JP2001517169A - リサイクル・トリム構成体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、車両のトリム構成体のリサイクルの方法に関する。本発明は、スクラップ材をシュレッドして、フルフ材にし、ポリイソシアネートとポリオールとの混合物、または、ポリイソシアネートから結合剤を形成し、プリプレグ混合物を形成するようにこのフルフ材を結合剤および水と混合させ、そしてこのプリプレグ混合材からプリプレグ・シートを形成し、さらにこのプリプレグ・シートを加熱圧縮モールドして、完成された複合体のトリム・パネルを製造する。最終ステップの圧縮モールドのときに、装飾的カバーを備える完成されたトリム・パネルを製造するように、装飾的カバーストックを含むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 リサイクル・トリム構成体 技術分野 本発明は、車両のトリム構成体のリサイクルの方法に関し、より詳細には、車 両用のヘッドライニング（天井裏張り：headliner）の使用済みのスクラップと 製造時のスクラップとを車両用のトリム・パネルの完成品に変換可能にすること に関する。 背景技術 ポリウレタンは、乗用車両に最も広く用いられる高分子材である。車両の部品 を含むポリウレタンの製造において、大量の製造時スクラップが生じる。さらに 、車両を解体するときに、大量の使用済みポリウレタンが生じる。連邦取締り法 の増大と利用可能な埋立てスペースの減少のため、このスクラップ材の取り扱い について多くの関心が集まっている。利用可能な代替案に関し、ポリウレタン・ スクラップ材のリサイクルは、依然として最大の長期課題である。 車両用のヘッドライニングに関するポリウレタンのリサイクルについての一つ の問題点は、このヘッドライニングが、一般には、ナイロン、ポリエステル繊維 、セルロース・フィルム、準剛性および柔軟性の熱硬化性ポリウレタン泡沫、お よびグラス・ファイバーを含むいろいろな材料の複合体であることである。これ ら個々の構成 体の分離は困難であり、コストがかかることになる。さらに、使用済みのスクラ ップ材は、汚れや自動車用フルードのような不純物をしばしば含む。 それゆえに、製造時と使用済みの両方におけるポリウレタン・スクラップ材を リサイクルするための迅速で、確実な、コスト効果のある、そして比較的簡便な システムの提供が所望される。本発明は、車両のヘッドライニングの製造時スク ラップと使用済みスクラップとの両方を、車両に引き続き使用するための広範な 種類のパネルにする迅速で、確実な、そしてコスト効果のあるリサイクルを可能 にする。 発明の開示 本発明は、スクラップ材をシュレッド（破砕）して、フルフ材（軟毛状材：fl uff）にし、ポリイソシアネート(polyisocyanates)とポリオール(polyol)との混 合物、または、ポリイソシアネートから結合剤を形成し、プリプレグ(形成前の ガラス繊維への樹脂含浸物：pre-preg)混合物を形成するようにこのフルフ材を 結合剤および水と混合させ、そしてこのプリプレグ混合材からプリプレグ・シー トを形成し、さらにこのプリプレグ・シートを加熱圧縮モールドして、車両用の さまざまなトリム・パネルにすることを含む。 本発明によれば、パネルに設置することのできる装飾的カバーストック（カバー 部材）を提供可能となる。このパネルは、成形加工されるので、それ以上の製造 工程は不要だからである。 本発明は、車両ヘッドライニングのスクラップ材のための更なる 埋立てスペースを見出す困難さを無くす。 さらに、本発明は車両用の広範な種類のトリム・パネルのための低コストの製 造方法を提供する。このような用途は、車両の新たなヘッドライニング、内部ト リム・パネル、音響吸収パネル、およびフードとトランク部分のライニングを含 む。 この発明のさまざまな特徴と効果は、当業者であれば本明細書の最良な実施の 形態についての後述の詳細な説明から、より明白になる。 図面は詳細な説明とともに以下ように記述される。 図面の簡単な説明 図１は、本発明のステップを記した流れ図である。 図２は、本発明により製造されるトリム・パネルの断面図である。 最良な発明の実施の形態 図１は、この発明における基本的なステップを示すフロー・チャートである。 この発明の前記ステップの検討において、車両中のポリウレタンの他の発生源や 、内部トリム・パネルを含む他の発生源によるスクラップ材が、出発物質のスク ラップ材として用いることが可能であることは、当業者であれば解るであろうが 、車両ヘッドライニングは、スクラップ材の周知の発生源である。ヘッドライニ ング・スクラップ材の２つの主要な発生源は、車両ヘッドライニングを形成する プロセスの間に発生される製造時スクラップ材と、車 両の解体の間に発生する使用済みヘッドライニング・スクラップ材とである。第 １ステップにおいて、スクラップ材は通常のシュレッダ装置によって最終的な直 径が２〜１０ｍｍになるように粉砕される。この粉砕されたスクラップ材は、フ ルフ材として知られる。 次のステップは、結合剤の形成である。結合剤を選ぶ上での必須なパラメータ としては、プリプレグ・シートの取り扱いが可能になるように妥当な時間のため にプレーポリマ（重合前：pre-polymerized）状態を維持することが可能である ことが挙げられる。さらに、結合剤は、ポストキュア（後硬化）せずに１００℃ から２５０℃における１５から６０秒の圧縮モールド製造下における保持が可能 でなければならない。２つの結合剤が、本発明において効果が見出されている。 第１の結合剤はポリオールとポリイソシアネートとの組み合わせである。効果 的なポリイソシアネートは、ポリ・メチレン・ポリフェニル・ポリイソシアネー ト（ポリＭＤＩ）［poly(methylene)(polyphenyl)(polyisocyanate)(poly-MDI) ］；トルエン・ジイソシアネート(toluene diisocyanate)(ＴＤＩ)；またはナフ チレン・ジイソシアネート(napthylene diisocyanate)(ＮＤＩ)を含む。ポリＭ ＤＩは、最も効果的なポリイソシアネートの一つであり、イソシアネートの官能 基を２．１から３．０の間に変更可能なポリメチレン・ポリフェニル・ポリイソ シアネート(polymethylene polyphenyl polyisocyanate)とジフェニルメタン・ ジイソシアネート(diphenylmethane diisocyanate)との組み合わせである。しか し、当業者が解るように、他のイソシアネート、イソシアネート末端混合物また は イソシアネート・準プレ−ポリマは本発明においても有益に用いることができる 。ポリオールについては試験が為されており、数多くのポリエステルとポリエー テルとのポリオールは、適切な結合剤の形成において有益である。特に適切なポ リオールは、ヘキスト−セラニーズ(Hoechst-Celanese)から入手可能なテレート (Terate)２０３である。テレート２０３は、ソーダ水ボトルやフィルムのような ポリエチレン・テレフタレートの使用後製品のスクラップから生成される低コス トにリサイクルされるポリエステル・ポリオールであるので、とりわけ適切であ る。しかしながら、１００から２００の範囲内の等量を有する他のポリオールも 、方法論的には有益である。ポリイソシアネートのポリオールに対する比は、形 成と保持の許容可能な特性を備えるプリプレグ・シートの製造に関して重要であ る。好ましくは、ポリオールよりも多量のポリイソシアネートを含む。より好ま しくは、等量比は３対１（ポリイソシアネート対ポリオール）より大きい。ポリ オール１部に対するポリイソシアネート５部の等量比は、許容可能な特性を備え る結合剤を生成するための最も好ましいことが見出されている。水と混合させる と、このポリイソシアネートとポリオールとの結合は、ポリウレタン−尿素結合 薬剤を生成する。 第２の許容可能な結合剤は、ポリオールの付加無しに生成できる。換言すれば 、結合剤の単独構成物のような前述のポリイソシアネート類は、許容可能な混合 物を生成できる。最も好ましいポリイソシアネートは、ポリＭＤＩである。水と 混合させると、この結合剤は尿素重合物(polyurea)を生成する。 この方法論における次のステップは、プリプレグ混合物を形成するように選ば れる結合剤と水とフルフ材とを混合することである。結合剤を加えたフルフ材の １００重量部に対して２〜２０重量部の量の水を加える。最も好ましい水の量は 、結合剤を加えたフルフ材の１００重量部に対して、５〜１０重量部の量である 。結合剤に対するフルフ材の割合は、結合剤の２０から３重量部と、混合される フルフ材の重量部８０から９７と、の間の範囲でそれぞれ変更可能である。最も 好ましい範囲は、結合剤に対するフルフ材の割合は、それぞれ、結合剤の１０か ら３重量部と混合されるフルフ材の９０から９７重量部である。結合剤がポリイ ソシアネート単独から構成されるときは、結合剤は、フルフ材のフリー水酸基と 水とに反応する。 この方法論における次のステップは、室温において水とフルフ材とを加えた結 合剤を勢いよく混合することである。水を付加する別の効果は、この混合工程の 間の結合剤の分散の補助である。勢いよい混合に続き、得られたプリプレグ混合 物は、シート・モールドの中に配置され、テフロン・シートによって覆われる。 プリプレグ混合物に室温にて１平方インチあたり３０から１００ポンドの圧縮力 を与える。圧縮の間の４０から５５℃の間への温度上昇によって、より強固なプ リプレグ・シートになる。本発明のこの特徴点によって、少量のみの結合剤の重 合が起こる。プリプレグ・シートは、ポリエチレン・フィルムによって密封され て保管される場合には、数時間から数カ月までの貯蔵寿命を有する。 本発明における最終ステップは、トリム・パネルのような最終製 品を生成するように上昇温度でのプリプレグ・シートの圧縮モールド（圧縮型押 し）を含む。この発明の結合剤を用いると、ポストキュアせずに１００から２２ ０℃にて１５から６０秒の間の圧縮サイクルを用いる圧縮モールドによってプリ プレグ・シートを、トリム・パネルにすることができる。プリプレグ・シートの 圧縮モールドによって製造されるパネルは、大きな張力強度、曲げ強度、曲げ係 数と圧縮強度を示す。結合剤の保持（キュアリング：curing）が発生するのは、 圧縮モールドの間においてである。本発明の一つの有意な効果は、以下の通りで ある。すなわち、結合剤はプリプレグ・シート中に有意な重合を有していないの で、装飾的カバーストックは結合剤の付加無しに、プリプレグ・シートの一方の 側面部上の圧縮モールド（圧縮型）の中に配置され、装飾的カバーを備えるトリ ム・パネルを製造するプリプレグ・シートへ装飾的カバーストックを最適に結合 するように選択される圧縮モールド・サイクルの特性値を与えられることである 。 図２には、本発明によって作成されるトリム・パネルの断面図が、１０に概略 示される。トリム・パネル１０は、プリプレグ・シートの圧縮モールド（図示せ ず）から生じる基質層１２を含む。トリム・パネル１０は、トリム・パネル１０ の側面部へ付着する装飾的カバーストック層１４を含むこともできる。本発明に より製造されるトリム・パネルは、ヘッドライニング、内部トリム・パネル、ト ランクとフードのリニア部分、音響吸収パネルや他の車両用パネルとしての用途 を有する。 実験例１ 本発明を用いて製造されるトリム・パネルの一つの例では、結合剤を加えたフ ルフ材の１００グラムに対して、９０重量部のフルフ材原料に、２．１重量部の テレート(Terate)２０３（ヘキスト−セラニーズ社製(Hoechst-Celanese)）、７ ．９重量部のポリＭＤＩ、及び８．３重量部の水を混合した。フルフ材原料は、 勢いよく撹拌され、さらに５ｍｍフレームの２’×２’モールド内に配置され、 室温にて１０分間のあいだ平方インチ当たり３８．６ポンドにて圧縮した。得ら れるプリプレグ・シートは、さらに、ポストキュアせずに３ステップ・モールド における平方インチ当たり８６．８ポンド、１５０℃、６０秒間のモールド圧縮 された。 実験例２ この実験例では、新たな結合剤を加えたフルフ材の１００グラムに対して、９ ５重量部のフルフ材原料に、１．１重量部のテレート(Terate)２０３、３．９重 量部のポリＭＤＩ、及び８．３重量部の水を混合した。フルフ材は、勢いよく撹 拌され、さらに５ｍｍフレームの２’×２’モールド内に注入され、５０℃にて １０分間のあいだ平方インチ当たり５０ポンドにて圧縮した。得られたプリプレ グ・シートは、さらに、ポストキュアせずに１３０℃、６０秒間のあいだモール ド圧縮された。 実験例３ この実験例では、結合剤を加えたフルフ材の１００グラムに対して、９７重量 部のフルフ材原料に、０．６重量部のテレート(Terate)２０３、２．４重量部の ポリＭＤＩ、及び８．３重量部の水を混合した。フルフ材は、室温にて勢いよく 撹拌され、さらに５ｍｍフ レームの２’×２’モールド内に注入され、室温にて１０分間のあいだモールド された。プリプレグ・シートは、さらに、ポストキュアせずに１３０℃、６０秒 間のあいだモールド圧縮された。圧縮モールドされた複合体は、次のような特性 値を有していた：張力強度３．９メガパスカル（ＭＰａ）、ヤング定数２９６Ｍ Ｐａ、曲げ強度９．６ＭＰａ、及び曲げ９８１ＭＰａ。 実験例４ この実験例では、結合剤を加えたフルフ材の１００グラムに対して、９０重量 部のフルフ材原料に、１０重量部のポリＭＤＩ、及び８．３重量部の水を混合し た。得られたフルフ材は、室温にて勢いよく撹拌され、５ｍｍフレームの２’× ２’モールド内に配置され、プリプレグ・シートを形成するようにモールドされ た。このプリプレグ・シートは、さらに、ポストキュアせずに１３０℃、６０秒 間のあいだモールド圧縮された。 実験例５ この実験例では、結合剤を加えたフルフ材の１００グラムに対して、９５重量 部のフルフ材原料に、５重量部のポリＭＤＩ、及び８．３重量部の水を混合した 。得られたフルフ材は、室温にて勢いよく撹拌され、５ｍｍフレームの２’×２ ’モールド内に配置され、プリプレグ・シートを形成するようにモールドされた 。このプリプレグ・シートは、さらに、ポストキュアせずに１３０℃、６０秒間 のあいだモールド圧縮された。圧縮モールドされた複合体は、次のような特性値 を有していた：張力強度６．４メガパスカル（ＭＰａ）、ヤング定数５５１ＭＰ ａ、曲げ強度２６．７ＭＰａ、及び曲げ４９ ２６ＭＰａ。 実験例６ この実験例では、新たな結合剤を加えたフルフ材の１００グラムに対して、９ ０重量部のフルフ材原料に、２．１重量部のテレート(Terate)２０３、７．９重 量部のポリＭＤＩ、及び８．３重量部の水を混合した。フルフ材は、室温にて勢 いよく撹拌され、室温にて５ｍｍフレームの１．５’×１．５’モールド内に配 置され、１０分間のあいだ平方インチ当たり３８．６ポンドにて圧縮した。得ら れたプリプレグ・シートは、さらに、２００℃から２２０℃にて、１５秒間から ３０秒間のあいだ、平方インチ当たり１，３００ポンドから２，２００ポンドに てモールド圧縮された。 上述までの記述は、本来、限定と言うよりもむしろ例示である。開示された発 明の変形や変更は、当業者にとって明白であろうし、また、この変形や変更は、 発明の技術的範囲内となるであろう。従って、この発明がもたらす権利範囲は後 述の請求の範囲を検討することによってのみ決定されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｋ 105:26 Ｂ２９Ｌ 31:58 Ｂ２９Ｌ 31:58 Ｃ０８Ｌ 75:06 Ｃ０８Ｌ 75:06 Ｃ０８Ｇ 18/08 (72)発明者 ゲブレセラシー，ギルマ エム. アメリカ合衆国，ミシガン 48076，サウ スフィールド，ポトマック アヴェニュー 21180 (72)発明者 ウォルフ，ハロルド ジー．ジュニア. アメリカ合衆国，ミシガン 48173 ギブ ラルター，サウス ギブラルター ロード 3023 (72)発明者 フリッシュ，クルト シー. アメリカ合衆国，ミシガン 48138 グロ ス イル，パーク レーン 17986 (72)発明者 クレンナー，ダニエル. アメリカ合衆国，ミシガン 48324 ウエ スト ブルームフィールド，スピンネイカ ー レーン 3203 (72)発明者 センディジャレヴィック，ヴァイド. アメリカ合衆国，ミシガン 48098 トロ イ，アトキンス ロード 6284

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．車両用のトリム・パネルを形成する方法であって、 スクラップ材を破砕して、フルフを形成し、 ポリイソシアネートとポリオールを含む結合剤を形成し、 前記フルフ、前記結合剤、および水を混合して、プリプレグ混合物を得て、 前記プリプレグ混合物をモールドして、プリプレグ・シートを形成し、 前記プリプレグ・シートをモールドして、トリム・パネルを形成することを特 徴とする形成方法。 ２．前記ポリイソシアネートは、ポリ・メチレン・ポリフェニル・ポリイソシア ネートであり、 ポリ・メチレン・ポリフェニル・ポリイソシアネートをポリオールと混合して 前記結合剤を形成することを特徴とする請求項１記載の形成方法。 ３．前記ポリオールは、ポリエステル・ポリオールを含み、 ポリエステル・ポリオールをポリイソシアネートと混合して前記結合剤を形成 することを特徴する請求項１記載の形成方法。 ４．前記ポリオールは、ポリエーテル・ポリオールを含み、 ポリエーテル・ポリオールをポリイソシアネートと混合して前記 結合剤を形成することを特徴する請求項１記載の形成方法。 ５．前記結合剤の量は、前記フルフと前記結合剤とを混合した重量の３から２０ 重量％を含み、 前記結合剤を前記フルフおよび水と混合して、プリプレグ混合物を形成するこ とを特徴する請求項１記載の形成方法。 ６．前記結合剤の量は、前記フルフと前記結合剤とを混合した重量の３から１０ 重量％を含み、 前記結合剤を前記フルフおよび水と混合して、プリプレグ混合物を形成するこ とを特徴する請求項１記載の形成方法。 ７．前記水は、前記フルフと前記結合剤とを混合した重量の２から２０重量％を 含み、 水を前記フルフおよび前記結合剤と混合して、プリプレグ混合物を形成するこ とを特徴する請求項１記載の形成方法。 ８．前記水は、前記フルフと前記結合剤とを混合した重量の５から１０重量％を 含み、 水を前記フルフおよび前記結合剤と混合して、プリプレグ混合物を形成するこ とを特徴する請求項１記載の形成方法。 ９．前記プリプレグ・シートをモールドして前記トリム・パネルを形成するとき に、前記プリプレグ・シートの一方の側面部に隣接し て装飾的カバーストックのシートを配置し、前記装飾的カバーストックが前記ト リム・パネルの一方の側面部のトリム・パネルへ固着することを特徴する請求項 １記載の形成方法。 １０．前記プリプレグ・シートを前記トリム・パネルにする前記モールドは、ト リム・パネルを形成するように１５から６０秒間のあいだに１００℃から１８０ ℃のあいだの上昇温度における圧縮モールドを含むことを特徴する請求項１記載 の形成方法。 １１．前記結合剤は、ポリ・メチレン・ポリフェニル・ポリイソシアネートを含 み、 前記ポリ・メチレン・ポリフェニル・ポリイソシアネート剤を前記フルフおよ び水と混合して、プリプレグ混合物を形成することを特徴する請求項１記載の形 成方法。 １２．車両用のトリム・パネルを形成する方法であって、 スクラップ材を破砕して、粒径が４から１０ｍｍを有するフルフを形成し、 ５等量部のポリ・メチレン・ポリフェニル・ポリイソシアネートと混合した１ 等量部のポリオールの混合物を含む結合剤を形成し、 前記結合剤を加えた前記フルフの１００部に対して９０から９７部の前記フル フと、１０から３部の前記結合剤および８から９部の水を含むプリプレグ混合物 を形成するように前記フルフを前記結合 剤および水と混合し、 前記プリプレグ混合物をモールドして、プリプレグ・シートを形成し、 前記プリプレグ・シートをモールドして、トリム・パネルを形成することを特 徴とする形成方法。 １３．前記ポリオールは、ポリエステル・ポリオールを含み、 ポリエステル・ポリオールをポリ・メチレン・ポリフェニル・ポリイソシアネ ートと混合して前記結合剤を形成することを特徴する請求項１２記載の形成方法 。 １４．前記ポリオールは、ポリエーテル・ポリオールを含み、 ポリエーテル・ポリオールをポリ・メチレン・ポリフェニル・ポリイソシアネ ートと混合して前記結合剤を形成することを特徴する請求項１２記載の形成方法 。 １５．前記プリプレグ・シートの一方の側面部に隣接して装飾的カバーストック のシートを配置し、前記装飾的カバーストックが前記トリム・パネルの一方の側 面部のトリム・パネルへ固着することを特徴する請求項１２記載の形成方法。 １６．前記プリプレグ・シートのモールドは、前記トリム・パネルを形成するよ うに前記プリプレグ・シートの圧縮モールドであることを特徴とする請求項１２ 記載の形成方法。 １７．車両用のトリム・パネルであって、 前記結合剤と水とを混合したフルフを形成した基体層は、８０から９７重量部 のフルフを２０から３重量部の前記結合剤と混合し、この混合物の２から２０重 量部の水を混合し、さらにこれら結合剤とフルフと水とを混合して、プリプレグ 混合物を得て、 前記プリプレグ混合物をプリプレグ・シートへ形成し、 前記プリプレグ・シートを上昇温度にて圧縮モールドすることを特徴とするト リム・パネル。 １８．前記プリプレグ・シートの前記トリム・パネルへの圧縮モールドに先立っ て、前記トリム・パネルは、前記プリプレグ・シートへ形成される装飾的カバー ストック層をさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の車両用のトリム・パ ネル。