(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）  注入口から所定量の発泡材料を注入し、内壁面と接触させながら落下させ、注入口から所定距離離間した部位で発泡させて、この部位における内部空間を塞ぐ第１の工程、および
（２）  注入口から塞がれた部位に至る残余の内部空間に、この残余の空間が発泡体で充填されるに適した量の発泡材料を注入して、残余の内部空間内で発泡させて、この残余の内部空間に発泡体を充填する第２の工程
を備える中空状構造部材への発泡体の充填方法。
【請求項２】
発泡材料が、ポリウレタン系発泡材料である請求項１に記載の中空状構造部材への発泡体の充填方法。
【請求項３】
中空状構造部材が、自動車の車体を構成する構造部材である請求項１または２に記載の中空状構造部材への発泡体の充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空状構造部材への発泡体の充填方法、詳しくは、自動車の車体などを構成する構造部材などに発泡体を充填するために好適に用いることができる中空状構造部材への発泡体の充填方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車などの車体を構成する構造部材は、その内部が中空状の閉断面構造となっているため強度的にやや弱い面があり、構造部材としての強度の向上を図るために、例えば、特開昭４８ー２６３１号公報などでは、中空状構造部材の内部空間に発泡材料を注入し、かかる内部空間で発泡材料を発泡させることにより、構造部材の内部に発泡体を充填して、構造部材の剛性を高めることが提案されている。
【０００３】
また、特開昭６３ー２０３４８１号公報においては、前記の方法において、構造部材に小穴や鋼板の合せ目などがある場合には、これら小穴や鋼板の合せ目などから発泡材料が漏れる場合があるので、これを防止するために、まず構造部材にある小穴などを低流動性の発泡材料を用いて塞ぎ、次いで通常の発泡材料を用いて構造部材の内部で発泡を行うことにより、構造部材の内部に発泡体を充填する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭４８ー２６３１号公報及び特開昭６２ー２０３４８１号公報に記載される何れの方法においても、中空状の構造部材の内部に底がない場合には、構造部材の内部空間に注入された発泡材料は流れ落ちてしまうため、中空状構造部材の内部に有効に発泡体を充填することはできない。
【０００５】
また、発泡材料が流れ落ちるのを防止するために、底を設けたり、或いは中空状構造部材の長さ方向途中部位において、流れ止め用の受け部材などを設けると、中空状構造部材の内部構造が複雑になり、加工が煩雑で、製造上コスト高となる場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、中空状構造部材の内部に、流れ止め用の受け部材などを設けることなく、この構造部材の内部へ、簡易かつ良好に発泡体を充填する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記目的を達成するため、本発明では、中空状構造部材への発泡体の充填方法に関し、次の各工程を備えている。
【０００８】
（１）  注入口から所定量の発泡材料を注入し、内壁面と接触させながら落下させ、注入口から所定距離離間した部位で発泡させて、この部位における内部空間を塞ぐ第１の工程、および
（２）  注入口から塞がれた部位に至る残余の内部空間に、この残余の空間が発泡体で充填されるに適した量の発泡材料を注入して、残余の内部空間内で発泡させて、この残余の内部空間に発泡体を充填する第２の工程。
【００１０】
また、発泡材料は、ポリウレタン系発泡材料が好適である。
【００１１】
また、中空状構造部材は、自動車の車体を構成する構造部材が好適である。
【００１３】
【発明の作用効果】
本発明によれば、第１の工程において、注入口から注入される発泡材料は、注入口から所定距離離間した部位で発泡してこの部位における内部空間を塞ぐので、この第１の工程で発泡した発泡体が、第２の工程で注入される発泡材料を堰き止めるための受け部材の代りとなって、中空状構造部材の内部に、格別に流れ止め用の受け部材などを設ける必要はなく、中空状構造部材の内部に、簡易かつ良好に発泡体を充填することを可能にする。
【００１５】
また、発泡材料がポリウレタン系発泡材料である場合には、注入から発泡までの時間を、再現性よくコントロールできて、中空状構造部材の部分的な充填を一層的確かつ良好に行うことができる。
【００１６】
また、中空状構造部材が、自動車の車体を構成する構造部材である場合には、このような複雑な構造部材の内部に、流れ止め用の受け部材などを設けるとすると、非常に加工が煩雑で製造上コスト高となるが、この発明においては、そのような部材は必要ではないため、このような用途において、より好適に用いることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明において、使用可能な発泡材料としては、特に種類に制限はなく、例えば、公知のポリウレタン系発泡材料、エポキシ系発泡材料、ポリスチレン系発泡材料、ＡＢＳ樹脂系発泡材料等を用いることができる。
【００１９】
なかでも、ポリウレタン系発泡材料を用いた場合、注入から発泡までの時間を、再現性よくコントロールできて、中空状構造部材の部分的な充填を的確かつ良好に行うことができる。
【００２０】
以下、ポリウレタン系発泡材料を例に挙げて本発明を説明する。
【００２１】
ポリウレタン系発泡材料としては、有機イソシアネート、ポリオール、発泡剤、触媒及び整泡剤等を含有するものを用いるが、とりわけ、有機イソシアネートを含有するイソシアネート成分と、ポリオールに発泡剤、触媒及び整泡剤が配合されたポリオール成分とのいわゆる２成分系のものを用いることが好ましい。
【００２２】
イソシアネート成分中の有機イソシアネートとしては、例えば、１，５−ナフタレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４−又は２，６−トリレンジイソシアネート、もしくはその混合物、１，３−又は１，４−キシリレンジイソシアネート、３−イソシアネートメチル−３，３，５−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、１，３−又は１，４−ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン、ヘキサメチレンジイソシアネート等を挙げることができる。
【００２３】
また、有機イソシアネートとしては、有機イソシアネートからの誘導体を用いてもよく、例えば、ダイマー、トリマー、ビュレット、アロファネート、カルボジイミド、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（クルードＭＤＩ、ｃ−ＭＤＩ，ポリメリックＭＤＩ）、クルードＴＤＩ，及び有機イソシアネートと低分子量ポリオールとの付加体等を挙げることができる。
【００２４】
これら有機イソシアネートは、単独又は２種以上混合して用いてもよく、好ましくは、反応性の点から、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４−又は２，６−トリレンジイソシアネート、もしくはその混合物、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（クルードＭＤＩ、ｃ−ＭＤＩ，ポリメリックＭＤＩ）等が用いられ、特に好ましくは、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（クルードＭＤＩ、ｃ−ＭＤＩ，ポリメリックＭＤＩ）等が用いられる。
【００２５】
ポリオール成分として用いられるポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等を挙げることができる。
【００２６】
該ポリエーテルポリオールとしては、例えば、多価アルコール或いはアミン類を開始剤としたエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドの付加重合物（２種以上のアルキレンオキサイドのランダム及び／又はブロック重合物を含む。）であるポリプロピレングリコールを挙げることができる。
【００２７】
開始剤として使用される多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロパンジオール、１，４−ブチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、水素化ビスフェノールＡ、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、シュークロース等を挙げることができ、アミン類としては、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トルエンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニールメタン、アニリン等を挙げることができる。
【００２８】
さらに、開始剤としては、リン酸などの含リン化合物を用いてもよい。
【００２９】
また、ポリエステルポリオールとしては、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合物であって分子末端に水酸基をもつ化合物を挙げることができ、多価アルコールとしては、前記した多価アルコールを挙げることができ、多価カルボン酸としては、フタル酸、無水フタル酸、アジピン酸等を挙げることができる。
【００３０】
これらポリオールは、単独又は２種以上併用して用いてもよく、その水酸基価が３００〜６５０の範囲のものが好ましく用いられる。
【００３１】
ポリオール成分に配合される発泡剤としては、基本的には水を単独で用いるが、場合によっては、適宜公知のフレオン系或いは炭化水素系の発泡剤を併用してもよい。発泡剤の配合量は、得られた発泡体の密度が５０〜５００ｋｇ／ｍ３、好ましくは、２００〜４００ｋｇ／ｍ３となるような量を用いればよい。
【００３２】
また、ポリオール成分に配合される触媒としては、例えば、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエート等の有機金属化合物、例えば、トリエチレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルプロピレンジアミン、ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル等の第３級アミン類を用いることができる。これらは、単独又は２種以上併用して用いることができ、反応性を調整するにあたっては、有機金属化合物と第３級アミン類とを併用して用いることが好ましい。また、これら触媒は、ポリオール１００重量部に対し、０．１〜１０重量部の範囲で適宜用いることができる。
【００３３】
さらに、ポリオール成分に配合される整泡剤としては、例えば、公知のシリコン誘導体（ポリジメチルシロキサン系でその末端に不活性の−ＯＲあるいは活性の−ＯＨを有するシリコンオイル）等を用いることができる。これら整泡剤は、ポリオール１００重量部に対し、０．１〜１０重量部の範囲で適宜用いることができる。
【００３４】
このようにして得られるイソシアネート成分とポリオール成分とは、本発明の第１の工程において、これら２成分を混合した直後に、例えば、図１に示すような角筒状の中空状構造部材１の注入口２から所定量注入され、図２に示すように、内壁面３と接触させながら落下させ、注入口２から所定距離離間した部位４で発泡させて、この部位４における内部空間を塞ぐのである。
【００３５】
このとき、イソシアネート成分及びポリオール成分の選択については、注入口２から発泡により内部空間を塞ぐ部位４までの距離Ｌ、及び混合されたポリウレタン系発泡材料Ｆが内壁面３と接触しながら落下する速度等を考慮して、注入してから目的とする部位４で発泡を終了するようなライズタイム（混合して反応が開始した時間から発泡が終了するまでの時間）となるような成分を適宜選択し処方する。
【００３６】
また、イソシアネート成分とポリオール成分との混合は、２成分高圧発泡機を用いて行うことが好ましい。２成分高圧発泡機を用いると、混合と同時に注入口２から注入することができて、混合開始から注入時間までのロスタイムがなく、混合されたポリウレタン系発泡材料Ｆの発泡を再現性よく管理することができる。
【００３７】
さらに、ポリウレタン系発泡材料Ｆの注入量は、注入後、ポリウレタン系発泡材料Ｆが内壁面３と接触しながら落下する際に、ポリウレタン系発泡材料Ｆと内壁面との間において接触抵抗が作用する量、すなわち、ポリウレタン系発泡材料Ｆが内壁面３と接触する抵抗により、ポリウレタン系発泡材料Ｆが内壁面３を伝わずに落下する速度よりも遅い速度となるような量で注入することが好ましい。
【００３８】
この量は、ポリウレタン系発泡材料Ｆの反応性、粘度及び中空状構造部材１の立位状態（垂直状態、傾斜状態）、内壁面３の表面状態等の種々の要因との関係から相対的に決定される量であり、一義的に定まる量ではないが、少なくとも中空状構造部材１の内部空間を一度に充填してしまう程の量であると、ポリウレタン系発泡材料Ｆ全体が内壁面３から受ける接触抵抗の割合がかなり小さくなり、流れ落ちてしまうため、かかる量よりも少ない量であることが好ましい。実際には、充填時にいくつかの試験を行い、適量を決定することができる。
【００３９】
そして、混合されたポリウレタン系発泡材料Ｆは、図２に示すように、内壁面３と接触しながら落下し、ポリウレタン系発泡材料Ｆと内壁面３との間において接触抵抗が作用する量であるときには、注入量が少量である場合には、注入されたポリウレタン系発泡材料Ｆ全体が内壁面３から受ける接触抵抗の割合が大きく、ポリウレタン系発泡材料Ｆ全体として流れ落ちる速度が遅くなる傾向にあり、注入量が多量である場合には、注入されたポリウレタン系発泡材料Ｆ全体が内壁面３から受ける接触抵抗の割合が小さく、ポリウレタン系発泡材料Ｆ全体として流れ落ちる速度が速くなる傾向にあるため、この注入量を調整することにより、注入口２から発泡により内部空間を塞ぐ部位４までの距離Ｌを適宜調節することができ、中空状構造部材１のどの部分まで発泡体を充填するかを適宜決定することができる。このように、距離Ｌは、前記したイソシアネート成分及びポリオール成分の処方と、注入量により決定することができ、実際には、充填時にいくつかの試験を行い、注入量の変更、或いは処方の変更により、適宜決定する。
【００４０】
そして、注入口２から所定距離離間した部位４でポリウレタン系発泡材料Ｆを発泡させ、この部位４における内部空間を塞いだ後は、本発明の第２の工程において、注入口２から塞がれた部位４までの残余の内部空間に、この残余の空間が発泡体で充填されるに適した量のポリウレタン系発泡材料を注入して、残余の内部空間内で発泡させて、この残余の内部空間に発泡体を充填するのである。
【００４１】
この第２の工程で用いられるポリウレタン系発泡材料は、第１の工程で用いられたポリウレタン系発泡材料と同一であることが作業上効率的であるが、場合により異なる処方によるものを用いてもよく、また、ポリウレタン系発泡材料以外の発泡材料を用いてもよい。
【００４２】
第２の工程における発泡体の充填は、特に注入量に制限はなく、また、内壁面３と接触させながら落下させる必要もない。従って、作業効率の面から残余の空間に一度にポリウレタン系発泡材料を注入し、発泡体を充填してもよい。
【００４３】
このように、本発明によれば、第１の工程において、注入口２から注入される発泡材料Ｆは、注入口２から所定距離離間した部位４で発泡してこの部位における内部空間を塞ぐので、この第１の工程で発泡した発泡体が、第２の工程で注入される発泡材料を堰き止めるための受け部材の代りとなって、中空状構造部材１の内部に、格別に流れ止め用の受け部材などを設ける必要はなく、中空状構造部材１の内部に、簡易かつ良好に発泡体を充填することを可能にする。
【００４４】
本発明において、とりわけ、中空状構造部材１が、自動車の車体を構成する構造部材、例えば、図３及び図４に示す自動車のフロントピラー５などである場合には、このような複雑な構造部材の内部に、流れ止め用の受け部材などを設けるとすると、非常に加工が煩雑で製造上コスト高となる一方、本発明においては、そのような部材は必要ではないため、このような用途においては、より好適に用いることができる。
【００４６】
尚、図１に示した中空状構造部材１は、直立状態であるが、特に直立状態でなくてもよく、発泡材料が落下する状態であれば、傾斜状等であってもよい。
【００４７】
また、中空状構造部材１の内部空間が広い場合などには、第１の工程において、注入口２から所定距離離間した部位４を塞ぐための発泡材料の注入を複数回行ってもよく、さらに、第２の工程において、残余の空間への発泡材料の注入を複数回行ってもよい。
【００４９】
さらに、第２の工程において、残余の空間は、必ずしも注入口から塞がれた位置までの空間を意味するものでなく、発泡体が充填された後において、注入口から発泡体までに、一定の空間を有していてもよい。
【００５０】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
【００５１】
実施例１
１．ポリウレタン系発泡材料の調整
イソシアネート成分として、Ｃ−ＭＤＩ（商品名：ＭＲ−３００、日本ポリウレタン（株）製）１２１．４重量部、ポリオール成分として、ポリプロピレングリコール（トリメチルプロパノールを開始剤としたプロピレンオキシドの付加重合物、水酸基価７００ｍｇＫＯＨ／ｇ）２０重量部、及びポリエステルポリオール（組成：エチレングリコール／ジエチレングリコール／無水フタル酸、水酸基価３７５ｍｇＫＯＨ／ｇ）８０重量部、アミン系触媒としてビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル（商品名：ＫＬ−ＮＯ．１２Ｐ、花王（株）製）３重量部、スズ系触媒としてジブチルチンジラウレート（商品名：Ｌ−１０１、東京ファインケミカル（株）製）０．３重量部、整泡剤としてシリコン系整泡剤（商品名：Ｂ−８０１７、ゴールドシュミット（株）製）１重量部をポリウレタン系発泡材料Ａ（ライズタイム６秒）として処方した。
【００５２】
２．中空状構造部材への注入
ポリウレタン系発泡材料Ａ２１４ｇを、直立状の一辺１０ｃｍの角筒からなる中空状構造部材の側壁に設けられた２０ｍｍφの注入口から２成分高圧発泡機を用いて注入し、注入口に対向する内壁面に接触させながら落下させた。
【００５３】
このポリウレタン系発泡材料Ａ２１４．０ｇは、注入口から約２０ｃｍ下方の部位で発泡を終了し、この部位における角筒内の空間を塞いだ。
【００５４】
次いで、同じポリウレタン系発泡材料Ａ２１６．８ｇを再度注入口から注入し、残余の空間で発泡させて本発明の複合構造部材Ａを得た。
【００５５】
この複合構造部材Ａは、角筒状の中空状構造部材の内部空間において、受け部材などを用いることなく部分的に発泡体が充填されたもので、中空状構造部材の部分的な補強を良好に行うことができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】中空状構造部材の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した中空状構造部材を断面から見た、本発明の第１の工程における発泡材料の発泡挙動を示す説明図である。
【図３】自動車の上部構造を示した斜視図である。
【図４】図３に示したフロントピラーの一部を拡大した斜視図である。
【符号の説明】
１；中空状構造部材、２；注入口、３；内壁面、４；発泡により内部空間を塞ぐ部位、Ｆ；発泡材料、Ｌ；発泡により内部空間を塞ぐ部位までの距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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