JPWO2011122561A1 - 不織繊維成形体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明では、複数の不織繊維集合体(不織繊維集合体単位又は粒状不織繊維集合体)が、各不織繊維集合体に含まれる湿熱接着性繊維が集合体同士の接触部分で接着点を形成するために、全体として嵩高で軽量な成形体を製造することが可能である。
湿熱接着性繊維は、少なくとも湿熱接着性樹脂で構成されている。湿熱接着性樹脂は、高温水蒸気によって容易に実現可能な温度において、流動又は容易に変形して接着機能を発現可能であればよい。具体的には、熱水(例えば、80〜120℃、特に95〜100℃程度)で軟化して自己接着又は他の繊維に接着可能な熱可塑性樹脂、例えば、セルロース系樹脂(メチルセルロースなどのC1−3アルキルセルロース、ヒドロキシメチルセルロースなどのヒドロキシC1−3アルキルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのカルボキシC1−3アルキルセルロース又はその塩など)、ポリアルキレングリコール樹脂(ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドなどのポリC2−4アルキレンオキサイドなど)、ポリビニル系樹脂(ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ビニルアルコール系重合体、ポリビニルアセタールなど)、アクリル系共重合体およびその塩[(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルアミドなどのアクリル系単量体で構成された単位を含む共重合体又はそのアルカリ金属塩など]、変性ビニル系共重合体(イソブチレン、スチレン、エチレン、ビニルエーテルなどのビニル系単量体と、無水マレイン酸などの不飽和カルボン酸又はその無水物との共重合体又はその塩など)、親水性の置換基を導入したポリマー(スルホン酸基やカルボキシル基、ヒドロキシル基などを導入したポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン又はその塩など)、脂肪族ポリエステル系樹脂(ポリ乳酸系樹脂など)などが挙げられる。さらに、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、熱可塑性エラストマー又はゴム(スチレン系エラストマーなど)などのうち、熱水(高温水蒸気)の温度で軟化して接着機能を発現可能な樹脂も含まれる。
好ましくは20〜80mm、さらに好ましくは25〜75mm(特に35〜55mm)程度である。平均繊維長がこの範囲にあると、繊維が充分に絡み合うため、繊維集合体の機械的強度が向上する。また、繊維長が長すぎると、均一な目付の不織繊維集合体を形成することが難しくなる。
前記不織繊維集合体(粒状又はブロック状不織繊維集合体)は、少なくとも湿熱接着性繊維で形成された不織繊維構造を有している。
本発明の不織繊維成形体は、複数の前記不織繊維集合体単位を組み合わせて形成され、前記不織繊維集合体単位同士を湿熱接着することにより成形体が形成されている。各不織繊維集合体の配向(特に異方形状の集合体の配向)は、特に限定されず、規則的に配向させてもよく、ランダムに配向させてもよい。本発明の不織繊維成形体は、各不織繊維集合体間に空隙部を有していてもよく、特に成形体を貫通した空隙部を有していてもよいが、各不織繊維集合体同士は互いに密接しているのが好ましく、特に、硬質の成形体では、各単位が互いに密接に接着し、成形体を貫通した空隙部を有さないのが好ましい。
さらに、本発明の不織繊維成形体を嵩高性と通気性、耐久性、成形性を備えた成形体とするためには、成形体の内部形状において、不織繊維集合体同士の融着によって、接着状態が適度に調整される必要がある。
本発明の不織繊維成形体の製造方法は、複数の不織繊維集合体を熱接着する工程を含む。本発明の方法は、さらに不織繊維集合体を形成する成形工程を含んでいてもよい。
不織繊維集合体の成形工程では、まず、前記湿熱接着性繊維を含む繊維をウェブ化する。ウェブの形成方法としては、慣用の方法、例えば、スパンボンド法、メルトブロー法などの直接法、メルトブロー繊維やステープル繊維などを用いたカード法、エアレイ法などの乾式法などを利用できる。これらの方法のうち、メルトブロー繊維やステープル繊維を用いたカード法、特にステープル繊維を用いたカード法が汎用される。ステープル繊維を用いて得られたウェブとしては、例えば、ランダムウェブ、セミランダムウェブ、パラレルウェブ、クロスラップウェブなどが挙げられる。
熱接着工程では、複数の不織繊維集合体単位を熱接着する方法は特に限定されず、熱風や熱水などを用いて加熱する方法であってもよいが、不織繊維集合体の成形工程と同様に高温水蒸気を用いて熱接着する方法が好ましい。高温水蒸気を用いると、不織繊維集合体として、前述の廃材を用いても良好に熱接着でき、例えば、複数回(例えば、5回以上)熱接着処理を繰り返した場合であっても、不織繊維集合体を良好に熱接着できるため、繰り返し再利用できる。
JIS L1913「一般短繊維不織布試験方法」に準じて測定した。
JIS L1913「一般短繊維不織布試験方法」に準じて厚さを測定し、この値と目付の値とから見掛け密度を算出した。
JIS L1015「化学繊維ステープル試験方法」(8.12.1)に準じて評価した。
「JIS R2648、耐火断熱れんがの熱線法による熱伝導率の試験方法」に準じて、非定常熱線法によって測定した。
JIS L1096に準じてフラジール形法にて測定した。
1cm3の不織繊維集合体20gを図4に示す形状の金型(幅22cm、奥行き30cm、高さ10mm)を有するスチームプレス成形機に充填し、密度0.03g/cm3、厚み10mmの成形体に成形した。成形体が金型形状を保持できているか目視観察し、以下の基準で評価した。
△:金型の形状を保持しているが、不織繊維集合体の脱落が一部見られる
×:金型の形状を保持できず、不織繊維集合体の脱落が多く見られる。
成形性試験で得られた成形体を再度1cm3ずつに裁断し、再度、図4のスチームプレス成形機を用い、0.07MPaの蒸気を30秒与え、密度0.03g/cm3、厚み10mmの再生品を得た。これを5回繰返した後に、成形体が金型形状を保持できているかを目視観察し、以下の基準で評価した。
△:金型の形状を保持しているが、不織繊維集合体の脱落が一部見られる
×:金型の形状を保持できず、不織繊維集合体の脱落が多く見られる。
JIS K7017に記載の方法のうちA法(3点曲げ法)に準じて測定した。このとき、測定サンプルは30mm幅×200mm長のサンプルを用い、支点間距離を50mmとし、試験速度を2mm/分として測定を行った。なお、ウェブ流れ方向(MD)が平行となるように測定サンプルを採取した。本発明では、たわみが30mmのときに、サンプルが曲げ破壊されるか否かを目視観察し、以下の基準で評価した。
×:試験前のサンプル形態から著しく変形している。
「JISA1429 残響室法吸音率の測定方法」に準じて、250Hz,500Hz,1000Hz,2000Hz,5000Hzの5ヶ所の周波数の吸音率を測定し、以下の基準で評価した。なお、この評価において、吸音率が50%以上(0.5以上)の箇所が1箇所も無い場合、反響音が大きくなり、吸音効果がなく、吸音率が50%以上の箇所が1〜3箇所の場合、特定周波数の音だけ吸収して、不自然な音場になり不快となる。
△:1〜3ヶ所の周波数で吸音率50%以上である
×:吸音率50%以上が、1ヶ所もない。
吸音率試験で作製した120cm(高さ)、直径22cmの円柱状の吸音体が1分間自立できるか否かを3回繰り返して目視で確認し、以下の基準で評価した。
△:1〜2回倒れずに自立している
×:1回も自立しない。
湿熱接着性繊維として、芯成分がポリエチレンテレフタレート、鞘成分がエチレン−ビニルアルコール共重合体(エチレン含有量44モル%、鹸化度98.4モル%)である芯鞘型複合ステープル繊維((株)クラレ製、「ソフィスタ」、繊度3.3dtex、繊維長51mm、芯鞘質量比=50/50、捲縮数21個/25mm、捲縮率13.5%)を準備した。
170℃の熱風炉を使用する以外は実施例1と同様にして、不織繊維集合体からなる成形体を得た。得られた成形体は、通気性、断熱性、耐久性が良好であった。さらに、この成形体を実施例1同様に再生品を得た。得られた再生品は、金型の形状を保持しているが、不織繊維集合体の脱落が一部見られた。
ポリエチレンテレフタレート繊維(繊度3dtex、繊維長51mm)を用いてカード法により得られた目付約500g/m2のウェブを使用した以外は実施例1と同様にして、不織繊維集合体からなる成形体を得ようとしたが、湿熱接着性繊維が含まれていないため、不織繊維集合体同士の接着構造ができず形態が保てなかった。評価結果を表1に示す。
市販の発泡スチロール(10mm厚)について、評価した結果を表1に示す。
市販の発泡ポリウレタン(イノアック製、10mm厚)について、評価した結果を表1に示す。
実施例1と同様にして得られた不織繊維集合体の裁断物を、実施例1で使用した金型において、凹み部の形状が円柱状である金型(断面円形状の直径22cm、高さ40cm)を100℃に保温し、その凹み部に前述の不織繊維集合体を475g充填した。0.07MPaの蒸気を30秒間送り込み、密度0.03g/cm3、断面円形状の直径23cm、高さ40cmの成形体を得た。この成形体を3個作製し、高さが120cmの円柱になるように積み上げて1.4kgの吸音体を作製した。得られた成形体は、吸音性に優れ、軽量であり、自立していた。なお、各周波数における吸音率のグラフを図5に示す。
ノズル側とサクション側の上下コンベアベルト間の間隔(距離)を10mmとする以外は実施例1と同様にして10mm厚のボードを得た。次いで、得られた10mm厚のボードを直径22cmの金型を用いて打ち抜き加工し、密度0.05g/cm3の円盤状成形体(直径22cm、厚み10mm)を得た。この成形体を120個積み上げて2.3kgの吸音体を作製した。得られた成形体は、吸音性に優れ、軽量であったが、自立させるのが困難であった。なお、各周波数における吸音率のグラフを図5に示す。
市販の12kグラスウールロール(密度0.012g/cm3、厚み100mm、1200mm幅)を95cmにカットした。カット物をロール状(のり巻き状)に巻き付け、直径22cm、高さ120cm、1.4kgの吸音体を作成しようとしたが、剛性がなく自立しなかった。
2,3,12,22…不織繊維集合体
30…スチームプレス成形機
31…上金型
32…空隙部
33…下金型
34…蒸気供給穴
Claims (14)
- 複数の不織繊維集合体で形成された不織繊維成形体であって、前記不織繊維集合体が湿熱接着性繊維を含み、かつ前記不織繊維集合体同士が、前記湿熱接着性繊維の融着により固定されている不織繊維成形体。
- 見掛け密度が0.01〜0.7g/cm3である請求項1記載の成形体。
- 不織繊維集合体が、湿熱接着性繊維の融着により繊維が固定されている請求項1又は2記載の成形体。
- 不織繊維集合体が不定形状であり、かつ集合体表面における湿熱接着性繊維の本数割合が50%以上である請求項1〜3のいずれかに記載の成形体。
- 不織繊維集合体が異方形状であり、かつ各不織繊維集合体がランダムな方向に配向している請求項1〜4のいずれかに記載の成形体。
- 不織繊維集合体が、湿熱接着性繊維の融着により繊維が固定された不織繊維集合体又はこの不織繊維集合体から得られた成形体の廃材である請求項1〜5のいずれかに記載の成形体。
- 不織繊維集合体の体積が0.01〜300cm3である請求項1〜6のいずれかに記載の成形体。
- 見掛け密度が0.01〜0.05g/cm3であり、フラジール形法による通気度が0.1〜300cm3/(cm2・秒)であり、かつ熱伝導率が0.03〜0.1W/m・kである請求項1〜7のいずれかに記載の成形体。
- 不織繊維集合体がさらに非湿熱接着性繊維を含み、湿熱接着性繊維と非湿熱接着性繊維との割合(質量比)が、湿熱接着性繊維/非湿熱接着性繊維=10/90〜99/1である請求項1〜8のいずれかに記載の成形体。
- 湿熱接着性繊維が、エチレン単位含有量10〜60モル%のエチレン−ビニルアルコール系共重合体と非湿熱接着性樹脂とで形成され、前記エチレン−ビニルアルコール系共重合体と非湿熱接着性樹脂との割合(質量比)が、前者/後者=90/10〜10/90であり、かつ前記エチレン−ビニルアルコール共重合体が、前記湿熱接着性繊維表面の少なくとも一部を長さ方向に連続して占める請求項1〜9のいずれかに記載の成形体。
- 湿熱接着性繊維が、湿熱接着性樹脂で構成された鞘部と、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリアミド系樹脂からなる群から選択された少なくとも一種類の非湿熱接着性樹脂で構成された芯部とで形成された芯鞘複合繊維である請求項1〜10のいずれかに記載の成形体。
- 不織繊維集合体同士が高温水蒸気を用いて熱接着されている請求項1〜11のいずれかに記載の成形体。
- 複数の不織繊維集合体を熱接着する工程を含む請求項1記載の成形体の製造方法。
- 高温水蒸気で熱接着する請求項13記載の成形体の製造方法。
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