JP2010196224A - 透光性ボード材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 熱接着性繊維を20〜100質量%含み、1〜30mmの厚さ、0.03〜0.3g/cm3の見かけ密度、および構成する繊維の平均繊度が0.5〜20dtexであり、45°拡散性が50%以上であり、断面を厚さ方向に沿って3等分した各々の領域における繊維接着率がそれぞれ85%以下であり、かつ各領域における繊維接着率の最大値に対する最小値の割合が80%以上であり、少なくとも一方向における曲げ破壊荷重が2N以上であり、2倍変位荷重が曲げ破壊荷重の1/10以上であることを特徴とする不織繊維構造を有する透光性ボード材。
【選択図】 なし
Description
すなわち本発明は、熱接着性繊維を20〜100質量%含む不織繊維構造体を有するボード材であって、1〜30mmの厚さ、および0.03〜0.3g/cm3の見かけ密度、および構成する繊維の平均繊度が0.5〜20dtexであり、該ボード材の一方の面に対して垂直に入射し、反対面へ透過する光に対し、反対面の法線とのなす角が0°における透過光強度に対しての、反対面の法線とのなす角が45°における透過光強度の比率が50%以上であるとともに、断面を厚さ方向に沿って3等分した際に、3等分した各々の領域における繊維接着率がそれぞれ85%以下であり、かつ各領域における繊維接着率の最大値に対する最小値の割合が80%以上であり、少なくとも一方向における曲げ破壊荷重が2N以上であるとともに、曲げ荷重と変位の相関関係において、曲げ破壊荷重を示す変位の2倍の変位においても曲げ破壊荷重の1/10以上であることを特徴とする透光性ボード材である。
この通気性については、フラジール形法による通気度で0.1cm3/cm2/秒以上であることが好ましく、さらに好ましくは1〜250cm3/cm2/秒であり、最も好ましくは5〜200cm3/cm2/秒である。通気度が0.1cm3/cm2/秒未満の場合は、空気が構造体を通過するために外部から圧力を加える必要が生じ、自然な空気の出入が行えないため好ましくない。一方、通気度が250cm3/cm2/秒を超えると、通気性が高くなるが、構造体内の繊維空隙が大きくなりすぎ、充分な曲げ破壊荷重を確保できなくなるケースが生ずるため好ましくない。
すでに述べた方法により形成された繊維ウェブは、ベルトコンベアにより次工程へ送られ、次いで飽和蒸気または過熱蒸気(高圧スチーム)流に晒されることで、不織繊維構造体が得られる。ここで使用するベルトコンベアは、基本的には加工に用いる繊維ウェブをその形態を乱すことなく運搬できるものであれば特に限定はないが、エンドレスコンベアが好適に用いられる。もちろん一般的な単独のベルトコンベアであってもよいし、必要に応じてもう一台のベルトコンベアを用意し、両コンベアの間にウェブを挟むようにして運搬する方法でもよい。このようにすることでウェブを処理する際に、処理に用いる水、蒸気あるいはコンベアの振動などの外力により運搬してきたウェブの形態が変形するのを抑えるのである。また、処理後の構造体の見かけ密度や厚さをこのベルトの間隔を調整することにより制御することも可能になる。
この蒸気は、気流であるため被処理体であるウェブ中の繊維を(水流絡合処理や、ニードルパンチ処理の様に)大きく移動させることなく、ウェブ内部へ進入する。このウェブ中への蒸気流の進入作用および湿熱作用によって、蒸気流がウェブ内に存在する各繊維の表面を湿熱状態で効率的に覆い、均一な熱接着が可能になると考えられる。また、この処理は高速気流下で極めて短時間に行われるため、蒸気の繊維表面への熱伝導は速いが、繊維内部への熱伝導はさほど速くなく、そのため蒸気の圧力や熱により、処理されるウェブ自体の厚さが損われるような変形も起こりにくい。その結果、ウェブを潰すことなく、表面および厚さ方向における接着の程度が概ね均一になるように湿熱接着される。
このとき、ウェブを挟んでノズルと反対側のエンドレスベルトの裏側をステンレス板等にし、蒸気が通過できない構造とすれば、被処理体であるウェブを通過した蒸気がここで反射するので、蒸気の保温効果によってより強固に接着される。逆に軽度の接着が必要な場合には、サクションボックスを配置し、余分な水蒸気を室外へ排出してもよい。
例えば、プレートにオリフィスを開けたタイプのノズルを使用する場合、プレートの厚さは、0.5〜1.0mm程度のものが主に用いられる。この場合には、オリフィスの径やピッチに関しては、目的とする繊維固定ができる条件であれば特に制限はないが、通常、直径0.05〜2.0mmのものを使用するケースが多く、好ましくは0.1〜1.0mm、より好ましくは0.2〜0.5mmである。一方、オリフィスのピッチについては、通常0.5〜3.0mmで使用するケースが多いが、好ましくは1.0〜2.5mm、より好ましくは1.0〜1.5mmである。
オリフィスの径が0.05mmより小さい場合には、ノズルの加工精度が低くなり、加工が困難になるという設備的な問題点と、目詰まりを起こしやすくなるという運転上の問題点が生じるため好ましくない。逆に、2.0mmを超える場合には、充分な水蒸気噴射力を得ることが難しくなってしまうため好ましくない。一方、ピッチが0.5mm未満の場合は、ノズル孔が密になりすぎるため、ノズルそのものの強度が低下してしまい好ましくない。一方で、ピッチが3mmを超えるような場合には、蒸気がウェブに充分当らなくなるケースが出てくるため、充分なウェブ強度を確保しにくい場合がある。
また、圧力が弱すぎる場合は、繊維の融着に必要な熱量を被処理物に与えることができなくなったり、水蒸気がウェブを貫通できず、厚さ方向に繊維融着斑を生ずる等の問題が発生したり、ノズルからの蒸気の均一噴出の制御が困難になる等の不具合が発生しやすくなる。
また、他の資材と積層したり、成型加工により希望の形態とすることも可能である。
JIS K6760に準じ、190℃、21.2N荷重の条件下、メルトインデクサー
を用いて測定した。
JIS L1913に準じて測定した。
JIS L1913に準じて厚さを測定し、この値と(2)の方法で測定した目付とか
ら見かけ密度を算出した。
JIS L1096に準じ、フラジール形法にて測定した。
JIS K7017に記載の方法のうちA法(3点曲げ法)に準じて測定した。このとき、測定サンプルは30mm幅×200mm長のものを用い、支点間距離160mm、試験速度10mm/分にて測定を行った。本発明では、この測定結果チャートにおける最大荷重を曲げ破壊荷重とした。なお、曲げ荷重測定は、MD方向およびCD方向について行った。ここで、MD方向とは、測定サンプルの長辺に対しウェブ流れ方向(MD)が平行となるよう測定サンプルを採取して測定した状態をいい、一方、CD方向とは、測定サンプルの長辺に対しウェブ幅方向(CD)が平行となるよう測定サンプルを採取し、測定した状態をいう。
(5)における曲げ破壊荷重の測定において、曲げ破壊荷重を示す変位を超え、さらにその変位の2倍の変位まで曲げつづけたときの荷重を2倍変位荷重とした。
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、構造体断面を100倍に拡大した写真を撮影した。撮影した構造体の厚さ方向における断面写真を厚さ方向に三等分し、三等分した各領域(表面、内部(中央)、裏面)において、そこに見出せる繊維切断面(繊維端面)の数に対して繊維同士が接着している切断面の数の割合を求めた。各領域に見出せる全繊維断面数のうち、2本以上の繊維が接着した状態の断面の数の占める割合を以下の式に基づいて百分率で表わした。なお、繊維同士が接触する部分には、融着することなく単に接触している部分と、融着により接着している部分とがある。但し、顕微鏡撮影のために繊維集合体を切断することにより、繊維集合体の切断面においては、各繊維が有する応力によって、単に接触している繊維同士は分離する。従って、断面写真において、接触している繊維同士は、接着していると判断できる。
繊維接着率(%)=(2本以上接着した繊維の断面数)/(全繊維断面数)×100
但し、各写真について、断面の見える繊維は全て計数し、繊維断面数100以下の場合は、観察する写真を追加して全繊維断面数が100を超えるようにした。なお、三等分した各領域についてそれぞれ繊維接着率を求め、その最大値と最小値との割合から厚さ方向における均一性を算出した。
ゴニオメーター(村上色彩技術研究所製、GP200)を用いて、サンプルの一方の面に対して垂直に入射し、反対面へ透過する光に対し、反対面の法線とのなす角が0°における透過光強度に対しての、反対面の法線とのなす角が45°における透過光強度の比率を測定した。
上記芯鞘型複合ステープル繊維を用いて、カード法により目付約300g/m2のカードウェブを作製した。
このカードウェブを、50メッシュ、幅500mmのステンレス製エンドレス金網を装備したベルトコンベアに移送した。なお、該ベルトコンベアの金網の上部には同じ金網が装備されており、それぞれが同じ速度で同方向に回転し、これら両金網の間隔を任意に調整可能なベルトコンベアを使用した。
次いで、ベルトコンベアに備えられた蒸気噴射装置へカードウェブを導入し、該装置から0.4MPaの過熱蒸気をカードウェブに対し垂直に噴出して蒸気処理を施し、本発明に用いる不織繊維構造体を得た。該蒸気噴射装置は、一方のコンベア内に、コンベアネットを介して過熱蒸気をウェブに向かって吹き付けるようにノズルが設置され、もう一方のコンベアにサクション装置が設置されていた。また、この噴射装置のウェブ進行方向下流側には、ノズルとサクション装置の配置が逆転した組合せである噴射装置がもう一つ設置されていた。
なお、水蒸気噴射ノズルの孔径は0.3mmであり、該ノズルがコンベア幅方向に沿って1mmピッチで1列に並べられたものを使用した。加工速度は3m/分であり、ノズルとサクション側のコンベアベルトとの距離は1.5mmとした。
得られた不織繊維構造体は、ボード状の形態を有し、一般的な不織布に比べ非常に硬く、曲げ荷重ピークを超えても破壊せず、極端な荷重の低下もなかった。また、繊維接着率の厚さ方向における均一性は高く、45°拡散性も良好であった。結果を表1に示す。
得られた不織繊維構造体もボード状の形態を有しており、実施例1の構造体に比べ、若干柔らかいものの同様の曲げ挙動を示した。また、45°拡散性は実施例1の構造体に比べ良好であった。
実施例3で得られた不織繊維構造体もボード状の形態を有しており、実施例2の不織繊維構造体に比べ非常に硬いが、曲げ荷重ピークを超えても破壊せず、極端な荷重の低下もなかった。また、45°拡散性も良好であった。
得られた不織繊維構造体は、実施例1の不織繊維構造体と同様な曲げ挙動であった。また、45°拡散性も良好であった。
得られた不織繊維構造体は、実施例1の不織繊維構造体と同様、曲げ荷重ピークを超えても破壊せず、極端な荷重の低下もなかった。また、繊維接着率の厚さ方向における均一性も高く、45°拡散性も良好であった。
得られた不織繊維構造体は、実施例1の不織繊維構造体と同様、曲げ荷重ピークを超えても破壊せず、極端な荷重の低下もなかった。また、繊維接着率の厚さ方向における均一性も高く、45°拡散性も良好であった。
実施例7で得られた不織繊維構造体もボード状の形態を有しており、実施例1の不織繊維構造体に比べ非常に硬いが、曲げ荷重ピークを超えても破壊せず、極端な荷重の低下もなかった。また、繊維接着率の厚さ方向における均一性は、実施例1の不織繊維構造体に比べ若干低かったが、85.8%と高い均一性を有していた。また、45°拡散性も良好であった。
実施例1で使用した繊維を用いて、カード法により目付約125g/m2のカードウェブとし、ノズルとサクション側のコンベアベルトとの距離を0.6mmとしたこと以外は、実施例1と同様にして不織繊維構造体を得た。結果を表1に示す。
この不織繊維構造体は、厚さが小さいために非常に柔らかく、いわゆる自立性のあるボード状にはならなかった。また、透過させた光は十分に拡散せず、45°拡散性も低かった。
実施例1で使用した繊維を用いて、カード法により目付約4000g/m2のカードウェブとし、ノズルとサクション側のコンベアベルトとの距離を40mmとしたこと以外は、実施例1と同様にして不織繊維構造体を得た。結果を表1に示す。
実施例1の不織繊維構造体に比べて非常に硬い不織繊維構造体が得られ、曲げ荷重ピークを超えても破壊せず、極端な荷重の低下もなかった。しかし、厚さが大きすぎるために光が構造体を透過することができず、45°拡散性を測定することはできなかった。
実施例1で使用した繊維を用いて、カード法により目付約100g/m2のカードウェブとし、ノズルとサクション側のコンベアベルトとの距離を4mmとしたこと以外は、実施例1と同様にして不織繊維構造体を得た。結果を表1に示す。
この不織繊維構造体は、見かけ密度が小さいために非常に柔らかく、いわゆる自立性のあるボード状にはならなかった。また、透過させた光は十分に拡散せず、45°拡散性も低かった。
実施例1で使用した湿熱接着性繊維を10質量%、ポリエチレンテレフタレート繊維(
3dtex、51mm長)を90質量%用いて、カード法により目付約500g/m2のカードウェブとし、ノズルとサクション側のコンベアベルトとの距離を8mmとしたこと以外は、実施例1と同様にして不織繊維構造体を得た。結果を表1に示す。
この不織繊維構造体は、極めて柔らかく、自重で曲がってしまい2倍変位荷重を測定することはできなかった。また、45°拡散性は63.2%であった。
メタクリル樹脂押出板(クラレ社製、「コモグラス」、艶あり、乳白色、オパール、厚さ4mm)について、曲げ破壊荷重を測定したところ、160Nであった。このメタクリル樹脂押出板は、曲げ荷重ピークを示した時の変位を超えたところで割れてしまい、2倍変位荷重は0Nであった。また、見かけ密度を測定したところ、1.19g/cm3であり、目付は4950g/m2であり、実施例1から7の不織繊維構造体と比べ非常に重いものであった。また、45°拡散性は64.4%であった。
メタクリル樹脂押出板(クラレ社製、「コモグラス」、マット調、骨白色、ホワイト、厚さ4mm)について、曲げ破壊荷重を測定したところ、160Nであった。このメタクリル樹脂押出板は、曲げ荷重ピークを示した時の変位を超えたところで割れてしまい、2倍変位荷重は0Nであった。また、見かけ密度を測定したところ、1.19g/cm3であり、目付は4950g/m2であり、実施例1から7の不織繊維構造体と比べ非常に重いものであった。また、45°拡散性は68.6%であった。
障子紙(アサヒペン社製、「上撰障子紙」、無地)について、曲げ破壊荷重を測定したところ、サンプルが柔らかすぎて荷重ピークを得ることができず、曲げ破壊荷重および2倍変位荷重を測定することはできなかった。また、厚さを測定したところ、0.12mmであった。また、45°拡散性も40.6%であり、透過光は十分に拡散していなかった。
Claims (8)
- 熱接着性繊維を20〜100質量%含む不織繊維構造体を有するボード材であって、下記(1)〜(4)を満足することを特徴とする透光性ボード材。
(1)1〜30mmの厚さ、および0.03〜0.3g/cm3の見かけ密度、および構成する繊維の平均繊度が0.5〜20dtexであり、
(2)一方の面に対して垂直に入射し、反対面へ透過する光に対し、反対面の法線とのなす角が0°における透過光強度に対しての、反対面の法線とのなす角が45°における透過光強度の比率が50%以上であり、
(3)断面を厚さ方向に沿って3等分した際に、3等分した各々の領域における繊維接
着率がそれぞれ85%以下であり、かつ各領域における繊維接着率の最大値に対する最小値の割合が80%以上であり、
(4)少なくとも一方向における曲げ破壊荷重が2N以上であるともに、曲げ荷重と変位の相関関係において、曲げ破壊荷重を示す変位の2倍の変位においても曲げ破壊荷重の1/10以上である。 - 該熱接着性繊維が湿熱接着性繊維である請求項1に記載のボード材。
- 該湿熱接着性繊維が、エチレン単位の含有量が5〜60モル%であるエチレン−ビニルアルコール系共重合体からなる請求項1または2に記載のボード材。
- 該湿熱接着性繊維が、エチレン単位の含有量が5〜60モル%であるエチレン−ビニルアルコール系共重合体と、これとは異なる繊維形成性重合体とからなり、各々の成分の質量比が90/10〜10/90であり、なおかつ該エチレン−ビニルアルコール系共重合体が繊維表面の一部を長さ方向に連続して占めることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のボード材。
- 該湿熱接着性繊維が、芯鞘型複合繊維であり、鞘成分がエチレン−ビニルアルコール系共重合体からなり、芯成分が繊維形成性重合体からなり、かつ該繊維形成性重合体がポリエステルである請求項4に記載のボード材。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のボード材で構成された採光窓。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のボード材で構成された透光性断熱材。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のボード材で構成された透光性吸音材。
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