JP2021517081A - 複合フォーム物品 - Google Patents

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Abstract

本明細書には複合フォーム物品が開示されている。複合フォーム物品は表面層およびベース層とそれらの間の界面とを含む。表面層は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したとき約５０％より大きい反発弾性を有する高弾性ポリウレタンフォームを含み、座席表面を与える。ベース層は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したとき約５０％未満の反発弾性を有する粘弾性ポリウレタンフォームを含み、座席表面と反対側の取付け面を与える。表面層およびベース層は約１７：３〜約２：３の厚さ比で存在する。

Description

本開示は、一般に、２つ以上のポリウレタンフォーム層を含む複合フォーム物品（composite foam article）に関する。複合フォーム物品は、自動車の座席用途に使用できる。
近年、自動車およびオートバイの座席のような乗り物の座席の「快適さ（comfort）」の改善が注目されている。シートメーカーとＯＥＭによる改善された性能に対するグローバルな要望が存在するために、シートの設計の多くの態様についての見直しが余儀なくされている。これには、ポリウレタンフォームのようなポリウレタン物品から形成されたクッションを使用するシートが含まれている。場合によって、かかる要望は、元のシートと同一の性能を達成しつつクッションの厚さを低減させて空間を増大し、重量を低減するという願望によって推進されている。
さらに快適感を得るためには、道路の振動にさらされる間、例えばハイウェイでオートバイに乗っている間、ライダーに心地よくないと感じさせる振動数範囲で振動を顕著に減衰することが有効である。シートに関連した不快感の他の原因としては、不適正な支持および／またはシートに対する硬い感じに加えて、ライダーとシートの接点における高い圧力の点がある。
乗り物のシートは、通例ポリウレタンフォームを用いて製造されている。ポリウレタンフォームは、弾力性が乗客に快適さおよび最適減衰／最小振動伝達率を提供するように配合される。軟質ポリウレタンフォーム、特に高弾性（ＨＲ）ポリウレタンフォームが通例乗り物のシート用途に使用されている。
当技術分野で理解されているように、乗り物の座席用途に使用される場合、ＨＲポリウレタンフォームは、通例５０％より大きい反発弾性（すなわち、ボールリバウンド（ball rebound））を有する。また、やはり当技術分野で理解されているように、乗り物用途に使用される場合、ＨＲポリウレタンフォームは、様々な大きさおよび重量の乗客を収容して適正な快適さを提供し、座席内に支持するために、ある一定の厚さで使用しなければならない。
このように、最小の厚さと重量で優れた快適さおよび支持特性ならびに減衰特性を提供する改良されたポリウレタンフォームおよびポリウレタンフォーム物品、すなわち、座席構成要素に対するニーズが存在している。
本開示は、複合フォーム物品を提供する。複合フォーム物品は、表面層およびベース層と、これらの間の界面を含むものである。表面層は座席表面を与え、ベース層は表面層の座席表面と反対側の取付け面を与えるものである。表面層は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したときに（when tested in accordance with）、約５０％より大きい反発弾性を有する高弾性ポリウレタンフォームを含む。ベース層は、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したときに、約５０％未満の反発弾性を有する粘弾性ポリウレタンフォームを含む。表面層およびベース層は、約１７：３〜約２：３の厚さ比で存在する。
比較的硬い高弾性（ＨＲ）ポリウレタンフォームを含む表面層および比較的軟らかい粘弾性（ＶＥ）ポリウレタンフォームを含むベース層をもつ本発明に係る複合フォーム物品は、驚くべきことに、様々な乗り物用途および様々な条件で多種多様な乗客に対して、優れた快適さおよび支持特性を提供する。それ故に、本開示に係る複合フォーム物品は、座席用途において単一層フォーム物品より改良された性能を提供し、様々な乗り物用途および様々な条件で多種多様な乗客に対して適正な快適さおよび支持特性を提供するのに必要なフォーム物品の厚さの低減を可能とする。
本開示の利点は、添付の図面に関連及び考慮して以下の詳細な説明を参照することによって本開示がより良く理解されるにつれて容易に認識されるであろう。図面は、単に説明のための実例に過ぎず、必ずしも一定の縮尺で描かれていないものと理解されたい。
図１は、表面層とベース層を含む複合フォーム物品を有する自動車のシートの斜視図である。 図２は、図１の複合フォーム物品の線２−２に沿った断面図である。 図３は、図１の複合フォーム物品の線３−３に沿った断面図である。 図４は、表面層とベース層を含む複合フォーム物品の１つの実施形態の斜視図である。 図５は、図４の複合フォーム物品の線５−５に沿った断面図である。 図６は、実施例において試験に利用される、表面層とベース層を含む複合フォーム物品の断面図である。 図７は、図６の複合フォーム物品の力対撓みのグラフ解析である。 図８は、図６の複合フォーム物品の変位対時間のグラフ解析である。 図９は、本開示に係る複合フォーム物品の様々な実施形態の変位対時間のグラフ解析である。 図１０Ａは、本開示に係る複合フォーム物品の力対撓みのグラフ解析である。 図１０Ｂは、図１０Ａのグラフ解析を生成するために使用された、複合フォーム物品の試験サンプルの斜視図である。 図１１は、本開示に係る複合フォーム物品の力対撓みのグラフ解析である。 図１２は、実施例７〜１１および比較例５の５００Ｎにおけるばね定数のグラフ解析である。 図１３は、実施例７〜１１および比較例５の圧縮力撓み（ＣＦＤ）および押込み荷重撓み（ＩＬＤ）のグラフ解析である。 図１４は、３つの異なる重量の乗客／乗員による実施例１４および比較例９の減衰性能のグラフ解析である。
本明細書には、図を通して１０で示すような複合フォーム物品が開示されている。複合フォーム物品１０は、表面層１２およびベース層１４を備える。表面層１２は、座席表面１６を与え（present）、ベース層１４は、表面層１２の座席表面１６の反対側の取付け面１８を与えるものである。表面層１２およびベース層１４は、いずれもポリウレタンフォームを含む。表面層１２は、高弾性（「ＨＲ」）ポリウレタンフォームを含み、ベース層１４は、粘弾性（「ＶＥ」）ポリウレタンフォームを含む。
本開示に係る複合フォーム物品１０は、自動車産業において、例えば自動車の座席に使用するのに特に有用である。自動車の座席用途において、複合フォーム物品１０は低減した厚さで快適さおよび支持を提供する。
複合フォーム物品１０はまた、家具工業における使用、例えば寝具（例えば、マットレス）および座席（例えば、クッション、アームレスト等）の用途に使用するのにも適している。一方で、本開示に係る複合フォーム物品１０は、自動車産業および家具工業における使用に限定されない。一例として、複合フォーム物品１０は、ホッケーまたはフットボール用品のようなスポーツ用品に使用するのに適している。
図１を参照し、表面層１２およびベース層１４を備えた複合フォーム物品１０を含む自動車のシート（運転手の椅子／バケットシート）の斜視図を示す。また、図２に、図１の複合フォーム物品１０の線２−２に沿った断面図を示し、図３に、図１に示す複合フォーム物品１０の線３−３に沿った断面図を示す。
また、図４を参照して、表面層１２およびベース層１４を備える複合フォーム物品１０（後部／ベンチシートのシート底部）の一実施形態の斜視図を示す。図５は、図４に示す複合フォーム物品１０の線５−５に沿った断面図である。
上述の通り、表面層１２は、ＨＲポリウレタンフォームを含む。本明細書で使用される術語「ＨＲポリウレタンフォーム（HR polyurethane foam）」は、特定の種類のポリウレタンフォームを意味しており、他の軟質ポリウレタンフォーム、例えば慣用の軟質ポリウレタンフォーム、粘弾性ポリウレタンフォームとは対照的なものである。ＨＲポリウレタンフォームは、通例、座席用途において、支持、快適さ、および弾力または反発力を加味するのに役立つ、幾分ランダムな気泡構造を有した連続気泡の軟質ポリウレタンフォームである。
また、ＨＲポリウレタンフォームは、高い支持因子（support factor）およびより大きい表面弾性（surface resilience）を有するものであり、すなわち、圧縮後にすぐに回復して、その元の形状に跳ね返るものである。
いくつかの実施形態にて、表面層１２のＨＲポリウレタンフォームは、約２〜約３、または約２〜約２．８（２５％ＩＬＤに対する６５％ＩＬＤの比）の支持因子、およびＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したときに、約５０、約５１、約５２、約５３、約５４、約５５、約５６、約５７、約５８、約５９、約６０、約６１、約６２、約６３、約６４、または約６５％より大きい（そして、通例７０％または８０％より小さい）反発弾性（すなわち、ボールリバウンド）を有する。あるいは、いくつかの実施形態にて、表面層１２のＨＲポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したときに、約５０〜約７０、または約５２〜約６５％の反発弾性（すなわち、ボールリバウンド）を有する。なお、様々な非限定実施形態にて、上記値およびその間の値の全てを含めた本明細書中に記載の値および値の範囲は、本発明において使用することを明示的に意図している。
表面層１２のＨＲポリウレタンフォームは、通例、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したときに、約４０〜約８０、約４５〜約７０、または約４５〜約６０ｋｇ／ｍ３の密度を有する。なお、様々な非限定実施形態にて、上記値およびその間の値の全てを含めた本明細書中に記載の値および値の範囲は、本発明において使用することを明示的に意図している。
密度は、堅さ、剛性、または荷重負担能力の尺度ではないものの、かかる特性は押込み荷重撓み（Indentation Load Deflection）（「ＩＬＤ」）および圧縮力撓み（Compression Force Deflection）（「ＣＦＤ」）により特徴付けることができる。表面層１２のＨＲポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４に従って試験したときに、約３００〜約６００、約３７５〜約５２５、または約４００〜約５００Ｎ／３１４ｃｍ２のＩＬＤ、および／またはＡＳＴＭ Ｄ３５７４に従って試験したときに、約５〜約１０、または約６〜約９、または約６．５〜約８ｋＰａのＣＦＤを有する。なお、様々な非限定実施形態にて、上記値およびその間の値の全てを含めた本明細書中に記載の値および値の範囲は、本発明において使用することを明示的に意図している。
当技術分野で公知なように、ＨＲポリウレタンフォームは、発泡剤、例えば水の存在下でポリオールとポリイソシアネートの化学反応を介して生成する。具体的には、ＨＲポリウレタンフォームは、発泡剤の存在下でイソシアネート−反応性の樹脂組成物（ポリオールを含む）およびイソシアネートの発熱反応により形成される。イソシアネート−反応性の樹脂組成物、イソシアネート、および発泡剤は、まとめてポリウレタンシステムとして知られている。適切なＨＲポリウレタンフォームおよびシステムは、オンタリオ州ＷｏｏｄｂｒｉｄｇｅのＴｈｅ Ｗｏｏｄｂｒｉｄｇｅ Ｇｒｏｕｐから市販されている。
上述した通り、ベース層１４は、ＶＥポリウレタンフォームを含む。本出願ならびに添付の図面および書類を通じて、ＶＥポリウレタンフォームおよびＡＤＰ（ＡｄａｐｔｉＰｅｄｉｃＴＭ）ポリウレタンフォームは、同義で使用されている。本明細書で使用される術語「ＶＥポリウレタンフォーム（VE polyurethane foam）」は、特定の種類のポリウレタンフォームを意味しており、他の軟質ポリウレタンフォーム、例えば慣用の軟質ポリウレタンフォーム、高弾性ポリウレタンフォームとは対照的である。
当技術分野で公知なように、粘弾性フォームは、圧縮力から解放されたときに他の弾性ポリウレタンフォームより遅い回復を示す。例えば、圧縮から解放された後、ＨＲポリウレタンフォームは、室温および標準的な大気条件で一般に１秒以内にその完全に圧縮されていない高さまたは厚さに回復する。これに対して、同じ密度および厚さのＶＥポリウレタンフォームは、同じ温度および大気条件で回復するのに非常に長い時間、例えば２〜６０秒かかる。ＶＥポリウレタンフォームはまた、他のポリウレタンフォームの約４０％以上と比較して、一般に約２５％未満のボールリバウンド値も示す。
このように、ＶＥポリウレタンフォームは、圧縮サイクル中遅い回復、したがって高いヒステリシスを示し、また通例低いボールリバウンド値を有する。具体的には、ＶＥポリウレタンフォームは、他の軟質ポリウレタンフォームに対する約４０％以上と比較して、一般に約２５％未満のボールリバウンド値を示す。回復は、粘弾性ポリウレタンフォームに再び入る空気の速度により、またはポリウレタンフォームの他の物理的性質により制限されるので、上記した物理的性質は低い空気の流れを生じ得る。ＶＥポリウレタンフォームの殆どの物理的性質は、慣用のポリウレタンフォームと類似するものの、粘弾性ポリウレタンフォームの弾性の方がずっと低い。これらの物理的性質（粘弾特性）を有するポリウレタンフォームはまた、通例、様々な寝具および座席用途において、優れた快適さおよび支持特性を提供する。
ＶＥポリウレタンフォームは、動的機械分析により決定または測定できるその１つ以上のガラス転移温度（「Ｔｇ」）によって、定義または特徴付けることができる。慣用のポリウレタンフォーム、例えば分子量３０００のポリエーテルトリオールに基づくＨＲポリウレタンフォームのような軟質ポリウレタンフォームは、一般に−３０℃未満、おそらくはさらに−５０℃未満のＴｇを有する。これとは対照的に、ＶＥポリウレタンフォームは、−２０℃を超えるＴｇを有する。このようなより高いＴｇおよびＶＥポリウレタンフォームの上記他の物理的性質に照らせば、ＶＥポリウレタンフォームの回復時間は、標準的室温に近い範囲内の温度変化に対して感受性である可能性がある。好ましい実施形態にて、ＶＥポリウレタンは、約−２０〜約２０℃、または約−１０〜約０℃の温度に単一のＴｇを有し、このＴｇは、動的機械分析を用いてｔａｎデルタの最大値から決定される。
ベース層１４のＶＥポリウレタンフォームは、通例、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したときに、約４０〜約７０、約５０〜約６５、約４５〜約６０、約５０〜約６０、または約５５〜約６０ｋｇ／ｍ３の密度を有する。多くの実施形態にて、表面層１２は、ベース層１４より大きい密度を有する。様々な非限定実施形態にて、上記値およびその間の値を含めた本明細書中に記載の値および値の範囲は、全てが本発明に使用することが明白に考えられる。さらに、ベース層１４のＶＥポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したときに、約５０〜約２００、約１００〜約１７５、または約１１５〜約１６０Ｎ／３１４ｃｍ２のＩＬＤおよび／または約１〜約５、または約２〜約４、または約２．５〜約３．５ｋＰａのＣＦＤを有する。なお、様々な非限定実施形態にて、上記値およびその間の値の全てを含めた本明細書中に記載の値および値の範囲は、本発明において使用することを明示的に意図している。
いくつかの実施形態にて、ＶＥポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したときに、約５０、約４０、約３５、約３０、または約２５％より小さい（そして通例約５％より大きい）反発弾性（すなわち、ボールリバウンド）を有する。いくつかの実施形態にて、ＶＥポリウレタンフォームは、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したときに、約１０〜約４０、または約１５〜約３５％の反発弾性を有する。なお、様々な非限定実施形態にて、上記値およびその間の値の全てを含めた本明細書中に記載の値および値の範囲は、本発明において使用することを明示的に意図している。
いくつかの実施形態にて、ＶＥポリウレタンフォームは、約−２５、−２０、または−１５℃を超えるＴｇを有する。様々な非限定実施形態にて、ＶＥポリウレタンフォームの少なくとも１つのＴｇは、−２５〜５０℃であることができ、−２５〜５０℃のＴｇに対する全ての値および値の範囲は、本発明において使用することを明示的に意図している。
当技術分野で公知なように、ＶＥポリウレタンフォームは、発泡剤、例えば水の存在下でポリオールとポリイソシアネートの化学反応を介して生成する。具体的には、ＶＥポリウレタンフォームは、発泡剤の存在下でイソシアネート−反応性の樹脂組成物（ポリオールを含む）およびイソシアネートの発熱反応により形成される。イソシアネート−反応性の樹脂組成物、イソシアネート、および発泡剤は、まとめてポリウレタンシステムとして知られている。適切なＶＥポリウレタンフォームおよびシステムは、オンタリオ州ＷｏｏｄｂｒｉｄｇｅのＴｈｅ Ｗｏｏｄｂｒｉｄｇｅ Ｇｒｏｕｐから商標ＡｄａｐｔｉＰｅｄｉｃＴＭとして市販されている。
本明細書に記載の複合フォーム物品１０の表面層１２のＨＲポリウレタンフォームおよび複合フォーム物品１０のベース層１４のＶＥ（またはＡＤＰ）フォームの様々な実施形態は、国際出願ＰＣＴ／ＣＡ２０１６／０５０１９９（その内容は、ここに引用することによってその全てが本明細書の一部をなすものとする。）にさらに記載されている。
再び図２を参照し、ＨＲポリウレタンフォームを含み、座席表面１６を与える表面層１２、およびＶＥポリウレタンフォームを含み、ベース層１４の座席表面１６と反対側の取付け面１８を与えるベース層１４を有する複合フォーム物品１０の断面図を示す。複合フォーム物品１０は、表面層１２とベース層１４との間に界面１３を有する。いくつかの実施形態にて、界面１３は、例えば層１２および１４が予め形成され、（例えば接着剤で）接合されるか、またははっきりとした変わり目を生じる方法で成形される実施形態であるように、狭くまたははっきりと記載される。他の実施形態にて、界面１３は、ＨＲポリウレタンフォームを含む表面層１２とＶＥポリウレタンフォームを含むベース層１４との間にはっきりとした変わり目がない実施形態で（以下にさらに記載されるように）広く記載することができる。界面１３が広く記載される実施形態では、界面１３にＨＲポリウレタンおよびＶＥポリウレタンフォームの重なり（これはブレンドされたサブ層と記載することもできる。）があり、これは層間の優れた接合およびその他の有利な特性をもたらすことができる。界面１３が広く記載されるかかる実施形態にて、界面１３は、約０．１〜約５、または約０．１〜約２ｍｍの厚さを有するサブ層として記載することができ、約０．１〜約５ｍｍの値およびこの範囲の間の値の全てが、本発明において使用することを明示的に意図している。
１つの実施形態にて、複合フォーム物品１０を作成する方法は、表面層１２またはベース層１４のいずれかをオーバーモールドすることを含む。すなわち、方法は、高弾性（ＨＲ）ポリウレタンフォームを含む表面層１２を第１のモールドで成形し、成形された表面層を第２のモールド内に挿入し、粘弾性（ＶＥ）ポリウレタンフォームを含むベース層１４を第２のモールドで成形するステップを含む。もちろん、最初にベース層１４を成形し、表面層をオーバーモールドすることができる。
複合フォーム物品１０は、追加の層を含むことができると認識するべきである。例えば、追加のＨＲおよびＶＥフォーム層を含む複合フォーム物品１０の実施形態が、本発明において想定され予期される。
いくつかの実施形態にて、表面層１２（ＨＲフォームを含む）およびベース層１４（ＶＥフォームを含む）は、複合フォーム物品１０の全体の厚さ（ＴＴ）を基準にして、約８５：１５〜約４０：６０、または好ましくは約７５：２５〜約５０：５０の厚さ比（表面層１２の厚さ（ＴＳ）：ベース層１４の厚さ（ＴＢ））で存在する。もちろん、これは単に約１７：３〜約２：３、約３：１〜約１：１、または約９：５〜約４：３の厚さ比として特徴付けることができる。なお、様々な非限定実施形態にて、上記値およびその間の値の全てを含めた本明細書中に記載の値および値の範囲は、本発明において使用することを明示的に意図している。
当然のことながら、全体の厚さ（ＴＴ）、表面厚さの厚（ＴＳ）、およびベースの厚さ（ＴＢ）は、複合物品１０のいずれの特定の鉛直断面に対しても計算できる。各々の鉛直断面は、界面１３に対して９０°の角度でとられ得る。
様々な実施形態にて、表面層１２は、厚さ比の第１の値（ＴＳ）が約８５〜約４０、約８０〜約４５、約７５〜約５０、約７０〜約５５、約６８〜約５８、または約６５〜約６０となるように存在し、ベース層１４は、厚さ比の第２の値（ＴＢ）が約１５〜約６０、約２０〜約５５、約２５〜約５０、約３０〜約４５、約３２〜約４２、または約５５〜約６０となるように存在する（ＴＳ：ＴＢ）。なお、様々な非限定実施形態にて、上記値およびその間の値の全てを含めた本明細書中に記載の値および値の範囲は、本発明において使用することを明示的に意図している。
あるいは、いくつかの実施形態にて、ベース層１４（ＶＥフォームを含む）は、複合フォーム物品１０の全体の厚さ（ＴＴ）を基準にして、約１５〜約６０、または好ましくは約２５〜約５０％の厚さ（ＴＢ）で複合フォーム物品１０内に存在し、表面層１２（ＨＲフォームを含む）は、複合フォーム物品１０の全体の厚さ（ＴＴ）を基準にして、約４０〜約８５、または好ましくは約５０〜約７５％の厚さ（ＴＢ）で複合フォーム物品１０内に存在する。なお、様々な非限定実施形態にて、上記値およびその間の値の全てを含めた本明細書中に記載の値および値の範囲は、本発明において使用することを明示的に意図している。
いくつかの実施形態にて、複合フォーム物品１０の全体の厚さ（ＴＴ）（表面層１２（ＨＲフォームを含む）とベース層１４（ＶＥフォームを含む）の累積厚さ）は、約９５ｍｍ未満、約９０ｍｍ未満、約８５ｍｍ未満、約８０ｍｍ未満、約７５ｍｍ未満、約７０ｍｍ未満であり、約４０ｍｍより大きく、約５０ｍｍより大きく、約６０ｍｍより大きく、または約７０ｍｍより大きい。なお、様々な非限定実施形態にて、上記値およびその間の値の全てを含めた本明細書中に記載の値および値の範囲は、本発明において使用することを明示的に意図している。
いくつかの実施形態にて、複合フォーム物品１０は、厚さ７０ｍｍおよび厚さ比（表面層１２：ベース層１４）約１７：３〜約２：３でＡＳＴＭ ３５７４−１７（サンプル大きさ：４００×４００×７０；初期厚さ速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；先行圧縮速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；先行圧縮の数：１〜７５％；先行圧縮後の飽和時間：６０ｓｅｃ；圧縮速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；測定点：２５、５０、および６５％；飽和時間：２０ｓｅｃ）に従って試験したときに、約２０未満、約１９．５未満、約１９未満、約１８．５未満、約１８未満、約１０〜約２０、約１２〜約１９．５、約１３〜約１９、または約１４〜約１８．５Ｎ／ｍｍのばね定数を有する。
多くの実施形態にて、複合フォーム物品１０は、厚さ７０ｍｍおよび厚さ比（表面層１２：ベース層１４）約１７：３〜約２：３でＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したときに、約０．４〜約３．０、または０．５〜約２．８Ｎ／ｍｍ２の支持因子を有する。以下の試験パラメータをＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７で利用した（サンプル大きさ：４００×４００×７０；初期厚さ速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；先行圧縮速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；先行圧縮の数：１〜７５％；先行圧縮後の飽和時間：６０ｓｅｃ；圧縮速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；測定点：２５、５０、および６５％；飽和時間：２０ｓｅｃ）。なお、様々な非限定実施形態にて、上記値およびその間の値の全てを含めた本明細書中に記載の値および値の範囲は、本発明において使用することを明示的に意図している。
驚くべきことに、ＨＲポリウレタンフォーム（より高い支持因子を有する）を含む表面層１２および粘弾性フォーム（より低い支持因子を有する）を含むベース層１４を有する複合フォーム物品１０は、優れた快適さおよび支持特性を示す。このような層の配置は、直観に反する。ＶＥポリウレタンフォームが、乗員が座る座席表面ではなく、ＨＲポリウレタンフォームの層の下に配置されるからである。多くの実施形態にて、ＨＲポリウレタンフォームを含む表面層１２は、より高い支持因子を有し、より低い支持因子を有するＶＥフォームを含むベース層１４は、低下した厚さで優れた快適さおよび減衰性能を提供する。
さらに、複合フォーム物品１０は、通例、ＩＳＯ ３３８６−１：１９８６に従って厚さ７０ｍｍおよび厚さ比（表面層１２：ベース層１４）約１７：３〜約２：３で試験したときに、約１．０超〜約２．５、または約１．２〜約２の減衰値を有する。
様々な実施形態にて、複合フォーム物品１０は、自動車または航空宇宙（例えば航空機）の座席用途のような乗り物の座席用途に含まれる。このため、ポリウレタンフォーム物品１０は座席構成要素であってよく、そのようにいわれる。本開示を通して使用される用語「シート構成要素（seat element）」は、クッション（すなわち、シートの乗員／乗客が座る部分）、背または背もたれ（すなわち、シートの乗員／乗客の背中を支える部分）およびサイドボルスター（side bolster）（すなわち、乗員／乗客を横方向で支える、クッション、背または背もたれの延長部）の１つ、いくつかまたは全部に関連して使用される。
自動車産業や航空宇宙産業で公知なように、「シート（seat）」は、クッションおよび背（または背もたれ）の両方を包含するものである。したがって、本明細書で使用される用語「シート構成要素」には、クッション、背（または背もたれ）またはクッションおよび背（または背もたれ）を含むユニット構造が包含される。
以下の実施例は、本開示を例示するためのものであり、いかなる意味でも本開示の範囲を限定するとは解されない。
実施例１および比較例１のポリウレタンシートのクッションを記載する。
実施例１のシートのクッションは、本開示に従って形成された複合フォーム物品である。複合物品は、座席表面を与える高弾性（ＨＲ）ポリウレタンフォームを含む表面層、および座席表面の反対側の取付け面を与える粘弾性（ＶＥ）ポリウレタンフォームを含むベース層を備える。実施例１の複合物品を形成するために、表面層を成形し、ベース層を成形し、表面およびベース層を、表面層とベース層との間の界面で接着剤によって互いに接着した。
比較例１は、ＨＲポリウレタンフォームで形成された単一片のポリウレタンフォーム物品である。したがって、比較例１は本開示に従って形成されていないものである。
ここで図６を参照し、実施例１の複合フォーム物品の断面図を示す。複合フォーム物品は座席構成要素、具体的にはシートのクッション（すなわち、シートの乗員が座る部分）を示す。また図６を参照して、破線の輪郭（１８で示されている）により、比較例１のフォーム物品／シートのクッションの断面図を示す。
図６の破線（幽霊線）で示されるように、実施例１は、比較例１と比べて、厚さのかなりの減少を提供している。このような厚さの減少に関わらず、実施例１は、改良された乗員／乗客に快適さおよび乗り物音響を提供した。
さらに図６を参照すれば、実施例１の複合フォーム物品は、中心で６９ｍｍの全体の厚さ（ＴＴ）を有する一方、比較例１のフォーム物品は、中心で９４ｍｍの全体の厚さ（ＴＴ）を有していた。実施例１は、シートのクッションの前面からシートのクッションの背部までで、比較例１よりも２５ｍｍ薄いものであった。また、実施例１の複合フォーム物品は、０．９５ｋｇの質量を有する一方、比較例１のフォーム物品は、１．３０ｋｇの質量を有していた。このように、比較例１は、実施例１のシートのクッションよりも重量が３６．８％重いものであった。実施例１の減少した厚さおよび重量は、いくつかの利点として、追加の車両ストレージについての選択肢と低下した質量を示している。
図７に、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従ってＺｗｉｃｋ Ｓｔａｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅを用いて５００Ｎで試験した、実施例１の複合フォーム物品および比較例１のフォーム物品（サンプル大きさ４００×４００ｍｍ）の力対撓みについてのグラフ解析を示す。図７中の円で囲った部分に示すように、実施例１の複合フォーム物品（シートのクッション）は、比較例１の複合フォーム物品（シートのクッション）と比べて、改良された初期の軟らかさと、乗員／乗客に対する快適さを示している。
図８に、実施例１の複合フォーム物品および比較例１のフォーム物品の変位対時間についてのグラフ解析を示す。この試験は、標準的な減衰試験を「１Ｇ後の減衰試験（Damping test after 1G）」と修正したものであり、ここでは５０ｋｇの重りをフォーム試験サンプルの上にＴｅｋｋｅｎプレートと共に載せて、次いで５０ｋｇの重りの上に２０ｋｇの重りを２０ｍｍの落下高さから落とした。実施例１は、４０ｍｍおよび５０ｋｇで１．４２の減衰因子を有する一方、比較例１は、４０ｍｍおよび５０ｋｇで０．９９の減衰因子を有していた。
減衰因子は、２つの連続するピークの大きさの比の自然対数として定義される対数減少を計算することによって計算された。
Figure 2021517081
 ここで、ｘ（ｔ）は時間ｔにおける大きさであり、ｘ（ｔ＋ｎＴ）はｎ期離れたピークの大きさであり、ｎは連続する正のピークの整数である。
次に減衰比は、対数減少から
Figure 2021517081
 によって見出される。
図８に示すように、実施例１は、比較例１よりも優れた減衰性能を示している。
図９に、実施例２および実施例３の複合フォーム物品の変位対時間についてのグラフ解析を示す。実施例２の複合フォーム物品は、試験サンプルの全体の厚さを基準にして５０％の厚さを有するＨＲフォームを含む表面層および５０％の厚さを有する（すなわち、１：１の厚さ比）ＶＥフォームを含むベース層を含む。実施例３の複合フォーム物品は、試験サンプルの全体の厚さを基準にして７５％の厚さのＨＲフォームを含む表面層および２５％の厚さのＶＥフォームを含むベース層を含む。また図９には、それぞれ、１００％ＨＲおよび１００％ＶＥのフォームを含み、実施例２および実施例３と同じサンプルの大きさである比較例２および比較例３のフォーム物品についてのグラフ解析も含む。この試験は、Ｔｅｋｋｅｎプレートおよび落下高さ３５ｍｍの５０ｋｇの重りを用いてＳｃｈａｐ Ｊｏｕｎｃｅ ＴｅｓｔｅｒでＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って行った（サンプル大きさ：４００×４００×７０；初期厚さ速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；先行圧縮速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；先行圧縮の数：１〜７５％；先行圧縮後の飽和時間：６０ｓｅｃ；圧縮速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；測定点：２５、５０、および６５％；飽和時間：２０ｓｅｃ）。ＶＥ層の厚さが増大するにつれて、複合物品の減衰性能が上昇する。ＶＥフォームを含むベース層が複合フォーム物品の全体の厚さを基準にして２５〜５０％の厚さで含まれるとき、複合フォーム物品の減衰および快適さの特性が優れている。
下記表１に示す実施例４〜６は、本開示に従って形成された、７０ｍｍの厚さを有する複合フォーム物品である。実施例４は、ＨＲフォームを含む６０ｍｍの表面層およびＶＥフォームを含む１０ｍｍのベース層を含む。実施例５は、ＨＲフォームを含む５５ｍｍの表面層およびＶＥフォームを含む１５ｍｍのベース層を含む。実施例６は、ＨＲフォームを含む５０ｍｍの表面層およびＶＥフォームを含む２０ｍｍのベース層を含む。下記表１に、実施例４〜６および比較例４の説明について示す。
Figure 2021517081
ここで図１０Ａを参照し、図１０Ａに、実施例４〜６および比較例４の複合フォーム物品の力対撓みについてのグラフ解析を示す。グラフ解析は、ＣＡＥ解析データの力−撓み曲線である。比較例４は、ＨＲフォームのみを含むフォーム物品であり、本開示に従って形成されていないものであり、比較する目的のみで含まれている。試験は、Ｔｅｋｋｅｎプレートおよび４０ｍｍの落下高さの５０ｋｇの重りを用いて（サンプル大きさ４００×４００×７０ｍｍ）、Ｚｗｉｃｋ Ｓｔａｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅにより５００ＮでＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って行った（サンプル大きさ：４００×４００×７０；初期厚さ速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；先行圧縮速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；先行圧縮の数：１〜７５％；先行圧縮後の飽和時間：６０ｓｅｃ；圧縮速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；測定点：２５、５０、および６５％；飽和時間：２０ｓｅｃ）。また、図１０Ｂは、図１０Ａに示すグラフ解析を生成するのに使用された複合フォーム物品の試験サンプルの斜視図である。
下記表２に、実施例４〜６および比較例４に対する撓み、ばね定数、快適指数データ（Comfort Index Data）を示す。
Figure 2021517081
実施例７〜１１は、ＨＲフォームを含む表面層およびＶＥフォームを含むベース層を含む７０ｍｍの厚さを有する複合フォーム物品である。下記表３に、実施例７〜１１および比較例５の説明について示す。
Figure 2021517081
ここで図１１を参照し、図１１に、実施例７〜１１および比較例５の複合フォーム物品の力対撓みについてのグラフ解析を示す。比較例５は、ＨＲフォームのみを含むフォーム物品であり、本開示に従って形成されていないものであり、比較する目的のみで含まれている。試験は、Ｔｅｋｋｅｎプレートおよび４０ｍｍの落下高さの５０ｋｇの重りを用いて（サンプル大きさ：４００×４００×７０ｍｍ）、Ｚｗｉｃｋ Ｓｔａｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅにより５００ＮでＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って行った（サンプル大きさ：４００×４００×７０；初期厚さ速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；先行圧縮速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；先行圧縮の数：１〜７５％；先行圧縮後の飽和時間：６０ｓｅｃ；圧縮速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ；測定点：２５、５０、および６５％；飽和時間：２０ｓｅｃ）。快適指数はばね定数／撓みで計算した。
下記表４に、実施例７〜１１および比較例５に対する撓み、ばね定数、快適指数データを示す。
Figure 2021517081
上記表４を参照すると、実施例８および実施例９の複合フォーム物品は特に良好なものである。実際、図１２および図１３には、複合フォーム物品の全体の厚さ（ＴＴ）を基準にして約７５：２５（０．３３）〜約５０：５０（１）の厚さ比（ＴＳ：ＴＢ）が良好な性能特性であることが示され、複合フォーム物品の全体の厚さ（ＴＴ）を基準にして約４５：２５（０．５６）〜約４０：３０（０．７５）の厚さ比（ＴＳ：ＴＢ）が特に良好な性能特性であることが示されている。言い換えれば、表４のデータと図１２および図１３のグラフは、複合フォーム物品の全体の厚さの約２５〜約５０％の厚さを有するベース層が存在するとき複合フォーム物品が優れた性能特性を示すことを意味している。実施例８および９は、図１２にて円内に囲まれたものであり、対応するＶＥ：ＨＲ比の予想外に有利なばね定数が示されている。
実施例１２および実施例１３は、それぞれ、７０ｍｍおよび８０ｍｍの厚さを有する複合フォーム物品である。実施例１２および実施例１３は、ＨＲフォームを含む表面層およびＶＥフォームを含むベース層を含む。これらとは対照的に、比較例６〜８は、ＨＲフォームのみを含むフォーム物品であり、本開示に従って形成されていないものであり、比較する目的のみで含まれている。下記表５に、実施例１２および１３ならびに比較例６〜８の説明について示す。
Figure 2021517081
上記表５を参照すると、実施例１２および実施例１３の複合フォーム物品は、快適さの観点から比較例６〜８よりも性能が優れている。
実施例１４は、８５ｍｍの厚さを有する複合フォーム物品であり、ＨＲフォームを含む表面層およびＶＥフォームを含むベース層を含む。下記表６に、実施例１４および比較例９の説明について示す。
Figure 2021517081
ここで図１４を参照し、図１４に、実施例１４および比較例９の複合フォーム物品の密度のパワースペクトル（ＰＳＤ）対振動数（Ｈｚ）についてのグラフ解析を示す。図１４を参照すると、Ｙ軸に対して線が低いほど減衰性能がより良好である。図に示されるように、実施例１４の複合物品は、比較例９の単層物品より１８ｍｍ薄いにも関わらず、単層物品より性能が優れている。さらに、実施例１４の複合フォーム物品の減衰性能は、広範な重量範囲にわたって比較例９の減衰性能より良好である。
添付の特許請求の範囲は詳細な説明に記載されている特定の化合物、組成物、物品、または方法を述べることに限定されることはなく、これらの特定の化合物等は添付の特許請求の範囲の範囲内に入る個々の実施形態の間で変わり得るものと理解されたい。本明細書で様々な実施形態の特定の特徴または態様を記載するのに使用されているＭａｒｋｕｓｈ群に関して、それぞれのＭａｒｋｕｓｈ群の各メンバーから、他のあらゆるＭａｒｋｕｓｈメンバーとは独立して、異なる、特別な、および／または予想外の結果が得られ得るものと了解されたい。Ｍａｒｋｕｓｈ群の各々のメンバーは個別におよび／または組み合わせて使用でき、添付の特許請求の範囲の範囲内の具体的な実施形態の適正な支持を提供する。
また、本開示の様々な実施形態を記載するのに使用されているあらゆる範囲および部分的な範囲は、独立してかつ合わせて添付の特許請求の範囲の範囲内に入り、その全体および／または一部の値が本明細書中に明白に記載されていなくてもかかる値を含めて、あらゆる範囲を記載し予期していると理解されるものとも了解されたい。当業者には容易に認識されるように、列挙されている範囲および部分的な範囲は本開示の様々な実施形態を充分に説明し、かつ実施可能にしており、かかる範囲および部分的な範囲はさらに適切な１／２、１／３、１／４、１／５等を表し得る。本開示を例示として説明してきたが、使用されている術語及び用語は、限定するためではなく説明するための使用を意図したものであることを理解されたい。明らかに、上記教示に照らして本開示の多くの修正および変更が可能である。したがって、添付の特許請求の範囲の範囲内において、本開示は具体的に記載されているのとは違って実施してもよいものと理解されたい。

Claims (19)

  1. ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したとき約５０％より大きい反発弾性を有する高弾性ポリウレタンフォームを含み、座席表面を与える表面層と、
    ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したとき約５０％未満の反発弾性を有する粘弾性ポリウレタンフォームを含み、前記座席表面と反対側の取付け面を与えるベース層と、
    前記表面層と前記ベース層との間の界面と
    を備える複合フォーム物品であって、
    前記表面層および前記ベース層が、約１７：３〜約２：３の厚さ比で存在する、複合フォーム物品。
  2. 前記表面層および前記ベース層が、約３：１〜約１：１の厚さ比で存在する、請求項１に記載の複合フォーム物品。
  3. 約７０〜約９０ｍｍの全体の厚さを有する、請求項１または２に記載の複合フォーム物品。
  4. 前記表面層が、前記ベース層より大きい密度を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
  5. 前記表面層が、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したとき前記ベース層より大きい支持因子を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
  6. 前記全体の厚さの約２５〜約５０％が、前記ベース層の厚さによりもたらされている、請求項５に記載の複合フォーム物品。
  7. 前記高弾性ポリウレタンフォームが、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したとき約２〜約３の支持因子を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
  8. 前記高弾性ポリウレタンフォームが、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したとき約５５％より大きい反発弾性（すなわち、ボールリバウンド）を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
  9. 前記高弾性ポリウレタンフォームが、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したとき約３００〜約６００Ｎ／３１４ｃｍ２の押込み荷重撓みを有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
  10. 前記高弾性ポリウレタンフォームが、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したとき約５〜約１０ｋＰａの圧縮力撓みを有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
  11. 前記粘弾性ポリウレタンフォームが、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したとき約５０〜約２００Ｎ／３１４ｃｍ２の押込み荷重撓みを有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
  12. 前記粘弾性ポリウレタンフォームが、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したとき約１〜約５ｋＰａの圧縮力撓みを有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
  13. 前記界面に接着剤層をさらに含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
  14. 高弾性および粘弾性ポリウレタンフォームの混合物を含み、約０．１〜約２ｍｍの厚さを有するサブ層をさらに含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
  15. ７０ｍｍの厚さでＩＳＯ ３３８６−１：１９８６に従って試験したとき約１．０〜約２．５の減衰値を有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
  16. ７０ｍｍの厚さでＡＳＴＭ ３５７４−１７に従って試験したとき約１０〜約２０Ｎ／ｍｍのばね定数を有する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
  17. ７０ｍｍの厚さでＡＳＴＭ ３５７４−１７に従って試験したとき約０．４〜約３．０Ｎ／ｍｍ２の支持因子を有する、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
  18. 前記表面層が、約４５〜約７０ｋｇ／ｍ３の密度を有する、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
  19. 前記ベース層が、ＡＳＴＭ Ｄ３５７４−１７に従って試験したとき約４５〜約６０ｋｇ／ｍ３の密度を有する、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の複合フォーム物品。
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