CUSHION PAD DEFORMATION DETECTION SYSTEM AND PRODUCTION METHOD THEREFOR
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。
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。
図１、図２および図３を参照して本発明を説明する。
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。
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 製造例２ イソシアネート末端プレポリマーＢの合成 実施例１
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 実施例２～１１および比較例１～２
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 The purpose of the present invention is to improve cushion pad durability and obtain a product that does not cause the feeling that a foreign body is present. The present invention provides a cushion pad deformation detection system that comprises: a cushion pad comprising a magnetic elastomer in which a magnetic filler is dispersed in an elastomer and the arithmetic mean roughness (Ra) is 0.5-10 µm and a soft polyurethane foam that is integrated with the magnetic elastomer by bonding; and a magnetic sensor that detects a magnetic change that is caused by deformation of the cushion pad. The present invention also provides a production method for the cushion pad deformation detection system.
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
