JPH11279919A - 繊維集合体の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形時間を短縮することができ、しかも成形
時の熱処理斑の生じない繊維集合体の成形方法を提供す
る。 【解決手段】 合成繊維からなるマトリックス繊維中に
バインダー繊維が分散混入された繊維集合体(1)を通気
性を有する金型(6,7,8)のキャビティ(C)内へ充填し、該
繊維集合体(1)中へ加熱風を貫流させてバインダー繊維
を溶融させて繊維集合体を部分的に融着結合させ、その
後冷却風を繊維集合体中へ貫流させて冷却して融着結合
部を固化させてクッション材を得る繊維集合体の成形方
法であって、成形中に前記の加熱風及び／又は冷却風の
繊維集合体中への貫流方向を切替えて変化させ、繊維集
合体中での該加熱風及び／又は冷却風の貫流経路を異な
らせることを特徴とする繊維集合体の成形方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成繊維のマトリ
ックス繊維中に該マトリックス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（以下、
単に「繊維集合体」と称する）を成形するために、金型
キャビティ内へ該繊維集合体を充填して加熱成形した
後、クッション材を得る繊維集合体の成形方法に関す
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安価なウレタンフ
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すること、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、前記の繊維集合体を
使用したクッション材が、これら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。このクッション
材は、金型のキャビティ内へ繊維集合体を充填し、これ
を熱成形することで繊維集合体中に含まれるバインダー
繊維を溶融させて繊維集合体中の繊維同士を結合させる
ことで形成されたものである。

【０００４】前記のクッション材の製造方法として、金
型を通気性を有する材料で構成し、これによって金型キ
ャビティに充填された繊維集合体中に熱風と冷却風を貫
流させて繊維構造体（クッション材）を成形する方法
が、例えば特開平７−３２４２６６号公報に提案されて
いる。

【０００５】しかしながら、上記の成形方法では、加熱
風及び／又は冷却風の繊維集合体中への貫流方向が常に
一定の方向であるため、下記のような諸問題を惹起す
る。

【０００６】すなわち、形状が複雑なクッション材を短
時間で繊維集合体を熱成形しようとすると、繊維集合体
への熱伝達効率を上げるために熱風の送風速度を速くす
る必要があるが、風速を上げるに連れて風圧も上昇す
る。このため、加熱されて弾力性をある程度失っている
繊維集合体が、大きくなった風圧の影響を受けて繊維集
合体は変形し易くなって、製品の厚みが薄くなってしま
って目的とする製品厚みが得られない、といった問題を
有している。

【０００７】しかも、金型キャビティの中央部は、熱風
や冷却風は通過し易いが、金型キャビティの側面部は通
過しにくいという問題があって、これによって、成形品
の品質が中央部と側面部とでは異なり、均質な成形品が
得られないという問題を有している。

【０００８】さらに、上部に袋構造を有し、両側部が屈
曲した自動車等のシートバックの様な複雑な形状のクッ
ション材では、加熱及び／又は冷却の際に加熱風及び／
又は冷却風が入ってくる面のみが、偏って加熱及び／又
は冷却され、加熱風及び／又は冷却風（以下、「加熱風
及び／又は冷却風」を「成形風」と称することがある）
の通り難い部分は十分に加熱及び／又は冷却がされない
という問題がある。

【０００９】以上に述べた諸問題を解決するために、熱
風速度をバインダー繊維が軟化する温度までは速く、軟
化後は遅くしたり、また冷却中においては、繊維集合体
が溶融或いは軟化している間は低速の冷却風で冷却し、
変形が起こり難くなった時点で冷却速度を上げる方法も
考えられる。しかしながら、このような方法では、昇温
工程や冷却工程に多くの時間を費やすこととなり、成形
時間を短縮することは極めて難しく、大量生産によって
成形コストを低減することは不可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べた諸問題に
鑑み、本発明が解決しようとする課題は、「複雑な形状
を有するクッション材であっても成形斑が生じず、しか
も加熱及び／又は冷却時間を短縮することができる生産
性と品質に優れたクッション材を得るための繊維集合体
の成形方法を提供する」ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明として、
「合成繊維からなるマトリックス繊維中に該短繊維より
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
集合体を通気性を有する金型のキャビティ内へ充填し、
次いで充填された繊維集合体中へ加熱風を貫流させてバ
インダー繊維を溶融させて繊維集合体を部分的に融着結
合させ、その後冷却風を繊維集合体中へ貫流させて冷却
して融着結合部を固化させてクッション材を得る繊維集
合体の成形方法において、成形中に前記の加熱風及び／
又は冷却風の繊維集合体中への貫流方向を切替えて変化
させ、繊維集合体中での該加熱風及び／又は冷却風の貫
流経路を異ならせることを特徴とする繊維集合体の成形
方法」が提供される。

【００１２】なお、本発明の「繊維集合体」のマトリッ
クス繊維を構成する合成繊維素材としては、特に制限す
る必要はなく、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、ポリピバラク
トン、またはこれらの共重合エステルからなる短繊維、
及至これらの繊維の混繊維集合体、または上記のポリマ
ー成分の中の２種類以上からなる複合繊維（コンジュゲ
ート繊維）等からなる短繊維を例示することができる。
また、該短繊維の横断面形状は、円形、扁平、異形また
は中空のいずれであっても良い。さらに、この場合の合
成繊維の短繊維には捲縮が付与されていることが好まし
く、このような捲縮としては、顕在捲縮であることが特
に好ましい。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の複合繊維を加熱する
方法等で得ることができる。

【００１３】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
ーのポリマーからなる繊維等を例示でき、特にこれらポ
リマーが繊維表面の一部に露出した複合繊維を好適に使
用することができる。なお、該バインダー繊維は成形す
る製品の要求性能に合わせて適当な量が前記のマトリッ
クス繊維中に分散・混入されていることはいうまでもな
い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の態様について、その作用と共に詳細に説明す
る。図１〜３は本発明の方法を実施するための装置（空
気吹込み方式の装置）を例示した正断面図である。な
お、本発明の方法を実施する上で、空気吹込み方式が必
須というわけではなく、例えば予め所定形状に整形され
た繊維集合体を金型キャビティ内へハンドレイアップす
る方式等を採用することもできる。ただし、クッション
材を成形する時間を更に短縮したり、低コストで、しか
も大量生産が可能とするという観点からは、空気吹込み
方式を採用することが好ましい。

【００１５】該図において、１は繊維集合体、２はコン
ベア、３は開繊機、４は送風機、及び５はダクトをそれ
ぞれ示す。また、９及び１１は排風機、１０は加熱風及
び／又は冷却風の送風と排風を兼ねる送排風機、そして
１２及び１３は送排風配管をそれぞれ示す。なお、Ｃは
金型キャビティであって、該金型キャビティＣは複数に
分割された上部金型６（６ａ及び６ｂ）と下部金型７、
及び側部金型８とで囲繞された領域の内部によって形成
され、図示した金型キャビティＣでは本体部Ｃ１と袋部
Ｃ２より構成される。ここで、上部金型６及び下部金型
７は、パンチングプレートのような開孔を持つ通気性の
材料によって形成され、同じく通気性を有する側部金型
８の内壁面を摺動しながらそれぞれ独立に移動できる構
造とされている。

【００１６】以上のように構成された装置において、図
１に示すように、繊維集合体１は、コンベア２上に載置
されており、該コンベア２によって開繊機３へと先ず搬
送される。そして、開繊機３で分散・開繊させられた該
繊維集合体１は、ダクト５から金型キャビティＣへと送
風機４から供給される空気流によって搬送されて金型キ
ャビティＣに吹込み充填される。なお、繊維集合体１と
共に金型キャビティＣに送られた前記の搬送流は、排風
機９によって迅速に金型キャビティＣ外へと排気され
る。

【００１７】このようにして金型キャビティＣに充填さ
れた繊維集合体１は、図２及び図３に示すように、次い
で上部金型６によって所定の嵩高密度にまで圧縮された
状態でクッション材２０へと熱成形される。この熱成形
に際して、従来の方式では常に一定の方向から成形風を
金型キャビティＣ内へ送風すること、つまり成形風の繊
維集合体１中への貫流方向を変化させずに常に一定（し
たがって、繊維集合体１中での成形風の貫流経路も常に
一定）に保つことが行われている。これに対して、本発
明の方法では、図２及び図３に矢印で示すように、成形
中に成形風の繊維集合体１中への貫流方向を切替えて変
化させ、繊維集合体１中での該成形風の貫流経路を異な
らせることを一大特徴とする。

【００１８】本発明の方法において、金型キャビティＣ
内に充填された繊維集合体１中への成形風の貫流方向を
変化させるためには、例えば下記の方法によればよい。
すなわち、図２に示す様に送排風装置１０から成形風を
送風して、送排風装置１１から該成形風を排風する状態
から、図３に示す様に送排風装置１１から成形風を送風
して、送排風装置１０から該成形風を排風する状態へと
切り替える。このようにすることで、成形風の貫流方向
は、図２に矢印で示した下から上への貫流状態から、図
３に矢印で示した上から下への貫流状態へと切り替えら
れ、これに伴って成形風の繊維集合体１中での貫流経路
は入側と出側が略反転することとなる。

【００１９】前記のようにすることで、例えば図２に示
す加熱工程及び／又は冷却工程において、成形風によっ
て金型キャビティＣの本体部Ｃ２に充填された繊維集合
体１が加熱及び／又は冷却され、次いで袋部Ｃ１に充填
された繊維集合体１が加熱及び／又は冷却される過程で
加熱斑及び／又は冷却斑が生じるのを防止することがで
きる。つまり、先ず図２に示したような状態で、成形風
の持つ熱量は下部金型７や本体部Ｃ２に充填された繊維
集合体１の加熱及び／又は冷却に費やされ、袋部Ｃ１に
充填された繊維集合体１を十分に加熱及び／又は冷却さ
れないことが起こっても、図３に矢印で示す方向に成形
風の貫流方向を切替えて今度は先ず袋部Ｃ１に充填され
た繊維集合体１を十分に加熱及び／又は冷却し、次いで
本体部Ｃ２に充填された繊維集合体１の加熱及び／又は
冷却をすることができる。そして、これによって成形風
の貫流方向に起因する加熱斑／及び冷却斑を解消するこ
とができる。

【００２０】さらには、必要とされる部分に十分に熱量
が交換される本発明の方法を採用することで、金型キャ
ビティの本体部Ｃ１で交換される熱量に見合った熱量を
繊維集合体１に供給するために金型キャビティＣへ送る
成形風の風量を必要以上に増すこともなくなる。何故な
らば、成形風の風量を必要以上に増すようなことをすれ
ば、熱を得て弾性を減少させられた繊維集合体１は、成
形風の風圧によって容易に変形し、所定の成形形状を有
するクッション材を得ることが困難となるからである。
なお、特に短時間加熱が必要とされるような場合には、
急速加熱する加熱風の繊維集合体１中への貫流方向は一
定の方向に維持し、冷却風の貫流方向を反転させること
によって、加熱の際に生じた変形を冷却風によって生じ
る変形で互いに解消させることもできる。

【００２１】本発明の方法を適用するに当たって、図１
〜３に示したように、成形風の送排風機１０及び１１を
一対として用いて、成形風の貫流方向の切り替えに際し
て、送風機能と排風機能を交互に切り替えて使用する方
式を採用することができることは既に述べた通りであ
る。この他の実施態様としては、例えばそれぞれ単独に
送風機能と排風機能とを有する送風機と排風機とを設け
ると共に、送排風配管１２及び１３をそれぞれ途中から
分岐させ、これに流路開閉弁等の流路切替手段を介在さ
せて該送風機と排風機とにそれぞれ接続するようにして
もよい。このようにすれば、流路切替手段を操作するだ
けで、送排風配管１２を送風配管から排風配管へ、そし
て送排風配管１３は逆に排風配管から送風配管へと容易
にしかも簡単に切り替えることができ好ましい。

【００２２】また、本発明の方法を例示した図１〜３に
示す装置では、簡単な装置構成であるという点で、上部
金型と下部金型との間に成形風を貫流させるような方式
を採用したが、成形風の貫流方向はこのような方向に特
に限定されるものではない。例えば、成形斑を解消する
ために、金型キャビティの右側部、左側部、前側部、或
は後側部等、複数の貫流方向から成形風をそれぞれの対
向方向へ貫流させてもよく、或は必要に応じて金型キャ
ビティの下部から右側部或は左側部へとバイパスして貫
流させてもよい。更には、複数個の貫流方向を同時に採
らせるようにすることもできる。このような場合には、
成形風と繊維集合体との間において熱交換がされ難い箇
所に対して、成形風がより良く貫流して熱交換が促進さ
れるように成形風の貫流方向を制御するようにすればよ
り効果的である。

【００２３】

【発明の効果】以上に述べた本発明によれば、複雑な形
状を有するクッション材であっても成形斑が生じず、し
かも加熱及び／又は冷却時間を短縮することができる生
産性と品質に優れたクッション材を得られるという極め
て顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形方法を適用する空気吹込み式の装
置を例示した正断面図である。

【図２】図１の装置において成形風の貫流方向を切り替
える前の状態を例示した正断面図である。

【図３】図１の装置において成形風の貫流方向を切り替
えた後の状態を例示した正断面図である。

【符号の説明】

１ 繊維集合体 ６ 上部金型 ７ 下部金型 ８ 側部金型 10,11 送排風機 12,13 送風風配管 Ｃ 金型キャビティ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成繊維からなるマトリックス繊維中に
   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通気性を有する金型のキャビティ
   内へ充填し、次いで充填された繊維集合体中へ加熱風を
   貫流させてバインダー繊維を溶融させて繊維集合体を部
   分的に融着結合させ、その後冷却風を繊維集合体中へ貫
   流させて冷却して融着結合部を固化させてクッション材
   を得る繊維集合体の成形方法において、 成形中に前記の加熱風及び／又は冷却風の繊維集合体中
   への貫流方向を切替えて変化させ、繊維集合体中での該
   加熱風及び／又は冷却風の貫流経路を異ならせることを
   特徴とする繊維集合体の成形方法。
2. 【請求項２】 加熱風及び／又は冷却風の貫流方向の切
   替前と切替後とで、貫流方向を互いに略反転方向とする
   請求項１記載の繊維集合体の成形方法。