JP2831673B2 - 繊維成形体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱成形性が優れており、自動車用天井材と
して好適に使用される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、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
などの剛性樹脂を積層成形した自動車天井材が開示され
ている。

ところが、かかる積層王成形体は、特に吸音性が低
く、また曲げ強度も充分でなく、自動車用天井材として
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、上記の欠点を解決するものであり、その目
的は、軽量で、剛性、耐熱性、熱賦形性、吸音性、曲げ
強度等の優れた、自動車用天井材に適した繊維成形体の
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
ット状物の少なくとも片面に、溶融粘度の異なる複数枚
の熱可塑性樹脂シートを積層する。

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、炭素繊維等があげられ、その長さ
はマット状物の成形性の点か５〜200mmが好ましく、50m
m以上のものが70重量％以上含まれているのがより好ま
しい。又、その太さは細くなると機械的強度が低下し、
太くなると重くなって嵩密度が小さくなるので２〜30μ
ｍ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
状物の嵩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
ン繊維等があげられ、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３〜50μｍ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
状物の少なくとも片面に積層する樹脂シートと同様な樹
脂のうち、融点が樹脂シートを構成する樹脂の融点より
低い樹脂であって、一般に50〜100メッシュの粉末が好
適に用いられる。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、大きくなると重くすりすぎ、小
さくなると機械的強度が低下するので0.01〜0.2g/cm³が
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樹
脂粉末などの樹脂成分をカードマシンに供給し、解繊、
混繊し、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 エマルジョンやサスペンジョンを散布してもよい。

本発明の加熱工程で溶融しない熱可塑性樹脂繊維を混
合する場合は、その混合量はマット状物中にの無機繊維
が50重量％以上を占めるように抑えられる。無機繊維が
50重量％より小さくなると成形体の剛性が低下する。

マット状物の少なくとも片面に積層する樹脂シートを
構成する熱可塑性樹脂としては、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
テル等があげられる。そして、かかる樹脂の中から溶融
粘度の異なる二種以上の熱可塑性樹脂を選定し、各々の
樹脂を単独でロール又は押出機によりシートに成形し、
溶融粘度の異なう複数枚の樹脂シートを得る。

この場合、上記の二種以上の熱可塑性樹脂は、最高も
大きい溶融粘度をＡポアズ、最も小さい溶融粘度をＢポ
アズとすると、Ａが5,000〜50,000ポアズ、Ｂが20,000
ポアズ以下で、且つＡ＞1.2Bの関係になるように選定す
るのが好ましい。上記の溶融粘度は高化式フローテスタ
ーにより測定される。

そして、上記の溶融粘度の異なる複数枚の熱可塑性樹
脂シートは、マット状物の少なくとも片面に外層から内
層へと溶融粘度が小さくなるように積層する。即ち、最
も大きい溶融粘度Ａを有する樹脂シートは最外層に積層
され、最も小さい溶融粘度Ｂを有する樹脂シートは最内
層に積層されることになる。

樹脂の溶融粘度Ａが50,000ポアズを上まわると、積層
物を加熱溶融させプレスする際に、この樹脂がマット状
物の内部へ含浸されず表面のみに留まるため、内部の強
度が弱くなり全体とて成形体の強度が低下し、また成形
永代の連通構造の形成が阻害され吸音性も低下する。一
方、樹脂の溶融粘度Ａが5,000ポアズを下まわると、こ
の樹脂を含む全ての樹脂が内部まで含浸されて成形体の
表面が柔らかくなり、全体として成形体の強度が低下す
る。

また、樹脂の溶融粘度Ｂが20,000ポアズを上まわる
と、積層物を加熱溶融させプレスする際に、この樹脂が
成形体の表面付近に留まるため、内部の強度が弱くなり
全体として成形体の強度が低下し吸音性も低下する。ま
た、Ａ＞1.2Bの関係から外れると、樹脂シートを構成す
る樹脂の溶融粘度が近すぎて、樹脂がマット状物の一部
に集中し強度が低下する。

上記の複数枚の樹脂シートにおいて各々の樹脂シート
の重量比は、全部の樹脂シートの10重量％以上を占める
ようにするのが好ましい。また、樹脂シートの全体の厚
さは厚くなると重くなり、薄くなると強度が低下するの
で、一般に全体の厚さで50〜500μｍ、好ましくは70〜3
00μｍである。熱可塑性樹脂繊維や粉末を混合する場合
は、樹脂シートの全体の厚さを薄くすることができる。

また、本発明において、マット状物の少なくとも片面
に溶融粘度の異なる複数枚の樹脂シートを積層するに
は、単に樹脂シートをマット状物に重ね合わせるだけで
よく、また樹脂シートを熱接着してもよく、また押出ラ
ミネートしてもよい。

次いで、本発明においては、上記のマット状物と樹脂
シートとの積層物を、上記複数枚の樹脂シートの溶融温
度に加熱する。

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、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。加熱温度は各々の樹脂
シートを構成する熱可塑性樹脂のうち最も低い融点以上
であるが、あまり高くなると樹脂が劣化したり、必要以
上に樹脂がマット状物の内部に含浸させて目的とする成
形体を安定して得られにくく、上限は最も高い融点を有
する樹脂の融点より100℃高い温度とするのが好まし
い。加熱時間は熱分で充分である。

積層物を上記複数枚の樹脂シートの溶融温度に加熱し
た後、圧縮して、溶融粘度の小さい方の樹脂シートの溶
融樹脂をマット状物の内部まで含浸させ、溶融粘度の大
きい方の樹脂シートの溶融樹脂はマット状物の表面付近
に留める。これにより各々の樹脂の含浸深度の違いによ
り全体として溶融樹脂がマット状物の全体に広く分布
し、溶融樹脂がモット状物の一個所に集中することがな
い状態となる。圧縮方法は任意の方法が採用されてよ
く、例えばプレス圧縮、ロール圧縮等があげられる。

プレス圧縮の圧力は、0.1〜10kg/cm²が好ましく、よ
り好ましくは３〜4kg/cm²であり、ロール圧縮の際のロ
ール間距離はマット状物の厚みの1/5〜1/20が好まし
く、より好ましくは1/8〜1/15である。尚、圧縮する際
に、熱可塑性樹脂が冷却され固化されると次の工程でマ
ット状物の厚みが回復しなくなるので、プレス金型及び
ロールも加熱されているのが好ましい。

圧縮されたマット状物は、次に圧縮が解除され、強制
的に厚みが拡開されて回復される。強制的に厚みを回復
する方法は任意の方法が採用されてよく、例えば、圧種
を解除した後マット状物の両面を真空吸着等により強制
的に拡開する方法等が好適に採用される。

厚みが回復されたマット状物は例隠されて繊維成形体
が得られる。

このようにして、無機繊維が溶融樹脂により部分的に
結合され、全体に亘って多数の空隙を有する繊維成形体
が得られる。

本発明により得られた繊維成形体は、そのまま最終の
成形体とすることができる。また、平板状の繊維成形体
を作り、これを再加熱し賦形成形することができる。自
動車用天井材として使用するには賦形成形の際に、ポリ
エチレン発泡体、ポリロピレン発泡体、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
泡の発泡対を介して或いは介せずに織布、不織布、塩化
合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。

このように発泡対や化粧用表皮材を積層して一体的に
賦形する場合は、マット状物に積層する樹脂シートの外
面に熱溶融性の接着剤層を設けておくと、得られる繊維
成形体の表面の熱接着性が向上し、発泡体や化粧用表皮
材に対する熱接着性が良好となる。

（作用） 本発明によれば、無機繊維を主成分とするマット状物
と、溶融粘度の異なる複数枚の熱可塑性樹脂シートとの
積層物が加熱され各々の樹脂シートが溶融し、この溶融
状態で積層物が厚種される。すると、最内層に積層され
ている樹脂シートは溶融粘度が最も小さいので、マット
状物の内部に含浸透されていく、一方、最外層に積層さ
れている樹脂シートの溶融粘度が最も大きいので、マッ
ト状物の表面付近に留まり、各々の樹脂の含浸深度の違
いにより全体として溶融樹脂がマット状物の全体に広く
分布し、溶融樹脂がマット状物の一個所に集中すること
がない。

（実施例） 以下、本発明の実施例及び比較例を示す。

実施例１ ガラス繊維（長さ40〜200mm、太さ９〜13μｍ）をカ
ードマシンに供給し解繊、混繊してマット状にし、1cm²
当り20個所のニードルパンチを施し厚さ10mm、重さ600g
/m²のマット状物を得た。

このマット状の両面に、厚さ50μｍの高密度ポリエチ
レンシート（融点135℃、200℃の溶融粘度10,000ポア
ズ）を積層し、さらに上記シートの表面に、厚さ50μｍ
の高密度ポリエチレンシート（融点135℃、200℃の溶融
粘度30,000ポアズ）を積層した。なお、上記の溶融粘度
は島津製作所製フローテスターCFT 5000で測定した。ま
た各々の樹脂シートは各々の樹脂をロール混練機で混練
し、押出機でシート状に溶融押出して作成した。

上記の積層物の四辺を保持して200℃のオーブンで３
分間加熱した後、多数の真空吸引装置の設けられたプレ
ス成形型に入れ、80℃で1kg/cm²の圧力で３秒間圧縮し
た後、解圧し、真空吸引しながらプレスの間隔を8mmに
広げて厚みを回復させ、次いで冷却して厚さ7.5mmの繊
維成形体を得た。

この成形体を、縦1400mm、横1150mmの長方形状に切取
り、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）を測定して耐熱性を評価し
た。さらに、前記の成形体から幅50mm、長さ150mmの試
料片を切り取り、JIS K 7211に準じ曲げ強度を測定し
た。また、前記の成形体から直径90mmの試料片を切り取
り、JIS A 1405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。

以上の結果を第１表に示した。

実施例２ 厚さ50μｍの高密度ポリエチレンシート（融点135
℃、200℃の溶融粘度15,000ポアズ）と厚さ50μｍのポ
リプロピレンシート（融点165℃、200℃の溶融粘度40,0
00ポアズ）を用い、前者を内装とし後者を外層とする以
外は、実施例１と同様に行なった。その結果を第１表に
示した。

実施例３ 実施例１で得られた積層物の四辺を保持して200℃の
オーブンで３分間加熱した後80℃のプレス成形型に入れ
1kg/cm²の圧力で１分間圧種した後解圧し、再度200℃の
オーブンニ入れ１分間保持して厚みを回復させ、次いで
冷却して厚さ8.0mmの繊維成形体を得た。

得られた成形体を用い実施例１で行ったと同様にして
物性を測定し、その結果を第１表に示した。

比較例１ 溶融粘度の異なる二枚の樹脂シートの代りに、厚さ10
0μｍの一枚の高密度ポリエチレンシート（融点135℃、
200℃の溶融粘度10,000ポアズ）を実施例１で用いたガ
ラス繊維のマット状物の両面に積層する以外は、実施例
１と同様に行なった。その結果を第１表に示した。この
ように単独樹脂からなる一枚の樹脂シートを用いた場合
は、本発明方法に比べ曲げ強度が劣る。

比較例２ 実施例１で用いたガラス繊維のマット状物の両面に、
高密度ポリエチレン（融点135℃、200℃の溶融粘度70,0
00ポアズ）の単独樹脂からなる厚さ100μｍお樹脂シー
トを積層し、この積層物を200℃で３分間加熱した後、
プレス成形型の温度を30℃とする以外は、実施例と同様
に行なった。その結果を第１表に示した。

上記の成形体は、樹脂シートがマット状物の内部に含
浸させずに表面に積層状に接着されており、本発明方法
に比べ曲げ強度と吸音性が劣る。

（発明の効果） 本発明の繊維成形体の製造方法は、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易い繊維成形体を容
易に得ることができる。

そして、この繊維成形体は嵩高で、無機繊維と空隙と
溶融樹脂とが全体として広く存在し一個所に集中しない
ことにより、軽量、剛性、耐熱性、吸音性、熱賦形性に
優れ、特に吸音性と曲げ強度が向上し、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の少な
   くとも片面に、溶融粘度の異なる複数枚の熱可塑性樹脂
   シートを外層から内層へと溶融粘度が小さくなるように
   積層し、次いでこの積層物を上記複数枚の樹脂シートの
   溶融温度に加熱した後圧縮して、溶融粘度の小さい方の
   樹脂シートの溶融樹脂をマット状物の内部まで含浸さ
   せ、溶融粘度の大きい方の樹脂シートの溶融樹脂はマッ
   ト状物の表面付近に留め、次に圧縮を解除し、強制的に
   厚みを拡開して回復させ、その後冷却することを特徴と
   する繊維成形体の製造方法。