JP7041082B2

JP7041082B2 - シート芯材

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Inventors: 敦夫高山; 圭一橋本; 功昇久松
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Current assignee: JSP Corp
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2022-03-23
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Description

本発明は、自動車用座席シートのシート芯材に関する。

近年、自動車用座席シートのシート芯材として、発泡粒子成形体の内部に金属等からなるフレーム部材が埋め込まれた、発泡粒子成形体とフレーム部材とを一体化させたシート芯材が用いられている。前記フレーム部材は、車両本体への取り付け用の部材や、衝突時の補強材用の部材などとして、発泡粒子成形体に埋め込まれる。

前記フレーム部材が発泡粒子成形体に埋め込まれているシート芯材は、例えば、以下のようにして製造される。まず、金型内の所定の位置にフレーム部材が配置される。次いで発泡粒子が金型内に充填され、そして発泡粒子同士が加熱より融着される。すなわち、フレーム部材と発泡粒子とを一体的に形成することによって、シート芯材が製造される。

なお、発泡粒子成形体は、一般的に、型内成形後に成形収縮を生じるため、金型寸法よりも収縮した寸法で発泡粒子成形体の形状が安定する。

このような収縮特性を有する発泡粒子成形体と、フレーム部材とが一体的に成形された場合、主に、発泡粒子成形体の収縮率とフレーム部材の収縮率が異なることに起因して、発泡粒子成形体の収縮によりフレーム部材自体が変形し、シート芯材に反りが発生することがあった。そして、シート芯材は目的の寸法精度を得ることができなくなり、シート芯材の車両への取り付け精度が低下する等の問題があった。

自動車用座席シートのシート芯材におけるこれらの問題を解決するための対策として、フレーム部材が露出するように発泡粒子成形体に分割空間を設け、該分割空間により、それぞれ独立して発泡粒子成形体が収縮することにより寸法を安定させる方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

国際公開ＷＯ２０１６／１５２５３０号公報

特許文献１の提案によれば、発泡粒子成形体が完全に分割された構造であるため、それぞれの分割された構造の発泡粒子成形体が独立して収縮できる。しかしながら、上記特許文献１のシート芯材は全体的な一体感に欠け、取り扱い時にシート芯材が撓んだり、変形するという問題があった。

本発明は、上記の問題を解消するためになされたものであって、発泡粒子成形体にフレーム部材が埋設されて一体化されても、発泡粒子成形体の変形が少なく、発泡粒子成形体の寸法精度に極めて優れ、フレーム部材と発泡粒子成形体との一体感と発泡粒子成形体の強度に優れるシート芯材を提供することを課題とする。

本発明は、以下に記載のシート芯材を提供する。
＜１＞熱可塑性樹脂発泡粒子成形体と、その周縁部に埋設されたフレーム部材とで構成された車両用シート芯材であって、前記フレーム部材は、フロントフレーム部と、リアフレーム部と、前記フロントフレーム部及びリアフレーム部を互いに連結する２つのサイドフレーム部からなり、前記発泡粒子成形体の前記２つのサイドフレーム部と交差するスリットが、前記サイドフレーム部外方側に該発泡粒子成形体の両端の連続部を残して、長手方向に沿って形成されており、前記スリットは前記発泡粒子成形体の厚み方向に貫通又は非貫通であり、前記連続部は、湾曲形状又は屈曲形状に形成されていることを特徴とするシート芯材。
＜２＞前記発泡粒子成形体の厚み方向に貫通又は非貫通の補助スリットが、前記サイドフレーム部の外方側に前記スリットの長手方向端部から前方に向けて、形成されていることを特徴とする＜１＞に記載のシート芯材。
＜３＞前記シート芯材の取付け時の上面視における前記発泡粒子成形体の投影面積に対する、前記スリットの開口面積の割合が、２５％以下であることを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載のシート芯材。
＜４＞前記スリット間の非貫通部において、屈曲又は湾曲形状が繰り返し形成された連結部を有することを特徴とする＜１＞から＜３＞のいずれかに記載のシート芯材。

本発明のシート芯材は、発泡粒子成形体にフレーム部材が埋設されて一体化されており、変形が少なく寸法精度が極めて優れ、シート芯材としての一体感と強度を有するシート芯材となる。

本発明のシート芯材の一実施形態を示す概略図である。連続部の湾曲形状の一実施形態を示す概略一部拡大図である。スリットの断面形状を示した断面図であり、（Ａ）はシート芯材の取付け時の鉛直方向に対して垂直にスリットを設けた断面図、（Ｂ）は断面形状が平行四辺形である。（Ｃ）はスリットの断面形状が台形である。スリットの形状を示した概略図であり、（Ａ）はフロント側に湾曲した形状、（Ｂ）はリア側に湾曲した形状、（Ｃ）はクランクを有する形状を示している。断続したスリット間の非貫通部に連結部を形成した実施形態を示す概略図である。（Ａ）～（Ｄ）は、連結部の実施形態を示す概略斜視図であり、図５のＡ－Ａ断面を示している。（Ａ）～（Ｃ）は、連結部の他の実施形態を示す概略斜視図である。（ａ）、（ｂ）は、実施例で用いたシート芯材の概略図である。本発明のシート芯材の一実施形態を示す概略斜視図である。

本発明のシート芯材について図面に基づいて以下に詳述する。図１、図９は、本発明のシート芯材の一実施形態を示す概略図である。

本発明のシート芯材１は、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体３（以下、発泡粒子成形体３ともいう）と、その周縁部に埋設されたフレーム部材２とで構成されたものである。フレーム部材２はフロントフレーム部２１と、リアフレーム部２２と、フロントフレーム部２１及びリアフレーム部２２を互いに連結する左右２つのサイドフレーム部２３からなる。また、フレーム部材２は、概ねシート芯材１の周縁の形状に合わせて、環状に形成されていることが好ましく、また、フレーム部材２は、上面視で略矩形又は略正方形に形成されていることが好ましい。また、発泡粒子成形体３を厚み方向に貫通又は非貫通のスリット４であり、かつ、２つのサイドフレーム部２３と交差するスリット４が形成されている。このスリット４は、サイドフレーム部２３外側に発泡粒子成形体３の両端の連続部３１（以下、湾曲又は屈曲部３１ということがある）を残して、長手方向に連続又は断続して形成されている。そして、発泡粒子成形体３の両端部分の連続部３１は、湾曲形状又は屈曲形状に形成されている。

発泡粒子成形体３は、熱可塑性樹脂により成形することができる。発泡粒子成形体３を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン、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、ポリ乳酸等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が挙げられる。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種以上の混合物等を挙げることができる。これらの中でも、軽量性や強度の観点からは、ポリオレフィン系樹脂、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が好ましい。中でもポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂が好ましく、ポリプロピレン系樹脂がより好ましい。また、ポリエチレンやポリプロピレン等の結晶性樹脂を含む熱可塑性樹脂からなる発泡粒子成形体３は、成形後に収縮しやすいため、本発明による効果がより得られやすくなる。

また、座席シートとして共に用いられるウレタン素材とシート芯材１との接着性の観点からは、発泡粒子成形体３の材料である上記熱可塑性樹脂からなる発泡粒子として、多層構造を有する発泡粒子を用いることが好ましい。例えば、発泡粒子が発泡状態の芯層とこれを被覆する被覆層との多層構造を有し、被覆層にウレタンとの接着性が優れる樹脂が用いられることで、得られる発泡粒子成形体３とウレタンとの接着性を更に向上させることができる。多層構造の発泡粒子としては、例えば、発泡状態の芯層がポリオレフィン系樹脂から構成され、被覆層がポリオレフィン系樹脂と、ポリスチレン系樹脂及び／又はポリエステル系樹脂との混合樹脂から構成される、ポリオレフィン系樹脂多層発泡粒子を挙げることができる。この中でも、被覆層がポリオレフィン系樹脂（Ａ）とポリスチレン系樹脂及び／又はポリエステル系樹脂（Ｂ）とからなり、Ａ：Ｂの重量比率が１５：８５～９０：１０のものが好ましい。

発泡粒子成形体３は、上記熱可塑性樹脂の発泡粒子を型内成形して形成される。発泡粒子は、この種の発泡粒子を製造するための通常公知の方法により製造することができる。例えば、プロピレン系樹脂発泡粒子の製造方法は、まず、オートクレーブ等の加圧可能な密閉容器内の所要量の分散媒体（通常は水）に、所望により界面活性剤を添加して、樹脂粒子を分散させる。そして、加熱下にて樹脂粒子が分散された分散媒体を撹拌するとともに、樹脂粒子に発泡剤を圧入して、発泡剤を樹脂粒子に含浸させる。そして、該容器内を加熱下で所定時間保持して樹脂粒子に二次結晶を形成させた後、高温高圧条件下の容器内から分散媒体とともに発泡剤を含浸させた樹脂粒子を低圧域（通常大気圧下）に放出して発泡させ、発泡粒子を得る。

発泡粒子成形体３の成形体密度は、０．０１５～０．３ｇ／ｃｍ^３が好ましい。また、強度や軽量性に優れたシート芯材１とする観点からは、発泡粒子成形体３の成形体密度の下限は０．０２５ｇ／ｃｍ^３であることがより好ましく、０．０３ｇ／ｃｍ^３であることがさらに好ましい。また、発泡粒子成形体３の成形体密度の上限は０．１ｇ／ｃｍ^３がより好ましく、０．０８ｇ／ｃｍ^３が更に好ましい。また、ポリオレフィン系樹脂からなる発泡粒子成形体３の場合には、成形体密度の下限が０．０１８ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、０．０２０ｇ／ｃｍ^３であることが更に好ましい。ポリオレフィン系樹脂からなる発泡粒子成形体３の場合の見かけ密度の上限は、０．０７ｇ／ｃｍ^３が好ましく、０．０６ｇ／ｃｍ^３がより好ましい。なお、発泡粒子成形体３は、成形体密度が低いほど収縮量が大きくなる傾向にあるので、本発明の効果が発揮され易くなる。

また、異なる見かけ密度を有する発泡粒子成形体３を複数組み合わせて、一つの発泡粒子成形体３とすることもできる。この場合には、発泡粒子成形体３全体の平均の見かけ密度が上記の数値範囲内にあればよい。なお、ここで用いる見かけ密度は、発泡粒子成形体３を水没させて測定する水没法により求めることができる。

フレーム部材２の材質としては、例えば、鉄、アルミニウム、銅等の金属、樹脂が挙げられるが、シート芯材１の強度を向上させる観点から、金属製が好ましく、特に鋼材が好ましい。また、フレーム部材２は、線状、管状、棒状等、任意の形状のものを用いることができ、これらの中でも直径２～８ｍｍの棒状または線状のワイヤー材を用いることが好ましい。ワイヤー材の直径は、３～７ｍｍがより好ましい。

さらに、ワイヤー材は、引張強さが２００Ｎ／ｍｍ^２以上であることが好ましく、シート芯材１の強度を向上させる観点から、２５０～１３００Ｎ／ｍｍ^２であることがより好ましい。また、ワイヤー材の降伏点は、４００Ｎ／ｍｍ^２以上であることが好ましく、４４０Ｎ／ｍｍ^２以上であることがさらに好ましい。なお、ワイヤー材の物性は、ＪＩＳＧ３５３２に基づいて測定することができる。また、フレーム部材２は、上記の材料を溶接や曲げ加工することにより環状に形成することができる。

フレーム部材２は、必ずしもワイヤー材のみで形成されている必要はなく、例えば、金属製のプレートなどによってワイヤー材が連結されて環状フレームを形成していてもよい。なお、環状のフレーム部材２は、基本構造としては略矩形や略正方形であることが好ましいが、シート芯材１や取り付け箇所の形状にあわせて、長辺や短辺部分を屈曲させたり、角部分を切り欠いたりすることもできる。

フレーム部材２は発泡粒子成形体３の内部に埋め込まれて発泡粒子成形体３と一体化されており、シート芯材１の強度の向上や、車両本体への取り付けのためなどにフレーム部材２が用いられる。本発明のシート芯材１は、図２に示すように、フロントフレーム部２１と、リアフレーム部２２と、フロントフレーム部２１及びリアフレーム部２２を互いに連結する左右のサイドフレーム部２３から構成されるフレーム部材２が発泡粒子成形体３内に埋設されている。なお、該フレーム部材２は環状であることが好ましい。
なお、上記「埋設された」とは、発泡粒子成形体３内にフレーム部材２が一体化されたことを意味する。例えば、フレーム部材２が発泡粒子成形体３に密着して取り囲まれている場合だけでなく、フレーム部材２の周囲に部分的または全体的に形成された空隙（もしくは空間）を介してフレーム部材２が発泡粒子成形体３に取り囲まれている場合も含む。また、フレーム部材２は、その軸方向の全長が発泡粒子成形体３に埋設されている必要は無く、例えば、図２に示されるように、フレーム部材２の一部が発泡粒子成形体３から外部に露出していてもよい。なお、シート芯材１の強度の観点からは、発泡粒子成形体３からフレーム部材２が露出している部分は、フレーム部材２の全体長さの５０％以下であることが好ましく、さらには３０％以下であることがより好ましい。

また、発泡粒子成形体３に埋設されているフレーム部材２は、発泡粒子成形体３の収縮方向とフレーム部材２の軸方向との両方に対して略垂直となる方向の、フレーム部材２の動きが、発泡粒子成形体３により規制されている。したがって、フレーム部材２が、発泡粒子成形体３の収縮に対して動くことができるよう埋設されていることが好ましい。例えば、フレーム部材２にかかる発泡粒子成形体３の収縮力が主にシート芯材の幅方向に働く場合には、フレーム部材２の幅方向に垂直な位置において、発泡粒子成形体３によりフレーム部材２が狭持されることが好ましい。そして、フレーム部材２が発泡粒子成形体３に埋設されていることが好ましい。さらには、発泡粒子成形体３により上下方向からフレーム部材２が支持される状態であることが好ましい。
ここで、フレーム部材２におけるフロントフレーム部２１とは、シート芯材１を自動車の車両に取り付けた状態において、自動車前方側の座席前方部に相当するフレーム部材２の部分を意味し、リアフレーム部２２とは座席後方部に相当するフレーム部材２の部分を意味する。また、幅方向とはシート芯材１を自動車の車両に取り付けた状態において、自動車の左右方向を意味し、単に長手方向または車幅方向、幅方向ということがある。また、上下方向とは、シート芯材１を自動車の車両に取り付けた状態における、自動車の上下方向を意味し、また、厚み方向ということがある。

また、フレーム部材２には、図１、図２に示すように、シート芯材１を自動車の車体に取り付けるための掛け止め具２４を発泡粒子成形体３から一部露出するように設けることができる。掛け止め具２４の材質は特に限定されないが、通常、フレーム部材２と同様の材質ものとするのが好ましい。また、掛け止め具２４は、車体本体に容易に掛け止めが可能な形状に形成することが好ましい。具体的には、加工性、取付性の観点からＵ字形状とするのが好ましい。

本発明のシート芯材１では、発泡粒子成形体３の厚み方向に貫通又は非貫通のスリット４が形成されている。また、スリット４は、２つのサイドフレーム部２３と交差するように形成されている。また、サイドフレーム部２３とスリット４の交差する部分においては、サイドフレーム部２３の少なくとも一部が露出した状態となっていることが好ましい。また、露出の状態は十字状だけでなく、例えばＴ字状に交差していてもよい。さらには、図２等に示すように、厚み方向に貫通するスリット４が、フレーム部材２と十字に交差し、スリット４との交差部分でサイドフレーム部２３が完全に露出していることが好ましい。また、スリット４は、サイドフレーム部２３外側の発泡粒子成形体３の両端に形成された連続部３１を残して幅方向に連続又は断続して形成されている。また、残された連続部３１は、発泡粒子成形体３の収縮に伴って伸縮可能な湾曲形状又は屈曲形状に形成されている。

なお、前方部分の厚みが厚く、後方部分の厚みが薄い形状のシート芯材１では、発泡粒子成形体３の体積が比較的大きいフロントフレーム部２１側の着座部の収縮量がリアフレーム部２２側の着座部よりも大きい。また、車両への取り付けの観点から、フロントフレーム部２１がシート芯材１の下面側に偏って埋設されている。このため、シート芯材１を金型から取り出した後に、リアフレーム部２２側の発泡粒子成形体３がフロントフレーム部２１側の発泡粒子成形体３の収縮に伴って引っ張られて、シート芯材１は全体的にＶ字状に変形し易くなる。そして、シート芯材１は、後方側端部の中央部分が前方側に変形し易くなる。例えば、リアフレーム部２２側の発泡粒子成形体３では、幅方向端部側の発泡粒子成形体３が前方に向けて変形する。さらに、中央部分の発泡粒子成形体３は端部よりも大きく前方に向けて変形する。したがって、全体としてシート芯材１は上面視でＶ字状となるように変形する。
また、厚みが厚いフロントフレーム部２１において、厚み方向において偏った位置にフレーム部材２が埋設されていると、収縮の方向は３次元的になり、シート芯材１の変形はさらに複雑化する。なお、本発明のシート芯材１では、特に、シート芯材１の前側端部の厚みＴｆとシート芯材１の後側端部の厚みＴｒとが、Ｔｒ×１．５＜Ｔｆであることが好ましく、Ｔｒ×１．７＜Ｔｆであることが更に好ましい。

本発明のシート芯材１によれば、スリット４を２つのサイドフレーム部２３と交差するように幅方向に形成したことにより、特に、発泡粒子成形体３にかかる前後方向の収縮力を緩和することが可能となる。また、シート芯材１の変形を抑制することができる。特に、前方部分の厚みが厚く、後方部分の厚みが薄い形状のシート芯材１の成形後における、前後方向の収縮の影響を、より効果的に抑えることができる。一方、スリット４は、少なくとも発泡粒子成形体３のサイドフレーム部２３の外方側に形成されていればよい。より好ましくは、発泡粒子成形体３の幅方向内方側に向けてもスリット４が延長されていることが好ましい。なお、延長された側のスリット形成部分は、必ずしもスリット４が完全に貫通していることを必須とするものではなく、その一部が溝状となっていてもよい。

また、サイドフレーム部２３外側の発泡粒子成形体３の連続部３１を残して幅方向にスリット４を形成して、連続部３１を湾曲形状又は屈曲形状にすることより、連続部３１の曲げ変形が可能となる。これにより、発泡粒子成形体３の収縮する力を分散させ、連続部３１が弾性的な働きを生じさせることができる。また、連続部３１により、効果的にシート芯材１の収縮を緩和することができる。したがって、シート芯材１は、フレーム部材２と発泡粒子成形体３との一体感に優れ、強度を有するものとなる。

連続部３１における屈曲又は湾曲した部分の形成位置は、特に限定されるものではないが、発泡粒子成形体３の前後方向中央部からリアフレーム部２２までの範囲に形成されていることが好ましい。また、連続部３１は、中心部における前後方向の長さ（Ｍ）に対して、フロント側の発泡粒子成形体３端部から５０～９０％の部分に形成されることが好ましく、フロント側の発泡粒子成形体３端部から６０～８０％の部分に形成されることが好ましい。上記範囲に連続部３１の屈曲又は湾曲した部分を形成することにより、フロントフレーム部２１側の発泡粒子成形体３の収縮力の影響を効果的に緩和できると共に、変形し易いリア側の立ち上がり部分の強度への影響を少なくできる。したがって、シート芯材１は一体感を有するものとすることができる。

さらに具体的には、シート芯材１の形状は、図１に示すように、通常、車体との取り付け位置との関係でシートベルト等を設置するために、後方側の発泡粒子成形体３の幅方向長さが前方側の幅より短くなっている。また、発泡粒子成形体３の周縁形状は後方側でくびれた形状をしている。この部分にスリット４を形成して連続部３１が形成されることにより、シート芯材１の周縁部分のくびれ形状を利用して、屈曲又は湾曲構造を形成することができる。さらに具体的には、幅方向に形成されたスリット４はシート芯材１のくびれ形状部分に形成されていることが好ましい。また、発泡粒子成形体３の厚み方向に貫通又は非貫通の補助スリットが、サイドフレーム部２３の外方側の発泡粒子成形体３部分に、スリット４の長手方向外方側端部から前方に向けて形成されていることが好ましい。さらに、補助スリットは、発泡粒子成形体３を上下方向に形成されるスリットであることが好ましく、発泡粒子成形体３の上方又は下方が解放されたスリット、または上面から下面に貫通するスリットであることがより好ましい。スリット４と補助スリットが形成されることにより、スリット４と補助スリットが形成された部分の車幅方向外方側に、発泡粒子成形体３の両端部分が残され、発泡粒子成形体の周縁部分に連続部３１が形成される。具体的には、スリット４の幅方向外方側端部において、くびれ形状を利用して前後方向に向けてスリット４と交わる補助スリットを形成し、残された発泡粒子成形体３端部部分に屈曲又は湾曲形状を形成させることが好ましい。スリット４の幅方向外方側端部において前後方向に向けて補助スリットを形成させることで、連続部３１の形状における屈曲又は湾曲形状をより顕著なものとすることができ、発泡粒子成形体３の収縮力の影響を更に抑えることができる。

発泡粒子成形体３の連続部３１における車幅方向の最小厚み（Ｉ）は、１０～５０ｍｍであることが好ましい。車幅方向の最小厚み（Ｉ）が上記範囲内であれば、屈曲又は湾曲構造により曲げ変形による弾性力が発揮され、強度に優れるものとなる。上記観点から、１５～３０ｍｍが更に好ましい。また、発泡粒子成形体３のＪＩＳＫ７２２１－２（２００６）の曲げ試験における曲げ撓み量は２０ｍｍ以上であることが好ましい。なお、上記曲げ特性を満足する発泡粒子成形体３としては、成形体密度が０．０１８～０．０７ｇ／ｃｍ^３であるポリオレフィン系樹脂発泡粒子成形体が挙げられる。
また、連続部３１の前後方向長さは、上記厚み（Ｉ）の部分において、好ましくは５０～２００ｍｍ、より好ましくは６０～１８０ｍｍに亘って、湾曲又は屈曲部３１が形成されていることが好ましい。連続部３１における前後方向長さは、スリット４部分と必要に応じて設けられる補助スリット部分との合計であり、発泡粒子成形体の周縁に沿って測定することができる。

さらに、スリット４は、図３（Ａ）に示すように、シート芯材幅方向側の側壁を、シート芯材１の取付け時の鉛直方向に対して垂直に形成するほか、シート芯材１の取付け時の鉛直方向に対して、スリット４の貫通方向を傾斜させて形成することもできる。具体的には、図３（Ｂ）に示すような平行四辺形の断面形状や、図３（Ｃ）に示すような台形の断面形状が例示される。このように、スリット４の貫通方向をシート芯材１の取付け時の鉛直方向に対して傾斜して形成することにより、シート芯材１の上面部のスリット４の開口位置や開口面積を調整することが可能となる。特に、スリット４の前後の側面同士を平行に形成した場合には、前後方向にかかる収縮力や衝撃力に対して、力を上下方向に分散させる効果があるのでより好ましい。なお、スリット４の貫通方向とは、スリット開口部のスリット４の前後方向の中心を上面と下面とで結んだ線をいう。

また、スリット４のサイドフレーム部２３における前後方向の長さ（ｍ）は、単に切込みを入れたものから１００ｍｍ程度の前後方向長さのスリット４が考慮される。さらに、シート芯材１の強度の観点からは、５～５０ｍｍであることが好ましい。なお、スリット４の発泡粒子成形体３の幅方向内方部分においては、前後方向長さは特に制限されるものではなく、肉盗みなどの目的で形成された貫通空間と結合されていてもよい。なお、この場合であっても、サイドフレーム部２３外方におけるスリット４は、スリット形状をしており、その前後方向長さが１０～５０ｍｍであることが好ましい。

スリット４の形成は、発泡粒子を型内成形した直後で、収縮が始まる前に、カッターなどの工具で形成することもできるし、スリット４を形成するように構成された成形金型を使用して発泡粒子成形体３の成形と同時に形成してもよい。スリット４を金型により成形する場合には、スリット４の前後方向長さ（ｍ）は１０～４０ｍｍであることが好ましく、１５～３０ｍｍであることがより好ましい。

本実施形態のシート芯材１の取付け時の上面視投影面積に対するスリット４の開口面積は、２５％以下であることが好ましい。スリット４の開口面積をこの範囲とすることにより、十分に変形を防止することができる。上記観点から、上面視投影面積に対するスリット４の開口面積は１～２０％であることが好ましく、５～２０％であることが更に好ましい。なお、上記開口面積には、スリット４が非貫通である場合の開口部分の面積も含まれる。なお、スリット４の開口面積には、貫通した補助スリットの開口面積は含まれないものとする。スリット４は、車幅方向において外方側端部からの長さが１００ｍｍ以上であることが好ましく、２００ｍｍ以上であることがより好ましい。なお、スリット４は車幅方向に連続して形成されていてもよい。

また、スリット４のシート芯材１の内方側の形状は、シート芯材１の形状に応じて適宜設定することができ、シート芯材１の上面視において、図１に示すように幅方向に直線状であってもよいし、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すようにフロント側あるいはリア側に弧を描く曲線状であってもよい。また、図４（Ｃ）に示すようにクランクを有する形状であってもよい。上記のように、完全に連続したスリット４が形成される場合には、シート芯材１の変形量をより小さくすることができる。また、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、シート芯材１の幅方向内方側においては、肉盗みなどの目的で形成された凹部や貫通空間６に接続したものであってもよい。
なお、スリット４の車幅方向（長手方向）の長さ（ｌ）は、スリット４形成部分における発泡粒子成形体３の車幅方向全体長さ（Ｌ）の５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが更に好ましい。なお、上限は概ね９９％程度である。上記長さＬ、ｌは、スリット４の外縁側両端の前後方向中央部分において、発泡粒子成形体３車幅方向に直線を引き、該直線部分の延長線上をスリット４形成部分とする。そして、発泡粒子成形体３の両端部間の該直線の長さＬを計測する。一方、スリット４の両端部間の長さｌを算出する。なお、スリット４が断続して形成されている場合であっても、他のスリットや貫通穴と５～１００ｍｍ程度の間隔で近接しており、前方視でスリット４と重なっている場合には、そのスリット４は車幅方向に連続して形成されていると判断し、スリット長さｌを算出する。

本発明のシート芯材１では、サイドフレーム部２３間において、スリット４が横幅方向に断続して形成されることが好ましい。また、断続したスリット４の間の非貫通部３２には、連結部５が形成されていることがさらに好ましい。連結部５は、断続したスリット４の間の非貫通部３２において、発泡粒子成形体３のフロント側とリア側をバネのように伸縮可能に連結するものである。

本実施形態のシート芯材１では、スリット４が断続的に形成されている場合において、スリット４の横幅方向の間の非貫通部３２に伸縮性を有する連結部５を設けることにより、発泡樹脂成形体３における、比較的体積の大きいフロント側の収縮に伴い、連結部５の両端が前後に広がるように変形して収縮を吸収するとともに、シート芯材１の一体感と剛性感を保持させることが可能となる。

連結部５の形状は、スリット４の間の非貫通部３２において、前後方向に伸縮可能に連結できる形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、屈曲又は湾曲形状部分を有し、該屈曲又は湾曲形状部分が曲げ変形することによって連結部５全体として前後方向に伸縮可能とする形状が例示される。
具体的には、例えば、図６（Ａ）～（Ｄ）に示す形状の接続部５を例示することができる。図６（Ａ）～（Ｄ）は、断続したスリット４の間の非貫通部３２を伸縮可能な形状に形成した連結部５の概略斜視図であり、図５における連結部５の実施形態のＡ－Ａ断面を示している。図６（Ａ）～（Ｃ）の実施形態は、いずれも非貫通部３２の上下から横幅方向に互い違いに溝を設けることにより連結部５を形成している。図６（Ａ）は、断面がＷ字状となる実施形態を示し、図６（Ｂ）は、断面がＵ字状となる実施形態を示し、図６（Ｃ）は、断面が角を落としたＷ字状の実施形態の連結部５を示している。また、図６（Ｄ）に示すように、非貫通部３２において、上下方向から互い違いとなるように溝や切り込みを形成することにより、屈曲又は湾曲形状を形成することもできる。なお、溝や切り込みの形状を、例えば略Ｖ字型や略Ｕ字型に変更することもできる。図６（Ｄ）に示す、横断面が上下方向から互い違いとなるように溝や切り込みを形成した連結部５とすることにより、前後方向の伸縮のほか、フロント側とリア側の厚みの違いによる上下方向の収縮によるズレも吸収することができ、シート芯材１の三次元的な複雑な変形を抑制することが可能となる。

また、連結部５は、図７（Ａ）～（Ｃ）に示すように、図６（Ａ）～（Ｃ）の屈曲、又は湾曲形状を９０度回転させて、縦方向にＷ字状やＵ字状に形成することもできる。
図７（Ａ）は、スリット４の間の非貫通部３２の平面視においてＷ字状の屈曲形状に形成となる実施形態を示し、図７（Ｂ）は、Ｕ字状の湾曲形状の実施形態を示し、図７（Ｃ）は、角を落としたＷ字状の実施形態を示している。上記の、図６、図７に示す連結部５の実施形態によれば、いずれの連結部５においても前後方向に伸縮可能な形状となっており、スリット４の間を支持して一体感及び強度を付与することができる。

連結部５における、屈曲又は湾曲部分の幅方向最小長さは、５～１００ｍｍであることが好ましく、１０～８０ｍｍであることが更に好ましい。上記の長さで屈曲又は湾曲構造が形成されていれば、伸縮可能な形状として、収縮力や衝撃力を効果的に吸収することができる。

連結部５の数は、断続したスリット４の数に応じて適宜決定することができ、特に限定されるものではなく、例えば、図５に示すように３つのスリット４を幅方向に設けた場合には、スリット４の間に２つの連結部５を設けることができる。また、２つのスリット４の間に１つの連結部５を設けたり、４つのスリット４の間に３つの連結部５を設けることもできる。また、連結部５の材質は、通常、発泡粒子成形体３と同様の材質であるが、例えば、連結部５の強度や伸縮量等を調整するために、別材質の連結部５とすることもできる。
なお、本実施形態のシート芯材１における連続部３１の形状は、図６（Ａ）～（Ｄ）に示すような上下から横幅方向に互い違いに溝を設け形状や、図７（Ａ）～（Ｃ）に示すようなこれらを９０度回転させて縦方向にＷ字状やＵ字状に形成した連結部５のような形状は含まない。

本発明において連続部３１は、スリット４による発泡粒子成形体３の収縮力の分散を吸収するために、弾性的な働きをすると同時に、芯材１の外周縁の一部を構成させることで、シート芯材１に一体感と強度を保持させる役割を果たすものである。そのため、連続部３１の形状は、発泡粒子成形体３の両端部の強度を保持するために、可能な限りシート芯材１の端部の周縁形状を維持して屈曲又は湾曲形状に形成されている。
また、連結部５は、例えば、複数のスリット４を設けた場合には、スリット４間の非貫通部３２に形成することにより、連続部３１による芯材１の収縮力の吸収及び一体感と強度の保持を補助することができる。

本実施形態のシート芯材１の製造は、サイドフレーム部２３と交差し、サイドフレーム部２３外側の発泡粒子成形体３の連続部３１を残す位置にスリット４を形成するための雄型部を形成させた形成用金型を用いる。そして、その成型用金型の所定の位置にフレーム部材２を配設した状態で、金型内に一次発泡させた発泡粒子を充填した後、加熱スチームを金型内に導入する。これにより、金型内の発泡粒子を加熱して二次発泡させ、発泡粒子表面を溶融させて発泡粒子成形体３を成形するとともに、フレーム部材２と一体化し、型内成形により得ることができる。所定の条件で形成させたシート芯材１は、金型から脱型した段階から発泡粒子成形体３の収縮が始まるが、金型により形成したスリット４により発泡粒子成形体３の収縮は緩和されて変形が抑制される。また、連続部３１が湾曲形状又は屈曲形状に形成されているため、スリット４が発泡粒子成形体３の収縮を緩和する効果を阻害することなく、一体感と強度を有している。

また、上記の金型によるスリット４の形成方法のほか、金型内にスリット４を形成するための雄型部を形成させていない従来の金型を用いてシート芯材１を形成する。そして、金型から脱型した後に早い段階で、通常３０分以内、より好ましくは１０分以内で、切削等の方法によりスリット４を形成することもできる。

以下、本発明のシート芯材について、実施例により具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されるものではない。

実施例１
直径４．５ｍｍ、引張強さ（ＪＩＳＧ３５３２ＳＷＭ－Ｂ）５００Ｎ／ｍｍ^２の鉄製ワイヤー材を用いて製造した環状のフレーム部材を、自動車の座席シート芯材成形用金型（横幅方向１１６０ｍｍ、前後方向５６０ｍｍ、最大厚み２００ｍｍ（前側端部９０ｍｍ））の所定の位置に配置した。そして、金型内にポリプロピレン発泡粒子（見かけ密度０．０２４ｇ／ｃｍ^３）を充填し、スチーム加熱して図１に示す形状のシート芯材を成形した。

スチームによる加熱は、両面の型のドレン弁を開放した状態で、スチームを５秒間型内に供給して予備加熱（排気工程）を行った。その後、成形スチーム圧である０．３ＭＰａ（Ｇ）より０．０８ＭＰａ（Ｇ）低い圧力で一方加熱を行い、さらにその成形スチーム圧より０．０４ＭＰａ（Ｇ）低い圧力で逆方向から一方加熱を行った後、成形スチーム圧で、両面から本加熱を行った。加熱終了後、放圧して３０秒間空冷し、２４０秒間水冷してシート芯材を得た。なお、シート芯材の成形体密度は、０．０３ｇ／ｃｍ^３であった。

次いで、成形後１０分以内に、図８（ａ）に示すように、サイドフレーム部２３と交差し、サイドフレーム部２３外側の発泡粒子成形体３の連続部３１を残して、横幅１０５０ｍｍ、前後方向長さ４０ｍｍのスリット４をフロント部から３００ｍｍの位置に、スリット４を幅方向に向けてカッターナイフにより形成した。また、サイドフレーム部２３外方側の発泡粒子成形体３周縁に沿って、前後方向にも幅方向４０ｍｍのスリット４を形成した。なお、サイドフレーム部２３外側に残した発泡粒子成形体３の幅は、片側２０ｍｍであり、スリット４の外方側端部において屈曲構造を有していた。また、屈曲構造を形成している部分の発泡粒子成形体３の周縁の長さは概ね１５０ｍｍであった。

実施例２
実施例１と同様にしてシート芯材を成形した。成形後１０分以内に、サイドフレーム部２３の間の発泡粒子成形体３の湾曲又は屈曲部３１を残して、図８（ｂ）に示すように、横幅１０５０ｍｍ、前後方向長さ４０ｍｍのスリット４をフロント部から３００ｍｍの位置に、形成した。なお、サイドフレーム部２３外側に残した発泡粒子成形体３の幅（連続部３１の幅）は、片側２０ｍｍであり、スリット４の外方側端部において屈曲構造を有していた。なお、屈曲構造を形成している部分の発泡粒子成形体３の周縁の長さは概ね１５０ｍｍであった。また、スリット４は、外方側湾曲又は屈曲部３１から４００ｍｍの位置に、それぞれ連結部を形成してた。そして、成形したスリット４の間の非貫通部３２に図６（ｃ）に示す形状の、上下方向に凹凸を有する連結部５を形成した。連結部５は前後方向長さが４０ｍｍ、幅方向長さが６０ｍｍであった。

実施例３
実施例１と同様にしてシート芯材を成形した。成形後１０分以内に、サイドフレーム部２３の間の発泡粒子成形体３の湾曲又は屈曲部３１を残して、図８（ｂ）に示すように、横幅１０５０ｍｍ、前後方向長さ２０ｍｍのスリット４をフロント部から３００ｍｍの位置に、形成した。なお、サイドフレーム部２３外側に残した発泡粒子成形体３の幅（連続部３１の幅）は、片側２０ｍｍであり、スリット４の外方側端部において屈曲構造を有していた。なお、屈曲構造を形成している部分の発泡粒子成形体３の周縁の長さは概ね１３０ｍｍであった。

比較例１
実施例１と同様にしてシート芯材を成形した。成形したシート芯材にはスリット４は形成しなかった。

比較例２
実施例１と同様にしてシート芯材を成形した。成形後１０分以内に、サイドフレーム部２３の間と交差するようにして、スリットの前後方向長さ１０ｍｍの矩形のスリット４をフロント部から３６０ｍｍの位置、幅方向端部から１４０ｍｍの位置にカッターナイフにより１つ形成した。なお、シート芯材はスリットによって完全に分断されている。

上記の条件で製造した実施例及び比較例のシート芯材を６０℃の雰囲気下で１２時間養生した後除冷し、シート芯材のリア側の図８（ａ）、図８（ｂ）に示す（１）～（４）の位置の寸法変形量を測定した。なお、変形量の基準とした寸法は、測定位置の設計上の前後方向の寸法、具体的には金型の寸法（５６０ｍｍ）とした。

また、得られたシート芯材の強度の評価として、以下の方法により測定を行った。シート芯材のフロント側を固定した後、リア側中央部を引張り力１０Ｎでリア側に引っ張り、そのときのリア側中央部の変位量を測定した。その測定結果を表１に示す。

表１の結果から、実施例１、２のシート芯材の変形量は小さいものであった。また、連結部５を設けた実施例２では、連結部５を設けなかった実施例１に比べて変形量が飛躍的に小さいものとなり、シート芯材の強度が向上していた。

これらの結果から、サイドフレーム部外側に連続部を形成し、さらに連結部を設けることにより、スリットが発泡粒子成形体の収縮を逃がす効果を阻害することなく、より一体感と剛性感を有するシート芯材とすることができることが確認された。

Claims

熱可塑性樹脂発泡粒子成形体と、その周縁部に埋設されたフレーム部材とで構成された車両用シート芯材であって、
前記フレーム部材は、フロントフレーム部と、リアフレーム部と、前記フロントフレーム部及びリアフレーム部を互いに連結する２つのサイドフレーム部からなり、
前記発泡粒子成形体の前記２つのサイドフレーム部と交差するスリットが、前記サイドフレーム部外方側に該発泡粒子成形体の両端の連続部を残して、長手方向に沿って形成されており、
前記スリットは前記発泡粒子成形体の厚み方向に貫通又は非貫通であり、
前記発泡粒子成形体の厚み方向に貫通又は非貫通の補助スリットが、前記サイドフレーム部の外方側に前記スリットの長手方向端部から前方に向けて形成されており、
前記連続部は、湾曲形状又は屈曲形状に形成されていることを特徴とするシート芯材。
前記シート芯材の取付け時の上面視における前記発泡粒子成形体の投影面積に対する、前記スリットの開口面積の割合が、２５％以下であることを特徴とする請求項１に記載のシート芯材。