JP3207739U

JP3207739U - ウレタン発泡成形品用補強基布およびこの基布を使用したウレタン発泡成形品

Info

Publication number: JP3207739U
Application number: JP2016004730U
Authority: JP
Inventors: 潤山上
Original assignee: バリュテック・インターナショナル株式会社
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2026-09-09

Abstract

【課題】成形時の圧力による引き込まれや伸び不足が原因となる皺や薄肉化、破損などの発生がない成形可能な不織布積層体からなるウレタン発砲成形品用補強基布を提供する。【解決手段】低融点熱可塑性樹脂を原料としたエンボスによる繊維接着力の低い長繊維不織布積層体からなる中間層３の両側にポリエステル短繊維を主体とした短繊維積層体を配置し、機械的に繊維を交絡することにより３層を一体化し、室温における５０％伸長時の引張強度が２５Ｎ／５ｃｍ以下である３層構造の不織布積層体からなる。【選択図】図１

Description

本考案は、車両用シートに使用されている補強材に関し、特に、ウレタン発泡成形シートを補強し、かつ、ウレタン発泡成形シートと金属バネとの間で発生するウレタンと金属との擦れによる異音防止、及び成形性に優れたウレタン発泡成形用補強基布に関するものである。

車両用のシートには、主にクッション材として軟質発泡ウレタン等の発泡成形品が使用されており、長期間の使用に耐える耐久性が必要とされている。
一般に車両用のシートに使用されているウレタン発泡成形品は、三次元形状をした成形用金型に補強基布を配置し、液状ウレタン注入後、加熱加圧下で発泡成形して得られる。ウレタン発泡成形品は、シートに座る人体に近い面をこの発泡成形品の上面とすると反対の面、つまり下面はクッション用の金属バネに接する面となるが、シートが金属バネから局所的に力を受けると発泡ウレタンが損傷しやすいため、耐久性を確保するにはバネから受ける力を分散する必要があり、従来は下記に示すような補強材をウレタン発泡成形品の下面に配設して、ウレタン成形品の磨耗の保護とクッション性の維持を図っていた。

補強材として寒冷紗やテープヤーンを積層体（特許文献１）の部材として使用した場合があるが、寒冷紗やテープヤーンは引張強度が強く伸びが非常に少ない材料であるため、寒冷紗やテープヤーンを使用した積層体は成形金型の凹凸に沿い難く平面的な成形品しか得られなかった。
前述の寒冷紗やテープヤーンの代わりに、より伸びのある材料である不織布積層体を補強材として使用することが検討され、伸張性が改善され成形金型の凹凸へのフィット性も良くなった。しかしながら、当該不織布積層体は、伸びがまだ十分でなく成形時の皺の発生や無理な伸長による薄肉化により液状ウレタンの下面への滲み出しが多発したため、不織布積層体を、まえもって、金型に沿うように裁断や打ち抜き加工し、成形品の形状に合わせて縫製加工する必要があった。

さらに伸張性を高めることを目的として、不織布積層体の５％伸長時に低い引張強度を示す長繊維不織布積層体（特許文献２）や捲縮繊維を使用した不織布積層体（特許文献３、特許文献４）などの技術が開示されているが、現在のウレタン発泡成形品は形状が複雑であり、前述の技術の製品も縫製加工をせずに成形金型を使用して成形や熱加工する場合、ウレタン発泡成形品用補強基布に要求される室温における低い引張強度での５０％以上の伸長やバネとの接触による異音を防止のための液状ウレタンの裏面層への滲み出し防止を十分に制御できない恐れがあるので、要求に適合した形状のウレタン発泡成形品の製作に不安があった。

特開２０００−９４４５７号公報特開２００４−３５３１５３号公報特開２０１０−１７４３９３号公報特開２０１１−５２３３２号公報

本考案の課題は、前加工として、裁断や打ち抜きをした基布を使用して金型に沿うように縫製加工する必要のない、深絞りが可能な低い引張強度で十分な伸張性を示し、バネとの接触による異音を防止するための液状ウレタンの金属バネとの接触面への滲み出し防止性のあるウレタン発泡成形品用補強基布を提供することにある。

本考案は、ウレタン発泡成形品用補強基布が、室温下で十分な通気性と低い引張強度での十分な伸びを有し、液状ウレタンを注入した後、加熱加圧下で発泡成形したウレタン発泡成形品と固着する表面層、液状ウレタンの滲み出しを防止する中間層、異音発生を防止する裏面層の３層の繊維積層体で、当該３層の繊維積層体を機械的交絡法であるニードルパンチ法で一体化することにより３層構造の繊維積層体とし、さらに、当該繊維積層体において熱可塑性樹脂を原料とした融点の違う２種以上の繊維で繊維積層体を構成することにより、熱によって必要な部分の繊維を溶融、変形させウレタン発泡金型に沿った形状を成形付与できることを見出すに至った。

上記本考案の３層構造のウレタン発泡成形品用補強基布は、ウレタン発泡成形品に対し十分な補強効果を有し、またバネ接触面への液状ウレタンの滲み出しがなく異音発生がない特性を維持しながら、十分な伸張性を有しているため成形用金型の凹凸に沿って形状付与することが可能であり皺が発生することがなく、また、熱可塑性樹脂の繊維で出来ているため高い成形保持性を有している。

図１は、本考案のウレタン発泡成形品用補強基布の模式的断面図である。図２は、本考案のウレタン発泡成形品用補強基布の使用方法を説明する説明図である。図３は、評価用の凹型の金型の模式的断面図である。

以下、本考案の実施の形態を図１、図２に基づいて説明する。
本考案のウレタン発砲成形品用補強基布１は、繊維を機械的に交絡するニードルパンチ法により表面層２、中間層３、裏面層４の３層の繊維積層体を一体化させた３層構造の繊維積層体であり、ウレタン発砲成形品用補強基布１の表面層２の上部に液状ウレタンを発泡したウレタンパッド層５、裏面層４の下部に金属バネ６が配置されてなる。

表面層２の繊維積層体は、嵩高性があり成形加工時の圧力や熱で変形しにくいポリエステル短繊維を主とした短繊維不織布が良く、ウレタン発泡成形品のウレタンパッド層５との固着性能を十分に発揮させるため目付は２５ｇ／ｍ^２以上あればよいが、３０ｇ／ｍ^２以上あればより好ましく、上限目付は１００ｇ／ｍ^２程度であれば成形に問題を起こさない。２５ｇ／ｍ^２未満であると、ウレタンパッド層５との十分な固着性が得られず、ウレタン発泡成形品用補強基布１とウレタンパッド層５の剥離が発生する場合がある。当該ポリエステル短繊維の繊維径に特に制限はないが、２〜１０デニールがよく、繊維長にも特に制限はないが４０〜１００ｍｍがよい。

前述の表面層２とは反対側の裏面層４つまりウレタン発泡成形品用補強基布１の下面側の金属バネ６と接する繊維積層体は、金属バネ６との擦れによって発生する異音と摩耗を軽減する必要があるため、表面層２の繊維積層体と同じように、成形加工時の圧力や熱で変形しにくいポリエステル短繊維を主とした短繊維不織布がよい。異音防止や摩擦軽減及び万一中間層３より液状ウレタンが滲み出した場合に金属バネ６との接触を防止するために目付は２５ｇ／ｍ^２以上あればよいが、好ましくは３０ｇ／ｍ^２以上がよく、上限目付は１００ｇ／ｍ^２程度であれば成形に問題を起こさない。裏面層４の目付が２５ｇ／ｍ^２未満であると摩耗の軽減が十分でない場合や中間層３より滲み出した液状ウレタンが裏面層４の金属バネ６との接触面まで到達し金属バネ６と擦れ異音が発生する場合がある。当該ポリエステル短繊維も表面層２と同じく繊維径に特に制限はないが２〜１０デニールがよく、繊維長にも特に制限はないが４０〜１００ｍｍがよい。

また表面層２と裏面層４の短繊維不織布には、成形工程の加熱により一部の繊維の表面を溶融し繊維同士を融着させることで形状保持性をより高めるとともに中間層３に発生するニードルパンチによる穴を塞ぎ液状ウレタンの滲み出しを抑制するために、ポリエステル繊維より低融点の熱可塑性樹脂（ポリエチレン樹脂や低融点ポリエステル樹脂など）の短繊維や鞘部が低融点熱可塑性樹脂（ポリエチレン樹脂や低融点ポリエステル樹脂など）芯部が高融点熱可塑性樹脂（ポリエステル樹脂など）である芯鞘構造の短繊維あるいは低融点熱可塑性樹脂（ポリエチレン樹脂や低融点ポリエステル樹脂など）と高融点熱可塑性樹脂（ポリエステル樹脂）を使用したサイド・バイ・サイド構造の短繊維である熱融着性繊維を５０％未満含有させてもよい。
なお、裏面層４の繊維積層体は表面層２の繊維積層体と繊維の種類や混合比率が異なっていてもよいが、作業性、生産性の点から表面層２と同一であることが好ましい。

ウレタン発泡成形品用補強基布１は、成形金型への良好な沿いを得るために、縦、横、斜めのどの方向にも出来るだけ低い引張強度で十分な伸びが要求されるが、一般的な短繊維不織布の製造方法であるカード法で生産される表面層２と裏面層４は、不織布製造設備における不織布の進行方向（ＭＤ）と直角の横方向（ＣＤ）の引張強度が強いため、中間層３の繊維積層体は縦方向の引張強度が強い繊維積層体がよく、スパンボンド不織布やメルトブローン不織布などの長繊維不織布がよい。
一般的なスパンボンド不織布は、高い引張強度にするために繊維同士を熱エンボスロールによる熱と圧力で融着しており、低い引張強度での伸びが不十分なため当該ウレタン発泡成形品用補強基布１の中間層３には適さない。当該中間層３には、前述のように表面層２と裏面層４の横方向の引張強度とのバランスを取るために熱エンボスロール条件を低温や低圧とし繊維融着力を弱めることで低い引張強度で十分な伸びを有するスパンボンド不織布を使用する。

また、中間層３には、主に成形加工後の形状保持とウレタン発泡時の液状ウレタン浸み出し防止の機能が必要であるため、中間層３の繊維積層体を構成する長繊維不織布は、表面層２、裏面層４を構成するポリエステル繊維よりも融点が１００℃以上低い熱可塑性樹脂を原料とする繊維が好ましく、ウレタン発泡成形品の製造前の基布の成型工程あるいはウレタン発泡成形品製造工程において、三層構造のウレタン発泡成形品用補強基布１が十分に伸張し成形金型に沿うと共に、加熱される際、当該中間層３の構成繊維の一部あるいは全部が軟化や溶融することによりウレタン発泡成形品用補強基布１に通気性を確保しながら金型形状に沿った三次元の形状を付与することができる。
中間層３の長繊維不織布の目付は１５〜７０ｇ／ｍ^２がよく、好ましくは２０〜６０ｇ／ｍ^２である。１５ｇ／ｍ^２未満であるとウレタンが裏面層４まで浸み出す恐れがあり、７０ｇ／ｍ^２以上になるとウレタン発泡成形品用補強基布１の縦の引張強度が強過ぎ皺が入りやすくなる。当該長繊維の繊維径は１５デニール以下であればよく、１５デニールより太いと液状ウレタンが滲み出す恐れがあり、また、繊維原料の熱可塑性樹脂の融点は、８０℃以上あればよく、好ましくは１００〜１５０℃である。熱可塑性樹脂の融点が８０℃未満であると車両内が非常に高温になった場合、当該長繊維が溶融しウレタン発泡成形品に問題を引き起こす可能性があり、また、熱可塑性樹脂の融点が１５０℃より高いと基布の成型時や液状ウレタンの発泡時に繊維の軟化や溶融が不十分で成型性や液状ウレタンの滲み出し防止に問題が発生する。

前述の中間層３の長繊維不織布に使用する熱可塑性樹脂の具体的な例としては、ポリエチレン系樹脂（例えば高密度ポリエチレン；融点１３２℃、低密度ポリエチレン；融点１１７℃、超低密度ポリエチレン；融点９８℃あるいは直鎖状低密度ポリエチレン；融点１２５℃）やポリプロピレン系エラストマー樹脂（融点１００〜１５０℃）、低融点ポリエステル樹脂（融点１１０℃〜１５０℃）などがある。
また、長繊維の構造は、樹脂単体でのモノフィラメント構造でもよいが、鞘部が低融点樹脂であるポリエチレン樹脂や低融点ポリエステル樹脂、芯部がポリエステル樹脂である芯鞘構造でもよい。

前述の表面層２、中間層３、裏面層４の繊維積層体を機械的に繊維交絡させるニードルパンチ法を用いて一体化することにより得た室温における５０％伸長時の引張強度が２５Ｎ／５ｃｍ以下である３層構造のウレタン発泡成形品用補強基布１は、低い引張強度において十分な伸張性があり、予備成形する際に成形金型に沿うように作られた専用の治具やゴムなどでできた成型用の高伸縮性シートに気体や液体を注入することで成形金型に押し込まれ、成形金型の形状を忠実に再現し、ウレタン発泡成形品用補強基布１が成形金型の内部に引き込まれることによる皺の発生を防ぐことができ、且つ、成形金型へのセット作業も容易となる。引張強度が２５Ｎ／５ｃｍを越えると、成形工程で皺の発生や液状ウレタンの滲み出しや漏れの問題が発生しやすくなる。
当該ウレタン発泡成形品用補強基布１は、ウレタン発泡成形品の製造前の基布の成型あるいは直接ウレタン発泡成形品を製造する成形加工法だけでなく、従来からの縫製加工法にも使用できる。

次に、本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例、比較例において、表面層２、裏面層４の繊維積層体である短繊維不織布には、太さ２．２デニール、繊維長が２インチ（５１ｍｍ）で融点が２６０℃（帝人株式会社製）のポリエステル短繊維を使用した。
スパンボンド不織布Ａは、原料として融点１３５℃のポリプロピレン系エラストマー樹脂を使用し繊維径を２デニールとしエンボス圧を通常より２０％低くして生産したスパンボンド不織布（Ａｖａｎｔｉ社製）である。
スパンボンド不織布Ｂは、スパンボンド不織布Ａと同じ原料を使用し繊維径を２デニールとし通常のエンボス圧で生産したスパンボンド不織布（Ａｖａｎｔｉ社製）である。

裏面層としてカード機で製造したポリエステル短繊維を原料とする目付が５０ｇ／ｍ^２の短繊維不織布の上に、中間層として目付が４０ｇ／ｍ^２のスパンボンド不織布Ａを積層し、更にその上に表面層として裏面層と同様にカード機で製造したポリエステル短繊維を原料とする目付が５０ｇ／ｍ^２の短繊維不織布を積層した後、ニードルパンチ処理により一体化して総目付１４０ｇ／ｍ^２の３層構造の不織布積層体を得た。

〔比較例〕
裏面層としてカード機で製造したポリエステル短繊維を原料とする目付が５０ｇ／ｍ^２の短繊維不織布の上に、中間層として目付が４０ｇ／ｍ^２のスパンボンド不織布Ｂを積層し、更にその上に表面層として裏面層と同様にカード機で製造したポリエステル短繊維を原料とする目付が５０ｇ／ｍ^２の短繊維不織布を積層した後、ニードルパンチ処理により一体化して総目付１４０ｇ／ｍ^２の３層構造の不織布積層体を得た。

〔試験品の作成〕
不織布積層の物性評価として、巾５ｃｍ長さ３０ｃｍの引張強度測定用の試験片を作成する。また、不織布積層の機能評価として、伸張率が１３５％の評価用の凹型の金型に不織布積層をセットし、ゴム製のシートに圧縮空気を入れ加圧成形した後、金型を２００℃で１分間加熱した。次に成形された不織布積層を金型より取り出し冷却することで特性評価用の試験品Ａを作成し後述の評価をしたのち、ウレタン発泡金型にセットし液状ウレタンを注入し、１２０℃、１５分のウレタン発泡成形を行うことで試験品Ｂを作成した。
前述伸張率とは、図３に示す凹型の金型の表面の接線の長さＡＣＢを直線長さＡＢ（破線部）で除した値（伸張率＝接線ＡＢＣの長さ／直線ＡＢの長さ×１００）である。

前述の実施例と比較例で得た３層構造の不織布積層体に対し、次の項目の検討を行った。
〔物性測定〕
ａ．５０％伸長時の引張強度：
室温２５℃において、オリエンテック社製テンシロン万能材料試験機のチャック間距離を２００ｍｍとして前述の引張強度測定用の試験片をたるみのないようにセットし、引張り速度３００ｍｍ／分で引張強度を測定する。試料片が１００ｍｍ伸ばされた時点が５０％伸長時となるので、この時点の荷重値を引張強度測定結果より読み、単位：Ｎ／５ｃｍで表した。
〔機能評価〕
前述の試験品Ａと試験品Ｂを使用して、以下のウレタン発泡成形品用補強基布として必要な機能を評価した。
ｂ．形状保持の状態
試験品Ａを平な机の上に置き、形状の保持状態を目視で評価した。
ｃ．皺の有無の状態
試験品Ａと試験品Ｂの皺の有無と大きさの状態を目視で評価した。
ｄ．ウレタンパッド層との固着性
試験品Ｂより不織布積層を指で持ち剥がすことで、ウレタンパッド層との固着性を手の感覚で評価した。
ｅ．液状ウレタンの滲み出し・漏れ状態
試験品Ｂにおいて金属バネと接触する裏面層側より見て、液状ウレタンの滲み出しと漏れの状態を目視で評価した。
ｆ．異音の防止性
試験品Ｂにおいて、裏面層と金属片とを摺り合わせた際の異音の発生の程度を聴覚で評価した。
ｇ．ウレタン成形品の状態
試験品Ｂにおいて、液状ウレタンが金型の細部にまで行き渡り発泡し、金型形状を忠実に再現している状態を目視で評価した。

〔評価レベル〕
評価結果は、下記の○〜×の三段階で評価し表１にまとめた。
○；良好であり使用可能なレベル
△；使用するには不安の残るレベル
×；問題点があり使用には適さないレベル

上記実施例および比較例の評価結果から、本考案のウレタン発泡成形品用補強基布は、縫製加工を行わない場合も、熱成形加工が可能でウレタン発泡金型の形状へのフィット性がよく、薄肉化や破れ、皺による液状ウレタンの滲み出しや漏れなどが抑制でき、当該ウレタン発泡成形品用補強基布を使用したウレタン発泡品は、ウレタンパッド層と金属バネが直接接触しないため異音の発生ないウレタン発泡成形品であることがわかる。

１ウレタン発泡成形品用補強基布
２表面層
３中間層
４裏面層
５ウレタンパッド層
６金属バネ

Claims

熱可塑性樹脂を原料とした表面層、中間層、裏面層の３層の繊維積層体を機械的な繊維交絡方法により一体化した３層構造の繊維積層体において、前記表面層及び裏面層がポリエステル短繊維を主体とした目付２５〜１００ｇ／ｍ^２の短繊維積層体、中間層が目付１５〜７０ｇ／ｍ^２の表面層及び裏面層のポリエステル繊維の融点より１００℃以上低い融点の熱可塑性樹脂を原料とする長繊維積層体からなり、かつ、室温における５０％伸長時の引張強度が２５Ｎ／５ｃｍ以下であることを特徴とするウレタン発泡成形品用補強基布。
前記中間層において、表面層及び裏面層のポリエステル繊維の融点より１００℃以上低い融点を有する熱可塑性樹脂を鞘部の原料とした芯鞘構造の長繊維積層体からなる請求項１記載のウレタン発泡成形品用補強基布。
前記表面層及び裏面層の積層体において、鞘部をポリエステル繊維の融点より１００℃以上低い融点を有する熱可塑性樹脂を原料とした芯鞘構造の短繊維が５０％未満混合されてなる請求項１および２記載のウレタン発泡成形品用補強基布。
請求項１から３記載のウレタン発泡成形品用補強基布を使用したウレタン発泡成形品。