(57)【要約】【課題】衝撃吸収特性を従来と同等に維持しつつ、吸音性能特性を改善した自動車内装部品を提供する。【解決手段】ティビアパッド、嵩上げ材のような自動車内装部品は、単位厚さ空気流れ抵抗値が３０００Ｎ・ｓ／ｍ4より大きく５００００Ｎ・ｓ／ｍ4以下であり、歪み率５０％時の静的圧縮応力と、歪み率１０％の静的圧縮応力との比が０.３以上０.６以下であるポリオレフィン系樹脂発泡体から形成される。該自動車内装部品の歪み率５％時の静的圧縮応力は、０.１ＭＰａ以上２.２ＭＰａ未満である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位厚さ空気流れ抵抗値が３０００Ｎ・ｓ／ｍ4より大きく５００００Ｎ・ｓ／ｍ4以下であり、歪み率５０％時の静的圧縮応力と、歪み率１０％の静的圧縮応力との比が０.３以上０.６以下である熱可塑性樹脂発泡体から形成される自動車内装部品。
【請求項２】
歪み率５％時の静的圧縮応力が、０.１ＭＰａ以上２.２ＭＰａ未満である、請求項１に記載の自動車内装部品。
【請求項３】
熱可塑性樹脂発泡体は、スチレン改質ポリオレフィン系樹脂である、請求項１又は２に記載の自動車内装部品。
【請求項４】
スチレン改質ポリオレフィン系樹脂発泡体は、スチレン成分が５０％以上である、請求項３に記載の自動車内装部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車乗員の下肢部保護部材であるティビアパッド、車室のフロア上に設置される嵩上げ材のような自動車内装部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車内装部品として、ティビアパッドが使われている。従来のティビアパッドを以下に示す。
フロントシート(30)の乗員用の下肢部保護部材として、図７に示すような発泡樹脂製のティビアパッド(６)が車室(３)内にて周壁(33)に接して配備される(特許文献１参照)。発泡樹脂としては、例えばスチレン改質ポリエチレン系樹脂の発泡樹脂が用いられ、これは予備発泡させて所定の粒径の粒子にした樹脂を、金型に充填し加熱して成形される。
【０００３】
斯種ティビアパッド(６)のような自動車内装部品には、フットレストとして衝撃吸収特性が求められる。また、更に、車内静粛性に鑑みて、吸音性能特性も求められている(特許文献２参照)。この吸音性能特性を評価する値として、空気流れ抵抗値があり、この空気流れ抵抗値が低いほど、吸音性能特性が良い。特許文献２に開示された自動車内装部品は、ポリプロピレン樹脂から形成され、その空気流れ抵抗値は、試験片の厚みが０.０２ｍで３０００Ｎ・ｓ／ｍ3より大きく５００００Ｎ・ｓ／ｍ3以下であった。また、衝撃吸収特性を評価する手法としては、ＪＩＳ  Ｋ６７６７「発泡プラスチック  ポリエチレン  試験方法」に規定する歪み率１０％の静的圧縮応力と、歪み率５０％の静的圧縮応力との比を求める手法がある。特許文献２には、自動車内装部品の該比は０.３以上０.５以下であることが開示されている。
【０００４】
かかる発泡樹脂が用いられる自動車内装部品には、ティビアパッドのみならず、図８に示すように、自動車のフロア(４)面上に配備されて、リアシート(31)の高さを設定する嵩上げ材(１)がある(特許文献３参照)。嵩上げ材(１)上には、カーペット(５)が敷かれる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−９８９６４号公報
【特許文献２】特開２００７−４５９７９号公報
【特許文献３】特開２０００−２８０８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に開示された自動車内装部品の空気流れ抵抗値は、試験片の厚みが０.０２ｍで３０００Ｎ・ｓ／ｍ3より大きく５００００Ｎ・ｓ／ｍ3以下であった。ここで、空気流れ抵抗値は試験片の厚みによって異なるから、吸音性能特性を客観的に評価するには、空気流れ抵抗値を厚みで除して求められる単位厚さ空気流れ抵抗値を用いる必要がある。
特許文献２に開示された自動車内装部品の単位厚さ空気流れ抵抗値は、空気流れ抵抗値を厚み０.０２ｍで除した１５００００Ｎ・ｓ／ｍ4より大きく２５０００００Ｎ・ｓ／ｍ4以下である。
出願人は、衝撃吸収特性を特許文献２に開示された値と同等として、衝撃吸収特性を維持しつつ、吸音性能特性を特許文献２に開示された値よりも改善することを試みた。具体的には、発泡体が膨らむのを抑制すれば、得られる発泡成形体は通気性を有すると考えられる。
本発明の目的は、衝撃吸収特性を従来と同等に維持しつつ、吸音性能特性を改善した自動車内装部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
自動車内装部品は、単位厚さ空気流れ抵抗値が３０００Ｎ・ｓ／ｍ4より大きく５００００Ｎ・ｓ／ｍ4以下であり、歪み率５０％時の静的圧縮応力と、歪み率１０％の静的圧縮応力との比が０.３以上０.６以下である熱可塑性樹脂発泡体から形成される。
【発明の効果】
【０００８】
出願人が、種々の実験から得た熱可塑性樹脂発泡体であるポリオレフィン系樹脂発泡体は、単位厚さ空気流れ抵抗値が３０００Ｎ・ｓ／ｍ4より大きく５００００Ｎ・ｓ／ｍ4以下であり、従来品よりも吸音性能特性を大きく改善することができた。また、歪み率５０％時の静的圧縮応力と、歪み率１０％の静的圧縮応力との比が０.３以上０.６以下であり、衝撃吸収特性を従来と同等に維持することができた。即ち、衝撃吸収特性を従来と同等に維持しつつ、吸音性能特性を改善した自動車内装部品を得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施例を詳述する。嵩上げ材(１)及びティビアパッド(６)は従来と同様の形状であるが、構成するポリオレフィン系樹脂は、スチレン改質ポリエチレン系の発泡性樹脂である。
先ず、かかる発泡性樹脂を成形する金型を説明する。図１(a)、(b)は、該金型(７)の断面図であり、周知の如く、金型(７)は雄型(70)と雌型(71)を突き合わせて構成され、両型(70)(71)間のキャビティ(72)に発泡性樹脂が導入される。可動型である雄型(70)は左右に移動するが、雌型(71)が移動してもよい。
雌型(71)の外側、雄型(70)の外側には、加熱蒸気が導入される第１加熱室(73)、第２加熱室(74)が夫々形成され、第１加熱室(73)は第１蒸気導入筒(75)と蒸気が排出される第１ドレン弁(76)を、第２加熱室(74)は第２蒸気導入筒(77)と蒸気が排出される第２ドレン弁(78)を夫々具える。キャビティ(72)内へは、供給筒(79)から発泡樹脂の粒子が供給される。
雌型(71)、雄型(70)には蒸気が通過することができる微小孔(図示せず)が開設され、該微小孔の径は成形される発泡性樹脂の径よりも小さく、発泡性樹脂は微小孔から脱落しない。
【００１０】
成形時には、「金型加熱」、「一方加熱」、「逆一方加熱」、「両面加熱」の４工程がある。
「金型加熱」とは、成形開始前に冷えている金型(７)を暖める目的で、第１、第２蒸気導入筒(75)(77)から夫々第１、第２加熱室(73)(74)に加熱蒸気を導入するが、両ドレン弁(76)(78)は開いている工程を指す。従って、第１、第２加熱室(73)(74)に入った蒸気は金型(７)を暖めるとともに金型内の余分な空気を排除し、ドレン弁(76)(78)から排出される。
「一方加熱」とは、第１ドレン弁(76)を閉じて、第１蒸気導入筒(75)から第１加熱室(73)に加熱蒸気を導入する工程であって、第２ドレン弁(78)は開いている。加熱蒸気はキャビティ(72)内の発泡成形体を加熱した後に、第２ドレン弁(78)から排出される。
【００１１】
「逆一方加熱」とは「一方加熱」の次の工程であって、第２ドレン弁(78)を閉じて、第２蒸気導入筒(77)から第２加熱室(74)に加熱蒸気を導入し、第１ドレン弁(76)を閉じている。加熱蒸気はキャビティ(72)内の発泡成形体を第２加熱室(74)側から加熱する。
「両面加熱」とは、「逆一方加熱」の後の工程であって、両ドレン弁(76)(78)を閉じて、両蒸気導入筒(75)(77)から加熱蒸気を第１、第２加熱室(73)(74)に導入する工程である。加熱蒸気は、キャビティ(72)内の発泡成形体を加熱して、発泡成形体の表面の延びを促進する。
【００１２】
また、上記金型(７)を用いて、発泡成形体を成形する際に、クラッキングと呼ばれる手法が用いられる。これは、雄型(70)と雌型(71)を突き合わせて、発泡成形体となる発泡性樹脂の粒子をキャビティ(72)内に充填するが、この後、図１(b)に示すように、発泡性樹脂の粒子が漏れない程度に、雄型(70)を僅かに雌型(71)から離すことを意味する。雄型(70)を雌型(71)から離す距離(図１(b)のＬ)をクラッキング量と呼ぶ。これは、キャビティ(72)内の一部の箇所にて、何かの拍子に発泡性樹脂の粒子が充填されていない部分が生じることがあり、かかる充填不足を解消する為の手法である。出願人は種々の実験を通じて、このクラッキング量を調整することにより、成形される発泡性樹脂の通気性を変更することができることが判った。
【００１３】
出願人は、上記の金型(７)を用いて、自動車内装部品の吸音率、単位長さ空気流れ抵抗値、静的圧縮応力を測定するためのサンプルとして５種類のスチレン改質ポリエチレン系樹脂からなる発泡成形体を用意し、これを実施例１−実施例４とした。実施例１−実施例４の発泡成形体は、通気性を有する。更に、粒子間の隙間がなく、通気性のない発泡成形体を作成し、これを比較例とした。一般に加熱時間を長くすると、発泡性の粒子が大きく膨らむから、隙間のない発泡成形体が得られる。発泡成形体は、何れも厚さ０.０３ｍの板状の母材(後記する)である。
実施例１にあっては、原料にて成形時に、発泡力が抑制されたものを使用することで、比較例と同じ成形条件でも通気性のある発泡成形体を得た。
実施例２−４にあっては、原料は比較例と同じく、成形時に発泡力のある原料を用い、加熱時間を比較例より短くする事で、発泡体が膨らむのを抑制し通気性のある成形体を得た。
比較例にあっては、原料は実施例２−４と同じ発泡力のある原料を用い、加熱を十分に行うことで隙間のない発泡成形体を得た。
実施例１−実施例４の発泡成形体及び比較例の発泡成形体の製法を以下に、記載する。
【００１４】
実施例１の発泡成形体の製法
エチレン−酢酸ビニル共重合体(以下、ＥＶＡと略す)(日本ユニカー社製  商品名「ＮＵＣ−３４５０」、酢酸ビニル含有量：５重量％、融点：１０７℃、メルトフローレート：０.５ｇ/１０分、密度：０.９３ｇ／ｃｍ3)を押出機に供給して溶融混連して水中カット方式により造粒し、楕円球状(卵状)のＥＶＡ樹脂粒子(ポリエチレン系樹脂粒子)を得た。ＥＶＡ樹脂粒子の平均重量は０.６ｍｇであった。尚、ＥＶＡのメルトフローレート及び密度は、ＪＩＳ  Ｋ６９９２−２に準拠して測定した値である。
次にピロリン酸マグネシウム０.８重量部及びドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ０.０２重量部を水１００重量部に分散させて分散用媒体を得た。分散用媒体に上記ＥＶＡ樹脂粒子１００重量部を分散させて懸濁液を得た。
更に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド０.１９重量部、ジクミルパーオキサイド１.５重量部をスチレンモノマー２００重量部に溶解させてスチレン系モノマーを作成した。
ＥＶＡ樹脂粒子を含む懸濁液を温度９０℃に調節し、上記スチレン系モノマーを１時間あたり５０重量部の割合で連続的に滴下することで、スチレン系モノマーをＥＶＡ樹脂粒子に含浸させながら重合させた。
【００１５】
次に反応系の温度を１４０℃に昇温して３時間保持し、ＥＶＡ樹脂を架橋させ、スチレン改質ＥＶＡ樹脂粒子を得た。得られた樹脂粒子の架橋度(ゲル分)は５５％であった。
続いて、内容積が１ｍ3の密閉式耐圧Ｖ型回転混合機に、改質樹脂粒子１００重量部、ステアリン酸モノグリセリド０.１５重量部及びジイソブチルアジベート０.５重量部を供給して回転させながら常温でブタン(ｎ−ブタン：Ｉ−ブタン＝７：３)１４重量部を圧入した。そして、回転混合機内を７０℃に昇温して４時間保持しブタンを含浸させた後に２５℃まで冷却して発泡性樹脂粒子を得た。
得られた発泡性樹脂粒子を直ちに水蒸気で嵩密度３０ｋｇ／ｍ3に予備発泡させて予備発泡粒子を得た。次に、予備発泡粒子を発泡成形機の中に充填するが、このときクラッキング量を３ｍｍに設定して金型を僅かに開いた状態で充填し、蒸気圧力０.０８ＭＰaの蒸気を使用して、第１に金型加熱７秒、次に一方加熱１５秒、次に逆一方加熱７秒、次に両面加熱１０秒を順次行い、その後水冷して発泡成形体である通気性を有する母材を取り出した。
なお、発泡成形には、下記の発泡成形機を使用した。
使用成形機：ＡＣＥ−３ＳＰ(積水工機社製)
金型サイズ：３００×４００×３０ｍｍ
【００１６】
実施例２の発泡成形体の製法
実施例１と同様の手法で、ＥＶＡ樹脂粒子を得て、懸濁液を得た。
更に、重合開始剤としてｔ−ブチルパーオキシベンゾエート０.１９重量部をスチレンモノマー４０重量部に溶解させてスチレン系モノマーを作成した。
ＥＶＡ樹脂粒子を含む懸濁液を温度６０℃に調節し、上記スチレン系モノマーを３０分かけて定量で添加したのち、１時間攪拌することでＥＶＡ樹脂粒子中にスチレン系モノマーを含浸させた。
次に反応系の温度を１３０℃に昇温して３時間保持し、スチレン系モノマーをＥＶＡ樹脂粒子中で重合させた。
次に、該重合の反応液に、更に重合開始剤としてｔ−ブチルパーオキシベンゾエート０.１９重量部をスチレンモノマー１６０重量部に溶解させたスチレン系モノマーを１時間当たり５０重量部の割合で連続的に滴下することで、スチレン系モノマーをＥＶＡ樹脂粒子に含浸させながら重合させ、スチレン改質ＥＶＡ樹脂粒子を得た。
続いて、内容積が１ｍ3の密閉式耐圧Ｖ型回転混合機に、改質樹脂粒子１００重量部、ステアリン酸モノグリセリド０.１５重量部及びジイソブチルアジベート０.５重量部を供給して回転させながら常温でブタン(ｎ−ブタン：Ｉ−ブタン＝７：３)１４重量部を圧入した。そして、回転混合機内を７０℃に昇温して４時間保持しブタンを含浸させた後に２５℃まで冷却して発泡性樹脂粒子を得た。
【００１７】
得られた発泡性樹脂粒子を直ちに水蒸気で嵩密度３０ｋｇ／ｍ3に予備発泡させて予備発泡粒子を得た。次に、予備発泡粒子を発泡成形機の中に充填するが、このときクラッキングを２ｍｍに設定して金型を僅かに開いた状態で充填し、蒸気圧力０.０８ＭＰaの蒸気を使用して、先ず金型加熱７秒、次に一方加熱１５秒、次に逆一方加熱０.５秒、次に両面加熱０.５秒を順次行い、その後水冷して発泡成形体を取り出した。
なお、発泡成形には、下記の発泡成形機を使用した。
使用成形機：ＡＣＥ−３ＳＰ(積水工機社製)
金型サイズ：３００×４００×３０ｍｍ
得られた発泡体である母材は、通気性を有する発泡成形体であった。
【００１８】
実施例３の発泡成形体の製法
クラッキング量を３ｍｍに設定した以外は、実施例２と同様にして、通気性を有する発泡成形体、即ち母材を得た。
実施例４の発泡成形体の製法
クラッキング量を７ｍｍに設定した以外は、実施例２と同様にして、通気性を有する発泡成形体、即ち母材を得た。
【００１９】
比較例の発泡成形体の製法
成形時の加熱時間を、先ず金型加熱７秒、次に一方加熱１５秒、次に逆一方加熱７秒、次に両面加熱１０秒とした以外は、実施例２と同様にして、通気性の少ない発泡成形体、即ち母材を得た。即ち、逆一方加熱と両面加熱を実施例２よりも長くすることにより、通気性の少ない発泡成形体を得た。
【００２０】
上記の実施例１−４及び比較例の発泡成形体である母材(20)から、図２に示すように、サンプル(２)を刳り抜いた。各サンプル(２)は、電子ノギスで厚みが測定され、電子秤で重量が求められ、密度が演算された。
出願人は、各サンプル(２)について、吸音率(単位：％)、単位長さ空気流れ抵抗値(単位：Ｎ・ｓ／ｍ4)、静的圧縮応力(単位：ＭＰａ)を測定した。
【００２１】
吸音率の測定
図３は、吸音率を測定する装置の図である。サンプル(２)は、直径２９.７ｍｍで、厚み３０ｍｍである。サンプル(２)はインピーダンス管(21)の先端部に取り付けられて、該インピーダンス管(21)の基端部にはスピーカ(22)が取り付けられている。スピーカ(22)の入力側にはアンプ(23)を介して正弦波発生器(24)が取り付けられ、該スピーカ(22)の出力側には、マイク(25)、アンプ(26)を介してアナライザ(27)が取り付けられている。正弦波発生器(24)から１ｋＨｚの信号をインピーダンス管(21)を通って、サンプル(２)に垂直に入射し、サンプル(２)が反射した信号をマイク(25)で拾ってアンプ(26)を介してアナライザ(27)で分析した。アナライザ(27)ではサンプル(２)が反射した信号の音圧極大値と、音圧極小値をＪＩＳ  Ａ１４０５「音響−インピ−ダンス管による吸音率及びインピーダンスの測定−定在波比法」に規定する公式に当てはめて演算した。吸音率が高いほど、車内の静粛性を高めることができる良い材質である。
【００２２】
単位長さ空気流れ抵抗の測定
単位長さ空気流れ抵抗値は、図４に示す装置にて、ＩＳＯ９０５３Ａ法により測定される空気流れ抵抗値に基づいて求められる。測定管本体(８)には、空気流れ抵抗値を測定するサンプル(２)が取り付けられ、該サンプル(２)にコンプレッサ(80)から流量調整器(81)を介して圧縮空気が送られる。サンプル(２)は、直径４０ｍｍで、厚み３０ｍｍである。
サンプル(２)に入る空気とサンプル(２)を通過した空気の圧力差を微差圧計センサ(82)にて測定し、該センサ(82)の値を微差圧計読取部(83)にて読みとって、差圧信号を計測コントローラ(84)に送って空気流れ抵抗値を求めた。このようにして得られた空気流れ抵抗値(単位：Ｎ・ｓ／ｍ3)をサンプル(２)の厚みである０.０３ｍで除して単位長さ空気流れ抵抗値(単位：Ｎ・ｓ／ｍ4)を求めた。
測定管本体(８)の内径は、４０ｍｍであり、サンプル(２)の周囲と測定管本体(８)の内面との隙間に、シリコングリスを塗布して、該隙間を埋めた。
【００２３】
静的圧縮応力の測定
静的圧縮応力は、ＪＩＳ  Ｋ  ６７６７「発泡プラスチック−ポリエチレン−試験方法」に基づき、静的圧縮荷重をサンプル上に付加し、歪み率１０％の静的圧縮応力と、歪み率５０％の静的圧縮応力との比を求めた。合わせて、歪み率５％の静的圧縮応力を求めた。サンプルのサイズは、５０×５０×２５ｍｍであり、サンプルの圧縮速度は０.０１ｍ／ｍｉｎであった。
吸音率、単位長さ空気流れ抵抗値、静的圧縮応力のデータを、図５の表に、静的圧縮応力を縦軸に、歪み率を横軸にしたグラフを図６に示す。
実施例１−４のサンプル(２)は、比較例のサンプル(２)に比して、吸音率が良い。また、実施例１−４のサンプル(２)は、単位厚さ空気流れ抵抗値が３０００Ｎ・ｓ／ｍ4より大きく５００００Ｎ・ｓ／ｍ4以下であり、従来品よりも吸音性能特性を大きく改善することができたことが判る。図５の表から判るように、歪み率５％時の静的圧縮応力は、０.１ＭＰａ以上０.２ＭＰａ以下、即ち０.１ＭＰａ以上２.２ＭＰａ未満であった。
また、歪み率５０％時の静的圧縮応力と、歪み率１０％の静的圧縮応力との比は、０.３以上０.６以下であった。この比が０.３以上０.６以下であることは、衝撃吸収特性が従来と同等であることを示していると考えられる。
【００２４】
図５の表及び図６のグラフから判るように、出願人が、種々の実験から得たポリオレフィン系樹脂発泡体であるスチレン改質ポリエチレン系樹脂は、単位厚さ空気流れ抵抗値が３０００Ｎ・ｓ／ｍ4より大きく５００００Ｎ・ｓ／ｍ4以下であり、従来品よりも吸音性能特性を大きく改善することができた。また、歪み率５０％時の静的圧縮応力と、歪み率１０％の静的圧縮応力との比が０.３以上０.６以下であり、衝撃吸収特性を従来と同等に維持することができた。即ち、衝撃吸収特性を従来と同等に維持しつつ、吸音性能特性を改善した自動車内装部品を得ることができた。
【００２５】
上記実施例の発泡成形体の原料には、発泡性合成樹脂粒子を３倍〜５０倍に予備発泡させて得られた１ｍｍ〜５ｍｍ程度の予備発泡粒子が使用できる。
発泡性合成樹脂粒子は、合成樹脂に物理型発泡剤を含浸させてなり、加熱によって発泡するものであり、予備発泡させたものも含まれる。なお、本発明の実施の形態では、予備発泡させた、いわゆる予備発泡粒子を主に使用する。上記発泡性合成樹脂粒子を構成する合成樹脂としては、例えばスチレン改質ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−エチレン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のポリスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等のポリメタクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂等が挙げられる。これら合成樹脂の混合物やモノマーの共重合体なども使用できる。
また、物理型発泡剤としては、例えばプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、シクロペンタン、シクロブタン等の脂肪族環化水素類、二酸化炭素、窒素、空気等の無機ガス等が挙げられる。これらの物理型発泡剤は単体で用いても、２種類以上を併用してもよい。
【００２６】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】(a)、(b)は、発泡性樹脂を成形する金型の断面図である。
【図２】サンプルと母材の斜視図である。
【図３】吸音率を測定する装置の図である。
【図４】空気流れ抵抗値を測定する装置の図である。
【図５】吸音率、単位長さ空気流れ抵抗値、静的圧縮応力のデータを示す表である。
【図６】静的圧縮応力を縦軸に、歪み率を横軸にしたグラフである。
【図７】従来のティビアパッドの斜視図である。
【図８】嵩上げ材の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
(２)  サンプル
(３)  車室
(６)  ティビアパッド
(７)  金型
【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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