JP2016090508A

JP2016090508A - 繊維基材端面の毛羽脱落性評価装置及び繊維基材端面の毛羽脱落性評価方法

Info

Publication number: JP2016090508A
Application number: JP2014228128A
Authority: JP
Inventors: 目黒　将司; Masashi Meguro; 将司目黒
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2014-11-10
Publication date: 2016-05-23

Abstract

【課題】繊維基材のとくに毛羽が脱落しやすい部分である端面からの毛羽脱落性を評価する装置及び方法を提供する。【解決手段】回転するターンテーブルと、ターンテーブル上に固定された非平滑表面を有する円板シートと、試験片となる少なくとも１枚の真円状の繊維基材シートに荷重を掛けて、その端面を非平滑表面に荷重を加えて接触させて、非平滑表面との摩擦力により転がるように繊維基材シートを真円状の中心で支持する基材シート支持具と、を備える繊維基材端面毛羽脱落評価装置を用いる。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、不織布，織布，編物のような繊維基材において、端面から繊維が脱落する現象である端面の毛羽脱落性を評価するための装置及び方法に関する。

繊維基材の好ましくない特性として毛羽脱落性がある。毛羽脱落は、他の物体と擦れた場合に繊維が脱落する現象である。

毛羽脱落性を評価する方法としては、例えば、下記特許文献１は、ワイパー用不織布に関し、鏡面に０．１ｇの水を滴下し、四つ折にした不織布で円を描くようにして１０回拭き取った後に残った毛羽本数から毛羽脱落性を判定する方法を開示する。また、特許文献２は、セルロース繊維不織布を超音波洗浄した後、黒色ろ紙でろ過して回収された糸屑の量により毛羽脱落性を判定する方法を開示する。

特開２００３‐２３０５２０号公報特開２００５−１２０５１９号公報

特許文献１に開示されたような方法によれば、不織布の表面からの毛羽脱落性を評価することができる。しかしながら、そのような方法によれば、繊維基材の端面からの毛羽脱落性を正確に評価することができなかった。また、特許文献２に開示された方法によれば、不織布の表面、裏面、端面など繊維基材全体としての毛羽脱落性しか評価できず、とくに毛羽が脱落しやすい端面の毛羽脱落性の評価ができなかった。また、いずれの方法においても、繊維基材の端面に荷重が付加された場合の毛羽脱落性の評価ができなかった。

本発明は、例えば繊維基材のとくに毛羽が脱落しやすい部分である端面の毛羽脱落性を評価する装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の一局面は、回転するターンテーブルと、ターンテーブル上に固定された非平滑表面を有する円板シートと、試験片となる少なくとも１枚の真円状の繊維基材シート（以下、単に基材シートとも称する）に荷重を掛けて、その端面を非平滑表面に接触させて、非平滑表面との摩擦力により転がるように繊維基材シートを真円状の中心で支持する基材シート支持具と、を備える繊維基材端面の毛羽脱落性評価装置である。このような毛羽脱落性評価装置によれば、繊維基材（以下、単に基材とも称する）のとくに毛羽が脱落しやすい部分である端面の毛羽脱落性を、非平滑表面にリング状に残される繊維の濃さや途切れ方等を観察することにより簡便且つ正確に判定できる。

また、円板シートが織布である場合には繊維基材に適度に摩擦力を付与することができる。

また、円板シートが非平滑表面に残される基材シートから脱落した繊維による跡が識別しやすいような色を有する場合には、非平滑表面に付着した繊維の跡がより明瞭に確認できる。

また、本発明の他の一局面は、上記何れかの繊維基材端面の毛羽脱落性評価装置を用いる繊維基材端面の毛羽脱落性評価方法であって、ターンテーブルを所定の周回数、回転させる工程と、試験片となる少なくとも１枚の真円状の繊維基材シートに荷重を掛けて端面を非平滑表面に接触させて、真円状の基材シートを非平滑表面との摩擦力により転がせる工程と、ターンテーブルを所定の周回数回転させた後、非平滑表面における繊維基材シートから脱落した繊維の残留状態に基づき、基材端面の毛羽脱落状態を判定する工程と、を備える

また、試験片として複数枚の真円状の繊維基材シートの積層体を用いる場合には、繊維基材の端面の毛羽脱落性の差を増幅して明瞭に判定することができる。また、繊維基材シートが含水している場合には繊維が水で遊離しやすくなるために非平滑表面に残される繊維の跡をより明瞭にすることができる。

また、端面を非平滑表面に接触させたとき、試験片の総厚みに対して１〜１．１倍になる幅で接触させることが評価の再現性が高い点から好ましい。試験片に付与される荷重が大きすぎる場合には試験片の端面を含む端部が折れ曲がって表面の一部が非平滑表面に押し付けられることになる。この場合には、端面のみが接触することによる毛羽脱落性が正確に判定できなくなる。

本発明によれば、例えば繊維基材のとくに繊維が脱落しやすい部分である端面に由来する毛羽脱落性を、非平滑表面に残される繊維の状態により簡便に判定できる。

図１は、本実施形態の繊維基材端面の毛羽脱落性評価装置の模式説明図である。図２は、リング状に形成された繊維の付着跡の様子を説明するための模式図である。図３は、真円状の繊維基材シートの積層体に荷重を加えてその端面を非平滑表面に接触させたときの様子を説明するための模式説明図である。

本発明に係る繊維基材端面の毛羽脱落性評価装置及びその装置を用いた繊維基材端面の毛羽脱落性評価方法の一実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の毛羽脱落性評価装置１０の模式説明図である。毛羽脱落性評価装置１０は、回転軸１を中心としてＡで示した回転方向に回転するターンテーブル２を備える。また、ターンテーブル２の表面には非平滑表面３ａを有する円板シート３が固定されている。また、毛羽脱落性評価装置１０は、ターンテーブル２の上方に、回転軸１の軸方向と垂直な方向に回転可能に配設されるシャフト４、シャフト４の先端に配設されて非平滑表面３ａ上の定位置に真円状の試験片５を転がり自在に支持する試験片ホルダ６、及び試験片５に荷重を付与してその端面を非平滑表面３ａに押し当てる負荷機構７を備える。シャフト４，試験片ホルダ６及び負荷機構７は基材シート支持具を構成する。また、８はターンテーブル２の周回数を計数するカウンター、９ａはターンテーブル２の回転をオンまたはオフに切り替えるスイッチ、９ｂはターンテーブル２の回転数を切り替える切替スイッチである。

毛羽脱落性評価装置１０においては、ターンテーブル２は回転軸１を中心として図略のモータにより駆動されて水平回転する。ターンテーブル２の回転数は特に限定されないが、５０〜１００ｒｐｍ、さらには６０〜７０ｒｐｍであることが好ましい。

ターンテーブル２上には円板シート３が固定されている。円板シート３は非平滑表面３ａを有し、非平滑表面３ａの定位置で真円状の試験片５の端面に接触し、その端面を摩擦する。非平滑表面３ａに真円状の試験片５の端面を接触させたときの摩擦力により、真円状の試験片５はその端面でＢで示した方向に転がり、また、非平滑表面３ａに脱落した繊維を付着させてリング状の付着跡を形成させる。

真円状の試験片５としては、不織布、織布、編布等の繊維を主体とする繊維基材が挙げられる。真円状の試験片５を形成する繊維基材の端面が他の物体と接触した場合、端面から繊維が毛羽脱落しやすい。毛羽脱落性評価装置１０によれば、真円状の試験片５を形成する繊維基材はその端面が回転する円板シート３の非平滑表面３ａと接触することにより繊維が脱離しやすくなり、脱離した繊維が非平滑表面３ａにリング状に付着する。そして、リング状に形成された繊維の付着跡を観察することにより、繊維基材の端面からの毛羽脱落性を判定することができる。

図２は、リング状に形成された繊維の付着跡の様子を説明するための模式図である。図２（ａ）は毛羽脱落しやすい繊維基材の繊維の付着跡１１、図２（ｂ）は毛羽脱落しにくい繊維基材の繊維の付着跡１２を示す。図２（ａ）に示すように、毛羽脱落しやすい基材の繊維の付着跡１１は、リングが途切れていないか、殆ど途切れておらず、リング状の跡が濃く明瞭になる。一方、図２（ｂ）に示すように、毛羽脱落しにくい基材の繊維の付着跡１２は、リングが途切れていたり、リング状の跡が薄く不明瞭になったりする。

試験片としては、所定の厚みの１枚の繊維基材シートを単層で用いても、複数枚の繊維基材シートを重ねた積層体を用いてもよい。繊維の付着跡をより明瞭にして判定の再現性を高めるためには、複数枚の繊維基材シートを重ねた積層体を用いることが好ましい。

また、繊維を遊離させやすくするためには、繊維基材に適度に含水させることが好ましい。なお、含水させ過ぎた場合には繊維基材のコシが低下して折れ曲がりやすくなるために、その含水率としては、ピックアップ率で５０〜２００％、さらには１００〜１５０％程度であることが好ましい。

円板シートの材質としては、表面は非平滑であって試験片の端面を適度に摩擦するものであればとくに限定されず、試験片の特性に応じて適宜選択される。具体的には、織布，編布，不織布等の繊維を主体とする繊維基材が好ましく用いられる。これらの中では、繊維により形成される非平滑表面の凹凸が適度であるとともに、繊維基材が折れ曲がることを抑制する程度に柔軟である点から織布がとくに好ましい。

また、円板シートは、繊維の付着跡をより明瞭に視認させるために、試験片である繊維基材の色に対して繊維基材から脱落した繊維による跡が識別しやすいような色を有することが好ましい。

図１に示すように、真円状の試験片５は、シャフト４の先端に配設された試験片ホルダ６で固定される。また、シャフト４は真円状の試験片５を非平滑表面３ａ上の定位置で転がり自在に支持する。そして、シャフト４には、試験片５の端面を非平滑表面３ａに押し当てるための荷重が負荷機構７により付与されている。負荷機構７としては、通常、シャフトに荷重を付与する錘が用いられる。

負荷機構７により付与される錘の荷重は重要である。すなわち、試験片に付与される荷重が大きすぎる場合には、試験片の端面を含む端部が折れ曲がる。図３は真円状の基材シートの積層体に荷重を加えて端面を非平滑表面に接触させたときの様子を示した模式図である。図３（ａ）に示すように、理想的には試験片の端面のみが非平滑表面３ａに押し当てられることが好ましい。しかしながら、基材シートの剛性に対して荷重が大きすぎる場合には、図３（ｂ）に示すように、非平滑表面３ａに試験片の表面の一部も押し当てられる場合がある。この場合には、表面も接触するために、端面のみが接触することによる毛羽脱落性等が正確に測定できなくなる。そのために、負荷機構７により付与される錘の荷重としては、試験片の端面を非平滑表面に押し付けたときに、試験片の総厚みに対して１〜１．１倍、さらには１〜１．０５倍の幅で試験片が接触する程度に負荷機構により負荷を与えることが評価の再現性が高い点から好ましい。このような接触性を維持するためには、例えば、不織布の場合には、試験片の総厚みに対する総荷重の割合（総荷重／総厚み）、すなわち１枚あたりに付与される荷重は１００〜１０００ｇ、さらには２５０〜５００ｇ程度であることが好ましい。

以上説明した本実施形態の繊維基材端面の毛羽脱落性評価装置は、例えば、ＪＩＳＫ７２０４またはＡＳＴＭＤ１０４４に準拠したテーバー摩耗試験に用いられるような市販のテーバー式摩耗試験機を改造して製造することができる。通常、テーバー式摩耗試験機は、円板状の試験片を固定するターンテーブル、荷重を掛けられて円板状の試験片上で転がされる摩耗輪を備える。本実施形態の繊維基材端面の毛羽脱落性評価装置は、このようなテーバー式摩耗試験機のターンテーブルに非平滑表面を有する円板シートを固定し、摩耗輪を配置するシャフトに摩耗輪の代わりに少なくとも１枚の真円状の試験片を配置することにより、製造することができる。

次に実施例により、本実施形態の繊維基材端面の毛羽脱落性評価装置を用いた毛羽脱落性評価試験の一例を示す。なお、本発明は実施例に何ら限定されるものではない。はじめに、本実施例で用いた繊維基材の製造方法について説明する。

［製造例１］
海成分としてポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、島成分として水溶性熱可塑性ＰＶＡを含み、海成分／島成分の質量比５０／５０である島数１２島の海島型複合繊維のストランドを２６５℃で溶融複合紡糸用口金から吐出した。そして、口金から吐出された樹脂を、口金直下に設置したエアジェット吸引装置により延伸して細化しながら冷却することにより平均繊度２ｄｔｅｘの海島型複合繊維を紡糸した。そして、海島型複合繊維をエアジェット吸引装置の直下に設置した移動式ネット上に連続的に捕集し、表面温度８０℃の金属ロールを用いてプレスすることにより目付け３５ｇ／ｍ²の長繊維ウェブを得た。長繊維ウェブをクロスラッパーを用いて１４枚分に相当する目付けになるように重ね合わせた。次に、長繊維ウェブ両面に交互にニードルパンチング処理を行って長繊維ウェブ同士を絡合させることにより、目付５９５ｇ／ｍ²の三次元絡合体を得た。次に、高分子弾性体である無黄変性のポリカーボネート系ポリウレタンの水系エマルジョンにカルボジイミド系架橋剤と硫酸アンモニウムを添加することによりポリウレタン含浸液（固形分濃度１２．３質量％）を調製した。そして、三次元絡合体にポリウレタン含浸液をピックアップ率２００質量％になるようにディップ・ニップすることにより含浸させ、乾燥処理した後、キュア処理した。そして、さらに両表面を２４０番手のサンドペーパーでバフィングすることにより両面を１５／１００ｍｍずつ研削して平滑化した。

次に、９５℃の熱水中で、熱水浸漬時間３０分となるようディップ・ニップすることにより三次元絡合体中の海島型複合繊維から島成分の水溶性熱可塑性ＰＶＡを溶解除去させた。そして、乾燥処理することにより、横断面に１２個の中空部を有する平均繊度２．３６ｄｔｅｘのＰＢＴの中空繊維の不織布とポリウレタンとを含む、見かけ密度０．２９９ｇ／ｃｍ³、厚さ１．４ｍｍ、高分子弾性体／中空繊維＝３３／６７である繊維基材の原反を得た。

［実施例１］
製造例１で得られた繊維基材の原反を用い、繊維基材端面の毛羽脱落性評価装置を用いて次のようにして毛羽脱落性評価を行った。
はじめに、ターンテーブル上に円板シートとして、青色に着色した織布を固定した。一方、繊維基材の原反から直径４０ｍｍの真円状の繊維基材シートを複数枚切り抜いた。そして、得られた真円状の繊維基材シートの中央に直径１５ｍｍの貫通孔を形成した。そして、この真円状の繊維基材シートを５枚重ね、貫通孔に鉄製の芯材（シャフト）に通過させ、試験片ホルダで固定することにより総厚約７ｍｍの繊維基材シートの積層体である試験片を作成した。

そして、繊維基材シートの積層体にピックアップ率１５０％になるように水を含浸させた。そして、水を含浸させた繊維基材シートの積層体を毛羽脱落性評価装置に装着し、総荷重２５０ｇの総荷重を付与した。このとき、総厚約７ｍｍの積層体と円板シートである織布との接触幅は約７ｍｍであり、円板シート上に繊維基材シートの積層体の端面のみが当接していた。なお、接触幅は、繊維基材シートと織布を接触させた状態で、接触繊維基材シートの接触部の端から端までの長さを定規で測定した。

そして、円板シートである織布に繊維基材シートの積層体である試験片を接触させた状態で、ターンテーブルを５００回転させた。そして、ターンテーブルを５００回転させた後の、織布の表面に付着した繊維の状態を下記の基準で目視で判定した。
１級：積層体の厚さとほぼ同じ幅で完全な濃いリング状に繊維が付着していた。
２級：完全ではあるが薄いリング状に繊維が付着していた。
３級：円周が部分的に途切れ、円周の半分以上を形成するように繊維が付着していた。
４級：円周の半分未満を形成するように繊維が付着していた。
５級：円周の４分の１未満を形成するように繊維が付着していた。
６級：繊維が付着していなかった。

以上の結果を表１に示す。

[実施例２〜１２]
表１に記載のように、錘を変えることにより総荷重を変える、繊維基材シートの積層枚数を変える、または、繊維基材シートの積層体に吸収させる水のピックアップ率を変えることにより、試験条件を変えた以外は、実施例１と同様にして評価した。

以上の結果を表１に示す。

表１の結果から、次のことがわかる。すなわち、実施例１〜４を比較すると、総荷重が５００ｇを超えた実施例３、４の場合には、接触幅／総厚みが１．１を超えていた。この場合には、繊維基材シートが折れ曲がって端面だけでなく表面の一部も円板シートである織布に接触していると思われる。そして、このような場合には、繊維基材シートの端面から脱落した繊維だけでなく表面から脱落した繊維も織布に付着した。このことから、接触幅／総厚みは１．１以下程度である場合には端面からのみの毛羽脱落性をより正確に評価することができることがわかる。

また、実施例５〜８を比較すると、水ピックアップ率が２００％の実施例７の場合には、接触幅／総厚みが１．１になり、繊維基材シートが折れ曲がって端面だけでなく表面の一部も円板シートである織布に接触しはじめた。そして、このような場合にも、繊維基材シートの端面から脱落した繊維だけでなく表面から脱落した繊維も織布に付着した。一方、含水させなかった実施例８の場合には、接触幅／総厚みが１．０であったが、繊維が付着しなかった。このことから、水ピックアップ率２００％以下で含水させた場合には、端面のみからの毛羽脱落性をより正確に評価することができることがわかる。

また、実施例１，９〜１２を比較すると、積層枚数が４枚で総厚み５．６ｍｍの実施例１２の場合、及び積層枚数が５枚で総厚み７ｍｍの実施例１の場合には、より明瞭に繊維の付着が確認できることがわかる。一方、積層数が１枚で総厚み１．４ｍｍの実施例９の場合には、繊維の付着が充分に確認できなかった。

本発明の繊維基材端面の毛羽脱落性評価装置及び繊維基材端面の毛羽脱落性評価方法によれば、繊維基材の端面の毛羽脱落性を簡便に評価することができる。

１回転軸
２ターンテーブル
３非平滑表面
４シャフト
５試験片（繊維基材）
６試験片ホルダ
７負荷機構（錘）

Claims

回転するターンテーブルと、
前記ターンテーブル上に固定された非平滑表面を有する円板シートと、
試験片となる少なくとも１枚の真円状の繊維基材シートに荷重を掛けて、その端面を前記非平滑表面に接触させて、前記非平滑表面との摩擦力により転がるように前記繊維基材シートを前記真円状の中心で支持する基材シート支持具と、を備えることを特徴とする繊維基材端面の毛羽脱落性評価装置。
前記円板シートは織布である請求項１に記載の繊維基材端面の毛羽脱落性評価装置。
前記円板シートは、前記繊維基材シートから脱落した繊維による跡が識別しやすいような色を有する請求項１または２に記載の繊維基材端面の毛羽脱落性評価装置。
請求項１〜３の何れか１項に記載の繊維基材端面摩耗評価装置を用いる繊維基材端面の毛羽脱落性評価方法であって、
前記ターンテーブルを所定の周回数、回転させる工程と、
試験片となる少なくとも１枚の前記真円状の繊維基材シートに荷重を掛けて前記端面を前記非平滑表面に接触させて、前記真円状の基材シートを前記非平滑表面との摩擦力により転がせる工程と、
前記ターンテーブルを所定の周回数回転させた後、前記非平滑表面における前記基材シートから脱落した繊維の残留状態に基づき、前記繊維基材端面の毛羽脱落状態を判定する工程と、を備えることを特徴とする繊維基材端面の毛羽脱落性評価方法。
試験片として、複数枚の真円状の前記繊維基材シートの積層体を用いる請求項４に記載の繊維基材端面の毛羽脱落性評価方法。
前記繊維基材シートは含水している請求項５に記載の繊維基材端面の毛羽脱落性評価方法。
前記端面を前記非平滑表面に接触させたとき、前記試験片の総厚みに対して１〜１．１倍になる幅で接触させる請求項５または６に記載の繊維基材端面の毛羽脱落性評価方法。