JPH11314239A

JPH11314239A - 繊維集合体の成形方法

Info

Publication number: JPH11314239A
Application number: JP10123264A
Authority: JP
Inventors: Shinken Kataoka; 慎憲片岡; Masanao Yamaguchi; 正直山口
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1998-05-06
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】金型の微妙な凹凸を正確に賦型することがで
き、しかも成形サイクルも短縮することができる品質に
優れたクッション材を得ることを可能とする繊維集合体
の成形方法を提供する。【解決手段】マトリックス繊維中に熱融着性を有する
バインダー繊維を分散混入した繊維集合体Ｆを金型キャ
ビティＣ内へ充填し、充填した繊維集合体Ｆを金型６及
び７によって圧縮して嵩高密度を調整しながら、最終的
に繊維同士を熱融着させてクッション材２０を得る繊維
集合体の成形方法において、金型キャビティＣ内の繊維
集合体Ｆを金型６及び７によって圧縮するより前に金型
６及び７自体を予め加熱しておき、その後加熱した金型
６及び７によって充填された繊維集合体Ｆを所定の密度
に圧縮すると共に、圧縮工程中及び／又は圧縮工程後に
繊維集合Ｆ中に加熱風を貫流させ、次いで冷却風を貫流
させて熱成形することを特徴とする繊維集合体の成形方
法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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熱融着性
の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）をクッション材へと熱成
形するに当たり、金型キャビティ内に充填された繊維集
合体に金型形状を正確に賦型でき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、繊維集合体を搬送気
流に随伴させて金型キャビティに充填し、次いで金型キ
ャビティに充填された繊維集合体中に加熱風と冷却風を
貫流させて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。また、ハ
ンドレイアップやロボット等の自動化機械を使用した金
型キャビティへの充填方法もある。

【０００５】しかしながら、これらの方法には、未だ下
記のような未解決の問題が残されている。以下、これら
の問題を逐次説明する。先ず、繊維集合体中へ加熱風を
貫流させることでクッション材へと転換する熱成形時に
おいては、金型との接触部において成形品表面の熱セッ
ト性が悪いという問題点がある。この問題は、熱成形時
間を短縮しようとして、繊維集合体の成形サイクルを短
くしようとする時に生じ、特に成形風の金型からの出側
接触面で顕著に生じる。

【０００６】この問題を改善する方法として、成形品で
あるクッション材と加熱風との間の熱交換性を改良する
ために、加熱風の流速や温度を上げることが考えられ
る。しかしながら、前者は成形品が風圧によって熱変形
してしまう問題があり、後者は熱風の入り側の繊維集合
体が高熱にょつて変質してしまうという問題がある。

【０００７】次に、自動車用の座席に用いられるクッシ
ョン材等では、座面の側表面にはクッション材の表面に
被せる表皮を固定する吊ワイヤーを有する部分の深い
溝、そして、裏面表面にはクッション材をセットするパ
ンの周囲に引っかかるような突起などクッション材の表
面に微妙な凹凸を形成する必要がある。しかしながら、
これらの形状を搬送気流による繊維集合体の吹込みで金
型キャビティへ充填する事は非常に難しく、吹込み時に
成形品の深い溝を賦型する金型の突起部分に引っかかっ
り、溝の周囲の形状が悪くなったり、また、製品の突起
部分に相当するへこみ部分に繊維集合体がうまく充填さ
れないという問題点がある。

【０００８】更に、上記の搬送気流による繊維集合体の
吹込み方式に限らず、ハンドレイアップなどで金型キャ
ビティ内に繊維集合体を充填する方式においても、クッ
ション材の表面に形成される微妙な凹凸を金型からクッ
ション材へと正確に賦型することは困難である。このた
め、微妙な凹凸を必要とする部分の繊維集合体に関して
は、この部分に手詰めで部分的に繊維集合体の充填具合
を調整したり、あるいはこの部分だけを仮整形した繊維
集合体で置き換えるという細かい作業が要求される。し
かしながら、このような作業をするようでは、成形サイ
クルの短縮などは到底達成することができない。

【０００９】

【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、「繊維集合体
を熱成形して得られるクッション材の表面に金型から微
妙な凹凸を正確に賦型することができ、しかも成形サイ
クルも短縮することができる品質に優れたクッション材
を得ることを可能とする繊維集合体の成形方法を提供す
る。」ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】ここに、本発明の課題を
解決するための手段として、「マトリックス繊維中に熱
融着性を有するバインダー繊維を分散混入した繊維集合
体を金型キャビティ内へ充填し、充填した繊維集合体を
金型によって圧縮して嵩高密度を調整しながら、最終的
に繊維同士を熱融着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、金型キャビティ内の繊維集合体
を金型によって圧縮するより前に金型自体を予め加熱し
ておき、その後加熱した金型によって充填された繊維集
合体を所定の密度に圧縮すると共に、圧縮工程中及び／
又は圧縮工程後に繊維集合中に加熱風を貫流させ、次い
で冷却風を貫流させて熱成形す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。

【００１１】なお、前記の本発明の方法においては、金
型キャビティに繊維集合体を充填するに際して、搬送気
流に繊維集合体を随伴させて金型キャビティへ移送する
方法を採用すること成形時間を短縮し品質に優れたクッ
ション材を製造する上で好ましい。

【００１２】ここで、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は本発明の方法を実施するための装置を例示し
た正断面図である。該図において、先ず、Ｆは本発明で
用いる繊維集合体を示す。次いで、１はコンベア、２は
開繊機、３は移送ダクト、４は送風機、５は側部金型、
６は下部金型、７は上部金型、８は金型の上下方向への
駆動手段、９及び１０は排風機、１１は熱風発生器、そ
して１２は排風室をそれぞれ表す。

【００１５】ここで、上部金型７は複数の金型部材７ａ
〜７ｃに分割されている。また、上部金型６、下部金型
７或いは必要に応じて側部金型５は、通気性を有する金
型に構成されている。なお、金型に通気性を持たせるた
めには、例えばパンチングプレートのような無数の穴が
開けられた開孔部材、通気性を持つ焼結金属部材、金網
のようなメッシュ部材等の公知の部材を使用することに
よって具現化できる。また、金型６及び７を圧縮時等に
おいて上下方向へ移動させる駆動手段８（８ａ〜８ｄ）
は、上部金型７の複数の金型部材７ａ〜７ｃと下部金型
６とにそれぞれ対応して設けられており、それぞれ独立
して上下動できる構成としている。この駆動手段８は、
例えば空気圧又は油圧で駆動される流体圧シリンダーや
ラックとピニオンとが付設された直線運動を行う電動機
等の公知の手段を用いることができる。

【００１６】なお、該図において、Ｃは金型キャビティ
Ｃを示し、該金型キャビティＣは、上部金型７、下部金
型６、及び側部金型５で囲繞された領域の内部によって
形成されている。更に、該金型キャビティＣ内に細線で
示した符号２０は、上部金型７と下部金型６とで繊維集
合体Ｆを圧縮した後、熱成形されたクッション材を示
す。

【００１７】ただし、本発明のの繊維集合体Ｆを金型キ
ャビティＣへ充填する方法は、図１に例示した空気吹込
み法によってもよいし、ハンドレイアップ法によっても
よい。したがって、金型キャビティＣへ繊維集合体Ｆを
充填するための方法は特に限定する必要はないが、空気
吹込み法が、本発明の方法を実施する上で繊維集合体Ｆ
の金型キャビティＣへの充填時間を他の方法よりも短縮
できる点で好ましい。何故ならば、空気吹込み法によれ
ば、例えば金型６及び７を完全に開放して繊維集合体Ｆ
（通常、予め整形したウェブ等の形態を採る）を金型キ
ャビティＣ内に載置し、その後に金型６及び７を閉じる
といった工程等を省略することが出来るからである。

【００１８】以上のように構成された装置において、コ
ンベア１上に載置された繊維集合体Ｆは、開繊機２へ送
られる。ここで、繊維集合体Ｆは開繊機２を通過させら
れることで緩んだ開繊状態とされる。そして、開繊機２
を通過させられた繊維集合体Ｆは、送風機４によって発
生させられた搬送気流に随伴させられて移送ダクト３を
介して、金型キャビティＣへと送られる。この時、金型
キャビティＣを形成する領域は、駆動手段８ａ〜８ｄに
よって大きく広げられている。この広げられた領域は、
繊維集合体Ｆが充填されると、上部金型７及び下部金型
６を圧縮方向へ駆動する駆動手段８によって所定の嵩高
密度（即ち、符号２０で示したクッション材の状態）に
まで繊維集合体Ｆを圧縮した状態にまで狭められる。

【００１９】本発明においては、この金型６及び７によ
る繊維集合体Ｆの圧縮以前に、金型６及び７自体をバイ
ンダー繊維の溶融温度或いは軟化温度以上に予め加熱し
ておき、その後加熱した金型６及び７によって充填され
た繊維集合体Ｆを所定の密度に圧縮することを一大特徴
とする。

【００２０】これに関して、図２を参照しながら以下に
詳細に説明する。該図において、図２(a)は、説明を容
易にするために図１における金型部分のみを取り出した
図であって、繊維集合体を金型６及び７で圧縮した状態
を示す。なお、金型６及び７の加熱は、金型６及び７の
外面に設けられた面状発熱体１３によって行われる。こ
のとき、金型６及び７の通気性を確保するため、面状発
熱体にも通気性を付与しておくことは言うまでもない。
例えば、金型６及び７が多数の穴を有するパンチングプ
レートのような開孔部材で構成されていたら、面状発熱
体１３にも金型６及び７に設けられた穴に対応した位置
に穴を設けておく。なお、本発明の上部金型７は、図１
に示したような複数の金型部材を用いて繊維集合体の部
分ごとに圧縮度合いをかえることもできるし、この図２
(a)のように部分ごとに圧縮度合いを変える必要がない
クッション材を成形する場合には、分割せずに一体物と
して使用することもできる。

【００２１】また、金型６及び７の加熱は面状発熱体に
限られず、金型自体に直接通電して加熱する方式等の公
知の方式を採用することができる。

【００２２】本発明の方法においては、先ず、金型６及
び７と接触する繊維集合体Ｆの表層部は、面状発熱体１
３によって予め加熱された金型６及び７からの熱によっ
て、金型６及び７の微妙な凹凸に対応して容易に変形す
ることができる状態を得る。つまり、本発明において
は、金型キャビティＣに充填された繊維集合体Ｆの圧縮
時に、その表層部が金型６及び７からの熱を受けて、そ
の弾性力を減少させる程度（必要なら、バインダー繊維
の溶融温度或いは軟化温度）にまで加熱することが肝要
である。

【００２３】更に、繊維集合体Ｆを圧縮する際に発生す
る圧縮力に関しては、金型６及び７の微妙な凹凸に対応
して容易に変形することができる状態にある繊維集合体
Ｆに金型６及び７による圧縮力を作用させることによっ
て、より有効に金型６及び７の微妙な凹凸を忠実に繊維
集合体Ｆへ賦型できるようにする。この時、重要なこと
は、金型６及び７との接触によって加熱される繊維集合
体Ｆの表層部を除いて、その他の繊維集合体Ｆの部分は
未だ加熱されていない状態とすることである。このよう
にすれば、未だ加熱されていないために十分な反発力を
有している繊維集合体Ｆの部分によって、加熱される繊
維集合体Ｆの表層部が金型６及び７により強く押しつけ
られることとなり、圧縮力を極めて有効に活用すること
ができる。

【００２４】次に、図２(b) 及び(c)は、図１の装置で
成形した成形品（クッション材）を示し、図２(b)は成
形品の表、図２(c)は成形品の裏をそれぞれ示してい
る。これらの図において、１４は表皮を固定する吊ワイ
ヤーを有する部分の深い溝、１５はクッション材をセッ
トするパンの周囲に引っかかる突起である。

【００２５】ここで、図２(b) 及び(c)に示したような
クッション材２０は、座面の側表面には表皮を固定する
吊ワイヤーを有する部分の深い溝１５、座面の裏表面に
はクッション材２０を固定するパンの周囲に引っかかる
突起１６がある（図２(b) 及び(c)では、この部分を分
かりやすく強調するために、特にハッチングを施してあ
る）。

【００２６】ところで、図１で例示した空気吹込み法に
おいては、このような形状部に忠実に繊維集合体Ｆを充
填する事は非常に難しく、吹込み時にクッション材２０
に深い溝１５を賦型するための金型の突起部分に引っか
かり、クッション材２０の溝４の周囲の形状が悪くな
る。また、クッション材２０の突起１５に相当するへこ
み部分に繊維集合体Ｆがうまく充填されないという問題
点があった。

【００２７】しかしながら、本発明の方法によれば、繊
維集合体Ｆの充填前に金型６及び７を予熱しておき、そ
の後繊維集合体Ｆを充填して、加熱した金型６及び７を
圧縮することができるので、金型６及び７に接する繊維
集合体Ｆの表層部の弾性を減少させることができる。こ
れによって、空気吹込み法のように金型６及び７の表面
の凹凸に対して、忠実に繊維集合体Ｆを密着させて充填
できないような場合においても、圧縮工程においてクッ
ション材２０の表面形状の賦型性或いは成形性を改善す
る事ができる。

【００２８】また、加熱時、特に短時間加熱時において
は金型６及び７を加熱するために熱が奪われ、金型６及
び７の表面に接するクッション材２０の表層部の熱セッ
ト性が悪いという問題点があった。しかしながら、金型
６及び７を予め加熱する本発明の方法によれば、これら
の問題が解消される。

【００２９】つまり、加熱時、特に短時間加熱時にはよ
り大きな問題となるが、金型６及び７を加熱するために
費やされる熱のために、クッション材２０と金型６及び
７との接触部における繊維集合体Ｆの熱セット性が不十
分となる。この問題の改善については、予熱した金型６
及び７を使用することにより、金型６及び７の表面近傍
の繊維集合体Ｆに効率よく熱を伝えることができ、顕著
な熱セット性の改善効果を奏する。

【００３０】さらに、空気吹き込み法においては、金型
キャビティＣに繊維集合体Ｆの堆積する方向に沿って繊
維集合体Ｆが層状に堆積する。このように層状に堆積し
た繊維集合体Ｆは、その堆積した層面に沿って裂けやす
いという問題がある。しかしながら、本発明の方法によ
れば、繊維集合体Ｆの表層部は圧縮時に金型６及び７か
らの熱によって弾性を失って座屈するため、堆積した層
面が乱され、この結果としてクッション材２０の表層部
において、引き裂き強度が向上するという効果も奏す
る。

【００３１】本発明では、前述のように繊維集合体Ｆを
所定の嵩高密度にまで圧縮する圧縮工程中及び／又は圧
縮工程完了後に、繊維集合体Ｆをクッション材２０へと
転換するための熱成形工程へと直ちに移行する。この工
程においては、図１に例示したように「成形風」を繊維
集合体Ｆ中へ貫流させることにより行われる。この「成
形風」は、繊維集合体Ｆ中の繊維同士を融着させるため
に、繊維集合体Ｆに含まれるバインダー繊維を溶融させ
る「加熱風」と、溶融したバインダー繊維を固化させて
繊維集合体Ｆ中の繊維同士を結合させる「冷却風」とか
らなる。なお、繊維集合体Ｆを所定の嵩高密度にまで圧
縮する圧縮工程中に加熱風を繊維集合体Ｆ中へ貫流させ
る場合には、繊維集合体Ｆの表層部が十分に金型６及び
７の形状に合わせて賦型されるタイミングを見計らって
行うことが肝要であることは言うまでもない。

【００３２】以下、図１を参照しながら説明する。加熱
風は、熱風発生器１１から下部金型６、金型キャビティ
Ｃ内に充填された繊維集合体Ｆ、そして上部金型７へと
排風機９によって流される。このとき、バインダー繊維
の溶融温度より高いが、マトリックス繊維の溶融温度よ
りも低い温度の加熱風によって、繊維集合体Ｆ中の繊維
同士を融着させるために、繊維集合体Ｆに含まれるバイ
ンダー繊維を溶融させる。なお、繊維集合体Ｆ中を貫流
させる加熱風は、繊維集合体の温度が十分に上昇してい
ない初期の段階においては、マトリックス繊維の溶融温
度よりも高い温度に設定することもできる。

【００３３】次いで、冷却風を貫流させ、溶融したバイ
ンダー繊維を固化させて繊維集合体Ｆ中の繊維同士を結
合させクッション材２０を得る。このようにして、熱成
形されたクッション材２０は、最終的に下部金型６を下
方へと移動させ金型キャビティＣから取り出す。

【００３４】

【発明の効果】以上に述べた本発明によれば、「繊維集
合体を熱成形して得られるクッション材の表面に金型か
ら微妙な凹凸を正確に賦型することができ、しかも成形
サイクルも短縮することができる品質に優れたクッショ
ン材を得ることを可能とする繊維集合体の成形方法を提
供できる。」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】本発明の方法を適用する装置の一例を示した正
断面図である。

【図２】図（ａ）は、繊維集合体の圧縮完了時の金型キ
ャビティの状態を例示した金型の正断面図である。図
（ｂ）は、図（ａ）の状態で成形後に得られたクッショ
ン材の表部を示し、図（ｃ）はクッション材の裏部を示
した斜視図である。

【符号の説明】

５側部金型６下部金型７上部金型１３面状発熱体１５溝１６突起２０クッション材Ｃ金型キャビティＦ繊維集合体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 105:12 Ｂ２９Ｌ 31:58

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリックス繊維中に熱融着性を有する
バインダー繊維を分散混入した繊維集合体を金型キャビ
ティ内へ充填し、充填した繊維集合体を金型によって圧
縮して嵩高密度を調整しながら、最終的に繊維同士を熱
融着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、金型キャビティ内の繊維集合体を金型によって圧縮する
より前に金型自体を予め加熱しておき、その後加熱した
金型によって充填された繊維集合体を所定の密度に圧縮
すると共に、圧縮工程中及び／又は圧縮工程後に繊維集
合中に加熱風を貫流させ、次いで冷却風を貫流させて熱
成形することを特徴とする繊維集合体の成形方法。
【請求項２】繊維集合体を金型キャビティ内へ充填す
るに当たり、繊維集合体を搬送気流に随伴させながら金
型キャビティへ移送する請求項１記載の繊維集合体の成
形方法。