JP2006160237A - 自動車用内装基材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 剛性と高温環境における形状維持特性に優れた自動車用内装基材を提供すること。
【解決手段】 自動車用内装基材１００は、熱接着性短繊維を含む２種類以上の基材構成繊維１１が厚さ方向に配向された状態で厚さ方向と直交する方向に連続して集積され、基材構成繊維１１が絡まり合っている繊維ウエブから構成される繊維層１０２と、繊維層１０２の少なくとも一方の主面に接着して積層された熱可塑性樹脂シート層１０４と、を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車用内装基材及びその製造方法に関するものであり、具体的には、天井材、リアパッケージトレー材、ドアトリム材、フロアインシュレーター材、トランクトリム材、ダッシュインシュレーター材などの自動車用内装材の基材及びその製造方法に関する。

従前より、自動車用内装材は、主体となる基材である内装基材に意匠性を有する表皮材を積層し、装着する箇所に応じた形状に加熱成型することで製造されている。自動車用内装材の基材には、プラスチック板、プラスチックフォーム、熱硬化性樹脂製のレジンフェルト、段ボール、あるいは熱硬化性樹脂といった材料に木粉や古紙を添加したハードボードやペーパーボードを用いることができる。

しかしながら、近年、資源の節約やリサイクル等の社会的な要請が高まり、内装材が満たすべき特性も種々に変化している。具体的には、充分な剛性の具備という従来からの要請に応えるだけでなく、自動車の走行燃費向上を図るための軽量化、１００℃程度の高温環境における形状維持特性（形状維持機能ともいう）としての耐熱性の向上、制振性の向上、並びに、リサイクル性の向上といった要請に応える必要が生じている。

このような要請に応じた特性を備える自動車用内装材または内装基材としては、例えば、次のような技術が知られている。

まず、特開２０００−２２９３６９号公報（以下、特許文献１）では、自動車用内装材としてだけでなく、織物、編物、不織布等の布帛からなる表皮材を接着して積層することで内装材とるための内装基材に用いられる不織布積層体が開示されている。特許文献１の不織布積層体は、繊維の絡合のみにより形状を維持させた単純絡合不織布の状態で測定した縦方向引張強さと横方向引張強さとの平均値が１５０Ｎ／５０ｍｍ幅以上である絡合不織布からなる剛性層と、剛性層よりも見掛密度の低い不織布からなる嵩高層とを含む。このような構成を不織布積層体に採用することにより、繊維同士の絡合の程度が高い剛性層と、所定の見掛密度を有する嵩高層によって、充分な剛性を維持しつつ、内装材としての軽量化を実現することができるとされている。

また、特開２００３−２４７１２１号公報（以下、特許文献２）では、融解温度が１８０〜２２０℃の改質ポリブチレンテレフタレート（ポリエステルＡ）と、融解温度が１８０℃以下のポリエステルＢが、重量混合比率Ａ／Ｂ＝１０／９０〜８０／２０の範囲内で溶融混合された重合体が用いられて構成されてなるポリエステル熱接着繊維が開示されている。この特許文献２によれば、例えば自動車の天井材用途などのように、９０〜１００℃の環境に曝されるクッション材として、従前、達成できなかった耐熱性を実現することができるとされている。

さらに、特開平９−２２６４８０号公報（以下、特許文献３）では、熱可塑性合成樹脂からなる主繊維（Ａ）とバインダー繊維（Ｂ）と細繊化繊維（Ｃ）とをシート面に対してほぼ垂直に配向させ、かつ繊維同士を熱融着してなるシート状の繊維構造体が開示されている。図５に示すように、この繊維構造体では、構成繊維９１をカード機に掛けて、シート面に対して平行となる繊維ウエブ９０を形成し、然る後、繊維ウエブ９０を波型に折り畳むことで、シート面に対してほぼ垂直な構成繊維９１の配向を実現している。構造体の構成をこのようにすることで、従前知られているシート面に対して平行な繊維配向を有する構造体に較べ、面圧の負荷に対するへたりを低減し得るとされている。従って、面圧が加わる場合であっても構造体の密度増加を抑制するという作用を有することから、所定の密度及び動バネ係数を満足するため、優れた軽量性、制振性を実現することができるとされている。

他に、車両重量自体を軽減し、燃費向上が希求される状況では、種々の部材を削減することによって軽量化が図られる場合もある。例えば、内装基材に表皮材を貼着して構成される天井材の場合、従前は内装基材に環状の治具を取付け、治具をワイヤーに挿通させることで、内装基材は車室内に装着されていた。しかしながら、軽量化を図るために、治具を廃止し、内装基材自体の剛性により装着状態を保持するという手法が知られている。
特開２０００−２２９３６９号公報（［特許請求の範囲］、［００７５］） 特開２００３−２４７１２１号公報（［特許請求の範囲］、［０００９］〜［００１２］） 特開平９−２２６４８０号公報（［特許請求の範囲］、［発明が解決しようとする課題］、［実施例］、［発明の効果］）

上述した技術背景にあって、本出願の発明者らは自動車用内装基材に求められる特性のうち、特に剛性と高温環境における形状維持特性とに着目し、種々の検討を重ねてきた。特に、特許文献３に教示されるように、繊維ウエブを波型に折り畳むことでシート面に対してほぼ垂直に繊維を配向させた構造体を検討した。その結果、当該文献で開示されるような構造では、繊維ウエブ９０を折り畳む際に表面同士が合わせることで、図５に示されるような界面９２が構造体の厚さ方向に生じるため、単に熱接着しただけでは高温環境における形状維持特性が不十分であるという問題があることがわかった。

従って、本発明は、検討による知見に加えて、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、剛性と高温環境における形状維持特性に優れた自動車用内装基材を提供することを目的とする。

本発明の自動車用内装基材は、熱接着性短繊維を含む２種類以上の基材構成繊維が厚さ方向に配向された状態で厚さ方向と直交する方向に連続して集積し、上記基材構成繊維が絡まり合っている繊維ウエブから構成される繊維層と、上記繊維層の少なくとも一方の主面に接着して積層された熱可塑性樹脂シート層と、を備える。

また、本発明の自動車用内装基材は、熱接着性短繊維を含む２種類以上の基材構成繊維をエアレイ法によって厚さ方向に配向させた状態で厚さ方向と直交する方向に連続して集積させた繊維ウエブにニードルパンチ加工を施してなる繊維層と、上記繊維層の少なくとも一方の主面に接着して積層された熱可塑性樹脂シート層と、を備える。

内装基材をこのように構成することで、基材構成繊維が厚さ方向に配向された状態で厚さ方向と直交する方向に連続して集積されている。そのため、本発明によれば、繊維ウエブを折り畳む必要がなく、繊維ウエブを折り畳む際に生じる界面を実質的に排除することができる。さらに、繊維ウエブの厚さ方向に配向された状態にある基材構成繊維が絡まり合っているため、剛性と高温環境における形状維持特性に優れた自動車用内装基材を得ることができる

また、上記の自動車用内装基材において、上記熱接着性短繊維の軟化点は９０℃以上とすることが好ましい。このような熱接着性短繊維を用いることで、高温環境において形状維持特性を充分に発揮することができる。

さらに、上記繊維ウエブは、上記基材構成繊維として、上記熱接着性短繊維と捲縮性中空短繊維とを含むことが好ましい。基材構成繊維に捲縮性中空短繊維が含まれることで、内装基材の軽量化が可能となると共に、捲縮性中空短繊維の原料状態である潜在捲縮中空短繊維が、繊維ウエブの厚さ方向に配向した状態で加熱され捲縮が発現するため、繊維ウエブが厚さ方向に加圧された状態であっても、上述の加熱接着工程を施すことで、内装基材の繊維層における繊維の配向を良好に保つことができる。

また、上記熱可塑性樹脂シート層は、互いの融点が３０℃以上異なる２種類の長繊維を含むスパンボンド不織布としても良い。このようなスパンボンド不織布を用いることで、成型性を向上させつつ、使用時における剛性及び形状維持特性を向上させることができる。

さらに、上記基材構成繊維が何れもポリエステル系樹脂としても良い。ポリエステル系樹脂を採用した場合には、リサイクル性を向上させることができる。

また、本発明は、自動車用内装基材としてだけでなく、自動車用内装基材の製造方法としても記述することができる。

本発明の自動車用内装基材の製造方法は、熱接着性短繊維を含む２種類以上の基材構成繊維が厚さ方向に配向された状態で厚さ方向と直交する方向に連続して集積させることで繊維ウエブを形成するウエブ形成工程と、上記繊維ウエブの基材構成繊維を絡まり合わせる絡合工程と、上記繊維ウエブを加熱して、上記熱接着性短繊維を他の基材構成繊維に接着させて繊維層を形成する加熱接着工程と、を備える。

さらに、本発明の自動車用内装基材の製造方法は、熱接着性短繊維を含む２種類以上の基材構成繊維をエアレイ法によって厚さ方向に配向させた状態で厚さ方向と直交する方向に連続して集積させた繊維ウエブを形成するウエブ形成工程と、 上記繊維ウエブにニードルパンチ加工を施す絡合工程と、上記繊維ウエブを加熱して、上記熱接着性短繊維を他の基材構成繊維に接着させて繊維層を形成する加熱接着工程と、を備える。

このような工程により自動車用内装基材を製造することで、上述の構成を備えた自動車用内装基材を得ることができる。

また、上記繊維ウエブは、上記基材構成繊維として、上記熱接着性短繊維と潜在捲縮性中空短繊維とを含むことが好ましい。基材構成繊維に潜在捲縮性中空短繊維が含まれることで、内装基材の軽量化が可能となる。さらに、捲縮性中空短繊維の原料状態である潜在捲縮中空短繊維が、繊維ウエブの厚さ方向に配向した状態で加熱され捲縮が発現するため、繊維ウエブが厚さ方向に加圧された状態であっても、上述の加熱接着工程を施すことで、内装基材の繊維層における繊維の配向を良好に保つことができる。

本発明の自動車用内装基材の製造方法は、さらに、上記繊維層の少なくとも一方の主面に熱可塑性樹脂シート層を接着して積層する積層工程を備えることが好ましい。この積層工程を加えることで、剛性及び形状維持特性に優れた自動車用内装基材を得ることができる。

本発明によれば、基材構成繊維を厚さ方向に配向させつつも、厚さ方向に界面が生じない繊維ウエブが得られるため、剛性と高温環境における形状維持特性に優れた自動車用内装基材を提供することを目的とする。

以下、本発明の実施に好適な形態について、添付図面を参照して説明する。

本発明の実施の形態に係る自動車用内装基材は、熱接着性短繊維を含む２種類以上の基材構成繊維で形成された繊維ウエブから構成される繊維層と、繊維層の少なくとも一方の主面に接着して積層された熱可塑性樹脂シートと、を備えるものである。

なお、「基材構成繊維」とは、繊維層若しくは繊維ウエブを構成する繊維成分を言う。

この自動車用内装基材は、例えば自動車における天井材、リアパッケージトレー材、ドアトリム材、フロアインシュレーター材、トランクトリム材、ダッシュインシュレーター材などの自動車用内装材に用いられる。また、自動車用内装材として用いる際には、意匠性を有する表皮材を接着して積層構造とすることができる。

続いて、自動車用内装基材の構成について詳細を説明する。

まず、繊維ウエブの形成に用いる基材構成繊維について説明する。

基材構成繊維は、繊維ウエブの厚さ方向に繊維を配向させることが可能なカード機に使用できるものであって、その繊維長は１０〜８０ｍｍの範囲とするのが好適である。基材構成繊維の繊維長が１０ｍｍに満たない場合、カーディング性に劣るため、繊維を厚さ方向に配向することが難しくなる。一方、基材構成繊維の繊維長が８０ｍｍを超える場合、厚さ方向に配向された繊維の密度にムラが発生しやすくなるため、形成される繊維ウエブの密度を均一にすることが難しくなる。

また、基材構成繊維は、少なくとも熱接着性短繊維を含み、２種類以上の繊維を採用する。これは、熱接着性短繊維のみを用いて基材を構成した場合、例えば９０〜１００℃と想定される車室内の高温環境における形状維持特性（形状維持機能ともいう）が不十分となるためである。この点に鑑みて、熱接着性短繊維の軟化点は９０℃以上であることが好ましい。

さらに、熱接着温度においても繊維形態を保持する目的で、熱接着性短繊維は、熱接着温度で軟化する樹脂成分（Ａ）と、当該樹脂成分（Ａ）よりも高い軟化点を有する樹脂成分（Ｂ）とを組み合わせた複合繊維とするのが好適である。このような複合繊維としては、例えばサイドバイサイド型、海島型、あるいは芯鞘型などの繊維がある。このような複合繊維に用いる９０℃以上の軟化点を有する樹脂成分としては、例えば前述した特許文献２に開示されるイソフタル酸成分を共重合したポリエチレンテレフタレート、或いは、特開昭５８−４１９１２号公報に開示されるもののように、ポリプロピレン系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレン系樹脂、またはポリアミド系樹脂などを任意好適に選択することができる。

ここで、熱接着温度とは、自動車用内装基材の生産工程において設計される温度条件のことであって、特にここでは、熱接着性短繊維を軟化させ、成型された内装基材に冷却後も保型性を持たせるための温度条件を意味する。一方、ここで、軟化点とは、内装基材の繊維成分が塑性変形し得る温度のことであって、成型された形状が冷却後も保持され得る温度のことである。そのため、原則として、軟化点は材料に固有の数値となる。なお、一般的に、熱接着性短繊維の繊維成分は、一度接着した後に結晶化が進むため、成型後の熱接着温度は軟化点以下とすることができる。また、熱履歴によって、原材料としての繊維の軟化点と成型後の繊維の軟化点とは若干異なる場合がある。

また、基材構成繊維は、リサイクル性を考慮して、ポリエチレンテレフタレート系樹脂やポリブチレンテレフタレート系樹脂といったポリエステル系樹脂として構成するのが好ましい。この場合、上述した高い軟化点を有する樹脂成分（Ｂ）に相当するポリエステル系樹脂成分としては、軟化点が２２０℃程度のものを用いる。

熱接着性短繊維と組合せる基材構成繊維は、上記の熱接着温度で繊維の形状が保持されるものであれば、上述したポリエステル系樹脂や、前述した熱接着性短繊維と同様なポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、またはポリアミド系樹脂などの合成樹脂からなる有機繊維、或いは、無機繊維であっても良い。このような無機繊維としては、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、窒化ケイ素繊維、アルミナ繊維或いはバサルト繊維に代表される鉱物繊維などを用いることができ、単繊維の剛性が高い当該無機繊維によって、繊維層の剛性向上を図ることができる。

さらに、熱接着性短繊維と組合せて繊維ウエブを形成するにあたり、基材構成繊維として潜在捲縮性中空短繊維を含ませることが好ましい。ここで、潜在捲縮性中空短繊維とは、内装基材の製造工程において、繊維ウエブを加熱して、熱接着性短繊維を他の基材構成繊維に接着させて繊維層を形成する加熱接着工程で、加熱されることで捲縮が発現するもしくは増大する中空繊維を意味する。また、加熱により捲縮が発現したもしくは増大した中空繊維を、ここでは、捲縮性中空短繊維と呼ぶ。

潜在捲縮性中空短繊維の好適な形態としては、例えば固有粘度の異なる２種類のポリエステルを用いたサイドバイサイド型短繊維であって、中空度が５〜５０％の円状、楕円状、長円状、多角形状の断面であり、加熱によりコイル状捲縮若しくはスパイラル捲縮を発現するものがある。このような潜在捲縮性中空短繊維では、加熱前の捲縮数は１０〜２０個／インチ程度であるが、加熱後の捲縮性中空短繊維の状態では５０個／インチ以上と捲縮数が増大する。

このような潜在捲縮性中空短繊維を用いることで、内装基材の軽量化、形状維持特性の向上及び剛性の確保が可能となる。さらに、潜在捲縮性中空短繊維が繊維ウエブの厚さ方向に配向した状態で加熱され捲縮が発現するため、例えば内装基材に表皮材を貼り合わせる場合など、繊維ウエブが厚さ方向に加圧された状態であっても、上述の加熱接着工程を施すことで、内装基材の繊維層における繊維の配向を乱すことがない。また、後述する加熱接着工程によって、潜在捲縮性中空短繊維は加熱されることで収縮するが、その収縮に伴う寸法変化の影響は実質的に厚さ方向のみに現れるため、繊維層の面密度は均一化され、その再現性も高い。

上述のように繊維ウエブの形成に用いられる基材構成繊維には、熱接着性短繊維を含む２種類以上の繊維が用いられるが、熱接着性短繊維とその他の基材構成繊維との配合重量比は、（熱接着性短繊維）：（その他の基材構成繊維）＝２０：８０〜９０：１０とするのが好適である。このような好適比よりも熱接着性短繊維が少ない場合、繊維間接着点の密度が小さくなるために剛性や形状維持特性が低下する。一方、好適比よりも熱接着性短繊維が多い、すなわち、熱接着性短繊維が過剰に配合された場合、常温から高温環境への温度変化に際して、剛性や形状維持特性が低下する。

次に、上述の基材構成繊維を用いた繊維ウエブ及び繊維ウエブから構成される繊維層について説明する。

本発明の実施の形態における繊維ウエブは、基材構成繊維が繊維ウエブの厚さ方向となる方向に配向された状態で、厚さ方向と直交する方向に連続して基材構成繊維を集積させたものである。また、繊維層を構成するに際して、繊維ウエブの基材構成繊維は、互いに絡まり合わされている。

ここで、「基材構成繊維が繊維ウエブの厚さ方向となる方向に配向された状態」とは、すべての繊維が繊維ウエブの厚さ方向に配向されて、繊維層としたときにも表面に対して垂直方向にすべての繊維が配向されていることを意味しているのではない。ここでは、繊維が繊維ウエブの厚さ方向に比較的揃った状態で配向されることを含む。

また、「基材構成繊維が厚さ方向に配向された状態で、厚さ方向と直交する方向に連続して基材構成繊維を集積させる」とは、図１の断面模式図に示される態様のように、繊維ウエブ１の厚さ方向に比較的揃った状態で配向された繊維１００が、厚さ方向と直交する方向に集積されることを含む。このような態様となるため、特許文献３に記載の繊維ウエブのように、基材構成繊維が主面に対して垂直となるように繊維ウエブを折り畳むことは不要であり、繊維ウエブを折り畳む際に生じる界面は実質的に排除される。

なお、この「基材構成繊維が繊維ウエブの厚さ方向に配向された状態で、厚さ方向と直交する方向に基材構成繊維を集積させた繊維ウエブ」は、エアレイ法（後段で詳述）によって形成することができる。

また、「基材構成繊維が絡まり合っている繊維ウエブ」とするには、繊維ウエブにニードルパンチ加工（後段で詳述）を施すことで得られる。なお、特許文献３に記載されている折り曲げた繊維ウエブにニードルパンチ加工を施す場合、繊維ウエブの折り曲げ状態がニードルパンチ加工によって破壊され、繊維配向が繊維ウエブの厚さ方向に対して直交する（すなわち、繊維ウエブの主面に対して平行になる）という傾向がある。この傾向は、厚めの繊維ウエブを使って、折り曲げ後の厚さが薄い繊維層を作成する場合に顕著となる。一方、本実施の形態では、ニードルパンチ加工を施す対象となる繊維ウエブは、基材構成繊維が繊維ウエブの厚さ方向に配向されたものであるため、ニードルパンチ加工によって繊維配向が繊維ウエブの厚さ方向に対して直交するという傾向は少ない。

上述のような繊維ウエブに対して、後述する加熱接着工程を行うことで、繊維層が得られる。この繊維層は、主面にわたる面内方向での曲げ剛性が高く、しかも、加熱接着工程により基材構成繊維の繊維配向が堅固になるため、高温環境に曝された際の形状維持特性に優れた繊維層を得ることができる。

繊維層の面密度は、所望とする剛性並びに形状維持特性に応じて種々に設計し得るものである。しかしながら、剛性や形状維持特性の保持の観点からは２００ｇ／ｍ^２以上とするのが好ましく、自動車の軽量化の観点からは面密度は９００ｇ／ｍ^２以下（より好ましくは８００ｇ／ｍ^２以下）とすることが好ましい。また、厚さは、同様の観点から３ｍｍ以上１５ｍｍ以下とするのが好適である。

次に、繊維層に接着される熱可塑性樹脂シート層について説明する。

上述のように、繊維層の一方の主面もしくは両方の主面に熱可塑性樹脂シート層が接着されることで、本実施の形態にかかる自動車用内装基材は積層構造を備えるように構成される。なお、繊維層を構成する繊維ウエブの基材構成繊維と異なり、熱可塑性樹脂シート層に含まれる繊維は、シート層の厚さ方向と直交する方向へ配向されていることが好ましい。このように繊維の配向が異なる層を接着して積層することで、繊維層の繊維配向と、熱可塑性樹脂シート層の繊維配向とが実質的に垂直となり、剛性の向上を図ることができる。

熱可塑性樹脂シート層としては、４０℃以下の日常生活における常温環境下や前述の高温環境下で寸法変化の小さいものであって、構成樹脂成分の最も低い軟化点が９０℃以上であるものを任意好適に選択して用いることができる。具体的には、スパンボンド不織布に代表される長繊維不織布、スパンレース不織布、ニードルパンチ不織布などの短繊維不織布や、メッシュ、フィルムなどを用いることができる。

特に、熱可塑性樹脂シート層として長繊維不織布を採用する場合、成型性向上の観点から、互いの融点が３０℃以上異なる２種類以上の長繊維で構成されたスパンボンド不織布を採用するのが好ましい。このような２種類の長繊維における各々の繊維構成樹脂の重量比率は、（低融点長繊維）：（高融点長繊維）＝５：９５〜９５：５、より好ましくは（低融点長繊維）：（高融点長繊維）＝５：９５〜５０：５０とするのが好適である。この好適な数値範囲を外れる場合には、剛性及び形状維持特性の保持が難しくなる。また、長繊維不織布を構成する長繊維の繊維長は特に限定されないが、基材構成繊維よりも長い繊維長（例えば、９０ｍｍ以上）であれば良い。

さらに、熱可塑性樹脂シート層の面密度は、剛性や形状維持特性を保持する観点からは３０ｇ／ｍ^２以上とするのが好ましく、自動車の軽量化の観点からは２００ｇ／ｍ^２以下とするのが好ましい。また、樹脂シート層の厚さは、同様の観点から０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とするのが好適である。

続いて、本発明の実施の形態に係る自動車用内装基材の製造方法を説明する。

まず、図２を参照して、繊維ウエブを形成するウエブ形成工程を説明する。

上述のように本実施の形態に係る内装基材における繊維ウエブは、基材構成繊維が厚さ方向に配向された状態で、厚さ方向と直交する方向に連続して集積されている。そのため、特許文献３に記載の繊維ウエブのように、基材構成繊維を主面に対して垂直となるように繊維ウエブを折り畳む必要はない。

このような繊維ウエブの形成するため、エアレイ法を用いたカード機を用いることができる。図２は、カード機の要部を示す模式図である。

まず、カード機において、２種類以上の基材構成繊維１１を均一に混合した後、繊維を開繊する。開繊された基材構成繊維１１は、空気流によってほぼ均一に引き揃えられ、図２に示すように、気流によって円筒形状であり表面をメッシュ状とされたサクションドラム３２の周面に対して垂直に当てることで集束させて、繊維群２０を形成する。この時、サクションドラム３２の周面において、基材構成繊維１１を引き取る部分で、基材構成繊維１１は吸引される。その後、ベルト３３とローラ３４を備えたコンベアによって集束させた繊維群２０を搬送することで、基材構成繊維１１が厚さ方向に配向された状態で厚さ方向と直交する方向に連続して集積された繊維ウエブ１を得ることができる。

このウエブ形成工程に適した、エアレイ法を用いたカード機を含むウエブ形成装置としては、例えば、フェーラー（ＦＥＨＲＥＲ）社製の「Ｖ２１／Ｒ−Ｋ１２」若しくは「Ｖ２１／Ｋ１２」、又はランド（ＲＡＮＤＯ）社製の「ＲＡＮＤＯ−ＷＥＢＢＥＲ（ランドウェッバー）」（同社登録商標）がある。

ウエブ形成工程の後、繊維ウエブの基材構成繊維を絡まり合わせる絡合工程を行う。絡合工程は繊維ウエブの片面のみに対して行っても良いが、基材構成繊維の繊維配向を乱さない限り、両面に対して行うことが好ましい。絡合工程を両面に対して行った場合、基材構成繊維の繊維配向を保ちながら、内装基材としての形状維持特性や剛性を良好なものとすることができる。

この絡合工程は、周知のニードルパンチ機によるニードルパンチ加工によって行うことができる。このニードルパンチ加工における、パンチ密度や針深さ、針形状などは任意好適に設計される。

絡合工程において基材構成繊維を絡まり合わせた繊維ウエブに対して加熱接着工程を行う。加熱接着工程では、熱接着性短繊維の熱特性に応じた温度で、無圧下で加熱し得る熱風循環炉や加圧可能な加熱ロールなど周知の手段によって、繊維を加熱し、熱接着性短繊維を他の基材構成繊維に接着させることで繊維層が得られる。

次いで、積層工程として、ウエブ形成工程、絡合工程及び加熱接着工程を経て得られた繊維層に、接着層を介在させる又は接着剤を塗布する等の手段を用いて、熱可塑性樹脂シート層を接着して積層させる。

このような工程を採用することにより、上述の内装基材の構造を実現することができる。

なお、本発明の実施の形態に係る自動車用内装基材の構成は次のようにすることができる。

まず、熱可塑性樹脂シート層の積層は、上述のように剛性向上の観点から行われる。そのため、加熱接着工程までを経て得られた繊維層が充分な剛性を有する場合には、熱可塑性樹脂シート層の積層は省略することができる。

自動車用内装基材を積層構造とするために、繊維層と熱可塑性樹脂シート層との間に介在させる接着層は、通気性の有る不織布であっても、ホットメルトフィルムのように加熱接着後に非通気となるフィルムであっても良い。ホットメルトフィルムを用いた場合には、内装基材における層間剥離を効果的に回避することができる。また、非通気の層を設けることで、車内温度の変化或いは走行などに伴う空気対流への悪影響を軽減させることができる。例えば、本実施の形態に係る内装基材を用いた内装材の一態様である天井材の場合、空気対流に載って微細な粉塵等が内装基材の層間方向を通過し、一種の濾過現象を生じるといった悪影響を抑制することができる。

また、熱可塑性樹脂シート層において、繊維層との接着面とは反対の面に接着層を設けて、そこに非通気性フィルムを接着させても良い。このように非通気性の層を内装基材に設けることによって、ホットメルトフィルムを用いた場合と同様に、車内温度の変化或いは走行などに伴う空気対流への悪影響を軽減することができる。

このような接着層を付加する場合において、各層間を接着して積層する装置や方法は、所望とする内装基材の設計に応じたものとすれば良い。具体的には、前述と同様な熱風循環炉、加熱ロールなどを任意好適に選択して用いることができる。

以下、本出願に係る実施例につき、実施例に係る構造を説明する共に、その評価結果を説明する。なお、本実施例において、特定の寸法、形状、配置関係、数値的条件など、本発明の理解を容易とする程度に特定条件を例示して説明するが、本発明はこれら例示形態にのみ限定されるものではなく、この発明の目的の範囲内で任意好適な変形または変更を行うことができる。

＜実施例１＞
（１）繊維層の作製
基材構成繊維として、次の熱接着性短繊維と潜在捲縮性中空短繊維の２種類の繊維を用意した。
［熱接着性短繊維］
材料 ：芯鞘型ポリエステル系樹脂（鞘成分：イソフタル酸で改質したポリブチレンテレフタレート［軟化点１１０℃、融点１６０℃］、芯成分：ポリエチレンテレフタレート［軟化点：２３７〜２３８℃、融点２４０℃］）
繊度 ：４．４ｄｔｅｘ（繊維径２０μｍ）
繊維長 ：３８ｍｍ
［潜在捲縮性中空短繊維］
材料 ：東レテトロンＴ−７０［東レ株式会社製］（固有粘度の異なるポリエチレンテレフタレート／ポリエチレンテレフタレート複合繊維）
繊度 ：１４．３ｄｔｅｘ（繊維径４５μｍ）
繊維長 ：５１ｍｍ

上記の熱接着性短繊維７０質量％と潜在捲縮性中空短繊維３０質量％とを混綿した後、前述したカード機を含むウエブ形成装置を用いて、基材構成繊維を厚さ方向に配向させた繊維ウエブ（面密度６００ｇ／ｍ^２、厚さ８０ｍｍ）を形成した。次いで、この繊維ウエブの両面から、各々、ニードルパンチ加工（針密度５０本／ｃｍ^２）を施して基材構成繊維を絡まり合わせた。その後、熱風の温度を１７５℃に設定した熱風循環炉へ供給し、ポリエステル系芯鞘型の熱接着短繊維の鞘成分のみを加圧することなく溶着し、かつ、潜在捲縮性中空短繊維を捲縮発現させて、捲縮性中空短繊維とした。これにより、実施例１に係る繊維層（面密度：６００ｇ／ｍ^２、厚さ１０ｍｍ）を得た。

（２）内装基材の調製
熱可塑性樹脂シート層として、ポリエチレンテレフタレートの長繊維（融点：２４０℃、軟化点：２３７〜２３８℃）８０質量％と低融点ポリエチレンテレフタレートの長繊維（融点：１９５℃、軟化点：１５０℃）２０質量％とからなるスパンボンド不織布（面密度：７０ｇ／ｍ^２、厚さ：０．３ｍｍ、通気性有り）を用意した。また、接着層として、低融点ポリエステル（融点：１２０℃）を有する低融点樹脂不織布（面密度：２４ｇ／ｍ^２、厚さ：０．２ｍｍ、通気性有り）を用意した。次いで、この熱可塑性樹脂シート層と接着層とを温度１５０℃に設定した加熱ロールを用い加圧加熱することで予め複合不織布として一体化した。

続いて、前述の繊維層と複合不織布とを、図３に示すように、スパンボンド不織布１０４（熱可塑性樹脂シート層）、低融点樹脂不織布（接着層）１０６、繊維層１０２、低融点樹脂不織布（接着層）１０６、スパンボンド不織布（熱可塑性樹脂シート層）１０４の順になるように積層した後、熱風の温度を２３０℃に設定した熱風循環炉で再度加熱したところ、厚さは１０ｍｍであった。加熱終了後、熱風循環炉内からこの内装基材を取り出し、平板プレス機を用いて冷間プレスした。これらの工程を経て、各層間を圧着一体化し、面密度が７８８ｇ／ｍ^２、厚さが８ｍｍの実施例１に係る内装基材１００を調製した。

＜実施例２＞
（１）繊維層の作製
基材構成繊維の１つとして、次のような繊維を用意した。
材料 ：東レテトロンＴ−２０１［東レ株式会社製］（丸断面かつ中実のポリエチレンテレフタレート繊維）
繊度 ：２０ｄｔｅｘ（繊維径４３μｍ）
繊維長 ：６４ｍｍ
軟化点 ：２３７〜２３８℃
融点 ：２４０℃

このポリエチレンテレフタレート繊維３０質量％と、実施例１で用いた熱接着性短繊維７０質量％とを混綿した後、前述したカード機を含むウエブ形成装置を用いて、基材構成繊維を厚さ方向に配向させた繊維ウエブ（面密度７００ｇ／ｍ^２、厚さ８０ｍｍ）を形成した。次いで、この繊維ウエブの両面から、各々、ニードルパンチ加工（針密度５０本／ｃｍ^２）を施し、熱風の温度を１７５℃に設定した熱風循環炉へ供給し、ポリエステル系芯鞘型の熱接着短繊維の鞘成分のみを加圧することなく溶着した。これにより、実施例２に係る繊維層（面密度：７００ｇ／ｍ^２、厚さ１０ｍｍ）を得た。

（２）内装基材の調製
熱可塑性樹脂シート層として、ポリエチレンテレフタレート（融点：２４０℃、軟化点：２３７〜２３８℃）のみから構成されたスパンボンド不織布（面密度：２０ｇ／ｍ^２、厚さ：０．３ｍｍ、通気性有り）を用意した。また、接着層として、変性オレフィン／ナイロン／変性オレフィンの３層フィルム（面密度：５０ｇ／ｍ^２、厚さ：０．０５ｍｍ、通気性なし）を用意した。次いで、この熱可塑性樹脂シート層と接着層とを１５０℃に設定した加熱ロールを用い加圧加熱することで予め複合一体化した複合不織布とした。

続いて、前述の繊維層と複合不織布とを、図４に示すように、繊維層２０２、３層フィルム（接着層）２０６、スパンボンド不織布（熱可塑性樹脂シート層）２０４の順になるように積層した後、熱風の温度を２３０℃に設定した熱風循環炉で再度加熱したところ、厚さは１０ｍｍであった。加熱終了後、熱風循環炉内からこの内装基材を取り出し、平板プレス機を用いて冷間プレスした。これらの工程を経て、各層間を圧着一体化し、面密度が７７０ｇ／ｍ^２、厚さが８ｍｍの実施例２に係る内装基材２００を調製した。

＜実施例３＞
（１）繊維層の作製
基材構成繊維の１つとして、次のような繊維を用意した。
材料 ：バサルト繊維（basalt fiber：玄武岩を主成分とする人工の中実無機繊維）
繊維径 ：１０μｍ
繊維長 ：５０ｍｍ
融点 ：１５００℃

このバサルト繊維３０質量％と、実施例１で用いた熱接着性短繊維７０質量％とを混綿した後、前述したカード機を含むウエブ形成装置を用いて、基材構成繊維を厚さ方向に配向させた繊維ウエブ（面密度７００ｇ／ｍ^２、厚さ６０ｍｍ）を形成した。次いで、実施例１並びに実施例２と同様に、この繊維ウエブの両面から、各々、ニードルパンチ加工（針密度５０本／ｃｍ^２）を施し、熱風の温度を１７５℃に設定した熱風循環炉へ供給し、ポリエステル系芯鞘型の熱接着短繊維の鞘成分のみを加圧することなく溶着した。これにより、実施例３に係る繊維層（面密度：７００ｇ／ｍ^２、厚さ１０ｍｍ）を得た。

（２）内装基材の調製
熱可塑性樹脂シート層として、実施例２と同様のポリエチレンテレフタレート（融点：２４０℃、軟化点：２３７〜２３８℃）のみから構成されたスパンボンド不織布（面密度：２０ｇ／ｍ^２、厚さ：０．３ｍｍ、通気性有り）を用意した。また、接着層として、変性オレフィン／ナイロン／変性オレフィンの３層フィルム（面密度：５０ｇ／ｍ^２、厚さ：０．０５ｍｍ、通気性なし）を用意した。次いで、この熱可塑性樹脂シート層と接着層とを１５０℃に設定した加熱ロールを用い加圧加熱することで予め複合一体化した複合不織布とした。

続いて、前述の繊維層と複合不織布とを、図４に示すように、繊維層３０２、３層フィルム（接着層）３０６、スパンボンド不織布（熱可塑性樹脂シート層）３０４の順（実施例２と同様）になるように積層した後、熱風の温度を２３０℃に設定した熱風循環炉で再度加熱したところ、厚さは１０ｍｍであった。加熱終了後、熱風循環炉内からこの内装基材を取り出し、平板プレス機を用いて冷間プレスした。これらの工程を経て、各層間を圧着一体化し、面密度が７７０ｇ／ｍ^２、厚さが８ｍｍの実施例３に係る内装基材３００を調製した。

＜比較例１＞
（１）繊維層の作製
繊維ウエブに対してニードルパンチ加工を行わなかったことを除き、実施例１と同一の繊維配合及びウエブ形成工程により、繊維ウエブ（面密度６００ｇ／ｍ^２、厚さ８０ｍｍ）を形成した。次いで、この繊維ウエブに対し、熱風の温度を１７５℃に設定した上下バンド型の熱風循環炉を用い、上下のバンド間隔を１０ｍｍに規制して加熱することで、面密度が６００ｇ／ｍ^２、厚さが１０ｍｍの比較例１に係る繊維層を得た。

（２）内装基材の調製
繊維層を作製した後、実施例１と同一の複合不織布、即ち、予め熱可塑性樹脂シート層と接着層とを加熱加圧により接着したものを用いて、図３に示される内装基材１００の構成と同一の構成で積層し、熱風の温度を２３０℃に設定した熱風循環炉による再度加熱したところ、厚さは３０ｍｍであった。加熱終了後、実施例１と同様に冷間プレスを行った。これらの工程を経て、各層間を圧着一体化し、面密度が７８８ｇ／ｍ^２、厚さが８ｍｍの比較例１に係る内装基材を調製した。

＜比較例２＞
（１）繊維層の作製
繊維ウエブの主面方向内で二方向性の繊維配向（クロスレイ）を有することを除き、実施例１と同一の繊維配合及びニードルパンチ加工条件で、繊維ウエブ（面密度６００ｇ／ｍ^２、厚さ６０ｍｍ）を作製した。次いで、熱風の温度を１７５℃に設定した熱風循環炉で加圧することなく加熱接着処理することによって、面密度６００ｇ／ｍ^２、厚さ１０ｍｍの比較例２に係る繊維層を得た。

（２）内装基材の調製
繊維層を作製した後、実施例１及び比較例１と同様に、複合不織布の積層、熱風循環炉における再加熱及び冷間プレスの工程を経て、各層間を圧着一体化し、面密度７８８ｇ／ｍ^２、厚さ８ｍｍの比較例２に係る内装基材を調製した。

＜比較例３＞
（１）繊維層の作製
繊維ウエブに対してニードルパンチ加工を行わなかったことを除き、比較例２と同一の条件で、繊維ウエブ（面密度６００ｇ／ｍ^２、厚さ６０ｍｍ）を作製した。次いで、１７５℃に設定した加熱ロールで加圧接着し、面密度６００ｇ／ｍ^２、厚さ１０ｍｍの比較例３に係る繊維層を得た。

（２）内装基材の調製
繊維層を作製した後、実施例１、比較例１及び比較例２と同様に、複合不織布の積層、熱風循環炉における再加熱及び冷間プレスの工程を経て、各層間を圧着一体化し、面密度７８８ｇ／ｍ^２、厚さ８ｍｍの比較例３に係る内装基材を得た。

＜形状維持特性の評価方法＞
次に、上述した実施例及び比較例に係る内装基材に対して、高温環境における形状維持特性を評価した。まず、上述した各内装基材の縦方向（繊維層の生産工程における流れ方向）に３００ｍｍ、横方向に５０ｍｍの寸法で短冊状試験片を採取した。この短冊状試験片の縦方向における一端から７０ｍｍまでの領域を直方体の台上に載置固定し、残りの２３０ｍｍの領域を直方体の台から突出させた。次いで、この状態を維持したまま、温度９０℃に設定した恒温槽に４時間放置し、直方体の台から突出した部分の先端における垂下り量（単位：ｍｍ）を測定した。この垂下り量が１０ｍｍ以下であれば、形状維持特性に優れていると評価できる。

＜剛性の評価方法＞
また、常温における剛性の評価として、室温である２５℃での剛性測定を実施した。まず、各内装基材の縦方向に１５０ｍｍ、横方向に５０ｍｍの寸法で短冊状試験片を採取した。この短冊状試験片を、１００ｍｍの間隔をおいて配置した２つの支持台上に、またがるように載置した。次いで、この支持台間の中央部（支持台から５０ｍｍの部分）を加圧くさびにより、加圧速度２０ｍｍ／ｍｉｎで重力方向へ加圧した。この加圧時の荷重を、当該くさびが装着された引張試験機「テンシロンＵＣＴ−５００」（オリエンテック製）により経時的に計測し、荷重が最大となる点の荷重（最大点荷重）を記録した。

各試料した内装基材の面密度及び厚さ並びに評価結果を表１に示す。

この表１から理解できるように、本発明の実施の形態に係る実施例１から実施例３では、何れの比較例と較べても、垂下り量に対応する形状維持特性に優れていた。

まず、繊維層を構成する基材構成繊維の絡まり合いによる効果に関しては、実施例１と比較例１との対比から、ニードルパンチ加工を施していない比較例１に較べて、ニードルパンチ加工を施した実施例１では、形状維持特性と剛性の両方について優れた特性を発揮することが確認できた。これは、ニードルパンチ加工によって、繊維ウエブの厚さ方向に配向された状態にある基材構成繊維を互いに絡まり合わせることで、繊維が縒り合わさった束を作ると推測され、これにより各特性が向上したと考えられる。

さらに、繊維層を構成する繊維の配向による効果に関しては、実施例１と比較例２との対比から、繊維ウエブの主面方向内で二方向性の繊維配向（クロスレイ）を有する比較例１に較べて、基材構成繊維を繊維ウエブの厚さ方向に配向させた実施例１では、形状維持特性と剛性の両方について優れた特性を発揮することが確認できた。

また、内装用基材の積層構成に関しては、実施例２及び実施例３においては、実施例１並びに比較例１から比較例３に較べて、熱可塑性樹脂シート層等を繊維層の一方の面側にのみ配設して軽量な設計としたものの、実施例１と同様に優れた形状維持特性を実現することができた。また、実施例２と実施例３との比較から理解できるように、繊維層を構成する基材構成繊維として、単繊維の剛性に優れた無機繊維を採用することにより、実施例３では垂下り量と最大点荷重との双方に優れた効果が認められた。

このように、本発明の自動車用内装基材においては、繊維構成繊維が厚さ方向に配向された状態で厚さ方向と直交する方向に連続して集積されている。そのため、繊維ウエブを折り畳むことなく基材構成繊維をその厚さ方向に配向させることができる。また、繊維ウエブを折り畳まないため、本発明によれば、繊維ウエブを折り畳む際に生じる界面を実質的に排除することができる。さらに、繊維ウエブの厚さ方向に配向された状態にある基材構成繊維が絡まり合っているため、剛性と高温環境における形状維持特性に優れた自動車用内装基材を得ることができる。

また、本発明の製造方法を採用することで、上述の構成を備えた自動車用内装基材を得ることができる。

本発明に係る自動車用内装基材は、例えば自動車における天井材、リアパッケージトレー材、ドアトリム材、フロアインシュレーター材、トランクトリム材、ダッシュインシュレーター材などに用いることができる。特に高温環境による形状変化が少ない内装基材として、意匠性を有する表皮材に接着して積層構造とすることで、好適な自動車用内装材を得ることができる。

本発明の実施形態に係る内装基材における繊維ウエブの態様を示す断面模式図である。 本発明の実施形態に係る内装基材における繊維ウエブを形成するためのカード機の要部を示す模式図である。 本発明の一実施例に係る内装基材の断面図である。 本発明の他の実施例に係る内装基材の断面図である。 従来技術に係る繊維ウエブの形成を説明する図である。

符号の説明

１…繊維ウエブ、１１…基材構成繊維、２０…繊維群、３１…ガイド部、３２…サクションドラム、３３…ベルト、３４…ローラ、１００，２００，３００…自動車用内装基材、１０２，２０２，３０２…繊維層、１０４，２０４，３０４…スパンボンド不織布（熱可塑性樹脂シート）、１０６…低融点樹脂不織布（接着層）、２０６，３０６…３層フィルム（接着層）。

Claims (10)

1. 熱接着性短繊維を含む２種類以上の基材構成繊維が厚さ方向に配向された状態で厚さ方向と直交する方向に連続して集積し、前記基材構成繊維が絡まり合っている繊維ウエブを有する繊維層と、
   前記繊維層の少なくとも一方の主面に接着して積層された熱可塑性樹脂シート層と、を備える自動車用内装基材。
2. 熱接着性短繊維を含む２種類以上の基材構成繊維をエアレイ法によって厚さ方向に配向させた状態で厚さ方向と直交する方向に連続して集積させた繊維ウエブにニードルパンチ加工を施してなる繊維層と、
   前記繊維層の少なくとも一方の主面に接着して積層された熱可塑性樹脂シート層と、を備える自動車用内装基材。
3. 前記熱接着性短繊維の軟化点が９０℃以上であることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の自動車用内装基材。
4. 前記繊維ウエブが、前記基材構成繊維として、前記熱接着性短繊維と捲縮性中空短繊維とを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の自動車用内装基材。
5. 前記熱可塑性樹脂シート層を、互いの融点が３０℃以上異なる２種類の長繊維を含むスパンボンド不織布としたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の自動車用内装基材。
6. 前記基材構成繊維が何れもポリエステル系樹脂からなることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の自動車用内装基材。
7. 熱接着性短繊維を含む２種類以上の基材構成繊維を厚さ方向に配向させた状態で厚さ方向と直交する方向に連続して集積させることで繊維ウエブを形成するウエブ形成工程と、
   前記繊維ウエブの基材構成繊維を絡まり合わせる絡合工程と、
   前記繊維ウエブを加熱して、前記熱接着性短繊維を他の基材構成繊維に接着させて繊維層を形成する加熱接着工程と、を備える自動車用内装基材の製造方法。
8. 熱接着性短繊維を含む２種類以上の基材構成繊維をエアレイ法によって厚さ方向に配向させた状態で厚さ方向と直交する方向に連続して集積させて繊維ウエブを形成するウエブ形成工程と、
   前記繊維ウエブにニードルパンチ加工を施す絡合工程と、
   前記繊維ウエブを加熱して、前記熱接着性短繊維を他の基材構成繊維に接着させて繊維層を形成する加熱接着工程と、を備える自動車用内装基材の製造方法。
9. 前記繊維ウエブが、前記基材構成繊維として、前記熱接着性短繊維と潜在捲縮性中空短繊維とを含むことを特徴とする請求項７もしくは請求項８に記載の自動車用内装基材の製造方法。
10. さらに、前記繊維層の少なくとも一方の主面に熱可塑性樹脂シート層を接着して積層する積層工程を備えることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の自動車用内装基材の製造方法。

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