JP2960187B2 - 繊維複合体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用天井材として
好適に用いられる繊維複合体の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用天井材には、軽量で、
剛性、耐熱性、吸音性、成形性等の性能に優れた材料が
要求される。

【０００３】従来より、この種の材料の製造方法として
は、例えば特開昭６４−７７６６４号公報に示すような
方法が知られている。すなわち、この方法は、まず、無
機繊維を主体とするマット状物の両面に熱可塑性樹脂フ
ィルムを積層し、この積層体を加熱、次いで圧縮して、
溶融した熱可塑性樹脂をマット状物内部へ含浸させる。
その後、熱可塑性樹脂が溶融した状態で拡開し、積層シ
ートの厚みを増大させて冷却することによって実施され
る。

【０００４】そして、この製造方法で使用されるマット
状物は、製品の厚み方向の強度を発現させるため、ニー
ドルパンチング処理により厚み方向に繊維を多数配向さ
せていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の繊
維複合体の製造方法の場合、繊維の配向状態が考慮され
ていないため、製品の強度が低下することとなる。その
ため、マット状物に、ニードルパンチング処理を行って
厚み方向に繊維を多数配向させることによって、製品の
厚み方向の強度を発現させることが行われているが、こ
の場合、ニードルパンチング処理に起因する多数の孔が
生じるとともに、厚み方向に多数の繊維が配向すること
となる。その結果、得られる繊維複合体の曲げ物性が低
下することとなる。また、別途、配向状態を考慮したマ
ット状物を積層して繊維複合体を製造することも考えら
れるが、作業工程が煩瑣となり、その結果得られる製品
がコスト高となってしまう。

【０００６】本発明は、係る実情に鑑みてなされたもの
で、曲げ物性に優れた繊維複合体を容易に製造すること
のできる繊維複合体の製造方法を提供することを目的と
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の繊維複合体の製
造方法は、無機繊維を主成分とする不織マット状物中の
無機繊維を厚み方向に配向させる厚み方向配向工程と、
このマット状物の表面の少なくとも片面に、複数の環状
体を突出させる環状体形成工程と、この環状体をマット
状物の表面に沿って配向させる環状体配向工程と、この
マット状物の両側に熱可塑性樹脂フィルムを積層して積
層体を形成する積層工程と、この積層体を上記樹脂成分
の溶融温度以上の温度に加熱して樹脂成分を溶融せしめ
る加熱工程と、この溶融状態で積層体を圧縮する圧縮工
程と、上記樹脂成分が溶融した状態で上記積層体を拡開
して該積層体の厚みを増大させる拡開工程とを順次行う
ものである。

【０００８】また、上記製造方法において、ニードルパ
ンチング処理によって、厚み方向配向工程と環状体形成
工程とを同時に行うものである。

【０００９】本発明で使用されるマット状物は、無機繊
維を主体とするもので、５〜１０ｍｍ程度の厚みに形成
される。このマット状物に用いられる無機繊維として
は、たとえばガラス繊維、ロックウール等があげられ、
その長さはマット状物の形成性の点から５〜２００ｍｍ
が好ましく５０ｍｍ以上のものが７０％（ｗ／ｗ）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、かさ
密度が大きくなるので５〜３０μｍが好ましく、より好
ましくは７〜２０μｍである。このマット状物の製造方
法は任意の方法が採用されてよく、たとえば無機繊維を
カードマシンに供給し、解繊、混織しマット状物を製造
する方法が挙げられる。また、無機繊維を接着するため
やマット状物のかさ密度をさげるために、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、飽和ポリエステル、ポリアミド、
ポリアクリロニトリル、等の熱可塑性有機繊維が添加さ
れてもよい。

【００１０】厚み方向配向工程は、マット状物にニード
ルパンチング処理を行うことによって実施される。この
際、パンチ密度は、１ｃｍ² 当り１０〜１００ヶ所行わ
れるのが好ましい。このニードルパンチング処理は、無
機繊維を絡めてマット状物の取扱いを容易にすることの
他に無機繊維をマット状物の厚み方向に多数配向させる
ことにより製品の圧縮強度を上げるために行われる。そ
のため、フェルト針としては、例えば、図４に示すよう
に、フェルト針３の先端部３１が尖ったものが使用され
る。このフェルト針３の場合、マット状物中の無機繊維
を、該マット状物の表面から突出させることなく、厚み
方向に配向させることができる。

【００１１】環状体形成工程は、マット状物にニードル
パンチング処理を行うことによって実施される。すなわ
ち、図１ないし図３に示すように、マット状物１を貫通
し、その表面からフェルト針２を突出させ、このフェル
ト針２によってマット状物１の内部の無機繊維を環状体
１０として突出させるものである。この際、パンチ密度
は、１ｃｍ² 当り１〜５ヶ所行うことが望ましい。また
突き抜け深さはフェルト針のバーブがマット状物から１
〜４ｃｍ突き抜ける範囲が好ましい。また、使用するフ
ェルト針２としては、例えば、図５に示すように、フェ
ルト針２の先端部２１がフォーク形状となされたものが
好ましい。このフェルト針２の場合、マット状物中から
突出する無機繊維の数が多くなり、また突出した後の無
機繊維群が環状の形態を持ちやすくなる。

【００１２】なお、上記した厚み方向配向工程と環状体
形成工程とは、一度のニードルパンチング処理によって
行ってもよい。すなわち、最初のニードルパンチング処
理工程において、図４に示すフェルト針３をニードルロ
ッカーにセットする際、このニードルロッカーに、図５
に示すフェルト針２を等間隔に少量セットしておけばよ
い。

【００１３】環状体配向工程は、このようにして突出さ
せた環状体を、ロール等により好ましい方向、通常自動
車の縦方向に相当する方向に配向させることによって行
うことができる。この時、突出した無機繊維群が環状形
態を保持していると配向方向以外たとえば繊維配向と直
角方向に対しても曲げ強度の向上が得られる。

【００１４】積層工程では、マット状物の両面に熱可塑
性樹脂フィルムを積層し、積層体を形成する。この時、
使用され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、ポリアミド、ポリエステル等が好
適と考えられる。

【００１５】加熱工程では、上記積層体を上記樹脂成分
の溶融温度以上の温度に加熱して樹脂成分を溶融せしめ
る。この際、加熱方法は任意の方法が採用されてよく、
たとえば、熱風加熱方法、赤外線ヒーターなどによる輻
射加熱方法等が挙げられる。

【００１６】圧縮工程では、上記積層体を溶融状態のま
まで圧縮する。この際、任意の方法が採用されてよく、
たとえばプレスする方法、ロールで圧縮する方法等が上
げられる。プレス圧力は０．１〜２０Ｋｇ／ｃｍ² であ
って圧縮時間は１〜１０秒あればよい。また、ロールで
圧縮する際にはロール間を材料厚みの８０％〜５％に設
定するのが好ましい。プレス、ロールともに圧縮する際
には熱可塑性樹脂の溶融温度以上の温度に加熱されてい
るのが好ましい。この際、圧縮されると溶融した熱可塑
性樹脂は無機繊維中に含浸される。次に解圧すると材料
は元の厚さに回復しようとするが無機繊維は一度押しつ
ぶされているので十分に回復しない。そこで上下から真
空吸引を行う等の拡開工程を経るのが好ましい。

【００１７】拡開工程では、圧縮工程で加えた圧力を解
圧し、熱可塑性樹脂が溶融した状態で、拡開し、材料の
厚みを増大させる。

【００１８】このようにして得られた繊維複合体を賦形
するには、樹脂成分の溶融温度以上の温度に再加熱し、
プレス等の圧縮成形を行えばよく、たとえば自動車用天
井材として使用するには圧縮成形の際に塩化ビニルレザ
ー、不織布等の化粧用表皮材を積層して賦形すればよ
い。

【００１９】

【作用】本発明の繊維複合体の製造方法によると、マッ
ト状物の表面の少なくとも片面に、複数の環状体を突出
させ、この環状体をマット状物の表面に沿って配向させ
た状態とすることができる。

【００２０】また、ニードルパンチング処理によって、
厚み方向配向工程と環状体形成工程とを同時に行うこと
で、マット状物の表面の少なくとも片面に、複数の環状
体を突出させると同時に、マット状物中の無機繊維を厚
み方向に配向させることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。

【００２２】

【実施例１】長さ１０〜１００ｍｍ，直径９〜１３μｍ
のガラス繊維と長さ５０ｍｍ，直径３０μｍの高密度ポ
リエチレン繊維を重量比２：１の割合でカードマシンに
供給し、混織してマット状物にし、１ｃｍ² 当り９０箇
所のニードルパンチを行って厚さ７ｍｍ、重さ６００ｇ
／ｍ² のマット状物を得た。

【００２３】次いでフォーク状フェルト針（ＦＰＫ１４
−１９，オルガン針株式会社製）を５ｍｍ間隔で碁盤目
状にニードルロッカーにセットし、該マット状物を針先
端が３ｃｍ突き抜ける深さまで圧縮速度５０ｍｍ／ｍｉ
ｎのスピードで圧縮して無機繊維をマット状物表面に突
出させて環状体を形成した。そして、突出した環状体は
ブラシで１方向に配向させた。

【００２４】次に、マット状物の両面に厚さ約１００μ
ｍで、ＭＩ５の高密度ポリエチレンフィルムを積層した
後、全体をテフロンシートの間に挟み、２００度Ｃで３
分間加熱し、３Ｋｇ／ｃｍ² の圧力で、２００度Ｃに加
熱したプレスで圧縮し、次に２００度Ｃに保ってテフロ
ンシートを両側から真空吸引して５ｍｍまで拡開した
後、全体を冷却した。

【００２５】得られたサンプルから重量の異なる種々の
部分を取り、曲げ強度と曲げ弾性率を測定した。結果を
表１に示す。

【００２６】

【実施例２】実施例１に於ける最初のニードルパンチン
グ工程に於て、ニードルロッカーに通常のフェルト針
（ＦＰＤ１−２５，オルガン針株式会社製品）をセット
した状態で、このフェルト針の間に５ｃｍ間隔で碁盤目
状にフォーク状フェルト針（ＦＰＫ１４−１９，オルガ
ン針株式会社製）をセットした。ただし、フォーク状フ
ェルト針の先端が通常のフェルト針の第１バーブの位置
から３ｃｍ深くなるようにセットした。そして、ニード
ルパンチを行うことによって上記した二度のニードルパ
ンチング工程を一度で行った。それ以外は実施例１と同
様にしてサンプルを作成した。

【００２７】得られたサンプルから重量の異なる種々の
部分を取り、曲げ強度と曲げ弾性率を測定した。結果を
表１に示す。

【００２８】

【比較例１】実施例１においてフォーク状でないフェル
ト針（ＦＰＤ１−２５，オルガン針株式会社製）を用い
ることの他は実施例１と同様である。この場合、突出し
た無機繊維は環状形態をなさずに直状となる。

【００２９】得られたサンプルから重量の異なる種々の
部分を取り、曲げ強度と曲げ弾性率を測定した。結果を
表１に示す。

【００３０】

【比較例２】実施例１において再度ニードルパンチング
処理をしないこと以外は実施例１と同様である。

【００３１】得られたサンプルから重量の異なる種々の
部分を取り、曲げ強度と曲げ弾性率を測定した。結果を
表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によると、マ
ット状物の表面の少なくとも片面に、複数の環状体を突
出させ、この環状体をマット状物の表面に沿って配向さ
せた状態とすることができるので、曲げ物性に優れた繊
維複合体を製造することができる。また、マット状物の
表面の少なくとも片面に、複数の環状体を突出させると
同時に、マット状物中の無機繊維を厚み方向に配向させ
ることができるので、この製造を容易に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る製造方法の要部を説明する図面で
あって、環状体形成工程においてフェルト針を突き刺し
たマット状物の状態を示す断面図である。

【図２】本発明に係る製造方法の要部を説明する図面で
あって、環状体形成工程後のマット状物の状態を示す断
面図である。

【図３】本発明に係る製造方法の要部を説明する図面で
あって、環状体配向工程後のマット状物を示す斜視図で
ある。

【図４】厚み方向配向工程におけるニードルパンチング
処理に使用されるフェルト針を示す部分拡大図である。

【図５】環状体形成工程におけるニードルパンチング処
理に使用されるフェルト針を示す部分拡大図である。

【符号の説明】

１ マット状物 １０ 環状体

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機繊維を主成分とする不織マット状物
   中の無機繊維を厚み方向に配向させる厚み方向配向工程
   と、このマット状物の表面の少なくとも片面に、複数の
   環状体を突出させる環状体形成工程と、この環状体をマ
   ット状物の表面に沿って配向させる環状体配向工程と、
   このマット状物の両側に熱可塑性樹脂フィルムを積層し
   て積層体を形成する積層工程と、この積層体を上記樹脂
   成分の溶融温度以上の温度に加熱して樹脂成分を溶融せ
   しめる加熱工程と、この溶融状態で積層体を圧縮する圧
   縮工程と、上記樹脂成分が溶融した状態で上記積層体を
   拡開して該積層体の厚みを増大させる拡開工程とを順次
   行うことを特徴とする繊維複合体の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の製造方法において、ニー
   ドルパンチング処理によって、厚み方向配向工程と環状
   体形成工程とを同時に行うことを特徴とする繊維複合体
   の製造方法。