JPH04363214A - 深絞り用成形材料 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は深絞り用成形材料に関し
、より詳しくは、これを熱圧成形して主として自動車内
装材の芯材として用いられる、木質系の深絞り用成形材
料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の深絞り用成形材料としては、木
質系の乾式成形用材料、反毛屑を主原料とする所謂レジ
ンフェルト、あるいは熱可塑性樹脂を主体とし、これに
木粉，パルプ，繊維屑などを混合してなる熱可塑性の成
形材料などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、木質系
の乾式成形用材料は、例えばこれを自動車内装材用とし
て深絞り成形した場合、木質繊維自体が短繊維であり、
また成分的にみて吸湿性のある材料であるため、高温多
湿下に曝されると剛性が極端に低下したり、吸湿膨張に
よる反りが発生し、実用上問題となる。

【０００４】特に軽量化を図る場合には、吸湿による剛
性低下の程度が大きくなり、ドア材やリアパーセルなど
の部位には要求性能を満足させることが難しく、更に天
井材として使用する場合には変形による垂れ下がりなど
の現象が顕著に現れる。

【０００５】また、レジンフェルトの場合は、ポリエス
テル系の化学繊維を主体とする原料構成であるため、繊
維そのままで接着力はなく、且つ接着剤を混合した場合
の保持適性が良好でないため、上記木質系の乾式成形用
材料に較べて樹脂添加を多量に行わなければならない。 その他、繊維そのものが主として衣料用であり、柔軟性
のあるように作られているので、レジンフェルトにおい
て軽量化を図る場合、剛性をあげるためにジュートとか
パームロックなどのような骨材の働きをする剛直な補助
繊維原料を用い、また熱硬化性樹脂の添加を多くするな
どの必要があり、コスト高を招く。

【０００６】更に、熱可塑性の成形用材料の場合、樹脂
そのものの比重が１．０　前後であることから、軽量化
を図ろうとすると肉薄化せざるを得ず、その場合には成
形品をリブ付きとして補強を図るなどの必要があり、こ
のため成形金型の製作費が莫大で、コスト高となる。ま
た、熱可塑性樹脂は高温で溶融するので耐熱性の点で致
命的な問題があり、使用部位が限定される。

【０００７】一方、熱硬化樹脂の発泡体を成形体として
用いることが近年行なわれているが、単体強度が出ない
ため、ガラス繊維やガラスネットなどと組合わせて用い
る必要があり、このためコスト高であるという問題があ
る。

【０００８】本発明は、熱圧成形により複雑な形状を有
する深絞り成形品を得ることが可能であり、得られた成
形品において軽量化を図る場合でも吸湿変形が少なく、
耐熱性に優れ、また剛性の高い、深絞り用成形用材料を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の深絞り用成形
用材料は、木質繊維　１００重量部に対し、天然または
合成繊維２０〜７５重量部と、ガラス繊維８〜５０重量
部と、適宜量の熱硬化性樹脂，並びに必要に応じて熱可
塑性樹脂を混合してなることを要旨とするものである。

【００１０】本発明において、木質繊維としては、木材
チップを蒸煮解繊した主として針葉樹系のファイバーで
、通常５〜１０ｍｍのものが用いられる。

【００１１】天然または合成繊維としては、麻，木綿，
ポリエステル，アクリル，ナイロンなどが挙げられ、通
常２０〜６０ｍｍのものが用いられる。

【００１２】ガラス繊維は、直径が１０μｍ　前後で、
モノフィラメント状あるいは収束させたチョップ状のも
のを用いることができる。ガラス繊維の性状はモノフィ
ラメント，チョップ状のどちらの形態であっても効果は
顕著にみられる。

【００１３】本発明においては若干の水分の存在の下で
木質繊維を構成する一成分から熱可塑性樹脂と同様な働
きを引出し、使用用途に合せて要求物性に不足する分は
適宜量の熱硬化性樹脂類を配合するようにする。

【００１４】熱可塑性樹脂は、深絞り用成形材料を熱風
通気処理法（オーブン法）にてマット化する場合に用い
られるもので、ポリオレフィン系、ポリエステル系樹脂
などが使用される。

【００１５】熱硬化性樹脂としては、フエノール樹脂の
粉末または液状物が用いられ、成形材料が熱圧成形され
て出来る成形品の強度を得るために用いるものである。

【００１６】この他、上記深絞り成形用材料の配合材料
としては、吸湿防止用にパラフィン系撥水剤等が用いら
れる。

【００１７】この深絞り成形用材料は、マット化した後
、用途部位毎の雄雌成型により通常２１０℃前後、圧力
１０〜４５ｋｇ／ｃｍ２　、１分間程度で深絞り成形さ
れて成形品となる。このような深絞り成形品ではなしに
、平板成形品としても良いことは、勿論である。

【００１８】本発明において、上記原料構成である深絞
り用成形材料の混合物をマット化してハンドリング可能
とする手段として、熱風通気処理法（オーブン法）やニ
ードルパンチィング処理法があるが、これらに特に限定
されない。

【００１９】

【作用】上記の木質成形体において木質繊維は、これを
構成する一成分が若干の水の存在の下で可塑化して、熱
可塑性樹脂と同様な働きをする。

【００２０】このため、熱圧成形品の使用用途や使用部
位にもよるが、木質繊維を使用しない成形用材料に較べ
、要求物性を満足させるために添加する補強用の熱硬化
性樹脂の添加量を大幅に少なくすることができる。

【００２１】また、ガラス繊維を混合したので、このガ
ラス繊維が補強用として機能する結果、上記補強用の熱
硬化性樹脂の添加量を更に少なくすることができる。

【００２２】更に、ガラス繊維を用いることにより、熱
圧成形品の軽量化を図った場合における剛性低下がなく
なるとともに、高温多湿下での成形品の吸湿膨脹による
変形を効果的に防止できる。

【００２３】また天然または合成繊維の混合により深絞
り成形用材料が物理的に交絡されてハンドリング性と柔
軟性が付与される。そしてこのため、次工程の熱圧成形
時に深絞りが可能となる。これらの繊維の添加量は成形
形状により異なる。

【００２４】熱硬化性樹脂は、使用用途や使用部位の要
求品質を満足させるために必要であり、通常、　２１０
℃前後、圧力１０〜４５ｋｇ／ｃｍ２　、圧締時間１分
程度で深絞り成形用材料を熱圧成形することで、マット
状物から成形品となる。

【００２５】また熱可塑性樹脂は、オーブン方式で深絞
り成形用材料をマット状物とする際に不可欠で、上記の
天然または合成繊維と同じく、マットにハンドリング性
を付与するために添加される。即ち、この熱可塑性樹脂
は、オーブン通過時における１２０〜　１５０℃の通気
条件で溶融し、またオーブン処理に続くクーリング処理
で冷却固化し、木質系繊維、ガラス繊維などのマット原
料間の接着剤としての働きをする。

【００２６】尚、ニードル方式のマットの場合、ニード
ルパンチング処理により天然または合成繊維が物理的に
交絡してマットのハンドリングが可能となるため、上記
の熱可塑性樹脂は入れなくても良い。

【００２７】

【実施例１】以下に実施例を説明する。

【００２８】実施例１ 木質繊維　１００重量部に対し、ガラス繊維１４重量部
，熱硬化性樹脂（フェノールレジン粉末）２１重量部，
熱可塑性樹脂（ポリエステル系樹脂）７重量部を混合し
て、深絞り用成形材料Ａを作製した。また、木質繊維　
１００重量部に対し、熱硬化性樹脂（フェノールレジン
粉末）１９重量部，熱可塑性樹脂（ポリエステル系樹脂
）６重量部を混合して、深絞り用成形材料Ｂを作製した
。

【００２９】上記の２種類の深絞り用成形材料Ａ，Ｂを
、２種類のスペーサを用いて平板成形し、厚さ　２．５
ｍｍの成形品Ａ’，Ｂ’を得た。

【００３０】これらの成形品Ａ’，Ｂ’について、曲げ
強度（ｋｇ／ｃｍ２　）と比重の関係をプロットして図
１（Ａ）　のようなグラフを得た。このグラフより、ガ
ラス繊維を混入した成形品Ａ’の方が、同一比重品で比
較した場合、成形品Ｂ’より強度が大きいことが確認さ
れた。また、ガラス繊維を添加することで成形品の軽量
化に伴う強度低下を防止できることが判る。

【００３１】次に、上記組成の深絞り用成形材料Ａ，Ｂ
を用い、これらを同一厚さ　２．５ｍｍで且つ比重がそ
れぞれ　０．７になるように平板成形した成形品Ｉ，Ｉ
Ｉについて、吸湿による変形量を調べるため、次の試験
■，■を行った。

【００３２】試験■：成形品Ｉ，ＩＩより採取した　１
００×　３００ｍｍの試片をその片側５０ｍｍまでの部
分を　１００ｍｍの高さでクランプし、温度７０℃，湿
度９０％ＲＨの環境下で４時間放置し、各試片の先端の
変形量（垂れ下がり量：ｍｍ）を測定した所、成形品Ｉ
は４０〜６０ｍｍであったのに対し、成形品ＩＩは９０
ｍｍ以上であった。

【００３３】試験■：成形品Ｉ，ＩＩの　１５０ｍｍ角
の試片について、乾燥器により温度　１０５℃で全乾状
態とした後、３０℃，湿度９５％ＲＨの環境下で平衡含
水率となるまで放置して吸湿させた。そしてこれら試片
の常態（乾燥器による処理前の状態）→乾燥→吸湿によ
る長さ方向の変形量（ｍｍ）を測定した。結果は図１（
Ｂ）　に示した通りである。図１（Ｂ）　において実線
は成形品Ｉの、また破線は成形品ＩＩの変化をそれぞれ
示したものである。この結果より、ガラス繊維を用いた
成形品Ｉは吸湿による挙動が抑えられることが判る。

【００３４】実施例２ 上記深絞り用成形材料Ａに用いるガラス繊維としてその
繊維長が１ｍｍ以下，１２ｍｍ，１８ｍｍ，２５ｍｍの
４つをそれぞれ用いて、実施例１と同様にして厚さ　２
．５ｍｍの平板成形品Ａ’をそれぞれ作った。

【００３５】これらの成形品Ａ’（比重０．８５〜０．
９０）について、上記と同様にして試片の曲げ強度（ｋ
ｇ），常態→乾燥→吸湿による長さ方向の変形量（ｍｍ
），並びに吸湿による変形量（ｍｍ）をそれぞれ調べた
。これら結果をプロットして、図２（Ａ）　〜（Ｃ）　
を得た。尚、図２（Ｂ）　で実線は繊維長が１２ｍｍ，
１８ｍｍ，２５ｍｍの場合（３種ともに略同一線上に載
る）の、また破線は繊維長が１ｍｍ以下の場合の結果で
ある。

【００３６】以上の結果より、ガラス繊維が長い程、成
形品の強度が大きくなり、また吸湿や高温多湿下におけ
る変形に対してはガラス繊維を１８ｍｍ以上とすれば効
果的であることが判る。

【００３７】一方、ガラス繊維を混合する場合、繊維が
長くなる程分散が悪くなり、出来上がった深絞り用成形
材料のマットの表面に凹凸が顕著に出ることから、成形
品の外観も悪く、且つ物性のバラツキが大きくなる。よ
って、適正なガラス繊維の長さは９〜２５ｍｍと判断さ
れる。

【００３８】実施例３ ガラス繊維の適正な添加量を調べるために、次の様な実
験を行なった。

【００３９】即ち、ガラス繊維として長さ１８ｍｍ品を
用い、またその添加量を木質繊維　１００重量部に対し
３，６，９，１２重量部にした深絞り用成形材料ａ〜ｄ
をそれぞれ作り、これらを実施例１と同様にして比重０
．５０〜　０．６０　の厚さ　２．５ｍｍの平板成形品
ａ’〜ｄ’を作製した。尚、深絞り用成形材料ａ〜ｄに
おける原料組成は表１の通りである。

【００４０】

【表１】

【００４１】上記平板成形品ａ’〜ｄ’について、曲げ
強度（曲げ破壊荷重）及び吸湿による変形量（ｍｍ）を
実施例１と同様に測定した。この測定結果をトレースし
て図３（Ａ）　，（Ｂ）　を得た。

【００４２】そして、自動車用成形天井材として使用さ
れる目付重量　１．３〜　１．６　ｋｇ　／ｃｍ２　の
成形用材料で成形品比重０．５０〜０．６０とした場合
の合格基準である曲げ破壊荷重が　３．０ｋｇ以上で、
７０℃、９５％ＲＨの雰囲気で４時間放置した場合の吸
湿による変形量が７０ｍｍ以下のものを合格品と判断す
れば、ガラス繊維の添加量は８重量部以上必要となるこ
とが判る。

【００４３】また、ガラス繊維は原料としては高価なも
のであるため、コスト的にはできるだけ低い配合とする
のが好ましく、製品価格との兼合からして添加量の上限
は木質繊維　１００重量部に対して５０重量部程度であ
る。

【００４４】尚、熱硬化性樹脂として使用するフェノー
ルレジン粉末の添加量によって曲げ破壊荷重や吸湿変形
量は変化する。例えば、成形品比重　０．５０〜　０．
６０　における熱硬化性樹脂の添加量と曲げ破壊荷重の
関係は図４に示した通りであり、添加量が増えれば曲げ
破壊荷重は上昇し、成形品の破壊強度は向上する。この
場合、木質繊維　１００重量部に対する熱硬化性樹脂の
添加量が１５重量部以上では、曲げ破壊荷重の向上の度
合いは緩慢であり、従って熱硬化性樹脂の効果的な添加
量は１５重量部と考えられる。

【００４５】実施例４ 上記実施例１〜３に記載された深絞り用成形材料Ａでは
、これを熱圧縮して成形品とする場合、深絞り用成形材
料Ａにおける木質繊維、ガラス繊維、熱硬化樹脂の配合
を適宜に設定することで、成形品における強度や耐湿変
形量を要求される性能とすることができる。

【００４６】ところが、成形品における製品形状が複雑
となると実施例１〜３における組成ではうまく成形出来
ない場合がある。

【００４７】このような問題を解決するためには、麻、
木綿などの天然あるいはまたはポリエステル、アクリル
、ナイロン等の合成繊維からなる長繊維を混合すること
で、成形性を向上させることができる。次にこの場合の
実施例を説明する。

【００４８】即ち、次の表２の組成で、深絞り用成形材
料Ｃ〜Ｅをそれぞれ作った。

【００４９】

【表２】

【００５０】上記の深絞り用成形材料Ｃ〜Ｅをハンドリ
ング可能とする場合、深絞り用成形材料Ｄについてはオ
ーブン方式と、ニードル方式の２つの方法が適用できる
が、深絞り用成形材料Ｃ，Ｅでは長繊維が混入されてい
ないのでニードル方式は適用できず、よってオーブン方
式のみを適用した。

【００５１】これらの深絞り用成形材料Ｃ〜Ｅを用いた
深絞り成形品Ｃ’〜Ｅ’についての実験結果を表３に示
した。表３において、成形性を調べるために用いた丸皿
■は図５（Ａ）　に、また丸皿■は図５（Ｂ）　にそれ
ぞれ示した。図で、ｔ１〜ｔ６はそれぞれ１５０，１２
０，３０，１００，９０，３０ｍｍである。

【００５２】

【表３】

【００５３】以上の結果より、麻、木綿などの天然ある
いはまたはポリエステル、アクリル、ナイロン等の合成
繊維からなる長繊維を混合した深絞り用成形材料Ｄを用
いた場合、引張り強度や伸び率などのマット特性が全体
的に向上し、また成形性が良好であることが判る。

【００５４】一方、ガラス繊維の添加量が多い深絞り用
成形材料Ｅでは、ガラス繊維が木質繊維より形状が長い
分、マット特性や成形性が若干向上するものの、コスト
高となる。

【００５５】尚、この長繊維の添加量は、目的とする最
終製品の形状により適宜変えれば良い。即ち形状が複雑
になる程、長繊維の添加量を増やせば良く、例えば成形
品の形状がアームレストを一体化したドア形状であれば
、長繊維の混合率は木質繊維１００重量部に対し５０〜
６０重量部とすれば十分成形可能となる。

【００５６】そしてこのように長繊維を添加することで
、深絞り用成形材料に柔らかさを付与でき且つハンドリ
ング適正を向上させることができるとともに、次工程の
熱圧成形において良好な成形性を付与することが出来る
が、ハンドリング性を維持できる最小限度の添加量は木
質繊維　１００重量部に対し２０重量部と考えられる。

【００５７】また一方、本発明に係わる深絞り用成形材
料の主原料である木質繊維が蒸解されて複雑なフィブリ
ル化された形状に対し、上記長繊維は単調な形状である
。このため、上記した通り、長繊維が増加する程、補強
用の熱硬化性樹脂の添加量を増やす必要があり、結果と
してコスト高を招く。よって、製造コストとの兼合から
して、長繊維の添加量の上限は木質繊維　１００重量部
に対して７５重量部と判断される。

【００５８】

【発明の効果】以上の通り、この発明によれば、熱圧成
形によって複雑な形状を有する深絞り成形品を得ること
が可能であり、また得られた成形品において軽量化を図
る場合においても吸湿変形が少なく、耐熱性に優れ、剛
性の高い、深絞り用成形材料を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）　は実施例１で深絞り用成形材料を熱圧
成形して得られた平板成形品における比重と曲げ強度の
関係を示したグラフ、（Ｂ）　は平板成形品における吸
湿率と変形量との関係を示したグラフである。

【図２】（Ａ）　は深絞り用成形材料に用いたガラス繊
維長とその熱圧平板成形品における曲げ強度との関係を
示したグラフ、（Ｂ）　はこの平板成形品における吸湿
率と変形量との関係を示したグラフ、（Ｃ）　は同じく
平板成形品におけるガラス繊維長と変形量の関係を示し
たグラフである。

【図３】（Ａ）　は深絞り用成形材料におけるガラス繊
維の添加量とその熱圧平板成形品における曲げ強度との
関係を示したグラフ、（Ｂ）　は同じくガラス繊維の添
加量と変形量の関係を示したグラフである

【図４】深絞り用成形材料における熱硬化性樹脂（フェ
ノール樹脂）の添加量とその熱圧平板成形品における曲
げ破壊強度との関係を示したグラフである。

【図５】（Ａ）　，（Ｂ）　はそれぞれ実施例４におけ
る深絞り成形形状の説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】木質繊維　１００重量部に対し、天然また
   は合成繊維２０〜７５重量部と、ガラス繊維８〜５０重
   量部と、適宜量の熱硬化性樹脂，並びに必要に応じて熱
   可塑性樹脂を混合してなることを特徴とする深絞り用成
   形材料。