WO2010137514A1

WO2010137514A1 - ニードルパンチ不織布

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Publication number: WO2010137514A1
Application number: PCT/JP2010/058522
Authority: WO
Inventors: 松村一也; 梶山宏史; 成田周作; 横井誠治; 石井俊太郎
Original assignee: 東レ株式会社
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2010-12-02
Also published as: EP2436814B1; EP2436814A4; US9279202B2; CN102395719B; EP2436814A1; US20120064791A1; JP2010270425A; JP5585001B2; US20140041171A1; CN102395719A

Abstract

　本発明は、エポキシ系化合物を含有するポリ乳酸短繊維の混率が２０～４０質量％、かつポリエチレンテレフタレート短繊維の混率が８０～６０質量％であり、目付が１００～２００ｇ／ｍ^２であり、２０℃における単位目付当たりの引張強力が、縦方向０．３０～０．６０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）、かつ横方向０．４８～０．９０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）であるニードルパンチ不織布に関する。　本発明により、環境負荷が低く、自動車内装材として用いることができる耐久性を持ち、成型時に伸びやすいニードルパンチ不織布が提供される。

Description

ニードルパンチ不織布

　本発明は、ポリ乳酸短繊維を用いたニードルパンチ不織布に関する。

　近年、地球規模での環境に対する意識が高まる中で、石油資源の大量消費によって生じる地球温暖化や大量消費に伴う石油資源の枯渇が懸念されている。

　このような背景から、非石油系原料、特に植物由来原料（バイオマス）からなり、使用後は自然環境中で最終的に水と二酸化炭素まで分解する自然循環型の環境対応素材が切望されている。そして、この自然循環型の環境対応素材として最も期待されている素材の一つがポリ乳酸である。

　このような状況下において、ポリ乳酸繊維の開発としては、生分解性を活かした農業資材や土木資材等が先行しているが、それに続く大型の用途として衣料用途や衛生用途、寝装用途およびその他の産業資材用途への応用も期待されている。

　また、ポリ乳酸繊維は、強度と伸度のバランスが良く、ヤング率が低いために布帛としてやわらかな風合いとなることから、不織布の材料としても注目すべきものである。

　近年、ポリ乳酸繊維を用いた不織布が自動車用内装材として開発されてきている。自動車用内装材として、既に不織布も使用されているが、自動車産業界においては環境対応素材への切り替えの要望が多く、ポリ乳酸繊維を用いた不織布が自動車用内装材として有望視されているのである。そのため、これまでに自動車用内装材を目的としたポリ乳酸繊維を含む不織布の検討がなされてきており、ポリ乳酸繊維のみからなる不織布の他、ポリ乳酸と他の繊維からなる不織布などが開発されている。

　例えば、特許文献１には、バイオ由来繊維であるポリ乳酸繊維とポリトリメチレンテレフタレート繊維を使用したニードルパンチ不織布が提案されている。

　また、特許文献２には、ポリ乳酸の短繊維を用いた不織布が提案されている。この特許文献２に記載の技術は、不織布を形成する際の収縮を抑制することを目的として、予め熱収縮させて乾熱収縮率の低いポリ乳酸を得て、それによって不織布を構成するものである。自動車内装材の成型には１２０～１８０℃程度に加熱され、その際の収縮による反りや変形が問題視されていたためである。

特開２００７－３１４９１３号公報特開２００５－３０７３５９号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の技術は、車両用内装材として用いる場合の耐久性が不十分であり、成型時にポリ乳酸繊維の融着がある。特許文献２に記載の技術は、収縮の抑制には効果的であるが、耐久性が不十分である。

　また、自動車内装材の成型においては、成型時の収縮の抑制も重要であるが、伸びが良いことが求められる。この点で、特許文献１に記載の技術も、特許文献２に記載の技術も、成型時の伸びが不十分である。

　本発明は、非石油系原料を用い、耐久性と成型時の伸びやすさを備え、自動車内装材に好適なニードルパンチ不織布を提供することを課題とする。

　上述した課題を解決する本発明のニードルパンチ不織布は、エポキシ系化合物を含有するポリ乳酸短繊維の混率が２０～４０質量％、かつポリエチレンテレフタレート短繊維の混率が６０～８０質量％であり、
　目付が１００～２００ｇ／ｍ^２であり、
　２０℃における単位目付当たりの引張強力が縦方向０．３０～０．６０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）、かつ横方向０．４８～０．９０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）
であることを特徴とする。

　本発明によれば、環境負荷が低く、自動車内装材として用いることができる耐久性を持ち、かつ成型時に伸びやすいニードルパンチ不織布を得ることができる。

　[ポリ乳酸]
　ポリ乳酸は、Ｌ－乳酸を主体とするものとＤ－乳酸を主体とするものの２種類が知られている。本発明においては、いずれを主体としたポリ乳酸を用いてもよい。ポリ乳酸中の乳酸の光学純度が９７％以上であれば、樹脂の融点を高くすることができ、耐熱性に優れるため好ましい。一般にポリ乳酸は、光学純度が低下すると結晶性が低下するため、光学純度が低いポリ乳酸から得られた成型物は概して耐熱性が低下してしまい、実用的な成型物を得られない。このことから、光学純度９７％以上のポリ乳酸が好適に用いられる。ポリマー１分子中の光学純度が９７％以上であれば、例えば、Ｌ－乳酸を主体とするポリマーとＤ－乳酸を主体とするポリマーを溶融混合したポリ乳酸を用いることもできる。この場合には、Ｌ－乳酸を主体としたポリ乳酸分子鎖とＤ－乳酸を主体としたポリ乳酸分子鎖がステレオコンプレックス結晶を形成し、該結晶はホモポリマーと比較してさらに高融点となる。このようなＬ－乳酸を主体とするポリマーとＤ－乳酸を主体とするポリマーを溶融混合したポリ乳酸を用いると、本発明の不織布や、さらにはこれから製造される最終成型物は耐熱性に優れたものとなる。

　また、ポリ乳酸の重量平均分子量は８万以上であることが、耐熱性、成型性の観点から好ましい。重量平均分子量を８万以上とすることにより、得られる成型物の力学特性が向上し、耐久性に優れたものを得られるばかりでなく、溶融時の流動性や結晶化特性も好ましい範囲とすることが可能となり、本発明に使用されるステープルファイバー（短繊維）を得る際にも安定した生産が可能になる。これらの理由から重量平均分子量は８万～４０万の範囲であるとより好ましく、１０万～２５万の範囲が最も好ましい。

　また、本発明において用いられるポリ乳酸に対して、その特性を維持できる範囲内で他の改質剤、添加剤や他のポリマーを含有することもできる。これら改質剤、添加剤や他のポリマーは重合時に添加してもよいし、先に混練したマスターペレットの形態としてもよいし、直接的にポリ乳酸ペレットと混合して溶融成形してもよい。さらに、本発明におけるポリ乳酸は、その特性を維持できる範囲内で他のモノマーを共重合させることもできる。共重合成分としてはジカルボン酸やジオール、ヒドロキシカルボン酸及びこれらの変性体などが挙げられる。これらの共重合成分の含有量は、特に限定されるものではないが、ポリ乳酸に対して４０モル％を超えない範囲で共重合を行うと基質となる脂肪族ポリエステルの特性を大幅に変化させずに改質効果が得られるため好適である。

　[ポリ乳酸短繊維]
　また、本発明のニードルパンチ不織布に用いるポリ乳酸短繊維においては、ポリ乳酸の末端封鎖剤として、エポキシ系化合物を含有する。エポキシ系化合物にて末端封鎖されたポリ乳酸短繊維を用いることで、本発明のニードルパンチ不織布は、自動車内装材として必要な耐久性を得ることができる。特に、３官能以上のエポキシ系化合物を含有させ、この３官能以上のエポキシ系化合物をポリ乳酸の少なくとも一部に反応させることが好ましい。３官能以上のエポキシ系化合物をポリ乳酸の末端の少なくとも一部に反応させることがさらに好ましい。上記３官能以上のエポキシ系化合物は、化合物１分子中にエポキシ基を３個以上有するものである。化合物１分子に対してエポキシ基を３個以上とする理由としては、ポリ乳酸と溶融混練を行う際、一部がポリ乳酸と反応し、また、再度溶融成形を行う際に残存したエポキシ基がさらにポリ乳酸と反応することで分子量が増大し、最終成型物の耐久性を飛躍的に向上させることが可能となるからである。また、エポキシ系化合物は、他の末端反応性物質、例えばカルボジイミド化合物と比較してポリ乳酸に対する反応速度が遅い。そのため、ポリ乳酸に添加する物質をエポキシ化合物とすればポリ乳酸の分子量が極端に大きくなることがないため、エポキシ基全てがポリ乳酸と反応した構造となりにくく、ポリ乳酸短繊維中に未反応のエポキシ基が残存した構造とすることが容易となる。

　また、本発明に用いられる３官能以上のエポキシ系化合物は、グリシジルオキシカルボニル基またはＮ－（グリシジル）アミド基を１分子内に少なくとも１個持つ化合物であることがより好ましい。

　本発明に用いるポリ乳酸としては、エポキシ系化合物との反応性を示すポリ乳酸中のＣＯＯＨ末端基濃度が、１～２０当量／ｔの範囲にあることが好ましい。ポリ乳酸のＣＯＯＨ末端基濃度を２０当量／ｔ以下とする理由は、保管時や船便での輸送などに際して、加水分解による劣化を受けやすいポリ乳酸の耐久性を向上させることが可能となるからである。また、ＣＯＯＨ末端基濃度は１当量／ｔ未満であると、短繊維の製造が難しくなりやすい。

　エポキシ系化合物のポリ乳酸短繊維に含まれる濃度としては、ポリ乳酸短繊維中のエポキシ残価が０．１～０．５当量／ｋｇであることが好ましい。

　エポキシ残価は、ＪＩＳ　Ｋ７２３６（２００１）：エポキシ樹脂のエポキシ当量の求め方に準じて定量される。具体的には、試料をビーカーにとり、クロロホルム２０ｍｌを加え、溶解し、酢酸４０ｍｌおよび臭化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液１０ｍｌを加え、０．１ｍｏｌ／Ｌ過塩素酸酢酸溶液で電位差滴定を行なう。その後、試料による０．１ｍｏｌ／Ｌ過塩素酸酢酸溶液消費量を補正するため、試料にクロロホルム・酢酸のみを加え、滴定した値を差し引きして補正を行う方法により算出される。

　ポリ乳酸短繊維中のエポキシ残価が０．１当量／ｋｇ未満の場合、ポリ乳酸と反応するエポキシ系化合物の量が少ないことから、自動車内装材として使用するために必要な耐久性が劣る場合がある。また、０．５当量／ｋｇよりも大きいと、ポリ乳酸ポリマーとエポキシ系末端封鎖剤が増粘し短繊維の製造が難しくなりやすい。

　本発明に使用できる３官能以上のエポキシ化合物としては、耐熱性やエポキシ指数による反応効率を考慮した場合、７，８－ジメチル－１，７，８，１４－テトラデカンテトラカルボン酸テトラキス（オキシラニルメチル）、７－オキサビシクロ［４．１．０］ヘプタン－３，４－ジカルボン酸ジグリシジル、トリグリシジルイソシアヌレートが好ましい。さらに反応性が高く取り扱い性に優れることから、単量体としてトリグリシジルイソシアヌレートを用いると特に好適である。トリグリシジルイソシアヌレートは融点が約１００℃の粉体であり、取り扱いが容易であるほか、本発明に用いるポリ乳酸ポリマーと溶融混合した際にトリグリシジルイソシアヌレートが溶融することで、ポリ乳酸中に３官能以上のエポキシ化合物が微分散した構造とすることができる。そのため、樹脂の溶融粘度や分子量の斑を低減でき、本発明に用いるポリ乳酸短繊維を安定して製造することが可能となる。さらには、化合物自体の結晶性に優れることから、特に本発明に用いるポリ乳酸短繊維を用いた溶融成形品の製造に際して、エポキシ化合物の飛散による発煙を抑制することが可能となる。

　本発明に用いられるポリ乳酸短繊維は、単繊維繊度が０．０１～２５ｄｔｅｘの範囲に設定することが好ましい。カード、ニードルパンチ工程の通過性の点で、１．５～２０ｄｔｅｘが好ましい。また、ポリ乳酸短繊維の断面形状は、特に限定されず、例えば、丸断面、三葉断面、十字断面、Ｗ型断面、Ｈ型断面、丸形中空断面あるいは「田」の字形（lattice-shape）中空断面などで形成できる。これらの中でも、丸断面が製造の容易さから好適である。

　また、本発明のポリ乳酸短繊維の強度は、０．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。強度が０．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であるとカードやニードルパンチ工程での糸切れが少なく、安定した加工が可能となる。また、上限は特に規定されるものではないが、ポリ乳酸繊維の通常の強度から考えると８ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であれば問題ない。このことから、本発明のポリ乳酸短繊維の強度は、０．８～８ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲であることが好適である。

　また、ポリ乳酸短繊維は、短繊維を熱セットして繊維を収縮させることで、短繊維の１５０℃、２０分の乾熱処理における乾熱収縮率を小さくしておくことが好ましい。その収縮率は、０．０～２．０％の範囲であると、不織布が成型されるときの寸法変化を低減することができるために好適である。

　繊維長は、特に限定されるものではなく、従来からの短繊維で用いられる０．１～１００ｍｍの範囲のものが使用できる。カード、ニードルパンチ工程の通過性の観点からは、２０～８０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは、３０～７０ｍｍの範囲である。

　本発明に用いるポリ乳酸短繊維は、捲縮が付与されているものが好ましい。ポリ乳酸短繊維への捲縮の付与方法は従来から知られている方法でよく、例えば、スタッフィングボックス法、押し込み加熱ギア法、高速エアー噴射押し込み法等が挙げられる。また、必要に応じて、油剤を仕上げ剤として延伸後や捲縮付与後に付与することも好適に用いられる。捲縮の程度は、捲縮数で６～２５山／２５ｍｍ、捲縮度で１０～４０％が好ましく、より好ましくは、捲縮数で８～１５山／２５ｍｍ、捲縮度で１５～３０％とするのがよい。

　[ポリエチレンテレフタレート短繊維]
　本発明に用いられるポリエチレンテレフタレート短繊維は、従来から知られているものを使用することができる。その単繊維繊度は、特に限定されるものではないが、ポリ乳酸短繊維との混綿の観点から、０．０１～２５ｄｔｅｘであることが好ましい。カード、ニードルパンチ工程の通過性からは、１．５～２０ｄｔｅｘが好ましい。

　また、ポリエチレンテレフタレート短繊維の断面は特に限定されるものではなく、丸断面、三葉断面、十字断面、Ｗ型断面、丸形中空断面や「田」の字形（lattice-shape）中空断面などを使用することが可能である。これらの中でも、丸断面が製造の容易さから好適である。

　また、本発明に用いられるポリエチレンテレフタレート短繊維の強度は、０．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。強度が０．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であるとカードやニードルパンチ工程での糸切れが少なく、安定した加工が可能となる。また、上限は特に規定されるものではないが、ポリエチレンテレフタレート繊維の通常の強度から考えると８ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であれば問題はない。このことから、本発明のポリエチレンテレフタレート短繊維の強度は、０．８～８ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲であることが好適である。

　繊維長は特に限定されるものではなく、従来から短繊維で用いられる０．１～１００ｍｍの範囲のものが使用可能である。さらに、カード、ニードルパンチ工程の通過性の観点からは、２０～８０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは３０～７０ｍｍの範囲である。

　[ニードルパンチ不織布]
　本発明のニードルパンチ不織布は、エポキシ系化合物を含有するポリ乳酸短繊維を２０～４０質量％、ポリエチレンテレフタレート短繊維を６０～８０質量％の割合で混綿している。ニードルパンチ不織布の混綿の割合がこの範囲内にあると、成型時の繊維融着がほとんどなく、成型時の伸びが良い不織布を得ることができる。

　本発明のニードルパンチ不織布は、不織布中に高温下で伸びやすいポリエチレンテレフタレート短繊維が存在することで、高温下での不織布の伸びが良くなるという特性がある。このことから、車輌内装材等の金型で成型する用途においては、従来使用されていたポリエチレンテレフタレート短繊維の不織布よりも、伸びやすく、より成型しやすい特徴がある。

　不織布中のエポキシ系化合物を含有するポリ乳酸短繊維の混率が４０質量％よりも大きいと、成型時の繊維の融着が発生しやすくなる。一方、エポキシ系化合物を含有するポリ乳酸短繊維の混率が２０質量％未満となると成型時の伸びが悪くなるばかりか、バイオマス比率も低くなる。

　また、不織布中のポリエチレンテレフタレート短繊維の混率が８０質量％よりも大きい場合、高温雰囲気下の引張強力が高くなり、成型時に伸びにくくなり、成型時に不織布が破れたり、薄く透けたりしやすくなる。ポリエチレンテレフタレート短繊維の混率が６０質量％未満の場合、高温雰囲気下の引張強力が低くなり、自動車内装材としての機能を満たすことが難しくなる。

　本発明のニードルパンチ不織布は、目付が１００～２００ｇ／ｍ^２である。目付がこの範囲内であると、成型時に伸びやすく、成型後の深絞り部分で不織布が透けることがほとんどない。

　本発明のニードルパンチ不織布は、温度２０℃における単位目付当たりの引張強力が、縦方向０．３０～０．６０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）、および横方向０．４８～０．９０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）の範囲である。ここで、「単位目付当たりの引張強力」とは、１ｃｍ幅当たりの引張強力を目付で割った値のことであり、目付の大きさに影響されずに不織布の引張強力を評価するために本願で採用した指標である。また「縦方向」とは、ニードルパンチ不織布を製造する際の長尺方向であり、「横方向」とは、縦方向に垂直で不織布面に平行な方向である。縦方向が０．３０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）未満、または横方向が０．４８（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）未満であると、成型に必要な不織布の強度が不足する。一方、縦方向が０．６０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）よりも大きく、または横方向が０．９０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）よりも大きくなると成型後の成型体の寸法変化が大きくなり、成型体同士の合わせが難しくなり、高温下での寸法変化が大きくなる。

　本発明のニードルパンチ不織布は、１３０℃における単位目付当たりの引張強力が、縦方向０．３０～０．４０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）、および横方向０．３６～０．５０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）の範囲であることが好ましい。縦方向が０．３０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）以上、かつ横方向が０．３６（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）以上であると、加熱された際の不織布の強度が十分であり、自動車内装材として好適である。また、縦方向が０．４０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）以下、かつ横方向が０．５０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）以下であると、高温雰囲気下において不織布が十分に伸び、自動車内装材として好適である。

　本発明のニードルパンチ不織布の引張強力は、構成繊維の繊度比率や引張強度、繊維の絡合状態（ニードルパンチ針本数やパンチ回数）によって調整することができる。

　例えば、構成繊維の繊度は１．５～１０ｄｔｅｘのものが好ましく、その場合、構成比率としては１．５～５ｄｔｅｘが１０～６０％、５～１０ｄｔｅｘが４０～９０％の比率であることが好ましい。構成繊維の繊度は、さらに好ましくは２．２～８ｄｔｅｘである。

　構成繊維の引張強度は、ポリ乳酸繊維の強度としては１．０～３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、ポリエチレンテレフタレートの強度としては２．０～５．０ｃＮ／ｄｔｅｘとし、生産時の繊維絡合状態としては、ニードルパンチの針本数として２００～６００本／ｃｍ^２とする。なお、１．５～５ｄｔｅｘの繊維比率が１０～３０％の場合は、２００～４００本／ｃｍ^２が好ましく、２５０～４００本／ｃｍ^２がさらに好ましい。また、１．５～５ｄｔｅｘの繊維比率が３０～６０％の場合は、３００～６００本／ｃｍ^２が好ましく、３５０～６００本／ｃｍ^２がさらに好ましい。

　本発明のニードルパンチ不織布は、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂が付着されていないことが好ましい。自動車内装材用途の不織布には一般に樹脂による樹脂加工を施すことがあるが、このような樹脂加工は、本発明のニードルパンチ不織布の最も大きな特徴の一つである成型時の伸びの良さを抑制してしまうためである。樹脂加工が施されていないものにすることにより、自動車内装材として用いることが可能な耐久性を持ち、さらに成型時の伸びが良いという、より優れたニードルパンチ不織布を得ることができるのである。なお、樹脂加工とは、ニップ－ディップ法、フロス法、スプレー法、コーティング法、Ｔダイ法等で不織布の片面、両面または、不織布内部の少なくとも一部に樹脂を付与することを言う。

　また、本発明のニードルパンチ不織布の製造方法は特に限定されないが、従来から知られているニードルパンチ不織布の製造方法にて製造することができる。すなわち、短繊維を開繊、混綿し、カードマシンからフリースを紡出させた後、そのフリースをニードルパンチ機にてパンチすることにより製造することができる。

　本発明のニードルパンチ不織布は、耐久性が高く、成型時に伸びやすいことから、自動車の天井材、フロアカーペット、オプションマット、ラゲージ表皮あるいはトリム表皮等の立体的な形態を持つ自動車内装材用途の全般に好適に使用することができる。さらに、展示会向けカーペットやオフィス向けカーペットなどのインテリア資材用途、芯地、保護緩衝材、土木用フィルター等に使用することができる。

　（ポリ乳酸短繊維ＳＦ１）
　重量平均分子量（Ｍｗ）が１４万、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．７、光学純度が９７％以上のＬ－ポリ乳酸からなる粒度３５ｍｇ／個、ＣＯＯＨ末端基濃度２５．２当量／ｔであるポリ乳酸チップを紡糸機のホッパーに仕込んだ。別のホッパーに、顔料（カーボンブラック）と３官能以上のエポキシ化合物（トリグリシジルイソシアヌレート）を投入した。エクストルーダー型紡糸機を用い２２０℃で溶融し、３００ホールを有する口金から吐出量５１０ｇ／分で紡出し、紡糸速度１０００ｍ／分で引き取りした。同様にした複数の糸条を合糸しキャンに受けた。そして、この延伸糸をさらに合糸して２７．７ｋｔｅｘのトウとし、８０℃の水槽中で３．５倍に延伸した後、スタッフィングボックスで捲縮を付与した。次いで、１３０℃でリラックス熱処理を行い、油剤を付与した後、カットした。得られたポリ乳酸短繊維は、単繊維繊度６．７ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、強度２．１ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度７５．０％、捲縮数９．８山／２５ｍｍ、捲縮度１３．９％、乾熱収縮率１．２％、カルボキシル基末端量６．６当量／ｔ、エポキシ残価０．１６６当量／ｋｇであった。これをポリ乳酸短繊維ＳＦ１とした。

　（ポリ乳酸短繊維ＳＦ２）
　重量平均分子量（Ｍｗ）が１４万、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．７、光学純度が９７％以上のＬ－ポリ乳酸からなる粒度３５ｍｇ／個、ＣＯＯＨ末端基濃度２５．２当量／ｔであるポリ乳酸チップを紡糸機のホッパーに仕込んだ。別のホッパーに、顔料（カーボンブラック）を投入した。エクストルーダー型紡糸機を用い２２０℃で溶融し、３００ホールを有する口金から吐出量５１０ｇ／分で紡出し、紡糸速度１０００ｍ／分で引き取りした。同様にした複数の糸条を合糸しキャンに受けた。そして、この延伸糸をさらに合糸して２７．７ｋｔｅｘのトウとし、８０℃の水槽中で３．５倍に延伸した後、スタッフィングボックスで捲縮を付与した。次いで、１３０℃でリラックス熱処理を行い、油剤を付与した後、カットした。得られたポリ乳酸短繊維は、単繊維繊度６．６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、強度２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度７２．８％、捲縮数１０．５山／２５ｍｍ、捲縮度１２．８％、乾熱収縮率１．０％、カルボキシル基末端量２６．７当量／ｔ、エポキシ残価０．００５当量／ｋｇ未満であった。これをポリ乳酸短繊維ＳＦ２とした。

　（ポリエチレンテレフタレート短繊維ＳＦ３）
　単繊維繊度３．６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、強度３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３８．３％、捲縮数１２．０山／２５ｍｍ、捲縮度２１．５％、乾熱収縮率１．５％のポリエチレンテレフタレート短繊維を用意した。これをポリエチレンテレフタレート短繊維ＳＦ３とした。

　（ポリエチレンテレフタレート短繊維ＳＦ４）
　単繊維繊度６．７ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、強度３．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度６８．０％、捲縮数１３．２山／２５ｍｍ、捲縮度２０．２％、乾熱収縮率１．５％のポリエチレンテレフタレート短繊維を用意した。これをポリエチレンテレフタレート短繊維ＳＦ４とした。

　（ポリトリメチレンテレフタレート短繊維ＳＦ５）
　単繊維繊度６．６ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、強度２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度９３．５％、捲縮数８．６山／２５ｍｍ、捲縮度５．４％、乾熱収縮率０．７％のポリトリメチレンテレフタレート短繊維を用意した。これをポリトリメチレンテレフタレート短繊維ＳＦ５とした。

　［測定方法］
　（１）ポリ乳酸の重量平均分子量
　試料のクロロホルム溶液にテトラヒドロフランを混合し、測定溶液とした。これをゲルパーミテーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定し、ポリスチレン換算で重量平均分子量を求めた。

　（２）単繊維繊度
　単繊維繊度はＪＩＳ　Ｌ　１０１５（１９９９）　８．５．１　Ａ法に基づいて測定した。試料若干量を金ぐしで平行に引きそろえ、これを切断台上においたラシャ紙の上に載せた。適度の力で試料をまっすぐに張ったままゲージ板を圧着し、安全かみそりの刃で３０ｍｍの長さに切断した。繊維を数えて３００本を一組とし、その質量を量り見掛繊度を求めた。この見掛繊度と別に測定した平衡水分率とから、次式によって正量繊度（ｄｔｅｘ）を求めた。同様にして５回の測定を行い、正量繊度の平均値を単繊維繊度（ｄｔｅｘ）とした。
・Ｆ０＝Ｄ’×｛（１００＋Ｒ０）／（１００＋Ｒｅ）｝
　Ｆ０＝正量繊度（ｄｔｅｘ）
　Ｄ’＝見掛繊度（ｄｔｅｘ）
　Ｒ０＝ポリ乳酸の水分率（０．５％）
　Ｒｅ＝平衡水分率。

　（３）繊維長
　繊維長はＪＩＳ　Ｌ　１０１５（１９９９）　８．４．１　Ａ法に基づいて測定した。試料を金ぐしに平行に引きそろえ、ペア形ソーターでステープルダイヤグラムを約２５ｃｍ幅に作成した。作成の際、繊維を全部ビロード板上に配列するためにグリップでつかんで引き出す回数は、約７０回とした。この上に目盛りを刻んだセルロイド板を置き方眼紙上に図記した。この方法で図記をしたステープルダイヤグラムを５０の繊維長群に等分し、各区分の境界及び両端の繊維長を測定し、両端繊維長の平均に４９の境界繊維長を加えて５０で除し、平均繊維長（ｍｍ）を算出した。

　（４）引張強さ、伸び率
　引張強さと伸び率はＪＩＳ　Ｌ　１０１５（１９９９）　８．７．１に基づいて測定した。空間距離２０ｍｍ、繊維を一本ずつ区分線に緩く張った状態で両端を接着剤で貼り付けて固着し、区分ごとを１試料とした。試料を引張試験器のつかみに取付け、上部つかみの近くで紙片を切断し、つかみ間隔２０ｍｍ、引張速度２０ｍｍ／分の速度で引っ張り、試料が切断したときの荷重（Ｎ）および伸び（ｍｍ）を測定した。次の式により引張強さ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）及び伸び率（％）を算出した。
・Ｔｂ＝ＳＤ／Ｆ０
　Ｔｂ：引張強さ（ｃＮ／ｄｔｅｘ）
　ＳＤ：破断時の荷重（ｃＮ）
　Ｆ０：試料の正量繊度（ｄｔｅｘ）
・Ｓ＝{（Ｅ２－Ｅ１）／（Ｌ＋Ｅ１）}×１００
　Ｓ：伸び率（％）
　Ｅ１：緩み（ｍｍ）
　Ｅ２：切断時の伸び（ｍｍ）または最大荷重時の伸び（ｍｍ）
　Ｌ：つかみ間隔（ｍｍ）。

　（５）捲縮数
　捲縮数はＪＩＳ　Ｌ　１０１５（１９９９）　８．１２．１に基づいて測定した。上記（４）項と同じ方法にて、区分線を作った（ただし、空間距離は２５ｍｍとした）。これに捲縮が損なわれていない数個の部分から採取した試料を１本ずつ、空間距離に対して２５±５％の緩みをもたせて、両端を接着剤ではり付け固着させた。この試料を１本ずつ、捲縮試験機のつかみに取り付け、紙片を切断した後、試料に初荷重（０．１８ｍＮ×表示テックス数）をかけたときのつかみ間の距離（空間距離）（ｍｍ）を読み、そのときの捲縮数を数え、２５ｍｍ間当の捲縮数を求めた。同様にして２０本の試料を測定し、平均値を捲縮数とした。

　（６）捲縮度
　捲縮度はＪＩＳ　Ｌ　１０１５（１９９９）　８．１２．２に基づいて測定した。試料に初荷重（０．１８ｍＮ×表示テックス数）かけたときの長さと、これに荷重（４．４１ｍＮ×表示テックス数）をかけたときの長さを測り、次式によって算出した。
・Ｃｐ＝｛（ｂ－ａ）／ｂ｝×１００
　Ｃｐ：捲縮度（％）
　ａ：初荷重をかけたときの長さ（ｍｍ）
　ｂ：４．４１ｍＮ×テックス数をかけたときの長さ（ｍｍ）。

　（７）乾熱収縮率
　乾熱収縮率はＪＩＳ　Ｌ　１０１５（１９９９）　８．１５に基づいて測定した。（４）項と同じ方法にて区分線を作り（ただし、空間距離は２５ｍｍとした）、初荷重をかけたときの距離（ｍｍ）を読んだ。
試料を装置から取り外し、１５０℃の乾燥機中につり下げ、３０分間放置した。次いで試料を乾燥機から取り出し、室温まで冷却した。次いで試料を再び装置に取り付け、初荷重をかけたときのつかみ間の距離を読み、次式によって乾熱収縮率を測定した。
・Ｓｄ＝｛（Ｌ－Ｌ’）／Ｌ｝×１００
　Ｓｄ：乾熱収縮率（％）
　Ｌ：処理前の初荷重をかけたときのつかみ間の距離（ｍｍ）
　Ｌ’：処理後の初荷重をかけたときのつかみ間の距離（ｍｍ）。

　（８）不織布の目付
　目付はＪＩＳ　Ｌ　１９１３（１９９８）　６．２に基づいて測定した。２５ｃｍ×２５ｃｍの試験片３枚を採取し、それぞれの標準状態（温度２０±２℃、相対湿度６５±４％）における質量（ｇ）を量り、次の式によって、１ｍ^２当たりの質量（ｇ／ｍ^２）を求め、その平均値を算出した。
・Ｓｍ＝Ｗ／Ａ
　Ｓｍ：目付（ｇ／ｍ^２）
　Ｗ：標準状態における試験片の質量（ｇ）
　Ａ：試験片の面積（ｍ^２）。

　（９）エポキシ残価
　エポキシ残価はＪＩＳ　Ｋ７２３６（２００１）　エポキシ樹脂のエポキシ当量の求め方に準じて測定した。試料をビーカーにとり、クロロホルム２０ｍｌを加え、溶解し、酢酸４０ｍｌおよび臭化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液１０ｍｌを加え、０．１ｍｏｌ／Ｌ過塩素酸酢酸溶液で電位差滴定を行った。その後、試料による０．１ｍｏｌ／Ｌ過塩素酸酢酸溶液消費量を補正するため、試料にクロロホルム・酢酸のみを加え、滴定した値を差し引きし、補正を行う方法により算出した。

　（１０）カルボキシル基末端濃度
　精秤した試料をｏ－クレゾール（水分５％）に溶解し、この溶液にジクロロメタンを適量添加した後、０．０２規定のＫＯＨメタノール溶液で滴定することにより求めた。このとき、乳酸の環状２量体であるラクチド等のオリゴマーが加水分解し、カルボキシル基末端を生じるため、ポリマーのカルボキシル基末端およびモノマー由来のカルボキシル基末端、オリゴマー由来のカルボキシル基末端の全てを合計したカルボキシル基末端濃度が求まる。

　（１１）２０℃における単位目付当たりの引張強力
　引張強力はＪＩＳ　Ｌ　１９１３（１９９８）　６．３．１に基づいて測定した。インストロン型引張試験機を用い、雰囲気温度２０±２℃、幅３０ｍｍ、つかみ間隔１５０ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／分にて試験片が切断するまで荷重を加え、試験片の最大荷重時の強さを０．１Ｎ単位で測定した。この値を試験幅（３ｃｍ）で割り返し、１ｃｍ当たりの引張強さｇ０を算出した。
ｇ０を上記（８）項で測定した不織布目付Ｓｍで割り、単位目付当たりの引張強力を算出した。同様にして５つの試験片で測定・算出をし、平均値を単位目付当たりの引張張力とした。
・単位質量当たりの引張強力（（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２））＝ｇ０／Ｓｍ
　ｇ０：試験片１ｃｍ当たりの最大荷重時の強さ（Ｎ／ｃｍ）
　Ｓｍ：不織布の目付（ｇ／ｍ^２）。

　（１２）１３０℃における単位目付当たりの引張強力
　試験片を１３０±２℃の雰囲気下の試験炉中で１分間放置した後、１３０±２℃雰囲気下で上記（９）項の単位目付当たりの引張強力と同様にして、測定をした。ただし、不織布の目付の値は、上記（８）項の標準状態において測定した目付を用いた。

　（１３）植物由来度
　不織布に含まれるポリ乳酸繊維またはポリトリメチレンテレフタレート繊維から、その植物由来度を評価した。ポリ乳酸の場合は混率×１００％、ポリトリメチレンテレフタレートの場合は混率×３７％（ポリマー中に含まれる植物由来成分比率）として算出した。植物由来度が２０％以上のものをＡ、２０％以下であるものをＢ、全く含まれないものをＣと評価した。

　（１４）成型性
　１３０℃における単位目付当たりの引張強力が、縦方向０．３０～０．４０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）の範囲内、かつ横方向０．３６～０．５０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）の範囲内であるものをＡ、縦方向または横方向のいずれか一方が上記範囲外であるものをＢ、縦方向と横方向の両方が上記範囲外であるものをＣと評価した。

　（１５）耐久性
　試験片２５ｃｍ×２５ｃｍを８０℃×３０％Ｒｈ雰囲気下で５００時間放置した後、不織布の外観変化を確認し、ポリ乳酸短繊維の劣化による著しい外観変化の有無を確認した。有無の判断基準は以下のとおりとした。
Ａ：ニードルパンチ不織布表面からポリ乳酸短繊維の劣化による粉体の発生がないもの。
Ｂ：ニードルパンチ不織布表面からポリ乳酸短繊維の劣化による粉体が発生するもの。

　（１６）成型後のポリ乳酸繊維の溶融
　成型品の表皮表面を観察して、以下の基準により評価した。
成型条件は、ポリプロピレン製の目付１ｋｇ／ｍ^２、厚み１．２ｍｍのシートを表面温度４００℃に設定した遠赤ヒーターにて両面から３０秒加熱し、その後、表皮を貼り合わせ、冷間プレスにて２０秒保持して、成型を行った。
Ａ：成型品の表皮表面にポリ乳酸繊維の融着による硬化部分がない。
Ｂ：成型品の表皮表面にポリ乳酸繊維の融着による硬化部分がある。

　（実施例１～３、比較例１）
　〔混綿〕
　ポリ乳酸短繊維ＳＦ１、ポリエチレンテレフタレート短繊維ＳＦ３、ポリエチレンテレフタレート短繊維ＳＦ４を表１，２の比率にて計量器にて計量し、混打綿機に投入した。

　〔カード、ニードルパンチ〕
　混綿した短繊維をメタルカードマシンに投入し、紡出量２０ｇ／ｍ^２にて短繊維が交絡したフリースを紡出し、それをクロスラッパーにて９枚積層した。

　積層したフリースを針番手＃３８番、針深度１５ｍｍ、１回目の針密度４２本／ｃｍ^２のニードルパンチ機にて１０回表裏から交互にパンチし、針本数４２０本／ｃｍ^２のニードルパンチ不織布を得た。得られたニードルパンチ不織布の物性を表１に示す。

　実施例１～３のニードルパンチ不織布は、植物由来度評価、成型性評価、耐久性評価、成型後のポリ乳酸繊維の融着評価全てがＡであり、自動車内装材として良好な特性を示した。

　比較例１のニードルパンチ不織布は、植物由来度評価と耐久性評価はＡであった。しかし、ポリエチレンテレフタレート短繊維の混率が６０質量％未満のため、高温での引張強力が低く成型性評価はＣであり、ポリ乳酸短繊維の混率が４０質量％を越えているため、成型後ポリ乳酸繊維の溶融評価はＢであり、自動車内装材には適さないものであった。

　（実施例４、５）
　〔混綿〕
　ポリ乳酸短繊維ＳＦ１、ポリエチレンテレフタレート短繊維ＳＦ３、ポリエチレンテレフタレート短繊維ＳＦ４を表１の比率にて計量器にて計量し、混打綿機に投入した。

　〔カード、ニードルパンチ〕
　混綿した短繊維をメタルカードマシンに投入し、紡出量２０ｇ／ｍ^２にて短繊維が交絡したフリースを紡出し、表１の目付となるよう調整した。

　実施例４，５のニードルパンチ不織布は、植物由来度評価、成型性評価、耐久性、成型後のポリ乳酸繊維の融着評価が全てＡであり、自動車内装材として良好な特性を示した。

　（実施例６）
　ポリ乳酸短繊維ＳＦ１、ポリエチレンテレフタレート短繊維ＳＦ３、ポリエチレンテレフタレート短繊維ＳＦ４を表１の比率にて計量器にて計量し、混打綿機に投入した。

　積層したフリースを針番手＃３８番、針深度１５ｍｍ、１回目の針密度４２本／ｃｍ^２のニードルパンチ機にて８回表裏から交互にパンチし、針本数３３６本／ｃｍ^２のニードルパンチ不織布を得た。得られたニードルパンチ不織布の物性を表１に示す。

　得られたニードルパンチ不織布は、植物由来度評価、耐久性、成型後のポリ乳酸繊維の融着評価はＡであった。高温での強度がやや不十分で成型性評価はＢであったが、自動車内装材として使用できるものであった。

　（比較例２）
　〔混綿〕
　ポリエチレンテレフタレート短繊維ＳＦ３、ポリエチレンテレフタレート短繊維ＳＦ４を表２の比率にて計量器にて計量し、混打綿機に投入した。

　以降の工程は、実施例１と同様の製造工程にてニードルパンチ不織布を得た。

　得られたニードルパンチ不織布は、耐久性評価と成型後のＰＬＡ表皮の溶融評価はＡであった。しかし、ポリ乳酸短繊維を含んでいないため、植物由来度評価はＣであり、ポリエチレンテレフタレート短繊維の混率が８０質量％を越えているため、成型時に伸びにくく成型性評価はＣであり、自動車内装材には適さないものであった。

　（比較例３）
　ポリ乳酸短繊維ＳＦ２、ポリエチレンテレフタレート短繊維ＳＦ３、ポリトリメチレンテレフタレート短繊維ＳＦ５を表２の比率にて計量器にて計量し、混打綿機に投入した。以降の工程は、実施例１と同様の製造工程にてニードルパンチ不織布を得た。

　得られたニードルパンチ不織布は、植物由来度評価と成型後のポリ乳酸繊維の融着評価
はＡであった。しかし、ポリエチレンテレフタレート短繊維の混率が６０質量％未満のため、高温での引張強力が低く成型性評価はＣであり、ポリ乳酸短繊維中にエポキシ系化合物が含有されていないため、耐久性評価はＢであり、自動車内装材には適さないものであった。

　（比較例４）
　ポリ乳酸短繊維ＳＦ２を表２の比率にて計量器にて計量し、混打綿機に投入した。以降の工程は、実施例１と同様の製造工程にてニードルパンチ不織布を得た。

　得られたニードルパンチ不織布は、植物由来度評価はＡであった。しかし、ポリエチレンテレフタレート短繊維を含有していないので、高温での引張強力が低く成型性評価はＣであり、ポリ乳酸短繊維中にエポキシ系化合物が含有されていないため、耐久性評価はＢであり、ポリ乳酸短繊維の混率が４０質量％を越えているため、成型後のポリ乳酸繊維の融着評価はＢであり、自動車内装材には適さないものであった。

Claims

　エポキシ系化合物を含有するポリ乳酸短繊維の混率が２０～４０質量％、かつポリエチレンテレフタレート短繊維の混率が６０～８０質量％であり、
　目付が１００～２００ｇ／ｍ^２であり、
　２０℃における単位目付当たりの引張強力が縦方向０．３０～０．６０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）、かつ横方向０．４８～０．９０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）であるニードルパンチ不織布。
　１３０℃における単位目付当たりの引張強力が、縦方向０．３０～０．４０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）、かつ横方向０．３６～０．５０（Ｎ／ｃｍ）／（ｇ／ｍ^２）である請求項１のニードルパンチ不織布。
　前記ニードルパンチ不織布に樹脂加工が施されていない請求項１または２のニードルパンチ不織布。