JP2016188452A

JP2016188452A - 熱成型品用不織布

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Publication number: JP2016188452A
Application number: JP2015069843A
Authority: JP
Inventors: 俊樹堀田; Toshiki Hotta
Original assignee: Ohtsuka Co Ltd; Otsuka Co Ltd
Current assignee: Ohtsuka Co Ltd; Otsuka Co Ltd
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2016-11-04

Abstract

【課題】熱成型用不織布の熱成型に先立ち、予備接着処理加熱を必要とせず、省エネルギー化に寄与する熱成型品用不織布を提供すること。
【解決手段】吸音性・遮音性に優れ、軽量化が要請される車両用部材に好適な熱成型品用不織布。熱成型品用不織布（１０）は、熱成型温度で溶融しない高融点短繊維で形成される骨格繊維（８）と、熱成型温度で溶融する低融点短繊維で形成される接着用繊維（９）とからなる。そして、接着用繊維（９）が不織布中に略均一に分散されている。骨格繊維８をＰＥＴ等の短繊維で形成するとともに、接着用繊維（９）を未延伸ＰＰ短繊維等の未延伸短繊維で形成して、熱成型品用不織布の乾熱収縮率を３％以下とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、熱成型品用不織布に関し、さらに詳しくは、不織布がポリプロピレン短繊維（以下、ＰＰ短繊維）等のオレフィン系短繊維から形成されているにも拘らず、熱成型に際して熱収縮の少ない熱成型品用不織布に関する。

ここでは、主として、フェンダーライナー２（図１参照）を熱成型する場合を例に採り説明するが、これに限られるものではない。フェンダーライナー以外のアンダーカバー等の車両外装用や、フロアマット等の車両内装用の熱成型品には勿論、その他の各種構造用の熱成型品にも適用できるものである。

本明細書で、混合比率や混合比は、特に断らない限り「質量単位」を意味する。

本明細書における、各技術用語の意味は、下記のとおりである。

・高融点短繊維：熱成型温度で溶融しないものばかりでなく、融点乃至軟化温度を持たず、熱成型温度で熱分解（着色分解を含む。）しないものも含む。

・低融点短繊維：熱成型温度で部分的溶融又は全体的溶融して、高融点短繊維相互を接着（接合）する、いわゆる接着繊維となるもの。

・繊維乾熱収縮率：JIS‐L1015に準じて、処理前つかみ間隔：25mm、処理温度：145℃×5minの条件で測定して求めた値。

・不織布乾熱収縮率：目付け400g／ｍ²の不織布を、25cm角に裁断して調製した試験片について、縦・横にそれぞれ20cmの標線を付した後、処理温度：180℃×２minの条件で測定して求めた値。

従来から、不織布の熱成型品の材料には、主として不織布等の繊維集合体を熱可塑性のエマルション樹脂で固めたものが使用されている。すなわち、この熱可塑性エマルション樹脂の熱可塑性を利用して不織布に所定の形状を付与するために、熱成型工程に供給し熱成型品としていた（例えば、特許文献１等参照）。

そして、熱可塑性エマルション樹脂を含有する不織布からなる熱成型品は、使用済後、従来の廃棄に代わり、リサイクル(再生利用)することが要請されるようになってきている。

該熱可塑性のエマルション樹脂を含有する不織布等を、再生利用するためにリペレット化する際には、該不織布を形成する繊維の溶融温度まで加熱する必要がある。該加熱に際して、該熱可塑性のエマルション樹脂が熱分解して溶融物中にカスとして残ってしまう。このため、リサイクルが困難となり、熱可塑性のエマルション樹脂に代わるものの開発が要請されてきている。

熱可塑性のエマルション樹脂に代わるものとして、ＰＰ短繊維等の低融点短繊維を不織布の中にほぼ均一に分散させ混合して不織布としたものが試みられている（例えば、特許文献２等）。

すなわち、ＰＰ短繊維を含む不織布を使用して熱成型を行う際に、加熱、加圧の作業の中で該ＰＰ短繊維を溶融させ、不織布を形成する繊維間に浸透させて不織布の中で繊維同士を接着させ、さらに、不織布に付与された形態を保持する機能を発揮させることが試みられた。

しかし、通常のＰＰ短繊維を使用した不織布では、熱成型作業が困難であった。熱成型工程において、ＰＰ短繊維自体の収縮に起因すると思われる過度の収縮が該不織布に発生するためと考えられる。

このためかかるＰＰ短繊維を含む熱成型品用不織布は、熱収縮を強制的に制限することができる特殊な熱成型方法でしか、熱成型用材料としては使用することができなかった。このような特殊な熱成型方法では、特殊な熱成型機械が必要であるばかりではなく、自由な形状に熱成型することが困難となる場合が多かった。このような問題はＰＰ特有の熱的特性に起因するために避けられないものとして考えられてきた。

そこで本発明者は、特許文献２において、熱成型に際して、収縮が殆ど発生せず、自由な熱成型が可能な下記構成の熱成型品用不織布を提案した。

「高融点の第一熱可塑性短繊維と、少なくとも熱成型に際して溶融接着（接合）作用を奏する低融点の第二熱可塑性短繊維とが実質的に均一混合状態で短繊維相互が接合（bonding）されてなる熱成型品用不織布であって、
前記第二熱可塑性短繊維が、熱収縮率（ＪＩＳ−Ｌ１０１５）約２％以下を示すものであることを特徴とする熱成型品用不織布。」

なお、本発明の特許性に影響を与えるものではないが、先行技術文献として未延伸ポリプロピレン繊維を構成繊維とする不織布に係る特許文献３が存在する。

特開２００９−１７３７９０号公報特開２００６−２９９４４１号公報特開平７−２６４５２号公報

しかし、前記特許文献２に記載の熱成型品用不織布は、１９０〜２００℃の高温での熱成型時に熱収縮の殆どない又は全くないようにするには、熱成型に先立ち、低融点短繊維表面の予備加熱を必要とした。即ち、不織布に熱成型に先立ち予備加熱を施すことにより、低融点短繊維を溶融させて、成型品の骨格となる高融点短繊維相互を接着結合させることで、熱成型に際しての熱収縮（乾熱収縮）の抑制をする必要があった。

本発明は、上記にかんがみて、熱成型品用不織布の熱成型に先立ち、予備接着処理加熱を必要とせず、省エネルギー化に寄与する熱成型品用不織布を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意開発に努力をする過程で、低融点短繊維を未延伸短繊維（未延伸ＰＰ短繊維）とすることにより、不織布の熱成型に際して、予備加熱しなくても、所定の熱成型品が得られることを知見した。該知見に基づいて、下記構成の熱成型品用不織布に想到した。

熱成型温度で溶融しない高融点短繊維で形成される骨格繊維と、熱成型温度で溶融する低融点短繊維で形成される接着用繊維とからなり、該低融点短繊維が不織布中に略均一に分散されてなる熱成型品用不織布において、
前記接着用繊維が未延伸短繊維又は該未延伸短繊維を含む低融点短繊維で形成され、全低融点短繊維中の該未延伸短繊維の含有率が所定比率とされて、不織布の乾熱収縮率が所定値以下を示すものとされている、ことを特徴とする。

このようにして得られる本発明の熱成型品用不織布は、不織布を成型用材料とする各種熱成型品に適用できる。そして、吸音性・遮音性に優れ、軽量化が要請される車両用部材、特に、特にフェンダーライナーやアンダーカバーなどの車両外装材や、フロアーカーペット等の車両内装材への用途展開が期待されている。

本発明を適用する熱成型品であるフェンダーライナーの斜視図(Ａ)及びモデル断面図(Ｂ)である。本発明を適用する熱成型品用不織布の製造方法の一例を示すモデル流れ図である。本発明の熱成型品用不織布を用いて熱成型する場合のモデル工程断面図である。熱成型品用不織布の骨格繊維と接着用繊維との関係を示すモデル斜視図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下の説明で、繊維（高分子）名の後の括弧書き内の温度は融点乃至溶融点を示し、それらの温度は、日本化学会編「第５版化学便覧応用化学編Ｉ」(平7−3−15)丸善、ｐ833〜838から引用した。

本明細書で、「熱成型品用不織布」とは、不織布を熱成型工程に供給して熱成型を行う際に使用される不織布をいう。そして、該不織布自体は、形態保持性を有し、かつ、熱成型により自在な形に形態固定される熱セット性を有する必要がある。

そして、本実施形態の熱成型品用不織布１０は、熱成型温度で溶融しない高融点短繊維で形成される骨格繊維８と、熱成型温度で溶融する低融点短繊維で形成される接着用繊維９とからなり、該接着用繊維９が不織布中に略均一に分散されてなることを前提的構成とするものである（図４参照）。

このような不織布における骨格繊維９を形成する高融点短繊維の構成高分子は、熱成型時における熱により熱セットされるが溶融乃至熱分解しない熱特性を有すれば、特に限定されない。ここで、溶融乃至熱分解しないとは、完全溶融しないが繊維の表面のみ溶融する場合も含む。

例えば、熱成型温度(型温)160〜200℃の場合、高融点短繊維の構成高分子としては、ポリエステル（255〜260℃）、６ナイロン（215〜220℃）、６６ナイロン(250〜260℃)、レーヨン（軟化・溶融せず、260〜300℃で着色分解）等の極性高分子や、ジュート、ケナフ、サイザル等の天然高分子を挙げることができる。

上記極性高分子は、高融点で強度が高いものを得やすく望ましい。特に、極性高分子の内、熱成型性に優れ、リサイクルの際の熱劣化も相対的に小さいポリエステル（ＰＥＴ、ＰＢＴ）が好ましい。

なお、骨格繊維（高融点短繊維）８は、短繊維断面の少なくとも外側の一部を接着繊維と同様な熱可塑性樹脂材料で形成した、バイメタル型、さや−芯型、キドニー型などの複合繊維（複合糸）も使用可能である。

また、接着用繊維９は、熱成型に際して、略完全に溶融して、骨格繊維８相互を接着・結合する作用を奏するものであり、かつ、未延伸のものであれば特に限定されない。

当該接着用繊維９を形成する低融点短繊維の構成高分子としては、ポリエチレン（ＰＥ）（125〜135℃）、ポリプロピレン（ＰＰ）（165〜173℃）、低融点ポリエステル（設計溶融温度：110℃、120℃、130℃）を挙げることができる。ここで、ＰＰが望ましい。ＰＥの場合は、耐熱性に乏しく、また、低融点ポリエステルの場合は、高価である。

ここで未延伸繊維とは、延伸加工が実質的に施されていない繊維をいう。なお「延伸加工」とは、紡糸の後、通常、繊維の構成分子の配列を一方向に増大させて適度な伸度を有する繊維とする加工をいう。

そして、骨格繊維（高融点短繊維）８と接着用繊維（低融点短繊維）９との混合比（質量比）は、選択繊維及び要求される形態保持性・不織布性（風合い及び機能性（断熱性・防音・クッション性等））により異なる。すなわち、形態保持性（剛性）の見地からは、接着用繊維９を多目とし、不織布性の観点からは、骨格繊維８を多目とする。

接着用繊維９と骨格繊維８との質量混合比において、接着用繊維を未延伸ＰＰ短繊維で形成し、骨格繊維をＰＥＴ短繊維で形成する場合、通常、前者／後者＝約１０／９０〜８０／２０、望ましくは、約２０／８０〜７０／３０、さらに望ましくは、約３０／７０〜６０／４０の範囲から適宜選択する。実際の使用に当っては、不織布の目付の大きさや、骨格繊維の熱的特性を考慮してその混合率を決定すればよい。

接着用繊維を形成する未延伸ＰＰ短繊維が過少では、得られる熱成型品の形態保持性が低下し本発明の目的を達成することができない。一方、未延伸ＰＰ短繊維が過多では熱成型して得られる熱成型品が不織布としての風合を損ねて樹脂成型品（成形品）のような風合いになるおそれがある。

本発明に使用する未延伸ＰＰ短繊維は、熱成型に際して略完全に溶融して不織布を形成する他の高融点短繊維（ポリエステル短繊維：骨格繊維）の繊維間に浸透し、該骨格繊維同士を接着（接合）せしめる様に機能し、熱成型が完了した後には形態保持のための樹脂としても機能する。

このためには熱成型温度としてはＰＰの溶融温度以上の高温で行うことが必要であり、このような高温度加工にもかかわらず不織布自体は低融点短繊維（ＰＰ短繊維）に起因して収縮しないことが求められる。未延伸低融点短繊維（未延伸ＰＰ短繊維）がかかる要求を満たすことは、公知ではなく、本発明者が、試行錯誤の結果知見したものである。

なお、高融点繊維及び低融点繊維の各繊度及びカット長は、不織布に対する要求特性により異なるが、不織布を製造する際のカードの通過性を考慮して、繊度：約３．３〜11.０dtex、望ましくは、３．３〜６．６dtexの、カット長（ステープル長）：約３５〜７６mm、望ましくは約３８〜６４mmの、各範囲とする。

このような未延伸ＰＰ短繊維を含む短繊維混合物(不織布原料)を用いての、熱成型品用不織布の製造は、図２に示すような、通常の方法により行うことができる。

前記不織布原料を、ホッパフィーダ機１６からカーディング機１８に供給して、開繊（混合）工程および梳綿工程を経てウェブに形成する。こうして、ＰＰ短繊維をウェブ中に均一に分散させる。次いで該ウェブを、クロスレイアー２０に供給して、クロスレイアー工程により積層された短繊維シート２２を形成する。さらに、該短繊維シート２２を、ニードル加工機２３に供給して、ニードル加工により熱成型品用不織布１０を製造する。

ウォーターニードルを用いたニードル加工による不織布では、熱成型時に不織布の伸度を得難く、熱成型品の形状（曲率半径が小さいような場合）によっては熱成型が困難となることがある。

一方、ニードル針を用いたニードル加工による不織布は適度の伸度と形態保持性が得られるので特に熱成型品用不織布としては好ましい態様である。

このとき不織布の目付けおよび針密度は、不織布構成短繊維の種類・組成、熱成型品に要求される特性により異なるが、例えば、車両用外装品に適用する場合、下記範囲が望ましい。
針密度：５０〜４００本／cm²、さらには１００〜３００本／cm²
目付け：２００〜１５００ｇ／ｍ²、さらには３００〜１０００ｇ／ｍ²

こうして調製した熱成型品用不織布１０は、図３に示すような慣用の熱成型工程を経て、図１に示すような熱成型品（フェンダーライナー）２とする。

なお、図１において、４は補強リブ、６は車体取付け用ボルト孔である。

この熱成型品用不織布１０を、熱成型温度に加熱した雌・雄型２４、２６の間に供給して型閉し、所定時間、加熱加圧した後、冷却後、型開・離型する。この熱成型に先立ち、熱赤外ヒータ（電熱ヒータ）２８等により、表面温度を設定温度になるまで加熱する予備加熱工程をしても良いが、本発明では必然的ではない。

上記において各作業条件は、第一・第二熱可塑性短繊維の種類、混合比率、熱成型品の厚み等により異なる。例えば、骨格繊維（高融点短繊維）／接着用繊維（未延伸低融点短繊維）＝汎用ＰＥＴ短繊維／未延伸ＰＰ短繊維（５０／５０）のとき、熱成型温度：１７０〜２００℃、型閉時間：３０〜６０ｓ、型内水冷とする。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

なお、比較例１では、延伸ＰＰ短繊維(Ｉ)として、延伸度：２．５倍で、乾熱収縮率：３．５％のものを、比較例２では、延伸ＰＰ短繊維(II)として、延伸度：１．４倍で、乾熱収縮率：１．３％のものをそれぞれ用いた。

＜実施例１＞
下記仕様の延伸ＰＥＴ短繊維と未延伸ＰＰ短繊維とを、下記比率（組成）とした混合短繊維を不織布の原料とした。

・ＰＥＴ短繊維（6.６dtex×６４mm）：６０％、
・未延伸ＰＰ短繊維（6.６dtex×６４mm）：４０％
上記混合短繊維原料を、ホッパフィーダ機１６からカーディング機１８に供給し開繊混合工程および梳綿工程を経てウェブを作り、該ウェブをクロスレイアー２０で積層させて短繊維シート２２にした後、ニードル加工機２３（針密度：２００本／cm²）のニードルパンチ加工を施して、目付け：４００ｇ／ｍ²の不織布を得た。

該熱成型品用不織布の乾熱収縮率は、１．５％であった。

また、該熱成型品用不織布を用いて、通常の熱成型工程に供給し、温度：１８０℃の加熱条件で熱成型を行ったが、収縮等の問題は全く発生せず所定の熱成型品が得られた。

＜比較例１＞
実施例１において、未延伸ＰＰ短繊維を、上記延伸ＰＰ短繊維（Ｉ）に置換した以外は、実施例１と同様にして、不織布を製造した。

この不織布の乾熱収縮率は５０％以上であり、所定の熱成型品が得られなかった。

＜比較例２＞
実施例１において、未延伸ＰＰ短繊維を、上記延伸ＰＰ短繊維(II)（特許文献１実施例で使用したもの）に置換した以外は、実施例１と同様にして、不織布を製造した。この不織布の乾熱収縮率は５０％以上であり、やはり、所定の熱成型品が得られなかった。

８・・・骨格繊維（高融点短繊維）
９・・・接着用繊維（低融点短繊維）
１０・・・熱成型品用不織布

Claims

熱成型温度で溶融しない高融点短繊維で形成される骨格繊維と、熱成型温度で溶融する低融点短繊維で形成される接着用繊維とからなり、該低融点短繊維が不織布中に略均一に分散されてなる熱成型品用不織布において、
前記接着用繊維が未延伸短繊維からなる又は該未延伸短繊維を含む低融点短繊維で形成され、全低融点短繊維中の該未延伸短繊維の含有率が所定比率とされて、不織布の乾熱収縮率が所定値以下を示すものとされている、
ことを特徴とする熱成型品用不織布。
前記骨格繊維がポリエステル短繊維で形成され、前記接着用繊維が未延伸ポリプロピレン(ＰＰ)短繊維で又は該未延伸ＰＰ短繊維を含有して形成されていることを特徴とする請求項１の記載熱成型品用不織布。
全接着用繊維中に、前記未延伸ＰＰ短繊維１０〜８０質量％を含有することを特徴とする請求項２記載の熱成型品用不織布。
不織布がニードル針によるニードル加工を経たものであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の熱成型品用不織布。
前記不織布の下記で定義される乾熱収縮率が３％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱成型品用不織布。
「乾熱収縮率：目付け400g／ｍ²の不織布を、25cm角に裁断して調製した試験片について、縦・横にそれぞれ20cmの標線を付した後、処理温度：180℃×２minの条件で測定して求めた値。」