JP5754977B2 - クッションパッド及びその製造方法 - Google Patents
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Description
車両用シートに用いられるウレタンフォーム製のクッションパッド及びその製造方法に関する。
乗用車等の車両に設置されるシートは、例えば乗員の下半身を支持するシートクッションと、シートクッションの後部側に設けられて乗員の上半身を支持するシートバックと、シートバックの上部に設けられて乗員の頭部を支持するヘッドレストとから構成されている。このうちシートクッションは、一般にウレタンフォーム製のクッションパッドを皮革等の表皮や布地にて被覆して形成される。
従来、車両用シートに用いられるウレタンフォーム製のクッションパッドとしては、乗員が着座してクッションパッドの上面に荷重が付加した際に、上面側の部位である上面層よりも中央側の部位であるコア層が積極的にたわむ特性を有することが好ましいとされている。こうした特性を有するクッションパッドを用いた車両用シートは、座り心地や支持特性に優れたものとなる。具体的には、上面層がたわみ難くなっていることから、着座した乗員の臀部を上面層にて好適に支持することができる。さらに、コア層が十分な弾力性をもってたわむことによって、走行時の車体振動や横Ｇを吸収して乗員の姿勢を安定化させることができる。したがって、乗員はシートクッション上に安定して着座することができるとともに、姿勢が崩れ難くなることから長時間着座していても疲労し難くなる。そして、こうした作用が得られる結果、車両用シートの座り心地や支持特性が向上する。
上面層よりもコア層が積極的にたわむ特性を有するクッションパッドとしては、例えば、特許文献１及び２のクッションパッドが知られている。特許文献１のクッションパッドは、物性の異なる複数のウレタンフォームを組み合わせることにより、上面層よりもコア層が積極的にたわむ特性を付与している。一方、特許文献２のクッションパッドは、単一の発泡材料により一体に成形され、上面層の密度とコア層の密度との比を所定の範囲に設定するとともに、上面層の剛性をコア層の剛性よりも高く設定することにより、上面層よりもコア層が積極的にたわむ特性を付与している。また、特許文献２のクッションパッドは単一の発泡材料により一体に成形されるものであることから、複数のウレタンフォームを組み合わせてなる特許文献１のクッションパッドと比較して製造が容易であるという利点がある。
ところで、特許文献２のクッションパッドは上面層の剛性が高く設定されていることから、乗員が着座した際に、上面層が乗員の臀部に追従して変形することなく、フラットな状態を維持したままとなりやすい。そのため、乗員の臀部と上面層との接触面を好適に確保することができず、乗員の臀部に対するフィット感が十分に得られない場合があった。
本発明は、本発明者らの鋭意研究の結果、上面層及びコア層の粘弾性特性（損失正接ｔａｎδ）を特定の値に設定した場合に、上面層に対してコア層が積極的にたわむ特性を有
するクッションパッドが得られるとともに、そのクッションパッドがフィット感に優れたものとなることを見出したことに基づいてなされたものである。本発明の目的は、上面層よりもコア層が積極的にたわむ特性を有し、且つ着座時のフィット感の優れたクッションパッド及びその製造方法を提供することにある。
するクッションパッドが得られるとともに、そのクッションパッドがフィット感に優れたものとなることを見出したことに基づいてなされたものである。本発明の目的は、上面層よりもコア層が積極的にたわむ特性を有し、且つ着座時のフィット感の優れたクッションパッド及びその製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために請求項１に記載のクッションパッドは、車両用シートに用いられるウレタンフォーム製のクッションパッドであって、単一の発泡材料により一体に成形されてなり、前記クッションパッドを第１層から第２ｎ＋１層（ｎは１〜５の整数）に等分に区分したときの上面層である第１層の温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性（ｔａｎδ１）が０．０６５〜０．１４４であるとともに、コア層である第ｎ＋１層の温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）が０．０５２〜０．１０２であり、前記上面層は、低反発ウレタンフォームであって、前記上面層から前記コア層に向かって、各層の温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性（ｔａｎδ）が漸次減少するとともに、各層のたわみ率が漸次増加し、前記上面層の温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性（ｔａｎδ１）に対する、前記コア層の温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）の比率が０．７〜０．８であることを特徴とする。
請求項２に記載のクッションパッドは、請求項１に記載の発明において、前記クッションパッド全体を厚み方向に４０〜５０％圧縮した場合における、前記上面層のたわみ率（Ｔ１）に対する前記コア層のたわみ率（Ｔｎ＋１）の比率が１．１〜２．５であることを特徴とする。
請求項３に記載のクッションパッドは、請求項１または請求項２に記載の発明において、ポリオール類及びポリイソシアネート類を含有し、前記ポリオール類１００質量部に対して１．８〜４．０質量部の水を含有する前記発泡材料を反応させ、成形型内にて発泡及び硬化させて得られたものであることを特徴とする。
請求項４に記載のクッションパッドは、請求項３に記載の発明において、前記ポリオール類には、数平均分子量が３５００〜８０００である高分子量ポリオールと、数平均分子量が５００〜３０００であり、官能基数が２〜４である低分子量ポリオールとが含有されていることを特徴とする。
請求項５に記載のクッションパッドの製造方法は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のクッションパッドの製造方法であって、車両用シートに用いられるウレタンフォーム製のクッションパッドの製造方法であって、ポリオール類及びポリイソシアネート類を含有し、前記ポリオール類１００質量部に対して１．８〜４．０質量部の水を含有する発泡材料を反応させて成形型内にて発泡及び硬化させる工程を含み、前記ポリオール類として、数平均分子量が３５００〜８０００である高分子量ポリオールと、数平均分子量が５００〜３０００であって官能基数が２〜４である低分子量ポリオールとを併用することを特徴とする。
請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、上面層の粘弾性特性（ｔａｎδ１）とコア層の粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）とが特定の関係を満たすように設定されている。これにより、クッションパッドには、上面側から厚み方向に荷重が付加した際に、上面層よりもコア層が積極的にたわむ特性が付与される。よって、クッションパッドの座り心地や支持特性が良好となる。
また、上面層はその粘弾性特性（ｔａｎδ１）が０．０６５〜０．１４４であり、粘弾性における粘性比率が高く設定されていることから、上面層は所謂、低反発ウレタンフォームの状態となっている。したがって、上面層は乗員の臀部に追従した形状に変形しやすくなって、乗員の臀部と上面層との接触面を好適に確保することができる。これにより、本発明のクッションパッドは着座時のフィット感に優れたものとなる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜請求項４に記載のクッションパッドを容易に製造することができる。
本発明によれば、クッションパッドに対して上面層よりもコア層が積極的にたわむ特性を付与することができるとともに、着座時のフィット感を向上させることができる。
以下、本発明のクッションパッドの一実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態のクッションパッド１は、車両用シートの座部となるシートクッションの内部を構成するウレタンフォーム製の部材であって、シートクッションと略同一の外形形状に成形されている。また、クッションパッド１は単一の樹脂材料により一体に形成されている。
本実施形態のクッションパッド１は、車両用シートの座部となるシートクッションの内部を構成するウレタンフォーム製の部材であって、シートクッションと略同一の外形形状に成形されている。また、クッションパッド１は単一の樹脂材料により一体に形成されている。
本明細書においては、クッションパッド１を２ｎ＋１層（ｎは１〜５の整数）に等分に区分したときの最上部に位置する層を第１層とし、該第１層が上面層２となる。同様に、同中央部に位置する層を第ｎ＋１層とし、該第ｎ＋１層がコア層３となる。一例として、クッションパッド１を７層に区分した状態（ｎ＝３）を図１に示す。この場合、最上部に位置する第１層が上面層２となるとともに、中央部に位置する第４層（３＋１層）がコア層３となる。クッションパッド１は、上面層２及びコア層３の粘弾性特性（ｔａｎδ）が特定の値となるように設定されている。
ここで、粘弾性特性（ｔａｎδ）とは、弾性に相当する貯蔵弾性率（Ｇ’）と粘性に相当する損失弾性率（Ｇ’’）との比（Ｇ’’／Ｇ’）である損失正接ｔａｎδを示し、弾性及び粘性を併せもつ高分子の力学的特性を示す数値である。たとえば、ウレタンフォームにおいては、粘弾性特性（ｔａｎδ）が大きいほど粘性比率が高くなって低反発ウレタンフォームとなるとともに、粘弾性特性（ｔａｎδ）が小さいほど弾性比率が高くなって高反発ウレタンフォームとなる。
クッションパッド１では、上面層２の温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性（ｔａｎδ１）が０．０６５〜０．１４４の範囲、好ましくは０．０７５〜０．１４４の範囲、より好ましくは０．１１０〜０．１４４の範囲に設定されている。そして、コア層３の温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）が０．０５２〜０．１０２の範囲、好ましくは０．０６０〜０．１０２の範囲、より好ましくは０．０８２〜０．１０２の範囲に設定されている。なお、以下では、「温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性」を単に「粘弾性特性」と記載する。
さらに、上面層２の粘弾性特性（ｔａｎδ１）に対するコア層３の粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）の比率が、０．７０〜０．８０の範囲、より好ましくは０．７０〜０．７９の範囲、さらに好ましくは０．７０〜０．７６の範囲となるように設定されている。さらに、上面層２からコア層３に向かって、各層の粘弾性特性（ｔａｎδ）が漸次減少するように設定されていることが好ましい。上面層２の粘弾性特性（ｔａｎδ１）に対するコア層３の粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）の比率が０．７０未満であると、反発性の低すぎるクッションパッドとなってしまい、クッション性の低下や底づきやすくなるおそれがある。また、同比率が０．８０を超えると、走行時の振動を十分に吸収することができず、長時間着座した際に疲労しやすいクッションパッドとなるおそれがある。
本実施形態のクッションパッド１は、上面層２及びコア層３の粘弾性特性（ｔａｎδ）を上記の範囲に設定したこと、特に上面層２及びコア層３の粘弾性特性（ｔａｎδ）に大きく差を設けたことにより、上面層２よりもコア層３が積極的にたわむ特性が付与される。とくに、圧縮速度の速い加重が作用した場合に、クッションパッド１は、粘弾性特性の大きい（弾性の小さい）上面層２がたわみ難く、粘弾性特性の小さい（弾性の大きい）コア層３がたわみやすくなる。そのため、クッションパッド１に対して瞬間的に加重が作用する、車両の走行中における車体振動時などにおいて、本実施形態のクッションパッド１は乗員の臀部を好適に支持することができる。
また、クッションパッド１は、上面層２及びコア層３の硬度が特定の値となるように設定されていることが好ましい。具体的には、ＡＳＫＥＲ社製Ｆ型硬度計を用いて測定したコア層３の硬度が３５〜７０の範囲に設定されることが好ましい。そして、上面層２の硬度に対するコア層３の硬度の比率が０．５０〜０．８５の範囲に設定されていることが好ましく、０．７０〜０．８０の範囲に設定されていることがさらに好ましい。上面層２及びコア層３の硬度を上記の範囲に設定した場合には、クッションパッド１の上面層２よりもコア層３が積極的にたわむ特性がより顕著なものとなる。
図２（ａ）、（ｂ）は、図１に示すクッションパッド１について圧縮荷重を作用させる圧縮前の状態、及び圧縮荷重を作用させた圧縮状態を模式的に示している。図２（ａ）に示すように、圧縮荷重を作用させる圧縮前の状態では、上面層２の厚み２ａ及びコア層３の厚み３ａを含め、各層の厚みは全て等しい。そして、図２（ｂ）に示すように、圧縮荷重を作用させた圧縮状態では、上面層２の厚み２ｂに対してコア層３の厚み３ｂが小さくなる。つまり、上面層２のたわみ率Ｔ１よりもコア層３のたわみ率Ｔｎ＋１の方が大きくなる。なお、上記たわみ率Ｔは下記式により算出することができる。
「たわみ率Ｔ（％）」＝（「圧縮前の各層の厚み」−「圧縮状態の各層の厚み」）／「圧縮前の各層の厚み」×１００
ここで、上面層２のたわみ率Ｔ１に対するコア層３のたわみ率Ｔｎ＋１の比率は、クッションパッド１を厚み方向に４０〜５０％（（「圧縮前のクッションパッド１の厚み」−「圧縮状態のクッションパッド１の厚み」）／「圧縮前のクッションパッド１の厚み」×１００から求められる数値）圧縮させた状態において、好ましくは１．１〜２．５の範囲であり、より好ましくは１．３〜２．３の範囲であり、さらに好ましくは１．５〜２．２の範囲である。この場合、クッションパッド１の座り心地の向上効果及び支持特性の向上効果を確実に得ることができる。また、上面層２からコア層３に向かって、各層のたわみ率Ｔが順に漸次増加するように設定されていることが好ましい。この場合、座り心地の向上効果及び支持特性の向上効果をより高めることができる。
「たわみ率Ｔ（％）」＝（「圧縮前の各層の厚み」−「圧縮状態の各層の厚み」）／「圧縮前の各層の厚み」×１００
ここで、上面層２のたわみ率Ｔ１に対するコア層３のたわみ率Ｔｎ＋１の比率は、クッションパッド１を厚み方向に４０〜５０％（（「圧縮前のクッションパッド１の厚み」−「圧縮状態のクッションパッド１の厚み」）／「圧縮前のクッションパッド１の厚み」×１００から求められる数値）圧縮させた状態において、好ましくは１．１〜２．５の範囲であり、より好ましくは１．３〜２．３の範囲であり、さらに好ましくは１．５〜２．２の範囲である。この場合、クッションパッド１の座り心地の向上効果及び支持特性の向上効果を確実に得ることができる。また、上面層２からコア層３に向かって、各層のたわみ率Ｔが順に漸次増加するように設定されていることが好ましい。この場合、座り心地の向上効果及び支持特性の向上効果をより高めることができる。
次に、本実施形態のクッションパッド１の製造方法について説明する。
クッションパッド１は、例えばポリオール類、ポリイソシアネート類、及び水を含有する発泡材料を反応させ、これを所望のクッションパッド形状のキャビティを有する成形型内にて発泡及び硬化させることにより製造することができる。
クッションパッド１は、例えばポリオール類、ポリイソシアネート類、及び水を含有する発泡材料を反応させ、これを所望のクッションパッド形状のキャビティを有する成形型内にて発泡及び硬化させることにより製造することができる。
発泡材料に含有されるポリオール類には、例えばポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオールが用いられる。ポリエーテルポリオールとしては、例えばポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、それらの変性体、及びグリセリンにアルキレンオキサイドを付加した化合物が挙げられる。ポリエステルポリオールとしては、例え
ばアジピン酸やフタル酸等のポリカルボン酸をエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等のポリオールと反応させることによって得られる縮合系ポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール及びポリカーボネート系ポリオールが挙げられる。ポリオール類は、原料成分の種類、分子量、縮合度等を調整することによって、水酸基の数や水酸基価を変えることができる。
ばアジピン酸やフタル酸等のポリカルボン酸をエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等のポリオールと反応させることによって得られる縮合系ポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール及びポリカーボネート系ポリオールが挙げられる。ポリオール類は、原料成分の種類、分子量、縮合度等を調整することによって、水酸基の数や水酸基価を変えることができる。
なお、これらのポリオール類の具体例のうち、一種のみが単独で含有されてもよいし、二種以上が組み合わされて含有されてもよい。とくに、ポリオール類として、高分子量ポリオールと、官能基数が２〜４である低分子量ポリオールとを併用することが好ましい（本明細書における「分子量」とは、数平均分子量を意味する。）。高分子量ポリオールの分子量は好ましくは３５００〜８０００であり、より好ましくは５０００〜７０００である。低分子量ポリオールの分子量は好ましくは５００〜３０００であり、より好ましくは１０００〜２０００である。高分子量ポリオールと低分子量ポリオールとを併用する場合、低分子量ポリオールの含有量に対する高分子量ポリオールの含有量の比率が、４〜２４の範囲であることが好ましく、５〜１４の範囲であることがより好ましい。また、ポリオール類１００質量部当たり、高分子量ポリオールが８８〜９６質量部含有されるとともに、低分子量ポリオールが４〜１２質量部含有されることが好ましい。なお、ポリオール類として、上記高分子量ポリオール及び上記低分子量ポリオールに加えて、さらに他のポリオールが含有されていてもよい。
上で述べたとおり、粘弾性特性（ｔａｎδ）は、弾性に相当する貯蔵弾性率（Ｇ’）と粘性に相当する損失弾性率（Ｇ’’）とによって決定される（Ｇ’’）／（Ｇ’）＝損失正接ｔａｎδを示す。ウレタンフォームにおいては、発泡原料に含有されるポリオール類の分子量を調整することによって粘性に相当する損失弾性率が変化し、その結果、粘弾性特性（ｔａｎδ）が変化する。とくに、ポリオール類として、上記高分子量ポリオールと上記低分子量ポリオールとを併用した場合、上記低分子量ポリオールの比率が高くなるにしたがって、得られるクッションパッド１の上面層２の粘弾性特性（ｔａｎδ１）に対するコア層３の粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）の比率が低下するという傾向がある。この傾向を利用して上記高分子量ポリオールと上記低分子量ポリオールとの比率を調整することによって、クッションパッド１に対して所望の粘弾性特性を付与することができる。
発泡材料に含有されるポリイソシアネート類は、イソシアネート基を複数有する化合物である。ポリイソシアネート類としては、例えばトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４,４−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１,５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）が挙げられる。なお、これらのポリイソシアネート類の具体例のうち、一種のみが単独で含有されてもよいし、二種以上が組み合わされて含有されてもよい。
なお、ポリイソシアネート類のイソシアネートインデックスは、例えば８５〜１３０の範囲に設定される。イソシアネートインデックスは、ポリオール類、発泡剤としての水等の活性水素基に対するポリイソシアネート類のイソシアネート基の当量比を百分率で表したものである。つまり、イソシアネートインデックスが１００を超えるということは、ポリイソシアネート類のイソシアネート基がポリオール類等の活性水素基よりも多いことを意味する。
発泡材料に含有される水は主に、ポリウレタンを発泡させてポリウレタン発泡体とする発泡剤として機能する。ここで、発泡材料中における水の含有量が増加するにしたがって、得られるクッションパッド１の上面層２の粘弾性特性（ｔａｎδ１）に対するコア層３の粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）の比率が低下するという傾向がある。この傾向を利用して発泡材料中における水の含有量を調整することによって、クッションパッド１に対して所望の粘弾性特性を付与することができる。そして、所望の粘弾性特性を有するクッションパッド１を得るという観点から、発泡材料中における水の含有量は、ポリオール類１００質量部に対して１．８〜４．０質量部であり、好ましくは２．１〜３．７質量部であり、より好ましくは２．４〜３．４質量部である。なお、発泡材料中における水の含有量が、ポリオール類１００質量部に対して２．１質量部未満であると、水の影響のみではクッションパッド１に対して十分な粘弾性特性を付与できない場合があるが、この場合には、ポリオール類１００質量部当たり１０〜１２質量部の低分子量ポリオールを含有させればよい。
また、必要に応じて発泡材料は上述の成分以外の成分、例えば触媒、他の発泡剤、整泡剤、架橋剤、着色剤、及び難燃剤を含有してもよい。触媒はポリオール類とポリイソシアネート類との樹脂化反応（ウレタン化反応）やポリイソシアネート類と発泡剤としての水との泡化反応等を促進する。そのため、発泡材料は好ましくは触媒を含有する。触媒とし
ては、例えばアミン触媒及び金属触媒が挙げられる。アミン触媒としては、例えばトリエチルアミン、トリエチレンジアミン、テトラメチルグアニジン等の錫触媒が挙げられる。金属触媒としては、例えばフェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属触媒が挙げられる。
ては、例えばアミン触媒及び金属触媒が挙げられる。アミン触媒としては、例えばトリエチルアミン、トリエチレンジアミン、テトラメチルグアニジン等の錫触媒が挙げられる。金属触媒としては、例えばフェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属触媒が挙げられる。
他の発泡剤としては、例えばペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、及び炭酸ガスが挙げられる。整泡剤は発泡剤によって行われる発泡を円滑に進行させ、ウレタンフォームのセルの大きさと均一性を調整する。そのため、発泡材料は好ましくは整泡剤を含有する。整泡剤としては、例えばシリコン系整泡剤、含フッ素化合物系整泡剤、及び界面活性剤が挙げられる。
架橋剤はウレタンフォームに架橋構造を形成して架橋密度を高める。そのため、発泡材料は好ましくは架橋剤を含有する。架橋剤としては、例えば分子量が１００〜５００のポリオールが用いられる。係るポリオールとしては、例えばポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、及びソルビトール等が挙げられる。また、着色剤及び難燃剤としては、ポリウレタン発泡体用として用いられる公知のものを使用することができる。
ポリオール類とポリイソシアネート類との反応は常法に従って行われるが、ワンショット法又はプレポリマー法が採用される。ワンショット法はポリオール類とポリイソシアネート類とを直接反応させる方法である。プレポリマー法はポリオール類及びポリイソシアネート類の各一部を事前に反応させて、末端にイソシアネート基又は水酸基を有するプレポリマーを形成し、そのプレポリマーにポリオール類及びポリイソシアネート類を反応させる方法である。ワンショット法はプレポリマー法に比べて製造工程が一工程で済み、製造条件の制約も少ないことから好ましい方法であり、製造コストを低減させることができる。
そして、上記ワンショット法又はプレポリマー法により混合攪拌された反応混合液（発泡材料）を、所望のシートパッド形状のキャビティを有する成形型内にて発泡及び硬化させる。これにより、上面層よりもコア層が積極的にたわむ特性を有し、且つ着座時のフィット感の優れ、一体的に成形されたクッションパッドが得られる。
ここで、成形型内にて発泡及び硬化させる際に、コア層部分の温度とスキン層部分の温度との間に温度差を設けることによっても、得られるクッションパッド１の上面層２の粘弾性特性（ｔａｎδ１）に対するコア層３の粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）の比率を変化させることができる。具体的には、コア層部分の温度をスキン層部分の温度よりも高くすると、クッションパッド１における上面層２の粘弾性特性（ｔａｎδ１）に対するコア層３の粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）の比率が低下する傾向がある。このように発泡及び硬化させる際に、コア層部分及びとスキン層部分との間に温度差を設けることによっても、クッションパッド１に対して所望の粘弾性特性を付与することができる。なお、コア層部分及びとスキン層部分との間に温度差を設ける方法としては、例えば成形型の温度を調節する方法が挙げられる。
次に、本実施形態における作用効果について、以下に記載する。
（１）本実施形態のクッションパッド１は、上面層２の粘弾性特性（ｔａｎδ１）が０．０６５〜０．１４４に設定されるとともに、コア層３の粘弾性特性（ｔａｎδ１）が０．０５２〜０．１０２に設定されている。そして、上面層２の粘弾性特性（ｔａｎδ１）に対するコア層３の粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）の比率が０．７〜０．８に設定されている。つまり、上面層２とコア層３との間の粘弾性特性（ｔａｎδ）に大きく差を設けている。
（１）本実施形態のクッションパッド１は、上面層２の粘弾性特性（ｔａｎδ１）が０．０６５〜０．１４４に設定されるとともに、コア層３の粘弾性特性（ｔａｎδ１）が０．０５２〜０．１０２に設定されている。そして、上面層２の粘弾性特性（ｔａｎδ１）に対するコア層３の粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）の比率が０．７〜０．８に設定されている。つまり、上面層２とコア層３との間の粘弾性特性（ｔａｎδ）に大きく差を設けている。
これにより、クッションパッド１には、上面層２よりもコア層３が積極的にたわむ特性が付与されて、座り心地や支持特性が向上する。なお、本実施形態のクッションパッド１は、上面層２とコア層３との間の粘弾性特性（ｔａｎδ）に大きく差を設けることによって、上面層２よりもコア層３が積極的にたわむ特性を得ている。そのため、上記特許文献２のクッションパッドのように、必ずしも上面層２とコア層３との間に大きな密度差を設ける必要はない。たとえば、上面層２の密度に対するコア層３の密度の比を１．１３未満に設定した場合にも、上面層２及びコア層３の粘弾性特性を上記の範囲に設定することにより、上面層２よりもコア層３が積極的にたわむ特性をクッションパッドに付与することができる。
また、クッションパッド１は、上面層の粘弾性特性（ｔａｎδ１）が０．０６５〜０．１４４であり、粘弾性における粘性比率が高く設定されていることから、上面層２は所謂、低反発ウレタンフォームの状態となっている。したがって、上面層２は乗員の臀部に追従した形状に変形しやすくなり、乗員の臀部と上面層２との接触面を好適に確保することができる。これにより、クッションパッド１は着座時のフィット感に優れたものとなる。
（２）クッションパッド１は、クッションパッド全体を厚み方向に４０〜５０％圧縮した場合における、上面層２のたわみ率（Ｔ１）に対するコア層３のたわみ率（Ｔｎ＋１）の比率が１．１〜２．５に設定されている。これにより、座り心地の向上効果及び支持特性の向上効果をより確実に得ることができる。
（３）クッションパッド１は、上面層２からコア層３に向かって、各層の粘弾性特性（ｔａｎδ）が漸次減少するとともに、各層のたわみ率Ｔが漸次増加するように設定されている。これにより、座り心地の向上効果及び支持特性の向上効果をより高めることができる。
（４）クッションパッド１は発泡材料として、ポリオール類及びポリイソシアネート類を含有し、ポリオール類１００質量部に対して１．８〜４．０質量部の水を含有する発泡材料を用いている。発泡材料中における水の含有量が増加するにしたがって、得られるクッションパッド１の上面層２の粘弾性特性（ｔａｎδ１）に対するコア層３の粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）の比率が低下するという傾向がある。とくに、発泡材料中における水の含有量を、ポリオール類１００質量部に対して１．８〜４．０質量部とした場合には、クッションパッド１の粘弾性特性の変化を予測しやすく、クッションパッド１に対して所望の粘弾性特性を容易に付与することができる。
（５）クッションパッド１は、発泡材料中に含有されるポリオールとして、分子量が３５００〜８０００である高分子量ポリオールと、分子量が５００〜３０００であって官能基数が２〜４である低分子量ポリオールとを併用している。ポリオール類として、上記高分子量ポリオールと上記低分子量ポリオールとを併用した場合、上記低分子量ポリオールの比率が高くなるにしたがって、得られるクッションパッド１の上面層２の粘弾性特性（ｔａｎδ１）に対するコア層３の粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）の比率が低下するという傾向がある。そのため、ポリオール類として、上記高分子量ポリオールと上記低分子量ポリオールとを併用した場合には、クッションパッド１の粘弾性特性の変化を予測しやすく、クッションパッド１に対して所望の粘弾性特性を容易に付与することができる。
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ コア層３よりも下側の層である第ｎ＋２層〜第２ｎ＋１層の構成は特に限定されない。たとえば、第ｎ＋２層〜第２ｎ＋１層に向かって粘弾性特性（ｔａｎδ）が漸次増加するとともにたわみ率が漸次減少するように構成してもよいし、コア層３よりも上側の層である第ｎ層〜第１層にそれぞれ対応する（コア層３を基準として対称となる）ように構成してもよい。
・ コア層３よりも下側の層である第ｎ＋２層〜第２ｎ＋１層の構成は特に限定されない。たとえば、第ｎ＋２層〜第２ｎ＋１層に向かって粘弾性特性（ｔａｎδ）が漸次増加するとともにたわみ率が漸次減少するように構成してもよいし、コア層３よりも上側の層である第ｎ層〜第１層にそれぞれ対応する（コア層３を基準として対称となる）ように構成してもよい。
次に、実施例及び比較例を挙げて上記実施形態を更に具体的に説明する。
ポリオール類、ポリイソシアネート類、水、触媒、整泡剤及び架橋剤を含有する発泡材料を表１に示す組成にて調製した。そして、発泡材料を常温で混合するとともに、温度を６０℃に設定した所定の成形型内にて発泡及び硬化させることにより、縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ７０ｍｍ程度のブロック状をなす実施例及び比較例のクッションパッドを得た。なお、成形型内における発泡材料の発泡及び硬化時のコア層部分の温度は、成形型の設定温度以上の１００〜１５０℃程度となっているものと推測される。
ポリオール類、ポリイソシアネート類、水、触媒、整泡剤及び架橋剤を含有する発泡材料を表１に示す組成にて調製した。そして、発泡材料を常温で混合するとともに、温度を６０℃に設定した所定の成形型内にて発泡及び硬化させることにより、縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚さ７０ｍｍ程度のブロック状をなす実施例及び比較例のクッションパッドを得た。なお、成形型内における発泡材料の発泡及び硬化時のコア層部分の温度は、成形型の設定温度以上の１００〜１５０℃程度となっているものと推測される。
比較例１は一般的なクッションパッドに相当するものである。実施例１〜７は比較例１に対して、水の含有量を変更するとともに低分子量ポリオールをさらに含有したものである。実施例８及び９は比較例１に対して、水の含有量を変更したものである。また、比較例２は低分子量ポリオールを含有する例である実施例５に対して、水の含有量を少なくしたものである。なお、表１中における各成分を示す欄中の数値は当該欄の成分の含有量を示し、その単位は質量部である。
表１に示す発泡材料について以下に説明する。
ＰＰＧ（Ｍ．Ｎ．５０００）：分子量５０００のポリプロピレングリコール（エクセノール８２８、旭硝子社製）
ＰＯＰ（Ｍ．Ｎ．５０００）：分子量５０００のポリマーポリオール（ＫＣ−４０１、
三洋化成社製）
ＰＰＧ（Ｍ．Ｎ．１０００）：分子量１０００、官能基数２のポリプロピレングリコール（Ｄ−１０００、三井化学社製）
ＴＤＩ：２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート（コロネートＴ−８０、日本ポリウレタン社製）
触媒１：アミン系触媒（ＢＬ−１１、エアープロダクツ社製）
触媒２：アミン系触媒（３３ＬＶ、エアープロダクツ社製）
整泡剤１：シリコン系整泡剤（Ｂ８７１９ＬＦ、エボニック社製）
架橋剤１：グリセリン（日本油脂社製）
次に、得られた実施例及び比較例のクッションパッドについて、下記に示す方法に従い見掛け密度、粘弾性特性、硬度、及びたわみ率の測定を行った。
ＰＰＧ（Ｍ．Ｎ．５０００）：分子量５０００のポリプロピレングリコール（エクセノール８２８、旭硝子社製）
ＰＯＰ（Ｍ．Ｎ．５０００）：分子量５０００のポリマーポリオール（ＫＣ−４０１、
三洋化成社製）
ＰＰＧ（Ｍ．Ｎ．１０００）：分子量１０００、官能基数２のポリプロピレングリコール（Ｄ−１０００、三井化学社製）
ＴＤＩ：２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート（コロネートＴ−８０、日本ポリウレタン社製）
触媒１：アミン系触媒（ＢＬ−１１、エアープロダクツ社製）
触媒２：アミン系触媒（３３ＬＶ、エアープロダクツ社製）
整泡剤１：シリコン系整泡剤（Ｂ８７１９ＬＦ、エボニック社製）
架橋剤１：グリセリン（日本油脂社製）
次に、得られた実施例及び比較例のクッションパッドについて、下記に示す方法に従い見掛け密度、粘弾性特性、硬度、及びたわみ率の測定を行った。
［見掛け密度の測定］
実施例及び比較例のクッションパッドを１０ｍｍずつ７層に分割した。上面層である第１層とコア層である第４層について、ＪＩＳ Ｋ７２２２：２００５に準拠して、それぞれの見掛け密度を測定した。
実施例及び比較例のクッションパッドを１０ｍｍずつ７層に分割した。上面層である第１層とコア層である第４層について、ＪＩＳ Ｋ７２２２：２００５に準拠して、それぞれの見掛け密度を測定した。
次に、実施例及び比較例のクッションパッドのオーバーオール密度、及びフリー発泡密度を測定した。オーバーオール密度とは、クッションパッド全体の見掛け密度であって、クッションパッドの質量を成形型のキャビティ容積で除することにより得ることができる。また、フリー発泡密度とは、発泡材料を成形型内ではなく、常温、大気圧下にて発泡及び硬化させた場合に得られるフリー発泡体における表面部分（スキン層）を除いた部分の見掛け密度である。実施例及び比較例と同一の発泡材料を用いて別途、上記フリー発泡体を製造し、そのフリー発泡体について、ＪＩＳ Ｋ７２２２：２００５に準拠して、その見掛け密度を測定した。
さらに、実施例及び比較例のパック率を算出した。パック率とは、成形型を用いて得られるモールド成形品における上記フリー発泡体に対する圧縮度合いを示す値であって、上記オーバーオール密度を上記フリー発泡密度で除することにより得ることができる。得られた実施例及び比較例の上面層及びコア層の見掛け密度、オーバーオール密度、フリー発泡密度、並びにパック率を表１に示す。なお、表１に示す各密度の単位はすべて「ｋｇ／ｍ３」である。
［粘弾性特性の測定］
実施例及び比較例のクッションパッドを１０ｍｍずつ７層に分割した。上面層である第１層からコア層である第４層までの４層について、ティー・エイ・インスツルメント社製のレオメータ（ＡＲＥＳ）を用いて、周波数１〜１００Ｈｚ（３６℃）における粘弾性特性（ｔａｎδ）を測定した。なお、サンプルサイズはΦ２５、厚み８ｍｍとした（各層の下部２ｍｍをカットし、上部８ｍｍをサンプルとして用いた。）。
実施例及び比較例のクッションパッドを１０ｍｍずつ７層に分割した。上面層である第１層からコア層である第４層までの４層について、ティー・エイ・インスツルメント社製のレオメータ（ＡＲＥＳ）を用いて、周波数１〜１００Ｈｚ（３６℃）における粘弾性特性（ｔａｎδ）を測定した。なお、サンプルサイズはΦ２５、厚み８ｍｍとした（各層の下部２ｍｍをカットし、上部８ｍｍをサンプルとして用いた。）。
その結果の一例を図３に示す。図３（ａ）〜（ｃ）は順に実施例５、実施例８、比較例１の結果を示している。そして、その結果に基づいて実施例５、実施例８、比較例１の上面層及びコア層の温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性を求めた。また、他の実施例及び比較例についても同様にして上面層及びコア層の温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性を求めた。それらの結果を表１に示す。
［硬度の測定］
実施例及び比較例のクッションパッドを１０ｍｍずつ７層に分割した。上面層である第１層とコア層である第４層について、ＡＳＫＥＲ社製のＦ型硬度計を用いて硬度を測定した。その結果を表１に示す。なお、サンプルサイズは、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚み１０ｍｍとした。
実施例及び比較例のクッションパッドを１０ｍｍずつ７層に分割した。上面層である第１層とコア層である第４層について、ＡＳＫＥＲ社製のＦ型硬度計を用いて硬度を測定した。その結果を表１に示す。なお、サンプルサイズは、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚み１０ｍｍとした。
［たわみ率の測定］
予め側面に１０ｍｍ間隔の格子状の線を描いた実施例及び比較例のクッションパッドに対して、サイズΦ２００の加圧板を用いて５００ｍｍ／分の加圧速度にて荷重を作用させて各クッションパッドを圧縮させた。その結果の一例として、実施例５、実施例８、比較例１のクッションパッドを０、１０、２０、３０、４０ｍｍ圧縮させた状態の画像を図５に示す。図５（ａ）〜（ｃ）は順に、実施例５、実施例８、比較例１の結果を示している。また、図４は実施例５、実施例８、比較例１の各層のたわみ率をプロットしたグラフである。図４において、◆及び（ａ）は実施例５を示し、■及び（ｂ）は実施例８を示し、▲及び（ｃ）は比較例１を示す。
予め側面に１０ｍｍ間隔の格子状の線を描いた実施例及び比較例のクッションパッドに対して、サイズΦ２００の加圧板を用いて５００ｍｍ／分の加圧速度にて荷重を作用させて各クッションパッドを圧縮させた。その結果の一例として、実施例５、実施例８、比較例１のクッションパッドを０、１０、２０、３０、４０ｍｍ圧縮させた状態の画像を図５に示す。図５（ａ）〜（ｃ）は順に、実施例５、実施例８、比較例１の結果を示している。また、図４は実施例５、実施例８、比較例１の各層のたわみ率をプロットしたグラフである。図４において、◆及び（ａ）は実施例５を示し、■及び（ｂ）は実施例８を示し、▲及び（ｃ）は比較例１を示す。
そして、図５に示す画像に基づいて、実施例５、実施例８、比較例１の３０ｍｍ圧縮させた状態（約４３％圧縮させた状態）における第１層（上面層）〜第４層（コア層）までの各層の厚みを測定し、各層のたわみ率を算出した。また、他の実施例及び比較例についても同様にして各層のたわみ率を算出した。表１に各例の上面層及びコア層のたわみ率を示す。
これらの結果から、クッションパッドにおける上面層の粘弾性特性に対するコア層の粘弾性特性の比率を０．７０〜０．８０の範囲に設定することにより、上面層よりもコア層が積極的にたわむ特性を有するクッションパッドとなることが分かる。なお、実施例１、２及び５や、実施例７及び９をそれぞれ比較すると、コア層の密度に対する上面層の密度の比率については同じであるが、上面層の粘弾性特性に対するコア層の粘弾性特性の比率がそれぞれ異なっている。そして、上面層の粘弾性特性に対するコア層の粘弾性特性の比率の変化に対応して上面層のたわみ率に対するコア層のたわみ率の比率が変化している。この結果から、特許文献２に開示されるような密度差に基づくたわみ率の変化と、粘弾性特性の差に基づくたわみ率の変化は異なるものであるということができる。
また、表１に示すように、実施例１〜９のクッションパッドは、上面層の粘弾性特性が０．０６５〜０．１４４の範囲であり、所謂低反発ウレタンフォームの状態となっている。そのため、乗員が着座した際に、上面層は乗員の臀部に追従した形状に変形しやすく、乗員の臀部と上面層との接触面を好適に確保することができ、フィット感に優れたものとなる。
また、実施例１、２、５、６、８は、水の含有量を同一として低分子量ポリオールの含有量を変更した例であるが、低分子量ポリオールの含有量が増加するにしたがって、上面層の粘弾性特性に対するコア層の粘弾性特性の比率が低下している。一方、実施例３〜５及び比較例２、並びに実施例８、９及び比較例２は、それぞれ低分子量ポリオールの含有量を一定として水の含有量を変更した例であるが、いずれも水の含有量が増加するにしたがって、上面層の粘弾性特性に対するコア層の粘弾性特性の比率が低下している。
そして、比較例１及び２については、低分子量ポリオールの含有量及び水の含有量が少なすぎることにより、上面層の粘弾性特性とコア層の粘弾性特性との間に大きな差が生じなかったものと考えられる。これらの結果から、低分子量ポリオール及び水の含有量を調節することによって、クッションパッドの上面層の粘弾性特性に対するコア層の粘弾性特性の比率を調節可能であることが分かる。
１…クッションパッド、２…上面層、２ａ…圧縮前の上面層の厚み、２ｂ…圧縮状態の上面層の厚み、３…コア層、３ａ…圧縮前のコア層の厚み、３ｂ…圧縮状態のコア層の厚み。
Claims (5)
- 車両用シートに用いられるウレタンフォーム製のクッションパッドであって、
単一の発泡材料により一体に成形されてなり、
前記クッションパッドを第１層から第２ｎ＋１層（ｎは１〜５の整数）に等分に区分したときの上面層である第１層の温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性（ｔａｎδ１）が０．０６５〜０．１４４であるとともに、コア層である第ｎ＋１層の温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）が０．０５２〜０．１０２であり、
前記上面層は、低反発ウレタンフォームであって、前記上面層から前記コア層に向かって、各層の温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性（ｔａｎδ）が漸次減少するとともに、各層のたわみ率が漸次増加し、
前記上面層の温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性（ｔａｎδ１）に対する、前記コア層の温度３６℃、周波数１Ｈｚにおける粘弾性特性（ｔａｎδｎ＋１）の比率が０．７〜０．８であることを特徴とするクッションパッド。 - 前記クッションパッド全体を厚み方向に４０〜５０％圧縮した場合における、前記上面層のたわみ率（Ｔ１）に対する前記コア層のたわみ率（Ｔｎ＋１）の比率が１．１〜２．５であることを特徴とする請求項１に記載のクッションパッド。
- ポリオール類及びポリイソシアネート類を含有し、前記ポリオール類１００質量部に対して１．８〜４．０質量部の水を含有する前記発泡材料を反応させ、成形型内にて発泡及び硬化させて得られたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクッションパッド。
- 前記ポリオール類には、数平均分子量が３５００〜８０００である高分子量ポリオールと、数平均分子量が５００〜３０００であり、官能基数が２〜４である低分子量ポリオールとが含有されていることを特徴とする請求項３に記載のクッションパッド。
- 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のクッションパッドの製造方法であって、
ポリオール類及びポリイソシアネート類を含有し、前記ポリオール類１００質量部に対して１．８〜４．０質量部の水を含有する発泡材料を反応させて成形型内にて発泡及び硬化させる工程を含み、
前記ポリオール類として、数平均分子量が３５００〜８０００である高分子量ポリオールと、数平均分子量が５００〜３０００であって官能基数が２〜４である低分子量ポリオールとを併用することを特徴とするクッションパッドの製造方法。
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