JP2019077379A

JP2019077379A - ステアリングホイール

Info

Publication number: JP2019077379A
Application number: JP2017207145A
Authority: JP
Inventors: 聡百鬼; Akira Nakiri; 肇三輪; Hajime Miwa; 敏彦浅井; Toshihiko Asai
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2037-10-26
Also published as: JP6822378B2

Abstract

【課題】使用時間が長いタクシー等の自動車用のステアリングホイールに適用しても、摩耗が少ないポリウレタン被覆を得る。さらに、人脂を要因とする膨潤、剥離、シボ消え等の問題が生じない高耐人脂性のポリウレタン被覆を得る。【解決手段】ステアリングホイールは、芯金１０と、芯金１０のリング部１３を被覆するポリオール及びポリイソシアネートの反応物であるポリウレタン被覆１とを備え、ポリウレタン被覆１は、高発泡のコアフォーム２と低発泡のスキン層３を含み、比重（コアフォームとスキン層を含む平均値）が０．２８〜０．５８であり、スキン層３のショアＡ硬度が７１〜９０である。【選択図】図１

Description

本発明は、芯金のリング部を被覆するポリウレタン被覆を備えたステアリングホイールに関するものである。

自動車のステアリングホイールの多くは、芯金のリング部を被覆する高分子被覆を備えている。高分子被覆には種々のものがあるが、近年では、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応射出成形（ＲＩＭ）によるポリウレタン被覆が主流である。ウレタン架橋されたポリウレタン被覆は、本来的には、耐久性、耐摩耗性などの諸特性に優れている。

しかし、ステアリングホイールのポリウレタン被覆は、単に擦られるだけではなく、手指の油脂（以下「人脂」という。）が付着するという固有の環境におかれる。ポリウレタン被覆は、人脂が付着し浸透すると、膨潤や強度低下が起こる。特にタクシー等のように、一般の乗用車よりも使用時間が長く過酷な使用環境にある自動車用のステアリングホイールのポリウレタン被覆は、人脂の浸透が多いため、膨潤により寸法が増大し、それが酷くなると芯金のリング部から剥離することがある。また、擦られる時間が長いうえに、前記強度低下があるため、摩耗が進み、表面に賦形されたシボ模様が消失すること（以下「シボ消え」という。）もある。

そこで、使用時間が長いタクシー等の自動車用のステアリングホイールに適用しても、人脂を要因とする膨潤、剥離、シボ消え等の問題が生じない高耐人脂性のポリウレタン被覆が求められるが、それを実現したものは従来見当たらない。

特許文献１には、特定のポリカーボネートポリオールを使用したポリウレタンエラストマーの被覆が開示されている。しかし、同ポリウレタンエラストマーの目的は、耐加水分解性（耐汗性）などにあり、耐人脂性については言及されていない。

特許文献２には、密度０．４乃至０．９ｇ／ｃｍ³ で、表面硬度４０乃至８０（ショアＤスケール）のポリウレタン被覆（請求項１）と、表面硬度４０乃至７０（ショアＡスケール）のポリウレタン被覆（請求項２）が開示されている。同ポリウレタン被覆の目的は、その表面に施す転写印刷の転写模様と触感を調和することにあり、耐人脂性については言及されていない。

特開２００１−１９９３４８号公報特開２０００−２１１５３０号公報

本発明の課題は、使用時間が長いタクシー等の自動車用のステアリングホイールに適用しても、摩耗が少ないポリウレタン被覆を得ることにある。さらに好ましくは、人脂を要因とする膨潤、剥離、シボ消え等の問題が生じない高耐人脂性のポリウレタン被覆を得ることにある。

本発明のステアリングホイールは、芯金と、芯金のリング部を被覆するポリオール及びポリイソシアネートの反応物であるポリウレタン被覆とを備え、ポリウレタン被覆は、高発泡のコアフォームと低発泡のスキン層を含み、比重（コアフォームとスキン層を含む平均値）が０．２８〜０．５８であり、ポリウレタン被覆表面のショアＡ硬度が７１〜９０であることを特徴とする。高発泡と低発泡は相対的概念である。

これにより、使用時間が長いタクシー等の自動車用のステアリングホイールに適用しても、摩耗が少ないポリウレタン被覆を得ることができる。

ポリウレタン被覆が、下記の数式１を満足することが好ましい。
ｙ≧２０５．５３ｘ−３６２．９３・・・数式１
ここで、
ｙ：ショアＡ硬度／比重＊イソシアネートインデックス（ＩＮＤＥＸ）／１００
ｘ：架橋点密度（ｍｍｏｌ／ｇ）（架橋点密度の詳細については後述する。）

これにより、使用時間が長いタクシー等の自動車用のステアリングホイールに適用しても、人脂を要因とする膨潤、剥離、シボ消え等の問題が生じない高耐人脂性のポリウレタン被覆を得ることができる。その作用を次に説明する。

図４の上段に模式的に示すように、人脂（オレイン酸等の酸）は、ポリウレタン被覆に付着すると、架橋部（水素結合）をアタックして、水素結合を切り離し、この切り離しによりさらに浸透しやすくなり、さらに深部の水素結合を切り離していく。この浸透と切り離しの繰り返しにより、前記のとおりポリウレタン被覆は膨潤して芯金から剥離したり、強度低下して摩耗によりシボ消えすると考えられる。

これに対し、ポリウレタン被覆が上記の数式１を満足することにより、図４の下段に模式的に示すように、架橋点が増大する。すると、人脂は、ポリウレタン被覆に付着しても、架橋部に妨げられて浸透しにくく、架橋部をアタックしても、水素結合を切り離しきれずに、残った水素結合によって浸透が妨げられる。これにより、ポリウレタン被覆の膨潤と強度低下を低減することができ、剥離、シボ消え等を防ぐことができると考えられる。

本発明によれば、使用時間が長いタクシー等の自動車用のステアリングホイールに適用しても、摩耗が少ないポリウレタン被覆を得ることができる。さらに、人脂を要因とする膨潤、剥離、シボ消え等の問題が生じない高耐人脂性のポリウレタン被覆を得ることができる。

図１は実施例のステアリングホイールを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ矢示部の拡大図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線拡大断面図である。図２は実施例及び比較例における比重とショアＡ硬度との関係を示すグラフ図である。図３は実施例及び比較例における架橋点密度（ｘ）とショアＡ硬度／比重＊ＩＮＤＥＸ／１００（ｙ）との関係を示すグラフ図である。図４は人脂による水素結合の切り離し作用と架橋点増加による人脂アタックの低減作用を説明する図である。

１．ポリオール
本発明に用いるポリオールとしては、特に限定されないが、ポリエーテルポリオール（ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリオキシテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）等）、ポリエステルポリオール、ポリマーポリオールを例示でき、これらの複数種を混合して用いてもよい。

２．ポリイソシアネート
本発明に用いるポリイソシアネートとしては、特に限定されないが、２個以上のイソシアネート基を有する公知の脂肪族、脂環族および芳香族の有機イソシアネート化合物を例示でき、これらの複数種を混合して用いてもよい。例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、２，４−あるいは２，６−トリレンジイソシアネート（トルエンジイソシアネートあるいはトルイジンジイソシアネート:ＴＤＩ）、２，２’−または２，４−あるいは４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）のようなアルキレンジイソシアネートあるいはアリーレンイソシアネート、ならびに公知のトリイソシアネートおよびポリメリックＭＤＩなどが挙げられる。

３．イソシアネートインデックスと架橋点
イソシアネートインデックスは、ポリオール中の全活性水素含有基濃度に対する、ポリイソシアネート中のイソシアネート基濃度の当量比（百分率）である。
架橋点数と架橋点密度は、次の各式で定義される。
（配合ポリオールの総ＯＨｖ／５６１１０）＝架橋点数（ｍｏｌ）
（配合ポリオールの総ＯＨｖ／５６１１０）／配合ポリオールとイソの総重量＝架橋点密度（ｍｏｌ／ｇ）
但し、架橋点密度は（ｍｍｏｌ／ｇ）で表す。

４．その他
本発明のポリウレタン被覆用の材料には、上記の成分の他に触媒、整泡剤、老化防止剤、発泡剤等を配合することができ、必要に応じてさらに着色剤、充填剤、安定剤、難燃剤などの添加剤を配合することができる。

実施例のステアリングホイールは、図１（ａ）に示すように、ボス部１１とスポーク部１２とリング部１３とを備えた芯金１０と、芯金１０のリング部１３を被覆するポリオール及びポリイソシアネートの反応物であるポリウレタン被覆１と、芯金１０のボス部１１及びスポーク部１２に配置されたパッド２０とを含み構成されている。ステアリングホイール（真円ではない）の縦方向の外径寸法（直径）は３００ｍｍであり、ポリウレタン被覆１の厚さｔは８〜１０ｍｍである。

ポリウレタン被覆１は、図１（ｃ）に示すように、高発泡のコアフォーム２と低発泡のスキン層３とを含み、比重（コアフォームとスキン層を含む平均値）が０．２８〜０．５８であり、ポリウレタン被覆表面のショアＡ硬度が７１〜９０である。図１（ｂ）に示すように、スキン層３の表面にはシボ模様４が賦形され、シボ模様４の最大溝深さは約６０μｍである。このポリウレタン被覆１は、以下説明する材料及び方法によりＲＩＭ成形されたものである。

次の表１に示す配合で、ポリウレタン被覆をＲＩＭ成形するための実施例１〜３及び比較例１〜３のポリウレタン材料（主剤液と硬化剤液）を調製した。各例において、架橋剤の配合量、イソシアネートインデックス（ＩＮＤＥＸ）、比重の３項目について、「中央」と表した標準値の例を設定し、「下限」と表した下限値の例と、「上限」と表した上限値の例も行った。実施例１と比較例１は「中央」比重０．５、実施例２と比較例２は「中央」比重０．３、実施例３と比較例３は「中央」比重０．４である。各例の架橋点数・架橋点密度とＩＮＤＥＸも、表１に示す。

主剤液（ポリオール成分）は、ベースポリオールとしてのＰＰＧに、架橋剤（平均分子量の異なる３種類の低分子量ジオール類）、アミン触媒、整泡剤、老化防止剤及び発泡助剤（水）を配合して作製した。

硬化剤液（ポリイソシアネート成分）には、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を用いた。

ミキシングヘッドにより、主剤液と硬化剤液とを混合し、芯金１０をセットした金型（図示略）のキャビティに注入した。金型の成形面には前記シボ模様４を転写賦形するための反転シボが形成されている。

注入されたポリウレタン材料は、発泡してキャビティに充満し、成形面から離れた部分は高発泡のコアフォーム２となり、成形面に接した部分は低発泡のスキン層３となり、ポリウレタン被覆１を形成した。ポリウレタン材料がキュアされるのを待って、金型からステアリングホイールを取り出した。スキン層３の表面には、金型の反転シボが転写されたことによるシボ模様４が賦形されていた。

実施例１〜３及び比較例１〜３のポリウレタン被覆１について、以下の物性測定と試験を行った。

［物性測定］
（１）比重
ポリウレタン被覆１を芯金１０から剥がし、周方向の所定長さ分を切り出して、スキン層３とコアフォーム２を含む平均比重を測定した。

（２）ウレタン被覆表面のショアＡ硬度
ＪＩＳＫ６２５３に準拠した硬度計を用いて、ステアリングホイールの状態で、ウレタン被覆１（詳しくは厚さｔ１０ｍｍの部位）の表面のショアＡ硬度を測定した。

［試験］
（１）膨潤（人脂相当膨潤液に浸漬）による寸法変化率
人脂相当膨潤液として、牛脂（人脂に近い）とオレイン酸とフタル酸エステルの混合液を用いた。ステアリングホイールの状態で、ポリウレタン被覆１を人脂相当膨潤液に浸漬（１００℃で２４０時間）して膨潤させた後、放冷して、ステアリングホイールの縦方向の外径寸法（直径）を測定した。膨潤前後での同外形寸法の変化率が２％以下であれば良、２％超であれば不可と評価した。

（２）浸漬後の剥離の確認
上記浸漬及び放冷後のポリウレタン被覆が、芯金のリング部から実質的に剥離しているかどうかを確認した。剥離が無ければ良、剥離が有れば不可と評価した。

（３）浸漬後の摩耗試験（シボ削れ）
ステアリングホイール用の往復摩耗試験機を用い、かなきん３号（綿布）で、荷重４．９Ｎ（５００ｇ・ｆ）の荷重をかけて、上記浸漬及び放冷後のポリウレタン被覆の表面を２０万回往復で擦った後、ポリウレタン被覆の表面の摩耗の程度を目視にて観察した。シボ削れが「極少、少、多、シボ消え」のいずれであるかで評価した。

これらの結果を表１に示す。比重が対応する比較例１と実施例１、比較例２と実施例２、比較例３と実施例３の各比較において、比較例に対して架橋点密度が高い実施例では、膨潤が明らかに少なく、剥離は無く、シボ削れも極小であった。
図２に比重とショアＡ硬度との関係を示すグラフを示す。実施例１〜３のポリウレタン被覆は、比重０．２８〜０．５８、ショアＡ硬度７１〜９０の範囲にある。
図３に架橋点密度（ｍｍｏｌ／ｇ）（ｘ）とショアＡ硬度／比重＊ＩＮＤＥＸ／１００（ｙ）との関係を示すグラフを示す。実施例１〜３のポリウレタン被覆は、ｙ≧２０５．５３ｘ−３６２．９３の数式を満足する。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することができる。

１ポリウレタン被覆
２コアフォーム
３スキン層
４シボ模様
１０芯金
１１ボス部
１２スポーク部
１３リング部
２０パッド

Claims

芯金と、芯金のリング部を被覆するポリオール及びポリイソシアネートの反応物であるポリウレタン被覆とを備え、ポリウレタン被覆は、高発泡のコアフォームと低発泡のスキン層を含み、比重（コアフォームとスキン層を含む平均値）が０．２８〜０．５８であり、ポリウレタン被覆表面のショアＡ硬度が７１〜９０であることを特徴とするステアリングホイール。
ポリウレタン被覆が、下記の数式１を満足する請求項１記載のステアリングホイール。
ｙ≧２０５．５３ｘ−３６２．９３・・・数式１
ここで、
ｙ：ショアＡ硬度／比重＊イソシアネートインデックス（ＩＮＤＥＸ）／１００
ｘ：架橋点密度（ｍｍｏｌ／ｇ）