JP3710766B2

JP3710766B2 - 熱可塑性樹脂系積層体、その製造方法及びその用途

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Publication number: JP3710766B2
Application number: JP2002179813A
Authority: JP
Inventors: ホングンチャン; ジュンスクカン; ミヒャンラ
Original assignee: ホングンチャン
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2022-06-20
Also published as: US20050205203A1; US7479313B2; CN1393336A; KR100446313B1; JP2003048268A; KR20020096479A; US20030003317A1; US20080063847A1; CN1255274C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂積層体、その製造方法及びその用途に関し、より詳細には、表面の質感に優れ、耐熱剛性、吸音性、断熱性及び耐衝撃性に優れた熱可塑性樹脂系積層体、これの製造方法及びその用途に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高分子樹脂系積層体は、その使用目的に応じて設計され、一般的に互いに異なる物理的特性を有した樹脂成形体または互いに異なる成形方法により製造された樹脂成形体を接合させて、多様かつ新しい特性を有した樹脂積層体が製造される。例えば、自動車用の内装材であるインストルメントパネルを製造する場合、シート成形法により製造された軟質の樹脂表皮層と射出成形法により製造された高剛性の樹脂基材層とを接合させて、表面の質感が軟らかくかつ強度に優れて耐衝撃性と遮音性に優れた樹脂積層体が得られる。
【０００３】
表皮層と基材層により構成された樹脂積層体は、表皮層と基材層をそれぞれ独立的に成形してこれらを接合させることによって製造される。この場合、表皮層と基材層との間の接合は真空熱成形法または接着熱成形法により実施される。以下では、この接合方法についてより具体的に述べる。
【０００４】
真空成形法は、韓国特許公開公報第1999-58663号と日本特開平11-343477号に開示されている。これらの特許公報によれば、表皮層である軟質ポリビニルクロライドシートをモールドに真空吸着で固定し、基材層であるポリカーボネート複合樹脂射出体をモールドに固定し、被接合物を十分に予熱した後、表皮層と基材層との間に接着物質が含まれたポリウレタン発泡体を注入して発泡圧縮成形する。このような真空成形法によれば、被接合体であるポリビニルクロライド、ポリカーボネート及びポリウレタンが全て極性樹脂であるので基材層と表皮層との間の接着力に優れた長所がある。
【０００５】
しかし、この方法によれば、高価な真空装置及び高圧圧縮設備が必要となり、予熱時に被接合物の熱変形が発生し樹脂積層体の解体が困難であるので、リサイクルが不可能であり、発泡体不均一によって不良が発生する恐れがあるのみでなく、真空と熱が全て加えられる表皮層の縮みや凹凸の発生、軟質ポリビニルクロライドに入っている可塑剤の人体有害性などの問題点が発生する。
【０００６】
一方、接着熱成形法は、上述した真空成形法と比べて素材のリサイクル性面においてはさらに改良された方法であって、日本特開平第12-282001号と韓国特許公開公報第1999-43059号に開示されている。これらの特許公報の接着熱成形法では、ポリオレフィン系表皮層とポリオレフィン複合樹脂系基材層を十分に予熱した後、接着剤や熱を利用して高圧熱圧縮により樹脂積層体が製造される。このような接着熱成形法によれば、既に言及したように、樹脂積層体をリサイクルできるという長所がある。
【０００７】
しかし、基材層がポリオレフィン樹脂からなり、このポリオレフィン樹脂は、強度特性が不十分であり、非極性樹脂であるので、基材層と表皮層との間の接着力が悪く、基材層と表皮層との間の接合面で剥離が発生しやすく、接着剤の臭いなどによって作業環境が快適ではなく、予熱時被接合物の熱変形の発生、高温、高圧の装備が追加に要求されるという短所を持っている。
【０００８】
そこで、上述した基材層と表皮層との間の接着力低下の問題点を改善するために、基材層上部にプライマー層を予め塗布するか、プラズマ、コロナ、電子線、高周波、熱風加熱、火炎処理方法により基材層または表皮層を表面処理する方法が提案された。
【０００９】
ところが、前記方法によれば、表皮層と基材層との間の接着力が改善されるとはいえ、前者の基材層上部にプライマー層を予め塗布する方法によれば、工数が追加されて生産性が低下する問題点がある。そして後者の基材層と表皮層を表面処理する方法によれば、付加的な高価の装備が必ず必要となり、これにより製造コストが増加する問題点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を解決するために、基材層と表皮層との間の接着力と素材のリサイクル性に優れて表面の質感、耐熱剛性、吸音性、断熱性及び耐衝撃性に優れた自動車内装材用の熱可塑性樹脂系積層体を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、別途の高価真空装置が不要であり、製造工程が単純であるので製造コストが安価で生産性に優れたのみでなく、接着剤のような人体に有害な化学物質の使用を抑制して製品生産及び完成品の使用時臭い発生などの不快感を低減させることができるように熱可塑性樹脂系積層体を製造する方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様では、５０ｍｍ未満の厚みを有する表皮層と、少なくとも１つの充填材と少なくとも１つの熱可塑性樹脂とを含む複合樹脂からなる基材層と、前記表皮層と基材層との間に配置されて前記表皮層と前記基材層に接合された接合層であって、前記表皮層の厚みの半分未満の厚みを有し、電気抵抗発熱物質と熱伝導物質の中から選択された少なくとも一つを含む接合層とを備え、接合層は、接合層の所定領域に電気及び／または熱を供給するための少なくとも一つの接続端子を有するものであり、前記接合層が、
電気抵抗発熱物質及び熱伝導物質から選択された少なくとも一つの物質を材料に使用した、多様な形状の孔を有する金属板または金属メッシュと、
高分子樹脂フィルムの少なくとも一面に、電気抵抗発熱物質及び熱伝導物質からなる群から選択された少なくとも一つが前記高分子樹脂フィルムに対して０．５重量％から８０重量％でコーティングされている第１の薄膜と、
高分子樹脂フィルムに、電気抵抗発熱物質及び熱伝導物質からなる群から選択される少なくともひとつが前記高分子樹脂フィルムに対して０．５重量％から８０重量％で粉末状に含浸されている第２の薄膜と、
前記金属板または金属メッシュ、前記第１の薄膜、及び前記第２の薄膜の組合物と
からなる群から選択される一つの材料から形成されたものであり、前記表皮層と前記接合層と前記基材層は、前記接合層で生成された熱で前記表皮層と前記接合層と前記基材層との各界面を溶かすことにより容易に分離可能となるように、前記接合層で生成された熱により前記表皮層と前記接合層と前記基材層との各界面を選択的に溶融することによって接合されていることを特徴とする自動車内装材用熱可塑性樹脂系積層体を提供する。
【００１２】
また、本発明は、表皮層と基材層との間に、電気抵抗発熱物質と熱伝導物質の中から選択された少なくとも一つの物質を含んでおり、かつ、電気または熱を供給するための少なくとも一つの接続端子をその所定領域に備えた接合層を介在させるステップと、前記接合層を介して前記基材層と前記表皮層とを分離可能に接合させるステップとを備え、前記接合するステップは、リサイクルする際に前記接合層に電気又は熱を供給して前記表皮層と前記基材層とが容易に分離されるように、前記接続端子を介して前記接合層に電気または熱を供給して前記表皮層と前記接合層と前記基材層との界面を選択的に溶融することを含むことを特徴とするリサイクル可能な熱可塑性樹脂系積層体の製造方法を提供する。
【００１３】
また、本発明は、電気抵抗発熱物質と熱伝導物質の中から選択された少なくとも一つの物質を含みかつ電気または熱を供給するための少なくとも一つの接続端子を所定領域に備えた接合層と、表皮層とが接合された二層シートを製造するステップと、前記二層シートの前記接合層側の面を基材層上に配置するステップと、前記基材層と前記二層シートとを分離可能に接合するステップとを備え、前記接合するステップは、リサイクルする際に前記接合層に電気又は熱を供給して前記表皮層と前記接合層と前記基材層との界面を選択的に溶融することにより容易に分離されるように、前記接続端子を介して前記接合層に電気または熱を供給して前記二層シートの前記接合層と前記基材層との界面を選択的に溶融することを含むことを特徴とするリサイクル可能な熱可塑性樹脂系積層体の製造方法を提供する。
【００１４】
前記製造方法において、接合層と表皮層が接合された二層シート製造時、ラミネートシート成形機を使用することが作業性面において好ましい。
【００１５】
本発明における上記電気抵抗発熱物質または熱伝導物質は、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、シリコン(Si)、アルミニウム(Al)、カーボン(C)、鉄(Fe)、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、チタン(Ti)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、バナジウム(V)、ジルコニウム(Zn)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、銀(Ag)、カドミウム(Cd)、錫(Sb)、鉛(Pb)、これらの合金、ステンレススチールまたはその混合物であり、その形態は板状、メッシュ(網の目)、固体粉末、樹脂フィルムにコーティングされた薄膜形態で用いられる。
【００１６】
前記接合層は、i)電気抵抗発熱物質と熱伝導物質の中から選択された少なくとも一つを材料として使用した多様な形状の孔が形成されている金属板または金属メッシュ、ii)高分子樹脂フィルム(またはシート)の少なくとも一面に電気抵抗発熱物質と熱伝導物質の中から選択された少なくとも一つがコーティングされている薄膜、iii)高分子樹脂フィルム(またはシート)内部に電気抵抗発熱物質、または熱伝導物質が含浸されている薄膜、及びiv)前記i)ないしiii)の組合物の中から選択される。
【００１７】
ここで、iii)の薄膜における電気抵抗発熱物質または熱伝導物質は、粉末形態で含浸されることが分散性面において好ましい。そして上述したii)及びiii)の薄膜における高分子樹脂フィルム(またはシート)にコーティングされるか含浸される電気抵抗発熱物質または熱伝導物質の含浸量は、高分子樹脂フィルムまたはシート形成用高分子樹脂100重量部に対して0.5ないし80重量部であることが好ましい。もし電気抵抗発熱物質または熱伝導物質の含浸量が、0.5重量部未満である場合には、熱的特性に欠けて基材層と表皮層との間の接着力が低下し、80重量部を超える場合には、シート(フィルム)成形が不可能であるので好ましくない。そして、前記i)ないしiv)における高分子樹脂には、熱可塑性樹脂または熱接着性樹脂から選択された少なくとも一つを使用することが好ましい。
【００１８】
上記熱可塑性樹脂は、具体的に、ポリエチレン(HDPE、LDPE、LLDPE、VLDPE、ULDPE、UHDPE、Polyethylene)、ポリプロピレン(PP Co-Polymer、PP Homo-Polymer、PP Ter-Polymer)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)、スチレンアクリロニトリル樹脂(SAN)、K-レジン、SBS樹脂(SBS block co-polymer)、 EVA樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド(PA、PA6、PA66、PA46、PA610、PA612、PA6/66、PA6/12、PA6T、PA12、PA1212、PAMXD6)、ポリブチレンテレフ夕レート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキサイド、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレンプロピレンオクテンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルゴム及びシリコンゴムからなる群から選択された少なくとも一つ用いることが好ましい。
【００１９】
上記熱接着性樹脂は、極性官能基が化学的に結合した変性樹脂であり、具体的に、アクリル酸変性オレフィン樹脂、マレイン酸変性オレフィン樹脂、塩化変性オレフィン樹脂(CPP、CPE)、シラン変性オレフィン樹脂、イオノマー樹脂、ナイロン変性オレフィン樹脂、エポキシ変性樹脂、エチレンビニールアルコール樹脂(EVOH)、エチレンビニールアセテート樹脂、ホットメルト接着樹脂、その混合物または組合物である。
【００２０】
また、本発明の樹脂積層体における前記基材層は、上述した熱可塑性樹脂またはこのような熱可塑性樹脂に耐熱剛性を補強する充填材を混合して作った複合樹脂から選択された少なくとも一つであることが好ましい。
【００２１】
上記の充填材は、具体的に、ガラス充填材(Glass Fiber、Glass Mat、Glass Bead、Milled Glass Fiber、Chopped Glass Fiber)、マイカ(Mica)、タルク、ウォラストナイト、カルシウムカーボネート、高嶺土、植物性繊維、おがくず、粘土、シリカ、黒鉛、フライアッシュ(fly ash)、廃紙及び廃繊維からなる群から選択された少なくとも一つを使用することが好ましい。
【００２２】
本発明の樹脂積層体において、もし上記表皮層が単一層から構成される場合には、上述した熱可塑性樹脂、熱接着性樹脂、これらの樹脂に充填材を付加して得られた複合樹脂から選択された少なくとも一つを使用することが好ましい。
【００２３】
また、前記表皮層が多層から構成される場合、下部層は接合層と接する単一層であり、その形成材料が上述した熱可塑性樹脂、熱接着性樹脂、上述した樹脂に充填材を付加して作った複合樹脂から選択された少なくとも一つの高分子樹脂からなり、上部層は、下部層上に配置されており、その使用用途に応じて適切に単層または多層構造に形成され、その形成材料が天然織物、合成繊維、人造革、フェルト、不織布、発泡シート、ハニカムシート、高分子シートまたはフィルムから選択された少なくとも一つのものからなる。
【００２４】
一方、基材層、表皮層及び接着層の形成材料に用いられる高分子樹脂には、多様な添加剤を添加することができ、この添加剤は成形方法及びその使用用途に応じてこれらをそれぞれまたは選択的に混合して使用し、その含有量は添加目的に応じて可変的である。
【００２５】
上記添加剤は、具体的に、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線安定剤、カーボンブラック、導電剤、核剤、離型剤、難燃剤、帯電防止剤、加工調剤、着色及び機能性顔料または染料、架橋剤、可塑剤及び加硫剤からなる群から選択された少なくとも一つを使用することが好ましい。
【００２６】
本発明の熱可塑性樹脂系積層体において、基材層の厚さは、その使用用途及び成形方法に応じて多様な形態を有することができるので特定範囲に限られず、表皮層の厚さは、クッション機能を有した多層シートである場合、最大厚さで200mmまで可能であるが、接合面の屈曲部上において良好な接合性能を発揮するために、表皮層の厚さは50mm以下であることが好ましく、完成された積層体の表皮層において優れた外観を得るためには、接合層の厚さは表皮層厚さの1/2以下であることが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の原理について述べる。
樹脂積層体のリサイクル性の有無は一般的に基材層と表皮層を構成する高分子樹脂成分の化学的類似性によると知られている。しかし、実質的に樹脂積層体のリサイクル性は基材層と表皮層を構成する素材の分離容易性に起因する。もし、基材層と表皮層との間の構成成分が化学的に相異する場合、例えば、基材層形成材料がアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体とポリカーボネートの複合樹脂であり、表皮層形成材料がポリウレタン樹脂（またはポリビニルクロライド樹脂）である場合、基材層と表皮層との間の分離が容易でないので樹脂積層体のリサイクル性が不良である。したがって基材層と表皮層のそれぞれを分離し易いものであるならば、前記共重合体とポリカーボネートの複合樹脂は極めて良い熱可塑性リサイクル樹脂に用いることができる。
【００２８】
真空成形法、接着熱成形法などのような従来技術を利用する場合には、表皮層と基材層が物理化学的に非可逆的な手段によって接合され、これらの分離が容易でないので樹脂積層体のリサイクル性が不良である。しかし、本発明では基材層と表皮層は可逆的な接合手段によって接合されるので、これらの分離が容易となり、樹脂積層体のリサイクル性が向上する。
【００２９】
一方、表皮層と基材層との接着強度は、一般的に被接合物の化学的特性に起因することと知られている。しかし、実質的に接着強度は、被接合物の相溶性(miscibility)と界面での分子運動性(mobility)と密接な関連がある。すなわち水とアルコールは相溶性係数が類似しているので互いによく混合される(すなわち、よく接合される)が、水と油は相溶性係数が大きく違うのでよく混合されない(すなわち、よく接合されない)。また、氷と氷が互いに接合されないことはこれらの界面での水分子の運動性が低いためである。
【００３０】
従来技術にしたがって接着剤を使用するのは、被接合物の相溶性係数差を減少させて被接合物間の接着強度を増加させるためである。
特に、基材層と表皮層との間の接合時重要な事項は、接合特性が被接合物全体が作用するのではなく、被接合物間の界面での特性ということである。すなわち、一般的に熱伝導性が不良なものと知られている高分子樹脂成形体を接合させる場合、このような界面の特性は非常に重要な問題である。したがって、高分子樹脂の積層体を製造する際、金型を介して被接合物全体を対象に加熱、加圧、真空吸着などを附与することは、予め成形されている基材層や表皮層の変形を誘発するのみでなく不要なエネルギーを浪費する。
【００３１】
こういうことから、可逆的な接合方法が接合界面のみで作用するならば、予熱のような前処理が不要となり接合工程が単純化し、リサイクル性と接合強度に優れた樹脂積層体を得ることができるようになる。
【００３２】
すなわち、本発明の樹脂積層体は、表皮層と基材層との間に電気抵抗発熱物質及び／または熱伝導物質を含有している接合層を挿入し、前記接合層が備えている接続端子に電気や熱を加えて基材層と表皮層との間の接合界面で被接合物の溶融を誘導することによって、被接合物を接合させることにその特徴がある。このように本発明では従来技術と比較して接合界面において発熱(すなわち、樹脂の溶融)と冷却(すなわち、樹脂の固化)が任意にそして可逆的に調節されるので、基材層と表皮層との間の接合強度に優れ、熱的分離が容易であるので素材のリサイクル性も優れる。
【００３３】
以下、添付図面に基づき本発明の樹脂積層体及びこれの製造方法をより詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態の樹脂積層体の断面図である。図１に示したように、本発明の樹脂積層体は基材層１、基材層１上に成形される接合層２、及び接合層２上に成形される表皮層３を含む。接合層２の一部分、望ましくは外部に露出される部分に電気又は熱を供給するための接続端子が設置されている。
【００３４】
基材層１は射出成形、シート成形、押出成形、吹き付け成形または圧縮成形法によって製造され、その成形方法または使用目的に応じて多様な形態を有し得るし、その形成材料は熱可塑性樹脂またはこの熱可塑性樹脂に充填材を混合した複合樹脂から選択された少なくとも一つの高分子樹脂である。
【００３５】
上記熱可塑性樹脂は、具体的に、ポリエチレン(HDPE、LDPE、LLDPE、VLDPE、ULDPE、UHDPE)、ポリプロピレン(PP Co-Polymer、PP Homo-Polymer、PP Ter-Polymer)、ポリビニルクロライド(PVC)、ポリスチレン(PS)、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)、スチレンアクリロニトリル樹脂(SAN)、K-レジン、SBS樹脂、PVDC樹脂、EVA樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド(PA、PA6、PA66、PA46、PA610、PA612、PA6/66、PA6/12、PA6T、PA12、PA1212、PAMXD6)、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、液晶ポリマー、ポリブチレンテレフ夕レート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエチレンナフタリン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアセタール、ポリアミドイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキサイド、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリチオエチルスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン及びポリエーテルイミド、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレンプロピレンオクテンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルゴム及びシリコンゴムからなる群から選択された少なくとも一つを使用することが好ましい。
【００３６】
上記の充填材は、具体的に、ガラス充填材(Glass Fiber、Glass Mat、Glass Bead、Milled Glass Fiber、Chopped Glass Fiber)、マイカ、タルク、ウォラストナイト、カルシウムカーボネート、石綿、高嶺土、カーボンファイバー、ナイロン繊維、植物性繊維、おがくず、粘土、シリカ、黒鉛、フライアッシュ(fly ash)、廃紙及び廃繊維からなる群から選択された少なくとも一つであることが好ましい。
【００３７】
これとは別に、表皮層はその使用目的に応じて単層または多層の構造を有するシートまたはフィルム形態に製造されるが、シート成形、フィルム成形、発泡シート成形またはラミネート空圧成形法を使用して製造される。
【００３８】
もし、表皮層が単一層から構成される場合、この表皮層は基材層を形成する材料または熱接着性樹脂の群から選択された少なくとも一つの高分子樹脂からなる。
【００３９】
前記熱接着性樹脂は、極性官能基が化学的に結合された変性樹脂であり、具体的に、アクリル酸変性オレフィン樹脂、マレイン酸変性オレフィン樹脂、塩化変性オレフィン樹脂(CPP、CPE)、シラン変性オレフィン樹脂、イオノマー樹脂、ナイロン変性オレフィン樹脂、エポキシ変性樹脂、エチレンビニールアルコール樹脂(EVOH)、エチレンビニールアセテート樹脂、ホットメルト接着樹脂、その混合物または組合物である
また、もし表皮層が２層以上の多層から構成される場合、下部層は接合層と接する単一層であり、その形成材料が基材層を形成する材料または上述した熱接着性樹脂の群から選択された少なくとも一つの高分子樹脂からなり、上部層は、下部層上に配置されており使用用途に応じて適切に単層または多層構造に形成され、その形成材料が木材または金属薄膜、紙、天然織物、合成繊維、人造革、フェルト、不織布、発泡シート、ハニカムシート、高分子シートまたはフィルムから選択された少なくとも一つのものから構成される。
【００４０】
一方、接合層は基材層と表皮層との間に介在される層であって、これは電気抵抗発熱法または熱伝導法によって基材層と表皮層とを接合させる役割をする。
電気抵抗発熱法によって接合される接合層は下記の方法によって製造される。
【００４１】
まず、電気抵抗発熱物質を利用して単層または多層構造を有する基板を製造する。ここで電気抵抗発熱物質には、電気抵抗発熱特性を有するものであるならば全て使用可能であり、これの具体的な例では、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、シリコン(Si)、アルミニウム(Al)、カーボン(C)、鉄(Fe)、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、チタン(Ti)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、バナジウム(V)、ジルコニウム(Zn)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、銀(Ag)、カドミウム(Cd)、錫(Sb)、鉛(Pb)、これらの合金、ステンレススチールまたはその混合物がある。
【００４２】
ここで基板は、i)電気抵抗発熱物質を材料として使用した多様な形状の孔が形成されているか、そうでない金属板または金属メッシュ、ii)高分子樹脂フィルム(またはシート)の少なくとも一面に電気抵抗発熱物質がコーティングされている薄膜、iii)内部に電気抵抗発熱物質が含浸されている高分子樹脂薄膜（フィルム又はシート）及び、iv)前記i)ないしiii)の組合物であり得る。
【００４３】
本発明で、上記金属板または金属メッシュを形成する金属には、基材層または表皮層の接合面を構成する高分子樹脂の溶融点より高いキュリー温度を持つ電気抵抗発熱物質を使用することが好ましい。
【００４４】
上記高分子樹脂薄膜を構成する高分子樹脂は、基材層形成材料、表皮層形成材料及び上述した熱接着性樹脂からなる群から少なくとも一つのものを選択的に使用することができるが、好ましくは優れた接着性能を得ることができる熱接着性樹脂である。
【００４５】
その後、上記基板に電源と脱着が容易な１個以上の接続端子を設置することによって電気抵抗発熱方法によって接合される接合層が完成される。ここで接続端子の設置位置は特別に制限されない。
【００４６】
一方、熱伝導法によって接合される接合層は下記方法によって製造される。
まず、熱伝導物質を利用して単層または多層構造を有する基板を製造する。前記熱伝導物質には、熱伝導特性を持っているものであるならば全て使用可能であり、具体的な例としてタングステン(W)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、シリコン(Si)、アルミニウム(Al)、カーボン(C)、鉄(Fe)、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、チタン(Ti)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、バナジウム(V)、ジルコニウム(Zn)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、銀(Ag)、カドミウム(Cd)、錫(Sb)、鉛(Pb)、これらの合金、ステンレススチールまたはその混合物がある。
【００４７】
上述した単層または多層構造の基板には、電気抵抗発熱方法によって接合される接合層の場合と同様に、i)熱伝導物質を材料に使用した多様な形状の孔が形成されているか、そうでない金属板または金属メッシュ、ii)高分子樹脂フィルム(またはシート)の少なくとも一面に熱伝導物質がコーティングされている薄膜、iii)高分子樹脂フィルム(またはシート)内部に熱伝導物質が含浸されている薄膜、及びiv)前記i)ないしiii)の組合物を使用する。
【００４８】
前記高分子樹脂は電気抵抗発熱方法によって接合される接合層を形成する場合と同じ種類を使用する。
その後、熱伝導物質に熱を円滑に伝達できるように接合層の所定領域に熱源と脱着が容易な１個以上の接続端子を設置することによって接合層が完成される。場合によっては接合層製造時、電気抵抗発熱物質と熱伝導物質を共に使用することも可能である。
【００４９】
一方、基材層、表皮層及び接着層の形成材料に用いられる高分子樹脂には、種々の添加剤を添加することができ、この添加剤は成形方法及び最終使用用途に応じてこれらを夫々または選択的に混合して使用する。
【００５０】
上記添加剤は、具体的に、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線安定剤、カーボンブラック、導電剤、核剤、離型剤、難燃剤、帯電防止剤、加工調剤、各種の着色及び機能性顔料または染料、架橋剤、可塑剤及び加硫剤からなる群から選択された少なくとも一つを使用することが好ましい。
【００５１】
また、表皮層と接合層をそれぞれ別途に製造せず、ラミネートシート成形機を使用して表皮層と接合層を同時に製造でき、この場合表皮層と接合層が予め接合された多層シート形態であることができる。このように表皮層と接合層を同時に製造する方法は、工程特性上圧延(rolling)作業が可能であり表皮層と接合層のシート幅が同様の場合に有用な方法であって、表皮層と接着層をそれぞれ別途に製造する場合と比較して製造工数が減少するので生産性が向上する利点がある。
【００５２】
以下では、上述したように製造された表皮層と基材層を接合させる方法について述べる。
基材層上部に電気抵抗発熱物質または熱伝導物質を含む接合層を配置し、この接合層上部に表皮層を配置しこれを金型内で固定させる。
【００５３】
その後、前記接合層に設置された接続端子に外部から電気または熱を加えれば、基材層と表皮層との間の接合界面で発熱が起きる。このような発熱過程により基材層と表皮層の接合界面で、基材層と表皮層を形成する高分子樹脂が溶融されこのように溶融された高分子樹脂は分子運動性が増加して基材層と表皮層との間の溶融接合が起きる。そして基材層と表皮層との間の接合界面で樹脂溶融が充分に発生すれば、外部の電気または熱を遮断して冷却させることによって表皮層と基材層が接合された熱可塑性樹脂系積層体を完成できる。
【００５４】
上述したような製造過程にしたがって製造された樹脂積層体は、製造方法が簡単であるのみでなく、変形が少なく表面の質感に優れ、耐熱剛性、吸音性、断熱性及び耐衝撃性に優れている。したがって、このような樹脂積層体は、自動車用内装材、土木建築用吸音材、土木建築用断熱材、土木建築用保温材、土木建築用保護被覆材、土木建築用防塵材、土木建築用遮音材、汚排水管用防塵遮音材、温水オンドル用防音材、プラスチック家具、各種の多層マット、吊り手、ソファー、椅子、各種の玩具、革靴のミッドソール、ゴルフバッグなどの用途に適用可能である。
【００５５】
以下、本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限られるものではない。
＜実施例１＞
本発明の電気抵抗発熱法を利用した樹脂積層体を以下のように製造し、試験した。
【００５６】
まず、ポリプロピレン共重合体にガラス繊維20%を添加して２軸押出機を用いて複合樹脂を製造した。この複合樹脂を原料として使用して射出機で基材層を製造した。軟質被覆材用として市販されているラメスキン(モンテル(Montell)社の製品名、Lameskin)を表皮層に使用した。このラメスキンは軟質TPO層(Toughened PolyOlefine)／発泡ポリプロピレン層／ポリプロピレン層の３層構造を持つシート製品である。
【００５７】
これとは別に、ステンレススチール材質の直径0.1mmの金属線を使用して、一辺が１ｍｍの四角形の孔を有する金属メッシュを製造し、この金属メッシュの両末端部位に電気接続端子を設置して接合層を製造した。プレス成形機を使用して、常温状態の製品金型のキャビティに基材層、接合層及び表皮層を順に介在し接合層の接続端子に電気を加えて基材層と表皮層との間を接合させて樹脂積層体を製作した。
【００５８】
リサイクル性のための解体容易性を試験するために、上記の方法により製造された樹脂積層体の接合層に装置された接続端子に電気を供給して基材層と表皮層を分離させて基材層の接合断面を目視で調べた。
【００５９】
＜実施例２＞
本発明の熱伝導法を利用した樹脂積層体を製造し、以下のように試験した。
アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂にガラス繊維20%を添加して２軸押出機を使用して複合樹脂を製造した。この複合樹脂を原料として使用して射出機で基材層を製造した。軟質ポリビニルクロライドと発泡ウレタンを原料として使用して２層の構造を持つシート形態の表皮層を製造した。
【００６０】
これとは別に、伝導性カーボンブラック30%が処方されたホットメルト接着樹脂と銅材質の金属メッシュを原料として使用し、ラミネート成形機を利用して金属メッシュとホットメルト接着樹脂シートが付着されたラミネートシートを製造し、このシートに熱を供給できる端子を設置して接合層を製造した。プレス成形機を使用して、常温状態の製品金型のキャビティに基材層と接合層及び表皮層を順に介在し接合層の接続端子に電熱器具で熱を加えて基材層と表皮層との間を接合させて樹脂積層体を製作した。
【００６１】
リサイクル性のための解体容易性を試験するために、上記の方法により製造された樹脂積層体の接合層に装置された接続端子に電熱器具で熱を加えて基材層と表皮層を分離させて基材層の接合断面を目視で調べた。
【００６２】
＜比較例１＞
実施例１と比較するために、接着熱溶着法を利用した樹脂積層体を以下のように製造した。
【００６３】
ポリプロピレン共重合体にガラス繊維20%を添加して２軸押出機を使用して複合樹脂を製造した。この複合樹脂を原料として使用して射出機で基材層を製造した。モンテル社のラメスキンを表皮層に使用した。前記基材層の上部に塩素化変性樹脂接着剤を塗布した。熱プレス成形機を使用して、150℃で加熱した製品金型のキャビティに基材層を入れて基材層を予熱した。
【００６４】
これとは別途に加熱チャンバーを使用して上記の表皮層を150-180℃で予熱した。この表皮層を予熱した状態で製品金型の基材層上部に配置した後熱プレス成形を実施して樹脂積層体を完成した。
【００６５】
リサイクル性のための解体容易性を試験するために、上記の方法により製造された樹脂積層体を150-200℃で予熱した後、基材層と表皮層を分離させて基材層の接合断面を調べて評価した。
【００６６】
＜比較例２＞
実施例２と比較するために、真空成形法を利用した樹脂積層体を以下のように製造した。
【００６７】
アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂にガラス繊維20%を添加して２軸押出機を使用して複合樹脂を製造した。この複合樹脂を原料として使用して射出成形法で基材層を製造した。ポリビニルクロライド樹脂を原料としてシート成形機を使用して軟質ポリビニルクロライドシートを製造した。真空成形機を使用してこの軟質ポリビニルクロライドシートを真空成形して、製品の形状を持つスキン層を作製した。発泡圧縮成形機を使用して、100-150℃で加熱した製品金型のキャビティに上記方法により製造された基材層を入れて基材層を予熱した。このように予熱された基材層上に真空成形法により製造されたスキン層を配置し、基材層とスキン層との間に発泡ポリウレタン原料液(ポリオルトイソシアネート)を注入した。発泡圧縮成形機内でポリオルトイソシアネートの架橋重合及び発泡反応が完全に進行されるように一定時間加圧成形して樹脂積層体を完成した。
【００６８】
リサイクル性のための解体容易性を試験するために、上記の方法により製造された樹脂積層体を150-200℃で予熱した後基材層と表皮層を分離させて基材層の接合断面を調べて評価した。
【００６９】
上記実施例１、２及び比較例１、２によって製造された樹脂積層体の特性を下記方法によって評価した。結果を表１に示す。
(１)基材層と表皮層との間の界面接着力
実施例１、２及び比較例１、２の樹脂積層体を切り取り、幅25mmX長さ150mmの試験片を用意した。試験片の短辺側の末端部を約30mm剥離した後、これを引張試験機側に固定させて引張速度200m／minで剥離させる方法によって評価した。
【００７０】
(2)耐衝撃性
ASTM（米国規格協会） D 256の方法によって評価した。
(3)曲げ強度
ASTM D 790の方法によって評価した。
【００７１】
(4)解体容易性(リサイクル性)
基材層と表皮層を夫々分離し基材層の接合面において表皮層の残存汚染の程度を目視で観察した。
【００７２】
【表１】

表１から分かるように、比較例１の樹脂積層体はリサイクル性は良好であるのに対し、界面接合力と耐衝撃性が不良であった。比較例２の樹脂積層体は界面接合力と耐衝撃性は良好であるのに対し、リサイクル性が不可であった。これに対し実施例１及び2の樹脂積層体は、リサイクル性(解体容易性)、耐衝撃性、曲げ強度及び界面接合力の全てにおいて優れていた。
【００７３】
実施例１、２及び比較例１、２の製造方法について、下記評価項目を比較分析した。結果を表２に示す。
【００７４】
【表２】

表２から分かるように、実施例１、２によって樹脂積層体を製造する場合、比較例１、２によって樹脂積層体を製造する場合とは異なって、基材層と表皮層との間の接合工程が常温、低圧で可能であった。したがって射出成形する金型においても実施例１、２の接合方法を適用できるので、別途の高温高圧工程なしに基材層の射出工程でも樹脂積層体の生産が可能であった。
【００７５】
【発明の効果】
本発明の熱可塑性樹脂系積層体は、従来技術に係る真空成形法及び接着熱成形法と比較して、高価の真空設備が不要であり、予熱工程が不要であり、常温低圧においても生産が可能となるのみでなく、生産工程が単純であるので生産性が増大する。また、高分子樹脂からなる表皮層と基材層との間を有機接着剤を使用せず接合させるので作業環境及び製品の使用環境が快適である。そして、発泡剤または接着剤を使用しないのでこれによる不良が発生しない。そして接合層の接続端子に電気または熱を加えて接合界面の樹脂を溶融させれば、表皮層と基材層との間の接合と解体を任意にできるので、素材のリサイクル性に優れる。
【００７６】
特に、本発明の接合方法は接着力が不良であると知られているポリオレフィンなどのような非極性高分子樹脂の同種接合に非常に有用に使用することができる。
【００７７】
また、本発明の熱可塑性樹脂系積層体において接合層が電気抵抗発熱または熱伝導金属網を含んでいる場合、前記金属が外部衝撃に抵抗体として作用するので、耐衝撃性が非常に増加する。したがって本発明の樹脂積層体は、耐衝撃性が求められる用途、例えば、インストルメントパネルのような自動車内装用の積層体製造に応用すれば、自動車衝突時乗客の安全性を大きく向上させることができるようになる。そして、本発明の熱可塑性樹脂系積層体は、表面の質感に優れ、耐熱剛性、吸音性、断熱性及び耐衝撃性に優れるので、自動車用内装材、土木建築用吸音材、土木建築用断熱材、土木建築用保温材、土木建築用保護被覆材、土木建築用防塵材、土木建築用遮音材、汚排水管用防塵遮音材、温水オンドル用防音材、プラスチック家具、各種の多層マット、吊り手、ソファー、椅子、各種の玩具、革靴のミッドソール、ゴルフバッグなどの用途に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の樹脂系積層体の構造を示す断面図。
【符号の説明】
１…基材層、２…接合層、３…表皮層、４…接続端子。

Claims

５０ｍｍ未満の厚みを有する表皮層と、
少なくとも１つの充填材と少なくとも１つの熱可塑性樹脂とを含む複合樹脂からなる基材層と、
前記表皮層と基材層との間に配置されて前記表皮層と前記基材層に接合された接合層であって、前記表皮層の厚みの半分未満の厚みを有し、電気抵抗発熱物質及び熱伝導物質から選択された少なくとも一つの物質を含む前記接合層とを備え、
前記接合層は、前記接合層の所定領域に設けられ電気及び／または熱を供給するための少なくとも一つの接続端子を有するものであり、前記接合層が、
電気抵抗発熱物質及び熱伝導物質から選択された少なくとも一つの物質を材料に使用した、多様な形状の孔を有する金属板または金属メッシュと、
高分子樹脂フィルムの少なくとも一面に、電気抵抗発熱物質及び熱伝導物質からなる群から選択された少なくとも一つが前記高分子樹脂フィルムに対して０．５重量％から８０重量％でコーティングされている第１の薄膜と、
高分子樹脂フィルムに、電気抵抗発熱物質及び熱伝導物質からなる群から選択される少なくともひとつが前記高分子樹脂フィルムに対して０．５重量％から８０重量％で粉末状に含浸されている第２の薄膜と、
前記金属板または金属メッシュ、前記第１の薄膜、及び前記第２の薄膜の任意の組合物と
からなる群から選択される一つの材料から形成されたものであり、前記表皮層と前記接合層と前記基材層は、前記接合層で生成された熱で前記表皮層と前記接合層と前記基材層との各界面を溶かすことにより容易に分離可能となるように、前記接合層で生成された熱により前記表皮層と前記接合層と前記基材層との各界面を選択的に溶融することによって接合されていることを特徴とする自動車内装材用の熱可塑性樹脂系積層体。
前記電気抵抗発熱物質は前記基材層または前記表皮層を構成する高分子樹脂の融点よりも高いキュリー温度を有し、前記電気抵抗発熱物質が、
タングステン(W)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、カーボン(C)、鉄(Fe)、又はチタン(Ti)；
タングステン(W)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)及びチタン(Ti)の少なくとも１つを含むステンレススチール；及び
タングステン(W)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、カーボン(C)、鉄(Fe)及びチタン(Ti)の内の少なくとも２つを含む混合物；
からなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項１に記載の自動車内装材用の熱可塑性樹脂系積層体。
前記熱伝導物質が、アルミニウム(Al)、カーボン(C)、亜鉛(Zn)、マンガン(Mn)、銅(Cu)、銀(Ag)、錫(Sb)、又は鉛(Pb)；
アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、マンガン(Mn)、銅(Cu)、銀(Ag)、錫(Sb)及び鉛(Pb)の少なくとも一つを含むステンレススチール；及び
アルミニウム(Al)、カーボン(C)、亜鉛(Zn)、マンガン(Mn)、銅(Cu)、銀(Ag)、錫(Sb)及び鉛(Pb)の内の少なくとも２つを含む混合物；
からなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項１に記載の自動車内装材用の熱可塑性樹脂系積層体。
前記接合層の前記高分子樹脂が熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の自動車内装材用の熱可塑性樹脂系積層体。
前記表皮層が高分子樹脂の単一層からなり、その高分子樹脂が、
熱可塑性樹脂と熱接着性樹脂とからなる群から選択された少なくとも一つの材料からなることを特徴とする請求項１に記載の自動車内装材用の熱可塑性樹脂系積層体。
前記表皮層が下部層と上部層とを少なくとも含む多層構造を有し、
前記下部層は、接合層と接しており、熱可塑性樹脂と熱接着性樹脂とからなる群から選択された少なくとも一つの高分子樹脂からなり、
前記上部層は、前記下部層上に配置されている単層または多層構造であって、その形成材料が、天然織物、合成繊維、人造革、フェルト、不織布、発泡シート、ハニカムシート、高分子シートまたはフィルムからなる群から選択された少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の自動車内装材用の熱可塑性樹脂系積層体。
前記表皮層、前記基材層又は前記接合層が少なくとも１つの熱可塑性樹脂を含むものであり、その熱可塑性樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、スチレンアクリロニトリル樹脂、K-レジン、SBS樹脂、EVA樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフ夕レート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキサイド、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレンプロピレンオクテンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルゴム及びシリコンゴムからなる群から選択された少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の自動車内装材用の熱可塑性樹脂系積層体。
前記表皮層が、アクリル酸変性オレフィン樹脂、マレイン酸変性オレフィン樹脂、塩化物変性オレフィン樹脂、シラン変性オレフィン樹脂、イオノマー樹脂、ナイロン変性オレフィン樹脂、エポキシ変性樹脂、エチレンビニールアルコール樹脂、エチレンビニールアセテート樹脂、ホットメルト接着樹脂、及びそれらの任意の混合物からなる群から選択された少なくとも１つの熱接着性樹脂を含むものであることを特徴とする請求項１記載の自動車内装材用の熱可塑性樹脂系積層体。
前記基材層がガラス充填材、マイカ、タルク、ウォラストナイト、カルシウムカーボネート、高嶺土、植物性繊維、おがくず、粘土、シリカ、黒鉛、フライアッシュ、廃紙及び廃繊維からなる群から選択された少なくとも一つの充填材を含むことを特徴とする請求項１に記載の自動車内装材用の熱可塑性樹脂系積層体。
前記表皮層、前記基材層又は前記接合層が、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線安定剤、カーボンブラック、導電剤、核剤、離型剤、難燃制、帯電防止剤、加工調剤、着色剤、架橋剤、可塑剤及び加硫剤からなる群から選択された少なくとも一つの添加剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の自動車内装材用の熱可塑性樹脂系積層体。
リサイクル可能な熱可塑性樹脂系積層体の製造方法であって、
表皮層と基材層との間に、電気抵抗発熱物質と熱伝導物質の中から選択された少なくとも一つの物質を含み、かつ、電気または熱を供給するための少なくとも一つの接続端子をその所定領域に備えた接合層を介在させるステップと、
前記接合層を介して前記基材層と前記表皮層とを分離可能に接合させるステップとを備え、前記接合するステップは、リサイクルする際に前記接合層に電気又は熱を供給して前記表皮層と前記基材層とが容易に分離されるように、前記接続端子を介して前記接合層に電気または熱を供給して前記表皮層と前記接合層と前記基材層との界面を選択的に溶融することを含むことを特徴とする熱可塑性樹脂系積層体の製造方法。
リサイクル可能な熱可塑性樹脂系積層体の製造方法であって、
電気抵抗発熱物質と熱伝導物質の中から選択された少なくとも一つの物質を含みかつ電気または熱を供給するための少なくとも一つの接続端子を所定領域に備えた接合層と、表皮層とが接合された二層シートを製造するステップと、
前記二層シートの前記接合層側の面を基材層上に配置するステップと、
前記基材層と前記二層シートとを分離可能に接合するステップとを備え、前記接合するステップは、リサイクルする際に前記接合層に電気又は熱を供給して前記表皮層と前記接合層と前記基材層との界面を選択的に溶融することにより容易に分離されるように、前記接続端子を介して前記接合層に電気または熱を供給して前記二層シートの前記接合層と前記基材層との界面を選択的に溶融することを含むことを特徴とする熱可塑性樹脂系積層体の製造方法。
前記二層シートを製造するステップは、ラミネートシート成形機を用いて行われることを特徴とする請求項１２に記載の熱可塑性樹脂系積層体の製造方法。