JP3411576B2 - 新規なファイバーボール - Google Patents

新規なファイバーボール

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、新規なファイバーボールに関し、そしてよ
り詳しくは、ポリエステルポリマーとしてポリ（1,4−
シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）のポリエス
テルファイバーを含有するファイバーボール、そして特
に、結合繊維を含有するため成形可能なファイバーボー
ル、及び新しい成形品へのそれらの成形に関連する。
米国特許第4,618,531号及び第4,794,038号公報におい
て、Marcusは、ポリエステル繊維の新規なファイバーボ
ールを開示した。特に、後者の特許において、ファイバ
ーボールは、負荷支持繊維（ときどきマトリックス繊維
と呼ばれる）としてのポリエステル繊維と結合繊維とか
らなるものであり、そして彼は、それらを結合成形品と
すること及び他の結合品を開示している。かかるファイ
バーボールは商業的にたいへん有用であることがわか
り、そして改良及び変形例が、例えば、米国特許第4,94
0,502号、同第4,818,599号、同第5,112,684号、同第5,1
54,969号、同第5,169,580号及び同第5,218,740号公報に
開示されている。
しかしながら、従来入手可能である材料から得ること
ができるよりも良好な圧縮抵抗／ヒートセットを有する
かかる成形品を生産することは、要望されている。例え
ば、何人かのシートの設計者は、ASTM3574−Ｄに従って
試験したときに、衝撃吸収（クッション）材が改良され
た（すなわち、数値的により低い）セット値をとること
を要求しており、ここでは、重要な試験条件として158
゜F（70℃）で22時間に50％まで圧縮し、かかる圧縮を
解いた後に30分の回復時間を与えてから「セット」を測
定する。
この問題は、本発明に従って、ポリ（1,4−シクロヘ
キサンジメチレンテレフタレート）から本質的になる支
持繊維とともに結合繊維を含有するファイバーボールを
提供することにより解決される。本ポリマーは、従来、
ポリエステル繊維として商業的に最も普通に入手でき、
そして使用されるポリエステルであるポリ（エチレンテ
レフタレート）に対しての2G−Ｔに対抗して、ここでは
ときどきCHDMTと称される。
本発明を完成し上記の問題を解決した後、本発明者
は、例えば、CHDMTのみから成る、すなわち結合繊維を
含まない類似のファイバーボールの衝撃吸収（クッショ
ン）特性を検討し、後述するように、それらの特性、主
に柔軟性において驚くべき利点を見いだした。
本発明の第１の形態に従って提供されるのは、平均直
径が２から15mmまでであり、任意に配列され絡まされ捲
縮された10から100mmまでのカット長を有するポリエス
テルのファイバーフィル（繊維入り材料）から本質的に
なるファイバーボールにおいて、前記ポリエステルがポ
リ（1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）
であることを特徴とするファイバーボール、および詰め
物の少なくとも一部分はそのようなファイバーボールで
ある枕、クッション及びその他の詰め物製品である。
重要な本発明の第２の形態に従って提供されるのは、
平均直径が２から15mmまでであり、任意に配列され絡ま
され捲縮された10から100mmまでのカット長を有しかつ
結合繊維を含んでいるポリエステルのファイバーフィル
から本質的になる成形可能なファイバーボールであっ
て、前記ポリエステルのファイバーフィルがポリ（1,4
−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）から本質
的になることを特徴とする、成形可能なファイバーボー
ルである。
かかる支持（またはマトリックス）ポリエステル繊維
は、Marcusにより開示されたように（上述）、あるいは
以下で議論されるように、結合繊維とともにファイバー
ボールに供される。
好ましい結合繊維は、例えば、芯鞘型あるいは並列型
配置のような二成分繊維であり、一方の成分（鞘のよう
な）がより低い融点の結合材料から成り、他方の成分
（芯のような）がまたCHDMTから好適に成り、成形品に
おいて圧縮永久歪をさらに改良するようにしたものであ
る。好ましい結合材料は、ASTM3574−Ｄの試験温度であ
る70℃より十分に高い温度で熱活性化可能であるべきで
ある。すなわち、好ましい結合材料は、これらの試験条
件下、特に少なくとも100℃で、活性化されるべきでは
なく、そして特に以下で議論されるように明瞭な融点を
有するものである。
さらにまた、本発明の他の形態に従って提供されるの
は、新しい成形可能なファイバーボールを成形すること
により調製された成形品並びにファイバーボール及び／
または成形品を製造する方法である。
本発明の第２の形態の本質的な特長は、2G−Ｔに代わ
って、ポリ（1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタ
レート）−CHDMTから成る負荷支持（あるいはマトリッ
クス）繊維の使用である。他の点においては、それが本
発明の結合繊維を伴う負荷支持繊維のファイバーボール
および成形品へのそれらの成形を含んでいる点に関する
限りにおいては、米国特許第4,794,038号、同第4,940,5
02号、同第4,818,599号、同第5,112,684号、同第5,154,
969号、同第5,169,580号及び同第5,218,740号のMarcus
及びその他の者により開示されていることに、本質的に
従ってもよい。
圧縮／ヒートセット値を、いくつかの異なる同様に調
製されそして成形されたファイバーボール製品につい
て、ASTM3574−Ｄに従って測定し、表１に要約した。表
１から本発明（実施例１及び２）によるCHDMTポリマー
のファイバーボールのセット％値が、2G−Ｔ（比較例Ａ
−Ｆ）の値より有意によく（より低く）なったことが判
かる。
適当な商業的に入手可能な結合繊維は現在2GTポリマ
ーの芯を有して製造されているため、比較試験を、さら
にまた、以下に説明するように結合繊維を含まないが、
しかし結合材料として熱硬化性樹脂AM3を使用して行
い、圧縮／ヒートセット値を表２に示す。
注： （１）マトリックスポリマーのタイプ： CHDMT:1,4−シクロヘキサンジメタノール及びテレフ
タル酸から得た （Ａ）Ｔ−211、イーストマンファイバーズ社、実施例
１及び２並びに項目Ｐに使用した 2G−T:エチレングリコール及びテレフタル酸から得た （Ｂ）Ｔ−808、デュポンファイバーズ、比較例Ｃ及び
Ｘに使用した （Ｃ）市販の繊維ではない（ヨーロッパのデュポン社か
ら入手できるＴ−88と類似である）、比較例Ｄ （Ｄ）H38F、13デニール、ユニチカ（日本）、比較例
Ｅ、Ｆ及びＺ （Ｅ）H38F、６デニール、ユニチカ（日本）、比較例
Ａ、Ｂ及びＹ （２）捲縮のタイプ： Ｍ＝機械的;S＝螺旋形（Spiral）（ときどき螺旋の
（helical）とも呼ばれる） （３）結合材のタイプ： 結合繊維はすべて、結合材料の鞘によって囲まれる2G
−Ｔの芯を含有する同心状の芯鞘型の結合繊維であり、
そしてユニチカ株式会社（郵便番号541、日本国大阪府
中央区久太郎町４−１−３）により供給されたものであ
る。タイプ4080及び2080のそれぞれは、2G−T/2G−Ｉコ
ポリマーの結合材料の鞘を有しているが、しかし2G−Ｉ
の特性が異なるため、結合材料のコポリマーは異なる温
度、すなわち、T4080の場合には約110℃そしてT2080の
場合には約210℃で熱的に活性化可能である。Ｓ−74
は、ユニチカにより開示されていない新しい結合材料の
鞘を有するが、しかし明瞭な融点（158℃）を有する。
このため、結晶性ではなく、そして明瞭な融点を有さな
いが、ほぼ示された温度で結合材料として働くために柔
らかくなる他の結合材料とは対照的に結晶性であると信
じられている。
AM3＝アエロテックスＭ−３ アメリカンサイアナミ
ッド社により販売されたメラミンホルムアルデヒド樹脂 表１中の各項目のため、上述の繊維を、Snyderの米国
特許第5,218,740号に記載された手順に従ってファイバ
ーボール（クラスター）に成形した。クラスターは、マ
トリックス繊維と表１に記載されている繊維を80/20の
割合で混合（重量で）して作った。この成形部品を、直
径10インチ（25cm）及び高さ４インチ（10cm）の円柱の
ように形成した。全体の型は、3/16インチ（4.8mm）の
中心に1/8インチ（3.2mm）穴を配置した穴開きの炭素鋼
シートから構成したので約40％の開放状態であった。密
度が約2.51b/ft3（40kg/m3）である成形部品を作るた
め、この円筒に、0.182ポンド（82グラム）のクラスタ
ーを装入した。穴開きの鋼板が、ばらばらのクラスター
を固定して、高さ４インチ（10cm）の円柱を形成した。
クラスターを装入した型を、オーブンの中に配置された
配管内に挿入し上から底まで型を通して加熱された空気
を再循環させた。空気圧を調整して、水柱0.5インチと
0.75インチ（12mmと19mm）の間にした。項目１及びＢ−
Ｅ（T4080の結合繊維を使用）では、空気は、180℃まで
加熱し、そしてサンプルは下流の空気の温度が170℃に
達した１から２分後に取り除いた。項目Ｆ（T2080の結
合繊維を使用）では、空気は220℃まで加熱し、そして
サンプルは下流の空気の温度が210℃に達したとき取り
除いた。項目２及びＡ（Ｓ−74の結合繊維を使用）で
は、空気は200℃まで加熱し、そしてサンプルは下流の
空気の温度が180℃に達したときに取り除いた。型から
取れ出したときに、すべての成形品が正確に高さ４イン
チ（10cm）になった訳ではないので、表に報告した密度
は実際のサンプルの高さから計算したものである。
表２については、結合は、アメリカンサイアナミッド
社により製造されたメラミンホルムアルデヒド樹脂、Ae
rotex M3を用いて達成した。溶液を、次のように調製し
た： Aerotex M3を18.4g、促進剤MXを5.9g及び水を168g。
この溶液を、クラスター59gと均質混合し、ついで自然
排出した。ついで湿ったクラスターを直径６インチ（15
cm）の頑丈な内壁のキャニスターに投入した。スクリー
ンで湿ったクラスターの高さを４インチ（10cm）に固定
した。163℃（325゜F）の空気再循環オーブン中で20分
後、成形部品は乾燥し、そして硬化した。
この実施例に使用された結合繊維は2G−Ｔの芯を含有
していたので、2G−Ｔマトリックス繊維から経験された
ように、望ましくない圧縮ヒート／セットの挙動が予想
された。言い替えると、2G−Ｔの存在は、圧縮ヒート／
セット値を上げることが予想された。また、2G−T/2G−
Ｉの鞘は、圧縮ヒート／セット試験温度で柔らかくな
り、結合点を流動するようにさせることによりヒート／
セットのいくらかあるいはすべてに貢献するかもしれな
い。これが、表２でファイバーフィルのクラスターがそ
のような結合繊維なしで作られ、そしてその特性が比較
的温度に反応しないとして知られているAerotex M3、メ
ラミンホルムアルデヒド熱硬化性樹脂で結合することに
より成形された理由である。結合繊維で結合されると熱
硬化性樹脂で結合されるとにかかわらず、CHDMTクラス
ターは2G−Ｔクラスターより一貫して低いヒート／セッ
トを有した。さらに、最も低いヒート／セットデータ
は、（１）2G−Ｔポリマーが繊維組織からすっかり除外
されたとき（項目Ｐ）、及び（２）Ｓ−74の結合繊維が
使用されたとき（項目２）に得られた。比較例Ａと比較
例Ｂとの比較から、T4080に対してＳ−74を使用すると2
G−Ｔがマトリックス繊維であったとき（表２の項目Ｙ
において結合材としてAM3を使用するのと同様に）、い
くらかセットを減少した（34から30まで）ことが示され
る。しかし、CHDMTを使用すると、実施例１及び２にお
けるように、たとえT4080を結合繊維として使用したと
きでさえ、はるかにより顕著に上述のセット値が減少し
た。マトリックス繊維としてのCHDMTとともに用いたT40
80に対してＳ−74を用いる追加の利点は、これから判る
ように、2G−Ｔをマトリックス繊維として使用したとき
よりもはるかにすくなかった。これは、セット値がマト
リックス繊維（かかる混合物の80％）としてのCHDMTで
既に低かったためであると信じられている。
かかる結合材料は、好ましくは、マトリックス繊維
（CHDMTを含んで成る）の融点より少なくとも20℃低い
明瞭な融点を有する。
したがって、好ましい成形品は、かかる結合繊維とと
もに、圧縮／ヒートセットテスト（例えば、ASTM3574−
Ｄによる）の試験の間、軟化することに耐えるに十分に
高い軟化温度の結合材料を使用して、及び／またはマト
リックス繊維及び芯鞘型二成分の結合繊維の芯の両方に
CHDMTポリマーを使用して作られる。
上に示したように、さらなる詳細については、Marcus
特許のような当該技術を参照してもよい。例えば、結合
繊維の量は、特定の用途によるであろうが、しかし一般
的には繊維の全重量の約10−30重量％になるであろう。
本発明の第１の形態に戻ると、ファイバーボール（ク
ラスター）は、供給繊維が結合繊維を含まなかったこ
と、すなわち、100％ポリエステルのファイバーフィル
（２インチカット長）であったこと以外は、表１におい
て上述したのと本質的に同様に作成した。CHDMT繊維は
Ｔ−211（表１及び２で使用された項目Ａと同じ、6dp
f、中実の丸い繊維）であり、そして2GT繊維はＴ−808
（上記表１及び２で使用された項目Ｂと同じ、6.5dpf、
単穴中空繊維）であった。項目Ｂは乾いていた、すなわ
ちシリコーンの滑剤（slickeners）で被覆しなかった
が、項目Ｘとして指定された市販品（Ｔ−234、4.25デ
ニールで、なめらかにされたもの）はさらにまた比較の
ために同じ方法によりクラスターにした。クラスター
は、比較のかさ高測定をし、そして以下の標準の手順に
より柔軟性を試験した。
クラスターの300グラムサンプルを375mmの高さ及び29
2mmの内径を有する円筒に装入する。この円筒に直径286
mmの円形の脚を取付け、この脚をLloyd Instrument Mod
el ＃LR5Kに貼り付け、508mm/分で圧縮されつつある、
サンプルの応力／歪み（加重対高さ）特性の記録を提供
する。サンプルは355mmまで予め圧縮する。ついで第二
の周期の間、サンプルの厚さは、0.75、5.0、88.5及び1
21.5ニュートン力で記録する。特に重要であり、実践的
に使用されているのは、5.0ニュートン及び88.5ニュー
トンでの測定である。これは、これらのデータはそれぞ
れクラスターから作られる枕またはクッションのような
製品の厚さ及び柔らかさと相関関係を有するからであ
る。かかる高さ（mmで表し括弧内に標準偏差を示す）を
表３に示す。表３はCHDMT（Ａ）及び2GT（Ｂ）のクラス
ターは均一にかさ高く弾力がある枕を作るが、CHDMTク
ラスターは、表３中のなめらかにされた2GT（項目Ｘ）
の値により示されるように、シリコーンの滑剤を使用す
ることによりこれまで達成された程度に顕著に柔らかさ
が増しているということを示している。CHDMTクラスタ
ーの重要な利点は、市販のシリコーンでなめらかにした
2GT繊維から作られたクラスターと比較すると、引火性
に対する感度が低いということである。
要約すると、本発明者は、2G−Ｔに比較して、CHDMT
のファイバーボールを詰めた枕の圧縮特性において驚く
べきそして顕著な利点を見いだした。したがって、かか
る新しいファイバーボールを単独で、あるいは他の詰め
物材料と混合された新しいファイバーボールを詰めた
枕、クッション及びその他の物品は、非常に審美的に望
ましく、そして前記のような他の利点を有することが期
待されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−118148（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−118149（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−118150（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−73217（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) D04H 1/00 - 18/00 B68G 1/00 - 15/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】カット長が10から100mmまでのランダムに
    配列され絡まされ捲縮されたポリエステルのファイバー
    フィルから本質的に成る平均直径が２から15mmまでのフ
    ァイバーボールであって、前記ポリエステルがポリ（1,
    4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）である
    ことを特徴とするファイバーボール。
  2. 【請求項２】平均直径が２から15mmまでであり、カット
    長が10から100mmまでのランダムに配列され絡まされ捲
    縮されたポリエステルのファイバーフィルと結合繊維と
    から本質的に成り、前記ポリエステルのファイバーフィ
    ルがポリ（1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレ
    ート）から本質的になることを特徴とする成形可能なフ
    ァイバーボール。
  3. 【請求項３】前記結合繊維が二成分結合繊維であること
    を特徴とする請求項２に従うファイバーボール。
  4. 【請求項４】前記結合繊維の１つの成分がポリ（1,4−
    シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）であること
    を特徴とする請求項３に従うファイバーボール。
  5. 【請求項５】前記結合繊維がポリ（1,4−シクロヘキサ
    ンジメチレンテレフタレート）の芯及びより低融点の結
    合材料の鞘を有する芯鞘型の二成分繊維であることを特
    徴とする請求項４に従うファイバーボール。
  6. 【請求項６】前記結合繊維がポリ（1,4−シクロヘキサ
    ンジメチレンテレフタレート）の融点より少なくとも20
    ℃低くかつ少なくとも100℃である明瞭な融点を有する
    結合材料を含んで成ることを特徴とする請求項２〜６の
    いずれかに従うファイバーボール。
  7. 【請求項７】請求項１に従うファイバーボールを詰めた
    枕。
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