JP2797922B2 - 木質系熱可塑性成形用板材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車ドア、
リアパーセル等の内装部品の芯材用成形用板材に関する
ものであり、更に詳しくは、この芯材用熱可塑性成形用
板材を加熱により可塑化して軟化し、表皮材と軟化した
芯材用成形用板材とを金型に入れた状態で冷圧縮成形し
て、同時一体成形する木質系熱可塑性成形用板材に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の木質系熱可塑性成形用板
材としては、ポリプロピレン樹脂と木粉とを同当量ずつ
混合・融和させた後、Ｔダイ押出機により平板状に押し
出して板状とした繊維板や、粉体状の無機質又は有機質
材料に熱可塑性樹脂を混合して板状体としたものが一般
的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た木質系熱可塑性成形用板材は、一般に比重が０．９ｇ
／cm³ 以上と大きく、重量が重いものであった。また、
高価な合成樹脂に対して安価な木粉等を多量に混合して
いるため、材料費が安価である反面、これら木粉等の添
加による合成樹脂材料の脆化が生じ、耐衝撃性及び曲げ
強度が小さいという欠点が指摘されていた。

【０００４】更に、成形品の形状が深く複雑で表皮材の
風合いやソフト感を要求される場合は、芯材の表面に接
着剤を塗布して芯材の裏面側から吸引しつつ表面に重ね
合わせた表皮材を接着する所謂バキューム成形法が採用
されるが、該木質系熱可塑性成形用板材には通気性がな
いため、例えば１mm前後の通気孔を加工する必要がある
等の不都合があった。

【０００５】これらの欠点を解消した熱可塑性成形用板
材として、ガラス繊維と熱可塑性樹脂で構成されたもの
が開発され、主として自動車の天井用成形芯材として使
用されている。これは、従来のものに比べ、加熱可塑化
して圧縮成形する際の収縮が少なく、成形性に優れ、通
気性もあるので、表皮材と芯材との接着加工は任意に選
択することが出来る。一方、成形されたものは軽量であ
るが、強度が弱く緻密性に劣り、堅さがないので、投鋲
性が悪い。従って、芯材に各種の金属部品をリベットで
留め付けることの多い自動車用ドア、リアパーセル等に
対しては不向きであった。加えて、ガラス繊維の配合率
が多いため価格が高くなり経済的でない等の欠点があ
り、その使用用途が限られていた。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、成形性、加工
性に優れ、軽量で強度も強く、通気性を具備し、表皮材
を芯材と同時一体成形できる木質系熱可塑性成形用板材
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、木質繊
維３０〜５０重量部と、無機質繊維又は有機質繊維５〜
１５重量部と、互いに融点の異なる２種以上の熱可塑性
樹脂４０〜６０重量部とを混合し、嵩密度０．２〜０．
８ｇ／cm³ に圧縮熱融着した木質系熱可塑性成形用板材
であって、前記熱可塑性樹脂として、融点が１２０℃以
下の低融点樹脂と、融点が１６０℃以上の高融点樹脂と
を含むようにして構成される。

【０００８】

【０００９】

【作用】上記した構成により、本発明は、互いに融点の
異なる２種以上の熱可塑性樹脂を用いることにより、低
温で木質繊維等の繊維材料を嵩高なマット状物或いはフ
ェルト状物に保形することが出来ると同時に、これを成
形した成形品に高い耐熱性を付与することが可能となる
ように作用する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１１】図１は本発明による木質系熱可塑性成形用
板材の製造方法の一例を示す工程図、図２は本発明によ
る木質系熱可塑性成形用板材の製造方法の別の例を示す
工程図である。

【００１２】本発明による木質系熱可塑性成形用板材で
使用する木質繊維は、主骨材として作用し、軽量化と補
強及び通気性を付与するためのものであって、通常、木
材チップを蒸煮解繊した繊維長５〜２０mmのファイバー
が使用される。なお、木材チップに適量のパラフィンワ
ックスを混合すれば耐水性が向上する。また、木質繊維
の配合割合は３０〜５０重量部が好適である。これは、
３０重量部より少ないと、成形品の軽量化、通気性、強
度特性が悪くなり、他方、５０重量部より多くなると、
木質繊維に対する熱可塑性樹脂の比率が低下するので、
圧縮成形時における該成形用板材の追従性がなくなり、
成形性が悪くなるからである。

【００１３】また、無機質繊維又は有機質繊維は、木質
繊維と共に絡み合って支骨材として作用し、成形性と強
度特性を改善するためのものであって、繊維長１０〜５
０mm、太さ１０〜３０μｍ程度のものが好ましい。これ
は、繊維長が１０mmより短くなると、木質繊維との絡み
合いが粗雑となり均一性が悪くなり、他方、繊維長が５
０mmより長いと均質な混合が難しくなるからである。と
りわけ、繊維長１０〜３５mm、太さ１０〜２０μｍ程度
のガラス繊維が、特に混合性、強度特性、耐熱性の点で
優れている。また、無機質繊維又は有機質繊維の混合率
は５〜１５重量部が好ましい。これは、５重量部より少
ないと、加熱して可塑化した成形用板材の引張り強度や
伸び率が悪く、成形性に劣るので、深絞りの成形が困難
となるばかりか、成形品の剛性、強度の弱くなり、他
方、１５重量部より多くなると、これらの特性は向上す
るが、コストが高くなる。

【００１４】なお、無機質繊維又は有機質繊維は、引張
り強度及び剛性が優れ比較的安価に得られるものであれ
ばよく、要求性能に応じて、ガラス繊維の他、例えばロ
ックウール、セラミック繊維などの無機質繊維や、カー
ボン繊維、アラミド繊維、麻、綿などの有機質繊維が使
用可能であるが、麻、綿などの天然繊維を使用する場合
は、繊維長や太さを固定することが困難であり、混合時
の分散性が悪く、また繊維自体の強度や剛性も小さいの
で、成形性或いは成形品の物性がガラス繊維に比べてや
や悪化するため、要求性能に応じて使い分けることが必
要である。

【００１５】また、熱可塑性樹脂として、互いに融点の
異なる２種以上のものを用いる。具体的には、少なくと
も、１２０℃以下の低温で熱溶解して繊維材料の嵩高な
マット状物或いはフェルト状物をハンドリングできる程
度に保形するためのバインダーとして作用する低融点熱
可塑性樹脂（例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエス
テル系樹脂など）と、１６０℃以上の高温で熱溶解して
バインダー効果と表皮材の接着剤として作用する高融点
熱可塑性樹脂（例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリアミド樹脂など）を用いる。その混入率
は４０〜６０重量部が好ましい。これは、４０重量部よ
り少ないと、加熱による成形用板材の可塑化や金型への
追従性が悪くなり、成形不良が発生すると共に、表皮材
の接着性も悪くなり、他方、該樹脂の混入率が大きくな
る程、加熱による成形用板材の可塑化と金型への追従性
は良くなるが、成形品の密度が高くなり軽量化が阻害さ
れると共に成形品の通気性も低下し、更にコストが高く
なり非経済的となるため、６０重量部までが好ましい。

【００１６】ここで、互いに融点の異なる２種以上の熱
可塑性樹脂を用いることにより、低温で木質繊維等の繊
維材料を嵩高なマット状物或いはフェルト状物に保形す
ることが出来、しかもこれを成形した成形品は高い耐熱
性を有することになる。即ち、各種の繊維材料は均一に
混合され、乾式フェルト成形装置などでフェルト状又は
マット状に成形されるが、この状態では各々の繊維が絡
み合っているだけであり、ハンドリングすることが難し
い。そこで、該マット状物或いはフェルト状物を加熱し
て、熱可塑性樹脂を溶融して、絡み合っている繊維を接
着することにより保形され、ハンドリングが容易になる
ようにする。

【００１７】この際、１２０℃以下の低融点の熱可塑性
樹脂を使用することにより、この保形するための処理を
低温で行なうことが出来るので、繊維材料の収縮が少な
く、ハンドリングできる程度に保形する際の収縮ムラが
なく、均質なマット状物或いはフェルト状物が得られ
る。なお、この低融点熱可塑性樹脂はマット状物或いは
フェルト状物をハンドリング可能な程度に保形できる混
入率、具体的には全熱可塑性樹脂のうち５〜１５重量部
であればよい。全量を低融点熱可塑性樹脂にすると、圧
縮成形した成形品の耐熱性が悪くなるので不適当であ
る。逆に、全量を高融点熱可塑性樹脂にすると、マット
状物或いはフェルト状物をハンドリング可能な程度に保
形する際、繊維材料を高温で加熱するので、マット状物
或いはフェルト状物が収縮して厚さ方向に膨張するた
め、所望のハンドリングが出来なくなり、作業性が低下
する等の問題がある点で好ましくない。

【００１８】高融点の熱可塑性樹脂は、熱可塑性成形用
板材を加熱して可塑化し、表皮材を同時に金型で所望の
形状に冷圧縮成形して、表皮材と芯材とを一体成形する
際のバインダーとなり、成形品の強度を持たせると共
に、表皮材と芯材とを接着する接着剤となる。その結
果、成形された成形品は耐熱性があることになる。

【００１９】また、熱可塑性樹脂の性状は、繊維状、粉
末状、液体状のいずれであってもよいが、粉末状の場
合、繊維材料と混合するためには１００μｍ以下の微粉
末にする必要がある。なお、この繊維状のものを使用す
る場合、ポリプロピレン繊維の織布やカーペット等を解
繊した反毛と称するものを使用してもよい。ポリプロピ
レン再生繊維を熱可塑性樹脂として使用した場合には、
コストが安価になると共に、資源の再利用に寄与する。

【００２０】また、各種の繊維材料は均一に混合された
後、乾式フェルト成形装置などでフェルト状又はマット
状に成形されるが、このフェルト状物又はマット状物は
嵩比重が０．０８ｇ／cm³ 以下であるため、搬送し難
く、嵩ばる等の取扱い上の問題点があると共に、後の圧
縮成形過程で加熱による収縮が大きく、成形性に問題が
ある。そこで、該フェルト状物又はマット状物を１８０
〜２００℃程度に加熱し、加圧ロールを通過させるか、
１８０〜２００℃の加熱平盤で熱圧縮して嵩比重０．２
〜０．８ｇ／cm³ の平板状の熱可塑性成形用板材とす
る。なお、嵩比重が０．２ｇ／cm³ より小さいと、圧縮
成形過程で加熱する時に熱可塑性成形用板材が収縮して
良好な成形が出来ず、他方、嵩比重が０．８ｇ／cm³ よ
り大きいと、成形品の比重が大きくなり、軽量化及び通
気性が損なわれるばかりか、平板状に圧縮する際に過大
な圧力を要するので、製造経費が高くなるという不都合
がある。

【００２１】次いで、この嵩比重０．２〜０．８ｇ／cm
³ の平板状の熱可塑性成形用板材を１８０〜２００℃に
なるまで熱風通気加熱装置や遠赤外線加熱装置などで加
熱して、表皮材をセットした雄雌一対からなる自動車ド
ア等の芯材成形用金型にすばやく挿入し、面圧力１０kg
／cm² 程度で冷圧縮成形して、表皮材が一体成形された
成形品を得ることが出来る。

【００２２】実施例１ 含水率を３０ wet％以下に乾燥した木質繊維３５重量
部、融点１７０℃のポリプロピレン樹脂繊維１５重量部
とポリプロピレン織布を解繊した再生繊維３５重量部、
ガラス繊維（太さ１０〜２０μｍ、長さ２５mm）１０重
量部に、融点１２０℃のポリエステル樹脂繊維５重量部
を混合機に投入して均一に拡散混合し、図１に示すよう
に、乾式フェルト成形装置１でフリース２を抄造し、連
続する熱風通気加熱装置３で温度１１０〜１３０℃で６
０秒間加熱して、目付け量２kg／ｍ² 、嵩比重０．０８
ｇ／cm³ の嵩高なマット５を得た。

【００２３】次に、このマット５を裁断機４で所定の寸
法に裁断した後、２００℃に加熱した一対の加熱平盤６
で圧縮加熱し、ポリプロピレン樹脂繊維を溶融させた状
態で取り出して加圧ロール付きの冷却装置７で冷却し、
厚さ２．５mm、嵩比重０．８ｇ／cm³ の平板状の木質系
熱可塑性成形用板材９を得た。

【００２４】次いで、この木質系熱可塑性成形用板材９
を遠赤外線加熱装置（図示せず）で表面温度が１８０℃
になるまで加熱して軟化させ、ポリエステル織布の表皮
材をセットした雄雌一対からなる自動車ドア芯材成形用
金型（図示せず）にすばやく挿入し、面圧力１０kg／cm
² 程度で冷圧縮成形して、表皮材が一体接着された自動
車ドア芯材成形品を得た。本成形品は、外観状及び表皮
材の風合い、接着性も良好であった。

【００２５】なお、通気性については、所定の断面形状
（高さ３０mm、頂面直径１５０mm）の円錐台成形金型を
用いて、表皮材を使用しない成形品を前記自動車ドアと
同じ方法で芯材を成形して、該成形芯材に接着剤を塗布
し、対応するバキューム型で通気性のない表皮材を貼り
合わせて接着力を測定し、通気性の良否を判定した。ま
た、物性試験用として表皮材を接着しない平板を成形
し、ＪＩＳ−Ａ−５９０６（硬質繊維板試験規格）に準
じて特性を測定した。その結果を表１、表２に示す。

【００２６】実施例２ 実施例１においてガラス繊維に代えて太さ３０μｍ程
度、長さ１０〜５０mm前後の麻の反毛繊維とした以外
は、実施例１と同じ方法で冷圧縮成形して、自動車ドア
芯材成形品を得た。本成形品は、外観状及び表皮材の風
合い、接着性も良好であった。また、物性試験用として
表皮材を接着しない平板を成形して特性を測定した。そ
の結果を表１、表２に示す。

【００２７】実施例３ 目付け量２kg／ｍ² 、嵩比重０．０８ｇ／cm³ の嵩高な
マット５を得るところまでは実施例１と同じであるが、
その後、図２に示すように、該マット５を１８０〜１９
０℃の連続する加圧ロール付きの熱風通気加熱装置１０
で加熱しながら加圧ロール付きの冷却装置７を通して冷
却し、更に裁断機４で所定の寸法に裁断して、厚さ５．
０mm、嵩比重０．４ｇ／cm³ の平板状の木質系熱可塑性
成形用板材９を得た。

【００２８】次いで、この木質系熱可塑性成形用板材を
熱風通気加熱装置３で１８０〜１９０℃に加熱して可塑
軟化した以外は、実施例１と同様に圧縮成形して、表皮
材が一体接着された自動車ドア芯材成形品を得た。本成
形品は、外観状及び表皮材の風合い、接着性も良好であ
った。

【００２９】また、物性試験用として表皮材を接着しな
い平板を成形して特性を測定した。その結果を表１、表
２に示す。

【００３０】比較例１ ポリプロピレン樹脂と木粉を１：１で混合し、加圧ニー
ダーで処理して成形した市販の目付け量２．５kg／ｍ²
の木質系熱可塑性成形用板材を前記実施例１と同じ方法
で冷圧縮成形して成形品を得、この成形品の特性を測定
した。その結果を表１、表２に示す。

【００３１】比較例２ 実施例１においてガラス繊維を使用しないで木質繊維を
４５重量部とした以外は、実施例１と同じ方法で冷圧縮
成形して、自動車ドア芯材成形品を得、この成形品の特
性を測定した。その結果を表１、表２に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】表１、表２から明らかなように、比較例
１、２と比べて実施例１〜３は、成形性もよく、表皮材
を同時接着一体成形できると共に、バキューム成形も可
能であり、成形品の物性も自動車内装部品用芯材として
十分な特性を具備するものである。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
木質繊維３０〜５０重量部と、無機質繊維又は有機質繊
維５〜１５重量部と、互いに融点の異なる２種以上の熱
可塑性樹脂４０〜６０重量部とを混合し、嵩密度０．２
〜０．８ｇ／cm³ に圧縮熱融着した木質系熱可塑性成形
用板材であって、前記熱可塑性樹脂として、融点が１２
０℃以下の低融点樹脂と、融点が１６０℃以上の高融点
樹脂とを含むようにして構成したので、互いに融点の異
なる２種以上の熱可塑性樹脂を用いることにより、低温
で木質繊維等の繊維材料を嵩高なマット状物或いはフェ
ルト状物に保形することが出来ると同時に、これを成形
した成形品に高い耐熱性を付与することが可能となるこ
とから、ハンドリング特性及び物性に優れた木質系熱可
塑性成形用板材を提供することが出来る。また、木質繊
維を使用しているので、圧縮成形した成形品が軽量とな
ると共に、通気性に優れるので、表皮材の接着を木質系
熱可塑性成形用板材の冷圧縮成形と同時に行なうことが
出来るのは勿論、予め木質系熱可塑性成形用板材を成形
した成形品についても、通気孔の加工なしにバキューム
成形による表皮加工が可能となる。更に、無機質繊維又
は有機質繊維を混入したので、加熱して可塑化した熱可
塑性成形用板材は金型への追従性が良くなり、成形性に
優れると共に強度特性も良好となる。その結果、特に自
動車ドア、リアパーセル等の内装部品に適した木質系熱
可塑性成形用板材を提供することが可能となる。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による木質系熱可塑性成形用板材の製造
方法の一例を示す工程図である。

【図２】本発明による木質系熱可塑性成形用板材の製造
方法の別の例を示す工程図である。

【符号の説明】

９……木質系熱可塑性成形用板材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青山 恭介 東京都中央区日本橋本町３丁目８番４号 三井木材工業株式会社内 (72)発明者 笹田 昭博 東京都中央区日本橋本町３丁目８番４号 三井木材工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−32328（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−81704（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭46−41106（ＪＰ，Ｂ１) 特公 平５−65532（ＪＰ，Ｂ２) 特許2663055（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B27N 3/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 木質繊維３０〜５０重量部と、無機質繊
   維又は有機質繊維５〜１５重量部と、互いに融点の異な
   る２種以上の熱可塑性樹脂４０〜６０重量部とを混合
   し、嵩密度０．２〜０．８ｇ／cm³ に圧縮熱融着した木
   質系熱可塑性成形用板材であって、 前記熱可塑性樹脂として、融点が１２０℃以下の低融点
   樹脂と、融点が１６０℃以上の高融点樹脂とを含むこと
   を特徴とする 木質系熱可塑性成形用板材。