JP5463903B2 - 車両用シートのクッション材 - Google Patents

Description

本発明は、車両用シートのクッション材に関する。

この種のクッション材では、各種性能（クッション性、耐久性及び振動減衰性等）に優れるポリウレタンフォームが使用されることが多い。
しかしポリウレタンフォームは、原料段階（ポリオールとイソシアネート）に戻すことが困難であり、リサイクル性などを考慮すると、現在のシート構成にはやや不向きな素材であった。

そこで特許文献１のクッション材は、繊維積層体からなる着座部と、ポリウレタンフォームからなる支持部を有する。繊維積層体は、天然繊維や合成繊維が密に交絡する構造であり、クッション性や通気性などに優れる素材である。
このようにクッション材の一部に繊維積層体を用いることで、ポリウレタンフォーム（リサイクル性に劣る素材）の使用量を極力低減することができる。

ところで上述のクッション材は、一般的な金型装置（第一型と第二型とキャビティを有する金型装置）にて形成することができる。
例えば繊維積層体をキャビティ内に配設したのち、ポリウレタン原料（液状）を投入する。そして第一型と第二型を閉じ合わせて、ポリウレタン原料を発泡させる。このとき繊維積層体にポリウレタン原料が含浸すると、繊維積層体の一部が硬化して（弾性が消失して）、乗員に異物感（いわゆる板感）を与える原因となる。
そこで公知技術では、繊維積層体上にフィルム材（ポリエステルフィルム等）を配置して、繊維積層体へのポリウレタン原料の含浸を阻止する。

特開平１０−２４８６８５号公報

しかし上述のようにフィルム材を用いることで、クッション材の各種性能（通気性やクッション性等）が悪化することがあった。このため公知技術のクッション材は、従来のクッション材（ポリウレタンフォームのクッション材）の代替えとして、すんなり採用できる構成ではなかった。
本発明は上述の点に鑑みて創案されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、クッション材の各種性能を極力維持しつつ、ポリウレタンフォームの使用量を低減することにある。

上記課題を解決するための手段として、第１発明の車両用シートのクッション材は、ポリウレタンフォームからなる着座部と、弾性を有する繊維積層体からなる支持部とを有するとともに、発泡途中のポリウレタンフォームの原料を支持部に接触させることで支持部と着座部が一体化されてなる。この種の構成では、繊維積層体を用いて、ポリウレタンフォームの使用量を低減するのであるが、このときクッション材の各種性能（通気性やクッション性等）を極力維持できることが望ましい。

そこで本発明では、上述した支持部の原料に接触する面側が、一体化前において溶融したのち硬化されていることで、支持部（繊維積層体）の弾性を維持しつつ、着座部と支持部が直接的に結合して一体化されてなる構成とした。このように着座部と支持部を直接的に結合する（フィルム材等を介装することなく結合する）ことで、クッション材の各種性能を極力維持しつつ、ポリウレタンフォームの使用量を低減することができる。

本発明に係る第１発明によれば、クッション材の各種性能を極力維持しつつ、ポリウレタンフォームの使用量を低減することができる。

車両用シートの一部透視側面図である。 （ａ）は、繊維積層体の縦断面図であり、（ｂ）は、支持部の縦断面図である。 （ａ）は、第一工程時における金型装置の縦断面図であり、（ｂ）は、第二工程時における金型装置の縦断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図３を参照して説明する。なお各図には、適宜、金型装置２０上方に符号ＵＰ、金型装置２０下方に符号ＤＷを付す。
図１の車両用シート２は、シートクッション４とシートバック６を有する。これら部材は、シート外形をなすクッション材４Ｐ（６Ｐ）と、クッション材を被覆する表皮材４Ｓ（６Ｓ）を有する。

［クッション材］
クッション材４Ｐ（略矩形）は、乗員が着座可能な部材であり、中央部４Ｃと屈曲部４Ｅを有する。中央部４Ｃは、平板状（縦断面視）の部位である。また屈曲部４Ｅは、略逆Ｌ字状（縦断面視）の部位であり、着座部１０の端部に形成される（図１を参照）。
そしてクッション材４Ｐ（中央部４Ｃ）は、ポリウレタンフォームからなる着座部１０と、弾性を有する繊維積層体１２ｐからなる支持部１２を有する。
このように本実施例では、支持部１２（後述の繊維積層体）を用いて、ポリウレタンフォームの使用量を低減する。この種の構成では、クッション材４Ｐの各種性能（通気性やクッション性等）を極力維持できることが望ましい。

そこで本実施例では、支持部１２（繊維積層体）の弾性を維持しつつ、着座部１０と支持部１２を直接的に結合する構成とした。このように着座部１０と支持部１２を直接的に結合する（フィルム材等を介装することなく結合する）ことで、クッション材４Ｐの各種性能を極力維持しつつ、ポリウレタンフォームの使用量を低減することができる。
そして着座部１０と支持部１２（クッション材４Ｐ）は、例えば金型装置（後述）を用いて一体成形することができる。以下、クッション材４Ｐの構成を、製造方法（一例）とともに詳述する。

［金型装置］
本実施例の金型装置２０は、第一型２１と、第二型２２と、キャビティ２４を有する（図３を参照）。
第一型２１（略矩形）は、成形空間ＭＳと、第一型閉じ面２１ａを有する。成形空間ＭＳは、第一型２１中央の凹部であり、第二型２２を閉じ合わせることでクッション材４Ｐの外形形状に倣った空間部となる（キャビティ２４となる）。そして第一型閉じ面２１ａは、成形空間ＭＳの周囲に配置する平面部である。
また第二型２２は、第一型２１に閉じ合わせ可能な平板状の部材であり、取付け部２６と、第二型閉じ面２２ａを有する。取付け部２６は、キャビティ２４に対面する位置に形成される部位であり、第二型２２（裏面）から立設する突出部２６ａと、突出部２６ａに囲まれた凹状部２６ｂを有する。そして第二型閉じ面２２ａは、取付け部２６の周囲に配置する平面部である。

本実施例では、図示しないヒンジ部材などによって、第一型２１と第二型２２を開閉可能に連結する（図３を参照）。そして第一型２１に向かって第二型２２を回転させる（型閉じする）ことにより、第一型２１と第二型２２の間にキャビティ２４が形成される。
そして本実施例では、クッション材４Ｐの中央部４Ｃを、キャビティ２４中央の成形空間ＭＳ１（キャビティ２４の一部）にて成形することができる（図１及び図３（ｂ）を参照）。またクッション材４Ｐの屈曲部４Ｅを、突出部２６ａと第一型２１の間の成形空間ＭＳ２（キャビティ２４の他部）にて成形することができる。

［クッション材の製造方法］
本実施例の製造方法は、前工程と、第一工程と、第二工程を有する（図２及び図３を参照）。これら工程を備えることで、着座部１０と支持部１２を一体成形できる（一体成形品としてのクッション材４Ｐを製造できる）。
前工程：繊維積層体１２ｐから支持部１２を作成する。
第一工程：支持部１２を第二型２２に設置するとともに、ポリウレタン原料Ｘ（液状）をキャビティ２４に注入する。
第二工程：第一型２１と第二型２２を閉じ合わせたのち、キャビティ２４内でポリウレタン原料Ｘを発泡させる。

（前工程）
前工程では、繊維積層体１２ｐから支持部１２を作成する（図２を参照）。具体的には、マット状又は板状の繊維積層体１２ｐを圧縮形成するなどして、所定形状の支持部１２を作成する。本実施例の支持部１２は、中央部４Ｃの裏面形状（取付け部２６の凹状部２６ｂ）に倣った形状を有する。
そして支持部１２は、繊維積層体１２ｐ由来の適度な弾性を備えることにより、クッション性や通気性など各種性能に優れる部材となる。
なお支持部１２の厚み寸法や密度は特に限定しない。例えば典型的なクッション材４Ｐ（１人乗りであって厚み寸法８０ｍｍ前後）に使用する場合、支持部１２の厚み寸法を１５ｍｍ〜５０ｍｍに設定することができる。

また前工程において、繊維積層体１２ｐ又は支持部１２の一面を溶融及び硬化させる（焼き入れを行う）ことができる。
例えばバーナや焼きゴテなどの加熱手段によって、支持部１２の裏面（ポリウレタン原料を臨む側）を溶融及び硬化させる。このとき支持部１２の裏面のみを焼き入れすることで、支持部１２の弾性消失を極力阻止することができる。
このように支持部１２の裏面が焼き入れされることで、支持部１２へのポリウレタン原料Ｘの含浸を更に好適に防止することができる。

また支持部１２の密度は特に限定しないが、典型的なクッション材４Ｐ（１人乗り）に使用する場合、支持部１２の密度を１０ｋｇ／ｍ^３〜５０ｋｇ／ｍ^３に設定できる。ここで支持部１２の密度が１０ｋｇ／ｍ^３未満であると、クッション材４Ｐの耐久性が低下する傾向にある。また支持部１２の密度が５０ｋｇ／ｍ^３より大きいと、クッション材４Ｐの通気性が低下する傾向にある。
そして支持部１２の密度を、１０ｋｇ／ｍ^３以上４０ｋｇ／ｍ^３以下（後述のポリウレタンフォームよりも低密度）に設定することで、好適なクッション材４Ｐの通気性と耐久性を確保することができる。

（繊維積層体）
ここで繊維積層体１２ｐは、短繊維や長繊維が交絡する素材であり、弾性に優れる素材である（図２を参照）。
繊維積層体１２ｐの材質は特に限定しないが、例えば天然繊維（動物系天然繊維、植物系天然繊維など）、合成繊維（ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維など）及びこれらの混紡繊維を例示できる。
繊維積層体１２ｐは、原料段階（例えば繊維の状態）まで比較的戻しやすいことから、ポリウレタンフォームよりもリサイクル性に優れる。なかでもポリプロピレン繊維やポリエステル繊維などの熱可塑性の樹脂繊維は、加熱により溶融するため、原料である樹脂段階に容易に戻すことができる。
そして繊維積層体１２ｐは、上記繊維を積層したのち、ニードルパンチやスパンレース等の手法によって三次元的に交絡させるなどして形成することができる。

（第一工程）
第一工程では、第二型２２（取付け部２６）に支持部１２を配設するとともに、第一型２１（成形空間ＭＳ）にポリウレタン原料Ｘを注入する（図３を参照）。支持部１２は、突出部２６ａにて囲われた状態で（位置決めされた状態で）、凹状部２６ｂに収まりよく配置する。
このとき本実施例では、ポリウレタン原料Ｘ（ポリオールとイソシアネート）の注入量を調節するなどして、型閉じ状態において、ポリウレタン原料Ｘ（液状）と支持部１２の間に隙間（本実施例では成形空間ＭＳ１）を形成する。こうすることで第一工程において、支持部１２へのポリウレタン原料Ｘの含浸を極力防止することができる。

（第二工程）
第二工程では、第一型２１と第二型２２を閉じ合わせて、両型間にキャビティ２４（密閉状）を形成する（図３を参照）。つぎにキャビティ２４内を所定温度に保持してポリウレタン原料Ｘを発泡させる。
本実施例では、発泡途中のポリウレタン原料Ｘ（半硬化状態）が、支持部１２との隙間を埋めつつ支持部１２に接触する。そして発泡後のポリウレタン原料Ｘが完全に硬化することで（着座部１０の形成により）、着座部１０と支持部１２が一体化する。そして成形後の支持部１２は、着座部１０の裏面中央（中央部４Ｃ）に収まりよく配置する。
このように本実施例では、ポリウレタン原料Ｘ（液状）と支持部１２の直接接触を阻止しする。そして成形時のポリウレタン原料Ｘの物性変化を利用して、着座部１０と支持部１２を一体化することができる。

ここで着座部１０（ポリウレタンフォーム）の密度は特に限定しないが、典型的なクッション材４Ｐ（１人乗り）に使用する場合、着座部１０の密度を３５ｋｇ／ｍ^３〜７０ｋｇ／ｍ^３に設定できる。
着座部１０の密度が３５ｋｇ／ｍ^３未満であると、クッション材４Ｐの耐久性や乗り心地が極端に低下する傾向にある。また着座部１０の密度が７０ｋｇ／ｍ^３より大きいと、クッション材４Ｐの通気性が低下するとともに、クッション材４Ｐの重量が必要以上に増加する。そして着座部１０の密度を４０ｋｇ／ｍ^３〜６０ｋｇ／ｍ^３に設定することで、好適なクッション材４Ｐの通気性や耐久性などを確保することができる。

以上説明したとおり、本実施例では、ポリウレタン原料Ｘ（液状）と支持部１２の接触を極力回避することで、支持部１２内へのポリウレタン原料Ｘの含浸を防止又は低減することができる。これにより支持部１２（繊維積層体）の弾性を極力維持しつつ、着座部１０と支持部１２を直接的に結合することができる。
また本実施例では、着座部１０がポリウレタンフォームであるため、乗員に対して違和感（従来品との差異）を極力感じさせない構成である。そして着座部１０と支持部１２が直接的に結合するため、例えばフィルム材が原因の異物感がほとんど生じない。

このため本実施例によれば、クッション材４Ｐの各種性能を極力維持しつつ、ポリウレタンフォームの使用量を低減できる。すなわちクッション材４Ｐの一部に支持部１２（繊維積層体）を用いることで、ポリウレタンフォーム（リサイクル性に劣る素材）の使用量を極力低減することができる。さらに支持部１２にて着座部１０を支持することで、着座部（ポリウレタンフォーム）の密度を低減することができる。
さらにフィルム材を使用しないことで、クッション材の部品点数の削減とコスト低減を図ることができる。

［試験例］
以下、本実施例を試験例に基づいて説明するが、本発明は試験例に限定されない。
本試験例では、図３の金型装置を用いて、車両用シートのクッション材（一人乗り）を成形した。キャビティの容量（体積）は０．０１８ｍ^３に設定した。またキャビティ内に注入するポリウレタン原料量は１．２６ｋｇに設定した。ポリウレタン原料として、ポリオール（旭硝子（株）社製、「ＴＬＢ−２１３」）と、イソシアネート（日本ポリウレタン工業（株）社製、「コロネートＣ１０２１」）を使用した。
そして発泡形成時の金型温度（時間）を６５±３℃（５分）に設定し、硬化時の金型温度（時間）を６５±３℃（５分）に設定した。

（実施例）
実施例１〜４のクッション材として、支持部（繊維積層体）の厚み寸法及び密度を適宜変更したクッション材を製造した（[表１]を参照）。
各実施例のクッション材では、支持部となる繊維積層体に、ポリプロピレン繊維の繊維積層体を使用した。また各実施例のクッション材では、乗り心地を損なわないように着座部（モールドウレタン（ポリウレタンフォーム））の密度を５７ｋｇ／ｍ^３に設定した。

（比較例）
比較例では、着座部（ポリウレタンフォーム）のみからなるクッション材を製造した。そして比較例１〜３のクッション材として、着座部の密度を適宜変更したクッション材を製造した。その他の成形条件は実施例と同一条件とした。

（試験方法）
通気性試験は、「ＪＩＳ Ｌ １０９６」に準拠して行った。
また耐久性試験は、「ＪＩＳ Ｋ ６４００」又は「ＪＩＳ Ｋ ６４０１」に準拠して行った。

そして下記の基準で、各実施例又は各比較例のクッション材の耐久性を判定した。
◎：比較例１と同等
○：比較例２と同等
△：比較例３と同等

下記の基準で、各実施例又は各比較例のクッション材の乗り心地を判定した。
◎：比較例１と同等
○：比較例２と同等
△：比較例３と同等

各試験の結果を下記の［表１］に示す。

［結果及び考察］
［表１］を参照して、実施例１〜実施例４のクッション材は、比較例１〜３のクッション材と比較して、好適な通気性を有することがわかった。
また実施例１〜実施例４のクッション材は、比較例１と比較して軽量であるとともに、比較例１〜３と遜色のない耐久性と乗り心地を有していた。ここで比較例３のようにクッション材の単なる低密度化（軽量化）は、耐久性及び乗り心地に悪影響を及ぼす。一方、実施例３のクッション材では、耐久性と乗り心地を極力悪化させることなく、軽量化することができた。
以上の結果により、実施例１〜実施例４のクッション材によれば、クッション材の各種性能を極力維持しつつ、ポリウレタンフォームの使用量を低減することができることがわかった。このことから実施例１〜実施例４のクッション材は、従来のポリウレタンフォームからなるクッション材の代替えとして好適に使用できることがわかった。

本実施形態の車両用シートのクッション材は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その他各種の実施形態を取り得る。
（１）本実施形態では、シートクッション４のクッション材４Ｐを一例として説明した。本実施形態の構成は、シートバック６のクッション材６Ｐなどの各種シート構成のクッション材に適用することができる。
（２）また本実施形態では、取付け部２６（第二型２２の中央）に支持部１２を配設する例を説明した。これとは異なり、第二型２２の裏面を面一にするなどして、同裏面全面に支持部１２を取付けることができる。この場合には着座部の裏面に、支持部を係止可能な取付け部（フック部材等）を設けることができる。

（３）また本実施例の金型装置２０の構成は一例である。例えば本実施例では、平板状の第二型２２を用いる例を説明したが、第二型２２の構成を限定する趣旨ではない。例えば第二型は、中間型と、その周囲に配置の上型を有することができる。そしてこれら上型と中間型を、昇降機構又はヒンジ部材によって、それぞれ独立に第一型に近接及び離間（開閉）させることができる。また第一型とキャビティの構成は、クッション材の形状などに応じて適宜変更可能である。

２ 車両用シート
４ シートクッション
６ シートバック
４Ｐ クッション材
４Ｃ 中央部
４Ｅ 屈曲部
１０ 着座部
１２ 支持部
１２ｐ 繊維積層体
２０ 金型装置
２１ 第一型
２２ 第二型
２４ キャビティ
２６ 取付け部
ＭＳ 成形空間
Ｘ ポリウレタン原料（液状）

Claims (1)

1. ポリウレタンフォームからなる着座部と、弾性を有する繊維積層体からなる支持部とを有するとともに、発泡途中の前記ポリウレタンフォームの原料を前記支持部に接触させることで前記支持部と前記着座部が一体化されてなる車両用シートのクッション材において、
   前記支持部の前記原料に接触する面側が、一体化前において溶融したのち硬化されていることで、前記支持部の弾性を維持しつつ、前記着座部と前記支持部が直接的に結合して一体化されてなる構成である車両用シートのクッション材。

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