(57)【要約】【課題】インモールド被膜の断面に、泡状の微小な空間部分が生じないようにして、機械的物性や耐久性を向上することが可能なインモールド被膜を設けたステアリングホイールを提供する。【解決手段】ステアリングホイールの最外層となる保護用被膜が、インモールド成形で形成される単層構造のインモールド被膜であり、該インモールド被膜は、ポリマー粒子が敷き並べられ堆積して架橋することにより構成される「粒子の群れ」が存在し、これら「粒子の群れ」と「粒子の群れ」の間で該ポリマー粒子の表面の一部が接合せずに生じる微小で不連続な細線状の空間部分を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの最外層となる保護用被膜が、インモールド成形で形成される単層構造のインモールド被膜であり、該インモールド被膜は、ポリマー粒子が敷き並べられ堆積して架橋することにより構成される「粒子の群れ」が存在し、これら「粒子の群れ」と「粒子の群れ」の間で該ポリマー粒子の表面の一部が接合せずに生じる微小で不連続な細線状の空間部分を有することを特徴とするインモールド被膜を設けたステアリングホイール。
【請求項２】
該インモールド被膜の断面には、一辺１０μｍの大正方形の領域に、一辺１μｍの小正方形を１００個整列したグリッドを設定した場合に、該細線状の空間部分が存在する該グリッドの数が１０個以下である該大正方形が少なくとも１個以上あることを特徴とする請求項１に記載のインモールド被膜を設けたステアリングホイール。
【請求項３】
前記インモールド被膜の成形に用いるエマルジョン塗料は水系塗料であることを特徴とする請求項１または２に記載のインモールド被膜を設けたステアリングホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インモールド被膜の断面に、泡状の微小な空間部分が生じないようにして、機械的物性や耐久性を向上することが可能なインモールド被膜を設けたステアリングホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車のステアリングホイールの製造方法では、ステアリングホイールの芯金を金型キャビティにセットした後、金型キャビティに樹脂材料を注入し硬化させて樹脂層を形成することが行われている。樹脂材料としては、触感に優れることからウレタン樹脂が用いられているが、ウレタン樹脂は耐光性に劣り黄変する欠点があるため、ウレタン樹脂層の表面に耐光性をもたせるための被膜を形成する必要がある。【０００３】
被膜を形成する成膜法は、後塗装法とインモールドコート法（特許文献１参照）に分類される。さらに工法で分類すると、後塗装法にはスプレー工法があり、インモールドコート法ではスプレー工法と減圧工法がある。【０００４】
減圧工法によるインモールドコート法において、樹脂が有機溶剤に溶解した、あるいはイオン性樹脂が水に溶解した、いわゆる溶剤型塗料を用いて成膜する方法が考えられる。有機溶剤型では、（１）樹脂が粒子として存在しない、（２）溶剤飛散後の樹脂同士の架橋もない、（３）有機溶剤は表面張力が小さく、泡がほとんど発生しない。水溶液型であっても、有機溶剤型と同様に、（１）樹脂は粒子として存在せず、（２）樹脂同士の架橋もなく、（３）泡立ち剤（界面活性剤）を添加しないので、泡立ち性も良くない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５７３０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スプレー工法によるインモールドコート法では勿論のこと、溶剤型塗料を用いた減圧工法によるインモールドコート法であっても、被膜の断面に、泡状の微小な空間部分が多数残存してしまう。泡状の微小な空間部分が数多く存在すると、摩耗や温度・湿度などに対する機械的物性並びに耐久性などの被膜性能が劣るという問題があり、その解決が望まれていた。【０００７】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、インモールド被膜の断面に、泡状の微小な空間部分が生じないようにして、機械的物性や耐久性を向上することが可能なインモールド被膜を設けたステアリングホイール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】
本発明にかかるインモールド被膜を設けたステアリングホイールは、ステアリングホイールの最外層となる保護用被膜が、インモールド成形で形成される単層構造のインモールド被膜であり、該インモールド被膜は、ポリマー粒子が敷き並べられ堆積して架橋することにより構成される「粒子の群れ」が存在し、これら「粒子の群れ」と「粒子の群れ」の間で該ポリマー粒子の表面の一部が接合せずに生じる微小で不連続な細線状の空間部分を有することを特徴とする。【０００９】
該インモールド被膜の断面には、一辺１０μｍの大正方形の領域に、一辺１μｍの小正方形を１００個整列したグリッドを設定した場合に、該細線状の空間部分が存在する該グリッドの数が１０個以下である該大正方形が少なくとも１個以上あることが好ましい。【００１０】
前記インモールド被膜の成形に用いるエマルジョン塗料は水系塗料であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかるインモールド被膜を設けたステアリングホイールにあっては、インモールド被膜の断面に、泡状の微小な空間部分が生じないようにして、機械的物性や耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかるインモールド被膜を設けたステアリングホイールの好適な実施形態に適用される減圧工法によるインモールドコート法を説明するための図である。
【図２】実施例として、水系エマルジョン塗料を用い、減圧工法によるインモールドコート法で得られた被膜構造のＣＣＤマイクロスコープ撮像写真である。
【図３】比較例として、水系エマルジョン塗料を用い、スプレー工法によるインモールドコート法で得られた被膜構造のＣＣＤマイクロスコープ撮像写真である。
【図４】図２のＣＣＤマイクロスコープ撮像写真にグリッドを重ね合わせて、空間部分の存在を確認した写真である。
【図５】図３のＣＣＤマイクロスコープ撮像写真にグリッドを重ね合わせて、空間部分の存在を確認した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるインモールド被膜を設けたステアリングホイールの好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかるインモールド被膜を設けたステアリングホイールは基本的には、ステアリングホイールの最外層となる保護用被膜が、インモールド成形で形成される単層構造のインモールド被膜であり、インモールド被膜は、ポリマー粒子が敷き並べられ堆積して架橋することにより構成される「粒子の群れ」が存在し、これら「粒子の群れ」と「粒子の群れ」の間でポリマー粒子の表面の一部が接合せずに生じる微小で不連続な細線状の空間部分を有するものである。
【００１４】
微小で不連続な細線状の空間部分とは、インモールド被膜の断面を３０００倍程度に拡大して見た時に、モノクロの画像または写真に表すと、黒色の細長い形状に認識される部分をいう。黒色は、画質やコントラストによっては、グレー色で、周囲の部分よりも濃く見えたり、ポジ・ネガ反転させると白色や、より薄いグレーの色に見えたりする。
【００１５】
また、この不連続な空間部分における前記粒子の群れ同士の表面の一部が接合しないとは、ポリマー粒子同士の一部が融着していないか、もしくは架橋していないことをいう。
【００１６】
さらに細線状とは、細長く閉じられた部分をいい、無数の曲線や直線が組み合わされた複雑な形状からなる。ただ、上記画像等の全体を俯瞰すると、細線状とは、細長いひも状の線に見える状態である。
【００１７】
被膜の断面構造として、粒々の泡状の微小な空間部分が数多く存在すると機械構造的に脆く、したがって機械的物性や耐久性が高くないことが知られている。ここで、経験的にではあるが、このような粒々の泡状の微小な空間部分が多数生じている被膜構造よりも、微小な細線状の空間部分が存在する被膜構造の方が、被膜の断面性能から言っても、機械的物性や耐久性がより優れていることが分かった。
【００１８】
詳細には、インモールド被膜の断面には、一辺１０μｍの大正方形の領域に、一辺１μｍの小正方形を１００個整列したグリッドを設定した場合に、細線状の空間部分が存在するグリッドの数が１０個以下である大正方形が少なくとも１個以上あるものである。
【００１９】
被膜構造をコントロールすることは至難であるが、一辺１μｍの小正方形のグリッドに捕らえられる微小な細線状の空間部分が１０個以下である一辺１０μｍの大正方形が１個以上となる被膜であれば、下記実施例の実証実験の結果から得られることが分かった。
【００２０】
インモールドコート法によるステアリングホイールの製造は、例えば図１に示すように、金型１の下型２のキャビティ５に被膜となるエマルジョン塗料Ｍを所定量溜めておき、キャビティ５にステアリングホイールの芯金（図示せず）をセットし、上型３にて金型１を閉じる。金型１は、枠体１１と蓋体１２とからなるボックス１３内に収容される構造になっており、次いで、真空ポンプ２０にてボックス１３内を減圧すると、キャビティ５の内部も通孔２１を介して減圧される。キャビティ５の内部が減圧されると、エマルジョン塗料Ｍが突沸して体積が増加して発泡し、エマルジョン塗料Ｍがキャビティ５の内壁６に塗布される。次いで、キャビティ５に連通する射出ノズル（図示せず）により当該キャビティ５内にウレタン樹脂を注入することにより、キャビティ５の内壁６に形成されたエマルジョン塗料Ｍの被膜と、ステアリングホイールの芯金との隙間にウレタン樹脂が充填される。そして、ウレタン樹脂を硬化させ、金型１を開くことにより、ウレタン樹脂層を、エマルジョン塗料Ｍからなる単層構造のインモールド被膜で被覆して、この保護用被膜で最外層を覆ったステアリングホイールが得られる。
【００２１】
エマルジョン塗料によるインモールド被膜の形成原理は、減圧下におくことにより、突沸した分散媒が泡立ち弾けつつ蒸発して、ポリマー粒子が雪のように敷き並べられつつ密着して堆積していく。この堆積過程で、ポリマー粒子同士が接合し、融着もしくは架橋して強固な「粒子の群れ」を形成する。一部には、ポリマー粒子の表面が架橋しない箇所も存在する。したがって、「粒子の群れ」と「粒子の群れ」との間に、微小で不連続な細線状の空間部分が生じる。
【００２２】
これに対し、スプレー工法では、スプレーミストの堆積を伴うため、ポリマー粒子間に空間部分が生じやすい。
【００２３】
本実施形態に係るインモールド被膜の成形に用いるエマルジョン塗料は、例えば水系塗料の場合、水と造膜助剤を主成分とし、高さ１ｍ、内径３４ｍｍのアクリルパイプに１０ｇ入れ、アクリルパイプ内を真空ポンプにより減圧した時に到達する泡高さが４００ｍｍ以上となるものである。塗料形成材料としては、その他にポリマー、顔料、レベリング剤等の固形分を含む。以下にそれぞれの詳細を説明する。
【００２４】
ポリマーとしては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、シリコーン系樹脂等の従来から塗料に用いられるものを用いることができる。中でも、膜強度や耐光性等の諸特性を考慮すると、アクリル系樹脂を好ましく用いることができる。アクリル系樹脂としては、例えば、重合性不飽和カルボン酸またはその無水物、（メタ）アクリル酸エステル類や（メタ）アクリル酸以外のアクリル系モノマー、および必要に応じてスチレン、酢酸ビニル等を、乳化重合、溶液重合、塊状重合等の重合法により共重合させて得られるアクリル系樹脂等が挙げられる。上記樹脂は、１種単独で用いることも、２種以上を併用することもできる。
【００２５】
顔料としては、酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ等の着色顔料、バリタ粉、沈降性硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、石膏、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、珪藻土、タルク、炭酸マグネシウム、アルミナホワイト、グロスホワイト等の体質顔料等の従来から塗料に用いられている各種の顔料を、目的とする色に応じて選択できる。また、塗料における顔料の含有量は、０．１〜５質量％が好ましく、更に好ましくは０．５〜３質量％である。顔料の含有量が０．１質量％未満では十分な着色が得られず、５質量％を超えると色ムラが生じ易い。
【００２６】
造膜助剤には、水よりも高沸点で、ポリマー粒子を半溶解できるものを用いる。水よりも高沸点であることにより水が蒸発した後でも塗料の流動状態を維持でき、またポリマー粒子が半溶解することによりポリマー同士の接合、すなわち融着などの結着が促進されるため、得られる塗膜は平滑になる。本実施形態では、このような効果を得るためにＮ−メチルピロリドン、メチルセルソルブ、カルビトール、トリエチレングリコール、テキサノール等を用いる。中でも、Ｎ−メチルピロリドン、メチルセルソルブ等が好ましい。上記造膜助剤は、１種単独で用いることも、２種以上を併用することもできる。また、塗料における造膜助剤の含有量は、０．３〜３質量％が好ましく、更に好ましくは０．５〜２質量％である。造膜助剤の含有量が０．３質量％未満では塗膜の平滑化が十分ではなく、３質量％を超えると膜厚にムラができる。
【００２７】
また、造膜助剤は、水との合計量で塗料全量の６５〜９８質量％、好ましくは７０〜９７質量％を占める。
【００２８】
レべリング剤は、塗料の発泡を促進し、塗料をキャビティの内壁に十分に付着させるための成分である。本発明では、シリコンオイル、シリコンワニス、ジメチルシロキサン、メチルポリシロキサンポリアルキルオキシッド、パーフルオロアルキル基含有オリゴマー、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル、ポリアルキレンオキサイド変性シロキサン等を用いる。中でも、ポリアルキレンオキサイド変性シロキサンが好ましい。上記各種のレベリング剤は、１種単独で用いることも、２種以上を併用することもできる。また、塗料におけるレベリング剤の含有量は、０．３〜３質量％が好ましく、更に好ましくは０．５〜２質量％である。レベリング剤の含有量が０．３質量％未満では十分に発泡せず部分的に塗膜が形成されないことがあり、３質量％を超えると発泡しすぎて膜厚にムラができる。
【００２９】
上記水系塗料には、ポリマー、顔料、造膜助剤及びレベリング剤の一部に代えて水溶性の乳化剤を添加してもよい。この水溶性乳化剤としては、アルキル硫酸塩ナトリウム、アルキル硫酸カリウム等のアルキル硫酸塩類、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルホン酸カリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩類、ジアルキルスルホコハク酸エステルナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸エステルカリウム等のアルキルスルホコハク酸エステル塩類等を用いることができる。上記水溶性乳化剤は、１種単独で用いることも、２種以上を併用することもできる。また、塗料における水溶性乳化剤の含有量は、０．０１〜１質量％が好ましく、更に好ましくは０．０５〜０．５質量％である。水溶性乳化剤を添加することにより、ポリマー粉末及び顔料の分散性が高まるが、１質量％を超えて添加しても分散性の更なる向上は見られず、むしろポリマー、顔料、造膜助剤及びレベリング剤の含有量が相対的に減少して良好な塗膜が得られない。
【００３０】
また、水系塗料には、必要に応じて、更に一般に水系塗料に用いられる可塑剤や湿潤剤、沈殿防止剤等の各種添加剤を適量用いることができる。但し、これら添加剤はポリマー、顔料、造膜助剤及びレベリング剤、更には水溶性乳化剤の一部を代替する必要がある。また、消泡剤は、レベリング剤の作用を消失させることから使用しない。
【実施例】
【００３１】
本発明にかかる実施例は、減圧工法に水系エマルジョン塗料を適用したインモールド工法である。比較例は、スプレー工法に水系エマルジョン塗料を適用したインモールド工法である。【００３２】
本実施形態による成膜法では、塗料がエマルジョンタイプなので、（１）樹脂が粒子として存在する、（２）周りの水分が飛散すると粒子同士が架橋する、（３）減圧雰囲気で一瞬にして多量の泡が発生し金型の内部に充満する泡立ち性が優れている、という特長が得られる。【００３３】
図２には、本実施形態の実施例に係る被膜構造のＣＣＤマイクロスコープ撮像写真が示されている。図３には、比較例として、スプレー工法で得られた被膜構造のＣＣＤマイクロスコープ撮像写真が示されている。図４には、図２のＣＣＤマイクロスコープ撮像写真にグリッドを重ね合わせて、空間部分の存在を確認した写真が示されている。図５には、図３のＣＣＤマイクロスコープ撮像写真にグリッドを重ね合わせて、空間部分の存在を確認した写真が示されている。いずれも３０００倍に拡大した写真である。【００３４】
写真の撮影条件は、以下の通りである。
・撮影機器／ＣＣＤマイクロスコープ（株式会社ＫＥＹＥＮＣＥ製）
本体：ＶＨＸ−１０００，レンズ：ＶＨ−Ｚ１００ＵＲ
・常温環境下での撮影
・撮影対象の断面作成手順
(i)   測定対象を切断。
(ii)  ８００番の耐水ペーパーをセットした研磨機（丸本工業株式会社製  丸本試料研磨機５６２９）を用いて、切断面を水研磨。
(iii) ２０００番の耐水ペーパーを用い、(ii)と同様にして、水研磨。
(iv)  上記撮影機器にて、研磨面を観察し、撮影。【００３５】
図２及び図４の減圧して作成した被膜構造は、水系エマルジョン塗料であって、固形分が１２．５であり、界面活性剤（泡立促進剤；乳化剤、レベリング剤）を用いたものである。【００３６】
図３及び図５のスプレー工法で作成した被膜構造は、水系エマルジョン塗料であって、固形分が３５．０であり、消泡剤を用いたものである。【００３７】
実際に作成してみたところ、図２〜図５から理解できるように、実施例では、空間部分の形状は縮れた細い髪の毛のように見える微小で不連続な曲線を含む細線状となっている。例えば、エマルジョン形の塗料では、ポリマー粒子自体がほぼ球状で、溶媒中に、もとの高分子のままで分散している。被膜形成の段階で、球状のポリマー粒子同士が堆積し架橋することで、きわめて強固な被膜を得ることができる。この際、一部架橋しない部分が、微小な細線状の空間部分として観察される。これに対し、スプレー工法では、明らかに泡状であって、数多くの空間部分が観察される。【００３８】
本実施形態にかかる実施例では、３０００倍に拡大した被膜の断面において、１〜数μｍのポリマー粒子が堆積し、かつ、ポリマー粒子間の細線状の空間部分は、長さが５μｍ未満であった。そして、各大正方形の領域内で見ると、細線状の空間部分が存在するグリッドが６個、９個、１５個と、グリッドの数が１０個以下である大正方形が少なくとも１個以上存在している被膜構造であることが窺える。【００３９】
スプレー工法による比較例では、各大正方形の領域内に、泡状の空間部分が存在するグリッドが４０個、５１個、５３個存在している被膜構造であることが窺える。【００４０】
以上に述べたインモールド被膜を設けたステアリングホイールは、本発明の好ましい例であって、これ以外の実施形態例も、各種の方法で実施または遂行できる。特に、本願明細書中に限定される主旨の記載がない限り、この発明は、添付図面に示した詳細な部品の形状、大きさおよび構成配置等に制約されるものではない。また、本願明細書中に用いられた表現および用語は、説明を目的としたもので、特に限定される主旨の記載がない限り、それに限定されるものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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