JPH0740315A - 強化木質基材とその製造方法及び木質基材の強化材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】軽量でしかも高強度・高剛性である強化木質基
材を提供すること。 【構成】 木質ファイバー２と熱硬化性樹脂とからなる
木質基材１において、強化繊維６が木質基材１の面に沿
って介在されてなること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、木質基材に関し、詳
しくは、繊維を用いて必要な部分を補強された強化木質
基材とその製造方法及び木質基材の強化材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、木質繊維を主体とする木質基
材は、図８の（ａ）〜（ｆ）に示すような工程で製造さ
れている。図８は、例えば車両の内装部品であるドアト
リム基材３１を得る場合の工程であり、各工程処理は次
のように行われる。

【０００３】まず、乾燥した木質チップを繊維長が２５
ｍｍ程度になるように、解繊して木質繊維（以下、単に
ファイバーという）３２とする。このファイバー３２に
熱硬化性樹脂を混合し、混合物をドアトリム形状に倣っ
た積層面を有する積層ケース３４にフラップ３６等によ
り分散させつつ均一に積層する。

【０００４】そして、積層高さを均一化するために、回
転刃３８により、積層表面を削って木質ファイバー体４
０とした後、バキューム面を有する移送装置４２によ
り、ファイバー体４０を吸引保持して、熱プレス型４４
に移送し、その成形面にセットする。熱プレス型４４の
所定の加熱条件で圧締し、ファイバー体４０を熱プレス
成形し、しかる後、脱型し、所定のドアトリム基材３１
の製品が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
技術開発傾向から、軽量で高強度・高剛性の木質基材へ
の要求が高まってきており、前述の工程で得られるよう
なファイバーを主体とする製品では、軽量化しつつ強度
や剛性を維持あるいは向上させることは非常に困難であ
った。また、従来の積層工程にあっては、積層高さを均
一化することにより強度の均一性を得る工程制御が行わ
れているため、一部分にファイバーを多く積層して部分
的に補強を行うことが不可能であった。したがって、製
品の各部の強度要求性に応じた木質基材を得ることが困
難であった。

【０００６】そこで、本発明は、軽量でしかも高強度・
高剛性である強化木質基材を提供することを目的とす
る。また、本発明は、製品の任意の箇所を必要に応じた
強度・剛性に補強された木質基材を得ることができる強
化木質基材の製造方法を提供することを目的とする。さ
らに、本発明は、製品の必要に応じて任意の箇所の強度
・剛性を補強することができる木質基材の強化材を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、木質基材の
強化材としての繊維束状体に着目し、積層工程及び熱プ
レス工程にこの繊維束状体を導入することにつき鋭意検
討した結果、以下の発明を完成した。すなわち、上記技
術的課題を解決するための手段として、木質ファイバー
と熱硬化性樹脂とからなる木質基材において、複数本の
強化繊維が木質基材の面に沿って介在されてなることを
特徴とする強化木質基材を創作した。

【０００８】また、他の手段として、木質ファイバーと
熱硬化性樹脂とから熱プレスにより木質基材を製造する
方法であって、木質ファイバーを所定形状に積層する工
程と、熱可塑性樹脂により含浸及び／又は被覆されてな
る繊維束状体を組み合わせてなるネットを前記工程の積
層表面に載置する工程と、このネット上に木質ファイバ
ーを積層して所定の形状の木質ファイバー体とする工程
と、この木質ファイバー体を熱プレスにより成形する工
程とからなり、前記熱可塑性樹脂を木質ファイバー体中
で軟化させることにより、前記繊維束状体を成形形状に
追従可能とすることを特徴とする強化木質基材の製造方
法を創作した。

【０００９】さらに、他の手段として、熱プレスにより
成形される木質基材の強化材であって、複数本の強化繊
維が熱プレス時において軟化可能な熱可塑性樹脂により
含浸及び／又は被覆されてなる繊維束状体を任意の方向
及び間隔でネット状に組み合わせて交差部分を前記熱可
塑性樹脂に接合してなることを特徴とする木質基材の強
化材を創作した。

【００１０】前記強化繊維とは、木質基材を補強するた
めの繊維であって、木質基材に要求される機械強さ、衝
撃強さ、ひっぱり強さ等の強度を確保でき、熱プレス時
において変形あるいは変性しない耐熱性、また成形形状
に追従することができる柔軟性、さらには、木質基材の
性質を低下させないような伸縮伸び等が要求される。し
たがって、必要に応じて繊維の種類や太さは適宜選択さ
れる。具体的には、ガラス繊維やアルミナ繊維等に代表
される無機繊維や、炭素繊維に代表される有機繊維のう
ち、目的に応じたものが選択される。

【００１１】前記繊維束状体とは前記繊維を複数本束ね
たものであり、所定の熱可塑性樹脂により束状体が維持
されているものである。すなわち、各繊維に熱可塑性樹
脂を含浸させ、及び／また束ねられた繊維間及びその外
周を熱可塑性樹脂により埋め込むとともに被覆されて形
成される。なお、繊維束状体を構成する繊維は、束状体
の長さに一致する長さを有しており、繊維束状体は、木
質ファイバー体の形状を維持できる柔軟性を有すること
が必要である。

【００１２】また、熱可塑性樹脂は、常温において繊維
束状体を柔軟に維持できるものであり、かつ木質ファイ
バー体を熱プレスにより成形する温度及び時間におい
て、繊維が成形形状に追従できる程度に軟化されるもの
であればよい。

【００１３】

【作用】本発明の強化木質基材によれば、面状に介在す
る繊維が木質基材にかかる荷重を負担することになり、
木質基材を増量することなく補強することができる。ま
た、本発明の強化木質基材の製造方法によれば、木質フ
ァイバー体の熱プレス時において、繊維束状体に含浸さ
れネットの形状を維持する熱可塑性樹脂が軟化されるこ
とにより、繊維束状体が圧締中の木質ファイバーととも
に、成形形状に追従できる。また、本発明の木質基材の
強化材によれば、熱可塑性樹脂により繊維束状体を任意
形状のネットに形成することができ、木質基材の強化部
分の大きさ、または必要とされる強度に対応することが
できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具現化した一実施例として車
両のドアトリム基材について図１ないし図７に基づいて
説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではない。本実施例のドアトリム基材１は、ファイバー
２、熱硬化樹脂であるフェノール樹脂、ネット５とから
構成されている。以下、これらのドアトリム基材１の製
造材料について説明する。まず、ファイバー２は、従来
と同様に図２（ａ）に示すような木材のチップを機械的
に解繊することによって得られ、図２（ｂ）に示すよう
に、長さ約２５ｍｍの繊維に調整される。る。熱硬化樹
脂は、木質基材の熱プレスに汎用されているフェノール
樹脂を用いる。

【００１５】ネット５は繊維束状体（以下、単に束状体
という）４が図３及び図４に示すように組み合わされて
形成されている。ネット５は、全体として略方形状であ
り、各束状体４は、それぞれ直交し、図３のａ−ａ方向
にあっては、中央部Ｐにおいて約５ｍｍ、その両側方向
に徐々に間隔を広げ端部Ｑでは約３０ｍｍとなってお
り、また同図ｂ−ｂ方向にあっては、等間隔で配設され
ている。なお、本例におけるネット５については、各束
状体４を直交するものとしたが、これに限定するもので
はなく、斜め状あるいは、部分的に交差する構成のも
の、さらには、束状体４を平行に並べてネット状に構成
したものでもよく、ネット５の形成方法は必要に応じて
選択することができる。

【００１６】ネット５を構成する束状体４は、図５に示
すように５本のガラス繊維６を平行にスライバー状に束
ねて、熱可塑性樹脂であるポリプロピレン樹脂（以下、
単にＰＰという）８をガラス繊維６、ガラス繊維６間及
びその周囲に含浸・被覆させることにより、直径約１ｍ
ｍに形成されている。なお、束状体４の各ガラス繊維６
は、図５（ｂ）に示すように、束状体４の断面において
均一に分散するように束ねられている。ガラス繊維６
は、引っ張り強度が大きく、耐熱性が良く、伸縮しにく
いという特徴を有しており、ドアトリム基材１の強化材
としては適当なものである。本例に用いるＰＰ８にあっ
ては軟化点が１８０〜２００℃であり、後述する熱プレ
ス時のフェノール樹脂のキュアー温度である２００℃で
は容易かつ短時間に軟化するものである。このように形
成された束状体４は容易に屈曲する柔軟性と伸縮強さを
有している。

【００１７】ネット５における束状体４の各交差部分Ｃ
は、図６に示すように前記ＰＰ８により溶着されてお
り、この結果、束状体４はネット５の形状を維持するこ
とができるようになっている。なお、ＰＰ８による溶着
は、必ずしも全ての交差部分Ｃにおいて必要であるわけ
ではなく、ネット５における束状体４の本来の設計形状
を維持できる程度に溶着されていればよい。また、直接
ＰＰにより溶着しなくても、ＰＰ製その他の熱可塑性樹
脂製のクリップ状の接続具で固定する構成としてもよ
い。

【００１８】次に、これらの製造材料を用いてドアトリ
ム基材１を製造する工程について、図７に従って説明す
る。まず、所定量のファイバー２とフェノール樹脂とを
混合して、混合物３とし、これをファイバー積層装置１
０の上部のホッパ（図示せず）に投入する。上方にホッ
パを有する略箱状の積層装置１０の下部には、脱着可能
に設けた積層ケース１４が配設されている。積層ケース
１４は、製造しようとするドアトリム基材１の表面形状
に沿った熱プレス型２０の下型２１の成形面２１ａの形
状に対応する積層面１４ａを底面とし上部が開口した略
箱状に形成されている。図７においては、図の左右方向
にドアトリム基材１のの上下方向が一致するように描か
れている。

【００１９】ホッパに投入された混合物３は、ホッパ中
のベルトコンベア等により積層室投入口１２まで移送さ
れ、左右に揺動する２枚のフラップ１６により積層室内
を均一な分散状態で落下して、積層ケース１４の積層面
１４ａ上に積層されていく（図７（ａ）参照）。そし
て、所定の高さにまで積層された後、積層ケース１４を
一旦積層装置から取り外し、積層面の形状に合わせて積
層された混合物３を軽く押圧してなじませる。この結
果、積層表面は、積層面１４ａ形状にほぼ倣って均一な
高さとなる。

【００２０】そうして、図７（ｂ）に示すように、この
積層表面に前記ネット５が載置される。ネット５の幅は
ほぼ積層面１４ａの幅に対応され、積層凹部１４ｂにお
いて、束状体４の間隔が密な部分Ｐが対応され、左右側
において束状体４の間隔が粗の部分Ｑが対応される。こ
のとき、ネット５は、十分な柔軟性を持って積層された
混合物３の曲面形状に沿って面状に載置される。このネ
ット５は、強化材の機能を有し、ドアトリム基材１を強
化する。

【００２１】ネット５をセットした積層ケース１４を再
度積層装置１０に取り付けて、再び混合物３を一定量積
層し（図７（ｃ）参照）、最終的に、回転刃１７のシェ
ービングにより無駄な混合物３を削って適正な高さの木
質ファイバー体（以下、単にファイバー体という）１８
とする（図７（ｄ）参照）。そして、このファイバー体
１８は、吸引移送装置１９により、吸引保持されて、熱
プレス工程に移送され、熱プレス下型２１の成形面２１
ａ上に載置セットされる（図７（ｅ），（ｆ），（ｇ）
参照）。

【００２２】熱プレス型２０は、上型２２と下型２１と
からなり、上下に対向状に配設され、下型２１には、ド
アトリム基材１の表面形状に沿う成形面２１ａを有し、
アームレストに対応する成形凹部２１ｂを有している。
また、上型２２の下面側には、ドアトリム基材１の裏面
形状に沿う押圧面２２ａが形成されている。各型２１、
２２は、それぞれ２００℃に加熱されると、上型２２が
下降され、所定の圧力で圧締される。圧締めにより、従
来と同様、混合物３は圧縮され、フェノール樹脂は、溶
融するとともに硬化してファイバー体１８を相互に結合
させて成形する作用をする。

【００２３】一方、ネット５の形状を維持するＰＰ８も
加熱により軟化し、束状体４及びネット５の形状の拘束
状態が緩むことになる。したがって、各ガラス繊維６は
混合物３が熱プレス型２１、２２に追従しようとする動
きに倣うことができるようになる。しかし、圧縮され成
形途中のファイバー体１８中にあってファイバー２とフ
ェノール樹脂とに拘束されているため、もとの束状体４
及びネット５の形状は大きく変化することなくほぼ維持
された状態で熱プレス型２１、２２に追従することにな
る。

【００２４】軟化したＰＰ８の流動性が高い場合には、
ファイバー体１８から型外へ流れ出ようとするが、ネッ
ト５の上下で硬化するフェノール樹脂と圧縮されたファ
イバー２によりＰＰ８の流出は妨げられる。所定時間キ
ュア後、上型２２を上動して型開きして成形されたドア
トリム基材１を取り出す。ドアトリム基材１の拡大した
断面は図１に示すようになっている。

【００２５】このドアトリム基材１にあっては、従来と
同様に良好な成形形状を有しており、また、成形工程に
おいてセットされたネット５は成形形状に沿って基材１
の約半分の厚み位置にネット形状を維持して介在された
状態となっている。そして、基材１のアームレスト部に
おいては、セットされた状態と同じように、束状体４が
小さな間隔で配置され、アームレスト部の両側方向に徐
々に大きな間隔で束状体４が配設されている。また、束
状体４をネット５に形状維持していたＰＰ８は、ネット
５の周辺に溶融して硬化した状態でドアトリム基材１中
に存在することになる。

【００２６】さて、このように形成されたドアトリム基
材１にあっては、ドアトリム基材１のほぼ上下方向に沿
って縦横に束状に配向された繊維（なお、成形後の束状
体４のＰＰ８は、形状変化するが、束状態は維持され
る）により、強化されたものとなっている。すなわち、
ファイバー２の量を低減して軽量化を図ると同時に、前
記束状態のガラス繊維６の介在により、薄くて強度の大
きいドアトリム基材となっている。さらに、特に使用時
において機械強さ、衝撃強さが要求されるアームレスト
部にあっては、特に横方向に密に配向された繊維６によ
り補強効果が高く、大きな荷重に耐えうるものとなって
いる。

【００２７】また、この製造方法によれば、予めドアト
リム基材１の形状や、部分的に必要とされる強度に応じ
て設計された束状体４のネット５を積層工程において混
合物３上にセットしてサンドイッチ状とすることによ
り、必要に応じた補強効果を得ることができ、強度の制
御を非常に容易にかつ正確に行うことができる。すなわ
ち、簡易なセット工程を追加するのみで、ファイバー２
の増量によらず、また別の補強材に添加混合する際にお
ける添加材の凝集等による混合均一性低下に配慮するこ
ともない。さらに、設計により１枚のネット５で必要な
補強することも可能であるが、ネット５を部分的に積層
しサンドイッチすることによっても部分的な補強が可能
であり、補強方法の自由度も大きくなっている。

【００２８】また、このネット５によれば、ドアトリム
基材の補強において、ガラス繊維６自体をファイバー２
に均一に混合する手間がかからない。すなわち、繊維を
ファイバー２と均一に混合するのは非常に困難であり、
混合の手間を省くのは工程上大きな利点であるからであ
る。また必要な強度に応じて配向密度等を考慮してネッ
ト５を設計することができるため、無駄なくガラス繊維
６を使用することができ経済的である。さらに、積層工
程において、ネット５を所定の位置にセットするという
簡単な作業で所定の強度を得ることができ、工程管理も
行いやすい。そして、予めネット５状に形成されてある
ことにより、工程において取扱いやすく、また載置セッ
トの便もよい。

【００２９】なお、本発明は、ドアトリム基材１につい
て説明したが、広く木質基材全般に適用することができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の強化木質
基材によれば、軽量でしかも補強の要求に応じて均一あ
るいは部分的な補強がされており、多様な木質基材の強
度要求に応じることができるものである。また、強化木
質基材の製造方法によれば、木質基材の製造工程を複雑
化することなく必要な箇所に必要とされる強度の補強を
施すことができる。さらに、木質基材の強化材によれ
ば、熱プレスによる木質基材の強化材として、強度要求
に応じて自由な設計が可能である。したがって、ファイ
バー積層工程において積層表面に配設することにより、
所定の補強面積及び強度を容易かつ確実に得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ドアトリム基材の断面図である。

【図２】木質チップとファイバーを示す図である。

【図３】束状体を組み合わせてなるネットを示す図であ
る。

【図４】ネットの一部拡大図である。

【図５】束状体の構造を示す図である。

【図６】ネットの交差部分の拡大図である。

【図７】ドアトリム基材の製造工程を示す図である。

【図８】従来のドアトリム基材の製造工程を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…木質基材 ２…木質ファイバー ４…繊維束状体 ５…ネット（強化材） ６…強化繊維（繊維） ８…熱可塑性樹脂 １８…木質ファイバー体 Ｃ…交差部分

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】木質ファイバーと熱硬化性樹脂とからなる
   木質基材において、 複数本の強化繊維が木質基材の面に沿って介在されてな
   ることを特徴とする強化木質基材。
2. 【請求項２】木質ファイバーと熱硬化性樹脂とから熱プ
   レスにより木質基材を製造する方法であって、 木質ファイバーを所定形状に積層する工程と、 熱可塑性樹脂により含浸及び／又は被覆されてなる繊維
   束状体を組み合わせてなるネットを前記工程の積層表面
   に載置する工程と、 このネット上に木質ファイバーを積層して所定の形状の
   木質ファイバー体とする工程と、 この木質ファイバー体を熱プレスにより成形する工程と
   からなり、前記熱可塑性樹脂を木質ファイバー体中で軟
   化させることにより、前記繊維束状体を成形形状に追従
   可能とすることを特徴とする強化木質基材の製造方法。
3. 【請求項３】熱プレスにより成形される木質基材の強化
   材であって、 複数本の強化繊維が熱プレス時において軟化する熱可塑
   性樹脂により含浸及び／又は被覆されてなる繊維束状体
   を任意の方向及び間隔でネット状に組み合わせて交差部
   分を前記熱可塑性樹脂に接合してなることを特徴とする
   木質基材の強化材。