(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状綿の表面にバインダー液を噴霧して型成形し、球状綿の表面と他の球状綿の表面間が接着されたクッション材を製造するに際し、所定量の球状綿を浮遊撹拌する撹拌工程と、浮遊撹拌中の浮遊綿の表面にバインダー液を噴霧吹付けする工程とを経て、球状綿の表面にバインダー液を噴霧状態で吹付けることを特徴とするクッション材の製造方法。
【請求項２】
球状綿を計量する計量装置と、前記球状綿にバインダー液を吹付ける浮遊吹付装置と、成形型内で前記バインダー液を吹付けた球状綿がスチーム加熱される成形プレスとからなるクッション材の製造装置において、浮遊吹付装置は、ケーシング内に撹拌爪とバインダー液のスプレーガンとを備え、ケーシング内に供給された球状綿を前記攪拌爪の回転により浮遊状態とし、前記浮遊状態の球状綿にスプレーガンからバインダー液を噴霧状態で吹付けることを特徴とするクッション材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、球状に形成した綿同士をその表面で接着させて型成形したクッション材とその製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
繊維を所定の大きさを有した玉綿状(本発明では球状と称す)の塊とし、これをバインダーで固めて所定形状のクッション材とする試みは、例えば、特開平5-220278号、特開平8-164038号等に記載されている。これらについては、バインダーとして低融点ポリエステル繊維を用い、玉綿状繊維を一体化する技術が提案されている。また、特公平7-44975号にはバインダーとしてウレタン樹脂を用い、綿に対して過剰に同バインダー液を含浸させた後、遠心力により所定のバインダー液付着率となるようにした技術も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平8-164038号等にみられるバインダーとして低融点ポリエステル繊維を用いて玉綿状繊維を一体化する従来のクッション材の製法は、使用する低融点ポリエステル繊維が特殊で高価であることと、接着に不必要な玉綿状繊維の中心付近にまで低融点ポリエステル繊維が含まれるから、コスト高とならざるを得ない。
【０００４】
また、特公平7-44975号のように過剰にバインダー液を含浸させた後、遠心力により所定のバインダー液付着率となるようにすると、バインダー液が玉綿状繊維の中心付近にまで一様に付着するので、製品が硬くなってクッション性が損なわれることとなるし、バインダー液の無駄も多い。
【０００５】
そこで、本発明者は球状綿の持つクッション性を出来るだけ活かし、球状綿の多数個を有機的に接合させて弾性に富むクッション材にすると共に、使用するバインダー液に無駄がなく、安価に製造できるクッション材の製造方法及び装置を提供することとした。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を検討した結果、球状綿の表面にバインダー液を噴霧し型成形し、球状綿の表面と他の球状綿の表面間が接着されてなるクッション材とした。球状綿を構成する繊維は、有機合成繊維として、例えばポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、フェノール繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリエステル繊維、芳香族ポリエステル繊維、ポリアリレート繊維、フッ素繊維、等を挙げることができる。綿、ウール、レーヨンなどの天然繊維、又はその混紡糸や交撚糸、単糸又は双糸等のうち、弾性に富み球状に成形できるものであれば、採用し得るが、中でもポリエステル短繊維を球状に加工した球状綿は、適度な弾性を発揮し、バインダーとの接着性、へたりが無い、軽い、通気性が良い等の特徴があるので特に好ましい。
【０００７】
本発明に用いられる液状ウレタンには、通常のウレタン原料を用いることができる。ポリイソシアネートと活性水素化合物が触媒の存在下で反応されるが、この活性水素化合物としてはポリエステルポリオールやポリエーテルポリオールなどが使用される。
ポリイソシアネート化合物としては、例えばテトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、ジプロピルエーテル３，３’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート、１，４−シクロヘキシレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート(本発明でＭＤＩと略記)、公知の各種変性ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート(本発明でＴＤＩと略記)、２，６−トリレンジイソシアネート等およびフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート等およびジフェニルメタン−４，４−ジイソシアネートなどが上げられる。これらは単独又は混合して用いられる。
【０００８】
ポリエステルポリオールはジカルボン酸とポリオールとの組み合わせによって通常の方法により得られる。使用する他の活性水素化合物は、ポリアミンまたはポリオールであり、ポリアミンとしてはエチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，３’−ジクロル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン等が用いられる。ポリエーテルポリオールも使用し得る。触媒は、公知のアミン類、有機金属化合物(錫、鉛など)である。
【０００９】
ウレタンプレポリマーとしてＴＤＩ又はＭＤＩ系ウレタンプレポリマーを任意に設計された硬さの弾性が得られるように適度に混合して、バインダーに用いると良好なクッション材が得られる。ＴＤＩの配合比を増すとクッション材の硬さが増し、ＭＤＩの配合比が増すとクッション材の柔軟性が増加する。そこで、ＴＤＩとＭＤＩ系ウレタンプレポリマーの混合比は枕の場合で、２:８〜３:７、座席シートの場合で４:６〜５:５が好ましい。バインダーのウレタンプレポリマーはスプレーガンでの噴霧吹付けに適した濃度に希釈して用いる。溶剤は、例えば、アセトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキサイド、トルエン、ジオキサン、メチレンクロライド等を挙げることができる。
【００１０】
本発明のクッション材の製造方法は、球状綿の計量工程と、所定量の球状綿を浮遊撹拌する撹拌工程と、浮遊撹拌中の浮遊綿の表面にバインダー液を噴霧吹付けする工程と、成形工程とからなる。球状綿の計量工程には軽くて嵩高く滑弾性を帯びた球状綿を容器内へ収容するために、吸引して容器内へ収容した後、計量する計量装置が使用される。ついで、該計量装置から供給される球状綿を、撹拌爪及びバインダー液のスプレーガンをケーシング内に備えた浮遊吹付装置に導いて、球状綿を撹拌しながら浮遊させ、浮遊状態のものにスプレーガンから前述したバインダー液を噴霧状態で吹付けする。
【００１１】
バインダー液が表面に吹付けられた球状綿は、製品の成形に必要な所定量を計量した後に、プレス成形される。成形プレスに用いる成形型は上型と下型とによって構成される型の内部がスチーム加熱される構造である。特に下型へスチームを供給するのが好ましく、スチームは下型の噴気孔から多数の球状綿間又は球状綿内を通過する。その過程で球状綿の主として表面に存在するウレタンプレポリマーを熱と水の存在によって硬化させ球状綿の接着を行うのである。また、更に引き裂き強度を高めたり耐久性をもたらす方法として、球状綿バインダーが付着しているので、成形時に成形型の下又は上にメッシュの生地またはウレタンの薄物を敷いて成形することができる。
【００１２】
球状綿に対するウレタンプレポリマーの付着量比は、球状綿100重量部に対し、５〜15重量部、好ましくは、７〜13重量部である。ウレタンプレポリマーが５重量部よりも少なくなると接着効果が劣ることとなり、15重量部よりも多くなると、製品のクッション材の柔軟性が失われ、スチームの通過が困難となって成形ムラとなり易いし、経済的ではなくなる。
【００１３】
使用されるスチームの圧力は、14.7〜34.3N/cm2(1.5〜3.5Kgf/cm2)が好ましい。スチーム圧が14.73N/cm2よりも小さいと均一なスチームが行きわたらなくて成形性が悪く解れる傾向がみられる。スチーム圧が34.3N/cm2よりも高すぎると、成型品の表面に孔が開くようになる。
【００１４】
スチームの注入時間は成型品の大きさによるが、1.5〜3.5分が好ましい。1.5分以下ではウレタンの未反応のものがみられる。3.5分間も注入すれば充分であり、3.5分よりも多く注入することは不必要である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
ポリエステル短繊維を５〜10mm径(平均径６mmφ)の球状綿１としたものを図１に示すように吸引ブロア２によって計量ホッパ３内へ20Kg収容した。計量ホッパ３の上方には球状綿搬送のための空気が上方へ逃げる排気口４を備えている。計量ホッパ３の下方には球状綿の重量を秤量する計量器５がある。計量ホッパ３内に前記所定量の球状綿が収容されると、第二吸引ブロア６によって次の図２に示す浮遊吹付装置７へと移送される。
【００１６】
浮遊吹付装置７は横型円筒状ケーシング８内に撹拌爪９及びバインダー液のスプレーガン10を備えている。撹拌爪９はケーシング左右の側壁に内向きでそれぞれ回転方向を異にして設けられている。ケーシング８内へ導かれた球状綿が回転方向を異にしている撹拌爪９,９によって浮遊状態になる。球状綿を撹拌しながら浮遊させ、浮遊状態のものにスプレーガン10からポンプ18で加圧された前述したバインダー液19を噴霧状態で吹付ける。
【００１７】
バインダー液としてのＴＤＩとＭＤＩ系ウレタンプレポリマーの混合比は、ＴＤＩ系ウレタンプレポリマー20％に対し、ＭＤＩ系ウレタンプレポリマーが50％である(使用した溶液の樹脂分約60％(ＴＤＩ１〜10％)、溶剤分約40％)。これらのウレタンプレポリマーは溶媒メチレンクロライドが40重量％に調整されている。この溶液を浮遊状態の球状綿が100重量部に対しウレタンプレポリマー10重量部となるよう吹付けた。
【００１８】
球状綿の表面をウレタンプレポリマー処理したものを成形プレス20によって成形するが、これは図３にみられるように、まず計量器11で成形に必要なだけ分取計量したものを300ｇずつ成形型12内へ充填した。図４にみられるように、成形型12の下型13にはスチームが供給されるようになっており、底面の連通孔14から成形型12の内部へスチームが入るようになっている。また、上型15もパンチングメタルによってスチームが通過する通気孔16があるので、成形型12内を適度にスチームが加熱してウレタンプレポリマーの重合を促進させながら、プレスすることによって球状綿１の多数個を有機的に接合させて弾性に富むクッション材製品17が得られる。熱と水を与えてウレタン反応を促進するスチーム圧は24.5N/cm2( 2.5Kgf/cm2)とし、２分間維持した。クッション材製品17はスチームを使用する関係で濡れているので、乾燥機等を用いて乾燥するとよい。得られたクッション材製品は適度な厚みや形状に切断してもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、球状綿の持つクッション性を活かしたままで球状綿の多数個を有機的にバインダーで接合させるので、軽くて弾性に富むクッション材が得られる。使用するバインダー液に無駄がないので、安価に製造できる。
吹付けるバインダー液の増減、ＴＤＩとＭＤＩ系ウレタンプレポリマーの混合比の選択などによって、クッション材製品の硬さを自由に選ぶことができる。遮音性にも優れている。
【００２０】
球状綿を用いるので、洗うことができる。また、繊維の内部へ木炭、抗菌剤、防ダニ剤、等の練り込みが可能であるから、クッション材に消臭、殺菌、防ダニ等の機能を付与させ易い。
【００２１】
ポリエステル綿を用いると、バインダーも透明のものを使用すれば、クッション材製品が真白に仕上がり、清潔感のあるものとなる。着色も可能である。
【００２２】
吹付けるバインダーによって成形ができるので、成形時間が短縮でき、量産体制がとれる。そこで、コストダウンでき、安価な商品になるので、使用可能な分野も広い。
【図面の簡単な説明】
【図１】計量装置の斜視図である。
【図２】浮遊吹付装置の斜視図である。
【図３】成形プレス装置の側面図である。
【図４】成形型の断面図である。
【符号の説明】
１  球状綿
２  吸引ブロア
３  計量ホッパ
４  排気口
５  計量器
６  第二吸引ブロア
７  浮遊吹付装置
８  横型円筒状ケーシング
９  撹拌爪
10  スプレーガン
11  計量器
12  成形型
13  下型
14  連通孔
15  上型
16  通気孔
17  クッション材製品
18  ポンプ
19  バインダー液
20  成形プレス
【図１】
0003936861.tif 000002
【図２】
0003936861.tif 000003
【図３】
0003936861.tif 000004
【図４】
0003936861.tif 000005