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纤维强化发泡粒子成形体及其制造方法

2021-01-03 12:10:43

纤维强化发泡粒子成形体及其制造方法

　　技术领域

　　本发明涉及具有与发泡粒子成形体的表面熔融粘合一体化而得到的增强材料的纤维强化发泡粒子成形体及其制造方法。

　　背景技术

　　在强化用纤维中含浸热塑性树脂而得到的纤维强化热塑性树脂制物品(以下有时称为“FRTP”)由于可以通过加热而发生塑性变形，所以作为伴有热赋型的塑料成形加工材料或与发泡成形体的纤维强化复合材料进行了用途展开。

　　另一方面，使用了在热塑性树脂粒子中含浸发泡剂而得到的树脂发泡粒子(发泡珠粒)的发泡成形体由于具有轻量性、绝热性、吸音性、冲击吸收性等特性，所以被用于绝热材料、缓冲包装材料、汽车内装饰构件、汽车保险杠用芯材等各种用途中。还提出了将发泡成形体与FRTP贴合而得到的纤维强化复合体，但为了提高发泡成形体与FRTP层的粘接性，需要使用粘接剂，成为对轻量化不利之处。另外，在通过热熔融粘合而进行一体化的情况下，需要将材料进行加热，已经被模内成形的发泡成形体成为绝热材料，导致与FRTP层的界面在来自其进一步的表面的加热的作用下被成形，所以容易产生翘曲。另外，为了控制厚度而需要控制装置(例如金属框等被称为间隔件的厚度控制机构)，进而由于在热压时发泡成形体层被压缩，所以厚度方向的体积密度发生变化而产生密度梯度，并且不得已发生厚度的减少。

　　发泡成形体的制造方法已知有化学发泡或利用了水分的发泡等各种制造方法，而珠粒发泡是在模具内填充发泡珠粒并利用热来进行发泡的方法。但是，为了得到具备珠粒彼此的熔融粘合良好的发泡成形体的FRTP发泡复合体，与增强材料(具有增强层的表面层)同时进行模内成形时，需要具有作为热介质的蒸汽的通气性。

　　在专利文献1中提出了一种带表皮层的珠粒发泡成形体的制造方法，其中，在成形模内将由表皮和粘贴于其背面的通气性片材构成的表皮层通过真空成形等进行成形，向合模后的模腔内填充发泡性树脂珠粒，经由通气性片材导入加热介质，使填充珠粒发泡。在专利文献1中，作为表皮层的表皮，使用了0.05～1.0mm的热塑性树脂片、或在其表面形成有褶皱花纹的树脂片，作为粘贴于表皮背面的通气性片材，使用了聚氨酯等连续发泡体、无纺布等。

　　这种情况下，存在下述问题：表皮为热塑性树脂片，在机械强度方面无法期待FRTP层那样的增强效果；为了形成表皮层而需要将表皮与通气片材进行粘贴的工序，因此，因工序数增加、材料费等而不得已产生高成本化等。

　　专利文献1：日本特公平4-2093号公报

　　发明内容

　　本发明的目的是解决上述的问题，并且提供具有优异的由纤维强化材料带来的增强效果的纤维强化发泡粒子成形体、和通过模内成形以少量的工序数即经济地制造该纤维强化发泡粒子成形体的方法。

　　本发明人们对将增强材料与由树脂发泡粒子形成的发泡成形体的至少一个表面熔融粘合一体化而成的纤维强化发泡粒子成形体和其模内成形方法进行了深入研究，结果获知：通过将该增强材料制成以线状复合材料作为选自经纱、纬纱及斜向纱中的两种以上的纱进行织造而成的织物或编物、并制成其与发泡成形体的表面熔融粘合一体化而成的纤维强化发泡粒子成形体，所述线状复合材料是将包含低熔点成分纤维和高熔点成分纤维的热塑性纤维以低熔点成分纤维作为基质成分、以高熔点成分纤维作为纤维强化材料进行熔融一体化而得到的，由此能够实现上述目的，从而完成了本发明。

　　即，本发明提供以下的〔1〕～〔7〕。

　　〔1〕一种纤维强化发泡粒子成形体，其特征在于，其是将增强材料与由树脂发泡粒子形成的发泡成形体的至少一个表面熔融粘合一体化而成的纤维强化发泡粒子成形体，其中，

　　所述增强材料是以线状复合材料作为选自经纱、纬纱及斜向纱中的两种以上的纱进行织造而成的织物或编物，所述线状复合材料是将包含低熔点成分纤维和高熔点成分纤维的热塑性纤维以低熔点成分纤维作为基质成分、以高熔点成分纤维作为纤维强化材料进行熔融一体化而得到的，所述增强材料与发泡成形体的表面熔融粘合一体化。

　　〔2〕根据上述〔1〕所述的纤维强化发泡粒子成形体，其中，所述增强材料呈现片状，其是将具备下述的(i)～(iv)的必要条件的线状复合材料织造后，将两种以上的纱相互交叉的交织点融合一体化而成的，所述增强材料的厚度为0.1mm以上且5mm以下，通过基于JISP8117的格利试验机法得到的气体渗透阻力为0.05～0.5秒/100ml，

　　所述纤维强化发泡粒子成形体是所述增强材料的所述基质成分与所述发泡成形体的表面在模内成形时相互熔融粘合一体化而成的，

　　<线状复合材料>

　　(i)包含1种以上的高熔点成分纤维；

　　(ii)使用差示扫描量热计，将升温速度设定为30℃/分钟，通过熔化热量法而测定的高熔点成分纤维的结晶度为60％以上；

　　(iii)线状复合材料的120℃下的拉伸杨氏模量为7cN/dtex以上；

　　(iv)140℃、30分钟干热处理后的收缩率为8.5％以下。

　　〔3〕根据上述〔1〕或〔2〕所述的纤维强化发泡粒子成形体，其中，所述线状复合材料的低熔点成分纤维由聚烯烃系树脂形成，所述高熔点成分纤维由熔点比所述聚烯烃系树脂高20℃以上的结晶性热塑性树脂形成，所述树脂发泡粒子为至少在其表面具有含有能够与由所述低熔点成分纤维构成的基质成分熔融粘合的聚烯烃系树脂的外层的发泡粒子。

　　〔4〕根据上述〔1〕～〔3〕中任一项所述的纤维强化发泡粒子成形体，其中，所述发泡粒子为具有芯层和将该芯层的外周被覆的外层的多层发泡粒子，所述多层发泡粒子的所述芯层为结晶性聚烯烃系树脂，所述外层含有熔点比芯层低5～60℃以上的聚烯烃系树脂。

　　〔5〕根据上述〔1〕～〔4〕中任一项所述的纤维强化发泡粒子成形体，其中，所述增强材料是将所述线状复合材料通过选自平纹组织、缎纹组织、斜纹组织中的任一者、或将它们组合而成的织造组织进行织造而形成的。

　　〔6〕一种纤维强化发泡粒子成形体的制造方法，其特征在于，在将第1及第2成形模打开的状态下，在至少一个成形模的模面上设置增强材料并进行合模后，在由第1及第2成形模形成的模腔内填充发泡性树脂粒子，从开口于成形模的模面上的通气孔向模腔内导入加热介质，使所述发泡性树脂粒子加热发泡来制造纤维强化发泡粒子成形体，其中，

　　对于所述增强材料，使用包含在发泡成形体的模内成形温度下不熔融的高熔点成分纤维、和介于所述高熔点成分纤维间且在模内成形温度下熔融的基质成分的增强材料，使填充于模腔内的发泡性树脂粒子通过模内成形温度的加热介质进行发泡，使树脂发泡粒子彼此熔融粘合，同时将与发泡成形体的界面相接的所述增强材料的基质成分熔融，从而使增强材料与发泡成形体的表面熔融粘合一体化。

　　〔7〕根据上述〔6〕所述的纤维强化发泡粒子成形体的制造方法，其中，具备开口于第1及第2成形模的模面上的通气孔，交替地将两个模面的通气孔设定为开放体系或将一个模面的通气孔设定为开放体系，从另一个模面的通气孔朝向开放体系的模面供给加热蒸气而进行模内成形。

　　根据本发明，能够提供具有优异的由纤维强化材料带来的增强效果的纤维强化发泡粒子成形体。

　　根据本发明的制造方法，能够提供将发泡粒子成形体与包含纤维强化材料的增强材料熔融粘合一体化而得到的纤维强化发泡粒子成形体的制造方法。

　　另外，由于通过模内成形能够得到所期望的尺寸形状的最终产品，所以能够享受由模内成形带来的设计的自由性，并且与通过其它工序将增强材料与发泡成形体进行粘接的制造方法相比，能够谋求由粘接剂费用及工序数的削减带来的低成本化、制造装置费用的削减、产品的短交货期化等。

　　附图说明

　　图1是表示本发明的纤维强化发泡粒子成形体的一个例子的示意截面图。

　　图2是示意性表示作为本发明所涉及的线状复合材料中使用的热塑性纤维的方式、包含(A)复合纤维、(B)低熔点成分纤维及高熔点成分纤维的混合纤维的情况的构成的截面图。

　　图3的(A)～(C)是示意性表示将图2的(A)中所示的复合纤维、或图2的(B)中所示的混合纤维多根集束、并将其进行加热拉伸而得到的线状复合材料的结构例的截面图。

　　图4中(A)是由将线状复合材料通过平纹组织的组织进行织造、将经纱与纬纱的交织点融合一体化而成的片状织物形成的增强材料的说明图，(B)是由使用线状复合材料作为三轴编物的构成纱、将经纱、纬纱及斜向纱相互交叉的交织点融合一体化而成的片状织物形成的增强材料的说明图，(C)是由使用线状复合材料作为三轴编物的构成纱、将经纱与2种斜向纱相互交叉的交织点融合一体化而成的片状织物形成的增强材料的说明图，(D)是由使用线状复合材料作为四轴编物的构成纱、将经纱、纬纱及方向不同的2种斜向纱相互交叉的交织点融合一体化而成的片状织物形成的增强材料的说明图。

　　图5是增强材料内的经纱与纬纱交叉的交织点的角(拐角)部附近的间隙的说明图。

　　图6是表示在第1模面上设置有增强材料的状态的成形模的截面图。

　　图7是表示从图6的状态向模腔内填充发泡性树脂粒子并合模后的发泡性树脂粒子发泡并熔融粘合了的状态的成形模的示意截面图。

　　具体实施方式

　　以下，对于本发明，参照附图进行说明。需要说明的是，在本发明中，附图是用于说明本发明的技术思想的图，各构成构件及构件间的尺寸上的平衡、构成要素等并不限定于附图中所表示的形式。

　　图1表示按照在表面侧配置增强材料2的方式将增强材料2与由树脂发泡粒子形成的发泡成形体3熔融粘合一体化而成的本发明的纤维强化发泡粒子成形体1的一个例子的截面图。

　　<发泡成形体>

　　构成本发明的纤维强化发泡粒子成形体的发泡成形体通过利用加热介质使填充于所期望的形状的成形模内的发泡性树脂粒子(珠粒)发泡(二次发泡)而得到。

　　本发明中使用的发泡性树脂粒子从在模内成形时能够与热塑性纤维的低熔点成分纤维熔融粘合一体化的热塑性树脂中选择。作为发泡性树脂粒子中使用的热塑性树脂，可列举出聚烯烃系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚氨酯系树脂等。它们中，例如在汽车部件用的发泡成形体中，从再循环性及耐热性的观点出发，优选聚丙烯系树脂、聚乙烯系树脂等聚烯烃系树脂。

　　<树脂发泡粒子>

　　为了得到树脂发泡粒子，作为热塑性树脂中的添加剂，在使用挥发性发泡剂的情况下，优选相对于热塑性树脂100质量份添加0.005～0.1质量份的滑石、二氧化硅、碳酸钙那样的无机成核剂。在使用空气、氮、二氧化碳气体、水那样的无机系发泡剂的情况下，优选使用上述无机成核剂和/或吸水物质。

　　在热塑性树脂中，根据需要，可以添加熔融张力调节剂、成核剂、吸水剂、表面活性剂型或高分子型的抗静电剂、颜料、阻燃性改良剂、导电性改良剂等。作为添加方法，优选在后述的树脂粒子的制造过程中添加到熔融后的树脂中。

　　热塑性树脂粒子通常为了容易利用于发泡，可以预先使用挤出机、捏合机、班伯里混合机、辊等进行熔融加工而制成圆柱状、椭圆状、球状、立方体状、长方体状等那样的所期望形状的热塑性树脂粒子。一般在热塑性树脂粒子的制造时，通常采用下述的水下切割方式等方法：将所期望的添加剂通过干混或母料掺混而添加到热塑性树脂中，在挤出机内熔融混炼后，从挤出机前端的导丝嘴以线料状挤出，将在水槽等中被充分冷却了的线料切割而加工成粒子状，或者在从导丝嘴将树脂直接喷出到水中的同时切割成粒子状。作为可使用的挤出机，可使用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机等。

　　所制作的热塑性树脂粒子有时由于再加热、特别是发泡时会发生变形，根据变形后的形状，成形时的向模具中的填充会变差，所以优选适当调整热塑性树脂粒子的形状。

　　另外，热塑性树脂粒子的平均粒子重量优选为0.5～3.0mg，更优选为0.5～2.0mg，进一步优选为0.5～1.5mg。

　　本发明中使用的树脂发泡粒子通过利用后述的条件使上述的热塑性树脂粒子发泡而得到。

　　在制造树脂发泡粒子时，作为发泡剂，可使用丙烷、异丁烷、异戊烷等脂肪族烃；空气、氮、二氧化碳等无机气体；水等，它们可以单独使用，也可以将2种以上并用来使用。发泡剂的使用量根据目标发泡倍率的不同而不同，相对于热塑性树脂100重量份为5～100重量份。

　　树脂发泡粒子是将包含热塑性树脂粒子、发泡剂、水、分散剂、分散助剂的分散液加入耐压容器内，加热至规定的温度，在加压下将分散液在比耐压容器内更低压的气氛下放出而得到的。

　　有时将其称为“一段发泡粒子”。

　　在一段发泡中发泡倍率例如为20倍以下的情况下，通过将该一段发泡粒子加入到密闭容器中，通过含浸氮、空气等的加压处理使一段发泡粒子内的压力高于常压，然后利用蒸汽等将该一段发泡粒子进行加热而进一步使其发泡，由此能够得到发泡倍率为20倍以上且35倍以下等的热塑性树脂发泡粒子。这里，有时将使一段发泡粒子进一步发泡称为“二段发泡”，将通过二段发泡得到的发泡粒子称为“二段发泡粒子”。

　　<发泡粒子成形体>

　　在将树脂发泡粒子用于模内发泡成形的情况下，可使用如下等以往已知的方法：A)直接使用的方法；B)预先向树脂发泡粒子中压入空气等无机气体来赋予发泡能力的方法；C)将树脂发泡粒子以压缩状态填充到模具内并进行成形的方法。

　　关于本发明的纤维强化发泡粒子成形体的制造方法，另外在后叙述。

　　<增强材料>

　　本发明中，将增强材料与由树脂发泡粒子形成的发泡成形体的至少任一个表面熔融粘合一体化。

　　本发明中使用的增强材料是将使包含低熔点成分纤维和高熔点成分纤维的热塑性纤维熔融一体化而得到的线状复合材料使用选自经纱、纬纱及斜向纱中的两种以上的纱进行织造而成的织物或编物的形态的增强材料。

　　通过织造构成的织物组织的状态没有特别限定，为了得到增强效果，纤维的根数优选为5～20根/英寸，更优选为10～17根/英寸。在想要沿特定的方向强化的情况下，还可以在组织的一方中增加纤维根数。

　　若根数多则可得到增强效果，但蒸汽的通过性差。另外，若少则蒸汽的通过性良好，但增强效果降低。

　　上述热塑性纤维是在将多根在单纤维中包含低熔点成分和高熔点成分的未拉伸复合纤维、或在将分别为单独的未拉伸低熔点成分纤维及未拉伸高熔点成分纤维混合而并纱的状态下，在低熔点成分纤维的熔点以上进行热拉伸，将低熔点成分纤维熔融，得到低熔点成分形成基质状、在该基质中分散有高熔点成分纤维的形态的线状复合材料。接着，得到以该线状复合材料作为选自经纱、纬纱、及斜向纱中的两种以上的纱并利用织机等进行织造而成的织物或编物的形态的增强材料。另外，增强材料也可以将多片织物或编物单纯地重合来使用，还可以是通过连结纱将各自接合而得到的多层叠品或经纱贯穿层间而成的三维织物(多重织)。

　　该增强材料通过以该线状复合材料的低熔点成分作为基质成分、且该基质成分与由树脂发泡粒子形成的发泡成形体的表面熔融粘合一体化，从而表现出作为发泡粒子成形体的增强材料的性能。即，呈现片状的增强材料的高熔点成分纤维表现出纤维强化材料的功能，对发泡成形体表现出高度的增强性能。另一方面，低熔点纤维成分需要表现出作为将高熔点成分纤维粘结的基质成分的功能、和将由树脂发泡粒子形成的发泡成形体的表面与增强材料进行熔融粘合一体化的功能。

　　构成树脂发泡粒子的发泡性树脂粒子的基材为了在发泡成形体的表面形成与线状复合材料的基质成分熔融粘合一体化的结构，需要为与基质成分具有相容性、亲和性等的基材。

　　从该观点出发，树脂发泡粒子需要为至少其表面与增强材料的基质成分具有热熔融粘合性的表面成分。从该观点出发，优选至少在表面含有聚烯烃系树脂。即，至少树脂发泡粒子的表面优选为聚烯烃系树脂单体或聚烯烃系树脂与其它树脂的混合树脂或与其它树脂共聚而成的树脂构成。

　　另外，可以制成由发泡性的芯成分和将该芯成分被覆的外层形成的多层发泡粒子。

　　作为多层发泡粒子的外层的热塑性树脂，在低熔点成分纤维为由聚烯烃系树脂形成的基质成分时，优选为聚烯烃系树脂。

　　外层的表皮成分不一定需要存在于发泡性的芯成分的全部外周，只要以能够与增强材料熔融粘合一体化的程度存在即可。

　　进而，在多层发泡粒子中，外层可以为熔点比芯层低5～60℃的聚烯烃系树脂。若将外层设定为熔点低5～60℃的聚烯烃系树脂，则在模内成形时容易与增强材料的基质成分熔融粘合一体化，并且能够得到高熔融粘合强度的纤维强化发泡粒子成形体。

　　(热塑性纤维)

　　用于形成本发明中使用的增强材料的热塑性纤维如上所述那样包含低熔点成分纤维和高熔点成分纤维。作为其方式，可以是如图2的(A)中所示的那样由在未拉伸单纤维(1根纤维)13中包含未拉伸低熔点成分12’和未拉伸高熔点成分11’的未拉伸复合纤维13的至少2根以上形成的纤维束，或者如图2的(B)中所示的那样由将分别为单一系的未拉伸低熔点成分纤维15’及未拉伸高熔点成分纤维14’混合(混纤)而并纱所得到的至少2根以上的纤维形成的纤维束。

　　单一系纤维14、15的混纤是将分别为单一系的未拉伸纤维14’、15’在未拉伸阶段进行混纤，在单一系的低熔点成分纤维15的熔点以上且高熔点成分纤维14的熔点以下的温度下进行热拉伸。然后，如图3的(A)中所示的那样，制成高熔点成分纤维14以作为增强效果表现性的纤维分散在由熔融后的低熔点成分形成的基质16中的状态存在的线状复合材料17并将其卷取，供于利用织机等进行的织造工序。需要说明的是，为了得到未拉伸纤维阶段的混纤纱，可列举出下述方法：根据对线状复合材料17所要求的纤度，将各单一系的低熔点成分纤维及高熔点成分纤维的所需根数悬架于线轴架上，一边将它们抽出一边插通至混纤单元中。经由混纤单元后的混纤纱连续地供给至拉伸装置进行拉伸，制成上述的线状复合材料17的形态。

　　另外，即使不使用混纤单元，而通过在未拉伸纤维的纺丝阶段将低熔点成分系纤维15和高熔点成分系纤维14从在同一纺丝喷嘴中分别分开地排列有多个的纺丝喷嘴单元中喷出，也能够得到低熔点成分系纤维15和高熔点成分系纤维14各自的单一成分系的未拉伸热塑性纤维，将其进行拉伸，得到它们被一体化而成的线状复合材料17。

　　为了由图2的(A)中所示那样的在未拉伸单纤维中包含低熔点成分12’和高熔点成分11’的未拉伸复合纤维13得到线状复合材料，可以通过得到从具备能够使低熔点成分及高熔点成分合流而从单一的孔喷出的纺丝孔(喷嘴)的复合纤维纺丝装置纺出的未拉伸复合纤维，将其在规定的温度范围内进行拉伸而得到。

　　(低熔点成分纤维或低熔点成分)

　　热塑性纤维中的低熔点成分纤维或复合纤维的低熔点成分从能够在比较低的温度下与由树脂发泡粒子形成的发泡成形体发生热熔融粘合(成形)、在热效率方面经济性的观点出发，优选利用使用差示扫描量热计将升温速度设定为10℃/分钟而测定的熔点为130℃以下的聚烯烃系树脂。具体而言，可以使用低密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、高密度聚乙烯及乙烯醋酸乙烯酯等乙烯系树脂、乙烯及丁烯等α烯烃与丙烯的2元系或3元系共聚物的无规或嵌段共聚聚丙烯等。这些聚烯烃系树脂中，从熔点明确且相对于温度显示出尖锐的熔融行为的方面出发，低密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯及高密度聚乙烯是优选的。

　　(高熔点成分纤维或高熔点成分)

　　另一方面，热塑性纤维中的高熔点成分纤维、或复合纤维的高熔点成分由于为表现出发泡成形体的增强效果的成分，所以需要在线状复合材料的制造时或作为增强材料与发泡性树脂粒子的模内成形时的成形温度(和与发泡成形体熔融粘合一体化的温度相同)下也不会熔融。本发明中，“表现出发泡成形体的增强效果”是指在针对该纤维强化发泡粒子成形体的弯曲、拉伸、冲击等外力或热等起作用的情况下、与未增强的发泡成形体的情况相比能够提高应力。作为构成本发明的高熔点成分纤维，优选由熔点比低熔点成分纤维高20℃以上的结晶性热塑性树脂形成。例如，在低熔点成分纤维由上述的熔点为130℃以下的聚烯烃系树脂形成的情况下，作为高熔点成分纤维中使用的结晶性热塑性树脂，可列举出等规聚丙烯(i-PP)等聚丙烯系树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸1,3丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等聚酯系树脂、及尼龙6、尼龙66等聚酰胺系树脂，但并不限定于这些。

　　<线状复合材料>

　　本发明的增强材料首先通过将上述的包含低熔点成分纤维和高熔点成分纤维的热塑性纤维利用热使低熔点成分纤维熔融而一体化制成线状复合材料，以该线状复合材料作为选自经纱、纬纱及斜向纱中的两种以上的纱进行织造。图3是示意性表示将作为图2的(A)中所示的热塑性纤维的复合纤维13多根集束并进行加热拉伸而得到的线状复合材料17的结构例的截面图。若将2根以上的复合纤维13进行加热拉伸，则各复合纤维13的低熔点成分即被覆层12’发生融合一体化，得到在长度方向上的截面中、在基质树脂16(构成被覆层12’的低熔点成分的热塑性树脂)中存在有表现出增强效果的高熔点成分纤维(以下有时称为“纤维状强化材料”)11的结构的线状复合材料17。

　　纤维状强化材料1的分散状态没有特别限定，可以如图3的(A)中所示的那样在长度方向上的截面中无规地分散于基质树脂16中，也可以如图3的(B)中所示的那样高熔点成分纤维状强化材料11的一部分产生接触地存在。另外，可以如图3的(C)中所示的那样使材质或粗度不同的2种以上的纤维状强化材料(高熔点成分纤维)11a、11b或14a、14b存在于基质树脂16中。

　　需要说明的是，在图3的(A)～图3的(C)中表示为(14)、(14a)及(14b)的图标是表示单一成分混合体系的线状复合体中的由高熔点成分纤维形成的纤维状强化材料，同样地，16表示低熔点成分纤维成为基质树脂。

　　进而，纤维状强化材料11的粗度或形状也没有特别限定，可以是图3的(C)中所示那样的直径粗的纤维状强化材料、或截面椭圆状的纤维状强化材料在长度方向上的截面中规则地或不规则地配置，也可以是形状不同的2种纤维状强化材料按照互相交叉的方式配置。需要说明的是，在基质树脂16或纤维状强化材料11(14)的分散状态下，也可以包括它们的界面间等而存在有空隙。

　　在此，包含分别为单一成分系的低熔点成分纤维和高熔点成分纤维的热塑性纤维(“单独成分系热塑性纤维”)、或同时包含两种成分的复合纤维13的拉伸条件没有特别限定，从纤维物性提高的观点出发，拉伸温度优选设定为145℃以上。另一方面，从提高高熔点成分纤维(纤维状强化材料17)的结晶度的观点出发，拉伸倍率优选高。然而，若拉伸倍率过高，则结晶取向被打乱而结晶度降低，所以对于单独2成分系热塑性纤维及复合纤维13，与1段相比，优选以多段进行拉伸。这是由于：若以1段进行拉伸，则由于一下子施加大的拉伸倍率，所以在被拉伸物侵入加热槽之前就开始拉伸，特别是极端地开始缩颈(中间变细)拉伸，结果是变得难以产生取向结晶。

　　本发明的纤维强化发泡粒子成形体中使用的增强材料可以是低熔点成分纤维如上所述由聚烯烃系树脂形成，上述高熔点成分纤维由熔点比上述聚烯烃系树脂高20℃以上的结晶性热塑性树脂形成。

　　若高熔点成分纤维的熔点高20℃以上，则可以设定为将上述聚烯烃系树脂形成熔融状且高熔点成分纤维不熔融地通过热拉伸而能够表现出强度的拉伸温度来进行拉伸。

　　此外，从所得到的线状复合材料中的纤维强化材料的均匀分散性的观点出发，优选上述热塑性纤维制成包含2根以上的在单纤维中包含低熔点成分和高熔点成分的复合纤维的热塑性纤维。即，利用复合纤维时，不需要上述的混纤装置等，能够谋求低成本化。

　　例如，在通过2段拉伸来形成线状复合材料的情况下，优选在温水中进行第1段，在高饱和水蒸气中进行第2段。另外，这种情况下，从提高高熔点成分纤维(纤维状强化材料1)的结晶度的观点出发，优选将第2段的拉伸倍率设定为1.5～2.5倍。在第2段的拉伸倍率低于1.5倍的情况下，有时在第1段所形成的取向结晶被打乱，结晶度降低。另外，若第2段的拉伸倍率超过2.5倍，则有时产生断纱、或者取向结晶被破坏而结晶度降低。

　　需要说明的是，通过2段拉伸来形成线状复合材料的情况下的第1段的拉伸倍率没有特别限定，例如可以设定为4.0～10.0倍。另外，未拉伸原纱13的拉伸并不限定于2段，也可以以3段以上来进行。

　　而且，本发明的增强材料中使用的线状复合材料的纤维状强化材料(拉伸后的高熔点成分纤维)11优选使用差示扫描量热计、将升温速度设定为30℃/分钟、通过熔化热量法而测定的高熔点成分纤维的结晶度为60％以上。在纤维状强化材料11的结晶度低于60％的情况下，由于高熔点成分纤维的热收缩率变大，所以在成形中的热的作用下收缩变大，在纤维强化发泡粒子成形体中容易产生翘曲。另一方面，通过将纤维状强化材料1的结晶度设定为60％以上，能够减小在成形时产生的变形，制造几乎没有热收缩的纤维强化发泡粒子成形体。

　　这里所规定的线状复合材料内的高熔点成分纤维的结晶度是由使用差示扫描量热计(DSC)测定的高熔点成分纤维的熔化热量算出的值。在结晶度的算出时，将构成高熔点成分纤维的树脂的完全结晶的熔化热量文献值设定为结晶度100％。另外，纤维状强化材料11的测定量设定为约10mg，从室温到比高熔点成分纤维的熔点高30～40℃的温度为止，以升温速度30℃/分钟进行升温扫描。

　　在使用DSC来测定树脂的熔点的情况下，一般而言，升温速度设定为10℃/分钟，但在测定拉伸物那样的产生了取向结晶化的树脂的熔化热量以求出纤维中内在的结晶度的差异的情况下，若升温速度慢，则在升温中发生结晶化，变成测定与测定前不同状态的熔化热量。于是，在本实施方式中，纤维状强化材料(拉伸后的高熔点成分纤维)1的结晶度以将升温速度设定为30℃/分钟而测定的值来规定。

　　进而，本发明的纤维强化发泡粒子成形体中使用的增强材料中使用的线状复合材料17优选120℃下的拉伸杨氏模量为7cN/dtex以上。

　　若120℃下的拉伸杨氏模量为7cN/dtex以上，则可得到高的由纤维强化材料带来的增强效果，同时能够减小在将发泡成形体熔融粘合一体化的成形时产生的变形。

　　另外，关于线状复合材料的热收缩率，进行干热下、140℃、30分钟处理后的收缩率优选为8.5％以下。若收缩率大，则由于一体化时的加热而增强材料过度地收缩，在所得到的成形品中容易产生翘曲或皱褶等。

　　(线状复合材料的热收缩率的测定)

　　需要说明的是，线状复合材料的热收缩率如下来测定。首先，准备在线状复合材料的一端具有把持部、在另一端具有用于悬挂载荷砝码的环的测定用样品，将把持部安装于干热烘箱中的把持具上，在根据线状复合材料的纤度而悬挂0.25g/dtex的载荷砝码的状态下，标记500mm的标线，然后在取下载荷砝码的状态下，将烘箱升温至140℃而进行30分钟处理后，再次悬挂载荷砝码，测定标线间的距离Amm。热收缩率通过下式来求出。

　　热收缩率＝〔(500-A)/500〕×100(％)

　　将测定根数20根的平均值作为线状复合材料的热收缩率。

　　<线状复合材料的织造及片状化>

　　在本发明的纤维强化发泡粒子成形体中，从将发泡粒子成形体有效地增强的观点出发，优选将线状复合材料配置成长纤维状来制成增强材料，从该观点出发，需要具有利用织机等进行织造而成的织造结构。

　　即，为了形成增强材料，以线状复合材料17作为经纱及纬纱、经纱或纬纱与斜向纱等并利用织机等进行织造。

　　从作为增强(强化)纤维的物性表现和增强材料的加工性的观点出发，构成增强材料的纱优选全部为线状复合材料17。图4的(A)是示意性表示织造中的一个例子即由平纹组织织布形成的增强材料20的俯视图。增强材料20的利用经纱21及纬纱22形成的织造组织没有特别限定，除了平纹组织以外，可以根据用途而适当选择斜纹组织、缎纹组织、及将它们组合而成的织造组织、以及编物等。

　　进而，所织造的织物可以是如上述图4的(A)那样的将通常的经纱和纬纱规则交替地或无规交替地织入而成的片状物，另外也可以是如图4的(B)～图4的(D)中所示那样的将经纱或纬纱和与它们不从直角方向、而以与它们倾斜的角度方向配置的多个斜向纱23织入而成的片状物(所谓的三轴编物或具有超过其的轴数的编物)，还可以是除了通常的经纱和纬纱以外还进一步将上述斜向纱以多轴织入而成的片状物(所谓的四轴编物或具有超过其的轴数的组织的片状物)。像这样本发明中适宜的织物为以线状复合材料为代表的长纤维直线性地配置在多轴的方向上而成的组织，从作为增强纤维的物性表现的方面出发是优选的。

　　需要说明的是，线状复合材料17如图3中所示的那样为扁平状，在织造时将经纱整经时、或进行纬纱的入纬时，在俯视下，如图4的(A)～图4的(D)那样，按照线状复合材料的扁平的面(宽幅的面)向上的方式考虑来进行织造。另外，关于在织造时将经纱整经时、或在进行纬纱的入纬时、在进行斜向纱的入倾斜时，也同样地按照线状复合材料的扁平的面(宽幅的面)向上的方式考虑来进行织造。另外，包含由线状复合材料织造而成的编物的织造组织也可以通过公知的热处理、例如插通至具有低熔点成分纤维或低熔点成分的熔点附近(熔点±15℃)的表面温度的热辊间，从而制成利用该线状复合材料的低熔点成分彼此将交织点粘接而成的片状的增强材料。在高于低熔点成分的熔点+15℃的情况下，难以控制长度方向上的该线状复合材料的厚度不均。另外，在低于低熔点成分的熔点-15℃的情况下，难以调整压制条件尤其是压力条件，难以控制宽度方向上的该线状复合材料的厚度不均。

　　本发明的纤维强化发泡粒子成形体的增强材料的厚度优选为0.1mm以上且5mm以下，更优选为0.5mm以上且4mm以下，特别优选为1mm以上且2mm以下。

　　若厚度为0.1mm以上，则能够表现出增强效果，若为5mm以下，则不会发生在树脂发泡粒子的模内成形时加热蒸汽的通过性的阻碍、成形时间的变长、增强纤维的热收缩变大，在所得到的成形品中也不会产生翘曲或皱褶。

　　片状的增强材料20在由树脂发泡粒子形成的发泡成形体的模内成形中，在至少一个模面上配置增强材料，进行合模后在模腔内填充发泡性树脂粒子。接着，将水蒸气等加热介质导入到模腔内，在使发泡性树脂粒子加热发泡时，加热介质从发泡成形体的厚度方向的两面侵入(导入)，这从厚度方向上的发泡粒子的均匀熔融粘合性的观点出发是优选的。通常模内成形的成形模随着从设置于至少一个模上的细孔向模腔内导入蒸汽等加热介质，加热介质的流动从具有加热介质的细孔的模一侧流向配置有增强材料的模一侧。这种情况下，若增强材料具有通气性，则从增强材料侧也能够向模腔侧导入加热介质，能够谋求发泡成形体的物性的均匀化(发泡粒子的熔融粘合性的提高)、成形时间的缩短、成形模的制造成本的降低等。

　　从该观点出发，需要在增强材料的交织点的附近、如图5中放大所示的那样存在间隙25。图5中所示的间隙25是通过在增强材料20内的经纱21与纬纱22的交织点24处形成织造组织而产生间隙25，并且间隙25由于交织点处的两种以上的纱相互交叉的交织点的角(拐角)部存在于所有邻接的交织点中，所以分布于织布的整面中。

　　<纤维强化发泡粒子成形体的制造方法>

　　接着，对本发明的纤维强化发泡粒子成形体的制造方法进行说明。

　　本发明的纤维强化发泡粒子成形体的制造方法为下述方法：在将第1及第2成形模打开的状态下，在一个成形模的模面上设置增强材料并进行合模后，在由第1及第2成形模形成的模腔内填充发泡性树脂粒子，从至少开口于没有设置该增强材料的成形模的模面上的通气孔向模腔内导入加热介质，使该发泡性树脂粒子加热发泡，从而制造纤维强化发泡粒子成形体。其特征在于，对于该增强材料，使用包含在发泡成形体的模内成形温度下不熔融的高熔点成分纤维、和介于该高熔点成分纤维间且在模内成形温度下熔融的基质成分的增强材料，使填充于模腔内的发泡性树脂粒子通过模内成形温度的加热介质进行发泡，使树脂发泡粒子彼此熔融粘合，同时将与发泡成形体的界面相接的该增强材料的基质成分熔融，从而使增强材料与发泡成形体的表面熔融粘合一体化。

　　以下，基于附图进行说明。需要说明的是，对使用蒸汽作为加热介质的情况进行说明。图6示出开模的第1成形模30及第2成形模40的截面图且增强材料2以真空设置于成形模30的成形面上的状态。在第1成形模30的模面上开口有许多排气孔35，该排气孔一般是直径为0.05～1mm的通孔。第1成形模30的模面的空气从排气孔35通过空室36，经由排气管31被导入真空泵(图示省略)。在空室36上还连接有用于将成形后的增强材料层冷却的冷却水管33。通过将增强材料利用未图示的另外的装置加热至能够成形的状态后，使增强材料的表侧(外层侧)靠近成形模30的模面，关闭冷却水管33的阀34，打开阀32而使真空泵工作，由此能够将增强材料2在第1成形模30的模面上进行真空成形。但是，本发明中使用的增强材料2由于如已经叙述的那样具有通气性，所以有时无法如通常的真空成形那样与模面完全吻合，但只要能够大概设置于模面上，则在合模后的发泡成形时，通过树脂发泡粒子的发泡压力，增强材料被按压到成形模30的模面上，可以形成规定形状的发泡成形体的增强材料。

　　接着，将第1成形模30与第2成形模40合模。从第2成形模40的发泡性树脂粒子的填充机50经由填充管49向形成于合模后的第1与第2成形模30、40间的模腔内填充经过预发泡的发泡性树脂粒子(珠粒)。

　　如图7中所示的那样，在第2成形模40的模面上，穿孔有朝向填充珠粒的成形区域的许多通气孔45。蒸汽从导入管41通过空室46，在通气孔45中，即使在两成形模30、40合模的状态下也可保持增强材料2的通气性。若关闭排出管43的阀44、打开阀42而将蒸汽从导入管41导入空室46中，则蒸汽通过通气孔45直接或通过增强材料2的间隙25而进入到所填充的发泡性树脂粒子(珠粒)间将珠粒加热，使其发泡，使发泡了的发泡粒子彼此互相熔融粘合，并且将与发泡成形体3的界面相接的由增强材料2的低熔点成分形成的基质成分熔融，从而将增强材料2与发泡成形体3的表面熔融粘合一体化。

　　接着，从导入管47向空室46中导入冷却水而将发泡成形体冷却，开模，将纤维强化发泡粒子成形体取出，进行将增强材料的无用部分切除等修剪而得到完成形的纤维强化发泡粒子成形体1。

　　上述中，对从第2成形模40侧导入蒸汽的例子进行了说明，但也可以从第1成形模30侧导入蒸汽，而从两模交替地导入加热蒸汽，能够谋求发泡粒子层内部的粒子彼此的熔融粘合性的提高、或成形循环的缩短。

　　需要说明的是，本发明的纤维强化发泡粒子成形体也可以通过将增强材料和已经成形为规定厚度的发泡成形体供给至压制模具，在低于强化纤维(高熔点成分纤维)的熔点下通过热压进行熔融粘合一体化来进行制造，所述增强材料是将以线状复合材料作为选自经纱、纬纱及斜向纱中的两种以上的纱进行织造而成的织物或编物进行预先热压成型而得到的，所述线状复合材料是将包含低熔点成分纤维和高熔点成分纤维的热塑性纤维以低熔点成分纤维作为基质成分、以高熔点成分纤维作为纤维强化材料进行熔融一体化而得到的。

　　实施例

　　以下，通过实施例对本发明进行说明，但本发明不受这些实施例的任何限定。

　　实施例1

　　(增强材料的制作)

　　作为线状复合材料，得到将高熔点成分纤维由结晶性聚丙烯形成、低熔点成分纤维由直链状低密度聚乙烯形成的未拉伸复合纤维进行热拉伸而成、纤度为2000dtex、拉伸后的高熔点成分纤维(聚丙烯)的结晶度为72％、120℃的拉伸杨氏模量为13.2cN/dtex的线状复合材料。以该聚丙烯纤维强化聚乙烯纤维(UBE EXSYMO CO.,LTD.制、商品名：SIMTEX、型号：SFE-2000)作为经纱及纬纱，得到经、纬密度为15.5根/英寸、单位面积重量为250g/m2的平纹组织织物。

　　得到以聚丙烯纤维(熔点为169℃)作为纤维强化材料、以低熔点成分的聚乙烯(LLDPE：熔点为113℃)作为基质的厚度为0.5mm、单位面积重量为250g/m2的片状的增强材料2。

　　(纤维强化发泡粒子成形体的制造)

　　准备了图6中所示那样的具备第1成形模(阴模)30和第2成形模(阳模)40的模内发泡成形机。将增强材料2装填于第1模面上，然后将成形模合模，从珠粒填充机50经由填充管49以压缩率105％向其模腔内填充聚丙烯发泡粒子(KANEKA CORPORATION制、商品名EPERANPP45、熔点为145℃、发泡倍率为45倍)。然后，从第2成形模的通气孔45向模具的模腔内供给0.26MPa(128℃)的水蒸气使聚丙烯发泡粒子进行二次发泡，使二次发泡粒子彼此与位于发泡粒子成形体的表层的增强材料2通过它们的发泡压力而发生热熔融粘合一体化，接着将模具冷却，得到整体厚度(成形体厚度)为25mm、表观密度为0.11g/cm3的纤维强化发泡粒子成形体。

　　实施例2

　　使用与实施例1相同的线状复合材料，使用织密度设定为经、纬分别为9.3根/英寸、单位面积重量为150g/m2的增强材料，除此以外，与实施例1同样地操作，得到整体厚度为25mm、表观密度为0.07g/cm3的纤维强化发泡粒子成形体。

　　实施例3

　　使用与实施例1中使用的相同的模具，不配置增强材料而仅填充发泡粒子，得到厚度为25mm的发泡体。将使2片实施例1中使用的增强材料2重叠而成的增强材料供给到预先加热至140℃的热压模具内，施加1MPa的压力，接着冷却至30℃，得到增强材料2A。接着，在发泡体的单面层叠增强材料2A，安装厚度为25mm的间隔件并供给到加热至140℃的热压模具内，施加1MPa的压力，接着冷却至30℃，得到整体厚度为25mm、表观密度为0.2g/cm3的纤维强化发泡粒子成形体。

　　实施例4

　　使用与实施例1相同的线状复合材料，使用织密度设定为经、纬分别为2.5根/英寸、单位面积重量为48g/m2的增强材料，除此以外，与实施例1同样地操作，得到整体厚度为25mm、表观密度为0.05g/cm3的纤维强化发泡粒子成形体。

　　参考例1

　　除了将8片实施例1中使用的增强材料单纯地重叠而投入模具中以外，与实施例1同样地操作，得到整体厚度为25mm、表观密度为0.72g/cm3的纤维强化发泡粒子成形体。

　　以上，关于实施例、参考例的构成及通过以下的方法求出的评价结果，汇总示于表1中。

　　(1)线状复合材料的120℃下的拉伸试验

　　使用加热炉在120℃气氛下调整1小时后，设置试样，在3分钟后(试样的温度在约2分钟后达到120℃)，依据JISL1013中规定的方法，在试样长度为100mm、拉伸速度为100mm/分钟的条件下，使用株式会社岛津制作所公司制Autograph AG-100kNIS，每1个试样进行5次测定。然后，由其平均值求出强度(cN/dtex)、伸长率(％)、杨氏模量(cN/dtex)。

　　(2)结晶度的测定方法

　　通过上述的方法进行了测定。

　　(3)热收缩率

　　通过上述的方法进行了测定。

　　(4)增强材料的气体渗透阻力的测定方法

　　基于JIS P8117中规定的格利法，利用秒表测定在0.879g/mm2的压力下100ml的空气通过增强材料(织物片)的时间(秒)。具体而言，使用株式会社东洋制作所的B型格利透气度测定仪进行了测定。

　　(5)纤维强化发泡粒子成形体的弯曲刚性(弯曲弹性模量)

　　按照JIS-K-7221进行弯曲试验，求出弯曲刚性(弯曲弹性模量)。

　　首先，从所得到的成形体切出试验体尺寸：长度为350mm、宽度为100mm、厚度为25mm，以支点间距离为300mm、试验速度为20mm/min进行三点弯曲试验，由载荷挠曲曲线求出弹性模量。将所得到的试验结果与空白(无增强材料的仅发泡成形体)进行相对比较，如下进行了定性评价。

　　◎：具有比空白格外高的弯曲刚性。

　　○：具有比空白相当高的弯曲刚性。

　　△：具有比空白稍高的弯曲刚性。

　　×：空白的弯曲刚性的基准

　　关于以上的实施例、参考例的复合纺丝纤维的构成、线状复合材料的评价、增强材料的构成、增强材料的评价及纤维强化发泡粒子成形体，汇总示于表1中。

　　表1

　　实施例5

　　使用与实施例1相同的增强材料，在纤维强化发泡粒子成形体的制造中，代替聚丙烯发泡粒子，从珠粒填充机50经由填充管49以压缩率105％填充由发泡性苯乙烯改性乙烯系树脂形成的发泡粒子(株式会社JSP制、商品名：Ellen Paul(注册商标)NEO NB100T)(以下称为“聚乙烯/聚苯乙烯发泡粒子”)。然后，从第2成形模的通气孔45向模具的模腔内供给0.26MPa(128℃)的水蒸气而使聚乙烯/聚苯乙烯发泡粒子二次发泡，使二次发泡粒子彼此和位于发泡粒子成形体的表层的增强材料2通过它们的发泡压力而发生热熔融粘合一体化，接着将模具冷却，得到整体厚度(成形体厚度)为20mm、表观密度为0.047g/cm3的纤维强化发泡粒子成形体。

　　实施例6

　　使用与实施例1相同的线状复合材料，与实施例2同样地使用织密度设定为经、纬分别为9.3根/英寸、单位面积重量为150g/m2的增强材料，除此以外，与实施例5同样地操作，得到整体厚度为20mm、表观密度为0.039g/cm3的纤维强化发泡粒子成形体。

　　实施例7

　　除了将实施例1中使用的增强材料配置于各(两)模具上并在增强材料间填充发泡粒子以外，与实施例5同样地操作，得到整体厚度为20mm、表观密度为0.076g/cm3的纤维强化发泡粒子成形体。

　　实施例8

　　使用该模具，不配置增强材料而仅填充聚乙烯/聚苯乙烯发泡粒子，得到厚度为20mm的发泡体。将实施例1中使用的增强材料和上述发泡体与实施例3同样地通过140℃的热压、使用厚度为20mm的间隔件、以压力1MPa进行热压接，冷却至30℃，得到整体厚度为20mm、表观密度为0.048g/cm3的纤维强化发泡粒子成形体。

　　实施例9

　　使用与实施例1相同的线状复合材料，使用织密度设定为经、纬分别为4.5根/英寸、单位面积重量为72g/m2的增强材料，除此以外，与实施例5同样地操作，得到整体厚度为20mm、表观密度为0.034g/cm3的纤维强化发泡粒子成形体。

　　比较例1

　　在实施例1中使用的模具中，不使用增强材料而仅填充与实施例5相同的发泡粒子，得到厚度为20mm、表观密度为0.030g/cm3的发泡体。

　　参考例2

　　除了在模腔内使用聚苯乙烯发泡粒子(株式会社JSP商品名：STYRODIA(注册商标)JQ-N)以外，与实施例5同样地操作，得到整体厚度为20mm、表观密度为0.048g/cm3的纤维强化发泡粒子成形体。

　　比较例2

　　除了将发泡粒子变更为聚苯乙烯发泡粒子(株式会社JSP商品名：STYRODIA(注册商标)JQ-N)以外，与比较例1同样地不使用增强材料，得到整体厚度为20mm、表观密度为0.035g/cm3的发泡体。

　　<实施例5～9、比较例1、2及参考例2的纤维强化发泡粒子成形体的评价>

　　除了上述的实施例1～4、及参考例1的纤维强化发泡粒子成形体的评价方法以外，还进行了下述的评价。

　　(6)纤维强化发泡粒子成形体的弯曲弹性模量

　　按照JIS-K-7221进行弯曲试验，求出弯曲弹性模量。