スペアタイヤカバーボードへのポリウレタンの応用

自動車のスペアタイヤカバーボード（トランクフロアカーペットまたはラゲッジコンパートメントカーペットとも呼ばれる）は、車両のトランク内に設置され、主に以下の機能を果たします。

1. 隠蔽： スペアタイヤ収納部をトランクから分離し、スペアタイヤと車載工具を隠すことで、トランクのフラットな外観と統一感のあるレイアウトを実現します。そのため、スペアタイヤカバーボードの面積は小さくすることはできません。

2. 耐荷重能力： トランクに収納された荷物の一部を支える必要があるため、スペアタイヤカバーボードは頑丈で信頼性が高く、耐久性のあるものでなければなりません。

3．遮音および防振： スペアタイヤカバーボードは、シャーシと後輪から発生する騒音の一部を遮断できるため、車両のNVH（騒音、振動、ハーシュネス）システム設計において不可欠な要素となります。そのため、スペアタイヤカバーボードの素材には、一定の吸音性と制振性が求められます。

スペアタイヤカバーボードの開発の歴史において、PHCハニカムパネル、PU複合パネル、PP射出成形パネル、PPハニカムパネル、SMCパネル、硬質繊維板など、さまざまな材料が使用されてきましたが、それぞれ性能特性が異なっています。PPの耐熱性の低さ、重量過多、環境負荷の低さ、その他の材料の遮音性​​や振動減衰効果の低さといった要因により、これらの材料の市場シェアは徐々に低下しています。

BASFが公開した文書によると、PHCハニカムパネルは総合的に最も優れた性能を発揮し、軽量で環境に優しく、丈夫な製品に対する現在の市場ニーズを満たしており、現在主流の材料の一つとなっている。

本日は、このテーマに焦点を当て、ポリウレタンに関連するスペアタイヤカバーボードの2つの製造プロセス、すなわちPHCハニカムパネルとPU複合パネルについてご紹介します。

1. PHCハニカムパネル

PHC（ペーパーハニカム）パネルは、天然のハニカム構造の原理に基づいて製造されています。段ボール状の基材紙を接着剤で接着し、無数の正六角形の空洞を形成することで、一体型の耐荷重構造である紙芯を作り出します。この紙芯の両面に化粧紙を貼り合わせることで、環境に優しく省エネルギーな、新しいタイプのサンドイッチ構造材料が完成します。

スペアタイヤカバーボードとして使用されるPHCハニカムパネルは、ポリウレタン複合材料スプレー技術（PU-R-CSM）と組み合わされています。紙ハニカムコアをグラスファイバーなどの繊維材料で補強し、ポリウレタンをスプレーすることで効果的な複合成形を行い、従来のパネルよりも強度が高く軽量なポリウレタン複合材料を形成します。

無錫市吉星木橋を例とした具体的なプロセスフローは以下のとおりです。

（１）未延伸のハニカム紙板を延伸成形装置を用いて適切に加工する。

（２）グラスファイバーマットをハニカム紙板の両面に均等に敷く。

（３）上記基材の両面にポリウレタンを均一にスプレーする。総スプレー量は、メーカーの強度および耐荷重基準によって異なり、一般的には２５０〜６００グラム/平方メートルである。

（４）基材をホットプレス金型に送り、圧縮成形する。上下金型の温度は１００〜１３０℃、圧力は８〜１２MPa、ホットプレス時間は２８０〜３５０秒に設定される。

（５）プレスされた基板を取り外し、冷却装置上で室温で４０〜６０秒間冷却する。

（６）冷却および成形後、片面にホットメルト接着剤を９０〜１３０g/m²でスプレーし、不織布をラミネートする。

（７）付属品の取り付け、検査、梱包が行われます。

完成品の参考パラメータ：

パラメータ 価値

紙ハニカムコアの厚さ 12 mm

細かく刻んだグラスファイバーマット 600 g/m²

PUスプレーの量 600 g/m²

基板の厚さ 12 mm

基質密度 0.25 g/cm³

この製法は、加工の簡便性、迅速な硬化、低臭気、高度な自動化、低労働強度、そして優れた製品品質といった利点を備えています。現在、スペアタイヤカバーボードの製造において最も先進的な技術と言えるでしょう。

2. PU複合パネル

PU複合パネルで作られたスペアタイヤカバーボードの構造は、自動車のヘッドライナーの構造と非常によく似ており、製造工程も同様である。

構造設計は以下のとおりです。ポリウレタン（PU）層が中央に配置され、その上下両面に接着性ガラス繊維層が設けられています。上側の接着性ガラス繊維層は表面布層で覆われ、下側の接着性ガラス繊維層は不織布層で覆われています。

無錫市吉星木橋を参考にしたプロセスフローは以下のとおりです。

（１）すべての層の材料を準備します。PU層は一般的にマイクロセルラーPUでできています。

（２）PU層の両面に接着性ガラス繊維層が敷かれ、下層のガラス繊維層の下に不織布が敷かれる。

（３）上記基材をホットプレス金型に送り、圧縮成形した後、取り出して室温で冷却する。

（４）成形された複合パネルは加熱のためにオーブンに送られる。その後、上層は表面布層と接着され、圧縮成形のために金型に送られる。

注記： 接着性グラスファイバー層は、高温高圧冷却圧縮によってグラスファイバーとポリプロピレン（PP）または高密度ポリエチレン（HDPE）を組み合わせることで作製されます。これにより強力な接着力が得られ、追加の接着剤が不要になるため、VOC排出量を削減できます。

このタイプのスペアタイヤカバーボードは、軽量で高強度、優れた断熱性、そして優れた吸音性と制振性を備えています。

前述のとおり、スペアタイヤカバーボードは自動車内装の大型部品であり、車両のNVHシステムエンジニアリングの一部です。特定のプロセスフローと性能指標が求められるだけでなく、VOCと臭気寄与値の評価も行われます。最適化は原材料と合成プロセスの両面から実施されます。以下は、完成したスペアタイヤカバーボードのVOCと臭気の参考指標です。

（注：原文に記載されているVOCおよび臭気に関する基準値は数値で示されていないため、ここでは翻訳していません。具体的なデータをお持ちでしたら、追加いたします。）

まとめ

以上のことから、スペアタイヤカバーボードの現在の先進的な製造技術は、ポリウレタン素材の軽量性、加工の容易さ、優れた断熱性、吸音性、振動減衰性、そして環境への優しさといった利点を最大限に活用していることがわかります。これらの新技術は、自動車の軽量化、安全性、環境保護に多くのメリットをもたらすことから、他の自動車用途にも広く利用されています。例えば、PHC技術はリアシェルフパネル、フロアパネル、サンルーフ、パーセルシェルフなどに用いられており、PU複合パネルはヘッドライナーやカーペットなどに使用されています。