特開 2023-164763 暖房便座およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023164763

(43)【公開日】2023-11-13

(54)【発明の名称】暖房便座およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   A47K 13/30 20060101AFI20231106BHJP

   B32B 5/10 20060101ALI20231106BHJP

   B32B 27/32 20060101ALI20231106BHJP

   B32B 27/04 20060101ALI20231106BHJP

   B32B 7/027 20190101ALI20231106BHJP

   H05K 5/02 20060101ALI20231106BHJP

   B29C 45/14 20060101ALI20231106BHJP

【ＦＩ】

A47K13/30 A

B32B5/10

B32B27/32 E

B32B27/04

B32B7/027

H05K5/02 R

B29C45/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023116340

(22)【出願日】2023-07-14

(62)【分割の表示】P 2022175671の分割

【原出願日】2022-11-01

(31)【優先権主張番号】P 2021179532

(32)【優先日】2021-11-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】511041857

【氏名又は名称】ＡＲＴ＆ＴＥＣＨ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114258

【弁理士】

【氏名又は名称】福地 武雄

(74)【代理人】

【識別番号】100125391

【弁理士】

【氏名又は名称】白川 洋一

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 泰

(72)【発明者】

【氏名】城野 秀治

【テーマコード（参考）】

2D037

4E360

4F100

4F206

【Ｆターム（参考）】

2D037AA02

2D037AD03

4E360AA02

4E360AB51

4E360BB03

4E360EE03

4E360GA11

4E360GA26

4E360GB81

4E360GC08

4F100AK07A

4F100AK07B

4F100AK07D

4F100AK41B

4F100AT00A

4F100BA04

4F100BA07

4F100DA16C

4F100DG15B

4F100DH02B

4F100EH17D

4F100EJ17A

4F100EJ17B

4F100EJ17C

4F100EJ42A

4F100EJ42B

4F100EJ42C

4F100GB48

4F100GB90

4F100JG01C

4F100JG04

4F100JJ06C

4F100JK11

4F206AA11

4F206AD05

4F206AD08

4F206AD16

4F206AD20

4F206AH51

4F206JA07

4F206JB12

4F206JB23

4F206JB24

4F206JL02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】繊維を有する複合層にポリプロピレンのフィルム層が堅固に接合されることで、ポリプロピレンにより強固に一体化された板状部材を構成できる複合積層体を用いた暖房便座およびその製造方法を提供する。
【解決手段】暖房便座は、ポリプロピレンからなり、厚みが均一なフィルム層１１１、１１３、フィルム層１１１、１１３に接し、不織布および不織布の網目内に浸潤し固着されたポリプロピレンで形成される複合層１１２、１１４ならびにフィルム層１１１、１１３と複合層１１２、１１４とに挟まれて設けられたヒータ線を有する本体層１１０と、複合層１１２、１１４に接し、ポリプロピレンで形成された基盤樹脂層１２０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポリプロピレンからなり、厚みが均一なフィルム層、前記フィルム層に接し、不織布および前記不織布の網目内に浸潤し固着されたポリプロピレンで形成される複合層ならびに前記フィルム層と前記複合層とに挟まれて設けられたヒータ線を有する本体層と、
前記複合層に接し、ポリプロピレンで形成された基盤樹脂層と、を備えることを特徴とする暖房便座。

【請求項2】

前記本体層は、前記フィルム層および前記複合層が互い違いに複数設けられた多層構造を有することを特徴とする請求項１記載の暖房便座。

【請求項3】

端縁が、前記基盤樹脂層が前記本体層を被覆して形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の暖房便座。

【請求項4】

前記ヒータ線は、端子が露出せず全体が埋設されていることを特徴とする請求項３記載の暖房便座。

【請求項5】

ポリプロピレンからなるフィルムと不織布とを所定の設計に基づいて配置し、前記フィルムと前記不織布との間にヒータ線を配置する工程と、
前記フィルムと前記不織布とを前記フィルムを形成するポリプロピレンの融点以下軟化点以上の温度で熱圧着し積層シートを形成する工程と、
前記積層シートにおける前記不織布で形成された主面にポリプロピレンを射出成型する工程をさらに含むことを特徴とする暖房便座の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、暖房便座およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、樹脂の加飾成形技術として、樹脂を繊維内に浸潤させて部材を作製する方法が知られている（例えば、特許文献１、２）。その際に浸潤させる樹脂として、例えばＰＶＢ（ポリビニルブチラール）等が用いられる。樹脂と繊維層とが一体化されることで、十分な強度を有する部材を得ることができる。このような部材では、射出成形される基盤樹脂層も、不織布層の各繊維の隙間に浸潤しつつ固着される。

【0003】

特許文献１記載のハウジングでは、不織布層が接着樹脂層を介して加飾層に接着されている。接着樹脂層には、例えば軟化により接着樹脂層内の気泡を逃すことができる程度の粘度を有するＰＶＢ（ポリビニルブチラール）が用いられている。特許文献１には、ハウジングを構成する基盤樹脂層の材料の一例としてポリプロピレンが用いられることや、接着樹脂層が導線を内蔵していることも開示されている。

【0004】

特許文献２には、インモールド成形により溶融樹脂を射出して成形される樹脂成形体に一体化されるテキスタイル調インモールド用シートが開示されている。特許文献２記載のシートには、繊維シート層とテキスタイル素材層とを接着する接着剤としてポリビニルブチラール（ＰＶＢ）系接着剤が挙げられている。特許文献２には、プレフォーム成形体を予めトリミング処理し、射出成形することで端面に切断面が形成されない処理方法も開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－１７５６４１号公報

【特許文献2】再表２０１５－０２９４５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ポリプロピレンは、低コストで調達できるだけでなく、耐薬品性にも優れており、様々な用途への応用の可能性を有している。本発明の発明者らは、不織布の繊維内に浸潤させる樹脂としてポリプロピレンのみを用い、一体化した積層体の作製に取り組んできた。しかし、ポリプロピレンで形成された複数のシートを重ねて熱圧着しても、生成物からシート由来の層が剥がれ、ポリプロピレンのみの部材として全体を強固に一体化できないというのが成形分野では常識である。

【0007】

特許文献１には、基盤樹脂層の材料の一例としてポリプロピレンが挙げられており、一見、ポリプロピレンと繊維のみでハウジングを形成できるようにも見える。しかし、加飾層と繊維層との接合には、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）等の樹脂を用いており、繊維以外をポリプロピレンのみで形成するという発想はない。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、繊維を有する複合層にポリプロピレンのフィルム層が堅固に接合されることで、ポリプロピレンにより強固に一体化された板状部材を構成できる複合積層体を用いた暖房便座およびその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の暖房便座は、ポリプロピレンからなり、厚みが均一なフィルム層、前記フィルム層に接し、不織布および前記不織布の網目内に浸潤し固着されたポリプロピレンで形成される複合層ならびに前記フィルム層と前記複合層とに挟まれて設けられたヒータ線を有する本体層と、前記複合層に接し、ポリプロピレンで形成された基盤樹脂層と、を備える。

【0010】

このように両面からポリプロピレンが不織布の網目内に浸潤し固着されているため、繊維を有する複合層にポリプロピレンのフィルム層が堅固に接合される。これにより、ポリプロピレンにより強固に一体化された板状部材を構成できる。また、耐塩酸性に優れたポリプロピレンで暖房便座の表面を形成できる。フィルム層の真下にヒータ線を設けると表面に熱を電動しやすくなり熱効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】複合積層体を示す断面図である。

【図2】ＰＰフィルムと不織布とを熱圧着する工程を示す斜視図である。

【図3】（ａ）～（ｄ）プレフォーム成形およびトリミングの工程を示す断面図である。

【図4】（ａ）、（ｂ）射出成形の工程を示す断面図である。

【図5】（ａ）、（ｂ）それぞれ導線および素子を埋設した複合積層体を示す断面図である。

【図6】複合積層体を備えた暖房便座を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の発明者らは、試行錯誤を重ね、単純にポリプロピレンフィルム（以下、ＰＰフィルム）のみを積層して熱圧着しても得られた積層体は層状に剥離するが、フィルム間に不織布を挟むことで強固に一体化することを見出し、本発明に至った。ポリプロピレンを不織布の網目内に浸潤し固着させることで複数の層を一体化できる。以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0013】

［複合積層体の構成］
まず、暖房便座に用いられる複合積層体の構成および製造方法を説明する。図１は、複合積層体１００を示す断面図である。複合積層体１００は、本体層１１０および基盤樹脂層１２０を備えている。本体層１１０は、フィルム層１１１、１１３および複合層１１２、１１４で構成されている。フィルム層１１１、１１３および複合層１１２、１１４は、互い違いに積層されている。

【0014】

フィルム層１１１、１１３は、ＰＰフィルムが熱圧着されて形成された層である。厚みが均一のＰＰフィルムの一定割合が熱圧着により不織布の繊維内に浸潤されて形成されるため厚みが均一である。

【0015】

複合層１１２、１１４は、不織布および不織布の網目内に浸潤し固着されたポリプロピレンで形成されている。不織布の材料は特に限定されない。不織布は、スパンボンド系不織布が好ましい。不織布は、特にポリエステルを含むスパンボンド系不織布が好ましいが、ポリエステルを含む抄紙系不織布またはフェルトであってもよい。

【0016】

複合層１１２、１１４は、フィルム層１１１、１１３に接しており、フィルム層１１１、１１３から連続するポリプロピレンが、不織布の網目内に浸潤している。そのアンカー効果により、複合層１１２、１１４とフィルム層１１１、１１３とが強固に接合している。これにより、ポリプロピレンにより強固に一体化された板状部材を構成できる。

【0017】

基盤樹脂層１２０は、射出成形によりポリプロピレンで形成され、複合層１１４に接している。複合層１１２、１１４は、いずれも両面からポリプロピレンが不織布の網目内に浸潤し固着されている。

【0018】

複合積層体１００では、本体層１１０が、フィルム層１１１、１１３および複合層１１２、１１４で構成された４層構造を有することが好ましい。４層構造以上とすることで複合積層体の強度を向上し形状を安定にすることができる。一方で、４層構造以下であれば成形が容易になる。

【0019】

ただし、本体層が、フィルム層および複合層だけの２層構造であってもよいし、６層構造以上であってもよい。いずれにしても、最も表面側の層をフィルム層とし、最も基盤樹脂層に近い層を複合層とする。

【0020】

［複合積層体の製造方法］
上記のように構成された複合積層体１００の製造方法を説明する。複合積層体１００は、熱圧着、プレフォーム成形、トリミングおよび射出成形の工程で製造される。図２は、ＰＰフィルムと不織布とを熱圧着する工程を示す斜視図である。

【0021】

まず、ＰＰフィルムと不織布とを所定の設計通りに重ねて配置し熱圧着する。図２に示す例では、上からＰＰフィルムＡ１、不織布Ａ２、ＰＰフィルムＡ３、不織布Ａ４の順に重ねた状態で上下から熱圧着を行いシート状の積層体を形成している。熱圧着は、油圧熱プレス機または多段プレス機を用いて、材料をポリプロピレンの融点以下軟化点以上の温度に加熱しつつプレスして行う。具体的には、１４０℃以上１６０℃以下の温度が好ましい。

【0022】

このように、軟化点より高く融点より低い温度で熱圧着されることで、フィルムを形成するポリプロピレンが軟化し、不織布の網目内に浸潤し、アンカー効果により強固に網目に固着する。その結果、繊維を有する複合層にポリプロピレンのフィルム層が堅固に接合された積層シートが生成される。

【0023】

ＰＰフィルムとしては、厚さ１００μｍ以上１５００μｍ以下のものを用いるのが好ましく、厚さ１００μｍ以上５００μｍ以下のものを用いるのがさらに好ましい。また、不織布としては、厚さ５０μｍ以上５００μｍ以下のものを用いるのが好ましい。上記の熱圧着の結果、複合積層体１００の本体層１１０に相当する積層シートが得られる。

【0024】

図３（ａ）～（ｄ）は、プレフォーム成形およびトリミングの工程を示す断面図である。まず、積層シートＢ１を加熱により軟化させる。そして、図３（ａ）に示すように、オス金型Ｄ１とメス金型Ｄ２との間に、表面のＰＰフィルム側をメス金型Ｄ２に対向させて積層シートＢ１を配置する。

【0025】

次に、図３（ｂ）に示すようにオス金型Ｄ１とメス金型Ｄ２とを型締めする。その結果、積層シートＢ１が賦形される。型締め後、図３（ｃ）に示すように、オス金型Ｄ１とメス金型Ｄ２とを型開きし、得られた予備成形体Ｂ２を離型する。

【0026】

そして、図３（ｄ）に示すように、不要な部分をトリミングにより除去し、プレフォーム成形体Ｂ３を得る。プレフォーム成形体Ｂ３がトリミングされることで、その後の射出成形によりトリミングによる切断面を、射出されたポリプロピレンで被覆できる。

【0027】

図４（ａ）、（ｂ）は、射出成形の工程を示す断面図である。図４（ａ）に示すように、ＰＰフィルム側を表にしてプレフォーム成形体Ｂ３を射出成形用のメス金型Ｍ１２内に装着した上で、メス金型Ｍ１２を射出成形用のオス金型Ｍ１３に向けて移動すると共に、射出機の射出孔Ｍ１５をオス金型Ｍ１３の射出成形孔Ｍ１６に押し当てた上で、射出スクリューＭ１１を時計回りに回転させてタンクＴ１内の基盤樹脂層の原料Ｐ１をプレフォーム成形体Ｂ３と射出成形用のオス金型Ｍ１３とで規定される空間に射出する。すなわち、積層シートの表面を形成する一方の主面とは反対側の不織布で形成される他方の主面に、ポリプロピレンを射出成型する。

【0028】

基盤樹脂層の原料Ｐ１であるポリプロピレン溶融液は、射出成形機Ｍ１０で加熱溶融され、プレフォーム成形体Ｂ３が装着されたメス金型Ｍ１２の中に射出されて、不織布層の各繊維の隙間に浸潤して固着される。このとき、ポリプロピレンは不織布の各繊維の隙間に浸潤し、原料Ｐ１の冷却固化時における収縮によりプレフォーム成形体Ｂ３と基盤樹脂層１２０との固着がより強固になる。そして、図４（ｂ）に示すように、射出成形された基盤樹脂層１２０が冷却固化した後、射出機および射出成形用のオス金型Ｍ１３をメス金型Ｍ１２から離間し、複合積層体１００が取り出される。得られた複合積層体１００は、適宜、用途に応じて切削加工される。得られた複合積層体１００は、ポリプロピレンを表層材とする様々な製品に応用できる。

【0029】

［回路部材埋設型の複合積層体の構成］
上記の複合積層体１００の本体層には回路部材を埋設することができる。図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本体層に導線および素子を埋設した複合積層体２００、３００を示す断面図である。

【0030】

複合積層体２００は、基本的に複合積層体１００と同様に構成されているが、本体層２１０には回路部材２３１が埋設され、これに関連する特徴を有している。

【0031】

本体層２１０には、フィルム層２１１と複合層２１２とに挟まれて設けられた回路部材２３１が設けられている。このように、ポリプロピレンにより強固に一体化され、かつ内部に設けられた回路部材２３１で機能を付加された複合積層体２００を構成できる。

【0032】

図５（ａ）に示す例では、フィルム層２１１と複合層２１２との間に、回路部材２３１として断面円形の導線を設けている。回路部材２３１に用いられる導線は、例えばヒータ線である。複合積層体２００は、回路部材２３１を挟んで熱圧着することで形成されるため、回路部材２３１に押圧された複合層２１２には、導線の断面形状に応じた半円形の窪みが生じている。このように複合層２１２が柔軟に変形するため、フィルム層２１１上の表面を平滑にすることができる。

【0033】

複合積層体２００の端縁は、基盤樹脂層１２０が本体層２１０を被覆して形成されていることが好ましい。これにより、本体層２１０の端縁２１０ａを基盤樹脂層１２０で被覆でき、確実な回路の絶縁が可能になる。回路部材２３１は、端子が露出せず全体が埋設される。これにより、取出し電極を無くした非接触の通電構造において水の浸透等による漏電を防止できる。

【0034】

なお、上記の例では、回路部材２３１が、フィルム層２１１と複合層２１２との間に設けられているが、複合層２１２とフィルム層１１３との間またはフィルム層１１３と複合層１１４との間に設けられていてもよい。すなわち、回路部材２３１は、本体層を構成する複数の層構造の内部に埋設されていればよく、その場合、いずれの層の間に埋設されていてもよい。ただし、回路部材２３１は、本体層２１０と基盤樹脂層１２０との間に埋設することはできない。

【0035】

一方、複合積層体３００も、基本的に複合積層体２００と同様に構成されているが、本体層３１０に埋設されている回路部材３３１およびこれに関連する特徴が異なる。図５（ｂ）に示す例では、フィルム層３１１と複合層３１２との間に、回路部材３３１として断面平板状の素子を設けている。製造工程で回路部材３３１に押圧された複合層３１２には、素子の断面形状に応じた平板形の窪みが生じている。

【0036】

複合積層体２００、３００の製造工程は、複合積層体１００のものと同様である。ただし、ＰＰフィルムおよび不織布の配置の際にそれらの間に回路部材２３１、３３１を配置する点が異なる。

【0037】

［暖房便座］
上記のような回路部材２３１としてヒータ線を用いた積層複合体を備えた暖房便座を構成することができる。図６は、複合積層体２００を備えた暖房便座４００を示す斜視図である。暖房便座４００は、ヒータ線に電流を流すことで表面の温度を４０℃程度に維持できる。ヒータ線の材料は特に限定されない。

【0038】

複合積層体２００を暖房便座４００に適用することで、耐塩酸性に優れたポリプロピレンで表面を形成できる。なお、フィルム層２１１の真下にヒータ線２３１を設けると表面に熱を伝導しやすくなり熱効率を向上できる。

【0039】

［実験１］
不回路部材を埋設せずにＰＰフィルムとスパンボンド系の不織布を交互に合計４枚重ねて積層し、熱圧着を行った。圧力３．９ＭＰａで油圧熱プレス機を用いて１分間プレスした。プレス後は、いずれも１０～２０％合計の厚さが減少した。その際のＰＰフィルムの厚さ、不織布の厚さ、温度は、表１に示す通りである。

【0040】

得られた積層シートを切断し、切断面を顕微鏡で観察した。また、積層シートの剥離試験を行った。剥離試験はＪＩＳＫ６８５４に準拠し、３ｋＮ／ｍで行った。切断面の観察から分かる繊維切れの有無および剥離の有無は表１に示す通りである。

【表1】

【0041】

（１）ＰＰフィルムの厚さと温度
ＰＰフィルムの厚さと温度条件を変えてプレスを行った。いずれも厚さ１００μｍの不織布を用いた。厚さ２００μｍのＰＰフィルムを用いて１５５℃でプレスを行ったところ、剥離しなかった。同様の条件で厚さ３００μｍのＰＰフィルムを用いた場合も剥離しなかった。一方、厚さ５００μｍのＰＰフィルムを用いて１５５℃でプレスを行ったところ、剥離が生じた。

【0042】

厚さ５００μｍのＰＰフィルムを用いて１５８℃でプレスを行ったところ、剥離しなかった。厚さ１５００μｍのＰＰフィルムを用いても同様だった。厚さ２０００μｍのＰＰフィルムを用いて１５８℃でプレスを行ったところ、剥離が生じた。

【0043】

（２）不織布の厚さ
不織布の厚さを変えてプレスを行った。厚さ４０μｍの不織布を用いて１５８℃でプレスを行い、得られた積層シートの切断面を観察したところ、不織布の繊維切れが生じていた。厚さ５０μｍの不織布を用いて同様にプレスし、切断面を観察したところ、不織布の繊維切れは生じていなかった。

【0044】

厚さ５００μｍの不織布を用いて１５８℃でプレスを行い、剥離試験を行ったところ剥離は生じなかった。一方、厚さ６００μｍの不織布を用いて１５８℃でプレスを行なったところ剥離が生じた。また、同じ条件で、ＰＰフィルムのみを２枚積層し、熱圧着したところ、剥離が生じた。

【0045】

［実験２］
厚さ５００μｍのＰＰフィルムおよび厚さ１００μｍの不織布を交互に合計２枚重ね、１５８℃でプレスを行い２層構造の積層シートを作製したところ、剥離は生じなかったものの積層シートに撓みが生じた。

【0046】

［実験３］
４層構造の第１層と第２層との間に直径０．１ｍｍヒータ線を埋設し、積層シートを作製した。得られた積層シートの表面を観察したところ、ヒータ線に由来する凹凸は無く平滑であった。得られた積層シートに対し、ヒータ線に３Ｖ、４．５Ａの電流を流したところ、表面温度が５ｓ程度で４０℃に上昇した。

【符号の説明】

【0047】

１００ 複合積層体
１１０ 本体層
１１１、１１３ フィルム層
１１２、１１４ 複合層
１２０ 基盤樹脂層
２００、３００ 複合積層体
２１０ 本体層
２１０ａ 端縁
２１１ フィルム層
２１２ 複合層
２３１ 回路部材（ヒータ線等の導線）
３３１ 回路部材（素子）
３００ 複合積層体
３１０ 本体層
３１１ フィルム層
３１２ 複合層
３３１ 回路部材
４００ 暖房便座
Ａ１、Ａ２ ＰＰフィルム
Ａ３、Ａ４ 不織布
Ｂ１ 積層シート
Ｂ２ 予備成形体
Ｂ３ プレフォーム成形体
Ｄ１ オス金型
Ｄ２ メス金型
Ｍ１０ 射出成形機
Ｍ１１ 射出スクリュー
Ｍ１２ 射出成形用のメス金型
Ｍ１３ 射出成形用のオス金型
Ｍ１５ 射出孔
Ｍ１６ 射出成形孔
Ｐ１ 原料（溶融ポリプロピレン）
Ｔ１ タンク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】