JP6713873B2 - 軽量性に優れた自動車内装用のウェブ及びそれを用いたニードルパンチ不織布、それらの製造方法、ならびにそれらを用いた自動車内装部品 - Google Patents
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Landscapes
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- Nonwoven Fabrics (AREA)
Description
本発明に主体繊維として用いる熱可塑性ポリエステル中空捲縮短繊維および熱可塑性ポリエステル中実捲縮短繊維は、熱可塑性ポリエステル樹脂を着色剤、難燃剤などの添加物と共に、混練溶融紡糸し、延伸、捲縮、乾燥・熱セット及びカット工程からなる自動車内装用繊維の公知の製造方法によって得られる。この際、繊維に潤滑性を付与するために、紡糸、延伸、捲縮の工程において、添加物として繊維油剤を用いることができる。本発明で使用する熱可塑性ポリエステル樹脂としては特に制限はなく、熱可塑性であればその構成成分を問わずいずれのポリエステル樹脂も使用することができる。熱可塑性ポリエステル樹脂に限ったのは、熱可塑性であれば廃棄ポリエステルを再利用、例えば、リサイクルPET(ポリエチレンテレフタレート樹脂等として使用することができるからである。ここで、カット工程とは、乾燥・熱セット工程からでてきた長繊維を、切断機によって、一定の長さにカットする工程のことである。
ポリエステルは、多価カルボン酸(ジカルボン酸)とポリアルコール(ジオール)との重縮合体である。このような熱可塑性ポリエステル樹脂を構成する多価カルボン酸(ジカルボン酸)成分としては、特に制限されるものではないが、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、ビス−(4−カルボキシフェニル)スルホン、ビス(4−カルボキシフェニル)エーテル、1,2−ビス(4−カルボキシフェニル)エタン、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、ジフェニル−p,p’−ジカルボン酸、p−フェニレンジ酢酸、およびtrans−ヘキサヒドロテレフタル酸ならびにそれらのアルキルエステル、アリールエステル、およびエチレングリコールエステルなどが挙げられる。
本発明に用いられる着色剤としては、有機顔料、無機顔料など公知のものが利用できる。例えば、アゾ系、アンスラキノン系、キナクリドン系、シアニングリーンおよびシアニンブルーからなるシアニン系、ジオキサジン系、α型フタロシアニンおよびβ型フタロシアニンからなるフタロシアニン系、ペリノン系、ベリレン系、ならびにポリアゾ系からなる有機顔料;チタンイエロー、群青、酸化鉄、弁柄、亜鉛華、アナターゼ酸化チタンおよびルチル酸化チタンからなる酸化チタン系、ならびにカーボンブラック、グラファイト、スピリットブラック、チャンネルブラックおよびファーネスブラックからなるカーボン系の無機顔料が挙げられるが、これらに制限されるわけではない。通常はこれらの着色剤の中から適切な顔料を複数選び、適切な量を混合使用することよって繊維に所望の色づけを施すことができる。また、着色剤を副資材として原料に直接配合し紡糸することによって、原着繊維にすることで、繊維の耐光性(色劣化防止効果)を付与することができる。
本発明の主体繊維は、原料樹脂の混練、溶融紡糸、延伸、捲縮および短繊維へのカットなどの一連の工程を連続または不連続的に行うことにより製造され、捲縮の後、またはカットの後に、乾燥・熱セット工程を含む。これらの工程は、一般的に用いられている方法により行うことができる。
ウェブ及びニードルパンチ不織布は、公知の方法によって製造することができる。
例えば、上述の主体繊維であるポリエステル中空捲縮短繊維および熱可塑性ポリエステル中実捲縮短繊維(主体繊維同士)を所定の割合に混綿し(混綿工程)、カード機でカーディングして(カード工程)、短繊維を一定の方向に配列させてウェブを作製する。即ち、本発明の自動車内装用ニードルパンチ不織布に用いられるウェブは、前記主体繊維同士が混綿、カーディングされてなるものである。
次いで、クロスラッパーを用いてウェブを積層し、所定の目付けに合わせる。その後、ニードルパンチ機でウェブをパンチングし(ニードルパンチ処理工程)、短繊維同士を絡合(詳しくは、三次元的に交絡一体化)させ不織布を得る。即ち、本発明の自動車内装用ニードルパンチ不織布は、前記主体繊維同士を混綿、カーディングしてなる(均一な)ウェブがニードルパンチ処理により三次元的に交絡一体化されてなるものである。ウェブにバインダー繊維が含まれる場合には、バインダー繊維(ポリマー)の融点以上、主体繊維の融点以下の温度で熱処理して、形状が安定した最終製品とすることができる。
本発明に係る自動車内装部品は、上記した本発明のウェブ、不織布、ならびにウェブの製造方法および不織布の製造方法によって得られるものである。本発明によれば、主体繊維として、機械捲縮を付与した熱可塑性ポリエステル中空短繊維及び機械捲縮を付与した熱可塑性ポリエステル中実短繊維を混綿として用いることによって、布団綿として汎用的に用いられている潜在捲縮を付与した中空短繊維に比べ、カード性および収率に優れたウェブ、引き続くニードルパンチ処理により、嵩高性、意匠性および機械的強度・伸度に優れ、かつ樹脂への浸出およびスケがなく、低目付で、軽量性に優れた自動車内装用ニードルパンチ不織布を提供でき、自動車内装部品として利用することによって次世代自動車の軽量化に貢献できる。
(1)単糸繊度(デシテックス)
繊維の糸の太さを表す単位で、10,000m当たりのグラム数である。紡糸の際の吐出量(g/分)、巻取速度(引き取り速度)(m/分)およびノズルのホール数、ならびに延伸倍率から次式によって求めた。中空繊維の場合は、中空率を考慮し計算した。
マイクロスコープで単糸の断面積(μm2)および中空面積(μm2)を測定し、PET樹脂密度を1.38g/cm3として10点の平均から、次式によって単糸繊度を、また単糸の断面積のうち、中空面積の割合から中空率を求めた。
マイクロメーターを用いて、単糸の外径(μm)を測定し、10点の平均から求めた。
カット工程で得られた短繊維試料を、2箇所からサンプリングし、自然状態(図2、3参照)にしたときの短繊維の長さを測定し、それぞれのサンプリング箇所における試料5個、合計10個の測定値の平均値(mm)として求めた。
強伸度測定器(オリエンティックSTA−1150、2N)を用い、JISL1013(8.5.1)に準拠して測定した。短繊維から単糸1本を採取し、試料を緩く張った状態で試験機のつまみに取り付ける。掴み間距離20mm、初荷重(5.88mN×デシテックス×0.1)、そのときの伸びをC(mm)とし、引張速度20mm/分で測定を行った。切断時の強さA(cN)、切断時の伸びをB(mm)としたときの引張り強さおよび伸度を次式によって求めた。なお、(3)式に用いるデシテックスは(1)式により求めたものを使用する。
捲縮率、残留捲縮率及び捲縮弾性率は、単糸の代わりに短繊維束を試験片として用い、JISL1015(8.12)に準じて測定した。幅約4mm、重量約0.1gの短繊維を採取し、精密天秤を用いて正確に秤量し試験片とし、万能試験機(SHIMADZU オートグラフ、ロードセル50N)を用い、10mm/分の速度で引っ張り次式によって求めた。
JISL1015(8.12、b)に準拠し、短繊維から単糸1本づつ、10本引き抜き、片方にクリップをつけ、片方を厚紙にテープで固定し、厚紙を壁に固定して単糸長(Amm)をノギスで測る。170℃で10分乾燥させた後、再度糸長(Bmm)を測り、次式によって10個の平均値として求めた。
ハンドカードで短繊維をほぐし綿状にし、170℃で10分間乾燥させる。2.000〜2.020gの綿を正確に秤量(A)し、試験管に詰めて10mlのメタノールに45秒間浸漬し、予め重さを量ったカップ(B)にメタノール液を絞り出す。メタノール液をホットプレートで蒸発させカップの重さ(C)を量り、5点の平均として次式より求めた。
平滑な金属板の上に短繊維を開繊、ウェブ化及びニードルパンチ化して得た不織布を敷き、その上に、前記不織布で覆った長方形の金属塊を置く。この金属塊を、曳き糸に滑車を付けてカドで直角に方向を変え、万能試験機を用いて引っ張り、金属塊が水平方向に移動したときの最大荷重(最大静止摩擦力)から次式によって静止摩擦係数を求め、同じ操作を5回行い平均の静止摩擦係数を計算する。
(1)混綿具合
中実短繊維及び中空短繊維を、カード機を用いて開繊し、混綿具合を、当業者であれば、混綿具合の良否は目視だけで十分判定可能であることから、目視で(詳しくは、経験に基づき作成した良否見本との比較により目視で)確認し、良好な場合を○印として下記表3、4、7、9に示す。なお、本実施例を追試する場合には、当該見本に代えて、例えば、実施例1で得られたウェブを良好な場合の見本とし、比較例1で得られたウェブを良好でない見本とすることで、他の実施例、比較例の良否を判断することができる。また、他の実施例、比較例で得られたウェブも良好な場合の見本と良好でない見本に加えていくことで、より精度の高い見本(大量サンプル)を得ることができ、実施例、比較例以外の条件で行ったウェブの混綿具合の良否判定に用いることもできる。
カード機から出てきた際、シリンダーへの巻きつきや、スカム及びネップの発生、ウェブのつながり具合を、当業者であれば、これらシリンダーへの巻きつきや、スカム及びネップの発生、ウェブのつながり具合の5段階評価は目視だけで十分判定可能であることから、目視で(詳しくは、経験に基づいて作成した5段階見本との比較により目視で)5段階評価を行った。5段階評価は、5:非常に良い、4:やや良い、3:良い、2:悪い、1:非常に悪い、として下記表3、4、7、9に示す。なお、本実施例を追試する場合には、当該見本に代えて、例えば、実施例11で得られたウェブを評価5(非常に良い)の見本とする。同様に実施例10で得られたウェブを評価4(やや良い)の見本とし、実施例3で得られたウェブを評価3(良い)の見本とし、比較例1で得られたウェブを評価2(悪い)の見本とし、比較例9で得られたウェブを評価1(非常に悪い)の見本とする。こうすることで、他の実施例、比較例のウェブの5段階で評価(判断)することができる。また、他の実施例、比較例で得られたウェブも5段階見本に加えていくことで、より精度の高い見本(大量サンプル)を得ることができ、実施例、比較例以外の条件で行ったウェブのカード性の5段階評価の判定に用いることもできる。
カード機への短繊維の投入量及び出来上がったウェブの収量を測定し、落綿量及びウェブ収率(%)を求めた。
比容積、圧縮率及び回復率の測定は、JISL1097(5.2、5.3法)に準拠して行った。ウェブを床面積20cm×20cmで折り畳み、約40gになるように調整したウェブ試験片を作製し、正確に重さ(W)を量る。得られた試験片にアクリル板(20cm×20cm、267.2g)を載せ、2kgのおもりAを30秒間載せ、次にこのおもりAを除き、30秒間静置する。この操作を3回繰り返し、おもりAを除いて30秒放置後、四隅の高さを測定して、その嵩高さの平均値(h0)を求め、次式に従い比容積を計算する。この試験を3個の試験片について行い、その平均のウェブ比容積を求めた。
(1)実目付(目付け)
不織布の端を縦横40cm×40cmにカットし、面積と重さから実目付けを求めた。
縦横約5cm×5cmになるように不織布をカットし試験片とし、JISL1913(6.1.1.A法)に準拠して、0.5kPaの圧力をかけ、10秒後にその厚さを測定し、10点の平均値として、不織布の厚さ(mm)を求めた。
実目付(g/m2)および厚さ(mm)より次式によって不織布の比容積を求めた。
ダンボール箱で周辺を囲い、底部に赤色の投光器を置き、上部を半透明のアクリル板で覆い、その上に縦横40cm×40cmの不織布を置き、赤色光を透かして、スケ性を評価した。スケのない部分が赤色、スケのあるところでは、スケの度合いにより赤味がとれてスケの度合いが高い方がより薄く(より薄い黄色に)なっているものを、白黒で表示した図1において、×部分(図中、×印の近傍の実線で囲った部分;スケの度合いが相対的に高い、より白く表示されている部分)が一部でも存在すれば、スケ性×、△部分(図中、△印の近傍の実線で囲った部分;スケの度合いが相対的に低く、若干白く表示されている部分)までに留まれば、スケ性△、○部分(図中、実線で囲った○印の部分;スケがない、或いはスケがほとんどなく、相対的に黒く(ないし灰色で)表示されている部分)のみであれば、スケ性○と評価した。なお、スケのあるところを縦横1cmの大きさに切り取り、スケ性○の最も透過率の少ない部分を透過率0%として、画像解析処理により、縦横1cm内の平均の透過率を求めスケ性の定量的な目安とした。スケ性○:透過率0%から30%、スケ性△:透過率31%から60%、スケ性×:61%から100%。
強度および伸度の測定は、万能試験機(SHIMADZU オートグラフ)を用い、JISL1913(6.1.2A、6.3法)に準拠して行った。縦方向(ニードルパンチング方向)および横方向(ニードルパンチング方向に対して垂直方向)につき、それぞれ幅40mmおよび長さ約200mmになるように不織布をカットし、それぞれ5枚の試験片を作製する。試験片に初荷重(試験片が手で引っ張ってたるまない程度)で試験機に150±1mmになるように取り付ける。引張速度100mm/分で試験片が切断するまで荷重を加え、最大荷重時の強度(N/mm2)および伸び(%)を測定し、5枚の平均値を用いた。
ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂(三菱化学株式会社製、商品名「NOVAPEX」)をエクストルーダーで混練、次いで表1に示す紡糸設定条件において、230〜285℃で溶融紡糸し、湯槽において表1の延伸倍率で延伸し、次いで押し込みクリンパーを用い、ニップ圧及びスタフィング圧を調整し機械捲縮または潜在捲縮を付与し、乾燥・熱セット後に回転式カッター(切断機)で切断し、表2に示す短繊維を得た。
参考例1によって得られた原着中実短繊維及び参考例2によって得られた中空短繊維を、表3に示す不織布目標目付および混率になるように必要量を計量し予備開繊(混綿)してから、表3に示す投入量を決め、カード機にかけ、方向を変えながら3回開繊(カーディング)してウェブを作製した。この際の落綿を計量して収率を求め、混綿具合及びカード性を観察し、また比容積、圧縮率及び回復率を求め、比較例1ないし8並びに実施例1ないし12として表3に示した。
表3及び4によって得られたウェブを、ニードルルーム(型式NL−380)を用いて、動巾380mm、ストローク75mm、ストローク数:190ストローク/分、ウェブピッチ幅4mm、ニードル数750本、ニードルピッチ:横12.5mm、ピッチ30列、縦10.0mmおよびピッチ25列の条件において、パンチングを行い、不織布を作製し、不織布のスケ性、嵩高性(厚み)、比容積、強度および伸度を測定して、その結果を、比較例25〜48、比較参考例2〜4および実施例13〜21として表5および6に示した。なお、本発明では、上述したように、従来にない高い捲縮性能と中空率とを同時に満足する新規な中空短繊維(機械捲縮付与した中空捲縮短繊維)を実現することで、発明の目的・効果を達成しており、当該機械捲縮付与した中空捲縮短繊維のみを用いた例のうち、実目付(目付け量)が本発明の要件を満足する例は従来例(比較例)ではないため、比較参考例2〜6(表5、8、10参照)としている。
実施例4ないし6ならびに比較例3および4において、参考例2の機械捲縮付与した中空短繊維を用いる代わりに、参考例3の機械捲縮付与し、カーボンブラックで着色した原着中空短繊維を用い、実施例4ないし6および比較例3および4に準じて、それぞれウェブおよび不織布の製造を行い、その結果を実施例22ないし27、ならびに比較例49および比較参考例5として、表7および8に示した。
参考例1の代わりに参考例4のリサイクルPET樹脂を用いて得られた機械捲縮を付与した原着中実短繊維を用い、単独で作製したウェブを比較例51、および不織布を比較例52とし、実施例22ないし27ならびに比較例49および比較参考例5において、参考例3の代わりに、参考例5のリサイクルPET樹脂を用い、実施例22および27ならびに比較例49および比較参考例5に準じて、それぞれウェブおよび不織布の製造を行い、その結果を実施例28ないし33、ならびに比較例50ないし52および比較参考例6として、表9および10に示した。
Claims (12)
- 繊維断面形状が中空率5〜40%の中空断面を有する熱可塑性ポリエステル中空捲縮短繊維および熱可塑性ポリエステル中実捲縮短繊維を主体繊維とし、前記主体繊維の総量100質量%に対して、前記中空捲縮短繊維が10〜90質量%、前記中実捲縮短繊維が90〜10質量%であり、前記主体繊維同士が混綿、カーディングされてなり、かつ前記主体繊維の捲縮が二次元の機械捲縮であり、前記機械捲縮の、捲縮数が5〜35山/インチ、捲縮率が5〜40%及び残留捲縮率が3〜35%である自動車内装用ニードルパンチ不織布に用いられるウェブ。
- 中空捲縮短繊維の単糸の繊維間静的摩擦係数が0.35〜0.50であり、中実捲縮短繊維の単糸の繊維間静的摩擦係数が0.25〜0.40である請求項1記載の自動車内装用ニードルパンチ不織布に用いられるウェブ。
- 前記主体繊維の総量100質量%に対して、前記中空捲縮短繊維が20〜80質量%、前記中実捲縮短繊維が80〜20質量%、前記中空率が10〜30%、前記捲縮数が10〜25山/インチ、前記捲縮率が10〜30%、前記残留捲縮率が7〜25%である請求項1および2のいずれか1項記載の自動車内装用ニードルパンチ不織布に用いられるウェブ。
- 繊維断面形状が中空率5〜40%の中空断面を有する熱可塑性ポリエステル中空捲縮短繊維および熱可塑性ポリエステル中実捲縮短繊維を主体繊維とし、前記主体繊維同士を混綿、カーディングしてなるウェブがニードルパンチ処理により三次元的に交絡一体化されてなる不織布であって、前記主体繊維の総量100質量%に対して、前記中空捲縮短繊維が10〜90質量%、前記中実捲縮短繊維が90〜10質量%であり、かつ前記主体繊維の捲縮が二次元の機械捲縮であり、前記機械捲縮の、捲縮数が5〜35山/インチ、捲縮率が5〜40%及び残留捲縮率が3〜35%であり、かつ前記不織布の目付けが180〜350g/m2である自動車内装用ニードルパンチ不織布。
- 中空捲縮短繊維の単糸の繊維間摩擦係数が0.35〜0.50であり、中実捲縮短繊維の単糸の繊維間摩擦係数が0.25〜0.40である請求項4記載の自動車内装用ニードルパンチ不織布。
- 前記主体繊維の、カット長が5〜200mm、繊維の太さが1.0〜20デシテックスである請求項4〜5のいずれか1項記載の自動車内装用ニードルパンチ不織布。
- 前記中空捲縮短繊維が20〜80質量%、前記中実捲縮短繊維が80〜20質量%、前記中空率が10〜30%、前記捲縮数が10〜25山/インチ、前記捲縮率が10〜30%、前記残留捲縮率が7〜25%、前記主体繊維の、カット長10〜80mmおよび繊維の太さが2.0〜10デシテックスである請求項4〜6のいずれか1項記載の自動車内装用ニードルパンチ不織布。
- 前記主体繊維が原着繊維である請求項4〜7のいずれか1項記載の自動車内装用ニードルパンチ不織布。
- 前記前記中空及び/又は中実捲縮短繊維に用いる熱可塑性ポリエステルが、リサイクルポリエチレンテレフタレート樹脂である特許請求項4〜8のいずれか1項記載の自動車内装用ニードルパンチ不織布。
- 繊維断面形状が中空率5〜40%の中空断面を有する熱可塑性ポリエステル中空捲縮短繊維および熱可塑性ポリエステル中実捲縮短繊維を主体繊維とし、前記主体繊維の総量100質量%に対して、前記中空捲縮短繊維が10〜90質量%、前記中実捲縮短繊維が90〜10質量%であり、前記主体繊維同士を混綿し、カーディングにより得られ、かつ前記主体繊維の捲縮が二次元の機械捲縮であり、前記機械捲縮の、捲縮数が5〜35山/インチ、捲縮率が5〜40%及び残留捲縮率が3〜35%であり、中空捲縮短繊維の単糸の繊維間摩擦係数が0.35〜0.50であり、中実捲縮短繊維の単糸の繊維間摩擦係数が0.25〜0.40である自動車内装用ニードルパンチ不織布に用いられるウェブの製造方法。
- 繊維断面形状が中空率5〜40%の中空断面を有する熱可塑性ポリエステル中空捲縮短繊維および熱可塑性ポリエステル中実捲縮短繊維を主体繊維とし、前記主体繊維同士を混綿し、カーディングによりウェブとし、次いでニードルパンチ処理により得られる、三次元的に交絡一体化してなる不織布の製造方法であって、前記主体繊維の総量100質量%に対して、前記中空捲縮短繊維が10〜90質量%、前記中実捲縮短繊維が90〜10質量%であり、かつ前記主体繊維の捲縮が二次元の機械捲縮であり、前記機械捲縮の、捲縮数が5〜35山/インチ、捲縮率が5〜40%及び残留捲縮率が3〜35%であり、中空捲縮短繊維の単糸の繊維間摩擦係数が0.35〜0.50であり、中実捲縮短繊維の単糸の繊維間摩擦係数が0.25〜0.40であり、目付けが180〜350g/m2ある自動車内装用ニードルパンチ不織布の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項記載のウェブ、請求項4〜9のいずれか1項記載の不織布、ならびに請求項10記載のウェブの製造方法および請求項11記載の不織布の製造方法によって得られる自動車内装部品。
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