JP4207405B2

JP4207405B2 - 車両用内装部品

Info

Publication number: JP4207405B2
Application number: JP2001203721A
Authority: JP
Inventors: 征士山下; 茂佐竹; 裕史影山; ▲徳▼ 筒木; 隆嗣稲生; 勝信三根; 泰充礒部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: JP2003009994A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用内装部品に関し、詳細には、構成材料が、土壌中や海中等の自然環境中で分解する生分解性材料より構成された車両用内装部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車においては、近年、省エネルギーのための軽量化等の目的により樹脂化が急速に進んでいる。特に、自動車の内装部品では、樹脂化可能な構成材料はほとんどが樹脂化されている。この樹脂化された構成材料が使用される内装部品としては、インストルメントパネル、コンソールボックス、シート、ヘッドレスト、ドアトリム、天井、フロア、コンビネーションメーター、サンバイザー等が挙げられる。
【０００３】
例えば、インストルメントパネルは、基本的には基材、クッション材、及び表皮材から構成されているが、この基材にはアクリロニトリル、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、ポリプロピレン、変性ポリフェニレンエーテル等が用いられており、クッション材にはポリウレタンフォーム、ポリ塩化ビニルフォーム、ポリプロピレンフォーム等が用いられており、そして表皮材にはポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの樹脂は、自動車が廃車され、廃物として投棄された場合に長期にわたって分解せず、また焼却すれば高温を発生するため焼却炉を傷める原因となり、さらにはいわゆるダイオキシン等の有害物質の発生源ともなり、大きな社会問題となっている。
【０００５】
本発明は、上記のような樹脂の使用に伴う廃棄問題を解消し、環境問題を起こすことなく廃棄することのできる車両用内装部品を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明によれば、車両内装部品用クッション材を、ポリビニルアルコール 20 〜 30 重量部、デンプン 20 〜 30 重量部、エチレングリコール 160 〜 200 重量部、ホウ酸 10 〜 15 重量部、水 120 〜 180 重量部を含む混合物からなる生分解性材料より構成する。
【０００７】
また、２番目の発明によれば、シートバック上端に固定されるステーと、このステーの前面側又は前面側と後面側の両面に固定された、エネルギー吸収性を発揮する形状の基材と、この基材表面上に固定されたクッション材と、このクッション材を覆う表皮材より構成されるヘッドレストにおいて、前記基材、クッション材及び表皮材を生分解性材料より構成し、前記クッション材をポリビニルアルコール 20 〜 30 重量部、デンプン 20 〜 30 重量部、エチレングリコール 160 〜 200 重量部、ホウ酸 10 〜 15 重量部、水 120 〜 180 重量部を含む混合物からなる生分解性材料より構成する。
【０００８】
また、３番目の発明によれば、上記ヘッドレストにおいて、前記基材を構成する生分解性材料が生分解性繊維を含み、生分解性繊維の配向の割合を変えることにより強度を調整している。
【０００９】
また、４番目の発明によれば、上記ヘッドレストにおいて、前記表皮材を構成する生分解性材料が生分解性繊維を含み、この生分解性繊維の配向の割合を変えることによりエネルギー吸収性を調整している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記のように、本発明は、車両内装部品用のクッション材を構成する材料を生分解性材料より構成することを特徴とするものである。この内装部品としては、インストルメントパネル、コンソールボックス、ガーニッシュ（フロントピラーガーニッシュ、センターピラーガーニッシュ、ルーフサイドレールガーニッシュ、ルーフサイドインナーガーニッシュ、リヤシートガーニッシュ）、トリム（ドアトリム、カウルサイドトリム、パッケージトレイトリム、ラッゲージサイドトリム、ラゲージリアトリム、デッキトリム）、天井、フロア、シート、ヘッドレスト、サンルーフガラス、バックドアガラス等が挙げられる。
【００１２】
本発明においては、これらの内装部品を構成する材料のうち、クッション材以外の材料、すなわちパネル材、ボード材、表皮材、透明材等も生分解性材料により構成することが好ましい。この生分解性材料としては、その使用部位及び求められる特性に応じて各種の材料を用いることができ、例えばポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリ（ブチレンサクシネート／アジペート）、ポリ（ブチレンサクシネート／カーボネート）、ポリエチレンサクシネート、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース、デンプン変性樹脂、セルロース変性樹脂等を用いることができる。
【００１３】
例えば、インストルメントパネルは図１の断面図に示すように、基本的には基材１、クッション材２、表皮材３より構成されている。基材１には、車体に直接取り付けられるため、高い剛性が要求され、また、夏場では締め切った室内はかなりの高温となるため、高い耐熱性も要求される。クッション材２には、インストルメントパネルに手を触れた際における柔軟性が要求され、また車両の衝突時に乗員の頭部の損傷を軽減するため、高い衝撃吸収性も要求される。さらに表皮材３には、手触り及び見栄えのよさが要求され、また耐熱性、耐候性も要求される。そこでこれらの要求を満たすように材料を選択し、適切な成形法によってインストルメントパネルを製造する。具体的には、図１に示すようなフルパッドタイプのインストルメントパネルを従来の材料を用いて製造する場合、あらかじめ射出成形法等により、樹脂としてガラス繊維強化ASを用いて基材を成形し、またPVCを用いてフィルム状の表皮材を成形しておく。次いで成形型にこの基材と表皮材をセットしておき、注入機によりウレタンを流し込み、成形型を閉じて一体発泡させて成形する。
【００１４】
図２は、ヘッドレストの一般的な構造を示す。ヘッドレストは、通常コ字状のステー４に固定されたクッション材５と、このクッション材５を覆う表皮材６から構成され、ステー４はシート７の上端に挿入され装備される。従来のヘッドレストは、クッション材としてポリウレタンが、また表皮材としてポリエステル布や塩化ビニル等の樹脂が用いられている。本発明では、このクッション材５及び表皮材６を生分解性材料より構成する。
【００１５】
好ましくは、このクッション材６は、ポリビニルアルコールを含む材料より形成する。具体的には、ポリビニルアルコール20〜30重量部、デンプン20〜30重量部、エチレングリコール160〜200重量部、ホウ酸10〜15重量部、水120〜180重量部を含む混合物より形成する。ポリビニルアルコールは特定の微生物によって分解されていることが知られており、デンプンも当然に微生物によって分解されることから、この混合物より形成されたクッション材は埋立地等に廃棄した後は微生物によって完全に分解されることになる。
【００１６】
本発明において、ポリビニルアルコールはクッション材の骨格を形成するものであり、このポリビニルアルコールとしては特に制限はないが、鹸化度が85モル％以上であり、分子量が500であるものが好ましい。また、このポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルを鹸化したもののほか、酢酸ビニルと他の共重合可能なモノマー、例えばエチレン、塩化ビニル、ビニルエーテル、アクリロニトリル、アクリルアミド等との共重合体鹸化物であってもよい。
【００１７】
デンプン及びエチレングリコールは、ポリビニルアルコールとホウ酸との架橋（水素結合）を妨げ、クッション材のクッション性を調整する。従って、デンプン及びエチレングリコールの配合量を変えることにより、得られるクッション材のクッション性を任意に設定することができる。このデンプンとしては、様々な植物、例えばトウモロコシ、ジャガイモ、米、豆類、小麦等から得られる生デンプン、及びこの生デンプンを改質した加工デンプン、例えば物理的変性デンプン、酵素変性デンプン、化学分解変性デンプン、化学変性デンプン、エーテル化デンプン等を用いることができる。
【００１８】
ホウ酸は架橋剤として機能し、ポリビニルアルコールを水素結合によって架橋させる。また、このホウ酸は難燃剤としても機能し、従って得られるクッション材は難燃性が高い。
【００１９】
表皮材６は、上記の生分解性材料から形成した繊維の織物もしくはシートより形成する。好ましくは、この表皮材６は生分解性材料の繊維の織物から構成する。
【００２０】
図３は、本発明のヘッドレストの好ましい態様を示す。このヘッドレストは、ステー４と、このステー４の前面に固定された基材８と、この基材表面上に固定されたクッション材９と、このクッション材９を覆う表皮材１０より構成されている。
【００２１】
この基材８は、図３に示すようなエネルギー吸収性を発揮する「くの字」状の形状、又は波型の形状となっており、クッション性を示す。尚、図３ではヘッドレストの垂直方向にくの字状となっているが、ヘッドレストの水平方向にこのくの字状となっていてもよい。この基材８は上記の生分解性材料より構成されており、好ましくは生分解性樹脂繊維と天然繊維より構成する。天然繊維としては、例えば麻（亜麻、ラミー、マニラ麻、サイザル麻、ケナフ、ジュート）、綿等を用いることができる。生分解性樹脂繊維と天然繊維の配合割合は質量比で６:４であることが好ましい。図３に示すヘッドレストでは、衝撃が加わると基材は垂直方向に伸び、衝撃のエネルギーを吸収する。従って、この基材は伸び方向である垂直方向に対する強度を高めることが好ましく、このため、基材の伸び方向と繊維の配向を一致させ、伸び方向、すなわち垂直方向に配向する繊維中の天然繊維の比率を高めることによってこの垂直方向の強度を高めることができる。また、このように繊維の配向の割合を変えることによって、基材のエネルギー吸収性、すなわちクッション性を任意に調整することができる。基材がヘッドレストの水平方向にくの字となっている場合には、水平方向に基材が伸びるため、天然繊維を水平方向に配置し、水平方向に対する強度を高めかつクッション性を調整することができる。
【００２２】
クッション材９は、図２に示すヘッドレストのクッション材５と同じ材料より構成してよく、上記のポリビニルアルコール、デンプン、エチレングリコール及びホウ酸の混合物から構成することがより好ましい。図３のヘッドレストにおいては、基材８がクッション性を有するため、クッション材９は図２のヘッドレストの場合に比して薄い層で、同等のクッション性を発揮することができる。
【００２３】
表皮材１０も、図２に示すヘッドレストと同じ生分解性材料より構成する。この表皮材１０もヘッドレストに衝撃が加わると垂直方向に伸びるため、例えば表皮材１０を構成する繊維の配向を、表皮材の伸び方向と同じ方向にすることにより、又は垂直方向に天然繊維を少なくとも一部混入させることにより、伸び方向に対する強度を高めることができる。
【００２４】
図３において、表皮材１０により囲まれた空間において、基材８とクッション材９以外の空間は中空であってよく、又は通気性の優れた材料、例えば低密度フェルト等を充填してもよい。
【００２５】
図４は、本発明のヘッドレストの他の態様を示す。このヘッドレストは、ステーの前面側のみならず、後面側にも基材８とクッション材９を設けており、車両の衝突時のおける、後部座席の乗員への衝撃を緩和することができる。この後面側の基材及びクッション材の構成材料及び形状は図３に示す基材及びクッション材と同一であってよい。
【００２６】
以上のように、図２〜４に示すヘッドレストは、生分解性材料の構成材料より構成されているため、合成樹脂の廃棄に伴う問題を回避することができる。さらに、図３及び４に示すヘッドレストでは、基材の形状並びに基材及び表皮材を構成する繊維の配向の割合を変えることによってクッション性を任意に調整することができ、従来よりも薄いクッション材の層によっても従来と同等のクッション性を発揮し、全体を軽量化し、かつ廃棄物の量を低減することができる。
【００２７】
【実施例】
クッション材の製造
ポリビニルアルコール（ナカライテスク（株）ポリビニルアルコール、重合度500）25g、デンプン（ナカライテスク（株）可溶性デンプン）25g、及び水150gを80℃で攪拌し、混合物Ａを得た。一方、ホウ酸12.5g、エチレングリコール180g及び水100gを80℃で攪拌し、混合物Ｂを得た。この混合物ＡとＢとを80℃において攪拌し、混合した。この混合物を型に流し込み、冷却することによってクッション材を得た。
【００２８】
上記と同様にし、エチレングリコールの量及びデンプンの量を以下の表１に示すように変え、クッション材の製造を試みた。
【００２９】
【表１】

【００３０】
このクッション材製造用混合物において、エチレングリコールの量が多い場合（サンプル５）、混合物ＡとＢを混合し、型に流し込んで冷却しても固化しなかった。一方、エチレングリコールの量が少ない場合（サンプル１及び２）、混合物ＡとＢを混合した際に、この混合物の粘度が高いため、うまく型に流し込むことができなかった。これは、エチレングリコールの量が少ない場合、ポリビニルアルコールとホウ酸が架橋する割合が大きくなっているためと考えられる。このように、エチレングリコールの量は混合物の粘度に影響を与え、クッション材の成形性に影響を与える。
【００３１】
また、クッション材製造用混合物中のデンプンの有無については、デンプンを含む場合（サンプル４）、冷却時における成形体の収縮が小さかった。これはデンプンが立体障害となり、ポリビニルアルコールとホウ酸の架橋を妨げるためであると考えられる。一方、デンプンを含まない場合（サンプル３）、冷却時において成形体が大きく収縮し、大きな空洞が生じてしまう。これは冷却時においてポリビニルアルコールとホウ酸の架橋が進行し、収縮するためであると考えられる。このように、デンプンは冷却時における成形体の収縮度に影響を与える。
【００３２】
物性測定
上記のクッション材（サンプル４、100mm×100mm×５mm）及び従来クッション材として用いられているウレタンクッション材（100mm×100mm×５mm）について、衝撃吸収特性を測定した。図５に示すような衝撃吸収特性測定装置を用い、クッション材サンプル１１に、振り子の先端に設けた重り１２を衝突させ、Ｇセンサ１３、Ｇセンサ用アンプ１４及びオシロスコープ１５により、衝突したときの発生Ｇを測定した。なお、Ｇセンサとしてはブリュエルケアー加速度ピックアップ4371を、Ｇセンサ用アンプとしては小野測器チャージアンプCH1100を、そしてオシロスコープとしては横河8chデジタルオシロDL708を用いた。サンプルを配置しない場合の発生Ｇは750Gであり、本発明のサンプル４についての発生Ｇは19Gであり、ウレタンサンプルについての発生Ｇは365Gであった。ウレタンサンプルの場合、重りが底付きし、大きなＧが発生した。このように、本発明のクッション材は大きな衝撃吸収特性を示した。
【００３３】
次に、上記のサンプル４に加え、エチレングリコール含有量を10％高めたサンプル（サンプル６）及び20％高めたサンプル（サンプル７）、並びにウレタンクッション材について、JIS K 6400の方法に基づき、反発弾性係数、25％硬さ及び50％硬さを測定した。この結果を以下の表２に示す。
【００３４】
【表２】

【００３５】
上記表２に示す結果より、本発明のクッション材はエチレングリコールの含有量を変えることにより反発弾性係数を任意に変えることができる。25％硬さはウレタンクッション材と同等にすることが可能であり、50％硬さはウレタン材に比べて大きく、従ってクッション層の厚みを薄くすることが可能である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の車両用内装部品は、構成材料を生分解性材料より構成しているため、合成樹脂より構成している従来の車両用内装部品の廃棄に伴う問題を回避することができる。さらに、本発明において用いるクッション材は衝撃吸収性に優れ、従来のクッション材よりも薄くても、必要なクッション性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インストルメントパネルの構成を示す断面図である。
【図２】ヘッドレストの構成を示す断面図である。
【図３】他の態様のヘッドレストの構成を示す断面図である。
【図４】さらに他の態様のヘッドレストの構成を示す断面図である。
【図５】衝撃吸収測定用の測定装置の構成を示す略図である。
【符号の説明】
１、８…基材
２、５、９…クッション材
３、６、１０…表皮材
４…ステー
７…シート
１１…サンプル
１２…重り
１３…Ｇセンサ
１４…Ｇセンサ用アンプ
１５…オシロスコープ

Claims

ポリビニルアルコール20〜30重量部、デンプン20〜30重量部、エチレングリコール160〜200重量部、ホウ酸10〜15重量部、水120〜180重量部を含む混合物からなる生分解性材料より形成してなることを特徴とする、車両内装部品用クッション材。
シートバック上端に固定されるステーと、このステーの前面側又は前面側と後面側の両面に固定された、エネルギー吸収性を発揮する形状の基材と、この基材表面上に固定されたクッション材と、このクッション材を覆う表皮材より構成され、前記基材、クッション材及び表皮材が生分解性材料より構成され、前記クッション材が請求項１記載のクッション材であることを特徴とするヘッドレスト。
前記基材を構成する生分解性材料が生分解性繊維を含み、この生分解性繊維の配向の割合を変えることにより強度を調整することができる、請求項２記載のヘッドレスト。
前記表皮材を構成する生分解性材料が生分解性繊維を含み、この生分解性繊維の配向の割合を変えることによりエネルギー吸収性を調整することができる、請求項２記載のヘッドレスト。