(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボン繊維と樹脂を混合し、この混合したものをニードル加工するとともに、前記ニードルにより加工されたものを加熱してその樹脂を溶融し、この加熱状態において所定の厚みに圧縮する自動車用内装材の製造方法であって、
前記ニードルとして、そのバーブ深さが０．１１〜０．１８ｍｍでキックアップが無いものを使用し、前記ニードルが１枚のプレートに多数本植設されているとともに、その内の上流側に位置するニードルを太径のものとし、下流側に位置するニードルを細径としたことを特徴とする自動車用内装材の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂は樹脂繊維であることを特徴とする請求項１記載の自動車用内装材の製造方法。
【請求項３】
ガラス繊維を混合した請求項１又は２記載の自動車用内装材の製造方法。
【請求項４】
前記１枚のプレートに多数本植設されたニードル群を、加工されるものの表面側と裏面側に設け、表面側のニードルと裏面側のニードルの打ち込み深度を同等にするか又は裏面側を浅くした請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動車用内装材の製造方法。
【請求項５】
前記表面側のニードルの打ち込み深度を１３ｍｍとし、裏面側のニードルの打ち込み深度を９〜１３ｍｍに設定した請求項４記載の自動車用内装材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用内装材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用の内装材、例えば自動車の天井を構成する芯材或いは内装品のカバー等は一般に合成樹脂の単材で形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
自動車用内装材として要求される品質は、軽量、高強度、高弾性、低線膨脹係数であるが、前記従来の合成樹脂の単材では前記の要求は満たされない。
【０００４】
そこで本発明は、前記の要求される品質を満たすために、カーボン繊維を主成分とし、これをニードリングして内装材を製造するものであるが、このようにカーボン繊維をニードリングするには、ニードル（針）が繊維を良好に持ち込む最適形状であることが要求され、更に、カーボン繊維は繊維表面が滑りやすく、折れやすい特性があるため、この特性も考慮しなければならない。
【０００５】
本発明は、自動車の内装材として要求される品質の内装材を、その使用するカーボン繊維に適した最適な条件のニードルで製造できる自動車用内装材の製造方法を提供すること目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の第１の発明は、カーボン繊維と樹脂を混合し、この混合したものをニードル加工するとともに、前記ニードルにより加工されたものを加熱してその樹脂を溶融し、この加熱状態において所定の厚みに圧縮する自動車用内装材の製造方法であって、
前記ニードルとして、そのバーブ深さが０．１１〜０．１８ｍｍでキックアップが無いものを使用し、前記ニードルが１枚のプレートに多数本植設されているとともに、その内の上流側に位置するニードルを太径のものとし、下流側に位置するニードルを細径としたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２記載の第２の発明は、前記第１の発明において、前記樹脂は樹脂繊維であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３記載の第３の発明は、前記第１又は第２の発明において、ガラス繊維を混合したものである。
【０００９】
請求項４記載の第４の発明は、前記第１〜３のいずれか１つの発明において、前記１枚のプレートに多数本植設されたニードル群を、加工されるものの表面側と裏面側に設け、表面側のニードルと裏面側のニードルの打ち込み深度を同等にするか又は裏面側を浅くしたものである。
【００１０】
請求項５記載の第５の発明は、前記第４の発明において、前記表面側のニードルの打ち込み深度を１３ｍｍとし、裏面側のニードルの打ち込み深度を９〜１３ｍｍに設定したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図に示す実施例により本発明の実施の形態を説明する。
図１乃至図３は第１実施例を示すもので、図１は製造工程を示す。図１において、Ａは第１工程を示し、その１Ａはニードル加工前のマット状態のものを示す。この工程Ａではカーボン繊維２と樹脂繊維である熱可塑性樹脂繊維３とを所望の比率で混合する。この混合されたマット１Ａは図２の符号１Ａで示される部分である。
【００１２】
前記の熱可塑性樹脂繊維としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等、熱により溶融が容易なものを使用する．
次で、図１のＢの工程で、前記の混合されたマット１Ａをニードル４によりニードル加工（ニードリング）して押さえる。
【００１３】
この工程Ｂで使用するニードル４は図３に示すように、その凹状のバーブ５の深さが０．１１〜０．１８ｍｍのものを使用し、図４で示すニードル６のような突起からなるキックアップ７はカーボン繊維が折損しやすいので形成されていない。また、ニードル４は、一般に太径のものは強靱な柱構造を形成する反面、繊維を折損したり切断するため、所望の径のものを使用するが、前記のようにカーボン繊維や樹脂繊維を使用することから、使用するニードル４は番手♯３６（断面積０．１９ｍｍ2 ）〜♯２５（断面積０．４２ｍｍ2 ）が望ましい。
【００１４】
また、バーブ５の深さは、深い程、繊維の絡みが多くなる反面、繊維を折損しやすい。そのため、０．１１〜０．１８ｍｍのものが望ましい。
以上のことから、実施例では、図２に示すように、ニードル４が、プレート８に多数本植設されているとともにこのニードル群として上流側に位置して太径のニードル４Ａを配列し、下流側に位置して細径のニードル４Ｂを配置し、更に具体的には、上流側に♯２５の太径のニードル４Ａをマット１Ａの流れ方向に８列配置し、下流側に♯３６の細径のニードル４Ｂを１４列配置している。このように配置することにより、太径のニードル４Ａで打ち込みを行った後に小径のニードル４Ｂで打ち込むことになり、繊維を折損することなく所望の厚みにニードル加工することができる。
【００１５】
更に、前記２種の番手からなるニードル装置９は図２に示すように、マット１Ａの流れの上流側の表面側と、マット１Ａの流れの下流側の裏面側とに配置されている。裏面側のニードル装置を９ａとして示す。
【００１６】
更に、ニードル４の打ち込み深度は、深い程強靱な柱構造を形成でき、浅い程マットの反発力を増大し表面の平滑性を維持することから、製品の要求品質に応じて打ち込み深度を所望に設定するが、前記のようにニードル装置を２個設けた場合には、表面側のニードル装置９を裏面側のニードル装置９ａより深くすることが望ましく、具体的には、前記のように♯２５と♯３６のニードルを使用した混合系では打ち込み深度を、表面側の装置９においては約１３ｍｍとし、裏面側の装置９ａは約９〜１３ｍｍとすることが望ましい。また、表面側と裏面側を同等の打ち込み深度としてもよい。
【００１７】
なお、前記表面側のニードル装置９と裏面側のニードル装置９ａの全てのニードルとも♯２５のニードルを使用して、柱構造を強靱に形成してもよい。
上記のニードル４によりニードルリングされたマットを１Ｂとして示す。
次で、上記のマット１Ｂを、加熱工程Ｃにおいて、適宜な加熱装置１０により所定温度に加熱する。この加熱温度は、使用する熱可塑性樹脂繊維相互が溶融接着する温度にするもので、使用材料により設定される。この加熱されたマットを１Ｃとして示す。
【００１８】
次で、上記のように加熱されたマット１Ｃを加圧工程Ｄにおいて、プレス機や加工ローラ等の適宜な加圧装置１１により加圧し、所定の厚みの板状体１Ｄに圧縮する。この加圧による圧縮により、上記加熱工程Ｃで溶融した熱可塑性樹脂繊維３相互が接着する。
【００１９】
そして、冷却工程Ｅにより、所望厚の板状の内装材１２が成形される。
このように成形された内装材１２は、混繊状態の熱可塑性樹脂繊維３相互がカーボン繊維２に絡んだ状態で接着しているため、そのカーボン繊維２が強固に保持され、ほつれ離脱することが防止される。
【００２０】
上記のように成形された内装材１２を、使用目的に応じて所望の形状に切断して使用する。この切断時においても、カーボン繊維２が熱可塑性樹脂繊維３で強固に挟持されているので、ほつれることなく所望の形状の切断が容易である。
【００２１】
更に、上記の板状の内装材１２を所望の形状に切断してそのまま使用してもよいが、上記の内装材１２を所定形状に切断してこれを再度加熱して軟化させ、成形型等により使用目的に合った異形形状に屈曲或いは折曲し、その後冷却して熱塑性変形させて使用してもよい。
【００２２】
図５は本発明の第２実施例を示すもので、上記第１実施例の加熱前のマット１Ａを、樹脂繊維３の代わりに樹脂パウダー１３を使用し、カーボン繊維２と樹脂パウダー１３を混合して作ったものである。このマット１Ａを後工程でニードリング、加熱、加圧することは上記第１実施例と同様である。
【００２３】
この樹脂パウダー１３としては、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を使用する。このように、樹脂パウダー１３を使用しても、これが溶融接着することにより、カーボン繊維２が保持され、上記と同様の内装材１２を形成できる。また、熱可塑性樹脂パウダーを使用すれば、上記と同様にその加圧成形された内装材１２を再加熱によって異形形状に容易に屈曲或いは折曲することができる。
【００２４】
図６は本発明の第３実施例を示すもので、上記第１実施例の加熱前のマット１Ａを、カーボン繊維２と樹脂繊維３と更にガラス繊維１４を混合して作ったものである。このマット１Ａを後工程でニードリング、加熱、加圧することは上記第１実施例と同様である。この実施例の樹脂繊維として例えば熱可塑性樹脂繊維を使用する。
【００２５】
本第３実施例においては、上記の効果に更に、ガラス繊維１４によって断熱性を高めることができる。
また、上記第３実施例における樹脂繊維の代わりに上記の樹脂パウダー１３を混合してもよい。このものにおいても、ガラス繊維１４によって断熱性を高めることができる。
【００２６】
上記の各製造工程において、マット１Ｃを加熱する際及びその内装材１２を再加熱により異形成形する際には、熱伝導性の高いカーボン繊維２の存在によって、ガラス繊維等の断熱性の高い材料に比べて、そのマット１Ｃや内装材１２の中心部まで加熱することが短時間で可能となり、その熱分布が平均的に安定する。そのため、上記マット１Ｃや内装材１２の加熱成形時の成形効率が高くなる。
【００２７】
更に、カーボン繊維の比重は１．７７でガラス繊維の比重２．５４に比べて軽く、また、カーボン繊維の引張強度は３７０（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）でガラス繊維の引張強度１５０（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）に比べて強いため、上記のように製造された内装材１２は、仮にガラス繊維のみで形成したものに比べて超軽量で高強度のものになる。
【００２８】
上記各実施例において成形された内装材１２は、例えばそのまま自動車の天井を構成する芯材として使用したり、その内装材１２を再加熱して自動車の内装品のカバー形状に熱塑性変形させて内装品用カバーとして使用する。また、本発明の製造方法は、これら天井の芯材や内装品用カバーを製造するものに限定するものではなく、これら以外の自動車用内装材を製造する場合にも適用できるものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上のようであるから、本発明によれば、カーボン繊維を混合しているため、超軽量、高強度、高弾性、低線膨脹係数の自動車用内装材を提供でき、特に軽量でかつ高強度を要求される自動車の天井構成材（芯材）等の自動車用内装材の製造方法として有効である。
【００３０】
更に、カーボン繊維が樹脂相互の接着によりほつれることなく確保され、耐久性が向上する。
更に、ニードルのバーブ深さを０．１１〜０．１８ｍｍに設定したので、前記のカーボン繊維の絡みが良好に行え、かつキックアップを形成しないのでカーボン繊維の折損がなく、カーボン繊維のニードリングが良好なニードル条件で行える。
【００３１】
請求項３記載の発明のように、ガラス繊維を混合したものにおいては、断熱性が要求される内装材に適用して有効であり、汎用性を高めることができる。
請求項４及び５記載の発明においては、カーボン繊維をより一層良好にニードリングして最適な内装材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造工程を示す図。
【図２】本発明におけるニードル工程の概略を示す斜視図。
【図３】本発明のニードルを示す側面図。
【図４】本発明に適さないニードルの例を示す側面図。
【図５】本発明の第２実施例を示すもので、カーボン繊維と樹脂パウダーを混合したニードル加工前のマットを示す図。
【図６】本発明の第３実施例を示すもので、カーボン繊維とガラス繊維を混合したニードル加工前のマットを示す図。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ…マット
２…カーボン繊維
３…樹脂繊維
４…ニードル
５…バーブ
８…プレート
９，９ａ…ニードル装置
１２…内装材
１３…樹脂パウダー
１４…ガラス繊維
【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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