JP5290895B2 - 複合シート及び成形体 - Google Patents
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Description
[1]複屈折率が0.040以下であるポリエステル繊維不織布と熱可塑性樹脂フィルムからなる複合シートであって、該ポリエステル繊維のガラス転移点(Tg)+20℃以上融点(Tm)−20℃以下における該複合シートの伸度が、100%以上であり且つ伸度100%における応力が、50N/3cm以下であり、該複合シートの見掛け比重が、該熱可塑性樹脂フィルムの比重の90%以下であり、そして該熱可塑性フィルムの厚みが、50〜1000μmであることを特徴とする前記複合シート。
(1)不織布を構成するポリエステル繊維の結晶配向度が低く押さえられているので、繊維自体の伸張性を高めることができ不織布とフィルムの複合シートとして伸張性が高くなり成形性を高めることができる。
(2)不織布の持つ空気層のため熱可塑性樹脂フィルムよりも比重が小さく軽量性、かつ緩衝性、断熱性・保温性に優れた複合シート及び成形体を得ることができる。
本発明の不織布を構成する繊維は、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、共重合ポリエステルなどのポリエステル系繊維である。尚、本発明の目的を損なわない範囲で他の繊維、例えば、ポリオレフィン、ポリアミドなどの繊維を混合してもよく、また、鞘がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、芯がポリプロピレン、ポリエステルなどの組み合わせから成る芯鞘構造等の複合繊維であってもよい。これらの構成繊維は、短繊維、長繊維のいずれでもよいが、耐摩耗性の観点から長繊維であることが好ましい。また、2種以上の繊維を積層又は混合して用いることもできる。不織布の形状としては、例えば、SS、SMS、SMMS、SMSMSなどの多層積層不織布なども用いることができる(S:スパンボンド法の繊維不織布、M:メルトブロー法の極細不織布の意味)。
展開比=(成形体の深さ)/(成形前のシートの直径)
測定法、評価法等は下記のとおりであった。
(1)繊度(dtex:デシテックス)
繊維ウェブ、不織布等の試料の両端部5cmを除いて、布帛の幅10cm毎の区域からそれぞれ適当な本数の繊維を採取して100cmの重量を測定し、下記式で算出した:
繊度(dtex)=重量(g)/繊維の本数×10000
繊維ウェブ、不織布等の試料の両端部5cmを除いて、布帛の幅10cm毎の区域からそれぞれ適当な本数の繊維を採取し、マイクロスコープで繊維の直径を各30点測定して、該測定値の平均値を算出した。
JIS-L-1906に従って、不織布から縦20cm×横25cmの試料を3カ所切り取り、重量を測定し、その平均値を単位当たりの質量に換算して求めた。
偏光顕微鏡を使用して、干渉縞法によって繊維の側面から観察した平均屈折率の分布を測定することができる。この方法は円形断面を有する繊維に適用できる。繊維の屈折率は繊維軸に対して平行な電場ベクトルを持つ偏光に対する屈折率n||と、繊維軸に対し垂直な電場ベクトルを持つ偏光に対する屈折率n⊥によって特徴づけられ、複屈折率はΔn=(n||−n⊥)で表わされる。
繊維に偏光を照射すると、互いに直角に振動する2つの偏光に分かれる。繊維は軸の方向によって屈折率が異なるため2つの光の進む距離に差が生じる。これがレタデーションであり、Rで表わされ、繊維断面の直径をd0とすると、複屈折率と次式の関係がある:
R=d0(n||−n⊥)
繊維は光学的にフラットなスライドガラス及びカバーガラスを使用し、繊維に対して不活性な封入剤中に浸漬される。この封入剤中に数本の繊維を浸漬し、単糸が互いに接触しないようにする。さらに繊維は、その繊維軸が偏光顕微鏡の光軸及び干渉縞に対して垂直となるようにすべきである。この干渉縞のパターンを測定し、レタデーションを求め、繊維の複屈折率を測定し、10点の平均値を測定した。
複合シートの両端5cmを除き、幅10cmあたり幅3cm、長さ10cm試料を切り取り、引張試験機で、つかみ間隔2cm、引張速度20cm/min、所定温度下で各5点縦方向を測定し平均値を算出した。
JIS-L-1096に準じ、複合シートの両端5cmを除き20cm×20cmの試験片3枚を採取し、それぞれの質量(g)を量り、次式により見掛け比重の平均値を算出した:
Ag=Sm/(1000×t)
Ag:見掛比重
Sm:標準状態における1m2当たりの質量(g/m2)
t:厚さ(mm)
複合シートから縦10cm×横10cmの試料を3カ所切り取り、KES-F7サーモラボII精密迅速熱物性装置(カトーテック株式会社)を使用し、その平均値を算出した。
30cm×30cmの複合シートを真空成形機にセットし、上下予熱ヒーターで予熱して、直径12cmの成形金型で真空成形を実施した時の成形容器の深さを測定し、次式で展開比を算出した:
展開比=(成形容器の深さ)/(成形前シートの直径)
成形性の評価は、展開比0.3の成形性により、以下の評価基準に基づき評価した:
○:破れがなく、成形性良好。
×:破れが発生し、成形性不良、又は成形金型に沿ったきれいな成形体の成形が不可。
溶液粘度(ηsp/c)が0.75のポリエチレンテレフタレートをスパンボンド法により、吐出量0.9g/分・Hole、紡糸温度300℃で、フィラメント群を移動捕集面に向けて押し出し、目付50g/m2のポリエステル繊維ウェブ(融点260℃、紡糸速度1,500m/分、平均繊維径23.5μm、繊度6dtex、フィラメントの複屈折率0.011、円形断面)を調製した。
次いで、一方の表面に凹凸模様を有する一対のエンボスロールを用いて、部分熱圧着を行った。用いたエンボスロールは、凸部の単位面積が2mm2、圧着面積比率が18%であり、上・下ロール温度70℃の条件下でロール線圧400N/cmにて部分圧着した。
次いで、この部分圧着ウェブを、フェルトカレンダー(ドラム直径2,500mm、温度105℃、加工速度15m/分)で熱処理を行い、ポリエステル繊維不織布を得た。
この目付50g/m2のポリエステル繊維不織布とTダイから厚み0.3mmで押し出した非結晶性ポリエステル樹脂(以下APET樹脂という:比重1.38、熱伝導率0.14W/m・K)を押し出しラミネート方法で積層し、複合シートを得た。
得られた複合シートを真空成形機にセットし、上下(500℃/500℃)ヒーターで予熱して、直径12cmの成形金型で真空成形を実施し、成形体を製造した。
ポリエステル繊維不織布の目付を150g/m2としたこと以外は、実施例1と同様にして、複合シート及び成形体を製造した。
APET樹脂フィルムの厚みを0.5mmとしたこと以外は、実施例1と同様にして複合シート及び成形体を製造した。
実施例1と同様の方法で、目付50g/m2のポリエステル繊維ウェブ(融点260℃、紡糸速度4,500m/分、繊維径14.0μm、繊度2.1dtex、複屈折率0.130、円形断面)を作成し、得られたポリエステル繊維ウェブを、実施例1と同様のエンボスロールを用い、上・下ロール温度235℃、ロール線圧400N/cmで部分圧着して不織布を得た。
このポリエステル繊維不織布を用いて、実施例1と同様にして複合シートを得た。
得られた複合シートを真空成形機にセットし、上下(500℃/500℃)ヒーターで予熱して、直径12cmの成形金型で真空成形を実施したが、不織布の伸度が低く、成形時に破れてしまい、成形体を製造することができなかった。
比較例1と同様にして目付50g/m2のポリエステル繊維不織布(融点260℃、紡糸速度3,000m/分、繊維径16.6μm、繊度3dtex、フィラメントの複屈折率0.045、円形断面)を調整し、実施例1と同様にして複合シートを得た。
得られた複合シートを真空成形機にセットし、上下(500℃/500℃)ヒーターで予熱して、直径12cmの成形金型で真空成形を実施したが、不織布の応力が高く、成形金型に沿ったきれいな成形体を製造することができなかった。
APET樹脂をTダイから厚み0.3mmで押し出しAPET樹脂フィルムシートを得た。
得られたAPET樹脂フィルムシートを真空成形機にセットし、上下(500℃/500℃)ヒーターで予熱して、直径12cmの成形金型で真空成形を実施し、成形体を製造した。
以上の実施例1〜3、比較例1〜3における測定及び評価結果を以下の表1に示す。
実施例1と同様の目付50g/m2のポリエステル繊維不織布とTダイから厚み0.3mmで押し出したポリカーボネート樹脂(以下PC樹脂という:比重1.2、熱伝導率0.19W/m・K)を押し出しラミネート方法で積層し、複合シートを得た。次いで、実施例1と同様の方法で成形体を製造した。
ポリエステル繊維不織布の目付を150g/m2としたこと以外は、実施例4と同様にして複合シート及び成形体を製造した。
PC樹脂フィルムの厚みを0.5mmとしたこと以外は、実施例4と同様にして複合シート及び成形体を製造した。
比較例1と同様の目付50g/m2のポリエステル不織布としたこと以外は、実施例4と同様にして複合シートを得た。
得られた複合シートを真空成形機にセットし、上下(500℃/500℃)ヒーターで予熱して、直径12cmの成形金型で真空成形を実施したが、不織布の伸度が低く、成形時に破れてしまい、成形体を製造することができなかった。
比較例2と同様の目付50g/m2のポリエステル不織布としたこと以外は、実施例4と同様にして複合シートを得た。
得られた複合シートを真空成形機にセットし、上下(500℃/500℃)ヒーターで予熱して、直径12cmの成形金型で真空成形を実施したが、不織布の応力が高く、成形金型に沿ったきれいな成形体を製造することができなかった。
PC樹脂をTダイから厚み0.3mmで押し出しPC樹脂フィルムシートを得た。
得られたPC樹脂フィルムシートを真空成形機にセットし、上下(500℃/500℃)ヒーターで予熱して、直径12cmの成形金型で真空成形を実施し、成形体を製造した。
以上の実施例4〜6、比較例4〜6における測定及び評価結果を以下の表2に示す。
実施例1と同様の目付50g/m2のポリエステル繊維不織布とTダイから厚み0.3mmで押し出した無延伸ポリプロピレン樹脂(以下CPP樹脂という:比重0.91、熱伝導率0.18W/m・K)を押し出しラミネート方法で積層し、複合シートを得た。次いで、実施例1と同様の方法で成形体を製造した。
ポリエステル繊維不織布の目付を150g/m2としたこと以外は、実施例7と同様にして複合シート及び成形体を製造した。
CPP樹脂フィルムの厚みを0.5mmとしたこと以外は、実施例7と同様にして複合シート及び成形体を製造した。
比較例1と同様の目付50g/m2のポリエステル不織布としたこと以外は、実施例7と同様にして複合シートを得た。
得られた複合シートを真空成形機にセットし、上下(500℃/500℃)ヒーターで予熱して、直径12cmの成形金型で真空成形を実施したが、不織布の伸度が低く、成形時に破れてしまい、成形体を製造することができなかった。
比較例2と同様の目付50g/m2のポリエステル不織布としたこと以外は、実施例7と同様にして複合シートを得た。
得られた複合シートを真空成形機にセットし、上下(500℃/500℃)ヒーターで予熱して、直径12cmの成形金型で真空成形を実施したが、不織布の応力が高く、成形金型に沿ったきれいな成形体を製造することができなかった。
CPP樹脂をTダイから厚み0.3mmで押し出しCPP樹脂フィルムシートを得た。
得られたCPP樹脂フィルムシートを真空成形機にセットし、上下(500℃/500℃)ヒーターで予熱して、直径12cmの成形金型で真空成形を実施し、成形体を製造した。
以上の実施例7〜9、比較例7〜9における測定及び評価結果を以下の表3に示す。
実施例1と同様の目付50g/m2のポリエステル繊維不織布とTダイから厚み0.3mmで押し出した耐衝撃性ポリスチレン樹脂(以下HIPS樹脂という:比重1.03、熱伝導率0.18W/m・K)を押し出しラミネート方法で積層し、複合シートを得た。次いで、実施例1と同様の方法で成形体を製造した。
ポリエステル繊維不織布の目付を150g/m2としたこと以外は、実施例10と同様にして複合シート及び成形体を製造した。
HIPS樹脂フィルムの厚みを0.5mmとしたこと以外は、実施例10と同様にして複合シート及び成形体を製造した。
比較例1と同様の目付50g/m2のポリエステル不織布としたこと以外は、実施例10と同様にして複合シートを得た。
得られた複合シートを真空成形機にセットし、上下(500℃/500℃)ヒーターで予熱して、直径12cmの成形金型で真空成形を実施したが、不織布の伸度が低く、成形時に破れてしまい、成形体を製造することができなかった。
比較例2と同様の目付50g/m2のポリエステル不織布としたこと以外は、実施例10と同様にして複合シートを得た。
得られた複合シートを真空成形機にセットし、上下(500℃/500℃)ヒーターで予熱して、直径12cmの成形金型で真空成形を実施したが、不織布の応力が高く、成形金型に沿ったきれいな成形体を製造することができなかった。
HIPS樹脂をTダイから厚み0.3mmで押し出しHIPS樹脂フィルムシートを得た。
得られたHIPS樹脂フィルムシートを真空成形機にセットし、上下(500℃/500℃)ヒーターで予熱して、直径12cmの成形金型で真空成形を実施し、成形体を製造した。
以上の実施例10〜12、比較例10〜12における測定及び評価結果を以下の表4に示す。
実施例1と同様の目付50g/m2のポリエステル繊維不織布とTダイから厚み2.1mmで押し出したAPET樹脂(比重1.38、熱伝導率0.14W/m・K)を押し出しラミネート方法でフィルムを作成し、不織布と積層して複合シートを得た(120℃下の伸度100%における応力:18N/3cm、120℃下における伸度:232%、見掛け比重:1.32、熱伝導率:0.14W/m・K)。
得られた複合シートは、真空成形が可能であったが、フィルムの厚みが厚く、フィルムの構成比率が高くなり、見掛け比重、熱伝導率共にAPET樹脂フィルムとほとんど差異がない結果であった。
ポリエステル樹脂フィルムを用いた実施例1〜3の複合シートは、比較例1と比較例2のものに比較して、布帛の伸度が高く、かつ成形温度下の伸度100%における応力が低いため、成形性に非常に優れることがわかる。また、比較例3と比較して、不織布層に空気を含むため見掛け比重が小さく軽量性に優れ、更に熱伝導率が小さく、断熱性・保温性に優れることがわかる。
また、表2、表3、表4から、ポリカーボネート樹脂フィルム、ポリプロピレン樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルムを用いた、それぞれ、実施例4〜6、7〜9、10〜12の複合シートも、ポリエステル樹脂フィルムを用いた実施例1〜3の複合シートと同様に、成形性、軽量性、断熱性、保温性に非常に優れることが分かる。
更に、比較例13では、フィルムの厚みが厚く、フィルム構成比率が高いため、見掛け比重、熱伝導率共にAPET樹脂フィルムとほとんど差異がなく、不織布があることによる軽量性、断熱性・保温性の期待効果が少ないことが分かる。
Claims (2)
- 複屈折率が0.030以下であるポリエステル繊維不織布と熱可塑性樹脂フィルムからなる複合シートであって、該ポリエステル繊維不織布の平均繊維径が10〜35μmであり、かつ、目付けが5〜300g/m 2 であり、該熱可塑性樹脂フィルムが、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、及びポリスチレン系樹脂からなる群から選ばれる樹脂の少なくとも1つからなり、該熱可塑性フィルムの厚みが、100〜1000μmであり、該ポリエステル繊維のガラス転移点(Tg)+20℃以上融点(Tm)−20℃以下における該複合シートの伸度が、100%以上であり且つ伸度100%における応力が、50N/3cm以下であり、該複合シートの見掛け比重が、該熱可塑性樹脂フィルムの比重の90%以下であり、該複合シートの熱伝導率が、該熱可塑性樹脂フィルムの熱伝導率の80%以下であり、そして、該複合シートが、部分熱圧着により形状が保持されたポリエステル繊維不織布に該熱可塑性樹脂を押し出しラミネート方法で積層して得られたものであることを特徴とする前記複合シート。
- 請求項1に記載の複合シートを、真空成形、圧空成形又は真空圧空成形で一体加工して得られる成形体。
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