１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）  ・・・  スクリューヒーター
１７、１１７、２１７、３１７、４１７、５１７、６１７  ・・・  ノズル部
１７ａ、１１７ａ、２１７ａ、３１７ａ、４１７ａ、５１７ａ、６１７ａ  ・・・  ノズル群
１７ｂ、１１７ｂ、２１７ｂ、３１７ｂ、４１７ｂ、５１７ｂ、６１７ｂ  ・・・  第１ノズル
１７ｃ、１１７ｃ、２１７ｃ、３１７ｃ、４１７ｃ、５１７ｃ、６１７ｃ  ・・・  第２ノズル
１１７ｃａ、１１７ｃａ、３１７ｃａ、６１７ｃａ  ・・・    第３ノズル
１８    ・・・      ダイヒーター
１９（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）  ・・・  温度センサー
２０    ・・・      ３次元結合体形成装置
２１（２１ａ、２２ｂ）、６１（６１ａ、６１ｂ）  ・・・  受け板
２２    ・・・      冷却機
２２ａ  ・・・      冷却水
２３    ・・・      水槽
２４（２４ａ、２４ｂ）  ・・・  スラットコンベア
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｇ  ・・・  搬送ローラ
２６    ・・・      搬送モーター
３１    ・・・      駆動ギア
３２    ・・・      従動ギア
３３    ・・・      ガイド板保持部材
３４    ・・・      ガイド板
【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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