CN102762133B - 缓冲垫及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种缓冲垫，其具有芯层比上表层更积极地下沉的特性，并提供优异的乘坐时的适合感。一种适用于车辆座椅的缓冲垫，所述缓冲垫由聚氨酯发泡体一体成型而制成，其中上表层2在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδ1)为0.065至0.144，且芯层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδn+1)为0.052至0.102。所述芯层3在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδn+1)对所述上表层2在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδ1)的比率在0.7至0.8的范围内。

Description

缓冲垫及其制造方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯发泡体缓冲垫及其制造方法。
背景技术
安装在车辆如汽车中的座椅具有例如支持乘客下半身的坐垫，设置在所述坐垫的背侧上并支持乘客上半身的座椅靠背，以及设置在所述座椅靠背上部并支持乘客头部的头枕。其中，坐垫一般通过用表皮如皮革或布覆盖聚氨酯发泡体缓冲垫而形成。
通常，作为用于车辆座椅的聚氨酯发泡体缓冲垫，认为其优选具有以下特性：当乘客坐在其上并由此对缓冲垫的上表面施加负荷时，与作为上表面侧部位的上表层相比，作为中央侧部位的芯层更积极地下沉。使用具有这种特性的缓冲垫的车辆座椅提供优异的乘坐舒适性和支持特性。具体而言，当上表层可抵抗下沉时，上表层可牢固地支持坐于其上的乘客的臀部。此外，当芯层的弹性高且所述层可充分下沉时，在车辆行驶的同时，所述芯层吸收车体的振动和横G，从而可以使乘客的姿势稳定。因此，乘客能稳定地坐在坐垫上并且姿势不容易失衡，从而使得即使当长时间乘坐时，乘客也不易感到疲劳。因此，当使芯层比缓冲垫的上表层更积极地下沉时，提高了车辆座椅的乘坐舒适性和支持特性。
作为具有芯层比上表层更积极地下沉的特性的缓冲垫，例如已知专利文献1和2中的缓冲垫。专利文献1的缓冲垫通过将多种具有不同物理性质的聚氨酯发泡体组合而产生芯层比上表层更积极地下沉的特性。另一方面，专利文献2的缓冲垫由单一发泡材料一体成形，并通过将上表层的密度对芯层密度的比率设定在预定范围内以及通过将上表层的刚性设置成高于芯层的刚性而产生芯层比上表层更积极地下沉的特性。此外，因为专利文献2的缓冲垫由单一材料一体成型，所以存在与其中将多种聚氨酯发泡体组合的专利文献1的缓冲垫相比，其更容易制造的优点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-051918号公报
专利文献2：日本特开2002-065409号公报
发明内容
本发明所要解决的问题
因为专利文献2的缓冲垫的上表层的刚性设置得较高，所以当乘客坐于其上时，上表层容易保持平的状态而不会追随乘客的臀部变形。因此，可能不能提供乘客臀部与上表层之间的有利接触面，并因此可能不能获得对乘客臀部的充分适合感。
本发明人进行了深入研究，结果发现，通过将上表层与芯层的粘弹性特性(损耗角正切tanδ)限定为特定值而获得具有芯层比上表层更积极地下沉的特性的缓冲垫，并且所述缓冲垫提供优异的适合感，基于该发现而做出了本发明。本发明的目的是提供一种缓冲垫及其制造方法，所述缓冲垫具有芯层比上表层更积极地下沉的特性且在乘坐条件下提供优异的适合感。
解决问题的方法
为了实现上述目的，本发明提供以下内容。
(1)一种适用于车辆座椅的缓冲垫，所述缓冲垫由聚氨酯发泡体一体成型而制成，
其中，当将所述缓冲垫等分成第1层至第2n+1层，其中n为1至5的整数时，作为上表层的第1层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδ1)为0.065至0.144，以及作为芯层的第n+1层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδn+1)为0.052至0.102，并且
所述芯层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδn+1)对所述上表层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδ1)的比率在0.7至0.8的范围内。
(2)根据(1)所述的缓冲垫，其中，当将整个缓冲垫在厚度方向上压缩40至50%时，所述芯层的下沉率(Tn+1)对所述上表层的下沉率(T1)的比率在1.1至2.5的范围内。
(3)根据(2)所述的缓冲垫，其中，从所述上表层到所述芯层，各层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδ)逐渐下降并且各层的下沉率逐渐增加。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的缓冲垫，其中所述缓冲垫包含多元醇和多异氰酸酯，并且相对于100质量份所述多元醇包含1.8至4.0质量份水。
(5)根据(4)所述的缓冲垫，其中所述多元醇包含数均分子量为3500至8000的高分子量多元醇和数均分子量为500至3000且官能团数为2至4的低分子量多元醇。
(6)一种用于制造适用于车辆座椅的聚氨酯发泡体缓冲垫的方法，
所述方法包括如下步骤：使含有多元醇和多异氰酸酯并且相对于100质量份所述多元醇含有1.8至4.0质量份水的发泡材料发生反应，并且在成形模具中将所述材料发泡并固化，
其中将数均分子量为3500至8000的高分子量多元醇和数均分子量为500至3000且官能团数为2至4的低分子量多元醇组合用作所述多元醇。
(7)一种适用于车辆座椅的缓冲垫，所述缓冲垫由聚氨酯发泡体一体成型而制成，
其中所述缓冲垫的上表层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδ1)为0.065至0.144，
所述缓冲垫的芯层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδ芯)为0.052至0.102，并且
所述芯层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδ芯)对所述上表层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδ1)的比率在0.7至0.8的范围内。
(8)根据(7)所述的缓冲垫，其中，当将整个缓冲垫在厚度方向上压缩40至50%时，所述芯层的下沉率(T芯)对所述上表层的下沉率(T1)的比率在1.1至2.5的范围内。
(9)根据(8)所述的缓冲垫，其中，从所述上表层到所述芯层，各层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδ)逐渐减少并且各层的下沉率逐渐增加。
(10)根据(7)至(9)中任一项所述的缓冲垫，其中所述缓冲垫包含多元醇和多异氰酸酯，并且相对于100质量份多元醇包含1.8至4.0质量份水。
(11)根据(10)所述的缓冲垫，其中所述多元醇包含数均分子量为3500至8000的高分子量多元醇和数均分子量为500至3000且官能团数为2至4的低分子量多元醇。
发明效果
根据本发明，对上表层的粘弹性特性(tanδ1)和芯层的粘弹性特性(tanδn+1)进行设置，从而使其满足特定关系。由此，提供如下特性：当从上表面侧在厚度方向上向缓冲垫施加负荷时，芯层比上表层更积极地下沉。因此，使得缓冲垫的乘坐舒适性和支持特性良好。
另外，上表层具有0.065至0.144的粘弹性特性(tanδ1)，并且所述上表层处于所谓的低回弹聚氨酯发泡体状态中。因此，上表层容易变形成追随乘客臀部的形状，并因此可以提供乘客臀部和上表层之间的有利接触面。因此，本发明的缓冲垫提供优异的乘坐时的适合感。
附图说明
图1是实施方式的缓冲垫的断面图。
图2A是处于压缩前的状态中的缓冲垫的侧视图。
图2B是处于压缩状态中的缓冲垫的侧视图。
图3A是示出实施例1的缓冲垫的上表层和芯层的粘弹性特性(tanδ)的测定结果的图。
图3B是示出实施例7的缓冲垫的上表层和芯层粘弹性特性(tanδ)的测定结果的图。
图3C是示出比较例2的缓冲垫的上表层和芯层粘弹性特性(tanδ)的测定结果的图。
图4是示出各缓冲垫的各层的压缩状态中的下沉率的图。在图中，(a)表示实施例1，(b)表示实施例7，以及(c)表示比较例2。
图5示出了模仿各缓冲垫的压缩状态的照片。在图中，(a)表示实施例1，(b)表示实施例7，以及(c)表示比较例2。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明实施方式的缓冲垫。本发明实施方式的缓冲垫1是形成作为车辆座椅的座部的坐垫的内部的聚氨酯发泡体构件并形成为与坐垫大致相同的外形。此外，缓冲垫1由单一树脂材料一体成形。
在本说明书中，将缓冲垫1等分成2n+1层(n为1至5的整数)，将最上部位置的层定义为第1层，并将第1层称作上表层2。相似地，将中央部位置的层定义第n+1层，并将第n+1层称作芯层3。图1中示出了其中将缓冲垫1分成7层(n=3)的实例。在这种情况下，在最上部位置的第1层是上表层2，并且在中央部位置的第4层(第3+1层)是芯层3。对缓冲垫1进行设计，使得上表层2与芯层3的粘弹性特性(tanδ)具有特定值。
在此，粘弹性特性(tanδ)表示损耗角正切tanδ，其是对应于弹性的储存模量(G’)与对应于粘性的损耗模量(G”)的比率，并且是示出具有弹性和粘性两者的聚合物的力学特性的数值。例如，在聚氨酯发泡体中，随着粘弹性特性(tanδ)增加，粘性的比率增加并且所述发泡体变成低回弹聚氨酯发泡体。另外，随着粘弹性特性(tanδ)减小，弹性的比率增加并且所述发泡体变成高回弹聚氨酯发泡体。此外，当缓冲垫1受到瞬间负荷时，随着粘弹性特性(tanδ)增加，所述发泡体不易下沉，并且随着粘弹性特性(tanδ)减小，所述发泡体容易下沉。
在缓冲垫1中，将上表层2在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδ1)设定在0.065至0.144的范围内，优选在0.075至0.144的范围内，更优选在0.110至0.144的范围内。另外，将芯层3在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性(tanδn+1)设定在0.052至0.102的范围内，优选在0.060至0.102的范围内，更优选在0.082至0.102的范围内。另外，对芯层3的粘弹性特性(tanδn+1)对上表层2的粘弹性特性(tanδ1)的比率进行设置，从而使其在0.7至0.8的范围内，更优选在0.70至0.79的范围内，进一步优选在0.70至0.76的范围内。此外，优选的是，各层的粘弹性特性(tanδ)从上表层2至芯层3逐渐减小。当芯层的粘弹性特性(tanδn+1)对上表层的粘弹性特性(tanδ1)的比率小于0.7时，所得缓冲垫的回弹性太低，从而使得缓冲特性下降，并且存在如下担忧：引起使用者具有臀部与支持缓冲垫的金属框接触的感觉。另外，当所述比率(tanδn+1)超过0.80时，缓冲垫不能充分吸收车辆行驶时的振动并因此存在如下担忧：当长时间坐于其上时，使用者容易变得疲劳。
根据本实施方式的缓冲垫1，通过将上表层2与芯层3的粘弹性特性(tanδ)设定在上述范围内，特别是在上表层2与芯层3的粘弹性特性(tanδ)之间设置大的差值而提供芯层比上表层更积极地下沉的特性。特别地，在对缓冲垫1施加瞬间负荷的情况下，具有大粘弹性特性(小弹性)的上表层2下沉地不多并且具有小粘弹性特性(大弹性)的芯层3容易下沉。因此，当在车辆行驶的同时车体振动时，对缓冲垫1瞬间施加负荷，此时本实施方式的缓冲垫1可适当地支持乘客的臀部。
有利的是，对缓冲垫1进行设计，使得上表层2和芯层3的硬度具有特定值。具体而言，优选的是，将使用由奥斯卡株式会社(ASKER)制造的F-型硬度计测定的芯层3的硬度设置在35至70的范围内，并且将芯层3的硬度对上表层2的硬度的比率设置在0.50至0.85的范围内，进一步优选设置在0.70至0.80的范围内。在将上表层2的硬度与芯层3的硬度的比率设置在上述范围内的情况下，芯层比上表层更积极地下沉的特性变得更明显。
图2A和图2B示意性示出了图1中所示的缓冲垫1的施加压缩负荷前的压缩前状态以及施加压缩负荷后的压缩状态。如图2A中所示，在压缩前状态中，包括上表层2的厚度2a和芯层3的厚度3a，在所有层中各层的厚度都相等。另外，如图2B所示，在压缩后状态中，芯层3的厚度3b变得比上表层2的厚度2b小。即，下沉率Tn+1变得比上表层2的下沉率T1大。就这点而言，可根据以下表达式计算上述下沉率T。
“下沉率T(%)”=(“压缩前各层的厚度”-“压缩后各层的厚度”)/“压缩前各层的厚度”×100
在此，在将缓冲垫1在厚度方向上压缩40至50%的状态下，芯层3的下沉率(Tn+1)对上表层2的下沉率(T1)的比率优选在1.1至2.5的范围内，更优选在1.3至2.3的范围内，进一步优选在1.5至2.2的范围内(根据(“压缩前缓冲垫1的厚度”-“压缩后缓冲垫1的厚度”)/“压缩前缓冲垫1的厚度”×100确定的数值)。在这种情况下，可确实地获得提高缓冲垫1的乘坐舒适性的效果以及提高其支持特性的效果。此外，优选的是，对各层的下沉率T进行设置，使得所述比率依次逐渐增加。在这种情况下，可进一步增强提高乘坐舒适性的效果和提高支持特性的效果。
以下将说明用于制造本实施方式的缓冲垫1的方法。所述缓冲垫1可例如通过使包含多元醇、多异氰酸酯、以及水的发泡材料发生反应，并在具有期望缓冲垫形状的腔的成形模具中使其发泡并固化而制造。
作为包含在发泡材料中的多元醇，例如使用聚醚多元醇或聚酯多元醇。聚醚多元醇的实例包括聚丙二醇、聚四亚甲基二醇、它们的改性化合物、以及通过使环氧烷与甘油加成而获得的化合物。聚酯多元醇的实例包括通过使多元羧酸如己二酸和邻苯二甲酸与多元醇如乙二醇、二乙二醇、丙二醇和甘油反应而获得的缩合聚酯多元醇，内酯类聚酯多元醇以及聚碳酸酯类多元醇。对于多元醇，可通过控制原料成分的种类、分子量、缩合度等来改变羟基数和羟基值。
就这点而言，在这些多元醇的具体实例中，可以仅单独包含一种化合物或可以组合包含两种以上化合物。特别地，优选组合使用高分子量多元醇和官能团数为2至4的低分子量多元醇(在本说明书中“分子量”是指数均分子量)。高分子量多元醇的分子量优选为3500至8000，更优选5000至7000。低分子量多元醇的分子量优选为500至3000，更优选1000至2000。在其中组合使用高分子量多元醇和低分子量多元醇的情况下，高分子量多元醇的含量对低分子量多元醇的含量的比率优选在4至24的范围内，更优选在5至14的范围内。此外，优选的是，相对于100质量份全部多元醇，以88至100质量份，优选88至96质量份的量包含高分子量多元醇，并且优选以0至12质量份的量包含低分子量多元醇。作为多元醇，除了上述高分子量多元醇和低分子量多元醇之外，可进一步包含其它多元醇。
如上所述，粘弹性特性(tanδ)表示(G”)/(G’)=损耗角正切tanδ，其通过对应于弹性的存储模量(G’)和对应于粘性的损耗模量(G”)来确定。在聚氨酯发泡体中，通过控制包含在发泡材料中的多元醇的分子量来改变对应于粘性的损耗模量，结果，改变粘弹性特性(tanδ)。特别地，在将上述高分子量多元醇和低分子量多元醇组合用作多元醇的情况下，存在如下倾向：随着上述低分子量多元醇的比率增加，所得缓冲垫1的芯层3的粘弹性特性(tanδn+1)对上表层2的粘弹性特性(tanδ1)的比率下降。通过利用所述倾向控制上述高分子量多元醇和低分子量多元醇的比率，可以对缓冲垫1赋予期望的粘弹性特性。
包含在发泡材料中的多异氰酸酯是具有多个异氰酸酯基团的化合物。多异氰酸酯的实例包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、三苯基甲烷三异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。就这点而言，在这些多异氰酸酯的具体实例中，可仅单独包含一种化合物或可以组合包含两种以上化合物。
将多异氰酸酯的异氰酸酯指数例如设定在85至130的范围内。所述异氰酸酯指数是以百分数表示多异氰酸酯的异氰酸酯基团相对于多元醇、作为发泡剂的水等的活性氢基团的当量比而得到的指数。即，异氰酸酯指数超过100的事实意味着多异氰酸酯中的异氰酸酯基团多于多元醇等的活性氢基团。
此外，关于发泡材料中的水，存在如下倾向：随着含量增加，芯层3的粘弹性特性(tanδn+1)对上表层2的粘弹性特性(tanδ1)的比率下降。利用所述倾向，可通过控制发泡材料中的水含量而对缓冲垫1赋予期望的粘弹性特性。认为该倾向是由以下原因造成的。
水主要充当使聚氨酯发泡以形成聚氨酯发泡体的发泡剂。在聚氨酯的发泡步骤中，因为模具的内壁具有比腔中心更低的温度，所以在模具的腔中心处形成的芯层以高倍率形成(气泡的数密度增加)，并由此产生发泡压力。另一方面，在模具内壁附近形成的上表层受芯层的发泡压力压制并因此未发泡而固化，从而与芯层中相比气泡的密度数小。因为水含量增加时发泡压力增加，芯层和上表层之间的密度差增大。
另外，因为聚氨酯发泡体通过气泡破裂而地下沉，所述聚氨酯发泡体容易随着气泡密度增加而地下沉。当水含量增加时，芯层和上表层之间的密度差增大，从而与上表层相比芯层更易于地下沉，并且芯层与上表层的粘弹性特性的比率(tanδn+1/tanδ1)减小。因此，可通过控制水含量来控制芯层与上表层的粘弹性特性的比率。
此外，因为水与异氰酸酯基反应而形成氨基甲酸酯键或脲键，所以水也充当用于增强聚氨酯发泡体的硬度的交联剂。因为形成的交联结构的数目在含有较少气泡数的上表层中比在芯层中更多，所以由于水含量增加而导致的粘弹性特性的增加在上表层中比在芯层中更大。因此，当水含量增加时，芯层对上表层的粘弹性特性的比率下降。
出于以上理由，发泡材料中的水含量相对于100质量份多元醇可以为1.8至4.0质量份，优选2.1至3.7质量份，更优选2.4至3.4质量份。在其中将发泡材料中的水含量设定在上述范围内的情况下，可将缓冲垫1的芯层3的粘弹性特性(tanδn+1)对上表层2的粘弹性特性(tanδ1)的比率设定在0.70至0.80的范围内。就这点而言，当发泡材料中的水含量相对于100质量份多元醇小于2.1质量份时，存在不能仅通过水的影响而对缓冲垫1赋予充分的粘弹性特性的情况。在这种情况下，每100质量份多元醇包含10至12质量份低分子量多元醇是充分的。
另外，根据需要，发泡材料可包含上述成分以外的成分，例如，催化剂、其它发泡剂、泡沫稳定剂、交联剂、着色剂和阻燃剂。催化剂促进多元醇与多异氰酸酯的树脂化反应(聚氨酯形成反应)、多异氰酸酯与作为发泡剂的水的发泡反应等。因此，发泡材料优选包含催化剂。催化剂的实例包括胺催化剂和金属催化剂。胺催化剂的实例包括三乙胺、三亚乙基二胺、四甲基胍等的锡催化剂。金属催化剂的实例包括有机金属催化剂如丙酸苯汞盐和辛烯酸铅。
其它发泡剂的实例包括戊烷、环戊烷、己烷、环己烷、二氯甲烷和二氧化碳气体。泡沫稳定剂使得由发泡剂引发的发泡可以平稳地进行并控制聚氨酯发泡体的气泡的大小和均匀性。因此，发泡材料优选包含泡沫稳定剂。泡沫稳定剂的实例包括聚硅氧烷类泡沫稳定剂、含氟化合物类泡沫稳定剂和表面活性剂。
交联剂形成聚氨酯发泡体中的交联结构以增强交联密度。因此，发泡材料优选包含交联剂。作为交联剂，例如，使用分子量为100至500的多元醇。这种多元醇的实例包括聚乙二醇、二乙二醇、聚丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇等。另外，作为着色剂和阻燃剂，可使用已知用于聚氨酯发泡体的物质。
根据常用方法进行多元醇与多异氰酸酯的反应并采用一步法或预聚物法。一步法是使多元醇与多异氰酸酯直接反应的方法。预聚物法是预先使部分多元醇与部分异氰酸酯反应以形成在末端具有异氰酸酯基团或羟基的预聚物，并且使所述预聚物与多元醇和多异氰酸酯反应的方法。一步法是优选的方法，因为与预聚物法相比制造过程仅包括一个步骤并且对制造条件的限制少，以及可减少制造成本。
然后，在具有期望形状的腔的模具中，通过使通过上述一步法或预聚物法混合并搅拌的反应混合物(发泡材料)发泡并固化，获得一体成型的缓冲垫，其具有芯层比上表层更积极地下沉的特性，并提供乘坐时的优异适合感。
在此，也可以通过在成形模具中发泡和固化时在芯层部分的温度与上表层部分的温度之间设置温度差来改变所得缓冲垫1的芯层3的粘弹性特性(tanδn+1)对上表层2的粘弹性特性(tanδ1)的比率。具体而言，当将芯层部分的温度设定为比上表层部分的温度高时，存在如下倾向：芯层3的粘弹性特性(tanδn+1)对上表层2的粘弹性特性(tanδ1)的比率下降。因此，也可以通过在发泡和固化时在芯层部分与上表层部分之间设置温度差来对缓冲垫1赋予期望的粘弹性特性。就这点而言，作为在芯层部分与上表层部分之间设置温度差的方法，例如，可提及控制成形模具的温度的方法。
以下将根据本实施方式描述优点和效果。
(1)在本实施方式的缓冲垫1中，将上表层2的粘弹性特性(tanδ1)设定在0.065至0.144内，并将芯层3的粘弹性特性(tanδn+1)设定在0.052至0.102内。并且，将芯层3的粘弹性特性(tanδn+1)对上表层2的粘弹性特性(tanδ1)的比率设定在0.7至0.8内。即，在上表层2和芯层3之间设置大的粘弹性特性差。
因此，对缓冲垫1赋予芯层3比上表层2更积极地下沉的特性，并由此提高乘坐舒适性和支持特性。就这点而言，本实施方式的缓冲垫1通过在上表层2和芯层3之间设置大的粘弹性特性(tanδ)差而获得芯层3比上表层2更积极地下沉的特性。因此，不同于上述专利文献2的缓冲垫，不必在上表层2和芯层3之间设置大的密度差。例如，即使当将芯层3的密度对上表层2的密度的比率设定为小于1.13时，也可以对缓冲垫赋予芯层3比上表层2更积极地下沉的特性。
另外，在缓冲垫1中，将上表层的粘弹性特性(tanδ1)设定为0.065至0.144并将粘性的比率设定为高，从而使得上表层2处于所谓的低回弹聚氨酯发泡体状态中。因此，上表层2容易变形成追随乘客臀部的形状并由此可合适地确保乘客臀部与上表层2之间的接触面。因此，缓冲垫1提供乘坐时的优异适合感。
(2)在缓冲垫1中，在其中将整个缓冲垫在厚度方向上压缩40至50%的情况下，将芯层3的下沉率(Tn+1)对上表层2的下沉率(T1)的比率设定在1.1至2.5内。由此，可更确实地获得提高乘坐舒适性的效果和提高支持特性的效果。
(3)对缓冲垫1进行设置，从而使得从上表层2至芯层3，各层的粘弹性特性(tanδ)逐渐减小并且各层的下沉率(T)逐渐增加。由此，可进一步增强提高乘坐舒适性的效果和提高支持特性的效果。
(4)缓冲垫1使用包含多元醇和多异氰酸酯并且相对于100质量份多元醇包含1.8至4.0质量份水的发泡材料作为发泡材料。随着发泡材料中的水含量增加，存在如下倾向：所得缓冲垫1的芯层3的粘弹性特性(tanδn+1)对上表层2的粘弹性特性(tanδ1)的比率下降。特别地，在其中发泡材料中的水含量相对于100质量份多元醇为1.8至4.0质量份的情况下，容易预测缓冲垫1的粘弹性特性的变化并可以容易地对缓冲垫1赋予期望的粘弹性特性。
(5)在根据本实施方式的缓冲垫1中，将数均分子量为3500至8000的高分子量多元醇和数均分子量为500至3000且官能团数为2至4的低分子量多元醇组合用作发泡材料中包含的多元醇。在其中将上述高分子量多元醇和上述低分子量多元醇组合用作多元醇的情况下，存在如下倾向：随着上述低分子量多元醇的比率增加，芯层3的粘弹性特性(tanδn+1)对上表层2的粘弹性特性(tanδ1)的比率下降。因此，在其中将上述高分子量多元醇和上述低分子量多元醇组合用作多元醇的情况下，容易预测缓冲垫1的粘弹性特性的变化并可以容易地对缓冲垫1赋予期望的粘弹性特性。
就这点而言，作为位于芯层3下侧的层的第n+2层至第2n+1层的构造不受特别限制。例如，所述层可以被构造为使得粘弹性特性(tanδ)从第n+2层至第2n+1层逐渐增加并且下沉率逐渐下降，或者所述层可以被构造为使得其与作为位于芯层3上侧的层的第n层至第1层相对应(相对于芯层3对称)。
实施例
以下将结合实施例和比较例对上述实施方式进行更具体的说明。以表1中所示的各组成制备具有多元醇、多异氰酸酯、水、催化剂、泡沫稳定剂和交联剂的各发泡材料。然后，在常温下将所述发泡材料混合并且在设定在60℃下的预定成形模具中发泡并固化，由此获得各实施例和比较例的缓冲垫，其为约300mm长×约300mm宽×约70mm厚的块状。推测在成形模具中在发泡材料发泡和固化时芯层部分的温度为约100℃至约150℃，其为成形模具的设定温度以上。表1中的比较例2对应于普通缓冲垫。在表示表1和2中的各成分的栏中的各数值示出成分的含量并且其单位为质量份。
在表1和2中示出的发泡材料中，使用以下物质。
PPG5000：数均分子量为5000的聚丙二醇(Excenol 828，由旭硝子株式会社制造)
POP：数均分子量为5000的聚合物多元醇(KC-401，由三洋化成株式会社制造)
PPG1000：数均分子量为1000且官能团数为2的聚丙二醇(D-1000，由三井化学株式会社制造)
TDI：2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯(Colonate T-80，由日本聚氨酯工业株式会社制造)
催化剂1：胺类催化剂(BL-11，由空气化工产品株式会社(AirProducts and Chemicals,Inc.)制造)
催化剂2：胺类催化剂(33LV，由空气化工产品株式会社制造)
泡沫稳定剂1：硅氧烷类泡沫稳定剂(B8719LF，由赢创株式会社(Evonik)制造)
交联剂1：甘油(由日本油脂株式会社制造)
另外，根据下面所示的方法，测定所得实施例1至14以及比较例1和2的粘弹性特性、硬度和下沉率。
[粘弹性特性的测定]
将实施例和比较例的各缓冲垫以各层为10mm的厚度分成7层。对于从作为上表层的第1层至作为芯层的第4层的4个层，使用由TA仪器公司(TA Insruments)制造的流变仪(ARES)测定在1至100Hz频率下(36℃)的粘弹性特性(tanδ)。图3A、图3B和图3C依次示出了实施例1、实施例7和比较例2的结果。就这点而言，样品尺寸为直径25mm以及厚度8mm(切去各层的下部2mm，并将上部8mm用作样品)。
图3A至图3C中示出了结果的实例。图3A至图3C依次分别示出实施例1、实施例7和比较例2的结果。然后，基于所述结果，确定实施例1、实施例7和比较例2的上表层和芯层在36℃以及1Hz频率下的粘弹性特性。另外，对于其它实施例和比较例，以相同方式确定上表层和芯层在36℃以及1Hz频率下的粘弹性特性。将其结果示出在表1和2中。
[硬度的测定]
将实施例和比较例的各缓冲垫以各层为10mm的厚度分成7层。对于作为上表层的第1层和作为芯层的第4层，使用由奥斯卡株式会社制造的F-型硬度计测定硬度。就这点而言，样品尺寸为长50mm，宽50mm，以及厚10mm。
[下沉率的测定]
对于预先在侧面上描绘10mm间隔的格子状的线的实施例1和7以及比较例2的各缓冲垫，使用尺寸为Ф200的加压板以500mm/分钟的加压速度施加负荷，由此压缩各缓冲垫。图5示出了实施例1和7以及比较例2的缓冲垫被压缩0、10、20、30和40mm的状态下的图像。图5A、图5B和图5C依次示出了实施例1、实施例7和比较例2的结果。
然后，基于图5中示出的图像，测定在所述垫被压缩30mm的状态(约43%压缩的状态)下的第1层(上表层)至第4层(芯层)的各层的厚度，并计算各层的下沉率。图4是在其上标出各层的下沉率的图。在图4中，线段(a)表示实施例1，线段(b)表示实施例7且线段(c)表示比较例2。
[表观密度的测定]
表1和2中的总密度是包含在模具中发泡的上表层的全部缓冲垫的表观密度，并通过用成形品的质量除以腔体积来计算。
上表层密度是在模具中发泡的缓冲垫的上表层(所述层也包含作为最上层的表层)的表观密度。芯层密度是在模具中发泡的缓冲垫不包含表层的表观密度。将实施例和比较例的各缓冲垫以各层为10mm的厚度分成7层。对于作为上表层的第1层和作为芯层的第4层，根据JIS K7222:2005计算各层的表观密度。另外，自由发泡密度是在如下情况下获得的自由发泡体中不包含表面部分(表层)的表观密度：发泡材料不在成形模具中在大气压下在常温下发泡并固化。使用与实施例和比较例中相同的各发泡材料分别制造上述自由发泡体并根据JISK7222:2005计算自由发泡体的密度。
就这点而言，填充率是将经历了自由发泡的发泡材料推入模具腔容积中的比例。其根据以下表达式计算。
填充率=总密度/自由发泡密度
填充率的优选范围是1.22至1.92。
将所得的实施例和比较例的上表层和芯层各自的表观密度、总密度、自由发泡密度和填充率示出在表1和2中。就这点而言，在表1和2中所示的各密度的单位都为“kg/cm3”。
首先，在多元醇中的PPG5000、POP和PPG1000的混合比恒定的情况下改变水含量时测定密度、粘弹性特性、硬度和下沉率的变化。将测定结果示出在表1中。
[表1]
从乘坐舒适性和支持特性的观点来看，用于车辆座椅的缓冲垫优选具有以下特性：
(1)芯层的粘弹性特性对上表层的粘弹性特性的比率(tanδn+1/tanδ1)为0.7至0.8。
(2)芯层的下沉率对上表层的下沉率的比率(Tn+1/T1)为1.1以上，以及
(3)在由奥斯卡株式会社制造的F-型硬度计上芯层的硬度和上表层的硬度分别为50至70以及65至85。
根据表1，为了满足上述(1)至(3)的所有特性，将水含量设为2.1质量份至3.4质量份是充分的。水含量优选为2.1质量份至3.7质量份，更优选2.4质量份至3.4质量份。当水含量增加时，密度、粘弹性特性、硬度和下沉率如表1中所示变化的原因推测如下。
(水含量与密度及硬度之间的关系)
水是发泡剂并在发泡材料中形成气泡。将其中气泡的数密度多的区域作为发泡体中表观密度低的区域示出在表1中。根据表1，因为芯层的表观密度比上表层的表观密度低，所以可以确认，气泡的数密度在芯层中比在上表层中多。推测这是因为，位于成形模具内壁附近的上表层受芯层压制并且未发泡而固化。另外，因为水含量增加时发泡压力增加，所以推测上表层经常受芯层和模具内壁压制并且未发泡而固化。就这点而言，从表1中可以确认，随着水含量增加，上表层和芯层之间的密度差变得显著。另外，从表1中还可以确认，随着水含量增加，上表层的硬度显著增加。
(水含量与下沉率之间的关系)
因为发泡体通过发泡体中气泡的弹性破裂而变形，所以与气泡数密度少的上表层相比，气泡数密度多的芯层更容易下沉。在此，如上所述，因为水含量增加时，芯层和上表层之间的气泡的密度差增大，所以推测与上表层相比，芯层更容易下沉，并且上表层和芯层的下沉率的比率也增大。因此，为了将芯层的下沉率对上表层的下沉率的比率(Tn+1/T1)控制为1.1以上，即为了实现芯层比上表层更积极地下沉的特性，水含量优选为2.1质量份以上。
(水含量与粘弹性特性之间的关系)
发泡体在其更容易下沉时显示更低的粘弹性特性。如上所述，因为随着水含量增加，与上表层相比芯层更容易下沉，所以芯层的粘弹性特性对上表层的粘弹性特性的比率(tanδn+1/tanδ1)下降。这种现象也可以从表1中确认。
另外，因为水还起到交联剂的作用，所以当水含量增加时，在更大程度上形成交联结构并且下沉变得困难，从而使得粘弹性特性增加。因为由于上表层和芯层之间的温度差，交联密度在上表层中比在芯层中更大，所以由于水含量的增加而导致的粘弹性特性的增加在上表层中比在芯层中更大。因此，还认为当水含量增加时，芯层的粘弹性特性对上表层的粘弹性特性的比率(tanδn+1/tanδ1)下降。
然后，在水含量恒定并且多元醇中的PPG5000、POP和PPG1000的混合比变化时，测定密度、粘弹性特性、硬度和下沉率的变化。将测定结果示出在表2中。
[表2]
根据表2，为了满足上述(1)至(3)的所有特性，可以确认，高分子量多元醇(PPG5000)的含量优选为88质量份至100质量份，更优选88质量份至96质量份，且低分子量多元醇(PPG1000)的含量优选为0质量份至12质量份，更优选4质量份至12质量份。
根据这些结果，可通过改变水含量以及多元醇中低分子量对高分子量的比率而将缓冲垫中芯层的粘弹性特性对上表层的粘弹性特性的比率(tanδn+1/tanδ1)设定在0.7至0.8的范围内。因此，可确认，可以提供具有芯层比上表层更积极地下沉的特性的缓冲垫。
本发明基于2010年2月19日提交的日本专利申请2010-035271号，并且将其内容通过参考并入本文。
产业实用性
本发明可提供一种缓冲垫，其中芯层比上表层更积极地下沉，从而提供提高的乘坐时的适合感。
附图标记
1…缓冲垫，2…上表层，2a…压缩前上表层的厚度，2b…压缩状态中上表层的厚度，3…芯层，3a…压缩前芯层的厚度，3b…压缩状态中芯层的厚度

Claims (11)

1.一种适用于车辆座椅的缓冲垫，所述缓冲垫由聚氨酯发泡体一体成型而制成，
其中，当将所述缓冲垫等分成第1层至第2n+1层时，其中n为1至5的整数，作为上表层的第1层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性tanδ1为0.065至0.144，并且作为芯层的第n+1层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性tanδn+1为0.052至0.102，并且
所述芯层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性tanδn+1相对于所述上表层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性tanδ1的比率在0.7至0.8的范围内。
2.根据权利要求1所述的缓冲垫，其中，
当将整个缓冲垫在厚度方向上压缩40％至50％时，所述芯层的下沉率Tn+1相对于所述上表层的下沉率T1的比率在1.1至2.5的范围内，
“下沉率T(％)”＝(“压缩前各层的厚度”-“压缩后各层的厚度”)/“压缩前各层的厚度”×100。
3.根据权利要求2所述的缓冲垫，其中，
从所述上表层至所述芯层，各层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性tanδ逐渐减少并且各层的下沉率逐渐增加。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的缓冲垫，其中，
所述缓冲垫包含多元醇和多异氰酸酯，并且相对于100质量份所述多元醇包含1.8至4.0质量份的水。
5.根据权利要求4所述的缓冲垫，其中，
所述多元醇包含数均分子量为3500至8000的高分子量多元醇和数均分子量为500至3000且官能团数为2至4的低分子量多元醇。
6.一种用于制造根据权利要求1的适用于车辆座椅的缓冲垫的方法，所述方法包括如下步骤：
使含有多元醇和多异氰酸酯并且相对于100质量份所述多元醇含有1.8至4.0质量份的水的发泡材料发生反应，并在成形模具中将所述材料发泡并固化，
其中，将数均分子量为3500至8000的高分子量多元醇和数均分子量为500至3000且官能团数为2至4的低分子量多元醇组合用作所述多元醇。
7.一种适用于车辆座椅的缓冲垫，所述缓冲垫由聚氨酯发泡体一体成型而制成，其中，
所述缓冲垫的上表层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性tanδ1为0.065至0.144，
所述缓冲垫的芯层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性tanδ芯为0.052至0.102，并且
所述芯层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性tanδ芯相对于所述上表层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性tanδ1的比率在0.7至0.8的范围内。
8.根据权利要求7所述的缓冲垫，其中，
当将整个缓冲垫在厚度方向上压缩40至50％时，所述芯层的下沉率T芯相对于所述上表层的下沉率T1的比率在1.1至2.5的范围内，
“下沉率T(％)”＝(“压缩前各层的厚度”-“压缩后各层的厚度”)/“压缩前各层的厚度”×100。
9.根据权利要求8所述的缓冲垫，其中，
从所述上表层到所述芯层，各层在36℃和1Hz频率下的粘弹性特性tanδ逐渐减少并且各层的下沉率逐渐增加。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的缓冲垫，其中，
所述缓冲垫包含多元醇和多异氰酸酯，并且相对于100质量份所述多元醇包含1.8至4.0质量份的水。
11.根据权利要求10所述的缓冲垫，其中，
所述多元醇包含数均分子量为3500至8000的高分子量多元醇和数均分子量为500至3000且官能团数为2至4的低分子量多元醇。
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