JP5569641B1 - 静粛性と軽量性に優れた弾性網状構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱可塑性樹脂からなる連続線条体を曲がりくねらせランダムル−プを形成し、夫々のル−プを互いに溶融状態で接触せしめて、接触部の大部分を融着させてなる三次元ランダムル−プ接合構造体からなる網状構造体であって(a)該連続線条体が中空断面であり、(b)該中空断面の中空率が10〜50%であり、(c)該連続線条体の繊維径が0.10〜0.65mmであり、(d)該ランダムル−プ接合構造体の単位重さあたりの接合点数が200〜500個/gである網状構造体。
【選択図】 なし
Description
(項1)
熱可塑性樹脂からなる連続線条体を曲がりくねらせランダムル−プを形成し、夫々のル−プを互いに溶融状態で接触せしめて、接触部の大部分を融着させてなる三次元ランダムル−プ接合構造体からなる網状構造体であって、(a)該連続線条体が中空断面であり、(b)該中空断面の中空率が10〜50%であり、(c)該連続線条体の繊維径が0.10〜0.65mmであり、(d)該ランダムル−プ接合構造体の単位重さあたりの接合点数が200〜500個/gであることを特徴とする網状構造体。
(項2)
該中空断面の中空率が15〜45%である、項1の網状構造体。
(項3)
該ランダムル−プ接合構造体の圧縮たわみ係数が2.7以上である、項1〜2の網状構造体。
(項4)
該ランダムル−プ接合構造体の圧縮たわみ係数が3.0以上である、項3の網状構造体。
(項5)
該熱可塑性樹脂が、軟質ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、及びポリアミド系熱可塑性エラストマーからなる群より少なくとも一つ選ばれる熱可塑性樹脂である、項1〜4の網状構造体。
(項6)
該熱可塑性樹脂が軟質ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリエステル系熱可塑性エラストマーからなる群より少なくとも一つ選ばれる熱可塑性樹脂である、項5の網状構造体。
(項7)
該熱可塑性樹脂がポリエステル系熱可塑性エラストマーである、項6の網状構造体。
繊維径とは、網状体の厚み方向の厚み中心点から30%以内の10箇所から約5mmの長さで採集した線条の繊維径を平均化したものである。繊維径の測定は、線条の側面を光学顕微鏡にて適当な倍率でピントを合わせて画像化し、得られた画像から線条の長手方向と直交する方向の長さを計測する方法で行う。一方、接合点とは、2本の線条間の融着部分のことを指し、単位重さあたりの接合点数(単位:個/g)とは、網状構造体を長手方向5cm×幅方向5cmの大きさで、試料表層面2面を含み、試料耳部を含まないように直方体形状に切断して作成した直方体状の個片において、個片中の単位体積あたりの接合点数(単位:個/cm3)をその個片の見掛け密度(単位:g/cm3)で徐した値である。接合点数の計測方法は、2本の線条を引張ることで融着部分を剥離し、剥離回数を計測する方法で行う。尚、試料の長手方向あるいは幅方向において、見掛け密度にして0.005g/cm3以上の帯状の疎密差のある網状構造体の場合は、密の部分と疎の部分の境界線が個片の長手方向あるいは幅方向の中間線となるように試料を切断し、単位重さあたりの接合点数を計測する。
まず、一般的な溶融押出機を用いて熱可塑性エラストマーを融点より10〜120℃高い温度に加熱して溶融状態とし、複数のオリフィスを持つノズルより下向きに吐出させ、自然降下させループを形成させる。このときノズル面と樹脂を固化させる冷却媒体上に設置した引取りコンベアとの距離、樹脂の溶融粘度、オリフィスの孔径と吐出量、引込みの速度などによりループ径と線条体の繊維径および接合点数がきまる。冷却媒体上に設置した間隔が調整可能な一対の引取りコンベアで溶融状態の吐出線条体を挟み込み停留させることでループが発生し、オリフィスの孔間ピッチを発生ループが接触できる孔間ピッチにしておくことで発生したループを互いに接触させ、接触することでループがランダムな三次元形態を形成しつつ接触部は融着する。尚、オリフィスの孔間ピッチは接合点数に影響を与える。接合点数を増やすためには孔間ピッチを極力短くすれば良いが、あまりに孔間ピッチが短すぎると、単位重さあたりの接合点数が500個を超えることがあり、ソフトなクッション感を損ねる恐れがある。本発明の好ましい孔間ピッチの範囲は4mm〜15mmであり、より好ましくは5mm〜20mmである。ピッチの配列は、特に限定しないが、格子配列、千鳥配列、円周配列などを形成する網状構造体に応じて選択することが出来る。次いでランダムな三次元形態を形成しつつ接触部が融着した連続線条体を連続して冷却媒体中に引込み固化させ網状構造体を形成する。
なお、実施例中の評価は以下の方法で行った。
・ 融点(Tm)
TAインスツルメント社製 示差走査熱量計Q200を使用し、10mgの試料を昇温速度20℃/分で20℃から250℃まで測定した吸発熱曲線から吸熱ピーク(融解ピーク)温度を求めた。
・ 曲げ弾性率
射出成形機によって長さ125mm×幅12mm×厚み6mmの試験片を作成し、ASTM D790規格により測定した。
(1)見掛け密度
試料を長手方向15cm×幅方向15cmの大きさで試料表層面2面を含み、試料耳部を含まないように直方体形状に切断し、直方体の4角の高さを測定した後、体積(cm3)を求め、試料の重さ(g)を体積で徐することによって見掛け密度(g/cm3)を算出した。尚、見掛け密度はn=4の平均値とした。
(2)単位重さあたりの接合点数
試料を長手方向5cm×幅方向5cmの大きさで、試料表層面2面を含み、試料耳部を含まないように直方体形状に切断して個片を作成した。次に、この個片の4角の高さを測定した後、体積(単位:cm3)を求め、試料の重さ(単位:g)を体積で徐することによって見掛け密度を(単位:g/cm3)を算出した。次に、この個片の接合点の数を数え、この数を個片の体積で除することによって単位体積あたりの接合点数(単位:個/cm3)を算出し、単位体積あたりの接合点数を見掛け密度で除することによって単位重さあたりの接合点数(単位:個/g)を算出した。尚、接合点は2本の線条間の融着部分とし、2本の線条を引張って融着部分を剥離する方法で接合点数を計測した。また、単位重さあたりの接合点数はn=2の平均値とした。また、試料の長手方向あるいは幅方向に見掛け密度にして0.005g/cm3以上の帯状の疎密差のある試料の場合は、密の部分と疎の部分の境界線が個片の長手方向あるいは幅方向の中間線となるように試料を切断し、同様の方法で単位重さあたりの接合点数を計測した(n=2)。
(3)線条の繊維径
試料を長手方向30cm×幅方向30cmの大きさで試料表層面2面を含み、試料耳部を含まないように直方体形状に切断し、試料の厚み方向の厚み中心点から30%以内の10箇所から接合点を含まない線条を約5mm採集した。線条の繊維径は、線条の側面を光学顕微鏡にて適当な倍率でピントを合わせて画像化し、得られた画像から線条の長手方向と直交する方向の長さを計測した。単位:mm(n=10の平均値)。
(4)中空率
試料を長手方向30cm×幅方向30cmの大きさで試料表層面2面を含み、試料耳部を含まないように直方体形状に切断し、均等な4マスに分割して試料の厚み方向の厚み中心点から30%以内の各マス5か所、計20か所で採取した長さ1cmの線条体を採取し、液体窒素で冷却した後に割断し、その断面を電子顕微鏡で倍率50倍にて観察し、得られた画像をCADシステムにて解析して樹脂部分の断面積(A)と中空部分の断面積(B)を測定し、{B/(A+B)}×100の式により中空率を算出した。(n=20の平均値)。
(5)25%圧縮硬さ、65%圧縮硬さ、圧縮たわみ係数
試料を長手方向30cm×幅方向30cmの大きさで試料表層面2面を含み、試料耳部を含まないように直方体形状に切断し、23℃±2℃の環境下に無荷重で24時間放置した後、23℃±2℃の環境下にある島津製作所製オートグラフ AG−X plusを用いて、ISO2439(2008)E法に準拠して計測する。φ200mmの加圧板をサンプル中心になるようにサンプルを配置させ、荷重が5Nになる時の厚みを計測し、初期硬度計厚みとする。この時の加圧板の位置をゼロ点として、速度100mm/minで初期硬度計厚みの75%まで予備圧縮を1回行い、同じ速度で加圧板をゼロ点まで戻した後、そのままの状態で4分間放置し、所定時間経過後即座に、速度100mm/minで初期硬度計厚みの25%、65%まで圧縮を行い、その際の荷重を測定し、各々25%圧縮時硬さ、65%圧縮時硬さとした:単位N/φ200(n=3の平均値)。さらに、ISO2439(2008)E法に準拠し、(65%圧縮時硬さ)/(25%圧縮時硬さ)の式により、圧縮たわみ係数を算出した。
(6)床つき感
長手方向50cm×幅方向50cmの大きさで試料表層面2面を含むように直方体形状に切断した試料に体重40kg〜100kgの範囲にあるパネラー30名(20歳〜39歳の男性;5名、20歳〜39歳の女性:5名、40歳〜59歳の男性:5名、40歳〜59歳の女性:5名、60歳〜80歳の男性:5名、60歳〜80歳の女性:5名)を座らせ、座ったときの「どすん」と床に当たった感じの程度を感覚的に定性評価した。感じない;◎、弱く感じる;○、中程度に感じる;△、強く感じる;×
(7)ソフト感
長手方向50cm×幅方向50cmの大きさで試料表層面2面を含むように直方体形状に切断した試料に体重40kg〜100kgの範囲にあるパネラー30名(20歳〜39歳の男性;5名、20歳〜39歳の女性:5名、40歳〜59歳の男性:5名、40歳〜59歳の女性:5名、60歳〜80歳の男性:5名、60歳〜80歳の女性:5名)を座らせ、座ったときのソフトな感じの程度を感覚的に定性評価した。強く感じる;◎、中程度に感じる;○、弱く感じる;△、感じない;×
(8)消音性
長手方向50cm×幅方向50cmの大きさで試料表層面2面を含むように直方体形状に切断した試料に体重40kg〜100kgの範囲にあるパネラー30名(20歳〜39歳の男性;5名、20歳〜39歳の女性:5名、40歳〜59歳の男性:5名、40歳〜59歳の女性:5名、60歳〜80歳の男性:5名、60歳〜80歳の女性:5名)を座らせ、網状構造体から発生する音を感覚的に定性評価した。聞こえない;◎、弱く聞こえる;○、中程度に聞こえる;△、強く聞こえる;×
ジメチルテレフタレート(DMT)と1,4−ブタンジオール(1,4−BD)とポリテトラメチレングリコール(PTMG:平均分子量1000)を少量の触媒と仕込み、常法によりエステル交換後、昇温減圧しつつ重縮合せしめ、DMT/1,4−BD/PTMG=100/88/12mol%のポリエステルエーテルブロック共重合エラストマーを生成させ、次いで抗酸化剤1%を添加混合練込み後ペレット化し、50℃48時間真空乾燥してポリエステル系熱可塑性エラストマー原料(A−1)を得た。その特性を表1に示す。
ジメチルテレフタレート(DMT)と1,4−ブタンジオール(1,4−BD)とポリテトラメチレングリコール(PTMG:平均分子量1000)を少量の触媒と仕込み、常法によりエステル交換後、昇温減圧しつつ重縮合せしめ、DMT/1,4−BD/PTMG=100/84/16mol%のポリエステルエーテルブロック共重合エラストマーを生成させ、次いで抗酸化剤1%を添加混合練込み後ペレット化し、50℃48時間真空乾燥してポリエステル系熱可塑性エラストマー原料(A−2)を得た。その特性を表1に示す。
ジメチルテレフタレート(DMT)と1,4−ブタンジオール(1,4−BD)とポリテトラメチレングリコール(PTMG:平均分子量1000)を少量の触媒と仕込み、常法によりエステル交換後、昇温減圧しつつ重縮合せしめ、DMT/1,4−BD/PTMG=100/72/28mol%のポリエステルエーテルブロック共重合エラストマーを生成させ、次いで抗酸化剤1%を添加混合練込み後ペレット化し、50℃48時間真空乾燥してポリエステル系熱可塑性エラストマー原料(A−3)を得た。その特性を表1に示す。
エチレンと酢酸ビニルをラジカル共重合し、酢酸ビニル含有率10%のエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)とし、次いで酸化防止剤2%を添加混合練込み後ペレット化して得た。エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)は、酢酸ビニルの含有率が10%、比重0.929、融点95℃であった。
100kgの合成例1で得られたポリエステル系熱可塑性エラストマー(A−1)および0.25kgのヒンダードフェノール系酸化防止剤(ADEKA社製「アデカスタブAO330」)、0.25kgの燐系酸化防止剤(ADEKA社製「アデカスタブPEP36」)をタンブラーにて5分間混合した後、スクリュー径φ57mmの二軸押出機でシリンダー温度220℃、スクリュー回転数130rpmにて溶融混練し、水浴にストランド状に押出して冷却後、樹脂組成物のペレットを得た。得られた樹脂組成物を幅66cm、長さ5cmのノズル有効面に孔径3.0mmの丸型中空形状オリフィスを6mmの間隔で配列したノズルより、250℃の温度で溶融して、単孔吐出量2.4g/分で吐出させ、ノズル面より38cm下に冷却水を配し、幅70cmのステンレス製エンドレスネットを平行に4cm間隔で一対の引取りコンベアを水面上に一部出るように配した上に引取り、接触部分を融着させつつ、両面を挟み込みつつ毎分2.9mの速度で冷却水中へ引込み固化させ、次いで100℃の熱風乾燥機中で15分間疑似結晶化処理した後、所定の大きさに切断して網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
260℃の温度で溶融して、ノズル面より45cm下に冷却水を配したこと以外は実施例1と同様の条件で網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
合成例2で得られたポリエステル系熱可塑性エラストマー(A−2)を使用し、235℃の温度で溶融し、ノズル面より35cm下に冷却水を配したこと以外は実施例1と同様の条件で網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
<実施例4>
合成例2で得られたポリエステル系熱可塑性エラストマー(A−2)を使用し、240℃の温度で溶融し、ノズル面より37cm下に冷却水を配し、毎分2.6mの速度で冷却水中へ引込んだこと以外は実施例1と同様の条件で網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
<実施例5>
合成例2で得られたポリエステル系熱可塑性エラストマー(A−2)を使用し、オリフィスを8mmの間隔で配列し、240℃の温度で溶融し、ノズル面より36cm下に冷却水を配し、毎分1.8mの速度で冷却水中へ引込んだこと以外は実施例1と同様の条件で網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
<実施例6>
合成例3で得られたポリエステル系熱可塑性エラストマー(A−3)を使用し、オリフィスを8mmの間隔で配列し、220℃の温度で溶融し、ノズル面より39cm下に冷却水を配し、ステンレス製エンドレスネットを平行に4.5cm間隔で一対の引取りコンベアを水面上に一部出るように配し、毎分1.6mの速度で冷却水中へ引込んだこと以外は実施例1と同様の条件で網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
<実施例7>
合成例4で得られたエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)を使用し、オリフィスを7mmの間隔で配列し、200℃の温度で溶融し、単孔吐出量を2.0g/分とし、ノズル面より30cm下に冷却水を配し、ステンレス製エンドレスネットを平行に4.5cm間隔で一対の引取りコンベアを水面上に一部出るように配し、毎分1.3mの速度で冷却水中へ引込み、70℃の熱風乾燥機中で擬似結晶化したこと以外は実施例1と同様の条件で網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
<実施例8>
100kgの線状低密度ポリエチレン(東ソー株式会社製「ニポロンZ 1P55A」)を使用し、オリフィスを7mmの間隔で配列し、210℃の温度で溶融し、単孔吐出量を2.0g/分とし、ノズル面より33cm下に冷却水を配し、ステンレス製エンドレスネットを平行に4.5cm間隔で一対の引取りコンベアを水面上に一部出るように配し、毎分1.4mの速度で冷却水中へ引込み、60℃の熱風乾燥機中で擬似結晶化したこと以外は実施例1と同様の条件で網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
幅64cm、長さ4.8cmのノズル有効面に孔径5.0mmの丸型中空形状オリフィスを8mmの間隔で配列したノズルを使用し、245℃の温度で溶融し、単孔吐出量を3.6g/分で吐出させ、ノズル面より35cm下に冷却水を配し、毎分2.2mの速度で冷却水中へ引込んだこと以外は実施例1と同様の条件で網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
合成例2で得られたポリエステル系熱可塑性エラストマー(A−2)を使用し、幅64cm、長さ4.8cmのノズル有効面に孔径5.0mmの丸型中空形状オリフィスを8mmの間隔で配列したノズルを使用し、240℃の温度で溶融し、単孔吐出量を3.6g/分で吐出させ、毎分2.0mの速度で冷却水中へ引込んだこと以外は実施例1と同様の条件で網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
合成例2で得られたポリエステル系熱可塑性エラストマー(A−2)を使用し、240℃の温度で溶融し、単孔吐出量を1.6g/分で吐出させ、ノズル面より25cm下に冷却水を配し、毎分1.4mの速度で冷却水中へ引込んだこと以外は実施例1と同様の条件で網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
合成例2で得られたポリエステル系熱可塑性エラストマー(A−2)を使用し、孔径4.0mmの丸型中空形状オリフィスを7mmの間隔で配列したノズルを使用し、単孔吐出量を2.0g/分で吐出させ、ノズル面より40cm下に冷却水を配し、毎分1.2mの速度で冷却水中へ引込んだこと以外は実施例1と同様の条件で網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
合成例3で得られたポリエステル系熱可塑性エラストマー(A−3)を使用し、幅64cm、長さ4.8cmのノズル有効面に孔径5.0mmの丸型中空形状オリフィスを8mmの間隔で配列したノズルを使用し、230℃の温度で溶融し、単孔吐出量を3.6g/分で吐出させ、毎分2.0mの速度で冷却水中へ引込んだこと以外は実施例1と同様の条件で網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
合成例4で得られたエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)を使用し、幅66cm、長さ5cmのノズル有効面に孔径2.0mmの丸型中実形状オリフィスを12mmの間隔で配列したノズルを使用し、180℃の温度で溶融し、単孔吐出量を3.0g/分で吐出させ、ノズル面より25cm下に冷却水を配し、毎分1.0mの速度で冷却水中へ引込み、70℃の熱風乾燥機中で疑似結晶化処理したこと以外は実施例1と同様の条件で網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
線状低密度ポリエチレン(東ソー株式会社製「ニポロンZ 1P55A」)を使用し、幅66cm、長さ5cmのノズル有効面に孔径2.0mmの丸型中実形状オリフィスを8mmの間隔で配列したノズルを使用し、190℃の温度で溶融し、単孔吐出量を3.0g/分で吐出させ、ノズル面より25cm下に冷却水を配し、毎分2.0mの速度で冷却水中へ引込み、70℃の熱風乾燥機中で疑似結晶化処理したこと以外は実施例1と同様の条件で網状構造体を得た。得られた網状構造体の特性を表2に示す。
Claims (7)
- 熱可塑性樹脂からなる連続線条体を曲がりくねらせランダムル−プを形成し、夫々のル−プを互いに溶融状態で接触せしめて、接触部の大部分を融着させてなる三次元ランダムル−プ接合構造体からなる網状構造体であって、(a)該連続線条体が中空断面であり、(b)該中空断面の中空率が10〜50%であり、(c)該連続線条体の繊維径が0.10〜0.65mmであり、(d)該ランダムル−プ接合構造体の単位重さあたりの接合点数が200〜500個/g(ただし、500個/gを除く)であることを特徴とする網状構造体。
- 該中空断面の中空率が15〜45%である、請求項1記載の網状構造体。
- 該ランダムル−プ接合構造体の圧縮たわみ係数が2.7以上である、請求項1〜2に記載の網状構造体。
- 該ランダムル−プ接合構造体の圧縮たわみ係数が3.0以上である、請求項3に記載の網状構造体。
- 該熱可塑性樹脂が、軟質ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、及びポリアミド系熱可塑性エラストマーからなる群より少なくとも一つ選ばれる熱可塑性樹脂である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の網状構造体。
- 該熱可塑性樹脂が軟質ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリエステル系熱可塑性エラストマーからなる群より少なくとも一つ選ばれる熱可塑性樹脂である、請求項5に記載の網状構造体。
- 該熱可塑性樹脂がポリエステル系熱可塑性エラストマーである、請求項6に記載の網状構造体。
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