JPWO2017221961A1 - 立毛調人工皮革及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

第一の高分子弾性体が含浸付与された、平均繊度0.01〜0.5dtexの極細繊維の立毛を含む立毛面を有する布帛を含み、立毛面は、ISO 25178に準じた面粗さ測定において、算術平均高さ(Sa)が、順目方向及び逆目方向の両方向において30μm以下であり、平均高さから100μm以上の高さを有する山頂点密度(Spd)が、順目方向及び逆目方向の両方向において30/432mm2以下であり、且つそれらの差(絶対値)が20/mm2以下である立毛調人工皮革である。

Description

本発明は、衣料,靴,家具,カーシート,雑貨製品等の表面素材として用いられる立毛調人工皮革に関する。詳しくは、表面が摩擦された場合に優美な外観品位を維持できる立毛調人工皮革に関する。
従来、スエード調人工皮革やヌバック調人工皮革のような立毛調人工皮革が知られている。立毛調人工皮革は、高分子弾性体が含浸付与された極細繊維の不織布等の布帛の表面を、立毛化処理して形成された立毛面を有する。立毛調人工皮革においては、立毛面が摩擦されることによって、ガサガサしたようなドライタッチで不均質な粗い外観品位が生じることがあった。
ヌバック調人工皮革の外観を向上させる技術としては次のものが知られている。下記特許文献1は、天然のヌバック皮革調のウェットな触感と優美で均一な色調の外観を有する人工皮革として、単繊維繊度が0.01dtex以上0.50dtex以下の極細繊維からなる繊維絡合体と高分子弾性体を含む人工皮革であって、少なくとも一方の面が立毛を有しており、この立毛を有する立毛面側の断面曲線の算術平均高さPa値が26μm以上100μm以下であり、他方の面側の断面曲線の算術平均高さPa値が、前記の立毛面側の断面粗さPa値の20%以上80%以下であり、前記立毛面側の断面曲線において、凸部の頂点の存在頻度が1.0mmあたり1.8個以上20個以下であり、前記の他方の面側に、織編物が積層深さ10%以上50%以下の位置で積層されていることを特徴とする人工皮革を開示する。
WO2015/151872号パンフレット
本発明は、立毛調人工皮革において、立毛面が摩擦されることによって、ガサガサしたようなドライタッチで不均質な粗い外観品位が発生しにくい立毛調人工皮革を提供することを目的とする。
上述のように、従来、立毛調人工皮革の立毛面が摩擦されることによって、ガサガサしたようなドライタッチで不均質な粗い外観品位が発生することがあった。このような外観品位は、極細繊維の1本あたりの強度が高くなればなるほど顕著になる傾向があった。本件発明者らは、このような現象を抑制すべく、その原因を検討し、次の知見を得た。粗い外観品位は、極細繊維の1本あたりの強度が高くなった場合に、立毛化処理において極細繊維が切れにくくなって立毛面に存在する立毛を形成する極細繊維が長くなり、立毛面を摩擦することによって、自由に動きやすい極細繊維が集毛して絡み合ったり、また、極細繊維が比較的太い場合には各極細繊維の剛性が高くなることにより下地を覆い隠していた極細繊維が伏せていた状態から起こされ過ぎることにより、極細繊維の立毛が少ない粗な部分である下地が所々で露出したりすることにより、ドライタッチで不均質な繊維密度の表面が形成される。そして、これらの知見に基づいて、立毛面の極細繊維を寝かせた状態で固定し、順目方向及び逆目方向の何れの方向に摩擦しても極細繊維が寝かされた状態から一定以上の高さまで起こされにくくなるような表面状態に調整することにより、上述したような現象の発生を顕著に抑制できることを見出し、本発明に想到するに至った。
すなわち本発明の一局面は、第一の高分子弾性体を含浸付与された、平均繊度0.01〜0.5dtexの極細繊維の立毛を含む立毛面を有する、不織布,織物,及び編み物のような布帛を含み、立毛面は、ISO 25178に準じた面粗さ測定において、算術平均高さ(Sa)が、順目方向及び逆目方向の両方向において30μm以下であり、平均高さから100μm以上の高さを有する山頂点密度(Spd)が、順目方向及び逆目方向の両方向において30/432mm2以下であり、且つそれらの差(絶対値)が20/432mm2以下である立毛調人工皮革である。極細繊維が立毛された立毛面において、このような表面状態を形成させることにより、摩擦により自由に動く極細繊維が、短く適度に寝た状態になる。それにより、立毛面が摩擦されても、ガサガサしたドライタッチで不均質な粗い外観品位が発生しにくい立毛調人工皮革が得られる。
また、立毛面における立毛を形成する極細繊維は第二の高分子弾性体を被着されていること、詳しくは、極細繊維同士あるいは極細繊維と第一の高分子弾性体とが第二の高分子弾性体で固定されていることが好ましい。具体的には、例えば、その根元近傍の極細繊維同士あるいは極細繊維と第一の高分子弾性体とが第二の高分子弾性体で固定されていることが好ましい。この場合には、順目方向及び逆目方向において、自由に動く極細繊維が短毛化して、寝かされた状態から起こされにくくなるように固定される点から好ましい。
また、立毛調人工皮革においては、極細繊維1本あたりの繊維の粘り強さや剛性の高さを示す指標となる、糸タフネスが平均8〜40cN・%であることが好ましい。この場合には、糸が硬くなりすぎず摩擦により動きやすい繊維になり、表面の繊維が適度に寝かされて外観品位が向上する点から好ましい。
また、立毛調人工皮革に含まれる布帛が第一の高分子弾性体を含浸付与された極細繊維の不織布である場合、極細繊維が長繊維であることが好ましい。この場合には、摩擦によって極細繊維が引きずり出されにくくなるために、極細繊維が寝かされた状態から起こされにくくなるように固定されやすい点から好ましい。
また、立毛調人工皮革の見掛け密度は0.4〜0.7g/cm3であることが好ましい。見掛け密度がこのような範囲である場合には、ボキ折れとも称される座屈するような低品位の折れ方をしない充実感と柔軟な風合いとのバランスに優れた立毛調人工皮革が得られる点から好ましい。
また、本発明の他の一局面は、上記何れかに記載の立毛調人工皮革の製造方法である。具体的には、第一の高分子弾性体が含浸付与された、平均繊度0.01〜0.5dtexの極細繊維を含む立毛化処理される面を有する、不織布,織物,及び編み物のような布帛を含む人工皮革基材を準備する工程と、人工皮革基材の立毛化処理される面を立毛化処理して立毛面を形成する工程と、立毛面における立毛を形成する極細繊維に第二の高分子弾性体を被着させる工程と、人工皮革基材を繊維の配向方向であるタテ方向に沿って収縮させた状態で熱セットする工程と、を備える立毛調人工皮革の製造方法である。
本発明によれば、立毛面が摩擦されても、ガサガサしたドライタッチで不均質な粗い外観品位を発生させにくい立毛調人工皮革が得られる。
実施例1で得られた立毛調人工皮革の立毛面の摩擦後品位の評価後の表面の写真である。 比較例1で得られた立毛調人工皮革の立毛面の摩擦後品位の評価後の表面の写真である。 実施例1で得られた立毛調人工皮革の表面をマイクロスコープで観察した3D画像であり、(a)は順目方向、(b)は逆目方向である。 比較例1で得られた立毛調人工皮革の表面をマイクロスコープで観察した3D画像であり、(a)は順目方向、(b)は逆目方向である。
本実施形態の立毛調人工皮革をその製造方法の一例に沿って詳しく説明する。
本実施形態の立毛調人工皮革の製造においては、はじめに、第一の高分子弾性体が含浸付与された、平均繊度0.01〜0.5dtexの極細繊維を含む立毛化処理される面を有する布帛を準備する。布帛としては、極細繊維の不織布の他、極細繊維の織物、極細繊維の編み物、または、これらを組み合わせてなる繊維構造体等とその内部に第一の高分子弾性体を含浸付与されたものが挙げられる。本実施形態においては、代表例として、第一の高分子弾性体を含浸付与された、極細繊維の不織布を布帛として用いる場合について説明する。
極細繊維の不織布の製造においては、はじめに、極細繊維発生型繊維の繊維ウェブを製造する。繊維ウェブの製造方法としては、例えば、極細繊維発生型繊維を溶融紡糸し、これを意図的に切断することなく長繊維のまま捕集するような方法や、ステープルに切断した後、公知の絡合処理を施すような方法が挙げられる。なお、長繊維とは、フィラメントと称する場合もあり、所定の長さで切断処理されたステープルではない連続繊維である。長繊維の長さとしては、例えば、100mm以上、さらには、200mm以上であることが繊維密度を充分に高めることができる点から好ましい。長繊維の上限は、特に限定されないが、連続的に紡糸された数m、数百m、数kmあるいはそれ以上の繊維長であってもよい。これらの中では、摩擦によって極細繊維が引きずり出されにくくなって、極細繊維が寝かされた状態から起こされにくいように固定された立毛調人工皮革が得られる点から、極細繊維発生型繊維の長繊維ウェブ(スパンボンドシート)を製造することが特に好ましい。本実施形態においては、代表例として、極細繊維発生型繊維の長繊維ウェブを製造する場合について詳しく説明する。
なお、極細繊維発生型繊維とは、紡糸後の繊維に化学的な後処理または物理的な後処理を施すことにより、極細繊維を形成するための繊維である。その具体例としては、例えば、繊維断面において、マトリクスとなる海成分のポリマー中に、海成分とは異なる種類のドメインとなる島成分のポリマーが分散されており、後に海成分を除去することにより、島成分のポリマーを主体とする繊維束状の極細繊維を形成する海島型複合繊維や、繊維外周に複数の異なる樹脂成分が交互に配置されて花弁形状や重畳形状を形成しており、物理的処理により各樹脂成分が剥離することにより分割されて束状の極細繊維を形成する剥離分割型複合繊維、等が挙げられる。海島型複合繊維によれば、後述するニードルパンチ処理等の絡合処理を行う際に、割れ、折れ、切断などの繊維損傷が抑制される。本実施形態では、代表例として海島型複合繊維を用いて長繊維の極細繊維(極細長繊維)を形成する場合について詳しく説明する。
海島型複合繊維は少なくとも2種類のポリマーからなる多成分系複合繊維であり、海成分ポリマーからなるマトリクス中に島成分ポリマーが分散した断面を有する。海島型複合繊維の長繊維ウェブは、海島型複合繊維を溶融紡糸し、これを切断せずに長繊維のままネット上に捕集して形成される。
島成分ポリマーは極細繊維を形成しうるポリマーであれば特に限定されない。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリトリメチレンテレフタレート(PTT),ポリブチレンテレフタレート(PBT),ポリエステル弾性体等のポリエステル系樹脂またはそれらのイソフタル酸等による変性物;ポリアミド6,ポリアミド66,ポリアミド610,ポリアミド12,芳香族ポリアミド,半芳香族ポリアミド,ポリアミド弾性体等のポリアミド系樹脂またはそれらの変性物;ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂;ポリエステル系ポリウレタンなどのポリウレタン系樹脂等が挙げられる。これらの中では、PET,PTT,PBT,これらの変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂が、熱処理により収縮しやすいために充実感のある立毛調人工皮革が得られる点から好ましい。また、ポリアミド6,ポリアミド66等のポリアミド系樹脂はポリエステル系樹脂に比べて吸湿性があってしなやかな極細繊維が得られるために、膨らみ感のある柔らかな風合いを有する立毛調人工皮革が得られる点から好ましい。また、島成分ポリマーは本発明の効果を損なわない範囲で、顔料などの着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、蛍光剤、防黴剤、無機微粒子等をさらに含有してもよい。
海成分ポリマーとしては、島成分ポリマーよりも溶剤に対する溶解性または分解剤による分解性が高いポリマーが選ばれる。また、島成分ポリマーとの親和性が小さく、かつ、紡糸条件において溶融粘度及び/又は表面張力が島成分ポリマーよりも小さいポリマーが海島型複合繊維の紡糸安定性に優れている点から好ましい。このような海成分ポリマーの具体例としては、例えば、水溶性ポリビニルアルコール系樹脂(水溶性PVA),ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリスチレン,エチレン−プロピレン系共重合体,エチレン−酢酸ビニル系共重合体,スチレン−エチレン系共重合体,スチレン−アクリル系共重合体などが挙げられる。これらの中では水溶性PVAが有機溶剤を用いることなく水系溶媒により溶解除去が可能であるために環境負荷が低い点から好ましい。
海島型複合繊維は海成分ポリマーと島成分ポリマーとを複合紡糸用口金から溶融押出する溶融紡糸により製造することができる。複合紡糸用口金の口金温度は海島型複合繊維を構成するそれぞれのポリマーの融点よりも高い溶融紡糸可能な温度であれば特に限定されないが、通常、180〜350℃の範囲が選ばれる。
海島型複合繊維は平均繊度0.01〜0.5dtexの極細繊維を形成できる限りとくに限定されないが、0.5〜10dtex、さらには0.7〜5dtexであることが好ましい。また、海島型複合繊維の断面における海成分ポリマーと島成分ポリマーとの平均面積比は5/95〜70/30、さらには10/90〜50/50であることが好ましい。また、海島型複合繊維の断面における島成分のドメインの数は特に限定されないが、工業的な生産性の観点からは5〜1000個、さらには、10〜300個程度であることが好ましい。
複合紡糸用口金から吐出された溶融状態の海島型複合繊維は、冷却装置により冷却され、さらに、エアジェットノズルなどの吸引装置により目的の繊度となるように1000〜6000m/分の引取速度に相当する速度の高速気流により牽引細化される。そして牽引細化された長繊維を移動式ネットなどの捕集面上に堆積させることにより長繊維ウェブが得られる。なお、必要に応じて、形態を安定化させるために長繊維ウェブをさらに熱プレスすることにより部分的に圧着させてもよい。このようにして得られる長繊維ウェブの目付はとくに限定されないが、例えば、10〜1000g/m2の範囲であることが好ましい。
そして、得られた長繊維ウェブに絡合処理を施すことにより絡合ウェブを製造する。
長繊維ウェブの絡合処理の具体例としては、例えば、長繊維ウェブをクロスラッパー等を用いて厚さ方向に複数層重ね合わせた後、その両面から同時または交互に少なくとも1つ以上のバーブが貫通する条件でニードルパンチするような処理が挙げられる。ニードルパンチによる1cmあたりのパンチ数(パンチ/cm)としては、2000〜5000パンチ/cm、さらには、2500〜4500パンチ/cmであることが好ましい。1cmあたりのパンチ数が少なすぎる場合には不織布の絡合状態が低くなって極細繊維が立毛面における摩擦により素抜けしやすくなる傾向がある。また、1cmあたりのパンチ数が多すぎる場合には極細繊維が切断されて絡合性が低下する傾向がある。
長繊維ウェブには海島型複合繊維の紡糸工程から絡合処理までのいずれかの段階において、油剤や帯電防止剤を付与してもよい。さらに、必要に応じて、長繊維ウェブを70〜150℃程度の温水に浸漬する収縮処理を行うことにより、長繊維ウェブの絡合状態を予め緻密にしておいてもよい。また、ニードルパンチの後、熱プレス処理することによりさらに繊維密度を緻密にして形態安定性を付与してもよい。
また、絡合ウェブを必要に応じて熱収縮させることにより繊維密度および絡合度合が高められる処理を施してもよい。熱収縮処理の具体例としては、例えば、絡合ウェブを水蒸気に接触させる方法や、絡合ウェブに水を付与した後、絡合ウェブに付与した水を加熱エアーや赤外線などの電磁波により加熱する方法が挙げられる。また、熱収縮処理により緻密化された絡合ウェブをさらに緻密化するとともに、絡合ウェブの形態を固定化したり、表面を平滑化したりすること等を目的として、必要に応じて、熱プレス処理を行うことによりさらに、繊維密度を高めてもよい。収縮処理工程における絡合ウェブの目付の変化としては、収縮処理前の目付に比べて、1.1倍(質量比)以上、さらには、1.3倍以上で、2倍以下、さらには1.6倍以下であることが好ましい。このようにして得られる絡合ウェブの目付としては100〜2000g/m2程度の範囲であることが好ましい。
そして、緻密化された絡合ウェブ中の海島型複合繊維から海成分ポリマーを除去することにより、繊維束状の極細長繊維の絡合体である極細長繊維の不織布が得られる。海島型複合繊維から海成分ポリマーを除去する方法としては、海成分ポリマーのみを選択的に除去しうる溶剤または分解剤で絡合ウェブを処理するような従来から知られた極細繊維の形成方法が特に限定なく用いられうる。具体的には、例えば、海成分ポリマーとして水溶性PVAを用いる場合には溶剤として熱水が用いられ、海成分ポリマーとして易アルカリ分解性の変性ポリエステルを用いる場合には、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性分解剤が用いられる。
海成分ポリマーとして水溶性PVAを用いる場合、80〜100℃の熱水中で100〜600秒間処理することにより、水溶性PVAの除去率が95〜100質量%程度になるまで抽出除去することが好ましい。なお、ディップニップ処理を繰り返すことにより、水溶性PVAを効率的に抽出除去できる。水溶性PVAを用いた場合には、有機溶剤を用いずに海成分ポリマーを選択的に除去することができるために、環境負荷が低く、また、VOCの発生を抑制できる点から好ましい。
極細繊維の平均繊度は0.01〜0.5dtex、さらには0.05〜0.4dtex、とくには0.1〜0.35dtexであることが好ましい。極細繊維の平均繊度が0.5dtexを超える場合には極細繊維の剛性が高くなりすぎて、立毛面の極細繊維が摩擦されることにより起こされやすくなり、後述する表面状態が得られにくくなる。また、極細繊維の平均繊度が0.01dtex未満の場合には、発色性や耐光性が低下する。なお、平均繊度は、立毛調人工皮革の厚さ方向に平行な断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で3000倍で拡大撮影し、万遍なく選択された15本の繊維径から繊維を形成する樹脂の密度を用いて算出した平均値として求められる。
極細繊維の不織布の目付は、140〜3000g/m2、さらには200〜2000g/m2であることが好ましい。
本実施形態の立毛調人工皮革の製造においては、海島型複合繊維のような極細繊維発生型繊維を極細繊維化する前後において、得られる極細繊維の不織布に形態安定性や充実感を付与するために、極細繊維の不織布の内部空隙に第一の高分子弾性体を含浸付与する。
第一の高分子弾性体の具体例としては、例えば、ポリウレタン、アクリル系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂等の弾性体が挙げられる。
これらの中ではポリウレタンが好ましい。
なお、ポリウレタンは、ポリウレタンエマルジョン、または、水系溶媒に分散されたポリウレタン分散液から凝固されるようなポリウレタンが特に好ましい。また、エマルジョンが感熱ゲル化性を有している場合には、エマルジョン粒子がマイグレーションすることなく感熱ゲル化するので、高分子弾性体を不織布に均一に付与することができる。
不織布に第一の高分子弾性体を含浸付与する方法としては、極細繊維化する前の絡合ウェブに第一の高分子弾性体を含有するエマルジョン,分散液,または溶液を含浸させた後、乾燥凝固させる乾式法または湿式法等により凝固させる方法が極細繊維の表面との間に空隙が形成されることにより硬くなりすぎない点から好ましい。なお、凝固後に架橋構造を形成する高分子弾性体を用いた場合には、架橋を促進させるために、必要に応じて、凝固及び乾燥後に熱処理するキュア処理を行ってもよい。
第一の高分子弾性体のエマルジョン、分散液、または溶液等の含浸方法としては、プレスロール等で所定の含浸状態になるように絞るという処理を1回又は複数回行うディップニップ法や、バーコーティング法、ナイフコーティング法、ロールコーティング法、コンマコーティング法、スプレーコーティング法等が挙げられる。
なお、第一の高分子弾性体は、本発明の効果を損なわない範囲で、染料や顔料などの着色剤、凝固調節剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、蛍光剤、防黴剤、浸透剤、消泡剤、滑剤、撥水剤、撥油剤、増粘剤、増量剤、硬化促進剤、発泡剤、ポリビニルアルコールやカルボキシメチルセルロースなどの水溶性高分子化合物、無機微粒子、導電剤などをさらに含有してもよい。
第一の高分子弾性体の含有割合としては、極細繊維の質量に対して、0.1〜60質量%、さらには0.5〜50質量%、とくには1〜30質量%であることが、充実感としなやかさ等のバランスに優れる立毛調人工皮革が得られる点から好ましい。第一の高分子弾性体の含有割合が高すぎる場合には立毛調人工皮革がゴムライクになり硬くなる傾向がある。また、第一の高分子弾性体の含有割合が低すぎる場合には摩擦により立毛面から極細繊維が引きずり出されやすくなり、摩擦により極細繊維が起こされやすくなる傾向がある。
このようにして第一の高分子弾性体を含浸付与された極細繊維の不織布である繊維基材が得られる。このようにして得られた繊維基材は、必要に応じて厚さ方向と垂直な方向に複数枚にスライスしたり、研削したりすることにより厚さ調節された後、少なくとも一面を好ましくは120〜600番手、さらに好ましくは320〜600番手程度のサンドペーパーやエメリーペーパーを用いてバフィング処理することにより立毛化処理が施されることが好ましい。このようにして、片面又は両面に立毛された極細繊維が存在する立毛面を有する人工皮革基材が得られる。
人工皮革基材の立毛面には、立毛化処理された極細繊維の素抜けを抑制したり、摩擦により起こされにくくしたりするために第二の高分子弾性体を被着させることが好ましい。具体的には、立毛面に第二の高分子弾性体を含有する樹脂液を塗布した後、凝固させて極細繊維に第二の高分子弾性体を被着させる。このようにして立毛面に存在する極細繊維を第二の高分子弾性体で固定することにより、立毛面に存在する極細繊維が第二の高分子弾性体で拘束されて、極細繊維が素抜けしにくくなり、また、極細繊維が摩擦により起こされにくくなる。その結果、立毛面が摩擦されることによってガサガサしたような粗い外観品位の発生を抑制することができる。また、立毛面に第二の高分子弾性体を含有する樹脂液を塗布する量を調整することにより、立毛面と銀面層が混在した半銀調の表面にすることも可能である。
第二の高分子弾性体は第一の高分子弾性体と同じものでも、種類や分子量等が異なるものであってもよい。第二の高分子弾性体の具体例としても、例えば、ポリウレタン、アクリル系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂等の弾性体が挙げられる。これらの中では、極細繊維に被着されやすい点からポリウレタンが好ましい。また、樹脂液としては、樹脂を溶剤に溶解された溶液や、樹脂を乳化分散させたエマルジョンや、樹脂を水系溶媒に分散させた分散液が用いられるが、第二の高分子弾性体としては樹脂をN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)等の溶剤に溶解させた樹脂液が極細繊維の根元近傍をとくにしっかりと固定できることにより、極細繊維が摩擦により起こされにくくなる点から好ましい。
人工皮革基材の立毛面に第二の高分子弾性体を含有する樹脂液を塗布する方法としては、グラビアコーティング法、バーコーティング法、ナイフコーティング法、ロールコーティング法、コンマコーティング法、スプレーコーティング法等が挙げられる。そして、人工皮革基材の立毛面の極細繊維に第二の高分子弾性体を含有する樹脂液を塗布し、必要に応じて乾燥凝固させることにより、立毛面で立毛化処理された極細繊維に第二の高分子弾性体を被着させる。また、極細繊維に対する接着性をさらに高めるために、乾燥後の第二の高分子弾性体に溶剤を溶解して再溶解した後乾燥することがより好ましい。
第二の高分子弾性体も、本発明の効果を損なわない範囲で、染料や顔料などの着色剤、凝固調節剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、蛍光剤、防黴剤、浸透剤、消泡剤、滑剤、撥水剤、撥油剤、増粘剤、増量剤、硬化促進剤、発泡剤、ポリビニルアルコールやカルボキシメチルセルロースなどの水溶性高分子化合物、無機微粒子、導電剤などをさらに含有してもよい。
第二の高分子弾性体の含有割合(固形分)としては、人工皮革基材の立毛面に対して、1〜10g/m2、さらには2〜8g/m2であることが、立毛面を硬くしすぎずに極細繊維をしっかりと固定することにより、自由に動ける極細繊維の長さを短くできる点から好ましい。
そして、人工皮革基材は通常染色される。染料は極細繊維の種類により適切なものが適宜選択される。例えば、極細繊維がポリエステル系樹脂から形成されている場合には分散染料やカチオン染料で染色することが好ましい。分散染料の具体例としては、例えば、ベンゼンアゾ系染料(モノアゾ、ジスアゾなど)、複素環アゾ系染料(チアゾールアゾ、ベンゾチアゾールアゾ、キノリンアゾ、ピリジンアゾ、イミダゾールアゾ、チオフェンアゾなど)、アントラキノン系染料、縮合系染料(キノフタリン、スチリル、クマリンなど)等が挙げられる。これらは、例えば、「Disperse」の接頭辞を有する染料として市販されている。これらは、単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、染色方法としては、高圧液流染色法、ジッガー染色法、サーモゾル連続染色機法、昇華プリント方式等による染色方法が特に限定なく用いられる。
また、人工皮革基材は、さらに風合いを調整するために柔軟性を付与する収縮加工処理や揉み柔軟化処理を施されたり、逆シールのブラッシング処理、防汚処理、親水化処理、滑剤処理、柔軟剤処理、酸化防止剤処理、紫外線吸収剤処理、蛍光剤処理、難燃処理等の仕上げ処理を施されたりしてもよい。
例えば、収縮加工処理としては、人工皮革基材を弾性体シートに密着させてタテ方向に機械的に収縮させ、その収縮状態で熱処理してヒートセットするような処理が挙げられる。この収縮加工処理についてさらに詳しく説明する。
収縮加工処理は、人工皮革基材をタテ方向(製造ラインの進行方向、または繊維の配向方向)に機械的に収縮させ、繊維を収縮させたまま熱処理してヒートセットすることにより、繊維の配向方向であるタテ方向に平行な断面において、繊維にミクロなうねりを形成させる。このようなうねりは繊維が伸びきっておらず、収縮している状態でセットされているために、タテ方向に伸縮性が付与される。収縮加工処理としては、例えば、人工皮革基材を、厚さが数cm以上の厚い弾性体シート(ゴムシート、フェルトなど)のタテ方向に伸長させた表面に密着させ、弾性体シートの表面を伸長状態から伸長前の状態に弾性回復させることにより、人工皮革基材をタテ方向に収縮させる方法が挙げられる。
収縮加工処理においては人工皮革基材を進行方向(タテ方向)に強く収縮させる。収縮加工処理された人工皮革基材は、極細繊維の繊維束と任意の高分子弾性体からなるミクロな挫屈構造(うねり構造)を有していることが好ましい。ミクロな挫屈構造は人工皮革基材がタテ方向に収縮した結果、タテ方向に沿って生じるうねり構造であり、収縮加工処理された人工皮革基材は極細繊維を含む布帛を含むため、このうねり構造が形成され易い。うねり構造は連続している必要はなく、タテ方向に不連続であっても良い。収縮加工処理された人工皮革基材は、繊維自体の伸縮性ではなく、このような挫屈構造の変化(伸長)によりタテ方向に伸縮する。
このようにして立毛面を有する染色された立毛調人工皮革が得られる。本実施形態の立毛調人工皮革は、立毛面が、ISO 25178に準じた面粗さ測定において、算術平均高さ(Sa)が、順目方向及び逆目方向の両方向において30μm以下であり、平均高さから100μm以上の高さを有する山頂点密度(Spd)が、順目方向及び逆目方向の両方向において30/432mm2以下であり、且つそれらの差(絶対値)が20/432mm2以下になるように調整されている。これらの表面状態は、後述するように製造時における上記各工程の各条件の組み合わせを調整することにより得ることができる。
ここで、ISO 25178(面粗さ測定)は、接触式または非接触式の表面粗さ・形状測定機により表面状態を3次元的に測定する方法を規定している。算術平均高さ(Sa)は表面の平均面に対する各点の高さの差の絶対値の平均を表す。平均高さから100μm以上の高さを有する山頂点密度(Spd)とは、単位面積当たりの山頂点の数のうち平均高さから100μm以上の高さを有する山の頂点の数を表す。また、立毛面の順目方向とは、立毛面をシールブラシで整毛したときに立毛が倒れて寝かされた方向であり、立毛面の逆目方向とはシールブラシで整毛したときに立毛が起こされる方向である。
本実施形態の立毛調人工皮革においては、立毛調人工皮革の立毛面の算術平均高さ(Sa)が、順目方向及び逆目方向の両方向において30μm以下で、平均高さから100μm以上の高さを有する山頂点密度(Spd)が順目方向及び逆目方向の両方向において30/432mm2以下であり、且つそれらの差(絶対値)が20/432mm2以下になるように調整されている。このように調整することにより、立毛面がどのような方向に摩擦されても極細繊維が一定の範囲以外に自由に動きにくくなる。その結果、立毛面が極細繊維が起こされやすくなる逆目方向に摩擦されても極細繊維が一定以上の高さに起こされすぎず、かつある程度のライティングを形成することができる。また、立毛面が摩擦されることによって、ドライタッチで不均質な粗い外観品位が発生することが抑制される。
立毛調人工皮革の立毛面の算術平均高さ(Sa)は順目方向及び逆目方向の両方向において30μm以下であり、好ましくは28μm以下、さらに好ましくは26μm以下、最も好ましくは24μm以下である。算術平均高さ(Sa)が順目方向及び逆目方向の何れか一方においても30μmを超える場合には立毛面が摩擦されることによって自由に動く極細繊維が長くなりすぎて、不均質でドライタッチな粗い外観品位になる傾向がある。また、順目方向と逆目方向のどちらか一方のみが30μmを越える場合には、両方向の外観差が大きくなり、均一性が損なわれる。
また、立毛調人工皮革の立毛面の平均高さから100μm以上の高さを有する山頂点密度(Spd)は、順目方向及び逆目方向の両方向において30/432mm2以下になる山頂点の数であり、好ましくは20/432mm2以下、さらに好ましくは18/432mm2以下である。山頂点密度(Spd)が順目方向及び逆目方向の何れか一方でも30/432mm2を超える場合には立毛面が摩擦されることによってドライタッチな粗い外観品位になる。また、順目方向と逆目方向のどちらか一方のみが30/432mm2を超える場合には、両方向の外観差が大きくなり、均一性が損なわれる。
さらに、上記山頂点密度(Spd)は、順目方向及び逆目方向の差が絶対値で20/432mm2以下になる山頂点の数であり、好ましくは18/432mm2以下であり、さらに好ましくは16/432mm2以下である。山頂点密度(Spd)の順目方向及び逆目方向の差が絶対値で20/432mm2を超える場合には立毛面が摩擦されることによって動きやすい極細繊維の数が多くなり、ガサガサしたような粗い外観品位になる。また、順目方向と逆目方向のどちらか一方が30/432mm2を越えると、両方向の外観差が大きくなり、均一性が損なわれてくる。
上述したような本実施形態の立毛調人工皮革の表面状態を得るためには、以下のような処理により調整することが好ましい。例えば、立毛化処理される面の立毛化処理を行う際に極細繊維を適度に短毛化することにより、立毛面が摩擦されたときに極細繊維がランダムな方向に動くことによる外観変化が抑制される。また、第2の高分子弾性体の塗布量を調整して極細繊維を固定することにより、表面から極細繊維が素抜けして飛び出した極細繊維が徐々に長くなり、それらが集毛して大きな繊維の塊を形成することが抑制される。また、収縮加工処理を施す場合には、熱を付与して立毛面の極細繊維を適度に寝た状態で熱セットすることにより、極細繊維が一定以上の高さに起こされにくくなり、立毛状態が一定程度固定されて拘束された状態を実現することができる。
さらに、極細繊維1本あたりの繊維の粘り強さや剛性の高さを示す指標となる、糸タフネスが平均8〜40cN・%、さらには10〜30cN・%であることが好ましい。糸タフネスがこのような範囲である場合には、極細繊維が硬くなり過ぎないために寝かせた極細繊維が起きにくくなり、また、立毛化処理により適度に切れやすくなることにより極細繊維が短毛化しやすくなる傾向がある。糸タフネスは後述するように算出できる、極細繊維の1本あたりの引張タフネスである。糸タフネスが高すぎる場合には立毛面が摩擦されたときに極細繊維が起きやすくなり、ガサガサしたドライタッチで不均質な粗い外観品位になる傾向がある。一方、糸タフネスが低すぎる場合には染色した際の発色性や堅牢度が低下する傾向がある。
立毛調人工皮革の見かけ密度は、0.4〜0.7g/cm3、さらには0.45〜0.6g/cm3であることがボキ折れしない充実感と柔軟な風合いとのバランスに優れた立毛調人工皮革が得られる点から好ましい。立毛調人工皮革の見かけ密度が低すぎる場合には、充実感が低いためにボキ折れしやすくなり、また、立毛面を摩擦することにより極細繊維が引きずり出されやすくなりガサガサしたドライタッチで不均質な粗い外観品位になりやすくなる傾向がある。一方、立毛調人工皮革の見かけ密度が高すぎる場合には、しなやかな風合いが低下する傾向がある。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明の範囲は実施例により何ら限定されるものではない。
[実施例1]
海成分の熱可塑性樹脂としてエチレン変性ポリビニルアルコール(PVA)、島成分の熱可塑性樹脂としてイソフタル酸変性した変性PET(イソフタル酸単位の含有割合6モル%)を、それぞれ個別に溶融させた。そして、海成分中に均一な断面積の島成分が12個分布した断面を形成しうるような、12個のノズル孔が並列状に配置された複合紡糸用口金に、それぞれの溶融樹脂を供給した。このとき、島成分が0.30dtexになるように設計した、海成分と島成分との質量比が海成分/島成分=25/75になるように吐出量を調整しながら供給した。そして、口金温度260℃に設定されたノズル孔より単孔吐出量1.5g/分で吐出させた。
そして、ノズル孔から吐出された溶融繊維を紡糸速度が3700m/分となるように気流の圧力を調節したエアジェットノズル型の吸引装置で吸引することにより延伸し、平均繊度4.8dtexの海島型複合長繊維を紡糸した。紡糸された海島型複合長繊維は、可動型のネット上に、ネットの裏面から吸引しながら連続的に堆積された。このようにして、目付約54g/m2の長繊維ウェブ(スパンボンドシート)を得た。
次に、クロスラッパー装置を用いて長繊維ウェブを12層重ねて総目付が648g/m2になる重ね合せウェブを作成し、更に、針折れ防止油剤をスプレーした。そして、重ね合せウェブをニードルパンチングすることにより三次元絡合処理した。具体的には、バーブ数1個でニードル番手42番のニードル針、及びバーブ数6個でニードル番手42番のニードル針を用いて積重体を4189パンチ/cmでニードルパンチ処理して絡合させることによりウェブ絡合シートを得た。得られたウェブ絡合シートの目付は795g/m2、層間剥離力は10.5kg/2.5cmであった。また、ニードルパンチ処理による面積収縮率は21.5%であった。
得られたウェブ絡合シートを110℃、23.5%RHの条件でスチーム処理し、48%面積収縮させた。そして、90〜110℃のオーブン中で乾燥させた後、さらに、115℃で熱プレスすることにより、目付1382g/m、見掛け密度0.682g/cm、厚み2.03mmの熱収縮処理されたウェブ絡合シートを得た。
次に、熱収縮処理されたウェブ絡合シートに、ポリウレタン弾性体のエマルジョン(固形分22.5質量%)をpick up50%で含浸させた。なお、ポリウレタン弾性体は、ポリカーボネート系無黄変ポリウレタンである。エマルジョンには、ポリウレタン弾性体100質量部に対してカルボジイミド系架橋剤4.9質量部と硫酸アンモニウム6.4質量部が添加され、ポリウレタン弾性体の固形分が極細繊維の質量に対して13%となるよう調整されていた。ポリウレタン弾性体は熱処理することにより架橋構造を形成する。そして、エマルジョンが含浸された熱収縮処理されたウェブ絡合シートを115℃、25%RH雰囲気下で乾燥処理し、さらに、150℃で乾燥処理した。次に、ポリウレタン弾性体が充填されたウェブ絡合シートを、ニップ処理、及び高圧水流処理しながら95℃の熱水中に10分間浸漬することによりPVAを溶解除去し、さらに、乾燥した。このようにして、単繊維繊度0.30dtex、目付1097g/m、見掛け密度0.572g/cm、厚み1.92mmである、ポリウレタン弾性体と極細繊維の長繊維の繊維束の絡合体である不織布との複合体を得た。
次に、ポリウレタン弾性体と極細繊維の長繊維の繊維束の絡合体である不織布との複合体を均等な厚さで2枚にスライスした。そして、スライス片の裏面を♯120ペーパーで、主面を♯240、♯320、♯600ペーパーを用い、速度3m/分、回転数650rpmの条件で両面を研削することにより、目付391g/m、見掛け密度0.536g/cm、厚み0.73mmである人工皮革基材を得た。
そして、第二の高分子弾性体としてポリカーボネート系無黄変ポリウレタンをDMFに溶解させた固形分7質量%の溶液を主面に付与し乾燥させ、さらに、DMF/シクロヘキサノン=10/90の液を塗布し乾燥させることにより、立毛面で立毛化処理された極細繊維の根元近傍に第二の高分子弾性体を被着させた。なお、第二の高分子弾性体は2g/m2の割合で付与された。そして、分散染料を用いて120℃で高圧染色を行うことにより黒色の立毛調人工皮革基材を得た。
次に、立毛調人工皮革基材の裏面に難燃処理を行った後、収縮加工処理を施した。具体的には、加湿部と加湿部から連続的に送られてくる立毛調人工皮革基材を収縮加工する収縮部と、この収縮部で収縮加工された布帛をヒートセットするヒートセット部とを備えた、収縮加工装置(小松原鉄工(株)製、サンフォライジング機)を用いて、収縮部の温度120℃、ヒートセット部のドラム温度120℃、搬送速度10m/分で処理することにより、極細繊維の繊度が0.323dtexであり、目付442g/m、見掛け密度0.526g/cm、厚み0.84mmのスエード調の立毛調人工皮革を得た。また、立毛調人工皮革に含まれる不織布を形成する極細繊維の1本あたりの引張タフネスである糸タフネスは、22.9cN・%であった。なお、糸タフネスは次のようにして測定及び算出された。
[糸タフネス測定]
紡糸された複数本の海島型複合長繊維を、若干たるませた状態でポリエステルフィルムの表面にセロハンテープで貼り付けた。そして、95℃の熱水中に30分間以上浸漬させて海成分を抽出除去することにより極細長繊維を得た。次に、極細長繊維を固定したポリエステルフィルムをPot染色機で120℃×20分間染色処理し、染色糸を得た。そして、染色糸の中から海島型複合長繊維1本に相当する極細繊維束をまとめたままオートグラフで強伸度を測定し、極細繊維の繊維束の強伸度をオートグラフで測定した。そして、得られたSSカーブのピークトップから破断強力と破断伸度を読み取った。そして、染色後の糸タフネス(cN・%)=破断強力(cN)×破断伸度(%)/極細繊維の本数の式から糸タフネスを算出した。
そして、得られた立毛調人工皮革について、立毛面の表面状態を以下の評価方法に従って測定した。
[立毛面の表面状態の測定]
立毛調人工皮革の立毛面の表面状態は、非接触式の表面粗さ・形状測定機である「ワンショット3D測定マクロスコープ VR−3200」(株式会社キーエンス製)を用いてISO 25178(面粗さ測定)に準じて測定した。具体的には、立毛調人工皮革の立毛面を順目方向及び逆目方向の各方向にシールブラシで整毛した。そして、整毛された立毛面の18mm×24mmの範囲を高輝度LEDから照射された構造化照明光により、400万画素モノクロC−MOSカメラで12倍の倍率で歪みの生じた縞投影画像撮影を行い、各方向における算術平均高さ(Sa)、及び、平均高さから100μm以上の高さを有する山頂点密度(Spd)を求めた。なお、立毛が倒れる方向を順目方向、立毛が起き上がる方向を逆目方向とした。測定は3回行い、その平均値を各数値として採用した。図3に実施例1で得られた立毛調人工皮革の表面を上記のように測定したときの3D画像を示す。図3(a)は順目方向、図3(b)は逆目方向である。
そして、得られた立毛調人工皮革について、立毛面の摩擦後品位を以下の評価方法に従って測定した。
[立毛面の摩擦後品位]
得られた立毛調人工皮革の立毛面をマーチンデール測定(JIS L 1096)の逆マーチンデール測定を行った。具体的には、無荷重状態で台座にセットされた立毛調人工皮革の原反の立毛面を標準摩擦布SM25で50回摩擦し、そのときの外観を次の基準で判定した。
A:順目方向及び逆目方向に摩擦した後においても、均質で緻密な外観であった。
B:逆目方向に摩擦したときに、ボツボツとした凹凸感や、極細繊維が粗になって下地が見えるようなドライタッチで不均質な粗い外観が明らかに現れた。
結果をまとめて表1に示す。また、図1に実施例1で得られた立毛調人工皮革の立毛面の摩擦後品位の評価後の表面の写真を、図2に後述する比較例1で得られた立毛調人工皮革の立毛面の摩擦後品位の評価後の表面の写真を示す。
[実施例2]
実施例1において、単繊維繊度の設計値が0.30dtexの極細繊維を形成した代わりに、単繊維繊度の設計値が0.25dtexの極細繊維を形成した以外は同様にして立毛調人工皮革を得、評価した。結果を表1に示す。
[実施例3]
実施例1において、単繊維繊度の設計値が0.30dtexの極細繊維を形成した代わりに、設計値が単繊維繊度0.20dtexの極細繊維を形成し、また、ウェブ絡合シートの形成において積重体を4189パンチ/cmでニードルパンチ処理する代わりに、4277パンチ/cmでニードルパンチ処理した以外は同様にして立毛調人工皮革を得、評価した。結果を表1に示す。
[実施例4]
実施例1において、単繊維繊度の設計値が0.30dtexの極細繊維を形成した代わりに、単繊維繊度の設計値が0.10dtexの極細繊維を形成し、また、ウェブ絡合シートの形成において積重体を4189パンチ/cmでニードルパンチ処理する代わりに、3745パンチ/cmでニードルパンチ処理した以外は同様にして立毛調人工皮革を得、評価した。結果を表1に示す。
[実施例5]
実施例1において、単繊維繊度の設計値が0.30dtexの極細繊維を形成した代わりに、単繊維繊度の設計値が0.08dtexの極細繊維を形成し、また、ウェブ絡合シートの形成において積重体を4189パンチ/cmでニードルパンチ処理する代わりに、3745パンチ/cmでニードルパンチ処理した以外は同様にして立毛調人工皮革を得、評価した。結果を表1に示す。
[実施例6]
実施例4において、第二の高分子弾性体を付与する工程においてポリウレタン溶液を塗布する代わりに、ポリウレタンエマルジョンを塗布した以外は同様にして立毛調人工皮革を得、評価した。結果を表1に示す。
[比較例1]
実施例1において、第二の高分子弾性体を付与する工程を省略した以外は同様にして立毛調人工皮革を得、評価した。結果を表1に示す。また、図4に比較例1で得られた立毛調人工皮革の表面を上記のように測定したときの3D画像を示す。図4(a)は順目方向、図4(b)は逆目方向である。
[比較例2]
実施例1において、第二の高分子弾性体を付与する工程を省略し、さらに、立毛調人工皮革基材の裏面への難燃処理と収縮加工処理を施す工程を省略した以外は同様にして立毛調人工皮革を得、評価した。結果を表1に示す。
[比較例3]
実施例2において、第二の高分子弾性体を付与する工程を省略した以外は同様にして立毛調人工皮革を得、評価した。結果を表1に示す。
[比較例4]
実施例2において、第二の高分子弾性体を付与する工程を省略し、さらに、立毛調人工皮革基材の裏面への難燃処理と収縮加工処理を施す工程を省略した以外は同様にして立毛調人工皮革を得、評価した。結果を表1に示す。
表1を参照すれば、Saが、順目方向及び逆目方向の両方向において30μm以下であり、Spdが、順目方向及び逆目方向の両方向において30/mm2以下であり、且つそれらの差(絶対値)が20/mm2以下である実施例1〜6の立毛調人工皮革は何れも順目方向及び逆目方向に摩擦した後においても、図1に示すように、均質で緻密な外観であった。なお、ポリウレタンエマルジョンを第二の高分子弾性体として塗布した実施例6の立毛調人工皮革は品位がやや低下した。一方、比較例1〜4の立毛調人工皮革は第二の高分子弾性体は、何れも、図2に示すようなドライタッチで不均質な粗い外観品位であった。
本発明で得られる立毛調人工皮革は、衣料、靴、家具、カーシート、雑貨製品等の表皮素材として好ましく用いられる。

Claims (8)

  1. 第一の高分子弾性体が含浸付与された、平均繊度0.01〜0.5dtexの極細繊維の立毛を含む立毛面を有する布帛を含み、
    前記立毛面は、ISO 25178に準じた面粗さ測定において、
    算術平均高さ(Sa)が、順目方向及び逆目方向の両方向において30μm以下であり、
    平均高さから100μm以上の高さを有する山頂点密度(Spd)が、順目方向及び逆目方向の両方向において30/432mm2以下であり、且つそれらの差(絶対値)が20/432mm2以下であること、
    を特徴とする立毛調人工皮革。
  2. 前記布帛は、不織布,織物,及び編み物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む請求項1に記載の立毛調人工皮革。
  3. 前記立毛面における前記極細繊維は、第二の高分子弾性体を被着されている請求項1または2に記載の立毛調人工皮革。
  4. 前記立毛面における前記極細繊維は、少なくともその根元近傍に前記第二の高分子弾性体を被着されている請求項3に記載の立毛調人工皮革。
  5. 糸タフネスが平均8〜40cN・%である請求項1〜4の何れか1項に記載の立毛調人工皮革。
  6. 前記布帛は不織布を含み、前記極細繊維は長繊維である請求項1〜5の何れか1項に記載の立毛調人工皮革。
  7. 見掛け密度が0.4〜0.7g/cm3である請求項1〜6の何れか1項に記載の立毛調人工皮革。
  8. 請求項1〜7の何れか1項に記載の立毛調人工皮革の製造方法であって、
    第一の高分子弾性体が含浸付与された、平均繊度0.01〜0.5dtexの極細繊維を含む立毛化処理される面を有する布帛を含む人工皮革基材を準備する工程と、
    前記人工皮革基材の前記立毛化処理される面を立毛化処理して立毛面を形成する工程と、
    前記立毛面における前記極細繊維に第二の高分子弾性体を被着させる工程と、
    前記人工皮革基材を繊維の配向方向であるタテ方向に沿って収縮させた状態で熱セットする工程と、
    を備えることを特徴とする立毛調人工皮革の製造方法。
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