專利名稱：針刺無紡布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用聚乳酸短纖維的針刺無紡布。
背景技術(shù)：
近年來，在全球范圍內(nèi)對環(huán)境的意識逐漸提高的過程中，擔(dān)心由石油資源的大量消耗引起的全球變暖及由大量消耗引起的石油資源的枯竭。鑒于上述背景，迫切希望開發(fā)出自然循環(huán)性的環(huán)保材料，所述環(huán)保材料由非石油類原料、特別是來自植物的原料(生物質(zhì))構(gòu)成，且使用后在自然環(huán)境中最終分解為水和二氧化碳。作為所述自然循環(huán)型的環(huán)保材料，最期待的材料之一為聚乳酸。在這種狀況下，作為聚乳酸纖維的開發(fā)，先行開發(fā)了發(fā)揮生物降解性的農(nóng)業(yè)材料及土木材料等，作為繼其之后的大型用途，還期待在衣料用途、衛(wèi)生用途、床上用品用途及其它產(chǎn)業(yè)材料用途中的應(yīng)用。另外，由于聚乳酸纖維的強度與伸長率的均衡性良好、楊氏模量低，所以作為布料手感柔軟，因此，作為無紡布的材料也應(yīng)受到關(guān)注。近年來，已經(jīng)開始開發(fā)使用聚乳酸纖維的無紡布作為汽車用內(nèi)部裝飾材料。作為汽車用內(nèi)部裝飾材料，也已經(jīng)使用了無紡布，但在汽車產(chǎn)業(yè)界變更為環(huán)保材料的期望較高， 使用聚乳酸纖維的無紡布作為汽車用內(nèi)部裝飾材料被視為很有希望。因此，目前為止已經(jīng)開始研究以汽車用內(nèi)部裝飾材料作為目標(biāo)的含有聚乳酸纖維的無紡布，除僅由聚乳酸纖維構(gòu)成的無紡布之外，還開發(fā)了由聚乳酸與其它纖維構(gòu)成的無紡布等。例如，專利文獻(xiàn)1中公開了一種針刺無紡布，所述針刺無紡布使用作為來自生物質(zhì)的纖維的聚乳酸纖維、和聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維。另外，專利文獻(xiàn)2中公開了一種使用聚乳酸短纖維的無紡布。所述專利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)如下所述為了抑制形成無紡布時的收縮，事先使其熱收縮，得到干熱收縮率低的聚乳酸，由此構(gòu)成無紡布。其原因在于，汽車內(nèi)部裝飾材料在成型時被加熱至120 180°C 左右，由此時的收縮引起的彎曲或變形被視為問題。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-314913號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2005-307359號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，專利文獻(xiàn)1中記載的技術(shù)在用作車輛用內(nèi)部裝飾材料時的耐久性不充分， 成型時發(fā)生聚乳酸纖維的熔融粘接。專利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)對抑制收縮有效，但耐久性不充分。另外，汽車內(nèi)部裝飾材料的成型中，成型時收縮的抑制雖也重要，但更要求伸長良好。從這一方面考慮，專利文獻(xiàn)1中記載的技術(shù)及專利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)在成型時的伸長方面均不充分。本發(fā)明的課題在于提供一種針刺無紡布，所述針刺無紡布使用非石油類原料，具有耐久性與成型時易于伸長性，且適合于汽車內(nèi)部裝飾材料。解決上述課題的本發(fā)明的針刺無紡布的特征在于，含有環(huán)氧類化合物的聚乳酸短纖維的混合比率為20 40質(zhì)量％，且聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維的混合比率為60 80
質(zhì)量％，單位面積重量為100 200g/m2，20°C下的每單位面積重量的抗張強度在縱向上為0. 30 0. 60(N/cm)/(g/m2)，且在橫向上為 0. 48 0. 90 (N/cm) / (g/m2)。根據(jù)本發(fā)明，可以得到一種環(huán)境負(fù)低、具有能夠用作汽車內(nèi)部裝飾材料的耐久性、 且成型時易于伸長的針刺無紡布。
具體實施例方式[聚乳酸]已知聚乳酸有以L-乳酸作為主體的聚乳酸及以D-乳酸作為主體的聚乳酸，共2 種。本發(fā)明中，可以使用以任意乳酸作為主體的聚乳酸。聚乳酸中的乳酸的光學(xué)純度為97% 以上時，能夠提高樹脂的熔點，且耐熱性優(yōu)異，故優(yōu)選。通常而言，由于聚乳酸的光學(xué)純度下降時，結(jié)晶性下降，所以由光學(xué)純度低的聚乳酸得到的成型物一般耐熱性下降，得不到實用的成型物。因此，優(yōu)選使用光學(xué)純度為97%以上的聚乳酸。1分子聚合物中的光學(xué)純度為 97%以上時，例如也可以使用熔融混合有以L-乳酸作為主體的聚合物和以D-乳酸作為主體的聚合物得到的聚乳酸。此時，以L-乳酸作為主體的聚乳酸分子鏈和以D-乳酸作為主體的聚乳酸分子鏈形成立體絡(luò)合物結(jié)晶，該結(jié)晶與均聚物相比具有更高的熔點。使用上述熔融混合有以L-乳酸作為主體的聚合物和以D-乳酸作為主體的聚合物得到的聚乳酸時， 本發(fā)明的無紡布、及由該無紡布制造的最終成型物的耐熱性優(yōu)異。另外，從耐熱性、成型性的觀點考慮，優(yōu)選聚乳酸的重均分子量為8萬以上。通過使重均分子量為8萬以上，不僅能夠提高所得成型物的力學(xué)特性、獲得優(yōu)異的耐久性， 還能夠使熔融時的流動性和結(jié)晶化特性也在優(yōu)選的范圍內(nèi)，得到本發(fā)明中使用的短纖維 (staple fiber)時也能夠穩(wěn)定地進(jìn)行生產(chǎn)?；谏鲜隼碛?，重均分子量較優(yōu)選在8萬 40 萬的范圍內(nèi)，最優(yōu)選在10萬 25萬的范圍內(nèi)。另外，對于本發(fā)明中使用的聚乳酸，在能夠維持其特性的范圍內(nèi)，也可以含有其它改性劑、添加劑及其它聚合物。上述改性劑、添加劑及其它聚合物可以在聚合時添加，或者可以采用以前混煉的母料顆粒的形態(tài)，或者也可以直接與聚乳酸顆?；旌先廴诔尚汀＿M(jìn)而， 本發(fā)明中的聚乳酸也可以在能夠維持其特性的范圍內(nèi)使其它單體共聚。作為共聚成分，可以舉出二羧酸、二元醇、羥基羧酸及它們的改性體等。上述共聚成分的含量沒有特別限定， 但相對于聚乳酸，在不超過40摩爾％的范圍內(nèi)進(jìn)行共聚時，不會顯著改變作為基質(zhì)的脂肪族聚酯的特性，能夠得到改性效果，故優(yōu)選。[聚乳酸短纖維]另外，在本發(fā)明的針刺無紡布中使用的聚乳酸短纖維中，作為聚乳酸的封端劑，含有環(huán)氧類化合物。通過使用被環(huán)氧類化合物封端的聚乳酸短纖維，本發(fā)明的針刺無紡布可以得到作為汽車內(nèi)部裝飾材料所需的耐久性。特別優(yōu)選含有3官能以上的環(huán)氧類化合物， 使上述3官能以上的環(huán)氧類化合物與聚乳酸的至少一部分反應(yīng)。更優(yōu)選使3官能以上的環(huán)氧類化合物與聚乳酸的末端的至少一部分反應(yīng)。上述3官能以上的環(huán)氧類化合物是在1分子化合物中具有3個以上環(huán)氧基的化合物。作為相對于1分子化合物使環(huán)氧基為3個以上的理由，其原因在于與聚乳酸進(jìn)行熔融混煉時，一部分與聚乳酸反應(yīng)，且再次進(jìn)行熔融成型時殘留的環(huán)氧基進(jìn)一步與聚乳酸反應(yīng)，由此分子量增大，能夠使最終成型物的耐久性顯著提高。另外，環(huán)氧類化合物與其它末端反應(yīng)性物質(zhì)、例如碳化二亞胺化合物相比，對聚乳酸的反應(yīng)速度慢。因此，向聚乳酸中添加的物質(zhì)為環(huán)氧化合物時，聚乳酸的分子量不會變得非常大，因此，全部環(huán)氧基難以形成與聚乳酸反應(yīng)的結(jié)構(gòu)，易于形成聚乳酸短纖維中未反應(yīng)的環(huán)氧基殘留的結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明中使用的3官能以上的環(huán)氧類化合物較優(yōu)選為1分子內(nèi)至少具有1 個縮水甘油基氧基羰基或N-(縮水甘油基)酰胺基的化合物。作為本發(fā)明中使用的聚乳酸，顯示與環(huán)氧類化合物的反應(yīng)性的聚乳酸中的末端 COOH基濃度優(yōu)選在1 20當(dāng)量/t的范圍內(nèi)。使聚乳酸的末端COOH基濃度為20當(dāng)量/ t以下的理由，是因為在保管時或船運時的運輸?shù)葧r，能夠提高易受到由水解引起的劣化的聚乳酸的耐久性。另外，末端COOH基濃度小于1當(dāng)量/t時，短纖維的制造容易變得困難。作為聚乳酸短纖維中含有的環(huán)氧類化合物的濃度，聚乳酸短纖維中的環(huán)氧殘值 (epoxy residual value)優(yōu)選為 0. 1 ~ 0. 5 當(dāng)量 /kg。環(huán)氧殘值基于JIS K7236(2001)環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量的測定方法進(jìn)行定量。具體而言，將樣品置于燒杯中，加入20ml氯仿、溶解，加入40ml乙酸及IOml四乙基溴化銨乙酸溶液，用0. lmol/L高氯酸乙酸溶液進(jìn)行電位滴定。之后，為了校正樣品的0. lmol/L高氯酸乙酸溶液的消耗量，僅向樣品中加入氯仿·乙酸，減去滴定得到的值進(jìn)行校正，通過上述方法算出。聚乳酸短纖維中的環(huán)氧殘值小于0. 1當(dāng)量/kg時，與聚乳酸反應(yīng)的環(huán)氧類化合物的量少，因此，有時用作汽車內(nèi)部裝飾材料所需的耐久性差。另外，大于0.5當(dāng)量/kg時，聚乳酸聚合物與環(huán)氧類封端劑變粘，短纖維的制造容易變難。作為本發(fā)明中可以使用的3官能以上的環(huán)氧化合物，考慮到耐熱性及取決于環(huán)氧指數(shù)的反應(yīng)效率時，優(yōu)選為7，8- 二甲基-1，7，8，14-四癸烷四甲酸四(環(huán)氧乙烷基甲酯)、 7-氧雜雙環(huán)[4. 1.0]庚烷_3，4-二羧酸二縮水甘油酯、異氰脲酸三縮水甘油酯。進(jìn)而由于反應(yīng)性高、操作性優(yōu)異，所以特別優(yōu)選使用異氰脲酸三縮水甘油酯作為單體。異氰脲酸三縮水甘油酯為熔點約100°C的粉體，除操作操作容易之外，與本發(fā)明中使用的聚乳酸聚合物熔融混合時，通過使異氰脲酸三縮水甘油酯熔融，可以形成3官能以上的環(huán)氧化合物微分散在聚乳酸中的結(jié)構(gòu)。因此，能夠降低樹脂的熔融粘度和分子量的不勻，能夠穩(wěn)定地制造本發(fā)明中使用的聚乳酸短纖維。進(jìn)而，由于化合物本身的結(jié)晶性優(yōu)異，所以特別在使用本發(fā)明中使用的聚乳酸短纖維的熔融成型品的制造時，能夠抑制由環(huán)氧化合物的飛散引起的發(fā)煙。優(yōu)選將本發(fā)明中使用的聚乳酸短纖維的單纖維纖度設(shè)定在0. 01 25dtex的范圍內(nèi)。從梳棉機、針刺工序的通過性的方面考慮，優(yōu)選為1.5 20dteX。另外，聚乳酸短纖維的截面形狀沒有特別限定，例如可以形成圓截面、三葉截面、十字截面、W型截面、H型截面、 圓形中空截面或“田”字形(lattice-shape)中空截面等。其中，從易于制造的方面考慮， 優(yōu)選圓截面。另外，本發(fā)明的聚乳酸短纖維的強度優(yōu)選為0. 8cN/dtex以上。強度為0. 8cN/dtex以上時，在梳棉機及針刺工序中的斷絲很少，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行加工。另外，強度的上限沒有特別規(guī)定，但從聚乳酸纖維通常的強度考慮時，如果為ScN/dtex以下就沒有問題。因此，本發(fā)明的聚乳酸短纖維的強度優(yōu)選在0. 8 ScN/dtex的范圍內(nèi)。另外，聚乳酸短纖維優(yōu)選通過熱固定短纖維使纖維收縮，減小短纖維的于150°C、 20分鐘的干熱處理時的干熱收縮率。所述收縮率在0. 0 2. 0%的范圍內(nèi)時，能夠減小無紡布成型時的尺寸變化，故優(yōu)選。纖維長度沒有特別限定，可以使用一直以來的短纖維中使用的0. 1 IOOmm的范圍的長度。從梳棉機、針刺工序的通過性的觀點考慮，優(yōu)選為20 80mm，更優(yōu)選在30 70mm的范圍內(nèi)。本發(fā)明中使用的聚乳酸短纖維優(yōu)選被賦予卷曲的聚乳酸短纖維。對聚乳酸短纖維賦予卷曲的方法，可以為一直以來已知的方法，例如可以舉出填塞箱法(stuffing box method)、擠入加熱齒輪法、高速氣體噴射擠入法等。另外，根據(jù)需要，也優(yōu)選使用油劑作為整理劑在拉伸后或賦予卷曲后進(jìn)行賦予。對于卷曲的程度，優(yōu)選以卷曲數(shù)計為6 25個 /25mm、以卷曲度計為10 40 %，較優(yōu)選以卷曲數(shù)計為8 15個/25mm、以卷曲度計為15 30%。[聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維]本發(fā)明中使用的聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維可以使用一直以來已知的短纖維。所述單纖維纖度沒有特別限定，但從與聚乳酸短纖維混棉的觀點考慮，優(yōu)選為0.01 25dtex。從梳棉機、針刺工序的通過性考慮，優(yōu)選為1. 5 20dtex。另外，聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維的截面沒有特別限定，可以使用圓截面、三葉截面、十字截面、W型截面、圓形中空截面或“田”字形中空截面等。其中，從易于制造的方面考慮，優(yōu)選圓截面。另外，本發(fā)明中使用的聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維的強度優(yōu)選為0. ScN/dtex 以上。強度為0. ScN/dtex以上時，梳棉機及針刺工序中的斷絲很少，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行加工。 另外，上限沒有特別規(guī)定，但從聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維的通常強度考慮時，如果為ScN/ dtex以下就沒有問題。因此，本發(fā)明的聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維的強度優(yōu)選在0. 8 8cN/dtex的范圍內(nèi)。纖維長度沒有特別限定，可以使用一直以來短纖維中使用的0. 1 IOOmm范圍內(nèi)的長度。進(jìn)而，從梳棉機、針刺工序的通過性的觀點考慮，優(yōu)選在20 80mm、更優(yōu)選在30 70mm的范圍內(nèi)。[針刺無紡布]本發(fā)明的針刺無紡布以20 40質(zhì)量％的比例混棉含有環(huán)氧類化合物的聚乳酸短纖維，以60 80質(zhì)量％的比例混棉聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維。針刺無紡布的混棉比例在上述范圍內(nèi)時，在成型時幾乎不發(fā)生纖維熔融粘接，能夠得到成型時伸長良好的無紡布。本發(fā)明的針刺無紡布通過在無紡布中存在高溫下易于伸長的聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維，具有在高溫下的無紡布的伸長率變好的特性。因此，在利用車輛內(nèi)部裝飾材料等模進(jìn)行成型的用途中，與現(xiàn)有使用的聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維的無紡布相比，具有易于伸長、更易成型的特征。無紡布中的含有環(huán)氧類化合物的聚乳酸短纖維的混合比率大于40質(zhì)量％時，易于發(fā)生成型時纖維的熔融粘接。另一方面，含有環(huán)氧類化合物的聚乳酸短纖維的混合比率小于20質(zhì)量％時，不僅成型時的伸長率變差，而且生物質(zhì)比率也變低。另外，無紡布中的聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維的混合比率大于80質(zhì)量％時，高溫氣氛下的抗張強度變高，成型時變得難以伸長，成型時無紡布變得易破、或薄且透明。聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維的混合比率小于60質(zhì)量％時，高溫氣氛下的抗張強度變低，難以滿足作為汽車內(nèi)部裝飾材料的功能。本發(fā)明的針刺無紡布的單位面積重量為100 200g/m2。單位面積重量在上述范圍內(nèi)時，成型時易于伸長，在成型后的深拉深部分無紡布幾乎不透明。本發(fā)明的針刺無紡布在溫度20°C下的每單位面積重量的抗張強度在縱向上在 0. 30 0. 60 (N/cm) / (g/m2)的范圍內(nèi)、及在橫向上在0. 48 0. 90 (N/cm) / (g/m2)的范圍內(nèi)。 此處，所謂“每單位面積重量的抗張強度”，是指每Icm寬的抗張強度除以單位面積重量得到的值，是為了不受單位面積重量的大小的影響評價無紡布的抗張強度，本申請中采用的指標(biāo)。另外，所謂“縱向”是指制造針刺無紡布時的長尺寸方向，所謂“橫向”是指與縱向垂直、與無紡布面平行的方向。在縱向上小于0.30(N/cm)/(g/m2)、或在橫向上小于0.48(N/ cm)/(g/m2)時，成型所需要的無紡布的強度不足。另一方面，在縱向上大于0. 60 (N/cm)/(g/ m2)、或在橫向上大于0. 90 (N/cm)/(g/m2)時，成型后的成型體的尺寸變化變大，成型體之間的組合變難，高溫下的尺寸變化變大。本發(fā)明的針刺無紡布在130°C下的每單位面積重量的抗張強度優(yōu)選在縱向上在 0. 30 0. 40 (N/cm) / (g/m2)的范圍內(nèi)、且在橫向上在0. 36 0. 50 (N/cm) / (g/m2)的范圍內(nèi)。 在縱向上為0.30(N/cm)/(g/m2)以上、且在橫向上為0. 36 (N/cm) / (g/m2)以上時，被加熱時的無紡布的強度充分，作為汽車內(nèi)部裝飾材料優(yōu)選。另外，在縱向上為0. 40 (N/cm)/(g/m2) 以下、且在橫向上為0.50(N/cm)/(g/m2)以下時，在高溫氣氛下無紡布充分地伸長，作為汽車內(nèi)部裝飾材料優(yōu)選。本發(fā)明的針刺無紡布的抗張強度可以根據(jù)構(gòu)成纖維的纖度比率、拉伸強度、及纖維的絡(luò)合狀態(tài)(針刺針根數(shù)及穿孔次數(shù))進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，構(gòu)成纖維的纖度優(yōu)選為1.5 lOdtex，此時，作為構(gòu)成比率，優(yōu)選1.5 5dtex的比率為10 60%、5 IOdtex的比率為40 90%。構(gòu)成纖維的纖度更優(yōu)選為 2. 2 8dtex。對于構(gòu)成纖維的拉伸強度，作為聚乳酸纖維的強度，為1. 0 3. OcN/dtex,作為聚對苯二甲酸乙二醇酯的強度，為2. 0 5. OcN/dtex，作為生產(chǎn)時的纖維絡(luò)合狀態(tài)，針刺的針根數(shù)為200 600根/cm2。需要說明的是，1. 5 5dtex的纖維比率為10 30%時，優(yōu)選為200 400根/cm2,更優(yōu)選為250 400根/cm2。另外，1. 5 5dtex的纖維比率為30 60 %時，優(yōu)選為300 600根/cm2，更優(yōu)選為350 600根/cm2。本發(fā)明的針刺無紡布優(yōu)選沒有附著聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂等樹脂。這是由于雖然有時對汽車內(nèi)部裝飾材料用途的無紡布施行通常使用樹脂的樹脂加工，但是所述樹脂加工會抑制本發(fā)明的針刺無紡布的最大特征之一的成型時良好的伸長率。通過不施行樹脂加工，能夠得到具有能夠用作汽車內(nèi)部裝飾材料的耐久性、且成型時的伸長率良好的更優(yōu)異的針刺無紡布。需要說明的是，認(rèn)為所謂樹脂加工使用夾浸法(nip-dipping method)、起泡法、噴霧法、涂布法、T模法等在無紡布的一面、兩面或無紡布內(nèi)部的至少一部分賦予樹脂。另外，本發(fā)明的針刺無紡布的制造方法沒有特別限定，可以使用一直以來已知的針刺無紡布的制造方法進(jìn)行制造。即，將短纖維開纖并混棉，由梳棉機紡出絨頭織物后，使用針刺機針刺所述絨頭織物，由此可以制造本發(fā)明的針刺無紡布。本發(fā)明的針刺無紡布由于耐久性高，成型時易于伸長，所以可以優(yōu)選用于汽車的頂棚材料、地毯、選裝墊(option mat)、行李表面或裝飾表面等具有立體形態(tài)的汽車內(nèi)部裝飾材料普遍用途。進(jìn)而，也可以用于面向展示會的地毯或面向辦公室的地毯等室內(nèi)裝飾材料用途、襯布、保護(hù)緩沖材料、土木用膜等。實施例(聚乳酸短纖維SFl)將由重均分子量(Mw)為14萬、分散度(Mw/Mn)為1. 7、光學(xué)純度為97%以上的 L-聚乳酸構(gòu)成的粒度為35mg/個、末端COOH基濃度為25. 2當(dāng)量/t的聚乳酸片投入紡絲機的進(jìn)料斗中。向另一個進(jìn)料斗中投入顏料(炭黑)和3官能以上的環(huán)氧化合物(異氰脲酸三縮水甘油酯)。使用擠出型紡絲機在220°C下熔融，以排出量510g/分鐘從具有300個孔的噴嘴中紡出，紡絲速度采取IOOOm/分鐘。將同樣得到的多條絲條并絲，放入條筒(can) 中。然后，將上述拉伸絲進(jìn)一步并絲，制成27. 7ktex的絲束，在80°C的水槽中拉伸到3. 5 倍后，在填塞箱中進(jìn)行卷曲。接著，在130°C下進(jìn)行松弛熱處理，賦予油劑后進(jìn)行切割。所得聚乳酸短纖維的單纖維纖度為6. 7dtex，纖維長度為51mm，強度為2. lcN/dtex，伸長率為 75. 0%，卷曲數(shù)為9. 8個/25mm，卷曲度為13. 9%，干熱收縮率1. 2%，末端羧基量為6. 6當(dāng)量/t，環(huán)氧殘值為0. 166當(dāng)量/kg。將其作為聚乳酸短纖維SFl。(聚乳酸短纖維SF2)將由重均分子量(Mw)為14萬、分散度(Mw/Mn)為1. 7、光學(xué)純度為97%以上的 L-聚乳酸構(gòu)成的粒度為35mg/個、末端COOH基濃度為25. 2當(dāng)量/t的聚乳酸片投入紡絲機的進(jìn)料斗中。向另一個進(jìn)料斗中投入顏料(炭黑)。使用擠出型紡絲機在220°C下熔融， 以排出量510g/分鐘從具有300孔的噴嘴紡出，紡絲速度采取IOOOm/分鐘。將同樣得到的多條絲條并絲，放入條筒中。然后，將上述拉伸線進(jìn)一步并絲，制成27. 7ktex的絲束，在 80°C的水槽中拉伸到3. 5倍后，在填塞箱中進(jìn)行卷曲。接著，在130°C下進(jìn)行松弛熱處理， 賦予油劑后進(jìn)行切割。所得聚乳酸短纖維的單纖維纖度為6. 6dtex，纖維長度為51mm，強度為2. OcN/dtex，伸長率為72. 8%，卷曲數(shù)為10. 5個/25mm，卷曲度為12. 8%，干熱收縮率為 1.0%,末端羧基量為26. 7當(dāng)量/t，環(huán)氧殘值小于0. 005當(dāng)量/kg。將其作為聚乳酸短纖維 SF2。(聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF3)準(zhǔn)備單纖維纖度為3.6dtex、纖維長度為51mm、強度為3. OcN/dtex、伸長率為 38.3%、卷曲數(shù)為12.0個/25mm、卷曲度為21. 5%、干熱收縮率為1. 5%的聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維。將其作為聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF3。(聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF4)準(zhǔn)備單纖維纖度為6. 7dtex、纖維長度為51mm、強度為3. 3cN/dteX、伸長率為 68.0%、卷曲數(shù)為13. 2個/25mm、卷曲度為20. 2%、干熱收縮率為1. 5%的聚對苯二甲酸乙
二醇酯短纖維。將其作為聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF4。
(聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF5)準(zhǔn)備單纖維纖度為6.6dtex、纖維長度為51mm、強度為2. OcN/dtex、伸長率為 93. 5%、卷曲數(shù)為8. 6個/25mm、卷曲度為5. 4%、干熱收縮率為0. 7%的聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維。將其作為聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF5。[測定方法](1)聚乳酸的重均分子量在樣品的氯仿溶液中混合四氫呋喃，作為測定溶液。使用凝膠滲透色譜法(GPC) 測定，以聚苯乙烯換算，求出重均分子量。(2)單纖維纖度單纖維纖度基于JIS L 1015(1999)8. 5. IA法進(jìn)行測定。在鐵木梳上平行排列若干量的樣品，將其置于切斷臺上的帶絨厚紙上。以適度的力筆直地拉伸樣品，在該狀態(tài)下壓接樣板，使用保險剃刀的刀刃切成30mm的長度。計算纖維，以300根作為一組，測量其質(zhì)量，求出表觀纖度。根據(jù)上述表觀纖度和另外測定的平衡水分率，通過下式求出公量纖度(dtex)。 同樣進(jìn)行5次測定，以公量纖度的平均值作為單纖維纖度(dtex)?！?FO = D，X {(100+R0) / (100+Re)}FO =公量纖度(dtex)D，=表觀纖度(dtex)RO =聚乳酸的水分率(0. 5% )Re =平衡水分率。(3)纖維長度纖維長度基于JIS L 1015(1999)8. 4. IA法進(jìn)行測定。在鐵木梳上平行排列樣品， 用梨形纖維長度分析器制作寬約25cm的短纖維長度分布圖。制成時，為了將纖維全部排列在絲絨板上，用布鋏夾住、抽出次數(shù)約為70次。在其上放置刻有刻度的賽璐珞板，在方格繪圖紙上繪圖。將用上述方法繪制的短纖維長度分布圖平分為50個纖維長度組，測定各分組的邊界及兩端的纖維長度，兩端纖維長度的平均值加上49個邊界纖維長度再除以50，算出平均纖維長度(mm)。(4)拉伸強度、伸長率拉伸強度和伸長率基于JIS L 1015(1999)8. 7. 1進(jìn)行測定。在空間距離20mm、沿著每一條分界線緩慢拉伸纖維的狀態(tài)下，用粘合劑將兩端粘貼固定，將每個分區(qū)作為1個樣品。將樣品安裝在拉伸試驗器的夾鉗上，在上部夾鉗的附近切斷紙片，在夾鉗間隔20mm、 拉伸速度20mm/分鐘的速度下拉伸，測定樣品切斷時的負(fù)荷(N)及伸長(mm)。根據(jù)下式算出拉伸強度(cN/dtex)及伸長率(％ )?！?Tb = SD/F0Tb 拉伸強度(cN/dtex)SD 斷裂時的負(fù)荷(cN)FO 樣品的公量纖度(dtex)· S = {(E2-E1) / (L+E1)} X 100S 伸長率(% )El 松弛(mm)
E2 切斷時的伸長(mm)或最大負(fù)荷時的伸長(mm)L 夾鉗間隔(mm)。(5)卷曲數(shù)卷曲數(shù)基于JIS L 1015(1999)8. 12. 1進(jìn)行測定。用與上述(4)項相同的方法，制作分界線(其中，空間距離為25mm)。使從其中沒有破壞卷曲的多個部分選取的樣品的每1 根保持相對于空間距離為25士5%的松弛，用粘合劑將兩端粘貼固定。將上述每1根樣品安裝在卷曲試驗機的夾鉗上，切斷紙片后，讀出對樣品施加初負(fù)荷(0. ISmNX顯示特克斯數(shù)) 時夾鉗間的距離(空間距離)(mm)，計算此時的卷曲數(shù)，求出每25mm間的卷曲數(shù)。同樣地測定20根樣品，將平均值作為卷曲數(shù)。(6)卷曲度卷曲度基于JISL1015(1999)8. 12. 2進(jìn)行測定。測定對樣品施加初負(fù)荷(0. 18mNX 顯示特克斯數(shù))時的長度、及對其施加負(fù)荷(4.41mNX顯示特克斯數(shù))時的長度，根據(jù)下式算出?！?Cp = {(b_a)/b} XlOOCp:卷曲度(％)a 施加初負(fù)荷時的長度(mm)b 施加4. 4 ImN X特克斯數(shù)時的長度(mm)。(7)干熱收縮率干熱收縮率基于JIS L 1015(1999)8. 15進(jìn)行測定。用與(4)項相同的方法制作分界線(其中，空間距離為25mm)，讀出施加初負(fù)荷時的距離(mm)。從裝置拆下樣品，懸掛在150°C的干燥機中，放置30分鐘。接下來，從干燥機中取出樣品，冷卻至室溫。接下來，再將樣品安裝在裝置上，讀出施加初負(fù)荷時的夾鉗間的距離， 根據(jù)下式測定干熱收縮率?！?Sd = {(L-L，) /L} X 100Sd:干熱收縮率(％)L 處理前施加初負(fù)荷時的夾鉗間的距離(mm)L’ 處理后施加初負(fù)荷時的夾鉗間的距離(mm)。(8)無紡布的單位面積重量單位面積重量基于JIS L 1913(1998)6. 2進(jìn)行測定。選取3片25cmX25cm的試驗片，分別稱量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(溫度為20士2°C，相對濕度為65士4% )下的質(zhì)量(g)，根據(jù)下式求出每Im2的質(zhì)量(g/m2)，算出其平均值?！?Sm = W/ASm 單位面積重量(g/m2)W 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的試驗片的質(zhì)量(g)A 試驗片的面積(m2)。(9)環(huán)氧殘值環(huán)氧殘值基于JIS K7236(2001)環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量的求法進(jìn)行測定。將樣品置于燒杯中，加入20ml氯仿，溶解，加入40ml乙酸及IOml四乙基溴化銨乙酸溶液，用0. Imol/ L高氯酸乙酸溶液進(jìn)行電位滴定。之后，為了校正樣品的0. lmol/L高氯酸乙酸溶液消耗量，僅向樣品中加入氯仿·乙酸，減去滴定的值進(jìn)行校正，通過上述方法算出。(10)末端羧基濃度將精確稱量的樣品溶解在鄰甲酚(水分為5%)中，向該溶液中添加適量二氯甲烷后，用0. 02N的KOH甲醇溶液滴定，由此求出末端羧基濃度。此時，作為乳酸的環(huán)狀二聚體的丙交酯等低聚物水解，產(chǎn)生末端羧基，因此，可以求出聚合物的末端羧基、來自單體的末端羧基、及來自低聚物的末端羧基的全部合計的末端羧基濃度。(11) 20°C下的每單位面積重量的抗張強度抗張強度基于JIS L 1913(1998)6.3. 1進(jìn)行測定。使用英斯特朗(Instron)型拉伸試驗機，在氣氛溫度20士2°C、寬30mm、夾鉗間隔150mm、拉伸速度200mm/分鐘的條件下， 對試驗片施加負(fù)荷直至切斷，以0. IN單位測定試驗片的最大負(fù)荷時的強度。將該值除以試驗寬(3cm)，算出每Icm的拉伸強度g0。將g0除以上述(8)項中測定的無紡布單位面積重量Sm，算出每單位面積重量的抗張強度。同樣地測定并算出5個試驗片，以平均值作為每單位面積重量的抗張強度。·每單位質(zhì)量的抗張強度((N/cm)/(g/m2)) = gO/Smg0 每Icm試驗片的最大負(fù)荷時的強度(N/cm)Sm 無紡布的單位面積重量(g/m2)。(12) 130°C下的每單位面積重量的抗張強度將試驗片放置在130 士 2°C氣氛下的試驗爐中1分鐘后，在130 士 2°C氣氛下，與上述(9)項的每單位面積重量的抗張強度同樣地進(jìn)行測定。其中，無紡布的單位面積重量的值使用上述(8)項的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測定的單位面積重量。(13)植物來源度(plant original degree)通過無紡布中含有的聚乳酸纖維或聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，評價其植物來源度。以聚乳酸的情況為混合比率X100%、以聚對苯二甲酸乙二醇酯的情況為混合比率X37% (聚合物中含有的來自植物的成分比率)算出。將植物來源度為20%以上的情況評為A，20%以下的情況評為B，完全不含的情況評為C。(14)成型性將130°C下的每單位面積重量的抗張強度為在縱向上在0. 30 0. 40 (N/cm)/(g/ m2)范圍內(nèi)、且在橫向上在0. 36 0. 50(N/cm)/(g/m2)范圍內(nèi)的情況評為A，將縱向或橫向的任一方向上的抗張強度在上述范圍外的情況評為B，將縱向和橫向兩個方向上的抗張強度在上述范圍外的情況評為C。(15)耐久性將25cmX 25cm的試驗片在80°C X 30% Mi氣氛下放置500小時后，確認(rèn)無紡布的外觀變化，確認(rèn)由聚乳酸短纖維的劣化引起有無顯著的外觀變化。有無的判斷基準(zhǔn)如下所述。A 在針刺無紡布表面沒有由聚乳酸短纖維的劣化引起粉體產(chǎn)生。B 在針刺無紡布表面由聚乳酸短纖維劣化引起粉體產(chǎn)生。(16)成型后的聚乳酸纖維的熔融觀察成型品的表皮表面，根據(jù)以下基準(zhǔn)進(jìn)行評價。成型條件如下，S卩，使用設(shè)定為表面溫度400°C的遠(yuǎn)紅外加熱器，從兩面加熱聚丙烯制的單位面積重量lkg/m2、厚1. 2mm的片材30秒，之后，貼合表皮，使用冷壓機保持20秒進(jìn)行成型。A 在成型品的表皮表面沒有由聚乳酸纖維的熔融粘接引起的固化部分。B 在成型品的表皮表面存在由聚乳酸纖維的熔融粘接引起的固化部分。(實施例1 3、比較例1)〔混棉〕以表1、2的比率、使用計量儀器計量聚乳酸短纖維SF1、聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF3、聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF4，投入開清棉機?！彩崦迿C、針刺〕將混棉的短纖維投入金屬梳棉機中，以紡紗量20g/m2紡出短纖維交織的絨頭織物，使用交叉鋪網(wǎng)機將其層疊9層。使用針號數(shù)#為38號、針深度為15mm、第1次的針密度為42根/cm2的針刺機，從層疊的絨頭織物的表里交替地穿孔10次，得到針根數(shù)為420根/cm2的針刺無紡布。所得針刺無紡布的物性示于表1。實施例1 3的針刺無紡布的植物來源度評價、成型性評價、耐久性評價、成型后的聚乳酸纖維的熔融粘接評價全部為A，作為汽車內(nèi)部裝飾材料顯示出良好的特性。比較例1的針刺無紡布的植物來源度評價和耐久性評價為A。但是，由于聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維的混合比率小于60質(zhì)量％，所以高溫下的抗張強度低，成型性評價為 C，由于聚乳酸短纖維的混合比率超過40質(zhì)量％，所以成型后聚乳酸纖維的熔融評價為B， 不適合用作汽車內(nèi)部裝飾材料。(實施例4、5)〔混棉〕以表1的比率、使用計量儀器計量聚乳酸短纖維SF1、聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF3、聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF4，將其投入開清棉機?！彩崦迿C、針刺〕將混棉的短纖維投入金屬梳棉機中，以紡紗量20g/m2紡出短纖維交織的絨頭織物，進(jìn)行調(diào)節(jié)使其為表1的單位面積重量。使用針號數(shù)#為38號、針深度為15mm、第1次的針密度為42根/cm2的針刺機，從層疊的絨頭織物的表里交替地穿孔10次，得到針根數(shù)為420根/cm2的針刺無紡布。所得針刺無紡布的物性示于表1。實施例4，5的針刺無紡布的植物來源度評價、成型性評價、耐久性、成型后的聚乳酸纖維的熔融粘接評價全部為A，作為汽車內(nèi)部裝飾材料顯示出良好的特性。(實施例6)以表1的比率、使用計量儀器計量聚乳酸短纖維SF1、聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF3、聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF4，將其投入開清棉機。〔梳棉機、針刺〕將混棉的短纖維投入金屬梳棉機中，以紡紗量20g/m2紡出短纖維交織的絨頭織物，進(jìn)行調(diào)節(jié)使其為表1的單位面積重量。使用針號數(shù)#為38號、針深度為15mm、第1次的針密度為42根/cm2的針刺機，從層疊的絨頭織物的表里交替針刺8次，得到針根數(shù)為336根/cm2的針刺無紡布。所得針刺無紡布的物性示于表1。所得針刺無紡布的植物來源度評價、耐久性、成型后的聚乳酸纖維的熔融粘接評價為A。高溫下的強度有些不充分，成型性評價為B，但仍可用作汽車內(nèi)部裝飾材料。(比較例2)〔混棉〕以表2的比率、使用計量儀器計量聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF3、聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF4，將其投入開清棉機中。以后的工序中，用與實施例1同樣的制造工序得到針刺無紡布。所得針刺無紡布的耐久性評價和成型后的PLA表皮的熔融評價為A。但是，由于不含有聚乳酸短纖維，所以植物來源度評價為C，由于聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維的混合比率超過80質(zhì)量％，所以成型時難以伸長，成型性評價為C，不適合用作汽車內(nèi)部裝飾材料。(比較例3)以表2的比率、使用計量儀器計量聚乳酸短纖維SF2、聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維SF3及聚對苯二甲酸丙二醇酯短纖維SF5，將其投入開清棉機中。以后的工序中，用于實施例1同樣的制造工序得到針刺無紡布。所得針刺無紡布的植物來源度評價和成型后的聚乳酸纖維的熔融粘接評價為A。 但是，由于聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維的混合比率小于60質(zhì)量％，所以高溫下的抗張強度低，成型性評價為C，由于聚乳酸短纖維中不合有環(huán)氧類化合物，所以耐久性評價為B，不適合用作汽車內(nèi)部裝飾材料。(比較例4)以表2的比率、使用計量儀器計量聚乳酸短纖維SF2，將其投入開清棉機中。以后的工序中，用與實施例1同樣的制造工序得到針刺無紡布。所得針刺無紡布的植物來源度評價為A。但是，由于不含有聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維，所以高溫下的抗張強度低、成型性評價為C，由于聚乳酸短纖維中不含有環(huán)氧類化合物，所以耐久性評價為B，由于聚乳酸短纖維的混合比率超過40質(zhì)量％，所以成型后的聚乳酸纖維的熔融粘接評價為B，不適合用作汽車內(nèi)部裝飾材料。
權(quán)利要求
1.一種針刺無紡布，所述針刺無紡布中含有環(huán)氧類化合物的聚乳酸短纖維的混合比率為20 40質(zhì)量％，且聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維的混合比率為60 80質(zhì)量％，單位面積重量為100 200g/m2，20°C下的每單位面積重量的抗張強度在縱向上為0. 30 0. 60(N/cm)/(g/m2)，且在橫向上為 0. 48 0. 90 (N/cm) / (g/m2)。
2.如權(quán)利要求1所述的針刺無紡布，其中，所述針刺無紡布在130°C下的每單位面積重量的抗張強度在縱向上為0. 30 0. 40 (N/cm)/(g/m2)，且在橫向上為0. 36 0. 50 (N/cm)/ (g/m2)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的針刺無紡布，其中，所述針刺無紡布未實施樹脂加工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種針刺無紡布，所述針刺無紡布中含有環(huán)氧類化合物的聚乳酸短纖維的混合比率為20～40質(zhì)量％，且聚對苯二甲酸乙二醇酯短纖維的混合比率為80～60質(zhì)量％，單位面積重量為100～200g/m2，20℃下的每單位面積重量的抗張強度在縱向上為0.30～0.60(N/cm)/(g/m2)，且在橫向上為0.48～0.90(N/cm)/(g/m2)。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種環(huán)境負(fù)荷低、具有可以用作汽車內(nèi)部裝飾材料的耐久性、且成型時易于伸長的針刺無紡布。
文檔編號D04H1/435GK102395719SQ20108001663
公開日2012年3月28日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者成田周作, 松村一也, 梶山宏史, 橫井誠治, 石井俊太郎 申請人:東麗株式會社