JPH0261152A - 熱成形性複合材料の製造方法 - 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、特に自動車用天井材の基材として好適に使用
される熱成形性複合材料の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、自動車の内装材の一つである天井材の基材として
は、ダンボール、ガラス繊維強化熱硬化性樹脂シート等
が使用されていたが、ダンボールは熱賦形性が悪（、吸
音性がなく、また吸湿性を有しているので長期間使用し
ていると水分を吸って重くなり、垂れを生じるという欠
点を有し、上記熱硬化性樹脂シートは熱賦形性悪（、か
つ重いという欠点を有していた。

そして、上記欠点を解消した天井材として、特開昭６０
−８３８３２号公報には、無機繊維層の両面に熱溶融性
樹脂層を積層して基材を形成し、この基材の樹脂層の表
面に発泡体層を介して表皮を積層して成る自動車天井材
が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記公報に記載された基材は、無機繊維層の表
面に熱溶融性樹脂層が積層されているので、無機繊維層
表面の空隙はこの熱溶融性樹脂層によって閉塞されるこ
とになり、そのため無機繊維層を吸音のために有効に利
用するとかできず、吸音性に劣っているという欠点があ
った。

従って、この基材を自動車の天井材用基材として使用す
るには、上記したようにその表面に吸音性に優れた発泡
体層を積層することが必要となり、このようになると、
天井材の熱賦形性が低下するものであった。

本発明は上記欠点を解決するものであり、その目的とす
るところは、熱賦形性に優れており、また特に吸音性が
優れ、たとえば自動車用天井材の基材として好適に使用
できる熱成形性複合材料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） 本発明の熱成形性複合材料の製造方法は、無機繊維を主
な材料として形成されるマット状物の少なくとも一面に
熱可塑性樹脂フィルムを積層し、この積層体を該熱可塑
性樹脂フィルムの熔融温度以上の温度条件下で加熱して
熱可塑性樹脂フィルムを溶融させると共に、その溶融樹
脂をマット状物に含浸一体化させ、次いでこのものを冷
却して複合体を作成し、該複合体の表面に多数の細孔を
穿設することを特徴としており、そのことにより上記目
的が達成される。

無機繊維を主な材料として形成されるマット状物の製造
方法は、任意の方法が採用されてよく、たとえば無機繊
維をカードマシンに供給し、解繊、混繊しマット状物を
製造する方法があげられる。

また、マット状物の機械的強度を向上させるためにニー
ドルパンチを施してもよく、ニードルパンチは１４当た
り、１〜１００箇所行われるのが好ましく、より好まし
くは１０〜５０箇所である。マット状物の密度は大きく
なると重くなり、小さくなると機械的強度が低下するの
で、０．０１〜０．’ｌＢ７ｃｍ”が好ましく、より好
ましくは０．０３〜０．０７ｇ／ｃｍ１である。

上記無機繊維としては、たとえばガラス繊維、ロックウ
ール繊維等があげられ、その長さはマント状物の形成の
容易さの点から５〜２００　ｍｍが好ましく、５０順以
上の繊維が７０重量％含まれているのがより好ましい。

また、無機繊維の直径は５〜３０μｍが好ましく、より
好ましくは５〜２０ｕｍである。無機繊維の直径が小さ
くなり過ぎると機械的強度が低下し、無機繊維の直径が
大きくなり過ぎると、得られるマット状物が重くなって
嵩密度が太き（なる。

マット状物には、多数の無機繊維相互の結合力を上げる
ために、ポリエチレン、ポリプロピレン、飽和ポリエス
テル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリビニルブチラー
ル等の熱可塑性樹脂よりなる有機繊維や、有機粉末が添
加されてもよい。有機繊維の長さ及びその直径は無機繊
維と混繊して容易にマット状物を形成できる程度が好ま
しい。有機繊維の長さは５〜２００　ｍｍが好ましく、
より好ましくは２０〜１００　ｍｍであり、有機繊維の
直径は３〜５０μｍが好ましく、より好ましくは２０〜
４０μｍである。を機繊維の添加はマット状物を製造す
る際に添加するのが好ましいが、有機粉末はマット状物
を製造した後に散布してもよい。また、有機粉末は乾燥
粉末として使用してもよく、あるいは粉末の分散液やエ
マルジョンの状態で使用してもよい。有機粉末の粒径は
、粉末状態で添加される際には５０〜１００メツシユが
好ましく、貧溶媒に分散された状態もしくはエマルジョ
ンにして添加される際にはそれより小さ（でもよい。

本発明においては、上記マット状物に、熱可塑性樹脂フ
ィルムを積層する。熱可塑性樹脂フィルムはマット状物
の両面又は片面に積層してもよい。

熱可塑性樹脂フィルムを積層する方法は、任意の方法が
採用されてよく、たとえばマット状物の両面又は片面に
熱可塑性樹脂フィルムを載置する方法、熱融着する方法
、あるいは熱可塑性樹脂フィルムを金型より押し出す際
に、マット状物表面にラミネートする方法等があげられ
る。

上記熱可塑性樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリスチレン、飽和ポリエステル等の熱
可塑性樹脂のフィルムがあげられる。該熱可塑性樹脂フ
ィルムの厚さは１０〜３００μｍが好ましく、より好ま
しくは３０〜３００μｍである。

熱可塑性樹脂フィルムの厚さが厚くなり過ぎると重くな
り、薄くなり過ぎると無機繊維相互の結合力が低下する
と共に、機械的強度が低下する傾向にある。有機繊維や
粉末を併用する場合には、その有機繊維や粉末により無
機繊維は結合されるので、使用する熱可塑性樹脂フィル
ムの厚さを薄くすることができる。また、有機繊維もし
くは粉末を併用する場合には、その溶融温度が熱可塑性
樹脂フィルムの溶融温度に近いものを使用するのが好ま
しい。

マット状物は無機繊維を主材料とするものであり、有機
繊維及び粉末の添加量は無機材料の添加量以下である。

又無機材料と、熱可塑性樹脂フィルム（有機繊維及び粉
末を併用する場合にはそれも含む）の重量比は、無機繊
維の添加量が少なくなると耐熱性が低下し、多くなると
無機繊維相互の結合力が低下して機械的強度が低下する
ので５：１〜１：５の範囲が好ましい。

次に、上記マット状物と熱可塑性樹脂フィルムとが積層
された積層体を熱可塑性樹脂フィルムの溶融温度以上の
温度に加熱する。上記加熱は熱可塑性樹脂フィルムを溶
融することにより、この溶融樹脂をマット状物中に含浸
させて無機繊維を相互に結合するものであり、従って加
熱条件としては、熱可塑性樹脂フィルムの溶融温度より
１０〜７゜”Ｃ高い温度で１〜１０分行うのが好ましい
。また、加熱方法は任意の方法が採用されてよく、たと
えばオーブン中で積層体の全体を加熱する方法、あるい
は遠赤外線ヒーター、赤外線ヒーター等による輻射加熱
方法等があげられる。

また、熱可塑性樹脂フィルムをマット状物に効果的に含
浸させ、無機繊維相互の結合力を上げるために、溶融樹
脂のマット状物への含浸時には圧縮するのが好ましい。

圧縮方法は任意の方法が採用されてよく、たとえばプレ
ス圧縮、ロール圧縮等があげられる。プレスで圧縮する
際の圧力は０．１〜５０　ｋｇ　／　ｃＡが好ましく、
より好ましくは１〜２０ｋｇ／ｃｉであり、ロールで圧
縮する際の一対のロール間距離はマット状物の厚みの１
１５〜１／２０が好ましく、より好ましくは１／８〜１
／１５である。

圧縮時間は１〜３０秒が好ましい。また、圧縮する際に
熱可塑性樹脂が冷却されて固化するとマット状物の厚み
が回復しなくなり空隙率が低下するので、プレス金型及
びロールも所定温度に加熱されているのが好ましく、圧
縮の解除後も加熱して厚みを増大させて空隙率を上げる
のが好ましい。マット状物の厚みを増大するには、たと
えば、次の二つの方法によって行うことができる。その
一つは、溶融樹脂をマット状物に含浸一体化させた後、
このものを樹脂の溶融温度以上の温度条件下でほぼ無加
圧化状態で所定時間保持することにより、無機繊維（有
機繊維が復元性を有している場合には、無機繊維及び有
機繊維）の弾性復元力によって樹脂含浸マット状物の厚
みを元の状態へ回復させるものであり、他の方法は溶融
樹脂をマット状物に含浸一体化させた後、この樹脂含浸
マット状物を樹脂の溶融温度以上の温度で加熱すると共
に、樹脂含浸マット状物の両側に厚み拡張部材を配設し
、溶融樹脂と該拡張部材とを接着させた状態で、マット
状物の厚み方向外方へ拡張部材を移動させることにより
、強制的に樹脂含浸マット状物の厚みを増加させるもの
である。

上記厚み拡張部材としては、溶融した樹脂には接着する
が、冷却した樹脂とは接着しないものがよく、たとえば
テフロンシート、テフロン被覆鉄板、マイラーシート、
ポリエステルフィルム、アルミ板等を使用することがで
きる。この厚み拡張部材を厚み方向外方へ移動させるに
は、たとえば真空吸着装置を拡張部材に吸着させて真空
吸着装置を外側へ移動させることにより行うことができ
る。上記樹脂含浸マット状物の加熱に要する時間は、樹
脂含浸マット状物の厚みがほぼ元の厚みに回復するまで
行うのがよく、一般には２秒〜５分行うのが好ましく、
より好ましくは２秒〜３０秒である。

このようにして溶融樹脂がマット状物に含浸−体化され
た後、冷却して複合体が得られる。この冷却は、常温に
放置、あるいは冷風を吹付けることによって行うことが
できる。

上述の如くして厚みを増大すると空隙率の５０〜９９％
と嵩高い複合材料が得られる。また、熱成形性複合材料
の厚みは３〜１０ｍｍ程度が好ましく、がさ密度は０．
０５〜０．３　ｇ／　ｃｍ３が好ましい。

次に、上記複合体の表面に多数の細孔を穿設する。細孔
を穿設する手段は、任意の方法で行うことができ、たと
えば、板材表面に針部材が一部ピッチ間隔で一列乃至複
数列設けられてなる孔あけ部材を上下駆動させ、搬送さ
れてくる複合体の表面に、孔あけ部材を上下駆動させて
複合体の表面に孔あけ部材を押圧することにより、複合
体表面に細孔を設けるようにしてもよく、あるいはロー
ルの外周面に多数の針部材を設けて孔あけ部材を構成し
、回転駆動する孔あけ部材側へ複合体を供給し、複合体
の表面にを孔あけ部材を押し付けることにより、細孔を
設けるようにしてもよい。細孔の孔径は０．３〜２ｍｍ
が好ましく、孔の深さは複合体の表面側から０．５〜３
　ｍｍが好ましい。さらに孔密度は２〜３０箇所／　ｃ
ｒ＆が好適である。

このようにして略板状の熱成形性複合材料が得られ、そ
の表面には上記孔あけ部材によって多数の細孔が形成さ
れている。

次に、上記のようにして製造された熱成形性複合材料の
熱賦形方法を説明する。

熱成形性複合材料は加熱加圧することにより、所望形状
に容易に賦形することができる。また、この熱成形性複
合材料の表面に発泡シートや化粧用表皮材等を積層接着
した状態で賦形してもよい。

熱成形性複合材料を加熱するには、赤外線ヒーターやオ
ーブン等を用いることができ、熱可塑性樹脂の融点以上
に加熱する。また、上記した樹脂含浸マット状物の厚み
回復操作を行わない場合には、この加熱時に樹脂が溶融
して無機繊維相互の結合力が低下すると同時に無機繊維
の弾性復元力によってその厚みが一部回復するので、加
熱し厚みの回復後冷却プレスで賦形成形するのが好まし
い。

本発明によって得られた熱成形性複合材料は、軽量であ
り、また耐熱性、賦形性、吸音性に優れた基材を得るこ
とができ、たとえば、自動車、列車、航空機等の移動機
の内装用基材、あるいは建築用内装材、梱包材料等とし
て好適に使用することができる。

（実施例） 以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

なお、本実施例において空隙率は次のようにして求めた
。まず、使用した樹脂及び無機繊維の平均比重ρを求め
る。

樹脂１ｇの比重をρ１とし、無機繊維１ｇの比重をρ２
とすると、 ρ−（１＋　１）　／　（１’／ρ１＋１／ρ２）＝　
２／（１／ρ、＋１／ρ２） となる。

次に、測定する試験体の厚さをｔｃｍ、大きさ１ボ当た
りの重量をｗｇとすると、 空隙率 Ｋ　＝１　　ｗ／　（１０，０ＯＯＸ　ｔ　Ｘ２／　（
Ｉ／　Ｏ＋　＋１／　ρｚ）　）となる。

従って、たとえばポリエチレン（比重０．９５）とガラ
ス繊維（比重２．５）とからなる厚さ７ｍｍ（０，７ｃ
ｍ）、重量８００　ｇ　／イの板状試験体の空隙率は、
１−８００／　（１０，０００ｘＯ，７ｘ２／（１１０
，９５＋１／２．５））＝０．９１７　　（９１，７％
）となる。

叉詣開上 長さ５０ｍｍ、直径１０μｍのガラス繊維と、長さ５０
間、直径１０μｍのポリプロピレン繊維とを、重量比で
７：ｌの割合で配合してカードマシンに供給し、解繊及
び混繊して綿状物を得た。次に、この綿状物にニードル
パンチを３０箇所／ｃｆ＋の割合で打って厚さ１０ｍｍ
、密度５００ｇ／ｍ２のマット状物を得た。

次に、このマット状物の両側に１２０μｍ厚のポリプロ
ピレンフィルムを重ね、さらにそのフィルムの外側にテ
フロンシートを重ね、この積層体を成形機にセットして
２００°Ｃに加熱された熱盤上で２分間加熱した後、５
　ｋｇ　／　ｃｉの圧力で３０秒間圧縮した。次いで、
このものを冷却用成形機に搬送し、加圧成形して厚さ１
篩の複合体を得た。なお、冷却用成形機による冷却温度
は３０°Ｃ１成形圧力は１ｋｇ　／　ｃｉ　、成形時間
は３０秒であった。次に、この複合体の片側表面に、外
径ＩＭの針が多数設けられた孔あけ部材を押圧し、深さ
０．５　ｍｍ、密度１２箇所／ｃ＋＋１の細孔を付けて
厚さ１　ｍｍの熱成形性複合材料を得た。

次に、熱成形性複合材料を以下のようにして賦形した。

熱成形性複合材料の表面に赤外線を照射して２７０°Ｃ
に加熱し、この状態で１分間保持した。

この加熱によって複合材料の厚みは６Ｍまで回復した。

厚みの回復した複合材料の空隙率は９０％であった。そ
の後、このものに網状のホットメルトフィルムとポリエ
ステル製ニットとを重ね、このものを深さ１０醜、金型
間距離５　＋ｎ＋＋＋、凹部の曲率半径５Ｍの金型（金
型温度は５０°Ｃ）にセットし、０．５ｋｇ／　ｃｆｆ
ｌの圧力で３０秒間プレス成形して自動車用の天井材を
得た。

得られた天井材の吸音率を垂直入射法（ＪＩＳ　Ａｌ２
Ｏ２背面距離１０　ｍｍ　）で測定した。その結果を第
１表に示した。

実掬１組 長さ５０ｎｎｕ、直径１０μｍのガラス繊維と、長さ５
０ｍｍ、直径１０μｍのポリプロピレン繊維とを、重量
比で７：１の割合で配合してカードマシンに供給し、解
繊及び混繊して綿状物を作成した。次に、この綿状物に
ニードルパンチを３０箇所／　ｃｉの割合で打って厚さ
１０闇、密度５００ｇ／ｍ２のマット状物を得た。

次に、マット状物の両側に１２０μｍ厚のポリプロピレ
ンフィルムを重ね、さらにそのフィルムの外側にテフロ
ンシートを重ね、この積層体を成形機にセットして２０
０°Ｃの成形盤上で２分間加熱した後、５ｋｇ／ｃ＋ｆ
ｉの圧力で３０秒間圧縮成形した。

この温度に保った状態で圧縮を解除して３０秒間放置し
、ガラスの弾性復元力によって厚みを６ｍｍに増加させ
た。次に、このものをテフロンシートに挟んだ状態で１
分間空冷し、ポリプロピレンが固化したことを確認した
後、テフロンシートを剥がした。次に、この複合体の片
側表面に、実施例１と同様に外径１　ｍｍの針が多数設
けられた孔あけ部材を押圧し、深さ０．５ｍｍ、密度１
２箇所／ｃｆの細孔を付けて厚み６　ｍｍの熱成形性複
合材料を得た。

得られた熱成形性複合材料の空隙率は９０％であった。

また、複合材料の表面には内部に比べて樹脂量の多い表
面層が形成さていた。

次に、熱成形性複合材料を実施例１と同様にしてその表
面を加熱し、ホットメルトフィルムとポリエステル製ニ
ットを接着させて自動車用の天井材を得た。得られた天
井材の吸音率を実施例１と同様にして測定した。その結
果を第１表に示した。

裏庭開ユ 実施例２において、マット状物に溶融樹脂が含浸されて
加熱圧縮されたものを成形板上で２００°Ｃに保持し、
テフロンシートを厚み方向外側へ真空吸着機により引っ
張り、マット状物の厚みを７閣に増加させた他は、実施
例２と同様にして熱成形性複合材料を得た。得られた複
合材料の空隙率は９３％であった。そして、この複合材
料を用いて実施例２と同様にして自動車の天井材を得た
。得られた天井材の吸音率を実施例１と同様にして測定
した。その結果を第１表に示した。

災施華１ 片側表面に形成した細孔の密度を３箇所／ｃｔとした以
外は、実施例３と同様にして熱成形性複合材料を得、こ
の複合材料を用いて天井材を得た。

得られた天井材の吸音率を実施例１と同様にして測定し
た。その結果を第１表に示した。

裏施拠１ 片側表面に形成した細孔の密度を２８箇所／　Ｃａとし
た以外は、実施例３と同様にして熱成形性複合材料を得
、この複合材料を用いて天井材を得た。

得られた天井材の吸音率を実施例１と同様にして測定し
た。その結果を第１表に示した。

ル較開土 片側表面に細孔が形成されていない熱成形性複合材料を
用いた以外は、実施例１と同様にして天井材を得た。

得られた天井材の吸音率を実施例１と同様にして測定し
た。その結果を第１表に示した。

北教貫主 片側表面に細孔が形成されていない熱成形性複合材料を
用いた以外は、実施例３と同様にして天井材を得た。

得られた天井材の吸音率を実施例１と同様にして測定し
た。その結果を第１表に示した。

（以下余白） 第１表 械的強度が高く、また熱賦形性に優れた基材が得られる
複合材料を製造することができる。

しかも、表面には多数の細孔が穿設されているので、基
材内部の空隙を吸音のために適度に利用することができ
、従って自動車、列車、航空機等の移動機の内装用基材
、あるいは壁材等の建築用材等として好適に使用するこ
とができる。

第１表の結果から、表面に細孔が形成された熱成形性複
合材料を用いて天井材を作成することにより、吸音率が
高くなっていることがわかる。これは、複合材料の表面
層に形成された細孔を介して複合材料内部の空隙が外部
と連通し、かつその空隙が吸音のために適度に利用され
るためと思われる。

（発明の効果）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　無機繊維を主な材料として形成されるマット状物
   の少なくとも一面に熱可塑性樹脂フィルムを積層し、こ
   の積層体を該熱可塑性樹脂フィルムの溶融温度以上の温
   度条件下で加熱して熱可塑性樹脂フィルムを溶融させる
   と共に、その溶融樹脂をマット状物に含浸一体化させ、
   次いでこのものを冷却して複合体を作成し、該複合体の
   表面に多数の細孔を穿設することを特徴とする熱成形性
   複合材料の製造方法。