JP3100483B2

JP3100483B2 - 繊維複合体の製造方法

Info

Publication number: JP3100483B2
Application number: JP04317090A
Authority: JP
Inventors: 雅則中村
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1992-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 2000-10-16
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: JPH06155691A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱成形性の優れた内
装材、特に自動車の天井材等に好適な繊維複合体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に自動車天井材等には、軽量で、剛
性、耐熱性、成形性、寸法安定性、リサイクル性等の性
能に優れた材料が要求されている。自動車用天井材とし
ては、従来から、例えば特公平３−５２３４２号公報に
記載されているように、熱可塑性樹脂発泡体を芯材と
し、熱可塑性樹脂と無機繊維とを複合した樹脂強化シー
トを表面材とした積層体等が好適に用いられている。こ
の積層体は、無機繊維が分散されたスチレン系エマルジ
ョンを有機繊維不織布に含浸させて得た樹脂強化シート
を、ポリスチレン系樹脂発泡シートの両面に積層したも
のであり、軽量で高剛性の特性を有していた。そしてこ
の積層体は、ポリスチレン系樹脂の予備発泡ビーズを押
出発泡法又は型内発泡法を用いて発泡シートを作成し、
その両面に樹脂強化シートを接着させ、表面層の強化を
図るという製造方法で製造されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の積層体
は、芯材が均一に高発泡された熱可塑性樹脂発泡体で形
成されたサンドイッチ構造であるため、芯材の強度、ひ
いては積層体の強度がやや劣るという問題があった。
又、複数の工程を経て製造されているため製造コストが
かかるという問題があった。

【０００４】本発明の繊維複合体は、上記問題点に鑑み
なされたもので、上記問題点を解消し、高強度の繊維複
合体を簡便に単一工程で製造することができる繊維複合
体の製造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【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、ストランドダイから押出した熱可塑性樹脂ス
トランドを熱可塑性樹脂と無機繊維の複合シート上に積
層し、さらにその熱可塑性樹脂ストランドの上に熱可塑
性樹脂と無機繊維の複合シートを積層し、次いで前記ス
トランド及び複合シートの各々の熱可塑性樹脂の溶融温
度以上の温度に加熱した後、一定の厚みまで圧縮して複
合シートと熱可塑性樹脂ストランドとを接着一体化する
ことを特徴とするものである。

【０００６】本発明の繊維複合体の製造方法に用いられ
る複合シートとしては、熱可塑性樹脂中にモノフィラメ
ントに開繊されたガラス繊維が分散されている繊維強化
シートを用いるのが好ましい。このような繊維強化シー
トを用いれば汎用性があるとともに加熱成形性、耐熱寸
法安定性、曲げ強度等を向上させることができる。熱可
塑性樹脂としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリブテン、ナイロン、ポリエステル、ポ
リ酢酸ビニル等が挙げられるが、その成形性、温度、価
格等からポリオレフィン系の樹脂を用いるのが好まし
い。複合シートの作成方法としては、例えば、２５ｍｍ
以下の短繊維を主体とした所謂抄造法にて得られた薄手
の不織布である市販のガラスペーパ（１０ｇ／ｍ²〜７
５ｇ／ｍ²が好適な重量）に熱可塑性樹脂フィルムを積
層し、熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱した後、プ
レス又はロール等によって圧縮、複合したものが好適で
ある。この熱可塑性樹脂フィルムの厚みは軽量性の観点
から５０〜１５０μｍ程度が好ましい。又、複合シート
としては、上述の作成方法におけるガラスペーパの代わ
りに各種ガラス繊維不織布を用いることもできる。例え
ば開繊されたガラス繊維をニードルパンチング法等の機
械的方法で絡めたガラス繊維不織布、切断されたロービ
ングを特殊なバインダで結着したチョップドストランド
マット、或いは連続したロービングで作るコンティニュ
アスストランドマットやサーフェイシングマット等を用
いることができる。

【０００７】又、複合シート中に含まれる無機繊維の含
有率は、樹脂成分１００重量部に対して１〜４０重量部
が好ましく、１５〜３０重量部とするのが、強度、成形
性の観点から望ましい。

【０００８】熱可塑性樹脂ストランドの熱可塑性樹脂と
しては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン
等の熱可塑性樹脂が好適である。又、これらの熱可塑性
樹脂には必要に応じて発泡剤等の添加剤を加えることが
できる。発泡剤としては熱分解型の発泡剤を用いるのが
好ましく、その具体的例としては、アゾジカルボンアミ
ド、アゾビスイソブチロニトリル、Ｎ，Ｎ’−ジニトロ
ソペンタメチレンテトラミン、ｐｐ’−オキシビスベン
ゼンスルホニルヒトラジミド、アゾジカルボン酸バリウ
ム、トリヒドラジノトリアジン等が挙げられる。その
他、必要に応じて酸化防止剤、熱安定剤、可塑剤等の添
加物を加えてもよい。又、ゲル分率がでない（溶剤に長
時間浸漬しても不溶分が生じない）程度であれば、過酸
化物等の架橋剤を加えて発泡を安定化することも可能で
ある。用いる過酸化物としては比較的分解温度が高く、
化学的に安定なジアルキル系の過酸化物が好適である。
例えば、ジターシャリーブチルペルオキシド、２、５ジ
メチル２、５ジターシャリーブチルペルオキシヘキシン
ー３が挙げられる。又、無水マレイン酸等の不飽和酸を
加えて発泡反応をマイルドにしたり、樹脂にガラス繊維
接着性を持たせることも有用である。又、耐熱寸法安定
性を向上させるためにガラス短繊維を１〜４０重量％の
範囲で加えることもできる。

【０００９】又、ストランドダイと複合シートとの間
に、ストランドダイから押出された熱可塑性樹脂ストラ
ンドとストランドを分離する分離櫛を設け、分離櫛を往
復周期運動させるようにしておけば、複合シート上に熱
可塑性樹脂ストランドを波形又は網目形等の模様状に積
層することができ、繊維複合体の縦横強度を略同一にす
ることができるので望ましい。

【００１０】又、移送コンベア等により複合シートを連
続的に移送し、積層体を連続的に移送しながら熱可塑性
樹脂の溶融温度以上の温度に加熱し、一定の厚みまで圧
縮して全体を接着一体化すれば、繊維複合体を連続的に
単一工程で製造できるので望ましい。

【００１１】又、本発明の繊維複合体の製造方法で製造
された繊維複合体を賦形するには樹脂の溶融温度以上の
温度に再加熱し、冷間プレスすればよく、例えば自動車
用天井材として使用する場合には冷間プレスの際に塩化
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。

【００１２】本発明の繊維複合体の製造方法を図面と共
に説明する。図１は本発明の繊維複合体の製造方法の一
実施態様を示す熱可塑性樹脂ストランドが複合シート上
に波形の模様で積層されている状態を示す平面図、図２
は熱可塑性樹脂ストランドが複合シート上に網目形の模
様で積層されている状態を示す平面図である。図１及び
図２において、１は複合シート、２は複合シート１上に
積層される熱可塑性樹脂ストランド、３は熱可塑性樹脂
ストランド２を分離する分離櫛である。複合シート１は
矢印Ｘ方向に移送されており、分離櫛３は矢印Ｙ方向に
往復動されている。

【００１３】溶融樹脂をストランドダイから押出して熱
可塑性樹脂ストランド２を作成するがこの場合押出す熱
可塑性樹脂ストランド２は直径約１〜３ｍｍが好まし
い。尚、発泡剤が含まれている熱可塑性樹脂を押出して
ストランドを形成する場合は、押出温度は発泡剤の分解
温度以下とする。

【００１４】次いで、熱可塑性樹脂と無機繊維の複合シ
ート１を一定の速度で矢印Ｘ方向に移動させながら、こ
の複合シート１上にその略全域に亘ってストランドダイ
から押出された熱可塑性樹脂ストランド２を流動性が高
い状態で載置、積層する。この積層時に予めストランド
ダイと移動中の複合シート１との間に設けておいた、熱
可塑性樹脂ストランド２同士の融着を防止、を分離する
ための分離櫛３をカム等により規則的に矢印Ｙ方向に往
復動させる。この場合、分離櫛３を全て同期させて往復
動させれば、図１に示すように、熱可塑性樹脂ストラン
ド２は複合シート１上に波形の模様状に、又、分離櫛３
を一本置きに半周期遅れて往復動させれば、図２に示す
ように、網目形の模様状に積層される。

【００１５】次いで、複合シート１上に積層された熱可
塑性樹脂ストランド上にさらに複合シートを積層し、例
えば、全体を隙間が約１〜４ｍｍに設定された熱盤の間
にセットして樹脂成分を溶融させると同時に、表面材の
複合シートと芯材の熱可塑性樹脂ストランドとを接着一
体化する。この場合、上下の複合シートは、熱可塑性樹
脂及び無機繊維が共に同じものが好ましいが、場合によ
っては異なる複合シートを用いてもよい。熱盤の設定温
度としては用いた樹脂の溶融温度以上とする。溶融温度
以上の温度にしないと接着一体化が不充分となる。又、
樹脂が発泡剤を含む場合には、急激な発泡によって発泡
後の構造が乱れるのを避けるために、熱盤の温度は、発
泡剤の分解温度から分解温度の２０℃上の温度までの間
で設定されていることが望ましい。

【００１６】次いで、必要ならば表面材と芯材の接着一
体化を確認した後、熱盤の隙間を製品厚みまで徐々に広
げる。熱盤の隙間を製品厚みまで徐々に広げると熱可塑
性樹脂ストランドを製品の厚み方向に伸ばし、製品の圧
縮強度、ひいては曲げ物性を大きく向上させることがで
きるので好ましい。又、樹脂に発泡剤が含まれている場
合には、拡開厚みを薄く規制して熱可塑性樹脂ストラン
ドを横方向にも発泡、増大させることもできる。最後に
拡開の終了を確認したら得られた繊維複合体の全体をす
ばやく熱盤から取出して冷却する。

【００１７】

【作用】本発明の繊維複合体の製造方法においては、ス
トランドダイから押出した熱可塑性樹脂ストランドを熱
可塑性樹脂と無機繊維の複合シート上に積層し、さらに
その熱可塑性樹脂ストランドの上に熱可塑性樹脂と無機
繊維の複合シートを積層し、次いで前記ストランド及び
複合シートの各々の熱可塑性樹脂の溶融温度以上の温度
に加熱した後、一定の厚みまで圧縮して複合シートと熱
可塑性樹脂ストランドとを接着一体化するので、熱可塑
性樹脂ストランドが複合シート上に配列され、さらにそ
の上に複合シートが積層され、加熱融着される。これに
より熱可塑性樹脂ストランドと複合シートとが接着一体
化したサンドイッチ構造の高強度の繊維複合体が簡便に
得られる。

【００１８】又、ストランドダイと複合シートとの間
に、ストランドダイから押出された熱可塑性樹脂ストラ
ンドを分離する分離櫛を設け、分離櫛を往復動させるよ
うにしておけば、複合シート上に熱可塑性樹脂ストラン
ドが波形又は網目形等の模様状に積層されて芯材がハニ
カム形状となり、得られる繊維複合体の縦横強度が略同
一となる。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の繊維複合体の製造方法の実施
例とこの実施例で得られた繊維発泡体の物性と従来の繊
維複合体の製造方法で得られた繊維複合体の物性の比較
例とを記す。

【実施例１】ガラスペーパ（４５ｇ／ｍ²、ガラス繊維
径１３μｍ、長さ約１５ｍｍ、オリベスト社製ＥＶＰ−
０４５）の上に厚み９０μｍの高密度ポリエチレン樹脂
フィルムを積層し、２００℃の温度に加熱された熱盤で
３０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で圧縮した。この後、積層体全
体を冷やし複合シートを作成した。メルトインデックス
１の高密度ポリエチレン樹脂を５０ｍｍ単軸押出機に供
給し、２００℃の温度でストランドダイより押出した。
ストランドダイはクロスヘッドとし、熱可塑性樹脂スト
ランドを下向きに押出し、熱可塑性樹脂ストランドの直
径が約２ｍｍになるように押出量を調整した。又、スト
ランドダイの熱可塑性樹脂ストランド出口の間隔は約８
ｍｍとした。

【００２０】次に、熱可塑性樹脂ストランドを一本づつ
分離する分離櫛をストランドダイと複合シートとの間に
設置し、この分離櫛の一本一本を同期させて往復周期運
動をさせた。周期運動の振幅は約１１ｍｍとし、周期は
３秒とした。次に、上記した複合シートを約３２ｃｍ／
分の速度でストランドダイの下方を移動させた。

【００２１】この操作を経て複合シート上に積層された
熱可塑性樹脂ストランドは、図１に示すように、波形の
模様をしており、その振幅は約８ｍｍ、波長は約１６ｍ
ｍの正弦波長となっていた。

【００２２】次いで、さらにこの上に複合シートを積層
した後、全体を厚み１ｍｍのステンレス製の薄肉の箱
（縦、横の内寸法２５０×２５０ｍｍ、厚み２〜５ｍ
ｍ、側面の気密性はなく発泡中は常圧となる、又箱の厚
みは任意に変更可能）に入れ、この箱を１７０℃に加熱
された熱盤の間に挟んだ。次いで約２分後に箱の厚みを
２ｍｍとして熱可塑性樹脂ストランドと複合シートとを
溶融接着させ、次いでゆっくりと箱の厚みを５ｍｍまで
引上げた。約２分３０秒後に取り出し、全体を水冷され
ている冷却プレスの間に挟み、冷却後、本発明品を取り
出した。

【００２３】得られた繊維複合体は約４．５ｍｍの厚み
になっており、表面材の複合シートと芯材の熱可塑性樹
脂ストランドとは完全に密着し、サンドイッチ構造体と
よんでよいものであった。得られた繊維複合体から５０
ｍｍ×１５０ｍｍのサイズでサンプルを切取り、曲げ強
度と曲げ弾性率を測定し、５回測定の平均値を求めた。
尚、サンプルの方向は波の進行方向を縦の方向と定義し
ている。この結果を表１に示す。

【００２４】

【実施例２】実施例１において隣合った分離櫛の往復動
をちょうど半周期遅らせたこと以外は実施例１と同様の
方法で行った。この時できる熱可塑性樹脂ストランドの
模様は、図２に示すように、網目形の模様となってい
た。この結果を表１に示す。

【００２５】

【実施例３】実施例１において熱可塑性樹脂ストランド
の成分として高密度ポリエチレン（メルトインデックス
２０のもの）１００重量部に対して５重量部のアゾジカ
ルボンアミドを発泡剤として配合し、熱可塑性樹脂スト
ランドの押出温度を１５０℃に制御した。又実施例１に
おいて１７０℃に設定されていた熱盤に箱状体を挟んで
ストランドと複合シートとを融着した後、熱盤の温度を
２２０℃として熱可塑性樹脂ストランドを発泡させなが
ら拡開させた。これ以外は実施例１と同様の方法で行っ
た。この結果を表１に示す。

【００２６】

【比較例１】押出機から押出す樹脂の形態をストランド
状でなくシート状とし、又芯材を均一に高発泡された熱
可塑性樹脂発泡体で形成された従来の製造方法で得られ
たサンドイッチ構造の繊維複合体のサンプルを実施例１
と同様の方法で曲げ強度と曲げ弾性率を測定した。この
結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】この結果、実施例のいずれの場合も比較例
より曲げ強度と曲げ弾性率が向上していた。又、実施例
はいずれも芯材がハニカム形状に形成されているので横
方向と縦方向の強度が略同程度である高強度の繊維複合
体が得られた。

【００２９】

【発明の効果】本発明の繊維複合体の製造方法において
は、上記のように構成されているので、熱可塑性樹脂ス
トランドが複合シート上に配列され、さらにその上に複
合シートが積層され、加熱融着される。これにより熱可
塑性樹脂ストランドと複合シートとが接着一体化したサ
ンドイッチ構造の高強度の繊維複合体を製造することが
できる。

【００３０】又、ストランドダイと複合シートとの間
に、ストランドダイから押出された熱可塑性樹脂ストラ
ンドを分離する分離櫛を設け、分離櫛を往復動させるよ
うにしておけば、複合シート上に熱可塑性樹脂ストラン
ドを波形又は網目形等の模様状に積層して芯材をハニカ
ム形状とすることができ、縦横強度が略同一の繊維複合
体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の繊維複合体の製造方法の一実施態様に
おいて、熱可塑性樹脂ストランドが複合シート上に波形
の模様で積層されている状態を示す平面図である。

【図２】本発明の繊維複合体の製造方法の他の実施態様
において、熱可塑性樹脂ストランドが複合シート上に網
目形の模様で積層されている状態を示す平面図である。

【符号の説明】１複合シート２熱可塑性樹脂ストランド３分離櫛

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ストランドダイから押出した熱可塑性樹
脂ストランドを熱可塑性樹脂と無機繊維の複合シート上
に積層し、さらにその熱可塑性樹脂ストランドの上に熱
可塑性樹脂と無機繊維の複合シートを積層し、次いで前
記ストランド及び複合シートの各々の熱可塑性樹脂の溶
融温度以上の温度に加熱した後、一定の厚みまで圧縮し
て複合シートと熱可塑性樹脂ストランドとを接着一体化
することを特徴とする繊維複合体の製造方法。