(57)【要約】【課題】膨張後、特に湿式マットの均質性部分の利点を保持するとともに圧縮強度が大きく改善され、軽量でつぶれにくく、衝撃吸収性、触感、吸音性などに優れた膨張成形品（多孔質基材）となるスタンパブルシート、その製造方法、スタンパブルシート形成用マットおよび膨張成形品の提供。【解決手段】シートの略平面方向に配向した強化繊維が部分的に熱可塑性樹脂で結着されたマトリックス構造のウェブを所定回数ニードリングすることにより得られ、シートの略平面方向に配向した強化繊維が部分的に熱可塑性樹脂で結着されたマトリックス構造部分と、該マトリックス構造の厚み方向から突出した強化繊維の起毛部とからなるマットを圧密化して得られるスタンパブルシート。【選択図面】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）強化繊維と熱可塑性樹脂とを湿式分散法によりシート状に抄造した後、乾燥し、シートの略平面方向に配向した強化繊維が部分的に熱可塑性樹脂で結着されたマトリックス構造のウェブを製造し、
（２）得られたウェブを、１ｃｍ２  あたり１０〜９０回ニードリングして、前記マトリックス中の強化繊維の一部を厚み方向に配向させ、ニードリングマットを形成した後、
（３）前記ニードリングマットの片面または両面に必要に応じて熱可塑性樹脂層を積層し、前記マトリックス中の熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加熱・圧縮するスタンパブルシートの製造方法。
【請求項２】
強化繊維と熱可塑性樹脂とからなるシート状物であって、該シートの略平面方向に配向した強化繊維が部分的に熱可塑性樹脂で結着されたマトリックス構造部分と、該マトリックス構造の厚み方向から突出した強化繊維の起毛部とからなるスタンパブルシート形成用マット。
【請求項３】
強化繊維と熱可塑性樹脂とからなるシート状物であって、該熱可塑性樹脂の融点以上の温度での加熱により膨張し、該シートの略平面方向に配向した強化繊維が部分的に熱可塑性樹脂で結着されたマトリックス構造部分と、該マトリックス構造の厚み方向から突出した強化繊維の起毛部とを有する膨張品となるスタンパブルシート。
【請求項４】
強化繊維が無機繊維である請求項３に記載のスタンパブルシート。
【請求項５】
前記シートの片面または両面に積層された熱可塑性樹脂層を有する請求項３または４に記載のスタンパブルシート。
【請求項６】
表皮材層を有する請求項３ないし５のいずれかに記載のスタンパブルシート。
【請求項７】
請求項３ないし６のいずれかに記載のスタンパブルシートの膨張成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膨張後に軽量でつぶれにくく、衝撃吸収性、触感、吸音性などに優れた多孔質基材となり、建材、自動車などの内装材、特に自動車内装用天井材の芯材に好適なスタンパブルシート、その製造方法、スタンパブルシート形成用マットおよびスタンパブルシート膨張成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス繊維などの強化繊維を、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂で固着したウェブ（またはマット）を、加熱圧縮して圧密化したスタンパブルシートが知られている。
上記スタンパブルシートは、圧密化前のウェブ（またはマット）の製造過程の特徴でおおまかに２つに分類される方法で製造されている。具体的な製造方法としては、強化繊維と熱可塑性樹脂の繊維または粒子とを、通常微小気泡を含む溶媒中に分散させ、分散媒から不織布状の堆積物（ウェブ）を抄造する湿式分散法（特許文献１など参照）（以下湿式マットともいう）、および強化繊維と熱可塑性樹脂の繊維または粒子とを、カードマシンなどに供給して気相中で分散させ解繊および混繊して綿状部（ウェブ）とする乾式分散法（特許文献２〜４など参照）（以下乾式マットともいう）が知られている。
【０００３】
このスタンパブルシートは、短繊維に解繊された強化繊維が積み重なった状態のマトリックス構造を有する加熱膨張性シートであり、マトリックスを構成する熱可塑性樹脂の融点以上に加熱すれば、強化繊維の剛性などによるスプリングバックにより圧密化前のウェブ近くまで厚みが膨張・復元する。この膨張性を利用すればスタンパブルシートを容易に賦形することができ、たとえば加熱膨張させたスタンパブルシートを金型内に載置して圧縮した後、冷却固化する成形方法が知られている（特許文献３および特許文献５など参照）。
【０００４】
上記のように得られるスタンパブルシートの成形品（膨張成形品）は、強化繊維がランダムな方向に分散して交絡し、かつ交差した強化繊維が熱可塑性樹脂により固着された三次元網目構造の多孔質基材であり、衝撃緩衝性があり、ウェブから直接同一厚みの多孔質基材に圧縮したものに比べ、高強度を発現する。このためスタンパブルシートは、軽量かつ高強度を両立しうる点で利用価値が高く、とりわけ天井材、ドアトリムなどの高強度、高剛性の要求される自動車内装部材の芯材などの成形用材料として好適である。
【０００５】
上記スタンパブルシートの膨張成形品の剛性は、厚みの３乗に比例することが知られており、このためスタンパブルシートの膨張時に、クリアランスを大きく（圧縮比を小さく）して、膨張成形品のシート厚みを大きくすることが望まれる。たとえば上記特許文献３および特許文献５などにおいても、金型のクリアランスは、冷却固化後の成形品に空隙が残存するように調整している。
【０００６】
また膨張成形品の剛性向上には、スタンパブルシートの厚み方向の圧縮強度を増大させることも有効である。上記乾式マットは、ウェブの形状を整えるために一般的にニードリングを施して押圧するが、この際に機械的強度も向上することが知られている。前記特許文献２〜４には、ウェブ（マット状物）の機械的強度を向上させるためにニードルパンチを施してもよいことが記載され、具体的に１ｃｍ２  あたり１〜３個所（特許文献２）、１〜１００個所（特許文献３）行うことが開示されている。
これに対して湿式マットは、ウェブは巻取りシート形状で得られるため、ニードリングは施さない。湿式マットは均質性には優れるが、一方、強化繊維は抄造時の媒体の流れに影響を受けるため、主として平面方向に配向しており、そのため一般的に圧縮強度は乾式マットほどは高くない。
【０００７】
また、スタンパブルシートの膨張成形品では、上記圧縮強度の向上以外にも、剛性、表皮接着性、吸音性などの諸特性の改善を図って均質な内部構成の表面に緻密な層を偏在させる方法が数多く検討されている。しかしながら上記したように乾式および湿式マットのいずれも強化繊維と熱可塑性樹脂とが均質に分布した構造であり、たとえば熱可塑性樹脂のみを表面に偏在させた緻密な層を形成することは困難で、特に均質性が高い湿式マットでは困難である。
【０００８】
このため、たとえば剛性または吸音性を改善するために、ウェブの片面または両面に熱可塑性フィルムまたはシートを積層する方法（特許文献６〜８など参照）、不織布または強化繊維の含有率が異なるウェブを積層する方法（前記特許文献４および特許文献９など参照）が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】
特公昭５５−９１１９号公報
【特許文献２】
特開昭６４−７７６６４号公報
【特許文献３】
特開平２−７６７２５号公報
【特許文献４】
特開２０００−１４１５２３号公報
【特許文献５】
特開平４−３３１１３８号公報
【特許文献６】
特開平１０−１００２９９号公報
【特許文献７】
特開２００２−２４０１８０号公報
【特許文献８】
特開平８−２２９９４１号公報
【特許文献９】
特開平９−１０９３０７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような情況に鑑みてなされ、膨張後、特に湿式マットの均質性部分の利点を保持するとともに圧縮強度が大きく改善され、軽量でつぶれにくく、衝撃吸収性、触感、吸音性などに優れた膨張成形品（多孔質基材）となるスタンパブルシートおよびその製造方法、さらにはこのようなスタンパブルシート形成用マットおよび膨張成形品を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題のうちでも、スタンパブルシートの膨張成形品の剛性を向上させ、上下からの押圧力で潰れ難くするために、スタンパブルシートの厚み方向の圧縮強度を増大させることを図って、特にニードリング処理に着目して、各種マットにニードリングを施して具さに検討したところ、以下のような知見を得た。
【００１２】
まず、乾式マットにニードリング（ニードルパンチ）を施せば機械的強度が向上することは、前記特許文献２または３などに教示されており、これは強化繊維の一部がウェブマトリックス内で厚み方向に配向することによることがわかっている。しかし乾式マットは強化繊維と熱可塑性樹脂との単なる混繊物であって、両者は結着していないため、これにニードリングを施した場合、強化繊維と熱可塑性樹脂とが同等に厚み方向に配向し、強化繊維と熱可塑性樹脂とが平面方向に配向したマトリックス中に、厚み方向に配向したニードリング部分（孔）が形成される。このため乾式マットでは、単位面積あたりのニードリング本数を増加させると表面に針痕が目立つようになる。さらにウェブの平面方向のマトリックス構成が少なくなるため、ウェブの強度が低下し、搬送困難になる。
【００１３】
これに対し、湿式マットのニードリング処理は、従来必要性が知られておらず、また実際ニードリングを施した報告もないが、湿式マットにニードリングを施すと乾式マットにニードリングを施した場合と全く相違する予想外の複雑な構造を形成するという知見を得た。これを図１に模式的に示す。
均質な湿式マット（図１Ａ参照）にニードリングを施すと、シートの略平面方向に配向した強化繊維が部分的に熱可塑性樹脂で結着されたマトリックス構造部分Ｍ（ニードリング前のウェブ相当部分）と、該マトリックス構造の厚み方向から突出した強化繊維の起毛部Ｗとからなる二重構造が形成されることがわかった（図１Ｂ参照）。しかも、このマトリックス構造の厚み方向から突出する起毛部は実質的に強化繊維からなり、すなわち熱可塑性樹脂はマトリックス構造にほとんど残存し、緻密に偏在していることが目視で確認された。
【００１４】
さらに上記のような二重構造の湿式マットは、一旦、他のフィルム材料などと積層して圧密化してスタンパブルシートとすれば（図１Ｃ参照）、外観は従来のものと見分けがつかないが、これを膨張すれば、再び圧密化前に近い二重構造をほぼ復元することが確認できた（図１Ｄ参照）。特に、このニードリングした湿式マットから得られる膨張成形品は、圧縮強度が著しく増大しており、乾式マットにニードリングを施したものに比べてもかなり高い。
【００１５】
なお本発明者は、上記のような乾式マットへのニードリングで生成する孔は、解繊した強化繊維のみのマット状物に、熱可塑性樹脂を粉末状で散布した場合でも同様に生じ、これをニードリングして粉末熱可塑性樹脂が内部に押し込められた時、表面凹凸の原因となる多数の孔を生じることも確認している。
そしてこれら知見から、強化繊維と熱可塑性樹脂とが部分的に結合したウェブ（マット）好ましくは特に均質性の高い湿式マットであれば、バーブを有する針を用いるニードリングを所定回数施すことにより上記二重構造を形成しうることに想到した。すなわち強化繊維と熱可塑性樹脂とが部分的に結合したウェブにニードリングを施せば、スタンパブルシートに係る厚み方向の圧縮強度が増大し、かつ熱可塑性樹脂の緻密層が偏在した構造が得られ、上記諸課題を一挙に解決しうることを見出して本発明を完成するに至った。
【００１６】
本発明では、スタンパブルシートの好ましい製造方法として、
（１）強化繊維と熱可塑性樹脂とを湿式分散法によりシート状に抄造した後、乾燥し、シートの略平面方向に配向した強化繊維が部分的に熱可塑性樹脂で結着されたマトリックス構造のウェブを製造し、
（２）得られたウェブを、１ｃｍ２  あたり１０〜９０回ニードリングして、前記マトリックス中の強化繊維の一部を厚み方向に配向させ、ニードリングマットを形成した後、
（３）前記ニードリングマットの片面または両面に必要に応じて熱可塑性樹脂層を積層し、前記マトリックス中の熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加熱・圧縮するスタンパブルシートの製造方法を提供する。
【００１７】
本発明では、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなるシート状物であって、該シートの略平面方向に配向した強化繊維が部分的に熱可塑性樹脂で結着されたマトリックス構造部分と、該マトリックス構造の厚み方向から突出した強化繊維の起毛部とからなるスタンパブルシート形成用マットを提供する。
このマットの起毛部を構成する強化繊維（Ｗ）は、マット全体の強化繊維量に対し、１〜９０％程度であることが望ましい。
【００１８】
本発明では、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなるシート状物であって、該熱可塑性樹脂の融点以上の温度での加熱により膨張し、該シートの略平面方向に配向した強化繊維が部分的に熱可塑性樹脂で結着されたマトリックス構造部分と、該マトリックス構造の厚み方向から突出した強化繊維の起毛部とを有する膨張品となるスタンパブルシートを提供する。
このスタンパブルシートは、上記マットから得ることができる。
【００１９】
上記スタンパブルシートは、その片面または両面に積層された熱可塑性樹脂フィルム（またはシート）層を有していてもよい。
さらに表皮材層を有するスタンパブルシートであってもよく、たとえば表皮貼合スタンパブルシートと称される。
【００２０】
本発明では、上記各スタンパブルシートから得られる膨張成形品も提供され、膨張成形品は、場合によっては積層成形品である。
上記において、強化繊維は好ましくは無機繊維である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明で提供するスタンパブルシートは、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなるシート状物であって、該熱可塑性樹脂の融点以上の温度での加熱により膨張し、該シートの略平面方向に配向した強化繊維が部分的に熱可塑性樹脂で結着されたマトリックス構造部分と、該マトリックス構造の厚み方向から突出した強化繊維の起毛部とを有する膨張品となる。スタンパブルシートは必要に応じて片面または両面に必要に応じて熱可塑性樹脂層、さらには表皮材を有し、圧密化シートまたはコンソリッドシートなどとも称される。
【００２２】
このようなスタンパブルシートは、
（１）シートの略平面方向に配向した強化繊維が部分的に熱可塑性樹脂で結着されたマトリックス構造のウェブを製造するウェブ抄造工程と、
（２）前記ウェブを所定回数ニードリングするニードリングマット製造工程と、
（３）前記ニードリングマットを圧密（緻密）化するスタンパブルシート製造工程とにより得られる。
【００２３】
（１）ウェブ抄造工程
本発明では、ニードリングにより、上記のような二重構造を形成しうるマット構造が得られればよく、ニードリングを施すマットは強化繊維が熱可塑性樹脂により部分的に結着されてなるものであればよいが、均一分散性のよい湿式分散法（抄紙法）による湿式マット（ウェブ）が好ましく、特に泡液を媒体として強化繊維と熱可塑性樹脂を分散させる方法により得られる湿式ウェブが好ましい。なお湿式ウェブに限定されるものではないが、強化繊維と熱可塑性樹脂とに結着部分が実質的にない乾式マットでは、上記目的構造の形成が困難である。
以下には、基本的に湿式分散法で得られたウェブに基づいて説明する。湿式分散法のプロセスを図２に模式的に示す。
【００２４】
本発明でのウェブは、強化繊維と熱可塑性樹脂とが部分的に結合した不織布状の堆積物である。
上記強化繊維は、無機繊維または有機繊維のいずれであってもよく、これらを複合した繊維であってもよい。無機繊維としては、たとえばガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、ステンレス鋼繊維、その他の金属繊維、鉱物繊維などが挙げられ、有機繊維としては、たとえばアラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、木質繊維、麻などの天然繊維などが挙げられる。これらを単独使用してもあるいは２種以上併用してもよい。これらのうちでも、高い補強効果と高い圧縮強度が得られることから無機繊維が好ましく、特に低コストのガラス繊維が好ましい。
【００２５】
強化繊維の繊維長は、補強効果、膨張性、賦形性を確保するという点から、５〜１００ｍｍ程度のものが好ましく、ウェブ製造時の均一分散性から５〜５０ｍｍ程度が好ましい。また強化繊維の直径は、補強効果と膨張性を確保する点で、５〜３０μｍ程度が好ましく、より好ましくは７〜２５μｍ程度である。
また熱可塑性樹脂との濡れ性および接着性を改良するために、シランカップリング剤などによる処理が施された強化繊維も好ましく用いられる。
【００２６】
熱可塑性樹脂は、上記強化繊維とともにウェブのマトリックスを構成する成分であり、通常、たとえばポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体などの共重合体、ＥＰＭ、ＥＰＤＭなどの熱可塑性エラストマーなどを単独使用または２種以上組合わせて併用することができる。
これらの中でも、強度、剛性および成形性に優れるポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂が好ましく、特に上記特性に加え低価格でもあるポリプロピレンが好ましい。さらに、ポリプロピレンの中でも、メルトフローレートＭＦＲ（ＪＩＳＫ６７５８に準拠して２１０℃、２１．２Ｎ（２．１６ｋｇｆ）で測定）が、１〜２００ｇ／１０分のものが強度、剛性および成形性の点から好ましい。
【００２７】
さらに上記熱可塑性樹脂と強化繊維との接着性を向上させるために変性ポリオレフィン樹脂などを併用してもよい。変性化合物としては、具体的に不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物などの酸、エポキシ化合物などが挙げられる。
より具体的にはたとえば、ポリプロピレンに、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸などをグラフト共重合して得られる、分子内に酸無水物基、カルボキシル基などの変性基を有するものが、強度向上の点から好ましい。
上記熱可塑性樹脂の形状は、特には限定されず、たとえば粉末、ペレット、フレークなどの粒子形態、繊維形態のどれでも使用することができ、種々形状の混在したものであってもよい。なかでも、ウェブ中で均一分散しやすい粉末が特に好ましく用いられる。
【００２８】
上記強化繊維と熱可塑性樹脂の使用量比は、スタンパブルシート、さらにはその積層成形品において、実質的な組成比であり、通常、強化繊維／熱可塑性樹脂（質量比）＝１０／９０〜９０／１０であり、好ましくは３０／７０〜８０／２０、より好ましくは３０／７０〜７０／３０である。強化繊維量が過剰であると熱可塑性樹脂が均一に繊維中に含浸され難くなり、一方強化繊維量が過少であると所望の補強効果が得られ難いが、上記量比であれば曲げ強度および曲げ弾性率などの機械的強度の高い積層成形品が得られる。
【００２９】
上記のような強化繊維と熱可塑性樹脂とからウェブを製造する湿式分散方法自体は特に限定されず、公知の湿式分散法を広く採用することができる。具体的には、微小気泡（空気）が分散した界面活性剤水溶液中に、強化繊維および熱可塑性樹脂を分散させ、該分散液中の固形分を堆積させ、乾燥することにより不織布状の堆積物（ウェブ）を得る。上記の強化繊維を樹脂とともに抄造する湿式分散法によれば、強化繊維に粒子状の熱可塑性樹脂が均質に分散したウェブが容易に得られ、好ましい。
【００３０】
ここで本発明では、特に強化繊維が熱可塑性樹脂で部分的に結着されている必要がある。強化繊維を熱可塑性樹脂で部分的に結着させる方法としては、特に限定されず、熱可塑性樹脂が溶融する温度以上に加熱されれば良く、加熱装置としては温風炉、遠赤外線炉、または誘導加熱装置などを用いることができる。
乾燥温度が低すぎると、強化繊維と熱可塑性樹脂とが部分的に結合したウェブが得られにくいので、たとえば熱可塑性樹脂としてポリプロピレンを使用する場合、乾燥は１６０〜２３０℃程度で行うことが望ましい。
また、強化繊維と熱可塑性樹脂を効率的に結着させるために、混合ウェブを加熱後、ウェブ内の空隙が４０％以上維持できるように軽く圧縮してもよい。空隙が４０％以上であれば次工程（２）において、ニードリングにより強化繊維を厚み方向に配向させることができる。
【００３１】
上記により所望目付のウェブが得られるが、ウェブの目付量は、通常１００〜１０００ｇ／ｍ２  程度である。
ウェブの厚みは、目付や使用目的によっても異なるが、たとえば自動車内装材用である場合には、通常、１ｍｍ以上、好ましくは１〜１０ｍｍ程度である。
【００３２】
（２）ニードリングマット製造工程
次いで、上記で得られたウェブを、１ｃｍ２  あたり１０〜９０回ニードリングする。これにより前記ウェブマトリックス（図１Ａ参照、Ｍで表記部分）中の強化繊維の一部を厚み方向に配向させ、強化繊維のみがウェブから突き出ることにより、強化繊維が偏在する起毛部（図１Ｂ参照、Ｗで表記部分）を生成させる。またこの結果、マトリックス部分（Ｍ）は、熱可塑性樹脂が偏在することになり、ウェブマトリックス（Ｍ）と起毛部（Ｗ）との二重構造のニードリングマットが形成される（図１Ｂ参照）。
【００３３】
ニードリングは、具体的に、バーブを備えたフェルト針によりウェブの内部を貫通させ、バーブの作用により強化繊維を打込む面とは反対の面から突き出させるので、針の打込み深さは少なくとも第１バーブがウェブを貫通することが望ましい。さらに望ましくは２つ以上のバーブがウェブを貫通するまで打込むことが望ましい。強化繊維の突出状態はある程度湾曲していたり、蛇行していたりしてもよいが、直線状に表面から突き出ているのが望ましい。さらに望ましくは平面方向から３０度以上の角度で突き出ているのが望ましい。
【００３４】
上記のようなバーブを有するフェルト針によるニードリングは、本発明の目的を達成しうる範囲であれば制限されないが、針の大きさ、バーブの形状、バーブ個数などを選択して行われる。
フェルト針の大きさは、１５〜３２番程度が好ましく、通常２５番程度のものを使用する。針の打ち込み本数は、１ｃｍ２  あたり１０〜９０回とする。さらに望ましくは２０〜７０回である。１０回よりも少ないと厚み方向に配向する繊維が少なく、十分な圧縮強度が得られにくく、また９０回よりも多いとウェブの強度が低下し、搬送できなくなる傾向がある。この際、打ち込み回数一回につき、バーブ通過個数が、通常２個以上、好ましくは３〜１５個、より好ましくは５〜１５個である。また上記打ち込みにより、１ｃｍ２  あたり通過するバーブの全個数は、通常１００〜９００個、好ましくは１５０〜７００個程度であることが望ましい。
【００３５】
本発明において、圧縮強度を向上させるためには、マトリックス構成部分（Ｍ）より突出している強化繊維（起毛部Ｗ）がニードリングマット全体に含有されている強化繊維のうち１〜９０％に相当するのが望ましい。この強化繊維の起毛割合が１％未満であると十分な圧縮強度が得られにくく、また９０％を超えるとウェブの強度が低下し、ウェブの搬送ができなくなる傾向にある。上記強化繊維の起毛割合は、３〜７０％であることがより好ましい。
本発明において、強化繊維の起毛割合は、ハサミまたはカッターで切取ることができるウェブマトリックス構成部分から起毛した強化繊維の秤量値を、マット中に含まれる強化繊維全量で除して百分率とした値である。
【００３６】
（３）スタンパブルシート製造工程
上記ニードリングマットの片面または両面に必要に応じて熱可塑性樹脂層を積層して、加熱・圧縮し、圧密（緻密）化する。
この圧密（緻密）化前に、必要に応じて、ニードリングマットの片面または両面に熱可塑性樹脂層を積層しておくことができる。さらには表皮材を積層してこれらを一体に加熱・圧縮することもできる。
【００３７】
熱可塑性樹脂層を構成する熱可塑性樹脂は、上記ウェブマトリックスを構成する熱可塑性樹脂と同様のものを使用することができる。また必要に応じて、熱可塑性樹脂層中に繊維および／またはフィラーなどを含ませてもよい。
また熱可塑性樹脂層は単層フィルム、異なる溶融粘度を組合わせた２層以上のフィルム、マトリックス樹脂よりも融点の高い層を有した複層フィルムであってもよいし、それらに貫通孔を設けたフィルムでもよく、また、ポリプロピレンやポリエステル、ポリアミドなどの不織布でもよく必要特性に応じた形状と成分のものを組み合わせて積層してもよい。
また熱可塑性樹脂層をそれぞれ組み合わせて両方の面に積層してもよい。
【００３８】
成形品に非通気性が要求されるときは、マトリックス樹脂よりも融点の高いフィルムを積層すればよい。マトリックス樹脂がポリプロピレンのときはポリアミド、ポリエチレンテレフタレートなどが望ましい。
【００３９】
自動車天井材など吸音性と非通気性が要求されるときは強化繊維が主として厚み方向に配向している面にマトリックス樹脂よりも融点の高いフィルムを積層し、強化繊維が平面方向に主として配向している面にマトリックス樹脂よりも溶融粘度の小さいフィルムや貫通孔を有するフィルムを積層することが望ましい。
【００４０】
また自動車天井材において触感と非通気性が要求されるときは強化繊維が主として厚み方向に配向している面にマトリックス樹脂よりも融点および溶融粘度が低い樹脂を最外層に有し、中間層にマトリックス樹脂よりも融点の高い樹脂を有した複層フィルムを積層することが望ましい。マトリックス樹脂がポリプロピレンのときはポリエチレン、ポリプロピレンなどオレフィン系の樹脂を両層に有し、中間層がポリアミド、ポリエチレンテレフタレートなどである複層フィルムが望ましい。
【００４１】
スタンパブルシートに積層する表皮材としては、植物繊維、動物繊維などの天然繊維、セルロース系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリアクリル系、ポリプロピレン系の合成樹脂繊維などからなる織布もしくは不織布が好適に用いられる。このような織布もしくは不織布などの繊維系の表皮材を用いると、熱可塑性樹脂層に接着性樹脂層を設けた場合、その接着樹脂層が溶融して繊維間に食込むアンカー効果が大きくなり、表皮材とスタンパブルシートとの剥離強度が大きくなる。
【００４２】
また、該樹脂とのアンカー効果が得られるのであれば、たとえばポリウレタン発泡体のように連続気泡を有する発泡シートを織布もしくは不織布の芯材と張り合わせる面に設けておけば、芯材の凹凸を吸収し、表皮材表面の意匠性を高め、かつクッション性を付与することもできる。また、接着性を確保するために表皮材に予めホットメルトをラミネートしておいてもよい。
【００４３】
上記熱可塑性樹脂フィルム（シート）および／または表皮材は、リールから繰出し、マット上に積層すればよく、必要に応じて積層される他の積層材も同様に積層することができる。この積層とマットの加熱とは、どちらが先でもよく、同時に行ってもよい。
【００４４】
ニードリングマットの加熱温度は、マトリックス中の熱可塑性樹脂の融点以上かつ分解点未満の温度、もしくは非通気性樹脂層を有する場合には、その融点または熱可塑性樹脂の分解点未満のいずれかの低い方の温度以下である。
加熱方法は特に制限されないが、たとえば熱風加熱、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あるいはダブルベルト方式に用いられる熱盤などを用いることができる。
【００４５】
圧力を加える方法は、ロールプレスでもプレス盤でもよく、公知の方法を特に制限なく適用することができる。冷却プレスで圧力を加えてシート状に固化し、緻密なスタンパブルシートを得るとスタンパブルシートの嵩高さが小さくなり、輸送効率も向上し、好ましい。
【００４６】
ここで上記熱可塑性樹脂がポリプロピレンの場合には、加熱温度は１７０〜２３０℃、好ましくは１９０〜２２０℃とする。２３０℃を超えると、ポリプロピレンの分解による着色や強度低下を招きやすいためである。また冷却盤間でプレスするとき、緻密なスタンパブルシートを得るための冷却盤間における上記圧力は、０．５〜５０ｋｇｆ／ｃｍ２  （０．０５〜５ＭＰａ）の範囲内とするのが好ましい。５０ｋｇｆ／ｃｍ２  を超えると、強化繊維の破損を招きやすく、一方０．５ｋｇｆ／ｃｍ２  未満では、熱可塑性樹脂の含浸が不十分となって所期の剛性が得られにくいためである。
【００４７】
樹脂が溶融した状態で圧力をかけることにより、厚み方向に配向した強化繊維が一旦平面方向に変形され、マット中の熱可塑性樹脂に含浸し、強化繊維はより剛性をもったものになる。
また表面に熱可塑性樹脂層を積層した場合には、この時に熱可塑性樹脂が強化繊維に含浸する。
【００４８】
冷却プレスで緻密なスタンパブルシートを得た場合、厚み方向に配向した強化繊維は平面方向に変形された状態で維持される。
なおこのスタンパブルシートには、酸化防止剤や対光安定剤、金属不活性化剤、難燃剤、カーボンブラックなどの添加剤や着色剤などを含有させることができる。これらの添加剤や着色剤は、たとえば粒状の熱可塑性樹脂にあらかじめ配合したりコーティングしたりする方法、あるいはスタンパブルシート製造工程中に、スプレーなどで添加する方法などによって、スタンパブルシート中に含有させることができる。
【００４９】
（４）スタンパブルシートの膨張成形
上述のようにして得られたスタンパブルシートを、熱可塑性樹脂の融点以上の温度に再加熱し、膨張したシートの上に表皮を積層した後、成形金型内に置き、金型スペーサーの高さやプレスの型締め高さなどを調整し、加圧成形することによって一体化して、所定の厚みを有するスタンパブルシート成形品を得る。緻密なスタンパブルシートの場合、熱可塑性樹脂の融点以上に加熱することで、平面方向に拘束されていた強化繊維がスプリングバック力により回復し、再び、厚み方向に配向した状態になる。
【００５０】
ここで、このような膨張成形時の加熱温度は、スタンパブルシートを構成する熱可塑性樹脂の融点以上かつ分解点未満の温度範囲で適宜選択することができる。たとえば上記熱可塑性樹脂がポリプロピレンの場合には、加熱温度は１７０〜２３０℃、好ましくは１９０〜２１０℃とする。
このスタンパブルシートの加熱方法としては、熱盤加熱や遠赤外線加熱、近赤外線加熱、通風式加熱などが有り、特に限定されるものではない。また、金型温度は、上記熱可塑性樹脂の凝固点以下であればよく、ハンドリング性や生産性の点から、通常、室温〜６０℃の範囲とする。
【００５１】
さらに成形圧力は、製品形状により異なるが、過剰の圧力は強化繊維を破断させるために通常０．０１〜５０ｋｇｆ／ｃｍ２  （０．００１〜５ＭＰａ）の範囲とする。なお本発明に係るスタンパブルシート成形品の製造方法では、マットに熱と圧力をかけて強化繊維中に熱可塑性樹脂を含浸させる工程（スタンパブルシートの製造工程）で、熱可塑性樹脂層以外のシートやフィルム、表皮などを同時に貼合したり、他材料との複合化を行い、意匠性やその他の機能を付与することができる。
【００５２】
【実施例】
次に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００５３】
（実施例１）
（１）ウェブの作成
湿式分散法（図２参照）により、ウェブを作成した。
ポリプロピレン粒子（ホモポリプロピレン、融点１６２℃、ＭＦＲ６５ｇ／１０分）とガラス繊維（繊維長：２５ｍｍ、繊維直径：１７μｍ）とを乾燥質量比で５０：５０となるように泡液中で混合して分散させ、脱泡後、堆積物を２００℃で乾燥して、ポリプロピレンを溶融させ、ガラス繊維とポリプロピレンを部分的に結着させた目付７００ｇ／ｍ２  、厚み５ｍｍのウェブを得た（図１（Ａ）参照）。
【００５４】
（２）ニードリングマットの作成
次いで、２５番手フェルト針（グロッツベッケルト社製、バーブ間隔１．１ｍｍ）を用いて、１ｃｍ２  あたり３０回ニードリング（通過バーブ数２７０個／１ｃｍ２  ）し、ニードリングマットを得た。
【００５５】
得られたニードリングマットの断面を顕微鏡で観察した結果、ガラス繊維の一部が厚み方向に配向が観察された。また厚み方向へはガラス繊維が主として配向しており、マット中でガラス繊維が偏在していることが確認された（図１（Ｂ）中ｂ参照）。すなわちウェブ部分Ｍから突出起毛したガラス繊維部分ＷのＰＰの存在量は、ウェブ部分Ｍよりも圧倒的に少ない。
このニードリングマットの起毛割合は２０％であった。
【００５６】
（３）スタンパブルシートの作成
次に上記ニードリングマットを、２１０℃に加熱し、０．３ＭＰａ下、加圧した後、２５℃の冷却盤間に配置し、０．３ＭＰａでプレスして固化（圧密化）し、緻密なスタンパブルシート（厚み１．０ｍｍ）を得た。
【００５７】
＜圧縮試験＞
このスタンパブルシートから、５０ｍｍ×１５０ｍｍの試験片を切り出し、２００℃雰囲気中で加熱して膨張させた後、２００℃雰囲気中で圧縮試験（ＪＩＳＫ７１８１に準拠、試験速度２ｍｍ／分）を行い、圧縮反力を測定した。表１中に、５０ｇ／ｃｍ２  の圧縮反力が得られる厚みを示す。
【００５８】
（４）積層成形
上記スタンパブルシートから、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの試験片を切り出し、２００℃雰囲気中で加熱した後、ガラス繊維が主として平面方向に配向している面側に、表皮材を積層し、クリアランスが７ｍｍの平板金型内に置き、成形する０．２ＭＰａの圧力で金型を型閉し、平板状の積層成形品を得た。
表皮材は、ホットメルトフィルムが積層されているポリエステル不織布（目付１８０ｇ／ｍ２  ）を用いた。
この積層成形品の厚みは７ｍｍであり、ウェブ由来の多孔質基材の平均厚みは５．５ｍｍであった。
【００５９】
＜落球試験＞
得られた積層成形品を、表皮面が上になるように水平台の上に置き、高さ１００ｍｍのところから１００ｇの鉄球を落下した。その結果、鉄球は跳ね返らずに止まり、衝撃吸収性があることが確認された。結果を表２に示す。
【００６０】
（実施例２）
実施例１の（４）において、表皮材を、スタンパブルシートのガラス繊維が厚み方向に配向している面（実施例１の逆面）に積層したこと以外は、実施例１と同様にして積層成形品を得た。この成形品の表皮面を指で押すと柔らかく、触感に優れていた。
【００６１】
（実施例３）
（１）強化繊維として炭素繊維（繊維長：２５ｍｍ、繊維直径：８μｍ）を用い、ポリプロピレンと炭素繊維とを６０：４０の乾燥質量比で用い、実施例１の（１）  と同様にして、目付７００ｇ／ｍ２  、厚み７ｍｍのウェブを得た。
（２）ニードリングを１ｃｍ２  あたり６０回とした以外は実施例１と同様にしてニードリングマットを得た（通過バーブ数５４０個／１ｃｍ２  ）。このニードリングマットの起毛割合は５５％であった。
【００６２】
（３）上記ニードリングマットの炭素繊維が主として厚み方向に配向している面側に下記層構成のフィルムＡ（ＰＡ／ＰＰ）を、炭素繊維が主として平面方向に配向している面側にフィルムＢ（ＰＥ／ＰＰ）フィルムを、それぞれＰＰ側をニードリングマット側となるように積層し、実施例１と同様に緻密なスタンパブルシート（厚み１．１ｍｍ）を得た。
フィルムＡ：ポリアミド（融点２２０℃、厚み２５μｍ）／ポリプロピレン（融点１６０℃、ＭＩ（メルトインデックス）＝８ｇ／１０分、厚み５０μｍ）
フィルムＢ：直鎖状ポリエチレン（融点１２０℃、ＭＩ＝２０ｇ／１０分、厚み８０μｍ）／ポリプロピレン（融点１６０℃、ＭＩ＝８ｇ／１０分、厚み１００μｍ）
【００６３】
（４）上記両面に複層フィルム層が積層されたスタンパブルシートから、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの試験片を切り出し、２００℃雰囲気中で加熱した後、表皮材のポリエステル不織布（目付１８０ｇ／ｍ２  ）を、フィルムＢ上に積層し、クリアランスが８ｍｍの平板金型内に置き、０．２ＭＰａの圧力で金型を型閉し、厚み７ｍｍ（ウェブ由来の多孔質基材の平均厚みは５．５ｍｍ）の平板状の積層成形品を得た。この積層成形品について、以下のような垂直吸音率の測定と通気性試験を行った。
【００６４】
＜吸音試験＞
上記積層成形品から、φ２９ｍｍの円盤試験片を切出し、ＪＩＳ  Ａ１４０５に準じて垂直入射吸音率の測定を行った。このときの背面空気層は０ｍｍとした。垂直入射吸音率が１．０のとき、音は完全に吸音される。垂直吸音率測定結果を表３に示す。
＜通気性＞
吸音材の通気度を、ＡＳＴＭ−Ｄ７３７に準じて測定した。
炭素繊維が平面方向に配向し、熱可塑性樹脂が偏在した部分は通気性があったが、フィルムＡを貼合した面は通気性がなかった。
【００６５】
（実施例４）
実施例３の（３）において、炭素繊維が主として厚み方向に配向している面側に積層するフィルムＡを下記フィルムＣ（ＰＥ／ＰＡ／ＰＰ）に、炭素繊維が主として平面方向に配向している面側に積層するフィルムＢをポリエステルスパンボンド（目付１５ｇ／ｍ２  ）に代えた以外は同様にして、スタンパブルシート（厚み１．２ｍｍ）を得た。
フィルムＣ：直鎖状ポリエチレン（融点１２０℃、ＭＩ＝２０ｇ／１０分、厚み８０μｍ）／ポリアミド（融点２２０℃、厚み２５μｍ）／ポリプロピレン（融点１６０℃、メルトインデックスＭＩ＝８ｇ／１０分、厚み１００μｍ）
【００６６】
実施例３の工程（４）において、表皮材のポリエステル不織布を、フィルムＣ上に積層した以外は、同様にして積層成形品（厚み７ｍｍ、ウェブ由来の多孔質基材の平均厚み５．５ｍｍ）を得た。
この成形品の表皮面を指で押すと柔らかく、触感に優れていた。また通気性を調べたところ、フィルムＣを貼合した面は通気性がなかった。
【００６７】
（比較例１）
実施例１において、ニードリング工程（２）を行わなかった以外は、同様にしてスタンパブルシート、次いで積層成形品（厚み４．５ｍｍ）を得た。
スタンパブルシートについて、実施例１と同様に行った圧縮試験の結果を表１に示す。
また積層成形品について、実施例１と同様に行った落球試験の結果を表２に、実施例３と同様に行った垂直吸音率測定結果を表３に示す。
【００６８】
（比較例２）
実施例１の工程（２）において、ニードリングを１ｃｍ２  あたり５回（通過バーブ数４５個／１ｃｍ２  ）とした以外は実施例１と同様にしてニードリングマット、スタンパブルシートを得た。
実施例１と同様に行った圧縮試験の結果を表１に示す。
このニードリングマットの起毛割合は０．５％であった。
【００６９】
（比較例３）
実施例１の工程（２）において、ニードリングを１ｃｍ２  あたり１１０回（通過バーブ数９９０個／１ｃｍ２  ）行ったところ、熱可塑性樹脂により結着されたウェブマトリックス部分がほとんど破壊され、ハンドリングできない状態となった。
【００７０】
（比較例４）
実施例１の工程（２）において、１００℃の乾燥器中で水分は乾燥させるが、ガラス繊維とポリプロピレンとが未結着の状態のウェブにニードリングを行ったところ、１ｃｍ２  あたり２０回で、ガラス繊維のほとんどが厚み方向に配向し、熱可塑性樹脂により結着されウェブマトリックス部分はほとんど破壊され、ハンドリングできない状態となった。
【００７１】
【表１】
2004217829.tif 000002
【００７２】
【表２】
2004217829.tif 000003
【００７３】
【表３】
2004217829.tif 000004
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧縮強度が著しく高められた湿式分散法によるスタンパブルシートが提供される。
このスタンパブルシートは、コシ（坐屈強度）の強い膨張成形品を形成することができるため、所望の表皮材を適宜選択して積層し、膨張成形すれば、衝撃吸収性、触感、吸音性に優れた積層成形品が得られる。このような本発明のスタンパブルシートは各種建材および自動車内装材などの芯材などとして好適であり、したがってその表皮材積層成形品は、建材および自動車天井材、ドアトリムなどの自動車内装材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により、ニードリングを施したウェブの変化を模式的に示すウェブの断面図である。
【図２】本発明におけるウェブ製造工程を説明するための模式図である。
【図１】
2004217829.tif 000005
【図２】
2004217829.tif 000006