JP2582858B2 - 熱成形用繊維成形体の製造方法 - Google Patents

熱成形用繊維成形体の製造方法

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    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/08Impregnating

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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Manufacturing Of Multi-Layer Textile Fabrics (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動車用天井材として好適な熱成形用繊維
成形体の製造方法に関する。
(従来の技術) 自動車用天井材には、軽量で、剛性、耐熱性、吸音
性、熱賦形性などの性能に優れた材料が要求される。
この種の材料としては、例えば特開昭60−83832号公
報には、ガラス繊維などの無機繊維層の両面に、ポリエ
チレンなどの合成樹脂層を形成した自動車用天井材が開
示されている。ところが、かかる成形体は、特に曲げ強
度が小さく、また吸音性も充分でなく、自動車用天井材
としては不充分で問題がある。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記の問題を解決するものであり、その目
的とするところは、軽量で、剛性、耐熱性、熱賦形性、
及び曲げ強度と吸音性に優れ、自動車用天井材として好
適な熱成形用繊維成形体の製造方法を提供することにあ
る。
(課題を解決するための手段) 本発明においては、先ず、無機繊維を主成分とするマ
ット状物と熱可塑性樹脂フィルムとを、マット状物が少
なくとも2層存在するように交互に積層する。
上記の無機繊維としては、ガラス繊維、ロックウー
ル、セラミック繊維、炭素繊維などがあげられ、その長
さはマット状物の成形性の点から5〜200mmが好まし
く、50mm以上のものが70重量%以上含まれているのが好
ましい。また、その太さは細くなると繊維的強度が低下
し、太くなると重くなって嵩密度が小さくなるので2〜
30μmが好ましく、より好ましくは7〜20μmである。
上記の無機繊維には熱可塑性樹脂繊維を混合してもよ
い。このような熱可塑性樹脂繊維を混合すると、マット
状物が崇高になりマット化が容易となる。かかる熱可塑
性樹脂繊維としては、ポリエチレン繊維、ポリプロピレ
ン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリスチ
レン繊維などがあげられ、長さは5〜200mmが好まし
く、より好ましくは20〜100mmであり、太さは3〜50μ
mが好ましく、より好ましくは20〜40μmである。
このような熱可塑性樹脂繊維は、本発明の加熱圧縮工
程において溶融して無機繊維のバインダーとなる場合
と、溶融せずに無機繊維に混在している場合とがある
が、いずれの状態であっても支障はない。
また、上記の無機繊維には、熱可塑性樹脂粉末を混合
してもよい。かかる熱可塑性樹脂粉末としては、マット
状物に積層する熱可塑性樹脂フィルムと同様な樹脂のう
ち、融点が熱可塑性樹脂フィルムを構成する樹脂の融点
により低い樹脂であって、一般に50〜100メッシュの粉
末が用いられる。このような熱可塑性樹脂粉末は、本発
明の加熱圧縮工程において溶融して無機繊維のバインダ
ーとなる。
マット状物の密度は、大きくなると重くなりすぎ、小
さくなると機械的強度が低下するので0.01〜0.2g/cm3
好ましく、より好ましくは0.03〜0.07g/cm3である。ま
た、マット状物の厚みは薄くなると機械的強度が低下
し、厚くなると加熱の際に中心部まで熱が伝わりにくく
多量の熱量を要するので3〜100mmの範囲が好ましく、
自動車用天井材としては4〜12mmが好ましい。
上記マット状物の製造方法は任意の方法が採用されて
よく、例えば無機繊維と熱可塑性樹脂繊維や熱可塑性粉
末などの樹脂成分をカードマシンに供給し、解繊、混織
し、必要に応じてニードルパンチを施こしマット状物を
製造する方法があげられる。ニードルパンチは1cm2当り
1〜30個所行なうのが好ましい。熱可塑性樹脂粉末を混
合する場合には、この粉末はマット状物の製造後に添加
してもよく、また、粉末のエマルジョンやサスペンショ
ンを散布してもよい。
上記マット状物に積層する熱可塑性樹脂フィルムとし
ては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、
ポリビニルブチラール、ポリウレタン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリ酢酸ビニル、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂
からなるフィルムがあげられる。かかるフィルムの厚さ
は30〜200μmが適当である。
マット状物と熱可塑性樹脂フィルムとは、マット状物
が少なくとも2層存在するように一層づつ交互に積層さ
れるが、この場合、両面の最外層に熱可塑性樹脂フィル
ムがくるように5層以上積層するのが好ましい。また、
このような積層物に1cm2当り1〜30個所のニードルパン
チを施こすのが好ましい。このニードルパンチによって
マット状物が相互に絡み合い、得られる繊維成形体の圧
縮強度が向上する。
次いで、本発明においては、上記マット状物と熱可塑
性樹脂フィルムとの積層物を、熱可塑性樹脂フィルムの
融点以上の温度に加熱した状態で圧縮する。
加熱方法は任意の方法が採用されてよく、例えば熱風
加熱方法、赤外線ヒーターや遠赤外線ヒーターなどによ
る輻射加熱方法等があげられる。また、圧縮方法も任意
の方法が採用されてよく、例えばプレスする方法、ロー
ルで圧縮する方法等があげられる。圧縮圧力は0.1〜20k
g/cm2の範囲が好ましく、圧縮時間は5〜30秒あれば充
分である。この加熱圧縮マット状物の厚みが減少する。
圧縮の際は上記のプレスやロールを所定の温度に加熱し
ておくのが好ましい。
上記の加熱と圧縮とは、加熱と圧縮とをこの順に別工
程で行ってもよいが、プレスを用いる場合は、このプレ
スで加熱を行ない引続き同じプレスで圧縮を行うことが
できる。この加熱圧縮により熱可塑性樹脂フィルムが溶
融するとともにマット状物の厚みが減少し、この溶融物
が無機繊維の隙間に含浸され、無機繊維のバインダーと
なる。
しかる後、本発明においては、解圧しマット状物の厚
みを増大させ冷却する。
このように解圧すると、圧縮されたマット状物は自然
に元の厚さに回復しようとして厚みが増大する。この回
復量が不充分なとき或いは長時間を要するときは、加熱
空気を内部に吹き込んだり、両表面を真空吸着により引
離したりして、厚みを増大させる。
特に、本発明においては、圧縮の際に、積層物の両面
に、熱可塑性樹脂フィルムの溶融状態では粘着し非溶融
状態では粘着しない一対のシート又は板状体、例えばガ
ラス繊維強化ポリテトラフルオロエチレン板状シートを
積層しておき、解圧の際に、このシート又は板状体の両
端を持つか或いは真空吸引により反対方向に引張り、そ
れによりマット状物をシート又は板状体に粘着させた状
態で厚さ方向に拡開してその厚みを回復増大させ、冷却
後にマット状物からシート又は板状体を剥離するように
する方法が好適に採用される。なお、この場合、シート
又は板状体を反対方向に引張りながら冷却すると生産性
が向上する。
厚みが増大したマット状物の冷却は、放冷であっても
よいし冷風を吹付けてもよい。かくして、熱成形用繊維
成形体が得られる。
本発明方法により得られた熱成形用繊維成形体を最終
の形状に賦形するには、この成形体の中に含有されてい
る全ての熱可塑性樹脂成分の融点以上の温度に再加熱
し、冷却プレス成形型等で圧縮成形する。自動車用天井
材として使用するにはこの圧縮成形の際に、ポリエチレ
ン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリ塩化ビニル発泡
体、ポリウレタン発泡体などの独立気泡又は連続気泡の
発泡体を介して、或いは介せずに織布、不織布、塩化ビ
ニルレザーなどの化粧用表皮材を積層して一体的に賦形
すればよい。
(作用) 本発明において、少なくとも2層のマット状物の間に
フィルムが積層された状態で、加熱と圧縮が行なわれる
と、マット状物の厚みが減少し、フィルムの溶融樹脂は
上記2層のマット状物の両方に良好に分散し、両方のマ
ット状物を構成する無機繊維の全体に亘って広く含浸さ
れる。
その後、解圧しマット状物の厚みを増大させ冷却する
と、マット状物を構成する無機繊維が崇高に分散し、無
機繊維が溶融樹脂により部分的に強固に結合され、全体
に亘って多数の空隙を有する熱成形用繊維成形体が得ら
れる。
(実施例) 以下、本発明の実施例及び比較例を示す。
実施例 ガラス繊維(繊維太さ9〜13μm、繊維長さ50〜60m
m)75重量%と高密度ポリエチレン繊維(繊維太さ6デ
ニール、繊維長さ51mm、融点135℃)25重量%とを混合
し、カードマシンで解繊し綿状とし、これに1cm2当り10
個所ニードルパンチを施し、250g/m2のマット状物を2
枚作成した。
上記マット状物2枚と高密度ポリエチレンフィルム
(厚さ100μm、融点135℃)3枚とを用い、このマット
状物とフィルムとを交互に5層積層し、これに1cm2当り
10個所ニードルパンチを施し、厚さが10mmで800g/m2
積層物を形成した。
この積層物を両面に、ガラス繊維強化ポリテトラフル
オロエチレン板状シートを重ね、これを200℃で3分間
加熱し、10cm/分の速さのロールで1mm厚に圧縮した。そ
の後温度を200℃.に保ちながら、上記の板状シートを
真空吸引により反対方向へ引張り、板状シートにマット
状物を粘着させた状態で厚みを9mmまで回復増大させ、
冷却した後上記の板状シートをマット状物から剥離して
熱成形用繊維成形体を得た。
上記成形体を200℃の熱風オーブンで2分間加熱した
後取出し、これを30℃の金型に入れ1kg/cm2の圧力で1
分間圧縮成形して最終の形状に賦形した。得られた賦形
成形体は縦1400mm、横1150mmであった。上記金型は、最
小肉厚部が3.0mm、最大肉厚部が8.0mmに設計されてお
り、また曲率半径が5mmの凹部を有しており、この凹部
に対応する部分の曲率半径(R)を測定して熱賦形性を
評価した。
上記の賦形された成形体を85℃の熱風オーブン中で四
辺を保持して24時間後の熱変位量(垂れ下った距離)を
測定した。また、上記の賦形された成形体から厚さ5m
m、幅50mm、長さ150mmの試料片を切り取り、JIS K 7211
に準じ曲げ強度の評価を行なった。さらに、前記の成形
体から厚さ8mm、直径90mmの試料片を切り取り、JIS A 1
405に準じ垂直入射法による1.5KHZにおける吸音率を測
定した。その結果を第1表に示した。
比較例1 実施例と同じガラス繊維50重量%と実施例と同じ高密
度ポリエチレン繊維50重量%とを混合し、カードマシン
で解繊し綿状とし、これに1cm2当り10個所ニードパンチ
を施し、600g/m2のマット状物を1枚作成した。
上記マット状物1枚の両面に、実施例と同じ高密度ポ
リエチレンフィルムを各々1枚積層し、これに1cm2当り
10個所ニードパンチを施し、厚さが10mmで800g/m2の積
層物を形成した。以後は実施例と同様に行なった。その
結果を第1表に示した。
比較例2 比較例1で作成した600g/m2のマット状物1枚の両面
に高密度ポリエチレンフィルム(厚さ100μm、融点135
℃)を各々1枚積層し、この積層物を200℃で2分間加
熱した後、実施例と同じ30℃の金型に入れ、1kg/cm2
圧力で1分間圧縮して取出し繊維成形体を得た。
この繊維成形体は、フィルムの溶融物がマット状物の
内部にあまり含浸されずに表面部に留まっていた。この
繊維成形体について実施例と同様にして評価を行なっ
た。その結果を第1表に示した。
(発明の効果) 本発明方法は、上述のように構成されているので、無
機繊維が、全体として広く分布した溶融樹脂により互い
に部分的に強固に結合され、全体に亘って多数の空隙を
有するコストの安い熱成形用繊維成形体を容易に得るこ
とができる。
そして、この熱成形用繊維成形体は崇高で、無機繊維
と空隙と溶融樹脂とが全体として広く分布し一個所に集
中しないことにより、軽量で、剛性、耐熱性、吸音性、
熱賦形性に優れ、特に曲げ強度と吸音性が向上し、自動
車用天井材に好適に使用することができるほか、家屋や
船舶用の天井材或いは建材など多くの分野に利用し得
る。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】無機繊維を主成分とするマット状物と熱可
    塑性樹脂フィルムとを、マット状物が少なくとも2層存
    在するように交互に積層し、次いで熱可塑性樹脂フィル
    ムの融点以上の温度に加熱した状態で圧縮し、しかるに
    後解圧しマット状物の厚みを増大させ冷却することを特
    徴とする熱成形用繊維成形体の製造方法。
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