變形檢測傳感器及其制造方法
【專利摘要】本發明提供一種變形監測傳感器，其將樹脂中分散有磁性填料的磁性樹脂與磁性傳感器結合，以進一步提高長期使用的耐久性為目的。因而本發明提供一種變形檢測傳感器及其制造方法，所述變形檢測傳感器包括：含有磁性樹脂的聚合物泡沫，其包括磁性樹脂和聚合物泡沫，所述磁性樹脂包含磁性填料，所述聚合物泡沫包括所述磁性樹脂，和磁性傳感器，其檢測由含有磁性樹脂的聚合物泡沫的變形引起的磁性變化，其中所述聚合物泡沫在所述磁性樹脂和所述聚合物泡沫之間的界面附近的泡孔平均直徑小于聚合物泡沫中央部分的泡孔平均直徑。
【專利說明】
變形檢測傳感器及其制造方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種變形檢測傳感器，特別是用于汽車座椅的變形檢測傳感器，及其 制造方法。
【背景技術】
[0002] 在汽車等車輛中，實際使用一種檢測人是否坐在座椅上，并在未系安全帶時報警 的報警系統。該報警系統通常在檢測到有人乘坐且同時檢測到未系安全帶時發出警報。該 設備通常包含:落座傳感器，其檢測人是否坐在座椅上;和檢測雖然人已經落座但未用帶扣 系安全帶的傳感器，其當檢測到未系安全帶時報警。由于落座傳感器必須多次檢測人的落 座，因此其必須具備高耐久性。還必須當人坐下時，不會感覺到座椅中有任何異物感。
[0003] 特開2012-108113A號公報(專利文件1)公開了一種配置在座椅中并檢測人的落座 的落座傳感器，其包含在坐墊材料中彼此相對的電極并借由電極的電接觸檢測人的落座。 此傳感器使用電極并應配備電線。而電線若承受大的位移則可能會斷開，耐久性上存在問 題。此外，電極通常由金屬物質制成，其可產生異物感。即使電極為非金屬的，基于其他物質 也容易產生異物感。
[0004] 特開2011-255743A號公報(專利文件2)公開了一種靜電電容式落座傳感器，其包 括:彼此相對的傳感器電極，在傳感器電極之間插有介電物質;和檢測電極之間靜電電容的 靜電電容式傳感器。此傳感器還使用電極并應配備電線，其產生與專利文件1同樣的耐久性 問題。其由于使用電極還難W防止異物感。
[0005] 特開2007-212196A號公報（專利文件3)公開了一種用于車輛座椅的負載檢測裝 置，其包括配置有可移動的柔性元件的產生磁力的磁力發生器和磁性傳感器，所述磁性傳 感器具有檢測由磁力發生器產生的磁場的磁性阻抗元件和配置于車座架的固定元件。由于 在此裝置中磁力發生器包括具有特定尺寸的磁體，因此將磁力發生器配置于坐墊材料表層 而無任何異物感是十分困難的。為了避免異物感，考慮將磁力發生器置于坐墊材料的內部， 但運會導致檢測精度的惡化。
[0006] 特開2006-014756A號公報(專利文件4)公開了一種生物信號檢測裝置，其包括永 磁體和磁性傳感器。由于該器件也使用了會產生異物感的永磁體，因此難W將該裝置配置 于坐墊材料表層。將其配置在坐墊材料內部也導致檢測精度的惡化。
[0007] 現有技術文件 [000引專利文件
[0009] 專利文件1特開2012-108113A號公報
[0010] 專利文件2特開2011-255743A號公報
[0011] 專利文件3特開2007-212196A號公報
[0012] 專利文件4特開2006-014756A號公報
【發明內容】
[0013] 發明要解決的課題
[0014] 本發明人已提出了一種變形檢測傳感器，其使用樹脂中分散有磁性填料的磁性樹 脂并將磁性樹脂與磁性傳感器結合，W增強變形檢測傳感器的耐久性并獲得沒有任何異物 感的座椅，但是還需要進一步提高長期的耐久性。作為認真研究的結果，本發明人發現，通 過控制含有磁性樹脂的聚合物泡沫中的磁性樹脂和聚合物泡沫之間的界面的泡孔平均直 徑，耐久性提局，從而完成本發明。
[0015] 解決課題的方法
[0016] 因此，本發明提供一種變形檢測傳感器，其包括：
[0017] 含有磁性樹脂的聚合物泡沫，其包括磁性樹脂和聚合物泡沫，所述磁性樹脂中包 含磁性填料，所述聚合物泡沫中包括所述磁性樹脂，和
[0018] 磁性傳感器，其檢測由含有磁性樹脂的聚合物泡沫的變形引起的磁性變化，
[0019] 其中所述聚合物泡沫在所述磁性樹脂和所述聚合物泡沫之間的界面附近的泡孔 平均直徑小于所述聚合物泡沫中央部分的泡孔平均直徑。
[0020] 本發明還提供一種制造變形檢測傳感器的方法，其包括下述步驟：
[0021 ]將磁性填料分散于樹脂前體溶液中的步驟，
[0022] 將所述樹脂前體溶液固化W制備磁性樹脂的步驟，
[0023] 將所述磁性樹脂預先加熱(預加熱)的步驟，
[0024] 將所述磁性樹脂置于用于聚合物泡沫的模具中的步驟，
[0025] 將聚合物泡沫原料傾倒至所述模具中發泡，使磁性樹脂與聚合物泡沫一體化的步 驟，從及
[0026] 將所述含有磁性樹脂的聚合物泡沫與磁性傳感器結合的步驟，所述磁性傳感器檢 測由含有磁性樹脂的聚合物泡沫的變形引起的磁性變化。
[0027] 優選的是，所述聚合物泡沫在所述磁性樹脂和所述聚合物泡沫之間的界面附近的 泡孔平均直徑與所述聚合物泡沫中央部分的泡孔平均直徑之差不小于30微米。
[0028] 還優選的是，所述磁性樹脂和所述聚合物泡沫由聚氨醋制成。
[0029] 再優選的是，形成所述磁性樹脂的聚氨醋包括一元醇組分。
[0030] 更優選的是，所述一元醇組分為具有末端烷基基團的一元醇。
[0031] 還更優選的是，所述一元醇組分在全部的聚氨醋原料中的含量為0.1至l.Omeq/g。
[0032] 優選地是，所述磁性樹脂和所述聚合物泡沫通過自粘而粘合。
[0033] 還優選的是，所述磁性樹脂的預加熱在70至130°C的溫度下進行0.25至4個小時。
[0034] 再優選的是，所述含有磁性樹脂的聚合物泡沫為用于車輛的緩沖墊且檢測的變形 為人的落座狀態。
[0035] 發明的效果
[0036] 根據本發明，當進行耐久性試驗時，由于含有磁性樹脂的聚合物泡沫在所述磁性 樹脂和所述聚合物泡沫之間的界面附近的泡孔平均直徑小于聚合物泡沫中央部分的泡孔 平均直徑，因此很難將磁性樹脂剝離，從而提高了穩定性。
[0037] 不圓于具體的理論，可理解為，磁性樹脂和聚合物泡沫之間的界面附近更小的泡 孔平均直徑可顯示高粘合性，運是因為聚合物泡沫與磁性樹脂緊密而精細地接觸。
[0038] 本發明的磁性樹脂由于樹脂中分散有磁性填料，與使用固體磁體相比，異物感非 常小，用于車用座椅時可成為乘坐舒適性良好的變形檢測傳感器。此外，磁性傳感器由于檢 測磁性樹脂中磁性填料的磁性變化，可隔一定距離而設置，另外與使用電極的傳感器不同， 無需電線來連接電極，消除了電線的切斷等耐久性的問題。此外，由于無需電線連接電極， 無需在聚合物泡沫內設置異物，制造上也變得簡單。
【附圖說明】
[0039] 圖1為示出了將本發明的變形檢測傳感器用于車輛座椅的一個實施方案的示意截 面圖。
[0040] 圖2為本發明的圖1示出的含有磁性樹脂的聚合物泡沫的示意透視圖。
【具體實施方式】
[0041 ]結合附圖詳細解釋本發明。
[0042] 圖1為示出了將本發明的變形檢測感應器用于車輛座椅的一個實施方案的示意截 面圖。
[0043] 圖2為本發明的圖1示出的含有磁性樹脂的聚合物泡沫的示意透視圖。
[0044] 如圖1所示，本發明的變形檢測傳感器基本上由乘坐部分1和磁性傳感器3組成。當 將變形檢測傳感器用于車輛座椅時，靠背部分2與乘坐部分1的端部接觸。乘坐部分1由包括 磁性樹脂4和聚合物泡沫5的含有磁性樹脂的聚合物泡沫6, W及覆蓋含有磁性樹脂的聚合 物泡沫6的外皮7組成。磁性樹脂4W層狀形成于聚合物泡沫5的乘坐表面的一部分。優選的 是，將磁性傳感器3固定在支撐車輛座椅的底座8上。如果是汽車，則將底座8固定于車體(未 在圖中顯示）。
[0045] 圖2示出了由磁性樹脂4和聚合物泡沫5組成的本發明的含有磁性樹脂的聚合物泡 沫6的透視圖，且其還示出了底座8和安裝在底座8上的磁性傳感器3。磁性樹脂4設置于人落 座時最容易接收變形的聚合物泡沫的最上部。圖2未示出存在于含有磁性樹脂的聚合物泡 沫6上的外皮7。外皮7通常由皮革、織物、合成樹脂等制成，但不限于此。
[0046] 磁性樹脂4中分散有磁性填料，其通過磁化法或其他方法而具有磁性。當人坐在乘 坐部分1上時，含有磁性樹脂的聚合物泡沫6變形并從而改變了磁場。通過磁性傳感器3檢測 磁場的改變W檢查是否有人坐在座椅上。在上述圖1和圖2中，含有磁性樹脂4的聚合物泡沫 6存在于人坐的臀部附近，檢測到人乘坐，且例如未系安全帶時，可發出警告。此外，可將含 有磁性樹脂的聚合物泡沫6用于接觸人的背部的靠背部分2,運種情況可檢測人的乘坐姿 勢。
[0047] 根據本發明，聚合物泡沫5的泡孔平均直徑是受控制的。具體而言，聚合物泡沫在 磁性樹脂和聚合物泡沫之間的界面附近的泡孔平均直徑必須小于聚合物泡沫中央部分的 泡孔平均直徑。如上所述的泡孔平均直徑不同且磁性樹脂的界面附近的泡孔平均直徑較 小，使得聚合物泡沫與磁性樹脂緊密地接觸并增強了它們之間的粘合性，從而在耐久性試 驗時難W發生剝離，提高了穩定性。存在于磁性樹脂附近的泡孔平均直徑可通過下述方法 測定:沿著界面在距離磁性樹脂與聚合物泡沫之間的界面約1毫米的位置處切割聚合物泡 沫，用掃描電子顯微鏡(SEM)(日立科學系統株式會社制，S-3500N)在50倍放大倍數下觀察 斷面獲得圖像，然后通過圖像分析軟件(Ξ谷商事株式會社制，WinROOF)測定所需范圍的泡 孔直徑，算出聚合物泡沫的泡孔平均直徑。聚合物泡沫中央部分周圍的泡孔平均直徑通過 下述方法測定:沿著磁性樹脂在距離磁性樹脂和聚合物泡沫之間的界面約5厘米的位置處 切割聚合物泡沫，并將其按照磁性樹脂附近的泡孔平均直徑的測定中提及的同樣的方法處 理。
[0048] 如上所述具有不同泡孔平均直徑的聚合物泡沫的制備可通過許多方法完成。例 如，當制備磁性樹脂時，通過將一元醇一一特別是具有末端烷基基團的一元醇一一配制成 磁性樹脂的原料W增強磁性樹脂附近的疏水性，即降低磁性樹脂的含水率，W使發泡后泡 孔尺寸更小且更細密。此外，其還可通過將磁性樹脂預加熱，并在制備聚合物泡沫時將其置 于用于聚合物泡沫的模具中，使磁性樹脂表面的含水率降低，泡孔更小且更細密。
[0049] 聚合物泡沫的磁性樹脂附近的泡孔平均直徑可合適地為100至400微米、優選為 150至350微米，聚合物泡沫中央部分的泡孔平均直徑可為300至450微米、優選為330至400 微米。兩者的泡孔平均直徑之差不小于20微米，優選為30至250微米。
[0050] 磁性樹脂4的厚度優選為0.5至20毫米，更優選為1.0至5.0毫米。若磁性樹脂的厚 度小于0.5毫米，則磁性填料的添加量不足而傳感器的精度惡化;反之若大于20毫米，則有 變得容易感到磁性樹脂的異物感的傾向。
[0051 ] 磁性樹脂
[0052] 本說明書中使用的術語"磁性樹脂"意指一種磁性填料(具有磁性的無機填料)分 散于其中的樹脂。
[0053] 磁性填料通常包括稀±類、鐵類、鉆類、儀類或氧化物類填料，其中任一種即可。優 選稀±類磁性填料，因為其顯示了高磁性，但不限于此。更優選欽類磁性填料。磁性填料的 形狀并無特別限定，可為球形、扁平形、針形、柱形或不定形的任一種。磁性填料的平均粒徑 可為0.02至500微米，優選0.1至400微米，更優選0.5至300微米。如果其平均粒徑小于0.02 微米，則磁性填料的磁性性能變差;而如果其平均粒徑大于500微米，則磁性樹脂的機械性 能(脆性)變差。
[0054] 可先將磁性填料磁化，然后將其引入至樹脂中，但是由于可容易地控制磁性填料 的極性且可容易地進行磁性檢測，因此優選先將磁性填料引入至樹脂中，然后將其磁化。
[0055] 用于磁性樹脂的樹脂可為普通樹脂，優選使用熱塑性彈性體、熱固性彈性體或其 混合物。熱塑性彈性體的實例為苯乙締類熱塑性彈性體、聚締控類熱塑性彈性體、聚氨醋類 熱塑性彈性體、聚醋類熱塑性彈性體、聚酷胺類熱塑性彈性體、聚下二締類熱塑性彈性體、 聚異戊二締類熱塑性彈性體、氣橡膠類熱塑性彈性體等。熱固性彈性體的實例為二締類合 成橡膠，如聚異戊二締橡膠、聚下二締橡膠、苯乙締-下二締橡膠、聚氯下二締橡膠、下臘橡 膠和乙締-丙締橡膠等;非二締類合成橡膠，如乙締-丙締橡膠、下基橡膠、丙締酸醋橡膠、聚 氨醋橡膠、氣橡膠、娃橡膠和氯醇橡膠等;及天然橡膠等。其中，優選熱固性彈性體，運是因 為它可長期使用且期間可抑制磁性樹脂的損傷或疲勞。更優選的是聚氨醋彈性體(也稱聚 氨醋橡膠)或娃彈性體(也稱娃橡膠）。
[0056] 優選樹脂可為聚氨醋彈性體或娃彈性體。在聚氨醋彈性體的情況下，將含有活性 氨的化合物與磁性填料混合，向其中加入異氯酸醋組分并混合形成混合物溶液。此外，聚氨 醋彈性體還可通過下述方法制備:將異氯酸醋組分與磁性填料混合，向其中加入含有活性 氨的化合物并混合形成混合物溶液。將所得混合物溶液傾倒至已用脫模劑處理的模具中， 然后加熱至固化溫度w固化，從而獲得聚氨醋彈性體。在娃彈性體的情況下，在娃彈性體的 前體中加入磁性填料并混合，隨后將其加熱W固化，從而獲得娃彈性體。當形成混合物溶液 時，如果需要，可向其加入溶劑。
[0057] 此處用于聚氨醋彈性體的異氯酸醋組分和含有活性氨的化合物在下文中列舉。根 據本發明，如上所述，由于需要使磁性樹脂和聚合物泡沫之間的界面附近的泡孔平均直徑 較小，可將一元醇作為含有活性氨的化合物的一部分來配制。
[0058] 異氯酸醋組分不受限制且可為聚氨醋領域中公知的化合物。異氯酸醋組分的實例 為芳族二異氯酸醋，如2,4-甲苯二異氯酸醋、2,6-甲苯二異氯酸醋、2,2'-二苯基甲燒二異 氯酸醋、2，4 二苯基甲燒二異氯酸醋、4，4 二苯基甲燒二異氯酸醋、1，5-糞二異氯酸醋、 對苯二異氯酸醋、間苯二異氯酸醋、對苯二甲基二異氯酸醋和間苯二甲基二異氯酸醋等;月旨 族二異氯酸醋，如亞乙基二異氯酸醋、2，2，4-Ξ甲基六亞甲基二異氯酸醋和1，6-己二異氯 酸醋等;脂環族二異氯酸醋，如1,4-環己燒二異氯酸醋、4,4'-二環己基甲燒二異氯酸醋、異 佛爾酬二異氯酸醋和降冰片燒二異氯酸醋等。所述化合物可單獨使用也可混合兩種W上而 使用。此外，所述異氯酸醋可通過氨基甲酸乙醋改性、脈基甲酸醋改性、縮二脈改性或異氯 脈酸醋改性等進行改性。
[0059] 含有活性氨的化合物可為在聚氨醋領域中常用的化合物。實例為聚酸多元醇，如 聚下二醇、聚丙二醇、聚乙二醇和環氧丙烷與環氧乙燒的共聚物等；聚醋多元醇，如聚己二 酸下二醇醋、聚己二酸乙二醇醋和3-甲基-1,5-戊燒己二酸醋（3-methyl-l，5-pentane adipate);聚醋聚碳酸醋多元醇，如聚醋二醇（如聚己內醋多元醇和聚己內醋）與碳酸亞燒 基醋的反應產物;通過使碳酸亞乙醋與多元醇反應形成反應混合物，隨后使該反應混合物 與有機二簇酸反應而獲得的聚醋聚碳酸醋多元醇;通過使多徑基化合物與碳酸芳基醋的醋 交換反應而獲得的聚碳酸醋多元醇等。含有活性氨的化合物可單獨使用也可兩種W上組合 使用。
[0060] 除上述高分子量的多元醇組分之外，含有活性氨的化合物還可包括低分子量多元 醇組分，如乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-下二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、1，4-環己 燒二甲醇、3-甲基-1,5-戊二醇、二乙二醇、Ξ乙二醇、1,4-雙（2-徑基乙氧基）苯、Ξ徑甲基 丙烷、丙Ξ醇、1，2,6-己Ξ醇、季戊四醇、四徑甲基環己燒、甲基葡糖巧、山梨糖醇、甘露醇、 半乳糖醇、薦糖、2,2,6,6-四（徑甲基)環己醇和Ξ乙醇胺等；W及低分子量的多元胺，如乙 二胺、甲苯二胺、二苯基甲燒二胺和二亞乙基Ξ胺等。運些化合物可單獨使用也可兩種W上 組合使用。還可向其中混合多元胺，所述多元胺包括4,4'-亞甲基雙(鄰氯苯胺）（M0CA)、2， 6-二氯對苯二胺、4,4'-亞甲基雙(2,3-二氯苯胺）、3,5-雙（甲硫基)-2,4-甲苯二胺、3,5-雙 (甲硫基)-2，6-甲苯二胺、3，5-二乙基甲苯-2，4-二胺、3，5-二乙基甲苯-2，6-二胺、丙二醇- 雙(對氨基苯甲酸醋）、聚氧亞下基-雙(對氨基苯甲酸醋）、1,2-雙(2-氨基苯硫基）乙燒、4， 4'-二氨基-3,3'-二乙基-5,5'-二甲基二苯基甲燒、N，N'-二仲下基-4,4'-二氨基二苯基甲 燒、4,4'-二氨基-3,3二乙基二苯基甲燒、4,4'-二氨基-3,3 '-二乙基-5,5二甲基二苯 基甲燒、4,4'-二氨基-3,3'-二異丙基-5,5'-二甲基二苯基甲燒、4,4'-二氨基-3,3'，5,5'- 四乙基二苯基甲燒、間苯二甲胺、N，N'-二仲下基對苯二胺、間苯二胺W及對苯二甲胺等。
[0061] 配制在磁性樹脂中的一元醇組分可為聚氨醋領域中公知的一元醇，但是在本發明 中尤其適合使用具有末端烷基的一元醇。可W認為如果使用具有末端烷基的一元醇，則磁 性樹脂具有高疏水性且在制備聚合物泡沫時水發泡變得困難，從而使聚合物泡沫的磁性樹 脂附近的泡孔平均直徑小于聚合物泡沫中央部分的泡孔平均直徑。術語"末端烷基"意指在 一元醇不含徑基的一端含有烷基，且烷基和徑基之間也可存在不阻礙反應的多種基團。
[0062] -元醇組分，特別是具有末端烷基的一元醇，為本領域技術人員公知的一元醇，如 甲醇、乙醇、正丙醇和異丙醇等簡單的醇，或具有下面通式（1)的（聚)亞烷基二醇單烷基酸：
[0063] R廣(〇CH2CHR2)n-〇H (1)
[0064] (其中化表示甲基、乙基、丙基、T基、芳基和取代的芳基，R2表示氨原子或甲基，η為 1至5的整數），具體而言例如二乙二醇單乙酸、二乙二醇單甲酸、二丙二醇單乙酸、二丙二醇 單甲酸、2-甲氧基乙醇、乙二醇單乙酸、乙二醇單下酸、二乙二醇單叔下基酸、乙二醇單苯 酸、二乙二醇單下酸、Ξ乙二醇單下酸和聚乙二醇單對異辛基苯基酸。一元醇組分還可為簇 酸與氧化締控加成的產物，例如氧化締控與簇酸（如乙酸、丙締酸、甲基丙締酸等）的加成 物。此外，還可使用具有聚二甲基硅氧烷結構的末端為徑基的一端有反應性的聚硅氧烷。
[00化]在聚氨醋原料中一元醇的配制量可為0.1至1. Omeq/g，優選為0.2至0.8meq/g，基 于聚氨醋原料的總量計。如果一元醇組分的配制量小于O.lmeq/g，則無法實現對聚合物泡 沫的磁性樹脂附近的泡孔平均直徑的控制。如果其大于l.Omeq/g，則難W獲得固化的聚合 物泡沫。
[0066] 磁性樹脂中的磁性填料的量可為1至450重量份，優選為2至400重量份，基于100重 量份的樹脂計。小于1重量份則難W檢測磁性變化，大于450重量份則樹脂變脆等而不能獲 得所需性能。
[0067] 在本發明中，還可使用雙面膠帶或粘合劑將磁性樹脂粘合至聚合物泡沫，但優選 通過自粘使其與聚合物泡沫一體化。如果其為自粘，則磁性樹脂不容易從聚合物泡沫剝離 并顯示優異的耐久性。由于磁性樹脂是柔性的，因此含有磁性樹脂的聚合物泡沫是柔軟的 并顯示良好的乘坐舒適性。
[0068] 磁性樹脂可為不具有任何泡孔的非泡沫，但從提高穩定性、磁性傳感器的精度方 面，此外從輕量化方面出發，也可為具有泡孔的泡沫。該泡沫可使用一般的樹脂泡沫，但是 考慮到其物理性質如壓縮永久變形等則優選熱固性樹脂泡沫。熱固性樹脂泡沫可為聚氨醋 樹脂泡沫、娃樹脂泡沫等，但更優選聚氨醋樹脂泡沫。聚氨醋樹脂泡沫中可使用如上所述的 異氯酸醋組分和含有活性氨的化合物。
[0069] 在本發明中，磁性樹脂的周邊部分可通過密封材料密封，只要其不使磁性樹脂的 柔性劣化即可。當設置密封材料時，不能夠通過在磁性樹脂中使用一元醇等來控制泡孔平 均直徑，但可W通過其他方法(例如，密封材料的預加熱等)來控制泡孔平均直徑。密封材料 可為熱塑性樹脂、熱固性樹脂或其混合物。熱塑性樹脂包括苯乙締類熱塑性彈性體、聚締控 類熱塑性彈性體、聚氨醋類熱塑性彈性體、聚醋類熱塑性彈性體、聚酷胺類熱塑性彈性體、 聚下二締類熱塑性彈性體、聚異戊二締類熱塑性彈性體、氣化物類熱塑性彈性體、乙締-丙 締酸乙醋共聚物、乙締-乙酸乙締醋共聚物、聚氯乙締、聚偏二氯乙締、氯化聚乙締、氣樹脂、 聚酷胺、聚乙締、聚丙締、聚對苯二甲酸乙二醇醋、聚對苯二甲酸下二醇醋、聚苯乙締、聚下 二締等。熱固性樹脂包括二締類合成橡膠，如聚異戊二締橡膠、聚下二締橡膠、苯乙締-下二 締橡膠、聚氯下二締橡膠和丙締臘下二締橡膠等;非二締類合成橡膠，如乙締-丙締橡膠、乙 締-丙締-二締橡膠、下基橡膠、丙締酸醋橡膠、聚氨醋橡膠、氣橡膠、娃橡膠和氯醇橡膠;天 然橡膠;聚氨醋樹脂;娃樹脂;環氧樹脂等。當密封材料為所述熱塑性樹脂、熱固性樹脂或其 混合物時，其可適合W膜的形式使用。所述膜可為層壓膜、金屬錐(例如侶錐)或具有氣相沉 積膜的膜，所述具有氣相沉積膜的膜由其上氣相沉積金屬的膜組成。密封材料具有抑制磁 性樹脂中磁性填料生誘的效果。
[0070] 變形檢測傳感器的制造方法
[0071] 本發明還提供一種制造變形檢測傳感器的方法，其包括下述步驟：
[0072] 將磁性填料分散至樹脂前體溶液中的步驟，
[0073] 將所述樹脂前體溶液固化W制備磁性樹脂的步驟，
[0074] 將所述磁性樹脂預先加熱(預加熱)的步驟，
[0075] 將所述磁性樹脂置于一種用于聚合物泡沫的模具中的步驟，
[0076] 將聚合物泡沫原料注入所述模具中發泡，使磁性樹脂與聚合物泡沫一體化的步 驟，從及
[0077] 使含有磁性樹脂的聚合物泡沫與磁性傳感器結合的步驟，其中所述磁性傳感器檢 測由含有磁性樹脂的聚合物泡沫的變形引起的磁性變化。
[0078] 磁性樹脂可通過將磁性填料混合至包含一元醇組分的樹脂前體溶液中并在容器 中反應然后形成樹脂而制備。當磁性樹脂由聚氨醋制成時，可W通過將上述一元醇組分配 制至樹脂前體溶液中而控制泡孔平均直徑。
[0079] 接著，將獲得的磁性樹脂預先加熱(預加熱），然后將其配置到用于聚合物泡沫的 模具中，將聚合物泡沫原料傾倒至該模具中發泡，使磁性樹脂與聚合物泡沫一體化。當將磁 性樹脂置于用于聚合物泡沫的模具中時，若將磁體預先置于模具內，利用磁性樹脂被磁體 吸引的性能而進行配置，則可容易地進行配置。可將磁體預先放置在配置磁性樹脂的地方， 或在模具外通過強磁體進行操作。除了使用磁體之外，還可W通過使用雙面膠帶或粘合劑 粘附而進行磁性樹脂的配置。
[0080] 聚合物泡沫
[0081] 聚合物泡沫可通過使聚合物泡沫原液發泡而獲得。聚合物泡沫可為普通樹脂泡 沫，其中優選熱固性樹脂泡沫，如聚氨醋樹脂泡沫或娃樹脂泡沫。在聚氨醋樹脂泡沫的情況 下，原液通常包括多異氯酸醋組分、多元醇和含有活性氨的化合物如水。此處可W使用的多 異氯酸醋組分和含有活性氨的化合物在下文中列舉。
[0082] 多異氯酸醋組分可無特別限定地使用在聚氨醋領域中公知的化合物。多異氯酸醋 組分的實例為芳族二異氯酸醋，如2,4-甲苯二異氯酸醋、2,6-甲苯二異氯酸醋、2,2'-二苯 基甲燒二異氯酸醋、2,4'-二苯基甲燒二異氯酸醋、4,4'-二苯基甲燒二異氯酸醋、1,5-糞二 異氯酸醋、對苯二異氯酸醋、間苯二異氯酸醋、對苯二甲基二異氯酸醋、間苯二甲基二異氯 酸醋等。其還可為二苯基甲燒二異氯酸醋(粗MDI)的多核化合物。還可為脂族二異氯酸醋， 如亞乙基二異氯酸醋、2,2,4-Ξ甲基六亞甲基二異氯酸醋和1,6-己二異氯酸醋等；脂環族 二異氯酸醋，如1,4-環己燒二異氯酸醋、4,4'-二環己基甲燒二異氯酸醋、異佛爾酬二異氯 酸醋、降冰片燒二異氯酸醋等。運些可單獨使用也可兩種W上組合使用。此外，異氯酸醋可 通過氨基甲酸乙醋改性、脈基甲酸醋改性、縮二脈改性或異氯脈酸醋改性等進行改性。
[0083] 含有活性氨的化合物可為在聚氨醋領域中通常使用的化合物。實例為聚酸多元 醇，如聚四亞甲基酸二醇、聚丙二醇、聚乙二醇和環氧丙烷與環氧乙燒的共聚物；聚醋多元 醇，如聚己二酸下二醇醋、聚己二酸乙二醇醋和3-甲基-1，5-戊燒己二酸醋等；聚醋聚碳酸 醋多元醇，如聚醋二醇（如聚己內醋多元醇或聚己內醋）與碳酸亞烷基醋的反應產物;通過 使碳酸亞乙醋與多元醇反應形成反應混合物，隨后使該反應混合物與有機二簇酸反應而獲 得的聚醋聚碳酸醋多元醇;通過使多徑基化合物與碳酸芳基醋的醋交換而獲得的聚碳酸醋 多元醇;聚合物多元醇，其為聚合物微粒分散的聚酸多元醇等。含有活性氨的化合物可單獨 使用也可兩種W上組合使用。含有活性氨的化合物的具體實例可使用Ξ井化學株式會社制 的商品（例如EP 3028、EP 3033、EP 828、POP 3128、POP 3428和POP 3628)等。
[0084] 當制備聚合物泡沫時，可使用其他組分，如交聯劑、泡沫穩定劑、催化劑等，對其種 類無特別限定。
[0085] 交聯劑可包括Ξ乙醇胺、二乙醇胺等。泡沫穩定劑可包括購自Dow Corning Toray 株式會社制的5。-2962、51?-274(：、29691'等。催化劑的實例可列舉0曰6(3〇331^￥(八1' Products Japan株式會社制），Toyocat ET、SPF2、MR(東曹株式會社制）等。
[0086] 此外，如果需要，還可合適地使用添加劑，如水、調色劑、阻燃劑等。
[0087] 阻燃劑的實例為大八化學株式會社制的CR 530或CR 505。
[00則變形檢測傳感器
[0089] 可將如上獲得的含有磁性樹脂的聚合物泡沫與磁性傳感器結合而獲得本發明的 變形檢測傳感器。在本發明的變形檢測傳感器中，聚合物泡沫由于人落座而變形，磁場因此 改變。通過磁傳感器檢測磁性改變W檢測人的落座。在本發明中，由于磁性樹脂和聚合物泡 沫之間的粘合度很高，磁性樹脂可容易地隨著聚合物泡沫變形，并且可變形較大，從而提高 檢測靈敏度。
[0090] 在本發明的變形檢測傳感器的制造方法中，磁性樹脂可存在于聚合物泡沫的上表 面或下表面。磁性樹脂還可存在于聚合物泡沫中或內部。
[0091] 磁性傳感器可為常用于檢測磁性變化的傳感器中的任意一種，例如磁阻元件(例 如，半導體化合物磁阻元件、各向異性磁阻元件(AMR)、巨磁阻元件(GMR)或隧道磁阻元件 (TMR))、霍爾元件、電感器、MI元件、磁通口傳感器等。霍爾元件是優選的，運是因為其更廣 泛地具有優異的靈敏度。
[0092] 此外，可將本發明的變形檢測傳感器用于除了車輛的緩沖墊之外的用途，如機器 人的手或皮膚、床等的表面壓力分布、路面狀況或輪胎的空氣壓力、活體的運動狀態(例如 運動捕捉、呼吸狀態、肌肉的放松狀態等）、禁區的侵入、滑動口的異物。
[0093] 實施例
[0094] 基于下述實施例進一步說明本發明，然而，本發明不限于所述實施例。
[00巧]實施例1
[00%] 磁性樹脂的制備
[0097]向反應容器中裝入68.2重量份的多元醇A(聚丙二醇，徑值為56,官能度為3;旭硝 子株式會社制，Excenol 3030)和17.0重量份的多元醇B(聚丙二醇，徑值為56,官能度為2; 旭硝子株式會社制，Excenol 2020)并在攬拌下減壓脫水1小時。然后將反應容器內轉換為 氮氣氣氛。接著，向反應容器中加入14.8重量份的甲苯二異氯酸醋(2,4構型= 80% 井化 學株式會社制，商品名為Cosmonate Τ-80)并在反應容器內的溫度保持在80°C反應5小時而 合成具有末端異氯酸醋基團的預聚物A(NC0% =3.58%)。
[0098] 然后，將59.6重量份的甲苯加入下述混合物：15.0重量份的多元醇A、4.2重量份的 正丙醇(化calai Tesque株式會社制）和0.25重量份的辛酸鉛(東榮化工株式會社制，商品 名為BTT-24)的混合物，向其中加入357.6重量份的欽類填料(NdFeB磁性粉末;Molycorp Magnequench株式會社制，商品名為MQP-14-12;平均粒徑為15微米），W制備填料分散液。向 該填料分散液中，加入100重量份的所述預聚物A并使用自轉公轉攬拌機(Thinky公司制)進 行混合并進行脫泡。用社漉(nip roller)將反應溶液的厚度調節至1.5毫米。然后在60°C下 進行18小時的固化而獲得磁體填料分散樹脂。然后使用磁化設備(玉川制作所制化2.0T下 將所得的該磁性填料分散樹脂磁化而獲得磁性樹脂。
[0099] 含有磁性樹脂的聚合物泡沫的制備
[0100] 接著，在攬拌下將60.0重量份的聚丙二醇（Ξ井化學株式會社制，商品名為EP- 3028;徑值28)、40.0重量份的聚合物多元醇(Ξ井化學株式會社制，商品名為POP-3128;徑 值28)、2.0重量份的二乙醇胺(Ξ井化學株式會社制）、3.0重量份的水、1.0重量份的泡沫穩 定劑(Dow Corning Toray株式會社制，商品名為SF-2962)和0.5重量份的胺催化劑(Air Products Japan株式會社制，商品名為化bco 3化V)混合而獲得混合液A，將溫度調節至23 °C。此外，將甲苯二異氯酸醋和粗MDI的80/20(重量比）的混合物(立井化學株式會社制，商 品名為TM-20; NC0 % = 44.8 % )調溫至23 °C而獲得混合液B。
[0101] 將所述磁性樹脂切成50 mimp并將其在100°C下預先加熱1小時。將預加熱后的 所述磁性樹脂置于長寬各400mm、厚度為70mm的模具的腔內的特定位置中，并將模具溫度調 節至62°C。使用高壓發泡機通過使混合液A與混合液B混合W使NC0指數=1.0而獲得的原液 傾倒至模具中，然后在62Γ的模具溫度下發泡并固化5分鐘，獲得包含磁性樹脂的聚合物泡 沫。對聚合物泡沫進行如下文中說明的下述測定:磁性樹脂與聚合物泡沫之間的界面附近 的泡孔平均直徑、該聚合物泡沫中央部分的泡孔平均直徑、泡孔平均直徑之差、平均磁通量 密度變化(高斯)和性能穩定性（％ )。結果示于表1。
[。…。泡孔平均直徑
[0103] 通過掃描電子顯微鏡(SEM)(日立科學系統株式會社制，商品名為S-3500N)在50倍 放大倍數下觀察聚合物泡沫和磁性樹脂的界面附近的聚合物泡沫部分的橫截面(距離界面 1毫米)和聚合物泡沫中央部分的橫截面(距離界面5厘米)而獲得圖像，然后通過圖像分析 軟件(Ξ谷商事柱式會社制，WinROOF)測定所需范圍的泡孔直徑，算出泡孔平均直徑。此外， 泡孔平均直徑之差通過下式計算：
[0104] 泡孔直徑之差=(中央部分的泡孔平均直徑)-(界面附近的泡孔平均直徑）
[01化]結果示于表1。
[owy 平均磁通量密度變化
[0107]將具有3:0 mm(p的壓力壓頭在5〇kPa的壓力下施用在含有磁性樹脂的聚合物泡 沫中屯、部分并進行500,000次耐久性試驗。將霍爾元件(旭化成電子有限公司制，商品名為 EQ-430L)粘合至丙締酸板上，然后將其粘合至與進行耐久性試驗的含有磁性樹脂的聚合物 泡沫中磁性樹脂一面相反的聚合物泡沫的表面。將具有30 mm<p的壓力壓頭在lOkPa的壓 力下施加在磁性樹脂的中央部分，通過霍爾元件輸出電壓的變化而獲得磁通量密度變化 (高斯）。將磁通量密度變化的檢測進行10次，取其平均值為平均磁通量密度變化。此外，測 定在20°C的溫度下進行。
[0刪性能穩定性
[0109] 磁通量密度變化的分布根據下式求得，值為性能穩定性（％ )。
[0110]
[0111] 實施例2至5和比較例1至2
[0112] 按照與實施例1同樣的方法制備含有磁性樹脂的聚合物泡沫，使用表1中的條件， 并按照與實施例1同樣的方法測定聚合物泡沫的泡孔平均直徑、磁通量密度變化和性能穩 定性，結果示于表1。表1還示出了磁性樹脂的NC0指數和一元醇含量。
[0113] 表1
[0114]
[0116] 由表1顯示，本發明的實施例在耐久性試驗之后的磁通量密度變化(高斯)和性能 穩定性方面是優異的。實施例2具有增加的一元醇含量且磁性樹脂和聚合物泡沫之間的界 面附近的泡孔平均直徑減小，性能穩定性略微增強。實施例3顯示了減少的一元醇含量且磁 性樹脂和聚合物泡沫之間的界面附近的泡孔平均直徑略微增加，性能穩定性略微降低。實 施例4未使用一元醇但使用了在80°C下預加熱3個小時的磁性樹脂。磁性樹脂和聚合物泡沫 之間的界面附近的泡孔平均直徑略微變大。因此，性能穩定性略微降低且磁通量變化由于 自粘而輕微地降低。實施例5未使用一元醇且磁性樹脂在120°C下預加熱了 0.5個小時。其顯 示了磁性樹脂和聚合物泡沫的界面附近略微增大的泡孔平均直徑。因此，性能穩定性略微 降低且磁通量變化由于自粘而略微降低。比較實施例1未預加熱磁性樹脂，磁性樹脂和聚合 物泡沫的界面附近的泡孔平均直徑更大，從而導致性能穩定性劣化。
[0117] 工業應用
[0118] 本發明的變形檢測傳感器可用于車輛的座椅并具有優異的耐久性W便承受長時 間的使用。此外，本發明的變形檢測傳感器在耐久性試驗后難w發生剝離，具有優異的穩定 性。
[0119] 附圖標記說明
[0120] 1乘坐部分
[0121] 2靠背部分
[0122] 3磁性傳感器
[0123] 4磁性樹脂
[0124] 5聚合物泡沫
[0125] 6含有磁性樹脂的聚合物泡沫
[0126] 7 外皮
[0127] 8 底座
【主權項】
1. 一種變形檢測傳感器，其包括： 含有磁性樹脂的聚合物泡沫，其包括磁性樹脂和聚合物泡沫，所述磁性樹脂包含磁性 填料，所述聚合物泡沫包括所述磁性樹脂，和 磁性傳感器，其檢測由含有磁性樹脂的聚合物泡沫的變形引起的磁性變化， 其中所述聚合物泡沫在所述磁性樹脂和所述聚合物泡沫之間的界面附近的泡孔平均 直徑小于聚合物泡沫中央部分的泡孔平均直徑。2. 根據權利要求1所述的變形檢測傳感器，其中所述聚合物泡沫在所述磁性樹脂和所 述聚合物泡沫之間的界面附近的泡孔平均直徑與聚合物泡沫中央部分的泡孔平均直徑之 差不小于30微米。3. 根據權利要求1或2所述的變形檢測傳感器，其中所述磁性樹脂和所述聚合物泡沫由 聚氨酯制成。4. 根據權利要求1至3中任一項所述的變形檢測傳感器，其中形成所述磁性樹脂的聚氨 酯包括一元醇組分。5. 根據權利要求4所述的變形檢測傳感器，其中所述一元醇組分為具有末端烷基的一 元醇。6. 根據權利要求4或5所述的變形檢測傳感器，其中所述一元醇組分相對于全部的聚氨 酯原料含量為〇· 1至1 .Omeq/g。7. 根據權利要求1至6中任一項所述的變形檢測傳感器，其中所述磁性樹脂和所述聚合 物泡沫通過自粘而粘合。8. 根據權利要求1至7中任一項所述的變形檢測傳感器，其中所述含有磁性樹脂的聚合 物泡沫為用于車輛的緩沖墊，檢測的變形為人的落座狀態。9. 一種制造變形檢測傳感器的方法，其包括下述步驟： 將磁性填料分散至樹脂前體溶液中的步驟， 將所述樹脂前體溶液固化以形成磁性樹脂的步驟， 將所述磁性樹脂預先加熱的步驟， 將所述磁性樹脂置于一種用于聚合物泡沫的模具中的步驟， 將聚合物泡沫原料傾倒至所述模具中發泡，使磁性樹脂與聚合物泡沫一體化的步驟， 和 使含有磁性樹脂的聚合物泡沫與磁性傳感器結合的步驟，其中所述磁性傳感器檢測由 含有磁性樹脂的聚合物泡沫的變形引起的磁性變化。10. 根據權利要求9所述的制造變形檢測傳感器的方法，其中所述磁性樹脂和所述聚合 物泡沫由聚氨酯制成且所述樹脂前體溶液包含一元醇組分。11. 根據權利要求9或10所述的制造變形檢測傳感器的方法，其中所述一元醇組分為具 有末端烷基的一兀醇。12. 根據權利要求10或11所述的制造變形檢測傳感器的方法，其中所述一元醇組分相 對于全部的聚氨酯原料含量為〇. 1至1 .〇meq/g。13. 根據權利要求9所述的制造變形檢測傳感器的方法，其中所述磁性樹脂的預加熱在 70至130°C的溫度下進行0.25至4個小時。14. 根據權利要求9至13中任一項所述的制造變形檢測傳感器的方法，其中所述磁性樹 脂和所述聚合物泡沫通過自粘而粘合。
【文檔編號】G01B7/24GK106066151SQ201610245311
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月19日 公開號201610245311.3, CN 106066151 A, CN 106066151A, CN 201610245311, CN-A-106066151, CN106066151 A, CN106066151A, CN201610245311, CN201610245311.3
【發明人】福田武司, 太田貴啟
【申請人】東洋橡膠工業株式會社