JP3204953U - 芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維および織物 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維や織物を裁断加工や縫製加工する時に繊維芯部のガラス長繊維束がバラバラになった状態で露出しないために、皮膚の刺傷あるいは折れた微細なガラス繊維の飛散を抑制した安全性に優れた芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維および織物を提供する。【解決手段】多数本のすべてのガラス長繊維を合成樹脂エマルジョンで束状に集束、固着させて芯部２とし、当該芯部２の周囲に軟質塩化ビニル樹脂で表面層となる鞘部１を形成することによって得られる芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維を得る。【選択図】図１

Description

本考案は、特に耐候性、耐磨耗性、難燃性、柔軟性、寸法安定性、意匠性に関して高い品質を要求される建築の床や壁の表面材、椅子の座面部などに使用される芯材であるガラス繊維による刺傷や折れたガラス繊維の飛散を防止した安全性に優れた芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維および当該芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維を使用した織物に関するものである。

建築材料としての床面や壁面、住宅や店舗オーニングやテントの生地、ブラインド、椅子、インテリア用品の化粧箱など幅広い分野で塩化ビニル樹脂製織物が使用されており、当該織物には、用途や使用される環境によって耐候性、耐磨耗性、難燃性、柔軟性、寸法安定性、耐水性、安全性、意匠性、防汚性など多くの物性が要求される。
特に建築用床や壁の表面材、椅子の座面部に使用する当該織物には、芯部に多数本のガラス繊維を使用することで高強度と寸法安定性さらに柔軟性を有し、表面層に塩化ビニル樹脂を使用することで耐候性、耐磨耗性、難燃性、意匠性を高めた芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維が使用される場合が多い。

前述の織物は、束ねたガラス長繊維の周囲に溶融した軟質塩化ビニル樹脂を押出機で押し出し表面層を形成すことによって製造した芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維を使用して製織した織物であり、前述の建築材料をはじめとする色々の用途には、当該繊維がずれたり外れたりしないように繊維の表面層の塩化ビニル樹脂を溶融させた後冷却することで繊維を固着するヒートセット加工を施している。

従来の芯材にガラス繊維束などを使用した複合繊維としては、高強度を保ちながらより高い柔軟性を有す繊維を得るために、ガラス繊維や炭素繊維、アラミド繊維などの補強用連続繊維を芯材に使用し、束ねた補強用連続繊維の周囲に溶融した熱可塑性樹脂を押出機で押し出し表面層を形成すことによって製造する手法（特許文献１）や、補強用連続繊維と熱可塑性繊維を合わせて束状の芯部とし溶融した熱可塑性樹脂を当該芯部の周囲に高温高圧で噴射することによって製造する手法（特許文献２）などが提案されている。しかしながら、これらの製造方法は、複合繊維の高い柔軟性を得るために、芯部のガラス繊維などの補強連続繊維を固着していない。
また、熱可塑性樹脂を可塑剤に分散させた樹脂組成を塗布しガラス繊維束を被覆する製造方法や、水とポリオレフィン粒子とエチレン・酢酸ビニル共重合体粒子とを含有する水分散型ガラス繊維被覆剤を塗布しガラス繊維束を被覆する製造方法（特許文献３）や、プレコート工程で有機樹脂を含む第一の処理液を塗布し、加熱することでガラス繊維束に有機樹脂を密着させ、次の被覆工程で熱可塑性樹脂を含む第二の処理液を塗布し加熱することで樹脂被覆ガラス繊維を製造する方法（特許文献４）が知られているが、これらの塗布する方法では、被覆剤とガラス繊維束の接着性能が低くまた表面層の樹脂膜の厚みが薄い。
したがって、前述のように樹脂で被覆加工されたガラス繊維や当該繊維で製織した織物を床面などの特に耐剥離強度を要求される用途に使用するには、芯材であるガラス繊維が未固着であり、被覆剤による表面層は厚みが薄く摩耗や強い摩擦力で剥離し易いため、繊維や織物の加工時また実使用時に、例えば特許文献１で作ると図２に示すようにガラス繊維がバラバラの状態で露出し、皮膚の刺傷あるいは折れたガラス繊維の飛散などの問題が発生する場合があった。

特許３６２０１０３号公報 特表平６−５０６６４３号公報 特許３７７７９４５号公報 特許４８３５０７４号公報

本考案の課題は、裁断加工や縫製加工した時に芯材である多数本のガラス長繊維の束がバラバラの状態で露出することによる刺傷や折れたガラス繊維の飛散を抑制した安全性に優れた芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維と当該繊維を使用して製織した塩化ビニル樹脂製織物を提供することにある。

本考案は、現在の本用途の塩化ビニル樹脂製織物において、芯材が多数本のガラス長繊維を束ねて固着されていない鞘部が塩化ビニル樹脂からなる芯鞘構造の繊維であり、当該繊維を製織した織物では更にヒートセット加工における熱による残留応力が残っているため、織物を裁断加工や縫製加工した時に芯部のガラス繊維束が繊維断面より露出すると共に、露出したガラス繊維束がバラバラの状態になっていることに着目し、すべてのガラス長繊維を固着材で固着したガラス長繊維束とした芯部の周囲に表面層としての塩化ビニル樹脂製の鞘部を形成することによりガラス長繊維がバラバラの状態で露出することを防止出来る芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維を得ることができ、当該繊維を使用することによりガラス長繊維がバラバラの状態で露出することを防止出来る塩化ビニル樹脂製織物を得られるに至った。

上記本考案の芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維や当該繊維を用いた塩化ビニル樹脂製織物は、当該繊維の切断時や当該織物の裁断加工や縫製加工時に繊維の切断面部分から出ているガラス長繊維がバラバラの状態にならず束の状態を維持しており、折れたガラス繊維による刺傷や微細なガラス繊維の飛散を抑制できる高い安全性の効果を有している。

図１は、本考案の芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維の模式図である。 図２は、従来の芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維の模式図である。

以下、更に添付図面を参照し、前述芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維の具体的実施形態について説明する。
図１において、１は表面層の鞘部であり、２は補強用の芯材で、３は芯材２を固着する固着材であり、４は芯材２が固着材３により束状に固着して形成された芯部である。

鞘部１には、高い耐候性、耐磨耗性、難燃性、柔軟性、意匠性を有する軟質塩化ビニル樹脂を使用することが好ましく、また、鞘部１の厚みは特にこだわらないが、０．１〜０．５ｍｍが良い。０．１ｍｍより薄いと表面層の剥離強度が弱く芯材２が露出し易くなり、０．５ｍｍより厚い場合は、加工適正や柔軟性が十分でなくなる場合がある。

芯材２には、高い寸法安定性や引張強度、柔軟性を有する直径４〜１３μｍのガラス長繊維を使用することが好ましい。
直径が４μｍより細いと繊維製造工程において折れて発生する短いガラス繊維による健康被害が懸念され、１３μｍより太いとガラス繊維が折れ易くなり繊維製造装置の運転停止や不良品の発生が多くなる。
芯材２の本数は、当該芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維の太さや製織方法によって織物の厚みが変化するため、織物に要求される繊維径や強度、柔軟性、寸法安定性などに応じて決定することが望ましく、特に床材用織物や椅子の座面部用織物のように高い寸法安定性と強度を要求される織物に使用される場合には１００〜５００本使用することが好ましい。
また、後述する固着材３との親和性を高める為に、シランカップリング剤により表面処理を施した芯材２を使用しても良い。

固着材３には、芯材２との親和性がよく、また、高い固着力を発揮し多数本の芯材２を束状構造にした芯部４を形成するために、酢酸ビニル樹脂や塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、アクリル・酢酸ビニル共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体などの熱可塑性樹脂あるいはスチレン・ブタジエンゴムやニトリルゴムなどの合成ゴムあるいはこれらの混合物を主体とした合成樹脂エマルジョンが使用されるが、酢酸ビニル系エマルジョンや塩化ビニル系エマルジョンの使用が入手のしやすさやや価格の面から好ましい。
固着材３に使用される塩化ビニル樹脂系エマルジョンの場合、固形分濃度は３０〜６０ｗｔ％が好ましく、３０ｗｔ％未満の場合には芯材２に付着する固形分が少なく固着力の不十分な芯部４の形成や乾燥工程における芯部４の中心部の未乾燥、また、６０ｗｔ％を超えると固着材３の粘度が高過ぎるために芯材２の束の中心部まで固着材３が十分に浸透しないことによる未固着芯材２の発生や乾燥工程における発泡などの問題を発生する場合がある。
前述の固着材３をすべての芯材２に付着させるためには、芯材２を固着材３に含浸させる方法が好ましく、塗布やスプレーさせる方法では束状になった中心部に位置する芯材２に固着材３が十分に付着し難く、また、付着量も十分でない場合が多い。

当該芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維の製造は、含浸工程、乾燥工程、表面層形成工程の３工程に大別出来る。

初めの含浸工程では、ボビンに巻かれている芯材２を３０〜９０℃でコントロールされた固着材３の含浸槽に導入しすべての芯材２に固着材３を付着させる。また、固着材３を芯部の中心部の芯材２にまで確実に浸透させ付着させる為に、攪拌機や超音波で芯材２や固着材３を振動させる場合や固着材３の粘度を一定に保つために粘度調整装置を使用する場合もある。

次の乾燥工程では、１３０〜２２０℃に温度コントロールされた温風乾燥機や赤外線乾燥機で集束させた芯材２を乾燥した後、室温で冷却し芯材２同士を固着材３で固着させた束状構造の芯部４にする。
乾燥機の温度が１３０℃より低いと乾燥が不十分となり２２０℃より高いと固着材３の発泡による泡の残留以外にも芯材２の切断や露出が発生するため、芯部４の内部や外部に残留した固着材３の水分や泡、露出した芯材２により次の表面層形成工程で再発泡や肌荒れなどによる生産運転や品質不良の問題が発生し易い。

次の表面層形成工程において、前述の芯部４の外側に軟質塩化ビニル樹脂を１８０〜２００℃の押出機で溶融押し出しすることで表面層となる鞘部１を形成した後、冷却水槽で冷却固化することで、当該芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維を得る。

前述のようにして得られた芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維を使用して製織した織物をピンテンター機で張力を掛けながら１４０〜１８０℃に温度コントロールされた加熱炉で鞘部１の表面部分を再溶融させた後室温にて冷却するヒートセット加工することにより、当該繊維をズレたり外れたりしない様に繊維の交点を固着し、また、裁断加工や縫製加工の時に切断面から露出した芯材２の折れたガラス繊維による刺傷や微細なガラス繊維の飛散を抑制した塩化ビニル樹脂製織物を得ることができる。

以下、本考案の塩化ビニル樹脂製強化繊維の実施例に基づいて説明する。
実施例、比較例に使用した、鞘部１の軟質塩化ビニル樹脂は信越ポリマー（株）製ＫＢＭ４０３、芯材２のガラス長繊維は日東紡績（株）製ＥＣＧ１５０で直径は９μｍ、固着材３の塩化ビニル系エマルジョンは日信化成（株）製ビニブランで固形分濃度５０ｗｔ％である。

〔実施例１〕
４００本の芯材２の束を固着材３の入った７０℃の含浸槽に１秒間含浸した後、１８０℃の熱風乾燥機で２０秒乾燥させ、更に、２５℃の室温で５分間冷却した。次に、１８５℃の押出機で溶融させた軟質塩化ビニル樹脂を芯材２の周囲に押し出すことにより表面層となる鞘部１を形成した後、冷却水槽を通し、直径０．６ｍｍの芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維を得た。

〔比較例１〕
束状に集めた４００本の芯材２の周囲に１８５℃の押出機で溶融させた軟質塩化ビニル樹脂を押し出すことにより表面層となる鞘部１を形成した後、冷却水槽を通し、直径０．６ｍｍの芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維を得た。

次に、実施例、比較例で得られた芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維を縦糸と横糸に使用して製織した織物を、ピンテンター方式のヒートセット装置にて１５０℃、１分の熱処理加工した後、室温にて５分間冷却して塩化ビニル樹脂製織物を作成した。

前述の実施例と比較例で得た芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維と当該繊維を使用して前述の様に製織した織物に対し、次の項目の評価を行った。
＜芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維の評価＞
ａ．繊維の切断面の状態
１０ｃｍの長さに切断した評価用の繊維片を中心部で１８０度折り返し、繊維の切 断面からガラス長繊維が出ている状態を目視と顕微鏡で２００倍に拡大して評価す る。
ｂ．ガラス繊維束の固着状態
繊維を切断面が２ｃｍ程度の長さになるようにカッターナイフで斜めに切断し芯部 ４を露出させ、その露出した芯部４の状態を目視と顕微鏡で２００倍に拡大して評 価する。
ｃ．熱処理後の繊維の切断面の状態
１ｍの長さに切断した繊維を１５０℃、１分の加熱処理した後、繊維の端面より１ ０ｃｍの場所で切断し、その切断面からガラス長繊維が出ている状態を目視と顕微 鏡で２００倍に拡大して評価する。
ｄ．熱処理後のガラス繊維束の固着状態
１ｍの長さに切断した繊維を１５０℃、１分の加熱処理した後、繊維の端面より１ ０ｃｍの場所から切断面が２ｃｍ程度の長さになるようにカッターナイフで斜めに 切断し芯部４を露出させ、その露出した芯部４の状態を目視と顕微鏡で２００倍に 拡大して評価する。
＜塩化ビニル樹脂製織物の評価＞
織物の縦糸と横糸の各々に対して、次に示す評価を行う。
ａ．繊維の切断面の状態
織物の縦糸あるいは横糸と直角に鋏で切断し、繊維の切断面からガラス長繊維が出 ている状態を目視と顕微鏡で２００倍に拡大して評価する。
ｂ．ガラス繊維束の固着状態
織物の縦糸あるいは横糸の切断面が２ｃｍ程度の長さになるようにカッターナイフ で斜めに切断し芯部４を露出させ、その露出した芯部４の状態を目視と顕微鏡で２ ００倍に拡大して評価する。

評価結果は、下記の○、×の２段階で評価し表１にまとめた。
○：ガラス繊維がバラバラの状態で露出していない良好なレベル
×：ガラス繊維がバラバラの状態で露出しており不良なレベル

上記実施例および比較例の評価結果から、本考案の芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維および当該繊維を使用した塩化ビニル樹脂製織物は、裁断加工や縫製加工した時に繊維の切断面からガラス長繊維がバラバラになった状態で露出されることが抑制されており、露出したガラス繊維による刺傷や微細なガラス繊維の飛散の少ない安全性の高い繊維および織物であることがわかる。

１ 鞘部
２ 芯材
３ 固着材
４ 芯部

Claims (5)

1. 芯材としての多数本のすべてのガラス長繊維と合成樹脂エマルジョンで形成された束状物を芯部とし、当該芯部の周囲に鞘部となる軟質塩化ビニル樹脂の表面層を有する芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維。
2. 合成樹脂エマルジョンが熱可塑性樹脂エマルジョンであることを特徴とする請求項１記載の芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維。
3. 熱可塑性樹脂エマルジョンが塩化ビニル樹脂系エマルジョンであることを特徴とする請求項２記載の芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維。
4. 熱可塑性樹脂エマルジョンが酢酸ビニル樹脂系エマルジョンであることを特徴とする請求項２記載の芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維。
5. 請求項１〜４のいずれか一項記載の芯鞘構造の塩化ビニル樹脂製繊維を使用し、当該繊維の交点の表面層が溶融し固着している塩化ビニル樹脂製織物

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