JP4117541B2

JP4117541B2 - 発泡成形用補強材

Info

Publication number: JP4117541B2
Application number: JP2002323995A
Authority: JP
Inventors: 将孝足立
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: JP2004156182A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用等のシート材などに用いられる発泡成形用補強材に関するものであり、特に、車両用等のシート材のポリウレタンフォームとバネ材間の摩擦によって発生する擦過音発生を防止することに優れ、また発泡成形用金型との馴染みも良く、さらに補強効果にも優れた発泡成形用補強材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用等のシート材は、軟質ポリウレタンフォーム型内発泡成形品が主流として用いられている。
【０００３】
このようなシート材が良好なクッション性を実現するためには、一般に多く用いられる図１に示すようなシート材構造において、人体に接する最上層（Ａ層）は柔らかいものでなければならないが、次に存在する層（Ｂ）は適度の曲げ剛性または張力（高引張弾性率）をもった材料であるべきで、Ｂ層を受け衝撃的な力を吸収しバネ感覚を生ずるスプリング（Ｃ層）のクッション作用を、均等に分散し、Ｂ層を平らに保ち支えて上下動するような構造と作用が必要である。
【０００４】
また、このような軟質ポリウレタンフォーム型内発泡成形品の耐久性を確保する面からも、スプリング（コイル状バネ）が接しポリウレタンフォームが摩擦され、局部的応力を受け損傷することを避けるため、従来次のようなポリウレタンフォームのバネ材接触面側に補強布を入れ、良好なクッション性の確保をはかるとともに耐久性をも確保して来た。
【０００５】
即ち、その代表的事例を掲げると、
▲１▼補強材としてスラブウレタンと寒冷紗を用い、発泡成形金型面に接するようにスラブウレタンを設置し、その内側に寒冷紗を設置し、ウレタン液を注入し、加熱加圧し発泡させて補強層が挿入された軟質ポリウレタンフオーム型内発泡成形品を製造する方法が多く用いられ主役の座を占めていた。
【０００６】
この方法におけるスラブウレタンの役割は、得られるクッション材への剛性の付与とともに、ウレタン流入による発泡金型空気抜き孔の閉塞防止にあり、寒冷沙の役割は、発泡し膨張してくるポリウレタンを容易に透過し、寒冷紗が容易にポリウレタンフォーム内に包埋一体化され、引張弾性率を改善し優れた補強層を形成することにある。
【０００７】
しかしながら、スラブウレタンによる剛性改善効果が不充分であるとともに、何よりも工数が多く作業が煩雑であること、及び補強布である寒冷紗が成形品のなす３次曲面形状に沿い難いという難点があった。
【０００８】
▲２▼次いで、前記寒冷紗の成形形状に沿い難いという難点解消とコストダウンを目的とし開発され主役の座に就いたのは不織布（反毛フェルト）である。
【０００９】
この不織布が補強布としての要求特性を満たすためには、発泡し膨張してくるウレタン液の適度の透過性を有することが必要で、このためには適度のポアサイズの空隙孔と見かけ密度を有することが必要であり、また充分な補強効果と剛性を付与するためにも、発泡し膨張してくるポリウレタン内に不織布が包埋されポリウレタンで不織布交点が再結合され、不織布組織内にポリウレタンフォームが充填され適度な剛性と高い引張弾性率を発揮する適度の見かけ密度が必要であり、更に、成形品曲面形状への順応性確保のため不織布構成繊維交点間の接着を比較的緩やかに行ない組織変形の自由度を持たしめることが必要であった。
【００１０】
このような観点から適切な見かけ密度を有する不織布が試行錯誤的に検討され開発され使用されてきた。
【００１１】
これらの補強用不織布における見かけ密度の設定基準は、発泡し膨張してくるポリウレタンが不織布前面にわたり透過し、不織布表面をポリウレタン皮膜が覆えるような比較的高い透過性を有するように選定し、透過性が高すぎ成形金型の空気抜き孔にまでポリウレタンが流入することのないレベルに抑制することに留意して選定されている。
【００１２】
以上が軟質ポリウレタンフォーム型内発泡成形用補強布の主流である。
【００１３】
▲３▼しかしながら、より緩やかな管理下において安定してポリウレタンの必要且つ充分な透過性を確保し、成形金型空気抜き孔へのポリウレタン流入を完全に防止し、高収率、高生産性で生産を行なえ、ウレタン樹脂の含浸、透過性が良く、剛性アップと補強に寄与し、ウレタンフォームと補強布間の一体化能の高い補強布を得るため、見かけ密度の低い補強用不織布層と、膨張してくるポリウレタンの金型空気抜き孔への流入を遮断するのに、充分な比較的高い見かけ密度を有する不織布層を遮断層として設けて、積層一体化した補強用不織布が開発された（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】
実公昭６２−２６１９３号公報
【００１５】
▲４▼更に、補強効果とポリウレタン流入による空気抜き孔閉鎖防止効果を強化するため、高目付不織布を補強用基布として用い、高い補強効果と、高目付化によるポリウレタンの空気抜き孔への流入を遮断、防止する方法、更には、その高目付不織布の片面をエンボス加工等により高密度化し、実公昭６２−２６１９３号公報に開示されているような遮断層を積層せずに設け、ポリウレタンの空気抜き孔への流入防止をより確実にして用いる方法、等も発明され開発されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１６】
【特許文献２】
特開平２−２５８３３２号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
最近の高級品指向の高揚に伴い、車両用シートクッション材に要求される機能も、優れたクッション機能を満足するのみでは不充分となり、従来技術で達成される機能に加え静粛性等の環境機能充足の要求をも満足することが必要となり、軟質ポリウレタンフォーム発泡成型品とバネ材間の摩擦による擦過音や屈曲、屈折音などの異音発生抑制が強く望まれるに至った。
【００１８】
しかしながら、先行技術により得られる、前記▲１▼，▲２▼項に示した方法により現在主流を占め多量に生産される軟質ポリウレタンフォーム型内発泡成型品は、バネ材と接する面は、補強布を透過したポリウレタンの皮膜で覆われており、このポリウレタンスキン層が補強布と相俟って補強効果を発揮し、それなりに商品機能を満足しているのではあるが、このポリウレタンスキン層とバネ材との間の摩擦による擦過音発生は避けるべくもないのである。
【００１９】
更に、実公昭６２−２６１９３号公報により得られる改良商品も、二層の不織布を一体化しただけ
ではウレタン遮断性を充分に満足できず、成形後コイルバネ等との接触により異音を発生するという問題がある。また、特開平２−２５８３３２号公報によるものも、１）目付１１０ないし８００ｇ／ｍ² 、繊維径１〜１６ｄの高目付不織布からなる発泡成形用補強材基布、２）１）の一方の面側に圧着層を有する発泡成形用補強材基布が提案されているが、１）の構造では適度のウレタン含浸性と高いウレタン遮断性を満足させるには基布の目付を高くする必要があり、結果として成形品の重量増加となるという問題がある。２）の構造では圧着層を有することにより、ウレタン遮断性においては１）と比較した場合、同目付のもとでは優位にあるが、片面圧着層のみで高いウレタン遮断性を満足するには１）と同様に基布の目付を高くする必要があり、結果として成形品の重量増加になるという問題がある。更に、流出しようとするポリウレタンを遮断する高密度の不織布層が、最外層に存在しバネ材と接するため、紙状物を屈曲する際に発生する如きパリパリという（屈曲・屈折音）異音発生が避け難いのである。
【００２０】
本発明は、前記のような問題点、即ち、ウレタン遮断性不足、異音発生及びウレタン遮断性を上げ
ると基布の目付も増加するという問題点を解決するために、ウレタン発泡成形、特に、異音発生のためウレタン遮断性を強く要求される車両用シート等のウレタン発泡成形に際し、ウレタン遮断性と異音防止及び成形性を満足し、且つ成形後の強固なウレタンと基布との一体性を付与し、ウレタンの補強効果の大きい車両用シート等の異音防止能を有する発泡成形用補強材を提供するものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題を解決するために下記の手段をとる。すなわち、
（１）１０％伸長時応力０.２〜１ｃＮ／ｄｔｅｘの繊維からなる目付３０〜３００ｇ／ｍ²の柔軟不織布と、目付２０〜２００ｇ／ｍ²で見かけ密度０.０８〜０.４０ｇ／ｃｍ³の緻密不織布とを有することを特徴とする発泡成形用補強材、
（２）前記柔軟不織布は、緻密不織布の片面に積層されてなることを特徴とする前記（１）に記載の発泡成形用補強材、
（３）前記柔軟不織布は、緻密不織布の両面に積層されてなることを特徴とする前記（１）に記載の発泡成形用補強材、
（４）少なくとも前記柔軟不織布を構成する繊維がポリトリメチレンテレフタレート繊維あるいはポリブチレンテレフタレート繊維であることを特徴とする前記（１）〜（３）に記載の発泡成形用補強材、
（５）前記（１）に記載の発泡成形用補強材が、車両用等のシート材に配されてなることを特徴とする擦過音発生の防止用発泡成形用補強材、
である。
【００２２】
以下に本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の発泡成形用補強材に対して要求される機能は、
▲１▼型内発泡成形時に、発泡し膨張してくるウレタン樹脂が均等に含浸、充填できて、ウレタンフォームと補強材間が強固に一体化できるだけのウレタン樹脂透過性を有し、それ以上の過度の透過性を有しないこと、
【００２３】
▲２▼補強材が、型内発泡成形品形状に追従し優れた成形能を保持するするため、不織布構成繊維交点間接着は、強固でなく組織変形に融通性を持った組織構造と緩やかに接着された構造物であること、
【００２４】
▲３▼充分な補強効果を発揮させるため、不織布の見かけ密度は型内発泡成形時のウレタン樹脂含浸、充填が可能なレベルで出来得る限り高いこと、
【００２５】
▲４▼バネ部との接触面における擦過音発生を防止し、屈曲音発生などの異音発生を防止せしめるために、スプリングが直接ウレタンフォームと接触せず柔軟不織布と接触するような構造が必要で、更に、補強されたウレタンフォームと一体構造体ならしめる必要があるため、補強布は▲１▼，▲２▼，▲３▼の機能を有する比較的見かけ密度の高い補強用不織布に、柔軟不織布を片面もしくは両面に積層して一体構造体とすることが要求される。
【００２６】
▲１▼項に規定した型内発泡成形時のウレタン樹脂の透過性は、補強用不織布の空隙のポアサイズおよび見かけの密度により決定される値であり、見かけ密度を適正に選定することにより、発泡成形金型内で発泡し膨張してくるポリウレタン樹脂を補強材内に包含させ充填させるが、補強用不織布層外（上面）に多量に流出させることなく、若干の滲み出し程度に抑制し制御することが可能であることが判明した。
【００２７】
そこで、実験的にこの適正値を選定した結果、見かけ密度０.０８〜０.４０ｇ／ｃｍ³が適正であることを見出した。
【００２８】
また、この見かけの密度は、▲３▼項に規定した補強性能に関連性の高い性状であり、見かけ密度が高く不織布構成繊維交点間距離が短いほど、型内発泡成形時に、不織布構成組織内へのポリウレタン樹脂の充填が緻密な状態で行なわれ、剛性アップに寄与し、また、浸透、含浸されるウレタン樹脂による交点間再接着による引張弾性率も高い値を得ることができるため、型内発泡成形時のウレタン樹脂含浸、充填が可能なレベルで、出来る限り高い見かけ密度を選定することが望ましく、透過性を満足させるための補強布見かけ密度選定基準と合致し相反する要素を含まず、見かけ密度０.０８〜０.４０ｇ／ｃｍ³となるように補強用不織布の見かけ密度選定を行なうことが全てにおいて好結果を与える。
【００２９】
ちなみに見かけ密度選定を０.０８ｇ／ｃｍ³より小さくした場合を考えると、この際は、膨張してくるポリウレタン樹脂が補強用不織布層を透過し、その上面に溢れ空気抜き孔に流入するトラブルを発生するか、補強布に不織布層が積層されている際には、その不織布層に流入して、異音発生防止用不織布層に流入し、その効果を殺してしまうことになる。
【００３０】
逆に見かけ密度選定が０.４０ｇ／ｃｍ³より大きくした場合は、補強用不織布層にポリウレタン樹脂が含浸し難くなり、補強用不織布層とポリウレタンフォーム層間の接合不充分を招くようになる。
【００３１】
▲２▼項に規定した成形性能確保のため、補強用不織布の交点間接着を緩やかに行なっておくことは、何ら補強効果に影響を及ぼさず補強材構成繊維の交点間接着は、型内発泡成形時に浸透、含浸してくるウレタン樹脂により最終的接着が行なわれ完結するため、成形性能を阻害する強固な接着を予め行なっておくことは必要ないのである。
【００３２】
異音防止層に用いられる不織布層は、実験の結果、１０％伸長時応力が０.２〜１ｃＮ／ｄｔｅｘの繊維からなり、かつ嵩高でクッション性がある方が望ましく、屈曲時に異音を発生しないことが必要であるため、目付の大きく厚手のものが必要であり、目付３０〜３００ｇ／ｍ²のものを選定すれば良いことが明らかとなった。
【００３３】
本発明の不織布は、上記の条件を満足するものであれば長繊維不織布であろうと、短繊維不織布であろうと何れでも良い。また構成繊維素材は、１０％伸長時応力が０.２〜１ｃＮ／ｄｔｅｘの請求範囲内にある繊維素材であれば特に限定されるものではないが、型内発泡成形時に熱収縮しないだけの耐熱性（熱収縮率が低いこと）は必要であり、例えばポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルエステル共重合体、イソフタル酸を共重合した共重合ポリエステル、ナイロン等が挙げられる。また、単一成分系に限定される理由もなく、芯鞘型や偏心芯鞘型、並列型、海島型等の多成分系であってもよく、繊維断面の形状にも格別の制限はない。また、必要に応じて、例えば、艶消し剤や顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、結晶核剤、難燃剤などの各種添加剤を併用することも可能である。
【００３４】
ただし、補強用不織布層には長繊維不織布の適用が補強効果が高く、より好適である。
【００３５】
これらの所定の見かけの密度を有し、異なる見かけ密度の不織布を積層し一体化した不織布積層体は、下記の方法を適宜選定し組合せて製造することが可能である。
【００３６】
不織布の見かけ密度は、不織布構成繊維の繊度、クリンプの有無、クリンプの形状、接着の状態（条件）、交絡の状態（条件）、カレンダー加工等のプレス条件等により決定されるので、目的に合致する条件を選定することにより、所定の見かけ密度を有する不織布が製造できる。
【００３７】
一般的に、見かけ密度の高い不織布を得るには、低繊度繊維を使用すること、ニードルパンチによる交絡時にニードル密度を高く、ニードル深さを深くすること、カレンダー加工における温度と圧力を上げることなどが有効である。
【００３８】
また、積層され一体構造をなす不織布を製造するには、
１）２種もしくは３種のウェブを重ねニードルパンチングすることにより、機械的交絡によって積層一体化された不織ウェブを得ることが出来る。
【００３９】
このウェブは、そのままで又は接着剤を含浸、乾燥して製品化するか、又はウェブ構成繊維を複合繊維あるいは熱融着性繊維で構成すれば熱接着して製品化される。
【００４０】
２）２種もしくは３種のウェブの接合面に接着剤を塗布し積層し接合することにより製造できる。
【００４１】
この際、接着剤は接着剤溶液（エマルジョン）のコーティング、ホットメルト接着剤シート（不織布シート、フィルム）の層間挿入等で付与し、それぞれ乾燥あるいは熱処理することによって接合が行なわれる。
【００４２】
なお、不織布の構成繊維自体が複合繊維よりなるか、あるいは熱融着性繊維を包含する場合には、直接２種もしくは３種のウェブを熱処理することによって積層一体化が可能である。
【００４３】
【実施例】
以下、実施例および比較例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。なお、本発明の実施例および比較例で用いた評価方法は下記の通りである。
（１）ポリトリメチレンテレフタレートの極限粘度［ｄｌ／ｇ］
ｐ−クロロフェノールとテトラクロロエタン（３：１質量比）混合溶液を溶媒として、溶媒２５ｍｌに試料０.１ｇを溶解し、温度３０℃の条件で常法によって測定した。
（２）ポリエチレンテレフタレートの極限粘度［ｄｌ／ｇ］
フェノールとテトラクロロエタン（６：４質量比）混合溶液を溶媒として、溶媒２５ｍｌに試料０.１ｇを溶解し、温度３０℃の条件で常法によって測定した。
（３）繊度［ｄｔｅｘ］
走査型電子顕微鏡写真を用いて、繊維径をｎ＝２０で測定し、密度補正を行って求めた。
（４）目付［ｇ／ｍ²］
ＪＩＳＬ１９０６『単位面積当たりの質量』に準拠して測定した。
（５）厚さ［ｍｍ］
ＪＩＳＬ１９０６『厚さ』に準拠し、荷重２０ｇｆ／ｃｍ²で測定した。
（６）見かけ密度［ｇ／ｃｍ³］
上記（４）と（５）で測定した目付と厚さから下記式を用いて算出した。
見かけ密度＝目付÷（厚さ×１０³）
（７）１０％伸長時応力
ＪＩＳＬ１０１５『引張強さ及び伸び率』に準拠して１０％伸長時の応力を測定し、上記（３）で測定した繊度で割って算出した。
【００４４】
実施例１
極限粘度が０．９１のポリトリメチレンテレフタレートをスパンボンド法によって紡糸、冷却、延伸、開繊、捕集し、繊度３.３ｄｔｅｘで１０％伸長時応力が０.７３ｃＮ／ｄｔｅｘの長繊維からなる目付８０ｇ／ｍ² のウェブを温度１２０℃、線圧３０ｋｇｆ／ｃｍの条件にて熱エンボスロールで熱圧着した不織布１と、同じくスパンボンド法によって製造された繊度２.２ｄｔｅｘで１０％伸長時応力が０.６５ｃＮ／ｄｔｅｘのポリトリメチレンテレフタレート長繊維からなる目付４０ｇ／ｍ²のウェブを温度１５０℃、線圧４０ｋｇｆ／ｃｍの条件にて熱エンボスロールで熱圧着した不織布２（見かけ密度０.２１ｇ／ｃｍ³）とを積層し、オルガン社製ＦＰＤ１−４０Ｓのニードルを用いてニードル密度４０ケ／ｃｍ²、針深度１４ｍｍでニードルパンチングし、二層積層構造不織布を得た。
【００４５】
実施例２
実施例１で得られた二層積層構造不織布の不織布２面側に不織布１を重ね、更にオルガン社製ＦＰＤ１−４０Ｓのニードルを用いニードル密度４０ケ／ｃｍ² 、針深度１４ｍｍでニードルパンチングし、三層積層構造不織布を得た。
【００４６】
参考例１
実施例１と同様の不織布１と、極限粘度が０．６３のポリエチレンテレフタレートをスパンボンド法によって紡糸、冷却、延伸、開繊、捕集し、繊度２．２ｄｔｅｘで１０％伸長時応力が１．３７ｃＮ／ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート長繊維からなる目付４０ｇ／ｍ^２のウェブを温度２００℃、線圧４０ｋｇｆ／ｃｍの条件にて熱エンボスロールで熱圧着した不織布３（見かけ密度０．１６ｇ／ｃｍ^３）とを積層し、オルガン社製ＦＰＤ１−４０Ｓのニードルを用いてニードル密度４０ケ／ｃｍ^２、針深度１４ｍｍでニードルパンチングし、二層積層構造不織布を得た。
【００４７】
参考例２
参考例１で得られた二層積層構造不織布の不織布３面側に不織布１を重ね、更にオルガン社製ＦＰＤ１−４０Ｓのニードルを用いニードル密度４０ケ／ｃｍ^２、針深度１４ｍｍでニードルパンチングし、三層積層構造不織布を得た。
【００４８】
比較例１
極限粘度が０.６３のポリエチレンテレフタレートをスパンボンド法によって紡糸、冷却、延伸、開繊、捕集し、繊度３.３ｄｔｅｘで１０％伸長時応力が１.１４ｃＮ／ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート長繊維からなる目付８０ｇ／ｍ² のウェブを温度１７０℃、線圧３０ｋｇｆ／ｃｍの条件にて熱エンボスロールで熱圧着した不織布４と、実施例１と同様の不織布２とを積層し、オルガン社製ＦＰＤ１−４０Ｓのニードルを用いてニードル密度４０ケ／ｃｍ²、針深度１４ｍｍでニードルパンチングし、二層積層構造不織布を得た。
【００４９】
比較例２
比較例１で得られた二層積層構造不織布の不織布２面側に不織布４を重ね、更にオルガン社製ＦＰＤ１−４０Ｓのニードルを用いニードル密度４０ケ／ｃｍ² 、針深度１４ｍｍでニードルパンチングし、三層積層構造不織布を得た。
【００５０】
実施例１〜２、参考例１〜２および比較例１〜２で得られた積層構造不織布を、発泡成形用金型内にセットし、常法通り発泡性ウレタン樹脂を添加し、加熱、加圧下でポリウレタンの発泡成形を行ない、軟質ポリウレタンフォーム型内発泡成形品を作製した。ここで、実施例１と参考例１は不織布１が、比較例１は不織布４がコイル状バネ側となるようにセットした。
【００５１】
実施例１〜２は、コイル状バネに接して加圧、除圧を繰り返すことによる異音の発生は全くなく、また金型に対する馴染みもよく、さらに発泡性ウレタン樹脂の滲み出しもなかった。
【００５２】
これに対して比較例１〜２は、金型に対する馴染みがよく、また発泡性ウレタン樹脂の滲み出しもないものの、コイル状バネに接して加圧、除圧を繰り返すことによる異音の発生が多少認められた。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の発泡成形用補強材によれば、コイル状バネ側に柔軟不織布を使用しているため、ポリウレタンフォームとバネ材間の摩擦によって発生する擦過音発生を防止することに優れ、また発泡成形用金型との馴染みも良く、さらに優れた補強効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】軟質ポリウレタンフォーム型内発泡成形品の断面図である。
【符号の説明】
１ポリウレンタンフォーム層
２補強材層
３スプリング（コイル状バネ）

Claims

１０％伸長時応力が０．２〜１ｃＮ／ｄｔｅｘの繊維からなる目付３０〜３００ｇ／ｍ^２のポリトリメチレンテレフタレート繊維からなる柔軟不織布と、目付２０〜２００ｇ／ｍ^２で見かけ密度０．２１〜０．４０ｇ／ｃｍ^３のポリトリメチレンテレフタレート繊維からなる緻密不織布とが積層されてなることを特徴とする発泡成形用補強材。
柔軟不織布は、緻密不織布の片面に積層されてなることを特徴とする請求項１に記載の発泡成形用補強材。
柔軟不織布は、緻密不織布の両面に積層されてなることを特徴とする請求項１に記載の発泡成形用補強材。
請求項１に記載の発泡成形用補強材が、車両用等のシート材に配されてなることを特徴とする擦過音発生の防止用発泡成形用補強材。