DE102011075798A1

DE102011075798A1 - Faserstrukturartikel und Herstellungsverfahren von diesem

Info

Publication number: DE102011075798A1
Application number: DE201110075798
Authority: DE
Inventors: Nobukazu UENO; Yasuhiro BEPPU; Akira Tsubouchi
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2031-05-14
Also published as: DE102011075798B4; JP2011256481A; US20110300334A1; CN102330288B; JP5585222B2; CN102330288A

Abstract

Der vorliegende Faserstrukturartikel ist ein Material in einer plattenartigen Form und hat mehrere Fasern, die aneinander anhaften, und die Fasern sind von einer Flächenseite zu der anderen Flächenseite des Faserstrukturartikels ausgerichtet, und die Fasern sind in einem ringförmigen Ring mit Mittelpunkt auf einer virtuellen Achse angeordnet. Das vorliegende Herstellungsverfahren eines Faserstrukturartikels weist einen Faserzuführungsprozess zum Einblasen und Zuführen von ersten kurzen Fasern und zweiten kurzen Fasern in eine Ausbildungsform, die eine Form einer hohlen Box hat und die eine erste Bodenwand, Seitenwände und eine zweite Bodenwand hat, von einem Faserzuführungsanschluss, der durch die erste Bodenwand hindurch ausgebildet ist, und einen Schmelzprozess zum Schmelzen wenigstens eines Teils der zweiten kurzen Fasern auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Faserstrukturartikel und ein Herstellungsverfahren von diesem. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen Faserstrukturartikel, der in abgelagerter Weise gestapelte bzw. geschichtete Fasern hat, die von einer Flächenseite zu der anderen Flächenseite des Faserstrukturartikels ausgerichtet und in einem ringförmigen Ring mit Mittelpunkt auf einer virtuellen Achse angeordnet sind, derart, dass der Faserstrukturartikel selbst bei Aufbringung einer Zugkraft auf diesen in seiner Radialrichtung kaum gedehnt wird und nicht bricht, um dadurch dessen Handhabung zu erleichtern, und derart, dass ein Faseraggregat bzw. -bündel, das die in abgelagerter Weise geschichteten Fasern umfasst, keiner Kompressionskraft in einer bestimmten Richtung unterzogen worden ist und das Faseraggregat somit niemals zurückgesprungen ist, beispielsweise, selbst nach Ausbildung des Faseraggregats nicht, um dadurch den Faserstrukturartikel mit einer exzellenten Formremanenz zu erhalten; und betrifft ein Herstellungsverfahren, das solch einen Faserstrukturartikel mit einem einfachen Gerät und in einem einfachen Vorgang erhalten kann.
Herkömmlich wird ein Faserstrukturartikel in einer Form einer dünnen Platte oder dergleichen zur Wärmeisolation, Schallisolation, Stoßabsorption und dergleichen in weiten Produktgebieten angewendet, die von einem Innenmaterial für ein Kraftfahrzeug, wie bspw. eine Bodenverkleidung, eine Dachverkleidung und eine Türverkleidung, bis hin zu Baumaterialen, wie bspw. ein Boden, eine Decke, eine Wand und ein Teppich von architektonischen Strukturen einschließlich Wohnhäusern, Gebäuden und dergleichen reichen. Häufig wird ein Vliesstoff als solch ein Faserstrukturartikel verwendet, und diejenigen Vliesstoffe werden verwendet, die durch verschiedene Verfahren, wie beispielsweise Nadelstanzen, Spunbonding und Schmelzblasen hergestellt werden. Beispielsweise ist in dem japanischen Gebrauchsmuster JP 3 147 964 U und der JP 2008-89620 A ein aus Fasern hergestelltes Substrat (Faserstrukturartikel) offenbart, das ein Faserstrukturartikel mit nicht elastischen gekräuselten Monofilamenten und thermisch adhesiven Kompositmonofilamenten ist, die in einem vorbestimmten Gewichtsverhältnis miteinander vermischt sind, wobei Befestigungsspunkte, wo die Monofilamente miteinander und thermisch fusionsverbunden sind, in verteilter Weise vorgesehen sind, und wobei die jeweiligen Monofilamente in einer Richtung einer Dicke des Faserstrukturartikels angeordnet sind, wobei dieser als ein Wärmeisolator in einer Decke, Wand und dergleichen eines Wohnhauses, in einem Innenmaterial eines Kraftfahrzeugs und dergleichen verwendet wird.
Das vorstehende aus Fasern hergestellte Substrat, das in der JP 3 147 964 U und der JP 2008-89620 A beschrieben ist, wird mit einem Verfahren hergestellt, das gestaltet ist, um: zuerst die jeweiligen Monofilamente zu mischen; diese als ein gleichförmiges Vlies durch eine Walzenkarde auszuspinnen; und das Vlies anschließen wärmezubehandeln, während es in eine Akkordeonform gefaltet wird, wodurch Befestigungspunkte des Vlieses durch thermisches Fusionsverbinden ausgebildet werden (siehe 15). Dies verursacht ein Problem, dass das Akkordeonvlies leicht in einer Zwischenlagenrichtung von diesen bei Aufbringung einer Zugkraft in dieser Richtung gedehnt wird (siehe 16) und das Vlies dann gelegentlich an einer Stelle zwischen den Lagen bricht (siehe 17), 50 dass das Vlies schwierig handzuhaben ist. Des Weiteren wird das Vlies, das in die Akkordeonform gefaltet ist, einer Kompressionskraft in der Faltrichtung bei einem Ausbilden des Vlies mit Wärme und Druck unterzogen, wodurch ein weiteres Problem herbeigeführt wird, nämlich dass das ausgebildete Vlies nach Beseitigung des Drucks zurückspringt (siehe 18), so dass das Vlies keine stabile Form hat.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehend genannten Situation gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Faserstrukturartikel vorzusehen, der in abgelagerter Weise geschichtete bzw. gestapelte Fasern umfasst, die von einer Flächenseite zu der anderen Flächenseite des Faserstrukturartikels ausgerichtet sind und die in einem ringförmigen Ring mit einem Mittelpunkt auf einer virtuellen Achse angeordnet sind, derart, dass der Faserstrukturartikel kaum gedehnt wird und nicht bricht, selbst bei Aufbringung einer Zugkraft auf diesen in seiner Radialrichtung, um dadurch dessen Handhabung zu erleichtern, und derart, dass ein Faseraggregat bzw. -bündel, das die in abgelagerter Weise geschichteten Fasern umfasst, keiner Kompressionskraft in einer bestimmten Richtung unterzogen worden ist und das Faseraggregat niemals somit zurückgesprungen ist, beispielsweise nach Ausbildung des Faseraggregats, um dadurch den Faserstrukturartikel mit einer exzellenten Formremanenz zu erreichen; und ein Herstellungsverfahren vorzusehen, das solch einen Faserstrukturartikel mit einem einfachen Gerät und in einem einfachen Arbeitsvorgang erhalten kann.
Die vorliegende Erfindung ist wie folgt:

1. Faserstrukturartikel in einer plattenartigen Form mit mehreren Fasern, die aneinander haften, wobei die Fasern von einer Flächenseite zu der anderen Flächenseite des Faserstrukturartikels ausgerichtet bzw. orientiert sind, und wobei die Fasern in einem ringförmigen Ring oder Kreisring mit Mittelpunkt auf einer virtuellen Achse angeordnet sind.
2. Faserstrukturartikel nach dem vorstehenden Punkt 1, wobei der Faserstrukturartikel einen tiefgezogenen Abschnitt, der tief gezogen ist, und einen dichten Abschnitt und einen groben Abschnitt in einer Radialrichtung des ringförmigen Rings aufweist, und wobei der dichte Abschnitt ausgebildet ist, um zu dem tiefgezogenen Abschnitt zu korrespondieren.
3. Faserstrukturartikel nach dem vorstehenden Punkt 1 oder 2, der durch Einblasen und Zuführen von ersten kurzen Fasern und zweiten kurzen Fasern in eine Ausbildungsform, die die Form einer hohlen Box hat die und eine erste Bodenwand, Seitenwände und eine zweite Bodenwand hat, von einem Faserzuführungsanschluss, der durch die erste Bodenwand hindurch ausgebildet ist, und Schmelzen wenigstens eines Teils der zweiten kurzen Fasern erhalten wird.
4. Herstellungsverfahren eines Faserstrukturartikels mit: einem Faserzuführungsprozess zum Einblasen und Zuführen von ersten kurzen Fasern und zweiten kurzen Fasern in eine Ausbildungsform, die eine Form einer hohlen Box hat und die eine erste Bodenwand, Seitenwände und eine zweite Bodenwand hat, von einem Faserzuführungsanschluss, der durch die erste Bodenwand hindurch ausgebildet ist; und einem Schmelzprozess zum Schmelzen wenigstens eines Teils der zweiten kurzen Fasern.
5. Herstellungsverfahren eines Faserstrukturartikels nach dem vorstehenden Punkt 4, wobei wenigstens die ersten kurzen Fasern und/oder die zweiten kurzen Fasern mit einer Zuführungsrate, die in mehreren Stufen eingestellt ist, in dem Faserzuführungsprozess zugeführt werden.
6. Herstellungsverfahren eines Faserstrukturartikels nach dem vorstehenden Punkt 4, wobei der Faserstrukturartikel so gestaltet ist, dass wenigstens die ersten kurzen Fasern und/oder die zweiten kurzen Fasern in einem ringförmigen Ring oder Kreisring mit Mittelpunkt auf einer virtuellen Achse angeordnet sind.
7. Herstellungsverfahren eines Faserstrukturartikels nach dem vorstehenden Punkt 6, wobei wenigstens die ersten kurzen Fasern und/oder die zweiten kurzen Fasern mit einer Zuführungsrate, die in mehreren Stufen eingestellt ist, in dem Faserzuführungsprozess zugeführt werden.

In dem Faserstrukturartikel der vorliegenden Erfindung, da die mehreren Fasern, die den Faserstrukturartikel bilden, von einer Flächenseite zu der anderen Flächenseite des Faserstrukturartikels ausgerichtet sind und die Fasern in einem ringförmigen Ring mit Mittelpunkt auf einer virtuellen Achse angeordnet sind, wird der Faserstrukturartikel kaum gedehnt und bricht kaum, selbst bei Aufbringung einer Zugkraft auf diesen in seiner Radialrichtung, und springt selbst nach seiner Ausbildung kaum zurück. Somit ist der Faserstrukturartikel leicht handzuhaben und seine vorbestimmte Form wird in ausreichender Weise beibehalten.
In dem Fall, in dem der Faserstrukturartikel einen tiefgezogenen Abschnitt, der tief gezogen ist, und einen dichten Abschnitt und einen groben Abschnitt in einer radialen Richtung des ringförmigen Rings aufweist und der dichte Abschnitt ausgebildet ist, um zu dem tiefgezogenen Abschnitt zu korrespondieren, kann in ausreichender Weise verhindert werden, dass der tiefgezogene Abschnitt in eine dünnen Schicht ausgebildet wird, wodurch der Faserstrukturartikel über dessen gesamten Bereich homogener gemacht ist.
In dem Herstellungsverfahren eines Faserstrukturartikels der vorliegenden Erfindung, da die jeweiligen Fasern in eine Ausbildungsform in einer Form einer hohlen Box von einem Faserzuführungsanschluss eingeblasen und zugeführt werden und dann wenigstens ein Teil von einer Gruppe der Fasern geschmolzen wird, kann der Faserstrukturartikel leicht in einem einfachen Arbeitsvorgang unter Verwendung eines einfachen Geräts hergestellt werden, wodurch dessen Handhabung leichter wird und dessen vorbestimmte Form in ausreichender Weise aufrechterhalten wird.
In dem Fall, in dem wenigstens die ersten kurzen Fasern und/oder die zweiten kurzen Fasern in einem ringförmigen Ring mit Mittelpunkt auf einer virtuellen Achse angeordnet sind, da die geschichteten ersten und zweiten kurzen Fasern, die über den Faserzuführungsanschluss zugeführt werden, in einer ringförmigen Ringanordnung angeordnet sind, kann ein Faserstrukturartikel, der leichter handzuhaben ist und der eine vorbestimmte Form in ausreichenderer Weise beibehält, leicht hergestellt werden.
Darüber hinaus können in dem Fall, in dem wenigstens die ersten kurzen Fasern und/oder die zweiten kurzen Fasern mit einer Zuführungsrate, die in mehreren Stufen eingestellt ist, in dem Faserzuführungsprozess zugeführt werden, die Fasern, die in der ringförmigen Ringanordnung angeordnet sind, leicht als dicht und grob in der Radialrichtung vorgesehen werden, so dass eine vorbestimmte Stelle dicht ausgebildet werden kann und eine andere vorbestimmte Stelle grob ausgebildet werden kann, und zwar in Anbetracht des Tiefziehens und dergleichen, wodurch ein Faserstrukturartikel hergestellt werden kann, der über seinen gesamten Bereich homogener ist.
Die vorliegende Erfindung ist des Weiteren in der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die Vielzahl von Zeichnung anhand nicht beschränkender Beispiele von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen stellen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten dar.
1 ist eine schematische Ansicht einer Ausbildungsform zum Erklären einer Situation, in der jeweilige kurze Fasern in die Ausbildungsform durch einen Faserzuführungsanschluss geblasen werden, der an einem mittleren Abschnitt von einer Bodenwand der Ausbildungsform ausgebildet ist, so dass die Fasern in einer ringförmigen Ringanordnung von der Innenwandfläche der Ausbildungsform zu dem Faserzuführungsanschluss an dem mittleren Abschnitt der Reihe nach und in abgelagerter Weise geschichtet werden;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines vorgeformten Körpers, der durch Schichten in abgelagerter Weise der jeweiligen kurzen Fasern in der ringförmigen Ringanordnung über die gesamte Ausbildungsform von der Innenwandfläche zu dem Faserzuführungsanschluss ausgebildet ist;
3 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Faserstrukturartikels zeigt, der durch Erwärmen und Druckbeaufschlagen des vorgeformten Körpers in 2 in eine vorbestimmte Form erhalten wird;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines vorgeformten Körpers, der Granulatschäume enthält, die durch Einblasen der Granulatschäume zusammen mit den jeweiligen kurzen Fasern in die in abgelagerter Weise geschichteten kurzen Fasern (in Abständen) eingefügt sind.
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Faserstrukturartikels zeigt, der durch Erwärmen und Druckbeaufschlagen des vorgeformten Körpers in 4, der die Granulatschäume enhält, die in die in abgelagerter Weise geschichteten kurzen Fasern eingelagert sind, in eine vorbestimmte Form erhalten wird;
6 ist eine schematische Ansicht einer Ausbildungsform zum Erklären einer Situation, in der jeweilige kurze Fasern in die Ausbildungsform durch zwei Faserzuführungsanschlüsse geblasen werden, die an einer Bodenwand der Ausbildungsform ausgebildet sind, so dass die Fasern der Reihe nach und in abgelagerter Weise in ringförmigen Ringanordnungen von der Innenwandfläche der Ausbildungsform und einem dazwischenliegenden bzw. mittleren Abschnitt der zwei Faserzuführungsanschlüsse zu den zwei Faserzuführungsanschlüssen geschichtet werden;
7 ist eine perspektivische Ansicht eines vorgeformten Körpers, der aus zwei Faseraggregaten in ringförmigen Ringanordnungen hergestellt ist, die jeweils aus den jeweiligen kurzen Fasern, die in abgelagerter Weise in den ringförmigen Ringanordnungen von der Innenwandfläche der Ausbildungsform und dem mittleren Abschnitt der zwei Faserzuführungsanschlüsse zu den jeweiligen Faserzuführungsanschlüssen geschichtet sind;
8 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Faserstrukturartikels zeigt, der durch Erwärmen und Druckbeaufschlagen des vorgeformten Körpers in 7 in eine vorbestimmte Form erhalten wird;
9 ist eine schematische Ansicht eines Faserstrukturartikels zum Erklären einer Situation, in der der Faserstrukturartikel kaum gedehnt wird, selbst wenn dieser in einer Richtung eines linken und rechten Pfeils in der Figur gezogen wird, weil die kurzen Fasern, die in abgelagerter Weise in einer ringförmigen Ringanordnung geschichtet sind, durch thermisches Fusionsverbinden aneinander anhaften;
10 ist eine schematische Ansicht eines Faserstrukturartikels zum Erklären, dass der Faserstrukturartikel frei von Rissen mit Ausnahme einer kleinen Restverformung in einem geringfügig gewölbten Zustand bei Entfernen des Drucks nach Aufbringung der Zugkraft, wie in 9 gezeigt ist, ist;
11 ist eine schematische Ansicht eines Faseraggregats, das einen vorgeformten Körper bildet, der in einen Faserstrukturartikel mit einem tief gezogenen Abschnitt auszubilden ist, wie in 12 gezeigt ist, und zwar in einer Weise, um eine Situation zu zeigen, dass diese Fasern an einer Stelle korrespondierend zu dem tief gezogenen Abschnitt dichter gemacht sind als Fasern in dem verbleibenden Anschnitt;
12 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Faserstrukturartikels zum Erklären eines tief gezogenen Abschnitts, wenn der Faserstrukturartikel ein Bodenbaumaterial ist, das auf ein Bodenblech eines Kraftfahrzeugs zu legen ist;
13 ist eine schematische Ansicht eines vorgeformten Körpers zum Erklären einer Situation, in der mehrere vorgeformte Abschnitte vorher in dem vorgeformten Körper ausgebildet werden;
14 ist eine schematische Ansicht eines geformten Körpers zum Erklären einer Situation, in der der vorgeformte Körper von 13 in den geformten Körper gebracht wird, der mit mehreren fasergeformten Abschnitten ausgebildet ist;
15 ist eine schematische Ansicht eines herkömmlichen aus Fasern hergestellten Substrats aus Sicht von einer schrägen Richtung, das durch Verwenden eines Vlieses, das aus geschichteten Fasern ausgebildet ist, und durch Falten von diesem hergestellt ist;
16 ist eine schematische Ansicht zum Erklären, dass das herkömmliche aus Fasern hergestellte Substrat von 15 leicht gedehnt wird, wenn dieses in einer Faltrichtung des Vlieses gezogen wird;
17 ist eine schematische Ansicht zum Erklären einer Situation, dass das herkömmliche aus Fasern hergestellte Substrat von 15 leicht entlang einer Faltrille bricht, selbst wenn es beabsichtigt ist, dass das aus Fasern hergestellte Substrat in dessen Dichtenrichtung verformt werden soll; und
18 ist eine schematische Ansicht zum Erklären einer Situation, dass das herkömmliche aus Fasern hergestellte Substrat, das in einem Zustand, in dem es in der Faltrichtung komprimiert ist, ausgebildet wird, nach Entfernen des Drucks zurückspringt.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung im Detail mit Hilfe von 1 bis 14 beschrieben. Die Besonderheiten, die hierin gezeigt sind, sind beispielhaft und lediglich zur veranschaulichenden Diskussion der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden aus dem Grund präsentiert, um das darzulegen, von dem geglaubt wird, dass es die nützlichste und am leichtesten verständlichste Beschreibung der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der vorliegenden Erfindung ist. In dieser Hinsicht wurde kein Versuch unternommen, um strukturelle Details der vorliegenden Erfindung detaillierter zu zeigen als es für das fundamentale Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig ist, und die Beschreibung in Verbindung mit den Figuren verdeutlicht es dem Fachmann, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in der Praxis realisiert werden können.
(1) Faserstrukturartikel
Der Faserstrukturartikel als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Faserstrukturartikel 100 in einer plattenartigen Form mit mehreren Fasern 23, die aneinander haften, und die Fasern 23 sind von einer Flächenseite zu der anderen Flächenseiten des Faserstrukturartikels ausgerichtet, und die Fasern 23 sind in einem ringförmigen Ring mit Mittelpunkt auf einer virtuellen Achse 101 angeordnet (siehe 3, 5 und 8).
Die Fasern 23 in dem Faserstrukturartikel 100 der vorliegenden Erfindung sind bspw. in einer vertikalen Richtung oder einer schrägen Richtung von einer oberen Flächenseite zu einer unteren Flächenseite des Faserstrukturartikels in 3 ausgerichtet. Der Faserstrukturartikel der vorliegenden Erfindung kann des Weiteren Fasern umfassen, die in einer seitlichen Richtung ausgerichtet sind.
Die „Faser” ist nicht besonders beschränkt, und ein Beispiel von ihr umfasst verschiedene synthetische Fasern und auch eine natürliche Faser, die aus Jute oder Baumwolle gemacht ist. Die Faser ist bevorzugt eine synthetische Faser. Beispiele der synthetischen Faser umfassen eine Polyesterfaser, wie eine Polyethylen-Terephthalatfaser und eine Polybutylen-Terephthalatfaser; eine Polyamidfaser, wie beispielsweise eine Faser aus Nylon 6 und eine Faser aus Nylon 66; eine Polyolefinfaser, wie bspw. eine Polyethylenfaser und eine Polypropylenfaser; eine Acrylfaser, wie beispielweise eine Polymethyl-Methacrylatfaser; und dergleichen. Die synthetische Faser ist bevorzugt eine Polyesterfaser und eine Polyolefinfaser. Die Art der Fasern kann einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr sein.
Die mehreren Fasern, die den Faserstrukturartikel bilden, haften wenigstens an Abschnitten von sich in ihren Längsrichtungen aneinander. Um solch einen Faserstrukturartikel zu erhalten, an dem die Fasern aneinander haften und der Faserstrukturartikel eine ausreichende Zugfestigkeit und dergleichen hat, werden typischerweise eine substanzorientierte Faser und eine bindemittelorientierte Faser verwendet, wobei die Letztere bei einer Temperatur schmilzt, die niedriger ist als die, bei der die substanzorientierte Faser schmilzt. Die substanzorientierten Faser und die bindemittelorientierte Faser werden mit Hilfe der bindemittelorientierten Fasern aneinander geklebt, und die bindemittelorientierten Fasern selbst werden aneinander geklebt, wodurch ein Faserstrukturartikel ausgebildet wird. Diese Adhäsion zwischen den Fasern kann durch Verwenden eines flüssigen Adhesivs, wie beispielsweise eines urethanbasierten Adhesivs erreicht werden.
Die bindemittelorientierte Faser ist bevorzugt eine Polyesterfaser, Polyolefinfaser und dergleichen mit niedrigem Schmelzpunkt, die bei einer niedrigen Temperatur schmelzen, um an den substanzorientierten Fasern anzuhaften. Als die bindemittelorientierte Faser kann eine Mantel-Kern-Faser verwendet werden, die einen Mantelabschnitt mit einem niedrigen Schmelzpunkt und einen Kernabschnitt mit einem hohen Schmelzpunkt hat, der nicht bei einer Temperatur schmilzt, bei der der Mantelabschnitt schmilzt. Beispiele der Mantel-Kern-Faser umfassen: eine Mantel-Kern-Faser, die aus einem Mantelabschnitt mit einem Polyester mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt und einem Kernabschnitt mit einem Polyester mit einem relativ hohen Schmelzpunkt besteht; eine Mantel-Kern-Faser mit einem Mantelabschnitt, der aus Polyethylen besteht, und einem Kernabschnitt, der aus Polypropylen besteht; und dergleichen. Es ist des Weiteren möglich, eine Seite-an-Seite-Faser, wie beispielsweise eine, die Polypropylen und Polyethylen enthält, als die bindemittelorientierte Faser zu verwenden.
Das Gewichtsverhältnis der Faser zum Binden ist nicht besonders beschränkt und ist bevorzugt in dem Bereich von 5 bis 50 Gewichts-%, und insbesondere von 15 bis 25 Gewichts-%, unter der Annahme, dass die Gesamtmenge der Fasern für eine Basis und der Fasern zum Binden 100 Gewichts-% ist. Wenn das Gewichtsverhältnis der Fasern zum Binden in dem Bereich von 5 bis 50 Gewichts-% ist, kann ein Faserstrukturartikel effizient erhalten werden, der eine vorbestimmte Zugfestigkeit und dergleichen hat.
Der Faserstrukturartikel kann einen Granulatschaum enthalten, der aus Harz/Kunststoff besteht, wie beispielsweise Polyurethan und ein Polyolefin (siehe den vorgeformten Körper 10 in 4 und den Faserstrukturartikel 100 in 5). Der Schaum kann neu/unbenutzt sein, aber es ist auch möglich, ein Abfallmaterial insoweit zu verwenden, als es möglich ist, einen Faserstrukturartikel in einer vorbestimmten Qualität zu erlangen. Beispielsweise ist es möglich, Folgendes wiederzuverwenden: zerkleinertes Material, das in dem Rest eines Zerkleinerungsmaschinenabfalls eines Kraftfahrzeugs enthalten ist, nachdem aus diesem Metall, Glas, der Kabelbaum und dergleichen entfernt worden ist; und Späne, die durch Abschneiden eines Innenmaterials wie einer Bodenverkleidung, einer Dachverkleidung und einer Türverkleidung eines Kraftfahrzeugs bei Herstellung des Innenmaterials entstehen; und dergleichen.
Die Form des Granulatschaums ist nicht besonders beschränkt. Beispielsweise sind zerkleinertes Material und Späne ungeformt. Die Abmessung des Granulatschaum ist nicht besonders beschränkt und ein Granulatschaum mit einer maximalen Abmessung von 5 bis 18 mm und insbesondere 10 bis 15 mm kann verwendet werden. Die maximale Abmessung des Granulatschaums soll vorzugsweise in Abhängigkeit der Dicke des Faserstrukturartikels ausgewählt werden. Das Gewichtsverhältnis zwischen der Faser und dem Granulatschaum ist nicht besonders beschränkt, soweit der Granulatschaum an den Fasern durch die bindemittelorientierten Fasern derart anhaften kann, dass sich die Granulatschäume nicht leicht von den Fasern trennen. Die Schaumbestandteile können in einer Menge von 7,5 bis 65 Gewichts-% umfasst sein, und insbesondere von 10 bis 60 Gewichts-%, unter der Annahme, dass die Gesamtmenge der Fasern und der Schaumbestandteile 100 Gewichts-% ist (das bevorzugte Gewichtsverhältnis zwischen den substanzorientierten Fasern und den bindemittelorientierten Fasern in den Fasern ist vorstehend beschrieben). In dem Fall, in dem die Fasern und die Granulatschäume in ausreichender Weise gleichmäßig vermischt sind, ist es möglich, selbst wenn die Fasern in einer kleineren Menge verwendet werden, dass die Schäume an den Fasern derart anhaften, dass sich die Granulatschäume nicht leicht von diesen trennen.
In dem Faserstrukturartikel 100 der vorliegenden Erfindung sind Fasern in einem ringförmigen Ring/Kreisring mit Mittelpunkt auf einer virtuellen Achse 101 angeordnet (siehe 3, 5 und 8). Die „virtuelle Achse 101” beinhaltet eine Mittelachse eines Faserzuführungsanschlusses 14 (siehe 1 und 6), durch den Fasern Herstellung des Faserstrukturartikels 100 unter Einblasen zugeführt werden bei, wie später in Bezug auf das Herstellungsverfahren eines Faserstrukturartikels (2) beschrieben wird, derart, dass die Fasern in einer Richtung von der Mittelachse zu einem Umfang zugeführt werden und sich der Reihe nach und in abgelagerter Weise in einer konzentrischen Anordnung, von einer Innenseitenwandfläche 13 der Ausbildungsform 1 in Richtung zu einer Mittelachse des Faserzuführungsanschlusses 14 schichten, so dass die Fasern im Wesentlichen in einer ringförmigen Ringanordnung angeordnet sind, wie vorstehend beschrieben ist. Die virtuelle Achse 101 kann einzeln vorgesehen sein (siehe 3 und 5) oder mehrfach (siehe 8, in der zwei virtuelle Achsen vorgesehen sind).
Der Faserstrukturartikel kann je nach Notwendigkeit verschiedene Additive enthalten. Beispiele von diesen umfassen ein Antioxidans, ein Ultraviolettabsorptionsmittel, ein Schmiermittel, ein Flammschutzmittel, ein Hilfsflammschutzmittel, einen Weichmacher, ein anorganisches oder organisches Füllmittel zum Verbessern der Stoßwiderstandsfähigkeit, Wärmewiderstandsfähigkeit oder dergleichen des Faserstrukturartikels, ein antistatisches Mittel, eine Färbemittel, ein Plastifizierungsmittel und dergleichen. Jedes Additiv kann in dem Faserstrukturartikel durch vorheriges Beimischen des Additivs in die substanzorientierten Fasern und/oder bindemittelorientierten Fasern enthalten sein. In dem Fall, in dem Granulatschäume verwendet werden, kann jedes Additiv eins sein, das in den Schäumen enthalten ist.
In dem Faserstrukturartikel 100 der vorliegenden Erfindung sind die Fasern 23 von einer Flächenseite zu der anderen Flächenseite des Faserstrukturartikels ausgerichtet, und die Fasern sind in einem ringförmigen Ring mit Mittelpunkt auf einer virtuellen Achse 101 angeordnet (siehe 3, 5 und 8). Deshalb wird der Faserstrukturartikel kaum verformt und bricht nicht, selbst bei Aufbringung einer Zugkraft auf diesen in einer Ebenenrichtung. Wenn beispielsweise der Faserstrukturartikel 100 einer Aufbringung einer Zugkraft in einer gewissen Ebenenrichtung unterzogen wird, wie in 9 gezeigt, wird der Faserstrukturartikel in einen Zustand gebracht, in dem er in der anderen senkrechten Richtung komprimiert ist, um dadurch der Zugkraft so entgegenzuwirken, dass die Zugkraft verteilt wird, so dass der Faserstrukturartikel kaum in der Aufbringungsrichtung der Zugkraft gedehnt wird und somit nicht bricht. Des Weiteren, obwohl der Faserstrukturartikel 100 einer geringen zurückbleibenden Verformung in einem geringfügig gewölbten Zustand nach Aufheben der Zugkraft unterzogen wird, wie in 10 gezeigt ist, wird der Faserstrukturartikel jedoch niemals beträchtlich verformt und bricht nicht.
(2) Herstellungsverfahren eines Faserstrukturartikels
Das Herstellungsverfahren eines Faserstrukturartikels 100 als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Faserzuführungsprozess und einen Schmelzprozess. In dem Faserzuführungsprozess werden erste kurze Fasern 23 und zweite kurze Fasern 23 unter Einblasen in eine Ausbildungsform 1, die eine Form einer hohlen Box hat und die eine erste Bodenwand 11, Seitenwände 13 und eine zweite Bodenwand 12 hat, von einem Faserzuführungsanschluss 14 zugeführt, der durch die erste Bodenwand 11 hindurch ausgebildet ist. In dem Schmelzprozess wird wenigstens ein Teil der zweiten kurzen Fasern 23 geschmolzen, um die ersten kurzen Fasern 23 zu binden (siehe 1–3; in denen die ersten kurzen Fasern und die zweiten kurzen Fasern jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, weil es im Speziellen nicht erfordert ist, dass diese in diesen Figuren voneinander unterschieden werden).
In dem Faserzuführungsprozess werden die ersten und zweiten kurzen Fasern 23 in die Ausbildungsform 1 geblasen und zugeführt. In dem Fall des Herstellens eines Faserstrukturartikels 100, der Granulatschäume 3 enthält, wie in 5 gezeigt ist, werden die Granulatschäume 3 zusammen mit den ersten und zweiten kurzen Fasern 23 eingeblasen und zugeführt. Die vorstehende Erklärung für die Granulatschäume, die in dem Faserstrukturartikel (1) beschrieben sind, gilt für die Granulatschäume 3. Es sei angemerkt, dass Zweckmäßigkeit halber das gleiche Bezugszeichen den Granulatschäumen in 4 und 5 zugeordnet ist. In 5 ist aus Zweckmäßigkeit das gleiche Bezugszeichen einem Faserstrukturartikel, der keine Granulatschäume enthält, und einem Faserstrukturartikel zugeordnet, der Granulatschäume enthält. Darüber hinaus, obwohl die ersten Bodenwände 11 jeweils als solche an oberen Seiten gezeigt sind und die ersten und zweiten kurzen Fasern 23 und dergleichen von oben in 1 und 6 eingeblasen und zugeführt werden, ist es auch möglich, die ersten Bodenwände 11 jeweils an den unteren Seiten anzuordnen und die ersten und zweiten kurzen Fasern 23 und dergleichen von unten einzublasen und zuzuführen.
Die Zuführungsraten der ersten und zweiten kurzen Fasern und dergleichen in die Ausbildungsform können konstant sein oder eingestellt sein, um sich in mehreren Stufen zu ändern. Ein Ändern der Zuführungsrate in mehreren Stufen führt zu einer Ausbildung von klareren Grenzabschnitten in der Radialrichtung des Faseraggregats, das die Fasern aufweist, die in einer ringförmigen Ringanordnung angeordnet sind. Wenn ein Faserstrukturartikel 100 mit einem tiefgezogenen Abschnitt 102, wie beispielsweise in 12 gezeigt ist, hergestellt wird, kann ein vorgeformter Körper 10, der in 11 gezeigt ist und in dem der dichte Abschnitt 2a zu dem tief zu ziehenden Abschnitt 102 korrespondiert, verwendet werden, der durch Erhöhen einer Zuführungsrate der ersten und zweiten kurzen Fasern 23 und dergleichen, um einen radialen dichten Abschnitt 2a auszubilden, und Verringern der Zuführungsrate von diesen hergestellt wird, um einen radial groben Abschnitt 2b auszubilden. Auf diese Weise ist es möglich, eine Beschädigung des vorgeformten Körpers 10 beim Tiefziehen zu verhindern, und auch zu verhindern, dass der tiefgezogene Abschnitt 102 in eine dünne Schicht ausgebildet wird.
Die „Ausbildungsform 1” ist in der Form einer hohlen Box und hat die erste Bodenwand 11, Seitenwände 13 und die zweite Bodenwand 12 (siehe 1 und 6). Die Ausbildungsform 1 hat einen Innenraum, dessen Form im Wesentlichen dieselbe ist wie die Kontur des vorgeformten Körpers 10 (siehe 2, 4 und 7) zum Herstellen eines plattenartigen Faserstrukturartikels 100 (siehe 3, 5 und 8), und der Raum ist typischerweise in der flachen Plattenform dicker als der Faserstrukturartikel 100. Darüber hinaus ist das Material der Ausbildungsform 1 nicht besonders beschränkt, und sie ist in Anbetracht einer Bearbeitbarkeit, einer Wärmewiderstandsfähigkeit und dergleichen bevorzugt aus Metall hergestellt. Die Art des Metalls ist auch nicht besonders beschränkt, und es ist möglich, einen Edelstahl, Aluminium und dergleichen zu verwenden. Die Ausbildungsform 1 kann mit einer ausreichenden Festigkeit versehen werden und rostet kaum, wenn sie aus Edelstahl hergestellt ist, während die Ausbildungsform 1 mit einer ausreichenden Festigkeit versehen werden kann und leichtgewichtig ist, wenn sie aus Aluminium hergestellt ist.
Der „Faserzuführungsanschluss 14” ist an der „ersten Bodenwand 11” der Bodenwände der Ausbildungsform 1 angeordnet, um die ersten und zweiten kurzen Fasern 23 in die Ausbildungsform 1 einzublasen und zuzuführen (die Granulatschäume 3 können gleichzeitig eingeblasen und zugeführt werden). Wenn die ersten und zweiten kurzen Fasern 23 zugeführt werden, bildet sich ein Faseraggregat 2 mit den ersten und zweiten kurzen Fasern, die in einem ringförmigen Ring mit Mittelpunkt auf einer virtuellen Achse 101 angeordnet sind (siehe 1). Es sei angemerkt, dass das gleiche Bezugszeichen dem Faseraggregat in dem vorgeformten Körper 10 von 2 und dem Faseraggregat in dem Faserstrukturartikel 100 von 3 der Zweckmäßigkeit halber zugeordnet ist.
Wie bei dem vorstehenden Faserstrukturartikel (1) beschrieben ist, kann die virtuelle Achse einzeln vorgesehen sein (siehe 3 und 5) oder mehrfach (siehe 8, in der zwei virtuelle Achsen vorgesehen sind). Des Weiteren kann der Faserzuführungsanschluss 14 einzeln vorgesehen sein (siehe 1) oder mehrfach (siehe 6, wo zwei Faserzuführungsanschlüsse vorgesehen sind). Beispielsweise beinhalten die zwei virtuellen Achsen 101 des Faserstrukturartikels 100, der in 8 gezeigt ist, jeweilige Mittelachsen der zwei Faserzuführungsanschlüsse 14, durch die Fasern beim Herstellen des Faserstrukturartikels 100, wie vorstehend bei dem Faserstrukturartikel (1) beschrieben ist, einzublasen und zuzuführen sind, derart, dass die Fasern von diesen Mittelachsen in Richtungen von den Mittelachsen zu einem Umfang hin zugeführt werden und der Reihe nach und in abgelagerter Weise in konzentrischen Anordnungen von der Innenwandfläche 13 der Ausbildungsform 1 und von einer Kollisionsfläche zwischen Fasern, die von den Faserzuführungsanschlüssen 14 zugeführt werden, zu den Mittelachsen hin geschichtet werden, wodurch zwei Faseraggregate 21, 22 in im Wesentlichen ringförmigen Ringanordnungen ausgebildet werden.
Die Formwand der Ausbildungsform 1 ist gestaltet, um eine Luftdurchlässigkeit zu haben. Während die Formwand eine Luftdurchlässigkeit durch Herstellen der Ausbildungsform aus einer geeigneten Art von Material, das selbst eine Luftdurchlässigkeit hat, haben kann, ist es auch möglich, eine Formwand mit einer Luftdurchlässigkeit zu erreichen, selbst wenn die Ausbildungsform aus Metall hergestellt ist, und zwar durch Ausbilden mehrerer Öffnungen durch die Formwand hindurch. Die Form der Öffnung ist nicht besonders beschränkt, und kann kreisförmig, elliptisch, mehreckig, wie bspw. dreieckig und rechteckig, sternförmig oder dergleichen sein.
Des Weiteren ist es gestattet, dass die Öffnung eine maximale Ausbreitung (d. h. einen maximalen Durchmesser, wenn die Öffnung kreisförmig ist, oder eine maximale Abmessung, wenn die Öffnung eine andere Form hat) in dem Bereich von 1 bis 10 mm und insbesondere von 1 bis 6 mm in Abhängigkeit von Faserlängen der ersten und zweiten Fasern 23 hat, die von dem/den Faserzuführungsanschluss/Faserzuführungsanschlüssen 14 einzublasen und zuzuführen sind. Des Weiteren sind die Öffnung bevorzugt über den gesamten Bereich der Formwand der Ausbildungsform 1 in einer im Wesentlichen gleichmäßigen Weise vorgesehen, wodurch es möglich ist, einen Faserstrukturartikel 100 herzustellen, der homogener in einer Ebenenrichtung ist. Des Weiteren ist es noch bevorzugter, dass die Öffnungen in gleichen Abständen über den gesamten Bereich der Formwand der Ausbildungsform 1 vorgesehen sind.
In 1 und 6 ist die Ebenenform der Ausbildungsform 1 rechteckig. Die Form ist nicht darauf begrenzt und sie kann mehreckig, wie bspw. viereckig oder dreieckig, kreisförmig, elliptisch oder dergleichen sein. Die Form der Ausbildungsform 1 kann eine sein, wo vier Ecken eines Rechtecks ausgeschnitten sind, wie beispielsweise im Fall des Herstellens eines fasergeformten Artikels 100b für einen Faserstrukturartikel, der in 14 gezeigt ist.
In dem Fall einer Ausbildungsform, die eine Kreisform in einer Draufsicht hat, wenn die ersten und zweiten kurzen Fasern und dergleichen in die Ausbildungsform durch einen Faserzuführungsanschluss hindurch eingeblasen und zugeführt werden, der an einem mittleren Abschnitt der Ausbildungsform ausgebildet ist, ist es möglich, einen Faserstrukturartikel mit Fasern, die in einer ringförmigen Ringanordnung über den gesamten Faserstrukturartikel hinweg angeordnet sind, leicht herzustellen. Darüber hinaus ist es in dem Fall einer Ausbildungsform, die eine Form in einer Draufsicht hat, wo vier Ecken eines Rechtecks ausgeschnitten sind, auch möglich, die Anordnung der Fasern in einer ringförmigen Ringanordnung über einen gesamten Faserstrukturartikel hinweg in der gleichen Weise wie bei dem Vorstehenden zu erleichtern. Darüber hinaus, in dem Fall einer Ausbildungsform, die eine elliptische Form in einer Draufsicht hat, wenn die ersten und zweiten kurzen Fasern und dergleichen in die Ausbildungsform durch zwei Faserzuführungsanschlüsse eingeblasen und zugeführt werden, die in einer Hauptachsrichtung der Ellipse ausgebildet sind, während Abstände zwischen den zwei Faserzuführungsabschlüssen und den jeweiligen zugehörigen Innenwandflächen und der Abstand zwischen den zwei Faserzuführungsanschlüssen selbst im Wesentlichen gleich sind, ist es möglich, einen Faserstrukturartikel mit zwei Faseraggregaten leicht herzustellen, von denen jedes Fasern aufweist, die in einer ringförmigen Ringanordnung angeordnet sind.
Die „erste kurze Faser” ist eine Faser, die als die substanzorientierte Faser wirkt, wie vorstehend in dem Faserstrukturartikel (1) beschrieben ist, und die „zweite kurze Faser” ist eine Faser, die als die bindemittelorientierte Faser wirkt, wie vorstehend in dem Faserstrukturartikel (1) beschrieben ist. Beispiele der ersten und zweiten kurzen Fasern umfassen die verschiedenen natürlichen Fasern und synthetischen Fasern, die vorstehend beschrieben sind. Die synthetischen Fasern sind von diesen bevorzugt, und Polyesterfasern und Polyolefinfasern sind besonders bevorzugt. Des Weiteren ist die Faser als die zweite kurze Faser, die als die bindemittelorientierte Faser wirken soll, bevorzugt eine Polyesterfaser, eine Polyolefinfaser und dergleichen mit niedrigem Schmelzpunkt, die bei niedrigeren Temperaturen schmilzt und leicht an der ersten kurzen Faser anhaftet, die als die substanzorientierte Faser wirken soll, wie vorstehend beschrieben ist. Es ist möglich, die vorstehend beschriebenen Mantel-Kern-Fasern und Seite-an-Seite-Fasern zu verwenden.
Sowohl die ersten kurzen Fasern als auch die zweiten kurzen Fasern sind in einer Feinheit und Faserlänge nicht besonders beschränkt. Die Durchschnittsfeinheit ist bevorzugt in dem Bereich von 1 bis 10 dtex, und insbesondere von 3 bis 6 dtex. Die Durchschnittsfaserlänge ist bevorzugt in dem Bereich von 5 bis 20 mm und insbesondere von 7 bis 13 mm. Die Durchschnittsfaserlängen der ersten und zweiten kurzen Fasern sind Durchschnittswerte, die jeweils durch zufälliges nacheinander Entnehmen einer einzelnen Faser und geradliniges Anordnen von dieser, ohne sie zu strecken, und durch Messen der Faserlänge an einem platzierten Lineal, und zwar für eine Summe von 200 Fasern, durch ein direktes Verfahren gemäß JIS L1015 erhalten werden.
In dem „Schmelzprozess” wird wenigstens ein Teil der zweiten kurzen Fasern geschmolzen. Die ersten kurzen Fasern werden in diesem Schmelzprozess überhaupt nicht geschmolzen. Die ersten kurzen Fasern und die zweiten kurzen Fasern, von denen wenigstens ein Teil geschmolzen wird, werden aneinander geklebt und die zweiten kurzen Fasern selbst werden aneinander geklebt, und im Anschluss erfolgt eine Ausbildung eines Faserstrukturartikels durch Kühlen von diesen. Die Erwärmungstemperatur ist auf eine Temperatur festgelegt, bei der die zweiten kurzen Fasern schmelzen, und insbesondere auf eine vorbestimmte Temperatur, wo die ersten kurzen Fasern überhaupt nicht schmelzen und wenigstens ein Teil von nur den zweiten Fasern schmilzt, um dadurch als die bindemittelorientierten Fasern zu wirken, und zwar unter Berücksichtigung von Materialien, Schmelzpunkten und dergleichen der ersten und zweiten kurzen Fasern. Die Erwärmungszeit ist in Abhängigkeit von Materialien der ersten und zweiten kurzen Fasern und der Erwärmungstemperatur nicht besonders beschränkt. Es ist nicht bevorzugt, diese zu solch einem Ausmaß zu erwärmen, dass im Wesentlichen alle kurzen Fasern schmelzen, so dass sie ihre Faserform verlieren, und es ist bevorzugt, das Erwärmen für eine Zeitspanne so kurz wie möglich auszuführen, soweit die ersten kurzen Fasern und die zweiten kurzen Fasern ausreichend aneinander anhaften.
In dem Schmelzprozess, wenn wenigstens ein Teil der zweiten kurzen Fasern 23 geschmolzen werden und die ersten kurzen Fasern 23 und die zweiten kurzen Fasern 23 und dergleichen aneinander anhaften, wird der Faserstrukturartikel 100 hergestellt. Der Faserstrukturartikel 100 kann beispielsweise durch Erwärmen eines vorgeformten Körpers 10, der in der zugehörigen Ausbildungsform 1 ausgebildet wird (siehe 2, 4 und 7), auf eine vorbestimmte Temperatur, die unter Berücksichtigung der Schmelzpunkte der ersten und zweiten kurzen Fasern 23 festgelegt ist, und Druckbeaufschlagen des vorgeformten Körpers je nach Notwendigkeit hergestellt werden. Genauer gesagt kann der Faserstrukturartikel 100 durch solch ein Verfahren hergestellt werden, das gestaltet ist, um: den vorgeformten Körper 10 durch Hindurchführen von diesem durch einen Erwärmungsofen zu erwärmen oder ihn mit beispielsweise einer Langwelleninfraroterwärmungseinrichtung zu erwärmen, um dadurch die zweiten kurzen Fasern 23 zu erweichen und zu schmelzen; und anschließend den erwärmten Körper zwischen einem Paar Kühlrollen hindurchzuführen oder ihn zwischen Kühlpressplatten zu pressen und zu kühlen.
Der Faserstrukturartikel, der in der vorstehenden Weise hergestellt wird, ist in einer Form einer flachen Platte und ist direkt benutzbar in Abhängigkeit seiner Verwendung oder dergleichen; jedoch ist es geläufig, einen Faserstrukturartikel in einer vorbestimmten Form mit einer Ausbildungsform in einer Weise auszubilden und zu benutzen, dass der Faserstrukturartikel ausgebildet ist, um zwischen Folgendem angeordnet zu sein: einer Fläche (Rückfläche) eines Innenmaterials wie bspw. einer Bodenverkleidung, einer Dachverkleidung und einer Türverkleidung eines Kraftfahrzeugs, und zwar rückwärtig zu einer gestalteten Oberfläche des Innenmaterials; und einem Kraftfahrzeugchassis; derart, dass der Faserstrukturartikel der Form des Innenmaterials oder des Kraftfahrzeugchassis folgt. Es ist nicht immer notwendig, dass der Faserstrukturartikel genau in eine vorbestimmte Form ausgebildet wird, und es ist ausreichend, dass er in einer Form ist, die im Wesentlichen einer Form eines Innenmaterials oder eines Kraftfahrzeugchassis folgt. Das Verfahren zum zusätzlichen Formen solch eines vorgeformten Körpers in eine ursprüngliche Form einer flachen Platte ist nicht besonders beschränkt, und es ist möglich, einen Faserstrukturartikel in einer vorbestimmten Form durch Druckbeaufschlagen eines vorgeformten Körpers in einer ursprünglichen Form einer flachen Platte, der im Voraus auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt worden ist, mittels einer Ausbildungsform herzustellen, die Umgebungstemperatur hat oder vorher auf eine vorbestimmte Temperatur je nach Notwendigkeit gekühlt worden ist. Des Weiteren ist es auch möglich, eine Ausbildungsform zu verwenden und einen vorgeformten Körper in einer ursprünglichen Form einer flachen Platte in der Ausbildungsform zu platzieren, die auf eine vorbestimmte Temperatur gesteuert wird, um dadurch den vorgeformten Körper zu erwärmen und mit Druck zu beaufschlagen und im Anschluss zu kühlen, um einen Faserstrukturartikel in einer vorbestimmten Form herzustellen.
Die ersten und zweiten kurzen Fasern 23, die in die Ausbildungsform 1 in dem Faserzuführungsprozess eingeblasen und zugeführt werden (gegebenenfalls werden Granulatschäume 3 gleichzeitig eingeblasen und zugeführt), werden typischerweise in einem Zustand erwärmt, in dem sie in die Ausbildungsform 1 gefüllt sind, wodurch der vorgeformte Körper 10 ausgebildet wird. Ein Teil der zweiten kurzen Fasern 23 wird durch das Erwärmen zu dieser Zeit weich gemacht und geschmolzen, und ein Teil der ersten kurzen Fasern 23 und der zweiten kurzen Fasern 23 haften aneinander an, um den anwendbaren vorgeformten Körper 10 auszubilden (siehe 2, 4 und 7).
Die Erwärmungstemperatur und Erwärmungszeit bei Ausbildung des vorgeformten Körpers sind nicht besonders beschränkt und können in geeigneter Weise festgelegt werden, soweit der vorgeformte Körper in ausreichender Weise in Form gehalten wird und leicht handzuhaben ist, wenn er dem Schmelzprozess unterzogen wird. Des Weiteren ist das Erwärmungsverfahren nicht besonders beschränkt und kann beispielhaft gestaltet sein, um eine Ausbildungsform, die mit den ersten und zweiten kurzen Fasern und dergleichen gefüllt ist, stillstehend in einem Erwärmungsofen zu halten oder um die Ausbildungsform durch einen Erwärmungsofen hindurchzuführen, und es ist auch möglich, ein Erwärmen durch Einblasen heißer Luft in eine Ausbildungsform durch Öffnungen hindurch auszuführen, die durch diese hindurch ausgebildet sind.
(3) Verwendung des Faserstrukturartikels
Der Faserstrukturartikel der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders beschränkt und ist in weiten Produktbereichen einsetzbar, die von Materialien für Kraftfahrzeuge bis zu Baumaterialien reichen. Des Weiteren ist er insbesondere als ein Innenmaterial für ein Kraftfahrzeug nutzbar. Beispielsweise wird der Faserstrukturartikel so ausgebildet, um zwischen Folgendem angeordnet zu sein: einer Fläche (Rückfläche) eines Innenmaterials, wie beispielsweise eine Bodenverkleidung, eine Dachverkleidung und eine Türverkleidung, die rückwärtig zu einer gestalteten Fläche des Innenmaterials ist, und einem Kraftfahrzeugchassis, derart, dass der Faserstrukturartikel der Form des Innenmaterials oder des Kraftfahrzeugchassis folgt. Der Faserstrukturartikel der vorliegenden Erfindung wird kaum verformt und bricht nicht leicht, so dass er als ein großes Bauteil nutzbar ist, das zwischen einem Innenmaterial und einem Kraftfahrzeugchassis angeordnet ist.
Da der Faserstrukturartikel verschiedenartig zur Anwendung kommt, ist dessen Dicke nicht besonders beschränkt und kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit der Verwendung oder dergleichen ausgewählt werden. Der Faserstrukturartikel kann eine Dicke von gewöhnlich 5 bis 200 mm und insbesondere von 5 bis 80 mm haben. Selbst falls die Dicke des Faserstrukturartikels in dem Bereich von 5 bis 200 mm ist, können eine ausreichende Festigkeit und dergleichen in vielen Anwendungen erreicht werden, und der Faserstrukturartikel kann als ein leichtgewichtiges Bauteil verwendet werden.
BEISPIEL
Nachstehend wird die Erfindung im Speziellen anhand von Beispielen beschrieben.
Beispiel 1
Verwendet wurden: 40 Gewichts-% Polyethylen-Terephthalatfasern mit einer Durchschnittsfeinheit von 3,3 dtex und einer Durchschnittsfaserlänge von 10 mm (Handelsname „SD150”, hergestellt von Takayasu Co., Ltd.) als die erste kurze Faser; 40 Gewichts-% Wärmefusionsverbindbarer Fasern des Mantel-Kern-Typs mit einer Durchschnittsfeinheit von 2,2 dtex und einer Durchschnittsfaserlänge von 10 mm (Handelsname „T9611”, hergestellt von Toray Industries Inc.) als die zweiten kurzen Fasern, von denen jede ein Material im Kernabschnitt, das aus Polyethylen-Terephthalat mit einem Schmelzpunkt von 260°C gemacht ist, und ein Material in einem Mantelabschnitt aufweist, das aus copolymerisierten Polyester mit einem Schmelzpunkt von 110°C gemacht ist; und 20 Gewichts-% eines Polyurethan-Granulatschaums mit einer Dichte von 0,015 bis 0,030 g/cm³ und einer maximalen Abmessung von 15 mm, wobei der Schaum zerkleinertes Material ist, das durch Zerkleinern eines massiven Soft-Polyurethanschaums erhalten wurde.
Die ersten und zweiten kurzen Fasern und die Polyurethan-Granulatschäume wurden trocken vermischt, und das Gemisch wurde durch Luft in eine Ausbildungsform 1 zugeführt, die aus rostfreiem Stahl in der in 1 gezeigten Form hergestellt wurde, und zwar zuerst mit einer Rate von 50 g/s für 30 s, dann mit einer Rate von 40 g/s für 15 s, und des Weiteren mit einer Rate von 20 g/s für 15 s, in einer Gesamtmenge von 2400 g. Die Form hatte Innenabmessungen von 900 mm in der Länge, 900 mm in der Breite, und 100 mm in der Dicke, und war mit kreisförmigen Öffnungen durch die Formwände hindurch ausgebildet. Anschließend wurde heiße Luft in die Ausbildungsform von den Öffnungen geblasen, die durch die Formwände hindurch ausgebildet sind, um einen Teil der zweiten kurzen Fasern zu erweichen und zu schmelzen, um dadurch die ersten kurzen Fasern und die zweiten kurzen Fasern und dergleichen aneinander anzukleben, wodurch ein vorgeformter Körper 10 ausgebildet wurde, wie in 11 gezeigt ist, wobei der der vorgeformte Körper mit einem radialen dichten Abschnitt 2a und einem radialen groben Abschnitt 2b ausgebildet war, und wobei die Fasern 23 in einer ringförmigen Ringanordnung angeordnet waren. Dieser vorgeformte Körper 10 hat im Wesentlichen die gleichen Abmessungen wie die Innenabmessungen der Ausbildungsform.
Der auf diese Weise ausgebildete vorgeformte Körper 10 wurde bei einer Temperatur von 180°C für 30 s erwärmt, und dann wurde der vorgeformte Körper 10 in einer weiteren Ausbildungsform platziert, die einen Hohlraum in einer vorbestimmten Form hat, und mit einem Druck von 100 MPa für 0,5 bis 1 s bei Raumtemperatur (25°C bis 30°C) mit Druck beaufschlagt. Im Anschluss wurde der resultierende geformte Körper durch fließendes Wasser bei der Raumtemperatur über Strömungsdurchgänge für Kühlmedium in der Form gekühlt, wodurch ein Kraftfahrzeugbodenbaumaterial (Faserstrukturartikel 100) hergestellt wurde, der auf ein Bodenblech eines Automobils zu legen ist und der einen tiefgezogenen Abschnitt 102 hat, der einer Form des Bodenblechs folgt, wie in 12 gezeigt ist. Es sei angemerkt, dass, wenn die Zuführungsraten der ersten und zweiten kurzen Fasern und dergleichen eingestellt werden, ein vorgeformter Körper 10 erhalten werden kann, in dem die Fasern 23, die in der ringförmigen Ringanordnung angeordnet sind, als der dichte Abschnitt 2a und der grobe Abschnitt 2b ausgebildet sind, wie in 11 gezeigt ist. Des Weiteren, in dem Fall eines solchen vorgeformten Körpers, wenn ein Kraftfahrzeugbodenbaumaterial (Faserstrukturartikel 100) mit dem tiefgezogenen Abschnitt 102, wie in 12 gezeigt ist, hergestellt wird, ist es möglich, eine Beschädigung des vorgeformten Körpers bei dessen Ausbildung zu verhindern, und in ausreichender Weise zu verhindern, dass der tiefgezogene Abschnitt 102 in eine dünne Lage ausgebildet wird, und zwar durch Tiefziehen des vorgeformten Körpers derart, dass der dichte Abschnitt 2a, der angepasst ist, um gedehnt zu werden, zu dem tiefgezogenen Abschnitt 102 korrespondiert.
Beispiel 2
20 Gewichts-% von ersten kurzen Fasern, 20 Gewichts-% von zweiten kurzen Fasern und 60 Gewichts-% von Polyurethan-Granulatschäumen wurden trocken vermischt, um ein Gemisch zu erhalten, das durch Luft gefördert und mit einer konstanten Rate von 50 g/s in eine Ausbildungsform zugeführt wurde, die eine Formfläche hat, die Formen von vorzuformenden Abschnitten 10a folgt, wodurch ein vorgeformter Körper 10 mit vier vorgeformten Abschnitten 10a ausgebildet wurde, wie in 13 gezeigt ist. Anschließend wurde der vorgeformte Körper 10 mit den ausgebildeten vier vorgeformten Abschnitten 10a einem Erwärmen in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unterzogen, um einen fasrigen geformten Artikel 100b für einen Faserstrukturartikel mit den vier geformten aus Fasern hergestellten Abschnitten 100a herzustellen, wie in 14 gezeigt ist (es sei angemerkt, dass gestrichelte Linien in einer ringförmigen Ringanordnung in 14 weggelassen sind, um eine Verkomplizierung zu vermeiden).
Wie vorstehend beschrieben ist, insbesondere wenn jeder Faserstrukturartikel eine kompliziertere Endform haben soll, ist es auch möglich, den fasrigen geformten Artikel 100b für einen Faserstrukturartikel durch vorheriges Ausbilden der vorgeformten Abschnitte 10a jeweils in eine Form, die der Endform entspricht, herzustellen. Auf diese Weise ist es möglich, einen Faserstrukturartikel zu erhalten, der homogen ist, ohne einen beträchtlichen Dichtenunterschied zwischen einem konvexen Abschnitt und einem konkaven Abschnitt zu haben, selbst wenn der Faserstrukturartikel eine kompliziertere Form hat. Insbesondere in dem Fall eines Faserstrukturartikels mit relativ kleinen Abmessungen ist es auch möglich, einen sogenannten Mehrfachhohlraum in einer Weise zu verwenden: um gleichzeitig geformte, aus Fasern hergestellte Abschnitte 100a auszubilden, die in mehreren Faserstrukturartikeln einzusetzen sind (in 14 werden vier geformte, aus Fasern hergestellte Abschnitte 100a werden ausgebildet); und um anschließend vorbestimmte Faserstrukturartikel von dem faserartigen geformten Artikel 100b für einen Faserstrukturartikel in mehrere Produkte auszuschneiden, wie in diesem Beispiel.
Es sei angemerkt, dass die vorstehenden Beispiele lediglich zur Erklärung vorgesehen sind und in keiner Weise die vorliegende Erfindung beschränken sollen. Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es zu verstehen, dass die hierin verwendeten Ausdrücke Ausdrücke zur Beschreibung und zur Erklärung sind, und nicht Worte der Beschränkung. Änderungen können innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche gemacht werden, wie derzeit aufgeführt und wie geändert, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung in ihren Aspekten abzuweichen. Obwohl die vorliegende Erfindung hier mit Bezug auf bestimmte Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll die vorliegende Erfindung nicht auf die speziellen Dinge begrenzt sein, die hier offenbart sind; die Erfindung erstreckt sich vielmehr auf alle funktionalen äquivalenten Strukturen, Verfahren und Verwendungen innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche.
Bezugszeichenliste

100: Faserstrukturartikel
101: virtuelle Achse
102: tiefgezogener Abschnitt
103: Kraftfahrzeugkarosserie
100a: geformter, aus Fasern hergestellter Abschnitt
100b: faserartiger geformter Artikel für Faserstrukturartikel
10: vorgeformter Körper
10a: vorgeformter Abschnitt
1: Ausbildungsform
11: erste Bodenwand
12: zweite Bodenwand
13: Seitenwand
14: Faserzuführungsanschluss
2: Faseraggregat
2a: radial dichter Abschnitt
2b: radial grober Abschnitt
V: ungepackter Teil
21: erstes Faseraggregat
22: zweites Faseraggregat
23: Faser (erste und zweite kurze Fasern)
3: Granulatschaum
4: faserhergestelltes Substrat
41: Faltstruktur
42: gebrochener Teil
43: zurückgesprungener Teil

Der vorliegende Faserstrukturartikel ist ein Material in einer plattenartigen Form und hat mehrere Fasern, die aneinander anhaften, und die Fasern sind von einer Flächenseite zu der anderen Flächenseite des Faserstrukturartikels ausgerichtet, und die Fasern sind in einem ringförmigen Ring mit Mittelpunkt auf einer virtuellen Achse angeordnet. Das vorliegende Herstellungsverfahren eines Faserstrukturartikels weist einen Faserzuführungsprozess zum Einblasen und Zuführen von ersten kurzen Fasern und zweiten kurzen Fasern in eine Ausbildungsform, die eine Form einer hohlen Box hat und die eine erste Bodenwand, Seitenwände und eine zweite Bodenwand hat, von einem Faserzuführungsanschluss, der durch die erste Bodenwand hindurch ausgebildet ist, und einen Schmelzprozess zum Schmelzen wenigstens eines Teils der zweiten kurzen Fasern auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 3147964 U [0002, 0003]
JP 2008-89620 A [0002, 0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS L1015 [0053]

Claims

Faserstrukturartikel in einer plattenartigen Form und mit mehreren Fasern, die aneinander anhaften, wobei die Fasern von einer Flächenseite zu der anderen Flächenseite des Faserstrukturartikels ausgerichtet sind, und wobei die Fasern in einem ringförmigen Ring mit Mittelpunkt auf einer virtuellen Achse angeordnet sind.
Faserstrukturartikel nach Anspruch 1, wobei der Faserstrukturartikel einen tiefgezogenen Abschnitt, der tief gezogen ist, und einen dichten Abschnitt und einen groben Abschnitt in einer Radialrichtung des ringförmigen Rings aufweist, und wobei der dichte Abschnitt ausgebildet ist, um zu dem tiefgezogenen Abschnitt zu korrespondieren.
Faserstrukturartikel nach Anspruch 1 oder 2, der durch Einblasen und Zuführen von ersten kurzen Fasern und zweiten kurzen Fasern in eine Ausbildungsform, die eine Form einer hohlen Box hat und die eine erste Bodenwand, Seitenwände und eine zweite Bodenwand hat, von einem Faserzuführungsanschluss, der durch die erste Bodenwand hindurch ausgebildet ist, und Schmelzen wenigstens eines Teils der zweiten kurzen Fasern erhalten wird.
Herstellungsverfahren eines Faserstrukturartikels mit: einem Faserzuführungsprozess zum Einblasen und Zuführen von ersten kurzen Fasern und zweiten kurzen Fasern in eine Ausbildungsform, die in der Form einer hohlen Box ist und die eine erste Bodenwand, Seitenwände und eine zweite Bodenwand hat, von einem Faserzuführungsanschluss, der durch die erste Bodenwand hindurch ausgebildet ist; und einem Schmelzprozess zum Schmelzen wenigstens eines Teils der zweiten kurzen Fasern.
Herstellungsverfahren eines Faserstrukturartikels nach Anspruch 4, wobei wenigstens die ersten kurzen Fasern und/oder die zweiten kurzen Fasern mit einer Zuführungsrate, die in mehreren Stufen eingestellt ist, in dem Faserzuführungsprozess zugeführt werden.
Herstellungsverfahren eines Faserstrukturartikels nach Anspruch 4, wobei der Faserstrukturartikel so gestaltet ist, dass wenigstens die ersten kurzen Fasern und/oder die zweiten kurzen Fasern in einem ringförmigen Ring mit Mittelpunkt auf einer virtuellen Achse angeordnet sind.
Herstellungsverfahren eines Faserstrukturartikels nach Anspruch 6, wobei wenigstens die ersten kurzen Fasern und/oder die zweiten kurzen Fasern mit einer Zuführungsrate, die in mehreren Stufen eingestellt ist, in dem Faserzuführungsprozess zugeführt werden.