令和元年度福島県ハイテクプラザ試験研究報告

縫製企業の接着工程における最適条件の検討と工程改良の提案
Consideration of optimal conditions and the proposal for process improvement of fabric bonding process
福島技術支援センター 繊維・材料科 中村和由 佐藤優介 東瀬 慎
応募企業
永山産業株式会社
製品の仕立て映え性を左右する接着芯の接着条件について検討した結果、短時間に効率よく目標の剥離強度を満たす接着条件を見つけることができた。また、紙製位置決めシートに替わる材質を検討した結果、技術課題を解決した新規の位置決めシートを提案した。
Key words: 仕立て映え、接着芯、芯貼機
表１ 研究内容

１．緒言
内容

応募企業は、紳士、婦人用の高級シャツを製造している縫製企業である。高級シャツを構成する複数のパーツの中には、カラー(襟)、カフス(袖口)、ラペル(前立)と呼ばれる、仕立て映え性を左右する主要な三つのパーツがある（図１）。このパーツの接着工程（図２）では、表生地と接着芯の最適な条件で熱接着することが要求されるが、申請企業では表 1 に示す技術課題（図３）を抱えており、量産体制の構築
図１ Y シャツの芯貼部位に影響を及ぼしている。

技術課題
樹脂バインダーの種類ごとに接着芯の接着条件を検討するためには、十分な人的、時間的資源を割く必要があり、応募企業単接着芯地の最適な接着条独では困難である。また応募企業が行って件の提案いる評価方法（最大剝離強度）とJIS規格（JIS L 1086）の評価方法との差が不明である。
※目標値：4.9[N]（500[gf]）
申請企業が使用している紙製の位

表 面 剥 離 性 と 接 着性 低

置 決 め シー ト の場 合 、接 着 後に シ ート

下 を 考 慮 し た 新 規位 置

表 面 に バイ ン ダー が 残留 （図 ３ ）し、決 め シ ート の 提案

他 の 表 生地 を 汚染 す る問 題が あ る。

表２ 実験試料一覧
詳細備

レーヨン 98[%]、綿 2[%]

表生地（260[D]（毛番 2/72））

接着芯 A考平織物（経糸：20[本/㎝]、緯糸：25[本/㎝]）

企業で問題となった接着芯
圧力と剝離強度の関係性を検

図２ 接着工程の概略図

図３ バインダーの残留接着芯 B証するために使用した既知の接着芯

樹脂バインダー：ポリアミド

表３ 使用機器一覧

２．研究
２.１．研究内容
本研究の研究内容を、表１に示す。
２.２．実験試料
本研究で使用した実験試料は、表２のとおりである。

装置名

評価項目

芯貼機

JR-1200LTS（アサヒ繊維機械（株））（応募企業で保有）

剥離試験

接着面積：
25[㎜]×150[㎜]

ア イ ロン テスター

TSI-100（（株）大栄科学精器製作所）

剥離試験

接着面積：40[㎜]×100[㎜]

万 能 抗張 力試験機

AGS-10kNG（（株）島津製作所）

剥離強度測定剥離強度測定JIS L 1086：2013 7.10
剥離強さに一部準拠
応募企業が剥離強度を測定するために使用中

バネ秤り

２.３．実験機器
本研究で使用した機器は、表３のとおりである。

条件

顕 微 FT-IR
ラ マ ンシ ス
テム

Nexus670+
Continu[μm]/Almega（サーモ ニコレー・ジ
ャパン（株））

バインダーの種類
同定

FT-IR 透過法

DSC（熱分析装置）

DSC3100S（（株）マックサイエンス）

バインダーの融点
測定

昇温速度：10[℃/min]、温度域：20[℃]～300[℃]

事業課題名「縫製企業の接着芯地接着工程における最適条件の検討と工程改良の提案」[令和元年度][新製品・新技術開発促進事業]-1-令和元年度福島県ハイテクプラザ試験研究報告

温度は融点付近以上で、135[℃]ではさらに剝離強度が上昇した。
DSC 測定結果と剝離強度を比較した結果、樹脂の融解が終了する約 133[℃]を超えた加熱温度（135[℃]）
で十分な剝離強度を示すことが分かった。また、生産効率から考えると、短時間に目標値を達成できる135[℃]（10[s]）が最適条件だと考えられる。
一方で、アイロンテスターと芯貼機の剝離強度を比較（図７）すると、芯貼機の方が 130[℃]で約 1.3 倍、135[℃]で約 2.0 倍であった。
この剝離強度の違いについては、装置の圧力の違いと加熱温度の影響も出ていると考えられるため、引き続き検証が必要であると考えられる。また、本研究で行った接着条件（加熱温度、加熱時間）の範囲においては、接着不良（生地の寸法変化、テカリ、バインダーの染み出し）は発生することはなかった。

３．実験結果と考察
３.１．接着芯地の最適な接着条件の提案
３.１.１．樹脂バインダーの種類同定と融点測定
応募企業で課題となった接着芯 A の樹脂バインダーの種類同定と融点の測定を行った結果、バインダーはポリエチレンで、融点が 129[℃]であることが分かった。
（（表４）
、
（図４）
、
（図５）
）
表４ 樹脂バインダーの種類と融点
測定結果
バインダーの種類
バインダーの融点[℃]

測定方法

備考

ポリエチレン

FT-IRドットタイプ（25 ドット/25[㎜]）

129

DSC

140

加熱温度[℃]

樹脂が完全に融解

目標値を満たすと推定される領域
0 [N]

135

7.8 [N]

8.8 [N]

7.3 [N]

3.9 [N]

5.6 [N]
6.4 [N]

6.1 [N]

融点：133[℃]130
融点：129[℃]

3.5 [N]1250510

芯貼機（JIS L 1086）

図４ 樹脂バインダーの融点（DSC）測定結果

1520

25

加熱時間[s]

図６ 加熱温度と加熱時間による剥離強度の変化（芯貼機）

10.02.0倍

アイロンテスター
芯貼り機

9.0

7.88.01.3倍

7.0

剥離強度[N]

樹脂バインダーの FT-IR スペクトル

ポリエチレンの FT-IR スペクトル（データベースより引用）

5.76.05.01.3倍

4.4

3.94.03.0

8.72.2倍

4.33.52.92.01.00.0

図５ 樹脂バインダーの FT-IR 測定結果

130℃[10s]

130℃[15s]

135℃[10s]

図７ 接着芯 A の剥離強度比較

３.１.２．加熱時間と加熱温度による剝離強度の影響
応募企業の芯貼機により融点（129[℃]）を中心に、接着条件（140[℃]は芯貼機の限界温度）を変えて剝離試験を行った（図６）。
橙色の領域は今回試験した条件で目標値を超える値を計測した領域であり、赤色の領域は目標値を満たすと推定される領域である。また、目標値を満たす加熱-2-（芯貼機とアイロンテスター）

135℃[15s]

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３.１.３．圧力による剥離強度の影響
接着条件において３つのパラメーター（①温度、②時間、③圧力）を検討するが、申請企業の芯貼機とハ
イテクプラザのアイロンテスターでは、圧力に違いがある。その影響を検証するため、接着芯 B（樹脂バインダー：ポリアミド）を用いてアイロンテスターを使用し、加熱温度（75[℃]）と加熱時間（15[s]）が一定下で、圧力だけを変えて剥離試験を行った（図８）。

で接着芯の接着強度の目標値を JIS L 1086 規格で指定された場合、申請企業で評価している最大剝離強度に換算するためには、JIS 規格の強度の＋約 25[%]が目安になると考えられる。
12荷重[N]）20

圧力[kPa]ｖ

6

芯貼機の圧力1612841814

極大点

102

y = 3.4077x + 1.0729
R² = 0.9619

極小点001050100150200時間[s]）図９ JIS L 1086 剥離強さの測定方法

864アイロンテス
ターの圧力

200.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.006.00

剝離強度[N]ｖ

図８ 圧力による接着強度の影響

同様に、芯貼機を用いてアイロンテスターと同じ接着条件（75[℃]、15[s]）でサンプルを作製し、剝離強度（4.6[N]）を求め、図 8 のグラフから得られた近似式より、企業で使用している芯貼機の圧力（16.8[kPa]）を換算した結果、圧力差が約４倍であることが分かった。
しかし、接着芯 B（接着条件：75[℃]、15[s]）を用いて、芯貼機またはアイロンテスターを使用したときの剥離強度の違いを求めた結果、約５倍の差があることが分かった。これは、３.１.２．で行った接着芯 A（樹脂バインダー：ポリエチレン）の剝離強度の差（130[℃]で１.３倍、135[℃]で２倍）と大きく異なっており、剝離強度は圧力差に比例するわけでなく、そのときの加熱温度と樹脂バインダーの種類も併せて影響すると考えられる。
３.１.４．測定方法による剝離強度の違い
本研究では、応募企業が用いているバネ秤りによる最大剝離強度を測定する方法と「JIS L 1086 接着芯地及び接着布試験方法 7.10 剥離強さ」に準拠した測定を行い、測定値を比較した。JIS L 1086 の試験方法は測定結果の中で極大点３点と極小値３点の計６点の平均値により評価する方法である（図９）。
その結果、最大剝離強度と比べると、JIS L 1086 準拠の測定結果は平均して約 25[%]低いことが分かった。
このことから、委託元から提供される縫製仕様書等-3-３.２. 表面剥離性と接着性低下を考慮した新規位置決めシートの提案
現在応募企業で使用している紙製の位置決めシートの場合、接着後シート表面にバインダーが残留し、別の表生地を汚染する課題がある。そこで紙製の位置決めシートに代わる新たな材質のシートを検討するために、複数の材質のシートの表面剥離性と形状安定性の評価し、その後、位置決めシートとして使用したときの表生地と接着芯の剝離強度を評価することによって、申請企業に現在の紙製の位置決めシートに代わる新たな材質の位置決めシートの提案を目指した。
３.２.１．材質の異なるシートの評価結果まず選定したそれぞれの材質について、表面剝離性と形状安定性を評価し現在使用中の位置決めシートと比較した（表５）。その結果、表面剝離性については、剝離強度が 0.8[N]以下であるグラシンシートとテフロンシート（80[μm]、100[μm]、120[μm]）が良好で、接着後にバインダーの残留がなかった。また、形状安定性についてテフロンシート（厚み： 100[μm]、120[μm]）は全く変形がなく、グラシンシートについては一部変形が発生したが繰り返し使用できる範囲内ではあった。
２つの項目で評価した結果、現在使用しているシートと比較してグラシンシートとテフロンシート（100[μm]、120[μm]）が良好な結果となった。

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表５ 材質の異なるシートの評価結果
位置決めシート（現在使用中）

アルミシートグラシンシート

8011100

厚み[μm]

テフロンシート

80100

備考

120

表面剝離性
[N]

8.76.50.20.40.60.8

接着条件
1）加熱温度：130[℃]2）加熱時間：15[s]3）機器：アイロンテスター
4）樹脂バインダー：接着芯A

形状安定性

〇×△

×

〇

〇

芯貼機に通した後に、シートの形状が保持できるか検証。
（〇：変形無、△：一部変形、×：全体が変形）※グラシンシート：パルプを原料とした紙に光沢をつけ半透明に仕上げた薄紙。
※表面剥離性：シート表面に直接接着芯を貼り剥離試験にて評価。数値が小さいほど表面にバインダーが残留しにくい。

４．結言

３．２．２．位置決めシートとして使用したときの表
生地と接着芯 A の剝離強度評価結果
実際に接着工程で使用したときを想定して、それぞれの材質のシートを位置決めシートとして使用し、表生地と接着芯 A を芯貼機で接着試験を行い、剝離強度を評価した（図１０）。その結果、テフロンシート（100[μm]）が剝離強度の目標値（4.9N）を満たし、かつ現在使用中の紙製の位置決めシートよりも剝離強度が向上した。グラシンシートよりもテフロンシート（100[μm]）のほうが、剝離強度が向上した理由は、テフロンシート（100[μm]）は形状安定性（剛性）の高いため、表生地と芯地の密着性がより高く、その結果接着強度が向上したと考えられる。

４．１．接着芯地の最適な接着条件の提案
・接着芯 A の樹脂バインダ－の種類と融点を特定し、最大剝離強度を示す加熱温度と加熱時間の最適条件（135[℃]、10[s]）を導くことができた。
・樹脂バインダーが完全に融解する温度の＋約 2[℃]程度で剝離強度を検証することが有効である。
・JIS 規格の剝離強度から申請企業で評価している最大剝離強度に換算するためには、＋約 25[%]が目安になると考えられる。
・本研究の研究成果より、剥離強度が不十分な樹脂バインダーについては、図１１のフローに従い検証することによって、最適な接着条件を求めることが可能となる。

12.010.0

剥離強度[Ｎ]

8.07.5

接着条件
加熱温度：130[℃]
加熱時間：15[s]、樹脂バインダー：接着芯Ｂ
使用機器：芯貼機

10.2４．２．表面剥離性と接着性低下を考慮した新規位置決めシートの提案
選定した６種類のシートを評価した結果、表面剥離性、形状安定性、表生地と芯地の接着性についてテフロンシート（100[μm]）が最も良好な結果を示したので、応募企業に新規位置決めシートとして提案した。

7.46.04.0

目標値

3.42.52.00.00.00.0５．参考文献
１）田村新十郎,接着芯地について,繊維製品消費科学,1987,p18-22.

図１０ 各シートを使用したときの表生地と接着芯地 Aの剝離強度

図１１ 剝離強度が不十分な接着芯の検証フロー-4-