JP3701765B2 - Molded article with improved stress diffusivity made of highly elastic spheres - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維球状体（fiber ball）よりなる成形品に関し、さらに詳しくは原綿が製造し易く、繊維球状体化し易く、嵩高性が良好で、優れた弾力性と回復性を持ち、羽毛のような風合いを有し、取扱い性に優れた中綿材料やクッション材の基本素材としての繊維球状体よりなる成形品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、寝具、枕、クッションなどに充填材としてポリエステル系短繊維が用いられてきた。その充填方法は、ポリエステル短繊維をカードなどで開繊しウェッブを層状に積層したシートを側地で覆う方法がよく知られているが、この方法では、層状ウェッブ積層体を覆うのに手間がかかり、得られたクッション材も厚み方向に方向性が強く、クッション材としては好ましくない。一方、作業性を良くしクッション材の方向性をなくす方法として特開昭５６−８５４５３号公報および特開昭５７−１９２３８７号公報などに示された繊維の粒状体を側地の中に吹き込みなどの手段で充填する方法があるが、風合いが硬く、繊維間に結合点がないため使用中に繊維が移動したりへたり易く問題がある。さらに、特開昭６１−１２５３７７号公報では、バインダー繊維を含有した玉状綿を側地内に吹き込んだ後熱処理する方法があるが、後から熱処理をするために、個々の玉状綿が移動できず、使用中に移動変形出来ず、使用形状に容易に変わらず、風合いも硬く、弾力性や回復性も悪い。
【０００３】
さらにバインダー繊維とらせん状ポリエステルと混綿されたファイバーボールを熱処理により一体化したファイバーバールが特開昭６３−１９００５７号公報に提案されているが、非接着湾曲繊維にポイントをおき、接着成分のバインダーの特性が十分でなく、繊維の球状化に時間がかかり、特別の装置を必要とし、しかも非弾性の低融点ポリマーからなる繊維で熱固着されているため、熱固着部が可撓性でないために変形しにくく、固着部が破壊や変形してもとに戻りにくかったり、固着部を形成する繊維が破壊などされやすいために耐久性などが好ましくない。
【０００４】
先に、本発明者らは、熱可塑性エラストマーが表面に露出した複合繊維の使用に関する提案（公表特許公報ＷＯ９１／１９０３２号参照）を行なった。しかし、表面にエラストマーがあるために、複合繊維を製造する際に、エラストマーが滑りにくく、また圧縮によって融着を起こし易いため、単繊維が多数帯状に集合したトウを延伸したり、押し込み捲縮を付与する工程通過性が著しく悪い場合が多い。また、これらは、カードなどで繊維を開繊、混綿しウェッブ化し不織布化する場合にも、表面のエラストマーが滑りにくく、まら柔らかいポリマーのため工程での問題がでてくる場合も多い。また、この複合繊維は基本的にウェッブ積層によるクッションを作るためのバインダー繊維であるために、繊維の球状体化は容易ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、風合いもソフトで、弾力性も高く、圧縮耐久性に優れた繊維球状体よりなる成形品を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、繊維球状体を型内において熱成形して得られる成形品であって、該繊維球状体が、下記（ａ）で表される複合短繊維と、ループ形状を有する非弾性ポリエステル短繊維とが混合された複数の短繊維から構成されており、その繊維交絡点の一部が可撓性熱固着点で熱固着されていることを特徴とする、高弾性球状体よりなる応力拡散性の改善された成形品である。
（ａ）非弾性ポリエステルと該非弾性ポリエステルの融点より４０℃以上低い融点を有する弾性熱可塑性エラストマーとが配された複合短繊維であって、該非弾性ポリエステルが複合短繊維表面の２５〜４９％を占めるように露出しており、且つ繊維断面において該非弾性ポリエステルと該弾性熱可塑性エラストマーとが湾曲度１.１〜２.５で一体化した複合短繊維。
【０００７】
以下、本発明の繊維球状体よりなる成形品についてさらに具体的に説明する。
本発明の非弾性ポリエステルとは、ポリエステルであって非弾性のポリマーであればなんでもよいが、通常のポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリ−１，４−ジメチルシクロヘキサンテレフタレート、ポリピバロラクトンまたはこれらの共重合体エステルからなるポリマーであるが、繰り返し歪みがかかる用途であるため歪みの残しにくいポリブチレンテレフタレートが好ましい。特に、複合繊維の融着成分にもちいられるエラストマ−のハードセグメントがポリブチレンテレフタレートの場合は特に剥離などの問題がなく良好である。
【０００８】
本発明における弾性熱可塑性エラストマーは、非弾性ポリエステルの融点より４０℃以上低い融点を有する熱可塑性エラストマーであればなんでもよいが、紡糸適正や物性の面からポリウレタン系エラストマーやポリエステル系エラストマーが好ましい。
【０００９】
ポリウレタン系エラストマーとしては、分子量が５００〜６０００程度の低融点ポリオール、例えばジヒドロキシポリエーテル、ジヒドロキシポリエステル、ジヒドロキシポリカーボネイト、ジヒドロキシポリエステルアミドなどと、分子量５００以下の有機ジイソシアネート、例えばＰ,Ｐ−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、２,６−ジイソシアネートメチルカプロエート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどと、分子量５００以下の鎖伸長剤、例えばグリコール、アミノアルコールあるいはトリオールとの反応で得られるポリマーである。これらのポリマーのうち、特に好ましいものはポリオールとしてポリテトラメチレングリコール、またはポリ−ε−カプロラクトンである。有機ジイソシアネートとしては、ｐ,ｐ’−ジフェニルメタンジイソシアネートが好適である。また、鎖伸長剤としては、ｐ,ｐ’−ビスヒドロキシエトキシベンゼンおよび１,４−ブタンジオールが好適である。
【００１０】
一方、ポリエステル系エラストマーとしては、熱可塑性ポリエステルをハードセグメントとし、ポリ（アルキレンオキシド）グリコールをソフトセグメントとして共重合してなるポリエーテルエステルブロック共重合体、より具体的にはテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレン−２,６−ジカルボン酸、ナフタレン−２,７−ジカルボン酸、ジフェニル−４,４−ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、３−スルフォイソフタル酸ナトリウムなどの芳香族ジカルボン酸、１,４−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジ酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸、またはこれらのエステル形成誘導体などから選ばれたジカルボン酸の少なくとも一種と、１,４−ブタンジオール、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコールなどの脂肪族ジオール、あるいは１,１−シクロヘキサンジメタノール、１,４−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノールなどの脂環族ジオール、またはこれらのエステル形成誘導体などから選ばれたジオール成分の少なくとも一種、および平均分子量が約４００〜５,０００程度のポリエチレングリコール、ポリ（１,２−および１,３−プロピレンオキシド）グリコール、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランとの共重合体などのポリ（アルキレンオキシド）グリコールのうち少なくとも一種から構成される三元共重合体である。
【００１１】
しかしながら、ポリエステル複合成分との接着性や耐熱特性、強度など物性の面などから、ポリエステル系エラストマーが好ましく、とりわけポリブチレン系テレフタレートをハードセグメントとし、ポリオキシテトラメチレングリコールをソフトセグメントとするブロック共重合ポリエーテルポリエステルが好ましい。この場合、ハードセグメントを構成するポリエステル部分は、主たる酸成分がテレフタル酸、主たるジオール成分がブチレングリコール成分であるポリブチレンテレフタレートである。勿論、この酸成分の一部（通常３０モル％以下）は他のジカルボン酸成分やオキシカルボン酸成分で置換されてもよく、同様にグリコール成分の一部はブチレングリコール成分以外のジオキシ成分に置換されてもよい。また、ソフトセグメントを構成するポリエーテル成分は、テトラメチレングリコール以外のジオキシ成分で置換されたポリエーテルであってもよい。なお、ポリマー中には、各種安定剤、紫外線吸収剤、増粘分枝剤、艶消剤、着色剤、その他各種の改良剤なども必要に応じて配合されていてもよい。
【００１２】
このうち、ウェッブ形成後、熱処理により融着結合点を形成するために,熱安定性の優れたポリエステル系エラストマーが特に好ましい。
【００１３】
この非弾性ポリエステルとそれよりも融点の低い熱可塑性エラストマーが複合され繊維化されるのであるが、非弾性ポリエステルが繊維表面の２５〜４９％露出することが必要であり、さらに好ましくは２８〜４０％である。この露出度が低いと複合繊維を製造する際に繊維同士が融着や圧着され易く製造でのトラブルとなり易く、さらにポリマーが柔らかいため繊維の球状体化の準備での開繊や混綿などに使われる回転ガーネットワイヤーに食い込んだり、ひっついたりして通過性が悪く長時間の製造が困難になったり、均一な混綿嵩高綿が得られにくくなったりして問題となる。また、接着部分が多くなるため周りの繊維と熱固着点を多くつくり易くなり、細かいネットワーク構造となり弾力性が出にくくなる。一方、この露出度が大きすぎると、繊維表面の熱融着成分が覆っている面積が少なくなり接着が起きにくくなり、弾力性や耐久性が小さくなってしまう。
【００１４】
さらにこの非弾性ポリエステルと弾性熱可塑性ポリマーの繊維断面でこの２成分が湾曲度（図１に示す繊維断面における非弾性ポリエステルの露出点を結ぶ直線に対する接着部の境界線長さの比）が１.１〜２.５で張り合わせ接合されていることが好ましい。さらに好ましくは１.２〜２.０が好ましい。この湾曲度が１に近い直線に近くなると剥離し易くなったり、捲縮の発現が小さくなったり、熱処理での捲縮発現が少なくなり繊維の球状化が容易でなくなり、非弾性捲縮短繊維を巻き込みながらの可撓性熱固着点を形成できにくく好ましくない。また一方この湾曲度が大きすぎると、捲縮が大きくなり過ぎたり、熱処理での捲縮も極端に起きやすく繊維球状体の嵩などが小さくなったり、風合いにゴロゴロ感が生じ好ましくない。一方、この二つのポリマーの断面での厚い部分の肉厚比が（図１に示す）１.２〜３.０の範囲が好ましい。肉厚比のさらにに好ましい値は１.５〜２.９である。この肉厚比が１に近くなると捲縮の発現が小さくなったり、熱処理での捲縮発現が少なくなり、同様に繊維が球状化しにくくなり、非弾性捲縮短繊維を巻き込みながらの融着が起きにくく好ましくない。また一方この肉厚比が大きすぎると、捲縮が大きくなり過ぎたり、熱処理での捲縮も極端に起きやすく嵩などが小さくなったり、風合いにゴロゴロ感が出て好ましくない。
【００１５】
この湾曲度や肉厚度が適正でないと、繊維を球状体化したりする際の捲縮が適切でなく、球状体化しにくく、熱処理による捲縮発現をしながら、非弾性ポリエステル短繊維を巻き込みながら可撓性熱固着点を形成して強固な構造をつくりにくくなる。
【００１６】
一方、この複合短繊維の繊維断面における非弾性ポリエステルと弾性熱可塑性エラストマーの面積比率は２５／７５〜７５／２５の比率が好ましい。この比率のさらに好ましい値は３０／７０〜６５／３５である。この比率が小さ過ぎると繊維球状体中での可撓性熱固着点が十分に強靭で弾力性を発揮出来なくなるために耐久性や弾力性が期待できなくなってしまう。また、この比率が高すぎると、繊維の可撓性熱固着点が強固になりすぎて、弾力性を発揮できなくなったり、繊維の交点での変形がしにくく周りの繊維が歪んだり、破損する現象が起こったりするなどかえって耐久性が低下する現象を起こしてしまう。
【００１７】
また、この複合短繊維の繊度は２〜１００デニール、好ましくは４〜１００デニールの範囲が適当である。
【００１８】
本発明におけるループ形状を持つ非弾性ポリエステル短繊維とは、捲縮形態が螺旋状やオメガ型あるいは一部にそれら形状を持つ非弾性ポリエステル短繊維であれば何でもよい。また非弾性ポリエステル短繊維とは、通常のポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリ−１,４−ジメチルシクロヘキサンテレフタレート、ポリピバロラクトンまたはこれらの共重合体エステルからなる短繊維ないしそれら繊維の混綿体、または上記のポリマーのうち２種以上のポリマーの重合度や共重合成分を変えたサイドバイサイド型の繊維断面左右非対象に構成された螺旋形状の捲縮を発現した複合繊維の捲縮短繊維などである。勿論、ループ形状を発現するために、紡糸の際に繊維の片面を強く冷却する異方冷却により延伸、弛緩熱処理の際に螺旋状やオメガ型捲縮を発現したものも好ましい。これらの短繊維の断面形状は円形、偏平、異形または中空のいずれであってもよい。
【００１９】
このループ状捲縮短繊維が繊維球状体の骨格になるために、該ポリエステル短繊維単独でも嵩高いこと、反撥性が発揮されることが必要である。単独の嵩高性（ＪＩＳ Ｌ−１０９７）は、０.５ｇ／ｃｍ²の荷重下で３５ｃｍ³／ｇ以上、１０ｇ／ｃｍ²の荷重下で１５ｃｍ³／ｇ以上あることが好ましく、さらに好ましくは、それぞれ、４０ｃｍ³／ｇ以上、２０ｃｍ³／ｇ以上あることが望ましい。これらの嵩高性が低いと、得られた繊維成型クッション材の弾力性や圧縮反撥性が低いといった問題が顕著になってくる。
【００２０】
該捲縮短繊維は、その繊度が１〜１００デニールの範囲が好ましく、さらに好ましくは２〜５０デニールである。繊度が１デニールより小さいと嵩高性が発揮されず、空気などによって側地内に吹き込まれたときに圧縮されて旨く均一に吹き込みにくくなり、得られたクッション材のクッション性や反撥力が乏しくなってしまう。また１００デニールよりも大きくなると繊維が曲がりにくく球状体化が難しく、得られた繊維球状体の構成本数が少なくなり過ぎ、風合いが硬くなってしまう。
【００２１】
一方、該ポリエステル短繊維の捲縮は、捲縮数４〜５０個／インチ、捲縮度は１０〜５０％のループ状捲縮が好ましい。この捲縮数や捲縮度が小さ過ぎると繊維の球状体化をしにくく、繊維球状体の嵩が出にくくなり好ましくなく、得られる繊維球状体の反撥性も乏しかったり、耐久性の低い繊維球状体しか得られない。また、逆に捲縮数や捲縮度が大きすぎると繊維球状体の嵩高性が大きくならず高密度の繊維球状体しか得られなかったり、繊維球状体化の際に繊維の絡みが強く球状化が困難になる。
【００２２】
また、この非弾性ポリエステル短繊繊維の表面には平滑材が処理され、滑り易い加工剤が処理されていることが好ましい。表面が滑り易くなることによって空気乱流などによる繊維球状体化が行ない易くなる。また得られた繊維球状体の風合いが柔らかく、羽毛やフェザータッチの風合いが得られ易くなる。これらの処理剤は、剤を付与し乾燥あるいは硬化処理によって滑り易くなる物であればなんでもよいが、例えばポリエチレンテレフタレートとポリエチレンオキシドのセグメント化ポリマーで被覆することにより表面摩擦も少なくすることが可能である。さらに、シリコン系樹脂の平滑剤としてジメチルポリシロキサン、エポキシ変成ポリシロキサン、アミノ酸変成ポリシロキサン、メチルハイドロジエンポリシロキサン、メトキシポリシロキサンなどのシリコン樹脂を主たる成分とする処理剤を任意の段階で付与することにより平滑性を大幅に向上するので好ましい。付着量は、通常０.１〜０.３重量％が適当である。勿論シリコン樹脂中に帯電防止剤を添加したりシリコン樹脂処理後、帯電防止剤処理を施すことは、繊維を球状体化する際の空気との摩擦や、融着処理する際の高温空気乱流処理などで静電気を防止するのに必要な場合が多い。
【００２３】
このような平滑処理は一般的には、低融点繊維との融着を阻害することになるが、前に述べた本発明の構成要素となっている弾性熱可塑性エラストマーから構成される特定の複合繊維は、ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンオキシドによるポリマー被覆短繊維はもちろん、シリコン樹脂でも比較的よく融着し、しかも形態的に程よく非弾性ポリエステル系短繊維をらせん状にかかえこみ、見かけ上接着強度を上げることが可能である。勿論、一般的な低融点複合繊維のこれらの作用は少ない。
【００２４】
本発明では、非弾性ポリエステル短繊維の混率は、９５〜５１％の混率が好ましく、さらに好ましくは９０〜５５％である。この混率が高すぎると、熱融着複合繊維の量が少ない場合は、結合点が少なくなるために反撥性が少なく、形態安定性がすくない。また、混率が低すぎると、結合点の数が多すぎて繊維球状体が硬くなり、クッション材の材料にするには問題がある。また後から述べるように、熱処理により融着点を形成する際に、捲縮発現しながら融着結合点を形成するために繊維球状体が高密度化しさらに好ましくない。
【００２５】
本発明では特定の条件を持つ複合短繊維とループ状形態をもつ非弾性短繊維を混綿し、後で述べる方法などで繊維球状体化を行なうが、その繊維球状体表面には、非弾性短繊維や非弾性短繊維の毛羽が多く存在することが、吹き込みや、吹き込まれたあとのクッション風合いが、表面の平滑性が寄与して非常に良好となる。また特に変形が大きいときには、最初滑る平滑な感触と大きな変形時にはエラストマーによる可撓性熱固着点の弾力性と摩擦の大きくなる感触が加わり、良好な風合いが得られる。しかも、繰り返し大変形が繰り返されても、エラストマーの可撓性熱固着点が変形回復し、弾力性が維持されるとともに、耐久性も良好となる。
【００２６】
本発明の繊維球状体の形成方法は、非弾性ポリエステル短繊維と低融点の熱可塑性エラストマーと非弾性ポリエステルとからなる複合短繊維を所定の混綿比率（複合短繊維の混率が５〜４９％）になるように原綿を配合し、均一に十分混綿するように、ガーネットワイヤーが表面に設けられた複数のローラが設けられたカードなどで、開繊と混綿を十分にして混綿嵩高綿を得、空気の乱流の起きやすい円筒状の空間の中で複数のフィンが着いて回転する回転体が設けられた部屋の中に、混綿嵩高綿を吹き込み所定時間乱流撹拌後に取り出せるようにした装置などで繊維を球状体化したり、混綿嵩高綿をある程度大きな部屋に空気の渦流を起こさせながら滞留させて混綿嵩高綿を球状体化したりして、非弾性ポリエステル短繊維のループ状捲縮と熱可塑性エラストマーを一部に持ち、捲縮の発現しやすい複合短繊維が均一に混綿され絡んだ混綿嵩高綿が、空気や力学的な力を受けながら、特にその複合短繊維の特性からループ状の捲縮が進行し易く、繊維の球状体が早く形成される。また、この複合短繊維の低融点エラストマーの融点以上で熱処理をし、繊維球状体に熱可撓性熱固着点をつくることにより、弾力性、耐久性に優れた風合いに優れた繊維球状体が得られる。また、捲縮は熱処理によっても進行し球状体化しやすい作用が進行され易くなる。このような作用を起こさせ繊維を球状体化が進めやすい方法であればいかなる方法でも構わない。また、非弾性ポリエステル短繊維表面が平滑性をもち滑り易いほど球状体化がし易くなる。勿論、この球状体化処理の初期から熱風により球状体化と捲縮発現と低融点ポリマーを溶融させ熱融着を同時に進める方法や、まず、球状化の初期は常温で処理し、球状化の核が出来始めた時点で熱風を吹き込み捲縮発現と融着を起こさせたり、球状化したのち後から緩い熱風で捲縮発現と融着処理を行なう方法などが考えられる。
【００２７】
特に好ましい場合には、非弾性ポリエステル短繊維の捲縮発現性が複合繊維の捲縮発現性よりも低くて、非弾性ポリエステル短繊維が繊維球状体の表面に出やすくなり、平滑表面をもつ非弾性ポリエステル短繊維が繊維球状体表面にでて、繊維球状体が全体に平滑性を示し、吹き込み易く、吹き込まれたクッションの風合いもソフトで良好となる。
【００２８】
本発明の繊維球状体を形成する複合短繊維および非弾性ポリエステル短繊維の繊維長は、それぞれ、１０〜１００ｍｍ、好ましくは１５〜９０ｍｍの範囲が適当である。
また、繊維球状体の大きさは、平均径２〜１５ｍｍ、好ましくは３〜１３ｍｍの範囲が有利である。
【００２９】
本発明の繊維球状体は、それ自体でクッション素材や詰め物として利用できるが、さらにこの繊維球状体を椅子や座席、平板状のものなど各種の金型中で熱成形して成形品として利用する。すなわち、金型中で繊維球状体を互いに表面で熱接着して所望の形状に成形してクッション構造体とする。その成形体を得る方法および装置の一例を図２により説明する。
【００３０】
図２は、本発明の成形品を成形するための装置の一例を示す断面図であり、１は繊維球状体供給装置であり、この供給装置から吹込み口４を通して吹き出された繊維球状体２は、３の金型内に吹き込まれ充填される。
３の金型は空気透過性の金型であり、繊維球状体を含んだ気流は、この透過性の金型により、球状体のみが金型内に堆積され、空気は金型を透過して外部に放出される。
金型内に球状体が必要量充填後、該金型に熱風を通し、内部のバインダー繊維が他のバインダー繊維やマトリックス繊維と熱融着し、繊維成形構造体が形成されるのである。そして、加熱サイクルが終了すると、直ちに冷却サイクルに入り、成形品は冷却されて金型から取り出され、熱成形を終了する。この際使用する通気性金型の材質は、熱成形されることや金型として要求される剛性を考慮するとステンレスのパンチングプレートなどが好ましいが、特にこの材質に限定する必要はない。また、熱成形後の成形物の取り出し性を考慮して、離型性をよくするため、表面を梨地としたり、テフロン被覆しておいてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明における繊維球状体よりなる成形品は、繊維球状体が繊維の捲縮特性や曲げ特性のために繊維球状体化が行い易く且つ熱処理によってつくられる可撓性熱固着により弾力性と圧縮などの耐久性が良好であり、吹き込み特性に優れ作業性もよいことから、得られる成形品は、弾力性や耐久性が良好であり、且つ応力拡散性が良好でさらに圧縮特性が等方向であるほか風合いが非常にソフトなクッションや詰め物、中綿などの材料として最適である。
【００３２】
【実施例】
以下に実施例により本発明を説明する。なお、実施例における各評価項目はそれぞれ下記の方法に従って評価した。
【００３３】
(a) 捲縮性能；捲縮数、捲縮度
ＪＩＳ Ｌ−１０１５により測定した。
【００３４】
(b) 硬さ（ｋｇｆ）
試作された繊維球状体を直方体３０ｃｍ×３０ｃｍ、１ｇ／ｃｍ²の荷重で計測して厚み５ｃｍになるように側地に詰め、ＪＩＳ Ｋ−６４０１による２５％圧縮硬さを測定する方法を流用して求めた。
【００３５】
(c) 融点
Du Pont 社製 熱示差分析計９９０型を使用し、昇温２０℃／分で測定し、融解ピークを求めた。融解温度がハッキリ観測されない場合は、微量融点測定装置（柳本製作所製）を用い、約３ｇのポリマーを２枚のカバーガラスに挟み、ピンセットで軽く押さえながら、昇温速度２０℃／分で昇温し、ポリマーの熱変化を観測する。その際ポリマーが軟化して流動を始めた温度（軟化点）をここでは融点とする。
【００３６】
(d) 複合短繊維断面形状の測定
複合短繊維の繊維軸に直角に薄く切断された断面を透明型の顕微鏡で観察し、写真撮影をして図１に示した模式図の直線および曲線の長さから算出した。断面は２０個取り、その平均値を用いた。
(i) 露出度 − 断面全周の曲線（Ａ＋Ｂ）の長さに対する複合短繊維の芯成分の非弾性ポリエステルが断面の周に占める曲線の長さ（Ｂ）の比率：
Ｂ／（Ａ＋Ｂ）×１００％
【００３７】
(ii) 湾曲度 − 複合短繊維の芯成分の非弾性ポリエステルが断面の周に露出する２点（Ｐ₁とＰ₂）を直線で結んだ直線距離（Ｌ）と複合繊維の芯成分の非弾性ポリエステルが露出しない熱可塑性エラストマーと接する曲線の長さ（Ｃ）の比率：
Ｃ／Ｌ
【００３８】
(iii) 肉厚度 − 複合短繊維の芯成分の非弾性ポリエステルの最大厚み（Ｌ_p）と弾性熱可塑性エラストマーの最大厚み（Ｌ_E）の比率：
Ｌ_p／Ｌ_E
【００３９】
(f) ８万回硬さ保持率
７５％予備圧縮後、再び２５％ １０ｃｍ×１０ｃｍの側地に試作された繊維球状体を１５ｇ詰め、初期厚みの７５％まで予備圧縮をしたのち再び厚み（Ｔ₁）を計り厚みの２５％まで圧縮したときの圧縮応力を（Ｆ₁）とし、Ｔ₁の５０％まで毎秒１回の割合で８万回圧縮をし、３０分放置後、７５％予備圧縮したのち厚み（Ｔ₂）を計り厚みの２５％まで圧縮したときの圧縮応力（Ｆ₂）を求め、〔（Ｆ₂ ／Ｆ₁）×１００％〕で算出した。
【００４０】
(g) ウェッブの嵩性
ＪＩＳ Ｌ−１０９７により測定した。
【００４１】
実施例１
テレフタル酸とイソフタル酸とを８０／２０（モル％）で混合した酸成分とブチレングリコールとを重合し、得られたポリブチレン系テレフタレート４０％（重量％）をさらにポリテトラメチレングリコール（分子量２０００）６０％（重量％）と加熱反応させ、ブロック共重合ポリエーテルポリエステルエラストマーを得た。この熱可塑性エラストマーの融点は１５７℃であった。この熱可塑性エラストマーをシースに、常法で得られたポリブチレンテレフタレート（融点２２４℃）をコアに、シース／コアの重量比で５０／５０に成るように特殊口金とポリマー吐出配分を調整して複合短繊維を得た。この繊維を２.０倍に延伸したのち、ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンオキシドのセグメント化ポリマーのエマルジョンを付与し１２０℃で乾燥固化捲縮発現し、６４ｍｍに切断した。ここで得られた複合短繊維のデニールは６デニール、捲縮数は１８個／インチ、捲縮度は３０％であった。
【００４２】
ここで得られた複合短繊維の非弾性ポリエステルの露出度は３４％であり、湾曲度は１.６２で、肉厚度は２.７であった。
次に、常法にて得られたポリエチレンテレフタレート（固有粘度０.６５、融点２５４℃）を中空口金で紡糸し、紡糸された直後に一方方向が良く冷却したのち３.１倍延伸し、ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンオキシドのセグメント化ポリマーのエマルジョンを付与し１６０℃で乾燥固化とスパイラル捲縮発現をしたのち６４ｍｍにカットして非弾性ポリエステル短繊維を得た。この繊維の繊度は６デニールで捲縮数９個／インチ 捲縮度３０％、０.５ｇ／ｃｍ²の荷重で１００ｃｍ³／ｇ、１０ｃｍ²／ｇの荷重で３４ｃｍ³／ｇ、断面形状は中空、中空率２９％を得た。
【００４３】
ここで得られた複合短繊維３０％と非弾性ポリエステル短繊維７０％の混綿比率になるようにローラーカードを２回通過させて、混綿嵩高綿を得た。この綿をブロワーと貯綿ボックスをダクトで結ぶ装置に投入し、空気で３０秒ブロアーで撹拌を行い、繊維球状体化した綿を得た。こののち別の貯綿ボックス内に移し、１９５℃の弱い空気流によって撹拌して、弾性熱可塑性エラストマーを溶融させながら、繊維球状体の内部に可撓性熱固着点を形成させ、続いて常温の空気を送り、冷却後形成された繊維球状体（fiber ball）を得た。この繊維球状体を顕微鏡で観察したところ、球状体表面には非弾性ポリエステル短繊維が７０％の以上の確率で観察された。しかも、側地の中に吹き込む吹き込み機にて、クッション側地に吹き込んでみたが、吹き込みのトラブルがなく良好で、得られたクッションの感触もソフトで弾力性がよく、８万回の圧縮硬さ保持率はシリコンを表面に付与した綿や、表面にポリエチレンテレフタレートとポリエチレンオキシドのセグメン化ポリマーエマルジョウンを付与・固化した綿を詰めたクッション材の３５％や３２％よりはるかに高く、繊維球状体は５５％と高かった。また圧縮硬さは、上記シリコン綿、エマルジョン表面固化綿の０.６ｋｇや０.９ｋｇより繊維球状体は高く２.２ｋｇであり、ソフトな感触でありながら反撥性が高く良好であった。
さらに、得られた繊維球状体を用いて熱成形したところ、得られた成形品は応力拡散性に優れており、また圧力特性にも異方性はなかった。
【００４４】
比較例１〜４
実施例１と同様にして、複合短繊維を紡糸する条件を変えた以外は、同様にして複合短繊維を得て、実施例１と同様に繊維球状体を得ようとした。
表面露出度を２２％とした複合短繊維（比較例１）は、紡糸した後延伸後、繊維の膠着を起こし、油剤の付与、カット後も繊維が外れにくく、カード通過後も繊維が集合状態にあり、繊維の球状体化が著しく悪かった。一方、この表面露出度を５５％にした複合短繊維（比較例２）は原綿製造時のトラブルなどの問題もなく非常に良好であった。しかし、実施例１と同様な繊維球状体処理において球状化しにくく、熱処理後得られた繊維球状体も緩くしまりの悪い物であった。得られた圧縮硬さは１.５ｋｇと低く、８万回圧縮硬さ保持率も４２％と低く、クッション性能として劣っていた。
【００４５】
一方、複合短繊維の２つの成分の湾曲度を１.０２とした以外は実施例１と同様にした複合短繊維（比較例３）は、延伸途中で一部が剥離しているところが見られた。また、繊維の球状化処理のときに球状体化しにくく、熱処理によっても球状体としてのまとまりがなく、ルーズな繊維球状体しか得られなかった。この得られた圧縮硬さは１.１と低く、８万回圧縮硬さ保持率は３７％と低かった。また、露出度を２７％で、湾曲度を２.６０とした複合短繊維（比較例４）は、複合短繊維の捲縮が５５個／インチと高く、カードでの混綿がうまく行かず、球状体の形成においても大きいものと小さい物が混在し、熱処理後はさらにその傾向が強く、非常に硬いものが混入したものとなり、均一性で劣り、側地に吹き込まれたクッションでもそのざらざら感が分かり好ましくなかった。
【００４６】
実施例２
非弾性ポリエステル短繊維として〔η〕が０.６５と０.５０の２種のポリエチレンテレフタレートを５０／５０の比率のサイドバイサイド型のコンジュゲートを紡糸し、延伸後、エポキシ変成ポリシロキサンを繊維重量に対し０.６％になるように付与し、押し込み捲縮を付与したのち、１６０℃でキュアリングと捲縮発現を行ない、カットしてループで構成されオメガ型の捲縮形態を持つ非弾性ポリエステル短繊維を得た。この繊維の繊度は４デニールであり、捲縮は１５個／インチ、捲縮度３５％、０.５ｇ／ｃｍ²の荷重で、嵩は５５ｃｍ³／ｇ、１０ｇ／ｃｍ²の荷重で２５ｃｍ³／ｇであった。この繊維７０％と実施例１で用いた複合短繊維３０％を混綿し、実施例１と同様に繊維の球状体化を行なった。繊維の球状体は実施例１より均一で形状的に真球に近いそろった球状体（fiber ball）が得られた。また、繊維球状体の表面を顕微鏡で観察したところ、球状体表面には非弾性ポリエステル短繊維の毛羽や繊維がほとんどであった。また複合短繊維は非弾性ポリエステル短繊維に絡みながら融着しており、可撓性熱固着点が強固にできていた。これらは、８万回圧縮テスト後の繊維球状体の可撓性熱固着点はあまり破壊や剥離を大きく進行していないことから推定された。この現象は熱可塑性エラストマーの代わりに一般的に用いられる低融点ポリエステル（例えば比較例５に示す複合繊維使用の場合）には熱固着点は剥離や破壊が極めて多く観測される。
【００４７】
８万回圧縮テストの硬さ保持率は６５％と非常に優れていた。圧縮硬さは１.５ｋｇでそこそこであり、感触も羽毛の様な風合いと弾力性がある素晴らしい物であった。
【００４８】
比較例５
実施例１の熱可塑性エラストマーの代わりに、テレフタル酸とイソフタル酸を６０／４０（モル％）で混合した酸成分と、エチレングリコールとジエチレングリコールとを８５／１５（モル％）で混合したジオール成分とから共重合された低融点ポリエステル、固有粘度０.７８、融点１１０℃を用いて同様に試作した複合短繊維では、繊維球状体化し、熱固着点を形成した繊維球状体の８万回圧縮テスト後は剥離が激しく、また熱固着点の破壊も非常に進行していた。８万回圧縮硬さ保持率は１５％と非常に悪く、弾力性がなく、風合いも極めて悪かった。
【００４９】
比較例６
実施例１の非弾性ポリエステル短繊維を作成する際の一方向がよく冷却される条件から比較的均一に冷却される条件に変更して紡糸し、延伸倍率を３.６倍としたのち、実施例１の油剤と付与し、押し込み捲縮を付与した以外は同様に処理し非弾性ポリエステル短繊維を得た。この繊維は直線の折り曲がり構造でループ形状のところが少なかった。繊度は６デニールで中空率は３０％であった。この短繊維を用いて実施例１と同様に繊維の球状体化を試みたが、うまく繊維球状体化できなかった。
【００５０】
実施例３
実施例２の繊維構成で球状体化を１９０℃の熱風を使って、風速を通して、乱流を少なくして一段の処理で行なった。その結果、実施例２よりやや小さな径の繊維球状体が２０秒と少ない時間で効率よく得られた。繊維球状体の表面は、毛羽や繊維はほとんど非弾性ポリエステル短繊維であった。また吹き込み性も良好で、風合いも羽毛の様な感触と弾力性が優れていた。また８万回圧縮硬さ保持率は６８％と優れ、可撓性熱固着点の剥離や破壊は少なく良好であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 複合短繊維の断面を示す模式図である。
【図２】 繊維球状体から成形品を熱成形するための装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｅ 弾性熱可塑性エラストマー
Ｐ 非弾性ポリエステル
Ａ 露出しているＥの長さ
Ｂ 露出しているＰの長さ
Ｌ_E Ｅの最大厚み
Ｌ_P Ｐの最大厚み
Ｌ 周囲におけるＰとＥの接点（Ｐ₁とＰ₂）を結んだ直線距離
Ｃ Ｐの露出しないＥと接する曲線の長さ
１ 繊維球状体供給装置
２ 繊維球状体
３ 金型
４ 吹込み口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a molded article composed of a fiber ball, more specifically, easy to produce raw cotton, easy to form into a fiber spheroid, good bulkiness, excellent elasticity and recoverability, and The present invention relates to a molded article made of a fiber spherical body as a basic material of a batting material or a cushion material having such a texture and excellent handleability.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, polyester-based short fibers have been used as fillers for bedding, pillows, cushions and the like. As a filling method, it is well known that a polyester short fiber is spread with a card and a sheet in which a web is laminated in a layer is covered with a side fabric. However, in this method, it takes time and effort to cover a layered web laminate. Therefore, the obtained cushioning material is also highly directional in the thickness direction and is not preferable as a cushioning material. On the other hand, as a method for improving workability and eliminating the directionality of the cushioning material, the fiber granules shown in JP-A-56-85453 and JP-A-57-192387 are blown into the side ground. However, since the texture is hard and there is no bonding point between the fibers, there is a problem that the fibers tend to move and sag during use. Furthermore, in JP-A-61-125377, there is a method in which ball-shaped cotton containing binder fibers is blown into the side and then heat-treated. However, in order to heat-treat later, individual ball-shaped cotton can move. In addition, it cannot move and deform during use, does not easily change to the shape of use, has a hard texture, and has poor elasticity and recoverability.
[0003]
Further, a fiber bar in which a fiber ball mixed with a binder fiber and a spiral polyester is integrated by heat treatment has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-190057. Since the properties of the fiber are not sufficient, it takes time to spheroidize the fiber, requires special equipment, and is heat-bonded with fibers made of an inelastic low-melting polymer, so the heat-bonding part is not flexible. It is difficult to deform, and it is difficult to return even if the fixing portion is broken or deformed, and the fibers forming the fixing portion are easily broken, and thus durability is not preferable.
[0004]
Previously, the present inventors have made a proposal regarding the use of a composite fiber having a thermoplastic elastomer exposed on the surface (see published patent publication WO 91/19032). However, due to the presence of elastomer on the surface, when producing composite fibers, the elastomer is difficult to slip and is likely to be fused by compression. In many cases, the process-passability for imparting is extremely poor. In addition, in these cases, when the fibers are opened with a card or the like, blended, made into a web and made into a non-woven fabric, the elastomer on the surface is difficult to slip and a soft polymer often causes problems in the process. Further, since this composite fiber is basically a binder fiber for making a cushion by web lamination, it is not easy to make the fiber into a sphere.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a molded article made of a spherical fiber having a soft texture, high elasticity, and excellent compression durability.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is a molded product obtained by thermoforming fiber spheres in a mold, and the fiber spheres are inelastic having a composite short fiber represented by the following (a) and a loop shape. It is composed of a plurality of short fibers mixed with polyester short fibers, and a part of the fiber entanglement points is heat-bonded at a flexible heat-bonding point, and consists of a highly elastic sphere. It is a molded article with improved stress diffusivity.
(A) A composite short fiber in which an inelastic polyester and an elastic thermoplastic elastomer having a melting point 40 ° C. lower than the melting point of the inelastic polyester are arranged, and the inelastic polyester covers 25 to 49% of the surface of the composite short fiber. Composite short fibers that are exposed so as to occupy and in which the non-elastic polyester and the elastic thermoplastic elastomer are integrated with a degree of curvature of 1.1 to 2.5 in the fiber cross section.
[0007]
Hereinafter, the molded product made of the fiber spheroid of the present invention will be described more specifically.
The inelastic polyester of the present invention may be any polyester as long as it is an inelastic polymer, but ordinary polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyhexamethylene terephthalate, polytetramethylene terephthalate, poly-1,4-dimethyl. Polybutylene terephthalate, which is a polymer composed of cyclohexane terephthalate, polypivalolactone, or a copolymer ester thereof, is difficult to leave distortion because it is an application where repeated distortion is applied. In particular, when the hard segment of the elastomer used for the fusion component of the composite fiber is polybutylene terephthalate, there is no problem such as peeling, which is favorable.
[0008]
The elastic thermoplastic elastomer in the present invention may be any thermoplastic elastomer having a melting point lower by 40 ° C. or more than the melting point of the non-elastic polyester, but a polyurethane elastomer or a polyester elastomer is preferable from the viewpoint of spinning suitability and physical properties.
[0009]
Examples of polyurethane elastomers include low melting point polyols having a molecular weight of about 500 to 6000, such as dihydroxy polyether, dihydroxy polyester, dihydroxypolycarbonate, dihydroxypolyesteramide, and organic diisocyanates having a molecular weight of 500 or less, such as P, P-diphenylmethane diisocyanate, Reaction of range isocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, 2,6-diisocyanate methylcaproate, hexamethylene diisocyanate and the like with a chain extender having a molecular weight of 500 or less, such as glycol, amino alcohol or triol. The resulting polymer. Among these polymers, particularly preferred are polytetramethylene glycol or poly-ε-caprolactone as a polyol. As the organic diisocyanate, p, p'-diphenylmethane diisocyanate is suitable. As the chain extender, p, p'-bishydroxyethoxybenzene and 1,4-butanediol are suitable.
[0010]
On the other hand, as a polyester-based elastomer, a polyetherester block copolymer obtained by copolymerizing thermoplastic polyester as a hard segment and poly (alkylene oxide) glycol as a soft segment, more specifically, terephthalic acid, isophthalic acid, Aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, naphthalene-2,6-dicarboxylic acid, naphthalene-2,7-dicarboxylic acid, diphenyl-4,4-dicarboxylic acid, diphenoxyethanedicarboxylic acid, sodium 3-sulfoisophthalate, Selected from alicyclic dicarboxylic acids such as 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, oxalic acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, dimer acid and other aliphatic dicarboxylic acids, or ester-forming derivatives thereof. At least one of the dicarboxylic acids Seeds and aliphatic diols such as 1,4-butanediol, ethylene glycol, trimethylene glycol, tetramethylene glycol, pentamethylene glycol, hexamethylene glycol, neopentyl glycol, decamethylene glycol, or 1,1-cyclohexanedimethanol At least one diol component selected from alicyclic diols such as 1,4-cyclohexanedimethanol and tricyclodecanedimethanol, or ester-forming derivatives thereof, and an average molecular weight of about 400 to 5,000 Polyethylene glycol, poly (1,2- and 1,3-propylene oxide) glycol, poly (tetramethylene oxide) glycol, copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, ethylene oxide and tetra Copolymers of Rofuran poly (alkylene oxide) terpolymers composed of at least one of glycols, such as.
[0011]
However, polyester-based elastomers are preferred from the viewpoint of physical properties such as adhesiveness, heat resistance, and strength with polyester composite components, and block copolymer poly (polyethylene terephthalate) is a hard segment and polyoxytetramethylene glycol is a soft segment. Ether polyester is preferred. In this case, the polyester portion constituting the hard segment is polybutylene terephthalate in which the main acid component is terephthalic acid and the main diol component is a butylene glycol component. Of course, a part of this acid component (usually 30 mol% or less) may be replaced with another dicarboxylic acid component or an oxycarboxylic acid component, and similarly, a part of the glycol component is replaced with a dioxy component other than the butylene glycol component. May be. The polyether component constituting the soft segment may be a polyether substituted with a dioxy component other than tetramethylene glycol. In the polymer, various stabilizers, ultraviolet absorbers, thickening and branching agents, matting agents, colorants, and other various improving agents may be blended as necessary.
[0012]
Of these, polyester elastomers having excellent thermal stability are particularly preferred in order to form fusion bonding points by heat treatment after the web formation.
[0013]
The inelastic polyester and a thermoplastic elastomer having a lower melting point are combined and fiberized, but it is necessary that the inelastic polyester is exposed to 25 to 49% of the fiber surface, more preferably 28 to 40. %. If this degree of exposure is low, the fibers are likely to be fused and pressed together during the production of the composite fiber, which is likely to cause problems in production, and since the polymer is soft, it is used for fiber opening and blending in preparation for fiber spheroidization. It becomes a problem because it penetrates into the rotating garnet wire and gets stuck, making it difficult to manufacture for a long time due to poor passability, and making it difficult to obtain a uniform mixed cotton bulky cotton. In addition, since the number of bonded portions increases, it becomes easy to create a large number of surrounding fibers and heat fixing points, resulting in a fine network structure and less elasticity. On the other hand, when the degree of exposure is too large, the area covered by the heat-sealing component on the fiber surface is reduced, adhesion is difficult to occur, and elasticity and durability are reduced.
[0014]
Further, the curvature of the two components in the fiber cross section of the non-elastic polyester and the elastic thermoplastic polymer (ratio of the boundary line length of the bonded portion to the straight line connecting the exposed points of the non-elastic polyester in the fiber cross section shown in FIG. 1) is 1. It is preferable that they are laminated and bonded together at .1 to 2.5. More preferably, 1.2 to 2.0 is preferable. When the degree of curvature is close to a straight line close to 1, it becomes easy to peel, the expression of crimp is reduced, the expression of crimp in heat treatment is reduced, and the spheroidization of the fiber becomes difficult, and the inelastic crimped short fiber is It is not preferable because it is difficult to form a flexible heat fixing point while being wound. On the other hand, when the degree of curvature is too large, crimps become excessively large, crimps due to heat treatment tend to occur extremely easily, the bulk of the fiber spheroids become small, and a rough feeling is caused in the texture. On the other hand, the thickness ratio of the thick portions in the cross section of the two polymers is preferably in the range of 1.2 to 3.0 (shown in FIG. 1). A more preferable value of the thickness ratio is 1.5 to 2.9. When this thickness ratio is close to 1, the occurrence of crimp is reduced, the occurrence of crimp in heat treatment is reduced, the fiber is also less likely to be spheroidized, and fusion occurs while the inelastic crimped short fiber is involved. It is difficult and not preferred. On the other hand, if the thickness ratio is too large, crimps become excessively large, crimps due to heat treatment tend to occur extremely easily, and the bulk is reduced.
[0015]
If the degree of curvature and thickness are not appropriate, crimping when the fibers are made into spheroids is not appropriate, making it difficult to form spheroids, allowing crimping by heat treatment, and winding inelastic polyester short fibers. It becomes difficult to form a flexible structure by forming a flexible heat fixing point.
[0016]
On the other hand, the area ratio of the non-elastic polyester and the elastic thermoplastic elastomer in the fiber cross section of the composite short fiber is preferably a ratio of 25/75 to 75/25. A more preferable value of this ratio is 30/70 to 65/35. If this ratio is too small, the flexible heat fixing point in the fiber spherical body is sufficiently strong and cannot exhibit elasticity, so durability and elasticity cannot be expected. Also, if this ratio is too high, the flexible heat fixing point of the fiber becomes too strong and it becomes impossible to exhibit elasticity, it is difficult to deform at the intersection of the fibers, and the surrounding fibers are distorted or damaged. It may cause a phenomenon that durability is reduced rather than a phenomenon.
[0017]
The fineness of the composite short fiber is 2 to 100 denier, preferably 4 to 100 denier.
[0018]
The non-elastic polyester short fiber having a loop shape in the present invention may be anything as long as the crimped form is a spiral, omega type, or non-elastic polyester short fiber having a part thereof. Non-elastic polyester short fibers are ordinary polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyhexamethylene terephthalate, polytetramethylene terephthalate, poly-1,4-dimethylcyclohexane terephthalate, polypivalolactone or a copolymer ester thereof. A short crimp or a mixed cotton body of these fibers, or a side-by-side type fiber cross section in which the degree of polymerization and copolymerization of two or more of the above polymers are changed. Composite crimped short fibers. Of course, in order to develop a loop shape, it is also preferable to produce a spiral or omega-type crimp during the drawing and relaxation heat treatment by anisotropic cooling that strongly cools one side of the fiber during spinning. The cross-sectional shape of these short fibers may be circular, flat, irregular or hollow.
[0019]
In order for this loop-shaped crimped short fiber to be a skeleton of a fiber spheroid, it is necessary that the polyester short fiber alone is bulky and exhibits repulsion. Single bulkiness (JIS L-1097) is 0.5 g / cm²35cm under load^Three/ G or more, 10 g / cm²15cm under load^Three/ G or more, more preferably 40 cm each.^Three/ G or more, 20cm^Three/ G or more is desirable. When these bulkiness is low, problems such as low elasticity and compression repellency of the obtained fiber molded cushion material become prominent.
[0020]
The crimped short fiber preferably has a fineness of 1 to 100 denier, more preferably 2 to 50 denier. If the fineness is less than 1 denier, the bulkiness will not be exhibited, it will be compressed and compressed uniformly when blown into the side ground by air, etc., and the cushioning properties and repulsive force of the obtained cushion material will be poor End up. On the other hand, if it exceeds 100 denier, the fibers are difficult to bend and difficult to form into a spheroid, and the number of constituents of the obtained fiber spheroids becomes too small, and the texture becomes hard.
[0021]
On the other hand, the crimp of the polyester short fiber is preferably a loop-shaped crimp having a number of crimps of 4 to 50 per inch and a degree of crimp of 10 to 50%. If the number of crimps or the degree of crimp is too small, it is difficult to make the fiber spheroids and the fiber spheroids are less likely to be bulky, and the resulting fiber spheroids have poor repulsion or have low durability. Only spherical bodies can be obtained. Conversely, if the number of crimps or the degree of crimp is too large, the bulkiness of the fiber spheroids will not increase and only high-density fiber spheroids will be obtained, or the fiber entanglement will be strong and spherical. It becomes difficult.
[0022]
Moreover, it is preferable that the surface of this non-elastic polyester short fiber is treated with a smooth material and treated with a slippery processing agent. When the surface becomes slippery, fiber spheroidization due to air turbulence or the like is facilitated. Moreover, the texture of the obtained fiber spherical body is soft, and it becomes easy to obtain the texture of feathers or feather touch. These treatment agents may be anything that can be slipped by applying the agent and drying or curing treatment. For example, by coating with a segmented polymer of polyethylene terephthalate and polyethylene oxide, surface friction can be reduced. is there. Furthermore, a treatment agent containing silicon resin as a main component, such as dimethylpolysiloxane, epoxy-modified polysiloxane, amino acid-modified polysiloxane, methylhydrogen polysiloxane, and methoxypolysiloxane, as a smoothing agent for a silicon resin is applied at any stage. This is preferable because the smoothness is greatly improved. The amount of adhesion is usually 0.1 to 0.3% by weight. Of course, adding an antistatic agent to the silicon resin or applying an antistatic agent treatment after the silicon resin treatment will cause friction with the air when the fibers are spheroidized, and high-temperature air turbulence during the fusion treatment It is often necessary to prevent static electricity during processing.
[0023]
Such a smoothing treatment generally hinders fusion with the low melting point fiber, but it is a specific composite composed of the elastic thermoplastic elastomer which is a component of the present invention described above. The fiber is not only polymer-coated short fibers with polyethylene terephthalate and polyethylene oxide, but also silicon resin, which is relatively well fused, and the non-elastic polyester-based short fibers are spirally encased to increase the apparent adhesive strength. It is possible. Of course, these effects of general low melting point composite fibers are small.
[0024]
In the present invention, the mixing ratio of the inelastic polyester short fibers is preferably 95 to 51%, and more preferably 90 to 55%. If the mixing ratio is too high, when the amount of the heat-fusible composite fiber is small, the number of bonding points is small, so that the repulsion is small and the form stability is not good. On the other hand, if the mixing ratio is too low, the number of bonding points is too large and the fiber spheres become hard, which is problematic for use as a cushioning material. Further, as will be described later, when forming the fusion point by heat treatment, the density of the fiber spheroids is further increased because of the formation of the fusion bond point while developing the crimp.
[0025]
In the present invention, a composite short fiber having specific conditions and an inelastic short fiber having a loop shape are mixed and formed into a fiber spheroid by a method described later. The presence of many fluffs of fibers and inelastic short fibers makes the blowing and the cushion texture after blowing very good due to the smoothness of the surface. In particular, when the deformation is large, a smooth feeling at first sliding and a feeling of increased elasticity and friction at the flexible heat fixing point due to the elastomer are added at the time of large deformation, and a good texture is obtained. In addition, even when large deformation is repeated, the flexible heat fixing point of the elastomer is deformed and recovered, the elasticity is maintained, and the durability is also improved.
[0026]
The method for forming a fiber spheroid according to the present invention is such that a composite short fiber composed of a non-elastic polyester short fiber, a low-melting point thermoplastic elastomer, and a non-elastic polyester is mixed with a predetermined mixed cotton ratio (the mixing ratio of the composite short fiber is 5 to 49%). In order to blend the raw cotton so that it becomes uniform and sufficiently blended with a card with a plurality of rollers with garnet wires provided on the surface, etc., fully opening and blending cotton to obtain a blended cotton bulky cotton, A device in which bulky cotton is blown into a room with a rotating body that rotates with multiple fins in a cylindrical space where air turbulence is likely to occur. Loop the crimps of non-elastic polyester short fibers by making the fibers into spheroids, or making the mixed cotton bulky cotton spheroidize by causing air vortex to stay in a large room to some extent. The mixed cotton bulky cotton, which has a thermoplastic elastomer in part and is easily mixed and entangled with the composite short fiber that is easily crimped, is looped due to the characteristics of the composite short fiber while receiving air and mechanical force. The crimps easily progress, and the fiber spheres are formed quickly. In addition, heat treatment is performed at a temperature higher than the melting point of the low melting point elastomer of this composite short fiber to create a heat-flexible heat fixing point on the fiber sphere, thereby producing a fiber sphere having excellent elasticity and durability. can get. In addition, crimping also proceeds by heat treatment, and the action of being easily spheroidized is facilitated. Any method may be used as long as it causes such an action and the fiber can be easily formed into a spheroid. In addition, the more the non-elastic polyester short fiber surface is smooth and slippery, the more easily it becomes spherical. Of course, from the initial stage of the spheronization treatment, the method of spheroidization and crimping and the low melting point polymer are melted by hot air and the heat fusion is simultaneously advanced. It is conceivable that hot blasts are blown when the nuclei start to form to cause crimping and fusion, or after spheroidization, crimping and fusion are performed with loose hot air.
[0027]
In a particularly preferred case, the non-elastic polyester short fiber has a crimping property lower than that of the composite fiber, and the non-elastic polyester short fiber is likely to appear on the surface of the fiber spheroid, and has a smooth surface. The elastic polyester short fibers appear on the surface of the fiber sphere, and the fiber sphere exhibits smoothness as a whole, it is easy to blow, and the texture of the blown cushion is soft and good.
[0028]
The fiber lengths of the composite short fiber and the non-elastic polyester short fiber forming the fiber spheroid of the present invention are 10 to 100 mm, preferably 15 to 90 mm, respectively.
Further, the size of the fiber sphere is advantageously in the range of an average diameter of 2 to 15 mm, preferably 3 to 13 mm.
[0029]
The fiber spheroid of the present invention can be used as a cushion material or stuffing by itself, and further, the fiber spheroid is thermoformed in various molds such as chairs, seats, and flat plates to be used as a molded product. . That is, the fiber spheres are heat-bonded to each other on the surface in a mold and molded into a desired shape to form a cushion structure. An example of a method and apparatus for obtaining the molded body will be described with reference to FIG.
[0030]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an apparatus for molding the molded article of the present invention. Reference numeral 1 denotes a fiber spherical body supply device, and the fiber spherical body 2 blown out from the supply device through the blowing port 4. Is blown into the mold 3 and filled.
The mold 3 is an air permeable mold, and the air flow including the fiber spheres is deposited only in the mold by the permeable mold, and the air passes through the mold. Released to the outside.
After the required amount of spherical bodies is filled in the mold, hot air is passed through the mold, and the binder fibers inside are thermally fused with other binder fibers and matrix fibers to form a fiber molded structure. When the heating cycle is completed, the cooling cycle is immediately started, the molded product is cooled and taken out from the mold, and the thermoforming is completed. The material of the air-permeable mold used at this time is preferably a stainless punching plate in consideration of thermoforming or rigidity required for the mold, but it is not particularly limited to this material. Moreover, in order to improve the releasability in consideration of the removability of the molded product after thermoforming, the surface may be textured or coated with Teflon.
[0031]
【The invention's effect】
The molded article comprising the fiber spheroids in the present invention is easily made into fiber spheroids due to the crimping properties and bending properties of the fibers, and has elasticity and compression due to the flexible thermal fixation produced by heat treatment. The resulting molded product has good elasticity and durability, good stress diffusivity, and even compression characteristics. In addition, it is most suitable for materials such as cushions, stuffing and batting that have a very soft texture.
[0032]
【Example】
The following examples illustrate the invention. In addition, each evaluation item in an Example evaluated according to the following method, respectively.
[0033]
(a)Crimp performance: number of crimps, degree of crimp
It measured by JIS L-1015.
[0034]
(b)Hardness (kgf)
The fiber spheroid produced as a prototype is a cuboid 30 cm × 30 cm, 1 g / cm²It was obtained by diverting the method of measuring 25% compression hardness according to JIS K-6401 by packing the side ground so as to be 5 cm in thickness by measuring with a load of JIS K-6401.
[0035]
(c)Melting point
A DuPont thermal differential analyzer type 990 was used and measured at a temperature increase of 20 ° C./min to obtain a melting peak. If the melting temperature is not clearly observed, use a trace melting point measuring device (manufactured by Yanagimoto Seisakusho), hold about 3 g of polymer between two cover glasses, and lightly hold it with tweezers while raising the temperature at a heating rate of 20 ° C / min. Then, the thermal change of the polymer is observed. In this case, the temperature at which the polymer softens and starts to flow (softening point) is defined as the melting point here.
[0036]
(d)Measurement of composite short fiber cross section
A cross section of the composite short fiber cut thinly at right angles to the fiber axis was observed with a transparent microscope, photographed, and calculated from the length of the straight line and the curve in the schematic diagram shown in FIG. Twenty cross sections were taken and the average value was used.
(i) Exposure-Ratio of the length (B) of the curve occupied by the inelastic polyester of the core component of the composite short fiber in the circumference of the cross section to the length of the curve (A + B) of the entire circumference of the cross section:
B / (A + B) × 100%
[0037]
 (ii) Degree of curvature-two points where the inelastic polyester of the core component of the composite short fiber is exposed around the cross section (P₁And P₂) And the length (C) of the curve in contact with the thermoplastic elastomer that does not expose the inelastic polyester of the core component of the composite fiber:
C / L
[0038]
 (iii) Thickness-Maximum thickness of inelastic polyester as core component of composite short fiber (L_p) And the maximum thickness of elastic thermoplastic elastomer (L_E) Ratio:
L_p/ L_E
[0039]
(f)80,000 times hardness retention
After 75% pre-compression, 25 g of 10% by 10 cm fiber spheroids were packed again on the side, and after pre-compression to 75% of the initial thickness, the thickness (T₁) And compressive stress when compressed to 25% of thickness (F₁) And T₁Compressed 80,000 times at a rate of once per second up to 50% of the₂) And compressive stress (F) when compressed to 25% of thickness₂), And [(F₂ / F₁) × 100%].
[0040]
(g)Web bulkiness
Measured according to JIS L-1097.
[0041]
Example 1
An acid component obtained by mixing terephthalic acid and isophthalic acid at 80/20 (mol%) and butylene glycol are polymerized, and the resulting polybutylene terephthalate 40% (wt%) is further polytetramethylene glycol (molecular weight 2000) 60 % (Weight%) was reacted by heating to obtain a block copolymerized polyether polyester elastomer. The melting point of this thermoplastic elastomer was 157 ° C. Adjust the special base and polymer discharge distribution so that the thermoplastic elastomer is used as the sheath, polybutylene terephthalate (melting point 224 ° C) obtained by a conventional method is used as the core, and the sheath / core weight ratio is 50/50. A composite short fiber was obtained. This fiber was stretched 2.0 times, and then an emulsion of a segmented polymer of polyethylene terephthalate and polyethylene oxide was applied to develop a dry solidified crimp at 120 ° C. and cut into 64 mm. The denier of the composite short fiber obtained here was 6 denier, the number of crimps was 18 / inch, and the crimp was 30%.
[0042]
The degree of exposure of the inelastic polyester of the composite short fiber obtained here was 34%, the degree of curvature was 1.62, and the thickness was 2.7.
Next, polyethylene terephthalate (inherent viscosity 0.65, melting point 254 ° C.) obtained by a conventional method was spun with a hollow die, and after cooling in one direction well, the polyethylene terephthalate was stretched 3.1 times. A segmented polymer emulsion of terephthalate and polyethylene oxide was applied, dried and solidified at 160 ° C., and manifested as spiral crimps, and then cut into 64 mm to obtain non-elastic polyester short fibers. The fineness of this fiber is 6 denier, 9 crimps / inch, 30% crimp, 0.5 g / cm²100cm with a load of^Three/ G, 10cm²34cm with a load of / g^Three/ G, the cross-sectional shape was hollow, and the hollow ratio was 29%.
[0043]
The roller card was passed twice so as to obtain a blend ratio of 30% of the composite staple fibers obtained here and 70% of the non-elastic polyester staple fibers to obtain a blended cotton bulky cotton. This cotton was put into an apparatus for connecting a blower and a cotton storage box with a duct and stirred with air for 30 seconds with a blower to obtain a fiber spheroidized cotton. After that, it is transferred into another storage box and stirred by a weak air flow at 195 ° C. to melt the elastic thermoplastic elastomer to form a flexible heat fixing point inside the fiber sphere, and then at room temperature. Air was sent to obtain a fiber ball formed after cooling. When this fiber sphere was observed with a microscope, inelastic polyester short fibers were observed on the sphere surface with a probability of 70% or more. In addition, I tried to blow into the cushion side with a blower that blows into the side, but it is good without any trouble of blowing, the feel of the resulting cushion is soft and elastic, and 80,000 times compression hardness Retention rate is far higher than 35% and 32% of cushion material filled with cotton with silicon applied to the surface and cotton with segmented polymer emulsion of polyethylene terephthalate and polyethylene oxide applied to the surface. The body was as high as 55%. The compression hardness of the above-described silicone cotton and emulsion surface-solidified cotton was 0.6 kg and 0.9 kg for the fiber spheroids, and the softness was high and the rebound was good.
Furthermore, when the obtained fiber spherical body was thermoformed, the obtained molded product was excellent in stress diffusibility, and there was no anisotropy in pressure characteristics.
[0044]
Comparative Examples 1-4
A composite short fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the conditions for spinning the composite short fiber were changed, and a fiber spherical body was obtained in the same manner as in Example 1.
The composite short fiber (Comparative Example 1) having a surface exposure of 22% causes fiber sticking after spinning and stretching, and it is difficult for the fiber to come off after application of oil or after cutting. The spheroidization of the fiber was extremely bad. On the other hand, the composite short fiber (Comparative Example 2) having a surface exposure level of 55% was very good without problems such as troubles in raw cotton production. However, it was difficult to spheroidize in the same fiber spheroid treatment as in Example 1, and the fiber spheroids obtained after heat treatment were also loose and poorly tightened. The obtained compression hardness was as low as 1.5 kg, and the compression hardness retention rate at 80,000 times was as low as 42%, which was inferior in cushion performance.
[0045]
On the other hand, the composite short fiber (Comparative Example 3), which was the same as in Example 1 except that the curvature of the two components of the composite short fiber was 1.02, was found to be partially peeled during stretching. It was. Further, it was difficult to form a spheroid during the fiber spheroidization treatment, and there was no unit as a spheroid even by heat treatment, and only a loose fiber spheroid was obtained. The compression hardness thus obtained was as low as 1.1, and the 80,000 times compression hardness retention was as low as 37%. In addition, the composite short fiber (Comparative Example 4) having an exposure degree of 27% and a curvature degree of 2.60 has a high crimp of the composite short fiber as 55 pieces / inch, and the mixed cotton in the card does not go well. Even in the formation of spherical bodies, large and small ones are mixed, and the tendency is further strong after heat treatment, and very hard ones are mixed. This was not preferable.
[0046]
Example 2
As a non-elastic polyester short fiber, two types of polyethylene terephthalate with [η] of 0.65 and 0.50 are spun into a side-by-side type conjugate with a ratio of 50/50, and after drawing, the epoxy-modified polysiloxane is added to the fiber weight. After applying indentation crimp to 0.6%, it is cured and crimped at 160 ° C, cut and looped to form an inelastic polyester with an omega-type crimp Short fibers were obtained. The fineness of this fiber is 4 denier, the crimp is 15 pieces / inch, the crimp degree is 35%, and 0.5 g / cm.²With a load of 55cm^Three/ G, 10g / cm²With a load of 25cm^Three/ G. 70% of this fiber was mixed with 30% of the composite short fiber used in Example 1, and the fiber was spheroidized in the same manner as in Example 1. The fiber spheres were more uniform than in Example 1 and fiber spheres having a shape close to a true sphere were obtained. Moreover, when the surface of the fiber sphere was observed with a microscope, the surface of the sphere was mostly non-elastic polyester short fiber fluff and fibers. Further, the composite short fiber was fused while being entangled with the non-elastic polyester short fiber, and the flexible heat fixing point was made strong. These were estimated from the fact that the flexible heat fixing points of the fiber spheres after the 80,000 compression test did not progress much in breakage or peeling. As for this phenomenon, in the low-melting point polyester generally used instead of the thermoplastic elastomer (for example, in the case of using the composite fiber shown in Comparative Example 5), peeling and breakage of the heat fixing point are observed very often.
[0047]
The hardness retention of the 80,000 compression test was very excellent at 65%. The compression hardness was 1.5kg and it was decent, and the feel was wonderful with a feathery texture and elasticity.
[0048]
Comparative Example 5
In place of the thermoplastic elastomer of Example 1, an acid component obtained by mixing terephthalic acid and isophthalic acid at 60/40 (mol%), and a diol component obtained by mixing ethylene glycol and diethylene glycol at 85/15 (mol%) The composite short fiber produced in the same manner using a low-melting polyester copolymerized from the above, an intrinsic viscosity of 0.78, and a melting point of 110 ° C. After that, the peeling was severe and the destruction of the heat fixing point was very advanced. The 80,000 times compression hardness retention rate was very poor at 15%, there was no elasticity, and the texture was extremely poor.
[0049]
Comparative Example 6
The fiber was spun by changing the condition from the one in which the inelastic polyester short fiber of Example 1 was well cooled to the condition in which it was cooled relatively uniformly, and the draw ratio was 3.6 times. A non-elastic polyester staple fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the oil agent was applied and indentation crimp was applied. This fiber had a straight bent structure and few loops. The fineness was 6 denier and the hollowness was 30%. Using this short fiber, an attempt was made to spheroidize the fiber in the same manner as in Example 1, but the fiber spheroid could not be successfully formed.
[0050]
Example 3
The spheroidization with the fiber configuration of Example 2 was performed in a one-stage process using hot air at 190 ° C. and reducing the turbulence through the wind speed. As a result, a fiber sphere having a slightly smaller diameter than that of Example 2 was efficiently obtained in a time as short as 20 seconds. The surface of the fiber spheroid was mostly non-elastic polyester staple fibers. In addition, the breathability was good, and the texture was excellent like a feathery feel and elasticity. Further, the 80,000 times compression hardness retention rate was excellent at 68%, and it was good with little peeling and breakage of the flexible heat fixing point.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a cross section of a composite short fiber.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an apparatus for thermoforming a molded product from a fiber spherical body.
[Explanation of symbols]
E Elastic thermoplastic elastomer
P Inelastic polyester
A Exposed length of E
B Length of exposed P
L_E   Maximum thickness of E
L_P   Maximum thickness of P
L Contact point between P and E (P₁And P₂)
The length of the curve in contact with CP where E is not exposed
1 Fiber spherical body supply device
2 Fiber spherical body
3 Mold
4 Inlet

Claims (7)

繊維球状体を型内において熱成形して得られる成形品であって、該繊維球状体が、下記（ａ）で表される複合短繊維と、ループ形状を有する非弾性ポリエステル短繊維とが混合された複数の短繊維から構成されており、その繊維交絡点の一部が可撓性熱固着点で熱固着されていることを特徴とする、高弾性球状体よりなる応力拡散性の改善された成形品。
（ａ）非弾性ポリエステルと該非弾性ポリエステルの融点より４０℃以上低い融点を有する弾性熱可塑性エラストマーとが配された複合短繊維であって、該非弾性ポリエステルが複合短繊維表面の２５〜４９％を占めるように露出しており、且つ繊維断面において該非弾性ポリエステルと該弾性熱可塑性エラストマーとが湾曲度１.１〜２.５で一体化した複合短繊維。A molded product obtained by thermoforming a fiber sphere in a mold, the fiber sphere being a mixture of a composite short fiber represented by the following (a) and a non-elastic polyester short fiber having a loop shape It is composed of a plurality of short fibers, and a part of the fiber entanglement point is heat-fixed at a flexible heat-adhering point, improving the stress diffusivity consisting of a highly elastic sphere. Molded product.
(A) A composite short fiber in which an inelastic polyester and an elastic thermoplastic elastomer having a melting point 40 ° C. lower than the melting point of the inelastic polyester are arranged, and the inelastic polyester covers 25 to 49% of the composite short fiber surface. Composite short fibers that are exposed so as to occupy and in which the non-elastic polyester and the elastic thermoplastic elastomer are integrated with a degree of curvature of 1.1 to 2.5 in the fiber cross section. 複合短繊維表面における非弾性ポリエステルと弾性熱可塑性エラストマーの肉厚比が１.２〜３.０である、請求項１記載の成形品。The molded article according to claim 1, wherein the thickness ratio of the non-elastic polyester and the elastic thermoplastic elastomer on the surface of the composite short fiber is 1.2 to 3.0. 複合短繊維における非弾性ポリエステルと弾性熱可塑性エラストマーとの繊維断面積比率が（２５／７５）〜（７５／２５）である、請求項１記載の成形品。The molded article according to claim 1, wherein the fiber cross-sectional area ratio between the non-elastic polyester and the elastic thermoplastic elastomer in the composite short fiber is (25/75) to (75/25). 繊維球状体の表面に突出している毛羽が複合繊維よりも非弾性ポリエステル短繊維の割合が大きい請求項１記載の成形品。The molded article according to claim 1, wherein the fluff protruding on the surface of the fiber spherical body has a larger proportion of inelastic polyester short fibers than the composite fibers. 非弾性ポリエステル短繊維の繊維表面に平滑剤が付与されている、請求項４記載の成形品。The molded article according to claim 4, wherein a smoothing agent is applied to the fiber surface of the non-elastic polyester short fiber. 弾性熱可塑性エラストマーがポリエステル系エラストマーである、請求項１記載の成形品。The molded article according to claim 1, wherein the elastic thermoplastic elastomer is a polyester-based elastomer. 非弾性ポリエステルがポリブチレンテレフタレートである、請求項１記載の成形品。The molded article according to claim 1, wherein the inelastic polyester is polybutylene terephthalate.

Images