JP2006088504A - 一体成型用表皮材 - Google Patents

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Abstract

【課題】射出成型において金型内部に配置される一体成型用表皮材として加工性に優れ、成型時、溶融ポリマーによる流動皺も起こらず、表皮のずれもなく、樹脂漏れも起こらない表皮材を提供する。
【解決手段】ニットからなる表皮層1と短繊維不織布層2が積層された不織布積層体であって、短繊維不織布層2の構成繊維間接着が熱融着性複合繊維で融接着され、表皮層1と短繊維不織布層2間の接着は熱融着性繊維シート3により融接着されて構成されており、常温における50%伸張応力が150N/50mm〜350N/50mmの範囲である一体成型用表皮材である。
【選択図】 図1

Description

本発明は自動車内装成形品等の表皮一体成形品の製造にあたり、金型内に配置し、溶融樹脂を充填することにより樹脂と一体的に接合し、表皮一体成形品とするための一体成型用表皮材に関するものである。
従来より、自動車内装品等において美観、高級化を求めて表皮材付き成形品は広く用いられており、表皮材を成形用の雌雄一対の金型内に配置し、金型を閉じた後、加熱溶融した熱可塑性樹脂を金型のゲート内より金型内に射出して、前記表皮を積層させ、冷却後、金型を開いて取り出す方法が知られている。
そして、この方法において、表皮材が通気性を有する場合、表皮層表面に溶融樹脂が染み出して成形品表面の風合いを損なうことで商品価値を低下させてしまう問題があり、染み出しが生じない程度の低い圧力で成形することや、表皮と熱可塑性樹脂との間に樹脂シートやフォームを介在させたり、紙などのバックアップシートを使用することや、熱可塑性樹脂との同種のプラスチックよりなる保護層を形成した表皮材を用いることが提案されている。(例えば特許文献1,2参照)
また、その後、更に通気性を有する表皮を用いた一体成型品の製造において、表皮から染み出た樹脂による成形品表面の光沢の上昇、風合い低下を防止するため、金型として表皮に表面が当接する金型表面に凹凸面が形成されたものを用いることが提案されている。(例えば特許文献3参照)
特開昭60−212343号公報 特開昭54−71161号公報 特開2001−277290号公報
ところが、上記の各一体成型において通気性を有する表皮材として通常、織布や不織布が使用されるけれども、これら表皮が薄く内層面が現われたり、射出成型において追従性が悪かったり、射出成型時に溶融ポリマーの熱と圧力により繊維間接着が壊され、表皮面まで樹脂が浸透したり、繊維間の隙間が大きくなり射出成型時に溶融ポリマーの漏れが生じるなどの問題がある。
本発明は上述の如き実状に対処し、その解決を図るべく、特に表皮材を構成する不織布繊維の種別,繊度,目付質量、更に表皮と不織布層との接着材等を探求し、これを見出すことにより加工性と形態保持性に優れ、かつ射出成型時の樹脂漏れも起こらず、一体成型品表面の光沢,風合いを良好に保持せしめることを目的とするものである。
そして、本発明は上記の目的を達成するため、ニットからなる表皮層と、短繊維不織布層を積層してなる不織布積層体よりなる一体成型用表皮材において、短繊維不織布層の繊維間の接着を熱融着性複合繊維によって融接着し、表皮層と短繊維不織布との接着を熱融着性繊維シートにより接着すると共に、積層体の常温における50%伸張応力を150N/50mm〜350N/50mmの範囲となし、加工性と、形態保持性に優れた性能を付与したものである。
請求項2〜4は上記発明の具体的な態様であり、請求項2は前記表皮層のニットがトリコット編布であることを特徴としている。
請求項3は上記発明における短繊維不織布層が高融点繊維と、熱融着性複合繊維からなる短繊維不織布であって、その混繊比率が質量比で80/20〜95/5の範囲であり、目付質量が50g/m2〜300g/m2の範囲であることを特徴としている。
請求項4は、上記熱融着性複合繊維の具体的態様で、同種あるいは異種の高融点繊維と低融点繊維からなるサイドバイサイドあるいは芯鞘の構造を有し、低融点繊維の融点が130℃〜210℃の範囲であることを特徴としている。
請求項5は、表皮層と、短繊維不織布層間の接着に用いる熱融着性繊維シートの具体的態様であり、該シートは融点が100℃〜180℃の範囲にあり、目付質量が50g/m2〜200g/m2の範囲であることを特徴としている。
なお、上記熱融着性シートの好ましい例としては、熱融着性繊維よりなるくもの巣状シートが挙げられる。
上記表皮材は、表皮層と短繊維不織布層が所定温度で加熱された熱融着性繊維シートで接着されているため、表皮層と短繊維不織布層間の接着が安定し、層間剥離を起こすことがなく、また短繊維不織布自体も構成繊維間が確実に接着されているため、射出成型にあたり樹脂表皮面まで樹脂が浸透することがない。
従って、射出成型時、ポリマーによる流動皺、表皮のずれも生ぜず、加工性,形態性に優れ、外観良好な一体成型品を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態を図1に基づいて説明する。
図1は本発明一体成型用表皮材の1例であり、図において1は表皮層、2は短繊維不織布層、3は上記表皮層1と短繊維不織布層2を接着し一体化するための熱融着性繊維シートよりなる接着層で、これら表皮層1,短繊維不織布層2及び上記接着層3によつて本発明一体成型用表皮材の基礎をなす構成が形成されている。
このうち、上記表皮層1は通気性を有するものであることが好ましく、一般に織布,編布,不織布が使用可能であるが、トリコット編布、特に目付質量範囲50〜200g/m2のトリコット編布は最も好適である。
トリコット編布の目付質量が50g/m2未満であると表皮として薄く、内層面が現われ易いので好ましくなく、また、200g/m2を超えると、表皮として充分であるが、インモールドの射出成型において表皮の追従性が悪くなる傾向があるので好ましくない。
なお、表皮を形成する繊維としては、通常、ポリアミド,ポリエステル等の合成繊維が使用される。
次に、本発明短繊維不織布層2を構成する短繊維不織布は、高融点短繊維と熱融着性短繊維との混繊からなるものであり、高融点繊維としては、例えばポリエステル繊維,ポリアミド繊維などが挙げられ、熱融着性繊維としては、例えばポリエステル樹脂,ポリエチレン樹脂,ポリプロピレン樹脂,ポリアミド樹脂の何れかの同種又は異種の熱可塑性樹脂の高融点成分と低融点成分からなるサイドバイサイド型,芯鞘型の何れかの複合繊維が挙げられる。
この複合繊維の代表例としてはポリエステル繊維(融点250℃〜270℃程度)と低融点ポリエステル繊維(融点130℃〜210℃程度)の複合繊維、あるいはナイロン複合繊維が挙げられる。
この場合、低融点成分の融点が130℃以下であると、熱処理による繊維間の接着はよいが、射出成形時に溶融ポリマーの熱と圧力により繊維間の接着が壊され、表皮面までポリマーが浸透するので好ましくない。
一方、低融点成分の融点が210℃を超えると、繊維間の接着処理の温度を高くする必要があり、高融点の域に近づくので好ましくない。
なお、短繊維不織布を形成する上記構成繊維は繊度が1〜10dtexの範囲のものが好ましく、繊度1dtex以下では細すぎて使用目付質量範囲では薄くなり、射出成型時の溶融ポリマーの漏れが生じ易いので望ましくない。
また、繊度が10dtexを超えると、短繊維間の隙間が大きくなり、射出成型時に溶融ポリマーの漏れが生じるので好ましくない。
本発明における上記短繊維不織布に混繊される高融点繊維と、熱融着性繊維との混繊比率は成型性のためには構成繊維中に3質量%以上、とりわけ5質量%以上含まれることが好ましく、製品の硬さや表面のソフトさのためには20質量%以下、とりわけ15質量%以下であることが好ましい。
従って、混繊比率は質量比で80/20〜3/98の範囲、なかでも85/15〜95/5の範囲が好適である。
そして、上記高融点繊維と熱融着性繊維は混繊され、均一に混合されてカーディングにかけられ、次いでニードルパンチ処理を施し、更に熱処理機で所要温度で所定時間の熱処理が施されて前記表皮層に接着される短繊維不織布を得る。
ニードルパンチ不織布の目付質量は成型時に透けや破れが生じにくいようにするためには50g/m2以上、特に、80g/m2以上とすることが好ましく、また軽量化の点からは300g/m2以下、とりわけ、200g/m2以下が好ましい。
なお、熱処理温度,処理時間は不織布に含まれる熱融着性繊維の融点、含有量等により必らずしも一定しないが、通常、加熱温度150℃〜230℃で約90秒である。
以上のようにして得られた短繊維不織布は、層2として前記した表皮1と一体化するために熱融着性繊維シート3により接着され、一体成型用表皮に作成される。
熱融着性繊維シート3としては、スパンボンドタイプの接着シート、例えば、くもの巣状繊維シートなど、接着が点または線の接着として有効に接着し、層の形として残らないシートが好ましい。
なお、シートの融点範囲としては、100℃〜180℃位が好適である。
融点が100℃以下では射出成型時に融点が接着温度が低いため、折角接着している表皮ニットと短繊維不織布の両層1,2間の接着が外れ、層間剥離を起こし易くなる。
一方、融点が180℃超えると、表皮層1と短繊維不織布層2を一体化するための接着処理温度を高くする必要があり、そのために折角接着していた短繊維不織布の短繊維間の接着が壊されるので好ましくない。
この熱融着性繊維シート3の好ましい目付質量は50g/m2〜200g/m2であり、目付質量が50g/m2以下では表皮ニット層1と短繊維不織布層2を一体化するための接着量として十分でなく、層間剥離を生じ易い。
一方、目付質量が200g/m2を越えると、表皮ニット層1と短繊維不織布層2を一体化するための接着処理温度を高くする必要があり、そのために折角、接着していた短繊維不織布の短繊維間の接着が壊されるので好ましくない。
この熱融着性繊維シート3の好ましい目付質量は50g/m2〜200g/m2であり、目付質量が50g/m2以下では表皮ニット層1と短繊維不織布層2を一体化するための接着量として十分でなく、層間剥離を生じ易い。
一方、目付質量が200g/m2を越えると、表皮ニット層1と短繊維不織布層2を一体化するには十分であり、これ以上となると過剰品質となり、また接着層が多くなるため、出来上がった製品が硬くなり好ましくない。
表皮ニット層1と短繊維不織布層2を一体化するための上記熱融着性繊維シート3による接着は、これら三層を重合してフェルトカレンダーの如き熱接着装置にすることによって行われるが、加熱温度、処理速度は夫々の仕様に合わせて適宜、選定する。
このようにして得られた一体的な成型用表皮材は、常温における50%伸張応力が150N/50mm〜350N/50mmの範囲にあることが好ましく、50%伸張応力が150N/50mm未満では射出成型時、一体成型表皮材が柔らかいためにポリマーによる流動皺、表皮のずれを生ずる。
一方、50%の伸張応力が350N/50mmを越えると射出成型,一体成型表皮材が硬くなり、表皮全体が皺あるいは引きつりを起こすので好ましくない。
従って、製品特性として50%伸張応力が150N/50mm〜350N/50mmであることが効果的である。
以下、具体的実施例について述べる。
実施例1
繊度2.2デシテックス、繊維長51mmのポリエステル繊維(PET)(融点:260℃)95質量%と、繊度4.4デシテックス、繊維長51mmのポリエステル/低融点ポリエステル複合繊維(C−PET)(低融点ポリエステルの融点:150℃)5質量%を均一混合し、次いでカーディングして目付質量150g/m2の繊維層(平均繊度:2.31デシテックス)とし、引き続き、表面に深さ5mm、打ち込み本数67本/cm2、裏面に同様に深さ7.5mm、打ち込み本数95本/cm2、更に表面に深さ5mm、打ち込み本数95本/cm2のニードルパンチ処理を施し、連続して熱処理機(ホットエアースルー方式)で温度180℃の90秒間滞留時間熱処理をし、短繊維ウエッブを得た。
このウエッブの上に融点140℃のスパンボンドの接着性繊維シート(くもの巣状シート)目付質量20g/m2を載せ、更にその上にトリコット編布、目付質量92.1g/m2、厚さ40μm(表面処理をしたものを表面にくるように載せる)を載せて熱接着装置(フェルトカレンダー)で接着温度160℃、処理速度5m/min、処理圧2.0Kg/cm2の接着処理を施し、本発明の一体成型用表皮材を得た。
実施例2
繊度2.2デシテックス、繊維長51mmのポリエステル繊維(融点:260℃)95質量%と、繊度4.4デシテックス、繊維長51mmのポリエステル/低融点ポリエステル複合繊維(低融点ポリエステルの融点:200℃)5質量%を均一混合し、次いで、カーディングして目付質量150g/m2の繊維層(平均繊度2.31デシテックス)とし、引き続き、表面に深さ5mm、打ち込み本数67本/cm2、裏面に同様に深さ7.5mm、打ち込み本数95本/cm2、さらに表面に深さ5mm、打ち込み本数95本/cm2のニードルパンチ処理を施し、連続して熱処理機(ホットエアースルー方式)で温度230℃の90秒間滞留時間で熱処理をし、短繊維ウエッブを得た。
このウエッブの上に融点140℃のスパンボンドの接着性繊維シート(くもの巣状シート)目付質量20g/m2を載せ、更にその上にトリコット編布、目付質量92.1g/m2、厚さ40μm(表面処理をしたものを表面にくるように載せる)を載せて熱接着装置(フェルトカレンダー)で接着温度160℃、処理速度5m/min、処理圧2.0Kg/cm2の接着処理を施し、本発明の一体成型用表皮材を得た。
比較例1
繊度2.2デシテックス、繊維長51mmのポリエステル繊維(融点:260℃)95質量%と、繊度4.4デシテックス、繊維長51mmのポリエステル/低融点ポリエステル複合繊維(低融点ポリエステルの融点:110℃)5質量%を均一混合し、次いでカーディングして目付質量150g/m2の繊維層(平均繊度:2.31デシテックス)とし、引き続き、表面に深さ5mm、打ち込み本数67本/cm2、裏面に同様に深さ7.5mm、打ち込み本数95本/cm2、更に表面に深さ5mm、打ち込み本数95本/cm2のニードルパンチ処理を施し、連続して熱処理機(ホットエアースルー方式)で温度150℃、90秒間滞留時間で熱処理をして短繊維ウエッブを得た。
このウエッブの上に融点140℃のスパンボンドの接着性繊維シート(くもの巣状シート)目付質量20g/m2を載せ、更にその上にトリコット編布、目付質量92.1g/m2、厚さ40μm(表面処理をしたものを表面にくるように載せる)を載せて熱接着装置(フェルトカレンダー)で接着温度160℃、処理速度5m/min、処理圧2.0Kg/cm2の接着処理を施し、一体成型用表皮材を得た。
比較例2
繊度2.2デシテックス、繊維長51mmのポリエステル繊維(融点:260℃)85質量%と、繊度4.4デシテックス、繊維長51mmのポリエステル/低融点ポリエステル複合繊維(低融点ポリエステルの融点:110℃)15質量%を均一混合し、次いでカーディングして目付質量150g/m2の繊維層(平均繊度:2.53デシテックス)とし、引き続き、表面に深さ5mm、打ち込み本数67本/m2、裏面に同様に深さ7.5mm、打ち込み本数95本/cm2、更に表面に深さ5mm、打ち込み本数95本/cm2のニードルパンチ処理を施し、連続して熱処理機(ホットエアースルー方式)で温度150℃の90秒間滞留時間で熱処理をし短繊維ウエッブを得た。
このウエッブの上に融点140℃のスパンボンドの接着性繊維シート(くもの巣状シート)目付質量20g/m2をのせ、更にその上にトリコット編布、目付質量92.1g/m2、厚さ40μm(表面処理をしたものを表面にくるように載せる)を載せて熱接着装置(フェルトカレンダー)で接着温度160℃、処理速度5m/min、処理圧2.0Kg/cm2の接着処理を施し、一体成型表皮材を得た。
次に、上記実施例、比較例で得られた各一体成型用表皮材について性能の比較を行った。
この結果を表1に示す。
表中の目付質量、厚さ、50%モジュラス及び成形性の評価は夫々、下記に従った。
(イ)目付質量
JIS L1096の8.4.2に記載の方法に準拠して求めた。
(ロ)厚さ
JIS L1096の8.5.1に記載の方法に従って荷重2KPaで測定した。
(ハ)50%モジュラス
引張り試験は東洋ボールドイン社製50Kgテンシロンを用い、試料巾50mmで試料長100mm、引張り速度100mm/minで試料の変形距離50mm点の応力を測定した。N=3の平均で示す。単位はN/5cm
(ニ)成形性の評価
一体成形用不織布をインモール用金型にセットして樹脂を射出して不織布の賦形性,皺,透け,樹脂漏れについて評価した。
Figure 2006088504
上表より本発明による一体成形用表皮材は、比較例に比し成形性に優れ、特に透け、樹脂漏れにおいて格段の効果を有することが分かる。
本発明一体成形用表皮材は自動車内装成形品,電気製品成形品等の成型に利用されるものである。
本発明に係る一体成型用表皮材の断面概要図である。
符号の説明
1:表皮ニット層
2:短繊維不織布層
3:熱融着性繊維シート

Claims (5)

  1. ニットからなる表皮層と短繊維不織布層が積層されてなる不織布積層体であって、前記短繊維不織布層の繊維間の接着が熱融着性複合繊維で接着され、かつ前記表皮層と短繊維不織布層間の接着が熱融着性繊維シートで接着されてなると共に、積層体の常温における50%伸張応力が150N/50mm〜350N/50mmの範囲にある特性を有することを特徴とする加工性と形態保持性に優れた一体成型用表皮材。
  2. ニットがトリコットである請求項1記載の加工性と形態保持性に優れた一体成型用表皮材。
  3. 短繊維不織布が高融点繊維と、熱融着性複合繊維からなり、その混繊比率が質量比で80/20〜95/5の範囲であり、かつ、その目付質量が50g/m2〜300g/m2の範囲である請求項1記載の加工性と形態保持性に優れた一体成型用表皮材。
  4. 熱融着性複合繊維が同種あるいは異種の高融点繊維と低融点繊維からなるサイドバイサイドあるいは芯鞘の構造を有し、該低融点繊維の融点が130℃〜210℃の範囲である請求項1または3に記載の加工性と形態保持性に優れた一体成型用表皮材。
  5. 熱融着性繊維シートが融点100℃〜180℃であり、目付質量が50g/m2〜200g/m2の範囲にある請求項1または2記載の加工性と形態保持性に優れた一体成型用表皮材。
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