JP2015054419A - 一体発泡成形品の製造方法及び一体発泡成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コストを低減し、一体対象物の特性を生かした一体発泡成形品を得る。
【解決手段】 従来、影響を及ぼさないような工夫がなされていたポリウレタンフォーム原料が発泡時に発生する発泡熱を積極的に利用する構成である。ポリウレタンフォーム原料が発泡時に発生する発泡熱を金型内で一体対象物に影響させることで一体対象物を金型形状に沿った所望形状に熱変形させる。これにより、一体対象物は、金型内でポリウレタンフォーム層と一体発泡させる工程で任意の形状に成形でき、金型内に配置する前の工程で、一体対象物を最終形態に近い状態にまで加工する必要がなくなり、製造工程の簡略化、製造コストの低減を図ることができる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、一体発泡成形品の製造方法及び一体発泡成形品に関し、詳しくは、ポリウレタンフォーム層との一体発泡成形品を得るための製造方法及び一体発泡成形品に関する。

乗物用シートのシートクッション、シートバック、ヘッドレスト等として、表皮層とポリウレタンフォーム層とを一体発泡により成形した表皮一体発泡成形品が知られている。例えば、特許文献１、特許文献２には、表皮材、ワディング材、樹脂フィルム（原料遮蔽層）、クッション材としてのポリウレタンフォームとを積層したものが開示され、樹脂フィルムをポリウレタンフォームの発泡原料がワディング材へ浸透するのを防止するために用いている。

また、特許文献１，２には明示はないが、ポリウレタンフォーム原料の発泡成形中には、発泡熱及び炭酸ガスが発生する。発泡熱は、表皮材にダメージを与える場合があり、また、炭酸ガスは金型内の内圧を高め、ボイド等の発生要因になる場合もある。そのため、通常、上型に設けられた排気孔より、排気しながら製造する。しかし、この排気孔を通じて発泡したポリウレタンフォーム原料が漏出するという問題もあり、特許文献３では、かかる点を防止するため、排気孔が形成されている上型に通気性を有する表皮層を設けて成形する方法を提案している。

特開２００３−９４５４３号公報 特開２００４−２６８４０６号公報 特開平３−４１９９２号公報

特許文献３において、排気孔から如何に円滑に排気するかといった工夫が提案されていることからも明らかなように、従来、ポリウレタンフォーム層と他の部材とを一体化するにあたって、ポリウレタンフォーム原料の発泡時の発泡熱や発生するガス（炭酸ガス）は、成形品における不良発生要因になり、製造開発現場では、これらの影響をできるだけ小さくすることに重点がおかれているのが一般である。

また、ポリウレタンフォーム層に一体化する他の部材、例えば、表皮材やワディング材などは、基本的にはポリウレタンフォーム層に固着するだけであり、ポリウレタンフォーム原料の発泡圧による影響はあるものの、その形状は原則として、発泡成形前の加工工程で確定している。そのため、発泡成形時においては、上記の発泡熱やガスが、一体化対象の他の部材に影響を及ぼさないように、排気孔からの円滑な排気といった工夫が必要であった。

本発明は上記に鑑みなされたものであり、ポリウレタンフォーム層に一体化する他の部材（以下、「一体対象物」という）の形状を発泡成形時において積極的にコントロール可能とし、発泡成形前における一体対象物の加工工程の簡略化でき、製造コストを低減可能な一体発泡成形品の製造方法及び一体発泡成形品を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の一体発泡成形品の製造方法は、金型内にポリウレタンフォーム原料を注入して発泡させ、前記金型内に配置した一体対象物をポリウレタンフォーム層に一体化する一体発泡成形品の製造方法であって、前記ポリウレタンフォーム原料の発泡時に発生する発泡熱により前記一体対象物を熱変形させて所定形状に成形し、前記ポリウレタンフォーム層との一体発泡成形品を得ることを特徴とする。

前記一体対象物は、通気性を有する立体構造体からなり、前記ポリウレタンフォーム原料の発泡時に発生するガスの圧力を、前記立体構造体の保形に利用しつつ、前記熱変形により所定形状に成形することが好ましい。
前記立体構造体が、織物、編物若しくは不織布から構成される三次元立体布帛又はスラブウレタンであることが好ましい。前記一体対象物が、前記立体構造体の少なくとも一部に接合された表皮層を有する表皮層付き立体構造体であることが好ましい。
前記表皮層付き立体構造体を構成する前記立体構造体の一部に、周辺部に比較して粗い組織に形成されているか又は空隙になっている粗部を有し、前記粗部を通じて前記ポリウレタンフォーム層を前記表皮層に固着することが好ましい。前記表皮層付き立体構造体を構成する前記表皮層と前記立体構造体とが、縫製若しくは溶着により、又は、面ファスナーを介して接合されることが好ましい。前記立体構造体を構成する前記三次元立体布帛として、一対のグランド編地と、前記グランド編地間を往復して編み込まれる連結糸とを有してなる三次元立体編物を用いることが好ましい。
前記三次元立体編物として、ヒートセット工程を経ていない生機を用いることが好ましい。前記三次元立体編物の生機に前記表皮材を接合する際、接合する部位間において、前記表皮材が前記生機に対して弛みが生じるように接合することが好ましい。前記三次元立体編物を構成するグランド編地の一部が、前記ポリウレタンフォーム層内に配置されていることが好ましい。乗物用シートのシートクッション、シートバック、ヘッドレスト又はアームレストを構成する一体発泡成形品の製造に適用されることが好ましい。

本発明の一体発泡成形品は、通気性を有する立体構造体の少なくとも一部に接合された表皮層を有する表皮層付き立体構造体と、前記表皮層付き立体構造体における前記立体構造体側に一体発泡により積層されたポリウレタンフォーム層とを有してなることを特徴とする。
前記立体構造体が、織物、編物若しくは不織布から構成される三次元立体布帛又はスラブウレタンであることが好ましい。前記立体構造体を構成する前記三次元立体布帛が、一対のグランド編地と、前記グランド編地間を往復して編み込まれる連結糸とを有してなる三次元立体編物であることが好ましい。前記ポリウレタンフォーム層が、前記三次元立体編物との境界面に位置するグランド編地に発泡状態で一体化していることが好ましい。前記三次元立体編物を構成するグランド編地の一部が、前記ポリウレタンフォーム層内に配置されていることが好ましい。乗物用シートのシートクッション、シートバック、ヘッドレスト又はアームレストに用いられることが好ましい。
また、前記通気性を有する立体構造体が連続している範囲内において、前記ポリウレタンフォーム層にスリットが形成され、前記スリットを挟んだ一方側及び他方側の少なくとも一方が前記スリットの形状及び大きさに対応して変位可能であることが好ましい。さらに、前記乗物用シートのシートクッションに用いられ、前記スリットが、前後方向中央部よりも前縁寄りに位置する前記ポリウレタンフォーム層を、裏面側から前記シートクッションの左右方向に沿って切り欠いた形状で形成され、前記スリットを挟んだ前方側が前記シートクッションのクッションフレームに支持されることにより、前記スリットを挟んだ後方側がスリット幅に応じて変位可能であることが好ましい。

本発明によれば、従来、影響を及ぼさないような工夫がなされていたポリウレタンフォーム原料が発泡時に発生する発泡熱を積極的に利用する構成である。ポリウレタンフォーム原料が発泡時に発生する発泡熱を金型内で一体対象物に影響させることで一体対象物を金型形状に沿った所望形状に熱変形させる。これにより、一体対象物は、金型内でポリウレタンフォーム層と一体発泡させる工程で任意の形状に成形でき、金型内に配置する前の工程で、一体対象物を最終形態に近い状態にまで加工する必要がなくなり、製造工程の簡略化、製造コストの低減を図ることができる。

また、一体対象物として通気性を有する立体構造体からなるものを用いた場合、ポリウレタンフォーム原料の発泡時に発生するガスの圧力を利用することにより、立体構造体内をガスが流通し、ポリウレタンフォーム原料の発泡圧に対向する圧力となり、立体構造体の保形に利用できる。これにより、立体構造体が本来備える圧縮特性を生かしつつ、立体構造体を上記発泡熱により熱変形させることが可能となる。

図１は、本発明の一の実施形態に係る一体対象物である三次元立体編物の一例を示す断面図である。 図２は、三次元立体編物のグランド編地の一例を示した図である。 図３は、三次元立体編物のグランド編地の他の例を示した図である。 図４（ａ）〜（ｅ）は、連結糸の配設の仕方の種々の例を示した図である。 図５（ａ）〜（ｅ）は、三次元立体編物を編み上げた後、裁断するまでの工程の一例を説明するための図である。 図６は、表皮層付きの三次元立体編物を用いて乗物用シートを製造する工程を示した図であり、（ａ）は、乗物用シートを模式的に示した斜視図、（ｂ）は、生機状態で表皮層と接合した状態を示した図、（ｃ）は、ポリウレタンフォーム原料が発泡してポリウレタンフォーム層を形成した状態を示した図、（ｄ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｅ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図７は、三次元立体編物に表皮層を接合して一体成形する工程の一例を説明するための図であり、（ａ）及び（ｂ）は、グランド編地の一方の余剰部分を裁断する工程を示した図、（ｃ）は、（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｄ）は、三次元立体編物に表皮層を縫製により接合した図、（ｅ）は、ポリウレタンフォーム層が発泡した状態の一例を示した図、（ｆ）は、ポリウレタンフォーム層が発泡した状態の他の例を示した図である。 図８（ａ）は、畝部を有する構造を示した斜視図であり、図８（ｂ）は、断面図である。 図９（ａ）は、凸部を有する構造を示した斜視図であり、図９（ｂ）は、断面図である。 図１０は、ポリウレタンフォーム層にスリットを形成したシートクッションの一部を断面で示した自動車用シートの斜視図である。 図１１（ａ）は、図１０のシートクッションを平面側から見た詳細図であり、図１１（ｂ）は、裏面側から見た詳細図である。 図１２は、スリットを形成したシートクッションの縦断面図である。 図１３は、スリットを形成したシートクッションの作用を説明するための図である。

本発明は、金型内に一体対象物を配置し、ポリウレタンフォーム原料を注入し成形する。この際、ポリウレタンフォーム原料が発泡すると反応による発泡熱が生じる。この発泡熱は、表面で１００℃前後、中心部で１６０℃前後になるため、この熱を有効利用することで一体対象物を所望形状に成形できる。例えば、金型の排気孔の少なくとも一部を閉じたり、あるいは、金型表面を断熱材により取り囲んだりして蓄熱させることで、ポリウレタンフォーム原料の発泡圧の作用も利用して、一体対象物を金型内面に沿って熱変形させ、所望形状に成形することができる。なお、発泡熱の温度によっては、金型を予備加熱ないし加熱制御により一体対象物を熱変形させることも可能である。

一体対象物としては、通気性を有する立体構造体からなるものを用いることができる。この場合、上記のように金型の排気孔の開閉ないし開口度合いの制御により、ポリウレタンフォーム原料の発泡時に発生するガス（炭酸ガス）が所定量金型内に留まる。通気性を有する立体構造体を用いると、このガスは、立体構造体の内部を流通するため、ポリウレタンフォーム原料の発泡圧に対し、それらの立体構造体への浸入を押し止める抵抗力として作用する。その結果、通気性を有する立体構造体がこのガス圧によって保形されつつ任意の形状に成形される。通気性を有する立体構造体の立体形状が、その設計形状に保たれた状態で、金型内面に沿って所望形状に熱変形するということは、得られたポリウレタンフォーム層との一体発泡成形品は、ポリウレタンフォーム層の含浸が編組織の基布面（グランド編地）に留まるため、この通気性を有する立体構造体の本来有する特性をほぼそのまま備えることになる。例えば、所定の弾性を有するものであれば、その弾性を一体化前とほぼ同じ程度に保持できることになる。

なお、ガス圧の制御は、一体対象物の素材、大きさ（面積、厚さ等）、ポリウレタンフォーム層の形状や大きさ等によって任意に決定でき、排気孔を完全に閉じて高い圧力に調整したり、排気孔の開口度を制御して所定の圧力に調整したりすることができる。従来、排気孔から可能な限り速やかにガスを排出することに重点がおかれていたが、本発明はむしろこのガスを金型内に残留させてその圧力を一体対象物の成形に利用する。

一体対象物である通気性を有する立体構造体としては、織物、編物若しくは不織布から構成される三次元立体布帛又はスラブウレタンを用いることができる。いずれも、通気性が高く、所定の立体形状を保持できるものである。スラブウレタンの場合には、スラブウレタンを穴開け加工したり、セル膜を溶融させることで、より通気性を高めた構造としたものなどを用いることができる。

また、いずれの場合も、少なくとも一部に表皮層が接合された表皮層付き立体構造体の形態で用いることが好ましい。これにより、ポリウレタンフォーム層と表皮層とが、通気性を有する立体構造体を介して一体化されることになる。また、立体構造体の一部に、周辺部に比較して粗い組織に形成されているか又は空隙になっている粗部を形成し、この粗部を通じてポリウレタンフォーム層を表皮層に直接固着する部分を設けることが好ましい。これにより、表皮層及びポリウレタンフォーム層同士が一部において接合され、表皮層の引き込み形状やコンケーブ（ネガティブ）形状を容易に形成し保持できる。また、粗部の大きさ、形状などにより、一体発泡成形品の表面に、畝やディンプルなどの凹凸を容易に形成することができる。すなわち、表皮層付き立体構造体をポリウレタンフォーム原料と一体発泡させるだけで、発泡したポリウレタンフォーム層が粗部に入り込むため、粗部の大きさ、形状などにより、所望の表面形状を容易に得られることになり、製造工程の簡素化、低コスト化に寄与できる。

粗部は、例えば、後述の三次元立体編物であれば、グランド編地間を往復している連結糸の配設密度を低減したり、一部の領域において連結糸をグランド編地間で往復させずにグランド編地に編み込んだ構成としたりすることにより形成することができる。なお、表皮層としては、ファブリック、本革、合成皮革等を用いることができるが、特に限定されるものではない。表皮層と立体構造体とを少なくとも一部で接合する手段としては、溶着、又は、面ファスナーを介して接合する手段も適用可能であるが、簡易な接合手段として縫製手段を用いることが好ましい。

また、通気性を有する立体構造体も、上記のように種々のものが用いられるが、スラブウレタンを用いる場合、ポリウレタンフォームの発泡原料を一体発泡させると、同種原料であるポリウレタンフォームの発泡原料がスラブウレタンに一部含浸して硬化層ができる。スラブウレタンの厚さによっては、表皮層に影響がでて、接触時の異物感の原因となったり、表皮層に折れじわを生じさせる原因となったりする。そのため、本発明により得られる一体成形品が人体に接する物品、例えば、自動車、航空機、列車、船舶、バスなどの乗物用シートにおいて、シートクッション、シートバック、ヘッドレスト又はアームレストのような物品の場合には、通気性を有する立体構造体として、織物、編物若しくは不織布から構成される三次元立体布帛を用いることが好ましく、中でも、圧縮方向及び面方向共に適度な剛性と弾性を有する三次元立体編物を用いることがより好ましい。
三次元立体編物は、互いに離間して配置された一対のグランド編地同士を連結糸で結合することにより形成されている。具体的には、図１に示すように、三次元立体編物１０は、互いに離間して配置された一対のグランド編地１１，１２、該一対のグランド編地１１，１２間を往復して両者を結合する多数の連結糸１３とを有する立体的な三次元構造から構成されている。

一方のグランド編地１１は、例えば、図２に示したように、単繊維を撚った糸から、ウェール方向及びコース方向のいずれの方向にも連続したフラットな編地組織（細目）によって形成されている。これに対し、他方のグランド編地１２は、例えば、図３に示したように、短繊維を撚った糸から、ハニカム状（六角形）のメッシュを有する、一方のグランド編地１１よりも大きな編み目構造に形成されている。もちろん、この編地組織はあくまで一例であり、細目組織やハニカム状以外の編地組織を採用することもできるし、一方のグランド編地１１と他方のグランド編地１２とを同じ編地組織から構成することもできる。

連結糸１３は、一方のグランド編地１１と他方のグランド編地１２とが所定の間隔を保持するように、この一対のグランド編地１１，１２間に編み込んだもので、立体メッシュニットとなっている三次元立体編物１０に所定の剛性を付与している。

グランド編地１１，１２を形成するグランド糸の太さ等は、立体編地に必要な腰の強さを具備させることができると共に、編成作業が困難にならない範囲のものが選択される。また、グランド糸としてはモノフィラメント糸を用いることも可能であるが、風合い及び表面感触の柔らかさ等の観点からマルチフィラメント糸を用いることが好ましく、減衰を少なくして弾性特性を優先するとスパン糸を用いることが好ましい。

三次元立体編物１０は、荷重を、各グランド編地１１，１２を構成する編目の変形と復元力に加え、連結糸１３の変形（倒れ及び座屈）、並びに、変形した連結糸１３にバネ特性を付与する隣接した連結糸１３の復元力によって支持し、さらに、連結糸１３同士が擦れ合うことによる減衰力等も作用することで、小さい押圧面積（例えば、直径３０ｍｍの加圧板で加圧した際の面積）では柔らかなバネ特性によって応力集中の起きない柔構造となっており、大きな押圧面積（例えば、直径２００ｍｍの加圧板で加圧した際の面積）では高い剛性を発揮する。従って、連結糸１３は、このような機能を好適に発揮できるものとして、太さ１６７〜１１１０デシテックスの範囲のものを用いることが好ましい。太さが１６７デシテックスを下回ると腰の強さが得られにくくなり、１１１０デシテックスを上回る場合には、硬くなり過ぎて適度な弾性を得ることが困難となる。また、マルチフィラメント糸を用いることも可能であるが、このような所望の弾性を得られやすいことからモノフィラメント糸を用いることが好ましい。

グランド編地１１，１２を形成するグランド糸又は連結糸１３の素材としては、種々のものを用いることができるが、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、レーヨン等の合成繊維や再生繊維、ウール、絹、綿等の天然繊維が挙げられる。上記素材は単独で用いてもよいし、これらを任意に併用することもできる。好ましくは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などに代表される熱可塑性ポリエステル系繊維、ナイロン６、ナイロン６６などに代表されるポリアミド系繊維、ポリエチレン、ポリプロピレンなどに代表されるポリオレフィン系繊維、あるいはこれらの繊維を２種類以上組み合わせたものである。なお、ポリエステル系繊維はリサイクル性に優れており好適である。また、グランド糸又は連結糸１３の糸形状も限定されるものではなく、丸断面糸でも異形断面糸等でもよい。

連結糸１３の配設の仕方（パイル組織）としては、各グランド編地１１，１２を連結する連結糸１３を側面から見た状態で表すと、より具体的には、例えば、図４に示したようなものを用いることができる。（ａ），（ｂ）は、グランド編地１１，１２間に連結糸１３をほぼ垂直に編み込んだストレートタイプであり、このうち（ａ）は８の字状にしてストレートに編んだもので、（ｂ）は単純なストレートに編んだものである。（ｃ）〜（ｅ）は、グランド編地１１，１２間において、連結糸１３が中途で交差するように編んだクロスタイプであり、このうち（ｃ）は８の字状にクロスさせたもの、（ｄ）は単純なクロスに編んだもの、（ｅ）は２本ずつまとめてクロス（ダブルクロス）させたものである。なお、（ｃ）〜（ｅ）に示したように、連結糸１３同士を交差させて斜めに配置した場合には、連結糸１３をグランド編地１１，１２間にほぼ垂直に配置した形態と比較して（（ａ），（ｂ）参照）、各連結糸１３の座屈強度により十分な復元力を保持しながら、圧縮率の大きな柔らかなバネ特性を付与することができる。

なお、連結糸１３は、各グランド編地１１，１２中にループ状の編み目を形成して連結してもよく、挿入組織で表層と裏層のグランド編地に引っかけた構造あるいはグランド編地に編み込んで挿入した構造の部分を設けてもよい。

三次元立体編物１０を用いることにより、その編み方等によって弾性を大きくしたり、減衰性を大きくしたりすることが容易であり、例えば、一方のグランド編地１１を形成する際には、編み方や糸の太さの調節などによって減衰比を高くし、他方のグランド編地１２を形成する際には、その幅方向略中央部においては編み目を小さくして弾性率を低くして剛性を高めたり、各側部においては、復元力の高い糸を使用して復元性を高くしたりすることができる。また、復元力の高い連結糸を用いてそのたわみを利用して復元性を高めたりすることができる。さらに、グランド編地１１，１２を構成するグランド糸と連結糸１３との目締め部分の強さを調整し、目締め部分における両者の摩擦力を利用して減衰性を調整することができる。また、一対のグランド編地１１，１２間を往復して編み込まれる連結糸１３として、その配設密度を変えたりすることにより、例えば、周辺部では連結糸１３をグランド編地１１，１２内に編み込み、グランド編地１１，１２間を往復する連結糸１３が相対的に粗となっているかあるいは全くないようにして、幅方向中央付近ではグランド編地１１，１２間を往復する連結糸１３が相対的に密になるようにして、部分的に配設密度を高めるなどして、面方向の剛性が部分的に異なる構造とすることもできる。

（実施例）
次に、本発明の一実施例を図５〜図９に基づいて説明する。本実施例では、自動車用シート１００のシートバック１１０及びシートクッション１２０に用いる一体発泡成形品を製造する例であり（図６（ａ）参照）、ポリウレタンフォーム層３０に、一体対象物として表皮層付き立体構造体を一体化し、立体構造体として三次元立体編物１０を使用する。

まず、図５（ａ）は、本実施例で用いる三次元立体編物１０を編み機により編み上げた状態を示す。図５（ｂ）に示したように、編み上げた状態の三次元立体編物１０の生機は、幅方向では収縮し、ロール方向では伸張している。本実施例では、図５（ｂ）に破線で示した範囲に連結糸１３がグランド編地１１，１２間を往復するように編成され、破線の外側の範囲では、図５（ｃ）及び図５（ｅ）に示したように、連結糸１３の一部１３ｆはグランド編地１１，１２間を往復せずに、グランド編地１１，１２に挿入され編み込まれている。

通常、三次元立体編物１０をクッション部材等として用いる場合、生機のままでは、形状が固定されておらず、上記のような収縮や伸張が生じているため、この収縮や伸張による不安定な状態を解消するため、熱によって、張力が働いた状態で形状を固定するヒートセットと呼ばれる加工が行われる。しかし、本実施例では、図５（ｄ）に示したように、このヒートセット加工を行わずに、連結糸１３がグランド編地１１，１２間を往復している破線の範囲の外側で、実線に沿って裁断する。なお、連結糸１３がグランド編地１１，１２間を往復している範囲の外側で裁断すると、裁断時において裁断くずが発生しにくいという利点がある。

このようにして三次元立体編物１０を裁断したならば、図６（ｂ）に示したように、三次元立体編物１０の一面に表皮層２０を接合する。本実施例では、三次元立体編物１０のうち、グランド編地１１，１２間を往復する連結糸１３の存在しない範囲において縫製により表皮層２０と接合する。連結糸１３が存在しない範囲で縫製するため、容易に縫製することができる。なお、三次元立体編物１０の生機を用いる場合、表皮層２０は、三次元立体編物１０の伸び代に対応させておく必要がある。すなわち、生機状態の三次元立体編物１０は、後述する一体発泡時に熱変形して、図６（ｂ）の実線の位置から二点鎖線の位置へと伸長する。従って、この伸び代Ｌに対応する長さ分、生機状態の三次元立体編物１０よりも幅の広い表皮層２０、すなわち、生機状態の三次元立体編物の接合部１０ａ，１０ａ間の幅方向の長さよりも長い表皮層２０を用い、接合部１０ａ，１０ａにおいて表皮層２０を接合した場合に、表皮層２０が余って弛みを生じている状態で接合する。

また、図６（ｂ）に示したように、三次元立体編物１０に積層されている表皮層２０は、シートバック１１０又はシートクッション１２０の座面中央に配置されるもので、両側部から背面に対応する範囲に位置する複数枚の他の表皮層２０Ａが縫い継がれて袋状に形成されている。

次に、図６（ｃ）に示したように、三次元立体編物１０が縫製されている表皮層２０を金型４０の下型４１の幅方向中央で該下型４１の内面に接するように配置し、背面側の表皮層２０Ａが上型４２の内面に接するように配置する。なお、シートバック１１０は、中空形状に形成されるため金型４０の中央付近には中子４３が配置される。また、本実施例ではガス圧調整のため、金型４０のガス抜き用の全排気孔の１／４〜１／３程度を、ガスが排気されないように閉塞した。

次にポリウレタンフォーム原料を注入する。ポリウレタンフォーム原料は注入後発泡するが、その際の反応により発泡熱が生じる。この発泡熱は上記のように約１００〜１６０℃となり、また、本実施例では排気孔の開口度合いの制御により通常より熱が逃げにくくなっているため、この発泡熱によって、三次元立体編物１０は金型４０の内面形状に沿って変形し、熱固定される。同様に、表皮層２０も金型４０の内面に沿った形状に成形されると共に、三次元立体編物１０からの反力により表皮層２０は弛みがなくなる。つまり、三次元立体編物１０は、編み上げ後に通常行われるヒートセット加工を経ていないが、本実施例によれば、一体発泡成形時の発泡熱によって、金型４０の内面に沿った形状に加工されて固定されるため、ヒートセットと同等の効果が得られる。

従って、本実施例によれば、金型４０においてポリウレタンフォーム原料と一体対象物を一体発泡成形することにより、一体対象物である三次元立体編物１０及び表皮層２０を所望の形状に加工できる。従って、座面中央部が凹んだコンケーブ形状の製作も容易である。すなわち、発泡成形前の工程として三次元立体編物１０の収縮を解消するヒートセット加工が不要であると共に、座面を断面凹状（コンケーブ形状）に加工するための専用の工程が不要となり、製造工程の簡略化、製造コストの低減を図ることができる。なお、コンケーブ形状をより確実に形成する手段についてはさらに後述する。

図６（ｄ）は発泡成形後、脱型し、バックフレーム１１１に中空部３１を装填した状態（図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図）を示している。得られた一体発泡成形品は、三次元立体編物１０の連結糸１３間の隙間にポリウレタンフォーム層３０はほとんど浸入しておらず、裏面側のグランド編地１２にポリウレタンフォーム原料が浸入した状態で発泡状態になっていた。すなわち、ポリウレタンフォーム層３０が三次元立体編物１０のグランド編地１２の糸間の僅かな間隙に浸入して発泡し、アンカー効果により強固に結合された状態になっている一方、連結糸１３間への浸入はほとんどなかった。従って、連結糸１３の弾性が一体化前の状態とほぼ同じ程度で機能するため、表皮層２０にポリウレタンフォーム層３０の含浸層が生じず、異物感を感じさせることがない。三次元立体編物１０のこの特性により、ポリウレタンフォーム層３０の厚さを薄くしても、ポリウレタンフォーム層３０に形成される高密度の層が形成される面積が小さく、かつ、境界面であるグランド編地１２に発泡層があるため所望のクッション特性を得ることが可能となる。また、三次元立体編物１０を介した表皮層２０とポリウレタンフォーム層３０との一体化により、三次元立体編物３０を用いることなくポリウレタンフォーム層３０と表皮層２０とによって同等のクッション特性を得る場合よりも、ポリウレタンフォーム層３０の厚さを低減でき、一体発泡成形品（シートバック１１０、シートクッション１２０など）の軽量化に資する。

なお、図６（ｅ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、表皮層付き立体構造体（表皮層２０に三次元立体編物１０を接合した構造体）に上記と同様にポリウレタンフォーム層３０を一体発泡により成形した一体発泡成形品としてのシートクッション１２０を示したものであり、クッションフレーム１２１によって支持されている。

本実施例においてこのように三次元立体編物１０の特性を生かすことができるのは、上記のように、排気孔の開口度合いの制御によって、発泡時に発生するガスの圧力を制御したことも一つの要因である。すなわち、三次元立体編物１０の特に連結糸１３の弾性により、発泡時のガスが、三次元立体編物１０の連結糸１３間の間隙を速やかに流通し、そのガス圧が表皮材１１及び三次元立体編物１０の面全体に略均等に作用する。このガス圧がポリウレタンフォーム原料の発泡圧に対して弾性をもって対抗することになるため、ポリウレタンフォーム原料の発泡の促進に役立つ一方で連結糸１３間への多量の浸入を抑制できるものである。

図７は、座面にコンケーブ形状を確実に形成するための手法を説明するための図である。図７（ａ）に示したものは、生機状態の三次元立体編物１０を所定形状に裁断したものである。この三次元立体編物１０はグランド編地１１，１２間を往復する連結糸１３は、中央の破線ラインに沿った所定幅の部分（粗部１３ｂ）と、両側部付近の破線のそれぞれの外側の部分（粗部１３ｂ，１３ｃ）には設けられないように編成されている。図７（ｂ），（ｃ）に示したように、一方のグランド編地１１の両側部は縫い代となる接合部１１ａ，１１ａを残してその外側の不要部分を切断する。次に、図７（ｄ）に示したように、一方のグランド編地１１の接合部１１ａ，１１ａに、表皮層２０の両側部を縫合する。このとき、隣接する表皮層２０Ａ，２０Ａの各端縁も一緒に縫合する。一方、中央の破線ラインに沿った粗部１３ｂは、連結糸１３が配設されていないため、この粗部１３ｂを介して、一方のグランド編地１１の中央部１１ｂを他方のグランド編地１２の中央部１２ｂに縫製して引き込んでおく。

この状態で金型にセットしてポリウレタンフォーム原料を発泡させ、ポリウレタンフォーム層３０を形成する。なお、このとき、図７（ｅ）に示したように、他方のグランド編地１２の各側部１２ａ，１２ａは外側に延在させた状態で発泡する。これにより、他方のグランド編地１２の中にポリウレタンフォーム原料が浸入して発泡し、両側部の表皮層２０Ａと一体化される。なお、表皮層２０Ａとしては、通常、ファブリック、合成皮革、本革等の裏面にスラブウレタンからなるワディング材をラミネートしたものが用いられるため、ポリウレタンフォーム原料の発泡時にワディング材との化学反応により含浸して一体化される。図７（ｅ）に示したように、一方のグランド編地１１の中央部１１ｂが他方のグランド編地１２側に引き込まれているため、金型内面に沿って熱変形して形状が固定される際に、確実にコンケーブ形状となる。なお、他方のグランド編地１２の各側部１２ａ，１２ａを外側に延在させておくことにより、シートクッション１２０（又はシートバック１１０）の側部の膨出部を形成しているポリウレタンフォーム層３０内に他方のグランド編地１２が配設されることになる。ポリウレタンフォーム層３０はせん断力に比較的弱いという特性があるため、このようにグランド編地１２を埋設しておくことにより、ポリウレタンフォーム層３０に高剛性の面ができることになり、せん断力に対する補強になる。

図７（ｆ）は、図７（ｄ），（ｅ）のように、一方のグランド編地１１の中央部１１ｂが他方のグランド編地１２側に引き込む縫製を行うことなく、一体発泡させた態様を示した図である。この態様では、ポリウレタンフォーム原料が、発泡圧によって、三次元立体編物１０の中央部に位置する連結糸１３の配設されていない粗部１３ａ内に他方のグランド編地１２の中央部を押し上げる。そのため、ポリウレタンフォーム原料は、他方のグランド編地１２の中央部を一方のグランド編地１１の中央部に接合した状態で発泡し、一体化される。従って、このような粗部１３ａを設けておくことにより、縫製によらず、座面表面のコンケーブ形状を容易に形成できる。

図８（ａ），（ｂ）は、表皮層２０に三次元立体編物１０を接合した一体対象物にポリウレタンフォーム層３０を一体発泡成形したものであるが、表面を畝状にしたものである。この畝部を形成する場合、図７（ｃ）と同様に、隣接する畝部間に相当する位置の連結糸１３を抜いた粗部１３ｄを形成しておく。そして、この粗部１３ｄを介して、図７（ｄ）と同様に、対向するグランド編地１１，１２の部分間を縫製して畝部を形成するようにしてもよいし、金型４０の内面に粗部１３ｄに対応する位置に突条部を形成しておき、この突条部が、表皮層２０を介して粗部１３ｄ内に入り込むようにしておけば、ポリウレタンフォーム層３０が発泡成形される際に、ポリウレタンフォーム層３０と表皮層２０とにより形状が固定され、極めて簡易に弾性のある畝部を形成することができる。

図９（ａ），（ｂ）は、表皮層２０の表面に複数の略円形の凸部が現れるように加工した例を示した図である。具体的には、凸部間の凹部に対応する位置において、三次元立体編物１０の連結糸１３が配設されていない粗部１３ｅが形成されるように編み上げる。その後は、金型４０の内面に反転した状態の凹凸を形成しておき、ポリウレタンフォーム層３０を一体発泡成形する。その結果、表皮層２０は粗部１３ｅを介してポリウレタンフォーム層３０に固着され、複数の凸部が表面に現れるディンプル形状を設定することができる。なお、表面形状はこれに限らず、種々の形状にすることができることはもちろんである。

次に、通気性を有する立体構造体が連続している範囲内において一体発泡成形されたポリウレタンフォーム層３０にスリット３００を形成する態様について説明する。図１０は、シートクッション１２０の一部を断面で示した自動車用シート１００の斜視図であり、図１１は、スリット３００を設けたシートクッション１２０の詳細を示した図であり、（ａ）は平面側から見た図で、（ｂ）は裏面側から見た図であり、図１２は、シートクッション１２０の縦断面図である。これらの図に示したように、シートクッション１２０を構成する表皮層２０付きの三次元立体編物１０が連続している範囲内においてポリウレタンフォーム層３０にスリット３００が形成されている。

スリット３００は、シートクッション１２０の前後方向中央部よりも前縁寄りに、好ましくは、ヒップポイント（ＨＰ）からの距離（図１２の符号Ｌ）で１００〜１５０ｍｍ前縁寄りに、シートクッション１２０の左右方向に沿って裏面側から切り欠いたような形状で形成される（図１１（ａ），（ｂ）参照）。具体的には、金型の対応する箇所に、スリット３００の長さ及び幅に対応する突条を形成して一体成形することにより、裏面側から切り欠いたような形状となる。このスリット３００は、ポリウレタンフォーム層３０のみに形成されているため、三次元立体編物１０を介して、スリット３００を挟んだ前方側のポリウレタンフォーム層（前方側ポリウレタンフォーム層３０１）と後方側のポリウレタンフォーム層（後方側ポリウレタンフォーム層３０２）とはつながっている。従って、前方側ポリウレタンフォーム層３０１の下面を支持すると、後方側ポリウレタンフォーム層３０２は、スリット３００の幅（スリット幅）Ｘに応じた分、スリット３００に対応した位置に存在する三次元立体編物１０の部位を支点として下方向に回動する。すなわち、図１３に示したように、スリット３００の下端が接近する方向に変位する。

図１０〜図１３に示したように、この態様では、前方側ポリウレタンフォーム層３０１の下面を、前縁付近に位置するクッションフレーム１２２上に配置して支持している。これにより、人が着座する際には、後方側ポリウレタンフォーム層３０２が上記のように下方に所定量ストロークし、ストローク感を増加させることができる。また、座角がつくため、着座時の姿勢が安定する。さらに、入力される振動を上下運動により吸収しやすくなり、さらなる振動特性の改善に寄与する。スリット幅Ｘは、後方側ポリウレタンフォーム層３０２にこのような動きをさせるために必要な幅であり、所望のストローク量、所望の座角、ポリウレタンフォーム層３０の厚さや材質、三次元立体編物１０の厚さや材質、表皮層２０の厚さや材質等に応じて適宜に決定されるが、上記した作用を発揮させるためには１５〜３０ｍｍの範囲で形成されることが好ましい。スリット３００の深さ、シートクッション１２０の左右方向に沿った長さなども、スリット幅Ｘと同様に、所望の特性を得るために適宜決定できる。

また、スリット３００は、これらの図に示したように、１箇所に形成するだけでなく、複数箇所に形成することもできる。また、シートクッション１２０に形成する場合に限られるものではなく、シートバック１１０、ヘッドレストなどにおいて同様のスリットを形成することができる。これにより、振動吸収特性特性のさらなる改善のほか、シート内気候（温度、湿度、気流）、座り心地（尻ずれ防止）、骨盤支持形状（座角）の改善等を図ることができる。その場合、スリットの形成位置等を考慮して、スリットの形状を直線状に限らず、曲線を踏まえた形状としてもよいし、部分的に複数形成してもよいし、複数のスリットのスリット幅が異なるように形成してもよい。

いずれにしても、本発明では、表皮層２０付きの三次元立体編物１０といった一体対象物をポリウレタンフォーム層３０に一体成形することを特徴とするものであり、スリットを形成しても、三次元立体編物１０が、スリットを挟んだ一方側及び他方側を接続しているため、一方側が他方側に対して変位可能であるという作用が得られ、乗物用シートに適用することで、上記した振動吸収特性等の種々の特性改善に利用できる。

また、スリット３００は上記のような金型を用いて一体発泡により同時成形できるため、スリット３００を形成するための別途の工程が不要で、スリット３００を形成した場合でも工程が複雑になったり、製造コストが上昇したりすることがなく、本発明に適している。

本発明の一体発泡成形品の製造方法は、自動車、航空機、列車、船舶、バスなどの乗物用シートにおいて、シートクッション、シートバック、ヘッドレスト又はアームレストとしての一体発泡成形品の製造に好適に用いられ、ポリウレタンフォーム層を従来よりも薄くし、軽量化する場合に効果的であり、また、ポリウレタンフォーム層に高剛性の面を作るのに効果的である。

１０ 三次元立体編物
１１，１２ グランド編地
１３ 連結糸
２０ 表皮層
３０ ポリウレタンフォーム層

Claims (19)

1. 金型内にポリウレタンフォーム原料を注入して発泡させ、前記金型内に配置した一体対象物をポリウレタンフォーム層に一体化する一体発泡成形品の製造方法であって、
   前記ポリウレタンフォーム原料の発泡時に発生する発泡熱により前記一体対象物を熱変形させて所定形状に成形し、前記ポリウレタンフォーム層との一体発泡成形品を得る一体発泡成形品の製造方法。
2. 前記一体対象物は、通気性を有する立体構造体からなり、前記ポリウレタンフォーム原料の発泡時に発生するガスの圧力を、前記立体構造体の保形に利用しつつ、前記熱変形により所定形状に成形する請求項１記載の一体発泡成形品の製造方法。
3. 前記立体構造体が、織物、編物若しくは不織布から構成される三次元立体布帛又はスラブウレタンである請求項２記載の一体発泡成形品の製造方法。
4. 前記一体対象物が、前記立体構造体の少なくとも一部に接合された表皮層を有する表皮層付き立体構造体である請求項２又は３記載の一体発泡成形品の製造方法。
5. 前記表皮層付き立体構造体を構成する前記立体構造体の一部に、周辺部に比較して粗い組織に形成されているか又は空隙になっている粗部を有し、前記粗部を通じて前記ポリウレタンフォーム層を前記表皮層に固着する請求項４記載の一体発泡成形品の製造方法。
6. 前記表皮層付き立体構造体を構成する前記表皮層と前記立体構造体とが、縫製若しくは溶着により、又は、面ファスナーを介して接合されたものである請求項５記載の一体発泡成形品の製造方法。
7. 前記立体構造体を構成する前記三次元立体布帛として、一対のグランド編地と、前記グランド編地間を往復して編み込まれる連結糸とを有してなる三次元立体編物を用いる請求項３〜６のいずれか１に記載の一体発泡成形品の製造方法。
8. 前記三次元立体編物として、ヒートセット工程を経ていない生機を用いる請求項７記載の一体発泡成形品の製造方法。
9. 前記三次元立体編物の生機に前記表皮材を接合する際、接合する部位間において、前記表皮材が前記生機に対して弛みが生じるように接合する請求項８記載の一体発泡成形品の製造方法。
10. 前記三次元立体編物を構成するグランド編地の一部が、前記ポリウレタンフォーム層内に配置されている請求項８又は９記載の一体発泡成形品の製造方法。
11. 乗物用シートのシートクッション、シートバック、ヘッドレスト又はアームレストを構成する一体発泡成形品の製造に適用される請求項１〜１０のいずれか１に記載の一体発泡成形品の製造方法。
12. 通気性を有する立体構造体の少なくとも一部に接合された表皮層を有する表皮層付き立体構造体と、
    前記表皮層付き立体構造体における前記立体構造体側に一体発泡により積層されたポリウレタンフォーム層と
    を有してなることを特徴とする一体発泡成形品。
13. 前記立体構造体が、織物、編物若しくは不織布から構成される三次元立体布帛又はスラブウレタンである請求項１２記載の一体発泡成形品。
14. 前記立体構造体を構成する前記三次元立体布帛が、一対のグランド編地と、前記グランド編地間を往復して編み込まれる連結糸とを有してなる三次元立体編物である請求項１３記載の一体発泡成形品。
15. 前記ポリウレタンフォーム層が、前記三次元立体編物との境界面に位置するグランド編地に発泡状態で一体化している請求項１４記載の一体発泡成形品。
16. 前記三次元立体編物を構成するグランド編地の一部が、前記ポリウレタンフォーム層内に配置されている請求項１４又は１５記載の一体発泡成形品。
17. 乗物用シートのシートクッション、シートバック、ヘッドレスト又はアームレストに用いられる請求項１２〜１６のいずれか１に記載の一体発泡成形品。
18. 前記通気性を有する立体構造体が連続している範囲内において、前記ポリウレタンフォーム層にスリットが形成され、前記スリットを挟んだ一方側及び他方側の少なくとも一方が前記スリットの形状及び大きさに対応して変位可能である請求項１２〜１７のいずれか１に記載の一体発泡成形品。
19. 前記乗物用シートのシートクッションに用いられ、前記スリットが、前後方向中央部よりも前縁寄りに位置する前記ポリウレタンフォーム層を、裏面側から前記シートクッションの左右方向に沿って切り欠いた形状で形成され、
    前記スリットを挟んだ前方側が前記シートクッションのクッションフレームに支持されることにより、前記スリットを挟んだ後方側がスリット幅に応じて変位可能である請求項１８記載の一体発泡成形品。

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