JP2006296461A - マットレス用複層軟質ポリウレタンフォームとその製造方法およびマットレス - Google Patents

Abstract

【課題】寝具用マットレスとして使用するに際して、就寝者が就寝中寝返りを打った場合であっても、自然な沈み込みが得られると共に、好ましい寝姿を確保して安眠を維持可能なマットレス用複層軟質ポリウレタンフォームとその製造方法およびマットレスを提供する。
【解決手段】床面側に、密度が５０〜１００ｋｇ／ｍ^３、硬さが５０〜１５０Ｎである下部軟質ポリウレタンフォーム層２が配置され、その上面側に、密度が４０〜８０ｋｇ／ｍ^３、硬さが２０〜６０Ｎである上部軟質ポリウレタンフォーム層１が配置されて複数層に形成されていると共に、就寝者が寝返った場合の身体突出部に接当する下部軟質ポリウレタンフォーム層２の部位に凹部２ａ，２ｂ，２ｃが形成されており、この凹部２ａ，２ｂ，２ｃに対応する上部軟質ポリウレタンフォーム層１の部位１ａ，１ｂ，１ｃの厚みが厚くされているマットレス用複層軟質ポリウレタンフォーム。
【選択図】図２

Description

本発明はマットレス用複層軟質ポリウレタンフォームとその製造方法およびマットレスに関し、詳しくは、物性の異なる複数層の軟質ポリウレタンフォームから形成されているマットレス用複層軟質ポリウレタンフォームとその製造方法およびマットレスに関する。

軟質ポリウレタンフォームをクッション材とした寝具用マットレスは、一般に、軟質ポリウレタンフォームのブロックから所定のマットレスのサイズに切り出す方法、三次元裁断機を用いて裁断して種々な形状のマットレスとする方法、硬度の異なる２種類の軟質ポリウレタンフォームのブロックから切り出して積層しマットレスを製造する方法、軟質ポリウレタンフォームにプロファイル加工を施してマットレスとして使用する方法などがある。

更に、寝具として使用される場合に、洗濯の容易さを考慮して、マットレスを分割し複数のクッション部材を組み立ててマットレスとすることも提案されている（例えば、特許文献１）。

更に、分割したクッション材を連結部材で連結可能とし、クッション材自体を物性値の異なるフォーム材で構成することにより、通気性やクッション性を高めたマットレスが提案されている（例えば、特許文献２）。

特開２００１−２８１号公報 特開２００２−３１５６５１号公報

しかしながら、特許文献１において使用されている軟質ポリウレタンフォームは、洗濯の容易さ達成されているものの、硬度８０〜２００Ｎという硬さであり、就寝者が就寝中寝返りをした場合には、自然な沈み込みが得られるものではなく、必ずしも寝心地に優れるというものではない。

また、特許文献２に開示された軟質ポリウレタンフォームは、通気性やクッション性の改善はなされているものの、凹凸のある人体が就寝中に寝返りをした場合にも、必ずしも自然なクッション性が得られるものではなく、なお改善の余地がある。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、寝具用マットレスとして使用するに際して、就寝者が就寝中寝返りを打った場合であっても、自然な沈み込みが得られると共に、好ましい寝姿を確保して安眠を維持可能なマットレス用軟質ポリウレタンフォーム・シートとその製造方法およびマットレスを提供することにある。

上記課題は、請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係るマットレス用複層軟質ポリウレタンフォームの特徴構成は、床面側に、密度が５０〜１００ｋｇ／ｍ^３、硬さが５０〜１５０Ｎである下部軟質ポリウレタンフォーム層が配置され、その上面側に、密度が４０〜８０ｋｇ／ｍ^３、硬さが２０〜６０Ｎである上部軟質ポリウレタンフォーム層が配置されて複数層に形成されていると共に、就寝者が寝返った場合の身体突出部に接当する前記下部軟質ポリウレタンフォーム層の部位に凹部が形成されており、この凹部に対応する上部軟質ポリウレタンフォーム層の部位の厚みが厚くされていることにある。

この構成によれば、就寝者が寝返りを打った場合に、人体の突出部となる部位に自然な沈み込みが生じて、違和感のない安眠を維持できる。下部軟質ポリウレタンフォーム層の密度、硬さが上記範囲から外れると、変形度合いが大きくなったり、あるいは硬くなったりして、安眠を維持する上で好ましくなく、同様に、上部軟質ポリウレタンフォーム層の密度、硬さが上記範囲から外れると、沈みすぎ、あるいは硬くなりすぎて、安眠を維持する上で好ましくない。

その結果、寝具用マットレスとして使用するに際して、就寝者が就寝中寝返りを打った場合であっても、自然な沈み込みが得られると共に、好ましい寝姿を確保して安眠を維持可能なマットレス用複層軟質ポリウレタンフォームを提供することができた。

就寝者が寝返った場合の身体突出部に接当する前記部位が、就寝者の肩部、腰部であると共に、更に、仰向姿勢で就寝する際の踵部が接当する前記下部軟質ポリウレタンフォーム層の部位に凹部が形成されており、この凹部に対応する前記上部軟質ポリウレタンフォーム層の部位の厚みが厚く形成されていることが好ましい。

この構成によれば、就寝者が寝返って横臥姿勢となった場合、人体の最も大きな突出部となる肩部、腰部において違和感のない自然な沈み込みが生じるため、安眠を維持できると共に、仰向姿勢で就寝する場合に脚部にも自然な沈み込みが得られて安眠できる。

短辺側が略二等分されていると共に、長辺側が複数に分割されていることが好ましい。

この構成によれば、持ち運びや洗濯などが楽になると共に、占有面積を小さくできるなど、保管スペースの融通性が高くなる。

又、本発明に係るマットレス用複層軟質ポリウレタンフォームの製造方法の特徴構成は、就寝者が寝返った場合の身体突出部に接当する部位に凹部が形成されるように、密度が５０〜１００ｋｇ／ｍ^３、硬さが５０〜１５０Ｎである下部軟質ポリウレタンフォーム層を所定の型枠内で成形し、その上部に密度が４０〜８０ｋｇ／ｍ^３、硬さが２０〜６０Ｎである上部軟質ポリウレタンフォーム層を形成する反応性原液を注入して、発泡硬化させて複数層に成形することにある。

この構成によれば、寝具用マットレスとして使用するに際して、就寝者が就寝中寝返りを打った場合であっても、自然な沈み込みが得られると共に、好ましい寝姿を確保して安眠を維持可能なマットレス用複層軟質ポリウレタンフォームを提供することができる。

就寝者が寝返った場合の身体突出部に接当する前記部位が、就寝者の肩部、腰部であると共に、更に、仰向姿勢で就寝する際の踵部が接当する部位にも凹部が形成されるように、前記下部軟質ポリウレタンフォーム層を成形すると共に、この凹部に対応する前記上部軟質ポリウレタンフォーム層の部位の厚みを厚く形成することが好ましい。

この構成によれば、就寝者が寝返って横臥姿勢となった場合でも、仰向姿勢で就寝する場合にも、一層好ましい寝姿を確保して安眠を維持可能なマットレス用複層軟質ポリウレタンフォームを提供することができる。

更に又、マットレスの特徴構成は、袋状に形成された外側生地の内部に、請求項１〜３のいずれか１項記載のマットレス用複層軟質ポリウレタンフォームが収容されていることにある。

この構成によれば、就寝者が就寝中寝返りを打った場合であっても、自然な沈み込みが得られると共に、好ましい寝姿を確保して安眠を維持可能なマットレスを提供することができる。

本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るマットレス用複層軟質ポリウレタンフォーム（以下、軟質ポリウレタンフォームということがある）を用いたマットレスの概略平面構成を示し、図２にその正面断面構造を示す。

このマットレスＭは６分割されていると共に、図２に示すように、クッション材として、物性値の異なる２種類の軟質ポリウレタンフォーム層が積層されており、その断面は、就寝者に近い上面側の上部軟質ポリウレタンフォーム層１と、床面側の下部軟質ポリウレタンフォーム層２の２層構造となっている。つまり、上部軟質ポリウレタンフォーム層１は、密度が４０〜８０ｋｇ／ｍ^３、硬さが２０〜６０Ｎであり、下部軟質ポリウレタンフォーム層２は、密度が５０〜１００ｋｇ／ｍ^３、硬さが５０〜１５０Ｎの物性値を有する。

上部軟質ポリウレタンフォーム層１の密度が４０ｋｇ／ｍ^３未満では、就寝者の身体が不自然に沈みすぎると共に形状復元性に劣り、好ましくなく、密度が８０ｋｇ／ｍ^３を越えると、硬くなりすぎて好ましくない。上部軟質ポリウレタンフォーム層１の硬さが２０Ｎ未満では、就寝時の凹みが大きくなりすぎて安眠が妨げられるだけでなく、覚醒時に疲労感が伴うことがあって好ましくなく、硬さが６０Ｎを越えると硬くなりすぎて好ましくない。

下部軟質ポリウレタンフォーム層２の密度が５０ｋｇ／ｍ^３未満では、より密度、硬度の小さい上部軟質ポリウレタンフォーム層１との組み合わせ上、変形が大きくなり易いため好ましくなく、密度が１００ｋｇ／ｍ^３を越えると、重量が大きくなって取り扱い上好ましくない。また、下部軟質ポリウレタンフォーム層２の硬さが５０Ｎ未満では、柔らかくなりすぎて好ましくなく、硬さが１５０Ｎを越えると、硬くなりすぎて取り扱い上好ましいものではない。

そして、下部軟質ポリウレタンフォーム層２には、就寝者が寝返った場合の身体突出部に接当する部位である、就寝者の肩部、腰部が接当する部位にそれぞれ凹部２ａ，２ｂが形成されており、更に、仰向姿勢で就寝する際の踵部が接当する部位にも凹部２ｃが形成されていると共に、上部軟質ポリウレタンフォーム層１は、下部軟質ポリウレタンフォーム層２の凹部２ａ，２ｂ，２ｃに相当する部位１ａ，１ｂ，１ｃが厚く形成されている。もっとも、踵部が接当する部位の凹部２ｃは、必ずしも必要ではないが、形成されていると、仰向姿勢で就寝する場合に脚部の自然な沈み込みが得られて好ましい。

一般成人用として使用される場合の具体例としては、図３にも示すように、就寝者Ｈが仰向姿勢で就寝する場合を例に挙げると、短辺側長さを約１０００ｍｍ、長辺側長さを約１９５０ｍｍ程度とし、上部軟質ポリウレタンフォーム層１の厚みを有する部位１ａは、中央分割線Ｃから左右に約２００ｍｍづつ離間し、かつ頭部側（図１の左側）端部から約３５０ｍｍ程度離間した位置に、幅約２００ｍｍ、長さ約２４０ｍｍ程度の角形をしている。同様に１ｂは、上記部位１ａから約１００ｍｍ程度脚部側に離間し、かつ中央分割線Ｃから左右に約２００ｍｍづつ離間した位置に、幅約２００ｍｍ、長さ約５４０ｍｍ程度の角形をしている。そして、１ｃは、上記１ｂから脚部側に約３００ｍｍ程度離間すると共に、中央分割線Ｃから左右に約４５０ｍｍ程度づつ離間した位置に、中央分割線Ｃを挟んで幅約９００ｍｍ、長さ約３４０ｍｍ程度の角形をしている。

本実施形態の軟質ポリウレタンフォームが上記構造を有していることから、仰向姿勢の場合は、主として踵部に沈み込みを生じさせるが、寝返りを打って横臥姿勢となった場合には、人体の主たる突出部となる肩部および腰部に自然な沈み込みが生じて、就寝者に違和感を与えることがなく、その結果、安眠を確保できることになる。

そして、上記構造を有するクッション材を、布地などにより袋状に形成された外側生地の内部に一体的に収容して寝具用マットレスＭが形成される。マットレスＭは、上記したように、６分割されているが、各ブロックは、その裏面側で取り外し可能な連結ベルト等のような連結部材によって連結されていてもよい。もっとも、中央分割線Ｃを形成することなく、３分割してもよいが、６分割とすると、持ち運びや洗濯が楽になると共に、占有面積を小さくできるなど、保管スペースの融通性が高くなって好ましい。

次に、軟質ポリウレタンフォームの製造方法について説明する。図示はしないが、所定型枠内に、就寝者が寝返った場合の身体突出部に接当する部位に凹部が形成されるように、下型にポリウレタンフォーム原液組成物（下部軟質ポリウレタンフォーム層用原液）を注入し、ついで、所定位置に凸部が形成された上型を降下させて、一定時間保持することによって硬化させ、硬化が完了したことを確認してから、更にその上方より別物性のポリウレタンフォーム原液組成物（上部軟質ポリウレタンフォーム層用原液）を注入し成形する。注入した原液が硬化すると、型から取り外して、カッター等の工具を用いて、図１、２に示すように、６分割された軟質ポリウレタンフォームを得る。

本発明の軟質ポリウレタンフォームを構成する下部軟質ポリウレタンフォーム層、上部軟質ポリウレタンフォーム層は、公知の軟質ポリウレタンフォーム構成材料を使用して密度と硬度を所定範囲に調整して作製する。

軟質ポリウレタンフォーム構成材料として使用するポリオール化合物は、ポリエーテルポリオール化合物であることが好ましく、エチレンオキサイド（ＥＯ）、１，２−プロピレンオキサイド（ＰＯ）の少なくとも１種を使用したものであることが好ましい。

上記ポリオール化合物の中でも、上述のようにエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの共重合体ポリエーテルポリオール化合物であってエチレンオキサイドの含有率が２０〜９０重量％のポリオール化合物を使用することにより、吸放湿性能に優れた快適なマットレスとなるので好ましい。

ポリイソシアネート化合物としては、トルエ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）（精製ジフェニルメタンジイソシアネート（ｐ−ＭＤＩ）やクルードＭＤＩ（ｃ−ＭＤＩ）がある）等の軟質ポリウレタンフォーム用のポリイソシアネート化合物が限定なく使用可能である。ポリオール組成物とポリイソシアネート化合物との反応におけるＮＣＯ／ＯＨ当量比は、０．９〜１．２であることが好ましい。

軟質ポリウレタンフォームを製造するポリオール組成物構成材料としては、上記のポリオール化合物のほかに、架橋剤、触媒、発泡剤等を使用することができる。発泡剤としては、公知の発泡剤を使用することができるが、水、メチレンクロライド等が例示され、特に水または水とメチレンクロライドを併用した発泡剤を使用することが好ましい。

軟質ポリウレタンフォームの硬さは、例えばフォームを構成するポリウレタン重合体におけるイソシアネート化合物単位の重量比率、密度などにより調整することができ、密度は発泡剤の添加量により調整することができる。

以下、軟質ポリウレタンフォームの具体的製造例を説明する。
＜下部軟質ポリウレタンフォーム層の製造例＞
水酸基価３５ｍｇＫＯＨ／ｇの市販のポリエーテルポリオールＥＰ−５１３５（三井武田ケミカル（株）製）６５重量部、水酸基価２８ｍｇＫＯＨ／ｇのポリマーポリオールＰＯＰ−３１２８（三井武田ケミカル（株）製）３５重量部、発泡剤として水、ジエタノールアミン、整泡剤、アミン触媒を配合したポリオール組成物とＴＤＩ−８０イソシアネートを混合して発泡させ連続製造ラインを使用してスラブフォームを製造した。ＮＣＯ／ＯＨ当量比は９８、フォーム中のイソシアネート化合物含有比率は２８重量％であった。得られた軟質ポリウレタンフォーム層は、密度が５０ｋｇ／ｍ^３，硬さは１２０Ｎであった。

硬さの測定方法は、以下のとおりである。
ａ）試験片：スラブフォームから５０×３８０×３８０（ｍｍ）のものを１個採取する。
ｂ）試験機：垂直方向に毎分１００±２０ｍｍの一定速度で動く加圧板と固定した支持板の間で試験片を圧縮できるもので、荷重を±１％又は±１Ｎ以上の精度で、荷重下の試験片の厚さを±０．２５ｍｍの精度で測定できるものを使用する。
・支持板：他に規定されていない場合試験片より大きく水平で平滑な固い表面をもつものとする。また、試験片の下から空気を逃がすために約６ｍｍの直径で、約２０ｍｍ間隔の通気孔をもつものとする。
・加圧板：垂直移動で自由に動くようにボールジョイントが取り付けられており、直径２００^＋３ _−０ｍｍの平らな円盤で下部のエッジは１．０^＋５ _−０ｍｍの半径であること。
・加圧板の下部表面は、磨き加工をしていない平滑な表面であること。
ｃ）測定方法：試験片を試験機の台上の中央に平らに置き、加圧板を試験片の上面に載せて荷重を５^＋０ _−２Ｎにしたときの厚さを０．１ｍｍまで読み取り、これを初めの厚さとする。

次に、加圧板を毎分１００±２０ｍｍの速さで初めの厚さの２５±１％押し込み、静止後２０秒経過した時の荷重を１Ｎまで読み取り、硬さ、（Ｈ）は読み取った荷重とする。測定は１回とし、硬さはＪＩＳ−Ｚ−８４０１によって数値を丸める。
＜上部軟質ポリウレタンフォーム層の製造例＞
水酸基価５２ｍｇＫＯＨ／ｇの市販のポリエーテルポリオールＥＰ−５０５Ｓ（三井武田ケミカル（株）製）７５重量部、水酸基価５６ｍｇＫＯＨ／ｇのポリエーテルポリオール ボラノール３０２２Ｊ（ダウケミカル日本（株）製）２５重量部、発泡剤として水、ジエタノールアミン、整泡剤、アミン触媒を配合したポリオール組成物とＴＤＩ−８０イソシアネートを混合して発泡させ連続製造ラインを使用してスラブフォームを製造した。ＮＣＯ／ＯＨ当量比は１１０、フォーム中のイソシアネート化合物含有比率は２４重量％であった。得られた軟質ポリウレタンフォーム層は、密度が４０ｋｇ／ｍ^３，硬さは５０Ｎであった。

〔別実施の形態〕
（１）軟質ポリウレタンフォームの製造方法について、上記実施形態では固定した型枠に注入するバッチ式の方法について説明したが、この方法に限られず、連続的に生産することも可能である。例えば、コンベア上を連続的に搬送される下型に、下部軟質ポリウレタンフォーム層用原液が次々に注入された後、上型を押圧して密封しつつ次工程に移送し、原液が硬化した後、上型を開放して、上部軟質ポリウレタンフォーム層用原液を注入することにより、連続生産するようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る軟質ポリウレタンフォームを説明する平面図 図１の軟質ポリウレタンフォームを説明する正面断面図 使用例を説明する図２と同様な正面断面図

符号の説明

１ 上部軟質ポリウレタンフォーム層
１ａ，１ｂ，１ｃ 部位
２ 下部軟質ポリウレタンフォーム層
２ａ，２ｂ，２ｃ 凹部

Claims (6)

1. 床面側に、密度が５０〜１００ｋｇ／ｍ^３、硬さが５０〜１５０Ｎである下部軟質ポリウレタンフォーム層が配置され、その上面側に、密度が４０〜８０ｋｇ／ｍ^３、硬さが２０〜６０Ｎである上部軟質ポリウレタンフォーム層が配置されて複数層に形成されていると共に、就寝者が寝返った場合の身体突出部に接当する前記下部軟質ポリウレタンフォーム層の部位に凹部が形成されており、この凹部に対応する上部軟質ポリウレタンフォーム層の部位の厚みが厚くされているマットレス用複層軟質ポリウレタンフォーム。
2. 就寝者が寝返った場合の身体突出部に接当する前記部位が、就寝者の肩部、腰部であると共に、更に、仰向姿勢で就寝する際の踵部が接当する前記下部軟質ポリウレタンフォーム層の部位に凹部が形成されており、この凹部に対応する前記上部軟質ポリウレタンフォーム層の部位の厚みが厚く形成されている請求項１記載のマットレス用複層軟質ポリウレタンフォーム。
3. 短辺側が略二等分されていると共に、長辺側が複数に分割されている請求項１又は２記載のマットレス用複層軟質ポリウレタンフォーム。
4. 就寝者が寝返った場合の身体突出部に接当する部位に凹部が形成されるように、密度が５０〜１００ｋｇ／ｍ^３、硬さが５０〜１５０Ｎである下部軟質ポリウレタンフォーム層を所定の型枠内で成形し、その上部に密度が４０〜８０ｋｇ／ｍ^３、硬さが２０〜６０Ｎである上部軟質ポリウレタンフォーム層を形成する反応性原液を注入して、発泡硬化させて複数層に成形するマットレス用複層軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
5. 就寝者が寝返った場合の身体突出部に接当する前記部位が、就寝者の肩部、腰部であると共に、更に、仰向姿勢で就寝する際の踵部が接当する部位にも凹部が形成されるように、前記下部軟質ポリウレタンフォーム層を成形すると共に、この凹部に対応する前記上部軟質ポリウレタンフォーム層の部位の厚みを厚く形成する請求項４のマットレス用複層軟質ポリウレタンフォームの製造方法。
6. 袋状に形成された外側生地の内部に、請求項１〜３のいずれか１項記載のマットレス用複層軟質ポリウレタンフォームが収容されているマットレス。

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