JPH10155602A

JPH10155602A - キルティングされた繊維弾性体及びこれを用いた腰掛け

Info

Publication number: JPH10155602A
Application number: JP8334660A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Morita; 宏明森田; Tetsuo Takimoto; 哲雄瀧本; Hiroshi Mizushima; 洋水島; Akitoshi Osawa; 明敏大澤
Original assignee: ABUANTEI KK; NIPPON TECHNO SHEET KK; Osaka Gas Co Ltd; Osaka Gas Chemicals Co Ltd
Current assignee: ABUANTEI KK; NIPPON TECHNO SHEET KK; Osaka Gas Co Ltd; Osaka Gas Chemicals Co Ltd
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 1998-06-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】繊維系クッション材の圧縮反発性及び座り心
地性を改善できる簡易な手段を提供し、この手段を用い
て快適な座り心地および長期繰り返し使用によっても快
適性が劣化しないと共に、軽量性、防災性にも優れたク
ッション材およびこのクッション材を用いた腰掛けを提
供すること。【解決手段】繊維集合体１０２と、繊維集合体を包む
表生地１０３と、繊維集合体の外面と表生地の内側を接
着する接着剤１０４とを有し構成された弾性体素体をキ
ルティング１０５してなるキルティングされた繊維弾性
体１０１であり、かつ前記表生地が、加重圧力によって
繊維集合体内の空気が圧縮されて繊維弾性体外に排出さ
れるときの空気排出速度を規制でき、かつ前記加重圧力
が軽減し繊維集合体の復元力によって内部空気圧が陰圧
となったときにおける外部空気の吸引速度を規制できる
ものであることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弾性部材に関し、
より詳しくは腰掛け等に使用する繊維系クッション部材
およびそのようなクッション部材を用いた腰掛けに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】繊維系のクッション材としては、従来よ
り例えば綿、羊毛、羽毛などの天然素材、或いはアクリ
ル、ポリエステル、ガラス繊維などの人造繊維で組成し
た単なる繊維集合体、或いはこれらの繊維を結着した３
次元構造体が用いられている。

【０００３】しかし、これらの繊維の単なる集合体は、
圧縮反発性に乏しく、繰り返し使用によりヘタる。他
方、これら繊維からなる３次元構造体は、単なる繊維の
集合体に比較した場合、圧縮反発性や繰り返し圧縮特性
や使用性に優れるが、未だ十分なものとは言いがたいと
ともに、高価であるので、腰掛け等のクッション材とし
て用いた場合、コスト高となるとともに未だ十分に快適
な座り心地が得られない。更に、コイルバネ等の弾性体
は、反発性や繰り返し圧縮特性に優れるものの、このよ
うなハードな弾性体のみを用いた腰掛けは甚だ座り心地
が悪い。

【０００４】このため、例えば補助弾性部材としてコイ
ルバネを用い、その上方（臀部側）に繊維系のクッショ
ン材を配する等して繰り返し圧縮特性と座り心地を改善
する手段が採用されている。しかし、腰掛け構造が複雑
になると共に、このような方法を採用しても未だ十分に
満足できる座り心地が実現できていない。また、従来の
クッション部材は、火災に対する安全性（以下、防災性
という）にも問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑みなされたものであり、本発明の第１の目的は、繊維
系クッション材の圧縮反発性及び座り心地性を改善でき
る簡易な手段を提供することであり、第２の目的は本発
明者らが新規に開発した圧縮反発特性及び防災性に優れ
た繊維系弾性素材に、前記手段を付加して一層優れた圧
縮反発性、繰り返し使用性及び防災性を備えた繊維弾性
体を提供することである。また、第３の目的は、これら
の繊維系弾性体を用いて、低コストでもって座り心地性
のよい腰掛け（バネ付き腰掛け）を提供し、更には快適
かつ長期繰り返し使用によっても快適な座り心地が劣化
しないと共に、軽量性、防災性にも優れた腰掛けを提供
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のキルティングされた繊維弾性体およびこの
キルティングされた繊維弾性体を用いた腰掛けは、次の
構成を有する。請求項１記載の発明は、繊維集合体と、
繊維集合体を包む表生地と、繊維集合体の外面と表生地
の内側を接着する接着剤とを有し構成された弾性体素体
をキルティング加工してなるキルティングされた繊維弾
性体である。

【０００７】この構成であると、表生地内部の繊維集合
体は接着剤で表生地に固定されるとともに、キルティン
グ糸（刺し縫い糸）により区別され制限された状態にな
っている。よって、例えば繰り返し使用によって繊維集
合体を構成する繊維が移動し偏在化する現象が防止でき
る。また、キルティングにより繊維集合体が一定程度締
めつけられ、この締めつけにより繊維の向きが変化す
る。特に、格子形状にキルティングしたような場合に
は、表生地に引っ張られた繊維が格子の縫い目に向かっ
て一定程度縦に配向するので、その分ヘタりが少なくな
る。更に、繊維集合体に圧力を加えて圧縮した状態で表
生地に包み、これをキルティングすれば、単位体積当た
りの圧縮反発力をさらに増大することができると共に、
ヘタりを一層少なくできる。

【０００８】以上から、上記構成であると、単なる繊維
集合体に比較して、圧縮反発性、繰り返し使用性に優れ
た弾性体となすことができる。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載のキ
ルティングされた繊維弾性体において、前記表生地が、
加重圧力によって繊維集合体内の空気が圧縮されて繊維
弾性体外に排出されるときの空気排出速度を規制でき、
かつ前記加重圧力が軽減し繊維集合体の復元力によって
内部空気圧が陰圧となったときにおける外部空気の吸引
速度を規制できるものであることを特徴とする。

【００１０】キルティングされた繊維弾性体に加重が加
わったとき、弾性体の本体である繊維集合体は内部の空
気を外に排出しながら圧縮され、加重圧力が取り除かれ
たときには、その復元力（弾性力）によって外部空気を
吸引しながら元の状態に復帰することになるが、上記構
成では、前記空気の排出速度および吸引速度が表生地に
よって規制されている。したがって、表生地を配しない
繊維集合体における圧縮速度（体積減少速度）よりも遅
い速度で圧縮されると共に、遅い速度で復元する。つま
り、上記構成によれば、表生地の空気透過性を好適に選
択することにより、加重圧力が変動した場合における繊
維集合体の追従速度を心地よい速度に調節できることに
なる。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載のキルティングされた繊維弾性体において、前記繊
維集合体が、難燃性乃至不燃性の繊維で構成されている
ことを特徴とする。この構成であれば、防災性に優れた
キルティングされた繊維弾性体と成すことができる。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１または２
記載のキルティングされた繊維弾性体において、前記繊
維集合体が少なくとも炭素繊維３次元構造体を有するも
のであり、当該炭素繊維３次元構造体が、繊維全体に対
し５０重量％以上の炭素繊維を含み、かつ繊維全体の５
０〜１００重量％が卷縮繊維で組成され、更に繊維相互
の接触点が熱硬化性樹脂で結着されたものであることを
特徴とする。

【００１３】上記構成の炭素繊維３次元構造体は、従来
の弾性素体に比べ圧縮反発特性や繰り返し使用性に優
れ、しかも主構成材が炭素繊維であるので軽量であり、
耐熱性・防災性、耐候性等にも優れる。よって、繊維集
合体として、この炭素繊維３次元構造体を有し構成され
た繊維集合体を用いれば、一層優れた圧縮反発特性や防
災性等を備えたキルティングされた繊維弾性体と成すこ
とができる。また、上記構成の炭素繊維３次元構造体
は、圧縮反発性に優れるものであるので、適度な予備圧
縮を加えてキルティングすることにより、容易に所望の
圧縮反発特性に改変でき、これにより各用途に応じた特
性を備えたキルティングされた繊維弾性体と成すことが
できる。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項４記載のキ
ルティングされた繊維弾性体において、前記炭素繊維３
次元構造体として、嵩密度が２０〜４０Ｋｇ／ｍ³ 、最
大荷重を１００ｇｆ／ｃｍ² としたときの圧縮硬さＬＣ
が０．７〜０．８、圧縮回復率ＲＣが６５％以上、２５
％圧縮時応力に対する６５％圧縮時応力の比が１０以
上、１回圧縮残留歪率が１０％以下、８万回圧縮後残留
歪率が１０％以下で規定される炭素繊維３次元構造体を
用いたことを特徴とする。

【００１５】これらの物性を有する炭素繊維３次元構造
体は、人間にとって極めて快適な圧縮反発特性（ソフト
で安定感のある反発力）を与える。よって、上記構成に
よれば、特段に優れた快適クッション性、防災性、軽量
性等が要求される用途、例えば高速鉄道車両、地下鉄車
両、航空機、宇宙船などにおいて、好適に使用できるキ
ルティングされた繊維弾性体が提供できる。

【００１６】請求項６記載の発明は、請求項４または５
記載のキルティングされた繊維弾性体において、前記炭
素繊維３次元構造体として、全繊維重量に対し熱硬化性
樹脂が２〜２０重量％含有されたものを用いることを特
徴とする。熱硬化性樹脂が全繊維重量に対し２〜２０重
量％含有された炭素繊維３次元構造体であると、繊維相
互が強固に結着されているので、一層圧縮反発性、繰り
返し使用性に優れた繊維集合体が構成できる。

【００１７】請求項７記載の発明は、請求項４、５また
は６記載のキルティングされた繊維弾性体において、前
記炭素繊維３次元構造体として、繊維長が０．１〜１０
ｃｍである卷縮繊維を用いたものを用いることを特徴と
する。このような卷縮繊維を用いた炭素繊維３次元構造
体であると、一層圧縮反発特性に優れる。

【００１８】請求項８記載の発明は、請求項４、５、６
または７記載のキルティングされた繊維弾性体におい
て、前記炭素繊維３次元構造体として、炭素繊維からな
る卷縮繊維を用いてなるものであることを特徴とする。
炭素繊維からなる卷縮繊維であると、炭素繊維自体が有
する弾性特性が好適に発揮されるので、小さな嵩密度
（軽量）で圧縮反発特性に優れた炭素繊維３次元構造体
が得られる。

【００１９】請求項９記載の発明は、請求項４、５、
６、７または８記載のキルティングされた繊維弾性体に
おいて、前記炭素繊維３次元構造体を組成する炭素繊維
として、ピッチ系炭素繊維を用いたことを特徴とする。
ピッチ系炭素繊維は、加工性やコスト面ですぐれ、また
強制加熱下における発生ガスの毒性が小さいという特性
を有する。よって、低コストでもって圧縮反発特性や安
全性に優れた炭素繊維３次元構造体が得られる。

【００２０】請求項１０記載の発明は、上記した請求項
１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載のキルティ
ングされた繊維弾性体をクッション部材として座部に配
置してなる腰掛けであることを特徴とする。上記請求項
１〜９記載のキルティングされた繊維弾性体を用いてな
るクッション部材は、繊維集合体自体の有する圧縮反発
特性や繰り返し使用性を簡便な手段で高めたものであ
る。よって、このようなキルティングされた繊維弾性体
を用いて腰掛けを構成すれば、殆どコスト上昇を招くこ
となく、快適な座り心地の腰掛が得られる。

【００２１】請求項１１記載の発明は、バネを座部の主
クッション部材または補助クッション部材として用いら
れてなるバネ付き腰掛けにおいて、座部に腰掛けたとき
臀部に感じるバネの存在感を隠すためのバネ覆い部材と
して、上記請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は
９記載のキルティングされた繊維弾性体を前記バネの上
方に配置したことを特徴とする。

【００２２】この構成の腰掛けでは、上記請求項１〜９
記載のキルティングされた繊維弾性体が、座部に腰掛け
たとき臀部に感じるバネの感触が臀部に伝わるのを遮断
するバネ覆い部材として機能するが、本発明にかかるキ
ルティングされた繊維弾性体は従来使用されていたフェ
ルト（バネ覆い）に比べ、圧縮反発性に優れ、腰掛けの
座り心地を改善するようにも作用する。特にこのキルテ
ィングされた繊維弾性体が炭素繊維３次元構造体で組成
されたものである場合には、軽量で座り心地のよい腰掛
けとできる。

【００２３】ここで、上記「キルティング」とは、表生
地の一方面から他方面に刺し縫う技法をいう。また、上
記炭素繊維３次元構造体における各物性値は、次のよう
に定義されるものである。すなわち、圧縮硬さＬＣは、
無荷重時の厚みを初期厚みとし、最大荷重１００ｇｆ／
ｃｍ² まで圧縮するのに要するエネルギーを、荷重−歪
み曲線が線形（一直線）に変化した場合に要する仕事エ
ネルギーで割った値をいう。

【００２４】圧縮回復率ＲＣは、最大荷重１００ｇｆ／
ｃｍ² まで圧縮するのに要したエネルギー量で、圧縮状
態から無荷重の状態に戻るまでの回復過程におけるエネ
ルギー量を割り、これに１００を掛けた値をいう。

【００２５】圧縮応力比は、２５％圧縮した時の応力
で、６５％圧縮した時の応力を割った値をいう。

【００２６】１回圧縮残留歪率は、室温にて初期厚みＭ
₀の５０％まで圧縮し、この状態を４０時間保持した後
除荷し、３０分後の厚みＭ₁を測定し、（１−Ｍ₁／Ｍ
₀）×１００から算出した値をいう。

【００２７】８万回圧縮後残留歪率は、室温にて初期厚
みＭ₀の５０％まで圧縮した後、復元させるというサイ
クルを８万回繰り返し、８万回後の変位量（Ｍ∞）を求
め、（１−Ｍ∞／Ｍ₀）×１００から算出した値であ
る。

【００２８】但し、以上の各物性値のうちＬＣ、ＲＣは
１０ｃｍ²の円形の試料を用い、また圧縮応力比、１回
圧縮残留歪率、８万回圧縮後残留歪率は５０ｍｍ×５０
ｍｍ角形試料を用いて測定したものである。

【００２９】また、上記「腰掛け」は、最も広義の意味
における腰掛けであり、例えば鉄道車両や航空機、自動
車、或いは映画館等で使用される座席（車両と一体とな
ったもの、ベンチ様座席等を含む）や事務用等の椅子
（足のあるもの）、更には和室で使用される座椅子（足
のないもの）などを含む。

【００３０】

【実施の形態】本発明のキルティングされた繊維弾性体
の繊維集合体は、単に繊維を綿状に集合させたもの、及
び繊維相互を結着剤や熱硬化性繊維で結着した繊維構造
物の両者を含む意味で使用されている。繊維集合体を組
成する繊維としては、天然繊維や人造繊維（半合成繊維
を含む）、或いはこれらの混合物、通常の天然繊維や人
造繊維に物理的、化学的処理を加えたものなど広範な繊
維が使用できる。具体的には天然繊維としては例えば
綿、麻、羊毛などが使用でき、人造繊維としては例えば
アクリル繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ガラ
ス繊維、炭素繊維などが使用できる。

【００３１】但し、本発明は繊維弾性体に関するもので
あるので、繊維集合体を組成する繊維としては、弾性反
発力の強いものがよく、好ましくは防災性に優れたもの
がよい。このような繊維としては例えばアラミド繊維、
ポリエステル繊維、ガラス繊維、炭素繊維などが例示で
きる。また、圧縮反発性や繰り返し使用性及び防災性が
要求される場合には、繊維集合体として、ポリエステル
繊維、炭素繊維を結着剤等で結着して３次元構造体とな
したもの用いるのがよく、このうち、特に本発明者らが
開発した炭素繊維を主材とする３次元構造体（以下、炭
素繊維３次元構造体という）が好適に使用できる。この
炭素繊維３次元構造体の物性、製法については後記す
る。なお、本発明にいう繊維集合体は、１種類の繊維で
組成されたものであってもよく、２種類以上の混合物で
組成されていてもよい。また、種類の異なる３次元構造
体を重ね合わせたものであってもよい。

【００３２】本発明のキルティングされた繊維弾性体で
は、上記した繊維集合体を表生地で包む手段を採用す
る。この場合、必ずしも繊維集合体の外表面の全てを表
生地で包み込む必要はなく、キルティング効果が得られ
る程度の包み込みであればよい。但し、繊維集合体を好
適な表生地で完全に包み込んだ場合において、本発明の
作用効果がより発揮される。この包み込みに用いる表生
地としては、天然素材や合成素材からなるシートやクロ
スが使用でき、通常、金巾（綿布）様の布状物を使用す
る。また、表生地の強度、厚さ、織密度（空気透過性）
等は、キルティングされた繊維弾性体の使用用途に応じ
て適当に選定すればよいが、少なくともキルティングに
耐え、繊維集合体を組成する繊維が外部に飛び出さない
ことを一応の基準とする。

【００３３】但し、繊維集合体の圧縮特性（沈み込み速
度）を表生地で制御しようとする場合においては、繊維
集合体の圧縮速度及び復元速度を制御できる織密度（空
気透過性）を有する表生地を用いることが必須となる。
一般に繊維系の弾性体に対して加重が負荷されると、弾
性体は内部の空気を外部に排出しながら縮小し、加重が
取り除かれると、外部空気を吸引して元の状態に戻る。
ここで、繊維集合体を包む表生地によりこの空気の排出
速度を強制的に遅くすると、内部に残った空気により圧
縮反発力（圧縮空気によるもの）が生じる。よって、圧
縮縮み速度を遅くできる。他方、繊維集合体を包む表生
地により吸引速度を強制的に遅くすると、繊維集合体の
復元速度を遅くできる。

【００３４】つまり、繊維集合体を包む表生地の織密度
（空気透過性）を好適に選択することにより、キルティ
ングされた繊維弾性体に加重が加わったとき、繊維集合
体が本来的に有する圧縮反発力と圧縮空気による反発力
とを共に作用させるようにでき、加重が軽減したときの
復元速度を制御できる。よって、空気の排出及び吸引速
度を規制できる空気透過性を有する表生地を用いる構成
により、加重の変動に対しソフトに追従する圧縮反発特
性を有したキルティングされた繊維弾性体となすことが
できる。

【００３５】この構成の場合においては、繊維集合体を
比較的厚手の表生地または強度の強い表生地で完全に包
み込むのがよい。この場合、表生地の織密度（空気透過
性）が小さ過ぎると、空気排出速度が繊維弾性体の圧縮
速度を完全に律速し、繊維集合体の弾性力が全く作用し
なくなるので好ましくない。他方、表生地の空気透過性
が大き過ぎると、圧縮空気の反発力を充分に活用できな
くなる。よって、負荷される加重の変動の大きさやキル
ティングされた繊維弾性体の圧縮反発特性（追従性）を
考慮して表生地の空気透過性を決める必要がある。

【００３６】繊維集合体の包み込みに際しては、繊維集
合体の表面および／または表生地の内側に接着剤を塗布
またはスプレー等すると共に、繊維集合体を加圧しなが
ら表生地で包み込み、その後キルティングする。加圧方
法としては、手で抑える方法であってもよく、また、反
発性や低残留歪み（ヘタり）性を高めたい場合には、プ
レス機等を用い充分に圧縮した状態で包み込む。

【００３７】ところで、繊維弾性体素体をキルティング
（刺し子縫い）した場合、縫い糸により繊維集合体が表
生地に固定され一定程度区分けされている。よって、繰
り返し使用した場合であっても、繊維が偏在化すること
がないので、長期にわたって一定の圧縮反発特性が得ら
れると共に、表生地に皺が生じることがない。更に、キ
ルティングにより予備圧縮効果が高まるので、圧縮反発
力が増大する。加えて例えば適度な間隔をもって格子状
等にキルティングした場合、キルティング部位の圧縮程
度が他の部分よりも大きくなるので、繊維が格子の縫い
目に向かって一定程度縦に配向する。よって、繊維の配
向がより３次元的となり圧縮反発力がさらに向上すると
共に、ヘタりが少なくなるという効果が得られる。

【００３８】なぜなら、製造工程において、繊維集合体
の繊維の多くは重力方向に平行な方向に配向し勝ちであ
る。そして、クッション材としての用途（例えば腰掛け
等）では、通常、厚み方向（重力方向）から加重が掛か
る態様で使用されるので、圧縮反発力が弱く、ヘタリ易
いが、本発明のキルティングされた繊維弾性体では、キ
ルティングされていない従来の繊維弾性体に比較して、
厚み方向（この方向から刺し子縫いされている）に配向
した繊維が多いので、その分圧縮反発力が強く、ヘタり
難くなるという理由による。

【００３９】キルティングの形状は特に指定されるもの
ではなく、例えば格子状、菱形、螺旋状、波状などを任
意に選択できるが、上記したキルティング効果や弾性体
の使用用途等を考慮して選択するのが好ましい。また、
接着剤の種類も特に指定されるものではないので、適当
な接着剤を用いればよい。通常、難燃性のイソプレンゴ
ムを主成分とする接着剤などを使用する。接着剤の使用
量は、通常の使用用途においては繊維集合体と表生地と
を接着できる最少量とする。なぜなら、キルティングを
施すことによって繊維集合体の嵩密度の調整を行う本発
明では、繊維集合体の密度を高めるために多量の接着剤
を使用する必要がない。他方、過剰の接着剤を使用（塗
布）すると、表生地の強張りや表生地の目詰まり等が生
じるので好ましくないからである。

【００４０】次に、繊維集合体としての炭素繊維３次元
構造体について詳述する。

【００４１】炭素繊維３次元構造体は、本発明者らが新
規に開発した繊維系の弾性素材であり、このものは曲げ
弾性力に富む炭素繊維相互の接触点を結着剤で強固に結
着して、３次元的なネットワーク構造を形成させたもの
である。このネットワーク構造が醸しだす圧縮反発特性
は、人間にとって非常に心地良いものであり、また繰り
返し使用によっても特性が変化しない。よって、この炭
素繊維３次元構造体を用いて本発明にいう繊維集合体を
構成すれば、特段に好適なキルティングされた繊維弾性
体が得られ、また適度に予備圧縮してキルティングする
ことにより所望の圧縮反発特性の繊維弾性体となすこと
ができる。

【００４２】しかも、この炭素繊維３次元構造体は、軽
量であり、また不燃性の炭素繊維を主体として組成され
ているので燃え難く、火災時においても有毒ガス（塩化
水素やシアン化水素ガスなど）を発生しない。よって、
繊維集合体としてこの炭素繊維３次元構造体を用いて構
成したキルティングされた繊維弾性体は、圧縮反発特性
（クッション性）のみならず、軽量性、防災性、耐候性
にも優れ、例えば高速鉄道車両、地下鉄車両、航空機、
宇宙船などの用途で好適に使用できる。なお、炭素繊維
３次元構造体のみを用いて本発明にいう繊維集合体を構
成してもよく、又は炭素繊維３次元構造体と他の素材か
らなる３次元構造体および／または他の綿状繊維集合物
とを組み合わせて繊維集合体を構成してもよい。

【００４３】炭素繊維３次元構造体が極めて優れた圧縮
反発特性を有するのは次の理由による。すなわち、炭素
繊維３次元構造体に加重が加わった場合、負荷が３次元
的なネットワークを介して構造体全体に伝播し吸収され
る一方、個々の炭素繊維のもつ曲げ弾性力（弾性反発
力）に由来する応力が３次元的なネットワークを介して
集合され一つの反発力を生成する。よって、全体として
ソフトな圧縮反発特性が形成される。そして、炭素繊維
３次元構造体を構成する炭素繊維は極めて疲労耐久性、
耐候性に優れる素材であるので、このような圧縮反発特
性は繰り返し圧縮によっても変化しない。

【００４４】この炭素繊維３次元構造体は、嵩密度を２
０〜４０Ｋｇ／ｍ³ 、最大荷重を１００ｇｆ／ｃｍ² と
したときの圧縮硬さＬＣを０．７〜０．８、圧縮回復率
ＲＣを６５％以上、２５％圧縮時応力に対する６５％圧
縮時応力の比を１０以上、１回圧縮残留歪率を１０％以
下、８万回圧縮後残留歪率を１０％以下としたときに、
一層人間にとって好適な圧縮反発性とでき、また充分な
軽量性と優れた繰り返し使用性が確保できる。

【００４５】ところで、近年、天然繊維等に難燃処理を
施こした素材等が開発され、弾性体素材としても適用さ
れているが、これらは火災に対して充分な耐性を有さ
ず、また繰り返し使用性が劣る。他方、特開平３−１７
９４６号、特開平３−１３３４９号公報には、グラファ
イト質炭素質の打ち綿状物からなる防音断熱材が提案さ
れているが、このものはあくまで防音断熱を目的とする
ものであり、嵩密度が大きく、また圧縮反発性にも欠け
るものである。本発明では、これらの素材をも当然に使
用可能である。しかしながら、これらの素材では炭素繊
維３次元構造体におけるほどの効果は得られ難い。

【００４６】ここで、炭素繊維３次元構造体、ウレタン
フォーム、ポリエステル繊維構造体（通常のポリエステ
ル繊維に低融点のポリエステル繊維を混ぜて熱融着し繊
維相互を結着したもの）について、各種の物性値を測定
したので、この結果に基づいて炭素繊維３次元構造体の
特性を具体的に説明する。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】表１において、炭素繊維３次元構造体Ａ、
Ｂの圧縮硬さＬＣ（それぞれ０．７６、０．７０）は発
泡ウレタン（＞１）に比べ顕著に小さく、また６５％／
２５％圧縮応力比（それぞれ１３．６、１０．７）は、
発泡ウレタン（２．５）に比べ顕著に大きい。このこと
から、炭素繊維３次元構造体が柔軟でかつ安定した圧縮
反発力を有するものであることが判る。また、炭素繊維
３次元構造体とポリエステル繊維構造体との比較から、
炭素繊維３次元構造体Ａ、Ｂはポリエステル繊維構造体
より小さい嵩密度、圧縮硬さＬＣで、同等の圧縮回復率
ＲＣが実現できると共に、より優れた６５％／２５％圧
縮応力比（１３．６及び１０．７に対し後者は８．４）
が実現できることが判る。

【００５０】更に、炭素繊維３次元構造体Ａ、Ｂの１回
圧縮残留歪率がそれぞれ１．７、２．８、及び８万回圧
縮後残留歪率がそれぞれ１．３、３．５であるのに対
し、発泡ウレタンはそれぞれ２．６（１回圧縮残留歪
率）、２．０（８万回圧縮後残留歪率）であり、ポリエ
ステル３次元構造体はそれぞれ１５（１回圧縮残留歪
率）、９（８万回圧縮後残留歪率）であり、このことか
ら炭素繊維３次元構造体の繰り返し使用性が顕著に優れ
ていることが判る。

【００５１】図１、図２に炭素繊維３次元構造体と、ウ
レタンフォームおよびポリエステル繊維構造体のヒステ
リシス特性の比較をそれぞれ示す。図中、右上がりの矢
印は圧縮荷重を徐々に増加させた場合を示し、左下がり
の矢印は圧縮荷重を徐々に減少させた場合を示す。な
お、測定は、加圧面積１０ｃｍ² 、最大荷重１００ｇｆ
／ｃｍ² の条件で行い、図１にはそれぞれ３回の測定結
果が示してある。

【００５２】図１、２において、炭素繊維３次元網目構
造体は、ウレタンフォームやポリエステル繊維構造体に
比較し、圧縮荷重−圧縮変形量曲線がなだらかである。
このことは、変化する荷重に対する沈み込み（圧縮）や
反発応力が連続的かつよりソフトであることを意味す
る。これに対し、ポリエステル繊維構造体は、炭素繊維
３次元網目構造体よりも曲線の立ち上がりが大きく、他
方、ウレタンフォームは、直線的かつ急激なものとなっ
ており、圧縮初期及び圧縮終期（負荷が小さいとき）に
強い圧縮抵抗を持ち圧縮変形量が極めて小さいが、荷重
がある程度大きくなったときに不連続的に変形量が大き
くなる。このことから、ウレタンフォームの反発性は安
定性に欠け、このウレタンフォームに比べポリエステル
繊維構造体や炭素繊維３次元構造体は、ソフトで安定感
のある圧縮反発特性を有し、特に炭素繊維３次元構造体
が好適な圧縮反発特性を有することが判る。

【００５３】以上に加え、表１の下欄に示す１０万回振
動耐久性試験において、炭素繊維３次元構造体Ａ、Ｂは
異常なしであり、炭素繊維３次元構造体が優れた繰り返
し使用性を具備するものであることが判る。また、燃焼
試験において、炭素繊維３次元構造体Ａ、Ｂは不燃性に
分類され、強制加熱下における発生ガスの分析結果にお
いて、シアンガス等の有毒ガスを発生しないものである
ことが確認された。更に、防炎試験において、残炎、残
じんがなく、更にアメリカ連邦航空機協会基準に基づく
難燃性基準試験において燃焼長０インチ、燃焼時間０
秒、溶融滴下物なしの結果が得られた。

【００５４】なお、１０万回振動耐久性試験はＪＩＳ
Ｅ７１０４（鉄道車両旅客用腰掛け）に基づき、燃焼試
験は鉄道車両用材料燃焼試験法（運輸省規格６５−５９
９）、防炎性は日本防炎協会の防炎性能試験基準（クレ
ビスたばこ法）に基づいて行った。

【００５５】以上から明らかなように、炭素繊維３次元
構造体は、人間にとって快適な座り心地（ソフトで安定
感のある反発力）を与えると共に、繰り返し使用性にも
優れ、しかも主素材が炭素繊維であるので、耐熱性・防
災性、耐候性等にも優れる。したがって、このような炭
素繊維３次元構造体を繊維集合体とし、表生地として耐
炎性の素材（例えば耐熱アラミド繊維からなる表生地）
を使用することにより、快適な座り心地と高度な防災性
の要求される用途、例えば高速旅客鉄道や航空機、或い
は地下鉄車両などの用途における腰掛け等の用途におい
て使用できるキルティングされた繊維弾性体を得ること
ができる。

【００５６】なお、このような用途で使用する腰掛けの
骨格を形成する部材には、耐熱性・防災性の面から鉄、
アルミニウム、ジュラルミン、ガラス繊維などの不燃性
材料を用いるのがよい。

【００５７】次に、上記炭素繊維３次元構造体の各組成
分並びに製造方法について説明する。

【００５８】炭素繊維３次元構造体の組成炭素繊維３次元構造体を組成する卷縮繊維は、炭素繊維
からなるものであってもよく、炭素繊維以外の繊維から
なるものであってもよい。但し、好ましくは炭素繊維か
らなる卷縮繊維と他の繊維の併用がよく、より好ましく
は炭素繊維のみからなる卷縮繊維とするのがよい。炭素
繊維以外の繊維は炭素繊維に比較し耐熱性が劣り、また
化学的安定性などが劣る場合があるからである。また、
繊維全体に対する卷縮繊維の量は、５０重量％以上であ
れば充分に３次元的網目構造を形成できるが、嵩密度を
変えることなく、より圧縮反発力の大きい構造体とする
のには卷縮繊維の量を多くするのがよく、卷縮繊維量が
５０重量％未満であると良好な３次元的網目構造が形成
できないので、圧縮反発性が不足する。

【００５９】更に、卷縮繊維の繊維長は、０．１〜１０
ｃｍにするのがよい。卷縮繊維の繊維長が０．１ｃｍ未
満であるとネットワークの足が短すぎるために、嵩密度
が過小になり良好な圧縮反発性が得られない。その一
方、繊維長が１０ｃｍを越えると足が長すぎるために、
繊維相互の接触点が少なくなり、良好な圧縮反発性を与
える３次元的網目構造が形成できなくなる。なお、卷縮
繊維の卷縮率や、卷縮数は特に限定されないが、平均卷
縮率が１０％以上、平均卷縮数が１回／ｃｍ以上が好ま
しい。

【００６０】繊維全体に対する炭素繊維の量は、少なく
とも５０重量％以上とすればよい。５０重量％以上であ
れば、炭素繊維の曲げ弾性特性が３次元構造体の圧縮特
性を概ね支配し、また耐熱性や化学的安定性等の炭素繊
維のもつ好適な特性が支配的になるからである。但し、
炭素繊維の占める割合が多いほど、炭素繊維のもつ好適
な特性を兼ね備えた３次元構造体とでき、圧縮反発力を
強くすることができる。

【００６１】炭素繊維３次元構造体には、各種の炭素繊
維が使用でき、その種類は限定されない。例えばポリア
クリロニトリル、フェノール樹脂、レーヨンなどの高分
子、石油ピッチ、石炭ピッチなどのピッチを原料とし、
炭化または黒鉛化された炭素繊維が使用可能であり、こ
のうち汎用のピッチ系炭素繊維を使用するのが、強制加
熱下での発生ガスの毒性や加工性、コストなどの点で好
ましい。

【００６２】結着剤としては、熱硬化性樹脂や熱融着性
繊維が使用でき、熱硬化性樹脂を単独で使用してもよ
く、また両者を併用してもよい。具体的には結着剤中の
熱硬化性樹脂繊維の割合を５０重量％以上とし、この結
着剤を繊維全体に対して２〜２０重量％添加するのが好
ましい。そして、より強固なネットワークを形成させる
ために、好ましくは熱硬化性樹脂を繊維全体に対し５〜
１５％使用するのがよい。なお、熱硬化性樹脂の繊維全
体に対する割合を、５重量％未満とすると結着されない
繊維接触点が多くなり、圧縮反発力の弱い粗なネットワ
ークとできるので、炭素繊維３次元構造体に付与すべき
物性に応じてこの範囲を選択することもできる。

【００６３】炭素繊維３次元構造体で使用できる熱硬化
性樹脂としては、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹
脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱
硬化性アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹
脂などが使用できる。このうち好ましくは耐熱性、難燃
性の点からフェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリ
ウレタン樹脂を使用するのがよく、より好ましくは、強
制加熱下での発生ガスの毒性が少ないことからフェノー
ル樹脂を用いるのがよい。

【００６４】また、熱融着性繊維としては、ポリエステ
ル繊維、ナイロン繊維などが使用でき、好ましくはコス
トの面から、ポリエステル繊維を使用するのがよい。

【００６５】更に、結着剤としての上記熱融着性繊維
は、通常、炭素繊維等の他の繊維と共に繊維集合体に配
合されるが、配合に際しては他の繊維と充分に均一に混
ざり合うようにするのがよい。他の繊維との接触点（絡
み合い）が多いほど、加熱融着により良好な繊維３次元
ネットワークが形成できるからである。

【００６６】他方、上記熱硬化性樹脂は、水やアルコー
ル等の溶剤に溶解した状態で繊維集合体に噴霧する方法
で添加するのがよい。溶液状態で噴霧する方法である
と、熱硬化性樹脂が綿状繊維シート全体に均一に行き渡
ると共に、行き渡った熱硬化性樹脂溶液が表面張力の作
用により繊維相互の接触点付近に集まり、繊維相互の接
触点が効率的かつ強固に結着されやすい。よって、強固
な３次元網目構造を形成できる。このような炭素繊維の
３次元構造体では、前記したごとく、外部から圧力が加
わった場合、その圧力は３次元的なネットワークを介し
て構造体全体に伝播し吸収される一方、個々の炭素繊維
のもつ曲げ弾性力（弾性反発力）は３次元的なネットワ
ークを介して集合され、全体として一つの圧縮反発力を
生じる。したがって、炭素繊維の単なる集合体では決し
て得ることのできない、人間にとって快適な圧縮反発特
性をもち、繰り返し使用性に優れた炭素繊維３次元構造
体とできる。

【００６７】製造方法炭素繊維３次元構造体は、下記方法で作製することがで
きる。即ち、繊維全体に対し５０重量％以上の炭素繊維
を含み、繊維全体の５０〜１００重量％が卷縮繊維で組
成された繊維集合体として綿状繊維シートの両面に熱硬
化性樹脂溶液を噴霧しつつ、シートを長手方向に折り畳
み重ね合わせた後に、熱硬化性樹脂を加熱硬化させるこ
とにより、繊維相互の接触点が結着され炭素繊維の３次
元網目構造が形成される。なお、前記繊維集合体には、
熱融着性繊維を配合するのもよく、熱融着性繊維を配合
した場合には、繊維集合体の積層物を熱融着性繊維の融
点以上に加熱することにより、熱融着性繊維とこれに絡
み合った炭素繊維等とを結着でき、熱硬化性樹脂と熱融
着性繊維とを併用した場合には、一層密な３次元的ネッ
トワークが形成できる。

【００６８】上記において、繊維集合体としての綿状繊
維シートは、卷縮された炭素質繊維などで組成された繊
維を開繊機などの開繊手段により開繊し、カード機など
のカーディング手段によりシート状ウェブを形成するこ
とにより作製できる。このシート状ウェブの繊維の方向
性は特に制限されるものではなく、例えば前記カード機
に代え、繊維を空気流で飛ばし回転する有孔円筒上に堆
積させる方法により調製したウェブは、繊維の方向性が
ないランダムなものとなるが、このようなランダムウェ
ブであってもよい。

【００６９】綿状繊維シートの折り畳み回数（積層数）
は、構造体の使用用途を考慮し２層以上において適当に
選択すればよい。例えば、構造体の嵩密度を大きくし、
圧縮反発性、保温性などを高めようとする場合には、積
層数を多くするのがよい。また、繊維集合体としての綿
状繊維シートの厚みは、特に限定されるものではなく、
所望の物性値を持つ３次元構造体を得るのに都合のよい
厚みを製造作業性を勘案して適当に設定すればよい。

【００７０】なお、シート厚みは、一般にはシートの折
り畳み回数や成形後の構成体の厚みや製造作業性などを
考慮して決められるが、嵩密度が大きく、圧縮反発力に
優れた構造体を得ようとする場合には、薄いシートを用
いて折り畳み回数を多くするのがよい。折り畳み回数を
多くするほど、熱硬化性樹脂液を繊維全体に均一に行き
渡らせ易いので、繊維接触点の結着が堅固且つムラなく
行えるからである。

【００７１】但し、繊維相互間の接触点が全て強固に結
着された構造体が好ましいとは必ずしもいえない。なぜ
なら、構造体の使用用途によって、要求される圧縮弾性
特性等が異なり、使用用途によっては非結着接触点の存
在する構造体が好ましい場合があるからである。即ち、
結着剤の量を少なくし、または結着剤の噴霧にムラを生
じしめるなどにより、非結着接触点を多くすることが可
能であるが、このような構造体では、外部から負荷が掛
かったとき、先ず非結着接触点部分の繊維が滑動する結
果、負荷の一部が吸収されるので初期の圧縮反発特性が
柔らかな炭素繊維３次元構造体となる。このような圧縮
弾性特性が望まれる用途も存在する。なお、非結着接触
点が多すぎると、使用時に繊維が移動し易く、繊維の偏
在化が生じるので、繰り返し使用性が悪い。よって、結
着接触点と非結着接触点のバランスを図るのが好まし
い。

【００７２】前記繊維集合体は、卷縮された炭素質繊維
単独で構成してもよいが、他の繊維（卷縮された非炭素
質繊維、非卷縮の炭素質繊維又は非卷縮の非炭素質繊
維）と組み合わせて構成することもできる。他の繊維と
しては、不燃性又難燃性の種々の繊維、例えば無機繊維
（ガラス繊維；アルミニウムシリケート質繊維、アルミ
ナ質繊維、炭化ケイ素繊維などのセラミック繊維；アス
ベスト、ロックウールなどの鉱物系繊維；ステンレスな
どの金属繊維；前記炭素繊維と同様な材料を原料とした
非卷縮炭素質繊維など）、有機繊維（ビスコースレーヨ
ン、キュプラなどのレーヨン繊維、アセテート繊維、熱
硬化性樹脂の繊維（ノボロイド繊維などのフェノール樹
脂繊維）、ナイロン繊維、難燃性ポリエステル繊維、芳
香族ポリアミド繊維（アラミド繊維など）などの高分子
繊維など）が挙げられる。これらの繊維は２種以上を併
用して構成することもできる。

【００７３】図３〜図６に基づいて本発明で使用する炭
素繊維３次元構造体の製造方法を更に具体的に説明す
る。

【００７４】図５、６は、炭素繊維３次元構造体を作製
するための製造装置の例であり、このうち図５は繊維シ
ートの折り畳み機構を説明するための概略斜視図（側面
図）であり、図６は結合剤の噴霧機構を説明するための
概略斜視図（正面図）である。カード機などのカーディ
ング手段により紡出された繊維シート１がコンベア２及
び一対のベルト３により連続的に搬送され、ベルト３ａ
の上部から垂直型クロスラッパー４内に導入される。ク
ロスラッパー４では、一対のベルト３により挟持されな
がら繊維シート１が上部から下方へ搬送される。また、
繊維シート１の厚み方向に揺動可能なスイング機構によ
り前記繊維シートは横方向に揺動しながら、クロスラッ
パー４の下部から、昇降可能な載置台又は前進可能なコ
ンベア６上に供給される。繊維シート１は、コンベア６
上で複数層に折り畳まれ、積層体７が形成される。

【００７５】スイング機構は、前記繊維シート１の厚み
方向に伸びて配設されたレール５ａと、このレール上を
左右に走行するローラ５ｂを備えている。なお、ローラ
５ｂの走行に伴って、上部のベルト３ａとレール５ａと
の間の距離が変動し、繊維シート１に外力が作用する恐
れがある。したがって、上記装置では、ローラ５ｂの走
行に伴って上部のベルト３ａの傾斜角度を変化させるこ
とにより、前記距離を一定に保ち、繊維シート１に外力
が作用するのを抑制している。

【００７６】前記スイング機構の下部には、繊維シート
１の両側においてそれぞれ繊維シート１の横方向に往復
動可能な噴霧機構が取り付けてあり、繊維シート１に結
合剤を噴霧しながら、シートを長手方向と直交する方向
に折り畳むことができるようになっている。

【００７７】図５、６に示されるように、噴霧機構は、
スイング機構の下部のうち、繊維シート１の幅よりも外
方側の両側部に取り付けられていた保持板１１と、この
保持板１１間に略平行に取り付けられた一対のレール１
２と、各レール１２に沿って移動可能な滑車１３と、こ
れらの滑車１３が取り付けられた取付け板１４と、この
取付け板１４に取付けられた中空アーム１５ａと、この
アーム１５ａの先端部に取り付けられたノズル１５とを
備えている。なお、前記アーム１５ａからの滑車１３の
脱落を防止するとともに、取付け板１４を円滑に移動さ
せるため、各レール１２にはそれぞれ２つの滑車１３が
配置されているとともに、各滑車１３にはレール１２の
幅に対応して形成された環状凹部が形成されている。ま
た、前記アーム１５ａには、熱硬化性樹脂などの結着剤
の溶液を供給するための、伸縮自在なチューブまたはホ
ース１６が接続されている。前記アーム１５ａの先端部
は折曲または湾曲し、ノズル１５は、繊維シート１の面
の方向に向いている。また、ノズル１５は、回動可能な
ヒンジ機構により、噴射角度が可変できるようになって
いる。

【００７８】保持板１１のプレート１７の両側部には一
対の歯車１８が回転可能に取り付けられているととも
に、これらの歯車１８間にはチェーン１９が掛渡されて
いる。一方の歯車１８は、プーリ間に掛渡されたベルト
を介して、モータにより回転駆動されるようになってい
る。

【００７９】そして、前記ノズル１５を往復運動させる
ため、取付け板１４はチェーン１９に連結されており、
プレート１７又は保持板１１のうち前記繊維シート１の
幅に対応する部位には、前記滑車１３の移動を規制する
とともに、滑車の到達を検出するためのストッパが取り
付けてある。ストッパによる検出信号は、前記モータの
回転方向を反転させるための反転信号として利用され
る。

【００８０】上述のように動作する機構を備えた装置に
より、炭素繊維の積層体が生産性よく製造される。この
装置で製造された積層体（長手方向と直交する方向に折
り畳み結着したもの）を、図３に示す。この積層体の端
部を切断し、炭素繊維３次元構造体が作製される。図４
に、炭素繊維３次元構造体の繊維配向状態を模式的に示
した。上記装置で製造した炭素繊維３次元構造体は、炭
素繊維相互が接触点で互いに結着され３次元網目構造が
堅固に形成されたものとなる。

【００８１】ところで、上記装置を用いた製造方法にお
いては、卷縮繊維の種類や卷縮率、卷縮数を変化させ、
また綿状シートの組成や、積層体の厚み（積層枚数）、
結着剤の添加量などを調整し、或いは積層体を押圧しな
がら加熱結着するなどの手法により、嵩密度が２０〜４
０Ｋｇ／ｍ³ 、最大荷重を１００ｇｆ／ｃｍ² としたと
きの圧縮硬さＬＣが０．７〜０．８、圧縮回復率ＲＣが
６５％以上、２５％圧縮時応力に対する６５％圧縮時応
力の比が１０以上、１回圧縮残留歪率が１０％以下、８
万回圧縮後残留歪率が１０％以下の特性を有した炭素繊
維３次元構造体を得ることができる。つまり、製造条件
を適正に可変・調整することにより、本発明で規定する
範囲内の所望の物性値を有する炭素繊維３次元構造体を
製造できる。

【００８２】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明する。（実施例１）先ず、縦４５０ｍｍ×横４５０ｍｍ×厚み
１５ｍｍのポリエステル繊維からなる綿状の繊維集合体
（嵩密度が約４６Ｋｇ／ｍ³）の表面全体に難燃性のイ
ソプレンゴムを主成分とする接着剤（ノガワケミカル社
製；ダイヤボンド）を４重量％塗布した後、２枚の金巾
（表生地）で図７の如く包み込んだ。次に、手で圧縮し
ながらミシン糸を用いて厚み方向から３５ｍｍ×３５ｍ
ｍの間隔で格子状に刺し子縫い（キルティング）を施し
た。これにより縦４５０ｍｍ×横４５０ｍｍ×厚み約１
０ｍｍの本発明にかかるキルティングされた繊維弾性体
Ｉ（１０１）を作製した。

【００８３】このキルティングされた繊維弾性体Ｉの嵩
密度は約８０Ｋｇ／ｍ³（全重量／全体積）であった。
また、手のひらで抑える方法で圧縮反発性を調べたとこ
ろ、前記繊維集合体に比較し格段に圧縮反発性が良かっ
た。

【００８４】（実施例２）前記実施例１で作製したキル
ティングされた繊維弾性体Ｉをバネ覆い部材とし、図８
（断面模式図）に示すようなバネ付き腰掛けを作製し
た。このバネ付き腰掛けは、鉄或いは木等からなる底板
１１０に、適当数のコイルバネ１０６（腰掛けたときバ
ランスが崩れない程度の数）を配置し、このコイルバネ
１０６の先端側を上記キルティングされた繊維弾性体Ｉ
からなるバネ覆い部材１０１で覆い、更にその上に詰め
物（例えば、ウレタンフォームやポリエステル等のクッ
ション材）を配置して構成した。なお、図８中、１１１
は公知の素材を用いて作製した背もたれである。

【００８５】このバネ付き腰掛けの全重量は２８．０Ｋ
ｇであった。また、実際に腰掛けて座り心地を確かめた
ところ、コイルバネに起因する違和感（バネの存在感）
のない座り心地が確認された。

【００８６】（実施例３）実施例３では、炭素繊維３次
元構造体を作製し、これを繊維集合体として用いて本発
明にかかるキルティングされた繊維弾性体IIを作製し
た。

【００８７】炭素繊維３次元構造体の作製渦流法により紡糸された嵩高の卷縮されたピッチ系汎用
炭素繊維（（株）ドナック製、ドナカーボ、平均繊維径
１３μｍ、平均繊維長７５ｍｍ）を開繊機およびメタリ
ックカード機（池上機械（株）製、６０−ＭＤＫ）に順
次供給し、平均７ｍｍ厚の綿状繊維シートを得た。この
繊維シートの嵩密度は５．７Ｋｇ／ｍ³であった。噴霧
形成機（（株）岩本製作所製、垂直型クロスラッパー）
を用い、この繊維シートの両側に少量のフェノール樹脂
液を均一に噴霧しながら、繊維シートを幅１．２ｍで折
り畳み、３０層の積層体を形成した。なお、前記フェノ
ール樹脂液としては、水溶性のフェノール樹脂（住友デ
ュレズ（株）製、スミライトレジン）４０重量部を水６
０重量部に薄めて用いた。

【００８８】次いで、前記積層体を熱風循環式硬化炉に
入れ、厚調整板の間隔を４０ｍｍ、加熱温度を２３０℃
として約３０分間加熱硬化した後、裁断し厚さ４０ｍ
ｍ、幅１．０ｍ、長さ２．１ｍの炭素繊維３次元構造体
を作製した。この炭素繊維３次元構造体には、綿状繊維
シート重量に対して１７重量％のフェノール樹脂が含有
されている。

【００８９】上記炭素繊維３次元構造体の諸物性を測定
したところ、嵩密度が３０Ｋｇ／ｍ³ 、最大荷重を１０
０ｇｆ／ｃｍ² としたときの圧縮硬さＬＣが０．７６、
圧縮回復率ＲＣが６７％、２５％圧縮時応力に対する６
５％圧縮時応力の比が１３．６、１回圧縮残留歪率が
１．７％、８万回圧縮後残留歪率が１．３％であった。
なお、この炭素繊維３次元構造体は、前記表１、２及び
図１に記載した炭素繊維３次元構造体Ａと同一である。

【００９０】繊維弾性体の作製上記炭素繊維３次元構造体を縦４５０ｍｍ×横４５０ｍ
ｍの大きさに裁断し、これを２枚重ねたものを繊維集合
体として用いた。他方、縦５００ｍｍ×横５００ｍｍの
２枚の金巾を表生地として用意し、この表生地の表面に
実施例１で用いたものと同じ難燃性の接着剤を７０ｇ／
ｍ²の割合で均一にスプレーした。次に、接着剤の塗布
した面を内側にして、この表生地で前記繊維集合体全体
を包み込み、その後、ミシン糸を用いて渦巻き状に刺し
子縫いし、縦４５０ｍｍ×横４５０ｍｍ×厚み各４０ｍ
ｍの図９の２０１に示す形状の本発明にかかるキルティ
ングされた繊維弾性体IIを作製した。

【００９１】このキルティングされた繊維弾性体IIの嵩
密度は約７０Ｋｇ／ｍ³（全重量／全体積）であった。
また、このキルティングされた繊維弾性体IIの諸物性を
測定したところ、最大荷重を１００ｇｆ／ｃｍ² とした
ときの圧縮硬さＬＣが０．８４、圧縮回復率ＲＣが６７
％、２５％圧縮時応力に対する６５％圧縮時応力の比が
１９．４、１回圧縮残留歪率が１．３、８万回圧縮後残
留歪率が０．９％であった。

【００９２】（実施例４）上記実施例３で作製したキル
ティングされた繊維弾性体IIをクッション部材として用
いて図９（断面模式図）に示す腰掛けを作製した。図９
中、２０１は実施例３で作製したキルティングされた繊
維弾性体IIからなるクッション部材である。２０２はク
ッション部材２０１の上に配置したポリエステル製の詰
め物（厚み約１０ｍｍ）であり、２０３はクッション材
２０１と詰め物２０２を包み腰掛け本体に固定するため
の難燃性繊維からなる下張り布（例えば厚手のポリクラ
ール繊維布）である。２０４は下張り布２０３の上を覆
う上張り布（例えば難燃性のウールモケット）である。
２０５は不燃性材料（例えばアルミニウム、ジュラルミ
ンなど）からなる底板である。下張り布２０３および上
張り布２０４は、クッション部材２０１及び詰め物２０
２を包んだ状態で底板２０５の下側端部にビス止めする
方法により固定されている。

【００９３】他方、背もたれ側は、前記キルティングさ
れた繊維弾性体IIの素材（繊維集合体）として用いた炭
素繊維３次元構造体を所定形状に裁断したものをそのま
ま用いたクッション材２０６を、下張り布２０３と上張
り布２０４で覆って、背もたれ支持体２０７にリベット
等で固定した構造になっている。

【００９４】上記で作製した腰掛けの全重量は１２．４
Ｋｇであった。この腰掛けに実際に腰掛けて座り心地を
確認したところ、バネのきしみが感じられないソフトで
安定感のある快適な座り心地が確認された。また、１か
月間の使用によっても、快適な座り心地感に変化がなか
った。更に、煙草の火を落とす方法により燃焼性を調べ
たところ、上張り布２０４及び下張り布２０４に穴が開
き、詰め物２０２の上側に若干の黒こげができたもの
の、クッション部材２０１に火が移り、燃え拡がること
がないことが確認された。これらのことから、この腰掛
けは、軽量性、快適性、及び防災性の要求される高速鉄
道車両や地下鉄車両、或いは航空機等用の座席として好
適に使用できる。

【００９５】（実施例５）表生地として極細ポリエステ
ル織布を用いたこと以外は、実施例３と全く同様にした
本発明にかかるキルティングされた繊維弾性体IIIを作
製した。このキルティングされた繊維弾性体III の嵩密
度は、約７５Ｋｇ／ｍ³（全重量／全体積）であった。
また、手のひらで押さえる方法で圧縮速度及びその復元
速度を調べたところ、実施例３に比較して格段に遅かっ
た。

【００９６】（実施例６）前記実施例５で作製した繊維
弾性体III をクッション材として用いたこと以外は、前
記実施例４と同様にして実施例６にかかる本発明腰掛け
を作製した。この腰掛けの全重量は、実施例５の場合と
殆ど差がなかった。実際に腰掛けて座り心地を確認した
ところ、腰掛け時に若干固めの感触が臀部に伝わった
が、身体を揺すって加重に変動を与えてもホールド感の
ある極めて安定した座り心地が得られた。よって、この
腰掛けは、振動の激しい超高速鉄道車両やスポーツ走行
用自動車などのシートとして好適に使用できる。

【００９７】（その他の事項）実施例４において、クッ
ション部材を支持体に固定する方法としては、下張り布
で包み込み、この下張り布を接着剤やビス等で固定する
方法や、クッション部材の底面に接着剤を塗布して支持
体に結着する方法、更にはクッション部材をビス、ボル
トナット、リベット等で支持体に固定する方法等が例示
できるが、どのような方法で固定してもよい。また、本
発明のキルティングされた繊維弾性体と他のクッション
材を組み合わせて使用することもできる。

【００９８】更に、表生地の一部ないし全部に抗菌防臭
素材や遠赤外線輻射素材、難燃性の素材を組み合わせて
使用することにより、それらの機能性を複合して用いる
こともできる。

【００９９】

【発明の効果】繊維集合体を表生地で包みキルティング
してなる本発明によると、繊維集合体自体が有する圧縮
反発特性をコストを掛けることなく簡便に向上させるこ
とができると共に、繊維の偏在化に起因する圧縮反発特
性( 座り心地等）の劣化が防止できる。特にこのような
本発明を炭素繊維３次元構造体を用いて構成すれば、嵩
密度が小さく軽量であるにもかかわらず圧縮反発特性に
優れ、かつ耐熱性・防災性、耐候性にも優れたクッショ
ン材と成すことができる。

【０１００】このような本発明のキルティングされた繊
維弾性体は、圧縮反発性をも備えたバネ覆い部材として
利用でき、これをバネ覆い部材としたバネ付き腰掛けで
あると、バネとバネ覆い部材の間の網状バネが省略で
き、簡単な構造でもってバネの違和感のない座り心地の
よい腰掛けが得られる。更に、炭素繊維３次元構造体を
用いた本発明のキルティングされた繊維弾性体で腰掛け
を構成すれば、従来の腰掛けに比べ格段に軽量でバネの
きしみが感じられない座り心地性および繰り返し使用
性、防災性に優れた腰掛けとなすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】炭素繊維３次元構造体Ａ及びウレタンフォーム
における負荷荷重と圧縮変形量との関係を示すグラフで
ある。

【図２】炭素繊維３次元構造体Ｂ及ポリエステル繊維か
らなる３次元構造体における負荷荷重と圧縮変形量との
関係を示すグラフである。

【図３】本発明製造方法で作製された炭素繊維積層体の
概略斜視図である。

【図４】炭素繊維３次元構造体の繊維配列状態を模式的
に示す説明図である。

【図５】折り畳み機構を説明するための装置概略図（側
面図）である。

【図６】噴霧機構を説明するための装置概略図（正面
図）である。

【図７】実施例１にかかるキルティングされた繊維弾性
体を模式的に示す図である。

【図８】実施例２にかかるバネ付き腰掛けの断面模式図
である。

【図９】実施例４及び６にかかる腰掛けの断面模式図で
ある。

【符号の説明】

１０１キルティングされた繊維弾性体I １０２繊維集合体１０３表生地１０４接着剤１０５キルティング箇所１０６コイルバネ１０７詰め物１０８下張り布１０９上張り布１１０底板１１１背もたれ２０１キルティングされた繊維弾性体II（又はII
I) ２０２詰め物２０３下張り布２０４上張り布２０５底板２０６クッション材２０７背もたれ支持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森田宏明大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者瀧本哲雄大阪府大阪市中央区備後町３丁目６番14号大阪ガスケミカル株式会社内 (72)発明者水島洋大阪府大阪市東淀川区東中島２−５−28 株式会社アヴァンティ内 (72)発明者大澤明敏大阪府東大阪市三島298番地の１株式会社日本テクノシート内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維集合体と、繊維集合体を包む表生地
と、繊維集合体の外面と表生地の内側を接着する接着剤
とを有し構成された弾性体素体をキルティングしてなる
キルティングされた繊維弾性体。
【請求項２】前記表生地は、加重圧力によって繊維集
合体内の空気が圧縮されて繊維弾性体外に排出されると
きの空気排出速度を規制でき、かつ前記加重圧力が軽減
し繊維集合体の復元力によって内部空気圧が陰圧となっ
たときにおける外部空気の吸引速度を規制できるもので
あることを特徴とする請求項１記載のキルティングされ
た繊維弾性体。
【請求項３】前記繊維集合体が、難燃性乃至不燃性の
繊維で構成されていることを特徴とする、請求項１また
は２記載のキルティングされた繊維弾性体。
【請求項４】前記繊維集合体は、少なくとも炭素繊維
３次元構造体を有するものであり、該炭素繊維３次元構
造体は、繊維全体に対し５０重量％以上の炭素繊維を含
み、かつ繊維全体の５０〜１００重量％が卷縮繊維で組
成され、更に繊維相互の接触点が熱硬化性樹脂で結着さ
れたものであることを特徴とする、請求項１または２記
載のキルティングされた繊維弾性体。
【請求項５】前記炭素繊維３次元構造体は、嵩密度が
２０〜４０Ｋｇ／ｍ³ 、最大荷重を１００ｇｆ／ｃｍ²
としたときの圧縮硬さＬＣが０．７〜０．８、圧縮回復
率ＲＣが６５％以上、２５％圧縮時応力に対する６５％
圧縮時応力の比が１０以上、１回圧縮残留歪率が１０％
以下、８万回圧縮後残留歪率が１０％以下のものである
ことを特徴とする、請求項４記載のキルティングされた
繊維弾性体。
【請求項６】前記炭素繊維３次元構造体は、全繊維重
量に対し熱硬化性樹脂が２〜２０重量％含有されたもの
であることを特徴とする、請求項４または５記載のキル
ティングされた繊維弾性体。
【請求項７】前記炭素繊維３次元構造体は、繊維長が
０．１〜１０ｃｍである卷縮繊維を用いてなるものであ
ることを特徴とする、請求項４、５または６記載のキル
ティングされた繊維弾性体。
【請求項８】前記炭素繊維３次元構造体は、炭素繊維
からなる卷縮繊維を用いてなるものであることを特徴と
する、請求項４、５、６または７記載のキルティングさ
れた繊維弾性体。
【請求項９】前記炭素繊維３次元構造体は、炭素繊維
としてピッチ系炭素繊維を用いてなるものであることを
特徴とする、請求項４、５、６、７または８記載のキル
ティングされた繊維弾性体。
【請求項１０】請求項１、２、３、４、５、６、７、
８又は９記載のキルティングされた繊維弾性体が、クッ
ション部材として座部に配置されてなる腰掛け。
【請求項１１】バネが座部の主クッション部材または
補助クッション部材として用いられてなるバネ付き腰掛
けにおいて、請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載のキ
ルティングされた繊維弾性体が、座部に腰掛けたとき臀
部に感じるバネの存在感を隠すためのバネ覆い部材とし
て、前記バネの上方に配置されたことを特徴とするバネ
付き腰掛け。