(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を主成分とする弾性を有する三次元網状構造体と、
少なくともレギュラー繊維とメルト繊維とから構成され、前記三次元網状構造体を包囲するように積層された弾性を有する綿状体と、
を備えたクッション材であって、
前記熱可塑性樹脂は、１５０℃以上の融点を有し、
前記レギュラー繊維は前記熱可塑性樹脂の融点より高い融点を有するとともに、前記メルト繊維は前記熱可塑性樹脂の融点より低い融点を有し、
前記三次元網状構造体は、３０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を有するクッション材。
【請求項２】
前記三次元網状構造体は、リン系難燃剤を含まずに構成されている請求項１に記載のクッション材。
【請求項３】
前記三次元網状構造体は天地面及び側面を備え、前記側面に積層される綿状体は前記天地面に積層される綿状体よりも大きい硬度を有する請求項１又は２に記載のクッション材。
【請求項４】
前記綿状体の表面が布帛又は不織布で被覆されている請求項１〜３の何れか一項に記載のクッション材。
【請求項５】
熱可塑性樹脂を主成分とする弾性を有する三次元網状構造体と、
少なくともレギュラー繊維とメルト繊維とから構成され、前記三次元網状構造体を包囲するように積層された綿状体と、
を備えたクッション材であって、
前記熱可塑性樹脂は、１５０℃以上の融点を有し、
前記レギュラー繊維は前記熱可塑性樹脂の融点より高い融点を有するとともに、前記メルト繊維は前記熱可塑性樹脂の融点より低い融点を有し、
前記三次元網状構造体は、３０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を有するとともに、天地面及び側面を備え、前記側面に積層される綿状体は前記天地面に積層される綿状体よりも大きい硬度を有するクッション材。
【請求項６】
熱可塑性樹脂を主成分とする弾性を有する三次元網状構造体と、
少なくともレギュラー繊維とメルト繊維とから構成され、前記三次元網状構造体を包囲するように積層された弾性を有する綿状体と、
を備えたクッション材の製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂は、１５０℃以上の融点を有し、
前記レギュラー繊維は前記熱可塑性樹脂の融点より高い融点を有するとともに、前記メルト繊維は前記熱可塑性樹脂の融点より低い融点を有し、
前記三次元網状構造体は、３０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を有し、
成形型に前記三次元網状構造体及び綿状体を導入する型入工程と、
前記成形型を密封状態で加熱する加熱工程と、
前記成形型から成形品を取り出す型出工程と、
を包含し、
前記加熱工程は、前記成形型を外部から加熱する熱伝導方式により実行されるクッション材の製造方法。
【請求項７】
前記加熱工程は、１１０〜１６０℃の加熱温度で実行される請求項６に記載のクッション材の製造方法。
【請求項８】
前記加熱工程は、１０〜３０分の加熱時間で実行される請求項６又は７に記載のクッション材の製造方法。
【請求項９】
前記型入工程において、前記成形型に導入される前記三次元網状構造体及び前記綿状体は、それらの体積和が前記成形型の内部容積より大きくなるように構成されている請求項６〜８の何れか一項に記載のクッション材の製造方法。
【請求項１０】
熱可塑性樹脂を主成分とする弾性を有する三次元網状構造体と、
少なくともレギュラー繊維とメルト繊維とから構成され、前記三次元網状構造体を包囲するように積層された綿状体と、
を備えたクッション材の製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂は、１５０℃以上の融点を有し、
前記レギュラー繊維は前記熱可塑性樹脂の融点より高い融点を有するとともに、前記メルト繊維は前記熱可塑性樹脂の融点より低い融点を有し、
前記三次元網状構造体は、３０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を有するとともに、天地面及び側面を備え、
成形型に前記三次元網状構造体及び綿状体を導入する型入工程と、
前記成形型を密封状態で加熱する加熱工程と、
前記成形型から成形品を取り出す型出工程と、
を包含し、
前記型入工程において、前記三次元網状構造体の前記側面に積層される綿状体は前記天地面に積層される綿状体よりも大きい硬度を有し、
前記加熱工程は、前記成形型を外部から加熱する熱伝導方式により実行されるクッション材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂を主成分とする弾性を有する三次元網状構造体と、少なくともレギュラー繊維とメルト繊維とから構成され、前記三次元網状構造体を包囲するように積層された綿状体とを備えたクッション材、及び当該クッション材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
椅子、ベッド、マット、床材等に使用されるクッション材には、用途に応じて種々の機能が求められる。特に、鉄道車両等の公共の乗物の椅子（シート）に使用されるクッション材は、毎日長時間使用されるという過酷な使用環境下であっても、弾力性、柔軟性、耐久性、通気性、防水性、難燃性等に優れていることが要求される。また、近年では環境や健康への配慮から、リサイクル容易性や人体への低刺激性等も重要な機能である。
【０００３】
鉄道用車両のシートに使用されるクッション材として、これまで、熱可塑性樹脂からなる三次元網状構造体と不織布とを積層して構成したものが開発されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。
【０００４】
特許文献１に開示されるクッション材は車両の座席に使用されるものであり、熱可塑性弾性樹脂からなる線条がループを形成して互いの接触部の大部分が接合した三次元網状構造体と熱可塑性樹脂からなる繊維が接合した不織布との積層構造をなすクッション層を有している。このクッション材では、三次元網状構造体と不織布との積層面は接合されていない（同文献の請求項１を参照）。
【０００５】
特許文献２に開示されるクッション材も車両の座席に使用されるものであり、特許文献１と同様の三次元網状構造体と不織布との積層構造をなすクッション層を有している。このクッション材では、三次元構造体の少なくとも厚み方向に相対する二面の切断端が圧縮接合された構造を有する（同文献の請求項１を参照）。
【０００６】
一方、積層構造を有するクッション材を製造するに際しては、三次元網状構造体と不織布とを一体化するべく、通常、成形型に導入した三次元網状構造体及び不織布に対して熱処理が行われる（例えば、特許文献３を参照）。
【０００７】
特許文献３に開示される発泡体を含む繊維成形体（クッション材）の製造方法によれば、穴あき鋼板で制作した成形型の内部に接着剤を含有した繊維集積体と熱硬化性ウレタン接着剤を塗布した発泡体とを詰め込み、この成形型を加熱蒸気缶に入れることで成形型の内部に加熱蒸気を導入している。この場合、加熱蒸気はクッション材の内部にまで浸透し、これによりクッション材は全体に亘って熱硬化する（同文献の第００３５段落〜第００４０段落を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−６１６０５号公報
【特許文献２】特開２００３−２６０２７８号公報
【特許文献３】特開２００８−２３９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
背景技術の項目で述べたように、特に鉄道車両等のシートに用いられるクッション材には、高機能・高品質・高信頼性が望まれている。この点、特許文献１や特許文献２のクッション材は、熱可塑性樹脂からなる三次元網状構造体と不織布とを積層して構成したものであるから、綿を単純に固めただけの古典的なシートクッションよりも種々の特性に優れており、車両用シートとしての要求をある程度満たすものと考えられる。
【００１０】
ところが、ユーザー（乗客）のニーズは年々高度になっており、例えば、在来線の車両用シートであっても、より快適な乗り心地のシートが好まれる傾向がある。また、近年のエコロジー志向や健康志向から、環境負荷の大きい素材や人体への刺激が強い物質を含有する製品は避けられる傾向がある。このような観点から見ると、特許文献１や特許文献２のクッション材にあっては、改良や改善の余地はまだかなり残されている。
【００１１】
ところで、車両用シートのクッション材として、上記の特許文献１及び特許文献２を含め、近年、様々な素材を利用する試みがなされている。しかしながら、新素材の中には従来の製造方法をそのまま適用することが困難なものもある。例えば、ポリエステル系エラストマーを主成分とする三次元網状構造体をクッション材の一部に使用する場合、ポリエステル系エラストマーの融点として１５０〜２００℃程度のものが多く使用されるが、この三次元網状構造体に対して、例えば、特許文献３のように加熱蒸気を直接内部に通過させる方式（いわゆるエアスルー方式）を適用すると、ポリエステル系エラストマーが比較的長時間高温に晒されるため熱収縮を起こし、その結果、クッション材のクッション性が損なわれるおそれがある。
【００１２】
このように、現状においては、近年のユーザー（乗客）の厳しいニーズに十分に応え得るクッション材は未だ開発されていない。そして、そのようなクッション材を試作品レベルではなく、工業的に製造する技術もまだ十分に確立されていない。
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、特に、車両用シートに使用されるクッション材において、弾力性、柔軟性、耐久性、通気性、防水性、難燃性、及び環境性等の要求を満たすクッション材を提供すること、並びにそのようなクッション材の工業的な製造技術を確立することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するための本発明に係るクッション材の特徴構成は、
熱可塑性樹脂を主成分とする弾性を有する三次元網状構造体と、
少なくともレギュラー繊維とメルト繊維とから構成され、前記三次元網状構造体を包囲するように積層された弾性を有する綿状体と、
を備えたクッション材であって、
前記熱可塑性樹脂は、１５０℃以上の融点を有し、
前記レギュラー繊維は前記熱可塑性樹脂の融点より高い融点を有するとともに、前記メルト繊維は前記熱可塑性樹脂の融点より低い融点を有し、
前記三次元網状構造体は、３０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を有することにある。
【００１５】
熱可塑性樹脂を主成分とする弾性を有する三次元網状構造体をクッション材の材料として使用する場合、当該三次元網状構造体の構造を損なうことなくクッション材を構成することが必要となる。そのためには、三次元網状構造体の主成分である熱可塑性樹脂の融点と、当該三次元網状構造体を包囲するように積層する綿状体の構成成分（レギュラー繊維及びメルト繊維）の融点との関係が重要となる。
本構成のクッション材であれば、熱可塑性樹脂の融点を１５０℃以上としている。さらに、綿状体を構成するレギュラー繊維の融点を熱可塑性樹脂の融点より高く、且つメルト繊維の融点を熱可塑性樹脂の融点より低く設定している。各素材の融点をこのような温度関係とすることにより、三次元網状構造体は、良好な弾力性、柔軟性、耐久性、通気性等を示す３０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を維持したまま（すなわち、熱収縮することなく）、綿状体に包囲された状態でクッション材の中央部に確実に存在することができる。その結果、特に車両用シートにおいて好適なクッション材を実現することができる。
【００１６】
本発明に係るクッション材において、
前記三次元網状構造体は、リン系難燃剤を含まずに構成されていることが好ましい。
【００１７】
本構成のクッション材であれば、三次元網状構造体は、リン系難燃剤を含まずに構成されているため、従来のクッション材に特有の鼻につく臭いを低減することができる。また、三次元網状構造体は綿状体で包囲されているが、綿状体は元々ある程度の難燃性を有しているので、三次元網状構造体に敢えてリン系難燃剤を含めなくても、クッション材全体として十分な難燃性を実現することができる。
【００１８】
本発明に係るクッション材において、
前記三次元網状構造体は天地面及び側面を備え、前記側面に積層される綿状体は前記天地面に積層される綿状体よりも大きい硬度を有することが好ましい。
【００１９】
本構成のクッション材であれば、三次元網状構造体は天地面及び側面を備え、側面に積層される綿状体は天地面に積層される綿状体よりも大きい硬度を有しているので、車両用シートとして臀部を確実にサポートしつつ、良好な座り心地を実現することができる。
【００２０】
本発明に係るクッション材において、
前記綿状体の表面が布帛又は不織布で被覆されていることが好ましい。
【００２１】
本構成のクッション材であれば、綿状体の表面が布帛又は不織布で被覆されているので、綿状体が過剰に解れたり、擦れたりすることが防止され、結果として静音性が向上する。また、布帛又は不織布に面ファスナー等の留め具を引っ掛けることができるので、クッション材にカバー等を容易に且つ確実に装着することができる。
【００２２】
上記課題を解決するための本発明に係るクッション材の製造方法の特徴構成は、
熱可塑性樹脂を主成分とする弾性を有する三次元網状構造体と、
少なくともレギュラー繊維とメルト繊維とから構成され、前記三次元網状構造体を包囲するように積層された弾性を有する綿状体と、
を備えたクッション材の製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂は、１５０℃以上の融点を有し、
前記レギュラー繊維は前記熱可塑性樹脂の融点より高い融点を有するとともに、前記メルト繊維は前記熱可塑性樹脂の融点より低い融点を有し、
前記三次元網状構造体は、３０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を有し、
成形型に前記三次元網状構造体及び綿状体を導入する型入工程と、
前記成形型を密封状態で加熱する加熱工程と、
前記成形型から成形品を取り出す型出工程と、
を包含し、
前記加熱工程は、前記成形型を外部から加熱する熱伝導方式により実行されることにある。
【００２３】
本構成のクッション材の製造方法であれば、上述したクッション材と同様に、熱可塑性樹脂の融点を１５０℃以上とし、さらに、綿状体を構成するレギュラー繊維の融点を熱可塑性樹脂の融点より高く、且つメルト繊維の融点を熱可塑性樹脂の融点より低く設定しているので、三次元網状構造体は、良好な弾力性、柔軟性、耐久性、通気性等を示す３０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を維持したまま（すなわち、熱収縮することなく）、綿状体に包囲された状態でクッション材の中央部に確実に存在することができる。その結果、特に車両用シートにおいて好適なクッション材を提供することができる。
また、三次元網状構造体及び綿状体を導入した成形型を密封状態で加熱する加熱工程では、成形型を外部から加熱する熱伝導方式を採用しているので、三次元網状構造体が長時間高温に晒されることがない。また、三次元網状構造体の中心部にまで熱が伝わることもない。従って、三次元網状構造体は従来のエアスルー方式では発生し得る熱収縮を起こさずに、確実に三次元網状構造を維持することができる。
【００２４】
本発明に係るクッション材の製造方法において、
前記加熱工程は、１１０〜１６０℃の加熱温度で実行されることが好ましい。
【００２５】
本構成のクッション材の製造方法であれば、加熱工程を、１１０〜１６０℃の加熱温度で実行することにより、綿状体に包囲された状態で三次元網状構造が良好に維持されたクッション材を製造することができる。
【００２６】
本発明に係るクッション材の製造方法において、
前記加熱工程は、１０〜３０分の加熱時間で実行されることが好ましい。
【００２７】
本構成のクッション材の製造方法であれば、加熱工程を、１０〜３０分の加熱時間で実行することにより、綿状体に包囲された状態で三次元網状構造が良好に維持されたクッション材を製造することができる。
【００２８】
本発明に係るクッション材の製造方法において、
前記型入工程において、前記成形型に導入される前記三次元網状構造体及び前記綿状体は、それらの体積和が前記成形型の内部容積より大きくなるように構成されていることが好ましい。
【００２９】
本構成のクッション材の製造方法であれば、型入工程において、成形型に導入される三次元網状構造体及び綿状体は、それらの体積和が成形型の内部容積より大きくなるように構成されているので、加熱工程後に成形型から取り出されたクッション材中では三次元網状構造体が周囲の綿状体に対して突っ張った状態となっている。その結果、三次元網状構造体が多少の内部応力を有した状態のクッション材が得られ、これにより良好なクッション性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のクッション材を使用した車両用シートの断面図
【図２】熱伝導方式により加熱した場合におけるクッション材中の各部の温度変化を示すグラフ
【図３】実施例１によるクッション材の断面写真
【図４】比較例１によるクッション材の断面写真
【図５】復元試験におけるヒステリシスカーブを示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明のクッション材、及びクッション材の製造方法に関する実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図せず、それらと均等な構成も含む。また、本明細書では、クッション材を特に車両用シートに適用した例について説明するが、クッション材の用途はこれに限定されず、種々の場面において適用可能である。
【００３２】
〔クッション材〕
図１は、本発明のクッション材５０を使用した車両用シート１００の断面図である。この図では、車両用シート１００の座部として本発明のクッション材５０が使用されている。クッション材５０は、主要な構成要素として、三次元網状構造体１０、及び綿状体２０を備えている。
【００３３】
三次元網状構造体１０は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料で構成され、ブレスエア（登録商標）として市販されている。三次元網状構造体１０を構成する熱可塑性樹脂には、例えば、ソフトセグメントとして分子量３００〜５０００のポリエーテル系グリコール、ポリエステル系グリコール、ポリカーボネート系グリコールまたは長鎖の炭化水素末端をカルボン酸または水酸基にしたオレフィン系化合物等をブロック共重合したポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマーなどが挙げられる。熱可塑性樹脂は、再溶融により再生が可能であるため、リサイクルが容易である。
【００３４】
ポリエステル系エラストマーとしては、熱可塑性ポリエステルをハードセグメントとし、ポリアルキレンジオールをソフトセグメントとするポリエステルエーテルブロック共重合体、または脂肪族ポリエステルをソフトセグメントとするポリエステルエステルブロック共重合体が例示できる。
【００３５】
ポリエステルエーテルブロック共重合体のより具体的な例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレン２，６ジカルボン酸、ナフタレン２，７ジカルボン酸、ジフェニル４，４´ジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、１，４シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸、琥珀酸、アジピン酸、セバチン酸ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸、またはこれらのエステル形成性誘導体などから選ばれたジカルボン酸の少なくとも１種と、１，４ブタンジオール、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール等の脂肪族ジオール、１，１シクロヘキサンジメタノール、１，４シクロヘキサンジメタノール等の脂環族ジオール、またはこれらのエステル形成性誘導体などから選ばれたジオール成分の少なくとも１種、および平均分子量が約３００〜５０００のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、エチレンオキシドープロピレンオキシド共重合体からなるグリコール等のポリアルキレンジオールのうち少なくとも１種から構成される三元ブロック共重合体である。
【００３６】
ポリエステルエステルブロック共重合体としては、上記ジカルボン酸とジオール及び平均分子量が約３００〜５０００のポリラクトン等のポリエステルジオールのうち少なくとも各１種から構成される三元ブロック共重合体である。熱接着性、耐加水分解性、伸縮性、耐熱性等を考慮すると、ジカルボン酸としてはテレフタル酸及び／又はナフタレン２，６ジカルボン酸、ジオール成分としては１，４ブタンジオール、ポリアルキレンジオールとしてはポリテトラメチレングリコールの３元ブロック共重合体、ポリエステルジオールとしてはポリラクトンの３元ブロック共重合体が特に好ましい。特殊な例では、ポリシロキサン系のソフトセグメントを導入したものも使うことができる。また、上記エラストマーに非エラストマー成分をブレンドしたもの、共重合したもの、ポリオレフィン系成分をソフトセグメントにしたもの等も熱可塑性樹脂に包含される。
【００３７】
ポリアミド系エラストマーとしては、ハードセグメントにナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２等及びそれらの共重合ナイロンを骨格とし、ソフトセグメントには、平均分子量が約３００〜５０００のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、エチレンオキシドープロピレンオキシド共重合体からなるグリコール等のポリアルキレンジオールのうち少なくとも１種から構成されるブロック共重合体を単独または２種類以上混合して用いてもよい。更には、非エラストマー成分をブレンドしたもの、共重合したもの等も本発明に使用できる。
【００３８】
ポリウレタン系エラストマーとしては、通常の溶媒（ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等）の存在または不存在下に、（Ａ）数平均分子量１０００〜６０００の末端に水酸基を有するポリエステル及び／又はポリエーテルと（Ｂ）有機ジイソシアネートを主成分とするポリイソシアネートを反応させた両末端がイソシアネート基であるプレポリマーに、（Ｃ）ジアミンを主成分とするポリアミンにより鎖延長したポリウレタンエラストマーを代表例として例示できる。（Ａ）のポリエステル、ポリエーテルとしては、平均分子量が１０００〜６０００、好ましくは１３００〜５０００のポリブチレンアジペート共重合ポリエステルやポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体からなるグリコール等のポリアルキレンジオールが好ましく、（Ｂ）のポリイソシアネートとしては、従来公知のポリイソシアネートを用いることができ、ジフェニルメタン４，４´ジイソシアネートを主体としたイソシアネートを用い、必要に応じ従来公知のトリイソシアネート等を微量添加使用してもよい。（Ｃ）のポリアミンとしては、エチレンジアミン、１，２プロピレンジアミン等公知のジアミンを主体とし、必要に応じて微量のトリアミン、テトラアミンを併用してもよい。これらのポリウレタン系エラストマーは単独又は２種類以上混合して用いてもよい。
【００３９】
なお、三次元網状構造体１０に使用される熱可塑性樹脂の融点は耐熱性・耐久性を保持し得る１５０℃以上とすることが必要であるが、融点が１６０℃以上のものを用いるとさらに耐熱性・耐久性が向上するのでより好ましい。三次元網状構造体１０の熱可塑性弾性樹脂のソフトセグメント含有量は少なくとも５重量％以上必要である。５重量％未満では、弾力性や耐久性が劣るので好ましくない。好ましいソフトセグメント含有量は１５重量％以上、より好ましくは３０重量％以上である。一方、耐熱性・耐へたり性を考慮すると、ソフトセグメント含有量は８０重量％以下であることが好ましく、より好ましくは７０重量％以下である。
【００４０】
三次元網状構造体１０は、その構造に特徴があり、例えば、多数の分岐を有する樹脂繊維を張り巡らせた樹状構造体とすることができる。また、樹脂繊維で多数の螺旋構造を形成することにより、三次元網状構造体１０を実現することもできる。本発明による三次元網状構造体１０は、スプリングのような優れた弾性を発揮する。
【００４１】
綿状体２０は、三次元網状構造体１０を包囲するように積層されている。綿状体２０は、レギュラー繊維であるレギュラーポリエステルと、メルト繊維である低融点ポリエステルとを含んでいる。レギュラーポリエステルの融点は１８０〜２５０℃である。低融点ポリエステルの融点は１００〜１５０℃である。レギュラー繊維とメルト繊維との混合比率は９：１〜５：５の範囲で調製される。綿状体２０は、レギュラー繊維とメルト繊維とが複雑に絡み合った構造を有している。このため、綿状体２０自身もある程度の弾力性及び柔軟性を有している。ただし、綿状体２０にさらに高い性能を発現させるため、第三の繊維（例えば、ウレタン樹脂等）を添加することも可能である。なお、三次元網状構造体１０及び綿状体２０を同系統の材料（例えば、ポリエステル系樹脂）で構成すれば、廃棄する際に両者を分別する必要がないため、リサイクルが容易となる。
【００４２】
ここで、本発明者らは、三次元網状構造体１０を構成する熱可塑性樹脂、ならびに綿状体２０を構成するレギュラー繊維及びメルト繊維を上記のような融点範囲に設定することが、クッション材を設計するにあたって非常に重要であることを見出した。具体的には、綿状体２０を構成するレギュラー繊維の融点を熱可塑性樹脂の融点より高く、且つメルト繊維の融点を熱可塑性樹脂の融点より低く設定することが重要である。各素材の融点をこのような温度関係とすることにより、三次元網状構造体１０は、後述する製造時の加熱工程において熱収縮を起こすことなく、クッション材として好適な３０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を維持することができるのである。ちなみに、三次元網状構造体１０の密度が３０ｋｇ／ｍ３未満になると、極端に弾力性が失われるためクッション材とはなり得ない。一方、三次元網状構造体１０の密度が１００ｋｇ／ｍ３を超えると、逆に硬くなり過ぎてクッション材として適さない。本発明では、三次元網状構造体１０がクッション材５０中において上記密度を維持しているため、三次元網状構造体１０は綿状体２０に包囲された状態でクッション材５０の中央部に確実に存在することができる。このようなクッション材５０は、良好な弾力性、柔軟性、耐久性、通気性等を示すため、特に車両用シートとして好適に利用することができる。
【００４３】
本発明のクッション材５０に使用される三次元網状構造体１０は、従来のクッション材において度々使用されていたリン系難燃剤を含まずに構成されていることも特徴である。リン系難燃剤は良好な難燃性を有しているため、合成繊維や合成樹脂等に難燃性を付与したい場合、従来好んで使用されてきた。ところが、リン系難燃剤には独特の鼻につく臭い（例えば、フェノール臭）があるため、最近の健康志向の影響も手伝って、消費者からは敬遠される傾向がある。特に、車両用シートなどの人体に直接触れる製品に対しては、できるだけリン系難燃剤を使用しないことが望まれている。また、リン系難燃剤を含む合成繊維や合成樹脂を廃棄する場合、それらを高温で処理すると有害な有機リン化合物が発生するおそれもある。
【００４４】
この点、本発明のクッション材５０は、三次元網状構造体１０が綿状体２０で包囲された構造となっている。そして、この綿状体２０は元々ある程度の難燃性を備えている。このため、三次元網状構造体１０に敢えてリン系難燃剤を含めなくても、クッション材５０全体として十分な難燃性を実現することができるのである。なお、本発明においては、三次元網状構造体１０から難燃剤を完全に排除することを意図するものではなく、リン系難燃剤以外の難燃剤であれば、クッション材５０の使用状況等に応じて別の種類の難燃剤を適宜含めることも可能である。
【００４５】
また、クッション材５０に使用される三次元網状構造体１０として、天地面及び側面を備えるものを採用することがあるが、この場合、三次元網状構造体１０を包囲する綿状体２０は、三次元網状構造体１０の側面に積層する部位を天地面に積層する部位よりも硬度が大きくなるように設計することが好ましい。このような設計とすれば、車両用シートとして臀部を確実にサポートしつつ、良好な座り心地を実現することができる。
【００４６】
さらに、本発明のクッション材５０に使用される綿状体２０は、その表面を布帛又は不織布（以下、不織布等とする）で被覆しておくことが好ましい。ここで、綿状体２０の表面には、座面等を構成する外側の部位（外側表面）だけでなく、内部の三次元網状構造体１０と接する内側の部位（内側表面）も含まれる。綿状体２０の外側表面を不織布等で被覆すると、例えば、当該不織布等に面ファスナー等の留め具を引っ掛けることができるので、クッション材５０にカバー等を容易に且つ確実に装着することができる。また、綿状体２０の内側表面を不織布等で被覆した場合には、綿状体２０が三次元網状構造体１０に対して過剰に解れたり、擦れたりすることが防止される。その結果、人が着座したときに発生する擦れ音等が低減され、クッション材１０の使用時における静音性が向上する。
【００４７】
〔クッション材の製造方法〕
上述した本発明のクッション材５０は、代表的には以下の工程（１）〜（３）を経て製造される。
（１）成形型に三次元網状構造体及び綿状体を導入する型入工程
（２）成形型を密封状態で加熱する加熱工程
（３）成形型から成形品を取り出す型出工程
【００４８】
（１）型入工程では、温度調整可能な熱成形型（図示せず）を使用する。熱成形型の内部に三次元網状構造体及び綿状体を積層順に導入する。例えば、最初にクッション材の下面となる薄手の綿状体２０を導入し、次いで三次元網状構造体１０を中央に導入するとともに当該三次元網状構造体１０と熱成形型の内壁面との隙間を側面となる綿状体２０で埋め尽くし、最後にクッション材の上面となる厚手の綿状体２０を被せる。この型入工程においては、成形型に導入される三次元網状構造体１０及び綿状体２０は、それらの体積和が成形型の内部容積より大きくなるように構成されていることが好ましい。すなわち、三次元網状構造体１０を熱成形型の内部で圧縮状態にしておくことが好ましい。このような圧縮状態にしてから熱成形型を密封する。
【００４９】
（２）加熱工程では、熱成形型を外部から加熱する。すなわち、クッション材の内部に直接熱を流入させない熱伝導方式によりクッション材を間接的に加熱するのである。熱伝導方式の具体例としては、例えば、熱成形型に電熱ヒーターを装着する方式、熱成形型を外部熱源に接触させる方式、熱成形型を油浴又は水浴で加熱する方式等が挙げられる。一例として、図２に熱伝導方式により加熱した場合におけるクッション材中の各部の温度変化のグラフを示す。この温度測定では、図２のグラフ欄外に示したように、（ａ）クッション材内部の三次元網状構造体１０の中心温度、（ｂ）上面側の綿状体の中心温度、及び（ｃ）下面側の綿状体の中心温度を、夫々サーモカップルを使用してモニタリングした。図２のグラフより、熱伝導方式であれば、三次元網状構造体１０の温度上昇は周囲の綿状体２０の温度上昇と比較して緩やかであることが分かる。すなわち、三次元網状構造体１０は長時間高温に晒され難い。また、三次元網状構造体１０は短時間のうちに中心部にまで熱が伝わることがないため、熱による劣化も起こり難い。このように、熱伝導方式による加熱工程を実行すれば、三次元網状構造体１０において、従来のエアスルー方式では発生し得る熱収縮が起こらず、確実に三次元網状構造を維持することができる。
【００５０】
加熱工程における加熱条件は、三次元網状構造体１０及び綿状体２０の特性に応じて異なるが、加熱温度は１１０〜１６０℃の範囲で実行することが好ましい。ここで、「加熱温度」とは、熱成形型の設定温度ではなく、熱成形型が接触している綿状体の温度のことである。加熱温度が１１０℃未満では、綿状体２０中のメルト繊維が十分に溶融しないため成形性が悪化する。一方、加熱温度が１６０℃を超えると、綿状体２０の表面が鏡面化し、クッション性に悪影響を及ぼす。
【００５１】
加熱時間は１０〜３０分の範囲で実行することが好ましい。加熱時間が１０分未満ではメルト繊維が溶融不足となり成形性が悪化する。一方、加熱時間が３０分を超えると、三次元網状構造体１０の内部にまで熱が浸透し、熱収縮を起こすおそれがある。
【００５２】
（３）型出工程では、熱成形型が十分に冷却されてから成形物（クッション材５０）を取り出す。取り出したクッション材５０は、三次元網状構造体１０が熱成形型の内部で圧縮状態にされていたため、三次元網状構造体１０は周囲の綿状体２０に対して突っ張った状態となっている。このため、クッション材５０の内部の三次元網状構造体１０は多少の内部応力を保有した状態で存在し、その結果、クッション材５０は良好なクッション性を発揮することができる。
【実施例】
【００５３】
次に、本発明のクッション材、及びその製造方法に関して、具体的な実施例を挙げて説明する。
【００５４】
〔実施例１〕
三次元網状構造体が綿状体によって包囲されたクッション材を製造するにあたり、熱成形型に綿状体（メルト繊維２０％含有）及び熱可塑性樹脂からなる三次元網状構造体を導入し、熱伝導方式による加熱工程を実施した。以下に実施条件を示す。
・熱可塑性樹脂      ：ポリエステル系エラストマー
・熱可塑性樹脂の融点：１６０℃
・メルト繊維        ：低融点ポリエステル
・メルト繊維の融点  ：１４０℃
・熱成形型の設定温度：１７０℃
・加熱時間：２０分
本実施例では、加熱工程の終了直前において、メルト繊維の中心部の温度は約１５０℃に達していた。型出工程後に得られた実施例１のクッション材の断面写真を図３に示す。着色部が三次元網状構造体であり、非着色部が綿状体である。三次元網状構造体の密度は、型入工程前には５０ｋｇ／ｍ３であったが、型出工程後には５５ｋｇ／ｍ３となっていた。このように、本実施例では、三次元網状構造体が良好な弾力性、耐久性、通気性等を示す３０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を維持したまま（すなわち、熱収縮することなく）、綿状体に包囲された状態でクッション材の中央部に存在していることを確認した。
【００５５】
〔実施例２〕
実施例１と同様に、熱成形型に綿状体（メルト繊維２０％含有）及び熱可塑性樹脂からなる三次元網状構造体を導入し、熱伝導方式による加熱工程を実施した。以下に実施条件を示す。
・熱可塑性樹脂      ：ポリエステル系エラストマー
・熱可塑性樹脂の融点：１６０℃
・メルト繊維        ：低融点ポリエステル
・メルト繊維の融点  ：１２０℃
・熱成形型の設定温度：１５０℃
・加熱時間：３０分
本実施例では、加熱工程の終了直前において、メルト繊維の中心部の温度は約１３０℃に達していた。図示しないが、型出工程後に得られたクッション材は、中央部の三次元網状構造体が良好な弾力性、耐久性、通気性等を示す３０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を維持したまま（すなわち、熱収縮することなく）、綿状体に包囲された状態でクッション材の中央部に存在していることを確認した。
【００５６】
〔実施例３〕
実施例１と同様に、熱成形型に綿状体（メルト繊維２０％含有）及び熱可塑性樹脂からなる三次元網状構造体を導入し、熱伝導方式による加熱工程を実施した。以下に実施条件を示す。
・熱可塑性樹脂      ：ポリエステル系エラストマー
・熱可塑性樹脂の融点：１６０℃
・メルト繊維        ：低融点ポリエステル
・メルト繊維の融点  ：１５０℃
・熱成形型の設定温度：１９０℃
・加熱時間：１０分
本実施例では、加熱工程の終了直前において、メルト繊維の中心部の温度は約１６０℃に達していた。図示しないが、型出工程後に得られたクッション材は、中央部の三次元網状構造体が良好な弾力性、耐久性、通気性等を示す３０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度を維持したまま（すなわち、熱収縮することなく）、綿状体に包囲された状態でクッション材の中央部に存在していることを確認した。
【００５７】
〔比較例１〕
比較のためのクッション材を製造するにあたり、熱成形型に綿状体（メルト繊維２０％含有）及び熱可塑性樹脂からなる三次元網状構造体を導入し、熱伝導方式による加熱工程を実施した。以下に実施条件を示す。
・熱可塑性樹脂      ：ポリエステル系エラストマー
・熱可塑性樹脂の融点：１６０℃
・メルト繊維        ：低融点ポリエステル
・メルト繊維の融点  ：１４０℃
・熱成形型の設定温度：２００℃
・加熱時間：４０分
本実施例では、加熱工程の終了直前において、メルト繊維の中心部の温度は約１７０℃に達していた。型出工程後に得られた比較例１のクッション材の断面写真を図４に示す。着色部が三次元網状構造体であり、非着色部が綿状体である。三次元網状構造体は熱収縮を起こし、略完全に弾力性を失っていた。
【００５８】
〔比較例２〕
比較のためのクッション材を製造するにあたり、熱成形型に綿状体（メルト繊維２０％含有）及び熱可塑性樹脂からなる三次元網状構造体を導入し、熱伝導方式による加熱工程を実施した。以下に実施条件を示す。
・熱可塑性樹脂      ：ポリエステル系エラストマー
・熱可塑性樹脂の融点：１６０℃
・メルト繊維        ：低融点ポリエステル
・メルト繊維の融点  ：１００℃
・熱成形型の設定温度：１２０℃
・加熱時間：４０分
本実施例では、加熱工程の終了直前において、メルト繊維の中心部の温度は約１０５℃にしか達していなかった。図示しないが、型出工程後に得られたクッション材は、熱成形されておらず、三次元網状構造体と綿状体との剥離が確認された。
【００５９】
〔クッション材の性能試験〕
次に、本発明のクッション材の性能を確認するため、以下に説明する（ａ）耐久試験、及び（ｂ）復元試験を実施した。
【００６０】
（ａ）耐久試験
ＪＩＳ  Ｋ  ６４００−４  Ａ法に従い、本発明のクッション材を縦横１００ｍｍ角に切断したサンプルを作製し、当該サンプルの厚み方向に５０％圧縮した状態で７０℃に保持したオーブン中に２２時間放置した。その後、サンプルをオーブンから取り出し、圧縮を開放して厚みの変化を測定した。本耐久試験ではクッション材の耐久性を、下記（１）式に従い、７０℃圧縮残留歪として算出した。
７０℃圧縮残留歪（％）＝（ｌａ−ｌｂ）／ｌａ×１００  ・・・  （１）
ｌａ：元の厚み
ｌｂ：耐久試験後の厚み
【００６１】
耐久試験の結果、本発明のクッション材の７０℃圧縮残留歪は約１２％であった。ちなみに、比較のため、従来の綿状体のみから構成されたクッション材について同様の耐久試験を実施したところ、７０℃圧縮残留歪は約３５％であった。本発明のクッション材は、従来のクッション材と比較して、７０℃圧縮残留歪が３分の１程度であった。このように、本発明のクッション材は過酷な使用条件下でも原形を留め易く、優れた耐久性を有していることが確認された。
【００６２】
（ｂ）復元試験
クッション材の復元性を確認するため、本発明のクッション材を縦横１００ｍｍ角に切断したサンプルを作製し、当該サンプルに対して繰り返し圧縮操作を行った。具体的には、圧縮板として直径２００ｍｍの円板を使用し、圧縮速度５０ｍｍ／分で荷重０ｋｇから荷重１００ｋｇまでサンプルを圧縮した。その後、直ちに５０ｍｍ／分で圧縮板を上昇させ、サンプルが元の厚みに復元するまで、圧縮量と荷重との関係をヒステリシスカーブとしてチャート紙に記録した。図５に復元試験におけるヒステリシスカーブを示す。なお、比較のため、従来の綿状体のみから構成されたクッション材についても同様の復元試験を実施し、ヒステリシスカーブとして記録した。
【００６３】
図５より、本発明のクッション材は、荷重負荷に対する圧縮量が、従来のクッション材と比較して２倍以上大きくなった。また、荷重が開放された後は、従来のクッション材と同様に、確実に元の状態に復元した。このように、本発明のクッション材は、十分な柔軟性及び弾力性を有していることが確認された。なお、上記復元試験のプロセスを１万回繰り返したが、ヒステリシスカーブに大きな変化は見られなかったことから、本発明のクッション材は、この復元試験からも十分な耐久性を有することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のクッション材は、椅子、ベッド、マット、床材等に使用されるクッション材として利用可能であるが、とりわけ耐久性に優れているため、特に、鉄道車両等の公共の乗物の椅子（シート）の座面や背面に使用されるクッション材として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０    三次元網状構造体
２０    綿状体
５０    クッション材
１００  車両用シート
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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