(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然繊維と熱可塑性繊維とからなる繊維層状体であって、該繊維層状体の厚み方向の中心付近は前記天然繊維の量が多く、厚み方向の両側に向かって前記天然繊維より前記熱可塑性繊維の配合比率が厚み方向に徐々に変化し多くなる構成の繊維層状体。
【請求項２】
請求項１に記載した繊維層状体の製造方法であって、天然繊維と熱可塑性繊維を配合した原材料を回転する回転体の表面に供給した後、該回転体の回転力により前記天然繊維と前記熱可塑性繊維を移動する搬送面に向けて飛散させて、前記天然繊維と前記熱可塑性繊維を前記搬送面上に、その重量差により厚み方向に配合比率が徐々に変化する状態に堆積して層状化させ、これにより得られた繊維層状体を複数用意し、それらの天然繊維側同士を重ね合わせる向きで相互に積層して両面傾斜構造の繊維層状体を得ることを特徴とする繊維層状体の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載した繊維層状体の製造方法であって、天然繊維と熱可塑性繊維を厚み方向に配合比率が徐々に変化する状態に層状化させた後、ニードルパンチ工程により前記天然繊維と前記熱可塑性繊維を絡締することを特徴とする繊維層状体の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載した繊維層状体を製造するための装置であって、回転する回転体と、該回転体の表面に天然繊維と熱可塑性繊維を配合した原材料を供給する手段と、前記回転体の表面に供給された前記原材料に圧縮空気を吹き付けて飛散させる手段と、該飛散した原材料を受けて搬送する搬送手段を備えた繊維層状体の製造装置を２組備えるとともに、それぞれの製造装置で製造された繊維層状体を天然繊維側同士を重ね合わせる向きで積層させた状態でニードルパンチ処理を施す絡締装置を備えた繊維層状体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車のドアトリム等の内装材または住宅の壁材等の建材、家具等に用いられる繊維層状体およびその製造方法およびその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のドアトリム等の内装材として、厚み方向に天然繊維と熱可塑性繊維の配合比率が変化する繊維積層体（傾斜マット）が用いられている。従来、この種の繊維積層体１００は、図９に示すように天然繊維と熱可塑性繊維の配合比率を変えて予め別々に製作した各層１０１〜１０３を貼り合わせ、これにより例えば表面側と裏面側では熱可塑性繊維の配合比率が高く、中心層では天然繊維の配合比率が高い繊維積層体１００を製作していた。以下の説明において、表面側および裏面側から中心部に向けて同様に配合比率が変化する構造を両面傾斜構造といい、表面側から裏面側（またはその逆）に向けて配合比率が変化する構造を片面傾斜構造という。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の製造方法によれば、配合比率が異なる各層１０１〜１０３を予め別々の工程で製作しておく必要があったため、複数の工程が必要になって生産工程が煩雑になり生産性がよくなかった。
本発明は、この種の繊維層状体を効率よく製造するための方法およびこれにより生産された繊維層状体およびその製造装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、前記各請求項に記載した構成の繊維層状体およびその生産方法およびその製造装置とした。
請求項１記載の繊維層状体によれば、天然繊維と熱可塑性繊維の配合比率が厚み方向に徐々に変化する（以下、「徐変する」ともいう）状態で層状化されているので、例えば両繊維を配合した原材料を搬送コンベア上に飛散させれば、両繊維の成分である各繊維質の重量差を利用してその配合比率が厚み方向に徐変する状態に層状化させることができ、この方法によれば従来のように別々の工程で別途製作したものを積層するのではなく、１工程で製作することができ、これにより従来よりも当該繊維層状体の生産効率を向上させることができる。
また、配合比率が厚み方向に徐変しているので、従来のように別々の工程で製作した各層を貼り合わせて積層した場合のような配合比率についての界面が存在せず、従って界面はく離による強度低下を発生せず、ひいては当該繊維層状体の耐久性を大幅に高めることができる。
【０００５】
請求項２記載の製造方法によれば、従来のように天然繊維と熱可塑性繊維の配合比率が異なる複数の層をそれぞれ別工程で製作する必要がなく、１工程で層状化することができるので、従来よりも当該繊維層状体の生産効率を高めることができる。
また、天然繊維と熱可塑性繊維の配合比率が徐変しているので、従来のような界面はく離による強度低下を招くことはなく、これにより当該繊維層状体の耐久性を高めることができる。
なお、厚み方向に配合比率が徐変する状態に層状化された繊維層状体は、その後加熱加圧処理することによりボード体に成型することができる。
また、請求項２記載の製造方法によれば、表裏両面が同種の繊維層で、かつ厚み方向全域にわたって配合比率が徐変する繊維層状体を得ることができる。
【０００６】
請求項２に記載した繊維層状体の製造方法において、天然繊維と熱可塑性繊維を厚み方向に配合比率が徐々に変化する状態に層状化させた後、これらにさらに熱可塑性繊維を積層して両面傾斜構造の繊維層状体を得る製造方法とすることができる。係る製造方法によれば、繊維層状体の表裏両面を同種の繊維層とすることができる。例えば、天然繊維と熱可塑性繊維を配合比率が厚み方向に徐変する状態に層状化したものは、表側が天然繊維であれば裏側が熱可塑性繊維となる。そこで、表側（天然繊維側）にさらに熱可塑性繊維層を積層することにより、表面側および裏面側がともに熱可塑性繊維層で、中心層が天然繊維層となる繊維層状体を得ることができる。
請求項３記載の製造方法によれば、天然繊維と熱可塑性繊維が厚み方向に絡み合うので両繊維のはく離を一層確実に防止することができる。
【０００７】
請求項４記載の製造装置によれば、天然繊維と熱可塑性繊維を配合した原材料を回転する回転体の表面に積層し、然る後この積層状態の原材料に圧縮空気を吹き付けて飛散させる。飛散した原材料は、搬送手段に向けて吹き付けられる。飛散する段階で原材料は、各繊維の重量が大きく、また繊維が圧縮空気の吹き付け力を受けにくい形状を有する天然繊維は圧縮空気の影響をあまりうけることなく回転体の回転による遠心力により遠くの範囲へ吹き飛ばされ、天然繊維よりも各繊維の重量が小さく、また各繊維が上記圧縮空気の吹き付け力を受けやすい形状（各繊維が波形を有し相互に絡まり合った状態）を有する熱可塑性繊維は、回転体の回転に伴う遠心力よりも圧縮空気の吹き付け力により近い範囲に落下する。このことから、原材料が吹き飛ばされる全範囲において、回転体に近い範囲ほど熱可塑性繊維の配合比率が高く、回転体から遠い範囲ほど天然繊維の配合比率が高くなり、従って両範囲の中間範囲では天然繊維と熱可塑性繊維の配合比率が徐変する状態で吹き飛ばされ、これにより搬送手段上に配合比率が厚み方向に徐変する状態で天然繊維と熱可塑性繊維が層状に堆積されていく。
また、請求項４記載の製造装置によれば、繊維層状体における各層のはく離を一層確実に防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。図７には、以下説明する本実施形態の製造方法および製造装置１０により製造された繊維層状体５０が示されている。
この繊維層状体５０は、天然繊維（ケナフ繊維（ケナフの靭皮から得られる繊維））と熱可塑性繊維（ＰＰ繊維（ポリプロピレン繊維、以下同じ））が層状化された片面傾斜構造になっている。図示下面側は熱可塑性繊維の配合比率が高く（ＰＰリッチ）、上面側は天然繊維の比率が高くなっている（ケナフリッチ）。図示下面側から図示上面側に至るほど、熱可塑性繊維の配合比率が低くなる一方、天然繊維の配合比率が高くなって、厚み方向（図示上下方向）に配合比率が徐々に（連続的に）変化している。従って、この繊維層状体５０は、その厚み方向について配合比率に関する界面が存在しない状態に層状化されている。
本明細書において、配合比率が界面を形成することなく徐々に変化することを徐変という。また、配合比率が徐変する状態で層をなすことを層状と称して、配合比率の界面が存在する積層状態と区別する。
【０００９】
この繊維層状体５０は、図１に示した製造装置１０により製造される。この製造装置１０は、大きく分けて層状化工程Ｓと、熱可塑性繊維ウエブ積層工程Ｗと、ニードルパンチ工程Ｎを有している。層状化工程Ｓは、回転する回転体１１と、該回転体１１の表面に原材料１２を供給する手段（原材料供給装置１３）と、前記回転体１１の表面に供給された原材料１２に圧縮空気を吹き付けて飛散させる手段（エアブロー装置１４）と、飛散した原材料１２を受けて搬送する搬送手段（ベルトコンベア１５）を主体として構成されている。
【００１０】
原材料１２には、天然繊維と熱可塑性繊維をほぼ１：１の重量比率で配合したものが用いられている。天然繊維の各繊維は熱可塑性繊維の各繊維よりも重い。また、天然繊維の各繊維は、棒状で圧縮空気により吹き飛ばされにくい形状を有している。一方、熱可塑性繊維の各繊維は波形状を有して相互に絡み合っている。このため、熱可塑性繊維の各繊維は圧縮空気により吹き飛ばされやすい。
原材料供給装置１３は、原材料１２を投入するホッパー１３ａと、このホッパー１３ａの下部から原材料１２を給送する上下の給送コンベア１３ｂ，１３ｃを備えている。給送コンベア１３ｂ，１３ｃにより原材料１２は、回転体１１の背部（図示左側の側部）に給送される。
回転体１１の背部から上部に至る範囲には、大小２つのローラー（ウォーカとストリッパ）からなるほぐしローラー対１１ａ〜１１ａが複数組配置されている。原材料１２は、このほぐしローラー対１１ａ〜１１ａに巻き込まれてほぐされながら回転体１１の表面に供給されていく。
【００１１】
回転体１１の正面側（図示右側）上方には、上記エアブロー装置１４が配置されている。このエアブロー装置１４により、上記ほぐしローラー対１１ａ〜１１ａによりほぐされた原材料１２に向けて圧縮空気が吹き付けられ、これにより原材料１２が回転体１１の正面側部付近から下方すなわちベルトコンベア１５の搬送面にへ向けて吹き飛ばされる。吹き飛ばされる段階で、原材料１２には回転体１１の回転による慣性力（遠心力）により前方（図示右方）に向けて放出される。
このため、図２に示すように各繊維が重く圧縮空気により吹き飛ばされにくい形状を有する天然繊維が、図中白抜きの矢印で示すようにエアブロー装置１４の影響をあまり受けることなく、回転体１１の遠心力により該回転体１１から遠く離れた範囲に飛ばされ、各繊維が天然繊維よりも軽い熱可塑性繊維が回転体１１の回転による遠心力よりもエアブロー装置１４による圧縮空気の吹き付け力により図中黒く塗りつぶした矢印で示すように回転体１１に近い範囲に落下する。しかも、原材料１２が吹き飛ばされる全範囲において、回転体１１に近い範囲ほど熱可塑性繊維の配合比率（飛散する割合）が高く、回転体１１から遠い範囲ほど天然繊維の配合比率（飛散する割合）が高くなる。その結果、天然繊維と熱可塑性繊維は配合比率が徐変する状態で吹き飛ばされ、これによりベルトコンベア１５の搬送面上に配合比率が厚み方向に徐変する状態で天然繊維と熱可塑性繊維が層状に堆積されていく。
【００１２】
ベルトコンベア１５には網目状の搬送ベルトが用いられている。また、搬送ベルトの下方であって上記エアブロー装置１４により原材料１２が吹き付けらる範囲の下方には、吸引装置１６が配置されている。この吸引装置１６により搬送ベルト上に熱可塑性繊維と天然繊維が効率よく堆積される。
【００１３】
ベルトコンベア１５は図示時計回り方向に作動して、その搬送面は図示右方に移動する。従って、回転体１１に近い範囲で先ず熱可塑性繊維が高い配合比率で堆積され、図示右方へ搬送される過程において徐々に天然繊維の配合比率が高い割合で堆積されていく。従って、搬送面上には厚み方向に配合比率が徐変する状態で片面傾斜構造の繊維層状体５０が形成されていく。さらに、図示右方へ搬送されて回転体１１から離れた範囲に至ると、熱可塑性繊維は少なくなり、天然繊維が極めて高い割合で堆積される。このため、最終的にベルトコンベア１５の搬送面側（下側）が熱可塑性繊維の配合比率が高く（ＰＰリッチ）、上側に至るほど天然繊維の配合比率が徐々に高くなる状態（ケナフリッチ）に層状化された繊維層状体５０が形成される。この繊維層状体５０が図７に示されている。この繊維層状体５０は、片面側が熱可塑性繊維の配合比率が高いＰＰリッチであり、反対面側が天然繊維の配合比率が高いケナフリッチである片面配合比率徐変構造の層状体となっている。
【００１４】
次に、以上のようにして形成された繊維層状体５０は、熱可塑性繊維ウエブ積層工程Ｗに搬送されて、その上面側（ケナフリッチ側）に、別工程で製作されたＰＰ繊維１００パーセントの熱可塑性繊維ウエブ５１（熱可塑性繊維層）が積層されて、両面傾斜構造の繊維層状体５０１が製造される。
層状化工程Ｓの下流側（図１において右側）には、ライン側カード機２０から供給された熱可塑性繊維ウエブ５１を繊維層状体５０の上面側に積層するためのクロスレイヤー装置１７が配置されている。図３には、熱可塑性繊維ウエブ５１が積層された状態の繊維層状体５０１が示されている。
【００１５】
次に、繊維層状体５０１はニードルパンチ工程Ｎに搬送される。クロスレイヤー装置１７の下流側には絡締装置１８が配置されている。この絡締装置１８により繊維層状体５０と熱可塑性繊維ウエブ５１が絡締される。この絡締の様子が図４に示されている。搬送経路に同期して絡締装置１８のニードル１８ａ〜１８ａが上下に往復動されて、該ニードル１８ａ〜１８ａが熱可塑性繊維ウエブ５１側から連続して突き刺され、これにより繊維層状体５０１が絡締される。このニードルパンチ工程Ｎについては、従来周知の技術であり、本実施形態において特に変更を要しない。
ニードルパンチ工程Ｎで絡締処理された繊維層状体５０１は、さらに下流側に搬送されて、切断装置１９により適宜長さに切断される。こうして製作された繊維層状体５０１は、次工程において加熱、加圧されてボード状に成形される。
【００１６】
以上のように構成した本実施形態の製造方法および製造装置１０によれば、層状化工程Ｎの１工程のみにより天然繊維と熱可塑性繊維が層状化された繊維層状体５０を得ることができるので、従来のように各層１０１〜１０３の製造工程と、これらを貼り合わせる工程の２工程を必要とする場合に比してその製造工程を簡略化することができ、ひいてはこの種の繊維層状体５０の生産効率を向上させることができる。
しかも、本実施形態の製造方法および製造装置１０によれば、天然繊維と熱可塑性繊維が厚み方向に配合比率が徐変する状態で層状化されるので、従来各層１０１〜１０３を積層した場合のような配合比率の界面が存在せず、従って界面はく離に伴う強度低下が発生しないので、当該繊維層状体５０の耐久性を大幅に高めることができる。
【００１７】
また、上記繊維層状体５０には熱可塑性繊維ウエブ５１が積層され、然る後ニードルパンチ工程Ｎにおいて絡締されることにより繊維層状体５０１を得ることができる。この繊維層状体５０１は、表面および裏面がＰＰリッチで中心部がケナフリッチの両面傾斜構造になっている。
【００１８】
以上説明した実施形態には、種々変更を加えることができる。例えば、前記熱可塑性繊維ウエブ積層工程Ｗおよびニードルパンチ工程Ｎを省略して、片面傾斜構造のままの繊維層状体５０に、別工程で製造した同じく片面傾斜構造の繊維層状体５２を積層して両面傾斜構造の繊維積層体５０２を得る構成とすることもできる。この繊維層状体５０２が図８に示されている。
この場合、繊維層状体５２は、前記製造装置１０における層状化工程Ｓにて、天然繊維と熱可塑性繊維が厚み方向に徐変する状態に層状化されている。この繊維層状体５２と前記繊維層状体５０を、それぞれのケナフリッチ側同士を重ね合わせる向きで積層し、これを図５に示す第２ニードルパンチ工程Ｄにて絡締する。この第２ニードルパンチ工程Ｄには、２台の絡締装置２１，２２が配置されている。
【００１９】
図５において左側の絡締装置２１により、繊維層状体５０２に対して上面側（ＰＰリッチ）からニードル２１ａ〜２１ａが突き刺され、その直後に図示右側の絡締装置２２により、下面側（ＰＰリッチ）からニードル２２ａ〜２２ａが突き刺され、これにより繊維層状体５０と繊維層状体５２が強固に積層されて、両面傾斜構造の繊維層状体５０２が得られる。その後この繊維層状体５０２は、前記繊維層状体５０１と同様適宜長さにカットされた後、加熱加圧されてボード状に成形される。
【００２０】
以上のようにして製造された繊維層状体５０２においても、天然繊維と熱可塑性繊維が層状化工程Ｓの１工程のみで層状化されるので、当該繊維層状体５０２の製造工程を従来に比して簡略化することができる。
また、この繊維層状体５０２のケナフリッチとＰＰリッチとの間で配合比率が徐変しているので、従来の界面はく離による強度低下を招くことはなく、その耐久性を向上させることができる。
【００２１】
以上説明した実施形態には、さらに変更を加えることができる。例えば、熱可塑性繊維としてＰＰ繊維（ポリプロピレン繊維）を例示したが、ベンジン化セルロース、ラウロイル化セルロース、またはポリエチレングリコールを混在させたアセテート等を熱可塑性繊維として用いることができる。
また、天然繊維としてケナフ繊維を例示したが、例えば麻、綿、木材、草木等の繊維を用いた場合にも同様の作用効果を得ることができる。
【００２２】
なお、上記実施形態では、回転体１１の回転力を利用して原材料１２の飛散を行う構成としていた。この点につき、原材料の天然繊維と熱可塑性繊維の各繊維質の重量差によって厚み方向に配合比率が徐変する繊維層状体および該層状体の製造方法・製造装置の構成という観点より、原材料１２を回転体１１以外の手段により飛散させてもよい。例えば、ベルトコンベア１５に向かってエアを吹き出すブロワーを用いて飛散させる構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す図であり、繊維層状体の製造装置の概略の構成を示す側面図である。
【図２】層状化工程の側面図である。
【図３】熱可塑性繊維ウエブ積層工程により熱可塑性繊維ウエブが積層された段階における両面傾斜構造の繊維層状体の側面図である。
【図４】ニードルパンチ工程において、繊維層状体を絡締する様子を示す側面図である。本図において、左側にニードルが突き刺された状態を示し、右側に絡締処理後の繊維層状体が示されている。
【図５】第２ニードルパンチ工程の側面図である。
【図６】第２ニードルパンチ工程において、繊維層状体を絡締する様子を示す側面図である。本図において、左側にニードルが上下双方から突き刺された状態を示し、右側に絡締処理後の繊維層状体が示されている。
【図７】片面配合比率徐変構造の繊維層状体を示す側面図である。この繊維層状体は、層状化工程を経た段階で得ることができる。
【図８】両面配合比率徐変構造の繊維層状体を示す側面図である。この繊維層状体は、第２ニードルパンチ工程を経ることにより得ることができる。
【図９】従来の製造方法により得られた繊維積層体を示す斜視図である。本図において、各層１０１〜１０３は厚み方向に離れた状態に示されている。
【符号の説明】
１０…製造装置
１１…回転体
１２…原材料（天然繊維と熱可塑性繊維）
１４…エアブロー装置
１６…吸引装置
１７…クロスレイヤー装置
１８…絡締装置
５０…繊維層状体（片面傾斜構造）
５１…熱可塑性繊維ウエブ
５２…繊維層状体（片面傾斜構造）
５０１…繊維層状体（両面傾斜構造）
５０２…繊維層状体（両面傾斜構造）
Ｓ…層状化工程
Ｗ…熱可塑性繊維ウエブ積層工程
Ｎ…ニードルパンチ工程
Ｄ…第２ニードルパンチ工程
１００…従来の繊維積層体
【図１】
0004376439.tif 000002
【図２】
0004376439.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004376439.tif 000007
【図７】
0004376439.tif 000008
【図８】
0004376439.tif 000009
【図９】
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