JP5840616B2

JP5840616B2 - 面材強化発泡体

Info

Publication number: JP5840616B2
Application number: JP2012534019A
Authority: JP
Inventors: 透板谷; 貢才丸
Original assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Current assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2031-09-13
Also published as: CN103038059A; JPWO2012036170A1; WO2012036170A1

Description

本発明は、ガラス繊維と熱可塑性樹脂からなる強化面材を発泡体の両表面に積層させた、軽量であり、成形性、特に深絞り成形性に優れ、かつ、該面材強化発泡体から得られる成形体が寸法安定性に優れた面材強化発泡体、及びかかる面材強化発泡体から得られた成形体に関する。

従来より、軽量な発泡体を芯材とし、その両表面に繊維素材による強化面材を熱圧着ロールにより積層させた面材強化発泡体が知られている。例えば、特許文献１では面材強化として１８０℃における引張弾性率４〜１０ｋｇｆ/ｍｍ^２の強化面材を使用することで、深絞り成形性や、面材強化発泡体の剛性を高め、かつ、熱寸法安定性を高めることが提案されている。

また、軽量発泡体として、熱可塑性樹脂を複数の吐出孔を有するダイを通過させて発泡ストランドを形成し、これらを一体化した発泡体が知られている。例えば、特許文献２には発泡可能な溶融した熱可塑性組成物を、押出される隣接するストランド又はプロフィールが接触かつ合体するように配置された複数のオリフィス又はスリット（吐出孔）の列を有するダイを通して押出して、前記のストランド又はプロフィールが発泡体の縦軸に対して実質的に平行に配置されている構造を有する発泡体の製造方法が開示されている。

前記発泡体は一般の発泡体と比べて、構造上異方性を有しており、ストランド方向（押出方向）に対して垂直方向に対する伸び性が著しく高いことが開示されている。

日本特開平８−１１２５４号公報日本特表平１−５０２２５２号公報

特許文献１に記載される、強化面材を発泡体の両表面に積層した面材強化発泡体を使用し、例えば、コーナー部位のＲが１０ｍｍ、高さ２００ｍｍ、コーナー角度６０度、展開率２００％という、特に絞りが深い形状に成形した場合、成形時の面材強化発泡体の伸び性が大きいため、コーナー部などの深絞り部位に破れを生じないものの、かかる面材強化発泡体からの成形体を、例えば、高温多湿環境に繰り返し曝した場合、成形歪みが緩和していき、寸法変化や形状変化が大きくなってしまうといった問題を有していた。

また、特許文献２に記載されている、所謂ストランド集束発泡体のような異方性のある発泡体に、例えば、特許文献１の記載にならって、１８０℃における引張弾性率の高い強化面材を積層して面材強化発泡体を作製した場合、上述のような深絞りの成形体では、発泡体のストランドの垂直方向に著しい伸び性を発現するが、強化面材も変形してしまうため、面材強化発泡体の寸法や形状が変化してしまうといった問題点があった。

本発明の目的は、軽量性、成形性、特に、深絞り成形においても、寸法安定性に優れた成形体が得られる面材強化発泡体、及びそれから得られる成形体を提供することにある。

本発明者は上記目的を達成するため、鋭意研究を進めたところ、引張弾性率が上記特許文献１などで使用されるよりもかなり小さい、０．７〜１．２ｋｇｆ/ｍｍ^２であり、かつ、ガラス繊維の平均繊維長が１５〜１００ｍｍであるガラス繊維不織布を特定範囲の量含有する、引張弾性率が０．８〜２．０ｋｇｆ/ｍｍ^２を有する強化面材を使用して、発泡倍率が１０〜４０倍の非架橋の熱可塑性樹脂によるストランド集束発泡体の両表面に積層した面材強化発泡体は、軽量性と成形性に優れ、寸法安定性に優れた成形体をもたらすことができることを見出し本発明に至った。

本発明は、上記の新規な知見に基づくものであり、以下の要旨からなるものである。
１．ガラス繊維不織布と熱可塑性樹脂からなる強化面材を、ストランド連続押出法による発泡倍率１０〜４０倍の非架橋の熱可塑性樹脂によるストランド集束発泡体の両表面に積層した面材強化発泡体であって、前記ガラス繊維不織布の引張弾性率が０．７〜１．２ｋｇｆ/ｍｍ^２であり、該ガラス繊維不織布を構成するガラス繊維の平均繊維長が１５〜１００ｍｍであり、前記強化面材中のガラス繊維の含有量が２５〜４０質量％であり、かつ、強化面材の引張弾性率が０．８〜２．０ｋｇｆ/ｍｍ^２であることを特徴とする面材強化発泡体。

２．前記ガラス繊維不織布は、ガラス繊維不織布中のバインダーが固形分として５〜２０質量％である上記１に記載の面材強化発泡体。
３．前記バインダーの固形分中に０．１〜３．０質量％の架橋樹脂を含有する上記１又は２に記載の面材強化発泡体。
４．面材強化発泡体におけるガラス繊維の含有量が、１０〜２０質量％である上記１〜３のいずれかに記載の面材強化発泡体。
５．前記ストランド集束発泡体を形成する熱可塑性樹脂が、非架橋のポリオレフィン樹脂である上記１〜４のいずれかに記載の面材強化発泡体。

６．前記非架橋のポリオレフィン樹脂が、メルトフローレート（２３０℃）が５〜３０ｇ／１０ｍｉｎのポリプロピレン系樹脂である上記５に記載の面材強化発泡体。
７．前記強化面材における熱可塑性樹脂が、密度が９００〜９３０ｋｇ／ｍ^３の、直鎖状の低密度ポリエチレンである上記１〜６のいずれかに記載の面材強化発泡体。
８．前記バインダーが、ウレタン樹脂、アクリル樹脂及び酢酸ビニル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の樹脂である請求項２〜７のいずれかに記載の面材強化発泡体。
９．前記架橋樹脂が、ポリビニルアルコール又は多官能型アクリルポリオールである上記３〜８のいずれかに記載の面材強化発泡体。
１０．上記１〜９のいずれかに記載の面材強化発泡体から得られる成形体。

本発明によれば、軽量性、成形性、特に、深絞り成形においても、寸法安定性に優れた成形体が得られる面材強化発泡体、及びそれから得られる成形体が提供される。
例えば、面材強化発泡体からの成形体を自動車内装部品として使用する場合は、温度が９０℃から−４０℃、９５％の相対湿度（ＲＨ）の多湿度の環境に繰り返し曝されるが、この場合でも、成形体の寸法変化は初期の寸法１０００ｍｍに対して２ｍｍ未満（寸法変化＝２／１０００未満）であることが要求され、また、自動車の内装天井部品のような条件の厳しい環境で使用される場合は、初期寸法１０００ｍｍに対して寸変化１ｍｍ未満（寸法変化１／１０００未満）であることが要求されるが、本発明により、これらを満足しうる面材強化発泡体が提供される。

（ガラス繊維不織布）
ガラス繊維不織布を構成するガラス繊維の平均繊維長が１５〜１００ｍｍ、好ましくは２０〜８５ｍｍであることを必須とする。ガラス繊維長が１５ｍｍより短い場合は、成形時に裂けやすくなり好ましくない。一方、ガラス繊維長が１００ｍｍを超える場合、不織布の目付けのバラツキが大きくなったり、不織布を取り扱うときにガラス繊維が脱落しやすいため加工性が低下したり、不織布に熱可塑性樹脂を含浸させる際に不織布からの樹脂の染み出しが多くなるため好ましくない。

本発明に用いるガラス繊維不織布は、引張弾性率が０．７〜１．２ｋｇｆ/ｍｍ^２であることが必要である。ガラス繊維材料の１８０℃における引張弾性率が０．７ｋｇｆ/ｍｍ^２より小さい場合、不織布の加工性や、面材強化発泡体の寸法安定性が優れるものの、成形時に絞り部位の伸び性が不足して破れてしまうため好ましくない。

一方、引張弾性率が１．２ｋｇｆ/ｍｍ^２より大きい場合、成形性は極めて良好となるが、不織布のガラス繊維の脱落が生じやすく、取扱い性・加工性が悪化したり、成形時に必要以上に材料が伸ばされることで残留歪みが大きくなり、場合によっては、高温（低温）、多湿の環境で成形品を扱う場合、成形時の歪みが緩和することにより、面材強化発泡体の寸法安定性が損なわれたり、成形品の表面平滑性が損なわれてしまうことがあるため好ましくない。
なかでも、引張弾性率が０．９〜１．１５ｋｇｆ/ｍｍ^２がより好ましく、特に、０．９〜１．１ｋｇｆ/ｍｍ^２が好ましい。

本発明に用いるガラス繊維不織布はバインダーを含有していることが好ましい。バインダーのイグロス（強熱減量）は、ガラス繊維不織布中に固形分で５〜２０質量％、より好ましくは７〜１６質量％含有される。バインダー樹脂の含有量が５質量％よりも小さいとガラス繊維の結束力が弱まるため加工時の繊維の脱落が増えてしまい、加工性が損なわれたり、所望の補強効果が弱まって成形時の裂けや寸法変化が大きくなり、逆に２０質量％より大きいとガラス繊維同士の結束力が強くなるため、強化面材の引張り弾性率が低下して成形し難くなったり、不織布が高価になり好ましくない。
使用されるバインダー樹脂は、特に限定されるものではなく、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、でんぷん(スターチ)系などの種々のバインダー樹脂を用いることができる。なかでも、バインダー樹脂としては、酢酸ビニル樹脂又はでんぷん（スターチ）系が好ましい。

また、ガラス繊維不織布の取扱いや加工性を考慮したとき、上記引張弾性率になるようにバインダー樹脂に架橋樹脂を含有してもよい。架橋樹脂の含有量は、バインダーの固形分に対して、好ましくは０．１〜３質量％、特に好ましくは０．２〜２質量％である。
バインダー樹脂中の架橋樹脂としては、特に限定されないが、コストや加工性の面で、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、又は多官能型アクリルポリオールを用いることが好ましく、ポリビニルアルコールが特に好ましい。

（熱可塑性樹脂）
上記ガラス繊維不織布は、ガラス繊維の隙間が熱可塑性樹脂により含浸されている。本発明において、ガラス繊維不織布と複合する熱可塑性樹脂としては、不織布への含浸がし易く発泡樹脂との接着性の高い樹脂であることが好ましい。
発泡体と強化面材の接着性が不足していると、面材強化発泡体の強度が低下したり、成形時に剥離して裂けたり、また、得られる成形体が十分な寸法安定性を有しなくなり好ましくない。発泡体と強化面材の接着強度は、１８０度剥離において、好ましくは０．０５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上、より好ましくは０．１〜５ｋｇｆ／ｍｍ^２である。

熱可塑性樹脂は、特に限定されないが、例えば、メルトフローレート（ＭＦＲ、２３０℃）は、好ましくは５〜５０ｇ／１０ｍｉｎ、より好ましくは８〜４５ｇ／１０ｍｉｎである。
熱可塑性樹脂に特に制限はないが、コスト、耐熱性、及び加工のし易さの点から、オレフィン樹脂、ＥＶＡ（エチレンー酢酸ビニル共重合体）のようなエチレン樹脂との共重合体、又はそれら混合物を使用することが好ましい。なかでも、密度が９００〜９３０ｋｇ／ｍ^３の低密度ポリエチレンが好ましく、直鎖状のポリエチレンを用いることが、不織布内部への浸透性、加工性、コストの点で好ましい。

（強化面材）
前記ガラス繊維不織布と前記熱可塑性樹脂からなる強化面材は、強化面材中のガラス繊維の含有量が２５〜４０質量％、特には３０〜３５質量％含まれることが好ましい。強化面材中のガラス繊維の含有量が４０質量％を超えると、強化面材の引張弾性率が低下して成形時の伸び性が不足し、成形体に裂けが生じたりするため好ましくない。一方、ガラス繊維含有量を減らして樹脂含有量を増やすほど強化面材の引張弾性率が上がり、伸び性が高くなるが、ガラス繊維の含有量が２５質量％未満の場合は、製品重量が増えたり価格が上がったりするため好ましくない。

また、ガラス繊維不織布に対して熱可塑性樹脂を含浸させる場合、特に限定されないが、ガラス繊維不織布がシート状の場合、シートの両表面上に含浸させるのが好ましい。ただし、加工に適した温度や適度の粘度特性を有する熱可塑性樹脂と、ガラス繊維不織布の厚み方向において含浸させる熱可塑性樹脂の不均一性を少なくし得る場合は、ガラス繊維不織布の一方の側の表面から含浸させるだけでも構わない。

深絞り成形などで優れた伸び性を有する強化面材を求める場合は、ガラス繊維不織布中に均質に熱可塑性樹脂が存在するように含浸させることが好ましい。
さらに、ガラス繊維不織布への熱可塑性樹脂の含浸方法として、溶融した熱可塑性樹脂を直接含浸させることができる装置であればいずれも使用できる。例えば、ホットメルト樹脂のスプレー式ホットメルトラミネート法や押出ラミネート法などの連続積層加工により、被接着体であるガラス繊維不織布に熱可塑性樹脂を複合させる方法がより好ましい。

ガラス繊維不織布に含浸する、溶融した熱可塑性樹脂の粘度が高すぎる場合は、繊維素材内部まで十分樹脂が浸透せず、強化面材に十分な伸び性を付与できなくなるため好ましくない。一方、溶融した熱可塑性樹脂の粘度が低すぎると、ガラス繊維不織布に溶融した熱可塑性樹脂を含浸せしめた後に、樹脂がガラス繊維不織布から染み出すため加工が困難となり好ましくない。

強化面材は、雰囲気温度１８０℃に設定した高温引張試験における引張弾性率が０．８〜２．０ｋｇｆ/ｍｍ^２であることを必要とし、特に、０．９〜１．５ｋｇｆ/ｍｍ^２であるのが好ましい。

強化面材の１８０℃における引張弾性率が０．８ｋｇｆ/ｍｍ^２未満の場合、成形性の剛性や寸法安定性は良好となるが、成形時の強化面材の伸び性が低下して成形時に裂けが生じやすくなり好ましくない。
一方、強化面材の引張弾性率が２．０ｋｇｆ/ｍｍ^２を超える場合、成形性は良好になるが、成形歪みが時間とともに緩和する過程における成形体の寸法変化や形状崩れが大きくなるため好ましくない。

（発泡体）
本発明で発泡体を形成する樹脂としては、特に限定されず、熱可塑性樹脂材料が使用される。コストや深絞り成形をするという点から、非架橋性のポリオレフィン系の樹脂を使用することが好ましい。ポリオレフィン系の樹脂のなかでも、耐熱性や剛性が高く、安価であるポリプロピレン系の樹脂を使用することが特に好ましい。ポリプロピレン系樹脂としては、メルトフローレート（ＭＦＲ、２３０℃）は好ましくは５〜３０ｇ／１０ｍｉｎ、より好ましくは５〜２０ｇ／１０ｍｉｎである。

本発明におけるストランド集束発泡体は、特に限定されないが、複数のダイノズルから吐出されたストランド連続押出発泡法により得ることができる。例えば、発泡体は、開口直径が０．５〜３ｍｍであり、開口数が５０〜５０００である多ホール型ダイスを有する押出し機を使用し、１６０〜２５０℃の溶融押出し温度にて、ダイスの一開口当りの吐出量Vが０．０３〜０．５ｋｇ／ｈとして、ダイス開口部の直近樹脂圧力を３〜２０ＭＰaにて大気下に放出して押出発泡する方法により得られる。

しかしながら、発泡体にストランド収束発泡体を使用した場合、発泡体の押出方向への引張伸び性に対して、その垂直方向への引張伸び性のほうが高い、異方性を有する材料となる。

本発明で発泡体の発泡倍率としては、１０〜４０倍、好ましくは、１３〜３０倍であることが好ましい。発泡倍率が１０倍未満の場合、面材強化発泡体の剛性は良好だが、軽量性が損なわれるため好ましくない。発泡倍率が４０倍を超える場合、面材強化発泡体の軽量性やコストの面では良好だが、剛性が付与できず、寸法安定性が損なわれてしまうため好ましくない。

（面材強化発泡体）
本発明における面材強化発泡体は、発泡体の両表面に強化面材を積層することにより製造され、その形状は、ボード状、又はシート状のものを採用することもできる。
発泡体と強化面材との積層方法は、特に限定されないが、ガラス繊維不織布に熱可塑性樹脂を含浸させながら、ガラス繊維不織布の裏面まで熱可塑性樹脂を適度に染み出させることで、熱可塑性樹脂の接着性を使用して強化面材と発泡体とを積層する方法や、ガラス繊維不織布に熱可塑性樹脂を含浸させた強化面材と、これに積層する発泡体とを予めを用意しておき、次工程において熱ロールによる両者を積層する方法や、両者を熱風式ラミネートによる貼り合せる方法などがある。

熱可塑性樹脂を不織布に複合させつつ発泡体と積層する方法として、押出ラミネート法と、スプレー式ホットメルトラミネート法がある。押出ラミネート法は、装置が大きく広い場所を必要とし、装置価格が非常に高いデメリットはあるが、高い目付量の熱可塑性樹脂を比較的均質な目付けで容易に塗布することができるメリットがある。スプレー式ホットメルトラミネート法は、比較的安価に加工することができるが、熱可塑性樹脂の目付けが不均質になったり、高い目付けの樹脂の塗布に向かないといったデメリットがある。

また、強化面材を予め用意する場合も、上記押出ラミネート法やスプレー式ホットメルトラミネート法により好適に加工することができる。
また、予め用意された強化面材を、熱ロールにより貼り合せる方法とは、発泡体の両表面に強化面材を重ねた状態で、加熱したロールで押さえつけることで貼り合せる方法である。

熱ロールによる貼り合せの場合、加工方法が簡易であるといったメリットはあるが、強化面材の厚みが厚いとき、発泡体に十分接着できるだけの熱可塑性樹脂を溶融するためには多量の熱をかけることが必要となる。その結果、熱ロールの熱量を上げたり、熱ロールの大きさを大きくしたり、熱ロールを複数必要としたり、加工スピードを下げる必要がある、といったデメリットがある。

予め用意された強化面材を、熱風式ラミネートにより貼り合せる方法とは、発泡体と強化面材に同時に熱風を吹きつけ、それぞれの表面の樹脂を軟化溶融させた後、それぞれの界面を冷却ロールで押し冷やしながら貼り合せる方法である。
熱風式ラミネートの場合、設計上装置が複雑で、材料を十分軟化溶融させるためには高温の熱風を吹きつけなければならないデメリットがある。しかし、装置が安価で場所をとらず、製品幅方向の加熱温度を均質化したい場合は、比較的こまやかに制御しやすく、発泡体と強化面材に含浸されている熱可塑性樹脂を同時に加熱溶融させて貼り合わせることができるため、加工速度が速い場合でも十分に貼り合せ加工できるといったメリットがある。

前述のようにして得られた面材強化発泡体は、後工程においてさらに、スタンピング成形や、真空成形することができる。
スタンピング成形の場合、予備加熱により基材を軟化溶融させ、冷却プレスによりある特定形状に成形するが、予め成形体の表面に接着層を積層させておき、プレスと同時に、基材の表面に、フェルトやエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、ブチルゴムグラフトポリエチレン等に代表されるオレフィン系エラストマー（ＴＰＯ）シートなどの化粧材を貼り合せることができる。また、予め、強化面材の加工工程において、ポリプロピレンやポリエチレンなどのオレフィン系樹脂や、前述のオレフィン系エラストマーなど、転写性の高い樹脂を溶融させ、ガラス繊維不織布表面に、キャストし強化面材を作製し、これを用いて面材強化発泡体とし、プレス成形時に成形品表面に金型の凹凸形状を転写させ、意匠をつけることもできる。

真空成形の場合も前述のとおり、成形と同時に成形品に化粧材を貼り合せたり、予め強化面材の加工工程で転写性の高い樹脂を複合することで、金型形状の転写を行い、意匠をつけることができる。
面材強化発泡体は、ガラス繊維の含有量が、面材強化発泡体の全質量中に１０〜２０質量％であることが好ましく、更には１２〜１８質量％であることが好ましい。ガラス繊維の含有量が１０質量％未満になると、成形品の熱寸法安定性が損なわれ、例えば自動車の内装材などの温湿度環境が苛酷な状況でそれを使用した場合、面材強化発泡体の寸法が縮んだり、形状が崩れてしまうといった不具合を生じるため好ましくない。特に成形歪みの大きな深絞り成形品の場合、残留応力が大きくなるため、寸法形状安定性や形状安定性が著しく損なわれてしまう。

一方、ガラス繊維の含有量が２０質量％を超えた場合、面材強化発泡体の寸法安定性を高めることができるが、軽量性が損なわれたり、強化面材の引張弾性率が高くなりすぎて成形時に裂けが生じるため好ましくない。

本発明において各種物性値は以下のようにして求められたものである。
１．ガラス繊維不織布の目付
不織布を縦２００ｍｍ、横２００ｍｍの寸法の板状に裁断し、その質量（ｇ）を電子天秤により下２桁まで測定し、以下の式によりガラス繊維不織布の目付を算出した。それぞれ算出した目付けの平均値（ｎ＝５）をガラス繊維不織布の目付とした。

ガラス繊維不織布目付（ｇ/ｍ^２）
＝質量（ｇ）/（２００（ｍ）/１０００（ｍ）×２００（ｍ）/１０００（ｍ））

２．強化面材の目付
強化面材を縦２００ｍｍ、横２００ｍｍの寸法の板状に裁断し、その質量（ｇ）を電子天秤で下２桁まで測定し、以下の式により強化面材の目付を算出した。それぞれ算出した目付けの平均値（ｎ＝５）を強化面材目付とした。

強化面材の目付（ｇ/ｍ^２）
＝質量（ｇ）/（２００（ｍ）/１０００（ｍ）×２００（ｍ）/１０００（ｍ））

３．面材強化発泡体の目付
面材強化発泡体を縦２００ｍｍ、横２００ｍｍの寸法の板状に裁断し、その質量（ｇ）を電子天秤で下２桁まで測定し、以下の式により面材強化発泡体の目付を算出した。それぞれ算出した目付けの平均値（ｎ＝５）を面材強化発泡体目付とした。

面材強化発泡体目付（ｇ/ｍ^２）
＝質量（ｇ）/（２００/１０００（ｍ）×２００/１０００（ｍ））

４．面材強化発泡体の厚み
面材強化発泡体の平板部より、試験片を縦２００ｍｍ、横２００ｍｍの板状に裁断し、その厚みをデジタルノギスにより下２桁まで測定し、厚みの平均値（ｎ＝５）を面材強化発泡体厚みとした。

５．ガラス繊維不織布の１８０℃における、引張弾性率及び引張伸度
ガラス繊維不織布を縦２００ｍｍ、横２５ｍｍの寸法の板状に裁断し、予め１８０℃に加熱した不織布を高温引張試験装置に、チャック間隔１５０ｍｍで固定し、引張速度５０ｍｍ/ｍｉｎにて試験片を引っ張ったときの最大荷重（ｋｇｆ）と試験片面積（ｍｍ）を用い、以下の式により引張弾性率を算出した。得られた引張弾性率の平均値（ｎ＝５）を不織布の１８０℃における引張弾性率とした。

１８０℃引張弾性率（ｋｇｆ/ｍｍ^２）＝
（（最大荷重（ｋｇｆ）÷（試験片幅２５（ｍｍ））×チャック間隔１５０（ｍｍ）×引張伸度（％））

また、不織布の１８０℃引張試験において、不織布が破断するまでの変位量（ｍｍ）と試験のチャック間隔（ｍｍ）から、以下の式を用いて１８０℃における引張伸度を算出した。

１８０℃引張伸度（％）
＝（不織布が破断するまでの変位量（ｍｍ）÷チャック間隔（ｍｍ））×１００

得られた引張伸度の平均値（ｎ＝５）を１８０℃における引張伸度とした。

６．強化面材の１８０℃における引張弾性率及び引張伸度
強化面材の引張弾性率及び引張伸度も、上記５．に記載したガラス繊維不織布の１８０℃引張試験と同じ方法により、強化面材の１８０℃における引張弾性率と引張伸度を算出した。

７．強化面材中のガラス繊維の含有量
強化面材を縦３０ｍｍ、横３０ｍｍの寸法の板状に裁断し、十分水分を除いたものを試験片として使用した。かかる試験片を磁性皿（質量：Ｗ_０）に入れ、試験片と磁性皿との合計質量（ｗ_１）を電子天秤にて下４桁まで測り、４５０℃に設定した電気炉中に５時間放置し、シリカゲルを入れたデシケータ中で室温まで温度を下げ、有機成分燃焼後の強化面材の残った磁性皿の質量（ｗ_２）を電子天秤にて下４桁まで測定し、以下の式から強化面材のガラス繊維含有量を算出した。
強化面材の異なる場所から試験片を採取し、上記測定を５回行い、それぞれ得られたガラス繊維含有量を平均した値を、強化面材中のガラス繊維含有量とした。
強化面材中のガラス繊維含有量（質量％）

＝（（Ｗ_２−Ｗ_０）／（Ｗ_１−Ｗ_０））×１００

８．深絞り成形性
強化面材を、発泡体の両表面に積層した、縦２４００ｍｍ、横１５００ｍｍの寸法の板状の面材強化発泡体を使用した。その端部５０ｍｍの位置で４辺をクランプ固定し、遠赤外線加熱炉において十分予備加熱することで軟化、溶融させた後、速やかに面材強化発泡体を金型内部に搬送した。
金型としては、中央部が縦１２００ｍｍ、横１０００ｍｍ、斜辺２００ｍｍの四角錐台形状にくぼんでいる、金型上面が凹型で下面が凸型であり、全てのコーナー部分のＲが１０ｍｍで傾斜角６０度である金型を使用した。金型間のクリアランスを５．５ｍｍとして、軟化溶融した上記面材強化発泡体をクランプしたままプレスすることで、成形体を作製し、すべての深絞り（コーナー、立て壁）部位において面材強化発泡体に破れがないか評価を行った。
評価においては、面材強化発泡体の破れ方として、長さ１００ｍｍ以上裂けている場合は、「裂け大」、長さ１００〜１０ｍｍ裂けている場合は、「裂け中程度」、強化面材及び発泡体、又は、その両方が長さ１０〜５ｍｍ程度破れて穴があいている場合は「裂け小」と評価した。

９．寸法安定性
まず、上記８の深絞り成形性に記載されている方法で成形した面材強化発泡体の平面部には縦３箇所に１０００ｍｍ、横３箇所に７５０ｍｍの直線を罫書き、立面傾斜部には縦横ともに７５０ｍｍ及び１５０ｍｍの直線を罫書き、スケールにより直線の初期長さ（Ｌ_０）を、０．５ｍｍを最小刻みとして測定した。
次に、設定温度の精度が±１℃、設定湿度の精度が±２％ＲＨである高湿恒温槽を使用し、以下の温度湿度の条件において、湿冷熱サイクル試験を４サイクル実施した。
当該湿冷熱サイクル試験のサイクルは以下のとおりである。
まず、温度２３℃湿度５０％で０．５時間（以下、初期条件という。）、次いで温度９０℃で１１．５時間保持する。その後、初期条件を経て−４０℃で７．５時間保持し、再度初期条件を経て、温度７０℃湿度５０％で７．５時間保持する。その後、初期条件を経て−４０℃で７．５時間保持して初期条件に戻し、これを１サイクルとする

試験終了後、試験前に罫書いた直線についてそれぞれスケールを用い、試験後の長さ（Ｌ_１）を、０．５ｍｍを最小刻みとして測定した。
全ての直線を評価後、以下の式により、冷熱サイクル試験後の寸法変化を算出した。

冷熱サイクル試験後の寸法変化（×１／１０００）
＝（（Ｌ_０−ｌ_１）÷Ｌ_０）×１０００

さらに、面材強化発泡体縦方向（押出発泡ライン方向；２４００ｍｍ）をＭＤ方向、横方向（押出発泡ラインに対して幅方向；１５００ｍｍ）をＴＤ方向とし、ＭＤ方向・ＴＤ方向ともに算出した寸法変化の値の平均値を算出し、これを面材強化発泡体の冷熱サイクル試験後の寸法変化とした。
なお、寸法変化の単位である×１／１０００として、初期寸法１０００ｍｍの成形体が冷熱サイクル試験後に変形した変形量（ｍｍ）を意味し、寸法変化率×０．１（％）と同じ意味である。

深絞り成形した面材強化発泡体の寸法安定性の評価において、寸法変化（１．０）×１／１０００未満を「◎」、（１．０〜１．５）×１／１０００を「○」、（１．５〜２．０）×１／１０００を「△」、寸法変化が（２．０×１）／１０００を超える場合は「×」と評価した。
なお、成形体として、例えば、自動車用の内装部品などに使用しようとする場合、車内環境の苛酷な温湿度変化に対して十分な寸法安定性として、寸法変化２×１／１０００未満、特に乗用車用の内装用に使用する場合は、寸法変化１×１／１０００未満とする必要がある。

本発明をさらに具体的に説明する為に、以下に実施例を挙げるが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。なお、本発明において、特に断りのない限り、「％」は、質量％である。
実施例１〜７、及び比較例１〜８の面材強化発泡体の作製条件、その評価結果等については、表１、表２にまとめて示した。

実施例１
平均繊維径１３μｍ、平均繊維長２５ｍｍのガラス繊維不織布を用い、これに対しウレタン樹脂とアクリル樹脂との混合物（質量比率８０：２０）からなるバインダーを、ガラス繊維の質量に対して１０質量％になるように付着させ、さらに、架橋成分としてＰＶＡをバインダーの質量に対して０．５質量％外添して、２００℃にて９０秒間熱処理を行って得られる、目付け５０ｇ／ｍ^２で強熱減量（イグロス）１０％のガラス繊維不織布を使用した。このガラス繊維不織布の１８０℃における引張弾性率は１．０ｋｇｆ／ｍｍ^２、１８０℃における引張伸度は０．８３％であった。

上記ガラス繊維不織布に、熱可塑性樹脂として直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（ＬＬＤＰＥ、密度９１９ｋｇ／ｍ^３ＭＦＲ：８.０ｇ／１０ｍｉｎ）を２８０〜２９０℃の溶融状態で目付量として５０ｇ／ｍ^２となるように直接塗布した。次いで、ガラス繊維不織布の裏側から更に５０ｇ／ｍ^２の目付で、樹脂分の目付が合計で１００ｇ／ｍ^２となるようにＬＬＤＰＥ樹脂を直接塗布し、押出ラミネート法で含浸させてガラス含有量が３３質量％の強化面材を作製した。
この強化面材の目付は１５０ｇ／ｍ^２であり、ＬＬＤＰＥ樹脂含有量が６７質量％であった。また、１８０℃における引張弾性率は１．１ｋｇｆ／ｍｍ^２、１８０℃における引張伸度は５．７％であった。

一方、タンデム式押出機を使用し、２３０℃におけるＭＦＲが３．３ｇ／１０ｍｉｎであり、２３０℃における溶融張力が７．９ｇであるホモポリプロピレン樹脂を、吐出量７５ｋｇ／時間（ｈ）で２３０℃の温度設定で溶融させ、ホモポリプロピレン樹脂１００質量％に対して６．５質量％となるように発泡ガスである二酸化炭素を注入して十分混錬した後、２段目の押出機の温度を調整して発泡直前の樹脂温度が１８５℃となるように温度設定し、ホール数１３３２（発泡体の厚み方向に４ホール、幅方向に３３３ホール）でホール直径０．５９ｍｍ、ホール間隔４．５ｍｍのマルチストランドダイノズルを介して、樹脂圧力８．３ＭＰaとなるように押出し、一気に大気圧中に圧力を開放することで、製品幅１５００ｍｍ、発泡倍率２６倍、厚み１２ｍｍ、目付３８０ｇ／ｍ^２の発泡体を作製した。
次いで、連続ラインにおいて、前記のようにして予め用意した強化面材と発泡体の間に、２８０℃の熱風を吹きつけ、強化面材のＬＬＤＰＥ樹脂と発泡体表面のＰＰ（ポリプロピレン）樹脂を溶かした後、速やかにＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）被覆ロールで押さえることで、発泡体の両表面に強化面材を貼り合せ、面材強化発泡体を作製した。

得られた面材強化発泡体の目付は６８０ｇ／ｍ^２、厚みは１１ｍｍ、面材強化発泡体中のガラス含有量は１５質量％であった。
前記のようにして得られた面材強化発泡体を、設定温度２８０℃の遠赤外線加熱炉内に１２０秒間滞留させ、成形体の表面温度１７０〜１８０℃となるように加熱し、即座に前述の金型を３０℃に設定し、金型クリアランス設定５．５ｍｍの条件で深絞り成形を行った。

得られた面材強化発泡体の成形体は、深絞りコーナー（立壁傾斜面）部位には裂けが無く、表面外観は端麗であった。
さらに、この成形体を使用し、前述の冷熱サイクル試験により試験前後の成形体の寸法変化を調べたところ、寸法変化０．９８×１／１０００（寸法変化率０．０９８％）であり、寸法安定性に優れることが確認できた。

実施例２
ガラス繊維不織布のバインダーの架橋成分であるＰＶＡの添加量を３％にしたこと以外はすべて実施例１と同じ製造条件である、面材強化発泡体を得た。

実施例３
ガラス繊維不織布の目付けが適正ではあるが低い、目付４０ｇ／ｍ^２の不織布を使用した以外は、実施例１と同じ製造条件である、面材強化発泡体を得た。

実施例４
ガラス繊維不織布の目付けが適正ではあるが極端に高い、目付６５ｇ／ｍ^２の不織布を使用した以外は実施例１と同じ製造条件である、強化面材を得た。

実施例５、６
ガラス繊維を結束するバインダー量を１５質量％及び２０質量％にした以外は、実施例１と同じ製造条件である面材強化発泡体を得た。

実施例７
ガラス繊維不織布に含浸させる熱可塑性樹脂の目付（単位面積あたりの質量）を３８ｇ/ｍ^２とし、強化面材中のガラス繊維含有量を４０質量％にした以外は、実施例１と同じ製造条件である面材強化発泡体を得た。

比較例１
ガラス繊維不織布のバインダーの架橋成分であるＰＶＡの添加量を５％にしたこと以外はすべて実施例１と同じ製造条件である、面材強化発泡体を得た。

比較例２
ガラス繊維不織布のバインダーの架橋成分であるＰＶＡを添加しなかったこと以外はすべて実施例１と同じ製造条件である、面材強化発泡体を得た。

比較例３
ガラス繊維不織布の目付が極端に低い、目付３０ｇ／ｍ^２の不織布を使用し、強化面材に含まれるガラス繊維含有量を２３質量％にした以外は実施例１と同じ製造条件である、面材強化発泡体を得た。

比較例４
平均繊維長が１０ｍｍであるガラス繊維不織布を使用したこと以外は、実施例１と同じ製造条件である面材強化発泡体を得た。

比較例５
平均繊維長が１２０ｍｍであるガラス繊維不織布を使用したこと以外は、実施例１と同じ製造条件である面材強化発泡体を得た。

比較例６
ガラス繊維を結束するバインダー量を４質量％にした以外は、実施例１と同じである面材強化発泡体を得た。

比較例７
ガラス繊維不織布に含浸させる熱可塑性樹脂の目付（単位面積あたりの質量）を２５ｇ/ｍ^２とし、強化面材中のガラス繊維含有量を５０質量％にした以外は、実施例１と同じである面材強化発泡体を得た。

比較例８
ガラス繊維不織布に含浸させる熱可塑性樹脂の目付（単位面積あたりの質量）を１１０ｇ/ｍ^２とし、強化面材中のガラス繊維含有量を１９質量％にした以外は、実施例１と同じである面材強化発泡体を得た。

本発明により提供される面材強化発泡体は、軽量であり、成形性、特に深絞り成形性に優れ、かつ、該面材強化発泡体から得られる成形体が寸法安定性に優れるので、例えば、自動車用の天井材などの車両用の部材として広範に使用される。
なお、２０１０年９月１４日に出願された日本特許出願２０１０−２０６０１８号の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims

ガラス繊維不織布と熱可塑性樹脂からなる強化面材を、ストランド連続押出法による発泡倍率１０〜４０倍の非架橋の熱可塑性樹脂によるストランド集束発泡体の両表面に積層した面材強化発泡体であって、前記ガラス繊維不織布の引張弾性率が０．７〜１．２ｋｇｆ/ｍｍ^２であり、該ガラス繊維不織布を構成するガラス繊維の平均繊維長が１５〜１００ｍｍであり、前記強化面材中のガラス繊維の含有量が２５〜４０質量％であり、かつ、強化面材の引張弾性率が０．８〜２．０ｋｇｆ/ｍｍ^２であることを特徴とする面材強化発泡体。
前記ガラス繊維不織布は、ガラス繊維不織布中のバインダーが固形分として５〜２０質量％である請求項１に記載の面材強化発泡体。
前記バインダーの固形分中に０．１〜３．０質量％の架橋樹脂を含有する請求項１又は２に記載の面材強化発泡体。
面材強化発泡体におけるガラス繊維の含有量が、１０〜２０質量％である請求項１〜３のいずれかに記載の面材強化発泡体。
前記ストランド集束発泡体を形成する熱可塑性樹脂が、非架橋のポリオレフィン樹脂である請求項１〜４のいずれかに記載の面材強化発泡体。
前記非架橋のポリオレフィン樹脂が、メルトフローレート（２３０℃）が５〜３０ｇ／１０ｍｉｎのポリプロピレン系樹脂である請求項５に記載の面材強化発泡体。
前記強化面材における熱可塑性樹脂が、密度が９００〜９３０ｋｇ／ｍ^３の、直鎖状の低密度ポリエチレンである請求項１〜６のいずれかに記載の面材強化発泡体。
前記バインダーが、ウレタン樹脂、アクリル樹脂及び酢酸ビニル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種の樹脂である請求項２〜７のいずれかに記載の面材強化発泡体。
前記架橋樹脂が、ポリビニルアルコール又は多官能型アクリルポリオールである請求項３〜８のいずれかに記載の面材強化発泡体。
請求項１〜９のいずれかに記載の面材強化発泡体を成形して得られる成形体。