JP4330395B2 - シール材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、筒状の樹脂製本体の一端に弾性発泡体製ガスケットが接着されたシール材及びその製造方法に関し、特には、自動車のエンジンルームから車室内にステアリングシャフトを挿通するために車体に形成された孔をシールするために好適なシール材の製造方法に関する。

従来、エンジンルームから車室内へステアリングシャフトを挿通するために車体に形成されている孔は、エンジンルームから車内へ水や塵の侵入を防ぐために、ホールカバーが装着されている。
特開２００１−９７２３０号公報

前記ホールカバーとして、従来はゴムブーツが多用されていたが、近年は車体の共通化に伴い、ゴムブーツに代えて、図７に示すような筒状の樹脂製本体６１の一端に弾性発泡体製ガスケット６３の接着されたシール材６０が用いられるようになってきた。符号６５はステアリング、６７は車室内とエンジンルーム間の車体（ファイアーウォールとも称される。）、６９はステアリングシャフト用の孔である。

前記シール材６０のガスケット６３は、前記孔６９の形成された車体６７に圧接し、前記ガスケットの本体６１は、図示しないギアボックスの上端に固定される。前記ガスケット６３は、前記車体の孔６９の周縁に圧接可能にするため通気性が必要とされ、さらに、前記ガスケット６３の外周側面６４は、水分や塵の侵入を遮断できるようにする必要がある。そこで、前記弾性発泡体からなるガスケット６３の外周側面６４に通気性のフィルムを貼り付けて水分や塵の侵入を防ぐようにしていた。

しかし、従来のシール材６０にあっては、通気性のフィルムをガスケット６３の外周側面６４に貼る作業が必要なため、工数が増加し、製造コストが増大する問題がある。しかも、前記ガスケットの外周側面６４にフィルムが貼着されているため、前記ガスケット６３が車体の振動等により繰り返し圧縮される際に、前記ガスケット６３の圧縮及び復元時の変形が妨げられ、前記孔６９の周囲に隙間を生じるおそれがある。

本発明は、前記の点に鑑みなされたもので、水分や塵に対するシール性に優れ、しかも製造が容易でコストダウン可能なシール材の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、筒状の樹脂製本体の一端に弾性発泡体製ガスケットが接着されたシール材の製造方法において、弾性発泡体を、熱板に貫通形成された弾性発泡体挿通孔に、前記弾性発泡体の外周側面と前記弾性発泡体挿通孔の内周面が接するようにして通すことにより、前記弾性発泡体の外周側面を溶融して前記弾性発泡体の外周側面に溶融被膜を形成する溶融被膜形成工程と、前記溶融被膜形成後の弾性発泡体をガスケットの長さに切断し、前記切断後の弾性発泡体の中心に貫通孔を形成してガスケットを形成する切断及び貫通孔形成工程と、前記ガスケットを筒状の樹脂製本体の端面に接着するガスケット接着工程と、よりなることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１において、前記熱板に形成された弾性発泡体挿通孔の内径が、前記弾性発泡体挿通孔に通される弾性発泡体の外径より２〜１０ｍｍ小さいことを特徴とする。

本発明のシール材の製造方法で製造されたシール材は、筒状の樹脂製本体の一端に接着された弾性発泡体製ガスケットの外周側面が、熱溶融により形成された溶融被膜となっているため、ガスケットの側面から水や塵が侵入し難い。しかも、前記ガスケットの溶融被膜は、前記ガスケットを構成する弾性発泡体の外周側面を溶融して形成されたものであり、後貼りのフィルムとは異なり、前記ガスケットが繰り返し圧縮された場合にも剥離するおそれがなく、長期にわたって、良好な防水性及び防塵性を発揮することが可能である。

また、本発明のシール材の製造方法は、熱板に貫通形成された弾性発泡体挿通孔に、弾性発泡体を、前記弾性発泡体の外周側面と前記弾性発泡体挿通孔の内周面が接するようにして通すことにより、前記ガスケットの外周側面の溶融被膜を形成するため、溶融被膜を均一に、しかも容易に形成することが可能である。

図１は本発明の製造方法で製造されたシール材の一実施例の断面図、図２は図１のシール材の断面図、図３は本発明の製造方法の一実施例に係る溶融被膜形成工程、図４は同製造方法における切断及び貫通孔形成工程、図５は同製造方法におけるガスケット接着工程を示す図である。

図１及び図２に示すシール材１０は、本体１１とガスケット２１とよりなり、図４に示すようなステアリングシャフトを挿通するために形成された車体（ファイアーウォール）の孔６９をシールするために用いられる。

前記本体１１は、両端面間を貫通した孔１２の形成された樹脂製筒状体からなる。前記本体１１を構成する樹脂としては、ＡＢＳ樹脂、ポリオレフィン系樹脂等、公知の樹脂を用いることができる。前記本体１１は、断面形状について図示のような円形、楕円形等適宜決定され、外形については前記車体の孔６９よりも大とされ、また、前記本体１１の孔１２の径については、前記孔１２に挿通されるステアリングシャフトの径より大とされる。前記本体１１の一端１１ａは前記ガスケット２１が接着され、他端１１ｂは前記ステアリングシャフトのギアボックスの上端に固定される。前記他端１１ｂのギアボックス上端への固定は、接着テープ等の接着手段で行うほかに、前記他端１１ｂと前記ギアボックスの上端に、凹凸や切り欠き等からなる係合部（図示せず）を設けて、前記係合部により行うようにしてもよい。

前記ガスケット２１は、弾性発泡体からなり、外周側面２２には熱溶融により形成された溶融被膜２３が形成され、かつ、両端面２４，２５間に貫通孔２６が形成されている。前記ガスケット２１を構成する弾性発泡体としては、セル数５０〜１００／２５ｍｍ、密度３０〜８０ｋｇ／ｍ^３（ＪＩＳ Ｋ ６４００準拠）のものが好ましく、種々の発泡体を用いることができるが、それらの中でも、連続気泡構造の軟質ポリウレタン発泡体が、溶融被膜２３の形成しやすさ、通気性及び圧縮変形に対する良好な復元性を得られる点で好ましい。さらに、前記連続気泡構造の軟質ポリウレタン発泡体の中でも、エステル結合を含むものは、前記溶融被膜２３が形成しやすく、さらに前記溶融被膜２３を微細な多孔質構造にでき、通気性、圧縮変形に対する復元性が一層良好にできるため、特に好ましい。

前記エステル結合を含む軟質ポリウレタン発泡体とは、軟質ポリウレタン発泡体の原料に含まれるポリオールに、エステル結合が導入されたものをいう。具体的には、ポリオールとして、多価カルボン酸と多価ヒドロキシ化合物との重縮合や、ヒドロキシカルボン酸の重縮合、環状エステルの重合、ポリカルボン酸無水物にエポキサイドの重付加によって得られるポリエステルポリオールや、１分子内にエーテル結合とエステル結合を備えたポリエステルポリエーテルポリオール、あるいはポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールの混合品が挙げられる。なお、前記ポリオールとしてエーテルポリオールのみを使用して得られた軟質ポリウレタン発泡体は、分解温度が高く、耐熱性に優れるため、溶融し難く、前記溶融被膜形成可能な温度範囲で自己の着火、燃焼の可能性が高くなり、扱い難い。さらに、前記連続気泡構造の軟質ポリウレタン発泡体に、撥水剤を含有させることにより、防水性をさらに向上させることができる。

前記ガスケット２１の外周側面２２に形成されている溶融被膜２３は、厚みが１〜５ｍｍのものが好ましい。前記厚みが１ｍｍ未満の場合、十分な防水性、防塵性が得られなくなり、それに対して前記厚みが５ｍｍを超えると、通気性、圧縮変形性及び復元性が低くなり、前記車体の振動等による前記ガスケット２１の繰り返し圧縮変形及び弾性変形が損なわれるようになる。

次に前記シール材１０の製造方法について説明する。前記シール材の製造方法は、溶融被膜形成工程と、切断及び貫通孔形成工程と、ガスケット接着工程とからなる。

前記溶融被膜形成工程では、図３の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、弾性発泡体２１Ａを、熱板３１の弾性発泡体挿通孔３２に通して弾性発泡体の外周側面２２Ａを加熱することにより、前記外周側面２２Ａに溶融被膜２３を形成する。なお、図３以降において、図１及び図２に示したシール材１０のガスケット２１と同一の部分については、同一の符号を使用する。

前記弾性発泡体２１Ａは、前記のように、セル数が５０〜１００／２５ｍｍ、密度３０〜８０ｋｇ／ｍ^３（ＪＩＳ Ｋ ６４００準拠）の連続気泡構造の軟質ポリウレタン発泡体、特にはエステル結合を含むものが好ましい。前記弾性発泡体２１Ａは、予めガスケットの断面形状、例えば円形、楕円形、多角形（三角形や四角形を含む）等に切削等により形成された棒状のものが用いられる。図３の（Ａ），（Ｂ）に示す弾性発泡体２１Ａは、断面形状が円形をした棒状のものからなる。

前記熱板３１は、中央に弾性発泡体挿通孔３２が貫通形成され、図示しない公知の加熱手段により、少なくとも前記弾性発泡体挿通孔３２の周縁が加熱可能になっている。前記弾性発泡体挿通孔３２の径は、前記弾性発泡体２１Ａの外径よりも小さくされている。これによって、前記弾性発泡体挿通孔３２に前記弾性発泡体２１Ａが挿通された際に、前記弾性発泡体２１Ａの外周側面２２Ａが前記弾性発泡体挿通孔３２の内周面３３と接触して押圧され、それにより前記溶融被膜２３が確実に形成される。前記弾性発泡体２１Ａの外周側面２２Ａに前記溶融被膜２３を１〜５ｍｍ厚で確実に形成するには、前記熱板３１の弾性発泡体挿通孔３２を、前記弾性発泡体２１Ａの外径よりも２〜１０ｍｍ小さくするのが好ましい。

前記切断及び貫通孔形成工程では、図４の（Ａ）に示すように、前記溶融被膜形成後の弾性発泡体２１Ａをガスケットの長さに切断し、次に図４の（Ｂ），（Ｃ）に示すように、前記切断後の弾性発泡体２１Ｂの中心に貫通孔２６を形成することにより、ガスケット２１を得る。前記貫通孔２６の形成は、公知の孔空け装置、例えばトムソン加工装置４１を用いる打ち抜き等で行うことができる。

ガスケット接着工程では、前記ガスケット２１を、図５に示すように、予め射出成形等によって形成された前記筒状の樹脂製本体１１の一端に接着して、図１及び図２に示した前記シール材１０を得る。前記筒状の樹脂製本体１１は、前記シール材１０の説明で述べた構成からなり、両面接着テープ等によって一端に前記ガスケット２１が接着される。

エステル結合を含み、セル数３５／２５ｍｍ、密度３０ｋｇ／ｍ^３（ＪＩＳ Ｋ ６４００準拠）の連続気泡構造の軟質ポリウレタン発泡体（商品名：モルトプレンＳＣ、株式会社イノアックコーポレーション製）を、切削により直径９６ｍｍ、長さ５００ｍｍの棒状に加工して所望の弾性発泡体を得た。次に、中心に直径９０ｍｍの弾性発泡体挿通孔が貫通形成され、電熱ヒータにより２５０〜３５０℃に加熱した熱板（厚み２０ｍｍ）の前記弾性発泡体挿通孔に、前記棒状の弾性発泡体を通し、前記弾性発泡体の外周側面に溶融被膜を形成した。前記溶融被膜の厚みは、ノギスにより測定したところδ＝３ｍｍであった。

前記溶融被膜形成後の弾性発泡体を、長さ２５ｍｍに切断し、続いて、直径３０ｍｍのトムソン刃を有するトムソン型で、前記切断後の弾性発泡体の中心に径３０ｍｍの貫通孔を形成し、ガスケットを得た。

また、予め射出成形によって、中心に径３０ｍｍの貫通した孔を備え、側面視形状が略Ｔ字形をしたプロピレン製の筒状の樹脂製本体を、大径部分（図２の符号１３部分）の外径１００ｍｍ、小径部分（図２の符号１５部分）の外径３４ｍｍ、高さ５０ｍｍで形成した。前記筒状の樹脂製本体の大径部分の端面に、両面接着テープで前記ガスケットを接着し、実施例１のシール材を得た。

また、前記エステル結合を含む連通気泡構造の軟質ポリウレタン発泡体として、セル数７０／２５ｍｍ、密度４５ｋｇ／ｍ^３（ＪＩＳ Ｋ ６４００準拠）の連続気泡構造の軟質ポリウレタン発泡体（撥水剤添加品、商品名：シールフレックスＥＳＨ、株式会社イノアックコーポレーション製）を用いたほかは、実施例１と同様にして実施例２のシール材を得た。この実施例２のシール材におけるガスケットの溶融被膜は、厚み３ｍｍであった。

さらにまた、前記ガスケットにおける溶融被膜の防水性を確認するため、前記実施例１及び実施例２において、溶融被膜の厚みに影響を与える条件、ポリウレタンフォームの切削した直径を９１〜１００ｍｍの範囲で変化させることにより、溶融被膜の厚みを０．５ｍｍ（前記条件９１ｍｍ）、１ｍｍ（前記条件９２ｍｍ）、３ｍｍ（前記条件９６ｍｍ）、５ｍｍ（前記条件１００ｍｍ）で製造し、得られたガスケットに対して次の試験を行った。すなわち、図６に示すように、圧縮盤５１にガスケット２１を両面接着テープで貼り付けた後、前記ガスケット２１を、水深５０ｍｍとなるように水が収容された容器５５の底面５６に、ガスケット２１の厚みが１／２となるように、１回／秒の間隔で６００回押しつけて圧縮し、前記試験前のガスケットの重量（Ｗ１）及び体積（Ｖ１）と、６００回圧縮後の重量（Ｗ２）を測定し、ガスケット２１の単位体積当たりの水分侵入量Ｖ（ｇ／ｃｍ^３）を、Ｖ＝（Ｗ２−Ｗ１）／Ｖ１、によって計算し、得られた単位体積当たりの水分侵入量Ｖを１００倍した値が１ｇ／ｃｍ^３以上の場合に、防水性不足、１ｇ未満の場合に防水性良好とした。

前記測定の結果、前記溶融被膜が０．５ｍｍの場合には、実施例１及び実施例２の何れも防水性不足と判定されたのに対し、前記溶融被膜が１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍの場合には、いずれも防水性良好であった。

本発明の製造方法で製造されたシール材の一実施例の断面図である。 図１のシール材の断面図である。 本発明の製造方法の一実施例に係る溶融被膜形成工程を示す図である。 同製造方法における切断及び貫通孔形成工程を示す図である。 同製造方法におけるガスケット接着工程を示す図である。 防水性試験の方法を示す図である。 従来のシール材の使用状態を示す図である。

１０ シール材
１１ 筒状の樹脂製本体
２１ ガスケット
２１Ａ 弾性発泡体
２２Ａ 弾性発泡体の外周側面
２１Ｂ 切断後の弾性発泡体
２２ ガスケットの外周側面
２６ 貫通孔
２３ 溶融被膜
３１ 熱板
３２ 弾性発泡体挿通孔
３３ 弾性発泡体挿通孔の内周面

Claims (2)

1. 筒状の樹脂製本体（１１）の一端に弾性発泡体製ガスケット（２１）が接着されたシール材の製造方法において、
   弾性発泡体（２１Ａ）を、熱板（３１）に貫通形成された弾性発泡体挿通孔（３２）に、前記弾性発泡体（２１Ａ）の外周側面（２２Ａ）と前記弾性発泡体挿通孔（３２）の内周面（３３）が接するようにして通すことにより、前記弾性発泡体（２１Ａ）の外周側面（２２Ａ）を溶融して前記弾性発泡体（２１Ａ）の外周側面（２２Ａ）に溶融被膜（２３）を形成する溶融被膜形成工程と、
   前記溶融被膜形成後の弾性発泡体をガスケットの長さに切断し、前記切断後の弾性発泡体（２１Ｂ）の中心に貫通孔（２６）を形成してガスケット（２１）を形成する切断及び貫通孔形成工程と、
   前記ガスケット（２１）を筒状の樹脂製本体（１１）の端面に接着するガスケット接着工程と、
   よりなることを特徴とするシール材の製造方法。
2. 前記熱板（３１）に形成された弾性発泡体挿通孔（３２）の内径が、前記弾性発泡体挿通孔（３２）に通される弾性発泡体（２１Ａ）の外径より２〜１０ｍｍ小さいことを特徴とする請求項１に記載のシール材の製造方法。

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