JP7438792B2

JP7438792B2 - 自動車内装天井材及びその製造方法

Info

Publication number: JP7438792B2
Application number: JP2020038312A
Authority: JP
Inventors: 礼一小西; 嘉仁山崎
Original assignee: Nakamoto Packs Co Ltd
Current assignee: Nakamoto Packs Co Ltd
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2024-02-27
Anticipated expiration: 2040-03-06
Also published as: JP2021138293A

Description

本発明は、半硬質ポリウレタンフォームの両面に補強材としてのガラスマットを積層した材料構成を持つ自動車の内装天井材に関し、特に手触り剛性感が必要とされる天井両側面部や中心部を補強するために工夫されたガラスマット及び製造方法に関する。

一般に、自動車の室内を快適に保つため自動車の室内には内装天井材が配設されている。この天井材には、夏場の直射日光に熱せられたボデー外板から熱の遮断や、エアコン使用時の暖房、冷房の放熱を防ぐ断熱機能、および室内外の騒音を遮断したり吸音する遮音・吸音機能を確保する機能が求められている。また、最近は軽量化が大きな課題となっていて、内装天井用材料にはプラスチックフォームが設けられており、主としてポリウレタンフォームが用いられる。

しかしながら、ポリウレタンフォームには自動車の天井の形状に合うように成形した後の成型保持性がないとともに剛性もないため、ポリウレタンフォームシートの両面にはガラスマットのような補強材が設けられている。そして、自動車のボデー天井外板と接する側には、振動によるこすれ音を防止したり、内装天井の成形時に成形金型と離型性を保つためにフィルムを介した不織布が設けられ、一方、反対の室内側には、美粧性を有する表皮材が設けられている。すなわち、自動車の内装天井用材料は、一般に、室外側から不織布／フィルム／補強材／ポリウレタンフォームシート／補強材／表皮材の構成となっている。

従来、上記のような層構成の内装天井材の補強材としては、所定の長さに切断されたチョップドストランドガラス繊維を結合剤によって相互に結合させたシート状のチョップドストランドガラスマット（例えば、特許文献１参照。）があり、また、チョップドストランドガラスマット用バインダー（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。

特開２０１０－５３５０３号公報特開２０１１－１３２４９９号公報

しかしながら、内装天井は、両側面部において、アシストグリップの格納形状や各ピラートリムとの合わせ部の廻りなどのような深絞り形状部があること等から、両側面部は成形時にガラスマットが引き伸ばされたり、また、板厚が薄く設計されたりするため、手触りでの剛性感が不足するなどの不具合が発生し易くなるものであった。また、内装天井材の中心部にはオーバーヘッドコンソールなどとの合わせ形状が設計される場合もあり、同様な手触り剛性感の不足が問題となることがある。そして、このような手触り剛性感の不足を防止するには、ある程度、剛性を必要とされる部位のガラスマットの目付を増やしてやれば解消できることを見出した。

しかしながら、ガラスマットの目付量を全体に増やせば、必然的に内装天井全体の重量も上がるものであり、その結果、軽量化が求められている現状に反するものであった。

本発明は重量の増加を可及的に小さくしつつ、剛性不足などの問題が発生することが無い内装天井用材料およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、自動車の内装天井材の成形により、深絞り成形部において天井材料が引き伸ばされて発生する不具合について鋭意研究した結果、引き伸ばされる部分のみにガラスマットに部分的に補強用ガラスマットを貼合して、ガラス繊維の目付量を増やしてやれば、剛性の不足が解消できることを見出し、本発明を完成させたものである。

請求項１に係る内装天井用の材料は、半硬質ウレタンフォームシートの両面に補強層としてガラスマットを重ね合わせ、該半硬質ウレタンフォームシート、もしくは該ガラスマットにあらかじめ塗布した接着剤が加熱・加圧成形で硬化することにより、接合されて形成される基材と、自動車室内の内装面となる表皮層と室外側に裏面材層からなる天井材料に関し、内装天井の部分的な剛性不足を解消するため、室外側ガラスマット層は該ガラスマット本体層の、少なくとも１か所以上に帯状に補強用ガラスマットを積層し、貼合・一体化されたことを特徴として構成されている。

請求項２に係る内装天井材の製造方法では、車両室内から見て、室外側から不織布層／フィルム層／室外側ガラスマット層／接着剤層／半硬質ポリウレタンフォーム層／接着剤層／室内側ガラスマット層／表皮層となるように重ね合わせた材料の内、室外側ガラスマットは、請求項１記載の補強材を貼合したガラスマットであり、このガラス目付量が増えた部分を剛性が必要とされる内装天井の形状部にセットするようにして成形することにより、材料が引き伸ばされて補強材の密度が減少することから発生する剛性不足を解消することを特徴とする内装天井時の成形方法である。

請求項３に係る内装天井材の製造方法においては、内装天井材の手触り剛性感を求められる部位は、室外側ガラスマットに、車両前後方向に、大概、巾２００～４００ｍｍの帯状にガラス目付量を増やして補強すると不具合対策の効果が高く、本発明では室外側ガラスマットの両端部や中心部などに２００～４００ｍｍにスリットされた補強用ガラスマットを帯状に設けて、ガラス目付量を増やしたこと特徴としている。

請求項４に係る内装天井用の材料では、一般的に室外側ガラスマット本体部分の目付量が７０～１５０ｇ／ｍ^２を用いることが多く、補強部分のガラスマットの目付量が１４０～２５０ｇ／ｍ^２であれば、成形によってガラスマットが引き伸ばされても補強材の密度が極端に減少して剛性不足にならないようにしたことを特徴として構成されている。

請求項５に係る内装天井材の製造方法は、室外側ガラスマットが、ガラスマット本体の製造時において、加熱炉直後の該ガラスマット本体の両端部や中心部の、少なくとも１か所以上に、帯状に幅狭にカットした補強用ガラスマットを部分的に積層、押圧して一体化させたものであることを特徴として構成されている。

請求項６に係る内装天井材の製造方法は、ガラス繊維の目付量が異なる室外ガラスマットに充分に接着剤が浸透し、剛性を発揮できるようにするため、加熱・加圧成形に用いる接着剤がポリメリックＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）であることを特徴として構成されている。

請求項１に係る内装天井用材料は、室外ガラスマット層が、室外ガラスマット本体層と、該室外ガラスマット本体層の剛性が必要とされる部分にのみ、補強用ガラスマットを帯状に貼合して、ガラス繊維の目付量を増やした構成となっている。したがって、形状が深く、板厚も薄い部位においては成形によって内装天井材料が引き伸ばされたとしても、充分な手触り剛性感を得ることができる。しかも必要な部分のみ、ガラスマットの目付量を増やすだけなので、内装天井材の総重量の増加を抑制することができる。

請求項２に係る内装天井材の製造方法においては、室外側ガラスマットを、室外側ガラスマット本体に部分的に補強用ガラスマットを貼合した構成の枚葉の材料にしたので、内装天井の成形工程で内装天井用材料の積層のセッティング作業を簡易化することができる。

請求項３に係る内装天井材の製造方法においては、手触り剛性感が必要とされる部分は内装天井材の両端部、もしくは中心部であり、２００～４００ｍｍに短く幅をカットした補強用ガラスマットを部分的に貼合して目付量を増やしているので、成形によって形状部が引き伸ばされたり、板厚が薄くなったりしても良好な手触り感を保つことができる。

請求項４に係る内装天井の材料の製造方法においては、本体部分の目付量が７０～１５０ｇ／ｍ^２、補強部分のガラスマットの目付量が１４０～２５０ｇ／ｍ^２であるので、深絞り成形部で引き伸ばされて室外側ガラスマット本体の目付量に近似してくる。

請求項５に係る内装天井材の製造方法においては、ガラスマット本体の製造時において、加熱炉直後の該ガラスマット本体の両側端部や中心部の、少なくとも１か所以上に、幅狭にカットした補強用ガラスマットを帯状に積層、押圧して一体化させたものであるので、簡単な工程で、安価かつ容易に積層一体化させることができる。

請求項６に係る内装天井材の製造方法においては、接着剤がポリメリックＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）であるので、目付量が異なる構造の室外側ガラスマット層にも浸透して、ガラスマット層と半硬質ポリウレタンフォームシートを強固に結合させることができる。

本発明による内装天井用材料の各積層材の配置を示す模式図内装天井材のなかで手触り剛性感を要求される部分の模式図（図２中の色付け部分）ガラスマット製造装置の概略図である室外側ガラスマットを製造するガラスマット製造装置の概略図である

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態の例示は一例に過ぎない。
本発明の内装天井材の各積層材の配置と補強ガラスマット部分の断面模式図を図１に示す。該内装天井材は、車両室内から見て、室外側から不織布層１／フィルム層２／室外側ガラスマット層３／接着剤層４／半硬質ポリウレタンフォーム層５／接着剤層６／室内側ガラスマット層７／表皮層８の順番の材料構成から成る内装天井材において、室外側ガラスマット層３は、室外側ガラスマット本体層３ｂと該室外側ガラスマット層の両側端部や中心部に貼合された補強用ガラスマット層３ａから形成されている。なお、図１の態様では、補強用ガラスマット３ａを室外側ガラスマット本体３ｂの室外側に積層したが、室内側に積層してもよい。

ガラスマット層には半硬質ポリウレタンフォーム層５の室外側に配置される室外側ガラスマット層３と、室内側に配置される室内側ガラスマット層７があり、ガラスマット層は補強材として、半硬質ポリウレタンフォーム層に不足している成型保持性や剛性を補う役割を担うものである。

具体的には、自動車の内装天井材の大きさにより異なるが、一般的には室外側ガラスマット本体の目付量は７０～１５０ｇ／ｍ^２が好ましく、巾が１，２５０～１，７００ｍｍであれば大略の自動車の内装天井材をカバーすることができる。図２のように内装天井で手触り剛性感を求められるのは、アシストグリップの格納部形状やピラートリムとの合わせ部分、また、オーバーヘッドコンソールの合わせ形状部分である。この領域の剛性を向上させるためには、室外ガラスマットの補強用部分の巾は２００～４００ｍｍあれば十分で、補強部分のガラスの目付量は室内側ガラスマット本体よりも多い１４０～２５０ｇ／ｍ^２が好ましい。これにより、深絞り成形部分があって、材料が引き伸ばされる部位や、板厚が薄くなるように設計された部位においても、ガラスマットの密度が低くなることもなく、手触り剛性感も劣ることはない。

室内側ガラスマット層は、ガラス目付量が７０～１５０ｇ／ｍ^２であり、巾が１，２５０～１，７００ｍｍで、補強用ガラスマット層を設けることはない。これは補強用ガラスマットを貼合した部分と本体の境界に生じた段差が表皮を通して目視で確認される危険性があるためである。そこで、そのような不具合が無いように、室外側ガラスマット層にのみ２００～４００ｍｍにスリットした幅狭の補強用ガラスマットを必要な部分に貼合して、室内側の見栄えに影響を与えずに、必要な部位に剛性を補足することができた。

また、半硬質ポリウレタンフォーム層と室外側ガラスマット及び室内側のガラスマット層は接着剤４、６で接着される。接着剤としては、ポリメリックＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）が好ましい。比較的安価な接着剤の上、内装天井用材料に塗布しやすい。したがって、成形装置で内装天井材を加熱・加圧成形する際、半硬質ポリウレタンフォーム層とガラスマット層を接着できるとともに、ガラスマット層に浸透してガラスマット層自体をより強固に結合させることができる。

室外側ガラスマット層には、フィルムを介して裏面材となるフィルム２と不織布層１が積層されており、また、同様に室内ガラスマット層には表皮層８が積層されている。これらは内装天井材の製造時に加熱・加圧成形により、予め塗布された接着剤がガラスマットを通過して浸み出して、半硬質ポリウレタンフォーム層とガラスマット層で構成された基材と接着、一体化される。

本発明のガラスマット本体層に補強用ガラスマット層を帯状に貼合して成る目付量の分布が異なるガラスマットの製造方法としては、簡便に安価を念頭に鋭意検討し、チョップドストランドガラス繊維に粉状のバインダーを混入させた後に、加熱炉でバインダーを溶融させた高温状態において、短尺カットされた補強用ガラスマットを加熱炉の出口で重ね合わせて、冷却ロールで押圧すれば、補強用ガラスマットがガラスマット本体に強固に貼合することができることを見出したものである。

［室外側ガラスマットの作製］
まず、図３に示す通常のガラスマット製造装置で補強用ガラスマットを製造する。ガラス繊維ストランド３１を切断機４１で切断した後、コンベア４２上に散布堆積させてシート状ガラス短繊維ストランド３２を形成する。そして、このシート状ガラス繊維ストランド３２上に、散布機４３からバインダーである粉末ポリエステル樹脂３３を散布する。その後、加熱炉４４で粉末ポリエステル樹脂３３を加熱溶融し、溶融した粉末ポリエステル樹脂３３をシート状短繊維ガラスストランド３２に浸み込ませ、水冷の冷却ロール４５で冷却して溶融した粉末ポリエステル樹脂３３を固化させることによりガラスマット３４が完成する。完成したガラスマット３４を巻取り、ガラスマットロール３５を作製する。ガラスマットの目付量は８０ｇ／ｍ^２とした。

そして、このガラスマットロール３５を３００ｍｍ巾でスリットし、目付量８０ｇ／ｍ^２、巾３００ｍｍの補強用ガラスマット３ａを作製した。

次に、図４に示す室外側ガラスマット作製用のガラスマット製造装置で、室外側ガラスマット本体３ｂの両側端部に、上記補強用ガラスマット３ａを積層貼合して室外側ガラスマット３を作製する。

この室外側ガラスマット作製用のガラスマット製造装置は、図３に示す通常のガラスマット製造装置と略同様であり、加熱炉４４の直後に補強用ガラスマット３ａ供給用のロール４６を設けた点が異なっている。

すなわち、図４に示すガラスマット製造装置でガラスマットを作製したのと同様に室外側ガラスマット本体３ｂを作製するのであるが、加熱炉４４を出た直後の室外側ガラスマット本体３ｂの両側端部に補強用ガラスマット３ａを供給するとともに、ロール４７で補強用ガラスマット３ａを室外側ガラスマット本体３ｂに押圧し、室外側ガラスマット本体３ｂの熱により補強用ガラスマット３ａを貼合一体化させ、これにより室外側ガラスマット３が完成する。室外側ガラスマットの中心部はガラスの目付量１００ｇ／ｍ^２、巾９００ｍｍとし、補強された両端部のガラスの目付量は１８０ｇ／ｍ^２、巾は３００ｍｍずつで全体の巾は１，５００ｍｍとした。

１：不織布層（裏面材）
２：フィルム層
３：室外側ガラスマット層
３ａ：室外側ガラスマット層本体層
３ｂ：補強用ガラスマット層
４：接着剤層
５：半硬質ポリウレタンフォーム層
６：接着剤層
７：室内側ガラスマット層
８：表皮層

Claims

自動車の車室内天井に配設された自動車内装天井用材料において、半硬質ウレタンフォームシートの両面に補強層としてガラスマット層を重ね合わせるとともに、内装面となる表皮層と室外側に裏面材層をそれぞれ重ね合わせて、加熱・加圧成形により半硬質ウレタンフォームシート、もしくはガラスマット層にあらかじめ塗布した接着剤が硬化することにより、接合されて形成される自動車内装天井用材料において、室外側ガラスマット層は、ガラスマット本体の深絞り形状に成形される部分の少なくとも１か所以上に、幅狭にカットした補強用ガラスマットを帯状に貼合し、一体化された構成を特徴とする自動車内装天井用材料。
室外側から不織布層／フィルム層／室外側ガラスマット層／接着剤層／半硬質ポリウレタンフォーム層／接着剤層／室内側ガラスマット層／表皮層となるように重ね合わせ、この積層体を加熱・加圧成形を行い、形成される自動車内装天井用材料の製造方法において、該室外側ガラスマット層は請求項１記載の室外側ガラスマット層であることを特徴とする自動車内装天井用材料の製造方法。
該室外側ガラスマット層は、該ガラスマット本体の両側端部や中心部の、少なくとも１か所以上に、２００ｍｍ～４００ｍｍに幅狭にカットした補強用ガラスマットを帯状に貼合して一体化された材料で、内装天井の手触り剛性感を求められる部位に、意図的にガラス繊維の目付量を増やしたことを特徴とする請求項２記載の自動車内装天井用材料の製造方法。
該室外側ガラスマット層において、該ガラスマット本体部分の目付量が７０～１５０ｇ／ｍ^２、補強部分のガラスマットの目付量が１４０～２５０ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項３記載の自動車内装天井用材料の製造方法。
該室外側ガラスマット層は、ガラスマット本体の製造時において、加熱炉直後の該ガラスマット本体の両側端部や中心部の、少なくとも１か所以上に、幅狭にカットした補強用ガラスマットを帯状に積層した後、押圧・冷却することにより、ガラスマットに混入させたバインダーが固化して一体化させたものであることを特徴とする請求項２、３又は４記載の自動車内装天井用材料の製造方法。
該自動車内装天井用材料の加熱・加圧成形に用いる接着剤がポリメリックＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）であることを特徴とする、請求項３、４又は５記載の自動車内装天井用材料の製造方法。