JP6100282B2 - 炭素繊維布帛を製造するための方法及びこの方法によって製造された布帛 - Google Patents

炭素繊維布帛を製造するための方法及びこの方法によって製造された布帛 Download PDF

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Description

本発明は、炭素繊維布帛の製造方法、特に自動車の内部部品をコーティングするために用いることができる柔軟な布帛の製造方法に関する。本発明はまた、この布帛を含む自動車用コーティングにも関する。
既知の炭素繊維布帛は、互いに直角に配置された炭素繊維の細いフィラメントの織物（web）を含む。これらの既知の布帛は、ポリマー樹脂を含浸され、適切な方向に従って重ねられる。樹脂は、構造部品又は審美的（aesthetic）部品の製造に適した高い比抵抗を有する硬質材料を得るために、硬化される。これらの材料は、それらの剛性特性故に、例えば縫ったり折ったりすることができる柔軟な布帛が要求される自動車の内側部品には適用できない。これは、炭素繊維から作られた未加工布帛を使用することも排除する。このような未加工布帛は、糸抜けしてしまう（ほどけてしまう）傾向があり、ひとたび変形したら繊維の配列を元のままに保つことはできない。
特開２００７−１６９８６７号、特開２００３−２７８０８３号、特開２０１１−１６２８９７号、欧州特許公開４１５２５４Ａ２号及び特開２００４−１４９９８０号には、炭素繊維布帛にシリコーン又はウレタンエマルションを含浸させる方法又は製品が開示されている。
従って、本発明の目的は、上記の欠点がない炭素繊維製の布帛を提供することである。この目的は、主要な特徴が請求項１、１８及び２０に特定され、その他の特徴が残りの請求項に特定された方法、布帛及びコーティングによって達成される。
その特別な特徴のおかげで、本発明に従う布帛は、衣服の製品やアクセサリー、革製品、特にバッグ用、並びに柔軟な布帛を要求するその他の用途用、例えば（特に自動車の）座席及び内壁のコーティング用に、有利に用いることができる。実際、本発明に従う布帛は、縫い目によって繊維に力が加わった時にさえ、ほつれることがない。さらに、たとえ湾曲部の２つの横断軸に沿って変形（即ち凹面変形又は凸面変形）しても、この布帛は、繊維の実質的に直角な配列及び制限された縦方向摺動を維持し、その構造の永久変形を回避する。
製造の間の取扱いを改善するため及び／又は布帛の柔軟性を抑えるため、並びに布帛を耐性、防水性、断熱性、半透明性、非透明性及び／又は不透明性にするために、布帛に特別な保護層を適用するのが好ましい。
本発明に従う布帛は、さわり心地がよく、完全性を損なうことなく同じ布帛上への折り目やヘム（裾等）を作ることをも可能にする極度の柔軟性を維持しつつ、炭素繊維の未加工布帛のものより優れた高い耐性を有する。この布帛はまた、その特別な含浸が変形後にさえテキスチャー（肌理）の正確な配列を保証するので、非常に伸縮性がある。従って、そのテキスチャーを損なったりすることなく、そして繊維の間の糸抜けを引き起こしたりすることなく、この布帛を変形させることが可能である。
本発明の１つの局面に従えば、表面摩耗に対して耐性があるがしかし依然として極めて柔軟な布帛を得るために、炭素繊維の布帛の最も内側の繊維に、特定のシリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルションをも含浸させる。
最終形態の布帛の少なくとも１つの端部を折り且つ縫って、布帛の最も内側の層の繊維の糸抜けを防止するヘムを形成させるのが好ましい。
本発明に従う布帛及び方法のさらなる利点及び特徴は、以下の非限定的な詳しい実施形態の説明及び添付した図面から、当業者に明らかになるであろう。
図１は、本方法の１つの工程の際の布帛の部分断面図を示す。 図２は、本方法の次の工程の際の図１の布帛を示す。 図３は、本方法の次の工程の際の図１の布帛を示す。 図４は、本方法のさらなる工程の際の図１の布帛を示す。
図１を参照すると、本発明に従う布帛１は、５〜１０ミクロンの範囲の直径を有する１０００〜６００００本のフィラメント、特に３０００〜２４０００本のフィラメントを含み且つ５０〜５０００ｇ／ｋｍの範囲の線密度を有する炭素繊維のヤーンの織り物、特に布折り、綾織り又は繻子織りを少なくとも含むことがわかる。布帛１の厚さは、５０〜１０００ミクロンの範囲から成る。布帛１の坪量は、１７０〜２７０ｇ／ｍ2、特に２１０〜２２０ｇ／ｍ2の範囲から成る。
第１の予備操作工程において、織り物の規則性及び良好な審美的仕上げを保証するために、布帛１をブラシ掛けし且つ／又は延伸する。その際、温度は３０°〜２００°の範囲にし、且つ／又は圧力は１〜１００バールの範囲にし、可変的圧力を働かせるのに適した２つのシリンダー又は２つのプレートを用いる。
第２の予備操作工程において、布帛１の一方の面に、少なくとも１つの保護層２、特にフィルム、織布又は不織布を含むもの、より特定的にはポリウレタン、ポリアミド又はアクリル系フィルムを含むものを適用する。保護層２の厚さは、５０〜５００ミクロンの範囲から成る。保護層２の坪量は、２０〜４０ｇ／ｍ2、特に２５〜３５ｇ／ｍ2の範囲から成る。保護層２は、積層によって、特にホットカレンダー加工又はプレス加工によって、布帛１に適用される。布帛１及び保護層２が３０°〜２００°の範囲の温度で且つ／又は１０〜２００バールの範囲の圧力で、互いに積層される。この作業工程の間に、保護層２の布帛１と接触する表面が部分的に布帛１中に浸透して中間層３を作る。その厚さは布帛１の厚さの５％〜６０％の範囲であり、これは布帛１の外側のフィラメントが保護層２と一体化したものである。
図２を参照すると、主要作業工程において布帛１にシリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション４が、吹付け機５によって又は塗りつけ（smearing）若しくは浸漬によって又は「ホットメルト」転写操作によって、含浸されることがわかる。吹付け機５は、布帛１の保護層２とは反対側に配置され、即ち、布帛１は保護層２と吹付け機５との間に配置される。シリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション４を含浸された布帛１は、該シリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション４を布帛１中に浸透させ且つ過剰分を取り除くために、積層用ローラーを通されて、１〜１００バールの範囲の該ローラーによって働かされる圧力において、プレスされる。
この方法の次の工程において、布帛１中のシリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション４を、特にオーブン中で２０°〜２００℃の範囲の温度において２〜４０時間の熱処理によって、乾燥させる。この乾燥工程の終了時点で、布帛１は布帛１の重量の１％〜６０％の範囲の割合のシリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション４を含浸される。
図３を参照すると、本方法の次の随意工程において、布帛１に脂肪族溶液６が、同じ吹付け機５又は別の吹付け機によって、吹付けられることがわかる。その際、４８〜９０ｇ／ｍ2の範囲、特に５５ｇ／ｍ2±１０％又は８０ｇ／ｍ2±１０％の坪量の脂肪族溶液６が適用されるようにする。その後に、この脂肪族溶液６を乾燥させる。
前記脂肪族溶液６は、ポリアクリレート、グリコール及び／又は脂肪族ポリウレタン化合物、特に乳白剤を含む。この脂肪族溶液６は、ケイ素−酸素鎖を含むこともできる。
図４を参照すると、本方法のさらなる随意工程において、イソシアネート及び／又は架橋用ポリ尿素物質の水性エマルション７が、同じ吹付け機５又は別の吹付け機によって、吹付けられることがわかる。その後に、この水性エマルション７を乾燥させる。
本方法の最後における布帛１の坪量は、２６０〜３２０ｇ／ｍ2の範囲であるのが好ましい。
別の実施形態においては、保護層２を適用する前に布帛１にシリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション４を上記の態様で適用することができる。
最終的な操作工程において、シリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション４を含浸され且つ存在する場合の保護層２に結合された布帛１の少なくとも１つの端部を折り且つ縫ってヘムを形成させる。
当業者であれば、ここに記載して例示した本発明の実施形態に対して、特許請求の範囲の範囲内で、可能な変更及び／又は追加を行うことができる。特に、本発明のさらなる実施形態は、請求項の内の１つの技術的特徴を、明細書に記載した１つ以上の技術的特徴及び／又は図面に示した１つ以上の技術的特徴を個々に又は任意の相互の組合せとして追加して、含むことができる。
１・・・布帛
２・・・保護層
３・・・中間層
４・・・シリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション
５・・・吹付け機
６・・・脂肪酸溶液
７・・・水性エマルション

Claims (27)

  1. 炭素繊維布帛（１）にシリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション（４）を含浸させ、次いで布帛（１）と一緒に乾燥させる、炭素繊維布帛の製造方法であって、前記布帛（１）の１つの面にフィルム、織布又は不織布を含む少なくとも１つの保護層（２）を適用することを特徴とする、前記方法。
  2. 前記シリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション（４）を吹き付け（５）、塗りつけ、浸漬又は「ホットメルト」転写操作によって前記布帛（１）に適用することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 前記布帛（１）に該布帛（１）の重量の１％〜６０％の範囲の割合でシリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション（４）を含浸させることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 乾燥させる前にシリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション（４）を含浸させた布帛（１）を１〜１００バールの範囲の圧力においてプレス加工することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
  5. 前記布帛（１）の前記面に保護層（２）を積層によって適用することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
  6. 前記保護層（２）を前記布帛（１）に適用する前に該布帛（１）にシリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション（４）を適用することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
  7. 前記保護層（２）がポリウレタン、ポリアミド又はアクリル系フィルムを含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
  8. 前記保護層（２）が積層によって、特にホットカレンダー加工又はプレス加工によって、前記布帛（１）に適用され、保護層（２）の布帛（１）と接触する表面が部分的に布帛（１）中に浸透して中間層（３）を作り、布帛（１）の外側のフィラメントが保護層（２）と一体化されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
  9. 前記中間層（３）の厚さが前記布帛（１）の厚さの５％〜６０％の範囲であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
  10. 前記積層を３０℃〜２００℃の範囲の温度で且つ／又は１０〜２００バールの範囲の圧力で実施することを特徴とする、請求項５〜９のいずれかに記載の方法。
  11. 前記布帛（１）にポリアクリレート、グリコール及び／若しくは脂肪族ポリウレタン化合物又はケイ素−酸素鎖を有する化合物を含む脂肪族溶液（６）を吹き付け、その後にこれを乾燥させることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
  12. 前記脂肪族溶液（６）の坪量が４８〜９０ｇ／ｍ2の範囲、特に５５ｇ／ｍ2±１０％又は８０ｇ／ｍ2±１０％であることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記布帛（１）にイソシアネート及び／又は架橋用ポリ尿素物質の水性エマルション（７）を吹き付け、その後にこれを乾燥させることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
  14. 該方法の終了時における布帛（１）の坪量が２６０〜３２０ｇ／ｍ2の範囲であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
  15. 前記シリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション（４）を含浸され且つ前記保護層（２）に結合された前記布帛（１）の少なくとも１つの端部がヘムを形成させるために折られ且つ縫われることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
  16. シリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション（４）を含浸させ且つ乾燥させた炭素繊維布帛（１）であって、
    フィルム、織布又は不織布を含む少なくとも１つの保護層（２）が該布帛の１つの面に適用されたことを特徴とする炭素繊維布帛（１）。
  17. 前記布帛（１）の重量の１％〜６０％の範囲の割合でシリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション（４）を含浸させたことを特徴とする、請求項１６に記載の炭素繊維布帛（１）。
  18. 前記保護層（２）がポリウレタン、ポリアミド又はアクリル系フィルムを含むことを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の炭素繊維布帛（１）。
  19. 前記保護層（２）が前記布帛（１）に積層され、保護層（２）の布帛（１）と接触する表面が部分的に布帛（１）中に浸透して中間層（３）を作り、布帛（１）の外側のフィラメントが保護層（２）と一体化されたことを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれかに記載の炭素繊維布帛（１）。
  20. 前記中間層（３）の厚さが前記布帛（１）の厚さの５％〜６０％の範囲であることを特徴とする、請求項１９に記載の炭素繊維布帛（１）。
  21. 前記布帛（１）にポリアクリレート、グリコール及び／若しくは脂肪族ポリウレタン化合物又はケイ素−酸素鎖を有する化合物を含む脂肪族溶液（６）を吹き付け、その後にこれを乾燥させたことを特徴とする、請求項１６〜２０のいずれかに記載の炭素繊維布帛（１）。
  22. 前記脂肪族溶液（６）の坪量が４８〜９０ｇ／ｍ 2 の範囲、特に５５ｇ／ｍ 2 ±１０％又は８０ｇ／ｍ 2 ±１０％であることを特徴とする、請求項２１に記載の炭素繊維布帛（１）。
  23. 前記布帛（１）にイソシアネート及び／又は架橋用ポリ尿素物質の水性エマルション（７）を吹き付け、その後にこれを乾燥させることを特徴とする、請求項１６〜２２のいずれかに記載の炭素繊維布帛（１）。
  24. 坪量が２６０〜３２０ｇ／ｍ 2 の範囲であることを特徴とする、請求項１６〜２３のいずれかに記載の炭素繊維布帛（１）。
  25. 前記シリコーン、ポリウレタン又はアクリル系エマルション（４）を含浸され且つ前記保護層（２）に結合された前記布帛（１）の少なくとも１つの端部がヘムを形成させるために折られ且つ縫われたことを特徴とする、請求項１６〜２４のいずれかに記載の炭素繊維布帛（１）。
  26. ２つの横断湾曲軸に沿って変形可能であることを特徴とする、請求項１６〜２５のいずれかに記載の炭素繊維布帛（１）。
  27. 請求項１６〜２６のいずれかに記載の布帛を含むことを特徴とする、自動車用ライニング材。
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