JP4700266B2 - 積層クッション材 - Google Patents

Description

本発明は、寝具、家具、装飾具等に用いられ、特に寝具に好ましく使用される積層クッション材に関する。

従来、寝具、家具、装飾具等については、その中材としてクッション材が使用されており、一般的には軟質ウレタンフォームが多用されている。

近年、特に寝具の分野においては、マットレス関連の要求性能として、体圧分散性の向上が求められている。体圧分散性の悪い場合、人がその上に仰臥したときに生じる体圧（身体にかかる圧力）が局所的に集中し、血行障害を起こすおそれがある。さらに進めば、過剰な体圧によって毛細血管が破壊され、これが体組織の破壊につながり、ついには褥瘡すなわち床ずれを生じる結果となる。

体圧分散性を向上させる方法として、いわゆる低反発ウレタンフォームを用いたマットレスが提案されている。例えば、先行文献１には、床ずれ予防マットレスとして、汎用マットレスと低反発性ウレタンフォームとを積層したマットレスが提案されている。また、先行文献２には、上下２層のマットレスであって、上層が低反発ウレタンフォームであり、下層が高反発弾性のウレタンフォームからなるものが提案されている。さらには、低反発ウレタンフォームのみで作製されたマットレスも市場に見られる。

しかし、上記体圧分散性にすぐれる低反発ウレタンフォームには、温度依存性があるという問題点が見られる。すなわち、低温下で非常に硬くなるという性質をもつのである。特に室温が低下する冬季などには低反発ウレタンフォームが、利用者の体温により温度上昇するまで、硬い感触を与えてしまうのである。この点の改良を目的として、先行文献３はマットレス装置を提案している。その技術は、マットレスの中に低反発弾性材を加熱する加熱手段を設け、低反発材料の低温硬化を防ぐものである。しかし、そのようなマットレス装置では、マットレスの構成が大規模となり、また使用する加熱装置のメンテナンスが煩雑である。

最近、原料配合の改良により、温度依存性を少なくしたウレタンフォームも開発されている。しかし、当該ウレタンフォームは通気性が低く、マットレスに重要な、いわゆる風合い・触感が低下し、当該ウレタンフォームのみでは満足するマットレスを得ることはできていない。
特開平１１−１３７６１３号公報 特開２００２−２３８７０８号公報 特開２００３−３８３０５号公報

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、従来の低反発クッション材料の温度依存性による問題を解消し、さらに寝具としての通気性、風合い等をも満足するクッション材を提供するものである。

本発明は、反発弾性率が２５％以下の軟質ウレタンフォームを２層以上積層したクッション材であって、積層クッション材として下記式により算出される７０％応力比が、５以下であることを特徴としている；
７０％応力比＝５℃における７０％変位時荷重／２４℃における７０％変位時荷重。

本発明のクッション材は、反発弾性率が２５％以下、好ましくは２０％以下の、すなわち低反発性ウレタンフォーム同士が積層された構成であることを特徴としている。従来技術に見られる低反発ウレタンフォーム単層品、汎用ウレタンと低反発ウレタンとの組合せ、高反発ウレタンと低反発ウレタンの組合せとは異なる。低反発ウレタン同士を積層することにより、寝具、特にマットレスとしての触感を醸し出すことが可能となる。下限は特に限定はなく、通気量等他の物性との兼ね合いにおいて、低い値ほど好ましい。

本発明のクッション材は、積層クッション材として７０％応力比が５以下であることを特徴とする。すなわち、５℃における７０％変位時の応力と、２４℃における７０％変位時の応力との差が小さい。言い換えれば本発明のクッション材は温度依存性が小さい。従来使用される低反発性ウレタンフォームは温度依存性が高く、単体の使用においては７０％応力比が６以上あり、冬場の硬さアップが避けられない。低反発ウレタンフォーム同士を積層し、７０％応力比が５以下とすることで、硬さアップによる触感の低下を防止することが可能となる。好ましくは、７０％応力比が４以下、より好ましくは３．５以下である。下限は特に限定されないが、通気量等他の物性との兼ね合いおよび技術的に可能な範囲で、低い値ほど好ましい。

より好ましい態様は、前記２層以上積層される軟質ウレタンフォームが、７０％応力比が５を超える軟質ウレタンフォーム層および７０％応力比が５以下の軟質ウレタンフォーム層を有してなり、７０％応力比が５を超える軟質ウレタンフォームを上層とし、７０％応力比が５以下の軟質ウレタンフォームを下層とするものである。すなわち、身体側である上層に温度依存性の比較的高い低反発ウレタンフォーム、下層に温度依存性の低い低反発ウレタンフォームを使用する。温度依存性の低い低反発ウレタンフォームは、通気量を大きくすることが生産上困難であり、それゆえ下層側に用いることが好ましく、温度依存性の比較的高い低反発ウレタンフォームは、通気量を大きくすることが容易であり、上層として好ましい。ただし、温度依存性の高いもの同士を積層することは、低温時の硬度アップを改善することはできない。各層のウレタンフォームの生産性からして、好ましくは、上下軟質ウレタンフォームの７０％応力比が、４以上の差があるように組み合わせる。

なお、本明細書における「上層」とは、いわゆる身体が接触する側に位置する層を示す。例えば、マットレスであれば、表面側に位置する層のことを示す。また、枕等であれば表面層で、内部層を包み込む構成が採用されるが、当該場合は、身体が接触する側に位置する表面層が、本明細書の「上層」に該当し、「下層」が内部層に該当する。なお、上層と下層は、両層を接着、溶着等により一体化してもよく、両層を重ね合わせて包み込んで積層マットとしてキルティング等を施してもよい。さらに使用法によっては、単に重ね合わせるのみであっても良い。

より良好なクッション感を付与する観点からは、積層クッション材における２４℃時のヒステリシスロス率は６０％以上となるようにする。６０％未満であると、いわゆるクッション材の戻りが強くなるため、マットレスのクッション感が低下する傾向にある。

本発明のクッション材に通気性の観点を加味すると、通気量７０ｃｃ／ｃｍ^２／Ｓ以上、好ましくは９０ｃｃ／ｃｍ^２／Ｓ以上である軟質ウレタンフォーム層を使用し、当該軟質ウレタンフォームを積層クッション材における上層として用いることが好ましい。すなわち、身体側にあたる上層が通気量の大きいものを使用する。身体側である上層の通気量を大きくすることで、使用時の熱によるこもりをやわらげ、より快適な使用感を付与することができる。上層としてより好ましくは、通気量１００ｃｃ／ｃｍ^２／Ｓ以上である。なお、下層については、特に限定するものではないが、通気量が大きいものを使用すると、クッションとしての温度依存性が高くなる傾向があるため、上層と組合せた全体のクッション材としての温度依存性、すなわち７０％応力比を考慮し、下層は通気量５０ｃｃ／ｃｍ^２／Ｓ以下のものを使用することが好ましい。

本発明のクッション材は、下層の厚みが３０ｍｍ以上、好ましくは４０ｍｍ以上である。上層の厚みは、特に限定されるものではないが、１０ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上であり、クッション材としての厚みが５０ｍｍ以上、好ましくは６０ｍｍ以上となるように構成するようにする。下層の厚みが３０ｍｍ未満であると、クッション材としての７０％応力比の値が上昇し、温度依存性が高くなる。また、クッション材としての厚みが５０ｍｍ未満であると、マットレスとしてのクッション性が低下する。

本発明の積層クッション材は、上記２層に加えて、本発明の効果を損なわない範囲で、更なる層を加えても良い。例えば、下層のさらに下側に、低反発ウレタン層、汎用ウレタン層、または支持層のような材料を付加する等である。また、例えばマットレス等の場合には、通常、表地等に収容して使用されるが、用途によっては、単独使用も可能である。

本明細書において使用している上記反発弾性率、７０％応力比、ヒステリシスロス率および通気量は、軟質ウレタンフォームの規格であり、ＪＩＳ Ｋ ６４００に準じて測定される値を示している。すなわち、反発弾性率については、同ＪＩＳの９．１Ａ法に準じて測定される値を示している。７０％応力比およびヒステリシスロス率については、同ＪＩＳの付属書に記載される方法に準じて測定される値を示している。なお、当該試験の試験片寸法は縦横５０ｍｍ×厚み６０ｍｍとし、押込み速度は１０ｍｍ／分で、試験片厚さの７０％まで押し込む。また、初期圧縮後の放置時間は４分間とする。当該試験については、温度５℃および２４℃の下で行う。ヒステリシスロス率は、上記試験にて得られた荷重―変位曲線に基づき、同ＪＩＳに記載される計算式により求められる。７０％応力比は５℃における７０％変位時の荷重と２４℃における７０％変位時の荷重を求め、前記計算式により算出する。通気量については、同ＪＩＳの１３．１Ａ法に準じて測定される値を示している。

本発明に使用する、軟質ポリウレタンフォームは、公知の製造方法で製造される。一般的にはポリオール、有機イソシアネート、発泡剤、整泡剤及び触媒等を含む発泡原料を用いて軟質ポリウレタンフォームを製造する。

当該ポリオール、有機イソシアネート、発泡剤、整泡剤および触媒としては、一般の軟質ポリウレタンフォームの製造に使用されるものであれば特に限定されるものではなく、また発泡剤、整泡剤および触媒等の配合量も通常の配合量とすることができ、更に軟質ポリウレタンフォームの製造に通常用いられる他の成分を配合しても何ら差支えない。なお、主原料の一つであるポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールのいずれも用いることができる。ポリエーテルポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコールのアルキレンオキシド付加物、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルキレンオキシド付加物等が例示され、ポリエステルポリオールとしてはマロン酸、コハク酸、アジピン酸等の脂肪族カルボン酸或いはフタル酸、テレフタル酸等の芳香族カルボン酸又はそれらの混合物とエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール等の脂肪族グリコール或いはトリメチロールプロパン、グリセリン等のトリオールとから重合して得られる末端にヒドロキシル基を有するポリエステルポリオール等が例示される。従来の低反発性ウレタンフォームは、ポリエーテリポリオールおよびポリエステルポリオールの混合品が通常使用されるが、温度依存性を低くするためには、ポリエステルポリオールの比率を上げる、もしくはポリエステルポリオールのみを使用すればよい。

主原料の一つである有機イソシアネートとしては、ポリウレタンフォームの製造に通常使用される公知のポリイソシアネートを使用できる。具体的には、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）等の公知の芳香族ポリイソシアネート等が挙げられ、これらを単独あるいは２種以上併用して用いてもよい。好ましくはＴＤＩ−８０（2,4−ＴＤＩ／2,6−ＴＤＩ＝８０／２０）、ＴＤＩ−６５（2,4−ＴＤＩ／2,6−ＴＤＩ＝６５／３５）である。

なお、７０％応力比、通気量、ヒステリシスロス率は、主原料および発泡剤、整泡剤、触媒等の添加剤の配合を替えることにより調整可能である。特に７０％応力比については、主原料におけるポリオールを選択することにより、適宜調整可能である。例えば、倉敷紡績社製「マザータッチ」等は、上記低反発ウレタンフォームとして使用できる。

本発明のクッション材は、冬場等の低温時のクッション材の硬度上昇による触感の低下を和らげることがで、年間を通して快適なクッション性を維持することができる。

実施例として各層に使用するウレタンフォームの物性について、表１に記載した。なお、物性は、前記記載のとおりＪＩＳ Ｋ ６４００に準じて行って得られた値を示している。また、密度、硬度についても、同ＪＩＳに準じて行った。

ウレタンＡ〜Ｅについては、いわゆるワンショット法により製造した。すなわち、表１に記載する主原料および発泡剤、整泡剤、アミン触媒、錫触媒その他の助剤等を、それぞれ別個のストリームとして発泡機の混合室に導入し、混合室内で高速で撹拌混合された後、連続的に流れてくるコンベア上に吐出し、発泡硬化を終了することにより製造した。

［実施例１］
表１に示した低反発性ウレタンフォームを使用し、以下とおり積層クッション材を製造した。まず、上層としてウレタンＡを用い、マットレス用途を考慮し、ワンショット法で製造したブロックから、幅９８０ｍｍ、長さ１９６０ｍｍ、厚み３０ｍｍの板状ウレタンフォームを作製した。下層はウレタンＣを用い、上層と同様に、同一寸法の板状ウレタンフォームを作製した。つづいて上層ウレタンおよび下層ウレタンをアクリル系接着剤にて接着した。なお、接着は一方のウレタン片面に、アクリル系接着剤をスプレー塗布し、その後２層を密着させて接着した。接着後十分乾燥させることで、２層クッション材を得た。

得られた２層クッション材について、７０％応力比およびヒステリシスロス率を評価した。なお、７０％応力比、ヒステリシスロス率については、得られた２層クッション材から、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ、厚みは元のクッション材厚みのままとして６０ｍｍ、の試験片を切り出し、当該試験片にて試験を行った。

［実施例２〜４および参考例１］
表２に記載するウレタンの組合せ並びに厚みに基づき、実施例１と同様の製造方法にて、積層クッション材を作製した。なお、幅・長さについては実施例１と同様とした。得られた評価結果を表２に示した。

［比較例１］
比較例１として以下とおり単層クッション材を製造した。まず、ウレタンＡを用い、実施例１と同様に、幅９８０ｍｍ、長さ１９６０ｍｍ、厚み６０ｍｍの板状ウレタンフォームを作製し、そのウレタンフォームを単層クッション材として用いた。また、当該単層クッション材について、７０％応力比およびヒステリシスロス率を評価した。なお、７０％応力比、ヒステリシスロス率については、得られた単層クッション材から、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ、厚みは元のクッション材厚みのままとして６０ｍｍ、の試験片を切り出し、当該試験片にて試験を行った。得られた結果を表２に示した。

［比較例２］
比較例２として、ウレタンＡの替わりにウレタンＣを用いる以外は、比較例１と同様にして、単層クッション材を得た。得られた単層クッション材の評価結果を表２に示した。

Claims (6)

1. ポリエーテルポリオールおよび／またはポリエステルポリオールならびに芳香族イソシアネートを用いて製造された反発弾性率が２５％以下の軟質ウレタンフォームを少なくとも２層積層した積層クッション材を用いてなるマットレスであって、積層クッション材として下記式により算出される７０％応力比が５以下であり、７０％応力比が５を超える軟質ウレタンフォームを上層とし、７０％応力比が５以下の軟質ウレタンフォームを下層としてなることを特徴とするマットレス；
   ７０％応力比＝５℃における７０％変位時荷重／２４℃における７０％変位時荷重。
2. 積層クッション材としての前記７０％応力比が４以下であることを特徴とする、請求項１記載のマットレス。
3. 積層クッション材が２４℃におけるヒステリシスロス率６０％以上を有することを特徴とする、請求項１または２記載のマットレス。
4. 通気量７０ｃｃ／ｃｍ^２／Ｓ以上である軟質ウレタンフォームを、積層クッション材における上層として用いることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のマットレス。
5. 通気量５０ｃｃ／ｃｍ^２／Ｓ以下の軟質ウレタンフォームを、積層クッション材における下層としてなることを特徴とする、請求項４記載のマットレス。
6. 下層の厚みが３０ｍｍ以上であり、クッション材としての厚みが５０ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜５いずれかに記載のマットレス。