JP2008161216A - 蓄熱機能を有するクッション - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、予め冷却又は加熱を施すことによって希望する快適な温度を長時間持続し、頭、足、首筋などで加重を加えた場合でも変形が少なく、底打ちのない柔軟性のある触感が得られ、尚かつ圧力を解除した場合には瞬時に加重部分の窪みや変形が復帰し、体の接触部位を自然な状態で支持できるクッションを提供することを目的とする。
【解決手段】蓄熱材を内包するマイクロカプセル分散液が可撓性密閉包材に充填されてなる蓄熱機能を有するクッションにおいて、マイクロカプセル分散液が連続気泡を有する発泡体中に保持されていることを特徴とする蓄熱機能を有するクッション。
【選択図】なし

Description

本発明は、蓄熱機能を有するクッションに関するものである。

座布団、枕、ベッドパッド等に応用可能なクッションには、希望する温度を長時間持続することができ、尚かつ、柔軟性のある触感を保持し、圧力を解除すると瞬時に変形が復帰することが求められている。クッションの芯材としては、一般に綿、蕎麦殻、パンヤ、羽毛、合成樹脂フォーム等の充填素材が使用されている。これら充填素材の種類や充填量を変化させることによって、通気性、熱伝導性、触感などをコントロールする提案が為されている。例えば、通気性、保温性、吸水性を全て有し、尚かつ適度の堅さを維持するヘチマ素材を芯材として用いたクッションが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ヘチマ素材を用いたクッションは柔軟性にかける上に、希望する温度を長時間維持することができない。

加重時の圧力を均等に分散し、頭部や首筋への圧迫を抑制することができ、変形の復帰が容易であるクッションの芯材として連続気泡を有する発泡体を用いた枕が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これによれば、頭部が安定に保持され、連続気泡によって湿度や熱を発散しやすくなっているが、温度維持という点では満足のいくものではない。

冷却や加熱が可能なクッションとして、液体を充填した袋からなる充填室を有するクッションがある。例えば、充填室を１室にしたもの、複数個の充填室を基材上に固定化したものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、水を充填しただけでは、希望する温度を長時間維持することはできない。

また、充填室が１室しかないクッションを枕や座布団として利用した場合、圧力がかかった部位では、充填室内の液体が排除され、所謂「底打ち」と呼ばれる状態となるため、柔軟性に欠け、使い心地の悪いものとなっていた。対策として、液体の充填量を増やせば底打ちは少なくなるが、その分加重時の安定性に欠け、横揺れ現象が生じるという問題があった。充填室が複数個あるウォーターマットでは、充填室が１室しかないウォーターマットと比較して、横揺れのない安定感の増したウォーターマットが可能となるが、上述したように、温度維持の点で課題が残っている。

横揺れ現象や底打ちのないクッションとして、連続気泡を有する発泡体からなる流体保持部材と、可撓性密封シート材料により形成され、水を充填したクッションが提案されている（例えば、特許文献４）。このクッションでは、温度維持のために、面発熱体を使用しており、ベッドパッドや座布団として使用するときに電気供給が必要となるため、使い勝手が悪いという問題がある。
特開平９−９４１３４号公報 特開２００４−８９５９４号公報 特開２００３−１０２５９１号公報 特開平９−２４８２３０号公報

本発明は、予め冷却又は加熱を施すことによって、希望する快適な温度を長時間持続し、頭、足、首筋などで加重を加えた場合でも変形が少なく、底打ちのない柔軟性のある触感が得られ、尚かつ圧力を解除した場合には瞬時に加重部分の窪みや変形が復帰し、体の接触部位を自然な状態で支持できるクッションを提供することを目的とする。

本発明は、蓄熱材を内包するマイクロカプセル分散液が可撓性密閉包材に充填されてなる蓄熱機能を有するクッションにおいて、マイクロカプセル分散液が連続気泡を有する発泡体中に保持されることにより上記課題を解決したクッションである。

本発明のクッションは、希望する温度を長保ちさせることが可能な蓄熱性を有するのみならず、適度の柔軟性を有する。また、枕やベッドパッドとして使用した場合、頭部、頸部、腰部が自然な状態で支持されるとともに、局部的に大きな加重を加えた際にも、底打ちには至らないため、心地よい感触が得られる。また、荷重を解除すれば、すぐに元通りの形状に復帰するものである。

本発明の蓄熱機能を有するクッションの構成材料は、１．可撓性密閉包材（以下、包材とする）、２．連続気泡を有する発泡体（以下、発泡体とする）、３．蓄熱材を内包するマイクロカプセル分散液（以下、マイクロカプセル分散液とする）の３種からなる。１．包材は、可撓性があり、且つ気密性の高い丈夫な材料が適している。具体的には、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセテート樹脂が好ましい素材として挙げられる。必要に応じて、これらの樹脂からなるシート（以下、樹脂シートという）の少なくとも片面に、アルミニウム等の金属層を設けても良い。金属層は、金属箔を貼り合わせたり、蒸着したりして、設けることができる。

２．発泡体は、マイクロカプセル分散液を迅速かつ充分な量吸収し得る性状であることが不可欠であるため、連続気泡を有することが要求される。具体的には、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリブタジエンなどの合成樹脂からなる合成樹脂フォームを用いることが可能である。マイクロカプセル分散液の媒体に親和性を有する発泡体を用いると、マイクロカプセル分散液の充填量を高くすることができる。マイクロカプセル分散液として水分散液を用いる場合、親水性の性質を有するポリウレタンフォームを使用することが好ましい。

３．マイクロカプセル分散液の製法として、物理的方法と化学的方法が知られている。特に蓄熱材をマイクロカプセル化する方法としては、複合エマルジョン法によるカプセル化法（特開昭６２−１４５２号公報）、蓄熱材粒子の表面に熱可塑性樹脂を噴霧する方法（特開昭６２−４５６８０号公報）、蓄熱材粒子の表面に液中で熱可塑性樹脂を形成する方法（特開昭６２−１４９３３４公報）、蓄熱材粒子の表面でモノマーを重合させ被覆する方法（特開昭６２−２２５２４１公報）、界面重縮合反応によるポリアミド皮膜マイクロカプセルの製法（特開平２−２５８０５２公報）等に記載されている方法が用いられる。

マイクロカプセルの膜材としては、界面重合法、インサイチュー（in−situ）法、ラジカル重合法等の手法で得られるポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ（メタ）アクリレート、ポリアミド、ポリアクリルアミド、エチルセルロース、ポリウレタン、アミノプラスト樹脂、またはゼラチンとカルボキシメチルセルロース若しくはアラビアゴムとのコアセルベーション法を利用した合成あるいは天然の樹脂が用いられるが、メラミンホルマリン樹脂、尿素ホルマリン樹脂、ポリアミド、ポリウレア、ポリウレタンウレアが好ましく、さらに物理的、化学的に安定なインサイチュー法によるメラミンホルマリン樹脂皮膜、尿素ホルマリン樹脂皮膜を用いたマイクロカプセルを使用することが特に好ましい。

一般にマイクロカプセルの平均粒子径は小さいほど強度的に強い。逆に大きいほど弱く、取り扱い時に壊れやすくなる。最適な平均粒子径としては、０．５〜５０μｍ、更に好ましくは１〜２０μｍの範囲が好ましい。尚、本発明で述べるマイクロカプセルの平均粒子径とは、米国コールター社製粒度測定装置マルチサイザーII型を用いて測定した体積平均粒子径を示す。

本発明に係わる蓄熱材は相転移に伴う潜熱を利用して蓄熱する目的で用いられるものであり、融点あるいは凝固点を有する化合物であれば使用可能である。具体的な蓄熱材としては、テトラデカン、ヘキサデカン、オクタデカン、パラフィンワックス等の脂肪族炭化水素化合物（パラフィン類化合物）、無機系共晶物及び無機系水和物、パルミチン酸、ミリスチン酸等の脂肪酸類、ベンゼン、ｐ−キシレン等の芳香族炭化水素化合物、パルミチン酸イソプロピル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸ステアリル等のエステル化合物、ステアリルアルコール等のアルコール類等の化合物が挙げられる。これらは混合して用いても良いし、必要に応じ過冷却防止剤、比重調節剤、劣化防止剤等を添加することができる。また、融点の異なる２種以上のマイクロカプセルを混合して用いることも可能である。

本発明の蓄熱材の融点は、−５〜１００℃の範囲、好ましくは０〜６０℃の範囲に設定されることが好ましい。蓄熱材としてエステル化合物を使用する場合、炭素数がそれぞれ６以上のカルボン酸とアルコールの縮合反応により得られる化合物であることが好ましい。また、炭素鎖は直鎖構造を有することが好ましい。具体的には、デカン酸オクチル（融点−３℃）、デカン酸デシル（融点８℃）、デカン酸ドデシル（融点２３℃）、ラウリン酸デシル（融点１４℃）、ラウリン酸ドデシル（融点２６℃）、ラウリン酸テトラデシル（融点３３℃）、ラウリン酸オクタデシル（３７℃）、ミリスチン酸ドデシル（融点３５℃）、ミリスチン酸テトラデシル（融点３９℃）、パルミチン酸デシル（融点２９℃）、、パルミチン酸ドデシル（融点４１℃）、パルミチン酸ヘキサデシル（融点５１℃）、パルミチン酸オクタデシル（融点５９℃）、ステアリン酸ヘキサデシル（融点５８℃）、ステアリン酸オクタデシル（融点６２℃）、ステアリン酸トリアコンチル（融点７６℃）、ベヘン酸ドコシル（融点７５℃）、メリシン酸ミリシル（融点９１℃）等の化合物が挙げられる。

本発明に係わる３．マイクロカプセル分散液は、通常水分散液の状態で作製される。この水分散液（スラリー）状態のまま使用することが好ましい。マイクロカプセル分散液の有効固形分質量濃度が高いほど、即ち蓄熱材成分の質量含有比率が高いほど、蓄熱効果が長持ちするため好ましい。具体的には、マイクロカプセル分散液の有効固形分質量濃度が２０〜６０％、好ましくは３０〜５０％の範囲で用いられる。濃度２０％未満であると蓄熱効果が乏しくなることがある。また、濃度６０％を超えると、分散液の粘度が上がってしまったり、液状を維持し得なくなって堅さが増してくることがあり、包材中に充填させることが難しくなる場合がある。

本発明の蓄熱機能を有するクッションは、樹脂シート、又は金属層を設けた樹脂シートを貼り合わせて１．包材に加工し、２．発泡体をこの包材内部に充填し、３．マイクロカプセル分散液を注入して製造することができる。また、本発明の蓄熱機能を有するクッションは、例えば、枕、座布団として使用する前に、冷却機能または加温機能を有する装置で、希望する温度に保持してから使用する。

ｐＨを４．５に調整した５質量％のスチレン−無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液１００質量部の中に、蓄熱材として融点１６℃のヘキサデカン８０質量部を激しく撹拌しながら添加し、平均粒子径が５．０μｍになるまで乳化を行なった。次に、メラミン５質量部と３７質量％ホルムアルデヒド水溶液７．５質量部及び水１５質量部を混合し、これをｐＨ８に調整し、約８０℃でメラミン−ホルマリン初期縮合物水溶液を調製した。この全量を上記乳化液に添加し、７０℃で２時間加熱撹拌を施して、カプセル化反応を行なった。低粘度で分散安定性が良好な、メラミン−ホルマリン樹脂皮膜の固形分質量濃度４５質量％のマイクロカプセル分散液が得られた。得られたマイクロカプセルの体積平均粒子径は５．２μｍであった。

厚さ１００μｍのポリ塩化ビニル樹脂シート（長さ４０ｃｍ×幅３５ｃｍ）を用いて、４辺に接着加工を施し、袋状に加工した包材を得た。短辺のひとつを接着せずに残し、封入口とした。封入口から、この包材の内側に、連続気泡を有する発泡体としてポリウレタンフォームを隅々まで充填した。続いて、封入口から上記マイクロカプセル分散液を注入し、ポリウレタンフォームに充分保持させた。マイクロカプセル分散液の漏れがないように、封入口を完全に封止して蓄熱機能を有するクッション（長さ３０ｃｍ×幅２４ｃｍ×高さ２ｃｍ、ポリウレタンフォーム：３０ｇ、マイクロカプセル分散液：７５０ｇ）を得た。これを実施例１のクッションとした。このクッションは、上から局部的に加重を加えても、底打ちする前にポリウレタンフォームが陥没を阻止するため、心地よい感触を持続するものであった。また、このクッションを縦方向に長時間ぶら下げておいても、マイクロカプセル分散液が下方に液垂れすることがなく、常に厚みが一定に保たれていた。

５０ｃｍ×５０ｃｍ×厚さ１００μｍのポリ塩化ビニル樹脂シートを用いて、３辺に接着加工を施し、袋状に加工した包材を得た。接着せずに残した１辺を封入口とした。封入口から、この包材の内側に、連続気泡を有する発泡体としてポリ塩化ビニルフォームを隅々まで充填した。続いて、封入口から実施例１で得たマイクロカプセル分散液を充填し、ポリ塩化ビニルフォームに充分保持させた。分散液の漏れがないように、封入口を完全に封止して蓄熱機能を有するクッション（長さ３０ｃｍ×幅２４ｃｍ×高さ２ｃｍ、ポリウレタンフォーム：３０ｇ、マイクロカプセル分散液：６００ｇ）を得た。これを実施例２のクッションとした。実施例２のクッションは、ポリウレタンフォームではなく、ポリ塩化ビニルフォームを使用しているために、６００ｇを超えてマイクロカプセル分散液を注入することができなかった。

実施例２のクッションは、上から局部的に加重を加えても、底打ちする前にポリ塩化ビニルフォームが陥没を阻止するため、心地よい感触を持続するものであった。また、このクッションを縦方向に長時間ぶら下げておいても、マイクロカプセル分散液が下方に液垂れすることがなく、常に厚みが一定に保たれていた。

（比較例１）
実施例１において、マイクロカプセル分散液ではなく、同質量の水を封入して、同様の大きさと形態のクッションを作製し、比較例１のクッションとした。このクッションは、上から局部的に加重を加えても、底打ちする前にポリウレタンフォームが陥没を阻止するため、心地よい感触を持続するものであった。また、このクッションを縦方向に長時間ぶら下げておいても、マイクロカプセル分散液が下方に液垂れすることがなく、常に厚みが一定に保たれていた。

クッションの蓄熱機能の評価
実施例のクッションと比較例１のクッションを、あらかじめ５℃の冷蔵庫内に５時間入れて蓄冷した後、３０℃の室温環境下に保持した。比較例１のクッションは３０分で表面温度が２８℃に達した。これに対し、１４〜１８℃の範囲を、実施例１のクッションは２時間持続することができ、実施例２のクッションは１．４時間持続することができた。実施例で得られたクッションは、触感、温度ともに快適なクッションとして使用可能であった。

本発明の蓄熱機能を有するクッションは、座布団、枕、ベッドパッド、椅子、背当て、熱冷まし用シート等に応用可能である。その他、住居の室内温度変化を和らげる室温緩衝材としての利用も可能であり、床、天井に敷き詰めて使用することができる。また、壁面にそのまま配置しても、クッション内部でマイクロカプセル分散液の垂れ下がりが生じないため、常に均一な蓄熱状態を維持することができる。道路下、屋根材下に敷き詰めて、融雪、凍結防止に使用することもできる。本発明の蓄熱機能を有するクッションは、蓄熱材の融点を適宜選択することで、電子レンジのマイクロ波を利用した加熱も可能であり、手軽に温熱を蓄えることが可能であるため、湯たんぽ、懐炉としても利用可能である。

Claims (2)

1. 蓄熱材を内包するマイクロカプセル分散液が可撓性密閉包材に充填されてなる蓄熱機能を有するクッションにおいて、マイクロカプセル分散液が連続気泡を有する発泡体中に保持されていることを特徴とする蓄熱機能を有するクッション。
2. 連続気泡を有する発泡体がポリウレタンフォームである請求項１記載の蓄熱機能を有するクッション。