TWI802586B - 複合纖維及成形體 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可得到具有纖維質感之布質調成形體之複合纖維及使用該複合纖維之成形體。
本發明之複合纖維10，其係具有於長邊方向垂直的斷面為第1熱可塑性樹脂所構成之海成分1之中，散佈熔點高於前述第1熱可塑性樹脂之第2熱可塑性樹脂所構成之複數之島成分2之海島構造，其特徵係：海成分1係平行光線透過率在5%以上；島成分2係結晶度在10%以上；島成分2之比例係50~90體積%。本發明之成形體，係熱形成在2軸以上使用複合纖維10之織布、編布或拼布。

Description

複合纖維及成形體
本發明係關於複合纖維及使用該複合纖維之成形體。更詳細係關於使用在2以上方向配列紗條之織布、編布或拼布，形成布質調之成形體之技術。
具有如布料般的外觀之布質調之樹脂形成體(以下，稱作布質調成形體)，在汽車或電車等之交通工具之內裝物件、住宅或事務所等之建築物之內裝材、家具、室內裝飾品及日用品等各種領域被利用。傳統，形成布質調成形體之方法，例如，於樹脂成形體之表面固定短纖維之方法(參照專利文獻1)或藉由印刷形成布料紋路之方法(參照專利文獻2)。
此外，為了實現更自然的紡織圖樣，而提出一種於基材表面形成紡織狀凹凸紋路之裝飾材料(參照專利文獻3)。進一步，提出一種布質調隔熱膜材，其係為了實現具有天然纖維之紡織獨特外觀圖案，且脫線及磨耗少的表面特性，而在纖維布帛之兩面含浸覆蓋樹脂層(參照專利文獻4)。該專利文獻4所記載之隔熱膜材，係構成纖維布帛之經紗條及緯紗條之至少一者使用芯鞘短纖紗。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開平8-117681號公報
【專利文獻2】日本特開平10-44186號公報
【專利文獻3】日本特開2001-113894號公報
【專利文獻4】日本特開2015-83725號公報
然而，前述傳統的布質調成形體，有以下問題點。專利文獻1所記載之布質調成形體，於成形體表面固定單纖維之步驟煩雜，費工夫。此外，專利文獻2所記載之布質調成形體，由於僅需於基體片材印刷積層印刷布料花紋之片材而製造容易，但藉由印刷從任意方向之視覺呈現與真的布料相同的光澤或質感為困難的。
進一步，專利文獻3所記載之布質調成形體，雖於片材狀原料之表面施予精細刻印而形成纖維調之紋路，但該方法會因觀察的角度改變而無法呈現纖維特有的光澤感，且質感亦難以近似真實的纖維原料。相對於此，專利文獻4所記載之布質調成形體，由於使用纖維布帛形成成形體，因此具有接近真實布料的外觀，但包含撚糸、含浸步驟而加工性差，此外，由於利用撚糸或含浸樹脂而膜材在成形後之賦形性差。
因此，本發明之目的在於，提供一種可得到具有纖維質感之 布質調成形體之複合纖維及使用該複合纖維之布質調成形體。
本發明人，為了解決前述課題，進行深入研究之結果，發現藉由熱形成使用具有特定光學特性之複合纖維所形成之織布、編布或拼布，可得到具備更接近真實纖維質感的布質調成形體，進而完成本發明。又，本發明中，「質感」係指由纖維之色調、紋路及光澤等而感受到的視覺印象；「具有纖維之質感」係指，例如對於縱橫2軸之纖維所構成之紡織品，可辨識由纖維之光學異向性所產生的縱線與橫線之亮度差異，90°迴轉後與真實的布料相同，各紗線的明暗交替。
本發明之複合纖維，其係具有於長邊方向垂直的斷面為第1熱可塑性樹脂所構成之海成分之中，散佈熔點高於前述第1熱可塑性樹脂之第2熱可塑性樹脂所構成之複數之島成分之海島構造之複合纖維，其特徵係：前述海成分係平行光線透過率在5%以上；前述島成分係結晶度在10%以上；前述島成分之比例係50~90體積%。
本發明之複合纖維，係前述島成分之結晶度可在60%以上。
本發明之成形體，其係熱成形在2以上方向配列紗條之織布、編布或拼布所形成之成形體，其特徵係，前述織布、編布或拼布，係在2軸以上使用前述複合纖維。
本發明，由於使用具有特定光學特性之複合纖維，因此可實 現具有纖維質感之布質調成形體。
1‧‧‧海成分
2‧‧‧島成分
10‧‧‧複合纖維
11‧‧‧鞘部
12‧‧‧芯部
【圖1】表示本發明之第1實施型態之複合纖維之剖面構造例之代表圖。
【圖2】表示使用圖1所示之複合纖維10之未延伸紗線之剖面構造例之代表圖。
以下，對本發明之實施型態，參照圖式，詳細地說明。又，本發明，並非限定於以下說明之實施型態。
(第1實施型態)
首先，說明本發明之第1實施型態之複合纖維。圖1為表示本實施型態之複合纖維之剖面構造例之代表圖，相對長邊方向(延伸方向)之垂直方向之剖面圖。如圖1所示，本實施型態之複合纖維10，係以於長邊方向垂直的剖面為海成分1之中散佈複數之島成分2之構造，島成分2往長方向延續之海島型複合纖維。
[海成分1]
海成分1，係為了一體化複數之島成分2之黏合劑(基質)成分，由熱可塑性樹脂(以下，稱作第1熱可塑性樹脂)所構成，且平行光線透過率為5%以上。在此所述之「平行光線透過率」，係使用厚度0.70±0.05mm之片狀樣品，藉由霧度計所測量之值。
如下所述，使用本實施型態之複合纖維10形成布質調成形體之情形，構成布質圖樣之纖維之色調或紋路，係藉由島成分2所呈現。然而，海成分1之平行光線透過率未滿5%之情形，島成分2難以被看見，形成成形體時構成布質圖樣之纖維之色調或紋路變不鮮明。海成分1，係平行光線透過率在13%以上為佳，藉此，形成成形體時可得到更接近真實布料的質感。
構成海成分1之第1熱可塑性樹脂，例如，可列舉乙烯-丙烯無規共聚物等之丙烯共聚合體(co-PP)、直鏈狀低密度聚乙烯(LLDPE)，但並不限定於此等，平行光線透過率為5%以上之熱可塑性樹脂即可。又，第1可塑性樹脂，亦可為混合2種以上聚合物之聚合混合體，此外，在可維持前述平行光線透過率之範圍內，亦可添加抗氧化劑、中和劑、光安定劑、潤滑劑及抗靜電劑等各種添加劑或著色用之顏料。
[島成分2]
島成分2，係形成布質調成形體時呈現纖維之色調或紋路之成分，且由熔點高於前述第1熱可塑性樹脂之熱可塑性樹脂(以下，稱作第2熱可塑性樹脂)所構成，其結晶度為10%以上。構成島成分2之第2熱可塑性樹脂之熔點在第1熱可塑性樹脂之熔點以下之情形，於紡紗或延伸時島成分2熔融，無法得到於海成分1之中散佈島成分2之剖面海島構造之複合纖維10。又，從複合纖維10或布質調成形體之製造容易性之觀點而言，第2熱可塑性樹脂之熔點高於第1熱可塑性樹脂之熔點20℃以上者為佳。
此外，使用複合纖維10形成布質調成形體時，由構成島成分2之結晶性樹脂之配向呈現纖維之色調或紋路。因此，若構成島成分2之第2熱可塑性樹脂之配向結晶不足，則縱線及橫線之亮度差減少，布質圖樣之 紋路難以被看見。具體而言，島成分2之結晶度未滿10%之情形，形成布質調成形體時縱線及橫線之亮度差變小，色調或紋路之辨識性降低。因此，使島成分2之結晶度為10%以上。此外，形成布質調成形體時之質感提升之觀點而言，島成分2之結晶度在60%以上為佳。
島成分2之結晶度，可用差示掃描量熱儀(DSC)測量。一般而言，使用DSC測量樹脂熔點之情形，昇溫速度設定10℃/分，測量如延伸物般配向結晶化生成物之溶解熱量，求得纖維內在之結晶度差異時，若昇溫速度慢，會於昇溫中進行結晶化，並測量到與測量前不同狀態之溶解熱量。因此，本發明中，島成分之結晶度之測量，規定昇溫速度為30℃/分。
構成島成分2之第2熱可塑性樹脂，例如，可列舉聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)等之結晶性聚酯及尼龍，但並非限定於此等，熔點高於第1熱可塑性樹脂，且延伸成複合纖維時島成分2之結晶度為10%以上之熱可塑性樹脂即可。又，第2熱可塑性樹脂，亦可為混合2種以上聚合物之聚合混合體，此外，可在不影響本發明之功效範圍內，亦可添加抗氧化劑、中和劑、光安定劑、潤滑劑及抗靜電劑等各種添加劑或著色用之顏料。
[成分比]
本實施型態之複合纖維10，係海成分1及島成分2之成分比(海成分/島成分)，即體積比為50/50~10/90。亦即，複合纖維10之島成分2之比例為50~90體積%。複合纖維10之島成分2之比例未滿50體積%時，從複合纖維10之表面之海成分1之厚度增加，由島成分2呈現之纖維之色調或紋路難以被看見。另一方面，若複合纖維10之島成分2之比例超過90體積%，則黏合劑成 分之海成分1不足，藉由熱加工塑型成片材等之成形品變得困難。
[製造方法]
接著，說明本實施型態之複合纖維10之製造方法。圖2表示使用圖1所示之複合纖維10之未延伸紗線之剖面構造例之代表圖。本實施型態之複合纖維10，例如，可使用具有如圖2所示之剖面構造之鞘芯構造之未延伸紗線來形成。此種情形，未延伸紗線之鞘部11為複合纖維10之海成分1，芯部12為島成分2，故鞘部11以第1熱可塑性樹脂形成，芯部12以第2熱可塑性樹脂形成。
該鞘芯構造之未延伸紗線匯集10~1000根左右，並在構成鞘部11之樹脂(第1熱可塑性樹脂)之熔點以上，構成芯部12之樹脂(第2熱可塑性樹脂)之熔點以下之溫度加熱且同時延伸而一體化。藉此，可得到海成分1中散佈複數島成分2之複合纖維10。又，本實施型態之複合纖維10之製造方法，並無限定於上述之方法，例如，亦可將延伸步驟及一體化步驟分別進行。
如以上詳述，本實施型態之複合纖維，係於長邊方向垂直的剖面呈海島構造，海成分之平行光線透過率為5%以上，島成分之結晶度為10%以上，島成分之比例為50~90體積%，因此形成布質調成形體時提升色調或紋路之辨識性。接著，藉由使用本實施型態之複合纖維，可實現具有纖維質感之布質調成形體。
(第2實施型態)
接著，說明本發明之第2實施型態之成形體。本實施型態之成形體，係於2以上之方向配列紗條之織布、編布或拼布，將其熱成形所形成之布質 調成形體。而且，本實施型態之成形體所使用之織布、編布及拼布，係於2軸以上使用前述第1實施型態之複合纖維10。
本實施型態之成形體所使用之「織布」、「編布」及「拼布」，係組合2軸以上之紗線之布，其構成原絲之中，以特定角度相交的紗線存在2軸以上。以織布為例，2軸以上之紗線所構成之平織布、綾織布及緞織布等符合，以拼布為例3軸拼布等符合。此等織布、編布及拼布之製造方法，並無特別限定，可藉由習知的方法製造。
本實施型態之成形體，係藉由熱成形織布、編布或拼布而製造，該織布、編布或拼布係於2軸以上使用前述第1實施型態之複合纖維10。熱成形之方法，並無特別限定，可因應目的或形狀適當選擇加熱加壓成形，或紅外線加熱等非接觸加熱方法之成形方法等。其加熱溫度，從成形性及提升色調或紋路之辨識性之觀點而言，比海成分1(第1熱可塑性樹脂)之熔點高，並且，比島成分2(第2熱可塑性樹脂)之熔點低為佳。藉此，僅熔融複合纖維10之海成分1，且島成分2不熔融而維持原狀存在。其結果，藉由島成分2呈現縱線與橫線之亮度差，從而賦予成形體更接近真實的纖維素之質感。
又，本實施型態之成形體之形狀，並無特別限定，可採用片材狀、略箱狀、曲面狀等各種形狀。
如以上詳述，本實施型態之成形體，係將使用第1實施型態之複合纖維所形成之織布、編布或拼布熱成形者，因此可得到具有接近真實的布料之色調或紋路，重現纖維的質感之布質調成形體。
【實施例】
以下，列舉實施例及比較例，具體說明本發明之效果。本實施例中，由下述方法製作實施例及比較例之片材狀成形體(以下，簡稱片材)，評價其質感。
<實施例1>
鞘芯構造之未延伸紗線匯集240根，製作複合纖維，其係由均聚PP(普瑞曼聚合物股份公司製Y2000GV、熔點165℃)所構成之結晶度62.1%之島成分、及PE(普瑞曼聚合物股份公司製UZ4051、熔點124℃)所構成之平行光線透過率13.3%之海成分所構成，且海成分/島成分之體積比為35/65之海島構造。
編織該複合纖維得到平織布，將其熱成形，得到實施例1之片材。熱成形，係藉由以貼附氟樹脂片材之鐵板夾住織布，將其設置於在140℃加熱之熱壓機，在140℃加熱1分鐘熔融海成分後，在140℃加熱狀態下以1MPa加壓1分鐘而進行。熱成形之片材，在加壓狀態下水冷熱壓機，冷卻至50℃以下後，從熱壓機取出。
<實施例2>
除了島成分在均聚PP(普瑞曼聚合物股份公司製Y2000GV、熔點165℃)添加2質量%的紅色顏料(東京油墨股份公司製PPM(F)27961紅)之樹脂所構成，海成分以PE(普瑞曼聚合物股份公司製SP1071C、熔點100℃)所構成以外，藉由與前述實施例1之相同方法及條件製作複合纖維。該複合纖維，島成分之結晶度為65.4%，海成分之平行光線透過率為24.4%。接著，編織該複合纖維得到平織布，將其藉由與實施例1相同之方法及條件熱成 形，得到實施例2之片材。
<實施例3>
除了島成分在均聚PP(普瑞曼聚合物股份公司製Y2000GV、熔點165℃)添加2.5質量%的黑色顏料(東京油墨股份公司製TPM 9BB019)之樹脂所構成以外，藉由與前述實施例2之相同方法及條件製作複合纖維。形成島成分之樹脂之結晶度為66.8%。接著，編織該複合纖維得到平織布，將其藉由與實施例1相同之方法及條件熱成形，得到實施例3之片材。
<實施例4>
除了島成分在均聚PP(普瑞曼聚合物股份公司製Y2000GV、熔點165℃)混合均聚PP(普瑞曼聚合物股份公司製S135、熔點165℃)之樹脂所構成，海成分以co-PP(普瑞曼聚合物股份公司製Y2045GP、熔點131℃)所構成以外，藉由與前述實施例1之相同方法及條件製作複合纖維。該複合纖維，島成分之結晶度為62.1%，海成分之平行光線透過率為65.6%。接著，編織該複合纖維得到平織布，將其藉由與實施例1相同之方法及條件熱成形，得到實施例4之片材。
<實施例5>
除了島成分以均聚PP(普瑞曼聚合物股份公司製Y2000GV、熔點165℃)所構成，海成分以PE(普瑞曼聚合物股份公司製SP1071C、熔點100℃)所構成以外，藉由與前述實施例1之相同方法及條件製作複合纖維。該複合纖維，島成分之結晶度為62.1%，海成分之平行光線透過率為24.4%。接著，編織該複合纖維得到三軸拼布，將其藉由與實施例1相同之方法及條件熱成形，得到實施例5之片材。
<實施例6>
除了島成分以PET(unitika股份公司製NEH2050、熔點252℃)所構成，海成分以co-PP(日本聚丙烯股份公司製WFW4、熔點125℃)所構成以外，藉由與前述實施例1之相同方法及條件製作複合纖維。該複合纖維，島成分之結晶度為13.4%，海成分之平行光線透過率為65.6%。接著，編織該複合纖維得到平織布，將其藉由與實施例1相同之方法及條件熱成形，得到實施例6之片材。
<實施例7>
除了島成分以均聚PP(普瑞曼聚合物股份公司製Y2000GV、熔點165℃)所構成，海成分以HDPE(京葉聚乙烯股份公司S6932、熔點131℃)所構成以外，藉由與前述實施例1之相同方法及條件製作複合纖維。該複合纖維，島成分之結晶度為62.1%，海成分之平行光線透過率為26.8%。接著，編織該複合纖維得到平織布，將其藉由與實施例1相同之方法及條件熱成形，得到實施例7之片材。
<比較例1>
除了島成分在均聚PP(普瑞曼聚合物股份公司製Y2000GV、熔點165℃)添加2.5質量%的黑色顏料(東京油墨股份公司製TPM 9BB019)之樹脂所構成，海成分以PE(普瑞曼聚合物股份公司製SP1071C、熔點100℃)添加6質量%的黑色顏料(Polycol興業股份公司製EPE-K522432)之樹脂所構成以外，藉由與前述實施例1之相同方法及條件製作複合纖維。該複合纖維由於比實施例3所使用之複合纖維的延伸倍率低，因此含有黑色顏料之島成分之結晶度為61.2%，且含有黑色顏料之海成分之平行光線透過率為0%。接 著，編織該複合纖維得到平織布，將其藉由與實施例1相同之方法及條件熱成形，得到比較例1之片材。
<比較例2>
除了島成分以PET(unitika股份公司製NEH2050、熔點252℃)所構成，海成分以co-PP(日本聚丙烯股份公司製WFW4、熔點125℃)添加5質量%之白色顏料(東京油墨股份公司製TPM 1BB111 WHITE MF AL)之樹脂所構成以外，藉由與前述實施例1之相同方法及條件製作複合纖維。該複合纖維，島成分之結晶度為13.4%，且含有白色顏料之海成分之平行光線透過率為4.1%。接著，編織該複合纖維得到平織布，將其藉由與實施例1相同之方法及條件熱成形，得到比較例2之片材。
<比較例3>
除了以延伸步驟降低延伸倍率以外，藉由與前述實施例6之相同方法及條件製作複合纖維。該複合纖維，島成分之結晶度為9.5%，海成分之平行光線透過率為65.6%。接著，編織該複合纖維得到平織布，將其藉由與實施例1相同之方法及條件熱成形，得到比較例3之片材。
又，實施例1~7及比較例1~3所使用之熱可塑性樹脂之「結晶度」及「平行光線透過率」，藉由以下之方法測量。
[結晶度]
島成分之結晶度，使用差示掃描量熱儀(DSC)測量。具體而言，樣品原絲(複合纖維)5mg設置於DSC裝置，以昇溫速度30℃/分加熱，在300℃之溫度熔融。在此之後，以降溫速度100℃/分冷卻，降至30℃之溫度後，維持5分鐘等溫狀態。再次將該樣品以30℃/分加熱至300℃。
接著，測量之島成分之熔融峰值之面積(J)除以島成分之質量(g)算出熔融熱量(J/g)，由第1次昇溫時之熔融熱量(△Hm)、第2次昇溫時之熔融熱量(△Hc)及完全結晶體溶解熱量(△Hm0)基於下述數學式1，求得島成分之結晶度。
【數學式1】結晶度(%)={(△Hm-△Hc)/△Hm0}×100
[平行光線透過率]
於貼附氟系樹脂片材之鐵板上均一排列形成海成分之樹脂(原料顆粒)後，以厚度0.70mm之鐵板框包圍，從其上方蓋上貼附氟系樹脂片材之鐵板。在其狀態下，設置於加熱至測量對象樣品之熔點以上溫度之熱壓機，加熱1分鐘熔融樹脂，進一步在加熱狀態以1MPa加壓1分鐘。在次之後，從熱壓機取出樣品，連同鐵板投入水中急速冷卻。藉由以上流程，製作厚度0.70±0.05mm之樹脂片材。使用該測量用樹脂片材，藉由霧度計(日本電色工業股份公司製NDH-2000、光源鹵素燈)測量平行光線透過率。
接著，以前述方法所製作之實施例及比較例之各片材之光澤度、色調及紋路，藉由以下所示之方法評價。
[光澤度]
將實施例及比較例所使用之複合纖維，分別於平板上相互平行且無間隙地排列。此時，雖然複合纖維之間有重疊，但不會造成問題故維持原樣。接著，將該略平行排列之複合纖維，在只會熔融海成分之溫度加熱並加壓，得到島成分排成1軸之片材狀成形體。接著，使用光澤儀(SUGA試驗機股份 公司製．光源鎢燈泡)，測量該片材狀成形體之長邊方向及寬方向之光澤度。
[色調．紋路]
將實施例及比較例之各片材，置於20勒克斯之電燈光下，並由5名品評小組進行肉眼觀察，判定在不同軸之纖維間由明暗之差異(縱線與橫線之亮度差)所產生之紋路或纖維之色調能否識別。其結果，所有成員(5名)判斷可識別者為○，3名或4名判斷可識別者為△，判斷可識別之組員在2名以下者為×。
以上之結果，整理於下記表1所示。
【表1】
Figure 107130742-A0202-12-0015-1
如上記表1所示，海成分之平行光線透過率未滿5%之比較例1及比較例2之片材，纖維紋路雖可辨識，但很難看出色調。此外，海成分之平行光線透過率為5%以上，但島成分之結晶度未滿10%之比較例3之片材，縱線與橫線之亮度差小，纖維之紋路及色調之辨識性差。
相對於此，在本發明之範圍內所製作之實施例1~7之片材，纖維之紋路及色調皆辨識性優良，具有接近真實布料之色調或紋路。尤其是，島成分之結晶度為60%以上，且海成分之平行光線透過率亦高的實施例1~5之片材，得到更接近真實纖維之質感。從以上結果，已確認根據本發明，可得到具有纖維質感之布質調成形體。
1‧‧‧海成分
2‧‧‧島成分
10‧‧‧複合纖維

Claims (5)

  1. 一種複合纖維，其係具有於長邊方向垂直的斷面為第1熱可塑性樹脂所構成之海成分之中，散佈熔點高於前述第1熱可塑性樹脂之第2熱可塑性樹脂所構成之複數之島成分之海島構造之複合纖維，其特徵係：前述第1熱可塑性樹脂，係丙烯共聚合體、聚乙烯或混合此等之聚合混合體，且平行光線透過率在5%以上之樹脂；前述第2熱可塑性樹脂，係聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯或混合此等之聚合混合體；前述島成分係結晶度在10%以上，前述結晶度以昇溫速度規定為30℃/分之差示掃描量熱儀所測定；前述島成分之比例係50~90體積%。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之複合纖維，其中，前述島成分係結晶度在60%以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之複合纖維，其中，前述第1熱可塑性樹脂之平行光線透過率在13%以上。
  4. 一種布質調成形體，其係熱成形在2以上方向配列紗條之織布、編布或拼布所形成之成形體，其特徵係，前述織布、編布或拼布，係在2軸以上使用如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之複合纖維。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之布質調成形體，其中，使用於前述織布、編布或拼布之各複合纖維，僅前述海成分藉由前述熱成形而熔融，前述島 成分則維持原狀存在。
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