JPH01207458A - 熱成形用繊維成形体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車用天井材として好適な熱成形用繊維成
形体及びその製造方法に関する。

（従来の技術） 自動車用天井材には、軽量で、剛性、耐熱性、吸音性、
クツション性、熱賦形性などの性能に優れた材料が要求
される。

この種の材料として、例えば、特開昭５２−３１１７５
号公報には、無機繊維に熱可塑性樹脂繊維を混合して乾
式ウェブを形成し、これを熱可塑性樹脂繊維の融点以上
の温度に加熱した後、冷間プレス型で圧縮成形した繊維
成形体からなる自動車等の内張用芯材が開示されている
。

（発明が解決しようとする課題） かかる繊維成形体は、前記のような性能がかなり優れて
いるものの、成形体の取扱い作業中に曲がりや折れが発
生することがあり、特に曲げ強さの点でまだ不充分で問
題がある。

本発明は、上記の問題を解決するものであり、その目的
とするところは、軽量で、剛性、耐熱性、吸音性、クツ
ション性、熱賦形性に優れ、しかも曲げ強さの改善され
た熱成形用繊維成形体及びその製造方法を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明の熱成形用繊維成形体は、熱可塑性樹脂結着材で
部分的に結合された無機繊維のマット状物が層状に複数
層積層されると共に、多数の無機繊維が複数のマット状
物にわたってマット状物の厚み方向に配向されており、
上記マット状物の無機繊維と厚み方向に配向された無機
繊維が熱可塑性樹脂結着材によって部分的に結合され、
上記マット状物が一体化されてなり、全体にわたって多
数の空隙を有する積層構造であり、そのことにより上記
の目的が達成される。

上記のマット状物における無機繊維としては、ガラス繊
維をはじめ、岩綿、セラミック繊維、炭素繊維などがあ
り、その長さはマット状物の形成性の点から、５０〜１
００閣が好ましい。また、その太さは細くなると成形体
の機械的強度が低下し、太くなると重くなって嵩密度が
大きくなり、成形体の熱賦形性も悪くなるので５〜２０
μｍが好ましい。

また、上記の無機繊維を部分的に結合している熱可塑性
樹脂結着材としては、その融点が７０〜２７０°Ｃのも
のが好ましく、より好ましくは９０〜２５０℃で、ポリ
エチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンをはじ
め、飽和ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレンなど
の単独又は混合樹脂からなる結着材があり、特に熱可塑
性樹脂繊維の溶融物から形成された結着材が好適である
。

無機繊維と熱可塑性樹脂結着材の比率は、結着材の量が
少なくなると結合部分が少なくなり、成形体の剛性が低
下し、逆に多くなると空隙率が低下するので、重量比で
５＝１〜ｌ：３が好ましい。又、マット状物の空隙率は
、５０〜９０％であるのが好ましく、各々のマット状物
の空隙率は同じであってもよいし、異なっていてもよい
。

上記積層されたマット状物には、多数の無機繊維が複数
のマット状物にわたってマット状物の厚み方向に配向さ
れており、マット状物の無機繊維と厚み方向に配向され
た無機繊維は熱可塑性樹脂結着材によって部分的に結合
され、マット状物は一体化されている。上記無機繊維及
び熱可塑性樹脂結着材としては前述のマット状物を形成
する無機繊維及び熱可塑性樹脂結着材と同じものが使用
される。

かくして、全体に亘って多数の空隙を有する積層構造の
本発明の成形体が構成される。なお、成形体の厚さは用
途により適宜決定されるが、４〜１００　ｗｍの範囲が
好ましく、自動車用天井材として用いる場合は４〜１２
Ｍが好ましい。

本発明の成形体は上述の通り構成されており、かかる構
成の成形体は任意の方法で製造されてよいが、本発明の
製造方法ではつぎのようにして能率よく製造される。

先ず、無機繊維と熱可塑性樹脂繊維との混合繊維からな
るシート状物を複数層に積層し、これにニードルパンチ
を施しマット状物を形成する。

シート状物の形成方法は任意の方法が採用されてよく、
たとえば上記無機繊維と熱可塑性樹脂繊維をカードマシ
ンに供給し混繊してシート状物にする方法があげられる
。マット状物はシート状物が複数層積層されて形成され
るが、積層数が少なくなるとマット状物の機械的強度が
低下し、積層数を多くするにはシート状物を薄くする必
要があり、製造が困難になるのでｌθ〜５０枚積層され
るのが好ましい。又シート状物が重くなると多数積層さ
れたマット状物が重くなるので、シート状物の重さは５
〜１０ｇ／ｎｆが好ましい。

シート状物を積層してマット状物を形成する方法も任意
の方法が採用されてよく、たとえば、カードマシンから
吐出されたシート状物をコンベア上で横方向に往復させ
連続して折畳み複数層に積層する方法があげられる。本
発明では次に、これに片面或いは両面からニードルパン
チを施す。このニードルパンチは、３０〜５０番手のフ
ェルト針を用い、１００ｎｎｕ　Ｘ　１００ｍｍ当り１
，０００〜３，０００箇所の密度で、フェルト針の先端
が裏面に５〜１５ｍｍ突き抜ける程度の強さとするのが
好ましい。かくして、一般に１５０〜３００ｇ／ボのマ
ット状物を形成する。

さらに、このマット状物を複数層に積層し、これに片面
或いは両面からニードルパンチを施して積層体を形成す
る。このニードルパンチは、３０〜５０番手、好ましく
は４０番手のフェルト針を用い、１００ｒｒｎＸ　１０
０ｍｍ当り２．０００〜５．０００箇所の密度で、フェ
ルト針の先端が裏面に１０〜２０順突き抜ける程度の強
さとするのが好ましい。

得られた積層体は、上記ニードルパンチによって複数の
マット状物にわたって厚み方向に配向された多数の無機
繊維によってマット状物同士が一体化されて形成されて
いる。又、積層体の嵩密度は、大きくなると重くなりす
ぎ、小さくなると機械的強度が低下するので、０．０１
〜０゜２ｇ／ｃｆｆｌが好ましく、より好ましくは０．
０３〜０゜０７ｇ／ｃａｔである。また、上記の積層さ
れたマット状物の厚みは、用途により適宜決定されるが
、薄くなると機械的強度が低下し、厚くなると加熱の際
に中心部まで熱が伝わりにくく多量の熱量を要するので
、４〜１００ｍｍの範囲が好ましく、自動車用天井材と
して用いる場合は４〜１２ｍｍが好ましい。

次いで、上記の積層体を熱可塑性樹脂繊維の融点以上の
温度で加熱圧縮する。

加熱方法は任意の方法が採用されてよく、例えば熱風加
熱方法、赤外線ヒーターや遠赤外線ヒーターによる輻射
加熱方法などがあげられる。

加熱温度は熱可塑性樹脂繊維の融点以上であるが、あま
り高くなると樹脂が劣化するので、上限は融点よりｌＯ
Ｏ″Ｃ高い温度とするのが好ましく、加熱時間は数分で
充分である。

また、圧縮方法も任意の方法が採用されてよく、例えば
プレスで圧縮する方法、ロールで圧縮する方法などがあ
げられる、圧縮圧力は２〜１０ｋｇ／ｃｆｆｌの範囲が
好ましく、圧縮時間はプレスの場合は５〜３０秒、ロー
ルの場合は周速で０．１〜０．５ｍ／分が好ましい。ロ
ールの周速をこれより早くしたいときは、ロールの数を
増やせばよい。プレス又はロールは、上記の加熱温度と
同様な温度に加熱しておくのが好ましい。

上記の加熱と圧縮とは、加熱と圧縮とをこの順に別工程
で行ってもよいが、プレスを用いる場合は、このプレス
で加熱を行ない引続き同じプレスで圧縮を行うことがで
き、また、プレスで加熱しながら圧縮することも可能で
ある。この加熱圧縮によりマット状物の厚みが減少し、
熱可塑性樹脂繊維が溶融し、この溶融物が無機繊維の隙
間に含浸され、無機繊維の結着材となる。

なお、上記の積層体の両面に上記の加熱湯度で溶融する
熱可塑性樹脂フィルムを積層しておき、これを上記の方
法で加熱圧縮してもよい。

また、前記のシート状物、マット状物や積層体に上記の
加熱温度で溶融する熱可塑性樹脂粉末を混合しておき、
これを上記の方法で加熱圧縮することもできる。この場
合、上記の熱可塑性樹脂フィルムや熱可塑性樹脂粉末も
無機繊維の隙間に含浸され、無機繊維の結着材となる。

次いで、圧縮された積層体を上記熱可塑性樹脂の融点以
上の温度で解圧することにより厚みを増大させしかる後
冷却する。

このように解圧すると、圧縮されたマット状物は自然に
元の厚さに回復しようとして厚みが増大する。この際、
各々のマット状物は、二度ニードルパンチされているの
で、シート状物同士が厚み方向に配向した無機繊維とシ
ート状物の無機繊維が熱可塑性樹脂結着材によって強固
に接着されており、機械的強度が大きくなっており、マ
ット状物同士は二度目のニードルパンチによって厚み方
向に配向された多数の無機繊維によって接着されている
。従ってマット状物の密度はマット状物とマット状物の
間の密度より大きくなっている。

上記したマット状物の厚みの回復量が不充分なとき或い
は長時間を要するときは、加熱空気を内部に吹き込んだ
り、両表面を真空吸着により引離したり、或いは加熱圧
縮の際に、積層体の両面にガラス繊維強化テフロン板状
シートなどの剥離性板状体を積層しておき、解圧の際に
、この剥離性板状体の両端を持つか或いは真空吸引によ
り反対方向に引張り、それによりマット状物を剥離性板
状体に接着させた状態で厚さ方向に拡開してその厚みを
回復増大させ、冷却後にマット状物から剥離性板状体を
剥離するようにしてもよい。特に上記の剥離性板状体を
用いる方法が好適である。

厚みが増大したマット状物はその後冷却されるが、冷却
は放冷であってもよいし冷風を吹付けてもよい。かくし
て、本発明の成形体が得られる。

本発明の熱成形用繊維成形体を最終の形状に賦形するに
は、これを熱可塑性樹脂結着材の融点以上の温度に再加
熱し、プレス等で賦形成形すればよく、自動車用天井材
として使用する場合には賦形成形の際に、ポリエチレン
発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリ塩化ビニル発泡体
、ポリウレタン発泡体などの独立気泡又は連続気泡の発
泡体や織布、不織布、塩化ビニルレザーなどの化粧表皮
材を本発明の成形体の表面に積層して一体的に賦形して
もよい。

このように発泡体や化粧用表皮材を積層して一体的に賦
形する場合は、本発明の成形体の製造において、加熱圧
縮の際に積層体の両面に熱溶融性の接着性フィルムを積
層しておくと、得られる熱成形用繊維成形体の表面の熱
接着性が向上し、発泡体や化粧用表皮材に対する熱接着
性が良好となるので好ましい。

（作用） 本発明の熱成形用繊維成形体は、無機繊維と、これを結
合している熱可塑性樹脂結着材と、多数の空隙とが存在
しており、これ等に由来して、軽量で、剛性、耐熱性、
吸音性、クツション性、熱賦形性に優れたものとなる。

しかも、マット状物の積層構造かうなり、各々のマット
状物は層の厚み方向に配向した多数の無機繊維によって
連結されているので、あたかもハネカムサンドインチ構
造のような積層構造となり、特に曲げ強さが著しく改善
される。

また、本発明の成形体の製造方法において、複数層に積
層しニードルパンチを施したマット状物を加熱圧縮する
と、熱可塑性樹脂繊維が溶融するとともにマット状物の
厚みが減少し、上記繊維の溶融物が無機繊維の隙間に良
好に含浸され、上記の溶融物が結着材となり無機繊維が
部分的に結合され、各々のマット状物が連結−体化され
る。

そして、その後加熱状態で解圧すると、無機繊維の有す
る弾力等によりマット状物の厚みが回復する。このマッ
ト状物の厚みの回復にともなって、マット状物同士はニ
ードルパンチによって配向された多数の無機繊維によっ
て一体化されるが、マット状物とマット状物の間はこの
配向された多数の無機繊維のみからなり、マ・ノド状物
は二度ニードルパンチされており、無機繊維が結着材に
′よって強固に接着されるのであたかもハネカムサンド
インチ構造のような積層構造が極めて容易に形成される
。

（実施例） 以下、本発明の実施例及び比較例を示す。

ｚ隻皿 ガラス繊維（太さ９μｍ、長さ５０ａｍ）と高密度ポリ
エチレン繊維（太さ６デニール、長さ２インチ、融点１
３５°Ｃ）とを重量比２：１でカードマシンに供給し混
繊して８ｇ／ｄのシート状に吐出させ、これをコンベア
上で横方向に往復させ連続して折畳み２５Ｊｉｉに重ね
、これに１００ｍｍ×１００−当り２．０００箇所の密
度でニードルパンチを施し、２００ｇ／ｃ１１Ｉのマッ
ト状物を形成した。

ニードル針は市販のフェルト針３２番手を用いた。

上記のマット状物を３層に重ね、これに１００鵬×１０
０１１１１１当り３．８００箇所の密度でニードルパン
チを施し、６００　ｇ　／　ａｌｌの積層体を形成した
。

ニードル針は上記と同じ市販のフェルト針３２番手を用
いた。

上記積層体を２００°Ｃのオーブンで３分間加熱し、こ
れをテフロンシートに挟み２００°Ｃのプレス機で５ｋ
ｇ／ｃｗｔの圧力で１５秒間圧縮し厚みを減少させ、そ
の後圧縮を解除し３０秒間放置して厚みを増大させ、取
り出して空冷して厚さ７胴の平板状の熱成形用繊維成形
体を製造した。

この平板状の熱成形用繊維成形体を２００°Ｃのオーブ
ンで３分間加熱した後、常温のプレス成形型に入れ０．
２ｋｇ／Ｃｌ１ｌの圧力で３０秒間圧縮して厚さ５ｍｍ
の最終の形状に賦形した。この繊維成形体から幅５０ａ
ｎ、長さ１５０ｍｍの試料片を１０枚切り取り、ＪＩＳ
　Ｋ　７２１１に準じ、試料片が折れ曲がる直前の最大
曲げ荷重を測定した。その結果を第１表に示した。

北笠班 ガラス繊維（太さ９μｍ、長さ５０閣）と高密度ポリエ
チレン繊維（太さ６デニール、長さ２インチ、融点１３
５°Ｃ）とを重量比２：１でカードマシンに供給し混繊
して８ｇ／％のシート状に吐出させ、これをコンベア上
で横方向に往復させ連続して折畳み７５層に重ね、これ
に１００舗Ｘ　１００ｍｍ当り５．８００個所の割合で
ニードルパンチを施し、６００ｇ／’＋ｔｆのマット状
物を作成した。

ニードル針は市販のフェルト針３２番手を用いた。

上記のマット状物を２００°Ｃのオーブンで３分間加熱
し、これを５ｍｍのクリアランスを有し８０°Ｃのプレ
ス機で０．２ｋｇ／ｃｄの圧力で３０秒間圧縮成形し、
厚さ５ＩＩＩｌの繊維成形体を製造した。この繊維成形
体について実施例１と同様にして最大曲げ荷重を測定し
た。その結果を第１表に示した。

第１表 （発明の効果） 本発明の熱成形用繊維成形体及びその製造方法は、上述
のように構成されているので、軽量で、剛性、耐熱性、
吸音性、クツション性、熱賦形性に優れ、特に曲げ強さ
が著しく改善された熱成形用繊維成形体を極めて容易に
得ることができる。

そして、本発明の熱成形用繊維成形体は、賦形して自動
車用天井材に好適に使用され、その他家層や船舶用の天
井材或いは断熱用や防音用の建材など多くの分野に利用
することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．熱可塑性樹脂結着材で部分的に結合された無機繊維
   のマット状物が層状に複数層積層されると共に、多数の
   無機繊維が複数のマット状物にわたってマット状物の厚
   み方向に配向されており、上記マット状物の無機繊維と
   厚み方向に配向された無機繊維が熱可塑性樹脂結着材に
   よって部分的に結合され、上記マット状物が一体化され
   てなり、全体にわたって多数の空隙を有する積層構造で
   あることを特徴とする熱成形用繊維成形体。
2. ２．無機繊維と熱可塑性樹脂繊維との混合繊維からなる
   シート状物を複数層に積層しこれにニードルパンチを施
   して形成したマット状物を、複数層に積層しこれにニー
   ドルパンチを施して積層体を形成し、該積層体を上記熱
   可塑性樹脂繊維の融点以上の温度で加熱圧縮した後熱可
   塑性樹脂繊維の融点以上の温度で解圧することにより厚
   みを増大させ、しかる後冷却することを特徴とする熱成
   形用繊維成形体の製造方法。