JPH03158229A

JPH03158229A - 軽量複合材料

Info

Publication number: JPH03158229A
Application number: JP1298506A
Authority: JP
Inventors: Masanori Nakamura; 雅則中村; Katsuhiko Yamaji; 克彦山路
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1991-07-08
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH0785916B2

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、自動車用天井材などの各種内装材として好適
な軽１１復合材に関する。さらに本発明は、物理的強度
および成形性に優れ、製造の容易な軽１！複合材料に関
する。

（従来の技術）例えば自動車用天井材に使用される複合材料は、軽量で
、剛性、耐熱性、吸音性、熱成形性などの性能に優れて
いることが要求される。このような材料として、無機繊
維からなるマント状不織布に熱可塑性樹脂を含浸させて
得られた多孔性複合材料に、必要に応じて発砲スチレン
、発泡ウレタンなどの発泡体からなるシートを積層して
、さらにその上層に軟質塩化ビニルシートなどの表皮材
を接着した材料が用いられている。このような材料は吸
音性などの特性は優れているが、接着剤などを用いて表
皮材を積層しているため、強度や熱成形性に欠ける。さ
らに、製造工程が復雑であるという問題もある。

（発明が解決しようとする課題）本発明は上記問題点を解決するものであり、その目的と
するところは、物理的強度および成形性に優れ、さらに
製造の容易な軽１１複合材料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は、無機繊維と熱可塑性樹脂とを
主成分とするマツ！・状成形体物に熱可塑性エラストマ
ーの層が積層された、マット状の軽ｊｌ複合材料であっ
て、該無機繊維が、該熱可塑性樹脂を結着材として少な
くとも部分的に相互に結合され、該マット状成形体が全
体にわたって多数の空隙を有し、そのことにより上記目
的が達成される。

本発明で使用される無機繊維としては、たとえばガラス
繊維、ロックウール繊維などがあげられ、その長さはマ
ットの形成の容易さの点から５〜２００−が好ましく、
５〇−以上の繊維が７０重量％含まれているのがより好
ましい。無機繊維の直径は５〜２０μｍが好ましく、よ
り好ましくは９〜１７μｍである。無機繊維の直径が小
さくなり過ぎると、機械的強度が低下し、無機繊維の直
径が大きくなり過ぎると、マット状不織布が重くり、そ
の結果得られる複合材料の嵩密度が太き（なる。

上記無機繊維は、任意の方法によってマット状不織布と
される。このとき無機繊維に熱可塑性樹脂からなる有機
繊維を混繊して用いることによって、無機繊維同士の結
合状態が良好となる。このような有機繊維としてはポリ
エチレン繊維、ポリオレフィン系繊維などが用いられる
。有機繊維の使用量は、マット状不織布の重量に対して
５０ｖｔ％以下であることが好ましい。マット状不織布
の製造方法としては、たとえば無機繊維および必要に応
じて有機繊維をカードマシンに供給し、解繊および混繊
してマットを製造する方法があげられる。

さらに、厚み方向に繊維を配回させるために、ニードル
パンチを施すことが好ましい。ニードルパンチはｌａｍ
２当たり、３０〜６０箇所行われるのが好ましく、より
好ましくは５０〜６０箇所である。マット状不織布の密
度は太き（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、０．０４〜０．１ｇ／ａｍ３が好ましく
、より好ましくは０．０４〜ｏ、ａｓｇ／ｃｍ３である
。

熱可塑性樹脂フィルムに使用される熱可塑性樹脂は、加
熱により溶融し、無機繊維間に含浸して該無機繊維を相
互に結着させ得る樹脂であればよい。例えばポリエチレ
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などが用いられる
。好ましくは、熱可塑性樹脂のメルトインデックス（Ａ
ＳＴＭ　Ｄ１２３８に従い、２３０°Ｃ１荷重２．１６
ｋｇで測定）が１０以上の、溶融粘度の低い樹脂が用い
られる。上記熱可塑性樹脂フィルムの厚さは、５０〜２
００μｍが好ましく、より好ましくは１００〜１５０μ
ｍである。熱可う性樹脂フィルムの厚さが厚くなり過ぎ
ると、最終的に複合材料が重くなり、薄くなり過ぎると
機械的強度が低下する。

熱可塑性エラストマーの７−トを構成する樹脂としては
、軟質塩化ビニルシートなどの弾性を有する熱可塑性樹
脂が用いられる。熱可塑性エラストマーは、溶融粘度の
高い樹脂であることが好ましく、特に好ましくは、メル
トインデックスが、１以下である。

本発明の複合材料は以下のようにして製造される。まず
、上記無機繊維を主成分とするマ・ｙト状不織布の両面
に熱可塑性樹脂フィルムを積層し、この積層物の少なく
とも片面に熱可塑性エラストマーのシートを重ねる。こ
の積層物を熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマーの
融点以上の温度に加熱した後、圧縮する。上記フィルム
を積層する方法は、任意の方法が採用される。加熱条件
としては、熱可塑性樹脂および熱可塑性エラストマーの
融点より５０°Ｃ〜１００°Ｃ高い温度で１〜２分間行
うのが好ましい。また、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、赤外線ヒーターなどによ
る輻射加熱方法などがあげられる。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。プレス圧縮法を採用する際の圧縮
条件は、好ましくは０．１〜５ｋｇ／ｃｍ２であり、ロ
ールで圧縮する際の一対のロール間距離はマットの厚さ
の５〜１５％が好ましく、より好ましくは７〜１０％で
ある。圧縮時間は１〜１０秒が好ましい。また、圧縮す
る際に熱可塑性樹脂が冷却されて固化するとマントの厚
さが回復しなくなり空隙率が低下するので、プレス金型
及びロールも所定温度に加熱されているのが好ましい。

上記加熱によって溶融した熱可塑性樹脂は、溶融粘度が
低いため、マット状不織布内に含浸し、該樹脂が固化す
ると、該マット状不織布を構成する無機繊維が相互に結
合する。マット状不織布に上記有機繊維が添加されてい
る場合には、この加熱によって有機繊維も溶融して無機
繊維を相互に結合させる。圧縮を行うことによって、熱
可塑性樹脂フィルムはマット状不織布に効果的に含浸し
、熱可塑性樹脂による無機繊維相互の結合力を上がる。

得られた樹脂含浸マットを加熱時の温度に維持した状態
で圧力を解除することによって、その厚さを回復させる
。これによって、マット内に空隙が生じ、軽量複合材料
が得られる。樹脂含浸マットの厚さを回復するには任意
の方法が採用されてよく、たとえば、樹脂含浸マ・ノド
を樹脂の融点以上の温度条件下でほぼ無加圧化状態で所
定時間保持する。主に無機繊維の弾性復元力によってマ
ットの厚さがほぼ元の状態に回復し、マット内には空隙
が生じる。通常、樹脂含浸マットの嵩密度が０．０５〜
Ｏ，Ｉｇ／　ｃ１１’程度となるまで厚さを回復させる
ことが望ましい。

このようにして得られた複合材料は、無機繊維を主成分
とするマット状不織布内に熱可塑性樹脂が均一に分散し
て、無機繊維同士を少なくとも部分的に結合させている
。熱可嘗性エラス）・マーは、溶融粘度が高いためマッ
ト内部まで含浸せず、圧縮が解除された際にマット表面
に定着して表面層を形成する。第１図に本発明の方法に
よって得られた複合材料の断面図を示す。第１図におい
て、複合材料ｌは、複数の無機繊維２が熱可塑性樹脂３
を接着剤として相互に結着し、空隙５を有するマット状
成形体に、熱可塑性エラストマーの層４が積層されてな
る。

本発明の複合材料は、上記のような構造を有するため、
軽量で、成形性に優れる。例えば、曲率半径が５ｍ１１
１の絞り成形機を用いて熱プレス成形を行った場合、し
わのない美麗な成形品が得られる。

物理的強度も池の同様の複合材料に匹敵する。さらに本
発明の複合材料は熱可塑性エラストマーが一体となって
成形されているため、表皮材を新たに積層する必要がな
く製造が容易である。

このような複合材料は、自動車用の天井材などの内装用
部材として好適に用いられ得る。

（実施例）本発明を実施例について以下に説明する。

及１旦工長さ２０〜１００　ａ＋ｍ、直径１０μｍのガラス繊維
と、長さ４０〜２００１Ｉ１ｍ、　　直径３０μ閏のポ
リエチレン繊維とを、６５：　３５の重量比でカードマ
シンに供給し、混、繊してマット状とした。このマット
状物にＩＣｌ１１２当り６０箇所の割合でニードルパン
チ処理を行い、厚さ６ｍｍ、単位面積当りの重量が４０
０ｇ／ｍ２のマット状不織布を得た。

このマット状不織布の片面に厚さが約１３０μｍの高密
度ポリエチレンフィルムを積層し、他の面に厚さが約８
０μｌの高密度ポリエチレンフィルムと模様印刷を施し
た厚さが約２００μｍの着色オレフィン系熱可塑性エラ
ストマーシートとを、該熱可塑性エラストマーシートが
外側となるように積層した。

用いた高密度ポリエチレンフィルムはメルトインデック
スが２０であり、熱可塑性エラストマーシートはメルト
インデックスがＯ１１以下であった。メルトインデック
スは、ＡＳＴＭ　ＤＩ２３８に従い、２３０℃、２．１
６ｋｇ荷重の条件で測定した値である。この積層体をテ
フロンベルトにはさみ、２００’Ｃの熱風をあてて熱可
塑性樹脂を溶融させた後、２００°Ｃ１３ｋｇ／　０ｍ
２の条件にて５秒間熱プレスを行った。次いで、温度を
２００°Ｃに保ちながら上下のテフロンベルトを減圧吸
引することによって、シートの厚さを６ｍｍまで回復さ
せて、本発明の軽量複合材料からなる成形体を得た。

得られた成形体を以下の方法で評価した。成形体の両面
を、２００°Ｃの赤外線ヒーターで３分間加熱した後、
深さ１０ｍｍ、金型間距離５ｍｍ、凹部曲率半径５Ｉの
表面シボ加工を施したコンクリート製金型に供給し、０
．０５〜１ｋｇ／ｃ＋ｅ２の圧力で１分間ブレス１５、
深絞り加工を行った。得られた成形品の凹部（金型の曲
率半径が５１１１１１の凸部に対応する部分）の曲率半
径を測定し、かつ深絞り加工部分のしわの有無を目視に
より判定することにより、成形性を評価した。さらに、
平坦部分（厚さ約５ｍｍ）の曲げ強度および曲げ弾性率
（ＪＩＳ　［７２２１）を測定して成形品の強度を評価
した。これらの結果を後述の比較例１の結果とともに表
１に示す。

友Δ匠土実施例１と同様のマット状不織布の両面に、厚さが約１
００μｍの高密度ポリエチレンフィルム（メルトインデ
ックスが約２０）を積層し、実施例１と同様の方法で成
形体を得た。得られた成形体の両面を２００　’Ｃの赤
外線ヒーターで３分間加熱したのち、これに厚さ約２０
０μｌの熱可塑性エラストマーシートと発泡ポリエチレ
ンシートとの複合表皮材を積層して成形品を得た。得ら
れた成形品を実施例１と同様にして評価し、その結果を
表１に示す。

（以下余白）（発明の効果）本発明の軽量複合材料は、このように、成形性に優れ、
物理的強度も他の同様の複合材料に匹敵する。さらに本
発明の複合材料は熱可塑性エラストマーが一体となって
成形されているため、表皮材を新たに積層する必要がな
（製造が容易である。

したがって、本発明の軽量複合材料は、自動車用の天井
材などの内装用部材として好適に用いられ得る。

４、　″″の、　な１日第１図は本発明の複合材料の断面図である。

１　・・・複合材料、２　・・・無機繊維、３　・・・
熱可塑性樹脂、４　・・・熱可盟性エラストマー　５・
・・空隙。

以上

Claims

【特許請求の範囲】

１．無機繊維と熱可塑性樹脂とを主成分とするマツト状
成形体物に熱可塑性エラストマーの層が積層された、マ
ット状の軽量複合材料であって、該無機繊維が、該熱可
塑性樹脂を結着材として少なくとも部分的に相互に結合
され、該マット状成形体が全体にわたって多数の空隙を
有する、軽量複合材料。