CN101473082A - 发泡聚氨酯强化材料 - Google Patents

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Abstract

廉价地提供一种发泡聚氨酯强化材料，其抑制与金属弹簧的摩擦音，生产率高，加工性优异，也可以适用于大凹凸形状的发泡聚氨酯成形体。一种发泡聚氨酯强化材料，其特征在于，通过使针从无纺布A的方向进入、以针密度35～70个/cm2的针刺加工将单丝细度1.0～3.0dtex的无纺布A和单丝细度0.5～2.5dtex的无纺布B进行层压。

Description

发泡聚氨酯强化材料
技术领域
本发明涉及用于座位等的发泡聚氨酯强化材料，更详细而言，涉及有效地保护发泡聚氨酯避免与金属弹簧等的摩擦、并且加工性优异、也可以适用于大凹凸形状的发泡聚氨酯成形体的发泡聚氨酯强化材料。
背景技术
一直以来作为座位等的缓冲材料广泛使用发泡聚氨酯成形体，一般采用在发泡聚氨酯成形体成形时将强化材料一体化的材料。该强化材料位于发泡聚氨酯成形体与金属弹簧之间，将金属弹簧的缓冲作用均匀地分散的同时，发挥保护发泡聚氨酯成形体免受来自金属弹簧的摩擦的作用。而且，随着消费者追求的质量增高，在使用座位等时，消除由于渗出到强化材料中的聚氨酯与金属弹簧的摩擦而发出的摩擦音的要求增加，作为与此对应的强化材料，提出了具有膨松层和致密层、且由致密层来防止聚氨酯渗出的强化材料(例如参照专利文献1、专利文献2)。但是，由于该强化材料在发泡聚氨酯成形时的成形性不足，因此在将近年来强烈追求的设计性高且大凹凸形状的发泡聚氨酯用于成形体时，产生皱褶或破损等缺陷，具有由此处渗出聚氨酯或由于与金属弹簧之间的摩擦而产生破损的问题。因此，提出了也可以用于使用弹性体等的柔软且凹凸大的发泡聚氨酯成形的强化材料(例如参照专利文献3)。但是，该强化材料存在缺乏生产率、加工性的问题。即，作为制造强化材料的工序，将数十层的无纺布重叠进行模具冲孔，在将模具冲孔后的无纺布手工缝制成期望的形状时，使用弹性体等的柔软的无纺布，在模具冲孔时重叠的层数被限制，另外模具的偏差变大，并且缝制不正确，在生产率、质量方面产生问题。
专利文献1：日本特开平6-171002号公报
专利文献2：日本特开平6-171003号公报
专利文献3：日本特开2004-353153号公报
发明内容
本发明是以现有技术为背景而进行的，其课题在于提供一种发泡聚氨酯强化材料，其有效地保护发泡聚氨酯成形体，抑制与金属弹簧的摩擦音，生产率高，加工性优异，并且也可以适用于大凹凸形状的发泡聚氨酯成形体。
本发明人为了解决上述课题进行了深入研究，结果最终完成了本发明。即，本发明是：(1)一种发泡聚氨酯强化材料，其特征在于，通过使针从无纺布A的方向进入、以针密度35～70个/cm2的针刺加工将单丝细度1.0～3.0dtex的无纺布A和单丝细度0.5～2.5dtex的无纺布B进行层压；(2)一种发泡聚氨酯强化材料，其特征在于，其为以单丝细度1.0～3.0dtex的无纺布A作为外层、内装有单丝细度0.5～2.5dtex的无纺布B的3层结构，其通过以针密度35～70个/cm2的针刺加工进行层压；(3)如(1)或(2)所述的发泡聚氨酯强化材料，其特征在于，上述无纺布A的初期模量为10～100N/5cm、伸度为2～50％，上述无纺布B的初期模量为30～200N/5cm、伸度为5～50％；(4)如(1)～(3)中任一项所述的发泡聚氨酯强化材料，其特征在于，上述纺粘无纺布B含有炭黑0.5～5重量％。
本发明的发泡聚氨酯强化材料具有以下优点：有效地保护发泡聚氨酯成形体，聚氨酯渗出少从而抑制与金属弹簧的摩擦音，并且模具冲孔性优异，生产率高，易于缝制，加工性优异，也可以适用于大凹凸形状的发泡聚氨酯成形体。
具体实施方式
以下对本发明进行详细地说明。
本发明的发泡聚氨酯强化材料，优选通过针刺法层压单丝细度为1.0～3.0dtex的无纺布A和单丝细度为0.5～2.5dtex的无纺布B。在此，无纺布A在发泡聚氨酯成形时浸渗聚氨酯，无纺布B发挥防止聚氨酯渗出的作用时，如果无纺布A的单丝细度为1.0～3.0dtex，则与无纺布B通过针刺法的交织增强，在变得难以剥离的同时，由于充分地浸渗聚氨酯，以及可以确保适当的硬度，因此模具冲孔性优异，并且可以正确地进行缝制。另外如果无纺布B的单丝细度为0.5～2.5dtex，则在可以有效地防止聚氨酯渗出的同时，对于与金属弹簧摩擦的耐久性优异。更优选的无纺布A的细度为1.5～2.5dtex，进一步优选为1.8～2.3dtex。另外，更优选的无纺布B的单丝细度为0.8～2.2dtex，进一步优选为1.0～2.0dtex。
本发明的发泡聚氨酯强化材料，优选通过以针密度35～70个/cm2的针刺加工进行层压。这是由于：如果针密度为35～70个/cm2，则在正确地进行缝制的同时，在发泡成形时能有效地防止皱褶的发生等。即，本发明人发现：如果对上述细度范围内的无纺布A以及无纺布B施加强烈的机械交织，则在缝制时交织不会解开，层压体难以伸长而可以正确地进行缝制，另一方面，由于在发泡成形时凹凸大的部分的纤维交织被解开而沿着模具的形状伸长，因此可以防止皱褶的发生等问题。另外，如果进行强烈的机械交织，则在发泡成形后，发挥如下效果：通过聚氨酯浸渗牢固地固定交织点来增高聚氨酯浸渗层的弹性率，将来自金属弹簧的缓冲作用均匀地分散的功能增强。另外也发挥防止起毛的效果。更优选的范围是40～65个/cm2，进一步优选为45～60个/cm2。
本发明的发泡聚氨酯强化材料，在由无纺布A和无纺布B2层构成时，针刺加工优选从无纺布A层进入。这是由于本发明人发现如果使针从无纺布A层进入则能够牢固地进行层压一体化。
本发明的发泡聚氨酯强化材料，优选的形式之一是以外层为无纺布A、内层为无纺布B的3层结构。这是由于：如果是该结构，则无纺布A的纤维贯穿无纺布B，两外层的无纺布A之间紧密地交织，变得难以剥离。
本发明的发泡成形材料中使用的无纺布A优选初期模量为10～100N/5cm。这是由于：如果为该范围，则可以增加以1次冲孔加工重叠的层数，在生产率提高，冲孔模具的偏差变小的同时，可以正确地进行缝制，另外纤维交织也增强，从而难以剥离。更优选初期模量为12～90N/5cm，进一步优选为13～80N/5cm。用于得到具有上述初期模量物性的无纺布A的方法没有特别的限定，但如果是通过压花加工进行热压接时，则可以通过热压接温度调节而得到，例如如果构成无纺布A的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，则可以通过将温度设定为约175℃～210℃来得到。
本发明的发泡成形材料中使用的无纺布B优选初期模量为30～200N/5cm。这是由于：如果为该范围，则可以增加以1次冲孔加工重叠的层数，在生产率提高，冲孔模具的偏差变小的同时，可以正确地进行缝制，这与前期无纺布A相同，还能发挥有效地防止聚氨酯渗出的效果。更优选的初期模量为33～190N/5cm，进一步优选为35～180N/5cm。用于得到具有上述初期模量物性的无纺布B的方法没有特别的限定，但如果是通过压花加工进行热压接时，则可以通过热压接温度调节而得到，例如如果构成无纺布B的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，可以通过将温度设定为约190℃～230℃来得到。
本发明的发泡聚氨酯强化材料中使用的无纺布B，优选含有炭黑0.5～3重量％。这是由于本发明人发现，通过使其含有炭黑，可以防止局部的聚氨酯的渗出。对于可以通过使其含有炭黑来防止局部的聚氨酯渗出的主要原因，虽然尚不明确但可以如下考虑。即，可以认为主要原因之一是：由于含有炭黑的纤维的摩擦抵抗降低，因此在制造无纺布B时，可以均匀地分散纤维，和/或由于在纺出聚合物后，在进行电开纤时变得容易开纤，因此提高无纺布的均匀性。另外，也可以认为主要原因之一是：在将无纺布通过热压接辊进行热压花加工时，有效地进行压花加工，压花部分大致上确切地膜化，从而防止聚氨酯的渗出。
更优选的添加量为0.6～2.5重量％，进一步优选为0.8～3重量％。
本发明的发泡聚氨酯强化材料中使用的无纺布，优选为进行热压花加工后的纺粘无纺布。这是由于：热压花加工后的纺粘无纺布起毛少，耐磨损性优异，另外能够以高精密度控制通气性、防止聚氨酯渗出的性能。优选的热压花条件，对于无纺布A而言是线压10～40kN/m、压花面积率8～30％，对于无纺布B而言是线压20～50kN/m、压花面积率8～30％。
本发明的发泡聚氨酯强化材料中使用的无纺布A的单位面积质量优选为30～150g/m2。这是由于：在30g/m2以下时纤维交织不充分，在发泡聚氨酯工序中导致破损、聚氨酯渗出。在150g/m2以上时，裁剪性变差的同时，在发泡时基布难以追随模具。
本发明的发泡聚氨酯强化材料中使用的无纺布B的单位面积质量优选为20～100g/m2。在100g/m2以上时，针交织时存在针贯穿抵抗变大而针折断等问题。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行详细地说明，但本发明并不限定于这些。并且，本发明所述的物性值的评价方法如下所述。
[层压无纺布5％伸长时的应力以及拉伸强度](N/5cm)
按照JIS L-1096中所述的切割条样法，采用定速伸长型拉伸试验机(Orientec公司制Tensilon)，以抓取间隔100mm、拉伸速度200mm/分对来自层压无纺布的产品布的面宽50mm、长200mm的试验片的20个点进行测定，将由此得到的5％伸长时的应力和拉伸强度的平均值作为5％伸长时的应力(N/5cm)和拉伸强度(N/5cm)。
[无纺布细度](dtex)
为了可以观察从无纺布的任意部位中取样的试验片的切断面，将其放置在装有数字式测微目镜装置的光学显微镜下，对于以与横切纤维轴的方向大致成直角进行切断的任意的50根纤维，测定纤维断面的长轴和短轴的长度，求出各纤维的断面面积，将这些值平均来算出纤维的断面面积。另外，求出纤维密度进行应用，计算长10,000m的重量而求出。
[单位面积质量]
无纺布每1m宽取6个20cm×5cm的试验片，称量重量，用每单位面积表示其平均值。
[摩擦音产生评价]
将无纺布A面连接线圈状弹簧，在反复进行加压、减压的异常音产生模型试验中确认有无异常音的产生。
[冲孔性评价]
油压式剪裁机中使用10吨剪裁压力。在剪裁机的下侧安装木制的衬垫，将无纺布折叠20层放置在其上。将与剪裁用刀一体的模具框40cm×30cm安装在无纺布上，通过按压剪裁机进行剪裁。按如下评价，○合格：无纺布没有起毛可以彻底地剪裁；×不合格：由于有起毛，因此必须用剪刀或刀具等进行剪切。另外因为无纺布的一部分不能剪裁，所以必须用剪刀或刀具等进行剪切。
[缝制评价]
将无纺布作为汽车椅弹簧支撑材料，进行操作将其立体剪裁成椅子的框架形状。在拉伸无纺布的同时在缝纫机上缝制。按照之前所述的拉伸力的测定方法，评价5％伸长时的应力。5％伸长时的应力越大，缝制时的尺寸稳定性越高，因此优选。作为好坏的判断标准，5％伸长时的应力优选为18N/5cm以上。
[聚氨酯渗出性评价]
在聚氨酯发泡成形用模具内具有发泡气体空气冲孔的一侧的模具上表面，装上无纺布，按照通常的方法添加发泡性聚氨酯树脂，在过度加热、加压下进行聚氨酯发泡成形，制成软质聚氨酯泡沫体模具内发泡成形品。
为了确认所得到的成形品中无纺布的聚氨酯树脂的浸透、透过状态、和聚氨酯泡沫层与层压结构无纺布的接合状态，切断所得到的成形品，观察断面的状态以及测定聚氨酯泡沫层与层压结构无纺布之间的接合强度。
实施例1
将按照纺粘法制造的由2.5dtex的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成的无规圈组织的单位面积质量为55g/m2的棉网，通过170℃热辊的压延加工来进行临时热压接而得到无纺布A，将同样按照纺粘法制造的含炭黑2％、由1.2dtex的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成的无规圈组织的单位面积质量为40g/m2的棉网，通过200℃热辊的压延加工来进行热压接而得到无纺布B，将由此得到的无纺布A和无纺布B进行层压，采用Organ公司制造的FPD1-40S针，以针密度50个/cm2、针深度14mm进行针刺，得到二层层压结构的无纺布。无纺布A的5％伸长时的应力为：纵向＝15N/5cm、横向＝8N/5cm；无纺布B的5％伸长时的应力为：纵向＝41N/5cm、横向＝27N/5cm。
实施例2
在实施例1中，在无纺布B的两侧层压无纺布A，采用Organ公司制造的FPD1-40S针，以针密度50个/cm2、针深度14mm进行针刺，得到三层层压结构的无纺布。
比较例1
将按照纺粘法制造的由3dtex的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成的无规圈组织的单位面积质量为55g/m2的棉网，通过170℃热辊的压延加工来进行临时热压接而得到无纺布1，将同样按照纺粘法制造的由1.5dtex的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成的无规圈组织的单位面积质量为40g/m2的棉网，通过200℃热辊的压延加工来进行热压接而得到无纺布2，将由此得到的无纺布1和无纺布2进行层压，采用Organ公司制造的FPD1-40S针，以针密度40个/cm2、针深度14mm进行针刺，得到二层层压结构的无纺布。
比较例2
在由比较例1得到的二层层压结构无纺布的无纺布2面侧，将与无纺布1同样的制造条件下制造的无纺布3重叠，另外，采用Organ公司制造的FPD1-40S针，以针密度40个/cm2、针深度14mm进行针刺，交织，得到三层层压结构的无纺布。
实施例以及比较例的评价结果如表1所示。
表1
Figure A200780022368D00111
实施例1、2中，聚氨酯发泡时没有渗出，聚氨酯浸渗性也良好，在进行剥离测定时产生聚氨酯的材料破损的情况。另外，确认没有产生由无纺布与弹簧接触而引起的摩擦音。在冲孔性评价中，没有起毛以及剪切不良，确认能够良好地进行剪裁。在缝制评价中，确认5％伸长时的应力为20N/5cm以上，通过对缝制操作时无纺布的极度伸展进行抑制，可以在容许尺寸内缝制。
比较例1、2中，从无纺布B的不均匀部分(密度小的部分)发生若干在聚氨酯发泡时的渗出。浸渗性没有问题，但在冲孔评价中，确认产生起毛或部分发生剪裁不良。在缝制评价中，无纺布5％伸长时的应力在17N/5cm以下，即使在缝制操作时，也确认到无纺布部分地伸展，不能在容许尺寸内进行缝制。
产业上利用的可能性
本发明能够廉价地提供一种发泡聚氨酯强化材料，其有效地保护发泡聚氨酯成形体，抑制与金属弹簧的摩擦音，生产率高，加工性优异，并且可以适用于大凹凸形状的发泡聚氨酯成形体，对产业界贡献大。

Claims (4)

1.一种发泡聚氨酯强化材料，其特征在于，通过使针从无纺布A的方向进入、以针密度35～70个/cm2的针刺加工将单丝细度1.0～3.0dtex的无纺布A和单丝细度0.5～2.5dtex的无纺布B进行层压。
2.一种发泡聚氨酯强化材料，其特征在于，其是以单丝细度1.0～3.0dtex的无纺布A作为外层、内装有单丝细度0.5～2.5dtex的无纺布B的3层结构，其通过以针密度35～70个/cm2的针刺加工进行层压。
3.如权利要求1或2中所述的发泡聚氨酯强化材料，其特征在于，所述无纺布A的初期模量为10～100N/5cm、伸度为2～50％，所述无纺布B的初期模量为30～200N/5cm、伸度为5～50％。
4.如权利要求1～3中任一项所述的发泡聚氨酯强化材料，其特征在于，所述纺粘无纺布B含有炭黑0.5～5重量％。
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