JP3686691B2 - 座席のパッド用繊維系クッション体 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種乗り物用座席のパッド等を始めとして、ソファやベッド等の家具類などに好適な繊維系クッション体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、家具、ベッド、車両の座席等に使われているクッション体は、発泡ウレタンの一体成形品や、ポリエステル等の非弾性捲縮繊維の詰綿、あるいは非弾性捲縮繊維をバインダによって接着した硬綿などが知られている。特に、発泡−架橋型ウレタンは、クッション体としての耐久性が良好であり、加工性も良いため、乗り物用シートなどに多用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記発泡ウレタンは、透湿・透水性に劣り、蓄熱性があるため人体と触れる部位が蒸れ易いという問題がある。また、発泡ウレタンは熱可塑性樹脂ではないために、再溶融によるリサイクル使用が困難である。
【０００４】
また発泡ウレタンは、図５に示すように表面にスキン層ａが存在するために、着座時に着座面の臀部下が沈み込むことに伴い、臀部下まわりのスキン層ａが斜めに引っ張られるなどして垂直応力と剪断応力が生じる。このため着座面と接する臀部の血管が変形して閉塞する傾向が現われ、血流が阻害されるなどして長時間座り続けると臀部が痛くなったり、疲労の原因になることがある。
【０００５】
一方、熱可塑性のポリエステル繊維をバインダによって接着した合成繊維綿を用いた従来のクッション体は、通気性があるため蒸れにくいが、クッション全体にわたって繊維の捲縮に方向性がなく、着座面直下において繊維が横方向に密接な関係を保ちながら一体的に連なっているため、着座時に臀部が沈み込むと、発泡ウレタンの場合と同様に臀部下まわりが斜めに引っ張られるなどして皮膚に剪断応力が生じ、血流が阻害される傾向がある。このため、長時間座り続けると臀部が痛くなることがある。
【０００６】
生理学的な観点からすると、人体等の動物の血管は、垂直応力よりもむしろ剪断応力によって容易に閉塞してしまうことが知られている。このことを考慮するなら、クッション体において人体が接する着座面に前述のような剪断応力が生じることは好ましい現象ではない。しかるに従来のクッション体は、このような着座面における剪断応力の発生に対して、何らの対策も講じていないのが現状であった。
【０００７】
従って本発明の目的は、長時間座っても臀部等が痛くなることを軽減でき、蒸れにくく、疲れにくく、しかもリサイクル使用が可能で耐久性にも優れているクッション体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を果たすために開発された本発明の座席のパッド用繊維系クッション体は、ポリエステル系エラストマーまたはポリウレタン系エラストマーのうちから選択された熱可塑性弾性樹脂のエラストマーからなる３００デニール以上の複数の連続線状体をループ状に曲がりくねらせかつこれら連続線状体の各々のループの互いの接触部を融着させて見掛け密度が０．００５〜０．２０ｇ／ｃｍ^３となるように成形した立体的な網状構造体からなり、その上面側に人体が着座した時の荷重を受ける着座面を有し、少なくとも上記着座面の直下に位置する上記連続線状体をそれぞれ着座面に沿っておおむね水平な方向に配置するとともにこの着座面直下の連続線状体の各々のループを前記着座面に向けて上下方向に起立させかつこれらループを水平方向に連続させ、これらループを有する連続線状体を上下方向に複数層重ねたことを特徴とするものである。
【０００９】
網状構造体に使われる熱可塑性弾性樹脂は、例えばポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー等を適用できる。ポリエステル系エラストマーは、例えば熱可塑性ポリエステルをハードセグメントとし、ポリアルキレンジオールをソフトセグメントとするポリエステルエーテルブロック共重合体、または脂肪族ポリエステルをソフトセグメントとするポリエステルエーテルブロック共重合体である。ポリアミド系エラストマーは、例えばナイロンをハードセグメントとし、ポリエチエングリコールあるいはポリプロピレングリコール等をソフトセグメントとするものなどが例示できる。
【００１０】
本発明における網状構造体は、上記の熱可塑性弾性樹脂に、熱可塑性の非弾性樹脂を組合わせてもよい。熱可塑性非弾性樹脂は、例えばポリエステル、ポリアミド、ポリウレタンなどである。これら非弾性樹脂と熱可塑性弾性樹脂との組合わせは、リサイクル使用の観点から互いに同系の樹脂が望ましく、例えば、ポリエステル系エラストマーとポリエステル系樹脂との組合わせや、ポリアミド系エラストマーとポリアミド系樹脂との組合わせ、あるいはポリウレタン系エラストマーとポリウレタン系樹脂との組合わせなどが推奨される。
【００１１】
【作用】
本発明のクッション体に使われる網状構造体は、主として熱可塑性弾性樹脂からなる３００デニール以上の連続線状体を曲がりくねらせて多数の不定形ループを形成し、各々の連続線状体のループ同志を互いに溶融状態で接触させ、接触部の大部分を互いに融着させて三次元的な立体網目構造を形成している。
【００１２】
そして着座面直下の連続線状体のループが垂直方向に起立しているから、着座時に上方から加わる垂直方向の圧力に対して荷重が加わった部分のみが下方に圧縮され、荷重に応じてループの圧縮率が変化するようになる。このため臀部等の凹凸形状に応じて各ループが上下方向にほど良く撓むことができ、体形適合性に優れている。
【００１３】
このクッション体は上方からの着座荷重に対して垂直応力は生じるが、剪断応力の発生については、従来のスキン層を有する発泡ウレタンや各種繊維の硬綿使用のクッション体に比較するときわめて僅かであり、臀部下まわりの皮膚に剪断応力が生じることなどによる血流の阻害が回避される。このため長時間座っていても臀部等が痛くなることを軽減でき、通気性が良いこととあいまって、疲れにくいものである。そしてこのクッション体は、使用時に大きい応力で大変形を与えても立体網目構造が変形しつつ応力を吸収し、応力が解除されると熱可塑性弾性樹脂のゴム弾性によって立体網目構造が元の形状に復元することができる。
【００１４】
上記クッション体は、連続線状体の繊度が３００デニール未満では強度が低下し、反発力が低下するので好ましくない。連続線状体の好ましい繊度は、クッション体として好ましい反発力が得られる３００デニール以上、望ましくは４００デニール以上、１０００００デニール以下である。繊度が１０００００デニールを越えるとクッション体の単位体積当たりの連続線状体の構成本数が少くなり、圧縮特性が悪くなるので好ましくない。連続線状体の繊度は、より好ましくは、５００〜５００００デニールである。
【００１５】
本発明における網状構造体は、見掛け密度が０．００５ｇ／ｃｍ³ 未満では反発力が失われるのでクッション体として不適当である。また０．２０ｇ／ｃｍ³ を越えると弾発性が強くなり過ぎて、座り心地が悪くなるので、やはりクッション体として不適当である。これらの理由から、網状構造体の好ましい見掛け密度は、０．００５ｇ／ｃｍ³ 以上、０．２０ｇ／ｃｍ³ 以下であり、より好ましくは、０．０１ｇ／ｃｍ³ 以上、０．０５ｇ／ｃｍ³ 以下である。この網状構造体を座席等のクッション体に使用する場合、着座時の嵩保持性と弾発性および通気性を保持して快適な座り心地を得るための圧縮時の見掛け密度としては、１００ｇ／ｃｍ² の荷重下で０．０３ｇ／ｃｍ³ 〜０．２０ｇ／ｃｍ³ の嵩高性を有するものが好ましく、０．０５ｇ／ｃｍ³ 〜０．２０ｇ／ｃｍ³ の嵩高性を有するものが特に好ましい。
【００１６】
【実施例】
図１に模式的に示したように、本実施例のクッション体１は、主として熱可塑性弾性樹脂からなる３００デニール以上の複数の連続線状体２をループ状に曲がりくねらせかつこれら連続線状体２の各々のループの互いの接触部を融着させた立体的な網状構造体３からなる。網状構造体３の見掛け密度は、前述した理由により、０．００５〜０．２０ｇ／ｃｍ³ の範囲としている。このクッション体１の上面側は人体が着座した時の荷重を受ける着座面４となっている。着座面４の外側は通気性のカバー材（図示せず）によって覆われる。
【００１７】
このクッション体１は、少なくとも着座面４の直下に位置する連続線状体２をそれぞれ着座面４に沿っておおむね水平な方向に配置するとともに、着座面４直下の連続線状体２のループが上下方向に起立するように方向性をもたせている。なお、全ての連続線状体２をそれぞれ着座面４に沿っておおむね水平な方向に配置するとともに、着座面４の直下以外の連続線状体２のループも上下方向に起立させてもよい。
【００１８】
網状構造体３は、図２に概念的に示した網状体製造装置１０によって製造される。網状体製造装置１０の一例は、押出機１５とノズル部１６を備えている。押出機１５は、材料供給口２０から投入された熱可塑性弾性樹脂原料をその融点より１０℃ないし８０℃高い温度（例えば４０℃高い温度）に加熱しつつ、ノズル部１６に向って押出すものである。上記温度に加熱された熱可塑性弾性樹脂は、ノズル部１６のオリフィスから下方に吐出され、線状に連続して途切れることなく自由落下するようになっている。なお、熱可塑性弾性樹脂の吐出時の溶融温度をこの樹脂の融点より３０℃〜５０℃高い温度とすればループを形成しやすく、しかもループ同志の接触部が互いに融着しやすい状態に保つことができるので好ましい。
【００１９】
ノズル部１６には、下面側から見て、例えば幅６０ｃｍ、長さ５ｃｍのノズル有効面２５があり、このノズル有効面２５に、孔径０．５mmのオリフィスが、孔間ピッチ５mm間隔で多数設けられている。そしてオリフィス単孔当りの吐出量が０．５ｇ〜１．５ｇ／分となるように上記熱可塑性弾性樹脂をオリフィスから吐出するようにしている。ノズル部１６の下方にはノズル有効面２５から５０ｃｍほど離れて、水等の冷却媒体３０が配されている。この冷却媒体３０は７０℃前後に加熱されている。
【００２０】
ノズル部１６の下方にコンベア４０が設けられている。このコンベア４０は、例えば幅７０ｃｍの一対のステンレス鋼製エンドレスネット４１，４２を互いに平行にかつ相互間に１０ｃｍの間隔をあけて配置したものであり、エンドレスネット４１，４２の一部を冷却媒体３０の上に露出させている。各エンドレスネット４１，４２は、回転体４５，４６によって図中の矢印方向に連続的に無端走行させられる。
【００２１】
ノズル部１６のオリフィスから溶融状態の前記熱可塑性弾性樹脂を吐出させ、エンドレスネット４１，４２の間に自然落下させる。溶融した熱可塑性弾性樹脂がエンドレスネット４１，４２の間に落ちることにより、ノズル部１６のオリフィス数に応じた本数の連続線状体２が形成されながら、エンドレスネット４１，４２の間に挟まれかつ停留することで曲がりくねりつつ、ランダムなループが発生する。従ってこれらの連続線状体２は、それぞれ途切れることなく曲がりくねりながらも図２中の矢印Ａ方向に連続しつつ、Ａ方向と交差する方向（例えば矢印Ｂ方向）にループを形成する。
【００２２】
この場合、ノズル部１６の各オリフィスの孔間隔ピッチをループが互いに接触できる寸法にしておくことで、エンドレスネット４１，４２の間でループを互いに接触させ、ループ同志の接触部を融着させることで立体的な網状構造体３が得られる。
【００２３】
ループが融着した網状構造体３は、エンドレスネット４１，４２によって両側面が拘束されつつ冷却媒体３０に毎分約１ｍの速度で引き込まれ、冷却媒体３０の中で固化するとともに、各ループの融着部が固定される。なお、冷却媒体３０の温度をこの網状構造体３のアニーリング温度（擬似結晶化促進温度）に保持しておくことにより、網状構造体３の擬似結晶化処理を同時に進行させることができる。
【００２４】
上記の一連の工程を経て得られた網状構造体３を、必要に応じて上記熱可塑性弾性樹脂の融点よりも１０℃以上低い温度で擬似結晶化処理後、所定の大きさに切断することにより、図１に示すようなフラットな立体形状の網状構造体３を得た。この網状構造体３は、前記ノズル部１６のオリフィス数に応じた本数の連続線状体２が互いにループを描きながら矢印Ａ方向（おおむね水平な方向）に連なっている。図中の矢印Ｂは、この網状構造体３の厚み方向を示している。
【００２５】
上記網状構造体３は、図３に示すクッション体成形装置５０によって、所定の立体形状に成形される。この成形装置５０は、成形用金型５１と、ヒータ５２と送風機５３などを備えている。成形用金型５１は、例えばアルミニウム合金などからなるいわゆる簡易アルミ型であり、パンチングメタルのように下型５５と上型５６にそれぞれ多数の通気孔６０，６１が形成されている。通気孔６０，６１の孔径は２〜３mm、孔間ピッチは１０〜２０mmである。そしてヒータ５２と送風機５３によって発生させた１３０℃〜１６０℃の熱風を、通気孔６０，６１を通じて金型５１の内部に吹込むことができるようになっている。
【００２６】
上記金型５１に網状構造体３を収容し、下型５５と上型５６を閉じることによって、網状構造体３を厚み方向（面方向）にある程度圧縮する。ここで言う厚み方向とは、網状構造体３の連続線状体２が連なる方向（図１中の矢印Ａ方向）と直交する方向（矢印Ｂ方向）である。
【００２７】
前記熱風を通気孔６０，６１を通じて金型５１の内部に導入し、網状構造体３に熱風を吹き付けることにより、熱可塑性弾性樹脂の熱変形温度に加熱しながら金型５１による網状構造体３の圧縮を行う。そして所定時間経過後、金型５１を冷却し、脱型して所望の立体形状のクッション体１を得た。
【００２８】
上記クッション体１を車両等の座席やベッド，ソファ等に用いる場合、連続線状体２の連なる方向Ａがそれぞれ着座面４に沿うように連続線状体２をおおむね水平に配置することにより、連続線状体２のループを上下方向に立てている。
【００２９】
このように起立したループを有する網状構造体３を用いたクッション体１であるから、図４に示されるように着座時に主に垂直荷重が加わる部分のみが下方に圧縮され、荷重に応じてループの圧縮率が変化するようになる。このため着座時の垂直方向の圧力に対して体形適合性に優れたものである。この場合、臀部が接する着座面において、臀部下の凹凸形状に応じて各ループが上下方向に撓むことによって垂直応力が発生するが、垂直応力は血流を妨げるほどではない。
【００３０】
そして上記クッション体１の着座面における剪断応力の発生については、従来のスキン層を有する発泡ウレタン（図５）に比較するときわめて僅かであり、皮膚に剪断応力が作用することなどによる血管の閉塞が回避される。このため長時間座っていても臀部等が痛くなることを軽減でき、網状構造体３の通気性がきわめて良いこととあいまって、疲れにくいものである。
【００３１】
クッション体評価試験において、本実施例のクッション体１は、着座後３０分経過した時の臀部下の温度が２９℃，湿度３０％であったのに対し、従来の発泡ウレタンを用いたクッション体では、着座後３０分経過した時の臀部下の温度が３５℃，湿度７２％であった。また、合成繊維をバインダによって結合した従来の硬綿からなるクッション体の臀部下の温度は３４℃，湿度４３％であった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の座席のパッド用繊維系クッション体は、ポリエステル系エラストマーまたはポリウレタン系エラストマーのうちから選択された熱可塑性弾性樹脂のエラストマーからなる３００デニール以上の複数の連続線状体をループ状に曲がりくねらせかつこれら連続線状体の各々のループの互いの接触部を融着させて見掛け密度が０．００５〜０．２０ｇ／ｃｍ ^３ となるように成形した立体的な網状構造体からなり、その上面側に人体が着座した時の荷重を受ける着座面を有し、少なくとも上記着座面の直下に位置する上記連続線状体をそれぞれ着座面に沿っておおむね水平な方向に配置するとともにこの着座面直下の連続線状体の各々のループを前記着座面に向けて上下方向に起立させかつこれらループを水平方向に連続させ、これらループを有する連続線状体を上下方向に複数層重ねたことを特徴とするものであるから、着座時に上方から加わる垂直方向の圧力に対して荷重が加わった部分が下方に圧縮され、荷重に応じてループの圧縮率が変化するようになる。このため臀部等の凹凸形状に応じて各ループが上下方向にほど良く撓むことができる。そして応力が解除されると、上記熱可塑性弾性樹脂のエラストマーのゴム弾性によって、立体網目構造が元の形状に復元することができる。
このため本発明によれば、着座時に上方から加わる垂直方向の圧力に対して体形適合性に優れ、着座面において臀部等の血流が阻害される要因である剪断応力の発生が少なく、従って長時間座っても臀部等が痛くなることを軽減でき、しかも通気性が充分であるため蒸れにくいなど、疲れにくく、座り心地が著しく改善される。また、本発明のクッション体の網状構造体は大きな着座荷重に対してもへたりにくく、耐久性が高い。そしてバインダを使用しない単一の熱可塑性樹脂を主体とするものであるからリサイクル使用が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すクッション体の網状構造体を模式的に示す斜視図。
【図２】網状構造体を製造する装置の概略側面図。
【図３】クッション体成形装置の概略断面図。
【図４】図１に示されたクッション体の着座時の状態を示す断面図。
【図５】従来のクッション体の着座時の状態を示す断面図。
【符号の説明】
１…クッション体
２…連続線状体
３…網状構造体
４…着座面
１０…網状体製造装置
５０…クッション体成形装置

Claims (2)

1. ポリエステル系エラストマーまたはポリウレタン系エラストマーのうちから選択された熱可塑性弾性樹脂のエラストマーからなる３００デニール以上の複数の連続線状体をループ状に曲がりくねらせかつこれら連続線状体の各々のループの互いの接触部を融着させて見掛け密度が０．００５〜０．２０ｇ／ｃｍ^３となるように成形した立体的な網状構造体からなり、
   その上面側に人体が着座した時の荷重を受ける着座面を有し、
   少なくとも上記着座面の直下に位置する上記連続線状体をそれぞれ着座面に沿っておおむね水平な方向に配置するとともにこの着座面直下の連続線状体の各々のループを前記着座面に向けて上下方向に起立させかつこれらループを水平方向に連続させ、これらループを有する連続線状体を上下方向に複数層重ねたことを特徴とする座席のパッド用繊維系クッション体。
2. 前記エラストマーからなる連続線状体の各々のループが、前記着座面に向けて上下方向に縦長のループ形状となるように上下方向に起立していることを特徴とする請求項１に記載の座席のパッド用繊維系クッション体。

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