(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の畳表シート材の好適な実施態様を、図面を用いてより具体的に説明する。
縦糸と横糸とを製織した畳表シート素材としては、一般的に用いられる各種のものを挙げることができ、特に限定されるものではない。例えば、引目織り、目積織り、校倉織り、一松織りなど、いわゆる畳表シート素材に採用される公知の織り方で製織した畳表シート素材が挙げられる。中でも、縦糸が2本の引目織りと、縦糸が1本の目積織りが一般的である。
図1は、本発明の畳表シート材10を、引目織りの畳表シート素材20で実現した例を示した平面図(a)及び断面図(b)である。
本発明の畳表シート材は、
図1に示すように、縦糸Xを中間に挟んで、第1横糸Yと第2横糸Zとがジグザグ状に製織されており、該縦糸Xに接合樹脂が浸透されており、縦糸Xと、第1横糸Y及び第2横糸Zとの交差箇所が、この浸透した接合樹脂を介して接合されている。
【0009】
縦糸Xや、第1横糸Y及び第2横糸Zとしては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、プロピレンとエチレンの共重合体などのオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂などが挙げられ、これらの熱可塑性樹脂を単独で、或いは、複数の樹脂を混合して、または共重合したものも用いることができる。また、ポリオレフィンを主材とし、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー及び充填剤を配合したものも用いることができる。
これらの樹脂を糸状にしたものや、薄くシート状にしたものを所定の幅にスリットして複数枚を重ねたものを、撚糸して縦糸や横糸とする。
また用途によっては、ガラス繊維、炭素繊維(カーボンファイバー)、シリカ繊維、アルミナ繊維、セラミックス繊維、金属繊維、鉱物繊維などの無機繊維などの素材も挙げられる。
なお、縦糸や横糸の太さとしては、0.3〜1.5mm程度のものが一般的に用いられるが、用途によってはそれ以外のものも用いられる。
【0010】
本発明の畳表シート材は、縦糸Xに接合樹脂が浸透されており、縦糸Xと、第1横糸Y及び第2横糸Zとの交差箇所が、この接合樹脂を介して接合されている。
このように、畳表シート素材20の縦糸Xと、第1横糸Y及び第2横糸Zとの交差箇所が、接合樹脂11を介して接合されていると、製織された縦糸X、第1横糸Y及び第2第2横糸Zが強く固着され、互いにほつれることがない。
【0011】
<接合樹脂>
畳表シート素材20の開口部Aから供給する接合樹脂11としては、縦糸と横糸とを固着させる接着力があるものであれば採用可能であるが、加熱により水分や溶剤を蒸発させて固化する樹脂、すなわち、水性タイプ、溶剤タイプのいずれの樹脂であってもよく、ホットメルトタイプも適用可能である。溶剤タイプの接合樹脂としては、例えば、ウレタン系、アクリル系、EVA系(エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂)、ゴム系などが挙げられる。
接合樹脂の畳表シート材への供給量(塗布量)としては、100〜300g/m
2の範囲とすることが好ましい。100g/m
2未満であると縦糸と横糸の接合強度が弱くほつれやすく、300g/m
2を超えると付着する樹脂量が多くべとつきが大きくなる。
【0012】
<粘度>
接合樹脂の粘度としては、畳表シート素材の縦糸への浸透を考慮すると、2000〜8000メガパスカル秒(mPa・s)/at20℃の範囲にあるものが適切である。粘度が2000(mPa・s)/at20℃未満であると、軟らかすぎて畳表の表面(接合樹脂を供給する面とは反対の面)にまで抜け(抜け)やすく、乾燥後において、縦糸と横糸とを接合する接合樹脂として残留しにくく、粘度が8000(mPa・s)/at20℃を超えると、縦糸の中に浸透しにくい。
【0013】
<接合樹脂中へ混合する補助材>
畳表シート材を巻取りしたときに、裏面に残留した接合樹脂のべたつきが激しく、畳表シート材どうしが巻き付いた状態になってしまう。また、畳表シート材の耐熱性や難燃性、防炎性等を向上させたい要求もある。
このためには、接合樹脂中に、酸化チタン、シリカ、アルミナ、タルク、クレー、炭酸カルシウム、コロイダルシリカなどのセラミックス粉末や、金属粉末、ポリ燐酸アンモニウム等の難燃剤等の補助材を含有させることが適切である。接合樹脂中の補助材の含有割合は、5質量%以下であることが好ましい。5質量%を超えると、乾燥後の接合樹脂の弾力性が失われるおそれがあるからである。
【0014】
<その他の添加物>
接合樹脂には、防ダニ剤、防カビ剤、消臭剤、抗菌剤、難燃剤、VOC吸着剤、遠赤外線放射剤、マイナスイオン放射剤などの機能性成分を添加させることができる。
防ダニ剤としては、ピレスロイド系化合物、有機リン系化合物、カーバメイト系化合物などが挙げられる。
防カビ剤としては、柿渋、木酢液、ヒノキ精油、ヒバ精油、ワサビ、カテキン、木酢液などの天然物、チアベンダゾール、ジフェニル、オルトフェニルフェノールなどの有機化合物、酸化チタンなどの無機化合物を挙げられる。
消臭剤としては、木炭、竹炭、活性炭、備長炭などの炭素材料や、シリカ、アルミナ、ゼオライト等を挙げられる。
抗菌剤としては、銀・銅・亜鉛などの無機系抗菌剤を挙げられる。
難燃剤としては、メラミン系化合物やグアニジン系化合物といった窒素系難燃剤、リン酸アンモニウムなどのリン系難燃剤、或いはシリコン系難燃剤を挙げられる。
ホルムアルデヒドなどの揮発性有機化合物(VOC)を吸収する効果のある物質(VOC吸着剤)としては、イミダゾール系化合物、イミド系化合物、アミン系化合物、アミド系化合物、シリカゲル系化合物或いは上述の炭素材料を挙げられる。
遠赤外線放射剤としては、上記炭素材料や遠赤外線セラミック(アルミナ、シリカ、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化鉄などの混合物)を挙げられる
マイナスイオン放射剤としては、トルマリン、ゼオライト、水晶、二酸化チタン、黒鉛などを挙げられる。
【0015】
<製造方法>
図2に、本発明の畳表シート材を製造する畳表シート材製造装置の概略図を示す。
図示するように、畳表シート材製造装置30は、原反の巻出装置31、テンション装置32、駆動する回転受けロール33、コーター機34、予備乾燥チャンバー35,乾燥チャンバー36,巻取装置37を備えている。
まず、畳表シート素材20をロール巻きにした状態(原反)で巻出装置31上にセットする。畳表シート素材20は、巻出装置31から巻き出され、矢印で示された方向に供給される。そして、テンション装置32の転向ロール32aで上向きに進行方向を変更され、駆動する回転受けロール33との間に形成された間隙33aに連続的に供給される。このとき、回転受けロール33の外周に巻き回され回転受けロールの曲率に沿って円弧状態となる。
図3に示すように、円弧状態にされた畳表シート素材20は、畳表シート素材20の裏面(回転受けロールと接触していない側)の横糸間(接触している第1横糸Yと第2横糸Zとの間)が、走行方向に開けられて開口部Aを形成し(太線で示す)、第1横糸Yと第2横糸Zとで隠されていた縦糸Xが露出されるようになる。
【0016】
回転受けロール33の上方には、コーター機34が設けられており、予めその上方に蓄積されている接合樹脂が、畳表シート素材20の裏面に形成された開口部Aに供給される。開口部Aへの接合樹脂は、コーター機34に設けられたコーターナイフ34aによって、畳表シート素材20の開口部Aから供給するようにしている。
一方、反対面の畳表シート素材20の表面(回転受けロールと接触している側)の走行方向の横糸間は、閉じられるようになる。これにより、開口部Aから供給された接合樹脂が畳表シート素材20の表面へ抜けることが防止される。
回転受けロールの径のサイズとしては、100〜300mm程度の直径のものが用いられる。直径が小さいほど開口部Aは大きくなるので、畳表シート素材の種類によって適宜回転受けロールの径のサイズを選択する。
【0017】
次に、円弧にされた状態で、接合樹脂11が開口部Aから供給された畳表シート素材20は、回転受けロール33を通過して下向きの直線状態となると、接合樹脂11を充填するため開口した開口部Aを閉鎖するようになり、接合樹脂の表面へ抜けを阻止する。
【0018】
<間隙調整>
回転受けロール33とコーターナイフ34aとの間の間隙33aは、供給される畳表シート素材20の厚みが異なるものに対応できるように、その寸法の調整が可能である。この調整のため、コーターナイフ34aの上下位置を回転受けロール33に対して変更できるように、コーターナイフ34aは駆動ユニットによって上下移動可能なように配置されている。
コーターナイフ34aの先端部を下降させて間隙を小さくすると、接合樹脂の供給量は少なくなり、上昇させて間隙を大きくすると供給量は多くなる。
【0019】
なお、通過させる畳表シート素材20の厚みを、あらかじめコーターナイフ34aに設置した押圧センサーで押圧力を検出して、押圧センサーからの信号によって間隙33aを調整することもできる。すなわち、コーターナイフ34aの駆動ユニットは、制御ユニット(図示されていない)に電気的に接続されており、コンピュータをベースにして、例えば押圧センサーが、畳表シート素材20を押圧するときに、その作用する力の大きさに基づいた信号により駆動ユニットを制御して、間隔33aを調整するように構成することができる。
この押圧センサーからの信号は、押圧センサーに対して作用する力を電気的出力信号に変換する荷重センサである(圧力センサ、ひずみゲージ、圧電素子など)によって実現可能である。
【0020】
<回転受けロールの冷却>
本実施形態においては、回転受けロール33を冷却することが望ましい。すなわち、回転受けロール33を冷却して、回転受けロール33の表面と接触する畳表シート材10を冷却して、接合樹脂の表面への抜けを防止する。回転受けロール33の冷却は、その内部に冷却水を注入、排出することで水冷し、その表面温度を下げるようにする。
【0021】
<畳表シート材の乾燥>
また、接合樹脂が供給された畳表シート材10を乾燥するため、回転受けロール33を通過した後工程に予備乾燥チャンバー35、乾燥チャンバー36を設けている。
予備乾燥チャンバー35で充填された接合樹脂を予備的に加熱・乾燥させて(50〜70℃程度)、テンション装置32でのべとつきを抑制し、乾燥チャンバー36で畳表シート材10を完全に乾燥させる。
乾燥チャンバー36での加熱温度としては、供給された接合樹脂が溶剤タイプの場合は70〜100℃、水性タイプの場合は100〜130℃の温度が採用される。
【0022】
<接合樹脂の抜け検査>
畳表シート材の表面(接合樹脂を充填した側と反対面)への接合樹脂の抜けは、畳表シート材10の表面の光沢度や色彩を測定することによって検出することができる。
すなわち、乾燥工程を終えた畳表シート材10の表面の情報(光沢度や色彩を含めて表面情報という)を測定することによって実現できる。例えば、乾燥チャンバー36の後工程に出側光沢計33d2を設置して、その測定値を畳表シート素材20(原反)の表面の光沢度と比較する。
また、接合樹脂が有色の場合は、畳表シート材10の表面の色彩や色差を測定することによって、畳表シート材10の表面に抜けることを防止することができる。
接合樹脂の表面抜けを観測したときは、コーターナイフ34aを下降させてコーターナイフ34aでの接合樹脂の供給量を調整する。
なお、出側光沢計33d2での光沢度などの表面情報を管理することによって、接合樹脂の表面抜けの度合いを調整することもできる。
【0023】
図4に、意図的に接合樹脂の表面への抜けのある畳表シート材を作成した写真を示す。
(a)は接合樹脂を供給した畳表シート材の裏面の状態であり、(b)は抜けの状態を観察した表面の状態である。
なお、接合樹脂には青色インクが混合してあり、接合樹脂の表面抜けなどの畳表シート材の表面情報が分かるようにしてある。
(a)の四角形で囲んだ部分に示したように、接合樹脂を供給した部分と供給しなかった部分とでは光沢度が異なっている。
この状態の畳表シート材を反対の表面から見た写真が(b)であり、抜けありと表示した部分は、その左側の抜け無しと表示した部分よりも若干の光沢度変化が生じている。
このように、接合樹脂の抜けがある場合は畳表シート材の表面が変化するので、表面情報を監視することによって分かる。
なお、
図4では青色インクを混合したもので説明したが、接合樹脂が透明のものである場合は、表面情報として光沢変化を監視することが好適である。
【0024】
<回転ロール監視装置>
接合樹脂の表面への抜けは、回転受けロールの表面変化を検出することによっても実現できる。すなわち、畳表シート材からの接合樹脂の抜けがあると回転受けロール表面に接合樹脂が付着するので、回転受けロールの表面に変化が生ずる(例えば曇る)。
たとえば、鏡面にした回転受けロールの表面変化を、目視や、カメラ・光沢計・光量計などの回転ロール監視装置33bによって監視して、接合樹脂の抜けを検出することができる。この場合は、回転受けロールの表面から反射される光量の変化を受光器によって検出することによって、畳表シート材の表面への接合樹脂の抜けを監視する。
また、回転受けロールの表面の情報をカメラによって画像処理することもできる。
さらに、回転受けロールの表面を常に一定の光沢を維持しておくため、回転受けロールの下方にバフ研磨装置などの回転ロール清浄化装置33cを配置して、所定の時間間隔で回転受けロールの表面を清浄化することもできる。
【0025】
<光沢度の測定方法>
畳表シート材の光沢度は、例えば、日本工業規格(JIS)に規定された鏡面光沢度−測定方法(JIS−Z−8741)により測定することができる。
鏡面光沢度は、試料面に規定された入射角で規定の開き角の光束を入射し、鏡面反射方向に反射する規定の開き角の光束を受光器で測ることにより取得される。
ここで光沢は「表面の選択的な方向特性によって、物体の明るい反射がその表面に写り込んで見える見え方」として定義され、光沢度はこれを数値化したものである。光沢計としては、JIS−Z−8741により定められた光源と受光器とからなる光沢度測定装置(光沢計)などが適用される。
なお、インラインで、接合樹脂供給前の畳表シート素材の光沢度を計測するためには、巻出装置31の後方の下方に入側光沢計33d1を設置して、出側光沢計33d2の光沢度データと比較するようにすることもできる(
図2参照)。
また、上記の光沢計を用いなくても、作業者が表面の光沢度を目視で監視して、接合樹脂が表面に抜けたときは、コーターナイフ34aを下降させてコーターナイフ34aでの接合樹脂の供給量を調整することもできる。
これにより、接合樹脂の過剰充填を防止して、加工開始から終了まで、機械のラインスピードを変えずに安定した製品を製造することができる。
【実施例】
【0026】
<実施例1>
ポリプロピレン繊維(太さ0.7mm)第1横糸Y、第2横糸Zを、ポリプロピレン製の縦糸Xを用いて製織して畳表シート素材とした。
接合樹脂として、粘度3000(mPa・s)/at20℃のクロロプレンゴム(ノガワケミカル(株)製CK361A)、200g/m
2を、搬送速度2m/分で搬送される畳表シート素材の開口部にコーターナイフを用いて供給した。
このときの回転受けロール33の直径は300mmとし、回転受けロール14の冷却温度は13℃とし、コーターナイフ34aと回転受けロール33との間隙33aは0.5mmとした。
その後、予備乾燥チャンバー(温度60℃)、乾燥チャンバー(温度90℃)それぞれ2分間加熱して乾燥することにより、畳表シート材を作製した。
【0027】
図5に、作製した畳表シート材及び畳表シート素材の拡大断面図を示す。
(a)は畳表シート材の接合樹脂を供給して縦糸Xに直角方向で切断した状態を示し、(b)は畳表シート材の接合樹脂を供給して縦糸Xに沿って切断した状態を示し、(c)は畳表シート素材の縦糸Xに直角方向で切断した状態を示し、(d)は畳表シート素材の縦糸Xに沿って切断した状態を示す。
図5では、(c)、(d)に示す畳表シート素材の状態と比較して、畳表シート材から供給された接合樹脂が、(a)、(b)に示すように縦糸Xにまで浸透していることが分かる。
ちなみに、
図5は白黒の図として示しているが、実施例では接合樹脂に青色インクを混合して、実際に接合樹脂が縦糸Xにまで浸透したかどうかを監視しており、縦糸Xは青色インクに染まっていた。
【0028】
<畳表シート材の接合強度を測定>
また、製造した畳表シート材に供給した接合樹脂が縦糸Xにまで浸透して、畳表シート材がほつれ防止に寄与しているか、接合強度を測定した。
接合強度は、引張試験装置を用いて、JIS L 1096 A法に基づく引張強さを測定した。
試験片として、300mm(縦糸方向)×50mm(横糸方向)のものを用意し、縦糸方向での引張強さを測定した。チャッキング幅(試験片つかみ幅)200mm、引張速度200mm/分とした。
その結果、接合樹脂加工あり(本発明の縦糸に接合樹脂を浸透させた畳表シート材)のものは、305.3N/5cmであった。
一方、接合樹脂加工なし(縦糸に接合樹脂を浸透させる前の畳表シート材)のものは、31.1N/5cmであり、横糸がほつれてしまった。
この引張り試験結果を
図6に示す。
【0029】
<光沢度測定>
得られた畳表シート材の表面を光沢計で測定したところ、接合樹脂を供給した面(裏面)は2.7であり、反対の表面は1.8であった(
図7参照)。
表面の1.8の値は、原反の畳表シート素材の値と変わらず、畳表シート材の表面には接合樹脂が抜けていないことを確認できた。
なお、光沢度は、株式会社堀場製作所の光沢計グロスチェッカIG−320を用いた。
光沢度は、表面に光をあてたときの反射の程度を表す量で、測定部分での反射光の強さと、光沢基準板からの反射光の強さの比で決められる。
この装置IG−320は、畳表シート素材シート材の光沢検査に適用可能であり、周囲の明るさや色の影響を受けにくい近赤外線パルス方式を用いているので高精度に測定でき、JISとの相関も良好で安定した測定結果が得られるため採用した。
【0030】
また、
図8に示すように、この畳表シート材を星形にカットしてその内部(星形)を除去したところ、畳表シート材のカット端面からほつれることがなく、畳表シート材をフリーにカットして装飾品等にも使用できることが分かった。
【解決手段】縦糸Xを中間に挟んで、第1横糸Yと第2横糸Zとがジグザグ状に製織された畳表シート素材20を回転受けロール33の外周に巻き回し、回転受けロール上で畳表シート素材の裏面の横糸間を走行方向に拡張して開口部Aを形成して、回転受けロールの上方に設けられたコーター機34から、拡張された開口部Aに接合樹脂を供給して、縦糸Xに接合樹脂を浸透させて、縦糸Xと、第1横糸Y及び第2横糸Zとを接合して畳表シート材とする。