JP6313841B1 - 自動車装備材用半製品の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 比較的広い範囲の加熱温度で成型でき、しかも高い剛性を持つ最終製品を得ることができる自動車装備材用半製品の製造方法を提供する。【解決手段】 この自動車装備材用半製品の製造方法は、芯鞘型複合繊維が集積されている繊維ウェブに、ニードルパンチを施し、芯鞘型複合繊維相互間を三次元的に交絡させるというものである。芯鞘型複合繊維の芯成分はエチレングリコールとテレフタル酸の共重合体よりなる。芯鞘型複合繊維の鞘成分はエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸を含む共重合体よりなる。芯鞘型複合繊維中の芯成分と鞘成分の重量比は、芯成分：鞘成分＝１〜３：１である。芯成分と鞘成分は、同心に配置されている。繊維ウェブは、芯鞘型複合繊維相互間が鞘成分の軟化又は溶融によって接着されている。【選択図】 なし

Description

本発明は、特に自動車外装材等の自動車装備材を得るのに適した半製品の製造方法に関し、特に、成型性と成型後の硬度に優れた半製品の製造方法に関するものである。
従来より、自動車には種々の外装材が付加されている。たとえば、自動車の下面側を覆うアンダーカバーや、タイヤハウスの内側を覆うカバー（タイヤハウスカバー）が付加されている。アンダーカバーは、自動車の下面を通過する空気流を流れを良くすることにより、空気抵抗を低下させて燃費の向上を図るためである。また、走行中に飛び石により自動車の下面が損傷するのを防止すると共に、飛び石が下面に衝突する音の低減を図るためでもある。また、タイヤハウスカバーは、走行中にタイヤが巻き込む砂利により、タイヤハウス内面を損傷するのを防止すると共に、砂利が内面に衝突する音の低減を図るために用いられている。
アンダーカバーやタイヤハウスカバーは、合成樹脂製シートや合成樹脂製布帛等の半製品が、自動車の形状に合致するように成型されてなるものである。たとえば、特許文献１には、熱可塑性合成短繊維よりなるニードルパンチ不織布を一つの素材とする半製品を、加熱及び圧縮成型してなるアンダーカバーが開示されている（特許文献１、請求項１）。熱可塑性合成短繊維としては、ポリプロピレン繊維やポリエステル繊維を用いることが記載されている。しかしながら、かかる繊維では加熱及び圧縮成型する際に、加熱温度の範囲が狭く、厳密な温度管理が必要であった。また、圧縮成型しても、高い剛性のものが得られないということがあった。
ＷＯ２０１２／１６４９７７パンフレット（請求項１）
本発明は、比較的広い範囲の加熱温度で成型でき、しかも高い剛性を持つ最終製品を得ることができる自動車装備材用半製品を提供するものである。
本発明は、半製品である不織布を構成している繊維として、特定の繊維を使用することによって、上記課題を解決したものである。すなわち、本発明は、芯成分がエチレングリコールとテレフタル酸からなる共重合体よりなり、鞘成分がエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸を含む共重合体よりなる芯鞘型複合繊維が集積されてなる繊維ウェブに、ニードルパンチを施すことにより、該芯鞘型複合繊維相互間を三次元的に交絡させることを特徴とする自動車装備材用半製品の製造方法に関するものである。
本発明では、まず特定の芯鞘型複合繊維を構成繊維とする繊維ウェブを得る。ここで、特定の芯鞘型複合繊維とは、芯成分がエチレングリコールとテレフタル酸の共重合体よりなり、鞘成分がエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸を含む共重合体よりなるものである。芯成分を構成する共重合体は、エチレングリコールをジオール成分とし、テレフタル酸をジカルボン酸成分として脱水縮合して得られるポリエステルである。なお、ジカルボン酸成分として、ごく少量のイソフタル酸等の他のジカルボン酸成分が混合されていてもよい。芯成分を構成する共重合体の融点は約２６０℃であり、ガラス転移点は約７０〜８０℃である。鞘成分を構成する共重合体は、エチレングリコールをジオール成分とし、アジピン酸とテレフタル酸をジカルボン酸成分として脱水縮合して得られる共重合ポリエステルである。ジカルボン酸成分であるアジピン酸とテレフタル酸の混合割合は任意であるが、アジピン酸：テレフタル酸＝１：１〜１０（モル比）程度である。ジオール成分として、少量のジエチレングリコールが混合されているのが好ましい。ジエチレングリコールの混合量は、ジオール成分中に０．５〜５．０モル％程度である。また、ジカルボン酸成分として、少量のイソフタル酸が混合されているのが好ましい。イソフタル酸の混合量は、ジカルボン酸成分中に２．０〜５．０モル％程度である。少量のジエチレングリコールやイソフタル酸を混合するのは、得られる繊維の剛性を適宜調整するためである。鞘成分を構成する共重合体の融点は約２００℃であり、ガラス転移点は約４０〜５０℃である。
芯成分と鞘成分の重量割合は、芯成分：鞘成分＝０．３〜３：１（重量比）程度である。芯成分の重量割合が低すぎると、加熱時の形態保持性が低下する傾向となり、また、最終的に得られる自動車装備材の強度や剛性が低下する傾向が生じる。また、芯成分の重量割合が高すぎると、加熱及び圧縮成型で一体化されにくく、表面に毛羽立ちが生じやすくなる。芯成分と鞘成分は、同心に配置されていてもよいし、偏心して配置されていてもよい。しかしながら、偏心に配置されていると、加熱及び圧縮成型時に、収縮が生じやすくなるため、同心に配置されている方が好ましい。
芯鞘型複合繊維は、芯成分となるポリエステルと、鞘成分となる共重合ポリエステルとを、複合紡糸孔を持つ紡糸装置に供給して、溶融紡糸するという公知の方法で得ることができる。芯鞘型複合繊維は、芯鞘型複合長繊維であっても芯鞘型複合短繊維であってもよいが、芯鞘型複合長繊維を用いた方が、剛性の高い自動車装備材が得られるので、好ましい。芯鞘型複合長繊維を用いて繊維ウェブを得るには、いわゆるスパンボンド法を用いるのが一般的である。すなわち、溶融紡糸して得られた芯鞘型複合長繊維を、直ちにシート状に集積して、繊維ウェブを得ることができる。また、芯鞘型複合短繊維を用いて繊維ウェブを得るには、芯鞘型複合短繊維をカード機に通して開繊し、シート状に集積すればよい。繊維ウェブの重量は、２００〜２０００ｇ／ｍ2程度である。繊維ウェブの重量が低すぎると、自動車装備材としての用途に適さない。また、繊維ウェブの重量が高すぎると、自動車が高重量となり、燃費が悪くなる。
繊維ウェブは、芯鞘型複合繊維相互間が接着されていない状態でニードルパンチを施してもよいし、芯鞘型複合繊維相互間が接着された状態でニードルパンチを施してもよい。前者の方法であれば、繊維相互間が接着されていないため、ニードルパンチを施した際の繊維へのダメージが少なく、糸切れ等による強度低下が起こりにくいため好ましい。また、後者の方法であれば、繊維相互間が接着された状態の繊維ウェブであるため、取扱いしやすく、搬送しやすい。ニードルパンチは周知の方法で行われ、これによって、芯鞘型複合繊維相互間が三次元的に交絡され、緻密な半製品が得られる。なお、芯鞘型複合繊維相互間が接着されていた場合であっても、ニードルパンチによってこの接着は破壊され、芯鞘型複合繊維相互間が三次元的に交絡される。パンチ密度は、１０本以上／ｃｍ2であるのが好ましい。
このようにして得られた自動車装備材用半製品に、加熱及び圧縮成型が施されて、自動車装備材が得られる。本発明において、加熱温度の範囲は１２０〜２２０℃程度である。圧縮する際の加圧は、圧縮の程度により任意に選択しうるのが良い。また、加熱及び圧縮成型する時間は、５〜６０秒程度で十分である。以上の加熱及び圧縮成型を施した後、室温中に放置することにより、半製品を構成する芯鞘型複合繊維の鞘成分が溶融固化し、芯鞘型複合繊維相互間が緊密に接着され、剛性のある自動車装備材が得られる。かかる自動車装備材は、自動車のアンダーカバー、タイヤハウスカバー、天井材、ダッシュサイレンサ、フードサイレンサ、フェンダーライナー、自動車用カーペット基布等のフロア材又は各種トレー材等として、好適に用いられる。なお、自動車装備材用ではないが、フィルター基材、加湿器用蒸散板、吸音材（異音防止材）、インテリア部材、カーペット用基布又は各種板材としても用いうるものである。
本発明に係る方法で得られた自動車装備材用半製品は、鞘成分がエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸を含む共重合体よりなる芯鞘型複合繊維で構成されており、この共重合体の構成単位としてアジピン酸を用いて、鞘成分の融点を２００℃程度に低下させているので、広い加熱温度の範囲で、加熱及び圧縮成型を行うことができるという効果を奏する。そして、鞘成分の融点が低いので、剛性の高い自動車装備材が得られ、特に芯鞘型複合繊維が長繊維である場合には、鞘成分の融点が低いことと相俟って、より剛性の高い自動車装備材が得られるという効果を奏する。
実施例１
芯成分として、エチレングリコールとテレフタル酸の共重合体（融点２５０℃）を準備した。鞘成分として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、アジピン酸、テレフタル酸及びイソフタル酸の共重合体（融点２００℃）を準備した。なお、ジオール成分としてのエチレングリコールは９８．８モル％でジエチレングリコールは１．２モル％であり、ジカルボン酸成分としてのアジピン酸は１８．８モル％でテレフタル酸は７８．０モル％でイソフタル酸は３．２モル％である。上記した芯成分と鞘成分の両者を、複合紡糸孔を持つ紡糸装置に供給して、溶融紡糸を行い、芯鞘型複合長繊維を得た。芯成分と鞘成分の重量割合は、芯成分：鞘成分＝７：３であった。芯鞘型複合長繊維を得た後、これを紡糸装置の下方に設けたエアーサッカーに導入し、高速で牽引細化した後、公知の開繊装置で開繊させ、移動するスクリーンコンベア上に捕集及び集積させて繊維ウェブを得た。この繊維ウェブを、一対の加熱ロール間に導入し、鞘成分を軟化させて芯鞘型複合長繊維相互間を接着させた後、ニードルパンチ装置に搬送し、パンチ密度９０本／ｃｍ2でニードルパンチを施して、重量５２５ｇ／ｍ2の自動車装備材用半製品を得た。
比較例１
芯成分として、実施例１で用いた共重合体を準備した。鞘成分として、エチレングリコールとテレフタル酸とイソフタル酸の三元共重合体（融点２３０℃）を準備した。この両者を、複合紡糸孔を持つ紡糸装置に供給して、溶融紡糸を行い、芯鞘型複合長繊維を得た。芯成分と鞘成分の重量割合は、芯成分：鞘成分＝６：４であった。芯鞘型複合長繊維を得た後、これを紡糸装置の下方に設けたエアーサッカーに導入し、高速で牽引細化した後、公知の開繊装置で開繊させ、移動するスクリーンコンベア上に捕集及び集積させて繊維ウェブを得た。この繊維ウェブを、一対の加熱ロール間に導入し、鞘成分を軟化させて芯鞘型複合長繊維相互間を接着させた後、ニードルパンチ装置に搬送し、パンチ密度９０本／ｃｍ2でニードルパンチを施して、重量５００ｇ／ｍ2の自動車装備材用半製品を得た。
比較例２
芯鞘型複合短繊維（ユニチカ株式会社製、品番「２０８０」、繊度が４．４デシテックスで、繊維長：５１ｍｍで、芯成分：鞘成分＝１：１であり、鞘成分の融点が２００℃である芯鞘型複合短繊維）を準備した。なお、この芯鞘型複合短繊維の芯成分は、実施例１で用いた共重合体と同一のものであり、鞘成分は、エチレングリコールとテレフタル酸とイソフタル酸の三元共重合体であるが、イソフタル酸の混合割合の多いものであり、融点が低いものである。この芯鞘型複合短繊維をカード機にて開繊及び集積して、繊維ウェブを得た後、直ちにニードルパンチ装置に搬送し、パンチ密度９０本／ｃｍ2でニードルパンチを施して、重量５００ｇ／ｍ2の自動車装備材用半製品を得た。
実施例１、比較例１及び２で得られた自動車装備材用半製品を、加熱された金属製平板の間に挟み、圧力３０ｋＰａで時間１分の条件で、加熱及び圧縮成型を行った。加熱された金属製平板は、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１８０℃、２００℃、２１０℃、２２０℃の９条件で行ったところ、以下のとおりであった。すなわち、実施例１で得られた半製品は、１５０℃〜２１０℃の温度で良好に成型でき、高剛性の装備材が得られた。１２０℃〜１４０℃及び２２０℃の温度では成型できるものの、剛性が若干不足しているものであった。一方、比較例１で得られた半製品は、１２０℃〜１８０℃では成型できず、２００℃〜２２０℃では成型できるものの剛性が不足しているものであった。比較例２で得られた半製品は、１６０℃〜１８０℃の温度で良好に成型でき、高剛性の装備材が得られた。１２０℃〜１５０℃及び２００℃〜２２０℃の温度では成型できるものの、剛性が不足しているものであった。

Claims (9)

  1. 芯成分がエチレングリコールとテレフタル酸からなる共重合体よりなり、鞘成分がエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸を含む共重合体よりなる芯鞘型複合繊維が集積されてなる繊維ウェブに、ニードルパンチを施すことにより、該芯鞘型複合繊維相互間を三次元的に交絡させることを特徴とする自動車装備材用半製品の製造方法。
  2. 鞘成分が、エチレングリコール、アジピン酸、テレフタル酸、イソフタル酸及びジエチレングリコールからなる共重合体である請求項１記載の自動車装備材用半製品の製造方法。
  3. 芯成分と鞘成分の重量比が、芯成分：鞘成分＝１〜３：１である請求項１記載の自動車装備材用半製品の製造方法。
  4. 芯鞘型複合繊維中において、芯成分と鞘成分とが同心に配置されている請求項１記載の自動車装備材用半製品の製造方法。
  5. 芯鞘型複合繊維が、芯鞘型複合長繊維又は芯鞘型複合短繊維である請求項１記載の自動車装備材用半製品の製造方法。
  6. 繊維ウェブ中の芯鞘型複合繊維相互間が、鞘成分の軟化又は溶融によって、接着されている請求項１記載の自動車装備材用半製品の製造方法。
  7. 自動車装備材が自動車の下面を覆うアンダーカバーである請求項１記載の自動車装備材用半製品の製造方法。
  8. 芯成分がエチレングリコールとテレフタル酸の共重合体よりなり、鞘成分がエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸を含む共重合体よりなる芯鞘型複合繊維が集積されてなる繊維ウェブを得る工程、
    前記繊維ウェブに、ニードルパンチを施すことにより、前記芯鞘型複合繊維相互間を三次元的に交絡させて自動車装備材用半製品を得る工程、
    及び前記自動車装備材用半製品に加熱及び圧縮を施す工程を具備することを特徴とする自動車装備材の製造方法。
  9. 鞘成分が、エチレングリコール、アジピン酸、テレフタル酸、イソフタル酸及びジエチレングリコールからなる共重合体である請求項８記載の自動車装備材の製造方法。
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