JP7496056B2

JP7496056B2 - 樹脂繊維の評価方法

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Publication number: JP7496056B2
Application number: JP2020200903A
Authority: JP
Inventors: 勇介林; 梨紗子奥田
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2024-06-06
Anticipated expiration: 2040-12-03
Also published as: JP2022088836A

Description

本発明は、樹脂繊維の評価方法に関する。

従来、繊維がマット状をなした繊維集合体の製造方法として、特許文献１に記載のものが知られている。具体的には、特許文献１に記載の繊維集合体の製造方法では、ケナフ等の木質材料で構成された繊維や樹脂で構成された繊維をホッパに投入し、開繊シリンダおよびローラを回転させてこれら繊維を空中に分散させ、コンベヤ上に堆積させて繊維堆積体を得た後、繊維堆積体をニードルパンチし繊維集合体を得ること、が開示されている。

特開２００４－３３９６５３号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成では、樹脂で構成された繊維（樹脂繊維）の種類や状態によっては、各工程で樹脂繊維がうまく分散せず、開繊シリンダやローラ等に詰まって繊維集合体の製造が滞ることや、木質材料で構成された繊維とうまく混合しないことで、一部に樹脂繊維が偏った繊維集合体が製造されてしまうことがある。この原因として、樹脂繊維の種類や状態が異なると、樹脂繊維を製造する際に付着させる油剤（界面活性剤）の付着量、樹脂繊維の形状、樹脂繊維を手指で触ったときの感触等（樹脂繊維の特徴）が異なることに起因すると考えられる。尚、このような樹脂繊維の特徴を、きしみ性と呼ぶことがある。

従って、製造の際の作業者が、例えば、樹脂繊維を手指で触り、その感触を段階的に区分することで、樹脂繊維のきしみ性を評価することがある。しかし、その場合、きしみ性の評価が作業者の感覚に左右されるため、客観性に劣る。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、客観的な評価ができる実用的な樹脂繊維の評価方法を提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも樹脂で構成された樹脂繊維の評価方法であって、敷き詰めた前記樹脂繊維の上に載置した載置部材を一定速度で引っ張り、前記載置部材の引張荷重を測定し、その測定した前記引張荷重の変動の振幅に基づいて、前記樹脂繊維を評価することに特徴を有する。

本願発明者らが鋭意検討したところ、樹脂繊維の特徴を示す指標の一つである「樹脂繊維を手指で触れたときの感触」は、樹脂繊維上に載置した載置部材を引っ張ったときの引張荷重の変動の振幅と相関があることが見いだされた。すなわち、上記評価方法のように、引張荷重の変動の振幅を評価することで、樹脂繊維のきしみ性を触感に頼って評価することなく、樹脂繊維の良し悪しを客観的に判定することができる。例えば、振幅が比較的大きいと、きしみ性が大きいことに相当し、好適な樹脂繊維であると判定することができる。一方、振幅が比較的小さいと、きしみ性が小さいことに相当し、好適ではない樹脂繊維であると判定することができる。尚、上記樹脂繊維の評価方法は、複数の樹脂繊維の振幅を測定し、各樹脂繊維同士の振幅を比較することにより相対的に評価することとしてもよく、測定された振幅が、載置部材を引っ張る速度や樹脂繊維を評価する装置等の条件に応じて定めた基準値を満たすか否かにより評価することとしてもよい。

前記樹脂繊維の評価方法において、前記振幅を増幅するものとしてもよい。このような樹脂繊維の評価方法によると、樹脂繊維の良し悪しを判定しやすくなり、好適である。

前記樹脂繊維の評価方法において、弾性を有する弾性部を備える紐部によって前記載置部材を引っ張ることで、前記振幅を増幅するものとしてもよい。また、前記樹脂繊維の評価方法において、凸状の複数の凸部に前記樹脂繊維を敷き詰めて前記載置部材を載置し、前記載置部材を引っ張ることで、前記振幅を増幅するものとしてもよい。このような樹脂繊維の評価方法によると、引張荷重の変動の振幅を効果的に増幅することができる。

前記樹脂繊維の評価方法において、前記引張荷重を検出する検出部を変位させ、前記検出部に検出された紐部によって前記載置部材を引っ張り、所定の範囲内を引っ張る間における前記振幅の平均値に基づいて、前記樹脂繊維を評価するものとしてもよい。このような樹脂繊維の評価方法によると、樹脂繊維の良し悪しの判定に寄与しにくい振幅（例えば、載置部材が引っ張られて動き始める前の振幅）を除外することができ、精度良く樹脂繊維を検査することができる。

本発明によれば、客観的な評価ができる実用的な樹脂繊維の評価方法を提供することが可能となる。

実施形態１に係る評価装置と樹脂繊維とを側方から視た図評価装置と樹脂繊維とを上方から視た図ロードセルが変位した距離とそれに対する引張荷重のグラフの一例を示す図実施例と比較例における各値の測定結果等を示した図実施形態２に係る評価装置と樹脂繊維とを側方から視た図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１から図４によって説明する。本実施形態では、自動車（乗物）のドアに取り付けられるドアトリム（乗物用内装材）の製造に用いられる樹脂繊維１０を評価する評価装置１００、及び樹脂繊維１０の評価方法について説明する。樹脂繊維１０は、ケナフ等の木質材料と混合されて開繊・積層され、マット状やボード状に加工された後、成形型による加熱押圧工程等を経ることでドアトリムとして製造されるものである。尚、図１において、上下方向を鉛直方向とし、左右方向を水平方向とする。

図１及び図２に示すように、樹脂繊維１０は、繊維状の樹脂がある程度集まり全体として綿状をなしたものとされる。樹脂繊維１０の一つ一つの繊維の形としては、直線状、ウェーブ状、らせん状、管状等のものを採用することができる。樹脂繊維１０を構成する樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタラート、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂を採用することができる。本実施形態では、樹脂繊維１０を構成する樹脂としてポリプロピレンを採用する。

樹脂繊維１０を評価する評価装置１００は、土台２０と、土台２０に取り付けられ、樹脂繊維１０を収容する箱状の箱部２１と、樹脂繊維１０の上に載置された載置部材３０と、一端が載置部材３０に接続された紐状の紐部４０と、紐部４０の他端が接続されたロードセル（検出部）５０と、ロードセル５０を上下に昇降する昇降部５１と、ロードセル５０及び昇降部５１に電気的に接続された制御部６０と、を備える。

箱部２１は、左右方向を長辺とする上面視長方形状をなしており、その四隅がビスによって土台２０に取り付けられている。箱部２１は、下側の壁部の上面側に貼り付けられた起毛表皮２２を備える。箱部２１の内部であって起毛表皮２２の上面側には、樹脂繊維１０が敷き詰められている。起毛表皮２２は、樹脂繊維１０が箱部２１内で滑ることを防止している。尚、図１では、便宜上、箱部２１を断面で示している。

載置部材３０は、金属製の板である板部３１と、板部３１に載置された金属製の錘３４と、を備える。板部３１は、大部分をなす本体部３２と、本体部３２から左上方に折れ曲がってなる折曲部３３と、を備える。本体部３２は、錘３４が載置された部分とされ、当該本体部３２の下面側には、ポリプロピレンからなる不織布３５が貼り付けられている。不織布３５は、樹脂繊維１０に接している。折曲部３３は、後述するロードセル５０の変位により載置部材３０が左方に移動したときに、板部３１が樹脂繊維１０に引っ掛かったり潜り込んだりしてしまうことを防ぐことができる。

紐部４０は、右側の一端が載置部材３０の折曲部３３に接続され、その反対側（上側）の他端がロードセル５０に接続されている。紐部４０は、金属製のワイヤーとされており、その途中部分が、土台２０に取り付けられた滑車２３に掛けられている。紐部４０は、折曲部３３から滑車２３までの部分が水平方向に延び、滑車２３からロードセル５０までの部分が鉛直方向に延びている。紐部４０は、折曲部３３と滑車２３との間の部分において、弾性を有する弾性部４１を備える。弾性部４１は、左右方向（載置部材３０が引っ張られる方向）に伸長可能なバネとされる。

ロードセル５０は、紐部４０を介して載置部材３０を引っ張る力（以下、引張荷重と呼ぶ）を検出することが可能なセンサである。制御部６０の指示により、昇降部５１が、一定速度でロードセル５０を上方に上昇させると、ロードセル５０に接続された紐部４０が載置部材３０を一定速度で引っ張り、当該載置部材３０が左方に移動する。そして、制御部６０は、ロードセル５０が上方に変位した距離と、当該変位に対しロードセル５０によって検出される引張荷重と、を測定する。尚、引張荷重を検出するセンサは、ロードセルに限らず、種々の力センサを用いることができる。

続いて、樹脂繊維１０の評価方法について説明する。樹脂繊維１０の評価方法では、まず、制御部６０の指示により、昇降部５１が、ロードセル５０を一定速度で上方に変位させ、ロードセル５０に接続された紐部４０によって載置部材３０を一定速度で左方に引っ張る。そして、制御部６０は、ロードセル５０が上方に変位した距離と、当該変位に対しロードセル５０によって検出される引張荷重と、を測定する。このとき、紐部４０に設けられた弾性部４１が、左右方向に伸長することで、引張荷重の変動の振幅（詳細は後述する）を増幅させる。

図３には、ロードセル５０が上方に変位した距離（ｍｍ）を横軸に示し、当該変位に対しロードセル５０によって検出された引張荷重（Ｎ）を縦軸に示したグラフ（実線で示す）の一例を表している。このグラフは、制御部６０によって描写される。載置部材３０が樹脂繊維１０の上で停止した状態で、紐部４０によって引っ張られているとき（例えば、ロードセル５０が０ｍｍ～７ｍｍ程上方に変位したとき）では、引張荷重が、低下することなく上昇し続ける。ロードセル５０が一定の距離以上変位すると（例えば、ロードセル５０が８ｍｍ以上上方に変位すると）、載置部材３０が、樹脂繊維１０の上を僅かに左方に移動した後、その移動を停止する動作を繰り返す。引張荷重は、載置部材３０が僅かに左方に移動したときに一時的に低下し、載置部材３０が停止したときに一時的に上昇する変動を繰り返す。引張荷重が、低下した後に上昇し再度低下する変動を、単位周期と呼ぶ。尚、単位周期は、引張荷重が、上昇した後に低下し再度上昇する変動としてもよい。

制御部６０は、単位周期において引張荷重が最大となる点を最大値Ｙｍａｘ（図３では単位周期毎の各Ｙｍａｘ点を結んで点線が示されている）とし、同単位周期において引張荷重が最小となる点を最小値Ｙｍｉｎ（同図３では単位周期毎の各Ｙｍｉｎ点を結んで点線が示されている）とした場合に、同単位周期毎の最大値Ｙｍａｘから最小値Ｙｍｉｎを引いた差ΔＹを、引張荷重の変動の振幅（Ｎ）として算出する。

また、制御部６０は、ロードセル５０が上方に変位した距離のうち、所定の範囲を指定し、当該所定の範囲内を、昇降部５１がロードセル５０及び紐部４０を介して載置部材３０を一定速度で左方に引っ張る間における振幅ΔＹの平均値を算出する。当該所定の範囲としては、ロードセル５０が上方に変位した距離が、２０ｍｍ以上であることが好ましく（３０ｍｍ以上であることがより好ましく、４０ｍｍ以上であることがさらに好ましい）、７０ｍｍ以下であることが好ましい（６０ｍｍ以下であることがより好ましい）。このような範囲では、引張荷重の変動の振幅が安定し、当該振幅の平均値が載置部材３０の固有の値を示しやすくなる。

このようにして複数の樹脂繊維１０の振幅（平均値として算出されるもの）を測定し、各樹脂繊維１０同士の振幅を比較することにより樹脂繊維１０の良し悪しを相対的に評価する。例えば、製造工程や製造者等が異なる複数の樹脂繊維１０について、ロードセル５０が上方に変位した距離と当該変位に対する引張荷重とを測定し、上記所定の範囲内における振幅の平均値を算出する。そして、各樹脂繊維１０について算出された振幅の平均値をそれぞれ比較することにより、好適な樹脂繊維１０を選択する。

続いて、本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、樹脂で構成された樹脂繊維１０の評価方法であって、敷き詰めた樹脂繊維１０の上に載置した載置部材３０を一定速度で引っ張り、載置部材３０の引張荷重を測定し、その測定した引張荷重の変動の振幅に基づいて、樹脂繊維１０を評価する、評価方法を示した。

このような評価方法によると、引張荷重の振幅を評価することで、樹脂繊維１０のきしみ性を触感に頼って評価することなく、樹脂繊維１０の良し悪しを客観的に判定することができる。例えば、振幅が比較的大きいと、きしみ性が大きいことに相当し、好適な樹脂繊維１０であると判定することができる。一方、振幅が比較的小さいと、きしみ性が小さいことに相当し、好適ではない樹脂繊維１０であると判定することができる。尚、本実施形態では、上記樹脂繊維１０の評価方法は、複数の樹脂繊維１０の振幅を測定し、各樹脂繊維１０同士の振幅を比較することにより相対的に評価することとしたが、これに限られない。例えば、測定された振幅が載置部材３０を引っ張る速度や評価装置１００等の条件に応じて定めた基準値を満たすか否かにより評価することとしてもよい。

また、樹脂繊維１０の評価方法において、振幅を増幅する。このような樹脂繊維１０の評価方法によると、樹脂繊維１０の良し悪しを判定しやすくなり、好適である。

また、樹脂繊維１０の評価方法において、弾性を有する弾性部４１を備える紐部４０によって載置部材３０を引っ張ることで、振幅を増幅する。このような樹脂繊維１０の評価方法によると、振幅を効果的に増幅することができる。

また、樹脂繊維１０の評価方法において、引張荷重を検出するロードセル５０を変位させ、ロードセル５０に接続された紐部４０によって載置部材３０を引っ張り、所定の範囲内を引っ張る間における振幅の平均値に基づいて、樹脂繊維１０を評価する。このような樹脂繊維１０の評価方法によると、樹脂繊維１０の良し悪しの判定に寄与しにくい振幅（例えば、載置部材３０が引っ張られて動き始める前の振幅）を除外することができ、精度良く樹脂繊維１０を検査することができる。

以下、実施例に基づいて本技術を詳細に説明する。なお、本技術はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

＜実施例１＞
繊維状のポリプロピレンが集まり全体として綿状をなした、Ａ社製の樹脂繊維１０Ａを、評価装置の箱部に収容した。樹脂繊維１０Ａの上に、載置部材を載置した。載置部材のうち、板部の素材としてステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）を用い、錘の素材として鉄を用いた。板部の本体部の下面側には、ポリプロピレンを用いてスパンボンド法によって製造された不織布を貼り付けた。載置部材の折曲部に金属製のワイヤー（紐部）の一端を接続し、ロードセルにワイヤーの他端を接続した。ワイヤーの途中部分は滑車に掛けた。ワイヤーにおいて、折曲部と滑車との間の部分には、伸長可能なバネ（弾性部）を設けた。

昇降部によってロードセルを上方に上昇させ、載置部材をワイヤーで引っ張った。このとき、ロードセルが上方に変位した距離（ｍｍ）と、当該変位に対しロードセルによって検出された引張荷重（Ｎ）と、を測定した。また、ロードセルが上方に変位した距離が４０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲内であるときの、引張荷重の変動の振幅の平均値を算出した。結果を図４に示す。なお、図４のグラフでは、ロードセルが上方に変位した距離（ｍｍ）を横軸に示し、当該変位に対しロードセルによって検出された引張荷重（Ｎ）を縦軸に示している。

＜実施例２から実施例５＞
実施例２では、Ｂ社製の樹脂繊維１０Ｂを箱部に収容したこと以外は、実施例１と同様にした。実施例３では、Ｃ社製の樹脂繊維１０Ｃを箱部に収容したこと以外は、実施例１と同様にした。実施例４では、Ｄ社製の樹脂繊維１０Ｄを箱部に収容したこと以外は、実施例１と同様にした。実施例５では、Ｅ社製の樹脂繊維１０Ｅを箱部に収容したこと以外は、実施例１と同様にした。それぞれ、結果を図４に示す。

＜比較例１から比較例５＞
比較例１では、ワイヤーにおいて、バネ（弾性部）を設けなかったこと以外は、実施例１と同様にした。比較例２では、上記実施例２で用いた樹脂繊維１０Ｂを箱部に収容したこと以外は、比較例１と同様にした。比較例３では、上記実施例３で用いた樹脂繊維１０Ｃを箱部に収容したこと以外は、比較例１と同様にした。比較例４では、上記実施例４で用いた樹脂繊維１０Ｄを箱部に収容したこと以外は、比較例１と同様にした。比較例５では、上記実施例５で用いた樹脂繊維１０Ｅを箱部に収容したこと以外は、比較例１と同様にした。それぞれ、結果を図４に示す。

［振幅の評価］
実施例１から実施例５では、同じ樹脂繊維を用いた比較例１から比較例５に比してそれぞれ振幅の平均値が上昇している（例えば、実施例５では振幅の平均値が２．０３９Ｎであることに対し、同じ樹脂繊維１０Ｅを用いた比較例５では振幅の平均値が０．０５５Ｎである）。従って、ワイヤーにバネを設けることで振幅が増幅することが分かる。また、実施例では実施例１から実施例５に向かうほど振幅の平均値が上昇していることに対し、比較例ではそのような傾向は見られない。振幅の平均値について、例えば、実施例５は、実施例１に対して約４７倍であり、実施例２に対して約８倍であり、実施例３に比して約３．４倍であり、実施例４に比して約１．９倍であることが分かる。一方、振幅の平均値について、例えば、比較例５は、比較例１に比して約１．４倍であり、比較例２に比して約１．４倍であり、比較例３に比して約１．３倍であり、比較例４に比して約１．９倍であることが分かる。従って、実施例では比較例に比して、各樹脂繊維同士の優劣の評価を精確に行うことができる。特に、比較例においては、比較例４が最も振幅の平均値が低いが、実施例においては実施例１が最も振幅の平均値が低い。比較例では、例えば誤差によって、比較例４の振幅の平均値が最も低く算出されてしまったことが考えられ、このような比較例４では、樹脂繊維１０Ｄを好適ではないものと判定してしまう可能性がある。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図４によって説明する。尚、本実施形態では、上記実施形態と同じ部位には、同一の符号を用い、構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。

評価装置２００は、一端が載置部材３０に接続され他端がロードセル５０に接続された紐状の紐部２４０と、土台２０の上面に複数設けられた凸状の凸部２２４と、を備える。評価装置２００は、上記実施形態１と異なり、箱部、弾性部、及び不織布を備えていない。凸部２２４は、上方に向かうほど先細る形をなしており、樹脂繊維１０が当該凸部２２４に差し込まれる形で敷き詰められ、載置されている。凸部２２４の上側の先端は、樹脂繊維１０から突き出ていない。

樹脂繊維１０の評価方法では、まず、制御部６０の指示により、ロードセル５０を上方に変位させ、ロードセル５０に接続された紐部２４０によって載置部材２３０を左方に引っ張る。そして、制御部６０は、ロードセル５０が上方に変位した距離と、当該変位に対しロードセル５０によって検出される引張荷重と、を測定する。このとき、載置部材２３０の板部３１における本体部３２が、樹脂繊維１０に接しており、凸部２２４に差し込まれた樹脂繊維１０によって局所的に支持されていることで、振幅を効果的に増幅させることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態以外にも、弾性部の素材は適宜変更可能である。上記実施形態では、弾性部は、バネとしたが、これに限られない。例えば、弾性部は、ゴムであってもよい。また、紐部が全体として弾性（引っ張り方向に伸長する伸張性）を有するものであってもよい。

（２）上記実施形態以外にも、載置部材の構成は適宜変更可能である。例えば、載置部材は、上方が蓋部で塞がれた中空状の直方体であってもよい。その場合、載置部材の下部をラウンド状にすることで、載置部材が樹脂繊維に潜り込まないようにしてもよい。また、板部は、金属製に限らず、ガラス製や樹脂製でもよい。

（３）本技術は、樹脂繊維の検査プログラムに適用することができる。樹脂繊維の検査プログラムは、コンピュータ（例えば、制御部６０）に、以下の処理を実行させるプログラムである。具体的には、少なくとも樹脂で構成された樹脂繊維の評価プログラムであって、敷き詰めた樹脂繊維の上に載置した載置部材を一定速度で引っ張り、載置部材の引張荷重を測定し、その測定した引張荷重の変動の振幅に基づいて、樹脂繊維を評価する評価処理を実行させる、樹脂繊維の評価プログラムである。樹脂繊維の評価プログラムは、ＲＯＭなどの記録媒体に記録することができる。

（４）上記実施形態では、自動車のドアに取り付けられるドアトリムの製造に用いられる樹脂繊維の評価方法について例示したが、これに限られない。例えば、地上の乗物としての列車や遊戯用車両、飛行用乗物としての飛行機やヘリコプター、海上や海中用乗物としての船舶や潜水艇等の乗物に設けられる内装材に用いられる樹脂繊維の評価方法であってもよい。また、インストルメントパネル、ルーフライニング、ピラーガーニッシュ等のその他の内装材の製造に用いられる樹脂繊維の評価方法であってもよい。

１０…樹脂繊維、２１…箱部、３０，２３０…載置部材、３１…板部、４０，２４０…紐部、４１…弾性部、５０…ロードセル（検出部）、５１…昇降部、６０…制御部、１００，２００…評価装置、２２４…凸部

Claims

少なくとも樹脂で構成された樹脂繊維の評価方法であって、
敷き詰めた前記樹脂繊維の上に載置した載置部材を一定速度で引っ張り、前記載置部材の引張荷重を測定し、その測定した前記引張荷重の変動の振幅に基づいて、前記樹脂繊維を評価するにあたり、
前記振幅を、弾性を有する弾性部を備える紐部によって前記載置部材を引っ張ることで増幅することを特徴とする樹脂繊維の評価方法。
少なくとも樹脂で構成された樹脂繊維の評価方法であって、
敷き詰めた前記樹脂繊維の上に載置した載置部材を一定速度で引っ張り、前記載置部材の引張荷重を測定し、その測定した前記引張荷重の変動の振幅に基づいて、前記樹脂繊維を評価するにあたり、
前記振幅を、凸状の複数の凸部に前記樹脂繊維を敷き詰めて前記載置部材を載置し、前記載置部材を引っ張ることで増幅することを特徴とする樹脂繊維の評価方法。
前記引張荷重を検出する検出部を変位させ、前記検出部に接続された紐部によって前記載置部材を引っ張り、所定の範囲内を引っ張る間における前記振幅の平均値に基づいて、前記樹脂繊維を評価することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂繊維の評価方法。