JP5773375B2 - 自動車内装材用多層構造物およびその製造方法 - Google Patents

自動車内装材用多層構造物およびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、多層構造物に関し、より詳しくは、自動車内装材用多層構造物に関する。
自動車内装材は、乗車時の快適性を左右する主要部品であり、一般的に柔らかなイメージを有した樹脂や繊維などが主に用いられている。
このような自動車内装材は、自動車に適用される面積が相対的に広く、複雑な構造をなしているため、素材の形態安定性（または寸法安定性）が必須に求められている。すなわち、様々な温度および湿度などの外部環境下においても形態変形および層間剥離が生じてはいけない。
また、最近では、環境に優しいことが求められることにより、耐熱性および剛性に優れつつ、エネルギー効率を高めることができる軽量素材が求められている現状である。
一般的に、自動車内装材用構造物は、形態および装着性を維持させる心材層と意匠性、吸音性およびクッション感を付与する補強層および表皮層が積層される構造からなっている。
一方、補強層と関連し、従来の天然繊維および合成繊維のニードルパンチングによる方法だけで補強層（補強シート）を製造する場合は、表面張力が弱いため、自動車内装材に求められる曲げ強度および曲げ弾性率を満足させ難いという問題がある。
また、前記補強層を発泡体の両面に結束する方法がニードルパンチングによってのみなされる場合、発泡体がニードルによって損傷するだけでなく、補強層の密度減少による物性低下によって適用性に制限を受けるという問題がある。
したがって、上述したような問題点を解決することができる方案が摸索されている。
本発明の実施例は、曲げ特性に優れた自動車内装材用多層構造物を提供しようとする。
本発明の一側面によれば、ポリプロピレン発泡シート；前記ポリプロピレン発泡シートの少なくとも一面に積層され、天然繊維および合成繊維を含んでニードルパンチングした後、熱ローラー工程によって製造された補強シート；および前記補強シートの外側面に形成されるコーティング膜を含む自動車内装材用多層構造物が提供されてもよい。
また、前記コーティング膜の外側面に積層され、ポリオレフィン系またはポリエステル系からなる不織布形態の表皮層をさらに含んでもよい。
なお、前記ポリプロピレン発泡シートは、ポリプロピレン５０〜８０重量部に線形低密度ポリエチレンまたはエラストマー２０〜５０重量部を混合して構成されてもよい。
また、前記ポリプロピレン発泡シートの発泡倍率は３〜４０倍であってもよい。
なお、前記ポリプロピレン発泡シートは、一重または二重でラミネーションして形成されてもよい。
また、前記補強シートは、天然繊維および合成繊維が１：９〜９：１の比率で混合されてもよい。
なお、前記天然繊維および前記合成繊維の長さは４０〜１２０ｍｍであってもよい。
また、前記補強シートは、密度が０．３〜１．０ｇ／ｃｍ３であってもよい。
なお、前記天然繊維は、黄麻、洋麻（ＫＥＮＡＦ）、サイザル麻または竹のうち少なくとも一つであってもよい。
また、前記合成繊維は、低融点ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレンまたは生分解性樹脂繊維のうち少なくとも一つであってもよい。
なお、前記生分解性樹脂繊維は、ポリ乳酸（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ；ＰＬＡ）またはセルロースアセテート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ；ＣＡ）であってもよい。
また、前記コーティング膜は、紫外線硬化樹脂または熱硬化型バイオゲルで形成されてもよい。
なお、前記紫外線硬化樹脂は、光開始剤、光重合オリゴマー、光重合モノマーおよび添加剤を含み、前記光重合オリゴマーは、一液型ウレタンアクリル系オリゴマー、二液型ウレタンアクリル系オリゴマー、ポリエステルアクリル系オリゴマーまたは混合型アクリル系オリゴマーのうち少なくとも一つであってもよい。
本発明の他の側面によれば、ポリプロピレン発泡シートを形成する第１ステップ；天然繊維および合成繊維を含んでニードルパンチングした後、熱ローラー工程によって補強シートを製造する第２ステップ；前記補強シートの外側面にコーティング膜を形成させる第３ステップ；および前記ポリプロピレン発泡シートの少なくとも一面に前記補強シートを積層させる第４ステップを含む自動車内装材用多層構造物の製造方法が提供されてもよい。
また、前記第４ステップ後に、前記コーティング膜の外側面にポリオレフィン系またはポリエステル系からなる不織布形態の表皮層を積層させる第５ステップをさらに含んでもよい。
なお、前記第３ステップは、前記補強シートの外側面に紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線を照射してコーティング膜を形成させるステップであってもよい。
また、前記第３ステップは、前記補強シートの外側面に熱硬化型バイオゲルを塗布し、熱を加えて硬化させてコーティング膜を形成させるステップであってもよい。
なお、前記第２ステップおよび前記第３ステップは連続工程によってなされてもよい。
本発明の実施例は、自動車内装材用多層構造物において、補強シートに紫外線硬化樹脂または熱硬化型バイオゲルでコーティング膜を形成することにより、曲げ特性を向上させるという効果がある。
また、天然繊維および合成繊維をニードルパンチングした後、熱ローラーを利用して補強シートを製造することにより、補強シートの密度減少による物性低下を防止するという効果がある。
本発明の実施例による自動車内装材用多層構造物の断面図である。 本発明の実施例による自動車内装材用多層構造物の製造方法のフローチャートである。 図２のコーティング膜形成方法のフローチャートである。 ＜図面に主要部分に対する符号の説明＞
１００ 自動車内装材用多層構造物
１２０ ポリプロピレン発泡シート
１４０ 補強シート
１６０ コーティング膜
図１は、本発明の実施例による自動車内装材用多層構造物１００の断面図である。
図１を参照すれば、自動車内装材用多層構造物１００は、ポリプロピレン発泡シート１２０と、ポリプロピレン発泡シート１２０の一面または両面に積層される補強シート１４０、および補強シート１４０の外側面に形成されるコーティング膜１６０を含む。
ポリプロピレン発泡シート１２０は、ポリオレフィン系の１種類であるポリプロピレンを主要成分にした発泡シートである。前記ポリプロピレンは、構成分子が炭化水素だけからなっており、極性がなく、疏水性が大きいため、極性汚染物質に対する抵抗性が高いという特徴を有する。
ポリプロピレン発泡シート１２０は、例えば、ポリプロピレン５０〜８０重量部に線形低密度ポリエチレンまたはエラストマー２０〜５０重量部を混合して構成されることができる。
ポリプロピレン発泡シート１２０の発泡倍率（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ）は３倍〜４０倍であってもよい。ポリプロピレン発泡シート１２０の発泡倍率が３倍未満である場合は、ポリプロピレン発泡シート１２０の吸音性の向上に影響を及ぼさないだけでなく、重量が比較的に高く形成されるという問題がある。また、ポリプロピレン発泡シート１２０の発泡倍率が４０倍を超過する場合は、強度および形態安定性が低下するという問題がある。
ポリプロピレン発泡シート１２０の大きさは特に限定されない。例えば、ポリプロピレン発泡シート１２０は、３００ｍｍ〜２０００ｍｍの幅および１ｍｍ〜１５ｍｍの厚さで形成することができる。
また、ポリプロピレン発泡シート１２０は、一重または二重でラミネーションして形成することもできる。例えば、ポリプロピレン発泡シート１２０を１０００ｍｍ〜１７００ｍｍの幅および３ｍｍ〜５ｍｍの厚さで製造した後、ポリプロピレン発泡シート１２０を二重でラミネーションすることができる。
ポリプロピレン発泡シート１２０を二重でラミネーションする場合は、形態安定性が向上するという効果がある。
補強シート１４０は、ポリプロピレン発泡シート１２０の一面または両面に積層して形成される。補強シート１４０は、自動車内装材の外部衝撃に対する吸水性を高め、強度および形態安定性を補強する役割を果たす。
補強シート１４０は、天然繊維および合成繊維を含む。前記天然繊維および合成繊維は、補強シート１４０に耐久性、耐水性、耐腐食性および強度を向上させる役割を果たす。
補強シート１４０において、天然繊維および合成繊維の配合比率は特に限定されない。例えば、補強シート１４０は、天然繊維および合成繊維が１：９〜９：１の比率で混合されてもよい。
また、補強シート１４０の厚さは特に限定されない。例えば、補強シート１４０は、０．５ｍｍ〜１ｍｍの厚さを有する薄膜シートに製作することができる。
なお、補強シート１４０の密度は０．３〜１．０ｇ／ｃｍ３であってもよい。それ以外の密度を有することもできるが、補強シート１４０の密度が０．３ｇ／ｃｍ３未満である場合は、剛性が多少弱いという問題がある。その反面、補強シート１４０の密度が１．０ｇ／ｃｍ３を超過する場合は、軽量化に不利であるという問題点がある。
一方、前記天然繊維の種類または大きさのうち少なくとも一つは限定されない。例えば、前記天然繊維は、黄麻、洋麻（ＫＥＮＡＦ）、サイザル麻、竹のうち少なくとも一つであってもよい。一方、前記天然繊維は、太さが４０〜１２０μｍ、長さが４０〜８０ｍｍであるものを用いることができる。
補強シート１４０において、前記天然繊維および前記合成繊維の長さは４０〜１２０ｍｍであってもよい。前記天然繊維および前記合成繊維の長さが各々４０ｍｍ以下である場合は、補強シート１４０の物性および表面張力が弱まるという問題がある。その反面、前記天然繊維および前記合成繊維の長さが１２０ｍｍ以上である場合は、補強シート１４０を製造するためのカーディング工程（ｃａｒｄｉｎｇ）において各々の繊維が絡まるだけでなく、自動車内装材の成形時に天然繊維の切れ現象が発生して自動車内装材の曲げ強度および曲げ弾性率が低下するという問題点がある。
前記合成繊維は、低融点ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレンまたは生分解性樹脂繊維のうち少なくとも一つであってもよい。
ここで、前記生分解性樹脂繊維は、微生物が分泌する酵素によって分解される繊維を意味する。前記生分解性樹脂繊維の種類は特に限定されない。例えば、ポリ乳酸（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ；ＰＬＡ）またはセルロースアセテート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ；ＣＡ）であってもよい。
コーティング膜１６０は、補強シート１４０の外側面に形成され、補強シート１４０の曲げ特性を向上させる役割を果たす。
コーティング膜１６０は、紫外線硬化樹脂または熱硬化型バイオゲルで形成することができる。
前記紫外線硬化樹脂は、紫外線（２００ｎｍ〜４００ｎｍ）の光を受けることによって硬化する樹脂を意味する。前記紫外線硬化樹脂は、光開始剤、光重合オリゴマー、光重合モノマーおよび添加剤を含む。一方、前記光重合オリゴマーは、一液型ウレタンアクリル系オリゴマー、二液型ウレタンアクリル系オリゴマー、エポキシアクリル系オリゴマー、ポリエステルアクリル系オリゴマーまたはアクリル系オリゴマーのうち少なくとも一つであってもよい。
前記熱硬化型バイオゲル（バイオレジン）は、バイオ（動物または植物）に基づき、熱によって硬化する物質を意味する。前記熱硬化型バイオゲルは、公知の物質を用いることができるため、ここでは詳しい説明を省略する。
自動車内装材用多層構造物１００は、コーティング膜１６０の外側面に積層される表皮層１８０をさらに含むことができる。表皮層１８０は、ポリオレフィン系またはポリエステル系からなる不織布形態に製造することができる。
表皮層１８０を不織布形態に製造する場合、溶剤型接着剤やホットメルト型接着剤を用いることがなくてもコーティング膜１６０と熱接着が可能であるため、工程が簡素化されるという長所がある。また、接着剤を用いなくてもよいため、接着剤による悪臭問題が発生しないという長所がある。
以下では、本発明の実施例による自動車内装材用多層構造物１００の製造方法について説明する。同一符号は同一部材を示す。一方、ポリプロピレン発泡シート１２０、補強シート１４０、コーティング膜１６０、表皮層１８０の構成については上述した通りであるので、以下では説明の便宜のために製造方法についてのみ記述する。
図２は、本発明の実施例による自動車内装材用多層構造物１００製造方法のフローチャートである。図３は、図２のコーティング膜形成方法のフローチャートである。
図２および図３を参照すれば、自動車内装材用多層構造物の製造方法は、先ず、ポリプロピレン発泡シート１２０を形成する。ポリプロピレン発泡シート１２０は通常の方法によって形成することができる。例えば、ポリプロピレン樹脂またはポリプロピレン樹脂を含む２種の樹脂を混合し、架橋助剤および発泡剤などの添加剤を混合して押出成形装置を介して一定厚さのシート形態に押出することができる。
また、電子線を照射し、前記電子線が照射されたシートを熱オーブンに通過させて連続相の発泡シートを形成することができる。また、押出機ダイで直接押出発泡することにより、ポリプロピレン発泡シートを形成することもできる（以上、Ｓ１００ステップ）。
その次に補強シート１４０を製造する。補強シート１４０は、天然繊維および合成繊維をニードルパンチング方法によって混合し、熱ローラー工程によって薄膜シートの形態に製造することができる。一方、前記合成繊維は、熱ローラー工程において、前記熱ローラー温度によって溶けられる合成繊維である。前記合成繊維の例は前述したものと同じである。
補強シート１４０をニードルパンチング方法だけを使って製造する場合は、表面張力が弱くなるので曲げ特性を満足させ難いという問題がある。したがって、補強シート１４０をニードルパンチングした後に熱ローラー工程によって製造することにより、上述した問題点を解決することができる（以上、Ｓ２００ステップ）。
その次、補強シート１４０の外側面にコーティング膜１６０を形成する。コーティング膜１６０は、紫外線硬化樹脂または熱硬化型バイオゲルで形成することができる。
前記紫外線硬化樹脂を用いてコーティング膜１６０を形成する場合は、補強シート１４０の外側面に前記紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線を照射してコーティング膜１６０を形成させることができる。
例えば、補強シート１４０の外側面にウレタンアクリル系紫外線硬化型樹脂を５〜３０μｍの厚さで塗布し、８００〜１２００ｍＪ／ｃｍ２（５０〜６０℃）の紫外線を照射して硬化させることにより、コーティング膜１６０を形成させることができる。
前記熱硬化型バイオゲルを用いてコーティング膜１６０を形成する場合は、補強シート１４０の外側面に前記熱硬化型バイオゲルを塗布し、熱を加えて硬化させることにより、コーティング膜１６０を形成させることができる。
また、コーティング膜１６０が形成された補強シート１４０は連続工程によって製造されることもできる。例えば、補強シート１４０の製造ステップを、ニードルパンチング工程、熱ローラー工程、紫外線硬化樹脂の塗布工程および紫外線照射工程で構成して連続的に製造することができる。また、補強シート１４０の製造ステップを、ニードルパンチング工程、熱ローラー工程、バイオゲルの塗布工程および熱硬化工程で構成することもできる（以上、Ｓ３００ステップ）。
その次、ポリプロピレン発泡シート１２０の少なくとも一面にコーティング膜１６０が形成された補強シート１４０を積層させる。前記積層方法は、ポリプロピレン発泡シート１２０および補強シート１４０を連続的に熱によってラミネーションすることができる。また、ポリプロピレン発泡シート１２０を二重にして補強シート１４０とラミネーションすることもできる。
一方、ポリプロピレン発泡シート１２０および補強シート１４０を熱によってラミネーションする時、ポリプロピレン発泡シート１２０と補強シート１４０とを互いに異なる温度で予熱してラミネーションすることもできる。この場合は、ラミネーション後に発生可能なシワおよび重なり現象を抑制することができる（以上、Ｓ４００ステップ）。
自動車内装材用多層構造物の製造方法は、コーティング膜１６０の外側面にポリオレフィン系またはポリエステル系からなる不織布形態の表皮層１８０を積層させるステップをさらに含むことができる。表皮層１６０は、コーティング膜１６０と熱による溶融接着方式で積層させることができる（以上、Ｓ５００ステップ）。
上述したように、本発明の実施例は、自動車内装材用多層構造物において、補強シートに紫外線硬化樹脂または熱硬化型バイオゲルでコーティング膜を形成することによって曲げ特性を向上させることができる。
また、天然繊維および合成繊維をニードルパンチングした後、熱ローラーを利用して補強シートを製造することにより、補強シートの密度減少による物性低下を防止することができる。以上、本発明の実施例について説明したが、当該技術分野で通常の知識を有した者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想から逸脱しない範囲内で構成要素の付加、変更、削除または追加などによって本発明を様々に修正および変更させることができ、また、これも本発明の権利範囲内に含まれると言える。

Claims (23)

  1. ポリプロピレン発泡シート（１２０）；
    前記ポリプロピレン発泡シート（１２０）の少なくとも一面に積層され、天然繊維および合成繊維を含んでニードルパンチングした後、熱ローラー工程によって製造された、密度が０．３〜１．０ｇ／ｃｍ ３ である補強シート（１４０）；および
    前記補強シート（１４０）の外側面に形成される、紫外線硬化樹脂または熱硬化型バイオゲルで形成され、前記補強シート（１４０）以外の部材と接触しない状態で硬化されたコーティング膜（１６０）を含む自動車内装材用多層構造物。
  2. 前記コーティング膜（１６０）の外側面に積層され、ポリオレフィン系またはポリエステル系からなる不織布形態の表皮層（１８０）をさらに含む、請求項１に記載の自動車内装材用多層構造物。
  3. 前記ポリプロピレン発泡シート（１２０）は、ポリプロピレン５０〜８０重量部に線形低密度ポリエチレンまたはエラストマー２０〜５０重量部を混合して構成される、請求項１に記載の自動車内装材用多層構造物。
  4. 前記ポリプロピレン発泡シート（１２０）の発泡倍率は３〜４０倍である、請求項１に記載の自動車内装材用多層構造物。
  5. 前記ポリプロピレン発泡シート（１２０）は、一重または二重でラミネーションして形成される、請求項１に記載の自動車内装材用多層構造物。
  6. 前記補強シート（１４０）は、天然繊維および合成繊維が１：９〜９：１の比率で混合される、請求項１に記載の自動車内装材用多層構造物。
  7. 前記天然繊維および前記合成繊維の長さは４０〜１２０ｍｍである、請求項１に記載の自動車内装材用多層構造物。
  8. 前記天然繊維は、黄麻、洋麻（ＫＥＮＡＦ）、サイザル麻または竹のうち少なくとも一つである、請求項１または６に記載の自動車内装材用多層構造物。
  9. 前記合成繊維は、低融点ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレンまたは生分解性樹脂繊維のうち少なくとも一つである、請求項１または６に記載の自動車内装材用多層構造物。
  10. 前記生分解性樹脂繊維は、ポリ乳酸（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ；ＰＬＡ）またはセルロースアセテート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ；ＣＡ）である、請求項９に記載の自動車内装材用多層構造物。
  11. 前記紫外線硬化樹脂は、光開始剤、光重合オリゴマー、光重合モノマーおよび添加剤を含み、
    前記光重合オリゴマーは、一液型ウレタンアクリル系オリゴマー、二液型ウレタンアクリル系オリゴマー、エポキシアクリル系オリゴマー、ポリエステルアクリル系オリゴマーまたは混合型アクリル系オリゴマーのうち少なくとも一つである、請求項１に記載の自動車内装材用多層構造物。
  12. ポリプロピレン発泡シート（１２０）を形成する第１ステップ（Ｓ１００）；
    天然繊維および合成繊維を含んでニードルパンチングした後、熱ローラー工程によって、密度が０．３〜１．０ｇ／ｃｍ ３ である補強シート（１４０）を製造する第２ステップ（Ｓ２００）；
    前記補強シート（１４０）の外側面に紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線を照射すること、または前記補強シート（１４０）の外側面に熱硬化型バイオゲルを塗布し、熱を加えて硬化させることで、前記補強シート（１４０）の外側面にコーティング膜（１６０）を形成させる第３ステップ（Ｓ３００）；および
    前記ポリプロピレン発泡シート（１２０）の少なくとも一面に前記補強シート（１４０）を積層させる第４ステップ（Ｓ４００）を含む自動車内装材用多層構造物の製造方法。
  13. 前記第４ステップ後に、
    前記コーティング膜（１６０）の外側面にポリオレフィン系またはポリエステル系からなる不織布形態の表皮層（１８０）を積層させる第５ステップ（Ｓ５００）をさらに含む、請求項１２に記載の自動車内装材用多層構造物の製造方法。
  14. 前記ポリプロピレン発泡シート（１２０）は、ポリプロピレン５０〜８０重量部に線形低密度ポリエチレンまたはエラストマー２０〜５０重量部を混合して構成される、請求項１２に記載の自動車内装材用多層構造物の製造方法。
  15. 前記ポリプロピレン発泡シート（１２０）の発泡倍率は３〜４０倍である、請求項１２に記載の自動車内装材用多層構造物の製造方法。
  16. 前記ポリプロピレン発泡シート（１２０）は、一重または二重でラミネーションして形成される、請求項１２に記載の自動車内装材用多層構造物の製造方法。
  17. 前記補強シート（１４０）は、天然繊維および合成繊維が１：９〜９：１の比率で混合される、請求項１２に記載の自動車内装材用多層構造物の製造方法。
  18. 前記天然繊維および前記合成繊維の長さは４０〜１２０ｍｍである、請求項１２に記載の自動車内装材用多層構造物の製造方法。
  19. 前記天然繊維は、黄麻、洋麻（ＫＥＮＡＦ）、サイザル麻または竹のうち少なくとも一つである、請求項１２または１７に記載の自動車内装材用多層構造物の製造方法。
  20. 前記合成繊維は、低融点ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレンまたは生分解性樹脂繊維のうち少なくとも一つである、請求項１２または１７に記載の自動車内装材用多層構造物の製造方法。
  21. 前記生分解性樹脂繊維は、ポリ乳酸（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ；ＰＬＡ）またはセルロースアセテート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ；ＣＡ）である、請求項２０に記載の自動車内装材用多層構造物の製造方法。
  22. 前記紫外線硬化樹脂は、光開始剤、光重合オリゴマー、光重合モノマーおよび添加剤を含み、
    前記光重合オリゴマーは、一液型ウレタンアクリル系オリゴマー、二液型ウレタンアクリル系オリゴマー、エポキシアクリル系オリゴマー、ポリエステルアクリル系オリゴマーまたは混合型アクリル系オリゴマーのうち少なくとも一つである、請求項１２に記載の自動車内装材用多層構造物の製造方法。
  23. 前記第２ステップおよび前記第３ステップは連続工程によってなされる、請求項１２に記載の自動車内装材用多層構造物の製造方法。
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