JPWO2018147278A1 - シート芯材 - Google Patents

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Abstract

本発明のシート芯材は、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、発泡粒子成形体は、その前後方向中央部から後方側の範囲に、2つ以上の肉抜き部を有し、肉抜き部間の連続部、又は連続部の前方側100mm以下までの領域に、発泡粒子成形体の車幅方向に沿って、貫通又は非貫通のスリットが設けられており、スリットがその長手方向の両端が閉じていることを特徴とする。発泡粒子成形体にフレーム部材が埋設されて発泡粒子成形体とフレーム部材が一体化されても、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の極めて優れた、一体感と強度を有するシート芯材が提供される。

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環状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により融着される。すなわち、フレーム部材と発泡粒子とが一体的に成形されることによって、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、型内成形後に収縮を起こすため、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、環状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環状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環状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、環状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、取り扱い時に該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発泡粒子成形体とフレーム部材が一体化されても、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の極めて優れた、一体感と強度を有す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、前記発泡粒子成形体は、その前後方向中央部から後方側の範囲に、2つ以上の肉抜き部を有し、前記肉抜き部間の連続部、又は前記連続部の前方側100mm以下までの領域に、前記発泡粒子成形体の車幅方向に沿って、貫通又は非貫通のスリットが設けられており、前記スリットがその長手方向の両端が閉じていることを特徴とするシート芯材。
<2>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が、5%以下であることを特徴とする<1>に記載のシート芯材。
<3>前記フレーム部材が環状であり、前記フレーム部材が前記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の周縁部に埋設されていることを特徴とする<1>又は<2>に記載のシート芯材。
<4>前記発泡粒子成形体が2つ以上の前記連続部を有し、前記発泡粒子成形体が2つ以上の前記連続部の前方100mm以下までの領域のそれぞれに前記スリットを有し、前記スリットは車幅方向に断続する断続部を形成して配置されてい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。
<5>前記断続部の前方側に、前記発泡粒子成形体の上下方向に補助スリットが、前記スリットに並行して形成されていることを特徴とする<4>に記載のシート芯材。
本発明のシート芯材は、熱可塑性樹脂発泡粒子成形体に環状フレーム部材が埋設されて一体化されたものであっても、寸法精度に極めて優れ、シート芯材としての一体感と強度を有する。
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の一実施形態を示す概略図である。 スリットの断面形状を示した断面図である。(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)はスリットの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)〜(C)はスリットの形成されていない断続部分に補助スリットを形成させて配列した実施形態を示し、(D)はスリットの形成されていない断続部分に補助スリットを形成しない実施形態を示している。 (E)、(F)は、他の実施形態のスリットの形状を示した概略図である。 サイドフレーム部に沿って切込み部を形成した実施形態を示す概略図である。 2つの肉抜き部と連続部を示す概略図である。
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2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とで構成される。環状フレーム部材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。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、上面視で略矩形又は略正方形に形成されている。そして、発泡粒子成形体3の前後方向の中央部から後方側の範囲に、2つ以上の肉抜き部7と、前記肉抜き部7間の連続部8とが形成されている。また、発泡粒子成形体3の上下方向に形成されるスリット4が、連続部8又は連続部8の前方側の領域に車幅方向に沿って形成されている。また、スリット4は端部を有し、その長手方向の端部が閉じて形成されている。なお、上記スリット4は、発泡粒子成形体3の上方又は下方が解放された、非貫通のスリット、もしくは発泡粒子成形体3の厚み方向に貫通したスリットとして形成される。
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、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂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、成形後の収縮率が大きいため、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、被覆層にウレタン素材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とウレタン素材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ており、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ている、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。また、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、ポリ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し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の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の見かけ密度は、0.015〜0.3g/cm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の見掛け密度の下限は0.025g/cmがより好ましく、0.03g/cmが更に好ましい。また、発泡粒子成形体3の見掛け密度の上限は0.1g/cmがより好ましく、0.08g/cm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の場合の見かけ密度の下限は、0.018g/cmが好ましく、0.020g/cmがより好ましい。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が好ましく、0.06g/cmがより好ましい。なお、発泡粒子成形体3の見かけ密度が低いほど、発泡粒子成形体3の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、環状フレーム部材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の棒状又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。
更に、ワイヤー材は、引張強さが200N/mm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以上であることが好ましく、440N/mm以上であることが更に好ましい。なお、ワイヤー材の物性は、JIS G3532に基づいて測定することができる。また、環状フレーム部材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。
なお、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フレーム部材2を形成していてもよい。また、上記プレートには、必要に応じて、車両に固定する際のフック部などが結合されていてもよい。なお、フレーム部材2は、基本構造としては、環状形状であることが好ましく、上面視略矩形や略正方形の形状であることがさらに好ましいが、シート形状や取付け箇所の形状などに合わせて、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から構成される環状のフレーム部材2として発泡粒子成形体3内に埋設されている。
なお、上記「埋設された」とは、発泡粒子成形体3内においてフレーム部材2が発泡粒子成形体3と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の周囲に部分的又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、フレーム部材2の露出部分(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、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車幅方向に働く場合には、フレーム部材2の車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が狭持される状態で、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。また、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さらに好ましい。
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、車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する。
シート芯材1は、上面視略矩形や略正方形の形状であることが好ましいが、図1に示されるような、前方部分の厚みが厚く、後方部分の厚みが薄い形状のものが用いられることが好ましい。このようなシート芯材1においては、発泡粒子成形体3の体積はフロントフレーム部21側の着座部の方がリアフレーム部22側の着座部よりも大きいので、発泡粒子成形体3の収縮量はフロントフレーム部21側の着座部の方がリアフレーム22側の着座部より大きくなる。また、フロントフレーム部21において、フレーム部材2は、車両への取り付けの観点からシート芯材1の下面側に偏って埋設されている。このようにシート芯材1にフレーム部材2が配置されていると、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の中央部分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、特に前方側に引っ張られ、リアフレーム部22側が全体的にV字状になるように変形し易くなる。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、厚み方向の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、変形は更に複雑化する。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には、発泡粒子成形体3の中央部から後方側の範囲に、少なくとも2つ以上の肉抜き部7が形成されている。具体的には、発泡粒子成形体3の前後方向中心部からリアフレーム22部側であって、両端のサイドフレーム部23間に、肉抜き部7が形成されている。肉抜き部7は、周囲の発泡粒子成形体3の厚みよりも薄く形成されていればよいが、発泡粒子成形体3の上面から下面に貫通する肉抜き部7が貫通穴として形成されていることが好ましい。また、2つ以上の肉抜き部7の間の発泡粒子成形体3部分として連続部8が形成されており、連続部8はリアフレーム部22側とフロントフレーム部21側とが前後方向に連続するように、肉抜き部7に隣接して形成されている。肉抜き部7は、例えば肉盗みや、部品等の取り付けのために発泡粒子成形体3に形成されている。
なお、肉抜き部7の形状は特に限定はなく、2つ以上の肉抜き部7が各々異なる形状であってもよい。また、図7に示すように、2つの肉抜き部7の前後方向の端部がそれぞれ異なる位置に設けられている場合には、2つの肉抜き部7のうちの最前部と最後部を基準にして幅方向に沿って延長された、前後2本の線内の領域が連続部8となる。また、それぞれの肉抜き部7に挟まれる連続部8側の、肉抜き部7の最端部を基準として前後方向に延長した線内に挟まれる部分を連続部8とする。なお、上記領域は、上記の線分により決定された連続部8を基準として決定される。
例えば、サイドフレーム部23間に2つの肉抜き部7が形成される場合には、肉抜き部7に挟まれる1つの連続部8が設けられる。また、3箇所の肉抜き部7が形成される場合には、同様に2箇所の連続部8が設けられる。
なお、肉抜き部7は、少なくともサイドフレーム部23間及びリアフレーム22部とフロントフレーム21部の間に形成され、上面から下面に貫通した空間を有していることが好ましいが、リアフレーム部22やサイドフレーム23の外方側に貫通空間が連続している形状でもよい。例えば、シート芯材1のリア側両端部の角部分がくりぬかれたような形状として、2箇所の肉抜き部7がシート芯材1の両端部に形成された場合には、連続部8は肉抜き部7の内方側に形成されることとなる。
なお、リアフレーム部22側とフロントフレーム部21側とが連続している発泡粒子成形体3の連続部8においては、前方部分の発泡粒子成形体3の収縮の影響が後方側まで伝わることになる。一方で、肉抜き部7部分においては前後方向で発泡粒子成形体3は非連続となるので収縮の影響が伝わることはない。
そこで本発明では、連続部8又は連続部8の前方側の領域に、発泡粒子成形体3の上下方向に形成されるスリット4を幅方向に向けて形成している。発泡粒子成形体3の連続部8又は連続部8の前方側の領域にスリット4が形成されることにより、前方側の発泡粒子成形体3に生じる収縮力の影響が後方側に伝わるのを緩和することが可能となる。その結果、シート芯材1の変形を効果的に抑制でき、強度や一体感を有しつつ、寸法安定性にも優れるシート芯材1とすることができる。上記領域は、連続部8の前方側100mm以下までの範囲であり、上記領域の連続部8の前方側の範囲の上限は80mmの範囲であることが好ましく、60mmの範囲であることがより好ましい。一方上記領域は、連続部8の前方側3mm以上の範囲であることが好ましく、5mm以上の範囲であることがより好ましい。なお、上記領域内に、少なくともスリット4の後方側端部が形成されていればよい。
また、スリット4は、必ずしも連続部8を前後方向に完全に遮断している必要はなく、スリット4の幅方向長さが連続部8の幅方向の長さに対して50%以上、好ましくは70%以上の長さで形成されていることが好ましい。なお、スリット4は、その長手方向の両端が閉じており、少なくとも端部を有している。
例えば、肉抜き部7に挟まれた連続部8部分にスリット4が形成される場合には、肉抜き部7とスリット4の端部との間に間隙部を残してスリット4が形成される。この場合には、スリット4の両端部が閉じているので、スリット4は肉抜き部7と連続することなく、スリット4の両端部と肉抜き部7との間に間隙部が形成される。
また、図7に示すように、2つの肉抜き部7が前後方向にずれて形成された連続部8の場合には、一方側に肉抜き部7が形成されており、車幅方向反対側である他方側に肉抜き部7が形成されていない部分を有する場合がある。この部分にスリット4を形成する場合には、少なくともスリット4の一方側の端部と肉抜き部7との間には間隙部を残してスリット4が形成されていることが好ましい。また、スリット4の他方側においては、スリット4が連続部8に亘って形成されることが好ましい。
また、連続部8よりも前方側の発泡粒子成形体3部分の領域にスリット4が形成される場合には、スリット4の両端部が上記領域内に形成されていても、スリット4の片方の端部が領域の範囲内に形成されていても、スリット4の両端部が上記領域の範囲外に形成されていてもよいが、上記領域に亘って形成されて、且つ両端部が上記領域の範囲外の箇所に形成されていることが好ましい。
また、スリット4が連続部8の前方側領域で形成されている場合には、連続部8に亘ってスリット4が形成されるとともに、肉抜き部7の前方側に5〜100mmの間隔を設けてスリット4が形成されていることが好ましい。また、スリット4と肉抜き部7とは前方視で重なっている部分を有することが好ましい。具体的には、スリット4は連続部8の前方側領域から5mm以上延長されており、スリット4の端部が前記の領域から車幅方向に5mm以上離れた位置に形成されていることが好ましく、10mm以上であることがより好ましく、20〜200mmであることが更に好ましい。
なお、複数の連続部8が存在する場合には、その全ての連続部8又はその前方側の対応する箇所にスリット4が形成されていなくてもよい。また、少なくとも、シート芯材1の内方側の、発泡粒子成形体3の着座部や中心部分に対応する位置の連続部8に対してスリット4が形成されていればよい。
また、スリット4のサイドフレーム部23長手方向(前後方向)の長さ(m)は特に制限されるものではなく、単に切込みを入れたスリット4から、60mm程度の前後方向長さ(m)のスリット4が考慮されるが、シート芯材1の強度の観点からは、前後方向長さ(m)は3〜50mm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、発泡粒子成形体の対応する箇所に形成することができる。また、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の成形と同時にスリット4を形成することもできる。スリット4を金型により形成する場合には、スリット4の前後方向の長さは3〜40mmであることが好ましく、5〜30mmであることがより好ましい。なお、スリット4は、収縮を抑制することができれば、発泡粒子成形体3を貫通するものであっても、非貫通のものでもよい。なお、収縮をより効果的に防止する観点からは、スリット4は、発泡粒子成形体3の厚みの50%以上の深さ部分まで形成されていることが好ましく、より好ましくは、発泡粒子成形体3の厚みの80%以上の深さ部分まで形成されていることが好ましく、貫通していることが好ましい。また、スリットが有底孔である場合には、スリット4は上面に向けて開口していても、下面に向けて開口していてもよい。
また、スリット4は、例えば図2に示すように、3つの肉抜き部7により2つの連続部8が発泡粒子成形体3に形成されている場合には、連続部8の前方側の領域にそれぞれスリット4を形成することが好ましい。また、スリット4が幅方向に向けて断続して発泡粒子成形体3に形成されていることが好ましい。
この場合には、例えば図4(A)〜(D)に示すように、サイドフレーム部23間には、2本のスリット4同士が幅方向に向けて断続的に配置されるので、スリット4の幅方向内方側の端部間には断続部9が形成される。また、スリット4は、断続部9を介して、直線状に形成されていることが好ましい。
ここで、スリット4は、少なくとも連続部8又は連続部8の前方側の領域に形成され、端部を有していれば幅方向のスリット4の形成位置は特に限定されない。例えば、スリット4の端部がサイドフレーム部23と接しており、サイドフレーム部23が部分的に露出した状態であってもよい。しかしながら、シート芯材1の強度の観点からは、スリット4の幅方向外方側端部とサイドフレーム部23との間には、スリット4が形成されていない発泡粒子成形体3部分が存在することが好ましい。
この断続部9では、シート芯材1が発泡粒子成形体3によって前後方向につながっているので、断続部9によりシート芯材1の強度などの一体感が向上する。一方で、断続部9は、シート芯材1の前後をつなぐ発泡粒子成形体3部分であるともいえるので、発泡粒子成形体3の収縮が前後方向に影響する要因となる。
そこで、本発明のシート芯材1では、図4(A)〜(C)に示すように、スリット4の幅方向延長上のスリット4が形成されていない発泡粒子成形体3部分の前方側及び/又は後方側に補助スリット6を幅方向に向けて設けることができる。なお、補助スリット6はスリット4と並行して設けることが好ましい。ここで、「スリット4と並行して」とは、スリット4の幅方向延長上に対して略並行であることを意味する。
一方、肉抜き部7間の連続部8の前方側100mm以下までの領域にスリット4が形成されている場合には、スリット4の幅方向延長上の、スリット4が形成されていない部分の前方側及び/又は後方側に、発泡粒子成形体3の上面から下面に貫通し、両端が閉じている補助スリット6を少なくとも1つ、スリット4に隣接して設けることが好ましい。また、補助スリット6は、スリット4の前方側に設けることが好ましい。
例えば、図4(A)〜(C)に示すように、シート芯材1に3つの肉抜き部7が形成されており、肉抜き部7間に2つの連続部8が形成され、2つの連続部8の前方側の領域に各々スリット4が形成されている場合には、各々のスリット4の幅方向延長上の、スリット4が形成されていない部分である断続部9の前方側及び/又は後方側に、発泡粒子成形体3の上面から下面に貫通する補助スリット6をスリット4に隣接して設けることができる。
また、スリット4と補助スリット6とが、前後方向に重なり部分を有して、前方側の隣接した位置に形成されていることが好ましい。さらには、スリット4と補助スリット6とが、上記スリット同士が並列する部分を有して形成されていることが好ましい。例えば、図4(B)の場合には、補助スリット6の端部は、スリット4の端部よりも外方側に位置しており、スリット同士が一部並列している。特に、スリット4と補助スリット6とが前後方向に重なる部分を有する場合の重なり部分の長さは、0〜200mmが好ましく、10〜150mmがより好ましい。
このように補助スリット6を形成することにより、断続部9を前後方向から見たとき補助スリット6により塞がれることになるため、前後方向の収縮の影響をより受け難くすることができる。
また、上記のように、補助スリット6が形成されている場合には、スリット4と補助スリット6とによって、スリットの形成されていない部分が屈曲した構造を有することになる。この屈曲部分は、曲げ変形によって前後方向に弾性力を発揮するので、前後方向にかかる収縮力や衝撃力をより吸収することができる。上記の重なり部分が長くなるほど屈曲構造が顕著となるので、シート芯材の変形量を低減することができる。
一方、連続部8内にスリット4が形成されている場合には、スリット4の幅方向延長上のスリット4が形成されていない部分の前方側に、発泡粒子成形体3の上面から下面に貫通し、両端が閉じている補助スリット6を幅方向に沿って設けることが好ましい。例えば、図5(E)に示すように、連続部8にスリット4が形成されている場合には、スリット4の幅方向延長上のスリット4が形成されていない部分の前方側、且つ上記領域に、発泡粒子成形体3の上面から下面に貫通する補助スリット6が少なくとも1つ設けられていることが好ましい。なお、補助スリット6は、複数の連続部8の対応する箇所にそれぞれ設けられていてもよいが、幅方向に連続して設けることもできる。また、補助スリット6は、少なくとも、スリット4の幅方向延長上の、上記スリットが形成されていない部分の前方側、且つ上記領域に設けられていれば、上記領域の範囲外にまで車幅方向に延長して設けることもできる。
また、補助スリット6は、図5(F)に示すように、断続して形成されていてもよい。図5(F)の例では、スリット4が肉抜き部7に挟まれた連続部8に形成されており、スリット4と肉抜き部7との間には間隙部分が存在する。連続部8の前後方向の繋がりはスリット4部分でほぼ塞がれるものの、上記間隙部分である、スリット4の幅方向延長上のスリットが形成されていない部分では前後方向に繋がることになるので、上記間隙部分の前方側の領域に、補助スリット6を設けるのが好ましい。
以上のように、補助スリット6を形成することにより、スリット4の幅方向延長上におけるスリット4が形成されていない部分や、断続部9において前後方向に伝達される収縮力の影響を小さくすることができ、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の収縮に伴って前方側に引っ張られ、シート芯材1が全体的にV字状に変形することを効果的に防止することができる。したがって、補助スリット6は、少なくともシート芯材1の内方側の、スリット4が形成されていない部分や、断続部9に形成されていることが好ましい。
また、補助スリット6は、スリット4前方側の隣接した位置に形成されており、スリット4と補助スリット6とが前後方向に5〜100mmの間隔を設けて形成されていることが好ましい。補助スリット6と隣接するスリット4との前後方向の間隔は、10〜70mmとすることがより好ましく、15〜50mmとすることがさらに好ましく、20〜40mmとすることが最も好ましい。間隔が上記範囲内であれば、シート芯材1の寸法変化を低減しつつ、シート芯材1の一体感に優れるものとなる。
また、発泡粒子成形体3の幅方向端部には、図6に示すように、スリット4や後述する外方側スリットなどのスリットが形成されていない連結部10が設けられていることが好ましい。発泡粒子成形体3の連結部10が位置する部分における幅方向の長さ(L)に対する、発泡粒子成形体3端部からスリットの外方側端部までの、スリットが形成されていない部分である、連結部10の幅方向の長さ(l)の比(l/L)は、片側あたり0.02〜0.2の範囲が好ましい。なお、図2に示すシート芯材1の周縁において、スリットが形成されていない部分である連結部10は、幅方向の両側に2箇所形成されているが、両方の部分が上記範囲を満足することが好ましい。
(l/L)が上記範囲内であれば、シート芯材1の幅方向両端部分に、スリットが形成されていない部分が存在するので、シート芯材は寸法変化が小さく、シート芯材1の強度や一体感に優れるものとなる。また、上記比(l/L)は、0.05〜0.15であることがより好ましい。
上記発泡粒子成形体3の連結部10が位置する部分における幅方向の長さ(L)に対する、連結部10の幅方向の長さ(l)の比(l/L)は、具体的には、次のように測定することができる。図2、図6に示すように、スリット4の外縁側両端の前後方向中央部分(a1、a2)において、発泡粒子成形体3幅方向に直線(b1)を引き、該直線(b1)部分をスリット4形成部分とする。そして、発泡粒子成形体3の両端部(a1、a2)間の該直線(b1)の長さLを計測する。一方、発泡粒子成形体3端部(a1、a2)からスリット4の両端部(c1、c2)までの該直線上の長さl1及びlをそれぞれlとして、片側あたりの(l/L)を算出する。
また、連結部10の形成位置は、発泡粒子成形体3の幅方向外方側端部であれば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。連結部10を発泡粒子成形体3の中央部からリアフレーム部22までの位置に形成することにより、シート芯材1の強度や一体感を向上させることができる。
また、シート芯材1の幅方向外方側の肉抜き部7の幅方向外方側に発泡粒子成形体3からなる連結部10を有しており、連結部10又はその前方側には、発泡粒子成形体3の上面から下面に貫通する外方側スリットを幅方向に設けることができる。また、上記外方側スリットは、環状のフレーム部材2の内方側に形成されていることが好ましい。なお、上記外方側スリットは、スリット4と連続させることもできる。なお、外方側スリットの形状、大きさはスリット4と同様のものであることが好ましい。
スリット4、外方側スリットや補助スリット6は、発泡粒子成形体3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、60〜80%の部分に形成されることがより好ましい。上記範囲にスリットを形成することにより、厚みが厚く、体積が比較的大きい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寸法変化への影響を少なくでき、またシート芯材1としての一体感を有するものとすることができる。また、スリット4、外方側スリットや補助スリット6は、シート芯材1の着座部から、リア側の立ち上がり部よりも前方側の範囲に設けることが好ましい。
なお、外方側スリットや補助スリット6について、上記の通り、貫通したスリットとして説明したが、スリット4と同様に、外方側スリットや補助スリット6においても、本発明の効果を損なわない範囲内で非貫通のものであってもよい。したがって、スリット4、外方側スリットや補助スリット6は、その一部においては、上下方向に貫通していない部分を有していてもよい。
また、シート芯材1の上面視における、発泡粒子成形体3の投影面積に対するスリット4、スリット4と補助スリット6との合計、又はスリット4と補助スリット6と外方側スリットとの合計の開口面積は、5%以下であることが好ましい。スリットの開口面積を上記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、より一体感と強度を有するシート芯材1とすることができる。上記観点から、スリット4、補助スリット6、外方側スリットの合計の開口面積は3%以下が好ましい。上記開口面積の下限は概ね0.5%であり、0.7%以上であることが好ましい。
更に本発明では、スリット4、外方側スリット、補助スリット6の深さ方向、または貫通したスリットとした場合の貫通方向を、図3(A)に示すように、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傾斜して形成することもできる。具体的には、スリット4や補助スリット6を前後方向に切断したスリット断面の形状として、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、上記外方側スリットや補助スリット6の深さ方向をシート芯材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、上記外方側スリットや補助スリット6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の貫通方向を傾斜させ、スリット4の前後の側壁がほぼ平行に形成されることで、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、より好ましく用いることができる。なお、スリット4、外方側スリットや補助スリット6の貫通方向は、スリット開口部のスリット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、スリットの幅方向に直交した断面を台形とすると、シート芯材1をウレタンとともに用いて座席シートとしたときに、ウレタンが固定され易くなるなどのメリットがある。
また、本発明のシート芯材1においては、発泡粒子成形体3のサイドフレーム部23の内側に、上面から厚み方向かつ、前後方向に向けて切込み部5を形成することができる。切込み部5は、1本であってもよいし複数本設けてもよい。また、切込み部5の形成位置は、サイドフレーム部23に沿ってその内方側に隣接して形成されていても、中央部分に形成されていてもよい。具体的には、例えば、図1、図6に示すように、前後方向に形成するのが好ましい。切り込み部5の幅(左右方向長さ)は10〜30mmであることが好ましく、前後方向長さは50〜200mmであることが好ましい。
スリット4と共に切込み部5を形成することにより、幅方向の収縮を緩和して、よりシート芯材1の変形を抑制可能とするとともに、一体感と強度を有するシート芯材1とすることができる。なお、切込み部5は、上面から成形体の厚み方向に向かって、発泡粒子成形体3の厚みの50%程度以上まで設けられていることが好ましく、80%以上まで設けられていることがより好ましく、貫通していることがさらに好ましい。また、切込み5は上記の効果が損なわれない範囲において、貫通と非貫通の部分を組み合わせることも可能である。
また、本発明のシート芯材1においては、肉抜き部7、スリット4や補助スリット6、切込み部5以外の箇所に、本発明の目的である一体感と強度を阻害しない範囲で、軽量化や他部品との接続などのために貫通空間や凹部を形成してもよい。
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の間となる位置にスリット4や補助スリット6を形成するための凸部を形成させた成型用金型を用いる。そして、その成型用金型の所定の位置に環状フレーム部材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、環状フレーム部材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、外方側スリットや補助スリット6により発泡粒子成形体3の収縮の影響が緩和されて変形が抑制される。
また、上記の金型によるスリットの形成方法のほか、金型内にスリット4、外方側スリットや補助スリット6を形成するための構造を有しない従来の金型を用いてシート芯材1を形成し、金型から脱型した後に早い段階で切削等の方法によりスリット4、外方側スリットや補助スリット6を形成することもできる。なお、切削加工によりスリットを形成する場合には、脱型した後、60分以内に加工することが好ましく、より好ましくは30分以内、更に好ましくは15分以内に加工することが好ましい。
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(JIS G3532 SWM−B)500N/mm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1050mm、前後方向550mm、最大厚み200mm(前側端部の厚み100mm、後部端部の厚み50mm))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)を充填し、スチーム加熱してインサート成形し、図2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、更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であった。
このシート芯材1は、発泡粒子成形体3と、その周縁部に埋設された環状のフレーム部材2とで構成されている。環状のフレーム部材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21部及びリアフレーム部22を互いに連結する2つのサイドフレーム部23からなる矩形の環状フレームを形成している。また、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までの範囲であって、サイドフレーム部23の間に、両端部と中央部分に3つの肉抜き部7が形成されており、フロントフレーム部21とリアフレーム部22側とが連続する連続部8が肉抜き部7間に2箇所設けられている。
次いで、成形後10分以内に、図4(A)に示すように、シート幅方向に長さ250mm、前後方向長さ10mmの矩形のスリット4をフロント部から400mmの位置(肉抜き部7から10mm前方側の領域)、車幅方向端部から140mmの位置から、幅方向にカッターナイフにより左右に1つずつ計2つ、直線状に形成した。なお、スリット4は、3つの肉抜き部7に挟まれた連続部8の前方側の領域に亘ってそれぞれ2箇所形成した。また、シート芯材中央部分のスリット4間の断続部9には、シート幅方向に長さ270mm、前後方向長さ10mmの矩形の補助スリット6を、フロント部から360mmの位置にカッターナイフにより1つ形成した。それぞれのスリットは、左右のスリット4の中心側端部と補助スリット6の端部が前後方向から見て接するように配置した。したがって発泡粒子成形体3の上面から下面に貫通するスリットは、肉抜き部7に挟まれた部分に存在する連続部8の前方側に車幅方向に向けて設けられている。スリット4は連続部8の前方側に、発泡粒子成形体3の車幅方向に直線状に断続して2本形成されており、スリット4の断続する部分の前方側の隣接する部分に、スリット4に並行して補助スリット6が車幅方向に設けられている。
実施例2
実施例1と同様にして、スリットを形成していないシート芯材を成形した。そして、成形後10分以内に、図4(B)に示すように、サイドフレーム部23の間の発泡粒子成形体3に対して、シート幅方向に長さ250mm、前後方向に長さ10mmの矩形のスリット4を、フロント部から400mmの位置(肉抜き部7から10mm前方側の領域)、幅方向端部から140mmの位置から幅方向にカッターナイフにより左右に1つずつ計2つ形成した。なお、スリット4は3つの肉抜き部7に挟まれた2つの連続部8の前方側に形成した。また、発泡粒子成形体3中央部分には、シート幅方向に長さ500mm、前後方向長さ10mmの矩形の補助スリット6をフロント部から360mmの位置にカッターナイフにより1つ形成した。それぞれのスリットは、左右のスリット4と中央の補助スリット6が前後方向から見て135mm重なるようにして配置した。
実施例3
実施例1と同様にして、スリットを形成していないシート芯材を成形した。そして、成形後10分以内に、図4(C)に示すように、サイドフレーム部23の間の発泡粒子成形体3に対して、シート幅方向に長さ250mm、前後方向に長さ10mmの矩形のスリット4を、フロント部から400mmの位置(肉抜き部7から10mm前方側の領域)、幅方向端部から140mmの位置から幅方向にカッターナイフにより左右に1つずつ計2つ形成した。なお、スリット4は3つの肉抜き部7に挟まれた2つの連続部8の前方側に形成した。また、発泡粒子成形体3中央部分には、シート幅方向に長さ210mm、前後方向長さ10mmの矩形の補助スリットをフロント部から360mmの位置にカッターナイフにより1つ形成した。それぞれのスリットは、左右のスリットと中央のスリットが前後方向から見て重ならず、30mmの間隔が空くように配置した。
実施例4
実施例1と同様にして、スリットを形成していないシート芯材を成形した。そして、成形後10分以内に、図4(D)に示すように、サイドフレーム部23の間の発泡粒子成形体3に対して、シート幅方向に長さ250mm、前後方向に長さ10mmの矩形のスリット4を、フロント部から400mmの位置にカッターナイフにより左右に1つずつ計2つ形成した。
比較例1
実施例1と同様にして、スリットを形成していない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は形成しなかった。
比較例2
実施例1と同様にして、スリットを形成していないシート芯材を成形した。そして、成形後10分以内に、サイドフレーム部23と交差するようにして、シート幅方向に長さ1050mm、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4によって完全に分断され、両端部が閉じていないようにスリットを形成した。
上記の条件で製造した実施例1〜3及び比較例1、2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中央部の寸法変化量とシート芯材リア側両端部の寸法変化量を測定した。なお、測定位置が前方側に寸法変化した場合にマイナスとし、後方側に寸法変化した場合をプラスとして、その寸法変化量(mm)を測定した。そして、その寸法変化量の差(中央部の寸法変化量−両端部の寸法変化量)を変形量とした。なお、寸法変化量の基準とした寸法は、測定位置の設計上のシート芯材の寸法である。上記変形量のマイナスが大きい場合には、シート芯材リア側の端部と中央部との寸法変化量の差が大きく、リア側中央部分が前方側に収縮しているので、ひずみが大きくなっていることを示している。
上記の条件で製造した実施例1〜4及び比較例1、2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たサンプルにおいて、下記の一体感の評価を行った。
A:シート芯材の端部側のみを持っても、取り扱いに不具合を生じない。
B:シート芯材の端部側のみを持った場合、シート芯材が撓むおそれがある。
Figure 2018147278
表1の結果から、実施例1〜4のスリットを設けたシート芯材の変形量は、比較例1の変形量に比べて小さいものであった。また、屈曲構造を有する実施例2においては、より変形量が小さくなっている。なお、比較例2は、シート芯材の変形量は小さいものの、シート芯材の一体感には欠けるものであった。
これらの結果から、本発明のシート芯材は、前後方向の変形が抑制された寸法精度に優れたシート芯材であることが確認された。

Claims (5)

  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、前記発泡粒子成形体は、その前後方向中央部から後方側の範囲に、2つ以上の肉抜き部を有し、前記肉抜き部間の連続部、又は前記連続部の前方側100mm以下までの領域に、前記発泡粒子成形体の車幅方向に沿って、貫通又は非貫通のスリットが設けられており、前記スリットがその長手方向の両端が閉じていることを特徴とするシート芯材。
  2. 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が、5%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。
  3. 前記フレーム部材が環状であり、前記フレーム部材が前記熱可塑性樹脂発泡粒子成形体の周縁部に埋設されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のシート芯材。
  4. 前記発泡粒子成形体が2つ以上の前記連続部を有し、前記発泡粒子成形体が2つ以上の前記連続部の前方100mm以下までの領域のそれぞれに前記スリットを有し、前記スリットは車幅方向に断続する断続部を形成して配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のシート芯材。
  5. 前記断続部の前方側に、前記発泡粒子成形体の上下方向に補助スリットが、前記スリットに並行して形成されていることを特徴とする請求項4に記載のシート芯材。
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