WO2015159860A1 - クッションパッドの変形を検出するシステムおよびその製造方法 - Google Patents

クッションパッドの変形を検出するシステムおよびその製造方法 Download PDF

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WO2015159860A1
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magnetic
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magnetic elastomer
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福田　武司
純一 重藤
小野　洋明
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東洋ゴム工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a system for detecting deformation of a cushion pad, and more particularly to a system for detecting whether a person is seated on a seat cushion pad for a seat, and a method for manufacturing the system.
  • an alarm system that detects whether a person is seated in a seat and wears a seat belt and issues a warning when the user is not wearing a seat belt has been put into practical use.
  • This system usually detects a person's seating and issues a warning when the seat belt is not seated.
  • This device combines a seating sensor that detects whether a person is seated and a device that detects that the seat belt is fixed to the buckle, so that the seat belt is not fixed to the buckle even if a person is seated. A warning is sometimes used.
  • the seating sensor needs to detect a person sitting many times, and therefore requires high durability. There is also a demand for a person who does not feel a foreign object when a person sits down.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laying-Open No. 2012-108113 is a seating sensor that is placed on a seat and detects a seating of a person, and an opposing electrode is provided in a cushion member so that the human contact is made by electrical contact. What detects seating is disclosed. Since this sensor uses electrodes, wiring is absolutely necessary, and disconnection may occur when it is subjected to a large displacement, and there is a problem in durability. Moreover, many electrodes are metallic, and a foreign object sensation occurs when a person sits down, and even if the electrode is not metallic, a foreign object sensation is caused by other objects.
  • Patent Document 2 discloses a capacitive seat having a sensor electrode opposed to a dielectric and a capacitance sensor for measuring the capacitance between the sensor electrodes. Sensors are listed. Since this sensor also uses electrodes, wiring is necessary, and there is a problem of durability as in the above-mentioned Patent Document 1. In addition, the use of electrodes does not wipe out the feeling of foreign matter.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-212196 (Patent Document 3) includes a magnetic generator for generating magnetism attached to a displaceable flexible member, and a magnetic impedance element for detecting a magnetic field generated from the magnetic generator.
  • a vehicle seat weight detection device comprising a magnetic sensor attached to a fixed member of a frame is described.
  • a magnet having a predetermined size is used as the magnetic generator, and it is difficult to dispose it on the surface of the cushion material because there is no sense of foreign matter. If it is disposed on the inner layer of the cushion material, detection accuracy becomes a problem.
  • Patent Document 4 describes a biological signal detection device including a permanent magnet and a magnetic sensor. Obviously, this device also uses a permanent magnet and has a feeling of foreign matter, so that it is difficult to dispose the cushion material on the surface layer. In addition, the arrangement in the cushion inner layer also has poor detection accuracy.
  • An object of the present invention is to improve the durability of a cushion pad and to obtain a cushion pad that does not cause a feeling of foreign matter.
  • the present inventors roughened the surface of the magnetic elastomer using a magnetic elastomer in which a magnetic filler is dispersed in the elastomer, and combined it with foamed polyurethane.
  • the present inventors have found a configuration capable of improving adhesiveness and have achieved the present invention.
  • the present invention relates to a magnetic elastomer in which a magnetic filler is dispersed in an elastomer and an arithmetic average roughness (Ra) is 0.5 to 10 ⁇ m, a soft foam polyurethane integrated with the magnetic elastomer by adhesion, And a magnetic sensor for detecting a magnetic change caused by the deformation of the cushion pad, and a system for detecting the deformation of the cushion pad.
  • Ra arithmetic average roughness
  • the magnetic elastomer preferably has a maximum height roughness (Rz) of 5 to 50 ⁇ m.
  • the magnetic elastomer is preferably self-adhering to the soft foamed polyurethane.
  • the magnetic elastomer preferably has a residual OH group concentration of 0.2 to 0.9 meq / g.
  • the cushion pad is a seat cushion pad for a seat, and the deformation to be detected is a seating state of a person.
  • the present invention further includes a step of producing a magnetic elastomer having an arithmetic average roughness (Ra) of 0.5 to 10 ⁇ m, a step of disposing the magnetic elastomer in a cushion pad mold, and a step of injecting a soft polyurethane foam stock solution.
  • the step of foaming the soft polyurethane foam stock solution to form a cushion pad by self-adhesion with a magnetic elastomer, and the step of combining the cushion pad with a magnetic sensor for detecting a magnetic change caused by deformation A method of manufacturing a system for detecting deformation of a self-adhesive cushion pad is also provided.
  • the magnetic elastomer used in the manufacturing method of the system for detecting the deformation of the cushion pad preferably has a maximum height roughness (Rz) of 5 to 50 ⁇ m.
  • the present invention also includes a step of creating a magnetic elastomer having an arithmetic average roughness (Ra) of 0.5 to 10 ⁇ m, a step of forming a cushion pad by injecting a foamed soft foam polyurethane solution into a cushion pad mold, and then foaming.
  • a system for detecting deformation of a cushion pad comprising: integrating the obtained magnetic elastomer and a cushion pad by bonding; and combining the cushion pad and a magnetic sensor for detecting a magnetic change caused by deformation.
  • a method for detecting deformation of a cushion pad comprising: integrating the obtained magnetic elastomer and a cushion pad by bonding; and combining the cushion pad and a magnetic sensor for detecting a magnetic change caused by deformation.
  • the magnetic elastomer preferably has a residual OH group concentration of 0.2 to 0.9 meq / g.
  • the magnetic elastomer in which the magnetic filler is dispersed in the elastomer since it becomes a cushion pad that has a very little solid feeling and a comfortable sitting compared to the case of using a solid magnet.
  • the magnetic sensor since the magnetic sensor detects the magnetic change of the magnetic filler in the magnetic elastomer, it may be installed at a distance, and unlike a sensor that uses an electrode, no wiring is required to connect to the electrode. Durability problems such as cutting wires are eliminated. Furthermore, since no wiring to connect to the electrodes is required, there is no need to install foreign matter in the cushion pad, and the manufacturing is simplified.
  • the magnetic elastomer is integrated with the soft foamed polyurethane by adhesion, there is little peeling of the magnetic elastomer, high durability, and the elasticity of the magnetic elastomer makes it soft and comfortable to sit.
  • it when integrally molding a magnetic elastomer and soft foamed polyurethane, it has a urethane bond in the molecule, so it not only excels in self-adhesion due to the chemical effect with soft foamed polyurethane, but also has a predetermined arithmetic average. Since it has the roughness (Ra) and the maximum height roughness (Rz), the anchor effect with the flexible foamed polyurethane is high, and the interfacial adhesive strength is greatly improved.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a case where a system for detecting deformation of a cushion pad according to the present invention is applied to a vehicle seat.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the function of the magnetic elastomer of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a perspective view of the cushion pad of the present invention.
  • the system of the present invention basically comprises a seating part 1, a backrest part 2, and a magnetic sensor 3, as shown in FIG.
  • the seating portion 1 includes a cushion pad 6 made of a magnetic elastomer 4 and a soft foamed polyurethane 5, and an outer skin 7 covering the cushion pad 6.
  • the magnetic elastomer 4 is formed in a layer on a part of the seating surface of the soft foamed polyurethane 5. Yes. Since the magnetic elastomer 4 and the soft polyurethane foam 5 are integrated by adhesion, they are difficult to peel off.
  • the magnetic elastomer has a predetermined arithmetic average roughness (Ra) and a predetermined maximum height roughness (Rz), soft foaming is combined with not only adhesion but also an anchor effect. Interfacial adhesive strength between the polyurethane 5 and the magnetic elastomer 4 is greatly improved.
  • the magnetic sensor 3 is preferably fixed to a pedestal 8 that supports the system.
  • the base 8 is fixed to a vehicle body (not shown) in the case of an automobile.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the cushion pad 6 of the present invention comprising the magnetic elastomer 4 and the soft foamed polyurethane 5, and also shows the pedestal 8 and the magnetic sensor 3 placed thereon.
  • a line AA in FIG. 3 is schematically shown in FIG. 2 by cutting perpendicularly to this line.
  • the magnetic elastomer 4 is disposed above a place where a person is seated and is most susceptible to deformation.
  • the outer skin 7 on the cushion pad 6 is not described.
  • the outer skin 7 is made of leather, cloth, or synthetic resin, but is not limited thereto.
  • the magnetic elastomer 4 includes a large amount of magnetic filler 10 in the elastomer 9.
  • the “magnetic elastomer” means that a magnetic filler (that is, an inorganic filler having magnetism) is dispersed in an elastomer (particularly, as will be described later, polyurethane elastomer or silicone elastomer).
  • FIG. 2 shows only the magnetic elastomer 4, the soft foamed polyurethane 5, and the magnetic sensor 3, but only these were extracted for explaining the function.
  • the pressure 11 is applied from above the elastomer 9. Due to the pressure 11, the elastomer 9 is deformed, and the position of the magnetic filler 10 is lowered downward by the portion where the pressure is applied. The downward change of the magnetic filler 10 changes the magnetic field generated from the magnetic filler 10, which is detected by the magnetic sensor 3.
  • the change in the position of the magnetic filler 10 becomes large. Conversely, when the pressure 11 is low, the change in the position of the magnetic filler 10 becomes small, and the strength of the pressure 11 is also measured by the change in the magnetic field caused by them. Can do. Further, although the number of the magnetic sensors 3 is one in FIG. 1, the number and arrangement positions of the magnetic sensors 3 can be changed as appropriate.
  • the magnetic filler 10 is unevenly distributed on one side of the elastomer 9, and the unevenly distributed surface becomes a seating surface. Thereby, the displacement of the magnetic filler 10 becomes large and the detection becomes easy.
  • the magnetic filler 10 generally includes rare earths, irons, cobalts, nickels, and oxides, but any of these may be used. Preferably, it is a rare earth system that can obtain a high magnetic force, but is not limited thereto. Specific examples of rare earth magnetic fillers include neodymium fillers.
  • the shape of the magnetic filler 3 is not particularly limited, and may be any of a spherical shape, a flat shape, a needle shape, a columnar shape, and an indefinite shape.
  • the magnetic filler has an average particle size of 0.02 to 500 ⁇ m, preferably 0.1 to 400 ⁇ m, more preferably 0.5 to 300 ⁇ m. When the average particle size is smaller than 0.02 ⁇ m, the magnetic properties of the magnetic filler are deteriorated. When the average particle size exceeds 500 ⁇ m, the mechanical properties (brittleness) of the magnetic elastomer are deteriorated.
  • the magnetic filler 10 may be introduced into the elastomer after magnetization, but is usually magnetized after being introduced into the elastomer. When magnetized after being introduced into the elastomer, the directions of the magnets are aligned as shown in FIG. 2, and the detection of the magnetic force is facilitated.
  • thermosetting elastomer is preferable in consideration of characteristics such as compression set.
  • the elastomer 9 is preferably a polyurethane elastomer or a silicone elastomer.
  • a polyurethane elastomer an active hydrogen-containing compound and a magnetic filler are mixed, and an isocyanate component is mixed therein to obtain a mixed solution.
  • a liquid mixture can also be obtained by mixing a filler with an isocyanate component and mixing an active hydrogen-containing compound. The mixture is poured into a mold that has been subjected to a mold release treatment, and then left to stand for a predetermined time if necessary to make it unevenly distributed by sedimentation of the magnetic filler, and then heated to a curing temperature to be cured. It may be formed.
  • a solvent and magnetic filler are mixed in the silicone elastomer precursor, mixed, and if necessary, left undisturbed if necessary, and then heated and cured to form the elastomer.
  • examples of the isocyanate component and active hydrogen-containing compound that can be used in the case of a polyurethane elastomer include the following.
  • the isocyanate component a known compound in the field of polyurethane can be used without particular limitation.
  • the isocyanate component include 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 2,2′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, and 1,5-naphthalene.
  • Aromatic diisocyanates such as diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, ethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate
  • Aliphatic diisocyanates such as 1,4-cyclohexane diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, Ron diisocyanate, alicyclic diisocyanates such as norbornane diisocyanate. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the isocyanate may be modified by urethane modification, allophanate modification, biuret modification, isocyanurate modification or the like.
  • active hydrogen-containing compounds include those usually used in the technical field of polyurethane.
  • Polyester polyol such as polyester polyol, polycaprolactone polyol, reaction product of polyester glycol and alkylene carbonate such as polycaprolactone, and the like, and the reaction of the resulting reaction mixture with organic polyol.
  • Polyester polycarbonate polyol reacted with dicarboxylic acid, esterification of polyhydroxyl compound and aryl carbonate And polycarbonate polyols obtained by reaction. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the magnetic filler in the elastomer is 1 to 450 parts by weight, preferably 2 to 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the elastomer. If the amount is less than 1 part by weight, it is difficult to detect a change in the magnetic field. On the other hand, when the amount exceeds 450 parts by weight, desired characteristics cannot be obtained, for example, the elastomer itself becomes brittle.
  • the residual OH group concentration of the magnetic elastomer is preferably 0.2 to 0.9 meq / g.
  • the presence of this OH group gives rise to self-adhesiveness with the flexible foamed polyurethane. Therefore, in the case of the above self-adhesion method, the presence of residual OH group concentration is important.
  • the residual OH group concentration is preferably 0.2 to 0.85 meq / g. When the residual OH group concentration is less than 0.2 meq / g, the self-adhesiveness with the soft foamed polyurethane is poor.
  • the residual OH group concentration is obtained by dividing the amount of residual OH groups (meq) calculated at the time of blending design by the total weight (g) of the urethane elastomer.
  • the magnetic elastomer is characterized by having roughness on the surface thereof, which is expressed by arithmetic mean roughness (Ra) and maximum height roughness (Rz).
  • the surface of the magnetic elastomer of the present invention preferably has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.5 to 10 ⁇ m.
  • the calculated average roughness (Ra) means that only the reference length is extracted from the roughness curve in the direction of the average line, the X-axis is taken in the direction of the average line of the extracted portion, and the Y-axis is taken in the direction of the vertical magnification.
  • the value obtained by the following formula 1 is represented by micrometers ( ⁇ m).
  • the center line average roughness measuring device is directly read.
  • the measuring device include Surf Test SJ-310 manufactured by Mitutoyo Corporation.
  • the magnetic elastomer preferably has an arithmetic average roughness (Ra) of 1.0 to 8.0 ⁇ m, more preferably 1.0 to 5.0 ⁇ m. If the arithmetic average roughness (Ra) is less than 0.5 ⁇ m, the anchor effect is not sufficient, and conversely if it exceeds 10 ⁇ m, there is a possibility that the adhesiveness may be deteriorated because the area around the foamed polyurethane is not sufficient.
  • the magnetic elastomer of the present invention preferably has a maximum height roughness (Rz) of 5 to 50 ⁇ m.
  • the maximum height roughness (Rz) is extracted from the roughness curve by the reference length L in the direction of the average line, and the height from the average line of the extracted portion to the highest peak and the depth to the lowest valley bottom. Is the sum of Specifically, the measuring instrument is the same as that used in arithmetic mean roughness (Ra).
  • the magnetic elastomer preferably has a maximum height roughness (Rz) of 10.0 to 50.0 ⁇ m, more preferably 15.0 to 35.0 ⁇ m. If the arithmetic average roughness (Rz) is less than 5 ⁇ m, the anchor effect is not sufficient. Conversely, if the arithmetic average roughness (Rz) is more than 50 ⁇ m, the area around the foamed polyurethane liquid is not sufficient and the adhesiveness may be lowered.
  • the magnetic sensor 3 may be any sensor that is normally used for detecting a change in a magnetic field, and may be a magnetoresistive element (for example, a semiconductor compound magnetoresistive element, an anisotropic magnetoresistive element (AMR), a giant magnetoresistive element (GMR)). ) Or tunnel magnetoresistive element (TMR)), Hall element, inductor, MI element, fluxgate sensor, and the like. From the viewpoint that the detection sensitivity region is wide, a Hall element is preferably used.
  • a Hall element is preferably used.
  • the present invention includes a step of preparing a magnetic elastomer having an arithmetic average roughness (Ra) of 0.5 to 10 ⁇ m, a soft foam polyurethane stock solution is injected into a cushion pad mold, and then foamed and cushioned.
  • Deformation of the cushion pad comprising: a step of forming a pad; a step of integrating the obtained magnetic elastomer and the cushion pad by bonding; and a step of combining the cushion pad and a magnetic sensor for detecting a magnetic change caused by the deformation.
  • the magnetic elastomer can be prepared by blending a magnetic filler at the time of forming the elastomer and reacting in the mold.
  • the predetermined arithmetic average roughness (Ra) and the maximum height roughness (Rz) are formed.
  • a cushioning pad is formed by placing a foamed soft foam polyurethane solution in a cushion pad mold and foaming.
  • the cushion pad mold in this case needs to be a mold in which a portion where the magnetic elastomer enters is formed in the obtained cushion pad.
  • the cushion pad and the magnetic elastomer are bonded, and particularly integrated with a double-sided adhesive tape to obtain a predetermined cushion pad. Since there is a predetermined surface roughness as described above, a high anchoring effect can be obtained even with adhesion, particularly with a double-sided adhesive tape, and the interfacial adhesive strength is increased.
  • the present invention includes a step of producing a magnetic elastomer having an arithmetic average roughness (Ra) of 0.5 to 10 ⁇ m, a step of disposing the magnetic elastomer in a cushion pad mold, a soft foam A step of injecting a polyurethane stock solution, a step of foaming the soft polyurethane foam stock solution and forming a cushion pad by self-adhesion with a magnetic elastomer, and a magnetic sensor for detecting a magnetic change due to deformation of the cushion pad;
  • a method for manufacturing a system for detecting deformation of a cushion pad comprising the steps of combining.
  • the predetermined arithmetic average roughness (Ra) and maximum height roughness (Rz) are formed.
  • the magnetic elastomer polished with the sandpaper is placed in a cushion pad mold, and then a soft polyurethane foam stock solution is injected.
  • a reaction between the OH groups remaining in the magnetic elastomer and the polyurethane stock solution or hydrogen bonding occurs, and the soft foamed polyurethane and the magnetic elastomer have self-adhesive properties.
  • prescribed surface roughness a high anchor effect is acquired and interface adhesive strength becomes large.
  • the surface roughness exhibits an effect at the interface with the soft foamed polyurethane, and the portion of the magnetic elastomer that contacts the soft foamed polyurethane preferably has a predetermined surface roughness.
  • sandpaper # 120, # 240, # 400, # 600, and # 1000 are listed. If rough sandpaper or fine sandpaper is used, the predetermined arithmetic average roughness (Ra) and arithmetic average roughness (Rz) cannot be obtained, the anchor effect is not exhibited, and the magnetic elastomer may peel off. It can happen.
  • the soft foamed polyurethane stock solution contains an active hydrogen compound such as a polyisocyanate component, a polyol, and water.
  • an active hydrogen compound such as a polyisocyanate component, a polyol, and water.
  • polyisocyanate component a known compound in the field of polyurethane can be used without particular limitation.
  • the polynuclear body (crude MDI) of diphenylmethane diisocyanate may be sufficient.
  • Aliphatic diisocyanates such as ethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, norbornane diisocyanate And alicyclic diisocyanates such as These may be used alone or in combination of two or more.
  • the isocyanate may be modified by urethane modification, allophanate modification, biuret modification, isocyanurate modification or the like.
  • active hydrogen-containing compounds include those usually used in the technical field of polyurethane.
  • a polyester polyol such as polyester polyol, polycaprolactone polyol, a reaction product of polyester glycol such as polycaprolactone and alkylene carbonate, and the like, and an ethylene carbonate are reacted with a polyhydric alcohol.
  • Polycarbonate polyols obtained by ether exchange reaction, such as a polymer polyol is a polyether polyol containing dispersed polymer particles. These may be used alone or in combination of two or more. Specific examples thereof include commercially available products (for example, EP3028, EP3033, EP828, POP3128, POP3428, and POP3628) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
  • crosslinking agent examples include triethanolamine and diethanolamine.
  • foam stabilizer examples include SF-2962, SRX-274C, 2969T manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.
  • catalyst examples include Dabco33LV (manufactured by Air Products Japan), Toyocat ET, SPF2, MR (manufactured by Tosoh Corporation) and the like.
  • additives such as water, toner, flame retardant and the like can be appropriately used as necessary.
  • flame retardants examples include CR530 and CR505 manufactured by Daihachi Chemical Co., Ltd.
  • the cushion pad obtained by the above method can be combined with a magnetic sensor to obtain a system for detecting deformation of the cushion pad of the present invention.
  • the cushion pad has a magnetic elastomer layer in a part thereof, and when the cushion pad is deformed by a seating of a person, the magnetic elastomer is also deformed, thereby causing a magnetic change.
  • the magnetic change is detected by the magnetic sensor, and the seating of the person is detected.
  • a warning is issued while the seat belt is not fastened, and it is detected that the seat belt is fastened to the buckle, and the warning is turned off. May be.
  • Example 1 Neodymium filler (manufactured by Aichi Steel Corporation, MF-15P, average particle size 133 ⁇ m) 730 in a mixed solution of 213.0 parts by weight of polyol A and bismuth octylate (Nippon Chemical Industry Co., Ltd., PACCAT 25) 730 3 parts by weight were added to prepare a filler dispersion.
  • This filler dispersion was degassed under reduced pressure, 100.0 parts by weight of the above prepolymer A degassed under reduced pressure was added, and the mixture was mixed and defoamed with a rotation / revolution mixer (manufactured by Shinky Corporation).
  • the reaction solution was dropped onto a release-treated PET film having a 1.0 mm spacer and adjusted to a thickness of 1.0 mm with a nip roll. Thereafter, curing was performed at 80 ° C. for 1 hour to obtain a filler-dispersed polyurethane elastomer.
  • the obtained elastomer was magnetized at 1.3 T with a magnetizing device (manufactured by Electronic Magnetic Industry Co., Ltd.) to obtain a magnetic elastomer.
  • the part other than the seating surface of the obtained magnetic elastomer was polished using a # 400 sandpaper.
  • the polished surface was measured for arithmetic average roughness (Ra) and maximum height roughness (Rz) using a surf test SJ-310 manufactured by Mitutoyo Corporation. The results are shown in Table 1.
  • Polypropylene glycol (Mitsui Chemicals, EP-3028, OH number 28) 60.0 parts by weight, polymer polyol (Mitsui Chemicals, POP-3128, OH number 28) 40.0 parts by weight, diethanolamine (Mitsui Chemicals) Co., Ltd.) 2.0 parts by weight, water 3.0 parts by weight, foam stabilizer (Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., SF-2962) 1.0 part by weight and amine catalyst (Air Products Japan Co., Ltd.) , Dabco33LV) 0.5 parts by weight was mixed and stirred to prepare a mixed solution A, and the temperature was adjusted to 23 ° C.
  • the magnetic elastomer was cut into a 50 mm square, placed on the cushion mold with the non-polished surface down, and the mold temperature was adjusted to 62 ° C.
  • the characteristic stability (%) of this cushion pad was measured as follows. The results are shown in Table 1.
  • the cushion pad thus obtained was subjected to an endurance test of 500,000 times, and the characteristic stability was determined from the rate of change of the sensor characteristic with respect to the initial value.
  • the sensor characteristics were obtained from the output voltage change rate of the Hall element when a pressure of 10 kPa was applied.
  • a 40 mm ⁇ surface indenter was used for pressure application.
  • Example 2-11 and Comparative Examples 1-2 A magnetic elastomer was prepared using the formulation described in Table 1, and a cushion pad was prepared in the same manner as in Example 1. The arithmetic average roughness (Ra) and the maximum height roughness (Rz) ) And property stability was evaluated. The results are shown in Table 1. In addition, Example 11 performed the same evaluation about what was affixed with the double-sided tape, after shape
  • polyol B is polyoxypropylene glycol obtained by adding propylene oxide to propylene glycol as an initiator, OH value 56, and number of functional groups 2.
  • Example 6 the values of Ra and Rz tend to be large, and the characteristic stability is a value exceeding 15%.
  • Examples 7 and 8 are examples in which Ra and Rz are small, and the characteristic stability shows a value exceeding 15%, but is in a range that can sufficiently withstand use.
  • Example 9 the residual OH group concentration is low, the adhesion effect due to the chemical effect is insufficient, and the characteristic stability exceeds 15%, but it is in a range that can sufficiently withstand use.
  • Example 10 the elastic modulus of the magnetic elastomer is too low, Ra increases when the surface is polished with sandpaper, and the characteristic stability is close to 15%.
  • Example 11 is based on the double-sided tape method which is not integral molding, but the characteristic stability is considerably high at 23.7%, but it is enough to withstand actual use.
  • the system for detecting the deformation of the cushion pad according to the present invention is applicable to a car seat and the like, and is excellent in withstanding long-term use.
  • a magnetic elastomer is used, there is no solid feeling even when seated, and there is no fatigue even when sitting for a long time.

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Abstract

　本発明は、クッションパッドの耐久性を向上すると共に、異物感が生じないものを得ることを目的とする。　本発明は、エラストマーに磁性フィラーが分散されていて算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５～１０μｍである磁性エラストマーと、該磁性エラストマーに接着により一体化されている軟質発泡ポリウレタンと、からなるクッションパッド、および該クッションパッドの変形に起因する磁気変化を検出する磁気センサー、からなるクッションパッドの変形を検出するシステムおよびその製造方法を提供する。

Description

クッションパッドの変形を検出するシステムおよびその製造方法
　本発明は、クッションパッドの変形を検出するシステム、特に座席用のシートクッションパッドに人が着座したかどうかを検出するシステム、およびその製造方法に関する。
　自動車などの車両において、人が座席に着座してシートベルトをしかたどうか、を検出して、シートベルトをしていないときに警告を発するアラームシステムが実用化されている。このシステムは、通常、人の着座を検知して、着座してもシートベルトしないときに警告を発するものである。この装置には、人が着座したかどうかを検出する着座センサーと、シートベルトがバックルに固定されたことを検出する装置が組み合わされていて、人が着座してもシートベルトがバックルに固定されない時に警告を発するようにしたものが用いられている。着座センサーは、人が何回も座るのを検出しなければならないので、高い耐久性を必要とする。また、人が座ったときに、異物感が無いものが求められている。
　特開２０１２－１０８１１３号公報（特許文献１）には、座席に配置されて人の着座を検知する着座センサーであって、クッション部材の中に対向した電極を設けて、電気的接触で人の着座を検知するものが開示されている。このセンサーは、電極を用いるもので、配線がどうしても必要であり、大きな変位を受けると断線することも考えられ、耐久性に問題がある。また、電極は金属的な物が多く、人が座ったときに異物感が生じるし、電極が金属的なもので無くても、その他のものによる異物感は生じる。
　特開２０１１－２５５７４３号公報（特許文献２）には、誘電体を挟んで対向するセンサー電極と、センサー電極の間の静電容量を測定する静電容量センサーをと備えた静電容量式着座センサーが記載されている。このセンサーも電極を使うので、配線が必要であり、上記特許文献１と同じように耐久性の問題がある。また、電極の使用により、異物感はぬぐえない。
　特開２００７－２１２１９６号公報（特許文献３）には、変位可能な可撓部材に取り付けられた磁気を発生させる磁気発生体と、磁気発生体から発生された磁場を検出する磁気インピーダンス素子を有するフレームの固定部材に取り付けられた磁気センサーを備える車両シート用加重検出装置が記載されている。この装置では、磁気発生体は所定の大きさを有する磁石を用いるもので、異物感がなくクッション材の表層へ配置することが難しく、クッション材内層部に配置すると、検出精度が問題となる。
　特開２００６－０１４７５６号公報（特許文献４）には、永久磁石と磁気センサーを備えた生体信号検出装置が記載されている。この装置も明らかに永久磁石を使用するものであって、異物感があるので、クッション材の表層への配置が難しい。また、クッション内層部への配置も、検出精度が劣ることになる。
特開２０１２－１０８１１３号公報 特開２０１１－２５５７４３号公報 特開２００７－２１２１９６号公報 特開２００６－０１４７５６号公報
　本発明は、クッションパッドの耐久性を向上すると共に、異物感が生じないものを得ることを目的とする。本発明者等は、上記の目的を達成すべく鋭意検討の結果、エラストマー中に磁性フィラーが分散されている磁性エラストマーを用いて、磁性エラストマーの表面を粗面化し、それと発泡ポリウレタンとの組合せで、接着性を向上できる構成を見いだし、本発明を成すに至った。
　即ち、本発明は、エラストマーに磁性フィラーが分散されていて算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５～１０μｍである磁性エラストマーと、該磁性エラストマーに接着により一体化されている軟質発泡ポリウレタンと、からなるクッションパッド、および該クッションパッドの変形に起因する磁気変化を検出する磁気センサー、からなるクッションパッドの変形を検出するシステム、を提供する。
　前記磁性エラストマーは、好ましくは最大高さ粗さ（Ｒｚ）５～５０μｍを有する。
　前記磁性エラストマーは、好ましくは前記軟質発泡ポリウレタンに自己接着している。
　前記磁性エラストマーは、好ましくは残存ＯＨ基濃度０．２～０．９ｍｅｑ／ｇを有している。
　上記クッションパッドは、座席用のシートクッションパッドであり、検出する変形が人の着座状態であるのが好ましい。
　本発明は、更に、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５～１０μｍである磁性エラストマーを作成する工程、クッションパッド用モールドに前記磁性エラストマーを配設する工程、軟質発泡ポリウレタン原液を注入する工程、前記軟質発泡ポリウレタン原液を発泡させて、磁性エラストマーと自己接着により一体化してクッションパッドを形成する工程、および該クッションパッドを変形に起因する磁気変化を検出する磁気センサーと組み合わせる工程、からなる上記の自己接着型のクッションパッドの変形を検出するシステムの製造方法も提供する。
　上記のクッションパッドの変形を検出するシステムの製造方法に用いられる磁性エラストマーは、好ましくは最大高さ粗さ（Ｒｚ）５～５０μｍを有する。
　本発明は、また、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５～１０μｍである磁性エラストマーを作成する工程、クッションパッド用モールドに軟質発泡ポリウレタン原液を注入後発泡させてクッションパッドを形成する工程、得られた磁性エラストマーとクッションパッドとを接着により一体化する工程、および該クッションパッドと変形に起因する磁気変化を検出する磁気センサーとを組み合わせる工程、からなるクッションパッドの変形を検出するシステムの製造方法を提供する。
　前記の磁性エラストマーは、残存ＯＨ基濃度０．２～０．９ｍｅｑ／ｇを有するのが好ましい。
　本発明によれば、エラストマー中に磁性フィラーが分散されている磁性エラストマーを用いるので、固体状の磁石を用いる場合に比べて、固体感が非常に少なく、座り心地が良いクッションパッドとなる。また、磁気センサーは、磁性エラストマー中の磁性フィラーの磁気変化を検出するので、距離を離して設置しても良く、また電極を用いるセンサーと異なって、電極に接続するための配線が不要であり、配線の切断などの耐久性の問題が解消される。更に、電極に接続する配線が不要なので、クッションパッド内に異物を設置する必要が無く、製造面でも簡単になる。
　磁性エラストマーは、軟質発泡ポリウレタンと接着により一体化しているので、磁性エラストマーの剥離なども少なく、耐久性が高く、かつ磁性エラストマーの弾性を有する特徴から、柔らかく、座り心地が向上する。また、磁性エラストマーと軟質発泡ポリウレタンとを一体成形する場合は、分子内にウレタン結合を有しているため、軟質発泡ポリウレタンとの化学的効果により自己接着性に優れるだけで無く、所定の算術平均粗さ（Ｒａ）と最大高さ粗さ（Ｒｚ）を有しているので、軟質発泡ポリウレタンとの間のアンカー効果が高く、界面接着強度が大きく向上する。
本発明のクッションパッドの変形を検出するシステムを車載座椅子に応用した場合を示す模式断面図である。 本発明の磁性エラストマーの働きを模式的に示す図である。 本発明のクッションパッドの斜視図を模式的に表した図である。
　図１、図２および図３を参照して本発明を説明する。
　図１は、本発明のクッションパッドの変形を検出するシステムを車載座椅子に応用する場合を示す模式断面図である。
　図２は、本発明の磁性エラストマーの働きを示す模式図である。
　図３は、本発明のクッションパッドの斜視図を模式的に表した図である。
　本発明のシステムは、基本的には、図１に示すように、着座部１と、背もたれ部２と、磁気センサー３とから構成されている。着座部１は、磁性エラストマー４と、軟質発泡ポリウレタン５とからなるクッションパッド６と、それを覆う外皮７からなり、磁性エラストマー４は軟質発泡ポリウレタン５の着座面の一部に層状に形成されている。磁性エラストマー４と軟質発泡ポリウレタン５は接着により一体化しているので、剥離しにくい。
　「接着による一体化」とは、種々の態様が考えられる。例えば、接着剤による接着もこの一体化の概念に含まれる。本発明では、主として次の二つを取り上げる。一つは、磁性エラストマー４と軟質発泡ポリウレタン５を別々に形成して両面接着テープで一体化する方法（両面テープ法）であり、もう一つは、磁性エラストマー４を予め形成した後に磁性エラストマー４の存在下に軟質発泡ポリウレタン原液を発泡させて、磁性エラストマー４と軟質発泡ポリウレタン５とを自己接着により一体化する方法（自己接着法）である。特に、本発明では、磁性エラストマーが所定の算術平均粗さ（Ｒａ）と所定の最大高さ粗さ（Ｒｚ）を有しているので、接着のみならずアンカー効果も相俟って、軟質発泡ポリウレタン５と磁性エラストマー４との間の界面接着強度が大きく向上する。磁気センサー３は、システムを支える台座８に固定されているのが好ましい。台座８は、自動車の場合車体（図示せず）に固定されている。
　図３では、磁性エラストマー４と軟質発泡ポリウレタン５とからなる本発明のクッションパッド６の斜視図を示し、台座８とその上に載置された磁気センサー３も図示している。図３中のＡ－Ａ線は、この線に垂直に切断したものを図２で模式的に示している。磁性エラストマー４は、人が着座して、変形を一番受けやすい場所の上方に配置してある。図３では、クッションパッド６の上の外皮７が記載されていない。外皮７は、皮、布、合成樹脂が用いられるが、それらに限定されない。
　磁性エラストマー４は、図２のように、エラストマー９中に磁性フィラー１０が多く含まれている。ここで「磁性エラストマー」とは、エラストマー（特に、後述するように、ポリウレタンエラストマーまたはシリコーンエラストマー）中に磁性フィラー（即ち、磁性を有する無機フィラー）が分散したものと言う。
　図２では、磁性エラストマー４、軟質発泡ポリウレタン５と、磁気センサー３だけを示しているが、機能説明するためにこれらだけを抜き出した。図２では、圧力１１がエラストマー９の上方から掛けられている。圧力１１により、エラストマー９が変形して、磁性フィラー１０の位置が圧力のかかった部分だけ下方に下がる。この磁性フィラー１０の下方への変化が磁性フィラー１０から発生する磁場を変化させ、それが磁気センサー３で検出される。
　圧力１１が高いと、磁性フィラー１０の位置の変化が大きくなり、逆に圧力１１が低いと、磁性フィラー１０の位置変化が小さくなり、それらによる磁場の変化により、圧力１１の強さも測定することができる。また、磁気センサー３は、図１では１個であるが、磁気センサー３の個数、配置箇所は適宜変更することができる。
　磁性フィラー１０はエラストマー９の片面側に偏在していて、その偏在面が着座面となるのが好ましい。これにより、磁性フィラー１０の変位が大きくなり、検出が容易になる。
　磁性フィラー１０は、一般的に、稀土類系、鉄系、コバルト系、ニッケル系、酸化物系があるが、これらのいずれでもよい。好ましくは、高い磁力が得られる稀土類系であるが、これに限られない。希土類系の磁性フィラーの具体例としては、ネオジム系フィラーが挙げられる。磁性フィラー３の形状は、特に限定的ではなく、球状、扁平状、針状、柱状および不定形のいずれであってよい。磁性フィラーは、平均粒径０．０２～５００μｍ、好ましくは０．１～４００μｍ、より好ましくは０．５～３００μｍである。平均粒径が０．０２μｍより小さいと、磁性フィラーの磁気特性が悪化してしまう。平均粒径５００μｍを超えると磁性エラストマーの機械的特性(脆性)が悪化してしまう。
　磁性フィラー１０は、着磁後にエラストマー中に導入してもよいが、通常はエラストマーに導入した後に着磁すること多い。エラストマー中に導入後、着磁すると、磁石の向きが図２のように揃うことになり、磁力の検出が容易になる。
　エラストマー９は、一般のエラストマーを用いる事ができるが、圧縮永久歪等の特性を考慮すると熱硬化性エラストマーが好ましい。エラストマーに磁性フィラー導入後撹拌し、その後に磁性フィラーの偏在処理をすると、磁性フィラーの偏在が起こる。
　エラストマー９は、好ましくはポリウレタンエラストマーまたはシリコーンエラストマーが好適である。ポリウレタンエラストマーの場合、活性水素含有化合物と磁性フィラーを混合し、ここにイソシアネート成分を混合させる事により混合液を得る。また、イソシアネート成分にフィラーを混合し、活性水素含有化合物を混合させる事で混合液を得る事も出来る。該混合液を離型処理したモールド内に注型し、その時点で必要により所定時間静置して磁性フィラーの沈降による偏在化を行い、その後硬化温度まで加熱して硬化することにより、エラストマーを形成してもよい。シリコーンエラストマーの場合、シリコーンエラストマーの前駆体に溶剤と磁性フィラーを入れて混合し、型内に入れたときに必要により静置して偏在処理をし、その後加熱して硬化することによりエラストマーを形成する。混合液作成時に、必要に応じて溶剤を配合しても良い。
　ここで、ポリウレタンエラストマーの場合使用できるイソシアネート成分、活性水素含有化合物については下記のものが挙げられる。
　イソシアネート成分としては、ポリウレタンの分野において公知の化合物を特に限定なく使用できる。イソシアネート成分としては、例えば、２，４－トルエンジイソシアネート、２，６－トルエンジイソシアネート、２，２’－ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５－ナフタレンジイソシアネート、ｐ－フェニレンジイソシアネート、ｍ－フェニレンジイソシアネート、ｐ－キシリレンジイソシアネート、ｍ－キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、２，２，４－トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、１，６－ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、１，４－シクロヘキサンジイソシアネート、４，４’－ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネートが挙げられる。これらは１種で用いても、２種以上を混合しても差し支えない。また、前記イソシアネートは、ウレタン変性、アロファネート変性、ビウレット変性、及びイソシアヌレート変性等の変性化したものであってもよい。
　活性水素含有化合物としては、ポリウレタンの技術分野において、通常用いられるものを挙げることができる。例えば、ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体等に代表されるポリエーテルポリオール、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペート、３－メチル－１，５－ペンタンアジペートに代表されるポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカプロラクトンのようなポリエステルグリコールとアルキレンカーボネートとの反応物などで例示されるポリエステルポリカーボネートポリオール、エチレンカーボネートを多価アルコールと反応させ、次いで得られた反応混合物を有機ジカルボン酸と反応させたポリエステルポリカーボネートポリオール、ポリヒドロキシル化合物とアリールカーボネートとのエステル交換反応により得られるポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
　活性水素含有化合物として上述した高分子量ポリオール成分の他に、エチレングリコール、１，２－プロピレングリコール、１，３－プロピレングリコール、１，４－ブタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４－シクロヘキサンジメタノール、３－メチル－１，５－ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４－ビス（２－ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、トリメチロールプロパン、グリセリン、１，２，６－ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、スクロース、２，２，６，６－テトラキス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサノール、及びトリエタノールアミン等の低分子量ポリオール成分、エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、ジエチレントリアミン等の低分子量ポリアミン成分を用いてもよい。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。更に、４，４’－メチレンビス（ｏ－クロロアニリン）（ＭＯＣＡ）、２，６－ジクロロ－ｐ－フェニレンジアミン、４，４’－メチレンビス（２，３－ジクロロアニリン）、３，５－ビス（メチルチオ）－２，４－トルエンジアミン、３，５－ビス（メチルチオ）－２，６－トルエンジアミン、３，５－ジエチルトルエン－２，４－ジアミン、３，５－ジエチルトルエン－２，６－ジアミン、トリメチレングリコール－ジ－ｐ－アミノベンゾエート、ポリテトラメチレンオキシド－ジ－ｐ－アミノベンゾエート、１，２－ビス（２－アミノフェニルチオ）エタン、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジエチル－５，５’－ジメチルジフェニルメタン、Ｎ，Ｎ’－ジ－ｓｅｃ－ブチル－４，４’－ジアミノジフェニルメタン、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジエチルジフェニルメタン、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジエチル－５，５’－ジメチルジフェニルメタン、４，４’－ジアミノ－３，３’－ジイソプロピル－５，５’－ジメチルジフェニルメタン、４，４’－ジアミノ－３，３’，５，５’－テトラエチルジフェニルメタン、４，４’－ジアミノ－３，３’，５，５’－テトライソプロピルジフェニルメタン、ｍ－キシリレンジアミン、Ｎ，Ｎ’－ジ－ｓｅｃ－ブチル－ｐ－フェニレンジアミン、ｍ－フェニレンジアミン、及びｐ－キシリレンジアミン等に例示されるポリアミン類を混合することもできる。
　エラストマー中の磁性フィラーの量は、エラストマー１００重量部に対して、１～４５０重量部、好ましくは２～４００重量部である。１重量部より少ないと、磁場の変化を検出することが難しくなる。また、４５０重量部を超えると、エラストマー自体が脆くなるなど、所望の特性が得られなくなる。
　本発明では、磁性エラストマーの残存ＯＨ基濃度が０．２～０．９ｍｅｑ／ｇであることが好ましい。このＯＨ基の存在が、軟質発泡ポリウレタンとの自己接着性を生む。従って、上述の自己接着法の場合、残存ＯＨ基濃度の存在が重要である。残存ＯＨ基濃度は、好ましくは０．２～０．８５ｍｅｑ／ｇである。残存ＯＨ基濃度が、０．２ｍｅｑ／ｇより小さいと、軟質発泡ポリウレタンとの自己接着性が劣る。残存ＯＨ基濃度が、０．９ｍｅｑ／ｇよりも大きくなると、硬化が起こらないことも有り、また、硬化しても特性安定性などが悪くなる。残存ＯＨ基濃度は、配合設計時において算出される残存するＯＨ基の量（ｍｅｑ）を、ウレタンエラストマーの総重量（ｇ）で除したものである。
　本発明では、磁性エラストマーは、その表面に粗さを有しているのを特徴とし、それを算術平均粗さ（Ｒａ）と最大高さ粗さ（Ｒｚ）で表している。本発明の磁性エラストマーは、その表面が算術平均粗さ（Ｒａ）０．５～１０μｍを有するのが好ましい。算出平均粗さ（Ｒａ）とは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜取り部分の平均線の方向にＸ軸を、縦倍率の方向にＹ軸を取り、粗さ曲線をy＝f(χ)で表したときに、下記数１によって求められる値をマイクロメートル(μｍ)で表したものをいう。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
一般的には、中心線平均粗さ測定器を直読する。測定器は、具体的には、ミツトヨ株式会社製サーフテストＳＪ－３１０が挙げられる。磁性エラストマーは、好ましくは算術平均粗さ（Ｒａ）１．０～８．０μｍ、より好ましくは１．０～５．０μｍである。算術平均粗さ（Ｒａ）が、０．５μｍより小さいとアンカー効果が十分でなく、逆に１０μｍを超えると発泡ポリウレタンの液周りが十分でないため接着性が低下する恐れがある。
　また、本発明の磁性エラストマーは、最大高さ粗さ（Ｒｚ）５～５０μｍを有するのが好ましい。最大高さ粗さ（Ｒｚ）とは、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から最も高い山頂までの高さと最も低い谷底までの深さとの和である。測定器は、具体的には、算術平均粗さ（Ｒａ）で用いたものと同じである。磁性エラストマーは、好ましくは最大高さ粗さ（Ｒｚ）１０．０～５０．０μｍ、より好ましくは１５．０～３５．０μｍである。算術平均粗さ（Ｒｚ）が、５μｍより小さいとアンカー効果が十分でなく、逆に５０μｍを超えると発泡ポリウレタンの液周りが十分でないため接着性が低下する恐れがある。
　磁気センサー３は、通常磁場の変化を検出するために用いられるセンサーであればよく、磁気抵抗素子（例えば、半導体化合物磁気抵抗素子、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ）、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ）またはトンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ））、ホール素子、インダクタ、ＭＩ素子、フラックスゲートセンサーなどを例示することができる。検出感度領域が広いという観点から、ホール素子が好ましく使用される。
　本発明は、上述の両面テープ法の場合、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５～１０μｍである磁性エラストマーを作成する工程、クッションパッド用モールドに軟質発泡ポリウレタン原液を注入後発泡させてクッションパッドを形成する工程、得られた磁性エラストマーとクッションパッドとを接着により一体化する工程、および該クッションパッドと変形に起因する磁気変化を検出する磁気センサーとを組み合わせる工程、からなるクッションパッドの変形を検出するシステムの製造方法を提供する。
　磁性エラストマーは、前述したように、エラストマーの形成時に磁性フィラーを配合して、型内で反応することにより作成することができる。この磁性エラストマーを取り出して、所定粗さのサンドペーパーで表面を軽く研磨すると、上記所定の算術平均粗さ（Ｒａ）と最大高さ粗さ（Ｒｚ）が形成される。上記磁性エラストマーとは別に、クッションパッド用モールドに軟質発泡ポリウレタン原液を入れて発泡して、クッションパッドを形成する。この場合のクッションパッド用モールドは、得られたクッションパッドに磁性エラストマーが入る部分が形成されるようなモールドである必要がある。次いで、クッションパッドと磁性エラストマーとを接着、特に両面接着テープにより一体化して、所定のクッションパッドが得られる。上記のように所定の表面粗さがあるので、接着、特に両面接着テープによる接着でも高いアンカー効果が得られ、界面接着強度が大きくなる。
　本発明は、上述の自己接着法の場合、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５～１０μｍである磁性エラストマーを作成する工程、クッションパッド用モールドに前記磁性エラストマーを配設する工程、軟質発泡ポリウレタン原液を注入する工程、前記軟質発泡ポリウレタン原液を発泡させて、磁性エラストマーと自己接着により一体化してクッションパッドを形成する工程、および該クッションパッドを変形に起因する磁気変化を検出する磁気センサーと組み合わせる工程、からなるクッションパッドの変形を検出するシステムの製造方法を提供する。
　磁性エラストマーは、前述したように、形成され、サンドペーパーで研磨されると、上記所定の算術平均粗さ（Ｒａ）と最大高さ粗さ（Ｒｚ）が形成される。このサンドペーパーで研磨した磁性エラストマーをクッションパッド用の金型内に配設し、その後軟質発泡ポリウレタン原液を注入する。このポリウレタン原液を発泡させることにより、磁性エラストマー中に残存するＯＨ基とポリウレタン原液との間の反応、あるいは水素結合がおこり、軟質発泡ポリウレタンと磁性エラストマーとは自己接着性を有する。また、上記所定の表面粗さがあるので、高いアンカー効果が得られ、界面接着強度が大きくなる。表面粗さは、軟質発泡ポリウレタンとの界面で効果を発揮するのであり、磁性エラストマーの軟質発泡ポリウレタンと接する部分が所定の表面粗さを有するのが好ましい。
　上記所定の算術平均粗さ（Ｒａ）と最大高さ粗さ（Ｒｚ）を得るためには、サンドペーパーの＃１２０、＃２４０、＃４００、＃６００、＃１０００が挙げられる。これらより荒いサンドペーパーや、細かいサンドペーパーは、使用すると所定の算術平均粗さ（Ｒａ）と算術平均粗さ（Ｒｚ）が得られず、アンカー効果が発揮されず、磁性エラストマーが剥離することが起こりうる。
　軟質発泡ポリウレタン原液は、ポリイソシアネート成分、ポリオール、水などの活性水素化合物を含むものである。ここで、使用できるポリイソシアネート成分、活性水素含有化合物については下記のものが挙げられる。
　ポリイソシアネート成分としては、ポリウレタンの分野において公知の化合物を特に限定なく使用できる。例えば、２，４－トルエンジイソシアネート、２，６－トルエンジイソシアネート、２，２’－ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５－ナフタレンジイソシアネート、ｐ－フェニレンジイソシアネート、ｍ－フェニレンジイソシアネート、ｐ－キシリレンジイソシアネート、ｍ－キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートが挙げられる。また、ジフェニルメタンジイソシアネートの多核体（クルードＭＤＩ）であっても良い。エチレンジイソシアネート、２，２，４－トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、１，６－ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、１，４－シクロヘキサンジイソシアネート、４，４’－ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネートが挙げられる。これらは１種で用いても、２種以上を混合しても差し支えない。また、前記イソシアネートは、ウレタン変性、アロファネート変性、ビウレット変性、及びイソシアヌレート変性等の変性化したものであってもよい。
　活性水素含有化合物としては、ポリウレタンの技術分野において、通常用いられるものを挙げることができる。例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体等に代表されるポリエーテルポリオール、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペート、３－メチル－１，５－ペンタンアジペートに代表されるポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカプロラクトンのようなポリエステルグリコールとアルキレンカーボネートとの反応物などで例示されるポリエステルポリカーボネートポリオール、エチレンカーボネートを多価アルコールと反応させ、次いで得られた反応混合物を有機ジカルボン酸と反応させたポリエステルポリカーボネートポリオール、ポリヒドロキシル化合物とアリールカーボネートとのエステル交換反応により得られるポリカーボネートポリオール、ポリマー粒子を分散させたポリエーテルポリオールであるポリマーポリオールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの具体例としては、三井化学株式会社製の市販品（例えば、ＥＰ３０２８、ＥＰ３０３３、ＥＰ８２８、ＰＯＰ３１２８、ＰＯＰ３４２８およびＰＯＰ３６２８）などが使用できる。
　軟質発泡ポリウレタンを製造するに際して、配合される上記以外のものは通常用いられる架橋剤、整泡剤、触媒等を使用すればよく、その種類はとくに限定されない。
　架橋剤の例としては、トリエタノールアミン、ジエタノールアミンなど挙げられる。整泡剤としては、東レ・ダウ・コーニング・シリコーン株式会社製のＳＦ-２９６２、ＳＲＸ－２７４Ｃ、２９６９Ｔ等が挙げられる。触媒の例としては、Ｄａｂｃｏ３３ＬＶ（エアープロダクツジャパン株式会社製）、トヨキャットＥＴ、ＳＰＦ２、ＭＲ（東ソー株式会社製）等が挙げられる。
　更に、必要に応じて、水、トナー、難燃剤などの添加物を適宜使用することもできる。
　難燃剤の例としては、大八化学株式会社製のＣＲ５３０やＣＲ５０５が挙げられる。
　上記方法で得られたクッションパッドは、本発明では、磁気センサーを組み合わせることにより、本発明のクッションパッドの変形を検出するシステムが得られる。クッションパッドには、磁性エラストマーの層がその一部に存在し、クッションパッドが人の着座により変形すると、磁性エラストマーも変形して、それにより磁気変化が生じる。その磁気変化を磁気センサーが検出して、人の着座を検出する。自動車のシートベルトの装着検出システムの場合、人の着座を検出した後に、シートベルトが固定されていない間警告を発し、シートベルトがバックルに固定されたことを検知して、警告を消すようにしてもよい。
　本発明を実施例により更に詳細に説明する。本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
　製造例１　イソシアネート末端プレポリマーＡの合成
　反応容器にポリオールＡ（グリセリンを開始剤にプロピレンオキシドを付加したポリオキシプロピレングリコール、ＯＨ価５６、官能基数３）８５．２重量部を入れ、撹拌しながら減圧脱水を１時間行った。その後、反応容器内を窒素置換した。次いで、反応容器にトルエンジイソシアネート（三井化学株式会社製、２，４体＝１００％、ＮＣＯ％＝４８．３％）１４．８重量部を添加して、反応容器内の温度を８０℃に保持しながら３時間反応させてイソシアネート末端プレポリマーＡ（ＮＣＯ％＝３．５８％）を合成した。
　製造例２　イソシアネート末端プレポリマーＢの合成
　反応容器にポリオールＣ（ペンタエリスリトールを開始剤にプロピレンオキシドを付加したポリオキシプロピレングリコール、ＯＨ価７５、官能基数３）８１．２重量部を入れ、撹拌しながら減圧脱水を１時間行った。その後、反応容器内を窒素置換した。次いで、反応容器にトルエンジイソシアネート（三井化学株式会社製、２，４体＝１００％、ＮＣＯ％＝４８．３％）１８．８重量部を添加して、反応容器内の温度を８０℃に保持しながら３時間反応させてイソシアネート末端プレポリマーＢ（ＮＣＯ％＝４．５５％）を合成した。
　実施例１
　ポリオールＡ２１３．０重量部およびオクチル酸ビスマス（日本化学産業株式会社製、プキャット２５）０．３８重量部の混合液にネオジム系フィラー（愛知製鋼株式会社製、ＭＦ－１５Ｐ、平均粒径１３３μｍ）７３０．３重量部を添加し、フィラー分散液を調製した。このフィラー分散液を減圧脱泡し、同様に減圧脱泡した上記プレポリマーＡ１００．０重量部を添加し、自転・公転ミキサー（シンキー株式会社製）にて混合および脱泡した。この反応液を１．０ｍｍのスペーサーを有する離型処理したＰＥＴフィルム上に滴下し、ニップロールにて厚み１．０ｍｍに調整した。その後、８０℃で１時間キュアを行って、フィラー分散ポリウレタンエラストマーを得た。得られた該エラストマーを着磁装置（電子磁気工業株式会社製）にて１．３Ｔで着磁することにより、磁性エラストマーを得た。
　得られた磁性エラストマーの着座面以外の部分を＃４００のサンドペーパーを用いて、研磨した。研磨した面をミツトヨ社製のサーフテストＳＪ－３１０を用いて算術平均粗さ（Ｒａ）と最大高さ粗さ（Ｒｚ）を測定し、結果を表１に示す。
　ポリプロピレングリコール（三井化学株式会社製、ＥＰ－３０２８、ＯＨ価２８）６０．０重量部、ポリマーポリオール（三井化学株式会社製、ＰＯＰ－３１２８、ＯＨ価２８）４０．０重量部、ジエタノールアミン（三井化学株式会社製）２．０重量部、水３．０重量部、整泡剤（東レ・ダウ・コーニング・シリコーン株式会社製、ＳＦ－２９６２）１．０重量部およびアミン触媒（エアープロダクツジャパン株式会社、Ｄａｂｃｏ３３ＬＶ）０．５重量部を混合・撹拌し、混合液Ａを調製し、２３℃に温調した。また、トルエンジイソシアネートとクルードＭＤＩの８０／２０（重量比）混合物（三井化学株式会社製、ＴＭ－２０、ＮＣＯ％＝４４．８％）を２３℃に温調し、混合液Ｂとした。
　次いで、前記磁性エラストマーを５０ｍｍ角に切り出し、クッションモールドに非研磨面が下になるように配置し、モールド温度を６２℃に調整した。そこへ、前記混合液Ａと前記混合液ＢをＮＣＯ　ｉｎｄｅｘ＝１．０となるように混合した軟質発泡ポリウレタン原液を、高圧発泡機にてモールド内に注入し、モールド温度６２℃で５分間、発泡・硬化させて、磁性エラストマーが一体化されたクッションパッドを得た。このクッションパッドの特性安定性（％）を下記の要領で測定した。結果を表１に示す。
　特性安定性の測定
　得られたクッションパッドについて、５０万回の耐久試験を行い、初期値に対するセンサー特性の変化率から特性安定性を求めた。センサー特性は１０ｋＰａの圧力を印加したときのホール素子の出力電圧変化率から求めた。なお、圧力印加には４０ｍｍφの面圧子を用いた。
　実施例２～１１および比較例１～２
　使用する配合処方を表１に記載するものを用いて、磁性エラストマーを作成し、実施例１と同様の方法でクッションパッド作成して、算術平均粗さ（Ｒａ）および最大高さ粗さ（Ｒｚ）を測定し、かつ特性安定性を評価した。結果を表１に示す。尚、実施例１１は、軟質発泡ポリウレタンと一体成形を行わずに、別々に成形した後、両面テープで貼り付けたものについて、同じ評価を行った。比較例１は、サンドペーパーで粗面化処理しないものであり、比較例２は、サンドペーパー＃６０で粗面化したものであり、非常に粗い状態のものの例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表中、ポリオールＢは、プロピレングリコールを開始剤にプロピレンオキシドを付加したポリオキシプロピレングリコール、ＯＨ価５６、官能基数２である。
　表１から明らかなように、本発明の請求項１の場合は、特性安定性が良い。しかし、所定の算出平均粗さ（Ｒａ）ではない比較例１および２は、特性安定性が２５％を超える値になっている。
　実施例６は、ＲａやＲｚの値が大きい傾向に有り、特性安定性が１５％を超える値になっているが、十分使用に耐える範囲である。実施例７および８は、ＲａやＲｚが小さい場合の例であり、特性安定性が１５％を超える値を示しているが、十分使用に耐える範囲である。実施例９は、残存ＯＨ基濃度が低く、化学的効果による接着効果が不十分であり、特性安定性が１５％を超えているが、十分使用に耐える範囲である。実施例１０では、磁性エラストマーの弾性率が低すぎて、サンドペーパーで表面の研磨時にＲａが大きくなり、特性安定性が１５％に近い値になっている。実施例１１は一体成形ではない両面テープ法によるものであるが、特性安定性が２３．７％とかなり高いが、実際の使用に耐える程度である。
　本発明のクッションパッドの変形を検出するシステムは、車の座席などに応用可能であり、長期間の使用に耐える、優れたものである。また、磁性エラストマーを使用しているので、着座しても固体感がなく、長時間座っていても疲れない。
　１…着座部
　２…背もたれ部
　３…磁気センサー
　４…磁性エラストマー
　５…軟質発泡ポリウレタン
　６…クッションパッド
　７…外皮
　８…台座
　９…エラストマー
　１０…磁性フィラー
　１１…圧力

Claims (27)

  1. 　エラストマーに磁性フィラーが分散されていて算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５～１０μｍである磁性エラストマーと、該磁性エラストマーに接着により一体化されている軟質発泡ポリウレタンと、からなるクッションパッド、および
    　該クッションパッドの変形に起因する磁気変化を検出する磁気センサー、
    からなるクッションパッドの変形を検出するシステム。
  2. 　前記磁性エラストマーの算術平均粗さ（Ｒａ）が、１．０～８．０μｍである請求項１記載のクッションパッドの変形を検出するシステム。
  3. 　前記磁性エラストマーの算術平均粗さ（Ｒａ）が、１．０～５．０μｍである請求項２記載のクッションパッドの変形を検出するシステム。
  4. 　前記磁性エラストマーが最大高さ粗さ（Ｒｚ）５～５０μｍを有する、請求項１記載のクッションパッドの変形を検出するシステム。
  5. 　前記磁性エラストマーの最大高さ粗さ（Ｒｚ）が、１０．０～５０．０μｍである請求項４記載のクッションパッドの変形を検出するシステム。
  6. 　前記磁性エラストマーの最大高さ粗さ（Ｒｚ）が、１５．０～３５．０μｍである請求項５記載のクッションパッドの変形を検出するシステム。
  7. 　前記磁性エラストマーが前記軟質発泡ポリウレタンに自己接着していることを特徴とする請求項１記載のクッションパッドの変形を検出するシステム。
  8. 　前記磁性エラストマーが、残存ＯＨ基濃度０．２～０．９ｍｅｑ／ｇを有する、請求項１記載のクッションパッドの変形を検出するシステム。
  9. 　前記磁性エラストマーの残存ＯＨ基濃度が、０．２～０．８５ｍｅｑ／ｇである請求項８記載のクッションパッドの変形を検出するシステム。
  10. 　クッションパッドが座席用のシートクッションパッドであり、検出する変形が人の着座状態である、請求項１記載のクッションパッドの変形を検出するシステム。
  11. 　クッションパッドと、該クッションパッドの変形を検出するセンサーとからなるクッションパッドの変形を検出するシステムにおいて、該クッションパッドがエラストマーに磁性フィラーが分散されていて算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５～１０μｍである磁性エラストマーと、該磁性エラストマーに接着により一体化されている軟質発泡ポリウレタンと、からなり、該センサーがクッションパッドに付随する磁性エラストマーの変形に起因してする磁気変化を検出する磁気センサーであることを特徴とするクッションパッドの変形を検出するシステム。
  12. 　クッションパッドと、該クッションパッドの変形を検出するセンサーとからなるクッションパッドの変形を検出するシステムの製造方法であって、該製造方法が、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５～１０μｍである磁性エラストマーを作成する工程、クッションパッド用モールドに軟質発泡ポリウレタン原液を注入後発泡させてクッションパッドを形成する工程、得られた磁性エラストマーとクッションパッドとを接着により一体化する工程、および該クッションパッドと変形に起因する磁気変化を検出する磁気センサーとを組み合わせる工程、からなるクッションパッドの変形を検出するシステムの製造方法。
  13. 　前記磁性エラストマーの算術平均粗さ（Ｒａ）が、１．０～８．０μｍである請求項１２記載の製造方法。
  14. 　前記磁性エラストマーの算術平均粗さ（Ｒａ）が、１．０～５．０μｍである請求項１３記載の製造方法。
  15. 　前記磁性エラストマーが最大高さ粗さ（Ｒｚ）５～５０μｍを有する、請求項１２記載の製造方法。
  16. 　前記磁性エラストマーの最大高さ粗さ（Ｒｚ）が、１０．０～５０．０μｍである請求項１５記載の製造方法。
  17. 　前記磁性エラストマーの最大高さ粗さ（Ｒｚ）が、１５．０～３５．０μｍである請求項１６記載の製造方法。
  18. 　前記クッションパッドが座席用のシートクッションパッドであり、検出する変形が人の着座状態である、請求項１２記載の製造方法。
  19. 　クッションパッドと、該クッションパッドの変形を検出するセンサーとからなるクッションパッドの変形を検出するシステムの製造方法であって、該製造方法が、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５～１０μｍである磁性エラストマーを作成する工程、クッションパッド用モールドに前記磁性エラストマーを配設する工程、軟質発泡ポリウレタン原液を注入する工程、前記軟質発泡ポリウレタン原液を発泡させて、磁性エラストマーと自己接着により一体化してクッションパッドを形成する工程、および該クッションパッドを変形に起因する磁気変化を検出する磁気センサーと組み合わせる工程、からなる請求項７記載のクッションパッドの変形を検出するシステムの製造方法。
  20. 　前記磁性エラストマーの算術平均粗さ（Ｒａ）が、１．０～８．０μｍである請求項１９記載の製造方法。
  21. 　前記磁性エラストマーの算術平均粗さ（Ｒａ）が、１．０～５．０μｍである請求項２０記載の製造方法。
  22. 　前記磁性エラストマーが最大高さ粗さ（Ｒｚ）５～５０μｍを有する、請求項１９記載の製造方法。
  23. 　前記磁性エラストマーの最大高さ粗さ（Ｒｚ）が、１０．０～５０．０μｍである請求項２２記載の製造方法。
  24. 　前記磁性エラストマーの最大高さ粗さ（Ｒｚ）が、１５．０～３５．０μｍである請求項２３記載の製造方法。
  25. 　前記磁性エラストマーが、残存ＯＨ基濃度０．２～０．９ｍｅｑ／ｇを有する、請求項１９記載の製造方法。
  26. 　前記磁性エラストマーの残存ＯＨ基濃度が、０．２～０．８５ｍｅｑ／ｇである請求項２５記載の製造方法。
  27. 　クッションパッドが座席用のシートクッションパッドであり、検出する変形が人の着座状態である、請求項１９記載の製造方法。
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