JP2001226597A - 粘弾性体およびこれを備えた乗物用シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実際に使用される環境下において、特性値が
変化しにくく劣化しにくい粘弾性体およびこれを備えた
乗物用シートを提供する。 【解決手段】 粘弾性体１１４を、熱可塑性エラストマ
ーからなる基体（マトリックス）樹脂に、樹脂製の複数
の中空バルーンが分散された発泡構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動や衝撃を緩和
するための粘弾性体と、この粘弾性体を備えた乗物用シ
ートとに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に高分子材料の発泡体は、衝撃吸収
材料として広く用いられており、例えば、自動車や自動
二輪車における乗物用シートのクッション材として用い
られている。この衝撃吸収材料として、中空構造体（中
空バルーン）を使用した独立気泡による発泡体は、粘弾
性を有し特に振動・衝撃吸収性に優れている。このた
め、乗物用シート内に装填する粘弾性体の構成材料とし
て用いられている。この粘弾性体は、一般に熱硬化性樹
脂を基体（マトリックス）とし、これに発泡した中空バ
ルーンが分散した発泡構造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記粘弾性
体は、マトリックスに熱硬化性樹脂を用いていたため、
未反応物質がマトリックス内にわずかではあるが残存し
ている。このため、従来の粘弾性体は、残存している未
反応物質が原因となり、時間とともにマトリックス自身
が劣化し、貯蔵弾性率などの所望とする特性値が変化し
てしまうという問題があった。

【０００４】熱硬化性樹脂は、成形材料は分子量が低
く、常温では固体のものでも加熱によって流動性となる
が、加熱を続けると分子間に反応が起こって分子量が増
大し、ついには三次元の編目構造を形成し、加熱しても
溶融しない状態に固化する。この分子量の増大から固化
に至る反応が完了していないものが未反応物質であり、
熱硬化した熱硬化性樹脂の中から完全になくすことは困
難である。そして、この未反応物質は、特に温度上昇に
より活性が高くなる物質であるため、熱硬化性樹脂を用
いた従来の粘弾性体では、実際に使用される環境での条
件などにより、貯蔵弾性率などの特性値が変化したり劣
化するなどの問題があった。

【０００５】本発明は、以上のような問題点を解消する
ためになされたものであり、実際の使用環境下において
も、特性値が変化しにくく劣化しにくい粘弾性体および
これを備えた乗物用シートを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の粘弾性体は、複
数の気泡を有する熱可塑性エラストマーから構成したも
のである。この発明によれば、熱可塑性エラストマーが
未反応物質をほとんど含まないため、粘弾性体は未反応
物質の変化による変質がほとんど発生しない。上記発明
において、粘弾性体を構成する気泡は、気体を封入した
樹脂の外殻からなる構造体である。また、熱可塑性エラ
ストマーは、スチレンとイソプレンの共重合体から構成
したものであり、この熱可塑性エラストマーは、所定の
溶媒と混合して用いようとしたものである。この溶媒
は、パラフィン系プロセスオイルを用いればよい。

【０００７】また、本発明に係る乗物用シートは、上記
粘弾性体と鉛直方法に重ね合わせて配置される発泡ウレ
タンからなる発泡ウレタン体と、粘弾性体および発泡ウ
レタン体からなるクッション体を覆うシート表皮とから
構成したものである。この発明によれば、熱可塑性エラ
ストマーを用いた粘弾性体からシートを構成したので、
粘弾性体においては未反応物質による変化がほとんど発
生せず、シートの塑性変形などが起きにくくなる。上記
発明において、粘弾性体を構成する熱可塑性エラストマ
ーは、ガラス転移温度または融点が８０℃以上にしたも
のである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図を参照して説明する。本実施の形態では、自動二輪車
のシートのクッション体に組み込む衝撃吸収兼振動減衰
体に粘弾性材料を用いる場合を例にして説明する。図１
は、自動二輪車の一部を示す側面図、図２は図１におけ
るＡＡ断面図である。自動二輪車には、図１に示すよう
に、シート１０１が設けられ、このシート１０１は、自
動二輪車の操縦者が着座する前部着座部１０１ａと、同
乗者が着座する後部着座部１０１ｂとが階段状に連続し
て一体に形成されている。シート１０１は、自動二輪車
のメインフレーム１０２の上方に設置された燃料タンク
１０３の後方に配置され、メインフレーム１０２の後部
から後方に延在する一対のシートレール１０４に載置さ
れた状態で固定される。

【０００９】上記シート１０１は、図２の断面図に示す
ように、金属または硬質プラスチックなどからなる板状
態のボトムシート１１１と、この上に固定されたクッシ
ョン体１１２と、クッション体１１２を覆うシート表皮
１１５とから構成されている。シート表皮１１５は、ボ
トムシート１１１の周縁に固定されている。クッション
体１１２は、発泡ウレタンからなるクッション本体１１
３と、このクッション本体１１３に覆われた本実施の形
態における粘弾性材料からなる衝撃吸収体すなわち粘弾
性体１１４とから構成されている。粘弾性体１１４は、
厚さ１０ｍｍ程度の板状に形成され、シート１０１上部
より４０ｍｍ，シート１０１下部より２０ｍｍの箇所に
配置されている。

【００１０】クッション体１１２は、粘弾性体１１４を
クッション本体の中間部に配置しているが、ボトムシー
ト１１１に載置させても、シート表皮１１５の直下に配
置するようにしてもよい。このように、鉛直方向にクッ
ション本体１１３と粘弾性体１１４とを重ね合わせるこ
とで、全体として所望の衝撃吸収性および振動吸収性を
発現するとともに、比較的高価な粘弾性体１１４の使用
量を減らしてシート１０１のコストを低減することがで
きる。

【００１１】本実施の形態では、上記粘弾性材料を、熱
可塑性エラストマーからなる基体（マトリックス）樹脂
に、樹脂製の複数の中空バルーンが分散された発泡構造
とした。なお、中空バルーンではなく、他の手法を用い
て発泡構造としてもよい。ここで、上記粘弾性体１１４
を構成する粘弾性材料について説明する。まず、熱可塑
性エラストマーについて説明すると、これは、熱硬化性
樹脂とゴム（エラストマー）との複合材料であり、例え
ば、スチレンとイソプレン（水素添加イソプレン）のブ
ロック共重合体から構成されたスチレン系のものであ
る。

【００１２】熱可塑性エラストマーは、高分子複合材料
の１つであり、例えば上記ブロック共重合体の場合、通
常のゴムと類似する低い弾性率を示し、数倍にのばして
も元に復帰する。これは、ポリスチレン部分（ハードセ
グメント）が、常温（２５℃前後）では凝集しているの
で、橋かけ（架橋）と同じ効果が起こっているためであ
る。しかし、１２０℃以上ではポリスチレンのガラス転
移温度以上になるので流動化し成形が可能になる。

【００１３】以下、上記熱可塑性エラストマーを用いた
粘弾性材料の形成について簡単に説明する。まず、熱可
塑性エラストマー１００ｐｈｒ（重量部）に対して１０
００ｐｈｒのパラフィン系プロセスオイルを加えて混練
する。パラフィン系プロセスオイルと混合することで、
熱可塑性エラストマーに、所望の柔軟性を与える。な
お、パラフィン系プロセスオイルは、熱可塑性エラスト
マーに所望の柔軟性を与えるために用いるものであり、
他の可塑剤などを添加することで所望の柔軟性を得るよ
うにしてもよい。

【００１４】つぎに、熱可塑性エラストマーとパラフィ
ン系プロセスオイルとを混練したものをある程度冷却し
た後、中空バルーン３３ｐｈｒを加えて再度混練し、中
空バルーンを発泡させることなく分散させる。そして、
未発泡の中空バルーンが分散された材料を、上記熱可塑
性エラストマーのガラス転移温度以上に加熱して流動性
をもたせ、押し出し機により押し出し形成して粘弾性材
料を板状にした粘弾性体を得る。

【００１５】上記中空バルーンは、例えばアクリロニト
リルコポリマーなどからなる高分子材料の膜から構成さ
れた外殻と、この外殻内に封入されたイソペンタンなど
の低級炭化水素の液体とから構成されている。中空バル
ーンは、図３（ａ）に示すように、外殻がアクリロニト
リルコポリマーなどの高分子樹脂からなる中空構造体３
０１内に、イソペンタンなどの低級炭化水素を常温（２
５℃前後）で液体３０２として封入したものである。中
空構造体３０１内に所定の圧力をかけてイソペンタンを
封入すれば、常温であってもイソペンタンは液化し、内
圧に拮抗する弾性を有する中空構造体３０１内に液体３
０２が封入された状態が得られる。

【００１６】図３（ａ）に示す、例えば２０００〜３０
００ｈＰａ程度の液体３０２が封入された中空バルーン
は、膜厚が１〜２μｍの中空構造体３０１の緊縛力によ
り直径が１０〜２０μｍ程度の球形に保持され、液体３
０２は未発泡の状態にある。この未発泡の中空バルーン
を、例えば１００〜２００℃程度に加熱すると、まず、
封入されている液体（イソペンタン）の蒸気圧が上昇し
て内圧が上昇する。加えて、加熱することで、外殻のア
クリロニトリルコポリマーが軟化する。以上の結果、液
体３０２の蒸気圧上昇および気化に伴う内部圧力の上昇
により、図３（ｂ）に示すように、中空構造体３０１
は、膨張して内部の体積が増大する。この状態を中空バ
ルーンの発泡という。

【００１７】加熱により発泡した中空バルーンは、加熱
の停止とともに冷却され、外殻の材料が固化して中空構
造体は内部の体積が増大した状態で固定される。また、
中空構造体の内部では、体積増加に伴う内圧の低下によ
り、温度が常温程度に低下しても、封入されているイソ
ペンタンが液化することなく気体のままの状態が維持さ
れる。この結果、発泡した中空バルーンは、常温状態に
なっても中空構造体がしぼんだ状態とはならず、気体と
なった内部物質（イソペンタンなど）の圧力により、未
発泡状態より大きくふくらんだ状態（直径１００〜２０
０μｍ程度）を維持する。

【００１８】なお、中空バルーンに封入する物質は、イ
ソペンタンに限るものではなく、イソペンタンなどであ
ってもよい。中空バルーンに封入する物質は、中空バル
ーンが未発泡の状態では液体で封入され、中空バルーン
が発泡した後は、上述した粘弾性体が使用される環境下
で気体の状態となればよい。また、外殻を構成する材料
は、アクリロニトリルコポリマーに限るものではなく、
アクリル，アクリロニトリルなどのポリマーやこれらの
コポリマーやターポリマー，ポリ塩化ビニリデンであっ
てもよい。この外殻は、発泡温度で軟化して薄膜形成が
可能であり、また、封入する液体・気体を透過しにくい
材料から選択すればよい。

【００１９】つぎに、従来の熱硬化性樹脂を用いた粘弾
性材料と、本実施の形態における熱可塑性エラストマー
を用いた粘弾性材料との性能比較について述べる。ま
ず、図１に示した自動二輪車のシート１０１は、太陽光
の照射を直接受ける場合が多く、放熱性が悪いことから
外気温よりも高い温度になることが多い。例えば、気温
４０℃において太陽光を垂直な方向から受けているシー
トは、図４に示すように、表面の温度は９０°となり、
内部の温度も表面より４０ｍｍのところで７０℃程度と
なる。

【００２０】ところが、従来の熱硬化性樹脂を用いた粘
弾性材料は、図５の黒四角に示すように、温度上昇とと
もに貯蔵弾性率が低下する。したがって、従来の熱硬化
性樹脂を用いた粘弾性材料を自動二輪車のシートのクッ
ション体の構成材料に用いると、材料自身が劣化しまた
材料の貯蔵弾性率などの特性値が変化することになる。
このような現象に対して、本実施の形態における熱可塑
性エラストマーを用いた粘弾性材料では、図５の黒丸に
示すように、温度が上昇しても貯蔵弾性率はほとんど低
下しない。このように、本実施の形態における粘弾性材
料を用いた粘弾性体によれば、実際の使用に当たって、
材料自身が劣化しまた材料の特性値が変化するなどの問
題がほとんど起こらない。また、熱硬化性樹脂を用いた
粘弾性材料は、損失係数は大きいが、熱可塑性エラスト
マーを用いた粘弾性材料は元々損失係数が小さい。

【００２１】図４にも示したように、直射日光が当たる
環境下では、自動二輪車のシートは、内部温度が８０℃
近くにまで上昇する。このとき、例えば、ガラス転移温
度が６０℃の熱可塑性エラストマーを用いた粘弾性材料
からなる粘弾性体では、８０℃に加温されると弾性を失
い流体となり、元の形状を維持することができなくな
る。したがって、粘弾性材料に用いる熱可塑性エラスト
マーは、ガラス転移温度または融点が８０℃以上のもの
を用いるようにした方がよい。

【００２２】以下の表１に、前述した本実施の形態にお
ける粘弾性体のガラス転移温度（or融点）および貯蔵弾
性率に関して示す。表１では、粘弾性体を構成する各材
料の配合比と各配合比におけるガラス転移温度（or融
点）および貯蔵弾性率に関して示している。表１中の添
加物は、パラフィン系プロセスオイルである。

【００２３】なお、上記実施の形態では、粘弾性体を自
動二輪車のシートクッション体の構成材料に用いる例を
述べたが、これに限るものではなく、自動二輪車と同
様、エンジンを搭載するための振動減衰と荒地や波浪界
面を走行し跳躍することがあるための衝撃吸収が必要で
あり、太陽光の照射を直接受けることが多い不整地走行
用小型四輪車や、小型滑走艇のシートに用いてもよい。
また、エンジン振動はなくても、路面状況により衝撃吸
収および振動減衰が要求される自転車のシートに用いて
もよい。

【００２４】また、上記実施の形態では、スチレンと水
素添加イソプレンのブロック共重合体からなる熱可塑性
エラストマーを用いるようにしたが、これに限るもので
はない。上記粘弾性材料に用いる熱可塑性エラストマー
としては、スチレンとブタジエンのブロック共重合体、
スチレンとイソプレンのブロック共重合体、スチレンと
水素添加ブタジエンのブロック共重合体を用いるように
してもよい。これらの熱可塑性エラストマーでは、スチ
レン（ポリスチレン）がハードセグメントとなり、他の
部分、例えばイソプレン（ポリイソプレン）がソフトセ
グメントとなる。

【００２５】また、上記粘弾性材料に用いる熱可塑性エ
ラストマーとしては、以下の表２に示すものを用いるよ
うにしてもよい。

【００２６】また、熱可塑性エラストマーのガラス転移
温度（or融点）に関して以下の表３に示す

【００２７】前述したように、太陽光の照射を直接受け
る場合が多い乗物用シートでは、図４に示すように、表
面に近いほど高い温度となる。言い換えれば、表面から
離れた箇所の温度はあまり高くならない。したがって、
粘弾性体をシート表皮の直下に配置する場合は、ガラス
転移温度（or融点）が９０℃以上望ましくは１００℃以
上の熱可塑性エラストマーを粘弾性体の材料として用い
る必要がある。また、粘弾性体をクッション本体の中間
部に配置する場合は、前述したように、ガラス転移温度
（or融点）が８０℃以上の熱可塑性エラストマーを用い
ればよい。また、粘弾性体をボトムシートに載置させる
場合、ガラス転移温度（or融点）が６０℃程度の熱可塑
性エラストマーを用いればよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱可塑性エラストマーが未反応物質をほとんど含まない
ため、粘弾性材料の未反応物質による変化がほとんど発
生しない。このため、本発明によれば、粘弾性体および
これを備えた乗物用シートが、実際に使用される環境下
において特性値が変化しにくく劣化しにくいという優れ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における乗物用シートを用いた自動二
輪車の一部構成を示す構成図である。

【図２】 本発明における乗物用シートの構成を示す概
略的な断面図である。

【図３】 中空バルーンを示す説明図である。

【図４】 直射日光を受けた乗物用シート内部の温度を
示す特性図である。

【図５】 粘弾性材料の貯蔵弾性率と損失係数の温度に
よる変化を示す特性図である。

【符号の説明】

１０１…シート、１０１ａ…前部着座部、１０１ｂ…前
部着座部、１０２…メインフレーム、１０３…燃料タン
ク、１０４…シートレール、１１１…ボトムシート、１
１２…クッション体、１１３…クッション本体、１１４
…粘弾性体、１１５…シート表皮。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3B096 AD07 AD08 4F071 AA12X AA22X AA34 AA75 AC02 AE01 AG28 AH07 BB01 BC07 4J002 AC08W AE05Y BG10X BP01W EA016 FB286 GN00

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の気泡を有する熱可塑性エラストマ
   ーから構成したことを特徴とする粘弾性体。
2. 【請求項２】 請求項１記載の粘弾性体において、 前記気泡は、気体を封入した樹脂の外殻からなる構造体
   であることを特徴とする粘弾性体。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の粘弾性体におい
   て、 前記熱可塑性エラストマーは、スチレンとイソプレンの
   共重合体から構成されていることを特徴とする粘弾性
   体。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項記載の粘弾
   性体において、 前記熱可塑性エラストマーは、所定の溶媒と混合された
   ものであることを特徴とする粘弾性体。
5. 【請求項５】 請求項４記載の粘弾性体において、 前記溶媒はパラフィン系プロセスオイルであることを特
   徴とする粘弾性体。
6. 【請求項６】 請求項１〜５いずれか１項記載の粘弾性
   体と、 前記粘弾性体と鉛直方向に重ね合わせて配置される発泡
   ウレタンからなる発泡ウレタン体と、 前記粘弾性体および発泡ウレタン体からなるクッション
   体を覆うシート表皮とから構成したことを特徴とする乗
   物用シート。
7. 【請求項７】 請求項６記載の乗物用シートにおいて、 前記粘弾性体を構成する熱可塑性エラストマーは、ガラ
   ス転移温度または融点が８０℃以上の成分を含むことを
   特徴とする乗物用シート。