特許 7333544 メッシュ状シートおよびその製造方法

(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】

(24)【登録日】2023-08-17

(45)【発行日】2023-08-25

(54)【発明の名称】メッシュ状シートおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   B26F 3/00 20060101AFI20230818BHJP

   C08J 9/00 20060101ALI20230818BHJP

   B26D 3/08 20060101ALI20230818BHJP

   B26D 7/10 20060101ALI20230818BHJP

   B26D 9/00 20060101ALI20230818BHJP

   B26D 7/06 20060101ALI20230818BHJP

   B26D 1/08 20060101ALI20230818BHJP

【ＦＩ】

B26F3/00 Z

C08J9/00 Z

B26D3/08 Z

B26D7/10

B26D9/00

B26D7/06 Z

B26D1/08

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020030535

(22)【出願日】2020-02-26

(65)【公開番号】P2020157472

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2022-11-11

(31)【優先権主張番号】P 2019050848

(32)【優先日】2019-03-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000222406

【氏名又は名称】東レプラスチック精工株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504383999

【氏名又は名称】株式会社奥谷金網製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】508074549

【氏名又は名称】日建ラス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091384

【弁理士】

【氏名又は名称】伴 俊光

(74)【代理人】

【識別番号】100125760

【弁理士】

【氏名又は名称】細田 浩一

(72)【発明者】

【氏名】冨岡 和彦

(72)【発明者】

【氏名】芹沢 是高

(72)【発明者】

【氏名】奥谷 智彦

(72)【発明者】

【氏名】福永 剛

(72)【発明者】

【氏名】福島 輝敬

【審査官】石田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０７８３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９２８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１１６７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０１１５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－０９１９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第３９９５１８７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特公昭４７－０１２２３３（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】実公平０３－０５７４３９（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】特開昭５４－１２５２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４２２６８２８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２６Ｆ ３／００

Ｃ０８Ｊ ９／００

Ｂ２６Ｄ ３／０８

Ｂ２６Ｄ ７／１０

Ｂ２６Ｄ ９／００

Ｂ２６Ｄ ７／０６

Ｂ２６Ｄ １／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱可塑性樹脂と炭素繊維とを含む複合材料からなるメッシュ状シートであって、メッシュ開口部の周縁を形成するストランド部同士がボンド部で連結され、前記メッシュ開口部の合計面積が、端面全体の面積に対し１０～９５％であり、前記複合材料が炭素繊維を５～５０重量％含み、０．０５～１．０ｍｍの長さを有する炭素繊維の割合が炭素繊維全体に対し６０重量％以上であり、
前記熱可塑性樹脂が異なる種類の熱可塑性樹脂を含み、一の熱可塑性樹脂の融点、ガラス転移点または軟化点から２０～５０℃の高い所定温度において、他の熱可塑性樹脂の粘度が前記一の熱可塑性樹脂の粘度の３～７０倍であることを特徴とするメッシュ状シート。

【請求項2】

熱可塑性樹脂と炭素繊維とを含む複合材料からなるメッシュ状シートであって、メッシュ開口部の周縁を形成するストランド部同士がボンド部で連結され、前記メッシュ開口部の合計面積が、端面全体の面積に対し１０～９５％であり、前記複合材料が炭素繊維を５～５０重量％含み、０．０５～１．０ｍｍの長さを有する炭素繊維の割合が炭素繊維全体に対し６０重量％以上であり、
６０重量％以上の炭素繊維が一の方向から１５°以内に配向されており、前記ストランド部の長手方向が炭素繊維の配向方向と６０°以内の角度で配置されていることを特徴とするメッシュ状シート。

【請求項3】

前記熱可塑性樹脂が異なる種類の熱可塑性樹脂を含み、一の熱可塑性樹脂から構成される海相内に、他の熱可塑性樹脂から構成される島相が分散している構造を有する、請求項２に記載のメッシュ状シート。

【請求項4】

前記メッシュ開口部の形状が、多角形、円形または楕円形である、請求項２または３に記載のメッシュ状シート。

【請求項5】

前記メッシュ開口部の長目方向長さが０．０１ｍｍ～１００ｍｍである、請求項２～４のいずれかに記載のメッシュ状シート。

【請求項6】

前記ストランド部の幅が０．１ｍｍ～１００ｍｍである、請求項２～５のいずれかに記載のメッシュ状シート。

【請求項7】

厚みが０．０５ｍｍ～１００ｍｍである、請求項２～６のいずれかに記載のメッシュ状シート。

【請求項8】

積層構造を有する、請求項２～７のいずれかに記載のメッシュ状シート。

【請求項9】

前記熱可塑性樹脂が異なる種類の熱可塑性樹脂を含み、一の熱可塑性樹脂の融点、ガラス転移点または軟化点から２０～５０℃の高い所定温度において、他の熱可塑性樹脂の粘度が前記一の熱可塑性樹脂の粘度の３～７０倍である、請求項２～８のいずれかに記載のメッシュ状シート。

【請求項10】

請求項１または９に記載のメッシュ状シートの製造方法であって、熱可塑性樹脂と炭素繊維とを含む複合材料からなるシート材を長手方向に送りながら、交互に配置される山頂平坦部と谷底平坦部とが稜線で結ばれた形状を有する一の刃を他の刃に向けて入刃することにより前記シート材に千鳥状の切れ目を形成した後に、各々の切れ目を前記長手方向に引き伸ばしてストランド部からなる周縁を有するメッシュ開口部を形成することを特徴とするメッシュ状シートの製造方法。

【請求項11】

炭素繊維の配向方向と垂直な方向に対し１５°以内の角度をなす方向に前記切れ目を形成することにより前記ストランド部を形成する、請求項１０に記載のメッシュ状シートの製造方法。

【請求項12】

前記切れ目を５０％～１０００％の引伸率で前記長手方向に引き伸ばす、請求項１０または１１に記載のメッシュ状シートの製造方法。

【請求項13】

前記千鳥状の切れ目を形成する直前または直後に、前記シート材を前記熱可塑性樹脂の融点、ガラス転移点または軟化点よりも２０～５０℃高い所定温度で軟化させる、請求項１０～１２のいずれかに記載のメッシュ状シートの製造方法。

【請求項14】

前記メッシュ開口部を形成した後に、前記シート材を熱可塑性樹脂の融点、ガラス転移点または軟化点よりも２０～５０℃高い所定温度で再び軟化させてから、再び引き伸ばして前記メッシュ開口部を追加的に形成する、請求項１０～１３のいずれかに記載のメッシュ状シートの製造方法。

【請求項15】

前記シート材にあらかじめ１重量％以上の割合で水分を含ませる、請求項１０～１４のいずれかに記載のメッシュ状シートの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱可塑性樹脂と炭素繊維とを含む複合材料からなるメッシュ状シート及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

メッシュ状の開口部を有するものとして、エキスパンドメタルがある。これは、原板となる金属板材の板面に千鳥状配列の切れ目を形成するとともに各々の切れ目を送り方向に引き伸ばして、製品全体を一様にメッシュ状に加工した金属製品である。これらは最小限の金属板を効率よく加工して作られる省資源性にも優れている。

【0003】

そしてエキスパンドメタルは、特許文献１や２にあるように簡易フェンス、仮設足場の踏板、用水路の溝フタ等に代表される建築・土木資材はもちろんのこと、意匠性にも優れることから、園芸用の棚板等の家庭・園芸資材の分野、車載部品、家電用品、建築資材等においても広く用いられている。

【0004】

また、特許文献３のように熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料にパンチング加工したものも得られており、軽量化が進んでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第６４０４０８６号公報

【文献】特開２０１２－１７０９５７号公報

【文献】特許第６１２２３７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来のメッシュ状シートは金属からなるエキスパンドメタルであり、これらは、主に屋外で使用されるために、風雨、海風、鉄粉、排ガス、微粒子にさらされることで、容易に錆びることなる。

【0007】

さらにエキスパンドメタルは金属であるために重く、このため錆びによる破損によって転倒の危険性もより高くなる。また金属板を剪断した時に作られた凹凸の角により、一段と錆びやすく、手や肌を怪我したり衣服を破る危険性も高い。さらに、錆びによる意匠性も時間の経過とともに低下する。

【0008】

また、樹脂製のメッシュ状のシートも市販されているが、強度も低く開口率も低いので金属のエキスパンドメタルの代替には至っていない。特に、樹脂のエキスパンドシートは加工時に強度が無い上に、エキスパンド加工の引伸時にちぎれて割れやすいといった課題もあり、製品化には至っていない。また、射出成形で疑似的なメッシュ成形品が販売されているが、目が非常に大きく、細かな形状が得られないばかりか、製品が肉厚となり、サイズも大きくないので、金属のメッシュ代替品にはなり得ない。

【0009】

そこで、熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料にパンチング加工した製品もあり、活用されているが、パンチングにより樹脂を半分取り除くことになり、廃棄量も増えることから、効率の点で課題が残っていた。

【0010】

すなわち、本発明の課題は、錆びに強くかつ軽量で高強度であり、高開口率で意匠性に優れ、素材の有効利用の高いメッシュ状シートを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、本発明に係るメッシュ状シートは、熱可塑性樹脂と炭素繊維とを含む複合材料からなるメッシュ状シートであって、メッシュ開口部の周縁を形成するストランド部同士がボンド部で連結され、前記メッシュ開口部の合計面積が、端面全体の面積に対し１０～９５％であり、前記複合材料が炭素繊維を５～５０重量％含み、０．０５～１．０ｍｍの長さを有する炭素繊維の割合が炭素繊維全体に対し６０重量％以上であることを特徴とするものからなる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、錆びに強くかつ軽量で高強度であり、高開口率で意匠性に優れたメッシュ状シートを提供することができる。

【0013】

さらに熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料の有する特徴である高比弾性、高振動減衰性、高摺動性、制電性を有するメッシュ状シートを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施態様に係るメッシュ状シートの概略斜視図である。

【図2】図１のメッシュ状シートの原料となる基材の概略斜視図である。

【図3】図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。

【図4】図２の基材複合材料の構造を示す模式断面図である。

【図5】本発明の一実施態様に係るメッシュ状シートの側面を電子顕微鏡にて観察した結果を示す模式図である。

【図6】本発明の一実施態様に係るメッシュ状シートにおける炭素繊維の配向方向を電子顕微鏡観察した結果を示す模式図である

【図7】本発明に係るメッシュ状シートの部分拡大斜視図である。

【図8】メッシュ状シートの製造装置を例示する概略側面図である。

【図9】本発明の一実施態様に係るメッシュ状シートの製造方法を状態（ａ）から状態（ｃ）まで時系列的に示す模式図である。

【図10】本発明の一実施態様に係るメッシュ状シートの製造方法において、シート材に切れ目を形成する方法を示す模式図である。

【図11】本発明の一実施態様に係るメッシュ状シートの製造方法において、シートに加熱する工程を含む製造装置を例示する概略側面図である。

【図12】本発明の一実施態様に係るメッシュ状シートの製造方法において、メッシュ状シートを加熱したのち、再度引き伸ばす方法を示すメッシュ状シートの製造装置を例示する概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の一実施形態に係るメッシュ状シートは、熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料からなる。熱可塑性樹脂および炭素繊維を含む複合材料からなる熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料において、図１に示すような開口部周縁となる複数のストランド部、及び前記複数のストランド部どうしを連結するボンド部を形成するエキスパンドシートのメッシュ状の開口部総面積が、端面の総面積の１０～９５％であり、前記複合材料が炭素繊維を５～５０重量％含有しており、繊維長さが０．０５～１．０ｍｍである炭素繊維の割合が、炭素繊維全体に対し６０重量％以上である。

【0016】

このメッシュ状シートは、図２に示すシートの基材２を加工することで得られ、図１においてＡ－Ａ断面を見ると図３に示すような構造が観察され、メッシュの孔３と基材２が交互に配列しており、かつ炭素繊維５が熱可塑性樹脂４の中で一方向に配向している。

【0017】

図４はメッシュ状シートの断面図であり、熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料７０が海島構造を有することを示している。海相は、第１の熱可塑性樹脂７１と第２の熱可塑性樹脂７２を主成分とする。一方、島相は、炭素繊維５からなる。

【0018】

熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン（例えばポリエチレン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン、ポリスチレン）でもよく、またはポリアミド（例えばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、芳香族ナイロン）でもよく、またはポリイミド、ポリアミドイミド、またはポリカーボネート、またはポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート）でもよく、またはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルフォキシド、またはポリテトラフルオロエチレン、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリエーテル・エーテル・ケトン、ポリオキシメチレンでもよい。また、上記熱可塑性樹脂の誘導体や、上記熱可塑性樹脂の共重合体、さらにそれらの混合物でもよい。

【0019】

特に、熱可塑性樹脂としてはポリアミドが好ましく、ナイロン６、ナイロン６６、それらの誘導体もしくは共重合体、または上記のいずれかを含む混合物がより好ましく、ナイロン６、ナイロン６６がさらに好ましい。

【0020】

また、ポリオレフィンも好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン、それらの誘導体もしくは共重合体、または上記のいずれかを含む混合物がより好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレンがさらに好ましい。

【0021】

さらに、アクロニトリルブタジエンスチレン共重合体、その誘導体もしくは共重合体、または上記のいずれかを含む混合物も好ましい。

【0022】

さらに、ポリフェニレンサルファイド、その誘導体もしくは共重合体、または上記のいずれかを含む混合物も好ましい。

【0023】

前記炭素繊維は、ＰＡＮ系炭素繊維でもピッチ系炭素繊維でもよく、繊維径は１～２０μｍであり、繊維の断面は真円でも楕円でもよい。引張強度は２～４ＧＰａで、引張弾性率は２００～６００ＧＰａが好ましい。

【0024】

衝撃強度の観点から、複合材料中の炭素繊維含有量は全体の５～５０重量％であることが好ましく、５～３０重量％がより好ましく、１０～３０％重量部がさらに好ましい。

【0025】

成形加工性の点から、平均繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合は、全炭素繊維中６０％重量％以上である。平均繊維長は０．１～０．５ｍｍがより好ましく、０．２～０．５ｍｍが更に好ましい。平均繊維長が０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維は、２軸の押出機により炭素繊維と熱可塑性樹脂とを混錬することにより作ることができる。繊維長の長さは、スクリュー軸の回転速度、スクリュー軸の長さ、太さ、溝の深さ、溝の間隔、混錬速度、樹脂温度を調節することで繊維を切断し、調節することができる。

【0026】

該熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料を構成する熱可塑性樹脂は、粘度の異なる第１の樹脂と第２の樹脂を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂の粘度の比が第１の熱可塑性樹脂の粘度の３～７０倍、より好ましくは、５～２０倍であることが望ましい。

【0027】

特に、熱可塑性樹脂の融点から２０～５０℃の高い所定温度において、粘度の違いによる炭素繊維と樹脂の混練性を高めるため、第２の熱可塑性樹脂の粘度が第１の熱可塑性樹脂の粘度の３～７０倍、より好ましくは、５～２０倍であることが望ましい。低粘度の第１の熱可塑性樹脂が炭素繊維との密着性を向上させ、高粘度の第２の熱可塑性樹脂が材料全体の強度を向上させることで、シートの成形性を向上させることができる。

【0028】

複合材料において、図５、図６に示すように炭素繊維の６０重量％以上が所定の方向から１５°以内に配向していることが好ましい。所定の方向から７．５°以内に配向していることがより好ましく、所定の方向から５°以内に配向していることがさらに好ましい。このように配向させることにより、炭素繊維が所定の方向に向き、振動減衰性が向上し、配向方向の比弾性も向上し、音の伝達性も向上する。炭素繊維の６０重量％以上を所定の方向から１５°以内に配向させるには、上記の粘度差の２つの熱可塑性樹脂と平均繊維長が０．０１～０．５ｍｍの炭素繊維からなるペレットを用いて、一軸の押出機で溶融しながら、ダイスより一定方向に一定方向に押し出し、ロールに接触定着させる方法が採用できる。

【0029】

図７に示すような菱形形状の貫通孔を有するメッシュ状シートにおいて、そのシートの厚さが０．０５～１０ｍｍで、そのＬＷ（メッシュの長目方向中心間距離）は０．２～２００ｍｍ、ＳＷ（メッシュの短目方向中心間距離）は０．１～１９５ｍｍである。さらにリブ幅Ｗ（刻み幅＝送り幅）の内側に孔があり、ＬＷＯ（開口部の短目方向長さ）とＳＷＯ（開口部の長目方向長さ）からなり菱形または六角形を有する。貫通孔の開口部面積の合計がシート全面に対して５～９５％である。Ｂ（ボンド長さ）は上刃のスライド幅である。

【0030】

従来の補強材を含まない熱可塑性樹脂シートとは異なり、補強材を含む熱可塑性樹脂シートでは、エキスパンド加工の衝撃に耐えることができるので、シートに割れが発生したり、メッシュ状の形状を維持できなくなることが防止できる。

【0031】

図１に示す熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料は、炭素繊維と樹脂の密着性が良好であり、シート自体の強度と多孔シートの厚さが０．０５～１０ｍｍであることにより、エキスパンド加工によるシート割れが発生せず、かつ貫通孔におけるバリの発生や、伸びて膨らみが発生することを抑止することができる。

【0032】

メッシュ状シート１は、図８に示すようなエキスパンドマシーン８０に図２に示す基材２のシートを通してメッシュ状に加工することで得られる。エキスパンドマシーンは、特許文献２（特開２０１２－１７０９５７公報）にあるような設備でも良い。

【0033】

図９にメッシュとリブの成形方法を時系列的に示す。基材ロール８６から出された基材２を送出しロール８４で送り出し、押具８１で押さえながら、状態（ａ）に示すように波状の上刃８２を左側に移動させたのち、状態（ｂ）に示すように上刃８２を下に押し込んでシートをスリット状に切り、状態（ｃ）に示すように上刃８２を上に戻したのち左に戻り状態（ａ）に示したのと同じ位置に戻す。すなわち上刃８２を上下させながら左右に動かし、長手方向に引き伸ばすことで、メッシュ状のシートを得る。

【0034】

図１０に本発明の一実施態様に係るメッシュ状シートの製造方法において、シート材に切れ目を形成する方法を示す模式図を示す。炭素繊維の方向に対し垂直に切れを入れることによって、シート破断による破損を防ぐことができ、メッシュの構造を維持できる。

【0035】

図１１に示す加熱ヒーター付きエキスパンドマシーン（メッシュ加工機械）９０を用いて、加熱しながらメッシュ状のシートを成形する方法を示す。基材２に千鳥状の切れ目を形成する直前または直後に、熱可塑性樹脂の融点、ガラス転移点または軟化点から２０～５０℃の高い所定温度を、加熱ヒーター９１ａ、９１ｂ で付与させ軟化した後に、引き伸ばしてストランド部からなる周縁を有するメッシュ状のシートを得る。特に熱可塑樹脂は室温での延伸は破断しやすいので、加熱しながら延伸することで破断を防ぐことができる。

【0036】

図１２に示す加熱ヒーター付き引き伸ばし機９５を用いて、メッシュ状シートを加熱しながら再延伸する方法を示す。メッシュ状シート１を送出しロール８４で送り出し、押具８１で押さえながら、加熱ヒーター９１で付与させ軟化した後に、巻取りロール９６で再度引き伸ばすことで引き伸ばされたメッシュ状シート８７を得ることができる。特に熱可塑樹脂は室温での延伸は破断しやすいので、一旦成形したメッシュ状シートを加熱しながら再延伸することで、樹脂が伸びやすくなるので、破断を防ぎながらメッシュ状シートの開口率を上げることができる。

【0037】

本発明の一実施態様に係るメッシュ状シートの製造方法において、加熱ヒーターは、ハロゲンヒーターや赤外線ヒーター、セラミックヒータ、スチームヒーター、カーボンヒーター、オイルヒーター、パネルヒーター、シーズヒーター、カートリッジヒーター、ホットプレートなど限定されないが、幅方向に均一に加熱されるヒーターが好ましい。

【0038】

本発明の一実施態様に係るメッシュ状シートの製造方法において、熱可塑性樹脂と炭素繊維とを含む複合材料からなるシートの乾燥重量に対して、１％以上の吸水させたシートをもちいて、図８～図１２の方法でストランド部からなる周縁を有するメッシュ開口部を形成することを特徴とするメッシュ状シートを製造することができる。特に、熱可塑性樹脂において吸水性を有する樹脂は、一旦水分を得ると柔らかくなり破断しにくくなる。この性質を利用して、シートをスリット状に切り、長手方向に引き伸ばしやすく、破断が抑えられる。このことで、特に厚物シートのメッシュ加工がしやすくなる。

【0039】

得られたメッシュシートはメッシュ状シートロールとして巻き取られる。単板のシートであれば基材ロール８６とメッシュ状シートロール８７は必要なく、それ以外は同じ設備で製造可能である。

【0040】

基材からメッシュ状シートに加工されることで、引伸率が５０％～１０００％と拡大し、基材のシート面積を５０％～１０００％程度まで拡大することができる。さらに、引伸率が５０％～２５０％と拡大し、基材のシート面積を５０％～２５０％程度まで拡大することが好ましい。

【0041】

図１に示すような、シートの上面６ａから下面６ｂに向けて形成された同じ大きさの貫通孔を有するメッシュ状シートは、防錆性や軽量の点でも優れている。また、シートの全体または、一部をメッシュ化することで、製品全体を湾曲に曲げたり、ねじれを入れた形状に、変形させることができる。また曲げの繰り返しもできる。

【0042】

メッシュ状シートの開口率が大きいと、通風量が多くなり、エアコンなどのエアー出入り口に都合がよく、またスピーカーやマイクに使うときにも音の伝達が良くなる。すなわちメッシュ状シートの開孔率は、音の伝達性に関わり、開孔率が大きいと伝達性は良くなるが、大きすぎると、スピーカーカバーの強度が低下して、スピーカーカバーの破損などで、スピーカーコーンの破損が起こる。そのため、前記貫通孔の開口部面積の合計がシート全体の面積に対して１０～９５％であることが好ましい。５０～９０％であることがより好ましく、８０～９０％であることが更に好ましい。

【0043】

上記のメッシュ状シートを用いて、溶融異形押出成形、溶融シート押出成形、射出成形、真空成形、ブロー成形によりスマートスピーカーおよびスマートスピーカー部品等の音響部品および音響製品を製造することができる。

【0044】

複合材料を冷却する際に、その片側の面を金属賦形面と接触させ、非接触面にスプリングバックを生起させることによっても、上記のメッシュ状シートを用いた音響部品および音響製品を成形することができる。

【0045】

上記のメッシュ状シートを用いたスマートスピーカーには、カメラ、温度センサー、湿度センサー、赤外線センサーを付属させても良い。

【0046】

また上記のメッシュ状シートを用いたエアコンのフィルターに抗菌剤を付与して抗菌処理をしてもよいし、フッ素塗剤などを塗布して防水、撥水加工してもよい。

【0047】

上記のメッシュ状シートにシートラミネート加工を施して、表面を絵柄や鏡面に加工してもよい。またメッキや蒸着加工を施してもよい。これらの加工はエアコンのフィルターを車のフロントグリルなどに用いる際に有用である。

【0048】

上記のメッシュ状シートを１次電池、２次電池のフィルターの支持材に使うことも可能である。

【0049】

上記のメッシュ状シートは、医療用機器、スピーカーカバー、マイクカバー、スマートスピーカー、タブレット、携帯電話、腕時計、パソコン、電子機器、ウエアラブル製品、自動車部品、水力、火力発電所、原子力発電所、音響機器、梱包体、断熱材、防振材、防音材、摺動材、ロボット、航空機、ロケット、人工衛星、自動車、自動二輪車、鉄道列車、ＥＭＩシールド材、２次電池集電体、燃料電池部品、熱交換機、照明器具のリフレクターまたは家屋のフィルターとして用いることができる。

【実施例】

【0050】

次に、実施例について説明する。各実施例および比較例において、使用した材料および測定方法は以下の通りである。

【0051】

（１）使用した材料
（Ａ）炭素繊維
Ａ１：繊維径が７μｍの炭素繊維である。
（Ｂ）第１の熱可塑性樹脂
Ｂ１：ナイロン６（融点２２５℃、２７５℃における粘度：８０ｐｏｉｓｅ）
Ｂ２：ナイロン６６（融点：２５５℃、３０５℃における粘度：９４０ｐｏｉｓｅ）
Ｂ３：ＰＰ（融点：１７０℃、２２０℃における粘度：７５ｐｏｉｓｅ）
Ｂ４：ＡＢＳ（ガラス転移点（軟化点）：１９０℃、２４０℃における粘度：４９０ｐｏｉｓｅ）
Ｂ５：ＰＰＳ（融点：２８５℃、３３５℃における粘度：１５０ｐｏｉｓｅ）
Ｂ６：ＰＣ（ガラス転移点（軟化点））：１４６℃、２９０℃における粘度：１２０ｐｏｉｓｅ）
（Ｃ）第２の熱可塑性樹脂
Ｃ１：ナイロン６（融点：２２５℃、２７５℃における粘度：１，１５０ｐｏｉｓｅ）
Ｃ２：ナイロン６６（融点：２５５℃、３０５℃における粘度：５，６００ｐｏｉｓｅ）
Ｃ３：ＰＰ（融点：１７０℃、２２０℃における粘度：１，７００ｐｏｉｓｅ）
Ｃ４：ＡＢＳ（軟化点：１９０℃、２４０℃における粘度：２，６００ｐｏｉｓｅ）
Ｃ５：ＰＰＳ（融点：２８５℃、３３５℃における粘度：８，１００ｐｏｉｓｅ）
Ｃ６：ＰＣ（軟化点：１４６℃、２９０℃における粘度：１，８００ｐｏｉｓｅ）
（Ｄ）熱可塑性樹脂炭素繊維複合材料（以下、複合材料と記す場合がある。）
Ｄ１：Ａ１を２５重量％、Ｂ１を５５重量％、Ｃ１を２０重量％含有する。
Ｄ２：Ａ１を３５重量％、Ｂ１を２０重量％、Ｃ１を４５重量％含有する。
Ｄ３：Ａ１を２０重量％、Ｂ２を６０重量％、Ｃ２を２０重量％含有する。
Ｄ４：Ａ１を１５重量％、Ｂ３を４０重量％、Ｃ３を４５重量％含有する。
Ｄ５：Ａ１を４０重量％、Ｂ４を２５重量％、Ｃ４を３５重量％含有する。
Ｄ６：Ａ１を１０重量％、Ｂ５を２５重量％、Ｃ５を３５重量％含有する。
Ｄ７：Ａ１を３０重量％、Ｂ６を２５重量％、Ｃ６を４５重量％含有する。
（Ｅ）金属
Ｅ１：ステンレス（ＳＵＳ３０４）
Ｅ２：鉄（ＳＳ４００）

【0052】

（２）炭素繊維の繊維長、および配向の測定
炭素繊維の繊維長の測定には、マイクロフォーカスＸ線透過透視装置（島津製作所製ＳＭＸ－１０００ ＰＬＵＳ）を用いた。測定は画面上の繊維の両端の位置を座標から求め、最短距離によって求め、平均長は指定領域の５００本の平均から求めた。０．０１～０．５ｍｍの炭素繊維の割合は、５００本の繊維の重量当たりの割合で求めた。

【0053】

炭素繊維の配向率（全炭素繊維中、一方向から１５°以内に配向している炭素繊維の重量当たりの割合（％））は、シートの流れ方向を０°と規定し、５００本の炭素繊維を同上装置により観測し、その流れ方向からの傾きが１５°以内の炭素繊維を同定し、その重量割合より求めた。

【0054】

（３）熱可塑性樹脂の粘度の測定
熱可塑性樹脂の粘度の測定には、キャピログラフ１Ｄ（株式会社東洋精機製作所製）を用いた。粘度は所定の温度での溶融粘度を意味する。

【0055】

（４）開口率の計算式
（ＳＷＯ×（ＬＷＯ＋Ｂ））/（ＳＷ×ＬＷ）×１００＝開口率

【0056】

（５）引伸率の計算式
ＳＷ／２Ｗ×１００＝引伸率

【0057】

（６）水分付与と水分率の計算
シートを８０℃の温水で１２ｈ浸漬したのち、乾燥シートと吸水後のシートの重量を計る。（(吸水後のシート／乾燥シート)－１）×１００＝吸水率

【0058】

（７）加熱ヒーター
ハロゲンヒーター幅１０００ｍｍ、２００Ｖ、２５００Ｗを用いて加熱し、シートの温度は表面を赤外線放射温度計で測定して求めた。

【0059】

[実施例１］
上記複合材料Ｄ１を用いて、厚さ１．０ｍｍのシートを作製した。得られたシートにおいて、炭素繊維の平均繊維長は０．５ｍｍ、０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合が、全炭素繊維中の６５重量％、また、炭素繊維の繊維長は正規分布に近い形で分布していた。炭素繊維の配向率は８６％であった。

【0060】

上記シートを用いて、水分を付与して２．５％に吸水させたのち、図８に示すようなエキスパンドマシーンを用いて、炭素繊維配向と垂直に上刃と下刃が入るように、ＬＷが１４．４１ｍｍ、ＳＷが５．６６ｍｍ、ＬＷＯが１１．０５ｍｍ、ＳＷＯが３．５５ｍｍ、Ｂが１．０４ｍｍ、Ｗが０．６７ｍｍ、開口率が５３％の菱形のメッシュ状シートを得た。引伸率は４２２％であった。海辺で半年暴露しても錆びなかった。

【0061】

［実施例２］
上記複合材料Ｄ２を用いて、厚さ０．３ｍｍのシートを作製した。得られたシートにおいて、炭素繊維の平均繊維長は０．３１ｍｍ、０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合が、全炭素繊維中の７０重量％、また、炭素繊維の繊維長は正規分布に近い形で分布していた。炭素繊維の配向率は８１％であった。

【0062】

上記シートを用いて、図８に示すようなエキスパンドマシーンを用いて、ＬＷが９．９５ｍｍ、ＳＷが２．７９ｍｍ、ＬＷＯが８．３１ｍｍ、ＳＷＯが２．１２ｍｍ、Ｂが０．４９ｍｍ、Ｗが０．２７ｍｍ、開口率が６７％のメッシュ状シートを得た。引伸率は５１７％であった。海辺で半年暴露しても錆びなかった。

【0063】

［実施例３］
上記複合材料Ｄ３を用いて、厚さ０．５ｍｍのシートを作製した。得られたシートにおいて、炭素繊維の平均繊維長は０．４５ｍｍ、０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合が、全炭素繊維中の６２重量％、また、炭素繊維の繊維長は正規分布に近い形で分布していた。炭素繊維の配向率は８１％であった。

【0064】

上記シートを用いて、図１１に示すような加熱ヒーター付きエキスパンドマシーン９０を用いて２７０℃で加熱しながら、ＬＷが６．２ｍｍ、ＳＷが２．１５ｍｍ、ＬＷＯが４．８９ｍｍ、ＳＷＯが０．９３ｍｍ、Ｂが０．７９ｍｍ、Ｗが０．３８ｍｍ、開口率が４０％のメッシュ状シートを得た。引伸率は２８３％であった。海辺で半年暴露しても錆びなかった。

【0065】

［実施例４］
上記複合材料Ｄ４を用いて、厚さ１．５ｍｍのシートを作製した。得られたシートにおいて、炭素繊維の平均繊維長は０．０８ｍｍ、０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合が、全炭素繊維中の７１重量％、また、炭素繊維の繊維長は正規分布に近い形で分布していた。炭素繊維の配向率は８３％であった。

【0066】

上記シートを用いて、図８に示すようなエキスパンドマシーンを用いて、ＬＷが１４．３７ｍｍ、ＳＷが５．３３ｍｍ、ＬＷＯが９．４１ｍｍ、ＳＷＯが２．０４ｍｍ、Ｂが１．４８ｍｍ、Ｗが１．０２ｍｍ、開口率が２９％のメッシュ状シートを得た。引伸率は２６１％であった。海辺で半年暴露しても錆びなかった。

【0067】

［実施例５］
上記複合材料Ｄ５を用いて、厚さ０．５ｍｍのシートを作製した。得られたシートにおいて、炭素繊維の平均繊維長は０．１５ｍｍ、０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合が、全炭素繊維中の６６重量％、また、炭素繊維の繊維長は正規分布に近い形で分布していた。炭素繊維の配向率は８８％であった。

【0068】

上記シートを、図１１に示すような加熱ヒーター付きエキスパンドマシーン９０を用いて１５０℃で加熱しながら、ＬＷが１９．５３ｍｍ、ＳＷが１１．２３ｍｍ、ＬＷＯが１７．５７ｍｍ、ＳＷＯが１０．０８ｍｍ、Ｂが０．４５ｍｍ、Ｗが１．０４ｍｍ、開口率が８３％のメッシュ状シートを得た。引伸率は５４０％であった。海辺で半年暴露しても錆びなかった。

【0069】

［実施例６］
上記複合材料Ｄ６を用いて、厚さ０．５ｍｍのシートを作製した。得られたシートにおいて、炭素繊維の平均繊維長は０．２０ｍｍ、０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合が、全炭素繊維中の８５重量％、また、炭素繊維の繊維長は正規分布に近い形で分布していた。炭素繊維の配向率は９１％であった。

【0070】

上記シートを、図１１に示すような加熱ヒーター付きエキスパンドマシーン９０を用いて２８５℃で加熱しながら、ＬＷが５．１０ｍｍ、ＳＷが１．８３ｍｍ、ＬＷＯが３．１７ｍｍ、ＳＷＯが０．５３ｍｍ、Ｂが０．６４ｍｍ、Ｗが０．５４ｍｍ、開口率が２１％のメッシュ状シートを得た。引伸率は１６９％であった。海辺で半年暴露しても錆びなかった。

【0071】

［実施例７］
上記複合材料Ｄ７を用いて、厚さ２．０ｍｍのシートを作製した。得られたシートにおいて、炭素繊維の平均繊維長は０．３２ｍｍ、０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合が、全炭素繊維中の７６重量％、また、炭素繊維の繊維長は正規分布に近い形で分布していた。炭素繊維の配向率は７６％であった。

【0072】

上記シートを、図１１に示すような加熱ヒーター付きエキスパンドマシーン９０を用いて１８０℃で加熱しながら、ＬＷが１０．０３ｍｍ、ＳＷが５．９７ｍｍ、ＬＷＯが５．５８ｍｍ、ＳＷＯが１．３２ｍｍ、Ｂが１．８５ｍｍ、Ｗが１．７５ｍｍ、開口率が１６％の六角形のメッシュ状シートを得た。引伸率は１７１％であった。海辺で半年暴露しても錆びなかった。

【0073】

［実施例８］
実施例２と同じ複合材料Ｄ２を用いて、厚さ０．５ｍｍのシートを作製した。得られたシートにおいて、炭素繊維の平均繊維長は０．３１ｍｍ、０．０１～０．５ｍｍである炭素繊維の割合が、全炭素繊維中の７０重量％、また、炭素繊維の繊維長は正規分布に近い形で分布していた。炭素繊維の配向率は８１％であった。

【0074】

上記シートから図８に示すようなエキスパンドマシーンを用いて、ＬＷが５．７４ｍｍ、ＳＷが２．０１ｍｍ、ＬＷＯが３．３３ｍｍ、ＳＷＯが０．５３ｍｍ、Ｂが０．６９ｍｍ、Ｗが０．６５ｍｍ、開口率が１８％のメッシュ状シートを得た。引伸率は１５５％であり、素材のロス率は２％であった。海辺で半年暴露しても錆びなかった。

【0075】

［実施例９］
実施例８で得られたエキスパンドシート１を、図１２に示すような加熱ヒーター付き引き伸ばし機９５を用いて２３０℃で加熱しながら、ＬＷが５．２８ｍｍ、ＳＷが３．２３ｍｍ、ＬＷＯが３．５６ｍｍ、ＳＷＯが２．００ｍｍ、Ｂが０．６４ｍｍ、Ｗが０．４３ｍｍ、開口率が４９％の引き伸ばされたメッシュ状シート９７を得た。引伸率は３７６％であり、素材のロス率は３％であった。海辺で半年暴露しても錆びなかった。

【0076】

［実施例１０］
実施例９で用いたシートを、図１１に示すような加熱ヒーター付きエキスパンドマシーン９０を用いて２３０℃で加熱しながら、ＬＷが５．７０ｍｍ、ＳＷが２．６２ｍｍ、ＬＷＯが３．９２ｍｍ、ＳＷＯが１．１２ｍｍ、Ｂが０．６９ｍｍ、Ｗが０．６１ｍｍ、開口率が３５％の引き伸ばされたメッシュ状シート９７を得た。引伸率は２１５％であり、素材のロス率は２％であった。海辺で半年暴露しても錆びなかった。

【0077】

［比較例１］
上記金属Ｅ１を用いて、厚さ１．０ｍｍのシートを作製した。このシートを用いて、図８に示すようなエキスパンドマシーンを用いて、ＬＷが１４．１１ｍｍ、ＳＷが６．９７ｍｍ、ＬＷＯが１１．６８ｍｍ、ＳＷＯが４．７５ｍｍ、Ｂが０．８２ｍｍ、Ｗが１．０２ｍｍ、開口率が６０．４％の菱形のメッシュ状シートを得た。引伸率は３４２％であった。海辺で半年暴露した結果、錆びてメッシュの割れが見られた。

【0078】

［比較例２］
上記金属Ｅ２を用いて、厚さ０．５ｍｍのシートを作製した。このシートを用いて、図８に示すようなエキスパンドマシーンを用いて、ＬＷが８．０１ｍｍ、ＳＷが２．９０ｍｍ、ＬＷＯが６．５２ｍｍ、ＳＷＯが１．４７ｍｍ、Ｂが０．７３ｍｍ、Ｗが０．７１ｍｍ、開口率が４５．９％のメッシュ状シートを得た。引伸率は２０４％であった。海辺で半年暴露した結果、錆びてメッシュの割れが見られた。

【0079】

［比較例３］
熱可塑性樹脂Ｃ２を用いて、押出成形にて厚み０．５ｍｍのシートを作製した。このシートを用いて、図８に示すようなエキスパンドマシーンを用いて、ＬＷが４．００ｍｍ、ＳＷが２．００ｍｍ、ＬＷＯが２．９０ｍｍ、ＳＷＯが０．９０ｍｍ、Ｂが０．４０ｍｍ、Ｗが０．４０ｍｍのメッシュ状シートを作製しようとしたが、加工中にシートが破れメッシュは得られなかった。素材のロス率は１００％であった。

【0080】

［比較例４］
上記の熱可塑性樹脂Ｃ３を用いて、押出成形にて厚み１．５ｍｍのシートを作製した。このシートを用いて、図８に示すようなエキスパンドマシーンを用いて、ＬＷが１４．６０ｍｍ、ＳＷが５．６０ｍｍ、ＬＷＯが９．００ｍｍ、ＳＷＯが２．００ｍｍ、Ｂが１．５０ｍｍ、Ｗが１．１０ｍｍのメッシュ状シートを作製しようとしたが、加工中にシートが破れメッシュは得られなかった。素材のロス率は１００％であった。

【0081】

［比較例５］
上記の熱可塑性樹脂Ｃ４を用いて、押出成形にて厚み０．５ｍｍのシートを作製した。このシートを、図１１に示すような加熱ヒーター付きエキスパンドマシーン９０を用いて１５０℃で加熱しながら、ＬＷが１９．７０ｍｍ、ＳＷが９．５０ｍｍ、ＬＷＯが１７．８０ｍｍ、ＳＷＯが８．２０ｍｍ、Ｂが０．６０ｍｍ、Ｗが１．００ｍｍのメッシュ状シートを作製しようとしたが、加工中にシートが破れメッシュは得られなかった。素材のロス率は１００％であった。

【0082】

［比較例６］
上記の熱可塑性樹脂Ｂ５にガラス繊維を４０％含む樹脂からなる厚さ２．０ｍｍのシートを射出成形で作製した。このシートを、図１１に示すような加熱ヒーター付きエキスパンドマシーン９０を用いて２８５℃で加熱しながら、ガラス繊維配向と垂直に上刃と下刃が入るように、ＬＷが４．００ｍｍ、ＳＷが２．９０ｍｍ、ＬＷＯが１．８０ｍｍ、ＳＷＯが１．３０ｍｍ、Ｂが０．５０ｍｍ、Ｗが１．００ｍｍのメッシュ状シートを作製しようとしたが、加工中にシートが破れメッシュは得られなかった。また、図８に示すエキスパンドマシーンは刃が摩耗して加工中に停止した。素材のロス率は１００％であった。

【0083】

［比較例７］
上記の熱可塑性樹脂Ｂ６を用いて、ガラス繊維を３０％含む樹脂からなる厚さ２．０ｍｍのシートを射出成形で作製した。上記シートから図８に示すようなエキスパンドマシーンを用いて、ガラス繊維配向と垂直に上刃と下刃が入るように、ＬＷが１０．００ｍｍ、ＳＷが６．００ｍｍ、ＬＷＯが５．２０ｍｍ、ＳＷＯが２．２０ｍｍ、Ｂが１．００ｍｍ、Ｗが２．００ｍｍのメッシュ状シートを作製しようとしたが、加工中にシートが破れメッシュは得られなかった。素材のロス率は１００％であった。

【0084】

［比較例８］
実施例１と同じ複合材料Ｄ１のシートから図８に示すようなエキスパンドマシーンを用いて、炭素繊維配向と水平に上刃と下刃が入るように、ＬＷが１４．４ｍｍ、ＳＷが５．７０ｍｍ、ＬＷＯが１１．００ｍｍ、ＳＷＯが３．６０ｍｍ、Ｂが１．００ｍｍ、Ｗが０．７０ｍｍのメッシュ状シートを作製しようとしたが、加工中にシートが破れメッシュは得られなかった。素材のロス率は１００％であった。

【0085】

［比較例９］
実施例６と同じ複合材料Ｄ６のシートを、図１１に示すような加熱ヒーター付きエキスパンドマシーン９０を用いて２８５℃で加熱しながら、炭素繊維配向と水平に上刃と下刃が入るように、ＬＷが５．１０ｍｍ、ＳＷが１．８０ｍｍ、ＬＷＯが３．８０ｍｍ、ＳＷＯが０．６０ｍｍ、Ｂが０．６０ｍｍ、Ｗが０．６０ｍｍのメッシュ状シートを作製しようとしたが、加工中にシートが破れメッシュは得られなかった。素材のロス率は１００％であった。

【0086】

［比較例１０］
実施例１で用いたＤ３シートを用いて、炭素繊維配向と水平に上刃と下刃が入るように、図８に示すようなエキスパンドマシーンを用いて、ＬＷが５．８０ｍｍ、ＳＷが２．００ｍｍ、ＬＷＯが３．４０ｍｍ、ＳＷＯが０．６ｍｍ、Ｂが０．７０ｍｍ、Ｗが０．７０ｍｍ、のメッシュ状シートを作製しようとしたが、加工中にシートが破れメッシュは得られなかった。素材のロス率は１００％であった。

【0087】

【表1】

【0088】

【表2】

【符号の説明】

【0089】

１ メッシュ状シート
２ 基材
３ 孔
４ 熱可塑性樹脂
５ 炭素繊維
６ａ シートの上面
６ｂ シートの下面
７０ 複合材料
７１ 第１の熱可塑性樹脂
７２ 第２の熱可塑性樹脂
８０ エキスパンドマシーン（メッシュ加工機械）
８１ 押具
８２ 上刃
８３ 下刃
８４ 送出しロール
８６ 基材ロール
８７ メッシュ状シートロール
９０ 加熱ヒーター付きエキスパンドマシーン（メッシュ加工機械）
９１，９１ａ、９１ｂ 加熱ヒーター
９５ 加熱ヒーター付き引き伸ばし機
９６ 巻取りロール
９７ 引き伸ばされたメッシュ状シート
ＬＷ メッシュの長目方向中心間距離（長辺）
ＳＷ メッシュの短目方向中心間距離（短辺）
Ｗ リブ幅（刻み幅＝送り幅）
ＬＷＯ 開口部の長目方向長さ（内長辺）
ＳＷＯ 開口部の短目方向長さ（内短辺）
Ｂ ボンド長さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】