JP2007500626A - トリムカバーにおいて使用するための布裏張り - Google Patents

トリムカバーにおいて使用するための布裏張り Download PDF

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Abstract

裏張り層を備えた布を具備してなるトリムカバーであって、この裏張り層がポリウレタン・ディスパージョンからなるトリムカバー。方法形態において本発明はトリムカバーを作るための方法に関し、この方法は、布を供給することと、ポリウレタン・ディスパージョンを裏張り層としてこの布に設けることとを具備してなり、ここでポリウレタン裏張り層は接着剤あるいはフレームラミネーションを使用せずに、布に対して張り合わせられかつ接着される。こうしたトリムカバーは支持基体を含むトリムパネルを製造するのに有用である。

Description

本発明は、室内装飾用品として用いられる織られた布あるいはファブリック、あるいは編まれた布あるいはファブリックのような布地に関し、さらに詳しくは、この布地の裏面に付加される発泡体裏張りに関し、これは音響特性を改善すると共に製造効率を向上させる。
本出願は、2003年7月30日に出願された米国特許出願Ser.No.10/629,979に対して優先権を主張する。その内容はこの引用によって本明細書に組み込まれる。
布地素材、たとえば織布あるいは編布は被覆層として広く使用されており、これは、車のインテリア、住居環境、オフィス設備その他のような人が接する可能性のある表面に美観および快適さを付与する。通常、布層は、低密度可撓性ポリウレタンのような柔軟な発泡体の層を被覆し、接触時に快適さを提供する。
製造業における現在の慣習では、比較的不透過性のアクリルラテックス被覆物が布またはファブリックの裏面に付加されることを要する。このアクリルラテックス被覆物は、布の下流側加工に依存する多くの目的に役立つ。多くの用途では、コートされた布には、接合を確実なものとするため公知のフレームあるいは接着処理を用いて軟質なポリウレタン発泡体に積層される。こうして製造される積層シートストックは続いて部片に裁断され、これら部片は、シートクッション、シートバックあるいは他の室内装飾用品用の、あるいはトリムパネル用のトリムカバーを形成するために一つに縫合される。この「裁断・縫合」方法によって、バッグ状カバーをなす外形がもたらされ、これには、完成したクッションその他を形成するために、ポリウレタン発泡体パン(bun)を滑り込ませることができる。別の方法は積層布、特に編まれたものを使用し、これは型に直接張られ、真空によってあるいはその後の発泡体層上への液状発泡体前駆物質の射出によって形状が付与される。この「現場注入」プロセスの変形例は、米国特許第4,806,088号、第4,046,611号および第4,637,689号に開示されている。ウレタン発泡体前駆物質の膨脹は、発泡体パンを「本来の場所」に形成し、同時にまた、裏張りカバー層を型の形状に合致するよう押しやる。ここで、ウレタン発泡体裏張り層は、液状反応発泡体が布あるいはファブリック層を通ってしみ出すのを(すなわち浸透するのを)防止し、その上、カバー層に対して発泡体を接着させる。多くの用途においては、別体のバリアフィルムが発泡体層の露出面に配設されることがあり、しみ出しが生じないことを確実なものとする。
こうしたタイプの構造体に関する用途は多種多様である。すなわち、搭乗者と普通は接することのないトリムパネル(輸送車両のヘッドライナー、ドアパネル、計器パネル、荷物棚、その他)と同様、家庭、オフィスおよび移動環境用のシートクッション、シートバックおよびアームレストが挙げられる。後の例のいくつかにおいては、音響特性は美観あるいは快適さと同様に重要であろうし、アクリルラテックス裏張りのような不透過性層を使用しても騒音低減に関して所望の性能が得られない。車内の騒音レベルは知覚される品質と直接同等と見なされ、しかも音響は自動車メーカーにとって自身の製品を差別化する他の手段となっている。さらに、布層の裏面に配設されるラテックス裏張りは、布に剛さを付与することによりトリムカバーの触感すなわち「手触り」を低下させ、その触感を堅いものとする。
ポリウレタン・ディスパージョン(ＰＵＤ)は公知であり、たとえばカーペット裏張りのような、さまざまな用途においてそれ自体役に立ち得るポリウレタンポリマーを調製するのに有用となり得る。通常、ポリウレタン・ディスパージョンは、反応物、たとえばポリオールおよびイソシアン酸塩などの(有機溶媒中での)重合によって得ることができ、たとえば、続いて、得られた溶液は水中に分散させられ、そして任意選択で続いて有機溶媒が除去されてもよい。水中のポリウレタンポリマーの最終生成ディスパージョンはその後、カーペットの裏面に泡立てられた状態またはそうでない状態で塗布され、そしてカーペット裏張りを形成するために水分が蒸発させられる。米国特許第6,271,276号および米国特許出願公開第2002/0197443号(いずれもDow Chemical Companyに譲渡された)は、このように用いられるポリウレタン・ディスパージョンを開示している。
布あるいはファブリック布地の裏面に直接配設可能であり、しかも柔らかい発泡体層を形成する、単一層の、ある程度透過性のある素材が求められており、これによって、接着剤あるいはフレーム処理され薄く裂かれた発泡体層を準備し、それを布またはファブリックの裏面に積層する必要性が排除される。
米国特許第4,806,088号明細書 米国特許第4,046,611号明細書 米国特許第4,637,689号明細書 米国特許第6,271,276号明細書 米国特許出願公開第2002/0197443号明細書
ゆえに本発明の目的は、ポリウレタン・ディスパージョンを直接、布またはファブリックの裏面に配設することにより発泡体裏張り(foam-backed)布またはファブリックを提供することである。
本発明のさらなる目的は、布またはファブリックに配設された裏張りを提供することであり、この裏張りは配設される際に布をしみ通らずあるいは完全には浸透せず、しかもその後の下流側加工(現場発泡(foam-in-place)、背後射出成形(injection molding behind)、その他)で布層にしみ出しを生じさせない。
本発明のその上さらなる目的は、発泡体裏張りを通過する音波を減衰させることが可能な発泡体裏張りを付与することによりトリムカバーの音響特性を改良することである。
本発明のなおさらなる目的は、ポリウレタン・ディスパージョンから形成された発泡体層によって裏張りされた布あるいはファブリック外側層を具備してなるトリムカバーを提供することであり、これは、たとえば、しわを形成する傾向の低減、発泡体パンにトリムカバーを緊張状態で装着するために完成したシートカバーにスチームを作用させる必要性の低減、そして組立てコストの低減といった、下流側のシート組立て作業における改善をもたらす。
本発明のその上さらなる目的は、車両におけるさまざまな用途(計器パネル、ドアパネル、ヘッドライナー、荷物棚、その他)のための布またはファブリックカバーであって、現場発泡あるいは背後射出成形が可能な布またはファブリックカバーを提供することである。
本発明のなおさらなる目的は、完成したシートクッションの通気性を改善する、シート用の布またはファブリックカバーを提供することである。
第１の実施形態に関して、本発明は、半透性のソフトな布トリムカバーを形成するために、布あるいはファブリック布地の裏面にポリウレタン・ディスパージョン(ＰＵＤ)を付加するものである。本明細書で用いているように、布あるいはファブリック布地という用語は、被覆物として使用可能な透過性のファブリックあるいは布を包含する。この布あるいはファブリック布地は、合成あるいは天然繊維またはその混合物から作ることができる。布あるいはファブリック布地カバーは織って作ることができ、あるいはニットとすることができ、しかも素材の単一のシートから形成でき、あるいはたとえば縫合によって布またはファブリックのいくつかの部片を一つに接合することによって形成できる。
ＰＵＤを布の裏面に対して付加することによって得られた発泡体裏張り布は、さまざまな室内装飾用品用途のためにカバー層あるいはトリムカバーとして有用であり、それは、「裁断・縫合」、「現場発泡」、「真空成形」、および「背後シュート(shoot-behind)」(射出成形)下流側加工技術を利用可能である。ＰＵＤによって布を裏張りすることにより、加工、コストおよび製品性能に関して、数多くの有効性を実現可能である。
方法形態に関して本発明は、ポリウレタン裏張り層を備えた布を具備してなるトリムカバーに関し、ここでポリウレタン裏張り層は、接着剤あるいはフレームラミネーションを使用せずに、布に対して張り合わせられかつ接着される。
上記のとおり、本発明は、布あるいはファブリック層の裏面用の被覆物としてのポリウレタン・ディスパージョン(ＰＵＤ)の使用法に関し、このファブリックあるいは布は室内装飾用品の用途において外側層あるいはトリムカバーとして使用される。この技術の用途は、特に、家庭、オフィスあるいは輸送環境に快適さ、美観あるいは騒音低減をもたらすためのヒューマン・インターフェースが存在する、さまざまな分野の何らかのものであってもよい。車両用途と同様、家具用トリムパネルは布外側層および発泡体裏張りを有するであろうが、現在の慣例では、発泡体裏張りが接着される布地の裏面上で比較的不透過性の被覆物を使用することを必要とする。
本発明のコンテクストにおいて、トリムカバーとして利用される織布あるいはニット布(knitted cloth)は、約１００ないし９５０グラム／平方メートル(４.５オンス毎ヤードないし４０オンス毎ヤード)の間の坪量を有していてもよい。
図１に示すように、トリムパネル、たとえばシートクッションあるいはシートバックを製造するための従来のプロセスは、当業者には公知の方法で合成または天然繊維あるいは糸を織り上げることによって作られた布あるいはファブリックのロールを用いて始まる。合成繊維と天然繊維の混合物を使用することもできる。出来上がった布はコーティング装置にロールあるいはシート物品として供給されてもよい。コーティング装置においては、通常、表面をシールし、かつほぐれおよびパイルロスの防止と共に寸法安定性をもたらすため、布の裏面にアクリルラテックス被覆物が付加されてもよい。続いて、被覆物は、存在する水分あるいは溶剤を蒸発させるためオーブンあるいは代替手段によって加熱され、布の裏面には比較的不浸透性の裏張り層が残る。アクリルラテックスからなる裏張り層を有するロール状あるいはシート状布物品は、続いて、接着剤あるいはフレーム(flame)ラミネーション処理によって、低密度ポリウレタン発泡体の薄い層に接着される。ポリウレタン発泡体のこの薄い層は、大きなパン(bun)を形成するため液状前駆物質をコンベア上に注ぐことによって得られる。このパンはある厚み(約３.２ｍｍすなわち０.１２５インチ)に薄く裂かれ、そしてこの薄い発泡体層は巻き上げられ、ラミネーション場所まで搬送される。カバー素材は、シートクッションあるいは類似のトリムパネルを製造するため、裁断・縫合工程において使用されてもよい。
上記裁断・縫合加工の場合には、布は部片に裁断されると共に、「バッグ状」覆いあるいはスリップカバーを形成するために一つに縫合される。このカバー内には、発泡体からなる、予め切断されるか予め成形されたパンを挿入できる。ある例では、接着ウェブが布の裏面に対し、積層された発泡体裏張りの全面に張り付けられ、トリムカバーの発泡体パンに対する接着を確実なものとする。しばしば、トリムカバーのしわを除去すると共に緊張したカバー層をもたらし、そしてさらに接着ウェブ層を活性化させるために、形が整えられたクッションをスチーム処理することが必要である。
やはり図１に示す代替プロセスは、(製織と対立する)編み加工によって製造された布あるいはファブリックを含み、この場合、布はより大きな伸長性および柔軟性を有する。ここでは、ニット布(編まれた布)は、当業者には公知のフレーム(flame)あるいは接着プロセスによって、(上記のごとく製造された)低密度ポリウレタン発泡体の薄く裂いた層に対して積層される。出来上がったシートあるいはロール物品は、続いてフォーミング型に供給され、そして型キャビティ上に配置される。ほとんどの場合、発泡体層の裏面に対して張り付けられるバリアフィルムが必要となるであろうが、これは下流側加工における、しみ出しを防止するためである。布は、圧力、真空あるいは起泡物品を製造するため発泡体前駆物質の膨脹のうちの一つあるいはその組み合わせを利用して、型キャビティの形状へと成形される。発泡体原料は発泡体型キャビティ内であって積層されたニット布の裏面上に注入あるいは射出され、そして膨脹時、布を型にぴったりと合わせるのを助ける。この処理によって効率向上が図れる。なぜなら、トリムカバーの外形を形成するために積層ニット布のセクションを裁断し、一つに縫合する必要がないからである。だが、この処理は、ニット布によって形成されるであろう形状の複雑さに関してある程度制限され、いくらかは、布の伸長性を制限するであろう、薄く裂かれたポリウレタン発泡体裏張りによって制限される。車内の外観を変更するために、自動車の計器パネル用の布被パネルの新しい用途が現在提案されている。「Pre-Weakening of Fabric Covered Air Bag Door」という名称の、本発明の譲受人に普通に譲渡された、そしてこの引用によって本明細書に組み込まれる、係属中の米国出願No.10/373,322を参照されたい。計器パネルにおける布地トリムカバーの使用には、シートクッションよりも、さらに複雑でより厚みの小さな形状が付き物であり、伸長性およびしみ出し防止がさらに重要なものとなる。
図２に概略的に示すように、本発明は、とりわけ、アクリルラテックス被覆物および積層発泡体をポリウレタン・ディスパージョンによって置き換えることによって、布の裏面に対する発泡体層のラミネーションの必要性を排除する、より簡単な、さらに効率化された一段プロセスを目的とする。ポリウレタン・ディスパージョン(ＰＵＤ)は、概して、たとえばポリエーテルあるいはポリエステルのようなポリオールと、たとえばメチレン・ジフェニール・ジイソシアン酸塩(ＭＤＩ)のようなイソシアン酸塩とを反応させることによって製造され、こうしてサブミクロンサイズの粒子を含むと共に優れた安定性を有する、無溶剤の、ハイソリッド(high solids)ディスパージョンが得られる。米国特許第6,271,276号には本発明において有用なタイプの剤が開示されており、これには、コポリマー・ポリオール、ポリアミン、促進剤、起泡安定剤、充填材、増粘剤、界面活性剤、泡立て剤(frothing agents)、分散剤、防火剤、顔料、その他の使用を伴ってもよい。
ここで、ポリウレタン・ディスパージョンを用いて布あるいはファブリックを裏張りするプロセスについて説明する。本発明では、織布あるいはニット布のロール状またはシート状物品が裏面コーティングのために装置に供給される。上記タイプのポリウレタン・ディスパージョンが泡立て用の機械式装置に供給される。泡立ては、OakesまたはFirestone製泡立て機のような機器を用いて細かな気泡のディスパージョンを形成するため、ＰＵＤへのガス(通常は空気)の機械的導入を伴う。この泡立て機は安定した泡を提供し、この泡は布の裏面に分散させられ、そして布は、その上に、発泡したディスパージョン(発泡体)の滑らかな調節された層を設けるために、ドクターブレード、ナイフあるいは他のデバイスの下を通って引き出される。布の裏面に泡を均一な層になるよう分配しかつ調節する代替手段(ナイフ・オーバー・ロール(knife-over-roll)、エクストルーダ、吹付け、その他)を使用することもできる。ポリウレタン・ディスパージョンは、通常、約３０％ないし７０％の固形パーセンテージで、そしてとにかくその間の増分１.０％レベルで供給される。泡立てプロセスは概して、約０.０１６〜０.３２グラム／立方センチメートル(１ないし２０ポンド毎立方フィート)、好ましくは０.０３２〜０.０８グラム／立方センチメートル(２〜５ポンド毎立方フィート)の固化した発泡体層密度をもたらす。本発明で開示されたタイプの用途に関する厚みの好ましい範囲は０.２６ないし５１.３ｍｍ(０.０１０ないし２.０インチ)、さらに好ましくは２.６ないし６.５ｍｍ(０.１００ないし０.２５０インチ)であることが判明しているが、もし望むのならば、さらに厚みの大きな層を使用することができる。繰り返すが、本発明のコンテクストにおいては、上記厚みおよびまたは密度値に関する、その間の全ての増分値を包含する。
泡立てられたポリウレタン・ディスパージョン裏面コーティングを備えた布は、続いて熱源(たとえば赤外線オーブン、対流オーブン、あるいは加熱プレート)にさらされ、ディスパージョンが乾燥させられ、存在している溶剤または水分が蒸発させられる。コーティングされた布は、今や、本明細書で説明するトリムパネルを製造するために、「裁断・縫合」、「現場発泡(foam-in-place)」、「真空形成」および「背後シュート(shoot behind)」(射出成形)といった下流側加工において使用可能である。
これに代えて、より高密度で、透過性の低い裏面コーティングを提供するため、ポリウレタン・ディスパージョンを泡立てることなく布の裏面に設けることができる。これによって、「背後シュート」、たとえば射出成形のような高圧成形処理のための、さらに好ましい布素材が提供される。
[実施例１]
本発明に関して、ポリエステル織布(Collins & Aikman's Dorchester 5012-3041)である、約３００グラム／平方メートル(１２.６オンス毎平方ヤード)の重量を持つベロアをDow Chemical Company製の試験用ポリウレタン・ディスパージョン、XNT 101.01 Experimental PU Dispersionを用いてコーティングした。このディスパージョンは約５２％のポリマー固形物を含有しており、約０.１１グラム／立方センチメートル(７ポンド毎立方フィート)の密度を有する泡を生じさせるためOakesミキサーを用いて処理した。泡立てられたＰＵＤを布の裏面に塗布し、そして泡と布が一体化された厚さ約６.４ｍｍ(０.２５０インチ)の均一な層を得るため、布をドクターブレードの下を通して引き出した。対流式オーブン内で１４３度Ｃ(２９０度Ｆ)で８分間乾燥させた後、出来上がった発泡体裏張り布を取り出し、シートクッション用のトリムカバーを形成するための形状に裁断した。この発泡体裏張り布は約２.５ｍｍ(０.１００インチ)の固化発泡体層を備えていた。
ＰＵＤ裏張り布対それ以外の旧来のアクリルラテックス裏張り布の特性に関し、表１に透過性(空気流量)特性の比較を示す。
Figure 2007500626
アクリルラテックス層およびフレーム積層された約３.２ｍｍ(０.１２５インチ)のポリウレタン発泡体を用い(サンプルＡ)、また、上記処理により３.２ｍｍ(０.１２５インチ)のＰＵＤを用いて、約２８８グラム／平方メートル(１２.１オンス毎平方ヤード)の坪量を有するSpirit V6370-73BEのサンプルを裏張りした。ASTM D 737-96によって空気透過性を試験した際、サンプルＡの流量はゼロであったが、ＰＵＤ裏張り布(サンプルＰ)は３８立方フィート毎分毎平方フィートの空気流量を実現した。吸収性基体の空気透過性は吸音力と直接的相関関係があることが分かっている。
図３は、アクリルラテックスおよび積層発泡体によって裏張りされた布と比べた、ＰＵＤ裏張り布の改善された音響性能を表している。試験標本には、いずれも同じ布(Spirit V6370-73BE)および厚みが約３.２ｍｍ(０.１２５インチ)の発泡体層(ＰＵＤあるいは薄く裂かれたフレキシブルなウレタン)を用いた。ＰＵＤによって裏張りされた布(上側の折れ線)は、試験されたほとんど全ての周波数において極めて高い吸音力を呈した。使用された試験方法は、Impedance Tube Method, ASTM E1050であった。ここでは示していないが、アクリルラテックスのみが付加された布に関する試験データは、アクリルラテックスおよび積層発泡体を備えた布に関して示したデータに極めて類似した試験データをもたらした。
上記説明および図から次のことが明らかである。すなわち、布裏張りとしてのアクリルラテックスをポリウレタン・ディスパージョンで置き換えることにより、出来上がった布は室内装飾用品用途におけるトリムカバーの形成に使用可能であり、しかも低コストな簡素化された下流側加工を実現可能であり、この加工は、クッション付きトリムカバーを提供するために発泡体を積層する後続ステップを必要としない。
その上、ＰＵＤ裏張り布は、より大きな伸長性(これは現場発泡プロセスにおける布カバーの成形性を向上させる)を示し、しかもバリアフィルムの必要性を排除する。
さらに、ＰＵＤ裏張り布は、通気性および吸音性に関する特性を向上させることが分かった。
上記説明および図面は例証的に目下好ましい発明の実施形態を説明している。出願人はこの説明および図面によって上記実施形態を説明することを意図しており、本発明の範囲を限定することは意図していない。明らかに、特許請求の範囲内にある限り、この実施形態を改変することは可能である。それゆえ、特許請求の範囲内において、本発明は、本明細書および図面で具体的に示しかつ説明したもの以外にも実施可能である。
従来技術を説明するブロック図である。 ＰＵＤを用いた布の裏張りに係る本発明のプロセスを説明するブロック図である。 本発明に係る吸音特性のグラフである。

Claims (20)

  1. 裏張り層を含む布を具備してなるトリムカバーであって、前記裏張り層はポリウレタン・ディスパージョンからなることを特徴とするトリムカバー。
  2. 前記布は織られたものであることを特徴とする請求項１に記載のトリムカバー。
  3. 前記布はニットであることを特徴とする請求項１に記載のトリムカバー。
  4. 前記ポリウレタン・ディスパージョンは、０.０１６ないし０.３２グラム／立方センチメートルの範囲の密度を有する発泡体層の形態であることを特徴とする請求項１に記載のトリムカバー。
  5. 前記裏張り層は約２.６〜５１.３ｍｍの厚みに設けられることを特徴とする請求項１に記載のトリムカバー。
  6. 請求項１に記載のトリムカバーで覆われた製品であって、シートクッション、シートバック、アームレスト、ドアパネル、フットレスト、計器パネル、エアバックカバー、ヘッドライナー、荷物棚、コンソールカバー、ひざ布団、トリムパネルおよびパネルインサートからなる群から選ばれた一つであることを特徴とする製品。
  7. 前記裏張り層は約０.２６〜５１.３ｍｍの厚みのものであることを特徴とする請求項１に記載のトリムカバー。
  8. 前記裏張り層は約０.０１６〜０.３２グラム／立方センチメートルの密度を有することを特徴とする請求項１に記載のトリムカバー。
  9. 透過性を有することを特徴とする請求項１に記載のトリムカバー。
  10. ４００Ｈｚよりも高い周波数に関して０.６以上の吸音率を提供することを特徴とする請求項１に記載のトリムカバー。
  11. 前記布は、１００ないし９５０グラム／平方メートルの間の坪量を有することを特徴とする請求項１に記載のトリムカバー。
  12. (ａ)裏張り層を備えた布を具備してなるトリムカバーであって、前記裏張り層はポリウレタン・ディスパージョンからなるトリムカバーと、
    (ｂ)前記トリムカバーを支持する成形プラスチック基体と、
    を具備してなることを特徴とするトリムパネルアセンブリ。
  13. 発泡体からなる層が、前記トリムカバーと前記成形プラスチック基体との間に介在させられていることを特徴とする請求項１２に記載のトリムパネルアセンブリ。
  14. トリムカバーを作るための方法であって、
    ａ:布を供給することと、
    ｂ:前記布に対して裏張り層としてポリウレタン・ディスパージョンを設けることと、を具備してなり、
    前記ポリウレタン裏張り層を前記布に対して、接着剤あるいはフレームラミネーションを使用せずに張り合わせかつ接着することを特徴とする方法。
  15. 前記ポリウレタン裏張り層は約０.０１６〜０.３２グラム／立方センチメートルの密度を有するものであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  16. 前記ポリウレタン・ディスパージョンは液体ディスパージョン中のポリウレタンを具備してなると共に、前記裏張り層は加熱によって張り付けられかつ接着されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  17. 前記ポリウレタン裏張り層は約０.２６〜５１.３ｍｍの厚みのものであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  18. トリムパネルを作るための方法であって、
    ａ:布を供給することと、
    ｂ:前記布に対して裏張り層としてポリウレタン・ディスパージョンを設けることであって、前記ポリウレタン裏張り層を前記布に対して、接着剤あるいはフレームラミネーションを使用せずに張り合わせかつ接着することと、
    ｃ:前記布の前記ポリウレタン裏面層に対して付加されるバリアフィルムを使用せずに成形プラスチック基体を配設することと、
    を具備することを特徴とする方法。
  19. 成形プラスチック基体を配設する前記ステップは射出成形を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  20. 前記布と前記成形プラスチック基体との間に発泡体層を付加するステップを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
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