JP5966375B2

JP5966375B2 - 発泡成形部材及びその製造方法

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Publication number: JP5966375B2
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Inventors: 雅敏佐藤; 佳之高橋
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Filing date: 2012-01-19
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Description

本発明は、発泡合成樹脂よりなる発泡成形部材と、その製造方法とに係り、特に自動車内装用の衝撃吸収材に好適な発泡成形部材及びその製造方法に関する。

自動車のドアトリムには、側面衝突（側突）時の衝撃エネルギー吸収（ＥｎｅｒｇｙＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＥＡ）のために、硬質ポリウレタンフォーム等の発泡合成樹脂よりなる衝撃吸収材が取り付けられている。

特許文献１（特開２００７−１５４１１６号公報）には、発泡合成樹脂よりなる衝撃吸収材の表面に、合成樹脂を塗布して被覆層を形成することにより、この衝撃吸収材の衝撃吸収性能を向上させることが記載されている。特許文献１には、この被覆層の形成方法として、溶融状態の合成樹脂液を衝撃吸収材の表面にスプレーコーティングすること、及び、溶融状態の合成樹脂液中に衝撃吸収材を浸漬することが記載されている。特許文献１の実施の形態では、この合成樹脂液として、無発泡の溶融状態のポリウレタン樹脂が用いられている。

特開２００７−１５４１１６号公報

特許文献１では、衝撃吸収材の本体部分を成形した後、この本体部分の表面に合成樹脂液を塗布する必要がある。そのため、衝撃吸収材の製造作業が煩雑になると共に、合成樹脂液が硬化するまで次の工程を開始することができず、衝撃吸収材の製造効率が低いものとなる。

また、引用文献１では、衝撃吸収材の本体部分を形成するための発泡合成樹脂原料と、被覆層を形成するための合成樹脂液とをそれぞれ用意する必要があるため、材料コストが高くなる。

本発明は、このような問題点を解決し、衝撃吸収性能を向上させつつ、比較的低コストにて効率よく製造することが可能な発泡成形部材と、その製造方法とを提供することを目的とする。

本発明（請求項１）の発泡成形部材は、発泡合成樹脂の成形体からなり、自動車内装用の衝撃吸収材とされる発泡成形部材において、該発泡成形部材の表面に形成されたスキン層と、該発泡成形部材の内部に部分的に形成された高密度部と、前記スキン層及び高密度部を除く非高密度部とからなり、前記スキン層、高密度部及び非高密度部はいずれも同一配合の発泡合成樹脂により構成されており、前記高密度部は少なくとも上記非高密度部よりも発泡合成樹脂の密度が高く、かつ該非高密度部に挟まれた状態となっており、更に、前記非高密度部は均一な密度を有していることを特徴とするものである。

請求項２の発泡成形部材は、請求項１において、前記発泡成形部材は硬質ウレタンフォームよりなることを特徴とするものである。

本発明（請求項３）の発泡成形部材の製造方法は、請求項１又は２に記載の発泡成形部材の製造方法であって、該発泡成形部材は、その外表面の少なくとも一部に沿って形成された表面層と、該表面層よりも該発泡成形部材の内部側に形成された、少なくとも１層の内層とを有しており、該発泡成形部材の成形工程において、前記表面層及び内層のうちの前記一方の層を前記他方の層よりも先に成形する第１の層成形工程と、成形済みの該一方の層をインサートして該他方の層を成形し、該表面層と内層とを一体化させる第２の層成形工程とを行い、該一方の層の成形時に該一方の層の表面に形成されたスキン層により前記高密度部を形成すると共に、該第１の層成形工程及び第２の層成形工程において、該表面層と内層とを、同一配合の発泡合成樹脂原料を金型内で発泡させることにより、均一な密度の前記非高密度部を成形することを特徴とするものである。

請求項４の発泡成形部材の製造方法は、請求項３において、前記表面層の厚さは１５〜２５ｍｍであることを特徴とするものである。

本発明（請求項１）の発泡成形部材にあっては、その内部に高密度部が設けられており、この高密度部によって該発泡成形部材が補強されるため、内部に高密度部が設けられていない発泡成形部材に比べて、衝撃吸収性能に優れたものとなる。

本発明の発泡成形部材にあっては、高密度部とそれ以外の部分とが同一配合の発泡合成樹脂により構成されている。従って、発泡成形部材の衝撃吸収性能を向上させるために、この発泡成形部材自体とは別の部材や材料を用意する必要がなく、低コストにて発泡成形部材を製造することができる。また、本発明の発泡成形部材にあっては、その内部に高密度部が設けられており、発泡成形工程の後に補強用の被覆層等を設ける必要がないので、製造作業が簡易であると共に、発泡成形工程の後、直ちに次の工程を開始することができるため、製造効率が高いものとなる。

なお、発泡成形部材の成形時に、金型内に多量の発泡合成樹脂原料を供給して発泡させることにより、発泡成形部材全体の樹脂密度を高くし、該発泡成形部材の衝撃吸収性能を向上させることも考えられるが、発泡合成樹脂原料の供給量を過度に多くすると、成形された発泡成形部材にクラックが生じるおそれがある。しかも、発泡成形部材にクラックが生じない範囲内で発泡合成樹脂原料の供給量を多くしても、この発泡成形部材の衝撃吸収性能は、さほど向上しない。

また、発泡成形部材を構成する発泡合成樹脂の配合自体を変えて、発泡成形部材の衝撃吸収性能を向上させることが考えられるが、この場合、それまで発泡成形部材の製造に用いていた発泡合成樹脂原料を新たなものに交換する必要があり、コストが掛かる。また、発泡合成樹脂の配合を変えると、例えば発泡成形部材に荷重がかかり始めた初期の段階における荷重に対する発泡成形部材の変形特性が、配合変更前の発泡成形部材から変わってしまうおそれがある。

請求項３の態様では、発泡成形部材は、該発泡成形部材の外表面に沿って形成された表面層と、それよりも内部側の少なくとも１層の内層とからなる複層構造となっている。この表面層及び内層は、それぞれ、同一配合の発泡合成樹脂原料が金型内で発泡されることにより成形されたものである。発泡成形部材を製造するに当っては、この表面層及び内層のうちの一方の層を他方の層よりも先に金型で成形し、その後、この成形済みの該一方の層をインサートして該他方の層を成形する。先に金型で成形された該一方の層の表面全体には、該一方の層を構成した発泡合成樹脂が金型の内面に接触することにより、樹脂密度が高いスキン層が形成されているので、該一方の層をインサートして該他方の層を成形することにより、該一方の層と他方の層との境界部、即ち発泡成形部材の内部に、この樹脂密度が高いスキン層が配置されることとなる。このスキン層により高密度部が構成されることにより、発泡成形部材の内部に容易に且つ低コストにて高密度部を設けることができる。

請求項４の通り、表面層の厚さは１５〜２５ｍｍであることが好ましい。このように構成することにより、発泡成形部材の衝撃吸収性能を十分に向上させることができる。

請求項１の通り、本発明の発泡成形部材は、自動車のドアトリム等に取り付けられる、自動車内装用の衝撃吸収材に好適である。

本発明は、請求項２の通り、成形体がウレタンフォームである発泡成形部材に好適である。このように、ウレタンフォームにより構成することにより、この発泡成形部材からなる衝撃吸収材は、より高い衝撃吸収性を有したものとなる。

本発明（請求項３）の発泡成形部材の製造方法によれば、発泡成形部材の成形工程において、該発泡成形部材の内部に高密度部を設けると共に、非高密度部を均一な密度とし、かつ該発泡成形部材の全体を同一配合の発泡合成樹脂により構成する。従って、発泡成形部材の衝撃吸収性能を向上させるために、この発泡成形部材自体とは別の部材や材料を用意する必要がなく、低コストにて発泡成形部材を製造することができる。また、本発明の発泡成形部材の製造方法では、発泡成形部材の内部に高密度部を設けており、発泡成形工程の後に該発泡成形部材に補強用の被覆層等を設ける必要がないので、製造作業が簡易であると共に、発泡成形工程の後、直ちに次の工程を開始することができるため、製造効率が高い。

更に、本発明（請求項３）の発泡成形部材の製造方法では、発泡成形部材を、該発泡成形部材の外表面に沿って形成された表面層と、それよりも内部側の少なくとも１層の内層とからなる複層構造とし、この表面層及び内層を、それぞれ、同一配合の発泡合成樹脂原料を金型内で発泡させることにより成形している。発泡成形部材を製造するに当っては、この表面層及び内層のうちの一方の層を他方の層よりも先に金型で成形し、その後、この成形済みの該一方の層をインサートして該他方の層を成形する。先に金型で成形された該一方の層の表面全体には、該一方の層を構成した発泡合成樹脂が金型の内面に接触することにより、樹脂密度が高いスキン層が形成されているので、該一方の層をインサートして該他方の層を成形することにより、該一方の層と他方の層との境界部、即ち発泡成形部材の内部に、この樹脂密度が高いスキン層が配置されることとなる。このスキン層により高密度部が構成されることにより、発泡成形部材の内部に容易に且つ低コストにて高密度部を設けることができる。

第１の実施の形態に係る発泡成形部材の斜視図である。図１のII−II線に沿う断面図である。図１のIII−III線に沿う断面図である。図１の発泡成形部材の製造方法を示す金型の断面図である。図１の発泡成形部材の別の製造方法を示す金型の断面図である。第２の実施の形態に係る発泡成形部材の断面図である。第３の実施の形態に係る発泡成形部材の断面図である。比較例に係る発泡成形部材の製造方法を示す金型の断面図である。図７の製造方法により製造された、比較例に係る発泡成形部材の断面図である。実施例及び比較例に係る発泡成形部材の動的性能評価の方法を示す断面図である。図１０の動的性能評価の結果を示すグラフである。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態では、発泡成形部材として、自動車のドアトリムに取り付けられる衝撃吸収材（以下、ＥＡ材と略すことがある。）を例示しているが、本発明は、これ以外の発泡成形部材及びその製造方法にも適用可能である。

［第１の実施の形態］
第１図は、第１の実施の形態に係る発泡成形部材としてのＥＡ材１の斜視図であり、第２図は第１図のII−II線に沿う断面図であり、第３図は第１図のIII−III線に沿う断面図である。第４図（ａ）〜（ｆ）は、このＥＡ材１の製造方法を示す金型の断面図である。

＜ＥＡ材１の構成について＞
この実施の形態では、ＥＡ材１は、自動車のドアトリム（図示略）に取り付けられるものである。この実施の形態では、第２図におけるＥＡ材１の下面が、このＥＡ材１をドアトリムに取り付けたときに該ドアトリムに対向する。以下、便宜上、このＥＡ材１のドアトリム側（第２図における下側）を後端側といい、該ドアトリムと反対側（第２図における上側）を先端側という。このＥＡ材１の該後端側の端面（以下、後端面という。）と先端側の端面（以下、先端面という。）との周縁部同士を繋ぐ面をＥＡ材１の側周面という。なお、ＥＡ材１の配置はこれに限定されない。

このＥＡ材１は、全体が硬質ポリウレタンフォーム等の発泡合成樹脂よりなる。この実施の形態では、ＥＡ材１は、その先端面及び後端面が互いに略平行な平坦面となっており、該先端側又は後端側から見た形状が略方形であり、且つ該先端側ほど側周面の周長が小さくなる略切頭角錐形状となっているが、ＥＡ材１の形状はこれに限定されない。

このＥＡ材１は、発泡合成樹脂原料を金型に注入して発泡成形することにより製造されている。このＥＡ材１の内部には、部分的に発泡合成樹脂の密度が他の部分よりも高くなっている高密度部Ｈが設けられている。このＥＡ材１の該高密度部Ｈとそれ以外の部分とは、同一配合の発泡合成樹脂により構成されている。即ち、ＥＡ材１は、全体が単一の発泡合成樹脂原料から製造されている。ＥＡ材１のうち、高密度部Ｈの密度は０．０３〜０．１５ｇ／ｃｍ^３特に０．０５〜０．１３ｇ／ｃｍ^３であり、この高密度部Ｈと後述のＥＡ材１の表面のスキン層２ａ，３ａとを除いた他の部分（以下、非高密度部ということがある。）の密度は０．０２〜０．１４ｇ／ｃｍ^３特に０．０４〜０．１２ｇ／ｃｍ^３であり、この高密度部Ｈと非高密度部との密度の差は０．０１〜０．１３ｇ／ｃｍ^３特に０．０１〜０．０９ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。

この実施の形態では、ＥＡ材１は、その外表面の少なくとも一部に沿って形成された表面層２と、この表面層２よりも該ＥＡ材１の内部側に形成された内層３とを有している。表面層２及び内層３は、それぞれ、同一配合の発泡合成樹脂原料が金型内で発泡されることにより成形されたものである。この実施の形態では、表面層２が内層３よりも先に成形され、内層３の成形時に、この成形済みの表面層２がインサートされることにより、表面層２と内層３とが一体化されている。なお、このＥＡ材１の製造方法の詳細については後述する。

一般的に、発泡合成樹脂原料を金型内で発泡させて発泡成形体を作製した場合、この金型の内面に接触した発泡成形体の表面には、該発泡成形体の内部よりも発泡合成樹脂の密度が高く、硬質なスキン層２ａが形成される。この実施の形態では、表面層２が単体で金型により成形されているので、該表面層２の表面全体にスキン層２ａが形成されている。そのため、内層３の成形時に、この成形済みの表面層２をインサートすることにより、表面層２と内層３との境界部（即ちＥＡ材１の内部）の該表面層２側には、樹脂密度が高いスキン層２ａが存在することとなる。

この実施の形態では、この表面層２と内層３との境界部に存在した該表面層２のスキン層２ａがＥＡ材１の内部の高密度部Ｈを構成している。

なお、内層３の表面のうち、その成形時に金型の内面と直に接触した部分では、第２図の通り、スキン層３ａが形成されるが、金型の内面との間に表面層２が介在した部分では、この表面層２が断熱材となるので、スキン層３ａがほとんど形成されない。即ち、表面層２と内層３との境界部の該内層３側には、スキン層３ａはほとんど存在しない。ただし、本発明においては、内層３を被覆層２よりも先に成形し、この成形済みの内層３をインサートして表面層２を成形するようにしてもよい。この場合、内層３の表面全体にスキン層３ａが形成され、この内層３のスキン層３ａが表面層２と内層３との境界部に配置される。そして、この内層３のスキン層３ａにより、ＥＡ材１の内部の高密度部Ｈが構成される。

この実施の形態では、第２図の通り、表面層２は、ＥＡ材１の先端面及び側周面に沿って形成されている。この実施の形態では、表面層２は、ＥＡ材１の先端面から側周面にかけて連続して形成されており、且つ、表面層２は、ＥＡ材１の先端面及び側周面の全体にわたって形成されている。表面層２のうちＥＡ材１の側周面に沿って形成された部分の後端部は、全周にわたって、該ＥＡ材１の後端面に臨んでいる。即ち、ＥＡ材１の後端面においては、その周縁部が表面層２により形成されており、それよりも該後端面の中央側には、内層３が露呈している。

なお、表面層２の配置はこれに限定されない。例えば、ＥＡ材１の後端面にも、その全体にわたって表面層２が形成されてもよい。表面層２は、ＥＡ材１の外面のうち補強が必要な部分にのみ設けられていてもよく、ＥＡ材１の後端面以外にも、表面層２が存在しない部分（内層３がＥＡ材１の外面に露呈した部分）が存在してもよい。ＥＡ材１の外面に露呈した内層３の表面と、これに隣接する表面層２の表面とは、第２図のように面一状に配置されてもよく、非面一状に配置されてもよい。表面層２は、ＥＡ材１の先端面、側周面及び後端面の２以上の面に跨って形成されてもよく、各面にそれぞれ独立して（複数の面に跨らないように）形成されてもよい。

なお、ＥＡ材１の側周面に表面層２を形成する場合には、第３図の通り、該側周面の全周にわたって無端周回状に表面層２を形成するのが好ましい。表面層２をこのように形成することにより、ＥＡ材１の先端面又は後端面に荷重が加えられたときに、該ＥＡ材１の割れや飛散を効果的に防止することができる。

表面層２の厚さＴ（第２図）は１５〜２５ｍｍ特に１５〜２０ｍｍであることが好ましい。

＜ＥＡ材１の製造方法について（第１の例）＞
ＥＡ材１を製造するに当たっては、その内部に、部分的に発泡合成樹脂の密度が高くなった高密度部Ｈを設ける。その際、ＥＡ材１の高密度部Ｈとそれ以外の部分とを同一配合の発泡合成樹脂により構成する。

この実施の形態では、第４図（ａ）〜（ｆ）の通り、ＥＡ材１のうち表面層２を内層３よりも先に表面層成形用金型１０を用いて成形し（第１の層成形工程）、その後、内層成形用金型２０を用い、この成形済みの表面層２をインサートして内層３を成形する（第２の層成形工程）。その際、表面層２及び内層３を、それぞれ、同一配合の発泡合成樹脂原料Ｕを金型１０，２０内で発泡させることにより成形する。

第４図（ａ）〜（ｃ）の通り、表面層成形用金型１０は、下型１１及び上型１２を有している。なお、金型１０は、必要に応じ、中子等を有していてもよい。下型１１には、ＥＡ材１の外形に合致した形状の凹穴よりなるキャビティ１１ａが設けられている。この実施の形態では、キャビティ１１ａ内において、ＥＡ材１は、その先端側を下向きにして成形される。即ち、この下型１１のキャビティ１１ａの底面によりＥＡ材１の先端面が成形され、キャビティ１１ａの周壁面によりＥＡ材１の側周面が成形される。

この表面層成形用金型１０の上型１２のキャビティ天井面の中央部からは、内層３の外形に合致した形状の凸部１２ａが突設されている。下型１１と上型１２とを型締めした状態において、キャビティ１１ａの内面と凸部１２ａの外面との間には、表面層２を成形するためのキャビティ空間が存在する。この凸部１２ａの外面により、表面層２の内層３との境界面（以下、表面層２の裏面ということがある。）が成形され、上型１２のキャビティ天井面のうち、該凸部１２ａの基端とキャビティ１１ａの周壁面の上縁との間の部分により、表面層２の後端面（ＥＡ材１の後端面の周縁部）が成形される。脱型後、この表面層２の裏面側には、凸部１２ａにより形成された凹所２ｂ（第４図（ｃ））が存在する。

第４図（ｄ）〜（ｆ）の通り、内層成形用金型２０も、下型２１及び上型２２を有している。なお、この金型２０も、必要に応じ、中子等を有していてもよい。下型２１には、成形済みの表面層２が嵌め込まれる凹穴２１ａが設けられている。この凹穴２１ａの内部形状は、実質的に、表面層成形用金型１０における下型１１のキャビティ１１ａの内部形状と同一である。即ち、成形済みの表面層２は、ＥＡ材１の先端側を下向きにしてこの凹穴２１ａに嵌め込まれる。

この内層成形用金型２０の上型２２のキャビティ天井面は、ＥＡ材１の完成時の後端面と合致する形状となっている。これにより、下型２１の凹穴２１ａ内に成形済みの表面層２を配置した状態で下型２１と上型２２とを型締めした場合には、この上型２２のキャビティ天井面と表面層２の裏面側の凹所２ｂの内面との間に、内層３を成形するためのキャビティ空間が存在することとなる。この上型２２のキャビティ天井面により、内層３の後端面（ＥＡ材１の後端面のうち、表面層２により形成された周縁部よりも中央側の部分）が成形される。

ＥＡ材１を製造する場合、まず、第４図（ａ）の通り、表面層成形用金型１０の下型１１のキャビティ１１ａ内に、表面層２を成形するための発泡合成樹脂原料ＵをノズルＮから注入する。次いで、第４図（ｂ）の通り、この表面層成形用金型１０の下型１１と上型１２とを型締めし、発泡合成樹脂原料Ｕを発泡させる。この原料Ｕが発泡してなる発泡合成樹脂がキャビティ１１ａの内面と、上型１２のキャビティ天井面及び凸部１２ａの外面との間のキャビティ空間に充満することにより、表面層２が成形される。その際、この発泡合成樹脂がキャビティ１１ａの内面、上型１２のキャビティ天井面及び凸部１２ａの外面に接触することにより、表面層２の表面全体に、発泡合成樹脂の密度が高いスキン層２ａが形成される。この発泡合成樹脂が硬化した後、第４図（ｃ）の通り、下型１１と上型１２とを型開きして表面層２を脱型する（以上、第１の層成形工程）。

次に、第４図（ｄ）の通り、この成形済みの表面層２を内層成形用金型２０の下型２１の凹穴２１ａにセットし、その裏面側の凹所２ｂ内に、内層３を成形するための発泡合成樹脂原料ＵをノズルＮから注入する。このとき注入された発泡合成樹脂原料Ｕは、第１の層成形工程において表面層２を成形するのに用いられたものと同一配合のものである。次いで、第４図（ｅ）の通り、この内層成形用金型２０の下型２１と上型２２とを型締めし、発泡合成樹脂原料Ｕを発泡させる。この原料Ｕが発泡してなる発泡合成樹脂が表面層２の凹所２ｂの内面と上型２２のキャビティ天井面との間のキャビティ空間に充満することにより、内層３が成形されると共に、表面層２と内層３とが一体化され、ＥＡ材１の全体の成形が完了する。この発泡合成樹脂が硬化した後、第４図（ｆ）の通り、下型２１と上型２２とを型開きしてＥＡ材１を脱型する（以上、第２の層成形工程）。

その後、必要に応じ、ＥＡ材１の表面仕上げを行うことにより、ＥＡ材１が完成する。

なお、表面層２を予め量産しておき、実際のＥＡ材製造ラインでは第２の層成形工程のみを行うようにしてもよく、１回のＥＡ材製造サイクルにおいて逐次、第１の層成形工程と第２の層成形工程とを行うようにしてもよい。

上記の製造方法では、第１の層成形工程と第２の層成形工程とで別々の金型を用いているが、例えば下型１１を、これらの工程を通して共通とし、上型１２，２２のみを、第１の層成形工程と第２の層成形工程とで交換するようにしてもよい。

＜ＥＡ材１及びその製造方法により奏される作用効果＞
このＥＡ材１にあっては、その内部に高密度部Ｈが設けられており、この高密度部Ｈによって該ＥＡ材１が補強されるため、内部に高密度部が設けられていないＥＡ材に比べて、衝撃吸収性能に優れたものとなる。

このＥＡ材１にあっては、高密度部Ｈとそれ以外の部分とが同一配合の発泡合成樹脂により構成されている。従って、ＥＡ材１の衝撃吸収性能を向上させるために、このＥＡ材１自体とは別の部材や材料を用意する必要がなく、低コストにてＥＡ材１を製造することができる。また、このＥＡ材１にあっては、その発泡成形工程において内部に高密度部Ｈが設けられており、発泡成形工程の後に補強用の被覆層等を設ける必要がないので、製造作業が簡易であると共に、発泡成形工程の後、直ちに次の工程を開始することができるため、製造効率が高いものとなる。

この実施の形態では、ＥＡ材１は、表面層２と、それよりも内部側の内層３とからなる複層構造となっている。この表面層２及び内層３は、それぞれ、同一配合の発泡合成樹脂原料が金型１０，２０内で発泡されることにより成形されたものである。この実施の形態では、ＥＡ材１を製造するに当っては、この表面層２を内層３よりも先に金型１０で成形し、その後、金型２０により、この成形済みの表面層２をインサートして内層３を成形する。先に金型１０で成形された表面層２の表面全体には、該表面層２を構成した発泡合成樹脂が金型１０の内面に接触することにより、樹脂密度が高いスキン層２ａが形成されているので、この表面層２をインサートして内層３を成形することにより、この表面層２と内層３との境界部、即ちＥＡ材１の内部に、この樹脂密度が高いスキン層２ａが配置されることとなる。この実施の形態では、このスキン層２ａにより高密度部Ｈが構成されている。このようにすることにより、ＥＡ材１の内部に容易に且つ低コストにて高密度部Ｈを設けることができる。

この実施の形態では、表面層２の厚さＴは１５〜２５ｍｍであるため、ＥＡ材１の衝撃吸収性能を十分に向上させることができる。なお、表面層２の厚さＴが１０ｍｍ以下であると、表面層２の内外スキン層２ａが必要な厚みとならず十分な補強効果が期待できない場合があり、表面層２の厚さＴが３０ｍｍ以上であると、表面層２の内外のスキン層２ａの距離が離れすぎてしまうため十分な補強効果が期待できない場合がある。

＜ＥＡ材１の製造方法について（第２の例）＞
第５図（ａ）〜（ｆ）は、ＥＡ材１の別の製造方法を示す金型の断面図である。

この実施の形態では、金型３０は、下型３１と、上型３２と、第１の層成形工程において該上型３２のキャビティ内面に取り付けられる中子３３とを有している。なお、この金型３０は、必要に応じ、さらに別の中子等を有していてもよい。下型３１には、ＥＡ材１の外形に合致した形状の凹穴よりなるキャビティ３１ａが設けられている。この実施の形態でも、キャビティ３１ａ内において、ＥＡ材１は、その先端側を下向きにして成形される。即ち、この下型３１のキャビティ３１ａの底面によりＥＡ材１の先端面が成形され、キャビティ３１ａの周壁面によりＥＡ材１の側周面が成形される。

上型３２のキャビティ天井面は、ＥＡ材１の完成時の後端面と合致する形状となっている。中子３３は、この上型３２のキャビティ天井面の中央部に着脱可能となっている。中子３３は、内層３の外形に合致した形状となっている。この中子３３を上型３２のキャビティ天井面に取り付けた状態で下型３１と上型３２とを型締めしたときには、キャビティ３１ａの内面と中子３３の外面との間に、表面層２を成形するためのキャビティ空間が存在する。

この金型３０を用いてＥＡ材１を製造する方法について、以下に説明する。

まず、第５図（ａ）の通り、金型３０の下型３１のキャビティ３１ａ内に、表面層２を成形するための発泡合成樹脂原料ＵをノズルＮから注入する。また、金型３０の型締め前に、上型３２のキャビティ天井面に中子３３を取り付けておく。次いで、第５図（ｂ）の通り、下型３１と上型３２とを型締めし、発泡合成樹脂原料Ｕを発泡させる。この原料Ｕが発泡してなる発泡合成樹脂がキャビティ３１ａの内面と、上型３２のキャビティ天井面及び中子３３の外面との間のキャビティ空間に充満することにより、表面層２が成形される。その際、この発泡合成樹脂がキャビティ３１ａの内面、上型３２のキャビティ天井面及び中子３３の外面に接触することにより、表面層２の表面全体に、発泡合成樹脂の密度が高いスキン層２ａが形成される。

この発泡合成樹脂が硬化した後、第５図（ｃ）の通り、下型３１と上型３２とを型開きし、中子３３を上型３２のキャビティ天井面から取り外す。この際、成形済みの表面層２をキャビティ３１ａ内に残置しておく（以上、第１の層成形工程）。

次に、第５図（ｄ）の通り、この成形済みの表面層２の裏面側の凹所２ｂ内に、内層３を成形するための発泡合成樹脂原料ＵをノズルＮから注入する。このとき注入された発泡合成樹脂原料Ｕは、第１の層成形工程において表面層２を成形するのに用いられたものと同一配合のものである。次いで、第５図（ｅ）の通り、再度、下型３１と上型３２とを型締めし、発泡合成樹脂原料Ｕを発泡させる。この原料Ｕが発泡してなる発泡合成樹脂が表面層２の凹所２ｂの内面と上型３２のキャビティ天井面との間のキャビティ空間に充満することにより、内層３が成形されると共に、表面層２と内層３とが一体化され、ＥＡ材１の全体の成形が完了する。この発泡合成樹脂が硬化した後、第５図（ｆ）の通り、下型３１と上型３２とを型開きしてＥＡ材１を脱型する（以上、第２の層成形工程）。

この金型３０にあっては、第１の層成形工程と第２の層成形工程とで下型３１及び上型３２が共通であるため、金型コストの低減を図ることが可能となる。

［第２の実施の形態］
第６図は、第２の実施の形態に係る発泡成形部材としてのＥＡ材１Ａの断面図である。なお、第６図は、第２図と同様部分の断面を示している。

この実施の形態におけるＥＡ材１Ａは、その外表面（この実施の形態ではＥＡ材１Ａの先端面及び側周面）に沿って形成された表面層２と、この表面層２よりも該ＥＡ材１の内部側に形成された複数層の内層３Ａ，３Ｂ，３Ｃとを有している。この実施の形態では、表面層２に隣接して第１の内層３Ａが形成され、それよりもＥＡ材１Ａの内部側に第２の内層３Ｂが形成され、さらにそれよりもＥＡ材１Ａの内部側に第３の内層３Ｃが形成されている。このＥＡ材１Ａにおける表面層２の形状や配置は、前述の第１の実施の形態と同様である。

第１の内層３Ａは、表面層２と略相似形状であり、該表面層２の裏面側の凹所２ｂの内面全体に沿って形成されている。即ち、第１の内層３Ａを単独で見た場合には、この第１の内層３Ａは、表面層２と同様に、その裏面（第２の内層３Ｂとの境界面）側に凹所（符号略）を有した形状となっている。第２の内層３Ｂは、該表面層２及び第１の内層３Ａと略相似形状であり、この第１の内層３Ａの裏面側の凹所の内面全体に沿って形成されている。即ち、第２の内層３Ｂを単独で見た場合には、この第２の内層３Ｂも、表面層２及び第１の内層３Ａと同様に、その裏面（第３の内層３Ｃとの境界面）側に凹所（符号略）を有した形状となっている。これらの内層３Ａ，３Ｂの厚さの好適範囲は、前述の表面層２の厚さＴの好適範囲と同様である。第３の内層３Ｃは、第２の内層３Ｂの裏面側の凹所を充填したものとなっている。なお、内層３Ａ〜３Ｃの形状及び配置はこれに限定されない。内層は、２層又は４層以上形成されてもよい。

このＥＡ材１Ａにあっては、表面層２と第１の内層３Ａとの境界部だけでなく、第１の内層３Ａと第２の内層３Ｂとの境界部、及び、第２の内層３Ｂと第３の内層３Ｃとの境界部にも、高密度部Ｈが設けられている。

このＥＡ材１Ａの製造方法の一例として、前述の第５図の金型３０を用いた方法を説明する。

金型３０を用いてＥＡ材１Ａを製造する場合には、表面層２を形成するための表面層形成用中子３３の他に、第１の内層３Ａを形成するための第１の内層形成用中子（図示略）と、第２の内層３Ｂを形成するための第２の内層形成用中子（図示略）とを用意する。第１の内層形成用中子は、第１の内層３Ａの裏面側の凹所の内面形状と合致する形状となっており、第２の内層形成用中子は、第２の内層３Ｂの裏面側の凹所の内面形状と合致する形状となっている。

ＥＡ材１を製造するに当たっては、まず、第５図（ａ）〜（ｃ）と同様に、上型３２に表面層形成用中子３３を取り付けた状態で、金型３０により表面層２を成形する（表面層成形工程）。

表面層２の成形後、型開きし、上型３２に、表面層形成用中子３３の代わりに第１の内層形成用中子を取り付ける。そして、成形済みの表面層２の裏面側の凹所２ｂに、第１の内層３Ａを成形するための発泡合成樹脂原料ＵをノズルＮから注入し、型締めして該発泡合成樹脂原料Ｕを発泡させる。これにより、表面層２の裏面側に第１の内層３Ａが成形されると共に、表面層２と第１の内層３Ａとが一体化される（第１の内層成形工程）。

第１の内層３Ａの成形後、型開きし、上型３２に、第１の内層形成用中子の代わりに第２の内層形成用中子を取り付ける。そして、成形済みの第１の内層３Ａの裏面側の凹所に、第２の内層３Ｂを成形するための発泡合成樹脂原料ＵをノズルＮから注入し、型締めして該発泡合成樹脂原料Ｕを発泡させる。これにより、第１の内層３Ａの裏面側に第２の内層３Ｂが成形されると共に、第１の内層３Ａと第２の内層３Ｂとが一体化される（第２の内層成形工程）。

第２の内層３Ｂの成形後、型開きし、上型３２から第２の内層形成用中子を取り外す。そして、成形済みの第２の内層３Ｂの裏面側の凹所に、第３の内層３Ｃを成形するための発泡合成樹脂原料ＵをノズルＮから注入し、型締めして該発泡合成樹脂原料Ｕを発泡させる。これにより、第２の内層３Ｂの裏面側に第３の内層３Ｃが成形されると共に、第２の内層３Ｂと第３の内層３Ｃとが一体化され、ＥＡ材１Ａの全体の成形が完了する。第３の内層３Ｃの成形後、型開きしてＥＡ材１Ａを脱型する（第３の内層成形工程）。

この表面層成形工程において表面層２の表面全体にスキン層２ａが形成され、第１の内層成形工程において第１の内層３Ａの裏面側にスキン層３ａが形成され、第２の内層成形工程において第２の内層３Ｂの裏面側にスキン層３ａが形成される。これらのスキン層２ａ，３ａがそれぞれ表面層２と第１の内層３Ａとの境界部、第１の内層３Ａと第２の内層３Ｂとの境界部、及び第２の内層３Ｂと第３の内層３Ｃとの境界部に存在し、高密度部Ｈを構成している。

なお、上記の方法は一例であり、ＥＡ材１Ａの製造方法はこれに限定されない。例えば、第４図の製造方法と同様に、表面層成形用金型１０、第１の内層成形用金型（図示略）、第２の内層成形用金型（図示略）、及び第３の内層成形用金型（図示略）を用意し、表面層２、第１の内層３Ａ、第２の内層３Ｂ及び第３の内層３Ｃを順に、それぞれ専用の金型を用いて成形するようにしてもよい。下型を共通とし、上型のみを各層を成形するための専用品としてもよい。

このＥＡ材１Ａのその他の構成は、第１の実施の形態におけるＥＡ材１と同様であり、第６図において第１〜３図と同一符号は同一部分を示している。

このＥＡ材１Ａにあっては、内部に複数の層状の高密度部Ｈが存在するため、衝撃吸収性能がより高いものとなる。

［第３の実施の形態］
第７図は、第３の実施の形態に係る発泡成形部材としてのＥＡ材１Ｂの断面図である。なお、第７図は、第２図と同様部分の断面を示している。

上記の各実施の形態では、内層３，３Ａ〜３Ｃは、ＥＡ材１，１Ａの先端側又は後端側から見て該ＥＡ材１，１Ａの中央に配置されているが、内層の配置はこれに限定されない。

第７図のＥＡ材１Ｂにあっては、内層３は、該ＥＡ材１Ｂの中央から第７図の右側にずれた位置に形成されており、第７図におけるＥＡ材１Ｂの左半側には、内層３が存在していない。これにより、ＥＡ材１Ｂは、その第７図における右半側が、左半側よりも衝撃吸収性能が向上したものとなっている。

このように、ＥＡ材の衝撃吸収性能を部分的に向上させる必要がある場合（あるいは、部分的に衝撃吸収性能を向上させれば足りる場合）には、その部分に内層３を形成すればよい。

［実施例１］
後端面の一辺の長さ１２０ｍｍ、先端面の一辺の長さ１０５ｍｍ、該先端面と後端面との距離７０ｍｍの略切頭角錐形状であり、表面層２の厚さＴが１５ｍｍであり、高密度部Ｈにおける樹脂密度が約０．０５ｇ／ｃｍ^３であり、非高密度部における樹脂密度が約０．０４ｇ／ｃｍ^３である第１の実施の形態のＥＡ材１を製造した。

［比較例１］
第８図（ａ）〜（ｃ）は、比較例に係るＥＡ材１１０の製造方法を示す金型の断面図であり、第９図は、このＥＡ材１１０の断面図である。なお、第９図は、第８図（ｃ）のIX−IX線に沿う断面を示している。

第８図（ａ）〜（ｃ）の金型１００を用い、実施例１と同一形状で且つ内部が一様な密度となっている（即ち表面層２と内層３とが形成されていない）ＥＡ材１１０を製造した。この金型１００は、下型１０１と、上型１０２とを有している。下型１０１には、ＥＡ材１１０の外形（＝ＥＡ材１の外形）に合致した形状の凹穴よりなるキャビティ１０１ａが設けられている。キャビティ１０１ａ内において、ＥＡ材１１０は、その先端側を下向きにして成形される。即ち、この金型１００は、前述の第５図の金型３０から中子３３を省略した如き構成となっている。

ＥＡ材１１０の製造方法は以下の通りである。

まず、第８図（ａ）の通り、下型１０１のキャビティ１０１ａ内に、ＥＡ材１１０の全体を成形するための発泡合成樹脂原料ＵをノズルＮから注入する。次いで、第８図（ｂ）の通り、下型１０１と上型１０２とを型締めし、発泡合成樹脂原料Ｕを発泡させる。この原料Ｕが発泡してなる発泡合成樹脂がキャビティ１０１ａの内面と、上型１０２のキャビティ天井面との間のキャビティ空間に充満することにより、ＥＡ材１１０が成形される。その際、この発泡合成樹脂がキャビティ１０１ａの内面及び上型１０２のキャビティ天井面に接触することにより、ＥＡ材１１０の表面全体に、樹脂密度が高いスキン層１１０ａが形成される。このスキン層１１０ａよりもＥＡ材１１０の内部側は、実質的に、樹脂密度が一様となっている。この発泡合成樹脂が硬化した後、第８図（ｃ）の通り、下型１０１と上型１０２とを型開きしてＥＡ材１１０を脱型する。

このＥＡ材１１０の製造に用いた発泡合成樹脂原料Ｕは、実施例１のＥＡ材１の製造に用いたものと同一配合のものである。

比較例１では、ＥＡ材１１０の成形時における発泡合成樹脂原料Ｕの供給量を、ＥＡ材１１０の内部にクラックを生じさせずに該ＥＡ材１１０を成形することができる最大の量とした。

［比較例２］
ＥＡ材１１０の成形時における金型１００への発泡合成樹脂原料Ｕの供給量を、ＥＡ材１１０の表面に欠肉を生じさせずに該ＥＡ材１１０を成形することができる最小の量としたこと以外は、比較例１と同様にして、ＥＡ材１１０を製造した。

［動的性能評価］
実施例１及び比較例１，２の各ＥＡ材１，１１０を、それぞれ、第１０図に示す衝突試験機２０にかけた。この試験において、衝突試験機４０の支持体４１に対し、各ＥＡ材１，１１０を、これらの先端側を該支持体４１側として設置し、各ＥＡ材１，１１０の後端側から衝突体４２を８ｍ／秒の速度で衝突させ、各ＥＡ材１，１１０に加えられる荷重と、各ＥＡ材１，１１０に生じる歪とを測定した。この荷重と歪との関係を第１１図のグラフに示す。

第１１図から明らかな通り、比較例１，２及び実施例１の中で、最も密度が低い比較例２のＥＡ材１１０は、プラトー領域（ある荷重に達した後、荷重がほぼ一定のまま歪が大きくなっていく領域）Ｐにおける荷重値が最も小さく、比較例１及び実施例１に比べて衝撃吸収性能が低い。この比較例２よりも密度が高い比較例１のＥＡ材１１０は、プラトー領域Ｐにおける荷重値が比較例２よりも大きいので、比較例２に比べて衝撃吸収性能が高いことが分かるが、その差はさほど大きくない。また、比較例１では、ＥＡ材１１０の成形時における発泡合成樹脂原料Ｕの供給量は、ＥＡ材１１０の内部にクラックを生じさせずに該ＥＡ材１１０を成形することができる最大の量となっているので、これ以上、ＥＡ材１１０の成形時における発泡合成樹脂原料Ｕの供給量を多くしても、衝撃吸収性能の向上は期待できない。

実施例１では、ＥＡ材１に荷重がかかり始めた初期の段階における荷重に対する該ＥＡ材１の歪の変化の仕方は、比較例１，２のＥＡ材１１０とほぼ同様となっている。そして、実施例１では、プラトー領域Ｐにおける荷重値が比較例１よりもさらに高くなっている。このことから、本発明によれば、ＥＡ材１に荷重がかかり始めた初期の段階における荷重に対する該ＥＡ材１の変形特性を殆ど変えることなく、十分に衝撃吸収性能を向上させることが可能であることが分かる。

上記の各実施の形態は、いずれも本発明の一例であり、本発明は上記以外の構成をもとりうる。

例えば、上記の各実施の形態は、自動車内装用のＥＡ材及びその製造方法への本発明の適用例を示しているが、本発明は、これ以外の発泡成形部材及びその製造方法にも適用可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１１０ＥＡ材
２表面層
２ａスキン層
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ内層
３ａスキン層
１０，２０，１００金型

Claims

発泡合成樹脂の成形体からなり、自動車内装用の衝撃吸収材とされる発泡成形部材において、
該発泡成形部材の表面に形成されたスキン層と、
該発泡成形部材の内部に部分的に形成された高密度部と、
前記スキン層及び高密度部を除く非高密度部とからなり、
前記スキン層、高密度部及び非高密度部はいずれも同一配合の発泡合成樹脂により構成されており、
前記高密度部は少なくとも前記非高密度部よりも発泡合成樹脂の密度が高く、かつ該非高密度部に挟まれた状態となっており、
更に、前記非高密度部は均一な密度を有していることを特徴とする発泡成形部材。
請求項１において、前記発泡成形部材は硬質ウレタンフォームよりなることを特徴とする発泡成形部材。
請求項１又は２に記載の発泡成形部材の製造方法であって、該発泡成形部材は、その外表面の少なくとも一部に沿って形成された表面層と、該表面層よりも該発泡成形部材の内部側に形成された、少なくとも１層の内層とを有しており、
該発泡成形部材の成形工程において、
前記表面層及び内層のうちの前記一方の層を前記他方の層よりも先に成形する第１の層成形工程と、
成形済みの該一方の層をインサートして該他方の層を成形し、該表面層と内層とを一体化させる第２の層成形工程とを行い、
該一方の層の成形時に該一方の層の表面に形成されたスキン層により前記高密度部を形成すると共に、
該第１の層成形工程及び第２の層成形工程において、該表面層と内層とを、同一配合の発泡合成樹脂原料を金型内で発泡させることにより、均一な密度の前記非高密度部を成形することを特徴とする発泡成形部材の製造方法。
請求項３において、前記表面層の厚さは１５〜２５ｍｍであることを特徴とする発泡成形部材の製造方法。