JP6964466B2 - シートパッド - Google Patents

Description

本発明は、着座者の快適性を重視したシートパッドに関するものである。

従来、自動車等のシートのシートパッドは、特に運転時の姿勢に対して座り心地や乗り心地などの快適性に大きく影響を与える部位の特性を重視して設計される。運転時の姿勢に大きく影響を与える部分としては、着座者の臀部を支持する尻下部や、着座者の腰部を支持する背下部などが主である。さらに、運転手によるペダルの踏み込み操作をし易くしたり、着座者の大腿部の圧迫を抑制したりするために、着座者の大腿部を支持する腿下部を尻下部より柔らかく設定したものがある（特許文献１）。

特開２００１−２５４１８号公報

しかしながら、上記従来の技術は、運転時の緊張状態にある着座者に対して快適性を向上させたものである。この上記従来の技術に対して、シートに体の全体を預けてリラックスした状態の着座者の快適性を向上させたいという要求がある。

本発明は上述した要求に応えるためになされたものであり、リラックス状態の着座者の快適性を向上できるシートパッドを提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明のシートパッドは、座面を形成するクッションパッドと、前記クッションパッドの後方に配置されて背もたれを形成するバックパッドとを備え、前記クッションパッドは、着座者の臀部を支持する尻下部と、前記尻下部の前方に位置して前記着座者の大腿部を支持する腿下部とを備え、前記腿下部の硬さは、前記尻下部の硬さより小さく設定され、前記バックパッドは、前記着座者の腰部を支持する背下部と、前記背下部の上方に位置して前記着座者の背中を支持する背上部とを備え、前記背上部の硬さは、前記背下部の硬さより小さく設定され、各部の硬さは、直径２０ｍｍの球面状の加圧子を１５ｍｍ押し込んだときの反力である。前記腿下部の伸びは、前記尻下部の伸び以上に設定され、又は、前記背上部の伸びは、前記背下部の伸び以上に設定される。各部の伸びは、ＪＩＳ Ｋ６４００−５（２０１２年版）に準拠して測定される。

請求項１記載のシートパッドによれば、腿下部の硬さが尻下部の硬さより小さく設定され、背上部の硬さが背下部の硬さより小さく設定される。着座者がリラックスした状態では、運転時の緊張状態に比べて、着座者の大腿部や背中から腿下部や背上部に荷重が付与され易い。その腿下部や背上部を柔らかくすることで、リラックス状態の着座者の快適性を向上できる。
ＪＩＳ Ｋ６４００−５（２０１２年版）に準拠して測定される伸びに関し、腿下部の伸びが尻下部の伸び以上に設定される。これにより、足を伸ばしたときの大腿部と腿下部との間のつっぱり感を緩和できると共に、足の動きに腿下部を追従させ易くできるので、着座者の快適性を向上できる。
請求項２記載のシートパッドによれば、腿下部の硬さが尻下部の硬さより小さく設定され、背上部の硬さが背下部の硬さより小さく設定される。着座者がリラックスした状態では、運転時の緊張状態に比べて、着座者の大腿部や背中から腿下部や背上部に荷重が付与され易い。その腿下部や背上部を柔らかくすることで、リラックス状態の着座者の快適性を向上できる。
ＪＩＳ Ｋ６４００−５（２０１２年版）に準拠して測定される伸びに関し、背上部の伸びが背下部の伸び以上に設定される。これにより、バックパッドにもたれかかったときの背中と背上部との間のつっぱり感を緩和できると共に、背中の動きに背上部を追従させ易くできるので、着座者の快適性を向上できる。

請求項３記載のシートパッドによれば、腿下部の密度は、尻下部の密度以上に設定される。これにより、請求項１又は２の効果に加え、リラックス状態の着座者から荷重が付与され易い腿下部をへたり難くできると共に、腿下部における底付き感を抑制できる。

請求項４記載のシートパッドによれば、背上部の密度は、背下部の密度以上に設定される。これにより、請求項１から３のいずれかの効果に加え、リラックス状態の着座者から荷重が付与され易い背上部をへたり難くできると共に、背上部における底付き感を抑制できる。

請求項５記載のシートパッドによれば、腿下部の表面を構成する腿表層部の硬さは、腿表層部よりも下方に位置する腿下層部の硬さよりも小さく設定される。これにより、請求項１から４のいずれかの効果に加え、大腿部の安定感を向上できると共に、腿下部のソフト感を向上できる。

請求項６記載のシートパッドによれば、背上部の表面を構成する背表層部の硬さは、背表層部よりも後方に位置する背下層部の硬さよりも小さく設定される。これにより、請求項１から５のいずれかの効果に加え、背中の安定感を向上できると共に、背上部のソフト感を向上できる。

本発明の一実施の形態におけるシートパッドが装着されたシートの断面図である。 クッションパッドの硬さ分布を示す図である。 バックパッドの硬さ分布を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態におけるシートパッド１１が装着されたシート１０の断面図である。なお、図１の矢印Ｕ−Ｄ，Ｌ−Ｒ，Ｆ−Ｂは、シート１０の上下方向、左右方向、前後方向をそれぞれ示している。なお、シート１０の左右方向、前後方向は、それぞれシート１０が搭載された車両（図示せず）の左右方向、前後方向と必ずしも一致しない。

図１に示すように、シート１０は、車両に搭載される座席である。シート１０は、着座者４０が着座するシートクッション１２と、シートクッション１２の後端部に傾倒可能に連結されるシートバック１４と、シートバック１４の上端部に連結されるヘッドレスト１６とを備えている。

シートクッション１２は、軟質ポリウレタンフォーム等の発泡体から構成されるクッションパッド２０（シートパッド１１の一部）をクッションフレーム１３に支持させ、クッションパッド２０を表皮材（図示せず）で覆って構成される。このクッションパッド２０の表面２１（着座者４０側の面）によりシート１０の座面が形成される。なお、図１では、クッションパッド２０の裏面２２（クッションフレーム１３との接触面）を補強する補強布の図示、着座者４０の側面に面するサイドサポート部の図示を省略する。

シートバック１４は、軟質ポリウレタンフォーム等の発泡体から構成されるバックパッド３０（シートパッド１１の一部）をバックフレーム１５に支持させ、バックパッド３０を表皮材（図示せず）で覆って構成される。このバックパッド３０によりシート１０の背もたれが形成され、バックパッド３０の表面３１側に着座者４０がもたれかかる。なお、図１では、バックパッド３０の裏面３２（バックフレーム１５との接触面）を補強する補強布の図示、着座者４０の側面に面するサイドサポート部の図示を省略する。

クッションフレーム１３やバックフレーム１５は、主に略四角形状の枠部材１３ａ，１５ａの左右にばね１３ｂ，１５ｂを架け渡して構成される。なお、枠部材１３ａの前後や枠部材１５ａの上下にばね１３ｂ，１５ｂを架け渡しても良い。また、ばね１３ｂ，１５ｂの代わりに板材を枠部材１３ａ，１５ａと一体成形したり、線材等を介して板材を枠部材１３ａ，１５ａに取り付けたりして、クッションフレーム１３やバックフレーム１５を構成しても良い。

クッションパッド２０は、着座者４０の臀部４１を支持する尻下部２３と、尻下部２３の前部に連なって着座者４０の大腿部４２を支持する腿下部２４とを備える。腿下部２４の前端部は、着座者４０の小腿部（ふくらはぎ）４３に面している。腿下部２４は、表面２１を構成する腿表層部２５と、腿表層部２５の裏面２２側（下方）に位置する腿下層部２６とを備える。

バックパッド３０は、着座者４０の腰部４４を支持する背下部３３と、背下部３３の上部に連なって着座者４０の背中４５を支持する背上部３４とを備える。背上部３４は、表面３１を構成する背表層部３５と、背表層部３５の裏面３２側（後方）に位置する背下層部３６とを備える。

次に図２を参照して、クッションパッド２０の尻下部２３と腿下部２４（腿表層部２５及び腿下層部２６）との関係について詳しく説明する。図２は、クッションパッド２０の硬さ分布を示す図である。なお図２では、色が濃いほど硬さが大きいことを示している。

図２に示すように、クッションパッド２０は、尻下部２３の硬さより腿下部２４の硬さが小さくなるように形成されている。また、腿下部２４の密度および伸びは、腿下部２４の密度および伸びより大きい。これらの関係は、尻下部２３及び腿下部２４をそれぞれ構成する各発泡体の配合などが異なるためである。

さらに、腿下部２４の腿表層部２５の硬さは、腿下層部２６の硬さより小さい。腿下部２４は同一配合の発泡体から構成されるが、その配合によって表面２１から裏面２２へ向かうにつれて徐々に硬さが大きくなるためである。

硬さは、プッシュプルゲージを用いて測定されたＰＰ硬度である。プッシュプルゲージの加圧子は、直径２０ｍｍの球面状の部材である。尻下部２３や腿下部２４等の各部を構成する発泡体に加圧子を発泡体の厚さ方向に１５ｍｍ押し込んだときに、プッシュプルゲージに表示される反力（単位Ｎ）をＰＰ硬度という。なお、腿下部２４及び腿表層部２５の硬さを測定する場合には、発泡体の表面２１側に加圧子を押し込む。一方、腿下層部２６の硬さを測定する場合には、発泡体の裏面２２側に加圧子を押し込む。

なお、発泡体の厚さが小さい程ＰＰ硬度は小さくなり、発泡体の密度が大きい程ＰＰ硬度は大きくなる。実際の製品である発泡体の各部を測定する場合には、各部の厚さが異なるが、各部の厚さが小さい程、各部の密度が大きくなるので、同一配合の発泡体であれば各部のＰＰ硬度は略同一の値となる。クッションパッド２０やバックパッド３０の各部の厚さの差は約２０〜５０ｍｍと比較的小さいので、その発泡体の厚さに係わらず、ＰＰ硬度を発泡体の配合に対して固有の値とする。また、比較する各部の厚さが同一となるように発泡体を形成または採取し、その厚さが同一の発泡体のＰＰ硬度を測定して比較しても良い。

また、腿表層部２５と腿下層部２６とを（背表層部３５と背下層部３６とを）比較する場合の硬さは、ＰＰ硬度ではなく、ＪＩＳ Ｋ６４００−２（２０１２年版）に規定されるＤ法に準拠して測定される試験片の２５％圧縮時の力（２５％ＩＬＤ）としても良い。より詳細な測定方法は、以下の通りである。まず、腿表層部２５や腿下層部２６を構成する発泡体から試験片を採取し、採取した試験片の中央が加圧版の中央となるように支持板の上に試験片を置く。片面にスキンをもつ試験片は、支持板にスキン側を向けて置く。加圧板（直径２００ｍｍの平らな円盤）で５Ｎの力を加えたときの加圧板の位置を初期位置とし、そのときの試験片の厚さを０．１ｍｍまで読み取る。その後、速度１００ｍｍ／分で試験片の厚さの７５％まで加圧し、直ちに同じ速度で加圧板を初期位置に戻す（以上が予備圧縮）。予備圧縮後、２０秒間放置した後、速度１００ｍｍ／分で試験片の厚さの２５％まで加圧板で加圧し、２０秒間保持後の力を読み取り、これを硬さ（２５％ＩＬＤ、単位：Ｎ／３１４ｃｍ^２）とする。

密度は、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、高さ５０ｍｍの直方体の試験片を発泡体の中心部（スキンを除いたコア部分）から採取し、その試験片の質量を測定することにより算出される（単位：ｋｇ／ｍ^３）。但し、この試験片の寸法は、試験片を採取する前の発泡体が十分に大きい場合に限る。実際の製品から試験片を採取する場合には、その製品の厚み（クッションパッド２０であれば上下寸法）に応じて試験片の寸法を決定する。

伸びは、ＪＩＳ Ｋ６４００−５（２０１２年版）に準拠する以下の方法で測定される。ダンベル状の打抜き型を使って発泡体から試験片を採取し、試験片の平行部分に試験片が変形しないよう中心から等間隔かつ長手方向と直角に平行な２本の標線を付ける。標線間距離は４０ｍｍとする。試験片の中央の断面に均一に引張力がかかるように、引張試験機のつかみ具を試験片に左右対称に取り付け、２００ｍｍ／分の速度で引張試験を行い、破断時の最大力と標線間距離とを測定する。破断時の標線間距離から試験前の標線間距離を減じた距離を、試験前の標線間距離で除した値が伸び（単位：％）である。なお、破断時の最大力を試験前の試験片の断面積で除した値が引張強さ（単位：ｋＰａ）である。

次に図３を参照して、バックパッド３０の背下部３３と背上部３４（背表層部３５及び背下層部３６）との関係について詳しく説明する。図３は、バックパッド３０の硬さ分布を示す図である。なお図３では、色が濃いほど硬さが大きいことを示している。

図３に示すように、バックパッド３０は、背下部３３の硬さより背上部３４の硬さが小さくなるように形成されている。また、背上部３４の密度および伸びは、背下部３３の密度および伸びより大きい。これらの関係は、背下部３３及び背上部３４をそれぞれ構成する各発泡体の配合などが異なるためである。

さらに、背上部３４の背表層部３５の硬さは、背下層部３６の硬さより小さい。背上部３４は同一配合の発泡体から構成されるが、その配合によって表面３１から裏面３２へ向かうにつれて徐々に硬さが大きくなるためである。

なお、本実施の形態では、背下部３３と尻下部２３とは異なる配合の発泡体から構成され、背上部３４と腿下部２４とも異なる配合の発泡体から構成される。背下部３３の硬さよりも尻下部２３の硬さが大きく、背上部３４の硬さよりも腿下部２４の硬さが大きく設定される。このように、着座者４０から強い荷重を受けるクッションパッド２０側（尻下部２３及び腿下部２４）の硬さを、バックパッド３０側（背下部３３及び背上部３４）の硬さよりも大きくすることで、クッションパッド２０により着座者４０を確実に支持しつつ、バックパッド３０によるソフト感を向上できる。

図１に戻って説明する。運転中などの緊張状態における着座者４０（特に運転手）は、上半身（腰部４４や背中４５等）と大腿部４２とが直角に近く、大腿部４２に対して小腿部４３が大きく曲がっている。このような姿勢では、臀部４１や腰部４４からシート１０に大きな荷重が付与される。しかし、大腿部４２や背中４５がシート１０に接触し難く、大腿部４２や背中４５からシート１０へ付与される荷重が小さい。

一方、後部座席や助手席の着座者４０は、足（大腿部４２に対して小腿部４３）を伸ばしたり、シートバック１４に大きくもたれたりして、シート１０に体全体を預けてリラックスした状態でシート１０に着座することがある。また、自動運転中であれば、運転手もリラックス状態でシート１０に着座することができる。

このようなリラックス状態に着座者４０があるとき、着座者４０の緊張状態に比べて、大腿部４２や背中４５から腿下部２４や背上部３４に荷重が付与され易い。特に、クッションパッド２０やバックパッド３０の形状は、緊張状態の着座者４０に合わせて設定されているので、リラックス状態では大腿部４２や背中４５が腿下部２４や背上部３４に強く押し付けられ易い。

腿下部２４の硬さが尻下部２３の硬さよりも小さく、背上部３４の硬さが背下部３３の硬さよりも小さく設定されるので、リラックス状態で強く押し付けられ易い部位を柔らかくできる。これにより、リラックス状態の着座者４０がシート１０から受ける圧力を分散できる。その結果、リラックス状態の着座者４０に対して乗り心地や座り心地などの快適性を向上できる。

なお、尻下部２３の硬さ（ＰＰ硬度）は１５Ｎ以上であることが好ましい。これにより、緊張状態の着座者４０から特に大きな荷重が付与される尻下部２３の硬さを確保できるので、尻下部２３による着座者４０の安定感を確保できる。また、背下部３３の硬さは１６Ｎ以下であることが好ましい。これにより、着座者４０の腰部４４に沿って背下部３３を変形させ易くできるので、背下部３３による腰部４４の安定感を確保できる。

腿下部２４や背上部３４の硬さは１０〜１５Ｎの間にあることが好ましい。腿下部２４や背上部３４の硬さが１０Ｎよりも小さい場合には、腿下部２４や背上部３４が柔らか過ぎて、腿下部２４や背上部３４に対して大腿部４２や背中４５が落ち込む。即ち、腿下部２４や背上部３４による腿下部２４や背上部３４の安定感を十分に確保できない。また、腿下部２４や背上部３４の硬さが１５Ｎよりも大きい場合には、腿下部２４や背上部３４による腿下部２４や背上部３４のソフト感が不十分となり、リラックス状態の着座者４０の快適性を十分に確保できない。

これに対して、腿下部２４や背上部３４の硬さを１０〜１５Ｎの間に設定することで、腿下部２４や背上部３４による腿下部２４や背上部３４の安定感を十分に確保できると共に、腿下部２４や背上部３４のソフト感を十分に確保できる。その結果、リラックス状態の着座者４０の快適性を十分に確保できる。

腿下部２４は、腿表層部２５と腿下層部２６とが同一配合の発泡体から構成されるが、大腿部４２側の腿表層部２５の硬さに対して、腿表層部２５より下層（下方）の腿下層部２６の硬さが大きい。これにより、リラックス状態の着座者４０の大腿部４２の安定感を向上できると共に、腿下部２４のソフト感を向上できる。

同様に、背上部３４は、背表層部３５と背下層部３６とが同一配合の発泡体から構成されるが、背中４５側の背表層部３５の硬さに対して、背表層部３５より下層の背下層部３６の硬さが大きい。これにより、リラックス状態の着座者４０の背中４５の安定感を向上できると共に、背上部３４のソフト感を向上できる。

さらに、腿下部２４の表面２１から裏面２２へ向かうにつれて徐々に硬さが大きくなるので、リラックス状態の着座者４０の大腿部４２の安定感をより向上できると共に、腿下部２４のソフト感をより向上できる。同様に、背上部３４の表面３１から裏面３２へ向かうにつれて徐々に硬さが大きくなるので、リラックス状態の着座者４０の背中４５の安定感をより向上できると共に、背上部３４のソフト感をより向上できる。

腿表層部２５の硬さに対する腿下層部２６の硬さの比や、背表層部３５の硬さに対する背下層部３６の硬さの比（以下いずれも「硬度比」と称す）は、１．１〜１．５であることが好ましい。さらに、硬度比は１．２〜１．４であることがより好ましい。

硬度比が１．１よりも小さい場合には、腿表層部２５と腿下層部２６との硬度差や、背表層部３５と背下層部３６との硬度差が小さいので、腿下部２４や背上部３４による着座者４０の安定感の向上と、腿下部２４や背上部３４のソフト感の向上との両立が難しくなる。硬度比が１．５よりも大きい場合には、硬い腿下層部２６や背下層部３６によって着座者４０が底付き感を覚え易くなる。

これに対して、硬度比を１．１〜１．５に設定することで、腿下部２４や背上部３４による着座者４０の安定感を十分に向上しつつ、腿下部２４や背上部３４のソフト感を十分に向上できると共に、底付き感を抑制できる。さらに、硬度比を１．２〜１．４に設定することで、安定感およびソフト感をより向上できると共に、底付き感をより抑制できる。

腿下部２４の密度は、尻下部２３の密度以上に設定される。好ましくは、腿下部２４の密度は尻下部２３の密度より大きく設定される。これにより、リラックス状態の着座者４０から荷重が付与され易い腿下部２４をへたり難くできると共に、腿下部２４における底付き感を抑制できる。同様に、背上部３４の密度は、背下部３３の密度以上に（好ましくは背下部３３の密度より大きく）設定されるので、背上部３４をへたり難くできると共に、背上部３４における底付き感を抑制できる。

また、詳しくは後述するが、発泡体の密度を大きくすることで、その発泡体の表面硬度を下げることができる。そのため、尻下部２３や背下部３３に対して腿下部２４や背上部３４の密度が大きく設定されるので、尻下部２３や背下部３３に対して腿下部２４や背上部３４の表面硬度を下げることができる。その結果、腿下部２４や背上部３４のソフト感を向上できる。

腿下部２４の伸びが尻下部２３の伸び以上に設定される。好ましくは、腿下部２４の伸びは尻下部２３の伸びより大きく設定される。これにより、足を伸ばした時の大腿部４２と腿下部２４との間のつっぱり感を緩和できると共に、足の動きに腿下部２４を追従させ易くできる。その結果、着座者４０の快適性を向上できる。同様に、背上部３４の伸びが背下部３３の伸び以上に（好ましくは背下部３３の伸びより大きく）設定されるので、バックパッド３０にもたれかかったときの背中４５と背上部３４とのつっぱり感を緩和できると共に、背中４５の動きに背上部３４を追従し易くできる。その結果、着座者４０の快適性を向上できる。

腿下部２４や背上部３４の伸びは、１１０％以上であることが好ましく、１２０％以上であることがより好ましい。腿下部２４や背上部３４の伸びが１１０％より小さい場合には、着座者４０が大腿部４２や背中４５につっぱり感を覚えることがあると共に、足や背中４５の動かしたときに大腿部４２や背中４５と腿下部２４や背上部３４とが擦れ合い易くなる。

これに対して、腿下部２４や背上部３４の伸びを１１０％以上に設定することで、着座者４０が大腿部４２や背中４５につっぱり感を覚え難くできると共に、足や背中４５の動きに腿下部２４や背上部３４を追従させてそれらを擦れ合い難くできる。さらに、腿下部２４や背上部３４の伸びを１２０％以上に設定することで、大腿部４２や背中４５のつっぱり感をより緩和できると共に、腿下部２４や背上部３４の追従性を向上できる。

次に、クッションパッド２０及びバックパッド３０の製造方法について説明する。クッションパッド２０の製造方法と、バックパッド３０の製造方法とは同様である。そこで、クッションパッド２０の製造方法について説明し、バックパッド３０の製造方法の説明は省略する。なお、バックパッド３０の製造方法は、クッションパッド２０の製造方法のうち尻下部２３、腿下部２４を、それぞれ背下部３３、背上部３４に読み替えれば良い。

尻下部２３及び腿下部２４は、主にポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤（主に水）および触媒を含有する混合液（発泡原液）がそれぞれ成形型（図示せず）へ注入され、成形型内でそれぞれ軟質ポリウレタンフォームが発泡成形されて製造される。詳しくは、尻下部２３用の発泡原液を成形型の尻下部２３に相当する位置に注入し、腿下部２４用の発泡原液を成形型の腿下部２４に相当する位置に注入し、それらをそれぞれ発泡硬化させることで、尻下部２３と腿下部２４とが一体化されたクッションパッド２０が製造される。尻下部２３と腿下部２４とは、発泡原液の成分の配合が異なるため、硬さ等の性質が異なる。

なお、発泡原液には、上述した成分に加え、水酸基を環状分子の官能基とするポリロタキサンや、ポリロタキサンの溶媒や分散材となる媒体を加えても良い。ポリオール成分やイソシアネート成分に対する親和性の高いポリロタキサン（ポリロタキサン変性体）を採用すれば、媒体を使うことなく、ポリオール成分やイソシアネート成分にポリロタキサンを均一に溶解または分散させることができる。

なお、ポリロタキサンを添加する場合に限らず、ポリロタキサンが互いに架橋した架橋ポリロタキサンを添加しても良い。また、ポリロタキサンや媒体を用いずに軟質ポリウレタンフォームを形成しても良い。

ポリオール成分は、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、ラクトン系ポリオール等のポリオールが挙げられ、このうちの１種または２種以上の混合物を使用することができる。この中でも、原料費が安価で耐水性に優れている点で、ポリエーテルポリオールが好ましい。

ポリオール成分は、必要に応じてポリマーポリオールを併用できる。ポリマーポリオールとしては、例えば、ポリアルキレンオキシドからなるポリエーテルポリオールにポリアクリルニトリル、アクリロニトリル−スチレン共重合体等のポリマー成分をグラフト共重合させたものが挙げられる。

ポリオール成分の重量平均分子量は３０００〜１００００であることが好ましい。重量平均分子量が３０００未満の場合、得られるフォームの柔軟性が失われ、物性の悪化や弾性性能の低下が発生しやすい。重量平均分子量が１００００を超える場合は、フォームの硬度が低下しやすい。

イソシアネート成分としては、公知の各種多官能性の脂肪族、脂環族および芳香族のイソシアネートを用いることができる。例えば、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）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トリフェニルジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、オルトトルイジンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等を挙げることができ、これらは１種を単独で、又は２種以上を併用してもよい。

ジフェニルメタンジイソシアネートに代表されるＭＤＩ系イソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート（ピュアＭＤＩ）、ポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）、これらのポリメリック体、これらのウレタン変性体、ウレア変性体、アロファネート変性体、ビウレット変性体、カルボジイミド変性体、ウレトンイミン変性体、ウレトジオン変性体、イソシアヌレート変性体、更にこれらの２種以上の混合物などが挙げられる。

イソシアネート成分として、末端イソシアネートプレポリマーを用いることも可能である。末端イソシアネートプレポリマーは、ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオール等のポリオールとポリイソシアネート（ＴＤＩ系イソシアネートやＭＤＩ系イソシアネート等）とを予め反応させたものである。末端イソシアネートプレポリマーを用いることにより、混合液（発泡原液）の粘度やポリマーの一次構造、相溶性を制御することができるので好適である。

本実施の形態では、イソシアネート成分として、ＴＤＩ系イソシアネートによる弾性フォームに比べて反発弾性の小さい弾性フォームを成形できるＭＤＩ系イソシアネートが好適に用いられる。ＭＤＩ系イソシアネートとＴＤＩ系イソシアネートとの混合物を用いる場合、その質量比はＭＤＩ系：ＴＤＩ系＝１００：０〜７５：２５好ましくは１００：０〜８０：２０とされる。イソシアネート成分中のＴＤＩ系の質量比が２０／１００より大きくなるにつれ、得られる製品（軟質ポリウレタンフォーム）のぐらつき感が低下する傾向がみられ、ＴＤＩ系の質量比が２５／１００より大きくなると、その傾向が著しくなる。

イソシアネート成分のイソシアネートインデックス（活性水素基に対するイソシアネート基の等量比の百分率）は、例えば８５〜１３０に設定される。イソシアネートインデックスは、ポリオール成分、ポリロタキサン、媒体および架橋剤等の内の全ての活性水素基に対して換算する。

ポリロタキサンは、環状分子が軸状分子に沿って自由に移動できるものである。軟質ポリウレタンフォームに引張力が加わった場合に、ポリロタキサンの架橋点（環状分子）が動くことで（滑車効果）、架橋構造内に局所的に応力が発生することを抑制できる。これにより軟質ポリウレタンフォームの引張応力（引張モジュラス）を低下させることができる。一方、ポリロタキサンは軟質ポリウレタンフォームの圧縮特性にほとんど影響を与えない。

ポリロタキサンの配合量は、ポリオール成分１００質量部に対して０．９〜３０質量部が好ましい。軟質ポリウレタンフォームの発泡をポリロタキサンが阻害することを防止すると共に、軟質ポリウレタンフォームの引張応力を低下させるためである。ポリオール成分１００質量部に対するポリロタキサンの配合量が３０質量部より多くなるにつれ、軟質ポリウレタンフォームの発泡が抑制される傾向がみられ、０．９質量部より少なくなるにつれ、軟質ポリウレタンフォームの引張応力が低下し難くなる傾向がみられる。

媒体は、ポリロタキサンの溶媒または分散媒となる化合物であり、ポリロタキサンに対する溶解度の大きい良溶媒、ポリロタキサンに対する溶解度の小さい貧溶媒（分散媒）が制限なく用いられる。ポリロタキサンを媒体に溶解または分散し、その媒体をポリオール成分やイソシアネート成分などに混合することにより、混合液（ポリオール組成物）にポリロタキサンが偏在することを抑制できる。その結果、軟質ポリウレタンフォームに対するポリロタキサンの均一性を向上できる。

媒体としては、例えば界面活性剤、アルコール等のヒドロキシル化合物が挙げられる。界面活性剤としては、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。これら界面活性剤は、１種を単独または２種以上を混合して用いることができる。

発泡剤としては、主に水が用いられる。必要に応じて、少量のシクロペンタンやノルマルペンタン、イソペンタン、ＨＦＣ−２４５ｆａ等の低沸点有機化合物を併用することや、ガスローディング装置を用いて原液中に空気、窒素ガス、液化二酸化炭素等を混入溶解させて成形することもできる。発泡剤の好ましい添加量は、得られる製品の設定密度によるが、通常、ポリオール成分に対して０．５〜１５質量％である。

発泡剤である水とイソシアネートとでウレア結合が生じる。このウレア結合量が多くなると、軟質ポリウレタンフォームの表面硬度が大きくなり、ソフト感が低下する。ここで、軟質ポリウレタンフォームの密度を大きくする方法として、水を減らし、それに合わせてイソシアネート成分を減らす方法がある。このように、軟質ポリウレタンフォームの密度を大きくするとき、合わせてウレア結合量を減少させて軟質ポリウレタンフォームの表面硬度を小さくすることができる。

触媒としては、当該分野において公知である各種ウレタン化触媒が使用できる。例えば、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、ジメチルベンジルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′，Ｎ″−ペンタメチルジエチレントリアミン、ビス−（２−ジメチルアミノエチル）エーテル等の反応性アミン、又は、これらの有機酸塩；酢酸カリウム、オクチル酸カリウム等のカルボン酸金属塩、スタナスオクトエート、ジブチルチンジラウレート、ナフテン酸亜鉛等の有機金属化合物等が挙げられる。また、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン等の活性水素基を有するアミン触媒も好ましい。触媒の好ましい添加量は、ポリオール成分に対して、０．０１〜１０質量％である。

必要に応じて、低分子量の多価活性水素化合物が架橋剤として使用される。架橋剤により、軟質ポリウレタンフォームのばね特性の調整が容易になる。架橋剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン等の多価アルコール類、並びにこれらの多価アルコール類を開始剤としてエチレンオキシドやプロピレンオキシドを重合させて得られる化合物、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン等のアルカノールアミン類等が挙げられる。これらの化合物は単独で、又は２種以上を混合して使用される。

また、必要に応じて整泡剤が使用される。整泡剤としては当該分野において公知である有機珪素系界面活性剤が使用可能である。整泡剤の好ましい添加量は、ポリオール成分に対して０．１〜１０質量％である。さらに必要に応じて、難燃剤、可塑剤、セルオープナー、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、各種充填剤、内部離型剤、その他の加工助剤が用いられる。

本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。実施例における軟質ポリウレタンフォームを成形する混合液（ポリオール組成物）の配合を表１に示す。表１に示す数値は単位質量（質量比率）である。イソシアネートはイソシアネートインデックスが１００になるように配合した。実施例１の軟質ポリウレタンフォームが腿下部２４に用いられる。同様に、実施例２，３，４がそれぞれ尻下部２３、背上部３４、背下部３３に用いられる。

なお、表１に示す各成分は以下のとおりである。

ポリオール１：ポリエーテルポリオールＥＰ８２８（三井化学株式会社製）、重量平均分子量６０００
ポリオール２：ポリエーテルポリオールＥＬ８２０（旭硝子株式会社製）、重量平均分子量５０００
ポリオール３：ポリマーポリオールＰＯＰ３６２３（三井化学株式会社製）
ポリオール４：ＥＰ−３０３３（三井化学株式会社製）、重量平均分子量６５００
ポリオール５：ＰＯＰ３６−２８（三井化学株式会社製）、重量平均分子量５０００
媒体：非イオン性界面活性剤ＥＴ１１６Ｂ（第一工業製薬株式会社製）、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（高級アルコール系）、重量平均分子量７５０、１分子中の水酸基数１
ポリロタキサン：ＳＨ１３１０Ｐアルキル化変性体（アドバンスト・ソフトマテリアル株式会社製）、ポリエチレングリコール（軸状分子）にシクロデキストリン（環状分子）が包接したＳＨ１３１０Ｐの環状分子の水酸基の一部をブチルイソシアネートによりアルキル化したもの、軸状分子の分子量１．１万、水酸基価４３ｍｇＫＯＨ／ｇ
架橋剤１：ジエタノールアミン
架橋剤２：ＥＬ９８０（旭硝子株式会社製）
セルオープナー：ＥＰ５０５Ｓ（三井化学株式会社製）
整泡剤１：Ｌ３６２５（モメンティブ株式会社製）
整泡剤２：ＳＦ２９３６Ｆ（東レダウコーニング株式会社製）
整泡剤３：Ｂ８７３６ＬＦ２（エボニック株式会社製）
整泡剤４：ＳＦ−２９６２（東レダウコーニング株式会社製）
触媒１：ＴＥＤＡ−Ｌ３３（東ソー株式会社）
触媒２：ＴｏｙｏｃａｔＥＴ（東ソー株式会社）
イソシアネート１：ポリメリックＭＤＩ ２，４′−ＭＤＩ・４，４′−ＭＤＩ混合物
イソシアネート２：ＴＭ２０（三井化学株式会社製）。

これらの各成分を表１に示す質量比率で配合した。実施例１では、まず、媒体にポリロタキサンを加えて５０℃で３０分間撹拌した。媒体が均一な溶液になったことを確認した後、室温になるまで溶液を冷却した。冷却した溶液にポリオールを均一に混合した後、他の成分を均一に混合して混合液を得た。また実施例２〜４では、各成分を均一に混合して混合液を得た。次に、所定形状の軟質ポリウレタンフォームの成形型に混合液を所定量注入し、キャビティ内で発泡硬化させて実施例１〜４における軟質ポリウレタンフォームを得た。実施例１では、ポリロタキサンを媒体に溶解または分散させた後、他の成分を混合するので、ポリロタキサンを軟質ポリウレタンフォームに良く分散させることができる。

全ての軟質ポリウレタンフォームについて密度、ＰＰ硬度（硬さ）、伸びを求め、その結果を表１に記した。なお、密度、ＰＰ硬度、伸びは、上記実施の形態で説明した通りの方法で測定・算出した。ＰＰ硬度を測定した軟質ポリウレタンフォームの厚さは１００ｍｍである。

表１に示すように、ＰＰ硬度（硬さ）は、実施例２より実施例１が小さく、実施例４より実施例３が小さいことが確認された。さらに、ＰＰ硬度（硬さ）は、実施例３より実施例１が大きく、実施例４より実施例２が大きいことが確認された。また、密度および伸びは、実施例２より実施例１が大きく、実施例４より実施例３が大きいことが確認された。

よって、実施例１の軟質ポリウレタンフォームで腿下部２４を形成し、実施例２の軟質ポリウレタンフォームで尻下部２３を形成することで、尻下部２３及び腿下部２４が上述した特定の硬さ、密度および伸びの分布を有することが分かった。また、実施例３の軟質ポリウレタンフォームで背上部３４を形成し、実施例４の軟質ポリウレタンフォームで背下部３３を形成することで、背下部３３及び背上部３４が上述した特定の硬さ、密度および伸びの分布を有することが分かった。

なお、表１に示した実施例１，３の硬さは、軟質ポリウレタンフォームのうち成形型の下側で形成された部分の硬さである。従来から、イソシアネート成分としてＭＤＩ系イソシアネートの質量比を多くすることで、成形型の下側部分から上側部分へ向かうにつれて硬さが大きくなることが知られている。表１に示してはいないが、この硬さの分布が実施例１，３でも確認された。

腿表層部２５や背表層部３５が成形型の下側で形成され、腿下層部２６や背下層部３６が成形型の上側で形成されるように、実施例１，３の軟質ポリウレタンフォームでそれぞれ腿下部２４、背上部３４を形成することで、腿下部２４や背上部３４が上述した特定の硬さの分布を有することが分かった。

以上のように、各部位に適した実施例１〜４の軟質ポリウレタンフォームを用いることで、上述した特定の硬さ、密度および伸びの分布を有するシートパッド１１が得られることが分かった。また、高密度が好ましい箇所のみを高密度となるように密度の分布を設定することで、シートパッド１１を軽量化できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた形状は一例であり、他の形状を採用することは当然可能である。

上記実施の形態では、車両（自動車）に搭載される軟質ポリウレタンフォーム製のシートパッド１１（クッション材）について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。軟質ポリウレタンフォームを自動車以外の他の車両（例えば鉄道車両）や船舶、航空機等の乗物に装備される座席に適用することは当然可能である。

上記実施の形態では、尻下部２３、腿下部２４、背下部３３、背上部３４がいずれも所定形状の成形型で成形された軟質ポリウレタンフォーム（モールドウレタン）により形成される場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、他の材質を採用することは当然可能である。他の材質としては、例えば、成形された軟質ポリウレタンフォームを切断して形成されるスラブウレタン、軟質ポリウレタンフォームの製造工程で生じる端材等を粉砕して形成されたチップウレタン、３次元的に絡み合う複数の合成樹脂製繊維で構成される立体網状体、固綿等の繊維体、ウレタンゴムや熱可塑性エラストマー等の合成樹脂製の弾性体が挙げられる。これらを互いに接着や一体化することで、所定の硬さ分布や密度分布、伸びの分布を得ることができる。尻下部２３や腿下部２４、背下部３３、背上部３４の硬さや、硬さの分布、密度、形状は、材質を選択すると共に、成形型のキャビティ形状の設計や裁断、切削等により適宜設定できる。

上記実施の形態では、腿下部２４や背上部３４を構成する発泡体の配合によって、腿表層部２５の硬度と腿下層部２６の硬度とが異なったり、背表層部３５の硬度と背下層部３６の硬度とが異なったりする場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。腿表層部２５と腿下層部２６とでそれぞれ異なる配合の発泡体や繊維体などを積層して腿下部２４を形成したり、背表層部３５と背下層部３６とでそれぞれ異なる配合の発泡体や繊維体などを積層して背上部３４を形成したりしても良い。このように、２層の発泡体や繊維体などを積層する場合に限らず、３層以上の発泡体や繊維体などを積層しても良い。

上記実施の形態では、尻下部２３や背下部３３と、腿下部２４や背上部３４とにそれぞれ対応する２種類の発泡原液を成形型内で同時に発泡させてクッションパッド２０やバックパッド３０を一体成形する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。別々に成形された尻下部２３と腿下部２４とや、背下部３３と背上部３４とを接着剤で接着してクッションパッド２０やバックパッド３０を成形しても良い。また、成形済みの尻下部２３や背下部３３を成形型にセットした状態で、腿下部２４や背上部３４を発泡成形することが可能である。同様に、成形済みの腿下部２４や背上部３４、腿下層部２６、背下層部３６を成形型にセットした状態で、その他の部位を発泡成形することも可能である。

上記実施の形態では、腿下部２４の硬さが尻下部２３の硬さより小さい場合について説明した。但し、腿下部２４のうち腿下層部２６の硬さが尻下部２３の硬さより小さくなくても良い。同様に、背下層部３６の硬さが背下部３３の硬さより小さくなくても良い。腿下層部２６や背下層部３６の硬さに関係なく、着座者４０に近い部位である腿表層部２５の硬さが尻下部２３の硬さより小さく、背表層部３５の硬さが背下部３３の硬さより小さければ良い。

上記実施の形態では、腿下部２４の伸びが尻下部２３の伸び以上に設定され、背上部３４の伸びが背下部３３の伸び以上に設定される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。つっぱり感の緩和や追従性に主に影響を与えるのは、腿表層部２５や背表層部３５である。そのため、腿表層部２５の伸びが尻下部２３の伸び以上に設定されれば良い。また、背表層部３５の伸びが背下部３３の伸び以上に設定されれば良い。

上記実施の形態では、クッションパッド２０やバックパッド３０の硬さや密度、伸びの分布について説明したが、少なくとも硬さの分布が上述した通りであれば良い。密度や伸びの分布は、必ずしも上述した通りでなくても良い。クッションパッド２０やバックパッド３０の各部の密度や伸びを略同一にしても良い。また、クッションパッド２０又はバックパッド３０のいずれか一方の密度や伸びの分布を上述した通りにしても良い。

上記実施の形態では、尻下部２３と背下部３３とが、腿下部２４と背上部３４とが、それぞれ異なる発泡体（軟質ポリウレタンフォーム）から構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。尻下部２３と背下部３３とで、腿下部２４と背上部３４とで、それぞれ同一の発泡体を用いることは当然可能である。

１１ シートパッド
２０ クッションパッド
２１，３１ 表面
２３ 尻下部
２４ 腿下部
２５ 腿表層部
２６ 腿下層部
３０ バックパッド
３３ 背下部
３４ 背上部
３５ 背表層部
３６ 背下層部
４０ 着座者
４１ 臀部
４２ 大腿部
４４ 腰部
４５ 背中

Claims (6)

1. 座面を形成するクッションパッドと、
   前記クッションパッドの後方に配置されて背もたれを形成するバックパッドとを備え、
   前記クッションパッドは、着座者の臀部を支持する尻下部と、
   前記尻下部の前方に位置して前記着座者の大腿部を支持する腿下部とを備え、
   前記腿下部の硬さは、前記尻下部の硬さより小さく設定され、
   前記バックパッドは、前記着座者の腰部を支持する背下部と、
   前記背下部の上方に位置して前記着座者の背中を支持する背上部とを備え、
   前記背上部の硬さは、前記背下部の硬さより小さく設定され、
   各部の硬さは、直径２０ｍｍの球面状の加圧子を１５ｍｍ押し込んだときの反力であり、
   前記腿下部の伸びは、前記尻下部の伸び以上に設定され、
   各部の伸びは、ＪＩＳ Ｋ６４００−５（２０１２年版）に準拠して測定されることを特徴とするシートパッド。
2. 座面を形成するクッションパッドと、
   前記クッションパッドの後方に配置されて背もたれを形成するバックパッドとを備え、
   前記クッションパッドは、着座者の臀部を支持する尻下部と、
   前記尻下部の前方に位置して前記着座者の大腿部を支持する腿下部とを備え、
   前記腿下部の硬さは、前記尻下部の硬さより小さく設定され、
   前記バックパッドは、前記着座者の腰部を支持する背下部と、
   前記背下部の上方に位置して前記着座者の背中を支持する背上部とを備え、
   前記背上部の硬さは、前記背下部の硬さより小さく設定され、
   各部の硬さは、直径２０ｍｍの球面状の加圧子を１５ｍｍ押し込んだときの反力であり、
   前記背上部の伸びは、前記背下部の伸び以上に設定され、
   各部の伸びは、ＪＩＳ Ｋ６４００−５（２０１２年版）に準拠して測定されることを特徴とするシートパッド。
3. 前記腿下部の密度は、前記尻下部の密度以上に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のシートパッド。
4. 前記背上部の密度は、前記背下部の密度以上に設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシートパッド。
5. 前記腿下部は、表面を構成する腿表層部と、
   前記腿表層部よりも下方に位置する腿下層部とを備え、
   前記腿表層部の硬さは、前記腿下層部の硬さより小さく設定されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシートパッド。
6. 前記背上部は、表面を構成する背表層部と、
   前記背表層部よりも後方に位置する背下層部とを備え、
   前記背表層部の硬さは、前記背下層部の硬さより小さく設定されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のシートパッド。

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