(57)【要約】  本発明は、自動車向けウェザーストリップ材料に関する。より詳細には本発明は、改善された表面外観と自動車産業で使用される公知の材料に匹敵した剛性とを備えかつ約０．６０ｇ／ｃｃ未満の吹込み比重を示す、より低い重量のウェザーストリップ材料を提供する微孔性構造を生成するために、ウェザーストリップのスポンジバルブ部材で熱膨張性微小球を利用する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
稠密な本体部材と、それほど稠密ではないスポンジバルブ部材とを含み、前記スポンジバルブ部材は、約０．６０ｇ／ｃｃ以下の吹込み比重を示す材料と、細孔が約１１０μｍまでの断面直径を有する内部細孔構造と、滑らかな外面仕上げとを含む、自動車向けウェザーストリップ。
【請求項２】
前記吹込み比重が約０．４０ｇ／ｃｃ以下である、請求項１に記載の自動車向けウェザーストリップ。
【請求項３】
前記スポンジバルブ部分が、ゴムと、熱膨張性微小球の物理発泡剤との組合せを含む、請求項１に記載の自動車向けウェザーストリップ。
【請求項４】
前記熱膨張性微小球の発泡剤が、全発泡剤の約４０％から約１００％として含まれる、請求項３に記載の自動車向けウェザーストリップ。
【請求項５】
前記熱膨張性微小球の発泡剤が、アクリロニトリルシェルおよび炭化水素充填材を有する微小球である、請求項３に記載の自動車向けウェザーストリップ。
【請求項６】
約８０°〜２０５℃のプロセス温度で、前記シェルが破裂し、揮発した前記炭化水素充填材を放出し、実質的に均一な微孔性構造を、前記細孔が約１００μｍの断面直径を示す前記スポンジバルブ部材内に与える、請求項５に記載の自動車向けウェザーストリップ。
【請求項７】
前記細孔が実質的に球状である、請求項１に記載の自動車向けウェザーストリップ。
【請求項８】
ａ）本体部材用の稠密なゴム組成物を用意し、これを処理してウェザーストリップの本体部材を形成するステップと；
ｂ）スポンジバルブ部材に、ステップ（ａ）の前記稠密なゴム組成物に比べてそれほど稠密ではないゴム組成物を用意し、これを処理してスポンジバルブ部材を形成するステップと；
ｃ）前記スポンジバルブ部材を形成する前に、シェルおよびコア構造を有する微小球の物理発泡剤とステップ（ｂ）の前記スポンジバルブ部材組成物とを混合するステップと；
ｄ）ステップ（ｃ）の混合物を加熱して、コアを揮発させ、微小球シェルを破裂させるステップと；
ｅ）前記本体部材および前記スポンジバルブ部材が組み合わされて、本体部材および接触スポンジバルブ部材を有するウェザーストリップが形成されるように、ステップ（ａ）および（ｂ）の材料を押し出すステップであって、前記スポンジバルブ部材が、約１１０μｍ未満の直径を有する細孔と、約０．６０ｇ／ｃｃまでの吹込み比重とを有する均一な細孔構造を示すものであるステップと
を含む、ウェザーストリップ材料を作製する方法。
【請求項９】
前記本体部材が、少なくとも熱可塑性成分を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ステップ（ｂ）および（ｃ）が同時に行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
ステップ（ｂ）およびステップ（ｃ）が順次行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ａ）およびステップ（ｂ）のそれぞれが、前記ゴム組成物への添加剤の添加を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｂ）の前記組成物が、促進剤、活性剤、化学発泡剤、および物理発泡剤からなる群から選択される添加剤を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記スポンジバルブ部材が、約０．４０ｇ／ｃｃまでの吹込み比重を示す、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、自動車向けウェザーストリップ材料に関する。より詳細には本発明は、改善された表面外観と、自動車産業で使用される公知のより高い重量の材料に匹敵した剛性とを備え、より低い重量のウェザーストリップ材料を提供する微孔性構造を生成するために、熱膨張性微小球を利用する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]自動車向けウェザーストリップ材料は、一般に、自動車の隣接面の間に封止をもたらすのに使用される。封止は、空気、汚れ、および水などの環境因子が車両の封止部分または領域に入らないように機能する。例えば、ウェザーストリップは、とりわけ車体の封止、トランクの蓋の封止、ドア間の封止、ドア−フレーム間の封止、ロッカーの封止、およびフードの封止をもたらすのに使用されてもよい。
【０００３】
[0003]自動車産業では、自動車およびその他の車両の重量を低減しようと絶えず努めている。これは１つには、燃費の低減の実現、したがって潜在的に有害な物質の放出を低減させることを目的とした、政府規格により規制されている燃費に対し、重量が影響を及ぼすことに起因する。このおよびその他の要因を念頭に置いて、ウェザーストリップ材料の製造業者はその製品を改善しようと絶えず努めている。ある試みでは、ウェザーストリップ材料の重量を低減させることに焦点を当てている。しかし重量の低減は、重量が低減したときに損なわれる可能性があり特にスポンジゴム化合物の重量に相当する吹込み比重が約０．６０ｇ／ｃｃに近付きまたはより下がるときに損なわれる可能性のある、表面品質および剛性などの性質を保つ必要性とのバランスをとらなければならない。本明細書で特に興味深いのは、既存のウェザーストリップ材料の硬度、剛性、およびその他の望ましい性能パラメータを犠牲にすることなく、より軽量であるというオプションをもたらす新しい、代替のウェザーストリップ材料を見出すことが、望まれることである。
【０００４】
[0004]一般に、自動車向けウェザーストリップは、本体部材およびバルブ部材を含む。本体部材は、一対の当接または隣接する面の少なくとも一方に固定される、ウェザーストリップの部分である。したがって本体部材は一般に、熱、水分、およびその他の環境条件に起因した劣化に耐える、稠密ゴムなどの硬質の剛性材料で構成される。バルブ部材は、一般にベース部材から延びて第２の当接または隣接する面に受容されまたは圧縮されるウェザーストリップの部分であり、即ちバルブ部材は、２つの当接および隣接する面の間に受容され、封止をもたらす。その機能、および車両の隣接する面または部品の間の物理的位置により、バルブ部材は一般に、スポンジ状のそれほど稠密ではない、より弾力性あるゴム材料で構成される。
【０００５】
[0005]ウェザーストリップ全体の低重量を実現する１つの試みでは、ウェザーストリップの稠密ゴムベース部分を、発泡剤を使用して配合した。これに関連して、米国公開出願第２００７／００８４１２７  Ａ１号は、取付けベースおよびバルブ形状を含み、この取付けベースは、熱膨張マイクロカプセルと稠密ゴムとを混合し、その後この混合物を加硫することによって得られた気泡を含有するポロシティを有する稠密ゴムで形成されたものである、自動車向けウェザーストリップを提供する。この出願は、粗いおよび／または膨れた面をもたらす開放細孔の存在によって引き起こされた悪影響を小さくするために、マイクロカプセルシェルが破裂しない状態で無傷のままにすることが重要であることを教示する。マイクロカプセルの使用は、取付けベース材料の比重を約１．１ｇ／ｃｃから、約１．０ｇ／ｃｃの吹込み比重に低減させることが報告されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0006]前述の内容はウェザーストリップの重量をある程度まで低減させるが、この重量をさらになお低減させることが依然求められている。これに関連して、開示された本発明は、一実施形態において、稠密ゴムベース部材またはセクションと比べて、自動車向けウェザーストリップのスポンジバルブ部材組成物または活性セクションに熱膨張性微小球を使用することに焦点を当てる。製造業者は一般に、スポンジウェザーストリップ材料の配合に化学発泡剤を使用して、自動車向けスポンジウェザーストリップのポロシティを形成しかつ比重を低下させる。そのような発泡剤には、例えば、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）および／またはアゾジカルボンアミド（ＡＺ）、ならびにその他の類似の化学発泡剤が含まれる。そのような材料の使用は、吹込み比重を低下させる。しかし、表面品質および剛性などの性質は一般に、ウェザーストリップの配合物に使用されるスポンジバルブ材料化合物の吹込み比重が０．６０ｇ／ｃｃ以下に近付くと、損なわれる。したがって自動車産業では、公知のより重いウェザーストリップ材料に適う硬度、剛性、またはその他所望の性能パラメータを犠牲にすることなくスポンジバルブ部材材料の吹込み比重を低減させることによって、かつそれでも滑らかで審美的に美しい外面が提供される状態で、ウェザーストリップの重量を低減することが求められている。
【０００７】
[0007]したがって、より重い材料に匹敵した硬度および剛性と併せて０．６ｇ／ｃｃよりも低い吹込み比重を示し、かつそれでも滑らかで審美的に美しい外観を有するスポンジバルブ部材を含む、ウェザーストリップ材料を有することが有利と考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[0008]ウェザーストリップのスポンジバルブ部材を形成するのに使用されるエラストマーまたはゴム材料の成分としての物理発泡剤の使用は、低い吹込み比重として測定された低重量のスポンジバルブ部材材料、改善された表面外観、およびより重い従来技術の材料に匹敵した剛性を提供する。より具体的には、ウェザーストリップのスポンジバルブ部材を形成するのに使用される材料での熱膨張性微小球の使用は、硬度、剛性、またはその他の性能パラメータに相関損失がなく、かつ表面品質が改善された状態で、吹込み比重を約０．６０ｇ／ｃｃ以下に低減させる。
【０００９】
[0009]一実施形態では、提供される自動車向けウェザーストリップは本体部材とスポンジバルブ部材とを含み、このスポンジバルブ部材は、約０．６０ｇ／ｃｃ未満の吹込み比重を示すエラストマーまたはゴム材料と、細孔が約１１０μｍ未満の直径を有する内部細孔構造とを含む。
【００１０】
[0010]本開示のさらにその他の特徴および利益は、以下の詳細な記述を読み、理解することによって、明らかにされよう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】[0011]本発明による自動車向けウェザーストリップの実施形態の、断面図である。
【図２】[0012]本発明の実施形態によるスポンジゴム材料の表面と比較した従来技術のスポンジゴム材料の表面の、比較を示す写真である。
【図３】[0013]従来技術のスポンジゴム材料の表面の写真である。
【図４】[0014]従来技術のスポンジゴム材料の表面の写真である。
【図５】[0015]本発明の実施形態によるスポンジゴム材料の表面の写真である。
【図６】[0016]本発明の実施形態によるスポンジゴム材料の表面の写真である。
【図７】[0017]本発明の実施形態によるスポンジゴム材料の表面の写真である。
【図８】[0018]より大きい細孔直径を有する従来技術のスポンジゴム材料の断面の、顕微鏡写真である。
【図９】[0019]より大きい細孔直径を有する従来技術のスポンジゴム材料の断面の、顕微鏡写真である。
【図１０】[0020]本発明の実施形態による、より小さい均一な細孔直径を有するスポンジゴム材料の断面の、顕微鏡写真である。
【図１１】[0021]本発明の実施形態による、より小さい均一な細孔直径を有するスポンジゴム材料の断面の、顕微鏡写真である。
【図１２】[0022]本発明の実施形態による、より小さい均一な細孔直径を有するスポンジゴム材料の断面の、顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0023]本発明は、稠密ゴムベース部材と、約０．６０ｇ／ｃｃ未満の吹込み比重および固有の微孔性構造を示す接触スポンジ状バルブ部材とを含む、自動車向けウェザーストリップ材料を対象とする。図１を特に参照すると、稠密または微細稠密本体部材１２と接触スポンジバルブ部材１１とを含む、自動車向けウェザーストリップ１０の断面図が示されている。本体部材１２は、例えば抜け止めピン１３を含むがこれに限定するものではない、固定するための任意の従来の手段によって車体１４に固定されているが、これは本発明の限定された特徴ではない。したがって、ウェザーストリップを車両面に固定するための関連技術で公知の任意の手段を、使用することができる。スポンジバルブ部材１１は、ウェザーストリップがドアパネル１５に弾力的に接触するようになるときに、封止をもたらす。当業者に理解されるように、１４で表される車体および１５で表されるドアパネルは、本発明によるウェザーストリップによりもたらされた封止などの環境条件に影響されない封止の存在から利益を受ける可能性のある、任意の２つの隣接する面であってもよい。したがって、車体１４およびドア１５は、単に隣接する面の代表例であり、本発明の特徴を限定すると見なすものではない。そのような封止に関するその他の場所には、例えばドアパネル、車体の封止、トランクの蓋の封止、ドア間の封止、ロッカーの封止、およびフードの封止が含まれる。
【００１３】
[0024]ウェザーストリップの本体部材１２は、一般に、硬質で稠密なゴムを含み、エラストマーゴムならびに熱可塑性加硫物（ＴＰＶ）およびその他のエラストマーポリマーを含めた、そのような目的で使用される任意の従来の材料で構成されてもよい。本体部材に使用される適切なエラストマーゴム組成物には、エチレン−α−オレフィン非共役ジエンゴム（ＥＯＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム、天然または合成イソプレンゴム、およびクロロプレンゴムが含まれるが、これらに限定するものではない。ＥＯＤＭゴムは、その酸素、オゾン、および天候に対する耐性により、好ましい。適切なα−オレフィンには、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、および１−デセンが含まれるが、これらに限定するものではない。好ましいα−オレフィンはプロピレンである。本発明に適切なＥＯＤＭ化合物の好ましい群は、エチレンプロピレンジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）である。適切な非共役ジエンには、１，４−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、および５−エチリデン−２−ノルボルネンが含まれるが、これらに限定するものではない。本発明のウェザーストリップの本体部材に好ましいＥＯＤＭは、エチレンプロピレンエチリデンノルボルネンターポリマーまたはエチレンプロピレンジシクロペンタジエンターポリマーである。稠密エラストマーおよびそれほど稠密ではないエラストマーも含め、様々なグレードのエラストマー熱硬化ゴムを本発明で使用することができる。当然ながら、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンコポリマー（ＳＢＲ）、およびクロロプレンゴムなどの熱硬化エラストマーゴム材料は、熱可塑性物質に比べて比較的安価であり、一般に、効果的な封止をもたらすのに必要な所望の柔軟性および許容可能な耐候特性を共に示すので、製造業者に好まれる。
【００１４】
[0025]熱可塑性加硫物（ＴＰＶ）を用いてもよい。これらの化合物は一般に、ポリオレフィンマトリックス、好ましくは結晶質を有し、その内部に熱硬化性エラストマーがほぼ均一に分布しているとして特徴付けられる。所望の耐候性、柔軟性、および強度を有する任意の従来のＴＰＶを使用してもよい。ＴＰＶの例には、結晶質ポリプロピレンマトリックス中に分布されたエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）およびエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）熱硬化性材料が含まれる。典型的なＴＰＶは、ポリオレフィンプラスチック、典型的にはプロピレンポリマーと、架橋オレフィンコポリマーエラストマー（ＣＥ）、典型的にはＥＰＭまたはＥＰＤＭとの溶融ブレンドまたは反応器ブレンドである。ＥＰＤＭから作製されたそれらのＴＰＶにおいて、ＥＰＤＭターポリマーの形成に利用されるジエンモノマーは、好ましくは非共役ジエンである。用いることができる非共役ジエンの例示的な例は、ジシクロペンタジエン、アルキルジシクロペンタジエン、１，４−ペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、１，５−ヘキサジエン、１，４−ヘプタジエン、２−メチル−１，５−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、１，４−オクタジエン、１，７−オクタジエン、５−エチリデン−２−ノルボルネン、５−ｎ−プロピリデン−２−ノルボルネン、および５−ブチリデン−２−ノルボルネンなどである。
【００１５】
[0026]本体部材のエラストマーは、当技術分野で公知の様々な添加剤をさらに含むことができる。そのような添加剤には、加硫剤、カーボンブラック、潤滑剤、可塑剤、充填剤、スリップ剤、プロセスオイル、および酸化防止剤が含まれるが、これらに限定するものではない。これらの添加剤は、一般に、本体部材を形成する前にポリマーに添加される。
【００１６】
[0027]一実施形態では、自動車向けウェザーストリップ１０は、約０．６０ｇ／ｃｃ未満の吹込み比重を示す接触スポンジバルブ部材１１と一体的に形成された稠密ゴムベース部材１２を含む。別の実施形態では、自動車向けウェザーストリップ１０は、開放細孔が約１１０マイクロメートル未満の平均直径を示す、実質的に均一な微孔性構造を示す、接触スポンジバルブ部材１１と一体的に形成された稠密ゴムベース部材１２を含む。化学発泡剤を使用して形成された細孔のサイズの約半分より小さな細孔を有するこの固有の細孔構造は、少なくとも１種の物理発泡剤、特に熱膨張性微小球を、自動車向けウェザーストリップのスポンジバルブ部材の配合に使用することから得られる。
【００１７】
[0028]ベース部材およびスポンジバルブ部材を配合するのに使用されるエラストマーまたはゴム材料は、同じまたは異なるエラストマー材料であってもよい。一般に、バルブ部材はエラストマー材料から形成され、１種または複数の発泡剤の添加によってそれほど稠密ではなくなり、よりスポンジ状になる。「それほど稠密ではない」とは、スポンジバルブ部材１１が、ベース部材１２の吹込み比重よりも低い吹込み比重を示すことを意味する。例えば、ベース部材およびスポンジバルブ部材のエラストマー材料は、硬化前に、典型的には１．１〜１．２ｇ／ｃｃ程度の類似した密度を示してもよい。使用される特定のエラストマーまたはゴム材料を適切な温度で硬化すると、密度を低減させることができる。本明細書の少なくとも１つの実施形態によれば、スポンジバルブ部材材料の密度は、スポンジバルブ部材が約０．６ｇ／ｃｃ未満の吹込み比重を示すように、物理発泡剤をゴムまたはエラストマー材料に添加することによって、さらに低減される。
【００１８】
[0029]当業者なら、一般に、ウェザーストリップの調製には、ベース部材の作製で使用されるゴム材料組成物と、スポンジバルブ部材の作製で使用することが意図される第２の組成物との配合が伴うことが理解されよう。本開示の目的で、スポンジバルブ部材を作製するのに使用される組成物のみに焦点を当てる。さらに本発明は、スポンジバルブ部材を作製するのに使用されるスポンジゴム組成物に、特定の発泡剤を添加することに、特に焦点を当てる。したがって、本明細書で使用される「スポンジゴム組成物」という用語は、任意の発泡剤と、促進剤または活性剤などの付随する添加剤を添加する前の、エラストマーまたはゴムをベースにした組成物を指す。同様に、「仕上げバッチ」という用語は、発泡剤およびそこに添加される任意の付随する添加剤を有するスポンジゴム組成物を指すために、本明細書で使用される。したがって仕上げバッチは、スポンジバルブ部材１１を生成するように押し出された材料である。
【００１９】
[0030]上述のように、本発明の一実施形態による自動車向けウェザーストリップのスポンジバルブ部材１１は、隣接する面の間で圧縮されて、環境要因に影響されない密封をもたらす。スポンジバルブ部材は弾力的に圧縮可能でなければならないので、自動車向けウェザーストリップのこの部分には、それほど稠密ではなく剛性の低いゴムを使用することが公知である。例えばスポンジバルブ部材は、ベース部材を形成するのに使用される加硫化ＥＰＤＭよりも軟質であり稠密なベース部材材料に比べて高い弾性変形特性を有する、ＥＰＤＭ材料で形成されてもよい。その他の潜在的に適切なスポンジゴムポリマーには、例えば熱可塑性加硫物（ＴＰＶ）が含まれる。スポンジバルブ部材１１を生成するのに使用されるスポンジゴム組成物は、ウェザーストリップが意図する車両の場所または部品に応じて、硬度、弾性、剛性、および弾力性などの、ある性能パラメータを高めるための当技術分野で公知であるような添加剤を含んでいてもよい。
【００２０】
[0031]スポンジゴム組成物は、そこに、ある最終生成物の性質に影響を及ぼすためにスポンジゴム組成物と組み合わせた発泡剤、促進剤、および活性剤を添加することによって、仕上げバッチにさらになることができる。一実施形態では、添加剤は、市販のスポンジゴム組成物に添加してもよい。別の実施形態では、スポンジゴム組成物を調製し、その配合中に（１種または複数の）発泡剤および付随する添加剤を添加する。さらに別の実施形態では、スポンジゴム組成物を調製し、（１種または複数の）発泡剤および付随する添加剤を、その配合後に個別のステップで添加する。前述の実施形態のいずれかにおいて、スポンジバルブ部材の密度を低下させるのに一般に使用される従来の発泡剤を、少なくとも１種の物理発泡剤で、特に熱膨張性微小球で、完全にまたは部分的に置き換える。熱膨張性微小球は「物理」発泡剤と見なされ、即ち厳密に物理的な反応を受けて、熱を加えまたは条件もしくは処理パラメータの別の変化をもたらす。これは、ベースゴム材料の一部または全てと化学反応する、より一般的に使用される「化学」発泡剤とは異なる。
【００２１】
[0032]本明細書で使用するのに適切な熱膨張性微小球は、約５μｍから約５０μｍ、好ましくは約８μｍから約１６μｍの平均粒子直径を有する微小球を含む。使用される熱膨張性微小球の選択は、添加されまたは組み合わされるスポンジゴム組成物に左右される。例えば、微小球は、仕上げバッチが処理され押し出されてウェザーストリップのスポンジバルブ部材が形成されることになる温度以下で、膨張し破裂しなければならない。本明細書では、ベース部材およびスポンジバルブ部材を共押出ししても個別に押し出してもよく、次いで永続的に添着してもよいことに、留意されたい。一実施形態では、本明細書で使用するのに適切な微小球を、アクリロニトリルシェルおよび低分子量炭化水素充填材または膨張性媒体と配合するが、その他の微小球配合を、本発明の意図から逸脱することなく使用することができる。熱膨張性微小球の膨張温度は、一般に、膨張性媒体の揮発が開始する温度、即ちＴｓｔａｒｔと、最大限の膨張に達する温度、即ちＴｍａｘとに基づいて分類されまたは格付けされる。一実施形態では、Ｔｓｔａｒｔは約８０℃から１００℃の間であってもよく、Ｔｍａｘは約１１５℃から約２０５℃に及んでもよい。例えば以下の表１は、例示的な市販の熱膨張性微小球に関するＴｓｔａｒｔおよびＴｍａｘを示すが、これらは、適切な微小球の代表例であることを意図するだけである。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
[0033]特定の物理発泡剤または膨張性微小球の膨張温度は、シェルおよび充填材のタイプによってだけではなく、シェルに閉じ込められた（１種または複数の）炭化水素またはその他の膨張性媒体の量によっても影響を受ける。炭化水素充填材の選択は、炭化水素の分子量が増大するにつれて、充填材を揮発させるのに必要な温度に相関的な増加が見られることから、処理パラメータに左右される。
【００２４】
[0034]一実施形態では、熱膨張性微小球は、シェル／コア構造またはより適切には熱膨張性媒体を含有するバルーン状構造を含む。シェルまたはバルーンは、軟化し、熱に応答して内部に炭化水素充填材が揮発するにつれ膨張し、最終的には破裂する、ポリマー材料で構成されていてもよい。例えば、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデン−アクリロニトリルコポリマー、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリルをベースにしたコポリマー、およびポリ塩化ビニルなどであるがこれらに限定されない熱可塑性樹脂を含んだシェルを有する適切な微小球が、形成されてもよい。
【００２５】
[0035]ポリマーシェルに含有される熱膨張性媒体は、シェルの破裂によって揮発した媒体が気体として逃げるように、シェルの膨張および破裂温度で揮発する任意の媒体であってもよい。当然ながら、環境上の問題により、特にスポンジゴム組成物に対して、より一般的には環境に対して、無毒性であり分解しない媒体を使用することが好ましい。例えば熱膨張性媒体は、炭化水素、好ましくは低沸点炭化水素、例えばｎ−ペンテン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ブタン、イソブタン、イソペンタン、およびその他同様の炭化水素であってもよい。さらに、窒素やヘリウム、空気などのその他の膨張性媒体を含めてもよい。一般に充填材は、液体状態で、膨張しない微小球のシェル内に存在する。熱に曝されると、例えば処理中は、ポリマーシェルは軟化し、それと同時に炭化水素充填材が揮発し膨張することになる。熱は増加し続けるので、揮発した充填材によって、軟化したシェルは最終的に破裂を引き起こし、揮発した炭化水素を放出し、非常に小さな中空細孔を、自動車向けウェザーストリップ材料のスポンジバルブ部材に残す。
【００２６】
[0036]微小球が破裂すると、ウェザーストリップのスポンジバルブ部材はその断面において、約１１０μｍ以下の断面直径を有する実質的に球状の細孔によって特徴付けられた微孔性構造を示す。これは、伝統的な発泡剤により生成された２００μｍの孔径よりも非常に小さい。熱膨張性微小球の物理発泡剤を使用して生成された、より小さい細孔構造およびより規則的な細孔の分布を考えると、得られるウェザーストリップは、より滑らかで高品質の表面を伴う、さらにより軽い重量、即ちより低い吹込み比重を示す。本明細書によるスポンジバルブ部材は、約０．６０ｇ／ｃｃ未満、好ましくは約０．４０ｇ／ｃｃ以下の吹込み比重を示す。さらに、意外にも、本明細書によるスポンジバルブ部材は、意外にも高い表面品質を示しながら、伝統的な化学発泡剤を使用して配合されたスポンジバルブ材料に起因した性能パラメータを保持する。
【００２７】
[0037]膨張しない微小球を用いる前述のシナリオの他、スポンジゴム組成物に添加する前に充填材が少なくとも部分的に揮発するように、膨張した微小球、即ち高温に曝された微小球を使用することが可能である。このシナリオでは、充填材は、処理前に気体状態で存在する可能性があると考えられる。
【００２８】
[0038]自動車向けウェザーストリップ材料のベース部材１２に少量の熱膨張性微小球を使用することは公知であり、その場合、１．１０ｇ／ｃｃの比重が実現されたが、熱膨張性微小球を自動車向けウェザーストリップのスポンジバルブ部材１１に使用することは知られていない。そのような材料の公知の使用に基づけば、熱膨張性微小球を添加することは、審美的にそれほど美しくない外観を備えた粗い面の出現に寄与する、２００μｍ程度の細孔直径を有する多数の不均一な細孔によって特徴付けられた、多孔質の微孔性構造を生成する可能性があると予測することができる。より重要なことは、スポンジゴム材料の密度が減少するにつれてこの材料の性能も同様に損なわれるということが、当技術分野の範囲内でさらに一般に理解される。前述の内容を考えると、発泡剤、より具体的には物理発泡剤の使用は、ウェザーストリップ材料の全重量を低減させる手段として以前は考えられていなかった。
【００２９】
[0039]しかし意外にも、本明細書に開示された熱膨張性微小球を含むスポンジゴム仕上げバッチから生成された、完成したスポンジバルブ部材は、より高い密度を有する公知のスポンジゴム材料の所望の性能パラメータのいずれかを犠牲にすることなく、従来技術に基づき予測された粗い表面品質と比べて、改善された表面品質および改善された滑らかさを実際に示す。図２は、従来技術によるスポンジゴム試験片２１であって化学発泡剤のみを含む試験片の表面品質を、本発明によるスポンジゴム試験片２２であって物理発泡剤を含む試験片の表面品質と比較した、横並び比較を示す写真を提供する。前述の内容は、より低い密度では表面品質を制御することが難しいことが公知であることに基づけば、特に意外であった。最後に、前述の内容によるスポンジバルブ部材は、化学発泡剤を含む材料に特徴的なより大きな密度およびより大きな細孔構造を有する公知の材料に一致した、性能特性、即ち剛性、弾力性、および環境要因に起因した劣化に対する耐性を示す。
【００３０】
[0040]熱膨張性微小球は、スポンジバルブ仕上げバッチの最大１００％の発泡剤成分として含めてもよい。しかし、熱膨張性微小球は伝統的なまたは従来の発泡剤よりも高価になる傾向があるので、熱膨張性微小球を、１種または複数の従来の発泡剤と組み合わせて使用することが許容される。例えば、配合物の全発泡剤成分は、１００％から約４０％の熱膨張性微小球を含んでいてもよく、残りの発泡剤成分は、１種または複数の従来の発泡剤を含んでいてもよい。しかし、この範囲の下端は、スポンジゴム組成物のその他の構成成分が微小球の性能に及ぼす影響の他、所与の部品に関する特定の性能目標または要件に応じて、さらに低くてもよいことが理解される。
【００３１】
[0041]以下の実施例において、構成成分の量は、スポンジゴム組成物中のゴムまたはエラストマーポリマー１００部当たりに使用される構成成分または成分の部数（ｐｈｒ）で示される。典型的には、スポンジゴム組成物は、１００部のエラストマーまたはゴムポリマーを、その意図される使用に基づいて材料の仕様または要件を満足させるのに必要なレベルのカーボンブラック、油、鉱質充填剤、酸化亜鉛、およびステアリン酸と共に含む。加工助剤も、混合中の成分の分散を改善するのに、および主なゴム化合物の全体的な加工性を助けるのに添加してもよい。一部のＥＰＤＭ配合品は、油展ポリマーを利用する。これらのポリマーは、ポリマーに「吸収／混合された」ある量の油を含有する。この場合、スポンジゴム組成物は、１００ｐｈｒ超のポリマーを含んでいてもよい。例えば、ポリマーが１５ｐｈｒの油で油展される場合、スポンジゴム組成物は、１００ｐｈｒのポリマーを得るために油展ポリマーを１１５ｐｈｒ含有すると考えられる。
【００３２】
[0042]示されたように、スポンジゴム組成物は、所望の添加剤が既に添加された市販の材料であってもよく、またはこの産業で一般に使用される公知の基準および技法に従い調製してもよい。
【００３３】
[0043]１種または複数の添加剤を、個別の処理／混合ステップで仕上げバッチに添加してもよく、またはスポンジゴム組成物の混合中に添加してもよい。ほとんどのスポンジバルブ仕上げバッチ組成物は、約３日の保存寿命を有する。その後、温度および水分が材料に影響を及ぼし始める可能性があり、使用するのに適切ではないものをもたらす可能性がある。用いられる添加剤の１つのタイプは、押出しプロセス中に高温に曝されて仕上げバッチが硬化する速度を高めるのに添加されてもよい促進剤である。最適なのは、全ての添加剤を含む仕上げバッチの硬化が、材料が押し出されるまで開始されないことである。ほとんどの添加剤のように、使用される場合の促進剤は、全体的な仕上げバッチ組成物、ならびに得られる材料に関する性能仕様に基づいて選択される。例示的な促進剤には、２−メルカプトベンゾチアゾール、２−メルカプトベンゾチアゾールジスルフィド、テルリウムジエチルジチオカルバメート、亜鉛ジブチルジチオカルバメート、テトラメチルチウラムジスルフィド、および当業者に公知のその他のものが含まれるが、これらに限定するものではない。
【００３４】
[0044]スポンジバルブ材料の吹込み比重を低減する目的で特に含まれる、および本明細書で特定の焦点を当てている、さらに別のタイプの添加剤は、発泡剤である。従来のスポンジバルブ仕上げバッチ組成物は、例えばｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）および／またはアゾジカルボンアミド（ＡＺ）などの、１種または複数の化学発泡剤を含んでいてもよい。一実施形態では、（１種または複数の）従来の発泡剤の少なくとも４０％は、物理発泡剤、例えば本発明により定義されたタイプの熱膨張性微小球で置き換えられる。例えば適切な物理発泡剤は、熱膨張性充填材、例えば炭化水素、窒素、ヘリウム、アルゴン、空気、またはその他の熱膨張性媒体を包封するポリマーシェル、例えばアクリロニトリルコポリマーシェルを有する、シェル／コア微小球タイプのものであってもよい。
【００３５】
[0045]使用されてもよい別のタイプの添加剤は、発泡剤を活性化するのに使用される活性剤である。ほとんどの添加剤のように、使用される場合の活性剤は、全体的な仕上げバッチ組成物、ならびに得られる材料に関する性能仕様、およびより具体的には使用される（１種または複数の）発泡剤に基づいて選択される。例示的な活性剤には、エチレンチオ尿素が含まれるが、これに限定するものではない。前述の内容に加え、架橋剤と同様に、乾燥剤を必要に応じて添加してもよい。
【００３６】
[0046]以下の表２は、前述の内容による様々なタイプの添加剤と、１００ｐｈｒのスポンジゴム組成物の添加に基づくそれぞれの溶解度上限（ＵＳＬ）を示す。溶解度上限は、存在する場合には材料の性能に悪影響を及ぼす可能性のある残留添加剤の存在を回避するために添加することができる、最大量を表す。当然ながら、当業者なら、記述される限界は、添加剤の正確な化学組成と、スポンジゴム組成物中の残りの成分とのその関係および相互作用とに応じて拡張してもよいことがわかり、理解するであろう。促進剤および活性剤が示されるが、発泡剤の溶解度上限は提示されず、それは添加されるこの成分の量が、作製される材料／部品に関して目標とされる吹込み比重と、使用される特定のスポンジゴム組成物の既存の比重とに支配されるからである。例えそうであっても、（１種または複数の）全発泡剤成分の少なくとも約４０％を熱膨張性微小球などの物理発泡剤で置き換えることによって、０．６ｇ／ｃｃ未満、さらに０．４ｇ／ｃｃ未満の吹込み比重の実現がもたらされると共に、スポンジゴム仕上げバッチの所望の性能パラメータが保持され、また高い表面品質も実現されることが、本明細書で確立されたが、全ては熱膨張性微小球などの物理発泡剤の利益のない同じタイプのスポンジゴム仕上げバッチと比較したものである。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
実施例
[0047]以下の実施例は、本明細書に開示された本発明をより良く理解するに際して読者を助けるために提供され、本発明を限定しようとするものではないが、それは例示されるものと異なるが提供される教示の完全な意味に一致した様々なパラメータ、構成成分、および処理の特徴が、これらの実施例と併せて前述の内容を読むことから当業者に明らかにされるからである。
【００３９】
[0048]スポンジゴム組成物を調製する際、市販のベースゴム組成物またはスポンジゴム組成物を使用してもよい。あるいは、スポンジゴム組成物は、既存の技術により公知であるように調製されてもよい。前述のシナリオのいずれかでは、熱膨張性微小球およびその他の添加剤を、以下の処理パラメータに従いスポンジゴム組成物に添加してもよい。添加剤は、スポンジゴム組成物と、その最初の調製時に混合されてもよく、または個別の混合ステップで混合されてもよいことがさらに理解される。
【００４０】
[0049]実施例。この実施例では、当業者に公知の一般的な添加剤を含む適切な熱弾性ポリマー組成物を、スポンジゴム組成物として使用した。以下の表３に示される組成物は、仕上げバッチ組成物にする発泡剤、促進剤、および活性剤の様々な組合せの添加を表す。
【００４１】
[0050]各実施例では、スポンジゴム組成物をＢａｎｂｕｒｙ混合機に添加し、約３分間混合し、次いで約１４３℃（約２９０°Ｆ）で滴下し、ミリングし、冷却し、室温で２４時間静置した。この時間が過ぎた後、次に当技術分野でマスターバッチと呼ばれる組成物を、再びＢａｎｂｕｒｙ混合機に添加した。さらにこのとき、以下の表３に示される、本明細書ではまとめて添加剤と呼ばれる残りの成分を添加し、その組合せを約２分間混合し、その後、混合したものを約７７℃（１７０°Ｆ）で滴下し、ミリングし、冷却した。これらの配合物から、実験室用試験片を押し出し、２５０℃の熱風炉内に５分間置いた。各試験片は、示される吹込み比重を示すリボンを構成した。使用中、得られた仕上げバッチ材料は、ゴムのウェザーストリップ材料を押し出すための公知の技法に従って自動車向けウェザーストリップのスポンジバルブ部材として押し出すために、押出し機に投入されると考えられる。代替例として、材料は、必要とされるような時間まで貯蔵されてもよい。材料が貯蔵される場合、熱と水分の存在とによって硬化が早めに開始される可能性があるので、貯蔵容器／設備の温度および水分の懸案事項を考慮しなければならない。
【００４２】
[0051]配合物ＡおよびＢを参照した場合、以下の事項に留意されたい。配合物Ａは、促進剤の組合せを含んでいた。最初の２種、２−メルカプトベンゾチアゾールおよび２−メルカプトベンゾチアゾールジスルフィドは、前者がより速い硬化剤であり、後者が硬化を低速にするために使用できるので、しばしば対になって用いられる。テルリウムジエチルジチオカルバメート促進剤は、その他の促進剤に比べて使用するには非常に高価であり、類似した促進剤であるが作用がより遅い亜鉛ジブチルジチオカルバメートと併せて使用することができる。配合物Ａと配合物Ｂとの比較の際、配合物Ｂは多量の２−メルカプトベンゾチアゾールを有し、２−メルカプトベンゾチアゾールジスルフィドを有さないことに留意されたい。さらに、テルリウムジエチルジチオカルバメートは、その高いコストが原因で除外したが、この結果、より遅い硬化時間になり、したがってより速い２−メルカプトベンゾチアゾール（Ａの場合の１．２２ｐｈｒと比較するとＢの場合は２．０１ｐｈｒ）促進剤の量が増加した。配合物に組み込まれる発泡剤に関し、Ａは、合計で２．８８ｐｈｒの化学発泡剤を含み、一方Ｂは、４．７７ｐｈｒの化学発泡剤および１１．０ｐｈｒの物理発泡剤を含んでいた。
【００４３】
[0052]表４は、ウェザーストリップ材料としての使用に関して試験片の最終的な性能に影響のある物理パラメータを検証するため行われた試験の結果を示す。物理発泡剤を含まない従来のスポンジバルブ部材配合物を表す配合物Ａ（図２、２１に示される。）および本発明の少なくとも一実施形態による、物理発泡剤添加剤として熱膨張性微小球を含んだスポンジバルブ部材配合物を表す配合物Ｂ（図２、２２に示される。）のみを、試験した。配合物Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、およびＧは、スポンジバルブ配合物のさらなる実施例として提供される。
【００４４】
[0053]２種のスポンジバルブ配合物、ＡおよびＢを試験して、様々な特性を決定した。第１のデータ集合を、前述の処理パラメータにより調製された吹込みスポンジバルブ材料試験片から得た。Ｓｌａｂ  Ｄｕｒｏ、Ｓｈｏｒｅ  Ａの測定は、当業者に周知の硬度の尺度である。試験は、材料の表面に平滑末端針を押圧し、変位を測定することによって行った。試験の性質に起因して、互いに対して±２ポイント以内で変動する結果は、同等と見なされる。示されるように、配合物Ｂは、僅か２９のＳｈｏｒｅ  Ａ硬度を示した従来の配合物Ａよりもさらに硬い、４２というＳｈｏｒｅ  Ａ硬度を示した。この結果は、配合物Ｂの吹込み比重がさらに低いことを考えると、非常に意外なことである。
【００４５】
[0054]次のデータポイントは、ＭＰａを単位として測定された引張り強度を表す。これらの値は２．０および１．９で同等であり、本明細書の実施形態による配合物Ｂは、引張り強度に何の損失も被らないことを証明する。
【００４６】
[0055]伸び率％のデータは、試験片が破断するポイントまでの、試験片の伸びの増加の最大パーセンテージを指す。配合物Ａは、配合物Ｂに比べて高い伸び率％を有することが示される。
【００４７】
[0056]１００％の弾性率のデータは、特定の伸び率を実現するのに必要とされる、力／単位面積を表し、変形に耐える材料の尺度である。配合物Ｂは、剛性の増大に該当する、Ａよりも僅かに高い弾性率を示し、これは圧縮負荷歪み（ＣＬＤ）を維持するのに必要なものである。この剛性の増大も、材料がより低い吹込み比重を有することを考えると、意外なことである。
【００４８】
[0057]「引裂強度Ｃ」で示される第１の結果集合における最後のデータポイントは、材料がその表面の破断の開始および伝播に抵抗する、能力の尺度を表す。示されるように、いくつかの部品は２Ｎ／ｍｍの最小限の要件を有し、したがって試験片ＡとＢは共に、許容される最小値よりも十分上にある。
【００４９】
[0058]提供される第２のデータポイント集合は、同じ試験の実施から得た結果を表すが、サンプルは８０℃に加熱した。配合物Ａは、より高い温度で著しく低い引張り強度および伸び率％を示し、一方、配合物Ｂは、より高い温度で安定なままであり同等の性能を示すことを証明した。これは、本発明による配合物の使用の、さらに別の利益である。
【００５０】
[0059］表４に示されるように、調製された材料の吹込み比重に関しては、配合物Ａは平均吹込み比重（試験片１と２の平均）０．５３２を示し、一方、配合物Ｂは、目標の０．４ｇ／ｃｃよりも低い、平均吹込み比重０．３８４を示した。どの程度の水が材料の開放細孔に貯蔵されることになるかの尺度である、各配合物の吸水率も示される。示されるように、本発明による配合物Ｂは、材料の全体的な一体性を保持するためにかつ部品の重量をできる限り低く保つために非常に望ましい、かなり少ない水（２６．８１対８．６３）を吸収した。最後に、各配合物のＣＬＤ値が提供される。これは、力／面積の尺度であり、硬化した吹込みゴムチューブから決定された。弾力性封止手段として使用される材料の適切さを表すこの値は、部品の幾何形状がこのパラメータの決定の際の因子であることを考えると、一般に部品特異的である。ＣＬＤは、発泡剤を所与の仕上げバッチと組み合わせた比の関数とすることができる。試験は、材料、この場合は吹込み仕上げバッチ材料を含むチューブを圧縮すること、さらに材料を圧縮するのに必要な単位面積当たりの力（Ｎ／ｍｍ２）を測定することによって、行われる。一般に、目標は、特定の部品に関して必要とされる性能を維持しまたは超えることである。配合物ＢのＣＬＤは０．１９７０であり、一方、配合物Ａは、０．１４７８のＣＬＤを示した。この結果は、（１種または複数の）物理発泡剤の使用が試験片の吹込み比重を低減させるとしても、この物理発泡剤を使用して、より高いＣＬＤを実現することができることを示す。
【００５１】
[0060]前述の内容は、本明細書によるウェザーストリップのスポンジバルブ部材部分に使用されるエラストマー材料を配合することによって得られる利点を示す。具体的には、従来の発泡剤の代わりにまたは従来の発泡剤と組み合わせて、配合物中に熱膨張性微小球を含むことにより、材料の吹込み比重を少なくとも０．６ｇ／ｃｃ以下、例えば０．４ｇ／ｃｃ以下に低減できることが示される。
【００５２】
【表３】
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【００５３】
【表４】
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【００５４】
[0061]表３を参照すると、追加のスポンジバルブ材料配合物も提供される。配合物Ｃは配合物Ａに匹敵し、物理発泡剤を含有せず、吹込み比重０．５５２ｇ／ｃｃを示した。吹込み比重は０．６ｇ／ｃｃより低いが、配合物Ｃを含む完成したウェザーストリップおよびその断面の、図３および８に見られる表面品質はそれぞれ、例えば配合物Ｅ〜Ｇに該当する図５〜７および１０〜１２の表面品質よりも低い。図４および９に該当する配合物Ｄは、配合物Ｃよりも低い吹込み比重０．４３９を示したが、やはり表面品質は不十分である。この配合物Ｄは、化学発泡剤のみを含んでいた。配合物Ｅ〜Ｇはそれぞれ物理発泡剤を含み、それぞれ０．５４９、０．５４４、および０．３５８の吹込み比重を示した。図５および１０（配合物Ｅ）、図６および１１（配合物Ｆ）、図７および１２（配合物Ｇ）を参照すると、物理発泡剤を含むことによって、低い吹込み比重ならびに高い表面品質が得られることがわかる。これらの配合物Ｃ〜Ｇは、配合物Ａ〜Ｂに関して示された結果に沿って機能すると予測することが可能である。例えば、Ａ、Ｃ、およびＤが同等の性能を示すと考えられ、一方ＢおよびＥ〜Ｇが、同等の性能を示すと考えられる。
【００５５】
[0062]本発明について、そのある実施形態を参照しながら述べてきた。修正および改変を、本明細書を読み理解することによって他者が思い浮かべるであろう。前述の内容は、添付される特許請求の範囲またはその均等物の範囲内にある限り、そのような修正および改変の全てを含むものとする。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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