CN102395719A

CN102395719A - 针刺无纺布

Info

Publication number: CN102395719A
Application number: CN2010800166346A
Authority: CN
Inventors: 松村一也; 梶山宏史; 成田周作; 横井诚治; 石井俊太郎
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2030-05-20
Also published as: EP2436814B1; EP2436814A4; US9279202B2; CN102395719B; EP2436814A1; WO2010137514A1; US20120064791A1; JP2010270425A; JP5585001B2; US20140041171A1

Abstract

本发明涉及一种针刺无纺布，所述针刺无纺布中含有环氧类化合物的聚乳酸短纤维的混合比率为20～40质量％，且聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的混合比率为80～60质量％，单位面积重量为100～200g/m²，20℃下的每单位面积重量的抗张强度在纵向上为0.30～0.60(N/cm)/(g/m²)，且在横向上为0.48～0.90(N/cm)/(g/m²)。根据本发明，可以提供一种环境负荷低、具有可以用作汽车内部装饰材料的耐久性、且成型时易于伸长的针刺无纺布。

Description

针刺无纺布

技术领域

本发明涉及一种使用聚乳酸短纤维的针刺无纺布。

背景技术

近年来，在全球范围内对环境的意识逐渐提高的过程中，担心由石油资源的大量消耗引起的全球变暖及由大量消耗引起的石油资源的枯竭。

鉴于上述背景，迫切希望开发出自然循环性的环保材料，所述环保材料由非石油类原料、特别是来自植物的原料(生物质)构成，且使用后在自然环境中最终分解为水和二氧化碳。作为所述自然循环型的环保材料，最期待的材料之一为聚乳酸。

在这种状况下，作为聚乳酸纤维的开发，先行开发了发挥生物降解性的农业材料及土木材料等，作为继其之后的大型用途，还期待在衣料用途、卫生用途、床上用品用途及其它产业材料用途中的应用。

另外，由于聚乳酸纤维的强度与伸长率的均衡性良好、杨氏模量低，所以作为布料手感柔软，因此，作为无纺布的材料也应受到关注。

近年来，已经开始开发使用聚乳酸纤维的无纺布作为汽车用内部装饰材料。作为汽车用内部装饰材料，也已经使用了无纺布，但在汽车产业界变更为环保材料的期望较高，使用聚乳酸纤维的无纺布作为汽车用内部装饰材料被视为很有希望。因此，目前为止已经开始研究以汽车用内部装饰材料作为目标的含有聚乳酸纤维的无纺布，除仅由聚乳酸纤维构成的无纺布之外，还开发了由聚乳酸与其它纤维构成的无纺布等。

例如，专利文献1中公开了一种针刺无纺布，所述针刺无纺布使用作为来自生物质的纤维的聚乳酸纤维、和聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维。

另外，专利文献2中公开了一种使用聚乳酸短纤维的无纺布。所述专利文献2中记载的技术如下所述：为了抑制形成无纺布时的收缩，事先使其热收缩，得到干热收缩率低的聚乳酸，由此构成无纺布。其原因在于，汽车内部装饰材料在成型时被加热至120～180℃左右，由此时的收缩引起的弯曲或变形被视为问题。

专利文献1：日本特开2007-314913号公报

专利文献2：日本特开2005-307359号公报

发明内容

但是，专利文献1中记载的技术在用作车辆用内部装饰材料时的耐久性不充分，成型时发生聚乳酸纤维的熔融粘接。专利文献2中记载的技术对抑制收缩有效，但耐久性不充分。

另外，汽车内部装饰材料的成型中，成型时收缩的抑制虽也重要，但更要求伸长良好。从这一方面考虑，专利文献1中记载的技术及专利文献2中记载的技术在成型时的伸长方面均不充分。

本发明的课题在于提供一种针刺无纺布，所述针刺无纺布使用非石油类原料，具有耐久性与成型时易于伸长性，且适合于汽车内部装饰材料。

解决上述课题的本发明的针刺无纺布的特征在于，含有环氧类化合物的聚乳酸短纤维的混合比率为20～40质量％，且聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的混合比率为60～80质量％，

单位面积重量为100～200g/m²，

20℃下的每单位面积重量的抗张强度在纵向上为0.30～0.60(N/cm)/(g/m²)，且在横向上为0.48～0.90(N/cm)/(g/m²)。

根据本发明，可以得到一种环境负低、具有能够用作汽车内部装饰材料的耐久性、且成型时易于伸长的针刺无纺布。

具体实施方式

[聚乳酸]

已知聚乳酸有以L-乳酸作为主体的聚乳酸及以D-乳酸作为主体的聚乳酸，共2种。本发明中，可以使用以任意乳酸作为主体的聚乳酸。聚乳酸中的乳酸的光学纯度为97％以上时，能够提高树脂的熔点，且耐热性优异，故优选。通常而言，由于聚乳酸的光学纯度下降时，结晶性下降，所以由光学纯度低的聚乳酸得到的成型物一般耐热性下降，得不到实用的成型物。因此，优选使用光学纯度为97％以上的聚乳酸。1分子聚合物中的光学纯度为97％以上时，例如也可以使用熔融混合有以L-乳酸作为主体的聚合物和以D-乳酸作为主体的聚合物得到的聚乳酸。此时，以L-乳酸作为主体的聚乳酸分子链和以D-乳酸作为主体的聚乳酸分子链形成立体络合物结晶，该结晶与均聚物相比具有更高的熔点。使用上述熔融混合有以L-乳酸作为主体的聚合物和以D-乳酸作为主体的聚合物得到的聚乳酸时，本发明的无纺布、及由该无纺布制造的最终成型物的耐热性优异。

另外，从耐热性、成型性的观点考虑，优选聚乳酸的重均分子量为8万以上。通过使重均分子量为8万以上，不仅能够提高所得成型物的力学特性、获得优异的耐久性，还能够使熔融时的流动性和结晶化特性也在优选的范围内，得到本发明中使用的短纤维(staplefiber)时也能够稳定地进行生产。基于上述理由，重均分子量较优选在8万～40万的范围内，最优选在10万～25万的范围内。

另外，对于本发明中使用的聚乳酸，在能够维持其特性的范围内，也可以含有其它改性剂、添加剂及其它聚合物。上述改性剂、添加剂及其它聚合物可以在聚合时添加，或者可以采用以前混炼的母料颗粒的形态，或者也可以直接与聚乳酸颗粒混合熔融成型。进而，本发明中的聚乳酸也可以在能够维持其特性的范围内使其它单体共聚。作为共聚成分，可以举出二羧酸、二元醇、羟基羧酸及它们的改性体等。上述共聚成分的含量没有特别限定，但相对于聚乳酸，在不超过40摩尔％的范围内进行共聚时，不会显著改变作为基质的脂肪族聚酯的特性，能够得到改性效果，故优选。

[聚乳酸短纤维]

另外，在本发明的针刺无纺布中使用的聚乳酸短纤维中，作为聚乳酸的封端剂，含有环氧类化合物。通过使用被环氧类化合物封端的聚乳酸短纤维，本发明的针刺无纺布可以得到作为汽车内部装饰材料所需的耐久性。特别优选含有3官能以上的环氧类化合物，使上述3官能以上的环氧类化合物与聚乳酸的至少一部分反应。更优选使3官能以上的环氧类化合物与聚乳酸的末端的至少一部分反应。上述3官能以上的环氧类化合物是在1分子化合物中具有3个以上环氧基的化合物。作为相对于1分子化合物使环氧基为3个以上的理由，其原因在于与聚乳酸进行熔融混炼时，一部分与聚乳酸反应，且再次进行熔融成型时残留的环氧基进一步与聚乳酸反应，由此分子量增大，能够使最终成型物的耐久性显著提高。另外，环氧类化合物与其它末端反应性物质、例如碳化二亚胺化合物相比，对聚乳酸的反应速度慢。因此，向聚乳酸中添加的物质为环氧化合物时，聚乳酸的分子量不会变得非常大，因此，全部环氧基难以形成与聚乳酸反应的结构，易于形成聚乳酸短纤维中未反应的环氧基残留的结构。

另外，本发明中使用的3官能以上的环氧类化合物较优选为1分子内至少具有1个缩水甘油基氧基羰基或N-(缩水甘油基)酰胺基的化合物。

作为本发明中使用的聚乳酸，显示与环氧类化合物的反应性的聚乳酸中的末端COOH基浓度优选在1～20当量/t的范围内。使聚乳酸的末端COOH基浓度为20当量/t以下的理由，是因为在保管时或船运时的运输等时，能够提高易受到由水解引起的劣化的聚乳酸的耐久性。另外，末端COOH基浓度小于1当量/t时，短纤维的制造容易变得困难。

作为聚乳酸短纤维中含有的环氧类化合物的浓度，聚乳酸短纤维中的环氧残值(epoxy residual value)优选为0.1～0.5当量/kg。

环氧残值基于JIS K7236(2001)：环氧树脂的环氧当量的测定方法进行定量。具体而言，将样品置于烧杯中，加入20ml氯仿、溶解，加入40ml乙酸及10ml四乙基溴化铵乙酸溶液，用0.1mol/L高氯酸乙酸溶液进行电位滴定。之后，为了校正样品的0.1mol/L高氯酸乙酸溶液的消耗量，仅向样品中加入氯仿·乙酸，减去滴定得到的值进行校正，通过上述方法算出。

聚乳酸短纤维中的环氧残值小于0.1当量/kg时，与聚乳酸反应的环氧类化合物的量少，因此，有时用作汽车内部装饰材料所需的耐久性差。另外，大于0.5当量/kg时，聚乳酸聚合物与环氧类封端剂变粘，短纤维的制造容易变难。

作为本发明中可以使用的3官能以上的环氧化合物，考虑到耐热性及取决于环氧指数的反应效率时，优选为7，8-二甲基-1，7，8，14-四癸烷四甲酸四(环氧乙烷基甲酯)、7-氧杂双环[4.1.0]庚烷-3，4-二羧酸二缩水甘油酯、异氰脲酸三缩水甘油酯。进而由于反应性高、操作性优异，所以特别优选使用异氰脲酸三缩水甘油酯作为单体。异氰脲酸三缩水甘油酯为熔点约100℃的粉体，除操作操作容易之外，与本发明中使用的聚乳酸聚合物熔融混合时，通过使异氰脲酸三缩水甘油酯熔融，可以形成3官能以上的环氧化合物微分散在聚乳酸中的结构。因此，能够降低树脂的熔融粘度和分子量的不匀，能够稳定地制造本发明中使用的聚乳酸短纤维。进而，由于化合物本身的结晶性优异，所以特别在使用本发明中使用的聚乳酸短纤维的熔融成型品的制造时，能够抑制由环氧化合物的飞散引起的发烟。

优选将本发明中使用的聚乳酸短纤维的单纤维纤度设定在0.01～25dtex的范围内。从梳棉机、针刺工序的通过性的方面考虑，优选为1.5～20dtex。另外，聚乳酸短纤维的截面形状没有特别限定，例如可以形成圆截面、三叶截面、十字截面、W型截面、H型截面、圆形中空截面或“田”字形(lattice-shape)中空截面等。其中，从易于制造的方面考虑，优选圆截面。

另外，本发明的聚乳酸短纤维的强度优选为0.8cN/dtex以上。强度为0.8cN/dtex以上时，在梳棉机及针刺工序中的断丝很少，能够稳定地进行加工。另外，强度的上限没有特别规定，但从聚乳酸纤维通常的强度考虑时，如果为8cN/dtex以下就没有问题。因此，本发明的聚乳酸短纤维的强度优选在0.8～8cN/dtex的范围内。

另外，聚乳酸短纤维优选通过热固定短纤维使纤维收缩，减小短纤维的于150℃、20分钟的干热处理时的干热收缩率。所述收缩率在0.0～2.0％的范围内时，能够减小无纺布成型时的尺寸变化，故优选。

纤维长度没有特别限定，可以使用一直以来的短纤维中使用的0.1～100mm的范围的长度。从梳棉机、针刺工序的通过性的观点考虑，优选为20～80mm，更优选在30～70mm的范围内。

本发明中使用的聚乳酸短纤维优选被赋予卷曲的聚乳酸短纤维。对聚乳酸短纤维赋予卷曲的方法，可以为一直以来已知的方法，例如可以举出填塞箱法(stuffing box method)、挤入加热齿轮法、高速气体喷射挤入法等。另外，根据需要，也优选使用油剂作为整理剂在拉伸后或赋予卷曲后进行赋予。对于卷曲的程度，优选以卷曲数计为6～25个/25mm、以卷曲度计为10～40％，较优选以卷曲数计为8～15个/25mm、以卷曲度计为15～30％。

[聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维]

本发明中使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维可以使用一直以来已知的短纤维。所述单纤维纤度没有特别限定，但从与聚乳酸短纤维混棉的观点考虑，优选为0.01～25dtex。从梳棉机、针刺工序的通过性考虑，优选为1.5～20dtex。

另外，聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的截面没有特别限定，可以使用圆截面、三叶截面、十字截面、W型截面、圆形中空截面或“田”字形中空截面等。其中，从易于制造的方面考虑，优选圆截面。

另外，本发明中使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的强度优选为0.8cN/dtex以上。强度为0.8cN/dtex以上时，梳棉机及针刺工序中的断丝很少，能够稳定地进行加工。另外，上限没有特别规定，但从聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的通常强度考虑时，如果为8cN/dtex以下就没有问题。因此，本发明的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的强度优选在0.8～8cN/dtex的范围内。

纤维长度没有特别限定，可以使用一直以来短纤维中使用的0.1～100mm范围内的长度。进而，从梳棉机、针刺工序的通过性的观点考虑，优选在20～80mm、更优选在30～70mm的范围内。

[针刺无纺布]

本发明的针刺无纺布以20～40质量％的比例混棉含有环氧类化合物的聚乳酸短纤维，以60～80质量％的比例混棉聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维。针刺无纺布的混棉比例在上述范围内时，在成型时几乎不发生纤维熔融粘接，能够得到成型时伸长良好的无纺布。

本发明的针刺无纺布通过在无纺布中存在高温下易于伸长的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维，具有在高温下的无纺布的伸长率变好的特性。因此，在利用车辆内部装饰材料等模进行成型的用途中，与现有使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的无纺布相比，具有易于伸长、更易成型的特征。

无纺布中的含有环氧类化合物的聚乳酸短纤维的混合比率大于40质量％时，易于发生成型时纤维的熔融粘接。另一方面，含有环氧类化合物的聚乳酸短纤维的混合比率小于20质量％时，不仅成型时的伸长率变差，而且生物质比率也变低。

另外，无纺布中的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的混合比率大于80质量％时，高温气氛下的抗张强度变高，成型时变得难以伸长，成型时无纺布变得易破、或薄且透明。聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的混合比率小于60质量％时，高温气氛下的抗张强度变低，难以满足作为汽车内部装饰材料的功能。

本发明的针刺无纺布的单位面积重量为100～200g/m²。单位面积重量在上述范围内时，成型时易于伸长，在成型后的深拉深部分无纺布几乎不透明。

本发明的针刺无纺布在温度20℃下的每单位面积重量的抗张强度在纵向上在0.30～0.60(N/cm)/(g/m²)的范围内、及在横向上在0.48～0.90(N/cm)/(g/m²)的范围内。此处，所谓“每单位面积重量的抗张强度”，是指每1cm宽的抗张强度除以单位面积重量得到的值，是为了不受单位面积重量的大小的影响评价无纺布的抗张强度，本申请中采用的指标。另外，所谓“纵向”是指制造针刺无纺布时的长尺寸方向，所谓“横向”是指与纵向垂直、与无纺布面平行的方向。在纵向上小于0.30(N/cm)/(g/m²)、或在横向上小于0.48(N/cm)/(g/m²)时，成型所需要的无纺布的强度不足。另一方面，在纵向上大于0.60(N/cm)/(g/m²)、或在横向上大于0.90(N/cm)/(g/m²)时，成型后的成型体的尺寸变化变大，成型体之间的组合变难，高温下的尺寸变化变大。

本发明的针刺无纺布在130℃下的每单位面积重量的抗张强度优选在纵向上在0.30～0.40(N/cm)/(g/m²)的范围内、且在横向上在0.36～0.50(N/cm)/(g/m²)的范围内。在纵向上为0.30(N/cm)/(g/m²)以上、且在横向上为0.36(N/cm)/(g/m²)以上时，被加热时的无纺布的强度充分，作为汽车内部装饰材料优选。另外，在纵向上为0.40(N/cm)/(g/m²)以下、且在横向上为0.50(N/cm)/(g/m²)以下时，在高温气氛下无纺布充分地伸长，作为汽车内部装饰材料优选。

本发明的针刺无纺布的抗张强度可以根据构成纤维的纤度比率、拉伸强度、及纤维的络合状态(针刺针根数及穿孔次数)进行调节。

例如，构成纤维的纤度优选为1.5～10dtex，此时，作为构成比率，优选1.5～5dtex的比率为10～60％、5～10dtex的比率为40～90％。构成纤维的纤度更优选为2.2～8dtex。

对于构成纤维的拉伸强度，作为聚乳酸纤维的强度，为1.0～3.0cN/dtex，作为聚对苯二甲酸乙二醇酯的强度，为2.0～5.0cN/dtex，作为生产时的纤维络合状态，针刺的针根数为200～600根/cm²。需要说明的是，1.5～5dtex的纤维比率为10～30％时，优选为200～400根/cm²，更优选为250～400根/cm²。另外，1.5～5dtex的纤维比率为30～60％时，优选为300～600根/cm²，更优选为350～600根/cm²。

本发明的针刺无纺布优选没有附着聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂等树脂。这是由于虽然有时对汽车内部装饰材料用途的无纺布施行通常使用树脂的树脂加工，但是所述树脂加工会抑制本发明的针刺无纺布的最大特征之一的成型时良好的伸长率。通过不施行树脂加工，能够得到具有能够用作汽车内部装饰材料的耐久性、且成型时的伸长率良好的更优异的针刺无纺布。需要说明的是，认为所谓树脂加工使用夹浸法(nip-dipping method)、起泡法、喷雾法、涂布法、T模法等在无纺布的一面、两面或无纺布内部的至少一部分赋予树脂。

另外，本发明的针刺无纺布的制造方法没有特别限定，可以使用一直以来已知的针刺无纺布的制造方法进行制造。即，将短纤维开纤并混棉，由梳棉机纺出绒头织物后，使用针刺机针刺所述绒头织物，由此可以制造本发明的针刺无纺布。

本发明的针刺无纺布由于耐久性高，成型时易于伸长，所以可以优选用于汽车的顶棚材料、地毯、选装垫(option mat)、行李表面或装饰表面等具有立体形态的汽车内部装饰材料普遍用途。进而，也可以用于面向展示会的地毯或面向办公室的地毯等室内装饰材料用途、衬布、保护缓冲材料、土木用膜等。

实施例

(聚乳酸短纤维SF1)

将由重均分子量(Mw)为14万、分散度(Mw/Mn)为1.7、光学纯度为97％以上的L-聚乳酸构成的粒度为35mg/个、末端COOH基浓度为25.2当量/t的聚乳酸片投入纺丝机的进料斗中。向另一个进料斗中投入颜料(炭黑)和3官能以上的环氧化合物(异氰脲酸三缩水甘油酯)。使用挤出型纺丝机在220℃下熔融，以排出量510g/分钟从具有300个孔的喷嘴中纺出，纺丝速度采取1000m/分钟。将同样得到的多条丝条并丝，放入条筒(can)中。然后，将上述拉伸丝进一步并丝，制成27.7ktex的丝束，在80℃的水槽中拉伸到3.5倍后，在填塞箱中进行卷曲。接着，在130℃下进行松弛热处理，赋予油剂后进行切割。所得聚乳酸短纤维的单纤维纤度为6.7dtex，纤维长度为51mm，强度为2.1cN/dtex，伸长率为75.0％，卷曲数为9.8个/25mm，卷曲度为13.9％，干热收缩率1.2％，末端羧基量为6.6当量/t，环氧残值为0.166当量/kg。将其作为聚乳酸短纤维SF1。

(聚乳酸短纤维SF2)

将由重均分子量(Mw)为14万、分散度(Mw/Mn)为1.7、光学纯度为97％以上的L-聚乳酸构成的粒度为35mg/个、末端COOH基浓度为25.2当量/t的聚乳酸片投入纺丝机的进料斗中。向另一个进料斗中投入颜料(炭黑)。使用挤出型纺丝机在220℃下熔融，以排出量510g/分钟从具有300孔的喷嘴纺出，纺丝速度采取1000m/分钟。将同样得到的多条丝条并丝，放入条筒中。然后，将上述拉伸线进一步并丝，制成27.7ktex的丝束，在80℃的水槽中拉伸到3.5倍后，在填塞箱中进行卷曲。接着，在130℃下进行松弛热处理，赋予油剂后进行切割。所得聚乳酸短纤维的单纤维纤度为6.6dtex，纤维长度为51mm，强度为2.0cN/dtex，伸长率为72.8％，卷曲数为10.5个/25mm，卷曲度为12.8％，干热收缩率为1.0％，末端羧基量为26.7当量/t，环氧残值小于0.005当量/kg。将其作为聚乳酸短纤维SF2。

(聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维SF3)

准备单纤维纤度为3.6dtex、纤维长度为51mm、强度为3.0cN/dtex、伸长率为38.3％、卷曲数为12.0个/25mm、卷曲度为21.5％、干热收缩率为1.5％的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维。将其作为聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维SF3。

(聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维SF4)

准备单纤维纤度为6.7dtex、纤维长度为51mm、强度为3.3cN/dtex、伸长率为68.0％、卷曲数为13.2个/25mm、卷曲度为20.2％、干热收缩率为1.5％的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维。将其作为聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维SF4。

(聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维SF5)

准备单纤维纤度为6.6dtex、纤维长度为51mm、强度为2.0cN/dtex、伸长率为93.5％、卷曲数为8.6个/25mm、卷曲度为5.4％、干热收缩率为0.7％的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维。将其作为聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维SF5。

[测定方法]

(1)聚乳酸的重均分子量

在样品的氯仿溶液中混合四氢呋喃，作为测定溶液。使用凝胶渗透色谱法(GPC)测定，以聚苯乙烯换算，求出重均分子量。

(2)单纤维纤度

单纤维纤度基于JIS L 1015(1999)8.5.1A法进行测定。在铁木梳上平行排列若干量的样品，将其置于切断台上的带绒厚纸上。以适度的力笔直地拉伸样品，在该状态下压接样板，使用保险剃刀的刀刃切成30mm的长度。计算纤维，以300根作为一组，测量其质量，求出表观纤度。根据上述表观纤度和另外测定的平衡水分率，通过下式求出公量纤度(dtex)。同样进行5次测定，以公量纤度的平均值作为单纤维纤度(dtex)。

·F0＝D’×{(100+R0)/(100+Re)}

F0＝公量纤度(dtex)

D’＝表观纤度(dtex)

R0＝聚乳酸的水分率(0.5％)

Re＝平衡水分率。

(3)纤维长度

纤维长度基于JIS L 1015(1999)8.4.1A法进行测定。在铁木梳上平行排列样品，用梨形纤维长度分析器制作宽约25cm的短纤维长度分布图。制成时，为了将纤维全部排列在丝绒板上，用布铗夹住、抽出次数约为70次。在其上放置刻有刻度的赛璐珞板，在方格绘图纸上绘图。将用上述方法绘制的短纤维长度分布图平分为50个纤维长度组，测定各分组的边界及两端的纤维长度，两端纤维长度的平均值加上49个边界纤维长度再除以50，算出平均纤维长度(mm)。

(4)拉伸强度、伸长率

拉伸强度和伸长率基于JIS L 1015(1999)8.7.1进行测定。在空间距离20mm、沿着每一条分界线缓慢拉伸纤维的状态下，用粘合剂将两端粘贴固定，将每个分区作为1个样品。将样品安装在拉伸试验器的夹钳上，在上部夹钳的附近切断纸片，在夹钳间隔20mm、拉伸速度20mm/分钟的速度下拉伸，测定样品切断时的负荷(N)及伸长(mm)。根据下式算出拉伸强度(cN/dtex)及伸长率(％)。

·Tb＝SD/F0

Tb：拉伸强度(cN/dtex)

SD：断裂时的负荷(cN)

F0：样品的公量纤度(dtex)

·S＝{(E2-E1)/(L+E1)}×100

S：伸长率(％)

E1：松弛(mm)

E2：切断时的伸长(mm)或最大负荷时的伸长(mm)

L：夹钳间隔(mm)。

(5)卷曲数

卷曲数基于JIS L 1015(1999)8.12.1进行测定。用与上述(4)项相同的方法，制作分界线(其中，空间距离为25mm)。使从其中没有破坏卷曲的多个部分选取的样品的每1根保持相对于空间距离为25±5％的松弛，用粘合剂将两端粘贴固定。将上述每1根样品安装在卷曲试验机的夹钳上，切断纸片后，读出对样品施加初负荷(0.18mN×显示特克斯数)时夹钳间的距离(空间距离)(mm)，计算此时的卷曲数，求出每25mm间的卷曲数。同样地测定20根样品，将平均值作为卷曲数。

(6)卷曲度

卷曲度基于JISL1015(1999)8.12.2进行测定。测定对样品施加初负荷(0.18mN×显示特克斯数)时的长度、及对其施加负荷(4.41mN×显示特克斯数)时的长度，根据下式算出。

·Cp＝{(b-a)/b}×100

Cp：卷曲度(％)

a：施加初负荷时的长度(mm)

b：施加4.41mN×特克斯数时的长度(mm)。

(7)干热收缩率

干热收缩率基于JIS L 1015(1999)8.15进行测定。用与(4)项相同的方法制作分界线(其中，空间距离为25mm)，读出施加初负荷时的距离(mm)。

从装置拆下样品，悬挂在150℃的干燥机中，放置30分钟。接下来，从干燥机中取出样品，冷却至室温。接下来，再将样品安装在装置上，读出施加初负荷时的夹钳间的距离，根据下式测定干热收缩率。

·Sd＝{(L-L’)/L}×100

Sd：干热收缩率(％)

L：处理前施加初负荷时的夹钳间的距离(mm)

L’：处理后施加初负荷时的夹钳间的距离(mm)。

(8)无纺布的单位面积重量

单位面积重量基于JIS L 1913(1998)6.2进行测定。选取3片25cm×25cm的试验片，分别称量标准状态(温度为20±2℃，相对湿度为65±4％)下的质量(g)，根据下式求出每1m²的质量(g/m²)，算出其平均值。

·Sm＝W/A

Sm：单位面积重量(g/m²)

W：标准状态下的试验片的质量(g)

A：试验片的面积(m²)。

(9)环氧残值

环氧残值基于JIS K7236(2001)环氧树脂的环氧当量的求法进行测定。将样品置于烧杯中，加入20ml氯仿，溶解，加入40ml乙酸及10ml四乙基溴化铵乙酸溶液，用0.1mol/L高氯酸乙酸溶液进行电位滴定。之后，为了校正样品的0.1mol/L高氯酸乙酸溶液消耗量，仅向样品中加入氯仿·乙酸，减去滴定的值进行校正，通过上述方法算出。

(10)末端羧基浓度

将精确称量的样品溶解在邻甲酚(水分为5％)中，向该溶液中添加适量二氯甲烷后，用0.02N的KOH甲醇溶液滴定，由此求出末端羧基浓度。此时，作为乳酸的环状二聚体的丙交酯等低聚物水解，产生末端羧基，因此，可以求出聚合物的末端羧基、来自单体的末端羧基、及来自低聚物的末端羧基的全部合计的末端羧基浓度。

(11)20℃下的每单位面积重量的抗张强度

抗张强度基于JIS L 1913(1998)6.3.1进行测定。使用英斯特朗(Instron)型拉伸试验机，在气氛温度20±2℃、宽30mm、夹钳间隔150mm、拉伸速度200mm/分钟的条件下，对试验片施加负荷直至切断，以0.1N单位测定试验片的最大负荷时的强度。将该值除以试验宽(3cm)，算出每1cm的拉伸强度g0。

将g0除以上述(8)项中测定的无纺布单位面积重量Sm，算出每单位面积重量的抗张强度。同样地测定并算出5个试验片，以平均值作为每单位面积重量的抗张强度。

·每单位质量的抗张强度((N/cm)/(g/m²))＝g0/Sm

g0：每1cm试验片的最大负荷时的强度(N/cm)

Sm：无纺布的单位面积重量(g/m2)。

(12)130℃下的每单位面积重量的抗张强度

将试验片放置在130±2℃气氛下的试验炉中1分钟后，在130±2℃气氛下，与上述(9)项的每单位面积重量的抗张强度同样地进行测定。其中，无纺布的单位面积重量的值使用上述(8)项的标准状态下测定的单位面积重量。

(13)植物来源度(plant original degree)

通过无纺布中含有的聚乳酸纤维或聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，评价其植物来源度。以聚乳酸的情况为混合比率×100％、以聚对苯二甲酸乙二醇酯的情况为混合比率×37％(聚合物中含有的来自植物的成分比率)算出。将植物来源度为20％以上的情况评为A，20％以下的情况评为B，完全不含的情况评为C。

(14)成型性

将130℃下的每单位面积重量的抗张强度为在纵向上在0.30～0.40(N/cm)/(g/m²)范围内、且在横向上在0.36～0.50(N/cm)/(g/m²)范围内的情况评为A，将纵向或横向的任一方向上的抗张强度在上述范围外的情况评为B，将纵向和横向两个方向上的抗张强度在上述范围外的情况评为C。

(15)耐久性

将25cm×25cm的试验片在80℃×30％Rh气氛下放置500小时后，确认无纺布的外观变化，确认由聚乳酸短纤维的劣化引起有无显著的外观变化。有无的判断基准如下所述。

A：在针刺无纺布表面没有由聚乳酸短纤维的劣化引起粉体产生。

B：在针刺无纺布表面由聚乳酸短纤维劣化引起粉体产生。

(16)成型后的聚乳酸纤维的熔融

观察成型品的表皮表面，根据以下基准进行评价。

成型条件如下，即，使用设定为表面温度400℃的远红外加热器，从两面加热聚丙烯制的单位面积重量1kg/m²、厚1.2mm的片材30秒，之后，贴合表皮，使用冷压机保持20秒进行成型。

A：在成型品的表皮表面没有由聚乳酸纤维的熔融粘接引起的固化部分。

B：在成型品的表皮表面存在由聚乳酸纤维的熔融粘接引起的固化部分。

(实施例1～3、比较例1)

〔混棉〕

以表1、2的比率、使用计量仪器计量聚乳酸短纤维SF1、聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维SF3、聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维SF4，投入开清棉机。

〔梳棉机、针刺〕

将混棉的短纤维投入金属梳棉机中，以纺纱量20g/m²纺出短纤维交织的绒头织物，使用交叉铺网机将其层叠9层。

使用针号数#为38号、针深度为15mm、第1次的针密度为42根/cm²的针刺机，从层叠的绒头织物的表里交替地穿孔10次，得到针根数为420根/cm²的针刺无纺布。所得针刺无纺布的物性示于表1。

实施例1～3的针刺无纺布的植物来源度评价、成型性评价、耐久性评价、成型后的聚乳酸纤维的熔融粘接评价全部为A，作为汽车内部装饰材料显示出良好的特性。

比较例1的针刺无纺布的植物来源度评价和耐久性评价为A。但是，由于聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的混合比率小于60质量％，所以高温下的抗张强度低，成型性评价为C，由于聚乳酸短纤维的混合比率超过40质量％，所以成型后聚乳酸纤维的熔融评价为B，不适合用作汽车内部装饰材料。

(实施例4、5)

〔混棉〕

以表1的比率、使用计量仪器计量聚乳酸短纤维SF1、聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维SF3、聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维SF4，将其投入开清棉机。

〔梳棉机、针刺〕

将混棉的短纤维投入金属梳棉机中，以纺纱量20g/m²纺出短纤维交织的绒头织物，进行调节使其为表1的单位面积重量。

实施例4，5的针刺无纺布的植物来源度评价、成型性评价、耐久性、成型后的聚乳酸纤维的熔融粘接评价全部为A，作为汽车内部装饰材料显示出良好的特性。

(实施例6)

〔梳棉机、针刺〕

使用针号数#为38号、针深度为15mm、第1次的针密度为42根/cm²的针刺机，从层叠的绒头织物的表里交替针刺8次，得到针根数为336根/cm²的针刺无纺布。所得针刺无纺布的物性示于表1。

所得针刺无纺布的植物来源度评价、耐久性、成型后的聚乳酸纤维的熔融粘接评价为A。高温下的强度有些不充分，成型性评价为B，但仍可用作汽车内部装饰材料。

(比较例2)

〔混棉〕

以表2的比率、使用计量仪器计量聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维SF3、聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维SF4，将其投入开清棉机中。

以后的工序中，用与实施例1同样的制造工序得到针刺无纺布。

所得针刺无纺布的耐久性评价和成型后的PLA表皮的熔融评价为A。但是，由于不含有聚乳酸短纤维，所以植物来源度评价为C，由于聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的混合比率超过80质量％，所以成型时难以伸长，成型性评价为C，不适合用作汽车内部装饰材料。

(比较例3)

以表2的比率、使用计量仪器计量聚乳酸短纤维SF2、聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维SF3及聚对苯二甲酸丙二醇酯短纤维SF5，将其投入开清棉机中。以后的工序中，用于实施例1同样的制造工序得到针刺无纺布。

所得针刺无纺布的植物来源度评价和成型后的聚乳酸纤维的熔融粘接评价为A。但是，由于聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的混合比率小于60质量％，所以高温下的抗张强度低，成型性评价为C，由于聚乳酸短纤维中不合有环氧类化合物，所以耐久性评价为B，不适合用作汽车内部装饰材料。

(比较例4)

以表2的比率、使用计量仪器计量聚乳酸短纤维SF2，将其投入开清棉机中。以后的工序中，用与实施例1同样的制造工序得到针刺无纺布。

所得针刺无纺布的植物来源度评价为A。但是，由于不含有聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维，所以高温下的抗张强度低、成型性评价为C，由于聚乳酸短纤维中不含有环氧类化合物，所以耐久性评价为B，由于聚乳酸短纤维的混合比率超过40质量％，所以成型后的聚乳酸纤维的熔融粘接评价为B，不适合用作汽车内部装饰材料。

Claims

1.一种针刺无纺布，所述针刺无纺布中含有环氧类化合物的聚乳酸短纤维的混合比率为20～40质量％，且聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维的混合比率为60～80质量％，

单位面积重量为100～200g/m²，

2.如权利要求1所述的针刺无纺布，其中，所述针刺无纺布在130℃下的每单位面积重量的抗张强度在纵向上为0.30～0.40(N/cm)/(g/m²)，且在横向上为0.36～0.50(N/cm)/(g/m²)。

3.如权利要求1或2所述的针刺无纺布，其中，所述针刺无纺布未实施树脂加工。