JP2011520647A - 発泡体積層製品およびその製造のための方法 - Google Patents

発泡体積層製品およびその製造のための方法 Download PDF

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Abstract

車両用途において特に有用な積層製品を記載する。前記積層製品は第１の主面と第２の主面とを有する発泡体コアを有する。一方または双方の主面は繊維層と前記繊維層を前記発泡体コアに接着させる接着層とを有する。前記積層製品を製造するための方法は最初の積層製品を赤外線に曝露することを含む。繊維層内の繊維間の接着層の一部は除去されている。当該発泡体積層製品は改善された音吸収性を有し、一方で所望の強度および剛性特性を維持しており、加えて、ある場合においては、繊維強化層の前記発泡体コアに対する剥離強度は従来のアプローチと比較して本発明の発泡体積層製品において著しく改善されている。
【選択図】図１

Description

発明の分野
１つの態様において、本発明は発泡体積層製品に関し、より詳細には車両の内部における使用に適合するような製品に関する。他の態様において、本発明は発泡体積層製品の製造のための方法に関する。非常に好ましい実施形態において、本発明はヘッドライナーに関し、より詳細には車両のヘッドライナーに関する。この好ましい実施形態において、本発明の態様はヘッドライナーの製造のための方法に関する。
従来技術
エネルギー吸収デバイス（エネルギー管理デバイスとしても知られている）および構造デバイスが知られている。このようなデバイスは様々な形および形態の１つを取ることができる。現在のところ、エネルギー吸収デバイスおよび／または構造デバイスの主要な用途の１つは車両、特に自動車におけるものである。車両において用いられた場合に、このようなデバイスは、これらがトリムパネルに含まれるまたはトリムパネルに代えられることができれば非常に便利であろうし、実際に、一般にトリムパネルと呼ばれる。
近年、このようなエネルギー吸収デバイスおよび／または構造デバイスの開発されている１つの特に有用な用途は車両ヘッドライナーにおけるものである。車両ヘッドライナーは当該技術において一般的に知られている。より詳細には、自動車ヘッドライナーは当該技術において一般的に知られている。多くの場合、自動車ヘッドライナーは構造デバイスおよび構造性およびエネルギー吸収性を兼ね備えるデバイスとして役立つであろう。
周知のように、このような自動車ヘッドライナーは自動車のルーフを裏打ちするのに用いられている。従来、自動車ヘッドライナーは積層構造体であり、例えば、それに固定されたカバー材を有する発泡体または他のパッド要素を含んでいる。カバー材は自動車の内部に面する仕上げ外面を含み、このカバー材はヘッドライナーのいわゆるＡ面に隣り合って配置されるかＡ面に含まれる。Ａ面に隣り合うヘッドライナーの面はいわゆるＢ面である。ヘッドライナーのＢ面はカバー材に含んでいてもよいし含んでいなくてもよい。
従来、発泡自動車ヘッドライナーはポリウレタン発泡体のようなイソシアナートをベースにした発泡体から製造されていた。
ポリウレタン発泡体から自動車ヘッドライナーを製造する場合、いわゆる自由膨張またはスラブポリウレタン発泡体を使用するのが通常である。
典型的なスラブポリウレタン発泡体生産工場において、開いた上部（トンネルとしても知られている）と発泡体が膨らむにつれて混合ヘッドから組成物を移動させるコンベヤー底部とを有するトラフ中へ発泡性組成物を供することにより生じる発泡体が通常製造される。低圧混合が典型的に用いられ、発泡体製造のための成分をスターラー（または他の適切な撹拌手段）を備えた混合ヘッド中へ一般的に５００ｐｓｉ未満（通常２００〜３５０ｐｓｉ）の圧力で計量することを伴う。成分を混合ヘッド中で混合し、発泡性組成物を膨張させてポリウレタン発泡体を製造する。当該技術分野において知られる通り、低圧混合を通常用いてスラブ材発泡体を製造する。１種以上の計量した成分の性質および／または量を変化させることにより生じる発泡体の性質を変化させることが知られている。
市販のスラブ材ポリウレタン発泡体工場は例えば４フィート（高さ）×６フィート（幅）×１００フィート（長さ）の寸法を有する発泡体「バン」を製造する。その後製造しようとする個々の自動車ヘッドライナーの設計書に応じて、それぞれのバンは複数のより短い長さ（例えば５フィート）のバンにカットされる。続いて、より短い長さのバンを適切な厚さ（例えば１／８〜１／２インチ）のシートへスライスする。そして、各シートを被覆し、切り取り、自動車内に固定する。また、各シートをさらなる加工工程、例えば熱成形に供して、自動車のルーフの形状によりぴったりするわずかに成形された外観を平面的なシートに与えることも当該技術分野において知られている。
つまり、自動車ヘッドライナーの製造において通常用いられるスラブ材ポリウレタン発泡体は少なくとも１つの成形されていない面を有する発泡体（例えば弾性発泡体）として知られている（すなわち、この発泡体は「自由膨張」発泡体である）。
米国特許第５，６８３，７９６号および５，７２１，０３８号（双方ともにKornylo等（Kornylo））は成形ポリウレタン発泡体から作られる車両ヘッドライナーを教示している。Kornylo により教示されるところによればこのヘッドライナーは実質的に一定の密度を有する一方、周辺部よりも大きな断面厚さをもつ中央部を有している。中央部はヘッドライナーが基準を満たした音吸収性質を有するように比較的厚くなければならない一方、周辺部は自動車のルーフへのヘッドライナーの固定を容易とするように比較的薄くなければならない。
国際公開ＷＯ ０２／４２１１９号（Zolfaghari）は Kornylo により教示されたヘッドライナーの改良を教示している。具体的には、Zolfaghari は車両乗員の安全性を改善するためのエネルギー管理能力を有する車両ヘッドライナーを教示している。
精密なモードの製造にも関らず、ファイバーガラス、典型的にはファイバーガラスマットまたはチョップトファイバーガラスを用いてヘッドライナーを補強することが通常である。
例えば、ヘッドライナーをスラブ材発泡体から製造する場合には、発泡体コアと、発泡体コアの片面または両面上の粘着層と、各粘着層上のファイバーガラスマット層またはチョップトファイバーガラスとを含むブランクを最初に形成することが通常である（ブランクはトリムカバー等のような他の層を含んでいてもよい）。その際、ブランクを成形作業に供し、これは発泡体コアを形成してファイバーガラスマット層またはチョップトファイバーガラスを形成された発泡体コアの各面に接着する働きをする。従来の成形作業は熱成形および熱破砕（thermocrushing）（「冷間成形」としても知られている）を含む。車両ヘッドライナーの製造に関するさらなる詳細については、例えば、「自動車ヘッドライナーの一体型「コア」構成材としてのポリウレタン発泡体（Polyurethane Foam as an Integral "Core" Component of Automotive Headliner）」，Dolgopolsky等，Polyurethanes Expo '99 (1999) を参照されたい。
このように製造された発泡体積層製品は典型的にあまり良好な音吸収性質を有さない。音吸収は発泡体積層品の車両用途（例えばヘッドライナー）において特に望まれる。この問題に対処するためには、発泡体積層品を製造後の穿孔工程に供して、接着させたファイバーガラスを有する積層製品の片面または両面に穴を開けることが従来技術においては通常であった。所望のレベルの音吸収を達成するためには、積層品の強度および剛性特性を損なう調製工程中に比較的深い穿通をもたらすことが必要である。このことは発泡体積層品のヘッドライナー用途において特に望ましくない。というのは、近年、自動車業界はエネルギー管理特性を有するヘッドライナー構成要素を望んでいるからである。
つまり、当該技術分野において成された進歩にも関らず、改善された音吸収性を有する製品をもたらす発泡体積層材料を製造するための方法を得ることが非常に望ましいであろう。また、その製品がこのような製品に現在見られる強度および剛性特性を維持するならば非常に望ましいであろう。さらに、このような製品が発泡体コアへのファイバーガラス層の剥離強度における改善によって特徴付けられるならば非常に望ましいであろう。
発明の概要
従来技術の上記した不利点の少なくとも１つを取り除くか軽減することが本発明の目的である。
従って、その態様の１つにおいて、本発明は第１の主面と第２の主面とを有する発泡体コアを含み、前記第１の主面は繊維層と前記繊維層を前記発泡体コアに接着させる接着層とを有し、繊維層内の繊維間の前記接着層の一部が除去されている積層製品を提供する。
その態様の他において、本発明は上記対象の積層製品を製造するための方法を提供し、当該方法は、
第１の主面と第２の主面とを有する発泡体コアを含み、前記第１の主面は第１の繊維層と前記第１の繊維層を前記発泡体コアに接着させる第１の接着層とを有する積層製品を準備する工程と、
上記第１の主面を赤外線に曝露する工程
とを含む。
つまり、本発明者等は非常に望ましい組み合わせ特性を有する新規の発泡体積層製品を驚くべきことにまた予想外に見出した。より詳細には、本発明の発泡体積層製品は改善された音吸収性を有しており、これは上で議論した従来の調製技術を用いて得ることができる音吸収性と同様である。しかしながら、本発明の発泡体積層製品は音吸収性を与えることができると同時に、望まれる強度および剛性性質を維持するというさらなる利点を有する。さらに、ある場合においては、発泡体コアへの繊維補強層の剥離強度は従来のアプローチと比較して本発明の発泡体積層製品において著しく改善される。全てのこれらの利点は本発明の発泡体積層製品を音吸収、機械的特性（例えば強度と剛性）および剥離強度が望まれる用途に特にふさわしくする。
発泡体コアと接着層により発泡体コアに接着させた繊維層からなる最初の積層製品を赤外線に曝露することにより、これらの有利な性質が本発明の発泡体積層製品に与えられる。いかなる特別な理論または作用形態に束縛されることを望まないが、赤外線への曝露は繊維層内の繊維間の最初の積層製品に存在する接着層の一部を融解させるか除去して、曝露される表面上の表面多孔性と同様の現象を達成するのに役立つことが考えられる。表面が赤外線に曝露されるにつれて、接着層の一部が融解して発泡体コアのオープンセルなり、それによって曝露される最も外側の面に比較的不連続な層を生じることが考えられる。不連続層は改善された音吸収性もたらすと考えられ、一方で放射線への曝露による融解作用は得られる発泡体積層製品が強度および剛性特性を維持することを可能にすると考えられる（穿孔を用いる従来技術のアプローチとは異なる）。
本発明の好ましい実施形態は車両発泡体部品、例えば車両ヘッドライナーにおける用途に向けられているが、本発明の範囲はこのような用途に限定されないことは当業者に十分理解されるであろう。つまり、他の用途、例えば床板、貨物車両マット、自動車の後部座席のカバー、および改善された音吸収性を有する比較的軽量の物品を有することが望まれる他の用途において本発明を使用することが可能であろう。
本発明の実施形態を添付する図面を参照して説明する。
図１は以下の実施例中で論じる様々な発泡体積層材料の音吸収性を示す。
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明の積層製品のコア部分における使用のための好ましい発泡体は発泡したイソシアナートベースのポリマーである。好ましくは、イソシアナートベースのポリマーはポリウレタン、ポリウレア、ポリイソシアヌラート、ウレア変性ポリウレタン、ウレタン変性ポリウレア、ウレタン変性ポリイソシアヌラートおよびウレア変性ポリイソシアヌラートを含む群から選択される。当該技術において知られる通り、「変性」という語は、ポリウレタン、ポリウレアまたはポリイソシアヌラートと関連して用いられる場合には、ポリマー骨格形成結合の５０％までが置き換えられていることを意味する。
典型的に、発泡したイソシアナートベースのポリマーをイソシアナートと活性水素含有化合物を含む反応混合物から生成する。
反応混合物中での使用に適したイソシアナートは特に限定されず、その選択は当業者の理解し得る範囲内である。一般に、使用に適したイソシアナート化合物を下記一般式により表わすことができる：
Ｑ（ＮＣＯ）ｉ
ここで、ｉは２以上の整数であり、Ｑはｉの価数を有する有機基である。Ｑは置換されたまたは置換されていない炭化水素基（例えば、アルキレン基またはアリーレン基）でもよい。さらに、Ｑは下記一般式により表わすことができる：
Ｑ１−Ｚ−Ｑ１
ここで、Ｑ１はアルキレン基またはアリーレン基であり、Ｚは−Ｏ−、−Ｏ−Ｑ１−、−ＣＯ−、−Ｓ−、−Ｓ−Ｑ１−Ｓ−および−ＳＯ２−を含む群から選択される。この定義の範囲に含まれるイソシアナート化合物の例はヘキサメチレンジイソシアナート、１，８−ジイソシアナト−ｐ−メタン、キシリルジイソシアナート、（ＯＣＮＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２Ｏ）２、１−メチル−２，４−ジイソシアナトシクロヘキサン、フェニレンジイソシアナート、トリレンジイソシアナート、クロロフェニレンジイソシアナート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアナート、ナフタレン−１，５−ジイソシアナート、トリフェニルメタン−４，４’，４’’−トリイソシアナートおよびイソプロピルベンゼン−アルファ−４−ジイソシアナートを含む。
他の実施形態において、Ｑはｉの価数を有するポリウレタン基を示すこともできる。この場合Ｑ（ＮＣＯ）ｉは当該技術分野においてプレポリマーと一般に呼ばれる化合物である。一般的に、プレポリマーを化学量論過剰のイソシアナート化合物（上記で定義した通り）を活性水素含有化合物（後に定義する通り）、好ましくは以下に記載するポリヒドロキシル基含有材料またはポリオールと反応させることにより調製することができる。この実施形態において、ポリイソシアナートを、例えば、ポリオール中のヒドロキシル基の割合に対して約３０パーセント〜約２００パーセント化学量論過剰の割合で用いてもよい。本発明の方法はポリウレア発泡体に関していてもよいので、この実施形態において、プレポリマーをポリウレタン変性ポリウレアを調製するために用いることができるであろうことが理解されるであろう。
他の実施形態において、本発明の方法における使用に適したイソシアナート化合物をイソシアナートおよびジイソシアナートの二量体および三量体から並びに下記一般式を有するポリマージイソシアナートから選択してもよく：
Ｑ’（ＮＣＯ）ｉ］ｊ
ここで、ｉおよびｊの両方は２以上の値を有する整数であり、Ｑ’は多官能有機基であり、および／または、反応混合物中のさらなる成分として下記一般式を含有する化合物から選択してもよい：
Ｌ（ＮＣＯ）ｉ
ここで、ｉは１以上の値を有する整数であり、Ｌは単官能または多官能の原子または基である。この定義の範囲内に含まれるイソシアナート化合物の例はエチルホスホン酸ジイソシアナート、フェニルホスホン酸ジイソシアナート、＝Ｓｉ−ＮＣＯ基を含有する化合物、スルホンアミドに由来するイソシアナート化合物（ＱＳＯ２ＮＣＯ）、シアン酸およびチオシアン酸を含む。
適切なイソシアナートの考察については、例えば英国特許第１，４５３，２５８号も参照されたい。
適切なイソシアナートの限定されない例は：１，６−ヘキサメチレンジイソシアナート、１，４−ブチレンジイソシアナート、フルフリリデンジイソシアナート、２，４−トルエンジイソシアナート、２，６−トルエンジイソシアナート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート、４，４’−ジフェニルプロパンジイソシアナート、４，４’−ジフェニル−３，３’−ジメチルメタンジイソシアナート、１，５−ナフタレンジイソシアナート、１−メチル−２，４−ジイソシアナート−５−クロロベンゼン、２，４−ジイソシアナト−ｓ−トリアジン、１−メチル−２，４−ジイソシアナトクロロヘキサン、ｐ−フェニレンジイソシアナート、ｍ−フェニレンジイソシアナート、１，４−ナフタレンジイソシアナート、ジアニシジンジイソシアナート、ビトリレンジイソシアナート、１，４−キシリレンジイソシアナート、１，３−キシリレンジイソシアナート、ビス−（４−イソシアナトフェニル）メタン、ビス−（３−メチル−４−イソシアナトフェニル）メタン、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアナートおよびこれらの混合物を含む。より好ましいイソシアナートは２，４−トルエンジイソシアナート、２，６−トルエンジイソシアナートおよびこれらの混合物、例えば、約７５〜約８５重量パーセントの２，４−トルエンジイソシアナートおよび約１５〜約２５重量パーセントの２，６−トルエンジイソシアナートを含有する混合物を含む群から選択される。他のより好ましいイソシアナートは２，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナートおよびこれらの混合物を含む群から選択される。最も好ましいイソシアナートは約１５〜約２５重量パーセントの２，４’−ジフェニルメタンジイソシアナートおよび約７５〜約８５重量パーセントの４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナートを含有する混合物である。
当該方法をポリウレタン発泡体を生成するために用いる場合には、活性水素含有化合物は典型的にポリオールである。ポリオールの選択は特に限定されず、当業者の理解し得る範囲内である。例えば、ポリオールはポリエーテル、ポリエステル、ポリカルボナート、ポリジエンおよびポリカプロラクトンから選択される構成要素のヒドロキシル末端を有する骨格であってよい。好ましくは、ポリオールはヒドロキシル末端を有するポリヒドロカーボン、ヒドロキシル末端を有するポリホルマール、脂肪酸トリグリセリド、ヒドロキシル末端を有するポリエステル、ヒドロキシルメチル末端を有するポリエステル、ヒドロキシメチル末端を有する過フルオロメチレン、ポリアルキレンエーテルグリコール、ポリアルキレンアリーレンエーテルグリコールおよびポリアルキレンエーテルトリオールを含む群から選択される。より好ましいポリオールはアジピン酸−エチレングリコールポリエステル、ポリ（ブチレングリコール）、ポリ（プロピレングリコール）およびヒドロキシル末端を有するポリブタジエンを含む群から選択され、例えば、適切なポリオールの考察については、英国特許第１，４８２，２１３号を参照されたい。好ましくは、このようなポリエーテルポリオールは約１００〜約１０，０００、より好ましくは約１００〜約４，０００、最も好ましくは約１００〜約３，５００の範囲内の分子量を有する。
コア部分がポリウレア発泡体を含む場合には、活性水素含有化合物は水素が窒素に結合している化合物を含む。好ましくはこのような化合物はポリアミン、ポリアミド、ポリイミンおよびポリオールアミンを含む群から選択され、より好ましくはポリアミンである。このような化合物の限定されない例は第一級アミンおよび第二級アミン末端を有するポリエーテルを含む。好ましくはこのようなポリエーテルは約１００よりも大きい分子量および１〜２５の官能価を有する。このようなアミン末端を有するポリエーテルを適切な開始剤からこの開始剤に低級アルキレンオキシドを加えて生じたヒドロキシル末端を有するポリオールを続いてアミノ化して典型的に調製する。２種以上のアルキレンオキシドを用いる場合は、これらは一方または他方のポリエーテルのランダム混合物としてまたはブロックとして存在していてもよい。アミノ化の容易さのためには、ポリオールのヒドロキシル基が実質的に全て第二級ヒドロキシル基（secondary hydroxyl group）であることが特に好ましい。典型的に、アミノ化工程はポリオールのヒドロキシル基の全てではないが大多数を置換する。
発泡したイソシアナートベースのポリマーコア部分を生成するために用いられる反応混合物は典型的に発泡剤をさらに含んでいてもよい。当該技術分野において知られる通り、水を発泡したイソシアナートベースのポリマーの生成において間接的または反応性発泡剤として用いることができる。具体的には、水はイソシアナートと反応して最終的な発泡ポリマー生成物中で効果的な発泡剤として作用する二酸化炭素を生成する。あるいは、二酸化炭素を他の手段、例えば二酸化炭素を生じる不安定化合物（例えばカルバマート等）により生じさせてもよい。任意に、直接的な有機発泡剤を水と共に用いてもよいが、このような発泡剤の使用は一般的に環境への配慮のために削減される。本発明の発泡したイソシアナートベースのポリマーの生成における使用に好ましい発泡剤は水を含む。
発泡したイソシアナートベースのポリマーの調製において間接的な発泡剤として用いられる水の量は反応混合物中の全活性水素含有化合物含有量の１００重量部に基づき、通常約０．５重量部〜約４０以上の重量部、好ましくは約１．０〜約１０重量部の範囲にあることが当該技術分野において知られている。当該技術分野において知られている通り、発泡したイソシアナートベースのポリマーの生成において用いられる水の量は典型的に発泡したポリマー中で予想される一定の性質により、および自己構造形成に向けて発泡体を膨張させる許容度により制限される。
発泡したイソシアナートベースのポリマーから作られるコア部分の生成のために、触媒を反応混合物中に通常混合する。反応混合物中で用いられる触媒は重合反応を触媒することができる化合物である。このような触媒は知られており、反応混合物中でのその選択と濃度は当業者の理解し得る範囲内である。例えば、適切な触媒化合物の考察については米国特許第４，２９６，２１３号および第４，５１８，７７８号を参照されたい。適切な触媒の限定されない例は第三級アミンおよび／または有機金属化合物を含む。加えて、当該技術分野において知られている通り、目的がイソシアヌラートの生成の場合には、ルイス酸を触媒として、単独か他の触媒と併せるかのいずれかで用いる必要がある。勿論２種以上の触媒の組み合わせを適切に用いてもよいことが当業者に理解されるであろう。
好ましくは、本発明の積層製品の発泡体コア部分はＡＳＴＭ ３５７４−Ｄに従って測定した場合に１０％撓みでの圧縮力撓みを約２ｐｓｉ〜約２００ｐｓｉの範囲で、より好ましくはＡＳＴＭ ３５７４−Ｄに従って測定した場合に約５ｐｓｉ〜約１００ｐｓｉの範囲で、最も好ましくは、ＡＳＴＭ ３５７４−Ｄに従って測定した場合に約１０ｐｓｉ〜約８０ｐｓｉの範囲で有する。本明細書中で、ＡＳＴＭ ３５７４−Ｄを参照する際には、試験サンプルは以下の寸法：２ｆｔ．×２ｆｔ．×１ｉｎ．（最後の寸法は厚さ）を有する。本発明のヘッドライナーの製造で用いる適切なポリウレタン発泡体の限定されない好ましい実例はWoodbridge Foam Corporation から Stratas の商品名で入手することができる。
一般的に、本発明のヘッドライナーに適し、かつ所望のエネルギー管理および／または構造特性を有するポリウレタン発泡体を以下の一般的な限定しない配合物から製造することができる：
成分 量
ポリマーポリオール １００〜０部
ポリオール ０〜１００部
架橋剤 ０〜３０部／１００部の総ポリオール
触媒 ０．０５〜３．５部／１００部の総ポリオール
シリコーン表面活性剤 ０〜１．５部／１００部の総ポリオール
Ｈ２Ｏ ０．５〜２５部／１００部の総ポリオール
イソシアナート ＮＣＯ反応部位の当量に対して約０．６０〜１． ３０比のＮＣＯ当量の指標に十分な量
適切な架橋剤、触媒およびシリコーン表面活性剤は米国特許第４，１０７，１０６号および第４，１９０，７１２号に記載されている。
本発明のヘッドライナーに適切な好ましいポリウレタン発泡体を以下の配合物から製造することができる：
成分 量
ポリマーポリオール ２０〜１００部
ポリオール ０〜８０部
架橋剤 ５〜１５部／１００部の総ポリオール
触媒 ０．５〜１．２部／１００部の総ポリオール
シリコーン表面活性剤 ０．３〜１．１部／１００部の総ポリオール
Ｈ２Ｏ １．７５〜２．７５部／１００部の総ポリオール
イソシアナート ＮＣＯ反応部位の当量に対して約０．８〜１． １比のＮＣＯ当量の指標に十分な量
本発明の積層製品の発泡体コアは実質的に均一な密度を有していてもよい。これは典型的に成形された発泡体（すなわち、発泡体製品へと変化させる際に膨張する素材を全面で抑制することにより製造される発泡体）の特性である。あるいは、また好ましくは、発泡体コアは可変密度を有する。これは典型的にスラブ発泡体（すなわち、発泡体製品へと変化させる際に膨張する素材の少なくとも１つの面を抑制せずに素材が「自由膨張（free-rise）」してもよい方法により製造された発泡体）の特性である。車両ヘッドライナーの製造に関する詳細については、例えば、「自動車ヘッドライナーの一体型「コア」構成材としてのポリウレタン発泡体（Polyurethane Foam as an Integral "Core" Component of Automotive Headliner）」，Dolgopolsky等，Polyurethanes Expo '99 (1999) を参照されたい。
好ましくは、本発明の積層製品中の発泡体コアは立方フットあたり約０．５〜約３０ポンドの範囲の、より好ましくは立方フットあたり約１〜約２０ポンドの範囲の、さらにより好ましくは立方フットあたり約２〜約１５ポンドの範囲の、最も好ましくは立方フットあたり約２〜約８ポンドの範囲の密度を有する。
本発明の発泡体積層製品は少なくとも１つの接着層を有し、これは繊維層を発泡体コアに接着する働きをする。少なくとも１つの接着層は（繊維層を発泡積層製品の一主面または両主面に配置するかどうかにより）発泡体積層製品の一主面または両主面に配置してもよい。
好ましくは、接着層は有機ポリマーを含む。
１つの好ましい実施形態において、接着層は熱可塑性ポリマーを含む。他の好ましい実施形態において、接着層は弾性材料を含む。さらに他の好ましい実施形態において、接着層は熱硬化性材料（例えば、エポキシ、ポリウレタン、ポリウレア、フェノール類、アクリラート、アリーラート（arylate）、シリコーン、ポリスルフィド、ポリエステルまたは２種以上のこれらの混合物）を含む。
有用なポリマー基材の限定しない例をポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、ポリ（ビニルクロリド）、ポリウレタン、ポリアクリラート、ラテックス、スチレン−ブタジエンポリマー、ニトリル−ブタジエンポリマー、シリコーンポリマー、これらの混合物、これらのコポリマーおよびこれらの相互貫入網目構造を含む群から選択してもよい。
好ましくは、接着層はポリオレフィンを含む。より好ましくは、接着層はポリエチレン
、ポリプロピレン、ブチルラバーおよびこれらの混合物を含む。最も好ましくは、接着層はポリエチレン、ポリプロピレンおよびこれらの混合物を含む。
繊維層は織られていてもよいし、織られていなくてもよいことが理解されるであろう。このような材料のさらなる情報を次のウェブサイト上で見出すことができる：http://www.nonwovens-group.com、http://www.johnrstarr.com および http://www.inda.org 。
本発明の発泡体積層製品の１つの好ましい実施形態において、第１の繊維層および第２の繊維層（存在する場合）の少なくとも一方は織られている。他の好ましい実施形態において、第１の繊維層および第２の繊維層（存在する場合）の少なくとも一方は織られていない。第１の繊維層および第２の繊維層内に存在する繊維はチョップトファイバーの形態であってもよい。
本発明の発泡体積層製品の１つの実施形態において、第１の繊維層および第２の繊維層（存在する場合）の少なくとも一方は合成繊維を含む。本発明の発泡体積層製品の１つの実施形態において、第１の繊維層および第２の繊維層（存在する場合）の少なくとも一方は天然繊維を含む。最も好ましくは、第１の繊維層および第２の繊維層（存在する場合）の少なくとも一方はファイバーガラスを含む。
次に、本発明の積層製品を製造するための好ましい方法を論じる。
本発明の積層製品を製造するための方法は最初の積層製品を使用する。最初の積層製品は上記した発泡体コアを有する。発泡体コアは互いに向き合う２つの主面を有する。これらの主面の一方または両方は先と同様に上記した通り接着層を用いて主面に接着した繊維層を含む。
本発明の方法において出発材料として用いられる最初の積層製品は好ましくは繊維を約４〜約４０グラム／ｍ２、最も好ましくは約４〜約２５グラム／ｍ２、最も好ましくは約６〜約１５グラム／ｍ２の量で含む繊維層を含んでいる。
このような最初の積層製品を従来技術を用いて製造することができる。例えば、米国特許第５，６６５，１８５号（Meeker）に一般的に説明されている技術を用いて最初の積層製品を製造することができる。Meeker に記載されている方法を変更することができ、最初の積層製品は繊維材料を接着層の露出した表面内に実質的に封入する（encapsulate）結果になる必要は必ずしもない。また、Meekerを変更して上記した様々な繊維材料を用いることができる。さらに、Meekerを変更して作製した繊維マット材料をチョップトファイバー材料を用いる代わりに用いることができる。
あるいは、最初の積層体をスタックまたはブランクを同様に従来の成形機（press）または成形（forming）／形成（shaping）デバイス内に置くことにより製造することができ、このようなデバイスは熱成形および熱破砕（thermocrushing）（「冷間成形」としても知られている）等の成形操作を行うことができる。好ましくは、スタックまたはブランクは以下の層を有する：
・少なくとも１つの接着層（すなわち１層以上）と、
・繊維層（例えば繊維マットまたは他の連続層の形態）と、
・少なくとも１つの接着層（すなわち１層以上）と、
・発泡体コア層と、
・少なくとも１つの接着層と、
・繊維層（例えば繊維マットまたは他の連続層の形態；任意）と、
・スクリム層（任意）
勿論、他の任意の層（例えばさらなる接着層）が含まれていてもよい。車両ヘッドライナーの製造に関するさらなる詳細については、例えば、「自動車ヘッドライナーの一体型「コア」構成材としてのポリウレタン発泡体（Polyurethane Foam as an Integral "Core" Component of Automotive Headliner）」，Dolgopolsky等，Polyurethanes Expo '99 (1999) を参照されたい。
１つの実施形態において、アプローチは上記の層の積層体を成形機内で成形した後、別の工程で、当該積層体を形成／成形デバイス内に置くものであり、上記デバイスは積層体を予定した形状へと変形させる働きをする。すなわち、この実施形態において積層と形成を別の工程で達成する。代わりの実施形態において、アプローチは形成した上記の層の積層体を上記した層のスタックまたはブランクを形成／成形デバイス内に置いて成形するものであり、上記デバイスは同時に、層を互いに接着し、このように形成した積層体を予定した形状へ変化させる働きをする。すなわち、この実施形態においては積層と形成を同一のステム（stem）で達成する。
いずれか一方の実施形態において、スタックまたはブランクを続いて圧力をかけて接着層を融解させ各繊維層に浸透させるのに十分な時間の間少なくとも約１００℃の温度に供する。殆どの場合に、このことは繊維層を封入してこれを発泡体コアに接着させる実質的に連続した接着層をもたらす。その結果、発泡体コア層は最初の積層製品の予定した形状（成形されているか平面）を取る。
好ましくは、本発明の方法における加熱工程を少なくとも約１２０℃、より好ましくは約１００℃〜約２５０℃、さらにより好ましくは約１２０℃〜約２５０℃、最も好ましくは約１５０℃〜約２２０℃の範囲内の温度において行う。
本発明の方法は最初の積層製品の主面を赤外線に曝露することを含む。１つの主面が繊維層と接着層を含んでいる場合には、本発明の方法はその層を赤外線に曝露することを含む。勿論、最初の積層製品の両方の主面が繊維層および接着層を含む場合には、これらの面の両方を赤外線に曝露するであろう。
典型的には、赤外線曝露工程を繊維層内の繊維間の接着層の一部を除去するのに十分な時間行う。好ましくは、曝露工程を繊維層と接着層を含む主面の表面積の約５％〜約８０％、好ましくは約５％〜約６０％、より好ましくは約１０％〜約５０％、最も好ましくは約１５％〜約５０％を構成する繊維層内の繊維間の接着層の一部を除去するのに十分な時間行う。
実際に、このことは繊維層と接着層とを含む最初の積層製品の主面を赤外線に約２〜約９０秒、より好ましくは約２〜約７５秒、最も好ましくは約２〜約６０秒の時間曝露することを必要とする。
得られる発泡体積層製品は上記した利点を有する。より詳細には、本発明の積層製品は良好な音吸収性および比較的低い通気抵抗の非常に望ましい組み合わせを有する（従来の穿孔工程に供したか、音響性を改善するための次の製品工程に供しない積層製品と比較して）。
実際に、得られる発泡体積層製品はＡＳＴＭ Ｃ５２２−９７に従って測定した場合に約７０００Ｒａｙｌｓ未満、より好ましくは約５００〜約６０００Ｒａｙｌｓの範囲内、より好ましくは約５００〜約４０００Ｒａｙｌｓの範囲内、より好ましくは約５００〜約２０００Ｒａｙｌｓの範囲内の通気抵抗を有する。
好ましくは、本発明の方法において用いられる赤外線は約０．７μｍ〜約１４μｍ、より好ましくは約１．４μｍ〜約１４μｍ、最も好ましくは約１．４μｍ〜約３．０μｍの質量長さ（weight length）と範囲を有する。
赤外線工程を市販の機器を用いて行ってもよい。例えば、赤外線工程を Heraeus Noblelight から市販されている赤外線エミッターを用いて行ってもよい。
実施例１〜３
実施例において、以下の材料を用いた
コア発泡体（厚さ＝８ｍｍ）−Woodbridge Foam Corporation から StrataLiner 1825 の商品名で市販されている４０ｋｇ／ｍ３ポンド／立方フットの密度を有するポリウレタン発泡体；
接着層− Dow Chemical Company から市販されている高密度ポリエチレンフィルムと；および
繊維層−チョップトファイバーガラスロービング− Vetrotex Saint-Gobain から Vetrotex 221 113 SMC の商品名で市販されている。
最初の発泡体積層材料の種々のサンプルを以下の通り形成した。以下の層のブランクまたはスタックを作製した：
・接着層；
・繊維層；
・コア発泡体；
・繊維層；および
・スクリム層。
各ブランクまたはスタックを隣り合う加熱帯および冷却帯から成る Meyer Laminator の中を手動で通過させた。積層についてのプロセスパラメーターは以下の通りであった：
コンベヤー速度：６ｍ／分〜７ｍ／分；
熱板（hot Platen）温度：１８０℃〜２００℃；
加圧ローラーオフセット：１．０ｍｍ ｖ １．５ｍｍ；および
冷板（cold Platen）温度：２０℃。
得られたサンプルを２４時間調整した。
最初の発泡体積層材料の１つのサンプルを例１とした。
最初の発泡体積層体の第２のサンプルを以下の通り穿孔手法に供した。例１からの最初の発泡体積層体をホットローラーを用いる穿孔に供した。約１ｍｍの深さに穿孔した。このサンプルを例２とした。
最初の発泡体積層材料の第３のサンプルを赤外線（波長約１．４〜２．４μｍ）に３秒間 Heraeus Noblelight から市販されている赤外線エミッターを用いて曝露した。
その後、各サンプルの強度をＡＳＴＭ Ｄ−５０３４（３点ローディングシステムを用いる）に従って測定した。この試験中に用いた条件は以下の通りであった：
試料寸法：７６．２×１９２ｍｍ；
クロスヘッド速度：５０ｍｍ／分；
支点およびローディングノーズは柱体形状で１９ｍｍの直径を有していた；および
支点間距離（スパン）：１５０ｍｍ。
積層ボードの強度をサンプルの破損において測定される最大荷重値（Ｎ）と定義する。
音吸収結果および通気抵抗結果を図１に示す。示されるように、本発明による積層製品（例３）は劇的に高まった音吸収を１５００〜４０００Ｈｚの周波数範囲で有し、かつ最初の発泡体積層製品（例１）と穿孔に供した積層製品（例２）と比較して低い通気抵抗を有していた。
種々のサンプルの強度および剛性特性を表１に報告する。
Figure 2011520647
表１の結果からわかるように、本発明による積層製品（例３）は最初の発泡体積層製品（例１）のものと比較して同様か改善した強度および剛性特性を有していた。対照的に、穿孔に供した最初の発泡体積層製品（例２）の強度および剛性特性は最初の発泡体積層製品（例１）のものと比較して劣化した。
本発明を種々の好ましい実施形態および実施例に関して記載したが、この記載は限定した意味で解釈されることを意図しない。つまり、説明的な実施形態と他の実施形態の種々の改変はこの記載を参照した際に当業者には明らかであろう。例えば、本発明の積層製品の１つの主面上に仕上げカバーまたはトリムカバーを含むことにより仕上げ部を作製することもできる。なおさらに、他の要素を発泡体積層製品にその製造中に加えることもできる。例えば、１つ以上の（ｉ）加熱作用を提供するための発泡体積層製品内の導電層、（ｉｉ）発泡体積層製品の音響性能をさらに改善するための追加の音吸収層、および／または（ｉｉｉ）発泡体積層体の難燃性を改善するための難燃性層を組み入れることができる。従って、添付した特許請求の範囲はあらゆるこのような改変または実施形態を網羅するであろうことが意図されている。
本明細書中で参照した全ての文献、特許、特許出願およびインターネットウェブサイト上の対象をその全体を本明細書中に組み込んで、各々の個々の文献、特許または特許出願が具体的にかつ個々に示されてその全体が参照により全て本明細書に組み込まれているものとする。

Claims (57)

  1. 第１の主面と第２の主面とを有する発泡体コアを含み、前記第１の主面は第１の繊維層と前記第１の繊維層を前記発泡体コアに接着させる第１の接着層とを有し、第１の繊維層内の繊維間の前記第１の接着層の一部が除去されている積層製品。
  2. 除去された、前記第１の繊維層内の繊維間の前記第１の接着層の前記一部は、前記第１の主面の表面積の約５％〜約８０％を構成する請求項１に記載の積層製品。
  3. 除去された、前記第１の繊維層内の繊維間の前記第１の接着層の前記一部は、前記第１の主面の表面積の約５％〜約６０％を構成する請求項１に記載の積層製品。
  4. 除去された、前記第１の繊維層内の繊維間の前記第１の接着層の前記一部は、前記第１の主面の表面積の約１０％〜約５０％を構成する請求項１に記載の積層製品。
  5. 除去された、前記第１の繊維層内の繊維間の前記第１の接着層の前記一部は、前記第１の主面の表面積の約１５％〜約５０％を構成する請求項１に記載の積層製品。
  6. 前記第２の主面は第２の繊維層と前記第２の繊維層を前記発泡体コアに接着させる第２の接着層とを有し、前記第２の繊維層内の繊維間の前記第２の接着層の一部が除去されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層製品。
  7. 除去された、前記第２の繊維層内の繊維間の前記第２の接着層の前記一部は、前記第２の主面の表面積の約５％〜約８０％を構成する請求項１に記載の積層製品。
  8. 除去された、前記第２の繊維層内の繊維間の前記第２の接着層の前記一部は、前記第２の主面の表面積の約５％〜約６０％を構成する請求項１に記載の積層製品。
  9. 除去された、前記第２の繊維層内の繊維間の前記第２の接着層の前記一部は、前記第２の主面の表面積の約１０％〜約５０％を構成する請求項１に記載の積層製品。
  10. 除去された、前記第２の繊維層内の繊維間の前記第２の接着層の前記一部は、前記第２の主面の表面積の約１５％〜約５０％を構成する請求項１に記載の積層製品。
  11. 前記第１の接着層および前記第２の接着層（存在する場合）の少なくとも一方は有機ポリマーを含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層製品。
  12. 前記第１の接着層および前記第２の接着層（存在する場合）の少なくとも一方は熱可塑性ポリマーを含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層製品。
  13. 前記第１の接着層および前記第２の接着層（存在する場合）の少なくとも一方は弾性材料を含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層製品。
  14. 前記第１の接着層および前記第２の接着層（存在する場合）の少なくとも一方は熱硬化性材料を含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層製品。
  15. 前記第１の接着層および前記第２の接着層（存在する場合）の少なくとも一方はポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、ポリ（ビニルクロリド）、ポリウレタン、ポリアクリラート、ラテックス、スチレン−ブタジエンポリマー、ニトリル−ブタジエンポリマー、シリコーンポリマー、これらの混合物、これらのコポリマーおよびこれらの相互貫入網目構造から選択される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層製品。
  16. 前記第１の接着層および前記第２の接着層（存在する場合）の少なくとも一方はポリオレフィンを含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層製品。
  17. 前記第１の接着層および前記第２の接着層（存在する場合）の少なくとも一方はポリエチレン、ポリプロピレン、ブチルラバーおよびこれらの混合物を含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層製品。
  18. 前記第１の接着層および前記第２の接着層（存在する場合）の少なくとも一方はポリエチレンを含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層製品。
  19. 前記第１の繊維層および前記第２の繊維層（存在する場合）の少なくとも一方は織られている請求項１〜１８のいずれか１項に記載の積層製品。
  20. 前記第１の繊維層および前記第２の繊維層（存在する場合）は織られていない請求項１〜１８のいずれか１項に記載の積層製品。
  21. 前記第１の繊維層および前記第２の繊維層（存在する場合）の少なくとも一方はチョップトファイバーを含む請求項１〜１９のいずれか１項に記載の積層製品。
  22. 前記第１の繊維層および前記第２の繊維層（存在する場合）の少なくとも一方は合成繊維を含む請求項１〜１９のいずれか１項に記載の積層製品。
  23. 前記第１の繊維層および前記第２の繊維層（存在する場合）の少なくとも一方は天然繊維を含む請求項１〜１９のいずれか１項に記載の積層製品。
  24. 前記第１の繊維層および前記第２の繊維層（存在する場合）の少なくとも一方はファイバーガラスを含む請求項１〜２１のいずれか１項に記載の積層製品。
  25. 前記第１の繊維層および前記第２の繊維層（存在する場合）は約４〜約４０グラム／ｍ２の量で繊維を含む請求項１〜２４のいずれか１項に記載の積層製品。
  26. 前記第１の繊維層および前記第２の繊維層（存在する場合）は約４〜約２５グラム／ｍ２の量で繊維を含む請求項１〜２４のいずれか１項に記載の積層製品。
  27. 前記第１の繊維層および前記第２の繊維層（存在する場合）は約６〜約１５グラム／ｍ２の量で繊維を含む請求項１〜２４のいずれか１項に記載の積層製品。
  28. ＡＳＴＭ Ｃ５２２−９７に従って測定した場合に約７０００Ｒａｙｌｓ未満の通気抵抗を有する請求項１〜２７のいずれか１項に記載の積層製品。
  29. ＡＳＴＭ Ｃ５２２−９７に従って測定した場合に約５００〜約６０００Ｒａｙｌｓの範囲の通気抵抗を有する請求項１〜２７のいずれか１項に記載の積層製品。
  30. ＡＳＴＭ Ｃ５２２−９７に従って測定した場合に約５００〜約４０００Ｒａｙｌｓの範囲の通気抵抗を有する請求項１〜２７のいずれか１項に記載の積層製品。
  31. ＡＳＴＭ Ｃ５２２−９７に従って測定した場合に約５００〜約２０００Ｒａｙｌｓの範囲の通気抵抗を有する請求項１〜２７のいずれか１項に記載の積層製品。
  32. 前記発泡体コアはＡＳＴＭ ３５７４−Ｄに従って測定した場合に１０％撓みでの圧縮力撓みを約２ｐｓｉ〜約２００ｐｓｉの範囲で有する請求項１〜３１のいずれか１項に記載の積層製品。
  33. 前記発泡体コアはＡＳＴＭ ３５７４−Ｄに従って測定した場合に１０％撓みでの圧縮力撓みを約５ｐｓｉ〜約１００ｐｓｉの範囲で有する請求項１〜３１のいずれか１項に記載の積層製品。
  34. 前記発泡体コアはＡＳＴＭ ３５７４−Ｄに従って測定した場合に１０％撓みでの圧縮力撓みを約１０ｐｓｉ〜約８０ｐｓｉの範囲で有する請求項１〜３１のいずれか１項に記載の積層製品。
  35. 前記発泡体コアはイソシアナートベースの発泡体を含む請求項１〜３１のいずれか１項に記載の積層製品。
  36. 前記発泡体コアはポリウレタン発泡体を含む請求項１〜３１のいずれか１項に記載の積層製品。
  37. 前記発泡体コアは実質的に均一な密度を有する請求項１〜３６のいずれか１項に記載の積層製品。
  38. 前記発泡体コアは可変密度を有する請求項１〜３７のいずれか１項に記載の積層製品。
  39. 前記発泡体コアは立方フットあたり約０．５〜約３０ポンドの範囲の密度を有する請求項１〜３８のいずれか１項に記載の積層製品。
  40. 前記発泡体コアは立方フットあたり約１〜約２０ポンドの範囲の密度を有する請求項１〜３８のいずれか１項に記載の積層製品。
  41. 前記発泡体コアは立方フットあたり約２〜約１５ポンドの範囲の密度を有する請求項１〜３８のいずれか１項に記載の積層製品。
  42. 前記発泡体コアは立方フットあたり約２〜約８ポンドの範囲の密度を有する請求項１〜３８のいずれか１項に記載の積層製品。
  43. 前記発泡体コアは約２ｍｍよりも大きいか約２ｍｍに等しい厚さを有する請求項１〜４２のいずれか１項に記載の積層製品。
  44. 前記発泡体コアは約２ｍｍ〜約２０ｍｍの範囲の厚さを有する請求項１〜４２のいずれか１項に記載の積層製品。
  45. 前記発泡体コアは約４ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲の厚さを有する請求項１〜４２のいずれか１項に記載の積層製品。
  46. 前記発泡体コアは約４ｍｍ〜約１２ｍｍの範囲の厚さを有する請求項１〜４２のいずれか１項に記載の積層製品。
  47. 請求項１〜４６のいずれか１項に記載の積層製品を含む車両ヘッドライナー。
  48. 請求項１〜４６のいずれか１項に記載の積層製品を製造するための方法であって、
    第１の主面と第２の主面とを有する発泡体コアを含み、前記第１の主面は第１の繊維層と前記第１の繊維層を前記発泡体コアに接着させる第１の接着層とを有する積層製品を準備する工程と、
    前記第１の主面を赤外線に曝露する工程
    とを含む方法。
  49. 前記曝露工程を第１の繊維層内の繊維間の前記第１の接着層の一部を除去するのに十分な時間行う請求項４８に記載の方法。
  50. 前記第２の主面を赤外線に曝露するさらなる工程を含む請求項４８〜４９のいずれか１項に記載の方法。
  51. 前記曝露工程を第２の繊維層内の繊維間の前記第２の接着層の一部を除去するのに十分な時間行う請求項５０に記載の方法。
  52. 前記赤外線曝露工程を約２〜約９０秒の時間行う請求項４８〜５１のいずれか１項に記載の方法。
  53. 前記赤外線曝露工程を約２〜約７５秒の時間行う請求項４８〜５１のいずれか１項に記載の方法。
  54. 前記赤外線曝露工程を約２〜約６０秒行う請求項４８〜５１のいずれか１項に記載の方法。
  55. 前記赤外線は約０．７μｍ〜約１４μｍの範囲の波長を有する請求項４８〜５４のいずれか１項に記載の方法。
  56. 前記赤外線は約１．４μｍ〜約１４μｍの範囲の波長を有する請求項４８〜５４のいずれか１項に記載の方法。
  57. 前記赤外線は約１．４μｍ〜約３．０μｍの範囲の波長を有する請求項４８〜５４のいずれか１項に記載の方法。
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JP2015523254A (ja) * 2012-07-24 2015-08-13 エボニック インダストリーズ アクチエンゲゼルシャフトＥｖｏｎｉｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ＡＧ Ｐｍｉ発泡材料のための新規の成形法、またはこの方法により製造された複合構造部材

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