(57)【要約】【課題】樹脂成形品に不織布マット等の繊維質マットを超音波加工により一体化する繊維質マットの固定構造であって、樹脂成形品表面に凹凸等の表面不良が生じることがなく、加工時間の短縮化並びに加工設備の簡素化を図る。【解決手段】ラゲージサイドトリム（車両用吸音部品）１０は、ラゲージサイドトリム本体（樹脂成形品）２０の裏面に不織布マット３０等の繊維質マットが超音波ホーン５０により溶着一体化される。超音波ホーン５０はフラットな加圧面５１に鋭利な凸条５２が形成されていることで、不織布マット３０の溶着部４０は、フラット溶着面４１に加えて、樹脂成形品２０内部に食い込むＶ溝４２が形成されていることにより、不織布マット３０中の繊維が樹脂成形品２０の溶融面に簡単に食い込み、アンカー効果が期待できるとともに、樹脂成形品２０へのＶ溝４２の形成も短時間で行なえることから、作業性がアップし、かつ外観不良も解消できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体パネルの室内面側に取り付けられる樹脂成形品（２０）のパネル対向面に繊維質マット（３０）を添装し、所定スポット毎に超音波ホーン（５０）による溶着加工を施し、繊維質マット（３０）を樹脂成形品（２０）に固定する繊維質マット（３０）の固定構造において、
前記繊維質マット（３０）の溶着部（４０）は、上記超音波ホーン（５０）のフラットな加圧面（５１）が押し当てられたフラット溶着面（４１）と、超音波ホーン（５０）の加圧面（５１）に突設されている鋭利な凸条（５２）により、繊維質マット（３０）の各繊維が樹脂成形品（２０）内に食い込むＶ溝（４２）とから構成されていることを特徴とする繊維質マットの固定構造。
【請求項２】
前記溶着部（４０）は、フラット溶着面（４１）と、このフラット溶着面（４１）を縦横に交差する十字状に設定されたＶ溝（４２）とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の繊維質マットの固定構造。
【請求項３】
前記溶着部（４０）は、フラット溶着面（４１）と、このフラット溶着面（４１）の中央部から放射状に延びるＶ溝（４２）とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の繊維質マットの固定構造。
【請求項４】
前記溶着部（４０）は、フラット溶着面（４１）と、格子状に延びるＶ溝（４２）とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の繊維質マットの固定構造。
【請求項５】
前記溶着部（４０）は、フラット溶着面（４１）の縁部に沿って縁部の全長、あるいは縁部の一部にＶ溝（４２）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の繊維質マットの固定構造。
【請求項６】
前記溶着部（４０）におけるＶ溝（４２）の溝深さは、１ｍｍ以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の繊維質マットの固定構造。
【請求項７】
樹脂成形品（２０）のパネル対向面に繊維質マット（３０）を超音波溶着加工するために使用する超音波ホーン（５０）であって、
この超音波ホーン（５０）は、フラットな加圧面（５１）に先端が鋭利な凸条（５２）が所定パターンに沿って突設形成されていることを特徴とする超音波ホーン。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の繊維質マット（３０）の固定構造により、樹脂成形品（２０）のパネル対向面に繊維質マット（３０）が一体化されていることを特徴とする車両用吸音部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維質マットの固定構造に関するもので、特に、熱可塑性樹脂からなる樹脂成形品に繊維質マットを超音波溶着加工により一体化する際、短時間の溶着加工で強固な接合強度が得られる繊維質マットの固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、車体パネルの室内面側には、樹脂成形品からなる内装トリムがクリップ等の取付手段を介して車体パネルに取り付けられており、これら内装トリムの車体パネル面側には、図１２に示すように、内装トリム１の裏面に吸音部材２が接着剤３を介して接着固定されており、吸音部材２により車外騒音を車室内に伝播するのを防止して、車室内の静粛性を高める構成になっている。
【０００３】
この内装トリム１としては、所望の曲面形状に成形できることから、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂の射出成形体、あるいはモールドプレス成形体が使用され、吸音部材２としては、フエルト、不織布マット等の繊維質マットが使用されている。
【０００４】
また、最近では、接着剤による作業環境の悪化を防ぎ、かつリサイクルも容易に行なえることから、繊維質マット等の吸音部材２を超音波溶着加工により固着する構造が注目されている。この超音波加工方法としては、特許文献１に詳細に記載されている。この特許文献１の概要を図１３を基に説明する。まず、合成樹脂成形品からなる内装トリム１の車体パネル面に不織布マット等の吸音部材２をセットし、吸音部材２側から超音波ホーン４を所定の加圧力で押し付けて所定周波数の超音波振動を加えることで、内装トリム１と吸音部材２との溶着部を溶融させて一体化するという構成であり、図示するように、両者の境界面積を多く確保できるように、超音波ホーン４の加圧面は凹凸面４ａを有する凹凸状に加工されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−５２６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、凹凸面４ａを加圧面として備えた超音波ホーン４を使用して内装トリム１に吸音部材２を超音波溶着加工する構造のものにおいては、内装トリム１の境界面に１〜５ｍｍの深さに亘り多数の凹部が形成されるように超音波ホーン４に多大な加圧力を加えて超音波加工を施さなければならないため、超音波ホーン４に加圧力を付与するプレス機のシリンダにおけるシリンダ容量が大きくなり、かつ加工時間も長期化し、設備費が多大となり、作業時間も長引く等、生産性を低下させる大きな要因となっている。更に、溶着部に深い凹凸部を形成する関係で内装トリム１の製品表面にヒケや凹凸不良等の外観不良が生じ易く、外観意匠性の低下を招くという欠点も同時に指摘されている。
【０００７】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、車両用吸音部品等に好適な構造、すなわち、熱可塑性樹脂板のパネル対向面に吸音性に優れた不織布マット等の繊維質マットを超音波溶着加工により一体化する繊維質マットの固定構造であって、低い加圧力でしかも加工時間も少なくて済むことから、設備を簡素化できるとともに、生産性を高めることができ、しかも外観見栄えも良好に維持できる繊維質マットの固定構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明者は、超音波ホーンの加圧面の形状に工夫を加えることで、超音波加工による溶融作用に加えて、繊維質マット中の繊維が合成樹脂板の溶融面に食い込むいわゆるアンカー効果が期待できることに着目し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、車体パネルの室内面側に取り付けられる樹脂成形品のパネル対向面に繊維質マットを添装し、所定スポット毎に超音波ホーンによる溶着加工を施し、繊維質マットを樹脂成形品に固定する繊維質マットの固定構造において、前記繊維質マットの溶着部は、上記超音波ホーンのフラットな加圧面が押し当てられたフラット溶着面と、超音波ホーンの加圧面に突設されている鋭利な凸条により、繊維質マットの各繊維が樹脂成形品内に食い込むＶ溝とから構成されていることを特徴とする。
【００１０】
ここで、合成樹脂板の素材としては、ＰＰ樹脂、ＰＥ樹脂、ＡＢＳ樹脂等、熱可塑性樹脂全般が使用でき、射出成形、あるいはモールドプレス成形等により所要形状に成形されている。また、繊維質マットは、不織布マット、フエルト等、繊維をマット状に集積した素材を使用できる。繊維としては、ＰＰ繊維、ＰＥ繊維、ポリエステル繊維等の合成繊維、天然繊維等をベース繊維として使用し、超音波溶着可能な構成、すなわち、一部に低融点繊維がバインダ繊維として混入されていれば良い。更に好ましくは、このバインダ繊維は、合成樹脂成形品と同一系統の樹脂であれば相互の樹脂の相溶性が期待できるため好ましい。
【００１１】
次いで、樹脂成形品と繊維質マットとの溶着部の構成としては、超音波ホーンの加圧により、境界面を溶融一体化するフラット溶着面とフラット溶着面から更に樹脂成形品内に食い込むＶ溝とからなる。このＶ溝としては、十字状、放射状、枠状、格子状等、任意のパターン形状に設定できるが、Ｖ溝の深さとしては、１ｍｍ以下、好ましくは０．３〜０．８ｍｍの範囲が良い。
【００１２】
従って、使用する超音波ホーンは、樹脂成形品と繊維質マットの溶着部にフラット溶着面とＶ溝を形成するために、フラットな加圧面に鋭利な凸条が突設形成されており、この凸条がＶ溝を形成する。更に、超音波ホーンの加工条件としては、加圧力：０．５〜０．６ＭＰａ、加工時間：０．１〜０．５ｓｅｃ、周波数：２８〜４０ｋＨｚが好ましい。
【００１３】
そして、本発明に係る繊維質マットの固定構造によれば、樹脂成形品に繊維質マットを超音波加工により接合一体化する際、溶着部として、フラット溶着面とＶ溝により繊維質マットを樹脂成形品に溶着一体化するという構成であるため、低い加圧力でもホーンの加圧面に形成した鋭利状の凸条でＶ溝を簡単に形成できるため、小容量でのシリンダ駆動が可能になるとともに、超音波加工による溶融作用に加えて、Ｖ溝においては、繊維質マットの繊維が樹脂成形品の溶融面に食い込むアンカー効果が期待でき、超音波溶着による強度とアンカー効果による接合強度とにより強固な接合強度が得られる。加えて、樹脂成形品の溶融量も少ないため、樹脂成形品の製品表面にヒケ、凹凸不良等の外観不良が生じることがない。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明した通り、本発明に係る繊維質マットの固定構造によれば、樹脂成形品の一面に繊維質マットを超音波加工により溶着一体化する際、両者の溶着部において、超音波ホーンのフラットな加圧面で両者を溶着一体化するとともに、更に、ホーンの加圧面に形成した鋭利な凸条によりフラット溶着面にＶ溝を形成し、繊維質マットの繊維を樹脂成形品の溶融部に強制的に食い込ませることにより、アンカー効果が期待でき、短時間の溶着加工でも強固な接合強度が得られる。
【００１５】
従って、超音波ホーンに加わる加圧力が低圧でも良いため、超音波ホーンに加圧力を付与するプレス機として、コンパクトなエアシリンダの使用が可能となり、設備を簡素化することができ、かつ溶着時間の短縮化により作業性を高めることができるとともに、外観見栄えを向上させることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る繊維質マットの固定構造の実施例について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１乃至図５は本発明の第１実施例を示すもので、図１は不織布マットを裏面に貼付したラゲージサイドトリムを裏面側から見た斜視図、図２はラゲージサイドトリム本体に貼付した不織布マットを示す正面図、図３は同不織布マットの溶着部の構造を示す断面図、図４は第１実施例に使用する超音波ホーンの形状を示すもので、（ａ）は超音波ホーンの正面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ矢視図、図５は図４に示す超音波ホーンを使用した繊維質マットの溶着工程を示す断面図、図６乃至図９は第１実施例の変形例を示す各説明図である。
【００１８】
図１において、車両のラゲージルーム内の側壁パネルの室内面に装着されるラゲージサイドトリム１０であり、このラゲージサイドトリム１０は、熱可塑性樹脂の樹脂成形品からなるラゲージサイドトリム本体２０の裏面（車体パネル対向面）に貼付される不織布マット３０とから大略構成されている。更に詳しくは、ラゲージサイドトリム本体２０は、ＰＰ樹脂の射出成形体から構成され、一方縁部に縦壁フランジ２１が形成されるとともに、他方フランジには、車体パネルへの取付片２２が突設形成され、この取付片２２にビス孔２３が開設されている。
【００１９】
そして、このラゲージサイドトリム本体２０の裏面に主に吸音機能を備えた不織布マット３０が貼付されるが、本発明は、この不織布マット３０をラゲージサイドトリム本体２０に固定する固定構造に特徴がある。すなわち、不織布マット３０は、ラゲージサイドトリム本体２０の外形状より一回り小さめの外形状を備え、図２に示すように、複数（実施例では６箇所）の溶着部４０により強固にラゲージサイドトリム本体２０に固定されている。
【００２０】
図３は不織布マット３０の溶着部４０における断面構造を示すもので、２．０〜３ｍｍの板厚を備えたラゲージサイドトリム本体２０の裏面に対して不織布マット３０の溶着部４０は、ほぼ円形のフラット溶着面４１と、このフラット溶着面４１からラゲージサイドトリム本体２０内に食い込む十字状のＶ溝４２とから構成されている。そして、このＶ溝４２の深さ（図３中符号ｄ１で示す）は１ｍｍ以下に設定されている。尚、不織布マット３０は、本実施例では高融点ポリエステル繊維とＰＰ繊維の混紡不織布が使用されており、溶着部４０におけるフラット溶着面４１においては、後述する超音波ホーン５０の超音波加工により、ラゲージサイドトリム本体２０の樹脂面の表面側が一部溶融し、不織布マット３０中の低融点繊維であるＰＰ繊維の一部が溶けて両者の溶着並びに双方の樹脂の相溶性により、フラット溶着面４１においてラゲージサイドトリム本体２０と不織布マット３０とが溶着一体化している。
【００２１】
更に、上記Ｖ溝４２では、ラゲージサイドトリム本体２０と不織布マット３０の境界面において、ラゲージサイドトリム本体２０側の樹脂の溶融と不織布マット３０中のバインダ繊維の溶融により、両者が溶着するとともに、特に、不織布マット３０中のベース繊維（高融点ポリエステル繊維）がラゲージサイドトリム本体２０の溶融面に食い込み、アンカー効果が期待でき、Ｖ溝４２の境界部おいて、不織布マット３０とラゲージサイドトリム本体２０との間に強固な接合強度が得られることになる。
【００２２】
次いで、図４は、不織布マット３０を溶着加工する際に使用する超音波ホーン５０の構造を示す説明図であり、図５は超音波ホーン５０を使用した溶着構造を示す概要図である。この超音波ホーン５０は、先端が円形状でフラットな加圧面５１であり、加圧面５１の径寸法が１０ｍｍに設定されている。更に、このフラットな加圧面５１に鋭利な凸条５２が十字状に突設形成されており、この凸条５２の寸法は、幅寸法が０．５ｍｍで高さ寸法が１．０ｍｍに設定されている。
【００２３】
従って、フラットな加圧面５１と十字状に設定された鋭利な凸条５２を備えた超音波ホーン５０を使用して、ラゲージサイドトリム本体２０の裏面に不織布マット３０を超音波溶着接合する態様については、図５に示すように、超音波ホーン５０に加圧力：０．５〜０．６ＭＰａ、加工時間：０．１〜０．５ｓｅｃ、周波数：２８〜４０ｋＨｚの条件で超音波加工を行なった場合、図３に示す溶着部４０の構造が得られる。
【００２４】
すなわち、上記超音波ホーン５０を使用した不織布マット３０の溶着固定であるため、従来の接着剤を使用する構造のものに比べ、ホットメルト系接着剤専用のアプリケーター等の機器が不要となり、かつ作業環境上も好ましいとともに、リサイクル面で有利である。
【００２５】
更に、ホーンの加圧面を複雑な凹凸形状に設定した従来例と比べた場合、ラゲージサイドトリム本体２０の加圧面に鋭利な凸条５２が食い込み易いため、ラゲージサイドトリム本体２０の表面にヒケや凹凸不良等が発生することがなく、製品表面の外観性能を良好に保つことができるとともに、特に、低い加圧力で押し付けても、強固な接合強度が得られるため、超音波ホーン５０に加圧力を付与するプレス機として、コンパクトなエアシリンダの使用が可能となり、かつ加工時間も少ないことから、作業時間の短縮化にも貢献でき、生産性を高めることができる。尚、この実施例では、高融点ポリエステル繊維とＰＰ繊維との混紡不織布を素材とした不織布マット３０を使用したが、バインダ繊維を一部に含有する構成であれば、ベース繊維は高融点ポリエステル繊維以外の化繊や天然繊維の使用も可能である。また、一部バインダ繊維を混入したフエルトにも使用できる。
【００２６】
次に、図６乃至図９は第１実施例の変形例が示されている。まず、図６はホーンの形状を変更した超音波ホーンを示す構成説明図、図７は図６の超音波ホーンによる溶着部の構成を示す説明図である。
【００２７】
図６（ａ）は超音波ホーン５０Ａの正面図、図６（ｂ）は（ａ）中Ｂ矢視図をそれぞれ示している。そして、この超音波ホーン５０Ａは、先端にフラットな加圧面５１が形成されているとともに、この加圧面５１には中央から八方に延びる放射状の凸条５２が突設形成されている。この凸条５２についても、上述実施例と同様、幅寸法が０．５ｍｍ、高さ寸法が１．０ｍｍに設定されている。従って、図６に示す超音波ホーン５０Ａを使用して、ラゲージサイドトリム本体２０に不織布マット３０を溶着固定した場合、上述した実施例（十字状）に比べ凸条５２の設定エリアが拡大されているため、図７に示すように、不織布マット３０の溶着強度をより強固にできるという利点がある。
【００２８】
更に、図８は超音波ホーン５０Ｂの加圧面形状を変更した構成説明図であり、図８（ａ）は超音波ホーン５０Ｂの正面図、図８（ｂ）は（ａ）中Ｃ矢視図をそれぞれ示している。そして、図９は超音波ホーン５０Ｂによる溶着部４０の構成を示す説明図である。すなわち、図８に示す超音波ホーン５０Ｂは、フラットな加圧面５１に鋭利な凸条５２が格子状にそれぞれ縦横方向に複数列に延びるように突設形成されている。そして、凸条５２を格子状に設定した場合においても、溶着部４０については、Ｖ溝４２の割合が多くなり、不織布マット３０の溶着強度を強化できるという利点がある。
【００２９】
このように、第１実施例で使用する超音波ホーン５０，５０Ａ，５０Ｂによれば、十字状、放射状、あるいは格子状の凸条５２がフラットな加圧面５１に突設形成されているため、ラゲージサイドトリム本体２０と不織布マット３０との溶着部４０には、超音波ホーン５０，５０Ａ，５０Ｂのそれぞれの凸条５２のパターンに対応するＶ溝４２が形成されることで、溶着強度を強化することができる。尚、超音波ホーン５０，５０Ａ，５０Ｂの加圧面５１は円形状のものを使用したが、長円形状、角形状でも良い。
【実施例２】
【００３０】
図１０，図１１は本発明の第２実施例を示すもので、図１０はホーン形状を変更した超音波ホーンを示す構成説明図であり、図１０（ａ）は超音波ホーンの正面図、図１０（ｂ）は（ａ）中Ｄ矢視図をそれぞれ示している。また、図１１は図１０に示す超音波ホーンを使用した不織布マットの溶着部を示す説明図である。まず、図１０に示す超音波ホーン５０Ｃは、ホーン先端のフラットな加圧面５１に対して、加圧面５１の周縁に沿って鋭利な凸条５２が周設されている。この超音波ホーン５０Ｃにおいては、フラットな加圧面５１に対して凸条５２をその周縁に沿って形成する構成であるため、第１実施例ではＮＣ旋盤の使用が不可欠であるのに対して、第２実施例では、旋盤のみで加工が可能であることから、超音波ホーン５０Ｃの加工コストを低減化することができる。
【００３１】
そして、この超音波ホーン５０Ｃを使用した場合においても、図１１に示すように、ラゲージサイドトリム本体２０の裏面に不織布マット３０を超音波加工により接合する際、超音波ホーン５０Ｃを溶着部４０に押し付ければ、フラットな加圧面５１周縁の凸条５２がラゲージサイドトリム本体２０内に食い込み、溶着部４０における接合強度は、フラット溶着面４１での溶着接合と、Ｖ溝４２でのアンカー効果が期待できるため、第１実施例同様、溶着部４０の強固な接合強度が期待でき、かつ超音波加工においては、加工時間の短縮化、並びにプレス機の小型化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上説明した実施例１、実施例２には、ラゲージサイドトリム本体２０の裏面に不織布マット３０を貼付することにより、吸音性能を高めたラゲージサイドトリム１０が示されているが、ラゲージルーム内はもとより、車室内、あるいはエンジンルーム内の吸音部品全般に適用できる他にも、樹脂パネルの裏面に貼付する繊維質マット全般に適用することができる。
【００３３】
また、本発明に係る繊維質マットの固定構造に使用する超音波ホーン５０の加圧面５１は、円形状の他に長円形状、角形状等に変更することができる。また、溶着部４０の形状及びＶ溝４２のパターン形状においても任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る繊維質マットの固定構造を採用したラゲージサイドトリムを裏面側から見た斜視図である。
【図２】図１に示すラゲージサイドトリムに貼付した不織布マットを示す正面図である。
【図３】図２中III −III 線断面図である。
【図４】本発明に係る繊維質マットの固定構造に使用する超音波ホーンの第１実施例の構成を示す（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）中Ａ矢視図である。
【図５】図４に示す超音波ホーンを使用した不織布マットの溶着部の構成を示す説明図である。
【図６】本発明に係る繊維質マットの固定構造の第１実施例に使用する超音波ホーンの変形例の構成を示す（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）中Ｂ矢視図である。
【図７】図６に示す超音波ホーンを使用した不織布マットの溶着部の構成を示す説明図である。
【図８】本発明に係る繊維質マットの固定構造の第１実施例に使用する超音波ホーンの更に変形例の構成を示す（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）中Ｃ矢視図である。
【図９】図８に示す超音波ホーンを使用した不織布マットの溶着部の構成を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る繊維質マットの固定構造の第２実施例に使用する超音波ホーンの構成を示す（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）中Ｄ矢視図である。
【図１１】図１０に示す超音波ホーンを使用した不織布マットの溶着部の構成を示す説明図である。
【図１２】樹脂成形品に接着剤を介して吸音部材を接着固定した従来例を示す説明図である。
【図１３】樹脂成形品に不織布マットを超音波溶着固定する従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ラゲージサイドトリム
２０  ラゲージサイドトリム本体
３０  不織布マット
４０  溶着部
４１  フラット溶着面
４２  Ｖ溝
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ  超音波ホーン
５１  加圧面
５２  凸条
【図１】
2006142705.tif 000003
【図２】
2006142705.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006142705.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006142705.tif 000011
【図１０】
2006142705.tif 000012
【図１１】
2006142705.tif 000013
【図１２】
2006142705.tif 000014
【図１３】
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