JP4206014B2 - 自動車用内装材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用内装材の製造方法に関し、特に、オレフィン系材料により形成された自動車用内装材の製造方法に関するものである。

従来、自動車のインストルメントパネル、ドアトリム等の自動車用内装材は、ある程度の剛性と表面の触感とを得るために、基材と表皮材とからなる層構造とされたものが知られている。
このような自動車用内装材に用いられる基材としては、形状剛性を確保するために、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）やポリプロピレン（ＰＰ）が代表的であり、このうち、近年では、環境負荷等を考慮してポリプロピレンの利用度が高まっている。

一方、表皮材としては、触感のよい材料、例えば、発泡体のクッション層を有するウレタンエラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、塩化ビニル表皮等が用いられている。

このような自動車用内装材の製造において、基材と表皮材とは、接着剤で接着されるようになっており、そのような接着剤の技術分野では、一液型熱架橋性組成物がある（例えば、特許文献１，２参照）。

かかる接着剤を用いた自動車用内装材の製造においては、予め形成しておいた表皮材と基材とのいずれか一方に接着剤を塗布し、これらを加熱処理した後、真空成形により密着させるという手法がとられている。

ところで、近年、表皮材の材料としては、加工や加飾の施し易さから、前記材料のうちオレフィン系熱可塑性エラストマーが用いられることが多くなっている。オレフィン系熱可塑性エラストマーは、金型表面の転写性が良好であり、表皮材の表面に革のような風合いの質感を現わす、いわゆるシボ加工を施すのに好適である。

しかしながら、オレフィン系熱可塑性エラストマーの表皮材は、基材として用いられるポリプロピレンと比べて融点や結晶構造が異なっていることから、前記真空成形による成形方法では、基材との良好な接着性および耐久性が得られないという難点を有している。このため、従来は、この真空成形方法によらず、表皮材の接着面に、ポリプロピレン樹脂からなる接着層を予め積層し、この接着層へ向けて基材を射出成形することにより、表皮材に基材を接着するという手法がとられていた。この場合、接着層もポリプロピレン樹脂からなるため、表皮材に対する接着性を改善するための方策として、接着層の表面に対する溶剤エッチング処理や酸素プラズマ処理等を行って、表面粗化を図っていた。
特開２００３−９４５２４号公報（段落００１０〜００１２） 特開２０００−１９８９４０号公報（段落００１１〜００１４）

前記した従来の自動車用内装材では、表皮材と基材とを接着させるための接着層を形成しなければならず、接着層の成形工程やプラズマ処理工程等が必要であった。このため、工程が煩雑であるとともにコストが嵩むという問題があり、これらの改善が望まれていた。

そこで、本発明の課題は、製造工程を簡素化してコストダウンを図ることができ、しかも、接着性と耐久性の向上に寄与する自動車用内装材の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、前記課題について鋭意検討した結果、自動車用内装材を構成する表皮材と基材とを、オレフィン系の接着剤を用いて射出成形を利用した接着を行うようにすれば、表皮材と基材との中間層として接着剤が両者に完全に密着し、従来の煩雑な工程が不要となるとともに、表皮材と基材との密着強度の高い自動車用内装材が得られると発想し、本発明を完成した。

具体的には、本発明に係る自動車用内装材の製造方法は、表皮材と基材とからなる自動車用内装材の製造方法であって、前記表皮材をオレフィン系熱可塑性エラストマーから形成する工程と、前記表皮材における前記基材との接着面にオレフィン系一液型熱架橋性接着剤からなるプレコート層を形成する工程と、前記プレコート層を乾燥させる工程と、射出成形用金型の内面に前記プレコート層が形成された前記表皮材を装着する工程と、この射出成形用金型内で、オレフィン系樹脂からなる前記基材を前記プレコート層上に射出する工程と、乾燥させた前記プレコート層のみを射出される前記基材の熱のみにより溶融させて前記基材の成形と接着を同時に行う工程とを含み、前記プレコート層を形成する工程および前記プレコート層を乾燥させる工程は、前記基材を前記プレコート層上に射出する工程よりも前に行われることを特徴とする。

この自動車用内装材の製造方法によれば、まず、オレフィン系熱可塑性エラストマーにより表皮材を形成し、表皮材における基材との接着面にオレフィン系一液型熱架橋性接着剤からなるプレコート層を形成し、この形成したプレコート層を乾燥させる。そして、このプレコート層が形成された表皮材を射出成形用金型の内面に装着し、金型内で基材となるオレフィン系樹脂をプレコート層上に射出し、射出される基材の熱のみにより乾燥させたプレコート層のみを溶融させる。これらの工程を経ることにより、基材が形成されると同時に、プレコート層を介して表皮材に基材が接着されることとなる。
このように、表皮材の基材との接着面に、オレフィン系一液型熱架橋性接着剤からなるプレコート層を塗布等により形成することによって、表皮材と基材との接着における反応性が向上されるようになり、表皮材に基材が強固に接着されることとなる。したがって、従来のような表皮材における基材との接着面に、接着層としてのＰＰをわざわざ形成する必要がなくなり、この接着層の形成に係る工程や接着層の表面処理に係る工程を省略することができ、製造工程の削減を達成することができる。また、接着層が省略された分、製品重量の軽量化を図ることができるようになる。

しかも、基材は、表皮材のプレコート層に対して射出成形により形成されるので、成形時に、表皮材のプレコート層に対して基材が射出されると、その基材の熱のみによって表皮材のプレコート層を形成している接着剤が溶融し、表皮材と基材との接着がなされることとなる。したがって、基材の成形と、表皮材と基材との接着とを同時に行うことができる。これにより、工程が簡略化されるようになり、かつ、接着性が向上された自動車用内装材が得られる。
また、表皮材および基材、さらには、これらを接着するためのプレコート層に至るまで、全ての材料がオレフィン系で構成されることとなるので、リサイクル性に優れているという利点も得られる。

ここで、本発明におけるオレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、ハードセグメントとしてポリプロピレン、ソフトセグメントとしてエチレンプロピレンゴムからなり、単に機械的に混練ブレンドしたタイプ、あるいはソフトセグメントのみを有機過酸化物で架橋したタイプ等が例示される。

また、本発明におけるオレフィン系樹脂としては、エチレン、プロピレン、ブテン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ブタジエン等の単独重合体または共重合体、あるいはそれらの混合物等が例示される。より好ましくは、ポリプロピレンを用い、得られる内装材成形品に求められる特性に応じて、メルトフローレート、曲げ弾性率、融点、および結晶性などの点が任意に選定される。

なお、表皮材や基材には、必要に応じて、タルク、マイカ、炭酸カルシウム等の無機充填剤、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、炭素繊維等のその他の繊維類、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤等の各種安定剤、帯電防止剤、着色剤、核剤、過酸化物等を添加することができる。

また、本発明におけるオレフィン系一液型熱架橋性接着剤としては、軟化温度８０〜１４０℃のカルボン酸もしくはその無水基を含有するポリオレフィンと、カルボン酸もしくはその無水基を含有する軟化温度８０℃以上のスチレン−エチレン／ブテン−スチレンコポリマーの混合物に、潜在性硬化剤として融点１８０〜２００℃のヒドラジド系ポリアミンを組み合わせ、これらを有機溶剤に分散してなるものを用いることができる。

前記カルボン酸もしくはその無水基を含有するポリオレフィン（以下、ＣＯＯＨ変性ポリオレフィンと称す）としては、不飽和二塩基酸（たとえばマレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸等）もしくはその無水物を導入して変性したポリプロピレン（以下、ＣＯＯＨ変成ＰＰと称す）が例示され、特に軟化温度８０〜１４０℃、好ましくは９０〜１２０℃のものを使用する。軟化温度が８０℃未満では、自動車用内装材として必要とされる耐熱条件を満足することができず、また１４０℃を超えると、成形時の加熱温度では十分に溶融せず、接着性が不十分となる傾向にある。

また、このＣＯＯＨ変性ポリオレフィンと混合して用いる前記カルボン酸もしくはその無水基を含有するスチレン−エチレン／ブテン−スチレンコポリマー（ＳＥＢＳ）とは、前記の不飽和二塩基酸もしくはその無水物を導入して変性したＳＥＢＳ（以下、ＣＯＯＨ変性ＳＥＢＳと称す）を指称し、特に軟化温度７０℃以上、好ましくは８０〜１００℃のものを使用する。軟化温度７０℃未満では、自動車用内装パネルとしての耐熱要件を満たすことが困難となる。なお、ＣＯＯＨ変性ポリオレフィンとＣＯＯＨ変性ＳＥＢＳとの混合比は、質量比で通常、５：１〜３：１の範囲で選定すればよい。

本発明における前記ヒドラジド系ポリアミンとしては、融点（ｍｐ）１４０℃以上、好ましくは、１８０〜２００℃のもの、たとえばドデカンジカルボン酸ヒドラジド（ｍｐ１８４〜１８５℃）、ドデカンジオヒドラジド（ｍｐ１８９〜１９１℃）、セバシン酸ジヒドラジド（ｍｐ１８６〜１８８℃）等が挙げられる。使用量は通常、前記ＣＯＯＨ変性ポリオレフィンおよびＣＯＯＨ変性ＳＥＢＳの全カルボキシル基に対してアミノ基のほぼ当量で選定すればよい。

さらに、本発明で用いるオレフィン系一液型熱架橋性接着剤は、前記混合比のＣＯＯＨ変性ポリオレフィンおよびＣＯＯＨ変性ＳＥＢＳと、所定量のヒドラジド系ポリアミンとを適当な有機溶剤（トルエン、キシレン等）に分散した系で構成され、さらに必要に応じて通常の熱可塑性樹脂（アクリル樹脂、ビニール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン、ポリウレタン、ＳＥＢＳ等）や粘着付与剤、安定剤、オレフィン系密着剤、染顔料等を適量添加してもよい。

さらに、本発明の自動車用内装材は、基材全体に表皮材が一体成形されたものの他、少なくとも基材の一部に表皮材が一体成形されるように構成されたものであっても良い。

本発明によれば、オレフィン系の材料からなる表皮材と基材との接着が、オレフィン系の接着剤で形成されたプレコート層を介して行われるので、表皮材および基材に対する接着剤の反応性が良くなり、従来のような煩雑な工程が不必要となって製造工程の簡素化を図ることができるとともに、接着性と耐久性の向上を図ることができる。
さらに、全てがオレフィン系材料により構成されるので、焼却やリサイクルが容易で環境負荷が小さいという利点が得られる。また、耐傷つき性が良好であるという利点も得られる。
また、従来のような、接着層の形成に係る工程や接着層の表面処理に係る工程を省略することができるので、生産性が高いという利点も得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る自動車用内装材の製造方法を説明するための図であり、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は表皮材に対して基材が射出される状態を模式的に示した断面図である。
図１（ａ）に示すように、本実施形態の自動車用内装材の製造方法により製造される自動車用内装材１は、オレフィン系熱可塑性エラストマーからなる表皮材２と、この表皮材２に一体化されて接着されるオレフィン系樹脂からなる基材３とを備える。表皮材２の基材３との接着面２ａには、オレフィン系一液型熱架橋性接着剤からなるプレコート層４が形成され、プレコート層４により表皮材２と基材３とが接着されている。このような自動車用内装材１は、次のような製造方法により製造される。

まず、ポリプロピレン、エチレンプロピレンゴム、そして油分(流動パラフィン等)を配合したオレフィン系熱可塑性エラストマー(ＴＰＯ)を用いて、真空成形やスラッシュ成形により表皮材２を所定形状に成形する。前記ＴＰＯには、適宜の発泡剤を添加したものを用いても良い。発泡剤の添加されたＴＰＯにより成形された表皮材２では、圧縮的に弾性変形可能な内部発泡層が形成されるようになり、指先等で押圧したときの柔軟感が得られるようになる。

次の工程で、表皮材２の接着面２ａにオレフィン系一液型熱架橋性接着剤を塗布し、プレコート層４を形成する（図１（ｂ）参照）。このとき、接着剤は、例えば、乾燥厚みが３０〜１００μｍとなるように塗布する。塗布後、８０〜１２０℃の温度環境で３０〜３００秒の乾燥を行う。乾燥後、接着剤は半凝固状態となり、プレコート層４が形成される。これにより、接着剤の垂れ落ち現象が防止される。したがって、成形品が、例えば、自動車のトランクの内装材等の凹凸形状や傾斜面を備えたものである場合にも、接着剤の垂れ落ち現象が発生しなくなる。

プレコート層４の形成された表皮材２は、そのまま次の成形工程に供するか、あるいは、室温〜６０℃以下の温度で数ヶ月間保持（ストック）してから供しても良く、いずれの場合においても、充分な接着力を発揮することが可能であるという特性を有している。
ところで、ストック中のプレコート層４の癒着（すなわち、表皮材２をその表皮層２ｂとプレコート層４とが接するように順次重ね合わせて保管したときの粘着）を避けるため、プレコート層４中の溶剤含有量を２質量％以下に調整しておくことが望ましい。なお、この調整には、通常、プレコート層４の乾燥条件として前記８０〜１２０℃で３０〜３００秒の条件を適用することができる。

次の工程で、プレコート層４の形成された表皮材２を、射出成形用金型の一方のキャビティ内面に装着し、他方の金型を閉じる。その後、キャビティ内に基材３用のオレフィン樹脂としてポリプロピレンを所定量射出する。なお、可動金型を用いた場合には、射出開始後、例えば、射出完了直前あるいは射出完了直後に、キャビティのクリアランスが減少される方向へ可動金型を移動させて、キャビティ内に射出されたポリプロピレンを圧縮し、キャビティ内にポリプロピレンがより完全に充填されるようにすることもできる。

このような射出が行われることによって、基材３が所定形状に成形されるとともに、その熱によって、表皮材２のプレコート層４を形成している接着剤が溶融し、表皮材２に基材３が接着される。すなわち、基材３の成形と、表皮材２と基材３との接着とが同時に行われる。その後、冷却を行って金型を開放することにより、所望形状の自動車用内装材１が取り出される。なお、接着剤は、表皮材２にプレコートされているので、前記のような成形工程のラインにおいて、溶剤揮散による環境汚染の防止を図ることができる。

また、前記癒着の有無は、表皮材２を２枚重ねにして、６０℃中１０〜１００ｇ／ｃｍ²の圧締力を付加することによって実験的に評価することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。例えば、射出成形用金型は、種々の形式のものを採用することができ、また、射出成形方法は、ガスを注入しない射出圧縮成形を用いていたが、これに限られない。すなわち、常温または冷却した窒素ガス等を、所定圧で注入する方法を採用してもよい。このようにガスを注入することで、膨張を補助することが可能となるとともに、膨張後において成形品を金型表面に押圧して、金型転写性、外観の向上を図ることもできる。さらに、注入ガスの圧力を必要によりある程度のレベルに制御しながら、排気し、成形品内にガスを流通させることにより、成形品の冷却を促進することもでき、成形サイクルの改善を図ることができる。

次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
（１）一液型熱架橋性接着剤の調製
ＣＯＯＨ変性ＰＰとして軟化温度１００℃の無水マレイン酸変性体（東洋化成（株）製「ＭＴＰＰ」）１００部（質量部、以下同様）、ＣＯＯＨ変性ＳＥＢＳとして軟化温度８０℃のマレイン酸変性体（旭化成工業（株）製「Ｍ−１９４３」）２５部、粘着付与剤として日本石油化学（株）製「ネオポリマー１４０」１００部、ドデカンジオヒドラジド（ｍｐ１８９〜１９１℃）２部を混合溶剤（キシレン／シクロヘキサン＝１：１）５００部に加え、６０℃で撹拌分散し、これに安定剤３０部を加えて一液型熱架橋性接着剤を得る。この接着剤の貯蔵後の粘度変化は、以下の通りである。
調製直後：３００ｍＰａ・ｓ
４０℃で１０日貯蔵後：３６０ｍＰａ・ｓ

（２）接着剤の乾燥条件による残存溶剤量の測定
アルミニウム板に接着剤を乾燥膜厚６０μｍにて塗布し、下記表１に示す条件（温度，時間）で乾燥したときの残存溶剤量（％）を測定し、結果を表１に併記する。

（３）接着試験評価
表皮材２としては、オレフィン系熱可塑性エラストマーから形成し、その裏面（基材３との接着面２ａ、図１（ｂ）参照）に前記（１）で調整した接着剤を塗布し、８０℃で９０秒乾燥してプレコート層４が形成されたものを用いた。この表皮材に対して厚み３ｍｍとなる基材３を射出成形し、その後冷却して、試験品Ｓを得た。
この試験品を次に示す接着試験評価に供した。なお、射出成形機としては、一般に射出圧縮成形が可能な成形機を用いた。
剥離試験は、ＪＩＳＫ６８５４に準拠し、引張速度２００ｍｍ／分で、１８０°角剥離強度を測定した（図２参照）。
１．剥離強度（初期）
接着試験パネルを室温で、剥離強度（Ｎ／２５ｍｍ）の測定をした。
２．剥離強度（耐熱後）
接着試験パネルを１１０℃で１０００時間放置後、１００℃雰囲気中で剥離強度（Ｎ／２５ｍｍ）の測定をした。
測定結果は、以下に示す表２の通りであり、従来のＰＰからなる接着層を介して表皮材と基材とを接着したものを上回る結果を得ることができた。

本発明の一実施の形態に係る自動車用内装材の製造方法を説明するための図であり、（ａ）は模式断面図、（ｂ）は表皮材に対して基材が射出される状態を模式的に示した断面図である。 剥離強度試験を示した模式斜視図である。

符号の説明

１ 自動車用内装材
２ 表皮材
２ａ 接着面
２ｂ 表皮層
３ 基材
４ プレコート層

Claims (1)

1. 表皮材と基材とからなる自動車用内装材の製造方法であって、前記表皮材をオレフィン系熱可塑性エラストマーから形成する工程と、前記表皮材における前記基材との接着面にオレフィン系一液型熱架橋性接着剤からなるプレコート層を形成する工程と、前記プレコート層を乾燥させる工程と、射出成形用金型の内面に前記プレコート層が形成された前記表皮材を装着する工程と、この射出成形用金型内で、オレフィン系樹脂からなる前記基材を前記プレコート層上に射出する工程と、乾燥させた前記プレコート層のみを射出される前記基材の熱のみにより溶融させて前記基材の成形と接着を同時に行う工程とを含み、
   前記プレコート層を形成する工程および前記プレコート層を乾燥させる工程は、前記基材を前記プレコート層上に射出する工程よりも前に行われることを特徴とする自動車用内装材の製造方法。

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