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JP2018034388A - 布帛を用いた成形品及びその製造方法 - Google Patents

布帛を用いた成形品及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】近年のデザインの多様化に対応するために、これまでにない意匠性や質感を有する新たな素材を提供すること。【解決手段】布帛と熱可塑性樹脂フィルムを交互に重ねてから、加熱及び加圧することによって溶融した熱可塑性樹脂を布帛中に含浸させ、次いで加圧しながら冷却することによって熱可塑性樹脂を固化させ、得られた固化物を切断して切断面を露出させる。これによって、互いに色調の異なる5枚以上の布帛が積層されて熱可塑性樹脂で接着されてなる成形品であって、該成形品の切断面に縞模様が形成されていることを特徴とする成形品が得られる。【選択図】図7

Description

本発明は、布帛が積層されて熱可塑性樹脂で接着されてなる、意匠性に優れた成形品及びその製造方法に関する。
インテリア製品、文具、装飾用小物などの素材としては、布帛、木材、紙、皮革、ガラス、金属、プラスチックなど、様々なものが用途に応じて使い分けられているが、近年では、デザインの多様化に伴い、これまでにない意匠性や質感を有する新たな素材が求められている。
従来から用いられている上記素材の中でも布帛は、多様な色彩表現が可能であるとともに、優しい質感を有することから、カーテン、絨毯、壁紙、ソファー生地などのインテリア製品をはじめ、文具や装飾用小物などにも広く用いられている。布帛は柔軟であることから、柔軟性が要求される用途に採用されることがほとんどである。
一方、薄手の布帛を複数枚重ねて厚地の積層体にすることは広く行われている。その際、接着剤を用いて積層することも知られている。特許文献1には、接着剤を染み込ませた織物を重ね合わせて板状の成形物を形成し、その後圧縮乾燥させて得られる織物成形品が記載されていて、建材などの代わりに利用できるとされている。しかしながら、接着剤の乾燥に時間がかかるし、その意匠性については何ら記載されていない。
特開平11−77838号公報
近年、デザインの多様化に対応するために、これまでにない意匠性や質感を有する新たな素材を提供することが求められている。
上記課題は、互いに色調の異なる5枚以上の布帛が積層されて熱可塑性樹脂で接着されてなる成形品であって、該成形品の切断面に縞模様が形成されていることを特徴とする成形品を提供することによって解決される。
このとき、前記切断面が傾斜していることが好ましい。前記切断面が曲面であることも好ましい。前記成形品中の前記布帛が湾曲していることも好ましい。また、少なくとも一方の表面が布帛で覆われていることも好ましい。
また、上記課題は、布帛と熱可塑性樹脂フィルムを交互に重ねてから、加熱及び加圧することによって溶融した熱可塑性樹脂を布帛中に含浸させ、次いで加圧しながら冷却することによって熱可塑性樹脂を固化させ、得られた固化物を切断して切断面を露出させることを特徴とする、前記成形品の製造方法を提供することによっても解決される。
このとき、切断面を露出させた後に、該切断面を研磨することが好ましい。曲面を有する型で加圧しながら冷却することによって固化させて、成形品中の布帛を湾曲させることも好ましい。布帛と熱可塑性樹脂フィルムを交互に重ねてから加熱及び加圧することによって溶融した熱可塑性樹脂を布帛中に含浸させる操作を繰り返して、全体厚みを増大させた後に、加圧しながら冷却することによって熱可塑性樹脂を固化させることも好ましい。また、セルロース繊維を含む布帛を用い、マイクロ波によって加熱することも好ましい。
本発明の成形品は、これまでにない意匠性や質感を有するので、インテリア製品、文具、装飾用小物などの分野に新たな素材を提供することができる。また、本発明の製造方法によれば、様々なデザイン上の要請に応えて、意匠性に優れた成形品を製造することができる。
実施例1において、熱プレスして得られた固化物の外観である。 実施例1において、固化物を電動丸鋸で垂直に切断した切断面である。 実施例1において、サンドペーパーで研磨した切断面である。 実施例1において研磨した後の切断面の拡大写真である。 実施例1において丸ノミを用いて削った曲面状の切断面である。 実施例2において熱プレスして得られた、両表面が波打った固化物の外観である。 実施例2において切断方向を変えた時の研磨後の切断面である。 実施例2において制作した写真フレームの外観である。
本発明の成形品は、互いに色調の異なる5枚以上の布帛が積層されて熱可塑性樹脂で接着されてなる成形品である。
本発明で用いられる布帛は特に限定されない。織布、編地、不織布のいずれを用いることもできる。なかでも、剛性に優れた高強度の成形品を得るためには織布を用いることが好ましい。布帛の目付は特に限定されず、用途に応じて適宜選択されるが、通常50〜1000g/mである。布帛を構成する繊維素材も特に限定されず、ポリエステル、ナイロン、アクリル、ビニロンなどの合成繊維、レーヨン、アセテートなどの半合成繊維、綿、麻、羊毛、絹などの天然繊維などを用いることができる。複数種類の繊維を含む布帛を用いてもよい。また、異なる繊維を含む布帛を複数種用いて、それらを重ねて積層体を得てもよい。
合成繊維を用いる場合には、その融点又は軟化点が、接着に用いられる熱可塑性樹脂の融点又はガラス転移点よりも高いことが必要である。具体的には、合成繊維の融点又は軟化点は200℃以上であることが好ましく、230℃以上であることがより好ましい。ここで、合成繊維が明確な融点を持っている場合には融点が、そうでない場合には軟化点が上記条件を満足していればよい。合成繊維の中でも、高融点かつ高強度であることから、ポリエステルが好ましく使用される。
天然繊維や半合成繊維の場合には、通常、230℃未満では軟化しないので、本発明に好ましく用いられる。多くの場合、これらの繊維はさらに高温に加熱することによって分解する。なかでも、綿、麻などのセルロース繊維は、繊維が水分を含んでいて耐熱性が良好であることから、マイクロ波で加熱する場合に好適に用いられる。
本発明で用いられる布帛としては、新品の良品を用いても構わないが、規格外品やリサイクル品を用いることが、コスト面から好ましい。規格外品としては、染色後の布帛の色彩が製品規格から外れたもの、製織時に欠陥を生じたもの、製品取り扱い時に破損や汚損したものなどが挙げられる。また、リサイクル品としては、縫製加工に供されなかった在庫品の布帛、裁断時の余り布、縫製加工後の在庫品、消費者の使用後のリサイクル品などが挙げられる。本発明の成形品においては、表面の1枚の布帛を除けば、切断面以外では布帛が外観に現れないので、様々な規格外品やリサイクル品を問題なく用いることができる。規格外品やリサイクル品を用いることで廃棄品を減らすことができるので、環境に優しい成形品であるといえる。
本発明の成形品においては、互いに色調の異なる5枚以上の布帛が積層されていなければならない。布帛を5枚以上積層して熱可塑性樹脂で接着することによって、剛性に優れた成形品を得ることができるとともに、切断面の意匠性に優れた成形品を得ることができる。積層される布帛の枚数は、好適には10枚以上であり、より好適には20枚以上である。積層される布帛の枚数の上限は特に限定されないが、生産性などを考慮すれば、通常1000枚以下である。ここで、「互いに色調の異なる」とは、全部の布帛が同じ色調ではない、ということである。色調の異なる布帛をランダムに配置してもよいし、規則正しく配置してもよい。目指すデザインの縞模様が切断面に形成されるように色調の異なる布帛を積み重ねればよい。豊かな色彩表現のためには、3色以上の布帛を使用することが好ましく、4色以上の布帛を使用することがより好ましい。
本発明の成形品の製造方法は特に限定されないが、布帛と熱可塑性樹脂フィルムを交互に重ねてから、加熱及び加圧することによって溶融した熱可塑性樹脂を布帛中に含浸させ、次いで加圧しながら冷却することによって熱可塑性樹脂を固化させる方法が好ましい。こうすることによって布帛中の繊維集合体に熱可塑性樹脂が含浸され、布帛同士が強固に接着される。
布帛と重ねられる熱可塑性樹脂フィルムは、布帛に含まれる繊維の融点あるいは軟化点よりも低い融点又はガラス転移点を有する。ここで、熱可塑性樹脂フィルムが明確な融点を持っている場合には融点が、そうでない場合にはガラス転移点が上記条件を満足していればよい。加熱及び加圧する際に繊維の強度を低下させないためには、熱可塑性樹脂フィルムの融点又はガラス転移点が、布帛に含まれる繊維の融点又は軟化点よりも、40℃以上低いことが好ましく、80℃以上低いことがより好ましい。フィルムに含まれる熱可塑性樹脂の融点又はガラス転移点は、60〜180℃であることが好ましく、80〜160℃であることがより好ましい。熱可塑性樹脂の融点又はガラス転移点が上記範囲に含まれることによって、繊維強度の低下を抑制しながら布帛を接着することができるとともに、成形品の耐熱性を確保することができる。
熱可塑性樹脂フィルムに用いられる熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ABS樹脂、AS樹脂などを用いることができる。なかでも、融点が比較的低くて安価なポリオレフィンが好適に用いられる。ポリオレフィンは、一般的に他の樹脂への接着性は良好ではないが、本発明では加熱及び加圧することによって溶融した熱可塑性樹脂を布帛中の繊維集合体に含浸させているので、布帛同士を十分に強固に接着することができる。ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンなどのポリエチレンや、ポリプロピレンを用いることができる。エチレン−プロピレン共重合体を用いることもできる。なかでも、融点が低くて安価であることから、低密度ポリエチレンが好適に用いられる。ここで、低密度ポリエチレンには、高圧法の低密度ポリエチレンだけでなく直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)も含まれる。
布帛の間に配置される熱可塑性樹脂フィルムの厚さは特に限定されず、通常10〜500μmであり、好適には20〜300μmである。フィルムの厚さは、重ねられる布帛の目付や厚さなどに応じて調整される。布帛と布帛の間に挟まれるフィルムは1枚だけであってもよく、複数枚であってもよい。複数枚のフィルムからなる場合には、合計の厚さが上記厚さの範囲に含まれていればよい。
布帛と熱可塑性樹脂フィルムを交互に重ねてから、加熱及び加圧することによって溶融した熱可塑性樹脂を布帛中に含浸させる。加圧方法は特に限定されないが、プレス装置などを用いて加圧することができる。プレス装置などにおいて加熱しながら加圧してもよいし、あらかじめ加熱した積層体を、プレス装置などで加圧してもかまわない。この時の加熱温度は、熱可塑性樹脂フィルムの融点又はガラス転移点よりも高く、布帛に含まれる繊維の融点又は軟化点よりも低い温度とする。次いで、加圧しながら冷却することによって熱可塑性樹脂を固化させる。溶融した熱可塑性樹脂を加圧下で固化させることによって、溶融した熱可塑性樹脂が布帛中の繊維の隙間に十分に含浸された状態で固化して布帛同士が強固に接着される。積層体に加える圧力は、成形品の用途に応じて適宜調整すればよく、切削加工で剥がれない程度に接着させるだけであれば、0.5N/cm以上の圧力であればよい。本発明者は、1N/cmの圧力でも接着可能であることを確認している。より強固に接着させるためには、プレス圧力が5N/cm以上であることが好ましく、10N/cm以上であることがより好ましい。プレス圧力の上限値は特に限定されないが装置やエネルギーのコストなどを考慮すれば、10000N/cm以下とすることが現実的である。
熱プレス装置を用いる場合、加熱と同時に加圧することによって、溶融した熱可塑性樹脂を布帛中に含浸させることができる。熱プレス装置を用いて加熱する場合には、熱盤からの伝熱によって積層体を加熱しなければならないが、布帛は内部に空気を含んでいるために伝熱係数が小さい。したがって、成形品の厚みが大きい場合には、中心部の熱可塑性樹脂フィルムを溶融させるのに長時間を要することになる。このような場合には、少ない枚数の布帛と熱可塑性樹脂フィルムを交互に重ねてから、加熱及び加圧することによって溶融した熱可塑性樹脂を布帛中に含浸させるという一連の操作を複数回繰り返して、布帛の枚数及び全体厚みを徐々に増大させた後に、加圧しながら冷却することによって熱可塑性樹脂を固化させることが好ましい。
また、マイクロ波を用いて積層体を加熱することもできる。これによって、成形品の厚さが大きい場合でも中心部まで効率的に加熱することが可能である。ただしこの場合には、積層体が水分を含んでいる必要があり、セルロース繊維、羊毛、絹、ナイロンなど、水分率の高い繊維を用いる必要がある。なかでも、セルロース繊維は、繊維が水分を含んでいて耐熱性が良好であることから、マイクロ波で加熱する場合に好適である。マイクロ波で加熱した後は、加圧しながら冷却することによって熱可塑性樹脂を固化させる。
このようにして熱可塑性樹脂を固化して得られる成形品の厚さは特に限定されず、用途に応じて適当に設定される。縞模様の観察しやすさを考慮すれば、成形品の厚さが2mm以上であることが好ましく、5mm以上であることがより好ましい。一方、生産性などを考慮すれば、成形品の厚さは通常300mm以下である。
本発明の成形品は、互いに色調の異なる5枚以上の布帛が積層されて熱可塑性樹脂で接着されている。本発明の成形品は、布帛同士が強固に接着されているので、剥離することなく切削加工することが可能である。そして、切削加工によって露出した切断面には、意匠性に優れた縞模様が形成される。このとき、切断面に露出する布帛の色調の相違に由来する変化に富んだ独特の縞模様が形成されることが本発明の成形品の大きな特徴である。
本発明の成形品において、切断面を形成する方法は特に限定されず、のこぎり、ノミ、カンナ、彫刻刀などの刃物で切断してもよいし、旋盤、フライス盤、ボール盤、電動ドリル、電動グラインダーなどの切削機械や研削機械によって切断してもよい。なお、ここでの切断は、表面をはぎ取ることによって切断面を露出させる研削も含む。また、ウォータージェットやレーザー加工機によって切断することもできる。
切断面は、表面に対して垂直であってもよいし、傾斜していてもよい。切断面が傾斜している場合には、切断面が広くなるとともに縞模様の間隔も広くなるので、縞模様を観察しやすくなり、意匠的に有利な場合が多い。また切断面は、平面であってもよいし曲面であってもよい。切断面が平面である場合には、切断作業が容易である。切断面が曲面である場合には、切断面に現れる縞模様が見る角度によって曲がるので、変化に富んだ意匠とすることができる。
また、成形品中の布帛が湾曲していることも好ましい。この場合には、切断面が平面であっても曲線状の縞模様が形成されて、木目のような模様とすることができる。成形品中の布帛を湾曲させる方法は特に限定されないが、曲面を有する型で加圧しながら冷却することによって、熱可塑性樹脂を固化させる方法が好適である。湾曲させる形状は特に限定されないが、積層体が球面や円筒形状の一部を形成するように大きく曲げてもよいし、波型に屈曲させてもよい。
本発明の成形品において、少なくとも一方の表面が布帛で覆われていることが好ましい。これにより、布帛で覆われた表面と縞模様が形成された切断面の両方を有する、特徴的な意匠の成形品を提供することができる。このとき、両表面が布帛で覆われていてもよいし、一方の表面だけが布帛で覆われて他の表面では切断面が露出していてもよい。また、一方の表面だけが布帛で覆われて他の表面は熱可塑性樹脂で覆われていてもよい。さらにまた、両表面において切断面が露出していてもよい。これらの構成は、目的とするデザインに応じて適宜選択することができる。
本発明の成形品において、切断面を露出させた後に、該切断面を研磨することも好ましい。本発明の成形品は、布帛中の繊維集合体に熱可塑性樹脂が含浸して、布帛同士が強固に接着されているので、研磨することによって熱可塑性樹脂と繊維が同時に研磨され、平滑な表面を得ることができる。これにより、切断面の縞模様を明瞭に観察できるようになるし、布帛の積層体とは思えない平滑な切断面を得ることもできる。研磨方法は特に限定されず、サンドペーパー、電動グラインダーなどを用いることができる。
本発明の成形品を、更に着色してもよい。これにより、原材料の布帛の色調を生かしながら、さらにその色調を調整することができる。着色する方法は特に限定されないが、繊維染色用の染料を用いることが好ましい。その場合、染液に含浸して全体を染色したり、染液を塗布して全部又は一部を染色したりすることができる。また、塗装を施すこともできるが、この場合には、断面の縞模様が観察できるような透明な塗装が好ましい。
こうして得られた本発明の成形品の用途は特に限定されない。切断面の縞模様の意匠や布帛としての質感などを生かして、インテリア製品をはじめ、文具や装飾用小物など様々な用途に用いることができる。インテリア用品としては、額縁、壁面装飾材、ドアノブ、机の天板などが挙げられる。文具としては、ペントレー、ペン立て、ホッチキスカバー、メジャーカバー、ペーパーウェイトなどが挙げられる。装飾用小物としては、携帯ストラップ、キーホルダー、スマートフォンカバー、アクセサリーなどが挙げられる。用途に応じて、他の部材と接着することもできるし、穴開けしたり、ねじ止めしたりすることもできる。
実施例1
布帛として、ポリエステル65質量%及び綿35質量%を含み、目付が255g/mである綾織の織布を用いた。熱可塑性樹脂フィルムとして、厚さ70μmの低密度ポリエチレンフィルムを用いた。前記織布と前記フィルムをそれぞれ30cm×30cmの大きさに切断し、織布が最下面と最上面に配置されるように、織布20枚とフィルム19枚を交互に重ねた。ここで用いた織布には、色調の異なるものが含まれており、所望する断面デザインに応じて適宜配列して重ねた。得られた積層体を鉄板に挟み、プレス機で10分間熱プレスした。プレス温度は160℃であり、プレス圧力は0.1N/cmであった。
織布が最下面に配置されるようにして織布10枚とフィルム10枚を交互に重ね、その上に織布を20枚含む熱プレス成形直後の上記積層体を載置し、さらにその上に、織布が最上面に配置されるようにして織布10枚とフィルム10枚を交互に重ねたものを載置し、これらをまとめて鉄板に挟み、上記と同じ条件で熱プレスした。これにより、織布を40枚含む高温の積層体を得た。このときも、所望する断面デザインに応じて、色調の異なる織布を適宜選択して重ねた。
この操作をさらに3回繰り返して、織布を100枚含み、最下面と最上面が織布である高温の積層体を得た。ここで用いた織布には、色調の異なるものが12色含まれていた。この積層体をプレス圧力が50N/cmの冷却プレスに挟み、ポリエチレンを固化させてから荷重を除いて、両表面に織布が露出した厚さ30mmの固化物を得た。得られた固化物は硬く、十分な剛性を有していた。また、各層は強固に接着されており、後の切削加工や研磨加工でも剥離することはなく、手で力を加えた位では剥離することはなかった。ここで、厚さ70μmの低密度ポリエチレン(密度0.92/cm)フィルムの目付は65g/mであるから、成形品全体の重量に対して20質量%の低密度ポリエチレンを含んでいる。こうして得られた積層体の外観を図1に示す。
得られた固化物を電動丸鋸で垂直に切断したところ、切断面にカラフルな縞模様が現れたが、毛羽が目立っていた(図2)。この切断面を400番のサンドペーパーで研磨したところ、光沢感のある切断面にすることができ、より明確な縞模様を観察することができた(図3)。研磨後の切断面の拡大写真を図4に示す。布帛中の繊維集合体に熱可塑性樹脂が含浸されていることがわかるとともに、毛羽立つことなく平滑な切断面になっていることがわかる。固化物を斜めに切断したところ、切断面の面積が広がるとともに縞模様のピッチが大きくなった。また、丸ノミを用いて削って刃の跡が残るような曲面状の切断面にしたところ、カラフルな縞模様が湾曲して独特の意匠を示した(図5)。得られた成形品の両表面には織布が露出していて、いわゆるファブリックとしての質感を有していながら、切断面には独特の縞模様が形成されており、個性的な風合いを有する成形品が得られた。
実施例2
実施例1と同じ織布とフィルムを、それぞれ30cm×30cmの大きさに切断し、織布が最下面と最上面に配置されるように、織布20枚とフィルム19枚を交互に重ねた。ここで用いた織布には、色調の異なるものが5色含まれており、所望する断面デザインに応じて適宜配列して重ねた。得られた積層体を鉄板に挟み、プレス機で加圧することなく軽く挟んで160℃で10分間加熱した。
織布が最下面に配置されるようにして織布10枚とフィルム10枚を交互に重ね、その上に織布を20枚含む加熱直後の上記積層体を載置し、さらにその上に、織布が最上面に配置されるようにして織布10枚とフィルム10枚を交互に重ねたものを載置し、これらをまとめて鉄板に挟み、上記と同じ条件で加圧することなく加熱した。これにより、織布を40枚含む高温の積層体を得た。このときも、所望する断面デザインに応じて、色調の異なる織布を適宜選択して重ねた。
この操作をさらに3回繰り返して、織布を100枚含み、最下面と最上面が織布である高温の積層体を得た。これを、相互に嵌合する一組の波型の木製の型の間に挟んでからプレス圧力が50N/cmの冷却プレスに挟み、20分かけて冷却した。ポリエチレンを固化させてから荷重を除いて、両表面が波打った厚さが30mmの固化物を得た(図6)。得られた固化物を電動丸鋸で切断し、400番のサンドペーパーで研磨したところ、切断面が平面であるにもかかわらず、切断する向きによっては湾曲した縞模様が現れた(図7)。また、得られた固化物を所定の寸法に切り出すとともにノミで形状を整え、得られた成形品の切断面を180番〜1600番のサンドペーパーで順次研磨して表面を平滑にした。その後、成形品を組み立てて写真フレームの形とした。引き続き、黒のスレン染料30mlを1リットルの水で薄めた溶液中に、溶液が十分に浸透するまでフレームを浸してから自然乾燥させた。これにより、重厚な色調の写真フレームとすることができた(図8)。
実施例3
実施例1と同じ織布とフィルムを、それぞれ20cm×20cmの寸法に切断し、織布が最下面と最上面に配置されるようにして、織布100枚とフィルム99枚を交互に重ねた。これを電子レンジに投入して500Wで7分間加熱してから、鉄板で挟み、実施例1と同様にしてプレス機で10分間熱プレスした。プレス温度は160℃であり、プレス圧力は0.1N/cmであった。その後、実施例1と同様に冷却プレスで冷却することによってポリエチレンを固化させてから荷重を除いて、両表面に織布が露出した厚さ30mmの固化物を得た。当該固化物を切断したところ、実施例1と同様に切断面に縞模様が観察された。

Claims (10)

  1. 互いに色調の異なる5枚以上の布帛が積層されて熱可塑性樹脂で接着されてなる成形品であって、該成形品の切断面に縞模様が形成されていることを特徴とする成形品。
  2. 前記切断面が傾斜している請求項1に記載の成形品。
  3. 前記切断面が曲面である請求項1に記載の成形品。
  4. 前記成形品中の前記布帛が湾曲している請求項1〜3のいずれかに記載の成形品。
  5. 少なくとも一方の表面が布帛で覆われている請求項1〜4のいずれかに記載の成形品。
  6. 布帛と熱可塑性樹脂フィルムを交互に重ねてから、加熱及び加圧することによって溶融した熱可塑性樹脂を布帛中に含浸させ、次いで加圧しながら冷却することによって熱可塑性樹脂を固化させ、得られた固化物を切断して切断面を露出させることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の成形品の製造方法。
  7. 切断面を露出させた後に、該切断面を研磨する請求項6に記載の成形品の製造方法。
  8. 曲面を有する型で加圧しながら冷却することによって固化させて、成形品中の布帛を湾曲させる請求項6又は7に記載の成形品の製造方法。
  9. 布帛と熱可塑性樹脂フィルムを交互に重ねてから加熱及び加圧することによって溶融した熱可塑性樹脂を布帛中に含浸させる操作を繰り返して、全体厚みを増大させた後に、加圧しながら冷却することによって熱可塑性樹脂を固化させる請求項6〜8のいずれかに記載の成形品の製造方法。
  10. セルロース繊維を含む布帛を用い、マイクロ波によって加熱する請求項6〜9のいずれかに記載の成形品の製造方法。

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