JPH03161335A - 軽量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、軽量であり、かつ優れた接着特性を有するた
め、たとえば自動車用天井材等に好適に使用される軽量
複合材料の製造方法に関する。

（従来の技術） 自動車用天井材等に使用される軽量複合材料には、熱或
形性、剛性、耐熱性、吸音性、クッション性、接着性な
どの性能に優れていることが要求される。

この種の材料の製造方法は、例えば特公昭６２−２３６
５４号公報に開示されている。この方法においては、熱
可塑性樹脂シートよりなる基材の片面に熱可塑性粉末状
接着剤を塗布し、加熱により該接着剤を溶融した状態で
、基材を表皮材に積層してプレスし、表皮材と基材との
接着と同時に成形が行われる。

（発明が解決しようとする課題） このような軽量材を製造する場合には、基材側の樹脂と
表皮材料との両方に対して優れた接着性を有する接着剤
を選定する必要がある。しかし、基材側の樹脂と表皮材
料との両方に対して優れた接着剤は少なく、そのために
使用される基材や表皮材料の種類が制限される。さらに
、基材が才レフイン系樹脂でなる場合には、適切な接着
剤がないという問題があった。

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、軽量で、剛性、耐熱性、吸音性、クッショ
ン性、及び熱賦形性に優れ、かつ表皮材に対して優れた
接着力を有する軽量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） 本発明の軽量複合材料の製造方法は、無機繊維を主成分
とする不織マットの少なくとも片面に、熱可塑性樹脂で
構成されるフィルムＡ，該フィルム八の構成成分よりも
溶融時の粘度が同一温度において高い熱可塑性樹脂で構
威されるフィルムＢ、そして接着性の熱可塑性樹脂で構
成されるフィルムＣを順次積層する工程；得られた積層
体を、該フィムルＡ，ＢおよびＣの成分の融点よりも高
い温度で加熱して該フィルムＡ，ＢおよびＣを溶融させ
る工程；該積層体を厚み方向に圧縮して溶融した樹脂を
該不織マット内に含浸させる工程；該フィルムＡ，Ｂお
よびＣの成分が溶融した状態で圧縮力を解除し、該積層
体の厚みを所定の厚みにまで回復させる工程：および該
厚み回復後の積層体を冷却して各熱可塑性樹脂成分を固
化させる工程；を包含し、そのことにより上記目的が達
成される。

不織マットに使用される無機繊維としては、ガラス繊維
、カーボン繊維、ロックウール繊維、セラミック繊維、
金属繊維等があげられる。これらの繊維の長さは不織マ
ットの形或の容易さの点から５〜２００　ｍｍが好まし
く、５０ｍｍ以上の繊維が７０重量％以上含まれている
のがより好ましい。無機繊維の直径は５〜３０μｍが好
ましく、より好ましくは、７〜２０μｍである。無機繊
維の直径が小さくなりすぎると、機械的強度が低下し、
無機繊維の直径が大きくなりすぎると、得られる不織マ
ットの嵩密度が大きくなり、重くなる。

不織マット中の無機繊維相互の結合力を上げるために、
熱可塑性樹脂繊維又は熱可塑性樹脂粉末が含有されてい
てもよい。このような熱可塑性樹脂繊維または粉末の素
材としては、ポリエチレン、ポリブロビレン、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
ラール等があげられる。熱可塑性樹脂繊維の長さ及び直
径は上記無機繊維と混繊して容易にマットを形或できる
程度であることが好ましい。熱可塑性樹脂繊維の長さは
５〜２００ｍｍが好ましく、より好ましくは２０〜１０
０ｍｍである。直径は３〜５０μｍが好ましく、より好
ましくは２０〜４０μｍである。上記熱可塑性樹脂粉末
の直径は、粉末状態で添加される場合には５０〜１００
メッシュが好ましく、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場合にはさらに小さな粒
径であってもよい。熱可塑性樹脂繊維または熱可塑性樹
脂粉末は無機繊維に対して、重量比で０〜４０％の割合
で含有されることが好ましい。さらに、後述のフィルム
Ａ，ＢおよびＣとの合計が、複合材料全体に対して重量
比で２０〜７０％となるように含有されることが好まし
い。

無機繊維の添加量が少なくなると耐熱性が低下し、多く
なると後述の拡開操作が困難となる。

上記マットは任意の方法で製造され得る。たとえば無機
繊維及び熱可塑性樹脂繊維をカードマシンに供給し、解
繊及び混繊して綿状物を製造した後ニードルパンチする
方法があげられる。また、このマットは、上記無機繊維
の連続繊維を積層して樹脂で接着したコンティニュアス
ストランドマット、あるいは長さ１０〜１００　Ｉｌｌ
ｍ程度に切断した無機繊維を積層して樹脂で接着したス
トランドマットであってもよい。あるいは、無機繊維で
なる不織マットに上記熱可塑性樹脂粉末が添加される。

この場合、樹脂粉末は乾燥粉末のままマットに付与して
もよいし、あるいは該粉末の分散液やエマルジョンをマ
ットに散布し、もしくはマットを該分散液やエマルジョ
ンに浸漬してもよい。

また、マットの機械的強度を向上させるために、１ｃ＋
＋ｆあたり１０〜５０個所ニードルパンチが施されるの
が好ましい。

このようにして製造された熱可塑性繊維もしくは粉末を
含むマットの密度は０．Ｏｌ〜０．　２　ｇ　／　ｃｒ
ｄカ好ましく、０，０３〜０．　０７　ｇ　／　ｃｒｌ
がより好ましい。密度が大きすぎると重くなり、小さす
ぎると機械的強度が低下する。

フイルｌ．八及びフィルムＢをそれぞれ構成する熱可塑
性樹脂は、同材質系でもよいし、異なる材質系でもよい
。ただしこの溶融粘度は、同一温度においてフィルム八
よりフィルムＢの方が高くなるような素材の樹脂が選択
される。例えばフィルムＡ及びフィルムＢが高密度ポリ
エチレンフィルムで構成される場合には、フィルムΔの
樹脂のメルトインデックスが２〜２０ｇ／１０分、フィ
ルムＢの樹脂のメルトインデックスが０．０５〜２ｇ／
１０分であることが好ましい。フィルムＣには接着性の
熱可塑性樹脂が用いられる。この樹脂（接着剤）は、好
ましくは、ウレタン系、ナイロン系、ポリエステル系等
のホットメルト接着剤である。フィルム八の厚みは３０
〜２００μｍ１フィルムＢの厚みは５〜１００μｍであ
ることが好ましい。フィルムＢの厚みが５μｍを下まわ
ると、フィルムＣを形或する接着剤がフィルムＢを突き
破ってマットに含浸されるおそれがあり、マット上に接
着層を形或できなくなる。フィルムＢの厚みが１００μ
ｍを上まわると、後述の方法で不織マットおよびフィル
ムＡ，ＢおよびＣの積層体を熱圧着する際に溶融したフ
ィルムＢがマットに含浸されにくく、マットと一体化し
なくなる。

上記フィルムＡ１フィルムＢを構成する樹脂を無水マレ
イン酸またはアクリル酸で変性させておくと、マットを
形或している無機ｕ！ｉ維との接着性が向上し、得られ
る複合材料の強度も向上するので奸ましい。

本発明の方法により、次のようにして複合材料が製造さ
れる。まず、上記マットの片面又は両面に、上記フィル
ムＡ、フィルムＢおよびフィルムＣが順次積層される。

フィルムＡ，ＢおよびＣの順に積層された３層フィルム
を使用してもよい。

マットの両面にフィルムを積層する場合には、他方の面
には、フィルムＡおよびフィルムＢのうち少なくとも一
方のフィルムのみを積層することも可能である。次に、
上記積層体を、各フィルムを形或する樹脂の融点以上の
温度で加熱し、溶融した樹脂を圧縮によりマットに含浸
させる。

加熱圧縮工程において、溶融した樹脂がプレスロール等
に接着しないように、通常積層体の両面を剥離性を有す
る板状体に挟んで行う。使用される板状体は、上記樹脂
成分が溶融状態では融着するが非溶融状態では融着しな
い性質を有し、たとえば、ガラス繊維強化ポリテトラフ
ルオロエチレンシ一ト、アルミシ一ト表面がポリテトラ
フルオロエチレン加工されたプレス板、表面が離型処理
されたポリエステルシ一ト等があげられる。積層体の両
面を上記板状体に挟んだ状態で、樹脂成分の溶融温度以
上に加熱して樹脂成分を溶融せしめた状態で加圧圧縮し
てもよいし、積層体を加熱した後、これを板状体に挟ん
で加圧圧縮してもよい。

上記加熱方法は、任意の方法が採用されてよく、たとえ
ばオーブン中で上記積層体の全体を加熱する方法、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。加熱によって各フィルムを形或する樹脂
が溶融する。

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、ロール圧縮方法等があげられる。

プレスで圧縮する際の条件は、０．１〜２０ｋｇ／ｃｎ
ｆが好ましく、圧縮時間は数秒で十分である。ロールで
圧縮する際には、一対のロール間距離はマットの厚みの
４／５〜１／２０が好ましい。圧縮する際には、プレス
金型及びロールも樹脂成分の溶融温度以上の温度に加熱
されていることが好ましい。

次いで、このようにして圧縮された樹脂含浸マットは、
樹脂の融点以上の温度に加熱された状態で圧縮が解除さ
れる。樹脂含浸マットを所定の厚みにまで拡開し、これ
を冷却することにより複合材が得られる。

所定の厚みにまで回復もしくは増大させる方法としては
、無機繊維の弾性復元力を利用することができる。ある
いは、樹脂が溶融した状態においては、該樹脂は、上記
板状体に融着しているため、この板状体を積層体の厚み
方向に相対的に移動させることによっても行なうことが
可能である。板状体の移動は手動で行なってもよく、あ
るいは真空吸着装置を用いてもよい。上記厚み回復時に
樹脂成分は溶融しているので、無機繊維あるいは接着部
分が破断することはない。拡開により嵩高くなった樹脂
含浸マットは、次に常温まで冷却される。冷却は常温に
放置、あるいは冷風を吹きつけることによって゜行なう
ことができる。冷却して樹脂成分が固化した後に板状体
を剥離すると軽量複合材が得られる。

上記加熱・圧縮工程において、フィルムＡ％ＢおよびＣ
の各樹脂は溶融し、フィルムＡおよびＢを構成する樹脂
は不織マッ′トに吸収される。ここで、フィルムＢの溶
融粘度は、同一温度においてフィルム八の溶融粘度より
も高い。従って、フィルムＡを構成する樹脂は、不織マ
ットに容易に吸収され、引き続いてフィルムＢを構成す
る樹脂が該マットに吸収される。しかし、該フィルムＢ
の樹脂によりバリアーが形或されるため、フィルムＣを
構成する樹脂（接着剤）は，その一部が該マットに吸収
されるが内部にまで入り込むことがなく、該マットの表
面付近に残留し、接着剤層を形或する。

このようにして製造された軽量複合材は、熱可塑性樹脂
含浸マットの片面に接着剤層が積層されてなり、マット
内部には多数の空隙が存在する。

無機繊維は接着剤層の内部にまで連続して存在する。こ
のように接着剤層と熱可塑性樹脂含浸マットとが、物理
的接着力だけでなく、無機ｗ！維による釘打ちのような
機械的力によっても接着されているので、複合材が接着
剤層から剥離することがない。

本発明により得られた軽量複合材料は、そのままで最＃
：製品とすることができる。また、平板状の軽量複合材
料を作威し、これを再加熱して所定形状に賦形或形する
こともできる。軽量複合材料をたとえば自動車用天井材
の芯材として使用するには、賦形或形の際に、熱成形性
複合材料の表面にポリエチレン発泡体、ボリブロピレン
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を有する発泡体を介して、あ
るいは介さずに織布、不織布、塩化ビニルレザーなどの
化粧用表皮材を積層して一体的に賦形すればよい。

（実施例〉 以下に本発明を実施例及び比較例を挙げて説明する。

実施例 ガラスｍ維（直径９〜１３μｍ１長さ４０〜２００Ｉｌ
ｌｍ）と、ポリエチレン繊維（直径３０μｍ１長さ５１
ｍｍ，融点１３５℃）とを、重量比で４＝１の割合でカ
ードマシンに供給し、混繊してマット状にし、これにｌ
ｅａｆ当たり３０箇所の密度でニードルパンチを施して
、厚さ１０ｍｍ重さ５００ｇ／ｍ２のマットを得た。

上記マットの一側面にポリエチレン（メルトインデック
ス１０）からなるフィルムＡ《厚さ１００Ｊ４ｍ）ポリ
エチレン（メルトインデックスｌ）からなるフィルムＢ
（厚さ３０μｍ）、ナイロン系ホフトメルト接着剤（積
水化学社製）からなるフィルムＣ（厚さ３０μｍ）を順
次積層し、他側面に上記フィルムＡおよびフィルムＢを
順次積層する。

次にこの積層体の両面を、ガラス繊維強化ポリテト−７
７ルオロエチレンシ一ト４（厚さ１５０μｍ）で挟んで
、２００℃で３分間加熱し、クリアランスが１．３ｍｍ
で、２００℃に加熱したロールで圧縮し厚みを減少させ
た。その後圧縮を解除すべく、２００℃に保った状態で
ガラス繊維強化ポリテトラフルオロエチレンシ一トを、
両側から０．５ｍｍ／秒の速度で真空吸引して厚みを９
　ｍｍまで回復させ、その後３分間空冷した。両面を挟
むのに使用していたシートを剥離して、軽量複合材料を
得た。

この軽量複合材料を遠赤外ヒーター（３００℃）で１分
間加熱した後、表皮材を重ねて、クリアランス９　ｍｍ
、常温でプレスし、この軽量複合材料と接着した。上記
表皮材には、厚さ３ｍｍの軟質ウレタンフォームに厚さ
１ｍｍのポリエステル不織布をラミネートしたものを用
いた。

得られた戊形体を切断して、２５１１１［Ｏ　Ｘ　１５
０　ｍｍの長方形状の試料片を作戊し、この試料片の表
皮材を長さ方向に８０１１１１１１剥離した。この状態
で、オートグラフによる表皮材と基材との１８０゜剥離
試験を行った。上記試験を１０日行った。平均剥離強度
の結果を表１に示す。

比較例１ 不織７７｝の両面のそれぞれにフィルムＡおよびＢを積
層し、実施例ｌと同様に加熱・圧縮し、樹脂含浸マット
を得た。この複合材料の一方の面に厚さ３０μｍフ゛イ
ルムＣをラミネートした。これに表皮材を重ねて、実施
例と同様の条件でプレスして接着した。得られた戊形体
から実施例と同様の方法で試験片を作戊して、平均剥離
強度を測定した。その結果を表１に示す。

比較例２ 比較例ｌにおいて得られた樹脂含浸マットの一方の面に
フィルムＣを積層しないで、フィルムＣの成分と同様の
接着剤の粉末をメッシュロール型粉体敗布機（松尾精機
社製）を用いて塗布した。

接着剤塗布面を遠赤外ヒーター（３００℃）で加熱して
、接着剤を溶融させた後、表皮材を重ねて、実施例ｌと
同様の条件でプレスして接着した。得られた戊形体から
実施例１と同様の方法で試験片を作或して、平均剥離強
度を測定した。その結果を表ｌに示す。

〈以下余白） 表１の結果から、実施例の軽量複合材料は、表皮材に対
する接着力が強いことがｍ認された。

（発明の効果） 本発明の方法により、このように、不織マットと接着積
層とが積層された軽量複合材料が得られる。無機繊維は
不織マットと接着剤層とにまたがって存在し、該マット
と接着剤層とが一体化されているので、両層が剥離する
ことがない。従って、表皮材に対する接着性の良好な接
着剤を選択することにより、表皮材と接着性のよい複合
材が得られる。

以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．無機繊維を主成分とする不織マットの少なくとも片
   面に、熱可塑性樹脂で構成されるフィルムＡ、該フィル
   ムＡの構成成分よりも溶融時の粘度が同一温度において
   高い熱可塑性樹脂で構成されるフィルムＢ、そして接着
   性の熱可塑性樹脂で構成されるフィルムＣを順次積層す
   る工程；得られた積層体を、該フィムルＡ、ＢおよびＣ
   の成分の融点よりも高い温度で加熱して該フィルムＡ、
   ＢおよびＣを溶融させる工程； 該積層体を厚み方向に圧縮して溶融した樹脂を該不織マ
   ット内に含浸させる工程； 該フィルムＡ、ＢおよびＣの成分が溶融した状態で圧縮
   力を解除し、該積層体の厚みを所定の厚みにまで回復さ
   せる工程；および 該厚み回復後の積層体を冷却して各熱可塑性樹脂成分を
   固化させる工程； を包含する軽量複合材の製造方法。