JP5874539B2

JP5874539B2 - 発泡成形品補強用不織布

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Publication number: JP5874539B2
Application number: JP2012127511A
Authority: JP
Inventors: 貴史恋田; 稲富　伸一郎; 伸一郎稲富
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2032-06-04
Also published as: JP2013249571A

Description

本発明は、発泡成形品の補強用不織布に関するものであり、特に車両用座席材に用いられるシートパッドを補強することに適した発泡成形品補強用不織布に関するものである。

車両用座席材として、発泡樹脂成形品の成形時に補強用不織布を一体化したものが用いられている。この補強用不織布は、発泡樹脂と金属スプリングとの間に配置され、金属スプリングのクッション作用を均等化すると共に、金属スプリングと発泡樹脂成形品との接触によって発生する摩擦擦過音の制音機能を有するものである。

近年、消費者の要求品質が高まるにつれて、意匠性が高い深絞りタイプの発泡樹脂成形品が求められるようになってきた。例えば、特許文献１には、緻密層と基材層とからなり、６５℃での５％伸長時応力が０．５〜２０Ｎ／５ｃｍである発泡成形体補強材が記載されている。特許文献１に記載された発泡成形体補強材は、発泡成形工程での金型追随性は良好であるが、発泡性樹脂の種類によっては、発泡成形工程で補強材表面に発泡性樹脂が滲み出すことがあり、さらに裁断・縫製工程での発泡成形体補強材の寸法安定性が悪いという問題があった。

特許文献２には、５％伸長時応力を１８Ｎ／５ｃｍ以上に高めた発泡ウレタン補強材が記載されている。特許文献２に記載された発泡ウレタン補強材は、裁断・縫製工程での寸法安定性が良好である反面、深絞りタイプの金型への追随性が悪いという問題があった。

特許文献３には、見掛け密度が０．０６〜０．１５ｇ／ｃｍ³であり、６５℃での乾熱収縮率が−０．５〜０．５％である不織布が記載されている。特許文献３に記載された不織布は、発泡成形工程での金型追随性は良好であるが、得られた発泡成形品の耐久性が悪いという問題があった。

特開２００４−３５３１５３号公報特開２００７−３３１２５９号公報特開２０１２−００７２５９号公報

本発明は、裁断・縫製工程での寸法安定性および発泡成形工程での金型追随性に優れ、得られた発泡成形品の外観および耐久性に優れる発泡成形品補強用不織布を提供することを目的とする。

本発明の発泡成形品補強用不織布は、見掛け密度が異なる少なくとも２つの長繊維不織布層を交絡させた不織布であって、前記見掛け密度がいずれも０．１５ｇ／ｃｍ³より大きく、８０℃で３０分間熱処理したときの乾熱収縮率が縦横いずれの方向も−１〜２％であり、引裂き強力が縦横いずれの方向も２０Ｎ以上であることを特徴とするものである。

また、縦方向の５％伸長時応力が２０〜４０Ｎ／５ｃｍ、横方向の５％伸長時応力が１９Ｎ／５ｃｍ以下であることが好ましい。

本発明の発泡成形品補強用不織布は、裁断・縫製工程での寸法安定性に優れ、発泡成形工程での金型追随性に優れるとともに発泡性樹脂の滲み出しがない。また、得られた発泡成形品は、耐久性や制音性に優れる。

長繊維不織布は、発泡成形工程で均一に変形するため、破れが生じにくく、発泡成形品の外観が良好となるとともに耐久性が向上する。短繊維不織布を用いると、発泡成形工程で不均一変形による破れが発生しやすい。

見掛け密度が大きい長繊維不織布からなる緻密層は、発泡樹脂と接する層であり、発泡成形工程で発泡性樹脂の滲み出しを防ぐ機能を有し、裁断・縫製工程での寸法安定性の向上に寄与する層である。一方、見掛け密度が小さい長繊維不織布からなる嵩高層は、座席下の金属スプリングと接する層であり、擦過音、屈曲音、屈折音などの制音に寄与する層である。

本発明の発泡成形品補強用不織布では、発泡成形品の耐久性を高める点から、緻密層のおよび嵩高層の見掛け密度は０．１５ｇ／ｃｍ³より大きいことが必要であり、緻密層の見掛け密度は０．１６〜０．１８ｇ／ｃｍ³が好ましく、嵩高層の見掛け密度は０．１５５〜０．１６５ｇ／ｃｍ³が好ましい。緻密層および嵩高層の見掛け密度が大きくなりすぎると、緻密層と嵩高層との交絡処理工程で繊維が交絡しにくくなって、所望の引裂き強力が得られないことがある。

本発明の発泡成形品補強用不織布では、発泡成形品の耐久性を高める点から、引裂き強力は縦横いずれの方向も２０Ｎ以上であることが必要であり、３０Ｎ以上であることが好ましい。ただし、引裂き強力が大きくなりすぎると、所望の５％伸長時応力が得られないことがある。

本発明の発泡成形品補強用不織布では、発泡成形工程でのシワの発生を抑制する点から、８０℃で３０分間熱処理したときの乾熱収縮率は縦横いずれの方向も−１〜２％であることが必要であり、−０．５〜０．５％であることが好ましい。乾熱収縮率が小さくなりすぎると、シワが発生しやすくなるだけでなく、柔軟性が悪くなって、発泡成形工程で変形しにくくなることがある。乾熱収縮率が大きくなりすぎると、シワが発生しやすくなるだけでなく、発泡成形工程で発泡成形品が金型から浮き上がることがある。

緻密層および嵩高層に用いる長繊維不織布の素材は、特に限定されないが、ガラス転移温度が１００℃を超えるポリエチレンナフタレートやポリカーボネートは、発泡成形温度が低い場合、金型追随性が悪くなることがある。発泡性ポリウレタンを用いた低温発泡成形では、ガラス転移温度が８０℃未満のポリエステル樹脂が好ましい。

ガラス転移温度が８０℃未満のポリエステル樹脂としては、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、ポリブチレンナフタレート、ポリプロピレンテレフタレートなどのホモポリエステル、またはそれらの共重合体や混合物が挙げられる。これらのうち、最も好ましいポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、またはエチレンテレフタレートを主たる構成ユニットとする共重合体が挙げられる。

不織布に用いる長繊維は溶融紡糸によって得られ、紡糸速度は３５００ｍ／分以上であることが好ましく、４０００ｍ／分以上であることがより好ましい。紡糸速度が３５００ｍ／分未満では、長繊維不織布をエンボスロールで熱圧着する際、シワが発生しやすくなる。また、長繊維の繊度は、特に限定されないが、長繊維不織布の発泡性樹脂遮断機能、補強機能およびクッション機能を発現させる点から、１．０〜６ｄｔｅｘであることが好ましく、１．５〜４ｄｔｅｘであることがより好ましい。

長繊維不織布の繊維配列を縦方向に揃えると、縦方向の５％伸長時応力は高くなり、横方向の５％伸長時応力は低くなる。発泡成形品補強用不織布の縦方向の５％伸長時応力は２０〜４０Ｎ／５ｃｍであることが好ましい。発泡成形品補強用不織布の横方向の５％伸長時応力は１９Ｎ／５ｃｍ以下であることが好ましく、５〜１９Ｎ／５ｃｍであることがより好ましい。

縦方向の５％伸長時応力が２０Ｎ／５ｃｍ未満では、裁断・縫製工程で巻き出し張力によって発泡成形品補強用不織布が変形して裁断が不安定になることがある。縦方向の５％伸長時応力が４０Ｎ／５ｃｍを超えると、発泡成形品にシワが発生することがある。また、横方向の５％伸長時応力が５Ｎ／５ｃｍ未満では、裁断・縫製工程で横方向に張力が掛かると伸びて変形したり、発泡成形時の金型追随性が縦横方向で大きく異なるため、発泡成形品の外観が悪くなったり、発泡成形品補強用不織布が破れたりすることがある。横方向の５％伸長時応力が１９Ｎ／５ｃｍを超えると、金型追随性が悪くなるため、仕上がり形状が悪くなる場合がある。

５％伸長時応力を上記の好ましい範囲とするには、溶融紡糸した長繊維をエジェクターで牽引した後、サクションネット上に捕集して不織布を製造する際、繊維配列をサクションネットのエンドレス方向（以下、「エンドレス方向」という。）から５°〜６０°傾斜させることが好ましく、１０°〜３０°傾斜させることがより好ましい。なお、繊維配列角度の測定方法は、任意の５箇所で、繊維１００本の配列角度を測定して、その角度の平均値を繊維配列角度とする。全ての繊維が不織布の縦方向に配列した場合、繊維配列角度は０°となり、全ての繊維が不織布の横方向に配列した場合、繊維配列角度は９０°となる。

長繊維不織布の製造工程において、牽引流体および同伴流（以下、「随伴流」という。）とともに流下して伸長固化された長繊維を、エンドレス方向から１０°〜３０°傾斜させて配列させるために、サクションネット表面の幅方向への随伴流、およびサクションネットを突き抜ける方向（以下、「垂直方向」という。）への随伴流を抑制して、エンドレス方向への随伴流をやや多く流れるようにする。その結果、繊維はエンドレス方向に多く配列されるようになる。随伴流の調整方法としては、サクションネットの幅方向端部に随伴流規制板を設置すること、サクション吸引風速を小さくすることなどが挙げられる。これにより、繊維配列角度の調整が可能となる。例えば、サクションネットの幅方向端部に高さ数ｃｍの随伴流規制板を設置して、サクション吸引風速を３．０〜９．０ｍ／秒にすると、繊維配列角度が２０〜２８°である長繊維不織布が得られる。なお、随伴流規制板として、パンチングメタルや金網などが使用できる。

発泡成形品補強用不織布は、緻密層および嵩高層で構成される。緻密層は、繊維を縦方向により配列させる、すなわち繊維配列角度が小さいことが好ましい。また、嵩高層は、目付が低い場合には繊維配列角度は特に限定されないが、目付が高い場合には繊維配列角度を小さくしないと、発泡成形品補強用不織布の横方向の５％伸長時応力が１９Ｎ／５ｃｍを超えることがある。

緻密層の長繊維不織布は、ドット状部分圧着部を有することが好ましい。長繊維不織布に圧着処理を施さないと、発泡性樹脂の遮断機能が低下し、発泡成形工程で発泡性樹脂が滲み出すことがある。圧着処理が長繊維不織布の全面に施されると、変形性や通気性が悪くなり、発泡成形工程で発泡成形品が金型から浮き上がることがある。圧着部が連続してつながっていると、柔軟性が悪くなって、発泡成形工程で変形しにくくなることがある。
ドット状部分圧着部の面積率は、特に限定されないが、５〜４０％であることが好ましく、８〜２５％であることがより好ましく、１０〜２０％であることが最も好ましい。

長繊維不織布にドット状部分圧着部を形成する方法としては、エンボス加工などが挙げられる。また、ドット状部分圧着部の形状としては、織目柄、ダイヤ柄、四角柄、亀甲柄、楕円柄、格子柄、水玉柄、丸柄などが挙げられる。

１４０〜２１５℃でエンボスロールを用いて熱圧着させる際、線圧は１０〜８０ｋＮ／ｍが好ましく、３０〜７０ｋＮ／ｍがより好ましい。

乾熱収縮率が大きくなることを回避するため、エンボス加工の温度を高くすると、緻密層と嵩高層との交絡処理工程で繊維が交絡しにくくなり、発泡成形品補強用不織布の引裂き強力が小さくなるため、発泡成形品の耐久性が悪くなることがある。また、線圧が１０ｋＮ／ｍ未満では、圧着が不均一になることがあり、線圧が６０ｋＮ／ｍを超えると、緻密層と嵩高層との交絡処理工程で繊維が交絡しにくくなり、発泡成形品補強用不織布の引裂き強力が小さくなるため、発泡成形品の耐久性が悪くなることがある。

緻密層および嵩高層に用いる長繊維不織布の目付および厚みは特に限定されないが、目付は２０〜９０ｇ／ｍ²、厚みは０．３〜１．０ｍｍであることが好ましく、目付は３０〜７０ｇ／ｍ²、厚みは０．４〜０．９ｍｍであることがより好ましい。

緻密層と嵩高層との交絡処理方法は、特に限定されないが、緻密層の表面に好ましい突出繊維構造を形成できるニードルパンチで交絡処理を行うことが好ましい。突出繊維構造とは、緻密層と嵩高層とが交絡して緻密層の表面に嵩高層の長繊維不織布を構成する繊維が突出した構造である。発泡成形品補強用不織布は、突出繊維構造の形成によって柔軟化されるため、発泡成形工程での金型追随性に優れる。また、突出繊維のアンカー効果によって発泡成形品全体が一体化しやすくなるため、発泡成形品の耐久性が向上する。さらに、突出繊維構造を有する発泡成形品補強用不織布は、低伸度領域での伸長応力が大きくなるため、裁断・縫製工程での寸法安定性が著しく向上する。そして、突出繊維構造によって発泡成形品の制音性も向上する。

上記ニードルパンチによる交絡処理において、好ましい突出繊維構造を形成するためには、針密度は３０〜３００本／ｃｍ²であることが好ましい。また、突出繊維構造の形成程度が針の貫入具合に依存する。ニードルの第１バーブが不織布に貫入する深度は９〜１２ｍｍであることが好ましい。貫入する深度が９ｍｍ未満では、好ましい突出繊維構造を形成しにくくなり、貫入する深度が１２ｍｍを超えると開孔径が大きくなって、発泡成形工程で発泡性樹脂が滲み出すことがある。

発泡成形品補強用不織布の目付は、５０〜１２０ｇ／ｍ²であることが好ましく、６０〜１１０ｇ／ｍ²であることがより好ましい。目付が５０ｇ／ｍ²未満では、発泡成形工程で発泡性樹脂が滲み出すことがあり、さらに発泡成形品補強用不織布の引き裂き強力が小さくなるため発泡成形品の耐久性が悪くなることがある。目付が１２０ｇ／ｍ²を超えると、軽量化というニーズに応えられないことがある。

発泡成形品補強用不織布の特性を低下させない範囲で、必要に応じて、抗酸化剤、耐光剤、着色剤、抗菌剤、難燃剤、親水化剤などの改質剤を添加してもよい。

所定の形状に切断された発泡成形品補強用不織布は、突出繊維構造形成面を発泡性樹脂側となるようにセットして発泡性ポリウレタンを注入した後、発泡させれば発泡成形品が得られる。発泡成形法としては、コールド発泡法、またはホット発泡法が挙げられる。

本発明の発泡成形品補強用不織布は、車両用座席用途に限定されるものではなく、各種内装材や、建築資材、電化製品などの用途にも適用できる。

以下、実施例および比較例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、本発明の実施例および比較例で用いた評価方法は下記の方法で行った。

（１）乾熱収縮率
任意の場所３点より試料を切り出し、ＪＩＳＬ１９０６：２０００の『乾熱収縮率』に準じて、８０℃のオーブン（タバイエスペック（株）社製、型式ＰＨＨ−１０１）中で３０分間、無張力の状態になるように把持しながら加熱処理した。処理後の収縮率を求め、その平均値を乾熱収縮率とした。

（２）引裂き強力
任意の場所３点より縦方向および横方向の試料を切り出し、ＪＩＳＬ１９０６：２０００の『引裂き強さ（シングルタング法）』に準じて測定し、その平均値を引裂き強力とした。

（３）５％伸長時応力
任意の場所３点より縦方向および横方向の試料を切り出し、ＪＩＳＬ１９０６：２０００の『引張強さおよび伸び率』に準じて測定し、その平均値を５％伸長時応力とした。

（４）目付
ＪＩＳＬ１９１３：２０１０の『単位面積当たりの質量』に準じて測定した。

（５）厚さ
ＪＩＳＬ１９１３：２０１０の『厚さ』に準じて、荷重２０ｇｆ／ｃｍ²で厚みを測定した。

（６）見掛け密度
上記（４）で測定した目付と上記（５）で測定した厚みとから下記式を用いて算出した。
見かけ密度＝目付÷（厚さ×１０００）

（７）繊度
各層の一方の面および他方の面の任意の場所を５点選び、光学顕微鏡を用いて、単繊維径をｎ＝２０で測定して、その平均値を平均単繊維径（Ｄ）とした。同場所５点の繊維を取り出し、密度勾配管を用いて、繊維の比重をｎ＝５で測定して、その平均値を平均比重（ρ）とした。ついで、平均単繊維径より平均単繊維断面積を求め、その値と平均比重から１万ｍあたりの繊維質量を求め、それを繊度（ｄｔｅｘ）とした。なお、繊維径測定時、中空繊維等の繊維径の判別が難しい場合には、繊維断面ＳＥＭ写真から求めた。

（８）発泡成形性
クッションパッド金型に所定の形状に切断した発泡成形品補強用不織布を金型形状になじませるようにセットして、セット状態を金型追随性として官能評価した。次いで、２液型ウレタン樹脂（イソシアネート：三洋化成工業（株）社製サンフォーム（登録商標）ＲＣ−１０２６／ポリオール：三洋化成工業（株）社製サンフォーム（登録商標）ＩＣ−５０５Ｎを１／２．５（重量比））にて６５℃のコールド発泡（発泡容積：幅４６０ｍｍ×長さ３８０ｍｍ×深さ５０ｍｍ）を行い、成形品の評価を目視判定で行った。
（８−１）金型追随性
金型になじみやすくセットしやすい：○、金型になじみやすいがセットしにくい：△、金型になじみにくくセットしにくい：×で評価し、○および△を実用性ありと判定した。
（８−２）シワ
発泡成形品の発泡成形品補強用不織布面にシワ未発生：○、発泡成形品の発泡成形品補強用不織布面にシワ発生：×で評価し、○を実用性ありと判定した。
（８−３）補強効果
発泡成形品の発泡成形品補強用不織布面に破れ未発生：○、発泡成形品の発泡成形品補強用不織布面に破れ発生：×で評価し、○を実用性ありと判定した。

＜実施例１＞
固有粘度０．６５ｄｌ／ｇのポリエチレンテレフタレートを２９０℃の丸断面ノズルより単孔吐出量１．０ｇ／分で溶融紡糸し、紡糸速度４５００ｍ／分で牽引しつつ開繊して、下方にあるサクションネット上に振り落とした。サクションネットの幅方向端部に高さ２ｃｍのパンチングメタルからなる随伴流規制板を設置し、サクション吸引風速８．０ｍ／秒として繊度２．２ｄｔｅｘの長繊維からなるウエッブを得た。ついで、圧着面積率１８％の楕円文様エンボスロールを用いて、温度２００℃、線圧４０ｋＮ／ｍでエンボス加工して、目付が４０ｇ／ｍ²の緻密層用長繊維不織布を得た。

固有粘度０．６５ｄｌ／ｇのポリエチレンテレフタレートを紡糸温度２９０℃の丸断面ノズルより単孔吐出量１．０ｇ／分で溶融紡糸し、紡糸速度４５００ｍ／分で牽引しつつ開繊して、下方にあるサクションネット上に振り落とした。サクションネットの幅方向端部に高さ２ｃｍのパンチングメタルからなる随伴流規制板を設置し、サクション吸引風速を８．０ｍ／秒として繊度２．２ｄｔｅｘの長繊維からなるウエッブを得た。ついで、圧着面積率１８％の楕円文様エンボスロールを用いて、温度１８０℃、線圧４０ｋＮ／ｍ、でエンボス加工して、目付が４０ｇ／ｍ²の嵩高層用長繊維不織布を得た。

得られた緻密層用長繊維不織布と嵩高層用長繊維不織布とをペネ５０本／ｃｍ²、ニードル針深度１０ｍｍの条件で嵩高層用長繊維不織布、緻密層用長繊維不織布の順にニードルが貫入するようにニードルパンチによる交絡処理を行って、発泡成形品補強用不織布を得た。

長繊維不織布および発泡成形品補強用不織布の物性、ならびに発泡成形性を表１に示す。

＜実施例２＞
緻密層用長繊維不織布および嵩高層用長繊維不織布の作製条件のうち、サクション風速を６．０ｍ／秒とした以外は実施例１と同様にして発泡成形品補強用不織布を得た。

＜実施例３＞
緻密層用長繊維不織布および嵩高層用長繊維不織布の作製条件のうち、サクション風速を４．５ｍ／秒とした以外は実施例１と同様にして発泡成形品補強用不織布を得た。

＜実施例４＞
嵩高層用長繊維不織布の目付を６０ｇ／ｍ²とした以外は実施例２と同様にして発泡成形品補強用不織布を得た。

＜実施例５＞
嵩高層用長繊維不織布の作製条件のうち、随伴流規制板を取り外し、サクション風速を１２．０ｍ／秒とした以外は実施例２と同様にして発泡成形品補強用不織布を得た。

＜実施例６＞
緻密層用長繊維不織布の作製条件のうち、サクション風速を３．３ｍ／秒とし、エンボス加工の温度を２１０℃とし、嵩高層用長繊維不織布の作製条件のうち、サクション風速を１２．０ｍ／秒とした以外は実施例１と同様にして発泡成形品補強用不織布を得た。

＜比較例１＞
緻密層用長繊維不織布および嵩高層用長繊維不織布の作製条件のうち、随伴流規制板を取り外し、サクション風速を１２．０ｍ／秒とした以外は実施例１と同様にして発泡成形品補強用不織布を得た。

＜比較例２＞
緻密層用長繊維不織布の作製条件のうち、随伴流規制板を取り外し、サクション風速を１２．０ｍ／秒とし、エンボス加工の温度を２２０℃とし、嵩高層用長繊維不織布の作製条件のうち、随伴流規制板を取り外し、サクション風速を１２．０ｍ／秒とし、エンボス加工の温度を２００℃とした以外は実施例１と同様にして発泡成形品補強用不織布を得た。

表１より、実施例１〜６の発泡成形品補強用不織布は発泡成形性が優れ、比較例１および２の発泡成形品補強用不織布は発泡成形性が劣ることがわかる。

本発明の発泡成形品補強用不織布は発泡成形性が優れるため、高機能な発泡成形品が得られる。また、本発明の発泡成形品補強用不織布は比較的軽量なため、発泡成形品を用いた車両用座席を軽量化でき、車両を運行する際の省エネルギー化に貢献できる。

Claims

見掛け密度が異なる少なくとも２つの長繊維不織布層を交絡させた不織布であって、前記見掛け密度がいずれも０．１５ｇ／ｃｍ³より大きく、８０℃で３０分間熱処理したときの乾熱収縮率が縦横いずれの方向も−１〜２％であり、引裂き強力が縦横いずれの方向も２０Ｎ以上であることを特徴とする発泡成形品補強用不織布。
縦方向の５％伸長時応力が２０〜４０Ｎ／５ｃｍ、横方向の５％伸長時応力が１９Ｎ／５ｃｍ以下である請求項１記載の発泡成形品補強用不織布。