(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
側地と、湿熱により熱セットされた不織布製芯地とを用いてクッション材を得た後、前記クッション材の側地と芯地とを分離し、芯地を再熱処理して形態を初期状態に戻し、その後、側地と芯地とを一体化することを特徴とするクッション材のリサイクル法。
【請求項２】
側地と、湿熱により熱セットされた不織布製芯地とを用いてクッション材を得た後、前記クッション材を消毒し、側地と芯地とを分離し、側地を洗濯し、芯地を再熱処理して形態を初期状態に戻し、その後、側地と芯地とを一体化することを特徴とするクッション材のリサイクル法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合繊維を使用したクッション材をリサイクルする方法であって、特にベッド用のマットレスに使用され、一般ユーザーや病院で繰り返し使用していることによりクッション性能が劣化した場合でも、再度の熱処理にて初期のクッション性能を再現できるクッション材を用いたクッション材のリサイクル方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエステル繊維製のクッション材は種々開発されており、融点の異なる２種のポリエステル繊維を、或いは芯鞘型熱融着繊維を使用し、通常熱風加熱方式を用いて製造されている。この方法では、０．０１ｇ／ｃｍ2以下の比較的低密度の場合、熱風をウェブの内部まで貫通させるため、風圧によりクッション材の厚み方向に密度ムラを生じ、また高密度のクッション材を製造するには熱風の貫通に抵抗を生じ、厚さに限度があるなどの欠点があり、更に加熱の機構が主に対流及び伝導によるため、エネルギー損失が大きいという欠点もあった。
【０００３】
また、特開平２−１５４０５０号では、蒸熱処理による低融点繊維の溶融によって、交絡部融着した製品が開示されている。これは、混綿した芯鞘型繊維の鞘部の低融点繊維の溶融によって、交絡部の固定ができるため、クッション性が良好で、比較的安定した製品を得ることができるものである。
【０００４】
このように、不織布を構成する繊維の一部に芯鞘型の繊維を用い、それを熱風加熱や蒸熱処理して鞘部の低融点繊維を溶融させ鞘部どうしの交絡部を固定することにより製造していた。その製品は、圧縮荷重による歪みのないボリューム感ある製品であるが、かかる製品はクッション材やベッド用のマットレスとして繰り返し荷重がかかり、経時変化でヘタリが発生し、クッション性能が劣化するものであった。また、ベッド用のマットレスについては、病院や一般家庭向けに貸し出す事業もあるが、貸出先から回収され嵩高性能の劣化したベッド用マットレスは再度、マットレスとして再利用されることはなく、破断され焼却等されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の欠点を解消すべく、ポリエステル繊維からなるクッション材であって、ベッド用マットとしても使用できる、ボリューム感があり、しかも圧縮荷重による歪みの少ない、品質のよいクッション材を用いたリサイクル方法に関するものであって、たとえ経時変化でクッション性能が劣化したところで、再度の熱処理でクッション性能が復元できるクッション材及びそのリサイクル方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１にかかる発明は、側地と、湿熱により熱セットされた不織布製芯地とを用いてクッション材を得た後、前記クッション材の側地と芯地を分離し、芯地を再熱処理し形態を初期状態に戻し、その後、側地と芯地を一体化することを特徴とするクッション材のリサイクル方法である。
【０００７】
請求項２にかかる発明は、側地と、湿熱により熱セットされた不織布製芯地とを用いてクッション材を得た後、前記クッション材を消毒し、側地と芯地を分離し、側地を洗濯し、芯地を再熱処理し形態を初期状態に戻し、その後、側地と芯地を一体化することを特徴とするクッション材のリサイクル方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる、再度の熱処理によりクッション性能が復元されるクッション材を以下に説明する。かかるクッション材は、それを構成する繊維として、（Ａ）ポリエステル繊維と（Ｂ）鞘に芯より融点が低い低融点成分を使用した芯鞘型複合繊維とを混綿して不織布とした後に熱処理して形成された繊維構造体であって、該繊維構造体を形成する各繊維間が相互に前記芯鞘型複合繊維の鞘部の溶融によって融着されてなり、再度の熱処理により初期のクッション性能を復元することを特徴とするポリエステル繊維製のクッション材である。
【０００９】
次に、かかるクッション材を構成する繊維について説明する。
（Ａ）のポリエステル繊維としては、通常のポリエチレンテレフタレート、ポリへキサメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリ１，４−ジメチルシクロヘキサンテレフタレート、ポリヒドロラクトンまたはこれらの共重合エステルやコンジュゲートスピニングによる複合繊維などがいずれも使用できる。熱収縮率の異なる２種のポリマーからなるサイドバイサイド型複合繊維は、スパイラル状捲縮を発現し、立体構造をとるので好ましく、特に、中空率５〜３０％の中空糸が好ましい。また、繊度は４〜１６７ｄｔｅｘで、カット長は２５〜１５０ｍｍのものを使用するのが好ましい。
【００１０】
次に、（Ｂ）の芯鞘型複合繊維としては、芯に通常のポリエステル繊維成分を使用し、鞘に低融点ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミドなどを、芯成分と鞘成分の融点の差が３０℃以上となるように組み合わせて製造した複合繊維がいずれも使用できる。繊度２．２〜２２ｄｔｅｘ、カット長２５〜７６ｍｍのものを使用するのが好ましい。また、（Ｂ）の芯鞘型複合繊維の鞘成分としては、特に、低融点ポリエステルの使用が好ましいが、この種のポリエステルは、アジピン酸、セバチン酸などの脂肪族ジカルボン酸類、フタル酸、イソフタル酸、ナフタリンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸類および／またはヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸などの脂環式ジカルボン酸類と、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、パラキシリレングリコールなどの脂肪族や脂環式ジオール類とを所定数含有し、所望に応じてパラヒドロキシ安息香酸などのオキシ酸類を添加した共重合エステルであり、例えばテレフタル酸とエチレングリコールに、イソフタル酸および１，６−ヘキサンジオールを添加共重合させたポリエステルなどが例示される。
【００１１】
また、本発明のクッション材において、（Ａ）繊維と（Ｂ）繊維とを重量比で９５：５〜４０：６０という割合で混綿することが好ましい。
【００１２】
本発明では、構成する繊維主体として、中空糸を使用するのが好ましいが、これは、ウェブの繊維方向が不規則に絡み合い、芯鞘型複合繊維の低融点成分と交絡部で融着接合されて立体的な構造となり、繰り返し圧縮荷重による歪みが非常に小さい製品となるためである。
【００１３】
本発明で用いる繊維構造体は、（Ａ）ポリエステル繊維と（Ｂ）鞘に芯より融点が低い低融点成分を使用した芯鞘型複合繊維とを混綿した不織布を、遠赤外線または熱風ヒータで仮融著し、所定の密度および厚さに応じて不織布状の繊維構造体とし、この繊維構造体を湿熱により熱処理して、繊維間を芯鞘が他繊維の鞘部の溶融により相互に融着するという方法によって製造されるものである。
【００１４】
すなわち、本発明で用いる不織布は、（Ａ）ポリエステル繊維と（Ｂ）鞘に芯より融点が低い低融点成分を使用した芯鞘型複合繊維とを混綿して得られた低目付の不織布（例えばカードウェブ）の表面を、遠赤外線または熱風ヒータで仮融着し、所定の密度および厚さに応じて構成し、蒸気釜に入れ、この蒸気釜内部を減圧した後に一定時間湿熱処理し、その後冷却乾燥するという、２段階熱処理法によって製造される。
【００１５】
このような構成および２段階熱処理法では、不織布の内層部まで均一に融着されて密度分布が均一になり、全体に風合いよく、外観も優れた製品を効率よく製造することができる。
【００１６】
例えば、厚さ１０ｍｍ以上、特に３０ｍｍ以上というようなベッド用マットレスに適した厚い不織布であっても、所望の密度で、しかも密度のばらつき範囲が±５％以内の製品を容易に得ることができる。
【００１７】
本発明に用いるクッション材の原料となる不織布は、（Ａ）ポリエステル繊維と（Ｂ）鞘に芯より融点が低い低融点成分を使用した芯鞘型複合繊維とを混綿したカードウェブを積層した後に湿熱により熱処理して形成された不織布構造体であって、立体的に連続した繊維の交絡部を上記芯鞘型複合繊維の鞘部の溶融によって融着することにより製造する。
【００１８】
そして、上記熱処理は、上記積層されたカードウェブを上下２枚のプレート間に圧縮保持させ、蒸気釜に入れ、蒸気を導入するという方法で実施するものである。この際、上記積層されたカードウェブを積層時と異なる方向に自重がかかるように起立または回転させた状態で熱処理することが好ましい。また、上下２枚のプレートにはその不織布が当設する面に１０〜１５０ｍｍ間隔に深さを該不織布の厚さの１０〜７０％程度の刃を設けておくと好ましい。この刃により不織布表面に切り込みが設けられ、この切り込みにより屈曲性に優れたクッション材を製造することができる。また、刃の取りつけ根元をテーパ状に加工しておき、クッション材の表面をかまぼこのような凸状に加工することも、クッション材の溝部周辺が堅くならずに好ましい。かかる状態で加工をしたものを図１に示す。
【００１９】
さらに詳しく本発明に用いるクッション材の製造方法を説明する。（Ａ）および（Ｂ）の繊維を混綿して得た低目付のカードウェブの表面を、遠赤外線または熱風ヒータで仮融着し、所定の密度および厚さに応じて積層する。次に、この積層されたカードウェブを熱伝導性のよい金属板などのプレート間に圧縮保持させ、積層されたカードウェブを密閉できる蒸気釜中に投入する。次いで、前記蒸気釜内部を減圧した後、該蒸気釜に９．８×１０-2ＭＰａ以上の蒸気を導入して所定の時間湿熱処理することが好ましく、積層されたカードウェブを圧縮保持するプレートは、多孔板とすることが好ましい。
【００２０】
このように熱処理することにより、ベッド用のマットレスとして用いられる比較的厚い不織布構造体であっても、内層部まで均一に融着され、全体に風合いよく、外観にも優れた製品を効率よく得ることができる。また、所望の密度で、密度のばらつき範囲が±５％以内の製品を容易に得ることができる。
【００２１】
なお、本発明のクッション材に用いる不織布を製造するに際しては、その自重が一方向に偏らないように、回転させながら熱処理してもよい。
【００２２】
このようにして製造された、クッション材は、芯鞘型繊維の鞘部の低融点繊維どうしの溶融により交絡部が接着して安定的な形態を保つものである。さらに、湿熱で第１次および第２次熱処理をした不織布樺造体は、顕著に良好な評価を有する。これは、前述の理由に加えて、図２に製造直後のクッション材の電子顕微鏡写真で明らかなように、バインダー繊維は、バインダー繊維とバインダー繊維またはバインダー繊維と他の構成繊維との一交点と他の一交点との間に、熱処理前のバインダー繊維よりも太い部分が節となって発現する。
【００２３】
この結果、１本のバインダー繊維に着目して観察すると、交点では接着点として十字型の溶融点を有し、次の交点との間には、芯部のみからなる部分と、過溶融により鞘部が流れだし芯部に鞘部が玉となった形状（以下節状構造物という）を有する。
【００２４】
本発明にかかる不織布構造体は、前述のごとくその内部に節状構造物を有する場合には、バインダー繊維と交わる構成繊維は交点において接着し不織布横造体に形態安定性を付与する。バインダー繊維はマトリックス繊維の支持機能と共同して不織布構造体に適度な剛性を与える。さらに、過酷な条件下における荷重に対しては、交点の熱融着点のみではなく、芯部に鞘部が溶融した節状構造物とその前後の芯部のみからなる複合構造形態により、顕著な形態の復元性を発現する。
【００２５】
すなわち、低融点ポリマーのガラス転移点以上の雰囲気下において圧縮荷重が付与された場合においても、その荷重の解放後、一様に均等な太さでなく所々に太くなった節状部分を有することにより一様な太さである構造物とは異なる剛性を有するものと考えられる。その一方で節状横造物は、剛性を付与するのみではなく、バネ構造に近い働きをするものと推察される。
【００２６】
次に、本発明にかかるマトリックス繊維としてサイドバイサイドのコンジュゲート繊維Ｈ３８Ｆ（ユニチカ（株）製）、１４ｄｔｅｘ、５１ｍｍを８０重量％と軟化点１１０℃のバインダー繊維４０８０（ユニチカ（株）製）、３．３ｄｔｅｘ、５１ｍｍを２０重量％を混綿して湿熱成形処理した不織布構造体の性能評価の結果を示す。性能評価は、この不織布をクッション材として使用する場合の測定方法で、表面硬度（度）は高分子計器製硬度計アスカーＦ型を用いて測定する。１００ｋｇ荷重変位は、ＪＩＳ  Ｓ  １１０２に準拠し、試験片３００ｍｍ×３００ｍｍ×試料厚み（ｍｍ）のものを、面積４１４ｃｍ2の加圧板で１００ｋｇの荷重をかけた時のたわみ量（ｍｍ）を測定する。８万回圧縮残留歪みは、ＪＩＳ  Ｋ  ６４０１に準拠し、高分子計器製の繰り返し圧縮試験機を用いて、試験片１００×１００×試料厚みのものを平行板にはさみ６０回／分の圧縮速度で、試験片の５０％厚さまで８万回連続圧縮したのち、圧縮解除し、３０分後に初期厚さとの変化（％）を測定する。剥離強力（Ｎ／ｃｍ）は、引っ張り試験機を用い、試験片Ｗ×Ｌ×ｔ＝２５ｍｍ×１５０ｍｍｍ×１０ｍｍを掴み間隔５０ｍｍ、引っ張り速度１００ｍｍ／分にて５０ｍｍ剥離させた時の強力を平均値で表す。この結果を表１に示す。
【００２７】
表１から明らかなように、表面硬度が３０度、１００ｋｇ荷重変位量が３９ｍｍ、８万回圧縮残留歪みが１２％、剥離強力が０．８７Ｎ／ｃｍであり、クッション性能の優れたものである。
【００２８】
次に、このクッション材を病院や一般家庭に一定期間貸与して回収された状態と初期状態とを比較する。表１において、表面硬度が２０度、１００ｋｇ荷重変位量が５２ｍｍ、８万回圧縮残留歪みが１９％、剥離強力が０．５７Ｎ／ｃｍであり、クッション性能の劣化が著しいことが明らかである。特に表面硬度が下がっていることは表面がフワフワな状態となっていることを示しており、また、残留歪みの劣化はそのへタリ状態を顕著に表しているものである。
【００２９】
このような状態で返却されたクッション材を次のようにして再度の熱処理を行なう。
再度の熱処理は、回収されたクッション材を熱風ヒータで十分加熱処理をする。より好ましくは密閉できる蒸気釜中に投入し、次いで、前記蒸気釜内部を減圧した後、該蒸気釜に９．８×１０-2ＭＰａ以上の蒸気を導入して所定の時間再度の熱処理することが好ましい。この際の再度の熱処理の条件は、最初の熱処理時間の２５％〜１００％であるものである。この熱処理時間が２５％以下であると所望のクッション性を再現できないという問題点を生じる。
【００３０】
本発明者等は、クッション性の劣化は、初期の熱セットにより溶融し融着していた芯鞘型繊維の交絡部が外れることにより発生するものであるとの認識を得たのである。という観点からすれば、初期の熱セット時の条件を変更し、鞘部どうしの融着強度を上げ、外れないようにすることも考えられる。そのため、例えば、芯部の高融点繊維の溶融温度が２６０℃で、鞘部の低融点繊維の溶融温度が１１０℃である場合において、高融点繊維の溶融温度直下であって鞘部の低融点繊維の溶融温度をはるかに越える温度（例えば２２０℃）で処理することも考えられるが、初期状態での融着強度は上昇しても、相変わらず繰り返し荷重により交絡部は外れるものでしかない。
【００３１】
また、このような初期においてこのような高温処理をすると、この高温のためマトリックスの主体繊維であるポリエステル繊維や、芯鞘型バインダー繊維の芯のレギュラーポリエステルまで熱劣化を起こしやすい欠点がある。
【００３２】
さらに、マトリックス繊維として通常のポリエステル繊維を機械捲縮により嵩高性を持たせた場合においては、再度の熱処理によっても嵩高性は復元し難いとの認識を得たのである。という観点から、再度の熱処理により前述の如く形態性を復元するとともに、嵩高性を復元させるためには、マトリクス繊維に通常のポリエステル繊維を用いるのではなく、溶融温度の異なる２種類以上のポリマーから構成される複合繊維、例えば、サイドバイサイドタイプのポリエステル複合繊維を用いることが好ましいとの知見を得たのである。さらには、その複合繊維は中空の複合繊維または偏芯している複合繊維であれば、嵩高性がより良いため特に好ましいものである。
【００３３】
しかる状況の下、本発明者等は、特に湿熱で熱セットされた不織布製のクッション材は、再度の熱処理により顕著に形態性が復元するとともに嵩高性が復元することを見いだしたものである。
【００３４】
再度の熱処理がなされたクッション材の性能であるが、初期の熱処理後、病院や一般家庭で使用し回収することを５回繰り返した。回収後に再度の熱処理を行った状態をクッション材として評価したものを表１に示す。
【００３５】
【表１】
0004441077.tif 000002
【００３６】
表１によると、再生１回目〜５回目のいずれもが、ほぼ初期の状態に復元していることが明らかである。
【００３７】
また、図３には、回収直後のクッション材の側面図、図４に再度の熱処理されたクッション材の側面図を示す。回収直後のクッション材の低融点部の鞘部の交絡部の溶融が外れているが、それが再度の熱処理により交絡部の溶融がなされ、形態が復元されている状態がわかる。
【００３８】
次に、かかるクッション材を用いたリサイクル方法について説明する。
図５にその処理フローチャートを示す。まず、ユーザーである一般家庭や病院から１搬送単位毎に梱包されトラック等による回収処理がなされる。ついで、再利用できるものと廃棄されるもの、たとえば表面の汚損状態や著しいへタリがあるものについては、廃棄処分とするものである。
【００３９】
廃棄処理工程においては、廃棄処分となったクッション材を芯地と側地とを分離して、あるいは一体化したまま、細かく裁断、あるいは燃焼処理する工程である。
【００４０】
再利用されるものは、まず、消毒処理がなされることとなる。この消毒処理は必ずしも実施する必要はないが、実施した方がより好ましい。消毒方法としては、ホルマリンによる方法や高温蒸気釜中で処理する等の方法がとられる。
次に、側地と芯地を分離し、洗濯処理がなされることとなる。この側地と芯地を分離する洗濯処理は必ずしも実施する必要はないが、芯地を特に洗濯しなくても良いので、分離を実施した方がより好ましい。この洗濯処理工程においては、通常の業務用に適した洗濯方法であって、芯地と側地とを分離することなくクッション材を、ランドリーにて洗濯後に、そのままタンブラーで乾燥するという方法がある。この方法では、水を含有しながら洗濯するのでクッション材の機械的ダメージが大きいものとなるが、後に記載する再熱工程での処理でクッション性が復元されることとなる。また、乾燥も含水状態でタンブラー乾燥するのでクッション性の風合いの落ち込みが大きいが、後に記載する再熱工程での処理でクッション性が復元される。
【００４１】
また、他の洗濯方法としては、布団をロール状にして洗濯しその後平面乾燥機で乾燥するか、または前記処理においてロール状にする前に含水処理し同様に洗濯して、乾燥は天日干しにする方法である。この方法では、先の洗濯方法に比較して、洗濯時の詰物へのダメージは低減されるが、乾燥時の風合い向上は不十分である。この理由としては、洗濯後ロール状のものをただ開いているだけであって、詰物、側地に手を加えることなく乾燥しているためである。側地に手を加えることなく処理し、乾燥も含水状態でタンブラー乾燥するのでクッション性の風合いの落ち込みが大きいが、後に記載する再熱工程での処理でクッション性が復元される。
【００４２】
次に、芯地は芯地リニューアル工程に付される。この工程においてまず、なされるのは、品質確認である。どの程度のクッション性の劣化を受けているか否かを、判断する。外観観察では発見できなかった復元不可能なクッション性の劣化を判断するためである。具体的には、表面硬度、１００ｋｇ荷重変位量、８万回圧縮残留歪み、剥離強力等の物性値で判断することとなる。前記物性値が一定レベルに達しなかった場合には前述と同様の廃棄処理を行う。
【００４３】
次に、物性値が一定レベルに達し破棄されないとされた場合あっても、一定の物性値を下回った場合や、物性値の値に関わらず表面が汚損している湯合には、再熱処理に先立ち表面処理を行う。表面処理とは、クッション材の表面に当該クッション材と同様の組成を有する薄膜状のウェブを重ねることにより行う。当該処理を行うことにより、一層の形態性復元効果を得られるとともに、表面の汚損がなきものとなる。
再熱処理は、前述の如くの再度の熱処理を行なう。
【００４４】
また、側地は側地リニューアル工程に付される。この工程において、先ずなされるのは品質確認である。どの程度の側地が汚損等のダメージを受けているか否かを判断する。品質確認で再処理によってもリサイクルできないと判断された回復不可能な汚損のある側地は廃棄処理される。
【００４５】
【発明の効果】
本願発明の請求項１にかかる発明によれば、再度の熱処理を施すことによりクッション性が復元し、繰り返し利用可能なクッションを芯地とし、その芯地を覆う側地とからなるクッション材を用い、多数ユーザーで長期にわたり使用されヘタリ等のクッション性が劣化したクッション材を効率的にリサイクルすることが出来る。また、本願発明の請求項２にかかる発明によれば、請求項１にかかる発明の効果に加えて、病院等で病原菌等により汚損されたクッション材であっても安全に再熱処理をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリサイクル方法に用いるクッション材の斜視図である。
【図２】本発明のクッション材の製造直後の表面電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明のクッション材の回収直後の側面図である。
【図４】本発明のクッション材の再熱処理直後の側面図である。
【図５】  本発明のクッション材のリサイクル方法である。
【符号の説明】
１０１  バインダー繊維
１０２  マトリックス繊維
１０３  熱融着点
１０４  節状部
【図１】
0004441077.tif 000003
【図２】
0004441077.tif 000004
【図３】
0004441077.tif 000005
【図４】
0004441077.tif 000006
【図５】
0004441077.tif 000007