JP2012112074A - 成形用シート及びこれから得られる成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】膨張成形性に優れ、得られる成形体が優れた断熱性、吸音性等を有する成形用シート、及びこの成形用シートから得られる成形体の提供を目的とする。
【解決手段】本発明は、繊維素材及び熱発泡性マイクロカプセルを含有する熱発泡層を備える成形用シートであって、上記繊維素材が天然繊維及び熱可塑性繊維を含み、水分が５％以上１５％以下であることを特徴とする。上記熱発泡層がカチオン性の定着剤をさらに含有するとよい。さらには、上記熱発泡性マイクロカプセルの平均粒子径が５μｍ以上５０μｍ以下、発泡開始温度が８０℃以上１２０℃以下、最大膨張温度が１５０℃以上２００℃以下、発泡体積比率が５０倍以上１３０倍以下であるとよい。
【選択図】なし

Description

本発明は、成形用シート及びこの成形用シートから得られる成形体に関する。

自動車用の天井内装材や建材等には、一般的に断熱性、吸音性、剛性、寸法安定性等が要求されている。一方、近年において、自動車用の天井内装材や建材等には、このような断熱性等の要求に加えて、軽量性、成形性の向上、さらには製造過程での作業性、サーマルリサイクル、産業廃棄物削減等の環境に対する配慮が強く要請されている。

従来の自動車用天井内装材としては、例えば発泡ポリウレタンシートの両表面に、結合剤によりガラスチョップドストランドマットを接着した自動車成形天井材が開発されている（特許第４０２６４５５号公報参照）。このガラスチョップドストランドマットは、ガラスチョップドストランドが接着剤を介して結合したものであり、目付が８０ｇ／ｍ^２〜２００ｇ／ｍ^２で、ＪＩＳ−Ｒ３４２０に基づいて測定した強熱減量が１０質量％〜２５重量％とされている。しかしながら、上記天井内装材は、剛性、寸法安定性、断熱性等には優れるものの、素材としてガラス繊維を用いることから、軽量化や、プレス加工等における成形性の向上、サーマルリサイクルなどの環境問題等を十分にクリアすることができない。

そこで、上述の天井内装材等に用いられる材料として、熱発泡性マイクロカプセルを含有する成形用シートの開発も進められている（特開２００８−５０７２４号公報参照）。このような成形用シートは、加熱によりマイクロカプセルを発泡させて成形し、この成形体を内装材等として用いるものである。しかし、このような成形用シートの膨張成形性（発泡性）や、これから得られる成形体の断熱性や吸音性には改善の余地がある。

特許第４０２６４５５号公報 特開２００８−５０７２４号公報

本発明は、これらの不都合に鑑みてなされたものであり、膨張成形性に優れ、得られる成形体が優れた断熱性、吸音性等を有する成形用シート、及びこの成形用シートから得られる成形体の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、
繊維素材及び熱発泡性マイクロカプセルを含有する熱発泡層を備える成形用シートであって、
上記繊維素材が天然繊維及び熱可塑性繊維を含み、
水分が５％以上１５％以下であることを特徴とする。

当該成形用シートは、上記範囲の高い水分率を有するため、この水が加熱による熱発泡性マイクロカプセルの膨張の際、天然繊維間の水素結合を適度に弱めることができることなどによって、優れた膨張成形性を発揮することができる。また、当該成形性シートから得られる成形体は、繊維素材間の疎密さが適度に調整されていることと等により、優れた断熱性や吸音性を発揮することができる。

上記熱発泡層がカチオン性の定着剤をさらに含有するとよい。当該成形用シートにおいては、上記熱発泡層がカチオン性の定着剤を含有することで、熱発泡層中で熱発泡性マイクロカプセルがカプセル同士又は繊維素材等と定着された状態となっている。このような状態を有する当該成形用シートによれば、加熱によって膨張させる際に、熱発泡性マイクロカプセルの移動が制御されるため、マイクロカプセルが偏在化せず、均一な膨張が可能となる。従って、当該成形用シートは、より優れた膨張成形性を有し、得られた成形体の断熱性及び吸音性をさらに高めることができる。

上記熱発泡性マイクロカプセルの平均粒子径が５μｍ以上５０μｍ以下、発泡開始温度が８０℃以上１２０℃以下、最大膨張温度が１５０℃以上２００℃以下、発泡体積比率が５０倍以上１３０倍以下であるとよい。このような熱発泡性マイクロカプセルを用いることで、当該成形用シートの膨張成形性がより高まり、この結果、得られる成形体の断熱性や吸音性を高めることができる。

上記熱可塑性繊維が多分岐形状を有し、この熱可塑性繊維の平均繊維長が０．１ｍｍ以上６ｍｍ以下であるとよい。このような形状及び平均繊維長を備える熱可塑性繊維を用いることで、効果的な膨張を行うことができるとともに、得られた成形体の寸法安定性を高め、断熱性及び吸音性をより高めることができる。

上記熱可塑性繊維の融点が、上記熱発泡性マイクロカプセルの発泡開始温度以上最大膨張温度以下であるとよい。当該成形用シートによれば、熱可塑性繊維の融点と熱発泡性マイクロカプセルの発泡温度に上述の関係を持たせることで、好適な密度にまで効率的に膨張することができるとともに、膨張の際の成形性及び得られる成形体の寸法安定性をさらに高めることができる。

上記熱発泡層における熱発泡性マイクロカプセルの含有量が、繊維素材１００質量部に対して１０質部％以上５０質量部以下であることが好ましい。熱発泡性マイクロカプセルの含有率を上記範囲とすることで、当該成形用シートは、加熱によってより効率的に膨張することができ、得られる成形体の断熱性及び吸音性をさらに高めることができる。

当該成形用シートが、多層抄きによる３層以上の上記熱発泡層からなるとよい。当該成形用シートが３層以上の熱発泡層からなることで、熱発泡性マイクロカプセルの厚み方向の偏在を防ぐことができるため、均一な膨張を可能とし、膨張成形性をさらに高めることができる。

当該成形用シートの密度が０．３ｇ／ｃｍ^３以上０．７ｇ／ｃｍ^３以下であるとよい。当該成形用シートをこのような低密度にすることで、繊維素材間の疎密さを好適に制御でき、膨張成形性をより高めることができる。

本発明の成形体は、上記成形用シートを加熱及びプレス加工して形成され、密度が０．０２ｇ／ｃｍ^３以上０．０５５ｇ／ｃｍ^３以下であるものである。当該成形体は、上述のように優れた断熱性及び吸音性を有し、かつ軽量であるため、自動車等の天井内装材や建材等に好適に用いることができる。

以上説明したように、本発明の成形用シートによれば、加熱による膨張成形性に優れ、得られる成形体が高い断熱性、吸音性等を有するため、各種断熱材料、吸音材料等に好適に用いることができる。

以下、本発明の成形用シート、この成形用シートから得られる成形体及びこの成形体の製造方法について詳説する。

（成形用シート）
当該成形用シートは、繊維素材及び熱発泡性マイクロカプセルを含有する熱発泡層を備える。上記繊維素材としては、天然繊維及び熱可塑性繊維を含む。

当該成形用シートの水分は５％以上１５％以下であり、７％以上１２％以下がさらに好ましい。当該成形用シートは、上記範囲の高い水分率を有するため、この水が加熱による熱発泡性マイクロカプセルの膨張の際、水分子が天然繊維間の水素結合を適度に弱めることができることなどによって、優れた膨張成形性を発揮することができる。また、当該成形性シートから得られる成形体は、繊維素材間の疎密さが適度に調整されていることと等により、優れた断熱性や吸音性を発揮することができる。

当該成形用シートの水分が上記下限未満の場合は、水分量が少ないため、天然繊維間の水素結合を十分に弱めることができず、また、水分にムラが生じ易くなることで均一な膨張がされにくく、高い膨張成形性を発揮することができない。なお、均一な膨張がされない場合は、得られる成形体の密度にムラが生じるため、断熱性や吸音性が低下することとなる。当該成形用シートの水分が上記上限を超える場合は、成形の際の加熱効率が低下することに加え、加熱に部分的なムラが生じる場合があり、この結果、得られる成形体の密度にムラが生じ、断熱性や吸音性が低下するおそれがある。

なお、この水分は、抄紙による成形の際のドライヤーパートにおける加熱条件を制御すること等によって調整することができる。また、この水分は、ＪＩＳ−Ｐ８１２７に準じて測定することができる。

当該成形用シートの層構造としては、上記熱発泡層一層からなる単層構造、一又は複数の熱発泡層と他の層とからなる混合層構造、複数の熱発泡層からなる多層構造等を挙げることができる。なお、熱発泡層以外の他の層としては、熱発泡性マイクロカプセルを含有しない繊維素材等からなる層などが挙げられる。

これらの構造の中でも、複数、好ましくは３層以上、さらに好ましくは５層以上の熱発泡層のみからなる多層構造であるとよい。当該成形用シートが３層以上の熱発泡層からなることで、熱発泡性マイクロカプセルの厚み方向の偏在を防ぐことができるため、均一な膨張を可能とし、膨張成形性をさらに高めることができる。このような多層構造は一般的な抄紙に用いられる多層抄きによって形成することができる。

この複数の熱発泡層における熱発泡性マイクロカプセルの含有率は、同一であることが膨張の際の均一性を高める点で好ましい。また、同様の理由から、各熱発泡層の繊維素材の種類及び配合比も同一であるとよい。

当該成形用シートが複数の熱発泡層からなる場合、各熱発泡層の厚さとしては、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下が好ましい。各熱発泡層をこのような厚さとすることで、加熱の際の均一膨張性をさらに高めることができる。この厚さが０．３ｍｍを超える場合は、抄紙において厚さ方向にマイクロカプセルが偏在しやすくなり、その結果、得られる成形体の密度にムラが生じ、断熱性及び吸音性が低下するおそれがある。また、各熱発泡層の厚さが０．０５ｍｍ未満の場合は、抄紙が困難となるおそれがある。

当該成形用シートの密度は０．３ｇ／ｃｍ^３以上０．７ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。当該成形用シートをこのような低密度にすることで、繊維素材間の疎密さを好適に制御でき、膨張成形性をより高めることができる。なお、この密度は、ＪＩＳ−Ｐ８１１８（厚さ及び密度の試験方法）に準拠して測定した値である。

当該形成用シートの密度が０．３ｇ／ｃｍ^３未満の場合は、膨張後の成形体の強度が低下し、成形性や寸法安定性が十分ではない場合がある。逆に、この密度が０．７ｇ／ｃｍ^３を超える場合は、加熱による膨張度合いが不十分なものとなり、成形性が低下するおそれがある。

当該成形用シートの坪量の上限としては１，０００ｇ／ｍ^２が好ましく、９００ｇ／ｍ^２がより好ましく、８００ｇ／ｍ^２がさらに好ましい。また坪量の下限としては２００ｇ／ｍ^２が好ましく、３００ｇ／ｍ^２がより好ましく、４００ｇ／ｍ^２がさらに好ましい。このように当該成形用シートの坪量の上限及び下限を設定することで、当該成形用シートを用いた成形体に付与される軽量性及び剛性のバランスをより一層向上させることができる。

当該成形用シートの厚さの上限としては、１．５ｍｍが好ましく、１．２ｍｍがより好ましい。また、厚さの下限としては０．５ｍｍが好ましく、０．８ｍｍがより好ましい。このように当該成形用シートの厚さの上限及び下限を設定することで、成形用シートの厚さの均一化を図ると共に、抄紙工程での抄紙機による巻き取りを容易とすることができる。かかる成形用シートの厚さが０．５ｍｍ未満であると、成形時において嵩が出ず、十分な剛性、吸音性を発揮することができないため好ましくない。逆に、厚さが１．５ｍｍを超えると、抄紙機による巻き取りが困難になるおそれがある。

当該成形用シートのフリーネスの上限としては８００ｃｃが好ましく、７００ｃｃがより好ましい。また、フリーネスの下限としては５８０ｃｃが好ましく、６００ｃｃがより好ましい。このフリーネスが５８０ｃｃ未満であると、当該成形性シートから得られる成形体の天然繊維の繊維長が短くなり、破裂強度の低下や角割れ等が発生しやすくなると共に、天然繊維において水素結合が発生する表面積が拡大し、発泡が阻害されるため好ましくない。なお、フリーネスは、ＪＩＳ−Ｐ８２２０に準拠して標準離解機にて試料を離解処理した後、ＪＩＳ−Ｐ８１２１に準拠してカナダ標準濾水度試験機にて濾水度を測定した値である。

（天然繊維）
天然繊維は、当該成形用シートの熱発泡層を構成する骨格素材である。かかる天然繊維を熱発泡層が含有することで、得られる成形体の軽量性を向上することができる。また、このような天然繊維は焼却が容易であるため、サーマルリサイクルの効率を著しく向上することができ、その結果産業廃棄物の大幅な削減を実現することができる。

上記天然繊維の種類としては、特に限定されず、例えばパルプ（古紙パルプ、化学パルプ、機械パルプ等）が挙げられる。

古紙パルプとしては、例えば段ボール古紙、茶古紙、クラフト封筒古紙、雑誌古紙、新聞古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、上白古紙、ケント古紙、構造古紙、地券古紙等から製造される離解古紙パルプ、離解・脱墨古紙パルプ、脱墨・漂白古紙パルプ等が挙げられ
る。

化学パルプとしては、例えば広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）、広葉樹未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）、針葉樹未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ）、広葉樹半晒クラフトパルプ（ＬＳＢＫＰ）、針葉樹半晒クラフトパルプ（ＮＳＢＫＰ）、広葉樹亜硫酸パルプ、針葉樹亜硫酸パルプ等が挙げられる。

機械パルプとしては、例えばストーングランドパルプ（ＳＧＰ）、加圧ストーングランドパルプ（ＰＧＷ）、リファイナーグランドパルプ（ＲＧＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、サーモグランドパルプ（ＴＧＰ）、グランドパルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）、リファイナーメカニカルパルプ（ＲＭＰ）等が挙げられる。

これらの中でも、入手が容易で比較的紙力が大きく、加熱による成形性及び得られる成形体の形状安定性を効果的に高めることができる化学パルプが好ましく、ＮＢＫＰがさらに好ましい。

上記天然繊維の繊維素材全体に対する含有量の上限としては９０質量％が好ましく、８５質量％がより好ましい。また、天然繊維の繊維素材全体に対する含有量の下限としては６０質量％が好ましく、７０質量％がより好ましく、７５質量％が特に好ましい。このように天然繊維の含有量の上限及び下限を設定することで、当該成形用シートを用いた成形体の軽量性を向上させつつ、成形体に対して良好な寸法安定性及び剛性を付与することができる。この天然繊維の含有量が６０質量％未満であると密度が高くなり、膨張成形性が下がるため好ましくない。また、この天然繊維の含有量が９０質量％を超えると、熱可塑性繊維の含有量が低下し、膨張性形成が低下するため好ましくない。

（熱可塑性繊維）
熱可塑性繊維は、天然繊維と共に繊維素材として当該成形用シートに含有される繊維体である。この熱可塑性繊維は、成形加工前のシート状態では融解することはないが成形加工の加熱下で融解して天然繊維の繊維間に浸透し、その後、冷却して再び凝固することから、当該成形用シートから得られる成形体に対して高い剛性及び寸法安定性を付与することができると共に、良好な深絞り適正及び成形保持性を実現することができる。

上記熱可塑性繊維の種類としては、特に限定されないが、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、共重合ポリプロピレンなどのポリオレフィン系繊維；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、共重合ポリエステルなどのポリエステル系繊維；ナイロン−４、ナイロン−６、ナイロン−４６、ナイロン−６６、共重合ナイロンなどのポリアミド系繊維；ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネートなどの生分解性繊維等が挙げられる。中でも、天然繊維との熱溶融による接着性や、熱発泡性マイクロカプセルとの定着性に優れ、その結果、膨張性形成や、得られる成形体の剛性を向上させることから、ポリオレフイン系繊維を用いることが好ましい。

上記熱可塑性繊維の融点は、後述する熱発泡性マイクロカプセルの発泡開始温度以上最大膨張温度以下であることが好ましい。当該成形用シートによれば、熱可塑性繊維の融点と熱発泡性マイクロカプセルの発泡温度に上述の関係を持たせることで、マイクロカプセルが熱可塑性繊維と密着しつつ膨張することができるため、所定の密度にまで効率的に膨張することができるとともに、膨張の際の成形性及び得られる成形体の寸法安定性をさらに高めることができる。上記熱可塑性繊維の融点が熱発泡性マイクロカプセルの発泡開始温度未満の場合は、熱可塑性繊維がマイクロカプセルの発泡より先に溶融することで、溶融した熱可塑性繊維がマイクロカプセルの発泡（膨張）を阻害し、膨張成形性が低下するおそれがある。また、熱可塑性繊維の融点が熱発泡性マイクロカプセルの最大膨張温度を超える場合は、溶融していない熱可塑性繊維がマイクロカプセルの発泡（膨張）を阻害するおそれがある。

上記熱可塑性繊維の繊維素材全体に対する含有量の上限としては、４０質量％が好ましく、３０質量％がより好ましく、２５質量％が特に好ましい。また、熱可塑性繊維の繊維素材全体に対する含有量の下限としては、１０質量％が好ましく、１５質量％がより好ましい。このように熱可塑性繊維の含有量の上限及び下限を設定することで、溶融した熱可塑性繊維の天然繊維の繊維間への浸透率を向上させ、当該成形用シートを用いた成形体の剛性、寸法安定性、深絞り適正等を効果的に実現することができる。

この熱可塑性繊維の含有量が４０質量％を超えると、後述する発泡性マイクロカプセルの発泡を阻害し、得られる成形体の厚みが不十分となり、良好な吸音性及び断熱性を確保することができなくなる場合があるため好ましくない。また、熱可塑性繊維の含有量が１０質量％未満であると、膨張性や繊維素材同士の接着性が不十分となり、破れの発生が増加する傾向があるため好ましくない。

上記熱可塑性繊維の繊維長の上限としては６ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましく、１ｍｍが特に好ましい。また、熱可塑性繊維の繊維長の下限としては０．１ｍｍが好ましく、０．６ｍｍがより好ましい。このように熱可塑性繊維の繊維長の上限及び下限を設定することにより、加熱による熱可塑性繊維の溶融効率が向上し、当該成形性シートから得られる成形体における天然繊維の繊維間への浸透率がより一層向上する。

上記熱可塑性繊維の繊維長が上記上限を超えると、この熱可塑性繊維が熱発泡性マイクロカプセルの膨張を阻害する場合がある。逆に、熱可塑性繊維の繊維長が上記下限未満であると、加熱による膨張後に、各熱可塑性繊維が分離して存在することとなりやすく、寸法安定性が低下するおそれがある。

上記熱可塑性繊維の形状としては、例えば直線状形状や多分岐形状等を挙げることができるが、多分岐形状であることが好ましい。このような形状及び上記平均繊維長を備える熱可塑性繊維を用いることで、熱発泡性マイクロカプセルの効果的な膨張を行うことができるとともに、得られた成形体の寸法安定性を高め、断熱性及び吸音性をより高めることができる。

（非熱可塑性化学繊維）
当該成形用シートの熱発泡層には、上記天然繊維及び熱可塑性繊維に加えて、非熱可塑性化学繊維を含有してもよい。この非熱可塑性化学繊維は、成形体加工の加熱下で溶融することなく、天然繊維の繊維間の水素結合を部分的に阻害することで当該成形性シートから得られる成形体の天然繊維の繊維間に連続した空隙を形成させ、この成形体に対して軽量性、断熱性及び吸音性を付与すると共に、成形体の破断や層間剥離を効果的に防止することができる。また、この非熱可塑性化学繊維を含有することで、繊維素材間の水素結合を弱めることができるため、低含水状態においても、加熱によって効率的に膨張させることができる。

上記非熱可塑性化学繊維の種類としては、特に限定されないが、例えばビニロン繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、レーヨン繊維などの再生セルロース繊維等が挙げられる。
これらの中でも、繊維方向と垂直な断面の形状が略円形であるビニロン繊維が、当該成形用シートから得られる成形体に対して高い強度、耐久性、空隙性、低コスト性を付与することができるため好ましい。

上記非熱可塑性化学繊維の繊維素材全体に対する含有量としては、例えば５質量％以上５０質量％以下であり、２０質量％以上４０質量％以下がさらに好ましい。

このように非熱可塑性化学繊維の含有量の上限及び下限を設定することで、天然繊維間の水素結合を弱め、非含水状態においても加熱によって容易に膨張させることができ、また、得られる成形体に対して、連続的な空隙を確実かつ効率的に形成させることができ、その結果、この成形体の吸音性及び断熱性を向上することができる。この非熱可塑性化学繊維の含有量が５０質量％を超えると、後述する発泡性マイクロカプセルと繊維素材との接触性が低下し、成形体に十分な嵩を付与することができないため好ましくない。また、非熱可塑性化学繊維の含有量が５質量％未満であると、繊維素材間の絡まりが不十分となり破れの発生を増加させると共に、天然繊維の繊維間の水素結合阻害を抑制し、十分な発泡を行えず、その結果、シート状成形体の軽量性、断熱性及び吸音性を低下させるため好ましくない。

上記非熱可塑性化学繊維の繊維長の上限としては４５ｍｍが好ましく、２５ｍｍがより好ましく、２０ｍｍが特に好ましい。また、非熱可塑性化学繊維の繊維長の下限としては５ｍｍが好ましく、７ｍｍがより好ましく、１５ｍｍが特に好ましい。このように非熱可塑性化学繊維の繊維長の上限及び下限を設定することで、成形用シートの加熱の際の成形体の破断を防止でき、天然繊維の繊維間隔を拡張することをより一層確実なものとすることができる。かかる非熱可塑性化学繊維の繊維長が５ｍｍ未満であると、当該成形用シートを発泡・成形した際に繊維間の絡み合いが少なくなり、成形体の破れや強度が低下するため、例えば深絞り成形性や剛性が必要とされる自動車用内装材には品質が不十分となると共に、この成形用シートから得られる成形体における気道確保の効果が不十分となるため好ましくない。また、この非熱可塑性化学繊維の繊維長が４５ｍｍを超えると、当該成形用シートの抄紙作業において均一なシートとすることが困難になると共に、この成形用シートから得られる成形体の天然繊維が剥離しやすくなるため好ましくない。

（熱発泡性マイクロカプセル）
発泡性マイクロカプセルは、熱可塑性重合体から形成される微小なカプセルに発泡剤を封入したものである。この熱発泡性マイクロカプセルは、当該成形用シートの抄紙工程では膨張することなく安定した状態を維持しているが、成形体加工の加熱下では、熱発泡性マイクロカプセルに封入されている発泡剤が気化することで蒸気圧が上昇し、熱可塑性重合体から形成される熱発泡性マイクロカプセルが膨張する。このように、熱発泡性マイクロカプセルが成形体加工の加熱下で膨張することで、天然繊維等の繊維間隔を拡張させ、得られる成形体の軽量性、耐久性、断熱性、吸音性等を著しく向上させることができる。なお、この熱発泡性マイクロカプセルを膨張させるための加熱は、一回の加熱で当該シート状成形体の所望とする大きさまで発泡させ膨張させるとよい。

上記熱発泡性マイクロカプセルを構成する熱可塑性重合体の種類としては、特に限定されず、例えば塩化ビニリデン系共重合体、アクリロニトリル系共重合体、アクリル系共重合体等が挙げられる。これらの中でも、熱可塑性重合体の熱安定性の観点から、ニトリル系単量体と（メタ）アクリル酸エステル系単量体を主成分としたアクリル系共重合体を用いることが特に好ましい。

上記発泡剤の種類としては、特に限定されないが、熱発泡性マイクロカプセルを構成する熱可塑性重合体の軟化温度以下の温度の沸点を有する液体を用いるとよく、例えばプロパン、シクロプロパン、ブタン、シクロブタン、イソブタン、ペンタン、ネオペンタン、シクロペンタン、イソペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、２−メチルペンタン、２，２−ジメチルブタン、ヘプタン、シクロヘプタン、オクタン、シクロオクタン、メチルヘプタン類、トリメチルペンタン類、ハイドロフルオロエーテル類が挙げられる。なお、これらの発泡剤を１種又は２種以上併用して用いることもできる。

上記熱発泡性マイクロカプセルの平均粒子径は５μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上４５μｍ以下がさらに好ましく、３０μｍ以上４５μｍ以下がさらに好ましい。このような平均粒子径に加えて、この発泡性マイクロカプセルの発泡体積比率が、５０倍以上１３０倍以下が好ましく、７０倍以上１２０倍以下がさらに好ましく、８０倍以上１００倍以下が特に好ましい。

熱発泡性マイクロカプセルがこのような平均粒子径を有している場合、密度が好ましくは０．３ｇ／ｃｍ^３以上０．７ｇ／ｃｍ^３以下である当該成形用シートの繊維素材の間隙に、この熱発泡性マイクロカプセルが余裕をもって配置されることができる。さらに、この熱発泡性マイクロカプセルの発泡性マイクロカプセルの発泡体積比率が上記範囲であると、加熱によるマイクロカプセルの発泡において各繊維素材の絡まりを弱めつつ膨張し、かつ、膨張後も繊維素材の絡まりを一定程度残して成形体となることができる、従って、得られる成形体において所定の低密度を効率的に達成しつつ、優れた寸法安定性を発揮することができる。

上記熱発泡性マイクロカプセルの発泡開始温度としては、８０℃以上１２０℃以下が好ましく、８５℃以上１１０℃以下がさらに好ましい。このような発泡開始温度に加えて、この発泡性マイクロカプセルの最大膨張温度が１５０℃以上２００℃以下であることが好ましい。さらに、この最大膨張温度が熱可塑性繊維の融点以上であることが好ましい。なお、この発泡開始温度及び最大膨張温度は、特開平１１−２６１５号公報に記載の測定方法によって測定した値である。

熱発泡性マイクロカプセルの発泡開始温度を上記範囲とすると、加熱の際、成形用シート中の水分が沸騰する状態が一定時間持続するため、この間マイクロカプセルが繊維素材の間隙において安定な位置となるように移動し、かつ、繊維素材の結合を弱めつつ膨張することができる。従って、得られる成形体の寸法安定性を向上させ、かつ、効率的に所望する低密度状態まで膨張することができる。

さらに、マイクロカプセルの最大膨張温度を上記範囲とすることで、マイクロカプセルの膨張と熱可塑性繊維の軟化とを同時に進め、均一かつ効率的な膨張を行うことができる。この結果、得られる成形体の密度が均一化され、より優れた断熱性及び吸音性等を発揮することができる。

上記熱発泡性マイクロカプセルの熱発泡層における含有量としては、繊維素材１００質量部に対して１０質量部以上５０質量部以下であることが好ましく、１５質量部以上４５質量部以下とすることがさらに好ましい。熱発泡性マイクロカプセルの含有率を上記範囲とすることで、当該成形用シートは、加熱によって所望する低い密度にまで、より効率的にかつ、均一に膨張することができ、得られる成形体の断熱性及び吸音性をさらに高めることができる。この熱発泡性マイクロカプセルの含有量が５０質量部を超えると、成形体の繊維素材同士の絡みが少なくなり強度が低下すると共に、成形時に発泡性マイクロカプセルが脱落する可能性があるため好ましくない。また、この熱発泡性マイクロカプセルの含有量が１０質量部未満であると、成形体の嵩が低下し、軽量化が困難となり、吸音性が低下するため好ましくない。

（定着剤）
当該成形用シートにおいて、熱発泡層がカチオン性の定着剤をさらに含有するとよい。このカチオン性の定着剤の含有方法としては、例えば、熱発泡性マイクロカプセルを予めカチオン性の定着剤と混合し、凝集させる方法などを挙げることができる。以下、熱発泡性マイクロカプセルとカチオン性の定着剤の混合（凝集）について記述する。

熱発泡性マイクロカプセルとカチオン性の定着剤とを混合（凝集）して熱発泡性粒子の凝集体を得るには、熱発泡性マイクロカプセル、カチオン性定着剤及び水で形成されるスラリーの濃度を５〜３０質量％、好ましくは１０〜２０質量％とする。すなわち、熱発泡性マイクロカプセルとカチオン性定着剤とが混合（凝集）されたスラリーの濃度が５％未満であるとスラリーの粘性が低く、熱発泡性マイクロカプセルの凝集体ができず、歩留りが低下する。一方、熱発泡性マイクロカプセルとカチオン性定着剤の混合（凝集）されたスラリー濃度が３０質量％を超えると、スラリーの粘性が高くなりすぎて分散状態が悪くなり、粒状で配合されるため、低密度工程紙を製造した際に異物として検出されてしまう場合がある。

このカチオン性定着剤としては、カチオン性の高分子化合物であれば特に限定されず、例えばポリアクリルアミド系紙力剤、ポリアミドエピクロロヒドリン系紙力剤、ポリエチレンイミン系紙力剤、カチオン化澱粉等、公知の種々のものを用いることができる。これらの中でも特に、ポリアクリルアミド系又はポリエチレンイミン系の高分子薬品が好ましい。具体的には、例えばハクトロンＫＣ−１００（伯東株式会社製）を挙げることができる。

当該成形用シートにおいては、上記熱発泡層がカチオン性の定着剤を含有することで、熱発泡層中で熱発泡性マイクロカプセルがカプセル同士又は繊維素材等と定着された状態となっている。このような状態を有する当該成形用シートによれば、加熱によって膨張させる際に、熱発泡性マイクロカプセルの移動が制御されるため、マイクロカプセルが偏在化せず、均一な膨張が可能となる。従って、当該成形用シートは、より優れた膨張成形性を有し、得られた成形体の断熱性及び吸音性をさらに高めることができる。

また、カチオン性の定着剤の配合量は、繊維素材１００質量部に対して固形分換算で１質量部以上８質量部以下が好ましく、２質量部以上５質量部以下が好ましい。カチオン性定着剤の配合量が１質量部未満であると十分な定着効果がなく、８質量部を超えると、凝集効果が高くなり、パルプがフロックとなってしまい、地合が悪く、熱発泡性マイクロカプセルの定着効果が頭打ちとなり、コストに対する効果を発揮できなくなる。

（その他の任意成分）
当該成形用シートの熱発泡層中には、上記繊維素材及び熱発泡性マイクロカプセル並びに好適な成分である定着剤の他に、本発明の目的効果を損なわない範囲で、任意成分を適宜使用することができる。この任意成分としては、例えば軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、クレー、焼成カオリン、デラミカオリン、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化珪素、非晶質シリカ、尿素−ホリマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子などの填料；アルキルケテンダイマー系サイズ剤、アルケニル無水コハク酸系サイズ剤、中性ロジンサイズ剤などのサイズ剤；ポリアクリルアミド系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、カチオン化澱粉、尿素／ホルマリン樹脂、メラミン／ホルマリン樹脂などの紙力増強剤；ＤＳ４３５６などの紙粉脱落防止剤；硫酸バンド；湿潤紙力材；紙厚向上剤；嵩高剤；カチオン化剤；着色剤；染料などを、その種類及び含有量を適宜調整して添加することができる。

また、当該成形性シートの表裏面に、サイズブレス、ゲートロール等の塗工方法を用いて、シート表面にデンプン、ポリビニルアルコール、表面サイズ剤、蛍光増白剤等を塗布することもできる。

（成形用シートの製造方法）
当該成形用シートの製造方法としては、一般的に製紙用途で使用される方法を用いることができる。具体的には、上記繊維素材（天然繊維、熱可塑性繊維及び必要に応じて非熱可塑性化学繊維）、発泡性マイクロカプセル（好ましくは予めカチオン性定着剤で凝集させたもの）等を含む原料スラリーを、ワイヤーパート、プレスパート、ドライヤーパート、リールパートを経て抄紙し、これを巻き取ることで製造することができる。かかるドライヤーパートでは、当該成形用シートに含まれる熱可塑性繊維が融解せず、かつ熱発泡性マイクロカプセルの発泡が開始しない温度に調整して乾燥を行う。例えば、熱可塑性繊維の融点が１３５℃であり、熱発泡性マイクロカプセルの発泡開始温度が９０℃である場合には、ドライヤーパートにおける乾燥温度は９０℃未満に設定する。

上記熱発泡性マイクロカプセルを成形用シートの熱発泡層中に付与する方法としては、上述の熱発泡性マイクロカプセルを原料スラリーに混合して抄紙する内添抄紙方法以外にも、抄紙工程途中における湿潤状態の湿紙に発泡性マイクロカプセルをスプレーする方法、発泡性マイクロカプセルとゴムラテックス及び／又は合成樹脂エマルジョンからなる含浸液を湿式含浸法により含浸させる方法等を用いることができる。

（成形体）
当該シート状成形体は、上記成形用シートを加熱及びプレス成形（深絞り成形）して形成される。当該成形用シートに上記加熱処理を施して得られた成形体の密度の上限としては０．０５５ｇ／ｃｍ^３が好ましく、０．０５ｇ／ｃｍ^３がより好ましい。また、この密度の下限としては０．０２ｇ／ｃｍ^３が好ましく、０．０４ｇ／ｃｍ^３がより好ましい。このように成形体の密度の上限及び下限を設定することで、上述のように優れた断熱性及び吸音性を有し、かつ軽量性を発揮することができる。

当該成形体の寸法安定率は３％以下が好ましく、１％以下がさらに好ましく、０．５％以下が特に好ましい。この寸法安定性は、成形用シートの膨張成形性の指標の一つとなり、成形体の形状安定性及び加工容易性に優れる。かかる寸法安定率Ｃ（％）は、成形体の加熱直後の寸法をＬ１とし、その後冷却した後の寸法をＬ２とすると、下記数式（１）で算出される値である。
Ｃ＝［（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１］×１００ ・・・（１）

当該成形体の吸音率としては０．４以上が好ましく、０．５以上がより好ましい。このように成形体当該成形体は極めて良好な吸音性を発揮することができる。かかる吸音率はＪＩＳ−Ａ１４０９に準拠した値であり、残響室内で音を出して急に止めた際の残響質の減衰時間から算出されるものである。

また、当該成形体の断熱性としては、０．０５Ｗ／ｍｋ以下が好ましく、０．０３Ｗ／ｍｋ以下がさらに好ましい。当該成形体がこのような優れた断熱性を発揮することで、自動車の天井内装材や建設材料等に好適に用いることができる。

（成形体の製造方法）
当該成形体は、上述のように上記成形用シートを加熱し、プレス成形することで得ることができる。かかるプレス成形に用いる成形装置としては、雄型及び雌型から構成されるプレス成形金型を用いることができる。

上記加熱・プレス成形の方法については、当該成形用シートのみを予め加熱しておき、加熱していないプレス成形金型でプレスする方法や、当該成形用シート及びプレス成形金型の両方を加熱しておく方法が挙げられる。また、当該成形体及びプレス成形金型の加熱方法については、赤外線加熱方式、電気ヒーター加熱方式、熱風加熱方式、蒸気加熱方式、加熱オイル循環方式などを単独又は併用することができる。

上記プレス成形の圧力は、当該成形用シートを構成する組成物の含有割合や含有量、目的とする成形体のサイズ・厚さ・用途等に応じて調整することができる。このプレス成形の圧力は、成形体の破損等を防ぐためには、５ｋｇ／ｃｍ^２以上５００ｋｇ／ｃｍ^２以下であることが好ましく、１０ｋｇ／ｃｍ^２以上３５０ｋｇ／ｃｍ^２以下であることがより好ましく、３０ｋｇ／ｃｍ^２以上２５０ｋｇ／ｃｍ^２以下であることが特に好ましい。また、プレス成形の時間についても、当該成形用シートを構成する組成物の含有割合や含有量、目的とする成形体のサイズ・厚さ・用途等に応じて調整することができ、上述したプレス圧力で成形を行う場合には、プレス時間を２秒以上２０秒以下に調整することが好ましい。

以下、合成例及び実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（成形用シートの製造）
［実施例１］
成形用シートを構成する繊維素材として、天然繊維であるＮＢＫＰ８０質量部、熱可塑性繊維であるポリオレフィン繊維（繊維Ａ：三井化学社製「ＳＷＰ−Ｅ４００」）２０質量部を配合してスラリーとした。このスラリーに、繊維素材１００質量部に対して発泡性マイクロカプセル（カプセルＡ：松本油脂製薬製「松本マイクロスフェア−Ｆ７８Ｋ」）３０質量部、カチオン性の定着剤（定着剤Ａ：伯東社製「ハクトロンＫＣ−１００」）３．７質量部、硫酸バンド５質量部、紙粉脱落防止剤（星光ＰＭＣ社製「ＤＳ４３５６」）３．６質量部をさらに配合して原料スラリーとした。

次いで、上記原料スラリーをワイヤーパート、プレスパート、ドライヤーパート、カレンダーパートを経て、表層、５層の中層及び裏層の７層からなる実施例１の成形用シートを得た。なお、各層全て上記原料スラリーを用いた。表層の付け量を８５ｇ／ｍ^２、各中層の付け量を１００ｇ／ｍ^２、裏層の付け量を８５ｇ／ｍ^２とし、得られたシート全体の坪量は６００ｇ／ｍ^２、密度は０．６ｇ／ｃｍ^２、水分は１０％であった。

上記ドライヤーパートにおける乾燥温度は、８０℃に調整した。なお、ワイヤーパートではギャップフォーマを、プレスパートではオープンドローのないストレートスルー型を、ドライヤーパートではシングルデッキドライヤーを用いて抄紙した。カレンダーパートでは、マルチニップカレンダーを用いて平坦化処理を行った。

［実施例２〜２０及び比較例１〜２］
繊維素材の配合比、熱可塑性繊維の種類、発泡性マイクロカプセルの種類及び配合量、並びに定着剤の種類及び配合量を表１の通りとし、抄紙処理及び平坦化処理を調整することで水分及び密度を変化させたこと以外は実施例１と同様の操作をし、実施例２〜２０及び比較例１〜２の成形用シートを得た。

なお、用いた各熱可塑性合成繊維、熱発泡性マイクロカプセル及び定着剤は以下のとおりである。
（熱可塑性繊維）
・繊維Ａ：三井化学社製「ＳＷＰ−Ｅ４００」
形状：多分岐形状 平均繊維長：０．９ｍｍ 融点：１３５℃
・繊維Ｂ：三井化学社製「ＳＷＰ−Ｅ６２０」
形状：多分岐形状 平均繊維長：１．２ｍｍ 融点：１３５℃
（熱発泡性マイクロカプセル）
・カプセルＡ：松本油脂製薬製「松本マイクロスフェア−Ｆ７８Ｋ」
平均粒子径：３０μｍ 発泡体積比率：１００倍
発泡開始温度：９５℃ 最大膨張温度：１６５℃
・カプセルＢ：松本油脂製薬製「松本マイクロスフェア−Ｆ３６」
平均粒子径：１５μｍ 発泡体積比率：１００倍
発泡開始温度：８０℃ 最大膨張温度：１２５℃
・カプセルＣ：松本油脂製薬製「松本マイクロスフェア−ＦＮ１００」
平均粒子径：３０μｍ 発泡体積比率：１００倍
発泡開始温度：１３０℃ 最大膨張温度：１８０℃
（定着剤）
・定着剤Ａ：伯東社製「ハクトロンＫＣ−１００」カチオン性
・定着剤Ｂ：明成化学工業社製「セラフィックスＳＴ」アニオン性

（成形体の製造）
上述した製造工程により得られた成形用シートを、雄型及び雌型の金型を有する加熱プレス装置を用いて成形体とした。

［評価］
（水分）
得られた成形用シートの水分をＪＩＳ−Ｐ８１２７に準じて測定した。

（密度）
得られた成形用シート及び成形体の密度をＪＩＳ−Ｐ８１１８に準じて測定した。

（寸法安定率の測定）
実施例及び比較例で得られた各成形体の寸法安定率を上記数式１に基づいて測定した。

（吸音率の測定）
得られた成形体の吸音率（ランダム入射吸音率）を以下の方法で測定した。ランダム入射吸音率は、残響室吸音率と呼ばれるもので、ＪＩＳ−Ａ１４０９に準拠し、残響室内で音を出して急に止めた際の、残響室の減衰時間から算出したものである。具体的には、容積：７０ｍ^３、表面積：９５ｍ^２である残響室の床面中央に、実施例及び比較例のシート状成形体を設置し、天井の周囲には厚さ１７ｍｍのアクリル板からなる高さ７００ｍｍの拡散枠板を設置した。そして、音源を天井内装材から離れた位置に配置した。このように、天井表面に対してランダムな方向から音による空気振動が入射するようにした。なお、吸音率は、実際の健常者の体感では、吸音率が０．４以上あれば、効果が実感でき、良好な吸音材といえる。

（断熱性の測定）
断熱性（Ｗ／ｍｋ）とは熱伝導率であり、ＪＩＳ−Ａ１４１２の熱流計法に基づき、英弘精機株式会社製の熱伝導率測定器ＨＣ−１１０を用いて測定した値である。なお、測定は温度２０℃の条件下で行った。

表１に示す通り、実施例１〜２０は、比較例１〜２と比較して、良好な寸法安定性、吸音性及び断熱性を示した。

以上のように本発明の成形用シート及びこれから得られる成形体は、自動車の天井内装材や建設材料等、従来の断熱・吸音材料の代替となる各種用途に用いることができる。

Claims (9)

1. 繊維素材及び熱発泡性マイクロカプセルを含有する熱発泡層を備える成形用シートであって、
   上記繊維素材が天然繊維及び熱可塑性繊維を含み、
   水分が５％以上１５％以下であることを特徴とする成形用シート。
2. 上記熱発泡層がカチオン性の定着剤をさらに含有する請求項１に記載の成形用シート。
3. 上記熱発泡性マイクロカプセルの平均粒子径が５μｍ以上５０μｍ以下、発泡開始温度が８０℃以上１２０℃以下、最大膨張温度が１５０℃以上２００℃以下、発泡体積比率が５０倍以上１３０倍以下である請求項１又は請求項２に記載の成形用シート。
4. 上記熱可塑性繊維が多分岐形状を有し、
   この熱可塑性繊維の平均繊維長が０．１ｍｍ以上６ｍｍ以下である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の成形用シート。
5. 上記熱可塑性繊維の融点が、上記熱発泡性マイクロカプセルの発泡開始温度以上最大膨張温度以下である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の成形用シート。
6. 上記熱発泡層における熱発泡性マイクロカプセルの含有量が、繊維素材１００質量部に対して１０質量部以上５０質量部以下である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の成形用シート。
7. 多層抄きによる３層以上の上記熱発泡層からなる請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の成形用シート。
8. 密度が０．３ｇ／ｃｍ^３以上０．７ｇ／ｃｍ^３以下である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の成形用シート。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の成形用シートを加熱及びプレス加工して形成され、
   密度が０．０２ｇ／ｃｍ^３以上０．０５５ｇ／ｃｍ^３以下である成形体。