JP2014005573A

JP2014005573A - 加工不織布の製造方法

Info

Publication number: JP2014005573A
Application number: JP2012142984A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Hotta; 俊樹堀田
Original assignee: Ohtsuka Co Ltd
Current assignee: Ohtsuka Co Ltd
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2014-01-16

Abstract

【課題】簡単な構成で製造が容易で、二酸化炭素排出量の低減にもつながるとともに、汎用のエマルション樹脂組成物で固めた吸音材（吸音成形品）の問題点も解決できる加工不織布の製造方法を提供すること。
【解決手段】接触熱加工温度で溶融しない高融点短繊維と、前記接触熱加工温度で溶融する低融点短繊維とからなる原料不織布８から吸音成形品用の加工不織布８Ａを製造する方法。前記原料不織布８の片面又は両面を接触熱加工して、ポーラス状のフィルム層が表面に形成された加工不織布８Ａとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸音成形品の素材として好適な加工不織布の製造方法に関する。車両用吸音成形品、特に、フェンダーライナー、エンジンアンダーカバー等の車両外装用吸音成形品の素材として好適な加工不織布の製造方法に係る発明である。

本願明細書および特許請求の範囲で、「接触熱加工」とは、加熱により不織布の表層を熱溶融させ、それと同時的又は直後に表面を接触押圧して、溶融物をフィルム化する加工方法のことである。

また、「熱成形」とは、不織布を加熱して賦形可能に軟化（剛性低下）させたものを、型賦形しそのまま冷却する二次加工方法のことである。

なお、以下の説明で、混合比率を示す「％」は、特に断らない限り「質量％」を意味する。

図１に本発明を適用する車両用吸音材の一例である、フェンダーライナー２の斜視図（Ａ）及びモデル断面図（Ｂ）を示す。なお、図符号の「４」はボルト孔、「６」は補強リブである。

従来から、繊維系の車両外装用吸音材としては、主として不織布等の繊維集合体を熱可塑性のエマルション樹脂で固めたものが使用されていた。

この熱可塑性エマルション樹脂は、一般的に乳化剤などの親水性材料を混合してあるため、外装用吸音材の内部に水が染み込みやすい。

このため、冬季や寒冷地等において、浸透した水が凍った場合、内部にまで氷が成長して剥離しにくくなり、場合によっては、氷が成長してタイヤと干渉するおそれもあった。

そこで、車両外装用吸音材は、溶融熱可塑性樹脂シートで形成された樹脂層や、樹脂を含む材料で形成された樹脂表層を表面に有する積層構造体が主流であった（例えば、特許文献１・２等参照）。

しかし、これらの多層構造体である外装用吸音材は、構成が複雑なため製造方法も複雑になりコストが掛かる。

特許文献３において、上記熱可塑性エマルション樹脂を不織布で固めたフェンダーライナーの問題点を解決できる特定の熱可塑性エマルション組成物が提案されている（要約）。

しかし、特定の熱可塑性エマルション組成物を使用するため、原料コストが高くなるとともに、やはり、エマルションの分散媒揮発のための熱エネルギーを必要とし、製造時の二酸化炭素排出量も増大する。

また、本発明の特許性に影響を与えるものではないが、特許文献４において不織布の表面にパウダ状樹脂を付与し、該樹脂を加熱溶融させてポーラス状の樹脂層を形成した吸音材が提案されている。

特開2011-143763号公報特開2008-132972号公報特開2009-173790号公報特開2007-261359号公報

本発明は、上記にかんがみて、簡単な構成で製造が容易で、二酸化炭素排出量の低減にもつながるとともに、汎用のエマルション樹脂組成物で固めた吸音材の問題点も解決できる加工不織布の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意開発に努力をする過程で、前記のような問題点を解決するため、特定の高融点短繊維（例えば、ＰＥＴ繊維）と特定の低融点短繊維（例えば、ＰＰ短繊維）とを混合した短繊維混合原料から製造した不織布を、接触熱加工した場合、ポーラス状のフィルム層が形成されることを知見して、下記構成の本発明に想到した。

接触熱加工温度で溶融しない高融点短繊維と、前記接触熱加工温度で溶融する低融点短繊維とからなる原料不織布から吸音成形品用の加工不織布を製造する方法であって、
前記原料不織布の片面又は両面を接触熱加工して、ポーラス状のフィルム層が表面に形成された加工不織布とする、ことを特徴とする。

本発明の方法で製造した加工不織布は、車両用吸音成形品に適用でき、特に、車両外装用吸音成形品であるフェンダーライナーやエンジンアンダーカバー等への用途展開を期待することができる。

本発明の製造方法を適用する吸音成形品の一例であるフェンダーライナーの斜視図およびモデル断面図である。本発明の加工不織布の製造法におけるフィルム層形成方法の一例を示す概念図である。本発明の加工不織布に使用する原料不織布の製造方法の一例を示す流れ図である。本発明の加工不織布の製造方法に係る各工程における形態説明用のモデル断面図である。本発明に係る加工不織布から車両外装用吸音成形品を熱成形する方法の一例を示す流れ図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

本発明でいう車両外装用吸音成形品とは、フェンダーライナー材やエンジンアンダーカバー材などの車両外装用に使用される不織布成形品（不織布構造体）のことである。該不織布成形品は、不織布の熱成形に際して、不織布自体が自在な形に型間で賦形され、且つ、形態保持性を有するものである。

そして、本発明の車両外装用吸音成形品の成形加工（通常、圧縮成形）に適用する加工不織布は、原料不織布を、接触熱加工温度で溶融しない高融点短繊維と、接触熱加工温度で溶融する低融点短繊維とからなるものとする。

接触熱加工温度180〜220℃とした場合、下記のような高融点短繊維および低融点短繊維を挙げることができる。なお、繊維名の後の括弧内は、それぞれ融点である（日本化学会編「第５版化学便覧応用化学編Ｉ」(平7−3−15)丸善、ｐ832〜838から引用）。

・高融点短繊維：ポリエステル(255〜260℃)、ナイロン６(215〜220℃)、ナイロン６６(250〜260℃)、レーヨン(溶融せず、260〜300℃で熱分解)、アセテート(260〜300度)、ビニロン(軟化点：220〜230℃)、等の人造（合成）繊維や、ジュート、ケナフ、サイザル等の天然繊維。なお、これらの天然繊維は、熱分解温度200℃、熱加工温度185℃以下とする必要がある。

・低融点短繊維：ＰＥ(125〜135℃)、ＰＰ(165〜173℃)等のポリオレフィン(ＰＯ)系繊維、および低融点ポリエステル繊維。

本発明では、このような原料短繊維の高融点短繊維と低融点短繊維との組成（比率）は、それらの短繊維の種類（主として融点）や太さにより異なる。

例えば、高融点短繊維をＰＥＴ短繊維とし、低融点短繊維をＰＯ系短繊維とする場合、下記組成とすることが望ましい。
ＰＥＴ短繊維：90〜20％、さらには80〜30％、よりさらには60〜40％
ＰＯ系短繊維：10〜80％、さらには20〜70％、よりさらには40〜60％

ＰＯ系短繊維の比率が低いと、図２に示す如く、原料不織布８を熱ロール１０とバックアップロール１２とで圧着したとき、該原料不織布８表面のＰＯ系短繊維が溶融しポーラス状のフィルム層が形成され難いとともに、吸音成形品の形態保持性が低下し、実用的でない。

他方、ＰＯ系短繊維の比率が高いと、原料不織布８を熱ロール１０とバックアップロール１２とで圧着した際、該原料不織布８表面のＰＯ系短繊維が溶融し形成されるフィルム層がポーラス状にならず（無垢フィルム層となる。）、充分な吸音効果を得難くなる。

なお、本発明で使用する高融点短繊維及び低融点短繊維の繊度とカット長については、不織布を製造する際のカード機の通過性を考慮して、繊度が2.2〜11.0dtex、さらには、3.3〜6.6dtexの範囲にあることが好ましく、カット長が35〜76mm、さらには38〜64mmの範囲にあることが好ましい。

このような、高融点短繊維と低融点短繊維とからなる複成分短繊維(不織布原料)は、下記のような慣用の方法により原料不織布８とする（図３参照）。

上記混合短繊維をホッパーフィーダ機１６から、カード機１８を備えた開繊工程に供給し単層ウェブを形成する。次いで、該単層ウェブを、クロスレイヤー２０を備えたクロスレイヤー工程に移送させてウェブ積層シート２２を形成する。該ウェブ積層シート２２に、ニードルパンチ機２３でニードルパンチを、又は、ウォーターニードル機（図示せず）でウォータージェットニードルを施し、短繊維相互の接合がニードルロック接合されている原料不織布８を製造する。

ウォーターニードルによる原料不織布は伸度が少なく成形品（吸音成形品）の形状によっては熱成形が困難となることがある。一方、ニードル針を用いたニードルパンチによる原料不織布は適度の伸度と形態保持性が得られるので、本発明に係る吸音成形品用の加工不織布の原料不織布としては好ましい。

原料不織布８は、更に、ヒートセットを施して、短繊維相互の接合が、ニードルロック接合に加えて、低融点短繊維が部分溶融して溶融バインダーとなる熱融着接合が併用されている構成としてもよい（図４参照）。

そして、こうして得られる原料不織布８を、熱ロール１０とバックアップロール１２とで圧着して接触熱加工をすることで、該不織布表面（接触面）のＰＯ系短繊維が溶融してポーラス状のフィルム層が形成されて加工不織布８Ａとなる（図２・４参照）。このとき同時に、低融点短繊維が更に部分溶融して溶融バインダーとなる熱融着接合が進み、加工不織布の強度が増大する。なお、バックアップロール１２の表面温度は常温でもよいが、低融点短繊維が溶融しない温度以下に温調しておくことが望ましい。フィルム層のポーラス状態がより緻密で均一になりやすい。

さらに、該加工不織布８Ａは、熱成形により所定形状の吸音成形品とする。

該熱成形は、下記処理要素からなる慣用のものとする（図５参照）。

１）加工不織布８Ａを型賦形可能な剛性に低下するまで、ヒータ（電熱ヒータ）２４で加熱軟化させる加熱処理。このときの加工不織布温度は、160〜210℃（望ましくは180〜200℃）とする。

２）型開き状態の下型２６に上記加工不織布８Ａを載置し、上型２８を下降させて型閉する。

３）所定の型閉圧で、所定時間、型閉保持し、冷却する。このときの型閉圧は0.15〜0.35MPa、型閉保持時間は10〜50ｓ（望ましくは30〜50ｓ）、冷却温度は10〜60℃（望ましくは25〜40℃）とする。

該吸音成形品は、車両のフェンダーやエンジンアンダーにポーラス状のフィルム層が外側に来るように貼着する。

当該吸音成形品は、外面側が低融点短繊維（ＰＯ系短繊維）のポーラス状溶融膜で覆われているため、吸音作用を充分に奏するとともに、ＰＯの撥水性も相まって、吸音成形品（吸音材）内部に殆ど水が染み込むことがない。したがって、吸音材の内部に染み込んだ水が氷に成長することなく、従来のような問題点が発生しない。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

＜実施例１＞
下記仕様のＰＥＴ短繊維とＰＰ短繊維との複成分短繊維を原料とした。
・ＰＥＴ短繊維（3.3dtex(3デニール)×51mm）：50％、
・熱収縮率が0.0％である未延伸ＰＰ短繊維（6.6dtex(6デニール)×64mm）：50％、

上記の福成分短繊維を、開繊工程に供給して両繊維を開繊混合した後、次いで該短繊維をカードに供給して単層ウェブを作り、該単層ウェブをクロスレイヤーで積層させてウェブ積層シートとする。該ウェブ積層シートを通常のニードルパンチ加工（突き刺し本数193本／cm^２、針深さ12mm）を施して原料不織布を得た（原料不織布厚み：７mm）。

該原料不織布を、フッ素樹脂被覆のスチール製熱ロール（表面温度200℃）とスチール製のバックアップロール（加熱せず。）で圧着(押圧)して、表面にポーラス状のフィルム層が形成された加工不織布を製造した（加工不織布厚み：４mm）。

＜実施例２＞
実施例１で用いたのと同一組成の複成分短繊維を原料として、実施例１と同様にして原料不織布を得た（原料不織布厚み：７mm）。

該原料不織布を、テンター式熱処理機で200℃、5分の条件でヒートセットを施してさらにＰＰ繊維による熱融着接合をさせた後、フッ素樹脂被覆のスチール製熱ロール（表面温度200℃）とスチール製のバックアップロール（加熱せず。）で圧着(押圧)し、表面にポーラス状のフィルム層が形成された加工不織布を製造した（加工不織布厚み：３mm）。

＜実施例３＞
実施例１で用いたのと同一組成の複成分短繊維を原料として、実施例１と同様にして原料不織布を得た（原料不織布厚み：７mm）。

該原料不織布を、テンター式熱処理機で200℃、5分の条件でヒートセットを施してさらにＰＰ繊維による熱融着接合をさせた後、フッ素樹脂被覆のスチール製熱ロール（表面温度200℃）とスチール製のバックアップロール（表面温度150℃）で圧着(押圧)し、表面にポーラス状のフィルム層が形成された加工不織布を製造した（加工不織布厚み：３mm）。本実施例のフィルム層のポーラス状態は、実施例１・２に比してより緻密で均一であった。

こうして得られた各加工不織布を熱成形して製造したフェンダーライナー（吸音成形品）を、実車フェンダー内側に貼着した。従来の市販の吸音材（吸音成形品）と殆ど変わらない吸音特性が得られた。

２フェンダーライナー
８原料不織布
８Ａ加工不織布
１０熱ロール
１２バックアップロール

Claims

接触熱加工温度で溶融しない高融点短繊維と、前記接触熱加工温度で溶融する低融点短繊維とからなる原料不織布から吸音成形品用の加工不織布を製造する方法であって、
前記原料不織布の片面又は両面を接触熱加工し、ポーラス状のフィルム層が表面に形成された加工不織布とすることを特徴とする加工不織布の製造方法。
前記原料不織布における短繊維相互の接合が、ニードルロック接合とされていることを特徴とする請求項１記載の加工不織布の製造方法。
さらに、前記原料不織布における短繊維相互の接合が、ヒートセットされて、部分溶融された前記低融点短繊維による熱融着接合とされていることを特徴とする請求項２記載の加工不織布の製造方法。
前記高融点短繊維をポリエステル短繊維とするとともに、前記低融点短繊維をポリオレフィン（ＰＯ）系短繊維として、前記接触熱加工温度を180〜220℃の範囲に設定する、ことを特徴とする請求項1、２又は３記載の加工不織布の製造方法。
前記原料不織布の短繊維組成を、前記ポリエステル短繊維：90〜20質量％、ＰＯ系短繊維：10〜80質量％とすることを特徴とする請求項４記載の加工不織布の製造方法。
前記原料不織布の短繊維組成を、前記ポリエステル短繊維：80〜30質量％、ＰＯ系短繊維：20〜70質量％とすることを特徴とする請求項４記載の加工不織布の製造方法。
前記接触熱加工が、熱ロールとバックアップロールとの圧着により行なわれることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の加工不織布の製造方法。
前記請求項１〜７のいずれかに記載の方法で製造した加工不織布を用いて熱成形されてなることを特徴とする車両外装用吸音成形品。