JP2005160897A - ３次元立体構造成形体及び指サック - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は変形性に優れ、柔軟性のすぐれた成形体に関する。また、本発明の成形体は摩擦係数が大きく、変形性にすぐれるために指サックとして好適に使用可能である。特に、熱可塑性樹脂シートに不織布を積層して成形することで成形性の改善、成形体の補強および肌さわりの改善を行う。
【解決手段】
破断伸度が５０％以上の伸縮性を有する厚さ５０〜５０００ミクロンの熱可塑性樹脂シートを最大成型深さが１ｃｍ以上になるよう３次元立体構造に成形してもちいる。必要により成形性のある不織布を複合して後に成形を行う。指の形状に合わせて成形することで、指サックとして好適に用いることが可能となる。

Description

本発明は変形性に優れ、柔軟性のすぐれた成形体に関する。また、本発明の成形体は摩擦係数が大きく、変形性にすぐれるために指サックとして特に有用であり、熱可塑性樹脂シートに不織布を積層して成形することで成形性の改善、成形体の補強、肌さわり、快適性の改善、を行うものである。

従来より、熱可塑性ポリウレタン、ブロック共重合ポリエステルエラストマー、スチレン／イソプレン系エラストマ−、オレフィン系エラストマ−などよりなる伸縮性不織布やフィルム等は、弾性やクッション性のある成形体としてエンジニアリングプラスティックなどにも用いられている。また熱可塑性ポリウレタン、ブロック共重合ポリエステルエラストマーは、無孔フィルム状態でも透湿性があり、特にブロック共重合ポリエステルエラストマーは透湿性が高いという特徴があることから、特に手袋やゼッケンなどの衣料用途あるいは傷テープ基布などの医療関連用途などにまで用いられている（例えば特許文献１参照）。しかしながらこれらの樹脂は、射出成形は比較的容易に可能であるが、金型などによる熱成形を行うと成形品の寸法のコントロールが難しかったり、深絞り部で切断を生じたりするなどの問題があった。そのため指サックは生ゴムやウレタンのラテックスなどを指と相似の試験管形状の型の廻りに塗布して乾燥することで形成されたものが用いられている。また、エラストマーは摩擦係数が大きく滑りにくい特性を有しているが、その反面一般に弾性を有する繊維やフィルムは触ったときにべとつき感のような肌触りがあり、人体と直接接触する用途においては肌触り、快適性が要求が強かった。
特開平８−１２６６６３号公報

本発明は、変形性に優れた柔軟性のある成形体を提供することを課題とする。また、防滑性があり、かつ人が触れたときに比較的ドライな肌触りがあり、特に指サックなどに好適に使用される成形体を提供することを課題とする。

かかる問題点を解決した成形体あるいは指サックを提供するために以下の手段をとる。
すなわち第一の発明は、破断伸度が５０％以上の伸縮性を有する厚さ５０〜５０００ミクロンの熱可塑性樹脂シートより成形され、最大成型深さが１ｃｍ以上でありかつ成形する面積と深さの比（面積/深さ）が０．１５〜４．７であることを特徴とする３次元立体構造成形体である。

第二の発明は、熱可塑性樹脂シートの片面に少なくとも一方向の破断伸度が３０％以上の不織布が積層されたことを特徴とする第１の発明に記載の３次元立体構造成形体である。

第三の発明は、成形される熱可塑性樹脂シートの内面に少なくとも一方向の１００℃収縮率が３０％以上の不織布が積層されたことを特徴とする第一又は第二の発明に記載の３次元立体構造成形体である。

第四の発明は、第一乃至三の発明の熱可塑性樹脂がポリウレタン、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーの少なくとも一種用いることを特長とする３次元立体構造成形体である。

第五の発明は、第二乃至四の発明において熱可塑性樹脂がハードセグメントとソフトセグメントよりなるブロック共重合ポリエステルを主体とする樹脂であって、積層される不織布がポリエステル系樹脂よりなることを特徴とする３次元立体構造成形体である。

第六の発明は、補助プラグ成形法あるいはプラグアンドリングフォーミング法により成形された第一乃至五の発明のいずれかに記載の３次元立体構造成形体である。

第七の発明は、真空成形により製造される第一乃至六の発明記載の３次元立体構造体である。

第八の発明は、第一乃至七の発明において成形後の形態が直径５〜３０ｍｍ、深さ１０〜５０ｍｍの筒状部を有する指サックである。

本発明によれば、変形性に優れ、かつ良好な柔軟性を有する成形体を得ることが可能となる。また本発明の成形体は摩擦係数が大きいことから指サックとして用いて好適であり、更に熱可塑性樹脂シートに不織布を積層して成形することで成形性の改善、成形体の補強および肌ざわりの改善を行うことが可能となる。

以下に、本発明を詳細に説明する。まず、本発明においては、伸縮性を有する熱可塑性樹脂シートをベースとした成形体であることが必要である。伸縮性のある素材として、ポリウレタン、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどがあげられる。本発明においては伸縮性があるとは破断伸度が５０％以上、かつ１０％伸長時の回復率が５０％以上あることをいい、そのためには伸縮性のあるエラストマー樹脂を用いる事が好ましい。指サックとして用いる場合には透湿性に優れたポリウレタンあるいはポリエステル系エラストマーが使用時に蒸れにくく好ましい。また、これらの伸縮性を有する熱可塑性樹脂に顔料、あるいはエルカ酸アミドなどの有機系滑剤、または無機系粒子などを添加する事により、人が触れたときに比較的ドライな肌触りがある不織布を得る事が可能となる。滑剤を使用する場合は添加量が多すぎると滑り性が高すぎて指サックなどでの使用が困難となるので概ね３％以下の添加量に設定する事が好ましい。また、必要に応じて抗菌剤や防臭剤などを練りこむ事も好ましい形態のひとつである。また、目的を持ってシートに孔あけ加工をしておいたり、滑り性のコントロールや意匠性の改善を目的として印刷などを行っておいたりしてもよい。また、本発明の成形体を指サックとして用いる場合には汚れが目立ちやすいので、顔料を０．０５〜１０％程度添加しておく事が好ましい。この顔料を添加する事で成形時にある程度塑性変形を生じさせやすくなり寸法精度を高める事も可能と考えられる。顔料などの添加物が多すぎると成形時に切断しやすくなるので注意が必要である。ポリエステル系エラストマーとしては、ハードセグメントとソフトセグメントよりなるブロック共重合ポリエステル樹脂が加工性や透湿性にすぐれるために本発明において最も好適に用いられるが、ポリオレフィンやポリアミドなどの異素材の樹脂を０．１〜４０％程度ブレンドすることで好適な成形性を得る事が出来る場合があり好ましい形態のひとつである。

また、本発明にかかる３次元立体構造成形体は最大成型深さが１ｃｍ以上であって、成形する面積と深さの比（面積/深さ）が０．１５〜４．７であってもよい。このような範囲の成形体は広い産業分野において有用だからである。本発明でいう面積とは円筒、角柱状であれば円又は多各形の断面積をいい、円錐又は角錐であれば最大の断面積即ち底面をいう。また断面積に広狭がある成形体の場合は最大の面積をいう。

本発明の成形体に用いられる熱可塑性樹脂シートは、厚さ５０〜５０００ミクロンであることが好ましい。厚みが５０ミクロンより薄いと、最大成型深さが１ｃｍ以上であって、成形する面積と深さの比（面積/深さ）が０．１５〜４．７になるよう３次元立体構造に成形する際に、変形率が大きいところでシートの切断を生じやすくあまり好ましくない。一方、厚みが５０００ミクロンより厚いと成形に長時間要し、更に重量が大きくなるためあまり好ましくない。

本発明では、伸縮性や成形性の良い不織布を熱可塑性樹脂シートの片面あるいは両面になくとも一方向の破断伸度が３０％以上の不織布を積層複合することも好ましい形態の一つである。複合化の手段としては、熱ラミ法や接着剤あるいは熱接着性繊維不織布などを用いて貼り合わせることが可能である。不織布の破断伸度が３０％以上であると熱可塑性樹脂シートの変形に追随して破れることなく成形する事が容易となる。貼りあわせる不織布の素材としては、熱可塑性樹脂シートと同一あるいは類似の組成である事が界面剥離の問題が起こり難いので望ましい。あるいは、芯鞘やサイドバイサイドの複合繊維を含む成形性の良い不織布であることが好ましい。水流交絡法やサーマルボンド法により形成された不織布も柔軟な肌触りや成形性の観点から特に好ましい。

また、本発明において成形される熱可塑性樹脂シートの内面に少なくとも一方向の１００℃収縮率が３０％以上の不織布を積層することも好ましい形態の一つである。熱収縮率の大きい素材は結晶性があまり高くないためにシートの変形時の追随性にすぐれ、成型品の寸法精度が良くなって好ましい。

本発明の成形体は、形態が直径５〜３０ｍｍ、長さ１０〜４０ｍｍの筒状部を有するように成形することで指サックとして好適に用いられる。伸縮性を有するシートを素材に用いているため肌にフィットし、また防滑性にすぐれるために紙をめくったり、物を取り上げたりする操作が容易となる。

本発明のように伸縮性のある素材を１ｃｍ以上の成形をするためには、補助プラグ成形法あるいはプラグアンドリングフォーミング法により成形することが好ましい。通常の成形方法では、成形品の外観寸法や厚みの精度が低かったり、成形サイクルの時間がかかりすぎたりするなどの問題を生じやすいからである。成形温度は、熱可塑性樹脂シートの融点より３〜６０℃程度低い温度で実施する事が好ましい。成形温度が高すぎると、樹脂の分解によるにおいの発生や汚れの問題を生じやすいからである。特に、ウレタン素材を成形する際は匂いの発生が顕著であり換気に注意を要する。この点、ブロック共重合ポリエステル樹脂は成形性がよく、匂いの問題も無く好適である。更に成形寸法精度を高くするためには真空成形を行うことが好ましい。従って、成形前駆体であるシート状物のフラジール通気度は３ｃｃ／ｃｍ²秒以下であることが好ましく、特に好ましくは０．２ｃｃ／ｃｍ²秒未満であった。

本発明において、成形性シートに複合する不織布は繊維径が１〜５０μｍであることが好ましい。繊維径が１μｍより細いと不織布が磨耗などにより毛羽立ちやすく、エンボス加工などによる後加工を行ってもそれを改善することが難しく、繊維径が５０μｍより太くなると、本発明が目的とする柔軟な風合いを得ることができないという問題があるからである。本発明者の検討の範囲では、繊維径が３〜１５μｍの間にある事が特に好ましくかった。また本発明にかかる成形性シートに複合する不織布の目付けは５〜５０ｇ／ｍ²の不織布であることが好ましい。不織布の目付が５ｇ／ｍ²より小さいと不織布強度が低くなったり、ソフト感、ドライ感が不足したりするという問題を生じやすい。一方、目付けが５０ｇ／ｍ²を超えると重量が重すぎたり、成形時にシワを生じたりするなどの問題を生じやすいからである。

本発明の成型用シート状物の製造法としては特に規定されないが、たとえば、融点１５０〜２３０℃の間にあるブロック共重合ポリエステルよりなる厚み５０〜５０００ミクロンのシート（膜）は押し出し成形することにより得る事が可能である。シート単体を作る場合は離型シートの上に押出成形を行えばよい。また、通常のテンターなどによる成形も可能である。押出しラミネート法を用いる場合には、シートの製造と同時に不織布との複合をおこなう事が可能であり特に好ましい形態のひとつである。

本発明の成形性シートの原料をウレタンあるいはポリエステルエラストマーにすることで透湿防水性を有することが可能となる。成形性シート単独あるいは不織布との複合品の特性としては、透湿度が１００〜５０００ｇ／ｍ²・２４時間、耐水圧が５００ｍｍＡｑ以上であることが好ましい。透湿度が前記の間にあると、たとえばハウスラップ用途に用いた際に湿度が上がりすぎて結露を生じるという問題がなく，衣料用途など人体と接触する用途では着用時に蒸し暑いなどの問題がなく好ましい。透湿度が５０００ｇ／ｍ²・２４時間以上でも直接的な問題はないが、透湿度を高くする場合には一般にソフトセグメント成分比率が高くなり、紫外線などに対する耐久性、耐候性などが低下しやすいのであまり好ましくない。また、耐水圧が５００ｍｍＡｑ以上であると雨などが表面に付着しても内部に水が浸入することがない。

ハードセグメントとソフトセグメントよりなるブロック共重合ポリエステル樹脂をシートに用いる場合において、シート厚みは透湿度と耐水圧に関係するため本発明の範囲内にあることが好ましい。ポリマー骨格においてソフトセグメント成分が伸縮性の発現に寄与している。この共重合ポリエステルはソフトセグメント部に水分子を吸着させ、アモルファス樹脂層内部を水分子が浸透あるいは拡散していくことより透湿性が得られるものと推定される。例えばソフトセグメントとして、グリコール成分を共重合する量を増やしていくことで透湿度は向上していくが、樹脂自身の強度は低下していく。成形可能な不織布にハードセグメントとソフトセグメントよりなるブロック共重合ポリエステルよりなる厚み５０〜５０００μｍのシートを押し出しラミネートすることにより、防水性を保ったうえで高い透湿度を無孔フィルム（シート）状態で達成することができる。樹脂の融点は押し出しラミの加工性と透湿度に関係するが、押し出しラミネート加工によりシート層を形成する場合に、該樹脂の融点が１５０〜２３０℃の間にあり、ＭＦＲが２３０℃で約３０〜３００ｇ／１０分の間にある樹脂であり、融点より２０〜４０℃高い温度で加工することが特に好ましい。ポリエステルの融点および加工時の見掛けの溶融粘度はソフトセグメントの構造と構成比率により決定されるが、発明者の検討の範囲では、耐水圧や透湿度を所望の値に設定するためにはこの温度域にあることが特に好ましい。加工温度が高いほどシートと不織布の接着強度を高くすることが可能となる。しかしながら、温度が高すぎるとシートの巾方向およびまたは長手方向での厚みの変動が大きくなり生産が困難となる。樹脂のＭＦＲが２３０℃で３０〜１５０ｇ／１０分の間にあることが好ましい。押し出しラミネート加工時の膜の厚みや幅方向およびまたは長手方向の変動を小さくするためにはこのＭＦＲにあることが好ましい。ＭＦＲが３００ｇ／１０分より高くなると端部の耳ゆれなどの影響により幅の変動が大きくなりあまり好ましくなく、ＭＦＲが小さくなりすぎるとシートを本発明の目的とする薄さに生産性良く成形することが困難だからである。また、シートと不織布の接着性を良くするために４０〜１００℃くらいの温度域に不織布を予熱したうえでシートと接触させることも好ましい。更に製膜性を改善するためにポリオレフィンなどを０．１〜５％程度添加して練りこんだポリマーを用いる事も特に好ましい。

次に本発明を具体的な実施例で説明する。
本発明で使用される測定法は以下のとおりである。
（破断伸度）シート状物を５ｃｍｘ１０ｃｍの矩形に切り出し、有効巾５ｃｍ、ゲージ長２．５ｃｍで一定クロスヘッド速度１０ｃｍ／分により２５℃で破断伸度を測定した。
（伸長回復率）ＪＩＳ Ｌ １０９６ Ｂ２法に準じて、無荷重下での初期標線間距離Ｌ0に対して１０％伸長後に１分間放置してのち除重して標線間距離Ｌ1を測定した。残留ひずみ率を以下の式により測定した。
伸長回復（％）＝（Ｌ1 − Ｌ0） ÷ （Ｌ0 × ０．１） × １００
（透湿度）
ＪＩＳ−Ｌ１０９９の［４．１．１（Ａ−１法）塩化カルシウム使用、φ７０ｍｍ］により測定した。
（繊維径）
操作型電子顕微鏡により写真撮影を行い、ランダムに繊維を５０本選んで各繊維の側面間の距離を測定した。撮影倍率より換算して円断面を仮定して繊維径を測定した。

（実施例１）
東洋紡績株式会社製共重合ポリエステル樹脂のペルプレンＰ３０Ｂ（２３０℃のＭＦＲ２５、融点１６０℃）を２１５℃で厚さ３００ミクロンのシートを作成した。１０％伸長時の回復率が９５％以上であった。作成したシートを２００℃に加熱してプラグアシスト法により真空成形して直径１２ｍｍ、深さ８ｃｍの試験管状に成形を行った。切断やシワ発生などの問題なく成形することが可能であった。指サックとして使用したところ透湿性があるため蒸れ感を感じることなく使用できた。

（実施例２）
実施例１と同等のシートに、同一素材よりなる目付が２０ｇ／ｍ²のスパンボンド不織布を、押出ラミネート法により積層した。実施例１と同様の条件で、不織布が内側になるように成形を行ったところ問題なく成形できた。指サックとして使用した場合、内面に不織布があるためにドライ感があり快適に使用できた。

（実施例３）
実施例１のシートに２０ｇ／ｍ²のポリエステル系芯鞘繊維不織布を、接着性不織布（東洋紡績株式会社製ダイナック２０ｇ／ｍ²）により積層した。実施例１と同様にして、不織布が内側になるように成形を行ったところ問題なく成形できた。指サックとして使用した場合ドライ感があり快適に使用できた。

（実施例４）
実施例１において東洋紡績株式会社製共重合ポリエステル樹脂のペルプレンＰ３０Ｂに０．５重量部のエルカ酸アミドと０．３重量部の酸化チタン粒子０．１重量部をブレンドしておきシートを作り、実施例１と同様にして成形を行ったところ問題なく成形できた。指サックとして使用した場合ドライ感があり快適に使用できた。

（比較例１）
実施例１と同じシートを用いて、成形方法を真空成形法でなく通常の金型での成形を行った。成形品に皺が多く入っており、数回に１回程度シートの破断を生じた。

（比較例２）
伸度３５％のポリブチレンテレフタレート樹脂製シート（厚み５００μｍ）を成形温度２２５℃でプラグアシスト成形を実施した。不可絞り部の肉厚がかなり薄くなり破断部を生じた。風合いが硬く、指サックなどへの応用は困難で有った。

本発明の３次元構造性形体及び指サックは、変形性、柔軟性に優れ、かつ防滑性があり、更には人が触れたときに比較的ドライな肌触りがあり、人体に触れる防滑材の幅広い用途分野に利用することができ、産業界に寄与することが大である。

Claims (8)

1. 破断伸度が５０％以上の伸縮性を有する厚さ５０〜５０００ミクロンの熱可塑性樹脂シートより成形され、最大成型深さが１ｃｍ以上でありかつ成形する面積と深さの比（面積/深さ）が０．１５〜４．７であることを特徴とする３次元立体構造成形体。
2. 熱可塑性樹脂シートの片面に少なくとも一方向の破断伸度が３０％以上の不織布が積層されたことを特徴とする請求項１に記載の３次元立体構造成形体。
3. 熱可塑性樹脂シートの内面に少なくとも一方向の１００℃収縮率が３０％以上の不織布が積層されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の３次元立体構造成形体。
4. 請求項１乃至３の熱可塑性樹脂がポリウレタン、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーの少なくとも一種用いられていることを特長とする３次元立体構造成形体。
5. 請求項２乃至４において熱可塑性樹脂がハードセグメントとソフトセグメントよりなるブロック共重合ポリエステルを主体とする樹脂であって、積層される不織布がポリエステル系樹脂よりなることを特徴とする３次元立体構造成形体。
6. 補助プラグ成形法あるいはプラグアンドリングフォーミング法により成形された請求項１乃至５のいずれかに記載の３次元立体構造成形体。
7. 真空成形により製造される請求項１乃至６記載の３次元立体構造体である。
8. 請求項１乃至７記載の３次元立体構造体であって、成形後の形態が直径５〜３０ｍｍ、深さ１０〜５０ｍｍの筒状部を有する指サック。