JP2005513286A - モールド可能な複合材料およびその製造方法 - Google Patents

モールド可能な複合材料およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

複合テキスタイルはバッティング層、クッション層および表面ファブリックを含む。バッティング層は高融点ファイバおよび低融点ファイバを有する。クッション層をバッティング層にニードリングする。表面ファブリックをクッション層に接着剤で接着する。表面材料／クッション層／バッティング層をヒートセットし、複合部品を形成するのに用いるためにロール状に巻き付ける。バッティング層、クッション層、接着剤および表面材料が全て、例えばポリオレフィンまたはポリエステルなどの同じ化学的性質を有する材料で形成される場合、複合テキスタイルをより容易にリサイクルできる。

Description

本発明は、概して、美的および物理的な性質を付与する表面層、クッション層およびモールド（または成形）可能な層の３つの層を有するモールド可能な複合材料に関する。
複合材料は自動車において、例えばヘッドライナーまたはドアパネルなどの構成要素に使用されている。モールド部品を形成するために典型的に用いられる複合材料は、種々の裏打ち材料に接着される表面材料および硬質モールド材料である。完成したモールド部品を形成するプロセスには、これらの材料を結合することを含むいくつかの工程が必要である。加えて、これら構成部品を形成するのに使用される材料の多くの組合せは類似せず、容易にリサイクルできない。
従って、個々の構成要素の数を減らし、これらモールド部品を形成するのに必要な工程数を減らすことのできる複合材料が求められる。更に、リサイクルが容易となるように、最終部品の構成要素を標準化することが求められる。
発明の詳細な説明
図１を参照して、テキスタイル（または繊維製品）１０として図示する本発明の実施態様の断面図を示す。テキスタイル１０には、バッティング（または芯）層１００、バッティング層１００の上に配置されたクッション層２００、接着剤３００によってクッション層２００に接着された表面（または化粧用もしくは上張り）テキスタイル４００が含まれる。テキスタイル１０から、自動車の部品に使用するための剛性およびクッション性を与えるモールドテキスタイル部品が作製される。
図１に図示する実施態様においては、バッティング層１００は低融点ファイバ１１０および高融点ファイバ１２０を含む不織材料である。低融点ファイバ１１０および高融点ファイバ１２０は、バッティング層１００を適当な厚さで作製するように、クロスレイまたはエアレイされていてよい。１つの好ましい態様においては、低融点ファイバ１１０および高融点ファイバ１２０は同じ化学的性質を有し、例えばポリオレフィンまたはポリエステルなどである。低融点ファイバ１１０は、典型的には、バッティング層１００の全重量の約５０％〜約８５％を占める。高融点ファイバ１２０は、典型的には、バッティング層１００の全重量の約１５％〜約５０％を占める。１つの態様において、低融点ファイバ１１０はバッティング層１００の全重量の約７０％であり、高融点ファイバ１２０はバッティング層１００の全重量の約３０％である。バッティング層１００の典型的な厚さの範囲は約４ｍｍ〜約３０ｍｍである。
図１に図示する実施態様において、クッション層２００は大きい弾性を有するステープルファイバから形成される不織材料である。１つの態様において、クッション層２００を形成するステープルファイバはホロフィルファイバ（または中空糸）またはこれに似たタイプのクッション性ファイバである。クッション層２００は、例えばダイレクト（または直接形成）などの技術によってバッティング層１００の上に縦方向（または長手方向もしくは送り方向）に供給してよく、または予め形成したバッティング層１００の上に交差するように供給（クロスレイ）されていてよい。１つの好ましい態様においては、クッション層２００の材料は、バッティング層１００中の低融点ファイバ１１０および高融点ファイバ１２０と同じ化学的性質を有し、例えばポリオレフィンまたはポリエステルなどである。クッション層２００の典型的な厚さは約０．５ｍｍ〜約３．０ｍｍである。
バッティング層１００は、クッション層２００を形成するファイバの少なくとも一部がバッティング層１００の不織材料と絡み合うように、その上のクッション層２００と一緒にニードリング（または穿刺）されている。バッティング層１００とクッション層２００との絡み合いはバッティング層１００、クッション層２００またはこれらの双方にて起こり得る。バッティング層１００とクッション層２００の絡み合いによって、個々の層の強度が高められ、また、二層間の機械的結合が得られる。
表面テキスタイル４００は、耐磨耗性、耐光性、耐変色性、および自動車において表面として用いるのに適当なその他の性質を有する材料である。表面テキスタイル４００は織布、編物、不織布、または該用途に適当なその他の構造であってよい。図１に図示するように、表面材料４００はクッション層２００に接着剤３００で接着され、バッティング層１００、クッション層２００、接着剤３００および表面材料４００の組合せは、熱によって一体に積層（またはラミネート）される。１つの好ましい態様においては、表面テキスタイル４００および接着剤３００は、バッティング層１００およびクッション層２００と同じ化学的性質を有し、例えばポリオレインまたはポリエステルなどである。１つの態様では、接着剤は約１１５℃〜約１２５℃のポリエステル接着剤であり、後に得られる材料が標準自動車環境エージング試験に合格することを可能にするものを使用する。
テキスタイル１０を単一のユニットとして予め形成（予備形成）する場合、予備形成されたユニットにより、テキスタイルを所定の構成部品に加工する後続の工程が容易になる。本発明においては、後の構成部品を形成するために必要な材料の数は約５０〜９５％減少すると考えられる。加えて、バッティング層１００、クッション層２００、接着剤３００および表面材料４００の材料が全て、例えばポリオレフィンまたはポリエステルなどの同じ化学的性質を有する場合、テキスタイル１０のリサイクル性が向上する。
次に図２を参照して、方法５００として示すように、図１の複合不織テキスタイル１０を形成する方法の態様のブロックダイアグラムを示す。方法５００には、一般的に、バッティング層ファイバをブレンドする工程（５１０）、バッティング層ウェブを形成する工程（５２０）、クッション層を載置する工程（５３０）、バッティング層ウェブおよびクッション層ウェブの組合せをニードリングする工程（５４０）、表面テキスタイルおよび接着剤を適用する工程（５５０）、バッティング層ウェブ、クッション層ウェブ、接着剤および表面テキスタイルの組合せを加熱する工程（５６０）、複合テキスタイルをロール状に巻き付け、または複合テキスタイルを予め裁断した形態でスタックする（または積み重ねる）工程（５７０）が含まれる。
工程５１０では、バッティング層１００を形成するために、低融点ファイバ１１０および高融点ファイバ１２０をブレンドする。低融点ファイバ１１０は、組合せた（またはブレンドした）ファイバの全重量の約５０％〜８５％を占め、高融点ファイバ１２０は組合せたファイバの全重量の約１５％〜約３０％を占める。１つの態様においては、全ブレンドの約７０重量％の低融点ファイバ１１０および全ブレンドの約３０重量％の高融点ファイバ１２０を含むブレンドを得るように、低融点ファイバ１１０および高融点ファイバ１２０をブレンドする。
工程５２０では、工程５１０で得られるバッティング層１００用にブレンドしたファイバをバッティング層ウェブに成形する。１つの態様においては、ファイバを横方向（または交差する方向）に供給してバッティング層ウェブを形成する。
工程５３０では、バッティング層１００用に形成した不織ウェブの上にクッション層２００をウェブとして敷設する。クッション層２００は、バッティング層１００の上に直接に（またはダイレクトに）敷設してよく、または、バッティング層１００の上に敷設する予備形成したウェブであってよい。好ましい態様においては、クッション層２００用のファイバはバッティング層１００用の材料と同じ化学的性質を有する。１つの態様においては、クッション層のファイバにはホロフィルファイバが含まれる。
工程５４０では、個々の層を安定化し、二層間を結合するために、スタックしたバッティング層１００用ウェブおよびクッション層２００用ウェブをニードリングする。
工程５５０では、表面テキスタイルをクッション層ウェブの上にそれらの間に接着剤を挟んで適用する。１つの態様においては、接着剤をクッション層ウェブ上に配置し、その後、表面テキスタイルを接着剤上に配置する。もう１つの態様においては、接着剤を表面テキスタイル上に配置し、その後、接着剤がクッション層ウェブと接触するようにして表面テキスタイルをクッション層ウェブ上に配置する。接着剤は約１５ｇ／フィート２〜約５０ｇ／フィート２、より好ましくは約１５ｇ／フィート２〜約２５ｇ／フィート２の割合で適用（または塗布）してよい。接着剤は予備形成した接着剤、粉末または押出しコーティングなどとして適用し得る。好ましい態様においては、接着剤および表面テキスタイルはバッティング層ウェブ用材料およびクッション層ウェブ用材料と同じ化学的性質を有する。
工程５６０では、バッティング層ウェブ、クッション層ウェブ、接着剤および表面テキスタイルの組合せを熱接着し得る温度に加熱し、テキスタイル１００を形成する。
工程５７０では、テキスタイル１０を冷却し、後の用途のためにロール状に巻き付け、または後の用途のために予備成形したシートとして畳んでおく。
次に、図３を参照して、図２の方法に従って得られる図１のテキスタイル１０から構成部品を作製するプロセス６００のブロックダイアグラムを示す。プロセス６００には、一般的に、複合不織テキスタイルを巻きほどく工程（６１０）、複合テキスタイルをセグメントに裁断する工程（６２０）、複合テキスタイルのセグメントを加熱する工程（６３０）、および加熱した複合テキスタイルのセグメントを構成部品にモールドする工程（６４０）が含まれる。あるいは、複合テキスタイルが予備成形したシートの形態である場合、巻きほどき工程６１０および裁断工程６２０は省略してよく、予備成形したシートは加熱工程６３０から開始して処理できる。
図１は、本発明の１つの態様を図示する複合不織材料の断面図である。 図２は、図１に示す複合不織材料を形成する１つの方法を説明するブロックダイアグラムである。 図３は、本発明の複合不織材料から構成部品を形成する１つの方法を説明するブロックダイアグラムである。

Claims (26)

  1. 低融点ファイバおよび高融点ファイバを含む不織バッティング材料でできているバッティング層と、
    該バッティング層に隣接して配置される第１面および該バッティング層と反対側に配置される第２面を有し、クッションファイバを含む不織クッション材料でできているクッション層と、
    該クッション層の第２面に隣接して配置される表面テキスタイルと、
    該表面テキスタイルを該クッション層に接着する接着剤と
    を含み、該クッション層におけるクッションファイバの少なくとも一部は、該バッティング層の不織バッティング材料と絡み合っている、モールド可能な複合材料。
  2. 不織バッティング材料の低融点ファイバおよび高融点ファイバ、不織クッション材料のクッションファイバ、表面テキスタイルならびに接着剤は全て、同じ化学的性質を有する、請求項１に記載のモールド可能な複合材料。
  3. 不織バッティング材料の低融点ファイバおよび高融点ファイバ、不織クッション材料のクッションファイバ、表面テキスタイルならびに接着剤は全て、ポリオレフィンおよびポリエステルからなる群から選択される同じ材料で形成されている、請求項１に記載のモールド可能な複合材料。
  4. 低融点ファイバは、不織バッティング材料でできている前記バッティング層の全重量の約５０％〜約８５％を占める、請求項１に記載のモールド可能な複合材料。
  5. 低融点ファイバは、不織バッティング材料でできている前記バッティング層の全重量の約７０％を占める、請求項１に記載のモールド可能な複合材料。
  6. 高融点ファイバは、不織バッティング材料でできている前記バッティング層の全重量の約１５％〜約５０％を占める、請求項１に記載のモールド可能な複合材料。
  7. 高融点ファイバは、不織バッティング材料でできている前記バッティング層の全重量の約３０％を占める、請求項１に記載のモールド可能な複合材料。
  8. バッティング層は約４ｍｍ厚さ〜約３０ｍｍ厚さである、請求項１に記載のモールド可能な複合材料。
  9. クッション層は約０．５ｍｍ厚さ〜約３ｍｍ厚さである、請求項１に記載のモールド可能な複合材料。
  10. 前記クッション層のクッションファイバはホロフィルファイバを含む、請求項１に記載のモールド可能な複合材料。
  11. 前記不織バッティング材料は横方向に延在し、前記不織クッション材料は縦方向に延在している、請求項１に記載のモールド可能な複合材料。
  12. 複合材料を形成する方法であって、
    低融点ファイバと高融点ファイバとをブレンドする工程、
    組合せた低融点ファイバおよび高融点ファイバからバッティング層ウェブを形成する工程、
    クッションファイバでできているクッション層ウェブをバッティング層ウェブの上に載置する工程、
    バッティング層ウェブおよびクッション層ウェブの組合せをニードリングする工程、
    表面テキスタイルをクッション層ウェブの上に、それらの間に接着剤を挟んで適用する工程、
    バッティング層ウェブ、クッション層ウェブ、接着剤および表面テキスタイルの組合せを、熱接着する温度に加熱する工程
    を含む方法。
  13. 高融点ファイバ、低融点ファイバ、クッションファイバ、接着材および表面テキスタイルを、これら全てが同じ化学的性質を有する材料で形成されるように予め選択する工程を更に含む、請求項１２に記載の方法。
  14. ブレンドする工程は、低融点ファイバおよび高融点ファイバを組合せたブレンドの全重量に対して約５０％〜約８５％の低融点ファイバを含むように、ブレンドを配合することを含む、請求項１２に記載の方法。
  15. ブレンドする工程は、低融点ファイバおよび高融点ファイバを組合せたブレンドの全重量に対して約７０％の低融点ファイバを含むように、組合せたブレンドを配合することを含む、請求項１２に記載の方法。
  16. ブレンドする工程は、低融点ファイバおよび高融点ファイバを組合せたブレンドの全重量に対して約１５％〜約５０％の高融点ファイバを有するように、ブレンドを配合することを含む、請求項１２に記載の方法。
  17. ブレンドする工程は、低融点ファイバおよび高融点ファイバを組合せたブレンドの全重量に対して約３０％の高融点ファイバを有するように、ブレンドを配合することを含む、請求項１２に記載の方法。
  18. バッティング層ウェブを形成する工程は、横方向に延在している低融点ファイバおよび高融点ファイバを有してバッティング層ウェブを形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
  19. クッション層ウェブを形成する工程は、縦方向に延在しているクッションファイバを有してクッション層ウェブを形成することを含む、請求項１８に記載の方法。
  20. クッション層ウェブを形成する工程は、縦方向に延在しているクッションファイバを有してクッション層ウェブを形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
  21. クッション層ウェブを載置する工程は、クッションファイバをバッティング層ウェブの上に直接に敷設することを含む、請求項１２に記載の方法。
  22. クッション層ウェブを載置する工程は、クッション層ウェブを予め形成し、予め形成したクッション層ウェブをバッティング層ウェブの上に適用することを含む、請求項１２に記載の方法。
  23. バッティング層ウェブ、クッション層ウェブ、接着剤および表面テキスタイルを熱接着した組合せをロール状に巻き付ける工程を更に含む、請求項１２に記載の方法。
  24. ロールからの複合材料のセグメントを裁断する工程、複合材料のセグメントをモールド温度に加熱する工程、および複合材料のシートを構成部品にモールドする工程を更に含む、請求項２３に記載の方法。
  25. バッティング層ウェブ、クッション層ウェブ、接着剤および表面テキスタイルを熱接着した組合せを少なくとも１枚のシートに裁断する工程を更に含む、請求項１２に記載の方法。
  26. 複合材料のシートをモールド温度に加熱する工程、および複合材料のシートを構成部品にモールドする工程を更に含む、請求項２５に記載の方法。
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