JPH10272971A - シートサスペンジョン用のポリウレタン熱可塑性エラストマー膜 - Google Patents
シートサスペンジョン用のポリウレタン熱可塑性エラストマー膜Info
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- JPH10272971A JPH10272971A JP10081235A JP8123598A JPH10272971A JP H10272971 A JPH10272971 A JP H10272971A JP 10081235 A JP10081235 A JP 10081235A JP 8123598 A JP8123598 A JP 8123598A JP H10272971 A JPH10272971 A JP H10272971A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
- B60N2/70—Upholstery springs ; Upholstery
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47C—CHAIRS; SOFAS; BEDS
- A47C7/00—Parts, details, or accessories of chairs or stools
- A47C7/02—Seat parts
- A47C7/28—Seat parts with tensioned springs, e.g. of flat type
- A47C7/282—Seat parts with tensioned springs, e.g. of flat type with mesh-like supports, e.g. elastomeric membranes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Seats For Vehicles (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 延伸されたポリウレタン熱可塑性エラストマ
ー膜、特に、自動車のシートサスペンジョン部材用のポ
リウレタン熱可塑性エラストマー膜を提供することであ
る。 【解決手段】 実質的に、ポリウレタン熱可塑性エラス
トマー組成物の二軸延伸されたフィルムからなり、この
組成物が、交互するジイソシアネート短鎖ジオール付加
反応生成物の硬質セグメントと比較的高分子量のポリエ
ーテルジオールまたはポリエステルジオールの軟質セグ
メントとを含有する実質的に直鎖のポリマー分子を特徴
とし、比較的軟質のフィルム組成物より製造されるシー
トサスペンジョン膜(34)が提供される。
ー膜、特に、自動車のシートサスペンジョン部材用のポ
リウレタン熱可塑性エラストマー膜を提供することであ
る。 【解決手段】 実質的に、ポリウレタン熱可塑性エラス
トマー組成物の二軸延伸されたフィルムからなり、この
組成物が、交互するジイソシアネート短鎖ジオール付加
反応生成物の硬質セグメントと比較的高分子量のポリエ
ーテルジオールまたはポリエステルジオールの軟質セグ
メントとを含有する実質的に直鎖のポリマー分子を特徴
とし、比較的軟質のフィルム組成物より製造されるシー
トサスペンジョン膜(34)が提供される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、延伸されたポリウレタ
ン熱可塑性エラストマー膜に関し、さらに詳しくは、本
発明は、シートサスペンジョン部材用のそのような弾性
膜を提供するものである。
ン熱可塑性エラストマー膜に関し、さらに詳しくは、本
発明は、シートサスペンジョン部材用のそのような弾性
膜を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】シート、特に、自動車用等のシートの厚
さまたは断面を薄くしたいという要求がある。米国特許
4,842,257; 同4,939,183および同5,009,827は、各々、
有効なシートサスペンジョンを提供するために、薄くて
高強度の弾性膜を形成し、方向性を持たせて延伸する自
動車用シートサスペンジョンに関する。この高強度弾性
膜は、乗客がそのシートに腰掛ける時、初めは撓むが、
自動車がでこぼこ道を走ることによって加わる垂直衝撃
のようなさらなる荷重が乗客およびシートに加わる場合
には、さらに堅くなる腰掛け面を生ずる。上記特許に開
示された弾性膜の場合、その組成物は、ポリテトラメチ
レンテレフタレートポリエステルとポリテトラメチレン
エーテルとのブロックコポリマーであった。上記特許の
教示に従い加工する時、有効なサスペンジョン膜が形成
される。
さまたは断面を薄くしたいという要求がある。米国特許
4,842,257; 同4,939,183および同5,009,827は、各々、
有効なシートサスペンジョンを提供するために、薄くて
高強度の弾性膜を形成し、方向性を持たせて延伸する自
動車用シートサスペンジョンに関する。この高強度弾性
膜は、乗客がそのシートに腰掛ける時、初めは撓むが、
自動車がでこぼこ道を走ることによって加わる垂直衝撃
のようなさらなる荷重が乗客およびシートに加わる場合
には、さらに堅くなる腰掛け面を生ずる。上記特許に開
示された弾性膜の場合、その組成物は、ポリテトラメチ
レンテレフタレートポリエステルとポリテトラメチレン
エーテルとのブロックコポリマーであった。上記特許の
教示に従い加工する時、有効なサスペンジョン膜が形成
される。
【0003】このようなシートサスペンジョン用途に対
して、より安価で、より容易に加工可能で、かつ、より
高強度の膜が現在なお要求されている。
して、より安価で、より容易に加工可能で、かつ、より
高強度の膜が現在なお要求されている。
【0004】シートサスペンジョン部材、例えば、上記
特許に記載されたものに対して、延伸可能な膜材料とし
ての可能性を有すると思われる多くの熱可塑性エラスト
マー組成物材料が存在する。しかし、多くのこのような
組成物は、二軸延伸のための加工が困難であったり、そ
れら自体では、適当なシートサスペンジョン膜を形成す
ることができなかったりすることが判明している。例え
ば、ポリオレフィン性熱可塑性エラストマー類、ポリア
ミド熱可塑性エラストマー類、ポリ(ブタジエン/スチ
レン)ブロックコポリマー類および若干のポリウレタン
熱可塑性エラストマー類は、自動車用途に適する程か、
または、上記ポリテトラメチレンエーテルおよびポリテ
トラメチレンテレフタレートポリエステルブロックコポ
リマー類に匹敵する程、延伸されたシートサスペンジョ
ン膜に加工するには適当でないことが判明している。こ
のような延伸されたポリエーテル−ポリエステルコポリ
マー組成物について改良を見いだす問題は、難しい問題
であることが立証されている。
特許に記載されたものに対して、延伸可能な膜材料とし
ての可能性を有すると思われる多くの熱可塑性エラスト
マー組成物材料が存在する。しかし、多くのこのような
組成物は、二軸延伸のための加工が困難であったり、そ
れら自体では、適当なシートサスペンジョン膜を形成す
ることができなかったりすることが判明している。例え
ば、ポリオレフィン性熱可塑性エラストマー類、ポリア
ミド熱可塑性エラストマー類、ポリ(ブタジエン/スチ
レン)ブロックコポリマー類および若干のポリウレタン
熱可塑性エラストマー類は、自動車用途に適する程か、
または、上記ポリテトラメチレンエーテルおよびポリテ
トラメチレンテレフタレートポリエステルブロックコポ
リマー類に匹敵する程、延伸されたシートサスペンジョ
ン膜に加工するには適当でないことが判明している。こ
のような延伸されたポリエーテル−ポリエステルコポリ
マー組成物について改良を見いだす問題は、難しい問題
であることが立証されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、そのようなシートサスペンジョン膜およびその
膜を使用するのに適合したシート構造を提供することで
ある。
目的は、そのようなシートサスペンジョン膜およびその
膜を使用するのに適合したシート構造を提供することで
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、適当な
ポリウレタン熱可塑性エラストマー膜シートサスペンジ
ョン部材を取り付けるのに適合した適当なシートフレー
ム構造物が提供される。このシートサスペンジョン部材
は、その腰掛け機能を果たすのに十分な面積を有する適
当なほぼ長方形であり、2つの対向端で適当なシートフ
レームに吊下げるのに適合している。シートフレーム
は、腰掛けるために、ほぼ水平位置に、適度の張力下、
シートサスペンジョン部材を保持するのに適合してい
る。当然のことながら、シートは、乗客が乗り降りする
ために、前方が開いている。シートフレームは、それに
取り付けられたほぼ垂直な背面支持部材を有してもよ
く、その背面部材は、蝶番で取り付けることができ、所
望される時には、背面支持用の同様の弾性サスペンジョ
ン部材を支えることもできる。
ポリウレタン熱可塑性エラストマー膜シートサスペンジ
ョン部材を取り付けるのに適合した適当なシートフレー
ム構造物が提供される。このシートサスペンジョン部材
は、その腰掛け機能を果たすのに十分な面積を有する適
当なほぼ長方形であり、2つの対向端で適当なシートフ
レームに吊下げるのに適合している。シートフレーム
は、腰掛けるために、ほぼ水平位置に、適度の張力下、
シートサスペンジョン部材を保持するのに適合してい
る。当然のことながら、シートは、乗客が乗り降りする
ために、前方が開いている。シートフレームは、それに
取り付けられたほぼ垂直な背面支持部材を有してもよ
く、その背面部材は、蝶番で取り付けることができ、所
望される時には、背面支持用の同様の弾性サスペンジョ
ン部材を支えることもできる。
【0007】本発明に従えば、シートサスペンジョン膜
は、本質的に、適当なポリウレタン熱可塑性エラストマ
ー組成物のブロックコポリマーの二軸延伸されたフィル
ムからなる。公知のように、ポリウレタン熱可塑性エラ
ストマー類は、適当な短鎖ジオール類(例えば、ブタン
ジオール)、ジイソシアネート(例えば、トルエンジイ
ソシアネートまたはメチレンジフェニルジイソシアネー
ト)、および、ポリエステルジオール類またはポリエー
テルジール類である比較的長鎖のポリオール類の高分子
付加反応生成物である。配合するにしても市販入手する
にしても、このようなポリウレタン熱可塑性エラストマ
ー組成物は、ジイソシアネートと短鎖ジオールとの反応
生成物の比較的堅固または硬質の高分子セグメントと交
互するポリオール部分の柔軟または軟質のセグメントを
含有するほぼ直鎖のポリマー分子を特徴とする。
は、本質的に、適当なポリウレタン熱可塑性エラストマ
ー組成物のブロックコポリマーの二軸延伸されたフィル
ムからなる。公知のように、ポリウレタン熱可塑性エラ
ストマー類は、適当な短鎖ジオール類(例えば、ブタン
ジオール)、ジイソシアネート(例えば、トルエンジイ
ソシアネートまたはメチレンジフェニルジイソシアネー
ト)、および、ポリエステルジオール類またはポリエー
テルジール類である比較的長鎖のポリオール類の高分子
付加反応生成物である。配合するにしても市販入手する
にしても、このようなポリウレタン熱可塑性エラストマ
ー組成物は、ジイソシアネートと短鎖ジオールとの反応
生成物の比較的堅固または硬質の高分子セグメントと交
互するポリオール部分の柔軟または軟質のセグメントを
含有するほぼ直鎖のポリマー分子を特徴とする。
【0008】本発明に従えば、出発材料は、押出された
ポリウレタン熱可塑性エラストマー組成物のフィルムま
たは膜である。適したシートサスペンジョン構造物(例
えば、長方形のフィルム)を膜より製造するために、そ
れは、2つの垂直方向、例えば、長手方向と幅方向とに
二軸延伸される。このような延伸は、膜を2方向に延伸
して永久変形させ、未架橋高分子鎖を延伸し、それによ
って、延伸方向の膜の弾性率を高め、そのような方向の
その破断時の伸びを低くすることによって達成される。
ポリウレタン熱可塑性エラストマー組成物のフィルムま
たは膜である。適したシートサスペンジョン構造物(例
えば、長方形のフィルム)を膜より製造するために、そ
れは、2つの垂直方向、例えば、長手方向と幅方向とに
二軸延伸される。このような延伸は、膜を2方向に延伸
して永久変形させ、未架橋高分子鎖を延伸し、それによ
って、延伸方向の膜の弾性率を高め、そのような方向の
その破断時の伸びを低くすることによって達成される。
【0009】困難性といえば、上記したタイプのポリウ
レタン熱可塑性エラストマー組成物の全てが適当に加工
可能ではなく、本発明の結果を達成するために必要とさ
れるような二軸延伸を受けることができないことであ
る。このような二軸延伸に適したポリウレタン熱可塑性
エラストマー類の化学組成は、未延伸出発物質組成物の
性質とともに以下に詳述する。組成物および性質のこの
ような範囲内においてさえ、若干のポリウレタン熱可塑
性エラストマー類は、その他の等級よりも押出および延
伸することが難しい。したがって、提供しようと意図す
る最も望ましいシートサスペンジョン膜を得るために
は、本明細書に詳述する組成物の幾つかのさらなる試験
が必要となるうる。
レタン熱可塑性エラストマー組成物の全てが適当に加工
可能ではなく、本発明の結果を達成するために必要とさ
れるような二軸延伸を受けることができないことであ
る。このような二軸延伸に適したポリウレタン熱可塑性
エラストマー類の化学組成は、未延伸出発物質組成物の
性質とともに以下に詳述する。組成物および性質のこの
ような範囲内においてさえ、若干のポリウレタン熱可塑
性エラストマー類は、その他の等級よりも押出および延
伸することが難しい。したがって、提供しようと意図す
る最も望ましいシートサスペンジョン膜を得るために
は、本明細書に詳述する組成物の幾つかのさらなる試験
が必要となるうる。
【0010】しかし、本発明のシートサスペンジョン膜
は、シート構造物、特に、自動車用シート構造物におい
て、著しい利点を提供する。適したポリウレタン熱可塑
性エラストマー組成物は、比較的安価であり、膜内での
ポリマー分子の押出および二軸延伸に非常に好ましく功
を奏し、最終生成物において、自動車がでこぼこ道を走
る時、シートサスペンジョンのさらなる変形(例えば、
ボトミングアウト)に抵抗する自動車乗客用の座り心地
のよいシートを生ずる方向性を持った弾性率を有する。
は、シート構造物、特に、自動車用シート構造物におい
て、著しい利点を提供する。適したポリウレタン熱可塑
性エラストマー組成物は、比較的安価であり、膜内での
ポリマー分子の押出および二軸延伸に非常に好ましく功
を奏し、最終生成物において、自動車がでこぼこ道を走
る時、シートサスペンジョンのさらなる変形(例えば、
ボトミングアウト)に抵抗する自動車乗客用の座り心地
のよいシートを生ずる方向性を持った弾性率を有する。
【0011】本発明のこれらおよびその他の利点は、以
下の本発明の詳細な説明よりさらに明らかとなるであろ
う。図面を参照すると、図面において、図1は、本発明
のシートサスペンジョン膜を使用する自動車用シートの
一部切り欠き断面透視図であり;図2は、本発明のシー
トサスペンジョン膜の平面図であり;図3は、本発明の
二軸延伸したシートサスペンジョン膜の応力−歪曲線の
プロットである。
下の本発明の詳細な説明よりさらに明らかとなるであろ
う。図面を参照すると、図面において、図1は、本発明
のシートサスペンジョン膜を使用する自動車用シートの
一部切り欠き断面透視図であり;図2は、本発明のシー
トサスペンジョン膜の平面図であり;図3は、本発明の
二軸延伸したシートサスペンジョン膜の応力−歪曲線の
プロットである。
【0012】
自動車シート用途 本発明のポリウレタン熱可塑性エラストマー膜は、図1
に示したタイプのシート構造物に使用することを意図し
たものである。図1において、ほぼ水平なシート部分1
2と背面支持部分14とを含む自動車用シートアセンブ
リ10を示す。シート部分12は、示したように、U字
形のチューブまたはバー18であり、自動車の床に固定
するのに適合したフレーム部材16を含む。チューブ1
8の末端部分に、シートの背面支持体14が接続される
ブラケット20および22が結合されている。ブラケッ
ト20,22に対する接続は、所望される場合には、背
面支持体14を前方に押出すことが可能なように、蝶番
で接続することができる。かくして、U字形のチューブ
18は、2つのサイドレッグ24および26と、シート
の前方のベースレッグ28とを有する。シートフレーム
16は、また、それぞれ、ブラケット20,22の上方
部分よりチューブフレーム18のフロントレッグ28に
伸びる2本の水平バー30,32を含む。これら水平の
側方部材30,32は、本発明のシートサスペンジョン
部材を構成するポリウレタン熱可塑性エラストマー膜3
4用の支持部材である。
に示したタイプのシート構造物に使用することを意図し
たものである。図1において、ほぼ水平なシート部分1
2と背面支持部分14とを含む自動車用シートアセンブ
リ10を示す。シート部分12は、示したように、U字
形のチューブまたはバー18であり、自動車の床に固定
するのに適合したフレーム部材16を含む。チューブ1
8の末端部分に、シートの背面支持体14が接続される
ブラケット20および22が結合されている。ブラケッ
ト20,22に対する接続は、所望される場合には、背
面支持体14を前方に押出すことが可能なように、蝶番
で接続することができる。かくして、U字形のチューブ
18は、2つのサイドレッグ24および26と、シート
の前方のベースレッグ28とを有する。シートフレーム
16は、また、それぞれ、ブラケット20,22の上方
部分よりチューブフレーム18のフロントレッグ28に
伸びる2本の水平バー30,32を含む。これら水平の
側方部材30,32は、本発明のシートサスペンジョン
部材を構成するポリウレタン熱可塑性エラストマー膜3
4用の支持部材である。
【0013】図1および図2を参照すると、シート膜の
端部36,38は、サスペンジョンの横端のワイヤーフ
ック40,42の周りに、折り畳まれ、膜34の表面に
参照符号44,46で加熱シールされている。見て分か
るように、ワイヤーフック40,42は、ともに、膜3
4の端部に沿って伸び、サイドバー30,32に取り付
けるための適当な手段を形成するように造形されてい
る。
端部36,38は、サスペンジョンの横端のワイヤーフ
ック40,42の周りに、折り畳まれ、膜34の表面に
参照符号44,46で加熱シールされている。見て分か
るように、ワイヤーフック40,42は、ともに、膜3
4の端部に沿って伸び、サイドバー30,32に取り付
けるための適当な手段を形成するように造形されてい
る。
【0014】シートサスペンジョン膜34は、乗客が静
荷重条件下で腰掛ける時に座り心地のよい感触を与える
柔軟な発泡体材料48の薄い層またはその他のパッド
(図1)で覆われている。座り心地のよい発泡体層は、
柔軟であり、シートサスペンジョン部材の弾性率よりも
低い弾性率を有することが好ましい。座り心地のよい層
の柔軟度は、以下に記載するように、静荷重がさらに適
格であり支持される場合には、乗客の姿勢にぴったり合
うことを可能とし、その姿勢をシートサスペンジョンに
伝えるように選択される。
荷重条件下で腰掛ける時に座り心地のよい感触を与える
柔軟な発泡体材料48の薄い層またはその他のパッド
(図1)で覆われている。座り心地のよい発泡体層は、
柔軟であり、シートサスペンジョン部材の弾性率よりも
低い弾性率を有することが好ましい。座り心地のよい層
の柔軟度は、以下に記載するように、静荷重がさらに適
格であり支持される場合には、乗客の姿勢にぴったり合
うことを可能とし、その姿勢をシートサスペンジョンに
伝えるように選択される。
【0015】図1に示した配置においては、座り心地の
よい層48は、また、布飾りのカバー50も含む。座り
心地のよい層48は、乗客を横方向で支えるためのサイ
ドボルスター52(一方のみ図示)を示して表されてい
る。このシート構造の重要な部分は、適格に形成され加
工された時に、本発明のシートサスペンジョン部材を構
成するポリウレタン熱可塑性エラストマー膜34であ
る。以下に記載するような従来の加工においては、膜3
4は、本発明の望ましい腰掛け特性を提供するために、
図2に示したように、x−x(横)方向およびy−y
(前後)方向に延伸されていた。膜34は、シートの組
み立ての間に、横方向に約8%〜12%弾性的に伸縮さ
せることができる。
よい層48は、また、布飾りのカバー50も含む。座り
心地のよい層48は、乗客を横方向で支えるためのサイ
ドボルスター52(一方のみ図示)を示して表されてい
る。このシート構造の重要な部分は、適格に形成され加
工された時に、本発明のシートサスペンジョン部材を構
成するポリウレタン熱可塑性エラストマー膜34であ
る。以下に記載するような従来の加工においては、膜3
4は、本発明の望ましい腰掛け特性を提供するために、
図2に示したように、x−x(横)方向およびy−y
(前後)方向に延伸されていた。膜34は、シートの組
み立ての間に、横方向に約8%〜12%弾性的に伸縮さ
せることができる。
【0016】典型的な自動車用腰掛け用途においては、
膜34の厚さは、約0.2〜0.3ミリメートルが適当
である。
膜34の厚さは、約0.2〜0.3ミリメートルが適当
である。
【0017】横方向および前後方向のいずれか一方向ま
たは両方向における延伸の効果は、これらの方向におい
て、膜を強化することであり、重要なことには、例え
ば、図3に示したような各延伸される方向において、
“デユアルモジュラス(dual modulus)”引っ張り応力−
歪曲線をそれに付与することである。このようなデユア
ルモジュラス方向性は、シート膜が正規の腰掛け荷重下
で、最初に、容易に生じて、座り心地のよさを提供する
ことを意味する。しかし、粗い走行衝撃によるようなさ
らなる荷重が掛かると、“心地よいシート(comfortable
seat)”は、容易には、さらに生ぜず、ボトムアウトす
る。
たは両方向における延伸の効果は、これらの方向におい
て、膜を強化することであり、重要なことには、例え
ば、図3に示したような各延伸される方向において、
“デユアルモジュラス(dual modulus)”引っ張り応力−
歪曲線をそれに付与することである。このようなデユア
ルモジュラス方向性は、シート膜が正規の腰掛け荷重下
で、最初に、容易に生じて、座り心地のよさを提供する
ことを意味する。しかし、粗い走行衝撃によるようなさ
らなる荷重が掛かると、“心地よいシート(comfortable
seat)”は、容易には、さらに生ぜず、ボトムアウトす
る。
【0018】当該膜34の場合、膜の最大の延伸方向を
シートの前後位置に設定するのが概して好ましい。
シートの前後位置に設定するのが概して好ましい。
【0019】製膜技術 ポリウレタン熱可塑性エラストマー類は、ポリエーテル
またはポリエステル分子単位の比較的軟質の非晶質ブロ
ックに化学的に結合した堅固かつ硬質の結晶質ウレタン
ブロックからなるブロックコポリマーよりなる。熱可塑
性エラストマー類の弾性の度合いは、軟質セグメント対
硬質セグメントのモル比に依存する。軟質セグメントの
比率が高いと、ポリウレタンフィルムにおいてより弾性
的な挙動を生ずる。あらゆる等級のポリマーが熱可塑性
樹脂として加工可能である、すなわち、それらは、熱可
塑性樹脂と丁度同じように射出成形または押出可能であ
る。ポリウレタン熱可塑性エラストマー類は、架橋によ
って相互に化学的に結合されていないポリマー分子を特
徴とする。むしろ、ポリマーの結晶質ブロックは、それ
らの融点以下で物理的架橋として作用し、ミセル(cr
ystallite)が溶融する時、架橋として消滅す
る。この材料は、リサイクル可能であり、それよりなる
物品は、何回も、粉砕再生可能であり、再加工すること
ができる。
またはポリエステル分子単位の比較的軟質の非晶質ブロ
ックに化学的に結合した堅固かつ硬質の結晶質ウレタン
ブロックからなるブロックコポリマーよりなる。熱可塑
性エラストマー類の弾性の度合いは、軟質セグメント対
硬質セグメントのモル比に依存する。軟質セグメントの
比率が高いと、ポリウレタンフィルムにおいてより弾性
的な挙動を生ずる。あらゆる等級のポリマーが熱可塑性
樹脂として加工可能である、すなわち、それらは、熱可
塑性樹脂と丁度同じように射出成形または押出可能であ
る。ポリウレタン熱可塑性エラストマー類は、架橋によ
って相互に化学的に結合されていないポリマー分子を特
徴とする。むしろ、ポリマーの結晶質ブロックは、それ
らの融点以下で物理的架橋として作用し、ミセル(cr
ystallite)が溶融する時、架橋として消滅す
る。この材料は、リサイクル可能であり、それよりなる
物品は、何回も、粉砕再生可能であり、再加工すること
ができる。
【0020】従来の特許は、自動車のシートサスペンジ
ョンコンポーネントおよびその製造方法を示し(米国特
許 4,842,257)、そのサスペンジョンは、ポリテトラメ
チレンエーテルとポリテトラメチレンテレフタレートポ
リエステルとからなるブロックコポリマー製である。従
来の特許は、また、弾性膜の製造方法(米国特許 4,93
9,183)およびその膜の形成方法(米国特許 5,009,82
7)を示す。この開示に記載された研究についての指向
性は、加工性に関する限り、さらに強靭であり、コスト
がより低い材料を見いだすことであった。最初に、12
種の熱可塑性エラストマー類のマトリックスを試験した
−−そのうち、6種は、ポリウレタンのブロックコポリ
マーであり、2種は、コポリエステルポリエーテルであ
り、2種は、ポリオレフィン性であり、1種は、ポリア
ミド硬質セグメント基体であり、残る1種は、ポリ(ブ
タジエン/スチレン)ブロックコポリマーであった。こ
れらの熱可塑性エラストマーは、いずれも、延伸して、
有効な製品を製造しえないようであった。
ョンコンポーネントおよびその製造方法を示し(米国特
許 4,842,257)、そのサスペンジョンは、ポリテトラメ
チレンエーテルとポリテトラメチレンテレフタレートポ
リエステルとからなるブロックコポリマー製である。従
来の特許は、また、弾性膜の製造方法(米国特許 4,93
9,183)およびその膜の形成方法(米国特許 5,009,82
7)を示す。この開示に記載された研究についての指向
性は、加工性に関する限り、さらに強靭であり、コスト
がより低い材料を見いだすことであった。最初に、12
種の熱可塑性エラストマー類のマトリックスを試験した
−−そのうち、6種は、ポリウレタンのブロックコポリ
マーであり、2種は、コポリエステルポリエーテルであ
り、2種は、ポリオレフィン性であり、1種は、ポリア
ミド硬質セグメント基体であり、残る1種は、ポリ(ブ
タジエン/スチレン)ブロックコポリマーであった。こ
れらの熱可塑性エラストマーは、いずれも、延伸して、
有効な製品を製造しえないようであった。
【0021】予備延伸研究は、これらポリマー類のいず
れもが延伸しえないことを示した。実際、ポリウレタン
類の1種、ポリエステル類の1種およびポリ(ブタジエ
ン/スチレン)については、有意な引張または延伸を達
成することができなかった。この研究は、二軸延伸装置
を使用して行った。原則として、ポリマーの融点または
軟化点よりも20℃低い温度で二軸延伸を行うことを試
みた。それが失格であった場合、試料の延伸は、それよ
り幾分高いかまたは低い温度で試みた。
れもが延伸しえないことを示した。実際、ポリウレタン
類の1種、ポリエステル類の1種およびポリ(ブタジエ
ン/スチレン)については、有意な引張または延伸を達
成することができなかった。この研究は、二軸延伸装置
を使用して行った。原則として、ポリマーの融点または
軟化点よりも20℃低い温度で二軸延伸を行うことを試
みた。それが失格であった場合、試料の延伸は、それよ
り幾分高いかまたは低い温度で試みた。
【0022】Instron機械試験装置を使用して、延伸に
成功した9種のポリマーの各々の延伸フィルムおよび未
延伸フィルムの引張特性を測定した。試料は、全て、A
STM D412につき、クロスヘッド速度50mm/分
で試験した。その結果を表1に示す。比較するために、
従来の特許に記載されたコポリエステルポリエーテル材
料についての引張特性もまたその表に示す。データにか
なりのばらつきが存在するが、ポリマー類の延伸が分子
配向をもたらし、これが、全ての試料についての引張強
さの増大および破断時の伸びの減少を生ずることが明ら
かである。驚くべきことに、同一の延伸比の下では、コ
ポリエステルポリエーテルについてよりも、延伸された
ポリウレタンについて、はるかに強い引張強さが得られ
ることが認められた。
成功した9種のポリマーの各々の延伸フィルムおよび未
延伸フィルムの引張特性を測定した。試料は、全て、A
STM D412につき、クロスヘッド速度50mm/分
で試験した。その結果を表1に示す。比較するために、
従来の特許に記載されたコポリエステルポリエーテル材
料についての引張特性もまたその表に示す。データにか
なりのばらつきが存在するが、ポリマー類の延伸が分子
配向をもたらし、これが、全ての試料についての引張強
さの増大および破断時の伸びの減少を生ずることが明ら
かである。驚くべきことに、同一の延伸比の下では、コ
ポリエステルポリエーテルについてよりも、延伸された
ポリウレタンについて、はるかに強い引張強さが得られ
ることが認められた。
【0023】
【表1】 大部分のポリウレタン熱可塑性エラストマー類によって
示される優れた性質により、さらなる展開および大規模
評価のために4種のポリマーを選択した。初期実験によ
り、温度および延伸速度および延伸比の狭いウインドー
を介してのみ、Pellethaneは、フィルムに加工可能であ
ることが示された。このために、Pellethaneは、さらな
る評価より外した。Elastollan(S-90A)ポリエステル基
体ウレタン、Elastollan(1190)ポリエーテルウレタンお
よびTexin(985U)ポリエーテルウレタンエラストマー
(先に試験せず)をさらなる評価および展開のために使
用した。延伸前のこれら材料の特性および加工条件の幾
つかを表2に示す。
示される優れた性質により、さらなる展開および大規模
評価のために4種のポリマーを選択した。初期実験によ
り、温度および延伸速度および延伸比の狭いウインドー
を介してのみ、Pellethaneは、フィルムに加工可能であ
ることが示された。このために、Pellethaneは、さらな
る評価より外した。Elastollan(S-90A)ポリエステル基
体ウレタン、Elastollan(1190)ポリエーテルウレタンお
よびTexin(985U)ポリエーテルウレタンエラストマー
(先に試験せず)をさらなる評価および展開のために使
用した。延伸前のこれら材料の特性および加工条件の幾
つかを表2に示す。
【0024】
【表2】 大規模加工評価は、工業的なフィルム押出および回転容
易性で行った。この加工は、75mm径押出機を使用する
押出によって、3種の選択された組成物の各々のフィル
ムを注型することを含んでいた。押出の条件は、各材料
について、均一な厚さを有し、表面欠陥のないフィルム
を与えるように調整した。ついで、フィルムは、空気冷
却し、縦方向延伸(MDO)用の5セットのロールを通
過させた。ロールは、シート予熱、遅い延伸、速い延
伸、ヒートセットおよび冷却用に使用した。全てのロー
ルの速度および温度は、所望される延伸を有するフィル
ムを与えるように調整した。場合によっては、フィルム
は、5つの温度制御域を備えたオーブン内に位置させた
テンターフレームを通過させた。テンターフレームは、
ポリマーフィルムを保持するためのクランプを備えた2
本のレールからなるものであった。フィルムの横方向の
延伸(TDO)は、フィルムがオーブンを通過するにつ
れて、フィルムを保持するレール間の間隔を拡げること
によって達成される。
易性で行った。この加工は、75mm径押出機を使用する
押出によって、3種の選択された組成物の各々のフィル
ムを注型することを含んでいた。押出の条件は、各材料
について、均一な厚さを有し、表面欠陥のないフィルム
を与えるように調整した。ついで、フィルムは、空気冷
却し、縦方向延伸(MDO)用の5セットのロールを通
過させた。ロールは、シート予熱、遅い延伸、速い延
伸、ヒートセットおよび冷却用に使用した。全てのロー
ルの速度および温度は、所望される延伸を有するフィル
ムを与えるように調整した。場合によっては、フィルム
は、5つの温度制御域を備えたオーブン内に位置させた
テンターフレームを通過させた。テンターフレームは、
ポリマーフィルムを保持するためのクランプを備えた2
本のレールからなるものであった。フィルムの横方向の
延伸(TDO)は、フィルムがオーブンを通過するにつ
れて、フィルムを保持するレール間の間隔を拡げること
によって達成される。
【0025】Texin(985U)の押出、MDO延伸およびT
DO延伸のために使用した加工条件を表3に示す。押出
機バレルの3つの加熱域は、350°F〜410°Fの
範囲の温度で制御した。押出機バレルとダイとの間に
は、注型ロール上でのフィルムのアンヒンダード押出を
可能とするためにアダプターバレルを位置させた。アダ
プターの温度は、410°F〜430°Fに制御した。
ダイ温度は、380°F〜400°Fの範囲であった。
これら条件下、生ずるポリマー溶融温度は、押出機スク
リュー速度が38〜48rpmに維持される時、398°
F〜408°Fの間であった。平滑で、欠陥のないフィ
ルム面を生成させるために、上記した範囲内での温度調
節を行った。
DO延伸のために使用した加工条件を表3に示す。押出
機バレルの3つの加熱域は、350°F〜410°Fの
範囲の温度で制御した。押出機バレルとダイとの間に
は、注型ロール上でのフィルムのアンヒンダード押出を
可能とするためにアダプターバレルを位置させた。アダ
プターの温度は、410°F〜430°Fに制御した。
ダイ温度は、380°F〜400°Fの範囲であった。
これら条件下、生ずるポリマー溶融温度は、押出機スク
リュー速度が38〜48rpmに維持される時、398°
F〜408°Fの間であった。平滑で、欠陥のないフィ
ルム面を生成させるために、上記した範囲内での温度調
節を行った。
【0026】
【表3】 MDO延伸ライン条件もまた表3に示す。この表におい
て見られるように、フィルムの延伸の間に使用される温
度は、連続して首尾よくフィルムを延伸させ、延伸の間
にフィルムの破断を生じないように、197°F〜21
1°Fの低い値に保つ必要があった。同様に、テンター
フレーム内部の温度も、また、横方向に首尾よく確実に
延伸されるように、低い値で制御した。
て見られるように、フィルムの延伸の間に使用される温
度は、連続して首尾よくフィルムを延伸させ、延伸の間
にフィルムの破断を生じないように、197°F〜21
1°Fの低い値に保つ必要があった。同様に、テンター
フレーム内部の温度も、また、横方向に首尾よく確実に
延伸されるように、低い値で制御した。
【0027】異なる延伸条件下で製造した4バッチのフ
ィルムの特性を表4に示す。フィルムの呼称厚さは、約
0.25mmであった。予想した通り、延伸は、引張強さ
の増大、伸びの減少および引裂強さの増大をもたらす。
しかし、この材料について、最適延伸比約4がフィルム
の最もよく均衡のとれた特性を生ずるようである。これ
を上回ると、延伸比特性は、低下し始める。製造した4
バッチのうち、最良の特性は、延伸比2.1MDOおよ
び3.9TDOを有するフィルムによって示された。延
伸比は、フィルムのMDO延伸の間の相互またはTDO
延伸の間のクランプ分離に関するロール速度の機械設定
より計算される。フィルムのMDO(100)方向およ
びTDO(102)方向に切断した試料の応力歪曲線を
図3に示す。これら試料のデユアルモジュラス特性は、
そのグラフより明らかである。
ィルムの特性を表4に示す。フィルムの呼称厚さは、約
0.25mmであった。予想した通り、延伸は、引張強さ
の増大、伸びの減少および引裂強さの増大をもたらす。
しかし、この材料について、最適延伸比約4がフィルム
の最もよく均衡のとれた特性を生ずるようである。これ
を上回ると、延伸比特性は、低下し始める。製造した4
バッチのうち、最良の特性は、延伸比2.1MDOおよ
び3.9TDOを有するフィルムによって示された。延
伸比は、フィルムのMDO延伸の間の相互またはTDO
延伸の間のクランプ分離に関するロール速度の機械設定
より計算される。フィルムのMDO(100)方向およ
びTDO(102)方向に切断した試料の応力歪曲線を
図3に示す。これら試料のデユアルモジュラス特性は、
そのグラフより明らかである。
【0028】
【表4】 BASF(S-90)より得られた延伸されたポリエステルウレタ
ン材料の8バッチの加工条件および特性を、それぞれ、
表5および表6に示す。このポリマーについて、延伸ラ
インを先の試料で使用した値より高い値に上昇させた。
MDO予熱部分および延伸部分を234°F〜296°
Fの温度に維持し、他方、TDOオーブン温度を200
°F〜301°Fの範囲とした。延伸したフィルムの特
性は、Texin試料のそれらと同等であった。
ン材料の8バッチの加工条件および特性を、それぞれ、
表5および表6に示す。このポリマーについて、延伸ラ
インを先の試料で使用した値より高い値に上昇させた。
MDO予熱部分および延伸部分を234°F〜296°
Fの温度に維持し、他方、TDOオーブン温度を200
°F〜301°Fの範囲とした。延伸したフィルムの特
性は、Texin試料のそれらと同等であった。
【0029】
【表5】
【表6】 ポリエーテルウレタンBASF(1190)より製造された延伸
フィルムの10バッチの加工条件および特性を表7およ
び表8に示す。フィルムのあるものは、UV安定性のた
めに添加される2%のカーボンブラックコンセントレー
トBASF(917)を含有する樹脂より製造した。この場合に
も、MDO方向およびTDO方向に延伸するためにより
高温を使用した。延伸したフィルムの特性は、優れてい
た。特性の最良の均衡は、延伸比4に延伸した試料につ
いて得られた。
フィルムの10バッチの加工条件および特性を表7およ
び表8に示す。フィルムのあるものは、UV安定性のた
めに添加される2%のカーボンブラックコンセントレー
トBASF(917)を含有する樹脂より製造した。この場合に
も、MDO方向およびTDO方向に延伸するためにより
高温を使用した。延伸したフィルムの特性は、優れてい
た。特性の最良の均衡は、延伸比4に延伸した試料につ
いて得られた。
【0030】
【表7】
【表8】 ポリウレタンフィルムは、加工しやすく、等延伸比で、
Hytrelフィルムよりより良好な特性を有する。これら
は、また、コストのより低い材料である。これらは、本
発明において、シートサスペンジョンとして使用するこ
とを意図するものである。当該シートサスペンジョンを
製造するための方法は、フィラメント織物サスペンジョ
ンを製造するために必要とされる方法よりも容易であ
り、より低コストである。織物フィラメントサスペンジ
ョンの場合、フィラメントを押出および延伸した後、生
地は、織られ、切断して寸法を合わせ、ワイヤーフック
を挿入され、接着剤を使用して“スリーブ(sleeves)”
が形成される。ポリウレタンフィルムサスペンジョンの
場合、フィルムは、押出および延伸され、ついで、切断
して寸法を合わせ、ワイヤーフックがカットホール(cut
holes)に挿入され、図1および図2に示したように、
フィルムをそれ自体にきつく閉めることによって“スリ
ーブ”が形成される。したがって、1つの加工(製織)
が省かれ;また、接着剤の使用が省かれる。
Hytrelフィルムよりより良好な特性を有する。これら
は、また、コストのより低い材料である。これらは、本
発明において、シートサスペンジョンとして使用するこ
とを意図するものである。当該シートサスペンジョンを
製造するための方法は、フィラメント織物サスペンジョ
ンを製造するために必要とされる方法よりも容易であ
り、より低コストである。織物フィラメントサスペンジ
ョンの場合、フィラメントを押出および延伸した後、生
地は、織られ、切断して寸法を合わせ、ワイヤーフック
を挿入され、接着剤を使用して“スリーブ(sleeves)”
が形成される。ポリウレタンフィルムサスペンジョンの
場合、フィルムは、押出および延伸され、ついで、切断
して寸法を合わせ、ワイヤーフックがカットホール(cut
holes)に挿入され、図1および図2に示したように、
フィルムをそれ自体にきつく閉めることによって“スリ
ーブ”が形成される。したがって、1つの加工(製織)
が省かれ;また、接着剤の使用が省かれる。
【0031】かくして、シート膜製造において、ポリウ
レタンフィルムをそれ自体に“きつく閉める”ための熱
および圧力の組み合わせが所望される“スリーブ”を形
成し、ワイヤーフックを適当に保持するために使用する
ことができる。上記した加熱シーリングプロセスを使用
することによって、延伸したポリウレタンフィルム(BAS
F樹脂1190)より自動車シートサスペンジョンを製造し
た。このサスペンジョンは、エンジニアリング評価のた
めに、1994Pontiac Grand Amのレギュラー生産シー
トに組み込んだ。ポリウレタンサスペンジョンは、座り
心地のよさと支えとを付与するのに十分に成功した。
レタンフィルムをそれ自体に“きつく閉める”ための熱
および圧力の組み合わせが所望される“スリーブ”を形
成し、ワイヤーフックを適当に保持するために使用する
ことができる。上記した加熱シーリングプロセスを使用
することによって、延伸したポリウレタンフィルム(BAS
F樹脂1190)より自動車シートサスペンジョンを製造し
た。このサスペンジョンは、エンジニアリング評価のた
めに、1994Pontiac Grand Amのレギュラー生産シー
トに組み込んだ。ポリウレタンサスペンジョンは、座り
心地のよさと支えとを付与するのに十分に成功した。
【0032】本発明の延伸された膜を得るためには、ポ
リウレタン熱可塑性エラストマー類の選択およびフィル
ム押出に注意を払う必要がある。例えば、当該膜用の出
発ポリウレタン材料は、ショアA硬度値95以下を有す
ることが好ましい。出発ポリウレタン熱可塑性エラスト
マーの未延伸シートは、それぞれ、100%伸びおよび
300%伸びで、応力値13Mpa未満および25MPaを有
することが好ましい。室温で未延伸シートについて測定
される破断時の伸びは、300%未満であってはならな
い。
リウレタン熱可塑性エラストマー類の選択およびフィル
ム押出に注意を払う必要がある。例えば、当該膜用の出
発ポリウレタン材料は、ショアA硬度値95以下を有す
ることが好ましい。出発ポリウレタン熱可塑性エラスト
マーの未延伸シートは、それぞれ、100%伸びおよび
300%伸びで、応力値13Mpa未満および25MPaを有
することが好ましい。室温で未延伸シートについて測定
される破断時の伸びは、300%未満であってはならな
い。
【0033】経験的に、本発明の延伸膜に延伸するため
の適したポリウレタン熱可塑性エラストマー類は、硬質
セグメント対軟質セグメントのモル比が約1.5未満で
ある組成物によって適度に特徴づけられる。
の適したポリウレタン熱可塑性エラストマー類は、硬質
セグメント対軟質セグメントのモル比が約1.5未満で
ある組成物によって適度に特徴づけられる。
【0034】上記した特性および組成物の範囲内でさ
え、ポリウレタン熱可塑性エラストマーによっては、そ
の他の等級よりも押出および延伸が難しい。分子量、分
子量分布および高温引裂強さのようなその他の因子もま
た本発明に従う個々のポリウレタン熱可塑性エラストマ
ーの押出性および延伸性に影響を及ぼしやすい。
え、ポリウレタン熱可塑性エラストマーによっては、そ
の他の等級よりも押出および延伸が難しい。分子量、分
子量分布および高温引裂強さのようなその他の因子もま
た本発明に従う個々のポリウレタン熱可塑性エラストマ
ーの押出性および延伸性に影響を及ぼしやすい。
【0035】記載したように、自動車用腰掛けのための
当該膜の厚さは、通常、約0.2〜0.3mmである。そ
の他の用途においては、それより薄いかまたは厚い厚さ
が所望されるかまたは要求されるかも知れないことは明
らかである。膜は、延伸されたいずれの方向において
も、最小引張強さ50MPaを有することが概して好まし
い。
当該膜の厚さは、通常、約0.2〜0.3mmである。そ
の他の用途においては、それより薄いかまたは厚い厚さ
が所望されるかまたは要求されるかも知れないことは明
らかである。膜は、延伸されたいずれの方向において
も、最小引張強さ50MPaを有することが概して好まし
い。
【0036】本発明をいくつかの好ましい実施態様に関
して記載したが、当業者であれば、その他の形態も容易
に適合させうることが理解されるであろう。したがっ
て、本発明の範囲は、特許請求の範囲の請求項によって
のみ制限されることを意図したものである。
して記載したが、当業者であれば、その他の形態も容易
に適合させうることが理解されるであろう。したがっ
て、本発明の範囲は、特許請求の範囲の請求項によって
のみ制限されることを意図したものである。
【図1】本発明のシートサスペンジョン膜を使用する自
動車シートの一部切り欠き断面透視図である。
動車シートの一部切り欠き断面透視図である。
【図2】本発明のシートサスペンジョン膜の平面図であ
る。
る。
【図3】本発明の二軸延伸したシートサスペンジョン膜
の応力−歪曲線のプロットである。
の応力−歪曲線のプロットである。
10 自動車シートアセンブリ 12 ほぼ水平なシート部分 16 フレーム部材 18 U字形のチューブまたはバー 20,22 ブラケット 24,26 サイドレッグ 28 ベースレッグ 30,32 サイドバー 34 シートサスペンジョン膜 40,42 ワイヤーフック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クレイグ・ブライアント・ジェインズ アメリカ合衆国ミシガン州48302,ブルー ムフィールド・ヒルズ,アイリーン 154 (72)発明者 ユーゼフ・ティシュビ アメリカ合衆国ミシガン州48331,ファー ミントン・ヒルズ,サンダーランド・ドラ イブ 30981 (72)発明者 ヨーゼフ・ジョン・ツヴォリンスキ アメリカ合衆国ミシガン州48091,ウォー レン,クレムソン 5424
Claims (4)
- 【請求項1】 シートに対して横方向と前後方向とを有
する、腰掛け荷重を受け止めるためのシートサスペンジ
ョン膜(34)を支えるシートフレーム(16)を含む
シート(10)であり、該シートが、 前記シートサスペンジョン膜が、本質的に、前記両方向
に延伸及び配向されたポリウレタン熱可塑性エラストマ
ー膜からなり、該ポリウレタン熱可塑性エラストマー
が、実質的に、ジイソシアネートと短鎖ジオールとの付
加反応生成物の硬質セグメントと、ポリエーテルジオー
ル類またはポリエステルジオール類からなる群より選択
される高分子種の軟質セグメントとを特徴とするほぼ直
鎖状のポリマー分子からなることを特徴とするシート。 - 【請求項2】 前記硬質セグメント対前記軟質セグメン
トのモル比が1.5未満である、請求項1に記載の自動
車用シート。 - 【請求項3】 前記膜が、最初に、ショアA硬度値95
以下と、室温での破断伸び300%より大とを有するポ
リウレタン熱可塑性エラストマーの押出され、二軸延伸
された生成物である、請求項1に記載の自動車用シー
ト。 - 【請求項4】 前記エラストマーが、本質的に、ジイソ
シアネートと短鎖ジオールとの付加反応生成物の硬質セ
グメントと、ポリエーテルジオール類またはポリエステ
ルジオール類からなる群より選択される高分子種の軟質
セグメントとを特徴とするほぼ直鎖状のポリマー分子か
らなる、請求項3に記載の自動車用シート。
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| US5775779A (en) | 1998-07-07 |
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