JP7431071B2

JP7431071B2 - 車両用シート芯材

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Publication number: JP7431071B2
Application number: JP2020045270A
Authority: JP
Inventors: 一浩吉安; 貴光松本
Original assignee: JSP Corp
Current assignee: JSP Corp
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2024-02-14
Anticipated expiration: 2040-03-16
Also published as: JP2021146511A

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）の内部に金属等からなるインサート部材を埋設してなるシート芯材が用いられ、そのシート芯材の上面側にポリウレタンフォームを積層し、さらにその上面側に表皮材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。

上記のような発泡粒子成形体とインサート部材とからなるシート芯材において、特許文献１には、その上方に積層されるポリウレタンフォームとの接合強度等を考慮し、発泡粒子成形体を、貫通孔を有する発泡粒子を相互に融着させた空隙率の高いものとし、発泡粒子成形体とインサート部材との一体性に優れるとともに、寸法精度に優れた車両用座席シート芯材が提案されている。

国際公開第２０１７／１３５４５６号

ところで、発泡粒子成形体の内部にインサート部材を埋設してなるシート芯材にあっては、該インサート部材に車体との掛け止め具が設けられており、該掛け止め具を車体の取り付け部に押し込むことにより、該シート芯材を車体に固定することが成されている。この際、発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部に過度に大きな負荷が掛かっても、該掛け止め具埋設部に亀裂が生じ難いシート芯材が求められるようになってきている。

本発明は、上記した背景技術が有する課題に鑑みて成されたものであって、その目的は、貫通孔を有する発泡粒子で構成される発泡粒子成形体の内部にインサート部材を埋設してなる車両用シート芯材にあっても、掛け止め具埋設部に、亀裂等の破断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〕～〔５〕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と、該熱可塑性樹脂発泡粒子成形体に埋設されたインサート部材とで構成された車両用シート芯材であって、
上記インサート部材が、車体に固定するための掛け止め具を有し、該掛け止め具の一部が熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の外方に突出しており、
上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体が、貫通孔を有する発泡粒子が相互に融着してなるものであり、
上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体全体の平均空隙率が、５体積％以上であり、
上記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体全体の平均空隙率に対する熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部の空隙率の比が、０．９５以下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全体の平均嵩密度が、２５～４０ｋｇ／ｍ^３であ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掛け止め具埋設部の嵩密度が、３５ｋｇ／ｍ^３以上であることを特徴とすることを特徴とする、上記〔１〕又は〔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を構成する貫通孔を有する発泡粒子の平均肉厚が、０．５～２ｍｍであ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〕上記発泡粒子を構成する熱可塑性樹脂の曲げ弾性率が、５００～２５００ＭＰａ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。

上記した本発明に係る車両用シート芯材は、発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部に亀裂等の破断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。本発明において用いられる貫通孔を有する発泡粒子の例を示した斜視図である。図１に示した車両用シート芯材に用いられたインサート部材を示した概念的な斜視図である。本発明に係る車両用シート芯材を得るための部分圧縮機構を示した概念的な縦断面図である。実施例において部分的に圧縮した位置を示した概念的な車両用シート芯材の裏面図である。

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。ここで、図１は、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、図２は、本発明において用いられる貫通孔を有する発泡粒子の例を示した斜視図である。また図３は、図１に示した車両用シート芯材に用いられたインサート部材を示した概念的な斜視図である。
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、発泡粒子成形体１０の内部にインサート部材３０が埋設されて構成されている。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、車両の座席となる箇所に設置される。
なお、本明細書においてインサート部材３０が埋設されるとは、発泡粒子成形体１０内にインサート部材３０が埋め込まれていることであり、インサート部材が発泡粒子成形体に密着して取り囲まれている場合のほか、インサート部材の周囲に形成された空間を介してインサート部材が発泡粒子成形体に取り囲まれているものも上記埋設に含まれる。また、上記インサート部材は、その全体が発泡粒子成形体に埋設されている必要はなく、インサート部材の一部が発泡粒子成形体の外部に露出していてもよい。

図示した実施形態に係る発泡粒子成形体１０は、設置する車両の座席の設計に合わせ前方端１１近傍及び後方端１２近傍に肉厚領域が設けられ、その間の中間部１３は厚みが薄いものに設計されている。なお、前方端１１近傍は後方端１２近傍よりも肉厚に設計されている。
また、実施形態における発泡粒子成形体１０は、中央付近に上下方向に貫通する穴部１４が設けられ、その左方及び右方にそれぞれ１箇所ずつ座部１５を有している。なお、前記穴部１４や座部１５、更には発泡粒子成形体の全体形状は、設置する車体の構造に合わせて適宜設計されるものである。

発泡粒子成形体１０は、貫通孔５１を有する発泡粒子５０（図２参照）により形成されている。貫通孔５１を有する発泡粒子５０を成形することにより発泡粒子成形体１０は、外部と連通する貫通孔を有する発泡粒子成形体となる。外部と連通する貫通孔を有する発泡粒子成形体であることにより、発泡粒子成形体の上方にポリウレタンフォームを積層し積層体とする際に、発泡粒子成形体の空隙にポリウレタンフォーム用原料液が入り込んで発泡、固化することにより、ポリウレタンフォームと発泡粒子成形体との接合性に優れ、剥離が生じ難い積層体となる。
発泡粒子５０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、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、上記熱可塑性樹脂として、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。

また、発泡粒子５０を構成する熱可塑性樹脂としては、曲げ弾性率が５００～２５００ＭＰａであることが好ましく、８００～１８００ＭＰａであることがより好ましく、９５０～１６００ＭＰａであることが特に好ましい。上記範囲内であれば、貫通孔を有する発泡粒子であっても、局所的な圧縮に耐え得るので、発泡粒子成形体表面の欠けや割れを抑制することができる。また、曲げ弾性率が上記範囲内であると、高密度化した場合でも発泡粒子が型内成形時に圧縮されて発泡粒子の貫通孔が完全に潰されることを抑制し、高い空隙率を維持することができるため、発泡粒子の貫通孔から加熱スチームが供給されやすく、融着性に優れる発泡粒子成形体１０となりやすい。
なお、上記樹脂の曲げ弾性率は、ＪＩＳＫ７１７１（２００８）に基づき、射出成形にて試験片（試験片寸法；長さ８０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ４ｍｍ）を作製して、求めることができる。また、後記する多層構造の発泡粒子である場合には、芯層を構成する樹脂が上記範囲を満足すればよい。

発泡粒子５０は、図２（ａ）に示したように貫通孔５１を有して形成されている。図示した実施形態における発泡粒子５０は断面円形状の貫通孔５１を有して、円筒形状に形成されている。但し、このことは、発泡粒子５０の形状を限定するものではない。例えば、発泡粒子が、円柱、楕円柱、または角柱等の柱状で、当該柱を貫通する貫通孔を少なくとも有する形状の発泡粒子であってもよい。

発泡粒子５０の貫通孔５１の直径である平均孔径ｄは、１～３ｍｍであることが好ましい。貫通孔５１の平均孔径ｄが上記範囲内であれば、発泡粒子成形体１０の空隙を所定の範囲に容易に調整することができる。かかる観点から、貫通孔５１の平均孔径ｄは、１．３～２．７ｍｍの範囲にあることがより好ましく、１．５～２．５ｍｍの範囲であることが特に好ましい。
なお、貫通孔５１の平均孔径ｄは、発泡粒子の断面写真（貫通孔に直交する断面）において観察される５０個以上の発泡粒子の貫通孔の断面積を測定し、断面積を円の面積とした時の直径に換算してこれらの算術平均から求めることができる。

また、発泡粒子５０の平均肉厚ｔは、０．５～２ｍｍであることが好ましい。本発明の発泡粒子成形体１０に用いられる発泡粒子が上記範囲内の平均肉厚のものであれば、発泡粒子の肉厚が厚いので、型内成形時に高密度化しても発泡粒子の貫通孔が潰れ難くなり、発泡粒子の貫通孔から加熱スチームが供給されやすく、融着性に優れる発泡粒子成形体１０となりやすい。また、ポリウレタンフォーム等のクッション材の積層時には、適度な含浸性を有するものとなる。さらに、発泡粒子の平均肉厚が厚い場合には、成形時の２次発泡力が高くなる傾向にあるので、得られる発泡粒子成形体１０の表面を構成する発泡粒子同士の融着性が特に向上するので、より成形体の欠けや割れが防止される。上記観点から、発泡粒子５０の平均肉厚ｔは、０．６～１．７ｍｍであることがより好ましく、０．８～１．５ｍｍであることが特に好ましい。
なお、発泡粒子５０の平均肉厚ｔは、図２における、発泡粒子の表面から貫通孔５１の外径までの厚みをいい、例えば、発泡粒子の断面写真（貫通孔に直交する断面）において、発泡粒子表面から貫通孔の中心に向けて直線を引き、発泡粒子表面から発泡粒子の貫通孔壁部分までの直線の長さを測定する。上記のようにして観察される複数の発泡粒子の肉厚を、１つの発泡粒子につき全周に亘って均等に４箇所以上、合計５０個以上の発泡粒子の算術平均として求めることができる。

また、上記発泡粒子５０の貫通孔５１の平均孔径ｄに対する発泡粒子５０の平均肉厚ｔの比ｔ／ｄは、０．４～１であることが好ましく、０．５～０．９５であることがより好ましく、０．６～０．９であることが特に好ましい。本発明の発泡粒子成形体１０に用いられる発泡粒子が上記範囲内であれば、発泡粒子の貫通孔の貫通方向と、貫通孔に垂直な方向との圧縮特性において、両者の差が小さくなるので、発泡粒子成形体１０内に埋設したインサート部材３０の固定がさらに良好なものとなる。

発泡粒子５０の平均外径Ｄは、１．５～７ｍｍであることが好ましい。上記範囲内であれば、良好な成形体を得ることができる。上記観点から、発泡粒子の平均外径Ｄは、２～６ｍｍであることがより好ましい。なお、発泡粒子の平均外径Ｄは、発泡粒子の貫通孔に垂直な断面における断面積（発泡粒子の孔部分を含む）を円換算した場合の直径であり、合計５０個以上の発泡粒子の算術平均として求めることができる。
また、発泡粒子５０の平均長さＬは、２～７ｍｍであることが好ましい。発泡粒子の平均長さＬは、発泡粒子の貫通孔の貫通方向の長さをいい、１つの発泡粒子につき均等に４箇所以上、合計５０個以上の発泡粒子の算術平均として求めることができる。
また、発泡粒子５０の平均外径Ｄに対する平均長さＬの比Ｌ／Ｄは、成形性の観点から、０．５～２であることが好ましく、１～１．５であることがより好ましい。

発泡粒子５０は、外表面から内表面まで一層で構成されていてもよいが、これに限定されず、図２（ｂ）に示したように、芯層５２と、該芯層５２を被覆する被覆層５３とからなる多層構造であってもよい。なお、図２（ｂ）に図示した多層発泡粒子５０は、二層構造であるが、芯層５２と被覆層５３との間に任意の中間層がさらに設けられていてもよい。
多層構造である発泡粒子５０の各層を構成する樹脂は、同種の樹脂であってもよいし、異な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く、特に、多層発泡粒子の被覆層５３を構成する樹脂は、芯層５２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。多層発泡粒子の各層を構成する基材樹脂は、上述した単層の発泡粒子５０と同様の樹脂を用いることができる。中でも、芯層５２をポリプロピレン系樹脂、被覆層５３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。発泡粒子成形体１０に用いられる発泡粒子の一部又は全部が、芯層５２と、該芯層５２を被覆する被覆層５３とを有する多層発泡粒子５０であって、被覆層５３を構成する樹脂の融点が、芯層５２を構成する樹脂の融点よりも低い態様は、本発明の好ましい態様の一つである。かかる態様によれば、発泡粒子成形体１０の型内成形時、芯層５２よりも先に被覆層５３を融解せしめ、貫通孔５１による空隙を維持しつつ、発泡粒子同士をより確実に融着させて発泡粒子成形体１０を成形することができる。

本発明に用いられる貫通孔５１を有する単層の発泡粒子５０は、例えば以下の通り製造することができる。
先ず、基材樹脂を押出機で溶融混練した後、ストランド状に押し出して、冷却後適宜長さに切断することによって、樹脂粒子を製造する。この際、ダイとして押出機ダイの溶融樹脂出口に所望の筒状の樹脂粒子の断面形状と同様のスリットを有するものを選択することや、筒形を維持するために、スリットの内側に筒形ストランド穴部の圧力を常圧もしくはそれ以上に保つための圧力調整孔を設けたものなどを使用することにより、貫通孔を有する樹脂粒子を製造することができる。
次に、樹脂粒子を密閉容器内に発泡剤の存在下で分散媒に分散させて、樹脂粒子の軟化温度以上の温度に加熱して樹脂粒子内に発泡剤を含浸させる。その後、容器を開放し、容器内圧力を発泡剤の蒸気圧以上の圧力に保持しながら樹脂粒子と分散媒とを同時に容器内よりも低圧の雰囲気下（通常は大気圧下）に放出して熱可塑性樹脂粒子を発泡させることで、貫通孔５１を有する発泡粒子５０を得ることができる。

インサート部材３０は、上記貫通孔５１を有する発泡粒子５０により形成された発泡粒子成形体１０の内部に埋め込まれ、発泡粒子成形体１０を補強するものである。また、インサート部材３０は、車体に固定するための掛け止め具を有するものである。インサート部材３０は、発泡粒子成形体１０の前方両端側に配置されている掛け止め具を有することが好ましい。インサート部材３０は、前方両端側の掛け止め具同士を連結する連結部を有することがより好ましい。インサート部材３０は、掛け止め具及び連結部を有するとともに、発泡粒子成形体１０の周縁部に沿って環状に埋設されている環状インサート部材であることがさらに好ましい。
なお、掛け止め具は、発泡粒子成形体１０の前方両端側にそれぞれ２以上備えていてもよい。掛け止め具は、車体に設置する際の車両用シート芯材の下面側に突出するように形成されている。掛け止め具は、座席シートを車体に固定するためにＵ字状、フック状等の形状を有する。

図３に図示した実施形態におけるインサート部材３０は、環状のフレーム部３１を備えており、該フレーム部３１の所定の箇所に、掛け止め具３２及び後方固定具３３がそれぞれ固定され、図１に示したように、環状のフレーム部３１が発泡粒子成形体１０の平面視における外縁に沿って発泡粒子成形体１０に埋設され、掛け止め具３２及び後方固定具３３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３１が環状であるとは、フレーム部を構成する線材が、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。

図３に図示した実施形態に係るインサート部材３０は、より具体的には、フレーム部３１は、前方フレーム部（連結部）３１ａを構成する直線状の一本の線材と、後方フレーム部３１ｂと両側の側方フレーム部３１ｃ，３１ｃを構成するコ字状に曲げられた一本の長尺な線材とを、それぞれの端部において板状のプレート３４，３４を介して接続し、四角形状の環状に形成された環状インサート部材である。そして、前方フレーム部（連結部）３１ａの両側に位置するそれぞれのプレート３４，３４には、Ｕ字状の掛け止め具３２の両端部３２ａが溶接等の手段により固定され、Ｕ字部３２ｂが下方に向けて支持されている。また、後方フレーム部３１ｂの両側部のそれぞれには、Ｕ字状の後方固定具３３の両端部３３ａが溶接等の手段により固定され、Ｕ字部３３ｂが後方に向けて支持されている。このように、掛け止め具３２及び後方固定具３３をインサート部材３０が備えることで、シート芯材１００を車体の所定の箇所に設置して固定することができる。また、上記した実施形態の如く、掛け止め具３２をプレート３４に固定することにより、掛け止め具３２をより安定した状態でインサート部材３０に支持させることができる。

インサート部材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。中でもインサート部材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。インサート部材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、また車体への掛け止め具３２等を適所において支持するものに形成することができる。

インサート部材３０を構成する線材は、直径が２～８ｍｍであることが好ましく、２．５～７ｍｍであることがより好ましく、３～６ｍｍであることが特に好ましい。また上記線材の引張強さは、２００Ｎ／ｍｍ^２以上であることが好ましい。シート芯材１００の強度を向上させるという観点からは、上記引張強さは２５０～１３００Ｎ／ｍｍ^２であることがより好ましい。また、線材の降伏点は、４００Ｎ／ｍｍ^２以上であることが好ましく、４４０Ｎ／ｍｍ^２以上であることがより好ましい。上記数値範囲である直径及び引張強さを有する線材は、所定の形状に成形しやすく、またシート芯材１００の適度な強度及び軽量性を保つことが可能である。また、このような線材からなるインサート部材３０を用いる場合、軽量性を保ちつつインサート部材の湾曲を良好に抑制することができる。
なお、線材の引張強さは、ＪＩＳＧ３５３２：２０１１ＳＷＭ－Ｂに示される測定方法に準じて測定することができる。

また、インサート部材３０を構成するプレートは、厚み０．５～３ｍｍ、幅３０～９０ｍｍ、長さ５０～１１０ｍｍの板材からなることが好ましく、厚み１～２ｍｍ、幅４０～８０ｍｍ、長さ６０～１００ｍｍの板材からなることがより好ましく、厚み１～１．５ｍｍ、幅５０～７０ｍｍ、長さ７０～９０ｍｍの板材からなることが特に好ましい。上記形状寸法の板材でプレートを構成した場合、該プレートを介しての上記線材であるインサート部材の接続、また該プレートへの上記Ｕ字状の掛け止め具３２の両端部３２ａの溶接等の手段による固定が容易に行えるとともに、信頼性の高い掛け止め具３２の支持が実現できる。

上記した貫通孔５１を有する発泡粒子５０及びインサート部材３０を用いた一体成形物であるシート芯材１００は、以下のような型内成形方法により製造される。
先ず、車両用シート芯材成形用の金型内の所定の位置に、上記したインサート部材３０を配置し、掛け止め具３２、後方固定部３３を金型に固定するとともに、上記した貫通孔５１を有する発泡粒子５０を当該金型内に充填する。
この際、インサート部材３０に設けられた掛け止め具３２埋設部に充填される発泡粒子５０の高密度化を図るため、図４に図示した部分圧縮機構７０を金型８０に設け、当該部分の発泡粒子５０を圧縮し、他の部分に比して掛け止め具埋設部の発泡粒子の高密度化を図る。
続いて、加熱スチームを金型内に導入して充填した発泡粒子５０を加熱して二次発泡させ、発泡粒子を相互に融着させる。これによりインサート部材３０を埋設する発泡粒子成形体１０を備えるシート芯材１００が製造される。
通常、発泡粒子成形体の一部を高密度化しようとすると、型内成形時に発泡粒子間の空隙が少なくなるため、加熱スチームが供給されにくくなり、融着性に劣る成形体となりやすい。しかし、貫通孔を有する発泡粒子であれば、発泡粒子間の空隙だけでなく発泡粒子の貫通孔から加熱スチームが供給されるため、高密度化した部分の融着性に優れ、良好な発泡粒子成形体が得られる。
なお、貫通孔を有する発泡粒子を高密度化することで融着強度の向上が図れるが、軽量性の観点からは、過度な力により亀裂等の破断が生じるおそれの高い掛け止め具埋設部のみを高密度化することが好ましい。掛け止め具埋設部のみを高密度化することで重量増加を最小限に抑え、且つ掛け止め具の引き抜き力の向上を達成したシート芯材を提供することができる。上記した実施形態では、掛け止め具埋設部を部分圧縮機構７０により高密度化したものである。
掛け止め具埋設部を部分的に高密度化する別の手法として、インサート部材３０を配置した車両用シート芯材成形用の金型内において、掛け止め具埋設部と掛け止め具埋設部以外の部分との境界線に発泡粒子が通り抜けられないようにシャッター構造の櫛歯を立てて分割し、上記した貫通孔５１を有する発泡粒子５０を当該掛け止め具埋設部以外の部分に充填するとともに、掛け止め具埋設部以外に充填される発泡粒子よりも空隙率が低い発泡粒子（例えば、貫通孔の孔径が小さい発泡粒子）を掛け止め具埋設部に充填することにより、掛け止め具埋設部を部分的に高密度化することができる。但し、掛け止め具埋設部の発泡粒子が圧縮されて高密度化した場合には、特に融着性に優れる発泡粒子成形体とすることができる。上記観点からは、掛け止め具埋設部を部分圧縮機構７０により高密度化させることが好ましい。また、掛け止め具埋設部を部分圧縮機構７０により発泡粒子成形体の下面側（車両用シート芯材が車体に設置された際における車両の下面側）から圧縮させることにより、発泡粒子成形体の下面側を高密度化させつつ、発泡粒子成形体の上面側（車両用シート芯材が車体に設置された際における車両の上面側）における空隙率を高く維持することができ、ポリウレタンフォームとの高い接合強度を維持させやすくなる。上記観点から、掛け止め具埋設部を部分圧縮機構７０により発泡粒子成形体の下面側から高密度化させることがより好ましい。

上記のように製造されたシート芯材１００は、発泡粒子成形体１０とインサート部材３０との一体成形物となるとともに、インサート部材３０に設けられた発泡粒子成形体の掛け止め具３２埋設部の空隙率が、他の部分の発泡粒子成形体の空隙率（平均空隙率）に比して低いものとなる。
なお、本発明において発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部とは、掛け止め具の中心から半径５０ｍｍの範囲であり、かつ掛け止め具が突出している側の表面からインサート部材が埋設された位置までの範囲の発泡粒子成形体をいう。

本発明に係るシート芯材１００は、具体的には、発泡粒子成形体１０全体の平均空隙率が５体積％以上であり、上記発泡粒子成形体全体の平均空隙率に対する発泡粒子成形体の上記掛け止め具埋設部の空隙率の比が、０．９５以下であるものである。
発泡粒子成形体全体の平均空隙率が低すぎると、積層するウレタンフォーム等のクッション材との接合強度が弱くなるとともに、発泡粒子成形体の成形収縮により埋設したインサート部材３０が湾曲するおそれがある。かかる観点からは、平均空隙率の下限は、１５体積％以上であることが好ましく、１７体積％以上であることがより好ましく、２０体積％以上であることが特に好ましい。また、シート芯材の機械的強度を担保する観点からは、平均空隙率は、３７体積％以下であることが好ましく、３５体積％以下であることがより好ましい。
一方、発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部の空隙率は、上記発泡粒子成形体全体の平均空隙率に対して０．９５以下とする。発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部の空隙率を上記範囲よりも高いものとした場合には、発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部の融着強度が高いものとならず、掛け止め具埋設部に亀裂等の破断が生じ難い車両用シート芯材、具体的には、掛け止め具の引抜強度が９００Ｎ以上の車両用シート芯材とはならない。かかる観点から、発泡粒子成形体全体の平均空隙率に対する発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部の空隙率の比が、０．５～０．９５とすることが好ましく、０．６～０．９とすることがより好ましく、０．７～０．８５とすることがさらに好ましい。
また、掛け止め具埋設部の空隙率は、０体積％でも構わないが、軽量性の観点から１３体積％以上であることが好ましく、１５体積％以上であることがより好ましく、１６体積％以上であることがさらに好ましい。

なお、上記発泡粒子成形体１０全体の平均空隙率は、発泡粒子成形体の外形寸法から求められる体積Ｈ（ｃｍ^３）と、発泡粒子成形体の空隙部を除いた体積Ｉ（ｃｍ^３）から、下記（式１）により体積比率として算出する。

平均空隙率（体積％）＝［（Ｈ－Ｉ）／Ｈ］×１００・・・（式１）

具体的には、以下のとおり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から、測定対象箇所を無作為に１０箇所以上選択し、各測定対象箇所からスキン面を有しないカットサンプルを切り出す。該カットサンプルのそれぞれについて、カットサンプル外形寸法から体積Ｈ（ｃｍ^３）を算出するとともに、カットサンプルの空隙部を除いた体積Ｉ（ｃｍ^３）を測定する。体積Ｉは、カットサンプルをアルコール中に沈めた時の、体積の増量分の値として求めることができる。このとき、アルコールとしては、例えばエタノールなどを用いることができる。そして、体積Ｈの値と体積Ｉの値に基づき、上記（式１）により空隙率を体積比率として算出する（体積％）。それぞれのカットサンプルについて算出された空隙率の値を算術平均し、それを発泡粒子成形体１０全体の平均空隙率とする。
また、発泡粒子成形体１０の上記掛け止め具埋設部の空隙率は、成形収縮が収まった後の発泡粒子成形体１０から、掛け止め具の中心から半径５０ｍｍの範囲であり、かつ掛け止め具が突出している側の表面からインサート部材が埋設された位置までの範囲において、無作為に３箇所以上から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全体の平均空隙率の測定と同様の方法によって、空隙率を求めるものとする。なお、掛け止め具が、発泡粒子成形体１０に２つ以上備えられている場合には、それぞれの掛け止め具埋設部について、上記した方法により空隙率をそれぞれ求め、それらの空隙率の算術平均した値を、発泡粒子成形体１０の掛け止め具埋設部の空隙率とする。

また、強度及び耐衝撃性に優れるとともに、適度な弾性を備える車両用シート芯材１００とする観点から、発泡粒子成形体１０全体の平均嵩密度は、２５～４０ｋｇ／ｍ^３とすることが好ましく、２７～３８ｋｇ／ｍ^３とすることがより好ましくし、２８～３６ｋｇ／ｍ^３とすることが特に好ましい。
また、発泡粒子成形体１０の掛け止め具埋設部の嵩密度は、亀裂等の破断が生じ難い車両用シート芯材１００とする観点から、３５ｋｇ／ｍ^３以上とすることが好ましく、３６～４５ｋｇ／ｍ^３とすることがより好ましく、３７～４３ｋｇ／ｍ^３とすることが特に好ましい。
また、発泡粒子成形体１０全体の平均嵩密度に対する発泡粒子成形体１０の掛け止め具埋設部の嵩密度（掛け止め具埋設部の嵩密度／発泡粒子成形体全体の平均嵩密度）は、１を超えることが好ましく、１．０５以上であることがより好ましく、１．１以上であることがさらに好ましく、１．２以上であることが特に好ましい。掛け止め具埋設部の嵩密度／発泡粒子成形体全体の平均嵩密度は、２以下であることが好ましく、１．５以下であることがより好ましい。
発泡粒子成形体全体の平均嵩密度に対する発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部の嵩密度が、上記範囲であると、発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部が高密度化され、より亀裂等の破断が生じにくくなることから好ましい。

なお、上記発泡粒子成形体１０全体の平均嵩密度の測定方法は、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から、任意に選択された１０箇所以上において、所定寸法のスキン面を有しない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^３）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^３）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全体の平均嵩密度とすることができる。
また、発泡粒子成形体１０の掛け止め具埋設部の嵩密度は、掛け止め具の中心から半径５０ｍｍの範囲であり、かつ掛け止め具が突出している側の表面からインサート部材が埋設された位置までの範囲において、無作為に３箇所以上からスキン面を有しない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全体の平均嵩密度の測定と同様の方法によって、嵩密度を求めるものとする。なお、掛け止め具が、発泡粒子成形体１０に２つ以上備えられている場合には、それぞれの掛け止め具埋設部について、上記した方法により嵩密度をそれぞれ求め、それらの嵩密度の算術平均した値を、発泡粒子成形体１０の掛け止め具埋設部の嵩密度とする。

以上、説明した本発明に係る車両用シート芯材１００は、所定以上の平均空隙率を有する発泡粒子成形体１０から成るものであるとともに、発泡粒子成形体１０の掛け止め具３２埋設部の空隙率を上記平均空隙率に対して０．９５以下の低いものとしたので、上方に積層されるポリウレタンフォーム等のようなクッション材との接合強度が強い車両用シート芯材１００となるとともに、掛け止め具３２の周囲の発泡粒子成形体１０は空隙率が低いものであることから成形時において融着性が向上し、引っ張りやせん断力が強いものとなり、掛け止め具３２の周囲に亀裂等の破断が生じ難い車両用シート芯材１００となる。

貫通孔を有する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。
発泡粒子を構成する樹脂は、ポリプロピレン系樹脂（融点１４２℃、曲げ弾性率１４７０ＭＰａ）を用いた。
発泡粒子は、嵩密度３０．０ｋｇ／ｍ^３、平均粒子重量１．５ｍｇ、貫通孔の平均孔径ｄ１．４ｍｍ、平均肉厚ｔ１．１ｍｍ、平均ｔ／ｄ＝０．８、平均外径Ｄ３．６ｍｍ、平均Ｌ／Ｄ＝１．３の貫通孔を有する略円筒状のポリプロピレン系樹脂発泡粒子を用いた。
なお、発泡粒子の平均粒子重量、貫通孔の平均孔径、平均ｔ／ｄ及び平均Ｌ／Ｄは、５０個の発泡粒子についてそれぞれ測定した算術平均値を採用した。
また、発泡粒子の平均肉厚ｔは、発泡粒子成形体から無作為に発泡粒子を切り出し、発泡粒子の断面写真（貫通孔に直交する断面）において、発泡粒子表面から貫通孔の中心に向けて直線を引き、発泡粒子表面から発泡粒子の貫通孔壁部分までの直線の長さを測定した。上記のようにして観察される発泡粒子の肉厚を１つの発泡粒子につき全周に亘って均等に４箇所肉厚を測定し、上記操作を合計５０個の発泡粒子について行い、それらの算術平均値を発泡粒子の平均肉厚ｔとした。

インサート部材は、直径４．５ｍｍ、引張強さ（ＪＩＳＧ３５３２ＳＷＭ－Ｂ）５００Ｎ／ｍｍ^２の鉄製線材の環状ワイヤーインサート部材であり、図３に示すような上面視外形略矩形状で、最大長手寸法１０４０ｍｍ、最大短手寸法４３０ｍｍであった。インサート部材には、前方両端側に厚み１．２ｍｍ、幅６０ｍｍ、長さ８０ｍｍの鉄製プレートと掛け止め具３２を構成する鉄製Ｕ字フックを有していた。前方側２か所の前方掛け止め具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、溶接により接合されていた。前方掛け止め具３２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されていた。

［実施例１～４］
上記したインサート部材を、車両用シート芯材成形用金型（長手方向１３３０ｍｍ、前後方向６００ｍｍ、最大厚み２２５ｍｍ）内に設置した。このとき、成形されるシート芯材の後方側に２ヶ所の後方固定具が、前方側に２ヶ所の掛け止め具が配置されるとともに、前方フレーム部が発泡粒子成形体の底面から３０ｍｍの高さに埋設されるようにインサート部材を配置した。
金型を８ｍｍ開けた状態まで型締めした後、金型内に上述した発泡粒子を充填し、その後充填された発泡粒子を圧縮する様に完全に型締めを行った（クラッキング法）。加えて実施例１では、図４に示した部分圧縮機構７０により更に部分的に圧縮を行った。部分的に圧縮した箇所は、具体的には掛け止め具埋設部（図５の斜線部分）を１００ｍｍ×１００ｍｍの正方形型のピンヘッド（中央に４０ｍｍ×４０ｍｍの掛け止め具を避けるための貫通穴有り）を用いて、発泡粒子成形体の掛け止め具の一部が突出した面から２０ｍｍ圧縮を行った。
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、０．２４ＭＰａ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、１秒間水冷し、２０秒間空冷してシート芯材を得た。
実施例２については、クラッキング法による全体の圧縮量を１２ｍｍ、実施例３については１６ｍｍとし、部分圧縮機構７０による部分的な圧縮量は実施例１と同じ２０ｍｍにてシート芯材を成形した。実施例４についてはクラッキング法による全体の圧縮量は実施例１と同じ８ｍｍにして、部分圧縮機構７０による部分的な圧縮量を４０ｍｍにしてシート芯材を成形した。

［比較例１］
クラッキング法による全体の圧縮量は実施例１と同じにして、部分圧縮機構による部分的な圧縮を行わずにシート芯材を成形したものを比較例１とした。

上述のとおり得た実施例１～４および比較例１のシート芯材について、発泡粒子成形体全体の平均嵩密度、平均空隙率、また発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部の嵩密度、空隙率を、以下の方法にてそれぞれ測定した。なお、以下の測定には、型内成形後、７５℃で１２時間養生した後、６時間徐冷した後の発泡粒子成形体を用いた。
＜成形体全体の平均嵩密度＞
発泡粒子成形体全体の平均嵩密度は、２５ｍｍ×２５ｍｍ×１００ｍｍの寸法を有する直方体形状のスキン面を有しないカットサンプルを無作為に１０箇所から切り出し、そのカットサンプルの体積（ｃｍ^３）を算出するとともに、カットサンプルの重量（ｇ）を測定した。そして、カットサンプルの体積Ｖ（ｃｍ^３）でカットサンプルの重量Ｍ（ｇ）を除することによりＭ／Ｖを算出した。カットサンプルごとに算出されたＭ／Ｖの値を算術平均した値を、発泡粒子成形体全体の平均嵩密度とした。
＜成形体全体の平均空隙率＞
まず、上記成形体全体の平均嵩密度と同様に１０箇所からカットサンプルを切り出した。該カットサンプルのそれぞれについて、カットサンプル外形寸法から体積Ｈ（ｃｍ^３）を算出するとともに、カットサンプルの空隙部を除いた体積Ｉ（ｃｍ^３）を測定した。体積Ｉは、カットサンプルをエタノール中に沈めた時の体積の増量分の値として求めた。そして、体積Ｈの値と体積Ｉの値に基づき、上記（式１）により空隙率を体積比率として算出した（体積％）。それぞれのカットサンプルについて算出された空隙率の値を算術平均した値を、発泡粒子成形体全体の平均空隙率とした。
＜掛け止め具埋設部の嵩密度＞
発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部の嵩密度は、掛け止め具の中心から半径５０ｍｍの範囲であり、かつ掛け止め具が突出している側の表面からインサート部材が埋設された位置までの範囲において、無作為に３箇所からスキン面を有しない２５ｍｍ×２５ｍｍ×２５ｍｍ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全体の平均嵩密度の測定と同様の方法によって嵩密度を求め、算術平均した値を、発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部の嵩密度とした。
＜掛け止め具埋設部の空隙率＞
まず、上記発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部の嵩密度と同様に３箇所からカットサンプルを切り出した。該カットサンプルについて、上記発泡粒子成形体全体の平均空隙率の測定と同様の方法によって空隙率を求め、算術平均した値を、発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部の空隙率とした。
＜掛け止め具の引抜強度＞
シート芯材を外す際の状態を再現した掛け止め具の引張試験を各シート芯材について行い、掛け止め具の引抜強度を測定した。具体的な引張試験方法は、シート芯材の掛け止め具埋設部を固定し、掛け止め具にフック状の治具を装着して引っ張ることにより引張試験測定を実施した。引張試験条件は、万能試験機〔株式会社オリエンテック製：TENSILON（登録商標）〕にて、最大荷重１０００Ｎ、引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎにて実施した。
その測定結果を、表１に実施例１～４および比較例１として記載する。
また参考例として貫通孔の無い発泡粒子（ポリプロピレン系樹脂、嵩密度３０．０ｋｇ／ｍ^３）を用いたシート芯材の測定結果を表１に併記する。
実施例における掛け止め具の引抜強度は、同等の嵩密度を有するシート芯材の引抜強度と同程度の値であり、充分な引抜強度を示していた。

本発明に係る車両用シート芯材は、上方に積層されるポリウレタンフォーム等のようなクッション材との接合強度が強い車両用シート芯材となるとともに、掛け止め具埋設部に亀裂等の破断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
１１発泡粒子成形体の前方端
１２発泡粒子成形体の後方端
１３発泡粒子成形体の中間部
１４穴部
１５座部
３０インサート部材
３１環状のフレーム部
３１ａ前方フレーム部（連結部）
３１ｂ後方フレーム部
３１ｃ側方フレーム部
３２掛け止め具
３２ａ掛け止め具の両端部
３２ｂ掛け止め具のＵ字部
３３後方固定具
３３ａ後方固定具の両端部
３３ｂ後方固定具のＵ字部
３４プレート
５０発泡粒子
５１貫通孔
５２芯層
５３被覆層
７０部分圧縮機構
８０車両用シート芯材成形用金型
１００車両用シート芯材

Claims

ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体と、該ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体に埋設されたインサート部材とで構成された車両用シート芯材であって、
上記インサート部材が、車体に固定するための掛け止め具を有し、該掛け止め具の一部がポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の外方に突出しており、
上記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体が、貫通孔を有する発泡粒子が相互に融着してなるものであり、
上記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体全体の平均空隙率が、１７体積％以上であり、
上記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体全体の平均空隙率に対するポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部の空隙率の比が、０．６～０．９であることを特徴とする、
車両用シート芯材。
上記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体全体の平均嵩密度が、２５～４０ｋｇ／ｍ³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芯材。
上記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体の掛け止め具埋設部の嵩密度が、３５ｋｇ／ｍ³以上であることを特徴とすることを特徴とする、請求項１又は２に記載の車両用シート芯材。
上記ポリプロピレン系樹脂発泡粒子成形体を構成する貫通孔を有する発泡粒子の平均肉厚が、０．５～２ｍｍであ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。
上記発泡粒子を構成するポリプロピレン系樹脂の曲げ弾性率が、５００～２５００ＭＰａ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。