JP4378218B2 - 自動車用内装材 - Google Patents

Description

本発明は、天然繊維と生分解性樹脂発泡体とからなる積層体、およびそれを用いた自動車内装材に関する。

従来、天然繊維を用いた自動車の内装材等に用いる積層体の製造方法として、特許文献１には、天然繊維とこの天然繊維のバインダーとしての熱可塑性樹脂繊維を混綿し、解繊等の処理を行うことによって繊維マットを調整し、そしてこの繊維マットを熱プレス処理によって熱可塑性樹脂繊維（バインダー）を軟化させ、繊維マットをボード状の繊維積層体成型品に成形する方法が開示されている。また特許文献２には、改質アセテート繊維とセルロース系繊維から繊維混合マットを調整した後に熱プレス処理によって積層体を成形する方法が開示されている。特許文献３には、天然繊維と熱可塑性繊維を厚み方向の配合比率を徐々に変化させて堆積させて層状化することで基材と表皮の接着強度を改善させる方法が開示されている。
特開２００２−３７１４５５号公報（［０００６］段落） 特開２００２−１０５７４６号公報（［０００５］〜［００１１］段落） 特開２００２−１０５８２４号公報（［０００４］〜［０００７］段落）

自動車用内装材についてはその剛性を保持し、しかも軽量化を図りたいという要望があるが、従来の技術によって自動車内装材を製造する場合、剛性を向上させるために密度を上げると重量が増加する。一方、内装材自体の軽量化を目的として密度を下げると剛性が低下する。 また、上記従来技術では、天然繊維や熱可塑性樹脂繊維を混綿、解繊した後に加熱溶融させるための工程が追加されるなど、工程が複雑になる。さらに近年の環境への対応として自動車内装材の材料として環境負荷の低減等の要望が強くなっているが、上記従来技術で用いる素材、製造方法では余分な加熱工程を経るため、素材中の揮発物質等による環境負荷を低減することは困難である。さらに積層体を用いた自動車内装材の製造には基材と表皮等を接着させるための接着剤が必要であり、この接着剤に含有された揮発性有機物質を低減させることも困難である。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、自動車内装材を構成する積層体において、その剛性維持と軽量化をはかるとともに、環境負荷低減をも両立させるのに有効な積層体を提供するものである。

前記課題を解決するために、本発明は、
（１）繊維マットを基材とする層、生分解性樹脂発泡体からなる緩衝材層、および生分解性を持つ表皮材層からなる自動車用内装材であって、
前記繊維マットは、天然繊維と生分解性樹脂発泡体からなり、該生分解性樹脂発泡体は、前記繊維マットの前記緩衝材層と対向した面に密度２０〜３５０ｋｇ／ｍ ³ 、厚み０．１〜３．０ｍｍに積層されたものであることを特徴とする自動車用内装材。

（２）前記繊維マットを構成する生分解性樹脂発泡体がポリ乳酸発泡体であることを特徴とする（１）記載の自動車用内装材。

（３）前記ポリ乳酸発泡体が架橋されていることを特徴とする（２）記載の自動車用内装材。

（４）緩衝材層を構成する生分解性樹脂発泡体がポリ乳酸であることを特徴とする（１）〜（３）いずれか記載の自動車用内装材。

（５）前記生分解性樹脂発泡体が架橋されていることを特徴とする（１）〜（４）いずれか記載の自動車用内装材。

（６）表皮材が生分解性樹脂繊維からなる布帛または織物であることを特徴とする（１）〜（５）いずれか記載の自動車用内装材。
からなる通り、生分解性樹脂発泡体が天然繊維の解繊を防ぐためのバインダーになるように構成することで、その剛性と軽量化を両立できるようにするようにしたものである。

以上説明したように、本発明によれば、天然繊維と生分解性樹脂発泡体からなる繊維マット、生分解性樹脂発泡体、および表皮からなる積層体において、剛性と軽量化を両立するのに有効な積層体成型技術を実現することができる。

本発明で得られる自動車用内装材は、繊維マットを基材とする層、生分解性樹脂発泡体からなる緩衝材層、および生分解性を持つ表皮材層からなることを必須とする。自動車用内装材の弾性を変化させるためには、使用する天然繊維の形状（繊維長さ、繊維太さ）、使用する天然繊維の種類等を変えることや、バインダーに用いる生分解性樹脂発泡体の倍率、厚みを変化させたり、積層体として組み合わせる生分解性樹脂発泡体の倍率、厚みを適宜変化させることで対応することが可能である。

本発明の基材層として用いられる繊維マットとしては、布帛、織物、不織布、編物、シート等が挙げられるが、内装材の強度を保ち、製品寿命を過ぎた後の処理における環境への負荷を低減させるという観点から、天然繊維と生分解性樹脂発泡体からなる繊維マットが好適に使用される。

本発明の基材層として好適に用いられる天然繊維には、ケナフ、ヤシ、パーム、サイザル麻、マニラ麻、コウゾ、ヘンプ、ワラ、バガス等を原料とする非木材繊維や、針葉樹や広葉樹等を原料とする木材繊維、また機械パルプ、化学パルプ、セミケミカルパルプ、およびこれらのリサイクルパルプ、さらにはこれらのパルプを原料として合成される人工の各種セルロース系繊維を広く含むものとする。

本発明の基材層、および緩衝材層に使用する生分解性樹脂としては、合成高分子として、ポリ乳酸、エチレングリコールとコハク酸またはコハク酸誘導体を重縮合してなるポリエチレンサクシネート、ブタンジオールとコハク酸またはコハク酸誘導体を重縮合してなるポリブチレンサクシネート、ブタンジオールとジカルボン酸がコハク酸とアジピン酸またはこれらの誘導体であるポリブチレンサクシネート・アジペート、ブタンジオールとコハク酸とを重縮合させ、ジエチルカーボネート等のカーボネート化合物で鎖延長したポリブチレンサクシネート・カーボネート等のジオールとジカルボン酸およびその誘導体を重縮合してなる脂肪族ポリエステル等が挙げられる。また、ラクトン樹脂としては、εーカプロラクトン、βープロピオラクトン、γーブチロラクトン、δーバレロラクトン、エナントラクトンや４−メチルカプロラクトン、２，２，４−トリメチルカプロラクトン、３，３，５−トリメチルカプロラクトンなどの各種メチル化ラクトンが挙げられる。生分解性芳香族共重合ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート／サクシネート共重合体、ポリエチレンテレフタレート／アジペート共重合体、ポリエチレンテレフタレート／セバケート共重合体、ポリエチレンテレフタレート／ドデカジオネート共重合体、ポリブチレンテレフタレート／サクシネート共重合体、ポリブチレンテレフタレート／アジペート共重合体、ポリブチレンテレフタレート／セバケート共重合体、ポリブチレンテレフタレート／ドデカジオネート共重合体、ポリヘキシレンテレフタレート／サクシネート共重合体、ポリヘキシレンテレフタレート／アジペート共重合体、ポリヘキシレンテレフタレート／セバケート共重合体、ポリヘキシレンテレフタレート／ドデカジオネート共重合体等が挙げられる。また、酢酸セルロース、セルロースブチレート、セルロースプロピオネート、硝酸セルロース、硫酸セルロース、セルロースアセテートブチレート、硝酸酢酸セルロース等の生分解性セルロースエステル等が挙げられる。さらに、合成高分子としてポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸、ポリロイシン酸等のポリペプチドや、ポリビニルアルコール等も挙げられる。

また、天然高分子としては、澱粉としてトウモロコシ澱粉、コムギ澱粉、コメ澱粉などの生澱粉。酢酸エステル化澱粉、メチルエーテル化澱粉、アミロース等の加工澱粉等が挙げられる。また、セルロース、カラギーナン、キチン・キトサン質、ポリヒドロキシブチレート・バリレート等の天然直鎖状ポリエステル系樹脂等の天然高分子等が挙げられる。

これらの生分解性樹脂を構成する成分の共重合体であっても良く、また、これらの生分解性樹脂を単独もしくは２種以上を併用しても良い。これらのうち、ポリ乳酸、ジオールとジカルボン酸およびその誘導体を重縮合してなる脂肪族ポリエステル、芳香族ジカルボン酸およびその誘導体と脂肪族ジカルボン酸おびその誘導体を含むジカルボン酸成分と脂肪族ジオールを含むジオール成分を重縮合してなる生分解性共重合芳香族ポリエステル、ラクトン樹脂が好ましい。

基材層に用いる発泡体は生分解性があれば使用可能であるが、基材層の強度低下抑制、入手のしやすさから、ポリ乳酸が好ましく用いられる。

また、本発明の基材層として好適に用いられるポリ乳酸とは、温度１７０℃、剪断速度１００ｓｅｃ^-1 における溶融粘度が１．０×１０²〜１．０×１０⁴Ｐａ・ｓで、ｄ体とｌ体のモル比率がｄ／ｌ＝９８／２〜７０／３０、またはｄ／ｌ＝２／９８〜３０／７０であり、その発泡体とは、加熱すると柔らかくなり可塑性の生じる樹脂の発泡体を意味し、天然繊維との積層体を所定の加熱条件下で所定時間、所定圧力で圧締することで、ポリ乳酸発泡体が天然繊維と接触する面における表層が部分的に溶融軟化し天然繊維の繊維間隙に入り込むことによって接着性を向上させるものである。なお、加熱および加圧条件は、使用する天然繊維の種類やポリ乳酸発泡体の倍率等に応じて適宜設定することができる。

これらの生分解性樹脂を架橋する方法としては、電離性放射線を照射する方法、過酸化物による架橋、シラン架橋等が挙げられるが、電離性放射線を照射する方法が好ましい。

電離性放射線としては電子線、Ｃｏ⁶⁰その他の放射性同位元素からのα、β、γ線が好ましいが、Ｘ線や紫外線を用いてもよい。

架橋時には架橋助剤としてアクリレート系またはメタクリレート系化合物、カルボン酸のアリルエステル等の多官能性モノマを用いることが好ましい。

本発明で用いる表皮材としては、前述の緩衝材層に用いられる生分解性樹脂として例示したものと同じ生分解性樹脂からなる布帛、織物、不織布、編物、シート等が挙げられるが、内装材として、色彩、模様等の意匠性を広げるためには布帛、織物を用いることが好ましい。

本発明の自動車用内装材は、好ましく用いられる基材層の天然繊維（高弾性部）と生分解性樹脂発泡体（低弾性部）とを適宜組み合わせることによって厚み方向の密度分布を好適に設定することで、厚み方向に均一な密度を有する従来のタイプの繊維積層体に比して剛性を維持しつつしかも軽量化を図ることができる。

以下に、本発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明の自動車用内装材は天然繊維層１０１と生分解性樹脂発泡体層１０２の繊維マット１００を基材とすることが好ましく、特に生分解性樹脂発泡体層１０２としてポリ乳酸発泡体が好適に用いられる。この繊維マットは繊維長さや相対的に弾性の異なる二種類以上の天然繊維層と生分解性樹脂発泡体層を交互に積層したものを用いることもできる。図１では二種類の天然繊維層を用いた繊維マットについて示している。

この基材をもとにした自動車用内装材は図２に示すように、好ましくは基材１００の生分解性樹脂発泡体を積層した面にさらに生分解性発泡体２０１を積層した積層品２００に表皮材３００を積層することによって形成される。

生分解性樹脂発泡体層１０２は密度を２０〜３５０ｋｇ／ｍ³、厚みを０．１〜３．０ｍｍとし、天然繊維層へのバインダー効果、さらに生分解性発泡体との接着性、加工性を高めるためには密度が低く、厚みは薄いほうが良好で、密度は２０〜１００ｋｇ／ｍ³、厚みは０．１〜２．０ｍｍのものが好ましく用いられる。特に加工性を高めるためには基材層に用いる生分解性樹脂発泡体の表面をスライス加工したものを用いることもできる。

自動車用内装材全体の剛性、重量を調整するためには、緩衝材として好ましく用いられる生分解性発泡体の厚み、密度を調整することで対応でき、要求に応じて密度２０〜３５０ｋｇ／ｍ³、厚み０．５〜５．０ｍｍのものが用いられる。

次に、自動車用内装材の製造方法について図３を参照しながら説明する。ここでは基材マット、緩衝層用生分解性樹脂発泡体、表皮材を同時に接着させるプロセスを示す。天然繊維と生分解性樹脂発泡体の加工面を熱融着プレスすることで基材となる繊維マットを製造する。この繊維マットの発泡体側の面を用いてさらに緩衝層となる生分解性樹脂発泡体を熱融着させることで中間製品（プレボード）が得られる
このとき、緩衝材層となる生分解性樹脂発泡体として生分解性樹脂架橋発泡体を用いることもでき、また、２種以上の生分解性樹脂発泡体（異なる樹脂、異なる倍率）を組み合わせて使用することもできる。このプレボードの形成は、天然繊維と基材層用の生分解性樹脂発泡体および緩衝層用の生分解性樹脂発泡体を同時に熱融着させることによっても可能である。同様に基材層用繊維マット、緩衝層用生分解性樹脂発泡体、表皮材を同時に熱融着することも可能である。この熱加工の工程においては、材料の特性に応じて所定の加熱条件下、所定の時間、所定の圧力で圧縮することによって繊維マットの剛性、厚みを調整することができる。

形成されたプレボードの生分解性樹脂発泡体側の面を加熱し、表皮材とを熱プレスする。あるいは生分解性樹脂発泡体側の面に接着剤を塗布して表皮材とを接着することによって自動車内装材用積層体を形成することができる。この工程においても所定の加熱条件下、所定の時間、所定の圧力で圧縮することによって緩衝層である生分解性樹脂発泡体層が厚み方向に収縮、またその弾性力に応じて圧縮前の状態に回復しようとする回復力を制御することで加工後の積層体の剛性、厚みを調整することができる。

あるいは表皮材と緩衝材層を先に熱融着させたプレボードを形成した後に、このプレボードと基材層の繊維マットを成型用金型を用いて真空成型することもできる。

また参考実施形態として、天然繊維層１０１のバインダー成分として生分解性樹脂架橋発泡体の粉砕物を使用する形態を挙げておく。通常天然繊維はそれ単体で形状を保持させることは難しく、バインダー成分として熱可塑性樹脂を用いしている。しかし、天然繊維の見かけ密度は０．３〜０．５と非常に低いのに対し、熱可塑性樹脂は樹脂により異なるが、例えばポリプロピレンの場合ではおよそ０．９であり、ポリプロピレンを天然繊維のバインダーとして使用するために混合すると、比重差があるため均一に混合することが出来ない場合がある。このため、熱可塑性樹脂を綿状に加工する等の工夫が必要であり、コストが高くなってしまう。ところが、本発明の様に生分解性樹脂架橋発泡体の粉砕物を使用すると、発泡体であるため嵩密度が小さくなっているため、天然繊維との混合が容易であり、均一な繊維マット１００を作成することが出来る。この生分解性樹脂か共架橋発泡体の粉砕物は、生分解性樹脂架橋発泡体を製造する際に発生したトリミングやスタート、ストップ時のロスを再利用することが可能である。発泡体粉砕物のサイズは特に限定されないが、大きすぎると均一に混合されず、繊維マットの強度が十分でない場合があり、一方小さすぎても均一に混合されない可能性があり、また粉砕のコストが高くなるため好ましくなく、０．１ｍｍ〜５０ｍｍの範囲が好ましく用いられる。また天然繊維と発泡体粉砕物の混合割合は繊維マット１００の強度が十分であれば特に制限はないが、天然繊維１００重量部に対して、発泡体粉砕物は７０〜１０００重量部の範囲が好適である。更には、発泡体に用いる生分解性樹脂成分は架橋しているため、耐熱性にも優れるという点もある。

このようにして作成した天然繊維と生分解性樹脂発泡体をバインダーとして用いた繊維マット１００を基材として、上記の様に生分解性樹脂発泡体１０２を積層してから、生分解性発泡体２０１を積層した積層品２００に表皮材３００を積層することによって自動車用内装材形成される。また、生分解性樹脂発泡体１０２を積層することなく、繊維マット１００の表面に生分解性樹脂発泡体２０１と表皮材３００を積層することも出来る。

以上のように本実施の形態の自動車用内装材は内装材に要求される剛性を維持しつつしかも軽量化を図ることができる。本実施の形態によれば、天然繊維をベースとした繊維マット、さらに生分解性樹脂をベースにした発泡体および表皮を用い、接着剤等の環境負荷物質の使用をなくすことで、環境改善等のメリットが高い。

なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。

本発明で使用される生分解性樹脂発泡体としては特に限定されることはなく、必要に応じて種々変更して使用され、その組み合わせに応じて加熱条件、加圧条件を適宜設定することができる。

本発明の自動車内装材に用いる繊維マット１００の一実施の形態を示す斜視図である。 自動車内装材４００の一実施形態を示す斜視図である。 図２に示す自動車内装材の製造手順を示す図である。

符号の説明

１０１・・・天然繊維
１０２・・・基材層用生分解性樹脂発泡体
１００・・・繊維マット
２００・・・生分解性樹脂発泡体
３００・・・生分解性樹脂からなる布帛もしくは織物

Claims (6)

1. 繊維マットを基材とする層、生分解性樹脂発泡体からなる緩衝材層、および生分解性を持つ表皮材層からなる自動車用内装材であって、
   前記繊維マットは、天然繊維と生分解性樹脂発泡体からなり、該生分解性樹脂発泡体は、前記繊維マットの前記緩衝材層と対向した面に密度２０〜３５０ｋｇ／ｍ ³ 、厚み０．１〜３．０ｍｍに積層されたものであることを特徴とする自動車用内装材。
2. 前記繊維マットを構成する生分解性樹脂発泡体がポリ乳酸発泡体であることを特徴とする請求項１記載の自動車用内装材。
3. 前記ポリ乳酸発泡体が架橋されていることを特徴とする請求項２記載の自動車用内装材。
4. 緩衝材層を構成する生分解性樹脂発泡体がポリ乳酸であることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の自動車用内装材。
5. 前記生分解性樹脂発泡体が架橋されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の自動車用内装材。
6. 表皮材が生分解性樹脂繊維からなる布帛または織物であることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の自動車用内装材。

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