JP2022039004A - 座席用クッション材及び座席 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献2には、異硬度発泡クッション体が開示されている。この異硬度発泡クッション体は、多数のスリットが発泡の際の加熱により開孔した熱溶融性合成樹脂フィルムの開孔部を通して硬さの異なるウレタンフォーム同士を少なくとも直接連着させている。
特許文献3には、硬度の異なる部位を形成した異硬度クッション体が開示されている。この異硬度クッション体は、繊維を立体的に交絡させた綿上の繊維集合体の繊維相互をウレタン系バインダーによって結合させてクッション体を形成するとともに、このクッション体の一部に、繊維集合体を詰込んでバインダーと結合させている。
引用文献4には、ジフェニルメタンジイソシアネート系化合物のイソシアネート成分を用いて形成された反応硬化物であり、ハードセグメントおよびソフトセグメントを含む発泡ウレタンを有し、前記発泡ウレタンが、H1固体パルスNMR測定において、ハードセグメントのスピン-スピン緩和時間(T2)が30μsec以上40μsec以下、かつ、ハードセグメントの容積存在比率が10%以上40%以下である第1の領域と、H1固体パルスNMR測定において、ハードセグメントのスピン-スピン緩和時間(T2)が20μsec以上30μsec未満、かつ、ハードセグメントの容積存在比率が5%以上40%以下である第2の領域であって、前記第1の領域と隣り合って存在する第2の領域と、を有する座席用クッション材が開示されている。
<1> ポリオールと、ジフェニルメタンジイソシアネート系のイソシアネートと、を含む組成物の発泡体であって、
ハードセグメントおよびソフトセグメントを有し、且つ、
アスカーF硬度が20以上50未満であり、通気度が1~35mL/cm2/secである第1の領域と、
アスカーF硬度が50以上70以下であり、通気度が1~35mL/cm2/secであり、前記第1の領域と隣り合って存在する第2の領域と、を有する発泡体からなる座席用クッション材。
<2> 前記第1の領域の、H1固体パルスNMR測定における、ハードセグメントのスピン-スピン緩和時間(T2)が30μsec以上40μsec以下、かつ、ハードセグメントの容積存在比率が10%以上40%以下であり、
前記第2の領域の、H1固体パルスNMR測定における、ハードセグメントのスピン-スピン緩和時間(T2)が20μsec以上30μsec未満、かつ、ハードセグメントの容積存在比率が5%以上40%以下である、前記<1>に記載の座席用クッション材。
<3> 前記組成物のイソシアネート基と活性水素基とのモル比(NCO基/活性水素基)で表されるイソシアネートインデックス(NCO INDEX)が80~95である前記<1>又は<2>に記載の座席用クッション材。
<4> 前記ポリオールが、
重量平均分子量が200~10000であり、官能基数が3であるポリオールA0と、
重量平均分子量が1000~14000であり、官能基数が4~5であるポリオールA1と、を含み、
前記ポリオールA0と前記ポリオールA1との質量比(ポリオールA0/ポリオールA1)が90/10~99/1である、前記<1>~<3>のいずれか1つに記載の座席用クッション材。
<5> 前記イソシアネートが、モノメリックジフェニルメタンジイソシアネートとポリメリックジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物と、前記ポリオールの一部との反応生成物であるイソシアネート末端変性ポリイソシアネートを含む前記<1>~<4>のいずれか1つに記載の座席用クッション材。
<6> 前記座席用クッション材が、乗り物用である前記<1>~<5>のいずれか1つに記載の座席用クッション材。
<7> 前記座席用クッション材が、車両用である前記<1>~<6>のいずれか1つに記載の座席用クッション材。
<8> 着座した乗員の臀部を支持する座部と、
着座した乗員の背部及び腰部を支持する背もたれ部と、
を備え、
前記座部および前記背もたれ部の少なくとも一方は、前記<1>~<7>のいずれか1つに記載の座席用クッション材を有する座席。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
「~」の前後に記載される数値に「超」または「未満」が付されている場合の数値範囲は、これら数値を下限値または上限値として含まない範囲を意味する。
組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本実施形態に係る座席用クッション材は、ポリオールと、ジフェニルメタンジイソシアネート系のイソシアネートと、を含む組成物の発泡体からなる。
また、発泡体は、ハードセグメントおよびソフトセグメントを有する。
さらに、発泡体は下記第1の領域と、前記第1の領域と隣り合って存在する下記第2の領域と、を有する。
第1の領域:アスカーF硬度が20以上50未満であり、通気度が1~35mL/cm2/secである。
第2の領域:アスカーF硬度が50以上70以下であり、通気度が1~35mL/cm2/secである。
図1は、本実施形態に係る座席用クッション材の一例を示す断面図である。座席用クッション材100は、発泡体で形成されている。そして、発泡体は、ポリオールと、ジフェニルメタンジイソシアネート系のイソシアネートと、を含む組成物の発泡体であり、ハードセグメントおよびソフトセグメントを含んでいる。また、座席用クッション材100は、第1の領域102と、第1の領域102に隣り合って、第2の領域104が形成されている。座席用クッション材100において、第1の領域102および第2の領域104の境界は明確に形成されていない。第1の領域は、着座面側に配置される領域である。また、第2の領域は、着座面から離れた側に配置される領域である。
なお、本明細書中において、着座面とは、乗員が座席に着座したときに、臀部を支持する側の面、並びに、背部および腰部を支持する側の面を表す。
第1の領域102:アスカーF硬度が20以上50未満であり、通気度が1~35mL/cm2/secである。
第2の領域104:アスカーF硬度が50以上70以下であり、通気度が1~35mL/cm2/secである。
ハードセグメントは、高い融点、または高いガラス転移温度を有する。このため、ハードセグメントは、高モジュラス、および高強度に寄与する。ハードセグメントは、特に発泡体の強度等を発現させる部分である。
したがって、第1の領域では、上記特性を有することにより、乗員が着座したときの荷重によって、発泡体が押し広げられ、圧力が分散するようにはたらく。また、第2の領域では、上記特性を有することにより、着座した乗員の姿勢を保持するようにはたらく。そのため、本実施形態に係る座席用クッション材は、柔軟な感触、体圧分散性、振動吸収性に優れ、底突き感、及び異物感が抑えられたものとなる。その結果、本実施形態に係る座席用クッション材に着座した乗員は、乗り心地に優れていると感じるようになると考えられる。
発泡体の全厚み(h0)に対する第1の領域の厚み(h1)の割合(h1/h0):5%以上35%以下
発泡体の全厚み(h0)に対する第2の領域の厚み(h2)の割合(h2/h0):65%以上95%以下
第1の領域および第2の領域を含む発泡体の第1の領域に相当する外表面から、第2の領域に向かって任意の位置で厚さ方向に垂直な面で裁断する。裁断された発泡体の内、第2の領域を含む発泡体の裁断面表面におけるアスカーF硬度を測定する。同一の手順により、発泡体の裁断及び裁断面表面におけるアスカーF硬度の測定を繰り返し、各裁断面表面におけるアスカーF硬度を測定する。そして、アスカーF硬度が50未満となる領域を第1の領域とする。また、アスカーF硬度が50以上となる領域を第2の領域とする。
組成物は、ポリオールと、ジフェニルメタンジイソシアネート系のイソシアネートと、を含む。
ポリオールとしては、特に限定されるものではない。
本実施形態に係る座席用クッション材が、乗り物用シート(特に車両用シート)用に適用される場合がある点で、ポリオールとしては、加水分解を起こし難い、ポリエーテルポリオールが好ましい。
ポリオールが前記ポリオールA0と、前記ポリオールA1と、を上記比率で含むことにより、更に通気度が低い発泡体を得ることができる。それにより、更に凸凹を有する路面上を走行する際の乗り心地が優れた座席用クッション材を得ることができる。
ポリオールA0の重量平均分子量は2000~8000であることがより好ましく、4000~7000であることが更に好ましい。
ポリオールA1の重量平均分子量は1100~13000であることがより好ましく、1150~12500であることが更に好ましい。
まず、ジフェニルメタンジイソシアネート系のイソシアネートについて説明する。以下、ジフェニルメタンジイソシアネートを「MDI」と称する場合がある。
MDI系のイソシアネートは、特に限定されるものではない。例えば、純粋な(ピュア)ジフェニルメタンジイソシアネート(モノメリックMDI)、ポリメリックMDI、モノメリックMDIとポリメリックMDIとを含む混合物、ポリメリックMDIのイソシアネート末端変性ポリイソシアネート、及びモノメリックMDIとポリメリックMDIとを含むイソシアネート末端変性ポリイソシアネートが挙げられる。
組成物は、通常、触媒を含有する。
触媒としては、特に限定されず、座席用クッション材として用いられる発泡ウレタンの分野において公知である各種のウレタン化触媒を使用できる。例えば、トリエチルアミン、トリエチルジアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、N-メチルモリホリン、N-エチルモリホリン、ジメチルベンジルアミン、N,N,N´,N´-テトラメチルヘキサメチレンジアミン、N,N,N´,N´,N´´-ペンタメチルジエチレントリアミン、ビス-(2-ジメチルアミノエチル)エーテル、トリエチレンジアミン、1,8-ジアザ-ビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7、1,2-ジメチルイミダゾール、ジメチルエタノールアミン、N,N-ジメチル-N-ヘキサノールアミン等のアミン化合物のアミン系触媒;これらアミン化合物の有機酸塩;スタナスオクトエート;ナフテン酸亜鉛などの有機金属化合物が挙げられる。また、N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン;などの活性水素を有するアミン系触媒も挙げられる。これら触媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
発泡剤としては、水を含む発泡剤であることがよく、水単独であることが好ましい。
発泡剤として用いる水の量としては、ポリオール成分100質量部に対し、目的とする発泡倍率によって設定すればよい。
発泡剤は、水と併用する場合、水以外の発泡剤としては、例えば、塩化メチレン、ハイドロクロロフルオロカーボン類(HCFC-123等)、ハイドロフルオロカーボン類(HFC-245fa等)、ブタン、ペンタン(シクロペンタン、イソペンタン、ノルマルペンタン)等の低沸点有機化合物;ギ酸等の有機酸;などが挙げられる。
また、発泡剤として、水を含む発泡剤に加えて、発泡体を得るための混合原料に対し、空気、窒素ガス、液化二酸化炭素等を混入溶解させてもよい。水以外の発泡剤の量は、目的とする発泡倍率によって設定すればよい。
その他成分は、必要に応じて添加される成分(添加剤)である。その他成分としては、例えば、架橋剤、着色剤、充填剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、整泡剤等が挙げられる。その他成分を使用する場合には、これらを1種単独、又は2種以上を必要に応じて選択して用いればよい。
組成物のイソシアネート基と活性水素基とのモル比(NCO基/活性水素基)で表されるイソシアネートインデックス(NCO INDEX)は、特に限定されるものではない。凸凹を有する路面上を走行する際に、より優れた乗り心地を得る点で、イソシアネートインデックスは、例えば、80~95であることが好ましく、85~93であることがより好ましく、87~92であることが更に好ましい。
ここで、イソシアネートインデックスは、組成物中のイソシアネート基のモル数を、イソシアネート基と反応しうる活性水素基の合計モル数(ポリオールの水酸基、発泡剤としての水など)で除した値の百分率で求められる。
なお、本明細書中において、イソシアネートインデックスは、ポリオールと、ジフェニルメタンジイソシアネート系のイソシアネートと、イソシアネート成分と反応しうる成分と、を含む、発泡体を得るための組成物を反応させる場合の値を表す。したがって、イソシアネート末端変性ポリイソシアネートを得る場合のイソシアネートインデックスを表すものではない。
以下、本実施形態に係る座席用クッション材を構成する発泡体の詳細について説明する。
なお、発泡体は、上述の組成物を発泡させた発泡体からなる。
発泡体は、第1の領域におけるアスカーF硬度は20以上50未満であり、第2の領域におけるアスカーF硬度は50以上70以下である。
各領域におけるアスカーF硬度が、上記範囲であると、凸凹を有する路面上を走行する際の乗り心地に優れたものとなる。なお、第1の領域および第2の領域におけるアスカーF硬度は、例えば、尿素結合凝集体の大きさ、および尿素結合凝集体の量に起因していると考えられる。
また、凸凹を有する路面上を走行する際の乗り心地に優れる観点から、第1の領域におけるアスカーF硬度の上限は、45以下であることが好ましく、40以下であることがより好ましい。
各領域のアスカーF硬度の差の絶対値が、上記範囲であると、乗り心地に優れたものとなる。
なお、アスカーF硬度は、測定対象となる発泡体の第1の領域および第2の領域における部位について、以下に示す位置の表面にアスカー硬度計 F型を設置し、20sec経過後の値を読みとって測定する。
第1の領域:発泡体の第1の領域に相当する外表面を測定する。
第2の領域:発泡体の第2の領域に相当する外表面から第1の領域に向かって15mmの位置(一例で、5mm毎のスライス切除による表面)を測定する。
発泡体は、第1の領域及び第2の領域における通気度が1~35mL/cm2/secである。
各領域における通気度が上記範囲である発泡体からなる座席用クッション材は、空気による衝撃吸収効果がより高まり、凸凹を有する路面上を走行する際の乗り心地に優れる。
第1の領域及び第2の領域それぞれから、下記手順にて切り出したサンプルをJIS K6400-7に準拠して測定することにより求める。
以下に第1の領域及び第2の領域それぞれからサンプルを切り出す方法について記載する。
第1の領域の測定は、第1の領域から縦150mm×横150mm×厚み5mmの測定用サンプルを切り出し、通気度測定用のサンプルとする。
第2の領域の測定は、第2の領域から縦150mm×横150mm×厚み5mmの測定用サンプルを切り出し、通気度測定用のサンプルとする。
なお、第1の領域から切り出されるサンプルは第1の領域のみを含み、第2の領域から切り出されるサンプルは第2の領域のみを含む様に切り出す。
第1の領域及び第2の領域は、H1固体パルスNMR測定における、ハードセグメントのスピン-スピン緩和時間(T2)及びハードセグメントの容積存在比率が下記の通りであることが好ましい。
第1の領域:H1固体パルスNMR測定における、ハードセグメントのスピン-スピン緩和時間(T2)が30μsec以上40μsec以下、かつ、ハードセグメントの容積存在比率が10%以上40%以下である。
第2の領域:H1固体パルスNMR測定における、ハードセグメントのスピン-スピン緩和時間(T2)が20μsec以上30μsec未満、かつ、ハードセグメントの容積存在比率が5%以上40%以下である。
第1の領域および第2の領域を含む発泡体の中央部から、厚み方向に測定用サンプルを採取する。採取した試験片を、下記に示すH1固体パルスNMR測定にしたがって、スピン-スピン緩和時間(T2)を測定する。そして、厚み方向に採取した測定用サンプルのうち、スピン-スピン緩和時間(T2)が30μsec以上となる領域を第1の領域とする。また、スピン-スピン緩和時間(T2)が30μsec未満となる領域を第2の領域とする。
なお、測定温度である25±1℃は、25℃を基準として、±1℃の範囲まで誤差が許容されることを表す。以下、「±」の意味は同様の意味(つまり、±の左側に記載される数値を基準として、右側に記載される数値までの誤差が許容される)を表す。
測定装置:日本電子(JEOL)社製、JNM-MU25(共鳴周波数25MHz)
測定手法:Solid echo 法
測定温度:25±1℃
パルス幅:90°pulse、2.3μs
繰り返し時間:4sec
積算回数:32回(発泡サンプル)
なお、解析結果(ハードセグメントのスピン-スピン緩和時間(T2)および容積存在比率)は、Variance分散の数値が25以下を前提とする。Variance分散は、データの散らばりの度合いを示し、偏差の2乗の平均で表される。
また、第2の領域を測定するための試験片は、発泡体の第2の領域に相当する外表面から第1の領域に向かって15mmの部位(例えば、型上側から型底側に向かって5mm毎にスライス切除し、15mmの部位)を含む試験片を採取する。そして、採取した試験片のうち、発泡体の第2の領域に相当する外表面から第1の領域に向かって15mmの位置を測定する。
測定対象物を、H1固体パルスNMR測定を行うと、パルスに対する応答として、FID信号(free inductiondecay;自由誘導減衰信号)が得られる。FID信号の初期値は測定試料中のプロトンの数に比例している。測定対象物に、例えば、ハードセグメント、ソフトセグメントなどの複数の成分がある場合、FID信号は各成分の応答信号の和となる。成分によって運動性に差があると、スピン-スピン緩和時間(T2)が異なる。そのため、スピン-スピン緩和時間(T2)を分離することで、各成分の緩和時間と、各成分の割合(容積存在比率)を求めることができる。成分の運動性が小さくなるほどスピン-スピン緩和時間(T2)が短くなり、運動性が大きくなるほどスピン-スピン緩和時間(T2)が長くなる。つまり、固い成分ほどスピン-スピン緩和時間(T2)が短く、柔らかい成分ほどスピン-スピン緩和時間(T2)が長くなる。
また、ハードセグメントの容積存在比率が大きくなるほど(つまり、尿素結合の凝集体構造を形成しているほど)、スピン-スピン緩和時間(T2)が短い。
また、第2の領域において、スピン-スピン緩和時間(T2)が20μsec以上30μsec未満であることは、第1の領域よりも、尿素結合が密集した凝集体構造が形成され易い状態であると考えられる。その一方で、尿素結合凝集体は小さい状態で存在していると考えられる。
また、第2の領域のスピン-スピン緩和時間(T2)及び容積存在比率が上記範囲内となることで、第2の領域は、第1の領域よりも弾性が支配的な状態に更になりやすい。
これにより、第1の領域及び第2の領域のスピン-スピン緩和時間(T2)及び容積存在比率が上記範囲内である発泡体からなる座席用クッション材は、乗り心地が更に優れたものになりやすい。
発泡体は、例えば、下記の諸物性を有していてもよい。
発泡体の密度は、例えば、55~65kg/m3であってもよい。
発泡体の密度は、JIS K 7222(2005)に準じて測定する。
湿熱圧縮永久歪は、温度50℃±2℃、相対湿度95%の条件下で、50%圧縮を22時間行った後の圧縮永久歪を測定したものである。
湿熱圧縮永久歪が1%以下であるということは、湿熱条件下での経時での圧縮永久歪が低く抑えられていることを意味する。したがって、本実施形態に係る座席用クッション材を、例えば、乗り物用の座席用クッション材に適用した場合に、経時に対し、より安定した優れた乗り心地が得られることを示している。
なお、湿熱圧縮永久歪が小さいほど、経時での乗り心地に優れるため、湿熱圧縮永久歪の下限値は0%であることが好ましいが、下限値は特に限定されるものではない。
測定対象となる発泡体から、縦380mm×横380mm(厚みは発泡体厚)の試験片を切り出す。この試験片の厚さ(t0)を測定し、試験片の厚さの50%まで圧縮して固定し、50℃±2℃、相対湿度95%の高湿恒温槽に22時間放置する。その後、固定した状態の試験片を取り出し、30分後の試験片の厚さ(t1)を測定する。その後、下記式で求めた値を湿熱圧縮永久歪の値とする。
(式) 湿熱圧縮永久歪(%)={(t0-t1)/t0}×100
発泡体の25%硬さ(ILD)は、例えば、180~500N/314cm2であることが好ましい。
25%硬さ(ILD)は、100mmの厚みに発泡して得られた発泡体について、JIS K-6400(1997)に準拠して測定する。
発泡体のヒステリシスロスは、座席用クッション材の体圧分散性、底突き感、及び異物感の指標となる。ヒステリシスロスの範囲は特に限定されず、例えば、8%以上20%以下であることがよい。
具体的には、測定対象となる発泡体から、縦380mm×横380mm(厚みは発泡体厚)の試験片を切り出して測定サンプルとする。次に、室温(21±2℃;以下の測定での室温は21±2℃)にて、加圧板(鉄研板:図2(A)および図2(B)参照、寸法;W1:300mm、W2:250mm、R1:125mm、R2:30mm、H:50mm)により、垂直方向に10mm/分で荷重をかけ4.9Nで加圧したときの厚さを初期厚さとする。初期厚みを決定した後、圧縮速度150mm/分で、最大荷重980Nになるまで圧縮して撓ませる。次に、同じ速度で加圧板を初期厚みまで戻して1分間放置を行い予備圧縮とする。1分後、再び、加圧板を150mm/分の圧縮速度で、最大荷重980Nまで圧縮して撓ませる。その後、同じ速さで加圧板を初期厚みまで戻して、測定の履歴をグラフに表す(図3参照)。
(式)ヒステリシスロスAf=((面積0ABCD/面積0ABE0)×100)
なお、図3において、横軸DR(%)は撓み率(%)、縦軸L(N)は荷重を表す。
発泡体の対数減衰率は、座席用クッション材の振動吸収性の指標となる。対数減衰率は、本来、材料の減衰性を評価するためのパラメータであり、この値が大きいほど、高い制振性能を持つことを示す。そのため、当該値が高い発泡体からなる座席用クッション材は、例えば、凸凹を有する路面上を走行する際の乗り心地に優れた座席用クッション材となりやすい。
また、一般的に、減衰率の値は、周波数の小さい方から順に第1固有モード、第2固有モードなどと呼ばれる固有振動モードごとに異なった値を持つ。
そのため、対数減衰率は、対象となる発泡体を、下記のようにして測定する。本実施形態に係る座席用クッション材を構成する発泡体では、0Hz以上500Hz以下の周波数域に現れる複数の固有モードの減衰率の平均値から減衰率平均値を算出し、制振性能を示す代表値とする。また、減衰率の決定方法は以下のとおりである。まず、加振試験結果より、伝達関数(入力である加振力と出力である応答の比)を求める。そして、求めた関数値を、曲線適合の手法で演算処理して、各モードごとの減衰率を算出する。この演算処理により、各モードごとの固有振動数も、併せて算出することができる。
第1の領域の測定は、第1の領域から縦100mm×横100mm×厚み40mmの測定用サンプルを切り出し、通気度測定用のサンプルとする。
第2の領域の測定は、第2の領域から縦100mm×横100mm×厚み40mmの測定用サンプルを切り出し、通気度測定用のサンプルとする。
なお、第1の領域から切り出されるサンプルは第1の領域のみを含み、第2の領域から切り出されるサンプルは第2の領域のみを含む様に切り出す。
そして、測定用サンプルの第1の領域側のカット表面に対して、負荷をかけることで、対数減衰率の測定を行う。第1の領域の測定値及び第2の領域の測定値の算術平均を、発泡体の対数減衰率とする。
発泡体の製造方法としては、特に限定されず、スラブストック法および型内で成形するモールド法における公知の方法が適用できる。
発泡体の好ましい製造方法の一例としては、例えば、MDI系のイソシアネートを準備する第1の工程と、前記のMDI系のイソシアネートとポリオールとを混合した組成物を成形する第2の工程と、前記組成物を発泡させることで発泡体を得る第3の工程と、を有する方法が挙げられる。
モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合物は、モノメリックMDI/ポリメリックMDIの混合比として、30/70以上90/10以下(質量比)とすることがよい。また、イソシアネート基(NCO基)が、NCO含有量(質量%)で、最終的に10以上30以下になるよう調整することが好ましい。
また、通気度が低い発泡体を得る観点から、イソシアネート末端変性ポリイソシアネートの準備に用いられるポリオールは、重量平均分子量が200~10000であり、官能基数が3であるポリオールA0と、重量平均分子量が1000~14000であり、官能基数が4~5であるポリオールA1と、を含み、前記ポリオールA0と前記ポリオールA1との質量比(ポリオールA0/ポリオールA1)が90/10~99/1であることが好ましい。
なお、モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合物をポリオールの一部と反応させたイソシアネート末端変性ポリイソシアネートに限定されず、前述のMDI系のイソシアネートを用いてもよい。
以下、第1の工程のMDI系のイソシアネートとして、モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合物をポリオールの一部と反応させたイソシアネート末端変性ポリイソシアネートを準備した場合について説明する。
ここで、通気度が低い発泡体を得る観点から、組成物中のポリオールは上述のイソシアネート末端変性ポリイソシアネートの準備に用いられるポリオールと同一であることが好ましい。
また、通気度が低い発泡体を得る観点から、組成物のイソシアネート基と活性水素基とのモル比(NCO基/活性水素基)で表されるイソシアネートインデックス(NCO INDEX)は80~95であることが好ましい。
第3の工程では、上記の組成物を金型内に注入し、モールド金型内で、予め定められた温度で発泡させることで、発泡体が得られる。
一般的に、型内に原料注入後、反応が始まる直前までの間、比較的分子量の大きなものほど、型底方向に移動しやすく、分子量が小さく、分子運動の活発なものほど、型底から離れた型上面側に移行しながら、反応が進行しやすいという傾向がある。
上記のイソシアネート末端変性ポリイソシアネートを用いた組成物を金型内に注入した場合、型底側の領域では、ポリメリックMDIを主に含むイソシアネート末端変性ポリイソシアネートの存在割合が高い領域が形成されると考えられる。一方で、型上面側の領域では、モノメリックMDIを主に含むイソシアネート末端変性ポリイソシアネートの存在割合が高い領域が形成されると考えられる。
一方で、モノメリックMDIを主に含むイソシアネート末端変性ポリイソシアネートは、分子運動が活発で、運動距離が長いため、反応性が高い。その結果、型上面側の領域では、型底側の領域に比べ、小さな尿素結合凝集体が形成され易いと考えられる。
一方で、型上側の領域では、水との発熱反応を伴いながら反応する。そのため、型底側の領域に比べ、反応性が活発になり、小さな尿素結合凝集体が形成され易い。
また、型上面側の領域では、25±1℃でのH1固体パルスNMR測定において、ハードセグメントのスピン-スピン緩和時間(T2)が20μsec以上30μsec未満であり、ハードセグメントの容積存在比率が5%以上40%以下であり、アスカーF硬度が50以上70以下の範囲に制御しやすくなる。つまり、型底側の領域は、第1の領域となり、第1の領域と隣り合う型上面側の領域は、第2の領域となる。
このように、上記の好ましい製造方法によれば、単独の原料で、異なる特性を示す領域を有する発泡体が得られるので、乗り心地に優れた座席用クッション材が得られる。さらに、コスト面での改善が期待される。
本実施形態に係る座席用クッション材は、乗り心地に優れるため、乗り物(船舶、航空機、車両、バーチャルリアリティ機器など)用のクッション材として好適である。中でも、車両用の座席用クッション材に適用されることがより好適である。車両用の座席の例としては、各車両の座席が挙げられ、例えば、自動車、鉄道の座席が挙げられる。この他にも、耕運機、トラクター、パワーショベル、油圧式クレーン、掘削機、自転車等の車両の座席が挙げられる。特に、自動車用の座席(シート)に適用されることが好適である。この他、劇場、映画館等の施設に用いられる座席用のクッション材に適用されてもよい。
次に、本実施形態に係る座席用クッション材を適用した座席の一例である実施形態について説明する。
図4は、本実施形態に係る座席の一例を示す斜視図である。図4に示す座席200は、自動車の座席の一例として表している。図4に示すように、座席200は、車両の最前列に用いられる座席である。座席200は、着座した乗員の臀部を支持する座部202と、着座した乗員の背部及び腰部を支持する背もたれ部204とを備える。座部202の表面は、クッション表皮18を有しており、背もたれ部204の表面は、バック表皮20を有する。また、座席200(以下、「シート200」と称する)は、乗員の頭部を支持するヘッドレスト22を備える。
表1~表4に示す材料を、(NCO基/活性水素基)のモル比(NCO INDEX)が表1~表4に示す値となるように、表1~表4に示す割合で配合して組成物を調製した。その後、組成物を、金型に注入し、表1~表4に示す金型温度で成形を行い、厚み100mmの発泡体を得た。なお、各原料の調製工程において、窒素パージ雰囲気下で行った。
・PPG(A0):1分子中に活性水素基(OH基)を3つ有し(つまり、官能基数が3)、重量平均分子量が6000のポリエーテルポリオール。
・PPG(A0/A1(9)):PPG(A0)と、PPG(A1)(1分子中に活性水素(OH基)を4~5つ有し(つまり、官能基数が4~5)、重量平均分子量が12000のポリエーテルポリオール)と、を90/10(PPG(A0)/PPG(A1):質量比)で混合したポリエーテルポリオール。
・PPG(A0/A1(19)):PPG(A0)とPPG(A1)を95/5(PPG(A0)/PPG(A1):質量比)で混合したポリエーテルポリオール。
・PPG(A0/A1(99)):PPG(A0)とPPG(A1)を99/1(PPG(A0)/PPG(A1):質量比)で混合したポリエーテルポリオール。
・PPG(A0/A1(8)):PPG(A0)とPPG(A1)を89/11(PPG(A0)/PPG(A1):質量比)で混合したポリエーテルポリオール。
・触媒(b):ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル。
・MDI(B-A0/A1(9)):モノメリックMDIとポリメリックMDIとを予めPPG(A0/A1(9))の一部と反応させて得られた変性MDI系イソシアネート。モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合比は80/20(モノメリックMDI/ポリメリックMDI:質量比)。
・MDI(B-A0/A1(19)):モノメリックMDIとポリメリックMDIとを予めPPG(A0/A1(19))の一部と反応させて得られた変性MDI系イソシアネート。モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合比は80/20(モノメリックMDI/ポリメリックMDI:質量比)。
・MDI(B-A0/A1(99)):モノメリックMDIとポリメリックMDIとを予めPPG(A0/A1(99))の一部と反応させて得られた変性MDI系イソシアネート。モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合比は80/20(モノメリックMDI/ポリメリックMDI:質量比)。
・MDI(B-A0/A1(8)):モノメリックMDIとポリメリックMDIとを予めPPG(A0/A1(8))の一部と反応させて得られた変性MDI系イソシアネート。モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合比は80/20(モノメリックMDI/ポリメリックMDI:質量比)。
・TDI(D):トリレンジイソシアネート(TDI)
・MDI(E):モノメリックMDI単独とPPG(A0)一部と反応させて得られた変性MDI系イソシアネート。
・MDI(F-A0/A1(9)):モノメリックMDIとポリメリックMDIとを予めPPG(A0/A1(9))の一部と反応させて得られた変性MDI系イソシアネート。モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合比は40/60(モノメリックMDI/ポリメリックMDI:質量比)。
・MDI(F-A0/A1(19)):モノメリックMDIとポリメリックMDIとを予めPPG(A0/A1(19))の一部と反応させて得られた変性MDI系イソシアネート。モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合比は40/60(モノメリックMDI/ポリメリックMDI:質量比)。
・MDI(F-A0/A1(99)):モノメリックMDIとポリメリックMDIとを予めPPG(A0/A1(99))の一部と反応させて得られた変性MDI系イソシアネート。モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合比は40/60(モノメリックMDI/ポリメリックMDI:質量比)。
・MDI(F-A0/A1(8)):モノメリックMDIとポリメリックMDIとを予めPPG(A0/A1(8))の一部と反応させて得られた変性MDI系イソシアネート。モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合比は40/60(モノメリックMDI/ポリメリックMDI:質量比)。
・MDI(G-A0/A1(9)):モノメリックMDIとポリメリックMDIとを予めPPG(A0/A1(9))の一部と反応させて得られた変性MDI系イソシアネート。モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合比は35/65(モノメリックMDI/ポリメリックMDI:質量比)。
・MDI(G-A0/A1(19)):モノメリックMDIとポリメリックMDIとを予めPPG(A0/A1(19))の一部と反応させて得られた変性MDI系イソシアネート。モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合比は35/65(モノメリックMDI/ポリメリックMDI:質量比)。
・MDI(G-A0/A1(99)):モノメリックMDIとポリメリックMDIとを予めPPG(A0/A1(99))の一部と反応させて得られた変性MDI系イソシアネート。モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合比は35/65(モノメリックMDI/ポリメリックMDI:質量比)。
・MDI(G-A0/A1(8)):モノメリックMDIとポリメリックMDIとを予めPPG(A0/A1(8))の一部と反応させて得られた変性MDI系イソシアネート。モノメリックMDIとポリメリックMDIとの混合比は35/65(モノメリックMDI/ポリメリックMDI:質量比)。
各例で得られた発泡体について、密度、アスカーF硬度、通気度、パルスNMR測定、湿熱圧縮永久歪、25%硬さ(ILD)、ヒステリシスロス及び対数減衰率の測定を既述の方法により行った。
また、各例で得られた発泡体についての振動吸総合評価を行った。振動吸収総合評価は対数減衰率の値に基づいて行った。振動吸総合評価の評価基準は下記の通りである。
なお、振動吸総合評価がA(◎)に近い発泡体(つまり、対数減衰率の値が高い発泡体)ほど、座席用クッション材として用いた際に、凸凹を有する路面上を走行する際の乗り心地が優れたものとなる。
<振動吸総合評価基準>
A(◎):対数減衰率が6.0以上。
B(〇):対数減衰率が3.0以上6.0未満。
C(△):対数減衰率が1.5以上3.0未満。
D(×):対数減衰率が1.0以上1.5未満。
E(××):対数減衰率が0.0以上1.0未満。
-通気度測定用サンプルの切り出し手順-
・第1の領域の通気度測定用サンプル:発泡体製造の際において、金型底面に接触していた面の表層から第2の領域に向かって5mmの厚みとなり、且つ、縦150mm×横150mmとなる様に測定用サンプルを切り出した。
・第2の領域の通気度測定用サンプル:発泡体を厚さ方向中央、且つ、厚さ方向に垂直な面で裁断した。第2の領域を含む発泡体を選定し、裁断面表層から第2の領域に向かって5mmの厚みとなり、且つ、縦150mm×横150mmとなる様に測定用サンプルを切り出した。
・第1の領域の対数減衰率測定用サンプル:発泡体製造の際において、金型底面に接触していた面の表層から第2の領域に向かって40mmの厚みとなり、且つ、縦10mm×横100mmとなる様に測定用サンプルを切り出した。
・第2の領域の対数減衰率測定用サンプル:発泡体を厚さ方向中央、且つ、厚さ方向に垂直な面で裁断した。第2の領域を含む発泡体を選定し、裁断面表層から第2の領域に向かって40mmの厚みとなり、且つ、縦100mm×横100mmとなる様に測定用サンプルを切り出した。
Claims (8)
- ポリオールと、ジフェニルメタンジイソシアネート系のイソシアネートと、を含む組成物の発泡体であって、
ハードセグメントおよびソフトセグメントを有し、且つ、
アスカーF硬度が20以上50未満であり、通気度が1~35mL/cm2/secである第1の領域と、
アスカーF硬度が50以上70以下であり、通気度が1~35mL/cm2/secであり、前記第1の領域と隣り合って存在する第2の領域と、を有する発泡体からなる座席用クッション材。 - 前記第1の領域の、H1固体パルスNMR測定における、ハードセグメントのスピン-スピン緩和時間(T2)が30μsec以上40μsec以下、かつ、ハードセグメントの容積存在比率が10%以上40%以下であり、
前記第2の領域の、H1固体パルスNMR測定における、ハードセグメントのスピン-スピン緩和時間(T2)が20μsec以上30μsec未満、かつ、ハードセグメントの容積存在比率が5%以上40%以下である、請求項1に記載の座席用クッション材。 - 前記組成物のイソシアネート基と活性水素基とのモル比(NCO基/活性水素基)で表されるイソシアネートインデックス(NCO INDEX)が80~95である請求項1又は請求項2に記載の座席用クッション材。
- 前記ポリオールが、
重量平均分子量が200~10000であり、官能基数が3であるポリオールA0と、
重量平均分子量が1000~14000であり、官能基数が4~5であるポリオールA1と、を含み、
前記ポリオールA0と前記ポリオールA1との質量比(ポリオールA0/ポリオールA1)が90/10~99/1である、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の座席用クッション材。 - 前記イソシアネートが、モノメリックジフェニルメタンジイソシアネートとポリメリックジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物と、前記ポリオールの一部との反応生成物であるイソシアネート末端変性ポリイソシアネートを含む請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の座席用クッション材。
- 前記座席用クッション材が、乗り物用である請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の座席用クッション材。
- 前記座席用クッション材が、車両用である請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の座席用クッション材。
- 着座した乗員の臀部を支持する座部と、
着座した乗員の背部及び腰部を支持する背もたれ部と、
を備え、
前記座部および前記背もたれ部の少なくとも一方は、請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の座席用クッション材を有する座席。
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