JP7030150B2 - 車両用シート芯材 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用シート芯材に関するものである。
近年、自動車等の車両用シート芯材(以下、「シート芯材」とも言う)として、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体(以下、「発泡粒子成形体」とも言う)からなるものが用いられ、そのシート芯材の上面側にポリウレタンフォーム等のクッション材を積層し、さらにその上面側に布製、皮製などのシートカバーを配置した車両用シートが存在する(例えば、特許文献1,2)。
上記のような発泡粒子成形体からなるシート芯材は、厚肉の前方部と、薄肉の後方部とを備えるものがある。
特開2018-29844号公報 国際公開第2017/135456号公報
ところで、薄肉部分が存在する発泡粒子成形体にあっては、薄肉部分における機械的強度が不足し、搬送時などに割れや欠けが生じ易いものとなるおそれがあった。特に、前方部は厚肉に、後方部は薄肉に形成された発泡粒子成形体からなるシート芯材にあっては、薄肉となる後方側には、車両への掛け止め具も設けられるために、負荷がかかる部分に薄肉部が位置することとなり、より割れや欠けが懸念されるものとなっていた。
本発明は、上記した背景技術が有する実情に鑑みて成されたものであって、その目的は、発泡粒子成形体からなる車両用シート芯材にあっても、その薄肉部における割れや欠けが生じ難い車両用シート芯材を提供することにある。
上記した目的を達成するため、本発明は、次の〔1〕~〔6〕に記載した車両用シート芯材とした。
〔1〕熱可塑性樹脂発泡粒子成形体からなる車両用シート芯材であって、
上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体は上面視略矩形形状であり、
上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の平均成形体密度(Z)が20~50kg/mであり、
上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体は、上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の後方側に、上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の平均厚みより厚みが薄く、且つ厚みが10~40mmである後方側薄肉部を有し、
上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の平均成形体密度(Z)に対する上記後方側薄肉部の成形体密度(Y)の比(Y/Z)が1.05~3であり、
上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の後方側薄肉部の融着率が70%以上であることを特徴とする、車両用シート芯材。
〔2〕上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体は、上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の前方側に、厚み80mm以上の前方側厚肉部を有することを特徴とする、上記〔1〕に記載の車両用シート芯材。
〔3〕上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の前方側厚肉部の融着率が40%以上であることを特徴とする、上記〔2〕に記載の車両用シート芯材。
〔4〕上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の後方側薄肉部に、上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の長手方向に沿ってフレーム部材が埋設されていることを特徴とする、上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の車両用シート芯材。
〔5〕上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体を構成する発泡粒子が、発泡芯層と、前記発泡芯層を被覆する被覆層とを有する多層発泡粒子であることを特徴とする、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の車両用シート芯材。
〔6〕上記多層発泡粒子を構成する被覆層の融点が、発泡芯層の融点よりも1~25℃低いことを特徴とする、上記〔5〕に記載の車両用シート芯材。
上記した本発明に係る車両用シート芯材は、上面視略矩形形状の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体であり、上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の平均厚みより厚みが薄く、且つ厚み10~40mmの後方側薄肉部を有し、上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の平均成形体密度(Z)が20~50kg/mであり、上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の平均成形体密度(Z)に対する上記後方側薄肉部の成形体密度(Y)の比(Y/Z)が1.05~3であると共に、上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の後方側薄肉部の融着率が70%以上と高いものとしたので、後方側薄肉部においても、割れや欠けが生じ難い車両用シート芯材となる。
本発明に係る車両用シート芯材の一実施形態を示した概念的な斜視図である。 図1に示した車両用シート芯材に用いられたフレーム部材を示した概念的な斜視図である。 発泡粒子を充填する方法を概念的に示した説明図であり、(a)はクラッキング充填時を示した図、(b)は完全な型締め時を示した図である。 発泡粒子成形体の前方側、後方側、及び各部分の厚みを概念的に示した説明図である。
以下、本発明に係る車両用シート芯材の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明において、適宜、本発明の好ましい数値範囲を示す場合があるが、この場合に、数値範囲の上限及び下限に関する好ましい範囲、より好ましい範囲、特に好ましい範囲は、上限及び下限のすべての組み合わせから決定することができる。また、特段の断りがない場合には、車両用シート芯材の前後方向、左右方向、及び上下方向は、該車両用シート芯材が車両に設置された際における車両の前後方向、左右方向、及び上下方向と同様である。
本発明に係る車両用シート芯材100は、図1に示したように、前方側は厚肉に、後方側は薄肉に形成された、上面視略矩形形状の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体10からなる。一般的には、該シート芯材100の上面にウレタンフォーム等のクッション材が積層され、その表面に布製や革製のシートカバーが被覆されることで車両用シートが形成され、該車両用シートが車両の座席となる箇所に設置される。
発泡粒子成形体10の後方側には、発泡粒子成形体10の平均厚みより厚みが薄く、厚み(t)が10~40mmの後方側薄肉部(薄肉領域)が形成されている。この後方側薄肉部の厚み(t)は、35mm以下に形成されている部分が該後方側薄肉部の70%以上の容積を占めることが好ましい。
一方、上記発泡粒子成形体10の前方側には、厚み(T)が80mm以上の前方側厚肉部(厚肉領域)が形成されていることが好ましい。この前方側厚肉部の厚み(T)は、85mm以上に形成されている部分が該前方側厚肉部の70%以上の容積を占めることがより好ましく、90mm以上に形成されている部分が該前方側厚肉部の80%以上の容積を占めることが特に好ましい。一方、前記前方側厚肉部の厚みの上限は、概ね、150mmである。
また、上記発泡粒子成形体10の前方側厚肉部は、上記発泡粒子成形体10の全体の容積に対して、50%以上の部分を占めることが好ましく、60%以上の部分を占めることがさらに好ましい。なお、その上限は、概ね90%である。上記範囲内であれば、軽量性と着座感に優れる発泡粒子成形体10の作製が容易となる。
一方で、上記発泡粒子成形体10の後方側薄肉部は、上記発泡粒子成形体10の全体の容積に対して、5%以上の部分を占めることが好ましく、8%以上の部分を占めることがさらに好ましい。なお、その上限は、概ね20%である。上記範囲内であれば、強度に優れる発泡粒子成形体10の作製が容易となる。
したがって、上記観点から、前方側厚肉部の容積に対する後方側薄肉部の容積割合は、70~88%が好ましく、75~85%がさらに好ましい。
なお、本明細書において上記発泡粒子成形体10の前方側、後方側とは、図4に概念的に示したように、車両に搭載した際の上面視で、発泡粒子成形体10の前後方向の中央から前方の部分を前方側といい、発泡粒子成形体10の前後方向の中央から後方の部分を後方側という。
また、発泡粒子成形体10の厚み(T)、(t)とは、図4に概念的に示したように、発泡粒子成形体10の厚みの中心線αに対するそれぞれの位置における垂直方向の長さをいう。
発泡粒子成形体10は、上面視略矩形形状のものであり、さらには、上面視長方形形状のものが好ましく、長さ(L)が1000~1500mm、幅(W)が400~600mm程度の略長方形状のものがより好ましい。
なお、本明細書において、略矩形や略長方形状とは、例えば、隅部が丸みを帯びていてもよいし、長方形を構成する辺の一部又は全部が曲がった辺であってもよい。また、その略長方形状の長さ、幅の寸法は、設置する車両に応じて適宜設計されるものであり、上記した寸法のものに何ら限定されるものではない。さらに、適所に軽量化に対応するための貫通穴や他の部材との位置関係に対応するための貫通穴が形成されているものであってもよい。
発泡粒子成形体10の平均成形体密度(Z)は、20~50kg/mである。これは、発泡粒子成形体10の平均成形体密度を上記範囲内のものとすることにより、強度及び軽量性に優れる車両用シート芯材とすることができる。かかる観点からは、発泡粒子成形体10の平均成形体密度(Z)は、25~45kg/mであることが好ましく、27~43kg/mであることがより好ましく、30~40kg/mであることが特に好ましい。
また、上記発泡粒子成形体10の平均成形体密度(Z)に対する後方側薄肉部の成形体密度(Y)の比(Y/Z)は、1.05~3である。後方側薄肉部の成形体密度を平均成形体密度に比して上記した範囲で高いものとすることにより、薄肉部の強度を向上させることができる。かかる観点から、発泡粒子成形体の平均成形体密度(Z)に対する後方側薄肉部の成形体密度(Y)の比(Y/Z)は、1.08~2であることが好ましく、1.10~1.5であることがより好ましい。
また、発泡粒子成形体10の前方側厚肉部の成形体密度(X)に対する上記後方側薄肉部の成形体密度(Y)の比(Y/X)は、1.1~3であることが好ましい。これは、後方側薄肉部の成形体密度を前方側厚肉部の成形体密度に比して上記した範囲で高いものとすることにより、薄肉部の強度を向上させることができる。特に、本発明においては、上記の薄肉部と厚肉部の成形体密度比を満足する成形体が、一体成形体として形成され、車両用シート芯材となることでシート芯材全体としての優れた強度を有するものとなる。かかる観点から、前方側厚肉部の成形体密度(X)に対する後方側薄肉部の成形体密度(Y)の比(Y/X)は、1.1~2であることがより好ましく、1.15~1.5であることが特に好ましい。
なお、上記発泡粒子成形体10の平均成形体密度(Z)の測定方法は、次のように測定することができる。
成形収縮が収まった後の発泡粒子成形体10において、前後方向及び左右方向においてそれぞれのサンプル位置が略均等に離れるようにして、合計15か所以上の位置から所定寸法のカットサンプルを切り出し、そのカットサンプルの体積(cm)を算出するとともに、カットサンプルの重量(g)を測定する。そして、カットサンプルの体積V(cm)でカットサンプルの重量M(g)を除することによりM/Vを算出する。カットサンプルごとに算出されたM/Vの値を算術平均し、発泡粒子成形体10の平均成形体密度(Z)とすることができる。
また、前方側厚肉部の成形体密度(X)は、成形収縮が収まった後の発泡粒子成形体10の前方側に位置し、且つ厚みがT≧80mmを満足する部分から、所定寸法のカットサンプルを切り出し、該カットサンプルについて、上記発泡粒子成形体10の平均成形体密度(Z)の測定と同様の方法によって、成形体密度(X)を求めるものとする。
さらに、後方側薄肉部の成形体密度(Y)は、成形収縮が収まった後の発泡粒子成形体10の発泡粒子成形体10の後方側に位置し、且つ厚みがt≦40mmを満足する部分から、所定寸法のカットサンプルを切り出し、該カットサンプルについて、上記発泡粒子成形体10の平均成形体密度(Z)の測定と同様の方法によって、成形体密度(Y)を求めるものとする。
なお、上記した測定部分に凹凸などが形成されている場合には、凹凸箇所を避けてカットサンプルをサンプリングすることが好ましい。
上記した発泡粒子成形体の平均成形体密度(Z)に対する後方側薄肉部の成形体密度(Y)の比(Y/Z)が1.05~3である発泡粒子成形体10、即ち、後方側薄肉部の成形体密度(Y)を平均成形体密度(Z)に比して高いものとした発泡粒子成形体10は、例えば、クラッキング充填法を用いた成形を行うことで得ることができる。なお、クラッキング充填法とは、金型を完全に型閉めせずにわずかな隙間(クラッキング隙間δ)を設けて発泡粒子を金型に充填し、成形する方法である。上記の方法によれば、1種類の発泡粒子を用いて、密度の異なる成形体を得ることが可能である。
クラッキング充填を行って成形することにより、図3に概念的に示したように、薄肉部を金型内において他の部分よりも多く圧縮させることができるので、上記薄肉部の成形体密度(Y)を平均成形体密度(Z)に比して高くすることができ、上記薄肉部を局所的に高密度として、強固な成形体とすることができる。
また、発泡粒子成形体10の後方側薄肉部の融着率は、70%以上である。これは、後方側薄肉部の成形体密度(Y)を上記したように平均成形体密度(Z)に比して高いものとするとともに、融着率も十分に高いものとすることにより、後方側薄肉部においても、割れや欠けが生じ難い車両用シート芯材を提供することができる。かかる観点から、後方側薄肉部の融着率は、75~95%であることが好ましく、78~93%であることがより好ましく、80~92%であることが特に好ましい。
上記の発泡粒子成形体10において、後方側薄肉部の成形体密度を高くし、且つ、後方側薄肉部の融着率を高くすることが、上記薄肉部の割れや欠けを防止し、車両用シート芯材全体としての強度を保つ際に重要である。
ここで、一般に成形体密度を高くしようとすると、金型内における発泡粒子間の間隙は狭いものとなり、成形スチームの流通が悪くなるので、発泡粒子同士の融着性が低下する傾向があるが、薄肉部においては、成形スチームの流通は十分であり、融着性の低下はみられない。そこで、上記したクラッキング充填法を用いた成形によって上記薄肉部の圧縮率を局所的に高くした場合には、成形体全体の発泡粒子の融着率を低下させずに薄肉部の成形体密度を高くすることができる。
一方、発泡粒子成形体10の前方側厚肉部においては、厚肉であることから成形スチームがそもそも内部まで行き渡り難く、発泡粒子同士の融着は低下し易い傾向がある。そこで、前方側厚肉部の融着性を向上させるために成形スチームを増やそうとすると、薄肉部においては過熱状態となってしまい、外観が良好な発泡粒子成形体が得られ難くなるおそれがある。したがって、一般に厚肉部と薄肉部とを両方有する発泡粒子成形体の外観性を維持しつつ一体成形することは難しい。
このような場合であっても、例えば、発泡粒子成形体10を形成している発泡粒子として、後に詳述する発泡層を芯層とし、該発泡層(芯層)の表面に被覆層を有する多層発泡粒子を用いることにより、発泡粒子自体の融着性を向上させることができるので、良好な外観を維持しつつ、前方側厚肉部における融着率を向上させ、後方側薄肉部の強度も向上させることができる。
また、上記した融着性の良好な多層発泡粒子を用いてもよいが、成形時における成形スチームの通りをよくする方策を採用してもよい。即ち、厚肉部の成形金型部分に、局所的により多くの蒸気穴を形成し、該厚肉部の成形空間に多くの加熱蒸気を流入させ、局所的に融着率を向上させることもできる。
なお、前方側厚肉部の融着率は、40%以上であることが好ましく、45~90%であることがより好ましく、50~80%であることがさらに好ましい。
発泡粒子成形体10の上記融着率は、発泡粒子成形体を破断した際の破断面に露出した発泡粒子のうち、材料破壊した発泡粒子の数の割合(融着率)に基づいて求めることができる。
具体的には、発泡粒子成形体のサンプルを、カッターナイフで発泡粒子成形体の厚み方向に切り込みを入れた後、切り込み部から発泡粒子成形体を破断させ、次に、破断面に存在する発泡粒子の個数(n)と、材料破壊した発泡粒子の個数(b)を測定し、(b)と(n)の比(b/n)を百分率で表して融着率(%)とすることができる。
なお、前方側厚肉部の融着率は、成形収縮が収まった後の発泡粒子成形体10の前方側に位置し、且つ厚みがT≧80mmを満足する部分から、所定寸法のカットサンプルを切り出し、該カットサンプルについて、上記発泡粒子成形体10の融着率の測定方法によって融着率を求めるものとする。
また、後方側薄肉部の融着率は、成形収縮が収まった後の発泡粒子成形体10の後方側に位置し、且つ厚みがt≦40mmを満足する部分から、所定寸法のカットサンプルを切り出し、該カットサンプルについて、上記発泡粒子成形体10の融着率の測定方法によって融着率を求めるものとする。
上記した発泡粒子成形体10を形成する発泡粒子は、発泡層のみからなる単層の発泡粒子であってもよいが、発泡層を芯層とし、該発泡層(芯層)の表面に被覆層を有する多層発泡粒子であってもよい。
多層発泡粒子である場合、発泡芯層を構成する樹脂と被覆層を構成する樹脂は熱可塑性樹脂であれば特に限定されず、例えば物性を同じくする樹脂であってもよいが、融点の異なる樹脂であることが好ましい。特に、被覆層を構成する樹脂は、発泡芯層を構成する樹脂よりも低融点の樹脂であることが好適である。具体的には、被覆層を構成する樹脂の融点が芯層を構成する樹脂の融点よりも1~25℃低いことが好ましく、3~20℃低いことがより好ましく、5~15℃低いことが特に好ましい。被覆層を構成する樹脂と芯層を構成する樹脂との融点差を前記範囲とすることで、低い成形蒸気圧で型内成形を行なっても、融着が良好な発泡粒子成形体を得ることができる。
なお、上記樹脂の融点は、JIS K7121(1987)に記載の「一定の熱処理を行った後、融解温度を測定する場合」を採用し(試験片の状態調節における加熱速度及び冷却速度はいずれも10℃/分とする。)、DSC装置により加熱速度10℃/分で昇温してDSC曲線を描かせた際に、該DSC曲線上の樹脂の融解に伴う吸熱ピークの頂点温度として求められる値である。なお、DSC曲線上に複数の吸熱ピークが存在する場合には、吸熱ピークの面積が最も大きい吸熱ピークの頂点を融点とする。測定装置としては、例えば、ティー・エイ・インスツルメント社製DSCQ1000などを使用することができる。
発泡粒子を構成する基材樹脂としては、例えばポリスチレン系樹脂、ポリエチレン、若しくはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンテレフタレート、若しくはポリ乳酸等のポリエステル系樹脂、またはポリカーボネート系樹脂などが挙げられる。また、ポリスチレン系樹脂とポリオレフィン系樹脂との複合樹脂、上記の樹脂の2種以上の混合物などを用いることもできる。これらの中でも、ポリオレフィン系樹脂、またはポリオレフィン系樹脂とポリスチレン系樹脂との複合樹脂等の結晶性樹脂を含む熱可塑性樹脂が好ましい。上記ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、またはポリプロピレン系樹脂が好ましく、中でも強度や耐衝撃性の観点からは、ポリプロピレン系樹脂がより好ましい。
多層発泡粒子である場合、芯層および被覆層の基材樹脂は、上述する発泡粒子と同様の樹脂を用いることができる。中でも、芯層をポリオレフィン系樹脂、被覆層をポリオレフィン系樹脂とすることが好ましく、芯層をポリプロピレン系樹脂、被覆層をポリプロピレン系樹脂またはポリエチレン系樹脂とすることがより好ましい。多層発泡粒子における前記被覆層と前記芯層との重量比が1:99~20:80であることが好ましく、4:96~15:85であることがより好ましい。
発泡粒子成形体10には、フレーム部材が埋設されていることが好ましい。フレーム部材を埋設することにより、シート芯材100の強度が向上すると共に、車両への取付が容易となる。かかる観点から、フレーム部材は、少なくとも発泡粒子成形体10の後方側薄肉部に埋設されていることが好ましい。さらには、図1に示されているように、発泡粒子成形体10の周縁に沿って環状のフレーム部材が埋設されていることが特に好ましい。
図1に図示した実施形態においては、発泡粒子成形体10の外縁に沿って環状のフレーム部材30が埋設されている。環状のフレーム部材30の適所には、前方掛け止め具31及び後方掛け止め具32がそれぞれ固定され、図1に示したように、掛け止め具31,32の一部が発泡粒子成形体10の外方に突出して配設されている。ここで、フレーム部材30が環状であるとは、フレーム部材を構成する線材が、切れ目なく環状に構成されている態様、及びフレーム部材を構成する線材が他の部材、例えばプレートを介して環状に構成されている態様のいずれも含む。また、切れ目のない線材とは、一本の連続した線材だけでなく、所定の箇所で溶接などにより互いに接合された2以上の線材の連続体を含む。
フレーム部材30を構成する上記線材及びプレートは、例えば鉄、アルミニウム、もしくは銅などの金属部材、樹脂部材、またはセラミックスなどの部材よりなるものが一般的である。中でも、耐久性、強度、及び発泡粒子成形体の成型時における熱に対する耐熱性などの観点から、金属部材を含むものが好ましい。中でもフレーム部材30を構成する線材及びプレートは、実質的に金属部材よりなるものがより好ましい。上記金属部材としては特に鋼材が好ましい。フレーム部材30は、これらの部材を溶接等の手段で接続することや曲げ加工することにより、発泡粒子成形体10を効率的に補強し、また車両への掛け止め具31,32を適所において支持するものに形成することができる。
上記したフレーム部材30を埋設した発泡粒子成形体10は、以下のような型内成形方法により製造することができる。
先ず、車両用シート芯材成形用の金型内の所定の位置に、フレーム部材30を配置するとともに、発泡粒子を当該金型内に上記したクラッキング充填法により充填し、型締めを行う。
その後、加熱スチームを金型内に導入して発泡粒子を加熱して二次発泡させると共に、発泡粒子を相互に融着させる。
これにより発泡粒子成形体10にフレーム部材30が埋設されている複合成形体からなるシート芯材100が製造される。
このように製造されたシート芯材100は、発泡粒子成形体10とフレーム部材30との一体成形物であり、両者の一体性に優れたものとなる。
以上、説明した本発明に係る車両用シート芯材100は、上面視略矩形形状の熱可塑性樹脂発泡粒子成形体10であり、上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の平均厚みより厚みが薄く、且つ厚み(t)が10~40mmの後方側薄肉部を有し、上記発泡粒子成形体の平均成形体密度(Z)が20~50kg/mであり、上記発泡粒子成形体の平均成形体密度(Z)に対する上記後方側薄肉部の成形体密度(Y)の比(Y/Z)が1.05~3と高いものであると共に、上記発泡粒子成形体10の後方側薄肉部の融着率が70%以上と高いものとしたので、後方側薄肉部においても、割れや欠けが生じ難い車両用シート芯材となる。
次の多層発泡粒子を用いた実施例及び比較例を、以下のとおり実施した。
用いた多層発泡粒子(芯層:ポリプロピレン系樹脂、被覆層:ポリエチレン系樹脂)の性状
見掛け密度:30g/L
高温ピーク熱量:14.8J/g
溶解熱量:73.6J/g
芯層樹脂の融点:141.5℃
被覆層樹脂の融点:131℃
被覆層樹脂の重量比率:3%
図2に示すフレーム部材30 と同様の構成のフレーム部材を、直径4.5mm、引張強さ(JIS G 3532 SWM-B)500N/mmの鉄製線材、及び厚み1mm、幅80mm、長さ170mmの鉄製プレートにより作製した。前方側2か所の前方掛け止め具31、後方側1か所の後方掛け止め具32を構成する鉄製U字フックには、直径5mmのものを用いた。フレーム部材30を構成する鉄製線材、鉄製プレートは、溶接により接合した。前方掛け止め具31を構成する鉄製U字フックは、その両端部を鉄製プレートに溶接により接合した。
[実施例]
上記したフレーム部材30を、図1に示す車両用シート芯材を作製する成形用金型(全体積:32L、長さL:1330mm 、幅W:600mm、前方部A厚みT:100 mm、B厚みT:90 mm、C厚みT:80 mm、後方部D厚みt:35 mm、E厚みt:30mm、F厚みt:25 mm)内に設置した。
続いて、シート芯材の前方部の厚み方向に略対応する方向に金型を開閉して、金型を10mm開けた状態まで型締め(クラッキング隙間δ:10mm)した後、金型内に上述した多層発泡粒子を充填し、その後充填された多層発泡粒子を押し潰す様に完全に型締めを行った(クラッキング充填法)。
続いて、両面の型のドレン弁を開放した状態でスチームを4秒間型内に供給して予備加熱(排気工程)を行った後、0.14MPaの成形スチーム圧で一方加熱(1次加熱)を行い、さらに0.20MPaの成形スチーム圧で逆方向から一方加熱(2次加熱)を行った後、0.28MPaの成形スチーム圧で両面から本加熱を3秒間行った。
加熱終了後、放圧した後、冷却して発泡粒子成形体10を得た。
得られた成形体を75℃で12時間養生した後、6時間徐冷したものをシート芯材とした。
前記シート芯材を構成する発泡粒子成形体の平均成形体密度(Z)は、30kg/mであった。
上述のとおり得た実施例のシート芯材について、発泡粒子成形体10の前方部A~Cの肉厚の部分、及び後方部D~Fの薄肉の部分について、それぞれ圧縮率、成形体密度、融着率、引張強度を測定した。その測定結果を、表1に記載する。
なお、圧縮率、成形体密度等は、以下のようにして求めた。
(圧縮率の算出)
上記のシート芯材成形用金型の各部分(A~F)における、金型移動方向の長さ(a mm)とし、金型を完全に閉めた状態から10mm開いた状態で発泡粒子を充填し、充填完了後、金型を完全に閉じた場合の圧縮率として、次式

(10mm/a mm)×100

により算出した。
(試験片のサンプリング)
成形収縮が収まった後の発泡粒子成形体10において、図1に示したA~Fの6か所の位置から、それぞれ発泡粒子成形体10の左右方向に試験片長さ150mm、発泡粒子成形体10の厚み方向に試験片幅25mm、発泡粒子成形体10の前後方向に試験片厚み20mmのカットサンプルを切り出し、試験片とした。なお、試験片は、発泡粒子成形体10の厚み方向中心部分から採取し、上記のサンプル位置において、それぞれ3点の試験片を採取した。
(成形体密度の測定)
各試験片の外形寸法より嵩体積(150×25×20(mm))を求めた。また、各試験片の重量(g)を精秤した。上記の通り求められた各試験片重量を試験片の嵩体積にて除し、単位換算することにより発泡粒子成形体の密度(kg/m)を求めた。
また、表1に記載したA~Fのサンプル位置の成形体密度(X)或いは(Y)は、それぞれのサンプル位置において採取した3点の試験片の平均値である。
なお、発泡粒子成形体10の平均成形体密度(Z)は、別途、前方側、後方側、中央部について、左右方向に5箇所ずつサンプリングし、成形体密度の平均値を算出した。
(融着率の測定)
試験片の長さ方向中央部における一方の表面(長さ150mm、幅75mm、厚み25mmの面の一方の面)に深さ2mmの切込みを、全幅を横切るように形成した。 次いで、試験片の切り込みを広げる方向に、試験片が破断するまで、又は試験片の両端部が当接するまで折り曲げた。次に、試験片の破断面を観察し、目視により内部で破断した発泡粒子と界面で剥離した発泡粒子数をそれぞれ計測した。次いで、内部で破断した発泡粒子と界面で剥離した発泡粒子の合計個数に対する内部で破断した発泡粒子の個数割合を算出して求めた。
さらに具体的には、まず、150mm(長さ)×75mm(幅)×25mm(厚み)の直方体形状の成形体サンプルに対し、長さ方向中央部において一方の表面(長さ150mm、幅25mmの面の一方の面)に深さ2mmの切込みを、全幅を横切るように入れ、これを試験片とした。次いで、センター間の距離が70mmとなるように平行に立設され、且つ上端が半径5mmに丸められた高さ100mm、幅80mm以上、厚み10mmの剛体からなる2枚の支持板上に、上記試験片を、切込みが設けられた面を下側に向けて、且つ試験片の長さ方向が支持板と直交するように均等に跨がせて配置し、先端が半径5mmに丸められた、高さ60mm、幅80mm、厚み10mmの剛体からなる押圧板にて、押圧板の厚み方向の中央部と試験片の切込みが一致するようにセットして、試験片の切込みの反対側から、押圧板の押圧速度を200mm/分として3点曲げ試験を行い、試験片が破断するまで、又は試験片が支持板上から外れて支持板間に完全に入り込むまで押圧した。次に、試験片の破断面を観察し、目視により内部で破断した発泡粒子と界面で剥離した発泡粒子数をそれぞれ計測した。次いで、内部で破断した発泡粒子と界面で剥離した発泡粒子の合計数に対する内部で破断した発泡粒子の割合を算出し、これを百分率で表して融着率(%)とした。
(引張強度の測定)
引張強度の測定は、JIS K6251(2010年)に規定するダンベル状1号型形状の10mm厚みの試験片を上記と同様にしてA~Fの6か所の位置からそれぞれサンプリングし、JIS K6767(1999年)の引張伸びの測定方法に準拠して測定した。この場合、前記採取した試験片を23℃、湿度50%の条件下、24時間放置後、試験速度500mm/minで引張試験を行い、測定における最大点応力を引張強度とした。上記測定を3回行い、得られた値の相加平均値を採用した。
Figure 0007030150000001
[比較例]
クラッキング充填法ではなく、圧縮充填法(圧力:0.2MPa)により上述した多層発泡粒子を金型内に充填した以外は、実施例1と同様の方法でシート芯材を成形したものを比較例とした。
前記シート芯材を構成する発泡粒子成形体の平均成形体密度(Z)は、28kg/mであった。また、前記比較例の発泡粒子成形体の前方側肉厚部(厚み90mm)から切り出した試験片(長さ50mm、幅50mm、厚み10mm)における、成形体密度(X)は28kg/mであり、融着率は55%であり、引張強度は311Nであった。一方、前記比較例の発泡粒子成形体の後方側薄厚部(厚み30mm)から切り出した試験片(長さ50mm、幅50mm、厚み10mm)における、成形体密度(Y)は26kg/mであり、融着率は80%であり、引張強度は380Nであった。したがって、密度比(Y/X)は0.93であり、密度比(Y/Z)は0.93であった。
なお、得られた発泡粒子成形体の外観は、部分的な焼けの発生が無く、発泡粒子成形体表面が美麗であった。
本発明に係る車両用シート芯材は、後方側薄肉部においても、割れや欠けが生じ難い車両用シート芯材となるため、各種車両用のシート芯材として、有効に利用することができる。
10 発泡粒子成形体
A,B,C 発泡粒子成形体の前方部
D,E,F 発泡粒子成形体の後方部
30 フレーム部材
31 前方掛け止め具
32 後方掛け止め具
100 車両用シート芯材

Claims (6)

  1. 熱可塑性樹脂発泡粒子成形体からなる車両用シート芯材であって、
    上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体は上面視略矩形形状であり、
    上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の平均成形体密度(Z)が20~50kg/mであり、
    上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体は、上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の後方側に、上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の平均厚みよりも厚みが薄く、且つ厚みが10~40mmである後方側薄肉部を有し、
    上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の平均成形体密度(Z)に対する上記後方側薄肉部の成形体密度(Y)の比(Y/Z)が1.05~3であり、
    上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の後方側薄肉部の融着率が70%以上であることを特徴とする、車両用シート芯材。
  2. 上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体は、上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の前方側に、厚み80mm以上の前方側厚肉部を有することを特徴とする、請求項1に記載の車両用シート芯材。
  3. 上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の前方側厚肉部の融着率が40%以上であることを特徴とする、請求項2に記載の車両用シート芯材。
  4. 上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の後方側薄肉部に、上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の長手方向に沿ってフレーム部材が埋設されていることを特徴とする、請求項1~3のいずれかに記載の車両用シート芯材。
  5. 上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体を構成する発泡粒子が、発泡芯層と、前記発泡芯層を被覆する被覆層とを有する多層発泡粒子であることを特徴とする、請求項1~4のいずれかに記載の車両用シート芯材。
  6. 上記多層発泡粒子を構成する被覆層の融点が、発泡芯層の融点よりも1~25℃低いことを特徴とする、請求項5に記載の車両用シート芯材。
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