JP2008206928A - マットの製造方法 - Google Patents

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陳富景
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Abstract

【課題】迅速に連続式でマットを生産でき、マットを軽量化し、防音、防振、漏水防止の特性を兼ね備え、耐摩耗性及び高い弾性を有するマットの製造方法を提供すること。
【解決手段】Tダイ10の下方に輸送装置30が設置され、Tダイ10の槽内にマット上層とする被覆用溶融ペースト状材料20が注入され、輸送装置30はTダイ10の下方の出料孔に対応する直下位置にシリコンローラ35とパターンローラ36との間の間隙Aが配置され、輸送装置30上に加工基材とする架橋発泡ポリオレフィン50が設置され、下層となる架橋発泡ポリオレフィン50がシリコンローラ35とパターンローラ36間の間隙Aに輸送されて被覆用溶融ペースト状材料20が塗布され、シリコンローラ35とパターンローラ36間でプレスされて2つの物質が一体として密切に結合される。
【選択図】図2

Description

本発明は、マットの製造方法に関し、詳細には、連続塗布積層でマットを軽量化し、弾性と滑り止め効果を備え、自動車用フロアマット、家庭用ドアマット、通路用マット、バスマット、ヨガ用マットなど各種マットの生産に適用できるマットの製造方法に関する。
一般に市場で販売されているマットは、家庭で使用されるドアマット、バスマット、自動車フロア上で使用される自動車用フロアマット等があり、床の上において人が出入りするときに足裏や靴底の汚れを落とし、室内や車内の床を清潔に保つために用いられる。
例えば、自動車の車内で使用的されるフロアマットについて言えば、優れたマットの条件には次に掲げる事項が含まれる。
(1)製造完了後の重量が軽いこと。現在、各種自動車の部材は軽量化がすでにトレンドとなっており、軽量化で燃費をよくして自動車の走行において消費されるエネルギーを節約するために、部材やアクセサリを重量が軽い材質で代替することができれば自動車のガソリン節約に大きく貢献できる。
(2)マットは防音、防振、漏水防止ができること。自動車用フロアマットは、自動車の車内フロア上に敷かれるものであり、製造後の成型で立体的な空間造形を施し車内を引き立てるが、フロアマットは同時に車の下のシャーシから車内に伝わる騒音を隔離する効果も兼ね備えており、車内を静かにする効果を強化できる。
(3)使用後のリサイクルの実行可能性を達成できること。環境保護効果が高く、且つ人体に有害な揮発成分を含まない。従来の自動車用フロアマットの材料には、プラスチック板(PVC板材)、ゴム板、樹脂、不織布ラミネーションPEプラスチックなどがあるが、これらの材料は重量が比較的重いだけでなく、PVC製品などのように製造過程において必要な物性を達到するため添加剤や可塑剤等の化合物を加える必要があるものもあり、これら化合物は日がたつにつれ自動的に健康に有害な毒素を揮発するため、車内フロアマットとして用いるには適していない。また、ゴムは硬化後は再加工しても使用することができないという欠点がある。
従来の製造方法には、すでに圧延によるロール状マット、射出しによる片状マット、またはラミネーションにより異なる材質の片材を積層して結合させたものなどがある。
本発明の主たる目的は、迅速に連続式でマットを生産するマットの製造方法であって、マットの重量を軽量化し、防音、防振、漏水防止の特性を兼ね備え、且つ、所望の厚さのマット材を作ることができ、耐摩耗性、高い弾性と滑り止め機能を有するマットの製造方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、製品がロール状であり、長い通路に敷くのに適しており、またロール状のマットを切断して自動車用フロアマットや家庭用フロアマットとすることもでき、弾性と滑り止め機能を備えたマットの製造方法を提供することにある。
上述の目的を達成するために、請求項1に係るマットの製造方法は、押出機を設けたTダイ(T−DIE)及び前記Tダイの下方に設置された輸送装置を含む製造設備を使用して、上層及び下層よりなる二層複合材であるマットを製造する方法であって、前記輸送装置はシリコンローラとパターンローラとを含み、前記Tダイの槽内に前記上層となる被覆用溶融ペースト状材料を注入し、前記輸送装置上に前記下層となる前記架橋発泡ポリオレフィン(cross-linked polyolefine foam)を設置し、前記架橋発泡ポリオレフィンを、前記輸送装置で前記シリコンローラと前記パターンローラとの間の間隙に輸送し、同時に、上方から、前記被覆用溶融ペースト状材料を前記間隙に向けて流出させて前記架橋発泡ポリオレフィンの上面に前記被覆用溶融ペースト状材料を塗布することにより、前記架橋発泡ポリオレフィンの上面に上層被覆材料を形成させ、前記シリコンローラと前記パターンローラとの間で前記上層被覆材料及び前記架橋発泡ポリオレフィンをプレスすることにより、前記上層被覆材料と前記架橋発泡ポリオレフィンとを一体として密切に結合させることを特徴とする。
前記Tダイの材料槽内に前記押出機から溶融状態の前記被覆用溶融ペースト状材料が連続注入され、前記被覆用溶融ペースト状材料が押出機で押し出されるものである。また、前記輸送装置には、巻き出しローラ、第1方向転換ローラ、延伸ローラ、第2方向転換ローラ、前記シリコンローラ、前記パターンローラ、第3方向転換ローラ、第1背面冷却ローラ、表面冷却ローラ、第2背面冷却ローラ、第4方向転換ローラ及び巻き取りローラを含む複数のローラ部材が設置される。Tダイの出料孔の直下位置に、シリコンローラとパターンローラ間の間隙が配置される。巻き出しローラ上に加工基材となるロール状の前記架橋発泡ポリオレフィンが設置される。架橋発泡ポリオレフィンがシリコンローラとパターンローラ間の間隙に輸送される。上方から前記間隙に向けて被覆用溶融ペースト状材料が押し出され、この架橋発泡ポリオレフィンの表面に被覆用溶融ペースト状材料が塗布され、溶融状態の被覆用溶融ペースト材料そのものが持つ「オレフィン」化学結合と、加工基材としての架橋発泡ポリオレフィンが持つ「オレフィン」化学結合との同質性を利用し、シリコンローラとパターンローラとの間のプレスを利用して2つの物質(被覆用溶融ペースト材料と架橋発泡ポリオレフィンと)を一体として密接に結合させる。さらに、背面冷却ローラと表面冷却ローラとで温度を下げて定型させ、巻き取りローラを利用して巻き取りマットとする。
本発明のマットの製造方法で製造されるマットは、二層の複合マットまたは三層の複合マットとすることができる。前述の製造工程は単一面層のコーティングを形成するものであり、上下二層に被覆材料を塗布したい場合は、一回目の塗布が完了したマットに再度製造工程を施し、下層に被覆層の塗布を行う。
すなわち、請求項4に係るマットの製造方法は、請求項1に記載の前記二層複合材と前記製造設備とを使用して、上層、中間層及び下層の三層よりなる複合材であるマットを製造する方法であって、前記Tダイの槽内に前記下層となる被覆用溶融ペースト状材料を注入し、前記輸送装置上に前記上層及び前記中間層となる前記二層複合材を設置し、前記二層複合材を、前記輸送装置で前記シリコンローラと前記パターンローラとの間の間隙に輸送し、同時に、上方から、前記被覆用溶融ペースト状材料を前記間隙に向けて流出させて前記二層複合材の裏面に前記被覆用溶融ペースト状材料を塗布することにより、前記二層複合材の裏面に下層被覆材料を形成させ、前記シリコンローラと前記パターンローラとの間で前記二層複合材及び前記下層被覆材料をプレスすることにより、前記二層複合材と前記下層被覆材料とを一体として密切に結合させることを特徴とするものである。
上層及び下層の被覆材料の溶融状態の被覆用溶融ペースト状材料は、熱可塑性ゴム(Thermoplastic Rubber、略称TPR)溶融ペースト状材料、熱可塑性エラストマー(Thermoplastic Elastomer、略称TPE)溶融ペースト状材料、高密度ポリエチレン(High Density Polyethylene、略称HDPE)溶融ペースト状材料、低密度ポリエチレン(Low Density Polyethylene、略称LDPE)溶融ペースト状材料、直鎖状低密度ポリエチレン(Linear low Density Polyethylene、略称LLDPE)溶融ペースト状材料、ポリプロピレン(Polypropylene、略称PP)溶融ペースト状材料、各種コーティング用エチレンビニル樹脂(Ethylene Vinyl Acetate、略称EVA)溶融ペースト状材料等の熱可塑性プラスチックの溶融ペースト状材料とすることができる。以上の被覆材料は、みな回収再利用が可能な高分子化合物であり、塗布後の積層マットも回収再利用が可能な材料となる。
前記パターンローラのローラ表面上に凹溝及び凸部を形成することで、マット表面に縦横に凹んだ複数の溝を形成することができる。このほか、コーティングで形成したマットは、パターンローラ表面に浅い模様を設け、最後にマットを裁断した後加熱して軟化させ、別途金型内に入れてプレス成型の加工を施し、マットの周縁部に突起した折り返し状の縁部を設け、マット中央に陥没部を形成して立体空間を形成すると、自動車の車内フロア上で使用する自動車用フロアマットとすることができる。
上述のプレス金型は板体上に凹溝及び凸部を設けたものであり、これによりマット表面に縦横に窪んだ複数の溝を形成することができ、溝の部分に対応するマット裏面の位置には突出線が形成され、各突出線間に封鎖された凹み部が形成され、これら凹み部は四周が突出線により囲まれた封鎖状を呈する。こうしてマット裏面に複数の封鎖状の凹み部が設けられることで弾性が得られ、同時に材料そのものに耐磨耗性が形成されるため任意に滑ることがなく、また封鎖状の凹み部が踏まれたとき押圧されて換気動作が行われるため、通気効果を備えたマットが形成される。
本発明のマットの製造方法によれば、重量を軽量化でき、防音、防振、漏水防止の特性を兼ね備え、且つ、所望の厚さのマットを作ることができ、耐摩耗性、高い弾性と滑り止め機能を有するマットを製造することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。図1は、本発明のマットの製造方法に係る実施形態の製造設備の斜視図であり、図2は同実施形態の製造設備の側断面図である。図1、図2に示すように、本発明のマット製造方法は、連続式塗布積層により製造される。マットの製造設備の上部には、押出機のTダイ(T−DIE)10が設置されている。このTダイ10は交換可能であり、下端部の出料孔11の出料口の長さや間隙の幅を随時変えることができ、異なる溶融原料ペースト状材料の押し出しが可能であり、連続した塗布を行うとき材料を供給して積層することができる。被覆用溶融ペースト状材料20は、押出機のスクリューを経て150℃〜250℃の温度で加熱して溶融させ流動性のある状態にし、Tダイ10の槽内に注入する。
製造設備の下部には輸送装置30が設置されている。輸送装置30の一側には巻き出しローラ31が設置され、輸送装置30の他側には巻き取りローラ42が設置されている。巻き出しローラ31の下方には第1方向転換ローラ32が軸着され、片側にさらに延伸ローラ33が設置され、続いて輸送装置の各ローラが、第2方向転換ローラ34、シリコンローラ35、パターンローラ36、第3方向転換ローラ37、第1背面冷却ローラ38、表面冷却ローラ39、第2背面冷却ローラ40、第4方向転換ローラ41及び巻き取りローラ42の順序でそれぞれ設置される。
輸送装置30の巻き出しローラ31上にロール状の架橋発泡ポリオレフィン50(cross-linked polyolefine foam略称CLPO)を巻き取り加工基材として設置する。巻き出しローラ31により、架橋発泡ポリオレフィン50を巻き出して延伸ローラ33に掛け回し、延伸ローラ33を利用して材料を平坦にし、さらにこの架橋発泡ポリオレフィン50を第2方向転換ローラ34に掛け回した後、シリコンローラ35とパターンローラ36の間隙A(図3参照)に輸送し、同時に、Tダイ10の下方の出料孔11から出料口を介して被覆用溶融ペースト状材料20を間隙Aに向けて流出させ、架橋発泡ポリオレフィン50の上面X(上層)に被覆用溶融ペースト状材料20を塗布する。塗布された被覆用溶融ペースト状材料20をは、マットの上層被覆材料21を形成する。
上層被覆材料21は、熱可塑性ゴム(Thermoplastic Rubber、略称TPR)溶融ペースト状材料、熱可塑性エラストマー(Thermoplastic Elastomer、略称TPE)溶融ペースト状材料、高密度ポリエチレン(High Density Polyethylene、略称HDPE)溶融ペースト状材料、低密度ポリエチレン(Low Density Polyethylene、略称LDPE)溶融ペースト状材料、直鎖状低密度ポリエチレン(Linear low Density Polyethylene、略称LLDPE)溶融ペースト状材料、ポリプロピレン(Polypropylene、略称PP)溶融ペースト状材料、各種コーティング用エチレンビニル樹脂(Ethylene Vinyl Acetate、略称EVA)溶融ペースト状材料のうちから選ばれた1つの熱可塑性プラスチックの溶融ペースト状材料とするのが望ましい。
例えば、上層に熱可塑性エラストマー(略称TPE)を塗布すれば、弾性と耐摩耗性という特性を得ることができる。上層に高密度ポリエチレン(略称HDPE)を塗布すれば、耐衝撃性に富んだ高い靭性を得ることができる。上層にポリプロピレン(略称PP)を塗布すれば、耐熱特性が得られ、上層に低密度ポリエチレン(略称LDPE)を塗布すれば、より滑らかな表面が得られる。本実施形態においては、上層に熱可塑性ゴム(略称TPR)ペースト状材料を塗布し、滑り止め効果と優れた弾性という利点を形成することができる。
図2に示すように、マットの上層被覆材料21を架橋発泡ポリオレフィン50の上面(上層)に塗布した後、シリコンローラ35とパターンローラ36間の間隙距離を二層のマット材の原始材料の総合厚さより小さくしてプレスして形成された複合材51は、上層が上層被覆材料21、下層が架橋発泡ポリオレフィン50となる。複合材51を第3方向転換ローラ37に通過させた後、第1背面冷却ローラ38、表面冷却ローラ39及び第2背面冷却ローラ40を用いて複合材51の温度を下げ定型させる。最後に第4方向転換ローラ41を通過させ、複合材51を巻き取りローラ42上に巻き取る。なお、パターンローラ36のローラ面上には任意で凹凸模様を刻み、パターンローラ36の凹凸模様ローラ面を利用してプレス時に設計した模様を成形することができる。
マットにコーティングする上層被覆材料21の厚さの制御は、押出機スクリューの押出速度と輸送装置30の各ローラ回転速度を利用して決定することができる。即ち、押出機スクリューがTダイ10へ材料を押し出す速度が速ければ速いほど、マットの被覆層は厚くなり、輸送装置30の各ローラの回転速度が速ければ速いほど、マットの被覆層は薄くなる。したがって、必要に応じて全体を適切な厚さにすることができ、且つ生産効率を増進し、コストを抑えることができる。本発明の最良の被服層厚さは1mm〜10mmの間であり、連続的生産フローであるため、作られる各マットの品質均一性が高い。
前述の製造工程が完了すると、架橋発泡ポリオレフィン50の一面に上層被覆材料21が形成される。また、前述の製造工程において、すでに述べたように上層被覆材料21は多種類の異なる耐磨耗性または滑り止め機能、或いは弾性を備えた材料とすることができる。このように床の上に敷くマット(複合材51)を形成することができる。
複合材(二層複合材)51をより強固かつ特定の使用状況のニーズを満たす必要がある場合は、図4、図5に示すように、複合材51を再度別の一組の輸送装置30aの巻き出しローラ31a上に設置し、前回の上層被覆材料21の塗布手段と同じように、延伸ローラ33で複合材51の裏面を平坦にし、複合材51の架橋発泡ポリオレフィン50の底面Yの位置(下層)にシリコンローラ35とパターンローラ36aの間隙B(図5参照)で下層被覆材料22を塗布してプレスし、同様に冷却して定型させ、二層被覆マット52を形成する。
図6に示すように、輸送装置30aのパターンローラ36aは、ローラ表面上に凹溝43及び凸部44を設けてもよく、これにより加工したマット上表面に縦横に凹んだ複数の溝を形成することができる。シリコンローラ35とパターンローラ36a間で下層被覆材料22及び複合材51をプレスし、接着剤を用いる必要なく二層被覆マット(複合マット)52を形成することができる。
本発明の製造工程のコーティングで成るマットにおいて、中間層の架橋発泡ポリオレフィン50は比較的厚い板材とすることができ、通常は2mm〜15mmの厚さに設け、これによりマット全体の厚さを適切に増加し、異なる使用状況に合わせてより快適にすることができる。下層に被覆する滑り止め材料は熱可塑性ゴム(略称TPR)の薄い層または熱可塑性エラストマー(略称TPE)層を最良とする。各層の材料は接着剤を用いる必要なく、塗布とプレスで結合させ、しっかりと一体として結合させることができる。
パターンローラ(36または36a)の表面はただ滑らかでない面としてもよく、最後にマットを裁断した後、別途金型(図示せず)の中に入れ、プレス成型加工を行い、このプレスに用いる金型の板体上に凹溝及び凸部を設け、これにより、図7、図8に示すように、自動車用フロアマット60の上面に縦横に凹んだ複数の溝61を形成することができ、これら溝61に対応するマットの裏面の位置には突出線62が形成され、各突出線62間に封鎖された凹み部63が形成され、これら凹み部63は四周が突出線62により囲まれた封鎖状を呈する。こうして自動車用フロアマット60の裏面に複数の封鎖状の凹み部63が設けられることで弾性が得られ、同時に材料そのものが耐磨耗性を備えているため任意に滑ることがなく、また封鎖状の凹み部が踏まれたとき押圧されて換気動作が行われるため、通気効果を備えたマットが形成される。さらに、自動車用フロアマット60(図7、図8参照)の左右両側a,b及び後側cに突起した折り返し状の縁部64を設け、これによりマット中央に陥没部を形成して立体空間を形成すると、自動車の車内フロア上で使用する自動車用フロアマットとすることができる。
上述の説明から理解されるように、本発明のマットの製造方法は、マット上に一層の被覆材料を塗布してプレスするか、二層の被覆材料を塗布してプレスし、マットを製造するという手段により、軽量で滑り止め機能と耐磨耗性を備え、弾性に富んだマットを製造することができ、自動車用フロアマットや滑り止めマット、エクササイズ用マット等各種製品に適用可能であり、生産効率を向上することができる。
上述のように、本発明は、迅速且つ効果的な塗布による機能性に優れたマットの製造方法を提供し、いかなる有毒な接着剤も用いずに異なる層材料の接着を行うことができ、環境保護性と実用的価値があるものである。
本発明のマットの製造方法に係る実施形態の製造設備の斜視図である。 同実施形態の製造設備の側断面図である。 一回目の被覆材料塗布を示す要部拡大断面図である。 二回目の被覆材料塗布工程を示す製造設備の側断面図である。 二回目の被覆材料塗布を示す要部拡大断面図である。 パターンローラの斜視図である。 本発明のマットの製造方法で製造された自動車用フロアマットの斜視図である。 図7の自動車用フロアマットを前後方向に破断して示す断面図である。
符号の説明
10 Tダイ(T−DIE)
11 出料孔
20 被覆用溶融ペースト状材料
21 上層被覆材料
22 下層被覆材料
30,30a 輸送装置
31 巻き出しローラ
32 第1方向転換ローラ
33 延伸ローラ
34 第2方向転換ローラ
35 シリコンローラ
36,36a パターンローラ
37 第3方向転換ローラ
38 第1背面冷却ローラ
39 表面冷却ローラ
40 第2背面冷却ローラ
41 第4方向転換ローラ
42 巻き取りローラ
43 凹溝
44 凸部
50 架橋発泡ポリオレフィン
51 複合材
52 二層被覆マット
60 自動車用フロアマット
61 溝
62 突出線
63 凹み部
64 縁部
A,B 間隙
X 上面
Y 底面
a,b 両側
c 後側

Claims (5)

  1. 押出機を設けたTダイ(T−DIE)及び前記Tダイの下方に設置された輸送装置を含む製造設備を使用して、上層及び下層よりなる二層複合材であるマットを製造するマットの製造方法であって、
    前記輸送装置はシリコンローラとパターンローラとを含み、前記Tダイの槽内に前記上層となる被覆用溶融ペースト状材料を注入し、前記輸送装置上に前記下層となる前記架橋発泡ポリオレフィン(cross-linked polyolefine foam)を設置し、前記架橋発泡ポリオレフィンを、前記輸送装置で前記シリコンローラと前記パターンローラとの間の間隙に輸送し、同時に、上方から、前記被覆用溶融ペースト状材料を前記間隙に向けて流出させて前記架橋発泡ポリオレフィンの上面に前記被覆用溶融ペースト状材料を塗布することにより、前記架橋発泡ポリオレフィンの上面に上層被覆材料を形成させ、前記シリコンローラと前記パターンローラとの間で前記上層被覆材料及び前記架橋発泡ポリオレフィンをプレスすることにより、前記上層被覆材料と前記架橋発泡ポリオレフィンとを一体として密切に結合させることを特徴とするマットの製造方法。
  2. 前記輸送装置に、巻き出しローラ、第1方向転換ローラ、延伸ローラ、第2方向転換ローラ、シリコンローラ、パターンローラ、第3方向転換ローラ、第1背面冷却ローラ、表面冷却ローラ、第2背面冷却ローラ、第4方向転換ローラ及び巻き取りローラを含む複数のローラ部材が設置されていることを特徴とする請求項1に記載のマットの製造方法。
  3. 前記被覆用溶融ペースト状材料が、熱可塑性ゴム(Thermoplastic Rubber、略称TPR)溶融ペースト状材料、熱可塑性エラストマー(Thermoplastic Elastomer、略称TPE)溶融ペースト状材料、高密度ポリエチレン(High Density Polyethylene、略称HDPE)溶融ペースト状材料、低密度ポリエチレン(Low Density Polyethylene、略称LDPE)溶融ペースト状材料、直鎖状低密度ポリエチレン(Linear low Density Polyethylene、略称LLDPE)溶融ペースト状材料、ポリプロピレン(Polypropylene、略称PP)溶融ペースト状材料及び各種コーティング用エチレンビニル樹脂(Ethylene Vinyl Acetate、略称EVA)溶融ペースト状材料のうちより1つ選ばれたものであることを特徴とする請求項1に記載のマットの製造方法。
  4. 請求項1に記載の前記二層複合材と前記製造設備とを使用して、上層、中間層及び下層の三層よりなる複合材であるマットを製造するマットの製造方法であって、
    前記Tダイの槽内に前記下層となる被覆用溶融ペースト状材料を注入し、前記輸送装置上に前記上層及び前記中間層となる前記二層複合材を設置し、前記二層複合材を、前記輸送装置で前記シリコンローラと前記パターンローラとの間の間隙に輸送し、同時に、上方から、前記被覆用溶融ペースト状材料を前記間隙に向けて流出させて前記二層複合材の裏面に前記被覆用溶融ペースト状材料を塗布することにより、前記二層複合材の裏面に下層被覆材料を形成させ、前記シリコンローラと前記パターンローラとの間で前記二層複合材及び前記下層被覆材料をプレスすることにより、前記二層複合材と前記下層被覆材料とを一体として密切に結合させることを特徴とするマットの製造方法。
  5. 前記下層とする被覆用溶融ペースト状材料が、熱可塑性ゴム(Thermoplastic Rubber、略称TPR)溶融ペースト状材料、熱可塑性エラストマー(Thermoplastic Elastomer、略称TPE)溶融ペースト状材料、高密度ポリエチレン(High Density Polyethylene、略称HDPE)溶融ペースト状材料、低密度ポリエチレン(Low Density Polyethylene、略称LDPE)溶融ペースト状材料、直鎖状低密度ポリエチレン(Linear low Density Polyethylene、略称LLDPE)溶融ペースト状材料、ポリプロピレン(Polypropylene、略称PP)溶融ペースト状材料及び各種コーティング用エチレンビニル樹脂(Ethylene Vinyl Acetate、略称EVA)溶融ペースト状材料のうちより1つ選ばれたものであることを特徴とする請求項4に記載のマットの製造方法。
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