JP2003183972A

JP2003183972A - 立体網状構造体

Info

Publication number: JP2003183972A
Application number: JP2001383484A
Authority: JP
Inventors: Mikiya Hayashibara; 幹也林原; Hideo Isoda; 英夫磯田
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】嵩密度を低くでき、従来の網状構造体の圧縮回
復性の耐久性を改善でき、安価で汎用性の高いクッショ
ンなどの用途に好適な立体網状構造体を提供する。【解決手段】弾性率が３０〜４０００ＭＰａ、破断伸
度が２００〜６００％、３００％伸張回復率が２０％以
上の熱可塑性樹脂を主成分とする複数の連続線条が、ラ
ンダムなループをなして相互に交差し、該線条がそれぞ
れの交差点及び接点の少なくとも一部で接合されてなる
立体網状構造体であり、ＪＩＳＤ０２０５「自動車
部品の耐候性試験方法」による紫外線カーボンアーク灯
式耐光性試験後の圧縮残留ひずみ率が１２％以下である
ことを特徴とする立体網状構造体である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、寝具、座席シート
などのクッション材に好適な立体的な網状構造体に関
し、さらに詳しくは、耐光性や圧縮回復性に優れた網状
構造体に関するものである。

【０００２】

【従来技術】寝具、座席シートなどのクッション材は天
然素材を除きポリウレタン樹脂などを発泡硬化した発泡
体や熱可塑性樹脂の捲縮繊維を交絡したり、その交絡点
同士を熱接着した繊維集合体が汎用的に使用されてい
る。

【０００３】前者のポリウレタン発泡体は耐久性に優
れ、しかも、安価であることからクッション材として各
方面に使用されている。しかし、透湿透水性が悪く、蓄
熱し易いために蒸れ易く、表層材などに工夫が必要とな
る。また、熱硬化性樹脂であるためリサイクルが困難
で、破棄する場合、焼却すると炉を傷めたり、有毒ガス
が発生するなどの問題が有り、埋め立てることが一般で
きであったが、その埋め立て場所も少なくなるという問
題がある。一方、後者の繊維集合体は安価であり、しか
も、透湿透水性が良いので蒸れが発生し難く、また、熱
可塑性樹脂なので、リサイクルが容易である。また、焼
却破棄でも高熱や有毒ガスが発生しないので、今後の更
なる発展が期待できるが、ポリウレタン発泡体に対し
て、耐久性がやや劣る問題がある。

【０００４】この問題に対して、特開昭60-11352号公
報、特開昭61-141388号公報、特開昭61-141391号公報、
特開昭61-137732号公報のように捲縮していない単繊維
にゴム系、あるいは、架橋性ウレタンを接着点に付与し
たものであり、従来の繊維集合体に比べて回復性が改善
され、また、構造が粗いため、通気性も向上している。
しかし、単一組成でないため、リサイクル性に問題があ
る。

【０００５】上記に類似した単一組成のものとして特開
昭47-44839号公報、特開昭58-93270号公報、特開昭48-9
5760号公報などにポリオレフィンなどの汎用エンジニア
リングプラスチックと呼ばれる熱可塑性樹脂の曲がった
複数の線条が交互の融着により接点を形成した網状構造
体が挙げられる。これらは熱可塑性樹脂の弾性率が高い
ため、クッションとしては硬く、また、線条の外径を細
くする、あるいは、嵩密度を小さくするなどの構造の変
更を加えて柔らかくしても、樹脂の伸度が小さく、ま
た、回復性が小さいので、容易に硬さや厚さが低下する
という「へたり」を生じる。なお、塩化ビニール樹脂は
これらの欠点を充足し得るもであるが、燃焼時に有毒ガ
スが発生する問題がある。

【０００６】上記の問題に対して特開平07-068061号公
報などにソフトセグメントとして分子量３００〜５００
０のポリエ−テル系グリコ−ル、ポリエステル系グリコ
−ル、ポリカ−ボネ−ト系グリコ−ル等をブロック共重
合したポリエステル系エラストマ−、ポリアミド系エラ
ストマ−、ポリウレタン系エラストマ−などの熱可塑性
弾性樹脂（以下、熱可塑性エラストマー、あるいは、エ
ラストマーとも呼称する）の曲がった複数の線条が交互
の接合により接点を形成した網状構造体がある。このポ
リエステル系エラストマ−は耐熱性に優れ、寝具、座席
などのクッションに適用されつつある。しかし、このよ
うな熱可塑性弾性樹脂は、カバーや側地などに覆われて
使用される場合は特に問題はないが、直接に日光に曝さ
れる場合には、さらに圧縮回復性の耐久性を改善する必
要があり、また、嵩密度を低くし難く、高価であるなど
の問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
に、嵩密度を低くでき、従来の網状構造体の圧縮回復性
の耐久性を改善でき、安価で汎用性の高いクッションな
どの用途に好適な立体網状構造体を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、弾性率
が３０〜４０００ＭＰａ、破断伸度が２００〜６００
％、３００％伸張回復率が２０％以上の熱可塑性樹脂を
主成分とする複数の連続線条が、ランダムなループをな
して相互に交差し、該線条がそれぞれの交差点及び接点
の少なくとも一部で接合されてなる立体網状構造体であ
り、ＪＩＳＤ０２０５「自動車部品の耐候性試験方
法」による紫外線カーボンアーク灯式耐光性試験後の圧
縮残留ひずみ率が１２％以下であることを特徴とする立
体網状構造体である。

【０００９】本発明の第二は、前記の熱可塑性樹脂が炭
素数３のアルキレングリコールおよびテレフタル酸から
なるポリアルキレンテレフタレートであり、線条の線径
が０．２〜５ｍｍで、網状構造体の厚さが５ｍｍ以上、
嵩密度が５〜１００ｋｇ／ｍ³であることを特徴とする
第一に記載の立体網状構造体である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に用いる熱可塑性樹脂は一
般にエンジニアプラスチックと呼ばれるナイロン６、ナ
イロン６６に代表されるポリアミド系樹脂、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートに代表
されるポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピ
レンに代表されるポリオレフィン系樹脂であり、弾性率
３０〜４０００ＭＰａ、破断伸度２００〜６００％、３
００％伸張回復率２０％以上である。線条を形成する樹
脂の弾性率は、線条の径と連動した網状構造体の硬さよ
り決めるものであるが、弾性率は３０〜４０００ＭＰａ
が適度な硬さを得るのに適しており、５０〜３０００Ｍ
Ｐａが着床、着座などにおける体型保持性から好まし
く、低嵩密度網状構造体を設計する観点からは、６００
〜３０００ＭＰａが好ましく、更に好ましくは、１５０
０〜３０００ＭＰａである。

【００１１】このような物性を充たす特に好適な熱可塑
性樹脂としては、炭素数３のアルキレングリコールおよ
びテレフタル酸からなるポリアルキレンテレフタレート
樹脂が挙げられ、この樹脂を用いることにより、網状構
造体を低嵩密度で、かつ、本文記載の耐光試験後の繰返
圧縮残留ひずみが１２％以下にすることが可能であり、
さらには１０％以下にすることができ、耐へたり性の耐
久性に優れた立体網状構造体の提供をしやすくする。

【００１２】前記のポリアルキレンテレフタレート樹脂
としては、テレフタル酸を主たる酸成分とし、トリメチ
レングリコールを主たるグリコール成分とするポリエス
テルが挙げられる。また、テレフタル酸成分の一部を他
の二官能性カルボン酸成分で置き換えたポリエステル、
グリコール成分の一部を主成分以外の上記グリコールも
しくは他のジオール成分で置き換えたポリエステルなど
が挙げられる。ここで使用できるテレフタル酸以外の二
官能性カルボン酸としてはイソフタル酸、ナフタレンジ
カルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェノキシジ
カルボン酸、β−ヒドロキシエトキシ安息香酸、ｐ−オ
キシ安息香酸、アジピン酸、セバシン酸、１，４−シク
ロヘキサンジカルボン酸などの芳香族、脂肪族、脂環族
の二官能性カルボン酸が例示できる。

【００１３】また、上記のグリコール成分以外のジオー
ル成分としてはエチレングリコール、テトラメチレング
リコール、ネオペンチルグリコールビスフェノールＡ、
ビスフェノールＳなどの芳香族、脂肪族、脂環族のジオ
ール化合物やポリオキシアルキレングリコールなどが例
示できる。更に、ポリエステルが実質的に線上である範
囲でトリメリット酸、グリセリン、トリメチロールプロ
パン、ペンタエリスリトールなどのポリオールや５−ヒ
ドロキシイソフタル酸、３，５−ジヒドロキシ安息香酸
などの三官能以上のエステル形成基を有するモノマーを
使用することもできる。更に、上記の重合体または、共
重合体をブレンドすることも可能である。

【００１４】更には、ソフトセグメントとして分子量３
００〜５０００のポリエ−テル系グリコ−ル、ポリエス
テル系グリコ−ル、ポリカ−ボネ−ト系グリコ−ル等を
ブロック共重合したポリエステル系エラストマ−、ポリ
アミド系エラストマ−、ポリウレタン系エラストマ−な
どの熱可塑性弾性樹脂とのブレンド物も可能である。ま
た、スチレンブタジエンゴムのような架橋性を有するも
のを添加することも可能である。

【００１５】このような樹脂は網状構造体への適用に適
度な弾性率、破断伸度、３００％伸張回復率を有してお
り、しかも、安価であるので良い。なお、上記の樹脂へ
必要に応じて，酸化チタン，酸化アルミニウム，酸化ケ
イ素，酸化カルシウム，マイカ，金属微細粉，抗酸化
剤，難燃剤，帯電防止剤，紫外線吸収剤，吸湿剤など，
通常用いられる添加剤を配合しても良い。

【００１６】立体的な網状構造体で適度な変形に対する
回復性とその耐久性のためには、破断伸度２００〜６０
０％、３００％伸張回復率２０％以上が適しており、破
断伸度２００％未満、あるいは、３００％伸張回復率２
０％未満の場合、網状構造体が変形すると接点が外れ易
く、へたりを生じ、一方、破断伸度が６００％を越える
と適度な接点による拘束力が働かず、着床、着座などに
おける体型保持性が困難になる。

【００１７】網状構造体が適度なクッション性を発現す
るには、線条の線径０．２〜５ｍｍ、厚さが５ｍｍ以
上、嵩密度が５〜１００ｋｇ／ｍ³ とすることが好まし
く、できる限り低密度化する場合は、嵩密度は５〜５０
ｋｇ／ｍ³ とすることが好ましく、５〜３０ｋｇ／ｍ³
とすることがより好ましい。

【００１８】線条の線径が０．２ｍｍより小さいと適度
な硬さが得られず、また、線径が５ｍｍを越えると凹凸
感を感じてしまうため、線径０．４〜２．０ｍｍが好ま
しく、線径０．４〜１．２ｍｍ程度がより好ましい。な
お、線条の断面形状は丸や星形、矩形、轡十文字などの
異形も適用できる。また、風合いや適度な硬さや回復性
を付与するに当たり局所的に線条の線径や断面形状を変
えることも可能である。

【００１９】厚さはクッションとして適用する場合は、
少なくと５ｍｍ以上が必要である。単体で用いる場合、
１０ｍｍ以上が好ましく、１５ｍｍ以上がより好まし
い。但し、可搬性を考慮すると厚さ１００ｍｍ以下であ
ることが好ましい。なお、風合いや使用に当たり厚さや
形状を変えることも可能である。

【００２０】嵩密度は得られるクッション性や重量など
を考慮すると５〜１００ｋｇ／ｍ³ が良く、５ｋｇ／ｍ
³ 未満では網状構造が得られず、１００ｋｇ／ｍ³ を越
えると重量が大きく、クッション材としても硬くなりす
ぎ、可搬性も悪くなる。また、風合いや適度な硬さや回
復性を付与するに当たり局所的に嵩密度を変更すること
も可能である。

【００２１】なお、網状構造体の静的な圧縮弾性率は凡
そ下記の式（１）より求まるので、本式を用いてクッシ
ョン性を設計することが好ましい。

【００２２】

【数１】

【００２３】

【実施例】以下に本発明の実施例、ならびに、本文中、
及び、実施例中の評価方法について記述する。

【００２４】（１）融点（Ｔｍ）およびガラス転移点温
度（Ｔｇ）島津製作所社製ＴＡ５０、ＤＳＣ５０型示差熱分析計に
て昇温速度２０℃／分で測定した吸発熱曲線から融点及
びガラス転移点温度を求めた。

【００２５】（２）固有粘度（ＩＶ：ｄｌ／ｇ）フェノール／テトラクロロエタン＝６／４（質量比、溶
解時８０℃）溶媒にポリマーを熔解し、ウベローデ粘度
管（測定時３０℃）を使用した落下時間をブランク溶液
の落下時間で除した値についてポリマー濃度を変化さ
せ、ポリマー濃度が０となる値を固有粘度として求め
た。

【００２６】（３）弾性率と破断伸度ＪＩＳＫ７１１３「プラスチックの引張試験方法」
に準拠し、２号形試験片（変形速度１００％）により弾
性率と破断伸度を求めた。

【００２７】（４）３００％伸張回復率ＪＩＳＫ７１１３「プラスチックの引張試験方法」
に準拠し、２号形試験片（変形速度１００％）で伸度３
００％を付与後に伸度０％に戻し、２分間経過後に伸張
した際に、再び応力が発現する伸度を伸度３００％から
差し引き、その値を伸度３００％で除した値を百分率で
示したもの。

【００２８】（５）網状構造体の線条の線径線条の線経を押し潰さないように留意してノギスで計測
した。

【００２９】（６）耐光試験ＪＩＳＤ０２０５「自動車部品の耐候性試験方法」
の紫外線カーボンアーク灯式耐光性試験に準じ、下記の
条件で行なった。

【００３０】（７）繊維集合体の各物性ＪＩＳＫ６４００「軟質ウレタンフォーム試験方
法」に準拠し、繊維集合体の厚さ、嵩密度、ならびに、
厚さ２５％の変形時応力を硬さとして、また、繰返圧縮
残留ひずみ（％）：Ａ法（以下、残ひずみ）とその試料
に関する硬さの低下率（以下、硬さ低下率％）を耐久性
として求めた。

【００３１】（８）座り心地 □４００ｍｍに切断した網状構造体を東洋紡績社製ハイ
ムからなるポリエステルモケットで被った座布団を汎用
の事務イスに敷設し、３０℃ＲＨ７５％室内でパネラ−
を座らせ以下の評価をおこなった。硬さ感座った時の硬さの程度を定性的に評価した。硬い：− 普通：０柔らかい：＋反発感座った時、あるいは、座り直す時、あるいは、立ち上が
る時のクッションの追従性を定性的に評価した。強く感じる：− 適当：０弱く感じる：＋

【００３２】実施例１ポリトリメチレンテレフタレート（ＩＶ≒１．２ｄｌ／
ｇ、Ｔｍ≒２２５℃、Ｔｇ≒７５℃）を溶融状態（樹脂
温度約２４５℃）で複数のオリフィス（孔径φ１ｍｍ、
孔間ピッチ６ｍｍ−千鳥配列、厚さ方向１３列、幅方向
１７０／１７１列）より単孔１．０ｇ／分で鉛直方向に
吐出させて複数の溶融状態の線条をオリフィス鉛直下に
配された冷却水上で線条の線速度より充分遅く引取るこ
とによって螺旋を形成させた。なお、冷却水を配した所
には幅１５０ｃｍの平行な一対のステンレス製エンドレ
スネットの引取り機構を設けており、この引取り機構に
より螺旋の線条が溶融状体で交互に融着させて後、冷却
することで厚さ５ｃｍ、幅１００ｃｍ、そして、切断に
より長さ１００ｃｍ、嵩密度１５ｋｇ／ｍ³ の立体的な
網状構造物を得た。

【００３３】実施例２ポリブチレンテレフタレート（ＩＶ≒１．０ｄｌ／ｇ、
Ｔｍ≒２２５℃、Ｔｇ≒２５℃）にジメチルテレフタレ
ートと１，４−ブタンジオールおよび数平均分子量約１
０００のポリ（テトラメチレン）グリコールに少量の触
媒、抗酸化剤を添加し、常法によりエステル交換反応を
行わせた後、昇温減圧下で縮重合させて得たポリブチレ
ンテレフタレート／ポリ（テトラメチレン）グリコール
≒７５重量％／２５重量％の熱可塑性弾性樹脂（ＩＶ≒
２．１ｄｌ／ｇ、Ｔｍ≒２１０℃）を６０質量％、ポリ
トリメチレンテレフタレート（ＩＶ≒１．２ｄｌ／ｇ、
Ｔｍ≒２２５℃、Ｔｇ≒７５℃）に溶融混合した樹脂
（混合樹脂１）を使用すること、また、得られた網状構
造体に１２０℃、１０分間の熱処理を施すこと、以外は
同じ方法で厚さ５ｃｍ、幅１００ｃｍ、切断による長さ
１００ｃｍ、嵩密度８０ｋｇ／ｍ³の立体的な網状構造
物である。

【００３４】実施例３ポリエチレンテレフタレート（ＩＶ≒０．８ｄｌ／ｇ、
Ｔｍ≒２５５℃、Ｔｇ≒７５℃）にジメチルナフタレー
トと１，４−ブタンジオールおよび数平均分子量約１０
００のポリ（テトラメチレン）グリコールに少量の触
媒、抗酸化剤を添加し、常法によりエステル交換反応を
行わせた後、昇温減圧下で縮重合させて得たポリブチレ
ンテレフタレート／ポリ（テトラメチレン）グリコール
≒７５重量％／２５重量％の熱可塑性弾性樹脂（ＩＶ≒
２．１ｄｌ／ｇ、Ｔｍ≒２１０℃）を６０質量％、ポリ
トリメチレンテレフタレート（ＩＶ≒１．２ｄｌ／ｇ、
Ｔｍ≒２２５℃、Ｔｇ≒７５℃）に溶融混合した樹脂
（混合樹脂２）を使用すること、２７０℃で溶融状態に
すること、また、得られた網状構造体に１２０℃、１０
分間の熱処理を施すこと、以外は同じ方法で厚さ５ｃ
ｍ、幅１００ｃｍ、切断による長さ１００ｃｍ、嵩密度
７５ｋｇ／ｍ³の網状構造物を得た。

【００３５】

【比較例１】ジメチルテレフタレートと１，４−ブタン
ジオールおよび数平均分子量約１０００のポリ（テトラ
メチレン）グリコールに少量の触媒、抗酸化剤を添加
し、常法によりエステル交換反応を行わせた後、昇温減
圧下で縮重合させて得たポリブチレンテレフタレート／
ポリ（テトラメチレン）グリコール≒８５重量％／１５
重量％の熱可塑性弾性樹脂（ＩＶ≒２．１ｄｌ／ｇ、Ｔ
ｍ≒２２０℃）であること、また、得られた網状構造体
に１２０℃、１０分間の熱処理を施すこと、以外は同じ
方法で厚さ５ｃｍ、幅１００ｃｍ、切断による長さ１０
０ｃｍの嵩密度８０ｋｇ／ｍ³の網状構造物を得た。

【００３６】比較例２ポリブチレンテレフタレート（ＩＶ≒１．０ｄｌ／ｇ、
Ｔｍ≒２２５℃、Ｔｇ≒２５℃）を２４０℃で溶融状態
にすること以外は同じ方法で厚さ５ｃｍ、幅１００ｃ
ｍ、切断による長さ１００ｃｍの嵩密度１５ｋｇ／ｍ³
の網状構造物を得た。

【００３７】比較例３ポリエチレンテレフタレート（ＩＶ≒０．８ｄｌ／ｇ、
Ｔｍ≒２５５℃、Ｔｇ≒７５℃）を２７０℃で溶融状態
にすること以外は同じ方法で厚さ５ｃｍ、幅１００ｃ
ｍ、切断による長さ１００ｃｍの嵩密度１５ｋｇ／ｍ³
の網状構造物を得た。

【００３８】下記に記載する実施例１〜３ならびに比較
例１〜３で得た試料に関する評価結果を表１に記載す
る。

【００３９】

【表１】

【００４０】硬さはクッション性能の基本的な値で、寝
具などでは２００Ｎ／φ２００ｍｍ程度、座席用などは
１００〜６００Ｎ／φ２００、緩衝材や敷物用などは１
００〜８００Ｎ／φ２００ｍｍが目処で、厚さにもよる
が、座り心地の硬さに凡そ、反映される。

【００４１】残留ひずみと硬さ低下は長期間使用する
と、次第に厚さ、硬さが低下したりすると云う「へた
り」を示すもので残留ひずみは単純に増加し、硬さ低下
率は増加の後、完全に押し潰されると減少する。なお、
実施例１ならびに比較例１〜３の厚さと硬さは共に低下
し、「へたり」が生じているが実施例１〜３と比較例１
が同程度の「へたり」であるのに対して、比較例２と比
較例３は「へたり」が大きいことを示している。

【００４２】反発感は着座した状態で体を動かす時のク
ッションの追従性を示すもので、樹脂の回復性が大きい
方がよく追従する。なお、実施例１〜３と比較例１が同
程度の反発感であるのに対して、比較例２と比較例３は
反発感が弱いことを示している。

【００４３】これらの結果をまとめると、以下のように
なる。実施例１は適度な弾性率と回復性を有した樹脂を
使用しているため、小さい嵩密度で適度な硬さと回復性
を有したクッション特性が得られ、しかも、耐光性に優
れている。

【００４４】実施例２と３は、樹脂の弾性率が小さいた
め嵩密度が大きくなる。しかし、適度な回復性を有した
クッション特性が得られ、しかも、耐光性に優れてい
る。

【００４５】比較例１は熱可塑性弾性樹脂のみを使用し
た網状構造体である。実施例に対して、樹脂の弾性率が
小さいため嵩密度が大きくなるが、適度な回復性を有し
たクッション特性が得られる。しかし、耐光性に問題が
ある。

【００４６】比較例２と３は適度な弾性率は有するが、
回復性に劣る樹脂を使用した網状構造体である。そのた
め、適度な硬さは有するが回復性に問題がある。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、嵩密度を低くでき、従
来の網状構造体の圧縮回復性の耐久性を改善でき、安価
で汎用性の高いクッションなどの用途に好適な立体網状
構造体を提供することができ、クッション用途以外に
も、水切り材、植物の根を支える材料などの産業資材や
衝撃緩衝材などの工業資材などへの適用も充分に可能で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弾性率が３０〜４０００ＭＰａ、破断伸
度が２００〜６００％、３００％伸張回復率が２０％以
上の熱可塑性樹脂を主成分とする複数の連続線条が、ラ
ンダムなループをなして相互に交差し、該線条がそれぞ
れの交差点及び接点の少なくとも一部で接合されてなる
立体網状構造体であり、ＪＩＳＤ０２０５「自動車
部品の耐候性試験方法」による紫外線カーボンアーク灯
式耐光性試験後の圧縮残留ひずみ率が１２％以下である
ことを特徴とする立体網状構造体。
【請求項２】前記の熱可塑性樹脂が炭素数３のアルキ
レングリコールおよびテレフタル酸からなるポリアルキ
レンテレフタレートであり、線条の線径が０．２〜５ｍ
ｍで、網状構造体の厚さが５ｍｍ以上、嵩密度が５〜１
００ｋｇ／ｍ³であることを特徴とする請求項１に記載
の立体網状構造体。