DE102017215385A1

DE102017215385A1 - Sitzpolster

Info

Publication number: DE102017215385A1
Application number: DE102017215385.7A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Takemoto
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Quality One Corp Kawagoe Shi Jp
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2018-03-22
Also published as: US20180079338A1; JP2018048246A; US10166893B2; JP6823982B2

Abstract

Ein Sitzpolster ist aus einem elastischen Polyurethan-Schaum hergestellt, wobei, wenn das Sitzpolster in fünf gleiche Teile in einer Dickenrichtung geteilt ist und die fünf gleichen Teile eine erste Schicht bis zu einer fünften Schicht, beginnend von der Frontoberflächenseite, genannt werden, die gleichen Teile in der folgenden Reihenfolge von abnehmender Härte geordnet sind: fünfte Schicht, vierte Schicht, dritte Schicht, zweite Schicht. Die Härte der vierten Schicht ist größer festgelegt als die Härte der ersten Schicht. Ein mittlerer Abschnitt des Sitzpolsters, welcher ein Abschnitt ist, der verschieden von der Frontoberfläche und einer Unterseitenoberfläche ist, ist auf eine Dichte von 45 bis 55 kg/m3 festgelegt.

Description

[Gebiet der Technik]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Sitzpolster und bezieht sich insbesondere auf ein Sitzpolster, welches dazu in der Lage ist, ein Gefühl des Wackelns zu reduzieren.
[Stand der Technik]
Sitzpolster aus elastischem Polyurethanschaum, welche für Sitze verwendet werden, welche in Fahrzeugen und Transportmitteln, so wie Booten, Schiffen und Flugzeugen, Stühlen als Möbel oder ähnlichen verwendet werden, können Benutzern ein Gefühl von lateralem Wackeln geben. Zum Beispiel kann ein Sitzpolster durch Vibrationen bei einer Einleitung eines niedrigen Frequenzbandes (zum Beispiel 1 Hz) verformt werden, wenn ein Fahrzeug um eine leichte Kurve fährt oder einen Spurwechsel vollzieht, was zu einer Erzeugung eines Gefühls des Wackelns führt, so wie ein seitliches Rutschen oder ein laterales Schaukeln um eine Rollachse. Solch ein Gefühl des Wackelns ist ein Faktor, welcher die Lenkstabilität beeinflusst. Es gibt eine Technik, um die Härte eines Sitzpolsters festzulegen, um solch ein Gefühl des Wackelns zu reduzieren (Patentliteratur 1).
[Entgegenhaltungsliste]
[Patentliteratur]

[Patentliteratur 1] JP-A Nr. 2016-22320

[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Jedoch gibt es in Bezug auf die oben beschriebene bekannte Technik eine Nachfrage für eine Gewichtsreduktion des Sitzpolsters aus der Sichtweise des Verbesserns der Kraftstoffeffizienz oder anderer Sichtweisen.
Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um auf die oben genannte Nachfrage zu reagieren und hat die Aufgabe, ein Sitzpolster bereitzustellen, welches eine Gewichtsreduktion erlaubt, während ein Gefühl des Wackelns reduziert wird.
[Lösung des Problems]
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist ein Sitzpolster gemäß der vorliegenden Erfindung ein Sitzpolster, welches aus einem elastischen Polyurethanschaum gefertigt ist, wobei, wenn das Sitzpolster in fünf gleiche Teile in einer Richtung einer Dicke zwischen einer Frontoberfläche und einer Unterseitenoberfläche geteilt wird und die fünf gleichen Teile eine erste Schicht, eine zweite Schicht, eine dritte Schicht, eine vierte Schicht und eine fünfte Schicht genannt werden, beginnend von der Frontoberflächenseite, ein mittlerer Abschnitt des Sitzpolsters, welcher ein Abschnitt ist, welcher von der Frontoberfläche und der Unterseitenoberfläche verschieden ist, auf eine Dichte von 45 bis 55 kg/m³ festgelegt ist. Die gleichen Teile sind in der folgenden Reihenfolge der geringer werdenden Härte eingeordnet: die fünfte Schicht, die vierte Schicht, die dritte Schicht, und die zweite Schicht, wobei die Härte der vierten Schicht größer festgelegt ist als die Härte der ersten Schicht. Die Härte ist eine 250-Härte, gemessen in Übereinstimmung mit einer D-Methode, wie sie in JIS K6400-2 (2012) definiert ist.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
Durch ein Sitzpolster gemäß Anspruch 1 ist der Körper einer sitzenden Person so gelagert, als ob er in die erste Schicht, die zweite Schicht, die dritte Schicht, die vierte Schicht und die fünfte Schicht gehüllt wäre. Daher hat das Sitzpolster den Effekt, das Gefühl des Wackelns zu reduzieren. Da der mittlere Abschnitt des Sitzpolsters, welcher ein Abschnitt ist, der von der Frontoberfläche und der Unterseitenoberfläche verschieden ist, auf eine Dichte von 45 bis 55 kg/m³ festgelegt ist, kann das Sitzpolster im Gewicht reduziert werden. Daher kann das Sitzpolster im Gewicht reduziert werden, während das Gefühl des Wackelns reduziert wird.
Im Sitzpolster gemäß Anspruch 2 ist das Verhältnis der Härte der fünften Schicht zur Härte der vierten Schicht größer als das Verhältnis der Härte der vierten Schicht zur Härte der ersten Schicht, so dass eine Stützkraft, welche von der fünften Schicht ausgeht, sichergestellt werden kann. Daher kann zusätzlich zu den Effekten des Anspruchs 1 ein Gefühl des Wackelns und ein Gefühl des Berührens des Bodens reduziert werden.
Im Sitzpolster gemäß Anspruch 3 hat die zweite Schicht eine größere Härte als die erste Schicht. Daher kann zusätzlich zu den Effekten von Anspruch 1 oder 2 die Weichheit, wenn der Körper gegen die erste Schicht gedrückt wird, und die Haltekraft ausgehend von den Schichten im Bereich der zweiten Schicht bis zur fünften Schicht, verbessert werden.
Bei dem Sitzpolster gemäß Anspruch 4 ist das Verhältnis der Härte der fünften Schicht zur Härte der ersten Schicht auf 1, 2 oder mehr festgelegt. Daher kann zusätzlich zu den Effekten eines der Ansprüche 1 bis 3 die fünfte Schicht verhindern, dass der Körper einer sitzenden Person übermäßig absinkt.
Im Sitzpolster gemäß Anspruch 5 ist ein Zugmodul, welches die Steigung in einem Intervall von einer Dehnung von 1,0 zu einer Dehnung von 1,5 einer Spannungs-Dehnungs-Kurve bedeutet, welche durch einen Zugfestigkeitstest gemäß JIS K6400-5 (2012) bestimmt ist, 150 kPa oder weniger. Daher kann die horizontale Zugspannung auf der Frontoberfläche des Sitzpolsters reduziert werden, so dass der Neigungswinkel des Körpers einer sitzenden Person zur vertikalen Richtung aufgrund des Einleitens von Vibrationen reduziert werden kann. Daher kann zusätzlich zu den Effekten eines der Ansprüche 1 bis 4 das Sitzpolster weiterhin das Gefühl des Wackelns, welches eine sitzende Person verspürt, reduzieren.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
1 ist eine Querschnittsansicht eines Sitzpolsters, für welches ein elastischer Polyurethanschaum gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 ist ein Graph, welcher die Härtegradienten von der ersten zur fünften Schicht zeigt.
[Beschreibung von Ausführungsformen]
Im Folgenden soll eine Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen dargestellt werden. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Sitzpolsters 10, bei welchem ein elastischer Polyurethanschaum gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In dieser Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Sitzpolsters 10 dargestellt, welches für ein Sitzkissen für ein Motorfahrzeug verwendet werden soll. Die Pfeile U-D, L-R und F-B in 1 zeigen jeweils die vertikale Richtung, die Links-Rechts-Richtung und die Vorne-Hinten-Richtung eines Fahrzeugs (nicht gezeigt), in welchem das Sitzpolster 10 montiert ist. Zum leichteren Verständnis ist in 1 die Schraffur für einen Stützabschnitt 11 weggelassen.
Wie in 1 gezeigt, ist das Sitzpolster 10 aus einem elastischen Polyurethanschaum gefertigt und beinhaltet: einen Stützabschnitt 11, welcher die Hüfte und die Hinterseite der Oberschenkel einer sitzenden Person stützt; und Seitenabschnitte 12, welche auf beiden Seiten des Stützabschnitts 11 in der Links-Rechts-Richtung (der Richtung des Pfeils L-R) angeordnet sind. Der Stützabschnitt 11 hat eine Frontoberfläche 13, gegen die der Körper der sitzenden Person gedrückt wird, und eine Unterseitenoberfläche 14 gegenüber der Frontoberfläche 13.
Die Seitenabschnitte 12 sind Abschnitte, welche die lateralen Seiten der Oberschenkel und der Hüfte der sitzenden Person stützen. Ein Paar von Rillen 15, welche sich in der Vorne-Hinten-Richtung (der Richtung senkrecht der Ebene in 1) erstrecken, sind an den Grenzen zwischen dem Stützabschnitt 11 und den Seitenabschnitten 12 ausgebildet. Die Rillen 15 sind Abschnitte, die verwendet werden, um eine Haut (nicht gezeigt), welche aus Gewebe, künstlichem Leder oder Leder hergestellt ist, am Sitzpolster 10 zu sichern, wobei die Haut zwischen den Rillen 15 straff gespannt wird.
Das Sitzpolster 10 hat das Merkmal, dass seine Härte (25% ILD) in der vertikalen Richtung eines Fahrzeugs, d. h. der Dickenrichtung des Stützabschnitts 11, verschieden ist. Teststücke zum Messen der Härte werden aus der Mitte von jeder Schicht des Stützabschnitts 11 entnommen, welche durch Teilen des Stützabschnitts 11 in fünf gleiche Teile in der Dickenrichtung, und weiche eine erste Schicht 21, eine zweite Schicht 22, eine dritte Schicht 23, eine vierte Schicht 24 und eine fünfte Schicht 25 genannt werden, beginnend von der Frontoberflächenseite 13, erhalten werden. Die Teststücke haben jeweils eine ebene plattenförmige Form von 400 mm Breite und Länge, und die Dicke von jedem Teststück wird erhalten, indem die Dicke des Stützabschnitts 11 in fünf gleiche Teile geteilt wird. Die Messung der Härte erfolgt gemäß der JIS K6400-2-(2012)-D-Methode. JIS K6400-2 ist ein japanischer Industriestandard, welcher basierend auf ISO 2439 (4.: publiziert in 2008), ISO 3386-1 (2.: publiziert in 1986), und ISO 3386-2 (2.: publiziert in 1997) erhalten ist.
Die Dichte des Sitzpolsters 10 ist auf 45 bis 55 kg/m³ festgelegt. Ein Teststück zum Messen der Dichte wird aus einem Abschnitt des Stützabschnitts 11, der verschieden von der Frontoberfläche 13 und der Unterseitenoberfläche 14 ist, entnommen, d. h. einem mittleren Abschnitt des Stützabschnitts 11. Der mittlere Abschnitt ist ein Abschnitt, welcher alle jeglicher Abschnitte der ersten Schicht 21, ausgenommen der Frontoberfläche 13, jeglichem Abschnitt der fünften Schicht 25 ausgenommen der Unterseitenoberfläche 14, die zweite Schicht 22, die dritte Schicht 23 und die vierte Schicht 24 beinhaltet. Der Grund, warum die Frontoberfläche 13 und die Unterseitenoberfläche 14 ausgenommen sind, ist der, dass harte Häute ausgeschlossen sind. Das Teststück wird hinsichtlich seiner Masse und seines Volumen gemessen, woraus die Dichte berechnet wird. Indem die Dichte auf 45 bis 55 kg/cm³ festgelegt wird, kann das Sitzpolster 10 im Gewicht reduziert werden, ohne jedoch Komfort zu opfern, um die Dicke über die Notwendigkeit hinaus zu reduzieren. Daher kann Kompatibilität zwischen Gewichtsreduktion, welche zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs beiträgt, und dem Sichern von Komfort erreicht werden.
2 ist ein Graph, welcher die Härten (25% ILD) der ersten Schicht 21 bis zur fünften Schicht 25 des Sitzpolsters 10 zeigt. 2 ist ein Diagramm, welches Härtegradienten bezogen auf die Härte der ersten Schicht 21 zeigt. In 2 sind A und B Kurven, welche repräsentative Härtegradienten des Sitzpolsters 10 zeigen, und C ist eine Kurve eines Härtegradienten eines Sitzpolsters 10 in einem Vergleichsbeispiel. Die Abszisse in 2 stellt die Schichten des Stützabschnitts 11 dar, und die Ordinate stellt das Verhältnis der Härte jeder Schicht dar, wenn die Härte der ersten Schicht 21 auf 1 festgelegt ist.
Für die Sitzpolster 10 in A und B von 2 sind die Schichten in der Reihenfolge der fünften Schicht 25, der vierten Schicht 24, der dritten Schicht 23 und der zweiten Schicht 22, beginnend von der härtesten, geordnet. Daher sinkt, wenn sich eine Person auf das Sitzpolster 10 setzt, ihr Körper in die erste Schicht 21, die zweite Schicht 22, die dritte Schicht 23, die vierte Schicht 24 und die fünfte Schicht 25 ein, und ist jeweils so gestützt, also ob er in die erste Schicht 21, die zweite Schicht 22, die dritte Schicht 23, die vierte Schicht 24 und die fünfte Schicht 25 gehüllt wäre. Weiterhin, da die vierte Schicht 24 eine größere Härte aufweist als die erste Schicht 21, kann das Einsinken von Hüfte und Oberschenkel durch die vierte Schicht 24 und die fünfte Schicht 25 reduziert werden. Daher kann ein Gefühl des Wackelns reduziert werden, während ein Gefühl des Berührens des Bodens ebenfalls reduziert wird.
Im Gegensatz sind im Sitzpolster in C von 2 die Schichten in der Reihenfolge der ersten Schicht, der vierten Schicht und der fünften Schicht angeordnet, beginnend von der weichsten, und die zweite und dritte Schicht sind im Wesentlichen identisch in ihrer Härte. Weiterhin hat die vierte Schicht eine geringere Härte als die erste Schicht. Wenn sich eine Person auf dieses Sitzpolster setzt, werden die erste bis vierte Schicht stark zusammengedrückt und schwingen bezogen auf die fünfte Schicht. Daher entsteht ein Problem, dass ein Gefühl des Wackelns leicht erzeugt werden kann.
Das Sitzpolster 10 in A und B kann das oben genannte Problem lösen. Weiterhin ist im Sitzpolster 10, welches in A und B gezeigt ist, das Verhältnis der Härte der fünften Schicht 25 zur Härte der vierten Schicht 24 größer als das Verhältnis der Härte der vierten Schicht 24 zur Härte der ersten Schicht 21. In anderen Worten ist in 2 die Steigung der Linie, welche die Härte der vierten Schicht 24 und die Härte der fünften Schicht 25 verbindet, größer als die Steigung der Linie, welche die Härte der ersten Schicht 21 und die Härte der vierten Schicht 24 verbindet. Daher kann eine Stützkraft, welche von der fünften Schicht 25 ausgeht, sichergestellt werden, welche effizient das Gefühl des Wackelns und das Gefühl des Berührens des Bodens reduziert.
Im Sitzpolster 10 in A und B ist das Verhältnis der Härte der fünften Schicht 25 zur Härte der ersten Schicht 21 vorzugsweise auf 1,2 bis 2,0 festgelegt. Der Grund dafür ist, dass die fünfte Schicht 25 verhindert, dass der Körper einer sitzenden Person übermäßig hinuntersinkt, und gleichzeitig kann ein Gefühl des Unbehagens wegen weitgehender Verfestigung der fünften Schicht 25 reduziert werden.
Im Sitzpolster 10 in A und B ist das Verhältnis der Härte der vierten Schicht 24 zur Härte der ersten Schicht 21 vorzugsweise auf 1,0 bis 1,5 festgelegt. Der Grund dafür ist, dass eine Stützkraft, welche von der vierten Schicht 24 ausgeht, sichergestellt werden kann. Im Sitzpolster 10 in A und B ist das Verhältnis der Härte der dritten Schicht 23 zur Härte der ersten Schicht 21 vorzugsweise auf 1,0 bis 1,4 festgelegt. Der Grund dafür ist, dass eine Stützkraft, welche von den Schichten von der dritten Schicht 23 bis zur fünften Schicht 25 ausgeht, sichergestellt werden kann. Im Sitzpolster 10 in A und B ist das Verhältnis der Härte der dritten Schicht 23 zur Härte der zweiten Schicht 22 vorzugsweise auf 1,05 bis 1,33 festgelegt. Der Grund dafür ist ebenfalls, dass eine Stützkraft, welche von den Schichten von der dritten Schicht 23 bis zur fünften Schicht 25 ausgeht, gewährleistet werden kann.
Es ist zu beachten, dass im Sitzpolster 10 in A die zweite Schicht 22 eine größere Härte aufweist als die erste Schicht 21, während im Sitzpolster 10 in B die zweite Schicht 22 eine geringere Härte aufweist als die erste Schicht 21. Da im Sitzpolster 10 in A die zweite Schicht 22 eine größere Härte aufweist als die erste Schicht 21, kann die Weichheit, wenn der Körper gegen die erste Schicht 21 gedrückt wird, und die Haltektaft, welche von den Schichten von der zweiten Schicht 22 bis zur fünften Schicht 25 ausgeht, gegenüber dem Sitzpolster 10 in B verbessert werden.
Im Sitzpolster 10 ist das Zugmodul vorzugsweise auf 150 kPa oder weniger festgelegt. Das Zugmodul bezieht sich auf die Steigung in einem Intervall von einer Dehnung von 1,0 bis zu einer Dehnung von 1,5 in einer Spannungs-Dehnungs-Kurve, welche durch einen Zugfestigkeitstest gemäß JIS K6400-5 (2012) bestimmt ist. Ein hantelförmiges Teststück für den Zugfestigkeitstest wird aus einem Abschnitt des Stützabschnitts 11, welcher von der Frontoberfläche 13 und der Unterseitenoberfläche 14 verschieden ist, d. h. einem mittleren Abschnitt des Stützabschnitts 11, entnommen. Die Spannungs-Dehnungs-Kurve wird durch Plotten der Spannung, wenn eine Zugkraft auf das Teststück aufgebracht wird, auf der Abszisse, gegen die Spannung, welche durch Teilen der Zugkraft durch die Querschnittsfläche des Teststücks vor dem Test erhalten wird, auf der Ordinate erhalten. Eine Spannung [Dehnung 1,5] bei einer Dehnung von 1,5 und eine Spannung σ [Dehnung 1,0] bei einer Dehnung von 1,0 werden aus der Spannungs-Dehnungs-Kurve bestimmt, und der Wert, welcher aus der Berechnungsformel (σ [Dehnung 1,5] – σ [Dehnung 1,0])/0,5 berechnet wird, ist als Zugmodul (Einheit: kPa) definiert. JIS K6400-5 ist ein japanischer Industriestandard, welcher basiert auf ISO 1798 (4.: publiziert in 2008) und ISO 8067 (2.: publiziert in 2008) erstellt wurde.
Wenn der Stützabschnitt 11 des Sitzpolsters 10 eine sitzende Person stützt, wirken durch die sitzende Person eine kompressive Spannung in der vertikalen Richtung und eine tensile Spannung in der horizontalen Richtung auf die Frontoberfläche 13 des Stützabschnitts 11. Wenn Vibrationen in einem niedrigen Frequenzband (zum Beispiel etwa 1 Hz) in der horizontalen Richtung in den Stützabschnitt 11 eingeleitet werden, wie sie erzeugt werden, wenn ein Fahrzeug um eine leichte Kurve fährt oder einen Spurwechsel vollzieht, ändern sich die Richtung und die Auslenkung der tensilen Spannung, und die Richtung und die Auslenkung der resultierenden Kraft kombiniert mit der kompressiven Spannung ändern sich ebenfalls entsprechend. Wenn das Zugmodul des Stützabschnitts 11 auf 150 kPa oder weniger festgelegt ist, kann das Sitzpolster 10 die Richtung (Steigung) der resultierenden Kraft nahe an die vertikale Richtung bewegen. Als Ergebnis kann der Neigungswinkel des Körpers der sitzenden Person zur vertikalen Richtung aufgrund dem Einleiten von Vibrationen reduziert werden, so dass das Sitzpolster 10 das Gefühl des Wackelns, welches eine sitzende Person fühlt, reduzieren kann.
Es ist zu beachten, dass im Sitzpolster 10 das Zugmodul vorzugsweise auf nicht weniger als 40 kPa festgelegt ist. Der Grund dafür ist, dass eine Reaktionskraft auf eine horizontalen Lasteinleitung auf die Frontoberfläche 13 des Stützabschnitts 11 gewährleistet werden kann, und ebenfalls die Haltekraft gewährleistet werden kann.
Als nächstes wird eine Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung eines Sitzpolsters 10 dargestellt werden. Das Sitzpolster 10 wird hergestellt durch Mischen einer Polyurethan-bildenden Zusammensetzung, welche eine Polyol-Komponente, ein Schäumungs-Agens, ein Quervernetzungs-Agens und einen Schaumstabilisator enthält, mit einer Isocyanat-Komponente, das Gießen der flüssige Mischung (Schäum-Stammlösung) in ein Gießwerkzeug (nicht gezeigt), und Schäumen und Härten der flüssige Mischung im Gießwerkzeug. Eine Beschreibung der Polyurethan-bildenden Zusammensetzung und der Isocyanat-Komponente, welche für die Herstellung eines elastischen Polyurethanschaums (eines Schaums) verwendet werden, wird unten abgegeben.
Beispiele der Polyol-Komponenten beinhalten Polyole, so wie Polyetherpolyole, Polyesterpolyole, Polycarbonatpolyole, Polyolefinpolyole und Lacton-basierte Polyole, und ein einzelnes Polyol oder eine Mischung von zwei oder mehr dieser Polyole können verwendet werden. Bevorzugt unter diesen sind Polyetherpolyole vom Standpunkt von niedrigen Kosten der Rohmaterialien und exzellenter Wasserbeständigkeit.
Die Polyol-Komponente kann wenn nötig in Kombination mit einem Polymerpolyol benutzt werden. Ein Beispiel des Polymerpolyols ist eines, welches durch Pfropf-Copolymerisation eines Polyetherpolyols aus Polyalkylenoxid mit einer Polymer-Komponente, so wie Polyacrylonitril oder Acrylonitril-Styrol-Copolymer, erhalten wird.
Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht der Polyol-Komponente ist vorzugsweise 5000 bis 10000. Wenn das gewichtsgemittelte Molekulargewicht weniger als 5000 ist, wird der resultierende Schaum an Elastizität verlieren, was es wahrscheinlich macht, dass die physikalischen Eigenschaften verschlechtert werden und die elastische Leistung reduziert wird. Wenn das gewichtsgemittelte Molekulargewicht größer ist als 10000, wird die Härte des Schaums wahrscheinlich abnehmen.
Wasser wird hauptsächlich als Schäumungs-Agens verwendet. Das Gießen kann unter Verwendung eines Schäumungs-Agens durchgeführt werden, wenn nötig, in Kombination mit einer niedrig-siedenden organischen Verbindung, so wie einer kleinen Menge von Cyclopentan oder normalem Pentan, Isopentan oder HFC-245fa, oder durch Mischen und Lösen von Luft, Stickstoffgas, verflüssigtem Kohlenstoffdioxid oder ähnlichem in die Stammlösung mit einem Gasbeladungsapparat.
Die Menge von Wasser, welche als Schäumungs-Agens beigemischt wird, ist vorzugsweise 3 bis 5 Massenanteile relativ zu 100 Massenanteilen der Polyol-Komponente. Der Grund dafür ist, dass die Gießbarkeit eines Schaums, welcher eine relativ niedrige Dichte von 45 bis 55 kg/m³ aufweist, gewährleistet werden kann. Wenn die Menge von Wasser bezogen auf 100 Massenanteile der Polyol-Komponente geringer ist als 3 Massenteile, tendiert der resultierende Schaum dazu, eine höhere Festigkeit aufzuweisen. Wenn die Menge an Wasser bezogen auf 100 Massenanteile der Polyol-Komponente größer ist als 5 Massenanteile, werden Zellen wahrscheinlicher kollabieren, so dass ein Schaum dazu tendiert, schwieriger gegossen werden zu können.
Eine polyvalente aktive Wasserstoffverbindung mit geringem Molekulargewicht wird als Quervernetzungs-Agens verwendet. Durch das Quervernetzungs-Agens können die elastischen Eigenschaften des Sitzpolsters leicht gesteuert werden. Beispiele solcher Quervernetzungs-Agentien beinhalten Polyalkohole, so wie Ethylenglycol, Propylenglycol, 1,4-Butandiol, Trimethylolpropan und Glycerin; Verbindungen, die durch die Polymerisation von Ethylenoxid oder Propylenoxid mit einem der oben genannten Polyalkohole als Initiator erhalten sind; und Alkanolamine, so wie Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin und N-Methyldiethanolamin. Diese Verbindungen können alleine oder als Mischung von zwei oder mehreren verwendet werden.
Die Menge des Quervernetzungs-Agens, welches zugemischt wird, ist vorzugsweise 0,3 bis 1,5 Massenanteile bezogen auf 100 Massenanteile der Polyol-Verbindung. Der Grund dafür ist, dass eine Quervernetzungsstruktur adäquat ausgebildet wird, um das Zugmodul des resultierenden Schaums zu reduzieren und einen Härtegradienten in der Dickenrichtung bereitzustellen, während die Stabilität von Zellen während des Gießens erhalten wird. Wenn die Menge des Quervernetzungs-Agens bezogen auf 100 Massenanteile der Polyol-Komponente kleiner als 0,3 Massenanteile ist, tendiert die Stabilität von Zellen während des Gießens dazu, niedriger zu werden. Wenn die Menge an Quervernetzungs-Agens bezogen auf 100 Massenanteile der Polyol-Komponente größer ist als 1,5 Massenanteile, tendiert das Zugmodul des resultierenden Schaums dazu, größer zu werden.
Der Schaumstabilisator ist eine Komponente, welche die Bildung von Blasen fördert und stabilisiert. Beispiele solcher Schaumstabilisatoren, welche verwendet werden können, sind organische Silizium-basierte Tenside und anionische Tenside, beinhaltend Fettsäuresalze, Sulfatestersalze, Phosphatestersalze und Sulfonate. Der Schaumstabilisator ist vorzugsweise einer, welcher ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 4000 bis 6000 aufweist. Der Grund dafür ist, dass homogene Zellen, welche dem anfänglichen Schaumdruck während des Gießens standhalten können, gebildet werden können. Wenn das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des Schaumstabilisators geringer ist als 4000, tendiert die Stärke von Zellen, welche während des Gießens gebildet werden, dazu, geringer zu werden. Wenn das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des Schaumstabilisators größer ist als 6000, tendiert die Größe von Zellen dazu, heterogener zu werden.
Die Menge des Schaumstabilisators, die beigemischt wird, ist vorzugsweise 0,05 bis 0,1 Massenanteile bezogen auf 100 Massenanteile der Polyol-Komponente. Der Grund dafür ist, dass die Gießbarkeit und dimensionale Stabilität des Schaums sichergestellt werden können. Wenn die Menge von Schaumstabilisator bezogen auf 100 Massenanteile der Polyol-Komponente geringer ist als 0,05 Massenanteile, werden Zellen wahrscheinlicher kollabieren, so dass ein Schaum tendenziell schlechter gegossen werden kann. Wenn die Menge des Schaumstabilisators bezogen auf 100 Massenanteile der Polyol-Komponente größer ist als 0,1 Massenanteile, ist es wahrscheinlicher, dass exzessiv isolierte Zellen gebildet werden, so dass die dimensionale Stabilität dazu tendiert, geringer zu werden.
Die Polyurethan-bildende Zusammensetzung, wie sie notwendig ist, enthält weiterhin einen Katalysator, ein Entschäumungs-Agens, einen Flammenverzögerer, einen Plastifikator, ein Antioxidans, ein Ultraviolettstrahl-Absorbens, einen Farbstoff, verschiedene Füllmaterialien, ein internes Formtrennmittel und/oder andere Verfahrenshilfen.
Verschiedene Arten von Urethanisierungs-Katalysatoren, welche im Stand der Technik bekannt sind, können als Katalysator verwendet werden. Beispiele, welche hierzu herangezogen werden können, beinhalten: reaktive Amine, so wie Triethylamin, Tripropylamin, Tributylamin, N-Methylmorpholin, N-Ethylmorpholin, Dimethylbenzylamin, N,N,N',N'-Tetramethylhexamethylendiamin, N,N,N',N',N''-Pentamethyldiethylenetriamin, und bis-(2-Dimethylaminoethyl)ether; ihre Salze von organischen Säuren; Metallcarboxylate, so wie Kaliumacetat und Kaliumoctylat; und organische Metallverbindungen, so wie Zinnoctoat, Dibutylzinndilaurat und Zinknaphthenat. Ebenfalls bevorzugt sind aktive Wasserstoffgruppen-enthaltende Amin-Katalysatoren, so wie N,N-Dimethylethanolamin und N,N-Diethylethanolamin. Die bevorzugte Menge von Katalysator, welche hinzugefügt wird, ist 0,01 bis 10 Massen-% bezogen auf die Polyol-Komponente.
Das Entschäumungs-Agens ist eine Komponente, welche während der Reaktion Zellen bricht, um die Bildung von miteinander verbundenen Zellen zu fördern. Beispiele solcher Entschäumungs-Agentien, welche verwendet werden, beinhalten aliphatische mehrwertige Alkohole, so wie Polyetherpolyol; Paraffin; und Polybutadien. Die bevorzugten aliphatischen mehrwertigen Alkohole sind diese, welche ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 4000 oder weniger aufweisen.
Die Menge an Entschäumungs-Agens, welches hinzugemischt wird, ist vorzugsweise 2 bis 7 Massenanteile bezogen auf 100 Massenanteile der Polyol-Komponente. Der Grund dafür ist, dass die Bildung von miteinander verbundenen Zellen gefördert werden kann, um die dimensionale Stabilität des Schaums sicherzustellen. Wenn die Menge an Entschäumungs-Agens bezogen auf 100 Massenanteile der Polyol-Komponente geringer ist als 2 Massenanteile, wird es wahrscheinlicher, dass isolierte Zellen exzessiv gebildet werden, welche den Schaum, nachdem er gegossen wird, leichter zusammenziehen, so dass die dimensionale Stabilität des Schaums tendienziell geringer wird. Wenn die Menge von Entschäumungs-Agens bezogen auf 100 Massenanteile der Polyol-Komponente geringer ist als 7 Massenanteile, tendiert das Brechen von Zellen dazu, weiter fortzuschreiten, was die Härte des Schaums geringer macht.
Beispiele der Isocyanat-Komponenten, welche verwendet werden können, beinhalten verschiedene Arten von bekannten polyfunktionalen aliphatischen, alizyklischen und aromatischen Isocyanaten. Beispiele, die hier genannt werden können, beinhalten Tolylendiisocyanat (TDI), Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Dicyclohexylmethandiisocyanat, Triphenyldiisocyanat, Xyloldiisocyanate, Polymethylenpolyphenylenpolyisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, ortho-Toluidindiisocyanat, Naphthylendiisocyanat, Xylylendiisocyanat und Lysindiisocyanat, und diese Verbindungen können alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.
Beispiele von MDI-basierten Isocyanaten, welche durch Diphenylmethandiisocyanate dargestellt sind, beinhalten Diphenylmethandiisocyanat (pures MDI), Polyphenylenpolymethylenpolyisocyanat (polymerisches MDI), ihre polymeren Formen, ihre Urethan-modifizierten Formen, ihre Harnstoff-modifizierten Formen, ihre Allophanat-modifizierten Formen, ihre Biuret-modifizierten Formen, ihre Carbodiimid-modifizierten Formen, ihre Uretonimin-modifizierten Formen, ihre Uretdion-modifizierten Formen, ihre Isocyanurat-modifizierten Formen, und Mischungen von zwei oder mehreren von diesen.
Terminale Isocyanat-Vorpolymere können ebenfalls als die Isocyanat-Komponente verwendet werden. Terminale Isocyanat-Vorpolymere werden durch vorheriges Reagieren eines Polyols, so wie einem Polyetherpolyol oder einem Polyesterpolyol, mit einem Polyisocyanat (so wie einem TDI-basierten Isocyanat oder einem MDI-basierten Isocyanat) erhalten. Die Verwendung eines solchen terminalen Isocyanat-Präpolymers ist geeignet, da dies die Steuerung der Viskosität der flüssigen Mischung (Schäumungs-Stammlösung), der primären Struktur des Polymers und der Kompatibilität erlaubt.
Bei dieser Ausführungsform werden vorzugsweise MDI-basierte Isocyanate als die Isocyanat-Komponente verwendet, da sie in elastische Schäume mit geringerer Rückprallelastizität gegossen werden können als elastische Schäume von TDI-basierten Isocyanaten. Im Fall, in dem eine Mischung eines MDI-basierten Isocyanats und eines TDI-basierten Isocyanats verwendet wird, ist das Massenverhältnis zwischen dem MDI-basierten und TDI-basierten Isocyanat 100:0 bis 75:25 und vorzugsweise 100:0 bis 80:20. Wenn das Massenverhältnis des TDI-basierten Isocyanats in der Isocyanat-Komponente größer ist als 20/100, wird das Gefühl des Wackelns des resultierenden Schaums tendenziell schwächer. Wenn das Massenverhältnis des TDI-basierten Isocyanats größer ist als 25/100, ist die Tendenz signifikant.
Der Isocyanat-Index der Isocyanat-Komponente (der Prozentsatz des äquivalenten Verhältnisses von Isocyanatgruppen zu aktiven Wasserstoffgruppen) ist beispielsweise auf 85 bis 130 festgelegt. Der Isocyanat-Index wird bezogen auf alle anderen aktiven Wasserstoffgruppen in den anderen Komponenten bestimmt, beinhaltend die Polyol-Komponente und das Quervernetzungs-Agens.
[Beispiele]
Die vorliegende Erfindung wird weiterhin genauer mit Bezug auf Beispiele beschrieben; jedoch sollte die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt werden. Das Zusammensetzungsverhältnis von Rohmaterialien (Polyurethan-bildende Zusammensetzung und Isocyanat), welches jede der Proben 1 bis 17 bildet, ist in Tabelle 1 gezeigt. Die numerischen Werte, welche in Tabelle 1 gezeigt sind, stehen für die Einheit Masse (Massenverhältnis). Jedes Isocyanat wurde so gemischt, dass der Isocyanat-Index den Wert 100 erreichte. [Tabelle 1]
Die Verbindungen, welche in Tabelle 1 gezeigt sind, sind wie folgt.

Polyol 1: Polyetherpolyol EP828 (Mitsui Chemicals, Inc.), gewichtsgemitteltes Molekulargewicht 6000;
Polyol 2: Polyetherpolyol EL820 (Asahi Glass Co., Ltd.), gewichtsgemitteltes Molekulargewicht 5000;
Polyol 3: Polymerpolyol POP3623 (Mitsui Chemicals, Inc.);
Quervernetzungs-Agens 1: Diethanolamin;
Quervernetzungs-Agens 2: Glycerin;
Quervernetzungs-Agens 3: EL980 (Asahi Glass Co., Ltd.);
Entschäumungs-Agens 1: Polyetherpolyol EP505S (Mitsui Chemicals, Inc.), gewichtsgemitteltes Molekulargewicht 3000;
Entschäumungs-Agens 2: Polyetherpolyol FA159 (Sanyo Chemical Industries, Ltd.), gewichtsgemitteltes Molekulargewicht 6000;
Schaumstabilisator 1: L3625 (Momentive Performance Materials Inc.);
Schaumstabilisator 2: B8736LF2 (Evonik Japan Co., Ltd);
Schaumstabilisator 3: SF2936F (Dow Corning Toray Co., Ltd.), gewichtsgemitteltes Molekulargewicht 4000–6000, -OCH₃ Endgruppe;
Schaumstabilisator 4: SF2945 (Dow Corning Toray Co., Ltd.), gewichtsgemitteltes Molekulargewicht 4000–6000, -OH Endgruppe;
Katalysator 1: TEDA-L33 (Tosoh Corporation);
Katalysator 2: Toyocat ET (Tosoh Corporation);
Isocyanat 1: polymerisches MDI, eine Mischung von 2,4'-MDI und 4,4'-MDI; und
Isocyanat 2: TM20 (Mitsui Chemicals, Inc.).

Die gewichtsgemittelten Molekulargewichte der Polyole und Schaumstabilisatoren sind Werte, welche durch GPC (Gel-Permeations-Chromatographie) gemessen worden sind.
(Testverfahren)
Jede Menge von Komponenten wurde im in Tabelle 1 gezeigten Massenverhältnis in der üblichen Art und Weise hergestellt und einheitlich gemischt, um eine Schäumungs-Stammlösung zu erhalten, und dann wurde eine vorbestimmte Menge der Lösung in ein Gießwerkzeug mit einer vorbestimmten Form gegossen (einen unteren Abschnitt davon). Der untere Abschnitt des Gießwerkzeugs wurde mit einem oberen Abschnitt des Gießwerkzeugs bedeckt, und die Lösung wurde im Gießwerkzeug geschäumt und gehärtet. Danach wurde das resultierende Produkt entformt. In dieser Art und Weise wurden die Proben 1 bis 17 aus elastischem Polyurethanschaum mit der Form eines ebenen Prismas von ungefähr 400 mm auf einer Seite der Grundfläche und ungefähr 100 mm in der Dicke erhalten.
Jede Probe wurde hinsichtlich ihrer Dichte, 25% ILD, Durchbiegung und Zugmodul gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Weiterhin wurde jede der Schichten, welche durch Teilen jeder Probe in fünf gleiche Teile in der Dickenrichtung erhalten wurde, hinsichtlich 25% ILD (Härte) und den Verhältnissen der Härten der Schichten außer einer ersten Schicht zur Härte der ersten Schicht (Härtenverhältnisse) berechnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die Dichte wurde durch Heranziehen eines Quader-Teststücks von 100 mm Länge, 100 mm Breite und 50 mm Höhe aus einem mittleren Abschnitt jeder Probe, d. h. ein Abschnitt davon, welcher keine Häute enthält, und durch Messen der Masse des Teststücks (Einheit: kg/m³) berechnet.
Die 25% ILD wurde gemessen, nachdem ein Teststück einer vorläufigen Verdichtung gemäß der folgenden Methode gemäß JIS K6400-2-(2012)-D-Methode ausgesetzt wurde. Das Teststück war die Probe (von ungefähr 400 mm auf einer Seite und ungefähr 100 mm in der Dicke). Die vorläufige Verdichtung wurde gemäß der folgenden Art und Weise durchgeführt. Das Teststück wurde auf eine Trägerplatte gelegt, wobei die Mitte des Teststücks mit der Mitte einer Druckplatte ausgerichtet wurde. Das Teststück wurde auf die Trägerplatte gelegt mit der Unterseitenoberfläche der Probe (die Seite des oberen Gießwerkzeugabschnitts) gegenüber der Trägerplatte. Die Position der Druckplatte (eine flache Scheibe mit 200 mm Durchmesser) wurde als Startposition betrachtet, wenn eine Kraft von 5 N auf das Teststück aufgebracht wurde, und die Dicke des Teststücks zu diesem Zeitpunkt wurde auf einen Zehntel Millimeter genau abgelesen. Danach wurde ein Druck auf das Teststück mit einer Geschwindigkeit von 50 mm/min ausgeübt, bis 75% der Dicke des Teststücks erreicht wurden, und dann wurde die Druckplatte sofort zurück zu einer Startposition in der gleichen Geschwindigkeit bewegt (so weit ist die vorläufige Verdichtung). Nach der vorläufigen Verdichtung wurde das Teststück für 20 Sekunden stehen gelassen, auf 25% der Dicke davon bei einer Geschwindigkeit von 50 mm/min durch die Druckplatte gepresst, und für 20 Sekunden gehalten, und die Kraft zu diesem Zeitpunkt wurde als eine Härte abgelesen (25% ILD, Einheit: N/314 cm²).
Die Durchbiegung wurde gemessen, nachdem ein Teststück einer vorläufigen Verdichtung in der folgenden Art und Weise gemäß der JIS K6400-2-(2012)-E-Methode ausgesetzt wurde. Die vorläufige Verdichtung wurde in der gleichen Art und Weise durchgeführt wie die vorläufige Verdichtung, welche bei der Messung von 25% ILD durchgeführt wurde. Nach der vorläufigen Verdichtung wurde das Teststück für 60 Sekunden stehen gelassen, dann wurde durch die Druckplatte ein Druck auf das Teststück bei einer Geschwindigkeit von 50 mm/min ausgeübt, bis 75% der Dicke des Teststücks erreicht waren, und dann wurde die Druckplatte sofort zurück zur anfänglichen Position bewegt. Während dieses Vorgangs wurde die Durchbiegung (Einheit: mm) gemessen, wenn eine Last von 490 N während des Anwendens des Drucks angewendet wurde.
Das Zugmodul wurde in der folgenden Art und Weise gemäß JIS K6400-5 (2012) gemessen. Ein 15 mm dickes Teststück wurde aus einem mittleren Abschnitt der Probe, welche die Häute nicht enthielt, entnommen, wobei ein hantelförmiges Ausstanzwerkzeug verwendet wurde. Zwei parallele markierte Linien wurden auf einem parallelen Abschnitt des Teststücks bei gleichen Abständen von der Mittellinie des Teststücks und rechtwinklig von der Längsrichtung aufgebracht, so dass das Teststück sich nicht verformte. Der Abstand zwischen den markierten Linien war 40 mm. Klammern von einem Zugfestigkeitstestgerät wurden am Teststück symmetrisch angebracht, so dass eine Zugkraft einheitlich auf den Querschnitt der Mitte des Teststücks angewnadt wurde, und der Zugfestigkeitstest wurde bei einer Geschwindigkeit von 200 mm/min durchgeführt, und die Zugkraft und der Abstand zwischen den markierten Linien wurden bis zum Brechen des Teststücks gemessen.
Eine Spannungs-Dehnungs-Kurve wurde durch Plotten der Dehnung dargestellt, welche durch Teilen des Abstands, welcher durch Subtrahieren des Abstands zwischen den markierten Linien vor dem Test vom Abstand zwischen den markierten Linien mit einer angewendeten Zugkraft erhalten wurde, durch den Abstand zwischen den markierten Linien vor dem Test auf der Abszisse gegen die Spannung, erhalten durch Teilen der Zugkraft durch die Querschnittsfläche des Teststücks vor dem Test auf der Ordinate, erhalten wurde. Eine Spannung σ [Dehnung 1,5] bei einer Dehnung von 1,5 und eine Spannung σ [Dehnung 1,0] bei einer Dehnung von 1,0 wurden aus der Spannungs-Dehnungs-Kurve bestimmt, und der Wert, welcher durch die Berechnungsformel (σ [Dehnung 1,5] – σ [Dehnung 1,0])/0,5 berechnet wurde, wurde als Zugmodul (Einheit: kPa) definiert.
Teststücke für die Verwendung zum Messen der Härtenverhältnisse wurden durch Ausschneiden eines Schaums mit der Form eines ebenen Prismas von ungefähr 100 mm auf einer Seite der Grundfläche und ungefähr 100 mm in der Dicke von der vertikalen und horizontalen Mitte der Probe und Teilen des Schaums in fünf gleiche Teile in der Dickenrichtung (außer für die Proben 13 und 14) erhalten. Durch Teilen des Schaums in fünf gleiche Teile in der Dickenrichtung wurden fünf Teststücke mit 100 mm auf einer Seite der Grundfläche und ungefähr 20 mm in der Dicke erhalten. Die fünf Teststücke wurden erste Schicht, zweite Schicht, dritte Schicht, vierte Schicht und fünfte Schicht genannt, beginnend von der Frontoberflächenseite des Schaums (die Seite des unteren Abschnitts des Gießwerkzeugs). Jede der Schichten wurde hinsichtlich ihrer 25% ILD (Härte) und der Verhältnisse der Härten der Schichten verschieden von der ersten Schicht zur Härte der ersten Schicht (Härtenverhältnisse) bestimmt. Das Verfahren für die Messung der 25% ILD (inklusive der vorläufigen Verdichtung) ist wie vorhergehend beschrieben, und eine weitere Erklärung davon wird dementsprechend weggelassen. Das Teststück mit einer Haut auf einer Seite wurde hinsichtlich der Härte in einem Zustand, in dem es auf die Trägerplatte mit seiner Hautseite gegenüber der Trägerplatte gelegt wurde, gemessen.
(Bewertung)
Jede Probe wurde hinsichtlich ihrer Dichte, Gefühl des Wackelns und Gießbarkeit bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Bei der Bewertung der Dichte wurden Proben mit einer Dichte von 45 bis 55 kg/m³ als ”gut (offener Kreis)” bewertet, und Proben mit einer Dichte von über 55 kg/m³ wurden als ”schlecht (Kreuz)” bewertet. Die Proben, deren Dichten als ”gut” bewertet wurde, wurden ebenfalls hinsichtlich ihres Gefühl des Wackelns bewertet.
Das Gefühl des Wackelns wurde in einer solchen Art und Weise bewertet, dass jede Probe (von ungefähr 400 mm auf einer Seite und ungefähr 100 mm in der Dicke) auf einem Stuhl mit einer hölzernen Sitzfläche platziert wurde, und ein Tester auf der Probe saß. Der Tester platzierte die Probe mit der Unterseitenoberfläche der Probe (die Seite des oberen Gießwerkzeugabschnitts) gegenüber der Sitzfläche des Stuhls und setzte sich auf die Frontoberfläche der Probe (die Seite des unteren Gießwerkzeugabschnitts). Falls, wenn der Tester den oberen Körper von einer Seite zur anderen wiegte, sich die Körperhaltung neigte, wenn er/sie die Körperhaltung nicht mit einer Kraft auf den oberen Körper hielt, wurde die Probe, welche verwendet wurde, als ”schlecht (Kreuz)” bewertet. Falls, wenn der Tester seinen Oberkörper von Seite zu Seite wiegte, die Körperhaltung stabil war ohne eine Kraft auf den Oberkörper, dann wurde die Probe als ”gut (offener Kreis)” bewertet.
Was die Gießbarkeit anbelangt, wurden Proben, welche keine auffälligen Abweichungen aufwiesen, und welche dazu in der Lage waren, gegossen zu werden, als ”gut (offener Kreis)” bewertet, Proben, welche gegossen werden konnten, aber teilweise heterogen waren, wurden als ”bestanden (Dreieck)” bewertet, und Proben mit kollabierten Schäumen, welche dadurch nichtvgießbar waren, wurden als ”schlecht (Kreuz)” bewertet.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, hatte Probe 13 eine Dichte von über 55 kg/m³. Probe 14, bei welcher verglichen mit Probe 13 die Menge an Schäumungs-Agens, welches hinzugemischt wurde, erhöht wurde, um die Dichte zu erniedrigen, wies einen kollabierten Schaum auf und wurde daher nicht gießbar. Weiterhin wurden die Proben 15 bis 17, bei welchen ein Tolylendiisocyanat-(TDI)-basiertes Isocyanat verwendet wurde, hinsichtlich ihrer Gießbarkeit und Dichte als gut bewertet, aber wurden hinsichtlich ihres Gefühl des Wackelns als schlecht bewertet.
Im Unterschied zu oben wurden die Proben 1 bis 12, bei welchen ein Isocyanat, welches primär aus Diphenylmethandiisocyanat (MDI) bestand, verwendet wurde, hinsichtlich ihrer Dichte und ihres Gefühl des Wackelns als gut bewertet. Insbesondere wurden Proben 1 bis 4 und 7 bis 12, welche den Schaumstabilisator 3 oder Schaumstabilisator 4 enthalten, in allen Punkten Dichte, Gefühl des Wackelns und Gießbarkeit als gut bewertet.
Andererseits wurden Proben 5 und 6, welche weder Schaumstabilisator 3 noch Schaumstabilisator 4 enthielten, als gut hinsichtlich ihrer Dichte und ihres Wackelgefühls bewertet, aber ihre Gießbarkeit war etwas schlechter verglichen mit den Proben 1 bis 4 und 7 bis 12. Weiterhin waren in den Proben 1 bis 12, in welchen ein MDI-basiertes Isocyanat verwendet wurde, deren Verhalten während der Verdichtung, dargestellt durch 25% ILD, und ihre Durchbiegung vergleichbar mit jenen Werten der Proben 15 bis 17, in welchen ein TDI-basiertes Isocyanat verwendet wurde.
Jedoch waren Proben 1 bis 12 signifikant unterschiedlich von den Proben 15 bis 17 hinsichtlich ihren Härteverhältnissen der ersten bis fünften Schichten, erhalten durch Teilen der Probe in fünf gleiche Teile in der Dickenrichtung, unter all ihrem Verhalten während der Verdichtung. Insbesondere nahm die Härte in den Proben 1 bis 12 in der Reihenfolge der fünften Schicht, der vierten Schicht, der dritten Schicht und der zweiten Schicht ab, und die vierte Schicht hatte eine größere Härte als die erste Schicht (siehe A und B von 2). Andererseits hatte in den Proben 15 bis 17 die vierte Schicht eine geringere Härte als die erste Schicht (siehe C von 2).
Weiterhin konnte in den Proben 1 bis 12 das Zugmodul, welches ein Verhalten während der Spannung darstellt, niedriger als oder gleich 150 kPa gehalten werden. Die Zugmoduli der Proben 1 bis 12 waren ungefähr 40% geringer als jene der Proben 15 bis 17.
Es kann angenommen werden, dass durch Ändern des Verhältnisses des hinzugemischten quervernetzenden Agens und den Typ des Isocyanats die Proben 1 bis 12 verschieden von den Proben 15 bis 17 hinsichtlich ihres Zugmoduls und ihrer Härteverhältnisse gestaltet werden konnten. Jede der Polyurethan-bildenden Zusammensetzungen als Rohmaterialien für Proben 1 bis 12 beinhaltet ein quervernetzendes Agens in einem Verhältnis von 0,3 bis 1,5 Massenanteilen bezogen auf 100 Massenanteile der Polyol-Komponente. Diese ist geringer als das Verhältnis des zugemischten quervernetzenden Agens in den Proben 15 bis 17. Als ein Ergebnis kann eine quervernetzte Struktur während der Reaktion adäquat ausgebildet werden, so dass das Zugmodul des resultierenden Schaums reduziert werden kann.
Weiterhin reagieren die Isocyanat-Komponente und die Polyol-Komponente, welche in der Schäumungs-Stammlösung, welche in den unteren Abschnitt des Gießwerkzeugs gegossen wird, enthalten sind, miteinander und bilden ein Polyurethanharz. Gleichermaßen reagieren die Isocyanat-Komponente und das Schäumungs-Agens miteinander, und bilden Polyamin und Kohlenstoffdioxid. Die Isocyanat-Komponente und das Polyamin reagieren miteinander und bilden ein Polyurea-Harz. Da das Quervernetzungs-Agens eine adäquate Bildung einer quervernetzten Struktur ermöglicht, kann die Härte während des Schäumens und des Härtens der Harze reduziert werden, in der Reihenfolge der fünften Schicht, der vierten Schicht, der dritten Schicht und der zweiten Schicht, und die vierte Schicht kann eine größere Härte aufweisen als die erste Schicht. Da ein Härtegradient von der ersten bis zur fünften Schicht wie bereits beschrieben festgelegt wird, und das Zugmodul reduziert werden kann, kann das Gefühl des Wackelns reduziert werden.
Wenn beim oben genannten Verhältnis des quervernetzenden Agens das Verhältnis des Schäumungs-Agens erhöht wird, um einen Schaum mit einer Dichte von 45 bis 55 kg/m³ zu erhalten, ist es wahrscheinlich, dass Zellen (Blasen) instabil werden, bedingt durch einen anfänglichen Schaumdruck durch Volumenexpansion wegen der Reaktion mit der Isocyanat-Komponente, so dass der Schaum Vertiefungen bilden kann. Da die Proben 1 bis 4 und 7 bis 12 einen Schaumstabilisator mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 4000 bis 6000 in einem Verhältnis von 0,05 bis 0,10 Massenanteilen bezogen auf 100 Massenanteile der Polyol-Komponente beinhalten, können Zellen, welche dem anfänglichen Schaumdruck standhalten können, gebildet werden, selbst wenn das Verhältnis des Schäumungs-Agens erhöht wird. Daher kann ein Schaum, welcher die Gewichtsreduktion trotz Reduktion eines Gefühl des Wackelns erlaubt, hergestellt werden.
Da die Proben 1 bis 12 2 bis 7 Massenanteile Entschäumungs-Agens bezogen auf 100 Massenanteile der Polyol-Komponente beinhalten, kann das Entschäumungs-Agens das Öffnen der Zellen fördern, um miteinander verbundene Zellen im resultierenden Schaum zu bilden. Daher kann die dimensionale Stabilität des Schaums erhöht werden.
Da die Proben 1 bis 12 durch Reaktion und Härten einer Polyurethan-bildenden Zusammensetzung und einer Isocyanat-Komponente, welche primär aus MDI besteht, gebildet sind, kann die Rückprallelastizität des Schaums verglichen mit den Proben 15 bis 17 reduziert werden, in welchen eine Tolylendiisocyanat-(TDI)-basierte Isocyanat-Komponente verwendet wird. Daher kann das Gefühl des Wackelns des resultierenden Schaums weiter reduziert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung bisher mit Bezug auf die Ausführungsform beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben genannte Ausführungsform beschränkt, und es kann leicht gefolgert werden, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen ausgeführt werden können, ohne jedoch vom Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können die Formen, welche in der oben genannten Ausführungsform beschrieben worden sind, als eher illustrativ betrachtet werden, und es ist natürlich möglich, andere Formen zu benutzen.
Obwohl in der oben genannten Ausführungsform die Beschreibung eines Sitzpolsters (Kissenmaterial) abgegeben wurde, welches aus elastischem Polyurethanschaum hergestellt ist, um in einem Fahrzeug (Motorfahrzeug) montiert zu werden, ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise darauf beschränkt.
Es ist natürlich möglich, den elastischen Polyurethanschaum für ein Kissenmaterial oder ein Rückenpolstermaterial zu verwenden, welches in Fahrzeugen montiert werden soll (zum Beispiel Eisenbahnfahrzeuge), welche von Motorfahrzeugen, Schiffen, Booten, Flugzeugen oder anderen Transportmitteln verschieden sind, oder auf ein Kissenmaterial oder ein Mattenmaterial für Möbel oder ähnliches.
Bezugszeichenliste

10: Sitzpolster
13: Frontoberfläche
14: Unterseitenoberfläche
21: erste Schicht
22: zweite Schicht
23: dritte Schicht
24: vierte Schicht
25: fünfte Schicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS K6400-2 (2012) [0006]
JIS K6400-5 (2012) [0011]
JIS K6400-2-(2012)-D-Methode [0017]
JIS K6400-2 [0017]
ISO 2439 (4.: publiziert in 2008) [0017]
ISO 3386-1 (2.: publiziert in 1986) [0017]
ISO 3386-2 (2.: publiziert in 1997) [0017]
JIS K6400-5 (2012) [0026]
JIS K6400-5 [0026]
ISO 1798 (4.: publiziert in 2008) [0026]
ISO 8067 (2.: publiziert in 2008) [0026]
JIS K6400-2-(2012)-D-Methode [0054]
JIS K6400-2-(2012)-E-Methode [0055]
JIS K6400-5 (2012) [0056]

Claims

Sitzpolster aus elastischem Polyurethan-Schaum, wobei, wenn das Sitzpolster in fünf gleiche Teile in einer Dickenrichtung zwischen einer Frontoberfläche und einer Unterseitenoberfläche geteilt wird und die fünf gleichen Teile erste Schicht, zweite Schicht, dritte Schicht, vierte Schicht und fünfte Schicht genannt werden, beginnend von der Frontoberflächenseite, ein mittlerer Abschnitt des Sitzpolsters, welcher ein Abschnitt ist, welcher von der Frontoberfläche und der Unterseitenoberfläche verschieden ist, auf eine Dichte von 45 bis 55 kg/m³ festgelegt ist, wobei die gleichen Teile in der folgenden Reihenfolge abnehmender Dichte angeordnet sind: fünfte Schicht, vierte Schicht, dritte Schicht und zweite Schicht, wobei die Härte der vierten Schicht größer festgelegt ist als die Härte der ersten Schicht, und die Härte eine 25%-Härte ist, welche in Übereinstimmung mit einer in JIS K6400-2 (2012) definierten D-Methode gemessen ist.
Sitzpolster gemäß Anspruch 1, wobei das Verhältnis der Härte der fünften Schicht zur Härte der vierten Schicht größer ist als ein Verhältnis der Härte der vierten Schicht zur Härte der ersten Schicht.
Sitzpolster gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Schicht eine größere Härte aufweist als die erste Schicht. Sitzpolster gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Verhältnis der Härte der fünften Schicht zur Härte der ersten Schicht auf 1,2 oder mehr festgelegt ist.
Sitzpolster gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Zugmodul, welcher eine Steigung in einem Intervall von einer Dehnung von 1,0 zu einer Dehnung von 1,5 eines Spannungs-Dehnungs-Diagramms darstellt, welches durch einen Zugfestigkeitstest in Übereinstimmung mit JIS K6400-5 (2012) aufgenommen ist, 150 kPa oder weniger beträgt.