JP6365875B2

JP6365875B2 - 発泡成形品補強用不織布

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Publication number: JP6365875B2
Application number: JP2014176984A
Authority: JP
Inventors: 貴史恋田; 稲富　伸一郎; 伸一郎稲富; 吉田　英夫; 英夫吉田
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2018-08-01
Anticipated expiration: 2034-09-01
Also published as: JP2016050372A

Description

本発明は、発泡成形品補強用不織布に関する。より詳しくは、発泡時の金型セット性に優れた発泡成形品補強用に最適な不織布に関する。

近年、座席等のクッション材として、発泡ウレタン成形体が広く用いられている。一般的に、発泡ウレタン成形体としては成形時に補強用不織布が一体化されたものが用いられている。かかる補強用不織布は、発泡ウレタン成形体と自動車シートの金属スプリングの間に位置して、金属スプリングのクッション作用を均等に分散すると共に、金属スプリングから受ける摩擦から発泡ウレタン成形体を保護するという役割を担うものである。この補強用不織布を使用し、クッション材を生産するには、まず生産するクッション形状に合わせ補強用不織布を打ち抜きまたはカットし、縫製する。さらには金型にセットするための穴を開ける。その後、金型に取り付けた突起やピン等のセット治具に前記穴を突き刺して金型にセットした後、ウレタンを発泡させ、発泡ウレタン成形体を生産する。

近年、自動車シートにはいろいろなセンサーや機能を付与するため、形状が複雑となり、補強用不織布の縫製等の負担が大きくなり、工数やコストアップとなっている。上記の通り、金型への補強用不織布のセットも負荷となっており、さまざまな工夫がなされている。例えば、補強用不織布にホッチキスやメタル等を取り付け、金型に取り付けた磁石等の磁力を活用する方法や、補強用不織布または金型に接着剤などを塗布する方法である。

ホッチキスやメタル等を取り付ける方法では、あらかじめ金型に磁石等の磁力を取り付ける必要があり、設計が変わるたびに、磁石等の取り付け場所を変更するなど手間とコストが高くなる問題がある。接着剤を活用する方法は金型を汚す問題がある。

特許文献１には、発泡金型内部に装着ピンをあらかじめ備えることで補強用不織布をセットする方法が提案されている。しかし、この方法では、発泡形状が変わる都度製作する金型に装着ピンを設置する必要があるだけでなく、発泡後の取り外し時に補強用不織布へダメージを与える可能性がある。

特許文献２号には、あらかじめ補強用不織布に使用するバインダー中に鉄粉または砂鉄を混入して補強用不織布に磁性を付与する方法が提案されている。しかし、この方法では金属スプリングとの接触による鉄粉または砂鉄の脱落で車内を汚す恐れや異音の可能性がある。さらに、補強用不織布への金属混入、例えば補強用不織布製造工程で使用するニードルパンチの針混入などの検知がし難い問題がある。

特許文献３には、補強用不織布に金属製のワイヤを取り付け、発泡成形型に設けられた永久磁石に吸着させることで、型内に装着する方法が提案されている。しかし、この方法も補強用不織布へのワイヤ取り付けの工程が増えるだけでなく、発泡成形型に永久磁石を設ける必要がある。

特開２００４−３５８９１６号公報特開２００１−２５２９３０号公報特開２００８−１９４９５７号公報

従来は、金型に改良を加えず、従来の金型を使用し、汚すこともなく簡単に補強用不織布をセットする方法は提案はなされていなかった。本発明は従来技術を背景になされたもので、補強用不織布の金型セット性をより向上させて、効率良くクッション材を発泡成形させることが可能な補強用不織布を提供することを課題とする。

本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、ウレタンを発泡させウレタン発泡成形体を生産するため、金型は通常６０℃以上の温度に昇温されており、この温度で補強用不織布と金型が接着する樹脂を補強用不織布にあらかじめ塗布しておくことにより、簡単にセットできることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、以下の通りである。
（１）７０℃での金型とのセット性が１．５Ｎ／φ２２ｍｍ以上であり、通気度が３０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上である発泡成形品補強用不織布。
（２）不織布の片面に軟化点Ａが２０℃以上６０℃以下である樹脂が積層された補強用不織布からなる（１）に記載の発泡成形品補強用不織布。
（３）積層された樹脂が線状に間隔を開けて積層されている（２）に記載の発泡成形品補強用不織布。

本発明の発泡成形品補強用不織布は、補強用不織布を優れた金型セット性と通気度を付与した不織布とすることで、簡単に金型にセットすることができ、発泡時に発生するガスを抜くことができるため、生産効率が良く、見栄えの良いクッション材を得ることができる。
その結果、従来の金型を使用し、縫製のみ施された補強用不織布を効率良く金型にセットでき、作業性を向上できる発泡成形品補強用不織布が得られた。
この発泡成形品補強用不織布は、発泡成型後の金型への汚れもなく、発泡成形品補強用不織布の成型性にも影響を与えないため、従来と全く同じ方法で使用することができるという利点がある。

軟化点Ａの測定結果を例示した図である。

本発明の発泡成形品補強用不織布に使用する不織布は、従来知られている不織布全てを適用することができるが、不織布の引き裂き強力が２０Ｎ以上、発泡後の強力（発泡後の不織布層を切り出し、ＪＩＳＬ１９１３（２０１０）に準拠して強力を測定する）が１０Ｎ／ｃｍ以上、ウレタンの染み出しを少なくさせる密度が高い部位を持つ不織布が好ましい。

不織布を構成する樹脂としては、ポリエステル、ポリオレフィンやポリアミドが好ましく、汎用熱可塑性樹脂で安価なポリエステルやポリオレフィンが特に好ましい。ポリエステルとしては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリシクロヘキサンジメチルテレフタレート（ＰＣＨＴ）、ポリトリメチオレンテレフタレート（ＰＴＴ）などのホモポリエステルおよびそれらの共重合ポリエステルなどが例示できる。また、ポリオレフィンではポリエチレンやポリプロピレンなどが例示できる。

不織布の製造方法は、長繊維不織布としてはスパンボンド法、メルトブロー法などに、短繊維不織布としてはニードルパンチ法、スパンレース法などによる機械交絡によるものや、ケミカルボンド法、サーマルボンド法などが例示できる。さらにこれらを複合したものも使用することができる。
スパンボンド法により得られる不織布としては、目付が３０〜２００ｇ／ｍ^２で、空隙率が９０〜９４％のかさ高な不織布と、目付が２０〜１００ｇ／ｍ^２で、空隙率が８７〜９１％の緻密な不織布を積層し、ニードルパンチ法で一体化させた積層不織布や、一層であるが厚み方向に密度差を付け、ウレタン補強層とウレタン発泡時の染み出し防止層を兼ね備えたニードルパンチスパンボンド不織布や、さらには捲縮数が２〜４０個／２５ｍｍ、繊維径が１〜３０μｍである捲縮長繊維不織布で構成され、目付が５０〜２００ｇ／ｍ^２、厚さ０．５〜２．０ｍｍのスパンボンド不織布を使用したものが好ましい。
また、短繊維不織布とスパンボンド不織布との複合不織布であれば、繊維径が１〜２３デシテックスの繊維で形成され、目付が２０〜１００ｇ／ｍ^２であるスパンボンド不織布に短繊維のカードウェッブを片面もしくは両面に積層し、ニードルパンチ法で一体化させた複合不織布が好ましい。

不織布の７０℃での金型セット性は、後述する方法で求めることができ、１．５Ｎ／φ２２ｍｍ以上であり、２．０Ｎ／φ２２ｍｍ以上２０．０Ｎ／φ２２ｍｍ未満であることが好ましい。金型セット性が１．５Ｎ／φ２２ｍｍ未満であれば、金型セット後の工程において、補強用不織布が外れる可能性がある。また、金型セット性が２０．０Ｎ／φ２２ｍｍより高くなると、発泡後金型からの取り外しが困難になるばかりでなく、発泡後ウレタンから補強用不織布が剥離する可能性がある。
さらに不織布の３０℃での金型セット性は１．５Ｎ／φ２２ｍｍ以下が好ましく、１．０Ｎ／φ２２ｍｍ以下がより好ましい。３０℃での金型セット性が１．５Ｎ／φ２２ｍｍより高くなると、重ねてあるいはロール状での保管時に各層間で接着してしまい、取り扱い性が悪くなる。

前記金型セット性を付与するためには、補強用不織布の金型にセットする側に軟化点Ａが好ましくは３０℃以上６０℃以下、より好ましくは３０℃以上５５℃未満、さらに好ましくは３５℃以上５０℃未満である樹脂を積層することで付与することができる。軟化点Ａが３０℃未満であると通常保管状態で粘着性が上がり、重ねて保管した場合、取り扱い性が悪くなり、場合によっては完全に接着してしまう場合がある。軟化点Ａが６０℃より高くなると、金型温度での接着性が不十分となり、セット性が悪くなり、作業中に剥がれるなどの問題が発生する。上記範囲の軟化点Ａを得るためには、ビカット軟化温度が３０℃以上６０℃以下である樹脂を使用することで得ることができる。

軟化点Ａが上記の範囲であれば、樹脂の種類は特に限定されないが、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−エチルアクリレートコポリマー、アイオノマー樹脂、ウレタン樹脂、またはこれらの誘導体が好適に使用できる。

発泡成形品補強用不織布の通気度は３０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上、好ましくは３０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上３００ｃｃ／ｃｍ^２／秒以下、より好ましくは４０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上２５０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以下である。通気度が３０ｃｃｍ／ｃｍ^２／秒未満となるとウレタン発泡時に発生するガスが抜け難くなり、発泡ウレタン成形体に欠点が発生する。また、３００ｃｃ／ｃｍ^２／秒より高くなると発泡成形品補強用不織布からウレタンが染み出し、金属スプリングとの接触による異音の問題が発生する。

樹脂を補強用不織布に積層し、最適な通気度を得るための方法としては、樹脂押し出しラミネート法、タンデム押し出しラミネート法、ドライラミネート法、カーテンスプレー法などの公知の方法を用いることができる。さらに、プリント法等によるドット加工などを用いることができる。これらの方法を用い、積層する樹脂の面積率は、補強用不織布の面積に対し好ましくは１０％以上９０％以下、より好ましくは２０％以上８０％以下、さらに好ましくは３０％以上７０％以下である。積層する樹脂の面積率が１０％未満となると、金型へのセット性が不十分となり、９０％以上となると、通気度の確保が難しくなる。

金型セット性の付与と通気度をより最適にするためには、積層する樹脂を線状に間隔を開けて積層する方法またはドット状に積層する方法で達成できるが、線状に積層する方法が好ましい。線状に積層する場合、樹脂の幅は好ましくは０．３〜１０ｍｍであり、樹脂間の間隔は好ましくは１〜１０ｍｍである。ドット状の場合はドット形状に特に指定はなく、丸型や菱型等を用いることができる。サイズも特に指定はないが、円換算での直径で好ましくは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。配置については格子状や千鳥配列等を用いることができる。

本発明の発泡成形品補強用不織布は、クッション用途に限定されるものではなく、金型を用い、成型する発泡成形品の補強用不織布として、車両用の各種内装材や、建築資材、電化製品の表面発泡成形品などの用途にも有用である。

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、本発明はこれらに何ら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おこなった。

（１）軟化点Ａ（℃）
補強用不織布から樹脂をサンプリングし、ＴＡｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製「Ｑ４００」を用い、ＴＭＡ（熱機械分析）により求めた。プローブは針入プローブ、荷重０．１Ｎ、温度条件−３０℃→１００℃、昇温速度５℃／ｍｉｎ、雰囲気Ｎ_２下で行った。図１に例示した通り、２つの接線の交点を軟化点Ａとした。

（２）ビカット軟化温度（℃）
ＪＩＳＫ７２０６（１９９９）「プラスチック−熱可塑性プラスチック−ビカット軟化温度（ＶＳＴ）試験方法」に準拠して測定した。

（３）通気度（ｃｃ／ｃｍ^２／秒）
ＪＩＳＬ１０９６（２０１０）「織物及び編物の生地試験方法」８．２６．１Ａ法（フラジール形法）」に準拠して測定した。

（４）金型へのセット性（Ｎ／φ２２ｍｍ）
試験片を幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍにカットし、１端を金属板（ＳＳ４００フラットバー幅３０ｍｍ、長さ１００ｍｍ）の１端に５１．６ｋＰａＫｙｏｗａ製「ゲージメイト」を使用し、２ｋｇｆ／φ２２ｍｍ端子の荷重で３０℃±３℃および７０℃±３℃で１０秒間圧縮する。その後、島津製引張試験機のチャック上部に金属板を、チャック下部に試験片の反対の１端をチャック間距離が１０ｍｍとなるようセットする。引張速度１００ｍｍ／分で引っ張り試験を行い、最大強度を求める。

（５）室温３０℃での補強用不織布の取り扱い性
２０ｃｍ×２０ｃｍにカットした試験片を１０枚重ね、１０ｋｇ／４００ｃｍ２となるよう荷重を掛け、室温３０℃の部屋で２４時間放置する。その後、重りを除き、１枚１枚取り出すときの状況を以下の通り評価した。
○：各層で接着がなく取り出すことができた。
×：各層で接着が起こり、取り出すことが難しかった。

（６）発泡成形加工性
○：発泡ウレタン成形体の表面にガスの後がなく、きれいに発泡されていた。
×：発泡ウレタン成形体の表面にガスの後があり、痘痕状などの欠点があった。

＜実施例１＞
東洋紡株式会社製不織布ボランス「ＣＲＥ３０８０」の白色面側に幅１ｍｍのヤスハラケミカル株式会社製ヒロダイン７５２８（エチレン酢酸ビニルコポリマー、ビカット軟化温度４０℃）をＴ−ダイから押し出し、上記不織布の長手方向と平行に２ｍｍの間隔で線状に積層した。樹脂は３０ｇ／ｃｍ^２であった。

＜実施例２＞
三井化学株式会社製不織布タフネル「ＥＳＥ４４４」の片面に幅１ｍｍのヤスハラケミカル株式会社製ヒロダイン７５２８（エチレン酢酸ビニルコポリマー、ビカット軟化温度４０℃）をＴ−ダイから押し出し、上記不織布の長手方向と平行に２ｍｍの間隔で線状に積層した。樹脂は２０ｇ／ｃｍ^２であった。

＜実施例３＞
東洋紡株式会社製不織布ボランス「ＣＲＥ３０８０」の白色面側に幅２ｍｍのヤスハラケミカル株式会社製ヒロダイン７５０４（エチレン酢酸ビニルコポリマー、ビカット軟化温度４２℃）をＴ−ダイから押し出し、上記不織布の長手方向と平行に２ｍｍの間隔で線状に積層した。樹脂は２０ｇ／ｃｍ^２であった。

＜実施例４＞
東洋紡株式会社製不織布ボランス「ＣＲＥ３０８０」の白色面側に幅１ｍｍのヤスハラケミカル株式会社製ヒロダイン７５２８（エチレン酢酸ビニルコポリマー、ビカット軟化温度４０℃）をスクリーン印刷にてドット状に積層した。樹脂は２０ｇ／ｃｍ^２であった。

＜比較例１＞
東洋紡株式会社製不織布ボランス「ＣＲＥ３０８０」の白色面側に幅１ｍｍのヤスハラケミカル株式会社製ヒロダイン７５３６（エチレン酢酸ビニルコポリマー、ビカット軟化温度８３℃）をＴ−ダイから押し出し、上記不織布の長手方向と平行に２ｍｍの間隔で線状に積層した。樹脂は２０ｇ／ｃｍ^２であった。

＜比較例２＞
東洋紡株式会社製不織布ボランス「ＣＲＥ３０８０」の白色面側に幅１ｍｍのサイデン化学株式会社製アクリル系樹脂ＡＴＲ−１を上記不織布に２０ｇ／ｍ^２となるよう塗布した。上記アクリル系樹脂は常温（２０℃）でも粘性が高く、積層樹脂のサンプルを取ることができず、軟化点Ａは測定できなかった。

＜比較例３＞
東洋紡株式会社製不織布ボランス「ＣＲＥ３０８０」の白色面側に幅２ｍｍのヤスハラケミカル株式会社製ヒロダイン７５２８（エチレン酢酸ビニルコポリマー、ビカット軟化温度４０℃）をＴ−ダイから押し出し、上記不織布の長手方向と平行に０．１ｍｍの間隔で線状に積層した。樹脂は５０ｇ／ｃｍ^２であった。

＜比較例４＞
東洋紡株式会社製不織布ボランス「ＣＲＥ３０８０」の白色面側に幅１ｍｍのヤスハラケミカル株式会社製ヒロダイン７５２８（エチレン酢酸ビニルコポリマー、ビカット軟化温度点４０℃）をＴ−ダイから押し出し、上記不織布の長手方向と平行に９ｍｍの間隔で線状に積層した。樹脂は５ｇ／ｃｍ^２であった。

実施例１〜４および比較例１〜４で得られた発泡成形品補強用不織布の測定した各物性を表１にまとめた。

本発明の発泡成形品補強用不織布は、金型に改良を加えず、従来の金型を使用し、金型を汚すこともなく簡単に発泡成形品補強用不織布を金型にセットできるため、縫製から発泡成形までの工程を簡略化でき生産性を大幅に改善することができ、産業界への寄与大である。

Claims

不織布の片面に軟化点Ａが２０℃以上６０℃以下である樹脂が積層された補強用不織布からなる７０℃での金型とのセット性が１．５Ｎ／φ２２ｍｍ以上であり、通気度が３０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上である発泡成形品補強用不織布。
積層された樹脂が線状に間隔を開けて積層されている請求項１に記載の発泡成形品補強用不織布。