JP3935815B2 - リサイクルマットの形成方法、リサイクルマット、および自動車内装材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立毛繊維とそれを支持する基部組織とから構成される自動車用フロアカーペット等の端材からリサイクルマットを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用フロアカーペットとしては、通常、タフトカーペット、ニードルパンチカーペット等の、立毛繊維を基部組織に対して立毛するように組織して形成されたものが用いられている。このような自動車用フロアカーペットは、熱可塑性樹脂の裏打ちを施した上で加熱成形し、自動車内の敷設位置の形状に合わせて賦形し、トリミングして、敷設される。
【０００３】
自動車用フロアカーペットは、その成形工程で、トリミングすることなどによって、一部が端材となり、また、廃車からも端材として回収することができる。このような自動車用フロアカーペットの端材をリサイクルする方法が従来から提案されている。
【０００４】
自動車用フロアカーペット端材の、従来のリサイクル方法は、例えば、特開平５―１３２８２５号公報（特願平３―２９２６００）、特開平２００１―６２８３２号公報（特願平１１―２４３２９３号）、米国特許第５５１８１８８号明細書等に開示されており、これらの方法は、端材に含まれる繊維成分と基部組織（裏打ち樹脂分など）を、それぞれ繊維成分を主体とした回収物と、樹脂成分を主体とした回収物とに分別して回収することを骨子としている。すなわち、これらの従来技術は、このように、同種素材を高い純度で回収することによって、回収物を製品の製造に有効に用いることができるようにしようとするものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５―１３２８２５号公報
【特許文献２】
特開平２００１―６２８３２号公報
【特許文献３】
米国特許第５５１８１８８号明細書
【特許文献４】
特開２００２―１７２６１９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術のリサイクル方法では、繊維成分、樹脂成分を分別回収してリサイクルしようとしているが、回収物をどのように再利用するかについて、特に、回収した繊維成分をどのように再利用するかについての考慮が十分になされているとはいえない。このため、回収された繊維成分の再利用においては、物性に優れたリサイクルマット等の製品を形成するのは困難であった。
【０００７】
本発明は、従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、自動車用フロアマット等の端材から繊維成分を適正に回収し、繊維成分を主体とした、優れた物性を有するリサイクルマットを形成する方法を提供することにある。また、本発明は、特に、自動車内装材に積層付与して優れた吸音効果（および補強効果）を付与できるリサイクルマットを形成する方法を提供しようとするものである。
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明のリサイクルマットの形成方法は、立毛繊維と、該立毛繊維を支持する基部組織から構成される繊維製品の端材からリサイクルマットを形成する方法であって、端材として、繊維長が２０mm以上の繊維成分を有するものを用い、端材から、平均繊維長が１５mm以上となる長繊維成分と平均繊維長が５mm以下となる短繊維成分をそれぞれ分別回収する工程と、分別回収した長繊維成分と短繊維成分を混合する工程と、長繊維成分と短繊維成分を混合した繊維成分に、繊維成分の融点より低い温度で反応するバインダーを混合する工程と、バインダーを混合した繊維成分を敷き詰めてウェブを形成する工程と、通気性を有する面材をウェブの表面および／または裏面に積層する工程と、面材を積層したウェブに、繊維成分の融点より低く、かつバインダーの反応温度より高い温度で通気加熱処理を施し、繊維成分の形態を維持したままバインダーを反応させる工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明のリサイクルマットの形成方法において、長繊維成分を回収する方法としては、端材から繊維成分を引掻き、掻き取って回収する方法を用いるのが好適である。このような回収は、例えば、特開２００２―１７２６１９号公報に開示された装置を用いて行うことができる。一方、短繊維成分を回収する方法としては、端材を粉砕して回収する方法を用いるのが好適であり、これには、従来の一般的な粉砕機を用いることができる。
【００１４】
本発明によれば、上述のように長繊維マットに特有の優れた特性を有するリサイクルマットを形成することができ、特に、リサイクルマットの曲げ弾性を２０MPa以上とすることができる。このようにすることによって、自己形状を保持可能とすることができ、また、他部材に積層して補強効果を得ることが可能となる。また、リサイクルマットの通気度は１０cc／cm²／sec以上とすることができ、それによって、音波を内部に取り込んで、エネルギーを減衰させる、優れた吸音性を得ることができる。また、リサイクルマット２０の密度は１g／cm³以下とすることができ、それによって、軽量化に貢献することができる。
【００１５】
以上のような本発明によるリサイクルマットは、吸音材として自動車内装材に積層して用いるのに適している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。図１に、本実施形態によるリサイクルマット形成の工程図を示す。
【００１７】
本実施形態のリサイクルマット形成方法では、まず、ステップ１で端材を回収する。本実施形態で用いる端材としては、立毛繊維とそれを支持する基部組織から構成される自動車用フロアカーペットが最も適しており、フロアカーペットの製造工程で生じるトリミングロスや、廃車からの回収物を用いる。
【００１８】
この種の端材としては、基布にタフト糸を立毛し起毛したタフトカーペットや、繊維ウェブにニードリングを施して立毛を形成したニードルパンチカーペット等がある。これらのカーペットは、自動車用フロアカーペットとして用いるにあたって、自動車の室内に沿う形状に成形する必要があること等から、通常、裏面に熱可塑性樹脂やラテックスによって樹脂の裏打ちが施されている。
【００１９】
回収した端材は、ステップ２において、荒裁機にかけて、小片にしておくのが、次工程のために好都合である。荒裁を終えた端材は、ステップ３ａ，３ｂにおいて、反毛分離機（繊維掻き取り機）および粉砕分離機に送り、繊維成分をその他の樹脂部分等から分離して分別回収する。反毛分離機に送ることによって、端材から長繊維成分を回収し、一方、粉砕分離機に送ることによって、端材から短繊維成分を回収する。この際、長繊維成分としては、主に繊維長が２０mm以上の繊維成分を含む端材から、平均繊維長が１５mm以上となるように繊維成分を回収し、一方、端繊維成分としては、平均繊維長が５mm以下となるように繊維成分を回収するのが好適である。
【００２０】
このように長繊維成分を回収するのに適した反毛分離機としては、特開２００２―１７２６１９号公報に開示された装置を用いるのが最も適している。同公報に開示された装置は、繊維製品のスクラップを引掻き式解繊機によって解繊して再生繊維とするものであり、繊維製品を引掻いて解繊し、すなわち、長繊維成分を不必要に裁断することなく掻き取って回収するので、繊維が解繊中に短繊維に切断されにくく、長繊維として回収することができるものである。また、端材の基部組織の成分（カーペット基布、裏打ち樹脂など）が混入する率も可及的に少なくできる。
【００２１】
一方、粉砕分離機については、公知の粉砕機を用いることが可能であり、端材に対して、切断、破砕、摩滅等の作用を加えて、徐々にサイズの小さな破砕片へと形成していくものを用いることができる。この種の粉砕機では、長時間処理を行い、粉砕を繰り返していくほど、破砕片は次第に小さなサイズになり、それに伴って繊維成分が短くなり、その結果、短繊維成分を回収することができる。
【００２２】
いずれの分離機においても、繊維分を空気分流で浮遊させて、フィルタリングし、回収することで繊維成分を高い純度で回収することができる。回収された長繊維成分および短繊維成分は、ステップ４において、所定量に計量し、長繊維成分と短繊維成分を所定の比率で混合する。
【００２３】
その後、ステップ５において、バインダーを混合し、バインダーを各繊維の周囲にいきわたらせるために撹拌する。この際に用いるバインダーとしては、熱硬化性、熱可塑性、発泡性のものを用いることができ、その反応温度が常温以上で、ステップ３ａ，３ｂにおいて回収された繊維の融点以下であるものを用いるのが適している。バインダーとして、その反応温度が、回収された繊維成分の融点より低いものを用いることによって、回収した繊維が熱可塑性のものであっても、その形態を維持したまま（溶融させないで）リサイクルマットを形成することが可能となる。
【００２４】
バインダーを混合し、撹拌を終えた繊維成分は、ステップ６において、所定の幅、所定の厚さ（１５〜４０mm）でコンベア上に連続的に敷き詰め、それによって、ウェブ状のマットを形成する。この際、適宜振動等を加えながら繊維を敷き詰めることによって、回収繊維ウェブの幅方向や厚み方向で繊維成分の厚み・質量のかたよりが生じないようにして、均質な回収繊維ウェブを形成する。
【００２５】
次に、ステップ７において、形成されたウェブの表面および／または裏面（好ましくは表裏両面）に通気性の面材を積層してウェブを被覆し、それによって繊維の分離を防止する。この際に用いる面材としては、後の通気加熱工程（ステップ９）を良好に実施可能とするために、また、最終的に形成されるリサイクルマットに高い吸音性を持たせるために、高い通気性を有する素材を用いるのが適している。このような面材の素材としては、低目付のスパンボンド法不織布、メルトブローン法不織布等を用いることができる。
【００２６】
通気性面材を積層したウェブは、ステップ８において、厚さの調整を行った後、ステップ９において、加熱炉に送り、通気加熱処理を施す。このように、表裏に通気性面材を積層したウェブの一方面側から他方面側に向けて、高温の通気を行うことによって、バインダーを反応させ、繊維間の連絡を高める。この際、通気の温度は繊維成分の融点より低くする。それによって、繊維成分を溶融させることなく、バインダーのみを反応させることができる。
【００２７】
最後に、通気加熱工程を終えたウェブを、ステップ１０において裁断してリサイクルマットが得られる。
【００２８】
このようにして形成されたリサイクルマットは、図２（ｂ）に示すように、回収繊維ウェブ２１の両面に通気性面材２１ａ，２１ｂが積層された構成を有している。このリサイクルマット２０の最大の特徴は、リサイクルによって製造されたものでありながら、平均繊維長の長い（特に、平均繊維長が１５mm以上の）長繊維成分を含んでいることである。従来技術では、端材に長繊維成分が含まれている場合であっても、分別回収時に短繊維にまで砕かれるのを避けられず、したがって、リサイクルによって製造されるマットには、本実施形態におけるような長繊維成分はほとんど含まれることはなかった。
【００２９】
これに対して、本実施形態のリサイクルマット２０は、従来技術では得られない長繊維成分を含んでいるために、従来技術に比べて、通気性が高く、所要の剛性があり、密度の小さいものとすることができる。特に、本実施形態によって得られるリサイクルマット２０は、曲げ弾性率を２０MPa以上とすることができ、それによって、自己形状を保持可能とすることができ、また、他部材に積層して補強効果を得ることが可能となる。また、リサイクルマット２０の通気度は１０cc／cm²／sec以上とすることができ、それによって、音波を内部に取り込んで、エネルギーを減衰させることが可能な、すなわち優れた吸音性を有するものとすることができる。また、リサイクルマット２０の密度は１g／cm³以下とすることができ、それによって、軽量化に貢献することができる。
【００３０】
このリサイクルマット２０は、図２（ａ）に示すように、内装基材１１の一方側、または両方の側に積層貼着して自動車内装材１０を形成するのに適している。積層貼着されたリサイクルマット２０は、所要の通気度を有していることから吸音材として働くとともに、内装基材が軟質なものである場合には、いくらかの剛性を付与する働きもする。このリサイクルマット２０の利用方法としては、特に、自動車のダッシュインナサイレンサの表皮材として、フェルト、ウレタン等に積層して用いるのが最適であり、それによって、優れた吸音効果を奏することができる。
【００３１】
また、本実施形態のリサイクルマットの形成方法では、長繊維成分に短繊維成分（特に、平均繊維長が５mm以下のもの）を所定の比率で混合することによって、リサイクルマット２０の剛性（曲げ弾性率）を調整することができる。例えば、あるリサイクルマット作製条件において、４mmのシート状のリサイクルマット２０を長繊維のみで作製した場合、その密度の上限は、０.２５g／cm³であった。この場合に、長繊維成分に短繊維成分を質量比で長繊維成分：短繊維成分＝１：２で混合することによって、リサイクルマット２０の密度を０.７g／cm³にまで高めることができ、その結果、剛性を高めることができた。これは、リサイクルマットを形成する前のウェブの状態において、長繊維成分のみのウェブでは、繊維同士の干渉により、隙間の多い構造が形成されるのを避けられないのに対して、繊維同士の干渉の少ない短繊維成分を混合することによって、隙間の少ない構造、すなわち繊維成分が緻密に充填されたウェブを形成することができるためである。
【００３２】
なお、短繊維成分は、粉砕分離機によって分別回収するため、反毛分離機によって長繊維成分を回収する場合に比べて、繊維成分以外の、端材カーペットの裏打ち樹脂分等がある程度混入しやすい。しかし、本実施形態においては、短繊維成分は、上述のようにリサイクルマットの剛性を高めるのに用いており、混入した裏打ち樹脂分は、必ずしも不都合とはならず、むしろ剛性を高める効果を促進することができる。
【００３３】
【実施例】
上述の実施形態のリサイクルマット形成方法にしたがって、以下の条件でリサイクルマットを形成した。
【００３４】
端材種
カーペット▲１▼｛反毛分離による長繊維成分回収に使用｝：
繊維成分３００g／m²、樹脂成分４００g／m²
カーペット▲２▼｛粉砕分離による短繊維成分回収に使用｝：
繊維成分３００g／m²、樹脂成分２５００g／m²
繊維成分回収率
反毛分離：２５重量％ 粉砕分離：９重量％
バインダー
バインダー種類：ウレタン系 混合率：繊維成分の質量の１０％
撹拌時間：５分
リサイクルマット仕様
長繊維成分、短繊維成分混合比：
長繊維成分：短繊維成分＝１：１（質量比）
目付量：１２００g／m³
厚さ：４mm 幅：１２５０mm みかけ密度：０.３g／cm³
通気性面材
面材種：ポリエステル スパンボンド法 不織布 目付量：１５g／m²
通気加熱
加熱条件
温度：２００℃ 加熱時間：１００秒
（評価）
上記の条件で作製したリサイクルマットは、曲げ弾性率が３０MPa、通気度が４０cc／cm²／sec、密度が０.３g／cm³であった。
【００３５】
このリサイクルマットを自動車内装材の１つであるダッシュインナサイレンサの表皮材として使用することを想定し、１０、１５、２０mmの雑綿フェルトに積層した場合について、２５０〜５kHzの音波を入射させて、垂直入射吸音率を評価した結果を図３に示す。図３から、リサイクルマットを積層することによって、雑綿フェルト単体の場合に対して、ほぼ全周波数域で吸音性を向上させる効果が得られることが分かる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のリサイクルマットの形成方法によれば、長繊維成分を多く含むリサイクルマットを形成することができ、得られたリサイクルマットは、長繊維マットに特有の優れた物性、すなわち高い通気性、一定の剛性、低い密度を有するものとすることができる。このリサイクルマットは、特に、自動車内装材に積層し、例えばダッシュインナサイレンサの表皮材等として用いるのに好適であり、本発明のリサイクルマットを積層することによって、優れた吸音性を付与することができる。
【００３７】
また、長繊維成分に任意の比率で短繊維成分を混合することにより、その混合比に応じて、リサイクルマットの剛性を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の、リサイクルマットの形成工程を示す工程図である。
【図２】図２（ａ）は、本実施形態によって得られるリサイクルマットの好適な使用例として、リサイクルマットを用いた自動車内装材の構成を示す模式図であり、図２（ｂ）は、このリサイクルマットの構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例のリサイクルマットを雑綿フェルトに積層した場合と、積層しない場合とについての垂直入射吸音率を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 自動車内装材
１１ 内装基材
２０ リサイクルマット
２１ 回収繊維ウェブ
２２ａ，２２ｂ 通気性面材

Claims (7)

1. 立毛繊維と、該立毛繊維を支持する基部組織から構成される繊維製品の端材からリサイクルマットを形成する方法であって、
   前記端材として、繊維長が２０mm以上の繊維成分を有するものを用い、該端材から、平均繊維長が１５mm以上となる長繊維成分と平均繊維長が５mm以下となる短繊維成分をそれぞれ分別回収する工程と、
   分別回収した前記長繊維成分と前記短繊維成分を混合する工程と、
   前記長繊維成分と前記短繊維成分を混合した繊維成分に、該繊維成分の融点より低い温度で反応するバインダーを混合する工程と、
   前記バインダーを混合した前記繊維成分を敷き詰めてウェブを形成する工程と、
   通気性を有する面材を前記ウェブの表面および／または裏面に積層する工程と、
   前記面材を積層した前記ウェブに、前記繊維成分の融点より低く、かつ前記バインダーの反応温度より高い温度で通気加熱処理を施し、前記繊維成分の形態を維持したままバインダーを反応させる工程とを含む、リサイクルマットの形成方法。
2. 前記短繊維成分の回収は、前記端材を粉砕して実施する、請求項１に記載の、リサイクルマットの形成方法。
3. 前記長繊維成分の回収は、前記端材から繊維成分を引掻き、掻き取って実施する、請求項１または２に記載のリサイクルマットの形成方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の方法によって形成したリサイクルマットであって、曲げ弾性率が２０MPa以上であるリサイクルマット。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の方法によって形成したリサイクルマットであって、通気度が１０cc／cm²／sec以上であるリサイクルマット。
6. 請求項１から３のいずれか１項に記載の方法によって形成したリサイクルマットであって、密度が１g／cm³以下であるリサイクルマット。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載のリサイクルマットを吸音材として積層した自動車内装材。

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