JPS6032755B2 - 発泡フイラメントの集合構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発泡フィラメントを用いたクツショニング構造
体に関し更に詳細には高発泡フィラメントが集合して形
成した板状の、優れた施工性を有するクッショニング構
造体に関するものである。

従来、発泡フィラメントが不規則に集合して成る板状構
造体に関しては特公昭４５−２３１９ぴ号に開示された
クッショニング構造体がある。この構造体はカーペット
下敷用等のクッション材として優れた性能を保持してい
るが施工時の作業性がきわめて悪く、このため製品とし
ての応用分野が狭くまた使用量も徴徴たるものに止まっ
ている。該構造体が有する欠点の第１は、製品としての
板状構造体が長期間多数捲層状で保管されるために製品
が捲層時のカール状永久変形を受けたものとなることで
ある。この結果、これを床にしきつめたり壁に筋めこむ
には労力と時間を多数必要とするため、費用面で敬遠さ
れざるを得なかった。

欠点の第２はこれを敷きつめたり張りこんだりしたあと
の反りが強いため釘や接着剤などで固定しなければなら
ないことである。

この結果、材料を損傷したり床を汚すなどの不都合が生
じるのを避けることができなかった。

欠点の第３は、構造体が脆弱で曲げによって挫屈し易い
性質を有していることである。この結果、作業に当って
は構造体を曲げることを避けなければならず、特に狭隣
な場所での作業が困難であった。

従釆の発泡フィラメントを用いた板状構造体が材料とし
て優れたクツシン性を有しながら当該市場から全く顧み
られない理由は、それが上述した施工上の難点を多く李
んだものであることに基因する。

本発明の目的は、断熱性およびクッション性にすぐれる
とともに施工の容易性を併備した発泡フィラメントより
成る板状構造体を提供することである。

本発明は、重合体の発泡フィラメントを用いたクッショ
ニング構造体において、フィラメントの長さ方向に沿っ
た気泡長さがフィラメントの断面方向の気泡長さに対し
少なくとも１．０５の寸法比を有する実質的に独立した
気泡で形成された、断面寸法が０．１〜４側，密度が０
．００４〜０．０４夕／ｃｃで発泡剤含有量が重合体に
対して４重量％未満であるフィラメント状物質が構造体
全容積に対して０．５以上の容積比で多数不規則に集合
され該フィラメント相互の各接合点が歪みをうけた状態
で結合一体化し板状を形成したことを特徴とする発泡フ
ィラメントの集合構造体である。

本発明者等は、優れたクッション性と併せて施工容易性
を兼備した板状構造体の構造に関し鋭意研究を進めた結
果、それは発泡フィラメントが特定の気泡形状によって
形成されたものであること、および該フィラメントの内
部に封持される発泡剤量が少量のものであることの二つ
の条件を満足したものにおいて始めて可能であること、
加うるに該フィラメントの断面寸法に対する長さの割合
が或る範囲にあるものはその品質、外観において一層す
ぐれたものであることを究明した。

本発明の発泡フィラメントの集合構造体とは発泡フィラ
メントの長尺物または発泡フィラメントの短尺物の多数
が不規則に厚味を形成して集合されかつ、フィラメント
がその相互の接触点において歪みをうけた状態で結合固
定されて板状に一体化したものである。発泡フィラメン
トは、フィラメントの長さ方向にやや長目‘こなった独
立気泡により形成されている。

その気泡の形状は短径に対する長径の比が少なくとも１
．０５以上であり、好ましくは１．０５乃至１．５であ
る。また５．０以上のものは気泡膜の欠陥が多くなり強
度上不利になる場合がある。重合体のフィラメントはの
ぞましくは１０ミクロン以下の膜厚味で形成されたこれ
らの気泡が集合して成っており、その主要部分の密度は
０．００４〜０．０４夕／ｃｃ特に好ましくは０．００
６〜０．０２夕／ｃｃのものである。，また発泡フィラ
メントの平均気泡蓬は１０〜１０００ミクロンであり、
好ましくは２０〜２００ミクロンである。発泡フィラメ
ント中に残存する発泡剤は六弗化硫黄および弗素一炭素
共有結合を有する飽和脂肪族および脂環族化合物であり
好ましくはジクロロテトラフルオロェタンである。

また、その残存量は重合体に対して４重量％以下、好ま
しくは０．１〜２．の重量％である。発泡フィラメント
の有する気泡がフィラメントに沿って長目‘こ形成され
ていることおよびフィラメント中に残存する発泡剤量が
４重量％以下の少量であることの二つの要件は本発明の
主核をなすものである。

先ず両者はその相乗作用によってフィラメントに柔軟性
を与える。

この結果、フィラメントの集合体である板状構造体も集
約的に柔軟な性質なものとなり、多数捲層状への捲き上
げが容易でかつ長期にわたってその状態に放置されたあ
ともそこに捲き癖を残さない。ここで気泡の短径に対す
る長径の比が１．０５未満であると、残留発泡剤の量が
４重量％以下でも板状構造体を長期間多数捲層状に保持
した場合、構造体はほぼ永久的なカール状変形をもった
ものとなる。

また逆に上記したフィラメントの長径比が本発明のいう
如く１．０５より大であっても残留発泡剤量が４重量％
を超えていると、気泡が緊張状を呈するためか４重量％
以下のものと比較して捲き上げが窮屈で、また捲き上げ
たあと、端部がはね上がるため必然的に捲層体に対して
強制的な形状保持手段が必要となるが、しかし、この結
果はいうまでもなく板状構造体にこれもほぼ永久的なカ
ール状変形を与える。

また、フィラメントの長さ方向に長目である気泡と、フ
ィラメントに残された発泡剤量が少量であることに基因
して、板状構造体にもたらされた柔軟性は、上記した捲
き上げ容易性、捲き解き平面性のほかに構造体を屈曲性
に富むものとする。

例えば０．５の長の構造体の両端を持ち、その両端部が
接触するまで近ずけても中心部は湾曲状を保持しそこに
挫屈を生じない。これは捲き癖を持たないこととともに
施工面に与える影響がきわめて大きなものである。前記
したフィラメントの密度および平均気泡径の範囲は上記
したフィラメント並びに板状構造体の柔軟性を助成し、
かつ、支持するために重要である。

また、本発明の板状構造体を形成する発泡フィラメント
は断面直径が０．１〜４柳好ましくは０．１〜１．仇蚊
で、その長さについてはフィラメントの均一分散を図る
ためには好ましくは上記断面寸法の８〜１８倍の短尺物
である。

フィラメントの断面寸法がこれより小さいものは板状構
造体の荷重支持性、圧縮弾性が低劣であり逆にこれより
大であると板状構造体の曲げが困難となり、屈曲部位に
相当するフィラメント結合部に歪みを与え、またはフィ
ラメントを挫屈せしめる。

挫屈は外観上、醜い折り曲げ痕跡を構造体上に止める。
また、フィラメントの長さが上記断面寸法の８倍未満の
場合は短尺物の分散に際して枠の底側に溜るものが多く
均一分散が困難であるほか、板状構造体となったあと、
フィラメント同志の接合点が少ないことに基因して屈曲
に際して接合機構の破壊に因る糸ぬけが生じ易い。

逆にフィラメントの長さが断面寸法の１８倍を超えた長
さをもつものは、長すぎることに基因してやはり分散が
困難である。発泡フィラメントの長尺物は不規則にうね
りを形成して絡み合わされ発泡フィラメントの短尺物は
、不規則に集合させられ、フィラメントとフィラメント
の接触する部分で結合一体化されていずれも板状を形成
している。

絡み合わされまたは集合させられたフィラメントを平板
状に押し固めた状態で形成された板状構造体は、常に押
し固められたときの平面性を維持しようとする性質をも
っている。たとえば、屈曲させられた構造体がその屈曲
状から解放されたとき、構造体は直ちに元の平板状に回
復する。このフィラメントの結合構造によって構造体は
また、その厚味方向に荷重支持性と圧縮回復性をもって
いる。

これは前記した板状構造体の柔軟性と呼応して構造体に
優れたクッション性を醸成する。本発明の板状構造体は
、フィラメント状物質が構造体全容積に対して０．５以
上の容積比で多数不規則に集合され、すなわちその５０
％以上を占めるフィラメントと、５０％未満の空間によ
って成立している。

従って構造体はその厚味方向に迷路状の連続した空洞を
多数所有しているがｔ表裏を直線で貫いた空洞は所有し
ない。これはフィラメントが０．００４〜０．０４夕／
ｃｃの密度を有する独立気泡の発泡重合体であることと
共働して構造体の断熱性をすぐれたものにしているほか
、これを通気性、通水性に富むものとしている。構造体
の空間率が５０％以上となるとフィラメント短尺物の均
一分散が熟練した作業者によっても困難なためか、構造
体は厚味方向に直線的な空洞をもち、かつ、部分的な粗
密が顕著で外観的に品位がなく、また断熱性も低下した
ものになり易し、。

本発明におけるフィラメントの素材をなす重合体とは、
本質的に結晶性の熱可塑性有機重合体および共重合体を
指す。

例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデンなどの重合体、共重合体である。特に好まし
い重合体はポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリアミド、線状ポリエチレンである。本発明にお
ける発泡フィラメントの又はその短尺物が不規則に集合
した板状構造体の製造には技術上特別な困難点はない。
例えばポリプロピレン樹脂と核剤、発泡剤等とを同時に
混練して押出したフィラメントを波状にうねらせながら
枠内に押しこみまたはこれを短尺に裁断し、枠内にラン
ダムに集合させて押し固めフィラメント相互の接触点を
接着剤で結合することによって容易に製造できる。ここ
でフィラメントの気泡形状をフィラメントの長さ方向に
沿って長目のものに形成させる方法は、押出されるフィ
ラメントを延伸することによって容易であるが、別途、
圧縮その他の方法によるものであってもよい。

また、この寸法は拡大鏡若しくは顕微鏡によって容易に
測定することができる。また、本発明の構造体をなす発
泡フィラメントには前記した核剤、発泡剤のほかに、各
種の酸化防止剤、紫外線吸収剤などの安定剤や染料、顔
料、猪剤その他公知の各種添加剤の添加あるいは消音剤
その他の表面被覆剤、表面処理剤等を用いることを妨げ
ないｏ発泡剤としては、例えば、六弗化硫黄、ジクロロ
テトラフルオロエタン、トリクロロモノフルオロエタン
、パーフルオロシクロプタン、クロロトリフルオロメタ
ン、ジクロロジフルオロメタン、１，１，２−トリクロ
。

一１，２，２ートリフルオロエタン、Ｓｙｍ−ジクロロ
テトラフルオロエタン、パーフルオロ−１，３ージメチ
ルシクロブタン、パーフルオロジメチルシクロブタン等
が単独または混合使用される。また本発明におけるフィ
ラメント物質中のこれら発泡剤の量の調節は、気泡内へ
圧入したり加熱で逸散させたり、予めフィラメント形成
時に適量を加えるなどいかなる方法も有用である。

本発明におけるフィラメントの接合は、融着およびまた
は接着剤による接合など、いかなる方法で行なわれたも
のでもよい。

接合剤としては、例えば酢酸ビニル系、エチレン系、ア
クリル酸ヱステル系、塩化ビニル系、塩化ビニリデン系
、ウレタン系、ブタジェン系等のいずれも好適に使用で
きる。特に耐熱性構造体を得んとする場合は、アクリル
酸ェステル系のラテックスや熱硬化性樹脂などの接着剤
が好適であり、また気泡内のガスを閉じこめる目的の場
合は、バリャー性の高い例えば塩化ビニリデン系樹脂の
ラテックスが好適する。

本発明の板状構造体は、厚さ１〜５仇舷、重さは７〜３
５０夕／めにおいて特に有用である。本発明の発泡フィ
ラメントの集合構造体は、捲き癖と屈曲脆性の点で施工
面に欠陥を有していた従来の構造体と比較してその施工
性を著しく改善した。すなわち施工性に不可欠とされる
捲き解き平面性と屈曲性が改良されたために、施工時間
は従来の施工所要時間をおよそ１′２〜１／３に短縮す
ることが可能となった。また柔軟性や曲げ弾性が向上し
た結果、はめこみ式断熱の建材分野あるいは自動車の吊
天井式屋根断熱等の自動車工業分野あるいは衣料分野、
浮力材分野、炉過・分離材分野等においても好適に使用
できるものとなった。

このことは、本発明の構造体が従来みられなかった全く
新しい優れた機能商品であることを裏づけるもので、本
発明が産業界に寄与するところのものは、蓋しはかり知
れないものである。

実施例 １ ポリプロピレンにジクロロテトラフルオロエタンを添加
して押出機で混線し、ノズルより線状に押出す方法で、
発泡剤添加量、ノズル寸法、引取速度等を種々変更し、
密度、断面寸法、気泡形状、発泡剤残量がそれぞれ異な
った発泡フィラメントを得、次いでこれを短尺に裁断し
枠内に不規則に散積して押し固め、空間率５５％，４０
％，３０％，２０％，１０％の状態でフィラメント同志
の接触部をアクリル酸ェステル系接着剤で結合固定し板
状構造体とした。

上記、試作した板状構造体を第１表の評価項目基準にし
たがって評価した。

その結果を第２表に示す。第２表から理解できるように
、本発明の要件を満たした実験Ｎｏ．１〜６の構造体は
評価項目のすべてにおいてＢ以上を得た。

しかし比較例において密度が本発明の下限を外れた実験
Ｎｏ．７はフィラメントが柔軟になりすぎるためか荷重
支持性、圧縮回復性に劣り、また、上限を外れた実験Ｎ
ｏ．８は柔軟性がなく捲き解き平面性、屈曲性が低劣で
あった。

また、フィラメントの断面寸法が本発明の下限を外れた
実験Ｎｏ．９は柔軟化しすぎて荷重支持性、圧縮回復性
が低く、上限を超えた実験Ｎｏ．１０は柔軟性が低劣で
捲き解き平面性、屈曲性が低い評価となった。また、気
泡の形状が本発明の範囲を外れた実験Ｎｏ．１１および
発泡剤残量が本発明の範囲を超えて多量の実験Ｎｏ．１
２はいずれも捲き解き平面性、屈曲性が低く、気泡形状
、発泡剤残量の両者ともに本発明の範囲を外れた実験Ｎ
ｏ．１３では特に顕著に低劣な値を示した。また、フィ
ラメント短尺物の充填量が少なく空間率５５％の実験Ｎ
ｏ．１４は分散が不均一で、また厚味方向に直線的な空
洞を予防することができなかった。第１表 評価項目並
基準尚、評価各項目は次の測定によるものである。

捲き解き平面性；幅１．８の、厚味１．５伽、長さ５仇
の板状構造体試料を直径３０伽の円筒にしっかり捲きつ
けて固定したのち円筒を抜いて常温下で３ケ月放置し、
次いで固定を解除し捲き解いてその捲き解かれた板状構
造体の最大曲率部分の円周線線で長さ１２伽の所から接
線に直角方向の円周までの距離を伽で表現する。屈曲性
；幅ｌｍ、厚味１．５弧、長さ２仇の板状構造体試料を
床に敷き、長さ方向の一端を持って試料を湾曲させなが
ら床上にある他の一端に向けて、持っている一端から長
さの４分の１の所に接触するまで近ずけ、１分間この状
態を保ったのち解放し、試料が前の状態に戻る速度を測
定しかつ，挫屈の程度を調査する。

荷重支持性；床に敷いた厚味１．５肌の構造体上面に５
０ｋｇ／２５地の瞬間荷重を与え、構造体の凹みを厚味
の減少を百分率％で表わす。

圧縮回復性：荷重支持性を測定した際に荷重によって凹
んだ板状構造体がその凹みを回復するに要するに要する
時間を秒で表わす。

分散性；１〆の板状構造体試料を一辺が２０伽の正方形
状に２申等分してそれぞれの重量を測定し、測定した重
量の平均値に対する平均値との最大差の百分率をもって
表わす。

第２表 実施例 ２ 高密度ポリエチレン（密度０．９３１）１０の重量部に
対してトリク。

ロモノフルオロメタン５の重量部をタルク１．の重量部
とともに圧力容器中で加熱燈拝して混合し、ノズルより
噴射させて発泡フィラメントを得る方法で密度、断面寸
法、気泡形状、発泡剤残量がそれぞれ異なる発泡フィラ
メントを得、次いでこれを短尺に裁断したのち、充填率
を種々変えて枠内に散積充填して押し固め、フィラメン
ト相互の接触点を塩化ビニリデン系樹脂のラテックスで
結合固定し板状構造体とした。かくして得られた構造体
を前掲した評価項目、基準で評価した。

その結果を第３表に示す。第３表から素材重合体がポリ
エチレンであっても本発明の構成要件を満たしたものは
各評価項目においてすぐれているものであることが分る
。第３表実施例 ３ ポリエチレンテレフタレート、ナイロン−６、ポリ塩化
ビニルのそれぞれに発泡剤としてパーフルオロシクロブ
タンを添加して別々に押出機で混合し、ノズルより線状
に押出す方法を用い、発泡＃・剤添加量、ノズル寸法、
引取速度等を種々変更して密度、断面寸法、気泡形状、
発泡剤残量がそれぞれ異なった発泡フィラメントを製造
した。

次いで、これを短尺に裁断し、枠内に不規則に散積して
押し固めその状態でフィラメント相互の接触点をエチレ
ン−酢酸ビニル共重合体系の樹脂で結合固定し、各種の
板状構造体を得た。これらを前掲の評価方法に従って評
価した結果を第４表に示す。

第４表から理解できるように、素材重合体が変っても本
発明の構成要件が満たされる限り、きわめて好適なクッ
ショニング材を得ることができるのである。

第４表 実施例 ４ 実験Ｎｏ．５，６，１３の条件で幅９０ｃ双，厚味１．
５伽，長さ２０肌の板状構造体を各３本製作し、直径３
０ｃｍの円筒に捲きつけ固定したのち、円筒を抜きとり
、３５ｏｏの室内に９０日間放置した。

次に作業者３名Ａ，Ｂ，Ｃを選定し特定の構造体に熟練
度が集中せぬよう作業者それぞれに実験Ｎｏ．５，６，
１３の構造体を用いたカーペット下敷作業をふりあてた
。作業は板状構造体を１２畳の板の間に敷きつめ、その
上にナイロンのニードルパンチカーベツトを敷くもので
その所要時間、作業性、出来具合を評価した結果を第５
表に示す。

尚ナイロン力−べットはｌｋ９／あの重さのものであっ
た。第５表 実施例 ５ ポリプロピレンにジクロロテトラフルオロエタンを添加
して押出機で濠練し、多孔ノズルから押し出したフィラ
メント状物質をエアーサッカーで引き不規則な波状にく
ねらせながら垂れ流して平板状に揃え、これを上面から
加圧してフィラメント相互の接触点に歪みを生ぜしめ、
該ひずみを生ぜしめた状態下において該接触点を熱融着
させて固化させた。

得られた板状構造体は、フィラメント密度０．０１５夕
／ｃｃ気泡の短径に対する長径１．１０、発泡剤含有量
１．５％、構造体の空間率４０％であった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重合体の発泡フイラメントを用いたクツシヨニング
   構造体において、フイラメントの長さ方向に沿つた気泡
   長さがフイラメントの断面方向の気泡長さに対し少なく
   とも１．０５の寸法比を有する実質的に独立した気泡で
   形成された、断面寸法が０．１〜４ｍｍ、密度が０．０
   ０４〜０．０４ｇ／ｃｃで発泡剤含有量が重合体に対し
   て４重量％未満であるフイラメント状物質が構造体全容
   積に対して０．５以上の容積比で多数不規則に集合され
   該フイラメント相互の各接合点が歪みをうけた状態で結
   合一体化し板状を形成したことを特徴とする発泡フイラ
   メント集合構造体。