JP6552374B2 - シートパッド、及びシートパッドの製造方法 - Google Patents
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Description
次の工程では、成形型に発泡樹脂材料を注入し、型締めして、シートパッドを発泡成形する。これにより、弾性付与部材全体が発泡樹脂で覆われ、発泡樹脂中に埋設される。
次の工程では、成形型を型開きして発泡成形されたシートパッドを脱型して支持部材をシートパッドから取り除く、又は支持部材をシートパッドから取り除いてシートパッドを脱型する。これにより、弾性付与部材全体が発泡樹脂で覆われ、発泡樹脂中に埋設されたシートパッドが得られる。
これにより、弾性付与部材の乗員側が第1発泡樹脂材料で成形されたクッション材、弾性付与部材の乗員側とは反対側、及びサイド部が第1発泡樹脂材料で成形されたクッション材よりも硬い第2発泡樹脂材料で成形されたクッション材からなるシートパッドを得られる。
図1〜図6を用いて、本発明に係るシートパッドの第1の実施形態について説明する。
図1には、シートクッション12と、シートバック14とを備えた車両用シート16が示されている。
シートクッション12は、表皮(図示省略)の内部に、シートクッションパッド18を備えている。シートクッションパッド18は、後述する発泡樹脂からなるクッション材20と、クッション材20に埋設された弾性材料からなる面状の弾性付与部材22とを含んで構成されている。
図2(A),(B)に示すように、シートクッションパッド18は、シート幅方向中央がシートパッド本体部29とされ、シートパッド本体部29の幅方向両側がシートパッド本体部29よりも盛り上がるように形成されたサイド部30とされている。
弾性付与部材22は、シートクッションパッド18を横方向から見て、シート前側が後側よりも高くなるように傾斜配置しても良い。
本実施形態の弾性付与部材22に用いるシート状部材は、湾曲させる前は、一定厚さで平坦なものであるが、微小な凹凸が複数形成されていても良く、微小な孔が複数形成されていても良い。
ここで、乗員荷重支持領域とは、乗員Pの荷重を支持可能な領域のことであり、シートクッションパッド18の上面の内で、シートバック14の鉛直方向下方の領域よりも前側の領域を意味する。
なお、本実施形態における乗員Pのサイズは、一例として、自動車室内寸法測定用三次元座位人体模型(3DM−JM 50)と同じサイズである。自動車室内寸法測定用三次元座位人体模型の臀部の幅方向寸法は、JIS D04607の付図3(シートパン線図)の平面線図における、BL120の位置における幅寸法である。
本実施形態では、弾性付与部材22のシート幅方向寸法を400mm以上としている。
図3(A),(B)に示すように、シートバックパッド24は、シート幅方向中央がシートパッド本体部25とされ、シートパッド本体部25の幅方向両側がシートパッド本体部25よりも盛り上がるように形成されたサイド部27とされている。
自動車室内寸法測定用三次元座位人体模型の腰部の幅方向寸法は、JIS D04607の付図2(バックパン線図)の正面線図における、HL205の位置における幅寸法である。
本実施形態では、弾性付与部材28のシート幅方向寸法を360mm以上としている。
図4には、シートクッションパッド18を成形する成形型64の幅方向縦断面が示されており、図5には、成形型64の幅方向中心線に沿った前後方向縦断面が示されている。
次に、シートクッションパッド18の成形手順(1)〜(6)を説明する。
(1) シート固定治具68を立て(図5(A)参照)、シート固定治具68を弾性付与部材22の治具差込部32に差し込んで(図6(B)参照)、弾性付与部材22をシート固定治具68で保持する。
(4) 図4(C)に示すように、弾性付与部材22の上部に、第2の樹脂液38Aを配置する。
次に、本実施形態のシートクッション12の作用、効果を説明する。
乗員Pが車両用シート16に着座すると、シートクッションパッド18に乗員Pの荷重が作用し、シートクッションパッド18が荷重を受けて圧縮されて凹むと共に、裏面側に向けて凸となるように湾曲形成された弾性付与部材22が乗員Pの荷重を支持する。
乗員Pが車両用シート16に着座し、シートバックパッド24に乗員Pの荷重が作用すると、シートバックパッド24が圧縮されて凹むと共に、裏面側に向けて凸となるように湾曲形成された弾性付与部材28が変形して、乗員Pの荷重を支持することができる。
第2の実施形態では、第1の実施形態とは異なるシートクッションパッド18の製造方法を説明する。なお、第1の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
図7に示すように、本実施形態の製造方法において、成形型64の下型64Bは、矢印F方向側が上側となるように傾斜しており、第1の実施形態の下型64Bで用いられていたシート固定治具68の代わりに、キャビティ56の中間領域56Bに弾性付与部材22を宙に浮かせて支持するピン72が設けられている。なお、その他の構成は、第1の実施形態と同様である。
第3の実施形態では、第1の実施形態、及び第2の実施形態とは異なるシートクッションパッド18の製造方法を説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
図8(A)に示すように、本実施形態の製造方法では、弾性付与部材22の中央に孔74が形成されている。
以下に、軟質ポリウレタンフォーム、及びその製造方法の一例を説明する。
軟質ポリウレタンフォームの好適な実施形態は、ポリオール、ポリイソシアネート、架橋剤、発泡剤、及び触媒を含有する発泡原液を発泡成形して得られる軟質ポリウレタンフォームである。上記発泡原液を構成するより好適な材料の特徴として、下記(A)〜(C)が挙げられる。
(C) ポリイソシアネートとして、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)をイソシアネート当量で70以上含有する。
前記発泡原液を構成するポリオール成分として、重量平均分子量Mwが3,000〜12,000であり、且つ官能基数(ヒドロキシル基の数)が3〜4であるポリエーテルポリオールを含有する。上記ポリエーテルポリオールとしては、反応性が良好であることから、アルキレンオキシドの開環重合により得られるポリエーテルポリオールが好ましい。アルキレンオキシドとしては、プロピレンオキシド(PO)、エチレンオキシド(EO)等が挙げられる。ポリエーテルポリオールの材料として使用されるアルキレンオキシドは1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
ポリエーテルポリオールとポリマーポリオールとの混合物を用いる場合の混合比としては、ポリエーテルポリオールが100%未満、ポリマーポリオールが0%を超えればよく、ポリエーテルポリオール/ポリマーポリオール(質量比)として、70/30〜99/1が好ましく、80/20〜99/1がより好ましく、85/15〜99/1がさらに好ましい。混合物を用いる場合に混合比が上記範囲であると、所望の物性を有する軟質ポリウレタンフォームが得られ易い。
前記発泡原液を構成するポリイソシアネート成分として、ジフェニルメタンジイソシアネートをイソシアネート当量で70以上含有する。
4−ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4-MDI)、2,2−ジフェニルメタンジイソ
シアネート(2,2-MDI)、ポリメリックMDI、粗(クルード)MDI等が挙げられる。
前記発泡原液において、1種類のMDIが単独で含有されてもよいし、2種類以上のMDIが含有されてもよい。
前記発泡原液が発泡成形されてなる軟質ポリウレタンフォームが所望の物性を有するために、前記発泡原液を構成する架橋剤成分として、前記ポリイソシアネート成分に対する反応性が水よりも高い架橋剤が、主成分として含まれることが好ましい。通常、グリセリン、エチレンオキシド基を有する架橋剤(EO系架橋剤)、水、プロピレンオキシド基を有する架橋剤(PO系架橋剤)の順で、前記ポリイソシアネート成分に対する反応性が低下する。これに基づいて、前記発泡原液に架橋剤として含有される1種又は2種以上の化合物の全体が有するEO基とPO基のモル比(EO基のモル数/PO基のモル数)は100以上であることが好ましく、105以上であることがより好ましく、110以上であることがさらに好ましい。このモル比は高い程好ましい。つまり、好適には、前記発泡原液において、PO基を有する架橋剤が実質的には含有されないことが好ましい。
前記発泡原液を構成する発泡剤成分としては、水を用いることが好ましい。水はポリイソシアネートと反応して炭酸ガスを発生するため、発泡剤として機能する。
前記発泡原液中の水の含有量としては、ポリオール成分100質量部に対して、1〜7質量部であることが好ましく、2〜5質量部であることがより好ましい。上記範囲であると、所望の物性を有する軟質ポリウレタンフォームが容易に得られる。また、得られた軟質ポリウレタンフォームの熱圧縮残留歪み特性が劣化することを防止できる。
前記発泡原液を構成する触媒成分としては、ポリウレタンフォームの分野で使用される公知の触媒が挙げられる。公知の触媒としては、アミン系触媒、スズ触媒が挙げられる。
好適な樹脂化触媒は、ポリイソシアネートとポリオールの反応を特に促進する第三級アミン触媒であり、特に限定するものではないが、例えば、トリエチレンジアミン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7、及び1−メチルイミダゾール、1、2−ジメチルイミダゾール、1−イソブチル−2−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、1,1’−(3−(ジメチルアミノ)プロピル)イミノ)ビス(2−プロパノール)が挙げられる。また好適な泡化触媒は、イソシアネートと水の反応を特に促進し、炭酸ガスを有効に発生させる第三級アミン触媒であり、一般的にフォームの流動性、寸法安定性改良に使用される。泡化触媒としては特に限定するものではないが、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N,N′,N″,N″−ペンタメチルジエチレントリアミン、及びN,N,N′,N″,N''' ,N''' −ヘキサメチルトリエチレンテトラミン等が挙げられる。
前記発泡原液に含有される、樹脂化触媒:泡化触媒の質量比は、100:0〜100:100が好ましく、100:0〜100:50がより好ましく、100:0〜100:20がさらに好ましい。
ここで、ゲル化触媒定数は、ポリオール類とポリイソシアネート類との樹脂化反応の速度を決定する定数であり、その値が大きくなると発泡体の架橋密度が高くなって発泡体の機械的物性が良好になる。具体的には、トリレンジイソシアネートとジエチレングリコールとのゲル化反応の反応定数が用いられる。一方、泡化触媒定数は、ポリイソシアネート類と水との泡化反応の速度を決定する定数であり、その値が大きくなると発泡体のセルの連通性が高められる。具体的には、トリレンジイソシアネートと水との泡化反応の反応定数が用いられる。上記2つの触媒定数の比は、両方の触媒のバランスを表す。
好適なアミン系触媒の例を、前記樹脂化触媒の具体例も含めて以下に例示する。
′−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N′,N′−テトラメチルプロピレンジアミ
ン、N,N,N′,N″,N″−ペンタメチル−(3−アミノプロピル)エチレンジアミン、N,N,N′,N″,N″−ペンタメチルジプロピレントリアミン、N,N,N′,N′−テト
ラメチルグアニジン、135−トリス(N,N−ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ
−S−トリアジン等の第3級アミン、1−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダ
ゾール、1−イソブチル−2−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、その他N,N,N′,N′−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、N−メチル−N′−(2−ジメチルア
ミノエチル)ピペラジン、N,N′−ジメチルピペラジン、N−メチルピペラジン、N−
メチルモルホリン、N−エチルモルホリン等が挙げられる。
前記発泡原液には、整泡剤が含まれてもよい。整泡剤としては、ポリウレタンフォームの分野で使用される公知の整泡剤が適用可能であり、例えば、シリコーン系整泡剤、アニオン系整泡剤、カチオン系整泡剤が挙げられる。これらの整泡剤には、分子鎖末端に水酸基を有する整泡剤が含まれる。
前記発泡原液には、必要に応じて各種添加剤を配合することができる。例えば、顔料等の着色剤、鎖延長剤、炭酸カルシウム等の充填材、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、カーボンブラック等の導電性物質、抗菌剤などを配合することができる。各種添加剤の配合量は、用途や目的に応じて適宜調整される。
前記発泡原液の調製方法は、特に限定されず、例えば、ポリイソシアネート成分を除いた、残りの各成分からなる混合物(以下、「ポリオール混合物」と略記することがある。)を調製し、その後、ポリイソシアネート成分と混合して、発泡原液を得る調製方法が挙げられる。
その後、軟質ポリウレタンフォームを発泡成形する工程において、前記ポリオール混合物とポリイソシアネート成分とを混合し、発泡原液を調製することが好ましい。
発泡成形の方法によらず、本発明にかかる軟質ポリウレタンフォームは、発泡成形時の下層から上層へ向かう厚み方向(すなわち鉛直線に沿う上向きの方向)に向かって、徐々に剛性(硬度)が高まる傾向にある。つまり、本発明にかかる軟質ポリウレタンフォームの厚み方向の剛性分布が、連続的な増加傾向又は減少傾向を示す。ここで、軟質ポリウレタンフォームの発泡成形時の下層から上層へ向かう方向に見るとその剛性分布は増加傾向を示すが、同じ軟質ポリウレタンフォームを発泡成形時の上層から下層へ向かう方向に見るとその剛性分布は減少傾向を示す。
弾性付与部材を備えた実施例1,2のシートパッドと、弾性付与部材を備えていない比較例1のシートパッドを製造し、操縦安定性(横方向のGが加わったときのぐらつき感)、乗り心地性(上下方向の振動吸収性)、及び底突き感の比較を行った。
シートパッドの構造は、第1の実施形態のものとした。
表1に示す配合で樹脂の発泡原液を調整し、この原液を成形型に注入して発泡成形することにより材料AまたはBからなるシートパッド本体部を得た。
「ポリマーポリオールA2−1」は、固形分33%、水酸基価23mgKOH/g、重量平均分子量5400、3.2官能のポリマーポリオール(三洋化成工業株式会社製、商品名:KC855)である。
「架橋剤C−1」は、EO/POモル比100/0、重量平均分子量400、官能基数4である。
「触媒D−1」は、市販の樹脂化触媒であり、トリエチレンジアミンである。
「触媒D−2」は、市販の泡化触媒であり、(2−ジメチルアミノエチル)エーテルである。
「整泡剤E−1」は、エボニック社製のシリコーン系整泡剤(商品名:B8742)である。
「発泡剤F−1」は、水である。
「ポリイソシアネート(B−1)」は、DOW社製の「NE150」と称されるMDI系のイソシアネートである。TDI系のイソシアネートは実質的に含まれない。
「ポリイソシアネート(B−2)」は、(市販のポリイソシアネートであり、TDI/MDI=80/20(質量比)で混合されたTDI系イソシアネートである。)
また、材料Aを用いて成形した実施例1は、材料Bを用いて成形した実施例2よりも操縦安定性、乗り心地性、底突き感、及び人体フィット感が更に向上していることが分かった。
さらに、実施例1の材料を用いたことにより材料そのものが着座面から裏面にかけて硬度が硬くなり、加えて弾性付与部材により硬度を調整できる為、より乗り心地性、操縦安定性、底突き感、及び人体フィット感を向上することができる。
一方、比較例1の材料Bは、着座面から裏面の間の層に最も柔らかい部分を有する。この構成により、横方向のGが加わった場合に、着座面に近い表層よりも深い中層において軟質ポリウレタンフォームが横ヅレする感触が生じて、ぐらつき感が生じ易い。その為、乗り心地性、操縦安定性、底突き感及び人体フィット感が不十分であることが分かった。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
弾性付与部材22の両端部は、サイド部30の中まで延びていても良く、同様に、弾性付与部材28の両端部は、サイド部27の中まで延びていても良い。
Claims (9)
- 乗員の荷重を支持する発泡樹脂製のクッション材と、
前記クッション材に全体が囲まれて前記クッション材中に埋設され、前記乗員の幅方向中央側が乗員側の表面とは反対側の裏面に向けて凸となるように湾曲形成され、前記クッション材よりも曲げ剛性が高く、前記乗員の幅方向一方側から他方側へ向けて延設される面状の弾性付与部材と、
を有するシートパッド。 - 前記クッション材は、前記弾性付与部材の前記表面側に設けられた第1の発泡樹脂と、前記弾性付与部材の前記裏面側に設けられ前記第1の発泡樹脂よりも高弾性とされた第2の発泡樹脂とを含む、請求項1に記載のシートパッド。
- 前記クッション材は、シートクッションパッドであり、
前記弾性付与部材は、前記シートクッションパッドの前後方向中央部よりも後方寄りに配置される、請求項1または請求項2に記載のシートパッド。 - 前記弾性付与部材は、前記乗員の尻下部より大きい、請求項3に記載のシートパッド。
- 前記クッション材は、シートバックパッドであり、
前記弾性付与部材は、前記シートバックパッドの上下方向中央部よりも下方寄りに配置される、請求項1または請求項2に記載のシートパッド。 - 前記弾性付与部材は、前記乗員の腰部よりも大きい、請求項5に記載のシートパッド。
- 前記クッション材の厚さが、45〜60mmである、請求項1〜請求項6の何れか1項に記載のシートパッド。
- 成形型から弾性付与部材が離間するように前記弾性付与部材を支持部材で支持する工程と、
前記成形型に発泡樹脂材料を注入し、型締めして、シートパッドを発泡成形する工程と、
前記成形型を型開きして発泡成形された前記シートパッドを脱型して前記支持部材を前記シートパッドから取り除く、又は前記支持部材を前記シートパッドから取り除いて前記シートパッドを脱型する工程と、
を有する、請求項1〜7の何れか1項に記載のシートパッドを製造するシートパッドの製造方法。 - 前記シートパッドは、シートパッド本体部の乗員の幅方向両側にサイド部を備え、
前記発泡樹脂材料は、前記弾性付与部材と前記成形型の下型との間に注入される第1発泡樹脂材料と、前記弾性付与部材と前記成形型の上型との間、及び前記サイド部を形成する成形部に注入され前記第1発泡樹脂材料で成形されるクッション材よりも硬いクッション材を成形する第2発泡樹脂材料とに分けられている、請求項8に記載のシートパッドを製造するシートパッドの製造方法。
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