JP2960269B2 - 繊維複合体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用内装材や建築
用内装材等に用いられる繊維複合体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、上記内装材には、軽量で、剛
性、耐熱性、成形性等の性能に優れた材料が要求され
る。従来より、この種の材料として、厚さ方向に配向さ
れているものを含む多数の無機繊維が相互に部分的に熱
可塑性樹脂で接合されかつ全体にわたって多数の空隙を
有する繊維複合体が知られている（特開平１−１５６５
６２号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の上記繊維複合体
をプレス成形する場合、通常、加熱してからプレスす
る。加熱前の種々の厚さの繊維複合体について、プレス
成形して得た成形品の強度を比較したところ、繊維複合
体の厚さを大きくしていくとある厚さを境にして強度が
低下していくことが判明した。この現象を重量が７００
ｇ／ｍ² の繊維複合体について調べた結果を図１に示
す。

【０００４】また、上記繊維複合体を成形する際、ま
ず、その熱可塑性樹脂の融点以上に加熱するが、熱可塑
性樹脂が溶融すると、多数の無機繊維が厚さ方向に配向
されているものを含んでいるため、これらの復元しよう
とする力が働き、繊維複合体が膨張してその厚さが増大
する。ところが、繊維複合体の厚さを小さくしていくと
ある厚さを境にして加熱しても繊維複合体が十分に膨張
せず、厚さが余り増大しないことが判明した。プレス成
形する際、厚さが不充分であると、金型の形状通り正確
に成形せられないうらみがある。

【０００５】本発明の目的は、重量が変っても常に強度
が大でしかもプレス成形性のよい厚さの繊維複合体を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による繊維複合体
は、厚さ方向に配向されているものを含む多数の無機繊
維が相互に部分的に熱可塑性樹脂で接合されかつ全体に
わたって多数の微細な空隙を有する繊維複合体におい
て、その厚さＴ（ｍｍ）が重量Ｗ（ｋｇ／ｍ² ）の関数
で ０．４≦Ｗ≦０．９のとき、４Ｗ−０．５≦Ｔ≦５Ｗ＋
１ ０．９＜Ｗ≦１．７のとき、６Ｗ−２．３≦Ｔ≦８Ｗ−
１．７ の範囲にあることを特徴とするものである。

【０００７】繊維複合体の厚さを上記範囲に限定したの
は、つぎの理由による。すなわち、強度が低下する繊維
複合体の限界厚さは、繊維複合体の重量によって変化
し、重量が大きくなる程限界厚さも大きくなる。したが
って、この場合の適性厚さＴ（ｍｍ）は重量Ｗ（ｋｇ／
ｍ² ）の関数であるから、次式のようになる。

【０００８】０．４≦Ｗ≦０．９のとき、Ｔ≦５Ｗ＋１ ０．９＜Ｗ≦１．７のとき、Ｔ≦８Ｗ−１．７ また、成形の際の加熱時に厚さが満足しうるように増大
しない繊維繊維複合体の限界厚さは、繊維複合体の重量
によって変化し、重量が大きくなる程限界厚さも大きく
なる。したがって、この場合の適性厚さＴ（ｍｍ）も重
量Ｗ（ｋｇ／ｍ ² ）の関数であるから、次式のようにな
る。

【０００９】 ０．４≦Ｗ≦０．９のとき、４Ｗ−０．５≦Ｔ ０．９＜Ｗ≦１．７のとき、６Ｗ−２．３≦Ｔ 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、その長さは後述のマ
ット状物の成形性の点から５〜２００ｍｍが好ましく、
５０〜１００ｍｍのものが７０重量％以上含まれている
のがより好ましい。また、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、３〜３０μｍが好ましく、より好ましくは５〜
２０μｍである。

【００１０】熱可塑性樹脂としては、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、ポリス
チレン、ポリビニルブチラール、ポリウレタン等があげ
られる。そして、繊維複合体を後述のマット状物から得
る場合、その両面に熱可塑性樹脂をフィルムとして積層
する必要がある。このフィルムの厚さはマット状物を構
成する無機繊維との割合で適宜決定せられる。

【００１１】繊維複合体はマット状物から得られるが、
このマット状物の製造方法としては、無機繊維をカード
マシンに供給し、解繊、混繊し、ニードルパンチ処理す
る方法があげられる。ニードルパンチ密度は、１ｃｍ²
当り３０〜２００箇所が好ましい。ニードルパンチの施
された部分の無機繊維がマット状物の厚さ方向に配向せ
られる。なお、無機繊維を接着するためやマット状物の
かさを増すために、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をマット状物中に１０〜３０重量％
添加するのが好ましい。また、無機繊維を均一に接合す
るために、解繊する際粉体状熱可塑性樹脂を混合しても
よいし、マット状物にした後これに粉体状熱可塑性樹脂
や熱可塑性樹脂のエマルジョンを散布してもよい。

【００１２】つぎに、得られたマット状物の両面に熱可
塑性樹脂フィルムを積層し、この積層物を熱可塑性樹脂
の溶融温度に加熱し、この温度を保ったまま加圧圧縮す
る。この際の圧力は０．１〜５ｋｇ／ｃｍ² 、加圧時間
は１〜３０秒が好ましい。

【００１３】最後に、上記温度に保ったまま圧縮を解除
しマット状物の両表面を真空吸着して膨らませ、重量と
厚さの関係が上記の範囲を満足するように、強制的に厚
みを増大させる。

【００１４】上記の工程において、熱可塑性樹脂フィル
ムは溶融され圧縮されて溶融樹脂がマット状物に含浸さ
れる。また、無機繊維に繊維状、粉末状等の熱可塑性樹
脂が混合されている場合は、これらも溶融されて無機繊
維を接合する。この際、圧力及び加圧時間を制御して溶
融樹脂がマット状物の内部まで均一に含浸される前に圧
縮を解除すると、溶融樹脂は内部よりも表面部に密に含
浸され、多数の無機繊維が相互に部分的に熱可塑性樹脂
で接合され、表面に多数の細孔が生じるとともに、全体
にわたって多数の微細な空隙を有する繊維複合体が得ら
れるので好ましい。

【００１５】なお、加熱加圧する際に賦形成形してもよ
いが、加熱加圧の際には板状体にしておき、使用する際
に再度加熱加圧して賦形成形してもよい。特に自動車用
天井材として使用する際には板状体としておき、発泡体
や化粧用表皮材を積層して異形成形用の金型に供給し、
熱接着するとともに賦形成形するのが好ましい。

【００１６】無機繊維と熱可塑性樹脂の比率は、熱可塑
性樹脂の量が少なくなると接合部分が少なくなり、繊維
複合体の機械的強度が低下し、逆に多くなると空隙率が
低下するので、重量比で１：４〜４：１が好ましい。繊
維複合体の密度は大きくなると重くなり、小さくなると
機械的強度が低下するので、０．０１〜０．２ｇ／ｃｍ
² が好ましく、また、全体としての空隙率は７０〜９８
％が好ましい。さらに、無機繊維を接合している熱可塑
性樹脂は、繊維複合体の内部よりも表面部に密に分布し
ており、表面部の空隙率は内部より低くなされている
が、表面部の空隙率が５０〜９５％であって内部の空隙
率が８５〜９９％であるのが好ましい。

【００１７】本発明の繊維複合体にフィルム、発泡シー
ト、金属板等を積層したり、繊維複合体を他の物品に接
着しやすいように繊維複合体の表面に粘着剤や接着剤を
積層してもよいし、ポリエチレン発泡体、ポリプロピレ
ン発泡体、ポリウレタン発泡体、ゴム発泡体等の独立気
泡もしくは連続気泡を有する発泡体や不織布、織布、塩
化ビニルレザー等の化粧用表皮材を積層してもよい。

【００１８】なお、本発明の繊維複合体を加熱すると厚
さが増大する理由については不明な点もあるが、上述の
ニードルパンチ処理により無機繊維が圧縮により屈曲さ
れていて、これが加熱による樹脂の溶融に伴って原状に
復そうとすることに起因するものと推察される。

【００１９】

【作用】本発明は、上述のような構成を有するので、繊
維複合体をそれぞれの重量との関係において、十分な強
度と、加熱成形する際の加熱時に、成形性を満足させう
るに十分な厚さの増大を保証する厚さとすることができ
る。

【００２０】

【実施例】つぎに、本発明の実施例を比較例とともに説
明する。

【００２１】実施例１ この実施例では、厚さ方向に配向されているものを含む
多数のガラス繊維が相互に部分的に高密度ポリエチレン
で接合されかつ全体にわたって多数の微細な空隙を有す
る繊維複合体であって、その重量が０．６ｋｇ／ｍ² で
あるので、厚さを３．５ｍｍとしたものである。

【００２２】この繊維複合体は、つぎのようにして製造
せられたものである。すなわち、長さ５０ｍｍ、直径１
３μｍのガラス繊維と、長さ５０ｍｍ、直径１０μｍの
ポリプロピレン繊維を重量比３：１でカードマシンに供
給し、解繊した後１ｃｍ² 当り１００箇所のニードルパ
ンチを行なって厚さ６ｍｍ、平均重量４００ｇ／ｍ²の
マット状物を得た。マット状物の両面に厚さ１０５μ
ｍ、平均重量１００ｇ／ｍ² の高密度ポリエチレンフィ
ルムを積層し、得られた積層物を２枚のポリテトラフル
オロエチレンフィルムの間に挾んで、２００℃で３分間
加熱した後、２００℃に加熱したプレスにより５ｋｇ／
ｃｍ² で加圧して０．８ｍｍに圧縮し、２００℃に保っ
たまま両面のポリテトラフルオロエチレンフィルムを厚
さ方向に真空吸引して引っぱり、厚さ３．５ｍｍまで積
層物を膨らませた後冷却し、ポリテトラフルオロエチレ
ンフィルムを剥離して厚さ３．５ｍｍの本発明の繊維複
合体を得た。得られた繊維複合体を再度２００℃まで加
熱して厚さ方向に膨張させ、厚さを測定して４．０ｍｍ
になるようにプレス成形し、成形品の曲げ強度をＪＩＳ
Ｋ７２２１に準拠して測定した。

【００２３】実施例２ この実施例の繊維複合体は、その重量が０．６ｋｇ／ｍ
² であるので、厚さを２．３ｍｍとした以外は実施例１
と同様である。

【００２４】すなわち、この繊維複合体は、加熱した積
層物を真空吸引により２．３ｍｍまで膨らませたこと以
外は実施例１と同様の製造方法で得られたものである。
加熱後厚さ４ｍｍにプレス成形した成形品の曲げ強度を
実施例１と同様に測定した。 実施例３ この実施例の繊維複合体は、その重量が０．８ｋｇ／ｍ
² であるので、厚さを４．５ｍｍとした以外は実施例１
と同様のものである。

【００２５】この繊維複合体は、つぎのようにして製造
せられたものである。すなわち、長さ５０ｍｍ、直径１
３μｍのガラス繊維と、長さ５０ｍｍ、直径１０μｍの
ポリプロピレン繊維を重量比３：１でカードマシンに供
給し、解繊した後１ｃｍ² 当り１００箇所のニードルパ
ンチを行なって厚さ７ｍｍ、平均重量５５０ｇ／ｍ²の
マット状物を得た。マット状物の両面に厚さ１３０μ
ｍ、平均重量１２５ｇ／ｍ² の高密度ポリエチレンフィ
ルムを積層し、得られた積層物を２枚のポリテトラフル
オロエチレンフィルムの間に挾んで、２００℃で３分間
加熱した後、２００℃に加熱したプレスにより５ｋｇ／
ｃｍ² で加圧して０．８ｍｍに圧縮し、２００℃に保っ
たまま両面のポリテトラフルオロエチレンフィルムを厚
さ方向に真空吸引して引っぱり、厚さ４．５ｍｍまで積
層物を膨らませた後冷却し、ポリテトラフルオロエチレ
ンフィルムを剥離し、厚さ４．５ｍｍの本発明の繊維複
合体を得た。得られた繊維複合体を再度２００℃まで加
熱し、厚さを測定して５．０ｍｍになるようにプレス成
形し、成形品の曲げ強度を測定した。

【００２６】実施例４ この実施例の繊維複合体は、その重量が０．８ｋｇ／ｍ
² であるので、厚さを３．０ｍｍとした以外は実施例３
と同様のものである。

【００２７】この繊維複合体は、積層物を真空吸引によ
り３．０ｍｍまで膨らませた以外は実施例３と同様の製
造方法で得られたものである。その後厚さが５．０ｍｍ
になるようにプレス成形して成形品の曲げ強度を測定し
た。

【００２８】 実施例５ この実施例の繊維複合体は、その重量が１．２ｋｇ／ｍ
² であるので、厚さを７．０ｍｍとした以外は実施例１
と同様のものである。

【００２９】この繊維複合体は、つぎのようにして製造
せられたものである。すなわち、長さ５０ｍｍ、直径１
３μｍのガラス繊維と、長さ５０ｍｍ、直径１０μｍの
ポリプロピレン繊維を重量比３：１でカードマシンに供
給し、解繊した後１ｃｍ² 当り１００箇所のニードルパ
ンチを行なって厚さ８ｍｍ、平均重量８００ｇ／ｍ²の
マット状物を得た。マット状物の両面に厚さ２１０μ
ｍ、平均重量２００ｇ／ｍ² の高密度ポリエチレンフィ
ルムを積層し、得られた積層物を２枚のポリテトラフル
オロエチレンフィルムの間に挾んで、２００℃で３分間
加熱した後、２００℃に加熱したプレスにより５ｋｇ／
ｃｍ² で加圧して１．２ｍｍに圧縮し、２００℃に保っ
たまま両面のポリテトラフルオロエチレンフィルムを厚
さ方向に真空吸引して引っぱり、厚さ７．０ｍｍまで積
層物を膨らませた後冷却し、ポリテトラフルオロエチレ
ンフィルムを剥離して繊維複合体を得た。これを再度２
００℃まで加熱し、厚さを測定して８．０ｍｍになるよ
うにプレス成形して、その曲げ強度を測定した。

【００３０】実施例６ この実施例の繊維複合体は、その重量が１．２ｋｇ／ｍ
² であるので、厚さを５．０ｍｍとした以外は実施例５
と同様のものである。

【００３１】この繊維複合体は、積層物を真空吸引によ
り５．０ｍｍまで膨らませた以外は実施例５と同様の製
造方法で得られたものである。その後厚さが８．０ｍｍ
になるようにプレス成形して成形品の曲げ強度を測定し
た。

【００３２】実施例７ この実施例の繊維複合体は、その重量が１．６ｋｇ／ｍ
² であるので、厚さを１０．０ｍｍとした以外は実施例
１と同様のものである。

【００３３】この繊維複合体は、つぎのようにして製造
せられたものである。すなわち、長さ５０ｍｍ、直径１
３μｍのガラス繊維と、長さ５０ｍｍ、直径１０μｍの
ポリプロピレン繊維を重量比３：１でカードマシンに供
給し、解繊した後１ｃｍ² 当り１００箇所のニードルパ
ンチを行なって厚さ１０ｍｍ、平均重量１０００ｇ／ｍ
² のマット状物を得た。マット状物の両面に厚さ３１５
μｍ、平均重量３００ｇ／ｍ² の高密度ポリエチレンフ
ィルムを積層し、得られた積層物を２枚のポリテトラフ
ルオロエチレンフィルムの間に挾んで、２００℃で３分
間加熱した後、２００℃に加熱したプレスにより５ｋｇ
／ｃｍ² で加圧して１．６ｍｍに圧縮し、２００℃に保
ったまま両面のポリテトラフルオロエチレンフィルムを
厚さ方向に真空吸引して引っぱり、厚さ１０．０ｍｍま
で積層物を膨らませた後冷却し、ポリテトラフルオロエ
チレンフィルムを剥離して繊維複合体を得た。これを再
度２００℃まで加熱し、厚さを測定して１１．０ｍｍに
なるようにプレス成形し、成形品の曲げ強度を測定し
た。

【００３４】実施例８ この実施例の繊維複合体は、その重量が１．６ｋｇ／ｍ
² であるので、厚さを８．０ｍｍとした以外は実施例７
と同様のものである。

【００３５】この繊維複合体は、積層物を真空吸引によ
り８．０ｍｍまで膨らませた以外は、実施例７と同様の
製造方法で得られたものである。その後厚さが１１．０
ｍｍになるようにプレス成形して成形品の曲げ強度を測
定した。

【００３６】比較例１ この比較例の繊維複合体は、その重量が０．６ｋｇ／ｍ
² であるにかかわらず厚さが４．５ｍｍである以外は実
施例１と同様のものである。

【００３７】 この繊維複合体は、積層物を真空吸引に
より４．５ｍｍまで膨らませた以外は実施例１と同様の
製造方法で得られたものである。その後厚さが４．０ｍ
ｍになるようにプレス成形した成形品の曲げ強度を測定
した。

【００３８】比較例２ この比較例の繊維複合体は、その重量が０．６ｋｇ／ｍ
² であるにかかわらず厚さが１．５ｍｍである以外は実
施例１と同様のものである。

【００３９】この繊維複合体は、積層物を真空吸引によ
り１．５ｍｍまで膨らませた以外は、実施例１と同様の
製造方法で得られたものである。その後実施例１と同様
に、加熱して厚さ２．９ｍｍまで膨らませたが、４．０
ｍｍにするようセットされたプレス機に対しては厚さ不
充分で、適正なプレス成形ができなかった。

【００４０】 比較例３ この比較例の繊維複合体は、その重量が０．８ｋｇ／ｍ
² であるにかかわらず厚さが５．５ｍｍである以外は実
施例３と同様のものである。

【００４１】この繊維複合体は、積層物を真空吸引によ
り５．５ｍｍまで膨らませた以外は、実施例３と同様の
製造方法で得られたものである。その後厚さが５．０ｍ
ｍになるようにプレス成形し、成形品の曲げ強度を測定
した。

【００４２】 比較例４ この比較例の繊維複合体は、その重量が０．８ｋｇ／ｍ
² であるにかかわらず厚さが２．０ｍｍである以外は実
施例３と同様のものである。

【００４３】この繊維複合体は、積層物を真空吸引によ
り２．０ｍｍまで膨らませた以外は、実施例３と同様の
製造方法で得られたものである。その後厚さが２．０ｍ
ｍになるようにプレス成形した成形品の曲げ強度を測定
した。

【００４４】 比較例５ この比較例の繊維複合体は、その重量が１．２ｋｇ／ｍ
² であるにかかわらず厚さが９．０ｍｍである以外は実
施例５と同様のものである。

【００４５】この繊維複合体は、積層物を真空吸引によ
り９．０ｍｍまで膨らませた以外は、実施例５と同様の
製造方法で得られたものである。その後厚さが８．０ｍ
ｍになるようにプレス成形し、成形品の曲げ強度を測定
した。

【００４６】 比較例６ この比較例の繊維複合体は、その重量が１．２ｋｇ／ｍ
² であるにかかわらず厚さが４．０ｍｍである以外は実
施例５と同様のものである。

【００４７】この繊維複合体は、積層物を真空吸引によ
り４．０ｍｍまで膨らませた以外は、実施例５と同様の
製造方法で得られたものである。その後実施例５と同様
に加熱して厚さ６．９ｍｍまで膨らませたが、８．０ｍ
ｍにするようセットされたプレス機に対しては厚さ不充
分で、適正なプレス成形ができなかった。

【００４８】 比較例７ この比較例の繊維複合体は、その重量が１．６ｋｇ／ｍ
² であるにかかわらず厚さが１２．０ｍｍである以外は
実施例７と同様のものである。

【００４９】この繊維複合体は、積層物を真空吸引によ
り１２．０ｍｍまで膨らませた以外は、実施例７と同様
の製造方法で得られたものである。その後厚さが１１．
０ｍｍになるようにプレス成形し、成形品の曲げ強度を
測定した。

【００５０】比較例８ この比較例の繊維複合体は、その重量が１．６ｋｇ／ｍ
² であるにかかわらず厚さが６．０ｍｍである以外は実
施例７と同様のものである。

【００５１】この繊維複合体は、積層物を真空吸引によ
り６．０ｍｍまで膨らませた以外は、実施例７と同様の
製造方法で得られたものである。その後実施例７と同様
に加熱して厚さ９．２ｍｍまで膨らませたが、１１．０
ｍｍにするようセットされたプレス機に対しては厚さ不
足で、適性なプレス成形ができなかった。

【００５２】各実施例及び各比較例の成形品について曲
げ強度を測定した結果を表１に示す（ＪＩＳ Ｋ７２２
１準拠）。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【発明の効果】本発明の繊維複合体によれば、重量が変
っても常に強度が大でしかもプレス成形性のよい厚さと
なすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】平均重量７００ｇ／ｍ² の繊維複合体の厚さと
加熱後に厚さ４ｍｍにプレスした成形品の曲げ強度との
関係を示すグラフである。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｄ０６Ｍ 23/16 Ｄ０６Ｍ 23/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚さ方向に配向されているものを含む多
   数の無機繊維が相互に部分的に熱可塑性樹脂で接合され
   かつ全体にわたって多数の微細な空隙を有する繊維複合
   体において、その厚さＴ（ｍｍ）が重量Ｗ（ｋｇ／
   ｍ² ）の関数で ０．４≦Ｗ≦０．９のとき、４Ｗ−０．５≦Ｔ≦５Ｗ＋
   １ ０．９＜Ｗ≦１．７のとき、６Ｗ−２．３≦Ｔ≦８Ｗ−
   １．７ の範囲にあることを特徴とする繊維複合体。