JP6823982B2

JP6823982B2 - シートパッド

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Publication number: JP6823982B2
Application number: JP2016183879A
Authority: JP
Inventors: 雅彦竹本
Original assignee: Toyo Quality One Corp
Current assignee: Toyo Quality One Corp
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2016-09-21
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2036-09-21
Also published as: DE102017215385A1; JP2018048246A; US20180079338A1; US10166893B2

Description

本発明はシートパッドに関し、特にぐらつき感を抑制できるシートパッドに関するものである。

車両や船舶、航空機等の乗物に装備される座席や家具等の椅子などに用いられる軟質ポリウレタンフォーム製のシートパッドでは、使用者が横方向のぐらつき感を覚えることがある。例えば、車両が緩いカーブを走行したり車線変更したりするときの低周波数帯（例えば１Ｈｚ程度）の振動入力により、シートパッドが変形して、横滑りやロール軸回りの横揺れ等のぐらつき感が生じることがある。ぐらつき感は、操縦安定性に影響を与える要因である。このぐらつき感を抑制するために、シートパッドの硬さを設定する技術がある（特許文献１）。

特開２０１６−２２３２０号公報

しかしながら、上述した従来の技術に対して、燃費向上等の観点からシートパッドの軽量化の要求がある。

本発明は上述した要求に応えるためになされたものであり、ぐらつき感を抑制しつつ軽量化できるシートパッドを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段および発明の効果

この目的を達成するために請求項１記載のシートパッドは、軟質ポリウレタンフォーム製であり、表面と裏面との間を厚さ方向に５等分して表面側から順に第１層、第２層、第３層、第４層、第５層としたときに、第４層の硬さと第３層の硬さとが等しいものを含み、硬さが大きいものから第５層、第４層、第３層、第２層の順に並ぶ。第４層の硬さは第１層の硬さ以上で、第２層の硬さは第１層の硬さより小さく設定され、硬さは、ＪＩＳＫ６４００−２（２０１２年版）に規定されるＤ法に準拠して測定される２５％硬さである。第１層、第２層、第３層、第４層、第５層に包まれるように着座者は体が支持されるので、ぐらつき感を抑制できる効果がある。シートパッドは、表面および裏面を除く中心部の密度が４５〜５５ｋｇ／ｍ^３に設定されるので軽量化できる。従って、ぐらつき感を抑制しつつ軽量化できる効果がある。

請求項２記載のシートパッドによれば、第１層の硬さに対する第５層の硬さの比率は１．２以上に設定されるので、請求項１の効果に加え、第５層によって着座者の体が沈み込み過ぎないようにできる効果がある。

請求項３記載のシートパッドによれば、ＪＩＳＫ６４００−５（２０１２年版）に準拠した引張試験により求めた応力−ひずみ曲線における、ひずみ１．０から１．５までの傾きである引張モジュラスが１５０ｋＰａ以下である。シートパッドの表面に対して水平方向の引張応力を抑制できるので、振動入力によって着座者の体が垂直方向に対して傾く角度を小さくできる。よって、請求項１又は２の効果に加え、着座者が覚えるぐらつき感をさらに抑制できる効果がある。

本発明の一実施の形態における軟質ポリウレタンフォームが適用されるシートパッドの断面図である。第１層から第５層までの硬さ勾配を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態における軟質ポリウレタンフォームが適用されるシートパッド１０の断面図である。本実施の形態では、自動車のシートクッションに適用されるシートパッド１０について説明する。図１の矢印Ｕ−Ｄ，Ｌ−Ｒ，Ｆ−Ｂは、シートパッド１０が搭載された車両（図示せず）の上下方向、左右方向、前後方向をそれぞれ示している。図１では、理解を容易にするため、サポート部１１のハッチングが省略されている。

図１に示すようにシートパッド１０は、軟質ポリウレタンフォーム製であり、着座者の臀部および大腿部の裏側を支持するサポート部１１と、サポート部１１の左右方向（矢印Ｌ−Ｒ方向）の両側に配置されるサイド部１２とを備えている。サポート部１１は、着座者の体が押し付けられる表面１３と、表面１３の反対側の裏面１４とを有している。

サイド部１２は、着座者の大腿部および臀部の側部を支持する部位である。サポート部１１とサイド部１２との境界部分には、前後方向（図１紙面垂直方向）に延びる一対の溝１５が形成される。溝１５は、ファブリックや合成皮革または皮革等の表皮（図示せず）を引き寄せた状態でシートパッド１０に固定するための部位である。

シートパッド１０は、車両の上下方向、即ちサポート部１１の厚さ方向の硬さ（２５％ＩＬＤ）が異なる点に特徴がある。硬さを測定するための試験片は、サポート部１１を厚さ方向に５等分して表面１３側から順に第１層２１、第２層２２、第３層２３、第４層２４、第５層２５とし、各層の中央からそれぞれ採取する。試験片は縦横それぞれ４００ｍｍの正方形の板状であり、試験片の厚さはサポート部１１を５等分した厚さである。硬さの測定はＪＩＳＫ６４００−２（２０１２年版）のＤ法に準拠する。

シートパッド１０は密度が４５〜５５ｋｇ／ｍ^３に設定される。密度を測定するための試験片は、サポート部１１の表面１３及び裏面１４を除く中心部から採取する。表面１３及び裏面１４を除くのは、硬いスキンを除くためである、試験片の質量と体積とを測定し密度を算出する。密度を４５〜５５ｋｇ／ｍ^３に設定することにより、座り心地を犠牲にしてシートパッド１０の厚さを必要以上に薄くしなくても軽量化できる。その結果、車両の燃費の向上に寄与する軽量化と座り心地の確保とを両立できる。

図２はシートパッド１０の第１層２１から第５層２５までの硬さ（２５％ＩＬＤ）を示す図である。図２は第１層２１の硬さに対する硬さ勾配を示す線図である。図２において、Ａ及びＢはシートパッド１０の代表的な硬さ勾配を示す線図であり、Ｃは比較例におけるシートパッドの線図である。図２の横軸はサポート部１１の層であり、縦軸は第１層２１の硬さを１としたときの各層の硬さの比率を示している。

図２のＡ及びＢにおけるシートパッド１０は、硬さが大きいものから第５層２５、第４層２４、第３層２３、第２層２２の順に並んでいる。これにより、着座者がシートパッド１０に腰掛けると、第１層２１、第２層２２、第３層２３、第４層２４、第５層２５に体が沈む込み、第１層２１、第２層２２、第３層２３、第４層２４、第５層２５に包まれるように体が支持される。さらに、第４層２４の硬さは第１層２１の硬さよりも大きいので、第４層２４及び第５層２５によって臀部や大腿部の沈み込みを抑制できる。その結果、底つき感を抑制しつつ、ぐらつき感を抑制できる。

一方、図２のＣにおけるシートパッドは、硬さが小さいものから第３層、第４層、第５層の順に並んでいるが、第２層の硬さと第３層の硬さとが略同じである。また、第４層の硬さは第１層の硬さよりも小さい。このシートパッドに着座者が腰掛けると、第１層から第４層までが大きく圧縮され、それらが第５層に対して揺れ動く。そのため、ぐらつき感が現れ易いという問題点がある。

Ａ及びＢにおけるシートパッド１０は、この問題点を解決できる。さらにＡ及びＢに示すシートパッド１０は、第４層２４の硬さに対する第５層２５の硬さの比率が、第１層２１の硬さに対する第４層２４の硬さの比率よりも大きい。即ち図２において、第４層２４の硬さと第５層２５の硬さとを結ぶ直線の傾きが、第１層２１の硬さと第４層２４の硬さとを結ぶ直線の傾きよりも大きい。これにより、第５層２５による支持力を確保できるので、ぐらつき感および底つき感の抑制に効果がある。

Ａ及びＢにおけるシートパッド１０は、第１層２１の硬さに対する第５層２５の硬さの比率が１．２〜２．０に設定されるのが好ましい。第５層２５によって着座者の体が沈み込み過ぎないようにすると共に、第５層２５が硬くなり過ぎることによる違和感を抑制するためである。

Ａ及びＢにおけるシートパッド１０は、第１層２１の硬さに対する第４層２４の硬さの比率が１．０〜１．５に設定されるのが好ましい。第４層２４による支持力を確保するためである。また、Ａ及びＢにおけるシートパッド１０は、第１層２１の硬さに対する第３層２３の硬さの比率が１．０〜１．４に設定されるのが好ましい。第３層２３から第５層２５による支持力を確保するためである。Ａ及びＢにおけるシートパッド１０は、第２層２２の硬さに対する第３層２３の硬さの比率が、１．０５〜１．３３に設定されるのが好ましい。これも第３層２３から第５層２５による支持力を確保するためである。

なお、Ａにおけるシートパッド１０は第２層２２の硬さが第１層２１の硬さより大きく、Ｂにおけるシートパッド１０は第２層２２の硬さが第１層２１の硬さより小さい。Ａにおけるシートパッド１０は第２層２２の硬さが第１層２１の硬さより大きいので、Ｂにおけるシートパッド１０に比べて、第１層２１に体が押し付けられるときの柔らかさと第２層２２から第５層２５によるホールド性とを向上できる。

シートパッド１０は、引張モジュラスが１５０ｋＰａ以下に設定されるのが好ましい。引張モジュラスは、ＪＩＳＫ６４００−５（２０１２年版）に準拠した引張試験により求めた応力−ひずみ曲線における、ひずみ１．０から１．５までの傾きをいう。引張試験のためのダンベル型の試験片は、サポート部１１の表面１３及び裏面１４を除く中心部から採取する。試験片に引張力を加えたときのひずみを横軸にとり、試験前の試験片の断面積で引張力を除して得られる応力を縦軸にとることで、応力−ひずみ曲線を作図する。ひずみが１．５のときの応力σ［Strain1.5］とひずみが１．０のときの応力σ［Strain1.0］とを応力−ひずみ曲線から求め、（σ［Strain1.5］−σ［Strain1.0］）／０．５の計算式により算出される値を引張モジュラス（単位：ｋＰａ）とする。

シートパッド１０のサポート部１１が着座者を支持すると、着座者によって、サポート部１１の表面１３に対して垂直方向の圧縮応力および水平方向の引張応力がサポート部１１に作用する。車両が緩いカーブを走行したり車線変更したりするときの水平方向の低周波数帯（例えば１Ｈｚ程度）の振動がサポート部１１に入力されると、引張応力の方向や大きさが変化し、それに伴い圧縮応力との合力の方向や大きさが変化する。シートパッド１０は、サポート部１１の引張モジュラスが１５０ｋＰａ以下に設定されると、合力の方向（傾き）を垂直方向へ近づけることができる。その結果、振動入力によって着座者の体が垂直方向に対して傾く角度を小さくできるので、シートパッド１０は着座者が覚えるぐらつき感を抑制できる。

なお、シートパッド１０は引張モジュラスが４０ｋＰａ以上に設定されるのが好ましい。サポート部１１の表面１３に対する水平方向の荷重入力に対する反発力を確保し、ホールド性を確保するためである。

次にシートパッド１０の製造方法について説明する。シートパッド１０は、ポリオール成分、発泡剤、架橋剤および整泡剤を含有するポリオール組成物と、イソシアネート成分とを混合し、その混合液（発泡原液）を成形型（図示せず）へ注入し、成形型内で発泡・硬化させて製造する。以下、軟質ポリウレタンフォーム（フォーム）を製造するためのポリオール組成物およびイソシアネート成分について説明する。

ポリオール成分は、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、ラクトン系ポリオール等のポリオールが挙げられ、このうちの１種または２種以上の混合物を使用することができる。この中でも、原料費が安価で耐水性に優れている点で、ポリエーテルポリオールが好ましい。

ポリオール成分は、必要に応じてポリマーポリオールを併用できる。ポリマーポリオールとしては、例えば、ポリアルキレンオキシドからなるポリエーテルポリオールにポリアクリルニトリル、アクリロニトリル−スチレン共重合体等のポリマー成分をグラフト共重合させたものが挙げられる。

ポリオール成分の重量平均分子量は５０００〜１００００であることが好ましい。重量平均分子量が５０００未満の場合、得られるフォームの柔軟性が失われ、物性の悪化や弾性性能が低下しやすい。重量平均分子量が１００００を超える場合は、フォームの硬度が低下しやすい。

発泡剤としては、主に水が用いられる。必要に応じて、少量のシクロペンタンやノルマルペンタン、イソペンタン、ＨＦＣ−２４５ｆａ等の低沸点有機化合物を併用することや、ガスローディング装置を用いて原液中に空気、窒素ガス、液化二酸化炭素等を混入溶解させて成形することもできる。

発泡剤としての水の配合量は、ポリオール成分１００質量部に対して３〜５質量部が好ましい。密度が４５〜５５ｋｇ／ｍ^３の比較的低密度のフォームの成形性を確保するためである。ポリオール成分１００質量部に対して水が３質量部より少なくなるにつれ、得られるフォームの密度が高くなる傾向がみられる。ポリオール成分１００質量部に対して水が５質量部より多くなるにつれ、成形時にセルが崩壊し易くなりフォームを成形し難くなる傾向がみられる。

架橋剤としては、低分子量の多価活性水素化合物が使用される。架橋剤により、シートパッドのばね特性の調整が容易になる。架橋剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン等の多価アルコール類、並びにこれらの多価アルコール類を開始剤としてエチレンオキシドやプロピレンオキシドを重合させて得られる化合物、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン等のアルカノールアミン類等が挙げられる。これらの化合物は単独で、又は２種以上を混合して使用される。

架橋剤の配合量は、ポリオール成分１００質量部に対して０．３〜１．５質量部が好ましい。橋かけ構造を適度に形成して成形時のセルの安定性を確保しつつ、得られるフォームの引張モジュラスを低下させ、且つ、厚さ方向の硬さ勾配を設けるためである。ポリオール成分１００質量部に対して架橋剤が０．３質量部より少なくなるにつれ、成形時のセルの安定性が低下する傾向がみられる。ポリオール成分１００質量部に対して架橋剤が１．５質量部より多くなるにつれ、得られるフォームの引張モジュラスが上昇する傾向がみられる。

整泡剤は、気泡の形成を促進・安定化する成分である。整泡剤としては、例えば、有機珪素系界面活性剤、脂肪酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩、スルホン酸塩等の陰イオン界面活性剤が使用可能である。整泡剤は、重量平均分子量４０００〜６０００のものが好ましい。成形時の初期の発泡圧力に耐え得る均一なセルを形成するためである。整泡剤の重量平均分子量が４０００よりも小さくなるにつれ、成形時に形成されるセルの強度が低下する傾向がみられる。整泡剤の重量平均分子量が６０００よりも大きくなるにつれ、セルの大きさが不均一になる傾向がみられる。

整泡剤の配合量は、ポリオール成分１００質量部に対して０．０５〜０．１質量部が好ましい。フォームの成形性と寸法安定性とを確保するためである。ポリオール成分１００質量部に対して整泡剤が０．０５質量部より少なくなるにつれ、成形時にセルが崩壊し易くなりフォームを成形し難くなる傾向がみられる。ポリオール成分１００質量部に対して整泡剤が０．１質量部より多くなるにつれ、独立気泡が過剰に形成され易くなり寸法安定性が低下する傾向がみられる。

ポリオール組成物は、さらに必要に応じて、触媒、破泡剤、難燃剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、各種充填剤、内部離型剤、その他の加工助剤を含有する。

触媒としては、当該分野において公知である各種ウレタン化触媒が使用できる。例えば、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、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）エーテル等の反応性アミン、又は、これらの有機酸塩；酢酸カリウム、オクチル酸カリウム等のカルボン酸金属塩、スタナスオクトエート、ジブチルチンジラウレート、ナフテン酸亜鉛等の有機金属化合物等が挙げられる。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等の活性水素基を有するアミン触媒も好ましい。触媒の好ましい添加量は、ポリオール成分に対して、０．０１〜１０質量％である。

破泡剤は、反応時にセルを壊して連続気泡の形成を促進する成分である。破泡剤としては、ポリエーテルポリオール等の脂肪族多価アルコール、パラフィン、ポリブタジエン等が用いられる。脂肪族多価アルコールとしては、重量平均分子量が４０００以下のものが好適である。

破泡剤の配合量は、ポリオール成分１００質量部に対して２〜７質量部が好ましい。連続気泡の形成を促進してフォームの寸法安定性を確保するためである。ポリオール成分１００質量部に対して破泡剤が２質量部より少なくなるにつれ、独立気泡が過剰に形成され易くなり成形後のフォームが収縮し易くなるので、フォームの寸法安定性が低下する傾向がみられる。ポリオール成分１００質量部に対して破泡剤が７質量部より少なくなるにつれ、セルの破壊が進行してフォームの硬さが低下する傾向がみられる。

イソシアネート成分としては、公知の各種多官能性の脂肪族、脂環族および芳香族のイソシアネートを用いることができる。例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トリフェニルジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、オルトトルイジンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等を挙げることができ、これらは１種を単独で、又は２種以上を併用してもよい。

ジフェニルメタンジイソシアネートに代表されるＭＤＩ系イソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート（ピュアＭＤＩ）、ポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）、これらのポリメリック体、これらのウレタン変性体、ウレア変性体、アロファネート変性体、ビウレット変性体、カルボジイミド変性体、ウレトンイミン変性体、ウレトジオン変性体、イソシアヌレート変性体、更にこれらの２種以上の混合物などが挙げられる。

イソシアネート成分として、末端イソシアネートプレポリマーを用いることも可能である。末端イソシアネートプレポリマーは、ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオール等のポリオールとポリイソシアネート（ＴＤＩ系イソシアネートやＭＤＩ系イソシアネート等）とを予め反応させたものである。末端イソシアネートプレポリマーを用いることにより、混合液（発泡原液）の粘度やポリマーの一次構造、相溶性を制御することができるので好適である。

本実施の形態では、イソシアネート成分として、ＴＤＩ系イソシアネートによる弾性フォームに比べて反発弾性の小さい弾性フォームを成形できるＭＤＩ系イソシアネートが好適に用いられる。ＭＤＩ系イソシアネートとＴＤＩ系イソシアネートとの混合物を用いる場合、その質量比はＭＤＩ系：ＴＤＩ系＝１００：０〜７５：２５好ましくは１００：０〜８０：２０とされる。イソシアネート成分中のＴＤＩ系の質量比が２０／１００より大きくなるにつれ、得られるフォームのぐらつき感が低下する傾向がみられ、ＴＤＩ系の質量比が２５／１００より大きくなると、その傾向が著しくなる。

イソシアネート成分のイソシアネートインデックス（活性水素基に対するイソシアネート基の等量比の百分率）は、例えば８５〜１３０に設定される。イソシアネートインデックスは、ポリオール成分、架橋剤等の内の全ての活性水素基に対して換算する。

本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。１〜１７の各サンプルを成形する原料（ポリオール組成物およびイソシアネート）の配合を表１に示す。表１に示す数値は単位質量（質量比率）である。イソシアネートはイソシアネートインデックスが１００になるように配合した。

なお、表１に示す各成分は以下のとおりである。

ポリオール１：ポリエーテルポリオールＥＰ８２８（三井化学株式会社）、重量平均分子量６０００
ポリオール２：ポリエーテルポリオールＥＬ８２０（旭硝子株式会社）、重量平均分子量５０００
ポリオール３：ポリマーポリオールＰＯＰ３６２３（三井化学株式会社）
架橋剤１：ジエタノールアミン
架橋剤２：グリセリン
架橋剤３：ＥＬ９８０（旭硝子株式会社）
破泡剤１：ポリエーテルポリオールＥＰ５０５Ｓ（三井化学株式会社）、重量平均分子量３０００
破泡剤２：ポリエーテルポリオールＦＡ１５９（三洋化成工業株式会社）、重量平均分子量６０００
整泡剤１：Ｌ３６２５（モメンティブ株式会社）
整泡剤２：Ｂ８７３６ＬＦ２（エボニック株式会社）
整泡剤３：ＳＦ２９３６Ｆ（東レダウコーニング株式会社）、重量平均分子量４０００〜６０００、末端基−ＯＣＨ_３
整泡剤４：ＳＦ２９４５（東レダウコーニング株式会社）、重量平均分子量４０００〜６０００、末端基−ＯＨ
触媒１：ＴＥＤＡ−Ｌ３３（東ソー株式会社）
触媒２：ＴｏｙｏｃａｔＥＴ（東ソー株式会社）
イソシアネート１：ポリメリックＭＤＩ２，４′−ＭＤＩ・４，４′−ＭＤＩ混合物
イソシアネート２：ＴＭ２０（三井化学株式会社）
なお、ポリオール及び整泡剤の重量平均分子量は、ＧＰＣ法（ゲル浸透クロマトグラフィ）による測定値である。

（試験方法）
表１に示す質量比率で各成分を常法にて配合し、均一に混合して発泡原液を得た後、その所定量を所定形状の成形型（下型）に注入した。下型に上型を被せて成形型内で発泡・硬化させた。その後、脱型して、底面の一辺が約４００ｍｍ、厚さ約１００ｍｍの正四角柱状の軟質ポリウレタンフォームのサンプル１〜１７を得た。

各サンプルについて密度、２５％ＩＬＤ、たわみ及び引張モジュラスを求め、その結果を表１に記した。また、各サンプルを厚さ方向に５等分した各層の２５％ＩＬＤ（硬さ）を求めた後、第１層の硬さに対する各層の硬さの比率（硬さ比）を算出し、表１に記した。

密度は、スキンを除く縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、高さ５０ｍｍの直方体の試験片をサンプルの中心部から採取し、その試験片の質量を測定することにより算出した（単位：ｋｇ／ｍ^３）。

２５％ＩＬＤは、ＪＩＳＫ６４００−２（２０１２年版）Ｄ法に準拠する以下の方法で試験片に予備圧縮をした後に測定した。サンプル（一辺が約４００ｍｍ、厚さ約１００ｍｍ）を試験片とした。予備圧縮は以下の方法によった。試験片の中央が加圧板の中央となるように支持板の上に試験片を置いた。試験片は、サンプルの裏面側（成形型の上型側）を支持板に向けて置いた。加圧板（直径２００ｍｍの平らな円盤）で５Ｎの力を加えたときの加圧板の位置を初期位置とし、そのときの試験片の厚さを０．１ｍｍまで読み取った。その後、速度５０ｍｍ／分で試験片の厚さの７５％まで加圧し、直ちに同じ速度で加圧板を初期位置に戻した（以上が予備圧縮）。予備圧縮後、２０秒間放置した後、速度５０ｍｍ／分で試験片の厚さの２５％まで加圧板で加圧し、２０秒間保持後の力を読み取り、これを硬さ（２５％ＩＬＤ、単位：Ｎ／３１４ｃｍ^２）とした。

たわみは、ＪＩＳＫ６４００−２（２０１２年版）Ｅ法に準拠する以下の方法で試験片に予備圧縮をした後に測定した。予備圧縮は、２５％ＩＬＤを測定するときの予備圧縮と同じにした。予備圧縮後、６０秒間放置した後、速度５０ｍｍ／分で試験片の厚さの７５％まで加圧板で加圧し、直ちに同じ速度で加圧板を初期位置に戻した。この操作において、加圧時の４９０Ｎ荷重印加時のたわみ（単位：ｍｍ）を測定した。

引張モジュラスは、ＪＩＳＫ６４００−５（２０１２年版）に準拠する以下の方法で測定した。ダンベル状の打抜き型を使って、スキンを含まないようにサンプルの中心部から厚さ１５ｍｍの試験片を採取した。試験片の平行部分に試験片が変形しないよう中心から等間隔かつ長手方向と直角に平行な２本の標線を付けた。標線間距離は４０ｍｍとした。試験片の中央の断面に均一に引張力がかかるように、引張試験機のつかみ具を試験片に左右対称に取り付け、２００ｍｍ／分の速度で引張試験を行い、試験片が破断するまで引張力および標線間距離を測定した。

引張力を加えたときの標線間距離から試験前の標線間距離を減じた距離を試験前の標線間距離で除して得られるひずみを横軸にとり、試験前の試験片の断面積で引張力を除して得られる応力を縦軸にとることで、応力−ひずみ曲線を作図した。ひずみが１．５のときの応力σ［Strain1.5］とひずみが１．０のときの応力σ［Strain1.0］とを応力−ひずみ曲線から求め、（σ［Strain1.5］−σ［Strain1.0］）／０．５の計算式により算出される値を引張モジュラス（単位：ｋＰａ）とした。

硬さ比を測定した試験片は、サンプルの縦横の中心から、底面の一辺が１００ｍｍ、厚さ約１００ｍｍの正四角柱状のフォームを切り出した後、そのフォームを厚さ方向に５等分して採取した（サンプル１３，１４を除く）。フォームを厚さ方向に５等分することで、底面の一辺が１００ｍｍ、厚さ約２０ｍｍの５つの試験片を得た。５つの試験片は、フォームの表面側（成形型の下型側）から順に第１層、第２層、第３層、第４層、第５層とした。各層の２５％ＩＬＤ（硬さ）を測定し、第１層の硬さに対する各層の硬さの比率（硬さ比）を求めた。２５％ＩＬＤの測定方法（予備圧縮を含む）は上述した通りなので、説明を省略する。片面にスキンをもつ試験片は、支持板にスキン側を向けて置き、硬さを測定した。

（評価）
密度、ぐらつき感、成形性について各サンプルを評価し、その結果を表１に記した。密度の評価は、密度が４５〜５５ｋｇ／ｍ^３のサンプルを「良い（○）」、密度が５５ｋｇ／ｍ^３を超えるサンプルを「悪い（×）」とした。密度の評価が「良い」サンプルについて、ぐらつき感の評価を行った。

ぐらつき感は、座面が木製の椅子の上に各サンプル（一辺が約４００ｍｍ、厚さ約１００ｍｍのもの）を置き、試験者がサンプルの上に腰掛けて評価した。試験者は、サンプルの裏面側（成形型の上型側）を椅子の座面に向けて置き、サンプルの表面側（成形型の下型側）に腰を下ろした。試験者が上半身を横に揺らしたときに、上半身に力を入れて留まらないと姿勢が傾くサンプルを「悪い（×）」、上半身に力を入れなくても安定しているサンプルを「良い（○）」とした。

成形性は、外観に異状なく成形が可能なものを「良い（○）」、成形可能だが不均質部分が存在するものを「可（△）」、フォームが崩壊して成形できないものを「悪い（×）」と評価した。

表１に示すように、サンプル１３は密度が５５ｋｇ／ｍ^３を超えていた。密度を低下させるため、サンプル１３に対して発泡剤の配合量を増やしたサンプル１４は、フォームが崩壊して成形できなかった。また、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）系のイソシアネートを使ったサンプル１５〜１７は、成形性および密度の評価は良かったが、ぐらつき感の評価が悪かった。

これに対し、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を主体とするイソシアネートを使ったサンプル１〜１２は、密度およびぐらつき感の評価が良かった。特に、整泡剤３又は整泡剤４を含むサンプル１〜４，７〜１２は、密度、ぐらつき感、成形性の評価がいずれも良好であった。

一方、整泡剤３又は４を含まないサンプル５，６は、密度、ぐらつき感の評価は良好だったものの、成形性の評価が、サンプル１〜４，７〜１２に比べてやや劣る結果だった。また、ＭＤＩ系のイソシアネートを使ったサンプル１〜１２は、２５％ＩＬＤ及びたわみに代表される圧縮時の挙動が、ＴＤＩ系のイソシアネートを使ったサンプル１５〜１７と同等であった。

しかし、圧縮時の挙動のうち、サンプルを厚さ方向に５等分して得た第１層〜第５層の硬さ比は、サンプル１〜１２とサンプル１５〜１７との間で大きく異なった。即ち、サンプル１〜１２は、第５層、第４層、第３層、第２層の順に硬さが小さくなり、且つ、第４層の硬さが第１層の硬さよりも大きいのに対し（図２のＡ及びＢ参照）、サンプル１５〜１７は、第４層の硬さが第１層の硬さよりも小さかった（図２のＣ参照）。

また、サンプル１〜１２は、引張時の挙動である引張モジュラスを１５０ｋＰａ以下にすることができた。サンプル１〜１２の引張モジュラスは、サンプル１５〜１７の引張モジュラスに比べて約４０％小さかった。

サンプル１〜１２は、サンプル１５〜１７に対して架橋剤の配合割合およびイソシアネートの種類を変更することで、引張モジュラス及び硬さ比を異ならせることができたと推察する。サンプル１〜１２の原料であるポリオール組成物は、ポリオール成分１００質量部に対して架橋剤を０．３〜１．５質量部の割合で含有する。これはサンプル１５〜１７の架橋剤の配合割合よりも低い。その結果、反応時に橋かけ構造を適度に形成できるので、得られるフォームの引張モジュラスを低減できる。

また、成形型の下型に注入された発泡原液のうちイソシアネート成分とポリオール成分とが反応しポリウレタン樹脂が生成する。同様に、イソシアネート成分と発泡剤とが反応してポリアミンと炭酸ガスとが生成する。イソシアネート成分とポリアミンとが反応してポリウレア樹脂が生成する。架橋剤により橋かけ構造が適度に作られるので、樹脂が発泡・硬化するときの硬さを第５層、第４層、第３層、第２層の順に小さく、且つ、第４層の硬さを第１層の硬さよりも大きくできる。このように第１層から第５層に硬さ勾配が設定され、且つ、引張モジュラスを小さくできるので、ぐらつき感を低減できる。

架橋剤が上記の割合の場合、密度が４５〜５５ｋｇ／ｍ^３のフォームを得るために発泡剤の割合を増やすと、イソシアネート成分と反応して体積が膨張するときの初期の発泡圧力でセル（気泡）が不安定になり易く、フォームが陥没するおそれがある。サンプル１〜４，７〜１２は重量平均分子量４０００〜６０００の整泡剤をポリオール成分１００質量部に対して０．０５〜０．１０質量部含むので、発泡剤の割合を増やしても、初期の発泡圧力に耐え得るセルを形成できる。従って、ぐらつき感を抑制しつつ軽量化できるフォームを製造できる。

サンプル１〜１２は、ポリオール成分１００質量部に対して２〜７質量部の破泡剤が含まれるので、破泡剤によってセルを開放し、得られるフォームの連続気泡の形成を促進できる。よって、フォームの寸法安定性を向上できる。

サンプル１〜１２は、ポリオール組成物と、ＭＤＩを主体とするイソシアネート成分とが反応硬化してなるので、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）系のイソシアネート成分を用いるサンプル１５〜１７に比べてフォームの反発弾性を小さくできる。よって、得られるフォームのぐらつき感をさらに低減できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた形状は一例であり、他の形状を採用することは当然可能である。

上記実施の形態では、車両（自動車）に搭載される軟質ポリウレタンフォーム製シートパッド（クッション材）について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。軟質ポリウレタンフォームを自動車以外の他の車両（例えば鉄道車両）や船舶、航空機等の乗物に装備されるクッション材やバックパッド材に適用したり、家具等のクッション材やマット材に適用したりすることは当然可能である。

１０シートパッド
１３表面
１４裏面
２１第１層
２２第２層
２３第３層
２４第４層
２５第５層

Claims

軟質ポリウレタンフォーム製のシートパッドであって、
表面および裏面を除く中心部の密度が４５〜５５ｋｇ／ｍ ^３に設定され、
前記表面と前記裏面との間を厚さ方向に５等分して前記表面側から順に第１層、第２層、第３層、第４層、第５層としたときに、
前記第４層の硬さと前記第３層の硬さとが等しいものを含み、硬さが大きいものから前記第５層、前記第４層、前記第３層、前記第２層の順に並び、
前記第４層の硬さは前記第１層の硬さ以上で、前記第２層の硬さは前記第１層の硬さより小さく設定され、
前記硬さは、ＪＩＳＫ６４００−２（２０１２年版）に規定されるＤ法に準拠して測定される２５％硬さであることを特徴とするシートパッド。
前記第１層の硬さに対する前記第５層の硬さの比率は１．２以上に設定されることを特徴とする請求項１記載のシートパッド。
ＪＩＳＫ６４００−５（２０１２年版）に準拠した引張試験により求めた応力−ひずみ曲線における、ひずみ１．０から１．５までの傾きである引張モジュラスが１５０ｋＰａ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のシートパッド。