JPWO2020121945A1 - ウェブ、スタンパブルシート、および膨張成形品 - Google Patents
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Abstract
Description
膨張成形品を天井材に使用する場合、カーテンエアバッグが作動すると膨張成形品が折れ曲がり、その時に膨張成形品が引裂ける恐れがある。したがって、折れ曲がり変形を受けても容易に引き裂かれることがないという性質が天井材には要求される。また、車内に設置されるトランクサイドトリムについても、荷物がぶつかると膨張成形品が割れる恐れがあるため、天井材と同様の要求がある。
車外に設置されるアンダーカバーについても、騒音対策のため吸音性が要求され、特に空力抵抗を考慮して空気層を設けた場合の吸音性が要求される。ただし、小石の飛び跳ねまたは水しぶきの飛散による外力を受けたときに、膨張成形品が折れ曲がって引き裂かれることがないように、自動車内装材と同様に引き裂かれにくい特性が要求される。
(a)特許文献1において、強化繊維として無機繊維のみを使用すると、無機繊維の比重が大きいため、厚みが大きい場合に膨張成形品の内部の空隙が多くなりすぎる。このため、膨張成形品が曲げ変形を受けると、無機繊維が空隙内で容易に変形しやすくなるため、膨張成形品としての剛性が低下する。また、特許文献1の無機繊維は、いずれも伸びが小さいので、膨張成形品が変形すると無機繊維が切れてしまい、膨張成形品は引き裂かれやすい。
(b)強化繊維として有機繊維のみを使用すると、温度変化による寸法変化が大きく、膨張成形品を用いた部品が変形してしまう。
(c)強化繊維として無機繊維と有機繊維とを併用しても、強化繊維の割合が多すぎると剛性が低下する。特に、特許文献1の実施例9では、強化繊維として無機繊維と有機繊維とを併用しているが、強化繊維の割合が多いため、強化繊維同士の接着が不十分であり、膨張成形品は引き裂かれやすい。
(d)特許文献2では、強化繊維の合計量に対する有機繊維の配合率が低いため、膨張成形品が変形すると、強化繊維のほとんどを占める無機繊維が切れてしまい、膨張成形品は、割れが生じて、引き裂かれやすい。
(e)特許文献3では、無機繊維と有機繊維とを併用しているが、実施例および比較例では強化繊維の平均長さが短く、有機繊維の破断伸びも小さいので、膨張成形品が曲げ変形を受けたときに強化繊維が引き抜けてしまい、膨張成形品が引き裂かれやすい。また、パルプを含有させると繊維同士の凝集力を高めるため伸び性が著しく低下し、引き裂かれやすい。
(1)無機繊維および有機繊維を含む強化繊維と、熱可塑性樹脂と、加熱膨張性粒子とを含有するウェブであって、
前記強化繊維の割合が、前記強化繊維と前記熱可塑性樹脂との合計量に対して20質量%以上55質量%以下であり、
前記有機繊維の割合が、前記有機繊維と前記無機繊維との合計量に対して25質量%以上77質量%以下であって、
前記強化繊維の平均長さが8mm以上であり、
前記有機繊維の破断伸びが15%以上であるウェブ。
前記強化繊維の割合が、前記強化繊維と前記熱可塑性樹脂との合計量に対して20質量%以上55質量%以下であり、
前記有機繊維の割合が、前記有機繊維と前記無機繊維との合計量に対して25質量%以上77質量%以下であって、
前記強化繊維の平均長さが8mm以上であり、
前記有機繊維の破断伸びが15%以上であるスタンパブルシート。
前記強化繊維の割合が、前記強化繊維と前記熱可塑性樹脂との合計量に対して20質量%以上55質量%以下であり、
前記有機繊維の割合が、前記有機繊維と前記無機繊維との合計量に対して25質量%以上77質量%以下であって、
前記強化繊維の平均長さが8mm以上であり、
前記有機繊維の破断伸びが15%以上である膨張成形品。
膨張成形品を天井材またはトランクトリムなどの自動車内装材に用いる場合には、剛性および寸法安定性がより優れていることが求められる。これらの性能を両立するためには、有機繊維の割合は、上記有機繊維と上記無機繊維の合計量に対して、25質量%以上60質量%以下であることが好ましい。
一方、膨張成形品をアンダーカバーなどの自動車外装材に用いる場合には、アンダーカバーに石が当たったときなどの衝撃吸収性がより優れていることが求められる。これらの性能を両立するためには、有機繊維の割合は、上記有機繊維と上記無機繊維の合計量に対して、40質量%超77質量%以下であることが好ましい。衝撃吸収力をより高めるために、有機繊維の割合は、50質量%超77質量%以下であることがより好ましい。
有機繊維としては、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、フッ素樹脂繊維などの合成繊維を挙げることができ、これらの1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの合成繊維は、耐久性の観点から天然の有機繊維よりも好ましい。
強化繊維の平均長さは、補強効果、膨張性、および成形性を十分確保する観点から、8mm以上であり、8mm以上100mm以下であることが好ましい。ウェブの抄造工程の前に、熱可塑性樹脂と強化繊維とをより均一に分散させる観点から、強化繊維の平均長さは9mm以上70mm以下であることがより好ましい。強化繊維の平均長さは、より好ましくは10mm以上50mm以下である。なお、強化繊維の「平均直径」および「平均長さ」は、原料段階における強化繊維の直径および長さを、光学顕微鏡および定規などを用いて50本程度測定して得た値を平均した値である。
また、有機繊維の破断伸びは15%以上である。有機繊維の破断伸びが15%以上であれば、繰り返し曲げ変形を受けても、有機繊維の伸びが大きいために変形に追従することができる。このため、膨張成形品の破断が抑えられる。破断伸びは、好ましくは15%以上150%以下であり、より好ましくは20%以上100%以下である。有機繊維の破断伸びが15%未満の場合、繰り返し曲げ変形を受けた場合、破断しやすくなる。
なお、無機繊維の平均長さも8mm以上であれば、膨張成形品は、繰り返し曲げ変形を受けても、十分な追従性を発揮することができる。無機繊維の平均長さは、好ましくは8mm以上100mm以下であり、さらに好ましくは9mm以上70mm以下であり、最も好ましくは10mm以上50mm以下である。
強化繊維は、単繊維に解繊されているのが好ましい。強化繊維が束の状態であると、束の内部に熱可塑性樹脂が含侵し難く、結合しにくくなるため、繰り返し曲げ変形を受けた場合、束の内部の強化繊維が引き抜かれやすくなり、破断しやすくなる。
シランカップリング剤の処理量は、処理する無機繊維の質量に対して0.001質量%以上0.3質量%以下であることが好ましい。シランカップリング剤の処理量が0.001質量%以上であれば、シランカップリング剤の効果が十分に得られ、無機繊維と熱可塑性樹脂との接着性が向上するからである。シランカップリング剤の処理量が0.3質量%以下であれば、シランカップリング剤の効果が飽和するおそれがないからである。シランカップリング剤の処理量は、より好ましくは0.005質量%以上0.2質量%以下である。
収束剤の処理量は、処理する強化繊維の質量に対して、2質量%以下とすることが好ましい。収束剤の処理量が2質量%以下であれば、抄造工程において強化繊維を容易に解繊することができるからである。収束剤の処理量は、より好ましくは1質量%以下とする。なお、ハンドリング性の観点からは、収束剤の処理量の下限は0.05質量%とすることが好ましい。
優れた強度、剛性および成形性を得る観点からは、これらの熱可塑性樹脂の中でも、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂を選択することが好ましい。特にポリプロピレンは、強度、剛性および成形性のバランスに優れ、低価格であるので、より好ましい。さらに、ポリプロピレンの中でも、JIS K 6921−2:1997に規定された条件で測定されるMFR(メルトフローレイト、但し、230℃、21.17N)がl〜200g/10分であるポリプロピレンが好ましく、MFRが10〜170g/10分であるポリプロピレンがより好ましい。
加熱膨張性粒子は、加熱膨張後の平均直径が10μmφ以上2000μmφ以下であることが好ましく、20μmφ以上1000μmφ以下であることがより好ましい。加熱膨張後の平均直径が10μmφ以上であれば、スタンパブルシートを膨張させるのに必要な加熱膨張性粒子の量(数)を低減することができるからである。加熱膨張後の平均直径が2000μmφ以下であれば、膨張成形品の表面に凹凸が生じ、表面性状が悪化するおそれがないからである。なお、加熱膨張後の加熱膨張性粒子は中空になっている。
加熱膨張前の平均直径は、原料段階での加熱膨張性粒子を、光学顕微鏡で50個程度観察し、測定した直径を平均した値である。また、加熱膨張後の平均直径は、膨張成形品中の加熱膨張性粒子を、光学顕微鏡で50個程度観察し、測定した直径を平均した値である。
分散液として、1.5リットルの水に界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを0.5g添加し、撹拌して微小気泡を含む泡液を調整した。この泡液の中に、表1−1に示す強化繊維と表1−2に示す熱可塑性樹脂とを、乾燥質量で表2に示す配合率で投入し、さらに表1−3に示す加熱膨張性粒子を目付量が表2に示す値となるように投入して、10分間撹拌し、分散させて、分散液を得た。次いで、この分散液を抄造器に注ぎ、吸引、脱泡して、ウェブを得た。なお、抄造する時の多孔質支持体は、開口孔が0.1mm×0.2mmのものを使用した。
図1に示すように、θ(時計回りを正とする)=180°となるように試験片を折り曲げた後に、θ=−180°となるように試験片を反対側に折り曲げた。この操作を5回繰り返した。
その後、試験片を引張試験機に供して、チャック間距離が90mm、クロスヘッドスピードが100mm/分の条件にて、最大強度と伸び率を測定した。測定結果を表2に示す。破断強度は20N/cm、伸び率は10%を超えると、曲げ変形後に引き裂けにくいと評価することができる。
表2に示すように、発明例1−1〜1−4は、比較例1−1〜1−8に比べて、23℃の環境下における繰り返し曲げ変形後の破断強度が高くなり、さらに伸び率も大きくなることがわかった。
実験1と同様の方法により、強化繊維と熱可塑性樹脂との配合率が表3に示す値となるウェブを得た。実験1と同様の方法により、このウェブの両面にフィルムまたは不織布を積層後、加熱、加圧、冷却してスタンパブルシートを得た。実験1と同様の方法により、このスタンパブルシートを加熱、圧縮、冷却して、膨張成形品を得た。膨張成形品の厚さは、冷却時のスペーサーの厚さを変えて、調整した。
測定結果を図2A、Bに示す。発明例2−1,2−2は、比較例2−1,2−2に対して、弾性勾配が最大となる厚みが大きくなったので、剛性がより優れることがわかった。
(1)無機繊維ならびにアラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維およびフッ素樹脂から選択される1種又は2種以上の有機繊維を含む強化繊維と、熱可塑性樹脂と、加熱膨張性粒子とを含有するウェブであって、
前記強化繊維の割合が、前記強化繊維と前記熱可塑性樹脂との合計量に対して20質量%以上55質量%以下であり、
前記有機繊維の割合が、前記有機繊維と前記無機繊維との合計量に対して25質量%以上77質量%以下であって、
前記強化繊維の平均長さが8mm以上であり、
前記有機繊維の破断伸びが15%以上であるウェブ。
(1)無機繊維ならびにアラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維およびフッ素樹脂繊維から選択される1種又は2種以上の有機繊維を含む強化繊維と、熱可塑性樹脂と、加熱膨張性粒子とを含有するウェブであって、
前記強化繊維の割合が、前記強化繊維と前記熱可塑性樹脂との合計量に対して20質量%以上55質量%以下であり、
前記有機繊維の割合が、前記有機繊維と前記無機繊維との合計量に対して25質量%以上77質量%以下であって、
前記強化繊維の平均長さが8mm以上であり、
前記有機繊維の破断伸びが15%以上であるウェブ。
Claims (6)
- 無機繊維および有機繊維を含む強化繊維と、熱可塑性樹脂と、加熱膨張性粒子とを含有するウェブであって、
前記強化繊維の割合が、前記強化繊維と前記熱可塑性樹脂との合計量に対して20質量%以上55質量%以下であり、
前記有機繊維の割合が、前記有機繊維と前記無機繊維との合計量に対して25質量%以上77質量%以下であって、
前記強化繊維の平均長さが8mm以上であり、
前記有機繊維の破断伸びが15%以上であるウェブ。 - 前記有機繊維の平均長さが8mm以上である、請求項1に記載のウェブ。
- 熱可塑性樹脂を含むマトリックス中に、無機繊維および有機繊維を含む強化繊維と、加熱膨張性粒子とを含有するスタンパブルシートであって、
前記強化繊維の割合が、前記強化繊維と前記熱可塑性樹脂との合計量に対して20質量%以上55質量%以下であり、
前記有機繊維の割合が、前記有機繊維と前記無機繊維との合計量に対して25質量%以上77質量%以下であって、
前記強化繊維の平均長さが8mm以上であり、
前記有機繊維の破断伸びが15%以上であるスタンパブルシート。 - 前記有機繊維の平均長さが8mm以上である、請求項3に記載のスタンパブルシート。
- 無機繊維および有機繊維を含む強化繊維と、膨張した加熱膨張性粒子とが、熱可塑性樹脂を介して結合された膨張成形品であって、
前記強化繊維の割合が、前記強化繊維と前記熱可塑性樹脂との合計量に対して20質量%以上55質量%以下であり、
前記有機繊維の割合が、前記有機繊維と前記無機繊維との合計量に対して25質量%以上77質量%以下であって、
前記強化繊維の平均長さが8mm以上であり、
前記有機繊維の破断伸びが15%以上である膨張成形品。 - 前記有機繊維の平均長さが8mm以上である、請求項5に記載の膨張成形品。
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