JPWO2015037528A1 - シート状物およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、薄物でありながら、緻密でタッチの柔らかい表面を有し、かつ実用に耐える強力を有するシート状物およびその製造方法を提供する。本発明のシート状物は、単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維と、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を含むシート状物であり、厚み方向に一表面から50%までの厚みの層(A)と他表面から50%までの厚みの層(B)の各層において、層(A)の繊維密度(A’)と層(B)の繊維密度(B’)の比が下記式(a)を満たし、かつ、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の層(A)の密度(A’’)と層(B)の密度(B’’)の比が下記式(b)を満たし、シート状物全体の密度が0.2g/cm3以上0.6g/cm3以下のシート状物である。1>(A’)/(B’)≧0.5 ・・・ (a)1>(A’’)/(B’’)≧0.6 ・・・ (b)

Description

本発明は、シート状物に関するものであり、特に好適には皮革様のシート状物およびその製造方法に関するものである。
主として極細繊維と高分子弾性体とからなるシート状物は、天然皮革にない優れた特徴を有しており、衣料、椅子張りおよび自動車内装材用途等に使用されてきたが、近年では新たな用途として工業材料やモバイル端末などの外装やケース材などにも使用されてきており、用途が年々広がってきている。そのような状況の中、多様化する用途に対応するために薄地化が求められており、併せて実使用に耐えられるよう高強力化の要望が多い。このような要求に対し、種々の提案がなされている。
具体的に、極細繊維と高分子弾性体からなるスエード調皮革様シート状物において、高分子弾性体を不織布の厚み方向表層部に偏在させることにより、高強度かつ耐ピリンク性が求められる産業資材用途等においても耐え得るシート状物を簡便に製造する方法が提案されている(特許文献1参照。)。この提案は、表層部に高分子弾性体を偏在させることにより、表面の耐ピリング性や高強度を得るものであるが、表層部に高分子弾性体が偏在することにより、高分子弾性体が繊維を強固に把持しているため、起毛がしにくく、立毛が短い、タッチがざらつく荒れた品位になりやすいという課題がある。また、この提案では表層部に高分子弾性体を偏在させるため、高分子弾性体の溶液または水分散液を含浸した際の搾液量を調整し、凝固時と乾燥時の高分子弾性体の表層への移動量により制御しているが、薄物では厚み方向への移動距離が短いため、この提案のような制御は難しいと考えられ、高強度のシート状物をえることは難しいと考えられる。
また別に、シート状物を構成する不織布に高強力織物を挿入し、挿入された高強力織物の隣接する単糸断面の重なる高低差とその高強力織物の単糸直径の商を0.25以下とする人工皮革が提案されている(特許文献2参照。)。この提案は、高強力織物を挿入することにより、人工皮革を高強力化しているが、この提案では織物自体の厚みがあるため、薄物とすることが難しいという課題がある。
このように、これまで良好な品位を有しながら高強力、かつ薄物である皮革用シート状物は得られていないのが実情である。
特開2012−211414号公報 特開2011−153389号公報
本発明の目的は、薄物でありながら、緻密でタッチの柔らかい表面を有し、かつ実用に耐える強力を有するシート状物およびその製造方法を提供することにある。
本発明のシート状物は、単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維と、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を含むシート状物であり、厚み方向に一表面から50%までの厚みの層(A)と他表面から50%までの厚みの層(B)の各層において、層(A)の繊維密度(A’)と層(B)の繊維密度(B’)の比が下記式(a)を満たし、かつ、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の層(A)の密度(A’’)と層(B)の密度(B’’)の比が下記式(b)を満たし、シート状物全体の密度が0.20g/cm以上0.60g/cm以下であることを特徴とするシート状物である。
1>(A’)/(B’)≧0.5 (a)
1>(A’’)/(B’’)≧0.6 (b)
本発明のシート状物の好ましい態様によれば、前記の一表面が極細繊維からなる起毛を有し、前記の他表面は、極細繊維とポリウレタンを主成分とする高分子弾性体からなり、かつ前記極細繊維が前記高分子弾性体によって把持されていることである。
本発明のシート状物の好ましい態様によれば、前記のシート状物の厚みは0.2mm以上0.8mm以下である。
本発明のシート状物の製造方法は、単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維と、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を含むシート状物の製造方法であって、次の(i)〜(vi)の工程をこの順で含むシート状物の製造方法である。
(i)溶剤に対する溶解性の異なる2種類以上の熱可塑性樹脂からなる極細繊維発生型繊維を絡合させて不織布を作製する工程
(ii)前記不織布に水溶性樹脂の水溶液を含浸し、110℃以上で乾燥することで水溶性樹脂を付与する工程
(iii)水溶性樹脂を付与した不織布を厚み方向に圧縮しシート化する工程
(iv)前記(iii)で得られたシートを溶剤で処理して単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維を発現させた後、該シートにポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の溶剤液を含浸し固化して、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を付与する工程、または、
前記(iii)で得られたシートにポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の溶剤液を含浸し固化して、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を付与した後、該シートを溶剤で処理して単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維を発現せしめる工程
(v)前記(iv)で得られたシートを厚み方向に半裁する工程
(vi)前記(v)で得られたシートの半裁面ではない面のみを起毛する工程
本発明によれば、薄物でありながら、緻密でタッチの柔らかい表面を有し、かつ実用に耐える強力を有するシート状物を得ることができる。
本発明のシート状物は、単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維と、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を含むシート状物であり、厚み方向に一表面から50%までの厚みの層(A)と他表面から50%までの厚みの層(B)の各層において、層(A)の繊維密度(A’)と層(B)の繊維密度(B’)の比が下記式(a)を満たし、かつ、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の層(A)の密度(A’’)と層(B)の密度(B’’)の比が下記式(b)を満たし、シート状物全体の密度が0.20g/cm以上0.60g/cm以下のシート状物である。
1>(A’)/(B’)≧0.5 ・・・ (a)
1>(A’’)/(B’’)≧0.6 ・・・ (b)
本発明のシート状物は、上記のように極細繊維を含んでおり、極細繊維により、スエード調やヌバック調の優美な外観や風合いを得ることができる。
本発明のシート状物を構成する極細繊維としては、例えば、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、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレン2,6−ナフタレンジカルボキシレートおよびポリ乳酸などのポリエステル、6−ナイロンや66−ナイロンなどのポリアミド、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレンおよび熱可塑性セルロース等からなる各種合成繊維を用いることができる。中でも、強度、寸法安定性、耐光性および染色性に優れているという観点から、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およびポリトリメチレンテレフタレート等からなるポリエステル繊維が特に好ましく用いられる。また、環境配慮の観点から、リサイクル原料や植物由来原料から得られる繊維を用いてもよい。さらに、異なる素材の極細繊維が混合されていてもよい。
極細繊維を形成するポリマーには、種々の目的に応じて、酸化チタン粒子等の無機粒子、潤滑剤、顔料、熱安定剤、紫外線吸収剤、導電剤、蓄熱剤および抗菌剤等を添加することも好ましい態様である。
本発明のシート状物を構成する極細繊維の平均単繊維径は、0.1〜7μmとすることが重要である。平均単繊維径を、7μm以下、好ましくは5μm以下、より好ましくは4μm以下とすることにより、柔軟性と緻密でタッチの柔らかい表面品位に優れたシート状物が得られる。
一方、平均単繊維径を、0.1μm以上、好ましくは0.7μm以上、より好ましくは1μm以上とすることにより、染色後の発色性、サンドペーパーなどによる研削など起毛処理時の繊維の分散性、およびさばけ易さに優れた効果を奏する。
極細繊維の断面形状としては、丸断面でよいが、楕円、扁平、三角などの多角形、扇形および十字型などの異形断面のものを採用することができる。
極細繊維は、シート状物において不織布(極細繊維ウエブということがある。)の形態をなしていることが好ましい。不織布とすることにより、均一で優美な外観や風合いを得ることができる。
不織布の形態としては、短繊維不織布と長繊維不織布のいずれでもよいが、風合いや品位を重視する場合には、短繊維不織布が好ましく用いられる。
短繊維不織布とする場合の極細繊維の繊維長は、好ましくは25〜90mmである。繊維長を90mm以下とすることにより、良好な品位と風合いとなり、繊維長を25mm以上とすることにより、耐摩耗性に優れたシート状物とすることができる。繊維長は、より好ましくは35〜80mmであり、特に好ましくは40〜70mmである。
本発明のシート状物は、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体も含んでなるものである。高分子弾性体とは、伸び縮みするゴム弾性を有している高分子化合物であり、高分子弾性体としては、ポリウレタン、SBR、NBRおよびアクリル樹脂等が上げられる。また、ここでいう主成分とは高分子弾性体全体の質量に対してポリウレタンの重量が50質量%より多いことをいう。
ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を用いることにより、充実感のある触感、皮革様の外観および実使用に耐える物性を備えたシート状物を得ることができる。
ポリウレタンには、有機溶剤に溶解した状態で使用する有機溶剤系ポリウレタンや、水に分散した状態で使用する水分散型ポリウレタンなどがあるが、本発明においてはどちらも採用することができる。
本発明で用いられるポリウレタンとしては、ポリマージオールと有機ジイソシアネートと鎖伸長剤との反応により得られるポリウレタンが好ましく用いられる。
前記のポリマージオールとしては、例えば、ポリカーボネート系、ポリエステル系、ポリエーテル系、シリコーン系およびフッ素系のジオールを採用することができ、これらを組み合わせた共重合体を用いることもできる。風合いの観点からは、ポリエーテル系ジオールが好ましく用いられる。また、耐加水分解性の観点からは、ポリカーボネート系およびポリエーテル系のジオールが好ましく用いられ、耐光性と耐熱性の観点からは、ポリカーボネート系およびポリエステル系が好ましく用いられる。さらに、耐加水分解性と耐熱性と耐光性のバランスの観点からは、ポリカーボネート系とポリエステル系のジオールが好ましく用いられ、特に好ましくはポリカーボネート系のジオールが用いられる。
前記のポリカーボネート系ジオールは、アルキレングリコールと炭酸エステルのエステル交換反応、あるいはホスゲンまたはクロル蟻酸エステルとアルキレングリコールとの反応などによって製造することができる。
前記のアルキレングリコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオールおよび1,10−デカンジオールなどの直鎖アルキレングリコールや、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールおよび2−メチル−1,8−オクタンジオールなどの分岐アルキレングリコール、1,4−シクロヘキサンジオールなどの脂環族ジオール、ビスフェノールAなどの芳香族ジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、およびペンタエリスリトールなどが挙げられる。本発明では、それぞれ単独のアルキレングリコールから得られるポリカーボネート系ジオールでも、2種類以上のアルキレングリコールから得られる共重合ポリカーボネート系ジオールのいずれでも良い。
前記のポリエステル系ジオールとしては、各種低分子量ポリオールと多塩基酸とを縮合させて得られるポリエステルジオールを挙げることができる。
前記の低分子量ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,8−オクタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、シクロヘキサン−1,4−ジオール、およびシクロヘキサン−1,4−ジメタノールから選ばれる一種または二種以上を使用することができる。また、ビスフェノールAに、各種のアルキレンオキサイドを付加させた付加物も使用可能である。
また、前記多塩基酸としては、例えば、コハク酸、マレイン酸、アジピン酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、およびヘキサヒドロイソフタル酸から選ばれる一種または二種以上が挙げられる。
前記のポリエーテル系ジオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、およびそれらを組み合わせた共重合ジオールを挙げることができる。
本発明で用いられるポリマージオールの数平均分子量は、好ましくは500〜4000である。数平均分子量を、好ましくは500以上、より好ましくは1500以上とすることにより、シート状物の風合いが硬くなることを防ぐことができる。また、数平均分子量を、好ましくは4000以下、より好ましくは3000以下とすることにより、ポリウレタンとしての強度を維持することができる。
前記の有機ジイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の脂肪族系ジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、およびトリレンジイソシアネート等の芳香族系ジイソシアネートが挙げられ、またこれらを組み合わせて用いることもできる。中でも、耐久性や耐熱性を重視する場合には、ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族系ジイソシアネートが好ましく、耐光性を重視する場合には、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートおよびイソフォロンジイソシアネート等の脂肪族系ジイソシアネートが好ましく用いられる。
前記の鎖伸長剤としては、例えば、エチレンジアミンおよびメチレンビスアニリン等のアミン系の鎖伸長剤、およびエチレングリコール等のジオール系の鎖伸長剤を用いることができる。また、ポリイソシアネートと水を反応させて得られるポリアミンを鎖伸長剤として用いることもできる。
ポリウレタンには、所望により、耐水性、耐摩耗性および耐加水分解性等を向上する目的で架橋剤を併用することができる。架橋剤は、ポリウレタンに対し、第3成分として添加する外部架橋剤でもよく、またポリウレタン分子構造内に予め架橋構造となる反応点を導入する内部架橋剤でもよい。本発明においては、ポリウレタン分子構造内により均一に架橋点を形成することができ、柔軟性の減少を軽減できるという観点から、内部架橋剤を用いることが好ましい。
前記の架橋剤としては、イソシアネート基、オキサゾリン基、カルボジイミド基、エポキシ基、メラミン樹脂、およびシラノール基などを有する化合物を用いることができる。ただし、架橋が過剰に進むとポリウレタンが硬化してシート状物の風合いも硬くなる傾向にあるため、反応性と柔軟性とのバランスの点ではシラノール基を有する架橋剤が好ましく用いられる。
本発明において水分散型ポリウレタンを使用する場合には、ポリウレタンを水に分散させるため、内部乳化剤を使用することが好ましい。内部乳化剤としては、例えば、4級アミン塩等のカチオン系の内部乳化剤、スルホン酸塩やカルボン酸塩等のアニオン系の内部乳化剤およびポリエチレングリコール等のノニオン系の内部乳化剤が挙げられ、さらにカチオン系とノニオン系の内部乳化剤の組み合わせ、およびアニオン系とノニオン系の内部乳化剤の組み合わせのいずれも採用することができる。中でも、ノニオン系の内部乳化剤が、カチオン系の内部乳化剤に比べて耐光性に優れ、またアニオン系の内部乳化剤に比べて中和剤による弊害もない点で好ましく用いられる。
本発明で用いられる高分子弾性体は、バインダーとしての性能や風合いを損なわない範囲でポリエステル系、ポリアミド系およびポリオレフィン系などのエラストマー樹脂、アクリル樹脂、およびエチレン−酢酸ビニル樹脂などを含んでいても良い。また、高分子弾性体は、各種の添加剤、例えば、カーボンブラックなどの顔料、リン系、ハロゲン系および無機系などの難燃剤、フェノール系、イオウ系およびリン系などの酸化防止剤、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、サリシレート系、シアノアクリレート系およびオキザリックアシッドアニリド系などの紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系やベンゾエート系などの光安定剤、ポリカルボジイミドなどの耐加水分解安定剤、可塑剤、耐電防止剤、界面活性剤、凝固調整剤および染料などを含有していてもよい。
高分子弾性体の含有量は、使用するポリウレタンの種類、後述するポリウレタンの製造方法、および風合や物性を考慮し、適宜調整することができる。高分子弾性体の含有量は、好ましくは10%以上100%以下、より好ましくは20%以上50%以下である。
本発明のシート状物は、例えば染料、顔料、柔軟剤、風合い調整剤、ピリング防止剤、抗菌剤、消臭剤、撥水剤、耐光剤および耐候剤等を含んでいることも好ましい態様である。
本発明のシート状物は、厚み方向に一表面から50%までの厚みの層(A)と他表面から50%までの厚みの層(B)の各層において、層(A)の繊維密度(A’)と層(B)の繊維密度(B’)の比が下記式(a)を満たし、かつ、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の層(A)の密度(A’’)と層(B)の密度(B’’)の比が下記式(b)を満たすことが重要である。
1>(A’)/(B’)≧0.5 ・・・ (a)
1>(A’’)/(B’’)≧0.6 ・・・ (b)
すなわち、一表面(製品面側ということがある。)の繊維密度およびポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度を低く、他表面(製品裏面側ということがある。)の繊維密度およびポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度を高くすることが重要である。
上記の式(a)のように、一表面の繊維密度とポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度を低くすることにより、起毛しやすく、緻密でタッチの柔らかい表面品位が得られる。具体的に、繊維密度の比を1未満、好ましくは0.95以下、より好ましくは0.9以下とすることにより、表面の起毛がしやすく、薄物でありながら、緻密でタッチの柔らかい表面品位となりやすく、繊維密度の比を0.5以上、好ましくは0.6以上、より好ましくは0.65以上とすることにより、実使用に耐える摩耗性が得られる。
一方、他表面の繊維密度およびポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度を高くすることにより、シート状物自体の強力を確保することができる。具体的に、高分子弾性体の層(A)と層(B)の密度比を1未満、好ましくは0.95以下、より好ましくは0.9とすることにより、表面の起毛がしやすく、緻密でタッチの柔らかい表面品位となりやすいことや、製品面へのポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の露出による欠点を抑制することができる。また、高分子弾性体の層(A)と層(B)の密度比を0.6以上、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.75以上とすることにより、実使用に耐える摩耗性が得られる。このような構造とすることにより、薄物でありながら、緻密でタッチの柔らかい表面品位と実用に耐える物性を両立することが可能となる。
また、本発明のシート状物においては、シート状物全体の密度が0.20g/cm以上0.60g/cm以下であることが重要である。密度を0.20g/cm以上とすることにより、シート状物自体の実用に耐える物性を確保することができ、密度を0.60g/cm以下とすることによりシート状物の風合いが良好なものとなる。シート状物全体の密度は、好ましくは0.22g/cm以上0.50g/cm以下であり、より好ましくは0.25g/cm以上0.40g/cm以下である。
シート状物の厚みが薄くなると、シート状物を構成する繊維およびポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の目付が低下し、シート状物としての強力は低下する。そのため、薄物でありながら良好な品位と実用に耐える物性の両立が可能な本発明は、シート状物の厚みが薄い程、上記の効果を得やすい。本発明の効果が得やすいシート状物の厚みは、好ましくは0.2mm以上0.8mm以下であり、より好ましくは0.2mm以上0.65mm以下である。
また、本発明のシート状物においては、シート状物の片面の一表面が極細繊維からなる起毛を有し、もう一方の片面の他表面は、極細繊維とポリウレタンを主成分とする高分子弾性体からなり、かつその極細繊維がポリウレタンを主成分とする高分子弾性体によって把持されていることが好ましい態様である。極細繊維がポリウレタンを主成分とする高分子弾性体によって把持されているとは、極細繊維と該高分子弾性体が接着していることをいう。
片面の一表面が起毛されていることにより良好なスエード調のシート状物とすることができ、もう一方の片面の他表面を起毛がなく、極細繊維とポリウレタンを主成分とする高分子弾性体からなり、その極細繊維がポリウレタンを主成分とする高分子弾性体によって把持されていることにより、この他表面によってシート状物自体の実用に耐える強力を確保することが可能となる。さらには、他表面が極細繊維とポリウレタンを主成分とする高分子弾性体からなり、かつその極細繊維がポリウレタンを主成分とした高分子弾性体によって把持されていることによって、裏面の極細繊維が高分子弾性体によって固定されているため、染色時の裏面の起毛が立つことによる厚み回復がなく、シート状物(製品)の厚みをより薄くすることが可能となる。
次に、本発明のシート状物を製造する方法の例について説明する。
本発明のシート状物の製造方法は、単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維と、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を含むシート状物の製造方法であって、次の(i)〜(vi)の工程をこの順で含むものである。
(i)溶剤に対する溶解性の異なる2種類以上の熱可塑性樹脂からなる極細繊維発生型繊維を絡合させて不織布を作製する工程
(ii)前記不織布に水溶性樹脂の水溶液を含浸し、110℃以上で乾燥することで水溶性樹脂を付与する工程
(iii)水溶性樹脂を付与した不織布を厚み方向に圧縮しシート化する工程
(iv)前記(iii)で得られたシートを溶剤で処理して単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維を発現させた後、該シートにポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の溶剤液を含浸し固化して、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を付与する工程、または、
前記(iii)で得られたシートにポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の溶剤液を含浸し固化して、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を付与した後、該シートを溶剤で処理して単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維を発現せしめる工程
(v)前記(iv)で得られたシートを厚み方向に半裁する工程
(vi)前記(v)で得られたシートの半裁面ではない面のみを起毛する工程
工程(i)〜(vi)の工程をこの順で実施することで、薄物でありながら、緻密でタッチの柔らかい表面を有し、かつ実用に耐える強力を有するシート状物を得ることができる。
まず、工程(i)について説明する。
工程(i)では、溶剤に対する溶解性の異なる2種類以上の熱可塑性樹脂からなる極細繊維発生型繊維を絡合させて不織布を作製する。
極細繊維発生型繊維をあらかじめ絡合し不織布とした後に、その後の工程(iv)において繊維の極細化を行うことによって、極細繊維が絡合してなる不織布を得ることができる。
極細繊維発生型繊維としては、溶剤溶解性の異なる2成分の熱可塑性樹脂を海成分と島成分とし、海成分を溶剤などを用いて溶解除去することによって、島成分を極細繊維とする海島型複合繊維や、2成分の熱可塑性樹脂を、繊維断面を放射状または多層状に交互に配置し、各成分を剥離分割することによって極細繊維に割繊する剥離型複合繊維などを採用することができる。中でも、海島型複合繊維は、海成分を除去することによって島成分間、すなわち繊維束内部の極細繊維間に適度な空隙を付与することができるので、風合いや表面品位の観点からも好ましく用いられる。
海島型複合繊維には、海島型複合用口金を用い、海成分と島成分の2成分を相互配列して紡糸する高分子相互配列体を用いる方式と、海成分と島成分の2成分を混合して紡糸する混合紡糸方式などを用いることができるが、均一な繊度の極細繊維が得られる点で、高分子配列体を用いる方式による海島型複合繊維が好ましく用いられる。
不織布として短繊維不織布とする場合には、得られた極細繊維発現型繊維に、好ましくは捲縮加工を施し、所定長にカットして原綿を得る。捲縮加工やカット加工は、公知の方法を用いることができる。
次に、得られた原綿を、クロスラッパー等により繊維ウエブとし、絡合させることにより不織布を得る。繊維ウエブを絡合させ不織布を得る方法としては、ニードルパンチやウォータージェットパンチ等を用いることができる。
前記の不織布には、繊維の緻密感向上のために、温水やスチーム処理による熱収縮処理を施すことも好ましい態様である。
次に、工程(ii)について説明する。
工程(ii)では、前記不織布に水溶性樹脂の水溶液を含浸し、110℃以上で乾燥することで水溶性樹脂を付与する。これにより前記の不織布に水溶性樹脂をマイグレーションにより不織布の両表層部側に偏在させて付与する。不織布に水溶性樹脂を付与することにより、繊維が固定されて寸法安定性が向上され、そして水溶性樹脂を不織布の両表層部側に偏在させて付与することにより、後の工程(iii)にて厚み方向に圧縮を行うと、水溶性樹脂が少なく寸法安定性が低い内層部側が優先的に圧縮され、その結果、両表層部は繊維密度が低く、内層部は繊維密度が高い構造となる。また、後の工程(iv)において、極細繊維の発現後にポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を付与する際においては、両表面部側に水溶性樹脂が偏在させることにより、水溶性樹脂が多い両表層部はポリウレタンを主成分とする高分子弾性体が少なく、かつ極細繊維とポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の接着面積は水溶性樹脂によって阻害されるため小さくなる。水溶性樹脂が少ない不織布の内層部側は、より多くのポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を付与することが可能となり、かつ極細繊維とポリウレタンを主成分とする高分子弾性体との接着面積は大きくなる。
このようにして得られた繊維シートの両表層部側は、繊維密度およびポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度が低く、かつ両者の接着面積が小さいため、起毛しやすく、緻密でタッチの柔らかい製品面を形成することが可能となる。一方、内層部側については、繊維およびポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度が高く、かつ両者の接着面積が大きいため、高強力層となる。このようにして得られた繊維シートを工程(v)にて厚み方向に半裁し、工程(vi)にて半裁面とは反対の表面を起毛することにより、極細繊維とポリウレタンを主成分とする高分子弾性の密度が高い内層部(高強力層)は裏面となるため、本発明の重要な要件である厚み方向に製品面から50%までの厚みの層(A)の繊維密度(A’)と裏面から50%までの厚みの層(B)の繊維密度(B’)の比が次式(a)を満たし、
1>(A’)/(B’)≧0.5 ・・・ (a)
かつ、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の層(A)の密度(A’’)と層(B)の密度(B’’)の比が次式(b)を満たすシート状物を得ることができる。
1>(A’’)/(B’’)≧0.6 ・・・ (b)
本発明において、上記の水溶性樹脂としては、鹸化度80%以上のポリビニルアルコールが好ましく用いられる。
不織布への水溶性樹脂の付与方法としては、水溶性樹脂の水溶液を不織布に含浸し、乾燥する方法などが挙げられる。水溶性樹脂の水溶液濃度は、1%以上20%以下であることが好ましい。乾燥温度は、よりマイグレーションさせるために110℃以上とすることが重要である。
水溶性樹脂の付与量は、付与直前の不織布(シート)に対し、好ましくは10〜60質量%である。付与量を10質量%以上とすることにより、前述の構造とすることができる。また、付与量を60質量%以下とすることにより、加工性が良く、耐摩耗性等の物性が良好なシート(状物)が得られる。
不織布に付与された水溶性樹脂は、工程(iv)でのポリウレタンを主成分とする高分子弾性体が付与された後に、熱水等で除去される。
次に、工程(iii)について説明する。
工程(iii)では、水溶性樹脂を付与した不織布を厚み方向に圧縮しシート化する。前述のとおり、水溶性樹脂をマイグレーションさせて付与した極細繊維からなる不織布を厚み方向に圧縮することが重要である。これにより、水溶性樹脂が少ないために極細繊維が固定されていない不織布の内層部側が優先的に圧縮されるため、内層部側の繊維密度は表層部側に比べ、より高い繊維密度となる。
不織布を圧縮する方法としては、カレンダー加工や、極細繊維発現処理時の溶剤を窄液する際に同時に行うことができる。
次に、工程(iv)について説明する。
工程(iv)では、前記工程(iii)で得られたシートを溶剤で処理して単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維を発現させた後、該シートにポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の溶剤液を含浸し固化して、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を付与する、または、前記工程(iii)で得られたシートにポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の溶剤液を含浸し固化して、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を付与した後、該シートを溶剤で処理して単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維を発現せしめる。
極細繊維の発現処理は、溶剤中に海島型複合繊維からなる不織布を浸漬させて海成分を溶解除去することにより行うことができる。
極細繊維発現型繊維が海島型複合繊維の場合、海成分を溶解除去する溶剤としては、海成分がポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンの場合には、トルエンやトリクロロエチレンなどの有機溶剤を用いることができる。また、海成分が共重合ポリエステルやポリ乳酸の場合には、水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液を用いることができる。また、海成分が水溶性熱可塑性ポリビニルアルコール系樹脂の場合には、熱水を用いることができる。
ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を不織布からなるシートに固定する方法としては、高分子弾性体の溶液をシートに含浸させ湿式凝固または乾式凝固する方法があり、使用するポリウレタンの種類により適宜選択することができる。
次に、工程(v)について説明する。
工程(v)では、前記工程(iv)で得られたシートを厚み方向に半裁する。
工程(iv)にて得られたシートについて、高強力層である内層部側を他表面とするため、シート厚み方向の中央で半裁することが重要である。
次に、工程(vi)について説明する。
工程(vi)では、前記工程(v)で得られたシートの半裁面ではない面のみを起毛する。
起毛処理は、繊維とポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の比率が低い面に行うことが重要である。すなわち、前記シートの半裁面ではない面のみを起毛する。繊維とポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の比率が低い面は起毛しやすく、柔らかいタッチが得られる。一方、繊維密度とポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度が高い面は、強力が低下するため研削は行わない。
起毛処理は、サンドペーパーやロールサンダーなどを用いて研削する方法などにより施すことができる。起毛処理の前にシリコーンエマルジョンなどの滑剤を付与することができる。また、起毛処理の前に帯電防止剤を付与することは、研削によってシートから発生した研削粉がサンドペーパー上に堆積しにくくなるので、好ましい態様である。
本発明によれば、一表面は、繊維密度およびポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度が低いため、起毛しやすく、緻密でタッチの柔らかい表面品位が得られ、他表面は繊維密度およびポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度の高い高強力層をすることにより、シート状物の強力を確保でき、薄物でありながら良好な表面品位と実用に耐える強力を両立することが可能となる。
本発明のシート状物は、染色することができる。染料は、シート状物を構成する極細繊維にあわせて選択することができる。例えば、極細繊維がポリエステル繊維からなる場合には分散染料を用い、また、極細繊維がポリアミド繊維からなる場合には酸性染料や含金染料を用いることができる。分散染料で染色した場合は、染色後に還元洗浄を行うことが好ましい。
また、染色の均一性や再現性を向上させる目的で、染色助剤を使用することも好ましい態様である。
また、本発明のシート状物は、シリコーン等の柔軟剤や帯電防止剤等の仕上げ剤処理を施すこともできる。仕上げ剤処理は、染色後でも染色と同浴でも行うことができる。
本発明のシート状物は、優れた外観でありながら高強力であり、家具や椅子の表皮材や壁材に、さらには自動車、電車および航空機などの車輛室内における座席や天井などの表皮材に、非常に優美な外観を有する内装材として好適に用いることができる。さらには、シャツ、ジャケット、鞄、ベルト、財布等、およびそれらの一部に使用した衣料用資材、カジュアルシューズ、スポーツシューズ、紳士靴、婦人靴等の靴のアッパー、トリム等、モバイル端末やパソコン、携帯電話、スマートフォンなどの外装やケース材用、およびその他工業材料として好適に用いることができる。
<評価方法>
(1)ポリマーのメルトフローレイト(MFR):
試料ペレット4〜5gを、MFR計電気炉のシリンダーに入れ、東洋精機製メルトインデクサー(S101)を用いて、荷重2160gf、温度285℃の条件で、10分間に押し出される樹脂の量(g)を測定した。同様の測定を3回繰り返し、平均値をMFRとした。
(2)平均単繊維径:
シート状物断面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を撮影し、円形または円形に近い楕円形の繊維をランダムに100本選び、単繊維直径を測定して100本の平均値を計算することで算出した。
(3)シート状物の厚み:
シート状物幅方向の10点について、ピーコックを用いて厚みの測定を行い、値の平均を結果とした。
(4)厚み方向に一表面から50%までの厚みの層(A)の繊維密度(A’)と他表面から50%までの厚みの層(B)の繊維密度(B’)の比:
得られたシート状物について、20cm×20cmのサンプルについて、厚み方向の中心部で半裁を行った後に、DMFに8時間浸漬してポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を完全に抽出し、乾燥を行ったサンプルの質量を用いて、下記式によって繊維密度を算出した。
・繊維密度=抽出後サンプル質量(g)/(20(cm)×20(cm)×抽出前厚み(cm))
算出した厚み方向に一表面から50%までの厚みの層(A)の繊維密度(A’)と他表面から50%までの厚みの層(B)の繊維密度(B’)を用いて、下記式によって繊維密度比を算出し、10点について測定した値の平均を結果とした。
・繊維密度比=厚み方向に一表面から50%までの厚みの層(A)の繊維密度(A’)/他表面から50%までの厚みの層(B)の繊維密度(B’)。
(5)厚み方向に一表面から50%までの厚みの層(A)のポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度(A’’)と他表面から50%までの厚みの層(B)のポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度(B’’)の比:
得られたシート状物について、20cm×20cmのサンプルについて、厚み方向の中心部で半裁を行った後の質量および、DMFに8時間浸漬してポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を完全に抽出し、乾燥を行ったサンプルの質量を用いて、下記式によってポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度を算出した。
・高分子弾性体の密度=(抽出前サンプル質量(g)−抽出後サンプル質量(g))/(20(cm)×20(cm)×抽出前厚み(cm))
算出した厚み方向に一表面から50%までの厚みの層(A)のポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度(A’’)と他表面から50%までの厚みの層(B)のポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度(B’’)を用いて、下記式によってポリウレタンを主成分とする高分子弾性体密度比(b)を算出し、10点について測定した値の平均を結果とした。
・高分子弾性体の密度比=厚み方向に一表面から50%までの厚みの層(A)の高分子弾性体密度(A’’)/他表面から50%までの厚みの層(B)の高分子弾性体密度(B’’)。
(6)シート状物全体の密度:
得られたシート状物について、20cm×20cmのサンプルの質量を用いて、下記式によってシート状物全体の密度を算出し、10点について測定した値の平均を結果とした。
・シート状物全体の密度=サンプル質量(g)/(20(cm)×20(cm)×サンプル厚み(cm))。
(7)外観品位:
健康な成人男性と成人女性各10名ずつ、計20名を評価者として、目視と官能評価によって、下記の○△×のように評価し、最も多かった評価を外観品位とした。本発明において良好なレベルは、「○」と「△」である。
○:繊維の分散状態が良好で、タッチが柔らかい。
△:繊維の分散状態がやや良くない部分があるが、タッチは柔らかい。
×:全体的に繊維の分散状態が非常に悪く、タッチがざらつく。
(8)シート状物の染色厚み回復率:
シート状物の染色前と染色後の厚みを用いて、下記式によって算出した。
・染色厚み回復率(%)=(染色後厚み(mm)−染色前厚み(mm))/染色前厚み(mm)。
(9)引張強力:
JIS L1913 6.3.1(2010年版)に準じ、定速伸長型引張試験機を用いて、下記条件で測定し、5点について測定した値の平均を結果とした。
・試料幅 :2cm
・つかみ長さ:10cm
・引張速度 :10cm/分。
<化学物質の表記>
・PU:ポリウレタン
・PTMG:数平均分子量2000のポリテトラメチレングリコール
・PCL:数平均分子量2000のポリカプロラクトン
・MDI:4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート
・DMF:N,N−ジメチルホルムアミド
・PET:ポリエチレンテレフタレート
・PVA:ポリビニルアルコール。
・EG:エチレングリコール。
<ポリウレタン(PU)種類>
(1)有機溶剤系ポリウレタンI(PU−I)
・ポリイソシアネート:MDI
・ポリオール :PTMG 70質量%、PCL 30質量%
・鎖伸長剤 :EG
・溶媒 :DMF。
[実施例1]
(原綿)
島成分としてMFRが48のポリエチレンテレフタレート(PET)を用い、また海成分としてMFRが65のポリスチレンを用い、島数が16島/ホールの海島型複合用口金を用いて、紡糸温度285℃、島/海質量比率80/20、吐出量1.2g/分・ホール、紡糸速度1100m/分で溶融紡糸した。次いで、90℃の紡糸用の油剤液浴中で2.8倍に延伸し、押し込み型捲縮機を用いて捲縮加工処理し、その後、51mmの長さにカットし、単繊維繊度3.8dtexの海島型複合繊維の原綿を得た。
(絡合)
上記のようにして得られた原綿を用いて、カードとクロスラッパー工程を経て、積層繊維ウエブを形成し、3500本/cmのパンチ本数でニードルパンチを施して、厚み1.8mm、密度0.25g/cmの絡合シート(フェルト)を得た。
(水溶性樹脂の付与・脱海・圧縮)
上記の絡合シートを96℃の温度の熱水で収縮させた後、鹸化度88%、12質量%のPVA水溶液を含浸させ固形分の繊維分に対する目標付量30質量%で絞り、温度140℃の熱風で10分間PVAをマイグレーションさせながら乾燥させ、PVA付シートを得た。次に、このようにして得られたPVA付シートをトリクロロエチレンに浸漬させて、マングルによる搾液と圧縮を10回行うことによって海成分の溶解除去とPVA付シートの圧縮処理を行い、PVAが付与された極細繊維束が絡合してなる脱海PVA付シートを得た。
(高分子弾性体の付与)
上記の脱海PVA付圧縮シートを、固形分濃度12質量%に調整したポリウレタン−I(PU−I)のDMF溶液に含浸させ、固形分の繊維分に対する目標付量30質量%で絞り、DMF濃度30質量%の水溶液中でポリウレタンを凝固せしめた。その後、PVAおよびDMFを熱水で除去し、110℃の温度の熱風で10分間乾燥させてポリウレタン付シートを得た。
(半裁・起毛)
上記のポリウレタン付シートを厚さ方向に半裁し、半裁面とは逆の面のみをサンドペーパー番手240番のエンドレスサンドペーパーで研削し、立毛面の形成と同時に厚み調整を行い、厚み0.45mmの立毛シートを得た。
(染色)
上記の立毛シートに対して、液流染色機を用いて120℃の温度条件下で、染色を施し、乾燥機を用いて乾燥を行い皮革様シート(シート状物)を得た。
得られたシート状物は、染色での厚み回復が小さく、品位が良好かつ引張強力が高い結果であった。結果を表1に示す。
[実施例2]
(原綿)
島成分としてMFRが48のPETを用い、また海成分としてMFRが65のポリスチレンを用い、島数が36島/ホールの海島型複合用口金を用いて、紡糸温度280℃、島/海質量比率55/45、吐出量1.3g/分・ホール、紡糸速度1300m/分で溶融紡糸した。次いで、90℃の紡糸用の油剤液浴中で3.6倍に延伸し、押し込み型捲縮機を用いて捲縮加工処理し、その後、51mmの長さにカットし、単繊維繊度3.1dtexの海島型複合繊維の原綿を得た。
(絡合〜染色)
上記の原綿を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、皮革様シート(シート状物)を得た。
得られたシート状物は、染色での厚み回復が小さく、品位が良好かつ引張強力が高い結果であった。結果を表1に示す。
[実施例3]
(原綿)
島成分としてMFRが48のPETを用い、また海成分としてMFRが65のポリスチレンを用い、島数が200島/ホールの海島型複合用口金を用いて、紡糸温度280℃、島/海質量比率50/40、吐出量1.1g/分・ホール、紡糸速度1300m/分で溶融紡糸した。次いで、90℃の温度の紡糸用の油剤液浴中で3.3倍に延伸し、押し込み型捲縮機を用いて捲縮加工処理し、その後、51mmの長さにカットし、単繊維繊度2.8dtexの海島型複合繊維の原綿を得た。
(絡合〜染色)
上記の原綿を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、皮革様シート(シート状物)を得た。
得られたシート状物は、染色での厚み回復が小さく、品位が良好かつ引張強力が高い結果であった。結果を表1に示す。
[実施例4]
(原綿)
原綿は、実施例1で用いた原綿と同じ原綿を用いた。
(絡合)
上記のようにして得られた原綿を用いて、カードとクロスラッパー工程を経て、積層繊維ウエブを形成し、2700本/cmのパンチ本数でニードルパンチを施して、厚み1.9mm、密度0.20g/cmの絡合シート(フェルト)を得た。
(水溶性樹脂の付与〜染色)
PVA付与について、目標付量55質量%で絞ること以外は、実施例1と同様にして、皮革様シート(シート状物)を得た。
得られたシート状物は、染色での厚み回復が小さく、品位が良好かつ引張強力が高い結果であった。結果を表1に示す。
[比較例1]
(原綿)
原綿は、実施例1で用いた原綿と同じ原綿を用いた。
(絡合〜染色)
起毛処理において、半裁面と半裁面と逆の面の両面について研削を行い、厚み0.45mmに調整したこと以外は、実施例1と同様にして、皮革様シート(シート状物)を得た。
得られたシート状物は、繊維およびポリウレタン密度の高い半裁面を研削したため、繊維密度比と高分子弾性体の密度比が共に大きく、品位は良好であったものの、染色での厚み回復が大きく、引張強力が低い結果であった。結果を表1に示す。
[比較例2]
(原綿)
原綿は、実施例1で用いた原綿と同じ原綿を用いた。
(絡合〜染色)
PVAの付与を行わないことと、起毛処理において、半裁面と半裁面と逆の面の両面について研削を行い、厚み0.45mmに調整したこと以外は、実施例1と同様にして、皮革様シート(シート状物)を得た。
得られたシート状物は、PVA付与を行わなかったことにより、シート状物の断面方向の全体が高密度化したため、繊維密度比と高分子弾性体の密度比が共に大きく、引張強力は高かったものの、染色での厚み回復が大きく、品位は悪いものであった。結果を表1に示す。
[比較例3]
(原綿)
原綿は、実施例1で用いた原綿と同じ原綿を用いた。
(絡合〜染色)
起毛処理において、半裁面のみについて研削を行い、厚み0.45mmに調整したこと以外は、実施例1と同様にして、皮革様シート(シート状物)を得た。
得られたシート状物は、繊維およびポリウレタン密度の高い半裁面のみを研削し起毛と厚み調整を行ったため、繊維密度比と高分子弾性体の密度比が共に大きく、引張強力は低く、染色での厚み回復が大きく、品位は悪いものであった。結果を表1に示す。
[比較例4]
(原綿)
原綿は、実施例1で用いた原綿と同じ原綿を用いた。
(絡合〜染色)
PVA付与について、温度100℃の熱風で30分間PVAのマイグレーションを抑制しながら乾燥させることと、PVA付シートをトリクロロエチレンに浸漬させて、海成分の除去を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、皮革様シート(シート状物)を得た。
得られたシート状物は、製品面側の繊維およびポリウレタン密度が高くなったため、繊維密度比と高分子弾性体の密度比が共に大きく、引張強力は低く、染色での厚み回復が大きく、品位は悪いものであった。結果を表1に示す。
Figure 2015037528

Claims (4)

  1. 単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維と、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を含むシート状物であり、厚み方向に、一表面から50%までの厚みの層(A)と他表面から50%までの厚みの層(B)の各層において、層(A)の繊維密度(A’)と層(B)の繊維密度(B’)の比が下記式(a)を満たし、かつ、層(A)におけるポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度(A’’)と層(B)におけるポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の密度(B’’)の比が下記式(b)を満たし、シート状物全体の密度が0.2g/cm以上0.6g/cm以下であることを特徴とするシート状物。
    1>(A’)/(B’)≧0.5 ・・・ (a)
    1>(A’’)/(B’’)≧0.6 ・・・ (b)
  2. 一表面が極細繊維からなる起毛を有し、他表面は、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体と極細繊維からなり、かつ、他表面の極細繊維は高分子弾性体によって把持されていることを特徴とする請求項1記載のシート状物。
  3. 厚みが0.2mm以上0.8mm以下である請求項1または2記載のシート状物。
  4. 単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維と、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を含むシート状物の製造方法であって、次の(i)〜(vi)の工程をこの順で含むシート状物の製造方法。
    (i)溶剤に対する溶解性の異なる2種類以上の熱可塑性樹脂からなる極細繊維発生型繊維を絡合させて不織布を作製する工程
    (ii)前記不織布に水溶性樹脂の水溶液を含浸し、110℃以上で乾燥することで水溶性樹脂を付与する工程
    (iii)水溶性樹脂を付与した不織布を厚み方向に圧縮しシート化する工程
    (iv)前記(iii)で得られたシートを溶剤で処理して単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維を発現させた後、該シートにポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の溶剤液を含浸し固化して、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を付与する工程、または、
    前記(iii)で得られたシートにポリウレタンを主成分とする高分子弾性体の溶剤液を含浸し固化して、ポリウレタンを主成分とする高分子弾性体を付与した後、該シートを溶剤で処理して単繊維の平均繊維径が0.1μm以上7μm以下の極細繊維を発現せしめる工程
    (v)前記(iv)で得られたシートを厚み方向に半裁する工程
    (vi)前記(v)で得られたシートの半裁面ではない面のみを起毛する工程
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