JP3100691B2

JP3100691B2 - 人工革調表皮材の製造方法

Info

Publication number: JP3100691B2
Application number: JP03228988A
Authority: JP
Inventors: 利光武者; 聡哉渋川; 浩菅原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1991-09-09
Filing date: 1991-09-09
Publication date: 2000-10-16
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: JPH062280A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、１／ｆゆらぎに基づ
く人工革調表皮材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の人工革調表皮材の製造方法として
は、例えば図６に示すようなものがある。従来、人工革
調表皮材のしぼ凹凸の加飾方法は図６に示すように天然
皮革に基づくしぼ凹凸を有する本革３を石膏或いはシリ
コンゴム等の材料４に転写し、さらに金属等に転写を繰
り返してシリコンゴム型、金型或いはしぼロール型のよ
うなしぼ型をつくり、この型を用いて軟質ポリ塩化ビニ
ル或いはポリプロピレン等の人工素材２にしぼ模様を型
押しするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の人工革調表皮材の製造方法にあっては、金型
のしぼの原形が種類に限りのある既存の生物のしぼ模様
となっていたため、しぼ模様の自由度に限りがあるとい
う問題点があった。

【０００４】また、このような従来の人工革調表皮材の
製造方法にあっては転写工程の繰り返しにより微細構造
が変化しやすく、例えば本革のしぼ模様（ナチュラルし
ぼ）が１／ｆ型スペクトルに従うことが多く、この場合
は製造された人工の革調表皮材のしぼ模様もまた１／ｆ
型スペクトルに適合するはずであるが、転写の繰り返
し、人工表皮材のしぼ付けのスプリングバックなどによ
り、主に直径１mm以下の細かいしぼ模様（以下しぼの微
細構造という）が、その形態を忠実に再現することがで
きず、実際には１／ｆゆらぎになっていない。また、牛
革のナチュナルしぼは、一般に浅く細かいため、更に金
型でしぼ模様をつける場合が多く、これはエンボス革と
呼ばれるが、しぼの微細構造が押しつぶされることが多
く、本革の段階ですでにしぼの微細構造が１／ｆ型スペ
クトルではないため、できあがった人工革調表皮材のし
ぼは当然に１／ｆ型スペクトルにはマッチしない。従っ
て、これまでの方法では１／ｆ型スペクトルに適合する
人工革調表皮材のしぼ模様は得られず、いわゆる人工的
な外観を有するため、本革調表皮材と同様な自然な外観
を実現することはきわめて困難という問題点があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らはこのような
従来の問題点に着目し、型を種類の限られる既存の生物
の皮革からの転写によって作るのではなく、乱数からの
数学的処理により得られる表面凹凸構造の空間周波数ｆ
に関するパワースペクトルがｆ^-x型スペクトルの重ね合
わせになっていることを特徴とする３次元数値データか
ら直接に型を作ることにより既存の生物のしぼの模様の
特徴を残しながら全く新しいしぼの模様をもつ革調表皮
材を作ることにより上記問題点が解決されることを確か
め本発明を達成するに至った。

【０００６】以下の記述の中で用いる「１／ｆゆらぎ」
とは、表面凹凸構造の空間周波数ｆに関するパワースペ
クトルがｆ^-x型スペクトルの重ね合わせになっているこ
とを意味し、ｘの値は特定しない。

【０００７】例えばｘの値が1.0 に近い時ｆ^-x型スペク
トルの表面凹凸構造は自然で人に心地よさを感じさせる
ものであり、ｘの値が０に近い値若しくは2.0 前後或い
は2.0 以上の値をとる時ｆ^-x型スペクトルの表面構造は
単調性と意外性とをいろいろな割合で合わせ持つもので
ある。

【０００８】本発明は、しぼ模様の凹凸構造のパワース
ペクトルが１／ｆゆらぎに極めて近い人工革調表皮材を
再現性よく設計、製造する方法を提供するものであり、
しぼの微細構造を含むしぼの直径の広い範囲で、１／ｆ
ゆらぎの成立するようなしぼの３次元構造を数学的に発
生させ、この数値データに基づいて作られるしぼ型を用
いてしぼ付けを行うことを特徴とするものであって、し
ぼ型の原板が従来のように本革ではなく、数値データで
あるので、転写によって、しぼの微細構造が失われるこ
とが無い。また、さらには、しぼ付け時のスプリングバ
ックを見込んで、型を設計すること等も可能である。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照し、この発明は実施例およ
び比較例に基づいて説明する。図１は、この発明の一実
施例を示す図である。図示する人工革調表皮材の製造方
法においては、乱数からの数学的処理により得られた、
１／ｆゆらぎの成立するようなしぼの３次元構造の数値
データに基づいてしぼ型１をつくり、この型を用いて軟
質ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリウレタン系樹脂、ポ
リプロピレン等の人工素材２にしぼ模様を型押し、しぼ
付けをする。

【００１０】実施例１次に示す試料（ａ）〜（ｆ）を用い官能評価を行った。
試料の概略を表１に示す。試料（ａ）および（ｂ）は本
発明の方法により作製したもので、３次元データをレー
ザーを利用して表面の微細加工を行うことのできる数値
制御加工装置に入力し、これを用いて作られた型からシ
ート製造法を用いて製造したものである。尚シート製造
法としてはゾル法等も用いることができる。尚試料
（ｃ）〜（ｆ）は比較例として用いたものである。

【００１１】これ等の試料につき、革しぼの表面粗さの
空間周波数と表面粗さのパワースペクトルの関係を図２
に示し、パワースペクトルが１／ｆに合うかを調べた。
図２において、縦軸の表面粗さのパワースペクトルは、
分りやすく言えば革しぼの凹凸の深さのイメージであ
り、横軸の空間周波数は革しぼの大きさに相当する。

【００１２】従って、図２のようなグラフを用いれば、
革しぼの表面粗さの分布を正確に調べることが出来るの
で、革しぼの外観の特徴を分類することに利用すること
が出来る。例えば、大きいしぼ模様を持つ革のパワース
ペクトルは横軸のしぼの大きさが１mmから10mmの付近で
大きな値を取るが、小さいしぼ模様を持つ革では逆に横
軸にしぼの大きさの１mmから10mm付近でのパワースペク
トルが小さい値を取る。また、革しぼの微細構造の程度
を定量することもできる。すなわち、図２の横軸のしぼ
の大きさの0.1 mm付近でのパワースペクトルの大小によ
って、微細構造の有無を判断することが可能である。ま
た、図２のグラフの傾きから革しぼの表面凹凸の分布が
１／ｆ型スペクトルに従う自然で人に心地よさを感じさ
せるパターンであるか否かを評価することが出来る。

【００１３】次に図２を用いて表１の各試料の特徴を説
明する。試料（ａ）は、図２のグラフを見て分るよう
に、革しぼの大きさの0.1 mmから10mmにわたる広い範囲
で１／ｆの傾きが成立する人工革調表皮材であり、しぼ
が全体に大きく微細構造を持つタイプである。

【００１４】試料（ｂ）は（ａ）と同様に本発明を用い
て製作した人工革調表皮材であり、革しぼの大きさの0.
1 mmから２mmにわたる範囲で１／ｆの傾きが成立し、し
ぼが全体に小さく、微細構造を持つタイプである。

【００１５】試料（ｃ）は本革のカーフであり、比較例
のなかで最も天然皮革らしいタイプであり、グラフを見
て分るように革しぼの大きさ0.2 mmから７mmまでの広い
範囲で１／ｆの傾きが成立している。

【００１６】試料（ｄ）はエンボス加工した本革であ
り、グラフを見て分るように革しぼの大きさの１mmから
５mmまでのしぼの大きいところでは１／ｆの傾きが部分
的に成立しているが、革しぼの大きさの１mm以下の微細
構造において１／ｆの傾きが成立していない。

【００１７】試料（ｅ）は多層構造の軟質ポリ塩化ビニ
ルシートであり、グラフを見て分るようにしぼの大きさ
の１mmから５mmの範囲で１／ｆの傾きが部分的に成立し
ているが、しぼの大きさ１mm以下の微細構造の範囲では
１／ｆの傾きが成立しておらず、また１mm以下の範囲で
パワースペクトルが小さく微細構造が少ない。

【００１８】試料（ｆ）は真空成形用の軟化ポリ塩化ビ
ニルシートであり、グラフを見て分るようにしぼの大き
さの全範囲で１／ｆの傾きが成立していない。表２はＳ
Ｄ法による官能評価の用紙を示すものであり、試料
（ａ）〜（ｆ）の各表皮材の「しぼ模様の自然さ」「ソ
フト感」「天然皮革らしさ」のような外観を20才代から
40才代の男女各４名をパネラーとして用いて評価するた
めに用いた。尚ＳＤ法とはSematic Differential法の略
で、各評価用語に関してサンプルを５段階程度に評価す
る官能評価手法である。表２には言葉３種類５段階評価
の官能評価表を示す。

【００１９】表３は20才代から40才代の男性４名をパネ
ラーとした場合の試料（ａ）から（ｆ）の各表皮材の外
観の官能評価の結果である。すなわち、試料（ａ）と
（ｂ）は「天然皮革らしさ」が５点満点のそれぞれ4.5
と４という高い得点であり、天然皮革らしさの得点が５
点である試料（ｃ）の本革のカーフに近い評価を得てい
る。これに対して、本革でもエンボスタイプのものであ
る試料（ｄ）の得点は3.25であり、従来の製造方法で作
られた軟質ポリ塩化ビニル製シートである試料（ｅ）と
試料（ｆ）の得点はそれぞれ1.25と３であり、試料
（ａ）および（ｂ）の方がより天然皮革らしいと評価さ
れる。

【００２０】表４は20才代から40才代の女性４名をパネ
ラーとした場合の試料（ａ）から（ｆ）の各表皮材の外
観の官能評価の結果である。結果、表３の男性パネラー
の場合とほぼ同様であり、本発明による試料（ａ）およ
び（ｂ）の方が従来のものより天然皮革らしいと評価さ
れている。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】

【００２４】

【表４】

【００２５】実施例２，３図３および図４に実施例２および３で得られた人工革調
表皮材の表面を示す。図示する表皮材は１／ｆゆらぎの
考え方に基づいてしぼのしわの模様を数学的に作ったも
のである。すなわち、五角形等のしわで囲まれた領域を
粒と呼び、粒の位置と粒の大きさとを１／ｆにゆらぐ様
に乱数からの数学的処理により求めた。

【００２６】ここで１／ｆゆらぎの時系列を乱数から数
学的に求める方法を説明する。ｒ（ｔ）を乱数の時系列
とする。ここでｔは時間を表す変数であり、０以上Ｔ以
下の範囲にある。Ｔは有限値であるｒ（ｔ）をフーリェ
変換したものをＸ_r(f) とする。ここでｆは周波数を表
す。この時、乱数の時系列ｒ（ｔ）のパワースペクトル
Ｓ_r(f) は一般に次式（１）

【数１】で表される。

【００２７】ここでｒ（ｔ）のｎ回微分ｄⁿｒ／ｄｔⁿ
のパワースペクトル

【数２】及びｒ（ｔ）の

【数３】の次式

【数４】で表されるパワースペクトルを求めることにより、パワ
ースペクトル１／ｆ²ⁿとなる時系列が得られる。ここで
ｎ＝１／２とすれば、パワースペクトルは１／ｆとな
る。

【００２８】次に、表面の凹凸の変化が１／ｆゆらぎに
従う曲面構造の３次元データを求める方法を説明する。
３次元空間の互いに直交する３軸をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸と
する。互いに独立な１／ｆ時系列をＸ^(IX)（ＩＹ），Ｙ
^(IY)（ＩＸ）とすると、１／ｆ時系列の波形Ｘ^(IX)（Ｉ
Ｙ）はｙｚ平面に平行な平面上の１／ｆゆらぎの波であ
り、１／ｆ時系列の波形Ｙ^(IY)（ＩＸ）はｚｘ平面に平
行な平面上の１／ｆゆらぎの波である。ここでＩＸ，Ｉ
Ｙは自然数である。この時、１／ｆゆらぎの波形Ｘ^(IX)
（ＩＹ）とＹ^(IY)（ＩＸ）とを足し合わせたものをｚ(I
X, IY)とおくと、これは式(2) で表される。ｚ（IX, IY) ＝Ｘ^(IX)(IY)＋Ｙ^(IY)(IX) --------- (2) このｚ（IX, IY) は３次元の曲面構造を表わし、ｘｙ平
面上のそれぞれの格子に対応するｚ方向の曲面の高さを
表わす。ｚ（IX, IY) をガウシアンフィルターの様なロ
ーパスフィルターを用いて変換することによって表面の
凹凸の変化が１／ｆゆらぎに従う曲面構造Ｚ^*(IX, IY)
を求めることができる。

【００２９】図３および図４に示すような革しぼのしわ
の模様を１／ｆゆらぎに基づいて数学的に発生させる方
法を説明する。図３および図４に示すような革しぼのし
わの模様の中の五角形等のしわで囲まれた領域を粒と呼
ぶことにする。ここで格子や三角格子等の様に任意の規
則に従ってｘｙ平面上に分布す点の座標を１／ｆゆらぎ
の３次元データＺ^*（IX, IY)を用いて、１／ｆにゆら
がせる。次にこれらの１／ｆにゆらがせた点を中心に円
を描き、隣り合う円と円との交点を求める。ここで、円
の半径も１／ｆゆらぎの３次元データＺ^*（IX, IY) を
用いて１／ｆにゆらがせている。これらの交点を結ぶこ
とによって、五角形等の形状の粒を作ることができる。

【００３０】１／ｆゆらぎに従う曲面構造Ｚ^*（IX, I
Y) に F(IX, IY)なる関数を乗算し、しわ・毛孔に相当
する構造を与える方法の一例を説明する。図五の(a) は
１／ｆゆらぎに従う曲面構造Ｚ^*（IX, IY) のｚ軸に平
行な断面図である。図５の(b) は粒と粒との間にＶ字型
の溝を持つ様な３次元曲面の断面図で、しわの曲面構造
を示し、図３および図４の様な革しぼのしわ模様の２次
元データから作製する。ここで図５の(b) の３次元曲面
を表わす関数をF1(IX, IY)とおく。図５の(c) は１／ｆ
ゆらぎに従って分布する毛孔を持つ曲面構造の断面図の
一例である。毛孔を１／ｆゆらぎに従って分布させる方
法としては、図３および図４の粒の中心点を求めたのと
同様の方法を用いて、毛孔に相当する点と点との間隔を
小さくする方法や毛孔の分布する密度が粒の中心点付近
で高くなる様にする方法等を例としてあげることができ
る。ここで、図５の(c) の３次元曲面を表わす関数をF2
(IX, IY)とおく。

【００３１】図５(a) の１／ｆゆらぎに従う３次元曲面
Ｚ^*（IX, IY) に F(X, Y)なる関数、即ち図５(b) のし
わに相当する関数 F1(IX,IY)と図５(c) の毛孔に相当す
る関数 F2(IX, IY) とを乗算したものを F3(IX, IY) と
おくと、F3(IX, IY)は式(3)で表される: F3(IX, IY) ＝Ｚ^*（IX, IY) * F1(IX,IY) * F2(IX, IY) ---- (3) F3(IX, IY)は皮革のしわ・毛孔に相当する構造を持ち、
そのｚ軸方向の凹凸の面構造として空間周波数ｆに関す
るパワースペクトルがｘｙ面内の任意の２方向について
１／ｆ型スペクトルになっていることを特徴とする図５
(d) に示すような革調表皮材の表面構造を表し、これに
基づいて型が作られる。以上の実施例、比較例から明ら
かなように、本発明の人工の革調表皮材は本革とよくに
た１／ｆ型スペクトルのしぼ模様をしめすため、人間に
とってやすらぎを覚え、快適な印象を与えるものであ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明の人
工革調表皮材の製造方法は、しぼの微細構造を含むしぼ
の直径の広い範囲で１／ｆゆらぎの成立するようなしぼ
の３次元構造を数学的に発生させ、この数値データに基
づいて作られるしぼ型を用いてしぼ付けを行うため、人
工の革調表皮材を再現性良く製造することができ、さら
にはしぼ付け時のスプリングバックを見込んで型を設計
することができ、また、人間にとって、やすらぎを覚
え、ここちよい表皮材を製造することが出来るという効
果が得られる。更に、上記効果に加えて、以下の様な効
果がある。図３および図４に示すしわ模様は粒の位置、
半径、１／ｆにゆらがせる前の粒の元の位置の分布、粒
の位置や半径の１／ｆにゆらがせる幅等のパラメータを
変更することによって無数のパターンを作ることがで
き、既存の動物によっては得られない全く新しい人工皮
革模様が得られる。こうして作られるパターンは１／ｆ
ゆらぎに従っており、人間にここちよさを感じさせるも
ので、壁紙の模様等、装飾用として利用できる。

【００３３】また図３および図４に示すしわ模様の作製
方法で作る無数のパターンの各粒の色を１／ｆにゆらが
せることにより同様にここちよさを感じさせる装飾が得
られる。各粒の色を１／ｆにゆらがせる方法としては、
連続量である明度、彩度をそれぞれ１／ｆにゆらがせて
各粒に割り当てたり、各粒より小さい区隔で割り当てる
方法がある。また、色相に番号を割りあて、この番号を
１／ｆにゆらがせて、各粒や、各粒より小さい区隔に１
／ｆにゆらがせた番号を割りあて、その番号に従って着
色する方法がある。また上記の着色方法を組み合わせる
ことも可能である。このように色を１／ｆにゆらがせる
ことにより、同様に人間にここちよさを感じさせる装飾
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の人工革調表皮材のしぼ凹凸の加飾方法
の説明図である。

【図２】実施例１の試料(a) 〜(f) につきパワースペク
トルと空間周波数の関係を示すグラフである。

【図３】実施例２の人工革調表皮材の部分拡大平面図で
ある。

【図４】実施例３の人工革調表皮材の部分拡大平面図で
ある。

【図５】(a) は革調表皮材の１／ｆゆらぎに従う曲面構
造Ｚ^*（IX, IY) のｚ軸に平行な断面図であり、(b) は
革調表皮材の粒と粒との間にＶ字型の溝をもつ様な３次
元曲面の断面図であり、(c) は革調表皮材の１／ｆゆら
ぎに従って分布する毛孔を持つ曲面構造の断面図であ
り、(d) は革調表皮材の表面構造を示すための断面図で
ある。

【図６】従来の人工革調子表皮材のしぼ凹凸の加飾方法
の説明図である。

【符号の説明】

１しぼ型２人工素材３本革４石膏或いはシリコンゴム等の材料５しぼ型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菅原浩神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D06N 3/00 - 3/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】人工革調表皮材の表面加飾を行う際、表
皮面に垂直な方向をＺ軸とするときＺ方向に凹凸をつく
り、その面構造として空間周波数ｆに関するパワースペ
クトルがｘｙ面内の任意の２方向についてｆ^-x型スペク
トルの重ね合わせになるようなしぼの３次元構造を数学
的に発生させ、この数値データに基づいて作られるしぼ
型を用いてしぼ付けを行うことを特徴とする人工革調表
皮材の製造方法。
【請求項２】人工革調表皮材の表面加飾を行う際、請
求項１記載の面構造をもつ曲面にＦ（Ｘ，Ｙ）なる関数
を乗算し、しわ・毛孔に相当する構造を与えることを特
徴とする請求項１記載の人工革調表皮材の製造方法。
【請求項３】人工革調表皮材の表面加飾を行う際、請
求項２記載の関数は皮革のしわ・毛孔等の構造を模擬す
るように乱数をもってえらんだ点を直線又は曲線で結
び、その線に沿って、Ｖ字状の溝構造および点を中心と
するスリバチ型の深みを与えることを特徴とする請求項
２記載の人工革調表皮材の製造方法。