JP4048047B2 - 自動車の内蔵用熱可塑性フェルト積層物 - Google Patents

自動車の内蔵用熱可塑性フェルト積層物 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の内蔵材に係り、より詳細には、軽量、高強性、耐衝撃性に優れる自動車内蔵材用熱可塑性フェルト積層物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドアトリム（Ｄｏｏｒ Ｔｒｉｍ）、リヤシェルフ（Ｒｅａｒ Ｓｈｅｌｆ）、ヘッドライナ（Ｈｅａｄ Ｌｉｎｅｒ）、インストルメントパネル（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｐａｎｅｌ）、ピラー（Ｐｉｌｌａｒ）のような自動車の内蔵材は、基材（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）と表皮材を接合したメインパネル（Ｍａｉｎ Ｐａｎｅｌ）としてエアバック、スイッチ、スピーカー、ランプ、空調部品及び装飾部品が組立てられる。メインパネルは、リテーナ（Ｒｅｔａｉｎｅｒ）とスクリュ（Ｓｃｒｅｗ）等により車体の室内面に締結、固定されている。
【０００３】
従って、自動車用内蔵材の基材は、内蔵材の形状維持及びいろいろな部品の締結できるように、十分な強度と強性が要る。また、自動車の事故時、破損により生ずる鋭い角が形成されてはならない。さらに、耐衝撃性が高くて衝撃エネルギーを吸収しなければならない。
【０００４】
また、基材は、燃費向上のため、軽量のこと、臭い発生要因のないこと、再活用可能なこと、材料費が低く、製品の成形工程が単純で、低コストで生産可能なことが好ましい。
【０００５】
従来の自動車の内蔵基材の一例として、レジンフェルト（Ｒｅｓｉｎ Ｆｅｌｔ）とウッドファイバー（Ｗｏｏｄ Ｆｉｂｅｒ）素材を熱プレスで加熱加圧して成形された基材がある。メインパネルは基材表面に接着剤を塗布し乾燥した後、表皮材を真空成形接着して成形される。
【０００６】
ところが、この基材に使用される素材は、フェノールの熱硬化を促進するため、ヘキサミンという硬化剤が添加される。このヘキサミンは、分解反応の時、アミンとアンモニア類の分解副産物を生成するのに、この副産物は、悪臭の発生要因として環境衛生の側面で人に有害である。
【０００７】
また、粉末のフェノール樹脂は、素材を取扱う過程で落下されて粉塵を発生させ、また、メインパネルの成形時、表皮材と基材を接着するため溶剤形の接着剤を塗布する過程で、有機溶剤の揮発により、臭いがして作業環境が劣悪になる。
【０００８】
また、従来の技術の他の一例として、韓国特許出願第１９９８−０１３４１６号“自動車用内蔵材の製造方法”及び韓国特許出願第１９９８−０１３４１７号“自動車用内蔵材”がある。
【０００９】
この技術は、図４に示したように３層構造の基材からなっている。即ち、この３層のうち中間層は、ポリプロピレン繊維と亜麻（Ｆｌａｘ：亜麻の一種）繊維を一定の配合比率に混合（５：５）したマット層１であり、３層のうち両側の基材表皮層は、ポリプロピレン繊維とポリエステル繊維を７：３の比率に混合したシート層２である積層構造からなっており、次のような問題がある。
【００１０】
初めに、従来の技術による工程は、内蔵材の基材のように面積重量が１４００ｇ／ｍ２以上のマット２を製造する場合、ウェブフォーミング工程でウェブ層が厚くなり、コンベヤ（Ｃｏｎｖｅｙｏｒ）の移送速度を低めなければならない。これにより、ニードルパンチングストロークが長くなり、ニードルパンチングの力も大きくしなければならないので、装備に無理がかかったり工程バランスが合わなかったりする。従って、これによりニードルが破損脱離されてニードルの細やかな切れがマット中に残存する問題及び生産速度が低下される問題が発生する。
【００１１】
二番目として、この従来技術は、パンチングが一方向にだけ行われて、マットが上下非対称の内部応力を有する。従って、このマットを予熱して内蔵基材として成形すれば、ニードルパンチングした方向面を中心として曲がる変形が発生するので、内蔵材品質の劣化、同一重量対比強度の低下及び耐熱変形性の劣化等の問題が発生する。
【００１２】
三番目として、構成成分の材質がポリプロピレン繊維、亜麻繊維及びポリエステル繊維の三つからなって、構成材質の数が多いので再活用性が落ちる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、捻り変形が防止され、高強性及び耐衝撃性に優れた自動車の内蔵基材用熱可塑性フェルト積層物を提供することである。
また、本発明の他の目的は、軽量で、燃費を高めることができるだけでなく、材料コストを低減させることができる自動車の内蔵基材用熱可塑性フェルト積層物及びその製造方法を提供することである。
さらに、本発明の他の目的は、内蔵材の成形工程が単純で、低生産コストの自動車の内蔵基材用熱可塑性フェルト積層物を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、自動車の内蔵用熱可塑性フェルト積層物において、黄麻繊維とポリプロピレン繊維を５：５〜６：４の重量比率に配合したフェルト層と、前記フェルト層一面に付着されたポリプロピレン気泡紙と、を有するマットユニット二枚を前記気泡紙のない面を触れ合って結合してなり、前記ポリプロピレン繊維は、ニードルパンチングの作業性のためクリムプの付与されたステープル繊維であることを特徴とする自動車の内蔵用熱可塑性フェルト積層物を提供する。
【００１５】
ここで、前記黄麻繊維は、太さが４０〜１２０μｍで、長さが４５〜８０ｍｍにカットされたことが好ましい。一般的に、間繊維の中でも強度と耐久性に優れ、生産性のいい黄麻を使用することができる。
【００１６】
また、前記ポリプロピレン繊維は、太さが６〜１５デニールで、長さが４５〜８０μｍであることが好ましい。もし、ポリプロピレン繊維として、太さが６デニール以下である細かい繊維を使用すれば、カッティング作業が円滑に行われなく、太さが１５デニール以上である繊維を使用すれば、均一分散混合が難しくなる。
【００１７】
また、本発明において、前記ポリプロピレン繊維は、ニードルパンチングの作業性のためクリムプの付与されたステープル繊維を使用することにより、ニードルパンチングの作業性が向上される。前記ポリプロピレン気泡紙は、面積重量が５０〜１００ｇ／ｍ２であることが効果的である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明に対して詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明による自動車の内蔵基材（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）用熱可塑性フェルト積層物の構造を示した断面図である。図面に示したように、本発明による熱可塑性フェルト積層物１０は、黄麻繊維とポリプロピレン繊維を５：５〜６：４の重量比率に配合して形成したフェルト層１１１と、前記フェルト層１１１の一面に付着されたポリプロピレン気泡紙１１２と、を有するマットユニット１１二枚を前記気泡紙１１２のない面を触れ合って結合して形成された４層の積層構造からなっている。
【００２０】
フェルト層１１１の黄麻繊維とポリプロピレン繊維の混合物において、黄麻繊維は内蔵基材の強度と強性、耐衝撃性を担当し、ポリプロピレン繊維は基材の成形時に溶融されて黄麻繊維を結束する結合材としての役割と内蔵基材の成形性を付与する役割をする。ここで、黄麻繊維の混合比率が高ければ強度と強性が高まるが、成形性が足りない。従って、本発明では、黄麻繊維とポリプロピレン繊維の混合比率を５：５〜６：４の重量比率とすることにより、強度と成形性の適切な均衡を達成することができる。
【００２１】
気泡紙１１２は、材質がホモポリマーポロプロピレン紙であり、面積重量は５０〜１００ｇ／ｍ２である。気泡紙１１２はフェルト層１１１の表面に位置するように、内蔵材の成形のため熱可塑性フェルトを加熱加圧して予熱する時、溶融されてフェルト層の表面に吸収されて基材の表面を緻密に形成する。これにより、基材の表面を強化させ、基材の強性を約１５％以上向上させ、また、リテーナ（Ｒｅｔａｉｎｅｒ）、ファスナー（Ｆａｓｔｎｅｒ）等のような付属物を基材に溶融接着する時接着力を向上させる役割もする。
【００２２】
従って、本発明による熱可塑性フェルト積層物の構造が、対称性を有する４層構造からなっているので、平板成形をしても撓み変形が発生しない。
【００２３】
図２は本発明による熱可塑性フェルト積層物の製造過程を示したブロック図である。この過程を詳細に説明すれば次の通りである。
【００２４】
初めのカッティング工程は、４０〜１２０μｍの太さを有する黄麻を４５〜８０ｍｍにカットする。一般に、麻繊維は、***、黄麻、亜麻と分類され、その中でも強度と耐久性に優れる黄麻は、ロープや包装かますと使用されている。従って、本発明では、強度と耐久性に優れ、生産性のいい黄麻を選択して使用することができる。
【００２５】
また、ポリプロピレン繊維は、６〜１５デニールの太さ及び４５〜８０ｍｍの長さになるようにカットする。もし、ポリプロピレン繊維の太さが６デニール以下の細かい繊維を使用すれば、カーディング作業が円滑に行われなく、１５デニール以上の繊維を使用すれば、均一な分散混合が難しい問題がある。また、ポリプロピレン繊維は、クリンプの付与されたステープル繊維が好ましく、これによりニードルパンチングの作業性が向上される。
【００２６】
２番目のミキシング工程は、黄麻繊維とポリプロピレン繊維の混合比率を５：５〜６：４の重量比率になるように混合する。３番目のオプニング工程は、黄麻繊維とポリプロピレン繊維をスパイクロールで解き、膨らしながら、再度混ぜる。４番目のカーディング工程は、針布で黄麻繊維とポリプロピレン繊維を一本づつ解き、また混ぜ合わせながら繊維を掻き出す方向に整列させる。
【００２７】
５番目のウェブフォーミング工程は、移送コンベヤのベルト表面にポリプロピレン気泡紙を投入し、気泡紙上に以前のカーディング工程を経て供給された繊維ウェブを希望する幅と面積重量になるように重ねて置く。この時、ポリプロプレン気泡紙は面積重量が５０〜１００ｇ／ｍ２になるように使用する。
【００２８】
６番目のニードルパンチング工程は、重ねているウェブと気泡紙をニードルパンチングして物理的な結束力を付与することにより、マットを希望する太さに作る。７番目のワインディング工程は、ニードルパンチングしたマットを巻いてロール形態にする。
【００２９】
８番目の２次ニードルパンチング工程は、前記７段階の工程を経て準備された二つのマットロールをフェルト層が触れ合うようにして、もう一度ニードルパンチングする。最後に、９番目の裁断工程は、２次ニードルパンチングしたフェルトの両端をトリミングし、希望する長さ及び幅に裁断して、内蔵基材用熱可塑性フェルトを完成する。
【００３０】
図３は本発明による熱可塑性フェルト積層物を用いた自動車の内蔵基材の成形工程である。前記過程を経て製造された熱可塑性フェルト積層物１０は、１８０〜２３０℃に調整された熱間プレス２１、２２に連設された加熱加圧平板金型３１、３２で加熱加圧される。この時、加熱加圧の条件は、フェルト中心部の温度が１７０〜１９０℃に到達する時間が４０〜９０秒になるように設定する。
【００３１】
加熱加圧平板金型３１、３２間の間隙は、最終基材の厚さの１．２〜１．８倍くらいに設定し、加圧力は１〜５ｋｇｆ／ｃｍ２くらいの範囲に調整する。加熱加圧された熱可塑性フェルト積層物１２は、成形プレス４１、４２及び冷却水が循環している冷却成形金型５１、５２の間に移送されて、希望する内蔵基材に成形される。
【００３２】
冷却成形条件は、１０〜３０ｋｇｆ／ｃｍ２くらいの圧力で加圧しながら３０〜６０℃くらいの基材温度になる時まで４０〜６０秒間冷却して自動車の内蔵基材１４を完成する。必要に応じては、冷却成形時に表皮材１３と加熱加圧した熱可塑性フェルト積層物１２を同時に入れて成形することもできる。
【００３３】
（第１実施例）
第１実施例は、本発明による自動車の内蔵ドアトリムに関する。ポリプロピレン繊維は、ホモポリマーポリプロピレン繊維として、６デニールの太さと６５ｍｍの長さを有し、ニードルパンチングの作業性の向上のためクリムプが付与されたステープル繊維を使用した。黄麻繊維は、平均８０μｍの太さと６０ｍｍの長さに切って使用した。黄麻繊維とポリプロピレン繊維の混合比率は５５：４５の重量比率にし、ポリプロピレン気泡紙は６０ｇ／ｍ２の面積重量を使用した。
フェルトの製造は、前記発明の構成で記述した過程を経てフェルト全体の面積重量が１８００、１９００、２０００ｇ／ｍ２になるように製造した。
内蔵基材の成形過程は、２００〜２１０℃に調整された熱間プレスに連設された加熱加圧された平板金型に熱可塑性フェルトを入れて加熱加圧金型の間隙を３．５ｍｍに調整する。加圧力は、２ｋｇｆ／ｃｍ２になるようにし、４５秒間加熱して熱可塑性フェルトの中間部の温度が１８０℃になるように加熱する。
次に、成形プレスと冷却成形金型に移送して冷却成形金型の間隙を２．２５、２．５ｍｍに調整し加圧力が１２ｋｇｆ／ｃｍ２になるようにし、４５秒間冷却して内蔵基材を成形する。成形された基材の物性試験結果を従来の技術による基材と共に試験して表１に示す。
【表１】
Figure 0004048047
♯１、♯２、♯３は、本発明による4層構造であり、重量と太さの変化を示し、♯４は本発明による構造でポリプロピレン気泡紙のない場合を示している。
【００３４】
（第２実施例）
第２実施例は、本発明による自動車の内蔵リアシェルフに関する。ポリプロピレン繊維、黄麻繊維、ポリプロピレン気泡紙は、第１実施例と同一に使用した。フェルトの製造も第１実施例と同一に製造するが、フェルトの全体面積重量が２４００、２７００、３０００ｇ／ｍ２になるように製造した。
内蔵基材の成形過程は、２００〜２１０℃に調整された熱間プレスに連設された加熱加圧された平板金型に熱可塑性フェルトを入れて加熱加圧金型の間隙を４．０ｍｍに調整する。加圧力は、２ｋｇｆ／ｃｍ２になるようにし、４５秒間加熱して熱可塑性フェルトの中間部の温度が１８０℃になるように加熱する。
次に、成形プレスと冷却成形金型に移送して冷却成形金型の間隙を２．７５、３．１ｍｍに調整し、加圧力が１５ｋｇｆ／ｃｍ２になるようにし５０秒間冷却して内蔵基材を成形する。成形された基材の物性試験の結果を従来の技術による基材と共に試験して表２に示す。
【表２】
Figure 0004048047
♯１、♯２、♯３は、本発明による４層構造であり、重量と太さの変化を示している。
【００３５】
【発明の効果】
これにより、撓み変形が防止され、高強性、耐熱性及び耐衝撃性を有する自動車の内蔵基材用熱可塑性フェルト積層物を得られ、また、原材料のコストが低く、軽量化による所要量が低くて、低コストで自動車の内蔵基材用熱可塑性フェルト積層物を生産することができる。その以外に、臭いと粉塵の発生要因がなく、構成材質に環境有害要因がなくて環境親和的な自動車の内蔵基材用熱可塑性フェルト積層物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱可塑性フェルト積層物の構造を示した断面図である。
【図２】本発明による熱可塑性フェルト積層物を用いた自動車の内蔵基材の成形工程である。
【図３】本発明による用熱可塑性フェルト積層物を用いた自動車の内蔵基材の成形工程である。
【図４】従来の技術による熱可塑性フェルト積層物の構造を示した断面図である。
【符号の説明】
１ シート層
２ 中間層
１０ 熱可塑性フェルト積層物
１１ フェルト表面にポリプロピレン気泡紙を積層したマットユニット
１２ 加熱加圧した熱可塑性フェルト積層物
１３ 表皮材
１４ 自動車の内蔵基材
２１、２２ 熱間プレス
３１、３２ 加熱加圧平板金型
４１、４２ 成形プレス
５１、５２ 冷却成形金型
１１１ ポリプロピレン繊維と黄麻繊維を混合したフェルト層
１１２ ポリプロピレン気泡紙

Claims (4)

  1. 自動車の内蔵用熱可塑性フェルト積層物において、
    黄麻繊維とポリプロピレン繊維を５：５〜６：４の重量比率に配合したフェルト層と、前記フェルト層一面に付着されたポリプロピレン気泡紙と、を有するマットユニット二枚を前記気泡紙のない面を触れ合って結合してなり、前記ポリプロピレン繊維は、ニードルパンチングの作業性のためクリムプの付与されたステープル繊維であることを特徴とする自動車の内蔵用熱可塑性フェルト積層物。
  2. 前記黄麻繊維は、太さが４０〜１２０μｍで、長さが４５〜８０ｍｍにカットされたことを特徴とする請求項１に記載の自動車の内蔵用熱可塑性フェルト積層物。
  3. 前記ポリプロピレン繊維は、太さが６〜１５デニールで、長さが４５〜８０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の自動車の内蔵用熱可塑性フェルト積層物。
  4. 前記ポリプロピレン気泡紙は、面積重量が５０〜１００ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の自動車の内蔵用熱可塑性フェルト積層物。
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