(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インサートとポリアセタール樹脂とのインサート射出成形品からなるシートベルト部品のスルーアンカーであって、発泡剤を使用してポリアセタール樹脂を発泡倍率が１．０１〜１．５０倍の範囲になるように発泡させてなるシートベルト部品のスルーアンカー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインサートと低発泡熱可塑性樹脂からなる射出成形品、特にシートベルト用スルーアンカー類に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂成形金型にインサートをセットし、熱可塑性樹脂を射出成形して一体化するインサート成形品は、電機、自動車分野を中心に、幅広い産業分野で使用されている。金属部品をインサート成形することにより、樹脂単体に比べ、精度や強度が向上する。
しかし、金属部品がインサートされる場合、技術資料「クリープ・応力緩和を考慮したジュラコンの設計法」（ポリプラスチックス（株）社、１９９９年５月発行）にも記載されているように樹脂の成形収縮や後収縮等の影響で樹脂部に亀裂が入ったり、破壊してしまったり、インサート物が変形してしまうことが知られている。
例えば特開平１−２２５５２３号公報には、インサートに弾性率の低い材料等を緩衝層として被覆する前処理してから金型にセットして成形を行なう提案がされている。この方法では、緩衝層としての被覆材を予めセットする手間が必要になったり、緩衝層と樹脂、緩衝層と金属との接着が不充分になる場合が生じたり、樹脂のクリープ破壊もしくはインサートの変形を充分に防止できないという問題がある。
【０００３】
特開平２−２１６８５４号公報（特許第２９０２０１３号）には、成形収縮率が０．２〜０．８％のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物（耐熱オイル入り）で電子部品を封止成形してなる電子部品封止成形物であって、最大孔径５０〜３００μｍの独立気泡が１〜５容積％で存在し、成形物表面が緻密である電子部品封止成形物が開示されている。この技術はポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を射出成形する際の射出成形保持圧力を低圧力でコントロールすることにより、独立気泡を１〜５容積％で生じさせ、水分等の侵入による電子部品の劣化を防止している。
しかしながら、このような方法では、樹脂組成が限定されているため、他の要求特性を満たすための組成比の変更が困難である。また、ＰＯＭのような他の熱可塑性樹脂に対して応用することも難しい。
【０００４】
また、従来、車両には衝突の際に乗員等が座席から飛び出さないように保持するためのシートベルト装置が設けられている。シートベルト装置は、通常、合成繊維性の薄く、強靱なベルトを使用して、ベルトの一端側を座席の直後にあるセンターピラー上部に揺動可能に固定されたスルーアンカーを通して、センターピラー下部のリトラクターに巻き取り可能に固定し、ベルトの他端側を、座席のセンターピラー側の床面に設けられたボルトにアンカープレートを介して固定し、ベルトの途中にスルータングを設けて、該スルータングを座席の他方側の床面から伸びたバックルにはめて固定することにより、スルータングを通して折り返されたベルトの一方は体の横腹から肩を通過し、折り返されたベルトの他方は横腹から膝の上を通過して、乗員等を座席に安全に保持するようにできている。
したがって、シートベルト着脱時にベルトがスルーアンカー内のベルトスロットを自由に滑ることができて、衝撃時にベルトがスルーアンカー内のベルトスロットで傷ついたり、さらにはベルトスロットが割れてむき出しになった金属プレートで切れたりしないことが重要である。このためスルーアンカーの芯材を成す金属プレートの下端部は割れにくい樹脂で被覆され、該被覆された長孔はベルトスロットを形成する。
しかしながら、クリープ破壊特性の低い樹脂で金属プレートを包み込むように下端部をインサート成形すると、長期間使用した場合に、金属プレートの外周部、特にエッジ部分に亀裂等の劣化が生じやすく、衝突の際に乗員を確実に保持できない問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、インサートを被覆するなどの前処理を行なう必要が無く、高温度で発泡させる必要が無く、樹脂部の破壊やインサートの変形等の不具合のないインサートと熱可塑性樹脂からなる射出成形品、例えばシートベルトのスルーアンカー類を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、かかる状況に鑑み鋭意検討の結果、熱可塑性樹脂を特定の低倍率で発泡させる場合には、樹脂の内部歪を低減させ、同時にその内部歪を発泡セルにより分散させるので、樹脂部の破壊やインサートに変形等の不具合が発生しないが、発泡倍率が大きすぎると、発泡セルが大きくなりすぎて樹脂部の物性が低下し、かえって樹脂の破壊を促進したり、外観に問題が発生してしまうことを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち本発明の第１は、インサートと熱可塑性樹脂からなる射出成形品であって、発泡剤を使用して熱可塑性樹脂を発泡倍率が１．０１〜１．５０倍の範囲になるように発泡さてなるインサート成形品を提供する。
本発明の第２は、熱可塑性樹脂がポリオレフィン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリフェニレンオキサイド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリケトン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、サーモトロピック液晶樹脂及びこれらの混合物である第１の発明のインサート成形品を提供する。
本発明の第３は、樹脂部の最小肉厚部の厚みをｔとし、その最小肉厚部を通過してインサートに直角な断面における樹脂部とインサート部の最小界面距離をＬとすると
ｔ≦０．８×Ｌ1/2
を満たすことを特徴とする本発明の第１又は２のインサート成形品を提供する。
本発明の第４は、成形品がシートベルト部品のスルーアンカー類であり、熱可塑性樹脂がポリアセタール樹脂である本発明の第１〜３のいずれかのインサート成形品を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の具体的構成について詳しく述べる。
本発明において、低発泡インサート射出成形のために用いる熱可塑性樹脂は特に限定されず、射出成形が可能であればいずれの熱可塑性樹脂も使用することができる。
例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ４−メチルペンテンのようなポリオレフィン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニルのような汎用樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキシレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリアリレート系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリオキシメチレン（ポリポリアセタール）系樹脂；ポリフェニレンオキサイド系樹脂；ポリフェニレンサルファイド系樹脂；ポリケトン系樹脂；ポリエーテルエーテルケトン系樹脂；ポリサルフォン系樹脂；ナイロン−６、ナイロン−６６、ナイロン−４６、ポリフタルアミド等のポリアミド系樹脂；ポリイミド系樹脂；ポリアミドイミド系樹脂；ポリエーテルイミド系樹脂；およびサーモトロピック液晶樹脂等が例示される。
これら等樹脂には、さらに天然ゴム、合成ゴム等のエラストマー等を配合することができる。
【０００９】
成形品が自動車用等のシートベルト部品のスルーアンカー類である場合には、これらの中でも、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン等が好ましく、特にポリアセタールが摺動性、耐摩耗性等の点から好ましい。
【００１０】
次に、本発明において樹脂を発泡させる方法について説明する。
熱可塑性樹脂を発泡させる方法としては、発泡剤として、解性発泡剤、揮発性の液体、又はガスを使用する方法がある。好ましくは、分解性発泡剤を使用する方法である。
【００１１】
上記分解性発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物；オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドなどのスルホヒドラジド化合物；Ｎ,Ｎ−ジニトロソペンタメチレンテトラミンなどのニトロソ化合物；ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジドなどのアジド化合物；テトラゾール類等の有機発泡剤；酸化亜鉛、炭酸亜鉛、炭酸アンモニウム、重炭酸ソーダ、クエン酸ソーダ等の無機発泡剤が挙げられ、これらは１種類或いは２種類以上を混合して使用することができる。
【００１２】
さらに発泡剤の分解温度を調整するために公知の助剤が必要に応じて併用される。これらの助剤としてはサリチル酸、ステアリン酸、アジピン酸、尿素、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸鉛等が挙げられる。
【００１３】
発泡剤としての揮発性の液体としては、低沸点の有機化合物、例えばブタン、ペンタン、シクロペンタンなどの低沸点炭化水素、イソピロピルアルコールなどの低沸点アルコール等が挙げられる。
ガスとしては、二酸化炭素、チッ素等が挙げられる。
【００１４】
発泡剤は、あらかじめ、樹脂に混合しておくことが好ましい。
発泡剤はそのまま樹脂に添加しても、予め発泡剤を樹脂に練り込んだ発泡性樹脂組成物、いわゆる発泡剤マスターバッチを調製しておき、使用する樹脂のペレットとブレンドし成形する方法の何れの方法でも構わない。
【００１５】
熱可塑性樹脂の発泡倍率は１．０１〜１．５０、好ましくは１．０１〜１．３０倍である。発泡倍率が１．０１未満では、クリープ破壊を防止する効果が小さすぎ、発泡倍率が１．５０倍を超えると表面外観が悪くなり、さらに発泡倍率が大きくなると、中にすがあいたりして強度低下等の問題が生じる。
樹脂は均一に発泡されており、表面層に気泡の存在が認められないようにする必要は必ずしも無い。
【００１６】
本発明において、例えば、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）に使用する場合は、分解性発泡剤を使用し、ポリアセタール樹脂中の添加量の範囲は０．０５〜３．０ｗｔ％、好ましくは０．１〜０．５ｗｔ％である。
【００１７】
上記熱可塑性樹脂には、発泡倍率が上記範囲を満足する限りにおいて必要とする特性を付与するために各種の充填剤を混入してもよい。
更に目的に応じて他の樹脂を配合してもよい。
さらに、その他、酸化防止剤、老化防止剤、耐光安定剤等の公知の安定剤、可塑剤、滑剤、離型剤等の添加剤を配合してもよい。
【００１８】
本発明に係るインサートの材質としては、従来使用されているものが全て使用可能であり、金属、セラミック、ガラス、他のプラスチック、天然物等が挙げられる。
スルーアンカー類用には、鋼板等が使用される。以下、インサートが金属製の場合には、金属インサートという。
インサートの形状は特に制限はなく、また樹脂はインサートの全体又は一部を包むようにインサート成形しても、インサートの片面及び／又は両面をインサート成形してもよい。
スルーアンカー類の場合には、通常は金属インサートの長孔を含む部分がインサート成形される（詳しくは図３及び図４参照。）。
【００１９】
次にインサートをセットし、発泡成形するために射出成形装置が用いられる。
本発明にて使用する射出成形装置は特殊なものではなく、一般に市販されている射出成形機を用いて何等構わないが、射出シンリンダーの先端部にシャットオフノズルが装着された装置が好ましい。
本発明において成形条件に関しては特に制限はないが、インサート成形における一般常識として、溶融樹脂がインサートとしっかり接触し、所定の発泡倍率になるように条件調整することが望ましい。
樹脂を溶融させる温度は、樹脂の融点より少し上であればよく、また金型温度も１５０℃以下、好ましくは１００℃以下で成形が可能である。従って、成形サイクルを充分速くすることができる。
【００２０】
インサート成形品の樹脂部のクリープ破壊は、樹脂部の最小肉厚部で最も起こりやすいと考えられる。
そこで、樹脂部の最小肉厚部の厚みをｔとし、その最小肉厚部を通過するインサートに直角な断面における樹脂部とインサート部の界面距離をＬとすると、肉厚ｔが０．８×Ｌ1/2以上であると通常の射出成形でもクリープ破壊寿命の長い成形品を得ることが出来る。
しかし、ｔが０．８×Ｌ1/2より小さく、特に０．４×Ｌ1/2以下の場合には、通常の射出成形で得られる成形品は、短期間でクリープ破壊を起こす可能性が高くなり、成形品の信頼性上、問題である。
ところが、インサート成形時に熱可塑性樹脂を発泡倍率が上記特定の範囲になるように発泡させることにより、ｔが上記のように小さく、短期間でクリープ破壊を起こす可能性が高い成形品においても、本発明によればクリープ破壊寿命が長く、成形品の信頼性上問題のない成形品が得られる。
すなわち本発明の発泡倍率が上記特定の範囲のインサート成形品は、樹脂部の最小肉厚部の厚みをｔとし、その最小肉厚部を通過するインサートに直角な断面における樹脂部とインサート部の最小界面距離をＬとすると、ｔ≦０．８×Ｌ1/2、更にはｔ≦０．４×Ｌ1/2においてもクリープ破壊寿命が長く、成形品の信頼性上問題のない成形品である。ｔの上限は特に制限はないが、下限は樹脂充填が可能かどうかにより制限される。
【００２１】
この応用として、自動車、船舶、航空機等のシートベルト用スルーアンカー（但し、シートベルトの各所において適用可能であり、センターピラーに設けるものに限らない。）やリトラクターに巻き取られるベルトをガイドするもの等（スルーアンカー類という。）に適用可能である。
その他の適用例としては、歯車類、把手類、自転車ブレーキハンドル、ローラー、プーリー等が挙げられる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例において、クリープ破壊寿命試験に用いた促進試験方法は以下の通りである。
クリープ破壊寿命試験：インサート射出成形で得られたインサート成形品を２３℃、５０％ＲＨに２４時間放置後、市販の棚式熱風乾燥機の中に１２０℃で放置し、２４時間毎にクラック発生の有無を目視にて評価した。
寿命は５個のサンプルの測定値の平均で示した。
寿命比率は比較例１の寿命を１にして、寿命時間をこれに対する比率として計算したものである。
使用したポリアセタール樹脂は、ジュラコンTMＭ９０−４４（ポリプラスチックス（株）社製）。
発泡剤としては、テトラゾール系化合物を使用した。
【００２３】
Ｉ．モデル実験
初めに、モデル実験に使用する金属インサートの形状（角ピン型）を図１に示す。金属インサート１２は樹脂で被覆される部分であり、１４ｍｍ角×長さ２４ｍｍである。
この金属インサート１２を保持部１３において射出成形用金型にセットし、熱可塑性樹脂６で射出成形することにより得られた樹脂成形品の形状を図２に示す。図２において、樹脂６の部分は２１．８ｍｍ角×長さ２６ｍｍである。
樹脂６は樹脂ゲート１５（２ｍｍ角）から注入され、角形金属インサート１２を図２（ａ）のように被覆した（なお、金属インサートは、図２では図１よりも４５度回転して表示されている。）。したがって、金属インサートの角の稜線部分及び左端面の樹脂厚みはそれぞれ１ｍｍと最小であり、金属インサートの角ピンの平面部分に接する樹脂の厚みは最大８．４ｍｍである。
図１に示す金属インサートをセットしてインサート成形できる金型を用意した。
使用した成形機：ＦＡＮＵＣ  ＡＵＴＯＳＨＯＴ−ＭＯＤＥＬ−５０Ｂ（スクリュー径φ２８ｍｍ）
【００２４】
[比較例１]
上記金型に金属インサートをセットし、上記無充填ポリアセタール樹脂を使用して、表１に示すような成形条件で、成形を行ない成形サンプルを得た。
従って、全周囲Ｌは５６ｍｍ、Ｌ1/2は７．４８であり、樹脂部の最小肉厚部の厚みｔが１ｍｍでは０．１３３×Ｌ1/2の条件に相当し、通常ではクリープ破壊が急速に生じる範囲である。
得られたサンプルの評価結果を表２に示す。その結果、サンプルは外観が良好であったが、３４時間後に最も肉の薄い金属インサートの角の稜線に接する部分、特に樹脂ゲート付近にクラックが発生し、実用には不充分な性能を示した。
【００２５】
[実施例１]
上記無充填ポリアセタール樹脂に発泡剤を添加し、発泡倍率を１．０２倍で、表１に示すような成形条件で低発泡インサート成形を行った。
得られたサンプルの評価結果を表２に示す。その結果、サンプルは外観が良好であると共に、１０６時間もクラックが発生せず、十分実用に耐えうる性能を示した。
【００２６】
[実施例２〜４]
発泡倍率を１．１０倍（実施例２）、１．２０倍（実施例３）、１．３０倍（実施例３）となるように発泡剤を添加して、表１に示すような成形条件で、成形を行ない成形サンプルを得た。
得られたサンプルの評価結果を表２に示す。その結果、サンプルは外観が良好であると共に、それぞれ、２８８時間（実施例２）、３１２時間（実施例３）、７８０時間（実施例４）もクラックが発生せず、十分実用に耐えうる性能を示した。
【００２７】
【表１】
0004566307.tif 000002
【００２８】
【表２】
0004566307.tif 000003
【００２９】
II．スルーアンカーの成形
上記モデル実験の結果をベースに、自動車用シートベルト部品のスルーアンカーをインサート成形により成形した。
スルーアンカー用射出成形金型を作製し、これに図３に示す金属インサートをセットして熱可塑性樹脂を注入して図４に示す形状の成形品を得、クリープ破壊寿命試験を行った。
図３において、金属インサート２の最大長さ（横幅）は８７ｍｍ、厚みは３ｍｍである。
図４において、スルーアンカー１の樹脂６の部分の最大長さ（横幅）は９０ｍｍ、縦幅は３５ｍｍである。樹脂厚みは、金属インサートのエッジ側１．５ｍｍ；金属インサートの平面側の内角側７ｍｍ、外角側５ｍｍであり、金属インサートを含む平面側全厚み１５ｍｍである。７は自動車のセンターピラーのボルトに揺動可能に固定されるボルト貫通孔であり、９は長孔ベルトスロットでありシートベルトが滑り可能に挿通される。
【００３０】
[比較例２]
上記スルーアンカー用射出成形金型に金属インサートをセットし、上記無充填ポリアセタール樹脂を使用して、成形を行ない成形サンプルを得た。
従って、樹脂部の最小肉厚部の厚みをｔとし、その最小肉厚部を通過するインサートに直角な断面は、スルーアンカーの中心を通る断面である。樹脂部とインサート部の最小界面距離をＬとすると全周囲Ｌは１８．０ｍｍ、Ｌ1/2は４．２であり、金属インサートのエッジ側樹脂厚みが最小でｔ＝１．５ｍｍであり、これは０．３５×Ｌ1/2の条件に相当し、通常ではクリープ破壊が急速に生じる範囲である。
得られたサンプルの評価結果を表３に示す。その結果、サンプルは外観が良好であったが、２９時間で最も肉の薄いエッジ側部分にクラックが発生し、実用には不充分な性能を示した。
【００３１】
[実施例５]
上記無充填ポリアセタール樹脂に発泡剤を添加し、発泡倍率を１．０２倍にした以外は比較例２と同様にインサート成形を行った。
得られたサンプルの評価結果を表３に示す。その結果、サンプルは外観が良好であると共に、２９６時間もクラックが発生せず、十分実用に耐えうる性能を示した。
【００３２】
[実施例６]
発泡倍率を１．２５倍となるように発泡剤を添加した以外は実施例５と同様に行なった。
得られたサンプルの評価結果を表３に示す。得られたサンプルは外観が良好であると共に、５２５時間もクラックが発生せず、十分実用に耐えうる性能を示した。
【００３３】
【表３】
0004566307.tif 000004
【００３４】
【発明の効果】
実施例からも分かるように、特定の低倍率で発泡させることにより、インサートされた射出成形品であってクリープ破壊寿命の長いものが得られる。従って、シートベルト部品のスルーアンカーに好適に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）はモデル実験用角ピン型金属インサートの側面図である。
図１（ｂ）はモデル実験用角ピン型金属インサートの平面図である。
【図２】図２（ａ）は角ピン型金属インサートを含む射出成形品の側面図である。
図２（ｂ）は角ピン型金属インサートを含む射出成形品の平面図である。
【図３】図３（ａ）はスルーアンカー用金属インサートの平面図である。
図３（ｂ）はスルーアンカー用金属インサートの側面図である。
【図４】図４（ａ）はスルーアンカーの平面図である。
図４（ｂ）はスルーアンカーの側面図である。
【符号の説明】
１  スルーアンカー
２  スルーアンカー用金属インサート
５  樹脂ゲート
６  樹脂
７  ボルト貫通孔
９  長孔
１２  角ピン型金属インサート
１３  保持部
【図１】
0004566307.tif 000005
【図２】
0004566307.tif 000006
【図３】
0004566307.tif 000007
【図４】
0004566307.tif 000008