JP2010174393A - ウレタン補強材 - Google Patents

Abstract

【課題】
発泡の過程で変形域に馴染んでズレや発泡液の染み出しを生じることがなく、クッションとして使用したとき底受けバネと接着してもきしみ音を発生せず、しかも成形にあたり裁断加工や前成形加工の必要なく一体成形が容易であるウレタン補強材を提供する。
【解決手段】
捲縮性複合短繊維を主材としてなる不織布であって、、目付質量が８０ｇ／ｍ²〜３００ｇ／ｍ²であり、５０％伸張応力が１．０〜１５．０Ｎ／５ｃｍ、破断伸度が１００％以上の特性を有する伸縮性不織布よりなる。
【選択図】 なし

Description

本発明は車両用シート等のクッション材として用いられるポリウレタン等の発泡成形品の底部に配設され、ポリウレタンフォームとバネ材間の摩擦により発生する異音を防止すると共に、成型時、発泡液の染み出しを阻止し、補強効果に優れたウレタン補強材に関するものである。

車両用シート等のクッション材として軟質のポリウレタンフォーム等の発泡成形品が一般に使用されており、このような発泡成形品の底部には座受けバネと直接接触するときしみ音を発生し、局部的応力を受け、損傷することを避けるため、通常、補強材が配設されている。

このような補強材は従来、寒冷紗とスラブウレタンの組み合わせ、あるいは粗毛布が用いられ、発泡成形金型面に接するようにスラブウレタンを設置し、その内側に寒冷紗を設置した後、ウレタン液を注入し、加熱加圧して発泡させることにより補強層が裏付けされたポリウレタンフォーム型内発泡成形品として作成していた。

しかし、その後、寒冷紗が成形品の成形形状に沿い難いという難点があったことから不織布を補強布として使用することが開発され使用されて、繊維径の２〜２０ｄの繊維で形成された目付量４０〜７０ｇ／ｍ²の粗で嵩高な基材と、繊維径２〜１０ｄの繊維で形成され、目付量が４０〜８０ｇ／ｍ²の薄く緻密な不織布からなる補強材（特許文献１参照）や、スパンボンド不織布等を適用して目付量３０〜２００ｇ／ｍ²で空隙率９０〜９４％の嵩高な不織布を上下層とし、目付量２０〜１００ｇ／ｍ²で空隙率８７〜９１％の緻密な不織布を中間層として積層一体化した補強材（特許文献２参照）、更に捲縮長繊維で構成され、部分熱圧着された目付量５０〜２００ｇ／ｍ²、厚さ０．５〜２．０ｍｍの不織布補強材（特許文献３参照）や、テープヤーンからなる織布に短繊維ウエブを積層しニードルパンチして積層一体化した補強材（特許文献４参照）などが提案されている。

特開平６−１３６６５１号公報 特開平６−１７１００３号公報 特開２０００−６２０６１号公報 特開２０００−９４４５７号公報

しかし、上記提案に係る各補強材は何れもそれなりの効果を有しているが、発泡ウレタンの成形加工における凹凸の大きな変形に対しては問題があって、夫々対応が異なり、例えばスパンボンド法による長繊維不織布基布では変形追従性に劣るため裁断加工で対応し、比較的変形追従性のよい短繊維構成によるものでは発泡ウレタン成形前に予め基布の成形加工を施した後、発泡ウレタンの成形加工を行っているのが現状である。

本発明は上述の如き実状に鑑み、特に発泡ウレタンの成形加工においても成型時に発泡ウレタンの染み出しがないこと、成型時に裁断加工や前成形加工を必要とせず、一度で一体成形ができるウレタン補強材を見出すべく開発を進め、これに適合した補強材を提供することを目的とするものである。

即ち、上記目的に適合する本発明は、捲縮性複合短繊維を主材としてなる不織布であって、目付質量が８０〜３００ｇ／ｍ²の範囲で、５０％伸張応力が１．０〜１５．０Ｎ／５ｃｍ、破断伸度が１００％以上である特性を有していることを特徴とする。

ここで、上記本発明に用いる捲縮性複合短繊維としてはポリエステル樹脂の高融点成分と低融点成分の６０／４０〜４０／６０の配合からなる複合短繊維であることが好ましい。なお、一部撥水性短繊維など、他の短繊維を混繊させてもよい。

上記本発明補強材を用い発泡成形金型面に接するように装着し、ウレタン原液を注入し加熱、加圧して発泡させるとき発泡液の染み出しがなく、金型に装着時、部分伸びを起こすこともなく、また、発泡の過程で凹凸の変形域に馴染んで把持性もよく、不織布のズレを生じることがなく、シート用クッションとして用いるときに座受けバネと直接接触してもきしみ音を発生することがないのみならず、目付質量が低い場合には撥水性短繊維などを混繊することによりウレタン液の染み出しの発生が防止され、摩耗性も良好となる効果を奏する。しかも成型にあたって裁断加工や前成形加工の必要もなく、一度で安定した一体成形ができる実施上の効果も期待される。

以下、更に上記本発明補強材の具体的実施形態を詳述する。本発明補強材は前述の如く捲縮性複合短繊維を主材とする不織布であって、目付質量が８０〜３００ｇ／ｍ²の範囲で、５０％伸張応力が１．０〜１５．０Ｎ／５ｃｍ，破断伸度が１００％以上の特性を有する伸縮性不織布によって構成される。これらの場合、主材となる捲縮性複合短繊維は必らずしも同一種の繊維に限らず、異種の捲縮性複合短繊維の混繊であってもよく、特に混繊比率は限定されることはない。しかし、撥水性短繊維等を混繊する場合にはその混繊比率は精々３／９７〜４０／６０の範囲とすることが好適である。なお、目付質量範囲は８０〜３００ｇ／ｍ²の範囲であるが、就中、撥水性短繊維など、他の短繊維を含む場合には８０〜１２０ｇ／ｍ²の低目付質量範囲においても充分、効果を有する。以下、更に上記構成の各要素について夫々、順次説明する。
（１）捲縮性複合短繊維
本発明補強材の主材料をなす捲縮性複合短繊維はポリエステル，ナイロン，ポリエチレン，ポリプロピレンの各ポリマーの高融点成分と低融点成分との複合による繊維が使用可能であるが、とりわけポリエステル樹脂の高融点樹脂と、変性低融点ポリエステル樹脂の組み合わせによる配合が好適であり、また変性低融点樹脂の融点差による組み合わせ配合も可能である。具体例としては、ポリエステル樹脂（融点２７０℃程度）と低融点ポリエステル樹脂（融点差２０〜１００℃程度）の複合繊維が挙げられる。

これらはサイドバイサイド，偏芯芯鞘構造による複合繊維が通常であり、高融点成分と低融点成分との配合比率は６０／４０〜４０／６０の範囲が好ましく、繊維の繊度としては１．０〜１０．０デシテックス（ｄｔｅｘ）の範囲が好適である。繊度が１ｄｔｅｘ未満であると繊維層が緻密になり、また１０ｄｔｅｘを超えると繊維層が粗くなる。

なお、捲縮性複合短繊維に、該短繊維以外の単成分の短繊維、例えば後述の撥水性短繊維等を混繊すると、混繊した量だけ捲縮発現性や捲縮特性を低下させる傾向があるので、その混繊率は捲縮特性に応じた比率を選択する必要がある。
（２）混繊用撥水性短繊維
次に上記捲縮性複合短繊維に必要に応じ混繊される撥水性短繊維はポリエステル樹脂よりなる通常繊維をシリコンあるいはフッ素で撥水処理した繊維が用いられ、該処理により繊維は低摩擦係数を呈するようになる。従って、撥水性能の度合いは摩擦係数で代替することができ、その範囲としては通常、０．０５〜０．２０程度である。

この場合、撥水性短繊維の繊度は前記捲縮性複合短繊維と同じく１．０〜１０．０デシテックス（ｄｔｅｘ）の範囲が好適である。なお、撥水能を補強材を構成する不織布に付与するには上記低摩擦係数を呈する撥水性短繊維の混繊割合を考慮する必要があり、通常、３〜４０質量％の範囲の混繊量が好適である。混繊量が３質量％未満では折角の不織布の撥水能が低下するのでウレタンの染み出しを防ぐ効果が出にくくなり、一方、混繊量が４０質量％を超えるとウレタンの染み出しを防ぐ効果は十分であるが、補強材としての不織布特性の５０％伸張時の応力が１．０以下となり、成形性が悪くなるし、コストの点からも好ましくない。
（３）不織布の作成
上述した如く捲縮性複合短繊維又は異種の捲縮複合繊維との混繊短繊維を主材とし、必要に応じ撥水性短繊維を混繊して本発明補強材の基材となる不織布が作成されるが、作成にあたっては上記捲縮性複合短繊維あるいは異種の捲縮性複合短繊維を混繊した短繊維を主材とした繊維をカーディング加工処理してウエブを形成し、該ウエブをニードルパンチ加工により繊維間の交絡処理をした後、連続して熱処理機に通して熱処理することにより捲縮性複合短繊維の捲縮を発現し（ウエブ収縮を起こす）、その後、熱ロールを通して不織布の厚さを調整して捲縮が発現された所要の伸縮性不織布が得られる。

ここで上記不織布の目付質量としては前述の如く８０〜３００ｇ／ｍ²の範囲がよく、目付質量が８０ｇ／ｍ²未満であると、成形加工には問題ないが、発泡ウレタン樹脂の染み出しがその防止に有効な撥水性短繊維などと混繊しても効果が得られなくなるので好ましくない。なお、他の短繊維が殆ど含まれない捲縮性複合短繊維の場合は、目付質量範囲は１００〜３００ｇ／ｍ²で効果的であるが、捲縮性複合短繊維に一部、撥水性繊維などを混繊する場合は該繊維の混繊割合が３〜４０質量％に制限されるが、目付質量範囲は８０〜１２０ｇ／ｍ²としても充分、効果的である。
（４）不織布の特性
以上より得られた不織布は補強材として使用するにあたり、これに適した特性が考慮されるが、前記捲縮性複合短繊維を主材としてなる不織布では目付質量が８０ｇ／ｍ²〜３００ｇ／ｍ²の範囲において５０％伸張応力が１．０〜１５．０Ｎ／５ｃｍで破断伸度が１００％である特性を有することが肝要である。

不織布の５０％伸張応力が１．０Ｎ／５ｃｍ未満であると発泡ウレタンを金型成形するために金型に不織布を装着し発泡ウレタン液を注入し、金型成形加工する工程において不織布を装着するときに部分伸びを起こし取り扱い性が悪く、また金型加工でウレタンが発泡する過程で凹凸の変形域の把持性が悪くなり、不織布のズレ等を生じ易くなるので好ましくなく、不織布の５０％伸張応力が１５．０Ｎ／５ｃｍを超えると金型への装着の取り扱い性は問題ないが、金型加工でウレタンが発泡する過程で凹凸の変形が不十分となり出来上がりの凹凸形状が悪くなるので好ましくない。また、不織布の破断伸度は１００％以上がよく、この不織布の破断伸度が１００％未満であると金型加工における全体の不織布の変形，凹凸の部分変形によって不均一な変形を起こし易くなるので好ましくない。以下、本発明の実施例を比較例と共に説明する。

実施例１
繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：２５０℃）短繊維９０質量％と、繊度２．２デシテックスで繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：２３２℃）短繊維１０質量％を均一混合して（目付質量約７０ｇ／ｍ²）、次いで、カーディング加工を施し、針深さで１０ｍｍ、打ち込み本数１１０本／ｃｍ²のニードル加工をし、引き続き連続して熱処理機で温度１７０℃、滞留時間３０秒間の捲縮発現処理を行った。得られた不織布は高伸縮性で目付質量が１０１ｇ／ｍ²で厚さが０．７６ｍｍであった。

実施例２
繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：２５０℃）短繊維３０質量％と、繊度２．２デシテックスで繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：２３２℃）短繊維７０質量％を均一混合して（目付質量約７０ｇ／ｍ²）、 次いで、カーディング加工を施し、針深さで１０ｍｍ、打ち込み本数１２０本／ｃｍ²のニードル加工をし、引き続き連続して熱処理機で温度１６０℃、滞留時間３０秒間の捲縮発現処理を行った。得られた不織布は高伸縮性で目付質量が１０７ｇ／ｍ²で厚さが１．０４ｍｍであった。

実施例３
繊度２．８デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：２５０℃）短繊維９５質量％と、繊度２．２デシテックスで繊維長５１ｍｍの表面にシリコンを被覆した繊維−繊維間の靜摩擦係数μｓが０．１５１のポリエステル繊維（融点：２６２℃）短繊維５質量％（目付質量６６ｇ／ｍ²）を均一混合してカーディング加工を施し、次に針深さで１０ｍｍ、打ち込み本数１１０本／ｃｍ²のニードル加工をし、引き続き連続して熱処理機で温度１７０℃、滞留時間３０秒間の捲縮発現処理を行った。得られた不織布は高伸縮性で目付質量が１０７ｇ／ｍ²で厚さが１．００ｍｍであった。

実施例４
繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：２５０℃）短繊維９０質量％と、繊度２．２デシテックスで繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：２３２℃）短繊維１０質量％を均一混合して（目付質量約１００ｇ／ｍ²）、次いで、カーディング加工を施し針深さで１０ｍｍ、打ち込み本数１２０本／ｃｍ²のニードル加工をし、引き続き連続して熱処理機で温度１７０度、滞留時間３０秒間の捲縮発現処理を行った。得られた不織布は高伸縮性で目付質量が１４１ｇ／ｍ²で厚さが１．０１ｍｍであった。

実施例５
繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：２５０℃）短繊維９０質量％と、繊度２．２デシテックスで繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：２３２℃）短繊維１０質量％を均一混合して（目付質量約１４６ｇ／ｍ²）、次いで、カーディング加工を施し針深さで１０ｍｍ、打ち込み本数１１０本／ｃｍ²のニードル加工をし、引き続き連続して熱処理機で温度１７０℃、滞留時間３０秒間の捲縮発現処理を行った。得られた不織布は高伸縮性で目付質量が２０４ｇ／ｍ²で厚さが２．１３ｍｍであった。

比較例１
繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合短繊維（低融点ポリエステルの融点：２５０℃）５０質量％と、繊度２．２デシテックスで繊維長５１ｍｍの表面にシリコンを被覆した繊維−繊維間の靜摩擦係数μｓが０．１５１のポリエステル繊維（融点２６２℃）短繊維５０質量％（目付質量４２ｇ／ｍ²）を均一に混合してカーディング加工を施し、次に針深さで１０ｍｍ、打ち込み本数１１０本／ｃｍ²にニードル加工をし、引き続き連続して熱処理機で温度１７０℃、滞留時間３０秒間の捲縮発現処理を行った。得られた不織布は高伸縮性で目付質量が６５ｇ／ｍ²で厚さが０．５９ｍｍであった。

比較例２
繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：２５０℃）短繊維９０質量％と、繊度２．２デシテックスで繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：２３２℃）短繊維１０質量％を均一混合して（目付質量約２７１ｇ／ｍ²）、次いでカーディング加工を施し針深さで１０ｍｍ、打ち込み本数１２０本／ｃｍ²のニードル加工をし、引き続き連続して熱処理機で温度１７０℃、滞留時間５０秒間の捲縮発現処理を行った。得られた不織布は高伸縮性で目付質量が３８２ｇ／ｍ²で厚さが３．３０ｍｍであった。

比較例３
スパンボンド法により製造された繊度約３．０デシテックスのポリエステル繊維よりなるランダム組織の目付質量が７２ｇ／ｍ²のウエブを１７０℃の熱ロールによるカーディング加工で仮熱圧着して不織布Ａを得た。また、同じく同法で目付質量が４０ｇ／ｍ²のウエブを２００℃の熱ロールによるカレンダー加工で仮熱圧着して不織布Ｂを得た。得られた不織布Ａ，Ｂを積層して針深さで１４ｍｍ、打ち込み本数５０本／ｃｍ²のニードル加工をし積層不織布を得た。得られた不織布の目付質量が１１４ｇ／ｍ²で厚さが１．２０ｍｍであった。

上記実施例及び比較例により得られた各不織布について常法に従って発泡ウレタン樹脂を注入、添加して発泡成形を行い、得られた成形品のポリウレタン樹脂の試料表面への染み出し、接着状態を観察して評価判定を行った。その結果を後記表１に示す。なお、評価に際し各試料ならびに特性及び発泡ウレタンの染み出し評価は下記測定方法に従って行った。

測定方法
目付質量：ｇ／ｍ²
試料から５００ｍｍ×５００ｍｍの試料片を切り出し、０．１ｇの単位まで質量を測定する。質量を４倍してｇ／ｍ²で表す。Ｎ＝３（３回測定）の平均値を四捨五入し整数で示す。

厚さ：ｍｍ
試料から５０ｍｍ×５０ｍｍの試料片を切り出し、接触面積５ｃｍ²、押し圧２０ｇのダイヤルゲージにて３点測定し、ｍｍで表わす。Ｎ＝３の平均値を四捨五入し小数点以下までで示す。

短繊維の摩擦係数：μｓ
ＪＩＳ規格 ＪＩＳ Ｌ１０１５−８．１３に準拠して測定した。

測定器：レーダー式摩擦試験機
円筒外径：８ｍｍ
計器：トウションバランス
靜摩擦係数（μｓ）＝０．７３３ｌｏｇ（Ｗ／（Ｗ−ｍ））
Ｗ：繊維の両端にかけた荷重（Ｎ）
ｍ：トウションバランスの読み（Ｎ）
破断強伸度
縦方向、横方向共に５ｃｍ×３０ｃｍの試料をｎ＝３採取する。東洋ボールドイン社製テンシロンを用い、掴み間隔２０ｃｍで引っ張り速度２０ｃｍ／ｍｉｎで破断強伸度を測定し、平均値で表わす。

５０％伸張応力：Ｎ／５ｃｍ
縦方向、横方向共に５ｃｍ×３０ｃｍの試料をｎ＝３採取する。東洋ボールドイン社製テンシロン用い、掴み間隔２０ｃｍで引っ張り速度２０ｃｍ／ｍｉｎで１０ｃｍ点の応力を測定し、平均値で表わす。

発泡ウレタンの染み出し評価
発泡成形用金型内（一部凹凸を含む）に試料をセットし、常法通り発泡ウレタン樹脂を添加し、加熱、加圧下でポリウレタンの発泡成形を行い、軟質ポリウレタンフォーム型内発泡成形品を作成した。得られた成形品のポリウレタン樹脂の試料表面への染み出し、接着状態を観察して下記評価判定を行った。

試料の凹凸部の不織布の変形が均一、染み出しなく、接着問題ない ○
試料の染み出しはないが、凹凸の不織布の変形が不均一 △
試料の凹凸部の不織布の変形は均一であるが、染み出しがある △
試料の凹凸の不織布の変形が不均一で、染み出しもある。 ×

Claims (2)

1. 捲縮性複合短繊維を主材としてなる不織布であって、目付質量が８０〜３００ｇ／ｍ²の範囲で、５０％伸張応力が１．０〜１５．０Ｎ／５ｃｍ、破断伸度が１００％以上である特性を有することを特徴とするウレタン補強材。
2. 捲縮性複合短繊維がポリエステル樹脂の高融点成分と低融点成分の６０／４０〜４０／６０の配合からなる複合短繊維である請求項１記載のウレタン補強材。