Cushion material

本発明は、座ったり寝たりして利用されるクッション材に関する。

ベッドでは、クッション性のよいクッション材を敷設しその上にシーツなどを被せたりして、床では、クッション材としてのマットレスを敷きその上に布団を敷いたりして寝ている。 このように人が座ったり寝たりして利用されるクッション材を構成する部材としては、ウレタンが広く採用されている。 さらに自動車、自動二輪車、電車などの座席シートや、椅子、ソファなどにもウレタンが採用されている。

しかしながら、ウレタンによって形成されたクッション材は、人が寝たとき、或いは座ったとき、荷重が一箇所に集中するため、その部分の沈み込みが大きく、それに伴って身体が無理な形状となるため、疲労を大きくしたり腰を痛めたりする原因となる。 またウレタンは、通気性が悪く、蓄熱性があるため、特に夏場は、暑苦しく感じる。 またこのようなクッション材は、洗浄が困難であり、特に病院などでは、入院患者が入れ替わった場合、衛生面がよくなく、院内感染の原因となる可能性もある。

このような現状に鑑み、本発明の課題は、クッション性がよく、通気性にも優れ、洗浄が可能なクッション材を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するための本発明のクッション材は、
不規則に曲折した熱可塑性樹脂の線材が接触融合して、所定のかさ密度と単位荷重当たりの所定の弾性変形量を有する表面層と、その表面層間に挟まれて、表面層よりかさ密度が小さく弾性変形量が大きい内層とが形成されて、加重が加えられると弾性変形するクッション性を有する、一層または二層以上のベース材と、
表層と裏層の二層の編地と、その二層の編地を間隔をあけて柱状にまたは筋違い状に連結する連結糸から構成されて、荷重が加えられると連結糸が弾性的に湾曲変形することによりベース材よりも軟らかいクッション性を有し、ベース材の少なくとも一方の面上に重ねて配置される、一層または二層以上の表層材と、
を含む。

ここでかさ密度とは、単位体積あたりの重さで定義され、空隙が多くなると小さくなる。 ベース材の表面層は、内層よりもかさ密度が大きく、固く弾性変形量が小さい。 そして内層は、表面層よりもかさ密度が小さく、軟らかく弾性変形量が大きい。 表面層と内層は、線材が接触融合して、連続的に一体として形成されている。 比較的固く、線材が融合することによって網構造として形成された、加重をかけても大きな沈み込みがない表層材と、軟らかくクッション性を有する内層とを有するベース材に、さらに軟らかい表層材を配置することにより形成されたクッション材は、座ったり寝たりした場合にも、局所的な力を分散して身体を広く面で受けるため身体に負担をかけにくい効果を生じる。 またベース材も表層材も通気性がよく、洗浄することができる。 このため衛生面にも優れている。

クッション材は、ベース材と、表層材とを一体として包む保護カバーを含んでもよい。 ベース材と表層材とを保護カバーで包むことにより、一体として運搬性がよくなると共に、ベース材や表層材が汚染されることを防ぐことができる。 保護カバーを取り外して洗浄することもできる。

このクッション材は、人が横たわるために、床またはベッドに設置されて利用されるためのマットとして利用することができる。 このようなマットは、床に敷いて直接、または布団をさらにその上に敷いて寝具として利用できる。 またベッドの基台に設置して利用することができる。 このようなマットは、クッション性や通気性に優れている上、身体が局所的に沈み込むことがないため、快適な寝心地が得られる。

またこのクッション材は、椅子またはソファの人が座る座部または人の背中を支持する背もたれ部に設置することができる。 座部や背もたれ部に埋め込んだ状態で、または埋め込まずに固定・設置し使用することができる。 このクッション材は、湾曲変形が可能なため、背もたれ部に湾曲させた状態で、背中にフィットするように設置することもできる。 或いは、座部に取り外し可能な状態で設置してもよい。 このようにすると取り外して洗浄することができる。

このクッションのベース材を形成する線材は、中が空洞の中空に形成することができる。 すなわち線材としては、中空線材を用いて形成することができる。 或いは、中が充填された中実に形成されたものでもよいが、中空形状とすることで所望の弾力性を得やすく、クッション材を軽く形成することもできる。

そしてベース材の内層のかさ密度は、０．０１ｇ／ｃｍ ^３以上０．１５ｇ／ｃｍ ^３以下、表面層のかさ密度は、０．５ｇ／ｃｍ ^３以下とするとよい。 またベース材の内層の空隙率は、８３％以上９９％以下、表面層の空隙率は、４４％以上とするとよい。 このようなかさ密度または空隙率を有することにより、内層によって適度なクッション性を生じると共に、表面層によって、身体による荷重を分散して受け止めることができる。

そしてベース材を形成する線材は、熱可塑性エラストマーによって形成することができる。 さらにポリオレフィン系樹脂と、酢酸ビニル樹脂、酢ビエチレン共重合体又はスチレンブタジエンスチレンのいずれかとの混合物から形成することができる。 これにより所望の固さやクッション性を得ることができる。

表層材は、合成繊維を使用して形成することができる。 表層材の表層または裏層の少なくとも一方は、網目状に形成するとよい。 これにより通気性を得ることができる。 連結糸は、中が充填された中実に形成される。 このような表層材は、洗浄が可能であるため、衛生的にもよい。 このような構造にすることにより、所望の弾性力を得ることができ、クッション性のよい部材として形成することができる。

図１に本発明のクッション材の断面図と部分拡大図を示す。 本発明のクッション材１は、線材１１により構成されるベース材１０と、表層３１と裏層３３の二層の編地とそれらを連結する連結糸３２から構成される表層材３０とを含む。 ベース材１０は、ランダムに曲折した熱可塑性樹脂の線材１１が所定のかさ密度の空隙を備えて接触融合している。 また表層材３０は、表層３１と裏層３３の二層の編地を間隔をあけて柱状に連結または筋違い状に連結糸３２により連結されている。

図１（ａ）にベース材１０の斜視図を示す。 ベース材１０は、線材１１がランダムに曲折し接触融合して、板状に形成されている。 （ｂ）は、（ａ）をさらに拡大した図であり、複数の線材１１が各々融合して接着している。 （ｃ）は、さらに（ｂ）を拡大した図であり、線材１１は、中が空洞１５の中空として形成されている。 このような線材１１を使用することにより、空気が管の中に閉じ込められることになり、空気ばねの特性が発現し、独特のクッション性が生じ、座屈も防止できる。 また空気が入ることによって、ベース材１０の剛性が保たれる。 線材１１は連続であっても良いし、不連続であっても良い。

線材１１は、ポリオレフィン系樹脂（例えば、ＰＥ、ＰＰ）に、酢酸ビニル樹脂、酢ビエチレン共重合体、またはスチレンブタジエンスチレンを混合したものを用いて形成される。 このとき、ポリオレフィン系樹脂と、酢酸ビニル樹脂または酢ビエチレン共重合体の酢ビ含有率の混合比は、７０〜９７重量％：３０〜３重量％とする。 さらに望ましくは、８０〜９０重量％：２０〜１０重量％である。 なぜなら酢酸ビニル樹脂または酢ビエチレン共重合体を３重量％以下とすると、弾力性が低下するからである。 逆に３０重量％以上とすると熱的特性が低下するからである。 また、ポリオレフィン系樹脂とスチレンブタジエンスチレンとの混合比は、５０〜９７重量％：５０〜３重量％とする。 より望ましくは７０〜９０重量％：３０〜１０重量％とする。 また、ポリオレフィン系樹脂は再生樹脂であっても良い。

線材１１は、汎用プラスチック（ポリオレフィン、ポリスチレン系樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル等）、エンジニアリングプラスチック（ポリアミド、ポリカーボネート、飽和ポリエステル、ポリアセタール等）等を使用して形成してもよい。 そして、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）またはナイロン等の熱可塑性エラストマーにより形成することが所望の弾性力を有するために望ましい。

線材１１の線径は、０．３〜３．０ｍｍ、特に０．７〜１．０ｍｍであることが望ましい。 なぜなら線形を３．０ｍｍ以上とすると、不規則な曲折が形成され難くなり、強度が低下する。 線径が０．３ｍｍ以下では、管に腰が無くなり、十分な弾性力が得られにくい。 線材の中空率は、１０〜８０％とするのが望ましい。 中空率が１０％以下では、ベース材の重量が軽減されにくく、８０％以上ではクッション性が低下するからである。

ベース材３０の表面層のかさ密度は、０．２〜０．５ｇ／ｃｍ ³とする。 かさ密度は、単位体積あたりの重さで定義される。 かさ密度が０．２ｇ／ｃｍ ³以下では、強度が低下する。 逆にかさ密度０．５ｇ／ｃｍ ³以上ではベース材が重くなるし、十分な弾性が得られにくい。 内層のかさ密度は、０．０１ｇ／ｃｍ ³ 〜０．１５ｇ／ｃｍ ³とする。 ただし内層と表面層は、連続的に形成されているため、内層と表面層との中間領域が存在する。

空隙率（％）＝（１−［かさ密度］／［樹脂の密度］）×１００
と定義したとき、クッションとしての弾性と強度の観点から、内層は８３〜９９％とする。 また表面層は、７７〜４４％とする。 これにより、座ったり寝たりした場合の身体の局所的な沈み込みをなくし、適度な弾性力を生じることが可能となる。

図２を用いてベース材１０の構造について説明する。 比較的固い網状の表面層１３と、それに連続的に形成された内層１２からなる。 （ａ）にこのベース材の断面図、（ｂ）に３層構造の模式図を示す。 （ｂ）は、表面層、内層、表面層の３層構造を示すが、この境界は、連続的に形成されており、図のように明瞭に表面層１３と内層１２とが分断されているわけではない。 （ｃ）は、不規則に曲折した線材により、表面層１３と内層１２が連続して形成されていることを示す。

表面層１３は、空隙率が小さく弾性変形量が小さいため、強度を有し、面で荷重を支えることができ、大きな沈み込みがない。 このためこのベース材１０上に座ったり、横たわったりしても、腰や背骨に負担をかけることがない。 内層１２は、クッション性を有するとともに、強度も有するため、へたらない構造となっている。 表面層１３のかさ密度を０．２〜０．５ｇ／ｃｍ ^３ 、空隙率を７７〜４４％、内層のかさ密度を０．０１〜０．１５ｇ／ｃｍ ^３ 、空隙率を９９〜８３％にすることで以上の効果を得られる。 表面層と内層とは連続的に形成されるため、前述のかさ密度、空隙率の中間部分が存在する。

図３、４を用いてベース材の製造工程を説明する。 図３に示すように、製造装置１５０は、射出成形機１５１と、それに連結された成形ダイ１５２、引取機１５４、バス１５７等により構成される。 まず射出成形機１５１のホッパー１５３よりベース材の原料の混合物を投入し、高温で溶融混錬する。 そして溶融した混合物が、成形ダイ１５２に設けられた多数のノズルから排出される。 その排出された混合物（線材１１）は、引取機１５４によって引きとられる。 このようにして溶融状態で排出された線材１１は、他の線材と接触して融合し、バス１５４の水中内で相互に接着される。

ベース材の厚さやかさ密度は、バス１５７内の引取機１５４の引取ロール１５５，１５６間を調整することにより変化させることができる。 また引取機１５４の速度を変更することで、クッション特性を変更することができる。 そして水中で固化した線材１１は、引取ロール１５８によって引きとられる。 引取ロール１８５の引取速度を調整することにより、ベース材の粗密を変化させ、クッション特性を変化させることもできる。

前述の工程によりベース材を形成した場合に、さらに所望の厚さや形状とするために、以下のような加工を施すこともできる。 図４（ａ）に示すように成形型１７０に前述の工程で得られたベース材をいれ、さらに成形型１７０内にベース材が軟化する程度の湯を入れる。 続いて（ｂ）に示すように圧縮機で圧縮する。 このようにすることで表面を滑らかに加工することができ、さらに厚さを所望のものに調整することができる。 スプリング構造樹脂を軟化させるために、成形型に湯を入れる代わりに、成形型がヒータにより加熱される構造としてもよい。

図１に戻って、（ｄ）は、表層材３０の拡大模式図を示す。 表層３１と裏層３３の二層の編地を間隔をあけて柱状にまたは筋違い状に連結糸３２により連結されている。 図５を用いて、表層材の構造について説明する。 表編地３１と裏編地３３とを連結糸３２で連結している。 表編地３１は、網状（メッシュ状）構造に形成されている。 裏編地３３も同様である。 そしてそれぞれが網状となっているため、通気性に優れるとともに軽量である。 この編地３１，３３を構成する糸条の材料としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル等の合成繊維や再生繊維、ウール、木綿などの天然繊維を使用することができるが、所望の弾性力、やクッション性、通気性などを得るためには、合成繊維を使用することが望ましい。 また連結糸３２は、反撥性を備えると共に通気性にも優れるようにするため、モノフィラメントを使用することが望ましい。

図６にさらに表層材３０の詳細な構造を示す。 （ａ）に示すように、表層材３０は、網構造の表編地３１と、裏編地３３と、それらを連結する連結糸３２により形成されている。 表編地３１と裏編地３３は、それぞれ網状に形成され、連結糸３２が柱状になりそれらを連結している。 表編地３１として編まれた糸が、連結糸３２となり、さらに裏編地３３として編み込まれる。 裏編地３３として編まれた糸は、連結糸３２となり、再び表編地３１として編み込まれる。 このようにして表編地３１と裏編地３３とが連結糸３２で連結された表層材３０が形成される。 この連結糸３２は、表編地３１と裏編地３３を連結すると共に、適当な強度を持つため、これら二層が押しつぶされて接触することを防ぐための反撥力を生じる。

図６の（ｂ）に示すように連結糸３２を筋違い構造としてもよい。 すなわち連結糸３２は、上下に対向する編み目の一辺からその反対側の一辺へ筋違いとなるように形成されている。 或いは、（ａ）と（ｂ）が混在するように形成してもよい。 すなわち連結糸３２により、表編地３１と裏編地３２とが適度な弾力性を有して連結されているとよい。 これにより表層材に適度なクッション性を生じさせることができる。

さらに図７を用いて表層材の変形例について説明する。 図７に示すように、表層材４０は、網構造の表編地３１と、裏編地４１と、それらを連結する連結糸３２により形成されている。 表編地３１は、網状（メッシュ状）構造に形成されている。 裏編地４１は、繊維が密に織物状・編み物状として形成されている。 この連結糸３２は、表編地３１と裏編地４１を連結すると共に、適当な強度を持つため、これら二層が押しつぶされて接触することを防ぐための反撥力を生じる。 連結糸３２の材質や連結方法は、前述と同様である。

図８、９を用いて本発明のクッション材の形成方法を示す。 図８（ａ）に示すように、ベース材１０に表層材３０を被せる。 図８（ｂ）にベース材１０に表層材３０を被せて一体としたクッション材１の断面図を示す。 ベース材１０に表層材３０は、接着剤で接着させ、一体とするとよい。 図９（ａ）に図８で形成したクッション材１の斜視図を示す。 図８で説明したように、ベース材１０の上面と側面とが表層材３０によって覆われている。 さらに一体となったクッション材１を図９（ｂ）に示すように、保護カバーに入れて使用する。 保護カバー５０は側面５２にチャック５３が取り付けられ、この部分からクッション材１を入れ、チャックを閉めて使用する。 カバー５０は、クッション材１を汚れから保護すると共に、表層材３０がベース材１から外れることを防ぐ役割を果たす。 カバー５０は、必ずしも袋状になっているものに限られず、クッション材の一面を覆って、取り付けられるものであればよい。 そしてこの保護カバーに包まれたクッション材は、マットとして、床に敷いて利用することができる。 この上に人が横たわった場合でも、表層材やベース材の内層によって適度なクッション性を有し、ベース材の表面層によって、局所的に身体が沈み込むことを防ぐため、無理な姿勢とならずに腰などを痛めることがない。

図１０に表層材の他の取り付け形態を示す。 （ａ）は、クッション材７１の断面図、（ｂ）は、その斜視図である。 図に示すようにベース材１０の上面、下面、側面の全面を表層材３０によって覆ってもよい。 表層材３０は、ベース材１０の全面を覆った状態で、接着剤によって接着されている。 このようにすると、クッション材の上面と下面とが同じように表層材３０で覆われるため、ひっくり返して使用しても、使用感が異ならない。 したがって頻繁に移動させて使用する場合に、面を気にせずに使用することができるため、便利である。 例えば、座布団として利用する場合に都合がよい。

図１１に表層材のさらに他の取り付け形態を示す。 （ａ）は、クッション材７２の断面図、（ｂ）は、その斜視図である。 図に示すようにベース材１０の上面、側面と、下面の一部が表層材３０によって覆われている。 表層材３０は、ベース材１０に、接着剤で接着されていてもよいし、接着せずに着脱可能な状態で、ベース材１０を覆っていてもよい。 接着しなかった場合も、ベース材１０の下面の一部を覆うことで、ベース材１０に表層材３０を取り付けることができる。 さらに着脱可能な状態であれば、表層材３０取り外して、洗浄することもできる。

図１２にこのクッション材の使用例を示す。 ベッド９１の基体９２は、枠状に形成され、この枠内にクッション材１を設置することができる。 そしてこの上にシーツなどを敷いて使用すればよい。 或いは、図９に示したように、保護カバーを取り付けてベッドに設置するようにしてもよい。 この場合も身体の一部が沈み込んで身体が痛くなることを防ぎ、さらに適度なクッション性によって、快適に寝ることができる。 またこのクッション材は、ウレタン製のマットと異なり、洗浄したり、消毒を施したりすることができるため、特に病院などの医療機関などでも、衛生的に使用することができる。

図１３にクッション材の他の使用例を示す。 クッション材１は、保護カバー５１に包まれて、座布団１４０として形成されている。 （ａ）は、床１４２上に座布団１４０を敷いて、人１４３が座っているところを示す。 さらに（ｂ）は、座布団１４０の斜視図を示す。 このような座布団１４０は、ベース材１０と表層材３０とによって適度なクッション性が得られるとともに、通気性にも優れるため、長時間座っていてもムレを感じにくい。 なお、上面と下面とが表層材３０で覆われているクッション材７１（図１０参照）を使用して座布団としてもよい。

図１４にクッション材が、マットレスとして形成された例を示す。 （ａ）は、平面図、（ｂ）は、斜視図、（ｃ）は、断面図である。 マットレス１５０の中には、（ｃ）に示すように、クッション材１があり、そのクッション材１をカバー１５１が覆っている。 クッション材１は、３つに分離されているため、（ｂ）に示すように折りたたむことが可能である。

図１５に椅子にクッション材を使用した例を示す。 （ａ）は、椅子１６０の斜視図、（ｂ）は、側面図を示す。 図に示すように、人が座る座部１６２と、座った際に背中を支持する背もたれ部１６３とにクッション材１を使用する。 クッション材１は、座部１６２と背もたれ部１６３とに固定設置されて、さらにその表面は、布や革などによって形成されたカバー１６１で覆われている。

図１６にソファにクッション材を使用した例を示す。 ソファ１７０の人が座る座部１７１と、座った際に背中を支持する背もたれ部１７２とにクッション材１を使用する。 クッション材１は、座部１７１と背もたれ部１７２とに固定設置されて、さらにその表面は、布や革などによって形成されたカバーで覆われている。 クッション材１は、変形可能なため、背もたれ部１７２に湾曲した状態で設置することも可能である。

図１７にベビーベッドにクッション材を設置した例を示す。 クッション材１は、ベビーベッド１７０の赤ちゃんが寝る基台上に設置されている。 前述のように、カバーを取り付けて設置してもよい。 クッション材１は、基台から取り外し可能なため、汚れた場合に取り外して、洗浄することができる。 したがって衛生的である。 また通気性に優れているため、赤ちゃんが寝るのによい。

さらに自動車、電車などの座席シートの腰掛けるための座部や背もたれ部、自転車や自動二輪車の座席シートも、このクッション材を内包して形成することができる。

図１８を用いて、クッション材の他の構成を説明する。 クッション材１０１は、ベース材１０の上面と下面とにそれぞれ表層材３０を配して形成される。 表層材３０は、ベース材１０のそれぞれの面に、例えば接着剤等を用いて接着される。 このように形成することにより、クッション材の表面と裏面のどちらの面に人が寝たり座ったりしても快適なクッション性を得ることができる。

図１９にベース材上に表層材を２層重ねて配置したクッション材１１１を示す。 ベース材２１は、硬めのものを使用した場合に、表層材を２層重ねて配置することにより、適度なクッション性を有するクッション材とすることができる。

図２０にベース材を２層重ねて、その上に表層材を重ねて配置したクッション材１１２を示す。 この場合、ベース材２１に硬めのものを使用し、ベース材２２は、ベース材２１より軟らかめのものを使用するとよい。

さらに図２１に示すように、ベース材1０を２層重ね、また表層材３０を２層重ねてクッション材１１３としてもよい。 このようにすることで、クッション性やマットとしての厚みを所望のものに調整することができる。 ベース材としては、硬めのベース材２１や軟らかめのベース材２２を使用してもよい。

さらに図２２に異なる厚さのベース材２１，２３を使用してクッション材１１４を形成した例を示す。 異なる厚さのベース材２１，２３を使用することにより、任意の厚さのクッション材を形成しやすい。 さらにクッション性も所望のものに調整しやすい。

図２３にベース材２１を２層重ねて、その上に表層材を３層重ねて配置したクッション材１１４を示す。 この場合、表層材３０を３層重ねて配置しており、硬めのベース材２１を２層配置しても、十分クッション性が得られる。 或いは、一方のベース材に硬めのものを使用し、他方のベース材は、より軟らかめのものを使用してもよい。

ベース材を２層以上重ねる場合は、それぞれが異なる硬さのものを用いてもよいし、同じものを用いることもできる。 用途に合わせて選択すればよい。 或いは、ベース材を２層以上重ねる場合には、表面層、内層、表面層の３層構造のベース材を使用するのではなく、かさ密度がほぼ一定の１層構造のベース材を使用することもできる。 そしてほぼ均一な異なるかさ密度を有する二種類のベース材を重ねて使用することで、適度な弾性力をもつクッション材を形成することができる。 さらに表層材も、それぞれが異なる弾性力を有するものを組み合わせて使用することにより、所望のクッション性を有するクッション材を形成することができる。 なお以上の実施例において、ベース材の側面を表層材で覆ってもよい。

以上のように線材を溶融接着したベース材と、二層の編地を連結糸によって連結した構造をとる表層材とを組合せることにより形成されたクッション材は、適度な強度を備えるため、身体を面で支えて局所的な沈み込みを起こすことなく、腰や背骨に負担をかけることがない。 さらに適度なクッション性を有するため、寝心地や座り心地がよい。 このクッション材は、通気性に優れるため、むれることがなく、洗浄も可能であるために、衛生的である。

本発明のクッション材の実施例。

ベース材を説明する図。

ベース材の形成について説明する図。

図３に続くベース材の形成について説明する図。

表層材を説明する図。

表層材の連結糸を説明する図。

表層材の他の実施例を説明する図。

保護カバーに包まれたクッション材の形成工程について説明する図。

図８に続くクッション材の形成工程について説明する図。

表層材がベース材の全面を覆う実施例を示す図。

ベース材を覆う表層材の他の実施例を示す図。

ベッドに利用されるクッション材を示す図。

座布団として使用されるクッション材を示す図。

マットレスとして使用されるクッション材を示す図。

椅子に使用されるクッション材を示す図。

ソファとして使用されるクッション材を示す図。

ベビーベッドに使用されるクッション材を示す図。

表層材をベース材の上下に配置したクッション材。

表層材を二層配置したクッション材。

硬めのベース材と軟らかめのベース材の２層のベース材と、表層材を配置したクッション材。

ベース材と表層材をそれぞれ二層配置したクッション材。

異なる厚さのベース材によって形成されたクッション材。

ベース材を２層と表層材を３層配置したクッション材。

符号の説明

１ クッション材１０ ベース材１１ 線材（連結管）
１２ 内層１３ 表面層３０ 表層材３１ 表層３２ 連結糸３３ 裏層５０ 保護カバー