JP3802784B2 - 生分解性繊維複合材料 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量でかつ意匠性に優れた生分解性繊維複合材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車用内装材や建築用内装材として、繊維複合材料が用いられている。この繊維複合材料は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂のマトリックス中に補強用の繊維を分散させた繊維マットの少なくとも片面に樹脂フィルムを配置し、加熱プレス成形によって一体積層化することによって製造されている。
【０００３】
例えば、特開平７−９６２９号公報には、ガラス繊維等の無機繊維を主体とするマット状物の少なくとも片面に熱可塑性樹脂フィルムを積層し、この積層物を加熱・加圧圧縮して前記熱可塑性樹脂フィルムの樹脂を溶融させ、これをマット状物に含浸させ、次いで冷却することによって前記フィルムを繊維複合体と積層一体化した膜となす工程により製造された複合材料が開示されている。
【０００４】
また、特開平１０−６４２１号公報には、熱可塑性樹脂のフィルムもしくはシートを繊維からなる布帛と交互に積層し、熱プレスによって成形することによって、又は布帛に熱可塑性樹脂を溶融含浸させ、これを積層して熱プレスによって製造された繊維複合シート材料が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の方法では、加熱プレスにおいて熱可塑性樹脂を溶融させているため、得られる複合材料の表面に強化材である繊維が表面まで拡散移動して析出し、表面があれ、意匠性が損なわれるという問題がある。また、この表面あれを防ぐためには、表面に厚い樹脂層を設ける必要があるが、この場合には得られる複合材料が重くなってしまうという問題がある。
【０００６】
さらに、従来の複合材料では、特に樹脂としてポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル等の樹脂を用いているが、これらの樹脂は、複合材料を廃棄した場合に長期にわたって分解せず、また焼却すれば高温を発生するため焼却炉を傷める原因となり、さらにはいわゆるダイオキシン等の有害物質の発生源ともなり、その廃棄は大きな社会問題となっている。
【０００７】
本発明はこれらの問題を解決し、軽量でかつ表面意匠性に優れ、さらに環境問題を起こすことなく廃棄することができる繊維複合材料を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明によれば、繊維マットと、この繊維マットの片面上に配置された不織布と、この不織布上に配置された樹脂フィルムと、前記繊維マットの不織布が配置された面とは反対面に配置された樹脂フィルムとを積層一体化してなる生分解性繊維複合材料において、前記繊維マットが生分解性樹脂のマトリックス中に分散した生分解性繊維からなり、前記不織布が生分解性繊維より形成されており、前記樹脂フィルムが生分解性樹脂より形成されており、前記不織布を形成する生分解性繊維として、前記樹脂フィルムを形成する生分解性樹脂並びに前記繊維マットを構成する生分解性樹脂及び生分解性繊維よりも融点が高いものを用いる。
【０００９】
上記問題点を解決するために２番目の発明によれば、繊維マットと、この繊維マットの片面上に配置された繊維布と、この繊維布上に配置された樹脂フィルムと、前記繊維マットの繊維布が配置された面とは反対面に配置された樹脂フィルムとを積層一体化してなる生分解性繊維複合材料において、前記繊維マットが生分解性樹脂のマトリックス中に分散した生分解性繊維からなり、前記繊維布が生分解性繊維より形成されており、前記樹脂フィルムが生分解性樹脂より形成されており、前記繊維布を構成する生分解性繊維の融点が前記樹脂フィルムを形成する生分解性樹脂並びに前記繊維マットを構成する生分解性樹脂及び生分解性繊維の融点よりも高く、前記繊維布に意匠が施されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参考にして本発明を説明する。図１は、本発明の第一の態様の生分解性繊維複合材料の断面図であり、１は繊維マットを、２は不織布を、そして３は樹脂フィルムを示す。この生分解性繊維複合材料は、図２に示すように、繊維マット１’の片面上に不織布２を配置し、この不織布２上及び繊維マット１’の不織布２が配置された面とは反対面に樹脂フィルム３を配置し、繊維マット１’を加熱後、成形プレス型４にて冷間プレスによって製造される。
【００１５】
繊維マット１’は、互いに絡み合った生分解性繊維又は融着成分により付着された生分解性繊維から構成されている。この生分解性繊維及び融着成分は共に生分解性材料から構成され、この生分解性材料としては、従来より知られている生分解性樹脂を用いることができ、例えばポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリ（ブチレンサクシネート／アジペート）、ポリ（ブチレンサクシネート／カーボネート）、ポリエチレンサクシネート、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース、デンプン変性樹脂、セルロース変性樹脂等を用いることができる。また、生分解性繊維としては、天然繊維、例えば麻（亜麻、ラミー、マニラ麻、サイザル麻、ケナフ、ジュート）、綿等も用いることができる。この繊維マット１’は、生分解性繊維を、例えばニードリングにより機械的に絡ませることにより、又は生分解性樹脂溶液に生分解性繊維を浸漬し、加熱冷却して生分解性繊維を互いに融着させることにより製造することができる。
【００１６】
この繊維マット１’は、上記の成形プレス４において加熱圧縮されると、生分解性樹脂及び／又は融着成分のすべてもしくは一部が融解し、得られる複合材料の繊維マット１中のマトリックスを構成する。そして、天然繊維及び生分解性樹脂繊維の一部は融解せず、このマトリックス中に強化繊維として分散されて存在する。天然繊維は加熱プレスによっても融解することがなく、強化繊維として存在するため、繊維マット中に生分解性樹脂繊維との混合物として存在することが好ましく、天然繊維の含有率は好ましくは１０重量％である。これらの生分解性繊維の繊維長は５〜１００mmであることが好ましく、また繊維径は５〜１０００μｍであることが好ましい。
【００１７】
不織布２は、上記の生分解性繊維を用い、従来の方法により製造したものである。例えば、上記の生分解性材料を用いてカード法、エアレイ法等の乾式法又は湿式法により生分解性繊維ウェブを形成した後、水流絡合法、ニードルパンチ法、サーマルボンド法、ステッチボンド法、ケミカルボンド法等により不織布を製造することができる。この不織布を構成する生分解性繊維の繊維長は５〜５０mmであることが好ましく、また繊維径は５〜２００μｍであることが好ましい。
【００１８】
樹脂フィルム３は、上記の生分解性材料を用いて押し出し等の通常の方法により製造されたフィルムを用いる。
【００１９】
これらの繊維マット１’、不織布２及び樹脂フィルム３を図２に示すように配置した後、成形プレス型４を用いて加熱プレスすることによって本発明の生分解性繊維複合材料が得られる。従来の複合材料は、繊維マットの両面に樹脂フィルムを配置して加熱プレスすることにより製造されているが、この場合、この加熱プレス時の熱によって表面に配置された樹脂フィルムが溶融してしまうため、繊維マット中の繊維成分が表面に析出してしまい、表面あれが生ずることになる。ところが、本発明の複合材料では、繊維マット１’と樹脂フィルム３の間に不織布２を配置しているため、表面の樹脂フィルム３が加熱プレス時に溶融しても繊維マット１’の繊維成分が表面に析出することがない。ここで、不織布２は加熱プレス時に溶融しないよう、繊維マット１’を構成する生分解性繊維や樹脂フィルム３を構成する生分解性材料の融点よりも高い融点を有する生分解性材料の繊維より構成する必要がある。
【００２０】
具体的には、例えば、繊維マット１’を低融点ポリ乳酸（融点140℃）とケナフ繊維の混合物（50：50質量比）から構成し、樹脂フィルムを低融点ポリ乳酸（融点140℃）から構成し、不織布２を高融点ポリ乳酸（融点170℃）から構成する。そして加熱プレスをこれらの融点の間の温度である160℃において行うことにより、繊維マット１’中の樹脂及び樹脂フィルム３を構成する樹脂が溶融しても不織布２を構成する樹脂は溶融することがなく、繊維マット１’中の天然繊維であるケナフ繊維が表面に移動することを防ぐことができ、加熱プレスによって繊維マット１、不織布２及び樹脂フィルム３を積層一体化することができる。
【００２１】
本発明の第二の態様では、図１に示す生分解性繊維複合材料中の不織布２に代えて、繊維マット１と樹脂フィルム３の間に繊維布を配置する。この繊維布は生分解性繊維の織物もしくは編物であり、その表面には意匠が施されている。繊維マットと樹脂フィルムは図１における繊維マット１’及び樹脂フィルム３と同じ材料を用いて同様にして構成することができる。繊維布を構成する生分解性繊維は不織布２と同様に、加熱プレス時に溶融しないよう繊維マット１’を構成する生分解性繊維や樹脂フィルム３を構成する生分解性材料の融点よりも高い融点を有する生分解性材料の繊維である天然繊維又は天然繊維と生分解性樹脂の繊維の混合物から構成する。この繊維布は織物もしくは編物であって、繊維の配向によって表面に意匠が施されている。また、この繊維布の表面に着色を施すことによって意匠を与えてもよい。図２に示す工程において、不織布２に代えて上記繊維布を用い、加熱プレスすることにより、本発明の生分解性繊維複合材料が得られるが、この複合材料において、加熱プレス時の熱により繊維マット１’中の樹脂及び樹脂フィルム３を構成する樹脂は溶融するが、繊維布は溶融することがないため、繊維マット中の繊維が表面に移動することなく、さらに繊維布に施した意匠が表面に現れ、この複合材料の意匠として生かすことができ、意匠性が向上する。
【００２４】
上記の生分解性繊維複合材料では、繊維マットの大きさを最終複合材料の大きさよりも１mm〜10mm程度小さくカットしておくことが好ましい。プレスカット部の樹脂割合が多くなるため、端部の成形性、表面品質が向上するからである。また、繊維マットとして、その内部に空洞を形成しておくことが好ましい。得られる複合材料が軽量化し、また通気性向上に伴い、加熱溶融時間が短縮することによって工程時間が短縮し、成形コストが低下することになるからである。この空洞は、繊維マット全体積の３〜５０体積％を占めることが好ましい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の生分解性繊維複合材料は、表面への繊維の析出が抑制され又はこの繊維の析出が目立たないため表面意匠性に優れており、また表面への繊維の析出を防ぐために表面樹脂フィルムの厚さを厚くする必要がないため軽量とすることができる。さらに構成成分が生分解性材料より形成されているため、環境問題を起こすことなく廃棄することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生分解性繊維複合材料の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の生分解性繊維複合材料の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１…繊維マット
２…不織布
３…樹脂フィルム
４…成形プレス型
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量でかつ意匠性に優れた生分解性繊維複合材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車用内装材や建築用内装材として、繊維複合材料が用いられている。この繊維複合材料は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂のマトリックス中に補強用の繊維を分散させた繊維マットの少なくとも片面に樹脂フィルムを配置し、加熱プレス成形によって一体積層化することによって製造されている。
【０００３】
例えば、特開平７−９６２９号公報には、ガラス繊維等の無機繊維を主体とするマット状物の少なくとも片面に熱可塑性樹脂フィルムを積層し、この積層物を加熱・加圧圧縮して前記熱可塑性樹脂フィルムの樹脂を溶融させ、これをマット状物に含浸させ、次いで冷却することによって前記フィルムを繊維複合体と積層一体化した膜となす工程により製造された複合材料が開示されている。
【０００４】
また、特開平１０−６４２１号公報には、熱可塑性樹脂のフィルムもしくはシートを繊維からなる布帛と交互に積層し、熱プレスによって成形することによって、又は布帛に熱可塑性樹脂を溶融含浸させ、これを積層して熱プレスによって製造された繊維複合シート材料が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の方法では、加熱プレスにおいて熱可塑性樹脂を溶融させているため、得られる複合材料の表面に強化材である繊維が表面まで拡散移動して析出し、表面があれ、意匠性が損なわれるという問題がある。また、この表面あれを防ぐためには、表面に厚い樹脂層を設ける必要があるが、この場合には得られる複合材料が重くなってしまうという問題がある。
【０００６】
さらに、従来の複合材料では、特に樹脂としてポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル等の樹脂を用いているが、これらの樹脂は、複合材料を廃棄した場合に長期にわたって分解せず、また焼却すれば高温を発生するため焼却炉を傷める原因となり、さらにはいわゆるダイオキシン等の有害物質の発生源ともなり、その廃棄は大きな社会問題となっている。
【０００７】
本発明はこれらの問題を解決し、軽量でかつ表面意匠性に優れ、さらに環境問題を起こすことなく廃棄することができる繊維複合材料を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明によれば、繊維マットと、この繊維マットの片面上に配置された不織布と、この不織布上に配置された樹脂フィルムと、前記繊維マットの不織布が配置された面とは反対面に配置された樹脂フィルムとを積層一体化してなる生分解性繊維複合材料において、前記繊維マットが生分解性樹脂のマトリックス中に分散した生分解性繊維からなり、前記不織布が生分解性繊維より形成されており、前記樹脂フィルムが生分解性樹脂より形成されており、前記不織布を形成する生分解性繊維として、前記樹脂フィルムを形成する生分解性樹脂並びに前記繊維マットを構成する生分解性樹脂及び生分解性繊維よりも融点が高いものを用いる。
【０００９】
上記問題点を解決するために２番目の発明によれば、繊維マットと、この繊維マットの片面上に配置された繊維布と、この繊維布上に配置された樹脂フィルムと、前記繊維マットの繊維布が配置された面とは反対面に配置された樹脂フィルムとを積層一体化してなる生分解性繊維複合材料において、前記繊維マットが生分解性樹脂のマトリックス中に分散した生分解性繊維からなり、前記繊維布が生分解性繊維より形成されており、前記樹脂フィルムが生分解性樹脂より形成されており、前記繊維布を構成する生分解性繊維の融点が前記樹脂フィルムを形成する生分解性樹脂並びに前記繊維マットを構成する生分解性樹脂及び生分解性繊維の融点よりも高く、前記繊維布に意匠が施されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参考にして本発明を説明する。図１は、本発明の第一の態様の生分解性繊維複合材料の断面図であり、１は繊維マットを、２は不織布を、そして３は樹脂フィルムを示す。この生分解性繊維複合材料は、図２に示すように、繊維マット１’の片面上に不織布２を配置し、この不織布２上及び繊維マット１’の不織布２が配置された面とは反対面に樹脂フィルム３を配置し、繊維マット１’を加熱後、成形プレス型４にて冷間プレスによって製造される。
【００１５】
繊維マット１’は、互いに絡み合った生分解性繊維又は融着成分により付着された生分解性繊維から構成されている。この生分解性繊維及び融着成分は共に生分解性材料から構成され、この生分解性材料としては、従来より知られている生分解性樹脂を用いることができ、例えばポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリ（ブチレンサクシネート／アジペート）、ポリ（ブチレンサクシネート／カーボネート）、ポリエチレンサクシネート、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース、デンプン変性樹脂、セルロース変性樹脂等を用いることができる。また、生分解性繊維としては、天然繊維、例えば麻（亜麻、ラミー、マニラ麻、サイザル麻、ケナフ、ジュート）、綿等も用いることができる。この繊維マット１’は、生分解性繊維を、例えばニードリングにより機械的に絡ませることにより、又は生分解性樹脂溶液に生分解性繊維を浸漬し、加熱冷却して生分解性繊維を互いに融着させることにより製造することができる。
【００１６】
この繊維マット１’は、上記の成形プレス４において加熱圧縮されると、生分解性樹脂及び／又は融着成分のすべてもしくは一部が融解し、得られる複合材料の繊維マット１中のマトリックスを構成する。そして、天然繊維及び生分解性樹脂繊維の一部は融解せず、このマトリックス中に強化繊維として分散されて存在する。天然繊維は加熱プレスによっても融解することがなく、強化繊維として存在するため、繊維マット中に生分解性樹脂繊維との混合物として存在することが好ましく、天然繊維の含有率は好ましくは１０重量％である。これらの生分解性繊維の繊維長は５〜１００mmであることが好ましく、また繊維径は５〜１０００μｍであることが好ましい。
【００１７】
不織布２は、上記の生分解性繊維を用い、従来の方法により製造したものである。例えば、上記の生分解性材料を用いてカード法、エアレイ法等の乾式法又は湿式法により生分解性繊維ウェブを形成した後、水流絡合法、ニードルパンチ法、サーマルボンド法、ステッチボンド法、ケミカルボンド法等により不織布を製造することができる。この不織布を構成する生分解性繊維の繊維長は５〜５０mmであることが好ましく、また繊維径は５〜２００μｍであることが好ましい。
【００１８】
樹脂フィルム３は、上記の生分解性材料を用いて押し出し等の通常の方法により製造されたフィルムを用いる。
【００１９】
これらの繊維マット１’、不織布２及び樹脂フィルム３を図２に示すように配置した後、成形プレス型４を用いて加熱プレスすることによって本発明の生分解性繊維複合材料が得られる。従来の複合材料は、繊維マットの両面に樹脂フィルムを配置して加熱プレスすることにより製造されているが、この場合、この加熱プレス時の熱によって表面に配置された樹脂フィルムが溶融してしまうため、繊維マット中の繊維成分が表面に析出してしまい、表面あれが生ずることになる。ところが、本発明の複合材料では、繊維マット１’と樹脂フィルム３の間に不織布２を配置しているため、表面の樹脂フィルム３が加熱プレス時に溶融しても繊維マット１’の繊維成分が表面に析出することがない。ここで、不織布２は加熱プレス時に溶融しないよう、繊維マット１’を構成する生分解性繊維や樹脂フィルム３を構成する生分解性材料の融点よりも高い融点を有する生分解性材料の繊維より構成する必要がある。
【００２０】
具体的には、例えば、繊維マット１’を低融点ポリ乳酸（融点140℃）とケナフ繊維の混合物（50：50質量比）から構成し、樹脂フィルムを低融点ポリ乳酸（融点140℃）から構成し、不織布２を高融点ポリ乳酸（融点170℃）から構成する。そして加熱プレスをこれらの融点の間の温度である160℃において行うことにより、繊維マット１’中の樹脂及び樹脂フィルム３を構成する樹脂が溶融しても不織布２を構成する樹脂は溶融することがなく、繊維マット１’中の天然繊維であるケナフ繊維が表面に移動することを防ぐことができ、加熱プレスによって繊維マット１、不織布２及び樹脂フィルム３を積層一体化することができる。
【００２１】
本発明の第二の態様では、図１に示す生分解性繊維複合材料中の不織布２に代えて、繊維マット１と樹脂フィルム３の間に繊維布を配置する。この繊維布は生分解性繊維の織物もしくは編物であり、その表面には意匠が施されている。繊維マットと樹脂フィルムは図１における繊維マット１’及び樹脂フィルム３と同じ材料を用いて同様にして構成することができる。繊維布を構成する生分解性繊維は不織布２と同様に、加熱プレス時に溶融しないよう繊維マット１’を構成する生分解性繊維や樹脂フィルム３を構成する生分解性材料の融点よりも高い融点を有する生分解性材料の繊維である天然繊維又は天然繊維と生分解性樹脂の繊維の混合物から構成する。この繊維布は織物もしくは編物であって、繊維の配向によって表面に意匠が施されている。また、この繊維布の表面に着色を施すことによって意匠を与えてもよい。図２に示す工程において、不織布２に代えて上記繊維布を用い、加熱プレスすることにより、本発明の生分解性繊維複合材料が得られるが、この複合材料において、加熱プレス時の熱により繊維マット１’中の樹脂及び樹脂フィルム３を構成する樹脂は溶融するが、繊維布は溶融することがないため、繊維マット中の繊維が表面に移動することなく、さらに繊維布に施した意匠が表面に現れ、この複合材料の意匠として生かすことができ、意匠性が向上する。
【００２４】
上記の生分解性繊維複合材料では、繊維マットの大きさを最終複合材料の大きさよりも１mm〜10mm程度小さくカットしておくことが好ましい。プレスカット部の樹脂割合が多くなるため、端部の成形性、表面品質が向上するからである。また、繊維マットとして、その内部に空洞を形成しておくことが好ましい。得られる複合材料が軽量化し、また通気性向上に伴い、加熱溶融時間が短縮することによって工程時間が短縮し、成形コストが低下することになるからである。この空洞は、繊維マット全体積の３〜５０体積％を占めることが好ましい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の生分解性繊維複合材料は、表面への繊維の析出が抑制され又はこの繊維の析出が目立たないため表面意匠性に優れており、また表面への繊維の析出を防ぐために表面樹脂フィルムの厚さを厚くする必要がないため軽量とすることができる。さらに構成成分が生分解性材料より形成されているため、環境問題を起こすことなく廃棄することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生分解性繊維複合材料の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の生分解性繊維複合材料の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１…繊維マット
２…不織布
３…樹脂フィルム
４…成形プレス型
Claims (3)
- 繊維マットと、この繊維マットの片面上に配置された不織布と、この不織布上に配置された樹脂フィルムと、前記繊維マットの不織布が配置された面とは反対面に配置された樹脂フィルムとを積層一体化してなる生分解性繊維複合材料であって、前記繊維マットが生分解性樹脂のマトリックス中に分散した生分解性繊維からなり、前記不織布が生分解性繊維より形成されており、前記樹脂フィルムが生分解性樹脂より形成されており、前記不織布を形成する生分解性繊維の融点が前記樹脂フィルムを形成する生分解性樹脂並びに前記繊維マットを構成する生分解性樹脂及び生分解性繊維の融点よりも高いことを特徴とする生分解性繊維複合材料。
- 前記繊維マット中の生分解性繊維が天然繊維を含む、請求項１記載の生分解性繊維複合材料。
- 繊維マットと、この繊維マットの片面上に配置された繊維布と、この繊維布上に配置された樹脂フィルムと、前記繊維マットの繊維布が配置された面とは反対面に配置された樹脂フィルムとを積層一体化してなる生分解性繊維複合材料であって、前記繊維マットが生分解性樹脂のマトリックス中に分散した生分解性繊維からなり、前記繊維布が生分解性繊維より形成されており、前記樹脂フィルムが生分解性樹脂より形成されており、前記繊維布を構成する生分解性繊維の融点が前記樹脂フィルムを形成する生分解性樹脂並びに前記繊維マットを構成する生分解性樹脂及び生分解性繊維の融点よりも高く、前記繊維布に意匠が施されていることを特徴とする生分解性繊維複合材料。
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