JP4789345B2

JP4789345B2 - 三次元立体編物

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Publication number: JP4789345B2
Application number: JP2001146461A
Authority: JP
Inventors: 悦則藤田; 静人津村; 由美小倉; 栄一小山; 美男津村; 和宏上田
Original assignee: Suminoe Textile Co Ltd; Delta Tooling Co Ltd
Current assignee: Delta Tooling Co Ltd; Suminoe Co Ltd
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2021-05-16
Also published as: JP2002339206A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、列車などの乗物用シート、事務用又は家具用椅子（シート）等にクッション材として用いるのに好適な三次元立体編物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、薄型で、高いクッション性を発揮できると共に、多数の空隙を有し、通気性に優れた三次元構造のネット材（三次元立体編物）を用いた乗物用シートが知られている。互いに離間して配置した一対のグランド編地間を多数の連結糸で結合し、トラス構造（三次元構造）としたもので、へたりにくい弾性構造物となっており、通気性、体圧分散特性、衝撃吸収特性等に優れ、薄型でありながら、クッション材として汎用されている高弾性ポリウレタンフォームに近似した特性を発揮することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、乗物用シート等のクッション材としては、従来、ポリウレタンフォームを用いることが一般的に多く、上記した高弾性ポリウレタンフォームのほかに、種々の特性のものが知られている。中でも、軟質ポリウレタンスラブフォームと粘弾性ポリウレタンフォームは、高減衰で接触感触が極めてソフトで、座り心地の優れたクッション材を形成することができる。さらに、軟質ポリウレタンスラブフォームと粘弾性ポリウレタンフォームを積層して用いた場合には、他の材料を用いた場合と比較して、人の臀部等の筋肉のバネ特性により近く、柔らかいバネ特性を作ることができるが、復元力が不足ぎみであるという欠点を有する。また、高密度であるため、通常の軟質ポリウレタンフォームに比較して成形品の重量が重くなる。
【０００４】
上記したように、一対のグランド編地、及びその間に配置された連結糸によって構成される三次元立体編物は、高弾性ポリウレタンフォームに代わる薄型のクッション材として既に開発されているが、さらに、シートのクッション材等としてシートフレームに張設した際に、人の臀部等の筋肉のバネ特性により近い軟質ポリウレタンスラブフォームと粘弾性ポリウレタンフォームとの積層構造に近似した特性を発揮できる三次元立体編物の開発が望まれる。また、三次元立体編物を、例えば、自動車などの乗物用シートのクッション材ないしは表皮材として用いるに当たっては、できるだけ軽量であることが望まれる。
【０００５】
一方、上記した三次元立体編物は、負荷質量がかかった場合に、連結糸の座屈強度と、隣接した連結糸のバネ特性（弾性）により発揮される復元力によってグランド編地を支持することで、すなわち、復元力を持つ座屈特性によって支持することで、広い面では大きな面剛性を保ち、小さな面では粘弾性特性を持つものであり、これにより応力集中の起きない柔構造を達成している。換言すれば、負荷質量がかかった際にいずれかのグランド編地から連結糸が突出してしまうような場合には、連結糸は片倒れするだけで、グランド編地に対する復元力が機能しない。従って、連結糸の突出を防ぐために、三次元立体編物を構成するグランド編地は、それを形成するグランド糸を強く締め込みながら編んだもの、すなわち、連結糸とグランド糸とが強固に結合した編目の目締力の強いものが用いられる。
【０００６】
しかしながら、グランド編地の目締めが強い場合には、ソフト感が損なわれ、表面感触が硬くなる。従って、目締力を小さくしても連結糸の突出を防止でき、それにより、さらにソフトな弾性構造で軟質ポリウレタンスラブフォームと粘弾性ポリウレタンフォームを積層させた状態に近似させると共に、十分な復元力を備えたバネ特性（弾性）を発揮できる技術の開発が望まれる。
【０００７】
本発明は上記した事情に鑑みなされたものであり、人の筋肉のバネ特性（弾性）により近い特性を発揮させることができると共に、必要な復元力を備え、かつ軽量な三次元立体編物を提供することを課題とする。さらに、本発明は、グランド編地の編目の目締力を従来より小さくした場合であっても連結糸の突出を防止でき、より人間の筋肉のバネ特性に近似した特性と微小荷重域における快適なストローク感を発揮することができる三次元立体編物を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため鋭意検討したところ、本発明者は、三次元立体編物全体の中で部分的に弾性の異なる部位を形成することにより、面全体で一様な弾性に形成した場合と比較して柔らかいバネ感とすることができ、これをシートフレームに張設した場合に、人の臀部等の筋肉のバネ特性に近似した柔らかい弾性構造とすることが可能であると共に、三次元立体編物の連結糸の存在により必要な復元力を確保できることに着目し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、請求項１記載の本発明は、互いに離間して配置された一対のグランド編地同士が連結糸で結合されてなると共に、圧縮変形に対して主たる復元力を発揮する主弾性部が部分的に形成されてなる三次元立体編物であって、少なくとも一面に凹凸部を有し、そのうちの凸部が、隣接する凹部間に断面略アーチ状に形成されて前記主弾性部を構成し、前記断面略アーチ状の主弾性部の曲げ方向の弾性を利用可能な構造であることを特徴とする三次元立体編物を提供する。
請求項２記載の本発明は、圧縮率の異なる二種類以上の部位を有し、そのうち圧縮率の高い部位を、圧縮変形に対して主たる復元力を発揮する前記主弾性部として構成したことを特徴とする請求項１記載の三次元立体編物を提供する。
請求項３記載の本発明は、前記主弾性部の圧縮率が２０〜９０％の範囲であると共に、圧縮弾性率が７５〜１００％の範囲であり、主弾性部を構成しない部位との圧縮率の差が５％以上であることを特徴とする請求項２記載の三次元立体編物を提供する。
請求項４記載の本発明は、前記主弾性部の厚さが、５〜３０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項３記載の三次元立体編物を提供する。
請求項５記載の本発明は、平面に投影した際の面積で、前記主弾性部の単位面積当たりに占める割合が、３０〜９０％／ｍ^２の範囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の三次元立体編物を提供する。
請求項６記載の本発明は、前記主弾性部が、編成組織の調製により形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の三次元立体編物を提供する。
請求項７記載の本発明は、前記編成組織が、連結糸の配設密度、連結糸の太さ、連結糸の長さ、連結糸の材質、グランド編地の編目形状、グランド編地の編目サイズ、グランド編地を構成するグランド糸の材質、連結糸とグランド編地との結合部分における目締力のうちのいずれか１つの要素又は任意の２つ以上の要素の組み合わせにより調製されたものであることを特徴とする請求項６記載の三次元立体編物を提供する。
請求項８記載の本発明は、前記一対のグランド編地間を近接させた状態でその間の連結糸同士を接合することにより、前記凹部が形成され、前記凸部が主弾性部を構成していることを特徴とする請求項１記載の三次元立体編物を提供する。
請求項９記載の本発明は、溶着手段、接着手段、縫合手段、融着繊維を用いた接合手段のうちのいずれかの手段により前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項８記載の三次元立体編物を提供する。
請求項１０記載の本発明は、振動溶着手段により前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項９記載の三次元立体編物を提供する。
請求項１１記載の本発明は、前記凹部領域における連結糸の配設密度が、前記主弾性部を構成する凸部領域における連結糸の配設密度よりも粗であることを特徴とする請求項１記載の三次元立体編物を提供する。
請求項１２記載の本発明は、前記主弾性部が、面に沿った任意の方向に畝状、格子状又は千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１に記載の三次元立体編物を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を更に詳しく説明する。図１〜図４は、本発明の第１の実施形態にかかる三次元立体編物１０を示す図であり、一対のグランド編地２０，３０と、連結糸４０とを有して構成される。
【００１１】
一対のグランド編地２０，３０は、互いに所定間隔離間して配置され、このグランド編地２０，３０の相互間を往復するように連結糸４０が設けられている。一方のグランド編地２０は、図１に示したように、複数ウェールの編目の連綴からなり、ウェール方向に延びると共に、互いに１又は複数ウェール離間して形成された複数の帯状編地部２１を有する構造である。その結果、隣接する帯状編地部２１間には、空隙部２２が形成され、図２に示したように、各帯状編地部２１は、当該領域において他方のグランド編地３０との間に配置された連結糸４０と共に、畝部２３の一部を構成している。各畝部２３を形成する帯状編地部２１同士は、それぞれ独立して存在させることもできるが、独立して存在させる場合よりも、連結糸４０による復元力を向上させるために、ウェール方向に所定間隔ごとに、隣接する帯状編地部２１同士を架橋するように連結する連結部２４を、１ないし数コースの範囲に亘って形成することが好ましい。なお、連結部２４の形成位置は、図１及び図３に示したように必ずしも格子状でなくてもよく、千鳥状であってもよいし、不規則配置であってもよい。一方、他方のグランド編地３０は、図４に示したように、ウェール方向及びコース方向のいずれの方向にも連続したフラットな編地組織から形成されている。但し、いずれのグランド編地２０，３０も、その組織形態は図に示したものに限定されるものではなく、例えば、メッシュ又はトリコット等の透孔組織を採用することもできる。
【００１２】
連結糸４０は、対向するグランド編地２０，３０間を往復するように配設されるが、より具体的には、帯状編地部２１とそれに対向する領域のグランド編地３０間に配設される。また、図２に示したように、ある一の帯状編地部２１に結合された連結糸４０の一部は、当該一の帯状編地部２１に正対面する領域のグランド編地３０に結合される一方で、連結糸４０の他の一部は、当該一の帯状編地部２１に隣接する空間部２２の直下に位置するグランド編地３０の領域及び隣接する他の帯状編地部２１に正対面するグランド編地３０の領域に結合されている。この結果、連結糸４０の他の一部は、グランド編地２０，３０間に傾斜して配設されることになる。また、いずれの帯状編地部２１においても、連結糸４０がこのような形態で配設される結果、隣接する帯状編地部２１間の空間部２２の下方において、傾斜して配設された一部の連結糸４０同士が交差することになる。そして、連結糸４０のこのような配設形態により、全ての連結糸４０をグランド編地２０，３０間にほぼ垂直に配置した形態と比較して（図１１参照）、圧縮率の大きな柔らかなバネ特性を付与することができる。その一方、各連結糸４０の座屈強度により、圧縮率の大きな柔らかバネ感でありながら、十分な復元力を発揮できる。また、本実施形態においては、帯状編地部２１と連結糸４０とにより形成される各畝部２３の幅方向略中間付近には、連結糸の存在しない中空部４１が形成されており、これにより、より一層の高い圧縮率を達成すると共に軽量化に寄与している。
【００１３】
本実施形態の上記した帯状編地部２１と連結糸４０とにより形成される各畝部２３は、特許請求の範囲で定義した主たる復元力を発揮する主弾性部として機能するものであり、また、各畝部２３は上記のように１ないし数ウェールずつ離間して形成されていることから、部分的に設けられた主弾性部に相当するものである。換言すれば、各畝部２３は、上記のように、連結糸４０により所定の弾性を備えた圧縮率の大きな部位である。また、畝部２３間の空間部２２の直下に存在する連結糸４０の一部と他方のグランド編地３０の一部領域とからなる部位は、連結糸４０の配設密度が、前記主弾性部を構成する畝部２３領域における連結糸４０の配設密度よりも相対的に粗となっている領域であると共に、連結糸４０の変形によって厚み方向に僅かな弾性力しか発揮できない圧縮率の小さな部位であることから、本実施形態の三次元立体編物１０は、圧縮率の異なる二種類以上の部位を有する構成となっている。
【００１４】
いずれにしても、主弾性部を構成する畝部２３は、上記構成により、圧縮率が大きい一方で、必要な復元力を備え、これをシートフレームに張設した際には、人の臀部等の筋肉に近似したバネ特性（バネ定数）を発揮する。これにより、着座時に臀部等の筋肉が変形することを防止でき、６Ｈｚ以上、特に１０Ｈｚ以上のびびり振動領域の減衰要素となる人の皮膚及び筋肉のバネ特性を減殺することがない。
【００１５】
ここで、図１３には、人の臀部の筋肉のバネ特性が示されているが、この図から明らかなように、直径９８ｍｍの円形の圧縮板で圧縮した際の臀部の筋肉のバネ定数は０．１〜１０Ｎ／ｍｍの範囲であると共に、ヒステリシスロスが小さく、比較的高い線形性を有している。これに比較し、従来のソフトな弾性構造で軟質ポリウレタンスラブフォームと粘弾性ポリウレタンフォームを積層させた構造の場合には、荷重特性の一部に同様のバネ定数範囲を有するものの、ヒステリシスロスが大きく、復元力に欠ける。このことに鑑みると、三次元立体編物１０を、シートフレームに張設した際にバネ定数が上記した筋肉のバネ定数範囲にほぼ一致し、筋肉のバネ特性とほぼ同様のヒステリシスロスと線形性を発揮できる構成とすることで、着座時に筋肉の変形を来すことなく、かつ必要な復元力を確保できることになる。
【００１６】
シートフレームに張設した際に上記機能を発揮させるに当たっては、三次元立体編物１０は、張設前におけるそれ自身の厚み方向の荷重特性として、比較的ヒステリシスロスが小さく、かつ比較的高い線形性を有する特性を備えていることが必要となるが、従来の三次元立体編物は、連結糸の配設密度や太さ等が全体的に均等であり（図１１参照）、面全体で一様な弾性で形成されていることから、連結糸の座屈特性の影響が大きく、その荷重特性は、非線形で大きなヒステリシスロスを有する。従って、従来の三次元立体編物において、例えば、連結糸の太さと密度の調整により、復元性を重視した構造とするとバネ定数が高くなり過ぎ、一方、連結糸の太さや密度を面全体で一様に下げ、バネ定数を筋肉のバネ定数範囲に近づけた構造とするとヒステリシスロスが大きくなって復元力が不足する。
【００１７】
これに対し、本実施形態によれば、上記した帯状編地部２１と連結糸４０とにより形成される主弾性部となる各畝部２３が部分的に設けられていることにより、換言すれば、二種類以上の圧縮率の異なる部位を有する構成とすることにより、同様の素材、編目組織で、連結糸の配設数を面全体で一様な構造とした従来の三次元立体編物と比較して、必要な復元力を保持したまま柔らかなバネ特性とすることができる。このことは、図１２に示した荷重特性を示すグラフからも明らかであり、従来の三次元立体編物（比較例１（製造条件は後述の実施例４と同じ。但し、圧縮率は１３．２％、圧縮弾性率は９８．１％））の特性と比較し、実施例１として示した本実施形態のバネ定数は小さくなって、柔らかなバネ特性となっていると共に、ヒステリシスロスが小さくなり、線形性も高くなっている。このことから、本実施形態の三次元立体編物１０が、人の筋肉の特性に近似したバネ特性と必要な復元性を有するシートのクッション材（表皮材）として適していることが分かる。
【００１８】
本実施形態の三次元立体編物１０にかかる特性を持たせるためには、主弾性部である畝部２３の圧縮率を２０〜９０％の範囲とすると共に、圧縮弾性率を７５〜１００％の範囲に設定し、主弾性部を構成しない部位、すなわち本実施形態では畝部２３間の空間部２２の直下に存在する連結糸４０の一部と他方のグランド編地３０の一部領域とからなる部位との圧縮率の差が５％以上となるように設定することが好ましい。また、主弾性部である畝部２３の厚さ（連結糸４０を介して配設された一対のグランド編地２０，３０の表面間の厚さｔ）は、例えば、乗物用シートのクッション材としての特性を満足させる場合には５〜１００ｍｍの範囲が好ましい。この範囲を下回る場合には、良好なクッション性を発揮させることが困難となり、上回る場合には三次元立体編物１０の形態安定性を確保することが難しくなる。また、かかる範囲においても、例えば、５０ｍｍを越えるような比較的厚みが厚い場合には、連結糸４０の弾性率によっては、剛体に近い硬めのクッション特性となってしまう点に留意する必要があり、比較的厚くする場合には、連結糸４０として弾性率の高いものを用いて、ストロークの大きい柔らかなクッション特性を付与するように設計するとよい。なお、縫製の行い易さも加味して総合的に考慮すると、上記した範囲の中でも５〜３０ｍｍの範囲がより好ましい。また、三次元立体編物１０を、複数枚積層したり、また、プルマフレックス等の他の弾性部材と積層して用いることもできるが、この場合には、他の弾性部材のバネ性が加味されることから、三次元立体編物１０の一枚当たりの厚み（畝部２３の厚みｔ）は、上記した範囲の中でも比較的厚みの薄い範囲である５〜３０ｍｍの範囲がやはり適切である。
【００１９】
なお、圧縮率及び圧縮弾性率は、ＪＡＳＯ規格Ｍ４０４−８４「圧縮率及び圧縮弾性率」に基づいた試験方法により測定される。具体的には、５０ｍｍ×５０ｍｍに切り出した３枚の試料に、それぞれ、厚み方向に初荷重３．５ｇ／ｃｍ^２（０．３４３ｋＰａ）で３０秒間加圧したときの厚さを測り、次に、２００ｇ／ｃｍ^２（１９．６ｋＰａ）の圧力のもとで１０分間放置したときの厚さを測る。次に、荷重を除いて１０分間放置後、再び３．５ｇ／ｃｍ^２（０．３４３ｋＰａ）で３０秒間加圧したときの厚さを測る。そして、次式により圧縮率及び圧縮弾性率を算出し、それぞれ３枚の平均値で表したものである。なお、後述の各実施例では、畝部（又は凸部）と他の部位（又は凹部）を有する各実施例の三次元立体編物を、５０ｍｍ×５０ｍｍで切り出して測定した圧縮率、圧縮弾性率を畝部（又は凸部）のデータとし、他の部位（又は凹部）の圧縮率は、各実施例の畝部（又は凸部）間の間隔を５０ｍｍに編成し直した点を除き、同様の条件で製作したものを５０ｍｍ×５０ｍｍの試料に切り出して測定することにより求めた。
【００２０】
【数１】

【００２１】
【数２】

【００２２】
ここに、ｔ_０は、３．５ｇ／ｃｍ^２（０．３４３ｋＰａ）で加圧したときの厚さ（ｍｍ）であり、ｔ_１は、２００ｇ／ｃｍ^２（１９．６ｋＰａ）で加圧したときの厚さ（ｍｍ）であり、ｔ’_０は、再び３．５ｇ／ｃｍ^２（０．３４３ｋＰａ）で加圧したときの厚さ（ｍｍ）である。
【００２３】
また、上記と同様の理由から、平面に投影した際の面積で、主弾性部である畝部２３の単位面積当たりに占める割合が、１〜９９％／ｍ^２の範囲、特に自動車用のシートとして用いる場合には、３０〜９０％／ｍ^２の範囲となるように形成することが好ましい。主弾性部である畝部２３の単位面積当たりに占める割合をかかる範囲となるように設定するに当たっては、各帯状編地部２１の幅及び隣接する帯状編地部２１間の離間間隔を次のような範囲となるように決定することが好ましい。
すなわち、各帯状編地部２１の幅のウェール数及び隣接する帯状編地部２１間の離間間隔のウェール数をいずれもＷとした場合に、
Ｗ＝（０．１４・Ｅ）／２．５４〜（１５．２４・Ｅ）／２．５４
の範囲となるように決定することが好ましい。ここで、「Ｅ」は三次元立体編物を編成する編機のゲージ数であり、「２．５４」は１インチをｃｍ単位で換算した値である。係数「０．１４」及び「１５．２４」は、本発明者の検討の結果、編機のゲージ数の大小に拘わらず、好ましいウェール数を算出できる値として経験則より導き出したものである。
なお、上記した主弾性部である畝部２３の単位面積当たりに占める割合については、部分的に畝部２３の密度を高くしたり低くしたりすることにより、あるいは、部分的に畝部２３の幅を広くしたり狭くしたりすることにより、変化させることもできる。例えば、骨盤の前滑りを抑え、姿勢変化に対する形状追従性を向上させるために、腰椎部に対応する部分においては畝部２３の幅を広くし、座骨部に対応する部分においては畝部２３の幅を狭くするように設定することができる。
【００２４】
グランド編地２０，３０を形成するグランド糸の種類及び太さ等は、特に限定されるものではないが、１６７〜２８００デシテックスのマルチフィラメント糸やスパン糸を用いるのが好ましい。１６７デシテックス未満の場合には、立体編地に必要な腰の強さを具備させることが困難でへたり易くなり、２８００デシテックスを超える太さの場合には、編成作業が困難になり、また編地表面の風合いも低下する。グランド糸としてはモノフィラメント糸を用いることも可能であるが、風合い及び表面感触の柔らかさ等の観点から、上記したようにマルチフィラメント糸やスパン糸を用いることが好ましい。
【００２５】
連結糸４０としては、モノフィラメント糸を用いることが好ましく、その太さは１６７〜１１００デシテックスとすることが好ましい。マルチフィラメント糸では復元力の良好なクッション性を付与できず、また、太さが上記範囲を下回ると腰の強さが得られにくくなり、上回ると硬くなり過ぎ、適度なバネ性（クッション性）を得ることができない。
【００２６】
グランド糸又は連結糸４０の素材としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、レーヨン等の合成繊維や再生繊維、ウール、絹、綿等の天然繊維が挙げられる。上記素材は単独て用いてもよいし、これらを任意に併用することもできる。なお、ポリエステル系繊維はリサイクル性に優れており好適である。また、グランド糸又は連結糸４０の糸形状も限定されるものではなく、丸断面糸でも異形断面糸等でもよい。
【００２７】
また、本実施形態のように、編物の編成組織のみによって上記特性を発揮させるためには、連結糸４０の突出を防ぐため、グランド編地２０，３０を構成するグランド糸と連結糸４０とで形成される編目の糸の合計太さは３３０デシテックス以上とすることが好ましく、さらには４２０〜２８００デシテックスの範囲とすることがより好ましい。これにより、連結糸４０の結合部分における編目の目締力が向上し、負荷質量がかかった際の連結糸４０の突出が防止され、形態安定性が向上し、上記したような良好なクッション特性と体圧分散特性を示すことが可能となる。
【００２８】
なお、編成組織の調製によって、上記特性を発揮させるに当たっては、上記した実施形態に示した編地の組織形態や各種数値範囲、あるいは材料等に限定されるものではないことはもちろんであり、連結糸の配設密度、連結糸の太さ、連結糸の長さ、連結糸の材質、グランド編地の編目形状、グランド編地の編目サイズ、グランド編地を構成するグランド糸の材質、連結糸とグランド編地との結合部分における目締力のうちのいずれか１つの要素又は任意の２つ以上の要素の適宜の組み合わせにより調製することができる。
【００２９】
図５及び図６は、本発明の第２の実施形態にかかる三次元立体編物１００を示す図である。なお、第１の実施形態で示したものと同様の部材については同一の符号で示す。本実施形態では、上記した第１の実施形態にかかる三次元立体編物１０と全く同様に製作されたものに対し、凹部１１０及び凸部１２０を形成したことを特徴とし、このうち、凸部１２０が主弾性部を構成している。
【００３０】
すなわち、第１の実施形態にかかる三次元立体編物１０に対し、コース方向に沿って所定間隔ごとに、離間して配置された一対のグランド編地２０，３０が近接するように加工することにより凹部１１０を形成したものである。凹部１１０の形成部位においては、当該領域に配置された連結糸４０が傾斜し、あるいはたわむことになり、当該領域において近辺の連結糸４０同士が交絡して接合する。交絡接合される結果、当該連結糸４０は、交絡部４０ａを挟んだ両側が、それぞれの結合対象となっているグランド編地２０又はグランド編地３０に対して、それぞれ独立したバネ要素として機能することが可能となる。従って、図７に模式的に示したように、ある一の凹部１１０において交絡した連結糸４０の交絡部４０ａから、隣接する凹部１１０において交絡した連結糸４０の交絡部４０ａまでの間が、グランド編地２０と当該領域に配置された連結糸４０を含めて、断面略アーチ状の一つのバネ要素と見なせる構造が形成されることになる。
【００３１】
このため、凸部１２０が負荷質量により圧縮変形する際には、上記第１の実施形態における畝部２３が圧縮変形する場合と比較して、連結糸４０の座屈強度が相対的に小さくなって座屈特性が表れにくくなり、復元力としては、図７の想像線で示したように、交絡した連結糸４０を含む、断面略アーチ状のバネ要素の曲げ方向の弾性機能が相対的に大きくなる。この結果、凹部１１０及び凸部１２０を形成したことを除いた諸条件が、第１の実施形態の場合と全く同様であるとすると、本実施形態の凸部１２０のバネ特性は、第１の実施形態の畝部２３のバネ特性と比較して、バネ定数が小さくなり微小荷重域から変形し易くなる一方で、座屈特性が表れにくくなることからヒステリシスロスが小さくなって線形性が高まる。
【００３２】
逆に言えば、シートフレームに張設した際のバネ特性を人の筋肉のバネ特性に近似させるために、三次元立体編物それ自身の荷重特性を、比較的小さなヒステリシスロスで、比較的高い線形性を有する構造とするに当たって、第１の実施形態のように、これを編成組織のみで達成しようとする場合と比較し、本実施形態のように凸部１２０を形成した三次元立体編物１００は、容易に、すなわち、グランド編地２０，３０の編み組織や連結糸４０の配設の仕方などの条件をより緩和したものとしても、必要な特性を備えさせることができるということである。
【００３３】
この点は、図１２の荷重特性を見れば明らかなように、第１の実施形態のもの（実施例１）は、確かに、従来の三次元立体編物（比較例１）と比較する限りは、ヒステリシスロスが小さくなり線形性が高まるものの、本実施形態のもの（実施例２）は、さらにヒステリシスロスが小さくなってより高い線形性を示している。また、断面略アーチ状のバネ要素による曲げ方向のバネ性が利用されていることから、バネ定数も低くなっており、第１の実施形態のものよりも、明らかに柔らかいクッション構造となっている。
【００３４】
また、本実施形態では、上記のように凹部１１０において連結糸４０を交絡接合させることにより、凹部１１０の形成ラインに対して略直交する方向に伸縮する弾性も付与される。このため、シートに張設した際には、厚み方向に生じる、断面略アーチ状のバネ要素による曲げ方向のバネ性のほか、これに略直交する方向に生じる弾性（バネ性）が加わることになり、この伸びが上記のバネ定数を下げるのに寄与する。
【００３５】
ここで、凹部１１０の形成手段について説明する。まず、形成位置は任意であるが、凹部１１０自体は、厚み方向の復元力としてはそれ自身大きな作用を発揮しない部位であり、また、一部の連結糸４０を交絡させることにより凸部１２０を断面略アーチ状のバネ要素とするために形成されるものであるため、当該領域における連結糸４０は、その配設密度が粗となっている部位でよい。これにより、三次元立体編物１００の軽量化を図ることができる。従って、第１の実施形態のものをそのまま利用した本実施形態においては、図２に示した第１の実施形態における帯状編地部２１間の空間部２２領域に含まれる部位を、連結部２４と共にウェール方向に沿って厚みを薄くし、当該領域に含まれる連結糸４０を交絡させることにより形成することが好ましい。但し、後述の第３の実施形態のように、凸部及び凹部の連結糸の配設密度を同等とすることもできるし、連結糸の太さや編成組織等によっては、凹部における連結糸の配設密度を凸部よりも密にすることも可能である。また、凹部１１０の領域と凸部１２０領域における連結糸４０の配設密度、連結糸４０の太さ、連結糸４０の長さ、連結糸４０の材質、グランド編地２０，３０の編目形状、グランド編地２０，３０の編目サイズ、グランド編地２０，３０を構成するグランド糸の材質、連結糸４０とグランド編地２０，３０との結合部分における目締力のうちのいずれか１つの要素又は任意の２つ以上の要素が異なるように形成することもできる。これにより、略アーチ状のバネ要素の弾性機能をより適切に調節することが可能となり、また、後述のように、グランド編地２０，３０同士を近接させて押圧するに当たって、例えば、凹部１１０を形成する領域の連結糸４０の太さを細くしておくことで、作業を容易にすることもできる。
【００３６】
また、当該領域に含まれる連結糸４０は、凹部１１０の形成前にあっては、図２に示したように、隣接する帯状編地部２１間の空間部２２の下方において、連結糸４０同士が交差し傾斜して配設されている。従って、当該交差している部位において連結糸４０同士を交絡接合させることで、図７に示したように、凸部１２０の両脇を斜めに支持しやすくなり、略アーチ状のバネ要素を容易に形成することができる。
【００３７】
凹部１１０の形状は任意であり、面に沿った任意の方向に形成することができる。例えば、本実施形態のように、コース方向に所定間隔をおいて、ウェール方向に沿って形成することで、凸部１２０を畝状に設けることもできるし、さらに、ウェール方向に所定間隔をおいても凹部１１０を形成することで、凸部１２０を格子状や千鳥状に形成することもできる。
【００３８】
凹部１１０は、一対のグランド編地２０，３０面のうち、一方側からのみ形成することもできるが、本実施形態のように、両側から形成することもできる。また、グランド編地２０，３０同士を近接させて凹部１１０を形成する手段としては、溶着手段、接着手段のほか、ミシン縫いによる縫合手段、さらには、融着繊維をグランド編地２０，３０間に介在させて融着繊維を溶融させて接合する手段等を用いることができる。なかでも、振動溶着手段を用いることが好ましい。溶着部位の剛体化を避けることができると共に、接合強度が強力だからである。
【００３９】
本実施形態の三次元立体編物１００における主弾性部である凸部１２０の圧縮率、圧縮弾性率及び厚さの好ましい範囲は、上記した第１の実施形態における主弾性部である畝部２３と全く同様であり、また、凸部１２０と凹部１１０との圧縮率の差が５％以上となるように設定することが好ましいことも同様である。
【００４０】
また、平面に投影した際の主弾性部である凸部１２０の単位面積当たりに占める割合も、その好ましい範囲は上記第１の実施形態の畝部２３と同様であり、凸部１２０の幅のウェール数Ｗ及び隣接する凸部１２０間の離間間隔、すなわち凹部１１０の幅のウェール数Ｗを、上記のＷ＝（０．１４・Ｅ）／２．５４〜（１５．２４・Ｅ）／２．５４の範囲とすることが好ましいことも同様である。なお、図６に示したように、凹部１１０は谷底部の略平らな部位をもって平面投影時の幅ｂとし、隣接する凹部１１０の略平らな部位間の間隔を凸部１２０の平面投影時の幅ａとする。
【００４１】
その他、グランド編地２０，３０を形成するグランド糸や連結糸４０の種類及び太さ等の好ましい範囲も同様である。素材も同様のものを用いることができるが、凹部１１０を振動溶着により形成する場合には、熱可塑性繊維が好ましい。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などに代表される熱可塑性ポリエステル系繊維、ナイロン６、ナイロン６６などに代表されるポリアミド系繊維、ポリエチレン、ポリプロピレンなどに代表されるポリオレフィン系繊維、あるいはこれらの繊維を２種類以上組み合わせたものなどを用いることができる。
【００４２】
但し、本実施形態では、一部の連結糸４０同士が交絡接合され、これにより連結糸４０の突出が防止されるため、グランド編地２０，３０を構成するグランド糸と連結糸４０とで形成される編目の目締力は上記第１の実施形態の場合よりも低く設定することができ、当該編目の合計太さをより細い範囲の設定とすることができる。これにより、グランド編地２０，３０の感触が柔らかくできる。
【００４３】
図８は、本発明の第３の実施形態にかかる三次元立体編物２００を示す断面図であり、第２の実施形態と同様に、凹部２１０及び凸部２２０を有するが、グランド編地２３０，２４０がいずれも、図４に示した第１の実施形態における他方のグランド編地３０と同様に、ウェール方向及びコース方向のいずれの方向にも連続したフラットな編地組織から形成されている点で異なる。また、連結糸２５０は、凹部２１０を形成前の状態で、全ての面において均一な配設密度で配置し、粗部を形成していない点でも異なる。その他の諸条件については第２の実施形態と全く同様である。
【００４４】
本実施形態においても、主弾性部である凸部２２０が部分的に形成されていることから、第２の実施形態と同様の特性を備えている。図１２には、本実施形態と同様の構造の三次元立体編物２００の荷重特性を実施例３として示しているが、この図から明らかなように、従来のものと比較して、本実施形態のものも、バネ定数が低下すると共に、ヒステリシスロスが小さくなり、線形性が高くなっている。なお、図１２において、実施例３の荷重特性が上記第２の実施形態と同様の構造の実施例２のものよりバネ定数が低いのは、実施例３においては、実施例２よりも径の細い連結糸を用いたことによる。
【００４５】
図９は、本発明の第４の実施形態にかかる三次元立体編物３００を示す断面図であり、第２及び第３の実施形態と同様に、凹部３１０及び凸部３２０を有するが、一方のグランド編地３３０は、図１０に示したように、凸部３２０を形成する部位３２０ａがウェール方向に連続したひし形メッシュ組織に形成され、凹部３１０を形成する部位３１０ａがウェール方向及びコース方向のいずれにも連続したフラットな編地組織から形成されている。なお、他方のグランド編地３４０は、図４に示した第１の実施形態にかかる他方のグランド編地３０と同様に、ウェール方向及びコース方向のいずれの方向にも連続したフラットな編地組織から形成されている。また、連結糸３５０は、凸部３２０よりも凹部３１０を形成する部位の配設密度がやや密になっている。その他の諸条件については第２の実施形態と全く同様である。
【００４６】
本実施形態においても、主弾性部である凸部３２０が部分的に形成されていることから、第２の実施形態と同様の特性を備えている。すなわち、図１２に示したように、本実施形態と同様の構造の三次元立体編物３００の荷重特性（実施例４）は、従来のものと比較して、バネ定数が低下すると共に、ヒステリシスロスが小さくなり、線形性が高くなっている。但し、実施例１〜３として示した他の実施形態にかかるものよりもバネ定数が高いのは、実施例１及び２と同様の径を有する連結糸を用いながら、連結糸の配設密度が高いことによる。
【００４７】
上記した各実施形態にかかる三次元立体編物１０，１００，２００，３００は、自動車、列車などの乗物用シート、事務用椅子、家具用椅子などの各種シートのシートフレームに張設してクッション材ないしは表皮材として用いるのに好適である。但し、該シートフレームに張設する際には、伸び率５％未満で張設することが好ましい。これにより、後述する図１３に示したような人の筋肉の特性に近似したバネ特性を有する構造とすることができる。
また、上記した第２〜４の実施形態では、いずれも、凸部を主弾性部としており、製造の容易さや、特に自動車用のシートに用いた場合に発揮される特性を考慮すると、かかる構成が好ましいが、連結糸やグランド糸の太さを変化させたり、編成組織を変化させたりすることにより、凹部を圧縮弾性率の高い主弾性部として、上記に匹敵する特性を発揮させることも可能である。
【００４８】
（実施例）
上記第１〜４の各実施形態にかかる三次元立体編物１０，１００，２００，３００を以下の条件により製作した。
【００４９】
実施例１（第１の実施形態の三次元立体編物１０）
編機：ダブルラッセル編機（９ゲージ／２．５４ｃｍ、釜間距離１５ｍｍ）
ウェール密度：１０本／２．５４ｃｍ
コース密度：１４本／２．５４ｃｍ
仕上がり厚み（一対のグランド編地２０，３０の表面間の距離）：１１．５ｍｍ
一方のグランド編地２０のグランド糸：１１７０デシテックス／９６ｆポリエステル・ＢＣＦマルチフィラメント（捲縮加工糸）
他方のグランド編地３０のグランド糸：６６０デシテックス／１９２ｆポリエステル・ＢＣＦマルチフィラメント（捲縮加工糸）
連結糸４０：６６０デシテックス／１ｆポリエステル
一方のグランド編地２０（帯状編地部２１及び連結部２４）の組織：２コースメッシュの変化組織
他方のグランド編地３０の組織：クインズコード
一方のグランド編地２０のグランド糸と連結糸とにより形成される編目の合計太さ：１８３０デシテックス（一部３０００デシテックス）
他方のグランド編地３０のグランド糸と連結糸とにより形成される編目の合計太さ：１９８０デシテックス
畝部２３の圧縮率：４９．５％
畝部２３の圧縮弾性率：９８．８％
畝部２３と他の部位との圧縮率の差：５．２％
帯状編地部２１の幅：６ウェール
空間部２２の幅：１ウェール
【００５０】
実施例２（第２の実施形態の三次元立体編物１００）
編機：ダブルラッセル編機（９ゲージ／２．５４ｃｍ、釜間距離１５ｍｍ）
ウェール密度：１０本／２．５４ｃｍ
コース密度：１４本／２．５４ｃｍ
仕上がり厚み（一対のグランド編地の表面間の距離）：１１．５ｍｍ
一方のグランド編地のグランド糸：１１７０デシテックス／９６ｆポリエステル・ＢＣＦマルチフィラメント（捲縮加工糸）
他方のグランド編地のグランド糸：６６０デシテックス／１９２ｆポリエステル・ＢＣＦマルチフィラメント（捲縮加工糸）
連結糸４０：６６０デシテックス／１ｆポリエステル
一方のグランド編地２０（帯状編地部２１及び連結部２４）の組織：２コースメッシュの変化組織
他方のグランド編地３０の組織：クインズコード
一方のグランド編地２０のグランド糸と連結糸とにより形成される編目の合計太さ：１８３０デシテックス（一部３０００デシテックス）
他方のグランド編地３０のグランド糸と連結糸とにより形成される編目の合計太さ：１９８０デシテックス
凸部１２０の圧縮率：５７．９％
凸部１２０の圧縮弾性率：９８．８％
凸部１２０と凹部１１０との圧縮率の差：５７．８％
凹部１１０の振動溶着条件：加圧力１８．２ｋｇｆ／ｍ^２、振幅１．０ｍｍ、時間１．２sec
凸部１２０の幅：５ウェール
凹部１１０の幅：２ウェール
【００５１】
実施例３（第３の実施形態の三次元立体編物２００）
編機：ダブルラッセル編機（９ゲージ／２．５４ｃｍ、釜間距離１５ｍｍ）
ウェール密度：９．８本／２．５４ｃｍ
コース密度：１２．８本／２．５４ｃｍ
仕上がり厚み（一対のグランド編地２３０，２４０の表面間の距離）：１２．０５ｍｍ
一方のグランド編地２３０のグランド糸：１１７０デシテックス／３８４ｆ
他方のグランド編地２４０のグランド糸：５６０デシテックス／７０ｆ
連結糸２５０：５６０デシテックス／１ｆ
一方のグランド編地２３０の組織：１リピート２コースのメッシュ
他方のグランド編地２４０の組織：クインズコード
一方のグランド編地２３０のグランド糸と連結糸とにより形成される編目の合計太さ：１７３０デシテックス
他方のグランド編地２４０のグランド糸と連結糸とにより形成される編目の合計太さ：１１２０デシテックス
凸部２２０の圧縮率：８９．１％
凸部２２０の圧縮弾性率：１００％
凸部２２０と凹部２１０との圧縮率の差：８９．０％
凹部２１０の振動溶着条件：加圧力２１．７ｋｇｆ／ｍ^２、振幅１．０ｍｍ、時間１．０sec
凸部２２０の幅：６ウェール
凹部２１０の幅：２ウェール
【００５２】
実施例４（第４の実施形態の三次元立体編物３００）
編機：ダブルラッセル編機（９ゲージ／２．５４ｃｍ、釜間距離１５ｍｍ）
ウェール密度：９本／２．５４ｃｍ
コース密度：１３．５本／２．５４ｃｍ
仕上がり厚み（一対のグランド編地３３０，３４０の表面間の距離）：１１．５ｍｍ
一方のグランド編地３３０のグランド糸：１１７０デシテックス／９６ｆ
他方のグランド編地３４０のグランド糸：６６０デシテックス／１９２ｆ
連結糸３５０：６６０デシテックス／１ｆ
一方のグランド編地３３０の組織：凸部３２０は１リピート４コースメッシュ、凹部３１０はＷアトラス変形
他方のグランド編地３４０の組織：クインズコード
一方のグランド編地３３０のグランド糸と連結糸とにより形成される編目の合計太さ：２０５０デシテックス（一部３２２０デシテックス）
他方のグランド編地３４０のグランド糸と連結糸とにより形成される編目の合計太さ：１５４０デシテックス
凸部３２０の圧縮率：２０．０％
凸部３２０の圧縮弾性率：９４．３％
凸部３２０と凹部３１０との圧縮率の差：６．８％
凹部３１０の振動溶着条件：加圧力１８．２ｋｇｆ／ｍ^２、振幅１．０ｍｍ、時間１．２sec
凸部３２０の幅：９ウェール
凹部３１０の幅：３ウェール
【００５３】
そして、実施例１から４の三次元立体編物を自動車用シートのシートクッション部を形成するサイドフレーム間に張設して荷重特性を測定し、人の筋肉の荷重特性と比較した。各三次元立体編物は、コース方向がサイドフレーム間の間隙方向に沿うように張設した。また、張力はいずれも伸び率０％で張設した。
【００５４】
測定は、直径９８ｍｍの円形の圧縮板を、５０ｍｍ／分の速度で三次元立体編物を１００Ｎまで押圧することにより行った。結果を図１３に示す。また、人の臀部の筋肉についても直径９８ｍｍの円形の圧縮板により同様に圧縮して荷重特性を測定し、同じく図１３に示した。
【００５５】
図１３から明らかなように、実施例１〜４は、ヒステリシスロスが小さく、かつ線形性が高くなっており、人の臀部の特性に近似した特性が得られている。また、凹凸部を形成した実施例２〜４のバネ特性は、実施例１と比較してより臀部の特性に近似しており、凹凸部を形成することにより、より容易に所望の特性を得られることが分かった。
【００５６】
なお、実施例２と実施例３とでは、そのバネ特性にほとんど差はないが、実施例３の方が、グランド糸と連結糸とにより形成される編目の合計太さが細く、目締力が弱いためグランド編地表面の接触感覚がソフトであった。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の三次元立体編物によれば、圧縮変形に対して主たる復元力を発揮する主弾性部を部分的に有し、すなわち、圧縮率の異なる二種類以上の部位を有し、そのうち圧縮率の高い部位を、圧縮変形に対して主たる復元力を発揮する主弾性部とした構成である。従って、面全体で一様な弾性に形成した従来の三次元立体編物と比較してバネ感を柔らかくでき、これをシートフレームに張設した場合に、人の臀部等の筋肉のバネ特性に近似した柔らかい弾性構造とすることができる。また、柔らかい弾性構造でありながら、連結糸の存在により必要な復元力を発揮させることができる。また、凹凸部を形成する構成とすることにより、より容易にかかる効果を奏する三次元立体編物を提供することができる。さらに、軟質ポリウレタンスラブフォームと粘弾性ポリウレタンフォームを積層させた構造と比較して、軽量でかつ通気性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態にかかる三次元立体編物の一部を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態の一方のグランド編地を示す平面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の他方のグランド編地を示す平面図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態にかかる三次元立体編物の一部を示す斜視図である。
【図６】図６は、第２の実施形態にかかる三次元立体編物の一部を示す断面図である。
【図７】図７は、第２の実施形態の作用を説明するため、略アーチ状のバネ要素を模式的に示した図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態にかかる三次元立体編物の一部を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施形態にかかる三次元立体編物の一部を示す断面図である。
【図１０】図１０は、第４の実施形態の一方のグランド編地を示す平面図である。
【図１１】図１１は、従来の三次元立体編物の構造を示す一部断面図である。
【図１２】図１２は、各実施例にかかる三次元立体編物自身の荷重−変位特性を示すグラフである。
【図１３】図１３は、各実施例にかかる三次元立体編物をシートフレームに張設した状態の荷重−変位特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０，１００，２００，３００三次元立体編物
２０，２３０，３３０一方のグランド編地
３０，２４０，３４０他方のグランド編地
２１帯状編地部
２３畝部
４０，２５０，３５０連結糸
１１０，２１０，３１０凹部
１２０，２２０，３２０凸部

Claims

互いに離間して配置された一対のグランド編地同士が連結糸で結合されてなると共に、圧縮変形に対して主たる復元力を発揮する主弾性部が部分的に形成されてなる三次元立体編物であって、
少なくとも一面に凹凸部を有し、そのうちの凸部が、隣接する凹部間に断面略アーチ状に形成されて前記主弾性部を構成し、前記断面略アーチ状の主弾性部の曲げ方向の弾性を利用可能な構造であることを特徴とする三次元立体編物。
圧縮率の異なる二種類以上の部位を有し、そのうち圧縮率の高い部位を、圧縮変形に対して主たる復元力を発揮する前記主弾性部として構成したことを特徴とする請求項１記載の三次元立体編物。
前記主弾性部の圧縮率が２０〜９０％の範囲であると共に、圧縮弾性率が７５〜１００％の範囲であり、主弾性部を構成しない部位との圧縮率の差が５％以上であることを特徴とする請求項２記載の三次元立体編物。
前記主弾性部の厚さが、５〜３０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項３記載の三次元立体編物。
平面に投影した際の面積で、前記主弾性部の単位面積当たりに占める割合が、３０〜９０％／ｍ^２の範囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の三次元立体編物。
前記主弾性部が、編成組織の調製により形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の三次元立体編物。
前記編成組織が、連結糸の配設密度、連結糸の太さ、連結糸の長さ、連結糸の材質、グランド編地の編目形状、グランド編地の編目サイズ、グランド編地を構成するグランド糸の材質、連結糸とグランド編地との結合部分における目締力のうちのいずれか１つの要素又は任意の２つ以上の要素の組み合わせにより調製されたものであることを特徴とする請求項６記載の三次元立体編物。
前記一対のグランド編地間を近接させた状態でその間の連結糸同士を接合することにより、前記凹部が形成され、前記凸部が主弾性部を構成していることを特徴とする請求項１記載の三次元立体編物。
溶着手段、接着手段、縫合手段、融着繊維を用いた接合手段のうちのいずれかの手段により前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項８記載の三次元立体編物。
振動溶着手段により前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項９記載の三次元立体編物。
前記凹部領域における連結糸の配設密度が、前記主弾性部を構成する凸部領域における連結糸の配設密度よりも粗であることを特徴とする請求項１記載の三次元立体編物。
前記主弾性部が、面に沿った任意の方向に畝状、格子状又は千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１に記載の三次元立体編物。