(57)【要約】【解決課題】ベース繊維同士の結着のための加熱工程と成型のための予備加熱工程とを分離し、それぞれの工程で最適な加熱条件を選定できるようにして、厚み方向におけるベース繊維同士の結着強力の均一性を向上させるとともに、成型時の加熱時間が短縮できて最終製品の生産効率を向上させることができる繊維成型体の製造方法を提供する。【解決手段】ベース繊維とバインダ繊維とを含むウエブを、ベース繊維の融点よりも低いがバインダ繊維の融点よりも高い温度下にウエブの厚み方向中心に存在するバインダ繊維が溶融するまで熱処理して硬綿を得る工程と、この硬綿を、ベース繊維の融点よりも低いがバインダ繊維の溶融成分の融点よりも高い温度下に硬綿が軟化するまで予備加熱する工程と、予備加熱した硬綿を成型する工程とを含む。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース繊維とバインダ繊維とを含むウエブを、ベース繊維の融点よりも低いがバインダ繊維の融点よりも高い温度下にウエブの厚み方向中心に存在するバインダ繊維が溶融するまで熱処理して硬綿を得る工程と、この硬綿を、ベース繊維の融点よりも低いがバインダ繊維の溶融成分の融点よりも高い温度下に硬綿が軟化するまで予備加熱する工程と、予備加熱した硬綿を成型する工程と、を含む繊維成型体の製造方法。
【請求項２】
ベース繊維とバインダ繊維とを含むウエブを、ベース繊維の融点よりも低いがバインダ繊維の融点よりも高い温度下にウエブの厚み方向中心に存在するバインダ繊維が溶融するまで熱処理して得た硬綿を中間基材として用いる、繊維成型体の製造方法。
【請求項３】
請求項２で得られる中間基材を、ベース繊維の融点よりも低いがバインダ繊維の溶融成分の融点よりも高い温度下に硬綿が軟化するまで予備加熱し、次いで予備加熱した硬綿を成型する、繊維成型体の製造方法。
【請求項４】
ベース繊維として、平均繊維長が１０〜１５０ｍｍの範囲内にあり、太さが０．１〜５０ｄｔｅｘの範囲内にある繊維を用いる、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維成型体の製造方法。
【請求項５】
バインダ繊維として、平均繊維長が１０〜１５０ｍｍの範囲内にあり、太さが０．１〜５０ｄｔｅｘの範囲内にあり、融点がベース繊維の融点よりも２０〜１２０℃低い成分を含む繊維を用いる、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維成型体の製造方法。
【請求項６】
ベース繊維およびバインダ繊維を３０〜７０重量％の範囲内で用いる、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維成型体の製造方法。
【請求項７】
同一の成分系に属するポリマーを含むベース繊維およびバインダ繊維を用いる、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維成型体の製造方法。
【請求項８】
バインダ繊維が、芯鞘硬複合繊維またはサイドバイサイド形複合繊維である、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維成型体の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかの方法によって製造された繊維成型体。
【請求項１０】
面と平行な方向に４等分されるように剥離させたとき、最も低い剥離強力の値が最も高い剥離強力の値の７０〜１００％の範囲内にある、請求項９に記載の繊維成型体。
【請求項１１】
投影面積Ｓに対する最小厚みｔの比Ｓ／ｔが少なくとも１，０００ｃｍである、請求項９に記載の繊維成型体。
【請求項１２】
車両用内装材として用いられる、請求項９に記載の繊維成型体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用内装材として好適に用いることができる繊維成型体を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用内装材、特に比較的面積の大きい天井の内張材は、車両が炎天下に長時間放置され、車内が高温になったような場合でも、変形や重力による垂れ下がりのないことが要求される。
【０００３】
そのような比較的大型の車両用内装材は、従来、たとえば、ベース繊維とバインダ繊維とを含むウエブを、ベース繊維の融点よりも低いがバインダ繊維の融点よりも高い温度に加熱してバインダ繊維を溶融させ、ベース繊維同士をバインダ繊維の溶融成分で結着した後、まだ溶融成分が軟化している間に所望の形状に成型することによって製造されている。特許第２８０３９５３号公報に記載されているように、成型後にアニーリングを行うこともある。ところが、この従来の方法には、以下において説明するような問題がある。
【０００４】
すなわち、上記従来の方法は、ベース繊維とバインダ繊維とを含むウエブの加熱は、バインダ繊維を溶融させてベース繊維同士を結着するための加熱と、後の成型のための予備加熱とを兼ねているが、ベース繊維同士の結着のための最適条件と予備加熱のための最適条件とは必ずしも同一ではないため、加熱条件によってはウエブの表層部と内層部とでバインダ繊維の融け方にばらつきができ、ベース繊維同士の結着強度にばらつきができて、著しい場合には高温の夏期に内装材が変形したり垂れ下がったりする。ベース繊維同士の結着のためには、内層部に存在するバインダ繊維をも十分に溶融させる加熱条件を選定する必要があるが、成型のための予備加熱は、ウエブを単に型に沿わせることができる程度に軟化させればよいからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ベース繊維同士の結着のための加熱工程と成型のための予備加熱工程とを分離することでそれぞれの工程で最適な加熱条件を選定することができるようにし、もって厚み方向におけるベース繊維同士の結着強力の均一性を向上させるとともに、成型時の加熱時間を短くできて最終製品の生産効率を向上させることができる繊維成型体の製造方法を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、ベース繊維とバインダ繊維とを含むウエブを、ベース繊維の融点よりも低いがバインダ繊維の融点よりも高い温度下にウエブの厚み方向中心に存在するバインダ繊維が溶融するまで熱処理して硬綿を得る工程と、この硬綿を、ベース繊維の融点よりも低いがバインダ繊維の溶融成分の融点よりも高い温度下に硬綿が軟化するまで予備加熱する工程と、予備加熱した硬綿を成型する工程と、を含む繊維成型体の製造方法を特徴とするものである。
【０００７】
上記において、ベース繊維としては、平均繊維長が１０〜１５０ｍｍの範囲内にあり、太さが０．１〜５０ｄｔｅｘの範囲内にある繊維を用いるのが好ましく、バインダ繊維としては、平均繊維長が１０〜１５０ｍｍの範囲内にあり、太さが０．１〜５０ｄｔｅｘの範囲内にあり、融点がベース繊維の融点よりも２０〜１２０℃低い成分を含む繊維を用いるのが好ましい。また、ベース繊維およびバインダ繊維は、３０〜７０重量％の範囲内で用いるのが好ましい。さらに、ベース繊維とバインダ繊維は、同一の成分系に属するポリマーを含むものであるのが好ましい。また、バインダ繊維は、芯鞘硬複合繊維またはサイドバイサイド形複合繊維であるのが好ましい。
【０００８】
本発明の方法によって得られる繊維成型体は、ベース繊維同士の結着強力の斑が少なく、面と平行な方向に４等分されるように剥離させたとき、最も低い剥離強力の値が最も高い剥離強力の値の７０〜１００％の範囲内にある。また、投影面積Ｓに対する最小厚みｔの比Ｓ／ｔが少なくとも１，０００ｃｍであるような、たとえば車両の天井の内張材として用いられるような比較的大型の成型体を得るのに好適である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、ベース繊維とバインダ繊維とを含むウエブを、ベース繊維の融点よりも低いがバインダ繊維の融点よりも高い温度下にウエブの厚み方向中心に存在するバインダ繊維が溶融するまで熱処理して硬綿を得る工程と、この硬綿を、ベース繊維の融点よりも低いがバインダ繊維の溶融成分の融点よりも高い温度下に硬綿が軟化するまで予備加熱する工程とを含んでいる。
【００１０】
ベース繊維は、繊維成型体の基材となるもので、通常、ポリエステル繊維やナイロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維等の合成繊維を用いる。なかでも、回収、再利用のシステムが構築されていてリサイクルが容易なポリエステル繊維が好ましい。これらは、ペットボトルからリサイクルされたポリエステル繊維のように、リサイクルされたものであってもよい。そして、さらなるリサイクルを考えると、後述するバインダ繊維と互いに同一の成分系に属するものであるのが好ましい。たとえば、ベース繊維がポリエステル繊維であるとき、バインダ繊維として共重合ポリエステル繊維を用いたり、ベース繊維がナイロン繊維であるとき、バインダ繊維として共重合ナイロン繊維を用いるといったことである。
【００１１】
ベース繊維は、得られる繊維成型体の強度やバインダ繊維との混合（混繊）の容易さ等を考慮すると、平均繊維長が１０〜１５０ｍｍの範囲内にあり、太さが０．１〜５０ｄｔｅｘの範囲内にあるようなものであるのが好ましい。
【００１２】
一方、バインダ繊維は、溶融してベース繊維同士を互いに結着して繊維成型体としての形態保持を可能とするもので、融点がベース繊維のそれよりも２０〜１２０℃低いような成分を含むものであるのが好ましい。２０℃を超える差がないようなものを用いると、後の予備加熱工程における条件の選択の幅が狭くなる。また、１２０℃を超えるほど大きな差をもつものは、熱処理時のエネルギーを増大させる。そのようなバインダ繊維としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維等の合成繊維があり、ベース繊維との関係においてこれらの繊維から選択して用いる。バインダ繊維として、鞘成分に芯成分よりも融点の低いポリマーを用いた芯鞘型複合繊維や、融点の異なるポリマーのサイドバイサイド形複合繊維を用いると、溶融しなかった成分が繊維形態を保持しているために、ベース繊維同士の結着をより確実に行うことができるようになる。そのような複合繊維の例としては、芯成分がポリエステルであり、鞘成分が共重合ポリエステルであるような芯鞘硬複合繊維や、ポリエステルと共重合ポリエステルとのサイドバイサイド形複合繊維がある。
【００１３】
バインダ繊維は、ベース繊維との混合（混繊）の容易さ等を考慮すると、平均繊維長が１０〜１５０ｍｍの範囲内にあり、太さが０．１〜５０ｄｔｅｘの範囲内にあるようなものを用いるのが好ましい。
【００１４】
さて、本発明においては、上述したベース繊維とバインダ繊維とを周知のカーディング法、エアレイ法、スパンボンド法、その他の方法を用いてよく混合（混線）し、ウエブを得る。混合割合は、用いるバインダ繊維の種類や形態等にもよるが、ベース繊維およびバインダ繊維が３０〜７０重量％の範囲内になるようにする。バインダ繊維が多いとベース繊維同士の結着強力は向上するものの、あまり多すぎるとごわごわした硬い硬綿となる。混合の方法としては、ベース繊維とバインダ繊維との混率を容易に変更でき、しかも、簡便であるカーディング法が好ましい。
【００１５】
本発明においては、次に、ウエブを熱風処理炉、赤外線処理炉等の熱処理炉に通し、ベース繊維の融点よりも低いがバインダ繊維の融点よりも高い温度下にウエブの厚み方向中心に存在するバインダ繊維が溶融するまで熱処理する。これによりベース繊維同士がバインダ繊維の溶融成分で互いに結着された硬綿が得られるが、厚み方向中心に存在するバインダ繊維が確実に溶融するか否か、予備実験を行い、横断面を電子顕微鏡等で観察して温度、時間の条件を選択するのが好ましい。
【００１６】
本発明においては、次に、得られた硬綿を、ベース繊維の融点よりも低いがバインダ繊維の融点よりも高い温度下に型綿が軟化するまで予備加熱した後、型に入れて所望の形状に成型する。この予備加熱は、成型のための予備加熱であり、硬綿をそれを型に十分に沿わせることができる程度に軟化させればよい。なお、成型にあたり、用途等に応じて、たとえば表皮材として、織物、編物、不織布、フイルム等の布帛を重ね合わせて成型することもできる。
【００１７】
かくして得られる繊維成型体は、表層部と内層部とでベース繊維同士の結着強力の差が極めて小さく、均一性が高い。そして、この均一性の程度が、成型体を面と平行な方向に４等分されるように剥離させたとき、最も低い剥離強力の値が最も高い剥離強力の値の７０〜１００％の範囲内にあるのが好ましい。この差が７０％未満であるということは、厚み方向においてバインダ繊維が均一に溶融していないということであり、特に薄肉の成型体の場合、高温下での変形や垂れ下がりが起こりやすくなる。
【００１８】
また、本発明の方法は、特に比較的大型の繊維成型体を製造する場合に適している。小さな成型体は、変形や垂れ下がりをあまり心配する必要がないからである。特に、投影面積Ｓに対する最小厚みｔの比Ｓ／ｔが少なくとも１，０００ｃｍであるような繊維成型体を製造する場合に好適である。上記の比が５，０００〜４０、０００以上であるようなものにはさらに好適である。
【００１９】
【実施例および比較例】
以下に示す実施例および比較例における測定法は下記のとおりである。
層間剥離強力：
平板状の繊維成型体から長さ２００ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚み１０ｍｍの試験片を採取し、面と平行な方向に４等分できるように厚み方向にみて１／４、１／２、３／４の部分をあらかじめ５０ｍｍほど剥離させておき、引張速度５０ｍｍで引っ張り、強力を測定して層間剥離強力とした。
常温垂れ下がり：
平板状の繊維成型体から長さ３００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み１０ｍｍの試験片を採取し、これを常温下に梁長さが２３０ｍｍの片持ち梁になるように台上に固定し、４時間放置したときの自由端の垂れ下がり長さを測定した。
高温垂れ下がり：
平板状の繊維成型体から長さ３００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み１０ｍｍの試験片を採取し、これを梁長さが２３０ｍｍの片持ち梁になるように台上に固定し、９０℃の雰囲気下に４時間放置したときの自由端の垂れ下がり長さを測定した。
（実施例１）
ベース繊維として、平均繊維長６４ｍｍ、太さ１４．４ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維（融点：２７０℃）を用意した。
【００２０】
また、バインダ繊維として、芯成分が融点２５５℃のポリエチレンテレフタレート系ポリエステルからなり、鞘成分が融点１５０℃のイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート系ポリエステルからなる芯鞘型複合繊維を用意した。平均繊維長は６４ｍｍであり、太さは４．４ｄｔｅｘである。鞘成分のポリマー重量は７０重量％である。
【００２１】
次に、上記ベース繊維とバインダ繊維とがともに５０重量％になるように混合し、開綿機とカード機を用いてウェブを得た。
【００２２】
次に、２枚の孔あき鉄板（重量：１５ｋｇ／ｍ２）の間に上記ウエブを厚みが１５ｍｍになるような重ね合わせて配置し、ウエブの厚み方向中心における温度が１７０℃になる温度で１０分間熱処理し、硬綿を得た。
【００２３】
次に、上記硬綿を２４０℃に調整した熱風循環炉に入れ、３分間予備加熱した後、１００ｋＰａの圧力で加圧成型し、成型体を得た。
【００２４】
得られた成型体の層間剥離強力は、３．２Ｎ／３ｃｍ、３．０Ｎ／３ｃｍ、２．７Ｎ／３ｃｍであり、最も低い剥離強力の値は最も高い剥離強力の値の８４％であった。また、常温垂れ下がりは４．０ｍｍ、高温垂れ下がりは１９．５ｍｍであった。
（実施例２）
バインダ繊維として、実施例１で用いたポリマーのサイドバイサイド形繊維を用いた。平均繊維長は６４ｍｍであり、太さは１４．４ｄｔｅｘである。イソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート系ポリエステルの重量は、５０重量％である。
【００２５】
次に、実施例１で用いたベース繊維と上記バインダ繊維とをベース繊維が６５重量％になるように混合し、開綿機とカード機を用いてウェブを得た。
【００２６】
次に、２枚の孔あき鉄板（重量：１５ｋｇ／ｍ２）の間に上記ウエブを厚みが１５ｍｍになるような重ね合わせて配置し、ウエブの厚み方向中心における温度が１７０℃になる温度で１０分間熱処理し、硬綿を得た。
【００２７】
次に、ヒートプレス機を用い、上記硬綿を温度２４０℃、圧力に１００ｋＰａで３分間加熱、加圧成型し、成型体を得た。
【００２８】
得られた成型体の層間剥離強力は、２．９Ｎ／３ｃｍ、２．８Ｎ／３ｃｍ、２．２Ｎ／３ｃｍであり、最も低い剥離強力の値は最も高い剥離強力の値の７６％であった。また、常温垂れ下がりは６．５ｍｍ、高温垂れ下がりは３８．０ｍｍであった。
（比較例）
実施例１と同様にして得たウエブを、２枚の孔あき鉄板（重量：１５ｋｇ／ｍ２）の間に上記ウエブを厚みが１５ｍｍになるような重ね合わせて配置し、温度２４０℃、圧力に１００ｋＰａで３分間加熱、加圧成型し、成型体を得た。
【００２９】
得られた成型体の層間剥離強力は、２．６Ｎ／３ｃｍ、２．４Ｎ／３ｃｍ、１．６Ｎ／３ｃｍであり、最も低い剥離強力の値は最も高い剥離強力の値の６２％であった。また、常温垂れ下がりは６．８ｍｍ、高温垂れ下がりは７５．０ｍｍであった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の方法は、ベース繊維とバインダ繊維とを含むウエブをウエブの厚み方向中心に存在するバインダ繊維が溶融するまで熱処理して硬綿を得る工程と、この硬綿を、硬綿が軟化するまで予備加熱する工程とを含むものである。すなわち、ベース繊維の結着のための加熱工程と成型のための予備加熱工程とを分離しており、それぞれの工程で最適な加熱条件を選定することができるので、実施例と比較例との対比からも明らかなように、厚み方向におけるベース繊維同士の結着強力の均一性を向上させることができ、また、最終製品を成型するときの加熱時間を短縮できるので最終製品の生産効率を向上させることができる。