复合纤维与成形体
技术领域
本发明涉及复合纤维和使用了该复合纤维的成形体。更详细而言，涉及使用在2个以上的方向上排列有纱条的机织物、针织物或编织物而形成织品状的成形体的技术。
背景技术
具有如布料那样的外观的织品状的树脂成形体(以下称为织品状成形体。)被用于汽车、火车等车辆的内装部件、住宅、事务所等建筑物的内装材料、家具、室内杂货以及日用品等各种领域。以往，作为形成织品状成形体的方法，例如有在树脂成形体的表面固定短纤维的方法(参照专利文献1)、通过印刷来形成布料图案的方法(参照专利文献2)。
另外，为了实现更自然的织物花纹，还提出了在基材表面形成织物状凹凸图案的装饰材料(参照专利文献3)。进而，还提出了具有基于天然纤维的织物独特的外观图像、并且为了实现散乱、磨耗少的表面特性而在纤维布帛的两面浸渗被覆有树脂层的织品状遮热膜材料(参照专利文献4)。该专利文献4记载的遮热膜材料中，构成纤维布帛的经纱和纬纱的至少一者使用了芯鞘纺织纱。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-117681号公报
专利文献2：日本特开平10-44186号公报
专利文献3：日本特开2001-113894号公报
专利文献4：日本特开2015-83725号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，前述以往的织品状成形体有以下所示的问题点。对于专利文献1记载的织品状成形体，在成形体表面固定短纤维的工序繁杂，需要耗费工夫。另外，对于专利文献2记载的织品状成形体，由于在基体片材上层叠印刷有布料图案的片材即可，因此容易制造，但难以通过印刷而使得从哪个方向观察都显示与真正的布料同样的光泽、质感。
进而，对于专利文献3记载的织品状成形体，通过对片状原材料的表面施加细小的刻印而形成纤维状的图案，但通过该方法不能显示出根据观察角度而改变的纤维特有的光泽感，也难以使质感与真正的纤维原材料相似。与此相对，专利文献4记载的织品状成形体使用纤维布帛来形成成形体，因此具有与真正的布料相近的外观，但由于包含捻丝/浸渗工序，因此加工性差，另外，由于利用捻丝、浸渗树脂，因此膜材料在成形后的赋形性差。
因此，本发明的目的在于，提供可得到具有纤维的质感的织品状成形体的复合纤维、以及使用了该复合纤维的织品状成形体。
用于解决问题的方案
本发明人为了解决前述课题而进行了深入的实验研究，结果发现，通过将使用具有特定光学特性的复合纤维而形成的机织物、针织物或编织物热成形，可得到具备更接近真正的纤维的质感的织品状成形体，从而完成了本发明。需要说明的是，在本发明中，“质感”是指因纤维的色调、图案以及光泽等而受到的视觉印象，“具有纤维的质感”是指，例如对于由纵横2轴的纤维形成的织物，能够辨识因纤维的光学各向异性而产生的纵纱与横纱的亮度差异，使其旋转90°时，各纱的明暗会与真正的布料同样地发生交替。
本发明的复合纤维的垂直于长度方向的截面具有海岛结构，所述海岛结构在由第1热塑性树脂形成的海成分中散布有由熔点高于前述第1热塑性树脂的第2热塑性树脂形成的多个岛成分，前述海成分的平行光线透过率为5％以上，前述岛成分的结晶度为10％以上，前述岛成分的比率以体积比计为50～90％。
本发明的复合纤维可以使前述岛成分的结晶度为60％以上。
本发明的成形体为将在2个以上的方向上排列有纱条的机织物、针织物或编织物热成形而形成的成形体，前述机织物、针织物或编织物的2轴以上中使用了前述复合纤维。
发明的效果
根据本发明，由于使用了具有特定光学特性的复合纤维，因此能够实现具有纤维的质感的织品状成形体。
附图说明
图1为示意性示出本发明的第1实施方式的复合纤维的截面结构例的图。
图2为示意性示出图1所示的复合纤维10中使用的未拉伸纱线的截面结构例的图。
具体实施方式
以下，针对用于实施本发明的实施方式，参照附图详细进行说明。需要说明的是，本发明并不限定于以下说明的实施方式。
(第1实施方式)
首先，针对本发明的第1实施方式的复合纤维进行说明。图1为示意性示出本实施方式的复合纤维的截面结构例的图，是相对于长度方向(拉伸方向)为垂直方向的截面图。如图1所示，本实施方式的复合纤维10为海岛型复合纤维，其垂直于长度方向的截面为在海成分1中散布有多个岛成分2的结构，且岛成分2在长度方向上连续。
[海成分1]
海成分1是用于使多个岛成分2一体化的粘结剂(基质)成分，由热塑性树脂(以下称为第1热塑性树脂。)形成，平行光线透过率为5％以上。此处所说的“平行光线透过率”是使用厚度为0.70±0.05mm的片状试样，利用雾度仪测定的值。
如后所述，使用本实施方式的复合纤维10形成织品状成形体时，构成织品花纹的纤维的色调、图案通过岛成分2来表现。但是，海成分1的平行光线透过率低于5％时，难以看到岛成分2，形成成形体时构成织品花纹的纤维的色调、图案变得不鲜明。海成分1优选平行光线透过率为13％以上，由此，形成成形体时可得到更接近真正的布料的质感。
作为构成海成分1的第1热塑性树脂，例如可列举出乙烯-丙烯无规共聚物等丙烯共聚物(共聚PP)、直链状低密度聚乙烯(LLDPE)，但不限定于这些，只要是平行光线透过率为5％以上的热塑性树脂即可。需要说明的是，第1热塑性树脂也可以是将2种以上聚合物混合而成的聚合物合金，另外，在能够维持前述平行光线透过率的范围的范围内，也可以配混抗氧化剂、中和剂、光稳定剂、润滑剂以及抗静电剂等各种添加剂、用于着色的颜料。
[岛成分2]
岛成分2是在形成织品状成形体时表现出纤维的色调、图案的成分，由熔点高于前述第1热塑性树脂的热塑性树脂(以下称为第2热塑性树脂。)形成，结晶度为10％以上。构成岛成分2的第2热塑性树脂的熔点为第1热塑性树脂的熔点以下时，岛成分2在纺纱、拉伸时发生熔融，得不到在海成分1中散布有岛成分2的截面海岛结构的复合纤维10。需要说明的是，从复合纤维10、织品状成形体的制造容易性的观点出发，第2热塑性树脂的熔点优选比第1热塑性树脂的熔点高20℃以上。
另外，使用复合纤维10形成织品状成形体时，通过构成岛成分2的结晶性树脂的取向来表现出纤维的色调、图案。因此，若构成岛成分2的第2热塑性树脂的取向结晶不充分，则纵纱与横纱的亮度差变少，织品花纹的图案变得难以看到。具体而言，岛成分2的结晶度低于10％时，形成织品状成形体时纵纱与横纱的亮度差减小，色调、图案的辨识性降低。因此，岛成分2的结晶度设为10％以上。另外，从形成织品状成形体时的质感提高的观点出发，岛成分2的结晶度优选为60％以上。
岛成分2的结晶度可以利用差示扫描量热计(DSC)来测定。通常，在使用DSC来测定树脂的熔点时，升温速度设定为10℃/分钟，但在测定拉伸物这样的发生了取向结晶化的物质的熔解热量并求出纤维中内在的结晶度的差异时，若升温速度慢，则在升温中推进结晶化，会测得与测定前不同的状态的熔解热量。因此，在本发明中，岛成分的结晶度规定为将升温速度设为30℃/分钟进行测定的值。
作为构成岛成分2的第2热塑性树脂，例如可列举出聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等结晶性聚酯以及尼龙，但不限定于这些，只要是熔点高于第1热塑性树脂、且在拉伸而制成复合纤维时岛成分2的结晶度为10％以上的热塑性树脂即可。需要说明的是，第2热塑性树脂也可以是将2种以上聚合物混合而成的聚合物合金，另外，在不影响本发明的效果的范围内，也可以配混抗氧化剂、中和剂、光稳定剂、润滑剂以及抗静电剂等各种添加剂、用于着色的颜料。
[成分比]
本实施方式的复合纤维10中，海成分1与岛成分2的成分比(海成分/岛成分)以体积比计为50/50～10/90。即，复合纤维10中的岛成分2的比率为50～90体积％。复合纤维10中的岛成分2的比率低于50体积％时，自复合纤维10的表面起的海成分1的厚度增加，通过岛成分2表现出的纤维的色调、图案变得难以看到。另一方面，复合纤维10中的岛成分2的比率高于90体积％时，作为粘结剂成分的海成分1不足，难以通过热加工而赋形为片材等成形品。
[制造方法]
接着，针对本实施方式的复合纤维10的制造方法进行说明。图2为示意性示出图1所示的复合纤维10中使用的未拉伸纱线的截面结构例的图。本实施方式的复合纤维10例如可以使用具有如图2所示的截面结构的鞘芯结构的未拉伸纱线而形成。此时，未拉伸纱线的鞘部11成为复合纤维10的海成分1，芯部12成为岛成分2，因此鞘部11由第1热塑性树脂形成，芯部12由第2热塑性树脂形成。
将该鞘芯结构的未拉伸纱线以10～1000根左右进行集束，一边以构成鞘部11的树脂(第1热塑性树脂)的熔点以上且构成芯部12的树脂(第2热塑性树脂)的熔点以下的温度加热一边进行拉伸，从而一体化。由此，可得到在海成分1中散布有多个岛成分2的复合纤维10。需要说明的是，本实施方式的复合纤维10的制造方法不限定于上述方法，例如，也可以分别进行拉伸工序和一体化工序。
如以上具体说明的那样，本实施方式的复合纤维使垂直于长度方向的截面为海岛结构，使海成分的平行光线透过率为5％以上、使岛成分的结晶度为10％以上、使岛成分的比率为50～90体积％，因此在制成织品状成形体时，色调、图案的辨识性提高。并且，通过使用本实施方式的复合纤维，能够实现具有纤维的质感的织品状成形体。
(第2实施方式)
接着，针对本发明的第2实施方式的成形体进行说明。本实施方式的成形体是将在2个以上的方向上排列有纱条的机织物、针织物或编织物热成形而形成的织品状成形体。并且，用于本实施方式的成形体的机织物、针织物以及编织物在2轴以上中使用前述第1实施方式的复合纤维10。
用于本实施方式的成形体的“机织物”、“针织物”以及“编织物”是将2轴以上的纱线组合而成的布，其构成原纱中，存在2轴以上具有某个角度而相交的纱线。例如若为机织物，则由2轴以上的纱线形成的平纹织物、斜纹织物以及缎纹织物等是符合的，若为编织物，则3轴编织物等是符合的。这些机织物、针织物以及编织物的制造方法没有特别限定，可以利用公知方法来制造。
本实施方式的成形体通过将在2轴以上中使用了前述第1实施方式的复合纤维10的机织物、针织物或编织物热成形而制造。热成形的方法没有特别限定，除了加热压制成形之外，可以根据目的、形状而适当选择使用了红外线加热等非接触加热方法的成形方法等。关于此时的加热温度，从成形性以及色调、图案的辨识性提高的观点出发，优选高于海成分1(第1热塑性树脂)的熔点且低于岛成分2(第2热塑性树脂)的熔点。由此，复合纤维10的仅海成分1熔融，岛成分2不熔融而以原本的状态存在。其结果，通过由岛成分2表现出的纵纱与横纱的亮度差，可对成形体赋予与真正的纤维原材料相近的质感。
需要说明的是，本实施方式的成形体的形状没有特别限定，可以采用片状、大致箱状、曲面状等各种形状。
如以上具体说明的那样，本实施方式的成形体为将使用第1实施方式的复合纤维而形成的机织物、针织物或编织物热成形而得到的，因此具有与真正的布料相近的色调、图案，可得到再现了纤维的质感的织品状成形体。
实施例
以下列举实施例和比较例，对本发明的效果具体进行说明。本实施例中，通过下述方法制作实施例和比较例的片状成形体(以下简称为片材。)，评价其质感。
<实施例1>
将240根鞘芯结构的未拉伸纱线集束，制作由岛成分和海成分构成、且海成分/岛成分以体积比为35/65的海岛结构的复合纤维，所述岛成分由均聚PP(Prime Polymer Co.,Ltd.制Y2000GV、熔点165℃)形成且结晶度为62.1％，所述海成分由PE(Prime PolymerCo.,Ltd.制UZ4051、熔点124℃)形成且平行光线透过率为13.3％。
织造该复合纤维而得到平纹织物，将其热成形而得到实施例1的片材。热成形通过如下方法进行：利用粘贴有氟树脂片材的铁板夹持织物，将其安装于加热到140℃的热压机中，以140℃加热1分钟使海成分熔融后，保持以140℃加热的状态以1MPa加压1分钟。对于经热成形的片材，以保持加压的状态对热压机进行水冷，冷却至50℃以下后，从热压机中取出。
<实施例2>
利用在均聚PP(Prime Polymer Co.,Ltd.制Y2000GV、熔点165℃)中添加有2质量％的红色颜料(TOKYO PRINTING INK MFG CO.,LTD.制PPM(F)27961Red)的树脂构成岛成分，用PE(Prime Polymer Co.,Ltd.制SP1071C、熔点100℃)构成海成分，除此以外，以与前述实施例1同样的方法和条件制作复合纤维。该复合纤维的岛成分的结晶度为65.4％、海成分的平行光线透过率为24.4％。并且，织造该复合纤维而得到平纹织物，以与实施例1同样的方法和条件将其热成形，得到实施例2的片材。
<实施例3>
利用在均聚PP(Prime Polymer Co.,Ltd.制Y2000GV、熔点165℃)中添加有2.5质量％黑色颜料(TOKYO PRINTING INK MFG CO.,LTD.制TPM 9BB019)的树脂构成岛成分，除此以外，以与前述实施例2同样的方法和条件制作复合纤维。形成岛成分的树脂的结晶度为66.8％。并且，织造该复合纤维而得到平纹织物，以与实施例1同样的方法和条件将其热成形，得到实施例3的片材。
<实施例4>
利用在均聚PP(Prime Polymer Co.,Ltd.制Y2000GV、熔点165℃)中配混有均聚PP(Prime Polymer Co.,Ltd.制S135、熔点165℃)的树脂构成岛成分，利用共聚PP(PrimePolymer Co.,Ltd.制Y2045GP、熔点131℃)构成海成分，除此以外，以与前述实施例1同样的方法和条件制作复合纤维。该复合纤维的岛成分的结晶度为62.1％、海成分的平行光线透过率为65.6％。并且，织造该复合纤维而得到平纹织物，以与实施例1同样的方法和条件将其热成形，得到实施例4的片材。
<实施例5>
利用均聚PP(Prime Polymer Co.,Ltd.制Y2000GV、熔点165℃)构成岛成分，利用PE(Prime Polymer Co.,Ltd.制SP1071C、熔点100℃)构成海成分，除此以外，以与前述实施例1同样的方法和条件制作复合纤维。该复合纤维的岛成分的结晶度为62.1％、海成分的平行光线透过率为24.4％。并且，织造该复合纤维而得到3轴编织物，以与实施例1同样的方法和条件将其热成形，得到实施例5的片材。
<实施例6>
利用PET(UNITIKALTD.制NEH2050、熔点252℃)构成岛成分，利用共聚PP(日本聚丙烯株式会社制WFW4、熔点125℃)构成海成分，除此以外，以与前述实施例1同样的方法和条件制作复合纤维。该复合纤维的岛成分的结晶度为13.4％、海成分的平行光线透过率为65.6％。并且，织造该复合纤维而得到平纹织物，以与实施例1同样的方法和条件将其热成形，得到实施例6的片材。
<实施例7>
利用均聚PP(Prime Polymer Co.,Ltd.制Y2000GV、熔点165℃)构成岛成分，利用HDPE(京叶聚乙烯株式会社制S6932、熔点131℃)构成海成分，除此以外，以与前述实施例1同样的方法和条件制作复合纤维。该复合纤维的岛成分的结晶度为62.1％、海成分的平行光线透过率为6.8％。并且，织造该复合纤维而得到平纹织物，以与实施例1同样的方法和条件将其热成形，得到实施例7的片材。
<比较例1>
利用在均聚PP(Prime Polymer Co.,Ltd.制Y2000GV、熔点165℃)中添加有2.5质量％黑色颜料(TOKYO PRINTING INK MFG CO.,LTD.制TPM 9BB019)的树脂构成岛成分，利用在PE(Prime Polymer Co.,Ltd.制SP1071C、熔点100℃)中添加有6质量％黑色颜料(Polycol Kogyo Co.,Ltd.制EPE-K522432)的树脂构成海成分，除此以外，以与前述实施例1同样的方法和条件制作复合纤维。该复合纤维与实施例3使用的复合纤维相比拉伸倍率低，因此包含黑色颜料的岛成分的结晶度为61.2％，包含黑色颜料的海成分的平行光线透过率为0％。并且，织造该复合纤维而得到平纹织物，以与实施例1同样的方法和条件将其热成形，得到比较例1的片材。
<比较例2>
利用PET(UNITIKALTD.制NEH2050、熔点252℃)构成岛成分，利用在共聚PP(日本聚丙烯株式会社制WFW4、熔点125℃)中添加有5质量％白色颜料(TOKYO PRINTING INK MFGCO.,LTD.制TPM 1BB111 WHITE MF AL)的树脂构成海成分，除此以外，以与前述实施例1同样的方法和条件制作复合纤维。该复合纤维的岛成分的结晶度为13.4％，包含白色颜料的海成分的平行光线透过率为4.1％。并且，织造该复合纤维而得到平纹织物，以与实施例1同样的方法和条件将其热成形，得到比较例2的片材。
<比较例3>
降低拉伸工序中的拉伸倍率，除此以外，以与前述实施例6同样的方法和条件制作复合纤维。该复合纤维的岛成分的结晶度为9.5％、海成分的平行光线透过率为65.6％。并且，织造该复合纤维而得到平纹织物，以与实施例1同样的方法和条件将其热成形，得到比较例3的片材。
需要说明的是，实施例1～7和比较例1～3中使用的热塑性树脂的“结晶度”和“平行光线透过率”通过以下方法来测定。
[结晶度]
岛成分的结晶度利用差示扫描量热计(DSC)进行测定。具体而言，将试样原纱(复合纤维)5mg安装于DSC装置中，以升温速度30℃/分钟进行加热，以300℃的温度使其熔融。然后，以降温速度100℃/分钟进行冷却，成为30℃的温度后，设为5分钟等温状态。将该试样再次以30℃/分钟加热至300℃。
然后，将所测定的岛成分的熔融峰的面积(J)除以岛成分的质量(g)从而算出熔融热量(J/g)，根据第1次升温时的熔融热量(ΔHm)、第2次升温时的熔融热量(ΔHc)以及完整晶体熔解热量(ΔHm0)，基于下述数学式1求出岛成分的结晶度。
[数学式1]
结晶度(％)＝{(ΔHm-ΔHc)/ΔHm0}×100
[平行光线透过率]
在粘贴有氟树脂片材的铁板上使形成海成分的树脂(原料粒料)均匀排列后，用厚度0.70mm的铁板框围住，从其上载置粘贴有氟树脂片材的铁板。以该状态安装于加热到测定对象试样的熔点以上的温度的热压机中，加热1分钟而使树脂熔融，进而保持加热的状态以1MPa加压1分钟。然后，从热压机中取出试样，连同铁板一起投入水中急冷。按照以上的步骤制作厚度为0.70±0.05mm的树脂片材。使用该测定用树脂片材，利用雾度仪(日本电色工业株式会社制NDH-2000、光源卤素灯)测定平行光线透过率。
接着，按照以下所示的方法评价用前述方法制作的实施例和比较例的各片材的光泽度、色调以及图案。
[光泽度]
将实施例和比较例中使用的复合纤维分别以没有缝隙的方式排列，使得在平板上相互平行。此时，虽然有复合纤维彼此重叠的情况，但由于没有问题而保持原样。然后，将该大致平行地排列的复合纤维一边以仅有海成分熔融的温度进行加热一边加压，得到岛成分沿1轴排列的片状成形体。然后，使用光泽计(Suga Test Instruments Co.,Ltd.制、光源钨灯泡)测定该片状成型体的长度方向和宽度方向的光泽度。
[色调/图案]
将实施例和比较例的各片材置于20勒克斯的电灯光下，通过5名评委进行目视观察来判定是否能够识别由不同轴的纤维间的明暗差异(纵纱与横纱的亮度差异)而产生的图案、纤维的色调。其结果，将全员(5名)判断为能够识别的情况记为○、将3名或4名判断为能够识别的情况记为△、将判断为能够识别的评委为2名以下的情况记为×。
以上结果一并示于下述表1。
[表1]
如上述表1所示，海成分的平行光线透过率低于5％的比较例1和比较例2的片材虽然纤维图案能够辨识，但难以看到色调。另外，海成分的平行光线透过率为5％以上但岛成分的结晶度低于10％的比较例3的片材的纵纱与横纱的亮度差小，纤维的图案和色调的辨识性差。
与此相对，对于在本发明的范围内制作的实施例1～7的片材，辨识性与纤维的图案以及色调均优异，具有与真正的布料相近的色调、图案。特别是岛成分的结晶度为60％以上、海成分的平行光线透过率也高的实施例1～5的片材，可得到与真正的纤维相近的质感。由以上的结果可确认，根据本发明，可得到具有纤维的质感的织品状成形体。
附图标记说明
1 海成分
2 岛成分
10 复合纤维
11 鞘部
12 芯部
