KR101303421B1

KR101303421B1 - 부직 섬유 구조를 갖는 성형체

Info

Publication number: KR101303421B1
Application number: KR1020087026797A
Authority: KR
Inventors: 도모아키 기무라; 야스로 아라이다; 도루 오치아이; 스미토 기요오카
Original assignee: 가부시키가이샤 구라레
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2013-09-05
Also published as: KR20090009222A; EP2003235A9; EP2003235A2; EP2003235B1; US20090130939A1; WO2007116676A1; US9758925B2; TWI382908B; EP2003235A4; AU2007236956A1; CN101410564A; CN101410564B; TW200744811A; JP4951618B2; JPWO2007116676A1; AU2007236956B2

Abstract

습열 접착성 섬유를 전체 섬유에 대해 20 질량% 이상의 비율로 함유하고, 또한 부직 섬유 구조를 갖는 성형체로서, 부직 섬유를 구성하는 섬유가 상기 습열 접착성 섬유의 융착에 의해 섬유 접착률 85% 이하의 비율로 접착되고, 0.05 ∼ 0.7g/㎤ 의 겉보기 밀도를 가짐과 함께, 적어도 일 방향에 있어서의 굽힘 응력이 0.05㎫ 이상이며, 최대 굽힘 응력을 나타내는 굽힘량에 대해 1.5 배의 굽힘량에 있어서의 굽힘 응력이 최대 굽힘 응력에 대해 1/5 이상인 성형체를 조제한다. 상기 습열 접착성 섬유는 에틸렌 단위의 함유량이 10 ∼ 60 몰% 인 에틸렌-비닐알코올계 중합체로 구성된 초부와, 폴리에스테르게 수지로 구성된 심부로 형성된 심초형 복합 섬유이어도 된다. 이러한 성형체는 경량이면서 저밀도라 하더라도 높은 굽힘 응력을 가져, 건재용 보드 등으로서 이용할 수 있다.

성형체, 건재용 보드.

Description

부직 섬유 구조를 갖는 성형체{MOLDED OBJECT HAVING NONWOVEN FIBROUS STRUCTURE}

본 발명은 공극을 충전시키기 위한 수지나, 케미컬 바인더, 특수한 약제 등을 사용하지 않고, 주로 섬유만으로 구성된 경량이며 통기성이 높은 성형체에 관한 것이다.

종래부터 천연 섬유 또는 합성 섬유로 구성된 부직포는 일회용 기저귀나 웨트 와이퍼 등의 위생 또는 의료 용도, 의료(衣料) 용도뿐만 아니라, 산업 용도에도 널리 사용되어 왔으며, 이른바 생활 자재에서부터 산업 자재까지 폭넓게 귀중한 가치를 가지고 있다. 그 중에서도, 높은 벌크성, 경량성을 갖는 부직포로서, 일반적으로 니들 펀치 부직포, 열풍식 서멀 본드 부직포 등 유연성이 높은 부직포가 널리 보급되어 있다. 여기에서, 이러한 유연한 부직포에 대해 경도를 부여하기 위해서는, 열프레스 처리 또는 수지 함침 등의 가공을 가하는 것이 필요해진다.

그러나, 열프레스 처리를 사용한 경우에는, 부직포 표면 부근의 섬유만이 접착되고, 내부 섬유는 충분히 접착되어 있지 않기 때문에, 충분한 경도를 갖는 부직포를 얻기 곤란하다. 그래서, 충분한 경도를 얻기 위해서는, 내부 섬유까지 강고하게 융착시키는 것이 필요해지는데, 열프레스에서는 내부까지의 열전달이 느리 기 때문에, 과대한 열을 가할 필요가 있다. 그러나, 과대한 열이 부여된 부직포는 양 표면의 섬유 접착이 더욱 강고해져, 고밀도층을 형성한다. 또, 과대한 열을 부여해도, 충분한 경도를 확보하기 곤란하다. 또한, 경도를 부여하기 위해 수지를 함침시킨 경우에도, 부직포 내부의 섬유 공극에 수지를 충전하게 되기 때문에 밀도가 커진다.

또, 천연 섬유를 사용한 경질의 보드상 부직포로서, 일본 공개특허공보 2004-314592호 (특허문헌 1) 에는, 케나프를 해섬(解纖)하여 얻어지는 케나프 섬유를 열경화성 접착제로 접착시켜 얻어지고, 밀도가 600 ∼ 900㎏/㎥ 인 섬유 보드가 개시되어 있다. 이 섬유 보드는, 일반적으로 「케나프 보드」라고 일컬어지고 있으며, 이 케나프 보드의 원료인 케나프는 천연 섬유이지만, 보드로의 가공 단계에서 접착제를 스며들게 하여 프레스함으로써 보드재로 마무리된다. 이러한 케나프 보드는 목재의 대체품으로서, 건축 재료 (지붕재, 바닥재 등), 가구 (수납 케이스, 시스템 키친, 클로젯 등), 전기 기기 (스피커 등), 악기 (피아노, 오르간 등) 또는 탁구대 등에 이용되고 있다.

그러나, 케나프를 재료로 하여 충분한 경도나 강도를 확보하기 위해서는, 페놀 수지계 접착제 등을 사용할 필요가 있어, 포름알데히드의 발생으로 인한 인체에 대한 악영향이 우려된다. 또한, 케나프 보드는 상기 서술한 바와 같이 목재의 대체품으로서 개발되어, 통기성은 가지고 있지 않거나 매우 낮다.

게다가, 자동차용ㆍ기계용 필터, 환기팬 필터, 건축 재료, 시스템 키친 등의 가구에서는 경질성에 추가하여, 난연성도 요구되게 되었다. 이러한 용도에서 는, 통상적으로 유리 섬유에 난연성 수지를 함침시키거나, 후가공에 의해 할로겐 화합물이나 안티몬 화합물 등을 함유한 난연제를 첨가함으로써 난연성을 확보한 난연 보드 재료가 알려져 있다. 예를 들어 합성 섬유를 사용한 경질이며 난연성을 가진 보드로서, 일본 공개특허공보 2003-221453호 (특허문헌 2) 에는 폴리에스테르 섬유 표면에 유기 바인더와 무기 분말의 복합막을 형성하거나, 폴리에스테르 섬유로 구성된 보드의 다공에 유기 바인더 및 무기 분말의 복합 재료를 충전하여, 강성과 난연성을 겸비한 폴리에스테르 섬유 보드가 개시되어 있다. 이 문헌에서는 폴리에스테르 섬유 부직포에 무기 분말과 유기 바인더로 이루어지는 슬러리를 압입함으로써, 강성 및 난연성을 확보하는 것이 기재되어 있다.

그러나, 부직포에 슬러리를 압입하는 방법은 공정이 복잡하고, 또 슬러리 주입에도 장시간을 필요로 하여, 가공 속도를 높이는 것이 곤란하며, 안정된 품질을 확보하는 것도 곤란하다. 또한, 이 방법은 부직포를 구성하는 섬유 간에 생긴 공극 내에 무기 분말이나 바인더를 충전하기 때문에 매우 고밀도가 되어, 경량성이 저하된다.

한편, 경량 그리고 높은 굽힘 강도를 갖는 보드재로는, 목질 재료의 소편(小片)을 주원료로 하고, 접착제를 사용하여 열과 압력에 의해 성형한 목질 섬유 보드 (파티클 보드, MDF : Medium Density Fiber Board 등) 도 알려져 있다 [일본 공개특허공보 평6-31708호 (특허문헌 3), 일본 공개특허공보 평6-155662호 (특허문헌 4), 일본 공개특허공보 2006-116854호 (특허문헌 5) 참조].

그러나, 목질 섬유 보드는, 일반적으로 중량이 무거워 설치 작업자에게 부담 이 갈 뿐만 아니라, 강한 충격이나 하중을 가하여 절곡하고 있었을 때에 급격하게 부러져 파손되기 쉽다. 또, 목질 섬유 보드는 자원 보전의 관점에서 폐목재를 재이용하고, 케나프 보드와 마찬가지로, 목재의 대체품으로서 상기 용도로 개발된 보드로서, 통기성은 가지고 있지 않은 것이 일반적이다. 또한, 목질 섬유 보드는, 대부분의 경우, 접착제로서 멜라민 수지가 사용되고 있어, 포름알데히드가 발생된다.

한편, 습열 접착성 섬유를 사용한 부직포로서, 일본 공개특허공보 소63-235558호 (특허문헌 6) 에는, 소정 몰비의 에틸렌을 갖는 에틸렌-비닐알코올 공중합체 섬유를 함유하는 부직포가 개시되어 있다. 이 문헌에서는, 높은 벌크성, 유연성이 높으며, 충분한 강력을 갖는 부직포를 얻는 것을 목적으로 하여, 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 물로 팽윤시키고, 또한 가열체에 접촉시킨 상태에서 가열함으로써 섬유를 고정시키고 있다. 즉, 얻어진 부직포는 유연하며, 경질은 아니다.

또한, 일본 공개특허공보 2001-123368호 (특허문헌 7) 에는 경량성, 높은 벌크성을 갖는 섬유 집적체로서, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 섬유를 습열에 의해 열접착시킴으로써 섬유 웹을 고정시킨 자립성 다공성 섬유 집적체가 개시되어 있다. 이 문헌에서는, 상기 섬유 집적체는 습열 접착성 섬유를 함유하는 섬유 집적체에 상온의 물을 함침시키고, 이어서 함수 섬유 집적체를 약 100℃ 로 가열하고, 섬유 집적 체 내에 기포를 발생시키면서 습열 처리를 실시하여 냉각시켜, 내부에 셀상 공극부를 갖는 상기 섬유 집적체를 제조하고 있다.

그러나, 이 섬유 집적체도 내부에 형성된 셀상 공극부에 의해 높은 벌크성, 경량성을 확보하고 있기 때문에, 이 부분의 강도가 국부적으로 낮아, 높은 경도를 확보하기 곤란하다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 2004-314592호

특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 2003-221453호

특허문헌 3 : 일본 공개특허공보 평6-31708호

특허문헌 4 : 일본 공개특허공보 평6-155662호

특허문헌 5 : 일본 공개특허공보 2006-116854호

특허문헌 6 : 일본 공개특허공보 소63-235558호

특허문헌 7 : 일본 공개특허공보 2001-123368호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

따라서, 본 발명의 목적은, 경량 그리고 저밀도이면서도 높은 굽힘 응력을 갖는 성형체를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 통기성 및 단열성을 가짐과 함께, 높은 경도를 가지고, 또한 내절성(耐折性)이나 인성도 우수한 성형체를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 유해 성분을 사용하지 않고, 간편하게 제조할 수 있는 부직 섬유 구조를 갖는 성형체를 제공하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은, 상기 과제를 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 습열 접착성 섬유에 의해 적당히 접착된 부직 섬유가, 경량 그리고 저밀도이면서도 높은 굽힘 응력을 갖는다는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명의 성형체는 습열 접착성 섬유를 함유하고, 또한 부직 섬유 구조를 갖는 성형체로서, 부직 섬유를 구성하는 섬유가 상기 습열 접착성 섬유의 융착에 의해 섬유 접착률 85% 이하의 비율로 접착되고, 0.05 ∼ 0.7g/㎤ 의 겉보기 밀도를 가짐과 함께, 적어도 일 방향에 있어서의 최대 굽힘 응력이 0.05㎫ 이상이며, 최대 굽힘 응력을 나타내는 굽힘량에 대해 1.5 배의 굽힘량에 있어서의 굽힘 응력이 최대 굽힘 응력에 대해 1/5 이상이다. 이 성형체는 0.2 ∼ 0.7g/㎤ 의 겉보기 밀도를 갖고, 또한 최대 굽힘 응력을 나타내는 굽힘량에 대해 1.5 배의 굽힘량에 있어서의 굽힘 응력이 최대 굽힘 응력에 대해 1/3 이상이어도 된다. 또, 두께 방향의 단면에 있어서, 두께 방향으로 3 등분한 각각의 영역에 있어서의 섬유 접착률이 모두 85% 이하이고, 또한 각 영역에 있어서의 섬유 접착률의 최대치와 최소치의 차가 20% 이하이어도 된다. 또한, 두께 방향의 단면에 있어서, 두께 방향으로 3 등분한 각각의 영역에 있어서의 섬유 충전율이 모두 20 ∼ 80% 이고, 또한 각 영역에 있어서의 섬유 충전율의 최대치와 최소치의 차가 20% 이하이어도 된다. 본 발명의 성형체는 부직 섬유 구조를 갖기 때문에 통기성도 높아, 예를 들어 프라질형법(Fragzier tester method)에 의한 통기도가 0.1 ∼ 300㎤/㎠/초 정도이어도 된다. 또, 단열성도 높아, 열전도율이 0.03 ∼ 0.1W/mㆍK 정도이다. 본 발명의 성형체는 비습열 접착성 섬유를 함유하고, 습열 접착성 섬유와 비습열 접착성 섬유의 비율 (질량비) 이, 습열 접착성 섬유/비습열 접착성 섬유 = 20/80 ∼ 100/0 정도이어도 된다. 상기 습열 접착성 섬유는 에틸렌-비닐알코올계 공중합체와 비습열 접착성 수지로 구성되어 있어도 된다. 또, 상기 습열 접착성 섬유는 에틸렌-비닐알코올계 공중합체와 비습열 접착성 수지로 구성되고, 상기 에틸렌-비닐알코올계 공중합체와 비습열 접착성 수지의 비율 (질량비) 이, 전자/후자 = 90/10 ∼ 10/90 이고, 또한 상기 에틸렌-비닐알코올 공중합체가, 상기 습열 접착성 섬유 표면의 적어도 일부를 길이 방향으로 연속해서 차지하고 있어도 된다. 특히, 상기 습열 접착성 섬유는, 습열 접착성 수지 (예를 들어 에틸렌 단위의 함유량이 10 ∼ 60 몰% 인 에틸렌-비닐알코올계 공중합체) 로 구성된 초부 (sheath-part) 와, 비습열 접착성 수지 (예를 들어 폴리프로필렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지 등) 로 구성된 심부로 형성된 심초형 복합 섬유이어도 된다. 본 발명의 성형체는 붕소계 난연제 및 규소계 난연제로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종을 함유하고 있어도 된다. 이 성형체는 단열성 및/또는 통기성이 요구되는 용도에 사용할 수 있다. 본 발명에는 상기 성형체로 구성된 건재용 보드도 포함된다.

본 발명의 성형체는 습열 접착성 섬유를 함유하고, 또한 부직 섬유 구조를 가지고 있어, 수지 함침시키지 않고, 실질적으로 섬유로 구성되어 있다. 또한, 그 섬유 구조는 두께 방향으로 섬유가 배향되는 것을 억제하기 때문에, 니들 펀치 등에 의해 기계적으로 교락되지 않고, 습열 접착성 섬유의 접착에 의해 형성되어 있다.

발명의 효과

본 발명에서는 습열 접착성 섬유에 의해 적당하게 접착되어 있기 때문에, 부직 섬유 구조를 가짐과 함께, 경량이면서 저밀도라 하더라도 높은 굽힘 응력을 갖는 성형체가 얻어진다. 이 성형체는 통기성 및 단열성을 가짐과 함께, 높은 경도를 갖고, 또한 내절성이나 인성도 우수하다. 즉, 이 성형체는 판상으로 성형되어, 표면에 하중을 가해도 국소적인 변형이 생기기 어렵고, 가해진 응력에 대해 만곡ㆍ변형됨으로써 그 응력을 흡수하기 때문에, 내충격성이 높아, 설사 강한 충격이 가해져도 간단하게 파손, 파단되지 않는다. 또한, 이 성형체는 실질적으로 섬유만으로 구성할 수 있어, 케미컬 바인더나 특수 약제를 첨가할 필요가 없기 때문에, 유해 성분 (포름알데히드 등의 휘발성 유기 화합물 등) 을 발생시키는 성분을 사용하지 않고 간편하게 제조할 수 있다.

도 1 은 실시예 1 에서 얻어진 성형체의 두께 방향의 단면 (중앙부 부근) 에 있어서의 전자 현미경 사진 (200 배) 이다.

도 2 는 실시예 1 에서 얻어진 성형체의 두께 방향의 단면 (표면 부근) 에 있어서의 전자 현미경 사진 (200 배) 이다.

도 3 은 실시예 20 에서 얻어진 성형체의 두께 방향의 단면 (중앙부 부근) 에 있어서의 전자 현미경 사진 (200 배) 이다.

도 4 는 실시예 20 에서 얻어진 성형체의 두께 방향의 단면 (표면 부근) 에 있어서의 전자 현미경 사진 (200 배) 이다.

발명의 상세한 설명

본 발명의 성형체는 습열 접착성 섬유를 함유하고, 또한 부직 섬유 구조를 가지고 있다. 특히, 본 발명의 성형체는 부직 섬유 구조를 구성하는 섬유의 배열과, 이 섬유끼리의 접착 상태를 소정의 범위로 함으로써, 통상의 부직포에서는 얻어지지 않는 「굽힘 거동 (높은 굽힘 응력을 가지고, 또 최대 굽힘 응력을 나타내는 지점을 넘어서 더욱 굽혀도 응력을 유지함과 함께, 응력을 해제하면 복원되려고 하는 거동)」과 「경량성」과 「표면 경도 (표면에 하중을 가하여 두께 방향으로 힘을 부여해도 용이하게 변형되기 어려운 특성)」을 겸비하여 더욱 부러지기 어렵고, 형태 유지성 및 통기성까지도 동시에 확보하고 있다.

이러한 성형체는, 상세한 것은 후술하는 바와 같이, 상기 습열 접착성 섬유를 함유하는 웹에 고온 (과열 또는 가열) 의 수증기를 작용시켜 습열 접착성 섬유의 융점 이하의 온도에서 접착 작용을 발현시켜, 섬유끼리를 부분적으로 접착시켜 집속시킴으로서 얻어진다. 즉, 단섬유 및 다발상 집속 섬유끼리를 습열 하에 적당히 작은 공극을 유지하면서, 말하자면 「스크럼」을 짜는 것과 같이 점 접착 또는 부분 접착시켜 얻어진다.

(성형체의 재질)

습열 접착성 섬유는 적어도 습열 접착성 수지로 구성되어 있다. 습열 접착성 수지는 고온 수증기에 의해 용이하게 실현시킬 수 있는 온도에서 유동 또는 용이하게 변형시켜 접착 기능을 발현시킬 수 있으면 된다. 구체적으로는, 열수 (예를 들어 80 ∼ 120℃, 특히 95 ∼ 100℃ 정도) 로 연화시켜 자기 접착 또는 다 른 섬유에 접착시킬 수 있는 열가소성 수지, 예를 들어 셀룰로오스계 수지 (메틸셀룰로오스 등의 C_1-3 알킬셀룰로오스에테르, 히드록시메틸셀룰로오스 등의 히드록시 C_1-3알킬셀룰오로스에테르, 카르복시메틸셀룰로오스 등의 카르복시 C_1-3알킬셀룰로오스에테르 또는 그 염 등), 폴리알킬렌글리콜 수지 (폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드 등의 폴리 C_2-4알킬렌옥사이드 등), 폴리비닐계 수지 (폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐에테르, 비닐알코올계 중합체, 폴리비닐아세탈 등), 아크릴계 공중합체 및 그 알칼리 금속염 [(메트)아크릴산, (메트)아크릴아미드 등의 아크릴계 단량체로 구성된 단위를 함유하는 공중합체 또는 그 염 등], 변성 비닐계 공중합체 (이소부틸렌, 스티렌, 에틸렌, 비닐에테르 등의 비닐계 단량체와, 무수말레산 등의 불포화 카르복실산 또는 그 무수물의 공중합체 또는 그 염 등), 친수성의 치환기를 도입한 폴리머 (술폰산기나 카르복실기, 히드록실기 등을 도입한 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리스티렌 또는 그 염 등), 지방족 폴리에스테르계 수지 (폴리락트산계 수지 등) 등을 들 수 있다. 또한, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리우레탄계 수지, 열가소성 엘라스토머 또는 고무 (스티렌계 엘라스토머 등) 등 중, 열수 (고온 수증기) 의 온도에서 연화시켜 접착 기능을 발현시킬 수 있는 수지도 포함된다.

이들 습열 접착성 수지는 단독으로 또는 2 종 이상 조합해서 사용할 수 있다. 습열 접착성 수지는 통상적으로 친수성 고분자 또는 수용성 수지로 구성된다. 이들 습열 접착성 수지 중 에틸렌-비닐알코올 공중합체 등의 비닐알코올계 중합체, 폴리락트산 등의 폴리락트산계 수지, (메트)아크릴아미드 단위를 함유하는 (메트)아크릴계 공중합체, 특히 에틸렌이나 프로필렌 등의 α-C_2-10 올레핀 단위를 함유하는 비닐알코올계 중합체, 특히 에틸렌-비닐알코올계 공중합체가 바람직하다.

에틸렌-비닐알코올계 공중합체에 있어서, 에틸렌 단위의 함유량 (공중합 비율) 은 예를 들어 10 ∼ 60 몰%, 바람직하게는 20 ∼ 55 몰%, 더욱 바람직하게는 30 ∼ 50 몰% 정도이다. 에틸렌 단위가 이 범위에 있음으로써 습열 접착성을 갖는데, 열수 용해성은 없다는 특이한 성질이 얻어진다. 에틸렌 단위의 비율이 지나치게 적으면, 에틸렌-비닐알코올계 공중합체가 저온의 증기 (물) 에 의해 용이하게 팽윤 또는 겔화되어, 물에 한 번 젖기만 해도 형태가 변화되기 쉽다. 한편, 에틸렌 단위의 비율이 지나치게 많으면 흡습성이 저하되어, 습열에 의한 섬유 융착이 발현되기 어려워지기 때문에, 실용성이 있는 강도를 확보하기 곤란해진다. 에틸렌 단위의 비율이 특히 30 ∼ 50 몰% 의 범위에 있으면, 시트 또는 판상으로의 가공성이 특히 우수하다.

에틸렌-비닐알코올계 공중합체에 있어서의 비닐알코올 단위의 비누화도는 예를 들어 90 ∼ 99.99 몰% 정도이고, 바람직하게는 95 ∼ 99.98 몰%, 더욱 바람직하게는 96 ∼ 99.97 몰% 정도이다. 비누화도가 지나치게 작으면 열안정성이 저하되어, 열분해나 겔화로 인하여 안정성이 저하된다. 한편, 비누화도가 지나치게 크면, 섬유 자체를 제조하기 곤란해진다.

에틸렌-비닐알코올계 공중합체의 점도 평균 중합도는 필요에 따라 선택할 수 있지만, 예를 들어 200 ∼ 2500, 바람직하게는 300 ∼ 2000, 더욱 바람직하게는 400 ∼ 1500 정도이다. 중합도가 이 범위에 있으면, 방사성과 습열 접착성의 밸런스가 우수하다.

습열 접착성 섬유의 횡단면 형상 (섬유의 길이 방향에 수직인 단면 형상) 은, 일반적인 중실 단면 형상인 환형 단면이나 이형(異型) 단면 [편평상, 타원상, 다각형상, 3 ∼ 14 엽상, T 자상, H 자상, V 자상, 도그 본(dog-bone) (I 자상) 등] 에 한정되지 않고, 중공 단면상 등이어도 된다. 습열 접착성 섬유는 적어도 습열 접착성 수지를 함유하는 복수의 수지로 구성된 복합 섬유이어도 된다. 복합 섬유는 습열 접착성 수지를 적어도 섬유 표면의 일부에 가지고 있으면 되는데, 접착성면에서 습열 접착성 수지가 표면의 적어도 일부를 길이 방향으로 연속해서 차지하는 것이 바람직하다.

습열 접착성 섬유가 표면을 차지하는 복합 섬유의 횡단면 구조로는, 예를 들어 심초형, 해도형, 사이드 바이 사이드형 또는 다층 부착형, 방사상 부착형, 랜덤 복합형 등을 들 수 있다. 이들 횡단면 구조 중 접착성이 높은 구조라는 점에서, 습열 접착성 수지가 전체 표면을 길이 방향으로 연속해서 차지하는 구조인 심초형 구조 (즉, 초부가 습열 접착성 수지로 구성된 심초형 구조) 가 바람직하다.

복합 섬유의 경우, 습열 접착성 수지끼리를 조합해도 되지만, 비습열 접착성 수지와 조합해도 된다. 비습열 접착성 수지로는 비수용성 또는 소수성 수지, 예를 들어 폴리올레핀계 수지, (메트)아크릴계 수지, 염화비닐계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리우레 탄계 수지, 열가소성 엘라스토머 등을 들 수 있다. 이들 비습열 접착성 수지는 단독으로 또는 2 종 이상 조합해서 사용할 수 있다.

이들 비습열 접착성 수지 중, 내열성 및 치수 안정성 면에서, 융점이 습열 접착성 수지 (특히 에틸렌-비닐알코올계 공중합체) 보다 높은 수지, 예를 들어 폴리프로필렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 특히 내열성이나 섬유 형성성 등의 밸런스가 우수하다는 점에서, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지가 바람직하다.

폴리에스테르계 수지로는 폴리 C_2-4알킬렌아릴레이트계 수지 등의 방향족 폴리에스테르계 수지 (폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등), 특히 PET 등의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지가 바람직하다. 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지는 에틸렌테레프탈레이트 단위 외에, 다른 디카르복실산 (예를 들어 이소프탈산, 나프탈렌-2,6-디카르복실산, 프탈산, 4,4'-디페닐카르복실산, 비스(카르복시페닐)에탄, 5-나트륨술포이소프탈산 등) 이나 디올 (예를 들어 디에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산-1,4-디메탄올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등) 로 구성된 단위를 20 몰% 이하 정도의 비율로 함유하고 있어도 된다.

폴리아미드계 수지로는 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 610, 폴리아미드 10, 폴리아미드 12, 폴리아미드 6-12 등의 지방족 폴리아미드 및 그 공중합 체, 방향족 디카르복실산과 지방족 디아민으로 합성된 반방향족 폴리아미드 등이 바람직하다. 이들 폴리아미드계 수지에도, 공중합 가능한 다른 단위가 함유되어 있어도 된다.

습열 접착성 수지와 비습열 접착성 수지 (섬유 형성성 중합체) 로 구성된 복합 섬유의 경우, 양자의 비율 (질량비) 은 구조 (예를 들어 심초형 구조) 에 따라 선택할 수 있으며, 습열 접착성 수지가 표면에 존재하면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 습열 접착성 수지/비습열 접착성 수지 = 90/10 ∼ 10/90, 바람직하게는80/20 ∼ 15/85, 더욱 바람직하게는 60/40 ∼ 20/80 정도이다. 습열 접착성 수지의 비율이 지나치게 많으면, 섬유의 강도를 확보하기 어렵고, 습열 접착성 수지의 비율이 지나치게 적으면, 섬유 표면의 길이 방향으로 연속해서 습열 접착성 수지를 존재시키는 것이 곤란해져, 습열 접착성이 저하된다. 이 경향은 습열 접착성 수지를 비습열 접착성 섬유의 표면에 코팅하는 경우에도 마찬가지이다.

습열 접착성 섬유의 평균 섬도는, 용도에 따라, 예를 들어 0.01 ∼ 100dtex 정도의 범위에서 선택할 수 있으며, 바람직하게는 0.1 ∼ 50dtex, 더욱 바람직하게는 0.5 ∼ 30dtex (특히 1 ∼ 10dtex) 정도이다. 평균 섬도가 이 범위에 있으면, 섬유의 강도와 습열 접착성의 발현의 밸런스가 우수하다.

습열 접착성 섬유의 평균 섬유 길이는 예를 들어 10 ∼ 100㎜ 정도의 범위 에서 선택할 수 있으며, 바람직하게는 20 ∼ 80㎜, 더욱 바람직하게는 25 ∼ 75㎜ (특히 35 ∼ 55㎜) 정도이다. 평균 섬유 길이가 이 범위에 있으면, 섬유가 충분히 뒤엉키기 때문에, 성형체의 기계적 강도가 향상된다.

습열 접착성 섬유의 권축률은 예를 들어 1 ∼ 50%, 바람직하게는 3 ∼ 40%, 더욱 바람직하게는 5 ∼ 30% (특히 10 ∼ 20%) 정도이다. 또, 권축수는 예를 들어 1 ∼ 100 개/인치, 바람직하게는 5 ∼ 50 개/인치, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 30 개/인치 정도이다.

본 발명의 성형체는 추가로 비습열 접착성 섬유를 함유하고 있어도 된다. 비습열 접착성 섬유로는 폴리에스테르계 섬유 (폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유 등의 방향족 폴리에스테르 섬유 등), 폴리아미드계 섬유 (폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 610, 폴리아미드 612 등의 지방족 폴리아미드계 섬유, 반방향족 폴리아미드계 섬유, 폴리페닐렌이소프탈아미드, 폴리헥사메틸렌테레프탈아미드, 폴리p-페닐렌테레프탈아미드 등의 방향족 폴리아미드계 섬유 등), 폴리올레핀계 섬유 (폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리 C_2-4올레핀 섬유 등), 아크릴계 섬유 (아크릴로니트릴-염화비닐 공중합체 등의 아크릴로니트릴 단위를 갖는 아크릴로니트릴계 섬유 등), 폴리비닐계 섬유 (폴리비닐아세탈계 섬유 등), 폴리염화비닐계 섬유 (폴리염화비닐, 염화비닐-아세트산비닐 공중합체, 염화비닐-아크릴로니트릴 공중합체의 섬유 등), 폴리염화비닐리덴계 섬유 (염화비닐리덴-염화비닐 공중합체, 염화비닐리덴-아세트산비닐 공중합체 등의 섬유), 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 섬유, 폴리페닐렌설파이드 섬유, 셀룰로오스계 섬유 (예를 들어 레이온 섬유, 아세테이트 섬유 등) 등을 들 수 있다. 이들 비습열 접착성 섬유는 단독으로 또는 2 종 이상 조합해서 사용할 수 있다.

이들 비습열 접착성 섬유는 용도에 따라 적절히 선택해서 사용할 수 있다. 경량성보다 경도나 굽힘 강도 등의 기계적 특성을 중시하는 경우에는, 흡습성이 높은 친수성 섬유, 예를 들어 폴리비닐계 섬유나 셀룰로오스계 섬유, 특히 셀룰로오스계 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 셀룰로오스계 섬유에는 천연 섬유 (목면, 양모, 비단, 삼 등), 반합성 섬유 (트리아세테이트 섬유 등의 아세테이트 섬유 등), 재생 섬유 (레이온, 폴리노직, 큐프라, 리요셀 (예를 들어 등록 상표명 : 「텐셀」등) 등) 가 포함된다. 이들 셀룰로오스계 섬유 중, 예를 들어 레이온 등의 반합성 섬유를 바람직하게 사용할 수 있으며, 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 함유하는 습열 접착성 섬유와 조합하면, 습열 접착성 섬유와의 친화성이 높기 때문에, 수축이 진행됨과 함께, 접착성도 향상되어, 본 발명 중에서는 상대적으로 고밀도이며 기계적 특성이 높은 성형체가 얻어진다.

한편, 경량성을 중시하는 경우에는, 흡습성이 낮은 소수성 섬유, 예를 들어 폴리올레핀계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리아미드계 섬유, 특히 여러 특성의 밸런스가 우수한 폴리에스테르계 섬유 (폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등) 를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 소수성 섬유를 에틸렌-비닐알코올 공중합체를 함유하는 습열 접착성 섬유와 조합하면, 경량성이 우수한 성형체가 얻어진다.

비습열 접착성 섬유의 평균 섬도 및 평균 섬유 길이는 습열 접착성 섬유와 동일하다.

습열 접착성 섬유와 비습열 접착성 섬유의 비율 (질량비) 도 성형체의 용도 에 따라, 습열 접착성 섬유/비습열 접착성 섬유 = 10/90 ∼ 100/0 (예를 들어 20/80 ∼ 100/0) 의 범위에서 선택할 수 있다. 경질인 성형체를 제조하는 경우에는, 습열 접착성 섬유의 비율이 많은 편이 바람직하고, 양자의 비율 (질량비) 은 습열 접착성 섬유/비습열 접착성 섬유 = 80/20 ∼ 100/0, 바람직하게는 90/10 ∼ 100/0, 더욱 바람직하게는 95/5 ∼ 100/0 정도이다. 습열 접착성 섬유의 비율이 이 범위에 있으면, 높은 표면 경도와 굽힘 거동을 확보할 수 있는 성형체가 얻어진다. 비습열 접착성 섬유의 특성을 이용한 성형체를 제조하는 경우에는, 양자의 비율 (질량비) 은, 습열 접착성 섬유/비습열 접착성 섬유 = 20/80 ∼ 99/1, 바람직하게는 30/70 ∼ 90/10, 더욱 바람직하게는 40/60 ∼ 80/20 정도이다.

본 발명의 성형체 (또는 섬유) 는, 추가로 관용의 첨가제, 예를 들어 안정제 (구리 화합물 등의 열안정제, 자외선 흡수제, 광안정제, 산화 방지제 등), 미립자, 착색제, 대전 방지제, 난연제, 가소제, 윤활제, 결정화 속도 지연제 등을 함유하고 있어도 된다. 이들 첨가제는 단독으로 또는 2 종 이상 조합해서 사용할 수 있다. 이들 첨가제는 성형체 표면에 담지되어 있어도 되고, 섬유 중에 함유되어 있어도 된다.

또한, 본 발명의 성형체 (섬유) 는 후술하는 자동차의 내장재, 항공기의 내벽재 등 난연성이 요구되는 용도에 사용되는 경우, 난연제를 첨가하는 것이 효과적이다. 난연제는 관용의 무기계 난연제나 유기계 난연제를 사용할 수 있으며, 범용되고 또한 난연 효과가 높은 할로겐계 난연제나 인계 난연제이어도 되는데, 할로겐계 난연제는 연소시의 할로겐 가스의 발생에 수반되는 산성비의 문제를 갖고, 인계 난연제는 가수 분해에 의한 인 화합물 유출에 수반되는 호수와 늪의 부영양화의 문제를 가지고 있다. 따라서, 본 발명에서는, 난연제로는 이들의 문제를 회피하고, 높은 난연성을 발휘할 수 있다는 점에서, 붕소계 난연제 및/또는 규소계 난연제를 사용하는 것이 바람직하다.

붕소계 난연제로는 예를 들어 붕산 (오르토붕산, 메타붕산 등), 붕산염 [예를 들어 4붕산나트륨 등의 알칼리 금속 붕산염, 메타붕산바륨 등의 알칼리 토금속염, 붕산아연 등의 전이 금속염 등], 축합 붕산(염) (피로붕산, 4붕산, 5붕산, 8붕산 또는 이들의 금속염 등) 등을 들 수 있다. 이들 붕소계 난연제는 함수물 (예를 들어 함수 4붕산나트륨인 붕사 등) 이어도 된다. 이들 붕소계 난연제는 단독으로 또는 2 종 이상 조합해서 사용할 수 있다.

규소계 난연제로는 예를 들어 폴리오르가노실록산 등의 실리콘 화합물, 실리카나 콜로이달 실리카 등의 산화물, 규산칼슘, 규산알루미늄, 규산마그네슘, 알루미나규산마그네슘 등의 금속 규산염 등을 들 수 있다.

이들 난연제는 단독으로 또는 2 종 이상 조합해서 사용할 수 있다. 이들 난연제 중, 붕산이나 붕사 등의 붕소계 난연제를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 특히 붕산과 붕사를 조합하는 것이 바람직하고, 양자의 비율 (질량비) 은 붕산/붕사 = 90/10 ∼ 10/90, 바람직하게는 60/40 ∼ 30/70 정도이다. 붕산 및 붕사는 수용액으로서 난연 가공에 제공해도 되고, 예를 들어 물 100 질량부에 대해 붕산을 10 ∼ 35 질량부 및 붕사를 15 ∼ 45 질량부 정도 첨가하여 용해시켜 수용액으로 조제해도 된다.

난연제의 비율은 성형체의 용도에 따라 선택하면 되며, 예를 들어 성형체의 전체 질량에 대해 예를 들어 1 ∼ 300 질량%, 바람직하게는 5 ∼ 200 질량%, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 150 질량% 정도이다.

난연화의 방법으로는 관용의 딥-닙 가공과 동일하게 하여, 본 발명의 성형체에 난연제를 함유하는 수용액이나 에멀션을 함침 또는 분무한 후에 건조시키는 방법, 섬유 방사시에 2 축 압출기 등으로 난연제를 혼련한 수지를 압출하여 방사하고, 이 섬유를 사용하는 방법 등을 사용할 수 있다.

(성형체의 특성)

본 발명의 성형체는, 상기 섬유로 구성된 웹으로부터 얻어지는 부직 섬유 구조를 가지고 있으며, 그 형상은 용도에 따라 선택할 수 있지만, 통상적으로 시트상 또는 판상이다.

또한, 본 발명의 성형체에 있어서 높은 표면 경도 및 굽힘 경도를 가짐과 함께, 경량성과 통기성을 밸런스 양호하게 구비한 부직 섬유 구조를 갖기 위해서는, 상기 부직 섬유의 웹을 구성하는 섬유의 배열 상태 및 접착 상태가 적당히 조정되어 있을 필요가 있다. 즉, 섬유 웹을 구성하는 섬유가 대략 섬유 웹 (부직 섬유) 면에 대해 평행하게 배열되면서, 서로 교차되도록 배열시키는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 성형체는, 각 섬유가 교차된 교점에서 융착되어 있는 것이 바람직하다. 특히 높은 경도 및 강도가 요구되는 성형체는, 교점 이외의 섬유가 거의 평행하게 나열되어 있는 부분에 있어서, 수 개 ∼ 수십 개 정도로 다발상으로 융착된 다발상 융착 섬유를 형성하고 있어도 된다. 이들 섬유가 단섬유 끼리의 교점, 다발상 섬유끼리의 교점, 또는 단섬유와 다발상 섬유의 교점에서 융착된 구조를 부분적으로 형성함으로써, 「스크럼」을 짠 것과 같은 구조 (섬유가 교점부에서 접착되어, 그물과 같이 얽힌 구조, 또는 교점에서 섬유가 접착되어 인접하는 섬유를 서로 구속하는 구조) 로 하여, 목적으로 하는 굽힘 거동이나 표면 경도 등을 발현시킬 수 있다. 본 발명에서는, 이러한 구조가 섬유 웹의 면 방향 및 두께 방향을 따라 대략 균일하게 분포되는 형태로 하는 것이 바람직하다.

여기에서 말하는 「대략 섬유 웹면에 대해 평행하게 배열되어 있는」이란, 국부적으로 다수의 섬유가 두께 방향을 따라 배열되어 있는 부분이 반복해서 존재 하는 경우가 없는 상태를 나타낸다. 보다 구체적으로는, 성형체의 섬유 웹에 있어서의 임의의 단면을 현미경으로 관찰했을 때에, 섬유 웹에서의 두께의 30% 이상에 걸쳐, 두께 방향으로 연속해서 연장되는 섬유의 존재 비율 (개수 비율) 이, 그 단면에 있어서의 전체 섬유에 대해 10% 이하 (특히 5% 이하) 인 상태를 말한다.

섬유를 섬유 웹면에 대해 평행하게 배열하는 것은, 두께 방향 (웹면에 대해 수직인 방향) 을 따라 배향되어 있는 섬유가 많이 존재하면, 주변에 섬유의 배열이 흐트러져 부직 섬유 내에 필요 이상으로 큰 공극을 발생시켜, 성형체의 굽힘 강도나 표면 경도가 저감되기 때문이다. 따라서, 가능한 한 이 공극을 적게 하는 것이 바람직하고, 이를 위해 섬유를 가능한 한 섬유 웹면에 대해 평행하게 배열시키는 것이 바람직하다.

또한, 웹을 니들 펀치 등의 수단으로 교락시키면, 고밀도인 성형체를 제조하기 용이해진다. 또한, 섬유를 습열 접착시키기 전에 교락시키면, 접착 전의 섬 유의 형태가 유지되기 때문에, 두께가 큰 성형체의 제조가 용이해져, 생산 효율상 유리해진다. 그러나, 니들 펀치 등에 의한 섬유의 교락은 섬유를 섬유 웹면에 대해 평행하게 배열시키는 점에서는 불리하다. 또한, 교락에 의해 성형체의 밀도가 높아지기 때문에, 저밀도이면서 경량인 성형체의 제조는 곤란해진다. 따라서, 섬유를 평행하게 배열시키는 점 및 경량성면에서는, 섬유의 교락의 정도를 저감시키거나, 교락시키지 않는 것이 바람직하다.

특히, 본 발명의 성형체가 시트상 또는 판상인 경우에, 성형체의 두께 방향으로 하중이 가해진 경우, 큰 공극부가 존재하면, 이 공극부가 가중에 의해 찌그러져 성형체 표면이 변형되기 쉬워진다. 또한, 이 하중이 성형체 전체면에 가해지면, 전체적으로 두께가 작아지기 쉬워지게 된다. 성형체 자체를 공극이 없는 수지 충전물로 하면 이러한 문제를 회피할 수 있지만, 이것에서는 통기도가 저하되어, 굽혔을 때의 부러지기 어려움 (내절성), 경량성을 확보하는 것이 곤란해진다.

한편으로, 하중에 의한 두께 방향으로의 변형을 작게 하기 위해, 섬유를 가늘게 하고, 보다 조밀하게 섬유를 충전하는 것을 생각해 볼 수 있는데, 가는 섬유만으로 경량성과 통기성을 확보하려고 하면, 각각의 섬유의 강성이 낮아져, 반대로 굽힘 응력이 저하된다. 굽힘 응력을 확보하기 위해서는, 섬유 직경을 어느 정도 굵게 할 필요가 있는데, 단순히 굵은 섬유를 혼합한 것에서는, 굵은 섬유끼리의 교점 부근에서 큰 공극이 발생되기 쉬워, 두께 방향으로 변형되기 쉬워진다.

그래서, 본 발명의 성형체는, 섬유의 방향을 웹의 면 방향을 따라 평행하게 나열하여 분산시킴 (또는 섬유 방향을 랜덤 방향을 향하게 함) 으로써, 섬유끼리가 서로 교차되고, 그 교점에서 접착시킴으로써, 작은 공극을 발생시켜 경량성을 확보 하고 있다. 또한, 이러한 섬유 구조가 연속됨으로써, 적당한 통기도 및 표면 경도도 확보하고 있다. 특히, 다른 섬유와 교차하지 않고 대략 평행하게 나열되어 있는 지점에서, 섬유 길이 방향으로 평행하게 융착된 다발상 섬유를 형성시킨 경우에는, 단섬유만으로 구성되는 경우에 비하여 높은 굽힘 강도를 주로 확보할 수 있다. 경도 및 강도가 높은 성형체를 원하는 경우에는, 섬유 한 개 한 개가 교차하는 교점에서 접착시키면서, 교점과 교점 사이에서 각 섬유가 다발상으로 나열되는 부분에서 수 개의 다발상 섬유를 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 구조는 성형체 단면을 관찰했을 때의 단섬유의 존재 상태로부터 확인할 수 있다.

또한, 본 발명의 성형체에 있어서, 부직 섬유 구조를 구성하는 섬유가 상기 습열 접착성 섬유의 융착에 의해 섬유 접착률 85% 이하 (예를 들어 1 ∼ 85%), 바람직하게는 3 ∼ 70%, 더욱 바람직하게는 5 ∼ 60% (특히 10 ∼ 35%) 정도로 접착되어 있다. 본 발명에 있어서의 섬유 접착률은, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있는데, 부직 섬유 단면에 있어서의 전체 섬유의 단면수에 대해 2 개 이상 접착된 섬유의 단면수의 비율을 나타낸다. 따라서, 섬유 접착률이 낮은 것은, 복수의 섬유끼리가 융착되는 비율 (집속하여 융착된 섬유의 비율) 이 적은 것을 의미한다.

본 발명에서는, 또한, 부직 섬유 구조를 구성하는 섬유는, 각각의 섬유의 접점에서 접착되어 있는데, 가능한 한 적은 접점수로 큰 굽힘 응력을 발현시키기 위해서는, 이 접착점이, 두께 방향을 따라 성형체 표면에서 내부 (중앙), 그리고 이 면에 이르기까지 균일하게 분포되어 있는 것이 바람직하다. 점착점이 표면 또는 내부 등에 집중되면 충분한 굽힘 응력을 확보하는 것이 곤란해질 뿐만 아니라, 접착점이 적은 부분에 있어서의 형태 안정성이 저하된다.

따라서, 성형체의 두께 방향의 단면에 있어서, 두께 방향으로 3 등분한 각각의 영역에 있어서의 섬유 접착률이 모두 상기 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한, 각 영역에 있어서의 섬유 접착률의 최대치와 최소치의 차가 20% 이하 (예를 들어 0.1 ∼ 20%), 바람직하게는 15% 이하 (예를 들어 0.5 ∼ 15%), 더욱 바람직하게는 10% 이하 (예를 들어 1 ∼ 10%) 이다. 본 발명에서는, 섬유 접착률이 두께 방향에 있어서 이러한 균일성을 갖고 있기 때문에, 경도나 굽힘 강도, 내절성이나 인성에 있어서 우수하다.

또한, 본 발명에 있어서, 「두께 방향으로 3 등분한 영역」이란, 판상 성형체의 두께 방향에 대해 직교하는 방향으로 슬라이스하여 3 등분한 각 영역을 의미한다.

이와 같이, 본 발명의 성형체에서는, 습열 접착성 섬유에 의한 융착이 균일하게 분산되어 점 접착되어 있을 뿐만 아니라, 이들 점 접착이 짧은 융착점 거리 (예를 들어 수십 ∼ 수백 ㎛) 에서 치밀하게 네트워크 구조를 두르고 있다. 이러한 구조로 인하여, 본 발명의 성형체는 외력이 작용해도, 섬유 구조가 갖는 유연성 때문에 변형에 대해 추종성이 높아짐과 함께, 미세하게 분산된 섬유의 각 융착점에 외력이 분산되어 작아지기 때문에, 높은 내절성이나 인성을 발현하고 있는 것으로 추정할 수 있다. 이에 대해, 종래의 다공질 성형체나 발포체 등은 공극의 주위가 연속된 계면을 형성하고 있기 때문에, 본 발명의 성형체에 비하여 큰 면적으로 외력을 받아들이게 되어 변형이 발생하기 쉬워, 내절성이나 인성이 저하된다고 추정할 수 있다.

본 발명의 성형체에 있어서, 두께 방향의 단면에 있어서의 단섬유 (단섬유 단면) 의 존재 빈도는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 그 단면의 임의의 1㎟ 에 존재하는 단섬유의 존재 빈도가 100 개/㎟ 이상 (예를 들어 100 ∼ 300 개 정도) 이어도 되지만, 특히 경량성보다 기계적 특성이 요구되는 경우에는, 단섬유의 존재 빈도는, 예를 들어 100 개/㎟ 이하, 바람직하게는 60 개/㎟ 이하 (예를 들어 1 ∼ 60 개/㎟), 더욱 바람직하게는 25 개/㎟ 이하 (예를 들어 3 ∼ 25 개/㎟) 이어도 된다. 단섬유의 존재 빈도가 지나치게 많으면, 섬유의 융착이 적어, 성형체의 강도가 저하된다. 또한, 단섬유의 존재 빈도가 100 개/㎟ 를 초과하면 섬유의 다발상 융착이 적어지기 때문에, 높은 굽힘 강도를 확보하기 곤란해진다. 게다가, 판상 성형체의 경우, 다발상으로 융착된 섬유가 성형체의 두께 방향으로 얇고, 면 방향 (길이 방향 또는 폭 방향) 으로 폭이 넓은 형태를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는, 상기 단섬유의 존재 빈도는 다음과 같이 하여 측정한다. 즉, 성형체 단면의 주사형 전자 현미경 (SEM) 사진 중에서 선택한 1㎟ 에 상당하는 범위를 관찰하고, 단섬유 단면의 수를 센다. 사진 중에서 임의의 수 지점 (예를 들어 무작위로 선택한 10 지점) 에 대하여 동일하게 관찰하고, 단섬유 단면의 단위 면적당 평균치를 단섬유의 존재 빈도로 한다. 이 때, 단면에서 단 섬유의 상태인 섬유의 수를 모두 센다. 즉, 완전히 단섬유의 상태인 섬유 이외에, 수 개의 섬유가 융착된 섬유라 하더라도, 단면에서 융착 부분에서부터 떨어져 단섬유의 상태에 있는 섬유는 단섬유로서 센다.

성형체 중의 습열 접착성 섬유는 두께 방향의 양단을 연결하지 않음으로써 (두께 방향에서 섬유가 성형체를 관통하지 않음으로써), 섬유의 누락 등에 의한 성형체의 결락을 억제할 수 있다. 습열 접착성 섬유를 이와 같이 배치하기 위한 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 습열 접착성 섬유를 교락시킨 성형체를 복수 적층하여 습열 접착시키는 수단이 간편하면서 확실하다. 또, 섬유 길이와 성형체의 두께의 관계를 조정함으로써, 성형체의 두께 방향의 양단을 연결하는 섬유를 대폭 저감시킬 수 있다. 이러한 점에서, 성형체의 두께는 섬유 길이에 대해 10% 이상 (예를 들어 10 ∼ 1000%), 바람직하게는 40% 이상 (예를 들어 40 ∼ 800%), 더욱 바람직하게는 60% 이상 (예를 들어 60 ∼ 700%), 특히 100% 이상 (예를 들어 100 ∼ 600%) 이다. 그러나, 성형체의 두께와 섬유 길이가 이러한 범위에 있으면, 성형체의 굽힘 응력 등의 기계적 강도가 저하되지 않아, 섬유의 누락 등에 의한 성형체의 결락을 억제할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 성형체는, 다발상 융착 섬유의 비율이나 존재 상태에 따라, 밀도나 기계적 특성은 영향을 받는다. 융착의 정도를 나타내는 섬유 접착률은 SEM 을 사용하여 성형체의 단면을 확대한 사진을 촬영하여, 소정의 영역에 있어서, 접착된 섬유 단면의 수에 기초하여 간편하게 측정할 수 있다. 그러나, 다발상으로 섬유가 융착되어 있는 경우에는, 각 섬유가 다발상으로 또는 교점에서 융착되어 있기 때문에, 특히 밀도가 높은 경우에는 섬유 단체로서 관찰하는 것이 곤란해지기 쉽다. 이 경우, 예를 들어 본 발명의 성형체가 습열 접착성 수지로 구성된 초부와 섬유 형성성 중합체로 구성된 심부로 형성된 심초형 복합 섬유로 접착되어 있는 경우에는, 융해나 세정 제거 등의 수단에 의해 접착부의 융착을 해제하고, 해제 전의 절단면과 비교함으로써 섬유 접착률을 측정할 수 있다. 한편, 본 발명에서는, 이 섬유 융착의 정도를 반영하는 지표로서, 성형 후의 성형체 단면 (두께 방향의 단면) 에 있어서의 섬유 및 다발상의 섬유 다발이 형성하는 단면이 차지하는 면적 비율, 즉 섬유 충전율을 사용할 수도 있다. 두께 방향의 단면에 있어서의 섬유 충전율은, 예를 들어 20 ∼ 80%, 바람직하게는 20 ∼ 60%, 더욱 바람직하게는 30 ∼ 50% 정도이다. 섬유 충전율이 지나치게 작으면 성형체 내의 공극이 지나치게 많아, 원하는 표면 경도 및 굽힘 응력을 확보하는 것이 곤란해진다. 반대로, 지나치게 크면, 표면 경도 및 굽힘 응력을 충분히 확보할 수 있지만, 매우 무거워져, 통기도가 저하되는 경향이 있다.

본 발명의 성형체 (특히, 다발상으로 섬유가 융착되어, 단섬유의 존재 빈도가 100 개/㎟ 이하인 성형체) 는 판상 (보드상) 이라 하더라도, 하중에 의해 패이거나, 변형되기 어려운 표면 경도를 갖는 것이 바람직하다. 그러한 지표로서, A 타입 듀로미터 경도 시험 (JIS K6253 의 「가황 고무 및 열가소성 고무의 경도 시험법」에 준거한 시험) 에 의한 경도가, 예를 들어 A50 이상, 바람직하게는 A60 이상이고, 더욱 바람직하게는 A70 이상이다. 이 경도가 지나치게 작으면, 표면에 가해지는 하중에 의해 변형되기 쉽다.

이러한 다발상 융착 섬유를 함유하는 성형체는, 굽힘 강도 및 표면 경도와 경량성과 통기성을 높은 차원에서 균형을 이루게 하기 위해, 다발상 융착 섬유의 존재 빈도가 적고, 또한 각 섬유 (다발상 섬유 및/또는 단섬유) 의 교점에서 높은 빈도로 접착되어 있는 것이 바람직하다. 단, 섬유 접착률이 지나치게 높으면, 접착되어 있는 점끼리의 거리가 지나치게 근접하여 유연성이 저하되어, 외부 응력에 의한 변형을 해소하기 곤란해진다. 이 때문에, 본 발명의 성형체는 섬유 접착률이 85% 이하일 필요가 있다. 섬유 접착률이 지나치게 높지 않음으로써, 성형체 내에 미세한 공극에 의한 통로를 확보할 수 있어, 경량성과 통기도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 가능한 한 적은 접점수로 큰 굽힘 응력, 표면 경도 및 통기도를 발현시키기 위해서는, 섬유 접착률이 성형체 표면에서 내부 (중앙), 그리고 이면에 이르기까지 두께 방향을 따라 균일하게 분포되어 있는 것이 바람직하다. 접착점이 표면이나 내부 등에 집중되면, 상기 서술한 굽힘 응력이나 형태 안정성에 추가하여, 통기도를 확보하는 것도 곤란해진다.

그래서, 본 발명의 성형체에서는, 두께 방향의 단면에 있어서, 두께 방향으로 3 등분한 각각의 영역에 있어서의 섬유 충전율이 모두 상기 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한, 각 영역에 있어서의 섬유 충전율의 최대치과 최소치의 차가 20% 이하 (예를 들어 0.1 ∼ 20%), 바람직하게는 15% 이하 (예를 들어 0.5 ∼ 15%), 더욱 바람직하게는 10% 이하 (예를 들어 1 ∼ 10%) 이다. 본 발명에서는, 섬유 충전율이 두께 방향에서 균일하면, 굽힘 강도나 내절성이나 인성 등에 있어서 우수하다. 본 발명에 있어서의 섬유 충전율은, 후술하는 실시예에 기재하 는 방법으로 측정한다.

본 발명의 성형체는, 종래의 목질 섬유 보드 재료에서는 얻어지지 않는 굽힘 거동을 나타내는 것도 특징 중 하나이다. 본 발명에서는, 이 굽힘 거동을 나타내기 위해, JIS K7017 「섬유 강화 플라스틱-굽힘 특성을 구하는 방법」에 준하여, 샘플을 서서히 구부렸을 때에 발생되는 샘플의 반발력을 측정하고, 최대 응력 (피크 응력) 을 굽힘 응력으로서 나타내어, 굽힘 거동의 지표로서 사용하였다. 즉, 이 굽힘 응력이 클수록 단단한 성형체이고, 또한 측정 대상물이 파괴될 때까지의 굽힘량 (변위) 이 클수록 잘 구부러지는 성형체이다.

본 발명의 성형체는 적어도 일 방향 (바람직하게는 모든 방향) 에 있어서의 최대 굽힘 응력이 0.05㎫ 이상 (예를 들어 0.05 ∼ 100㎫) 이고, 바람직하게는 0.1 ∼ 30㎫, 더욱 바람직하게는 0.2 ∼ 20㎫ 정도이어도 된다. 또한, 다발상 융착 섬유 (다발상의 형태로 융착된 복수의 섬유) 를 함유하는 성형체 등, 높은 굽힘 응력을 갖는 경우에는, 최대 굽힘 응력은 2㎫ 이상, 바람직하게는 5 ∼ 100㎫, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 60㎫ 정도이어도 된다. 이 최대 굽힘 응력이 지나치게 작으면, 보드재로서 사용했을 때에 자중이나 약간의 하중에 의해 간단히 부러지기 쉽다. 또, 최대 굽힘 응력이 지나치게 높으면, 지나치게 단단해져, 응력의 피크를 초과하여 절곡하면 부러져 파손되기 쉬워진다. 또한, 100㎫ 를 초과하는 경도를 얻기 위해서는, 성형체의 밀도를 높게 하는 것이 필요해져, 경량성을 확보하기 곤란해진다.

이 굽힘량 (변위) 과 그에 따른 굽힘 응력의 상관을 보면, 처음에는 굽힘량 의 증가와 함께 응력도 증가하여, 예를 들어 대략 직선적으로 증가한다. 본 발명의 성형체에 있어서, 측정 샘플이 고유의 굽힘량에 도달하면, 그 후에는 서서히 응력이 낮아진다. 즉, 굽힘량과 응력을 그래프로 하면, 위로 볼록한 포물선상으로 커브를 그리는 상관 관계를 나타낸다. 본 발명의 성형체는 최대 굽힘 응력 (굽힘 응력의 피크) 을 초과하여, 더욱 구부리려고 한 경우에 있어서도 급격한 응력 강하를 일으키지 않고, 이른바 「점성 (또는 인성)」을 갖는 것도 특징 중 하나이다. 본 발명에서는, 이러한 「점성」을 나타내는 지표로서, 굽힘 응력의 피크시의 굽힘량 (변위) 을 초과한 상태에서 남아 있는 굽힘 응력을 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 성형체는, 최대 굽힘 응력을 나타내는 굽힘량의 1.5 배의 변위까지 구부렸을 때의 응력 (이하, 「1.5 배 변위 응력」이라고 하는 경우가 있다) 이 최대 굽힘 응력의 1/5 이상 (예를 들어 1/5 ∼ 1) 을 유지하고 있으면 되고, 예를 들어 1/3 이상 (예를 들어 1/3 ∼ 9/10), 바람직하게는 2/5 이상 (예를 들어 2/5 ∼ 9/10), 더욱 바람직하게는 3/5 이상 (예를 들어 3/5 ∼ 9/10) 유지하고 있어도 된다. 또, 2 배 변위 응력이 최대 굽힘 응력의 1/10 이상 (예를 들어 1/10 ∼ 1), 바람직하게는 3/10 이상 (예를 들어 3/10 ∼ 9/10), 더욱 바람직하게는 5/10 이상 (예를 들어 5/10 ∼ 9/10) 유지하고 있어도 된다.

본 발명의 성형체는 섬유 간에 생기는 공극에 의해 우수한 경량성을 확보할 수 있다. 또, 이들 공극은 스펀지와 같은 수지 발포체와 달리 각각이 독립된 공극이 아니라 연속되어 있기 때문에, 통기성을 가지고 있다. 이러한 구조는 수지를 함침시키는 방법이나, 표면 부분을 조밀하게 접착시켜 필름상 구조를 형성 하는 방법 등, 지금까지의 일반적인 경질화 수법으로는 제조하기 매우 곤란한 구조이다.

즉, 본 발명의 성형체는 저밀도이고, 구체적으로는 겉보기 밀도가 예를 들어 0.05 ∼ 0.7g/㎤ 정도이며, 특히 경량성이 요구되는 용도에서는, 예를 들어 0.05 ∼ 0.5g/㎤, 바람직하게는 0.08 ∼ 0.4g/㎤, 더욱 바람직하게는 0.1 ∼ 0.35g/㎤ 정도이다. 경량성보다 경도가 요구되는 용도에서는, 겉보기 밀도는 예를 들어 0.2 ∼ 0.7g/㎤, 바람직하게는 0.25 ∼ 0.65g/㎤, 더욱 바람직하게는 0.3 ∼ 0.6g/㎤ 정도이어도 된다. 겉보기 밀도가 지나치게 낮으면 경량성을 갖지만, 충분한 굽힘 경도 및 표면 경도를 확보하기 어렵고, 반대로 지나치게 높으면 경도는 확보할 수 있지만, 경량성이 저하된다. 또한, 밀도가 저하되면 섬유가 교락되어, 교점에서 융착시키기만 한 일반적인 부직 섬유 구조에 가까워지고, 한편 밀도가 높아지면 섬유가 다발상으로 융착되어, 다공질 성형체에 가까운 구조가 된다.

본 발명의 성형체의 단위 면적당 중량은, 예를 들어 50 ∼ 10000g/㎡ 정도의 범위에서 선택할 수 있으며, 바람직하게는 150 ∼ 8000g/㎡, 더욱 바람직하게는 300 ∼ 6000g/㎡ 정도이다. 경량성보다 경도가 요구되는 용도에서는, 단위 면적당 중량은 예를 들어 1000 ∼ 10000g/㎡, 바람직하게는 1500 ∼ 8000g/㎡, 더욱 바람직하게는 2000 ∼ 6000g/㎡ 정도이어도 된다. 단위 면적당 중량이 지나치게 작으면 경도를 확보하기 어렵고, 또 단위 면적당 중량이 지나치게 크면 웹이 지나치게 두꺼워, 습열 가공에 있어서 고온 수증기가 충분히 웹 내부로 들어갈 수 없어, 두께 방향으로 균일한 구조체로 하기 곤란해진다.

본 발명의 성형체가 판상 또는 시트상인 경우, 그 두께는 특별히 한정되지 않지만, 1 ∼ 100㎜ 정도의 범위에서 선택할 수 있으며, 예를 들어 3 ∼ 100㎜, 바람직하게는 3 ∼ 50㎜, 더욱 바람직하게는 5 ∼ 50㎜ (특히 5 ∼ 30㎜) 정도이다. 두께가 지나치게 얇으면 경도를 확보하기 어려워지고, 지나치게 두꺼우면 이것도 질량이 무거워지기 때문에, 시트로서의 취급성이 저하된다.

본 발명의 성형체는 부직 섬유 구조를 가지고 있기 때문에 통기성이 높다. 본 발명의 성형체의 통기도는, 프라질형법에 의한 통기도로 0.1㎤/㎠/초 이상 (예를 들어 0.1 ∼ 300㎤/㎠/초), 바람직하게는 0.5 ∼ 250㎤/㎠/초 (예를 들어 1 ∼ 250㎤/㎠/초), 더욱 바람직하게는 5 ∼ 200㎤/㎠/초 정도이고, 통상적으로 1 ∼ 100㎤/㎠/초 정도이다. 통기도가 지나치게 작으면, 성형체에 공기를 통과시키기 위해 외부로부터 압력을 가할 필요가 생겨, 자연스러운 공기의 출입이 곤란해진다. 한편, 통기도가 지나치게 크면 통기성은 높아지지만, 성형체 내의 섬유 공극이 지나치게 커져, 굽힘 응력이 저하된다.

본 발명의 성형체는 부직 섬유 구조를 가지고 있기 때문에 단열성도 높아, 열전도율이 0.1W/mㆍK 이하로 낮고, 예를 들어 0.03 ∼ 0.1W/mㆍK, 바람직하게는 0.05 ∼ 0.08W/mㆍK 정도이다.

(성형체의 제조 방법)

본 발명의 성형체의 제조 방법에서는, 먼저 상기 습열 접착성 섬유를 함유하는 섬유를 웹화한다. 웹의 형성 방법으로는 관용의 방법, 예를 들어 스팬 본드법, 멜트 블로우법 등의 직접법, 멜트 블로우 섬유나 스테이플 섬유 등을 사용한 카드법, 에어 레이드법 등의 건식법 등을 이용할 수 있다. 이들 방법 중 멜트 블로우 섬유나 스테이플 섬유를 사용한 카드법, 특히 스테이플 섬유를 사용한 카드법이 범용된다. 스테이플 섬유를 사용하여 얻어진 웹으로는, 예를 들어 랜덤 웹, 세미랜덤 웹, 패럴렐 웹, 크로스랩 웹 등을 들 수 있다. 이들 웹 중, 다발상 융착 섬유의 비율을 많게 하는 경우에는, 세미랜덤 웹, 패럴렐 웹이 바람직하다.

다음으로, 얻어진 섬유 웹은 벨트 컨베이어에 의해 다음 공정으로 이송되고, 이어서 과열 또는 고온 증기 (고압 스팀) 류에 노출됨으로써, 본 발명의 부직 섬유 구조를 갖는 성형체가 얻어진다. 즉, 벨트 컨베이어에 의해 운반된 섬유 웹은, 상기 증기 분사 장치의 노즐로부터 분출되는 고속 고온 수증기류 안을 통과할 때, 분무된 고온 수증기에 의해 섬유끼리가 3 차원적으로 접착된다.

사용하는 벨트 컨베이어는, 기본적으로는 가공에 사용하는 섬유 웹을 목적으로 하는 밀도로 압축하면서 고온 수증기 처리하는 것이 가능하다면 특별히 한정되는 것은 아니며, 엔드리스 컨베이어가 바람직하게 사용된다. 또한, 일반적인 단독의 벨트 컨베이어이어도 되고, 필요에 따라 2 대의 벨트 컨베이어를 조합하여, 양 벨트간에 웹을 두어 운반해도 된다. 이와 같이 운반함으로써, 웹을 처리할 때에 처리에 사용하는 물, 고온 수증기, 컨베이어의 진동 등의 외력에 의해 운반해 온 웹의 형태가 변형되는 것을 억제할 수 있다. 또, 처리 후의 부직 섬유의 밀도나 두께를 이 벨트의 간격을 조정함으로써 제어하는 것도 가능해진다.

웹에 증기를 공급하기 위한 증기 분사 장치는 2 대의 벨트 컨베이어를 조합 한 경우, 일방의 컨베이어 내에 장착되어, 컨베이어 네트를 통과하여 웹에 증기를 공급한다. 반대측의 컨베이어에는 석션 박스를 장착해도 된다. 석션 박스에 의해, 웹을 통과한 과잉의 증기를 흡인 배출할 수 있다. 또, 웹의 앞 및 뒤의 양측을 한 번에 증기 처리하기 위해, 추가로 증기 분사 장치가 장착된 측의 컨베이어의 하류부에 석션 박스를 장착하고, 이 석션 박스가 장착된 반대측의 컨베이어 내에 증기 분사 장치를 설치해도 된다. 하류부의 증기 분사 장치 및 석션 박스가 없을 경우, 섬유 웹의 앞과 뒤를 증기 처리하고 싶으면, 한 번 처리한 섬유 웹의 표리를 반전시켜 다시 처리 장치 내를 통과시킴으로써 대용할 수 있다.

컨베이어에 사용하는 엔드리스 벨트는 웹의 운반이나 고온 증기 처리에 방해가 되지 않으면 특별히 한정되는 것은 아니다. 단, 고온 증기 처리를 한 경우, 그 조건에 따라 섬유 웹의 표면에 벨트의 표면 형상이 전사되는 경우가 있기 때문에, 용도에 따라 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 특히, 표면이 평탄한 성형체를 얻고자 하는 경우에는, 메시가 미세한 넷을 사용하면 된다. 또한, 90 메시 정도가 상한이고, 이 이상의 메시가 미세한 네트는 통기성이 낮아, 증기가 통과 하기 어려워진다. 메시 벨트의 재질은 증기 처리에 대한 내열성 등의 관점에서, 금속, 내열 처리한 폴리에스테르계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지, 폴리아릴레이트계 수지 (전체 방향족계 폴리에스테르계 수지), 방향족 폴리아미드계 수지 등의 내열성 수지 등이 바람직하다.

증기 분사 장치로부터 분사되는 고온 수증기는 기류이기 때문에, 수류 얽힘 처리나 니들 펀치 처리와는 상이하게, 피처리체인 웹 중의 섬유를 크게 이동시키지 않고 웹 내부로 진입한다. 이 웹 안으로의 증기류의 진입 작용 및 습열 작용에 의해, 증기류가 웹 내에 존재하는 각 섬유의 표면을 습열 상태에서 효율적으로 덮어, 균일한 열접착이 가능해지는 것으로 생각할 수 있다. 또, 이 처리는 고속 기류 하에서 매우 단시간에 행해지기 때문에, 증기의 섬유 표면으로의 열전도는 충분하지만, 섬유 내부로의 열전도가 충분히 행해지기 전에 처리가 종료되고, 이 때문에 고온 수증기의 압력이나 열에 의해, 처리되는 섬유 웹 전체가 찌그러지거나, 그 두께가 손상되는 변형도 일어나기 어렵다. 그 결과, 섬유 웹에 큰 변형이 생기지 않고, 표면 및 두께 방향에 있어서의 접착의 정도가 대략 균일해지도록 습열 접착이 완료된다.

또한, 표면 경도나 굽힘 강도가 높은 성형체를 얻는 경우에는, 웹에 고온 수증기를 공급하여 처리할 때에, 처리되는 웹을 컨베이어 벨트 또는 롤러 사이에서 목적으로 하는 겉보기 밀도 (예를 들어 0.2 ∼ 0.7g/㎤ 정도) 로 압축시킨 상태에서 고온 수증기에 노출시키는 것이 중요하다. 특히, 상대적으로 고밀도인 성형체를 얻으려고 하는 경우에는, 고온 수증기로 처리할 때에 충분한 압력으로 섬유 웹을 압축할 필요가 있다. 또한, 롤러 간 또는 컨베이어 간에 적당한 클리어런스를 확보함으로써, 목적으로 하는 두께나 밀도로 조정하는 것도 가능하다. 컨베이어의 경우에는, 단숨에 웹을 압축시키는 것이 곤란하기 때문에, 벨트의 장력을 가능한 한 높게 설정하여, 증기 처리 지점인 상류로부터 서서히 클리어런스를 좁혀 가는 것이 바람직하다. 또한, 증기 압력, 처리 속도를 조정함으로써 원하는 굽힘 경도, 표면 경도, 경량성, 통기도를 갖는 성형체로 가공한다.

이 때, 경도를 높이고 싶은 경우에는, 웹을 사이에 두고 노즐과 반대측의 엔드리스 벨트의 이측을 스테인리스판 등으로 하여, 증기를 통과할 수 없는 구조로 하면, 피처리체인 웹을 통과한 증기가 여기에서 반사되기 때문에, 증기의 보온 효과로 인하여 더욱 강고하게 접착된다. 반대로, 경도(輕度)의 접착이 필요한 경우에는, 석션 박스를 배치하여 여분의 수증기를 실외로 배출해도 된다.

고온의 수증기를 분사시키기 위한 노즐은 소정의 오리피스가 폭 방향으로 연속적으로 나열된 플레이트나 다이스를 사용하여, 이것을 공급되는 웹의 폭 방향으로 오리피스가 나열되도록 배치하면 된다. 오리피스열은 1 열 이상 있으면 되며, 복수 열이 병렬된 배열이어도 된다. 또, 1 열의 오리피스열을 갖는 노즐 다이를 복수 대 병렬로 설치해도 된다.

플레이트에 오리피스를 개방한 타입의 노즐을 사용하는 경우, 플레이트의 두께는 0.5 ∼ 1㎜ 정도이어도 된다. 오리피스의 직경이나 피치에 관해서는, 목적으로 하는 섬유 고정이 가능한 조건이라면 특별히 제한은 없지만, 오리피스의 직경은 통상적으로 0.05 ∼ 2㎜, 바람직하게는 0.1 ∼ 1㎜, 더욱 바람직하게는 0.2 ∼ 0.5㎜ 정도이다. 오리피스의 피치는 통상적으로 0.5 ∼ 3㎜, 바람직하게는 1 ∼ 2.5㎜, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 1.5㎜ 정도이다. 오리피스의 직경이 지나치게 작으면, 노즐의 가공 정밀도가 낮아져 가공이 곤란해진다는 설비적인 문제점과, 막힘을 일으키기 쉬워진다는 운전상의 문제점이 발생하기 쉽다. 반대로, 지나치게 크면, 증기 분사력이 저하된다. 한편, 피치가 지나치게 작으면, 노즐 구멍이 지나치게 조밀해지기 때문에, 노즐 자체의 강도가 저하된다. 한편, 피 치가 지나치게 크면, 고온 수증기가 웹에 충분히 분사되지 않는 케이스가 생기기 때문에, 웹 강도가 저하된다.

고온 수증기에 대해서도, 목적으로 하는 섬유의 고정을 실현할 수 있으면 특별히 한정은 없으며, 사용하는 섬유의 재질이나 형태에 따라 설정하면 되는데, 압력은 예를 들어 0.1 ∼ 2㎫, 바람직하게는 0.2 ∼ 1.5㎫, 더욱 바람직하게는 0.3 ∼ 1㎫ 정도이다. 증기의 압력이 지나치게 높거나 강한 경우에는, 웹을 형성하는 섬유가 움직여 옷감의 배열이 흐트러지거나, 섬유가 지나치게 용융되어 부분적으로 섬유 형상을 유지할 수 없게 될 가능성이 있다. 또, 압력이 지나치게 약하면, 섬유의 융착에 필요한 열량을 웹에 부여할 수 없게 되거나, 수증기가 웹을 관통하지 못하여, 두께 방향으로 섬유 융착 불균일을 일으키는 경우가 있어, 노즐로부터의 증기의 균일 분출을 제어하기 곤란해지는 경우가 있다.

고온 수증기의 온도는 예를 들어 70 ∼ 150℃, 바람직하게는 80 ∼ 120℃, 더욱 바람직하게는 90 ∼ 110℃ 정도이다. 고온 수증기의 처리 속도는 예를 들어 200m/분 이하, 바람직하게는 0.1 ∼ 100m/분, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 50m/분 정도이다.

필요하면, 컨베이어 벨트에 소정의 요철 무늬나 문자, 그림 등을 부여해 두고, 이들을 전사시킴으로써 얻어지는 보드 제품에 의장성을 부여하는 것도 가능하다. 또, 다른 자재와 적층하여 적층체를 형성해도 되고, 성형 가공에 의해 원하는 형태 (원주상, 사각기둥상, 구상, 타원체상 등의 각종 형상) 로 가공해도 된다.

이와 같이 하여 섬유 웹의 섬유를 부분적으로 습열 접착시킨 후, 얻어지는 부직 섬유 구조를 갖는 성형체에 수분이 잔류하는 경우가 있기 때문에, 필요에 따라 웹을 건조시켜도 된다. 건조에 관해서는, 건조용 가열체에 접촉시킨 성형체의 표면이, 건조 후에 섬유의 용융 등으로 인하여 섬유 형태가 소실되지 않을 것이 필요하며, 섬유 형태를 유지할 수 있는 한, 관용의 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어 부직포의 건조에 사용되는 실린더 건조기나 텐터와 같은 대형의 건조 설비를 사용해도 되는데, 잔류하고 있는 수분은 미량으로, 비교적 경도의 건조 수단에 의해 건조시킬 수 있는 레벨인 경우가 많기 때문에, 원적외선 조사, 마이크로파 조사, 전자선 조사 등의 비접촉법이나 열풍을 사용하는 방법 등이 바람직하다.

또한, 본 발명의 성형체는, 상기 서술한 바와 같이, 습열 접착성 섬유를 고온 수증기에 의해 접착시켜 얻어지는데, 부분적으로 (습열 접착에 의해 얻어진 성형체끼리의 접착 등), 다른 관용의 방법, 예를 들어 부분적인 열압 융착 (열 엠보스 가공 등, 기계적 압축 (니들 펀치 등) 등의 처리 방법에 의해 접착되어 있어도 된다.

또한, 습열 접착성 섬유는 섬유 웹을 열탕에 침지시키는 것에 의해서도 융착되는데, 이러한 방법으로는 섬유 접착률을 제어하기 곤란하고, 또 섬유 접착률의 균일성이 높은 성형체를 얻는 것이 곤란하다. 그 원인은, 섬유 웹 중에 필연적으로 함유되는 공기의 영향으로 위치에 따라 습열 접착성이 상이한 것, 이 공기가 섬유 웹 밖으로 밀려 나옴에 따른 구조에 대한 영향, 습열 접착시킨 섬유 웹을 열탕 중에서 꺼낼 때의 인취 롤러에 의한 섬유 내부의 미세 구조의 변형이나 꺼낸 섬 유 웹 중에 포함되는 열탕의 중량에 의한 상하 방향의 미세 구조의 변형의 차이 등이라고 추정할 수 있다.

이와 같이 하여 얻어진 부직 섬유 구조를 갖는 성형체는, 일반적인 부직포와 동일 정도의 저밀도이면서, 매우 높은 굽힘 응력 및 표면 경도를 가짐과 함께, 통기성도 가지고 있다. 따라서, 이러한 성능을 이용하여, 예를 들어 종래부터 목재나 컴포지트 패널 등의 각종 보드재가 사용되었던 용도, 또는 이들 보드재에 대해 통기성, 단열성, 흡음성 등의 성능이 동시에 요구되는 용도에 응용할 수 있다. 구체적으로는, 건재용 보드, 단열재 또는 단열용 보드, 통기성 보드, 흡액체 (매직펜이나 형광펜 등의 심, 잉크젯 프린터 카트리지의 잉크 유지재, 방향제 등의 향료 증산용 심재 등), 흡음체 (차음벽재, 차량용 차음재 등), 공작용 재료, 쿠션재, 경량 컨테이너나 칸막이재, 와이핑재 (화이트 보드 지우개, 식기 세척 스펀지, 펜형 와이퍼 등) 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 성형체는 높은 통기성을 갖기 때문에, 예를 들어 판상 성형체에 화장 필름을 부착시켜도, 화장 필름과 판상 성형체 사이에 둘러싸인 공기가 반대측으로 빠지기 때문에, 필름 부착에 수반되는 필름의 들뜸, 박리를 회피할 수 있다. 또, 부착된 필름의 점착제가 성형체 표면의 구성 섬유에 부착됨과 함께, 섬유 공극에 쐐기와 같이 비집고 들어감으로써 강고한 접착을 실현할 수 있다.

또, 본 발명의 성형체를 용기로서 사용하면, 용기 내외의 공기 교환이 가능해져, 호흡을 하는 생물이나 물질을 운반하는 용기로서 이용할 수 있다.

또한, 난연제를 함유시킨 경우에는, 난연성이 요구되는 용도, 예를 들어 자동차의 내장재, 항공기의 내벽재, 건축재, 가구 등에도 이용할 수 있다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하겠지만, 본 발명은 이들 실시예에 전혀 한정되지 않는다. 실시예에 있어서의 각 물성치는, 이하에 나타내는 방법에 의해 측정하였다. 또한, 실시예 중의 「부」 및 「%」는 특별히 언급하지 않는 한, 질량 기준이다.

(1) 에틸렌-비닐알코올계 공중합체의 멜트 인덱스 (MI)

JIS K6760 에 준하여, 190℃, 21.2N 하중의 조건 하, 멜트 인덱서를 사용하여 측정하였다.

(2) 단위 면적당 중량 (g/㎡)

JIS L1913 에 준하여 측정하였다.

(3) 두께(㎜), 겉보기 밀도 (g/㎤)

JIS L1913 에 준하여 두께를 측정하고, 이 값과 단위 면적당 중량의 값으로부터 겉보기 밀도를 산출하였다.

(4) 권축수

JIS L1015 (8.12.1) 에 준하여 평가하였다.

(5) 통기도

JIS L1096 에 준하고, 프라질형법으로 측정하였다.

(6) 듀로미터 경도

JIS K6253 에 준하고, 듀로미터 경도 시험 (타입 A) 에 의해 측정하였다.

(7) 열전도율

「JIS R2616, 내화 단열 벽돌의 열전도율의 시험 방법」에 준하고, 비정상 열선법에 의해 측정하였다.

(8) 굽힘 응력

JIS K7017 에 기재된 방법 중 A 법 (3 점 굽힘법) 에 준하여 측정하였다. 이 때, 측정 샘플은 25㎜ 폭 × 80㎜ 길이의 샘플을 사용하고, 지점간 거리를 50㎜ 로 하고, 시험 속도를 2㎜/분으로 하여 측정을 실시하였다. 본 발명에서는, 이 측정 결과 차트에 있어서의 최대 응력 (피크 응력) 을 최대 굽힘 응력으로 하였다. 또한, 굽힘 응력의 측정은 MD 방향 및 CD 방향에 대하여 측정하였다. 여기에서, MD 방향이란 측정 샘플의 장변에 대해 웹 흐름 방향 (MD) 이 평행해지도록 측정 샘플을 채취한 상태를 말하고, 한편 CD 방향이란 측정 샘플의 장변에 대해 웹폭 방향 (CD) 이 평행해지도록 측정 샘플을 채취한 상태를 말한다.

(9) 1.5 배 및 2 배 변위 응력

굽힘 응력의 측정에 있어서, 최대 굽힘 응력 (피크 응력) 을 나타내는 굽힘량 (변위) 을 초과하여, 더욱 그 변위의 1.5 배 또는 2 배의 변위까지 계속해서 구부렸을 때의 응력을 각각 1.5 배 변위 응력, 2 배 변위 응력으로 하였다.

(10) 섬유 접착률

주사형 전자 현미경 (SEM) 을 사용하여, 성형체 단면을 100 배로 확대한 사진을 촬영하였다. 촬영한 성형체의 두께 방향에 있어서의 단면 사진을 두께 방 향으로 3 등분하고, 3 등분한 각 영역 (표면, 내부 (중앙), 이면) 에서, 거기에서 찾아낼 수 있는 섬유 절단면 (섬유 단면) 의 수에 대해 섬유끼리가 접착되어 있는 절단면의 수의 비율을 구하였다. 각 영역에서 찾아낼 수 있는 전체 섬유 단면수 중, 2 개 이상의 섬유가 접착된 상태의 단면의 수가 차지하는 비율을 이하의 식 에 기초하여 백분율로 나타냈다. 또한, 섬유끼리가 접촉하는 부분에는, 융착되지 않고 단순히 접촉되어 있는 부분과, 융착에 의해 접착되어 있는 부분이 있다. 단, 현미경 촬영을 위해 성형체를 절단함으로써, 성형체의 절단면에서는 각 섬유가 갖는 응력에 의해 단순히 접촉되어 있는 섬유끼리는 분리된다. 따라서, 단면 사진에 있어서, 접촉하고 있는 섬유끼리는 접착되어 있다고 판단할 수 있다.

섬유 접착률 (%) = (2 개 이상 접착된 섬유의 단면수)/(전체 섬유 단면수) × 100

단, 각 사진에 대하여, 단면이 보이는 섬유는 모두 계수하여, 섬유 단면수 100 이하인 경우에는, 관찰하는 사진을 추가하여 전체 섬유 단면수가 100 을 초과하도록 하였다. 또한, 3 등분한 각 영역에 대하여 각각 섬유 접착률을 구하여, 그 최대치와 최소치의 차도 함께 구하였다.

(11) 부직 섬유 소편의 형체 유지성

부직 섬유 시료를 가로 세로 5㎜ 의 입방체 형상으로 절단하고, 50㎤ 의 물을 넣은 삼각 플라스크 (100㎤) 에 투입하였다. 이 플라스크를 진탕기 (야마토 과학 (주) 제조, 「MK160 형」) 에 장착하고, 진폭 30㎜ 의 선회 방식으로 60rpm 의 속도로 30 분간 진탕시켰다. 진탕 후, 형태 변화 및 형태 유지성 상태를 육 안으로 관찰하고, 이하의 기준에 따라 3 단계로 평가하였다.

◎ : 거의 처리 전의 형상을 유지하고 있다.

○ : 크게 결락된 부분은 보이지 않지만, 형태의 변형을 볼 수 있다.

× : 결락 부분의 발생을 볼 수 있다.

(12) 질량 유지율

처리 후의 시료를 100 메시의 금속망으로 회수하고, 이를 실온에서 하루 낮밤 동안 건조시킨 후, 질량을 측정하여 질량 유지율을 측정하였다.

(13) 섬유 충전율

주사형 질량 현미경 (SEMI) 을 사용하여, 성형체의 두께 방향에 있어서의 단면을 100 배로 확대한 사진을 촬영하였다. 이 사진에 트레이스지를 중첩시키고, 투과광을 사용하여 사진의 촬영 영역과 섬유 (다발) 단면을 트레이스하였다. 이 트레이스도를 이미지 애널라이저 (토요 방적 (주) 제조) 을 사용하여, CCD 카메라에서 컴퓨터로 도입하여, 화상을 2 치화한 후, 관찰한 화상 단면적에 있어서의 섬유 단면적이 차지하는 비율을 구하여, 백분율로 나타냈다. 이 관찰은 성형체 단면을 두께 방향으로 3 등분하고, 3 등분한 각 영역 (표면, 내부 (중앙), 이면) 에서 1㎟ 의 면적에 상당하는 영역에 대하여 각각 실시하고, 임의의 3 지점의 평균치를 섬유 충전율로 하였다. 또한, 3 등분한 각 영역에 대하여 각각 섬유 단면 충전율을 구하고, 그 최대치와 최소치의 차도 함께 구하였다. 단, 각 사진의 관찰 영역에 있어서, 섬유 단면의 일부밖에 찍히지 않은 경우에도, 관찰 영역에 포함되는 부분을 섬유 단면적으로서 측정하였다.

실시예 1

습열 접착성 섬유로서, 심 성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 초 성분이 에틸렌-비닐알코올 공중합체 (에틸렌 함유량 44 몰%, 비누화도 98.4 몰%) 인 심초형 복합 스테이플 섬유 ((주) 쿠라레 제조, 「소피스타」, 섬도 3dtex, 섬유 길이 51㎜, 심초 질량비 = 50/50, 권축수 21 개/인치, 권축률 13.5%) 를 준비하였다. 이 심초형 복합 스테이플 섬유를 사용하여, 카드법에 의해 단위 면적당 중량 약 100g/㎡ 인 카드 웹을 제조하고, 이 웹을 7 장 중첩시켜 합계 단위 면적당 중량 700g/㎡ 인 카드 웹으로 하였다. 이 카드 웹을 50 메시, 폭 500㎜ 인 스테인리스제 엔드리스 네트를 장비한 벨트 컨베이어로 이송하였다.

또한, 이 벨트 컨베이어는 하측 컨베이어와 상측 컨베이어의 한 쌍의 컨베이어로 이루어지고, 적어도 일방의 컨베이어의 벨트 이측에 증기 분사 노즐이 설치 되어 있어, 벨트를 통해, 통과하는 웹에 고온 수증기를 분사할 수 있다. 또한, 이 노즐보다 상류측에 웹 두께 조정용 금속 롤 (이하, 「웹 두께 조정용 롤」로 약기하는 경우가 있다) 이 각각 구비되어 있다. 하측 컨베이어는 상면 (즉 웹이 통과하는 면) 이 플랫한 형상이고, 일방의 상측 컨베이어는 하면이 웹 두께 조정용 롤을 따라 굴곡된 형상을 이루며, 상측 컨베이어의 웹 두께 조정용 롤이 하측 컨베이어의 웹 두께 조정용 롤과 쌍을 이루도록 배치되어 있다.

또, 상측 컨베이어는 상하로 이동할 수 있어, 이로써 상측 컨베이어와 하측 컨베이어의 웹 두께 조정용 롤 간을 소정의 간격으로 조정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 상측 컨베이어의 상류측은 하류부에 대해 웹 두께 조정용 롤을 기점으로 (상측 컨베이어의 하류측의 하면에 대해) 30 도의 각도로 경사지게 하고, 하류부는 하측 컨베이어와 평행해지도록 배치하도록 굴곡되어 있다. 또한, 상측 컨베이어가 상하하는 경우에는, 이 평행 관계를 유지하면서 이동한다.

이들 벨트 컨베이어는, 각각이 동일 속도로 동일 방향으로 회전하여, 이들 양 컨베이어 벨트끼리 및 웹 두께 조정용 롤끼리가 소정의 클리어런스를 유지하면서 가압할 수 있는 구조로 되어 있다. 이것은 이른바 캘린더 공정과 같이 작동하여 증기 처리 전의 웹 두께를 조정하기 위한 것이다. 즉, 상류측으로부터 이송되어 온 카드 웹은 하측 컨베이어 상을 주행하는데, 웹 두께 조정용 롤에 도달할 때까지의 사이에 상측 컨베이어와의 간격이 서서히 좁아진다. 그리고, 이 간격이 웹 두께보다 좁아졌을 때에, 웹은 상하 컨베이어 벨트 사이에 껴서, 서서히 압축되면서 주행한다. 이 웹은 웹 두께 조정용 롤에 형성된 클리어런스와 거의 동등한 두께가 될 때까지 압축되고, 그 두께 상태에서 증기 처리가 이루어져, 그 후에도 컨베이어 하부에서 두께를 유지하면서 주행하는 구조로 되어 있다. 여기에서는, 웹 두께 조정용 롤이 선압 50㎏/㎝ 가 되도록 조정하였다.

이어서, 하측 컨베이어에 구비된 증기 분사 장치로 카드 웹을 도입하고, 이 장치로부터 0.4㎫ 의 고온 수증기를 카드 웹의 두께 방향을 향하여 통과하도록 (수직으로) 분출하여 증기 처리를 실시하여, 본 발명의 부직 섬유 구조를 갖는 성형체를 얻었다. 이 증기 분사 장치는, 하측의 컨베이어 내에, 컨베이어 네트를 통해 고온 수증기를 웹을 향하여 분무하도록 노즐이 설치되고, 상측의 컨베이어에 석션 장치가 설치되어 있었다. 또, 이 분사 장치의 웹 진행 방향에 있어서의 하 류측에는 노즐과 석션 장치의 배치가 역전된 조합인 분사 장치가 또 1 대 설치되어 있어, 웹의 표리 양면에 대해 증기 처리를 실시하였다.

또한, 증기 분사 노즐의 구멍 직경은 0.3㎜ 이고, 노즐이 컨베이어의 폭 방향을 따라 1㎜ 피치로 1 열로 나열된 증기 분사 장치를 사용하였다. 가공 속도는 3m/분이고, 노즐측과 석션측의 상하 컨베이어 벨트 간의 간격 (거리) 은 10㎜ 로 하였다. 노즐은 컨베이어 벨트의 이측에 벨트와 거의 접하도록 배치하였다.

얻어진 성형체는 보드상의 형태를 가지며, 일반적인 부직포에 비하여 매우 단단하여, 굽힘 응력 피크를 초과해도 파괴되지 않아, 극단적인 응력의 저하도 없었다. 또, 형태 유지성 시험을 실시해도 형태의 변화는 없고, 질량도 감소되지 않았다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.

얻어진 성형체의 두께 방향의 단면을 전자 현미경 사진 (200 배) 으로 촬영한 결과를 도 1 및 도 2 에 나타낸다. 또한, 도 1 은 두께 방향의 중앙부 부근의 단면 사진이고, 도 2 는 두께 방향의 표면 부근의 단면 사진이다.

실시예 2

실시예 1 에서 사용한 습열 접착성 섬유 70 부와, 레이온 섬유 (섬도 1.4dtex, 섬유 길이 44㎜) 30 부를 혼면한 단위 면적당 중량 약 100g/㎡ 인 카드 웹을 사용하여 7 장 중첩으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 얻어진 성형체도 보드상의 형태를 가지고 있으며, 실시예 1 의 성형체에 비하여 약간 유연하기는 하지만 동일한 굽힘 거동을 나타냈다. 또한, 형태 유지성의 시험에서는 약간의 섬유의 탈락이 관찰되었지만, 질량 감소는 1% 정도였다.

실시예 3

실시예 1 에서 사용한 습열 접착성 섬유 50 부와, 실시예 2 에서 사용한 레이온 섬유 30 부를 혼면한 단위 면적당 중량 약 100g/㎡ 인 카드 웹을 사용하여 7 장 중첩으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 얻어진 성형체도 보드상의 형태를 가지고 있으며, 실시예 2 의 성형체에 비하여 더욱 유연하지만 동일한 굽힘 거동을 나타냈다. 또한, 형태 유지성의 시험에서는 약간의 섬유의 탈락이 관찰되었지만, 질량 감소는 4% 정도였다.

실시예 4

실시예 1 에서 사용한 습열 접착성 섬유 30 부와, 실시예 2 에서 사용한 레이온 섬유 70 부를 혼면한 단위 면적당 중량 약 100g/㎡ 인 카드 웹을 사용하여 7 장 중첩으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 얻어진 성형체도 보드상의 형태를 가지고 있으며, 실시예 1 의 성형체에 비하여 유연하여 용이하게 절곡할 수 있지만, 굽힘 거동은 동일하였다. 또한, 형태 유지성의 시험에서는 약간의 섬유의 탈락이 관찰되었지만, 질량 감소는 8% 정도였다.

실시예 5

습열 접착성 섬유로서, 심 성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 초 성분이 에틸렌-비닐알코올 공중합체 (에틸렌 함유량 44 몰%, 비누화도 98.4 몰%) 인 심초형 복합 스테이플 섬유 ((주) 쿠라레 제조, 「소피스타」, 섬도 5dtex, 섬유 길이 51㎜, 심초 질량비 = 50/50, 권축수 21 개/인치, 권축률 13.5%) 를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 이 성형체도 실시예 1 에서 얻어진 성형체와 대략 동일한 굽힘 거동을 나타냈다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 또한, 형태 유지성의 시험에서는 형태 변화는 없고, 질량 감소도 관찰되지 않았다.

실시예 6

실시예 1 에서 얻은 단위 면적당 중량 약 100g/㎡ 인 카드 웹을 사용하여 10 장 중첩으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 이 성형체도 실시예 1 에서 얻어진 성형체와 대략 동일한 굽힘 거동을 나타냈다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 얻어진 성형체는, 실시예 1 ∼ 5 에서 얻어진 성형체에 비하여, 매우 단단한 보드상이었지만, 굽힘 응력 피크를 초과한 굽힘량에서도 극단적인 응력 저하는 없었다.

실시예 7

실시예 1 에서 얻은 단위 면적당 중량 약 100g/㎡ 인 카드 웹을 사용하여 20 장 중첩으로 하고, 웹 두께 조정용 롤을 조정함으로써 상하 벨트 컨베이어 간격을 15㎜ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 얻어진 성형체는, 실시예 6 에서 얻어진 성형체와 동일한 굽힘 거동을 나타내고, 더욱 단단한 보드상이었다. 또한, 형태 유지성의 시험에서는 형태 변화는 없고, 질량 감소도 관찰되지 않았다.

실시예 8

실시예 1 에서 얻은 단위 면적당 중량 약 100g/㎡ 인 카드 웹을 사용하여 40 장 중첩으로 하고, 웹 두께 조정용 롤을 조정함으로써 상하 벨트 컨베이어 간격을 20㎜ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 얻어진 성형체는, 실시예 7 에서 얻어진 성형체와 동일한 굽힘 거동을 나타내고, 더욱 단단한 보드상이었다. 또한, 형태 유지성의 시험에서는 형태 변화는 없고, 질량 감소도 관찰되지 않았다.

실시예 9

실시예 1 에서 얻은 단위 면적당 중량 약 100g/㎡ 인 카드 웹을 사용하여 4 장 중첩으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 얻어진 성형체는 단위 면적당 중량이 작기 때문에, 유연하여 용이하게 절곡할 수 있었지만, 굽힘 응력의 피크가 초과해도 급격한 응력의 저하는 없어, 실시예 1 에서 얻어진 성형체와 동일한 굽힘 거동을 나타내고 있었다. 또한, 형태 유지성의 시험에서는 형태 변화는 없고, 질량 감소도 관찰되지 않았다.

실시예 10

단위 면적당 중량 약 150g/㎡ 인 카드 웹을 사용하고, 웹 두께 조정용 롤을 조정함으로써 상하 벨트 컨베이어 간격을 6㎜ 로 하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 또한, 노즐과 컨베이어의 거리를 좁게 한 것은, 실시예 1 에 비하여, 단위 면적당 중량이 낮고 웹을 운반하는 한 쌍의 컨베이어의 간격이 지나치게 넓어 상측의 노즐과 웹의 간격이 비어, 증기의 온도가 도달하기 전에 저하되기 때문이다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 얻어진 성형체는 단위 면적당 중량이 작기 때문에, 유연하여 용이하게 절곡할 수 있었지만, 굽힘 응력의 피크가 초과해도 급격한 응력의 저하는 없어, 실시예 1 에서 얻어진 성형체와 동일한 굽힘 거동을 나타내고 있었다. 또한, 형태 유지성의 시험에서는 약간의 형태 변화가 보였지만, 질량 감소는 관찰되지 않았다.

실시예 11

단위 면적당 중량 약 50g/㎡ 인 카드 웹을 사용하고, 웹 두께 조정용 롤을 조정함으로써 상하 컨베이어 벨트 간격을 6㎜ 로 하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 얻어진 성형체는 단위 면적당 중량이 작기 때문에, 유연하여 용이하게 절곡할 수 있었지만, 굽힘 응력의 피크가 초과해도 급격한 응력의 저하는 없어, 실시예 1 에서 얻어진 성형체와 동일한 굽힘 거동을 나타내고 있었다. 또한, 형태 유지성의 시험에서는 형태 변화는 없고, 질량 감소도 관찰되지 않았다.

실시예 12

압출기를 사용하여 에틸렌-비닐알코올 공중합체 (에틸렌 함유량 44 몰%, 비누화도 98 몰%, MI = 100g/10 분) 를 250℃ 에서 용융 혼련하고, 용융된 수지를 멜트 블로우 다이 헤드로 유도하여, 기어 본드로 계량하여, 직경 0.3㎜φ 인 구멍을 0.75㎜ 피치로 일렬로 나열한 멜트 블로우 노즐로부터 토출시키고, 동시에 용융 수지에 250℃ 의 열풍을 분사시켜 토출시킨 섬유류를 포집 컨베이어 상에 포집하여, 단위 면적당 중량 150g/㎡ 인 멜트 블로우 부직포를 얻었다. 멜트 블로우법에 있어서의 수지의 단공 포집량은 0.2g/분/구멍이고, 열풍량은 0.15N㎥/분/cm 폭이며, 노즐과 포집 컨베이어 사이의 거리는 15㎝ 이었다. 또, 멜트 블로우 장치의 노즐 바로 아래에 2 차 에어 분무 장치를 설치한 설비를 사용하여, 멜트 블로우 섬유류에 1㎥/분/cm 폭의 유량으로 15℃ 의 공기류를 분무하였다.

얻어진 멜트 블로우 부직포는 평균 섬유 직경이 6.2㎛ 이고, 통기도가 23㎤/㎠/초이었다. 이 멜트 블로우 부직포를 실시예 1 과 마찬가지로 7 장 중첩으로 하고, 실시예 1 과 동일한 조건 하에서 고온 수증기 처리를 실시하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 얻어진 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 얻어진 성형체는, 실시예 1 에서 얻어진 성형체와 마찬가지로 단단한 보드상으로, 동일한 굽힘 거동을 나타냈다. 또한, 섬유 직경이 미세하고 치밀하기 때문에, 섬유 접착률이 높아, 통기도는 약간 저하되었다. 형태 유지성의 시험에서는 형태 변화는 없고, 질량 감소도 관찰되지 않았다.

비교예 1

폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 (섬도 3dtex, 섬유 길이 51㎜) 를 사용하여 카드법에 의해 얻어진 단위 면적당 중량 약 100g/㎡ 인 웹을 7 장 중첩시켜 카드 웹으로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 부직 섬유 구조를 갖는 성형체를 얻으려고 했지만, 섬유 간에 충분한 접착력이 얻어지지 않아, 거의 웹 상태로서, 단체로 용이하게 운반할 수 없었다.

비교예 2

심 성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 초 성분이 저밀도 폴리에틸렌 (MI = 11) 인 심초형 복합 스테이플 섬유 (섬도 2.2dtex, 섬유 길이 51㎜, 심초 질량비 = 50/50, 권축률 13.5%) 를 사용하여, 단위 면적당 중량 약 100g/㎡ 인 웹을 제조하고, 7 장 중첩시켜 카드 웹으로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 부직 섬유 구조를 갖는 성형체를 얻었다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 얻어진 성형체는, 섬유 접착에 의해 부직포의 형상을 유지하고 있었지만 매우 유연하여, 이른바 보드상으로는 되지 않았다.

비교예 3

폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 (섬도 3dtex, 섬유 길이 51㎜) 를 사용하고, 실시예 1 과 동일하게 하여 카드법에 의해 단위 면적당 중량 약 100g/㎡ 인 웹을 제조하고, 이어서 이것을 5 장 적층하고, 펀치 밀도 150 펀치/㎠ 로 니들 펀치를 실시하여, 단위 면적당 중량 약 500g/㎡, 두께 약 6㎜ 인 니들 펀치 부직포를 얻었다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 얻어진 니들 펀치 부직포는 매우 유연하여, 자중에 의해 구부러져, 2 배 변위 응력을 측정할 수 없었다.

비교예 4

실시예 1 에서 사용한 습열 접착성 섬유 40 부와, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 (섬도 3dtex, 섬유 길이 51㎜) 60 부를 사용하고, 웹을 카드법에 의해 제조하고, 이어서 펀치 밀도 130 펀치/㎠ 로 니들 펀치를 실시하여, 단위 면적당 중량 약 150g/㎡, 두께 3㎜ 인 니들 펀치 부직포를 얻었다. 얻어진 부직포를 100℃ 의 비등수 중에 침지시켜 30 초간 습열 처리하였다. 처리 후, 부직포를 꺼내어 상 온의 냉각수에 침지시키고, 냉각 고정화시켰다. 이어서, 이것을 원심 탈수한 후, 건열 하 110℃ 에서 건조시켜, 섬유 집적체를 얻었다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 얻어진 섬유 집적체의 내부 상태를 관찰한 결과, 부정형의 셀상의 공극부가 존재하고, 독립된 공극부는 부분적으로 연속된 셀상 공극부도 확인할 수 있었다. 얻어진 섬유 집적체는 유연하여, 이른바 보드상은 아니었다.

비교예 5

시판되는 석고 보드 (치요다 우테 (주) 제조, 「타후지 보드」, 두께 9.5㎜) 에 대하여, 밀도 및 굽힘 응력을 측정한 결과, 겉보기 밀도 11.15g/㎤, 굽힘 응력 13.4㎫ 이었다. 이 석고 보드는 굽힘 피크 응력을 나타낸 시점의 변위를 10% 초과했을 때에 균열되어, 2 배 변위 응력은 0㎫ 이었다. 또한, 통기도를 측정한 결과, 프라질형법으로는 측정할 수 없어, 0㎤/㎠/초였다.

표 1 및 표 2 의 결과로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 성형체는, 일반적인 부직포와 동일한 정도의 저밀도이면서, 매우 높은 굽힘 강도를 가짐과 함께, 굽힘 응력의 피크를 초과해도 급격한 응력 강하를 일으키지 않아, 「점성」을 가지고 있다는 것을 알 수 있다. 또, 본 발명의 성형체는 통기성이 우수하고, 또한 경량이면서, 석고 보드에 뒤떨어지지 않는 효과를 가지고 있다.

실시예 13

물 100 부에 대해 붕산 20 부, 붕사 25 부를 첨가한 수용액을 주성분으로 하는 붕소계 난연제 ((주) 트러스트 라이프 제조, 「파이어리스 B」) 를 준비하였다. 실시예 1 에서 얻어진 성형체를 이 난연제 함유 수용액에 함침시키고, 닙롤러로 짠 후, 100℃ 로 조절한 열풍 건조기 내에서 2 시간 건조시켜, 난연성 성형체를 얻었다. 난연제 (고형분) 는 성형체의 전체 질량에 대해 3.4% 부착되어 있었다. 얻어진 난연성 성형체에 대하여, 가스 버너를 사용하여 연소 시험을 실시하였다. 이 난연성 성형체에 대해 불길을 30 초간 대어도, 표면이 탄화되어 검게 변색되지만, 착화에는 이르지 않아, 양호한 난연성을 나타내고 있었다.

실시예 14

심초형 복합 스테이플 섬유를 사용하고, 카드법에 의해 단위 면적당 중량 약 4000g/㎡ 인 카드 웹을 제조하는 점, 벨트 컨베이어가 폴리카보네이트제인 엔드리스 네트를 장비하고 있는 점을 제외하고, 실시예 1 과 동일하게 하여 부직 섬유 구조를 갖는 성형체를 얻었다. 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다. 얻어진 성형체는 매우 단단한 판형상을 이루어, 최대 굽힘 응력을 나타내는 굽힘량을 초과하여 굽혀도 파괴되지 않아, 극단적인 응력의 저하도 없었다.

실시예 15

실시예 1 에서 사용한 습열 접착성 섬유 95 부와, 레이온 섬유 (섬도 1.4dtex, 섬유 길이 44㎜) 5 부를 혼면한 단위 면적당 중량 약 4000g/㎡ 인 카드 웹을 사용한 것 이외에는, 실시예 14 와 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다. 얻어진 성형체도 보드상의 형태를 가지고 있으며, 실시예 14 의 성형체에 비하여 약간 유연하기는 하지만, 동일한 굽힘 거동 및 표면 경도를 나타내고 있었다.

실시예 16

실시예 1 에서 사용한 습열 접착성 섬유 85 부와, 실시예 2 에서 사용한 레이온 섬유 15 부를 혼면한 단위 면적당 중량 약 4000g/㎡ 인 카드 웹을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다. 얻어진 성형체는 실시예 15 의 성형체에 비하여 더욱 유연하지만, 동일한 굽힘 거동 및 표면 경도를 나타냈다.

실시예 17

습열 접착성 섬유로서, 심 성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 초 성분이 에틸렌-비닐알코올 공중합체 (에틸렌 함유량 44 몰%, 비누화도 98.4 몰%) 인 심초형 복합 스테이플 섬유 ((주) 쿠라레 제조, 「소피스타」, 섬도 5dtex, 섬유 길이 51㎜, 심초 질량비 = 50/50, 권축수 21 개/인치, 권축률 13.5%) 를 사용하는 것 이외에는, 실시예 14 와 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다. 이 성형체도 실시예 14 에서 얻어진 성형체와 대략 동일한 굽힘 거동 및 표면 경도를 나타냈다.

실시예 18

실시예 14 에서 얻어진 단위 면적당 중량 약 4000g/㎡ 인 카드 웹을 사용하고, 웹 두께 조정용 롤을 조절함으로써 상하 컨베이어 벨트 간격을 6㎜ 로 한 것 이외에는, 실시예 14 와 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다. 얻어진 성형체는 실시예 14 ∼ 17 에서 얻어진 성형체에 비하여 매우 단단한 보드상이었지만, 최대 굽힘 응력을 나타내는 굽힘량을 초과하여 굽혀도 극단적인 응력 저하는 없었다.

실시예 19

실시예 1 에서 사용한 습열 접착성 섬유를 사용하여 단위 면적당 중량 약 1200g/㎡ 인 카드 웹을 제조하고, 이 웹을 사용한 것 이외에는, 실시예 14 와 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다. 얻어진 성형체는 실시예 14 ∼ 18 에서 얻어진 성형체에 비하여 매우 유연한 보드상으로서, 최대 굽힘 응력을 나타내는 굽힘량을 초과하여 굽혀도 극단적인 응력 저하는 없었다.

실시예 20

실시예 1 에서 사용한 습열 접착성 섬유를 사용하여 단위 면적당 중량 약 7000g/㎡ 인 카드 웹을 제조하여, 이 웹을 사용하고, 또한 웹 두께 조정용 롤에 가해지는 선압을 100㎏/㎝ 가 되도록 가압한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다. 얻어진 성형체는, 실시예 19 에서 얻어진 성형체와 동일한 굽힘 거동을 가지며, 더욱 단단한 보드상이었다. 얻어진 성형체의 두께 방향의 단면을 전자 현미경 사진 (200 배) 으로 촬영한 결과를 도 3 및 도 4 에 나타낸다. 또한, 도 3 은 두께 방향의 중앙부 부근의 단면 사진이고, 도 4 는 두께 방향의 표면 부근의 단면 사진이다.

실시예 21

실시예 1 에서 사용한 습열 접착성 섬유 70 부와, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 (섬도 3dtex, 섬유 길이 51㎜) 30 부를 사용하여 웹을 제조한 것 이외에는 실시예 14 와 동일하게 하여 본 발명의 성형체를 얻었다. 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다. 얻어진 성형체는 보드상이었지만, 실시예 16 ∼ 20 에서 얻어진 성형체에 비하여 유연하고, 경량이었다.

비교예 6

시판되는 중질 섬유 보드 (MDF, 스토리오 (주) 제조, 두께 9㎜) 에 대하여, 겉보기 밀도 및 굽힘 응력을 측정한 결과, 밀도 0.731g/㎤, MD 방향에 있어서의 굽힘 응력은 38.2㎫ 이었다 (또한, 여기에서 MD 방향이란 보드 장변 방향을 나타낸다). 이 섬유 보드는 굽힘량 2㎜ 에서 최대 굽힘 응력을 나타내고, 이 굽힘량 2㎜ 의 지점에서 파손되어 단번에 굽힘 응력이 5.7㎫ 까지 저하되고, 1.5 배 변위 응력은 5.1㎫ 이었다. 또한, 통기도의 측정을 시도했지만, 프라질형법으로는 측정할 수 없어, 0㎤/㎝/초이었다. 결과를 표 3 및 표 4 에 나타낸다.

표 3 및 표 4 의 결과로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 성형체는, 일반적인 부직포와 동일한 정도의 저밀도면서, 높은 표면 경도와 매우 높은 굽힘 강도를 가짐과 함께, 최대 굽힘 응력을 나타내는 굽힘량을 초과하여 구부려도 급격한 응력 강하를 일으키지 않아, 「점성」을 가지고 있다는 것을 알 수 있다. 또, 본 발명의 성형체는 통기성이 우수하고, 또한 경량이면서, 목질 섬유 보드에 뒤떨어지지 않는 경도 효과를 가지고 있다.

실시예 21

물 100 부에 대해 붕산 20 부, 붕사 25 부를 첨가한 수용액을 주성분으로 하는 붕소계 난연제 ((주) 트러스트 라이프 제조, 「파이어리스 B」) 를 준비하였다. 실시예 14 에서 얻어진 성형체를 이 난연제 함유 수용액에 함침시키고, 닙롤러로 짠 후, 100℃ 로 조절한 열풍 건조기 내에서 2 시간 건조시켜 난연성 성형체를 얻었다. 난연제 (고형분) 는 성형체의 전체 질량에 대해 3.4% 부착되어 있었다. 얻어진 난연성 성형체에 대하여 가스 버너를 사용하여 연소 시험을 실시하였다. 이 난연성 성형체에 대해 불길을 30 초간 대어도, 표면이 탄화되어 검게 변색되지만, 착화에는 이르지 않아, 양호한 난연성을 나타내고 있었다.

Claims

습열 접착성 섬유를 함유하고, 또한 부직 섬유 구조를 갖는 성형체로서,

부직 섬유를 구성하는 섬유가 상기 습열 접착성 섬유의 융착에 의해 섬유 접착률 85% 이하의 비율로 접착되고, 두께 방향의 단면에 있어서, 두께 방향으로 3 등분한 각각의 영역에 있어서의 섬유 접착률이 모두 85% 이하이고, 또한 각 영역에 있어서의 섬유 접착률의 최대치와 최소치의 차가 20% 이하이며, 0.05 ∼ 0.7g/㎤ 의 겉보기 밀도를 가짐과 함께, 적어도 일 방향에 있어서의 최대 굽힘 응력이 0.05㎫ 이상이며, 최대 굽힘 응력을 나타내는 굽힘량의 1.5 배인 굽힘량에 있어서의 굽힘 응력이 최대 굽힘 응력의 1/5 이상인 성형체.
제 1 항에 있어서,

0.2 ∼ 0.7g/㎤ 의 겉보기 밀도를 갖고, 또한 최대 굽힘 응력을 나타내는 굽힘량의 1.5 배인 굽힘량에 있어서의 굽힘 응력이 최대 굽힘 응력의 1/3 이상인 성형체.
제 1 항에 있어서,

두께 방향의 단면에 있어서, 두께 방향으로 3 등분한 각각의 영역에 있어서의 섬유 충전율이 모두 20 ∼ 80% 이고, 또한 각 영역에 있어서의 섬유 충전율의 최대치와 최소치의 차가 20% 이하인 성형체.
제 1 항에 있어서,

프라질형법(Fragzier tester method)에 의한 통기도가 0.1 ∼ 300㎤/㎠/초인 성형체.
제 1 항에 있어서,

열전도율이 0.03 ∼ 0.1W/mㆍK 인 성형체.
제 1 항에 있어서,

추가로 비습열 접착성 섬유를 함유하고, 습열 접착성 섬유와 비습열 접착성 섬유의 비율 (질량비) 이, 습열 접착성 섬유/비습열 접착성 섬유 = 20/80 ∼ 99/1 인 성형체.
제 1 항에 있어서,

습열 접착성 섬유가 에틸렌-비닐알코올계 공중합체와 비습열 접착성 수지로 구성되어 있는 성형체.
제 7 항에 있어서,

에틸렌-비닐알코올계 공중합체에 있어서의 에틸렌 단위의 함유량이 10 ∼ 60 몰% 인 성형체.
제 1 항에 있어서,

습열 접착성 섬유가 에틸렌-비닐알코올계 공중합체와 비습열 접착성 수지로 구성되고, 상기 에틸렌-비닐알코올계 공중합체와 비습열 접착성 수지의 비율 (질량비) 이, 에틸렌-비닐알코올계 공중합체/비습열 접착성 수지 = 90/10 ∼ 10/90 이고, 또한 상기 에틸렌-비닐알코올계 공중합체) 가, 상기 습열 접착성 섬유 표면의 적어도 일부를 길이 방향으로 연속해서 차지하는 성형체.
제 1 항에 있어서,

습열 접착성 섬유가 습열 접착성 수지로 구성된 초부와, 폴리프로필렌계 수지, 폴리에스테르계 수지 및 폴리아미드계 수지로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 비습열 접착성 수지로 구성된 심부로 형성된 심초형 복합 섬유인 성형체.
제 1 항에 있어서,

습열 접착성 섬유가 에틸렌-비닐알코올계 공중합체로 구성된 초부와, 폴리에스테르계 수지로 구성된 심부로 구성된 심초형 복합 섬유인 성형체.
제 1 항에 있어서,

붕소계 난연제 및 규소계 난연제로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종을 함유하는 성형체.
제 1 항에 있어서,

단열성, 통기성, 또는 단열성 및 통기성 성형체인 성형체.
제 1 항에 기재된 성형체로 구성된 건재용 보드.
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