JP2004058414A - 自動車用内装材 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量、かつ廃棄の際に容易に燃える自動車用内装材を提供する。
【解決手段】ウレタンフォーム層、およびウレタンフォーム層の少なくとも１つの主表面に付着させたカーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートからなる自動車用内装材。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量で焼却できる高剛性ポリウレタン／ポリウレア自動車用内装材、特に自動車内装天井に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、サンドウィッチ構造の表面材に使用される補強材としてはガラス繊維マットがほとんどで、広く一般に使用されているが、使用後の処理に際して、例えば焼却によるエネルギー回収をする場合、ガラス繊維マットは不燃性の為、灰として残る等の問題がある。また可燃性の補強材として天然繊維マットや天然繊維ファイバー、紙等が一部使用されているが、十分な剛性を得るためにはガラスよりも重くなる。
【０００３】
サンドウィッチ構造を有した自動車内装天井の技術としては、軟質ウレタンフォームにイソシアネートを含浸し、その上へ水と触媒を加え、両面をガラス繊維マットで補強した成形品の技術（特公昭６３−７５７７号公報）や連続気泡の常温成型しうる硬質ウレタンフォームを、接着剤が施されている２枚のガラス繊維マットの間に挟み込み熱成形する技術（特開平４−２１１４１６号公報）等があるが、いずれも補強材としてはガラス繊維マットが使用されている。このガラス繊維マットの補強効果は優れているものの、かなり高価であり、又廃棄の際に、焼却によるエネルギー回収をする場合、不燃性の為に灰分として残ってしまう等の問題がある。
【０００４】
ガラス繊維マットに代えて、麻の繊維の撚り合わせ糸を織った織物（例えば、ＪＩＳ規格のヘッシャンクロス１０号）を用いた内装天井が市販されている。ジュート布と呼ばれるこの織物は、麻の糸（太さ：１〜３ｍｍ）を、１つの糸の縁と隣の糸の縁との間の間隔２ｍｍ〜４ｍｍの間隔でかなり粗い目で織った目付１５０〜３００ｇ／ｍ^２の織物である。この内装材は、伸び縮みが不自由な為、絞り成形部分でしわが発生する。また撚り合わせ糸では接着剤が中まで含浸しにくい為、硬化が不十分で表面に凹凸が発生しやすい。また、網目が粗く隙間部分が多い為に充分な補強効果が発揮されず剛性は低い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の１つの目的は、廃棄の際に容易に焼却出来る自動車用内装材を提供することにある。本発明の他の目的は、軽量かつ高剛性の自動車用内装材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ウレタンフォーム層、およびウレタンフォーム層の少なくとも１つの主表面に付着させたカーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートからなる自動車用内装材を提供する。
【０００７】
本発明の自動車用内装材は、ウレタンフォーム層、およびウレタンフォーム層の少なくとも１つの主表面に付着させたカーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートからなる。ウレタンフォーム層の２つの主表面の一方または両方にカーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートが付着されている。一般に、本発明の自動車用内装材は、ウレタンフォーム層の２つの主表面のそれぞれに、１枚のカーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシート（合計２枚のシート）を付着させたサンドウィッチ構造である。
【０００８】
ウレタンフォーム層は、硬質、半硬質、軟質のどのようなウレタンフォームであってもよいが、硬質ウレタンフォームが好ましい。ウレタンフォーム層は、熱成形可能であり、連続気泡を有する。ウレタンフォーム層の密度は、０．０２ｇ／ｃｍ^３〜０．１ｇ／ｃｍ^３、ウレタンフォーム層の厚みは、２ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。
【０００９】
自動車用内装材の補強材として、カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートを使用する。一般に、カーボンファイバーの直径は５〜２０μｍ、長さは０．５〜１００ｍｍである。有機繊維としては、天然繊維、例えば、植物繊維（例示すれば、麻、亜麻、黄麻、サイザル麻、木材、ケナフ）、動物繊維（例示すれば、羊毛）；合成繊維、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリアクリル、ポリオレフィン；半合成繊維、例えば、レーヨン、アセテートなどが挙げられる。有機繊維の直径は、１０〜１０００μｍ、長さは、５〜１０００ｍｍである。一般に、カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートの厚みは０．１ｍｍ〜１０ｍｍである。
【００１０】
カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートの目付（単位面積当たりの重さ）は、一般的に１０ｇ／ｍ^２〜２００ｇ／ｍ^２、好ましくは２０ｇ／ｍ^２〜１００ｇ／ｍ^２である。カーボンファイバーと有機繊維の混合重量比は、一般に９５：５〜５：９５、例えば９０：１０〜１０：９０、特に８０：２０〜２０：８０である。
【００１１】
カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートの製造方法は、限定されず、均一なカーボンファイバーの分布とシートの厚みが得られれば、あらゆる製造方法が使用可能である。カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートの製造方法の例としては、例えば湿式抄紙法および乾式不織法が挙げられる。カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートは補強材として良好な性能を与える。カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートは、成形天井等複雑形状に成形しても破れる事無く形状に追従し良好な補強材となる。
【００１２】
例えば、カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートに接着剤を含浸し、ウレタンフォームの表面に接着させることによって、本発明の内装材を製造することができる。接着剤の例は、ウレタン系接着剤、イソシアネート系接着剤である。接着剤の量は、カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートの目付に対して、５０〜２００重量％の量であってよい。
【００１３】
カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートの上に、他の可燃性補強材シートが存在してもよい。他の可燃性補強材は、カーボンファイバー以外の材料からなる。他の可燃性補強材は、例えば、合成繊維の布であってよい。内装材は、例えば、ウレタンフォーム層の両面にカーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートが存在し、２つのカーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートの外側に合成繊維の布が存在するサンドウィッチ構造であってよい。合成繊維の例は、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、ポリビニルアルコール、ポリオレフィン、ポリウレタンなどである。布は、織布、編布、不織布などであってよい。合成繊維の布の１つの例は、ポリエステル不織布である。他の可燃性補強材が繊維から構成される場合に、この繊維の太さは、一般的に、５〜５０μｍである。他の可燃性補強材シートの厚みは、一般的に、０．１〜１．０ｍｍである。他の可燃性補強材シートの単位面積当たりの重さは、一般的に、１０ｇ／ｍ^２〜２００ｇ／ｍ^２、好ましくは２０ｇ／ｍ^２〜８０ｇ／ｍ^２である。他の可燃性補強材シートの付着は、接着剤（例えば、ウレタン系接着剤、イソシアネート系接着剤）、熱圧着、などによって行える。
【００１４】
本発明の内装材の単位面積当りの重さは、一般に２００〜１０００ｇ／ｍ^２、例えば３００〜７００ｇ／ｍ^２である。内装材の曲げ弾性率は、一般に１０００〜６０００　Ｋｇ／ｃｍ^２、例えば２０００〜４０００Ｋｇ／ｃｍ^２である。
【００１５】
本発明の内装材は、効率的にサンドウィッチ構造の効果を発揮し、補強材による補強効果を出すことが出来る。
【００１６】
【実施例】
以下に実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明する。
以下の例において成形品の評価は、次のように行った。
【００１７】
（１）曲げ弾性率
ＪＩＳＫ６３０１に準じて曲げ弾性率を測定した。成形品より長さ１５０ｍｍ、幅５０ｍｍのサンプルを切り出し、支点間距離１００ｍｍ、テストスピード５０ｍｍ／ｍｉｎ．で測定した。
【００１８】
（２）成形性
脱型時の剛性、カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートの形状追従性等で判定した。
【００１９】
実施例１
工程（１）
カーボンファイバーと麻繊維が２：１の重量比で作られたシート（厚さ０．２ｍｍ、目付３５ｇ／ｍ^２）にポリメリックＭＤＩ（粘度　約１００ｍｐａ．ｓ／２５℃、ＮＣＯ含量３１．５％、住化バイエルウレタン（株）製、ＳＢＵ　イソシアネート　０３５７）を、３０ｇ／ｍ^２の量でスプレー塗布した。
【００２０】
工程（２）
単位面積重量１６５ｇ／ｍ^２の連続気泡を有する熱成形可能な硬質ウレタンフォームシート（縦３３ｃｍ×横３３ｃｍ×厚さ５．５ｍｍ）の両面に、ビスジメチルアミノエチルエーテルの１％水溶液を２０ｇ／ｍ^２の量で両面にスプレー塗布した。
【００２１】
工程（３）
工程（２）の処理を行った硬質ウレタンフォームの両面に工程（１）の処理を行ったカーボンファイバーと麻繊維が２：１の重量比で作られたシートを置き、更にその両面にポリエステル製不織布（単位面積重量　３０ｇ／ｍ^２）を置いて、１３０℃の平板形状金型で３０秒加圧（圧力：１０ｂａｒ）し、厚さ４ｍｍの成型品を作製した。
この成形品は、密度（見掛密度）０．０９ｇ／ｃｍ^３で、単位面積重量３６０ｇ／ｍ^２と非常に軽量にもかかわらず、曲げ弾性率は３０００ｋｇ／ｃｍ^２　の値を示し、自動車内装天井としての性能を充分有していた。
【００２２】
実施例２
工程（１）
カーボンファイバーと麻繊維が２：１の重量比で作られたシート（厚さ０．２ｍｍ、目付３５ｇ／ｍ^２）にポリメリックＭＤＩ（粘度　約１００ｍｐａ．ｓ／２５℃、ＮＣＯ含量３１．５％、住化バイエルウレタン（株）製、ＳＢＵ　イソシアネート　０３５７）を、３０ｇ／ｍ^２の量でスプレー塗布した。
【００２３】
工程（２）
単位面積重量１６５ｇ／ｍ^２の連通気泡を有する熱成形可能な硬質ウレタンフォームシート（縦３３ｃｍ×横３３ｃｍ×厚さ５．５ｍｍ）の両面に、ビスジメチルアミノエチルエーテルの１％水溶液を２０ｇ／ｍ^２の量で両面にスプレー塗布した。
【００２４】
工程（３）
工程（２）の処理を行った硬質ウレタンフォームシートの両面に工程（１）のカーボンファイバーと麻繊維が２：１の重量比で作られたシートを置き、更にその両面にポリエステル製不織布（単位面積重量　３０ｇ／ｍ^２）を置いて、１３０℃の深絞り形状金型で３０秒加圧し（圧力：１０ｂａｒ）。厚さ３〜５ｍｍの天井類似形状成型品を作製した。
この成形品は、金型からの取り出し時剛性も充分にあり、成形品表面も凹凸が無く自動車内装天井として充分使用出来る外観であった。
【００２５】
比較例１
工程（１）
ガラス繊維マット（厚さ０．５ｍｍ、目付１００ｇ／ｍ^２）にポリメリックＭＤＩ（粘度　約１００ｍｐａ．ｓ／２５℃、ＮＣＯ含量３１．５％、住化バイエルウレタン（株）製、ＳＢＵ　イソシアネート　０３５７）を、３０ｇ／ｍ^２の量でスプレー塗布した。
【００２６】
工程（２）
単位面積重量１６５ｇ／ｍ^２の連続気泡を有する熱成形可能な硬質ウレタンフォーム（縦３３ｃｍ×横３３ｃｍ×厚さ５．５ｍｍ）の両面に、ビスジメチルアミノエチルエーテルの１％水溶液を２０ｇ／ｍ^２の量で両面にスプレー塗布した。
【００２７】
工程（３）
工程（２）処理を行った硬質ウレタンフォームの両面に工程（１）の処理を行ったガラス繊維マットを置き、更にその両面にポリエステル製不織布（単位面積重量　３０ｇ／ｍ^２）を置いて、１３０℃の平板形状金型で３０秒加圧し、厚さ４ｍｍの成型品を作製した。
この成形品は、密度（見掛密度）０．１２ｇ／ｃｍ^３で、単位面積重量５００ｇ／ｍ^２、曲げ弾性率は３５００ｋｇ／ｃｍ^２　の値を示した。
【００２８】
【発明の効果】
カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートは、カーボンファイバーと有機繊維のそれぞれの特性が生かされ相乗効果を発揮する。カーボンファイバーの特性である高い引っ張り強度により、サンドウィッチ構造物の補強材として使用すると、非常に軽量で高剛性の成形品が出来る。又、有機繊維は成形天井のように接着剤を介して芯材のウレタンフォームと接着する場合にはその優れた吸湿性により接着剤が機能しやすく接着強度が高くなる。成形品の外観上も、表皮等を余分な接着剤で汚すことはない。又、カーボンファイバーの脆さとその脆さから発生するカーボンファイバー紛が、有機繊維を混合する事によって解消される。カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートを有する内装材は、廃棄の際に、容易に燃え、焼却によるエネルギー回収が可能となる。

Claims (5)

1. ウレタンフォーム層、およびウレタンフォーム層の少なくとも１つの主表面に付着させたカーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートからなる自動車用内装材。
2. カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートである補強材をウレタンフォーム層の片面または両面に付着させた請求項１に記載の自動車用内装材。
3. カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートの上に合成繊維の布を付着させた請求項１に記載の自動車用内装材。
4. カーボンファイバーと有機繊維の混合で作られたシートの目付（単位面積当たりの重さ）が、１０ｇ／ｍ^２〜２００ｇ／ｍ^２である請求項１に記載の自動車用内装材。
5. ウレタンフォーム層が、熱成形可能な連続気泡を有する密度０．０２ｇ／ｃｍ^３〜０．１ｇ／ｃｍ^３のウレタンフォームである請求項１に記載の自動車用内装材。