JP2941539B2 - クッション構造体およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非弾性ポリエステル系
捲縮短繊維をマトリックスとし、その中に弾性繊維によ
る熱固着点を散在させた新規クッション構造体並びにそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】家具、ベッドなどに用いられるクッショ
ン構造体の分野においては、発泡ウレタンフォーム、非
弾性ポリエステル系捲縮短繊維詰綿、ポリエステル系捲
縮短繊維を接着した樹脂綿や固綿などが使用されてい
る。

【０００３】しかしながら、発泡ウレタンフォームは、
その製造中に使用される薬品等の取り扱いが難しく、か
つフロンを排出するという問題がある。また、得られた
発泡ウレタンフォームの圧縮特性は圧縮初期が硬く、そ
の後急に沈み込むという独特の特性を示すために、クッ
ション性に乏しいばかりか、底突き感が大きいという欠
点がある。しかも、該フォームは通気性に乏しいので蒸
れやすく、クッション構造体として好まれないことが多
い。さらに、ウレタンフォームは軟らかく、かつ発泡し
ているために、圧縮に対する反撥力に乏しいという欠点
がある。反撥力を上げるためには、ウレタンフォームの
密度を高くすればよいわけであるが、この場合は重量が
増え、かつ通気性がさらに悪化するという致命的欠陥が
生じる。次に、非弾性ポリエステル系短繊維詰綿におい
ては、集合体構造が固定されていないため、使用中に形
が崩れ易く、構成短繊維が移動したり、該短繊維の捲縮
がへたったりして嵩性や反撥性が大きく低下するという
欠点がある。

【０００４】一方、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維集
合体を樹脂（例えばアクリル酸エステルポリマー）や、
マトリックス短繊維を構成するポリマーの融点よりも低
い融点を有するポリマーで構成されるバインダー繊維
（特開昭５８―３１１５０号公報）で固着した樹脂綿や
固綿などでは、固着力が弱く、ポリマー皮膜の伸度が小
さく、かつ伸張に対する回復性が低いために固着点の耐
久性が低く、使用中に固着点に変形を受けると破壊され
たり、変形に対して回復が悪く、その結果形態安定性や
反撥性が大巾に低下する。また、固着点は伸度が小さい
ポリマーで固く、モービリティがないため、クッション
性に乏しいものしか得られない。クッション性を高める
ための一手段として、特開昭６２―１０２７１２号公報
には、ポリエステル系捲縮短繊維の交叉部を発泡ウレタ
ンのバインダーで固着したクッション構造体が提案され
ている。しかし、ここでは溶液型の架橋性ウレタンを含
浸しているので、加工斑が発生し易く、そのため処理液
の取扱いが煩雑である、ウレタンとポリエステル繊維と
の接着性が低い、バインダーが架橋されるため伸度が低
くなり、かつ樹脂部が発泡しているため変形が部分的に
集中しやすいので、繊維交叉部の発泡ウレタンが大変形
したときに破壊されやすい、耐久性が低いなどといった
問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、特に短繊維
同士の交叉点における固着状態が著しく安定化され、そ
れによりクッション性、および圧縮反撥性、圧縮耐久性
並びに圧縮回復性の改善された、新規なクッション構造
体を提供しようとするものである。

【０００６】さらに、本発明は、加工斑が発生しない、
より簡便な方法で、上記のクッション構造体を提供しよ
うとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による新規なクッ
ション構造体は、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維集合
体をマトリックスとし、密度が０．００５〜０．１０ｇ
／cm³ 、厚さが５mm以上であるクッション構造体におい
て、該短繊維集合体中には、短繊維を構成するポリエス
テルポリマーの融点より４０℃以上低い融点を有する熱
可塑性エラストマーからなる弾性繊維が分散・混入さ
れ、その際該クッション構造体中には、該非弾性繊維同
士が交叉した状態で熱可塑性エラストマーの熱融着によ
り形成された可撓性熱固着点が存在することを特徴とす
るものである。

【０００８】また、本発明による上記の新規クッション
構造体の製造方法は、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維
と、該非弾性ポリエステル系捲縮短繊維を構成するポリ
エステルポリマーの融点より４０℃以上低い融点を有す
る熱可塑性エラストマーからなる弾性繊維とを混綿し
て、少なくとも３０cm³ ／ｇの嵩性を有するウェッブを
形成することにより弾性繊維同士間、および該非弾性ポ
リエステル系捲縮短繊維と弾性繊維との間に立体的繊維
交叉点を形成せしめた後、該ポリエステルポリマーの融
点より低く、そして該エラストマーの融点より１０〜８
０℃高い温度で熱処理して、これら繊維交叉点のうちの
少なくとも一部の繊維交叉点を熱融着させることを特徴
とするものである。

【０００９】

【作用】本発明を具体的により詳細に説明する。図１に
おいて、１はクッション構造体のマトリックスとなる非
弾性ポリエステル系捲縮短繊維、２は該短繊維を構成す
るポリエステルポリマーの融点より４０℃以上低い融点
を有する熱可塑性エラストマーの熱融着により形成され
た可撓性熱固着点であり、３は弾性繊維同士が交叉した
箇所に形成される熱可撓性固着点である。

【００１０】ここで、“可撓性熱固着点”とは、クッシ
ョン構造体に荷重が加えられたとき、したがって該固着
点にも荷重が加えられたとき、この固着点が荷重の方向
に沿って変形可能であり、かつ回復可能であるような可
撓性を有する熱固着点を意味する。

【００１１】上記のような可撓性熱固着点を形成するに
際しては、クッション構造体自身の密度も関係してく
る。この密度が０．１０ｇ／cm³ よりも高くなると、繊
維密度が過度に高くなり熱可塑性エラストマー同士が過
密に相互融着しやすくなる。したがって、このような構
造のものは厚み方向の弾力性が著しく低下し、通気性も
極度に小さくなり、また蒸れやすくなり、最早クッショ
ン構造体として供し得なくなる。

【００１２】一方、この密度が０．００５ｇ／cm³ 未満
になると、このような構造体では反撥性が乏しくなり、
マトリックスとなる非弾性ポリエステル系捲縮短繊維の
構成本数が少なくなる。その結果、該構造体に荷重が加
えられると一本一本の繊維に歪や応力がかかり過ぎて、
構造体そのものが変形し易く耐久性もなくなるので、ク
ッション構造体として供し得ない。

【００１３】この点、特開昭５８―１９７３１２号公報
や特開昭５２―８５５７５号公報では、大部分の弾性複
合繊維同士を実質的に断面方向から観て平行状態で互い
に相互融着させることが推奨されている。しかし、本発
明においてはこのような事態は絶対に避けるべきであ
る。

【００１４】ここで、本発明のクッション構造体を、従
来のクッション構造体と比較すると、両者の間には次の
ような顕著な差異がある。

【００１５】従来品においては、例えばマトリックスを
構成する非弾性捲縮短繊維同士の交叉点のみが非繊維で
ある樹脂、あるいは溶液型の架橋性ウレタンで固着され
るのに対して、本発明のクッション構造体においては、
マトリックスを構成する捲縮短繊維同士の交叉点には固
着点が形成されることはなく、該固着点は弾性繊維同士
の交叉点および弾性繊維とマトリックスを構成する捲縮
短繊維との交叉点においてのみ熱融着により形成され
る。さらに、低融点非弾性ポリマーを融着成分とする繊
維をバインダーとして用いたクッション構造体において
は、熱固着点は非可撓性であり、変形からの回復性に乏
しいものである。本発明のそれは、全方位的な可撓性を
呈するものである。固着点間は変形回復性に富んだ弾性
繊維によって連結されていることがある。 以上のこと
から、本発明のクッション構造体中には、可撓性を呈す
る熱固着点、三次元的弾性構造をなしているので、圧縮
反撥性並びに圧縮回復性に優れたクッション構造体が実
現されることになる。

【００１６】ここで、本発明の可撓性熱固着点の特徴に
ついて触れておく。

【００１７】該点は弾性繊維の熱可塑性エラストマーの
移動・凝集によって生じるものであるので、繊維の交叉
点を広範囲に覆い、かつその表面は平滑である。したが
って、 （ｉ）応力集中がない。 （ii）強度、伸度は著しく向上するので繰り返し圧縮に
対しても破壊されることがない。 （iii ）圧縮に対して変形し難い（変形に対する反撥が
強い）。 （iv）一旦変形されたときは、どの方向にも変形し易
い。 （ｖ）また、如何なる方向からの変形に対しても、円滑
に回復し易い。 （vi）隣り合う熱固着点の間が弾性繊維で連絡されてい
る場合があり、熱固着点が変位しても元の位置に戻りや
すい。

【００１８】次に、本発明のクッション構造体に付随す
る要件について述べる。

【００１９】本発明における熱固着点は、クッション構
造体に荷重（圧縮力）が加わった際の応力、歪に呼応し
て自在に変形して、これら応力、歪を分散させることに
よって、マトリックスを構成する捲縮短繊維に加わる応
力・歪を軽減する機能を有するものであるから、該熱固
着点の物性も見落とすわけにはいかない。これらの物性
としては、後で定義する破断強度、破断伸度および１０
％伸長弾性回復率が挙げられる。破断強度としては、
０．３ｇ／de〜５．０ｇ／deの範囲にあることが好まし
い。この破断強度が０．３ｇ／de未満ではクッション構
造体に圧縮の大変形（例えば初期の厚みの７５％等）が
加わった場合、熱固着点が破壊され易くなって、耐久
性、形態安定性が低下する懸念がある。

【００２０】一方、熱固着点の強度が５ｇ／deを越える
場合は、かなりの高温での融着加工となり、その結果マ
トリックスを構成する捲縮短繊維自体の物性が劣化す
る。

【００２１】破断伸度については、１５〜２００％の範
囲にあることが好ましい。破断伸度が１５％未満では、
クッション構造体に圧縮による大変形が加わった場合、
これら熱固着点にはさらに大きな変位やズレが生じるば
かりか、変形限界を越えて変化して、結局固着点は破壊
され易くなってしまう。

【００２２】一方、この伸度が１００％を越えると同様
の変位が加わった際に熱固着点のズレが起こり易く、こ
のため耐久性も低下するおそれがある。

【００２３】さらに、１０％伸長弾性回復率について
は、８０％以上、特に８０〜９５％の範囲にあることが
好ましい。この１０％伸長弾性率が８０％未満では熱固
着点に応力や変位が生じた際に、変形に対する回復性が
低下して、繰返し圧縮に対する耐久性や寸法安定性が悪
くなるおそれがある。

【００２４】本発明において、マトリックスを構成する
非弾性ポリエステル系捲縮短繊維は、通常のポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
ヘキサメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテ
レフタレート、ポリ―１，４―ジメチルシクロヘキサン
テレフタレート、ポリピバロラクトンまたはこれらの共
重合エステルからなる短繊維ないしそれら繊維の混綿
体、または上記のポリマー成分のうちの２種以上からな
る複合繊維等である。単繊維の断面形状は、円形、偏
平、異型または中空のいずれであってもよい。また、そ
の単繊維の太さは２〜５００デニール、特に６〜３００
デニールの範囲にあることが好ましい。この単繊維の太
さが小さいと、クッション構造体の密度が高くなって構
造体自身の弾力性が低下する場合が多い。また、単繊維
の太さが大きすぎると、取扱い性、特にウェッブの形成
性が悪化する。また構成本数も少なくなりすぎて、弾性
複合繊維との間に形成される交叉点の数が少なくなり、
クッション構造体の弾力性が発現しにくくなると同時に
耐久性も低下するおそれがある。更には風合も粗硬にな
りすぎる。

【００２５】一方、本発明で重要な役割を果す熱固着点
を形成するために用いられる弾性繊維は、熱可塑性エラ
ストマーで形成される。

【００２６】熱可塑性エラストマーとしては、ポリウレ
タン系エラストマーやポリエステル系エラストマーが好
ましい。

【００２７】ポリウレタン系エラストマーとしては、分
子量が５００〜６０００程度の低融点ポリオール、例え
ばジヒドロキシポリエーテル、ジヒドロキシポリエステ
ル、ジヒドロキシポリカーボネート、ジヒドロキシポリ
エステルアミド等と、分子量５００以下の有機ジイソシ
アネート、例えばｐ，ｐ′―ジフェニルメタンジイソシ
アネート、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、キシリレンジイソシアネート、２，６―ジイソシア
ネートメチルカプロエート、ヘキサメチレンジイソシア
ネート等と、分子量５００以下の鎖伸長剤、例えばグリ
コール、アミノアルコールあるいはトリオールとの反応
により得られるポリマーである。これらのポリマーのう
ち、特に好ましいものはポリオールとしてポリテトラメ
チレングリコール、またはポリ―ε―カプロラクトンあ
るいはポリブチレンアジペートを用いたポリウレタンで
ある。この場合、有機ジイソシアネートとしてはｐ，
ｐ′―ジフェニルメタンジイソシアネートが好適であ
る。また、鎖伸長剤としては、ｐ，ｐ′―ビスヒドロキ
シエトキシベンゼンおよび１，４―ブタンジオールが好
適である。

【００２８】一方、ポリエステル系エラストマーとして
は、熱可塑性ポリエステルをハードセグメントとし、ポ
リ（アルキレンオキシド）グリコールをソフトセグメン
トとして共重合してなるポリエーテルエステルブロック
共重合体、より具体的にはテレフタル酸、イソフタル
酸、フタル酸、ナフタレン―２，６―ジカルボン酸、ナ
フタレン―２，７―ジカルボン酸、ジフェニル―４，
４′―ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン
酸、３―スルホイソフタル酸ナトリウム等の芳香族ジカ
ルボン酸、１，４―シクロヘキサンジカルボン酸等の脂
環族ジカルボン酸、コハク酸、シュウ酸、アジピン酸、
セバシン酸、ドデカンジ酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカ
ルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体などから
選ばれたジカルボン酸の少なくとも１種と、１，４―ブ
タンジオール、エチレングリコール、トリメチレングリ
コール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレング
リコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグ
リコール、デカメチレングリコール等の脂肪族ジオー
ル、あるいは１，１―シクロヘキサンジメタノール、
１，４―シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカ
ンジメタノール等の脂環族ジオール、またはこれらのエ
ステル形成性誘導体などから選ばれたジオール成分の少
なくとも１種、および平均分子量が約４００〜５０００
程度の、ポリエチレングリコール、ポリ（１，２―およ
び１，３―プロピレンオキシド）グリコール、ポリ（テ
トラメチレンオキシド）グリコール、エチレンオキシド
とプロピレンオキシドとの共重合体、エチレンオキシド
とテトラヒドロフランとの共重合体等のポリ（アルキレ
ンオキシド）グリコールのうち少なくとも１種から構成
される三元共重合体である。

【００２９】しかしながら、非弾性ポリエステル系捲縮
短繊維との接着性や温度特性、強度の面からすれば、ポ
リブチレン系テレフタレートをハードセグメントとし、
ポリオキシブチレングリコールをソフトセグメントとす
るブロック共重合ポリエーテルポリエステルが好まし
い。この場合、ハードセグメントを構成するポリエステ
ル部分は、主たる酸成分がテレフタル酸、主たるジオー
ル成分がブチレングリコール成分であるポリブチレンテ
レフタレートである。勿論、この酸成分の一部（通常３
０モル％以下）は他のジカルボン酸成分やオキシカルボ
ン酸成分で置換されていてもよく、同様にグリコール成
分の一部（通常３０モル％以下）はブチレングリコール
成分以外のジオキシ成分で置換されていてもよい。

【００３０】また、ソフトセグメントを構成するポリエ
ーテル部分は、ブチレングリコール以外のジオキシ成分
で置換されたポリエーテルであってもよい。なお、ポリ
マー中には、各種安定剤、紫外線吸収剤、増粘分岐剤、
艶消剤、着色剤、その他各種の改良剤等も必要に応じて
配合されていてもよい。

【００３１】このポリエステル系エラストマーの重合度
は、固有粘度で０．８〜１．７、特に０．９〜１．５の
範囲にあることが好ましい。この固有粘度が低すぎる
と、マトリックスを構成する非弾性ポリエステル系捲縮
短繊維とで形成される熱固着点が破壊され易くなる。一
方、この粘度が高すぎると、熱融着時に強固な可撓性熱
固着点が形成されにくくなる。

【００３２】熱可塑性エラストマーの基本的特性として
は、後で定義する破断伸度が５００％以上が好ましく、
更に好ましくは８００％以上である。この伸度が低すぎ
ると、クッション構造体が圧縮されその変形が熱固着点
におよんだとき、この部分の結合が破壊され易くなる。

【００３３】一方、熱可塑性エラストマーの３００％の
伸長応力は０．８kg／mm² 以下が好ましく、更に好まし
くは０．６kg／mm² 以下である。この応力が大きすぎる
と、熱固着点が、クッション構造体に加わる力を分散し
にくくなり、クッション構造体が圧縮されたとき、その
力で該熱固着点が破壊されるおそれがあるか、あるいは
破壊されない場合でもマトリックスを構成する非弾性ポ
リエステル系捲縮短繊維までを歪ませたり、捲縮をへた
らしてしまうことがある。

【００３４】また、熱可塑性エラストマーの３００％伸
長回復率は６０％以上が好ましく、さらに好ましくは７
０％以上である。この伸長回復率が低いと、クッション
構造体が圧縮されて熱固着点は変形しても、もとの状態
に戻りにくくなるおそれがある。

【００３５】これらの熱可塑性エラストマーは、該非弾
性ポリエステル系捲縮短繊維を構成するポリマーよりも
低融点であり、かつ熱固着点の形成のための融着処理時
に該捲縮短繊維の捲縮を熱的にへたらせないものである
ことが必要である。この意味から、その融点は該短繊維
を構成するポリマーの融点より４０℃以上、特に６０℃
以上低いことが好ましい。かかる熱可塑性エラストマー
の融点は例えば１３０〜２２０℃の範囲の温度であるこ
とができる。

【００３６】この融点差が４０℃より少ないと、以下に
述べる融着加工時の熱処理温度が高くなり過ぎて、非弾
性ポリエステル系捲縮短繊維の捲縮のへたりを惹起し、
また該捲縮短繊維の力学的特性を低下させてしまう。な
お、熱可塑性エラストマーについて、その融点が明確に
観察されないときは、融点を軟化点をもって代替する。

【００３７】上述の熱可塑性エラストマーからなる弾性
繊維は、クッション構造体の重量を基準として、１０〜
７０％、好ましくは２０〜６０％の範囲で分散・混入さ
れる。この分散・混入率が低すぎると、熱固着点の数が
少なくなり、クッション構造体が変形し易くなったり、
弾力性、反撥性および耐久性が低いものになりかねな
い。

【００３８】一方、この分散・混入率が高すぎると、反
撥性を与える非弾性ポリエステル系捲縮短繊維の構成本
数があまりにも少なくなり、構造体としての反撥性が不
足してくる。

【００３９】また、クッション構造体は、厚み方向に圧
縮されて反撥する材料であるから、その性能を発揮する
には、少なくとも５mm以上、好ましくは１０mm以上、更
に好ましくは２０mm以上の厚みを有していることが好ま
しい。このように、厚みは通常５〜３０mm程度である
が、ある場合には約１〜２ｍに達する場合もある。

【００４０】本発明のクッション構造体の製造に際して
は、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維と、該非弾性ポリ
エステル系捲縮短繊維を構成するポリエステルポリマー
の融点より４０℃以上低い融点を有する熱可塑性エラス
トマーよりなる弾性繊維とを混綿して、少なくとも３０
cm³ ／ｇの嵩性を有するウェッブを形成することによ
り、弾性繊維同士間、および該非弾性ポリエステル系捲
縮短繊維と弾性繊維間に立体的な繊維交叉点を形成せし
めた後、該エラストマーの融点より１０〜８０℃高い温
度で熱処理して、繊維交叉点の少なくとも一部を熱融着
させる。

【００４１】更に詳しくは、捲縮が付与され、５０cm³
／ｇ、好ましくは８０cm³ ／ｇの嵩高性を有する非弾性
ポリエステル系短繊維塊（ないしウェッブ）と、好まし
くは捲縮を発現した弾性繊維塊とをカードを通して両者
が均一に混綿されたウェッブを得る。このような混綿に
より、ウェッブには弾性繊維同士、および該弾性繊維と
非弾性ポリエステル系捲縮短繊維間には無数の繊維交叉
点が形成される。次に、このようなウェッブを所定の密
度になるように金型に入れ、ポリエステルポリマーの融
点よりも低くそして弾性繊維である熱可塑性エラストマ
ーの融点（または流動開始点）より１０〜８０℃高い温
度で融着処理することにより、上記繊維交叉点で弾性繊
維が融着され、既に述べた全方位的可撓性熱固着点を形
成するものである。

【００４２】ここで、立体的な繊維交叉点とは、文字通
り、ウェッブの厚み方向と平行な面に対して９０°未満
の角度で存在する交叉点のことである。勿論、このウェ
ッブにおいては、ウェッブの水平面と平行な面にも多数
の繊維交叉点が同時に生じる。しかし、これらはクッシ
ョン構造体に比べて密度がはるかに高い人工皮革のよう
な集合体（例えば不織布）にむしろ特徴的に見られる。
この点、本発明の方法にあっては、上記の平面的繊維交
叉点に加えて、ウェッブ密度を３０cm³ ／ｇ以上とする
ことにより、立体的繊維交叉点を形成させる点に特徴が
ある。そして、熱融着処理後に０．１ｇ／cm³ 以下のク
ッション構造体が形成されたときにも、この立体的繊維
交叉点の大半は維持されている。

【００４３】非弾性ポリエステル系捲縮短繊維、弾性繊
維は公知の紡糸法によって得ることができる。その際、
用いるポリマー、単繊維太さ、両者の混合比率等につい
ては、既に説明したとおりである。唯、双方の繊維共、
紡出後１．５倍以上延伸されていることが好ましい。延
伸された繊維により構成したクッション構造体は、延伸
されていない繊維を用いたクッション構造体に比べて反
撥性に優れ、へたりもすくない。この理由としては、延
伸をうけ短繊維化され弛緩状態になる過程で非晶部の緩
和が起り非晶部がランダム化し、より弾性の優れた繊維
構造になり、それが溶融固化後も維持されやすいためと
推察される。また、弾性繊維は熱収縮が低い方がよい。
弾性繊維の熱収縮を低下させるには、延伸後に４０〜１
２０℃の温度で２０秒以上熱処理すればよい。

【００４４】短繊維に付与する捲縮は、押込捲縮で十分
である。その場合の捲縮数としては５〜１５ケ／inch
（ＪＩＳ Ｌ１０４５により測定）が好ましく、８〜１
２ケ／inch（同）がより好ましい。しかしながら、夫々
の繊維の紡出時に異方冷却等の手段により繊維構造に異
方性を与えて潜在捲縮能を付与してから、更に押込捲縮
を施すことも有用である。

【００４５】

【効果】本発明のクッション構造体は、発泡ウレタンフ
ォームに比べて圧縮における初期の硬さがなく、反撥性
が大きく、かつ圧縮量にほぼ比例して大きくなるため底
突き感が極めて少ない。しかも、構造体自体が低密度で
あるため、通気性が高く蒸れる心配もない。

【００４６】また、繰り返し圧縮に対する耐久性に関し
ても、熱固着点が破壊されにくく、変形した場合でも除
重後原形に戻り易く、その圧縮耐久性も優れている。

【００４７】一方、この構造体の製造に際しては、短繊
維のウェッブを乾熱処理するだけの簡単で短い工程で均
一なクッション構造体が得られ、しかも構造体におい
て、部分的に硬さを変えたり、厚み方向の硬さを変える
ことも繊維の混率や繊維の構成あるいは、密度を変える
ことによって簡単にできる。

【００４８】従って、本発明のクッション構造体は、ク
ッション性、反撥性、耐久性および回復性に優れ、しか
も通気性が高いので蒸れにくいという特徴がある。ま
た、製造に際しても、加工のムラが出来にくく、加工で
の多様化も図りやすく、しかも短い工程で製造できる。
したがって、この構造体の利用範囲は、各種のクッショ
ン材、例えば家具、ベッド、寝具、各種座席のクッショ
ン材用として好適である。

【００４９】本発明を、更に実施例により説明する。実
施例中下記の測定が行なわれた。

【００５０】熱固着点の破断強度および破断伸度の測定 クッション構造体において、２本の繊維が４５°〜９０
°の交叉角で交叉し、かつ交叉点が固着された部分を異
なる２本の繊維を含むようにしてサンプリングを行う
（多数交叉しているときは該当する２本以外をカットす
る）。次に、熱固着点をほぼ中央にし互いに固着してつ
ながった該２本の異なる繊維を試料長２mmの間隔で引張
り試験機のつかみ部に取り付け２mm／分のスピードで引
張り、初荷重０．３ｇをかけた時の伸びを緩みとして読
み、さらに試料を引張り、試料の固着点が破壊するまで
の最大荷重（ｇ）およびそのときの伸びを測定し、次式
により熱固着点の破断強度および破断伸度を算出した。
破断強度を算出する試験回数は、ランダムにサンプリン
グされた試料数ｎ＝２０とし、その平均値で表わす。 破断強度（ｇ／de）＝［切断時の荷重（ｇ）］／（試料
中の２本の短繊維の平均デニール） 破断伸度（％）＝［（Ｅ₂ −Ｅ₁ ）／（Ｌ＋Ｅ₁ ）］×
１００ Ｅ₁ ；緩み（mm） Ｅ₂ ；最大応力時の伸び（mm） Ｌ ；つかみ間隔（mm）

【００５１】熱固着点の１０％伸長弾性回復率の測定 熱固着点の破断強力、破断伸度の測定の場合と同じよう
にサンプリング、サンプル取付けを行い、初荷重０．３
ｇをかけた所をＬ₀ の試長とし引張りを２mm／分でスタ
ートする。試長に対し１０％伸度になるまで引張り後、
直ちに同じスピードで除重し、除重した状態で２分間放
置後再び同じスピードで引張る。最初の０．３ｇの初荷
重のかかった試長と、再度引張り０．３ｇの荷重のかか
った時の試長の差ｌ（mm）から次式により１０％伸長弾
性回復率を求めた。試験回数およびサンプリングは前記
の破断強度の測定の場合と同様とする。 １０％伸長弾性回復＝（１−ｌ／ｌ₀ ）×１００ ｌ₀ ；１０％伸長長さ（mm）＝Ｌ₀ ×０．１ ｌ ；残留伸び（mm） （最初の０．３ｇ初荷重をかけた時の試長−２回目の
０．３ｇ荷重のかかった時の試長）

【００５２】クッション材の厚みと密度の測定 平板状に調整されたクッション構造体の目付（ｇ／
ｍ² ）を測定し、０．５ｇ／cm² の荷重下での厚み（c
m）を測定し密度（ｇ／cm³ ）を算出した。

【００５３】ポリエステル弾性体の固有粘度の測定 ポリエステル弾性体をフェノールとテトラクロルエタン
との等重量混合溶剤を用いて、３５℃で極限粘度を測定
した。

【００５４】ウェッブの嵩性の測定 短繊維をウェッブ化し重ね合わせて目付を１０００ｇ／
ｍ² として切り出したサンプルに１０ｇ／cm² の荷重を
１分間かけ、解放１分後に０．５ｇ／cm² の荷重下で厚
みを測定し嵩性（cm³ ／ｇ）を算出した。

【００５５】熱可塑性ポリマーの物性の測定 （１）測定用フィルムの作成 ポリマーを３００℃の窒素雰囲気中で溶融し、脱泡後１
００℃でクリアランスが０．５mmに設定された１組の金
属ローラ間を２０ｍ／min で通して圧延し、厚み約０．
５mmのフィルムを得た。そのフィルムから縦方向に５mm
の幅で長さが５０mmのサンプルを打抜いて熱可塑性ポリ
マーの物性測定用フィルムとした。

【００５６】（２）破断伸度の測定 物性測定用フィルムを試長５０mmとし、引張スピードを
５０mm／min として破断伸度を測定した。

【００５７】（３）３００％伸長応力の測定 物性測定用フィルムの試長を５０mmとし、引張スピード
を５０mm／min として３００％引張り、その時の応力を
サンプルの初期の断面積（厚み×幅）で割り、算出した
値を３００％、伸長応力（kg／mm²）とした。

【００５８】（４）３００％伸長回復率の測定 物性測定用フィルムの試長を５０mmとし、引張スピード
を５０mm／min として３００％引張り、その後、スピー
ド５０mm／minで元の零点に戻し２分間放置後に再び引
張スピード５０mm／min で引張った。初期の応力の立上
りと放置後の立上り（２ｇ応力）から試料の緩み長さ
（mm）を求め、伸長量１５０mmに対する比率（％）を
（１―緩み長さ／１５０）×１００（％）により算出
し、３００％伸長回復率とした。

【００５９】（５）融点 Du Pont 社製、熱示差分析計９９０型を使用し、昇温速
度２０℃／分で測定し、融解ピーク温度を求めた。

【００６０】（６）軟化点 微量融点測定装置（柳本製作所製）を用い、約３ｇのポ
リマーを２枚のカバーガラスの間に挟み、ピンセットで
軽く抑えながら、昇温速度約１０℃／分で昇温し、ポリ
マーの熱変化を観察する。その際ポリマーが軟化して流
動し始めた温度を、軟化点とする。

【００６１】クッション材の圧縮反撥性と圧縮耐久性の
測定 平板状に調整された密度０．０３５ｇ／cm³ 、厚み５cm
のクッション構造体を断面積２０cm² の平坦な下面を有
する円柱ロッドで１cm圧縮しその応力（初期応力）を測
定し、これを圧縮反撥性とした。測定後に８００ｇ／cm
² の荷重で１０秒間圧縮したのち除重して５秒間放置の
操作を３６０回繰り返し、２４時間後再び圧縮応力を測
定した。この初期応力に対する繰り返し圧縮後の応力の
比率％をクッション材の圧縮耐久性とした。

【００６２】クッション構造体の圧縮回復性の測定 平板状に調整された密度０．０３５ｇ／cm³ 、厚み５cm
のクッション構造体を断面積２０cm² の平坦な下面を有
する円柱ロッドで５００ｇ／cm² の荷重になるまで１０
０mm／分スピードで圧縮した後、直ちに１００mm／分の
スピードで除重し、この測定によって描き出された圧縮
長―応力の曲線（図２）から得られる面積より圧縮回復
性（Ｒｃ）を算出した。 圧縮回復性（RC）％＝［（ODABによって囲まれる面積）
／（OCABによって囲まれる面積）］×１００

【００６３】

【実施例１】テレフタル酸とイソフタル酸とを８０／２
０（モル％）で混合した酸成分とブチレングリコールと
を重合し、得られたポリブチレン系テレフタレート３８
％（重量％）を更にポリブチレングリコール（分子量２
０００）６２％（重量％）と加熱反応させ、ブロック共
重合ポリエーテルポリエステルエラストマーを得た。こ
の熱可塑性エラストマーの固有粘度は１．０、融点１５
５℃、フィルムでの破断伸度は１５００％、３００％伸
長応力は０．３kg／mm² 、３００％伸長回復率は７５％
であった。

【００６４】この熱可塑性エラストマーを常法により紡
糸した。この繊維を２．０倍に延伸し、押し込み捲縮を
付与し６４mmに切断した後油剤を付与した。なお、ここ
で得られた弾性繊維の単繊維の太さは６デニールであっ
た。

【００６５】この弾性繊維４０％（重量）と、常法によ
り得られた単繊維の太さが１４デニール、繊維長が６４
mm、捲縮数が９ケ／inchの中空断面ポリエチレンテレフ
タレート短繊維（ウェッブ嵩１１２cm³ ／ｇ、ポリエチ
レンテレフタレートの融点２５９℃）６０％（重量）と
をカードにより混綿し、嵩性が６９cm³ ／ｇのウェッブ
を得た。このウェッブを重ね、厚み５cm、密度０．０３
５ｇ／cm³ になるように平板型の金型に入れ、２００℃
で１０分間熱処理して、平板型のクッション材を得た。

【００６６】このクッション構造体を電子顕微鏡で詳し
く観察したところ、図３に示される構造を呈しており、
熱可塑性エラストマーの熱固着点が散在状態で形成され
ている。熱可塑性エラストマーの熱固着点の破断強度は
３ｇ／deで破断伸度は６２％、１０％伸張弾性率は９６
％であった。そして、クッション構造体の密度は０．０
３５ｇ／cm³ と低く、立体的に緊密に相互融着している
部分が相当数見受けられた。

【００６７】従って、クッション構造体の通気性は非常
に優れていた。また、このクッション構造体は、ウレタ
ンフォームに見られるような圧縮に対する初期の硬さも
なく、クッション性に優れていた。さらに圧縮反撥性お
よび圧縮耐久性は夫々２kgおよび６０％といずれも高
く、また圧縮回復性は７６％までに改善されており、極
めて理想的なクッション構造体であった。

【００６８】

【参考例】テレフタル酸とイソフタル酸とを６０／４０
（モル％）で混合した酸成分と、エチレングリコールと
ジエチレングリコールとを８５／１５（モル％）で混合
したジオール成分とから共重合ポリエステルを得た。こ
のポリマーの固有粘度は０．８であった。融点は明確で
ないが、１００℃付近から軟化して流動し始めたので、
この１１０℃をもって軟化点とした。このフィルムの強
度は実施例１と同程度であったが破断伸度は５％と低く
硬いポリマーであった。

【００６９】このポリマーを繊維のシース成分として用
いることと熱処理温度を１５０℃とすること以外は、実
施例１と同じ方法でクッション構造体を得た。熱固着点
の破断強度は０．８ｇ／de、破断伸度は３％であった。
従って熱固着点の１０％伸張弾性率は測定不可能であっ
た。

【００７０】このクッション構造体のクッション性は悪
く、初回の圧縮反撥性は４kgと高かったが、２回目以降
の圧縮では、圧縮反撥性が大巾に低下した。実際に、圧
縮耐久性および圧縮回復性を調べてみると、夫々１５％
および３５％であり、耐久性に極めて問題のあるクッシ
ョン構造体であった。

【００７１】

【比較例１〜２】密度を０．１２ｇ／cm³ になるように
ウェッブを金型にいれて、熱処理する以外は実施例１と
同様にして得た構造体は、ルーズな紙の密度に相当する
程に密度が高すぎるために、弾性繊維同士が構造体内部
で立体的結合状態をとり得ず融着したため、実質的に平
行状態で相互が融着して緊密化し、また表面も緻密化を
始めているため非常に重量感があった。また、圧縮に対
しても非常に硬く、樹脂の固まりの様相を呈しクッショ
ン構造体としては到底供し得なかった。

【００７２】また、ウェッブ密度を０．００４ｇ／cm³
になるようにウェッブを金型にいれて、熱処理したもの
は、反撥性が極めて低く、均一な構造とならず、得られ
た構造体は圧縮反撥力が０．１kgと著しく低いものであ
った。

【００７３】

【比較例３〜４】実施例１での熱処理温度を１６０℃と
した場合、得られたクッション構造体は、非弾性ポリエ
ステル系捲縮短繊維の交叉部に熱可塑性エラストマーが
集まらず、かろうじて熱融着しているだけであった。そ
して、この熱固着点の強度は０．１ｇ／deで、この熱固
着点ははずれやすく、クッション構造体の圧縮耐久性も
３４％と低かった。また、熱処理温度を２３８℃とした
場合は、熱可塑性エラストマーが黄変して弾性がなく、
構造体は圧縮に対する反撥がなく、圧縮耐久性および圧
縮回復性も、夫々３１％および４９％と低かった。

【００７４】

【実施例２】脱水された水酸基化価が１０２のポリメチ
レングリコールと１，４―ビス（ヒドロキシエトキシ）
ベンゼンとをジャケット付きルーダーで攪拌しながら混
合溶解したのち、８５℃でｐ，ｐ′―ジフェニルメタン
ジイソシアネートを加えて反応させ粉末状熱可塑性ポリ
ウレタンエラストマー（軟化点：１５１℃）を得、これ
を押出機によりペレット化した。この熱可塑性ポリウレ
タン系エラストマーを用いて、弾性繊維を得、実施例１
とほぼ同様にしてクッション構造体を得た。

【００７５】得られたクッション構造体は、形態的に
は、非弾性ポリエステル系捲縮短繊維の交叉点がポリウ
レタンエラストマーにより融着一体化されており、密度
０．０３５ｇ／cm³ であり、通気性も高いものであっ
た。熱固着点の破断強度は０．５ｇ／de、破断伸度は１
２％、１０％伸張弾性回復率は９６％と高かった。

【００７６】このクッション構造体は圧縮に対してソフ
トで容易に圧縮され、圧縮反撥性は、１．８kgで、やや
低目であった。一方、圧縮耐久性および圧縮回復性は、
夫々５３％および６８％と高くクッション構造体として
有用なものであった。

【００７７】

【比較例５】実施例１で用いた単繊維の太さが１４デニ
ール、繊維長６４mmの中空断面ポリエチレンテレフタレ
ート短繊維をカードによりウェッブ化した。一方、バイ
ンダー溶液としてウレタンプレポリマー（三井日曹ウレ
タンＭＮ３０５０とＴ―８０により合成したＮＣＯ％＝
５％）にシリコン整泡剤を０．２％加えた、４０重量％
濃度のトリクレン溶液に該ウェッブを浸漬した後、遠心
脱水機に投入し、乾燥後ウレタン付着率が３０％になる
ように脱液した。

【００７８】その後、穴あき平板プレート金型内に含浸
処理したウェッブを詰め込んだ状態で１００℃の水蒸気
を吹き込んで上記ウレタンバインダーを硬化させ、さら
に１２０℃で乾燥後、繊維構造体を取出した。

【００７９】この構造体の密度は０．０３５ｇ／cm³ で
あった。しかし、該構造体を電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、非弾性捲縮短繊維同士の交叉点がウレタン樹脂で固
着されてはいたが、固着部間にあっては樹脂付着量のム
ラが大きく、しかもウレタン樹脂部は発泡状態にあり、
穴が見受けられた。この固着点の強度は０．３ｇ／deと
低く、伸度は１７％であった。また、固着点の１０％伸
張弾性率は８１％であった。

【００８０】このクッション構造体の圧縮耐久性は４０
％とやや低く、圧縮回復率も５１％とやや低く、耐久性
に問題のあるクッション構造体であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクッション構造体の断面図で、図３の
電子顕微鏡写真（５０倍）から写したもの。

【図２】クッション構造体の圧縮回復性を算出するため
に用いるグラフ。

【図３】本発明のクッション構造体の構造を示す電子顕
微鏡写真（５０倍）。

【符号の説明】

１ 非弾性ポリエステル系捲縮短繊維 ２ 熱可塑性エラストマーの熱融着による可撓性熱固着
点 ３ 弾性繊維同士の交叉点に形成された可撓性熱固着点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北川 元洋 大阪府茨木市耳原３丁目４番１号 帝人 株式会社 大阪研究センター内 (56)参考文献 特開 昭58−31150（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−31152（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−177065（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−67623（ＪＰ，Ｕ) 国際公開91／19032（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A47C 27/12 B68G 1/00 D04H 1/54

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非弾性ポリエステル系捲縮短繊維集合体
   をマトリックスとし、密度が０．００５〜０．１０ｇ／
   cm³ 、厚さが５mm以上であるクッション構造体におい
   て、該短繊維集合体中には、短繊維を構成するポリエス
   テルポリマーの融点より４０℃以上低い融点を有する熱
   可塑性エラストマーよりなる弾性繊維が分散・混入さ
   れ、その際、該クッション構造体中には、該非弾性繊維
   同士が交叉した状態で熱可塑性エラストマーの熱融着に
   より形成された可撓性熱固着点が存在することを特徴と
   するクッション構造体。
2. 【請求項２】 非弾性ポリエステル系捲縮短繊維と、該
   非弾性ポリエステル系捲縮短繊維を構成するポリエステ
   ルポリマーの融点より４０℃以上低い融点を有する熱可
   塑性エラストマー弾性繊維とを混綿して、少なくとも３
   ０cm³ ／ｇの嵩性を有するウェッブを形成することによ
   り弾性繊維同士間、および該非弾性ポリエステル系捲縮
   短繊維と弾性繊維との間に立体的な繊維交叉点を形成せ
   しめた後、該ポリエステルポリマーの融点よりも低くそ
   して該エラストマーの融点より１０〜８０℃高い温度で
   熱処理して、これら繊維交絡点のうちの少なくとも一部
   の繊維交絡点を熱融着させることを特徴とするクッショ
   ン構造体の製造方法。