JP2004176059A

JP2004176059A - 椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物

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Publication number: JP2004176059A
Application number: JP2003382930A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Iseya; 哲生伊勢谷
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2023-11-12
Also published as: JP4480984B2

Abstract

【課題】表面光沢が良好で、かつ強度に優れたメタリック調の椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物を提供する。
【解決手段】（ａ）溶融状態から結晶化する際の温度（Ｔｃ）が、１８０〜２１０℃のポリアミド樹脂３２〜８４．８重量％に（ｂ）無機補強材１５〜６５重量％、（ｃ）平均粒径１０〜９０μｍの金属粉末０．２〜３重量％を添加してなることを特徴とする椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物、該樹脂組成物を用いてなる椅子部品。
【選択図】選択図なし。

Description

本発明は、椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物に関する。詳細には光沢、機械的強度に優れた椅子脚に好適なメタリック調ポリアミド樹脂組成物に関する。

ポリアミド樹脂はその成形性と優れた機械的性質を有することから、特に構造部品、電機部品、自動車部品等に射出成形体の形で利用されている。特にポリアミド６６／６及びポリアミド６／６６の共重合体及びポリマーブレンドにガラス繊維を添加して強化したものは、成形品の外観を要求される分野では広く用いられている。例えば、オフィス家具の分野で椅子用の樹脂材料として、特に椅子脚の樹脂材料として、機械的強度の観点から、ガラス繊維等の無機補強材を添加した強化ポリアミド系樹脂が好適に用いられている。
近年、特にオフィス家具の椅子分野に於いては、脚のデザインが重要視され、従来のリブ構造を有した複雑な形状の樹脂脚から、リブ構造を有さない厚肉で単純な形状、且つ細身で美麗な形状の樹脂脚が望まれる傾向がある。更に加えて、高級感をだすために、樹脂脚に金属感（メタリック調）を望む市場ニーズも高い。しかしながら、椅子部品に要求される充分な機械的強度を有し、且つ厚肉でも表面が平滑で良好なメタリック調の外観を有するポリアミド樹脂組成物は知られていない。

下記特許文献１には、ポリアミド樹脂とガラス繊維との組成物を造粒して得た粒状体に、ポリアミド樹脂とアルミニウム粉との組成物を造粒して得た粒状体を混合してなるメリック調外観を有する成形品の成形材料が開示されている。該樹脂材料は強度、剛性及び耐熱性に優れたメタリック調外観を有するポリアミド樹脂成形品の製造を可能とすると記載されている。
しかしながら、該樹脂組成物では、樹脂厚みが厚い椅子部品において良好なメタリック調を得ることが出来なかった。

また、下記特許文献２には、ポリアミド樹脂、ガラス繊維、金属粉、真珠顔料からなり、且つ真珠顔料を金属粉の１．５倍以上配合してなる樹脂組成物が開示されている。該樹脂組成物は明るいメタリック色調を有し、耐熱老化時の色目保持に優れ、各種用途において有用であると記載されているが、該樹脂組成物では椅子用成形材料としては機械的強度が不充分であった。
いずれの特許文献にも、樹脂厚みが厚い椅子部品用いることができ、良好なメタリック調を得ることができるとの記載もない。
一般に成形品の樹脂厚みが５ｍｍを超える肉厚になると、表面が平滑で良好なメタリック調の外観を有する成形品を得るのが困難になり、未だ厚肉で表面外観が良好なメタリック調を有し、且つ機械的強度も満足する椅子部品に好適な強化ポリアミド樹脂組成物について何ら提案されていないのが現状である。
特許第２７１８０８３号公報特開平１１−２９３１０６号公報

本発明は、表面光沢が良好で、かつ機械的強度にも優れる椅子部品の成形材料に好適に用いられるメタリック調のポリアミド樹脂組成物および該樹脂組成物からなる椅子部品、特に椅子脚を提供することを目的とする。

本発明者は、厚肉の成形品に於いて表面が平滑なメタリック調の外観を発現し、且つ機械的強度に優れるポリアミド樹脂組成物を得るべく、鋭意検討した結果、溶融状態から結晶化する際の温度（Ｔｃ）が特定範囲にあるポリアミド樹脂と無機補強材及び金属粉末を組み合わせた樹脂組成物が有効である事を見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、
［１］（ａ）溶融状態から結晶化する際の温度（Ｔｃ）が、１８０〜２１０℃のポリアミド樹脂３２〜８４．８重量％に、（ｂ）無機補強材１５〜６５重量％、（ｃ）平均粒径１０〜９０μｍの金属粉末０．２〜３重量％を配合してなることを特徴とする椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物、

［２］椅子部品が椅子脚である［１］記載の椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物、
［３］（ｂ）無機補強材が、平均径９〜１４μｍ、アスペクト比２１〜５６のガラス繊維であること特徴とする［１］又は［２］記載の椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物、
［４］（ｃ）平均粒径１０〜９０μｍの金属粉末が、フレーク状のアルミニウム粉末であることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物、

［５］１２０ｔ射出成形機を用いて、金型表面温度８０℃、樹脂温度２８０℃、保圧力４００ｋｇｆ／ｃｍ^２、スクリュー前進速度１００ｍｍ／秒、ゲートサイズ高さ３ｍｍ×幅６ｍｍのサイドゲートにて成形した縦１２０ｍｍ×横８０ｍｍ×厚さ１０ｍｍの平板を用い、該平板の表面積φ４５ｍｍをＪＩＳＺ８７４１に規定される６０°鏡面光沢度測定で測定した時の値が６０以上であることを特徴とする［１］〜［４］のいずれかに記載の椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物。
［６］［１］〜［５］のいずれかに記載の椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物を用いて成形してなる椅子部品、
［７］椅子部品が椅子脚である［５］記載の椅子部品、
である。

本発明は、無機補強材を含むポリアミド樹脂であっても、優れたメタリック調を有するポリアミド樹脂組成物を提供するもので、椅子部品、特に椅子脚などの厚肉成形品であっても表面性状に優れ、良好なメタリック調を有する。また、該ポリアミド樹脂組成物を用いた椅子部品は塗装工程が不要であるために、経済的かつリサイクルが可能な環境負荷の少ないという効果も有する。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられる（ａ）ポリアミド樹脂は、結晶性の脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミドであり、好ましくはポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド６Ｉであるか、またはそれらの中から選ばれる少なくとも二種類以上の共重合体又は、ポリマーブレンドを挙げることができる。これらのポリアミド樹脂のうち、Ｔｃが１８０〜２１０℃、更に好ましくは１８０℃〜１９５℃のポリアミド樹脂である。
本発明で言うＴｃとは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）で測定され、２０℃／分で３００℃まで昇温して、３分間保持した後、１００℃まで降温したときの結晶化のピーク温度で定義される。

該Ｔｃが、２１０℃を超えると、成形品の表面に無機補強材が表れやすくなり、平滑な表面を得るのが困難になる。この現象は、厚肉の成形品（肉厚５ｍｍ以上）を成形した際に顕著になり、該Ｔｃの値が非常に重要となる。
成形品の厚みが薄い場合には、溶融樹脂が型内を流動する際の流速が早く、溶融樹脂が型表面に十分押し付けられながら成形されるため、無機補強材が成形品の表面に表れやすくなり、比較的Ｔｃに関係なく表面平滑な成形品が得られやすく、成形品の厚みが厚い場合には、溶融樹脂の流速が遅くなるため、型表面に十分押し付けられる前に溶融樹脂が固化し、無機補強材が成形品の表面に表れやすくなるものと推測している。

また、該Ｔｃが、１８０℃を下回ると、成形品表面の固化速度が遅くなりすぎ、成形品を突き出す際に成形品の変形が起こり易く、完全に固化するまで待つと成形サイクル時間中の冷却時間が長くなり好ましくない。
本発明に用いられるポリアミド樹脂の分子量は特に規定するものではないが、好ましくは、ぎ酸溶液粘度（ＪＩＳＫ６９３３）１５〜６５、更に好ましくは２０〜６０である。このぎ酸溶液粘度がこの領域より高過ぎると流動性が悪くなり、成形品の表面光沢性が低下する。また低すぎると成形品が脆くなり、十分な強度を保持することが出来ない。
本発明のポリアミド樹脂組成物に含まれるポリアミド樹脂量は、３２〜８４．８重量％が必要であり、４３〜７９．８重量％であることが好ましい。ポリアミド樹脂量量が３２〜８４．８重量％の範囲であれば、表面光沢性が良好で機械強度の点でも充分な成形品が得られる。

本発明に用いられる（ｂ）無機補強材は、一般に使用されるガラス繊維、ガラスフレーク、炭素繊維、金属繊維、タルク、マイカ、未焼成クレー、針状晶のウォラステナイト、酸化亜鉛ウィスカ、不定形の炭カル・シリカ、アパタイト等が使用され、何ら限定を受けるものではないが、機械的強度の観点から、ガラス繊維が好ましく、平均径９〜１４μｍ、アスペクト比２１〜５６のガラス繊維がより好ましい。
（ｂ）無機補強材の配合量は１５〜６５重量％であり、好ましくは２０〜５５重量％である。成形品の強度、剛性、衝撃性の点から（ｂ）無機補強材の配合量は１５重量％以上であることが必要であり、一方、（ｂ）無機補強材の配合量が６５重量％を上回ると、成形時の流動性が悪くなり、無機補強材が成形品の表面に現れ易くなる事によって光沢性が低下し、良好なメタリック調が得られない。

本発明に用いられる（ｃ）金属粉末としては、例えば、銅粉末、ステンレススチール粉末、モリブデン粉末、アルミニウム粉末等が挙げられ、また金属をメッキ等で表面処理した粉末も用いることができる。中でもメタリック調を出し易いという観点から、フレーク状のアルミニウム粉末が好ましい。メタリック調は金属粉末粒径に大きく依存し、メタリック調の出し易さから、平均粒径が１０〜９０μｍの金属粉末であることが必要であり、好ましくは平均粒径４０〜９０μｍである。平均粒径が１０μｍを下回ると、メタリック調の中のギラギラ感が損なわれ、９０μｍを超えるとギラギラ感が強すぎて好ましくない。
金属粉末の配合量は０．２〜３重量％であり、好ましくは０．２〜２重量％、より好ましくは０．２〜０．８重量％である。この範囲を下回ると、良好なメタリック調が得られず、一方この範囲を上回ると成形品の強度、衝撃性などが損なわれる。

また、本発明のメタリック調ポリアミド樹脂組成物を用いて得られた成形品の表面の光沢度、即ち６０度グロス（光沢度）の値は、好ましくは６０以上、より好ましくは７０以上である。本発明において、６０度グロスの測定は、ＦＥ−１２０射出成形機（日精樹脂工業（株）製）を用いて、金型表面温度８０℃、樹脂温度２８０℃、保圧力４００ｋｇｆ／ｃｍ^２、スクリュー前進速度１００ｍｍ/秒、ゲートサイズ高さ３ｍｍ×幅６ｍｍのサイドゲートにて成形した縦１２０ｍｍ×横８０ｍｍ×厚さ１０ｍｍの平板を用い、該平板の表面積φ４５ｍｍをＪＩＳＺ８７４１に規定される６０°鏡面光沢度測定法で測定した。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、その目的を損なわない範囲において、熱安定剤、耐候剤、酸化防止剤、難燃剤、滑剤、離型剤、核剤、無機顔料、染料、エラストマー等を添加する事も可能である。

本発明のメタリック調ポリアミド樹脂組成物は、構成成分の（ａ）ポリアミド樹脂と（ｂ）無機補強材を通常の二軸押出機を使って溶融混練し、無機補強材を添加した（Ａ）強化ポリアミド樹脂組成物を得た後、所定量の(ｃ)金属粉末を配合し、押出し機で溶融混練させて得ることも可能であるが、原料となるポリアミド樹脂の一部に所定量の(ｃ)金属粉末を配合し、押出し機で溶融混練させて（Ｂ）マスターバッチを得ておき、残りの原料となるポリアミド樹脂と（ｂ）無機補強材を通常の二軸押出機を使って溶融混練し、無機補強材を添加した（Ａ）強化ポリアミド樹脂組成物を得た後、その（Ａ）強化ポリアミド樹脂組成物に上記（Ｂ）マスターバッチを添加しドラムブレンダーでブレンドして製造することが無機補強材による金属粉末の損傷を抑えられ、良好なメタリック調を得ることができることから好ましい。原料となるポリアミド樹脂としてポリアミド樹脂混合物を用いる場合は、予めドラムブレンダーを用いてブレンドしておき、そのポリアミド樹脂混合物を使用する。二軸押出機のシリンダー設定温度は２９０℃で、ポリマーをホッパーから投入した。（ｂ）無機補強材はサイドフィードで入れることが好ましい。ポリマー投入部及び無機補強材投入部は、充分Ｎ_２でパージしておくことが好ましい。

本発明の椅子用部品、椅子脚は、通常の椅子用部品、椅子脚の成形に用いられる射出成形法の他にも中空射出成形法、２色成形法、サンドイッチ成形法、射出圧縮成形法、また捨てキャビティを設けた成形法などが適用でき、何ら限定されるものではない。
本発明のポリアミド樹脂組成物で成形した成形品は、メタリック調外観、光沢性、機械的特性に優れたものであり、厚肉部品の椅子用部品に好適である、該部品の中でもオフィス用椅子の脚に特に好適ある。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
（ａ）ポリアミド樹脂
（ａ１）ポリアミド６/ポリアミド６６=９／１（重量比）の共重合体：ぎ酸溶液粘度３５である。アジピン酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩９０ｗｔ％とε−カプロラクタム１０ｗｔ％を通常の溶融重合を行って得た。
（ａ２）ポリアミド６：射出成形用グレード宇部興産（株）製
（ａ３）ポリアミド６６：商品名レオナ１３００旭化成（株）製
（ｂ）ガラス繊維
旭ファイバーグラス（株）社製商品名ＣＳ０３ＪＡ４１６
（ｃ）金属粉末
東洋アルミニウム（株）社製商品名メタックス

＜ポリアミド樹脂組成物の製造方法＞
（ａ１）、（ａ２）、（ａ３）を表中の組成比でドラムブレンダーを用いてブレンドし、ポリアミド樹脂組成物を得た。次いでこれらの樹脂と（ｂ）ガラス繊維を二軸押出機（池貝鉄工社製ＰＣＭ４５）を使って次の条件で溶融混練した。
二軸押出機のシリンダー設定温度２９０℃、スクリュー回転数を１５０ｒｐｍ、ポリマーをホッパーから投入した。（ｂ）ガラス繊維は、Ｃ５（Ｚｏｎｅ５）から樹脂組成物のガラス繊維含有量が１５〜６５ｗｔ％に成るようにサイドフィードで入れた。ポリマー投入部及びガラス繊維投入部は、充分Ｎ_２でパージした。またＣ７（Ｚｏｎｅ７）からベント真空を行った（３００ｍｍＨｇ）。この様にして、無機補強材を添加した（Ａ）強化ポリアミド樹脂組成物を得た。
また、ポリアミド樹脂に２０重量％の(ｃ)金属粉末を配合し、押出し機で溶融混練させて（Ｂ）マスターバッチを得た。
上記（Ａ）強化ポリアミド樹脂組成物と、（Ｂ）マスターバッチを金属粉末が表中の組成になる様に、ドラムブレンダーを用いてブレンドを行い成形用材料を得た。

また、実施例、比較例中のＴｃ測定、評価は次の方法で行った。
（１）結晶化温度（Ｔｃ）の測定
溶融状態から結晶化する際の温度（Ｔｃ）は、押出機より得た無機補強材を添加した（Ａ）強化ポリアミド樹脂組成物を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）（Ｐｙｒｉｓ１ＰＥＲＫＩＮＥＬＭＥＲ社製）を用いて、２０℃／分で３００℃まで昇温して、３分間保持した後、１００℃まで降温したときのピーク温度を結晶化温度（Ｔｃ）とした。

（２）成形品表面外観
ＦＥ−１２０射出成形機（日精樹脂工業（株）製）を用いて、金型表面温度８０℃、樹脂温度２８０℃、保圧力４００ｋｇｆ／ｃｍ^２、スクリュー前進速度１００ｍｍ/秒、ゲートサイズ高さ３×幅６ｍｍのサイドゲートにて成形した縦１２０ｍｍ×横８０ｍｍ×厚さ１０ｍｍの平板を用い、該平板の表面積φ４５ｍｍをＪＩＳＫ８７４１に規定される６０°鏡面光沢度測定法（デジタル変角光沢計：スガ試験機（株）製）で測定した。
メタリック調の判定は目視で行い、○：良好なメタリック調、×：表面光沢が低い又はメタリック調だが良好ではない（ギラギラ感が不足、ギラギラ感が過剰）、の２段階で評価を実施した。

（３）引張り強さ
ＰＳ−４０Ｅ５Ａ射出成形機（日精樹脂工業株式会社製）を用いて、金型表面温度８０℃、樹脂温度２８０℃、保圧力４００ｇｆ／ｃｍ^２、スクリュー前進速度１００ｍｍ／ｓｅｃにて、ＩＳＯ−５２７に規定される試験片１Ａ形を成形し、成形後ただちにダンベル片をアルミ袋内に入れヒートシールを行い密閉し、更に２３℃環境下×４８時間放置させて状態調節したその後、引張り速度５ｍｍ／ｍｉｎにて評価を実施した。また光沢度、引張り強さは、各５回測定した平均値を示した。

（４）冷却時間
（１）成形品表面外観と同じ成形機、金型、成形条件で成形を行った。成形サイクル中の射出時間は２０秒として、冷却時間を変更し正常な成形品が得られる最短の冷却時間を得た。正常な成形品とは、離型時に突き出しピンが成形品へのくい込み、突き破りのない成形品を示す。

[実施例１〜４、比較例１〜２]
表１はポリアミドのマトリックスを構成する組成の影響を示す。表１に示す組成比で得られた成形品を用いて、評価した結果を表１に示す。
外観及び冷却時間を比較する為、（ｂ）ガラス繊維、(ｃ)アルミニウムフレークの配合量、形状は一定とし、（ａ１）共重合体、（ａ２）ポリアミド６、（ａ３）ポリアミド６６の組成比を変更した。実施例１〜４は外観が良好なのに加えて、冷却時間が３０秒未満なのに比べて、比較例１では外観は良好だが、冷却時間が３０秒以上であった。また比較例２はグロスが低かった。

[実施例５〜６、比較例３〜４]
表２はガラス繊維の配合量による影響を示す。表２に示す組成比で得られた成形品を用いて、評価した結果を表２に示す。
外観及び引張り強さを比較する為、（ａ１）共重合体、（ａ２）ポリアミド６、（ａ３）ポリアミド６６の組成比、(ｃ)アルミニウムフレークの配合量、形状は一定とし、（ｂ）ガラス繊維の配合量を変更した。実施例５〜６は外観が良好なのに加えて、引張り強さが１００ＭＰａ以上なのに比べて、比較例３はガラス繊維が少ないために外観は良好だが、引張り強さが１００ＭＰａ未満であった。また比較例４はガラス繊維が多いためグロスが低かった。

[実施例７〜８、比較例５〜７]
表３はアルミニウムフレークの配合量による影響を示す。表３に示す組成比で得られた成形品を用いて、評価した結果を表３に示す。
外観及び引張り強さを比較する為、（ａ１）共重合体、（ａ２）ポリアミド６、（ａ３）ポリアミド６６の組成比、（ｂ）ガラス繊維の配合量、(ｃ)アルミニウムフレークの粒径を一定とし、(ｃ)アルミニウムフレークの配合量を変更した。実施例７〜８は外観が良好なのに比べて、比較例５〜６はアルミニウムフレークの配合量が少ない、又は多いため、良好なメタリック調ではなかった。
またアルミニウムフレークの配合量が１重量％の実施例１と、比較例７とを比較すると、アルミニウムフレークを１重量％配合しても引張り強さの低下はほとんどなかった。

[実施例９〜１０、比較例８〜９]
表４はアルミニウムフレークの粒径による影響を示す。表４に示す組成比で得られた成形品を用いて、評価した結果を表４に示す。
外観を比較する為、（ａ１）共重合体、（ａ２）ポリアミド６、（ａ３）ポリアミド６６の組成比、（ｂ）ガラス繊維の配合量、(ｃ)アルミニウムフレークの配合量を一定とし、(ｃ)アルミニウムフレークの粒径を変更した。実施例９〜１０は外観が良好なのに比べて、比較例８〜９はアルミニウムフレークの粒径が小さい、又は大きいため良好なメタリック調ではなかった。

[実施例１１]
表５に示す樹脂組成で、椅子の５本脚（最大厚さ５０ｍｍ、高さ１２０ｍｍ、最大直径６５０ｍｍ、ゲートサイズ：ディスクゲート厚み３ｍｍ）を１０００ｔの射出成形機を用いて、金型温度８０℃設定、樹脂温度２８０℃、射出圧力８００ｋｇｆ／ｃｍ^２、保圧力４００ｋｇｆ／ｃｍ^２、スクリュー前進速度１００ｍｍ／ｓｅｃにて成形した。
ここで得られた成形品を万能試験機（インストロン社製）を用いて、圧縮速度５ｍｍ／ｍｉｎで圧縮試験を行った。この時に破壊が起こった圧縮強度は２５ｋＮであった。圧縮強度は、３回測定した平均値を示した。評価結果を表５に示す。
この結果から明らかなように、本発明の樹脂組成物で射出成形された椅子の脚は、実用に耐える強度を有する事が分かる。

本発明の椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物で成形した椅子部品、その中でも、特に厚肉部品、具体的にはオフィス用椅子の脚は、メタリック調外観、光沢性、機械的特性に優れたものであり、オフィス用、住宅用部品として好適である。

Claims

（ａ）溶融状態から結晶化する際の温度（Ｔｃ）が、１８０〜２１０℃のポリアミド樹脂３２〜８４．８重量％に、（ｂ）無機補強材１５〜６５重量％、（ｃ）平均粒径１０〜９０μｍの金属粉末０．２〜３重量％を配合してなることを特徴とする椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物。
椅子部品が椅子脚である請求項１記載の椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物。
（ｂ）無機補強材が、平均径９〜１４μｍ、アスペクト比２１〜５６のガラス繊維であること特徴とする請求項１又は２記載の椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物。
（ｃ）平均粒径１０〜９０μｍの金属粉末が、フレーク状のアルミニウム粉末であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物。
１２０ｔ射出成形機を用いて、金型表面温度８０℃、樹脂温度２８０℃、保圧力４００ｋｇｆ／ｃｍ^２、スクリュー前進速度１００ｍｍ/秒、ゲートサイズ高さ３ｍｍ×幅６ｍｍのサイドゲートにて成形した縦１２０ｍｍ×横８０ｍｍ×厚さ１０ｍｍの平板を用い、該平板の表面積φ４５ｍｍをＪＩＳＺ８７４１に規定される６０°鏡面光沢度測定法で測定した時の値が６０以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の椅子部品用メタリック調ポリアミド樹脂組成物を用いて成形してなる椅子部品。
椅子部品が椅子脚である請求項６記載の椅子部品。