JP2013035247A - 繊維強化樹脂成形体及びそれを用いた車両用内装材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の繊維強化樹脂成形体100は、繊維強化樹脂用シート1、3と樹脂発泡体シート2とを貼りあわせた繊維強化樹脂成形体であって、繊維強化樹脂用シート1、3は、樹脂発泡体シート2の両側の主面上にそれぞれ配置されており、樹脂発泡体シート2の一方の主面に接している第一繊維強化樹脂用シート1の目付が、樹脂発泡体シート2の他方の主面と接している第二繊維強化樹脂用シート3の目付より大きい。繊維強化樹脂成形体100は、車両用内装材として用いることができる。
【選択図】図1
Description
上記繊維強化樹脂用シートは、低融点ポリマー成分と高融点ポリマー成分を含む複合繊維で構成されることが好ましい。本発明において、複合(コンジュゲート)繊維とは、例えば複数のポリマー成分を個別に紡糸口金まで導き、紡糸口金で一体化して押し出し、延伸して繊維としたものをいう。複合繊維の構造としては、例えば芯鞘構造、海島構造、サイドバイサイド構造などがあり、いかなる構造であっても良い。複合繊維はフィラメントヤーンでも良いし、高融点ポリマー成分からなる繊維と低融点成分からなる繊維を紡績した糸のようなものであっても良い。
g/m2、繊維強化樹脂用シート全体として約45〜90g/m2であることがより好ましい。また、上記繊維強化樹脂用シートの厚さは1層あたり約0.1〜0.5mm、繊維強化樹脂用シート全体として約0.2〜2mmである。
上記樹脂発泡体シートとしては、例えばポリウレタン発泡体、ポリオレフィン発泡体、ポリスチレン発泡体、EVA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)発泡体などの樹脂発泡体で構成されている樹脂発泡体シートなどを用いることができる。上記ポリオレフィン発泡体シートとしては、リサイクル性及び耐熱性の観点から、ポリプロピレン発泡体シート、ポリエチレン発泡体シートなどを用いることが好ましく、耐熱性の観点で、特にポリプロピレン発泡体シートが好ましい。上記ポリプロピレン発泡体シートとしては、市販のもの、例えばJSP社製の「ピーブロック」などを用いることができる。上記ポリスチレン発泡体シートとしては、市販のもの、例えばJSP社製の「スチロダイア」などを用いることができる。また、上記樹脂発泡体シートは繊維強化樹脂用シートにおける樹脂と同種のポリマーからなるものが好ましい。圧縮成形する際にかける熱により、繊維強化樹脂用シートの低融点成分が接着剤的な機能をはたし、別途接着剤を付与することなく繊維強化樹脂用シートと樹脂発泡体シートとを貼り合わせて一体化することが出来るためである。なお、ポリウレタン発泡体シートのような異種の発泡体との一体成形の場合やより強固な接着性を必要とする場合は、上記樹脂発泡体シートと上記繊維強化樹脂用シートとの間に、別途接着剤やホットメルトフィルムのような接着層を設けるのが良い。特にホットメルトフィルムであれば、圧縮成形時に同時に貼り合わせが可能となる。繊維強化樹脂用シートと樹脂発泡体シートと貼り合わせて一体成形する方法としては、例えば熱圧縮成形法(熱プレス成形法)が挙げられる。
<繊維強化樹脂用シートの製造例1>
芯成分の融点が165℃のポリプロピレン(PP)と、その周りの鞘成分が融点110℃のポリエチレン(PE)で構成されている芯鞘型繊維(弾性率:7.8GPa、芯成分/鞘成分質量比:65/35)を240本引き揃えて得られたトータル繊度1850dtexのマルチフィラメントヤーンを複合繊維として用いた。
製造例1と同様にして得られたトータル繊度1850dtexのマルチフィラメントヤーン(複合繊維)を3.2本/インチで、繊維角度が製造装置の流れ方向に対して90°になるように一方向に1層配列し、一方向シート(以下において、90°シートという)を得た。また、上記で得られたトータル繊度1850dtexのマルチフィラメントヤーン(複合繊維)を1.6本/インチで、繊維角度が製造装置の流れ方向に対して30°になるように一方向に1層配列し、一方向シート(以下において、30°シートという。)を得た。また、上記で得られたトータル繊度1850dtexのマルチフィラメントヤーン(複合繊維)を1.6本/インチで、繊維角度が製造装置の流れ方向に対して−30°になるように一方向に1層配列し、一方向シート(以下において、−30°シートという。)を得た。得られた3枚の一方向シートを、製造例1と同様に、各層間の繊維の角度が60°となるように、90°シート、30°シート、−30°シートをこの順番に積層し、ステッチング糸(ポリプロピレン製糸、繊度:84dtex)で厚さ方向にステッチングして一体化し、繊維強化樹脂用シートIII(3軸挿入たて編み基材)を得た。各一方向シートの目付は約23g/m2であり、繊維強化樹脂用シートIIIの目付は約75g/m2であり、厚さは0.5mmであった。
上記で得られた繊維強化樹脂用シートI、III及び樹脂発泡体シートとしてJSP社製の「ピーブロック」を用いて繊維強化樹脂成形体を作製した。まず、繊維強化樹脂用シートI(目付:約71g/m2)、樹脂発泡体シート(「ピーブロック」、発泡倍率:45倍、厚さ:4mm、密度:0.02g/cm3)、繊維強化樹脂用シートIII(目付:約75g/m2)をこの順番に配置して積層体を得た。なお、繊維強化樹脂用シートIIIにおいて、一方向シートの配置は90°/30°/−30°であるが、上記積層体において、繊維強化樹脂用シートIIIは裏返して用いるため製造装置の流れ方向に対する繊維角度の+と−とが反転して一方向シートの配置が30°/−30°/90°となっていた。即ち、上記積層体は、「90°シート/−30°シート/30°シート/樹脂発泡体シート/30°シート/−30°シート/90°シート」という構成となっている。次に、積層体を金型内に挿入し、130℃で、30秒間、1MPaの圧力で熱プレスした後、20℃で120秒間冷却プレスすることで、積層体を一体化し、一次成形基材を得た。得られた一次成形基材を、130℃で60秒間加熱処理した後、所定の形状の金型に配置し、圧縮成形装置にて40℃で60秒間処理することで、所定の形状に賦形された繊維強化樹脂成形体を得た。
<繊維強化樹脂成形体>
上記で得られた繊維強化樹脂用シートI、II及び樹脂発泡体シートとしてJSP社製の「ピーブロック」を用いて繊維強化樹脂成形体を作製した。まず、繊維強化樹脂用シートI(目付:約71g/m2)、樹脂発泡体シート(「ピーブロック」、発泡倍率:45倍、厚さ:4mm、密度:0.02g/cm3)、繊維強化樹脂用シートII(目付:約71g/m2)をこの順番に配置して積層体を得た。なお、繊維強化樹脂用シートIIにおいて、一方向シートの配置は90°/30°/−30°であるが、上記積層体において、繊維強化樹脂用シートIIは裏返して用いるため製造装置の流れ方向に対する繊維角度の+と−とが反転して一方向シートの配置が30°/−30°/90°となっていた。即ち、上記積層体は、「90°シート/−30°シート/30°シート/樹脂発泡体シート/30°シート/−30°シート/90°シート」という構成となっている。次に、積層体を金型内に挿入し、130℃で、30秒間、1MPaの圧力で熱プレスした後、20℃で120秒間冷却プレスすることで、積層体を一体化し、一次成形基材を得た。得られた一次成形基材を、130℃で60秒間加熱処理した後、所定の形状の金型に配置し、圧縮成形装置にて40℃で60秒間処理することで、所定の形状に賦形された繊維強化樹脂成形体を得た。
繊維強化樹脂成形体から、長さ400mm、幅130mmに切り出してサンプルとした。先ず、サンプルを厚さが3mm、枠の幅が30mm、横及び縦の長さが400mmのステンレス鋼枠で挟んで固定する。次に、レーザ距離計(キーエンス社製のCMOS レーザアプリセンサ IL−100型)を用い、サンプルの中央部の高さ(加熱前の高さ)を測定する。なお、ステンレス鋼枠の高さをゼロ点として、そこからの高さを測定する。次に、ステンレス鋼枠で固定したサンプルを90℃で、24時間放置し、その後常温(20℃±5℃)で1時間放置する。その後、レーザ距離計(キーエンス社製のCMOS レーザアプリセンサ IL−100型)を用い、サンプルの中央部の高さ(加熱後の高さ)を測定する。レーザ距離計の測定条件は赤色半導体レーザの波長:655nm、測定距離:75〜100mm、繰り返し精度:10μmである。サンプルの加熱後の高さと加熱前の高さの差(加熱後の高さ−加熱前の高さ)が、+であれば繊維強化樹脂成形体が上に反ることを意味し、−であれば、繊維強化樹脂成形体が垂れ上下がることを意味する。
曲げ弾性勾配は、厚み方向に加わる荷重に対する抵抗を示すもので、下記のように測定した。まず、幅50mm、長さ150mmの試験片を用い、試験速度50mm/min、支点間距離100mmにて、JIS K 7221−2に準じて3点曲げ試験を実施した。次に、得られる荷重(N)−たわみ(cm)曲線を用い、曲線の勾配が最も大きい部分で接線を引き、当該接線から弾性勾配(N/cm)を算出した。
実施例1と同様の繊維強化樹脂用シートI、III及び樹脂発泡体シートとしてJSP社製の「ピーブロック」を用いて繊維強化樹脂成形体を作製した。まず、繊維強化樹脂用シートI(目付:約71g/m2)、樹脂発泡体シート(「ピーブロック」、発泡倍率:45倍、厚さ:4mm、密度:0.02g/cm3)、繊維強化樹脂用シートIII(目付:約75g/m2)をこの順番に配置して積層し、さらに、繊維強化樹脂用シートIIIの表面上に、接着剤として用いる直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(LLDPEフィルム:厚み15μm)を介して表皮材として用いるポリエステル製不織布(目付:180g/m2)を積層した。次に、得られた積層体を金型内に挿入し、130℃で、30秒間、1MPaの圧力で熱プレスした後、20℃で120秒間冷却プレスすることで、積層体を一体化し、一次成形基材を得た。得られた一次成形基材を、130℃で60秒間加熱処理した後、所定の形状の金型に配置し、圧縮成形装置にて40℃で60秒間処理することで、所定の形状に賦形された繊維強化樹脂成形体を得た。
2、42 樹脂発泡体シート
10、13、16、21 複合繊維
11 芯成分
12 鞘成分
14、17 島成分
15、18 海成分
20 すだれ状シート
22 ステッチング糸
30 多軸挿入たて編み基材
31a〜31f 繊維強化樹脂用複合繊維(糸)
36 編針
37、38 ステッチング糸
40 積層体
50 一次成形基材
51、66 下金型
55、65 上金型
61 加熱炉
62 赤外線加熱器
63 コンベア
64 圧縮成形装置
71 90°シート
72 −30°シート
73 30°シート
100、110 繊維強化樹脂成形体
Claims (8)
- 繊維強化樹脂用シートと樹脂発泡体シートとを貼りあわせた繊維強化樹脂成形体であって、
前記繊維強化樹脂用シートは、前記樹脂発泡体シートの両側の主面上にそれぞれ配置されており、
前記樹脂発泡体シートの一方の主面に接している第一繊維強化樹脂用シートの目付が、前記樹脂発泡体シートの他方の主面と接している第二繊維強化樹脂用シートの目付より大きい繊維強化樹脂成形体。 - 前記繊維強化樹脂成形体は、第一繊維強化樹脂用シートの表面にさらに表皮材が配置されている請求項1に記載の繊維強化樹脂成形体
- 前記繊維強化樹脂用シートは、熱可塑性合成樹脂の低融点ポリマー成分と熱可塑性合成樹脂の高融点ポリマー成分を含む複合繊維で構成され、前記複合繊維が一方向に配列された一方向シートを1層以上含み、前記低融点ポリマー成分と前記高融点ポリマー成分は同種のポリマーであり、
前記繊維強化樹脂成形体において、前記低融点ポリマー成分はマトリックス樹脂となり、前記高融点ポリマー成分は強化繊維となる請求項1又は2に記載の繊維強化樹脂成形体。 - 前記繊維強化樹脂用シートは、前記複合繊維が一方向に配列された一方向シートを2層以上含む多軸繊維基材である請求項1〜3のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂成形体。
- 前記樹脂発泡体シートは、ポリオレフィン発泡体シートである請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂成形体。
- 前記繊維強化樹脂成形体は、所定の形状に圧縮成形されている請求項1〜5のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂成形体。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の繊維強化樹脂成形体で構成されている車両用内装材。
- 前記車両用内装材は、車両用天井材である請求項7に記載の車両用内装材。
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