特許 7591248 スペーサー用部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-20

(45)【発行日】2024-11-28

(54)【発明の名称】スペーサー用部材

(51)【国際特許分類】

   D04C 1/12 20060101AFI20241121BHJP

   D01F 8/14 20060101ALI20241121BHJP

   D03D 15/20 20210101ALI20241121BHJP

   D03D 15/292 20210101ALI20241121BHJP

   D03D 11/00 20060101ALI20241121BHJP

   C08J 5/04 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

D04C1/12

D01F8/14 B

D03D15/20 100

D03D15/292

D03D11/00 Z

C08J5/04 CFD

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020091815

(22)【出願日】2020-05-27

(65)【公開番号】P2021188151

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-05-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000004503

【氏名又は名称】ユニチカ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001298

【氏名又は名称】弁理士法人森本国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中谷 雄俊

(72)【発明者】

【氏名】上野山 卓也

【審査官】大▲わき▼ 弘子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１７０３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００４９８７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】登録実用新案第３２１２４１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１２－１８０６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１８６７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ０３Ｄ１／００－２７／１８、

Ｂ３２Ｂ１／００－４３／００、

Ｄ０４Ｂ１／００－１／２８、２１／００－２１／２０，

Ｄ０４Ｃ１／００－７／００、Ｄ０４Ｇ１／００－５／００，

Ｂ２９Ｂ１１／１６、１５／０８－１５／１４、Ｃ０８Ｊ５／０４－５／１０、５／２４、

Ｄ０１Ｆ８／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の部材と第２の部材とを所定間隔をあけて設置するためのスペーサー用の部材であって、
第１の繊維を含む内層と、第２の繊維を含む表層とを有した複層構造の布帛状の繊維構造体または線状の繊維構造体にて構成され、
第１の繊維は、融点が９０～２２０℃である低融点樹脂と、この低融点樹脂よりも融点が３０～２００℃高い高融点樹脂とを含んだ複合繊維であり、
第２の繊維は、前記低融点樹脂の融点では溶融しない材料にて構成されており、
表層は、前記低融点樹脂を含まないことを特徴とするスペーサー用部材。

【請求項2】

第２の繊維は、低融点樹脂の融点よりも５０℃高い温度では溶融しない材料にて構成されているか、あるいは低融点樹脂の融点よりも５０℃高い温度では分解しない材料にて構成されていることを特徴とする請求項１記載のスペーサー用部材。

【請求項3】

第１の繊維としての複合繊維は、芯部に高融点樹脂を配するとともに鞘部に低融点樹脂を配した芯鞘複合繊維であることを特徴とする請求項１または２項記載のスペーサー用部材。

【請求項4】

第１の繊維と第２の繊維とがともにポリエステル系繊維であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載のスペーサー用部材。

【請求項5】

請求項１から４までのいずれか１項に記載のスペーサー用部材にて構成された熱成形品であることを特徴とするスペーサー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、板材などの第１の部材と第２の部材とを所定間隔をあけて設置するためのスペーサー用部材に関する。

【背景技術】

【0002】

スペーサーは、建築物や機械設備などの通気装置・通風装置、組立工程や施工現場での位置決め装置、熱源や光源との仕切り装置など、多様な場面で用いられる。スペーサーには、金属、プラスチックなど様々な材質のものがあるが、合成繊維製のものもある。例えば特許文献１や特許文献２では、複層構造の立体布帛が提案されている。これらは厚み方向の弾性変形を活用したものだが、所定の厚みで固定したい場合には不適である。特許文献３では、立体布帛の表面に形状記憶高分子層を積層したスペーサーファブリック複合材が提案されている。この形状記憶高分子は相変化温度が４０～８０℃であり、この温度範囲で加熱してソフト化したものを変形させ、そのまま冷却固化させることで、所望の形状や厚みのスペーサーとなる。しかし、再び相変化温度以上に加熱されると初期形状に戻ってしまうため、耐熱温度が足りず、使用できる場面が限定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－４２８５５号公報

【文献】特表２０１６－５０４０９４号公報

【文献】実用新案登録第３２１９０６４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の課題は、耐熱性が高く、しかも所望の形状や厚みに固定可能であるスペーサー用部材を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、特定の合成繊維を複層構造に配置したものを採用することにより、上記課題を解決したものである。

【0006】

すなわち本発明は、第１の部材と第２の部材とを所定間隔をあけて設置するためのスペーサー用の部材であって、第１の繊維を含む内層と、第２の繊維を含む表層とを有した複層構造の布帛状の繊維構造体または線状の繊維構造体にて構成され、第１の繊維は、融点が９０～２２０℃である低融点樹脂と、この低融点樹脂よりも融点が３０～２００℃高い高融点樹脂とを含んだ複合繊維であり、第２の繊維は、前記低融点樹脂の融点では溶融しない材料にて構成されており、表層は、前記低融点樹脂を含まないことを要旨とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、合成繊維からなるスペーサー用部材であって、内層の第１の繊維の低融点樹脂の融点から高融点樹脂の融点までの間の温度で熱処理することで、低融点樹脂のみを溶融でき、この状態でプレスなどの方法で変形させ、そして冷却すると、そのときに高融点樹脂は溶融しないために内層の複合繊維同士が融着一体化されて剛性が増すとともに所望の形状や厚みに固定でき、しかも表層が高耐熱性を有するスペーサー用部材を容易に得ることができる。また表層の第２の繊維はプレス工程などの成型工程で溶融せずに繊維形態を維持しているため、繊維同士の間に空隙を有し、このためスペーサーとして各所に設置する際に接着剤などがしみ込みやすく、したがって接着しやすい。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明のスペーサー用部材は、布帛状の繊維構造体または線状の繊維構造体にて構成され、少なくとも内層と表層との２層を含む複層構造となっている。内層は後述する第１の繊維である複合繊維を５０質量％以上含み、表層は後述する第２の繊維を５０質量％以上含んでいる。各層において各繊維の性能を効果的に発揮させるためである。第１の繊維である複合繊維は、低融点樹脂と、この低融点樹脂よりも融点の高い高融点樹脂とを含み、低融点樹脂の融点から高融点樹脂の融点までの間の温度で熱処理することで低融点樹脂のみが溶融でき、この状態でプレスなどの方法で変形させ、そのうえで冷却すると、内層の複合繊維同士が融着一体化される。これにより、剛性が増すとともに所望の形状や厚みに固定できる。また表層の第２の繊維は、成型工程では溶融せずに繊維形態を維持しており、繊維同士の間に形成される空隙の作用によってアンカー効果が高いため、スペーサーとして各所に設置する際に接着剤などで接着しやすい。

【0009】

繊維構造体は、第１の繊維と第２の繊維とが上述の質量分率の範囲に収まる中であれば、これらの繊維が存在することによる特性を発揮することができるため、他の繊維を混用したり、樹脂や無機系コート剤を含浸させたりしてもよい。また、内層と表層以外の層を設けてもよく、例えば内層のさらに内側に、熱成形時に溶融しない補強用の芯部を設けてもよく、あるいは内層と表層の間に接着層を設けてもよい。複層構造の繊維構造体の具体例としては、布帛状であれば織物、編物、不織布、フエルト、紙などがあり、単体で多重織物や立体編物としてもよく、複数の平面形状の布帛状体を積層してもよい。線状の繊維構造体の具体例としては、複層に形成した組紐、撚糸、ロープなどがある。布帛状の繊維構造体と線状の繊維構造体とを混用してもよい。

【0010】

上述の複合繊維は、低融点樹脂と、この低融点樹脂より融点が高い高融点樹脂との、２種の熱可塑性樹脂にて形成された繊維である。繊維の形態としては、短繊維でも長繊維でもよく、紡績糸、撚糸、引き揃え糸、組紐、交絡糸などの形に加工したものであってもよい。スペーサーを構成する繊維であることから、繊維径は１～１００００μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは１０～１０００μｍである。複合の形態は芯鞘、サイドバイサイド、海島などが挙げられるが、繊維物性や成形性の観点から、芯部に高融点樹脂を配するとともに鞘部に低融点樹脂を配した芯鞘複合繊維であることが好ましい。複合比率は、特に限定されず、繊維径や必要となる機械的物性などで適宜選択できるが、高融点樹脂が１００体積分率であるときに、低融点樹脂は２０～２００体積分率の範囲内であることが好ましい。

【0011】

低融点樹脂は、融点が９０～２２０℃であることが必要であり、好ましくは１２０～１９０℃である。融点が９０℃より低いとスペーサーとして耐熱性が不十分であり、使用できる場面が制限される。融点が２２０℃より高い場合は、簡易な加熱装置では溶融させることが難しくなるため、溶融紡糸および成形のどちらの工程においても好ましくない。耐熱性の観点から、低融点樹脂は結晶性樹脂であることが好ましい。

【0012】

高融点樹脂は、低融点樹脂の融点よりも３０～２００℃高い融点をもつ熱可塑性樹脂であり、融点差が５０～１５０℃の範囲内であることが好ましい。高融点樹脂は、スペーサーとして取り扱うための最低限の機械的物性を得るために、結晶性の熱可塑性樹脂であることが好ましい。低融点樹脂との融点差が３０℃未満の場合は、成形時の加熱で高融点樹脂まで溶融しやすく、その場合は、表層からブリードアウトして成形設備を汚染したり、所望の形状や厚みを得ることが難しくなったりする。融点差が２００℃を超える場合は、溶融紡糸時に低融点樹脂が過度に溶融流動してフィラメント間の密着や解舒不良などを起こす恐れがある。

【0013】

低融点樹脂や高融点樹脂に使用する樹脂種としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリオレフィン系などが挙げられる。なかでも、機械的物性、耐薬品性、耐候性等の観点からポリエステル系が好ましい。また、複合界面の接着力を高めるために、低融点樹脂と高融点樹脂とは同系統の樹脂であることが好ましく、例えば低融点樹脂にポリエステル共重合体を用いる場合は、高融点樹脂に同じポリエステル系樹脂であるポリエチレンテレフタレートを用いることが好ましい。この場合に、融点が９０～２２０℃の低融点樹脂としては、テレフタル酸とエチレングリコールに別種のモノマーを加えて共重合したポリエステル共重合体を好ましく用いることができる。このようなポリエステル共重合体は、公知の重縮合法で製造することができ、一般的に酸成分５０モル％とジオール成分５０モル％とを仕込んで脱水縮合することにより製造することができる。別種のモノマーとしては、１，４－ブタンジオール、ジエチレングリコール、１，３－プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、１，６－ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノ?ル、シクロヘキサングリコール、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、イソフタル酸、ナフタレン２，６－ジカルボン酸、ε－カプロラクトンなどが挙げられる。ポリエステル共重合体として、より具体的には、酸成分としてテレフタル酸を含み、ジオール成分としてエチレングリコールを３０～７０モル％及び１，４－ブタンジオールを３０～７０モル％含むポリエステル共重合体が挙げられる。また、酸成分としてテレフタル酸を８０モル％以上及びε－カプロラクトンを５～２０モル％含み、ジオール成分としてエチレングリコールを３０～７０モル％及び１，４－ブタンジオールを３０～７０モル％含むポリエステル共重合体が挙げられる。低融点樹脂がこのようなものである場合において、高融点樹脂としてはポリエチレンフタレート（ＰＥＴ）が好ましい、高融点樹脂は、融点や機械的物性などが本発明の目的を損なわない範囲であれば、共重合成分を含んでいてもよい。

【0014】

上記した低融点樹脂や高融点樹脂の中には、強度や加工性等を調整するために、他の重合体が添加されていてもよい。たとえば、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂、シリコーン系樹脂又はポリウレタン系樹脂を単独で又は混合して添加してもよい。

【0015】

低融点樹脂や高融点樹脂の中には、所望に応じて種々の添加剤が含有されていてもよい。たとえば、染料、顔料、分散剤、相溶化剤、展着剤、可塑剤、粘度調整剤、難燃剤、滑剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収材料、マイクロ波吸収材料、光安定剤、酸化防止剤、ｐＨ調整剤、抗菌剤、防腐剤、充填剤、耐熱剤、帯電防止剤、導電材、良熱伝導性材料、結晶核剤等が添加されていてもよい。

【0016】

本発明における第２の繊維は、上記の低融点樹脂の融点では溶融しない材料にて構成されている。より正確には、後述する加熱成形時の温度では溶融しない材料にて構成されている。このような材料として、例えば、低融点樹脂よりも融点が高い熱可塑性樹脂を挙げることができ、このような第２の繊維としては、例えばポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、アクリル系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリフッ化ビニリデン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維が挙げられる。上記した第２の繊維は、例えば低融点樹脂の融点が９０～２２０℃である場合には、その融点よりも５０℃高い温度では溶融しない材質からなる繊維であることが好ましい。また、低融点樹脂の融点では溶融せず、かつ低融点樹脂の融点では分解しない材料も好ましく用いることができ、このような第２の繊維は、後述する加熱成形時の温度では分解しない材料にて構成されるものであって、例えば、コットン繊維、シルク繊維、麻繊維、ウール繊維、レーヨン繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維などを挙げることができる。このような第２の繊維は、例えば低融点樹脂の融点が９０～２２０℃である場合には、その融点よりも５０℃高い温度では分解しない材質からなる繊維であることが好ましい。これらの第２の繊維は、単独で又は混合して使用してもよい。スペーサー部材として設置する箇所の相手材や使用する接着剤などとの相性、コスト、廃棄やリサイクル性などに配慮して材料選定することが望ましい。繊維の形態としては、短繊維でも長繊維でもよく、紡績糸、撚糸、引き揃え糸、組紐、交絡糸などの形に加工してもよい。スペーサーを構成する繊維であることから、繊維径は１～１００００μｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは１０～１０００μｍである。

【0017】

本発明のスペーサー用部材は、前記の繊維構造体を低融点樹脂の融点以上かつ高融点樹脂の融点以下の温度で加熱した状態で変形させ、その形状を維持したまま冷却固化することで、所望の形状や厚さに成形することができる。加熱方法・加工装置は、特に限定されず、使用素材やスペーサー用部材の大きさなどに応じて選択できるが、たとえば工業用ドライヤー、アイロン、熱風乾燥機、スチーム、マイクロ波加熱装置、赤外線加熱装置、熱ロールプレス、熱プレスなどが挙げられる。所望の形や厚みに成形する方法の具体例としては、所定の形状や厚みを有する型を用意して熱プレスする方法や、所定の厚みを有するスペーサーを挟んだ状態で熱ロールプレスする方法が挙げられる。冷却方法も特に限定されない。たとえば空冷、水冷、冷却プレスなどが挙げられる。

【0018】

本発明のスペーサー用部材は、成形前の繊維構造体の状態では柔軟な布帛や線条体であるため、紙管に巻いたり折り畳んだりすることでコンパクトに収納でき、輸送や保管に有利である。成形前の繊維構造体は大判で準備し、加熱や冷却による成形の前後で必要なサイズに裁断し、また必要に応じて複数のパーツを複合化してスペーサー用部材としてもよい。内層と表層とを事前に複合化した繊維構造体を成形してもよく、あるいは内層と表層とに用いる繊維構造体を各々用意して、成形時に貼り合せてもよい。後者の場合、内層に含まれる低融点樹脂を成形時に表層と融着させて貼り合せることも可能である。

【0019】

スペーサーとして各所に設置する際に接着剤や糊剤などを使用する場合は、これらを設置時に塗布や含浸してもよく、あるいは事前に塗布や含浸してもよい。表層への接着剤や糊剤の接着力を高めるため、プラズマ加工等の種々の加工を施してもよい。また、成形工程の加熱時に熱収縮が問題になる場合は、元の繊維もしくは繊維構造体に対してプレセットを行って熱収縮を低減させてもよい。

【0020】

特に、表層を構成する繊維がコットン繊維などの吸水性を有する繊維である場合には、本発明のスペーサー用部材を、自動車用のラジエータや、空調用の熱交換器に有利に利用することができる。なぜなら、これらの熱交換用の機器においては結露水が発生しやすいが、本発明のスペーサー用部材の表層に吸水性を有する繊維を配することで、発生した結露水を効果的に吸収して、結露水が機器やその周囲に悪影響を及ぼすことを防止できるためである。

【0021】

また、本発明のスペーサー用部材を構成する繊維が抗菌性を有する繊維であれば、それによる利点を享受することもできる。

【実施例】

【0022】

（実施例１）
第１の繊維である複合繊維として、ユニチカ社製「メルセット」１１００Ｔ９６（芯部：ＰＥＴ（融点２５５℃）、鞘部：共重合ポリエステル（融点１６０℃））を用意し、これを８本打ちで組紐とした上に、第２の繊維として１０番手のポリエステル紡績糸（融点２５５℃）を８本打ちで被覆させて、二層構造で外観の線径が１．８ｍｍの組紐を得た。この組紐を厚さ１．２ｍｍの金属板２枚の間に設置した状態で両金属板により押圧しながら１８０℃で加熱し、次いで空冷して、厚さ１．２ｍｍ、幅２．５ｍｍの線状のスペーサー用部材を得た。

【0023】

（実施例２）
第１の繊維である複合繊維として、ユニチカ社製「メルセット」１１００Ｔ９６－ＣＭ２７（芯部：ＰＥＴ（融点２５５℃）、鞘部：共重合ポリエステル（融点１６０℃））を用意し、これを８本合撚（Ｓ撚り、撚り数６０Ｔ／ｍ）で撚糸とした。この撚糸上に、すなわちこの撚糸の周囲に、第２の繊維として１０番手の綿・ビニロン混紡績糸（混率５０：５０（質量比）、融点なし）を２本引き揃えたものを８本打ちで被覆させ、二層構造で外観の線径が２．１ｍｍの組紐を得た。この組紐を厚さ１．５ｍｍの金属板２枚の間に設置した状態で両金属板により押圧しながら１８０℃で加熱し、次いで空冷して、厚さ１．５ｍｍ、幅３．０ｍｍの線状のスペーサー用部材を得た。

【0024】

（実施例３）
第１の繊維である複合繊維として、ユニチカ社製「メルセット」１１００Ｔ９６－ＣＭ２７（芯部：ＰＥＴ（融点２５５℃）、鞘部：共重合ポリエステル（融点１６０℃））の撚糸（Ｚ撚り、撚り数８０Ｔ／ｍ）を用意し、これを経、緯ともに用いた平織物（目付３００ｇ／ｍ^２）を作製した。この平織物の両面に、第２の繊維としてＰＥＴ短繊維（２．２Ｔ５１ｍｍ）を用いた不織布（目付１００ｇ／ｍ^２）を合わせ、その状態で熱ロールプレス（１８０℃）に導通させ、次いで空冷することで、サンドイッチ構造で厚さ１ｍｍの積層シートを得た。この積層シートから幅５ｍｍ、長さ１００ｍｍのサイズで切り出すことで、テープ状のスペーサー用部材を得た。

【0025】

（実施例４）
第１の繊維である複合繊維として、ユニチカ社製「メルセット」１１００Ｔ９６－ＣＭ２７（芯部：ＰＥＴ（融点２５５℃）、鞘部：共重合ポリエステル（融点１６０℃））の２本合撚糸（Ｚ撚り、撚り数８０Ｔ／ｍ）を用意した。また、第２の繊維として、ポリエチレンテレフタレート繊維からなるマルチフィラメント糸 １６７０デシテックス／１９２フィラメント（ユニチカ社製 品番１１００Ｔ１９２－Ｅ２２３）のタスラン加工糸（エア圧０．８ＭＰａ、加工速度２００ｍ／分、オーバーフィード１．１５倍）を用意した。そして、経糸に第２の繊維、緯糸に第１の繊維である複合繊維を用いて、経糸密度２０８本／２．５４ｃｍ、緯糸密度１８本／２．５４ｃｍ、二重平組織、経糸結節、幅４０ｍｍの、細幅織物を製織した。

【0026】

得られた細幅織物（生機）を、熱ロールプレス（１８０℃）に導通させ、次いで空冷して、シート状物を得た。得られたシート状物は、織物の表裏両面には緯糸がほぼ露出せず目視されない状態となったサンドイッチ構造で、厚さは１ｍｍであった。このシート状物から幅５ｍｍ、長さ１００ｍｍのサイズで切り出し、テープ状のスペーサー用部材を得た。

【0027】

（比較例１）
内層の繊維として、ユニチカ社製「メルセット」１１００Ｔ９６－ＣＭ２７（芯部：ＰＥＴ（融点２５５℃）、鞘部：共重合ポリエステル（融点１６０℃））を用意し、これを８本打ちで組紐とした。この組紐の周囲に、ユニチカ社製「コルネッタ」ＣＬ１０（芯部：ＰＥＴ（融点２５５℃）、鞘部：共重合ポリエステル（融点１６０℃））の１０番手を８本打ちで被覆させた。それによって、二層構造で外観の線径が１．８ｍｍの組紐を得た。この組紐を厚さ１．２ｍｍの金属板２枚の間に設置した状態で両金属板により押圧しながら１８０℃で加熱し、次いで空冷して、厚さ１．２ｍｍ、幅２．５ｍｍの線状のスペーサー用部材を得た。

【0028】

しかしながら、成形時に金属板に付着して剥がし難さがあり、また１８０℃で加熱しながら成形したために表面の繊維間の空隙が失われ、そのため接着剤での貼付け時の取扱い性も低かった。

【0029】

（比較例２）
内層の繊維としてＰＥＴマルチフィラメント１１００Ｔ９６（融点２５５℃）を用意し、これを８本打ちで組紐とした。この組紐の周囲に、１０番手のポリエステル紡績糸（融点２５５℃）を８本打ちで被覆させ、二層構造で外観の線径が１．８ｍｍの組紐を得た。この組紐を厚さ１．２ｍｍの金属板２枚の間に設置した状態で両金属板により押圧しながら１８０℃で加熱した。しかし、内層の繊維が融着しないため成形できなかった。