JP4694346B2 - 自動車用ウエザーストリップの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、軽量で、表面の見栄えに優れ、かつ、充分な硬度や強度を有する自動車用のウエザーストリップの製造方法に関するものである。

近年、自動車用のウエザーストリップは、低燃費化の観点から、他の部品と同様にさらなる軽量化が求められている。そして、軽量化を図るために、ソリッドゴムで形成されてきた取付基部を、微発泡ソリッドゴムで形成する傾向にある。

これまで、取付基部をソリッドゴムで形成するために、当該ソリッドゴムに化学発泡剤を混入し、加硫工程における熱によって当該化学発泡剤を発泡させ、微発泡ソリッドゴムとしている。

化学発泡剤を使用して形成した微発泡ソリッドゴムの比重は、１．１０前後であり、さらなる軽量化が求められる。

しかしながら、化学発泡剤によって比重１．１０以下に発泡させると、平均気泡径が５００μｍ程度であるため、微発泡ソリッドゴムの表面の所々に視認できる凹凸が現れ、外観不良を発生させるだけでなく、強度も低下するといった問題がある。

さらに、取付基部１１に金属製芯材１３を埋設した場合には、その金属製芯材１３との境界面に、いわゆる火脹れが発生し、フランジに対する保持力が低下し、製品の脱落や水漏れ不良が発生し易い。また火脹れの有無による製品外観不良も発生する。この現象は、特に、当該ウエザーストリップを、流動床加硫方式（ＨＦＢライン）で成形する場合に多く確認される。

本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、軽量で、表面の見栄えに優れ、かつ、充分な強度を有する自動車用のウエザーストリップの製造方法を提供することを課題とする。

図１および図２を参照して説明する。請求項１に記載の発明は、取付基部１１と中空シール部１２を備える自動車用のウエザーストリップにおいて、前記取付基部１１は金属製芯材１３を埋設し、且つ前記取付基部は、平均粒子径：３〜２０μｍ（望ましくは、５〜１５μｍ）、膨張開始温度：１１０℃〜１５０℃、最大膨張温度：１３０〜１５０℃、殻壁：アクリロニトリル共重合体である熱膨張性マイクロカプセルを所定量混練して、加硫工程で発泡させるにあたり、ゴムが加硫する前の柔らかい状態の時に殻壁を膨張させ、かつ、融点の低い（約１５０℃以下）殻壁を使用することにより、ゴム加硫炉内で溶融し、表面を均し、平均気泡径：１００μｍ以下の気泡を持ち、平均粒子径および膨張倍率の小さい熱膨張性マイクロカプセルを用いた微発泡ソリッドゴムで形成されたものであることを特徴とするものである。

請求項１の方法により製造された自動車用ウエザーストリップ１０は、その取付基部１１が、所定の熱膨張性マイクロカプセルが所定量混練され、平均気泡径が１００μｍ以下の気泡を持つ微発泡ソリッドゴムで形成されるので、当該取付基部１１およびウエザーストリップ１０全体の軽量化を図ることができる。

また、当該取付基部１１に形成される気泡の径は平均１００μｍ以下と極めて小さいので、その表面に視認できるような凹凸が形成されない。従って、通常のソリッドゴムのように表面が滑らかであり、見栄えにも優れる。また、平均気泡径が極めて小さいので、化学発泡剤によって形成された気泡を持つものと比較して、高い硬度や強度を発揮する。

更に、金属製芯材１３との境界面に火脹れが発生し難く、フランジ３に対する充分な保持力が維持されて脱落や水漏れ不良が発生しないし、火脹れによる外観不良も発生しない。

本発明の方法により製造された自動車用ウエザーストリップ１０の実施形態を、図１および図２に示す。これは、金属製芯材１３を埋設した断面略Ｕ字状の取付基部１１と、スポンジゴム製の中空シール部１２を備えたウエザーストリップ１０である。取付基部１１は、自動車ボディ１のドア開口部２に沿って形成したフランジ３に取付けられ、中空シール部１２は、ドアパネル４に弾接して、ボディ１とドアパネル４との間をシールする。なお、取付基部１１の内面には、フランジ３を挟持する複数の保持リップ１４を設けている。

そして、取付基部１１を、平均粒子径：３〜２０μｍ（望ましくは、５〜１５μｍ）、膨張開始温度が１１０℃〜１５０℃、最大膨張温度が１３０〜１５０℃、殻壁がアクリロニトリル共重合体である熱膨張性マイクロカプセルを所定量混練して、加硫工程で発泡させ、平均気泡径が１００μｍ以下の無数の気泡を持つ微発泡ソリッドゴム（ＥＰＤＭ）で形成している。ここでは、熱膨張性マイクロカプセルと共に、適量の加硫促進剤を混練している。

なお、熱膨張性マイクロカプセルは、飛散防止および分散性向上のため、予めマスターバッチにされ、その後、オープンロール（練りロール）において混練したものである。適温（熱膨張性マイクロカプセルが膨張しない温度）であれば密閉式混練機（ニーダーやバンバリーミキサーなど）での精練も可能である。密閉式混練機を使用すれば予めマスターバッチにする必要はなくなる。また、この熱膨張性マイクロカプセルは、松本油脂製薬（株）との共同研究によって開発した「マツモトマイクロスフェアー Ｆ−４６Ｋ」を使用している。

本実施形態に係る自動車用ウエザーストリップ１０は、その取付基部１１が、所定の熱膨張性マイクロカプセルが所定量混練され、平均気泡径が１００μｍ以下の気泡を持つ微発泡ソリッドゴムで形成されているので、当該取付基部１１およびウエザーストリップ１０全体の軽量化を図ることができる。

また、当該取付基部１１に形成される気泡の径は平均１００μｍ以下と極めて小さいので、その表面に視認できるような凹凸が形成されない。従って、通常のソリッドゴムのように表面が滑らかで、見栄えにも優れる。また、気泡径が極めて小さいので、充分な硬度や強度を維持することができる。

なお、熱膨張性マイクロカプセルの物性については、以下のことが言える。
［イ］熱膨張性マイクロカプセルの平均粒子径が３μｍ未満では：（甲）目標の比重を得るのに必要な熱膨張性マイクロカプセルの添加量が増え、配合コストが増加する；（乙）また、平均粒子径が小さく膨張後の気泡径を同じ（平均１００μｍ以下）にすると膨張倍率が上がることになり、カプセルの殻壁厚が薄くなる傾向となり、その結果、殻壁の破裂により、内包ガスの放出の可能性が上がり、比重安定性および火脹れ改善に不利となる。

［ロ］また、平均粒子径が２０μｍを超えると：（甲）同倍率の場合、膨張後の平均気泡径が大きくなり、加硫物性の低下が生じてくる；（乙）市販の熱膨張性マイクロカプセル評価時に平均粒子径が２０μｍを超えるグレードについては加硫品の表面が平滑ではなかった、という実験結果が得られている；（丙）上記実験の考察として、熱膨張性マイクロカプセルの膨張率５〜７倍（高さ変化）が膨張安定性に良いと考えられ、熱膨張性マイクロカプセル平均粒子径が２０μｍを超えると膨張後の平均気泡径が１００μｍを超え（目視で確認可）てくるため、加硫表面肌の悪化に繋がる。

［ハ］熱膨張性マイクロカプセルの膨張開始温度が１１０℃未満であると、（甲）ロール工程での精錬作業において、熱膨張を開始し、ロールの間隙および剪断において容易に破損するため、希望の倍率を得られないばかりか、加硫製品の比重バラツキを生じてしまう。

［ニ］また、熱膨張開始温度が１５０℃を超えると：（甲）ゴムの加硫が開始し始めているため、添加した熱膨張性カプセルが十分膨張しきれず、比重が上がる；（乙）また、加硫と膨張のせめぎ合いが生じてくるため、加硫後の製品比重にバラツキが生じ得る懸念がある；（丙）熱膨張性マイクロカプセルは加硫後のゴムスキン層に存在することが周知の事実であり、加硫後の膨張では加硫ゴム破壊も発生し得るため、表面肌の悪化は免れない。

［ホ］熱膨張性マイクロカプセルの最大膨張温度が１３０℃未満であると；（甲）当然、膨張開始温度はそれ以下であるため、上記［ハ］で説明したような不具合を生じる可能性がある；（乙）熱膨張性カプセルは最大膨張温度に達すると、多少の収縮を開始するが、１３０℃未満だとゴムの加硫があまいため、比重の低下およびバラツキが生じる可能性がある。

［ヘ］最大膨張温度が１５０℃を超えると：（甲）融点の上昇も見込まれるため、高温膨張タイプの熱膨張性マイクロカプセルを使用した際と同様に加硫後の製品表面が平滑でなくなる；（乙）また、上記［ニ］で説明した比重バラツキ、表面肌の悪化も起こり得る。

［ト］平均気泡径が１００μｍを超えると：（甲）平均気泡径が大きくなるに従い、加硫後の物性が低下する；（乙）また、平均気泡径が大きくなりすぎることによっても、加硫後の製品表面肌を悪化させる。

熱膨張性マイクロカプセルとして「マツモトマイクロスフェアー Ｆ−４６Ｋ」を使用することによって取付基部１１の表面が滑らかになる理由は次の通りと考えられる。（甲）膨張温度が低いため、ゴム加硫する前（柔らかい状態の時）に、当該カプセルが膨張する。（乙）融点の低い殻壁（シェル）を使用しているので、ゴム加硫温度で溶融し、表面を均す効果がある。（丙）平均粒子径と膨張倍率が小さい。

ちなみに、高温膨張タイプの熱膨張性マイクロカプセルを使用すると、ゴムの加硫がある程度進んだところで熱膨張性マイクロカプセルの膨張が始まり、ゴムのスキン層を破壊し、熱膨張性マイクロカプセルが溶融して均し効果も少ないため凹凸がゴム表面に残り、きれいな外観肌にならない。

この高温膨張タイプの熱膨張性マイクロカプセルは、低温膨張タイプのものと比較して、融点の高い殻壁を使用し、内包ガスも高沸点のものを使用している。

本実施形態における熱膨張性マイクロカプセルは、化学発泡剤のようにガスを発生させるものではないので、金属製芯材１３との境界面に火脹れが発生し難い。従って、フランジ３に対する充分な保持力が維持され、脱落や水漏れ不良が発生しない。また、火脹れによる外観不良も発生しない。

また、取付基部１１を微発泡ソリッドゴムで形成しているので、ゴム材の使用量を削減することができ、製造コストを抑えることができる。

また、熱膨張性マイクロカプセルは、予めマスターバッチにし、その後、オープンロール（練りロール）において混練するので、適量を正確に分散させることができると共に、作業性を高めることができる。これにより、取付基部１１の全体に、容易、かつ満遍なく気泡を形成することができる。適温（熱膨張性マイクロカプセルが膨張しない温度）であれば、パウダーのまま密閉式混練機（ニーダーやバンバリーミキサーなど）での精練も可能であり、上記同様効果を出すことができる。

また、取付基部１１に金属製芯材１３を埋設しているので、当該取付基部１１のフランジ３に対する保持力をさらに高めることができる。また、この熱膨張性マイクロカプセルは、化学発泡剤のようにガスを発生させるものではないので、通常のソリッドゴムと同様に、金属製芯材１３との境界面に火脹れが発生し難い。従って、フランジ３に対する充分な保持力が維持され、脱落や水漏れ不良が発生しない。

なお、本発明に係る製造方法による自動車用ウエザーストリップ１０は、火脹れが発生し易い流動床加硫方式（ＨＦＢ加硫）によって加硫を行っても火脹れの発生を防止することができる。従って、元来、火脹れが発生し難いＵＨＦ加硫によって加硫を行うことにより、火脹れの発生をより確実に防止することができる。

なお、当該ウエザーストリップ１０は、自動車ボディ１のドア開口部２に沿って設けられたフランジ３に取付けられるものに限定されず、ドアパネル４やルーフ部、トランク部などに取付けられる各種のウエザーストリップに適用することができる。また、取付基部１１も、断面略Ｕ字状のものに限定されない。
また、グラスランチャンネルへの適用も可能である。

本発明者らは、上記実施形態に係るウエザーストリップ１０の取付基部１１と、化学発泡剤による微発泡ソリッドゴムで形成した取付基部１１の比重および強度を測定した。その結果を、表１に示す。

この測定結果から明らかなように、実施例１および実施例２に示す本発明のウエザーストリップ１０の取付基部１１は、比重が１．０前後であり、従来例の１．１前後のものと比較して軽量である。また、強度においては、スプリング硬さにおいて、従来例１乃至３のものが、ＴＳＭ規格の基準を満たしていないのに対して、実施例１および実施例２のものはともに、その基準を満たしている。さらに、引張強度においては、実施例２のものが充分に基準を満足する。こうしたことから、本発明に係る自動車用ウエザーストリップ１０は、軽量で、かつ、硬度および強度に優れることが分かる。

本発明者らは、さらに、本発明に係るウエザーストリップ１０の取付基部１１を製造し、形成された多数の気泡径を測定し、その平均値を割り出した。同時に、従来技術に係る化学発泡剤で発泡した取付基部１１に形成された多数の気泡径を測定し、その平均値を割り出した。また、同時に加硫後のゴム表面の粗さ（算術平均値Ｒａ）を超深度形状測定顕微鏡（株式会社キーエンス製 ＶＫ−８５１０）を用いて測定を行った。その結果を、表２に示す。

この表に示すように、本発明の実施例に係る平均気泡径（７８．０μｍ）は、従来例に係るそれ（５９０．０μｍ）と比較して、極めて小さいことが分かる。このことから、本発明の実施例に係る引張強度が比重１．１０を下回っても規格を満足することができる。また、本発明の実施例に係るゴム表面の粗さ（Ｒａ；１７．０μｍ）は従来例に係るそれ（Ｒａ；１４．５μｍ）とほぼ同等であり、本発明に係るウエザーストリップ１０の取付基部１１の表面には、視認できる凹凸が形成されないこと、よってその表面の見栄えに優れることが分かる。（参考として高温膨張タイプの熱膨張性マイクロカプセルでの実施例も表２に示す。）

本発明の実施形態に係る自動車用ウエザーストリップが取付けられる自動車を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る自動車用ウエザーストリップを示すもので、図１のＸ−Ｘ線断面図である。

１ 自動車ボディ
２ ドア開口部
３ フランジ
４ ドアパネル
１０ 自動車用ウエザーストリップ
１１ 取付基部
１２ 中空シール部
１３ 金属製芯材
１４ 保持リップ

Claims (1)

1. 取付基部（１１）と中空シール部（１２）を備える自動車用のウエザーストリップにおいて、前記取付基部（１１）は金属製芯材（１３）を埋設し、且つ前記取付基部は、平均粒子径：３〜２０μｍ（望ましくは、５〜１５μｍ）、膨張開始温度：１１０℃〜１５０℃、最大膨張温度：１３０〜１５０℃、殻壁：アクリロニトリル共重合体である熱膨張性マイクロカプセルを所定量混練して、加硫工程で発泡させるにあたり、ゴムが加硫する前の柔らかい状態の時に殻壁を膨張させ、かつ、融点の低い（約１５０℃以下）殻壁を使用することにより、ゴム加硫炉内で溶融し、表面を均し、平均気泡径：１００μｍ以下の気泡を持ち、粒子径および膨張倍率の小さい熱膨張性マイクロカプセルを用いた微発泡ソリッドゴムで形成されたものであることを特徴とする自動車用ウエザーストリップの製造方法。

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