JP6777747B2 - マットレス芯材およびベッド用マットレス - Google Patents

Description

本発明は、フィラメント３次元結合体を用いたマットレス芯材およびベッド用マットレスに関する。

熱可塑性樹脂からなるフィラメントどうしを３次元的に融着結合させて得られるフィラメント３次元結合体〔以下において３ＤＦ（３−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｆｉｌａｍｅｎｔｓ−ｌｉｎｋｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）と呼ぶことがある〕を用いた高反発マットレスが注目されてきている。

このようなフィラメント３次元結合体の製造方法として、たとえば特許文献１に開示のように、水平に配置された複数のノズルから、溶融状態の熱可塑性樹脂（フィラメント）を鉛直方向下向きに押し出し、この溶融フィラメントを冷却水の上に落下させて、水面上に、フィラメントの浮力でループを形成させると同時に、ループ形成した複数の溶融フィラメントどうしを３次元的に融着結合させて、フィラメント３次元結合体を製造する方法が知られている。

特許第４９６６４３８号公報

ところで、前記特許文献１に開示のフィラメント３次元結合体（３ＤＦ）を、ベッド用のマットレスおよびその芯材として使用すると、寝返りが容易になる一方で、寝返りを繰り返すうちに掛布団がずれ、掛布団の端部がマットレスからはみ出して、はみ出した部分の重みにより、掛布団全体がずれ落ちてしまう場合があった。

その対策として、掛布団がずれ落ちないように、ベッド等の側面に金属製や木製の柵（ベッドガード等）を配設する方法も考えられる。しかしながら、たとえばマットレスの縁部に座ろうとした場合、この柵が邪魔になって縁部に腰掛けることができないというデメリットが生じる。

本発明は上記課題に鑑み、掛布団がずれ落ちにくく、縁部に座りやすい、マットレス芯材およびベッド用マットレスを提供することを目的とする。

本発明のマットレスの芯材は、ベッドのマットレスの芯材であって、
樹脂製フィラメントどうしを３次元ネット状に結合させたフィラメント３次元結合体からなる、直方体状の本体部と、
前記本体部の一方向左右の両縁部にそれぞれ設けられた、前記本体部から上向きに突出するフランジ部と、を含み、
前記フランジ部の下側に位置する、前記本体部の前記両縁部の一部が、前記フランジ部を支持するフランジ支持部として形成され、
該フランジ支持部が、前記本体部の中央部よりフィラメント密度の高い高反発部位であり、
前記フランジ支持部の上側の前記フランジ部が、前記本体部の中央部よりフィラメント密度の低い低反発部位であり、
フランジ部は、本体部と一体に形成されており、フランジ部と本体部との界面は、前記一方向左右の外側に向かって下方に傾斜していることを特徴とする。

なお、本発明のマットレス芯材における上記「一方向」とは、人の仰臥位における身長方向に直交する方向を指すものであり、通常、シングルベッドにおける短手方向、あるいは、マットレス製品（芯材）の長さ方向に直交する「幅方向」を言う。

また、本発明のマットレスの芯材は、前記フランジ部が、それぞれ、前記本体部の前記一方向左右の方向である左右方向の中央側に向かって傾く傾斜面を有することを特徴とする。

さらに、本発明のマットレス芯材は、前記フランジ部における、前記一方向左右に直交する鉛直方向の断面が、前記本体部の両端側が円弧となる扇形であることを特徴とする。

そして、本発明のマットレス芯材は、マットレス芯材から切り出した試料に予め定められた荷重を加える下記（Ａ）の圧縮変形試験において、荷重をかけた際の試料の厚さの維持度合いを、下記式（１）で計算される圧縮時高さ率とした場合、
前記フランジ部および前記フランジ支持部を除くマットレス芯材の前記左右方向中央部の圧縮時高さ率５０〜９８％であり、
前記フランジ支持部の圧縮時高さ率が前記一方向左右の中央部の圧縮時高さ率より高く、
前記フランジ部の圧縮時高さ率が前記一方向左右の中央部の圧縮時高さ率より低い、ことを特徴とするマットレス芯材である。
（Ａ）厚さ５０ｍｍに切り出した試料に、４０ｍｍ角の加重子あたり２０Ｎの荷重を加える圧縮変形試験であり、試験前と、荷重が２０Ｎに達した際の、加重子下の試料の厚さを測定する。
（１）荷重をかけた際の試料の厚さ／圧縮試験前の試料の初期厚さ＝圧縮時高さ率（％）
〔ただし、供試用試料の初期厚さは５０ｍｍとする。〕

一方、本発明のベッド用マットレスは、前記本発明のマットレス芯材と、該マットレス芯材を収容するカバーと、を備えることを特徴とするものである。

本発明のマットレス芯材は、ベッドの端部に沿った、一方向（マットレス幅方向）左右の両端部に、マットレス芯材の幅方向中央部より高さの高いフランジ部が、上面から上に突出するように形成（突設）されている。そのため、人が寝返りをうっても、掛布団等はこのフランジ部を乗り越えることなく、再度の寝返りによってマットレスの幅方向中央寄りに戻る。したがって、本発明のマットレス芯材は、寝返りによる掛布団の落下等を防止することができる。また、ベッドガード等を配設する場合に比べ、ベッドの縁部に腰掛ける際に邪魔にならないという利点がある。

また、本発明のマットレス芯材のなかでも、前記両縁部のフランジ部が、それぞれ、マットレス芯材の幅方向中央側に向かって傾く傾斜面に形成されているものは、掛布団等をマットレスの幅方向中央部付近に押し留める効果が高く、掛布団の落下を、より効果的に防止することができる。

さらに、本発明のマットレス芯材のなかでも、前記フランジ部における、前記一方向左右に対する鉛直方向の断面が、前記本体部の両端側が円弧となる扇形であるものは、掛布団等をマットレスの幅方向中央部付近に押し留める効果がより高い。

また、本発明のマットレス芯材のなかでも、特に、前記フランジ部の下側に位置する、マットレス芯材の幅方向縁部が、前記フランジ部を支持するフランジ支持部に形成され、該フランジ支持部が、芯材の幅方向中央部よりフィラメント密度の高い高反発部位に形成され、その上側の前記フランジ部が、前記マットレス芯材の幅方向中央部よりフィラメント密度の低い低反発部位に形成されているものは、前述の就寝時の掛布団の落下等を防止しつつも、マットレスの縁部に腰掛ける際には、前記フランジ部が容易に圧縮変形して体形に沿った形状となるので、マットレス（ベッド）の縁部に座りやすくなる。また、低反発部位の下に、それを支持する高反発部位を有するため、腰掛ける際の、柔らかな表面感触の維持およびフランジ部による突上げ感の低減と、腰掛けた後の、前記フランジ部の表面の凹凸やベッドの上面板等に起因する底突き感の低減とを、両立することができる。

そして、前記のマットレス芯材のなかでも、マットレス芯材から切り出した試料に予め定められた荷重を加える下記（Ａ）の圧縮変形試験において、
（Ａ）厚さ５０ｍｍに切り出した試料に、４０ｍｍ角の加重子あたり２０Ｎの荷重を加える圧縮変形試験であり、試験前と、荷重が２０Ｎに達した際の、加重子下の試料の厚さを測定する。
荷重をかけた際の試料の厚さ維持度合いを、下記式（１）
（１）荷重をかけた際の試料の厚さ／圧縮試験前の試料の初期厚さ＝圧縮時高さ率（％） 〔ただし、供試用試料の初期厚さは５０ｍｍとする。〕
で計算される圧縮時高さ率とした場合、前記フランジ部および前記フランジ支持部を除くマットレス芯材の幅方向中央部の圧縮時高さ率５０〜９８％であり、前記フランジ支持部の圧縮時高さ率が前記幅方向中央部の圧縮時高さ率より高く、前記フランジ部の圧縮時高さ率が前記幅方向中央部の圧縮時高さ率より低いマットレス芯材は、先に述べた、縁部に腰掛ける際のフランジ部による突上げ感の低減と、腰掛けた後の、ベッドの上面板等に起因する底突き感の低減とを、より高いレベルでバランスよく実現できる。したがって、本発明のマットレス芯材は、マットレス縁部の座り心地を向上させることができる。また、マットレスの縁部に過度な傾斜の下り傾斜面が生じることがないため、このマットレスの縁部に腰掛けた際も、この縁部からお尻がずれ落ちることがない。

つぎに、前記マットレス芯材と、該マットレス芯材を収容するカバーとを備える、本発明のベッド用マットレスは、先に述べたマットレス芯材と同等の作用効果を奏する。さらに、このベッド用マットレスは、汚れたもの、または、へたりが生じた芯材だけを、簡単に取り替えることができるという利点がある。

本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とから、より明確になるであろう。
本発明の第１実施形態におけるベッド用マットレスの芯材のみ（カバーなし）の状態を示す斜視図である。 図２Ａは第１実施形態のマットレス芯材の幅方向の模式的断面図であり、図２Ｂは図２ＡのＰ部の拡大図である。 第１実施形態のベッド用マットレスの縁部に人が腰掛けた状態を説明する図である。 第２実施形態のマットレス芯材の幅方向の断面図である。 第３実施形態のマットレス芯材の幅方向の断面図である。 図６Ａは第４実施形態のマットレス芯材の幅方向の模式的断面図であり、図６Ｂは図６Ａのマットレス芯材の肩（耳）部の拡大図である。 第４実施形態のベッド用マットレスの縁部に布団（Ｆｕｔｏｎ）がひっかかった状態を説明する図である。 フィラメント３次元結合体製造装置の概略構成図である。 図８のＷ−Ｗ’線矢視端面図である。 フィラメント３次元結合体製造装置の要部構成を拡大して示す説明図である。 前記フィラメント３次元結合体製造装置で用いられる溶融フィラメント吐出口（ノズル）の形状例を示す平面図である。 前記フィラメント３次元結合体製造装置で用いられるフィラメント受け板（フィラメントガイド）の形状例を示す平面図である。

以下、図面を参考にして、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
図１は、第１実施形態のベッド用マットレスの芯材の構成を示す斜視図であり、図２Ａは、このマットレスの芯材の幅方向の断面図、図２Ｂは図２ＡのＰ部拡大図である。なお、各図においては、マットレスの芯材（１００）を覆うマットレスカバーの図示を省略している。また、図中、Ｙ方向は、人の仰臥位における身長方向、すなわちマットレス（芯材）およびベッドの長手（長さ）方向を示し、Ｘ方向はこれらの短手方向である幅方向を、Ｚ方向は厚み（鉛直または上下）方向を示す。

本実施形態のベッド用マットレス（その芯材１００、以下「マットレス芯材」）は、図１の斜視図に示すように、平坦な上面１０１ａを有する幅方向中央部（本体部１０１）と、その本体部１０１の幅方向（Ｘ方向）両側に一体的に形成された、左右のフランジ部１０２，１０３とからなり、全体が、弾性圧縮可能なフィラメント３次元結合体から構成されている。なお、フランジ部１０２，１０３は、その厚み方向（Ｚ方向）の高さが本体部１０１より高くなっており、その上面１０２ａ，１０３ａは、マットレス幅方向（Ｘ方向）の端部に向けて上り傾斜となる傾斜面となっている。

フランジ部１０２，１０３について詳しく説明すると、図２Ａおよびその拡大図である図２Ｂに示すように、一方のフランジ部１０２は、マットレス芯材１００の設計厚さである、本体部１０１の上面１０１ａ高さ（基準上面高さＬ０）を境界にして、共に略三角形状の、Ｌ０より上側の上部１０２Ｂと、Ｌ０より下側の下部１０２Ｃとから構成されている。なお、フランジ部以外の本体部１０１は、就寝時の体重を受け止めるための高反発部位となっている。

上部１０２Ｂは、本体部１０１よりフィラメント密度の低い低反発部位として形成されており、その上面１０２ａが、幅方向中央側から端部方向にかけて表面の高さが基準上面高さＬ０からＬ１まで上昇する、上り傾斜面に形成されている。

また、下部１０２Ｃも、本体部１０１よりフィラメント密度の低い低反発部位であり、本体部１０１との界面１０２ｄ（下面に相当）が、幅方向中央側から端部方向にかけて界面の高さが基準上面高さＬ０からＬ２まで下降する、下り傾斜面に形成されている。なお、幅方向反対側のフランジ部１０３も同様の構成である。

以上の構成により、本実施形態のマットレス芯材１００は、カバーを掛けて、ベッド用のマットレスとして利用した際、寝返りを繰返したとしても、マットレス上の掛布団等が外に落下することがない。すなわち、従来のフラットなマットレスでは、マットレスの外側にはみ出した掛布団の端部の重力が、掛布団全体をマットレスの外側に引っ張る力として働くため、寝返りを繰り返すことによって、掛布団が徐々にずれ落ちることがあった。しかしながら、本実施形態のマットレス芯材１００では、幅方向両端に設けられたフランジ部１０２，１０３が、掛布団の端部がマットレスの外側にはみ出すことを防止しており、掛布団をずれ落ちにくくしている。そのため、マットレス上の掛布団等が外に落下する心配がない。

また、各フランジ部１０２，１０３と本体部１０１との界面（下面）を下り傾斜面とすることにより、マットレス端部に近づくほど、低反発部位の割合が増えて圧縮変形しやすくなるので、マットレスの縁部にかかる荷重（ユーザーの体重）が軽くても、腰掛け易くなる。

なお、フランジ部１０２（１０２Ｂ），１０３の端部の基準上面Ｌ０からのＬ１までの上昇幅Ｈ１は、通常３〜１５ｃｍとすることが好ましく、より好ましくは、上昇幅Ｈ１を５〜１０ｃｍとすることである。フランジ部１０２，１０３の頂部の高さＬ１が低すぎると、掛布団の端部がマットレスの外側にはみ出すのを防止する効果が少なくなり、逆に高すぎると、マットレスの縁部に腰掛けにくくなる。

また、マットレスの縁部への腰掛け易さを考慮すると、フランジ部１０２（１０２Ｃ），１０３の端部の基準上面Ｌ０からＬ２までの高さの下降幅Ｈ２は、通常０〜１５ｃｍとすることが好ましく、より好ましくは、下降幅Ｈ２を２〜１０ｃｍとすることである。下降幅Ｈ２が小さすぎると、低反発部位圧縮変形量が少なく、マットレスの縁部が硬く感じられ、すわり心地が良くなくなる。逆に、下降幅Ｈ２が大きすぎると、過度な下り傾斜により、腰掛けたお尻が縁部からずれ落ちてしまう可能性がある。

つぎに、本体部１０１両縁部のフランジ部１０２，１０３を、マットレス縁部の硬さ（反発力）の面から見てみると、これらフランジ部１０２，１０３の硬さの理想は、マットレス（ベッド）の縁部に腰掛けた際、図３の説明図に示すように、このフランジ部１０２または１０３が、上面が平坦となるように「潰れる」ことである。

ここで、荷重（体重）をかけた際のマットレスの潰れ（厚さの維持度合い）を表す指標として、「圧縮時高さ率（％）」（後記で詳述）を用いて説明する。この圧縮時高さ率とは、マットレス芯材から切り出した試料に予め定められた荷重を加える下記（Ａ）の圧縮変形試験において、
（Ａ）厚さ５０ｍｍに切り出した試料に、４０ｍｍ角の加重子あたり２０Ｎの荷重を加える圧縮変形試験。試験前と、荷重が２０Ｎに達した際の、加重子下の試料の厚さを測定する。
得られた試験結果（試験前の試料の厚さと試験中の試料の厚さ）を用いて、荷重をかけた際の試料の厚さの維持（潰れ）度合いを、下記式（１）により計算したものである。
（１）荷重をかけた際の試料の厚さ／圧縮試験前の試料の初期厚さ＝圧縮時高さ率（％） 〔ただし、供試用試料の初期厚さは５０ｍｍとする。〕

すなわち、第１実施形態のマットレス芯材１００の構成を、前述の圧縮時高さ率を用いて表すと、マットレス芯材１００は、幅方向中央部の、フィラメント密度の高い高反発部位である本体部１０１（圧縮時高さ率＝５０〜９８％）と、幅方向両端の、フィラメント密度の低い低反発部位であるフランジ部１０２，１０３（圧縮時高さ率＝２０〜５０％）と、で構成されている。ちなみに、図２Ａに記載の第１実施形態における本体部１０１の圧縮時高さ率は８２％、幅方向両端のフランジ部１０２，１０３の圧縮時高さ率は４１％である。

このように、フランジ部１０２，１０３の圧縮時高さ率を、本体部１０１の圧縮時高さ率より低い構成とすると、就寝時における身体の沈み込みを防止できるとともに、図３に示すように、ユーザーがマットレス縁部に座った際に、ユーザーの体重により、フランジ部１０２，１０３が圧縮されて略水平に近い形に変形するので、マットレス縁部への着座が容易になる。

なお、上記例は、フランジ部１０２，１０３の圧縮時高さ率を、本体部１０１の圧縮時高さ率の約１／２に設定したものであるが、フランジ部１０２，１０３の圧縮時高さ率は、ユーザーがマットレス縁部に腰かけた際にフランジ部がフラットになるように最適化されるのが好ましい。また、上記各圧縮時高さ率の間には、下記式（２）の関係が成り立つものとする。
幅方向中央部（本体部）の圧縮時高さ率＞フランジ部の圧縮時高さ率・・式（２）

また、特に限定はされないが、本体部１０１の圧縮時高さ率は、仰臥位において自然体（立ち姿勢における体型）となるように最適化されるのが好ましく、マットレス長さ方向（ユーザーの身長方向）において圧縮時高さ率を変化させる、たとえば、肩の部分の圧縮時高さ率を低くし、腰の部分の圧縮時高さ率を高くする等とすることが好ましい。

つぎに、フランジ部の形態の異なる実施形態について説明する。
図４は、第２実施形態のマットレス芯材の幅方向の断面図であり、図５は、第３実施形態のマットレス芯材の幅方向の断面図である。なお、マットレスの芯材（２００，３００）を覆うマットレスカバーの図示は省略している。

これら第２，第３実施形態のベッド用マットレスの芯材も、基本的な構成は、先に述べた第１実施形態のマットレス芯材と同様であり、図４に示す第２実施形態のマットレス芯材２００は、平坦な上面２０１ａを有する幅方向中央部（本体部２０１）と、その本体部２０１の幅方向（Ｘ方向）両側に一体的に形成された、左右のフランジ部２０２，２０３とからなり、全体が、弾性圧縮可能なフィラメント３次元結合体から構成されている。

第２実施形態のマットレス芯材２００が、第１実施形態のマットレス芯材１００と異なるのは、左右のフランジ部２０２，２０３の形状である。これらフランジ部２０２，２０３は、その上面（天面２０２ｂ，２０３ｂ）が、平坦な水平面となっており、これら天面２０２ｂ，２０３ｂが、本体部２０１の上面２０１ａの高さ（基準上面高さ）より上に通常３〜１５ｃｍ、好ましくは５〜１０ｃｍ突出するように形成されている。

また、天面２０２ｂ，２０３ｂの内側（中央寄り）には、それぞれ、第１実施形態（マットレス芯材１００）と同様の、幅方向中央側から端部方向にかけて表面高さが上昇する上り傾斜面２０２ａ，２０３ａが設けられている。

なお、フランジ部以外の本体部２０１は、就寝時の体重を受け止めるための高反発部位となっている。また、本体部２０１の圧縮時高さ率は５０〜９８％、幅方向両端のフランジ部２０２，２０３の圧縮時高さ率は２０〜５０％となっている。ちなみに、図４に記載の第２実施形態における本体部２０１の圧縮時高さ率は８５％、幅方向両端のフランジ部２０２，２０３の圧縮時高さ率は２３％である。

上記の構成によっても、本実施形態のマットレス芯材２００は、カバーを掛けて、ベッド用のマットレスとして利用した際、寝返りを繰返したとしても、マットレス上の掛布団等が外に落下する心配が少ない。しかも、マットレス芯材２００は、フランジ部２０２，２０３の天面２０２ｂ，２０３ｂが平坦な水平面であるため、マットレスの縁部にかかる荷重（体重）が軽くても、容易に腰掛けることができるうえ、フラットな座り心地が維持される。

図５に示す第３実施形態のマットレス芯材３００も、平坦な上面３０１ａを有する幅方向中央部（本体部３０１）と、その本体部３０１の幅方向（Ｘ方向）両側に一体的に形成された、左右のフランジ部３０２，３０３とからなる。

第３実施形態のマットレス芯材３００が、第１，第２実施形態のマットレス芯材１００，２００と異なるのは、左右のフランジ部３０２，３０３の下側に、本体部３０１よりフィラメント密度が高く、かつ、本体部３０１より高反発の部位（フランジ支持部３０４，３０５）が形成されている点である。また、フランジ部３０２，３０３の上面３０２ａ，３０３ａは、角部のない、すなわち屈曲点や変曲点等のない、滑らかな曲面に形成されている。

なお、フランジ部３０２，３０３は、本体部３０１の上面３０１ａからの高さ（基準上面からの高さ）が５〜２５ｃｍ、好ましくは８〜１５ｃｍになるように形成されている。また、本体部３０１の圧縮時高さ率は５０〜９８％であるのに対し、フランジ部３０２，３０３の圧縮時高さ率は２０〜５０％、前記高反発のフランジ支持部３０４，３０５の圧縮時高さ率は７５〜１００％（ただし、本体部３０１の圧縮時高さ率より高い）となっている。

上記のような圧縮時高さ率の高い、高反発の部位（フランジ支持部３０４，３０５）は、後記のような製造方法において、前記本体部３０１の一部（マットレス縁部）のフィラメントの本数や太さ等を変えることにより、フィラメント密度を上げて、製造することができる。

ちなみに、図５に記載の第３実施形態における本体部３０１の圧縮時高さ率は８２％、フランジ部３０２，３０３の圧縮時高さ率は２８％、フランジ支持部３０４，３０５の圧縮時高さ率は９０％になっている。また、上記各圧縮時高さ率の間には、下記の式（３）の関係がある。
フランジ支持部の圧縮時高さ率＞幅方向中央部（本体部）の圧縮時高さ率＞フランジ部の圧縮時高さ率 ・・・式（３）

以上の構成によっても、本実施形態のマットレス芯材３００は、カバーを掛けて、ベッド用のマットレスとして利用した際、寝返りを繰返したとしても、マットレス上の掛布団等が外に落下する心配が少ない。しかも、マットレス芯材３００は、フランジ部３０２，３０３の上面３０２ａ，３０３ａが滑らかな曲面であるため、マットレスの縁部にかかる荷重（体重）が軽くても、容易に腰掛けることができるうえ、フランジ部の角が身体に接触する際の違和感（突き上げ）をなくすことができる。

なお、本発明のベッド用マットレスの芯材におけるフランジ部やフランジ支持部の形状は、これら第１，第２，第３の実施形態での例に限定されるものではない。たとえば、フランジ部は、三角状，四角状，台形状や半球状等を組み合わせて形成することができる。また、フランジ支持部の形状（領域）も、フランジ部の下側でこのフランジ部を支持できるものであれば、大きさ等も適宜設定できる。

たとえば、図６（６Ａ，６Ｂ）および図７に示す第４実施形態（マットレス芯材４００）のように、フランジ部を、幅方向中央側から端部方向にかけて表面高さが上昇する上り傾斜面４０２ａ，４０３ａを有する、鉛直方向の断面が扇形となる形状としてもよい。

このフランジ部４０２，４０３は、本体部４０１の両端側（幅方向端部）が円弧となる扇形で、一方（片方）のフランジ部４０２は、図６Ｂに示すように、その扇形の中心角θが、４５度以上１３５度以下となる形状に形成されている。

この構成により、第４実施形態のマットレス芯材４００は、前述の縁部に腰掛けた際の突上げ感の低減効果に加え、以下のような効果を奏することができる。すなわち、図７に示すように、たとえば、第４実施形態のマットレス芯材４００の上に載置された掛布団（Ｆｕｔｏｎ）が、マットレス芯材の中央部から外側端部方向へ移動（重力Ｇ方向へ落下）しそうな場合には、この掛布団がフランジ部４０２の頂点４０２ａにひっかかるため、落下を防止することができる。また、落下しそうな掛布団を中央（矢印Ｐｕｌｌ方向）に引き戻そうとする場合には、逆に、掛布団はフランジ部４０２の頂点４０２ａにひっかかりにくく、マットレス芯材の端部からずり落ちた掛布団を、容易に中央側に引き戻すことができる。

なお、図５に示す第３実施形態のマットレス芯材３００と同様、フランジ部４０２，４０３は、本体部４０１の上面４０１ａからの高さ（基準上面からの高さ）が５〜２５ｃｍ、好ましくは８〜１５ｃｍになるように形成されている。また、本体部４０１の圧縮時高さ率は５０〜９８％であるのに対し、フランジ部４０２，４０３の圧縮時高さ率は２０〜５０％、前記高反発のフランジ支持部４０４，４０５の圧縮時高さ率は７５〜１００％（ただし、本体部４０１の圧縮時高さ率より高い）となっている。

さらに、先にも述べたように、各フランジ部４０２，４０３の扇形の中心角θは、４５度以上１３５度以下であることが好ましい。この中心角θが４５度未満の場合、掛布団を中央側へ引き戻す際の時のひっかかりが大きくなりすぎ、引き戻す作業が難くなる。逆に、中心角θが１３５度を超えると、掛布団が端部へ移動する際のひっかかりが小さくなるため、掛布団が落下し易くなる。

本発明のマットレス芯材の使用方法は、前記第１〜第４実施形態での例に限定されず、本体部から突出するフランジ部が下向きになるように、マットレス芯材を上下反転させて使用してもよい。その場合、本体部の一方向左右の両縁部に設けるフランジ部の間の距離を、マットレス芯材を設置するベッドの台座の幅に合わせれば、このフランジ部を、マットレスの左右方向のずれ止め（台座上の位置決め）としても利用することができる。本発明のマットレス芯材は、その載置される向きに関わらず、たとえば裏返して使用できるように、本体部の一方向左右の両縁部にそれぞれ設けられたフランジ部が本体部から下向きに突出するマットレス芯材であっても、これらの構成は全て、本発明に包含される。

さらに、本発明の実施形態で用いた「圧縮時高さ率」は、所定の加圧下における圧縮率（高さの維持率）のことであり、具体的には以下の方法で測定できる。

この圧縮時高さ率の測定方法としては、フィラメント３次元結合体の測定サンプルを縦４ｃｍ、横４ｃｍ、高さ５ｃｍの直方体となるようにカッターで成形し、内寸が縦５ｃｍ、横５ｃｍ、深さ６ｃｍの有底シリンダー内にセットする。そして、縦４ｃｍ、横４ｃｍの正方形の金属板を介して２０Ｎの力で荷重した時のサンプルの高さを測定し、測定したサンプルの高さを、サンプルの圧縮前の高さで割ることにより、圧縮変形前の高さに対する圧縮変形後の高さの比率として圧縮時高さ率（％）を算出する。

なお、フィラメント３次元結合体の測定サンプルとして、上記サイズより小さい測定サンプルしか入手できない場合は、測定サンプルの長さ（縦、横、高さ）を短くして、同じ圧力となるように荷重を変えてもよい。

つぎに、各実施形態のマットレス芯材を製造する方法について述べる。

前述のような構成のマットレス芯材の製造は、図８〜図１０に示すようなフィラメント３次元結合体製造装置を用いて行われる。

フィラメント３次元結合体製造装置は、図８に示すように、溶融樹脂供給手段（押出機１０）と、溶融フィラメント（符号ＭＦ）を吐出する溶融フィラメント形成部（ダイ）２０と、水槽３１内に設置されたフィラメント３次元結合体（符号３ＤＦで記載）の搬送経路を含む３次元結合体形成部３０と、これらを統括してフィラメント３次元結合体の出来栄え（仕上がり）を集中的に制御するコンピュータ等の制御手段（図示省略）等と、を備える。

溶融樹脂供給部（押出機１０）は、ホッパー１１（材料投入部）と、スクリュー１２、スクリューモーター１３、シリンダー１４、材料排出部１５、スクリューヒーター１６とを備え、前記ホッパー１１から供給された熱可塑性樹脂が、押出機１０のシリンダー１４内で溶融し、溶融フィラメント形成部（ダイ２０）に向けて、材料排出部１５から溶融樹脂として排出される。

ダイ２０は、複数のノズル（吐出孔２１ａ）が形成された口金板２１と、ダイヒーター２２（図９では２２ａ〜２２ｆ）を備え、前記押出機１０の材料排出部１５からダイ導流路２０ａに供給された溶融樹脂が、前記複数の吐出孔２１ａから鉛直下方に向けて、溶融フィラメントＭＦとして排出される。

図１１は、第１実施形態のマットレス芯材１００を製造する際に用いられる、前記吐出孔２１ａを備える口金板２１の平面図である。口金板２１は、複数の円形開口部（吐出孔２１ａ）が形成された略直方体の金属製の厚板であり、ダイ導流路２０ａの最下流部にあたるダイ２０の下部に配設されている。

吐出孔２１ａの直径（ノズル径）や、隣接する２つの吐出孔２１ａの距離（ノズルピッチ）を調整することにより、フィラメント３次元結合体の反発力（圧縮時高さ率）を変えることができる。すなわち、ノズル径が小さい程、あるいは、ノズルピッチが大きい程、フィラメント３次元結合体の密度を小さくでき、その結果、反発力や圧縮時高さ率を小さくできる。

本実施形態においては、口金板２１に形成されるノズル群として、相対的にノズル径が大きくノズルピッチが小さい高密度ノズル群２１ｂと、相対的にノズル径が小さくノズルピッチが大きい低密度ノズル群２１ｃ，２１ｃの、３つのノズル群を有し、マットレス芯材の中央部（本体部）は高密度ノズル群２１ｂによって、マットレス芯材のフランジ部はそれぞれ低密度ノズル群２１ｃによって形成される。

本実施形態においては、高密度ノズル群２１ｂにおいては、ノズル径１ｍｍ、ノズルピッチ１０ｍｍに設定し、低密度ノズル群２１ｃにおいては、ノズル径０．７ｍｍ、ノズルピッチ１２ｍｍに設定しているが、フィラメント３次元結合体の反発力や圧縮時高さ率の仕様に基づき、ノズル径やノズルピッチ、あるいはノズル形状やノズル配置を適宜調整することができる。

また、３次元結合体形成部３０は、図８および図９に示すように、冷却水を蓄える水槽３１（水面３１ａ）と、前記溶融フィラメントＭＦが３次元ネット状に絡まり結合したフィラメント３次元結合体を、その３次元（立体）形状と厚みを保ったまま冷却するための無端コンベア３４Ａ，３４Ｂとを備える。

前記口金板２１（複数の吐出孔２１ａ）の直下で、かつ、該無端コンベア３４Ａ，３４Ｂ間の上方にあたる位置には、図１０に示すような、溶融フィラメントＭＦの滞留を促す受け板（フィラメントガイド、傾斜状の案内板３２）が設けられており、この案内板３２（傾斜板３２Ａ，３２Ｂ等）の上面で、上側のダイ２０から下方に吐出され自重で鉛直下方に垂下（自然落下）する溶融フィラメントＭＦのうち、３次元結合体３ＤＦの厚み方向外側の複数本が受け止められ、水供給用導管３３から供給される水（水膜）に乗って、中央方向に流し込まれる。

なお、前記案内板（３２Ａ，３２Ｂ等）に乗らない、中央寄りの各フィラメントは、水より比重が軽いため、水槽３１内の水面３１ａ上に浮かんで一旦停止し、その上に続けて吐出されたフィラメントがループ状に順次堆積する。そして、このループ状の堆積により、溶融フィラメントＭＦに「３次元的な絡み」、すなわち不規則でランダムな交差が発生して、フィラメント間に大きな空隙を有する、３次元結合体３ＤＦが形成される。

本実施形態で用いられる案内板３２を図１２に示す。
本実施形態の案内板３２は、フィラメント３次元結合体の断面形状（厚みや幅などの外縁部の形状）に対応する多角形の断面形状を有する筒状部３２ｅと、該筒状部３２ｅの鉛直方向上端に接続され、その上端部に向かって下り傾斜となる傾斜面を有する傾斜板３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄを備える漏斗状の金属部材であり、筒状部３２ｅと傾斜板３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの接続点において、水槽３１に貯留される冷却水と接触するように配設されている。

傾斜板３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの上流部には、図示しない水供給用導管（図１０における符号３３）が設けられており、傾斜板３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの表面に水膜が形成されるようになっている。口金板２１から落下する溶融フィラメント群（ＭＦ）の外縁部近傍の溶融フィラメントは、傾斜板３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ上面によって受け止められ、溶融フィラメント群厚み方向中央部に導かれ、筒状部３２ｅ内部で水槽３１の冷却水によって冷却固化される。

つぎに、３次元的な絡みを生じた溶融フィラメント（以降、３次元結合体３ＤＦ）は、図８，図９に示すように、無端コンベア３４Ａ，３４Ｂの間に挟みこんで搬送され、その下端から水槽３１内の水中に排出された３次元結合体３ＤＦは、各搬送ローラ３６Ａ〜３６Ｆからなる水槽３１内の搬送経路を通るうちに完全に冷却されて、駆動力を有する搬送ローラ３６Ｇ，３６Ｈにより、前記水槽３１から取り出される。

無端コンベア３４Ａは、駆動ローラ３５Ａと、従動ローラ３５Ｂとを含み、図示しない搬送モーターにより回転駆動されるようになっている。また、無端コンベア３４Ｂも同様、駆動ローラ３５Ｃと、従動ローラ３５Ｄとを含み、図示しない搬送モーターにより回転駆動されるようになっている。

なお、一対の無端コンベア３４Ａ，３４Ｂは、それぞれスラットコンベアで構成されており、３次元結合体３ＤＦの厚みに対応する隙間を空けて配設されている。無端コンベア３４Ａ，３４Ｂの移動速度（３ＤＦの搬送速度）は、溶融フィラメントの落下速度と同等以上になると溶融フィラメントのループが形成されないため、溶融フィラメントの落下速度より遅い速度に設定される。

無端コンベア３４Ａ，３４Ｂの移動速度が遅い程、溶融フィラメントの密度が高くなり、反発力の高い高密度の３次元結合体３ＤＦが形成される。反発力は３次元結合体が使用されるマットレスやクッション等の仕様に応じて決められるが、通常、溶融フィラメントの落下速度に対して５〜２０％程度に設定される。

無端コンベア３４Ａ，３４Ｂとして、搬送面が平滑な搬送部材であれば特に制限はなく、金属メッシュベルトやプラスチックモジュラーチェーンを用いたコンベアなどを用いてもよい。無端コンベア３４Ａ，３４Ｂは、３次元結合体の搬送方向に平行な外周面の全面に接触するように、３次元結合体の外周形状に合わせて設けることが望ましいが、無端コンベアの機構が複雑化するので、無端コンベアを３次元結合体の両端部（マットレス芯材のフランジ部に該当）には接触させずに、厚みの均一な中央部付近だけに接触させて搬送してもよい。

本発明の実施形態で、３次元結合体３ＤＦの材料として用いることのできる熱可塑性樹脂としては、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂およびポリスチレン樹脂や、スチレン系エラストマー、塩ビ系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ニトリル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、フッ素系エラストマー等の熱可塑性エラストマーなどがあげられる。

上記構成により、先に述べた各実施形態のベッド用マットレスの芯材を、効率良く製造することができる。また、得られたマットレス芯材は、幅方向両端に設けられたフランジ部が、掛布団の端部がマットレスの外側にはみ出すことを防止しており、掛布団をずれ落ちにくくしている。そのため、マットレス上の掛布団等が外に落下する心配がない。さらに、これらフランジ部が、上面が平坦となるように適度に潰れるため、マットレスの縁部に容易に腰掛けることができるうえ、フラットな座り心地が維持される。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

１０ 押出機
１１ ホッパー
１２ スクリュー
１３ スクリューモーター
１４ シリンダー
１５ 材料排出部
１６ スクリューヒーター
２０ ダイ
２１ 口金板
２１ａ 吐出孔
２２ ダイヒーター
３０ ３次元結合体形成部
３１ 水槽
３２ 案内板
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ 傾斜板
３３ 水供給用導管
３４ 無端コンベア
３５Ａ，３５Ｃ 駆動ローラ
３５Ｂ，３５Ｄ 従動ローラ
３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ 搬送ローラ
３６Ｅ，３６Ｆ，３６Ｇ，３６Ｈ 搬送ローラ
１００，２００，３００，４００ マットレス芯材
１０１，２０１，３０１，４０１ 本体部
１０２，２０２，３０２，４０２ フランジ部
１０３，２０３，３０３，４０３ フランジ部
３０４，３０５，４０４，４０５ フランジ支持部
ＭＦ 溶融フィラメント
３ＤＦ ３次元結合体

Claims (5)

1. ベッドのマットレスの芯材であって、
   樹脂製フィラメントどうしを３次元ネット状に結合させたフィラメント３次元結合体からなる、直方体状の本体部と、
   前記本体部の一方向左右の両縁部にそれぞれ設けられた、前記本体部から上向きに突出するフランジ部と、を含み、
   前記フランジ部の下側に位置する、前記本体部の前記両縁部の一部が、前記フランジ部を支持するフランジ支持部として形成され、
   該フランジ支持部が、前記本体部の中央部よりフィラメント密度の高い高反発部位であり、
   前記フランジ支持部の上側の前記フランジ部が、前記本体部の中央部よりフィラメント密度の低い低反発部位であり、
   フランジ部は、本体部と一体に形成されており、フランジ部と本体部との界面は、前記一方向左右の外側に向かって下方に傾斜していることを特徴とするマットレス芯材。
2. 前記フランジ部が、それぞれ、前記本体部の前記一方向左右の方向である左右方向の中央側に向かって傾く傾斜面を有することを特徴とする請求項１に記載のマットレス芯材。
3. 前記フランジ部における、前記一方向左右に対する鉛直方向の断面が、前記本体部の両端側が円弧となる扇形であることを特徴とする請求項２に記載のマットレス芯材。
4. マットレス芯材から切り出した試料に予め定められた荷重を加える下記（Ａ）の圧縮変形試験において、荷重をかけた際の試料の厚さの維持度合いを、下記式（１）で計算される圧縮時高さ率とした場合、
   前記フランジ部および前記フランジ支持部を除くマットレス芯材の前記左右方向中央部の圧縮時高さ率５０〜９８％であり、
   前記フランジ支持部の圧縮時高さ率が前記一方向左右の中央部の圧縮時高さ率より高く、
   前記フランジ部の圧縮時高さ率が前記一方向左右の中央部の圧縮時高さ率より低い、ことを特徴とする請求項１に記載のマットレス芯材。
   （Ａ）厚さ５０ｍｍに切り出した試料に、４０ｍｍ角の加重子あたり２０Ｎの荷重を加える圧縮変形試験であり、試験前と、荷重が２０Ｎに達した際の、加重子下の試料の厚さを測定する。
   （１）荷重をかけた際の試料の厚さ／圧縮試験前の試料の初期厚さ＝圧縮時高さ率（％）
   〔ただし、供試用試料の初期厚さは５０ｍｍとする。〕
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のマットレス芯材と、該マットレス芯材を収容するカバーと、を備えるベッド用マットレス。