(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維により構成された内部に空隙を有する可撓性のシート状材料と、高分子ブレンド材料よりなる高分子材料複合体からなるクッション材であって、
（１）該高分子ブレンド材料が、低分子材料と高分子有機材料とを含み、且つ、低分子材料と高分子有機材料の重量比が１．０以上であり、
（２）該可撓性のシート状材料の内部に形成された空隙のすべてに該高分子ブレンド材料が充填されてなり、
（３）該可撓性シート状材料の片方の表面に該高分子ブレンド材料のみからなる表面層が形成される、
ことを特徴とする高分子材料複合体からなるクッション材。
【請求項２】
前記可撓性のシート状材料が、少なくとも２層の編成又は製織された繊維層がクッション糸構造を介して互いに連結してなる３次元繊維シートである、ことを特徴とする請求項１記載の高分子材料複合体からなるクッション材。
【請求項３】
前記可撓性のシート状材料が、繊維間を部分的に接着して形成された三次元構造の不織布である、ことを特徴とする請求項１又は２記載の高分子材料複合体。
【請求項４】
前記高分子有機材料がブタジエン重合体の水素添加物又はブタジエン−スチレン共重合体の水素添加物から選択される熱可塑性エラストマーである、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高分子材料複合体からなるクッション材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は繊維により構成された可撓性シート状材料の繊維間の空隙に高分子ブレンド材料が充填された高分子材料複合体に係り、更に詳しくは、バネ特性の制御が容易で、安定性、作業性に優れ、建築用材料、車両用内装材などに好適に用い得る高分子材料複合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築用材料、車両用内装材や電気製品などのクッション材として用いられるシート状材料としては、ウレタンフォーム等の発泡樹脂材料のシート、厚みのある不織布や三次元織物などが挙げられる。クッション性を良好にするためには、材料としての弾性体を柔らかくする必要があり、通常は空隙の大きい多孔質樹脂材料やゲル状の物質が使用されている。
【０００３】
しかしながら、空隙の大きいウレタンフォーム等は荷重に対して変形が大きく、十分なクッション性を得られず、また、ゲル状物質は、形状保持性を有するものの、本来クッション性を必要とする方向以外の方向（例えば、水平方向）に対しても柔軟であるため、負荷時の初期変形、使用中のヘタリ、クリープ等の弊害が発生する等の欠点があった。一方、厚みのある三次元不織布や織物などは、そのクッション性が繊維材料の可撓性に依存するために、負荷時の初期変形及び無荷重になった場合の形状復元性に問題があった。さらに、これらのシート状材料は使用する材料の選択やブレンド方法、編成方法などの製造方法に制限があり、目的とするバネ特性を得るのは困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べてきたことから明らかなように、本発明の目的は、建築用材料、車両用内装材や電気製品のクッション材などに好適に用い得るバネ特性の制御が容易で、取扱い時の作業性が良好であり、使用中のヘタリ、クリープ等の弊害が発生することなく安定性に優れた高分子材料複合体を得ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、特開平５−２３９２５６号公報に記載の如き非常に低弾性率で諸特性に優れた高分子ブレンド材料を、厚みのある三次元不織布や織物などの可撓性シート材料内部の空隙に充填して複合体を形成することにより、表記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明の高分子材料複合体からなるクッション材は、繊維により構成された内部に空隙を有する可撓性のシート状材料と、高分子ブレンド材料よりなる高分子材料複合体で構成されるクッション材であって、（１）該高分子ブレンド材料が、低分子材料と高分子有機材料とを含み、且つ、低分子材料と高分子有機材料の重量比が１．０以上であり、（２）該可撓性のシート状材料の内部に形成された空隙のすべてに該高分子ブレンド材料が充填されてなり、（３）該可撓性シート状材料の片方の表面に該高分子ブレンド材料のみからなる表面層が形成される、ことを特徴とする。
【０００７】
ここで、前記可撓性のシート状材料としては、少なくとも２層の編成又は製織された繊維層がクッション糸構造を介して互いに連結してなる３次元繊維シート又は繊維間を部分的に接着して形成された三次元構造の不織布が好適に例示される。
【０００８】
さらに、前記高分子有機材料がブタジエン重合体の水素添加物又はブタジエン−スチレン共重合体の水素添加物から選択される熱可塑性エラストマーである、ことが好ましい。
【０００９】
このように、厚みのある可撓性のシート状材料の内部に形成された空隙に高分子ブレンド材料を充填することにより、厚み方向に対しては、内部に充填された高分子ブレンド材料の低弾性率をはじめとする諸特性を生かしながら、シートの水平方向には可撓性シート状材料の形状保持性が発現するため、使用中のヘタリ、クリープ等の弊害を著しく軽減できる。
【００１０】
本発明では、可撓性シート状材料の片方の表面にも高分子ブレンド材料のみからなるシートが積層され、高分子ブレンド材料の特性が強調された複合体を得ることができるため、簡単に、所望のバネ特性を有する高分子材料複合体からなるクッション材を製造することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の高分子材料複合体（以下、適宜、複合体と称する）において、可撓性シート状材料における繊維間に形成された空隙に高分子ブレンド材料が充填、硬化されて構成された部分を示す概略断面図である。
【００１３】
複合体１０は、２つの編成された繊維層１２、１４がクッション糸１６を介して互いに結合されてなる可撓性シート状材料１８における繊維間に形成された空隙２０に高分子ブレンド材料２２が充填、硬化されて構成される。高分子ブレンド材料２２は繊維間に形成された空隙２０の全てに充填され、複合体１０の厚み方向にわたっても高分子ブレンド材料２２が充填されていることになる。この状態は、言い換えれば、高分子ブレンド材料２２からなるシートに補強材としての可撓性シート状材料１８が含浸されている状態ともいいうる。
【００１４】
本具体例では、可撓性シート状材料１８は、２つの編成された繊維層１２、１４を互いに結合するクッション糸１６を介して連結されるものであるが、これに限定されず、公知の繊維により構成された可撓性のシート状材料で内部に高分子ブレンド材料を充填しうる空隙を有するものであれば、いずれも使用することができる。この態様としては、例えば、特開平８−４９１４２号に間隔テクスタイル材料として記載されたシート状材料の如く少なくとも２層の編成又は製織された繊維層がクッション糸構造を介して互いに連結してなる三次元繊維シート、及び繊維層が不織布からなる同様の三次元繊維シート、直交組織や平織状組織で製織された三次元織物等のシート状材料が挙げられる。
【００１５】
本発明の高分子材料複合体において、前記シート状材料の空隙に充填される高分子ブレンド材料としては、特開平５−２３９２５６号に記載の高分子ブレンド材料等が好ましく例示される。
【００１６】
以下に、好適に用いられる前記高分子ブレンド材料について詳細に説明する。この高分子ブレンド材料は、低分子材料と高分子有機材料とを含み、低分子材料と高分子有機材料の重量比が１．０以上であり、且つ、高分子有機材料が三次元連続の網状骨格構造を有するものである。高分子ブレンド材料に使用される低分子材料としては１００℃における粘度が５×１０5 センチポイズ以下、効果の点から好ましくは１×１０5 センチポイズ以下の材料である。分子量の観点から付言すれば低分子材料の数平均分子量は２０，０００以下、効果の点から好ましくは１０，０００以下、より好ましくは５，０００以下である。通常、室温で液体又は液体状の材料が好適に用いられる。また、親水性、疎水性のいずれの低分子材料も使用できる。
【００１７】
低分子材料としては前記の条件を満たすものであればすべて使用でき、特に制限されないが例示すれば次のような材料を挙げることができる。
【００１８】
▲１▼軟化材：  鉱物油系、植物油系、合成油系等の各種ゴム用或いは樹脂用軟化剤。鉱物油系としては、アロマティック系、ナフテン系、パラフィン系等のプロセス油等が挙げられる。植物油系としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、木ろう、パインオイル、オリーブ油等が挙げられる。合成油系としては、アロマティック系等が挙げられる。
【００１９】
▲２▼可塑剤：  フタル酸エステル、フタル酸混基エステル、脂肪族二塩基酸エステル、グリコールエステル、脂肪酸エステル、リン酸エステル、ステアリン酸エステル等の各種エステル系可塑剤、エポキシ系可塑剤、その他プラスチック用可塑剤又は、フタレート系、アジペート系、セバケート系、フォスフェート系、ポリエテール系、ポリエステル系等のＮＢＲ用可塑剤。
【００２０】
▲３▼粘着付与剤：  クマロン樹脂、クマロン−インデン樹脂、フェノールテルペン樹脂、石油系炭化水素、ロジン誘導体等の各種粘着付与剤（タッキファイヤー）。
【００２１】
▲４▼オリゴマー：  クラウンエテール、含フッ素オリゴマー、ポリイソブチレン、キシレン樹脂、塩化ゴム、ポリエチレンワックス、石油樹脂、ロジンエステルゴム、ポリアルキレングリコールジアクリレート、液体ゴム（ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエン−アクリロニトリルゴム、ポリクロロプレン等）、シリコーン系オリゴマー、ポリ−α−オレフィン等の各種オリゴマー。
【００２２】
▲５▼滑剤：  パラフィン、ワックス等の炭化水素系滑剤、高級脂肪酸、オキシ脂肪酸等の脂肪酸系滑剤、脂肪酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド等の脂肪酸アミド系滑剤、脂肪酸低級アルコールエステル、脂肪酸多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステル等のエステル系滑剤、脂肪族アルコール、多価アルコール、ポリグリコール、ポリグリセロール等のアルコール系滑剤、金属石鹸、混合系滑剤等の各種滑剤。
【００２３】
その他、ラテックス、エマルジョン、液晶、歴青組成物、粘土、無機系のシリコンオイル、フォスファゼンなども低分子材料として適している。更に、牛油、豚油、馬油等の動物油、鳥油或いは魚油：炭化水素系、ハロゲン化炭化水素系、アルコール系、フェノール系、エーテル系、アセタール系、ケトン系、脂肪酸系、エステル系、窒素化合物系、硫黄化合物系等の有機溶剤：石油類、水、水溶液が適している。これらの成分は１種で用いても２種以上混合しても良い。
【００２４】
低分子材料は積層構造体の要求特性、制振用途、また高分子組成物に用いられる他の成分である高分子有機材料との相溶性等を勘案して、最適なものが選択され、最適な量で使用される。
【００２５】
本発明に用いられる高分子有機材料とは低分子材料を有効に保持する機能を有する材料であり、本発明の目的達成に重要な成分である。詳しくは、多量の低分子材料を含む均一な組成物を可能とするため、多量低分子材料とより少ない量の高分子有機材料を用いて、多量の低分子材料を保持した高分子ブレンド材料を得て、これを繊維間の空隙に充填して使用するものである。ここで、前記した低分子材料を”保持する”とは低分子材料が高分子有機材料が形成する三次元連続の網状骨格構造内に均一に分散し、ブリードしないか、ブリードが抑制されることを意味するものである。勿論、高分子ブレンド材料の目的によってはブリードの程度をコントロールすることも容易に行うことができる。
【００２６】
本発明の高分子有機材料は前記したような機能を有する、多量の低分子材料を保持する高分子ブレンド材料を形成する材料であれば、すべて使用することができるが通常、熱可塑性の高分子材料又はこの高分子材料を構成要素とする各種材料が用いられる。
【００２７】
高分子有機材料としては、数平均分子量が２０，０００以上、特に３０，０００以上、とりわけ４０，０００以上の熱可塑性高分子有機材料が好ましく、例えば、スチレン系（ブタジエンスチレン系、イソプレンスチレン系等）、塩化ビニル系、オレフィン系（ブタジエン系、イソプレン系、エチレンプロピレン系等）、エステル系、アミド系、ウレタン系などの各種熱可塑性エラストマー、並びに、それらの水素添加物、その他による変性物、スチレン系、ＡＢＳ系、オレフィン系（エチレン系、プロピレン系、エチレンプロピレン系、エチレンスチレン系、プロピレンスチレン系等）、アクリル酸エステル系（アクリル酸メチル系等）、メタクリル酸エステル系（メタクリル酸メチル系等）、カーボネート系、アセタール系、ナイロン系、ハロゲン化ポリエーテル系（塩化ポリエテール系等）、ハロゲン化オレフィン系（塩化ビニル系、四フッ化エチレン系、フッ化−塩化エチレン系、フッ化エチレンプロピレン系等）、セルロース系（アセチルセルロース系、エチルセルロース系等）、ビニリデン系、ビニルブチラール系、アルキレンオキサイド系（プロピレンオキサイド系等）等の熱可塑性樹脂、及びこれらの樹脂のゴム変性物などが挙げられる。中でも熱可塑性エラストマーが効果の点から好ましく使用される。
【００２８】
この中で結晶構造、凝集構造などの硬質ブロックを形成しやすい部分と、アモルファス構造などの軟質ブロックとを一緒にもち合わせているものが好ましい。
【００２９】
本発明における低分子材料、高分子有機材料に関して、一部、特開平５−２３９２５６号公報及び特開平５−１９４７６３号公報に記載されている。高分子有機材料としてはこの公報に開示された三次元連続の網状骨格構造を有する媒体材として記載されたものが本発明においても、代表的なものとして、好適に使用され、例えばブタジエン重合体の水素添加物、ブタジエン−スチレン共重合体の水素添加物及びエチレン−プロピレン系共重合体等が挙げられ、中でも、ブタジエン重合体の水素添加物、ブタジエン−スチレン共重合体の水素添加物が更に好ましい。
【００３０】
本発明の複合体に用いられる高分子ブレンド材料は、高分子有機材料で形成される三次元連続の網状骨格構造を有し、その骨格の平均径が５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下であり、セル（網目）の平均径は５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下であり、高分子有機材料の体積分率を〔高分子有機材料の体積／（高分子有機材料の体積＋低分子材料の体積）〕×１００（％）と定義したとき、高分子有機材料の体積分率が３０％以下、特に２５％以下であることが好ましい。
【００３１】
本発明における高分子有機材料は特に制限されないが通常のバルク状、粒状、ゲル状、フォーム状、不織布状等の使用形態をとることができるが、ゲル状であるもの、特に、熱可塑性高分子によりなる三次元連続の均一な網状骨格構造を有するゲル状のものが有効である。また、低分子材料を包含するカプセルを内蔵した形態でも用いることができる。
【００３２】
また、多量の低分子材料と高分子有機材料を含む高分子ブレンド材料を得るにあたっては、低分子材料と高分子有機材料の重量比は１．０以上であり、効果の点から２．０以上が好ましく、３．０以上がさらに好ましい。この重量比が１．０未満では非常に低弾性率の高分子ブレンド材料を得ることが困難となり、本発明の目的を達成することができない場合がある。
【００３３】
低分子材料と高分子有機材料を含む高分子ブレンド材料の生成方法は、用いる低分子材料及び高分子有機材料の種類、特性、混合割合等により、公知の方法を含む最適な方法を用いればよく、特に制限されない。前出の特開平５−２３９２５６号公報に記載の方法も１つの方法である。
【００３４】
特に好ましい方法としては、高分子有機材料である熱可塑性高分子材料と低分子材料とを高速攪拌を行い得る高剪断型特殊ミキサーを用いて混練することにより、多量の低分子材料を均一に含み、且つ、該低分子材料のブリードが少ない低分子材料保持高分子有機材料複合物を得る方法が挙げられる。このような高剪断型特殊ミキサーとしては、特に、固定壁と回転するローターとの間で高い剪断力と高い剪断速度を与えうるものであって、攪拌速度が３００ｒｐｍ以上、好ましくは５００ｒｐｍ以上、さらに好ましくは１０００ｒｐｍ以上の攪拌速度有するものが好ましい。因に、高分子有機材料と低分子材料とを、一般のロールやロータ型ミキサー、シリンダー型ミキサー等を用いて低速度で混合した場合には、同様の材料を用いても、本発明の目的に適合する物性を有する高分子有機材料の均一な三次元連続の網状骨格構造を得ることはできない。
【００３５】
これらの高分子ブレンド材料には必要に応じて各種の加硫促進剤、老化防止剤、紫外線吸収剤等のゴム薬品を併用することができる。
【００３６】
本発明の高分子ブレンド材料には、必要に応じて、更に、次のような充填材を配合してもよい。例えば、クレー、ケイ藻土、カーボンブラック、シリカ、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、金属酸化物、マイカ、グラファイト、水酸化アルミニウム等の鱗片状無機充填剤、各種の金属粉、木片、ガラス粉、セラミックス粉、粒状ないし粉末ポリマー等の粒状ないし粉末状固体充填剤、その他各種の天然又は人工の短繊維、長繊維（例えば、ワラ、毛、ガラスファイバー、金属ファイバー、その他各種のポリマーファイバー等）等を配合することができる。
【００３７】
また、中空フィラー、例えば、ガラスバルーン、シリカバルーン等の無機中空フィラー、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデ共重合物等からなる有機中空フィラーを配合することにより、軽量化を図ることができる。さらに、軽量化等の各種物性の改善のために、各種発泡剤を混入することも可能であり、また、混合時に機械的に気体を混ぜ込むことも可能である。
【００３８】
本発明の複合体に用いる高分子ブレンド材料は、多量の液体のような低分子材料を保持することが可能であるため弾性率を極めて低い範囲までコントロールできるという利点を有するものである。
【００３９】
本発明の高分子材料複合体は、前記の各構成材料を用いて、公知の方法で製造することができる。例えば、可撓性シート状材料を金型内に配置して、溶融状態の高分子ブレンド材料を注入、硬化する方法等が挙げられる。
【００４０】
本発明の高分子材料複合体は、幅広い産業分野における用途の提供が可能であるが、特に、バネ特性の制御が容易で、所望のクッション性が得られるため、建築用材料、車両用内装材、車両用シートや電気製品のクッション材などに好適に用いられる。
【００４１】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが本発明の主旨を越えないかぎり、本実施例に限定されるものではない。
【００４２】
各種の測定は下記の方法によった。
数平均分子量の測定はゲルパーミエイションクロマトグラフィ［ＧＰＣ；東ソー製ＧＭＨ−ＸＬ（２本直列）］により行い、示差屈折率（ＲＩ）を用いて、単分散ポリスチレンを標準としてポリスチレン換算で行った。
【００４３】
ｔａｎδの測定は、剪断型動的粘弾性試験機（東洋精機社製）を使用し、温度２５°Ｃ、歪み１０％、周波数５Ｈｚで行った。
【００４４】
剪断弾性率は、２５℃において、剪断型動的粘弾性試験機（東洋精機社製）を使用し、温度２５℃で測定した。
【００４５】
液体の粘度及び溶解度パラメーターの測定は常法により行った。
【００４６】
（参考例１）
可撓性のシート状材料として、厚み５ｍｍで３０ｃｍ四方のポリエチレン製間隔テクスタイル材料を準備した。
【００４７】
低分子材料としてポリイソブチレン（日石ポリブテン、日本石油化学社製、分子量２８０）８８体積％を用い、高分子有機材料としてポリブタジエンとブタジエン−スチレンランダム共重合体との２ブロック共重合体を水素添加して得られたポリエチレンとエチレン−スチレンランダム共重合体との２ブロック共重合体（ブロックポリエチレン含量３５重量％、スチレン含量１２重量％、数平均分子量１１万）１２体積％を用い、高剪断型混合機（Ｔ．Ｋ．オートホモミクサー：特殊機化工業社製）で混合し（１２０℃、３，５００ｒ．ｐ．ｍ．、２５分間）、高分子ブレンド材料を得た。この組成物を電子顕微鏡で観察したところ、三次元連続の網状骨格構造（セルの直径２〜１５μｍ）を有し、その中に低分子材料を保持していることが確認された。
【００４８】
前記可撓性のシート状材料を金型内に配置して、得られた高分子ブレンド材料を金型内に５ｍｍの高さまで注入し、シート材料の繊維間の空隙に充填したのち、室温に放置して硬化させ、高分子材料複合体を得た。
【００４９】
図１は、参考例１の複合体１０の概略断面図である。可撓性シート状材料１８における繊維間に形成された空隙２０に高分子ブレンド材料２２が充填、硬化され、可撓性シート状材料１８の水平方向、厚み方向にわたる全ての空隙２０に高分子ブレンド材料２２が充填された、厚さ５ｍｍの高分子材料複合体２４が形成された。
（実施例１）
可撓性のシート状材料を金型内に配置して、高分子ブレンド材料を金型内に８ｍｍの高さまで注入した他は、参考例１と同様にして高分子材料複合体を得た。
【００５０】
図２は、前記実施例１の複合体２４を示す概略断面図である。このように、高分子ブレンド材料の注入量を多くすることにより、可撓性シート状材料１８における繊維間に形成された空隙２０の全てに高分子ブレンド材料２２が充填され、さらに、可撓性シート状材料１８の片方、即ち、注入された高分子ブレンド材料に覆われる側の表面に高分子ブレンド材料２２のみからなる厚さ約３ｍｍの表面層２６が形成された、厚さ８ｍｍの高分子材料複合体からなるクッション材２４が形成された。
（実施例２）
可撓性のシート状材料を金型内に配置して、高分子ブレンド材料を金型内に１０ｍｍの高さまで注入した他は、実施例１と同様にして、可撓性シート状材料の表面に高分子ブレンド材料のみからなる厚さ約５ｍｍの表面層が形成された、厚さ１０ｍｍの高分子材料複合体からなるクッション材を得た。
（バネ特性の評価）
前記参考例１、実施例１、２で得られた高分子材料複合体からなるクッション材及び対照として、参考例１で用いた高分子ブレンド材料からなる厚さ５ｍｍのシートからなるクッション材である対照例について、面に対して垂直方向のバネ特性を測定した結果を図３に示す。
【００５１】
バネ特性は、複合体又は可撓性シート状材料を４０ｍｍ×４０ｍｍに切断したものを試料とし、直径５０ｍｍの円筒形状の先端を１０ｍｍ／分で試料表面に押し当てた場合の、力と変位との関係を測定したものである。図３は、参考例１、実施例１、２で得られた高分子材料複合体からなるクッション材及び対照例の可撓性シート状材料からなるクッション材の垂直方向のバネ特性を示すグラフである。図３に明らかなように、本発明の複合体は対照例の可撓性シート状材料に対してクッション材などに好適な優れたバネ特性を示した。また、実施例１及び実施例２の対比により高分子ブレンド材料の注入条件を変更して、片方の表面層の厚みを制御することにより、容易に圧縮バネ特性を制御した薄型のクッション材料を提供しうることがわかる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の高分子材料複合体は、バネ特性の制御が容易で、取扱い時の作業性が良好であり、使用中のヘタリ、クリープ等の弊害が発生することなく安定性に優れており、建築用材料、車両用内装材、車両用シートや電気製品などに好適に用い得るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例１の高分子材料複合体を示す概略断面図である。
【図２】  表面に高分子ブレンド材料層を有する実施例１の高分子材料複合体を示す概略断面図である。
【図３】  参考例１、実施例１、２で得られた高分子材料複合体及び対照例の高分子ブレンド材料からなるシートの垂直方向のバネ特性を示すグラフである。
【図１】
0003781845.tif 000002
【図２】
0003781845.tif 000003
【図３】
0003781845.tif 000004