JP3765815B2

JP3765815B2 - 車両用クッション材の製造方法及び車両用シートクッション

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Publication number: JP3765815B2
Application number: JP2003432084A
Authority: JP
Inventors: 文徳堀尾
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005186499A

Description

本発明は、車両用クッション材の製造方法及び車両用シートクッションに関する。

従来、車両用シートクッション、特に高級車のシートクッションには、着座部の表面ソフト感及び乗り心地向上のために、発泡成形型を用いて成形されたモールドクッションの座部表面に、軟質スラブポリウレタン発泡体を積層することが行われている。なお、前記モールドクッションの座部表面に積層される軟質スラブポリウレタン発泡体は、モールドクッションとは異なり、発泡成形型を用いることなくオープン発泡により形成された発泡体を所要サイズに切り出したものからなる。

しかし、前記モールドクッションに軟質スラブポリウレタン発泡体を積層したシートクッションにおいては、着座時の感触や底付き感を十分に無くすことができないのみならず、シートクッションが前記軟質スラブポリウレタン発泡体の厚みに相当する量圧縮変形して、モールドクッションの変形に移る時点で着座者に硬さの変化による違和感を与える問題がある。

ところで、シートクッションにおける座り心地を評価する指標として、ＣＩ値（ＣｏｍｆｏｒｔＩｎｄｅｘ）がある。前記ＣＩ値を求める計算式は、〔ＣＩ値＝試験体の６５％圧縮時硬さ／試験体の２５％圧縮時硬さ〕であり、また前記６５％圧縮時の硬さ及び２５％圧縮時の硬さ（単位Ｎ）は、ＪＩＳＫ６４００Ａ法に基づいて測定される。前記ＣＩ値が大であるほど、着座時の感触が柔らかく、しかも底突き感が小さくなって、心地良い着座感が得られるようになる。なお、前記ＣＩ値の６５％圧縮とは、元厚１００％に対して圧縮による変位量（圧縮変位量）が６５％のことであり、換言すれば元厚１００％に対して圧縮後の厚みが３５％となるように圧縮した状態をいい、後述に数式で示す圧縮率が６５％と同じで状態である。また２５％圧縮とは、元厚１００％に対して圧縮による変位量（圧縮変位量）が２５％のことであり、換言すれば、元厚１００％に対して圧縮後の厚みが７５％となるように圧縮した状態をいい、圧縮率２５％と同じ状態である。

本発明者は、前記モールドクッションの積層に用いられている汎用の軟質スラブポリウレタン発泡体（密度１６〜６０ｋｇ／ｍ^３）のＣＩ値に着目して調べたところ、ＣＩ値が１．５〜２．８であることが判明し、さらなる検討によって、前記モールドクッションに積層する軟質スラブポリウレタン発泡体として、ＣＩ値、すなわち〔６５％圧縮時の硬さ〕／〔２５％圧縮時の硬さ〕の値を所定範囲にしたクッション材を製造して用いることにより、シートクッションの着座感を向上できるのでは、と考えるに至り、本発明をなしたのである。
特開昭６３−９４８０号公報特開２００１−１９０３６５号公報

この発明は前記の点に鑑みなされたもので、着座時の底突き感が小さく又は殆どなく、着座感を良好にできる車両用クッション材の製造方法及び前記製造方法で得られた車両用クッション材を用いた車両用シートクッションの提供を目的とする。

請求項１の発明は、平板に切り出した、密度１６〜６０ｋｇ／ｍ^３、硬さ５０〜１３０Ｎの軟質スラブポリウレタン発泡体からなる一の連続気泡発泡体ブロックを用い、前記連続気泡発泡体ブロックの側面を解放状態とし、前記連続気泡発泡体ブロックの元厚に対して圧縮率２５％〜６５％の範囲となるように、前記連続気泡発泡体ブロックの上下面のみを、加熱温度１６０〜２４０℃の熱盤で１〜５分間圧縮して前記連続気泡発泡体ブロックを塑性変形させて、上下方向に対する〔６５％圧縮時の硬さ〕／〔２５％圧縮時の硬さ〕値が４．０〜８．０のクッション材を製造することを特徴とする車両用クッション材の製造方法に係る。

請求項２の発明は、請求項１で得られたクッション材における上下方向に対して５％圧縮時の硬さが、０．３〜３．０Ｎであることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１で得られたクッション材における上下方向に対して上下３分の１の両側表層部分の密度が、前記表層部分間の中央部分の密度に対して１．５〜４倍であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか一項の製造方法で得られた車両用クッション材を、モールドクッションの座部の上面に積層してなる車両用シートクッションに係る。

本発明の製造方法によって得られる車両用クッション材は、従来と比べて高いＣＩ値を有する。さらに、本発明の製造方法によれば、クッション材の５％圧縮時の硬さを０．３〜３．０Ｎにすることができ、また、クッション材の上下方向に対して３分の１の両側表層部分の密度を、前記表層部分間の中央部分の密度に対して１．５〜４倍にすることができるため、本発明の製造方法によって得られた車両用クッション材をモールドクッションの座部の表面に積層することで、着座時の底突き感を少なくでき、着座感が良好な車両用シートクッションを得ることができる。

以下この発明の実施形態を詳細に説明する。図１に示す車両用シートクッション３０はこの発明の車両用シートクッションの一例であり、モールドクッション４１と、前記モールドクッション４１の座部４２の表面に積層された車両用クッション材１３からなる。

前記モールドクッション４１は、公知の発泡成形型を用いるモールド成形によって車両用シート形状に発泡成形されたポリウレタン発泡体等からなり、図示の例では、座部４２の両側の側部が高くされて、着座者のホールド性を高める形状からなる。前記モールドクッション４１は、密度を３５〜６５ｋｇ／ｍ^３、硬さを１４０〜３００Ｎ（２５％圧縮硬さ、圧盤直径２００φ）にしたものが、着座感を良好にするために好ましい。

前記車両用クッション材１３は、本発明の製造方法によって製造されたもので、ＣＩ値が４．０〜８．０であると共に、厚み方向（製造時及び使用時の上下方向）に対して３分の１の両側表層部分の密度が、前記表層部分間の中央部分の密度に対して１．５〜４倍であり、また、前記厚み方向（製造時及び使用時の上下方向）に対して５％圧縮時の硬度、すなわち初期硬度が、０．３〜３．０Ｎであって、厚みが８〜２０ｍｍのものである。前記車両用クッション材１３の製造は、図２の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、平板に切り出した密度１６〜６０ｋｇ／ｍ^３、硬さ５０〜１３０Ｎの軟質スラブポリウレタン発泡体からなる一の連続気泡発泡体ブロック１１を用い、前記連続気泡発泡体ブロック１１の側面１２を解放状態とし、前記連続気泡発泡体ブロック１１の元厚ｄに対して圧縮率２５％〜６５％の範囲となるように、前記連続気泡発泡体ブロック１１の上下面のみを、加熱温度１６０〜２４０℃の熱盤２２，２３で１〜５分間圧縮して厚みｄ’にすることにより、前記連続気泡発泡体ブロック１１を塑性変形させて、上下方向に対する〔６５％圧縮時の硬さ〕／〔２５％圧縮時の硬さ〕値、すなわちＣＩ値が４．０〜８．０となるようにしたもので、前記熱盤２２，２３による所定時間の熱プレス後に前記熱盤２２，２３間を開けて成形品を取り出すことにより得られる。なお、前記元厚ｄと、前記元厚ｄに対して圧縮率Ｘ％の厚みｄ’との関係は、｛（ｄ−ｄ’）／ｄ｝×１００＝Ｘで表される。この発明では、前記Ｘの値が２５〜６５である。

前記連続気泡発泡体ブロック１１を構成する軟質スラブポリウレタン発泡体は、オープン発泡により発泡成形されたもので、安価であるのみならず、入手も容易なために好適である。特に、密度１６〜６０ｋｇ／ｍ^３、硬さ５０〜１３０Ｎ、より好ましくは密度２０〜３０ｋｇ／ｍ^３、硬さ７０〜８０Ｎの軟質スラブポリウレタン発泡体は、この発明の実施により得られるクッション材１３がクッション性の良好なものになるのみならず、軽量性にも優れ、しかも入手も容易なため、好ましいものである。前記軟質スラブポリウレタン発泡体の密度が１６ｋｇ／ｍ^３、硬さが５０Ｎよりも低いものは、質量感が乏しく、しかも硬度が低すぎて本発明には適さない。さらに、前記軟質スラブポリウレタン発泡体の密度が１６ｋｇ／ｍ^３未満のものは、前記熱盤２２．２３によるプレス時に発熱温度が高くなりすぎて火災を生じる危険性があり、前記クッション材１３の量産に適さない。それに対して、密度が６０ｋｇ／ｍ^３、硬さが１３０Ｎより高いものは、得られるクッション材１３が硬くなりすぎて着座感が損なわれる問題がある。また、前記連続気泡発泡体ブロック１１は、前記軟質スラブポリウレタン発泡体の発泡方向に対して直交方向に沿って、通常は上下方向の発泡方向に対して直交する水平方向に沿って裁断され、前記裁断面が前記熱盤２２，２３でプレスされるのが好ましい。

前記連続気泡発泡体ブロック１１の圧縮率が２５％未満の場合、すなわち圧縮程度が少ない場合、得られるクッション材１３は、表裏面（上下面）の高密度層が薄くなって中央部（コア）の低密度層が厚いまま残されるため、底突き感が避けられない。また、前記連続気泡発泡体ブロック１１の圧縮率が６５％を超える場合、すなわち圧縮程度が大の場合、得られるクッション材１３は、表裏面（上下面）の高密度層が厚くなると共に中央部（コア）の低密度層が薄くあるいは殆ど存在しなくなるため、着座時のソフト感が無くなり、クッション性に乏しくなる。

前記連続気泡発泡体ブロック１１に対する熱盤２２，２３の加熱温度は１６０℃〜２４０℃、また前記１６０℃〜２４０℃での加熱圧縮時間は１〜５分が好ましい。前記加熱温度が１６０℃未満の場合、前記連続気泡発泡体ブロック１１を完全に塑性変形させるのが難しく、得られるクッション材１３の長期使用によって、前記クッション材１３が形状復元し、それ以降は良好な着座感が得られなくなるおそれがある。それに対し、前記加熱温度が２４０℃を超える場合、前記連続気泡発泡体ブロック１１の表面に焼けや劣化を生じ、得られるクッション材１３の品質が損なわれるようになる。また、前記加熱時間が１分未満の場合には、前記連続気泡発泡体ブロック１１の塑性変形が難しく、前記クッション材１３の長期使用によって復元し易くなり、それに対し前記加熱時間が５分を超える場合には、前記連続気泡発泡体ブロック１１の表面に焼けや劣化を生じ、得られるクッション材１３の品質が損なわれるようになる。

前記連続気泡発泡体ブロック１１の圧縮は、適宜の加熱プレス装置２１で行うことができる。前記加熱プレス装置２１は、受け側熱盤２２と押し側熱盤２３に蒸気等の熱媒用配管（図示せず）を設け、前記熱媒で加熱した受け側熱盤２２と押し側熱盤２３とで前記連続気泡発泡体ブロック１１の上下面を圧縮できるようにし、圧縮時に前記連続気泡発泡体ブロック１１の周囲の側面１２については解放状態として規制しないものを用いることができる。

前記のようにして得られるクッション材１３は、図３に示す拡大模式図のように、前記熱盤２２，２３で押圧される表裏面（上下面）付近のＡ，Ｂ部分のセル（気泡）１５が上下に潰れた扁平形状あるいは略球形状からなって密度が高いのに対して、中央部分（コア）Ｃのセル１６が、軟質スラブポリウレタン発泡体の発泡方向である上下方向に細長い形状となって圧縮が少なく、密度が低くなっている。前記セル構造からなるクッション材１３は、前記熱盤２２，２３による圧縮時における上下方向に対して上下３分の１の両側表層部分の密度が、前記表層部分間の中央部分の密度に対して１．５〜４倍であると共に、前記上下方向に対して５％圧縮時の硬度、すなわち初期硬度が、０．３〜３．０Ｎとなる。また、前記のようにして得られるクッション材１３は、ＣＩ値＝６５％圧縮時の硬さ／２５％圧縮時の硬さ、の値が４．０〜８．０であり、図１に示した前記モールドクッション４１の座部４２の表面に、所要形状に裁断されて積層されることにより、底突き感が小さい、あるいは底突き感がない、良好な着座感が得られる。なお、前記５％圧縮時、６５％圧縮時の硬さ及び２５％圧縮時の硬さは、ＪＩＳＫ６４００Ａ法に基づいて測定される。

表１〜表３に示す軟質スラブポリウレタン発泡体（商品名：ＵＥＲ−１７，ＵＥＫ−１，ＥＣＺ、いずれも株式会社イノアックコーポレーション製品）から、軟質スラブポリウレタン発泡体の発泡方向と直交方向に裁断して４００ｍｍ×４００ｍｍ×ｔｍｍに切り出した連続気泡発泡体ブロックを、最大圧力２１０ｋｇ／ｃｍ^２、最大型締め力３７トンの油圧プレス式圧縮成形機に取り付けた熱盤により、連続気泡発泡体ブロックの厚み方向に沿って上下に所要量圧縮して熱プレスし、実施例及び比較例の車両用クッション材を製造した。前記熱盤は、熱盤の裏面でオイルを循環させることにより所定温度に加熱した。また、連続気泡発泡体ブロックの圧縮変形量は、前記熱盤間に配置したスペーサーによって２５％、５０％、６５％に調整した。なお、前記連続気泡発泡体ブロックの厚みｔは、各圧縮量で圧縮した際に１２ｍｍとなるように、各圧縮量ごとに設定した。比較例１、比較例８及び比較例１５については、加熱圧縮せず、そのままとした。

このようにして得られた実施例及び比較例について、成形性、ＣＩ値、圧縮量５％の初期硬度、外観及びクッション性を測定した。前記成形性は、｛（プレス後の厚さ／狙いの厚さ）｝×１００により計算した。また圧縮量５％の初期硬度の測定条件は、ヘッドスピード５０ｍｍ／ｍｉｎ、圧縮板８０φ、前圧縮７５％２回である。また前記外観については目視により、さらにクッション性については触感により判断した。さらに、密度２０．５ｋｇ／ｍ^３、硬さ５５Ｎの軟質スラブポリウレタン発泡体から厚み１５ｍｍに切り出した連続気泡発泡体ブロックと、同連続気泡発泡体ブロックから前記の各実施例と同様にして製造した圧縮率２５％，５０％，６５％％のクッション材に対して、それぞれ厚み方向（圧縮方向）に３分割し、表層部分（上下部分）と中央部分（中間部分）の密度を測定するとともに、中央部分の密度に対する表層部分の密度の比を求めた。結果は表４に示すとおりである。

表１に示すように、密度３０．５ｋｇ／ｍ^３、硬さ７０Ｎの軟質スラブポリウレタン発泡体を圧縮率２５％、５０％、６５％で圧縮した実施例１〜３は、４．０以上のＣＩ値を示したのみならず、外観・クッション性及び成形性が実用上問題のないものであった。それに対し、同じ密度３０．５ｋｇ／ｍ^３の軟質スラブポリウレタン発泡体を用い、加熱圧縮していない比較例１の場合にはＣＩ値が２．７に過ぎず、また圧縮率２０％で加熱圧縮した比較例２でもＣＩ値が３．２であり、さらに圧縮率が２５％以上の比較例３〜比較例７においては外観・クッション性が悪く、特に圧縮率７０％の比較例に至っては、硬すぎてクッションの用途に適さないものであった。また、表２に示す密度４０ｋｇ／ｍ^３、硬さ９８Ｎの軟質スラブポリウレタン発泡体を用いた実施例４〜６、比較例８〜１４、さらには表３に示す密度１６．２ｋｇ／ｍ^３、硬さ８０Ｎの軟質スラブポリウレタン発泡体を用いた実施例７〜８、比較例１５〜１９においても、表１の場合と同様の傾向であった。

また、成形条件については、比較例３、比較例１０、比較例１７のように加熱温度を２６０℃と高温にした場合、加熱圧縮時間を短くできる反面、熱により発泡体の表面が劣化し、製品としては適さないものになる。それとは逆に、比較例４、比較例１１、比較例１８のように、加熱温度を１４０℃と低くした場合、加熱圧縮時間を１０分に長くしても良好に成形することができなかった。

なお、密度３５．２ｋｇ／ｍ^３及び硬さ５０Ｎ（いずれもＪＩＳＫ６４００に準拠）からなる市販の高反発弾性発泡体（ＨＲＧ−ＳＶ、株式会社イノアックコーポレーション製）について、成形を施すことなく、前記ＣＩ値を測定したところ、３．２であり、初期硬度については、３．３Ｎであった。

また、実施例２のクッション材（実施例）と、実施例２のクッション材の製造に使用された軟質スラブポリウレタン発泡体から厚み１２ｍｍに切り出したままのクッション材（比較例）とに対して、硬度−撓み試験を行った。測定結果は、図４の通りであり、比較例のクッション材では、圧縮率５％付近で急激に硬さが増大したのに対し、実施例２のクッション材では、圧縮率５％付近で急激な硬さ増大が見られず、硬さの増大がなだらかであった。

さらに、密度６１ｋｇ／ｃｍ^３、硬さ３００Ｎのモールドクッション（厚み６５ｍｍ）の表面に、前記実施例２のクッション材を積層した実施例のシートクッションと、実施例２のクッション材の製造に使用された軟質スラブポリウレタン発泡体から、厚み１２ｍｍに切り出したままのクッション材を積層した比較例のシートクッションとについて応力−撓み試験を行った。結果は図５のとおりであり、比較例のシートクッションでは、モールドクッションに積層されたクッション材の厚み１２ｍｍに相当する圧縮量の時点で応力が急に増大しており、底付き感や違和感を生じやすいのに対し、実施例のシートクッションでは、クッション材の厚み１２ｍｍに相当する圧縮量の時点でも応力の急変がなく、底付き感及び違和感を生じにくいことがわかる。

この発明のシートクッションの断面図である。この発明の一実施例に係る加熱圧縮時と、得られたクッション材を示す概略図である。この発明で得られるクッション材のセル構造を示す模式図である。実施例と比較例のクッション材についての硬度−撓み曲線である。実施例と比較例のシートクッションについての応力−撓み曲線である。

符号の説明

１１連続気泡発泡体ブロック
１３クッション材
２１加熱プレス装置
２２受け側熱盤
２３押し側熱盤
３０シートクッション
４１モールドクッション

Claims

平板に切り出した、密度１６〜６０ｋｇ／ｍ^３、硬さ５０〜１３０Ｎの軟質スラブポリウレタン発泡体からなる一の連続気泡発泡体ブロックを用い、
前記連続気泡発泡体ブロックの側面を解放状態とし、
前記連続気泡発泡体ブロックの元厚に対して圧縮率２５％〜６５％の範囲となるように、前記連続気泡発泡体ブロックの上下面のみを、加熱温度１６０〜２４０℃の熱盤で１〜５分間圧縮して前記連続気泡発泡体ブロックを塑性変形させて、上下方向に対する〔６５％圧縮時の硬さ〕／〔２５％圧縮時の硬さ〕値が４．０〜８．０のクッション材を製造することを特徴とする車両用クッション材の製造方法。
請求項１で得られたクッション材における上下方向に対して５％圧縮時の硬さが、０．３〜３．０Ｎであることを特徴とする請求項１に記載の車両用クッション材の製造方法。
請求項１で得られたクッション材における上下方向に対して上下３分の１の両側表層部分の密度が、前記表層部分間の中央部分の密度に対して１．５〜４倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用クッション材の製造方法。
請求項１〜３の何れか一項の製造方法で得られた車両用クッション材を、モールドクッションの座部の上面に積層してなる車両用シートクッション。