JP4983622B2 - 繊維複合体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、天然繊維及び熱可塑性樹脂繊維の混合物を交絡し、圧縮成形させてなる繊維基材も知られている。この繊維基材は、例えば、エアレイ装置により、搬送コンベア上に各繊維を供給し、交絡及び加熱圧縮等の工程を経て製造されている。
本発明は、熱可塑性樹脂により結着された植物性繊維どうしの間に、発泡(膨張)状態にある高分子カプセルが分散されており、軽量性及び剛性に優れた繊維基材である繊維複合体及びその効率的な製造方法を提供することを目的とする。
(1)植物性繊維及び熱可塑性樹脂繊維を含む第1ウェブを形成する第1ウェブ形成工程と、植物性繊維及び熱可塑性樹脂繊維を含む第2ウェブを形成する第2ウェブ形成工程と、熱可塑性樹脂を含む第1樹脂層、熱可塑性樹脂を含む第2樹脂層、並びに、該第1樹脂層及び該第2樹脂層の間に挟持された熱膨張性カプセルを有するカプセル担持シートを、上記第1ウェブ及び上記第2ウェブの間に配置し、積層ウェブとする積層ウェブ形成工程と、上記積層ウェブを交絡し、交絡物とする交絡工程と、上記交絡物を加熱し、上記第1ウェブを構成する熱可塑性樹脂繊維、及び、上記第2ウェブを構成する熱可塑性樹脂繊維を溶融する溶融工程と、上記交絡物を加熱し、上記熱膨張性カプセルを膨張させる膨張工程と、を備えることを特徴とする繊維複合体の製造方法。
(2)上記交絡工程において、上記積層ウェブの両面側から交絡する上記(1)に記載の繊維複合体の製造方法。
(3)上記交絡工程において、上記カプセル担持シートに含まれた熱膨張性カプセルが、上記第1ウェブ内の空隙、並びに、上記第2ウェブ内の空隙に分散される上記(1)又は(2)に記載の繊維複合体の製造方法。
(4)上記溶融工程において、上記交絡物を圧縮しながら加熱する上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の繊維複合体の製造方法。
(5)上記溶融工程及び上記膨張工程を同時に行う上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の繊維複合体の製造方法。
(6)上記第1ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、上記第2ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、上記カプセル担持シートに含まれる第1樹脂層を構成する熱可塑性樹脂と、上記カプセル担持シートに含まれる第2樹脂層を構成する熱可塑性樹脂と、が同質の樹脂である上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の繊維複合体の製造方法。
(7)上記第1ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、上記第2ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、が同質の樹脂であり、上記カプセル担持シートに含まれる第1樹脂層を構成する熱可塑性樹脂と、上記カプセル担持シートに含まれる第2樹脂層を構成する熱可塑性樹脂と、が同質の樹脂であり、且つ、上記第1ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂及び上記第2ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、上記カプセル担持シートに含まれる、第1樹脂層を構成する熱可塑性樹脂及び第2樹脂層を構成する熱可塑性樹脂と、が異質の樹脂である上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の繊維複合体の製造方法。
(8)上記(6)に記載の製造方法により得られたことを特徴とする繊維複合体。
(9)上記(7)に記載の製造方法により得られたことを特徴とする繊維複合体。
上記交絡工程において、上記積層ウェブの両面側から交絡する場合には、熱膨張性カプセルを第1ウェブ内の空隙、及び、上記第2ウェブ内の空隙に広く分布させることができ、後に熱膨張性カプセルを膨張させたときに、発泡(膨張)状態にある高分子カプセルも広く分布し、軽量性及び剛性に優れた繊維複合体を製造することができる。
上記溶融工程において、上記交絡物を圧縮しながら加熱する場合には、所望の形状、厚さ及び目付を有し、剛性に優れた繊維複合体を製造することができる。
上記溶融工程及び上記膨張工程を同時に行う場合には、繊維複合体の厚さを制御しながら軽量化を図ることができ、更には製造時間の短縮化及び効率化を図ることができる。
上記第1ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、上記第2ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、上記カプセル担持シートに含まれる第1樹脂層及び第2樹脂層を構成する熱可塑性樹脂と、が同質の樹脂である場合には、植物性繊維どうしが、該植物性繊維どうしの間の空隙で上記熱膨張性カプセルが発泡してなる高分子カプセルと、各熱可塑性樹脂とにより結着しており、著しく剛性に優れた繊維複合体を製造することができる。
上記第1ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、上記第2ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、が同質の樹脂であり、上記カプセル担持シートに含まれる第1樹脂層を構成する熱可塑性樹脂と、上記カプセル担持シートに含まれる第2樹脂層を構成する熱可塑性樹脂と、が同質の樹脂であり、且つ、上記第1ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂及び上記第2ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、上記カプセル担持シートに含まれる、第1樹脂層を構成する熱可塑性樹脂及び第2樹脂層を構成する熱可塑性樹脂と、が異質の樹脂である場合にも、植物性繊維どうしが、該植物性繊維どうしの間の空隙で発泡(膨張)状態にある高分子カプセルと、各熱可塑性樹脂とにより結着しており、著しく剛性に優れた繊維複合体を製造することができる。尚、上記第1ウェブ等に含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、上記カプセル担持シートに含まれる第1樹脂層等を構成する熱可塑性樹脂との間に、相溶性がない場合には、植物性繊維どうしが、該植物性繊維どうしの間の空隙で上記熱膨張性カプセルが発泡してなる高分子カプセルと、熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂とにより結着しており、上記カプセル担持シートに含まれる第1樹脂層及び第2樹脂層を構成する熱可塑性樹脂の小片が広く分散し剛性に優れた繊維複合体を製造することができる。
本発明の製造方法により得られた繊維複合体は、軽量性及び剛性に優れ、目付が1,500g/m2以下の領域においても、深絞り成形が可能である。
本発明の繊維複合体の製造方法は、植物性繊維及び熱可塑性樹脂繊維を含む第1ウェブを形成する第1ウェブ形成工程と、植物性繊維及び熱可塑性樹脂繊維を含む第2ウェブを形成する第2ウェブ形成工程と、熱可塑性樹脂を含む第1樹脂層、熱可塑性樹脂を含む第2樹脂層、並びに、該第1樹脂層及び該第2樹脂層の間に挟持された熱膨張性カプセルを有するカプセル担持シートを、上記第1ウェブ及び上記第2ウェブの間に配置し、積層ウェブとする積層ウェブ形成工程と、上記積層ウェブを交絡し、交絡物とする交絡工程と、上記交絡物を加熱し、上記第1ウェブを構成する熱可塑性樹脂繊維、及び、上記第2ウェブを構成する熱可塑性樹脂繊維を溶融する溶融工程と、上記交絡物を加熱し、上記熱膨張性カプセルを膨張させる膨張工程と、を備える。
また、上記植物性繊維として用いる植物体の部位は、特に限定されず、木質部、非木質部、葉部、茎部及び根部等の植物体を構成するいずれの部位であってもよい。更に、特定部位のみを用いてもよく2ヶ所以上の異なる部位を併用してもよい。
また、上記ジュートは、ジュート麻から得られる繊維である。このジュート麻には、黄麻(コウマ、Corchorus capsularis L.)、及び、綱麻(ツナソ)、シマツナソ並びにモロヘイヤ、を含む麻及びシナノキ科の植物を含むものとする。
上記植物性繊維の繊維長は、通常、10mm以上である。この繊維長が10mm以上であると、より高い強度(曲げ強さ及び曲げ弾性率等、以下同様)を有する繊維複合体を製造することができる。この繊維長は、好ましくは10〜150mm、より好ましくは20〜100mm、更に好ましくは30〜80mmである。また、繊維径は、通常、1mm以下、好ましくは0.01〜1mm、より好ましくは0.05〜0.7mm、更に好ましくは0.07〜0.5mmである。この繊維径が上記範囲にあると、特に高い強度を有する繊維複合体を得ることができる。
尚、上記植物性繊維として、上記の形状及び大きさを外れる繊維を含んでもよいが、該繊維の含有量は、植物性繊維の全体に対して10質量%以下であることが好ましい。これにより得られる繊維複合体の強度を高く維持することができる。
上記第1ウェブ形成工程で用いられる植物性繊維、及び、上記第2ウェブ形成工程で用いられる植物性繊維について、種類、繊維長及び繊維径は、各々、同一であってよいし、異なってもよい。
また、要求性能によっては、炭化化合物、ガラス等の種々の材料からなる繊維を併用することができる。例えば、グラスウール、カーボン繊維等を用いると、強度を向上させることができる。
上記熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン・プロピレンランダム共重合体等のポリオレフィン;ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート等の脂肪族ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステル樹脂等のポリエステル樹脂;ポリスチレン;メタクリレート、アクリレート等を用いて得られたアクリル樹脂;ポリアミド樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリアセタール樹脂;ABS樹脂等が挙げられる。上記樹脂は、植物性繊維の表面に対する親和性を高めるために、変性された樹脂であってもよい。
上記熱可塑性樹脂は、1種のみを用いてよいし、2種以上を併用してもよい。
上記熱可塑性樹脂のうち、好ましくはポリオレフィン及びポリエステル樹脂であり、より好ましくはポリオレフィンである。
上記ポリオレフィンが、未変性のポリオレフィンである場合、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン(ランダム)共重合体等のプロピレン系重合体が好ましく、ポリプロピレンが特に好ましい。
また、上記ポリオレフィンが、変性されたポリオレフィンである場合、例えば、カルボキシル基又はその誘導体(無水物基等)を有する化合物により酸変性されたポリオレフィン等が挙げられる。
尚、上記ポリオレフィンとして、未変性のポリオレフィンと、変性されたポリオレフィンとを組み合わせて用いてもよい。
(1)乳酸、リンゴ酸、グルコース酸、3−ヒドロキシ酪酸等のヒドロキシカルボン酸の単独重合体;これらのヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも1種を用いた共重合体等のヒドロキシカルボン酸系脂肪族ポリエステル。
(2)ポリカプロラクトン、上記ヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも1種と、カプロラクトンとの共重合体等のカプロラクトン系脂肪族ポリエステル。
(3)ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート等の二塩基酸ポリエステル。
これらのうち、ポリ乳酸、乳酸と、乳酸以外の他の上記ヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリカプロラクトン、及び、上記ヒドロキシカルボン酸のうちの少なくとも1種と、カプロラクトンとの共重合体が好ましく、ポリ乳酸が特に好ましい。これらの生分解性樹脂は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。尚、上記乳酸は、L−乳酸及びD−乳酸を含むものとし、これらの乳酸は単独で用いてもよく、併用してもよい。
上記熱可塑性樹脂繊維の繊維長は、通常、10mm以上である。この繊維長が10mm以上であると、熱可塑性樹脂繊維どうしの十分な絡合、並びに、熱可塑性樹脂繊維及び植物性繊維の十分な絡合を得やすく、より高い曲げ強度を有する繊維複合体を製造することができる。この繊維長は、好ましくは10〜150mm、より好ましくは20〜100mm、更に好ましくは30〜80mmである。また、繊維径は、通常、0.001〜1.5mm、好ましくは0.005〜0.7mm、より好ましくは0.008〜0.5mm、更に好ましくは0.01〜0.3mmである。この繊維径が上記範囲にあると、各ウェブ形成工程において、熱可塑性樹脂繊維が切断されることなく、熱可塑性樹脂繊維及び植物性繊維が均一に混合された第1ウェブ及び第2ウェブを得ることができる。特に、熱可塑性樹脂繊維の質量、及び、植物性繊維の質量を調整することにより、熱可塑性樹脂繊維を切断することなく、熱可塑性樹脂繊維及び植物性繊維を満遍なく分散させることができる。
尚、上記熱可塑性樹脂繊維として、上記の形状及び大きさを外れる繊維を含んでもよいが、該繊維の含有量は、熱可塑性樹脂繊維の全体に対して10質量%以下であることが好ましい。これにより得られる繊維複合体の強度を高く維持することができる。
上記第1ウェブ形成工程で用いられる熱可塑性樹脂繊維、及び、上記第2ウェブ形成工程で用いられる熱可塑性樹脂繊維について、種類、繊維長及び繊維径は、各々、同一であってよいし、異なってもよい。本発明においては、上記第1ウェブ形成工程で用いられる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂、及び、上記第2ウェブ形成工程で用いられる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂は、同質であることが好ましく、同一であることが特に好ましい。
上記[i]の例としては、両者が同一の単独重合体又は共重合体であって、分子量、粘度等の化学的性質及び物理的性質の少なくとも1つが異なっている場合等が挙げられる。両者が共重合体である例としては、いずれも、共通する2以上の同じ種類の単量体単位を有する共重合体であって、構成する単量体単位の割合が互いに異なる共重合体どうしである場合がある。上記[ii]の例としては、一方がポリエチレンであり、他方がポリプロピレンである場合等が挙げられる。
上記[iii]の例としては、一方がポリエチレンであり、他方がエチレン・プロピレン共重合体である場合等が挙げられる。
また、「異質の熱可塑性樹脂」とは、熱可塑性樹脂の種類が異なり、且つ、互いに相溶性がない樹脂どうしであることを意味する。
また、上記第2ウェブ形成工程において、使用する植物性繊維及び熱可塑性樹脂繊維の割合は、特に限定されず、上記第1ウェブ形成工程における割合と同様とすることができ、その効果も同様である。尚、上記第1ウェブ形成工程において形成される第1ウェブの構成、及び、上記第2ウェブ形成工程において形成される第2ウェブの構成は、同じであってよいし、目的、用途等に応じて、異なっていてもよい。
上記第2ウェブ形成工程において形成される第2ウェブの目付もまた、特に限定されないが、好ましくは200〜1,500g/m2、より好ましくは300〜1,000g/m2である。また、第2ウェブの厚さは、好ましくは100〜500mm、より好ましくは150〜400mmである。
また、本発明においては、優れた剛性を得られることから、第1ウェブを構成する熱可塑性樹脂繊維と、第2ウェブを構成する熱可塑性樹脂繊維と、が同質の熱可塑性樹脂からなるものであり、且つ、第1樹脂層に含まれる熱可塑性樹脂と、第2樹脂層に含まれる熱可塑性樹脂と、が同質の熱可塑性樹脂からなるものであることが好ましい。特に好ましい態様は、第1ウェブを構成する熱可塑性樹脂繊維と、第2ウェブを構成する熱可塑性樹脂繊維と、第1樹脂層に含まれる熱可塑性樹脂と、第2樹脂層に含まれる熱可塑性樹脂と、が同質の熱可塑性樹脂からなるものである。
上記第1樹脂層の厚さ、及び、上記第2樹脂層の厚さは、いずれも、好ましくは5〜500μm、より好ましくは20〜300μmである。上記第1樹脂層の目付、及び、上記第2樹脂層の目付は、いずれも、好ましくは5〜500g/m2、より好ましくは20〜300g/m2である。上記第1樹脂層の引張強さ、及び、上記第2樹脂層の引張強さは、いずれも、縦方向で、好ましくは30〜80N/50mmであり、横方向で、好ましくは20〜300N/(50mm)である。また、上記第1樹脂層の破断伸度、及び、上記第2樹脂層の破断伸度は、いずれも、縦方向で、好ましくは40〜50%であり、横方向で、好ましくは60〜70%である。更に、上記第1樹脂層の引裂張力、及び、上記第2樹脂層の引裂張力は、いずれも、縦方向で、好ましくは1〜3Nである。各物性が、上記範囲にあることにより、後の交絡処理でカプセル担持シートを破砕(破断)させやすくすることができ、このシートが破砕(破断)した際に、効率よく、熱膨張性カプセルを、積層ウェブを構成する第1ウェブの内部、及び、第2ウェブの内部に広く分散させることができる。尚、縦方向とは、樹脂層(布帛)の生産方向をいい、横方向とは、縦方向に直交する方向をいう。
上記熱膨張性カプセルの構成材料は、特に限定されず、目的、用途等に応じて、適宜、選択される。上記熱膨張性カプセルを構成する殻壁の形成材料は、アクリロニトリル等の不飽和ニトリル化合物からなる単位と、不飽和酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物、脂肪族ビニル化合物、塩化ビニル、塩化ビニリデン及び架橋性単量体から選ばれた少なくとも1種の化合物からなる単位とを有する重合体である。また、発泡剤としては、プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、n−ヘキサン、イソヘキサン、n−オクタン、n−デカン、n−ドデカン等の脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、塩化メチル、塩化エチル等の塩化炭化水素、1,1,1,2−テトラフロロエタン、1,1−ジフロロエタン等のフッ化炭化水素等のハロゲン化炭化水素等の有機系発泡剤;酸素、窒素、二酸化炭素、空気等の無機系発泡剤に例示される物理発泡剤等が挙げられる。上記物理発泡剤として、好ましくは、脂肪族炭化水素であり、特に好ましくは炭素数4〜10の炭化水素である。
上記熱膨張性カプセルにおける物理発泡剤の質量割合は、軽量性及び剛性に優れた繊維複合体とするために、好ましくは5〜60質量%、より好ましくは10〜50質量%、更に好ましくは20〜30質量%である。
例えば、第1ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂、及び、第2ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂が、いずれも、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等のプロピレン系重合体である場合には、上記熱膨張性カプセルの熱膨張温度(発泡開始温度)は、好ましくは110℃〜230℃、より好ましくは140℃〜210℃である。
上記カプセル担持シートにおける熱膨張性カプセルの質量割合は、好ましくは20〜80質量%、より好ましくは40〜70質量%、更に好ましくは50〜60質量%である。上記熱膨張性カプセルの質量割合が、この範囲にあると、熱膨張性カプセルの発泡倍率を、容易に、1.2〜5倍程度とすることができ、この倍率で発泡(膨張)状態にある高分子カプセルの複数が、それらの殻壁をもって植物性繊維どうしを挟み、該植物性繊維どうしを固定し、繊維複合体の軽量化及び改良された剛性が達成される。また、同様の効果を得るために、上記の第1ウェブ、第2ウェブ及びカプセル担持シートの合計質量に対する、熱膨張性カプセルの質量割合は、好ましくは1〜15質量%、より好ましくは3〜12質量%、更に好ましくは5〜10質量%である。
上記熱膨張性カプセルを、第1樹脂層の内表面、及び/又は、第2樹脂層の内表面に接着する場合に用いられるバインダー樹脂としては、常温接着型組成物、感圧接着型組成物及び感熱接着型組成物(ホットメルト型組成物)のいずれでもよく、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコン系樹脂等を含む樹脂組成物が挙げられる。この樹脂組成物は、必要に応じて、メラミン化合物、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、エチレンイミン化合物等の架橋剤を含有してもよい。
上記交絡工程において、積層ウェブを交絡する方法としては、ニードルパンチ法、ステッチボンド法、ウォーターパンチ法等が挙げられる。これらのうち、カプセル担持シートに含まれる熱膨張性カプセルを効率よく、積層ウェブの内部全体に分散させることができることから、ニードルパンチ法が好ましい。
針密度は、針の種類及びその形状によって選択される。針深度(パンチング時のベッドプレート表面から更に突き刺した針の先端までの距離)が1〜8mmの場合、針密度(パンチング時に積層ウェブの単位面積当たりに打ち込む針本数)は、好ましくは20〜80本/cm2、より好ましくは30〜50本/cm2である。パンチングは、積層ウェブの片面側からのみであってよいし、両面側からであってもよいが、両面側から行うことが好ましい。この針密度が、上記範囲にあると、第1ウェブの繊維、及び、第2ウェブの繊維の間の十分な絡合を得ることができる。尚、上記針密度が小さすぎると、第1ウェブの繊維、及び、第2ウェブの繊維の絡合が十分でない場合があり、接合性が悪く、実用に供することができないことがある。一方、上記針密度が大きすぎると、得られる交絡物は、緻密なものとなるが、第1ウェブの繊維、及び、第2ウェブの繊維の大半が切断する場合があり、得られる交絡物の強度が低下することがある。
熱膨張性カプセルの発泡倍率は、その構成材料及び組成、溶融工程における加熱条件、膨張工程における加熱条件等に依存するが、通常、1.2〜5倍程度である。
初めに、所定の割合で混合された、植物性繊維及び熱可塑性樹脂繊維からなる混合繊維等を、貯蔵手段より供給し、必要に応じて振動を与える等により、混合繊維を解きほぐしつつ、第1混合繊維供給部111及び第2混合繊維供給部112に供給する。次いで、各混合繊維は、それぞれ、第1エアレイ装置121及び第2エアレイ装置122により、搬送コンベア180の面上で第1ウェブ(下層側ウェブ)310及び第2ウェブ(上層側ウェブ)320が形成される。その後、第1ウェブ(下層側ウェブ)310及び第2ウェブ(上層側ウェブ)320は積層状態となるが、積層する前に、第1樹脂層312及び第2樹脂層313の間に挟持された熱膨張性カプセル314を有するカプセル担持シート315を、第1ウェブ(下層側ウェブ)310及び第2ウェブ(上層側ウェブ)320の間に挿入し、積層ウェブ3を得る。
次に、搬送コンベア180の面上を流れる積層ウェブ3は、必要に応じて、加圧手段等により、それらの処理に供される。そして、積層ウェブ3の上方から、第1交絡手段(ニードルパンチ加工装置)140により交絡され、更に、その下方から、第2交絡手段(ニードルパンチ加工装置)150により交絡され、交絡物4を得る。尚、第1交絡手段140及び第2交絡手段150の後、交絡物4の内部全体に、熱膨張性カプセル314をより均一に分散させるために、振動手段、吸引手段等を備えることができる。
その後、交絡物4は、必要に応じて、加圧手段、裁断手段等により各処理に供される。そして、ギャップ調整、温度調整等の可能な平板金型等(図示せず)を用いて、熱処理を行い、熱可塑性樹脂繊維を溶融させる。次いで、溶融と同時に、又はその後、熱膨張性カプセル314を膨張(発泡)させて、植物性繊維11どうしが、該植物性繊維11どうしの間の空隙で発泡(膨張)状態にある高分子カプセル15の複数の殻壁と、熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂とにより結着して、所望の形状、厚さ及び目付を有し、剛性に優れた繊維複合体1(図4)を得ることができる。
尚、本発明の繊維複合体1に含まれる、熱膨張性カプセル14の発泡体(膨張体)である高分子カプセル15は、通常、殻壁が閉じているが、溶融工程及び膨張工程における加熱条件等により、破裂している場合がある。また、高分子カプセル15に内包されている物理発泡剤は、通常、時間と共に揮発する。
また、本発明の繊維複合体は、同一目付で見た場合に、植物性繊維どうしを接着剤等により接合し、一体化させてなる集積体と比較して、最大曲げ荷重及び曲げ弾性率で評価される剛性が著しく優れる。本発明の繊維複合体において、目付700〜1,500g/m2の領域において、最大曲げ荷重では、1.2〜2倍程度高い性能が得られ、また、曲げ弾性率では、1.1〜1.6倍程度高い性能が得られる。後述される用途においては、目付750〜1,000g/m2の範囲にある繊維複合体を用いることが好ましい。
車両関連分野では、自動車用で、ドア基材、パッケージトレー、ピラーガーニッシュ、スイッチベース、クオーターパネル、アームレストの芯材、ドアトリム、シート構造材、コンソールボックス、ダッシュボード、各種インストルメントパネル、デッキトリム、バンパー、スポイラー、カウリング等が挙げられる。
船舶関連分野、航空機関連分野では、パッケージトレー、アームレストの芯材、シート構造材、コンソールボックス、ダッシュボード、各種インストルメントパネル等が挙げられる。
また、建築関連分野では、家具用で、机、椅子、棚、箪笥等の表装材、構造材や、住宅用で、ドア表装材、ドア構造材等が挙げられる。
その他、包装体、収容体(トレイ等)、保護用部材、パーティション部材等として用いることもできる。
実施例1
植物性繊維として、平均径0.09mm及び平均繊維長65mmのケナフ繊維、及び、熱可塑性樹脂繊維として、平均径0.02mm及び平均繊維長50mmのポリプロピレン製繊維を、質量比50:50で混合し、第1繊維貯蔵部(図示せず)及び第2繊維貯蔵部(図示せず)に収容した。上記の植物性繊維及び熱可塑性樹脂繊維の各繊維長は、JIS L1015に準拠して、直接法にて無作為に単繊維を1本ずつ取り出し、置尺上で繊維長を測定し、合計200本について測定した平均値である。
その後、混合繊維を、第1繊維貯蔵部及び第2繊維貯蔵部に、それぞれ、接続された第1繊維供給部111(図1)及び第2繊維供給部112(図1)から、第1エアレイ装置121(図1)及び第2エアレイ装置122(図1)に一定量で連続的に供給し、厚さがいずれも約200mmである、第1ウェブ(下層側ウェブ)310及び第2ウェブ(上層側ウェブ)320を形成した。
次いで、2枚のポリプロピレン製スパンボンド不織布(厚さ約130μm、目付12g/m2)の間に、ホットメルト接着剤を用いて、大日精化社製熱膨張性カプセル(商品名「ダイフォーム H1100D」、平均粒径46μm、発泡開始温度196℃、最大発泡温度208℃)が固定されてなる、積層型のカプセル担持シート315(厚さ約300μm)を、搬送コンベア180上を流れる第1ウェブ310及び第2ウェブ320の間に介挿しながら積層して、上から、第2ウェブ320、カプセル担持シート315及び第1ウェブ310で構成される積層ウェブ3(厚さ約400mm)を形成した(図2参照)。尚、上記カプセル担持シート315における熱膨張性カプセルの含有量は、上記混合繊維100質量部に対して6質量部である。
その後、積層ウェブ3の上方から、即ち、第2ウェブ320の表面側から、積層ウェブ3の送り速度0.05m/秒、針密度40本/cm2、針深度1mm及びパンチング速度5回/秒の条件下、ニードルパンチを行い、更に、同じ条件で、積層ウェブ3の下方から、即ち、第1ウェブ320の表面側(底面側)からニードルパンチすることにより交絡し、厚さが約20mm及び目付700g/m2である交絡物4を得た(図3参照)。この交絡物4において、ポリプロピレン製スパンボンド不織布は、細かく破砕(破断)されており、破砕物(破断物)317及び熱膨張性カプセル314が交絡物4の内部に広く均一に分散されている。
次いで、図1に示していない裁断機により交絡物4を所定の大きさ及び形状に加工し、交絡マットとした。この交絡マットを、加熱プレス装置の平板金型内にセットし、温度235℃(60秒後の交絡マットの内部温度200℃)及び圧力14kgf/cm2の条件で、60秒間加圧した。加熱プレスの後、交絡マットを加熱することなく、同じ平板金型内に8秒間留めて、交絡マット内の熱膨張性カプセルを十分に発泡(膨張)させ、脱型し、繊維複合体を得た(図4参照)。この繊維複合体において、熱可塑性樹脂繊維、及び、交絡により破砕(破断)したポリプロピレン製スパンボンド不織布は、加熱プレスにより溶融し、植物性繊維11、及び、熱膨張性カプセル14の発泡体(膨張体)である高分子カプセル15の殻壁を、並びに、植物性繊維11どうしを接合している。
その後、冷間プレス装置の平板金型内にセットし、圧力14kgf/cm2の条件で、30秒間加圧することにより、厚さ4mm及び目付700g/m2の繊維ボード(繊維複合体)を得た。また、上記条件により、目付1,000g/m2の繊維ボード、及び、目付1,400g/m2の繊維ボードを同様にして製造した。
実施例1におけるカプセル担持シート315を介挿しなかった以外は、実施例1と同様にして、厚さが4mmであり、目付がそれぞれ、700g/m2、1,000g/m2及び1,400g/m2の繊維ボードを製造した。
その後、実施例1と同様にして、最大曲げ荷重及び曲げ弾性率を測定した。得られた結果を、図5及び図6に示した。
また、目付が700〜1,000g/m2と小さい場合であっても、最大曲げ荷重を25N以上、特に27N以上という優れた性能を有し、例えば、車両関連分野におけるドアトリム等とした場合に十分な剛性を備えている。
車両関連分野では、自動車用で、ドア基材、パッケージトレー、ピラーガーニッシュ、スイッチベース、クオーターパネル、アームレストの芯材、ドアトリム、シート構造材、コンソールボックス、ダッシュボード、各種インストルメントパネル、デッキトリム、バンパー、スポイラー、カウリング等が挙げられる。
船舶関連分野、航空機関連分野では、パッケージトレー、アームレストの芯材、シート構造材、コンソールボックス、ダッシュボード、各種インストルメントパネル等が挙げられる。
また、建築関連分野では、家具用で、机、椅子、棚、箪笥等の表装材、構造材や、住宅用で、ドア表装材、ドア構造材等が挙げられる。
その他、包装体、収容体(トレイ等)、保護用部材、パーティション部材等として用いることもできる。
Claims (9)
- 植物性繊維及び熱可塑性樹脂繊維を含む第1ウェブを形成する第1ウェブ形成工程と、
植物性繊維及び熱可塑性樹脂繊維を含む第2ウェブを形成する第2ウェブ形成工程と、
熱可塑性樹脂を含む第1樹脂層、熱可塑性樹脂を含む第2樹脂層、並びに、該第1樹脂層及び該第2樹脂層の間に挟持された熱膨張性カプセルを有するカプセル担持シートを、上記第1ウェブ及び上記第2ウェブの間に配置し、積層ウェブとする積層ウェブ形成工程と、
上記積層ウェブを交絡し、交絡物とする交絡工程と、
上記交絡物を加熱し、上記第1ウェブを構成する熱可塑性樹脂繊維、及び、上記第2ウェブを構成する熱可塑性樹脂繊維を溶融する溶融工程と、
上記交絡物を加熱し、上記熱膨張性カプセルを膨張させる膨張工程と、を備えることを特徴とする繊維複合体の製造方法。 - 上記交絡工程において、上記積層ウェブの両面側から交絡する請求項1に記載の繊維複合体の製造方法。
- 上記交絡工程において、上記カプセル担持シートに含まれた熱膨張性カプセルが、上記第1ウェブ内の空隙、並びに、上記第2ウェブ内の空隙に分散される請求項1又は2に記載の繊維複合体の製造方法。
- 上記溶融工程において、上記交絡物を圧縮しながら加熱する請求項1乃至3のいずれかに記載の繊維複合体の製造方法。
- 上記溶融工程及び上記膨張工程を同時に行う請求項1乃至4のいずれかに記載の繊維複合体の製造方法。
- 上記第1ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、上記第2ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、上記カプセル担持シートに含まれる第1樹脂層を構成する熱可塑性樹脂と、上記カプセル担持シートに含まれる第2樹脂層を構成する熱可塑性樹脂と、が同質の樹脂である請求項1乃至5のいずれかに記載の繊維複合体の製造方法。
- 上記第1ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、上記第2ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、が同質の樹脂であり、上記カプセル担持シートに含まれる第1樹脂層を構成する熱可塑性樹脂と、上記カプセル担持シートに含まれる第2樹脂層を構成する熱可塑性樹脂と、が同質の樹脂であり、且つ、上記第1ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂及び上記第2ウェブに含まれる熱可塑性樹脂繊維を構成する熱可塑性樹脂と、上記カプセル担持シートに含まれる、第1樹脂層を構成する熱可塑性樹脂及び第2樹脂層を構成する熱可塑性樹脂と、が異質の樹脂である請求項1乃至5のいずれかに記載の繊維複合体の製造方法。
- 請求項6に記載の製造方法により得られたことを特徴とする繊維複合体。
- 請求項7に記載の製造方法により得られたことを特徴とする繊維複合体。
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