(57)【要約】  天井材本体（１ａ）は、硬質ウレタン発泡体からなる基材層（２）と、基材層（２）の車室内側に設けられた第１繊維補強層（３）と、基材層（２）の車室外側に設けられた第２繊維補強層（４）と、第１繊維補強層（３）の車室内側に設けられた表皮層（５）と、第２繊維補強層（４）の車室外側に設けられた裏面層（６）とを備える。第２繊維補強層（４）は、基材層（２）に重ねられたガラスペーパー（７）と、ガラスペーパー（７）における基材層２とは反対側に重ねされたガラスマット（８）とで構成される。
2020170743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両におけるルーフパネルの車室内側に配設されたパネル状をなす天井材本体を有する車両用成形天井材であって、
上記天井材本体は、硬質ウレタン発泡体からなる基材層と、
塗布した第１接着剤を硬化させることにより形成され、上記基材層の上記車室内側に設けられた第１繊維補強層と、
塗布した第２接着剤を硬化させることにより形成され、上記基材層の上記ルーフパネル側に設けられた第２繊維補強層と、
上記第１繊維補強層の上記車室内側に上記第１接着剤を用いて接合された表皮層と、
上記第２繊維補強層の上記ルーフパネル側に上記第２接着剤を用いて接合された裏面層とを備え、
上記第１繊維補強層は、ガラスフィラメント又はバサルトフィラメントからなるマット状に無作為に堆積された多数のチョップドストランドをバインダーを用いて一体にして得られた第１マット材で構成され、
上記第２繊維補強層は、ガラスフィラメント又はバサルトフィラメントから抄造され、上記基材層に重ねられたペーパー材と、ガラスフィラメント又はバサルトフィラメントからなるマット状に無作為に堆積された多数のチョップドストランドをバインダーを用いて一体にして得られ、上記ペーパー材における上記基材層とは反対側に重ねられた第２マット材とで構成されていることを特徴とする車両用成形天井材。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用成形天井材において、
上記ペーパー材の目付量は、３０〜５０ｇ／ｍ２に設定され、
上記第２マット材の目付量は、６０〜８０ｇ／ｍ２に設定されていることを特徴とする車両用成形天井材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両用成形天井材の製造方法であって、
ガラスフィラメント又はバサルトフィラメントにポリエステル繊維を混入させるとともに酢酸ビニル系処理剤を用いて上記ペーパー材を製造した後、シラン系処理剤を用いて処理したガラスフィラメント又はバサルトフィラメントを束ねた繊維束からチョップドストランドを多数生成するとともに上記ペーパー材の上に無作為にばら撒いてマット状に堆積させ、その後、ポリエステルバインダーを用いて各チョップドストランドを上記ペーパー材とともに一体にして上記ペーパー材に重なる上記第２マット材を製造することにより上記第２繊維補強層を得ることを特徴とする車両用成形天井材の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の車両用成形天井材の製造方法であって、
上記第２接着剤は、上記第２繊維補強層における上記ペーパー材側から塗布することを特徴とする車両用成形天井材の製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両におけるルーフパネルの車室内側に配設された車両用成形天井材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両用成形天井材として、例えば、硬質ウレタン発泡体等を基材層とし、その両側に繊維補強層を設けるとともに、当該各繊維補強層の外側に表皮層と裏面層とをそれぞれ設けたものが知られている。各繊維補強層は、成形天井材に必要な強度及び剛性をもたらすためだけではなく、成形後の成形天井材の形状を保持する役割も担っていて、素材としてガラスマットを用いることが多い。ガラスマットは、直径が約１０〜１５μｍのガラスフィラメントを約８０本程度束ねて幅寸法が０．８〜１．５ｍｍの繊維束にした後、この繊維束を５０ｍｍ程度の長さに切断してチョップドストランドを多数生成し、その後、多数のチョップドストランドを無作為にばら撒いてマット状に堆積させるとともにバインダーを用いて一体にすることにより得られる。このガラスマットからなる繊維補強層は、成形天井材を成形する際に、目付けの粗い部分が所々に存在するようになるので、それを見越して使用するガラスマットの目付量を設定する必要がある。目付けの粗い部分が所々に存在するようになるのは、ガラスフィラメントは伸びたり、或いは、変形することができないので、成形天井材を成形する際、ガラスマットにおける隣り合う各ガラスフィラメント（チョップドストランド）が互いにずれながら変形部分に追従するからであり、したがって、例えば、成形天井材の成形時において大きく形状が変化する領域においてはガラスマットの目付けが粗くなってしまう。これらのことから、成形天井材には、一般的に、公称値で１００ｇ／ｍ２以下の目付量のガラスマットを用いることができないとされている。【０００３】
ところで、近年の自動車業界では、省力化及び効率化を目的とした車両部品のモジュール化のための部品の強度及び剛性の向上と、燃費及び性能を向上させるための部品の軽量化とを両立させることが求められ、成形天井材においても、軽量で、且つ、必要な強度及び剛性を確保できる構造が要求されるようになってきている。【０００４】
これに対応するために、例えば、各繊維補強層の厚みを増して成形天井材の強度及び剛性を高めることが考えられる。【０００５】
しかし、一般的な成形天井材の構成として、硬質ウレタン発泡体からなる基材層の厚みが８ｍｍ、ガラスマットからなる各繊維補強層の目付量が１００ｇ／ｍ２、各繊維補強層に塗布する接着剤が１５ｇ／ｍ２、不織布からなる表皮層が２００ｇ／ｍ２、及び、フィルム及び不織布からなる裏面紙が７０．５ｇ／ｍ２等が考えらえるが、この場合、成形天井材の全重量に対する各繊維補強層及び接着剤の重量の割合が約３１重量％になっている。したがって、成形天井材は、その全重量に対する各繊維補強層及び接着剤の重量の割合が大きいという特徴があるので、各繊維補強層の厚みを増加させることにより、成形天井材の強度及び剛性を向上させることができるものの、各繊維補強層の厚みの増加は、成形天井材全体の重量増加に大きく寄与してしまうという問題がある。【０００６】
これを回避するために、ガラスマットよりも薄くて剛性を有し、さらには、目付けのばらつきも少ないガラスペーパーを成形天井材における各繊維補強層に適用することが考えられる。【０００７】
ガラスペーパーは、一般的にガラスフィラメントを用いた湿式抄紙法にて製造されるものであり、例えば、特許文献１の車両用成形天井材は、積層シートを加圧成形することにより得られ、硬質ウレタン発泡体からなる基材層の両側にガラスペーパーからなる繊維補強層を設けるとともに、当該各繊維補強層の外側に表皮層と裏面層とをそれぞれ設けている。特許文献１においてガラスペーパーに用いるガラスフィラメントは、成形時において隣り合う各ガラスフィラメントが互いにずれる際に完全に離れて孔が明いた状態になってしまわないようにするために、一般的な寸法である約１２ｍｍ程度のものよりも長い２５ｍｍ程度の寸法のものを使用している。また、イソシアネート系接着剤は、ガラスペーパーとの結合力が弱いので、イソシアネート系接着剤との相性の良いシラン系処理剤を用いて製造したガラスペーパーにイソシアネート系接着剤を塗布して加圧成形することにより、基材層、各繊維補強層、表皮層及び裏面層の各層間を上述のイソシアネート系接着剤により強固に接合するようにしている。【０００８】
また、特許文献２の車両用成形天井材は、硬質ウレタン発泡体からなる基材層と、該基材層の車室内側に設けられたガラスマットからなる第１繊維補強層と、基材層の車室外側に設けられたガラスペーパーからなる第２繊維補強層と、第１繊維補強層の車室内側に設けられた表皮層と、第２繊維補強層の車室外側に設けられた裏面層とを備え、成形時においてガラスペーパーからなる第２繊維補強層を破れ難くするために、第２繊維補強層に隣り合う基材層の密度を低く設定して変形し易くなるようにしている。一方、第２繊維補強層と裏面層との間には、フィルム層を介在させるようにしていて、基材層の密度を低く設定することにより変形し易くなった成形天井材の形状保持性をフィルム層で補うようにしている。さらに、特許文献１と同様に、イソシアネート系接着剤との相性の良いシラン系処理剤を用いて製造したガラスペーパーを第２繊維補強層に適用するとともに、各層間をイソシアネート系接着剤により強固に接合するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０２９８６１号
【特許文献２】特開２０１２−１６２１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、近年では、例えば、車両のデザインの多様化等のために、成形天井材に大きく形状が変化する領域が設けられることがある。そこで、研究者らは、これらの領域においても特許文献１，２の如き構造を適用可能であるか否かを調査した。すると、これら成形天井材における大きく形状が変化する領域においては、ガラスペーパーからなる繊維補強層に破れや皺が発生する場合があり、期待する結果が得られなかった。【００１１】
そのために、研究者らは、成形天井材における強度及び剛性の向上と軽量化との両立を達成するために更に研究を重ねた。その中で、基材層の変形と繊維補強層の変形との関係を詳細に分析することにし、その分析の一つとして、テストピースを用いた張出成形試験を実施した。試験は、基材層を密度が０．０３０ｇ／ｍ３である硬質ウレタン発泡体にするとともに基材層の両側の繊維補強層を目付量が１００ｇ／ｍ２であるガラスマットにした一般的な成形天井材と同様の構成であるテストピースＴ１と、基材層を密度が０．０３０ｇ／ｍ３である硬質ウレタン発泡体にするとともに基材層の両側の繊維補強層を目付量が５０ｇ／ｍ２であるガラスペーパーにした特許文献１の如き成形天井材と同様の構成であるテストピースＴ２と、基材層を密度が０．０２２〜０．０２４ｇ／ｍ３である硬質ウレタン発泡体にするとともに基材層の車室内側に目付量が１００ｇ／ｍ２であるガラスマットからなる繊維補強層を設ける一方、基材層の車室外側に目付量が５０ｇ／ｍ２であるガラスペーパーからなる繊維補強層を重ねて得た特許文献２の如き成形天井材と同様の構成であるテストピースＴ３とをそれぞれ用意するとともに、成形前後において各テストピースＴ１〜Ｔ３の各部位における伸び量を知ることができるように、各テストピースＴ１〜Ｔ３の基材層及び繊維補強層の表面に格子状模様か、或いは、市松模様を施した。そして、先端に丸みを有する略円錐形状のパンチ型を各テストピースＴ１〜Ｔ３に表皮層側から押し込むことにより各テストピースＴ１〜Ｔ３を変形させてテストピースＴ１〜Ｔ３の各部位と基材層の伸びとの関係を基材層及び繊維補強層の表面に施した模様の変化具合により調べた。【００１２】
図７は、張出成形後の各テストピースＴ１〜Ｔ３におけるパンチ型の頂点Ａに対応する部分を通過する所定の断面Ｃにおいて、基材層及び繊維補強層の表面に施した模様の変形前後の変化を観察して基材層の伸び量を算出し、横軸を各テストピースＴ１〜Ｔ３の各部位、縦軸を基材層の延びの割合にしたグラフであり、データＤ１〜Ｄ３は、テストピースＴ１〜Ｔ３をそれぞれ張出成形して得られたものである。一方、図８は、上記断面Ｃにおいて、繊維補強層の状態を観察して当該繊維補強層の各部位における繊維密度を算出し、横軸を各テストピースＴ１〜Ｔ３の各部位、縦軸を繊維密度としたグラフであり、データｄ１〜ｄ３は、テストピースＴ１〜Ｔ３をそれぞれ張出成形して得られたものである。【００１３】
データＤ１を見ると、テストピースＴ１の基材層は、パンチ型の頂点Ａに対応する領域だけが大きく変形し、その他の領域は、ほとんど変形せずに元の形状を維持しようとしていることが分かる。一方、データｄ１を見ると、テストピースＴ１の繊維補強層は、パンチ型の頂点Ａに対応する領域の繊維密度が低下していることが分かる。これは、ガラスマットの場合、隣り合う各ガラスフィラメント（チョップドストランド）が互いにずれ易いので、基材層の各部位の変形に合わせて同じ様に変形するからだと考えられる。すなわち、テストピースＴ１の繊維補強層におけるパンチ型の頂点Ａに対応する領域の繊維密度が低下したのは、基材層において大きく変形した領域に合わせて当該領域に対応する繊維補強層の領域における各チョップドストランドが互いに大きくずれたからだと考えられる。【００１４】
次に、データＤ２を見ると、テストピースＴ２の基材層は、パンチ型の頂点Ａに対応する領域が大きく変形しているが、当該領域はテストピースＴ１よりは変形しておらず、その代わりに、その周りの領域がテストピースＴ１の同じ領域よりも変形していることが分かる。一方、データｄ２を見ると、テストピースＴ２の繊維補強層は、パンチ型の頂点Ａに対応する領域においてはテストピースＴ１の同じ領域よりも繊維密度が低くなってはいないが、その周りの領域においてはテストピースＴ１の同じ領域よりも繊維密度が低くなっていることが分かる。これは、ガラスペーパーの場合、隣り合う各ガラスフィラメントがガラスマットよりもずれ難いので、基材層が伸びようとする際に基材層に対してガラスペーパーにより大きな抵抗が加わるからであり、これにより、基材層の伸びる領域がパンチ型の頂点Ａに対応する領域に集中せずにその周りに分散されるからだと考えられる。しかし、テストピースＴ２においては、車室外側のガラスペーパーにおけるパンチ型の頂点Ａに対応する領域に破れが発生する一方、車室内側のガラスペーパーにおけるパンチ型の頂点Ａに対応する領域に皺が発生しており、テストピースＴ２の構成で成形天井材１を製品化することは難しいことが分かった。【００１５】
最後に、データＤ３を見ると、テストピースＴ３の基材層は、パンチ型の頂点Ａに対応する領域の変形が、テストピースＴ２の同じ領域よりも変形しておらず、その代わりに、その周りの領域がテストピースＴ２の同じ領域よりも変形していることが分かる。一方、データｄ３を見ると、テストピースＴ３の繊維補強層は、パンチ型の頂点Ａに対応する領域においてはテストピースＴ２の同じ領域よりも繊維密度が低くなってはいないが、その周りの領域においてはテストピースＴ２の同じ領域よりも繊維密度が低くなっていることが分かる。これは、車室内側の繊維補強層をガラスマットにするとともに基材層の密度を下げてテストピースＴ２よりも変形し易くしたことにより、成形時に基材層に対してガラスペーパーにより大きな抵抗が加わったとしても、基材層自体がパンチ型に沿うように柔軟に変形したからだと考えられる。このテストピースＴ３の場合、繊維補強層におけるパンチ型の頂点Ａに対応する領域に破れは発生せず、さらには、車室内側のガラスマットにも皺が発生していなかったため、テストピースＴ３の構成で製品化することができる可能性が高いことが分かったものの、形状保持性の面からフィルム層を設ける必要があり、コスト増加及び重量増加という問題が発生する。【００１６】
つまり、成形天井材にガラスペーパーのようなペーパー材を適用することにより、成形天井材の強度及び剛性の向上と軽量化とを両立させる可能性があることが分かった。しかし、一方で、ガラスペーパーを構成する各ガラスフィラメントは、ガラスマットに比べて密に絡み合っているので、特許文献１のように、基材層の両側の繊維補強層をガラスペーパーにすると、成形天井材を成形した際に、ガラスペーパーにおける隣り合う各ガラスフィラメント間の抵抗が高く、各ガラスフィラメントの互いにずれる量が不十分で形状の変化に追従できなくなってしまい、特に車両外側の繊維補強層は破れてしまうことが多く、一方で、車両内側の繊維補強層には皺が発生し易くなってしまうという課題を解決する必要があることが分かった。【００１７】
また、特許文献２のような構成にすると、成形時においてガラスペーパーからなる車両外側の繊維補強層が破れ難くなるとともにガラスマットからなる車室内側の繊維補強層において皺が発生し難くなるが、成形天井材の形状を保持するために追加したフィルム層によりコストや重量が嵩んでしまうという課題を解決しなければならない。【００１８】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、重量を増やすことなく強度及び剛性を高めることができ、しかも、成形性が良く、低コストな車両用成形天井材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的を達成するために、本発明は、成形天井材を成形する際に、ガラスフィラメント又はバサルトフィラメントからなるペーパー材及びマット材を用いるとともに当該ペーパー材及びマット材の基材層への重ね方に工夫を凝らしたことを特徴とする。【００２０】
具体的には、車両におけるルーフパネルの車室内側に配設されたパネル状をなす天井材本体を有する車両用成形天井材において、次のような解決手段を講じた。【００２１】
すなわち、第１の発明では、上記天井材本体は、硬質ウレタン発泡体からなる基材層と、塗布した第１接着剤を硬化させることにより形成され、上記基材層の上記車室内側に設けられた第１繊維補強層と、塗布した第２接着剤を硬化させることにより形成され、上記基材層の上記ルーフパネル側に設けられた第２繊維補強層と、上記第１繊維補強層の上記車室内側に上記第１接着剤を用いて接合された表皮層と、上記第２繊維補強層の上記ルーフパネル側に上記第２接着剤を用いて接合された裏面層とを備え、上記第１繊維補強層は、ガラスフィラメント又はバサルトフィラメントからなるマット状に無作為に堆積された多数のチョップドストランドをバインダーを用いて一体にして得られた第１マット材で構成され、上記第２繊維補強層は、ガラスフィラメント又はバサルトフィラメントから抄造され、上記基材層に重ねられたペーパー材と、ガラスフィラメント又はバサルトフィラメントからなるマット状に無作為に堆積された多数のチョップドストランドをバインダーを用いて一体にして得られ、上記ペーパー材における上記基材層とは反対側に重ねられた第２マット材とで構成されていることを特徴とする。【００２２】
第２の発明では、第１の発明において、上記ペーパー材の目付量は、３０〜５０ｇ／ｍ２に設定され、上記第２マット材の目付量は、６０〜８０ｇ／ｍ２に設定されていることを特徴とする。【００２３】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、ガラスフィラメント又はバサルトフィラメントにポリエステル繊維を混入させるとともに酢酸ビニル系処理剤を用いて上記ペーパー材を製造した後、シラン系処理剤を用いて処理したガラスフィラメント又はバサルトフィラメントを束ねた繊維束からチョップドストランドを多数生成するとともに上記ペーパー材の上に無作為にばら撒いてマット状に堆積させ、その後、ポリエステルバインダーを用いて各チョップドストランドを上記ペーパー材とともに一体にして上記ペーパー材に重なる上記第２マット材を製造することにより上記第２繊維補強層を得ることを特徴とする。【００２４】
第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、上記第２接着剤は、上記第２繊維補強層における上記ペーパー材側から塗布することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
第１の発明では、成形天井材の成形時において基材層が伸びようとする際に、当該基材層に隣り合う伸び難いペーパー材により基材層に対して大きな抵抗が加わるので、基材層の伸びる領域が集中せずに分散するようになる。したがって、第２繊維補強層の中の狭い所定の領域において大きく引き伸ばされることが減るので、成形性が高まって第２繊維補強層において破れの発生する頻度を少なくすることができる。また、第２繊維補強層の一部にペーパー材を設けているので、第２繊維補強層が例えばガラスマットのような第２マット材のみからなる従来の構造に比べて目付量を大きく変更せずに成形天井材の強度及び剛性を高めることができる。特に、ペーパー材が基材層に隣り合うように配設されているので、第２マット材が基材層に隣り合うように配設するよりも接着剤による基材層との結合面積が増えるようになり、成形天井材の強度及び剛性を高めることができるとともに形状保持性も高めることができる。さらに、特許文献２の如き成形性及び形状保持性を高めるために、基材層の密度を低下させるとともにフィルム層を設けるといったことをする必要が無いので、コストの増加を抑えることができる。【００２６】
第２の発明では、ペーパー材よりも変形し易い第２マット材の割合が多くなるように設定されているので、成形天井材における強度及び剛性にできるだけ影響を及ぼさないようにしながら、成形性をさらに高めることができる。【００２７】
第３の発明では、繊維補強層を製造する際、第２マット材を製造しながら第２マット材とペーパー材とを一体にしており、ペーパー材と第２マット材とをそれぞれ単体で製造した後に、接着剤を用いてペーパー材と第２マット材とを貼り合わせるといった作業を行わないので、製造コスト及び部品コストを抑えることができる。【００２８】
第４の発明では、表面が粗い硬質ウレタン発泡体からなる基材層に直接接触するペーパー材において十分に接着剤が絡むようになるので、基材層と第２繊維補強層との間の結合面積を広くすることができ、基材層と第２繊維補強層とを強固に繋げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用成形天井材を備えた車両の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る車両用成形天井材の平面図である。
【図３】図１のIII−III線における断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る車両用成形天井材に対応するテストピースについて張出成形試験を行って得た結果を示したグラフであり、成形後における繊維補強層の各部位における繊維密度の状態を示した図である。
【図５】本発明の実施形態に係る車両用成形天井材の一般面部における強度及び剛性を従来の車両用成形天井材と比較調査した結果を示す表である。
【図６】本発明の実施形態に係る車両用成形天井材のサイド面部における強度及び剛性を従来の車両用成形天井材と比較調査した結果を示す表である。
【図７】本発明の実施形態に係る車両用成形天井材の重量を従来の車両用成形天井材と比較調査した結果を示す表である。
【図８】本発明の実施形態に係る車両用成形天井材の車両前側部分を車室内側から撮影した写真である。
【図９】本発明の実施形態に係る車両用成形天井材の車両前側部分における基材層から車室外側部分を剥がして車室内側から撮影した写真である。
【図１０】従来の車両用成形天井材に対応するテストピースについて張出成形試験を行って得た結果を示したグラフであり、成形前後における基材層の各部位における伸びの割合を示した図である。
【図１１】従来の車両用成形天井材に対応するテストピースについて張出成形試験を行って得た結果を示したグラフであり、成形後における繊維補強層の各部位における繊維密度の状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態に係る車両用成形天井材１を備えた車両１０を示す。車両用成形天井材１は、車両１０におけるルーフパネル１０ａの車室内側に配設され、図２に示すように、パネル状をなす天井材本体１ａを備えている。
【００３２】
天井材本体１ａは、積層シートを成形金型（図示せず）で加圧成形することにより得られ、略平坦で車両前後方向に延びる一般面部１ｂと、該一般面部１ｂの各側方縁部に連続して設けられ、車幅方向外側に行くにつれて次第に下方に位置するよう傾斜する一対のサイド面部１ｃとで構成されている。
【００３３】
天井材本体１ａは、図３に示すように、硬質ウレタン発泡体からなる基材層２と、該基材層２の車室内側に設けられた第１繊維補強層３と、基材層２のルーフパネル１０ａ側に設けられた第２繊維補強層４と、第１繊維補強層３の車室内側に設けられた不織布からなる表皮層５と、第２繊維補強層４のルーフパネル１０ａ側に設けられたフィルムと不織布とからなる裏面層６とを備えている。
【００３４】
基材層２の硬質ウレタン発泡体は、密度が０．０３０ｇ／ｍ３で、且つ、厚みが８ｍｍに設定されている。
【００３５】
第１繊維補強層３は、ガラスフィラメントからなるマット状に無作為に堆積された多数のチョップドストランドをバインダーを用いて一体にして得られた目付量が１００ｇ／ｍ２であるガラスマット（第１マット材）からなり、１５ｇ／ｍ２に塗布したイソシアネート系樹脂からなる第１接着剤３ａを硬化させることにより形成され、基材層２に第１接着剤３ａを浸透させて硬化させることにより、基材層２に接合されるようになっている。
【００３６】
第２繊維補強層４は、ガラスフィラメントから抄造されたガラスペーパー７（ペーパー材）と、ガラスフィラメントからなるマット状に無作為に堆積された多数のチョップドストランドをバインダーを用いて一体にして得られたガラスマット８（第２マット材）とで構成されている。ガラスペーパー７は、基材層２に重ねられ、ガラスマット８は、ガラスペーパー７における基材層２の反対側に重ねられている。
【００３７】
第２繊維補強層４は、繊維長さが１２〜１３ｍｍのガラス繊維に４．５重量％のポリエステル繊維を混入させるとともに酢酸ビニル系処理剤を用いて目付量が３０ｇ／ｍ２であるガラスペーパー７を製造した後、シラン系処理剤を用いて処理したガラスフィラメントを束ねた繊維束からチョップドストランドを多数生成するとともに上記ガラスペーパー７上に無作為にばら撒いてマット状に堆積させ、その後、ポリエステルバインダーを用いて各チョップドストランドをガラスペーパー７とともに一体にしてガラスペーパー７に重なる目付量が７０ｇ／ｍ２のガラスマット８を製造することにより得られたものである。
【００３８】
さらに、第２繊維補強層４は、１５ｇ／ｍ２に塗布したイソシアネート系樹脂からなる第２接着剤４ａを硬化させることにより形成され、基材層２に第２接着剤４ａを浸透させて硬化させることにより、基材層２に接合されるようになっている。尚、第２接着剤４ａは、第２繊維補強層４におけるガラスペーパー７側から塗布している。
【００３９】
表皮層５は、目付量が２００ｇ／ｍ２であり、第１繊維補強層３から表皮層５に浸透した第１接着剤３ａにより第１繊維補強層３に接合されるようになっている。
【００４０】
一方、裏面層６は、目付量が７０．５ｇ／ｍ２であり、第２繊維補強層４から裏面層６に浸透した第２接着剤４ａにより第２繊維補強層４に接合されるようになっている。
【００４１】
ここで、本発明の実施形態に係る車両用成形天井材１における基材層２の変形と第２繊維補強層４の変形との関係を分析するために、成形天井材１を模したテストピースＴ４を製造して上述のテストピースＴ１〜Ｔ３と同様の張出成形試験を実施した。
【００４２】
図４は、張出成形後のテストピースＴ４におけるパンチ型の頂点Ａに対応する部分を通過する所定の断面Ｃにおいて、第２繊維補強層４の状態を観察して当該第２繊維補強層４のガラスペーパー７及びガラスマット８の各部位におけるそれぞれの繊維密度を測定し、横軸を各テストピースＴ４の各部位、縦軸を繊維密度としたグラフであり、データｄ４はガラスペーパー７の状態を、データｄ５はガラスマット８の状態をそれぞれ示したものである。
【００４３】
データｄ５を見ると、テストピースＴ４のガラスマット８は、テストピースＴ１のように車室外側の繊維補強層がガラスマットのみで構成される場合に比べて、パンチ型の頂点Ａに対応する領域の繊維密度が低下していない。
【００４４】
一方、データｄ４を見ると、テストピースＴ４のガラスペーパー７は、テストピースＴ１のように繊維補強層がガラスマットのみで構成されている場合に比べて、パンチ型の頂点Ａに対応する領域の繊維密度が低下していないが、テストピースＴ４のガラスマット８と比べると、パンチ型の頂点Ａに対応する領域の繊維密度が低下している。つまり、成形時において第２繊維補強層４はガラスマットのみの構成の場合に比べて成形性が良くなっていることが分かった。
【００４５】
尚、ガラスペーパー７及びガラスマット８の目付量を多少変更させた場合であっても成形性が改善されるか否かを確認するために、テストピースＴ４におけるガラスペーパー７の目付量を３０ｇ／ｍ２〜５０ｇ／ｍ２に変更するとともに、ガラスマット８の目付量を６０ｇ／ｍ２〜８０ｇ／ｍ２に変更したものについても同様の張出成形試験を行い、テストピースＴ４におけるガラスペーパー７の目付量が３０ｇ／ｍ２で、且つ、ガラスマット８の目付量が７０ｇ／ｍ２のときと同様の結果が得られることを確認した。
【００４６】
このように、本発明の実施形態に係る車両用成形天井材１は、従来の一般的な成形天井材と同様の重量であっても成形性が良く、成形時において第２繊維補強層４が破れて不良品になるのを少なくすることができる。
【００４７】
次に、本発明の実施形態に係る車両用成形天井材１における強度及び剛性の評価結果について説明する。
【００４８】
図５乃至図７は、本発明の実施形態に係る車両用成形天井材１の強度及び剛性が従来の成形天井材と比べて向上しているか否かを調べるために、テスト材として、従来の成形天井材（テスト材Ａ）、従来の成形天井材における車室外側の繊維補強層の目付量及び接着剤の量をそれぞれ増量したもの（テスト材Ｂ）、本発明の実施形態に係る車両用成形天井材１（テスト材Ｃ〜テスト材Ｇ）を用意し、最大曲げ荷重、曲げ弾性勾配、及び、裏面側剥離強度をそれぞれ２つの方向において調べた。尚、従来の成形天井材には、例えば、車両組み付け時の作業性向上を目的としてサイド面部（図２参照）にのみ基材層と車室外側の繊維補強層との間にガラスマット層を追加したものが存在する。すなわち、成形天井材の剛性を上げるために、成形天井材全域ではなく必要な部位のみ剛性を上げて成形天井材全体の重量が嵩むのを防ぐものも存在するので、これをテスト材Ａ’として用意した。
【００４９】
テスト材Ａは、基材層（密度：０．０３０ｇ／ｍ３、厚み：８ｍｍ）、両繊維補強層（材料：ガラスマット、目付量：１００ｇ／ｍ２）、接着剤（塗布量：１５ｇ／ｍ２）、表皮層（目付量：２００ｇ／ｍ２）、裏面層（材料：フィルム及び不織布、目付量：７０．５ｇ／ｍ２）とした。尚、テスト材Ａ’は、基材層と車室外側の繊維補強層との間に目付量：１３５ｇ／ｍ２のガラスマット層を追加したものとした。
【００５０】
テスト材Ｂは、基材層（密度：０．０３０ｇ／ｍ３、厚み：８ｍｍ）、表面側繊維補強層（材料：ガラスマット、目付量：１００ｇ／ｍ２）、裏面側繊維補強層（材料：ガラスマット、目付量：２３０ｇ／ｍ２）、表面側接着剤（塗布量：１５ｇ／ｍ２）、裏面側接着剤（塗布量：２０ｇ／ｍ２）、表皮層（目付量：２００ｇ／ｍ２）、裏面層（材料：フィルム及び不織布、目付量：７０．５ｇ／ｍ２）とした。
【００５１】
テスト材Ｃは、基材層２（密度：０．０３０ｇ／ｍ３、厚み：８ｍｍ）、第１繊維補強層３（材料：ガラスマット、目付量：１００ｇ／ｍ２）、第２繊維補強層４（材料：ガラスペーパー７及びガラスマット８の積層体、ガラスペーパー７の目付量：３０ｇ／ｍ２、ガラスマット８の目付量：７０ｇ／ｍ２）、第１接着剤３ａ（塗布量：１５ｇ／ｍ２）、第２接着剤４ａ（塗布量：２０ｇ／ｍ２）、表皮層５（目付量：２００ｇ／ｍ２）、裏面層６（材料：フィルム及び不織布、目付量：７０．５ｇ／ｍ２）とした。
【００５２】
テスト材Ｄは、基材層２（密度：０．０３０ｇ／ｍ３、厚み：８ｍｍ）、第１繊維補強層３（材料：ガラスマット、目付量：１００ｇ／ｍ２）、第２繊維補強層４（材料：ガラスペーパー７及びガラスマット８の積層体、ガラスペーパー７の目付量：３０ｇ／ｍ２、ガラスマット８の目付量：６０ｇ／ｍ２）、第１接着剤３ａ（塗布量：１５ｇ／ｍ２）、第２接着剤４ａ（塗布量：２０ｇ／ｍ２）、表皮層５（目付量：２００ｇ／ｍ２）、裏面層６（材料：フィルム及び不織布、目付量：７０．５ｇ／ｍ２）とした。
【００５３】
テスト材Ｅは、基材層２（密度：０．０３０ｇ／ｍ３、厚み：８ｍｍ）、第１繊維補強層３（材料：ガラスマット、目付量：１００ｇ／ｍ２）、第２繊維補強層４（材料：ガラスペーパー７及びガラスマット８の積層体、ガラスペーパー７の目付量：４０ｇ／ｍ２、ガラスマット８の目付量：７０ｇ／ｍ２）、第１接着剤３ａ（塗布量：１５ｇ／ｍ２）、第２接着剤４ａ（塗布量：２０ｇ／ｍ２）、表皮層５（目付量：２００ｇ／ｍ２）、裏面層６（材料：フィルム及び不織布、目付量：７０．５ｇ／ｍ２）とした。
【００５４】
テスト材Ｆは、基材層２（密度：０．０３０ｇ／ｍ３、厚み：８ｍｍ）、第１繊維補強層３（材料：ガラスマット、目付量：１００ｇ／ｍ２）、第２繊維補強層４（材料：ガラスペーパー７及びガラスマット８の積層体、ガラスペーパー７の目付量：４０ｇ／ｍ２、ガラスマット８の目付量：８０ｇ／ｍ２）、第１接着剤３ａ（塗布量：１５ｇ／ｍ２）、第２接着剤４ａ（塗布量：２０ｇ／ｍ２）、表皮層５（目付量：２００ｇ／ｍ２）、裏面層６（材料：フィルム及び不織布、目付量：７０．５ｇ／ｍ２）とした。
【００５５】
テスト材Ｇは、基材層２（密度：０．０３０ｇ／ｍ３、厚み：８ｍｍ）、第１繊維補強層３（材料：ガラスマット、目付量：１００ｇ／ｍ２）、第２繊維補強層４（材料：ガラスペーパー７及びガラスマット８の積層体、ガラスペーパー７の目付量：５０ｇ／ｍ２、ガラスマット８の目付量：８０ｇ／ｍ２）、第１接着剤３ａ（塗布量：１５ｇ／ｍ２）、第２接着剤４ａ（塗布量：２０ｇ／ｍ２）、表皮層５（目付量：２００ｇ／ｍ２）、裏面層６（材料：フィルム及び不織布、目付量：７０．５ｇ／ｍ２）とした。
【００５６】
尚、各テスト材Ａ，Ａ’，Ｂ〜Ｇは、それぞれ１２枚の測定を行って平均値を算出した。また、裏面側剥離強度は、基材層と車室外側の繊維補強層との間、及び、車室外側の繊維補強層と裏面層との間をそれぞれ測定した。さらに、テスト材Ｃにおいては、第２繊維補強層４のガラスペーパー７の位置とガラスマット８の位置とが反対になっているものについても測定した。それに加えて、テスト材Ｃにおいては、第２接着剤４ａを第２繊維補強層４におけるガラスペーパー７側から塗布したものとガラスマット８側から塗布したものとの両方についても測定した。また、図６のデータは、サイド面部１ｂが従来の成形天井材の厚みと同じ５．５ｍｍのテスト材を用いて測定を行った。
【００５７】
テストの結果より、第２繊維補強層４のガラスペーパー７を基材層２側に配設するとともに第２接着剤４ａをガラスペーパー７側から塗布したテスト材Ｃ〜Ｇは、従来の成形天井材であるテスト材Ａとほぼ同じ重量において強度及び剛性が約１．５〜２倍に上昇しており、さらには、サイド面部にのみ基材層と車室外側の繊維補強層との間にガラスマット層を追加したテスト材Ａ’や車室外側の繊維補強層と車室外側接着剤とを増量したテスト材Ｂと比較しても、軽量で、且つ、強度及び剛性が天井材本体１ａの全域において向上しているのが分かる。
【００５８】
一方、テスト材Ｃであっても、第２繊維補強層４のガラスマット８を基材層２側に配設すると、期待するほどに強度及び剛性の向上が見られなかった。これは、ガラスマット８がガラスペーパー７に比べて目が粗く、基材層２との結合面積（基材層２と接する面積）がガラスペーパー７の場合よりも狭くなるからだと考えられる。このように、ガラスペーパー７を基材層２と隣り合うように配設することにより、ガラスマット８が基材層２に隣り合うように配設するよりも第２接着剤４ａによる基材層２との結合面積が増えるようになり、成形天井材１の強度及び剛性を高めることができるとともに形状保持性も高めることができることが分かった。
【００５９】
また、テストＣの結果より、第２繊維補強層４のガラスペーパー７を基材層２側に配設する場合であっても、第２接着剤４ａを第２繊維補強層４のガラスペーパー７側から塗布しないと十分な強度及び剛性が得られないことも分かった。これは、硬質ウレタン発泡体からなる基材層２は表面が粗いので、当該基材層２に直接接触するガラスペーパー７に十分に第２接着剤４ａを絡ませておかないと、基材層２との間の結合面積が狭くなって接着力が低下してしまうからだと考えられる。
【００６０】
図８は、本発明の実施形態に係る車両用成形天井材１における成形時において最も大きく形状が変化する領域Ｘ１部を車室内側から撮影した写真であり、Ｘ１部において凹凸が発生していないことが分かる。また、表皮層５の全域に亘って皺も発生しておらず、商品性の高い成形天井材１になっている。
【００６１】
また、図９は、成形した車両用成形天井材１の基材層２より車室外側の領域を剥がしたものを車室内側から撮影した写真であり、Ｘ２部は、図８のＸ１部に対応した位置である。Ｘ２部におけるガラスペーパー７は破れておらず、また、Ｘ２部におけるガラスマット８は多少目付けが粗くなってはいるが、強度及び剛性を保つのに十分な状態であることが分かる。
【００６２】
このように、本発明の実施形態に係る車両用成形天井材１のように、第２繊維補強層４の構成を基材層２側から順にガラスペーパー７とガラスマット８とを重ねたものにすると、成形天井材１の成形時において基材層２が伸びようとする際に、当該基材層２に隣り合う伸び難いガラスペーパー７により基材層２に対して大きな抵抗が加わり、基材層２の伸びる領域が集中せずに分散するようになる。したがって、第２繊維補強層４の中の狭い所定の領域において大きく引き伸ばされることが減るので、成形性が高まって第２繊維補強層４において破れの発生する頻度を少なくすることができる。
【００６３】
また、第２繊維補強層４の一部にガラスペーパー７を設けているので、第２繊維補強層４がガラスマット８のみからなる従来の構造に比べて目付量を大きく変更せずに成形天井材１の強度及び剛性を高めることができる。
【００６４】
さらに、本発明の実施形態によると、特許文献２の如き成形性及び形状保持性を高めるために、基材層２の密度を低下させたり、或いは、フィルム層を設けるといったことをする必要が無いので、コストの増加を抑えることができる。
【００６５】
また、第２繊維補強層４において、ガラスペーパー７の目付量が３０ｇ／ｍ２に設定されるとともに、ガラスマット８の目付量が７０ｇ／ｍ２に設定されており、ガラスペーパー７よりも変形し易いガラスマット８の割合が多くなるように設定されているので、成形天井材１における強度及び剛性にできるだけ影響を及ぼさないようにしながら、成形性をさらに高めることができる。
【００６６】
また、第２繊維補強層４を製造する際、ガラスマット８を製造しながらガラスマット８とガラスペーパー７とを一体にしており、ガラスペーパー７とガラスマット８とをそれぞれ単体で製造した後に、接着剤を用いてガラスペーパー７とガラスマット８とを貼り合わせるといった作業を行わないので、製造コスト及び部品コストを抑えることができる。
【００６７】
また、第２接着剤４ａは、第２繊維補強層４におけるガラスペーパー７側から塗布しているので、表面が粗い硬質ウレタン発泡体からなる基材層２に直接接触するガラスペーパー７において十分に第２接着剤４ａが絡むようになる。したがって、基材層２と第２繊維補強層４との間の結合面積を広くすることができ、基材層２と第２繊維補強層４とを強固に繋げることができる。
【００６８】
尚、本発明の実施形態では、第１繊維補強層３をガラスマットで構成するとともに、第２繊維補強層４をガラスフィラメントからなるガラスペーパー７及びガラスマット８で構成しているが、これらのペーパー材及び各マット材を玄武岩から得られるバサルトフィラメントで製造してもガラスフィラメントで製造したものと同様の性能の成形天井材１を得ることができる。ガラスフィラメントは焼却すると一部結晶化することで産業廃棄物となるのに対してバサルトフィラメントは焼却すると灰となってそのまま自然に返すことができるので、第１繊維補強層３の第１マット材及び第２繊維補強層４におけるペーパー材及び第２マット材をバサルトフィラメントで製造すると、成形天井材１を環境対応製品にすることができる。
【００６９】
また、本発明の実施形態では、ガラスマット８を製造する過程においてガラスマット８をガラスペーパー７に一体に重ねるようにしているが、ガラスペーパー７とガラスマット８とを別々に製造し、その後、例えばＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）を用いてガラスペーパー７とガラスマット８とを貼り合わせることにより第２繊維補強層４を製造するようにしてもよい。
【００７０】
また、本発明の実施形態では、ガラスペーパー７及びガラスマット８の製造時の処理剤に酢酸ビニル系処理剤やシラン系処理剤を用いているが、ガラスペーパー７及びガラスマット８とイソシアネート系の第２接着剤４ａとの相性を良くできるなら、その他の処理剤を用いてガラスペーパー７及びガラスマット８を製造してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、車両におけるルーフパネルの車室内側に設けられた車両用成形天井材に適している。
【符号の説明】
【００７２】
１        車両用成形天井材
１ａ        天井材本体
２        基材層
３        第１繊維補強層
３ａ        第１接着剤
４        第２繊維補強層
４ａ        第２接着剤
５        表皮層
６        裏面層
７        ガラスペーパー（ペーパー材）
８        ガラスマット（第２マット材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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