JP2012228987A - 発泡充填具、それを用いて得られる構造体、及び発泡体の充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発泡体の充填による効果を効率的に発揮させるとともに、発泡体と支持部材との一体性を高めることの容易な発泡充填具、それを用いて得られる構造体、及び発泡体の充填方法を提供する。
【解決手段】発泡充填具１１は、発泡性部材１２と、発泡性部材１２が支持される支持部材１３とを備える。発泡充填具１１は、支持部材１３の区画により形成された充填領域５２に発泡体２１を充填する。支持部材１３には、充填領域５２において中空構造体５１の内周面へ向けて突出するとともに貫通路１５を有する突出部材１４が設けられる。発泡性部材１２は、貫通路１５の両開口部１５ａを挟むように配置される。構造体６１には、貫通路１５に嵌合した移動規制部２１ａを有する発泡体２１が充填されている。発泡体２１は、中空構造体５１の中空部に発泡充填具１１を配置した後に、発泡性部材１２を加熱することで、充填領域５２に充填される。
【選択図】図３

Description

本発明は、中空構造体に発泡体を充填する発泡充填具、それを用いて得られる構造体、及び発泡体の充填方法に関する。

従来、車両等を構成する中空構造体の中空部に発泡体を充填するには、加熱により発泡及び硬化する発泡性部材を支持部材に支持した発泡充填具が用いられる（特許文献１参照）。特許文献１の発泡充填具は、中空構造体の中空部を支持部材で区画することで、支持部材と中空構造体の内周面との間を発泡体の充填領域として発泡体を充填する。

特開２００２−２７４４２７号公報

中空構造体の中空部を支持部材で区画する発泡充填具では、例えば補強の要求される箇所を発泡体の充填領域として設定して発泡体を充填することができるため、発泡体の充填による効果を効率的に発揮させるという観点から有利である。こうした発泡充填具では、中空部に充填される発泡体の量が削減されるため、発泡体自体によって発揮される効果に加えて、発泡体と支持部材との連係による効果の発現についての重要性も高まる。この点、発泡体と支持部材とが離間すると、発泡体と支持部材との間における荷重の伝達に影響を与えることになるため、発泡体と支持部材との一体性を高めることが重要となる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発泡体の充填による効果を効率的に発揮させるとともに、発泡体と支持部材との一体性を高めることの容易な発泡充填具、それを用いて得られる構造体、及び発泡体の充填方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために請求項１に記載の発明は、加熱されることで発泡及び硬化して発泡体となる発泡性部材と、前記発泡性部材が支持される支持部材とを備えてなり、中空構造体の中空部に配置され、前記中空部を前記支持部材により区画することで前記支持部材と前記中空構造体の内周面との間を前記発泡体の充填領域として前記発泡体を充填する発泡充填具であって、前記支持部材には、前記充填領域において前記中空構造体の内周面へ向けて突出するとともに貫通路を有する突出部材が設けられ、前記貫通路の両開口部を挟むように前記発泡性部材を配置したことを要旨とする。

この発明では、発泡体の充填領域を支持部材によって区画して形成するため、例えば補強の必要性の高い箇所を充填領域として設定することができる。従って、発泡体の充填による効果を効率的に発揮させることが容易となる。そして、発泡性部材が貫通路の両開口部を挟むように配置されることで、貫通路に嵌合した移動規制部を有する発泡体を充填することができるようになる。この移動規制部により、貫通路の両開口部側で形成された発泡体の移動が規制されることで、発泡体と支持部材との離間を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発泡充填具において、前記中空構造体は長手方向を有する筒状をなし、前記支持部材は前記中空構造体の長手方向に沿って延びる形状をなすことを要旨とする。

この構成によれば、例えば曲げ荷重に対して変形し難い構造体が得られるようになる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発泡充填具において、前記突出部材が前記支持部材の外面に沿って延びる形状をなすことを要旨とする。

この構成によれば、上述した突出部材によって支持部材を補強することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発泡充填具において、前記突出部材が前記貫通路を複数有してなることを要旨とする。

この構成によれば、発泡体の有する移動規制部を増加することができるため、発泡体と支持部材との離間を一層抑制することができるようになる。
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発泡充填具において、前記発泡性部材が、前記貫通路に挿入される挿入部を有することを要旨とする。

この構成によれば、貫通路内の挿入部により、貫通路内における発泡体の充填を促進することができる。また、挿入部を利用して支持部材及び突出部材に対して発泡性部材を位置決めすることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発泡充填具を用いて前記発泡体を充填してなる構造体であって、前記発泡体は、前記貫通路に嵌合した移動規制部を有することを要旨とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発泡充填具を用いて前記充填領域に発泡体を充填する発泡体の充填方法であって、前記発泡充填具を前記中空構造体の中空部に配置した後に、前記発泡性部材を加熱することで、前記貫通路に嵌合した移動規制部を有する発泡体を充填することを要旨とする。

上記構造体、及び発泡体の充填方法によれば、発泡体の充填による効果を効率的に発揮させることが容易となるとともに、発泡体と支持部材との離間を抑制することができる。

本発明によれば、発泡体の充填による効果を効率的に発揮させるとともに、発泡体と支持部材との一体性を高めることが容易となる。

実施形態の中空構造体の一部及び発泡充填具の一部を示す斜視図。 突出部材を設けた支持部材を示す斜視図。 （ａ）は発泡充填具を配置した中空構造体を示す断面図、（ｂ）は中空部に発泡体が充填された状態を示す断面図。 （ａ）は貫通路を変更した突出部材の一部を拡大して示す斜視図、（ｂ）は発泡性部材を変更した発泡充填具の要部を拡大して示す断面図。 （ａ）及び（ｂ）は突出部材を変更した発泡充填具を示す斜視図。 （ａ）は支持部材を変更した発泡充填具を示す斜視図、（ｂ）は支持部材を変更した発泡充填具及び中空構造体を示す断面図。

本発明を具体化した実施形態について図１〜図３に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、発泡充填具１１は、加熱されることで発泡及び硬化して発泡体となる発泡性部材１２と、発泡性部材１２が支持される支持部材１３とを備えている。発泡充填具１１は、中空構造体５１の中空部に配置される。

中空構造体５１は、長手方向を有する多角筒状をなし、第１構成部材５１ａと第２構成部材５１ｂとを接合することで形成される。各構成部材５１ａ，５１ｂは、中空構造体５１を長手方向に沿った面で二分割した形状をなし、長手方向に沿った屈曲部が複数形成されている。こうした複数の屈曲部により、中空構造体５１の断面形状は所定の多角形状に設定されている。本実施形態の中空構造体５１は、金属材料から形成され、車両構造の一部を構成する。

発泡性部材１２は、発泡性材料を押出成形、プレス成形、射出成形等の周知の成形法により成形することで得られる。発泡性材料には、基材、発泡剤、及び架橋剤を含有する他に、充填剤、可塑剤等が適宜含有されている。基材としては、合成樹脂、エラストマー及びゴムが挙げられる。合成樹脂としては、ポリオレフィン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ＥＶＡ（エチレン／ビニルアセテートコポリマー）等が挙げられる。エラストマーとしては、ＲＢ（ポリブタジエンエラストマー）、ＳＢＳ（スチレン／ブタジエン／スチレンブロックコポリマー）、ＳＩＳ（スチレン／イソプレン／スチレンブロック共重合体）、ＳＥＢＳ（スチレン／エチレン／ブチレン／スチレンブロック共重合体）等が挙げられる。ゴムとしては、ＮＲ（天然ゴム）、ＳＢＲ（スチレン／ブタジエンゴム）、ＢＲ（ブタジエンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＩＲ（イソプレンゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン三元共重合体）、ＵＲ（ウレタンゴム）、ＥＮＲ（エポキシ化天然ゴム）、ＥＰＭ（エチレン／プロピレンゴム）等が挙げられる。発泡剤としてはアゾジカルボンアミド、ジニトロペンタメチレンテトラミン等、架橋剤としては周知のジメチルウレア、ジシアンジアミド、充填剤としては炭酸カルシウム、硫酸バリウム、フェライト、シリカ等が挙げられる。

図１及び図２に示すように、本実施形態の支持部材１３は板状をなし、中空構造体５１の内周形状に沿って屈曲することでコ字状の断面形状をなしている。支持部材１３は、中空構造体５１の中空部に配置されることで中空部を区画する。この区画により、支持部材１３の膨出する側となる外面と中空構造体５１の内周面との間には、発泡体を充填する充填領域が形成される。一方、支持部材１３における前記外面の裏面と、第１構成部材５１ａの内周面との間は、発泡体を充填しない非充填領域とされる。支持部材１３は、中空構造体５１の長手方向に延びる形状をなしている。こうした支持部材１３は、発泡性部材１２を発泡及び硬化するための加熱に耐え得る樹脂材料（本実施形態ではポリアミド）から形成される。支持部材１３には、必要に応じて、例えば中空構造体５１に形成した係止孔に係止する係止部を設けることもできる。

支持部材１３には、充填領域において中空構造体５１の内周面に向けて突出する突出部材１４が複数設けられている。各突出部材１４は、充填領域側となる支持部材１３の外面に沿って延びる形状をなし、中空構造体５１の長手方向に沿って延びるように配列されている。図３（ａ）に示すように、各突出部材１４の先端は、中空構造体５１の内周面と離間して配置され、各突出部材１４の先端と中空構造体５１の内周面との間に発泡体が充填されるようになっている。各突出部材１４は、支持部材１３と同様に、発泡性部材１２を発泡及び硬化するための加熱に耐え得る樹脂材料から形成される。本実施形態では、支持部材１３及び各突出部材１４は、ポリアミドを用いて一体成形されている。

図２に拡大して示すように、突出部材１４には、複数の貫通路１５が形成されている。各貫通路１５は、支持部材１３に立設される一対の立設部１６と、それら立設部１６を支持部材１３から離間した位置で連結する連結部１７とから形成されている。各貫通路１５は、突出部材１４の延びる方向と異なる方向であって、支持部材１３の外面に沿って貫設されている。なお、図２中の支持部材１３の全体を示す図においては貫通路１５を省略しているが、各突出部材１４の全体には、長手方向に沿って等間隔となるように、複数の貫通路１５が配列されている。

図３（ａ）に示すように、発泡性部材１２は、充填領域５２側となる支持部材１３の外面に配置されている。詳述すると、各突出部材１４の間、及び、支持部材１３の短手方向における両側に位置する突出部材１４の外側に発泡性部材１２が配置されている。そして、図３（ａ）に拡大して示すように、発泡性部材１２は、貫通路１５の両端部である両開口部１５ａを挟むように配置されていることで、貫通路１５内に発泡体が充填されるようになっている。なお、各発泡性部材１２は、例えば、接着層や粘着層を介して支持部材１３に固定することができる。

次に、発泡充填具１１を用いた発泡体の充填及び作用を説明する。
発泡充填具１１は、第１構成部材５１ａに配置された後に、第１構成部材５１ａに第２構成部材５１ｂを例えばスポット溶接等で接合することで、中空部の所定の位置に配置される。このとき、図３（ａ）に示すように、中空部は、支持部材１３によって発泡体の充填領域５２と非充填領域とに区画される。こうした区画によって、例えば補強の必要性の高い箇所を充填領域５２として設定することができる。本実施形態のように、車両構造の一部を構成する中空構造体５１の場合では、例えば、車外側と車内側とを支持部材１３で区画することで、車外側を充填領域５２に設定することができる。なお、中空構造体５１が傾斜している場合や発泡充填具１１を配置した後に中空構造体５１が移動される場合には、発泡充填具１１は、上記の係止部や接着剤等で所定の位置に固定される。

次に、発泡充填具１１を所定の温度で外部から加熱することにより、発泡性部材１２の発泡が開始される。この加熱を所定時間行うことで、図３（ｂ）に示すように充填領域５２に発泡体２１が充填された構造体６１となる。この加熱には、例えば中空構造体５１を塗装する際の乾燥工程を利用することができるが、これに限定されず、電気、蒸気等を利用した周知の加熱装置を用いてもよい。こうして中空構造体５１に発泡充填具１１を適用することで、強度、剛性、制振性等が向上された構造体６１が得られる。

ここで、発泡性部材１２は、貫通路１５の両端部である両開口部１５ａを挟むように配置されていることで、図３（ｂ）に拡大して示すように、貫通路１５内に発泡体２１が充填される。これにより、貫通路１５に嵌合した移動規制部２１ａを有する発泡体２１が充填される。詳述すると、加熱されることで発泡を開始した発泡性部材１２は、膨張及び流動して貫通路１５の両開口から侵入するとともに硬化することで移動規制部２１ａが形成される。移動規制部２１ａは、貫通路１５の両開口部１５ａ側で形成された発泡体２１の移動を規制する。これにより、発泡体２１と支持部材１３との離間が抑制される。本実施形態の移動規制部２１ａは、貫通路１５内で一体となって、両開口部１５ａ側で形成された発泡体２１を連結している。この移動規制部２１ａでは、例えば貫通路１５の中央部分で分割された移動規制部よりも強度が高められ、貫通路１５から脱離し難い。このため、貫通路１５に嵌合した状態が維持され易くなる。

なお、貫通路１５の両開口部１５ａ側で形成された発泡体２１は、中空構造体５１の内周面と連結されるとともに、突出部材１４の先端面と中空構造体５１の内周面との間において一体とされている。これにより、例えば中空構造体５１の外側から加わる荷重や振動は、突出部材１４に直接伝達されずに、発泡体２１を介して伝達されるようになっている。

本実施形態によって発揮される効果について以下に記載する。
（１）発泡体２１の充填領域５２を支持部材１３によって区画して形成するため、発泡体２１の充填による効果を効率的に発揮させることが容易となる。そして、発泡性部材１２が貫通路１５の両開口部１５ａを挟むように配置されることで、貫通路１５に嵌合した移動規制部２１ａを有する発泡体２１を充填することができるようになる。この移動規制部２１ａにより、貫通路１５の両開口部１５ａ側で形成された発泡体２１の移動が規制されることで、発泡体２１と支持部材１３との離間を抑制することができる。このため、発泡体２１と支持部材１３との一体性を高めることが容易となる。その結果、発泡体２１と支持部材１３との連係による効果が発揮され易くなる。

（２）中空構造体５１は長手方向を有する筒状をなし、支持部材１３は中空構造体５１の長手方向に沿って延びる形状をなしている。これにより、例えば曲げ荷重に対して変形し難い構造体６１が得られるようになる。

（３）突出部材１４が支持部材１３の外面に沿って延びる形状をなしているため、突出部材１４によって支持部材１３を補強することができる。
（４）突出部材１４は貫通路１５を複数有している。これにより、発泡体２１の有する移動規制部２１ａを増加することができるため、発泡体２１と支持部材１３との離間を一層抑制することができるようになる。発泡体２１と支持部材１３との一体性が高まる結果、発泡体２１と支持部材１３との連係による効果がさらに発揮され易くなる。

（５）発泡充填具１１を用いて発泡体２１を充填した構造体において、発泡体２１は貫通路１５に嵌合した埋入された移動規制部２１ａを有している。また、発泡体２１の充填方法では、発泡充填具１１を中空構造体５１の中空部に配置した後、発泡性部材１２を加熱することで、貫通路１５に嵌合した移動規制部２１ａを有する発泡体２１を充填している。こうした構造体６１、及び発泡体２１の充填方法によれば、発泡体２１の充填による効果を効率的に発揮させるとともに、発泡体２１と支持部材１３との一体性を高めることができる。

（変更例）
上記実施形態を次のように変更して構成してもよい。
・前記貫通路１５は四角柱状に形成されているが、その形状は特に限定されず、例えば、図４（ａ）に示すように、楕円柱状に変更することもできる。また例えば、三角柱状、円柱状等に変更することもできる。

・前記移動規制部２１ａは、貫通路１５内で一体となって、両開口部１５ａ側で形成された発泡体２１を連結しているが、貫通路１５内で分割した分割体とされていてもよい。この場合であっても、貫通路１５に嵌合した移動規制部２１ａによって発泡体２１と支持部材１３との離間を抑制することができる。なお、例えば、両開口部１５ａを拡径したり、貫通路１５の長さを縮小したりすることで、貫通路１５内において一体となった移動規制部２１ａを形成することができる。

・図４（ｂ）に示すように、発泡性部材１２は、貫通路１５に挿入される挿入部１２ａを有する発泡性部材１２に変更することもできる。この場合、貫通路１５内の挿入部１２ａにより、発泡体２１の充填を促進することができる。これにより、貫通路１５内で一体となって、両開口部１５ａ側で形成された発泡体２１を連結した移動規制部２１ａを容易に形成することができるようになる。また、挿入部１２ａを利用して、支持部材１３及び突出部材１４に対して発泡性部材１２を位置決めすることができる。従って、例えば支持部材１３の所定の位置に発泡性部材１２を取り付ける作業を円滑に行うことができる。また、図４（ｂ）に示すように、開口部１５ａに嵌合する挿入部１２ａとすることで、発泡性部材１２を支持部材１３の外面上に固定する固定部として利用することもできる。

なお、挿入部１２ａの数は特に限定されない。例えば、図４（ｂ）には、一対の挿入部１２ａが貫通路１５の両開口から挿入される態様を示しているが、貫通路１５の一方の開口から挿入される挿入部に変更することもできる。また、複数の貫通路１５を有する突出部材１４に対しては、少なくとも一つの貫通路１５に対して挿入部を適用することができる。

・前記突出部材１４は、支持部材１３の長手方向において一端から他端にわたって設けられているが、例えば、図５（ａ）に示すように、支持部材１３の長手方向において部分的に突出部材１４を設けることもできる。なお、突出部材１４の数は、特に限定されず、適宜変更することができる。

・前記突出部材１４は、支持部材１３の外面に沿って延びる形状をなしているが、例えば、図５（ｂ）に示すように、支持部材１３の外面に沿った面内で長手方向を有しない突出部材１４に変更することもできる。

・前記突出部材１４は、中空構造体５１の内周面から離間するように設けられているが、中空構造体５１の内周面に接する突出部材１４に変更してもよい。この場合、貫通路１５は、発泡体２１と支持部材１３との離間を好適に抑制するという観点から、支持部材１３の近傍に形成することが好ましい。

・前記貫通路１５は、中空構造体５１の短手方向に沿って延びるように形成されているが、例えば図５（ｂ）に示すように、貫通路１５の延びる方向を突出部材１４の形状等に応じて適宜変更してもよい。

・前記支持部材１３は、中空構造体５１の長手方向に沿って延びる形状をなしている。この点、図６（ａ）に示すように、中空構造体５１の短手方向に沿った寸法よりも、中空構造体５１の長手方向に沿った寸法を小さく設定することで、例えば局所的な補強等を目的とした発泡充填具に変更してもよい。

・前記支持部材１３は、中空構造体５１の内周形状に沿って屈曲した形状をなしているが、支持部材１３の形状は、中空部内の区画する箇所等に応じて適宜変更することができる。例えば、図６（ｂ）に示すように、平板状をなす支持部材に変更してもよい。

・前記支持部材１３及び突出部材１４は、樹脂材料から構成されているが、金属材料から構成してもよい。また、前記支持部材１３及び突出部材１４は、一体成形されているが、それら部材を別体で成形した後に、例えば接着や溶着により一体にすることもできる。

・支持部材１３の充填領域５２側となる面、又は非充填領域側となる面に、貫通路を有しない突条を設けることで支持部材１３を補強してもよい。
・前記発泡性部材１２は、支持部材１３の外面に配置されているが、更に、突出部材１４の先端面に発泡性部材を配置してもよい。

・前記発泡性部材１２は、支持部材１３と別体で成形した後に、支持部材１３に取り付けているが、突出部材１４を設けた支持部材１３を金型内に配置するインサート成形により、発泡性部材１２の取着と成形を同時に行うこともできる。

・前記発泡充填具１１は、車両構造の一部を構成する中空構造体５１に適用されているが、例えば鉄道用、船舶用、航空機用、建築用等に用いられる中空構造体に適用してもよい。また、中空構造体及び中空部の形状は、特に限定されず、例えば円筒状の中空構造体であってもよい。なお、支持部材１３や発泡性部材１２の全体形状や寸法は、適用する中空構造体の中空部の形状、発泡体２１の充填領域５２の設定等に応じて適宜変更することができる。

１１…発泡充填具、１２…発泡性部材、１２ａ…挿入部、１３…支持部材、１４…突出部材、１５…貫通路、１５ａ…開口部、１６…立設部、１７…連結部、２１…発泡体、２１ａ…移動規制部、５１…中空構造体、５１ａ…第１構成部材、５１ｂ…第２構成部材、５２…充填領域、６１…構造体。

Claims (7)

1. 加熱されることで発泡及び硬化して発泡体となる発泡性部材と、前記発泡性部材が支持される支持部材とを備えてなり、中空構造体の中空部に配置され、前記中空部を前記支持部材により区画することで前記支持部材と前記中空構造体の内周面との間を前記発泡体の充填領域として前記発泡体を充填する発泡充填具であって、
   前記支持部材には、前記充填領域において前記中空構造体の内周面へ向けて突出するとともに貫通路を有する突出部材が設けられ、前記貫通路の両開口部を挟むように前記発泡性部材を配置したことを特徴とする発泡充填具。
2. 前記中空構造体は長手方向を有する筒状をなし、前記支持部材は前記中空構造体の長手方向に沿って延びる形状をなすことを特徴とする請求項１に記載の発泡充填具。
3. 前記突出部材が前記支持部材の外面に沿って延びる形状をなすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発泡充填具。
4. 前記突出部材が前記貫通路を複数有してなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発泡充填具。
5. 前記発泡性部材が、前記貫通路に挿入される挿入部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発泡充填具。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発泡充填具を用いて前記発泡体を充填してなる構造体であって、前記発泡体は、前記貫通路に嵌合した移動規制部を有することを特徴とする構造体。
7. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発泡充填具を用いて前記充填領域に発泡体を充填する発泡体の充填方法であって、
   前記発泡充填具を前記中空構造体の中空部に配置した後に、前記発泡性部材を加熱することで、前記貫通路に嵌合した移動規制部を有する発泡体を充填することを特徴とする発泡体の充填方法。

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