JPWO2006043703A1 - 表皮付きブロー成形品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

所望の発泡倍率を有する表皮付きブロー成形品を形成することができ、所要の発泡倍率を押し出し時より維持して表面壁と裏面壁との溶着部分のヒケ・反り等が生じず、軽量かつ高い剛性の表皮付きブロー成形品を得ることができる表皮付きブロー成形品およびその製造方法を提供する。表皮付きブロー成形品である表皮付きパネル１は、熱可塑性プラスチックからなる表面壁２および裏面壁３を有する板状本体５と、表面壁２に一体に貼着された表皮材６を有している。板状本体５は平均粒子径が３００μｍ以下の気泡セルからなる発泡状態である。

Description

本発明は、熱可塑性プラスチックをブロー成形することにより製造される発泡状態の表面壁および裏面壁を有するとともに、少なくとも一方の壁の外表面に表皮材を一体に貼着した板状の表皮付きブロー成形品およびその製造方法に関するものである。
本発明に係る板状の表皮付きブロー成形品は、カーゴフロアパネル（自動車荷室の蓋パネルまたはラゲージボード）またはリアパーセルシェルフなどの自動車用内装品または内装壁パーティション、扉などのパネル状の建築用品などに用いられるものである。

樹脂層および発泡層からなる多層パリソンから表皮層付きの発泡成形品を形成すること、さらには表皮層に目付量１００〜５００ｇ／ｍ^２の繊維表皮材を一体に熱圧着することについては、特開２００４−８２３３２公報に、発泡射出成形により成形された発泡状態の板体からなる車両用パッケージトレイ（リアパーセルシェルフ）については、特開２００１−９７１３２公報に、発泡射出成形により形成された表皮付き発泡成形体については、特開２００２−２８９９７公報に、発泡粒子を金型内に充填した後に蒸気等により加熱して粒子相互を融着してラゲッジボックスまたはその蓋体を形成し表皮材を一体に積層することについては、特開平１０−２９４６６号公報にそれぞれ記載されている。
ところで、発泡成形体のブロー成形時にその表面に表皮材を一体に貼着するためには、熱可塑性プラスチックを一定の温度以上の溶融状態として成形する必要がある。しかし、成形時の熱可塑性プラスチックの温度を表皮材が一体に貼着させるために充分な温度まで高くすると気泡セルが破泡してしまい、急激な発泡倍率の低下を招くこととなり、軽量かつ高い剛性の表皮付きブロー成形品を得ることができない。
また、軽量とするため単に気泡セルの平均粒子径、発泡倍率を増加させると熱可塑性樹脂の伸びが悪くなり特に一体に形成される補強リブの部分は樹脂が伸ばされることから破れが生じるなど成形性が低下するとともに、基材である板状本体の剛性が低下し、荷重に対して大きなたわみが生じてしまう。
そこで、本発明は、表皮付きブロー成形品の板状本体を平均粒子径が３００μｍ以下の気泡セルからなる発泡状態に形成することで、ブロー成形時に表皮材を一体に貼着するのに充分な温度で熱可塑性プラスチックを溶融状態とした場合であっても気泡セルの破泡を低減することができ、所要の発泡倍率を押し出し時より維持して表皮付きブロー成形品を形成することができ、さらに板状本体を形成する熱可塑性樹脂を引張弾性率が５５０ＭＰａ以上となるようにメルトフローレートの異なる２種以上のポリオレフィン樹脂を配合して所望の発泡状態とすることにより成形性を良好とするともに、板状本体に補強リブまたは補強芯材を組み合わせることにより大きなたわみが生じることのない曲げ強度を有する軽量かつ高い剛性の表皮付きブロー成形品を得ることができるようにすることを目的とするものである。

上記目的を達成するため本発明は、請求項１ないし１２に係る表皮付きブロー成形品を提供する。すなわち、請求項１に係る表皮付きブロー成形品は、熱可塑性プラスチックからなる表面壁および裏面壁を有する板状本体と、前記表面壁または前記裏面壁の少なくとも一方の壁に一体に貼着された表皮材を有しており、前記板状本体は平均粒子径が３００μｍ以下の気泡セルを有する発泡状態であることを特徴とするものである。
請求項２に係る表皮付きブロー成形品は、請求項１の構成において、板状本体の長手方向略中央のφ５０ｍｍの面積に３０ｋｇの荷重をかけた際のたわみ量が２５ｍｍ以下となる曲げ強度を有することを特徴とするものである。
請求項３に係る表皮付きブロー成形品は、請求項２の構成において、板状本体を構成する表面壁および裏面壁の間には少なくともその一部に中空部が形成されていることを特徴とするものである。
請求項４に係る表皮付きブロー成形品は、請求項３の構成において、表面壁および裏面壁の間に形成される中空部には補強芯材が挿入されていることを特徴とするものである。
請求項５に係る表皮付きブロー成形品は、請求項２の構成において、板状本体を構成する表面壁および裏面壁は少なくともその一部が一体に溶着された補強リブを有することを特徴とするものである。
請求項６に係る表皮付きブロー成形品は、請求項５の構成において、前記補強リブは表面壁および裏面壁の間に一体的に形成されており、表面壁または裏面壁を突出しその側面を互いに溶着した板状のリブであることを特徴とするものである。
請求項７に係る表皮付きブロー成形品は、請求項１の構成において、前記表皮材は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミドからなる群より選ばれる合成繊維よりなる目付重量が１００ｇ／ｍ^２以上の不織布からなり、板状本体を構成する表面壁または裏面壁の少なくとも一方の壁に一体に貼着されていることを特徴とするものである。
請求項８に係る表皮付きブロー成形品は、請求項１の構成において、前記板状本体は発泡倍率が１．１〜３．５倍の発泡状態であることを特徴とするものである。
請求項９に係る表皮付きブロー成形品は、請求項１の構成において、板状本体は、メルトフローレートが異なる２種以上のポリオレフィン系樹脂からなるとともに無機添加剤が３〜１０ｗｔ％配合されており、引張弾性率が５５０ＭＰａ（ＪＩＳ Ｋ７１６１）以上であることを特徴とするものである。
請求項１０に係る表皮付きブロー成形品は、請求項１〜９の構成において、板状本体の最大厚さは２５．０ｍｍ以下に形成されており、カーゴフロアパネルまたはリアパーセルシェルフである自動車用内装品として用いられることを特徴とするものである。
請求項１１に係る表皮付きブロー成形品の製造方法は、熱可塑性プラスチックからなる表面壁および裏面壁を有する板状本体およびその少なくとも一方の壁に貼着された表皮材からなる表皮付きブロー成形品の製造方法であって、発泡剤を添加したポリオレフィン系樹脂からなる単層の筒状パリソンまたは複数の樹脂シートを溶融押し出しし若しくは予備成形した樹脂シートを加熱溶融させて分割金型間に表皮材とともに配置し型締めを行うことにより、平均粒子径が３００μｍ以下の気泡セルからなる発泡状態の板状本体を成形するとともに前記板状本体の表面壁または裏面壁の少なくとも一方の壁に表皮材が一体に貼着されることを特徴とするものである。
請求項１２に係る表皮付きブロー成形品は、請求項１１の構成において、ポリオレフィン系樹脂が２３０℃におけるメルトフローレートが異なる２種以上ポリプロピレンホモポリマーの混合物からなり、無機添加剤としてタルクを３〜１０ｗｔ％配合し、窒素ガスからなる物理発泡剤を用いることを特徴とするものである。
本発明に係る表皮付きブロー成形品によれば、表皮付きブロー成形品の板状本体を平均粒子径が３００μｍ以下の気泡セルからなる発泡状態に形成することで、ブロー成形時に表皮材を一体に貼着するのに充分な温度で熱可塑性プラスチックを溶融状態とした場合であっても気泡セルの破泡を低減することができ、所要の発泡倍率を押し出し時より維持して表皮付きブロー成形品を形成することができ、さらに軽量かつ高い曲げ剛性を有する表皮付きブロー成形品を得ることができる効果が得られる。

第１図は本発明に係る表皮付きブロー成形品である表皮付きパネルを例示した斜視図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は本発明の他の実施の形態を示す断面図、第４図は本発明のさらに他の実施の形態を示す断面図、第５図は本発明に係る表皮付きブロー成形品である表皮付きパネルを自動車のカーゴフロアパネルとして用いた例を示す斜視図、第６図は本発明に係る表皮付きブロー成形品である表皮付きパネルを自動車のリアパーセルシェルフとして用いた例を示す斜視図、第７図は板状本体の壁断面写真であって黒い略楕円形の部分は気泡を示す、第８図は本発明に係る表皮付きブロー成形品である表皮付きパネルのブロー成形態様を示す断面図である。

本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
図１および図２は本発明に係る表皮付きブロー成形品である表皮付きパネルを例示している。表皮付きパネル１は、表面壁２、裏面壁３、側面壁４からなる中空二重壁構造の板状本体５と、その表面壁２の外表面に表皮材６を一体に貼着したものである。７は中空部である。
板状本体５は平均粒子径が３００μｍ以下の気泡セルからなる発泡状態に形成されている。板状本体５はポリオレフィン系樹脂よりなり、その発泡倍率が１．１〜３．５倍の範囲の発泡状態であることが、表皮付きパネル１を軽量かつ高剛性にする観点より好適である。
板状本体５を構成するポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン樹脂またはポリエチレン樹脂が用いられる。特に、メルトフローレートの異なる長鎖分岐構造を有するプロピレン単独重合体と直鎖構造を有するプロピレン単独重合体のブレンドを用いることが好適である。その際、ブレンドされたポリオレフィン系樹脂のうち５０ｗｔ％以上より詳しくは５０〜８０ｗｔ％の範囲で直鎖構造のプロピレン単独重合体とするのが好ましい。さらに、直鎖構造のプロピレン単独重合体は引張弾性率（ＪＩＳ Ｋ７１６１）が１１００ＭＰａ以上、さらに詳しくは１５００ＭＰａ以上、２３０℃におけるメルトフローレート（ＪＩＳ Ｋ７２１０）が１．５ｇ／１０分以下、さらに詳しくは０．５ｇ／１０分以下のものを用いる。これにより、ブレンドされたポリオレフィン系樹脂の２３０℃におけるメルトフローレート（ＪＩＳ Ｋ７２１０）は１．８ｇ／１０分以下に調整され、ブロー成形時に表皮材６を一体に貼着するのに充分な温度で熱可塑性プラスチックを溶融状態とした場合であっても気泡セルの破泡を低減することができ、曲げ強度の高い表皮付きブロー成形品を得ることができる。
なお、長鎖分岐構造を有するプロピレン単独重合体には１９０℃におけるメルトフローレートが１．５ｇ／１０分以下、好ましくは０．３ｇ／１０分以下のポリエチレン樹脂を５０ｗｔ％以上含有する場合にも同様の効果が期待できる。
また、板状本体５を構成する熱可塑性プラスチックとしてポリオレフィン系樹脂にＳＢＳ樹脂（スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体）、ＳＥＢＳ樹脂（スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン共重合体）またはこれらの混合物を３〜１０ｗｔ％配合することにより、耐衝撃性を向上することができ、発泡状態の板状本体５により表皮付きパネル１を構成した場合であっても、特にカーゴフロアパネル（自動車荷室の蓋パネルまたはラゲージボード）８またはリアパーセルシェルフ９などの自動車用内装品として好適に使用することが可能である（図５および図６参照）。またこれら自動車用内装品として用いられる場合にあっては気泡セルを有することにより特に、エンジン音等の騒音に対する防音性および直射日光による荷室、ラゲージボックス内の昇温に対する断熱性を得ることができ好適である。
ブロー成形時に表皮材６を一体に貼着するのに充分な板状本体５を形成する筒状のパリソン、複数の樹脂シートまたは予備成形した樹脂シートを溶融押し出しまたは加熱溶融する際の温度とは、分割金型間に配置された表皮材に溶融状態の熱可塑性プラスチックである筒状のパリソンまたは複数の樹脂シートが接触し不織布等の繊維の目に入り込みアンカー効果により一体に固着するために必要な熱可塑性プラスチックの温度である。熱可塑性プラスチックの温度が低いと熱可塑性プラスチックの流動性は低下し、表皮材６との固着強度が低下してしまい剥がれ等の問題が生じる。ここで、ブロー成形時に表皮材６を一体に貼着するのに充分な温度として、ポリオレフィン系樹脂においては一般に溶融状態として押し出す際の温度または予備成形した樹脂シートを過熱溶融させる際の温度を１８５℃以上、好ましくは１９０℃以上とする必要がある。
表皮材６は、綿、麻、羊毛、絹などの天然繊維、ビスコースレーヨン、銅アンモニアレーヨンなどの再生繊維、アセテート、レーヨンなどの半合成繊維、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ビニロン、ポリプロピレン、ポリウレタンなどの合成繊維、およびこれらのブレンド繊維を加工して得られる編物、織物、不織布等の繊維シートであり、布の広がり方向に対して垂直な外方に向けて起毛状態の毛羽を有する起毛した布地や剪毛した布地とすることが意匠的に好適であるが、表皮材は毛羽を有しないものであってもよい。さらには、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタンなどの熱可塑性樹脂製の樹脂シートとすることもできる。樹脂シートはクッション性、表皮材とパリソン等との間のエア溜り防止、表皮材とパリソン等との貼着強度の向上のため不織布などの繊維シート、発泡シートまたは公知の裏打ち材などを積層することができる。このうちポリエステル、ポリプロピレンまたはポリアミドからなる合成繊維よりなる目付重量が１００ｇ／ｍ^２以上の不織布であることが成形性の観点から特に好ましい。
図１および図２に例示するように、表皮材６は板状本体５を構成する表面壁２および裏面壁３のうち主に表面壁２に貼着されるものであるが、表面壁および裏面壁の双方に不織布等からなる表皮材を貼着することで、板状本体が露出することがないように全面にわたって表皮材で覆うことも可能である。ここで、表面壁および裏面壁の双方に貼着される表皮材のうち少なくとも一方、特に裏面壁に貼着される表皮材を曲げ弾性率が２１０００ｋｇ／ｃｍ^２以上かつ厚さ１．０ｍｍ以下の補強シートまたは破断強度が９０ｋｇ／ｍ^２以上の不織布とすることができる。補強シートとしては、ガラス繊維、タルク等の無機強化材を添加した強化樹脂シートまたはガラス繊維、炭素繊維等のからなる繊維補強シートなどが好適である。
また、図２および図３に示すように、板状本体５を中空二重壁構造としたものにおいては、表面壁２と裏面壁３の一部を溶着し、特に裏面壁３の一部を表面壁２に向けて突出させた凹状のリブ１４またはスライド金型を用いて裏面壁３の一部を表面壁２に向けて突出させその後スライド金型を抜き取ることにより突出部分の二枚の壁が折り重なった状態でその側面が互いに溶着した板状のリブ１５により中空部の間を補強することができる。また、図２に示すように、中空部７内には金属製の補強芯材１６を挿入することにより剛性および耐荷重性を向上することができる。補強芯材１６は図示したＨ鋼形状のもののほか円筒状または角筒状のパイプなど表皮付きパネルの長手方向に沿って配置することが好適である。
さらに図４に他の実施形態の一部断面図として示すように、板状本体５を構成する表面壁２および裏面壁３はその全体または一部を互いに溶着一体化することができる。つまり、板状本体５は表面壁２と裏面壁３との間に中空部のない表面壁と裏面壁が一体となった単壁構造とすることができる。
図１および図２に示す表皮付きパネル１は、最も好適には図８に示すようにブロー成形される。すなわち、押出ヘッド１０からポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂に二酸化炭素または窒素ガス等の物理発泡剤または各種公知の化学発泡剤などの発泡剤を添加、混練して、単層からなる筒状の発泡状態のパリソン１１を１８５℃以上、好ましくは１９０℃以上の高温で溶融押し出しし、分割金型間１２，１２に表皮材６とともに配置して型締めを行うことにより、平均粒子径が３００μｍ以下の気泡セルからなる発泡状態の板状本体５を成形するとともに板状本体５の表面壁２の外表面に表皮材６が一体に貼着された表皮付きパネル１を得る。発泡状態のパリソン１１は１８５℃以上、好ましくは１９０℃以上の高温にて溶融押し出しされて加圧流体を導入することにより金型キャビティの形状に沿って伸ばされるが、気泡が破れることによる急激な発泡倍率の低下を招くことなく、１．１〜３．５倍の所望の発泡倍率からなる板状本体を形成することができる。
本発明においてブロー成形とは、図８に示すように筒状のパリソン１１または複数の樹脂シートを溶融押し出しし若しくは予備成形した樹脂シートを過熱溶融させるとともに、分割金型１２，１２間に配置して型締めを行うことにより所望の形状に成形するいわゆるダイレクトブロー成形またはシートブロー成形などをいい、エアの吹込みを伴うか否かについては問わないものである。
板状本体５の気泡セル１３は、理想的には略球形の独立気泡となるが、ブロー成形時に筒状のパリソン１１または樹脂シートの内部で金型に沿って引き伸ばされることにより金型のキャビティ面に沿って扁平となり、断面略楕円形となる（図７参照）。本発明において、気泡セルの平均粒子径は独立気泡の断面の長径方向の幅を測定することにより得たものであるが、連続気泡のものであっても同様の方法により気泡セルの平均粒子径を測定可能である。

板状本体を形成するにあたり、発泡ブロー成形によりポリオレフィン系樹脂からなる単層の筒状パリソンを押し出して成形を行った。ポリオレフィン系樹脂として、サンアロマー株式会社製のプロピレン単独重合体「ＰＦ８１４」、メルトフローレート３．０ｇ／１０分（２３０℃）３０ｗｔ％および日本ポリケム株式会社製の単独重合体「ノバテックポリプロ、ＥＡ９ＢＴ」、メルトフローレート０．５ｇ／１０分（２３０℃）７０ｗｔ％の混合物を用いた。混合物のメルトフローレートは１．２５ｇ／１０分（２３０℃）であった。発泡剤として物理発泡剤である窒素ガスを０．１９ｗｔ％、無機添加剤としてタルク５．２ｗｔ％を上記ポリオレフィン系樹脂に添加、混練して単層からなる筒状の発泡パリソンとして押し出した。表皮材として目付重量が３５０ｇ／ｍ^２の不織布を用いて金型間に配置して上記発泡パリソンに貼着されるように一体同時成形を行った。
上記方法により縦５００ｍｍ×横（長手方向）１０００ｍｍ×厚さ２５ｍｍの表皮付きパネルを得た。表皮付きパネルの板状本体は平均粒子径１５０μｍの気泡を有しており、発泡倍率は１．５倍、引張弾性率は６００ＭＰａであった。またこの表皮付きパネルには複数の板状のリブと金属製の補強芯材を配置、形成し、以下のたわみ量測定によりパネルの曲げ強度を評価した。
板状本体の周囲に幅２０ｍｍの受け部材を配置し、板状本体の長手方向略中央のφ５０ｍｍの面積に３０ｋｇのおもりを乗せてそのたわみ量を計測した。結果、中心部でのたわみ量は１５ｍｍであった。

板状本体を形成するにあたり、ポリオレフィン系樹脂として、サンアロマー株式会社製のプロピレン単独重合体「ＰＦ８１４」、メルトフローレート３．０ｇ／１０分（２３０℃）３０ｗｔ％および日本ポリケム株式会社製のプロピレン−エチレンブロック共重合体「ノバテックポリプロ、ＥＣ９」、メルトフローレート０．５ｇ／１０分（２３０℃）７０ｗｔ％の混合物を用いた以外は上記実施例１と同様の方法により表皮付きパネルを成形した。表皮付きパネルの板状本体は平均粒子径２４０μｍの気泡を有しており、発泡倍率は１．５倍、引張弾性率は３５０ＭＰａであった。
上記実施例１と同条件にてたわみ量測定を行い、パネルの曲げ強度を評価した。結果、中心部でのたわみ量は３０ｍｍであった。

本発明は熱可塑性プラスチックをブロー成形することにより製造される表皮材を一体に貼着した発泡状態の板状のブロー成形品およびその製造方法に関するものである。
本発明に係る板状のブロー成形品は、カーゴフロアパネル（自動車荷室の蓋パネルまたはラゲージボード）またはリアパーセルシェルフなどの自動車用内装品または内装壁パーティション、扉などのパネル状の建築用品などに用いられるものである。

Claims (12)

1. 熱可塑性プラスチックからなる表面壁および裏面壁を有する板状本体と、前記表面壁または前記裏面壁の少なくとも一方の壁に一体に貼着された表皮材を有しており、前記板状本体は平均粒子径が３００μｍ以下の気泡セルを有する発泡状態であることを特徴とする表皮付きブロー成形品。
2. 板状本体の長手方向略中央のφ５０ｍｍの面積に３０ｋｇの荷重をかけた際のたわみ量が２５ｍｍ以下となる曲げ強度を有することを特徴とする請求項１記載の表皮付きブロー成形品。
3. 板状本体を構成する表面壁および裏面壁の間には少なくともその一部に中空部が形成されていることを特徴とする請求項２記載の表皮付きブロー成形品。
4. 表面壁および裏面壁の間に形成される中空部には補強芯材が挿入されていることを特徴とする請求項３記載の表皮付きブロー成形品。
5. 板状本体を構成する表面壁および裏面壁は少なくともその一部が一体に溶着された補強リブを有することを特徴とする請求項２記載の表皮付きブロー成形品。
6. 前記補強リブは表面壁および裏面壁の間に一体的に形成されており、表面壁または裏面壁を突出しその側面を互いに溶着した板状のリブであることを特徴とする請求項５記載の表皮付きブロー成形品。
7. 前記表皮材は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミドからなる群より選ばれる合成繊維よりなる目付重量が１００ｇ／ｍ^２以上の不織布からなり、板状本体を構成する表面壁または裏面壁の少なくとも一方の壁に一体に貼着されていることを特徴とする請求項１記載の表皮付きブロー成形品。
8. 前記板状本体は発泡倍率が１．１〜３．５倍の発泡状態であることを特徴とする請求項１記載の表皮付きブロー成形品。
9. 板状本体は、メルトフローレートが異なる２種以上のポリオレフィン系樹脂からなるとともに無機添加剤が３〜１０ｗｔ％配合されており引張弾性率が５５０ＭＰａ（ＪＩＳ Ｋ７１６１）以上であることを特徴とする請求項１記載の表皮付きブロー成形品。
10. 板状本体の最大厚さは２５．０ｍｍ以下に形成されており、カーゴフロアパネルまたはリアパーセルシェルフである自動車用内装品として用いられることを特徴とする請求項１〜９記載の表皮付きブロー成形品。
11. 熱可塑性プラスチックからなる表面壁および裏面壁を有する板状本体およびその少なくとも一方の壁に貼着された表皮材からなる表皮付きブロー成形品の製造方法であって、発泡剤を添加したポリオレフィン系樹脂からなる単層の筒状パリソンまたは複数の樹脂シートを溶融押し出しし若しくは予備成形した樹脂シートを加熱溶融させて分割金型間に表皮材とともに配置し型締めを行うことにより、平均粒子径が３００μｍ以下の気泡セルからなる発泡状態の板状本体を成形するとともに前記板状本体の表面壁または裏面壁の少なくとも一方の壁に表皮材が一体に貼着されることを特徴とする表皮付きブロー成形品の製造方法。
12. ポリオレフィン系樹脂が２３０℃におけるメルトフローレートが異なる２種以上ポリプロピレンホモポリマーの混合物からなり、無機添加剤としてタルクを３〜１０ｗｔ％配合し、窒素ガスからなる物理発泡剤を用いることを特徴とする表皮付きブロー成形品の製造方法。

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