JP2005334633A

JP2005334633A - 中芯材及びその製造方法

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Publication number: JP2005334633A
Application number: JP2005132783A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kuga; 茂夫久我; Katsu Takatsudo; 活高津戸; Takahiro Tanaka; 孝博田中
Original assignee: Toyo Quality One Corp
Current assignee: Toyo Quality One Corp
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】本発明は、特別な原料系を使用することなく、通気性と吸水性を併せ持つ中芯材及びその製造方法を得ることを課題とする。
【解決手段】ポリウレタンフォームを少なくとも素材の一つとして含み、少なくとも２種類の圧縮率の異なる部分からなり、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とが規則的に配置されていることを特徴とする中芯材。
【選択図】なし

Description

本発明は、特別な原料系を使用することなく、通気性と吸水性を併せ持つ中芯材及びその製造方法に関する。

周知の如く、発泡樹脂製品や不織布等からなる中芯材は様々な用途に使用されている。中でも、ポリウレタンフォームは、クッション性・加工成形性にも優れており、他の素材に比べて安価であるため、よく用いられている。例えば、寝具においては、中芯材の上下両面に綿、側布地を用いて製造した布団やマットレスが知られ、座席シートの表皮材の一部として、また各種緩衝材としてヘルメットや帽子、靴の甲被材としても使用されている。このような中芯材に求められる性能として、クッション性の他に、ムレにくいこと，即ち通気性と吸水性を併せ持つことも求められている。これらの中芯材に用いられる発泡樹脂製品の吸水性を高めるために、原料系に吸水性樹脂を分散させたものも知られている。このような原料系に特殊な物質を使用した中芯材は、その物質の脱落の恐れがあり、また人体及び環境面など安全性への配慮が欠かせず、更には高価であるので、改善の余地があった。また、発泡樹脂製品を圧縮成形することで吸水性を向上させる技術が知られているが、圧縮成形されることで、通気性が損われることとなり、通気性と吸水性を兼ね備えた中芯材が求められていた。

従来、下記の特許文献１、２が知られている。
特開平７−３１３７５３号公報特開平８−３０２２１８号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、特別な原料系を使用することなく、通気性と吸水性を併せ持つ中芯材及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、ポリウレタンフォームを少なくとも素材の一つとして含み、少なくとも２種類の圧縮率の異なる部分からなり、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とが規則的に配置されていることを特徴とする中芯材である。

本発明に係る中芯材は、例えば下記の１）〜４）の方法（本発明方法）により製造されるが、これに限定されない。

１）ポリウレタンフォームブロックに凹凸加工を施した後、圧縮成形を行い、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とを規則的に形成する方法。
２）未圧縮シートと圧縮シート同士、あるいは圧縮率の異なるシート同士を、少なくとも２種類交互に積層かつ接着して積層体とした後、この積層体の積層方向に切断して、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とを規則的に形成する方法。

３）未圧縮あるいは低圧縮された第１ブロックに、該ブロックの厚み方向あるいは水平方向に貫通する開口穴を規則的に形成した後、前記開口穴に第１ブロックよりも圧縮率の大きい第２ブロックを挿入した後、前記ブロックの厚み方向あるいは水平方向に対して垂直に切断して、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とを規則的に形成する方法。

４）高圧縮されたポリウレタンフォームからなる第１ブロックに、該ブロックの厚み方向あるいは水平方向に開口穴を規則的に形成した後、前記開口穴に第１ブロックよりも圧縮率の小さいあるいは未圧縮の第２ブロックを挿入した後、前記ブロックの厚み方向あるいは水平方向に対して垂直に切断して、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とを規則的に形成する方法。

本発明によれば、特別な原料系を使用することなく、少なくとも２種類の圧縮率の異なる部分を規則的に配置することにより通気性と吸水性を併せ持つ中芯材及びその製造方法を提供できる。

以下、本発明について図面を参照して更に詳しく説明する。

本発明において、中芯材の素材としては、発泡樹脂製品、不織布、綿、ポリエステル綿など公知のものを単体あるいは複合体として用いてもよいが、成形性の自由度が高い観点からポリウレタンフォームを少なくとも素材の一つとして含むものがよい。特に、前記中芯材の圧縮部としてはポリウレタンフォームやポリビニルアルコールのようなフォーム体が使用可能である。

本発明においては、上述したように少なくとも２種類の圧縮率の異なる部分を規則的に配置する。本発明では、原則として圧縮部が吸水性を、未圧縮部が通気性を担う。圧縮部が吸水性能を保有するのは、ポリウレタンフォームなどのフォーム体を構成しているセル（微小な連続気泡）が圧縮されることにより、表層部のセルが更に微細化されることとなり、元の微小なセルの状態では低い吸水性しか有さないフォーム体も毛細管現象により吸水できるようになるからである。

この圧縮した部分においては、セルが圧縮されることにより表層部のセルが微細化し、空気の通路が狭められるため、未圧縮の部分と比べて通気性は減少する。しかし、本発明においては、特許請求の範囲に記載されているように、少なくとも２種類の圧縮率の異なる部分からなり、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とが規則的に配置されているため、この通気性の問題を解消することができる。即ち、高圧縮部では良好な吸水性を示し、低圧縮部では適度な吸水性と通気性を示し、未圧縮部では良好な通気性を示すので、前記高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とが規則的に配置された中芯材全体では、通気性が高く且つ良好な吸水性を示すことになる。

本発明において、前記圧縮率は特に限定されない。この理由は、素材によって原料系、密度、通気性などに違いがあり、各々吸水性を発現する圧縮率が異なるためである。なお、圧縮部、未圧縮部との間隔（例えば図１（Ｃ）のｍ，ｎ，ｌ）、どのような規則性をもたせて配置するかは適宜設定してよい。

本発明において、未圧縮部とは全く圧縮されていない部分を示し、この未圧縮部の圧縮率は０％である。また、中芯材は少なくとも２種類の圧縮率の異なる部分からなり、その組み合せとしては、例えば、高圧縮部と低圧縮部、高圧縮部と低圧縮部と未圧縮部、高圧縮部と中圧縮部と低圧縮部、高圧縮部と中圧縮部と低圧縮部と未圧縮部、圧縮部と未圧縮部のケースが挙げられる。

ここで、高圧縮，低圧縮とは具体的な圧縮率を指しているのではなく、あくまでも比較対象との高低を指しているにすぎない。つまり、２つの異なる圧縮率があった場合、圧縮率の高い方を高圧縮率と単に呼んでいるにすぎない。例えば、０％圧縮部、３％圧縮部、５％圧縮部、１０％圧縮部からなる中芯材があった場合、０％圧縮部＝未圧縮部、３％圧縮部＝低圧縮部、５％圧縮部＝中圧縮部、１０％圧縮部＝高圧縮部、と呼ぶ。

本発明において、「規則的」とは、高圧縮部と低圧縮部を例にとれば、例えば図６に示すように高圧縮部Ａと低圧縮部Ｂとが市松模様に規則正しく配置されているもの以外に、図１（Ｃ）に示すように高圧縮部が低圧縮部で囲まれた状態で高圧縮部が縦、横方向に略同じような間隔で配置されているもの等、どの領域をとっても高圧縮部と低圧縮部とが略同じような割合で配置されているものを意味するが、高圧縮部と低圧縮部は必ずしも同じ形状、大きさである必要はない。このことは、高圧縮部と低圧縮部のケースに限らず、高圧縮部、低圧縮部及び／又は未圧縮部を適宜組み合せたケースの場合も、上記と同様に適用される。

本発明に係る中芯材は、寝具、座席シート、表皮材、緩衝材のいずれかの製品用として用いることができる。

その際の中芯材の密度・硬さ・通気性などはその用途・使用環境に応じて適宜設定することができる。

次に、本発明に係る中芯材の製造方法について説明する。
第１の製造方法：
図１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。ここで、図１（Ａ）は凹凸加工の一例としてプロファイル加工されたポリウレタンフォームの断面図、図１（Ｂ）は前記ポリウレタンフォームを熱プレス成形した後の中芯材の断面図、図１（Ｃ）は同中芯材の平面図を示す。

まず、一定の厚さをもつポリウレタンフォーム（板状体）にプロファイル加工を施し、図１（Ａ）に示すように表面に高さが略同じで凸部１ａ、凹部１ｂが規則的に配置されたプロファイルシート１を得る。次に、このプロファイルシート１に、プレス後の厚みが凹部１ｂの高さと同じになるように圧縮成形の一例として熱プレス成形を行い、圧縮部２ａと未圧縮部２ｂとが規則的に配置された中芯材２を形成する（図１（Ｂ）、（Ｃ）参照）。なお、図１（Ｂ）中の符番３（斜線部分）は圧縮された（凸部分であった）箇所を示す。また、図１（Ｃ）は、圧縮された箇所３と未圧縮部２ｂが規則的に配置されている状態を示す。

なお、図１では、凹凸加工の一例として、なだらかな山状の凸部を有するプロファイル加工を挙げたが、本発明はこれに限定されない。他の例としては、従来公知の凹凸加工、例えば２次元カッターを用いて、図５に示すように角形状の凸部を持つ凹凸加工を施したものを用いてもよく、規則性についても何ら限定されない。また、圧縮成形についても、加熱板で常温の素材を圧縮する熱プレス成形を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、素材を例えばオーブンで加熱してから常温の圧縮板で圧縮成形する方法等、従来公知の圧縮成形を用いることができる。更に、素材に関しても前述のとおり、ポリウレタンフォームに限定されない。

ここで、第１の製造方法において、「圧縮成形」は、平板状に圧縮する場合に限らず、直接所望の３次元形状に成形してもよい。つまり、凹凸加工を施した例えばポリウレタンフォームを平板状に熱圧縮成形したものを寝具製品用の中芯材としてもよいし、あるいは凹凸加工を施された平板状素材を直接所望の座席形状となるように圧縮成形してもよい。

また、図１の製造方法では、表面に高さが略同じ凹部、凸部が規則的に配置されたブロックを用いた場合について述べたが、これに限らない。具体的には、例えば図２に示すように、高さが「高」、「中」、「低」の３種類の凸部１ａ，１ｃ，１ｄに分類され、これらの凸部が互に規則的に配置されている場合も含まれる。このようにすることにより、ブロックを圧縮成形した後に得られる中芯材には、高圧縮部と中圧縮部と低圧縮部、あるいは高圧縮部と低圧縮部と未圧縮部の部分が構成される。未圧縮部が存在するかどうかは、ブロックをどの厚みまで圧縮するかによって決定される。

第２の製造方法：
図３（Ａ）、（Ｂ）を参照する。ここで、図３（Ａ）は未圧縮シートと圧縮シートを２層づつ互い違いに積層、接着した状態の断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）を厚み方向（積層方向）に切断した状態の中芯材の断面図を示す。

まず、例えば未圧縮のシート１１ａ，１１ｂとこれらのシートよりも圧縮率の大きい高圧縮のシート１２ａ，１２ｂ同士を、交互に積層かつ接着して積層体１３とする（図３（Ａ）参照）。次に、この積層体１３の厚み方向（点線部分）に切断して、高圧縮部１４ａと未圧縮部１４ｂとを規則的に配置された中芯材１４を形成する（図３（Ｂ）参照）。なお、前記シートとしては、例えばポリウレタンフォーム、ポリビニルアルコールようなフォーム体や不織布、ポリエステル綿が挙げられる。

第２の製造方法において、互に積層するシートは上記のように互に圧縮率の異なるシートのみならず、未圧縮シートと圧縮シート同士を互に２種類以上交互に積層かつ接着してもよい。また、積層枚数も上記のように２枚づつに限らず、３枚以上交互に積層且つ接着してもよい。

第３の製造方法：
図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照する。ここで、図４（Ａ）は未圧縮の第１ブロック２１の厚み方向に開口穴２２を設けた状態の説明図、図４（Ｂ）は前記第１ブロック２１の開口穴２２に圧縮した第２ブロック２３を挿入した状態の説明図、図４（Ｃ）は図４（Ｂ）の状態からブロックの厚み方向に対して垂直方向（一点鎖線）に切断して得られた中芯材の断面図を示す。

まず、例えばポリエステル綿からなる未圧縮の第１ブロック２１に、該ブロック２１の厚み方向に開口穴２２を規則的に形成する（図４（Ａ）参照）。ここで、開口穴２２は貫通していてもいなくてもどちらでもよい。次に、前記開口穴２２に高圧縮したポリウレタンフォームブロック２３を挿入する（図４（Ｂ）参照）。つづいて、前記ブロックの厚み方向に対して垂直方向（一点鎖線）に切断して、高圧縮部（ウレタン）２４ａと未圧縮部（ポリエステル綿）２４ｂとを規則的に形成した中芯材２４を形成する（図４（Ｃ）参照）。

ここで、開口穴２２に挿入するブロック２３は開口穴２２と同じ寸法を有するものであってもよいし、少し大きいものを挿入することにより圧縮率を高めてもよい。また、ブロック２３が落ちないように、接着剤等公知の手段によりブロック２３を開口穴２２で第１ブロック２１に接着してもよい。

第３の製造方法において、図４では中芯材が未圧縮部と圧縮部からなる場合について述べたが、これに限らず、高圧縮部と低圧縮部、あるいは高圧縮部と中圧縮部と低圧縮部と未圧縮部からなる場合でもよい。また、第１ブロックが未圧縮で開口穴に圧縮第２ブロックを挿入する場合について述べたが、これとは逆に、第４の製造方法として高圧縮第１ブロックに開口穴を設け、この開口穴に未圧縮あるいは低圧縮の第２ブロックを挿入してもよい。

なお、第３・第４の製造方法として、第１ブロックの厚み方向に開口穴を形成する場合について説明したが、これに限らず、水平方向に開口穴を形成してもよい。

第５の製造方法：本発明においては、前述のような凹凸加工をすることなく、公知のモールド成形を用いて作製した凹凸が規則的に配置されたポリウレタンモールドフォームを用いてもよい。所望の凹凸を有する金型にポリウレタンフォーム原液を注入し、発泡させて得られたポリウレタンモールドフォームに圧縮成形を行うことにより、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とを規則的に形成することができる。

本発明の中芯材は良好な通気性と吸水性を併せ持っているので、編物や織物からなる布地等を備えることにより、寝具、座席シート、表皮材、緩衝材等の製品を構成することができる。寝具用としては、前述した布団やマットレスやベッドパット等の中芯材として、また枕等の寝具類や各種車輌用や家具用椅子等座席シート、あるいはチャイルドシートやベビーカー向けの表皮材用の中芯材として、あるいはヘルメットや帽子、靴の甲被材や、床材等の緩衝材用の中芯材として使用することができる。このとき、床材向け緩衝材においては、凸部高さと凹部高さを大きくし、凹部高さまで圧縮させないことで空間を多めに残すとよい。

本発明によれば、少なくとも２種類の圧縮率の異なる部分からなり、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とが規則的に配置した構成にすることにより、特別な原料系を使用することなく、素材の構成により通気性と吸水性を持つ中芯材を得ることができる。

以下、この発明の実施例について説明する。
本実施例は図１のようにして製造した場合を示す。ポリウレタンフォームとして、密度２５ｋｇ／ｍ^３、硬さ１００Ｎのポリウレタンフォーム（寸法：横１４００ｍｍ×縦２０００ｍｍ×高さ３４ｍｍ）を用いた。まず、前記ポリウレタンフォームをプロファイルリング加工機（品番：EP-11000ｘ80ｘT、ボイマー社製）を使用してプロファイル加工を行い、厚さ方向に２分割して上下対称で、図１（Ａ)に示すように一主面に凹部１ｂ（高さ：１４ｍｍ）、凸部１ａ（高さ：２０ｍｍ）を有したプロファイルシート１を作成した。次に、このプロファイルシート１を、熱プレス成形機を使用して圧力１００ＭＰａ，温度２３０℃、プレス時間６５秒で、スペーサー厚さ１４ｍｍ，８ｍｍ，４ｍｍを用いて圧縮成形を行った。これにより、図１（Ｂ）に示すように高圧縮部２ａ，低圧縮部２ｂが規則的に配置された中芯材を得た。なお、図１（Ｃ）において、符号ｍは隣接する圧縮された箇所３の中心間（縦方向）の間隔、符号ｎは隣接する圧縮された箇所３の中心間（横方向）の間隔、符号ｌ（エル）は隣接する圧縮された箇所３の中心間（斜め方向）の間隔を夫々示す。本実施例においては、ｍ＝２３ｍｍ、ｎ＝２８ｍｍ、ｌ＝２３ｍｍである。また、比較例としては、実施例に用いたのと同じポリウレタンフォーム（寸法：横１４００ｍｍ×縦２０００ｍｍ×高さ２０ｍｍ）を用い、実施例と同様の圧縮成形を行った。

下記表１は凸部１ａを基準として、下記表２はシート高さを基準として、圧縮率０％，３０％，６０％，８０％のときの、凸部の高さ及びシート高さ、通気性、及び高圧縮部２ａ、低圧縮部２ｂ及びシートの吸水性を示したものである。

表１、表２において、圧縮率、通気性、吸水性は下記のようにして求めた。
（圧縮率）：
圧縮率（％）＝（未圧縮時の凸部高さ−圧縮後の凸部高さ）（mm）／未圧縮時の凸部高さ（mm）×１００
なお、表１中の圧縮率は、未圧縮時点の凸部１ａを基準としている。

（通気性）：ＪＩＳＫ６４００：１９９７１3．Ａ法に準拠して測定した。但し、そのままのサンプル厚みで測定を行った。
（吸水性）：ピペットマン（商品名：Excel Tri Pette５−III、（株）硝英製作所）を用いて、２０μｌを滴下し、目視にて完全に吸収されるまでに要した時間（秒）を測定した。このとき、滴下は凸部側から（図１（Ｂ）の符番３の方向から）行った。

上記表１から明らかのように、上記実施例で得られた中芯材によれば、高圧縮部２ａと低圧縮部２ｂとが規則的に配置された中芯材全体で良好な通気性を保持している。即ち、同一の素材でありながら、実施例では高圧縮部だけでなく、低圧縮部及び／又は未圧縮部が配置されていることにより、圧縮率が８０％であっても、良好な通気性を維持しているのがわかる。その通気性の値は、平板のシート（比較例）を３０％圧縮させた時とほぼ同等の通気性を示している。吸水性については、未圧縮時と比較して、３０％圧縮させただけで劇的に吸水時間が早くなり、吸水性が大幅に向上していることが確認できた。
また、凹部高さを更に低く設定すれば、更に通気性が向上することは当業者でなくても容易に推測できるであろう。

このように、上記実施例に係る中芯材によれば、特別な原料系を使用することなく、優れた通気性、吸水性を併せ持つことが確認できた。即ち、高圧縮部２ａでは良好な吸水性を示し、未及び低圧縮部２ｂでは良好な通気性を示すので、前記高圧縮部２ａと未及び低圧縮部２ｂとが規則的に配置された中芯材全体では、通気性が高く且つ良好な吸水性を示すことになる。

なお、上記実施の形態では、第１の製造方法を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されない。また、上記実施の形態では、ポリウレタンフォームの密度、硬さ及び高圧縮部２ａと低圧縮部２ｂの規則性の間隔ｍ，ｎ，ｌや成形条件について任意の値に設定したものを用いた場合について述べたが、本発明はこれに限定されない。更に、必要に応じてその用途に適した使用環境下に耐え得る耐候性、耐熱性、抗菌性、引裂強さなどの特性値に優れた素材を適宜用いてもよい。

本発明に係る中芯材の製造方法の説明図。３つの異なる凸部高さを有する例の説明図。本発明に係る中芯材の別な製造方法の説明図。本発明に係る中芯材の更に別な製造方法の説明図。角形状を持つ凸部を持つ凹凸加工例の説明図。本発明の中芯材の一例として、高圧縮部と低圧縮部とが市松模様に配置されている場合の説明図。

符号の説明

１…プロファイルシート、１ａ，１ｃ，１ｄ…凸部、１ｂ…凹部、２，１４…中芯材、２ａ，１４ａ，２４ａ…高圧縮部、２ｂ，１４ｂ，２４ｂ…低圧縮部、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ…ポリウレタンフォームシート、２１…第１ブロック、２２…開口穴、２３…第２ブロック。

Claims

ポリウレタンフォームを少なくとも素材の一つとして含み、少なくとも２種類の圧縮率の異なる部分からなり、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とが規則的に配置されていることを特徴とする中芯材。
ポリウレタンフォームからなる中芯材の製造方法であり、ポリウレタンフォームブロックに凹凸加工を施した後、圧縮成形を行い、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とを規則的に形成することを特徴とする中芯材の製造方法。
ポリウレタンフォームを少なくとも素材の一つとして含む中芯材の製造方法であり、未圧縮シートと圧縮シート同士、あるいは圧縮率の異なるシート同士を、少なくとも２種類交互に積層かつ接着して積層体とした後、この積層体の積層方向に切断して、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とを規則的に形成することを特徴とする中芯材の製造方法。
ポリウレタンフォームを少なくとも素材の一つとして含み、少なくとも２種類の圧縮率の異なる部分を有する中芯材の製造方法であり、未圧縮あるいは低圧縮された第１ブロックに、該ブロックの厚み方向あるいは水平方向に開口穴を規則的に形成した後、前記開口穴に第１ブロックよりも圧縮率の大きい第２ブロックを挿入した後、前記ブロックの厚み方向あるいは水平方向に対して垂直に切断して、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とを規則的に形成することを特徴とする中芯材の製造方法。
ポリウレタンフォームを少なくとも素材の一つとして含み、少なくとも２種類の圧縮率の異なる部分を有する中芯材の製造方法であり、高圧縮されたポリウレタンフォームからなる第１ブロックに、該ブロックの厚み方向あるいは水平方向に開口穴を規則的に形成した後、前記開口穴に第１ブロックよりも圧縮率の小さいあるいは未圧縮の第２ブロックを挿入した後、前記ブロックの厚み方向あるいは水平方向に対して垂直に切断して、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とを規則的に形成することを特徴とする中芯材の製造方法。
ポリウレタンフォームからなる中芯材の製造方法であり、所望の凹凸を有する金型を用いて作製したポリウレタンモールドフォームに圧縮成形を行い、高圧縮部と低圧縮部及び／又は未圧縮部とを規則的に形成することを特徴とする中芯材の製造方法。
前記中芯材が、寝具、座席シート、表皮材、緩衝材のいずれかの製品用であることを特徴とする請求項１に記載の中芯材。