JP2007125099A

JP2007125099A - マットレスクッション材及びその製造方法

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Publication number: JP2007125099A
Application number: JP2005318485A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Sawada; 晃之澤田; Masahiro Kamata; 昌宏鎌田
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2007-05-24

Abstract

【課題】表面が平坦であり、内部に硬度の高い凹凸を形成し、初期の風合いがソフトであって指圧効果を有するマットレスクッション材を提供する。
【解決手段】人体側の第１層１２と前記第１層に積層された第２層１４を備えた少なくとも２層の軟質ポリウレタンフォーム層からなり、第１層１２が高反発軟質ポリウレタンフォームであり、第１層１２と第２層１４との積層面においては第２層に複数の凸部１６が形成されており、第１層と第２層の界面には、厚さが１〜５ｍｍの前記第１層と第２層の一方の発泡原液組成物が他方のフォームに含浸硬化した高剛性層１７を有するマットレスクッション材１０とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、マットレスクッション材に関するものであり、具体的にはマットレスの表皮材に収容されるクッション材を構成する軟質ポリウレタンフォームに関するものである。

マットレスのクッション材としては、軟質ポリウレタンフォームが一般的に使用されており、より優れた特性を得るために２層構造としたマットレス用クッション材が公知である（例えば特許文献１など）。

特許文献１に開示されたマットレスクッション材は、腰部の沈み込みを抑制しつつ、良好な体圧分散性を有するだけでなく、比較的荷重の大きい腰部と比較的荷重の小さい腕部の混在する領域においても、比較的荷重の小さい腕部の蓐瘡予防効果等の体への抵抗緩和を有するマットレスを得ることを目的としたものであり、２層からなるウレタンフォーム製のマットレス芯材を有するマットレスにおいて、表面層を厚さが１０〜３０ｍｍで反発弾性率が１〜２０％である低反発ウレタンフォーム、または硬さが３０〜７０Ｎであるソフトウレタンフォームとし、下面層を、厚さが４０〜１２０ｍｍで硬さが１００〜３００Ｎにするとともに、少なくとも頭部・胸部を支持する部分、腰部を支持する部分、脚部を支持する部分の三つの部分から構成するようにし、腰部を支持する部分が、頭部・胸部を支持する部分及び脚部を支持する部分よりも硬い軟質ウレタンフォームであるようにしたものである。

特開２００５−１１１１００号公報

特許文献１に開示されたマットレスクッション材としては、人体に接する側にプロファイル加工により凹凸を形成した軟質ポリウレタンフォームを使用したクッション材が示されているが、硬度の異なるフォームを積層する場合には、これらを接着剤にて接着する必要があり、その場合、接着面積を広くする必要があるために、凹凸面は必然的に特許文献１の図３に示されたように表面側（人体側）になる。

本発明は、表面が平坦であり、内部に硬度の高い凹凸を形成し、初期の風合いがソフトであって指圧効果を有するマットレスクッション材を提供することを目的とする。

本発明は人体側の第１層と前記第１層に積層された第２層を備えた少なくとも２層の軟質ポリウレタンフォーム層からなるマットレスクッション材であって、
前記第１層が高反発軟質ポリウレタンフォームであり、
前記第１層と第２層との積層面においては前記第２層に複数の凸部が形成されており、
前記第１層と第２層の界面には、厚さが１〜５ｍｍの前記第１層と第２層の一方の発泡原液組成物が他方のフォームに含浸硬化した高剛性層を有することを特徴とする。

上記構成のマットレスクッション材は、表面が平坦であり、内部に硬度の高い凹凸を形成し、初期の風合いがソフトであって指圧効果を有するマットレスクッション材である。「高剛性」とは、軟質ポリウレタンフォームよりも圧縮剛性が高く、フォームを構成するポリウレタン樹脂の剛性程度の剛性を意味する。

上記のマットレスクッション材においては、前記第１層を構成する軟質ポリウレタンフォームは、通気度（ＤＯＷ法）が２．５ｃｆｍ（６７．５Ｌ／ｍｉｎ）以上であることが好ましい。

係る構成のマットレスクッション材はむれが小さく、快適なマットレスを形成するものである。

上記のマットレスクッション材においては、前記第１層を構成する軟質ポリウレタンフォームを構成するポリオール化合物は、平均官能基数２〜４、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体であり、エチレンオキサイドの含有率が５０〜９０重量％、水酸基価が３０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール化合物Ａと平均官能基数２〜４、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体又はプロピレンオキサイドの重合体であり、エチレンオキサイドの含有率が５０重量％以下、水酸基価が３０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール化合物Ｂを含み、
前記ポリエーテルポリオール化合物Ａの含有量がポリオール化合物１００重量部中５０〜９０重量部であることが好ましい。

上記構成の軟質ポリウレタンフォームは、特にソフトな感触を有し、しかもマットレスの使用時に人体から放散される水分を効果的に吸収すると共に不使用時や乾燥時には吸収した水分を急速に放出するので、快適なマットレスを構成するクッション材である。

上記の第１層を構成する軟質ポリウレタンフォームは、さらにポリエーテルポリオール化合物として平均官能基数２〜４、水酸基価が３００〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇの低分子量ポリエーテルポリオール化合物をポリオール化合物１００重量部中に５〜１５重量部含有するものであることが好ましい。

係る構成により、ソフトな感触を有しつつ高密度、高通気度で反発弾性率が高い連続気泡軟質ポリウレタンフォームからなる第１層をより確実に形成することができる。

別の本発明は、人体側の第１層と前記第１層に積層された第２層を備えた少なくとも２層の軟質ポリウレタンフォーム層からなるマットレスクッション材の製造方法であって、
前記第１層が高反発軟質ポリウレタンフォームであり、前記第２層との積層面に複数の凹部を有しており、
前記凹部を有する前記第１層軟質ポリウレタンフォームを製造する第１層製造工程、前記第１層を金型の上型に配設する第１層配設工程、前記金型の下型に前記第２層を形成する発泡原液組成物を供給し、発泡硬化させて第１層と第２層とが積層されたマットレスを形成する第２層形成工程を有することを特徴とする。

また別の本発明は、人体側の第１層と前記第１層に積層された第２層を備えた少なくとも２層の軟質ポリウレタンフォーム層からなるマットレスクッション材の製造方法であって、
前記第１層が高反発軟質ポリウレタンフォームであり、
前記第２層は前記第１層に向かう複数の凸部を有しており、
前記凸部を有する前記第２層軟質ポリウレタンフォームを製造する第２層製造工程、前記第２層を金型の上型に配設する第２層配設工程、前記金型の下型に前記第１層を形成する発泡原液組成物を供給し、発泡硬化させて第１層と第２層とが積層されたマットレスを形成する第１層形成工程を有することを特徴とする。

上記のいずれの製造方法によっても、表面が平坦であり、内部に硬度の高い凹凸を形成し、初期の風合いがソフトであり、第１層と第２層との積層界面において一方の発泡原液組成物が他方に含浸硬化して第１層方向に向かう高剛性の凸部が形成され、指圧効果を有するマットレスクッション材を製造することができる。

上述マットレスクッション材の製造方法においては、前記第１層を構成する軟質ポリウレタンフォームを構成するポリオール化合物は、平均官能基数２〜４、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体であり、エチレンオキサイドの含有率が５０〜９０重量％、水酸基価が３０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール化合物Ａと平均官能基数２〜４、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体又はプロピレンオキサイドの重合体であり、エチレンオキサイドの含有率が５０重量％以下、水酸基価が３０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール化合物Ｂを含み、
前記ポリエーテルポリオール化合物Ａの含有量がポリオール化合物１００重量部中５０〜９０重量部であることが好ましい。

上記構成の製造方法により、特にソフトな感触を有し、しかもマットレスの使用時に人体から放散される水分を効果的に吸収すると共に不使用時や乾燥時には吸収した水分を急速に放出する軟質ポリウレタンフォーム層が人体側に形成できるので、快適なマットレスが構成できる。

上記の製造方法においては、さらにポリエーテルポリオール化合物として平均官能基数２〜４、水酸基価が３００〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇの低分子量ポリエーテルポリオール化合物をポリオール化合物１００重量部中に５〜１５重量部含有するものであることが好ましい。

係る構成の製造方法により、ソフトな感触を有しつつ高密度、高通気度で反発弾性率が高い軟質ポリウレタンフォーム層を有するマットレスクッション材をより確実に製造することができる。

本発明のマットレスクッション材の第１層を構成する高反発軟質ポリウレタンフォームは、反発弾性率が４０％以上のものを使用する。係る高反発軟質ポリウレタンフォームは、例えば、
（ａ）ポリマーポリオールを使用して製造する周知の方法
（ｂ）平均官能基数２〜４、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体であり、エチレンオキサイドの含有率が５０〜９０重量％、水酸基価が３０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール化合物Ａと平均官能基数２〜４、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体又はプロピレンオキサイドの重合体であり、エチレンオキサイドの含有率が５０重量％以下、水酸基価が３０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール化合物Ｂとを使用し、より好ましくは、さらに平均官能基数２〜４、より好ましくは２．５〜３．５、水酸基価が３００〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇの低分子量ポリエーテルポリオール化合物を使用して製造する方法
などの製造方法により製造することができる。

第１層を構成する軟質ポリウレタンフォームは、コア密度（スキン層を除去したフォームの密度）が３０〜８０ｋｇ／ｍ^３であり、２５％硬さが１００Ｎ／３１４ｃｍ^２以下、２０Ｎ／３１４ｃｍ^２以上であることが好ましい。特に上記（ｂ）の軟質ポリウレタンフォームにおいては、密度は５０〜８０ｋｇ／ｍ^３であることが好ましい。第２層を構成する軟質ポリウレタンフォームは、マットレス用クッション材として公知の連続気泡の軟質ポリウレタンフォームを使用することができる。

上記（ａ）のフォームは整泡剤の選択やクラッシング工程を設けることにより通気度を調整することができる。上記（ｂ）の軟質ポリウレタンフォームは、高密度、高通気度で反発弾性率が高い軟質ポリウレタンフォームであり、ポリエーテルポリオール化合物は（ａ）のフォームに使用するポリマーポリオールを含まない。この連続気泡軟質ポリウレタンフォームは、セルが弱いので破壊されやすく、特にクラッシング工程を設けなくても、一般的な取扱いで所定の通気度が得られ、ソフトな感触を有する軟質ポリウレタンフォームである。

ポリエーテルポリオール化合物は、エチレングリコール、プロピレングリコール、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、ソルビトール、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン等の多官能性アルコール系化合物を開始剤とし、これにアルキレンオキサイドを付加させて得られる。

ポリイソシアネート化合物としては、軟質ポリウレタンフォームの製造に通常使用される、イソシアネート基を２個以上有する芳香族系、脂環族系、脂肪族系の各種のポリイソシアネート化合物、さらにはこれらポリイソシアネート化合物を変性して得られる変性ポリイソシアネート化合物を使用できる。また、ポリイソシアネート化合物は２種以上を併用してもよい。

上記のポリイソシアネート化合物の具体例としては、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）（精製ジフェニルメタンジイソシアネート（ｐ−ＭＤＩ）やクルードＭＤＩ（ｃ−ＭＤＩ）がある）、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートがあげられ、その変性物としては、ポリイソシアネート化合物のプレポリマー型変性体、イソシアヌレート型変性体、ウレア型変性体、カルボジイミド型変性体などがあげられる。これらのなかでも、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートが、反応性が高いこと、低コストであること等の理由で好ましい。トルエンジイソシアネートは、２，４−置換体と２，６−置換体とがあるが、これらの混合物の使用が好ましく、２，４−置換体／２，６−置換体混合比が９０／１０（ＴＤＩ−９０）〜６０／４０（ＴＤＩ−６０）の混合物の使用が好適である。ポリオール組成物とポリイソシアネート化合物との反応におけるＮＣＯ／ＯＨ当量比は、０．９〜１．２であることが好ましい。

本発明の第１層並びに第２層を構成する軟質ポリウレタンフォームの製造方法においては、公知の水、ＨＦＣ化合物、メチレンクロライドなどから選択される１種以上の発泡剤、第３級アミンなどの触媒、整泡剤を使用し、必要に応じてさらに着色剤、酸化防止剤などの成分を使用する。

軟質ポリウレタンフォームの硬さは、例えばフォームを構成するポリウレタン重合体におけるイソシアネート化合物単位の重量比率により調整することができ、密度は発泡剤の添加量により調整することができる。

図１は、本発明のマットレスクッション材の好適な実施形態を例示した断面図である。マットレスクッション材１０は、人体側となる第１層の軟質ポリウレタンフォーム１２と下層側の軟質ポリウレタンフォーム１４とが積層された構造を有しており、第１層と第２層との積層面においては第２層に複数の凸部１６が形成されており、第１層と第２層の界面には、厚さが１〜５ｍｍの第１層１２と第２層１４の一方の発泡原液組成物が他方のフォームに含浸硬化した高剛性層１７が形成されている。図３には、第１層と第２層の界面に形成された高剛性層１７を拡大して示した。

凸部１６の形状は、指圧効果が奏されるものであれば特に限定されるものではなく、長方形や正方形などの角柱状、半球状、軟質ポリウレタンフォームにおいて周知のプロファイル加工（複数の突起と凹部の組み合わせを有する一対のローラーで押さえつつ軟質ポリウレタンフォームを裁断分割する加工）により形成された凹凸などが例示される。

図２は、本発明のマットレスクッション材の製造方法の一部を例示した斜視図である。開閉自在の上型２１と下型２３とからなる成形金型２０の上型２１の成形キャビティーを構成する内面に凸部１６を有し、縦、横の寸法が成形キャビティーの寸法に略同じである第２層を構成する軟質ポリウレタンフォーム１４が貼付装着されている（第２層配設工程）。下型２３の成形キャビティー２５に第１層を構成する軟質ポリウレタンフォームを形成する発泡原液組成物を供給し、上型２１を閉鎖して発泡硬化させると第１層の軟質ポリウレタンフォームが形成される（第１層形成工程）。第１層の軟質ポリウレタンフォームの形成の際に、発泡原液組成物が第２層の凸部１６を有する面に含浸して硬化し、厚さが１〜５ｍｍの高剛性層が形成される。

上記においては、本願請求項５に記載の発明の実施形態を示したが、先に凹部を有する第１層の軟質ポリウレタンフォームを作製し（第１層製造工程）、該第１層を上型２１に装着し（第１層配設工程）、第２層の軟質ポリウレタンフォームを形成する発泡原液組成物を下型２３の成形キャビティー２５に供給し、上型２１を閉鎖して発泡硬化させて第２層の軟質ポリウレタンフォームを形成する（第２層形成工程）と共に第１層と積層する構成としてもよい。この場合、第１層を構成する軟質ポリウレタンフォームの凹部は、プロファイルカッターにより形成する。

上記図２においては、第１層又は第２層の軟質ポリウレタンフォームを形成する発泡原液組成物を先に形成した第２層又は第１層の軟質ポリウレタンフォームの凹凸面に含浸させて高剛性層を形成する実施形態を示したが、第２層又は第１層の軟質ポリウレタンフォームの凹凸面に他の樹脂液、例えばエマルジョン樹脂液やエポキシ樹脂やポリウレタン樹脂などの反応硬化性の樹脂液をスプレー法などにより吹き付けて含浸させて高剛性層を形成し、その後残りの軟質ポリウレタンフォーム層を接着などにより積層してマットレスクッション材としてもよい。積層は、上述のように発泡原液組成物を注入して発泡硬化させて行ってもよく、エマルジョン樹脂液や反応硬化性の樹脂液を接着剤として互いに嵌合する凹凸を有する他の軟質ポリウレタンフォーム層を接着して行ってもよい。

（クッション材の製造例）
市販の長さ６７０ｍｍ，幅９９０ｍｍ，厚さ８０ｍｍの軟質ポリウレタンフォームであるソフラン＃６２２（東洋ゴム工業）の片面にプロファイルカッターを使用して縦、横６０ｍｍ，高さ３０ｍｍの角柱状の突起を６０ｍｍ間隔にて縦横に形成して第２層を構成するフォームとし、図２に示したように長さ６７０ｍｍ、幅９９０ｍｍ、深さ１００ｍｍの成形キャビティーを有する成形金型の上面に装着した。

第１層を構成する軟質ポリウレタンフォームを形成するポリオール組成物は、３官能で、水酸基価が５２ｍｇＫＯＨ／ｇのエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合ポリエーテルポリオールＥＰ５０５ＳＮＢ（ＥＯ＝７２重量％；三井タケダケミカル）６０重量部、３官能で、水酸基価が５６ｍｇＫＯＨ／ｇのプロピレンオキサイド重合体ポリエーテルポリオールＰＰＧ−３０００（ダウケミカル）３０重量部、及び水酸基価が４００ｍｇＫＯＨ／ｇの３官能低分子量ポリオール化合物ＧＲ−０９（三井タケダケミカル）１０重量部からなるポリオール化合物に触媒としてＴＥＤＡ３３ＬＶ（東ソー）１．５重量部、整泡剤ＳＦ２９０４（東レダウコーニングシリコン）３重量部、発泡剤である水を１．２重量部を混合して調製した。

イソシアネート成分としてＴＤＩ−８０（２，４−ＴＤＩ／２，６−ＴＤＩ＝８０／２０）を使用し、ＮＣＯ／ＯＨ当量比が１／１となるようにポリオール組成物と混合して発泡原液組成物として使用した。この発泡原液組成物を上記の第２層を装着した成形金型の下型の成形キャビティー内に注入し、上型を閉鎖して発泡硬化させて第１層と第２層とが積層されたマットレスクッション材を成形した。第１層の軟質ポリウレタンフォームは、密度が７５ｋｇ／ｍ^３、２５％硬さが３２Ｎ／３１４ｃｍ^２、通気度が３．８ｃｆｍ（１０３Ｌ／ｍｉｎ）、反発弾性率は４２％であった。また第１層と第２層の積層面には、第１層を形成する発泡原液組成物が第２層に含浸して硬化した厚さが３ｍｍの高剛性層が形成された。このクッション材を使用したマットレスは、ソフトな感触の中に適度の指圧効果があり、むれのない快適なものであった。

本発明のマットレスクッション材の好適な実施形態を例示した断面図本発明のマットレスクッション材の製造方法の一部を例示した斜視図第１層と第２層の界面に形成された高剛性層１７を拡大して示した断面図

符号の説明

１０マットレスクッション材
１２第１層
１４第２層
１６凸部
１７高剛性層

Claims

人体側の第１層と前記第１層に積層された第２層を備えた少なくとも２層の軟質ポリウレタンフォーム層からなるマットレスクッション材であって、
前記第１層が高反発軟質ポリウレタンフォームであり、
前記第１層と第２層との積層面においては前記第２層に複数の凸部が形成されており、
前記第１層と第２層の界面には、厚さが１〜５ｍｍの前記第１層と第２層の一方の発泡原液組成物が他方のフォームに含浸硬化した高剛性層を有することを特徴とするマットレスクッション材。
前記第１層を構成する軟質ポリウレタンフォームは、通気度（ＤＯＷ法）が２．５ｃｆｍ（６７．５Ｌ／ｍｉｎ）以上であることを特徴とする請求項１に記載のマットレスクッション材。
前記第１層を構成する軟質ポリウレタンフォームを構成するポリオール化合物は、平均官能基数２〜４、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体であり、エチレンオキサイドの含有率が５０〜９０重量％、水酸基価が３０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール化合物Ａと平均官能基数２〜４、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体又はプロピレンオキサイドの重合体であり、エチレンオキサイドの含有率が５０重量％以下、水酸基価が３０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール化合物Ｂを含み、
前記ポリエーテルポリオール化合物Ａの含有量がポリオール化合物１００重量部中５０〜９０重量部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマットレスクッション材。
人体側の第１層と前記第１層に積層された第２層を備えた少なくとも２層の軟質ポリウレタンフォーム層からなるマットレスクッション材の製造方法であって、
前記第１層が高反発軟質ポリウレタンフォームであり、前記第２層との積層面に複数の凹部を有しており、
前記凹部を有する前記第１層軟質ポリウレタンフォームを製造する第１層製造工程、前記第１層を金型の上型に配設する第１層配設工程、前記金型の下型に前記第２層を形成する発泡原液組成物を供給し、発泡硬化させて第１層と第２層とが積層されたマットレスを形成する第２層形成工程を有することを特徴とするマットレスクッション材の製造方法。
人体側の第１層と前記第１層に積層された第２層を備えた少なくとも２層の軟質ポリウレタンフォーム層からなるマットレスクッション材の製造方法であって、
前記第１層が高反発軟質ポリウレタンフォームであり、
前記第２層は前記第１層との積層面に複数の凸部を有しており、
前記凸部を有する前記第２層軟質ポリウレタンフォームを製造する第２層製造工程、前記第２層を金型の上型に配設する第２層配設工程、前記金型の下型に前記第１層を形成する発泡原液組成物を供給し、発泡硬化させて第１層と第２層とが積層されたマットレスを形成する第１層形成工程を有することを特徴とするマットレスクッション材の製造方法。
前記第１層を構成する軟質ポリウレタンフォームを構成するポリオール化合物は、平均官能基数２〜４、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体であり、エチレンオキサイドの含有率が５０〜９０重量％、水酸基価が３０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール化合物Ａと平均官能基数２〜４、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重合体又はプロピレンオキサイドの重合体であり、エチレンオキサイドの含有率が５０重量％以下、水酸基価が３０〜７０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール化合物Ｂを含み、
前記ポリエーテルポリオール化合物Ａの含有量がポリオール化合物１００重量部中５０〜９０重量部であることを特徴とする請求項４又は５に記載のマットレスクッション材の製造方法。