JP2650637B2 - 繊維充填クッション体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗物用座席や家具
などのクッションに使用する繊維充填クッション体に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、繊維充填クッション体としてはポ
リウレタンフォーム等の樹脂発泡体が主に使われてきた
が、耐久性等について充分満足できるものではなく問題
があり、これらの改良及び使用者の高級指向等のニーズ
の多様化への対応等を考慮し繊維その他の材料の使用も
検討されている。

【０００３】本発明者らは短繊維を型枠に空気流と共に
吹き込む方式を用いて得られる繊維充填クッション体を
上記用途に利用すべく検討した結果次のような問題点の
存在を知見した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、繊維充
填クッション体には、長期間使用する場合において、へ
たりやすいという問題点があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の繊維充填クッシ
ョン体は、上記課題を解決するために次の構成を有す
る。

【０００６】すなわち、短繊維と熱融着性繊維からなる
繊維材料が空気流により側地または型枠に吹込まれてラ
ンダムに配列され、圧力により圧着されて薄い層状にさ
れた薄層ウェッブが積層してなる繊維充填クッション体
であって、熱融着性繊維の混合比率が繊維充填クッショ
ン体全体に対して１０〜６０重量％、充填密度が２０〜
７０ｇ／１０００ｃｍ³ 、繰返し平均圧縮回復率が８５
％以上、７０℃における圧縮残留歪が２５％以下である
ことを特徴とする繊維充填クッション体である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明において基材として使用す
る短繊維は、ポリエステル、ポリアクリル、ポリアミ
ド、ポリプロピレンなどの合成繊維、木綿、麻、絹、羊
毛などの天然繊維、あるいはこれら合成繊維と天然繊維
または異種の合成繊維同士の混合繊維などの短繊維であ
り、いずれも適用可能である。このなかでも、圧縮特性
の優れているポリエステルはもっとも好ましい材料であ
る。また均一に分散させて吹き込むためには絡合性の少
ない繊維を使用することがなお好ましい。

【０００８】該短繊維は、その繊度が１〜３０ｄの範囲
であって、繊維長が２０〜１００ｍｍ範囲のものが好ま
しい。繊度が１ｄより小さくなると、短繊維の嵩が小さ
くなる傾向にあるため、一定体積の繊維充填クッション
体を作るに際して密度が大きくなり、また圧縮荷重に対
する回復性も低下する方向となるのでクッションとして
好ましくない方向である。また、３０ｄより大きくなる
と、一定密度の繊維充填クッション体を作るに際して、
繊維本数が少なくなるため、クッション性能として圧縮
荷重に対する回復性が低下する方向となり望ましくな
い。また繊維長が２０ｍｍより短くなると、繊維充填ク
ッション体の嵩が繊維量に比して小さくなる方向であ
り、かつ圧縮荷重に対して高い回復性を発揮するのがむ
ずかしくなるので好ましくない。また、１００ｍｍより
長くなると繊維が絡みやすくなるため均一な成形体を得
る上で難しくなって、かつクッション性能として圧縮荷
重に対する回復性も低下する方向にあるので好ましくな
い。

【０００９】熱融着性繊維は上記した基材として用いる
短繊維よりも相対的に低融点であって、加熱により少な
くともその表面が溶融し短繊維と接着しうる繊維状物を
いう。このような熱融着性繊維としては低融点の共重合
ポリエステル系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリビニ
ルアルコール系繊維等がある。特に少なくとも一方に上
記した如き低融点ポリマー成分を有する複合繊維は、形
態保持性ならびに強度特性が優れているので好ましい。
複合形態が芯鞘状複合繊維の場合には、鞘成分に低融点
成分を配置する。特に芯成分を多芯状に複合させたもの
が好ましい。

【００１０】このような熱融着性繊維は、短繊維が好ま
しい。短繊維にすることによって繊維充填クッション体
の全体に均一に分散させることができ、したがって短繊
維間や薄層ウェッブ間を均一に接着できるからである。
また、この熱融着性繊維の短繊維の分散性向上の観点か
ら、繊度が２〜１０ｄ、繊維長が２０〜６０ｍｍの範囲
であることが好ましい。

【００１１】熱融着性繊維の混合比率は繊維充填クッシ
ョン体全体に対して１０〜６０重量％とするものであ
る。熱融着性繊維の混合比率が１０重量％より少ない
と、短繊維同士の接着が不十分になって、繊維充填クッ
ション体として所定の硬度を得ることが難しくなり、ま
た圧縮荷重に対する回復性も低下する。一方、熱融着性
繊維の混合比率が６０重量％よりも多くなると、繊維充
填クッション体が硬くなりすぎ、快適なクッション性が
得られにくくなる。

【００１２】また、本発明において、繊維充填クッショ
ン体が圧縮荷重に対し十分な弾性回復率を有するととも
に硬くなりすぎないようにするためには、充填密度が２
０〜７０ｇ／１０００ｃｍ³ とするものである。

【００１３】本発明では上記したような短繊維と熱融着
性繊維を通常まず解繊機またはカード機等を通して開繊
する。これは、短繊維類の塊をほぐし、短繊維類の捲縮
が十分に生かされるようにするためである。この工程に
より、後に得られる繊維充填クッション体は、短繊維類
による嵩を十分に発揮し、圧縮に対して十分に反発のあ
る、クッション性に優れた特性を示すようになる。

【００１４】このように、十分解繊された短繊維類は、
送綿ファンによる空気流によって、任意の形状を有する
通気性の側地または型枠に詰め込まれる。

【００１５】型枠は所定の形状を有すると共に適度の通
気性が必要である。フラジール型通気性試験機による測
定値が５〜２００ｃｃ／ｃｍ² ・ｓｅｃの範囲の通気性
をもつことが好ましい。このような型枠はたとえばパン
チング金属プレート等を用いてつくることができる。

【００１６】かくして型枠に詰め込まれて形成された繊
維充填クッション体は、短繊維からなる薄層ウェッブが
積層された状態になっており、これを熱融着性繊維が接
着性を示すに起る温床に熱処理し短繊維及び薄層ウェッ
ブ間を部分的に接着する。

【００１７】本発明において、薄層ウェッブとは、短繊
維を主体とする繊維材料が空気流により型枠に吹き込ま
れ、圧力により圧着して薄い層状になったものを意味す
る。この方法により製造された繊維充填クッション体
は、ランダムに配列した短繊維からなる薄層ウェッブが
多数積層されて縞状の模様を呈した構造を有するのが特
徴であり、カードウェッブ法によるウェッブシートを積
め込んだ繊維充填クッション体に比べて、厚さ方向の圧
縮率が小さく、また、圧縮に対する反発力が大きくな
り、それによって適度の硬さを有する良好なクッション
性が得られる。

【００１８】次に、かくして得られたシート形状の繊維
充填クッション体を５０〜２００℃の加温下で圧縮処理
に供するのが好ましい。

【００１９】ここで圧縮処理とは繊維充填クッション体
の全体又は少なくとも一部を１回ないし複数回圧縮する
ことをいう。この圧縮は通常クッション材の厚さが５０
〜８０％になる程度の圧縮力が好ましく、より好ましく
は６０〜８０％になる程度の圧縮力で１回以上、好まし
くは２〜２０回程度繰返される。

【００２０】この圧縮処理を複数回くりかえす場合の圧
縮装置やその使用方法としては、たとえば、一対のロー
ラーを複数組配列しその間をシート形状の繊維充填クッ
ション体を連行させる方法、一対の板の間にシート形状
の繊維充填クッション体を置いて圧縮と開放を繰り返す
方法、図１に示すごとく減圧によってシート形状の繊維
充填クッション体１を繰り返し圧縮する方法や、図２に
示すごとく密閉室４の内部にシート形状の繊維充填クッ
ション体１と接触してゴムバッグ３を配置しバッグ内に
空気を吹き込み空気圧による圧縮を繰り返す方法等適宜
の手段を採用することができる。なお、空気圧による圧
縮手段を採用する場合、ゴムバッグは耐熱性素材からな
るものが好ましい。

【００２１】加温条件としては、圧縮処理効果および硬
さの観点から、５０〜２００℃とするのが好ましく、５
０〜１４０℃とすればより好ましい。

【００２２】また、圧縮時間としては、上記加温条件と
同様の観点から、１秒〜１０時間が好ましい。

【００２３】加温条件、圧縮時間は上記の範囲内におい
て所望の充填密度、硬度、クッション性を得るために適
宜選択される。

【００２４】本発明において、熱融着性繊維を含有する
短繊維を空気流と共にシート形状を有する通気性型枠内
に吹き込んで得られた繊維充填クッション体の熱処理物
は熱融着性繊維の溶融に伴う点及び線接着により全体が
網目構造を形成しているが、この網目構造は結合点の単
位体積当りの結合数と結合力にばらつきがみられ、これ
が部分的な硬度等のばらつきや長期間使用における耐久
性の変動の原因になっているものと考えられる。

【００２５】これに対し、本発明では、５０℃以上の加
温下での圧縮処理により結合力の弱い点が効率的に除去
され、網目構造体の平均結合点数が均一化し、基材短繊
維と熱融着性繊維の均質な結合部のみが残り、配置、配
列が最適とされる。その結果、部分的な硬度等のばらつ
きが少なく、長期間使用での耐久性，変形の変動等の少
ない品質安定な繊維充填クッション体を得ることができ
る。

【００２６】なお、一般に熱融着性繊維素材として用い
られる低融点ポリマーのガラス転移点が４０℃近傍に存
在することから、これ以上の温度領域において該ポリマ
ー微結晶の融解が開始すると考えられ、圧力とあいまっ
て繊維充填クッション体のへたりを防止する構造形成に
寄与するものと推定される。

【００２７】本発明の繊維充填クッション体は、繰返し
平均圧縮回復率を８５％以上とするものである。８５％
に満たない場合には、繰返し圧縮荷重に対して弾性回復
率が低く、したがって短期間の使用によってもへたり易
い。９５％を越える場合には、へたりは少なくなるが、
反撥性が強すぎ、実用時の座り心地が悪くなるので好ま
しくない。

【００２８】なお、本発明において、繰返し平均圧縮回
復率とは、繊維充填クッション体上に８５ｇ／ｃｍ² の
荷重を１０００回繰返し加え、厚さの変化を測定し、次
の方法により算出した値を言う。

【００２９】繰返し平均圧縮率＝（ｑ／ｐ）×１００ ここで、ｑ：繰返し荷重負荷後の厚さ( ｍｍ) ｐ：荷重負荷前の厚さ( ｍｍ) なお、ｑ、ｐは、繊維充填クッション体の４ヵ所につい
ての測定値の平均値を表わす。

【００３０】本発明の繊維充填クッション体は、７０℃
における圧縮残留歪を２５％以下とするものである。２
５％を越える場合には、短期間の使用で簡単にへたりを
生じ、底づき感が発生し、座り心地が悪くなる。なお、
一般に圧縮残留歪を２％以下にすることは困難である。

【００３１】なお、本発明において、圧縮残留歪とは、
次の方法により算出した値を言う。一辺が５０ｍｍの正
方形で厚さ４０ｍｍの試験片を温度７０±１℃の恒温槽
中で連続２２時間加熱条件下に５０％圧縮固定し取り出
したのち、３０分間放置後その厚さを測定する。

【００３２】 圧縮残留歪（％）＝（ｔ₀ −ｔ₁ ）／ｔ₀ ×１００ ここでｔ₀ ＝初めの試験片の厚さ（ｍｍ） ｔ₁ ＝試験後の試験片の厚さ（ｍｍ）

【００３３】

【実施例】次に本発明の効果を実施例により説明する。

【００３４】（実施例１）ポリエステル短繊維（６ｄ、
３８ｍｍ）と芯鞘構造の熱融着性繊維（４ｄ、５１ｍ
ｍ、芯成分：ポリエステル、鞘成分：融点１１０℃の変
性ポリエステル）を６０：４０の重量比で混合し、開繊
を行なった。その後、一対のパンチングプレートからな
るシート形状の形枠の比較的偏平な面と平行に取り付け
た矩形型の吹込口（１０ｃｍ、５ｃｍ）から空気流によ
り上記繊維を充填した。充填密度は４０ｇ／１０００ｃ
ｍ³ とした。次に、１７０℃、３０分間熱処理を行なっ
て熱融着性繊維の鞘成分を溶融し、短繊維および薄層ウ
ェッブ間を接着することにより、厚さが１４０ｍｍのシ
ート用繊維充填クッション体を得た。

【００３５】上記のようにして成形したシート用繊維充
填クッション体を、１１８℃の加温下に設置した８１ｍ
ｍの間隔を開けた７対の径２００ｍｍの鉄製ローラーの
間を通過させて繰返し圧縮を施した。この際の圧縮率
（ローラー間距離／繊維充填クッション体の厚さ）は５
８％であった。

【００３６】加温圧縮前後のシート用繊維充填クッショ
ン体の圧縮残留歪を評価した結果、加温下圧縮処理を施
さない場合、圧縮残留歪が３９％に対し、処理後の圧縮
残留歪は２３％と極めて小さかった。

【００３７】なお、この繊維充填クッション体の繰返し
平均圧縮回復率は８７％であった。 （実施例２）実施例１で作製したのと全く同様に、繊維
材料をシ−ト形状の型枠に吹込んで充填密度５０ｇ／１
０００ｃｍ³ の繊維充填体（加温下圧縮処理前）を作製
し、１７０℃、３０分間熱処理を行なって熱融着繊維の
鞘成分を溶融し、短繊維および薄層ウェッブ間を接着す
ることにより、シート用繊維充填クッション体を得た。

【００３８】さらに、これを５０％に圧縮した状態を保
ちつつ、７５℃、７時間加温処理を施した。

【００３９】加温圧縮前後のシート用繊維充填クッショ
ン体の圧縮残留歪を評価した結果、加温下圧縮処理を施
さない場合、圧縮残留歪が４６％に対し、処理後の圧縮
残留歪は１８％と極めて小さかった。

【００４０】なお、この繊維充填クッション体の繰返し
平均圧縮回復率は８９％であった。 （実施例３）実施例１で作製したのと全く同様に、繊維
材料をシ−ト状形枠に吹き込むことにより、充填密度４
３ｇ／１０００ｃｍ³ の繊維充填体（加温下圧縮処理
前）を作製し、１８５℃、３５分間熱処理を行なって熱
融着繊維の鞘成分を溶融し、短繊維および薄層ウェッブ
間を接着することにより、シート用繊維充填クッション
体を得た。

【００４１】さらに、これを５０％に圧縮した状態を保
ちつつ、温度条件を変更して、１０時間加温処理を施し
た。

【００４２】結果を表１に示す。

【００４３】

【表１】 また、この加温圧縮処理温度と圧縮残留歪との関係を図
３に示す。

【００４４】５０℃以上の温度で圧縮処理を施したもの
の圧縮残留歪は２５％以下を示し、いずれも耐へたり性
に優れたものであった。

【００４５】（実施例４）実施例１で作製したのと全く
同様に、繊維材料をシ−ト形状の型枠に吹込んで充填密
度５８ｇ／１０００ｃｍ³ の繊維充填クッション体（加
温下圧縮処理前）を作製し、９０℃の加温下に設置した
油圧プレスによって２３ｋｇ／ｃｍ² の圧力で５回の繰
返し圧縮を施した。この際の圧縮率は４８％であった。

【００４６】加温圧縮前後のシート用繊維充填クッショ
ン体の圧縮残留歪を評価した結果、加温下圧縮処理を施
さない場合、圧縮残留歪が４２％に対し、処理後の圧縮
残留歪は１５％と極めて小さかった。

【００４７】なお、この繊維充填クッション体の繰返し
平均圧縮回復率は９２％であった。 （実施例５）実施例１で作製したのと全く同様に、繊維
材料をシ−ト形状の型枠に吹込んで充填密度４７ｇ／１
０００ｃｍ³ の繊維充填体（加温下圧縮処理前）を作製
し、第１図に示すように５５０ｍｍＨｇの減圧部２を設
けることによって９２℃で３回の繰返し圧縮を施した。
この際の圧縮率は６０％であった。加温圧縮前後のシー
ト用繊維充填クッション体の圧縮残留歪を評価した結
果、加温下圧縮処理を施さない場合、圧縮残留歪が３９
％に対し、処理後の圧縮残留歪は２２％と極めて小さか
った。

【００４８】なお、この繊維充填クッション体の繰返し
平均圧縮回復率は９０％であった。 （実施例６）実施例１に準じてポリエステル短繊維と芯
鞘構造を有する熱接着性繊維に混合重量比を５５／４５
に変更し、充填密度５０ｇ／１０００ｃｍ³ の繊維充填
体（加温下圧縮処理前）を作製し、第２図に示すように
耐熱性のエアバッグ３により９８℃，３ｋｇ／ｃｍ² の
圧力で３回の繰返し圧縮を施した。この際の圧縮率は５
３％であった。

【００４９】加温圧縮前後のシート用繊維充填クッショ
ン体の圧縮残留歪を評価した結果、加温下圧縮処理を施
さない場合、圧縮残留歪が４０％に対し、処理後の圧縮
残留歪は１８％と極めて小さかった。

【００５０】なお、この繊維充填クッション体の繰返し
平均圧縮回復率は８９％であった。

【００５１】

【発明の効果】本発明により、圧縮特性、特に圧縮残留
歪みが小さく、厚さ方向の圧縮率が小さく、圧縮に対す
る反発力が大きく、圧縮荷重に対する弾性回復性に優
れ、長期間使用しても極めてへたりにくい繊維充填クッ
ション体を提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の繊維充填クッション体の製造の際に用
いる装置の一例をモデル的に示す概略図である。

【図２】本発明の繊維充填クッション体の製造の際に用
いる装置の一例をモデル的に示す概略図である。

【図３】実施例３の結果、すなわち、加温圧縮処理温度
と繊維充填クッション体の７０℃における圧縮残留歪と
の関係を示す関係図である。

【符号の説明】

１：繊維充填クッション体 ２：減圧部 ３：ゴムバッグ ４：密閉室

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】短繊維と熱融着性繊維からなる繊維材料が
   空気流により側地または型枠に吹込まれてランダムに配
   列され、圧力により圧着されて薄い層状にされた薄層ウ
   ェッブが積層してなる繊維充填クッション体であって、
   熱融着性繊維の混合比率が繊維充填クッション体全体に
   対して１０〜６０重量％、充填密度が２０〜７０ｇ／１
   ０００ｃｍ³ 、繰返し平均圧縮回復率が８５％以上、７
   ０℃における圧縮残留歪が２５％以下であることを特徴
   とする繊維充填クッション体。
2. 【請求項２】熱融着性繊維の融点が単繊維の融点より相
   対的に低いことを特徴とする請求項１記載の繊維充填ク
   ッション体。
3. 【請求項３】熱融着性繊維の繊度が２〜１０ｄ、繊維長
   が２０〜６０ｍｍであることを特徴とする請求項１また
   は２記載の繊維充填クッション体。
4. 【請求項４】短繊維の繊度が１〜３０ｄ、繊維長が２０
   〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３記載
   の繊維充填クッション体。