JPH0732509A - 車輌用側突衝撃吸体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】硬質ポリウレタンフォームの自由発泡体より切
り出し成形した衝撃吸収体の粉末脱落防止と該衝撃吸収
体と鉄板部の車輌振動又は摩擦による擦れ音防止対策。 【構成】硬質ポリウレタンフォームの自由発泡体より切
り出し成形した衝撃吸収体の表面をエマルジョン接着剤
で塗布し、衝撃吸収体と鉄板部の間に不織布を介在させ
る。その上硬質ポリウレタンフォームの自由発泡体の縦
長の発泡セル構造の、縦方向が衝撃吸収方向と一致する
ように切り出し成形することを特徴とした構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】自動車の内装部材、ドアトリム、
足保護材（レッグプロテクター）及びニーパッド（膝保
護材）などの衝撃吸収材に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の内装部材は従来は、衝撃吸収部
材を真空成形された表皮の該当個所に接着剤などで接着
させる方法やドア基材（木質又はポリプロピン樹脂）に
直接衝撃吸収材を直接取付けていた。それとは別に真空
成形された表皮に直接衝撃吸収性能の優れたポリウレタ
ン発泡原液を注入して製造していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】泡状の衝撃吸収材を別
に作って又は切り出しで作って必要個所に接着方式で作
る場合も粉状物質が空気中に飛散して環境を悪くする。
その上原価を高くし、作業能率を低下させる。又、真空
成形した表皮に直接衝撃吸収性能のよいポリウレタン発
泡原液を注入する方法は、衝撃吸収性フォームが経時変
化で脆弱粉末化して外観の商品価値減少という問題があ
った。又、衝撃吸収体と鉄板部との間に擦れ音が発生し
その対策が必要とされていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に鋭意研究した結果本発明に到達したものである。すな
わち、自動車内装に付設する側面、正面及び後部からの
衝突・衝撃吸収部材において硬質ポリウレタンフォーム
からなる衝撃吸収体を自由発泡体から切り出し成形し該
衝撃吸収体の表面をエマルジョン系接着剤を塗布するこ
とによって硬質ポリウレタンフォームの粉末脱落を防止
するものであり、硬質ポリウレタンフォームからなる衝
撃吸収体と鉄板部と接触する部分では擦れ音が発生する
が、その防止方法としては硬質ポリウレタンフォームの
自由発泡体から切り出し成形した衝撃吸収体と該衝撃吸
収体と相接する鉄板部（外板部）の間に不織布を介在さ
せる方法が擦れ音防止に効果があることが分かった。又
硬質ポリウレタンフォームの経時変化による脆弱粉末化
に対しては、縦長の発泡セル構造の硬質ポリウレタンフ
ォームの発泡セルの縦方向が衝撃吸収方向と一致するよ
うに切り出し成形することが効果があることが分かり本
発明に到達した。

【０００５】本発明を図面によって説明する。図１はド
アトリムの従来例である。表皮１の内側に保形性の表皮
補強材２を相接させ、硬質ポリウレタンフォームからな
る発泡衝撃吸収材３を自由発泡体より切り出し成形する
か、攪拌機より攪拌注入して作っていた。

【０００６】図２は、本発明のドアトリムの断面図であ
って、硬質ポリウレタンフォームの自由発泡体より切り
出し成形した衝撃吸収体３の表面をエマルジョン系接着
剤で塗布（コーティング）して硬質ポリウレタンフォー
ムの粉末脱落を防止するものであり、擦れ音防止には、
衝撃吸収体と自動車ドア外板４との間に不織布Ｎを介在
させる。

【０００７】エマルジョン系接着剤としては、アクリル
系エマルジョン・アクリセット（日本触媒製）、アクリ
ルエマルジョン（日本合成ゴム株式会社製）、ＳＢＲ系
ラテックス（日本ラテックス加工株式会社製）などがあ
る。

【０００８】本発明で使用される不織布はポリエステ
ル、ポリプロピレン、ポリアミド及びポリウレタン又は
これらの複合体のいずれでもよく、製法としては湿式
法、乾式法、スパーンレース、スパンボンド及びメルト
ブロー法等の何れでもよいが、柔軟性、風合いに優れ、
横方向のみ、あるいは縦横のどちらの方向にも伸縮性に
すぐれたものがよく、衝撃吸収材との摩擦によって性質
を阻害しないものを選定する必要がある。詳述すると横
方向のみあるいは縦、横のどちらの方向においても伸縮
率１００％までの全範囲において伸長回復率が８０％以
上となるものがよい。本発明に使用する不織布は上述の
ものに限定するものでなく、擦れ音防止対策に有効なも
のであれば類似のものも使用可能である。

【０００９】衝撃吸収体の要求特性として、圧縮特性が
図３に示したように圧縮するとそのひずみにつれて荷重
が上がるが、ある所から圧縮していっても荷重が上がら
ず一定の荷重で推移するものが求められている。そのよ
うな特性を持つことで、車輌等の衝突事故の場合に人体
と対象物との間に介在させる衝撃吸収体が急激な速度で
歪むこと無く、また大きく反発することなしに衝撃を吸
収するため、人体内部の脳や内臓等の損傷を小さくする
ことができると推測される。一般に密閉モールドで成形
したモールド発泡品の場合、一般的に図４のような圧縮
特性を示して、図３のような特性を持たせることはセル
の特性上困難である。 したがって圧縮特性が弾性的に
なり、衝撃を吸収する際の速度変化が大きく、また反発
も高くなるため、人体に悪影響を与えやすい。またモー
ルドで発泡する場合は、モールド単位でそれぞれに一定
の反応硬化時間が必要になり、生産数量に限界があり、
加工時間が長くコストが高くなる。

【００１０】図３のような圧縮特性を得るためには、縦
長のセルを縦方向で圧縮して、しかもセルが粗いものを
使用することが良好であることが判明した。その原因を
紙の円筒をモデルにして示すと、図５のように縦方向で
圧縮すると、一旦荷重が急激に上がった後、構造が破壊
されて座屈するため一気に荷重が低下し、その後また荷
重が上がった後構造破壊により荷重低下するという現象
がランダムに連続的に発生し、完全につぶれるまでは材
料の持つ破壊強度レベルを越えないピークを持ちながら
圧縮されていく。反対に横方向から圧縮すると、図６の
ように圧縮していくとともに弾性的に荷重が増加してい
く。硬質ポリウレタンフォームの場合、そのような円筒
が無数に組み合わさってできていると考えると、セルの
縦方向を圧縮する場合、１つのセルが圧縮により座屈さ
れ荷重が落ちると、今度は別のセルが圧縮されて荷重が
上がるという現象が繰り返され、さらに多数のセルで平
均化されるため、図７のような圧縮挙動になると推測さ
れる。セルの横方向を圧縮する場合、弾性変化物が組み
合わさっているため、全体的にも弾性的に変化して図８
のようになると推測される。またこの時、セルが細かく
詰まったものだと、縦方向で圧縮しても座屈した材料が
セルの間が詰まりやすく、図９に示したように比較的早
く弾性的に荷重が変化していく現象が考えられる。した
がって目標とする特性を得るためには、セルの縦方向で
圧縮し、しかもセルは粗い方が好ましいことになる。

【００１１】本発明はこのような目的を達成するための
もので、自由発泡の垂直方向を衝撃吸収方向とする粗大
縦長セル構造の硬質樹脂発泡体からなる衝撃吸収体に係
り、また一方向が解放された成形型あるいは側方が拘束
された連続発泡設備により発泡させた硬質樹脂発泡体か
ら、発泡の垂直方向を衝撃吸収方向として切り出し成形
することを特徴とする衝撃吸収体の製造方法に係るもの
である。樹脂としては、ポリウレタン、フェノール樹
脂、その他、同効の樹脂を使用することができるが、ポ
リウレタンを例示して説明する。

【００１２】通常の硬質ポリウレタンフォームの密閉モ
ールド発泡では、セルの大きさは０．０５〜０．５ｍｍ
程度であり、形状が球状になりやすく、方向性が一定に
なりにくいが、本発明での粗大縦長セル構造とは、セル
の大きさが通常の場合よりも比較的大きく、かつ縦径が
横径より大きい構造のほか、個々のセル径が不揃いであ
っても比較的大きな縦径のものが多い泡構造のものも含
む。本発明においては、セルの大きさは短径で平均的に
０．１５ｍｍ〜１．５ｍｍが良好で０．２ｍｍ〜１ｍｍ
程度がより好ましい。セルがあまり大きくなり過ぎると
圧縮に際しての荷重／ひずみ特性における図−５のフラ
ット部分の変動が大きくなるので好ましくない。そして
セルの縦／横比は１．３／１以上が良好で、１．５／１
以上がより好ましい。

【００１３】本発明の衝撃吸収体を得るための一例とし
て、以下のように製造することができる。一方向（通常
は上方向）が解放された成形型を用いたバッチ発泡ある
いは連続発泡方式（通常は左右両側方が拘束されてい
る）による自由発泡プロセスで行う。モールド発泡では
セルに方向性を与えることが困難であるが、本発明にお
ける大型のバッチ発泡や、連続で発泡したブロックで
は、横方向のみが束縛されるためセルが垂直方向に縦長
になり（図１０）、このようにして得られた発泡体か
ら、発泡の垂直方向を製品における衝撃吸収方向として
切り出し成形することにより縦長のセル構造を持つ硬質
ポリウレタン発泡体からなる衝撃吸収体を製造すること
ができる。連続発泡に際して側方のガイド板を順次狭め
るように配置することにより、セルの縦長化を一層助長
することができる。

【００１４】発泡プロセスで、硬質ポリウレタンフォー
ムの処方原料の中に破泡効果のあるシリコン系界面活性
剤を加えることにより、発泡過程で生成する泡を不安定
化して、いくつかの泡を１つにして粗大化した泡構造と
することができる。このようなシリコン系界面活性剤と
しては東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）社製Ｓ
Ｆ２９６４や、日本ユニカー（株）社製Ｙ−４４９９等
を用いることができる。ウレタン材料としては、通常硬
質ポリウレタンフォームに使用されることができる。半
硬質や軟質ウレタン材料では弾性的な硬化物となるた
め、上記特性が出にくい。

【００１５】ポリオール成分やイソシアネート成分は通
常の材料を使用するので省略する。

【００１６】自動車の内装材として要求される特性とし
て米国連邦自動車安全基準（ＦＭＶＳＳ２０８）は、側
面衝突に対して速度３２ｋｍ／時間でムービングバリヤ
ーに衝突した場合に胸部の合成加速度は３ｍ．秒の時間
以上にわたり６０Ｇを越えてはならないと規定されてい
るがこの規定を満足させるためには、静的な圧縮試験特
性として実験的に（１）耐圧荷重３５０ｋｇ以上（２）
圧縮変位５０ｍｍ以上（圧縮変異率７０％以上）（３）
緩衝効率７０％以上が必要であることが判明している。

【００１７】従って、本発明の衝撃吸収材と表皮との製
造にあたっては、米国向きの輸出車については米国連邦
自動車安全基準（ＦＭＶＳＳ２０８）に合格するように
留意する必要がある。

【００１８】上述の観点から論ずると保形成の表皮補強
材は圧縮強度１００ｋｇ／ｃｍ²以上又は曲げ強度８０
ｋｇ／ｃｍ²以上の外面層が望ましい。

【００１９】一方、衝撃吸収性能のよいポリウレタン発
泡樹脂としては、圧縮強度０．５〜１０ｋｇ／ｃｍ²、
緩衝効率６０％以上の硬質ポリイソシアヌレートフォー
ム又は連続気泡状硬質ポリウレタンフォームの硬質発泡
体が望ましいが、イソシアネート三量体を用いる場合に
はイソシアネート三量体１００重量部に対し、ヒドロキ
シ含有化合物を５〜２２重量部添加することで保形性の
優れたものが得られた。見掛密度０．０４〜０．１ｇ／
ｃｍ³が望ましい。

【００２０】衝撃吸収材の表皮との一体成型体としては
耐圧荷重が１５０ｋｇ以上、圧縮変化率が６０％以上、
緩衝効率が６０％以上になるように設計した方が望まし
い。

【００２１】図１３は圧縮荷重変異曲線を示すものであ
る。図１３で緩衝効率％は、緩衝効率％＝（ＯＡＢＣＯ
の面積／ＯＤＢＣＯの面積）×１００で表される。

【００２２】米国連邦自動車基準（ＦＭＶＳＳ２０８）
合格にも縦長の発泡セル構造の硬質ポリウレタンフォー
ムの発泡セルの縦方向が衝撃吸収方向と一致するように
切り出し成形するのはもちろんである。

【００２３】

【作用】硬質ポリウレタンフォームの自由発泡体より切
り出し成形された衝撃吸収体の表面をエマルジョン系接
着剤で塗布したため車両の振動による硬質ポリウレタン
フォームの粉末落下による車両内の汚れはなくなる。

【００２４】

【発明の効果】硬質ポリウレタンフォームの自由発泡体
より切り出し成形された衝撃吸収体の表面の粉末落下防
止用にエマルジョン接着剤を塗布した衝撃吸収体と鉄板
部（外板部）との間に不織布を介在させることで擦れ音
消滅効果が発生した。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来のドアトリムの断面図。

【図２】図２は、本発明の衝撃吸収体表面をエマルジョ
ン接着剤で塗布し、該衝撃吸収体と自動車外板との間に
不織布を介在させたドアトリムの断面図。

【図３】図３は、衝撃吸収体として求められる圧縮特性
図。

【図４】図４は、モールド発泡ウレタンフォームの圧縮
特性図。

【図５】図５は、円筒を縦方向に圧縮したモデル図。

【図６】図６は、円筒を横方向に圧縮したモデル図。

【図７】図７は、円筒を無数に並べたものを縦方向に圧
縮するモデル図。

【図８】図８は、円筒を無数に並べたものを横方向に圧
縮するモデル図。

【図９】図９は、円筒が細すぎる場合の無数の円筒を縦
方向に圧縮するモデル図。

【図１０】図１０は、本発明で製造した粗大縦長セル構
造の拡大写真。

【図１１】図１１は、本発明の連続発泡設備による生産
方式概略図。

【図１２】図１２は、本発明で製造した粗大縦長セル構
造の硬質ポリウレタン樹脂発泡体からなる衝撃吸収体の
圧縮特性図。

【図１３】図１３は、本発明で製造した硬質ポリウレタ
ンフォームから作られた衝撃吸収体と表皮の一体成形体
の圧縮荷重変位曲線を示す図。

【符号の説明】

１ 表皮 ２ 保形性の表皮補強材 ３ 発泡衝撃吸収材 ４ 自動車ドア外板 ５ 攪拌機 ６ 無端コンベア ７ 連続発泡成形品である硬質ポリウレタン樹脂発泡体 ８ 衝撃吸収体製品 Ｃ 粉落ち防止用ポリウレタンフォーム表面コーティン
グ Ｎ 擦れ音対策用不織布

フロントページの続き (72)発明者 三村 成利 愛知県西加茂郡三好町大字打越字生賀山３ 東洋ゴム工業株式会社会自動車部品技術 センター内 (72)発明者 青木 雄二 愛知県西加茂郡三好町大字打越字生賀山３ 東洋ゴム工業株式会社会自動車部品技術 センター内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車内装に付設する側面、正面及び後部
   からの衝突・衝撃吸収部材において硬質ポリウレタンフ
   ォームからなる衝撃吸収体を自由発泡体から切り出し成
   形し該衝撃吸収体の表面をエマルジョン系接着剤を塗布
   することによって硬質ポリウレタンフォームの粉末脱落
   を防止したことを特徴とする車輌用側突衝撃吸収体の製
   造方法。
2. 【請求項２】硬質ポリウレタンフォームの自由発泡体か
   ら切断加工した衝撃吸収体と該衝撃吸収体と相接する鉄
   板部（外板部）の間に不織布を介在させることを特徴と
   する請求項１記載の車輌用側突衝撃吸収体の製造方法。
3. 【請求項３】縦長の発泡セル構造の硬質ポリウレタンフ
   ォームの発泡セルの縦方向が衝撃吸収方向と一致するよ
   うに切り出し成形することを特徴とする請求項１及び請
   求項２記載の車輌用側突衝撃吸収体の製造方法。