JP3747654B2

JP3747654B2 - 熱接着繊維およびクッション材

Info

Publication number: JP3747654B2
Application number: JP29944298A
Authority: JP
Inventors: 勝己竹原; 祥一杉村; 吉宏近野
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-10-21
Filing date: 1998-10-21
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2018-10-21
Also published as: JP2000129537A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱接着繊維およびこれを用いたクッション材に関し、詳しくは複合繊維からなり、該複合繊維を構成するそれぞれの重合体が特異な熱特性を有して構成された熱接着繊維、および該熱接着繊維を少なくとも一部に用いたクッション材に関する。
【０００２】
特に、本発明は車両用などの高温度下に晒される機会の多い用途に対し、高熱耐ヘタリ性と快適性を有するクッション材に用いる熱接着繊維およびクッション材に関する。
【０００３】
【従来の技術】
これまでクッション材には主としてポリウレタンフォームが使用されてきたが、
リサイクルできない点や通気性が悪く快適性の面でも問題があり、近年ポリエステル繊維を主体とした繊維クッション材が提案されている。
【０００４】
繊維クッション材として、特開昭５７−１０１０１８号公報、特開昭５８−３１１５０号公報等でポリエステル系の繊維を溶融接着させたクッション材が開発されているが、これらのクッション材は、低融点の接着成分を接着剤に使うものであるために４０℃以上の雰囲気での塑性変形が激しく、このため、例えば７０℃条件下等での高熱耐ヘタリ性が著しく劣り、また残留歪みが低く、一般に車両用では使用不可能なものである。
【０００５】
また、車両用クッション材の高熱耐ヘタリ性を向上させることを目的として、例えば、特開平５−２４７７２４号公報、特開平５−２４７８１９号公報等で、芯鞘構造からなる熱接着成分の鞘部にポリエステルエラストマーを用いた熱接着繊維、クッション材が提案されているが、ポリエステルエラストマーの耐熱性が考慮されていないため、比較的高い温度雰囲気下に長時間晒されると接着部が劣化して耐久性が劣る欠点がある。
【０００６】
また、特開平６−２００４６１号公報等では、熱接着繊維の鞘部として耐熱性を向上させたポリエステルエラストマーを用い、更に母材繊維としてガラス転移温度が６５℃以上の熱可塑性ポリマーを用いた耐熱性繊維構造体が提案されているが、ポリエステルエラストマー自体のガラス転移温度は依然として低く、高熱耐ヘタリ性は十分とは言えないものであった。
【０００７】
更に、特開平６−１６５８８４号公報、特開平７−５４２５３号公報にもガラス転移温度が８０℃以上、融点１５０℃以上のポリエステル繊維が融点８０℃以上の共重合ポリエステル系熱接着繊維で接合されたポリエステル固綿が開示されているが、熱接着繊維には融点の記載のみしかない。クッション材の７０℃耐ヘタリ性を向上させるためには、母材繊維のガラス移転温度、融点も影響するが、耐ヘタリ性を支配するのは、本発明者らの各種検討によれば、特に熱接着繊維のガラス転移温度と融点の関係が重要なものである。すなわち、仮に、母材繊維を特定の熱特性の範囲内としても、本発明の如く熱接着繊維のガラス転移温度と融点の関係を満足しない限り、クッション材の７０℃耐ヘタリ性は低く、車両用クッション材としては十分とは言い難かった。
【０００８】
従って、従来技術では、通常の雰囲気下で用いられる熱接着繊維およびクッション材は得られたとしても、特に高温に晒される車両用クッション材分野において高熱耐ヘタリ性が満足したクッション材を提供することはできなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術では達成できなかった、高熱耐ヘタリ性と快適性を有し、リサイクルが可能なクッション材に用いる熱接着繊維およびクッション材を提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱接着繊維は、高融点のポリエステル、低融点のポリエステルにより構成された複合繊維であって、それぞれのポリエステルのガラス転移温度、融点が、下記式（１）〜（４）を同時に満足することを特徴とする熱接着繊維である。
６５≦Ｔｇ_１・・・（１）
７５≦Ｔｇ_２≦１５０・・・（２）
０≦Ｔｍ_２−Ｔｇ_２≦８０・・・（３）
Ｔｍ_２≦２００・・・（４）
（Ｔｇ_１は高融点のポリエステルのガラス転移温度（℃）を示し、Ｔｇ_２、Ｔｍ_２はそれぞれ、低融点のポリエステルのガラス転移温度、融点（℃）を示す）
また、本発明のクッション材は、熱成形により一体構造化したクッション材であって、少なくとも一部に上述の本発明にかかる熱接着繊維を用い、かつ、７０℃耐ヘタリ性が７０％以上であることを特徴とするクッション材である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
【００１２】
本発明の熱接着繊維は、高融点のポリエステル、低融点のポリエステルにより構成された複合繊維であって、それぞれのポリエステルのガラス転移温度、融点が下記式を満足することを特徴とする熱接着繊維である。
６５≦Ｔｇ_１
７５≦Ｔｇ_２≦１５０
０≦Ｔｍ_２−Ｔｇ_２≦８０
Ｔｍ_２≦２００
本発明の熱接着繊維に関しては、高融点のポリエステル、低融点のポリエステルにより構成されてなる複合繊維であることが肝要であり、高融点のポリエステルのガラス転移温度Ｔｇ_１は、６５℃以上であることが必要である。６５℃未満では７０℃雰囲気下で歪を加えられると容易に塑性変形を生じ、その結果、高熱耐ヘタリ性が著しく劣り、本発明の目的を達成できないのである。上記の目的を達成するため、Ｔｇ_１は、６５℃以上であることが必要であり、高熱耐ヘタリ性を満足させるためには、高融点のポリエステルのガラス転移温度Ｔｇ_１は高い方が好ましく８０℃以上、更に好ましくは１００℃以上である。
なお、本発明において、高融点のポリエステル、低融点のポリエステルとは、それらのポリエステルが、相対的により高い融点・より低い融点を有していることをいうものであり、融点の絶対値のみをもって高・低融点というものではない。
【００１３】
低融点のポリエステルのガラス転移温度Ｔｇ_２は、７５℃以上１５０℃以下であることが必要である。高融点のポリエステルと同様に、７５℃未満では７０℃雰囲気下で歪を加えられると容易に塑性変形を生じ、高熱耐ヘタリ性が著しく劣り、本発明の目的を達成できないのである。逆に、１５０℃を越えると熱接着繊維としての機能が低下し、圧縮がかかった際に接着部分が脆く、簡単に破壊されて永久歪が残ってしまうのである。上記の目的を達成するためには、Ｔｇ₂は、９０℃以上１４０℃以下であることが好ましい。
【００１４】
また、高熱耐ヘタリ性を付与するための低融点のポリエステルの融点とガラス転移温度との差、Ｔｍ_２−Ｔｇ_２は０℃以上８０℃以下であることが必要である。Ｔｍ_２とＴｇ_２はできるだけ近い値である方が成形温度下での熱接着性が良好となる。最も良好なのは、Ｔｍ_２−Ｔｇ_２＝０、すなわち、Ｔｍ_２＝Ｔｇ_２のときである。
【００１５】
また、低融点のポリエステルの融点は２００℃以下であることが必要である。２００℃を越えると、成形体を作成するときの成形温度を高く設定する必要が生じ、その結果、熱接着繊維の芯成分、母材繊維に軟化・融解が生じ、高熱耐ヘタリ性が低下してしまうのである。また、クッション材の風合いも硬くなってしまい好ましくない。
【００１６】
本発明の熱接着繊維の横断面の形状は、円形であっても異形であってもよく、例えば、芯鞘型、偏芯芯鞘型、サイドバイサイド型であってもよい。芯鞘型、偏芯芯鞘型の場合、低融点のポリエステルが鞘部、高融点のポリエステルが芯部を構成する必要がある。
【００１７】
本発明の熱接着繊維の横断面の形状は、円形であっても異形であってもよく、例えば、芯鞘型、偏芯芯鞘型、サイドバイサイド型であってもよい。芯鞘型、偏芯芯鞘型の場合、低融点の重合体が鞘部、高融点の重合体が芯部を構成する必要がある。
【００１８】
本発明の繊維は、複合紡糸後、ついで延伸、捲縮付与して、更に所望の繊維長に切断し得ることができる。
【００１９】
上述の本発明の繊維は、繊維クッション材を構成する繊維として使用することができる。
【００２０】
本発明のクッション材中における熱接着繊維の好ましい含有量は、１０重量％以上１００％以下、より好ましくは２０重量％以上５０重量％以下である。１０重量％以下では、クッション材中に熱接着して形成される３次元網目構造が少なくなり、歪が加わったときに物理的変形が生じ、耐ヘタリ性、耐久性、クッション性が著しく低下してしまうので好ましくない。
【００２１】
本発明の熱接着繊維は、従来のものと異なる高いガラス転移温度・融点範囲を有している。従って、従来は熱接着繊維の捲縮を熱セットできなかったが、本発明の熱接着繊維では５０〜１５０℃の湿熱処理および／または乾熱処理での捲縮熱セットが可能であり、７０℃耐ヘタリ性の向上に効果的である。
【００２２】
すなわち、従来は、熱接着繊維のガラス転移温度、融点が低いために、捲縮を５０〜１５０℃の加熱温度下で熱セットすることが困難であったため、成形体の作成時や７０℃耐ヘタリ性試験の時に処理される温度下で捲縮形態が著しく変形してしまい、７０℃耐ヘタリ性の向上には限界があったのである。
【００２３】
本発明の熱接着繊維を使用すれば、母材繊維を使用せず、仮に熱接着繊維１００％でも高熱耐ヘタリ性の良好なクッション材が得られるのである。高い温度下で立体捲縮が熱セットされた熱接着繊維を用いることにより、熱接着繊維同士が強固に接合され、クッション材全体が３次元コイルスプリング状網目構造となるので、どのような方向に大変形を与えられても個々の繊維のコイルが少しずつ変形して力や歪を吸収でき、高熱耐ヘタリ性が維持できるのである。
【００２４】
熱接着繊維の繊維長は、通常のステープル長である３０〜１００ｍｍであればよく、更にその繊度は通常１〜２０デニールであればよい。熱接着繊維の芯鞘比率は１０／９０〜９０／１０が好ましく、更に好ましくは４０／６０〜６０／４０である。
【００２５】
また、熱接着繊維の高融点のポリエステルを用いるのと同様に、母材繊維にもガラス転移温度が６５℃以上のものを用いることが肝要である。更に高い耐熱耐ヘタリ性を得るためには、ガラス転移温度は８０℃以上が好ましく、さらに好ましくは１００℃以上である。
【００２６】
また、本発明のクッション材は、７０℃耐ヘタリ性が７０％以上であることが必要である。７０％未満であれば、夏場など高温雰囲気下で荷重を受けたとき、クッション材がヘタリやすく歪回復しないため、本発明の所期の効果を十分に得ることができない。
【００２７】
本発明者らの知見によれば、本発明に係る熱接着繊維を少なくとも１０％以上使用したクッション材は、７０℃耐ヘタリ性は７０％以上であり、好ましくは、８５％以上、より好ましくは、９０％以上である。
【００２８】
本発明でいう低融点のポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）以外に、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの高いガラス転移温度を持つポリエステルがより好適に用いられる。
【００２９】
本発明でいう低融点のポリエステルとしては、テレフタル酸および／または２，６−ナフタレンジカルボン酸を主たる酸成分とし、エチレングリコール、ビスフェノールＳのＥＯ付加物（ＢＰＳ−ＥＯ）より選ばれた少なくとも１種を主たるグリコール成分とするポリエステルであり、次のような成分を共重合してあってもよい。
【００３０】
好ましい共重合成分としては、アジピン酸、セバシン酸、などの脂肪族ジカルボン酸類、フタル酸、イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸類、オキシ安息香酸の如きオキシ酸類、および／またはジエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等のグリコール類、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、ビスフェノールＡのＥＯ付加物（ＢＰＡ−ＥＯ）などのうちから１種または２種以上の共重合成分が挙げられる。
【００３１】
但し、ポリエチレングリコールの場合、数平均分子量が１００００を越えるとポリマ合成における反応性が著しく低下し、未反応物がポリエステルとは非相溶となり製糸性を著しく阻害することがあるので数平均分子量が１００００以下のものを用いることが好適である。
【００３２】
【実施例】
なお、本発明で定義する各特性値は、以下の方法で求めた。
【００３３】
（１）ガラス転移温度（Ｔｇ）
示差走査型熱量計（ＤＳＣ）で、窒素気流下１６℃／分の昇温温度で測定し、ガラス転移温度（Ｔｇ）を求めた。
【００３４】
（２）融点（Ｔｍ）
融点顕微鏡を用い、１０℃／分の昇温温度下で繊維の鞘部が融解し流動が開始する温度を求めた。
【００３５】
（３）７０℃耐ヘタリ性
得られたクッション材に、平行平面板を用いて厚み方向に厚さ５０％になるまで圧縮し、その状態で７０℃乾熱中に２２時間保持後、室温まで冷却した後、平行平面板よりはずして歪を開放し圧縮作用をやめ、さらに、常温中（約３０℃）で１日（２４時間）放置した後の厚み（ｌｉ）と処理前の元の厚み（ｌ０）から、｛（ｌｉ／ｌ０）×１００｝（％）で求めた。
【００３６】
（４）クッション性
１０人のパネラーが手で押したときの風合いをランクづけで、非常に良好◎、良好○、普通△、不良×として、５人以上が評価した値を示す。
【００３７】
実施例および比較例
テレフタル酸ジメチル（ＤＭＴ）、または、２，６−ナフタレンジカルボン酸ジメチル（ＮＤＣＭ）より選ばれた少なくとも１種を主たる酸成分とし、エチレングリコール、または、ビスフェノールＳのＥＯ付加物（ＢＰＳ−ＥＯ）より選ばれた少なくとも１種を主たるグリコール成分とし、更に、イソフタル酸ジメチル（ＤＭＩ）、ビスフェノールＡのＥＯ付加物（ＢＰＡ−ＥＯ）より選ばれた少なくとも１種の共重合成分を、ある割合で少量の触媒と安定剤と共に仕込み、公知の方法でエステル交換反応後、昇温減圧しつつ重縮合して鞘部に用いる低融点の重合体を得、６０℃にて４８時間真空乾燥して用いた。鞘部に用いる低融点の重合体のガラス転移温度（Ｔｇ₂）、融点（Ｔｍ₂）を表１〜３に示した。
【００３８】
芯部に用いる高融点の重合体を３００℃で溶融し、鞘部に用いる低融点の重合体は２６０℃で溶融して、鞘部／芯部＝５０／５０の重量比率で通常の紡糸機より紡糸温度２９２℃で紡糸口金より吐出し、１３５０ｍ／ｍｉｎの速度で巻取った。続いて、該未延伸糸を合糸して８０℃温浴中で延伸倍率３．０倍で延伸後、引き続き仕上油剤を付与後、クリンパーにてスチーム処理（８０℃）しながら機械捲縮を付与して５１ｍｍに切断した。得られた熱接着繊維の特性を表１〜３に示す。
【００３９】
次に、母材繊維として６デニールの中空断面立体捲縮を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、又は共重合ポリエチレンテレフタレート繊維を７０重量％と得られた熱接着繊維を３０重量％混繊し、カードで開繊後、積層して目付４０００ｇ／ｍ²のウエブとなし、厚み１０ｃｍまで圧縮して２００℃の熱風で３０分間熱形成後、冷却してクッション材を得た。クッション材の評価結果を表１〜３に示した。
【００４０】
【表１】

【表２】

【表３】

以上の結果から明らかなように、本発明で規定する熱特性を有する熱接着繊維繊維を用いたクッション材は、７０℃における耐ヘタリ性が良好であるが、本発明で規定した熱特性を外れる熱接着繊維を用いたクッション材は７０℃耐ヘタリ性に劣ることが明らかである。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べた本発明によれば、特に車両用などの高温度下に晒される機会の多い用途に対し、高熱耐ヘタリ性と快適性を有するクッション材に用いる熱接着繊維およびクッション材が提供されるものである。

Claims

高融点のポリエステル、低融点のポリエステルにより構成された複合繊維であって、それぞれのポリエステルのガラス転移温度、融点が、下記式（１）〜（４）を同時に満足することを特徴とする熱接着繊維。
６５≦Ｔｇ_１・・・（１）
７５≦Ｔｇ_２≦１５０・・・（２）
０≦Ｔｍ_２−Ｔｇ_２≦８０・・・（３）
Ｔｍ_２≦２００・・・（４）
（Ｔｇ_１は高融点のポリエステルのガラス転移温度（℃）を示し、Ｔｇ_２、Ｔｍ_２はそれぞれ、低融点のポリエステルのガラス転移温度、融点（℃）を示す）
熱成形により一体構造化したクッション材であって、少なくとも一部に請求項１記載の熱接着繊維を用い、かつ、７０℃耐ヘタリ性が７０％以上であることを特徴とするクッション材。
高融点のポリエステルがポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートであり、低融点のポリエステルが主たる酸成分がテレフタル酸および／または２，６−ナフタレンジカルボン酸であり、主たるグリコール成分がエチレングリコールおよび／またはビスフェノールＳのＥＯ付加物よりなることを特徴とする請求項１記載の熱接着繊維。
グリコール成分が、モル比でエチレングリコール／ビスフェノールＳのＥＯ付加物＝１００／０〜２０／８０で含むことを特徴とする請求項１または３記載の熱接着繊維。