JP5475585B2 - 繊維束体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
これらの筆記具や化粧具などに用いられる繊維束体は、中綿、ペン芯や中継芯として使用されており、例えば、熱可塑性繊維からなる繊維束の外周に樹脂フィルムを巻きつけて繊維束に付着したインキが表面に滲み出さないようにしたものが知られているが、生産効率、コスト、インキ組成物や塗布液の効率的な浸透性などの点に課題があった。
(1) 熱可塑性樹脂の繊維からなり、インキ組成物を浸透させる繊維束体であって、熱可塑性樹脂の繊維同士を引き揃えて固化・結束させた繊維束を形成すると共に、該繊維束の外周部全面に、前記熱可塑性樹脂の溶融体からなる繊維融着層を形成したことを特徴とする繊維束体。
(2) 前記繊維束体の繊維融着層を組成する樹脂が、前記繊維を組成する熱可塑性樹脂と同一種の樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の繊維束体。
(3) 前記繊維束体の繊維融着層を組成する熱可塑性樹脂の分子量及び分子量分布、並びに、前記繊維を組成する熱可塑性樹脂の分子量及び分子量分布が、略等しいことを特徴とする請求項1又は2に記載の繊維束体。
(4) 前記繊維束体を構成する熱可塑性樹脂の繊維は、単一の種類の繊維からなり、前記繊維融着層内部は、略均一な密度の繊維束であることを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の繊維束体。
(5) 直径が10mm以下であることを特徴とする請求項1〜4の何れか一つに記載の繊維束体。
(6) 熱可塑性樹脂からなる繊維を引き揃えて束ね、この繊維の束を加熱し、繊維同士を固化・結束させた繊維束を形成し、更に、この繊維束の外周全面を加熱し、繊維の溶融により繊維融着層を繊維束の外周全面に形成させることを特徴とする繊維束体の製造方法。
本発明の繊維束体は、熱可塑性樹脂の繊維からなり、インキ組成物を浸透させる繊維束体であって、熱可塑性樹脂の繊維同士を引き揃えて、固化・結束させた繊維束を形成すると共に、該繊維束の外周部全面に、前記熱可塑性樹脂の溶融体からなる繊維融着層を形成したことを特徴とするものである。
また、本発明の繊維束体の製造方法は、熱可塑性樹脂からなる繊維を引き揃えて束ね、この繊維の束を加熱し、繊維同士を固化・結束させた繊維束を形成し、更に、この繊維束の外周全面を加熱し、繊維の溶融により繊維融着層を繊維束の外周全面に形成させることを特徴とするものである。
以下に「本発明」というときは、上記繊維束体及びその製造方法の両方を含むものである。
これらの中でも、融点150℃以上のポリエステル系合成樹脂が好ましい。また、柔軟性、融点あるいはガラス転移点を揃え製造工程の管理上の利点、繊維束体として更なる性能を発揮する点から、上記熱可塑性樹脂の繊維は、単一の種類から構成されるものが望ましい。
これらの繊維の繊度は、20デニール以下のもの、好ましくは、2〜5デニールのものが望ましい。
なお、サイドバイサイド型や芯鞘型、または、低融点繊維と高融点繊維を混合した繊維の使用では、目的の繊維束体を効率よく得ることが難しく、また、捲縮加工が出来なかったり、均一な混合が難しかったりするため、上記繊維の使用は好ましくない。
この場合の繊維融着層の形成は、上記繊維同士を熱により固化・結束させた繊維束の外周全面に、用いる繊維を組成する熱可塑性樹脂と同一種の樹脂を予め用意し、この樹脂を溶融して吐出ノズルを用いて繊維束の外周全面に均一に塗布することにより行うことができる。
この際の加熱方法は、特に制約は無く、加熱温度、時間は、この熱成形の目的が繊維束の外周全面に均一な繊維融着層を形成できる範囲であればよく、繊維種、製造する繊維束体の大きさにより変動するが、用いる繊維が単一の種類から構成であれば、用いる繊維の融点以上となる高い温度(溶融温度)で加熱した後、そのまま室温下で放置することにより繊維融着層を形成する。
上記各方法により繊維融着層を形成した繊維束体は、繊維束体の用途、例えば、ペン芯、中継芯等の用途に応じて、任意の長さに切断、その後必要に応じて用途ごとに加工処理することにより、目的の繊維束体を得ることができる。
また、このような製造方法においては、直径1mm以上、繊維密度が1,000d/mm2以上の繊維融着層を持つ繊維束体を良好に製造することができる。直径1mm未満、繊維密度が1,000d/mm2未満の仕上がりとなるようにすると、第二熱成形機において外皮を溶融させる際、ダイス内壁との間に起こる溶融粘着性によって、第一成形で均一化された繊維同士の結束が崩れ、形状が崩壊する恐れがある。仕上がり寸法が1mm以上、繊維密度が1,000d/mm2以上となるようにすることが、本発明においては望ましい。
下記熱可塑性樹脂からなる繊維を用いて、下記に示す方法で繊維束体を得た。
(熱可塑性樹脂からなる繊維の物性)
ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維(マルチフィラメント、太さ5デニール、融点260℃、捲縮の熱収縮完了温度220℃)を使用。
図1(a)に示すように、第一熱成形機10で、繊維同士を長手方向に引き揃えて、熱可塑性樹脂の繊維同士を固化・結束させた繊維束を形成した。この際の固化・結束させる温度は240℃、ダイスを通過させる時間は25秒である。また、得られた繊維束は、4200d/mm2の糸密度となる繊維束であった。
次に、得られた繊維同士を融着させた繊維束を第二熱成形機を用いて、具体的には、高温ダイスで外皮部を加熱し、径を絞りつつ引取り、繊維束内部の構造を壊すことなく、外皮部のみ溶融することにより、繊維融着層の厚さ30μmとなる直径1.75mm、繊維密度が4200d/mm2となる繊維束体を得た。
この繊維束体を電子顕微鏡(SEM)により確認したところ、繊維融着層内部は、略均一な密度の繊維束となっており、図2に示すように、繊維束の外周前面に均一な厚さとなる繊維融着層が形成されていることが確認された。
上記実施例1と同様の繊維を用いて、下記に示す方法でインク吸蔵体(中綿)を得た。
(中綿の製造法)
上記実施例1における中継芯の製造方法と同様であるが、ダイスの径を6mmとした第一熱成形機10で、繊維同士を長手方向に引き揃えて、熱可塑性樹脂の繊維同士を固化・結束させた繊維束を形成した。この際の固化・結束させる温度は240℃、ダイスを通過させる時間は25秒である。また、得られた繊維束は、1600d/mm2の糸密度となる繊維束であった。
次に、得られた繊維同士を融着させた繊維束を、今度はダイスの径を5.5mmとした第二熱成形機を用いて、具体的には、高温ダイスで外皮部を加熱し、径を絞りつつ引取り、繊維束内部の構造を壊すことなく、外皮部のみ溶融することにより、繊維融着層の厚さ30μmとなる直径5.5mm、繊維密度が1600d/mm2となる繊維束体を得た。
この中綿を電子顕微鏡(SEM)により確認したところ、繊維融着層内部は、略均一な密度の繊維束となっており、上記中継芯の実施例と同様に、繊維束の外周前面に均一な厚さとなる繊維融着層が形成されていることが確認された。
下記熱可塑性樹脂からなる繊維を用いて、上記実施例1と同一の方法で中継芯を得た。
図3(a)に示すように、「低融点(100〜140℃)非晶性の共重合ナイロンの繊維、マルチフィラメント、太さ5デニール」と、融点(240℃)のポリエステル繊維(太さ5デニール)、マルチフィラメントを混合したものを用いて熱成形し、バインダーレス製造を試みた場合の例である。
この繊維束体を実施例1と同様に使用したところ、インク流出が一定ではなく、普通の使用でボテが見られ、かつ、カスレが頻繁に見られた。
下記熱可塑性樹脂からなる繊維を用いて、上記実施例1と同一の方法で中継芯を得た。
図4(a)に示すように、芯鞘型複合繊維、並びに、サイドバイサイド型の低融点複合繊維を用いた。
芯鞘型複合繊維:鞘部をポリエーテルエステルブロック共重合体(融点:150℃)、芯部をポリブチレンテレフタレート(融点:255℃)各々の重量比を1:1とした複合繊維(太さ5デニール)。
サイドバイサイド型複合繊維:片側をポリエーテルエステルブロック共重合体(融点:150℃)、もう一方をポリブチレンテレフタレート(融点:255℃)各々の重量比を1:1とした複合繊維(太さ5デニール)。
芯鞘型繊維を用いた中綿では、繊維融着層の厚さ約100μmとなる直径2mmの中継芯を得た。
また、サイドバイサイド型の繊維束体でも、繊維融着層の厚さ約100μmとなる直径2mmの中継芯を得た。
得られた芯鞘型繊維を用いた中継芯を電子顕微鏡(SEM)により確認したところ、図4(b)に示すように、インク不透層の部分は繊維が密に折り重なった比較的厚い層で、相対的にインクの流路が狭いものとなっていることが判った。また、この場合、低融点繊維を用いた略均一な密度の繊維束場合の最大の問題として、「研削加工時の研削熱発生」による気孔部の融着があり、インキ流出を目的としたペン芯などの繊維束体として筆記具部品としての役割を果たすことが不可能になることが判った。
また、サイドバイサイド型の中継芯でも、上記芯鞘型繊維と同様の結果となることが判った。
上記実施例1において、実施例1と同じ熱可塑性樹脂からなる繊維を用いて、繊維同士を長手方向に引き揃えて、第一熱成形機10を用いず(熱可塑性樹脂の繊維同士を融着させず)に、直接、第二熱成形機12を用いて、実施例1と同様に加熱処理して、繊維融着層形成を試みたところ、繊維融着層の一部は裂けて、真円度の高い均一な繊維融着層とはならないことが判った。また、捲縮加工された繊維の加熱による「捲縮発現効果」(バルキ性向上)も均一性を保持できないことも判った。
上記の原因は、第一成形機を用いないので、繊維同士を融着できないことによるものであった。
三菱鉛筆社製の油性染料マーカー「PA−152TR(商品名:ピース)」(インキ種:黒インキ)に従来用いられている中綿(繊維:ポリエステル(太さ3デニール)、外周面のフィルム:ポリプロピレン、長さ79.5mm、直径13.0mm、インキ不透過層の厚さ(外皮厚)200μm)を用いて上記実施例2の中綿と性能を比較したところ、上記した通りの差が見られた。
この中綿を電子顕微鏡(SEM)により確認したところ、インキ不透過層内部は、略均一な密度の繊維束となっており、上記実施例2と同様に、繊維束の外周全面のフィルムは均一な厚さとなっていることが確認された。
11 熱可塑性樹脂の繊維
13 第二熱成形機
Claims (6)
- 熱可塑性樹脂の繊維からなり、インキ組成物を浸透させる繊維束体であって、熱可塑性樹脂の繊維同士を引き揃えて固化・結束させた繊維束を形成すると共に、該繊維束の外周部全面に、前記熱可塑性樹脂の溶融体からなる繊維融着層を備えたことを特徴とする繊維束体。
- 前記繊維束体の繊維融着層を組成する樹脂が、前記繊維を組成する熱可塑性樹脂と同一種の樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の繊維束体。
- 前記繊維束体の繊維融着層を組成する熱可塑性樹脂の分子量及び分子量分布、並びに、前記繊維を組成する熱可塑性樹脂の分子量及び分子量分布が、略等しいことを特徴とする請求項1又は2に記載の繊維束体。
- 前記繊維束体を構成する熱可塑性樹脂の繊維は、単一の種類の繊維からなり、前記繊維融着層内部は、略均一な密度の繊維束であることを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の繊維束体。
- 直径が10mm以下であることを特徴とする請求項1〜4の何れか一つに記載の繊維束体。
- 熱可塑性樹脂からなる繊維を引き揃えて束ね、この繊維の束を加熱し、繊維同士を固化・結束させた繊維束を形成し、更に、この繊維束の外周全面を加熱し、繊維の溶融により繊維融着層を繊維束の外周全面に形成させることを特徴とする繊維束体の製造方法。
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