JP3218907U - 不織布製熱成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】 合成樹脂製熱成形品と同等程度の機械的物性を有する不織布製熱成形品を提供する。【解決手段】 この不織布製熱成形品は、芯鞘型複合繊維相互間が三次元的に交絡されると共に融着されてなる。芯鞘型複合繊維は、芯成分がエチレングリコールとテレフタル酸からなる共重合体よりなり、鞘成分がエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸とイソフタル酸及び／又はジエチレングリコールからなる共重合体よりなる。芯鞘型複合繊維相互間の融着は、鞘成分によってなされている。不織布製熱成形品は、トレイ形状、半割筒形状又は帽子形状等の三次元的形状に熱成形されたものである。また、不織布製熱成形品は、表面に凹凸柄、文字又は図柄等の模様が熱成形されたものでもよい。この不織布熱成形品のアイゾット衝撃強さ（ＡＳＴＭ Ｄ２５６）は３．０〜６０．０ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ程度である。【選択図】 図１

Description

本考案は、不織布製熱成形品に関し、合成樹脂製熱成形品と同等のアイゾット衝撃強さを有しながら、通気性を持つ不織布製熱成形品に関するものである。

従来より、不織布を熱成形してなる不織布製熱成形品は知られている。たとえば、特許文献１には、スパイラル捲縮を有する短繊維と、バインダー繊維となる芯鞘型複合短繊維とを混合した繊維ウェブにニードルパンチを施して、熱成形用不織布を得た後、この熱成形用不織布中のバインダー繊維の鞘成分が溶融する温度にて成形し、不織布製熱成形品を得ることが記載されている。この不織布製熱成形品は、合成樹脂製熱成形品に比べて、柔らかいことが利点とされている（特許文献１、段落０００２）。

特開２０１３−７９４７３号公報

しかしながら、不織布製熱成形品であっても、合成樹脂製熱成形品と同等程度の機械的物性を要求されることがある。本考案の課題は、かかる要求に応じることにある。

本考案は、不織布の構成繊維として特定の芯鞘型複合繊維を採用すると共に、特定の鞘成分によって芯鞘型複合繊維相互間を融着することによって、上記した課題を解決したものである。すなわち、本考案は、芯鞘型複合繊維相互間が三次元的に交絡されると共に融着されてなる不織布製熱成形品であって、前記芯鞘型複合繊維は、芯成分がエチレングリコールとテレフタル酸からなる共重合体よりなり、鞘成分がエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸とイソフタル酸及び／又はジエチレングリコールからなる共重合体よりなり、前記芯鞘型複合繊維相互間の融着は、前記鞘成分によってなされていることを特徴とする不織布製熱成形品に関するものである。

本考案で採用する特定の芯鞘型複合繊維とは、芯成分がエチレングリコールとテレフタル酸の共重合体よりなり、鞘成分がエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸とイソフタル酸及び／又はジエチレングリコールからなる共重合体よりなるものである。芯成分を構成する共重合体は、エチレングリコールをジオール成分とし、テレフタル酸をジカルボン酸成分として脱水縮合して得られるポリエステルである。なお、ジカルボン酸成分として、ごく少量のイソフタル酸等の他のジカルボン酸成分が混合されていてもよい。芯成分を構成する共重合体の融点は約２６０℃であり、ガラス転移点は約７０〜８０℃である。鞘成分を構成する共重合体は、エチレングリコールと必要によりジエチレングリコールをジオール成分とし、アジピン酸とテレフタル酸と必要によりイソフタル酸をジカルボン酸成分として脱水縮合して得られる共重合ポリエステルである。なお、ジエチレングリコールとイソフタル酸は、少なくともいずれか一方が用いる必要があり、好ましくは両者を用いる。ジエチレングリコール及び／又はイソフタル酸を混合するのは、鞘成分による融着を強固にするためである。ジオール成分中にジエチレングリコールを混合する場合、一般にエチレングリコール：ジエチレングリコール＝１０：０．０５〜０．５（モル比）程度である。ジカルボン酸成分であるアジピン酸とテレフタル酸の混合割合は任意であるが、アジピン酸：テレフタル酸＝１：１〜１０（モル比）程度である。また、ジカルボン酸成分中にイソフタル酸を混合する場合、一般にイソフタル酸：アジピン酸：テレフタル酸＝０．０４〜０．６：１：１〜１０（モル比）程度である。鞘成分を構成する共重合体の融点及びガラス転移点は任意であるが、鞘成分同士の強固な融着を実現するために、融点は約２００℃が好適であり、ガラス転移点は約４０〜５０℃が好適である。

芯成分と鞘成分の重量割合は、芯成分：鞘成分＝０．３〜５：１（重量比）程度である。芯成分の重量割合が低すぎると、熱成型品の引張強度が低下する傾向となる。また、芯成分の重量割合が高すぎると、鞘成分による融着が不十分となり、アイゾット衝撃強さ等の物性が低下する傾向となる。芯成分と鞘成分は、同心に配置されていてもよいし、偏心して配置されていてもよい。しかしながら、偏心に配置されていると、熱成形時に、収縮が生じやすくなるため、同心に配置されている方が好ましい。芯鞘型複合繊維は、芯成分となる高融点ポリエステルと、鞘成分となる低融点共重合ポリエステルとを、複合紡糸孔を持つ紡糸装置に供給して、溶融紡糸するという公知の方法で得ることができる。芯鞘型複合繊維は、芯鞘型複合長繊維であっても芯鞘型複合短繊維であってもよいが、芯鞘型複合長繊維を用いた方が、アイゾット衝撃強さ等の物性の向上した熱成形品が得られる。

上記した芯鞘型複合繊維を用いて、本考案に係る熱成形品を得るには、一般的に以下の方法による。すなわち、芯鞘型複合繊維を多数集積されてなる繊維ウェブを得た後、この繊維ウェブにニードルパンチを施して芯鞘型複合繊維相互間を交絡させ、次いで、熱成形時に鞘成分を溶融させて芯鞘型複合繊維相互間を融着させることにより、本考案に係る熱成形品を得ることができる。

芯鞘型複合長繊維を用いて繊維ウェブを得るには、いわゆるスパンボンド法を用いるのが一般的である。すなわち、溶融紡糸して得られた芯鞘型複合長繊維を、直ちにシート状に集積して、繊維ウェブを得ることができる。また、芯鞘型複合短繊維を用いて繊維ウェブを得るには、芯鞘型複合短繊維をカード機に通して開繊し、シート状に集積すればよい。繊維ウェブ中には、芯鞘型複合繊維の他に他種繊維を混合してもよいが、混合せずに芯鞘型複合繊維のみとするのが好ましい。他種繊維を混合すると、アイゾット衝撃強さ等の物性が低下する傾向が生じる。繊維ウェブの重量は、８００〜６０００ｇ／ｍ²程度である。繊維ウェブの重量が低すぎると、厚みが薄くなり、アイゾット衝撃強さ等の物性が向上しにくくなる。また、繊維ウェブの重量が高すぎると、熱成形品を合理的に製造しにくくなる傾向が生じる。

繊維ウェブは、芯鞘型複合繊維相互間が接着されていない状態でニードルパンチを施してもよいし、芯鞘型複合繊維相互間が接着された状態でニードルパンチを施してもよい。前者の方法であれば、繊維相互間が接着されていないため、ニードルパンチを施した際の繊維へのダメージが少なく、糸切れ等による強度低下が起こりにくいため好ましい。また、後者の方法であれば、繊維相互間が接着された状態の繊維ウェブであるため、取扱いしやすく、搬送しやすい。ニードルパンチは周知の方法で行われ、これによって、芯鞘型複合繊維相互間が三次元的に交絡され、芯鞘型複合繊維が厚み方向に配列した緻密な不織布が得られる。なお、芯鞘型複合繊維相互間が接着されていた場合であっても、ニードルパンチによってこの接着は破壊され、芯鞘型複合繊維相互間が三次元的に交絡される。パンチ密度は、１０本〜２００本／ｃｍ²程度である。

芯鞘型複合繊維相互間が三次元的に交絡されてなるニードルパンチ不織布は、所定の形状となるように、加熱及び加圧して熱成形される。この加熱及び加圧時に、芯鞘型複合繊維の鞘成分が溶融し、その後冷却することにより、芯鞘型複合繊維相互間が鞘成分によって融着されるのである。熱成型の代表例としては、熱エンボス加工が挙げられる。熱エンボス加工とは、加熱された一対のエンボスロール（表面に所定の模様が彫刻されてなるロールのことである。）間又は加熱されたエンボスロールと平滑ロール間に、ニードルパンチ不織布を通し、熱成形品の表面に模様を設ける方法のことである。エンボスロールの彫刻模様としては、凹凸柄、文字、商標又は図柄等の任意の模様が挙げられる。ニードルパンチ不織布は、芯鞘型複合繊維相互間が交絡されているだけで未接合となっているため、これに熱エンボス加工を施し、模様部位において芯鞘型複合繊維相互間を強固に融着すると、模様が鮮明になる。加熱温度は、鞘成分が溶融して芯鞘型複合繊維相互間が融着する程度でよい。鞘成分の溶融は、加圧によって促進されるので、加熱温度は鞘成分の融点未満であってもよい。具体的には、加熱温度は１００℃〜２２０℃程度であり、加圧条件はロール間の線圧で１０〜１５０ｋｇ／ｃｍ程度である。

また、熱成型の他の例としては、トレイ形状、半割筒形状、帽子形状又は椀形状等の三次元的立体形状に成型する方法も挙げられる。具体的には、プレス金型を用いて三次元的立体形状に成型する。この場合、ニードルパンチ不織布を加熱した後に、プレス金型で加圧するのが好ましい。もちろん、プレス金型を加熱しておき、ニードルパンチ不織布に加熱と加圧を同時に施してもよい。プレス金型による熱成型であっても、鞘成分の溶融により芯鞘型複合繊維相互間が融着する。加熱温度は１８０℃〜２２０℃程度であり、加圧条件はプレス時の面圧で１０〜５００ｋｇ／ｃｍ²程度である。

熱成形して得られた不織布製熱成形品は、三次元的交絡及び構成繊維相互間の融着によって、緻密化されており、繊維密度は０．３〜０．９ｇ／ｃｍ³程度となっている。そして、アイゾット衝撃強さ（ＡＳＴＭ Ｄ２５６）が３．０〜６０．０ｋｇ・ｃｍ／ｃｍとなっており、合成樹脂製熱成形品と同等の衝撃強さを有するものである。また、曲げ強さ（ＡＳＴＭ Ｄ７９０）は２０〜８００ｋｇ／ｃｍ²程度であり、引張強度（ＡＳＴＭ Ｄ６３８）は６０〜７００ｋｇ／ｃｍ²程度である。そして、合成樹脂製熱成形品は基本的に通気性がないが、本考案に係る不織布製熱成形品は、通気度（フラジール法）が０．５〜３５．０ｃｃ／ｃｍ²／ｓ程度である。なお、本発明に係る不織布製熱成形品のロックウェル硬さは、合成樹脂製熱成形品に比べて若干劣り、Ｒスケールで１０〜５０程度である。

本考案に係る不織布製熱成形品は種々の用途に用いられる。表面に模様が熱成形により設けられている熱成形品は、フィルター基材、加湿器用蒸散板、吸音材（異音防止材）、インテリア部材、カーペット用基布、靴又は鞄等の基布、椅子の表皮材、衣服等の生地、衣服等の芯材又は防塵用或いは衛生用マスク等として用いることができる。また、三次元的形状に成形した不織布製熱成形品は、トリムや天井材等の自動車の内装材、アンダーカバーやフード等の自動車の外装材、チャイルドシートの本体、各種トレイ、スーツケース等のバッグ本体及び内張り材、靴の中底、射出成型品等のプラスチック成型品の代替品、掃除機，空調機器，パソコン又はプリンター等の一般家電製品又は一般事務製品の筐体等として用いることもできる。

本考案に係る不織布製熱成形品は、特定の鞘成分を持つ芯鞘型複合繊維で構成され、芯鞘型複合繊維相互間が三次元的に交絡されていると共に、鞘成分によって融着されてなるものである。このため、本考案に係る不織布製熱成形品は強固な融着が可能となり、通気性を維持した状態で、合成樹脂製熱成形品と同等程度のアイゾット衝撃強さを持つという効果を奏する

実施例１
芯成分として、エチレングリコールとテレフタル酸の共重合体（融点２６０℃）を準備した。鞘成分として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、アジピン酸、テレフタル酸及びイソフタル酸の共重合体（融点２００℃）を準備した。なお、ジオール成分としてのエチレングリコールは９９モル％でジエチレングリコールは１モル％であり、ジカルボン酸成分としてのアジピン酸は１９モル％でテレフタル酸は７８モル％でイソフタル酸は３モル％である。上記した芯成分と鞘成分の両者を、複合紡糸孔を持つ紡糸装置に供給して、溶融紡糸を行い、芯鞘型複合長繊維を得た。芯成分と鞘成分の重量割合は、芯成分：鞘成分＝７：３であった。これを紡糸装置の下方に設けたエアーサッカーに導入し、高速で牽引細化した後、公知の開繊装置で開繊させ、移動するスクリーンコンベア上に捕集及び集積させて繊維ウェブを得た。この繊維ウェブをニードルパンチ装置に搬送し、パンチ密度９０本／ｃｍ²及び針伸度１０ｍｍでニードルパンチを施し、重量９００ｇ／ｍ²のニードルパンチ不織布を得た。

このニードルパンチ不織布を１８０℃のオーブン中で十分に加熱した後、直ちに雄雌よりなる金型にセットし、２０ｋｇ／ｃｍ²の面圧で成形し、図１に示すトレイ形状の不織布製熱成形品を得た。この不織布製熱成形品の繊維密度は０．３ｇ／ｃｍ³であった。

実施例２
ニードルパンチ不織布の目付を１８００ｇ／ｍ²に変更する他は、実施例１と同様の条件で熱成形品を得た。この不織布製熱成形品の繊維密度は０．６ｇ／ｃｍ³であった。

実施例３
ニードルパンチ不織布の目付を２７００ｇ／ｍ²に変更する他は、実施例１と同様の条件で熱成形品を得た。この不織布製熱成形品の繊維密度は０．９ｇ／ｃｍ³であった。

実施例４
ニードルパンチ不織布の加熱条件を２２０℃のオーブン中で行う他は、実施例１と同様の条件で熱成形品を得た。この不織布製熱成形品の繊維密度は０．３ｇ／ｃｍ³であった。

実施例５
ニードルパンチ不織布の目付を１８００ｇ／ｍ²に変更する他は、実施例４と同様の条件で熱成形品を得た。この不織布製熱成形品の繊維密度は０．６ｇ／ｃｍ³であった。

実施例６
ニードルパンチ不織布の目付を２７００ｇ／ｍ²に変更する他は、実施例４と同様の条件で熱成形品を得た。この不織布製熱成形品の繊維密度は０．９ｇ／ｃｍ³であった。

実施例１〜６で得られた熱成形品から試験片を採取し、ＭＤ方向とＣＤ方向の引張強度（ＡＳＴＭ Ｄ６３８；単位はｋｇ／ｃｍ²）を測定したところ、表１に示すとおりであった。なお、合成樹脂製熱成形品の引張強度は、合成樹脂の種類にもよるが、たとえばポリプロピレン製熱成形品は３００〜３９０ｋｇ／ｃｍ²程度であり、実施例３、５又は６で得られた不織布製熱成形品は同等の引張強度を有しているものであった。
［表１］
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引張強度（ＭＤ方向） 引張強度（ＣＤ方向）
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実施例１ １７３ ６０
実施例２ ２３５ １２２
実施例３ ４３８ ３４６
実施例４ ２６５ １４３
実施例５ ５００ ２９６
実施例６ ６５２ ５５０
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実施例１〜６で得られた熱成形品から試験片を採取し、ＭＤ方向とＣＤ方向のアイゾット衝撃強さ（ＡＳＴＭ Ｄ２５６；単位はｋｇ・ｃｍ／ｃｍ）を測定したところ、表２に示すとおりであった。なお、アイゾット衝撃試験中、実施例１〜５の熱成形品から採取した試験片は破壊されなかった。また、合成樹脂製熱成形品のアイゾット衝撃強さは、合成樹脂の種類にもよるが、たとえばポリプロピレン製熱成形品は３．３〜３３ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ程度であり、実施例２〜６で得られた不織布製熱成形品は同等以上のアイゾット衝撃強さを有しているものであった。
［表２］
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アイゾット衝撃強さ アイゾット衝撃強さ
（ＭＤ方向） （ＣＤ方向）
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実施例１ ３．２ ２．６
実施例２ １８．２ １４．５
実施例３ ６０．０ ５２．４
実施例４ １７．６ １２．８
実施例５ ４５．１ ４４．２
実施例６ ３３．８ １８．５
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実施例１〜６で得られた熱成形品から試験片を採取し、ＭＤ方向とＣＤ方向の曲げ強さ（ＡＳＴＭ Ｄ７９０；単位はｋｇ／ｃｍ²）を測定したところ、表３に示すとおりであった。なお、合成樹脂製熱成形品の曲げ強さは、合成樹脂の種類にもよるが、たとえばポリプロピレン製熱成形品は４２０〜５６０ｋｇ／ｃｍ²程度であり、実施例３、５又は６で得られた不織布製熱成形品は同等程度の曲げ強さを有しているものであった。
［表３］
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曲げ強さ（ＭＤ方向） 曲げ強さ（ＣＤ方向）
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実施例１ ３１ ２１
実施例２ ７１ ６０
実施例３ ５２０ ２７５
実施例４ ９２ ７１
実施例５ ４２８ ２７５
実施例６ ７９５ ５７１
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実施例１〜６で得られた熱成形品から試験片を採取し、通気度（フラジール法；単位はｃｃ／ｃｍ²／ｓ）を測定したところ、表４に示すとおりであった。なお、合成樹脂製熱成形品は、一般的に通気度は０である。
［表４］
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通気度
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実施例１ ２９．５
実施例２ ４．９
実施例３ ０．６８
実施例４ ３４．２
実施例５ ４．０
実施例６ ０．８９
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本考案の一例に係る不織布製熱成形品の写真であって、三次元的形状であるトレイ形状に熱成形されてなる不織布製熱成形品の写真である。 本考案の他の例に係る不織布製熱成形品の写真であって、全体が半割筒状の三次元的形状に熱成形されていると共に、表面に文字及び図柄からなる商標が熱成形されてなる不織布製熱成形品の写真である。

Claims (5)

1. 芯鞘型複合繊維相互間が三次元的に交絡されると共に融着されてなる不織布製熱成形品であって、
   前記芯鞘型複合繊維は、芯成分がエチレングリコールとテレフタル酸からなる共重合体よりなり、鞘成分がエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸とイソフタル酸及び／又はジエチレングリコールからなる共重合体よりなり、
   前記芯鞘型複合繊維相互間の融着は、前記鞘成分によってなされていることを特徴とする不織布製熱成形品。
2. 芯鞘型複合繊維が芯鞘型複合長繊維であって、熱成形品が実質的に芯鞘型複合長繊維のみで構成されている請求項１記載の不織布製熱成形品。
3. 不織布表面に凹凸柄、文字又は図柄等の模様が熱成形により形成されている請求項１記載の不織布製熱成形品。
4. トレイ形状、半割筒形状又は帽子形状等の三次元的形状に熱成形されている請求項１記載の不織布製熱成形品。
5. 繊維密度が０．３〜０．９ｇ／ｃｍ³で、アイゾット衝撃強さ（ＡＳＴＭ Ｄ２５６）が３．０〜６０．０ｋｇ・ｃｍ／ｃｍである請求項１記載の不織布製熱成形品。