JPH0434054A - 多孔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、自動車用天井材として好適に用いられる多孔
性複合材料の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 一般に、自動車用天井材には、軽量で、剛性、耐熱性、
吸音性、成形性等の性能に優れた材料が要求される。

従来より、この種の材料の製造方法としては、例えば特
開昭６４−７７６６４号公報に示すような方法が知られ
ている。すなわち、この方法は、無機繊維を主体とする
マント状物の両面に熱可塑性樹脂フィルムを積層して積
層シートとする。この積層シートの両面に、上記熱可塑
性樹脂が溶融状態では融着するが非溶融状態では接着し
ない板状体を積層する。ついで、熱可塑性樹脂の溶融温
度以上の温度に加熱して熱可塑性樹脂を溶融した状態で
加圧圧縮した後、解圧する。そして、熱可塑性樹脂が溶
融した状態で拡開し、積層シートの厚みを増大させた後
、冷却する。その後、板状体を剥離して複合材料を得る
ものである。

そして、このような複合材料は、その表面に、塩化ビニ
ルレザー、不織布等の化粧用表皮材を積層することによ
って使用される。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来は、複合材料の製造工程と、化粧用表
皮材の積層工程とを分離して行っていたので、生産性が
劣るといった不都合を生じていた。

本発明は、係る実情に鑑みてなされたもので、複合材料
の製造と化粧用表皮材の被覆とを同時に行う多孔性複合
材料の製造方法を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明の多孔性複合材料の製造方法は、無機繊維が樹脂
材料によって多数の空隙を有する状態で結着された中心
層と、前記樹脂材料が粘性状態になる温度より高温度で
固体状態を保持するシート状材料から成る表面層とから
なる多孔性複合材料の製造方法であって、無機繊維およ
び樹脂材料を、２枚のシート状材料に挟み、前記樹脂材
料が粘性状態になる温度以上で且つ前記シート状材料が
固体状態を保持する温度で加熱し、前記シート状材料の
両外面から圧力を加えて前記樹脂材料を前記無機繊維に
含浸させた後、前記シート状材料の両外面を拡開するこ
とにより、無機繊維と樹脂材料とからなる中心層を多孔
化させるとともに、該中心層の両外面にシート状材料か
らなる表面層を融着一体化させるものである。

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、セラミック繊維、炭素繊維等があげられ、その長さ
は中心層の成形体の形成性の点から１０〜２００ｆｉが
好ましく５ＯＮ以上のものが７０重量％以上含まれてい
るのがより好ましい。

又、その太さは細くなると機械的強度が低下し、太くな
ると重くなって萬密度が小さくなるので３〜３０μｍが
好ましく、より好ましくは５〜２０μｍである。

上記樹脂材料は無機繊維同士を結着しうるちのであれば
よく、たとえば、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、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂があげられ
る。

樹脂材料の形態は繊維、粉末、溶液、サスペンション、
エマルジョン、フィルム等任意の形態が使用可能であり
、本発明の多孔性複合材料を製造する際の方法によって
それぞれ好適な形態で使用される。

上記無機繊維と樹脂材料の比率は、樹脂材料の量が少な
くなると結合部分が少なくなり、中心層の機械的強度が
低下し、逆に多くなると空隙率が低下するので重量比で
１：４〜４：１が好ましい。

上記表面層は、中心層に用いた前記樹脂が溶融状態にな
る温度よりも高温度で固体状態を保持する物質からなり
、例えば、中心層にＰＥやＰＰを用いた場合に対しては
表面層はポリアミド、　ＰＥＴ。

ＰＢＴ等があげられる。又、中心層に樹脂を用い、表面
層に紙や鉄、アルミ、銅などの金属板やポリエステル不
織布や織布を用いることができる。

次に、本発明の多孔性複合材料の製造方法の一例を示す
。

まず、２枚のシート状材料間に無機繊維と樹脂材料とを
挟む。

この際、無機繊維は、マット状に形成しておく。

このマット状に形成する方法としては、たとえば無機繊
維をカードマシンに供給し、解繊、混繊しマット状に製
造する等、任意の方法が採用される。

また、無機繊維を接着するためやマット状物の萬密度を
上げるために、ポリエチレン、ポリプロピレン、不飽和
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、有機粉末はマン
ト状物を製造する際でもよいしマット状物を製造した後
に散布してもよい。また、有機粉末は粉末として使用さ
れてもよいし、粉末の分散液やエマルジョンとして使用
されてもよい。有機繊維の長さ及び直径は無機繊維と混
繊してマント状物を形成する際の形成性がすぐれている
のが好ましいので、長さは５〜２００ｍが好ましく、よ
り好ましくは２０〜１００ｍであり、太さは３〜５０μ
ｍが好ましく、より好ましくは２０〜４０μｍである。

さらに、有機粉末の直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もっ
と小さくてもよい。

なお、マント状物の機械的強度を向上させるためにニー
ドルパンチを施こしてもよく、ニードルバンチは１−当
たり１０〜６０個所行われるのが好ましい。

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０．０１〜０．２ｇ／ｃｄ
が好ましく、より好ましくは０．０３〜０．０７ｇ／ｃ
ｄである。また、全体としての空隙率は７０〜９８％が
好ましい。さらに、マ・ノド状物の厚さは用途により適
宜決定されればよいが、一般には２〜２００ｍである。

一方、樹脂材料は、熱可塑性樹脂フィルムシートを、マ
ント状の無機繊維の片面または両面に積層することによ
って供給する。

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、不飽和ポリエステル、ポ
リウレタン、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル等
の熱可塑性樹脂のフィルムがあげられる。なお、有機繊
維もしくは粉末を接着剤としてマット状物に添加する際
には溶融温度の近いものを使用するのが好ましい。

熱可塑性樹脂フィルムの厚さは厚くなると重くなり、薄
くなると機械的強度が低下するので５０〜５００μｍが
好ましく、より好ましくは７０〜３００μｍである。ま
た、有機繊維や粉末を接着剤として併用する際には有機
繊維や粉末により無機繊維は接着されるので熱可塑性樹
脂フィルムの厚さを薄くすることができる。

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、たとえば単に載置する方法、熱融着する
方法、押出ラミネートする方法等があげられる。

そして、樹脂材料が溶融状態になる温度以上で且つ前記
シート状材料が固体状態を保持する温度で加熱し、シー
ト状材料の両外面から圧力を加えて樹脂材料を無機繊維
に含浸させる。

この際、加熱する方法は任意の方法が採用されてよく、
たとえば熱風加熱方法、赤外線ヒーター遠赤外線ヒータ
ーなどによる輻射加熱方法等があげられる。

また、圧力を加える方法も任意の方法が採用されてよく
、たとえばプレスする方法、ロールで圧縮する方法等が
あげられる。プレス圧力は０．　１〜２０ｋｇ／ａＪで
あって、中心層と表面層とを合わせた全体の厚みの４１
５以下圧縮されるのが好ましく、圧縮時間は数秒あれば
よい。また、ロールで圧縮する際にはロール間を、中心
層と表面層とを合わせた全体の厚みの４１５〜１／２０
に設定するのが好ましい。

この際、溶融した熱可塑性樹脂は、加圧圧縮されること
によって無機繊維中に含浸される。次に解圧すると積層
シートは元の厚さに回復しようとするが無機繊維は一度
押しつぶされているので充分に回復しない。

そこで、熱可塑性樹脂が溶融した状態で表面層材料の両
外面を拡開することにより、無機繊維と樹脂材料とから
なる中心層の厚みを増大させ多孔化するとともに、該中
心層の両外面にシート状材料からなる表面層を融着一体
化し、その後冷却する。

すると、中心層材料は表面層材料に融着しているから厚
みが回復され萬高くなる。なお、この際、熱可塑性樹脂
は溶融しているので無機繊維や接着部分が破断すること
はない。

拡開の方法は、たとえば表面層材料の両端を持って行っ
てもよいし、真空吸引によって反対方向に引張してもよ
い。

冷却は放冷であってもよいし冷風を吹き付けてもよい。

なお、拡開しつつあるときも冷却してよいが、その場合
は拡開が終了するまで熱可塑性樹脂が溶融しているよう
に条件を設定する必要がある。

冷却して熱可塑性樹脂を固化させることで、目的の複合
材料を得る。

（作用） 本発明の多孔性複合材料の製造方法は、無機繊維および
樹脂材料を、２枚のシート状材料に挟み、前記樹脂材料
が溶融状態になる温度以上で且つ前記シート状材料が固
体状態を保持する温度で加熱し、前記シート状材料の両
外面から圧力を加えて前記樹脂材料を前記無機繊維に含
浸させた後、前記シート状材料の両外面を拡開する。こ
れにより、無機繊維と樹脂材料とからなる中心層が多数
の空隙を有する状態で結着されるとともに、該中心層の
両外面にシート状材料からなる表面層が融着−体化する
こととなる。

〔第１実施例〕 長さ４０〜２００ｆｌ、直径９〜１３μｍのガラス繊維
をカードマシンに供給し、混繊してマ・ット状にし、１
（Ｊｌ！当たり２０箇所ニードルパンチを行って厚さ１
０ＭＭ、重さ６００ｇ／ｒｒｒのマント状物を得た。つ
いで、その両面にポリエチレンシート（厚さ１００μｍ
、重さ１００ｇ／ｎｆ）を積層して積層シートを得た。

得られた積層シートの両面に厚さ５０ｐｍのわら半紙を
積層し、２００℃で３分間加熱した。そして、クリアラ
ンスが１．３ｆｉで、２００℃に加熱したロールで１０
ｃｍ／秒の速度で圧縮し、２００℃に保って両表面層材
料を両端から０．５６／秒の速度で真空吸引して拡開し
、積層シートの厚みを９鶴まで回復した後、３分間空冷
して多孔性複合材料を得た。

こうして得られた複合材料を２００℃のオープンで２分
間加熱した後、３０℃の金型で１　ｋｇ／Ｊの圧縮力で
１分間圧縮し、第１図に示すように段差りを形成した多
孔性複合材料の成形体１を得た。

金型は最小肉厚部が３．０ｍ、肉厚部が８．０ｍ、凹部
の曲率半径が５鶴であり、得られた成形体１は長さＬｉ
２Ｏ２日、幅Ｗ９００ｍ、段差Ｄ２０ｎであった。

第２図に示すように、この成形体１を幅５０日の長板状
に切断して試験片１０とした。そして、これを１００ｍ
間隔Ａ間隔持し、その中心位置の上方から荷重Ｇを加え
、該試験片ｌＯが折れる寸前の曲げ荷重（ｋｇ１５ｃｍ
幅）を測定した。結果を表１に示す。

〔第２実施例〕 上記第１実施例のわら半紙に代えて、厚さ約２１（３０
０ｇ／ｒｒｒ＞のポリエステル不織布を用い、その他を
上記第１実施例と同様にして多孔性複合材料を得た。ま
た、上記第１実施例同様に成形体を成形し、曲げ荷重を
測定した。結果を表１に示す。

〔第３実施例〕 上記第１実施例のわら半紙に代えて、厚さ３０μｍのア
ルミ箔を用い、その他を上記第１実施例と同様にして多
孔性複合材料を得た。また、上記第１実施例の圧縮力を
１　ｋｇ／ｄ！から７ｋｇ／−に変更し、その他を上記
第１実施例と同様にして成形体を成形し、曲げ荷重を測
定した。結果を表１に示す。

〔比較例〕

上記第１実施例のわら半紙を用いず、その他を上記第１
実施例と同様にして多孔性複合材料を得た。また、上記
第１実施例同様に成形体を成形し、曲げ荷重を測定した
。結果を表１に示す。

表　　１ 低下余白） （発明の効果） 以上述べたように、本発明によると、無機繊維と樹脂材
料とからなる中心層が多数の空隙を有する状態で結着さ
れるとともに、該中心層の両外面にシート状材料からな
る表面層が融着一体化することとなるので、軽量で、剛
性、耐熱性、賦形性に優れ、特に曲げ強さが著しく向上
した多孔性複合材料を容易に製造することができる。

また、両表面層が融着一体化した状態で製造されるため
無機繊維の飛散がほとんど無く、環境衛生的にも優れて
いる。

さらに、両表面層が紙、合成繊維織布、不織布の場合、
加熱後賦形プレスして所定の形状に成形可能であるし、
金属板の場合特に加熱しなくても賦形成形可能である。

もちろん加熱して中心層を溶融した方が賦形は容易にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１実施例ないし第３実施例において成形さ
れる多孔性複合材料からなる成形体の全体構成の概略を
示す斜視図、第２図は同成形体を用いて行った曲げ荷重
試験の方法を示す概略図である。 １・・・成形体 （多孔性複合材料の製造方法）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）無機繊維が樹脂材料によって多数の空隙を有する状
   態で結着された中心層と、前記樹脂材料が溶融状態にな
   る温度より高温度で固体状態を保持するシート状材料か
   ら成る表面層とからなる多孔性複合材料の製造方法であ
   って、 無機繊維および樹脂材料を、２枚のシート状材料に挟み
   、前記樹脂材料が溶融状態になる温度以上で且つ前記シ
   ート状材料が固体状態を保持する温度で加熱し、前記シ
   ート状材料の両外面から圧力を加えて前記樹脂材料を前
   記無機繊維に含浸させた後、前記シート状材料の両外面
   を拡開することにより、無機繊維と樹脂材料とからなる
   中心層を多孔化させるとともに、該中心層の両外面にシ
   ート状材料からなる表面層を融着一体化させることを特
   徴とする多孔性複合材料の製造方法。