JP2011183686A - シート用クッション材の製造方法およびシート用クッション材 - Google Patents

Abstract

【課題】 アンテナ電極を備えたシートのクッション材を低コストで提供する。
【解決手段】 熱可塑性エラストマーに強磁性の導電体微粒子を混合した所定形状の電極用シートの表面に強磁性の導電体微粒子を付着させてアンテナ電極２１を形成し、成形金型３１のキャビティ面３４に設けた磁石３５にアンテナ電極２１を磁着させ、成形金型３１内に注入したウレタン樹脂原液４０を発泡させることでアンテナ電極２１を一体に有するクッション材２２を成形する。これにより均一な厚さのアンテナ電極２１を備えたクッション材２２を低コストで製造することができ、しかもクッション材２２の表面にボイド（空洞）が発生することがない。またアンテナ電極２１がクッション材２２に強固に一体化されてクッション材２２の変形に対するアンテナ電極２１の追従性が高まるため、アンテナ電極２１の剥がれが防止されるだけでなく、乗員がシートに着座した際の感触を良好にすることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、発泡ウレタン樹脂製のクッション材の表面に導電体よりなるアンテナ電極を一体に形成したシート用クッション材と、そのシート用クッション材の製造方法とに関する。

車両のシートに乗員が着座したこと、あるいはシートに着座した乗員の体格を検知すべく、ＰＥＴやＰＥＮの絶縁シート上に銀ペーストやカーボンを含む導電インクを印刷して所定形状に切断した導電体皮膜（アンテナ電極）を、ホットメルトフィルムやアクリル系両面テープを用いてシートのクッション材の表面に貼り付けた乗員検知センサが、下記特許文献１により公知である。

特開２０００−３１８５０３号公報

しかしながら、上記従来のものは、導電体皮膜の製造工程の工程数が多く、また導電体皮膜を所定形状に切断する際に端材が発生するためにコストが増加する問題があった。また導電体皮膜をシートのクッション材に貼り付ける際に、その位置決め作業が面倒であるという問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、アンテナ電極を備えたシートのクッション材を低コストで提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、発泡ウレタン樹脂製のクッション材の表面に導電体よりなるアンテナ電極を一体に形成するシート用クッション材の製造方法であって、樹脂に強磁性の導電体微粒子を混合して所定形状の電極用シートを形成する第１工程と、前記電極用シートの表面に強磁性の導電体微粒子を付着させて前記アンテナ電極を形成する第２工程と、成形金型のキャビティ面に設けた磁石に前記アンテナ電極を磁着させる第３工程と、前記成形金型内に注入したウレタン樹脂原液を発泡させることで、前記アンテナ電極を一体に有する前記クッション材を成形する第４工程とを含むことを特徴とするシート用クッション材の製造方法が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記樹脂が熱可塑性エラストマーであることを特徴とするシート用クッション材の製造方法が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記導電体微粒子がステンレス鋼製であることを特徴とするシート用クッション材の製造方法が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、発泡ウレタン樹脂製のクッション材の表面に導電体よりなるアンテナ電極を一体に形成したシート用クッション材であって、前記アンテナ電極は、熱可塑性エラストマーよりなる樹脂に強磁性の導電体微粒子を混合した所定形状の電極用シートの表面に強磁性の導電体微粒子を付着させて構成され、前記クッション材の表面に一体に埋め込まれることを特徴とするシート用クッション材が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項４の構成に加えて、前記導電体微粒子がステンレス鋼製であることを特徴とするシート用クッション材が提案される。

尚、実施の形態の金型磁石３５は本発明の磁石に対応し、実施の形態の熱可塑性ウレタンエラストマー４１は本発明の樹脂あるいは熱可塑性エラストマーに対応する。

請求項１の構成によれば、第１工程で樹脂に強磁性の導電体微粒子を混合して所定形状の電極用シートを形成し、第２工程で電極用シートの表面に強磁性の導電体微粒子を付着させてアンテナ電極を形成し、第３工程で成形金型のキャビティ面に設けた磁石にアンテナ電極を磁着させ、第４工程で成形金型内に注入したウレタン樹脂原液を発泡させることでアンテナ電極を一体に有するクッション材を成形するので、均一な厚さのアンテナ電極を形成することができるだけでなく、クッション材の表面にボイド（空洞）が発生することがない。またアンテナ電極を絶縁シート上に印刷する工程、アンテナ電極をクッション材に貼り付ける工程、アンテナ電極をクッション材に対して位置決めする工程が不要になり、かつ絶縁シート、接着剤、両面テープ等が不要になって製造コストを節減することができる。またアンテナ電極２がクッション材に強固に一体化されてクッション材の変形に対するアンテナ電極の追従性が高まるため、アンテナ電極の剥がれや破断が防止され、しかも乗員がシートに着座した際の感触を良好にすることができる。またウレタン樹脂原液を注入および発泡する際に、導電体微粒子が磁石に磁着してアンテナ電極の位置が規制されるため、アンテナ電極の位置精度が向上する。しかも所定形状の電極用シートを形成するときに発生した端材を集めれば電極用シートとして再利用できるので、廃棄物の発生を最小限に抑えることができる。

また請求項２の構成によれば、低温でも柔軟性がある熱可塑性エラストマーを樹脂として用いたので、アンテナ電極がクッション材の変形に良好に追従して一層破断し難くなる。

また請求項３の構成によれば、導電体微粒子がステンレス鋼製であるので、乗員の発する水分（水蒸気）によってアンテナ電極が錆びるのを防止して耐久性を高めることができる。

また請求項４の構成によれば、熱可塑性エラストマーよりなる樹脂に強磁性の導電体微粒子を混合した所定形状の電極用シートの表面に強磁性の導電体微粒子を付着させて構成したアンテナ電極をクッション材の表面に一体に埋め込んだので、均一な厚さのアンテナ電極を形成することができるだけでなく、クッション材の表面にボイド（空洞）が発生することがない。またアンテナ電極を絶縁シート上に印刷する工程、アンテナ電極をクッション材に貼り付ける工程、アンテナ電極をクッション材に対して位置決めする工程が不要になり、かつ絶縁シート、接着剤、両面テープ等が不要になって製造コストを節減することができる。またアンテナ電極がクッション材に強固に一体化されてクッション材の変形に対するアンテナ電極の追従性が高まるため、アンテナ電極の剥がれや破断が防止され、しかも乗員がシートに着座した際の感触を良好にすることができる。また所定形状の電極用シートを形成するときに発生した端材を集めれば電極用シートとして再利用できるので、廃棄物の発生を最小限に抑えることができる。

また請求項５の構成によれば、導電体微粒子がステンレス鋼製であるので、乗員の発する水分（水蒸気）によってアンテナ電極が錆びるのを防止して耐久性を高めることができる。

車両のシートの斜視図。 乗員検知ユニットの構造を示す図。 クッション材の製造工程を示す図（その１）。 クッション材の製造工程を示す図（その２）。 導電体微粒子としての各種材料の適否を示す図。 実施例および比較例を対比する図。

以下、図１〜図６に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１および図２に示すように、車両のシート１１は、シートクッション１２と、シートバック１３と、ヘッドレスト１４と、乗員を検知する乗員検知ユニット１５とから構成される。

乗員検知ユニット１５は、一端が接地部１６に接地された高周波発振回路よりなる電界発生手段１７の他端に、電界発生手段１７の出力電流Ｉを電圧に変換する電流モニター抵抗１８の一端と増幅器１９とを接続して構成された電界出力部２０を備える。また乗員検知ユニット１５は、導電性の金属シートよりなる複数枚（実施の形態では６枚）のアンテナ電極２１…を備える。横長の帯状に形成されたアンテナ電極２１…は、シート１１に着座した乗員の背中が当たるシートバック１３の表皮に覆われた発泡ウレタン樹脂製のクッション材２２の前面に、上下方向に複数段に整列して配置される。電流モニター抵抗１８の他端は増幅器１９に接続されるともに、複数枚のアンテナ電極２１…に所定時間毎に順番に接続される。

シート１１に乗員が着座しておらず、従って電流モニター抵抗１８の他端に接続されたアンテナ電極２１…に誘電体である人体２３が接近していないとき、アンテナ電極２１…から放出される電界により発生する出力電流Ｉの値は、アンテナ電極２１…と接地部１６との距離および空気の誘電率（ε≒１）に応じた極めて小さなものとなる。その結果、電流モニター抵抗１８の両端に発生する電圧、即ち増幅器１９の出力も小さくなる。一方、水分（水蒸気）を発することで空気に比べて大きな誘電率（ε≒８０）を持つ人体２３がシート１１に着座すると、アンテナ電極２１…および人体２３の距離と、アンテナ電極２１…に対向する人体２３の面積とに応じた大きな出力電流Ｉが電流モニター抵抗１８に流れ、電流モニター抵抗１８の両端に発生する電圧、つまり増幅器１９の出力も大きくなる。

従って、複数枚のアンテナ電極２１…に所定時間毎に順番に接続される増幅器１９の出力パターンを乗員検知判定部２４で解析することにより、シート１１に着座した乗員の有無や乗員の体格を検知することができる。

次に、図３〜図６に基づいて、アンテナ電極２１…を備えるクッション材２２の製造方法を説明する。

図３（Ａ）に示すように、熱可塑性エラストマーの一種である熱可塑性ウレタンエラストマー４１（例えば、大日精化工業（株）製のレザミンＰ８８０−ＬＶ）に導電体微粒子３７を混合したものを圧延し、アンテナ電極２１…の厚さに等しいシート素材４２を形成する。続いて、図３（Ｂ）に示すように、前記シート素材４２をアンテナ電極２１…の形状である短冊状に裁断し、アンテナ電極２１の中間製品である熱可塑性ウレタンエラストマー４１および導電体微粒子３７の混合物よりなる電極用シート２１′…を形成する。続いて、図３（Ｃ）に示すように、短冊状の電極用シート２１′…の片面に導電体微粒子３７を散布し、ローラや平板を押し付けて電極用シート２１′…の表面に圧着することでアンテナ電極２１…を形成する。

導電体微粒子３７（例えば、ＪＦＥテクノリサーチ（株）製のＸ−ＳＭＦ５３０ＡＥ−ＥＰ）は導電性および磁着性（強磁性）を有する４００系ステンレスの短繊維からなり、個々の導電体微粒子３７の径は１０〜１５μｍ、長さは５０〜５００μｍであって屈曲した形状を有している。屈曲した形状の導電体微粒子３７は電極用シート２１′…の表面に強固に食い込み、脱落しないように固定される。

図４（Ａ）に示すように、クッション材２２を成形する非磁性体製（例えば、アルミニウム製）の成形金型３１は上型３２および下型３３を備えており、アンテナ電極２１…の位置に対応する下型３３のキャビティ面３４に、複数のフェライト系の金型磁石３５…が面一になるように設けられる。

図４（Ｂ）に示すように、成形金型３１の下型３３から上型３２を分離し、下型３３のキャビティ面３４の金型磁石３５…にアンテナ電極２１…の導電体微粒子３７を付着させた面を磁着させる。

続いて、図４（Ｃ）に示すように、下型３３の内部にウレタン樹脂原液４０を注入した後、図４（Ｄ）に示すように、下型３３を上型３２に型締めしてウレタン樹脂原液４０を発泡させることでクッション材２２を成形する。このようにして成形されたクッション材２２の表面には、アンテナ電極２１…が埋め込まれるように一体に形成される。尚、ウレタン樹脂原液４０としては、例えば、イソシアネート（三井化学のレジンプレミックスとポリオール）が使用可能である。

以上のように、本実施の形態によれば、下型３３に設けた金型磁石３５…にアンテナ電極２１…を磁着させた状態で成形金型３１内でウレタン樹脂原液４０を発泡させるだけで、アンテナ電極２１…を一体に備えたクッション材２２を成形することができるので、ＰＥＴやＰＥＮの絶縁シート上に銀ペーストやカーボンを含む導電インクを印刷したものを所定形状に切断してアンテナ電極を製造したり、そのアンテナ電極をクッション材の表面に位置決めしてホットメルトフィルムやアクリル系両面テープで貼り付けたりする工程が不要になり、絶縁シート、接着剤、両面テープ等の廃止および工程数の減少による製造コストの大幅な削減が可能になる。しかもシート素材４２から電極用シート２１′を短冊状に切断する際に発生した端材４２′（図３（Ｂ）参照）は、一纏めにすることで電極用シート２１′の材料として再利用することができ、これにより更なるコストダウンを図るとともに廃棄物の発生を最小限に抑えることができる。

また熱可塑性ウレタンエラストマー４１はウレタン樹脂原液４０と同じウレタン系材料であるため、ウレタン樹脂原液４０が発泡・固化する際に両者は強固に一体化され、クッション材２２が変形してもアンテナ電極２１…は剥がれたり破断したりすることなく追従することが可能となり、アンテナ電極２１…の導電性、耐久性およびシート１１の座り心地を確保することができる。

また熱可塑性ウレタンエラストマー４１自体が導電性を有しており、かつ導電体微粒子３７は屈曲した短繊維状であって相互に絡み合うことで電気的導通が確実なものとなるため、少ない量の導電体微粒子３７でアンテナ電極２１…の感度が保証される。しかも乗員の着座によりアンテナ電極２１…が変形しても、導電体微粒子３７同士の絡み合いでアンテナ電極２１…が破断するのを防止し、導電体微粒子３７間の導通を確実に維持することができる。更に、ウレタン樹脂原液４０が発泡した際にアンテナ電極２１…が金型磁石３５…に移動不能に磁着されているため、クッション材２２の表面にボイド（空洞）が発生するのを防止できる。

また導電体微粒子３７はステンレス鋼製であって表面が酸化皮膜で覆われているため、人体２３が発する水分が作用しても錆び難くなって耐久性が確保される。

図５には導電体微粒子３７の材料としての４００系ステンレス、３００系ステンレス、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃの特性が示される。４００系ステンレス以外の材料は磁着性を具備しないため、アンテナ電極２１…を下型３３のキャビティ面３４に固定することができない。よって、導電体微粒子３７の材料としては、導電性および磁着性を具備する４００系ステンレスが適切である。

熱可塑性ウレタンエラストマー４１に対する導電体微粒子３７の可能な混合割合は５〜８０ｗｔ％であり、望ましくは１０〜７０ｗｔ％である。導電体微粒子３７の混合割合が８０ｗｔ％以上になると電極用シート２１′をシート状に成形し難くなってアンテナ電極２１が破断し易くなり、また導電体微粒子３７の混合割合が５ｗｔ％以下になるとアンテナ電極２１が金型磁石３５に磁着し難くなる。

アンテナ電極２１の表面に付着される導電体微粒子３７の量は、１０ｃｍ×１０ｃｍ当たり、０．５ｇ〜２．５ｇが適切であり、２．５ｇ以上であるとアンテナ電極２１の表面から導電体微粒子３７が脱落してしまい、また０．５ｇ以下であるとアンテナ電極２１の導電性および磁着生が不充分になってしまう。

図６は本発明の比較例１および実施例１〜４を示すものである。これらの比較例および実施例は、何れも前記レザミンＰ８８０−ＬＶよりなる熱可塑性ウレタンエラストマ４１に前記Ｘ−ＳＭＦ５３０ＡＥ−ＥＰよりなる導電体微粒子３７を７０ｗｔ％混合した電極用シート２１′の片面に、同じくＸ−ＳＭＦ５３０ＡＥ−ＥＰよりなる導電体微粒子３７を付着させたものである。

電極用シート２１′の１０ｃｍ×１０ｃｍ当りの導電体微粒子３７をの付着量が最も少ない０．３ｇである比較例は、その電気抵抗が１２ＫΩと大きいためにアンテナ電極２１としては不適切である。実施例１〜４は、電極用シート２１′の１０ｃｍ×１０ｃｍ当りの導電体微粒子３７の付着量がそれぞれ１．３ｇ、０．８ｇ、０．６ｇ、２．０ｇであり、その電気抵抗がそれぞれ１．５ＫΩ、３ＫΩ、１．５ＫΩ、４ＫΩと小さいためにアンテナ電極２１として適切である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態の導電体微粒子３７は短繊維状に形成されているが、粒状等の他の形状であっても良い。

また実施の形態では樹脂として熱可塑性ウレタンエラストマー４１を用いているが、熱可塑性ポリエステルエラストマーや熱可塑性スチレンエラストマーを用いることができる。特に、車両用としては、耐加水分解性に優れ、低温時であっても柔軟で割れ難いポリカーボネート系の熱可塑性ウレタンエラストマー４１が好適である。オレフィン系エラストマーはウレタン発泡により接着し難く、塩化ビニル系エラストマーは低温下での屈曲時に割れが発生し易いために不適である。

２１ アンテナ電極
２１′ 電極用シート
２２ クッション材
３１ 成形金型
３４ キャビティ面
３５ 金型磁石（磁石）
３６ 電極用シート
３７ 導電体微粒子
４０ ウレタン樹脂原液
４１ 熱可塑性ウレタンエラストマー（樹脂、熱可塑性エラストマー）

Claims (5)

1. 発泡ウレタン樹脂製のクッション材（２２）の表面に導電体よりなるアンテナ電極（２１）を一体に形成するシート用クッション材の製造方法であって、
   樹脂（４１）に強磁性の導電体微粒子（３７）を混合して所定形状の電極用シート（２１′）を形成する第１工程と、
   前記電極用シート（２１′）の表面に強磁性の導電体微粒子（３７）を付着させて前記アンテナ電極（２１）を形成する第２工程と、
   成形金型（３１）のキャビティ面（３４）に設けた磁石（３５）に前記アンテナ電極（２１）を磁着させる第３工程と、
   前記成形金型（３１）内に注入したウレタン樹脂原液（４０）を発泡させることで、前記アンテナ電極（２１）を一体に有する前記クッション材（２２）を成形する第４工程と、
   を含むことを特徴とするシート用クッション材の製造方法。
2. 前記樹脂（４１）が熱可塑性エラストマーであることを特徴とする、請求項１に記載のシート用クッション材の製造方法。
3. 前記導電体微粒子（３７）がステンレス鋼製であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のシート用クッション材の製造方法。
4. 発泡ウレタン樹脂製のクッション材（２２）の表面に導電体よりなるアンテナ電極（２１）を一体に形成したシート用クッション材であって、
   前記アンテナ電極（２１）は、熱可塑性エラストマーよりなる樹脂（４１）に強磁性の導電体微粒子（３７）を混合した所定形状の電極用シート（２１′）の表面に強磁性の導電体微粒子（３７）を付着させて構成され、前記クッション材（２２）の表面に一体に埋め込まれることを特徴とするシート用クッション材。
5. 前記導電体微粒子（３７）がステンレス鋼製であることを特徴とする、請求項４に記載のシート用クッション材。

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