JP3641650B2

JP3641650B2 - Molded cushion material with improved durability against repeated large deformation and method for producing the same

Info

Publication number: JP3641650B2
Application number: JP32523395A
Authority: JP
Inventors: 吉田　　誠; 亨景松井
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Fibers Ltd
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2015-11-21
Also published as: JPH09143849A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維集合体をマトリックスとする成型クッション材およびその製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、寝具、ベット等の繰り返し大変形を受けやすいクッション材や、複雑な形状に成型する乗り物用座席や家具、事務用椅子等のクッション材として有用な成型クッション材及びその製造方法に関する。
【０００２】
ここで、”大変形”とは、クッション材が圧縮変形を受けるとき、変形前のクッション材の厚みを基準として、その厚みが５０％以下となることをいう。
【０００３】
【従来の技術】
従来、繊維集合体を成型表面に空気透過性モールド表面にスキャンニングしつつ積層・載置することによるクッション材の型詰め・成型方法（特開平６−３１０６２号公報）が知られている。しかし、この方法では、融着性繊維を混入した短繊維集合体をモールド内に詰め込んで、熱処理を施すことによりクッション材を成型する方法は、該融着性繊維が熱に対して敏感で収縮率を低く出来ず、また非融着性繊維も、この熱処理条件下では収縮を起こすことが多いために、クッション材成型中に短繊維の収縮が起こり、成型されたクッション材が、モールドの寸法より大幅に小さくなってしまうといった現象が避けられない。また、得られるクッション材は、繰り返しの大変形に対する耐久性に劣るので、寝具、ベット等の用途には好適ではなく、更に、該クッション材は、乗り物用座席や家具、事務用椅子等に用いたとき、フィット性、荷重支持特性にかけていた。
【０００４】
先に、本発明者等は、一種類の融着繊維とマトリックスとしての非弾性ポリエステル系捲縮短繊維とを用いる系（国際公開番号ＷＯ９１／１９０３２等）につき提案を行った。該系では、一度平面マット状に融着成型した短繊維集合体に対し、カットなどを行い、モールド内に詰め、再度融着させることを考えたとき、融着結合部がずれたりして強固な熱固着点（ここで、熱固着点とは短繊維同士が熱処理により融着した結合部分をいう。）が形成されず、また、エラストマーのように耐熱性の悪い低融点ポリマーを融着成分としただけでは、クッション成型時に少なくとも２回は融点以上の加熱を受けるために低融点成分が熱劣化を起こし、得られるクッション材が、繰り返しの大変形に対する耐久性等の低下等をおこしてしまうといったことも想定される。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】
本発明の目的は、物性の劣化を起こしにくく、繰り返し大変形に耐久性があり、人体やその他の複雑な形状の物に対しフィット性及び荷重支持特性が優れ、通気性が高い成型クッション材を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、上記成型クッション材を、モールド内での収縮を小さく、モールド寸法に近い形状で成型でき、しかも、局所的に密度や凹凸形状が任意にコントロールできる成型クッション材の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明者等は、繰り返しの大変形の耐久性に対して、鋭意研究を重ね、クッション材内部の熱固着点の融着結合部の強度がこの耐久性に影響を与えており、更に、強度のみを上昇させるだけではクッション材全体としての性能が劣ることを見いだした。更に、本発明者等は、クッション材中に適度な強度の熱固着点と、少量の比較的大きな強度の融着結合部を散在させることでクッション材全体としての性能が格段と向上することを究明し、本発明を想到するに至った。
【０００８】
即ち、本発明によれば、
非弾性ポリエステル系捲縮短繊維（Ａ）集合体をマトリックスとする成型クッション材において、
該短繊維（Ａ）集合体が、成型クッション材重量を基準として４０〜９０重量％を占め、更に、下記（１）および（２）に夫々示す、融着性短繊維（Ｂ）および融着性短繊維（Ｃ）との少なくとも２者が融着成分として、短繊維（Ｂ）の混入率が短繊維（Ｃ）の混入率より大となるよう分散・混入され、
その際、該成型クッション材中には、下記（ｄ）〜（ｈ）に示すような熱固着点が散在し、且つ熱固着点（ｅ）の融着結合部破断強度が熱固着点（ｄ）の破断強度より大であることを特徴とする、繰り返し大変形に対する耐久性が改善された成型クッション材が提供される。
（１）短繊維（Ａ）を構成する非弾性ポリエステル系ポリマーの融点より４０〜１５０℃低い融点を有する熱可塑性エラストマーからなる、融着成分としてのポリマー（ｂ）と、非弾性ポリエステル系ポリマーとから成り、前記ポリマー（ｂ）が少なくとも表面に露出した短繊維（Ｂ）。
（２）短繊維（Ｂ）を構成するポリマー（ｂ）の融点より２５〜１３０℃低い融点を有する、融着成分としての低融点ポリエステル系ポリマー（ｃ）と、非弾性ポリエステル系ポリマーとから成り、前記ポリマー（ｃ）が少なくとも表面に露出した短繊維（Ｃ）。
（ｄ）短繊維（Ａ）と短繊維（Ｂ）との熱固着点。
（ｅ）短繊維（Ａ）と短繊維（Ｃ）との熱固着点。
（ｆ）短繊維（Ｂ）と短繊維（Ｃ）との熱固着点。
（ｇ）短繊維（Ｂ）同士の熱固着点。
（ｈ）短繊維（Ｃ）同士の熱固着点。
【００１６】
また、本発明によれば、
非弾性ポリエステル系捲縮短繊維（Ａ）集合体をマトリックスとする成型クッション材の製造方法において、
非弾性ポリエステル系捲縮短繊維（Ａ）を、成型クッション材重量を基準として４０〜９０重量％と、下記（１）および（２）に夫々示す、融着性短繊維（Ｂ）および融着性短繊維（Ｃ）との少なくとも３者を、短繊維（Ｂ）の混入率が短繊維（Ｃ）の混入率より大となるように混綿し、ウェッブ化した後、その複数枚を積層し、短繊維（Ｃ）中のポリマー（ｃ）の融点以上、短繊維（Ｂ）中のポリマー（ｂ）の融点未満の温度で予備熱処理を施し、下記（ｅ）、（ｆ）および（ｈ）に示す熱固着点を形成して得たマット状成型体をカットし、モールド内に詰めた後、短繊維（Ｂ）中のポリマー（ｂ）の融点以上、短繊維（Ａ）を構成するポリマーの融点未満の温度で熱処理を施して、下記（ｄ）および（ｇ）に示す熱固着点を形成すると共に、下記（ｅ）、（ｆ）および（ｈ）に示す熱固着点における融着結合部の破断強度を増加させるように成型する、前記の繰り返し大変形に対する耐久性が改善された成型クッション材の製造方法が提供される。
（１）短繊維（Ａ）を構成する非弾性ポリエステル系ポリマーの融点より４０〜１５０℃低い融点を有する熱可塑性エラストマーからなる、融着成分としてのポリマー（ｂ）と、非弾性ポリエステル系ポリマーとから成り、前記ポリマー（ｂ）が少なくとも表面に露出した短繊維（Ｂ）。
（２）短繊維（Ｂ）を構成するポリマー（ｂ）の融点より２５〜１３０℃低い融点を有する、融着成分としての低融点ポリエステル系ポリマー（ｃ）と、非弾性ポリエステル系ポリマーとから成り、前記ポリマー（ｃ）が少なくとも表面に露出した短繊維（Ｃ）。
（ｄ）短繊維（Ａ）と短繊維（Ｂ）との熱固着点。
（ｅ）短繊維（Ａ）と短繊維（Ｃ）との熱固着点。
（ｆ）短繊維（Ｂ）と短繊維（Ｃ）との熱固着点。
（ｇ）短繊維（Ｂ）同士の熱固着点。
（ｈ）短繊維（Ｃ）同士の熱固着点。
【００２４】
本発明において非弾性ポリエステル系捲縮短繊維（Ａ）としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリ−１，４−ジメチルシクロヘキサンテレフタレート、ポリピバロラクトンまたはこれらの共重合体エステルからなる短繊維およびこれら短繊維の混綿体、または上記のポリマーのうち２種以上からなる複合型短繊維などが挙げられ、該短繊維（Ａ）の断面形状は円形、偏平、異形または中空のいずれであってもよい。
【００２５】
上記、短繊維（Ａ）は、短繊維（Ｂ）並びに短繊維（Ｃ）の融着成分と融着しクッション材中においてマトリックスとなるため、該短繊維（Ａ）単独でも嵩高性を有し、しかも、反撥性を発揮することが必要である。
【００２６】
ここで、嵩高性（ＪＩＳＬ−１０９７に準拠して測定）は、０．５ｇ／ｃｍ²の荷重下で５０ｃｍ³／ｇ以上、１０ｇ／ｃｍ²の荷重下で２０ｃｍ³／ｇ以上あることが好ましく、さらに好ましくは、それぞれ、６０ｃｍ³／ｇ以上、２５ｃｍ³／ｇ以上あることがよい。該嵩高性が低いと、得られる繊維成型クッション材の弾力性や圧縮反撥性が低いといった問題が顕著になってくる。
【００２７】
また、その繊度が３〜５００デニールの範囲であることが好ましく、８〜２００デニールであることが更に好ましい。該繊度が３デニールより小さいと嵩高性が発揮されず、クッション性や反撥力が乏しくなってしまう。また、該繊度が５００デニールを越えると該短繊維のウェッブ化が難しく、得られる成型クッション材中の該短繊維（Ａ）の繊維数が少なく成り過ぎてクッション性が乏しくなる。
【００２８】
更に、その捲縮数は、４〜２５個／インチ、捲縮度は２０〜４０％であることが好ましい。該捲縮数および捲縮度が前記の下限を下回るとウェッブの嵩が出にくくなったり、ウェッブ化が困難になったりして好ましくない。得られるクッション材も反撥性に乏しかったり、耐久性の低いものしか得られない。また、逆に捲縮数や捲縮度が上記の上限を越えるとウェッブの嵩高性が出にくく、高密度のクッション材しか得られなかったり、ウェッブ化の際に繊維の絡みが強く筋状のムラ等が出来て好ましくない。これら捲縮短繊維は押し込み捲縮、スパイラル捲縮等の任意の方法にて製造すれば良い。
【００２９】
本発明において、短繊維（Ｂ）は、共にクッション材中に用いられるポリエステル系短繊維（Ａ）を構成するポリマーの融点より４０〜１５０℃低い融点を有する、低融点ポリマ−（ｂ）が短繊維表面の少なくとも一部に配された短繊維であり、熱処理をすることにより少なくともその短繊維（Ｂ）表面に在る低融点ポリマー（ｂ）の少なくとも一部が溶融し短繊維（Ａ）と融着しうる必要がある。この融点差が４０℃以下であると、熱処理を行う温度が非弾性ポリエステル系捲縮短繊維（Ａ）を構成するポリマーの融点に近くなってしまい、該短繊維（Ａ）の物性や捲縮特性が悪くなってクッション性能が悪くなったり、成型時の収縮が大きくなってしまう。
【００３０】
この様ないわゆる融着性を有する短繊維として、共重合ポリエステル系ポリマーや熱可塑性エラストマー系ポリマー、ポリオレフィン系ポリマー、ポリビニルアルコ−ル系ポリマー等よりなる繊維を挙げることができる。
【００３１】
特に、少なくとも構成成分として、上記した低融点のポリマー成分と、それより高融点のポリマー成分とからなる複合型短繊維は、形態保持安定性や、成形性が優れているので好ましく、複合形態は、サイドバイサイド型や芯鞘型、偏芯芯鞘型等が好ましく、特に、該短繊維（Ｂ）において、融着成分としての低融点ポリマーが該短繊維表面の少なくとも一部に露出している断面形態が好ましい。
【００３２】
本発明において上記短繊維（Ｂ）は、繊維成型クッション材を製造する際に混綿されることや、クッション材に構成するときの融着成分であることから、デニールは、２〜１５０デニールであることが好ましく、特に４〜１００デニールが好ましい。該デニールが小さいとクッション材中に熱固着点が増えすぎてクッション性が出にくい。また大きすぎると、熱固着点が少なすぎて反撥性が低すぎたり、クッション材使用中にばらけたりし易くなる。また、短繊維（Ｂ）のカット長は３８〜２５５ｍｍ，捲縮数は４〜５０個／インチであることが好ましい。この範囲から外れると、混綿しにくくなったり、ウェッブ化が難しくなる。更に、成型クッション材のクッション性能や圧縮耐久性も悪くなる。
【００３３】
本発明のクッション材は、成型後、繰り返し圧縮変形を受け、しかもその圧縮量即ち変形量が大きな（例えば、厚みの５０％）用途、例えば、クッション用途等に使用される場合には、熱固着点が変形応力が加わった時変形し易く、変形応力が無くなったときは、歪みを残さず元の位置に戻り易いことが必要である。
【００３４】
成型クッション材に大きな変形量が加わっている時、そのクッション材を構成している短繊維（Ａ）と短繊維（Ｂ）とで構成される熱固着点は角度の変化や引き延ばし、捩じれ等の変形をうけ、従って、熱固着点のポリマ−は大きく変形回復する特性が必要になってくる。
【００３５】
このため、熱固着点は、破壊伸度が大きく、伸長回復特性の良い熱可塑性エラストマーによって構成されることが好ましく、熱固着する相手方のマトリックス、短繊維（Ａ）が非弾性ポリエステル系ポリマーよりなることから、ポリエステル系エラストマーが特に好ましい。
【００３６】
該弾性ポリエステル系エラストマーとしては熱可塑性ポリエステルをハードセグメントとし、ポリ（アルキレンオキシド）グリコールをソフトセグメントとして共重合してなるポリエーテルエステルブロック共重合体、より具体的にはテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸、ナフタレン２，７−ジカルボン酸、ジフェニル−４，４−ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、３−スルホイソフタル酸ナトリウム等の芳香族ジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸、および／またはこれらのエステル形成誘導体等から選ばれたジカルボン酸の少なくとも一種と、１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール等の脂肪族ジオール、あるいは１，１−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール等の脂環式ジオール、またはこれらのエステル形成誘導体などから選ばれたジオール成分の少なくとも一種、並びに平均分子量が約４００〜５０００程度の、ポリエチレングリコール、ポリ（１，２−プロピレンオキシド）グリコール、ポリ（１，３−プロピレンオキシド）グリコール、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランとの共重合体等のポリ（アルキレンオキシド）グリコールのうち少なくとも一種から構成される三元共重合体等が挙げられる。
【００３７】
就中、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維（Ａ）との融着性や温度特性、強度、物性の面などから、該熱可塑性エラストマーは、ポリブチレン系テレフタレートをハードセグメントとし、ポリオキシテトラメチレングリコールをソフトセグメントとするブロック共重合ポリエーテルポリエステルが好ましい。
【００３８】
この際、該ハードセグメントを構成するポリエステル部分は、主たる酸成分をテレフタル酸とし、主たるジオール成分をブチレングリコール成分とするポリブチレンテレフタレートが最も好ましい。もちろん、この酸成分の一部（通常３０モル％以下）は他の成分で置換されてもよく、同様にグリコール成分の一部も置換されてもよい。
【００３９】
また、ソフトセグメントを構成するポリエーテル成分は、テトラメチレングリコール以外のジオキシ成分で置換されたポリエーテルでもよい。なお、該エラストマー中には、各種安定剤、紫外線吸収剤、増粘剤、分岐剤、艶消剤、着色剤、その他各種の改質剤・機能付与剤等も必要に応じて配合されていてもよい。
【００４０】
本発明において、短繊維（Ｃ）は、クッション材中において共に融着成分として用いられる短繊維（Ｂ）中のポリマー（ｂ）の融点より２５〜１３０℃低い融点を有する低融点のポリマー（ｃ）が、少なくとも短繊維表面の一部に配された短繊維であって、予備熱処理により少なくともその表面の一部が溶融し非弾性ポリエステル系捲縮短繊維（Ａ）または短繊維（Ｂ）並びに短繊維（Ｃ）同士と融着しうる短繊維のことを言う。
【００４１】
該融点差が２５℃以下であると、予備の熱処理をする温度が、短繊維（Ｂ）中のポリマー（ｂ）の融点に近くなってしまい、該ポリマー（ｂ）の物性や短繊維（Ｂ）の捲縮特性を悪くする。
【００４２】
この様ないわゆる融着性を有する短繊維を構成する、融着成分としての低融点ポリマー（ｂ）としては、共重合ポリエステル系や耐熱性を強化するため熱安定剤や紫外線吸収材を多く含んだ熱可塑性エラストマーやポリオレフィン系ポリマー及び共重合物、ポリビニルアルコール系ポリマー等がある。特に、少なくとも一構成成分に上記した低融点ポリマーを有する複合型短繊維は、形態保持安定性や、成形性が優れているので好ましい。該複合型短繊維の形態は、サイドバイサイド型や芯鞘型、偏芯芯鞘型等が好ましい。勿論低融点ポリマーが表面に露出する断面形態である必要がある。
【００４３】
このうち、融着時の相手方の短繊維がポリエステル系ポリマーが主体になることが好ましいことから、該低融点ポリマーとしては、共重合ポリエステル系ポリマーや熱可塑性ポリエステル系エラストマ−が好ましく、取り扱い上、熱劣化の少なさ等の観点から共重合ポリエステルが特に好ましい。
【００４４】
本発明において前記短繊維（Ｂ）および（Ｃ）の成型クッション材中における混入率は該成型クッション材の重量を基準として、１０〜６０重量％であることがよい。該短繊維（Ｂ）および（Ｃ）の混入率が１０重量％より少ないとクッション材中の熱固着点が少なくなりすぎて、後で述べる、結合力の弱い、初期の融着処理後も該クッション材の取り扱い性が悪かったり、クッション性が悪くなったりして好ましくない。
【００４５】
更に、モールド内に該クッション材を詰めた後で行う、後で述べる強い融着処理後も圧縮反撥性が低すぎることや圧縮耐久性が悪いといった問題が出てくる。逆に、該混入率が大きすぎると熱処理後も、成型クッション材中の熱固着点の数が多すぎて、硬い風合いのクッション材しか得られない。
【００４６】
また、短繊維（Ｂ）および短繊維（Ｃ）の混入率は、特に、高温で融着する短繊維（Ｂ）の関与する熱固着点によるクッション特性の発現が必要なこと、強い結合部破断強度を有する短繊維（Ｃ）の関与する熱固着点は、圧縮による大変形に対する耐久性を発揮するために少量で、且つ散在していなければならないことから、短繊維（Ｂ）の混入率は、短繊維（Ｃ）の混入率より高いことが必要である。
【００４７】
本発明において、成型クッション材の構成としては、クッション性が発揮される密度としては、０．０１５ｇ／ｃｍ³〜０．１５０ｇ／ｃｍ³の範囲であり、クッション材の厚みは、２ｃｍ以上が好ましい。もし密度が上記範囲よりも小さいと、反撥性や圧縮の耐久性が劣り、また、該密度が大きすぎると、熱固着点が多すぎて固くなりすぎてしまう。
【００４８】
次に、本発明の成型クッション材の製造方法において述べる。先ず、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維（Ａ）と短繊維（Ｂ）および短繊維（Ｃ）との少なくとも３者を混綿し、カードなどで開繊しウェッブ化した後、所定量のウェッブを積層し、パンチングプレートで構成される平板やキャタピラー式の上下パンチングプレートによるコンベアーに積層ウェッブ等を挟み込み、あるいは、ネット上に圧縮しないで搭載し、短繊維（Ｃ）を構成するポリマー（ｃ）が融着を起こす温度以上、短繊維（Ｂ）を構成するポリマー（ｂ）の融点未満の温度で熱処理を行い、熱固着点（ｅ）、（ｆ）および（ｈ）を形成させて所定厚みのマット状成型体を得る。この厚みや密度は、圧縮して成型するクッション材の所望とする形状や厚みにより設計されるが、３枚〜１０枚程度積層して、目標とする密度、形状になるように設計されることが好ましい。
【００４９】
更に、予備の熱処理時間は１分以上１０分以下であることが必要である。この、熱処理時間が１分以下であるとポリマー（ｃ）が溶融しにくく、短繊維（Ｃ）が関与する熱固着点を形成出来ず、逆に該時間が１０分を越えると、ポリマー（ｃ）が熱劣化を起こして、短繊維（Ｃ）の関与する熱固着点の融着結合部破断強度が低下することになる。
【００５０】
次に、モールド形状や部分部分で密度が調整できる様にカットしたマット状成型体をモールド内に詰め込んだ後に、短繊維（Ｂ）を構成するポリマー（ｂ）の融点以上、短繊維（Ａ）を構成するポリマーの融点未満の温度で、熱処理をおこなうことが必要である。短繊維（Ｃ）が関与する熱固着点は、モールド内での熱成型による高温での強い結合をさせるための融着処理によって、短繊維（Ｃ）を構成する低融点のポリマーが凝集すること等によってより強固で強靱な熱固着点を形成することが出来る。しかし、短繊維（Ｃ）の構成成分と短繊維（Ｂ）の構成成分との融点差が小さかったり、短繊維（Ｃ）の混入率が（Ｂ）の混入率より大きすぎたりすると、該マット状成型体が、モールド内形状に変形しにくく、成型クッション材内に隙間ができたりして好ましくない。また、短繊維（Ｂ）の構成成分として好ましいポリエステル系エラストマーなどは熱安定性が余り高くないために、融点差が少なく、何度も融点近い高温に曝されるのは好ましくない。
【００５１】
ここで、予備の熱処理加工温度は、該温度が低過ぎる場合には、短繊維（Ａ）や短繊維（Ｂ）のフリー収縮が充分起きないために、マット状成型体がモールド内で熱収縮を起こしてしまう等の問題があるために、短繊維（Ｂ）の全構成成分の融点以下で且つ該融点より１００℃以上離れていない比較的高い熱処理が好ましい。
【００５２】
更に、熱処理の時間は１分以上４０分以下であることが必要である。この、熱処理時間が１分以下であるとポリマー（ｂ）が溶融しにくく、短繊維（Ｂ）が関与する熱固着点の融着結合部破断強度が低くなり過ぎる。逆に該時間が４０分を越えるとであると、ポリマー（ａ）が熱劣化を起こして、短繊維（Ｃ）の関与する熱固着点の融着結合部の破断強度を増加しにくく、逆に低下することになる。
【００５３】
なお、短繊維（Ｂ）および（Ｃ）については、夫々、複数の短繊維を採用してもよい。例えば、短繊維（Ｃ）を構成しているポリマー（ｃ）として、融点が異なるポリマー（ｃ１）および（ｃ２）を用意し（（ｃ１）の融点＜（ｃ２）の融点）、夫々、ポリマー（ｃ１）を繊維表面の一部に配した短繊維およびポリマー（ｃ２）を繊維表面の一部に配した短繊維を混綿して用いてもよい。同様に、短繊維（Ｂ）を構成しているポリマー（ｂ）として、融点が異なるポリマー（ｂ１）および（ｂ２）を用意し（（ｂ１）の融点＜（ｂ２）の融点）、夫々、ポリマー（ｂ１）を繊維表面の一部に配した短繊維およびポリマー（ｂ２）を繊維表面の一部に配した短繊維を混綿して用いてもよい。そして、この場合の予備の熱処理温度はポリマー（ｃ１）の融点以上、ポリマー（ｂ１）の融点未満となる。
【００５４】
予備の熱処理により熱固着点を形成することによって、鋏やトムソン刃を用いてモールド形状や密度に対応した枚数等にカットし易くなり、また、取り扱いし易く、機械的に掴んだり、挟んで移動したりし易くなる。このようにして得られたマット状成型体を、図面をもって説明するならば図２に示すように、最終製品に成型されたクッション材（図１）を薄いシート状にスライスした形状にカットする。
【００５５】
単純な場合では、丁度、等高線状にスライスした状態にカットする方法がある。もちろん、縦方向や曲面状にスライスした状態やそれらの組み合わせでカットしてもよい。更に、用いるマット状成型体の種類や得ようとするクッション材の形状、物性等から同じ厚みでなく、多少形状を変形しても構わない。
【００５６】
このようにしてカットしたマット状成型体を、成型するクッション材中での異なった密度などを想定して部分部分で積層枚数を変えたり、配列させたりして、下モールド（図４）内に、カットしたマット状成型体を詰め、その後、圧縮し、上モールド（図３）で蓋をしたのち、強い融着条件で、即ち短繊維（Ｂ）の構成成分を溶融できる温度で、前述した熱固着点の全てを形成する。
【００５７】
この様にして、成型クッション材を製造するが、このカットしたマット状成型体を下モールドに積層して詰め込む前に、モールド内表面に、成型クッション材表面を覆う繊維集合体ウェッブを敷いておくことが好ましい。該繊維集合体ウェッブとは、本発明で用いる非弾性ポリエステル系捲縮短繊維（Ａ）並びに短繊維（Ｂ）および／または短繊維（Ｃ）を含んで構成され、それらを融着させないで用いることが好ましい。
【００５８】
該繊維集合ウェッブは融着していないため複雑なモールド形状に追従しやすく、特に、下モールド（図４）の下部から空気吸引すること等の手段によりうまくモールド内面にそって覆うことが出来る。このような繊維被覆層を設けることによって、成型されたクッション材は層間剥離を起こしにくかったり、積層した端面が見えないため表面の見栄えを格段によくすることができる。勿論、この繊維集合体ウェッブは取り扱い性を高めるために、融着していても構わない。
【００５９】
また該繊維集合体ウェッブの組成は、成型クッション材表面になるために耐磨耗性を上げるために短繊維の混入率を変更したり、デニールを変更したり、繊維の構成を変えたり、また表面に防炎性や耐炎性を付与した集合体とする等、所望に応じて行えばよい。
【００６０】
本発明の製造方法において、下モールド内にマット状成型体を積層配列した短繊維集合体を圧縮し、上モールドで蓋をした後、高温での、強い結合ができる融着条件で融着一体化成型するが、この処理条件は、短繊維（Ｃ）の関与する交絡点に強固で強靱な熱固着点を形成する。短繊維（Ｃ）の構成成分が溶融する温度では低融点のポリマーが短繊維（Ｃ）の関与する交絡点に凝集を強く起こさないような条件であったのに対し、短繊維（Ｂ）の構成成分が溶融するような高い温度条件になることによって強固で強靱な結合点を形成する。
【００６１】
なお、短繊維（Ａ）および（Ｂ）については、夫々、複数の短繊維を採用してもよい。例えば、短繊維（Ｂ）を構成しているポリマー（ｂ）として、融点が異なるポリマー（ｂ１）および（ｂ２）を用意し（（ｂ１）の融点＜（ｂ２）の融点）、夫々、ポリマー（Ｂ１）を繊維表面の一部に配した短繊維およびポリマー（ｂ２）を繊維表面の一部に配した短繊維を混綿して用いてもよい。
【００６２】
同様に、短繊維（Ａ）を構成しているポリマー（Ａ）として、融点が異なるポリマー（ａ１）および（ａ２）を用意し（（ａ１）の融点＜（ａ２）の融点）、夫々、ポリマー（Ａ１）を繊維表面の一部に配した短繊維およびポリマー（Ａ２）を繊維表面の一部に配した短繊維を混綿して用いてもよい。そして、この場合の熱処理温度はポリマー（ｂ１）の融点以上、ポリマー（ａ１）の融点未満となる。
【００６３】
このように熱処理された成型クッション材は冷却された後、モールド内からとりだされて成型クッション材が得られる。以上の方法は、複雑なモールド成型の方法であるが、平板状のマットを成型する場合も、最初マット状成型体を得た後、再度厚みを増し厚いものを作るときも同様である。
【００６４】
もちろん、熱処理を一回行うだけで短繊維（Ｂ）の構成成分を融着する熱処理も可能ではあり、この場合も、熱固着点は同様に短繊維（Ｃ）の関与する交絡点は短繊維（Ｂ）の関与する熱固着点よりも強く結合して大きな変形に対して強くすることが出来、また、クッション性は短繊維（Ｂ）の関与する熱固着点が寄与する。但しこの方法ではモールド内での熱処理時に成型クッション材が収縮を起こす。
【００６５】
本発明の製造方法において、更に、成型されたクッション材を圧縮し、圧縮に対し弱い熱固着点やクッション性に妨げになる熱固着点を取り除くことや、再度の熱処理により物性を安定化させることが好ましい。
【００６６】
【発明の作用・効果】
本発明の成型クッション材は、適度な強力を持った熱固着点とともに、少量の強靱な熱固着点が散在するので、繰り返し大変形に対する耐久性が改善され、更に、成型クッション材中で局所的に密度や凹凸形状が任意にコントロール出来、人体やその他の複雑な形状に対しフィット性及び荷重支持特性が優れ、通気性が高く、更には、成型クッション材使用後のリサイクルにも対応ができ、焼却によって発生する煙や煙の有毒性も少ない。従って、本発明の成型クッション材は３次元形状をもったり、平板形状以外の成型クッション材、例えば、乗り物用座席、家具用クッション、事務用椅子のクッション材、枕等の成型クッション材として最適である。
【００６７】
また、本発明の成型クッション材の製造方法によれば、熱可塑性繊維１００％を用い、融着して取り扱い易いマット状成型体をカットし、部分部分で積層枚数を変えてモールド内に詰め、その後、より高い温度で再度熱処理することによって強靱な熱固着点により融着一体化した部分と、クッション性に有効な熱固着点とを形成した成型クッション材を製造できる。即ち、成型クッション材をモールド内での収縮を小さくしモールド寸法に近い形状で成型することができる。さらに、工業的に製造しようとする場合には、繰り返しの精度が良いので、機械による自動化を行っても何等問題がない。
【００６８】
【実施例】
以下実施例により本発明をより具体的に説明する。
なお、実施例中における各評価項目はそれぞれ下記の方法に従って評価した。
【００６９】
捲縮数、捲縮度：ＪＩＳＬ−１０１５に準拠し測定した。
【００７０】
クッション材の密度（ｇ／ｃｍ³）：成型クッション材の一部を直方体状に切りだし、重さ（ｇ）と荷重０．５ｇ／ｃｍ²の荷重板で厚み（ｍｍ）を測定したのち体積（ｃｍ³）から算出した。
【００７１】
硬さ（ｋｇｆ）：ＪＩＳＫ−６４０１による２５％圧縮硬さを用いた。通常のクッション材用途では、２０〜３０ｋｇあれば実用上問題は無い。
【００７２】
融点：熱示差分析計９９０型（ＤｕＰｏｎｔ社製）を使用し、昇温２０℃／分で測定し、融解ピークをもとめた。融解温度が正確に測定出来ないときは、微量融点測定装置（柳本製作所製）を用い、約３ｇのポリマーを２枚のカバーガラスに挟み、ピンセットで軽く押さえながら、昇温速度２０℃／分で昇温し、ポリマーの熱変化を観測した。その際ポリマーが軟化して流動を始めた温度（軟化点）を融点とした。
圧縮残留歪み：ＪＩＳＫ−６４０１に準拠し測定した。
【００７３】
８万回圧縮残留歪み：ＪＩＳＫ−６４０１に準拠し測定した。該、８万回圧縮残留歪みは１２％以下であれば実用上問題はない。
【００７４】
８万回圧縮硬さ保持率：初期に７５％予備圧縮後、再び２５％圧縮したときの圧縮応力（Ｆ０）とＪＩＳＫ−６４０１に準拠して８万回の繰り返し圧縮を行い、３０分放置後、７５％予備圧縮後再び２５％圧縮したときの圧縮応力（Ｆ１）を
下記式に基づき算出した。
【００７５】
【数１】
〔（Ｆ１／Ｆ０）×１００（％）〕
該、８万回圧縮硬さ保持率は５０％以上あればよい。
【００７６】
ウェッブの嵩高性：ＪＩＳＬ−１０９７に準拠して測定した。
【００７７】
熱固着点の融着結合部破断強力：成型クッション材の中から顕微鏡で観察しながら、短繊維が交絡点のうち、ほぼ９０°に交差した（代表例を図６に示す。）、２本の短繊維を、融着結合した部位を含んでサンプリングし、互いの繊維を熱固着点を中央にし、ニップ長２ｍｍで掴んで２ｍｍ／ｍｉｎの速度でひっぱり、強力（ｇ）を計り、２本の繊維の平均Ｄｅで割って算出した。ｎ数はそれぞれ１０とし平均を求め繊維の融着結合破断強力とした。
【００７８】
［比較例１］
ジメチルテレフタレートとジメチルイソフタレートとを８０：２０（モル％）で混合した酸成分と、ジエチレングリコールとテトラメチレングリコールとを３：９７（モル％）のグリコール成分とを反応させて、融点１９２℃の低融点のポリエステルポリマーを得た。この低融点ポリマーの固有粘度は０．９０であった。
【００７９】
この低融点ポリエステルを鞘部に配し、常法により得られたポリエチレンテレフタレートを芯部に配して、芯部と鞘部との重量比率が５０：５０である偏芯芯鞘型複合繊維を得た。
【００８０】
得られた繊維を２．５倍に延伸し、１００℃で乾燥・捲縮発現した後、油剤を付与し、繊維長６４ｍｍにカットした。得られた短繊維はデニールは９デニール、捲縮数は１５個／インチ、捲縮度は２７％であった。この複合型短繊維を短繊維（Ｂ）とした。
【００８１】
次にテレフタル酸とイソフタル酸とを６０：４０（モル％）で混合した酸成分と、エチレングリコールとジエチレングリコールとを８５：１５（モル％）で混合したジオール成分とから共重合ポリエステルを得た。このポリエステルの固有粘度は０．７８であった。融点については明確ではなかったが、１１０℃付近から軟化して流動を始めたので、１１０℃をもって軟化点とした。
【００８２】
このポリマーを鞘成分に配し、ポリエチレンテレフタレートを芯部に配し、芯部と鞘部との重量比が５０：５０の複合型繊維を常法により得た。この複合型繊維を短繊維（Ｃ）とした。
【００８３】
次に常法により得られたポリエチレンテレフタレート捲縮短繊維（Ａ）（１４デニール、繊維長６４ｍｍ、異方冷却によるスパイラル状捲縮の捲縮数９個／インチ、捲縮度３０％、嵩高性が０．５ｇ／ｃｍ²の荷重下で７９ｃｍ³／ｇ、１０ｃｍ³／ｇの荷重下で３４ｃｍ³／ｇ、中空断面、融点２５６℃）を６５重量部、短繊維（Ｂ）を２０重量部、短繊維（Ｃ）を４重量部を混綿し、カードによりウェッブ化した後、積層ウェッブを得た。
【００８４】
このウェッブを、厚み５ｃｍ、密度が０．０１０ｇ／ｃｍ²となるように、平板形の通気性モールドに挟み込み、１６０℃の熱風炉で２分間加圧・加熱処理後、冷却し、マット状の成型体（平板状の融着繊維成型体）を得、続いて図７に示すような椅子のクッション形状になるようにトムソン刃で打ち抜いた。打ち抜かれたマット状成型体は取り扱い性もよく、作業がやりやすく、更に、機械化も容易であると推定された。この打ち抜かれたマット状成型体をモールド内の所定位置に所定枚数重ねて、２１０℃で５分間加熱されたモールドで上下から圧縮し、冷却後、モールド内より取り出して、図７に示す成型クッション材を得た。
【００８５】
得られた成型クッション材は、座る部分の密度が０．０５０ｇ／ｃｍ³であり、縁の部分は高密度化し０．０６０ｇ／ｃｍ³となった。また、得られた成型クッション材は、モールド内との隙間がほとんどなく、熱成型時の収縮が極めて小さいと推定された。得られたクッション材の、熱固着点（ｄ）の融着結合部破断強度は０．８ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｅ）の強度は１．０ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｆ）の強度は１．９ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｇ）の強度は１．３ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｈ）の強度は０．６ｇ／ｄｅであった。
【００８６】
得られた成型クッション材を切り出し、座る部分の圧縮耐久性を測定した。その結果、２５％硬さは１８ｋｇ、８万回圧縮残留歪みは８％、８万回圧縮硬さ保持率は９０％であった。
【００８７】
［比較例２］
比較例１において、短繊維（Ｃ）を用いることなく、短繊維（Ｂ）を２４重量部を用い、熱処理することなく得た積層ウェッブをトムソン刃で打ち抜くこと以外は、比較例１と同様の操作を行って成型クッション材を得ようとした。
【００８８】
しかし、該トムソン刃を用いての打ち抜き性が悪く、更に打ち抜いた積層ウェッブの取り扱い性も悪く機械化は困難と推定された。また、得られるクッション材の形状は、モールド内との隙間があり、収縮が大きいことが推定された。得られたクッション材の密度は０．０５０ｇ／ｃｍ³、２５％硬さは１８ｋｇ、８万回圧縮残留歪みは１０％、８万回圧縮硬さ保持率は８１％と、クッション材としての性能に劣った物であった。熱固着点（ｄ）の強度は０．７ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｇ）の強度は１．２ｇ／ｄｅであった。
【００８９】
［実施例１］
テレフタル酸とイソフタル酸とを８０：２０（モル％）で混合した酸成分と、ブチレングリコールとを反応させて得られたポリブチレン系テレフタレートと、ポリテトラメチレングリコール（分子量２０００）とを、ポリマー重量を基準として４０：６０（重量％）の割合になるように加熱反応させてブロック共重合ポリエーテルポリエステルエラストマーを得た。
【００９０】
この熱可塑性エラストマーの融点は１５７℃であった。この熱可塑性エラストマーを鞘部に配し、ポリブチレンテレフタレート（融点２２４℃）を芯部に配して、芯部と鞘部との重量比が５０：５０になるように常法により紡糸した。なお、この複合型繊維は、偏芯芯鞘型複合繊維である。この繊維を２．０倍に延伸したのち、８０℃で乾燥・捲縮発現させ、油剤を付与し、繊維長６４ｍｍに切断した。
【００９１】
ここで、得られた複合型繊維のデニールは９デニール、捲縮数は１３個／インチ、捲縮度は３０％であった。この複合繊維を短繊維（Ｂ）とした。
【００９２】
次にテレフタル酸とイソフタル酸とを６０：４０（モル％）で混合した酸成分と、エチレングリコールとジエチレングリコールとを８５：１５（モル％）で混合したジオール成分とを反応させて共重合ポリエステルを得た。このポリマーの固有粘度は０．７８であった。融点は明確でないが、１１０℃付近から軟化して流動を始めたので、１１０℃をもって軟化点とした。
【００９３】
このポリマーを複合型繊維の鞘部に配し、ポリエチレンテレフタレートを芯部に配して、芯部と鞘部との重量比が５０：５０の芯鞘型複合繊維を常法によって得た。この芯鞘型複合繊維を短繊維（Ｃ）とした。
【００９４】
次に、常法にて得られたポリエチレンテレフタレート捲縮短繊維（Ａ）（１４デニール、カット長６４ｍｍ、異方冷却スパイラル捲縮の捲縮数９個／インチ、捲縮度３０％、０．５ｇ／ｃｍ²の荷重下で密度７９ｃｍ³／ｇ、１０ｃｍ³／ｇの荷重下で密度３４ｃｍ³／ｇ、中空断面、融点２５６℃）６５重量部と、短繊維（Ｂ）２７重量部と短繊維（Ｃ）８重量部を混綿し、カードによってウェッブ化し、積層して積層ウェッブを得た。この積層ウェッブを、厚み５ｃｍ、密度０．０１５ｇ／ｃｍ³になるように平板形の通気性モールドに挟み込み、１４０℃の熱風炉で２分間加圧・加熱処理後冷却し、マット状成型体を得た。このマット状成型体における熱固着点（ｅ）の融着結合部破断強度は０．２ｇ／ｄｅ、熱固着点（ｈ）の強度は０．４ｇ／ｄｅであった。
【００９５】
続いて、図１に示す様に、成型するクッション材１をスライスした状態の形状になるように、上記のマット状成型体をトムソン刃によりプレスカットした。このカット操作は、融着させない積層ウェッブに比べてカット性が良く容易にカット出来た。更に上記融着処理をする前の積層ウェッブに対してニードルパンチを施した不織布（図５中４）（密度、１００ｇ／ｃｍ³）を、空気透過性を有するパンチングプレートでつくられた、３次元形状の上下モールド（図５中３）の内面にセットして空気吸引によって覆った。このウェッブは繊維同士が結合していないため、３次元形状のモールド内を、ウェッブが割れたり、隙間が出来ることなく容易に沿って覆うことが出来た。
【００９６】
続いて、ウェッブに覆われた下モールドの内側に、カットした融着されたマット状成型体（図５中２）を順番に所定位置に所定枚数を積層した。次に圧縮して、積層ウェッブに覆われた下モールドを積層ウェッブ側を下にして上モールドで蓋をした。このようにして短繊維集合体が詰められたモールドを、熱風循環型の熱風炉にて差圧５ｍｍＨ２Ｏ、２００℃で１５分間熱処理を行った。
【００９７】
その後、ゆっくりと冷却したのちモールド内より取り出して、成型クッション材を得た。この時得られた成型クッション材は、座る部分の密度が０．０３５ｇ／ｃｍ³であり、縁の部分は０．０４５ｇ／ｃｍ³となっており当初の設計通りであった。また、成型されたクッション材はモールド内との隙間も殆ど無く、熱成型時の収縮が極めて小さいものであった。また外見からみても層状に重ねて作成したことが分かり難く、美観は良好であった。この成型クッション材を初期の厚みの５０％程度までの圧縮を４回行った。
【００９８】
ここで、得られたクッション材の熱固着点（ｄ）強度は０．６ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｅ）の強度は０．９ｇ／ｄｅであった。また、熱固着点（ｆ）の強度は０．７ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｇ）の強度は１．１ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｈ）の強度は１．５ｇ／ｄｅであった。
【００９９】
得られた成型クッション材を切り出して、座る部分の圧縮耐久性を測定した。その結果、２５％硬さが２０kg、８万回圧縮残留歪みは６％，８万回圧縮硬さ保持率は８５％であった。
【０１００】
［実施例２］
実施例１において、弱い融着処理を行うことなくウェッブのままモールド内に詰め込み熱処理時間を２０分間に変更する以外は実施例１と同様の操作を行った。得られた成型クッション材は成型時に熱収縮を起こしたが、実用上問題はなく成型したクッション材は、密度０．０３６ｇ／ｃｍ³、２５％硬さ２１ｋｇ、８万回圧縮残留歪み６％、８万回圧縮硬さ保持率８５％、圧縮残留歪み２３％と、実施例１と比較して大差なかった。また、得られたクッション材の熱固着点（ｄ）の強度は０．５ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｅ）の強度は０．９ｇ／ｄｅであった。また、熱固着点（ｆ）の強度は０．６ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｇ）の強度は１．０ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｈ）の強度は１．５ｇ／ｄｅであった。この成型クッション材を切断しても内部の隙間は少なく、シートの接合部も区別がつきにくいほど均一であった。
【０１０１】
［比較例３］
比較例１において、短繊維（Ｃ）を混入することなく、短繊維（Ｂ）の混入率を３５重量部とし、初期の１４０℃の熱処理を行わずに、直接、パンチングプレートモールド内に詰め、２００℃で成型を試みた。しかし、カットに手間がかかりしかもカットされたウェッブは取り扱いが難しく、パンチングプレートモールドの所定位置に所定量並べるのが困難で、成型した後に隙間やウェッブの折り畳まれてしまった所などがあり、好ましい成型クッション体は得られなかった。得られたクッション材の熱固着点（ｄ）の強度は０．７ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｇ）の強度は１．２ｇ／ｄｅであった。また、この成型クッション材に対する圧縮耐久試験では、８万回圧縮残留歪が９％と高く、むらになった、密度の低い部分へ、圧縮により歪が集中するなどの影響があるものと考えられる。
【０１０２】
［比較例４］
実施例１において、短繊維（Ａ）６５重量部と短繊維（Ｂ）３５重量部とを混綿し、初期の熱処理温度を１４０℃から変えて１８０℃にすること以外は比較例１と同様の操作を行ってマット状成型体を得た。このマット状成型体に、比較例１と同様の操作を行い、成型クッション材を得た。また、得られたクッション材の熱固着点（ｄ）の強度は０．４ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｅ）の強度は０．７ｇ／ｄｅであった。また、熱固着点（ｆ）の強度は０．５ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｇ）の強度は０．９ｇ／ｄｅであり、熱固着点（ｈ）の強度は１．１ｇ／ｄｅであった。
【０１０３】
得られたクッション材の８万回圧縮残留歪は８％とやや悪く、圧縮残留歪も２８％とやや低く、圧縮したときの風合いはガサツキ感があった。一方、得られた成型クッション材中の、熱固着点（ｄ）の融着結合部破断強度は０．４ｇ／ｄｅ、熱固着点（ｇ）の強度は０．９ｇ／ｄｅであった。比較例１の場合よりも熱固着点（ｄ）の強度が低く、短繊維（Ｂ）の低融点成分のポリマーの熱劣化の可能性が考えられる。
【０１０４】
［実施例３］
実施例１の操作を行って得られた、初期の弱い融着処理をされ、カットされたマット状成型体を、積層ウェッブで覆われた下モールドの下部から空気吸引を行いつつ、機械的に、所定場所に所定量のマット状成型体を積層したのち、積層ウェッブに覆われた上モールドで蓋をして、熱風吸引炉にいれ、差圧をかけながら、強い融着処理を行った。この操作で得られた成型クッション材は、人手によって積層・配置して詰め、成型したものと遜色なかった。この方法は、繰り返し行っても精度がよく、失敗の頻度も極めて少なかった。
【０１０５】
［比較例５］
実施例１において、積層ウェッブを融着処理することなくそのままカットしてモールド内に、機械的に詰めることを試みたが、うまくウェッブを輸送出来ずモールド詰めは困難であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】成型された繊維クッション材の模式図である。
【図２】弱く融着処理された後、モールドに詰めるためにカットされたマット状成型体の模式図である。
【図３】上モールドの斜視図である。
【図４】下モールドの斜視図である。
【図５】下モールド内への、カットしたマット状成型体の積層モデル詰め込み模式図（断面）である。
【図６】熱固着点の代表的交点の走査型電子顕微鏡写真図（×３５０）である。
【図７】椅子状に成型したクッション材の模式図である。
【符号の説明】
１繊維クッション材。
２短繊維（Ｃ）が融着処理されカットされたマット状成型体。
３モールド。
４シート状繊維集合体ウェッブ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a molded cushion material using a non-elastic polyester-based crimped short fiber aggregate as a matrix and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a cushioning material that is susceptible to repeated large deformations such as bedding and bets, a molded cushioning material that is useful as a cushioning material for vehicle seats, furniture, office chairs and the like that are molded into complicated shapes, and the like. It relates to a manufacturing method.
[0002]
Here, “large deformation” means that when the cushion material is subjected to compressive deformation, the thickness becomes 50% or less with reference to the thickness of the cushion material before deformation.
[0003]
[Prior art]
Conventionally, a cushioning material filling / molding method (Japanese Patent Laid-Open No. 6-31062) is known in which a fiber assembly is stacked and placed on a molding surface while scanning the surface of an air-permeable mold. However, in this method, a method of forming a cushion material by filling a short fiber aggregate mixed with a fusible fiber into a mold and applying heat treatment, the fusible fiber is sensitive to heat and shrinks. The rate cannot be lowered, and non-fusible fibers often shrink under these heat treatment conditions. Therefore, short fibers shrink during molding of the cushion material, and the molded cushion material becomes the dimensions of the mold. The phenomenon of becoming much smaller is inevitable. In addition, since the obtained cushioning material is inferior in durability against repeated large deformations, it is not suitable for applications such as bedding and beds, and the cushioning material is used for vehicle seats, furniture, office chairs, and the like. When it was, it was subject to fit and load bearing characteristics.
[0004]
Previously, the present inventors have proposed a system (international publication number WO91 / 19032, etc.) that uses one type of fused fiber and an inelastic polyester-based crimped short fiber as a matrix. In this system, when the short fiber aggregate once fused and formed into a flat mat shape is cut, packed into the mold, and re-fused, the fusion bonded portion is displaced and firm. No heat fixing point (here, the heat fixing point refers to a bonded portion in which short fibers are fused by heat treatment), and a low melting point polymer having poor heat resistance such as an elastomer is used as a fusion component. However, since it is heated at least twice at the melting point during the molding of the cushion, the low melting point component undergoes thermal degradation, and the resulting cushioning material deteriorates the durability against repeated large deformations. It is also assumed that.
[0005]
[Problems to be Solved by the Invention]
The object of the present invention is to provide a molded cushion material that is not easily deteriorated in physical properties, is durable against repeated large deformations, has excellent fit and load-supporting properties for the human body and other complicated shapes, and has high air permeability. It is to provide.
[0006]
Another object of the present invention is to produce a molded cushion material in which the above-mentioned molded cushion material has a small shrinkage in the mold and can be molded in a shape close to the mold size, and the density and uneven shape can be arbitrarily controlled locally. It is to provide a method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research on the durability of repeated large deformations, and the strength of the fusion bonded portion at the heat fixing point inside the cushion material has an influence on this durability. Furthermore, it has been found that the performance of the cushion material as a whole is inferior only by increasing the strength alone. Furthermore, the present inventors show that the performance of the cushion material as a whole is greatly improved by interspersing moderately strong heat fixing points and a small amount of relatively large strength fusion bonded portions in the cushion material. As a result, the present invention has been conceived.
[0008]
  That is, according to the present invention,
In a molded cushion material having a non-elastic polyester-based crimped short fiber (A) aggregate as a matrix,
  The short fiber (A) aggregate occupies 40 to 90% by weight based on the weight of the molded cushion material, and is further shown in the following (1) and (2), respectively. At least two of the functional short fibers (C) as a fusion component,The mixing rate of the short fibers (B) is larger than the mixing rate of the short fibers (C)Dispersed and mixed,
  At that time, in the molded cushion material, the heat fixing points as shown in the following (d) to (h) are scattered, and the fusion bond portion breaking strength of the heat fixing point (e) is the heat fixing point (d The molded cushion material is improved in durability against repeated large deformations, characterized in that it is greater than the breaking strength of (1).
(1) a polymer (b) as a fusion component comprising a thermoplastic elastomer having a melting point 40 to 150 ° C. lower than the melting point of the inelastic polyester polymer constituting the short fiber (A), and an inelastic polyester polymer; A short fiber (B) comprising the polymer (b) at least exposed on the surface.
(2) A low-melting-point polyester polymer (c) as a fusing component having a melting point 25 to 130 ° C. lower than the melting point of the polymer (b) constituting the short fiber (B), and an inelastic polyester-based polymer. Short fibers (C) in which the polymer (c) is exposed at least on the surface.
(D) Thermal fixing point between the short fiber (A) and the short fiber (B).
(E) A heat fixing point between the short fiber (A) and the short fiber (C).
(F) A heat fixing point between the short fiber (B) and the short fiber (C).
(G) A heat fixing point between the short fibers (B).
(H) A heat fixing point between the short fibers (C).
[0016]
  Moreover, according to the present invention,
In the method for producing a molded cushion material using an inelastic polyester-based crimped short fiber (A) aggregate as a matrix,
  The non-elastic polyester-based crimped short fibers (A) are 40 to 90% by weight based on the weight of the molded cushion material, and are shown in the following (1) and (2), respectively. At least three parties with the short fiber (C)The mixing rate of short fibers (B) is larger than the mixing rate of short fibers (C)After blending and forming a web, a plurality of the layers are laminated and subjected to a preliminary heat treatment at a temperature not lower than the melting point of the polymer (c) in the short fiber (C) and lower than the melting point of the polymer (b) in the short fiber (B). The mat-like molded body obtained by applying and forming the heat fixing points shown in the following (e), (f) and (h) is cut and packed in the mold, and then the polymer (b) in the short fiber (B) ) And a temperature lower than the melting point of the polymer constituting the short fiber (A) to form heat fixing points shown in the following (d) and (g), and the following (e), (f ) And (h), so as to increase the breaking strength of the fusion bonded portion at the heat fixing point,AboveA method for producing a molded cushion material with improved durability against repeated large deformations is provided.
(1) From a polymer (b) as a fusing component comprising a thermoplastic elastomer having a melting point 40 to 150 ° C. lower than the melting point of the inelastic polyester polymer constituting the short fiber (A), and the inelastic polyester polymer A short fiber (B) comprising the polymer (b) at least exposed on the surface.
(2) A low-melting-point polyester polymer (c) as a fusing component having a melting point 25 to 130 ° C. lower than the melting point of the polymer (b) constituting the short fiber (B), and an inelastic polyester-based polymer. Short fibers (C) in which the polymer (c) is exposed at least on the surface.
(D) Thermal fixing point between the short fiber (A) and the short fiber (B).
(E) A heat fixing point between the short fiber (A) and the short fiber (C).
(F) A heat fixing point between the short fiber (B) and the short fiber (C).
(G) A heat fixing point between the short fibers (B).
(H) A heat fixing point between the short fibers (C).
[0024]
In the present invention, the inelastic polyester-based crimped short fibers (A) include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyhexamethylene terephthalate, polytetramethylene terephthalate, poly-1,4-dimethylcyclohexane terephthalate, polypivalolactone or these. Short fibers made of a copolymer ester and a blend of these short fibers, or composite short fibers made of two or more of the above-mentioned polymers, etc. are included, and the cross-sectional shape of the short fibers (A) is circular, flat, It may be either deformed or hollow.
[0025]
Since the short fiber (A) is fused with the fusion component of the short fiber (B) and the short fiber (C) to form a matrix in the cushioning material, the short fiber (A) alone is bulky. Moreover, it is necessary to exhibit repulsion.
[0026]
Here, the bulkiness (measured according to JIS L-1097) is 0.5 g / cm.²50cm under load^Three/ G or more, 10 g / cm²20cm under load^Three/ G or more, more preferably 60 cm each.^Three/ G or more, 25cm^Three/ G or more is preferable. If the bulkiness is low, problems such as low elasticity and compression repellency of the resulting fiber molded cushion material become prominent.
[0027]
Further, the fineness is preferably in the range of 3 to 500 denier, more preferably 8 to 200 denier. When the fineness is less than 3 denier, the bulkiness is not exhibited, and the cushioning property and the repulsive force are poor. On the other hand, when the fineness exceeds 500 deniers, it is difficult to make the short fibers web, and the number of the short fibers (A) in the resulting molded cushion material becomes too small, resulting in poor cushioning properties.
[0028]
Further, the number of crimps is preferably 4 to 25 pieces / inch, and the degree of crimp is preferably 20 to 40%. If the number of crimps and the degree of crimp are below the lower limit, it is not preferable because the web does not easily become bulky or web formation becomes difficult. The resulting cushioning material is also poor in repulsion or only has low durability. On the other hand, if the number of crimps or the degree of crimp exceeds the above upper limit, it is difficult for the web to be bulky, and only a high-density cushioning material can be obtained. Unevenness is caused, which is not preferable. These crimped short fibers may be produced by any method such as indentation crimping or spiral crimping.
[0029]
In the present invention, the short fiber (B) has a low melting point polymer (b) having a melting point 40 to 150 ° C. lower than the melting point of the polymer constituting the polyester short fiber (A) used in the cushion material. A short fiber disposed on at least a part of the fiber surface, and by heat treatment, at least a part of the low melting point polymer (b) present on the surface of the short fiber (B) is melted and the short fiber (A) It must be possible to fuse. If the difference in melting point is 40 ° C. or less, the temperature at which the heat treatment is performed becomes close to the melting point of the polymer constituting the inelastic polyester-based crimped short fiber (A), and the physical properties and crimp characteristics of the short fiber (A). Becomes worse, cushion performance becomes worse, and shrinkage during molding increases.
[0030]
Examples of such short fibers having so-called fusibility include fibers made of copolymerized polyester polymers, thermoplastic elastomer polymers, polyolefin polymers, polyvinyl alcohol polymers, and the like.
[0031]
In particular, composite short fibers comprising at least the above-described low melting point polymer component and a higher melting point polymer component are preferable because of their excellent shape retention stability and moldability. , A side-by-side type, a core-sheath type, an eccentric core-sheath type, and the like are preferable. In particular, in the short fiber (B), a cross-section in which a low melting point polymer as a fusion component is exposed on at least a part of the surface of the short fiber. Form is preferred.
[0032]
In the present invention, the short fiber (B) is blended when producing a fiber-molded cushion material, or a fusion component when constituting the cushion material, so that the denier is 2 to 150 denier. In particular, 4 to 100 denier is preferable. If the denier is small, the number of heat fixing points increases in the cushion material, and cushioning properties are difficult to be obtained. On the other hand, if the size is too large, the number of heat fixing points is too small and the repelling property is too low, or the cushioning material tends to be scattered during use. Moreover, it is preferable that the cut length of a short fiber (B) is 38-255 mm, and the number of crimps is 4-50 pieces / inch. If it is out of this range, it becomes difficult to mix cotton, and it becomes difficult to make it into a web. Furthermore, the cushion performance and compression durability of the molded cushion material are also deteriorated.
[0033]
The cushion material of the present invention undergoes repeated compression deformation after molding, and when it is used for applications where the amount of compression, that is, the amount of deformation is large (for example, 50% of the thickness), for example, cushion applications, etc. It is necessary for the point to be easily deformed when a deformation stress is applied, and to return to the original position without leaving any distortion when the deformation stress disappears.
[0034]
When a large amount of deformation is applied to the molded cushion material, the heat fixing point composed of the short fibers (A) and the short fibers (B) constituting the cushion material is changed in angle, stretched, twisted, etc. Therefore, the polymer at the heat fixing point is required to have a characteristic of greatly recovering deformation.
[0035]
For this reason, it is preferable that the heat fixing point is composed of a thermoplastic elastomer having a high fracture elongation and good elongation recovery characteristics. The matrix and the short fiber (A) to be thermally fixed are made of an inelastic polyester polymer. Therefore, polyester elastomer is particularly preferable.
[0036]
The elastic polyester elastomer is a polyetherester block copolymer obtained by copolymerizing thermoplastic polyester as a hard segment and poly (alkylene oxide) glycol as a soft segment, and more specifically, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalate. Acid, naphthalene-2,6-dicarboxylic acid, naphthalene 2,7-dicarboxylic acid, diphenyl-4,4-dicarboxylic acid, diphenoxyethanedicarboxylic acid, aromatic dicarboxylic acid such as sodium 3-sulfoisophthalate, 1,4 -Selected from alicyclic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid, aliphatic dicarboxylic acids such as succinic acid, oxalic acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, dimer acid, and / or ester-forming derivatives thereof. At least one of the dicarboxylic acids 1,4-butanediol, ethylene glycol, trimethylene glycol, tetramethylene glycol, pentamethylene glycol, hexamethylene glycol, neopentyl glycol, decamethylene glycol and other aliphatic diols, or 1,1-cyclohexanedimethanol, Polyethylene glycol having at least one diol component selected from alicyclic diols such as 1,4-cyclohexanedimethanol and tricyclodecane dimethanol, or ester-forming derivatives thereof, and an average molecular weight of about 400 to 5000 , Poly (1,2-propylene oxide) glycol, poly (1,3-propylene oxide) glycol, poly (tetramethylene oxide) glycol, ethylene oxide and propylene oxide Polymers, terpolymers composed of at least one of poly (alkylene oxide) glycol and copolymers of ethylene oxide and tetrahydrofuran.
[0037]
In particular, the thermoplastic elastomer has polybutylene-based terephthalate as a hard segment and polyoxytetramethylene glycol from the viewpoints of fusibility, temperature characteristics, strength, physical properties, etc. with the non-elastic polyester-based crimped short fibers (A). A block copolymer polyether polyester as a soft segment is preferred.
[0038]
In this case, the polyester part constituting the hard segment is most preferably polybutylene terephthalate in which the main acid component is terephthalic acid and the main diol component is a butylene glycol component. Of course, a part of this acid component (usually 30 mol% or less) may be substituted with other components, and a part of the glycol component may be substituted as well.
[0039]
The polyether component constituting the soft segment may be a polyether substituted with a dioxy component other than tetramethylene glycol. In the elastomer, various stabilizers, ultraviolet absorbers, thickeners, branching agents, matting agents, colorants, and other various modifiers / function-imparting agents are blended as necessary. Also good.
[0040]
In the present invention, the short fiber (C) is a low melting point polymer (c) having a melting point 25 to 130 ° C. lower than the melting point of the polymer (b) in the short fiber (B) used as a fusion component in the cushion material. ) Is a short fiber disposed on at least a part of the surface of the short fiber, and at least a part of the surface is melted by the preliminary heat treatment, and the inelastic polyester-based crimped short fiber (A) or the short fiber (B) and the short fiber The short fiber that can be fused with the fibers (C).
[0041]
When the difference in melting point is 25 ° C. or less, the temperature for the preliminary heat treatment becomes close to the melting point of the polymer (b) in the short fiber (B), and the physical properties of the polymer (b) and the short fiber (B ).
[0042]
The low melting point polymer (b) as a fusing component that constitutes such a so-called fusible short fiber contains a copolymer polyester and a heat stabilizer and an ultraviolet absorber in order to enhance heat resistance. There are thermoplastic elastomers, polyolefin polymers and copolymers, and polyvinyl alcohol polymers. In particular, composite short fibers having the above-described low-melting point polymer as at least one constituent component are preferable because of their excellent shape retention stability and moldability. The form of the composite short fiber is preferably a side-by-side type, a core-sheath type, an eccentric core-sheath type, or the like. Of course, the low melting point polymer needs to have a cross-sectional shape exposed on the surface.
[0043]
Among these, since it is preferable that the short fiber of the counterpart at the time of fusion is mainly a polyester polymer, the low melting point polymer is preferably a copolymer polyester polymer or a thermoplastic polyester elastomer. A copolymer polyester is particularly preferable from the viewpoint of little thermal deterioration.
[0044]
In the present invention, the mixing ratio of the short fibers (B) and (C) in the molded cushion material is preferably 10 to 60% by weight based on the weight of the molded cushion material. When the mixing ratio of the short fibers (B) and (C) is less than 10% by weight, the number of heat fixing points in the cushioning material is too small, and the bonding strength is weak, which will be described later, even after the initial fusion treatment. The handling property of the cushioning material is poor, or the cushioning property is unfavorable.
[0045]
Further, there are problems that the compression repellency is too low and the compression durability is poor even after a strong fusing process described later after the cushion material is packed in the mold. On the other hand, if the mixing ratio is too large, the number of heat fixing points in the molded cushion material is too large even after heat treatment, and only a cushion material having a hard texture can be obtained.
[0046]
In addition, the mixing ratio of the short fibers (B) and the short fibers (C) is particularly required to exhibit cushioning characteristics due to the heat fixing points involved in the short fibers (B) that are fused at high temperatures, Since the heat fixing points involved in the short fibers (C) having strength must be small and scattered in order to exhibit durability against large deformation due to compression, the mixing ratio of the short fibers (B) is It is necessary to be higher than the mixing ratio of the short fibers (C).
[0047]
In the present invention, the configuration of the molded cushion material is 0.015 g / cm as the density at which cushioning properties are exhibited.^Three~ 0.150 g / cm^ThreeThe thickness of the cushion material is preferably 2 cm or more. If the density is smaller than the above range, the repulsion and compression durability are inferior, and if the density is too large, there are too many heat fixing points and it becomes too hard.
[0048]
Next, it describes in the manufacturing method of the molded cushion material of this invention. First, at least three of the non-elastic polyester-based crimped short fibers (A), the short fibers (B), and the short fibers (C) are mixed, opened with a card or the like to be webbed, and then a predetermined amount of web is laminated. In addition, a laminated web or the like is sandwiched between a flat plate made of punching plates or a caterpillar type upper and lower punching plate conveyor, or mounted without being compressed on the net, and the polymer (c) constituting the short fibers (C) is melted. A mat having a predetermined thickness is formed by performing heat treatment at a temperature equal to or higher than the temperature at which adhesion occurs and lower than the melting point of the polymer (b) constituting the short fiber (B) to form heat fixing points (e), (f) and (h). A shaped molding is obtained. The thickness and density are designed according to the desired shape and thickness of the cushioning material to be compressed and molded, but it should be designed so that the target density and shape are obtained by laminating about 3 to 10 sheets. Is preferred.
[0049]
Further, the preliminary heat treatment time needs to be 1 minute or more and 10 minutes or less. When the heat treatment time is 1 minute or less, the polymer (c) is difficult to melt and a heat fixing point involving short fibers (C) cannot be formed. Conversely, when the time exceeds 10 minutes, the polymer (c) ) Causes thermal deterioration, and the fusion bond breaking strength at the heat fixing point involving the short fiber (C) is lowered.
[0050]
Next, after filling the mold with a mat-like molded body cut so that the density can be adjusted in the mold shape or part, the short fiber (A) is higher than the melting point of the polymer (b) constituting the short fiber (B). It is necessary to perform the heat treatment at a temperature lower than the melting point of the polymer constituting the. The heat fixing point in which the short fiber (C) is involved is that the low melting point polymer constituting the short fiber (C) is agglomerated by a fusion treatment for strong bonding at high temperature by thermoforming in the mold. For example, a stronger and tougher heat fixing point can be formed. However, if the melting point difference between the constituents of the short fibers (C) and the constituents of the short fibers (B) is small, or the mixing ratio of the short fibers (C) is too larger than the mixing ratio of (B), the mat The shaped molded body is not preferable because it is difficult to be deformed into the shape in the mold and a gap is formed in the molded cushion material. In addition, polyester elastomers and the like that are preferable as a constituent component of the short fibers (B) are not so high in thermal stability that they have a small difference in melting points and are not preferably exposed to high temperatures close to the melting point many times.
[0051]
Here, if the preliminary heat treatment temperature is too low, the free shrinkage of the short fibers (A) and the short fibers (B) does not occur sufficiently. Therefore, a relatively high heat treatment which is not higher than the melting point of all the constituent components of the short fiber (B) and not more than 100 ° C. away from the melting point is preferable.
[0052]
Furthermore, the heat treatment time needs to be 1 minute or more and 40 minutes or less. When the heat treatment time is 1 minute or less, the polymer (b) is difficult to melt, and the fusion bond breakage strength at the heat fixing point involving the short fibers (B) becomes too low. On the contrary, if the time exceeds 40 minutes, the polymer (a) is thermally deteriorated, and it is difficult to increase the breaking strength of the fusion-bonded portion at the heat fixing point involving the short fibers (C). Will be reduced.
[0053]
In addition, about short fiber (B) and (C), you may employ | adopt a some short fiber, respectively. For example, as the polymer (c) constituting the short fiber (C), polymers (c1) and (c2) having different melting points are prepared (melting point of (c1) <melting point of (c2)), respectively, Short fibers in which c1) is arranged on a part of the fiber surface and short fibers in which polymer (c2) is arranged on a part of the fiber surface may be mixed and used. Similarly, polymers (b1) and (b2) having different melting points are prepared as the polymer (b) constituting the short fiber (B) (the melting point of (b1) <the melting point of (b2)), respectively. A short fiber in which (b1) is arranged on a part of the fiber surface and a short fiber in which the polymer (b2) is arranged on a part of the fiber surface may be mixed and used. In this case, the preliminary heat treatment temperature is not lower than the melting point of the polymer (c1) and lower than the melting point of the polymer (b1).
[0054]
By forming a heat fixing point by preliminary heat treatment, it becomes easy to cut into a number corresponding to the mold shape and density using a scissors or a Thomson blade, and it is easy to handle, mechanically grasp or move It becomes easy to do. If the mat-like molded body thus obtained is described with reference to the drawings, the cushion material (FIG. 1) molded into the final product is cut into a thin sheet shape as shown in FIG.
[0055]
In a simple case, there is a method of cutting into a state of being sliced into contour lines. Of course, you may cut by the state sliced in the vertical direction or the curved surface form, or those combinations. Furthermore, the thickness may not be the same due to the type of mat-shaped molded body to be used and the shape and physical properties of the cushion material to be obtained, but the shape may be slightly modified.
[0056]
The mat-like molded body cut in this way is assumed to have different densities in the cushioning material to be molded. After filling the cut mat-like molded body, and then compressing and capping with the upper mold (FIG. 3), it was described above under strong fusion conditions, that is, at a temperature at which the constituents of the short fibers (B) can be melted. Form all of the heat sticking points.
[0057]
In this way, a molded cushion material is manufactured. Before the cut mat-shaped molded body is laminated and packed in the lower mold, a fiber assembly web covering the molded cushion material surface is laid on the inner surface of the mold. It is preferable. The fiber assembly web includes the inelastic polyester crimped short fibers (A) and the short fibers (B) and / or short fibers (C) used in the present invention, and is used without fusing them. Is preferred.
[0058]
Since the fiber assembly web is not fused, it can easily follow a complicated mold shape, and can be well covered along the inner surface of the mold by means such as air suction from the lower part of the lower mold (FIG. 4). By providing such a fiber coating layer, it is difficult for the molded cushion material to cause delamination or the laminated end face is not visible, so that the appearance of the surface can be remarkably improved. Of course, this fiber assembly web may be fused in order to improve the handleability.
[0059]
In addition, the composition of the fiber assembly web is a surface of a molded cushion material, so that the mixing ratio of short fibers, denier, fiber configuration, etc. may be changed in order to increase wear resistance. What is necessary is just to carry out as desired, such as making it the aggregate | assembly which gave the flame-proof property and flame resistance to the surface.
[0060]
In the production method of the present invention, after the short fiber aggregate in which the mat-like molded bodies are laminated and arranged in the lower mold is compressed and covered with the upper mold, it is fused and integrated under a fusion condition that allows strong bonding at high temperature. This processing condition forms a strong and tough heat fixing point at the entanglement point involving the short fiber (C). The temperature at which the constituents of the short fibers (C) melted was such that the low melting point polymer did not cause strong aggregation at the entanglement points involving the short fibers (C), whereas the short fibers (B) A strong and tough bond point is formed by a high temperature condition where the constituent components melt.
[0061]
In addition, about short fiber (A) and (B), you may employ | adopt a some short fiber, respectively. For example, as the polymer (b) constituting the short fiber (B), polymers (b1) and (b2) having different melting points are prepared (melting point of (b1) <melting point of (b2)), respectively, A short fiber in which B1) is arranged on a part of the fiber surface and a short fiber in which polymer (b2) is arranged on a part of the fiber surface may be mixed and used.
[0062]
Similarly, polymers (a1) and (a2) having different melting points are prepared as the polymer (A) constituting the short fiber (A) (the melting point of (a1) <the melting point of (a2)), respectively. Short fibers in which (A1) is arranged on a part of the fiber surface and short fibers in which the polymer (A2) is arranged on a part of the fiber surface may be mixed and used. In this case, the heat treatment temperature is not lower than the melting point of the polymer (b1) and lower than the melting point of the polymer (a1).
[0063]
The molded cushion material thus heat-treated is cooled and then taken out from the mold to obtain a molded cushion material. The above method is a complicated mold forming method. The method is the same when a flat mat is molded, or when a thick mat is again formed after first obtaining a mat-shaped molded body.
[0064]
Of course, it is possible to heat-treat the constituent components of the short fiber (B) by performing the heat treatment only once. In this case, the heat fixing point is similarly the entanglement point involving the short fiber (C). It is possible to bond more strongly than the heat fixing point involving (B) and to be strong against large deformation, and the heat fixing point involving short fibers (B) contributes to the cushioning property. However, in this method, the molded cushion material contracts during heat treatment in the mold.
[0065]
In the production method of the present invention, the molded cushion material is further compressed to remove the heat fixing point that is weak against compression and the heat fixing point that hinders cushioning properties, or to stabilize the physical properties by heat treatment again. Is preferred.
[0066]
[Operation and effect of the invention]
The molded cushion material of the present invention has a small amount of tough heat-adhering points scattered together with heat-adhering points having moderate strength, so that the durability against repeated large deformations is improved. The density and uneven shape can be controlled arbitrarily, the fit and load bearing characteristics are excellent for the human body and other complex shapes, the air permeability is high, and furthermore, it can also be recycled after using the molded cushion material, There is little toxicity of smoke and smoke generated by incineration. Therefore, the molded cushion material of the present invention has a three-dimensional shape or is a molded cushion material other than a flat plate shape, for example, a molded cushion material for a vehicle seat, furniture cushion, office chair cushion, pillow, etc. is there.
[0067]
Further, according to the method for producing a molded cushion material of the present invention, 100% thermoplastic fiber is used to cut a mat-like molded body that is easy to handle by fusing, and the number of laminated layers is changed in a partial portion and packed in a mold. Thereafter, a molded cushion material in which a portion fused and integrated with a tough heat fixing point and a heat fixing point effective for cushioning can be manufactured by heat treatment again at a higher temperature. That is, the molded cushion material can be molded in a shape close to the mold size by reducing the shrinkage in the mold. Furthermore, when trying to manufacture industrially, since the repeatability is good, there is no problem even if it is automated by a machine.
[0068]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
In addition, each evaluation item in an Example evaluated according to the following method, respectively.
[0069]
Number of crimps and degree of crimp: measured according to JIS L-1015.
[0070]
Cushion material density (g / cm^Three): A part of the molded cushion material is cut into a rectangular parallelepiped shape, and the weight (g) and the load are 0.5 g / cm.²After measuring the thickness (mm) with a load plate, the volume (cm^Three).
[0071]
Hardness (kgf): 25% compression hardness according to JIS K-6401 was used. For normal cushioning material use, there is no practical problem if it is 20-30 kg.
[0072]
Melting point: Using a thermal differential analyzer type 990 (manufactured by Du Pont), measurement was performed at a temperature increase of 20 ° C./min to obtain a melting peak. When the melting temperature cannot be measured accurately, use a trace melting point measuring device (manufactured by Yanagimoto Seisakusho), sandwich about 3 g of polymer between two cover glasses, and gently press with tweezers at a heating rate of 20 ° C / min. The temperature was raised and the thermal change of the polymer was observed. At that time, the temperature at which the polymer softened and started to flow (softening point) was defined as the melting point.
Compression residual strain: Measured according to JIS K-6401.
[0073]
80,000 compression residual strains: Measured according to JIS K-6401. If the 80,000 compression residual strain is 12% or less, there is no practical problem.
[0074]
80,000 times compression hardness retention rate: after initial compression of 75%, compression stress (F0) when compressed again by 25% and repeated compression 80,000 times according to JIS K-6401 and left for 30 minutes After that, compressive stress (F1) when compressed 25% again after 75% pre-compression
It calculated based on the following formula.
[0075]
[Expression 1]
[(F1 / F0) x 100 (%)]
The 80,000 times compression hardness retention rate may be 50% or more.
[0076]
Web bulkiness: Measured according to JIS L-1097.
[0077]
Fracture strength at the fusion bonded portion at the heat fixing point: While observing with a microscope from the molded cushion material, the short fibers intersected at approximately 90 ° among the entanglement points (a representative example is shown in FIG. 6), two The short fibers were sampled including the fusion-bonded part, and the fibers were gripped with a nip length of 2 mm and pulled at a speed of 2 mm / min, the strength (g) was measured, and the two fibers were measured. It was calculated by dividing by the average De of the fibers. The number of n was 10 for each, and the average was obtained to determine the fusion bond breaking strength of the fiber.
[0078]
    [Comparative Example 1]
  An acid component obtained by mixing dimethyl terephthalate and dimethyl isophthalate at 80:20 (mol%), and diethylene glycol and tetramethylene glycol are reacted with a glycol component of 3:97 (mol%) to obtain a low melting point of 192 ° C. A polyester polymer having a melting point was obtained. The intrinsic viscosity of this low melting point polymer was 0.90.
[0079]
An eccentric core-sheath type composite fiber in which the low melting point polyester is disposed in the sheath, polyethylene terephthalate obtained by a conventional method is disposed in the core, and the weight ratio of the core to the sheath is 50:50. Obtained.
[0080]
The obtained fiber was stretched 2.5 times and dried and crimped at 100 ° C., and then an oil was applied to cut the fiber length to 64 mm. The obtained short fibers had a denier of 9 denier, a number of crimps of 15 per inch, and a crimp of 27%. This composite short fiber was designated as short fiber (B).
[0081]
Next, a copolyester was obtained from an acid component obtained by mixing terephthalic acid and isophthalic acid at 60:40 (mol%) and a diol component obtained by mixing ethylene glycol and diethylene glycol at 85:15 (mol%). The intrinsic viscosity of this polyester was 0.78. The melting point was not clear, but since it started to flow from around 110 ° C., the softening point was taken as 110 ° C.
[0082]
This polymer was disposed in the sheath component, polyethylene terephthalate was disposed in the core portion, and a composite fiber having a weight ratio between the core portion and the sheath portion of 50:50 was obtained by a conventional method. This composite fiber was designated as short fiber (C).
[0083]
Next, a polyethylene terephthalate crimped short fiber (A) (14 denier, fiber length 64 mm, spiral crimp number 9 / inch by anisotropic cooling, 30% crimp, bulkiness obtained by a conventional method 0.5g / cm²79cm under load^Three/ G, 10cm^Three34 cm under a load of / g^Three/ G, hollow cross section, melting point 256 ° C.) 65 parts by weight, short fiber (B) 20 parts by weight, short fiber (C) 4 parts by weight, and mixed with a card to obtain a laminated web .
[0084]
This web has a thickness of 5 cm and a density of 0.010 g / cm.²So that it is sandwiched between flat air-permeable molds, pressed and heated in a hot air oven at 160 ° C. for 2 minutes, and then cooled to obtain a mat-like molded body (flat-plate fused fiber molded body). Subsequently, punching was performed with a Thomson blade so as to form a chair cushion shape as shown in FIG. It was estimated that the punched mat-shaped molded article was easy to handle, easy to work with, and easy to mechanize. A predetermined number of the punched mat-shaped molded bodies are stacked at predetermined positions in the mold, compressed from above and below with a mold heated at 210 ° C. for 5 minutes, cooled, and taken out from the mold to form a molded cushion shown in FIG. The material was obtained.
[0085]
The resulting molded cushion material has a seating density of 0.050 g / cm.^ThreeThe edge portion is densified to 0.060 g / cm^ThreeIt became. Further, it was estimated that the obtained molded cushion material had almost no gap with the mold, and the shrinkage during thermoforming was extremely small. The obtained cushion material has a fusion bond breaking strength at a heat fixing point (d) of 0.8 g / de, a heat fixing point (e) at a strength of 1.0 g / de, and a heat fixing point ( The strength of f) was 1.9 g / de, the strength of the heat fixing point (g) was 1.3 g / de, and the strength of the heat fixing point (h) was 0.6 g / de.
[0086]
The molded cushion material obtained was cut out and the compression durability of the sitting portion was measured. As a result, the 25% hardness was 18 kg, the 80,000 compression residual strain was 8%, and the 80,000 compression hardness retention was 90%.
[0087]
    [Comparative example2]
  Comparative Example 1In, except that the laminated web obtained without using the short fiber (C), without using the short fiber (B) 24 parts by weight, without heat treatment, is punched with a Thomson blade,Comparative Example 1The molded cushion material was obtained by performing the same operation as above.
[0088]
However, the punchability using the Thomson blade was poor, and the handleability of the laminated web that was punched was also poor, and it was estimated that mechanization was difficult. Moreover, it was estimated that the shape of the obtained cushion material had a clearance with the inside of a mold, and contraction was large. The density of the obtained cushion material is 0.050 g / cm.^ThreeThe 25% hardness was 18 kg, the 80,000 compression residual strain was 10%, and the 80,000 compression hardness retention was 81%, which was inferior in performance as a cushioning material. The strength of the heat fixing point (d) was 0.7 g / de, and the strength of the heat fixing point (g) was 1.2 g / de.
[0089]
    [Example1]
  A polybutylene terephthalate obtained by reacting an acid component in which terephthalic acid and isophthalic acid are mixed at 80:20 (mol%), butylene glycol, and polytetramethylene glycol (molecular weight 2000), and the polymer weight A block copolymerized polyether polyester elastomer was obtained by heat reaction so that the ratio was 40:60 (% by weight) as a reference.
[0090]
The melting point of this thermoplastic elastomer was 157 ° C. The thermoplastic elastomer was placed in the sheath, polybutylene terephthalate (melting point 224 ° C.) was placed in the core, and spinning was performed by a conventional method so that the weight ratio of the core to the sheath was 50:50. The composite fiber is an eccentric core-sheath composite fiber. After stretching this fiber 2.0 times, it was dried and crimped at 80 ° C. to give an oil agent and cut into a fiber length of 64 mm.
[0091]
Here, the denier of the obtained composite fiber was 9 denier, the number of crimps was 13 / inch, and the crimp was 30%. This composite fiber was designated as short fiber (B).
[0092]
Next, an acid component obtained by mixing terephthalic acid and isophthalic acid at 60:40 (mol%) and a diol component obtained by mixing ethylene glycol and diethylene glycol at 85:15 (mol%) are reacted to obtain a copolymer polyester. Obtained. The intrinsic viscosity of this polymer was 0.78. Although the melting point is not clear, the softening point started at around 110 ° C., so the softening point was set at 110 ° C.
[0093]
This polymer was placed in the sheath of the composite fiber, polyethylene terephthalate was placed in the core, and a core-sheath composite fiber having a weight ratio of 50:50 between the core and the sheath was obtained by a conventional method. This core-sheath type composite fiber was defined as a short fiber (C).
[0094]
Next, polyethylene terephthalate crimped short fiber (A) obtained by a conventional method (14 denier, cut length 64 mm, number of crimps of anisotropic cooling spiral crimp 9 pieces / inch, crimp degree 30%, 0.5 g / Cm²Density 79cm under load^Three/ G, 10cm^ThreeDensity 34cm under load of / g^Three/ G, hollow cross section, melting point 256 ° C.) 65 parts by weight, 27 parts by weight of short fibers (B) and 8 parts by weight of short fibers (C) were mixed, webbed with a card, and laminated to obtain a laminated web. This laminated web has a thickness of 5 cm and a density of 0.015 g / cm.^ThreeThen, it was sandwiched between flat air-permeable molds, pressed in a hot air oven at 140 ° C. for 2 minutes, and then cooled to obtain a mat-like molded body. In the mat-like molded body, the fusion bond breaking strength at the heat fixing point (e) was 0.2 g / de, and the strength at the heat fixing point (h) was 0.4 g / de.
[0095]
Subsequently, as shown in FIG. 1, the mat-like molded body was press-cut with a Thomson blade so that the cushion material 1 to be molded was sliced. This cutting operation was easier to cut than the laminated web that was not fused and had good cutting performance. Furthermore, the nonwoven fabric (4 in FIG. 5) which gave the needle punch to the laminated web before the above-mentioned fusion treatment (density, 100 g / cm^ThreeWas set on the inner surface of a three-dimensional upper and lower mold (3 in FIG. 5) made of an air permeable punching plate and covered with air suction. Since the web was not bonded to each other, the three-dimensional mold could be easily covered along the web without cracking or forming a gap.
[0096]
Subsequently, inside the lower mold covered with the web, a predetermined number of laminated mat-shaped molded bodies (2 in FIG. 5) that were cut and fused were sequentially laminated at predetermined positions. Next, the lower mold covered with the laminated web was compressed and covered with the upper mold with the laminated web side down. The mold filled with the short fiber aggregates was heat-treated at a differential pressure of 5 mmH 2 O and 200 ° C. for 15 minutes in a hot air circulation type hot air furnace.
[0097]
Then, after cooling slowly, it took out from the inside of a mold and obtained the molding cushion material. The molded cushion material obtained at this time has a sitting part density of 0.035 g / cm.^ThreeThe edge portion is 0.045 g / cm^ThreeIt was as originally designed. Further, the molded cushion material had almost no gap with the mold, and the shrinkage during thermoforming was extremely small. In addition, it was difficult to see that the layers were formed in a layered manner, and the aesthetic appearance was good. The molded cushion material was compressed four times to about 50% of the initial thickness.
[0098]
Here, the heat fixing point (d) strength of the obtained cushion material was 0.6 g / de, and the strength of the heat fixing point (e) was 0.9 g / de. The strength of the heat fixing point (f) is 0.7 g / de, the strength of the heat fixing point (g) is 1.1 g / de, and the strength of the heat fixing point (h) is 1.5 g / de. Met.
[0099]
The molded cushion material obtained was cut out and the compression durability of the sitting portion was measured. As a result, the 25% hardness was 20 kg, the 80,000 compression residual strain was 6%, and the 80,000 compression hardness retention was 85%.
[0100]
    [Example2]
  Example1In Example 1, except that the heat treatment time is changed to 20 minutes by filling the mold as it is without performing weak fusing treatment.1The same operation was performed. The obtained molded cushion material caused thermal shrinkage during molding, but there was no practical problem and the molded cushion material had a density of 0.036 g / cm.^Three25% hardness 21 kg, 80,000 times compression residual strain 6%, 80,000 times compression hardness retention 85%, compression residual strain 23%, Examples1There was no big difference. Further, the strength of the heat fixing point (d) of the obtained cushion material was 0.5 g / de, and the strength of the heat fixing point (e) was 0.9 g / de. The strength of the heat fixing point (f) is 0.6 g / de, the strength of the heat fixing point (g) is 1.0 g / de, and the strength of the heat fixing point (h) is 1.5 g / de. Met. Even when this molded cushion material was cut, there were few internal gaps, and the joint portion of the sheet was so uniform that it was difficult to distinguish.
[0101]
    [Comparative example3]
  Comparative Example 1In this case, the mixing ratio of the short fibers (B) is 35 parts by weight without mixing the short fibers (C), and directly packed in the punching plate mold without performing the initial heat treatment at 140 ° C. I tried molding. However, it takes time and effort to cut, and the cut web is difficult to handle, it is difficult to arrange a predetermined amount at a predetermined position of the punching plate mold, and there are gaps and places where the web is folded after molding, which is preferable. A molded cushion was not obtained. The strength of the heat fixing point (d) of the obtained cushion material was 0.7 g / de, and the strength of the heat fixing point (g) was 1.2 g / de. In the compression endurance test for this molded cushion material, the residual strain after compression of 80,000 times is as high as 9%, and it is considered that there is an influence such as that the strain is concentrated due to compression to the uneven and low density portion. .
[0102]
    [Comparative example4]
  Example1Except that 65 parts by weight of short fibers (A) and 35 parts by weight of short fibers (B) are mixed and the initial heat treatment temperature is changed from 140 ° C to 180 ° C.Comparative Example 1A mat-like molded body was obtained in the same manner as described above. To this mat-shaped molded body,Comparative Example 1The same operation was performed to obtain a molded cushion material. Further, the strength of the heat fixing point (d) of the obtained cushion material was 0.4 g / de, and the strength of the heat fixing point (e) was 0.7 g / de. The strength of the heat fixing point (f) is 0.5 g / de, the strength of the heat fixing point (g) is 0.9 g / de, and the strength of the heat fixing point (h) is 1.1 g / de. Met.
[0103]
  The obtained cushion material had 80,000 compression residual strains of 8%, and compression residual strains of 28%, which were slightly low, and the texture when compressed was gritty. On the other hand, in the obtained molded cushion material, the fusion bond breaking strength at the heat fixing point (d) was 0.4 g / de, and the strength at the heat fixing point (g) was 0.9 g / de.Comparative Example 1In this case, the strength of the heat fixing point (d) is lower than in the case of (1), and the possibility of thermal degradation of the low melting point component polymer of the short fiber (B) is considered.
[0104]
    [Example3]
  Example1The mat-shaped molded body that had been subjected to the initial weak fusing treatment and was cut and obtained by performing the above operation was mechanically held in place while performing air suction from the lower part of the lower mold covered with the laminated web. After a predetermined amount of the mat-like molded body was laminated, the lid was covered with an upper mold covered with a laminated web, placed in a hot air suction furnace, and a strong fusion treatment was performed while applying a differential pressure. The molded cushion material obtained by this operation was in no way inferior to what was laminated, arranged and packed by hand. This method was accurate even when repeated, and the frequency of failures was extremely low.
[0105]
    [Comparative example5]
  Example1However, it was attempted to cut the laminated web as it was without fusing it and mechanically pack it into the mold. However, the web could not be transported well and it was difficult to pack the mold.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a molded fiber cushion material.
FIG. 2 is a schematic view of a mat-like molded body that has been weakly fused and cut to fill a mold.
FIG. 3 is a perspective view of an upper mold.
FIG. 4 is a perspective view of a lower mold.
FIG. 5 is a schematic diagram (cross section) of packing a laminated model of a cut mat-like molded body into a lower mold.
FIG. 6 is a scanning electron micrograph (× 350) of representative intersections of heat fixing points.
FIG. 7 is a schematic view of a cushion material molded into a chair shape.
[Explanation of symbols]
1 Fiber cushion material.
2 A mat-like molded body in which the short fibers (C) are fused and cut.
3 Mold.
4 Sheet-like fiber assembly web.

Claims

In a molded cushion material having a non-elastic polyester-based crimped short fiber (A) aggregate as a matrix,
The short fiber (A) aggregate occupies 40 to 90% by weight based on the weight of the molded cushion material, and is further shown in the following (1) and (2), respectively. At least two of the short fibers (C) are dispersed and mixed as a fusion component so that the mixing ratio of the short fibers (B) is larger than the mixing ratio of the short fibers (C) .
At that time, in the molded cushion material, the heat fixing points as shown in the following (d) to (h) are scattered, and the fusion bond portion breaking strength of the heat fixing point (e) is the heat fixing point (d A molded cushion material with improved durability against repeated large deformations, characterized by being greater than the breaking strength of
(1) a polymer (b) as a fusing component comprising a thermoplastic elastomer having a melting point 40 to 150 ° C. lower than the melting point of the inelastic polyester polymer constituting the short fiber (A), and an inelastic polyester polymer; A short fiber (B) comprising the polymer (b) at least exposed on the surface.
(2) A low-melting-point polyester polymer (c) as a fusing component having a melting point 25 to 130 ° C. lower than the melting point of the polymer (b) constituting the short fiber (B), and an inelastic polyester-based polymer. , short fiber wherein the polymer (c) is exposed at least on the surface (C).
(D) Thermal fixing point between the short fiber (A) and the short fiber (B).
(E) A heat fixing point between the short fiber (A) and the short fiber (C).
(F) A heat fixing point between the short fiber (B) and the short fiber (C).
(G) A heat fixing point between the short fibers (B).
(H) A heat fixing point between the short fibers (C).

The molded cushion material according to claim 1, wherein the fusion bond breaking strength at the heat fixing point (h) is larger than the strength at the heat fixing point (g).

The molded cushion material according to claim 1 or 2, wherein the low-melting-point polyester polymer (c) is a polyethylene terephthalate copolymer.

The molded cushion material according to any one of claims 1 to 3, wherein the 80,000 compression residual strain measured in accordance with JIS K-6401 is 2 to 12%.

In the method for producing a molded cushion material using an inelastic polyester-based crimped short fiber (A) aggregate as a matrix,
The non-elastic polyester-based crimped short fiber (A) is 40 to 90% by weight based on the weight of the molded cushion material, and the fusing short fiber (B) and the fusing property shown in the following (1) and (2), respectively. At least three of the short fibers (C) are mixed so that the mixing ratio of the short fibers (B) is larger than the mixing ratio of the short fibers (C), and after being webbed, the plurality of sheets are laminated, Pre-heat treatment is performed at a temperature not lower than the melting point of the polymer (c) in the short fiber (C) and lower than the melting point of the polymer (b) in the short fiber (B), and the following (e), (f) and (h) After the mat-like molded body obtained by forming the heat fixing points shown is cut and packed in the mold, the melting point of the polymer (b) in the short fiber (B) is higher than the melting point of the polymer constituting the short fiber (A). When heat treatment is performed at a temperature lower than the melting point to form the heat fixing points shown in (d) and (g) below, The durability against repeated large deformation according to claim 1 is improved by molding so as to increase the breaking strength of the fusion bonded portion at the heat fixing point shown in the following (e), (f) and (h). Manufacturing method of molded cushion material.
(1) a polymer (b) as a fusing component comprising a thermoplastic elastomer having a melting point 40 to 150 ° C. lower than the melting point of the inelastic polyester polymer constituting the short fiber (A), and an inelastic polyester polymer; A short fiber (B) comprising the polymer (b) at least exposed on the surface.
(2) A low melting point polyester-based polymer (c) as a fusing component having a melting point 25 to 130 ° C. lower than the melting point of the polymer (b) constituting the short fiber (B) and an inelastic polyester-based polymer. Short fibers (C) in which the polymer (c) is exposed at least on the surface.
(D) Thermal fixing point between the short fiber (A) and the short fiber (B).
(E) A heat fixing point between the short fiber (A) and the short fiber (C).
(F) A heat fixing point between the short fiber (B) and the short fiber (C).
(G) A heat fixing point between the short fibers (B).
(H) A heat fixing point between the short fibers (C).

The method for producing a molded cushion material according to claim 5, wherein the low-melting-point polyester polymer according to claim 5 is a polyethylene terephthalate copolymer.

The method for producing a molded cushion material according to claim 5 or 6, wherein the pre-heat treatment time is 1 minute or more and 10 minutes or less.

The manufacturing method of the molding cushion material in any one of Claims 5-7 whose time of heat processing is 1 minute or more and 40 minutes or less.