(57)【要約】【課題】  直接的な昇温工程を経ないでカーペットを製造することにより、生分解性ポリマーであるポリ乳酸繊維をカーペットへ適用可能とする。【解決手段】  繊維、基布及びバッキング材からなるカーペットでは、バッキング材がレーザー吸収能を有する材料を含有しており、基布に繊維を植え付けた後、バッキング材側からレーザーを照射することにより繊維を基布に固定する、また、繊維と基布からなるカーペットでは、基布がレーザー吸収能を有する材料を含有しており、基布に繊維を植え付けた後、レーザー照射により繊維を基布に固定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維、基布及びバッキング材からなるカーペットにおいて、該バッキング材がレーザー吸収能を有する材料を含有しており、該基布に該繊維を植え付けた後、該バッキング材側からレーザーを照射することにより繊維を該基布に固定することを特徴とするカーペットの製造方法。
【請求項２】
繊維と基布からなるカーペットにおいて、該基布がレーザー吸収能を有する材料を含有しており、該基布に該繊維を植え付けた後、レーザー照射により該繊維を該基布に固定することを特徴とするカーペットの製造方法。
【請求項３】
前記基布が内部にレーザー吸収能を有する材料を含有していることを特徴とする請求項２に記載のカーペットの製造方法。
【請求項４】
最終的にカーペットを成形する際に、レーザー加熱を行なうことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカーペット製造方法。
【請求項５】
前記カーペット繊維がポリ乳酸（ＰＬＡ）繊維であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のカーペット製造方法。
【請求項６】
前記レーザー吸収能を有する材料が、レーザー透過性樹脂にカーボンブラック、染料、顔料から選択される１種以上の着色材を混入し、レーザー光の吸収率を高めたものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のカーペット製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のカーペット製造方法によって製造されたカーペット。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載のカーペット製造方法によって製造された自動車内装用カーペット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性の低い繊維を使用する場合でも、収縮・変質などの発生し難い、高品位のカーペットを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、乗用車のフロアに敷かれるカーペットとしては、繊維編織物や不織布からなる繊維マットが使用され、カーペット本体の裏に、合成樹脂層、合成ゴム層を設けたものが使用されている。この合成樹脂層、合成ゴム層はバッキング材（裏打ち材）と呼ばれ、数ミリの厚さを有し、断熱性、遮音性を付与する。また、カーペットの外縁はオーバーロック処理（かがり縫い）がなされ、このオーバーロック処理によって、カーペット外縁が保護されると共に、カーペットとしての美観、まとまり、美的安定感が付与される。
【０００３】
自動車用カーペットの一種であるフロアマットは、表層カーペットの裏面にゴム又は熱可塑性エラストマーよりなるバッキング材を各種の接着法、又は積層と成形とを同時に行なった積層物を所要形状に裁断し、この裁断物の周縁部をミシン縫製等で加飾周縁としたフロアマットが広く用いられている。図６は従来のフロアマットの部分断面図である。フロアマット５１は、表層がカーペット５２の起毛５２ａであるため外観が美しく、足触りがよく、泥砂、塵埃等がカーペット５２の起毛５２ａ内に捕捉されて汚れが目立たず、加飾周縁５４によって粉塵等がフロアマット５１外に更にこぼれ落ち難い長所がある。また、このフロアマット５１は、バッキング材５３の本体５３ａの裏面に多くの滑り止め用突起５３ｂが成形されており、車製造時から装着されている車室内の内装カーペットの床面上で滑ることが少なく、置敷安定性がよいことより、最も実用されているフロアマットである。カーペット５２の基布５２ｂはバッキング材の本体５３ａに接着している。
【０００４】
従来のカーペットの製造工程は、
１）基布に繊維を縫いこむと同時に意匠面側を切断する、
２）繊維の抜けを防止するためにバッキングを熱溶融し基布と繊維を接着する、
３）立体形状に成形が必要な場合、基布・バッキング材の軟化温度まで再度昇温し、プレスなどにより成形する、
と言うものである。
【０００５】
このため、従来技術では、以下のような問題点があった。
１）耐熱性の低い繊維を用いると、収縮や物性変化が生じ、製品としての品質が確保できない。
２）基布、繊維に耐熱性の制限が加わるため（少なくともバッキング材よりは高い耐熱性が必要）、材料選択の範囲が制限される。
３）材料の温度特性として、バッキング溶融温度＜基布軟化温度＜繊維耐熱（収縮・物性変化）温度、の関係が必要である。
【０００６】
上記の問題点が発生する理由は、
１）バッキング材が熱溶融する必要性があり、かつ現状ヒーターを用いて加熱を行っているため、カーペット全体が高温に曝される工程となっている。
２）耐熱性が低い繊維を用いると、熱負荷がかかった際に紡糸時の応力が緩和することにより収縮が発生したり、結晶度変化などにより物性が変化する。
３）成形加工時は基材が軟化する温度まで昇温する必要があり、この加熱によっても耐熱性の低い繊維を用いた場合、収縮・変質などが発生する。
等にある。
【０００７】
他方、環境保護の立場からバイオマス利用の生分解性ポリマーが利用され始めている。しかし、このようなバイオマス利用の生分解性ポリマーは、製造コストが高く、また力学特性や耐熱性が低いという課題があり、汎用プラスチックに利用されることはなかった。これらを解決できるバイオマス利用の生分解性ポリマーとして、現在、最も注目されているのは脂肪族ポリエステルの一種であるポリ乳酸である。ポリ乳酸は、植物から抽出したでんぷんを発酵することにより得られる乳酸を原料としたポリマーであり、バイオマス利用の生分解性ポリマーの中では力学特性、耐熱性及びコストのバランスが最も優れている。そして、これを利用した樹脂製品、繊維、フィルム及びシート等の開発が急ピッチで行われている。
【０００８】
ポリ乳酸繊維の開発としては、生分解性を活かした農業資材や土木資材等が先行しているが、それに続く大型の用途として衣料用途、カーテンやカーペット等のインテリア用途、車両内装用途及び産業資材用途への応用も期待されている。
【０００９】
しかしながら、ポリ乳酸繊維は比較的耐熱性に劣る繊維であり、これをカーペットに適用する場合、上記のような収縮・変質などの問題が生じる。このため、ポリ乳酸繊維のカーペットへの展開が進んでいなかった。
【００１０】
なお、ポリ乳酸繊維をカーペットへ用いること自体は知られており、下記特許文献１には、耐摩耗性に優れ、かつ品位の高いカーペット用ポリ乳酸捲縮糸が開示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−２０４４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来のカーペット製造方法で、比較的耐熱性に劣るポリ乳酸繊維をカーペットに適用すると、昇温工程が避けられず、上記のような収縮・変質などの問題が生じていた。そこで、本発明は、可能な限り昇温工程を経ないでカーペットを製造する方法を提供することを目的とする。これにより、生分解性ポリマーであるポリ乳酸繊維をカーペットへ適用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、直接的な加熱手段を避けることで上記課題が解決されることを見出し、本発明に到達した。即ち、基布にカーペット繊維を植毛後、固定のためにバッキングを熱溶融させる際、レーザー照射によって行うことで、繊維への熱負荷を軽減し、収縮・変質などを防止する。加えて、最終的にカーペットを立体的に成形する必要がある際も加熱が必要であるが、この加熱もレーザーによって行うことで繊維への熱負荷を軽減し、収縮・変質などを防止する。
【００１４】
第１に、本発明は、カーペットの製造方法の発明であり、繊維、基布及びバッキング材からなるカーペットにおいて、該バッキング材がレーザー吸収能を有しており、該基布に該繊維を植え付けた後、該バッキング材側からレーザーを照射することにより繊維を基布に固定する。
【００１５】
第２に、本発明は、バッキング材を有しないカーペットの製造方法の発明であり、繊維と基布からなるカーペットにおいて、該基布がレーザー吸収能を有する材料を含有しており、該基布に該繊維を植え付けた後、レーザー照射により該繊維を該基布に固定する。ここで、基布自体がレーザー吸収能を有する材料であっても良く、また基布がレーザー吸収能を有する材料を含有していても良い。
【００１６】
上記の２つのカーペットの製造方法では、いずれも、繊維固定を通常の加熱で行なわず、レーザーを吸収させることで局所的に発熱させており、従来の製造方法で発生していた、ポリ乳酸繊維の収縮・変質などの問題が解消する。
【００１７】
更に、上記の２つのカーペットの製造方法において、最終的にカーペットを成形する際に、レーザー加熱を行なうことが好ましい。これにより、立体成形工程でも直接的な加熱を避けることができ、より一層ポリ乳酸繊維の収縮・変質などの問題が解消する。
【００１８】
上記のような繊維の収縮・変質などの問題は、各種繊維でも発生するものであり、本発明はカーペット繊維がポリ乳酸（ＰＬＡ）繊維である場合に限定されるものではない。しかし、カーペット繊維がポリ乳酸（ＰＬＡ）繊維である場合に特に効果的である。
【００１９】
本発明で用いられるレーザー吸収能を有する材料としては、レーザー透過性樹脂にカーボンブラック、染料、顔料から選択される１種以上の着色材を混入し、レーザー光の吸収率を高めたものが好ましい。
【００２０】
第３に、本発明は、上記のカーペット製造方法によって製造されたカーペットである。特に、自動車内装用カーペットとして使用できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、カーペット製造時に、直接的な加熱を避け、レーザーによる局所的な加熱を行なうため、下記のような効果を奏する。
【００２２】
１）ヒータを用いて加熱を行わないため、バッキング材が局所的に熱溶融し、カーペット全体が高温に曝されることがない。
２）耐熱性が低い繊維を用いる場合でも、紡糸時の応力が緩和することにより発生する収縮や、結晶度変化などによる物性の変化がない。
３）所望により、成形加工時にもレーザーを用い、基材が軟化する温度まで昇温することがないので、この点でも、繊維の収縮・変質などが発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施形態を類型化すると以下の通りである。
（１）バッキング材をレーザー加熱して繊維固定→通常加熱による立体成形
（２）基布をレーザー加熱して繊維固定→通常加熱による立体成形
（３）バッキング材をレーザー加熱して繊維固定→レーザー加熱による立体成形
（４）基布をレーザー加熱して繊維固定→レーザー加熱による立体成形
【００２４】
図１に、「バッキング材をレーザー加熱して繊維固定→通常加熱による立体成形」の概略図を示す。基布にカーペット繊維を植え付けた後、レーザー光吸収能を有する材料（フィルム・紛体など）をバッキングとしてセッティングする。レーザー照射によりバッキング材が局所的に溶融し、繊維を基布に固定する。外部から加熱することで基布を軟化させ、必要な立体形状に成形する。バッキング材の溶融温度より高い軟化温度を有する基布を使用する必要が無いため、繊維の耐熱温度よりも低い軟化温度の基布が使用可である。つまり、耐熱性の低い繊維もカーペットに使用可である。
【００２５】
図２に、「基布をレーザー加熱して繊維固定→通常加熱による立体成形」の概略図を示す。レーザー光吸収能を有する基布にカーペット繊維を植え付けた後、レーザー照射により基布内部を溶融し、繊維を固定する。外部から加熱することで基布を軟化させ、必要な立体形状に成形する。繊維の耐熱温度よりも低い軟化温度の基布が使用可である。つまり、耐熱性の低い繊維もカーペットに使用可である。バッキング材は不要であり、工程を省略できる。
【００２６】
図３に、「レーザー光吸収能を有する材料を内部に有する基布をレーザー加熱して繊維固定→レーザー加熱による立体成形」の概略図を示す。レーザー光吸収能を有する材料を内部に有する基布にカーペット繊維を植え付けた後、レーザー照射により基布内部を溶融し、繊維を固定する。外部から加熱することで基布を軟化させ、必要な立体形状に成形する。繊維の耐熱温度よりも低い軟化温度の基布が使用可である。つまり、耐熱性の低い繊維もカーペットに使用可である。レーザー光吸収・発熱材料、例えばカーボンを基布に分散させることで、基布材料物性に悪影響を及ぼすことを軽減できる。
【００２７】
図４に、「レーザー光吸収能を有する材料を内部に有する基布をレーザー加熱して繊維固定→レーザー加熱による立体成形」の概略図を示す。レーザー光吸収能を有する材料を内部に有する基布にカーペット繊維を植え付けた後、レーザー照射により基布内部を溶融し、繊維を固定する。より低いエネルギーにてレーザーを照射（パルス入射含む）し、熱伝導により徐々に基布全体が軟化する温度まで上昇させ、必要な立体形状に成形する。成形時に基布のみを加熱可能であるため、基布の軟化温度を考慮することなく、耐熱性の低い繊維もカーペットに使用可である。
【００２８】
本発明で言う、「レーザー光吸収能を有する材料」としては、レーザー透過性樹脂にカーボンブラック、染料や顔料等の着色材を混入し、レーザー光の吸収率を高めたものが好適であるレーザー透過性樹脂としては、照射されるレーザー光の透過性が高い熱可塑性樹脂であることが望ましく、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド等が好適である。また、それら以外の熱可塑性樹脂も採用可能である。さらに、それらに種々の添加剤、例えば、無機物パウダー等の充填材，着色材等を添加したものを用いてもよい。レーザー透過性樹脂は、照射されたレーザー光が溶着面に到達した時の透過率が１０％以上あることが望ましく、１５％以上，２０％以上と大きい方がさらに望ましい。「レーザー光吸収能を有する材料」のレーザー光の吸収率は、１ｍｍの厚さで３０％以上であることが望ましく、５０％以上，７０％以上と大きい方がさらに望ましい。
【００２９】
以下、本発明のカーペットに好適に用いられるポリ乳酸捲縮糸について説明する。本発明に好適に用いられるカーペット用ポリ乳酸捲縮糸は、ポリ乳酸からなる繊維で基本的に構成されている。
【００３０】
本発明でいうポリ乳酸とは、乳酸やラクチド等の乳酸のオリゴマーを重合したものを言い、Ｌ体あるいはＤ体の光学純度は９０％以上であると、融点が高く好ましい態様である。Ｌ体あるいはＤ体の光学純度は、より好ましくは９７％以上である。また、Ｌ体の光学純度９０％以上のポリ乳酸とＤ体の光学純度９０％以上のポリ乳酸を７０／３０〜３０／７０の比率でブレンドしたものは融点がさらに向上するため好ましい態様である。
【００３１】
また、ポリ乳酸の性質を損なわない範囲で、乳酸以外の成分を共重合していても良い。共重合成分としては、グリコール酸、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ吉草酸、６−ヒドロキシカプロン酸などのヒドロキシカルボン酸類の他、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の分子内に複数の水酸基を含有する化合物類又はそれらの誘導体、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸及び５−テトラブチルホスホニウムイソフタル酸等の分子内に複数のカルボン酸基を含有する化合物類又はそれらの誘導体が挙げられる。
【００３２】
また、ポリ乳酸の性質を損なわない範囲で、ポリ乳酸以外のポリマーを含有していても良い。例えば、溶融粘度を低減させるため、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、又はポリエチレンサクシネートのような脂肪族ポリエステルポリマーを内部可塑剤として、あるいは外部可塑剤として用いることができる。また、粒子、難燃剤、帯電防止剤、艶消し剤、消臭剤、抗菌剤、抗酸化剤及び着色顔料等の添加物を含有していても良く、染色等の熱水処理でのポリ乳酸の加水分解抑制や製品の経時による物性低下抑制を目的として、カルボジイミド化合物等の末端封鎖剤を含有していても良い。
【００３３】
ポリ乳酸の分子量は、重量平均分子量で５万〜５０万であると、力学特性と成形性のバランスが良く好ましい。ポリ乳酸の分子量は、より好ましくは重量平均分子量で１０万〜３５万である。
【００３４】
本発明で好適に用いられるポリ乳酸の製造方法は、特に限定されない。具体的には、
１）乳酸を有機溶媒及び触媒の存在下、そのまま脱水縮合する直接脱水縮合法。
２）少なくとも２種類のホモポリマーを重合触媒の存在下、共重合並びにエステル交換反応させる方法。
３）乳酸を一旦脱水し、環状二量体とした後に、開環重合する間接重合法。
等がある。
【００３５】
以下、本発明の実施例及び比較例を示す。
［実施例１］
ポリエチレン（ＰＥ）基布にポリ乳酸（ＰＬＡ）繊維を植毛し、バッキング材としてカーボンを〜０．２ｗｔ％含有するＰＥ粒子を添加する。外部より８００〜１１００ｎｍの近赤外波長のレーザー光を照射することで、バッキングＰＥ粒子を溶融し繊維を固定した。ＰＬＡ繊維には熱負荷がかからないために変形はなかった。３次元形状に成形する際には、ＰＥを軟化させる必要があるが、ＰＬＡの軟化温度よりも低い温度条件にて加工が可能なため繊維は変形しなかった。
【００３６】
［実施例２］
カーボンを〜０．２ｗｔ％含有するＰＥ基布にＰＬＡ繊維を植毛した。外部より８００〜１１００ｎｍの近赤外波長のレーザー光を照射することで、ＰＥ基布表面を溶融し繊維を固定した。ＰＬＡ繊維には熱負荷がかからないため変形はなかった。３次元形状に成形する際には、ＰＥを軟化させる必要があるが、ＰＬＡの軟化温度よりも低い温度条件にて加工が可能なため繊維は変形しなかった。
【００３７】
［実施例３］
カーボンを〜０．２ｗｔ％中央部に含有するＰＥ基布にＰＬＡ繊維を植毛した。外部より８００〜１１００ｎｍの近赤外波長のレーザー光を照射することで、ＰＥ基布内部カーボン近傍を溶融し繊維を固定した。ＰＬＡ繊維には熱負荷がかからないため変形はなかった。３次元形状に成形する際には、ＰＥを軟化させる必要があるが、ＰＬＡの軟化温度よりも低い温度条件にて加工が可能なため繊維は変形しなかった。
【００３８】
［実施例４］
カーボンを〜０．２ｗｔ％中央部に含有するＰＥ基布にＰＬＡ繊維を植毛した。外部より８００〜１１００ｎｍの近赤外波長のレーザー光を照射することで、ＰＥ基布内部カーボン近傍を溶融し繊維を固定した。ＰＬＡ繊維には熱負荷がかからないため変形はなかった。３次元形状に成形する際には、より低いエネルギーにてレーザーを照射（パルス入射含む）し、熱伝導により徐々にＰＥＴ基布全体が軟化する温度まで上昇させ、必要な立体形状に成形した。成形時にＰＥＴ基布のみを加熱可能であるため、ＰＬＡ繊維もカーペットに使用可であった。
【００３９】
［比較例１］
ＰＥＴ基布にＰＬＡ繊維を植毛し、バッキング材としてＰＥ粒子を添加した。外部より約１３０℃で加熱することで、ＰＥが溶融し繊維を固定。この際の熱によりＰＬＡ繊維は収縮した。得られたカーペットは必要に応じ、３次元形状に成形する際には、ＰＥＴを軟化させる必要があり、約１５０℃に加熱成形する。ＰＬＡ繊維は約７０℃でも軟化するため、この際の熱負荷によってもＰＬＡ繊維は変形した。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、直接的な加熱手段を避け、基布にカーペット繊維を植毛後、固定のためにバッキングを熱溶融させる際、レーザー照射によって行うことで、繊維への熱負荷を軽減し、収縮・変質などを防止できる。加えて、最終的にカーペットを立体的に成形する必要がある際も加熱が必要であるが、この加熱もレーザーによって行うことで繊維への熱負荷を軽減し、収縮・変質などを防止できる。
【００４１】
従来のカーペット製造方法で、比較的耐熱性に劣るポリ乳酸繊維をカーペットに適用すると、昇温工程が避けられず、収縮・変質などの問題が生じていた。本発明は、可能な限り昇温工程を経ないでカーペットを製造することにより、生分解性ポリマーであるポリ乳酸繊維をカーペットへ適用することを可能とした。特に、高価な材料を使うことなく、全てポリ乳酸繊維からなるカーペットの作製を可能とした。
【００４２】
また、処理工程が簡素化されており、加熱炉等の設備が不要となり、コストダウンに貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の「バッキング材をレーザー加熱して繊維固定→通常加熱による立体成形」の概略図を示す。
【図２】本発明の「基布をレーザー加熱して繊維固定→通常加熱による立体成形」の概略図を示す。
【図３】本発明の「レーザー光吸収能を有する材料を内部に有する基布をレーザー加熱して繊維固定→レーザー加熱による立体成形」の概略図を示す。
【図４】本発明の「レーザー光吸収能を有する材料を内部に有する基布をレーザー加熱して繊維固定→レーザー加熱による立体成形」の概略図を示す。
【図５】従来の「外部ヒーターなどによる加熱による繊維固定→外部加熱による立体成形」の概略図を示す。
【図６】従来のフロアマットの部分断面図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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