JP6372269B2

JP6372269B2 - 発泡成形品補強用不織布

Info

Publication number: JP6372269B2
Application number: JP2014186136A
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: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2018-08-15
Anticipated expiration: 2034-09-12
Also published as: JP2016055600A

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ことが可能な発泡成形品用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）補強用不織布層と樹脂層を積層させてなる発泡成形品補強用不織布であって、樹脂層に使用する樹脂の融点が３０℃以上６０℃以下であり、樹脂層に使用する樹脂の溶解エネルギーが４０Ｊ／ｇ以上１００Ｊ／ｇ以下である発泡成形品補強用不織布。
（２）通気度が３０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上３００ｃｃ／ｃｍ^２／秒以下である（１）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、補強用不織布層と樹脂層を積層し、その樹脂層に発泡時の金型の温度で軟化する樹脂を選定する。さらに発泡成形品補強用不織布の通気度を一定以上に保つことにより、発泡時に発生するガスを抜くことができ、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、縫製のみ施された発泡成形品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。
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。

樹脂の融点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の補強用不織布層には、従来知られている不織布全てに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。

補強用不織布層に使用する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及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。

補強用不織布層に使用す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、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を使用する補強用不織布層としては、目付が３０〜２００ｇ／ｍ^２で、空隙率が９０〜９４％のかさ高な不織布層と目付が２０〜１００ｇ／ｍ^２で、空隙率８７〜９１％の緻密な不織布を積層し、ニードルパンチ法で積層一体化させたものや、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を使用したもの、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、厚さが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層であれば、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積層一体化させた複合不織布層が好ましい。

樹脂層に使用する樹脂は、示差走査熱量測定による融点が３０℃以上６０℃以下、好ましくは３０℃以上５５℃未満、より好ましくは３５℃以上５０℃未満の樹脂を用いることで金型セット性が良好となる。融点が３０℃未満とな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。融点が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。

さらに、樹脂層に使用する樹脂は、示差走査熱量測定による溶解エネルギーが４０Ｊ／ｇ以上１００Ｊ／ｇ以下、好ましくは４５Ｊ／ｇ以上８０Ｊ／ｇ以下、より好ましくは５０Ｊ／ｇ以上８０Ｊ／ｇ以下の樹脂を用いることで金型セット性が良好となる。溶解エネルギーが４０Ｊ／ｇ未満となると通常保管状態での環境変化により粘着性が上がり、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。溶解エネルギーが１００Ｊ／ｇより高くなると、金型への接着に時間がかかり、作業性が悪くなる問題が発生する。

融点および溶解エネルギー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。

補強用不織布層と樹脂層を積層した発泡成形品補強用不織布の通気度は好ましくは３０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上、より好ましくは４０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上３００ｃｃ／ｃｍ^２／秒以下、さらに好ましくは５０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上２５０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以下である。通気度が３０ｃｃ／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場合がある。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場合がある。

樹脂を積層する量としては特に限定されないが、１０ｇ／ｍ^２以上６０ｇ／ｍ^２以下、好ましくは１０ｇ／ｍ^２以上５０ｇ／ｍ^２以下、より好ましくは１５ｇ／ｍ^２以上４０ｇ／ｍ^２以下である。樹脂の積層量が１０ｇ／ｍ^２未満であれば、発泡成形品補強用不織布の十分な金型へのセット性を得ることができない場合があり、６０ｇ／ｍ^２より多くなると通気度の確保が困難となる場合がある。

樹脂層を積層し、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を確保が難しくなる場合がある。

金型セット性への付与と通気度をより最適にするための樹脂層としては、樹脂を線状に間隔を開けて積層する方法あるいはドット状に積層することが好ましい。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。ドット状に積層する場合は、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）樹脂の融点（℃）
発泡成形品補強用不織布から樹脂部のみを４〜５ｍｇ採取した。この際、不織布が一緒に採取された場合、そのまま測定した。装置はＴＡｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製Ｑ１００を用い、−７０℃から１２０℃まで２０℃／ｍｉｎの速度で昇温させた。測定は窒素雰囲気下で行った。チャートより、図１に示したベースライン（２０℃−９５℃）と接線との交点を融点とした。図１の場合、４８．６２℃が融点となる。

（２）樹脂の溶解エネルギー（Ｊ／ｇ）
上記（１）記載の測定により得られたチャートより、溶解エネルギーを求めた。図１の場合、５８．７８Ｊ／ｇとなる。

（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）樹脂層の面積率（％）
ＳＥＭにて樹脂層側から撮影し、単位当りの樹脂層の面積を求め、百分率で示した。

（５）金型への接着性（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。

（６）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／４００ｃｍ^２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。

（７）発泡成形加工性
○：ウレタンの表面にガスの後がなく、きれいに発泡されていた。
△：ウレタンの表面にガス後が部分的に発生する。
×：ウレタン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」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）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）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３＞
東洋紡株式会社製不織布ボランス「ＣＲＥ３０８０」白色面側に幅２ｍｍのヤスハラケミカル株式会社製エチレン酢酸ビニルコポリマー樹脂（ビカット軟化点＝４４℃）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」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、）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。

＜実施例５＞
東洋紡株式会社製不織布ボランス「ＣＲＥ３０８０」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）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１＞
東洋紡株式会社製不織布ボランス「ＣＲＥ３０８０」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）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」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上記不織布に２０ｇ／ｍ^２となるよう塗布した。常温（２０℃）でも粘性が高く、樹脂層のサンプルを取ることができず、融点は測定できなかった。

実施例１〜５および比較例１〜２で得られた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

補強用不織布層と樹脂層を積層させてなる発泡成形品補強用不織布であって、樹脂層に使用する樹脂の融点が３０℃以上６０℃以下であり、樹脂層に使用する樹脂の溶解エネルギーが４０Ｊ／ｇ以上１００Ｊ／ｇ以下である発泡成形品補強用不織布。
通気度が３０ｃｃ／ｃｍ^２／秒以上３００ｃｃ／ｃｍ^２／秒以下である請求項１に記載の発泡成形品補強用不織布。