专利名称：弹簧结构树脂成型品和该弹簧结构树脂成型品的表面层形成方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及弹簧结构树脂成型品、形成该弹簧结构树脂成型品表面层的方法及装置，更加详细地说，通过对三维结构体中由圆环或卷曲形成的弹簧结构树脂成型品的表面进行改良，能够使弹簧结构树脂成型品的特性适用于各种用途，以提高其产品的价值。
背景技术：
已经提出了各种弹簧结构树脂成型品及其制造方法、制造装置。
例如，在特开平1-207462号、特开平1-241264号、特公平3-17668号、特公平4-33906号、特开平5-106153号、特开平7-68061号、特开平7-68284号、特开平7-189106号、特开平8-74161号、特开平8-99093号、特开平9-21054号、以及WO 01/68967A1等中提出的各种提案。
这些专利中，提出了一种设置滑道以引导从挤出装置的模具垂下来的线条的装置。
例如，提出了具有下述构成的装置在纤丝(相当于本发明的线条)的降落范围，在该纤丝束(相当于本发明的三维结构体)的两侧配置了棒状的加热器，加热器的下方侧向配置了长的倾斜嵌板，倾斜嵌板由水平角θ设定在45°～80°的上部片和浸入冷却水内的下部片组成，下部片以从两侧挟住纤丝束的方式设置，而且可从两侧向纤丝束的中心部移动调整。
此外，还提出了一种装置。该装置以固定结构或移动结构设置了带有含氟树脂涂层的弯曲板，并且能够改变三维结构体的左右前后的密度、形状等。
专利文献1特公平4-33906号专利文献2WO01/68967A1进一步，本申请人在本发明的开发过程中，开发出了如图12～图15所示的三维结构体的形成装置(以下，称为[开发例])。在这种装置中，为了防止熔融连续线条的粘附，在熔融连续线条最初接触的部位，即滑道51的上部流下冷却水M，用冷却水M冷却线条2形成三维结构体。滑道51采用含氟树脂涂层处理过的不锈钢板，含氟树脂涂层的目的是为了防止线条2粘附在滑道51上，并使水M在滑道上扩散。从带有规定径的孔的冷却水槽53供给冷却水，从上方以规定的速度向这种含氟树脂涂层板结构的滑道51上喷淋，熔融线条2从滑道51上方流下时接触冷水后或成为圆环状、或成为卷曲状落进水槽26内。
发明内容
在特公平4-33906号的技术方案中，在纤丝束滑进冷却水的水面范围，通过倾斜嵌板来限制纤丝束厚度，也会产生纤丝束的外侧纤丝落在嵌板的上部片上，滑过嵌板浸入到冷水中这样的情况。
在现有技术WO01/68967A1的技术方案中，圆环状或卷曲状的形成不全引起弹簧结构树脂成型品的表面出现凹凸、产生拉丝等现象，是不理想的。
此外，上述开发例仍残留了下述问题，弹簧结构树脂成型品的附加价值的提高有限。
由于含氟树脂涂层对水具有排斥作用，所以冷却水不会流过滑道51的全部表面，因为是防水性的涂层，所以产生了水流偏向的问题(参照图12、图15)。如果冷却水M落下后水流立即直线流动，那么冷却水相互合流，弹簧结构树脂成型品的全部表面层很难得到均一冷却。此外，线条2滑行太快不能完全形成圆环状或卷曲状。(参照图16(B))。
熔融连续线条的宽度的并未大量压缩(图16(A)γ)，这是因为如果压缩量大，如上所述表面层不能均一冷却，使缓冲性不足。
其结果是，弹簧结构树脂成型品中有如下缺陷。
因冷却水的过冷却，使弹簧结构树脂成型品的表面出现凹凸，这种缺陷出现在成型品中(参照图15(A))；即，形成水流重叠出现突起的部分，产生过度冷却的部位(参照图14记号E的部分)，线条遇到这种状态的冷却水后，容易导致过度冷却，树脂上出现凹部，融合力减弱。
另外，在该图中，符号N表示被适当冷却的(水流)部分。
冷却水冷却不足的情况，圆环状或卷曲状变形，不能很好地形成圆环状或卷曲状，弹簧结构树脂成型品3的表面层4、5的熔融线条不能完全形成圆环或卷曲状。冷却水M彻底分开的部分导致冷却不充分(参照图13的记号S的部分)，冷却水不足的部位S不能使熔融连续线条充分冷却，落下的熔融连续线条被牵拉，因而切断而形成拉丝状态①的毛刺状(参照图15(B))，或者，形成拉丝状态②的拉丝状、拖拉成薄膜状、线条绷紧状，绳锁状甚至收缩状(参照图15(C))。
因为冷却水的水流的不均，弹簧结构树脂成型品的圆环或卷曲状的融合部位容易剥离(参照图16(C))。这是因为冷却水的水流不均使得线条的圆环或卷曲状相互之间的融合力不均而引起的。将三维结构体卷曲时，圆环或卷曲状之间的融合部位大量分离(参照图16(C))，产生如缓冲性、强度等问题。
因为圆环或卷曲状的形成不全，线条的截面形状也发生变化。中空线条的情况下，产生如圆形截面变形、截面形状改变的问题。
三维结构体不能强力压缩，结果导致弹簧结构树脂成型品的厚度变大。即，如果对三维结构体进行强力压缩会使其产生厚度变薄、缓冲力减弱的问题。
由于上述缺陷，弹簧结构树脂成型品或利用弹簧结构树脂成型品生产的产品具有以下的问题。
用覆盖物材料包裹弹簧结构树脂成型品时，覆盖物材料被上述的凹凸、拉丝状、毛刺状缺陷挂住，因此引起覆盖物材料破损、或弹簧结构树脂成型品的线条融合部位的脱离。
三维结构体的线条之间的融合部位容易剥离，长期使用物性降低。
三维结构体的厚度不得不增大时，重量增加，原料费用提高。
因此，本发明的目的是提供一种弹簧结构树脂成型品的制造装置及弹簧结构树脂成型品的制造方法，从而使冷却水均一流过滑道的整个表面以消除三维结构体的过度冷却和冷却不足问题，并强力压缩熔融连续三维结构体的宽度，消除三维结构体融合部位的剥离；并提供一种弹簧结构树脂成型品，其能消除表面凹凸，防止线条剥离，长期使用能够维持缓冲性和强度，重量轻，原料费用低。
本发明的弹簧结构树脂成型品是一定堆积密度的具有空隙的三维结构体，其由热塑性树脂和/或热塑性弹性体形成的实心和/或中空的连续线条形成随机的圆环或卷曲，上述连续线条中相邻的线条彼此通过相接触、交织、集合而形成三维结构体。该三维结构体在厚度方向相对应的表面层的堆积密度为0.2g/cm3～0.5g/cm3，优选0.3g/cm3～0.4g/cm3，空隙率为44％～77％，较优选56％～67％；表面层之间的内层堆积密度为0.01g/cm3～0.15g/cm3，优选0.03g/cm3～0.05g/cm3，空隙率为83％～99％，较优选94％～97％。
此外，本发明提供了一种弹簧结构树脂成型品的表面层的形成方法，其特征在于在将热塑性树脂和/或热塑性弹性体熔融挤出形成多根线条，使这些形成随机的圆环或卷曲的连续线条中相邻接的线条彼此通过接触、交织、集合，形成一定堆积密度的具有空隙的一定厚度的三维结构体时，上述熔融挤出形成的三维结构体的厚度方向相对的侧面沿着挤出方向伸展时受到均一的冷水层的作用，使上述熔融挤出成的三维结构体的厚度方向相对的侧面的线条中相邻的连续线条彼此之间接触、交织，形成由堆积密度大的圆环或卷曲组成的表面层，该表面层间形成堆积密度小的内层。
进一步，本发明还提供了一种弹簧结构树脂成型品的表面层形成装置，利用该装置，可将热塑性树脂和/或热塑性弹性体熔融挤出，形成实心和/或中空的连续线条的随机的圆环或卷曲，上述连续线条的相邻线条相互之间通过接触、交织、集合，形成一定堆积密度的具有空隙的三维结构体；其特征在于在上述三维结构体的厚度方向相对的侧面，配置了对向倾斜的滑道以使沿挤出方向上的两相对侧面之间的间隔缩小；设置了覆盖上述滑道表面的透水薄片；在上述滑道表面与透水薄片之间设置了冷却水供水部以供给冷却水形成冷却水下层；在上述透水薄片的上面均匀浸透上述冷却水，形成冷却水上层；在透水薄片上的冷却水上层，使得上述三维结构体的厚度方向相对的表面层的连续线条形成圆环或卷曲状，再使相邻的线条相互接触、交织，形成弹簧结构树脂成型品的表面层。
所述“透水薄片”，具有水渗透性、柔软性、具有比不锈钢或含氟树脂的摩擦系数大的摩擦系数，优选采用如布(漂白布等)这样的材料。这样，在线条落入冷却水的时候，不但缓冲性提高，而且能够通过透水薄片的摩擦阻力来抑制线条的滑行，使得圆环或卷曲能够充分形成。透水薄片的厚度为0.001mm～1.0mm，优选为0.2mm～0.5mm，更优选为0.3mm～0.4mm。
所述“连续线条”的原料树脂是通用塑料(聚链烯烃、聚苯乙烯类树脂、异丁烯酸树脂、聚氯乙烯等)、工程塑料(聚酰胺、聚碳酸酯、饱和聚酯、聚缩醛等)。优选由热塑性弹性体制成，例如由聚乙烯(以下记为PE)、聚丙烯(以下记为PP)、PVC或尼龙等弹性体制成。中空线条的情况下，中空部可以是连续的，也可以是不连续的。例如1根线条中可以同时具有中空部和该中空部被堵塞的部分。
本发明的效果列举如下。
透水薄片上面浸透的冷却水，形成冷却水上层，防止线条的粘附。
透水薄片的摩擦系数比含氟树脂(特氟隆(注册商标等)涂层和金属(不锈钢)的摩擦系数大，给落下的熔融连续线条施加阻力，能够形成良好的圆环或卷曲状。
在熔融连续线条的落下位置，因为透水薄片和冷却水上层具有缓冲性，所以不会使线条的截面形状变化。特别是，中空线的情况下，由于截面的形状或没有变化、或变化很小，所以提高了产品的价值。
本发明的制造方法所产生的效果如下。
能够使弹簧结构树脂成型品的表面层光滑。
能够使挤出的熔融连续三维结构体的厚度大量压缩，由于压缩量增大，所以增加了融合部位，提高了强度和缓冲性。
使用本发明的弹簧结构树脂成型品，能够提供具有下述特点的产品。成型品的表面细密、拉丝少、凹凸少，表面光滑。
线条之间的融合力牢固。
表面层的密度高、融合力强度高、压力分散性好。
能使厚度变薄、缓冲性好、耐变形性好、成本低、耐弯曲性好。
表面层的圆环或卷曲，与成型品的挤出方向大致平行，有压力分散效果；内层的圆环或卷曲与厚度方向大致平行，有缓冲性效果。
图1表示弹簧结构树脂的成型品1。
图2(A)是比较例的弹簧结构树脂成型品的截面图。
图2(B)和图2(C)是本实施方案的弹簧结构树脂成型品的截面图。
图3表示弹簧结构树脂的成型品1的制造方法。
图4表示弹簧结构树脂的成型品1的其它制造方法。
图5表示弹簧结构树脂的成型品1的其它制造方法的实施例。
图6(A)表示三维结构体的成型装置的部分侧面图。
图6(B)表示同一部分的正面图。
图7(A)表示表面层形成装置的截面图。
图7(B)表示除去透水薄片的表面层形成装置的正面图。
图8(A)表示表面层形成装置的立体图。
图8(B)表示表面层形成装置的放大图。
图9表示表面层形成装置的操作。
图10表示弹簧结构树脂成型品1的制造方法的工序的一部分。
图11表示本申请发明中的三维结构体形成工序的模式图。
图12表示本申请人进行的开发例的表面层形成装置的立体图。
图13表示本申请人进行的开发例的表面层形成装置的截面图。
图14表示本申请人进行的开发例的表面层形成装置的作用。
图15(A)表示利用本申请人进行的开发例的表面层形成装置所生成的成型品表面的凹凸。
图15(B)表示同一成型品的表面的拉丝的模式①。
图15(C)表示同成型品的拉丝的模式②。
图16(A)表示本申请人进行的开发例(γ)和本申请例(δ)的线条的压缩量。
图16(B)表示开发例中同一个三维结构体的表面层形成过程。
图16(C)表示开发例中同一个三维结构体的融合部分的剥离。
符号说明1弹簧结构树脂成型品2线条3三维结构体；线条集合体4表面层5表面层6内层10三维结构体成型装置20挤出成型机21储料器22成形模具23喷嘴24引取机25、25引取辊26、126水槽27辊28无端传送带29、29卷取辊30、130切断装置50表面层形成装置；圆环形成装置51滑道53供水部55透水薄片
51a倾斜板51b倾斜板53a水箱53b冷却水吐出口53c压住用金属部件53d螺钉135输送装置C冷却水L冷却水下层M冷却水上层具体实施方式
弹簧结构树脂成型品1的说明本实施方案的弹簧结构树脂成型品1，是以热塑性树脂为原料或为主原料形成连续线条2(以下简称为线条2)构成的三维结构体3随机交织集合形成的具有空隙的立体结构体；该线条2形成多个圆环，圆环的相邻线条之间相互接触、交织、集合。另外，弹簧结构树脂成型品1的制造方法在后面叙述。
弹簧结构树脂成型品1的各种参数如下所示。
弹簧结构树脂成型品1的堆积密度为0.001g/cm3～0.20g/cm3。
优选范围如下。弹簧结构树脂成型品1的堆积密度为0.08g/cm3～0.20g/cm3，优选0.10g/cm3～0.18g/cm3，空隙率78％～91％，优选80％～88％；构成弹簧结构树脂成型品1由分别构成表、里两面的2个表面层4、5、和表面层4、5之间夹着的内层6构成。表面层的堆积密度是0.2g/cm3～～0.5g/cm3，优选0.3g/cm3～～0.4g/cm3，空隙率为44％～77％，优选56％～67％。内层的堆积密度是0.01g/cm3～0.15g/cm3，优选0.03g/cm3～0.05g/cm3，空隙率为83％～99％，优选94％～97％。
关于弹簧结构树脂成型品1的线条的线径(直径)，实心线条为0.3mm～3.0mm、优选0.7mm～1.0mm。实心线条的线径小于0.3mm时，线条没有了韧性，融合部位增多，空隙率降低；大于3.0mm时，线条韧性过大，不能形成环。中空线条的情况下，线径为1.0mm～3.0mm，优选1.5mm～2.0mm，更优选0.9mm～1.3mm。若为中空线条则线径为1.0mm～3.0mm，优选1.5mm～2.0mm。中空率优选10％～80％，中空率小于10％时，不能使重量减轻，大于80％时缓冲性可能下降。
厚度为10mm～50mm，优选20～40mm，长度和宽度可以是随机的尺寸。
为了维持三维结构体的弹性和强度，减轻重量，优选上述范围的空隙率。
空隙率(％)＝(1-堆积密度/树脂密度)×100实心线条和中空线条的混合比，优选实心∶中空＝0～50∶50～100。
此时，中心部使用中空线条，该中空线条的周围用实心线条包裹，这样手感好，所以优选。
作为弹簧结构树脂成型品1的原料的热塑性树脂，特别优选聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚链烯烃类树脂。优选醋酸乙烯树脂(以下记为VAC)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(以下记为EVA)、或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(以下记为SBS)等，或者是这些物质的混合物。此外，也可以是聚链烯烃类树脂的再生树脂。
热塑性树脂，优选聚烯烃类树脂和醋酸乙烯树脂、醋酸乙烯共聚物、或与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的混合物。优选以PE、PP等聚烯烃类树脂和VAC、EVA或SBS的混合物(例如热塑性弹性体)为原料形成的立体结构体的弹簧结构树脂成型品1。
聚烯烃类树脂和醋酸乙烯树脂或乙烯醋酸乙烯共聚物的醋酸乙烯的混合比例是70重量％～97重量％∶3重量％～30重量％，优选80重量％～90重量％∶10重量％～20重量％。
VAC或EVA小于3重量％时，反弹性降低，大于30重量％时，热特性降低。
聚烯烃类树脂和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的混合比例为50重量％～97重量％∶3重量％～50重量％，优选70重量％～90重量％∶10重量％～30重量％。
三维结构体形成装置10接着，对上述弹簧结构树脂成型品1的成形装置的一例，即三维结构体成形装置10进行说明。如图3、图4所示，挤出成形机20配置有储料器21，从储料器21投入热塑性树脂，在一定的温度熔融混炼，以一定的挤出速度把熔融的热塑性树脂线条2从成型模头(模具)22配备的规定径的数个喷嘴23中挤出来，挤出成三维结构体3，再从引取机24中取出。
引取机24的牵引辊25、25设置在水槽26的水里，该牵引辊25、25分别是悬挂在1根无端传送带28上的上下一对辊，水槽26上装有给水阀26a和排水阀26b，三维结构体3的线条2随机形成圆环，圆环之间部分交织接触并融合，在水中固化，利用卷取辊29、29取出弹簧结构述树脂成型品1。
如图4所示，引取时，立体结构体的弹簧结构树脂成型品1在用牵引辊25、25卷曲困难的情况下，可以通过制作堆积密度小的部分并在该部分卷曲，从水里提上来。利用切断装置30，把提上来的弹簧结构树脂成品1切成适当长度。
此外，作为其它例子，如图5所示，水槽126内设置切断装置130，切断装置130配置在引取机124的下方附近，水槽126的对向侧壁上安装了输送装置135，该输送装置135包含一个输送器(conveyer)，所述输送器上突出设置了多个卡定突起，所述卡定突起能够插入在切断部位被切断的单体的空隙内。对于其他部位的构成，采用前述标号并在百位加“1”来表示。
这里来说明表面层形成装置50。该表面形成装置50，从模具22吐出熔融连续线条2时，外周侧面部的连续线条在接触水槽26水面之前，压缩其厚度，不但能提高弹簧结构树脂成型品1的表层密度，同时，形成的圆环光滑，圆环之间融合均一化，进一步，与输送器的无端传送带28接触之前，使其表面冷却固化，防止无端传送带28的咬合痕迹留在成型品上。无端传送带28上形成履带(参照图12)时这种效果更明显。
如图7～9所示，该表面层形成装置50包括滑道51，其水平配置在与从模具22挤出的在下方熔融流下的多根线条2形成的三维结构体3的厚度方向相对的侧面上，所述滑道51能够在三维结构体3的厚度方向使其厚度以一定比例压缩，并且倾斜设置，左右对称；供水部53，用于从滑道51的表面上方向下方供给冷却水从而使三维结构体3冷却；透水薄片55，其覆盖滑道51的表面并安装在供水部53上。
滑道51，包括倾斜板51a和倾斜板51b，所述倾斜板51a的倾斜角度小，比较平缓；所述倾斜板51b位于该倾斜板51a的下端延长部，比倾斜板51a的倾斜角度大，比较陡。无端传送带28的内侧面和倾斜板51b的下端面优选是相应的面。
滑道51一般优选金属，特别是不锈钢。这样可以防止在水中生锈。为了产生良好的排水性、扩散性，优选在滑道51的表面实施含氟树脂的加工处理。
这里，例如，设定形成喷嘴23的开口范围的面积为宽1300mm，深80mm，设定滑道51的宽1300mm，厚度3mm，与倾斜板51b的间隔为40mm。
该滑道51的下部配置了上述引取机24，三维结构体3的厚度与弹簧结构树脂成型品1的厚度的比率(缩小率)为30％～70％，优选40％～60％。图6中，设定三维结构体3的厚度为80mm、弹簧结构树脂成型品1的厚度为40mm，厚度的压缩率大致为50％。
透水薄片55，优选布(漂白布)，布的替代品也可以。优选水浸透透水薄片55而出现在其表面。冷却水C不仅从透水薄片55的下方流过，同时，冷却水也浸透到透水薄片55的上面。通过透水薄片55，冷却水C从滑道51上面全面流过。透水薄片55的摩擦力的作用使圆环形成良好。透水薄片55的厚度，优选0.3mm～0.4mm。
如图6及图7所示，供水部53包括贮水箱53a，其为截面是四边形的长尺状，横向水平固定在倾斜板51a的上部，用于储存水；冷却水吐出口53b，其在贮水箱53a的开口处形成；压住用金属部件53c，其压住覆盖在贮水箱53a的上部的透水薄片55，为“コ”字型；螺钉53d，其用于将模型53c固定于贮水箱53a上。冷却水吐出口53b形成在相对倾斜方向为内侧的面上。冷却水的吐出口53b的开口形状没有特别的限定，优选从正面看是狭缝形状。除狭缝形状外，也可以使圆孔、角孔等。连续或不连续都可以。贮水箱53a是供水源(图略)，例如可以连接软管、水龙头等。
如图9所示，冷却水C供给至贮水箱53a后，从开口53b向透水薄片55和倾斜板51a之间供给冷却水C，形成冷却水下层L。接着，冷却水C浸透透水薄片55的上面，在透水薄片55的上面形成冷却水上层M。该冷却水上层M与三维结构体3的厚度方向相对的侧面相接触以形成圆环，并使邻接的连续线条相互接触、交织。
从模具22流下形成圆环的过程中，无数的线条2的运动是随机的而并非一致的，但是成为内层6的部分一般在挤出方向呈螺旋形运动，而成为表面层4、5的部分一般在表面方向呈圆环状运动。
透水薄片55虽然具有柔软性，冷却水通过后，就不再运动而变得稳定。透水薄片55具有透水性，水从冷却水下层渗透到透水薄片55的上面又流下，水流向宽度方向全面扩展，能够形成厚度均一的冷却水上层M。总之，透水薄片55把水吸上来向两侧扩展，能够防止水的集中，透水薄片55上面形成的冷却水上层M的厚度稳定。因此，表面层4、5的整面能够均一冷却，同时，由于透水薄片55的摩擦系数比金属的大，利用其摩擦效果，三维结构体3落下时，落在冷却水上层M，挂在透水薄片55上，形成圆环。因为比含氟树脂板的牵挂方式牢固，所以能够形成牢固的圆环。
这样形成的冷却水的上层M的上面，成为弹簧结构树脂成型品1的表面层4、5的部分，圆环在面方向(平躺的状态)冷却，熔融落下的线条集合体3的表面层4、5被压缩。
另一方面，成为内层6的部分形成连续的卷曲状。之后，使用引取机24把弹簧结构树脂成型品1从水中取出。
下面列举本实施方案的效果。
A)透水薄片55上浸透的冷却水能够形成冷却水上层M，从而防止线条与滑道51的粘附。
B)因为透水薄片55的摩擦系数比含氟树脂涂层或金属的大，所以可以对落下的熔融线条给予阻力，能够形成良好的圆环。
C)在熔融连续线条的落下点，透水薄片55和冷却水上层M具有缓冲性，因此圆环的形成良好，同时，线条2的截面形状不会变形。虽然线条2的落下速度非常快，但是透水薄片55和冷却水上层M的缓冲效果使之能够形成良好的圆环，形成圆环时线条的截面形状不会被破坏。特别是，当线条是中空线条时，截面形状不变形，具有很大的优点。
本实施状态下的制造方法产生的效果如下所示。
圆环剥离少，线条彼此剥离的瞬间，整体强度会下降，所以线条彼此间的融合非常重要。
在上述开发例中，由于线条的滑动太好导致圆环形成不完全，但如果透水薄片55的上下两面都存在冷却水，线条落到冷却水上层形成圆环时，缓冲性好，摩擦阻力增大，线条被挂住，能够形成良好的圆环。
挤出的熔融连续线条可以被大大压缩，据此，由于压缩量增大，线条的交织程度增大，交织面(融合面)增大，融合力增强。
因此，能够使弹簧树脂结构的表面光滑成型。
因此，能够提供具有如下所示特性的产品。
成型品的表面细密、挂丝少、凹凸少、光滑，外皮没有破损。
表面层4、5的线条融合牢固，没有剥离。
表面层4、5的密度高，线条融合牢固，所以压力分散性好。作为缓冲材料使用的情况下，支持住臀部、身体的背部时，表面层4这一部分会将压力分散，不会使下面的内层6产生局部的超重负荷。即使组织粗糙也能保持一定程度的缓冲性，而且，由于表面层4、5细密，即使受到外力也极不容易剥离。
由于圆环彼此间的交织性强，所以耐弯曲性好。
加大对三维结构体3的厚度的压缩，能够制造薄的成型品。因为表面层4、5的圆环形成性高，即使把厚度减薄，也能提供缓冲性好、耐弹性减弱性好的成型品。厚度减薄，能够降低生产成本。
表面层4、5的线条，在成型品的挤出方向形成大致平行的圆环，有压力分散效果；内层6的线条，在长度方向形成大致平行的圆环，有缓冲性效果。
弹簧结构树脂成型品1的制造方法接着，对上述弹簧结构树脂成型品的制造方法中的一例进行说明。
如图10所示，在本发明的实施状态下的弹簧结构树脂成型品1的制造方法中，适当地，将PE、PP等聚烯烃类树脂，和VAC、EVA或SBS等原料树脂经过后述的转筒或定量供料机被干燥、混合，或混合或熔融混合制成颗粒，再送到挤出成形机20的储料器21。
具体是，例如，将PP和SBS等原料树脂放入干燥机转筒(加藤理机制作所制造的KR混合机)中，40rpm混合15分钟。
接着，如图3所示，把这些原料树脂组成的混合物投入到ф65mm的单轴挤出成形机20的储料器21(参照图4)中。在一定的温度(实施例1～6为200℃，实施例7～9为260℃)下熔融混炼，从设置在成型模具22上的多个具有一定直径的喷嘴，以一定的挤出速度熔融挤出，然后使用后述的引取机24将其取出，形成具有一定线径(例如，600～90,000但尼尔，优选3,000～30,000但尼尔，较优选6,000～10,000但尼尔)的实心和/或中空的连续线条，利用如图6～图9、图11所示的上述的圆环形成装置50，使相邻的熔融状态的线条2彼此之间相互接触、交织，形成随机的的圆环，例如形成直径为1mm～10mm，优选形成直径为1mm～5mm的圆环。此时，相互接触交织的部位中的至少一个部位彼此熔融粘附冷却下来。此外，线条2可以是中空线条和实心线条以一定的比例混合成的线条。
上述随机的的圆环集合形成的立体结构体的厚度和堆积密度，根据水槽26内的引取机的引取辊25、25间距确定。这种立体结构体(例如厚度10mm～200mm、宽度2,000mm)，随机形成卷曲或圆环，在水中固化，使用卷取辊29、29将弹簧结构树脂成型品1取出。
此外，使用引取机24将这些圆环在水中形成的线条2引取出时，改变引取机24的速度，可以改变其缓冲性。该情况下，需要该立体结构体的堆积密度相对增大时，堆积密度为0.03g/cm3～0.08g/cm3，优选0.04g/cm3～0.07g/cm3，更优选0.05g/cm3～0.06g/cm3。
此外，例如，引取辊25、25的引取速度可以与一个定时器的特定时间间隔同步地减小到低速，引取机24的引取速度在一定的间隔(如3～5m)调整为低速，这样在弹簧结构树脂成型品1的长度方向，每一定的间隔(如30～50cm)内低速引取时形成了堆积密度高的部分和此外的其他部分，即稀疏和细密相连接形成也是可以的。
此外，如图4所示，引取时，立体结构体的弹簧结构树脂成型品1在引取辊25、25上卷曲困难时，通过制作堆积密度小的部分，并在该部位卷曲，从水中提上来。经过以上工序取出来的弹簧结构树脂成型品1，使用切断装置30将其切成适当的长度。
采用上述制造方法，制造出了如堆积密度为0.03g/cm3、厚度50mm的弹簧结构树脂成型品1。并且，立体结构体可以分别由一种或多种不同的材料组合制造。
成型装置实施例使用的挤出机是直径为90mm的单轴型挤出机，使用的原料为乙烯-醋酸乙烯的共聚物，实施条件为树脂温度250℃、成型压力0.1Mpa、螺杆转速30rpm、吐出能力g是135kg/hr、引取速度为32.3m/hr。
各种树脂的实施例(1)配合比例不同的制造例作为实施例，将PE+VAC、PE+EVA、PP+SBS中的各配合比例改变，然后混合，制作弹簧结构树脂成型品1的基础立体结构体。
此外，混合是使用加藤理机制作所制造的KR混合机(型号KRT-100)的转筒，转速40rpm，混合15分钟。成形时，使用ф65mm的单轴挤出成型机，螺杆转速60rpm，引取速度3.1m/min、0.6m/min进行引取。混合物的树脂温度是200℃。
配合比例不同的制造例实施例，PE 70wt％～+VAC 30wt％～90wt％、PE 34wt％～89wt％+EVA 66wt％～11wt％、PP 70wt％～95wt％+SBS 30wt％～5wt％改变各配合比例，然后混合，分别以吐出量28g/h制造成厚度50mm×长度300mm的弹簧结构树脂成型品。产品的固有值分别是堆积密度0.03g/cm3，线径1.5mm、面积300mm×300mm、厚度50mm。
堆积密度不同的制造例以PE∶VAC＝90∶10的原料为对象，制作堆积密度改变的弹簧结构树脂成型品。混合时，使用加藤理机制作所制造的KR混合机(型号KRT-100)转筒，转速40rpm，混合15分钟。成型时，使用ф65mm的单轴挤出成型机，螺杆转速60rpm，引取速度3.1m/min、0.6m/min进行引取。树脂温度是200℃。
配合比例是PE 90wt％+VAC 10wt％以吐出量28g/h、引取速度3.1～0.6m/min，制造成厚度50mm×长度300mm的弹簧结构树脂成型品。
堆积密度等产品的固有值分别是堆积密度0.01g/cm3和0.05g/cm3，线径1.5mm(中空)、面积300mm×300mm、厚度50mm。
实施例不具有聚氨酯泡沫所表现的显著的转换点。不具有显著的转换点的意思是，缓冲结构体的局部下沉少，能够使与缓冲结构体接触部位的全体均一承受荷重。
即使挠曲率达到50％以后，也不会出现荷重向上弹起。此外，结构体在厚度方向可承受高达90％的有效变形。这表示触底感少。此外，去掉荷重时结构恢复很快，表示具有耐弹力减弱性。
接着，对全部实施例的弹簧结构树脂成型品1的基础立体结构体和只含有PP的以往的立体结构体进行比较，比较例有转换点，荷重高，发生塑性变形，结构体的弹性不能恢复。或者，没有转换点，挠曲率达到50％以后，荷重向上弹起，有触底感，或者发生塑性变形，弹性不恢复。
本实施例中，通过使立体结构体的配合比例或堆积密度发生改变，能够制造成期望硬度的弹簧结构树脂成型品1。
实施例具有与聚氨酯泡沫相同的耐弹性减弱性。
实施例具有高达91％的回弹弹性率。与聚氨酯泡沫相比较，本实施例的成型品具有1.4倍的回弹性能。
此外，本实施状态下的弹簧结构树脂成型品的实施状态，不仅是上述限定的条件，只要属于本发明的技术范围可以采取各种状态。或者，只要不脱离本发明的范围，可以附加改变等。这些变化、类似物等都包括在本发明的技术范围之内。
权利要求
1.弹簧结构树脂成型品，其为一定堆积密度的具有空隙的三维结构体，所述三维结构体中，由含有热塑性树脂和/或热塑性弹性体形成的实心和/或中空的连续线条形成随机的圆环或卷曲，上述连续线条中相邻的线条彼此通过相接触、交织、集合而形成所述三维结构体；该三维结构体在厚度方向相对的表面层的堆积密度为0.2g/cm3～0.5g/cm3，表面层间的内层堆积密度为0.01g/cm3～0.15g/cm3。
2.如权利要求1所述的弹簧结构树脂成型品，其中，所述表面层的堆积密度为0.3g/cm3～0.4g/cm3，空隙率为44％～77％；所述内层的堆积密度为0.01g/cm3～0.15g/cm3，空隙率为83％～99％。
3.如权利要求2所述的弹簧结构树脂成型品，其中，所述表面层的空隙率为56％～67％；所述内层的堆积密度为0.03g/cm3～0.05g/cm3，空隙率为94％～97％。
4.如权利要求1所述的弹簧结构树脂成型品，其中，实心线条和中空线条的混合比例为，实心∶中空＝0～50∶50～100。
5.如权利要求1所述的弹簧结构树脂成型品，其中，对于所述线条，中心部采用中空线条，该中空线条的外周用实心线条包裹。
6.一种弹簧结构树脂成型品的表面层的形成方法，其特征在于在将热塑性树脂和/或热塑性弹性体熔融挤出形成多根线条，使这些形成随机的圆环或卷曲的连续线条中相邻的线条彼此通过接触、交织、集合，形成具有一定堆积密度的空隙和一定厚度的三维结构体时，上述熔融挤出形成的三维结构体的厚度方向相对的侧面沿着挤出方向伸展时受到均一的冷却水层的作用，使上述熔融挤出成的三维结构体的厚度方向相对的侧面的线条中相邻的连续线条彼此之间接触、交织、集合，形成由堆积密度大的圆环或卷曲状组成的表面层，该表面层间形成堆积密度小的内层。
7.一种弹簧结构树脂成型品的表面层形成装置，该装置用于将热塑性树脂和/或热塑性弹性体熔融挤出，形成实心和/或中空的连续线条的随机的圆环或卷曲状，上述连续线条中相互之间通过接触、交织、集合，形成具有一定堆积密度的空隙的三维结构体；其特征在于在上述三维结构体的厚度方向的相对的侧面，配置了对向倾斜的滑道以使沿挤出方向上的两相对侧面之间的间隔缩小；设置了覆盖上述滑道表面的透水薄片；在上述滑道表面与透水薄片之间设置了冷却水供水部以供给冷却水形成冷却水下层；在上述透水薄片的上面均匀浸透上述冷却水，形成冷却水上层；在透水薄片上的冷却水上层作用于上述三维结构体的厚度方向相对的表面层的连续线条，使其形成圆环或卷曲状，再使相邻的线条相互接触、交织、集合，形成弹簧结构树脂成型品的表面层。
8.如权利要求7所述的弹簧结构树脂成型品的表面层的形成装置，其中，上述透水薄片是由布制作的，所述布具有通水性、柔软性，并且其摩擦系数比不锈钢或含氟树脂的摩擦系数大。
9.如权利要求7所述的弹簧结构树脂成型品的表面层的形成装置，其中，上述滑道是实施了含氟树脂涂层处理的不锈钢板。
全文摘要
提供一种弹簧结构树脂成型品和该弹簧结构树脂成型品的表面层形成装置以及弹簧结构树脂成型品的表面层形成方法。该弹簧结构树脂成型品的形成过程中，通过使冷却水均匀流过滑道的整个表面以消除三维结构体的过度冷却和冷却不足的问题，并大量压缩熔融连续的三维结构体的宽度，消除了该弹簧结构树脂成型品的融合部位的剥离。提供一种消除表面凹凸，防止线条剥离，长期使用能够维持缓冲性和强度，重量轻，原料费用低的弹簧结构树脂成型品。在透水薄片(55)和倾斜板(51a)之间供给冷却水(C)，冷却水(C)浸透到透水薄片(55)的上面，形成冷却水上层(M)，冷却水上层(M)冷却三维结构体(3)形成表面层，再使相邻的连续线条相互接触、交织。
文档编号D04H3/03GK1735724SQ20038010855
公开日2006年2月15日 申请日期2003年12月24日 优先权日2003年1月10日
发明者西堀贞夫, 河野严, 中村雄一郎 申请人:艾因株式会社综合研究所