JP3730177B2 - 多孔質材料及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸音特性に優れた多孔質材料及びその製造方法に関し、特に、吸音特性、剛性、表皮接着性をさらに向上させるために有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車内の騒音を低減させるために、その天井などの内装材に吸音機能を付与した材料が広く適用されている。ここで、自動車用内装材として用いられる材料には、優れた吸音特性のみならず、軽量で、優れた剛性を有し、且つ、良好な加工成形性が望まれている。また、内装材における車内側の表面に貼合される表皮層との接着性に優れ、且つ、この表皮層の汚れを防止するため、車内側から車外側へ非通気性が確保された構造であることが要望されている。
【０００３】
そこで、近年、自動車用内装材として、スタンパブルシートを膨張成形して、強化用繊維とそれらを相互に接着する熱可塑性樹脂とからなる多孔質材料が注目されつつあり、その吸音特性、表皮接着性、剛性をさらに向上させるための種々な手段が提案されている。
例えば、特開平１０−１００２９９号公報において、図５に示す多孔質材料１０１Ａのように、多孔質基材層１１の音源側（図５における上側）となる面に、メルトフローレイト（ＭＦＲ：Ｍｅｌｔ Ｆｌｏｗ Ｒａｔｅ）の小さな熱可塑性樹脂（例えばＭＦＲ＝２ｇ／１０分のポリプロピレン）を含浸させて微細な空隙を設けた含浸層３１を形成するとともに、音源とは反対側（図５における下側）となる面に非通気性層２１を積層するという手段が提案されている。
【０００４】
この手段によれば、多孔質材料１０１Ａにおける非通気性を確保することで表皮層４１の汚れを防止できるとともに、音源側に微細な空隙を有する含浸層３１を設けたことによって、吸音特性を向上させることが可能となった。
また、表皮接着性や剛性を向上させる手段としては、例えば、特開２０００−１５７２９号公報において、図６に示す多孔質材料１０１Ｂのように、多孔質基材層１１の音源側 (図６における上側）となる面に、非通気性層２１を介して、ＭＦＲの大きな熱可塑性樹脂層（例えばＭＦＲ＝３〜５０ｇ／１０分の直鎖状低密度ポリエチレン）３２を積層するという手段が提案されている。
【０００５】
この手段によれば、非通気性層２１を、多孔質基材層１１と熱可塑性樹脂層３２との間に介装するとともに、熱可塑性樹脂層３２としてＭＦＲの大きな樹脂を適用したことによって、多孔質材料１０１Ｂにおける表皮接着性を向上させることが可能となった。
【０００６】
【発明が解決するための課題】
しかしながら、上記特開平１０−１００２９９号公報においては、ＭＦＲが小さい熱可塑性樹脂が含浸した含浸層３１を形成しているため、多孔質基材層１１と表皮層４１との表皮接着強度が低いという不具合があった。ここで、表皮接着性を改善するために、熱可塑性樹脂の厚みを大きくするという手段が考えられるが、含浸層３１の厚みも大きくなってしまうため、通気性が低下し、吸音特性が良好ではなくなるという恐れがあった。また、多孔質材料１０１Ａの重量が増大してしまうため、自動車用内装材として要望される軽量化が確保できなくなるという恐れもあった。
【０００７】
また、上記特開２０００−１５７２９号公報においては、非通気性層２１が音源側に積層されているため、この非通気性層２１で音を反射し、吸音特性が劣るという不具合があった。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、吸音特性及び表皮接着性をともに向上させることを可能とした多孔質材料及びその製造方法を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明における多孔質材料は、熱可塑性樹脂と強化用繊維とを含んでなる多孔質基材層の一方の面に、非通気性層が設けられ、他方の面に、前記熱可塑性樹脂よりも高く、前記非通気性層よりも低い融点を有する耐熱用熱可塑性樹脂層及び表皮接着用熱可塑性樹脂層を少なくとも含む多層構造からなる通気性層と、表皮層とが順次設けられているとともに、前記通気性層には、前記多孔質基材層に至る複数の孔が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明における多孔質材料によれば、多孔質基材層の音源側となる面に、この多孔質基材層を構成する熱可塑性樹脂よりも高く、非通気性層よりも低い融点を有する耐熱用熱可塑性樹脂層及び表皮接着用熱可塑性樹脂を少なくとも含む多層構造からなる通気性層が積層され、この通気性層には多孔質基材層に至る複数の孔が形成されていることによって、音がこの孔を通過し多孔質基材層に吸音されるようになるため、吸音特性を向上させることが可能となる。
【００１０】
また、複数の孔が形成された通気性層の上面に、表皮層が積層されていることによって、この孔の周囲の通気性層と表皮層とが確実に接着されるため、表皮接着性を向上させることが可能となる。
さらに、多孔質基材層の音源とは反対側の面に、非通気性層が積層されていることによって、多孔質材料の音源側から反対側への非通気性が確保できるため、表皮層の汚れを防止することが可能となる。
【００１１】
本発明における多孔質材料の製造方法は、熱可塑性樹脂と強化用繊維とを含んでなるスタンパブルシートの一方の面に、非通気性層が設けられ、他方の面に、前記熱可塑性樹脂よりも高く、前記非通気性層よりも低い融点を有する耐熱用熱可塑性樹脂層及び表皮接着用熱可塑性樹脂層を少なくとも含んだ多層構造からなる通気性層が設けられたスタンパブルシートを、前記熱可塑性樹脂、前記耐熱用熱可塑性樹脂層及び前記表皮接着用熱可塑性樹脂層の融点よりも高く、前記非通気性層の融点よりも低い温度で加熱することにより、前記通気性層を加熱溶融させ、前記通気性層の表面から前記多孔質基材層に至る複数の孔を形成するとともに、表皮層を貼合することを特徴としている。
【００１２】
本発明における多孔質材料の製造方法によれば、非通気性層及び通気性層が両面に形成されたスタンパブルシートを、熱可塑性樹脂、耐熱用熱可塑性樹脂層及び表皮接着用熱可塑性樹脂層の融点よりも高く、非通気性層の融点よりも低い温度で加熱することによって、通気性層である耐熱用熱可塑性樹脂層及び表皮接着用熱可塑性樹脂層がともに溶融し、複数の孔が形成される。このため、通気性層に形成された孔によって音が確実に吸音されるとともに、孔の周囲の通気性層によって表皮と確実に接着されるようになる。よって、吸音特性及び表皮接着性をともに向上させた多孔質材料を提供することが可能となる。
【００１３】
また、非通気性層の融点よりも低い温度で加熱することによって、多孔質材料の音源側となる表皮層とは反対側に非通気性層が積層されるため、多孔質材料の音源側から反対側への非通気性を確保でき、表皮層の汚れ防止を可能とした多孔質材料を提供することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明における多孔質材料の一構成例を示す断面図である。
本実施形態における多孔質材料１００は、例えば自動車用内装材として使用され、多孔質基材層１における音源となる車内側（図１における上側）の面に、音が透過可能な通気性層３と表皮層４とが設けられ、多孔質基材層１における車外側（図１における下側）の面に、車内側から車外側への非通気性を確保する非通気性層２が設けられている。
【００１５】
ここで、多孔質基材層１は、強化用繊維と、この強化用繊維を相互に点接着する熱可塑性樹脂と、から構成された微細な空隙構造を有している。
強化用繊維は、無機繊維或いは有機繊維のいずれかを単独で使用してもよいし、これらの複合体を使用してもよい。無機繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、ステンレス繊維、 その他の金属繊維などが挙げられ、これら一種を単独で用いても良いし、二種以上で組み合わせて用いてもよい。また、有機繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、麻などの天然繊維などが挙げられ、これら一種を単独で用いても良いし、二種以上で組み合わせて用いてもよい。なお、低コストで高い補強効果を得るために、ガラス繊維を用いることがさらに好ましい。
【００１６】
この強化用繊維の繊維長さは、補強効果、膨張性、及び賦形性を確保するという点から、５〜３０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは１０〜２６ｍｍとするのがよい。また、強化用繊維の直径は、補強効果及び膨張性を確保するという点から、５〜３０μｍが好ましく、さらに好ましくは１０〜２５μｍとするのがよい。さらに、熱可塑性樹脂との濡れ性や接着性を改良するために、シランカップリング剤などによる処理が施されることが好ましい。
【００１７】
熱可塑性樹脂は、多孔質基材層１におけるマトリックスを構成する成分であり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂や、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタールや、ポリアミド共重合体、エチレンー塩化ビニル共重合体、エチレンー酢酸ビニル共重合体、スチレンーブタジエンーアクリロニトリル共重合体などの共重合体や、ＥＰＭ、ＥＰＤＭなどの熱可塑性エラストマーを単独或いは二種以上を組み合わせて用いることができる。なお、強度、剛性及び成形性を向上させるために、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂が好ましい。この中でも、強度、剛性及び成形性のバランスに優れ、且つ、低コストであるポリプロピレンを用いることがさらに好ましく、具体的には、ＭＦＲ（測定条件：ＪＩＳＫ６７５８に準拠、２１０℃、２１．６Ｎ）が１〜２００ｇ／１０分の範囲であるポリプロピレンが最適である。ここで、強化用繊維との接着性を向上させるために、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物などの酸や、エポキシ化合物などの種々の化合物で変性処理を行った熱可塑性樹脂を用いることもできる。例えば、ポリプロピレンを、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸などをグラフト共重合することで、分子内に酸無水物基、カルボキシル基などの変性基が形成された熱可塑性樹脂を用いると、強度を向上させることが可能となる。
【００１８】
なお、多孔質基材層１における強化用繊維と熱可塑性樹脂との含有割合は、曲げ強度及び曲げ弾性率などの機械的強度の高い多孔質材料を得るために、強化用繊維／熱可塑性樹脂の重量比が、１０／９０〜７０／３０の範囲が好ましい。
通気性層３は、多孔質基材層１を構成する熱可塑性樹脂よりも高く、非通気性層２よりも低い融点を有する耐熱用熱可塑性樹脂層３ａと、表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂとを少なくとも積層した多層構造を有しており、多孔質基材層１中に含浸した含浸層Ｇと、含浸せずに残った通気性層３の残留層Ｚとによって、表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂの表面から多孔質基材層１に至る孔Ｈが複数形成されている。
【００１９】
耐熱用熱可塑性樹脂層３ａは、多孔質基材層１の形成時や多孔質材料１００の形成時において、表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂが多孔質基材層１に含浸するのを抑制するために積層されており、多孔質基材層１を構成する熱可塑性樹脂よりも高く、非通気性層２よりも低い融点を有する熱可塑性樹脂であれば、上述した多孔質基材層１を構成可能な熱可塑性樹脂を用いることが可能である。例えば、多孔質基材層１を構成する熱可塑性樹脂がポリプロピレンである場合には、この耐熱用熱可塑性樹脂層３ａは、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ）共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などで構成することが好ましい。また、耐熱用熱可塑性樹脂層３ａの厚みは、通常５μｍ以上であり、多孔質材料１００の形成時に孔Ｈが形成されやすいように、５〜５０μｍであることが好ましい。
【００２０】
表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂは、多孔質材料１００の形成時において、多孔質基材層１と表皮層４とを接着するために積層されており、少なくとも多孔質材料１００の形成時の加熱温度で溶融可能な融点を有するものであれば、いずれの熱可塑性樹脂を用いても構わない。例えば、密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレンー酢酸ビニル共重合樹脂、エチレンーエチルアクリレート共重合樹脂、エチレンーアクリル酸共重合樹脂、エチレンーメチルアクリレート共重合樹脂、エチレンーメチルメタクリレート共重合樹脂、エチレンーメタクリル酸共重合樹脂などを単独或いは二種以上の組み合わせたものが挙げられる。
【００２１】
この表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂを構成する熱可塑性樹脂の融点は、９０〜１４０℃であることが望ましい。ここで、９０℃以下においては、高温雰囲気中での表皮層４との接着性が低下してしまい、１４０℃以上においては、冷却プレス成形時に表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂが固化し、表皮接着強度を確保することが困難となってしまう。また、表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂの厚みは、通常１０μｍ以上であり、十分な接着性を実現するために、３０〜１００μｍの範囲とすることが望ましい。
【００２２】
表皮層４は、通気性を確保でき、通気性層３を構成する表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂとの接着を可能とする材料であれば、いずれの材料から構成しても構わない。例えば、植物繊維、動物繊維などの天然繊維や、セルロース系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリアクリル系、ポリプロピレン系の合成樹脂繊維などからなる織布或いは不織布が好適に用いられる。また、例えばポリウレタン発泡体のように連続気泡を有する発泡シートを、表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂと表皮層４との間の面に設けてもよい。発砲シートを設けることで、吸音特性をさらに向上させることが可能となる。
【００２３】
非通気性層２は、多孔質材料１００の非通気性を確保することで、通気性層３側がフィルタとして機能することを抑制し、表皮層４の汚れを防止するために積層されており、耐熱用熱可塑性樹脂層３ａよりも高い融点を有する樹脂であれば、熱可塑性樹脂から構成してもよいし、熱硬化性樹脂から構成しても構わない。この中でも、成形性を向上させるという観点から、熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、具体的には、上述した多孔質基材層１を構成可能な熱可塑性樹脂を用いることができる。例えば、多孔質基材層１を構成する熱可塑性樹脂がポリプロピレンで、耐熱用熱可塑性樹脂層３ａがポリアミド（ＰＡ）共重合体である場合には、非通気性層２をポリアミド、ポリエチレンテレフタレートなどで構成することが望ましい。
【００２４】
この非通気性層２の厚みは、非通気性を維持するために、５μｍ以上が好ましく、さらに好ましくは１０〜５０μｍの範囲とすることが望ましい。
なお、本実施形態における非通気性とは、ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｔｅｓｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ：アメリカ材料試験協会）−Ｄ７３７に準拠して測定された通気度が０ｃｍ3 ／ｃｍ2 ・ｓｅｃのものを指す。
【００２５】
ここで、多孔質基材層１と、通気性層３および非通気性層２との接着性を向上させるために、多孔質基材層１と接着する通気性層３および非通気性層２とのそれぞれの間に基材接着樹脂層（図示しない）を設けるようにしても構わない。
基材接着樹脂層は、多孔質基材層１を構成する熱可塑性樹脂と同一或いは類似の構造を有する熱可塑性樹脂によって構成されていることが好ましい。この類似の構造とは、ホモポリマーに対する共重合体やブレンド品、或いはグラフト品などを意味する。特に、多孔質基材層１としてポリプロピレンを用いる場合には、多孔質基材１に対する接着性の観点から、ポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましく、より好ましくは、ポリプロピレン、酸変性ポリプロピレンを用いるとよい。
【００２６】
また、この基材接着樹脂層のほか、通気性層３および非通気性層２のそれぞれの層間に、別の樹脂層を設けた三層以上の多層構造としても構わない。例えば、このような樹脂層としては、隣接層間をなじませるための仲介層や、内層及び外層をともに溶融することでその流動性を調整するための層などが挙げられ、様々な機能を発現させることが可能となる。
【００２７】
なお、通気性層３および非通気性層２に他の樹脂層を積層して多層化を実現させる方法としては、例えば、ドライラミネート法や共押し出し法など、いずれの方法を用いることができる。
次に、本発明における多孔質材料１００の製造方法について、図２〜図３を参照して説明する。
【００２８】
まず、強化用繊維と粒状の熱可塑性樹脂とを、空気の微小気泡が分散した界面活性剤水溶液に分散させる。そして、得られた分散液を、多孔性支持体を介して脱水することにより、分散液中の固形分を堆積させ、その堆積物を乾燥して、不織布状のウェブを得る。ここで、このウェブの厚みは、１〜１０ｍｍであり、強化用繊維の中に、熱可塑性樹脂の粒子が均一に分散された構成をしている（ウェブ形成工程）。なお、強化用繊維と熱可塑性樹脂は、界面活性剤水溶液などの分散媒を用いずに、乾式で混合しても構わない。
【００２９】
次に、このウェブの一方の面に、耐熱用熱可塑性樹脂層３ａと、表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂとを順次積層し、他方の面に、非通気性層２を積層した積層体を形成する。そして、この積層体を、ウェブを構成する熱可塑性樹脂の融点以上、且つ、耐熱用熱可塑性樹脂層３ａ及び非通気性層２の融点以下の温度で加熱することで熱可塑性樹脂を溶融させたのち、冷却盤間で加圧してシート状に固化し、図２に示すような、緻密なスタンパブルシート１０を形成する（スタンパブルシート形成工程）。
【００３０】
なお、熱可塑性樹脂がポリプロピレン（融点１６２℃）で、耐熱性熱可塑性樹脂層３ａがナイロン共重合体（融点２００℃）で、非通気性層２がナイロン（融点２２０℃）である場合には、このスタンパブルシート形成工程における加熱温度は１７０〜２００℃、より好ましくは、１８０〜１９５℃とするとよい。ここで、２００℃以上の温度で加熱してしまうと、耐熱性熱可塑性樹脂層３ａを構成するナイロン共重合体が溶融し、最外層である表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂが多孔質基材層１中に含浸してしまうからである。また、冷却盤間における加圧は、１０〜５００Ｎ／ｃｍ2 の範囲とすることが望ましい。ここで、５００Ｎ／ｃｍ2 を超える圧力を加えると、スタンパブルシート１０を構成する強化用繊維の破損を招きやすいからである。さらに、スタンパブルシート１０中には、酸化防止剤や対光安定剤、金属不活性化剤、難燃剤、カーボンブラックなどの添加剤・着色剤などを含有させることもできる。これらは、例えば、粒状の熱可塑性樹脂に予め配合したり、コーティングしたりする方法や、ウェブの製造工程中に、スプレーなどで添加する方法などによって含有させることが可能である。
【００３１】
次いで、このスタンパブルシート１０を、スタンパブルシート１０を構成する熱可塑性樹脂、耐熱用熱可塑性樹脂層３ａ、及び表皮接着用熱可塑性樹脂３ｂの融点以上、且つ、非通気性層２の融点以下の温度で再加熱することで、スタンパブルシート１０を構成する熱可塑性樹脂並びに通気性層３を構成する耐熱用熱可塑性樹脂層３ａ及び表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂを溶融させる。すると、スタンパブルシート１０は、強化用繊維の拘束が解かれて厚み方向に膨張するとともに、熱可塑性樹脂が強化用繊維どうしを互いに接着した多孔質基材層１となる。また、加熱溶融過程において、通気性層３は熱収縮し、図３に示すように、多孔質基材層１に含浸した含浸層Ｇと、含浸しないで残留する残留層Ｚとを形成し、通気性層３の最表面（表皮接着用熱可塑性樹脂３ｂ）から多孔質基材層１に至る複数の孔Ｈが形成される。そして、複数の孔Ｈが形成された通気性層３の上面に、表皮層４を積層した後、成形金型内に設置し、金型スペーサの高さやプレスの型締め高さなどを調整した後加圧成形することで、図１に示すように、多孔質基材層１に表皮層４が一体化された多孔質材料１００を完成させることができる（多孔質材料形成工程）。
【００３２】
なお、熱可塑性樹脂がポリプロピレン（融点１６２℃）で、耐熱性熱可塑性樹脂がナイロン共重合体（融点２００℃）で、非通気性層２がナイロン（融点２２０℃）である場合には、この多孔質材料形成工程における加熱温度は２０５〜２１５℃、より好ましくは、２０５〜２１０℃とするとよい。
ここで、スタンパブルシート１０の加熱方法としては、熱盤加熱や遠赤外線加熱、近赤外線加熱、通風式加熱などが挙げられ、特に限定されるものではない。また、金型温度は、ウェブを構成する熱可塑性樹脂の凝固点以下であればよく、ハンドリング性や生産性の点から、通常、室温〜６０℃の範囲とすることが好ましい。さらに、成形圧力は、製品形状により異なるが、過剰の圧力は強化用繊維を破断させてしまうため、通常は１０〜５００Ｎ／ｃｍ2 の範囲とすることが好ましい。
【００３３】
上記構成の本実施形態における多孔質材料１００によれば、多孔質基材層１の音源側となる面に、この多孔質基材層１を構成する熱可塑性樹脂よりも高く、非通気性層２よりも低い融点を有する耐熱用熱可塑性樹脂層３ａ及び表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂを少なくとも含む多層構造からなる通気性層３が積層され、この通気性層３には多孔質基材層１に至る複数の孔Ｈが形成されていることによって、音がこの孔Ｈを通過し多孔質基材層１に吸音されるようになるため、吸音特性を向上させることが可能となる。
【００３４】
また、複数の孔Ｈが形成された通気性層３の上面に、表皮層４が積層されていることによって、この孔Ｈの周囲の通気性層３（含浸しないで残留する残留層Ｚ）と表皮層４とが確実に接着されるため、表皮接着性を向上させることが可能となる。
さらに、多孔質基材層１の音源とは反対側の面に、非通気性層２が積層されていることによって、多孔質材料１００の音源側から反対側への非通気性が確保できるため、表皮層４の汚れを防止することが可能となる。
【００３５】
本発明における多孔質材料１００の製造方法によれば、多孔質材料形成工程における加熱温度を、多孔質基材層１の音源側に形成される通気性層３の融点よりも高く、多孔質基材層の音源とは反対側に形成される非通気性層２の融点よりも低い温度とすることによって、通気性層３の一部が溶融・収縮し、通気性層３が多孔質基材層１に含浸した含浸層Ｇと、含浸しないで残留した残留層Ｚとを形成するため、通気性層３には複数の孔Ｈが形成されるようになる。このため、通気性層３が含浸することで形成された孔Ｈにより、音が多孔質基材層１に吸音され、吸音特性を向上させることが可能となる。
【００３６】
また、通気層３が含浸せずに残留した残留層Ｚと、表皮層４とが確実に接着するようになるため、表皮接着性を向上させることが可能となる。
さらに、多孔質材料１００における音源とは反対側の面に、非通気性層２が確実に形成されることによって、音源側から反対側への非通気性が確保されるため、表皮層４の汚れを防止することが可能となる。
【００３７】
ここで、本実施形態において、多孔質基材層１となるスタンパブルシート１０への通気性層３及び非通気性層２の貼合方法として、予め順次積層しておいた非通気性層２、スタンパブルシート１０を形成するウェブ、及び通気性層３を加熱圧縮によって貼合させたが、この貼合方法はこれに限らない。例えば、まず、ウェブのみを加熱圧縮させてスタンパブルシート１０を形成したのち、このスタンパブルシート１０の両面に通気性層３および非通気性層２を熱融着させる貼合方法を用いても構わない。
【００３８】
【実施例】
以下、本実施形態における多孔質材料における吸音特性、表皮接着性、及び剛性を、比較例と比べて確認した結果について説明する。
表１は、実施例及び比較例における多孔質材料に用いた通気性層及び非通気性層の構成材料を示す。なお、実施例及び比較例において、多孔質基材層を構成する熱可塑性樹脂及び強化用繊維と、表皮層の構成材料は、下記に示す同様の条件で行った。
（構成材料）
熱可塑性樹脂：ポリプロピレン粒子（ホモポリプロピレン、融点１６２℃、ＭＦＲ６５ｇ／１０ｍｉｎ）
強化用繊維：ガラス繊維、繊維長さ２５ｍｍ、直径１７μｍ
表皮層：ポリエチレンテレフタレート不織布、目付け量１８０ｇ／ｍ2 、ホットメルト層なし
【００３９】
【表１】
【００４０】
＜実施例１＞
まず、乾燥重量で、ポリプロピレン５０％、ガラス繊維５０％の割合となるように泡液中で混合分散し、脱泡後乾燥して目付け量７００ｇ／ｍ2 のウェブを得た。
次に、得られたウェブの両面に、表１に示す構成の通気性層と非通気性層とを積層し積層体を形成する。そして、この積層体をスタンパブルシート形成工程における加熱温度として１９０℃で加熱した後、２５℃の冷却盤間に配置して３０Ｎ／ｃｍ2 の圧力でプレス成形し、ガラス繊維とポリプロピレンとが一体的に緻密に固化したスタンパブルシートを得た。
【００４１】
次いで、このスタンパブルシートを、多孔質材料形成工程における加熱温度として２１０℃で加熱したのち、通気性層との貼合面に表皮層を積層し、膨張成形用金型（温度：室温）内に配置し、圧力０．２Ｎ／ｃｍ2 で金型を型閉じして、平板状の多孔質材料を得た。このとき、表皮層が貼合された多孔質基材層の厚みは３．０ｍｍであった。
＜実施例２＞
実施例１と同様の方法によって、実施例１とは通気性層及び非通気性層の構成材料と、多孔質材料形成工程における加熱温度とを変え、多孔質材料を形成した。ここで、多孔質材料形成工程における加熱温度は、表２に示すように、２２５℃とした。
＜比較例１＞
実施例１と同様の方法によって、実施例１とは通気性層と、多孔質材料形成工程における加熱温度とを変え、多孔質材料を形成した。ここで、多孔質材料形成工程における加熱温度は、表２に示すように２００℃とした。
＜比較例２＞
実施例１と同様の構成材料及び方法によって、実施例とは多孔質材料形成工程における加熱温度のみを変え、多孔質材料を形成した。ここで、多孔質材料形成工程における加熱温度は、表２に示すように１９０℃とした。
【００４２】
次に、上記実施例及び比較例によって得られた多孔質材料において、孔形成調査を行うとともに、曲げ試験、常温での表皮剥離強度測定試験、垂直入射吸音率測定試験を行い、多孔質材料の剛性、 表皮接着性、及び吸音特性の評価として表２及び図４に示す。
ここで、孔形成調査は、図１に示す多孔質材料の通気性層及び表皮層をシールし、多孔質基材層の側面から真空吸引を行い、表皮層から煙を通過させた後、表皮層の汚れの有無から孔形成を確認した。結果は表２に示す。
【００４３】
また、曲げ試験は、多孔質材料から長さ１５０ｍｍ、 幅５０ｍｍの試験片を切り出し、スパン１００ｍｍ、クロスヘッドスピード５０ｍｍ／ｍｉｎで表皮層側から荷重をかける三点曲げ試験を実施し、最大荷重及び弾性勾配を２３℃で測定した。結果は表２に示す。
さらに、表皮剥離強度測定試験は、多孔質材料から長さ１５０ｍｍ、幅２５ｍｍの剥離試験（Ｔピール試験）片を切り出し、端から５０ｍｍの長さで表皮層を多孔質基材層から剥離する。そして、剥離した表皮層と多孔質基材層とをそれぞれチャックに把持させて、１８０°の方向に引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎ、温度２３度で、引張試験を行った。結果は表２に示す。
【００４４】
さらに、垂直入射吸音率測定試験は、ＪＩＳ Ａ １４０５に準拠して垂直入射吸音率の測定を行った。垂直入射吸音率が１．０のとき、音は完全に吸音されることを示す。結果は図４に示す。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２に示すように、スタンパブルシート形成工程における加熱温度よりも低い融点を有する通気性層を一層しか設けなかった比較例１と比べて、スタンパブルシート形成工程における加熱温度よりも高い融点を有する通気層を少なくとも一層以上備えた実施例１、実施例２、比較例２においては、剛性も、表皮接着強度もともに兼ね備えていることが分かる。
【００４７】
これは、比較例１のように、スタンパブルシート形成工程における加熱温度（つまり、多孔質基材層の融点よりも高い加熱温度）よりも低い融点を有する通気性層のみで形成すると、スタンパブルシート形成時において通気性層が多孔質基材層中に含浸してしまうため、剛性や表皮接着強度が低下してしまうからである。
【００４８】
また、図４に示すように、多孔質材料形成工程における加熱温度を、通気性層を構成する耐熱用熱可塑性樹脂層の融点よりも低い温度とした比較例２と比べて、耐熱用熱可塑性樹脂層の融点よりも高く、非通気性層の融点よりも低い温度とした実施例１、実施例２においては、垂直入射吸音率が良好であるということが分かる。このとき、垂直入射吸音率が良好であった実施例１、実施例２においては、目視による孔形成も確認できた。
【００４９】
これは、比較例２において、耐熱用熱可塑性樹脂層の融点よりも低い温度で多孔質材料形成工程を行うと、耐熱用熱可塑性樹脂層が溶解せず、音源となる表皮層側に非通気性層が形成されてしまうため、吸音特性が低下してしまうためであると考えられる。
以上の結果より、通気性層を、少なくとも多孔質基材よりも高い融点を有する材料を含んで構成するとともに、多孔質材料形成工程において通気性層の融点よりも高い温度で加熱するようにしたことによって、音源側の通気層が多孔質基材中に含浸せず、表面に複数の孔が形成されるため、吸音特性及び表皮接着強度をともに向上させていることが確認できた。なお、実施例１及び実施例２と、比較例１及び２との厚み方向の通気度は、いずれも０ｃｍ3 ／ｃｍ2 ・ｓｅｃであった。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における多孔質材料によれば、本発明における多孔質材料によれば、多孔質基材層の一方の面に、非通気性層が設けられ、他方の面に、多孔質基材層を構成する熱可塑性樹脂よりも高く、非通気性層よりも低い融点を有する耐熱用熱可塑性樹脂層及び表皮接着用熱可塑性樹脂を少なくとも含む多層構造からなる通気性層と、表皮層とが順次設けられているとともに、通気性層には多孔質基材層に至る複数の孔が形成されていることによって、多孔質材料の積層方向における非通気性を確保できるとともに、吸音特性及び表皮接着性をともに向上させることが可能となる。
【００５１】
本発明における多孔質材料の製造方法によれば、多孔質材料の形成工程における加熱温度を、多孔質基材層を構成する熱可塑性樹脂、通気性層を構成する耐熱用熱可塑性樹脂及び表皮接着用熱可塑性樹脂の融点よりも高く、非通気性層の融点よりも低い温度としたことによって、通気性層に多孔質基材層に至る複数の孔が形成されるため、非通気性を確保しつつ、吸音特性及び表皮接着性をともに向上させた多孔質材料を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における多孔質材料の一構成例を示す断面図である。
【図２】本発明における多孔質材料の一製造過程を示す断面図である。
【図３】本発明における多孔質材料の一製造過程を示す断面図である。
【図４】垂直入射吸音率測定試験の結果を示す図である。
【図５】従来の多孔質材料の一構成例を示す断面図である。
【図６】従来の多孔質材料の他の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１ 多孔質基材層
２、２１ 非通気性層
３ 通気性層
３ａ 耐熱用熱可塑性樹脂
３ｂ 表皮接着用熱可塑性樹脂
４、４１ 表皮層
１０ スタンパブルシート
３１ 含浸層
３２ 熱可塑性樹脂層（通気性層）
１００、１０１Ａ、１０１Ｂ 多孔質材料
Ｇ 含浸層
Ｚ 残留層
Ｈ 孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸音特性に優れた多孔質材料及びその製造方法に関し、特に、吸音特性、剛性、表皮接着性をさらに向上させるために有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車内の騒音を低減させるために、その天井などの内装材に吸音機能を付与した材料が広く適用されている。ここで、自動車用内装材として用いられる材料には、優れた吸音特性のみならず、軽量で、優れた剛性を有し、且つ、良好な加工成形性が望まれている。また、内装材における車内側の表面に貼合される表皮層との接着性に優れ、且つ、この表皮層の汚れを防止するため、車内側から車外側へ非通気性が確保された構造であることが要望されている。
【０００３】
そこで、近年、自動車用内装材として、スタンパブルシートを膨張成形して、強化用繊維とそれらを相互に接着する熱可塑性樹脂とからなる多孔質材料が注目されつつあり、その吸音特性、表皮接着性、剛性をさらに向上させるための種々な手段が提案されている。
例えば、特開平１０−１００２９９号公報において、図５に示す多孔質材料１０１Ａのように、多孔質基材層１１の音源側（図５における上側）となる面に、メルトフローレイト（ＭＦＲ：Ｍｅｌｔ Ｆｌｏｗ Ｒａｔｅ）の小さな熱可塑性樹脂（例えばＭＦＲ＝２ｇ／１０分のポリプロピレン）を含浸させて微細な空隙を設けた含浸層３１を形成するとともに、音源とは反対側（図５における下側）となる面に非通気性層２１を積層するという手段が提案されている。
【０００４】
この手段によれば、多孔質材料１０１Ａにおける非通気性を確保することで表皮層４１の汚れを防止できるとともに、音源側に微細な空隙を有する含浸層３１を設けたことによって、吸音特性を向上させることが可能となった。
また、表皮接着性や剛性を向上させる手段としては、例えば、特開２０００−１５７２９号公報において、図６に示す多孔質材料１０１Ｂのように、多孔質基材層１１の音源側 (図６における上側）となる面に、非通気性層２１を介して、ＭＦＲの大きな熱可塑性樹脂層（例えばＭＦＲ＝３〜５０ｇ／１０分の直鎖状低密度ポリエチレン）３２を積層するという手段が提案されている。
【０００５】
この手段によれば、非通気性層２１を、多孔質基材層１１と熱可塑性樹脂層３２との間に介装するとともに、熱可塑性樹脂層３２としてＭＦＲの大きな樹脂を適用したことによって、多孔質材料１０１Ｂにおける表皮接着性を向上させることが可能となった。
【０００６】
【発明が解決するための課題】
しかしながら、上記特開平１０−１００２９９号公報においては、ＭＦＲが小さい熱可塑性樹脂が含浸した含浸層３１を形成しているため、多孔質基材層１１と表皮層４１との表皮接着強度が低いという不具合があった。ここで、表皮接着性を改善するために、熱可塑性樹脂の厚みを大きくするという手段が考えられるが、含浸層３１の厚みも大きくなってしまうため、通気性が低下し、吸音特性が良好ではなくなるという恐れがあった。また、多孔質材料１０１Ａの重量が増大してしまうため、自動車用内装材として要望される軽量化が確保できなくなるという恐れもあった。
【０００７】
また、上記特開２０００−１５７２９号公報においては、非通気性層２１が音源側に積層されているため、この非通気性層２１で音を反射し、吸音特性が劣るという不具合があった。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、吸音特性及び表皮接着性をともに向上させることを可能とした多孔質材料及びその製造方法を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明における多孔質材料は、熱可塑性樹脂と強化用繊維とを含んでなる多孔質基材層の一方の面に、非通気性層が設けられ、他方の面に、前記熱可塑性樹脂よりも高く、前記非通気性層よりも低い融点を有する耐熱用熱可塑性樹脂層及び表皮接着用熱可塑性樹脂層を少なくとも含む多層構造からなる通気性層と、表皮層とが順次設けられているとともに、前記通気性層には、前記多孔質基材層に至る複数の孔が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明における多孔質材料によれば、多孔質基材層の音源側となる面に、この多孔質基材層を構成する熱可塑性樹脂よりも高く、非通気性層よりも低い融点を有する耐熱用熱可塑性樹脂層及び表皮接着用熱可塑性樹脂を少なくとも含む多層構造からなる通気性層が積層され、この通気性層には多孔質基材層に至る複数の孔が形成されていることによって、音がこの孔を通過し多孔質基材層に吸音されるようになるため、吸音特性を向上させることが可能となる。
【００１０】
また、複数の孔が形成された通気性層の上面に、表皮層が積層されていることによって、この孔の周囲の通気性層と表皮層とが確実に接着されるため、表皮接着性を向上させることが可能となる。
さらに、多孔質基材層の音源とは反対側の面に、非通気性層が積層されていることによって、多孔質材料の音源側から反対側への非通気性が確保できるため、表皮層の汚れを防止することが可能となる。
【００１１】
本発明における多孔質材料の製造方法は、熱可塑性樹脂と強化用繊維とを含んでなるスタンパブルシートの一方の面に、非通気性層が設けられ、他方の面に、前記熱可塑性樹脂よりも高く、前記非通気性層よりも低い融点を有する耐熱用熱可塑性樹脂層及び表皮接着用熱可塑性樹脂層を少なくとも含んだ多層構造からなる通気性層が設けられたスタンパブルシートを、前記熱可塑性樹脂、前記耐熱用熱可塑性樹脂層及び前記表皮接着用熱可塑性樹脂層の融点よりも高く、前記非通気性層の融点よりも低い温度で加熱することにより、前記通気性層を加熱溶融させ、前記通気性層の表面から前記多孔質基材層に至る複数の孔を形成するとともに、表皮層を貼合することを特徴としている。
【００１２】
本発明における多孔質材料の製造方法によれば、非通気性層及び通気性層が両面に形成されたスタンパブルシートを、熱可塑性樹脂、耐熱用熱可塑性樹脂層及び表皮接着用熱可塑性樹脂層の融点よりも高く、非通気性層の融点よりも低い温度で加熱することによって、通気性層である耐熱用熱可塑性樹脂層及び表皮接着用熱可塑性樹脂層がともに溶融し、複数の孔が形成される。このため、通気性層に形成された孔によって音が確実に吸音されるとともに、孔の周囲の通気性層によって表皮と確実に接着されるようになる。よって、吸音特性及び表皮接着性をともに向上させた多孔質材料を提供することが可能となる。
【００１３】
また、非通気性層の融点よりも低い温度で加熱することによって、多孔質材料の音源側となる表皮層とは反対側に非通気性層が積層されるため、多孔質材料の音源側から反対側への非通気性を確保でき、表皮層の汚れ防止を可能とした多孔質材料を提供することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明における多孔質材料の一構成例を示す断面図である。
本実施形態における多孔質材料１００は、例えば自動車用内装材として使用され、多孔質基材層１における音源となる車内側（図１における上側）の面に、音が透過可能な通気性層３と表皮層４とが設けられ、多孔質基材層１における車外側（図１における下側）の面に、車内側から車外側への非通気性を確保する非通気性層２が設けられている。
【００１５】
ここで、多孔質基材層１は、強化用繊維と、この強化用繊維を相互に点接着する熱可塑性樹脂と、から構成された微細な空隙構造を有している。
強化用繊維は、無機繊維或いは有機繊維のいずれかを単独で使用してもよいし、これらの複合体を使用してもよい。無機繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、ステンレス繊維、 その他の金属繊維などが挙げられ、これら一種を単独で用いても良いし、二種以上で組み合わせて用いてもよい。また、有機繊維としては、例えば、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、麻などの天然繊維などが挙げられ、これら一種を単独で用いても良いし、二種以上で組み合わせて用いてもよい。なお、低コストで高い補強効果を得るために、ガラス繊維を用いることがさらに好ましい。
【００１６】
この強化用繊維の繊維長さは、補強効果、膨張性、及び賦形性を確保するという点から、５〜３０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは１０〜２６ｍｍとするのがよい。また、強化用繊維の直径は、補強効果及び膨張性を確保するという点から、５〜３０μｍが好ましく、さらに好ましくは１０〜２５μｍとするのがよい。さらに、熱可塑性樹脂との濡れ性や接着性を改良するために、シランカップリング剤などによる処理が施されることが好ましい。
【００１７】
熱可塑性樹脂は、多孔質基材層１におけるマトリックスを構成する成分であり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂や、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタールや、ポリアミド共重合体、エチレンー塩化ビニル共重合体、エチレンー酢酸ビニル共重合体、スチレンーブタジエンーアクリロニトリル共重合体などの共重合体や、ＥＰＭ、ＥＰＤＭなどの熱可塑性エラストマーを単独或いは二種以上を組み合わせて用いることができる。なお、強度、剛性及び成形性を向上させるために、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂が好ましい。この中でも、強度、剛性及び成形性のバランスに優れ、且つ、低コストであるポリプロピレンを用いることがさらに好ましく、具体的には、ＭＦＲ（測定条件：ＪＩＳＫ６７５８に準拠、２１０℃、２１．６Ｎ）が１〜２００ｇ／１０分の範囲であるポリプロピレンが最適である。ここで、強化用繊維との接着性を向上させるために、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物などの酸や、エポキシ化合物などの種々の化合物で変性処理を行った熱可塑性樹脂を用いることもできる。例えば、ポリプロピレンを、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸などをグラフト共重合することで、分子内に酸無水物基、カルボキシル基などの変性基が形成された熱可塑性樹脂を用いると、強度を向上させることが可能となる。
【００１８】
なお、多孔質基材層１における強化用繊維と熱可塑性樹脂との含有割合は、曲げ強度及び曲げ弾性率などの機械的強度の高い多孔質材料を得るために、強化用繊維／熱可塑性樹脂の重量比が、１０／９０〜７０／３０の範囲が好ましい。
通気性層３は、多孔質基材層１を構成する熱可塑性樹脂よりも高く、非通気性層２よりも低い融点を有する耐熱用熱可塑性樹脂層３ａと、表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂとを少なくとも積層した多層構造を有しており、多孔質基材層１中に含浸した含浸層Ｇと、含浸せずに残った通気性層３の残留層Ｚとによって、表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂの表面から多孔質基材層１に至る孔Ｈが複数形成されている。
【００１９】
耐熱用熱可塑性樹脂層３ａは、多孔質基材層１の形成時や多孔質材料１００の形成時において、表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂが多孔質基材層１に含浸するのを抑制するために積層されており、多孔質基材層１を構成する熱可塑性樹脂よりも高く、非通気性層２よりも低い融点を有する熱可塑性樹脂であれば、上述した多孔質基材層１を構成可能な熱可塑性樹脂を用いることが可能である。例えば、多孔質基材層１を構成する熱可塑性樹脂がポリプロピレンである場合には、この耐熱用熱可塑性樹脂層３ａは、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ）共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などで構成することが好ましい。また、耐熱用熱可塑性樹脂層３ａの厚みは、通常５μｍ以上であり、多孔質材料１００の形成時に孔Ｈが形成されやすいように、５〜５０μｍであることが好ましい。
【００２０】
表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂは、多孔質材料１００の形成時において、多孔質基材層１と表皮層４とを接着するために積層されており、少なくとも多孔質材料１００の形成時の加熱温度で溶融可能な融点を有するものであれば、いずれの熱可塑性樹脂を用いても構わない。例えば、密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレンー酢酸ビニル共重合樹脂、エチレンーエチルアクリレート共重合樹脂、エチレンーアクリル酸共重合樹脂、エチレンーメチルアクリレート共重合樹脂、エチレンーメチルメタクリレート共重合樹脂、エチレンーメタクリル酸共重合樹脂などを単独或いは二種以上の組み合わせたものが挙げられる。
【００２１】
この表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂを構成する熱可塑性樹脂の融点は、９０〜１４０℃であることが望ましい。ここで、９０℃以下においては、高温雰囲気中での表皮層４との接着性が低下してしまい、１４０℃以上においては、冷却プレス成形時に表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂが固化し、表皮接着強度を確保することが困難となってしまう。また、表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂの厚みは、通常１０μｍ以上であり、十分な接着性を実現するために、３０〜１００μｍの範囲とすることが望ましい。
【００２２】
表皮層４は、通気性を確保でき、通気性層３を構成する表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂとの接着を可能とする材料であれば、いずれの材料から構成しても構わない。例えば、植物繊維、動物繊維などの天然繊維や、セルロース系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリアクリル系、ポリプロピレン系の合成樹脂繊維などからなる織布或いは不織布が好適に用いられる。また、例えばポリウレタン発泡体のように連続気泡を有する発泡シートを、表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂと表皮層４との間の面に設けてもよい。発砲シートを設けることで、吸音特性をさらに向上させることが可能となる。
【００２３】
非通気性層２は、多孔質材料１００の非通気性を確保することで、通気性層３側がフィルタとして機能することを抑制し、表皮層４の汚れを防止するために積層されており、耐熱用熱可塑性樹脂層３ａよりも高い融点を有する樹脂であれば、熱可塑性樹脂から構成してもよいし、熱硬化性樹脂から構成しても構わない。この中でも、成形性を向上させるという観点から、熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、具体的には、上述した多孔質基材層１を構成可能な熱可塑性樹脂を用いることができる。例えば、多孔質基材層１を構成する熱可塑性樹脂がポリプロピレンで、耐熱用熱可塑性樹脂層３ａがポリアミド（ＰＡ）共重合体である場合には、非通気性層２をポリアミド、ポリエチレンテレフタレートなどで構成することが望ましい。
【００２４】
この非通気性層２の厚みは、非通気性を維持するために、５μｍ以上が好ましく、さらに好ましくは１０〜５０μｍの範囲とすることが望ましい。
なお、本実施形態における非通気性とは、ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｔｅｓｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ：アメリカ材料試験協会）−Ｄ７３７に準拠して測定された通気度が０ｃｍ3 ／ｃｍ2 ・ｓｅｃのものを指す。
【００２５】
ここで、多孔質基材層１と、通気性層３および非通気性層２との接着性を向上させるために、多孔質基材層１と接着する通気性層３および非通気性層２とのそれぞれの間に基材接着樹脂層（図示しない）を設けるようにしても構わない。
基材接着樹脂層は、多孔質基材層１を構成する熱可塑性樹脂と同一或いは類似の構造を有する熱可塑性樹脂によって構成されていることが好ましい。この類似の構造とは、ホモポリマーに対する共重合体やブレンド品、或いはグラフト品などを意味する。特に、多孔質基材層１としてポリプロピレンを用いる場合には、多孔質基材１に対する接着性の観点から、ポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましく、より好ましくは、ポリプロピレン、酸変性ポリプロピレンを用いるとよい。
【００２６】
また、この基材接着樹脂層のほか、通気性層３および非通気性層２のそれぞれの層間に、別の樹脂層を設けた三層以上の多層構造としても構わない。例えば、このような樹脂層としては、隣接層間をなじませるための仲介層や、内層及び外層をともに溶融することでその流動性を調整するための層などが挙げられ、様々な機能を発現させることが可能となる。
【００２７】
なお、通気性層３および非通気性層２に他の樹脂層を積層して多層化を実現させる方法としては、例えば、ドライラミネート法や共押し出し法など、いずれの方法を用いることができる。
次に、本発明における多孔質材料１００の製造方法について、図２〜図３を参照して説明する。
【００２８】
まず、強化用繊維と粒状の熱可塑性樹脂とを、空気の微小気泡が分散した界面活性剤水溶液に分散させる。そして、得られた分散液を、多孔性支持体を介して脱水することにより、分散液中の固形分を堆積させ、その堆積物を乾燥して、不織布状のウェブを得る。ここで、このウェブの厚みは、１〜１０ｍｍであり、強化用繊維の中に、熱可塑性樹脂の粒子が均一に分散された構成をしている（ウェブ形成工程）。なお、強化用繊維と熱可塑性樹脂は、界面活性剤水溶液などの分散媒を用いずに、乾式で混合しても構わない。
【００２９】
次に、このウェブの一方の面に、耐熱用熱可塑性樹脂層３ａと、表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂとを順次積層し、他方の面に、非通気性層２を積層した積層体を形成する。そして、この積層体を、ウェブを構成する熱可塑性樹脂の融点以上、且つ、耐熱用熱可塑性樹脂層３ａ及び非通気性層２の融点以下の温度で加熱することで熱可塑性樹脂を溶融させたのち、冷却盤間で加圧してシート状に固化し、図２に示すような、緻密なスタンパブルシート１０を形成する（スタンパブルシート形成工程）。
【００３０】
なお、熱可塑性樹脂がポリプロピレン（融点１６２℃）で、耐熱性熱可塑性樹脂層３ａがナイロン共重合体（融点２００℃）で、非通気性層２がナイロン（融点２２０℃）である場合には、このスタンパブルシート形成工程における加熱温度は１７０〜２００℃、より好ましくは、１８０〜１９５℃とするとよい。ここで、２００℃以上の温度で加熱してしまうと、耐熱性熱可塑性樹脂層３ａを構成するナイロン共重合体が溶融し、最外層である表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂが多孔質基材層１中に含浸してしまうからである。また、冷却盤間における加圧は、１０〜５００Ｎ／ｃｍ2 の範囲とすることが望ましい。ここで、５００Ｎ／ｃｍ2 を超える圧力を加えると、スタンパブルシート１０を構成する強化用繊維の破損を招きやすいからである。さらに、スタンパブルシート１０中には、酸化防止剤や対光安定剤、金属不活性化剤、難燃剤、カーボンブラックなどの添加剤・着色剤などを含有させることもできる。これらは、例えば、粒状の熱可塑性樹脂に予め配合したり、コーティングしたりする方法や、ウェブの製造工程中に、スプレーなどで添加する方法などによって含有させることが可能である。
【００３１】
次いで、このスタンパブルシート１０を、スタンパブルシート１０を構成する熱可塑性樹脂、耐熱用熱可塑性樹脂層３ａ、及び表皮接着用熱可塑性樹脂３ｂの融点以上、且つ、非通気性層２の融点以下の温度で再加熱することで、スタンパブルシート１０を構成する熱可塑性樹脂並びに通気性層３を構成する耐熱用熱可塑性樹脂層３ａ及び表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂを溶融させる。すると、スタンパブルシート１０は、強化用繊維の拘束が解かれて厚み方向に膨張するとともに、熱可塑性樹脂が強化用繊維どうしを互いに接着した多孔質基材層１となる。また、加熱溶融過程において、通気性層３は熱収縮し、図３に示すように、多孔質基材層１に含浸した含浸層Ｇと、含浸しないで残留する残留層Ｚとを形成し、通気性層３の最表面（表皮接着用熱可塑性樹脂３ｂ）から多孔質基材層１に至る複数の孔Ｈが形成される。そして、複数の孔Ｈが形成された通気性層３の上面に、表皮層４を積層した後、成形金型内に設置し、金型スペーサの高さやプレスの型締め高さなどを調整した後加圧成形することで、図１に示すように、多孔質基材層１に表皮層４が一体化された多孔質材料１００を完成させることができる（多孔質材料形成工程）。
【００３２】
なお、熱可塑性樹脂がポリプロピレン（融点１６２℃）で、耐熱性熱可塑性樹脂がナイロン共重合体（融点２００℃）で、非通気性層２がナイロン（融点２２０℃）である場合には、この多孔質材料形成工程における加熱温度は２０５〜２１５℃、より好ましくは、２０５〜２１０℃とするとよい。
ここで、スタンパブルシート１０の加熱方法としては、熱盤加熱や遠赤外線加熱、近赤外線加熱、通風式加熱などが挙げられ、特に限定されるものではない。また、金型温度は、ウェブを構成する熱可塑性樹脂の凝固点以下であればよく、ハンドリング性や生産性の点から、通常、室温〜６０℃の範囲とすることが好ましい。さらに、成形圧力は、製品形状により異なるが、過剰の圧力は強化用繊維を破断させてしまうため、通常は１０〜５００Ｎ／ｃｍ2 の範囲とすることが好ましい。
【００３３】
上記構成の本実施形態における多孔質材料１００によれば、多孔質基材層１の音源側となる面に、この多孔質基材層１を構成する熱可塑性樹脂よりも高く、非通気性層２よりも低い融点を有する耐熱用熱可塑性樹脂層３ａ及び表皮接着用熱可塑性樹脂層３ｂを少なくとも含む多層構造からなる通気性層３が積層され、この通気性層３には多孔質基材層１に至る複数の孔Ｈが形成されていることによって、音がこの孔Ｈを通過し多孔質基材層１に吸音されるようになるため、吸音特性を向上させることが可能となる。
【００３４】
また、複数の孔Ｈが形成された通気性層３の上面に、表皮層４が積層されていることによって、この孔Ｈの周囲の通気性層３（含浸しないで残留する残留層Ｚ）と表皮層４とが確実に接着されるため、表皮接着性を向上させることが可能となる。
さらに、多孔質基材層１の音源とは反対側の面に、非通気性層２が積層されていることによって、多孔質材料１００の音源側から反対側への非通気性が確保できるため、表皮層４の汚れを防止することが可能となる。
【００３５】
本発明における多孔質材料１００の製造方法によれば、多孔質材料形成工程における加熱温度を、多孔質基材層１の音源側に形成される通気性層３の融点よりも高く、多孔質基材層の音源とは反対側に形成される非通気性層２の融点よりも低い温度とすることによって、通気性層３の一部が溶融・収縮し、通気性層３が多孔質基材層１に含浸した含浸層Ｇと、含浸しないで残留した残留層Ｚとを形成するため、通気性層３には複数の孔Ｈが形成されるようになる。このため、通気性層３が含浸することで形成された孔Ｈにより、音が多孔質基材層１に吸音され、吸音特性を向上させることが可能となる。
【００３６】
また、通気層３が含浸せずに残留した残留層Ｚと、表皮層４とが確実に接着するようになるため、表皮接着性を向上させることが可能となる。
さらに、多孔質材料１００における音源とは反対側の面に、非通気性層２が確実に形成されることによって、音源側から反対側への非通気性が確保されるため、表皮層４の汚れを防止することが可能となる。
【００３７】
ここで、本実施形態において、多孔質基材層１となるスタンパブルシート１０への通気性層３及び非通気性層２の貼合方法として、予め順次積層しておいた非通気性層２、スタンパブルシート１０を形成するウェブ、及び通気性層３を加熱圧縮によって貼合させたが、この貼合方法はこれに限らない。例えば、まず、ウェブのみを加熱圧縮させてスタンパブルシート１０を形成したのち、このスタンパブルシート１０の両面に通気性層３および非通気性層２を熱融着させる貼合方法を用いても構わない。
【００３８】
【実施例】
以下、本実施形態における多孔質材料における吸音特性、表皮接着性、及び剛性を、比較例と比べて確認した結果について説明する。
表１は、実施例及び比較例における多孔質材料に用いた通気性層及び非通気性層の構成材料を示す。なお、実施例及び比較例において、多孔質基材層を構成する熱可塑性樹脂及び強化用繊維と、表皮層の構成材料は、下記に示す同様の条件で行った。
（構成材料）
熱可塑性樹脂：ポリプロピレン粒子（ホモポリプロピレン、融点１６２℃、ＭＦＲ６５ｇ／１０ｍｉｎ）
強化用繊維：ガラス繊維、繊維長さ２５ｍｍ、直径１７μｍ
表皮層：ポリエチレンテレフタレート不織布、目付け量１８０ｇ／ｍ2 、ホットメルト層なし
【００３９】
【表１】
＜実施例１＞
まず、乾燥重量で、ポリプロピレン５０％、ガラス繊維５０％の割合となるように泡液中で混合分散し、脱泡後乾燥して目付け量７００ｇ／ｍ2 のウェブを得た。
次に、得られたウェブの両面に、表１に示す構成の通気性層と非通気性層とを積層し積層体を形成する。そして、この積層体をスタンパブルシート形成工程における加熱温度として１９０℃で加熱した後、２５℃の冷却盤間に配置して３０Ｎ／ｃｍ2 の圧力でプレス成形し、ガラス繊維とポリプロピレンとが一体的に緻密に固化したスタンパブルシートを得た。
【００４１】
次いで、このスタンパブルシートを、多孔質材料形成工程における加熱温度として２１０℃で加熱したのち、通気性層との貼合面に表皮層を積層し、膨張成形用金型（温度：室温）内に配置し、圧力０．２Ｎ／ｃｍ2 で金型を型閉じして、平板状の多孔質材料を得た。このとき、表皮層が貼合された多孔質基材層の厚みは３．０ｍｍであった。
＜実施例２＞
実施例１と同様の方法によって、実施例１とは通気性層及び非通気性層の構成材料と、多孔質材料形成工程における加熱温度とを変え、多孔質材料を形成した。ここで、多孔質材料形成工程における加熱温度は、表２に示すように、２２５℃とした。
＜比較例１＞
実施例１と同様の方法によって、実施例１とは通気性層と、多孔質材料形成工程における加熱温度とを変え、多孔質材料を形成した。ここで、多孔質材料形成工程における加熱温度は、表２に示すように２００℃とした。
＜比較例２＞
実施例１と同様の構成材料及び方法によって、実施例とは多孔質材料形成工程における加熱温度のみを変え、多孔質材料を形成した。ここで、多孔質材料形成工程における加熱温度は、表２に示すように１９０℃とした。
【００４２】
次に、上記実施例及び比較例によって得られた多孔質材料において、孔形成調査を行うとともに、曲げ試験、常温での表皮剥離強度測定試験、垂直入射吸音率測定試験を行い、多孔質材料の剛性、 表皮接着性、及び吸音特性の評価として表２及び図４に示す。
ここで、孔形成調査は、図１に示す多孔質材料の通気性層及び表皮層をシールし、多孔質基材層の側面から真空吸引を行い、表皮層から煙を通過させた後、表皮層の汚れの有無から孔形成を確認した。結果は表２に示す。
【００４３】
また、曲げ試験は、多孔質材料から長さ１５０ｍｍ、 幅５０ｍｍの試験片を切り出し、スパン１００ｍｍ、クロスヘッドスピード５０ｍｍ／ｍｉｎで表皮層側から荷重をかける三点曲げ試験を実施し、最大荷重及び弾性勾配を２３℃で測定した。結果は表２に示す。
さらに、表皮剥離強度測定試験は、多孔質材料から長さ１５０ｍｍ、幅２５ｍｍの剥離試験（Ｔピール試験）片を切り出し、端から５０ｍｍの長さで表皮層を多孔質基材層から剥離する。そして、剥離した表皮層と多孔質基材層とをそれぞれチャックに把持させて、１８０°の方向に引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎ、温度２３度で、引張試験を行った。結果は表２に示す。
【００４４】
さらに、垂直入射吸音率測定試験は、ＪＩＳ Ａ １４０５に準拠して垂直入射吸音率の測定を行った。垂直入射吸音率が１．０のとき、音は完全に吸音されることを示す。結果は図４に示す。
【００４５】
【表２】
表２に示すように、スタンパブルシート形成工程における加熱温度よりも低い融点を有する通気性層を一層しか設けなかった比較例１と比べて、スタンパブルシート形成工程における加熱温度よりも高い融点を有する通気層を少なくとも一層以上備えた実施例１、実施例２、比較例２においては、剛性も、表皮接着強度もともに兼ね備えていることが分かる。
【００４７】
これは、比較例１のように、スタンパブルシート形成工程における加熱温度（つまり、多孔質基材層の融点よりも高い加熱温度）よりも低い融点を有する通気性層のみで形成すると、スタンパブルシート形成時において通気性層が多孔質基材層中に含浸してしまうため、剛性や表皮接着強度が低下してしまうからである。
【００４８】
また、図４に示すように、多孔質材料形成工程における加熱温度を、通気性層を構成する耐熱用熱可塑性樹脂層の融点よりも低い温度とした比較例２と比べて、耐熱用熱可塑性樹脂層の融点よりも高く、非通気性層の融点よりも低い温度とした実施例１、実施例２においては、垂直入射吸音率が良好であるということが分かる。このとき、垂直入射吸音率が良好であった実施例１、実施例２においては、目視による孔形成も確認できた。
【００４９】
これは、比較例２において、耐熱用熱可塑性樹脂層の融点よりも低い温度で多孔質材料形成工程を行うと、耐熱用熱可塑性樹脂層が溶解せず、音源となる表皮層側に非通気性層が形成されてしまうため、吸音特性が低下してしまうためであると考えられる。
以上の結果より、通気性層を、少なくとも多孔質基材よりも高い融点を有する材料を含んで構成するとともに、多孔質材料形成工程において通気性層の融点よりも高い温度で加熱するようにしたことによって、音源側の通気層が多孔質基材中に含浸せず、表面に複数の孔が形成されるため、吸音特性及び表皮接着強度をともに向上させていることが確認できた。なお、実施例１及び実施例２と、比較例１及び２との厚み方向の通気度は、いずれも０ｃｍ3 ／ｃｍ2 ・ｓｅｃであった。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における多孔質材料によれば、本発明における多孔質材料によれば、多孔質基材層の一方の面に、非通気性層が設けられ、他方の面に、多孔質基材層を構成する熱可塑性樹脂よりも高く、非通気性層よりも低い融点を有する耐熱用熱可塑性樹脂層及び表皮接着用熱可塑性樹脂を少なくとも含む多層構造からなる通気性層と、表皮層とが順次設けられているとともに、通気性層には多孔質基材層に至る複数の孔が形成されていることによって、多孔質材料の積層方向における非通気性を確保できるとともに、吸音特性及び表皮接着性をともに向上させることが可能となる。
【００５１】
本発明における多孔質材料の製造方法によれば、多孔質材料の形成工程における加熱温度を、多孔質基材層を構成する熱可塑性樹脂、通気性層を構成する耐熱用熱可塑性樹脂及び表皮接着用熱可塑性樹脂の融点よりも高く、非通気性層の融点よりも低い温度としたことによって、通気性層に多孔質基材層に至る複数の孔が形成されるため、非通気性を確保しつつ、吸音特性及び表皮接着性をともに向上させた多孔質材料を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における多孔質材料の一構成例を示す断面図である。
【図２】本発明における多孔質材料の一製造過程を示す断面図である。
【図３】本発明における多孔質材料の一製造過程を示す断面図である。
【図４】垂直入射吸音率測定試験の結果を示す図である。
【図５】従来の多孔質材料の一構成例を示す断面図である。
【図６】従来の多孔質材料の他の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１ 多孔質基材層
２、２１ 非通気性層
３ 通気性層
３ａ 耐熱用熱可塑性樹脂
３ｂ 表皮接着用熱可塑性樹脂
４、４１ 表皮層
１０ スタンパブルシート
３１ 含浸層
３２ 熱可塑性樹脂層（通気性層）
１００、１０１Ａ、１０１Ｂ 多孔質材料
Ｇ 含浸層
Ｚ 残留層
Ｈ 孔
Claims (2)
- 熱可塑性樹脂と強化用繊維とを含んでなる多孔質基材層の一方の面に、非通気性層が設けられ、他方の面に、前記熱可塑性樹脂よりも高く、前記非通気性層よりも低い融点を有する耐熱用熱可塑性樹脂層及び表皮接着用熱可塑性樹脂層を少なくとも含む多層構造からなる通気性層と、表皮層とが順次設けられているとともに、
前記通気性層には、前記多孔質基材層に至る複数の孔が形成されていることを特徴とする多孔質材料。 - 熱可塑性樹脂と強化用繊維とを含んでなるスタンパブルシートの一方の面に、非通気性層が設けられ、他方の面に、前記熱可塑性樹脂よりも高く、前記非通気性層よりも低い融点を有する耐熱用熱可塑性樹脂層及び表皮接着用熱可塑性樹脂層を少なくとも含んだ多層構造からなる通気性層が設けられたスタンパブルシートを、前記熱可塑性樹脂、前記耐熱用熱可塑性樹脂層、及び前記表皮接着用熱可塑性樹脂層の融点よりも高く、前記非通気性層の融点よりも低い温度で加熱することにより、前記通気性層を加熱溶融させ、前記通気性層の表面から前記多孔質基材層に至る複数の孔を形成するとともに、表皮層を貼合することを特徴とする多孔質材料の製造方法。
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