JP2021000451A - 車両用シート基材と車両用シート - Google Patents
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Abstract
Description
他の車両用シートとして、発泡ポリプロピレンからなる硬質フォーム部に軟質フォーム部が積層されたものが提案されている(特許文献2)。
また、発泡ポリプロピレンからなる硬質フォーム部を有する車両用シートは、硬質フォーム部を構成する発泡ポリプロピレンが平滑な表面を有するため、発泡ポリプロピレンからなる硬質フォーム部と軟質フォーム部との接着性が弱い問題がある。
さらに、車両用シート基材が硬質発泡体からなるものも、発泡ポリプロピレンからなる硬質フォーム部を有するものも、何れも基材部分が硬質からなるために車両用シートは底突き感があり、クッション性が損なわれる問題がある。
また、車両用シート基材が硬質発泡体や発泡ポリプロピレンからなるものは、吸音性や遮音性が十分ではなかった。
(硬さ試験方法)
前記シート基材11(100mmt×400mm×400mm)を予備圧縮なしで、圧縮速度50mm/minによって荷重が1000Nに達するまで圧縮し、その後、圧縮を速度50mm/minで解除して求めた荷重―たわみ曲線において、2%圧縮時、5%圧縮時、10%圧縮時のそれぞれの荷重を求めた。なお、加圧板は直径100mmで行った。
発泡ビーズにより成形したシート状基材(発泡ポリプロピレン製、密度33kg/m3)の5%圧縮時の硬さは1000Nを超えたので、その時点で測定を中止した。
また、硬質ウレタンフォームにより成形したシート状基材(密度60kg/m3)の5%圧縮時の硬さも1000Nを超えたので、その時点で測定を中止した。
なお、車両用シート基材11に積層されるクッション材21(密度35〜80kg/m3)の5%圧縮時の硬さが15〜50N、好適には20〜45N、10%圧縮時の硬さが20〜70N、好適には30〜65Nであった。
前記シート基材11をアスカーC硬度計(加圧面高さ:2.54mm、直径5.08mm)を用い、加圧面を接触させて硬度を測定した。
車両用シート基材11を構成する半硬質ウレタンフォームのアスカーC硬度は、20〜50度であった。
また、硬質ウレタンフォームにより成形したシート状基材(密度60kg/m3)のアスカーC硬度は、75度であった。
なお、車両用シート基材11に積層されるクッション材21(密度35〜80kg/m3)のアスカーC硬度は、0〜6度、より好適には1〜3度であった。
また、クッション材21を構成する軟質ウレタンフォームの25%圧縮時の硬さ(JIS K 6400−2、D法、準拠)は、150〜400Nが好ましい。クッション材21を前記硬さの範囲とすることにより、車両用シート10のクッション性が良好になる。
クッション材21を車両用シート基材11と一体に発泡成形する方法は、予め成形した車両用シート基材11を金型にセットし、その金型にウレタンフォーム原料(この場合は軟質ウレタンフォーム原料)を注入して車両用シート基材11と一体に発泡させるモールド一体発泡成形を挙げる。モールド一体発泡成形時、ウレタンフォーム原料(軟質ウレタンフォーム原料)の接着性によってクッション材21を車両用シート基材11に接着することができ、クッション材21の成形工程と接着工程とを兼ねることができ好ましい。
また、クッション材21を構成する軟質ウレタンフォームと、車両用シート基材11を構成する半硬質ウレタンフォームとは何れもウレタンフォームからなるため、互いの接着性が良好であり、接着後に剥離のおそれがない。
また、ポリエーテルエステルポリオールとしては、前記ポリエーテルポリオールと多塩基酸を反応させてポリエステル化したもの、あるいは1分子内にポリーエーテルとポリエステルの両セグメントを有するものを挙げることができる。
半硬質ウレタンフォーム原料用のポリオールとしては、官能基数が2〜6、分子量が500〜5000が一般的である。
また、硬質ウレタンフォーム原料用のポリオールとしては、官能基数が2〜8、分子量が400〜5000が一般的である。
半硬質ウレタンフォーム原料用のイソシアネートとしては、トルエンジイソシアネート系または、ジフェニルメタンジイソシアネート系が一般的である。
また、硬質ウレタンフォーム原料用のイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート系が一般的である。
なお、発泡剤の配合量の増減によってもウレタンフォームの密度を変化させることができる。
その他、適宜添加される添加剤としては、整泡剤、難燃剤、着色剤等が挙げられる。
圧縮硬さの2%、5%、10%は、20mmt×500mm×500mmのサンプルについて、予備圧縮なしで、圧縮速度50mm/minによって荷重が1000Nに達するまで圧縮し、その後、圧縮を速度50mm/minで解除して求めた荷重―たわみ曲線において、2%圧縮時、5%圧縮時、10%圧縮時のそれぞれの荷重を求めた。加圧板は直径100mmを用いた。
吸音性は、JIS A1409に基づいて、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hzについて測定し、その平均値を求めた。この平均値が0%以上〜40%未満は吸音性が劣り、40%以上〜70%未満は吸音性が良く、70%以上〜100%は吸音性に優れる。
遮音性は、JIS A1441−1に基づいて、1kHz、2kHz、4kHz、6.3kHzについて測定し、その平均値を求めた。
比較例1は、発泡ポリプロピレンからなる例である。比較例1は、密度が33kg/m3、2%圧縮硬さが955N、5%圧縮硬さ及び10%圧縮硬さが1000Nより大、アスカーC硬度が55度であった。また、吸音性は、500Hzで3%、1000Hzで4%、2000Hzで8%、4000Hzで20%、平均値9%で劣る。遮音性は、1kHzで14.4dB、2kHzで17.6dB、4kHzで18.6dB、6.3kHzで22.1dB、平均値18.2Hzであった。比較例1は、硬すぎてクッション性が悪く、また吸音性及び遮音性が劣っていた。
比較例2は、図5に示す比較例2の配合からなる硬質ウレタンフォーム原料をキャビティ寸法20mmt×500mm×500mmの金型に300g注入し、発泡成形した硬質ウレタンフォームを使用した例である。比較例2は、密度が60kg/m3、2%圧縮硬さと5%圧縮硬さと10%圧縮硬さの何れも1000Nより大であり、アスカーC硬度が75度であった。また、吸音性は、500Hzで4%、1000Hzで12%、2000Hzで29%、4000Hzで9%、平均値14%で劣る。遮音性は、1kHzで17.1dB、2kHzで22.9dB、4kHzで26.4dB、6.3kHzで23.0dB、平均値22.4Hzであった。比較例2は、硬すぎてクッション性が悪いものである。また比較例2の吸音性及び遮音性は、比較例1と比べて若干向上したが、それでも良好なものではなかった。
比較例3は、図5に示す比較例3の配合からなる軟質ウレタンフォーム原料をキャビティ寸法20mmt×500mm×500mmの金型に275g注入し、発泡成形した軟質ウレタンフォームを使用した例である。比較例3は、密度が55kg/m3であり、厚み100mm×400mm×400mmの硬さが、2%圧縮硬さ18N、5%圧縮硬さ32N、10%圧縮硬さ43N、アスカーC硬度が3度であった。また、吸音性は、500Hzで42%、1000Hzで106%、2000Hzで101%、4000Hzで77%、平均値82%で優れる。遮音性は、1kHzで8.2dB、2kHzで10.7dB、4kHzで14.0dB、6.3kHzで18.9dB、平均値13.0Hzであった。比較例3は、そもそもシートを構成するクッション材であり、10%圧縮硬さが小さく、クッション性は良い。しかし、2%硬さ、5%硬さが小さく柔らか過ぎて車両用シート基材として用いるには好ましくない。また比較例3は、吸音性については比較例1及び比較例2に比べ良いが、遮音性が比較例1及び比較例2よりも悪化した。
実施例1は、図5に示す実施例1の配合からなる半硬質ウレタンフォーム原料をキャビティ寸法20mmt×500mm×500mmの金型に200g注入し、発泡成形した半硬質ウレタンフォームを使用した例である。実施例1は、密度が40kg/m3であり、厚み100mm×400mm×400mmの硬さが、2%圧縮硬さ354N、5%圧縮硬さ576N、10%圧縮硬さ648N、アスカーC硬度が33度であった。また、吸音性は、500Hzで37%、1000Hzで72%、2000Hzで55%、4000Hzで68%、平均値58%で、良い。遮音性は、1kHzで13.5dB、2kHzで22.5dB、4kHzで28.6dB、6.3kHzで29.9dB、平均値23.6Hzであった。実施例1は、好ましい圧縮硬さでクッション性が良好なものである。また実施例1は、吸音性が、比較例1の発泡ポリプロピレン及び比較例2の硬質ウレタンフォームよりも良好であり、さらに遮音性の平均値が、比較例1〜3よりも良好であり、吸音性と遮音性の何れも良好なものである。
実施例2は、図5に示す実施例2の配合からなる半硬質ウレタンフォーム原料をキャビティ寸法20mmt×500mm×500mmの金型に250g注入し、発泡成形した硬質ウレタンフォームを使用した例である。実施例2は、密度が50kg/m3であり、厚み100mm×400mm×400mmの硬さが、2%圧縮硬さ358N、5%圧縮硬さ619N、10%圧縮硬さ711N、アスカーC硬度が35度であり、好ましい圧縮硬さでクッション性が良好なものである。なお、実施例2については、吸音性及び遮音性の何れも未測定である。
実施例3は、図5に示す実施例3の配合からなる半硬質ウレタンフォーム原料をキャビティ寸法20mmt×500mm×500mmの金型に300g注入し、発泡成形した硬質ウレタンフォームを使用した例である。実施例3は、密度が60kg/m3であり、厚み100mm×400mm×400mmの硬さが、2%圧縮硬さ375N、5%圧縮硬さ680N、10%圧縮硬さ825N、アスカーC硬度が38度であり、好ましい圧縮硬さでクッション性が良好なものである。なお、実施例3については、吸音性及び遮音性の何れも未測定である。
比較例4,比較例5及び実施例4におけるクッション材は、図2に示した比較例3の軟質ウレタンフォームであり、密度55kg/m3、アスカーC硬度3度、5%圧縮時の硬さが32N、10%圧縮時の硬さが43Nのものである。クッション材と、発泡ポリプロピレン、硬質ウレタンフォーム、半硬質ウレタンフォームとは、非接着の積層とした。
比較例4は、図2に示した比較例1と同一の発泡ポリプロピレンにクッション材を積層した例である。比較例4の吸音性は、500Hzで64%、1000Hzで17%、2000Hzで6%、4000Hzで13%、平均値25%で悪かった。比較例4は、比較例1の発泡ポリプロピレンにクッション材を積層したことにより、吸音性の平均値が比較例1よりも向上したが、それでも吸音性に劣っていた。
比較例5は、図2に示した比較例2と同一の硬質ウレタンフォームにクッション材を積層した例である。比較例5の吸音性は、500Hzで32%、1000Hzで7%、2000Hzで3%、4000Hzで4%、平均値12%で悪かった。比較例5は、比較例2の硬質ウレタンフォームにクッション材を積層しても吸音性の向上が見られず、吸音性に劣っていた。
実施例4は、図2に示した実施例1と同一の半硬質ウレタンフォームにクッション材を積層した例である。実施例1の吸音性は、500Hzで59%、1000Hzで38%、2000Hzで52%、4000Hzで65%、平均値54%で、良い。実施例4は、実施例1の半硬質ウレタンフォームの単体と同等の良好な吸音性が得られた。
比較例6は、鉄板単体である。比較例6の遮音性は、1kHzで30.5dB、2kHzで36.9dB、4kHzで42.2dB、6.3kHzで47.8dB、平均値39.4dBであった。鉄板のみの比較例6では良好な遮音性が得られなかった。
比較例7は、比較例1の発泡ポリプロピレンを鉄板に積層した例である。比較例7の遮音性は、1kHzで30.1dB、2kHzで31.6dB、4kHzで39.3dB、6.3kHzで47.3dB、平均値37.1dBであった。比較例7の遮音性は、発泡ポリプロピレンのみの比較例1よりも向上したが、鉄板のみの比較例6よりも悪かった。
比較例8は、比較例2の硬質ウレタンフォームを鉄板に積層した例である。比較例8の遮音性は、1kHzで28.1dB、2kHzで34.0dB、4kHzで47.0dB、6.3kHzで49.8dB、平均値38.7dBであった。比較例8の遮音性は、硬質ウレタンフォームのみの比較例2よりも向上したが、鉄板のみの比較例6とほぼ同等であり、良好なものではなかった。
実施例5は、実施例1の半硬質ウレタンフォームを鉄板に積層した例である。実施例5の遮音性は、1kHzで31.6dB、2kHzで45.9dB、4kHzで59dB、6.3kHzで54.9dB、平均値50.3dBであった。実施例5の遮音性は、半硬質ウレタンフォームのみの実施例1よりも大きく向上し、鉄板のみの比較例6と比べても向上しており、遮音性が良好なものであった。
比較例9は、比較例7の発泡ポリプロピレンと鉄板の構成にクッション材を積層した例である。比較例9の遮音性は、1kHzで34.6dB、2kHzで37.7dB、4kHzで49.1dB、6.3kHzで59.0dB、平均値45.1dBであった。比較例9の遮音性は、発泡ポリプロピレンと鉄板の比較例7よりも向上したが、半硬質ウレタンフォームと鉄板の実施例5よりも劣っていた。
比較例10は、比較例8の硬質ウレタンフォームと鉄板の構成にクッション材を積層した例である。比較例10の遮音性は、1kHzで31.0dB、2kHzで38.0dB、4kHzで56.1dB、6.3kHzで65.7dB、平均値47.7dBであった。比較例10の遮音性は、硬質ウレタンフォームと鉄板の比較例8よりも向上したが、半硬質ウレタンフォームと鉄板の実施例5よりも劣っていた。
実施例6は、実施例5の半硬質ウレタンフォームと鉄板の構成にクッション材を積層した例である。実施例6の遮音性は、1kHzで36.2dB、2kHzで52.9dB、4kHzで69.8dB、6.3kHzで79.0dB、平均値59.5dBであった。実施例6の遮音性は、半硬質ウレタンフォームと鉄板の実施例5よりもさらに向上し、良好なものであった。
・ポリオールB;分子量1000、官能基数3、水酸基価168mgKOH/g
・ポリオールC;分子量5000、官能基数3、水酸基価33.6mgKOH/g
・ポリオールD;分子量7000、官能基数3、水酸基価24mgKOH/g
・ポリオールE;ポリマーポリオール、固形分(ポリマー含有量)33%、分子量5000、水酸基価24mgKOH/g
・ポリオールF;グリセリン、分子量92、官能基数3、水酸基価1826mgKOH/g
・発泡剤;水
・触媒A;東ソー製、TOYOCAT−ETS
・触媒B;東ソー製、L33PG
・触媒C;三井化学製、DEA−80
・整泡剤;MOMENTIVE製、L−3184J
・イソシアネート;ジフェニルメタンジイソシアネート、住化コベストロウレタン製、スミジュール44V20L
クッション性の評価は、比較例4と実施例4の車両用シートに対する10mm圧縮時(着座初期と対応)、20mm圧縮時(着座時と対応)、25mm圧縮時(底付き時と対応)の各荷重値を測定し、得られた測定値によって次の基準で評価した。
着座初期については、10mm圧縮時の測定値が220N未満の場合に評価「〇」、220N以上の場合に評価「×」とした。
着座時については、20mm圧縮時の測定値が320〜380N未満の場合に評価「〇」、320N未満または380N以上の場合に評価「×」とした。
底付き時については、25mm圧縮時の測定値が520N未満の場合に評価「〇」、520N以上の場合に評価「×」とした。
11 車両用シート基材
21 クッション材
31 金属板
Claims (5)
- クッション材が積層される車両用シート基材であって、
密度が30〜70kg/m3の半硬質ウレタンフォームからなることを特徴とする車両用シート基材。 - 前記半硬質ウレタンフォームは、2%圧縮時の硬さが100〜500N、5%圧縮時の硬さが200〜800N、10%圧縮時の硬さが300〜1000Nであることを特徴とする請求項1に記載の車両用シート基材。
- 車両用シート基材にクッション材が積層された車両用シートであって、
前記車両用シート基材は、密度が30〜70kg/m3の半硬質ウレタンフォームからなることを特徴とする車両用シート。 - 前記半硬質ウレタンフォームは、2%圧縮時の硬さが100〜500N、5%圧縮時の硬さが200〜800N、10%圧縮時の硬さが300〜1000Nであることを特徴とする請求項3に記載の車両用シート。
- 前記クッション材は、密度が35〜80kg/m3の軟質ウレタンフォームであり、
前記車両用シート基材の密度は、前記クッション材の密度よりも低いことを特徴とする請求項3または4に記載の車両用シート。
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