特許 5777972 繊維強化樹脂成形体及びそれを用いた車両用内装材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5777972

(24)【登録日】2015年7月17日

(45)【発行日】2015年9月16日

(54)【発明の名称】繊維強化樹脂成形体及びそれを用いた車両用内装材

(51)【国際特許分類】

   B32B 5/24 20060101AFI20150827BHJP

   B60R 13/02 20060101ALI20150827BHJP

   B29C 43/18 20060101ALI20150827BHJP

   B29K 101/12 20060101ALN20150827BHJP

   B29K 105/04 20060101ALN20150827BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20150827BHJP

【ＦＩ】

   B32B5/24 101

   B60R13/02 B

   B29C43/18

   B29K101:12

   B29K105:04

   B29K105:08

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-175152(P2011-175152)

(22)【出願日】2011年8月10日

(65)【公開番号】特開2013-35244(P2013-35244A)

(43)【公開日】2013年2月21日

【審査請求日】2014年6月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001096

【氏名又は名称】倉敷紡績株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000040

【氏名又は名称】特許業務法人池内・佐藤アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 高志

(72)【発明者】

【氏名】四方田 英利

(72)【発明者】

【氏名】高橋 直是

(72)【発明者】

【氏名】粕谷 明

(72)【発明者】

【氏名】三原 綾子

【審査官】 岸 進

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２００６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３２２４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４６１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０２３９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３２７７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ３２Ｂ １／００−４３／００

Ｂ２９Ｃ３９／００−３９／４４

Ｂ２９Ｃ４３／００−４３／５８

Ｂ２９Ｃ５１／００−５１／４６

Ｄ０４Ｈ １／００−１８／０４

Ｂ６０Ｒ１３／０１−１３／０４

Ｂ６０Ｒ１３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維強化樹脂用シートと樹脂発泡体シートとを貼りあわせた繊維強化樹脂成形体であって、
前記繊維強化樹脂用シートは、低融点ポリマー成分と高融点ポリマー成分を含む複合繊維で構成され、前記複合繊維が一方向に配列された一方向シートを１層以上含み、前記低融点ポリマー成分と前記高融点ポリマー成分は熱可塑性合成樹脂且つ同種のポリマーであり、前記繊維強化樹脂成形体において、前記低融点ポリマー成分はマトリックス樹脂となり、前記高融点ポリマー成分は強化繊維となり、
前記樹脂発泡体シートは、密度が０．０１５〜０．０６ｇ／ｃｍ³であり、
前記繊維強化樹脂用シートは、前記樹脂発泡体シートの両側の主面上にそれぞれ配置されており、少なくとも一方の前記繊維強化樹脂用シートの前記樹脂発泡体シートと接していない側の主面上に樹脂発泡体又は繊維集合体で構成された被覆層が設けられており、所定の形状に圧縮成形されている繊維強化樹脂成形体。

【請求項2】

前記樹脂発泡体シートは、ポリオレフィン発泡体シートである請求項１に記載の繊維強化樹脂成形体。

【請求項3】

前記被覆層が、ポリオレフィン発泡体シート又はポリオレフィン系繊維集合体で構成されている請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂成形体。

【請求項4】

前記繊維強化樹脂用シートは、前記一方向シートを２層以上含む多軸挿入たて編み基材である請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂成形体。

【請求項5】

前記圧縮成形の温度が、前記低融点ポリマー成分の融点以上前記高融点ポリマー成分の低融点未満である請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂成形体。

【請求項6】

前記被覆層の表面にさらに表皮材が配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂成形体。

【請求項7】

前記被覆層は、厚みが０．５〜５ｍｍである請求項１〜６のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂成形体。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか１項に記載の繊維強化樹脂成形体で構成されている車両用内装材。

【請求項9】

前記車両用内装材は、車両用天井材である請求項８に記載の車両用内装材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、繊維強化樹脂成形体及びそれを用いた車両用内装材に関し、具体的には繊維強化樹脂用シートと樹脂発泡体シートとを貼り合わせた繊維強化樹脂成形体及びそれを用いた車両用内装材に関する。

【背景技術】

【0002】

プラスチックに強化繊維を混入した繊維強化プラスチックは、軽量で高強度であることから、自動車などの車両の車両用内装材などとして利用されている。繊維強化プラスチックとしては、例えばアラミド繊維、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維、ポリエステル繊維などの比較的融点の高い繊維を強化繊維とし、マトリックス樹脂としてエマルジョン樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを含侵、塗布した後、押し出し一体成形、フィルム貼り合わせ成形などにより得られた高強力シートが用いられている（特許文献１など）。

【0003】

また、他の素材の特性を付与するため、繊維強化プラスチックと他の素材を複合させた成形体が提案されている。例えば、特許文献２には、発泡芯材と繊維強化プラスチック製の表皮層を有する繊維強化プラスチック構造体が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５−４４１４６号公報

【特許文献2】特開２００４−３０６３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者らは、上記繊維強化樹脂成形体を検討したところ、繊維強化プラスチックを、樹脂発泡体シートと貼りあわせて所定の形状の繊維強化樹脂成形体に圧縮成形する際に、繊維強化プラスチック中の強化繊維に起因して繊維強化樹脂成形体の表面にしわが発生するという問題が生じることを見出した。これは、強化繊維が連続繊維であるがゆえ圧縮成形により繊維が折れ曲がり又は座屈することと、樹脂発泡体シートに低密度シートを用いた際、シートが柔らかいためシワを抑えることができないことなどにより発生するのではないかと推測される。

【0006】

本発明は、上記問題を解決するため、表面のしわの発生が低減された繊維強化樹脂成形体及びそれを用いた車両用内装材を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の繊維強化樹脂成形体は、繊維強化樹脂用シートと樹脂発泡体シートとを貼りあわせた繊維強化樹脂成形体であって、上記繊維強化樹脂用シートは、低融点ポリマー成分と高融点ポリマー成分を含む複合繊維で構成され、上記複合繊維が一方向に配列された一方向シートを１層以上含み、上記低融点ポリマー成分と上記高融点ポリマー成分は熱可塑性合成樹脂且つ同種のポリマーであり、上記繊維強化樹脂成形体において、上記低融点ポリマー成分はマトリックス樹脂となり、上記高融点ポリマー成分は強化繊維となり、上記樹脂発泡体シートは、密度が０．０１５〜０．０６ｇ／ｃｍ³であり、上記繊維強化樹脂用シートは、上記樹脂発泡体シートの両側の主面上にそれぞれ配置されており、少なくとも一方の上記繊維強化樹脂用シートの上記樹脂発泡体シートと接していない側の主面上に樹脂発泡体又は繊維集合体で構成された被覆層が設けられており、所定の形状に圧縮成形されている。

【0008】

本発明の車両用内装材は、上記繊維強化樹脂成形体で構成されている。

【発明の効果】

【0009】

本発明は、繊維強化樹脂用シートと樹脂発泡体シートとを貼りあわせた繊維強化樹脂成形体において、上記繊維強化樹脂用シートの上記樹脂発泡体シートと接していない側の主面上に樹脂発泡体又は繊維集合体で構成された被覆層を設けることにより、表面のしわの発生を軽減させた繊維強化樹脂成形体を提供できる。特に、本発明の繊維強化樹脂成形体は、自動車などの車両用内装材、船舶の内装材、家屋の内装材などに好適なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の一実施例の繊維強化樹脂成形体の模式的断面図である。

【図2】図２Ａ−Ｃは、本発明で使用することができる複合繊維の一例の模式的断面図である。

【図3】図３は、繊維強化樹脂用シートの一例であるすだれ状シートの概念斜視図である。

【図4】図４は、繊維強化樹脂用シートの一例である多軸挿入たて編み基材の概念斜視図である。

【図5】図５Ａ−Ｃは、本発明の繊維強化樹脂成形体を製造する際の一次成形を示す概念斜視図である。

【図6】図６Ａ−Ｂは、本発明の繊維強化樹脂成形体を製造する際の二次成形を示す概念斜視図である。

【図7】図７は、本発明で用いる多軸繊維基材における一方向シートの積層関係を示す概念斜視図である。

【図8】図８は、本発明の一実施例の繊維強化樹脂成形体の表面を観察した写真である。

【図9】図９は、本発明の一比較例の繊維強化樹脂成形体の表面を観察した写真である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面などを参酌しながら、本発明の繊維強化樹脂成形体について詳細に説明する。

【0012】

図１は、本発明の繊維強化樹脂成形体の模式的断面図である。本発明の繊維強化樹脂成形体１００において、樹脂発泡体シート２の両側の主面上に繊維強化樹脂用シート１（１ａ、１ｂ）がそれぞれ配置されており、繊維強化樹脂用シート１（１ａ）の樹脂発泡体シート１０と接していない側の主面上に被覆層３が設けられている。本発明において、「接する」又は「接している」とは、直接接している場合と、接着層などの他の層を介して接している場合とを含む。

【0013】

＜繊維強化樹脂用シート＞
上記繊維強化樹脂用シートは、低融点ポリマー成分と高融点ポリマー成分を含む複合繊維で構成されることが好ましい。本発明において、複合（コンジュゲート）繊維とは、例えば複数のポリマー成分を個別に紡糸口金まで導き、紡糸口金で一体化して押し出し、延伸して繊維としたものをいう。複合繊維の構造としては、例えば芯鞘構造、海島構造、サイドバイサイド構造などがあり、いかなる構造であっても良い。複合繊維はフィラメントヤーンでも良いし、高融点ポリマー成分からなる繊維と低融点成分からなる繊維を紡績した糸のようなものであっても良い。

【0014】

図２Ａ〜図２Ｃは、それぞれ上記複合繊維の一例の模式的断面図である。図２Ａは芯鞘構造の複合繊維の断面図であり、複合繊維１０は、芯成分１１である高融点ポリマーと、その周りの鞘成分１２である低融点ポリマーで構成されている。図２Ｂは海島構造の複合繊維の断面図であり、複合繊維１３は、複数本の島成分１４である高融点ポリマーと、その周りの海成分１５である低融点ポリマーで構成されている。図２Ｃも海島構造の複合繊維の断面図であり、複合繊維１６は、多数本の島成分１７である高融点ポリマーと、その周りの海成分１８である低融点ポリマーで構成されている。

【0015】

本発明の繊維強化樹脂成形体において、上記低融点ポリマー成分はマトリックス樹脂となり、上記高融点ポリマー成分は強化繊維となる。上記マトリックス樹脂とは、母材樹脂ともいう。マトリックス樹脂と強化繊維とで繊維強化プラスチック(FRP: fiber reinforced plastics)となる。

【0016】

上記低融点ポリマー成分と上記高融点ポリマー成分としては熱可塑性樹脂且つ同種のポリマーを選択する。同種のポリマーとは、ポリオレフィン同士、ポリエステル同士、ポリアミド同士などのように、ポリマーを構成する成分が同種のものであることを意味する。ホモポリマー同士だけではなく、共重合ポリマー（二元共重合、三元共重合など多成分共重合ポリマーを含む）から選択しても良い。本発明において、ポリオレフィンとは、エチレン系炭化水素化合物の重合体又は共重合体であり、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブデン、またはそれらの共重合体を含む。ポリアミドは、アミド結合をもつ線状の合成高分子であり、一般的にはナイロンと称され、ナイロン６６、ナイロン６，１０、ナイロン６，ナイロン１１、ナイロン１２が工業化されている。ポリエステルは、主鎖にエステル結合を持つ高分子の総称である。ポリカーボネート、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂などもポリエステルである。

【0017】

上記複合繊維において、上記高融点ポリマー成分の含有量は５０〜９０質量％の範囲であり、上記低融点ポリマー成分の含有量は１０〜５０質量％の範囲であることが好ましい。上記の範囲であれば強化繊維の割合を高くすることができ、強度を高くすることができるうえ、ＦＲＰとしたときにマトリックス樹脂と強化繊維のバランスをとりやすい。

【0018】

上記複合繊維において、低融点ポリマー成分と高融点ポリマー成分の融点差が２０℃以上であることが好ましく、３０℃以上であることがより好ましい。融点差が２０℃以上であれば、圧縮成形して繊維強化樹脂成形体にしたとき、高融点ポリマーは強化繊維として機能し、低融点ポリマー成分はマトリックス樹脂として機能しやすい。

【0019】

上記複合繊維の低融点ポリマー成分及び高融点ポリマー成分は、ともにポリオレフィンであることが好ましい。ポリオレフィン（オレフィン系ポリマー）は軽量で強度も高く、耐久性も良好であり、不要品のリサイクルも廃棄も容易である。一例として、高融点ポリマー成分はポリプロピレンであり、低融点ポリマー成分はポリエチレンであることが好ましい。ポリプロピレンの比重は製法によって異なるが通常０．９０２〜０．９１０であり、ポリエチレンの比重も製法によって異なるが通常０．９１０〜０．９７０である。したがって、高融点ポリマー成分としてポリプロピレン、低融点ポリマー成分としてポリエチレンを使用した場合の複合繊維の比重は約０．９〜０．９５の範囲となる。これに対してガラス繊維の比重は約２．５、炭素繊維の比重は約１．７であるから、高融点ポリマー成分としてポリプロピレン、低融点ポリマー成分としてポリエチレンを使用した場合の複合繊維の比重はかなり低いものとなる。

【0020】

上記繊維強化樹脂用シートは、上記複合繊維が一方向に配列された一方向シートを少なくとも１層含む。１層の場合は１軸繊維基材となり、２層以上の場合は、多軸繊維基材となる。また、熱圧縮成形時の形状維持性の観点から、上記繊維強化樹脂用シートは、ステッチング糸で連結されていることが好ましい。１軸繊維基材がステッチング糸で連結されている場合は、すだれ状シートとなり、多軸繊維基材がステッチング糸で連結されている場合は、多軸挿入たて編み基材となる。本発明において、連結とは、１層の場合は複合繊維を複数本引き揃えてシート状とするが、その複数本をバラバラにならないように保形することをいう。また、２層以上の場合は、上記１層の場合に加えて、層間をバラバラにならないように保形するという意味も有する。なお、ステッチング糸を用いず、熱融着により保形した（連結した）ものを用いることも可能である。

【0021】

上記ステッチング糸としては、例えばポリプロピレン糸、ポリエチレン糸、ポリエステル糸などが使用可能であるが、上記複合繊維の低融点ポリマー成分と高融点ポリマー成分と同種のポリマーからなる繊維で構成されることが好ましい。例えば、上記複合繊維において高融点ポリマー成分はポリプロピレンであり、低融点ポリマー成分はポリエチレンである場合、ステッチング糸はポリプロピレン糸又は芯成分がポリプロピレンで鞘成分がポリエチレンの複合糸を使用するのが好ましい。なお、ステッチング糸が無い場合や低融点ポリマー成分のみからなる糸の場合、圧縮成形において、加熱時に強化繊維部分の配列が乱れてしまうことがあり、結果として繊維強化樹脂成形体の強度が均一にならない恐れがある。これは、特に凹凸の大きな繊維強化樹脂成形体を製造するとき、すなわち深絞り成形時によく見られる現象であり、このような不均一性を防ぐには、高融点ポリマー成分と同程度の融点又は低融点ポリマー成分より２０℃程度高い融点を有するステッチング糸が好ましく使用される。なお、ステッチ法としては、単環縫い（チェーンステッチ）やトリコット編みなどが用いられる。

【0022】

図３は繊維強化樹脂用シートの一例であるすだれ状シートの概念斜視図である。すだれ状シート２０は、一方向に配列された複合繊維２１と、複合繊維２１を連結するステッチング糸２２で構成されている。複合繊維２１は一方向に配列されているので、織物や編み物に比較して、繊維の配列方向の強度は高い。すだれ状シート２０は、１層で使用しても良いし、多層で使用しても良い。多層で使用する場合は、異なる層における複合繊維２１の方向を異なるように配列させ、強度のバランスをとるのが好ましい。

【0023】

図４は繊維強化樹脂用シートの一例である多軸挿入たて編み基材の概念斜視図である。多軸挿入たて編み基材３０において、複合繊維（糸）３１ａ〜３１ｆは、それぞれ異なる方向に配列され各々の一方向シートを構成し、それらの一方向シートは編針３６に掛けられたステッチング糸３７、３８によって厚さ方向にステッチング（結束）され、一体化されている。複合繊維の配列方向が異なる複数の一方向シートを含む多軸挿入たて編み基材を用いると、多方向に強化効果の優れた繊維強化樹脂成形体を得ることが可能となる。ステッチング糸３７、３８の替わりに、又は併用して熱融着糸、ホットメルトフィルムなどのバインダーを用いて複数の一方向シートを一体化しても良い。

【0024】

上記繊維強化樹脂用シートは、多方向に優れた強化効果を得る観点から、多軸挿入たて編み基材であることが好ましい。多軸挿入たて編み基材は繊維の配向性が高いからである。本発明で使用する繊維強化樹脂用シートの好ましい目付（単位面積当たりの質量）及び厚みは特に限定されるものではないが、１層あたり約１０〜１５０ｇ／ｍ²、繊維強化樹脂用シート全体として約１０〜６００ｇ／ｍ²である。また、厚さは１層あたり約０．１〜０．５ｍｍ、繊維強化樹脂用シート全体として約０．２〜２ｍｍである。

【0025】

＜樹脂発泡体シート＞
上記樹脂発泡体シートとしては、例えばポリウレタン発泡体、ポリオレフィン発泡体、ポリスチレン発泡体、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）発泡体などの樹脂発泡体で構成されている樹脂発泡体シートなどを用いることができる。上記ポリオレフィン発泡体シートとしては、リサイクル性の観点から、ポリプロピレン発泡体シート、ポリエチレン発泡体シートなどを用いることが好ましく、特に耐熱性の観点からポリプロピレン発泡体シートが好ましい。上記ポリプロピレン発泡体シートとしては、市販のもの、例えばＪＳＰ社製の「ピーブロック」などを用いることができる。上記ポリスチレン発泡体シートとしては、市販のもの、例えばＪＳＰ社製の「スチロダイア」などを用いることができる。また、上記樹脂発泡体シートは繊維強化樹脂用シートにおける樹脂と同種のポリマーからなるものが好ましい。圧縮成形する際にかける熱により、繊維強化樹脂用シートの低融点成分が接着剤的な機能をはたし、別途接着剤を付与することなく繊維強化樹脂用シートと樹脂発泡体シートとを貼り合わせて一体化することができるためである。なお、ポリウレタン発泡体シートのような異種の発泡体との一体成形の場合やより強固な接着性を必要とする場合は、上記樹脂発泡体シートと上記繊維強化樹脂用シートとの間に、別途接着剤やホットメルトフィルムのような接着層を設けるのが良い。特にホットメルトフィルムであれば、圧縮成形時に同時に貼り合わせが可能となる。繊維強化樹脂用シートと樹脂発泡体シートと貼り合わせて一体成形する方法としては、例えば熱圧縮成形法（熱プレス成形法）が挙げられる。

【0026】

本発明の繊維強化樹脂成形体では、樹脂発泡体シートの両側の主面上には、繊維強化樹脂用シートがそれぞれ配置されており、いわゆるサンドイッチ構造となっている。本発明において、主面とは、いわゆる面積の大きな面のことをいう。具体的には、樹脂発泡体シートの両側の主面とは、シートのいわゆる表面及び裏面となる。すなわち、本発明では、樹脂発泡体シートの表面及び裏面に繊維強化樹脂用シートをそれぞれ配置した構成となっている。なお、上記繊維強化樹脂成形体を車両用天井材として用いる場合は、室内側の面が表面であり、室外側の面が裏面となる。また、室内側に現れる材料を表面材又は表皮材という。繊維強化樹脂用シート及び繊維強化樹脂成形体についても同様に、いわゆる表面及び裏面が主面となる。

【0027】

上記樹脂発泡体シートの発泡倍率は繊維強化樹脂成形体の使用目的によって任意の倍率を選択できるが、車両用内装材の場合は１０〜１００倍であることが好ましい。特にポリオレフィン発泡体シートの場合は１５〜６０倍程度が好ましい。また、上記樹脂発泡体シートの厚みは、例えば１〜３００ｍｍ程度であり、車両用内装材として用いる場合は、軽量性や賦形性を考慮して好ましくは２〜１５ｍｍ程度、より好ましくは２〜１０ｍｍである。また、軽量性の観点から、上記樹脂発泡体シートの密度は、０．００９〜０．０９ｇ／ｃｍ³であることが好ましく、より好ましくは、０．０１５〜０．０６ｇ／ｃｍ³である。なお、０．０１５〜０．０６ｇ／ｃｍ³の樹脂発泡体シートを用いた場合に、本発明のしわ防止効果は、特に有効に発揮される。

【0028】

＜被覆層＞
上記被覆層は、樹脂発泡体又は繊維集合体で構成されている。被覆層を備えることにより、圧縮成形時のしわの発生を低減させることができる上、弾力性も良好になる。上記被覆層を構成する樹脂発泡体としては、ポリオレフィン発泡体、ポリスチレン発泡体、ＥＶＡ発泡体などを用いることができる。上記ポリオレフィン発泡体としては、市販のもの、例えばＪＳＰ社製の「ピーブロック」などを用いることができる。上記ポリスチレン発泡体としては、市販のもの、例えばＪＳＰ社製の「スチロダイア」などを用いることができる。リサイクル性及び耐熱性の観点から、上記被覆層を構成する樹脂発泡体としては、ポリプロピレン発泡体を用いることが好ましい。また、上記被覆層を構成する樹脂発泡体は、繊維強化樹脂用シートにおける樹脂と同種のポリマーであることが好ましい。圧縮成形する際にかける熱により、繊維強化樹脂用シートの低融点成分が接着剤的な機能をはたし、別途接着剤を付与することなく繊維強化樹脂用シートと一体化することができるためである。また、リサイクル性という観点から、上記被覆層を構成する樹脂発泡体は、上記樹脂発泡体シートにおける樹脂と同種のポリマーであることが好ましい。

【0029】

上記被覆層を構成する樹脂発泡体の発泡倍率は繊維強化樹脂成形体の使用目的によって任意の倍率を選択できるが、車両用内装材の場合は１０〜１００倍であることが好ましい。特に発泡ポリオレフィンの場合は１５〜６０倍程度が好ましい。また、軽量性及びしわ隠し性の観点から、上記被覆層を構成する樹脂発泡体の密度は、０．００９〜０．０９ｇ／ｃｍ³であることが好ましく、０．０１５〜０．０６ｇ／ｃｍ³であることがより好ましい。

【0030】

上記被覆層を構成する繊維集合体としては、例えばポリプロピレン製不織布、ポリエチレン製不織布、ポリエステル製不織布、天然繊維製不織布及び無機繊維製不織布などを用いることができる。リサイクル性及び耐熱性の観点から、上記被覆層を構成する繊維集合体としては、ポリオレフィン系繊維集合体が好ましく、特にポリプロピレン製不織布を用いることが好ましい。また、上記被覆層を構成する繊維集合体は、繊維強化樹脂用シートにおける樹脂と同種のポリマーからなる繊維を用いることが好ましい。圧縮成形する際にかける熱により、繊維強化樹脂用シートの低融点成分が接着剤的な機能をはたし、別途接着剤を付与することなく繊維強化樹脂用シートと一体化することができるためである。また、リサイクル性という観点から、上記被覆層を構成する繊維集合体は、上記樹脂発泡体シートにおける樹脂と同種のポリマーからなる繊維であることが好ましい。上記被覆層を構成する繊維集合体の目付は、特に限定されないが、３０〜１５０ｇ／ｍ²であることが好ましく、特に軽量性及びしわ隠し性の観点から、４０〜１００ｇ／ｍ²が好ましい。

【0031】

上記被覆層の厚みは、例えば０．５〜５ｍｍであり、車両用内装材として用いる場合は、軽量性や圧縮成形時のしわ隠し性から、１〜３ｍｍ程度であることが好ましい。また、軽量及び剛性の観点から、上記被覆層の厚みは、上記樹脂発泡体シートの厚みより薄いことが好ましい。

【0032】

上記被覆層の表面にはさらに表皮材が配置されてもよい。上記表皮材としては、特に限定されず、通常繊維強化樹脂成形体に用いるものを用いることができ、自動車などの車両用内装材に用いるものを用いてもよい。例えば、人工皮革、織布、編布、不織布などを用いることができる。上記不織布としては、特に限定されないが、例えばポリエステル不織布などを用いることができる。なお、表皮材と繊維強化樹脂シートの間には、接着性を確実なものとするため、通常ホットメルトフィルムなどの接着フィルムや接着剤を介在させる。

【0033】

本発明の繊維強化樹脂成形体は、軽量の観点から、目付が１ｋｇ／ｍ²以下であることが好ましく、０．５ｋｇ／ｍ²以下であることがより好ましく、０．３ｋｇ／ｍ²以下であることがさらに好ましい。本発明の繊維強化樹脂成形体は剛性に優れており、曲げ弾性勾配が３０Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましい。本発明において、曲げ弾性勾配は、厚み方向に加わる荷重に対する抵抗を示すもので、下記のように測定する。まず、幅５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの試験片を用い、試験速度５０ｍｍ／ｍｉｎ、支点間距離１００ｍｍにて、ＪＩＳ Ｋ ７２２１−２に準じて３点曲げ試験を実施する。次に、得られる荷重（Ｎ）−たわみ（ｃｍ）曲線を用い、曲線の勾配が最も大きい部分で接線を引き、当該接線から弾性勾配（Ｎ／ｃｍ）を算出する。

【0034】

本発明の繊維強化樹脂成形体は、上記樹脂発泡体シートの両側の主面上に繊維強化樹脂用シートをそれぞれ配置し、少なくとも一方の上記繊維強化樹脂用シートの上記樹脂発泡体シートと接していない側の主面上に被覆層を構成する樹脂発泡体又は繊維集合体を配置した後、所定の形状に圧縮成形、好ましくは低融点ポリマー成分の融点以上高融点ポリマー成分の融点未満の温度に加熱して圧縮成形することにより得ることができる。上記圧縮成形(compression molding)は、熱ロールの間を通過させるような熱ロールプレス成形でも良いが、通常はカム、トグル、圧空又は油圧などを使用して金型又は加熱板を上下させる機構により、シートを目的の形に圧縮成形する方法が用いられる。圧縮成形の場合は、成形天井やドアトリムのような深絞り成形が必要とされる用途にも使用可能である。圧縮成形する際には真空成形又は減圧成形と組み合わせることもできる。なお、圧縮成形はプレス成形ともいわれる。

【0035】

また、繊維強化樹脂成形体の一体性を高め、強度を向上させるという観点から、所定の形状に圧縮成形する前に、予備成形されることが好ましい。すなわち、上記樹脂発泡体シートの両側の主面上に繊維強化樹脂用シートをそれぞれ配置し、少なくとも一方の上記繊維強化樹脂用シートの上記樹脂発泡体シートと接していない側の主面上に被覆層を構成する樹脂発泡体又は繊維集合体を配置した後、圧縮成形（以下において、一次成形とも記す。）し、その後所定の形状、例えば天井やドア形状に圧縮成形（以下において、二次成形とも記す。）することが好ましい。一次成形により、樹脂発泡体シートと、樹脂発泡体シートの両側の主面上に配置された繊維強化樹脂用シートと、少なくとも一方の繊維強化樹脂用シートの樹脂発泡体シートと接していない側の主面上に配置された被覆層とを一体化して一次成形基材を得、一次成形基材を二次成形することにより、所定の形状に賦形された繊維強化樹脂成形体を得ることができる。

【0036】

図５Ａ〜図５Ｃは、繊維強化樹脂成形体を製造する際の一次成形工程を示す概念斜視図である。まず、図５Ａに示すように、下金型５１上に、繊維強化樹脂用シート４２、樹脂発泡体シート４３、繊維強化樹脂用シート４１、被覆層を構成する樹脂発泡体又は繊維集合体４４をこの順番に積層して積層体４０にし、その上に上金型５５を配置する。次に、図５Ｂに示すように、積層体４０を、加熱プレス機に掛けてプレスし、その後冷却プレス機に移動し、さらにプレスして、積層体４０をプレス成形して一体化する。その後、図５Ｃに示すように、脱型して、一次成形基材５０を得る。圧縮成形の条件は、例えば、加熱プレス条件として温度１２５〜１４０℃、成形圧力０．１〜４ＭＰａ、成形時間１５〜３００秒とし、冷却プレス条件として、温度２５〜４０℃、成形圧力０．１〜４ＭＰａ、成形時間１５〜３００秒とすることができる。なお、一次成形基材５０の厚みは、下金型５１と上金型５５の間にクリアランススペーサを配置することで調整することができる。

【0037】

図６Ａ〜図６Ｂは、繊維強化樹脂成形体を製造する際の二次成形工程を示す概念斜視図である。まず、図６Ａに示すように、所定の寸法に切断した一次成形基材５０を、コンベア６３から加熱炉６１に供給する。加熱炉６１は加熱源の赤外線加熱器６２により、所定の温度に加熱されており、一次成形基材５０は加熱軟化される。次に図６Ｂに示すように、予熱された一次成形基材５０は、圧縮成形装置６４の上金型６５と下金型６６の間に配置される。上金型６５も下金型６６も所定の温度に保持されている。上金型６５が下降し、上金型６５と下金型６６の間で一次成形基材５０は圧縮成形され、所定の形状に賦形されて繊維強化樹脂成形体１１０となる。上記において、予熱温度は、低融点ポリマー成分の融点以上高融点ポリマー成分の融点未満の温度であれば良い。予熱温度は、例えば、１１０〜１５０℃であり、好ましくは１３０〜１４０℃である。また、圧縮成形の条件は、例えば、温度１２５〜１４０℃、成形圧力０．１〜４ＭＰａ、成形時間３０〜３００秒とすることができる。

【0038】

上記繊維強化樹脂成形体を車両用内装材として用いる場合は、被覆層が配置されている面を表面として用いる。表面側、すなわち車室内側表面にしわが出ると外観上問題となるからである。なお、繊維強化樹脂成形体の表面にはさらに表皮材を貼り付けても良い。さらに、表皮材と反対側の面に裏面材を貼り付けることも可能である。なお、これら表皮材や裏面材は、上記圧縮成形時に同時に貼り合わせることも可能である。例えば、被覆層と表皮材との間に接着フィルムを介在させた状態で熱圧縮成形をおこなうことで表皮材を貼り合わせることができる。上記表皮材や裏面材は、車両用内装材に用いるものであればよく特に限定されないが、例えばポリエステル不織布、ポリエステル製編物、ナイロン不織布などを用いることができる。上記のように、被覆層の表面側にさらに表皮材を積層することで、しわの問題の生じない車両天井材を得ることができる。

【実施例】

【0039】

以下実施例を用いて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

【0040】

（実施例１）
＜繊維強化樹脂用シートI及びIIの作製＞
芯成分の融点が１６５℃のポリプロピレン（ＰＰ）と、その周りの鞘成分が融点１１０℃のポリエチレン（ＰＥ）で構成されている芯鞘型繊維（弾性率：７．８ＧＰａ、芯成分／鞘成分質量比：６５／３５）を２４０本引き揃えて得られたトータル繊度１８５０ｄｔｅｘのマルチフィラメントヤーンを複合繊維として用いた。

【0041】

上記で得られたトータル繊度１８５０ｄｔｅｘのマルチフィラメントヤーン（複合繊維）を３本／インチで、繊維角度が製造装置の流れ方向に対して９０°になるように一方向に１層配列し、一方向シート（以下において、９０°シートという）を得た。また、上記で得られたトータル繊度１８５０ｄｔｅｘのマルチフィラメントヤーン（複合繊維）を１．５本／インチで、繊維角度が製造装置の流れ方向に対して３０°になるように一方向に１層配列し、一方向シート（以下において、３０°シートという。）を得た。また、上記で得られたトータル繊度１８５０ｄｔｅｘのマルチフィラメントヤーン（複合繊維）を１．５本／インチで、繊維角度が製造装置の流れ方向に対して−３０°になるように一方向に１層配列し、一方向シート（以下において、−３０°シートという。）を得た。得られた３枚の一方向シートを、図７に示すように、各層間の繊維の角度が６０°となるように、９０°シート７１、−３０°シート７２、３０°シート７３をこの順番に積層し、ステッチング糸（ポリプロピレン製糸、繊度：８４ｄｔｅｘ）で厚さ方向にステッチングして一体化し、繊維強化樹脂用シートI（３軸挿入たて編み基材）を得た。各一方向シートの目付は約２２ｇ／ｍ²であり、繊維強化樹脂用シートI（３軸挿入たて編み基材）の目付は約７１ｇ／ｍ²であり、厚さは約０．５ｍｍであった。また、同様の方法にて、各層間の繊維の角度が６０°となるように、９０°シート、３０°シート、−３０°シートをこの順番に積層し、ステッチング糸で厚さ方向にステッチングして一体化し、繊維強化樹脂用シートII（３軸挿入たて編み基材）を得た。得られた繊維強化樹脂用シートIIの目付は約７１ｇ／ｍ²であり、厚さは約０．５ｍｍであった。

【0042】

＜繊維強化樹脂成形体＞
上記で得られた繊維強化樹脂用シートI、繊維強化樹脂用シートII、樹脂発泡体シートとしてＪＳＰ社製の「ピーブロック」を、被服層を構成する樹脂発泡体としてＪＳＰ社製の「ピーブロック」を用いて繊維強化樹脂成形体を作製した。まず、繊維強化樹脂用シートI、樹脂発泡体シートとして「ピーブロック」（発泡倍率：４５倍、厚さ：４ｍｍ、密度：０．０２ｇ／ｃｍ³）、繊維強化樹脂用シートII、被覆層として「ピーブロック」（発泡倍率：４５倍、厚さ：１．５ｍｍ、密度：０．０２ｇ／ｃｍ³）をこの順番に配置して積層体を得た。なお、繊維強化樹脂用シートIIにおいて、一方向シートの配置は９０°／３０°／−３０°であるが、上記積層体において、繊維強化樹脂用シートIIは裏返して用いるため製造装置の流れ方向に対する繊維角度の＋と−とが反転して一方向シートの配置が３０°／−３０°／９０°となっていた。即ち、上記積層体は、「９０°シート／−３０°シート／３０°シート／樹脂発泡体シート／３０°シート／−３０°シート／９０°シート／被覆層」という構成となっている。次に、積層体を金型内に挿入し、１３０℃で、３０秒間、１ＭＰａの圧力で熱プレスした後、２０℃で１２０秒間冷却プレスすることで、積層体を一体化し、一次成形基材を得た。得られた一次成形基材を、１３０℃で６０秒間加熱処理した後、所定の形状の金型に配置し、圧縮成形装置にて４０℃で６０秒間処理することで、所定の形状に賦形された繊維強化樹脂成形体を得た。

【0043】

（比較例１）
積層体が被覆層（厚さ１．５ｍｍの「ピーブロック」）を含まないことと、クリアランスを４ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、所定の形状に賦形された繊維強化樹脂成形体を得た。

【0044】

（実施例２）
被覆層としての「ピーブロック」の表面に、さらに接着フィルムとしての直鎖状低密度ポリエチレンフィルム（ＬＬＤＰＥフィルム：厚み１５μｍ）、表皮材としてのポリエステル製不織布（目付：１８０ｇ／ｍ²）をこの順番に積層した以外は、実施例１と同様にして繊維強化樹脂成形体を得た。

【0045】

実施例１及び比較例１の繊維強化樹脂成形体の曲げ弾性勾配を以下のように測定し、その結果を下記表１に示した。車両天井材料として用いる場合、曲げ弾性勾配は、３０Ｎ／ｃｍ以上あれば良く、実施例１はこの条件を満足している。

【0046】

（曲げ弾性勾配）
曲げ弾性勾配は、厚み方向に加わる荷重に対する抵抗を示すもので、下記のように測定した。まず、幅５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの試験片を用い、試験速度５０ｍｍ／ｍｉｎ、支点間距離１００ｍｍにて、ＪＩＳ Ｋ ７２２１−２に準じて３点曲げ試験を実施した。次に、得られる荷重（Ｎ）−たわみ（ｃｍ）曲線を用い、曲線の勾配が最も大きい部分で接線を引き、当該接線から弾性勾配（Ｎ／ｃｍ）を算出した。

【0047】

【表1】

【0048】

また、図８及び図９には、それぞれ実施例１の繊維強化樹脂成形体の表面写真及び比較例１の繊維強化樹脂成形体の表面写真を示した。図８から、実施例の繊維強化樹脂成形体は、平坦部とコーナのいずれにおいてもしわが少なく、製品として品質が高いことが分かった。一方、図９から分かるように、繊維強化樹脂成形体は、平坦部には引き連れしわがあり、コーナには折りたたみしわがあった。これは、実施例の繊維強化樹脂成形体では、繊維強化樹脂用シート上に被覆層が配置されているのに対し、比較例の繊維強化樹脂成形体は被覆層を含まないことに起因するものであり、被覆層がしわ隠し効果を発揮するためであると思われる。なお、実施例２の表皮材を含む繊維強化樹脂成形体についても、外観上しわの見られない良好なものであった。

【0049】

本発明では、樹脂発泡体シートと、上記樹脂発泡体シートの両側に配置された繊維強化樹脂用シートとを含む繊維強化樹脂成形体において、少なくとも一方の上記繊維強化樹脂用シートの上記樹脂発泡体シートと接していない側の主面上に樹脂発泡体又は繊維集合体で構成された被覆層を設けることにより、所定の形状に圧縮成形時のしわの発生を軽減させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0050】

本発明の繊維強化樹脂成形体は、自動車などの車両用内装材、特に車両用天井材、船舶の内装材、家屋の内装材などに好適である。

【符号の説明】

【0051】

１、１ａ、１ｂ、４１、４２ 繊維強化樹脂用シート
２、４３ 樹脂発泡体シート
３、４４ 被覆層
１０、１３、１６ 複合繊維
１１ 芯成分
１２ 鞘成分
１４、１７ 島成分
１５、１８ 海成分
２０ すだれ状シート
２１ 複合繊維
２２ ステッチング糸
３０ 多軸挿入たて編み基材
３１ａ〜３１ｆ 繊維強化樹脂用複合繊維（糸）
３６ 編針
３７、３８ ステッチング糸
４０ 積層体
５０ 一次成形基材
５１、６６ 下金型
５５、６５ 上金型
６１ 加熱炉
６２ 赤外線加熱器
６３ コンベア
６４ 圧縮成形装置
７１ ９０°シート
７２ −３０°シート
７３ ３０°シート
１００、１１０ 繊維強化樹脂成形体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】