フィルム付き衝撃吸収材およびその製造方法
【課題】部位によって衝撃吸収性能が可変であり、かつ複雑な表面形状の形成が可能で製造精度の高い衝撃吸収材およびその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】フィルム付き衝撃吸収材３０は、衝撃吸収材３２の表面に樹脂フィルム３４が一部インサートされる形で一体的に配置され、露出部分３２Ａと被覆部分３２Ｂとを備えた構造とされている。フィルム付き衝撃吸収材３０に衝撃が加えられた際には露出部分３２Ａと被覆部分３２Ｂとでは異なる衝撃吸収性能を示し、１個のフィルム付き衝撃吸収材３０で、露出部分３２Ａと被覆部分３２Ｂとによって衝撃吸収性能の異なる衝撃吸収材とすることができる。
【解決手段】フィルム付き衝撃吸収材３０は、衝撃吸収材３２の表面に樹脂フィルム３４が一部インサートされる形で一体的に配置され、露出部分３２Ａと被覆部分３２Ｂとを備えた構造とされている。フィルム付き衝撃吸収材３０に衝撃が加えられた際には露出部分３２Ａと被覆部分３２Ｂとでは異なる衝撃吸収性能を示し、１個のフィルム付き衝撃吸収材３０で、露出部分３２Ａと被覆部分３２Ｂとによって衝撃吸収性能の異なる衝撃吸収材とすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は衝撃吸収材およびその製造方法に係り、特に自動車の内装に組み込まれ、車輌衝突時において乗員が受ける衝撃を吸収するフィルム付き衝撃吸収材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの内装に用いられる衝撃吸収材においては、衝撃吸収性能の異なる部材を一体成型することが提案されている。
【０００３】
上記のような衝撃吸収材の製造方法の例として、成型金型の下型に堰（境界設定部材）を設け、堰で区切られた各区分に複数の異なる材料を供給することによって、複数の異なる衝撃性能をもつ部材を一体成型し、製造する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、硬質ポリウレタンフォームなどの衝撃吸収材に布状体、メッシュ状体などのサポータ層を一体に発泡成形する製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１９３０５６号公報
【特許文献２】特開２００７−２２１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では堰の高さ（衝撃吸収材内部における深さ）が大きければ、脱型時あるは成型後の使用時に境界部分となる堰の強度が不足する虞があり、また堰の高さが不足すれば発泡原料（硬質ウレタンフォームなど）の投入条件等によっては、複数の異なる原料を投入しても両者の境界が一定とならず、衝撃吸収材としての性能（弾性、硬度、およびその分布）が製品毎に安定しにくくなる虞がある。加えて、複数の発泡原料を区別して用いる必要があるため工程も複雑となり、コストも高くなる虞がある。
【０００７】
また上記特許文献２に記載の衝撃吸収材は布状体、メッシュ体などのサポータ層を衝撃吸収材の表面に一体的に発泡成形するため、部位によって衝撃吸収性能などの物性の異なる衝撃吸収材とすることは難しく、衝撃吸収材の表面の一部のみにサポータ層を設けることは、衝撃吸収材の表面形状が複雑なものとなれば、その面形状への対応が加工面、精度面において難しくなる欠点が存在する。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮して、部位によって衝撃吸収性能が可変であり、かつ複雑な表面形状の形成が可能で製造精度の高い衝撃吸収材およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、金型で成型される硬質ポリウレタンフォーム製の衝撃吸収材本体と、金型成型前に前記金型の内面形状の一部に沿った形状に事前成型され、金型成型時には前記硬質ポリウレタンフォームと一体成型される樹脂フィルムと、を備え、前記樹脂フィルムは前記衝撃吸収材本体の表面の一部を被覆し、内部にインサートされた前記樹脂フィルムの一部は堰として前記衝撃吸収材の少なくとも一部を区分することを特徴とする。
【００１０】
上記の発明では、硬質ポリウレタンフォーム製の衝撃吸収材を、事前に成型され金型の内面形状に沿った形状の樹脂フィルムで表面の一部のみを部分的に被覆することで、部位によって衝撃吸収性能の異なる衝撃吸収材とすることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記樹脂フィルムは前記金型に接触する面、および前記衝撃吸収材本体を区分する堰からなる容器を構成していることを特徴とする。
【００１２】
上記の発明では、樹脂フィルムを容器型とすることで、金型と樹脂フィルムとの間に発泡原料が流れ込み樹脂フィルムが金型から浮いてしまう事態を回避し、また成型後の衝撃吸収材の表面からの粉落ちも抑えることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記樹脂フィルムは前記金型に接触する面、および前記衝撃吸収材本体を区分する堰からなる容器を構成し、前記容器は底面と前記堰以外の少なくとも一面が開放されていることを特徴とする。
【００１４】
上記の発明では、樹脂フィルムの容器において側面の少なくとも一方が開放されているため、樹脂フィルムで表面を被覆されている面と被覆されていない面とで衝撃吸収物性を変えることができ、成型後の衝撃吸収材性能において所望の分布あるいは方向性を持たせることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記樹脂フィルムは前記金型に接触する底面、前記衝撃吸収材本体を区分する堰、および前記堰と対向する側面からなる帯を形成していることを特徴とする。
【００１６】
上記の発明では、衝撃吸収材の表面一部を被覆する樹脂フィルムを、容器ではなく両側面の開放された帯とすることで、より簡易な方法・構造で、部位によって衝撃吸収性能の異なる衝撃吸収材とすることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記樹脂フィルムは真空成型により形成されたことを特徴とする。
【００１８】
上記の発明では、樹脂フィルムは後加工ではなく真空成型により金型の内面形状に合わせて形成することで、容易に所望の形状に合わせることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記樹脂フィルムはポリカーボネートあるいはポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする。
【００２０】
上記の発明では、樹脂フィルムは硬質ウレタンと接着性のよいポリカーボネートあるいはポリエチレンテレフタレートとしたことで、金型からの脱型時に取れてしまう、または樹脂フィルムを境に割れてしまうなどの虞がない衝撃吸収材とすることができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、車両内部の壁に設けられ、車体後方側の表面を前記樹脂フィルムで被覆されたことを特徴とする。
【００２２】
上記の発明では、車体後方側の表面を樹脂フィルムで被覆された衝撃吸収材とすることで、衝撃吸収材の衝撃吸収性能を大柄で重い乗員が接触する車体後方側で吸収エネルギーが大きく、小柄で軽い乗員が接触する前方側で吸収エネルギーを小さく設定することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、車両内部の側壁に設けられ、車体上方側の表面を前記樹脂フィルムで被覆されたことを特徴とする。
【００２４】
上記の発明では、車体上方側の表面を樹脂フィルムで被覆された衝撃吸収材とすることで、衝撃吸収材の衝撃吸収性能を大柄で重い乗員が接触する車体上方側で吸収エネルギーが大きく、小柄で軽い乗員が接触する下方側で吸収エネルギーを小さく設定することができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、金型成型前に前記金型の内面形状の一部に沿った形状に樹脂フィルムを事前成型し、前記樹脂フィルムを前記金型内に配置した後に硬質ポリウレタンフォームを前記金型に注入し、金型成型時には前記ポリウレタンフォームと前記樹脂フィルムとを一体成型することで衝撃吸収材を形成し、前記樹脂フィルムが前記衝撃吸収材本体の表面の一部を被覆し、内部にインサートされた前記樹脂フィルムの一部によって前記衝撃吸収材は複数の区画に区分されることを特徴とする。
【００２６】
上記の発明では、硬質ポリウレタンフォーム製の衝撃吸収材を、事前に成型され金型の内面形状に沿った形の樹脂フィルムで表面の一部のみを部分的に被覆することで、部位によって衝撃吸収性能の異なる衝撃吸収材の製造方法とすることができる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、成型時には前記金型の下金型と、前記硬質ポリウレタンフォームおよび前記樹脂フィルムとの間に離型フィルムを設け、前記離型フィルムと前記下金型との間に加圧流体を注入することで成型後の前記衝撃吸収材を脱型することを特徴とする。
【００２８】
上記の発明では、離型フィルムを使用し、さらに離型フィルムと金型との間に加圧空気などの加圧流体を吹き込むことで、衝撃吸収材成型後の脱型を容易なものとすることができ、さらに脱型時の樹脂フィルムと硬質ポリウレタンフォームとの剥離防止に関しても効果を有する。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、前記離型フィルムはポリプロピレンであることを特徴とする。
【００３０】
上記の発明では、硬質ウレタンとの離型性の十分なポリプロピレンを離型フィルムに使用することで、衝撃吸収材成型後の脱型を容易なものとすることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、部位によって衝撃吸収性能が可変であり、かつ複雑な表面形状の形成が可能で製造精度の高い衝撃吸収材およびその製造方法とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフィルム付き衝撃吸収材の成形方法を示す正面断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る成形されたフィルム付き衝撃吸収材を金型から離型させる工程を示す正面断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るフィルム付き衝撃吸収材の成形方法の離型後の工程を示す正面断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収材に使用される樹脂フィルムを示す斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るフィルム付き衝撃吸収材の成形方法を示す正面断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る成形されたフィルム付き衝撃吸収材を金型から離型させる工程を示す正面断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る衝撃吸収材に使用される樹脂フィルムを示す斜視図である。
【図８】本発明の実施形態に係る衝撃吸収材の使用例を示す概念図である。
【図９】本発明の実施形態に係る衝撃吸収材の樹脂フィルムで被覆された箇所と被覆されていない箇所とにおいて入力と変位の関係を示す比較図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る衝撃吸収材の使用例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。ここで、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付して、その説明を省略する。なお、以下の実施形態で得られたフィルム付き衝撃吸収材は、自動車用内装材その他の産業資材に利用され、特に自動車のドアトリムの内側に取り付け、衝突時のエネルギーを吸収して乗員を保護するなどの衝撃吸収材として好適なものである。
【００３４】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。
【００３５】
図１〜図３に示すように、本実施形態では、下金型１２と上金型１４とで構成される衝撃吸収材成形用の金型（モールド）１０を用いる。この金型１０では、下金型１２と上金型１４とが開閉自在にヒンジ結合されている。下金型１２は上部中央部に凹状の下型キャビティ１６が形成され、上金型１４はこの下型キャビティ１６の上端開放部を閉塞する蓋体として形成されており、上金型１４と下金型１２とを閉じた状態では下型キャビティ１６内の空間が上金型１４で閉じられた状態になる。
【００３６】
また、本実施形態では、下金型１２には真空成形法により予め下型キャビティ１６と同一形状に成形されたポリプロピレン製の離型フィルム１８が設置されている。この離型フィルム１８は下金型１２の上端面に固定ピン（図示せず）により止められ、下金型１２の上端面に配設されたフィルムエアーシール用パッキンと更にフィルム押え（何れも図示せず）とで挟持されて下金型１２に強固に固定されている。本発明者らの検討によると、かかる固定状態で数十回の繰り返しの脱型にてもフィルムのズレは生じない。また、脱型作業も容易に行うことができる。
【００３７】
離型フィルム１８を成形するには、フィルムの熱収縮などを考慮し、衝撃吸収材成形用の金型１０とは別であるフィルム部材成形用金型を用いて成形する。
【００３８】
さらに、金型１０で成型される硬質ポリウレタンフォームからなる衝撃吸収材３２は、表面の一部を樹脂フィルム３４で被覆される一方で内部にも樹脂フィルム３４がインサートされ、且つ樹脂フィルム３４の一部によって衝撃吸収材３２の内部は複数の区画に区分される。
【００３９】
また、下金型１２の底部には、箱状の空気室Ｓが形成されており、この空気室Ｓには、圧力調整バルブ２０を介装するエアー管２２の一端が接続され、該エアー管２２の他端は真空ポンプ等のエアー導入・吸引装置と連結されている。この空気室Ｓと下型キャビティ１６とは複数のエアー連通孔（空気穴）２４によって連通されている。
【００４０】
ここで、離型フィルム１８は上述したように、硬質ポリウレタンフォームとの分離性を良好にし、繰り返し使用が可能であるものが望ましい。即ち、硬質ポリウレタンフォームの成形品と分離するものには、プラスチック製フィルムとしてはポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムがあるが、ポリエチレンフィルムは伸び、変形が起こり易く、数回の使用しかできない。これに対し、硬質ポリウレタンフォームとの分離時に伸び、変形が少なく、かつ分離性の良いポリプロピレンのフィルムを使用することが上記の観点より好ましい。
【００４１】
また、硬質ポリウレタンフォームは、軟質ウレタンフォームと異なり、許容範囲を超えた力を加えると座屈変形、つまり破壊してしまうものである。一方、離型時には硬質ポリウレタンフォームは内部の反応熱で膨張しており、金型１０の側面を０．５〜１ｋｇ／ｃｍ2 程度の力で押している。このような力で硬質ポリウレタンフォームで形成された衝撃吸収材３２が金型１０の側面を押していても、本実施形態では、上記のように離型フィルム１８を金型１０に設置し、離型フィルム１８と下型キャビティ１６との間に空気圧を加えることで、比較的スムーズに成形品が下金型１２から上がってくる、つまり離型させることができる。
【００４２】
このポリプロピレンフィルムの厚さは０．３〜１．０ｍｍ、特に０．３〜０．６ｍｍであることが好適である。０．３ｍｍよりも薄いと十分な強度が維持できず、成形時にフィルムが破損する場合がある。一方、１．０ｍｍよりも厚くなると、製品寸法誤差が大きくなり、金型を大きめに作らざるを得ない問題が生じ、脱型時のフィルムの変形が起こりにくくなり、また、成形品の形状によって複雑なものはフィルムとウレタンが分離しにくくなる場合が起きる。
【００４３】
また、ポリプロピレンフィルムからなる離型フィルム１８は、予め真空成形法によって成形しておくことが望ましい。なお、予め成形しておかないと、硬質ポリウレタン発泡材料で発泡、成形し、脱型した後、離型フィルム１８を元の状態に十分に追随、復元させることが難しくなる虞がある。
【００４４】
また、真空成形法ではなく、プレス成形法により所定の形状に形成した場合、このプレス成形法では、雄型形状のコーナー部が局部的に押されて製造されることになるため、形状が完全に下型キャビティ１６に沿うことがやや困難で、下金型１２からの浮きが生じ易い。また、離型フィルムのコーナー部が破れ易く、耐久性が劣る。特に下型キャビティ１６が深い形状の場合には狭い隙間を薄いフィルムがすべり、伸ばされることになるので、離型フィルムが薄くなり易い。また、離型フィルムに均等に力が加わることが必要であるが、フィルム厚が薄いため、上金型１４が離型フィルムを均等に押すことが困難となり、片当たりして、成形品に薄さがでたりキャビティ形状にピッタリと合うものを製造することができない場合が考えられる。なお、真空成形法は公知の方法を採用し得るが、本実施形態では、ポリプロピレンフィルムを１８０〜２００℃、１５〜２０秒間程度加熱したものを真空成形することがよい。
【００４５】
以下、金型１０を用い、硬質ポリウレタンフォームからなる衝撃吸収材３２と樹脂フィルム３４とが一体的に成形されてなるフィルム付き衝撃吸収材３０を製造することについて説明する。
【００４６】
本実施形態では、予め、下金型１２のキャビティ形状に沿った外形の樹脂フィルム３４を成形しておく。樹脂フィルム３４の材質は本実施形態ではポリカーボネイトである。樹脂フィルム３４を成形するには、離型フィルム１８を成形する際に用いたフィルム部材成形用金型で真空成形法により成形する。
【００４７】
樹脂フィルム３４は例えば図４に示すような所謂バスタブ形の容器形状でよく、下金型１２の内面に沿ってこれと接する露出部３４Ａと、衝撃吸収材３０を複数区画に区分する堰部３４Ｂとを備え、溶融した硬質ポリウレタン発泡材料を注入する方向（上）が開いた容器形状として形成される。
【００４８】
この成形された樹脂フィルム３４を下金型１２内に配置する。その際、エアー導入・吸収装置で空気吸引して離型フィルム１８を下型キャビティ１６に沿った成形開始前の形状（図１、図３参照）にしておき、この離型フィルム１８の上側に樹脂フィルム３４を配置する。
【００４９】
このとき樹脂フィルム３４の一方の壁として設けられ、衝撃吸収材３２の内部にインサートされ、これを複数の区画に区分する堰部３４Ｂは、図１に示すように上金型１４に接触するほど上方まで延設され、衝撃吸収材３２を完全に区分する形状であってもよく、あるいは高さ方向の途中まで設けられ、衝撃吸収材３２を途中まで区分する形状であってもよい。
【００５０】
更に、溶融した硬質ポリウレタン発泡材料を下金型１２内の樹脂フィルム３４の内外を埋めるようにに注入し、上金型１４を閉じる（図１参照）。
【００５１】
そして、注入した硬質ポリウレタン発泡材料を発泡させて膨張させる。膨脹が終了した段階で上型を型開きし、エアー導入・吸引装置を作動させ、エアー管２２、空気室Ｓ、及びエアー連通孔２４を介して、離型フィルム１８と下型キャビティ１６との間隙Ｎにエアーを吹き込み、図２に示すように、成形品を構成する衝撃吸収材３２を樹脂フィルム３４と共に押し上げる。
【００５２】
その際、離型フィルム１８は端部のみ下金型１２に固定されているので、空気圧で離型フィルム１８とフィルム付き衝撃吸収材３０とが押し上げられ、このときに離型フィルム１８が樹脂フィルム３４および樹脂フィルム３４で被覆されていない衝撃吸収材３２から分離することになる。所定量の空気を入れると所定位置で離型フィルム１８の浮き上がりが止まり、図２に示すように、フィルム付き衝撃吸収材３０が金型１０から離型（脱型）される。
【００５３】
離型（脱型）の際の空気圧は０．５ｋｇ／ｃｍ2以上、特に１〜５ｋｇ／ｃｍ2 であることが好ましい。なお、成形品の形状や大きさにより異なるが、工場エアー圧５ｋｇ／ｃｍ2 付近にまで高めれば、ほとんどの形状の成形品を離型させることができる。また通常は、間隙Ｎに注入される流体は空気を用いるが、空気に替えて水などの液体を用いてもよい。
【００５４】
硬質ポリウレタン発泡原料としては、ポリヒドロキシ化合物とポリイソシアネート化合物とを主成分とし、更に触媒、発泡剤、整泡剤、難燃剤、その他の助剤を所望により配合したものを使用し得る。これらの成分としては硬質ポリウレタンフォームの製造に通常使用する公知のものを使用でき、またその使用量も常用量とすることができる。
【００５５】
なお、成形品であるフィルム付き衝撃吸収材３０には抜きテーパーを設けることが脱型を容易にし、押し上げる際にヘコミや傷等が生じることなく、抵抗力も少なくなるため好ましい。このため、フィルム付き衝撃吸収材３０の厚さや大きさにより異なるが３°以上、特に３°〜５°の範囲にテーパー角度θ（図１参照）を形成することが好適である。
【００５６】
その後、エアー導入・吸引装置を作動させて離型フィルム１８と下型キャビティ１６との間のエアーを吸引すると、図３に示すように、離型フィルム１８は予め真空成形されているので容易に元の形状に戻ることができ、下型キャビティ面上に再設置されて、離型フィルム１８の再使用が可能となる。従って、効率よく確実にキュア時間を縮めることが可能となり、一回の成形にかかるモールド使用時間を短縮して単位時間当りの成形回数を増やし生産性を上げることができる。また、エアーにより、成形品であるフィルム付き衝撃吸収材３０）を全体的に均等に押し上げることができるため、フィルム付き衝撃吸収材３０に無理な力がかからず、特に８０℃±１０℃でのキュア時間を効果的に縮めることができ、これによりモールド使用時間を短縮して単位時間当たりの成形回数を約３０％も増やして生産性を上げることができる。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態では、下型キャビティ１６に沿った外形を有する樹脂フィルム３４を予め成形する。この成形では、フィルムの熱収縮などを考慮し、衝撃吸収材成形用の金型１０とは別のフィルム部材成形用金型を用いて真空成形している。
【００５８】
従って、この場合樹脂フィルム３４を予め成形せずに離型フィルム１８の上側に樹脂フィルムを単に配置して硬質ポリウレタン発泡材料を注入してフィルム付き衝撃吸収材を成形した場合に比べ、たとえ衝撃吸収材３２の表面形状が複雑であっても、樹脂フィルム３４が衝撃吸収材３２の意図した位置、形状に容易に高精度で配置されて被覆部分３２Ｂを形成し、しかも被覆部分３２Ｂを被覆する樹脂フィルム３４が剥がれ難い衝撃吸収材とすることができる。
【００５９】
すなわち、例えば図８（Ａ）に示すようにフィルム付き衝撃吸収材３０が比較的単純な形状であれば成型後に樹脂フィルム３４を貼付する方法も考えられるが、図８（Ｂ）のように複雑な表面形状であった場合、この表面に樹脂フィルム３４を正しく貼付することは工数、工作精度等の点から難しいのに対して、上記のように本発明に係る製造方法を用いることによって、例えば図８（Ｃ）に示すように複雑な表面形状の衝撃吸収材であっても所望の位置に樹脂フィルム３４を設けることができる。
【００６０】
そして、樹脂フィルム３４を成形する際に真空成形で成形しているので、樹脂フィルム３４の外形が複雑な形状であっても樹脂フィルム３４を容易に製造することができる。また、樹脂フィルム３４を成形する金型として、離型フィルム１８を成形したフィルム部材成形用金型を用いることができる。従って、新たに金型を設置する必要がない。また当然、離型フィルム１８と樹脂フィルム３４とで別個の金型を使用してもよい。
【００６１】
また、樹脂フィルム３４の材質をポリカーボネイトとしている。ポリカーボネイトは硬質ポリウレタンフォームとの接着性が良いので、衝撃吸収材３２の表面に樹脂フィルム３４を確実に配置して好適に固定することができる。なお、ポリエチレンテレフタレートも硬質ポリウレタンフォームとの接着性が良いので、樹脂フィルム３４の材質をポリカーボネイトでなくポリエチレンテレフタレートとしても、同様に、衝撃吸収材３２の表面に樹脂フィルム３４を確実に配置して固定することができる。また、樹脂フィルム３４の材質として熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）を用いてもよい。
【００６２】
さらに樹脂フィルム３４の厚さは０．０５〜１．０ｍｍの範囲が望ましい。すなわち、厚さ０．０５ｍｍ未満では強度が不足して破れる虞があり、厚さ１．０ｍｍ超では衝撃吸収材３２の吸収エネルギーが大きくなり、衝撃吸収性能が損なわれる虞があるためである。
【００６３】
また、下金型１２に離型フィルム１８を取り付け、フィルム付き衝撃吸収材３０を下金型１２から離型させる際に、離型フィルム１８と下型キャビティ１６との間を空気で加圧することで樹脂フィルム３４を離型フィルム１８から分離させている。これにより、樹脂フィルム３４の外形形状が複雑であっても、金型からの離型が容易である。
【００６４】
更に、本実施形態においては離型フィルム１８の材質をポリプロピレンとしている。ポリプロピレン製の離型フィルム１８はポリカーボネイト製の樹脂フィルム３４との離型性に優れている。従って、離型させる際に離型フィルム１８と被覆部分３２Ｂを形成する樹脂フィルム３４との分離が容易である。また、ポリプロピレンは硬質ポリウレタンフォームとの離型性に優れている。従って、硬質ポリウレタンフォームからなる衝撃吸収材３２の露出部分３２Ａと離型フィルム１８との接着部位が生じていても、衝撃吸収材３２を離型フィルム１８から容易に離脱させることができる。更に、ポリプロピレンは金型１０との離型性がよいので、離型させる際に離型フィルム１８を金型１０から容易に分離させることができる。
【００６５】
また、フィルム付き衝撃吸収材３０を成形する際に樹脂フィルム３４の内側に硬質ポリウレタン発泡材料を注入しており、衝撃吸収材３２の被覆部分３２Ｂは樹脂フィルム３４の内側に成形される。従って、被覆部分３２Ｂにおいては衝撃吸収材３２から硬質ポリウレタンフォームの粉落ち現象を低減することができる。
【００６６】
このようにして形成されたフィルム付き衝撃吸収材３０では、衝撃吸収材３２の表面に樹脂フィルム３４が一部インサートされる形で一体的に配置され、露出部分３２Ａと被覆部分３２Ｂとを備えた構造とされている。従って、フィルム付き衝撃吸収材３０に衝撃が加えられた際には露出部分３２Ａと被覆部分３２Ｂとでは図９に示すように異なる衝撃吸収性能を示し、１個のフィルム付き衝撃吸収材３０で、場所によって衝撃吸収性能の異なる衝撃吸収材とすることができる。
【００６７】
さらに、樹脂フィルム３４が下金型１２の内面に沿った容器の形状をしている部分では下金型１２と樹脂フィルム３４との間に衝撃吸収材３０を形成する硬質ポリウレタンが流れ込みにくいため樹脂フィルム３４の浮きを防止し、樹脂フィルム３４の位置精度を高めることができる。同時に樹脂フィルム３４を一部、衝撃吸収材３２の内部にインサートすることにより、樹脂フィルム３４で衝撃吸収性材３２を塊として拘束することができ、樹脂フィルム３４で被覆された被覆部分３２Ｂの衝撃吸収性能をさらに露出部分３２Ａよりも硬いものとすることもできる。
【００６８】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図５、図６に示すように、本実施形態では、第１実施形態に比べ、金型１０に離型フィルムを取り付けずにフィルム付き衝撃吸収材７０を成形する。
【００６９】
本実施形態でも、第１実施形態と同様、予め、下金型１２のキャビティ形状に沿った外形の樹脂フィルム７４を成形する。そして、成形された樹脂フィルム７４を下金型１２内に配置する。
【００７０】
また、金型１０で成型される硬質ポリウレタンフォームからなる衝撃吸収材７２は、表面の一部を樹脂フィルム７４で被覆される一方で内部にも樹脂フィルム７４がインサートされ、且つ樹脂フィルム７４の一部によって衝撃吸収材７２の内部は複数の区画に区分される。すなわち、第１実施形態と同様に樹脂フィルム７４は下金型１２の内面に沿った形状でこれと接触する被覆部７４Ａと、衝撃吸収材７２の内部にインサートされ、これを複数の区画に区分する堰部７４Ｂとを備えている。この堰部７４Ｂは上金型１４に接触するほど上方まで延設され、衝撃吸収材７２を完全に区分する形状であっても、あるいは高さ方向の途中まで設けられ、衝撃吸収材７２を途中まで区分する形状の何れであってもよい点もまた第１実施形態と同様である。
【００７１】
更に、液状の硬質ポリウレタン発泡材料を下金型１２内に注入し、上金型１４を閉じ、注入した硬質ポリウレタン発泡材料を発泡させて膨張させる。膨脹が終了した段階で上金型１４を型開きし、エアー導入・吸引装置を作動させて、エアー管２２、空気室Ｓ、及びエアー連通孔２４を介して、樹脂フィルム７４と下型キャビティ１６との間隙Ｎにエアーを吹き込み、成形品であるフィルム付き衝撃吸収材７０を樹脂フィルム７４と共に押し上げる。
【００７２】
本実施形態では、離型フィルムを用いない簡易な手法でフィルム付き衝撃吸収材７０を成形することができる。そして、たとえ衝撃吸収材７２の表面形状が複雑であっても、第１実施形態ほど容易ではないが、樹脂フィルム７４が衝撃吸収材７２の意図した位置、形状に容易に高精度で配置されたフィルム付き衝撃吸収材７０を製造することができる。
【００７３】
なお、必要により下型キャビティ１６の表面に離型剤を塗布しておいてもよく、また、下型キャビティ１６の表面にフッ素樹脂コーティングしておくことも可能である。
【００７４】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図７（Ａ）に示すように、本実施形態で使用する樹脂フィルム３５は図４に示す第１実施形態の樹脂フィルム３４に比べ、樹脂フィルム３５が所謂バスタブ状の容器形状とされておらず、堰部３５Ｂの両側面が空いており単純な帯状の形状とされ、これにより成型されたフィルム付き衝撃吸収材３１は、図７（Ｂ）に示すように表面積において被覆部分３２Ｂの占める割合の少ない形状とされる。
【００７５】
本実施形態によれば、樹脂フィルム３５を図７（Ａ）のように単純な一枚板を折り曲げた形状とすることで加工を容易なものとし、また露出部分３２Ａと被覆部分３２Ｂとの衝撃吸収性能の差を小さくしたい場合に、例えば図７（Ｂ）のように樹脂フィルム３５に拘束される部分のうち更に２面が露出部分３２Ｃとされるため、両者の衝撃吸収性能を近付けることができる。
【００７６】
さらに、堰部３５Ｂの両側面もしくは側面の一方が完全に開放されておらず、深さ方向の途中まで樹脂フィルム３４が存在して容器形状を形成していてもよい。これにより、求められる衝撃吸収性能の差によって第１実施形態と本実施形態、あるいは図７（Ｃ）に示すように堰部３６Ｂに接する１面のみを空けた両実施形態の中間形状などから任意の形状を性能に応じて適宜選択することができ、所望の衝撃吸収性能を備えたフィルム付き衝撃吸収材とすることができる。
【００７７】
なお、本発明の使用例としては、自動車の内装に組み込まれた衝撃吸収材が挙げられる。例えば図１０（Ａ）に示すように自動車の乗員はその体格によって最適なシートポジションが異なるが、主として車体前後方向にシートをスライドさせて最適なポジションを得ている。
【００７８】
この時、体格の大きい人Ｐ１はシートを車体後方に、体格の小さい人Ｐ２はシートを車体前方に調整するが、身体の後方すなわち腰を左右方向からサポートする衝撃吸収材は堅め、身体の前方すなわち腹を左右方向からサポートする衝撃吸収材は柔らかめが望ましい。このため、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように車体前後方向で衝撃吸収性能（変位／入力の関係）の異なる複数種類の衝撃吸収材を一体成型する必要がある。本発明の構成を適用することで、上記の要求を好適に満たす衝撃吸収材とすることができる。
【００７９】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。例えば、第１実施形態では真空成形された離型フィルム１８を下金型１２にしか配設していないが、上金型１４にも同様にポリプロピレンフィルムを配設することができる。特に上金型１４にキャビティを有し、そのキャビティ形状が複雑な場合では、上金型１４のキャビティと同形状に真空成形した離型フィルムを配設することが好ましい。
また図１０（Ａ）に示すようにフィルム付き衝撃吸収材３０が設けられる面は車内の側壁であっても、あるいは天井などの内面であってもよく、また場所による衝撃吸収性能の変化は図１０（Ａ）に示す方向に限らず、分布の異なるものを複数配置するなど種々の応用が考えられる。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 金型
１２ 下金型
１４ 上金型
１８ 離型フィルム
３０ フィルム付き衝撃吸収材
３２ 衝撃吸収材
３２Ａ 露出部分
３２Ｂ 被覆部分
３４ 樹脂フィルム
３４Ａ 被覆部分
３４Ｂ 堰部
３５ 樹脂フィルム
７０ フィルム付き衝撃吸収材
７２ 衝撃吸収材
７２Ａ 露出部分
７２Ｂ 被覆部分
７４ 樹脂フィルム
７４Ａ 被覆部分
７４Ｂ 堰部
Ｓ 空気室
θ テーパー角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は衝撃吸収材およびその製造方法に係り、特に自動車の内装に組み込まれ、車輌衝突時において乗員が受ける衝撃を吸収するフィルム付き衝撃吸収材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などの内装に用いられる衝撃吸収材においては、衝撃吸収性能の異なる部材を一体成型することが提案されている。
【０００３】
上記のような衝撃吸収材の製造方法の例として、成型金型の下型に堰（境界設定部材）を設け、堰で区切られた各区分に複数の異なる材料を供給することによって、複数の異なる衝撃性能をもつ部材を一体成型し、製造する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、硬質ポリウレタンフォームなどの衝撃吸収材に布状体、メッシュ状体などのサポータ層を一体に発泡成形する製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１９３０５６号公報
【特許文献２】特開２００７−２２１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では堰の高さ（衝撃吸収材内部における深さ）が大きければ、脱型時あるは成型後の使用時に境界部分となる堰の強度が不足する虞があり、また堰の高さが不足すれば発泡原料（硬質ウレタンフォームなど）の投入条件等によっては、複数の異なる原料を投入しても両者の境界が一定とならず、衝撃吸収材としての性能（弾性、硬度、およびその分布）が製品毎に安定しにくくなる虞がある。加えて、複数の発泡原料を区別して用いる必要があるため工程も複雑となり、コストも高くなる虞がある。
【０００７】
また上記特許文献２に記載の衝撃吸収材は布状体、メッシュ体などのサポータ層を衝撃吸収材の表面に一体的に発泡成形するため、部位によって衝撃吸収性能などの物性の異なる衝撃吸収材とすることは難しく、衝撃吸収材の表面の一部のみにサポータ層を設けることは、衝撃吸収材の表面形状が複雑なものとなれば、その面形状への対応が加工面、精度面において難しくなる欠点が存在する。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮して、部位によって衝撃吸収性能が可変であり、かつ複雑な表面形状の形成が可能で製造精度の高い衝撃吸収材およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、金型で成型される硬質ポリウレタンフォーム製の衝撃吸収材本体と、金型成型前に前記金型の内面形状の一部に沿った形状に事前成型され、金型成型時には前記硬質ポリウレタンフォームと一体成型される樹脂フィルムと、を備え、前記樹脂フィルムは前記衝撃吸収材本体の表面の一部を被覆し、内部にインサートされた前記樹脂フィルムの一部は堰として前記衝撃吸収材の少なくとも一部を区分することを特徴とする。
【００１０】
上記の発明では、硬質ポリウレタンフォーム製の衝撃吸収材を、事前に成型され金型の内面形状に沿った形状の樹脂フィルムで表面の一部のみを部分的に被覆することで、部位によって衝撃吸収性能の異なる衝撃吸収材とすることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記樹脂フィルムは前記金型に接触する面、および前記衝撃吸収材本体を区分する堰からなる容器を構成していることを特徴とする。
【００１２】
上記の発明では、樹脂フィルムを容器型とすることで、金型と樹脂フィルムとの間に発泡原料が流れ込み樹脂フィルムが金型から浮いてしまう事態を回避し、また成型後の衝撃吸収材の表面からの粉落ちも抑えることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記樹脂フィルムは前記金型に接触する面、および前記衝撃吸収材本体を区分する堰からなる容器を構成し、前記容器は底面と前記堰以外の少なくとも一面が開放されていることを特徴とする。
【００１４】
上記の発明では、樹脂フィルムの容器において側面の少なくとも一方が開放されているため、樹脂フィルムで表面を被覆されている面と被覆されていない面とで衝撃吸収物性を変えることができ、成型後の衝撃吸収材性能において所望の分布あるいは方向性を持たせることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記樹脂フィルムは前記金型に接触する底面、前記衝撃吸収材本体を区分する堰、および前記堰と対向する側面からなる帯を形成していることを特徴とする。
【００１６】
上記の発明では、衝撃吸収材の表面一部を被覆する樹脂フィルムを、容器ではなく両側面の開放された帯とすることで、より簡易な方法・構造で、部位によって衝撃吸収性能の異なる衝撃吸収材とすることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記樹脂フィルムは真空成型により形成されたことを特徴とする。
【００１８】
上記の発明では、樹脂フィルムは後加工ではなく真空成型により金型の内面形状に合わせて形成することで、容易に所望の形状に合わせることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記樹脂フィルムはポリカーボネートあるいはポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする。
【００２０】
上記の発明では、樹脂フィルムは硬質ウレタンと接着性のよいポリカーボネートあるいはポリエチレンテレフタレートとしたことで、金型からの脱型時に取れてしまう、または樹脂フィルムを境に割れてしまうなどの虞がない衝撃吸収材とすることができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、車両内部の壁に設けられ、車体後方側の表面を前記樹脂フィルムで被覆されたことを特徴とする。
【００２２】
上記の発明では、車体後方側の表面を樹脂フィルムで被覆された衝撃吸収材とすることで、衝撃吸収材の衝撃吸収性能を大柄で重い乗員が接触する車体後方側で吸収エネルギーが大きく、小柄で軽い乗員が接触する前方側で吸収エネルギーを小さく設定することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、車両内部の側壁に設けられ、車体上方側の表面を前記樹脂フィルムで被覆されたことを特徴とする。
【００２４】
上記の発明では、車体上方側の表面を樹脂フィルムで被覆された衝撃吸収材とすることで、衝撃吸収材の衝撃吸収性能を大柄で重い乗員が接触する車体上方側で吸収エネルギーが大きく、小柄で軽い乗員が接触する下方側で吸収エネルギーを小さく設定することができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、金型成型前に前記金型の内面形状の一部に沿った形状に樹脂フィルムを事前成型し、前記樹脂フィルムを前記金型内に配置した後に硬質ポリウレタンフォームを前記金型に注入し、金型成型時には前記ポリウレタンフォームと前記樹脂フィルムとを一体成型することで衝撃吸収材を形成し、前記樹脂フィルムが前記衝撃吸収材本体の表面の一部を被覆し、内部にインサートされた前記樹脂フィルムの一部によって前記衝撃吸収材は複数の区画に区分されることを特徴とする。
【００２６】
上記の発明では、硬質ポリウレタンフォーム製の衝撃吸収材を、事前に成型され金型の内面形状に沿った形の樹脂フィルムで表面の一部のみを部分的に被覆することで、部位によって衝撃吸収性能の異なる衝撃吸収材の製造方法とすることができる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、成型時には前記金型の下金型と、前記硬質ポリウレタンフォームおよび前記樹脂フィルムとの間に離型フィルムを設け、前記離型フィルムと前記下金型との間に加圧流体を注入することで成型後の前記衝撃吸収材を脱型することを特徴とする。
【００２８】
上記の発明では、離型フィルムを使用し、さらに離型フィルムと金型との間に加圧空気などの加圧流体を吹き込むことで、衝撃吸収材成型後の脱型を容易なものとすることができ、さらに脱型時の樹脂フィルムと硬質ポリウレタンフォームとの剥離防止に関しても効果を有する。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、前記離型フィルムはポリプロピレンであることを特徴とする。
【００３０】
上記の発明では、硬質ウレタンとの離型性の十分なポリプロピレンを離型フィルムに使用することで、衝撃吸収材成型後の脱型を容易なものとすることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、部位によって衝撃吸収性能が可変であり、かつ複雑な表面形状の形成が可能で製造精度の高い衝撃吸収材およびその製造方法とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフィルム付き衝撃吸収材の成形方法を示す正面断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る成形されたフィルム付き衝撃吸収材を金型から離型させる工程を示す正面断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るフィルム付き衝撃吸収材の成形方法の離型後の工程を示す正面断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る衝撃吸収材に使用される樹脂フィルムを示す斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るフィルム付き衝撃吸収材の成形方法を示す正面断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る成形されたフィルム付き衝撃吸収材を金型から離型させる工程を示す正面断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る衝撃吸収材に使用される樹脂フィルムを示す斜視図である。
【図８】本発明の実施形態に係る衝撃吸収材の使用例を示す概念図である。
【図９】本発明の実施形態に係る衝撃吸収材の樹脂フィルムで被覆された箇所と被覆されていない箇所とにおいて入力と変位の関係を示す比較図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る衝撃吸収材の使用例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。ここで、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付して、その説明を省略する。なお、以下の実施形態で得られたフィルム付き衝撃吸収材は、自動車用内装材その他の産業資材に利用され、特に自動車のドアトリムの内側に取り付け、衝突時のエネルギーを吸収して乗員を保護するなどの衝撃吸収材として好適なものである。
【００３４】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。
【００３５】
図１〜図３に示すように、本実施形態では、下金型１２と上金型１４とで構成される衝撃吸収材成形用の金型（モールド）１０を用いる。この金型１０では、下金型１２と上金型１４とが開閉自在にヒンジ結合されている。下金型１２は上部中央部に凹状の下型キャビティ１６が形成され、上金型１４はこの下型キャビティ１６の上端開放部を閉塞する蓋体として形成されており、上金型１４と下金型１２とを閉じた状態では下型キャビティ１６内の空間が上金型１４で閉じられた状態になる。
【００３６】
また、本実施形態では、下金型１２には真空成形法により予め下型キャビティ１６と同一形状に成形されたポリプロピレン製の離型フィルム１８が設置されている。この離型フィルム１８は下金型１２の上端面に固定ピン（図示せず）により止められ、下金型１２の上端面に配設されたフィルムエアーシール用パッキンと更にフィルム押え（何れも図示せず）とで挟持されて下金型１２に強固に固定されている。本発明者らの検討によると、かかる固定状態で数十回の繰り返しの脱型にてもフィルムのズレは生じない。また、脱型作業も容易に行うことができる。
【００３７】
離型フィルム１８を成形するには、フィルムの熱収縮などを考慮し、衝撃吸収材成形用の金型１０とは別であるフィルム部材成形用金型を用いて成形する。
【００３８】
さらに、金型１０で成型される硬質ポリウレタンフォームからなる衝撃吸収材３２は、表面の一部を樹脂フィルム３４で被覆される一方で内部にも樹脂フィルム３４がインサートされ、且つ樹脂フィルム３４の一部によって衝撃吸収材３２の内部は複数の区画に区分される。
【００３９】
また、下金型１２の底部には、箱状の空気室Ｓが形成されており、この空気室Ｓには、圧力調整バルブ２０を介装するエアー管２２の一端が接続され、該エアー管２２の他端は真空ポンプ等のエアー導入・吸引装置と連結されている。この空気室Ｓと下型キャビティ１６とは複数のエアー連通孔（空気穴）２４によって連通されている。
【００４０】
ここで、離型フィルム１８は上述したように、硬質ポリウレタンフォームとの分離性を良好にし、繰り返し使用が可能であるものが望ましい。即ち、硬質ポリウレタンフォームの成形品と分離するものには、プラスチック製フィルムとしてはポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムがあるが、ポリエチレンフィルムは伸び、変形が起こり易く、数回の使用しかできない。これに対し、硬質ポリウレタンフォームとの分離時に伸び、変形が少なく、かつ分離性の良いポリプロピレンのフィルムを使用することが上記の観点より好ましい。
【００４１】
また、硬質ポリウレタンフォームは、軟質ウレタンフォームと異なり、許容範囲を超えた力を加えると座屈変形、つまり破壊してしまうものである。一方、離型時には硬質ポリウレタンフォームは内部の反応熱で膨張しており、金型１０の側面を０．５〜１ｋｇ／ｃｍ2 程度の力で押している。このような力で硬質ポリウレタンフォームで形成された衝撃吸収材３２が金型１０の側面を押していても、本実施形態では、上記のように離型フィルム１８を金型１０に設置し、離型フィルム１８と下型キャビティ１６との間に空気圧を加えることで、比較的スムーズに成形品が下金型１２から上がってくる、つまり離型させることができる。
【００４２】
このポリプロピレンフィルムの厚さは０．３〜１．０ｍｍ、特に０．３〜０．６ｍｍであることが好適である。０．３ｍｍよりも薄いと十分な強度が維持できず、成形時にフィルムが破損する場合がある。一方、１．０ｍｍよりも厚くなると、製品寸法誤差が大きくなり、金型を大きめに作らざるを得ない問題が生じ、脱型時のフィルムの変形が起こりにくくなり、また、成形品の形状によって複雑なものはフィルムとウレタンが分離しにくくなる場合が起きる。
【００４３】
また、ポリプロピレンフィルムからなる離型フィルム１８は、予め真空成形法によって成形しておくことが望ましい。なお、予め成形しておかないと、硬質ポリウレタン発泡材料で発泡、成形し、脱型した後、離型フィルム１８を元の状態に十分に追随、復元させることが難しくなる虞がある。
【００４４】
また、真空成形法ではなく、プレス成形法により所定の形状に形成した場合、このプレス成形法では、雄型形状のコーナー部が局部的に押されて製造されることになるため、形状が完全に下型キャビティ１６に沿うことがやや困難で、下金型１２からの浮きが生じ易い。また、離型フィルムのコーナー部が破れ易く、耐久性が劣る。特に下型キャビティ１６が深い形状の場合には狭い隙間を薄いフィルムがすべり、伸ばされることになるので、離型フィルムが薄くなり易い。また、離型フィルムに均等に力が加わることが必要であるが、フィルム厚が薄いため、上金型１４が離型フィルムを均等に押すことが困難となり、片当たりして、成形品に薄さがでたりキャビティ形状にピッタリと合うものを製造することができない場合が考えられる。なお、真空成形法は公知の方法を採用し得るが、本実施形態では、ポリプロピレンフィルムを１８０〜２００℃、１５〜２０秒間程度加熱したものを真空成形することがよい。
【００４５】
以下、金型１０を用い、硬質ポリウレタンフォームからなる衝撃吸収材３２と樹脂フィルム３４とが一体的に成形されてなるフィルム付き衝撃吸収材３０を製造することについて説明する。
【００４６】
本実施形態では、予め、下金型１２のキャビティ形状に沿った外形の樹脂フィルム３４を成形しておく。樹脂フィルム３４の材質は本実施形態ではポリカーボネイトである。樹脂フィルム３４を成形するには、離型フィルム１８を成形する際に用いたフィルム部材成形用金型で真空成形法により成形する。
【００４７】
樹脂フィルム３４は例えば図４に示すような所謂バスタブ形の容器形状でよく、下金型１２の内面に沿ってこれと接する露出部３４Ａと、衝撃吸収材３０を複数区画に区分する堰部３４Ｂとを備え、溶融した硬質ポリウレタン発泡材料を注入する方向（上）が開いた容器形状として形成される。
【００４８】
この成形された樹脂フィルム３４を下金型１２内に配置する。その際、エアー導入・吸収装置で空気吸引して離型フィルム１８を下型キャビティ１６に沿った成形開始前の形状（図１、図３参照）にしておき、この離型フィルム１８の上側に樹脂フィルム３４を配置する。
【００４９】
このとき樹脂フィルム３４の一方の壁として設けられ、衝撃吸収材３２の内部にインサートされ、これを複数の区画に区分する堰部３４Ｂは、図１に示すように上金型１４に接触するほど上方まで延設され、衝撃吸収材３２を完全に区分する形状であってもよく、あるいは高さ方向の途中まで設けられ、衝撃吸収材３２を途中まで区分する形状であってもよい。
【００５０】
更に、溶融した硬質ポリウレタン発泡材料を下金型１２内の樹脂フィルム３４の内外を埋めるようにに注入し、上金型１４を閉じる（図１参照）。
【００５１】
そして、注入した硬質ポリウレタン発泡材料を発泡させて膨張させる。膨脹が終了した段階で上型を型開きし、エアー導入・吸引装置を作動させ、エアー管２２、空気室Ｓ、及びエアー連通孔２４を介して、離型フィルム１８と下型キャビティ１６との間隙Ｎにエアーを吹き込み、図２に示すように、成形品を構成する衝撃吸収材３２を樹脂フィルム３４と共に押し上げる。
【００５２】
その際、離型フィルム１８は端部のみ下金型１２に固定されているので、空気圧で離型フィルム１８とフィルム付き衝撃吸収材３０とが押し上げられ、このときに離型フィルム１８が樹脂フィルム３４および樹脂フィルム３４で被覆されていない衝撃吸収材３２から分離することになる。所定量の空気を入れると所定位置で離型フィルム１８の浮き上がりが止まり、図２に示すように、フィルム付き衝撃吸収材３０が金型１０から離型（脱型）される。
【００５３】
離型（脱型）の際の空気圧は０．５ｋｇ／ｃｍ2以上、特に１〜５ｋｇ／ｃｍ2 であることが好ましい。なお、成形品の形状や大きさにより異なるが、工場エアー圧５ｋｇ／ｃｍ2 付近にまで高めれば、ほとんどの形状の成形品を離型させることができる。また通常は、間隙Ｎに注入される流体は空気を用いるが、空気に替えて水などの液体を用いてもよい。
【００５４】
硬質ポリウレタン発泡原料としては、ポリヒドロキシ化合物とポリイソシアネート化合物とを主成分とし、更に触媒、発泡剤、整泡剤、難燃剤、その他の助剤を所望により配合したものを使用し得る。これらの成分としては硬質ポリウレタンフォームの製造に通常使用する公知のものを使用でき、またその使用量も常用量とすることができる。
【００５５】
なお、成形品であるフィルム付き衝撃吸収材３０には抜きテーパーを設けることが脱型を容易にし、押し上げる際にヘコミや傷等が生じることなく、抵抗力も少なくなるため好ましい。このため、フィルム付き衝撃吸収材３０の厚さや大きさにより異なるが３°以上、特に３°〜５°の範囲にテーパー角度θ（図１参照）を形成することが好適である。
【００５６】
その後、エアー導入・吸引装置を作動させて離型フィルム１８と下型キャビティ１６との間のエアーを吸引すると、図３に示すように、離型フィルム１８は予め真空成形されているので容易に元の形状に戻ることができ、下型キャビティ面上に再設置されて、離型フィルム１８の再使用が可能となる。従って、効率よく確実にキュア時間を縮めることが可能となり、一回の成形にかかるモールド使用時間を短縮して単位時間当りの成形回数を増やし生産性を上げることができる。また、エアーにより、成形品であるフィルム付き衝撃吸収材３０）を全体的に均等に押し上げることができるため、フィルム付き衝撃吸収材３０に無理な力がかからず、特に８０℃±１０℃でのキュア時間を効果的に縮めることができ、これによりモールド使用時間を短縮して単位時間当たりの成形回数を約３０％も増やして生産性を上げることができる。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態では、下型キャビティ１６に沿った外形を有する樹脂フィルム３４を予め成形する。この成形では、フィルムの熱収縮などを考慮し、衝撃吸収材成形用の金型１０とは別のフィルム部材成形用金型を用いて真空成形している。
【００５８】
従って、この場合樹脂フィルム３４を予め成形せずに離型フィルム１８の上側に樹脂フィルムを単に配置して硬質ポリウレタン発泡材料を注入してフィルム付き衝撃吸収材を成形した場合に比べ、たとえ衝撃吸収材３２の表面形状が複雑であっても、樹脂フィルム３４が衝撃吸収材３２の意図した位置、形状に容易に高精度で配置されて被覆部分３２Ｂを形成し、しかも被覆部分３２Ｂを被覆する樹脂フィルム３４が剥がれ難い衝撃吸収材とすることができる。
【００５９】
すなわち、例えば図８（Ａ）に示すようにフィルム付き衝撃吸収材３０が比較的単純な形状であれば成型後に樹脂フィルム３４を貼付する方法も考えられるが、図８（Ｂ）のように複雑な表面形状であった場合、この表面に樹脂フィルム３４を正しく貼付することは工数、工作精度等の点から難しいのに対して、上記のように本発明に係る製造方法を用いることによって、例えば図８（Ｃ）に示すように複雑な表面形状の衝撃吸収材であっても所望の位置に樹脂フィルム３４を設けることができる。
【００６０】
そして、樹脂フィルム３４を成形する際に真空成形で成形しているので、樹脂フィルム３４の外形が複雑な形状であっても樹脂フィルム３４を容易に製造することができる。また、樹脂フィルム３４を成形する金型として、離型フィルム１８を成形したフィルム部材成形用金型を用いることができる。従って、新たに金型を設置する必要がない。また当然、離型フィルム１８と樹脂フィルム３４とで別個の金型を使用してもよい。
【００６１】
また、樹脂フィルム３４の材質をポリカーボネイトとしている。ポリカーボネイトは硬質ポリウレタンフォームとの接着性が良いので、衝撃吸収材３２の表面に樹脂フィルム３４を確実に配置して好適に固定することができる。なお、ポリエチレンテレフタレートも硬質ポリウレタンフォームとの接着性が良いので、樹脂フィルム３４の材質をポリカーボネイトでなくポリエチレンテレフタレートとしても、同様に、衝撃吸収材３２の表面に樹脂フィルム３４を確実に配置して固定することができる。また、樹脂フィルム３４の材質として熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）を用いてもよい。
【００６２】
さらに樹脂フィルム３４の厚さは０．０５〜１．０ｍｍの範囲が望ましい。すなわち、厚さ０．０５ｍｍ未満では強度が不足して破れる虞があり、厚さ１．０ｍｍ超では衝撃吸収材３２の吸収エネルギーが大きくなり、衝撃吸収性能が損なわれる虞があるためである。
【００６３】
また、下金型１２に離型フィルム１８を取り付け、フィルム付き衝撃吸収材３０を下金型１２から離型させる際に、離型フィルム１８と下型キャビティ１６との間を空気で加圧することで樹脂フィルム３４を離型フィルム１８から分離させている。これにより、樹脂フィルム３４の外形形状が複雑であっても、金型からの離型が容易である。
【００６４】
更に、本実施形態においては離型フィルム１８の材質をポリプロピレンとしている。ポリプロピレン製の離型フィルム１８はポリカーボネイト製の樹脂フィルム３４との離型性に優れている。従って、離型させる際に離型フィルム１８と被覆部分３２Ｂを形成する樹脂フィルム３４との分離が容易である。また、ポリプロピレンは硬質ポリウレタンフォームとの離型性に優れている。従って、硬質ポリウレタンフォームからなる衝撃吸収材３２の露出部分３２Ａと離型フィルム１８との接着部位が生じていても、衝撃吸収材３２を離型フィルム１８から容易に離脱させることができる。更に、ポリプロピレンは金型１０との離型性がよいので、離型させる際に離型フィルム１８を金型１０から容易に分離させることができる。
【００６５】
また、フィルム付き衝撃吸収材３０を成形する際に樹脂フィルム３４の内側に硬質ポリウレタン発泡材料を注入しており、衝撃吸収材３２の被覆部分３２Ｂは樹脂フィルム３４の内側に成形される。従って、被覆部分３２Ｂにおいては衝撃吸収材３２から硬質ポリウレタンフォームの粉落ち現象を低減することができる。
【００６６】
このようにして形成されたフィルム付き衝撃吸収材３０では、衝撃吸収材３２の表面に樹脂フィルム３４が一部インサートされる形で一体的に配置され、露出部分３２Ａと被覆部分３２Ｂとを備えた構造とされている。従って、フィルム付き衝撃吸収材３０に衝撃が加えられた際には露出部分３２Ａと被覆部分３２Ｂとでは図９に示すように異なる衝撃吸収性能を示し、１個のフィルム付き衝撃吸収材３０で、場所によって衝撃吸収性能の異なる衝撃吸収材とすることができる。
【００６７】
さらに、樹脂フィルム３４が下金型１２の内面に沿った容器の形状をしている部分では下金型１２と樹脂フィルム３４との間に衝撃吸収材３０を形成する硬質ポリウレタンが流れ込みにくいため樹脂フィルム３４の浮きを防止し、樹脂フィルム３４の位置精度を高めることができる。同時に樹脂フィルム３４を一部、衝撃吸収材３２の内部にインサートすることにより、樹脂フィルム３４で衝撃吸収性材３２を塊として拘束することができ、樹脂フィルム３４で被覆された被覆部分３２Ｂの衝撃吸収性能をさらに露出部分３２Ａよりも硬いものとすることもできる。
【００６８】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図５、図６に示すように、本実施形態では、第１実施形態に比べ、金型１０に離型フィルムを取り付けずにフィルム付き衝撃吸収材７０を成形する。
【００６９】
本実施形態でも、第１実施形態と同様、予め、下金型１２のキャビティ形状に沿った外形の樹脂フィルム７４を成形する。そして、成形された樹脂フィルム７４を下金型１２内に配置する。
【００７０】
また、金型１０で成型される硬質ポリウレタンフォームからなる衝撃吸収材７２は、表面の一部を樹脂フィルム７４で被覆される一方で内部にも樹脂フィルム７４がインサートされ、且つ樹脂フィルム７４の一部によって衝撃吸収材７２の内部は複数の区画に区分される。すなわち、第１実施形態と同様に樹脂フィルム７４は下金型１２の内面に沿った形状でこれと接触する被覆部７４Ａと、衝撃吸収材７２の内部にインサートされ、これを複数の区画に区分する堰部７４Ｂとを備えている。この堰部７４Ｂは上金型１４に接触するほど上方まで延設され、衝撃吸収材７２を完全に区分する形状であっても、あるいは高さ方向の途中まで設けられ、衝撃吸収材７２を途中まで区分する形状の何れであってもよい点もまた第１実施形態と同様である。
【００７１】
更に、液状の硬質ポリウレタン発泡材料を下金型１２内に注入し、上金型１４を閉じ、注入した硬質ポリウレタン発泡材料を発泡させて膨張させる。膨脹が終了した段階で上金型１４を型開きし、エアー導入・吸引装置を作動させて、エアー管２２、空気室Ｓ、及びエアー連通孔２４を介して、樹脂フィルム７４と下型キャビティ１６との間隙Ｎにエアーを吹き込み、成形品であるフィルム付き衝撃吸収材７０を樹脂フィルム７４と共に押し上げる。
【００７２】
本実施形態では、離型フィルムを用いない簡易な手法でフィルム付き衝撃吸収材７０を成形することができる。そして、たとえ衝撃吸収材７２の表面形状が複雑であっても、第１実施形態ほど容易ではないが、樹脂フィルム７４が衝撃吸収材７２の意図した位置、形状に容易に高精度で配置されたフィルム付き衝撃吸収材７０を製造することができる。
【００７３】
なお、必要により下型キャビティ１６の表面に離型剤を塗布しておいてもよく、また、下型キャビティ１６の表面にフッ素樹脂コーティングしておくことも可能である。
【００７４】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図７（Ａ）に示すように、本実施形態で使用する樹脂フィルム３５は図４に示す第１実施形態の樹脂フィルム３４に比べ、樹脂フィルム３５が所謂バスタブ状の容器形状とされておらず、堰部３５Ｂの両側面が空いており単純な帯状の形状とされ、これにより成型されたフィルム付き衝撃吸収材３１は、図７（Ｂ）に示すように表面積において被覆部分３２Ｂの占める割合の少ない形状とされる。
【００７５】
本実施形態によれば、樹脂フィルム３５を図７（Ａ）のように単純な一枚板を折り曲げた形状とすることで加工を容易なものとし、また露出部分３２Ａと被覆部分３２Ｂとの衝撃吸収性能の差を小さくしたい場合に、例えば図７（Ｂ）のように樹脂フィルム３５に拘束される部分のうち更に２面が露出部分３２Ｃとされるため、両者の衝撃吸収性能を近付けることができる。
【００７６】
さらに、堰部３５Ｂの両側面もしくは側面の一方が完全に開放されておらず、深さ方向の途中まで樹脂フィルム３４が存在して容器形状を形成していてもよい。これにより、求められる衝撃吸収性能の差によって第１実施形態と本実施形態、あるいは図７（Ｃ）に示すように堰部３６Ｂに接する１面のみを空けた両実施形態の中間形状などから任意の形状を性能に応じて適宜選択することができ、所望の衝撃吸収性能を備えたフィルム付き衝撃吸収材とすることができる。
【００７７】
なお、本発明の使用例としては、自動車の内装に組み込まれた衝撃吸収材が挙げられる。例えば図１０（Ａ）に示すように自動車の乗員はその体格によって最適なシートポジションが異なるが、主として車体前後方向にシートをスライドさせて最適なポジションを得ている。
【００７８】
この時、体格の大きい人Ｐ１はシートを車体後方に、体格の小さい人Ｐ２はシートを車体前方に調整するが、身体の後方すなわち腰を左右方向からサポートする衝撃吸収材は堅め、身体の前方すなわち腹を左右方向からサポートする衝撃吸収材は柔らかめが望ましい。このため、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように車体前後方向で衝撃吸収性能（変位／入力の関係）の異なる複数種類の衝撃吸収材を一体成型する必要がある。本発明の構成を適用することで、上記の要求を好適に満たす衝撃吸収材とすることができる。
【００７９】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。例えば、第１実施形態では真空成形された離型フィルム１８を下金型１２にしか配設していないが、上金型１４にも同様にポリプロピレンフィルムを配設することができる。特に上金型１４にキャビティを有し、そのキャビティ形状が複雑な場合では、上金型１４のキャビティと同形状に真空成形した離型フィルムを配設することが好ましい。
また図１０（Ａ）に示すようにフィルム付き衝撃吸収材３０が設けられる面は車内の側壁であっても、あるいは天井などの内面であってもよく、また場所による衝撃吸収性能の変化は図１０（Ａ）に示す方向に限らず、分布の異なるものを複数配置するなど種々の応用が考えられる。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 金型
１２ 下金型
１４ 上金型
１８ 離型フィルム
３０ フィルム付き衝撃吸収材
３２ 衝撃吸収材
３２Ａ 露出部分
３２Ｂ 被覆部分
３４ 樹脂フィルム
３４Ａ 被覆部分
３４Ｂ 堰部
３５ 樹脂フィルム
７０ フィルム付き衝撃吸収材
７２ 衝撃吸収材
７２Ａ 露出部分
７２Ｂ 被覆部分
７４ 樹脂フィルム
７４Ａ 被覆部分
７４Ｂ 堰部
Ｓ 空気室
θ テーパー角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型で成型される硬質ポリウレタンフォーム製の衝撃吸収材本体と、
金型成型前に前記金型の内面形状の一部に沿った形状に事前成型され、金型成型時には前記硬質ポリウレタンフォームと一体成型される樹脂フィルムと、を備え、
前記樹脂フィルムは前記衝撃吸収材本体の表面の一部を被覆し、
内部にインサートされた前記樹脂フィルムの一部は堰として前記衝撃吸収材の少なくとも一部を区分することを特徴とする衝撃吸収材。
【請求項２】
前記樹脂フィルムは前記金型に接触する面、および前記衝撃吸収材本体を区分する堰からなる容器を構成していることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収材。
【請求項３】
前記樹脂フィルムは前記金型に接触する面、および前記衝撃吸収材本体を区分する堰からなる容器を構成し、前記容器は底面と前記堰以外の少なくとも一面が開放されていることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収材。
【請求項４】
前記樹脂フィルムは前記金型に接触する底面、前記衝撃吸収材本体を区分する堰、および前記堰と対向する側面からなる帯を形成していることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収材。
【請求項５】
前記樹脂フィルムは真空成型により形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の衝撃吸収材。
【請求項６】
前記樹脂フィルムはポリカーボネートあるいはポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の衝撃吸収材。
【請求項７】
車両内部の壁に設けられ、車体後方側の表面を前記樹脂フィルムで被覆されたことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の衝撃吸収材。
【請求項８】
車両内部の側壁に設けられ、車体上方側の表面を前記樹脂フィルムで被覆されたことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の衝撃吸収材。
【請求項９】
金型成型前に前記金型の内面形状の一部に沿った形状に樹脂フィルムを事前成型し、
前記樹脂フィルムを前記金型内に配置した後に硬質ポリウレタンフォームを前記金型に注入し、
金型成型時には前記ポリウレタンフォームと前記樹脂フィルムとを一体成型することで衝撃吸収材を形成し、
前記樹脂フィルムが前記衝撃吸収材本体の表面の一部を被覆し、内部にインサートされた前記樹脂フィルムの一部によって前記衝撃吸収材は複数の区画に区分されることを特徴とする衝撃吸収材の製造方法。
【請求項１０】
成型時には前記金型の下金型と、前記硬質ポリウレタンフォームおよび前記樹脂フィルムとの間に離型フィルムを設け、前記離型フィルムと前記下金型との間に加圧流体を注入することで成型後の前記衝撃吸収材を脱型することを特徴とする請求項９に記載の衝撃吸収材の製造方法。
【請求項１１】
前記離型フィルムはポリプロピレンであることを特徴とする請求項１０に記載の衝撃吸収材の製造方法。
【請求項１】
金型で成型される硬質ポリウレタンフォーム製の衝撃吸収材本体と、
金型成型前に前記金型の内面形状の一部に沿った形状に事前成型され、金型成型時には前記硬質ポリウレタンフォームと一体成型される樹脂フィルムと、を備え、
前記樹脂フィルムは前記衝撃吸収材本体の表面の一部を被覆し、
内部にインサートされた前記樹脂フィルムの一部は堰として前記衝撃吸収材の少なくとも一部を区分することを特徴とする衝撃吸収材。
【請求項２】
前記樹脂フィルムは前記金型に接触する面、および前記衝撃吸収材本体を区分する堰からなる容器を構成していることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収材。
【請求項３】
前記樹脂フィルムは前記金型に接触する面、および前記衝撃吸収材本体を区分する堰からなる容器を構成し、前記容器は底面と前記堰以外の少なくとも一面が開放されていることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収材。
【請求項４】
前記樹脂フィルムは前記金型に接触する底面、前記衝撃吸収材本体を区分する堰、および前記堰と対向する側面からなる帯を形成していることを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収材。
【請求項５】
前記樹脂フィルムは真空成型により形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の衝撃吸収材。
【請求項６】
前記樹脂フィルムはポリカーボネートあるいはポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の衝撃吸収材。
【請求項７】
車両内部の壁に設けられ、車体後方側の表面を前記樹脂フィルムで被覆されたことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の衝撃吸収材。
【請求項８】
車両内部の側壁に設けられ、車体上方側の表面を前記樹脂フィルムで被覆されたことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の衝撃吸収材。
【請求項９】
金型成型前に前記金型の内面形状の一部に沿った形状に樹脂フィルムを事前成型し、
前記樹脂フィルムを前記金型内に配置した後に硬質ポリウレタンフォームを前記金型に注入し、
金型成型時には前記ポリウレタンフォームと前記樹脂フィルムとを一体成型することで衝撃吸収材を形成し、
前記樹脂フィルムが前記衝撃吸収材本体の表面の一部を被覆し、内部にインサートされた前記樹脂フィルムの一部によって前記衝撃吸収材は複数の区画に区分されることを特徴とする衝撃吸収材の製造方法。
【請求項１０】
成型時には前記金型の下金型と、前記硬質ポリウレタンフォームおよび前記樹脂フィルムとの間に離型フィルムを設け、前記離型フィルムと前記下金型との間に加圧流体を注入することで成型後の前記衝撃吸収材を脱型することを特徴とする請求項９に記載の衝撃吸収材の製造方法。
【請求項１１】
前記離型フィルムはポリプロピレンであることを特徴とする請求項１０に記載の衝撃吸収材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１６３３６２（Ｐ２０１１−１６３３６２Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３２９３（Ｐ２０１０−２３２９３）
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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