DE19855190B4

DE19855190B4 - Sitzpolster für Automobile

Info

Publication number: DE19855190B4
Application number: DE19855190A
Authority: DE
Inventors: Masanobu Banno; Tsutomu Nakajima; Hiroaki Ono; Junji Yamamoto
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2018-12-01
Also published as: GB2341187A; GB2341187B; GB9826113D0; DE19855190A1

Abstract

Sitzpolster für Automobile, bei dem der Sitzflächenbereich einen Polyurethanschaum mit hoher Rückprallelastizität enthält, der mit einem Isocyanat hergestellt ist, das Tolylendiisocyanat und Diphenylmethandiisocyanat enthält, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sitzflächenbereich aus einer Ein-Schichtstruktur besteht,
das Isocyanat Tolylendiisocyanat in einem Anteil von höchstens 10% und als Restanteil Diphenylmethandiisocyanat enthält, und
der Schaum einen "3%ISR"-Wert von mindestens ca. 6 aufweist, der nach der folgenden Gleichung (1) aus einer "25%-Stauchlast" und einer "3%-Stauchlast", die im Sitzflächenbereich gemessen sind, berechnet wird: (3%ISR) = (25%-Stauchlast)/(3%-Stauchlast) (1)(wobei die "25%-Stauchlast" eine Last angibt, bei der die Dicke beim Belasten mit einer Druckplatte, die einen Durchmesser von 60 mm hat, um 25% komprimiert wird, und die "3%-Stauchlast" eine Last angibt, bei der die Dicke beim Belasten mit der Druckplatte um 3% komprimiert wird).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Sitzpolster (nachfolgend einfach "Polsterelement oder Polsterung" genannt) für Automobile, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und 2.

Ein herkömmliches, aus einem Polyurethanschaum etc. hergestelltes Sitzpolster tendiert generell dazu, zu weich zu sein. Anfangs ist das Polsterelement zum Daraufsitzen bequem, aber ein von unten verursachtes Druckgefühl und ein Rüttelgefühl sind groß und bei anhaltenden Langstreckenfahrten können Taubheit in den Beinen und starke Müdigkeitsgefühle auftreten, die zum Problem geworden sind.

Um diese Probleme zu lösen, wurden Polsterelemente eingesetzt, die auf der Oberfläche eines Schaumstoffes mit hoher Rückprallelastizität eine Randschicht mit einer Dicke von etwa 15 bis 20 mm aufgeklebt haben. Demnach hat ein solches Polsterelement wegen seiner weichen Oberfläche und dem bis zu einem gewissen Grade elastischen Inneren, den Vorteil, daß das Polsterelement bequem zum Daraufsitzen ist und auch bei Langstreckenfahrten kaum Ermüdungsgefühle verursacht.

Bei solchen Polsterelementen mit einer Doppelschichtstruktur besteht jedoch das Problem, daß bei der Produktion solcher Elemente ein zusätzlicher Klebeprozeß notwendig ist, wodurch die Kosten erhöht werden und zusätzlich die Gestaltungsmöglichkeiten klein sind.

DE 197 46 413 A1 beschreibt die Verwendung von Schaumstoffen für ein stoßabsorbierendes Kopfelement, das allerdings gerade keine hohe Rückprallelastizität aufweisen soll.

DE 40 40 023 A1 und EP 0 428 258 B1 betreffen die Herstellung von Polyurethanschaumstoffen.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen Umstände gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Polsterelement zu ermögli chen, das bequem zum Daraufsitzen ist, weil sich die Oberfläche weich anfühlt, das auch bei Langstreckenfahrten kaum Ermüdungsgefühle verursacht, das zu niedrigen Kosten produziert werden kann, da eine Doppelschichtstruktur nicht notwendig ist und das eine große Gestaltungsvielfalt erlaubt.

Mittel zum Lösen des Problems

Die oben beschriebenen Probleme werden durch den Gegenstand der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Danach wird für das Sitzpolster für Automobile nach Anspruch 1 und 2 als Schaum mit hoher Rückprallelastizität ein Polyurethanschaum eingesetzt, der mit einem Isocyanat, das Diphenylmethandiisocyanat als Hauptbestandteil und Tolylendiisocyanat in einem Verhältnis von weniger als 10% enthält, hergestellt ist.

Ein Polsterelement A der vorliegenden Erfindung bildet einen Vordersitz oder einen Rücksitz für Automobile, wie z.B. in 1 gezeigt. Dabei ist der Sitzflächenbereich teilweise oder komplett aus einem Schaumstoff mit hoher Rückprallelastizität hergestellt. Mit einem Schaumstoff mit hoher Rückprallelastizität ist bei der vorliegenden Erfindung ein hochelastischer Schaum gemeint, d.h. ein Schaum, der eine Kern-Rückprallelastizität von mindestens 50% aufweist. Die Kern-Rückprallelastizität wird nach folgendem Verfahren bestimmt:
Ein 30 mm starkes Prüfstück wird aus dem Kernbereich des Schaumstoffs entnommen, mit der Handfläche zehnmal auf etwa 75% der ursprünglichen Stärke zusammengedrückt, danach ruht das Prüfstück für mindestens eine Minute. Dann wird das Prüfstück auf eine horizontale Unterlage gelegt, ein harter Ball (Durchmesser: ca. 16 mm, Gewicht: 16,29 g) wird aus einer Höhe von 460 mm über dem Prüfstück auf dieses fallengelassen und die maximale senkrechte Rückprallhöhe D₁ wird bei dem Versuch gemessen. Nach der folgenden Gleichung (3) wird die Rückprallelastizität R (%) berechnet. R = (D1/D0) × 100 (3)(D₀ ist die freie Fallhöhe des harten Balls (mm) und D₁ ist die maximale senkrechte Rückprallhöhe (mm).) Zusätzlich bezeichnet in 1 die Ziffer 2 einen Außenbezug, der aus einem Kunstharzmaterial, etc., hergestellt ist, und die Bezugszeichen 4 und 5 bezeichnen quer verlaufende Einschnitte in der Sitzoberfläche 1.
Zusätzlich wird bei erfindungsgemäßen Sitzpolstern für Automobile der Sitzflächenbereich 1 mit einer Druckplatte mit einem Durchmesser von 60 mm zusammengedrückt und der 3%ISR-Wert nach der oben beschriebenen Gleichung (1) berechnet, der mindestens ca. 6 beträgt, oder der 5%ISR-Wert wird nach der oben beschriebenen Gleichung (2) berechnet, der mindestens ca. 4 beträgt.
Mit dem Einstellen des 3%ISR-Wertes oder des 5%ISR-Wertes in dem oben beschriebenen Bereich wird ein Sitzpolster ermöglicht, auf dem man komfortabel sitzen kann, weil die Oberfläche ein weiches Sitzgefühl vermittelt und das auch bei Langstreckenfahrten kaum Taubheit oder Ermüdungsgefühle verursacht.
Es wird vermutet, daß aus folgenden Gründen Taubheit oder Ermüdungsgefühle kaum auftreten:

i. Bei einer herkömmlichen Polsterung entsteht ein starker (Sitz)-Druck beim Fahrer oder Mitfahrer in einem großen Bereich vom Gesäß bis zum Oberschenkel. Bei erfindungsgemäßen Sitzpolstern wird der Schwerpunkt in einem kleinen Bereich unter dem Sitzbeinhöcker eingelastet und es tritt kein starker (Sitz)-Druck in einem großen Bereich auf.
ii. Bei einem herkömmlichen Polsterelement sind wegen der langsamen Dämpfung und der hohen Resonanzverstärkung das Hochdrückgefühl und Rüttelgefühl groß und daher, als Ergebnis der Kraftanstrengung, die zum Halten des Körpers in seiner normalen Position aufgebracht werden muß, werden die physischen Kräfte erschöpft und Fahrer oder Mitfahrer ermüden. Bei einem erfindungsgemäßen Sitzpolster ist jedoch die Dämpfung schnell und die Resonanzverstärkung niedrig, und die bei her kömmlichen Produkten auftretenden oben beschriebenen Probleme sowie die starke Erschöpfung der physischen Kräfte treten nicht auf.

Für die hohe Rückprallelastizität der erfindungsgemäßen Polsterung ist ein Polyurethanschaum geeignet, der aus einem Isocyanat und einer aktiven Wasserstoffverbindung wie Polyol, Wasser usw. synthetisiert ist.
Vorzugsweise besteht das Isocyanat hauptsächlich aus MDI (4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat oder 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat), es kann jedoch TDI (Tolylendiisocynat) mit einem Anteil von weniger als 10% an der gesamten Isocyanatkomponente enthalten sein. Zusätzlich enthält das MDI für die vorliegende Spezifikation vorzugsweise sowohl reines (monomeres) MDI und rohes (polymeres) MDI.
Es gibt keine spezielle Beschränkung hinsichtlich des Polyoltyps und EP3028, EP3033, EP828, POP3128, POP3428, POP3628 (Herstellung durch Mitsui Chemicals, Inc.) usw. können verwendet werden.
An anderen Bestandteilen als die oben beschriebenen Bestandteile, die zur Herstellung von Polyurethanschaum eingesetzt werden, können ein Vernetzungsmittel, ein Schaumkontrollmittel, ein Katalysator usw., eingesetzt werden, die üblicherweise verwendet werden, und hinsichtlich des Typs bestehen keine Einschränkungen.
Beispiele für Vernetzungsmittel schließen Triäthanolamine, Diäthanolamine usw. ein. Beispiele für Schaumkontrollmittel schließen SF-2962, SRX-274C, 2969T (hergestellt durch Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.) usw. ein Beispiele des Katalysators enthalten Dabco 33LV (hergestellt von Mitsui Air Product Co.), Toyocat ET, SPF2, MR (hergestellt von TOSOH CORPORATION), usw. ein.
Darüber hinaus können, falls erforderlich, andere Additive wie Wasser, ein Farbstoff, ein Flammhemmer usw., ordnungsgemäß verwendet werden.
Beispiele des Flammhemmers schließen CR530, CR505 (hergestellt von Daihachi Chemical Industry Co., Ltd.) usw. ein.
Es gibt keine besondere Einschränkung hinsichtlich der Produktionsmethode für die erfindungsgemäße Polsterung, beispielsweise kann man eine solche Polsterung leicht herstellen, indem man die oben beschriebenen Bestandteile in bestimmten Verhältnissen mischt und nach dem gleichförmigen Mischen die Mischung in eine Form gibt und sie anschließend schäumt und aushärtet.
Zusätzlich kann, im Fall des Einbringens der Mischung in eine Form, vorher ein Hilfsmaterial wie eine Rückflächenverstärkung, in die Form gelegt werden und die Mischung dann zusammen mit einem solchen Hilfsmaterial geformt werden. Es gibt keine besondere Einschränkung hinsichtlich der Rückflächenverstärkung, aber ein Propylennetz, usw. ist dazu geeignet.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele genauer beschrieben, sie ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
1. Herstellung der Polsterung:
Die in untenstehender Tabelle 1 aufgeführten Bestandteile wurden in den in der Tabelle beschriebenen Verhältnissen gemischt und nach dem gleichförmigen Mischen wurde die Mischung in eine Form eingebracht, mit anschließendem Schäumen und Aushärten, um ein geformtes Produkt mit Seitenflächenformen gemäß 2 und 3 zu erhalten. In diesem Fall war vorher eine Rückflächenverstärkung in die Form eingelegt und die Mischung wurde zusammen mit der Rückseitenverstärkung eingeformt. In Beispiel 1, bzw. Vergleichsbeispiel 1 wurde als Rückflächenverstärkung ein aus Polypropylen hergestelltes Netz (Nisseki Conwed Net, hergestellt durch Nisseki Goju Seihin K.K.) verwendet und in Beispiel 2 bzw. Ver gleichsbeispiel 2 wurden Urethanfasern (Espansione, hergestellt von Kanebo, Ltd.) verwendet.
Zusätzlich zeigt 2 eine Seitenansicht einer Schnittebene durch die Mitte der Polsterung und 3(a) bis (c) zeigen Schnittansichten entlang der Linien a bis c aus 2. Linie a verläuft durch den Hüftpunkt, wo eine Vertiefung mit einem Durchmesser von ca. 15 mm vorgesehen ist.
In 2 verläuft jede der mit den Zahlen 4 und 5 bezeichneten hängenden Einschnitte in lateraler Richtung des Sitzpolsters und lotrecht bei eingebautem Sitzpolster. Die Winkel θ, die zwischen den Einschnitten und der Oberflächensenkrechten des Sitzpolsters betragen jeweils 12,6°. Zusätzlich beträgt die Tiefe jedes Einschnitts 40 mm und der Abstand d zwischen zwei Einschnitten beträgt 148 mm.
Aus 3 sind die Werte von α, β und γ zu entnehmen, nämlich α = 65 mm, β = 80 mm und γ = 40 mm. Weiterhin beträgt der Abstand zwischen der Linie a und der Linie b 150 mm und der Abstand zwischen der Linie b und der Linie c 100 mm.
Tabelle 1
2. Messung des 3%ISR-Wertes und des 5%ISR-Wertes:
Der 3%ISR-Wert und der 5%ISR-Wert im Sitzflächenbereich des geformten Erzeugnisses, wurden im Sitzflächenbereich in einem flachen Abschnitt zwischen der Linie a und der Linie c aus 2 gemessen, in dem kein Einschnitt vorhanden war.
Die Messung wurde unter Verwendung einer Scheibe mit einem Durchmesser von 60 mm und einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 100 mm/min mit einem von Schimadzu Corporation hergestellten Autographen durchgeführt.
Die Ergebnisse sind zusammen mit der Ausgangsstärke der gemessenen Probe in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 gezeigt, beträgt für die Polsterungen der Beispiele 1 und 2 der 3% ISR-Wert ca. 6 oder mehr und der 5% ISR-Wert ca. 4 oder mehr, die Polsterungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 erfüllen die Anforderungen jedoch nicht.
Zusätzlich ist aus diesen Ergebnissen erkennbar, daß für erfindungsgemäße Polsterungen beide Materialien, nämlich das feste, wie das in Beispiel 1 verwendete Polypropylennetz und das weiche, wie die in Beispiel 2 verwendete Urethanfasern, verwendet werden können, wobei bei Verwendung des festen Materials die Eigenschaften der vorliegenden Erfindung deutlicher hervortreten.
3. Messung der Last-Biegekurve:
Die Last-Biegekurve im Sitzflächenbereich der Polsterung aus Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 wurden mit der Linie a (Hüftpunkt) aus 2 als Mittellinie gemessen. Die Ausgangsstärke der gemessenen Probe betrug 64,2 mm in der Probe aus Beispiel 1 und 66,1 mm in der Probe aus Vergleichsbeispiel 1.
Die Messung wurde unter Verwendung einer Scheibe mit einem Durchmesser von 200 mm und einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 100 mm/min mit einem von Schimadzu hergestellten Autographen durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in 4 und 5 dargestellt. Aus den Ergebnissen ist erkennbar, daß im Polsterung aus Beispiel 1 im Vergleich mit dem Polsterung aus Vergleichsbeispiel 1 die Oberfläche weich und das Hochdrückgefühl beim Entlasten klein (das Paßgefühl groß) ist.
4. Messung der Körperdruckverteilung:
Ein Druckfühlersitz (BIG-MAT 2000, Handelsname, von NITTA CORPORATION hergestellt) wurde auf jeder Polsterung aus Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 plaziert, eine 175 cm große und 65 kg schwere Versuchsperson setzt sich auf den Sitz und die Körperdruckverteilung wurde gemessen.
Die Ergebnisse sind in 6 und 7 zu sehen. Die Erfassungspunkte 1 bis 5 in den Figuren zeigen, daß höhere Werte höheren Belasten entsprechen.
Genauer betrachtet, zeigt 6, daß im Bereich des Erfassungspunktes 1 Drücke mit einem Mindestwert von ca. 6 (Einheit: g/cm², wie im Folgenden), einem Maximalwert von ca. 59 und einem Medianwert von ca. 34 aufgenommen wurden; im Bereich von Meßpunkt 2 wurden Drücke mit einem Mindestwert von ca. 59, einem Maximalwert von ca. 110 und einem Medianwert von ca. 85 aufgenommen; im Bereich von Meßpunkt 3 wurden Drücke mit einem Minimalwert von ca. 110 und einem Maximalwert von ca. 136 aufgenommen; im Bereich von Meßpunkt 4 wurden Drücke mit einem Medianwert von ca. 136 aufgenommen; und im Bereich von Meßpunkt 5 wurde ein Druck mit einem Medianwert von ca. 161 aufgenommen.
Zusätzlich zeigt 7, daß im Bereich von Erfassungspunkt 1 Drücke mit einem Minimalwert von ca. 9, einem Maximalwert von ca. 59 und dem Medianwert von ca. 34 aufgenommen wurden; im Bereich von Erfassungspunkt 2 wurden Drücke mit einem Mindestwert von ca. 59, dem Maximalwert von ca. 109 und dem Medianwert von ca. 84 aufgenommen; im Bereich von Erfassungspunkt 3 wurden Drücke mit dem Mindestwert von ca. 109 und dem Maximalwert von ca. 134 aufgenommen; im Bereich von Erfassungspunkt 4 wurden Drücke mit dem Medianwert von ca. 134 aufgenommen; und im Bereich von Erfassungspunkt 5 wurden Drücke mit dem Medianwert von ca. 159 aufgenommen.
Aus diesen Ergebnissen ist erkennbar, daß im Falle der Polsterung von Vergleichsbeispiel 1 bei der Versuchsperson ein starker Druck in einem großen Bereich vom Gesäß bis zum Oberschenkel auftrat, aber im Falle der Polsterung aus Beispiel 1 der Schwerpunkt in. einem engen Bereich unter dem Sitzbeinhöcker eingelastet wurde und der starke Druck in dem großen Bereich, wie im Falle der Polsterung aus Vergleichsbeispiel 1, nicht auftrat.
5. Vibrationstest:
Ein erzwungener Vibrationstest wurde unter Verwendung einer Sitzpolster-Vibrationstestmaschine, Typ C-1002DL, hergestellt von Ito Seiki K.K., an den Polsterungen aus Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 unter folgenden Bedingungen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigt 8 und 9.

Druckplatte: JM50 Hüfttyp

Last: 50 kg (490 N)

Amplitude: ± 2,5 mm

Frequenz: 1 bis 10 Hz
Aus diesen Ergebnissen ist erkennbar, daß beim Polsterung aus Beispiel 1 die Dämpfung langsam und die Resonanzverstärkung klein im Vergleich zum Polsterung aus dem Vergleichsbeispiel 1 ist. Zusätzlich bedeutet dieses Ergebnis, daß beim Polsterung von Beispiel 1 das Rüttelgefühl beim tatsächlichen Fahren klein ist und daß die Polsterung kaum Ermüdungsgefühle verursacht.
Wirkungen der Erfindung
Nach der vorliegenden Erfindung ist eine Polsterung verfügbar, die bequem zum Daraufsitzen ist, weil die Oberfläche ein weiches Gefühl vermittelt und die kaum ein Ermüdungsgefühl erzeugt.
Weitere Vorteile liegen darin, daß die erfindungsgemäße Polsterung niedrige Kosten verursacht und eine große Gestaltungsfreiheit erlaubt, da das erfindungsgemäße Polsterung keinen Doppelschichtaufbau mit einer Randschicht erfordert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt in einer Schrägansicht ein Beispiel eines Sitzes für Automobile, in dem eine Polsterung der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
2 ist eine Längsschnittansicht durch die Mittellinie der Polsterelemente, die für die Beispiele und Vergleichsbeispiele hergestellt sind,
3 ist eine laterale Querschnittsansicht entlang der Linie a, b und c aus 2,
4 zeigt die Last-Biegekurve des Polsterelements aus Beispiel 1,
5 zeigt die Last-Biegekurve des Polsterelements aus dem Vergleichsbeispiel 1,
6 zeigt die Körperlastverteilung des Polsterelements aus Beispiel 1,
7 zeigt die Körperdruckverteilung von Vergleichsbeispiel 1,
8 zeigt das Ergebnis des Vibrationseigenschaften-Tests des Polsterelements aus Beispiel 1,
9 zeigt das Ergebnis des Vibrationseigenschaften-Tests des Polsterelements aus dem Vergleichsbeispiel 1.

A:: Sitzpolster für Automobile
1:: Sitzflächenbereich
2:: äußerer Bezug (Hülle)
3:: Vertiefung (Hüftpunkt)
4, 5:: hängende Einschnitt (Aussparung)

Claims

Sitzpolster für Automobile, bei dem der Sitzflächenbereich einen Polyurethanschaum mit hoher Rückprallelastizität enthält, der mit einem Isocyanat hergestellt ist, das Tolylendiisocyanat und Diphenylmethandiisocyanat enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzflächenbereich aus einer Ein-Schichtstruktur besteht, das Isocyanat Tolylendiisocyanat in einem Anteil von höchstens 10% und als Restanteil Diphenylmethandiisocyanat enthält, und der Schaum einen "3%ISR"-Wert von mindestens ca. 6 aufweist, der nach der folgenden Gleichung (1) aus einer "25%-Stauchlast" und einer "3%-Stauchlast", die im Sitzflächenbereich gemessen sind, berechnet wird: (3%ISR) = (25%-Stauchlast)/(3%-Stauchlast) (1)(wobei die "25%-Stauchlast" eine Last angibt, bei der die Dicke beim Belasten mit einer Druckplatte, die einen Durchmesser von 60 mm hat, um 25% komprimiert wird, und die "3%-Stauchlast" eine Last angibt, bei der die Dicke beim Belasten mit der Druckplatte um 3% komprimiert wird).
Sitzpolster für Automobile, bei dem der Sitzflächenbereich einen Polyurethanschaum mit hoher Rückprallelastizität enthält, der mit einem Isocyanat hergestellt ist, das Toly lendiisocyanat und Diphenylmethandiisocyanat enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzflächenbereich aus einer Ein-Schichtstruktur besteht, das Isocyanat Tolylendiisocyanat in einem Anteil von höchstens 10% und als Restanteil Diphenylmethandiisocyanat enthält, und der Schaum einen "5%ISR Wert" von mindestens ca. 4 aufweist, der nach der folgenden Gleichung (2) aus einer "25%-Stauchlast" und einer "5%-Stauchlast", die im Sitzflächenbereich gemessen sind, berechnet wird: (5%ISR) = (25%-Stauchlast)/(5%-Stauchlast) (2)(wobei die "25%-Stauchlast" eine Last angibt, bei der die Dicke beim Belasten mit einer Druckplatte, die einen Durchmesser von 60 mm hat, um 25% komprimiert wird, und die "5%-Stauchlast" eine Last darstellt, bei der die Dicke beim Belasten mit einer Druckplatte um 5% komprimiert wird).