JP4056135B2 - 空隙充填材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱により膨張して空隙を充填する空隙充填材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車のピラー等の内部の空隙を充填することによって、遮音・制振特性及び強度を向上させる技術が広く利用されている。そして、近年、２枚のシート状の熱硬化型発泡性材料の間に圧縮状態のウレタンフォームを封入することによって形成された空隙充填材が実用されている（特開平１−１６４６４１号公報参照）。この空隙充填材は、センターピラー等の筒状構造の部品が組み立てられる前に、部品の内壁に貼着される。貼着は、熱硬化型発泡性材料自身の粘着力を利用して、あるいは接着剤・両面粘着テープ等を用いて行われる。そして、例えば、当該部品に塗装が施された後、乾燥のために加熱されると、シート状の熱硬化型発泡性材料が発泡して膨張する。又、このとき、熱硬化型発泡性材料は加熱によって徐々に柔らかくなり、ウレタンフォームを圧縮状態に保持するための拘束力が低下するので、ウレタンフォームの形状が徐々に復元する。そして、形状の復元したウレタンフォームは、空隙充填材の芯部材として機能し、空隙充填材が好適な形状に膨張する様に導く。この結果、センターピラー等の内部の空隙は、膨張した熱硬化型発泡性材料と、形状の復元したウレタンフォームとによって充填され、好適な遮音・制振特性及び強度を得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、圧縮状態のウレタンフォームは、シート状の熱硬化型発泡性材料に対して常に復元力を及ぼしているので、復元力が大きい場合には、加熱する前に、シート状の熱硬化型発泡性材料がウレタンフォームの復元力に負けて突き破られてしまうこともある。このため、ウレタンフォームの復元力があまり大きくならない様に調整する必要がある。しかし、逆に、加熱されて柔らかくなった熱硬化型発泡性材料の拘束力よりウレタンフォームの復元力の方が小さい場合には、ウレタンフォームは所定形状に復元することができず、空隙を充填することができない。このため、ウレタンフォームの復元力があまり小さくならない様に調整する必要がある。即ち、ウレタンフォームの密度・形状等が適正範囲を逸脱すると、良好に空隙を充填することができない。
【０００４】
又、ウレタンフォームは、圧縮されてもある程度の厚みを有するので、シート状の熱硬化型発泡性材料の表面に、この厚み分に応じた段差が現れる。このため、場合によっては被取付箇所との接触面積が小さくなり、貼着力を充分に得ることができず、膨張中あるいは膨張前に被取付箇所から離れてしまうこともある。
【０００５】
そこで、本発明は、より良好に空隙を充填することができる空隙充填材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、及び発明の効果】
この様な目的を達成するため、本発明にかかる空隙充填材は、加熱によって体積が増加する薬剤が封入され、該薬剤の体積が増加することによって所定形状となる袋体によって構成される芯部材と、加熱によって膨張する熱硬化型発泡性材料によって構成され、前記芯部材を被覆する表層部材と、を備えることを特徴とする。ここで、表層部材を構成する熱硬化型発泡性材料としては、加硫剤（テトラメチルチウラムジスルフィド等），加硫促進剤（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド等），軟化剤（鉱物油，植物油等），発泡剤（アゾジカルボンアミド，ジニトロソペンタメチレンテトラミン等），発泡促進剤（尿素等），無機充填剤（炭酸カルシウム，硫酸バリウム，フェライト等）を含有する未加硫のゴム（天然ゴム，ブタジエンゴム，スチレンブタジエンゴム，クロロプレンゴム，ブチルゴム，エチレン・プロピレンゴム，ハイパロン，シリコーンゴム等）を挙げることができる。又、袋体の材質としては、例えばナイロンを挙げることができるが、熱硬化型発泡性材料及び封入されている薬剤によって変質されず、耐熱性を有し、かつ、少なくとも封入されている薬剤の体積が増加している過程において薬剤を漏洩させない材質であれば特に限定しない。又、所定形状とは、例えば、充填したい空隙より１まわり小さい形状等のことであり、袋体の縦，横の長さ等を選択することによって任意に設定することができる。
【０００７】
本発明にかかる空隙充填材では、芯部材として、加熱によって内部の薬剤の体積が増加して所定形状に膨張する袋体を採用しているので、加熱するまで芯部材は膨張しない。即ち、芯部材は、空隙充填材が被取付箇所に取り付けられて加熱されるまで、熱硬化型発泡性材料に対して何等力を及ぼさない。このため、加熱前に熱硬化型発泡性材料が突き破られてしまうことはない。
【０００８】
又、袋体に封入されている薬剤の成分・量を適宜選択することにより、袋体が膨張する際に熱硬化型発泡性材料に及ぼす力を調節することができるので、芯部材である袋体を好適に所定形状に膨張させることができ、この結果、空隙充填材は良好に空隙を充填することができる。
【０００９】
更に、薬剤の成分・量を適宜選択することにより、袋体が膨張する温度を調節することができるので、使用条件に合わせて熱硬化型発泡性材料の膨張タイミングに対する袋体の膨張タイミングを任意に設定することができる。尚、特に、熱硬化型発泡性材料が本格的に膨張を開始する前に、袋体を所定形状まで完全に膨張させる様にした場合には、袋体が空隙を大まかに充填した後で、熱硬化型発泡性材料が空隙の残りの部分である角の部分や細かい凹凸の部分等を充填することになる。この結果、角の部分や細かい凹凸の部分にも充分な量の熱硬化型発泡性材料が入り込むので、より良好に空隙を充填することができる。
【００１０】
更に又、本発明にかかる空隙充填材の芯部材は、袋体と薬剤とによって構成されているので、従来のウレタンフォームの芯部材に比べて非常に薄く形成することができる。このため、熱硬化型発泡性材料の表面に現れる段差が非常に小さくなる（場合によっては段差が全く現れないこともある）。従って、被取付箇所との接触面積を大きく確保することができ、安定的に貼着力を得ることができる。又、被取付箇所が曲面である場合でも良好に取り付けることができる。
【００１１】
ここで、袋体に封入する薬剤は、加熱によって体積が増加するものであれば特に限定しないが、例えば、請求項２に記載した様な加熱によって気体を発生するもの，請求項３に記載した様な加熱によって自身が膨張するもの等を挙げることができる。これらは何れも、成分・量を適宜選択することにより、袋体が膨張する際に熱硬化型発泡性材料に及ぼす力を調節することができるので、袋体を好適に膨張させることができる。ここで、加熱によって気体を発生する薬剤としては、例えば、４，４’オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッド、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン等の様に、化学変化によって気体を発生するもの，加熱によって状態変化を起こし、自身が蒸発，昇華するもの等を挙げることができる。又、加熱によって自身が膨張する薬剤としては、前述した熱硬化型発泡性材料等を挙げることができる。又、薬剤は、粉状であっても良いし、粒状であっても良いし、ペースト状であっても良いし、液状であっても良い。尚、加熱によって気体を発生する薬剤を採用する場合には、気密性に優れた材質の袋体を採用する必要がある。
【００１２】
又、請求項４に記載した様に、前記袋体は、加熱によって所定形状に復元する形状記憶樹脂によって形成されていても良い。この様に構成されている場合には、
薬剤の体積の増加作用と袋体の復元作用とが相乗して、袋体を一層好適に膨張させることができる。
【００１３】
又、袋体は所謂平袋状であっても良いが、請求項５に記載した様に、前記袋体には、蛇腹状の折り込みが形成されており、当該袋体が膨張する際に前記折り込みが伸張する様に構成されていると良い。この様に構成されている場合には、袋体を円滑に大きく膨張させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
まず、本実施例の空隙充填材の構成について説明する。
図１（ａ）は、本実施例の空隙充填材を構成する袋体の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’における模式的断面図であり、図１（ｃ）は、空隙充填材の作成過程を説明するための斜視図であり、図２（ａ）は、膨張過程の袋体の斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ’における模式的断面図である。
【００１５】
図に示す様に、本実施例の空隙充填材１は、加熱されて温度が１４０℃を越えると約８〜３０倍に膨張する膨張層３と、加熱されて温度が１４０℃を越えると約１〜５倍に膨張する貼着層５と、膨張層３及び貼着層５に挟まれた袋体１０とを備える。
【００１６】
膨張層３は、未加硫のスチレンブタジエンゴム［３５％］，粉末の炭酸カルシウム［２６％］，１００℃における粘度が６０ｃｐｓであるプロセスオイル［２５％］，アゾジカルボンアミド［５％］，尿素［５％］，テトラメチルチウラムジスルフィド［２％］，Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド［２％］を混合した熱硬化型発泡性材料である。
【００１７】
貼着層５は、未加硫のブチルゴム［３５％］，粉末の炭酸カルシウム［３５％］，１００℃における粘度が６０ｃｐｓであるプロセスオイル［２５％］，アゾジカルボンアミド［２％］，テトラメチルチウラムジスルフィド［２％］，Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド［１％］を混合した熱硬化型発泡性材料である。ブチルゴムは親油性に優れているので、貼着層５は、所謂油面鋼板に対する貼着力が良好である。
【００１８】
袋体１０は、ナイロンによって形成されており、内部には、加熱されて約１００℃以上になると気体を発生する４，４’オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッドが封入されている。又、袋体１０には、蛇腹状の折り込み部１１が形成されている。
【００１９】
そして、空隙充填材１は、貼着層５の上に袋体１０を載せ、その上から膨張層３を重ねることによって作成される。
尚、膨張層３及び貼着層５が前述した表層部材に相当する。
続いて、本実施例の空隙充填材の作用について説明する。
【００２０】
図３（ａ）は、空隙充填材の取付状態を説明するための模式的断面図であり、図３（ｂ）は、膨張後の状態を説明するための模式的断面図である。
まず、縦１００ｍｍ×横６０ｍｍ×厚さ２．５ｍｍの膨張層３，縦１００ｍｍ×横６０ｍｍ×厚さ２ｍｍの貼着層５，縦８０ｍｍ×横４０ｍｍの袋体１０によって空隙充填材１を作成し、図３（ａ）に示す様に、内幅６０ｍｍ×深さ２５ｍｍの溝型鋼Ｓの内面に、空隙充填材１の貼着面５側を貼着する。
【００２１】
次に、この溝型鋼Ｓの上方から同形の溝型鋼Ｓを合わせて角筒とし、熱風循環型乾燥炉（あるいは電気オーブン等）で約１８０℃に加熱する。すると、膨張層３及び貼着層５が徐々に膨張する。又、このとき、袋体１０に封入されている４，４’オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッドが気体を発生し、袋体１０の折り込み部１１が伸張して、袋体１０が徐々に膨張する。
【００２２】
そして、３０分間程度加熱を行うと、図３（ｂ）に示す様に、袋体１０は縦４０ｍｍ×横４０ｍｍ×高さ４０ｍｍ程の大きさに膨張し、膨張した袋体１０の周囲を、膨張した膨張層３及び貼着層５が覆い、２つの溝型鋼Ｓによって構成される角筒は、空隙充填材１によって完全に充填される。
【００２３】
続いて、本実施例の空隙充填材の効果について説明する。
本実施例の空隙充填材１は、芯部材として、加熱により気体を発生する４，４’オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッドが封入された袋体１０を採用しているので、空隙充填材１が被取付箇所に取り付けられて加熱されるまで、膨張層３，貼着層５に対して何等力を及ぼさない。このため、加熱前に膨張層３，貼着層５が突き破られてしまうことはない。
【００２４】
又、袋体１０に封入されている４，４’オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッドの量を適宜選択することにより、袋体１０が膨張する際に膨張層３，貼着層５に及ぼす力を調節することができるので、袋体１０を好適に所定形状に膨張させることができる。又、４，４’オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッドが封入されているだけの袋体１０は非常に薄いので、貼着層５の表面には殆ど段差が現れない。このため、被取付箇所との接触面積を大きく確保することができ、安定的に貼着力を得ることができる。又、被取付箇所が曲面である場合でも良好に取り付けることができる。
【００２５】
又、袋体１０には、蛇腹状の折り込み部１１が形成されているので、袋体１０を円滑に大きく膨張させることができる。
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は前述した実施例に何等限定されるものではなく、更に種々の態様において実施しても良いことはもちろんである。
【００２６】
例えば、実施例では、袋体１０の内部には加熱によって気体を発生する４，４’オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッドが封入されているが、加熱によって気体を発生する薬剤であれば、他の薬剤が封入されていても良いし、あるいは、加熱によって自身が膨張する薬剤、例えば膨張層３を構成する熱硬化型発泡性材料が封入されていても良い。
【００２７】
又、実施例では、袋体１０はナイロンによって形成されるいたが、加熱によって所定形状に復元する形状記憶樹脂によって形成されていても良い。この様に構成されている場合には、より一層好適に袋体１０を膨張させることができる。但し、形状記憶樹脂は、一般にナイロンに比べて高価であるため、コストが若干増加する。
【００２８】
又、実施例では、袋体１０は、図１（ｂ）に示す様に両側に１つずつ折り込み部１１を有しているが、図４（ａ）に示す様に、複数の折り込み部１１を有していても良い。この様に構成されている場合には、袋体１０をより大きく膨張させることができるので、空隙充填材１は、より大きな空隙を充填することができる。又、図４（ｂ）に示す様に、片側だけに折り込み部１１を有していても良い。又、袋体１０は、折り込み部１１を有さない所謂平袋状であっても良い。この様に構成されている場合には、袋体１０を容易に形成することができる。但し、折り込み部１１を有する場合に比べ、膨張の円滑性は劣る。又、袋体１０は、図４（ｃ）に示す様に折り曲げた状態で膨張層３，貼着層５間に挟まれていても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の空隙充填材の構成を表す説明図である。
【図２】 膨張過程の袋体の形状を表す説明図である。
【図３】 空隙充填材の使用状態を表す説明図である。
【図４】 変形例の袋体を表す説明図である。
【符号の説明】
１…空隙充填材 ３…膨張層 ５…貼着層 １０…袋体 １１…折り込み部 Ｓ…溝型鋼。

Claims (5)

1. 加熱によって体積が増加する薬剤が封入され、該薬剤の体積が増加することによって所定形状となる袋体によって構成される芯部材と、
   加熱によって膨張する熱硬化型発泡性材料によって構成され、前記芯部材を被覆する表層部材と、
   を備えることを特徴とする空隙充填材。
2. 前記薬剤は、加熱によって気体を発生するものであることを特徴とする請求項１に記載の空隙充填材。
3. 前記薬剤は、加熱によって自身が膨張するものであることを特徴とする請求項１に記載の空隙充填材。
4. 前記袋体は、加熱によって所定形状に復元する形状記憶樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の空隙充填材。
5. 前記袋体には、蛇腹状の折り込みが形成されており、当該袋体が膨張する際に前記折り込みが伸張することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の空隙充填材。

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