JP5470598B2

JP5470598B2 - 構造材及び輸送機器用座席構造

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Publication number: JP5470598B2
Application number: JP2008052742A
Authority: JP
Inventors: 悦則藤田; 康秀高田; 由美小倉
Original assignee: Delta Tooling Co Ltd
Current assignee: Delta Tooling Co Ltd
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2028-03-03
Also published as: EP2253505A4; US8592020B2; JP2009208578A; EP2253505B1; EP2253505A1; US20110057498A1; WO2009110264A1

Description

本発明は、合成樹脂を用いた構造材、及び、該構造材をフレーム部材として用いた輸送機器用座席構造に関する。

自動車などの輸送機器においては、軽量化を達成するため。合成樹脂部材を用いる割合が増えている。例えば、特許文献１においては、車体フレームにおいて、実質的に強度部材として寄与しない部分において積極的に合成樹脂部材を使用し、この合成樹脂部材を金属製部材に接着剤によって接合した車体構造を開示している。
特開平９−８６４４５号公報

自動車などに使用される構造材は、燃費向上等の観点から、より軽量化することが常に追及されており、特許文献１のように、可能な限り、金属に代えて、合成樹脂部材を使用することが多くなってきている。しかしながら、合成樹脂部材は、通常、金属よりも強度的に劣るため、特許文献１においても、実質的に強度部材として寄与しない部分において用いられているに過ぎない。従って、例えば、強度部材として機能する座席構造のフレーム部材（サイドフレームやスライドアジャスタのスライドレールなど）については、所定の厚さの鉄系金属材料を用いるのが一般的である。合成樹脂部材の使用率を高めるには、金属製部材、中でも鉄系金属材料を使用しないことで劣ることになる強度をカバーするため、衝突などによって発生する衝撃力を吸収する機能を高める必要になる。従って、一部の構造材を合成樹脂部材に代えることで軽量化を図ったとしても、衝撃力吸収のための新たな機構が必要になるとすれば、車体全体としては、結果的に重量アップにつながる場合がある。このため、軽量化のために、合成樹脂部材を用いる場合には、衝撃吸収作用の負担も当該合成樹脂部材に担わせることが望ましい。

本発明は上記に鑑みなされたものであり、座席構造のフレーム部材等の強度部材として適し、座席構造のさらなる軽量化、ひいては自動車などの輸送機器の車体全体の軽量化に寄与できる構造材及び輸送機器用座席構造を提供することを課題とする。

上記課題を達成するため、請求項１記載の本発明では、布製の面状部材と、該布製の面状部材の両面に接着剤を介して積層された合成樹脂製の面状部材とを備えてなる所定形状に形成された積層体と、
前記積層体に、少なくとも一部において接着剤を介して接合された金属製部材との組み合わせからなる構造材であって、
前記積層体と前記金属製部材とが、布製の面状部材に前記接着剤を含浸させてなる接着層を用いて接合され、
前記積層体と前記金属製部材とは、向かい合わせた際に、互いに対向方向に突出する突出部を備えており、一方の突出部を他方のいずれかの部位に重ね合わせ、その重なり合った部分で接合されており、
前記布製の面状部材に接着剤を含浸させてなる接着層が、前記積層体と前記金属製部材との重なり合った部分よりも外側に引き出され、該引き出された部分と金属製部材の内面とが接合されていることを特徴とする構造材を提供する。
請求項２記載の本発明では、前記積層体と金属製部材との間の接着剤が、前記積層体を構成する布製の面状部材にまで含浸して、前記積層体と金属製部材とが接合されていることを特徴とする請求項１記載の構造材を提供する。
請求項３記載の本発明では、前記積層体と金属製部材との間の接着剤が、前記積層体のうち、布製の面状部材には含浸せずに、前記金属製部材に対向する合成樹脂製の面状部材にのみ付着して、前記積層体と金属製部材とが接合されていることを特徴とする請求項１記載の構造材を提供する。
請求項４記載の本発明では、前記布製の面状部材に接着剤を含浸させてなる接着層が、前記積層体と前記金属製部材との重なり合った部分よりも外側に引き出されていると共に、引き出された部分と金属製部材の内面との間に発泡合成樹脂を介在させて、前記引き出された部分と金属製部材の内面とが接合されていることを特徴とする請求項１記載の構造材を提供する。
請求項５記載の本発明では、前記積層体は、衝撃を受けた際に各層間で生じる層間剥離の作用により、前記積層体に用いられる合成樹脂製の面状部材同士を積層させてなる同種積層体と比較した場合に、縦方向、横方向、斜め方向のうちの少なくとも一つの引張方向に関して引張応力及びアイゾット衝撃強さのいずれもが低下していると共に、その低下率が４０％以下のものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の構造材を提供する。
請求項６記載の本発明では、前記低下率が、２０％以上４０％以下であることを特徴とする請求項５記載の構造材を提供する。
請求項７記載の本発明では、前記積層体は、前記同種積層体と比較した場合に、縦方向、横方向、斜め方向の全ての引張方向に関して引張強さ及びアイゾット衝撃強さのいずれもが低下していることを特徴とする請求項５又は６記載の構造材を提供する。
請求項８記載の本発明では、前記布製の面状部材が、２軸織物、３軸織物、４軸織物又は三次元立体編物であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の構造材を提供する。
請求項９記載の本発明では、前記布製の面状部材が、２軸織物であることを特徴とする請求項８記載の構造材を提供する。
請求項１０記載の本発明では、前記金属製部材が、鉄系金属材料又は非鉄系金属材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載の構造材を提供する。
請求項１１記載の本発明では、輸送機器用座席構造におけるフレーム部材として用いられる請求項１〜１０のいずれか１に記載の構造材を提供する。
請求項１２記載の本発明では、請求項１〜１１のいずれか１に記載の構造材が、フレーム部材として用いられていることを特徴とする輸送機器用座席構造を提供する。

本発明は、金属製部材に、布製の面状部材と、該布製の面状部材の両面に接着剤を介して積層された合成樹脂製の面状部材とを備えてなる所定形状に形成された積層体を接着剤を介して接合した構成である。従って、積層体で補われる強度に相当する分、使用する金属製部材の厚みを薄くすることができ、その結果、同じ部位に用いていた従来の金属製部材のみからなる構造材と比較して、軽量化を図ることができる。また、衝撃力が付加された際には、衝撃力が、接着剤により接合した部分において、積層体を金属製部材から剥離を起こさせる力として消費させることができる。また、本発明の積層体は、２枚の合成樹脂製の面状部材間に、合成樹脂製の面状部材とは素材の異なる布製の面状部材を介在させた３層構造から構成されている。このため、合成樹脂製の面状部材のみから構成した積層体と比較し、高い剛性が得られ、金属製部材の厚み低減効果が大きく、軽量化に大きく寄与できると共に、積層体自体においても衝撃による層間剥離作用が生じるため、衝撃吸収作用をさらに高めることができる。

以下、図面に示した本発明の実施形態に基づき、さらに詳細に説明する。図１は、本発明の構造材をフレーム部材の一部に採用した自動車用の座席構造１０を示す図である。この座席構造１０は、シートクッション部２０とシートバック部３０とを備えたバケットシートタイプのもので、シートクッション部２０のサイドフレーム２１として、本発明の構造材の構成を採用している。

サイドフレーム２１は、図２の断面図に示したように、サイドフレーム基体２１１とサイドフレームカバー２１２とから構成される。サイドフレーム基体２１１は、金属製部材からなり、断面略コ字状に形成され、サイドフレームカバー２１２は、合成樹脂製部材から断面略Ｌ字状に形成されている。なお、サイドフレーム基体２１１を構成する金属製部材は、座席構造１０のフレーム部材として使用されているものであればよく、鉄、鋼、ステンレス鋼等の鉄系金属材料、アルミニウム等の非鉄系金属材料を用いることができる。但し、本実施形態では、後述の合成樹脂部材からなるサイドフレームカバー２１２を接着剤を介して接合する構造である。このため、従来であれば強度的に厚さ２．０〜２．５ｍｍ前後の鉄系金属材料を使用する必要があった部位において、本実施形態では、鉄系金属材料で厚さ０．８〜１．０ｍｍ程度の薄板で十分である。また、非鉄系金属材料であっても厚さ０．８〜２．０ｍｍ程度の薄板に後述の合成樹脂部材を接合すれば、所定の強度を達成できる。この結果、従来の構造材よりも軽量化を達成できる。

断面略コ字状のサイドフレーム基体２１１の突出部である２つの短片２１１ａ，２１１ｂと、サイドフレームカバー２１２の突出部である短片２１２ａとが、互いに対向方向に突出するように向かい合わせ、サイドフレーム基体２１１の一方の短片２１１ａとサイドフレームカバー２１２の短片２１２ａとを重ね合わせ、相互に重なり合った部分（図２のＣ部）を、接着剤を介して接合している。また、サイドフレーム基体２１１の他方の短片２１１ｂの先端屈曲部２１１ｃを、サイドフレームカバー２１２の長片２１２ｂの内面に当接し、その重なり合った部分（図２のＤ部）も接着剤を介して接合している。なお、接着剤としては、金属と合成樹脂との接着性に優れた熱硬化性接着剤が好ましい。

ここで、サイドフレームカバー２１２を構成する合成樹脂部材は、より詳細には、図３に示したように、２枚の合成樹脂製の面状部材２，３間に、布製の面状部材４がサンドイッチされた積層体１から構成されている。一方の面状部材２と布製の面状部材４、及び、布製の面状部材４と他方の面状部材３は、それぞれ接着剤を介して接合されている。

合成樹脂製の面状部材２，３は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂からなるものを用いることができる。また、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂にガラス繊維等を入れた繊維強化プラスチックを用いることもできる。布製の面状部材４は、２軸織物、３軸織物、４軸織物、不織布又は三次元立体編物から選ばれることが好ましく、このうち、２軸織物を用いることがより好ましい。２軸織物が好ましい点については、後述の試験例で詳述する。なお、三次元立体編物は、所定間隔をおいて位置する一対のグランド編地間に連結糸を往復させて編成したもので、ダブルラッセル機等を用いて形成され、本実施形態の場合、厚さ２〜６ｍｍの範囲のものを用いることが好ましく、さらには、２〜４ｍｍの範囲のものを用いることがより好ましい。また、サイドフレームカバー２１２は、例えば、合成樹脂製の面状部材２，３を予め所定形状に成型しておき、一方の面状部材２と布製の面状部材４、及び、布製の面状部材４と他方の面状部材３は、それぞれ接着剤を介して接合することにより製造できる。また、布製の面状部材４の両面に、接着剤を介して繊維を貼着し、該繊維に対して合成樹脂材を積層して製造することもできる。なお、ここで用いる接着剤としては、例えば、合成ゴム系接着剤、熱硬化性接着剤が用いられる。

ここで、サイドフレーム２１には、図１に示したように、該サイドフレームカバー２１２の厚み方向に貫通するようにベルトアンカー２３が取り付けられ、このベルトアンカー２３にシートベルト２４の基部がボルトを介して固定される。従って、後突等による衝撃が付加された場合には、シートベルト２４にかかる負荷により、ベルトアンカー２３がその軸方向と直交する方向（図１２の矢印Ａ方向）に引っ張られる。すると、金属製部材からなるサイドフレーム基体２１１と合成樹脂部材からなるサイドフレームカバー２１２との接合部分（図２のＣ部、Ｄ部）において、サイドフレームカバー２１２がサイドフレーム基体２１１から離間しようとするが、両者は接着剤により接合されているため、衝撃力は、接着剤の接合力に抗して両者を剥離させる力としてその一部が消費されことになる。この結果、衝撃力が緩和される。

この際、図２のＣ部、Ｄ部において使用される接着剤が、サイドフレームカバー２１２を構成する積層体１のうち、サイドフレーム基体２１１と向かい合っている合成樹脂製の面状部材２又は３のみに接着するようにすることもできるし、合成樹脂製の面状部材２又は３から布製の面状部材４にまで含浸するように接着することもできる。つまり、接着剤の効果が及ぶ距離を調整することで、両者の接合力を調整し、本実施形態の構造材を使用する部位に応じて、両者が剥離するのに必要な力を調整することができる。

また、本実施形態の場合、サイドフレームカバー２１２は、合成樹脂の積層体のみから構成されるのではなく、２枚の合成樹脂製の面状部材２，３間に、異種材料である布製の面状部材４を接着剤を介してサンドイッチした積層体１から構成されている。このため、衝撃力は、金属製部材からなるサイドフレーム基体２１１と合成樹脂部材からなるサイドフレームカバー２１２との接合部分（図２のＣ部、Ｄ部）において両者を剥離させる力として消費されるだけでなく、サイドフレームカバー２１２を構成している一方の合成樹脂製の面状部材２と布製の面状部材４との間、他方の合成樹脂製の面状部材３と布製の面状部材４との間でも層間剥離を生じさせる力として消費されるため、高い衝撃吸収作用を発揮できる。

さらに、サイドフレームカバー２１２は、合成樹脂の積層体のみから構成されるのではなく、２枚の合成樹脂製の面状部材２，３間に、異種材料である布製の面状部材４をサンドイッチした積層体１であるため、高い剛性も有している。つまり、衝撃力を受けた場合に、それが上記のような層間剥離させる力として消費されるだけでなく、従来の金属製のフレーム部材に要求されていた程度か又はそれ以上の剛性も備えている。この剛性については、さらに後述の試験例３で詳述する。

上記実施形態においては、金属製部材からなるサイドフレーム基体２１１と合成樹脂部材からなるサイドフレームカバー２１２との接合部分（図２のＣ部、Ｄ部）は、接着剤のみにより接合しているが、図４に示したように、布製の面状部材７に接着剤８を含浸させてなる接着層９を介して接合するようにしてもよい。この場合には、衝撃力が付加された際に、該接着層９を構成する布製の面状部材７と接着剤８との間にも層間剥離が生じるため、衝撃吸収機能をより高めることができる。なお、ここで用いる布製の面状部材７は、上記と同様に、２軸織物、３軸織物、４軸織物又は三次元立体編物から選ばれることが好ましく、このうち、２軸織物を用いることがより好ましい。また、サイドフレーム基体２１１とサイドフレームカバー２１２との重なり合った部分のみに配置するのではなく、図５（ａ）に示したように、布製の面状部材７を、重なり合った部分よりも、金属製部材からなるサイドフレーム基体２１１の内面に沿って所定の長さ外側に引き出し、接着剤８を介して該サイドフレーム基体２１１の内面に貼着するようにしてもよい。このようにすることで、特に、上記のように鉄系金属材料又は非鉄金属材料からなる薄板からなるサイドフレーム基体２１１を採用した場合において、その面剛性を高めるのに役立つ。また、その結果として、サイドフレーム基体２１１の厚さをさらに薄くすることも可能である。さらに、図５（ｂ）に示したように、布製の面状部材７を、サイドフレーム基体２１１とサイドフレームカバー２１２との重なり合った部分よりも外側にまで引き出すと共に、サイドフレーム基体２１１と該布製の面状部材７との間に、発泡スチロール等の発泡合成樹脂７１を装填する構成とすることもできる。この場合には、重量が増すことなく、さらに面剛性を高めることができ、サイドフレーム基体２１１の厚さをさらに薄くすることが可能である。

次に、層間剥離を生じさせるのに適切な布製の面状部材の素材を検討した試験（試験例１，試験例２）について説明する。

（試験例１）
一般積層用不飽和ポリエステル樹脂（九州塗料工業株式会社製、製品名：「POLYKYUTO PC-420 TN」）を母材とする繊維強化プラスチック間に、帝人（株）製のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維（１１００ｄｔｅｘ）から形成した２軸織物（縦：２０本／ｉｎｃｈ、横：２０本／ｉｎｃｈ）をサンドイッチした積層体（試験例１）を製作した。具体的には、強化材であるガラス繊維を２軸織物の両面に、合成ゴム系接着剤（米国、Airtech社製、スプレー式合成ゴム系接着剤、商品名：AIRTAC 2）により接合し、これに、上記の一般積層用不飽和ポリエステル樹脂を積層して成型した。この積層体から試験片を準備した。試験片は、ロールで提供された２軸織物のロールの巻き取り方向（ロール方向）に沿った方向が引張り方向になるもの、斜め方向（バイアス方向）が引張り方向になるもの、幅方向が引張り方向となるものをそれぞれ３枚（ｎ１，ｎ２，ｎ３）ずつ準備した。各試験片について、引張応力及びアイゾット衝撃強さを求めた。引張応力は、ＪＩＳＫ７１１３に規定された引張試験により測定した。引張試験で用いた試験片は、ＪＩＳＫ７１３９（引用規格ＩＳＯ５２７−２）に規定されたものを準備した。アイゾット衝撃強さは、ＪＩＳＫ７１１０に規定されたアイゾット衝撃試験により測定した。アイゾット衝撃試験で用いた試験片は、ＪＩＳＫ７１３９（引用規格ＩＳＯ１８０）に規定されたものを準備した。引張応力は、表１に示したとおりである。なお、表１中、ｔは各試験片の厚さ（積層体としての厚さ）、Ｗｃは各試験片の幅である。また、表２は、２軸織物を介さずに、合成樹脂製の面状部材同士を積層した積層体、具体的には、ガラス繊維同士を上記と同じ接着剤を用いて接合し、一般積層用不飽和ポリエステル樹脂を積層して成型した積層体（同種積層体（比較例１））の引張応力である。

図６の（ａ）〜（ｃ）は、表１の引張応力の結果をグラフ化したものであり、各方向とも、試験片３枚の平均の引張応力も求めている。図６（ｄ）は、表２の引張応力をグラフ化したものである。なお、図６（ｄ）の同種積層体の場合には、２軸織物を介しておらず、切り出した試験片に方向性はないため、切り出し方向は考慮せずに、上記と同じ大きさに切り出した３枚の試験片について測定し、その平均を求めている。

図７は、上記図６の各平均値のみを取り出して示したグラフである。このうち、図７（ａ）〜（ｃ）は、図７（ｄ）の同種積層体の平均値を併せて表示している。

上記の結果、まず、表１及び表２から、ロール方向では、比較例１の同種積層体の引張応力が７５．９ＭＰａであるのに対し、試験例１の積層体は、各試験片の平均値で、ロール方向：５２．４ＭＰａ、バイアス方向：４８．８ＭＰａ、幅方向：５７．４ＭＰａであり、低下率は、それぞれ、３１．０％、３５．７％、２４．４％であった。２軸織物を介して接着剤を用いて積層した異種積層体の引張応力が、同種積層体の引張応力よりも小さくなるということは、２軸織物と各繊維強化プラスチック（ガラス繊維）との間で層間剥離が生じたことを示すものであり、この低下した引張応力分が衝撃エネルギーの吸収分となる。図７から同種積層体と比較したときの試験例１の各試験片のエネルギー吸収量を求めると、図７（ａ）のロール方向は１２２０Ｎ・ｍｍ、図７（ｂ）のバイアス方向は１８４３３Ｎ・ｍｍ、図７（ｃ）の幅方向は９２５７．９Ｎ・ｍｍであった。

一方、アイゾット衝撃強さは、表３及び表４に示したように、比較例１の同種積層体が４６．９ｋＪ／ｍ^２であったのに対し、試験例１の積層体は、ロール方向：３３．７ｋＪ／ｍ^２、バイアス方向：３１．９ｋＪ／ｍ^２、幅方向：２８．８ｋＪ／ｍ^２であり、低下率は、それぞれ２８．１％、３２．０％、３８．６％であった。従って、試験例１の積層体は、比較例１の同種積層体よりもアイゾット衝撃強さも低下しており、その分、衝撃エネルギーの吸収に役立つことがわかる。

（試験例２）
試験例１の２軸織物に代えて、アラミド繊維（帝人プロダクツ（株）製、商標「テクノーラ」）を用いて形成した４軸織物をサンドイッチした積層体（試験例２）を製作した。試験例２においても、４軸織物のロールの巻き取り方向（ロール方向）に沿った方向が引張り方向になるもの、斜め方向（バイアス方向）が引張り方向になるもの、幅方向が引張り方向になるものをそれぞれ３枚（ｎ１，ｎ２，ｎ３）ずつ準備した。各試験片について、引張応力及びアイゾット衝撃強さを求めた。なお、試験片の規格及び各試験の方法は試験例１の場合と全く同じである。表５が、引張試験により求めた引張応力の結果である。

比較例１の同種積層体の引張応力が７５．９ＭＰａ（表２参照）であるのに対し、表５から、試験例１の積層体は、各試験片の平均値で、ロール方向：７０．７ＭＰａ、バイアス方向：７４．８ＭＰａ、幅方向：６２．８ＭＰａであり、低下率は、それぞれ、６．９％、１．４％、１７．３％であった。試験例２においても、４軸織物を接着剤を用いて積層した異種積層体の引張応力は、同種積層体の引張応力よりも小さくなっており、４軸織物と各繊維強化プラスチック（ガラス繊維）との間で層間剥離が生じ、低下した引張応力分、衝撃エネルギーを吸収できることがわかる。

しかしながら、試験例１の２軸織物を介在させた場合と試験例２の４軸織物を介在させた場合とでは、比較例１の同種積層体と比べた時の引張応力の低下率は２軸織物の方が大きく、衝撃エネルギーの吸収の点では２軸織物を用いた方が好ましいと言える。

但し、２軸織物を介在させた試験例１の積層体、４軸織物を介在させた試験例２の積層体のいずれの場合も、比較例１の同種積層体よりも引張応力が低下しており、試験例１の低下率は、２４．４〜３５．７％の範囲、試験例２の低下率は、１．４〜１７．３％の範囲である。低下率が４０％を大きく超えるような場合には、強度的に低すぎると考えられるため、低下率は４０％以下、好ましくは２軸織物の低下率の範囲を含む２０〜４０％となるものが望ましい。

一方、試験例２の積層体のアイゾット衝撃強さは、表６に示したように、ロール方向：４４．１ｋＪ／ｍ^２、バイアス方向：４８．３ｋＪ／ｍ^２、横方向：４９．６ｋＪ／ｍ^２であった。ロール方向については、比較例１の同種積層体のアイゾット衝撃強さ：４６．９ｋＪ／ｍ^２（表４参照）よりも６．０％低下していたが、バイアス方向及び横方向は比較例１の同種積層体を上回るものであった。このことから、引張応力、アイゾット衝撃強さのいずれの試験においても、比較例１の同種積層体より値が小さくなる２軸織物を用いた試験例１の積層体がより確実に層間剥離による衝撃吸収機能を発揮できる。なお、アイゾット衝撃強さの低下率も、低すぎては本来必要な強度を維持できない可能性があるため、低下率４０％以下であって、好ましくは２軸織物の低下率（２８．１〜３８．６％）を含む２０〜４０％となるものが望ましい。

ここで、２軸織物と４軸織物との違いを調べるため、２軸織物単体及び４軸織物単体について、試験例１と同様に、ロール方向、バイアス方向、幅方向に切り出した各試験片について引張試験を行った。結果を図８〜図１０に示す。なお、図８〜図１０において「ＰＥＮ」の付いた表示は２軸織物の試験片を示し、「ＴＮＲＢ」の付いた表示は４軸織物の試験片を示す。まず、２軸織物について比較すると、ロール方向と幅方向の引張応力に比べ、バイアス方向の引張応力が極めて低い。これに対し、４軸織物の場合には、バイアス方向の引張応力が最も高く、ロール方向と幅方向の引張応力が小さくなっている。

これらのことから、２軸織物及び４軸織物とも、引張方向によって、応力に差が存在することがわかる。従って、衝撃が加わった際には、各織物の繊維は、応力の弱い方に向かってねじれるようになり、このねじれが合成樹脂製の面状部材から剥がれようとする力として作用する。そして、２軸織物と４軸織物とを比較した場合には、引張方向による応力の差は、２軸織物の方が著しく大きい。従って、２軸織物は衝撃を受けた際のねじれが４軸織物より大きく、この点からも、２軸織物の方が層間剥離を生じやすいことがわかる。

（試験例３）
次に、試験例１で用いた合成樹脂製の面状部材２，３と布製の面状部材４との積層体１からなるサイドフレームカバー２１２の剛性試験を行った。
具体的には、試験例１と同じ積層体により、図１及び図２に示したものと同様の断面略Ｌ字状のサイドフレームカバー２１２を製作した。このサイドフレームカバー２１２を図２に示したように、略コ字状の板厚１．２ｍｍの鉄製のサイドフレーム基体２１１に熱硬化性接着剤を介して接合した。そして、サイドフレーム２１に、該サイドフレームカバー２１２の厚み方向に貫通するようにベルトアンカー２３を取り付け、このベルトアンカー２３にシートベルト２４の基部をボルトを介して固定した。かかる状態で、ベルトアンカー２３がその軸方向と直交する方向（図１の矢印Ａ方向）に引っ張っられるようにシートベルト２４に負荷をかけた。

その結果、サイドフレーム基体２１１には大きな変形が生じないと共に、サイドフレームカバー２１には割れが生じず、ベルトアンカー２２の貫通穴が拡径するような変形が生じただけであった。従って、上記実施形態で用いた２軸織物を合成樹脂製の面状部材でサンドイッチした積層体は、層間剥離作用による衝撃吸収作用に加えて、高い剛性が得られることがわかった。従来のサイドフレームは、本実施形態のサイドフレーム基体２１１と同様の形状で板厚２．３ｍｍのものを用いているが、本実施形態のサイドフレーム基体２１１は板厚１．２ｍｍであるにも拘わらず、上記積層体と接着剤を介して組み合わせた構造とした場合には、同条件の負荷実験において、従来のもの同程度かそれ以上の強度を有している。従って、本実施形態の構造材の構成とすれば、金属製部材の板厚を薄いものにしたり、より軽量な金属を用いることが可能となり、構造材（フレーム部材）の軽量化、並びに、車体全体の軽量化を図るの有効である。

（試験例４）
試験例４では、合成樹脂製の面状部材２，３と積層することにより、試験例１の積層体よりもさらに剛性を高めるのに適した布製の面状部材４の素材を検討した。

具体的には、試験例１で用いた帝人（株）製のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維（１１００ｄｔｅｘ）から形成した２軸織物（縦：２０本／ｉｎｃｈ、横：２０本／ｉｎｃｈ）に代え、同じＰＥＮ繊維を使用して密度が粗くなるように製作した２軸織物（縦：１７本／ｉｎｃｈ、横：１７本／ｉｎｃｈ）を用いた。そして、この密度の粗い２軸織物を、試験例１と同じ一般積層用不飽和ポリエステル樹脂を母材とする繊維強化プラスチック間にサンドイッチした積層体を製作した。

このようにして製作した積層体の試験片を、上記試験例１と同様に、２軸織物のロールの巻き取り方向（ロール方向）に沿った方向が引張り方向になるもの、斜め方向（バイアス方向）が引張り方向になるもの、幅方向が引張り方向になるものをそれぞれ３枚（ｎ１，ｎ２，ｎ３）ずつ準備した。各試験片について、引張応力及びアイゾット衝撃強さを求めた。なお、試験片の規格及び各試験の方法は試験例１の場合と全く同じである。表７が引張応力の結果を、表８がアイゾット衝撃強さの結果を示す。また、引張応力については、表７の結果を、図１１にグラフで示した。

まず、表１と表７を比較すると、試験例４の密度の粗いＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ１７×１７」）を用いた方が、試験例１の密度の細かいＰＥＮ繊維を用いた場合よりも高くなっており、２軸織物でありながら、試験例２の４軸織物（表５）と同程度の引張応力が得られていることがわかった。また、アイゾット衝撃強さは、試験例１（表３）よりかなり高く、試験例２の４軸織物（表６）を用いた場合よりも平均して高い結果が得られていた。このことから、同じ２軸織物のＰＥＮ繊維であっても、試験例４のように密度の粗いものの方が、高い剛性が得られることがわかった。従って、試験例４の積層体を用いて金属製部材に接合すれば、試験例１の積層体を用いた場合よりも高い剛性が得られる。その結果、金属製部材の厚みをより薄くでき、さらなる軽量化を図ることが可能になる。試験例４のように剛性を高めるのに適した積層体を用いるか、試験例１のように層間剥離を生じさせて衝撃吸収性の高い積層体を用いるかは、用途により任意に選択可能である。

図１２及び図１３は、試験例４の密度の粗いＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ１７×１７」）単体の引張応力を示したものであり、図１２はロール方向の結果を、図１３は幅方向の結果を示している。なお、いずれも、試験例１の密度の細かいＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ２０×２０」）、４軸織物（ＴＮＲＢ）の結果（図８及び図１０と同じ）も併せて示している。これらの図から、試験例４の密度の粗いＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ１７×１７」）の単体の引張応力は、試験例１の密度の細かいＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ２０×２０」）の１／３程度、４軸織物（ＴＮＲＢ）の１／２程度であることがわかる。

図１４は、試験例４の密度の粗いＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ１７×１７」）、試験例１の細かいＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ２０×２０」）、及び４軸織物（ＴＮＲＢ）を、対向して配置したフレーム間に張設し、直径３０ｍｍの加圧板で加圧した際の荷重特性を示した図である。この図から、試験例１の密度の細かいＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ２０×２０」）が加圧力に対して最も強く、４軸織物及び試験例４の密度の粗いＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ１７×１７」）が弱いことがわかった。

図１２〜図１４から、試験例４の密度の粗いＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ１７×１７」）は、単体では引張応力が低く、加圧力に対しても弱いと言えるが、合成樹脂との積層体とした場合には、合成樹脂同士が直接接合し合う面積が大きいことから、積層体としては高い引張応力、アイゾット衝撃強さが得られものと考えられる。

試験例４から、密度の粗いＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ１７×１７」）からなる２軸織物は、合成樹脂との積層体とした場合に、密度の細かいＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ２０×２０」）からなる２軸織物よりも剛性が高くなる。このことは、２軸織物を合成樹脂に積層した場合に限らず、金属製部材に積層した場合にも言えることである。そこで、図５に示した布製の面状部材７に接着剤８を含浸させてなる接着層９を介してサイドフレーム基体２１１とサイドフレームカバー２１２とを接合する場合、接着層９を構成する布製の面状部材７の密度を部分的に変えることで、層間剥離を生じさせやすいように機能する部分と、サイドフレーム基体２１１等の剛性を上げるように機能する部分とを設定することができる。

図１５は、図５に示した構造に相当するものであるが、例えば、図１５（ａ）のように、断面係数が急に上がっている部分において密度の高い布製の面状部材を用い、その他の部分において密度の低い布製の面状部材を用いるようにすることができる。図１５（ａ）において「Ａ部」と「Ｃ部」では、密度の高い（細かい）布製の面状部材を採用しており、「Ｂ部」と「Ｄ部」では、密度の低い（粗い）布製の面状部材を採用している。この結果、Ａ部及びＣ部では、サイドフレーム基体２１１及びサイドフレームカバー２１２との接合力が低くなり、層間剥離を生じやすくすることができ、これにより応力分散を図ることができる。一方、Ｂ部においては、サイドフレーム基体２１１及びサイドフレームカバー２１２との接合力が高く、Ｄ部ではサイドフレーム基体２１１との接合力が高いため、それらの剛性を上げることができる。従って、サイドフレーム基体２１１の厚みをさらに薄くし、軽量化するのに役立つ。

密度の高い布製の面状部材及び密度の低い布製の面状部材を用いる範囲については、図１５（ａ）に限定されるものではなく、図１５（ｂ）に示したように、サイドフレーム基体２１１とサイドフレームカバー２１２とが重なり合っているＥ部において密度の高い布製の面状部材を用い、Ｆ部において密度の低い布製の面状部材を用いることもできる。また、図１５（ｃ）に示したように、サイドフレーム基体２１１とサイドフレームカバー２１２とが重なり合っている範囲の外方端寄りの部位（Ｇ部）を密度の高い布製の面状部材を用い、他の部位（Ｈ部）において密度の低い布製の面状部材を用いるようにすることもできる。

布製の面状部材において、密度の高い部分と密度の低い部分を設定するには、布製の面状部材として予め部分的に密度が異なるように製作したものを用いてもよいし、異なる密度のものを縫い継いで形成してもよい。さらに、布製の面状部材を部分的に複数枚重ね合わせたりすることで、密度の高い範囲を設定することもできる。

なお、上記実施形態では、本発明の構造材を、サイドフレーム２１に適用した例を示しているが、これに限らず、スライドアジャスタのスライドレールなどの他のフレーム部材にも適用可能であることはもちろんである。

図１は、本発明の一の実施形態に係る構造材をフレーム部材の一部に採用した自動車用の座席構造を示す図である。図２は、図１のＢ線に沿った断面図である。図３は、上記実施形態の構造材に用いた積層体の断面構造を示す図である。図４は、上記実施形態の構造材に用いられる接着層を説明するための図である。図５（ａ）は、接着層を構成する布製の面状部材をサイドフレーム基体の内面に沿って引き出して接着した状態を示す図であり、図５（ｂ）は、サイドフレーム基体と接着層を構成する布製の面状部材との間に発泡合成樹脂を装填した状態を示す図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、試験例１の各試験片の引張応力の結果を示すグラフであり、図６（ｄ）は、比較例１の各試験片の引張応力を示すグラフである。図７（ａ）〜（ｄ）は、図６（ａ）〜（ｄ）の各平均値のみを取り出して示したグラフである。図８は、試験例１及び試験例２で用いた２軸織物単体、４軸織物単体のロール方向での引張試験の結果を示す図である。図９は、試験例１及び試験例２で用いた２軸織物単体、４軸織物単体のバイアス方向での引張試験の結果を示す図である。図１０は、試験例１及び試験例２で用いた２軸織物単体、４軸織物単体の幅方向での引張試験の結果を示す図である。図１１は、試験例４の各試験片の引張応力を示すグラフである。図１２は、試験例４の密度の粗いＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ１７×１７」）単体のロール方向の引張応力を示した図である。図１３は、試験例４の密度の粗いＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ１７×１７」）単体の幅方向の引張応力を示した図である。図１４は、試験例４の密度の粗いＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ１７×１７」）、試験例１の細かいＰＥＮ繊維（「ＰＥＮ２０×２０」）、及び４軸織物（ＴＮＲＢ）を、対向して配置したフレーム間に張設し、直径３０ｍｍの加圧板で加圧した際の荷重特性を示した図である。図１５（ａ）〜（ｃ）は、密度の異なる布製の面状部材を使用した接着層を用いた例を示した図である。

符号の説明

１積層体
２，３合成樹脂製の面状部材
４布製の面状部材
１０座席構造
２０シートクッション部
２１サイドフレーム
２１１サイドフレーム基体
２１２サイドフレームカバー
３０シートバック部

Claims

布製の面状部材と、該布製の面状部材の両面に接着剤を介して積層された合成樹脂製の面状部材とを備えてなる所定形状に形成された積層体と、
前記積層体に、少なくとも一部において接着剤を介して接合された金属製部材との組み合わせからなる構造材であって、
前記積層体と前記金属製部材とが、布製の面状部材に前記接着剤を含浸させてなる接着層を用いて接合され、
前記積層体と前記金属製部材とは、向かい合わせた際に、互いに対向方向に突出する突出部を備えており、一方の突出部を他方のいずれかの部位に重ね合わせ、その重なり合った部分で接合されており、
前記布製の面状部材に接着剤を含浸させてなる接着層が、前記積層体と前記金属製部材との重なり合った部分よりも外側に引き出され、該引き出された部分と金属製部材の内面とが接合されていることを特徴とする構造材。
前記積層体と金属製部材との間の接着剤が、前記積層体を構成する布製の面状部材にまで含浸して、前記積層体と金属製部材とが接合されていることを特徴とする請求項１記載の構造材。
前記積層体と金属製部材との間の接着剤が、前記積層体のうち、布製の面状部材には含浸せずに、前記金属製部材に対向する合成樹脂製の面状部材にのみ付着して、前記積層体と金属製部材とが接合されていることを特徴とする請求項１記載の構造材。
前記布製の面状部材に接着剤を含浸させてなる接着層が、前記積層体と前記金属製部材との重なり合った部分よりも外側に引き出されていると共に、引き出された部分と金属製部材の内面との間に発泡合成樹脂を介在させて、前記引き出された部分と金属製部材の内面とが接合されていることを特徴とする請求項１記載の構造材。
前記積層体は、衝撃を受けた際に各層間で生じる層間剥離の作用により、前記積層体に用いられる合成樹脂製の面状部材同士を積層させてなる同種積層体と比較した場合に、縦方向、横方向、斜め方向のうちの少なくとも一つの引張方向に関して引張応力及びアイゾット衝撃強さのいずれもが低下していると共に、その低下率が４０％以下のものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の構造材。
前記低下率が、２０％以上４０％以下であることを特徴とする請求項５記載の構造材。
前記積層体は、前記同種積層体と比較した場合に、縦方向、横方向、斜め方向の全ての引張方向に関して引張強さ及びアイゾット衝撃強さのいずれもが低下していることを特徴とする請求項５又は６記載の構造材。
前記布製の面状部材が、２軸織物、３軸織物、４軸織物又は三次元立体編物であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の構造材。
前記布製の面状部材が、２軸織物であることを特徴とする請求項８記載の構造材。
前記金属製部材が、鉄系金属材料又は非鉄系金属材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載の構造材。
輸送機器用座席構造におけるフレーム部材として用いられる請求項１〜１０のいずれか１に記載の構造材。
請求項１〜１１のいずれか１に記載の構造材が、フレーム部材として用いられていることを特徴とする輸送機器用座席構造。