JP7082966B2 - 繊維強化発泡粒子成形体、およびその製造方法 - Google Patents

繊維強化発泡粒子成形体、およびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、発泡粒子成形体の表面に融着一体化された補強材を有する繊維強化発泡粒子成形体及びその製造方法に関する。
強化用繊維に熱可塑性樹脂を含浸させた繊維強化熱可塑性樹脂製物品（以下、「ＦＲＴＰ」と称することがある。）は、加熱による塑性変形が可能なので、熱賦形が伴うプラスチック成形加工材や発泡成形体との繊維強化複合材として用途展開がなされている。
一方、熱可塑性樹脂粒子に発泡剤を含浸させた樹脂発泡粒子（発泡ビーズ）を用いた発泡成形体は、軽量性、断熱性、吸音性、衝撃吸収性等の特性を有することから、断熱材、緩衝包装材、自動車内装部材、自動車バンパー用芯材など様々な用途に用いられている。発泡成形体とＦＲＴＰを貼り合せた繊維強化複合体も提案されているが、発泡成形体とＦＲＴＰ層との接着性を高めるためには、接着剤を用いる必要があり、軽量化にデメリットとなる。また、熱融着により一体化をする場合には、材料を加熱する必要があり、既に型内成形された発泡成形体は断熱材となり、ＦＲＴＰ層との界面は、そのさらなる表面よりの加熱により成形されることになるので、反りを生じ易い。また、厚み制御のために制御装置（例えば金枠などスペーサーと呼ばれる厚さ制御機構）を要し、さらに熱プレス時には発泡成形体層が圧縮されるので、厚み方向の嵩密度が変化して密度勾配が発生し、かつ、厚みの減少を余儀なくされる。
発泡成形体の製造方法は、化学発泡や水分を利用した発泡など様々な製造方法が知られているが、ビーズ発泡は金型内に発泡ビーズを充填して熱による発泡を行う方法である。しかし、ビーズ同士の融着が良好な発泡成形体を備えたＦＲＴＰ発泡複合体を得るために、補強材（補強層を有する表面層）と同時に型内成形するには、熱媒としての蒸気の通気性を有することが必要となる。
特許文献１には、成形型内で表皮とその裏面に貼着した通気性シートからなる表皮層を真空成形等で成形し、型締めしたキャビテイ内に発泡性樹脂ビーズを充填し、通気性シートを通して、加熱媒体を導入し、充填ビーズを発泡させる、表皮層付ビーズ発泡成形体の製造方法が提案されている。特許文献１では、表皮層の表皮としては、０．０５～１．０ｍｍの熱可塑性樹脂シートや、その表面にシボ模様が形成されているものが、表皮の裏面に貼着される通気性シートとしては、ポリウレタンなどの連続発泡体、不織布などが用いられるとされている。
この場合、表皮は熱可塑性樹脂シートであり、機械的強度においてＦＲＴＰ層ほどの補強効果が期待できないこと、表皮層を形成するために表皮と通気シートを貼着する工程が必要であり、このため工数増、材料費などにより高コスト化を余儀なくされること、などの問題がある。
特公平４－２０９３号公報
本発明は、上記の問題を解決し、かつ優れた繊維強化材による補強効果を有する繊維強化発泡粒子成形体と、該繊維強化発泡粒子成形体を型内成形により、少ない工数で経済的に製造する方法を提供することを目的とする。
本発明者は、樹脂発泡粒子よりなる発泡成形体の少なくとも一方の表面に補強材を融着一体化してなる繊維強化発泡粒子成形体と、その型内成形方法について鋭意研究した結果、該補強材を、それぞれ単独の低融点成分繊維と高融点成分繊維を含む未延伸繊維、または単繊維中に低融点成分と高融点成分を含む未延伸複合繊維からなる熱可塑性繊維を複数本引き揃え、熱延伸により低融点成分繊維または低融点成分をマトリックス成分、高融点成分繊維または高融点成分を繊維強化材として溶融一体化した線状複合材を、経糸、緯糸及び傾斜糸から選ばれる２糸以上として製織した織物または組物として、発泡成形体の表面にて融着一体化されてなる繊維強化発泡粒子成形体とすることによって、上記目的が達成できることを知得して、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の〔１〕～〔７〕を提供する。
〔１〕樹脂発泡粒子よりなる発泡成形体の少なくとも一方の表面に補強材を融着一体化してなる繊維強化発泡粒子成形体であって、
該補強材は、それぞれ単独の低融点成分繊維と高融点成分繊維を含む未延伸繊維、または単繊維中に低融点成分と高融点成分を含む未延伸複合繊維からなる熱可塑性繊維を複数本引き揃え、熱延伸により低融点成分繊維または低融点成分をマトリックス成分、高融点成分繊維または高融点成分を繊維強化材として溶融一体化した線状複合材を、経糸、緯糸及び傾斜糸から選ばれる２糸以上として製織した織物または組物であり、発泡成形体の表面にて融着一体化されてなることを特徴とする繊維強化発泡粒子成形体。
〔２〕前記補強材は、下記の（ｉ）～(iｖ)の要件を備える線状複合材を製織した後、２糸以上が相互に交差する織交点を融合一体化してなるシート状を呈しており、該補強材の厚みは０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、ＪＩＳ Ｐ８１１７に基づくガーレー試験機法による透気抵抗度が０．０３～０．５秒／１００ｍｌであり、
該補強材の前記マトリックス成分と該発泡成形体の表面とが、型内成形時に相互に融着一体化されてなる、前記〔１〕に記載の繊維強化発泡粒子成形体。
＜線状複合材＞
(i)１種以上の高融点成分繊維を含む。
(ii)示差走査熱量計を使用し、昇温速度を３０℃／分として、融解熱量法により測定した高融点成分繊維の結晶化度が６０％以上である。
(iii)線状複合材の１２０℃における引張りヤング率が７ｃＮ／ｄｔｅｘ 以上である。
(iv)１４０℃、３０分処理後の収縮率が８．５％以下である。
〔３〕前記線状複合材の低融点成分繊維または低融点成分は、ポリオレフィン系樹脂からなり、前記高融点成分繊維または高融点成分は前記ポリオレフィン系樹脂よりも融点が２０℃以上高い結晶性熱可塑性樹脂からなり、前記樹脂発泡粒子が、少なくともその表面に、前記低融点成分繊維または低融点成分から構成されるマトリックス成分と融着可能なポリオレフィン系樹脂を含有する外層を有する発泡粒子である、前記〔１〕又は〔２〕に記載の繊維強化発泡粒子成形体。
〔４〕前記発泡粒子は、芯層と、該芯層の外周を被覆する外層とを有する発泡粒子であって、該芯層が結晶性ポリオレフィン系樹脂であり、該外層が芯層よりも５～６０℃以上低融点のポリオレフィン系樹脂を含有する、多層発泡粒子である、前記〔１〕～〔３〕のいずれか１に記載の繊維強化発泡粒子成形体。
〔５〕前記補強材は、前記線状複合材を平織、朱子織、綾織から選択されるいずれか、又はそれらを組み合わせてなる織組織により製織されて形成されてなるものである前記〔１〕～〔４〕のいずれか１に記載の繊維強化発泡粒子成形体。
〔６〕第１及び第２の成形型を開いた状態で、少なくとも一方の成形型の型面に補強材をセットして型締めした後、第１及び第２の成形型により形成されるキャビテイ内に、発泡性樹脂粒子を充填し、成形型の型面に開口した通気孔からキャビテイ内に加熱媒体を導入して、該発泡性樹脂粒子を加熱発泡させて繊維強化発泡粒子成形体を製造する方法であって、
該補強材には、それぞれ単独の低融点成分繊維と高融点成分繊維を含む未延伸繊維、または単繊維中に低融点成分と高融点成分を含む未延伸複合繊維からなる熱可塑性繊維を複数本引き揃え、熱延伸により低融点成分繊維または低融点成分をマトリックス成分、高融点成分繊維または高融点成分を繊維強化材として溶融一体化した線状複合材を、経糸、緯糸及び傾斜糸から選ばれる２糸以上として製織した織物または組物を使用し、キャビテイ内に充填した発泡性樹脂粒子を型内成形温度の加熱媒体により発泡させて、樹脂発泡粒子同士を融着させるとともに、発泡成形体の界面と接する該補強材のマトリックス成分を溶融し、補強材を発泡成形体の表面に融着一体化する、ことを特徴とする繊維強化発泡粒子成形体の製造方法。
〔７〕第１及び第２の成形型の型面に開口した通気孔を備え、交互にまたは一方の型面の通気孔を開放系として、開放系の型面に向けて他方の型面の通気孔から加熱蒸気を供給して型内成形する、前記〔６〕に記載の繊維強化発泡粒子成形体の製造方法。
本発明によれば、優れた繊維強化材による補強効果を有する繊維強化発泡粒子成形体を提供できる。
本発明の製造方法によれば、発泡粒子成形体と繊維強化材を含む補強材が融着一体化された繊維強化発泡粒子成形体の製造方法を提供できる。
また、型内成形により所望の寸法形状の最終製品を得ることができるので、型内成形による設計の自在性を享受でき、かつ、別工程で、補強材と発泡成形体を接着する製造方法と比較して、接着剤費及び工数の削減による低コスト化、製造装置費用の削減、製品の短納期化などを図ることができる。
本発明の繊維強化発泡粒子成形体の一例を示す模式断面図である。 本発明に係る線状複合材に用いられる熱可塑性繊維の構成単位の態様の例として（Ａ）鞘芯型複合繊維、（Ｂ）低融点成分繊維及び高融点成分繊維の混合繊維を含む場合を模式的に示す断面図である。 （Ａ）～（Ｃ）は図２（Ａ）に示す鞘芯型複合繊維、ないし図２（Ｂ）に示す混合繊維を、複数本集束し、これを加熱延伸して得た線状複合材の構造例を模式的に示す断面図である。 （Ａ）線状複合材を平織の組織で製織し、経糸と緯糸との織交点を融合一体化されてなるシート状織物からなる補強材、（Ｂ）線状複合材を三軸組布の構成糸として用い、経糸、緯糸及び傾斜糸が相互に交差する織交点を融合一体化してなるシート状織物からなる補強材、（Ｃ）線状複合材を三軸組布の構成糸として用い、経糸と２種の傾斜糸とが相互に交差する織交点を融合一体化してなるシート状織物からなる補強材、（Ｄ）線状複合材を四軸組布の構成糸として用い、経糸、緯糸及び方向の異なる２種の傾斜糸が相互に交差する織交点を融合一体化してなるシート状織物からなる補強材の説明図である。 補強材内の経糸と緯糸が交差する織交点の角（カド）部近傍の隙間の説明図である。 補強材が第１の型面にセットされた状態を示す成形型の断面図である。 図６の状態から、キャビテイ内に発泡性樹脂粒子が充填され、型締めされた発泡性樹脂粒子が発泡、融着した状態を示す成形型の模式断面図である。
以下、本発明について、図面を参照して説明する。なお、本発明において、図面は、本発明の技術思想を説明するためのものであり、各構成部材及び部材間の寸法上のバランスや、構成要素等が図面に表わされたものに限定されることはない。
図１は、表面側に補強材２が配されるように、補強材２と樹脂発泡粒子よりなる発泡成形体３とが融着一体化されてなる本発明の繊維強化発泡粒子成形体１の一例の断面図を示している。
＜発泡成形体＞
本発明の繊維強化発泡粒子成形体を構成する発泡成形体は、所望の形状の成形型内に充填された発泡性樹脂粒子（ビーズ）を加熱媒体により発泡（二次発泡）させて得られる。
本発明に用いられる発泡性樹脂粒子は、型内成形時に熱可塑性繊維の低融点成分繊維と融着一体化が可能な熱可塑性樹脂から選択される。発泡性樹脂粒子に用いられる熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂等が挙げられる。これらの中で、例えば自動車部品用の発泡成形体においては、リサイクル性及び耐熱性の観点から、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂などのポリオレフィン系樹脂が好ましい。
＜樹脂発泡粒子＞
樹脂発泡粒子を得るには、熱可塑性樹脂への添加剤として、揮発性発泡剤を使用する場合は、タルク、シリカ、炭酸カルシウムのような無機造核剤を、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、０．００５～０．１質量部添加することが好ましい。空気、窒素、炭酸ガス、水のような無機系発泡剤を使用する場合は、上記無機造核剤および／または吸水物質を使用することが好ましい。
熱可塑性樹脂には、必要に応じて、溶融張力調整剤、造核剤、吸水剤、界面活性剤型もしくは高分子型の帯電防止剤、顔料、難燃性改良剤、導電性改良剤などを添加することができる。添加方法としては、後述する樹脂粒子の製造過程において、溶融した樹脂中に添加することが好ましい。
熱可塑性樹脂粒子は、通常、発泡に利用されやすいようにあらかじめ押出機、ニーダー、バンバリミキサー、ロール等を用いて溶融加工し、円柱状、楕円状、球状、立方体状、直方体状等のような所望の形状の熱可塑性樹脂粒子とすることが出来る。一般的に熱可塑性樹脂粒子の製造に際しては、通常、所望の添加剤を熱可塑性樹脂にドライブレンドやマスターバッチブレンドにより添加して、押出機内で溶融混練したあと、押出機先端のダイスからストランド状に押出、水槽などで十分に冷却されたストランドをカットして粒子状に加工したり、ダイスから樹脂を直接水中に吐出しながら、粒子状にカットするアンダーウオーターカット方式等の方法が採られる。使用しうる押出機としては単軸押出機、二軸押出機などが使用される。
作製された熱可塑性樹脂粒子は再加熱、特に発泡の際に変形することがあり、変形後の形状によっては成形時の金型へ充填が悪くなるため、適宜熱可塑性樹脂粒子の形状を調整することが好ましい。
また、熱可塑性樹脂粒子の平均粒子重量は、好ましくは０．５～３．０ｍｇ、より好ましくは０．５～２．０ｍｇ、更に好ましくは０．５～１．５ｍｇである。
本発明に用いられる樹脂発泡粒子は、上述の熱可塑性樹脂粒子を後述の条件により発泡させることで得られる。
樹脂発泡粒子を製造するに当り、発泡剤としては、プロパン、イソブタン、イソペンタン等の脂肪族炭化水素；空気、窒素、二酸化炭素等の無機ガス；水等が用いられ、これらは単独でも２種以上を併用しても使用することができる。発泡剤の使用量は、目的とする発泡倍率によって異なるが、熱可塑性樹脂１００重量部に対して５～１００重量部である。
樹脂発泡粒子は、熱可塑性樹脂粒子、発泡剤、水、分散剤、分散助剤を含んでなる分散液を耐圧容器内に入れて、所定の温度迄加熱し、加圧下のもと、分散液を耐圧容器内よりも低圧雰囲気下に放出して得られるものである。
これを「一段発泡粒子」と称することがある。
一段発泡で発泡倍率が例えば２０倍以下の場合、該一段発泡粒子を密閉容器に入れて、窒素、空気などを含浸させる加圧処理により一段発泡粒子内の圧力を常圧よりも高くした後、該一段発泡粒子をスチーム等で加熱して更に発泡させることで、発泡倍率２０倍以上３５倍以下などの熱可塑性樹脂発泡粒子を得ることができる。ここで、一段発泡粒子をさらに発泡させることを「二段発泡」と称し、二段発泡で得られた発泡粒子を「二段発泡粒子」と称する場合がある。
＜発泡粒子成形体＞
樹脂発泡粒子を型内発泡成形に用いる場合には、イ）そのまま用いる方法、ロ）あらかじめ樹脂発泡粒子中に空気等の無機ガスを圧入し、発泡能を付与する方法、ハ）樹脂発泡粒子を圧縮状態で金型内に充填し成形する方法、など従来既知の方法が使用しうる。
本発明の繊維強化発泡粒子成形体の製造方法については別途後述する。
＜補強材＞
本発明において樹脂発泡粒子よりなる発泡成形体の少なくともいずれか一方の表面に補強材が融着一体化される。
本発明に使用される補強材は、それぞれ単独の低融点成分繊維と高融点成分繊維を含む未延伸繊維、または単繊維中に低融点成分と高融点成分を含む未延伸複合繊維からなる熱可塑性繊維を複数本引き揃え、熱延伸により低融点成分繊維または低融点成分をマトリックス成分、高融点成分繊維または高融点成分を繊維強化材として溶融一体化した線状複合材を、経糸、緯糸及び傾斜糸から選ばれる２糸以上を用いて製織した織物または組物の形態とした補強材である。
製織により構成される織物組織の状態は特に限定されるものではないが、補強効果を得るために繊維の本数は５～２０本／ｉｎｃｈが好ましく、より好ましくは１０～１７本／ｉｎｃｈである。特定の方向に強化したい場合には組織の一方に繊維本数を増やすこともできる。
本数が多いと補強効果は得られるが、蒸気の通過性が悪い。また、少ないと蒸気の通過性は良好だが補強効果は低減する。
前記熱可塑性繊維は、単繊維中に低融点成分と高融点成分を含む未延伸複合繊維を複数本、またはそれぞれ単独の未延伸低融点成分繊維及び未延伸高融点成分繊維を複数本混合して引き揃えた状態で、未延伸複合繊維の低融点成分または低融点成分繊維の融点以上で熱延伸して、前記低融点成分又は低融点成分繊維を溶融して、低融点成分又は低融点成分繊維がマトリックス状をなし、当該マトリックス中に高融点成分繊維（未延伸複合繊維の高融点成分に由来する繊維も以後「高融点成分繊維」という）が分散した形態の線状複合材を得る。次いで、該線状複合材を経糸、緯糸、及び傾斜糸から選ばれる２糸以上として織機等にて製織した織物または組布の形態としての補強材を得る。また、補強材は、織物や組布は単純に複数枚重ね合わせて用いてもよいが、連結糸でそれぞれをつなぎ合わせた多積層品や経糸が層間を貫通した三次元織物（多重織）であってもよい。
該補強材は、該線状複合材の低融点成分をマトリックス成分とし、該マトリックス成分と樹脂発泡粒子よりなる発泡成形体の表面とが融着一体化することによって、発泡粒子成形体の補強材としての性能を発現する。すなわち、シート状を呈する補強材の高融点成分繊維が繊維強化材の機能を発現し、発泡成形体に対して高度の補強性能を発現する。一方、低融点成分又は低融点成分繊維は高融点成分繊維を結着するマトリックス成分としての機能と、樹脂発泡粒子よりなる発泡成形体の表面と補強材とを融着一体化する機能を発現する必要がある。
樹脂発泡粒子を構成する発泡性樹脂粒子の基材は、発泡成形体の表面において、線状複合材のマトリックス成分と融着一体化した構造を形成するため、マトリックス成分と相溶性、親和性等を有する基材であることを要する。
この観点から、樹脂発泡粒子は、少なくともその表面が補強材のマトリックス成分と熱融着性を有する表面成分とする必要がある。この観点から少なくとも表面にはポリオレフィン系樹脂を含有していることが好ましい。すなわち、少なくとも樹脂発泡粒子の表面は、ポリオレフィン系樹脂単体またはポリオレフィン系樹脂と、他の樹脂との混合樹脂或は他の樹脂と共重合した樹脂構成であることが好ましい。
また、発泡性の芯成分と、該芯成分を被覆する外層とからなる多層発泡粒子とすることができる。
多層発泡粒子の外層の熱可塑性樹脂としては、複合繊維の低融点成分又は低融点成分繊維がポリオレフィン系樹脂からなるマトリックス成分であるときは、ポリオレフィン系樹脂であることが好ましい。
外層の表皮成分は、必ずしも発泡性の芯成分の全周に存在する必要はなく、補強材との融着一体化が可能な程度に存在すればよい。
さらに、多層発泡粒子においては、外層が芯層よりも５～６０℃低融点のポリオレフィン系樹脂とすることができる。外層を５～６０℃低融点のポリオレフィン系樹脂とすれば、型内成形時に補強材のマトリックス成分との融着一体化がし易く、かつ、高い融着強度の繊維強化発泡粒子成形体を得ることができる。
（熱可塑性繊維）
本発明に用いられる補強材を形成するための熱可塑性繊維は、上述のように複合繊維の低融点成分と高融点成分、または低融点成分繊維と高融点成分繊維を含む。その態様としては、図２（Ａ）に示すように未延伸単繊維（１本の繊維）１３中に未延伸低融点成分１２’と未延伸高融点成分１１’を含む未延伸複合繊維１３の少なくとも２本以上からなる繊維束、あるいは図２（Ｂ)に示すようにそれぞれ単一系の未延伸低融点成分繊維１５’及び未延伸高融点成分繊維１４’を混合（混繊）して引き揃えた少なくとも２単位（組）以上の繊維からなる繊維束であってもよい。
単一系繊維１４、１５の混繊は、それぞれの単一系未延伸繊維１４’、１５’を未延伸段階で混繊し、単一系の低融点成分繊維１５の融点以上、高融点成分繊維１４の融点以下の温度で熱延伸される。しかる後、図３（Ａ）に示すように、高融点成分繊維１４が、補強効果発現性の繊維として、溶融した低融点成分からなるマトリックス１６中に分散した状態で存在する線状複合材１７として巻き取られ、織機等による製織工程に供される。なお、未延伸繊維段階での混繊糸を得るには、線状複合材１７に要求される繊度に応じて、各単一系の低融点成分繊維および高融点成分繊維の必要本数をクリールに懸架し、これらを引き出しながら混繊ユニットに挿通する方法を挙げることができる。混繊ユニットを経た混繊糸は、連続して延伸装置に供給して延伸し、上述の線状複合材１７の形態とされる。
また、混繊ユニットを用いることなく、未延伸繊維の紡糸段階で、低融点成分系繊維１５と高融点成分系繊維１４を、同一紡糸ノズルにおいてそれぞれ別個に複数配列された紡糸ノズルユニットから吐出することによっても、低融点成分系繊維１５と高融点成分系繊維１４のそれぞれの単一成分系の未延伸熱可塑性繊維を得、これを熱延伸して、これらが一体化された線状複合材１７を得ることができる。
図２（Ａ）に示すような未延伸単繊維中に低融点成分１２’と高融点成分１１’を含む未延伸複合繊維１３から線状複合材を得るには、低融点成分および高融点成分を合流させて単一の孔から吐出できる紡糸孔（ノズル）を複数備えた鞘芯型複合繊維紡糸装置から紡出した鞘芯型未延伸複合繊維を得、これを所定の温度範囲で延伸することによって得ることができる。
（低融点成分繊維または低融点成分）
熱可塑性繊維における低融点成分繊維または鞘芯型複合繊維の低融点成分は、比較的低温で樹脂発泡粒子よりなる発泡成形体への熱融着（成形）ができ、熱効率において経済的な点から、示差走査熱量計を使用し昇温速度１０℃／分として測定した融点が１３０℃以下のポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましい。具体的には、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン及びエチレン酢酸ビニルなどのエチレン系樹脂、エチレン及びブテンなどのαオレフィンとプロピレンとの２元系又は３元系共重合体であるランダム又はブロック共重合ポリプロピレンなどを用いることができる。これらのポリオレフィン系樹脂の中でも、融点が明確で温度に対してシャープな溶融挙動を示す点から、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンが好適である。
（高融点成分繊維または高融点成分）
一方、熱可塑性繊維における高融点成分繊維、或いは複合繊維の高融点成分に由来する高融点成分繊維（以下、これらを区別することなく「高融点成分繊維」という）は、発泡成形体の補強効果を発現するものであるので線状複合材の製造時や補強材として、発泡性樹脂粒子との型内成形時の成形温度（発泡成形体と融着一体化する温度に同じ）においても溶融しないことが必要である。本発明において、「発泡成形体の補強効果を発現する」とは、当該繊維強化発泡粒子成形体に対する曲げ、引張り、衝撃などの外力や熱などが作用した場合に、未補強の発泡成形体の場合よりも応力を向上できることを意味するものとする。本発明を構成する、高融点成分繊維としては、融点が低融点成分繊維（以下、複合繊維の低融点成分を含む）よりも２０℃以上高い結晶性熱可塑性樹脂で形成されていることが好ましい。例えば、低融点成分繊維が前述した融点が１３０℃以下のポリオレフィン系樹脂で形成されている場合、高融点成分繊維に用いられる結晶性熱可塑性樹脂としては、アイソタクチックポリプロピレン（ｉ－ＰＰ）などのポリプロピレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などのポリエステル系樹脂、及びナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
＜線状複合材＞
本発明の補強材は、まず、前記の低融点成分繊維または低融点成分と高融点成分繊維または高融点成分を含む熱可塑性繊維を熱により低融点成分繊維または低融点成分を溶融することにより一体化して線状複合材とされ、該線状複合材を経糸、緯糸、及び傾斜糸から選ばれる２糸以上として製織される。図３は、図２（Ａ）に示す熱可塑性繊維として未延伸鞘芯型複合繊維１３を複数本集束し加熱延伸して得た線状複合材１７の構造例を模式的に示す断面図である。理論上は２本以上の複合繊維１３を加熱延伸すると、各複合繊維１３の低融点成分である被覆層１２’が融合一体化して、長手方向における断面において、マトリックス樹脂１６（被覆層１２’を構成する低融点成分の熱可塑性樹脂）中に補強効果を発現する高融点成分繊維（以下、「繊維状強化材」という場合がある。）１１が存在する構造の線状複合材１７が得られる。図３（Ａ）は、図２（Ａ）の鞘芯型複合繊維１３を３３本集束し加熱延伸して得た線状複合材１７の例を模式的に示している。
繊維状強化材１１の分散状態は特に限定されるものではなく、図３（Ａ）に示すように、長手方向における断面において、マトリックス樹脂１６にランダムに分散していてもよく、図３（Ｂ）に示すように高融点成分からなる繊維状強化材１１の一部が接触して存在していてもよい。また、図３（Ｃ）に示すように、マトリックス樹脂１６中に、材質や太さが異なる２種以上の繊維状強化材（高融点成分繊維）１１ａ,１１ｂ又は１４ａ,１４ｂを存在させることができる。
なお、図３（Ａ）～図３（Ｃ）において（１４）、（１４ａ）、及び（１４ｂ）と示しているのは、単一成分混合系の線状複合体における、高融点成分繊維による繊維状強化材を示し、同じく、１６は低融点成分繊維（低融点成分を含む）がマトリックス樹脂となっていることを示す。
さらに、繊維状強化材１１の太さや形状も特に限定されるものではなく、図３（Ｃ）に示すような直径が太いものや、断面楕円状のものが、長手方向における断面において、規則的に又は不規則的に配置されていてもよい、形状が異なる２種類の繊維状強化材が互いに交差するように配置されていてもよい。なお、マトリックス樹脂１６や繊維状強化材１１（１４）の分散状態において、それらの界面間なども含めて空隙が存在していてもよい。
ここで、それぞれが単一成分系の低融点成分繊維と高融点成分繊維を含む未延伸熱可塑性繊維（「単独２成分系熱可塑性繊維」）、或いは低融点成分と高融点成分の両成分を同時に含む未延伸複合繊維１３からなる熱可塑性繊維（複合繊維系熱可塑性繊維）の延伸条件は、特に限定されるものではないが、繊維物性向上の観点から、延伸温度は１４５℃以上とすることが好ましい。一方、高融点成分繊維（繊維状強化材１７）の結晶化度を高める観点から、延伸倍率は高い方が好ましい。しかしながら、延伸倍率が高すぎると、結晶配向が乱れて結晶化度が低下するため、単独２成分系熱可塑性繊維及び未延伸複合繊維１３については、１段よりも多段で延伸することが望ましい。１段で延伸すると、一気に大きな延伸倍率がかかるため、加熱槽に被延伸物が侵入する前に延伸が開始され、特にネック（くびれ）延伸が極端に開始され、結果として配向結晶が生じにくくなるためである。
本発明の繊維強化発泡粒子成形体に用いる補強材は、低融点成分繊維（複合繊維の低融点成分を含む）は、前述の如くポリオレフィン系樹脂からなり、前記高融点成分繊維は前記ポリオレフィン系樹脂よりも融点が２０℃以上高い結晶性熱可塑性樹脂で形成することができる。
高融点成分繊維の融点が２０℃以上高ければ、前記ポリオレフィン系樹脂を溶融状としつつ高融点成分繊維は溶融することなく熱延伸により強度が発現できる延伸温度に設定して延伸することができる。
さらにまた、前記熱可塑性繊維が単繊維中に低融点成分と高融点成分を含む複合繊維を２本以上含む熱可塑性繊維とすることが、得られる線状複合材における繊維強化材の均一分散性の観点から好ましい。すなわち、複合繊維によるときは、前述の混繊装置等を要せず、低コスト化を図ることができる。
例えば、２段延伸により線状複合材を形成する場合は、１段目を温水で行い、２段目を高飽和水蒸気中で行うことが好ましい。また、その場合、高融点成分繊維（繊維状強化材１１）の結晶化度向上の観点から、２段目の延伸倍率を１．５～２．５倍に設定することが好ましい。２段目の延伸倍率が１．５倍未満の場合、１段目に形成した配向結晶が乱れて、結晶化度が低下することがある。また、２段目の延伸倍率が２．５倍を超えると、糸切れが発生したり、配向結晶が壊れて、結晶化度が低下したりすることがある。
なお、２段延伸により線状複合材を形成する場合における１段目の延伸倍率は、特に限定されるものではないが、例えば４．０～１０．０倍とすることができる。また、未延伸原糸１３の延伸は２段に限定されるものではなく、３段以上で行ってもよい。
そして、本発明の補強材に用いる線状複合材の繊維状強化材（延伸後の高融点成分繊維）１１は、示差走査熱量計を使用し、昇温速度を３０℃／分として、融解熱量法により測定した高融点成分繊維の結晶化度が６０％以上であることが好ましい。繊維状強化材１１の結晶化度が６０％未満の場合、高融点成分繊維の熱収縮率が大きくなるため、成形中の熱により収縮が大きくなり、繊維強化発泡粒子成形体に反りが生じ易い。一方、繊維状強化材１１の結晶化度を６０％以上にすることにより、成形時に発生する歪みを小さくし、熱収縮の殆どない繊維強化発泡粒子成形体を製造することができる。
ここで規定する線状複合材１７内の高融点成分繊維の結晶化度は、示差走査熱量計（ＤＳＣ)を用いて測定した高融点成分繊維の融解熱量から算出した値である。結晶化度の算出にあたっては、高融点成分繊維を構成する樹脂の完全結晶における融解熱量文献値を結晶化度１００％とした。また、繊維状強化材１１の測定量は約１０ｍｇとし、室温から高融点成分繊維の融点よりも３０～４０℃高い温度まで、昇温速度３０℃／分で、昇温走査した。
ＤＳＣを用いて樹脂の融点を測定する場合は、一般に、昇温速度は１０℃／分に設定されるが、延伸物のような配向結晶化が生じているものの融解熱量を測定し、繊維に内在している結晶化度の差異を求める場合、昇温速度が遅いと、昇温中に結晶化が進行し、測定前と異なる状態の融解熱量を測定することになる。そこで、本実施形態においては、繊維状強化材（延伸後の高融点成分繊維）１１の結晶化度は、昇温速度を３０℃／分として測定した値で規定した。
さらに、本発明の繊維強化発泡粒子成形体に用いる補強材２に用いる線状複合材１７は、１２０℃における引張りヤング率が7ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。
１２０℃における引張りヤング率が７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であれば、高い繊維強化材による補強効果が得られると共に、発泡成形体を融着一体化する成形時に発生する歪みを小さくすることができる。
また、線状複合材の熱収縮率は、乾熱にて１４０℃、３０分処理後の収縮率が８．５％以下であることが好ましい。収縮率が大きいと一体化する際の加熱により補強材が過度に収縮し、得られた成形品に反りやしわなどが生じやすい。
（線状複合材の熱収縮率の測定）
なお、線状複合材の熱収縮率は、以下のようにして測定した。先ず線状複合材の一方の端に把持部、他方の端に荷重錘吊り下げ用のループを有する測定用サンプルを準備し、把持部を乾熱オーブン中の把持具に取付け、線状複合材の繊度に応じて０．２５ｇ／ｄｔｅｘの荷重錘を掛けた状態で、５００ｍｍの標線を付した後、荷重錘を外した状態で、オーブンを１４０℃に昇温して３０分間処理後、再度荷重錘を掛けて、標線間の距離Ａｍｍを測定した。熱収縮率は次式により求めた。
熱収縮率＝〔（５００－Ａ）／５００〕×１００（％）
測定本数２０本の平均値を線状複合材の熱収縮率とした。
＜線状複合材の製織及びシート状化＞
本発明の繊維強化発泡粒子成形体において、発泡粒子成形体を有効に補強する観点から、線状複合材を長繊維状に配して補強材とすることが、望ましく、その観点から織機等により製織された織構造を有していることを要する。
すなわち、補強材を形成するため、線状複合材１７は、経糸及び緯糸、経糸又は緯糸と傾斜糸等として織機等により製織される。
補強（強化）繊維としての物性発現と補強材の加工性の観点から、補強材を構成する糸は、全て線状複合材１７であることが好ましい。図４（Ａ）は製織における一例である平織織布からなる補強材２０を模式的に示す平面図である。補強材２０の経糸２１及び緯糸２２による織組織は、特に限定されるものではなく、平織の他、綾織（斜文織）、朱子織、及びこれらを組み合わせた織組織、さらに組布など用途に応じて適宜選択することができる。
さらに、製織した織物とは、前記図４（Ａ）の様な通常の経糸と緯糸とを規則的交互に或いはランダム交互に織り込んだシート状物であってもよく、また図４（Ｂ）～図４（Ｄ）に示す様な、経糸又は緯糸と、これらと直角方向からではなく、これらと斜めの角度方向をもって配置される複数の傾斜糸２３とを織り込んだシート状物（いわゆる三軸組布或いはそれを超える軸数を有する組布）であってもよく、更に通常の経糸と緯糸に加えて前記傾斜糸を複数軸に織り込んだシート状物（いわゆる四軸組布或いはそれを超える軸数を有する組織のシート状物）であってもよい。このように本発明において好適な織物とは線状複合材をはじめとする長繊維が直線的に多軸の方向に配置された組織であることが補強繊維としての物性発現の点で好ましい。
なお、線状複合材１７は、図３に示すように扁平状であり、製織に際して経糸を整経する際や、緯糸の緯入れを行う際は、平面視において、図４（Ａ）～図４（Ｄ）のように、線状複合材の扁平な面（幅広面）が上を向くように配慮して製織される。また、製織に際して経糸を整経する際や、緯糸の緯入れを行う際、傾斜糸の傾斜入れを行う際についても同様に線状複合材の扁平な面（幅広面）が上を向くように配慮して製織される。また、線状複合材によって製織された組布を含む織組織は、公知の熱処理により、例えば低融点成分繊維又は低融点成分の融点近傍（融点±１５℃）の表面温度を有する熱ローラー間に挿通されて、該線状複合材の低融点成分同士により織交点を接着したシート状の補強材とすることもできる。低融点成分の融点＋１５℃より高い場合、長手方向における該線状複合材の厚み斑を制御するのが困難である。また、低融点成分の融点－１５℃より低い場合、プレス条件とりわけ圧力条件を調整するのが難しく、幅方向における該線状複合材の厚み斑を制御するのが困難である。
本発明の繊維強化発泡粒子成形体の補強材の厚みは、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であることがより好ましく、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが特に好ましい。
厚みが０．１ｍｍ以上であれば補強効果が発現でき、５ｍｍ以下であれば、樹脂発泡粒子の型内成形時に加熱蒸気の通過性を阻害して、成形時間が長くなり、補強繊維の熱収縮が大きくなることがなく、得られる成形品に反りやしわが生じることもない。
シート状の補強材２０は、樹脂発泡粒子による発泡成形体の型内成形において、少なくとも一方の型面に補強材を配し、型締めして、キャビテイ内に発泡性樹脂粒子を充填する。次いで水蒸気等の加熱媒体をキャビテイ内に導入して、発泡性樹脂粒子を加熱発泡させるに際して、発泡成形体の厚み方向の両面から加熱媒体を侵入（導入）することが、厚み方向における発泡粒子の均一融着性の観点から好ましい。通常型内成形の成形型は、少なくとも一方の型に設けられた細孔からキャビテイ内に蒸気等の加熱媒体が導入されるに従って、加熱媒体の流れは、加熱媒体の細孔を有する型側から、補強材が配された型側へ流れる。この場合、補強材に通気性があれば、補強材側からもキャビテイ側に加熱媒体を導入することができ、発泡成形体の物性の均一化（発泡粒子の融着性の向上）、成形時間の短縮化、成形型の製造コストの低減化などを図ることができる。
この観点から、補強材の織交点の近傍には、図５に拡大して示すように隙間２５が存在していることを要する。図５に示す隙間２５は、補強材２０内の経糸２１と緯糸２２の織交点２４には、織組織を形成することで、隙間２５が生じ、また、隙間２５は、織交点における２糸以上が相互に交差する織交点の角（カド）部が、隣接する織交点の全てに存在するので、織布の全面に分布している。
＜繊維強化発泡粒子成形体の製造方法＞
次に、本発明の繊維強化発泡粒子成形体の製造方法について説明する。
本発明の繊維強化発泡粒子成形体の製造方法は、第１及び第２の成形型を開いた状態で、一方の成形型の型面に補強材をセットして型締めした後、第１及び第２の成形型により形成されるキャビテイ内に、発泡性樹脂粒子を充填し、少なくとも該補強材をセットしていない成形型の型面に開口した通気孔からキャビテイ内に加熱媒体を導入して、該発泡性樹脂粒子を加熱発泡させて繊維強化発泡粒子成形体を製造する方法である。該補強材には、それぞれ単独の低融点成分繊維と高融点成分繊維を含む未延伸繊維、または単繊維中に低融点成分と高融点成分を含む未延伸複合繊維からなる熱可塑性繊維を複数本引き揃え、熱延伸により低融点成分繊維または低融点成分をマトリックス成分、高融点成分繊維または高融点成分を繊維強化材として溶融一体化した線状複合材を、経糸、緯糸及び傾斜糸から選ばれる２糸以上として製織した織物または組物を使用し、キャビテイ内に充填した発泡性樹脂粒子を型内成形温度の加熱媒体により発泡させて、樹脂発泡粒子同士を融着させるとともに、発泡成形体の界面と接する該補強材のマトリックス成分を溶融し、補強材を発泡成形体の表面に融着一体化する、ことを特徴としている。
以下、図面に基づいて説明する。なお、加熱媒体として蒸気を用いる場合を説明することとする。図６は型開きされた第１の成形型３０、及び第２の成形型４０の断面図で補強材２が成形型３０の成形面に真空でセットされた状態を示している。第１の成形型３０の型面には多数の排気孔３５が開口されており、この排気孔は、一般に直径０．０５～１ｍｍの透孔である。第１の成形型３０の型面の空気は、排気孔３５から空室３６を通り、排気管３１を経て真空ポンプ（図示省略）に導かれる。空室３６には成形後の補強材層を冷却するための冷却水管３３も接続されている。補強材を、図示していない別の装置で成形可能な状態まで加熱したのち、補強材の表側（外層側）を成形型３０の型面に近接させ、冷却水管３３のバルブ３４を閉じ、バルブ３２を開放して真空ポンプを稼動させることにより、補強材２を第１の成形型３０の型面に真空成形することができる。ただし、本発明に用いる補強材２は、既に述べたように通気性を有しているので、通常の真空成形の如く型面に完全にフィットできない場合があるが、型面に概ねセットできていれば、型締め後の発泡成形時には、樹脂発泡粒子の発泡圧によって、補強材は成形型３０の型面に押し付けられて、所定の形状の発泡成形体の補強材となり得る。
次いで、第１の成形型３０と第２の成形型４０型締めする。第２の成形型４０の発泡性樹脂粒子の充填機５０から充填管４９を通して型合せされた第１と第２の成形型３０，４０間に形成されるキャビテイ内に、予備発泡されている発泡性樹脂粒子（ビーズ）を充填する。
図７に示したように、第２の成形型４０の型面には、充填ビーズの成形領域に向かう多数の通気孔４５が穿孔されている。導入管４１から蒸気が空室４６を通って、通気孔４５において、両成形型３０，４０が型締めされた状態でも補強材２の通気性は保たれている。排出管４３のバルブ４４を閉じ、バルブ４２を開放して導入管４１より蒸気を空室４６に導入すると、蒸気は通気孔４５を通り直接または補強材２の隙間２５を通って充填された発泡性樹脂粒子（ビーズ）間に入りビーズを加熱し、発泡させ、発泡された発泡粒子同志を互いに融着させ、かつ発泡成形体３の界面と接する補強材２の低融点成分からなるマトリックス成分を溶融して、補強材２を発泡成形体３の表面に融着一体化する。
次いで、導入管４７から空室４６に冷却水を導入して発泡成形体を冷却し、型開きし、繊維強化発泡粒子成形体を取り出し、補強材の不要部分を切除するなどトリミングして完成形の繊維強化発泡粒子成形体１が得られる。
上記では、第２の成形型４０側から蒸気を導入する例を説明したが、第１の成形型３０側からも蒸気の導入を可能として、両型から加熱蒸気を交互に導入して、発泡粒子層内部の粒子同志の融着性の向上や、成形サイクルの短縮を図ることができる。
なお、本発明の繊維強化発泡粒子成形体は、低融点成分繊維（複合繊維の低融点成分を含む）と高融点成分繊維（複合繊維の高融点成分に由来する高融点成分繊維を含む）を含む熱可塑性繊維を、低融点成分繊維をマトリックス成分、高融点成分繊維を繊維強化材として溶融一体化した線状複合材を、経糸、緯糸及び傾斜糸から選ばれる２糸以上として製織した織物または組物をあらかじめ熱プレス成型した補強材と、既に所定厚みに成形された発泡成形体とを、プレス金型に供給して、強化繊維（高融点成分繊維）の融点未満で熱プレスにより融着一体化することによっても、製造することができる。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例になんら限定されるものではない。
実施例１
（補強材の作製）
線状複合材として、芯部の高融点成分が結晶性ポリプロピレン、鞘部の低融点成分が直鎖状低密度ポリエチレンからなる鞘芯型未延伸複合紡糸繊維を熱延伸してなり、繊度２０００ｄｔｅｘ、延伸後の高融点成分繊維（ポリプロピレン）の結晶化度が７２％、１２０℃の引張りヤング率が１３．２ｃＮ／ｄｔｅｘの線状複合材を得た。このポリプロピレン繊維強化ポリエチレン繊維（宇部エクシモ社製、商品名：ＳＩＭＴＥＸ、品番：ＳＦＥ－２０００）を、経糸及び緯糸として、経、緯密度が１５．５本／ｉｎｃｈ、目付が２５０ｇ／ｍ２の平織物を得た。
ポリプロピレン繊維（融点１６９℃）を繊維強化材とし、低融点成分として、ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ：融点１１３℃）をマトリックスとする、厚み０．５ｍｍ、目付け２５０ｇ／ｍ２のシート状の補強材２を得た。
（繊維強化発泡粒子成形体の製造）
図６に示すような第１の成形型（雌金型）３０と第２の成形型（雄金型）４０を備える型内発泡成形機を用意した。補強材２を第１の型面に装填した後に成形型を型締めし、そのキャビテイ内にポリプロピレン発泡粒子（株式会社カネカ社製、商品名エペラン－ＰＰ４５、融点１４５℃、発泡倍率４５倍）をビーズ充填機５０より充填管４９を通して、圧縮率１０５％で充填した。しかる後、金型のキャビテイ内に第２の成形型の通気孔４５から０．２６ＭＰａ（１２８℃）の水蒸気を供給してポリプロピレン発泡粒子を二次発泡させ、二次発泡粒子同士と発泡粒子成形体の表層にある補強材２とをこれらの発泡圧力によって熱融着一体化させ、次いで金型を冷却して、全体厚み（成形体厚み）が２５ｍｍ、見掛け密度０．１１ｇ／ｃｍ３の繊維強化発泡粒子成形体を得た。
実施例２
実施例１と同じ線状複合材を用い、織密度を経、緯それぞれ９．３本／ｉｎｃｈ、目付１５０ｇ／ｍ２とした補強材を用いた以外は、実施例１と同様にして、全体厚みが２５ｍｍ、見掛け密度０．０７ｇ／ｃｍ３の繊維強化発泡粒子成形体を得た。
実施例３
実施例１で用いたものと同じ金型を用い、補強材を配置することなく発泡粒子のみを充填して、厚さ２５ｍｍの発泡体を得た。実施例１で用いた補強材２を２枚重ねた補強材をあらかじめ１４０℃に加熱した熱プレス金型内に供給し、１ＭＰａの圧力を加え、次いで３０℃まで冷却して補強材２Ａを得た。次いで発泡体の片面に補強材２Ａを積層し、厚み２５ｍｍのスペーサーが装着され１４０℃に加熱した熱プレス金型内に供給し、１ＭＰａの圧力を加え、次いで３０℃まで冷却し全体厚みが２５ｍｍ、見掛け密度０．２ｇ／ｃｍ３の繊維強化発泡粒子成形体を得た。
実施例４
実施例１と同じ線状複合材を用い、織密度を経、緯それぞれ２．５本／ｉｎｃｈ、目付４８ｇ／ｍ２とした補強材を用いた以外は、実施例１と同様にして、全体厚みが２５ｍｍ、見掛け密度０．０５ｇ／ｃｍ３の繊維強化発泡粒子成形体を得た。
参考例１
実施例１で用いた補強材を単純に８枚重ねて金型に投入した以外は、実施例１と同様にして全体厚みが２５ｍｍ、見掛け密度０．７２ｇ／ｃｍ３の繊維強化発泡粒子成形体を得た。
以上、実施例、参考例の構成及び、以下の方法で求めた評価結果について、まとめて表１に示す。
（１）線状複合材の１２０℃における引張り試験
加熱炉を使用して１２０℃雰囲気下で１時間調整した後、試料をセットして、３分後（試料の温度が約２分後に１２０℃に達する）に、ＪＩＳＬ１０１３で規定された方法に準じて、試料長１００ｍｍ、引張り速度１００ｍｍ／分の条件で、株式会社島津製作所社製オートグラフＡＧ－１００ｋＮＩＳを用いて、１試料当たり５回の測定を行った。そして、その平均値から、強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）、伸度（%）、ヤング率（ｃＮ／ｄｔｅｘ）を求めた。
（２）結晶化度の測定方法
前述の方法により測定した。
（３）熱収縮率
前述の方法により測定した。
（４）補強材の透気抵抗度の測定方法
ＪＩＳ Ｐ８１１７に規定されたガーレー法に基づき、０．８７９ｇ／ｍｍ２の圧力下で１００ｍｌの空気が補強材（織物シート）を通過する時間(秒)をストップウォッチによって測定した。具体的には、株式会社東洋製作所のＢ型ガーレデンソメーターを用いて測定した。
（５）繊維強化発泡粒子成形体の曲げ剛性（曲げ弾性率）
ＪＩＳ－Ｋ－７２２１に従い曲げ試験を行い、曲げ剛性（曲げ弾性率）を求めた。
先ず、得られた成形体から試験体寸法：長さ３５０ｍｍ、幅１００ｍｍ、厚み２５ｍｍに切出し、支点間距離３００ｍｍ、試験速度２０ｍｍ/ｍｉｎで３点曲げ試験を行い荷重たわみ曲線から弾性率を求めた。得られた試験結果をブランク（補強材無しの発泡成形体のみ）と相対比較して、次のように定性評価した。
◎：ブランクより格段に高い曲げ剛性を有している。
○：ブランクよりかなり高い曲げ剛性を有している。
△：ブランクより若干高い曲げ剛性を有している。
×：ブランクの曲げ剛性の基準
以上の実施例、参考例の複合紡糸繊維の構成、線状複合材の評価、補強材の構成、補強材の評価及び繊維強化発泡粒子成形体に関して、まとめて表１に示す。
Figure 0007082966000001
実施例５
実施例１と同一の補強材を用い、繊維強化発泡粒子成形体の製造において発泡粒子をポリプロピレン発泡粒子に代えて、発泡性スチレン改質エチレン系樹脂からなる発泡粒子（株式会社ＪＳＰ製、商品名：エレンポール(登録商標)ＮＥＯ ＮＢ１００Ｔ）（以下、「ポリエチレン／ポリスチレン発泡粒子」と称す。）をビーズ充填機５０より充填管４９を通して、圧縮率１０５％で充填した。しかる後、金型のキャビテイ内に第２の成形型の通気孔４５から０．２６ＭＰａ（１２８℃）の水蒸気を供給してポリエチレン／ポリスチレン発泡粒子を二次発泡させ、二次発泡粒子同士と発泡粒子成形体の表層にある補強材２とをこれらの発泡圧力によって熱融着一体化させ、次いで金型を冷却して、全体厚み（成形体厚み）が２０ｍｍ、見掛け密度０．０４７ｇ／ｃｍ３の繊維強化発泡粒子成形体を得た。
実施例６
実施例１と同じ線状複合材を用い、実施例２と同様に織密度を経、緯それぞれ９．３本／ｉｎｃｈ、目付１５０ｇ／ｍ２とした補強材を用いた以外は、実施例５と同様にして、全体厚みが２０ｍｍ、見掛け密度０．０３９ｇ／ｃｍ３の繊維強化発泡粒子成形体を得た。
実施例７
実施例１で用いた補強材を各（両）金型に配置し補強材間に発泡粒子を充填した以外は、実施例５と同様にして全体厚みが２０ｍｍ、見掛け密度０．０７６ｇ／ｃｍ３の繊維強化繊維強化発泡粒子成形体を得た。
実施例８
本金型を用い、補強材を配置することなくポリエチレン／ポリスチレン発泡粒子のみを充填して、厚さ２０ｍｍの発泡体を得た。実施例１で用いた補強材と前記発泡体を実施例３と同様に１４０℃のホットプレスにて厚さが２０ｍｍのスペーサーを用いて圧力１ＭＰａで熱圧着し３０℃まで冷却して全体厚みが２０ｍｍ、見掛け密度０．０４８ｇ／ｃｍ３の繊維強化繊維強化発泡粒子成形体を得た。
実施例９
実施例１と同じ線状複合材を用い、織密度を経、緯それぞれ４．５本／ｉｎｃｈ、目付７２ｇ／ｍ２とした補強材を用いた以外は、実施例５と同様にして、全体厚みが２０ｍｍ、見掛け密度０．０３４ｇ／ｃｍ３の繊維強化発泡粒子成形体を得た。
比較例１
実施例１で用いた金型に、補強材を用いることなく、実施例５と同一の発泡粒子のみを充填して厚みが２０ｍｍ、見掛け密度０．０３０ｇ／ｃｍ３の発泡体を得た。
参考例２
キャビテイ内にポリスチレン発泡粒子（株式会社ＪＳＰ 商品名：スチロダイア(登録商標) ＪＱ－Ｎ）を用いた以外は、実施例５と同様にして、全体厚みが２０ｍｍ、見掛け密度０．０４８ｇ／ｃｍ３の繊維強化発泡粒子成形体を得た。
比較例２
発泡粒子をポリスチレン発泡粒子（株式会社ＪＳＰ 商品名：スチロダイア(登録商標) ＪＱ－Ｎ）に変更した以外は比較例１と同様に補強材を用いることなく、全体厚みが２０ｍｍ、見掛け密度０．０３５ｇ／ｃｍ３の発泡体を得た。
＜実施例５～９、比較例１、２及び参考例２による繊維強化発泡粒子成形体の評価＞
前述の実施例１～４、及び参考例１の繊維強化発泡粒子成形体の評価方法に加えて、下記の評価を行った。
（６）繊維強化発泡粒子成形体の曲げ弾性率
ＪＩＳ－Ｋ－７２２１に従い曲げ試験を行い、曲げ弾性率を求めた。
先ず、得られた成形体から試験体寸法：長さ３００ｍｍ、幅１００ｍｍ、厚み２０ｍｍに切出し、支点間距離２４０ｍｍ、試験速度２０ｍｍ/ｍｉｎで３点曲げ試験を行い荷重たわみ曲線から弾性率を求めた。
（７）比曲げ弾性率
曲げ弾性率を見かけ密度で除した値を比曲げ弾性率と定義した。
（８）表面硬度
ＪＩＳ Ｋ７２０２－２：「プラスチック硬さの第２部ロックウェル硬さ」に基づき以下の測定条件で評価した（Ｎ＝５）。繊維強化発泡粒子成形体の場合には補強材面を、補強材のない発泡体の場合には発泡体の表面で測定した。
（９）表面硬度 ロックウェル硬さスケール：Ｒ
基準荷重：１０ｋｇ、試験荷重：６０ｋｇ、鋼球圧子直径：１２．７ｍｍにて測定した（Ｎ＝５）。
（１０）剥離強度
ＪＩＳ Ｃ ６４７１による方法Ａ（９０°方向引き剥がし）による引き剥がし強さ測定用回転ドラム型支持金具を用いて補強材の密着力を評価した（Ｎ＝５）。測定条件は以下の通り。
速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ、サンプル幅：１０ｍｍ、試験距離：６０ｍｍ、測定結果：１ｍｍ換算値で示した。
以下に実施例５～９、比較例１、２及び参考例２の複合紡糸繊維の構成、線状複合材の評価、補強材の構成、補強材の評価及び繊維強化発泡粒子成形体に関してまとめて表２に示す。
Figure 0007082966000002
本発明の繊維強化発泡粒子成形体は、補強材と発泡成形体の表面とが融着一体化されているので、補強を要求されている発泡成形体を対象とする複合材として、軽量性、断熱性、吸音性、表面硬度、曲げ剛性、衝撃性吸収性等の特性を有する、断熱材、緩衝包装材、自動車内装部材、自動車バンパー用芯材などの様々な用途に用いられる。
また、本発明の繊維強化発泡粒子成形体の製造方法は、発泡成形体の型内成形において、補強材と発泡成形体を融着一体化できるので、低コストで補強効果の高い繊維強化発泡粒子成形体を製造する方法として有効に利用できる。
１ 繊維強化発泡粒子成形体
２ 補強材
３ 発泡成形体
１１ 高融点成分繊維（繊維状強化材）
１１’ 未延伸高融点成分
１２’ 未延伸低融点成分
１３ 未延伸複合繊維（未延伸鞘芯型複合紡糸繊維）
１４ 高融点成分繊維
１４’ 未延伸高融点成分繊維（単一成分繊維）
１５ 低融点成分繊維
１５’ 未延伸低融点成分繊維（単一成分繊維）
１６ 融合化（マトリックス化）された低融点成分
１７ 線状複合材
２０ 織布（補強材）
２１ 経糸
２２ 緯糸
２３ 傾斜糸
２４ 織交点
２５ 織交点の角（カド）部近傍の隙間
３０ 第１の成形型
３１ 排気管
３２ バルブ
３３ 冷却水管
３４ バルブ
３５ 排気孔
４０ 第２の成形型
４１ 蒸気導入管
４２ バルブ
４３ 排出管
４４ バルブ
４５ 通気孔
４６ 空室
４７ 冷却水管
４８ バルブ
４９ 充填管
５０ 充填機

Claims (7)

  1. 樹脂発泡粒子よりなる発泡成形体の少なくとも一方の表面に補強材を融着一体化してなる繊維強化発泡粒子成形体であって、
    該補強材は、それぞれ単独の低融点成分繊維と高融点成分繊維を含む未延伸繊維、または単繊維中に低融点成分と高融点成分を含む未延伸複合繊維からなる熱可塑性繊維を複数本引き揃え、熱延伸により低融点成分繊維または低融点成分をマトリックス成分、高融点成分繊維または高融点成分を繊維強化材として溶融一体化した線状複合材を、経糸、緯糸及び傾斜糸から選ばれる２糸以上として製織した織物または組物であり、発泡成形体の表面にて融着一体化されてなることを特徴とする繊維強化発泡粒子成形体。
  2. 前記補強材は、下記の（ｉ）～(iｖ)の要件を備える線状複合材を製織した後、２糸以上が相互に交差する織交点を融合一体化してなるシート状を呈しており、該補強材の厚みは０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、ＪＩＳ Ｐ８１１７に基づくガーレー試験機法による透気抵抗度が０．０３～０．５秒／１００ｍｌであり、
    該補強材の前記マトリックス成分と該発泡成形体の表面とが、型内成形時に相互に融着一体化されてなる、請求項１に記載の繊維強化発泡粒子成形体。
    ＜線状複合材＞
    (i)１種以上の高融点成分繊維を含む。
    (ii)示差走査熱量計を使用し、昇温速度を３０℃／分として、融解熱量法により測定した高融点成分繊維の結晶化度が６０％以上である。
    (iii)線状複合材の１２０℃における引張りヤング率が７ｃＮ／ｄｔｅｘ 以上である。
    (iv)１４０℃、３０分乾熱処理後の収縮率が８．５％以下である。
  3. 前記線状複合材の低融点成分繊維または低融点成分は、ポリオレフィン系樹脂からなり、前記高融点成分繊維または高融点成分は前記ポリオレフィン系樹脂よりも融点が２０℃以上高い結晶性熱可塑性樹脂からなり、前記樹脂発泡粒子が、少なくともその表面に、前記低融点成分繊維または低融点成分から構成されるマトリックス成分と融着可能なポリオレフィン系樹脂を含有する外層を有する発泡粒子である、請求項１又は２に記載の繊維強化発泡粒子成形体。
  4. 前記発泡粒子は、芯層と、該芯層の外周を被覆する外層とを有する多層発泡粒子であって、
    該芯層が結晶性ポリオレフィン系樹脂であり、該外層が芯層よりも５～６０℃以上低融点のポリオレフィン系樹脂を含有する、多層発泡粒子である、請求項１～３のいずれか１項に記載の繊維強化発泡粒子成形体。
  5. 前記補強材は、前記線状複合材を平織、朱子織、綾織から選択されるいずれか、又はそれらを組み合わせてなる織組織により製織されて形成されてなるものである請求項１～４のいずれか１項に記載の繊維強化発泡粒子成形体。
  6. 第１及び第２の成形型を開いた状態で、少なくとも一方の成形型の型面に補強材をセットして型締めした後、第１及び第２の成形型により形成されるキャビテイ内に、発泡性樹脂粒子を充填し、成形型の型面に開口した通気孔からキャビテイ内に加熱媒体を導入して、該発泡性樹脂粒子を加熱発泡させて繊維強化発泡粒子成形体を製造する方法であって、
    該補強材には、それぞれ単独の低融点成分繊維と高融点成分繊維を含む未延伸繊維、または単繊維中に低融点成分と高融点成分を含む未延伸複合繊維からなる熱可塑性繊維を複数本引き揃え、熱延伸により低融点成分繊維または低融点成分をマトリックス成分、高融点成分繊維または高融点成分を繊維強化材として溶融一体化した線状複合材を、経糸、緯糸及び傾斜糸から選ばれる２糸以上として製織した織物または組物を使用し、キャビテイ内に充填した発泡性樹脂粒子を型内成形温度の加熱媒体により発泡させて、樹脂発泡粒子同士を融着させるとともに、発泡成形体の界面と接する該補強材のマトリックス成分を溶融し、補強材を発泡成形体の表面に融着一体化する、ことを特徴とする繊維強化発泡粒子成形体の製造方法。
  7. 第１及び第２の成形型の型面に開口した通気孔を備え、交互にまたは一方の型面の通気孔を開放系として、開放系の型面に向けて他方の型面の通気孔から加熱蒸気を供給して型内成形する、請求項６に記載の繊維強化発泡粒子成形体の製造方法。
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