特許 7557213 硬化高反発型マットレスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-18

(45)【発行日】2024-09-27

(54)【発明の名称】硬化高反発型マットレスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   A47C 27/12 20060101AFI20240919BHJP

【ＦＩ】

A47C27/12 F

A47C27/12 E

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022135095

(22)【出願日】2022-08-26

(65)【公開番号】P2024031509

(43)【公開日】2024-03-07

【審査請求日】2023-03-07

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】509180658

【氏名又は名称】株式会社バイオフェイス東京研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100110434

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 勝

(72)【発明者】

【氏名】溝垣 友通

【審査官】松江 雅人

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００７／０００６３８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２８４５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２９０５７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ４７Ｃ ２７／００－２７／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

硬化ポリエステルシートを用いる硬化高反発型マットレスの製造方法であって、
低い融点を有するポリエステル綿、前記ポリエステル綿の融点よりも高い融点を有するポリエステル綿、及び再生ポリエステル綿を、前記低い融点を有するポリエステル綿は１０乃至２５％の重量比であり且つ再生ポリエステル綿は２０乃至５０％の重量比となり、前記高い融点を有するポリエステル綿は残りの百分率の重量比となるように配合してシート状に加工し、
そのシート状に加工されたポリエステル綿シートを連続的に積層したところで熱ロールに供給させて熱圧着させ、
次いで一時的に溶けたポリエステル綿と溶けないポリエステル綿が混在する状態を作る熱処理により前記シート材の体積を減らし、
ブロワーで冷却風を当てて溶けていた低い融点のポリエステル綿を硬化させることで前記硬化ポリエステルシートを作ることを特徴とする硬化高反発型マットレスの製造方法。

【請求項2】

請求項1記載の硬化高反発型マットレスの製造方法であって、前記高い融点を有するポリエステル綿は３０乃至６０％の重量比であることを特徴とする硬化高反発型マットレスの製造方法。

【請求項3】

請求項１記載の硬化高反発型マットレスの製造方法であって、前記硬化ポリエステルシートは、単位面積当たりの重さが１．３ｋｇ/m²乃至２．０ｋｇ/m²の範囲であることを特徴とする硬化高反発型マットレスの製造方法。

【請求項4】

請求項３記載の硬化高反発型マットレスの製造方法であって、前記硬化ポリエステルシートの厚みが７乃至１２ｃｍの厚みに設定されることを特徴とする硬化高反発型マットレスの製造方法。

【請求項5】

請求項１記載の硬化高反発型マットレスの製造方法であって、前記硬化ポリエステルシートの表面反発力は、ゴルフボールを高さ６０ｃｍから自由落下させた場合に、最初の反発力での到達高さが３０ｃｍ以上であることを特徴とする硬化高反発型マットレスの製造方法。

【請求項6】

請求項１記載の硬化高反発型マットレスの製造方法であって、前記低い融点を有するポリエステル綿としては４乃至６デニールの太さの繊維を用い、前記高い融点を有するポリエステル綿としては１２乃至１８デニールの太さの繊維を用いることを特徴とする硬化高反発型マットレスの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はポリエステル綿を用いた硬化高反発型マットレスの製造方法に関し、特に固めな構造から腰痛などの悩みを抱える使用者に快適な寝心地をもたらす硬化高反発型マットレスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

就寝時のベッドや布団の上の姿勢は、寝心地に大きく影響することが良くあり、通常の高反発や低反発のウレタン系の発泡樹脂などを用いた場合には、柔らかすぎて姿勢を維持するために返って腰を痛めてしまうという問題がある。例えば腰や背中に負担がかかる状態で寝てしまった場合には、起きてからの腰痛の発症や、寝違えるなどの首や背中の痛みなどにつながることがあり、快眠を所望する人々にとっては常に適切な柔らかさでの敷物が求められている。

【0003】

従来の腰痛などの諸問題を解決する技術としては、種々のものが知られており、例えば畳マットレスを使用したもの（特許文献１参照。）や、マットレスの中央部に浅い窪みを設けたもの（特許文献２）などが知られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開2021-112552

【文献】実用新案登録第3202939号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の技術では、満足できる固さではないとの問題を抱えており、また、マットレスの形状を変化させる場合には、その変形させたマットレスに追従するようなシーツなども必要になり、また、窪みの存在は万人には有効とならず、返って他の部分を就寝時に疲労させたり、傷めたりする。

【0006】

そこで、本発明は、特に就寝時に有効で快眠をもたらす硬化高反発型マットレスの製造方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の技術的な課題を解決するため、本発明の硬化高反発型マットレスの製造方法は、低い融点を有するポリエステル綿、前記ポリエステル綿の融点よりも高い融点を有するポリエステル綿、及び再生ポリエステル綿を、前記低い融点を有するポリエステル綿は１０乃至２５％の重量比であり且つ再生ポリエステル綿は２０乃至５０％の重量比となり、前記高い融点を有するポリエステル綿は残りの百分率の重量比となるように配合してシート状に加工し、そのシート状に加工されたポリエステル綿シートを連続的に積層したところで熱ロールに供給させて熱圧着させ、次いで一時的に溶けたポリエステル綿と溶けないポリエステル綿が混在する状態を作る熱処理により前記シート材の体積を減らし、ブロワーで冷却風を当てて溶けていた低い融点のポリエステル綿を硬化させることで前記硬化ポリエステルシートを作ることを特徴とする。このような処理で得られた硬化高反発型マットレスは、ポリエステル綿を原材料としながらも非常に固めのマットレスを構成し、その固さがもたらす機能によって腰痛などの発生を未然に防止しうるものである。

【0008】

また、本発明の硬化高反発型マットレスの製造方法の一例においては、前記高い融点を有するポリエステル綿は３０乃至６０％の重量比とすることができ、前記硬化ポリエステルシートは、単位面積当たりの重さが１．３ｋｇ/m²乃至２．０ｋｇ/m²の範囲とすることができ、その硬化ポリエステルシートの厚みは７乃至１２ｃｍの厚みに設定することもできる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の１つの実施形態の硬化高反発型マットレスを一部破断して示す模式的な斜視図である。

【図2】本発明の実施形態の硬化高反発型マットレスの模式的な側面図である。

【図3】本発明の実施形態の硬化高反発型マットレスの使用状態を示す模式図である。

【図4】本発明の実施形態の硬化高反発型マットレスについて行ったゴルフボールを用いた反発力比較実験を説明する模式図である。

【図5】本発明の実施形態の硬化高反発型マットレスに用いる硬化ポリエステルシートの製造方法の一例を説明するための流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の硬化高反発型マットレスの実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、硬化高反発型マットレス１０の模式的な斜視図であり、外側はキルティング構造のマットレスカバー１４であり、その内側に固く高反発を示す硬化ポリエステルシート１２がある。なお、本明細書においてマットレスの用語については、広く解されるものであって、敷布団の代わりに使用することも、敷布団と組み合わせて使用することもでき、ベッドのマットレスの上に配することもでき、必ずしも敷くものに限定されず、ソファーの座面や背もたれなどを覆うようなものも含む。また、必ずしも住居用のマットレスに限定するものでもなく、病院やホテルなどの業務用や乗り物、その他の施設の一部で人が寝転がってあるいは座って利用する様なあらゆる形態に適用できる。マットレスは必ずしも常時使用するものに限らず、一時的な利用も含む。

【0011】

硬化高反発型マットレス１０に用いられる硬化ポリエステルシート１２は、所定の寝具のサイズ（２ｍ×１ｍやキングサイズ、クイーンサイズなど）に合わせて切断されたシートであり、後述するような工程で製造される。外側のキルティング構造のマットレスカバー１４は必須ではなく、硬化ポリエステルシート１２に所要の繊維で構成されたシーツを被せるようにすることも可能である。

【0012】

図２は硬化高反発型マットレス１０に用いられる硬化ポリエステルシート１２の厚みTを図示しており、この厚みTは、硬化ポリエステルシート１２を積層する枚数で調整することができ、例えば薄い硬化ポリエステルシートでは１～３ｃｍ程度に設定することもでき、また、厚い硬化ポリエステルシートの場合には、７～１２ｃｍ程度の厚み（高さ）に設定することができる。所望の厚みのマットレスを得るために単数枚で比較的に厚めの硬化ポリエステルシートを用いることもできるが、マットレスカバー内に複数枚の硬化ポリエステルシートを配置することもできる。ここで複数枚とは、シート毎に分離させていることを要せずに、折り返しにより枚数が複数となっている構造を含むものである。また、固い硬化ポリエステルシートと、通常の素材として良く使用される例えばウレタンフォームなどの発泡樹脂を組み合わせることができ、この場合に発泡樹脂として気泡が連鎖するような構造の発泡樹脂を採用することで、空気の流通が阻止されることも防ぐことが可能である。一枚のウレタンフォームを一対の硬化ポリエステルシートで挟むような構造でも良い。また、腰回りとなるような長手方向の中央付近は、硬化ポリエステルシート１２で構成し、頭や足などの長手方向の端部はウレタンなどの他の素材とするような構成でも良い。

【0013】

図３は使用者１６が本実施形態の硬化高反発型マットレス１０を用いて寝ている状態の模式図である。硬化高反発型マットレス１０は発泡樹脂製ではないため、極めて空気の流通性を高く維持することができ、睡眠中の発汗なども硬化高反発型マットレス１０自体の比較的に大きな隙間を介して逃がすこともでき、発泡樹脂を使用したマットレスに有りがちなベトつき感も払拭することができる。また、硬化高反発型マットレス１０は発泡樹脂製ではないため、使用者の重力方向の底面に広く接して体を保持することを主眼とするのではなく、硬さを以って使用者の腰などを確実に保持することができ、従って、本実施形態の硬化高反発型マットレス１０により使用者の就眠時の姿勢に依存する腰痛の発生を未然に防止することもできる。

【0014】

硬化高反発型マットレス１０に用いられる硬化ポリエステルシート１２の材質は、１００％のポリエステル綿を主な材料としており、ここでポリエステル綿とはポリエステル繊維を綿に加工したもので、特徴は弾力性が高いことで知られ、ソファー・布団・クッション・ぬいぐるみなどに使用される綿状の繊維の塊である。ポリエステル綿はちぎって分けることも可能であるが、本実施例では、種類の異なるポリエステル綿を配合しプレス加工して所要の厚みのシート化を図った硬化ポリエステルシート１２に仕上げている。完成した硬化ポリエステルシート１２の重量としては、圧縮されていることから、単位面積当たりの重さが１．２ｋｇ／ｍ^２もしくはそれ以上であることが望ましく、典型的には硬化ポリエステルシート１２は１．３ｋｇ/m²乃至２．０ｋｇ/m²の範囲での重さを有す。

【0015】

硬化高反発型マットレス１０に用いられる硬化ポリエステルシート１２は、種類の異なるポリエステル綿を配合することで得られるシートであり、特に低融点ポリエステル綿を混ぜることで、熱処理時に一時的に溶けたポリエステル綿と溶けないポリエステル綿が混在する状態を作り、そこから極めて短い時間の冷却により、低融点ポリエステル綿を固化させて全体的に硬く反発係数の高い硬化ポリエステルシートが得られることになる。一例を挙げれば、低融点ポリエステル綿は10乃至25％の重量比であり、再生ポリエステル綿は20乃至50％の重量比、通常のポリエステル綿は30乃至60％の重量比で均一に各ポリエステル綿を混ぜ合わせてポリエステル綿シートを得る。低融点ポリエステル綿としては、全体的に低融点のポリエステル繊維を綿状にしたものも使用することができ、芯はポリエステル綿とし、鞘の部分は共重合ポリエステルあるいはポリエチレンとなるような芯鞘で組成が異なるような繊維を用いることもできる。通常のポリエステル綿としては例えば１２乃至１８デニールの太ささのものを使用し、低融点ポリエステル綿としては例えば４乃至６デニールの太さの繊維を使用できる。

【0016】

製造時においては、例えば通常のポリエステル綿と、ペットボトルなどの再生資源を綿状に加工した再生ポリエステル綿と、低融点ポリエステル綿を均一になるように混ぜ、シート状のポリエステル綿シートを製造する。このシートを重ねるように折り返して、少しずつ送り、複数枚のポリエステル綿シートを熱圧着させる。具体的には熱ローラーなどにより圧力を加えて繊維を板状に加圧し、その際には低融点ポリエステルが溶融してシート内の隅々まで至るような温度に維持される。この加熱のため、比較的に大きさ規模の熱処理装置が使用され、熱圧着によりシート内の低融点ポリエステルの成分が溶融されながらポリエステル綿シートが熱処理装置内を搬送され、熱処理装置の最後に位置するブロワーで冷却風を短い時間で当てて、溶融していた融点の低いポリエステル成分を硬化させる。圧縮されたポリエステル綿シートは固い状態となって硬化し、シート材の体積を減らして硬化されることになる。

【0017】

なお、硬化ポリエステルシートには、所望の難燃剤などを加えることも可能であり、抗菌性や防カビ性の材料を混ぜることも可能であるが、所望の難燃剤や抗菌性や防カビ性の材料については最終的な製品に塗布するようにしても良い。また、ウェブ状で熱処理装置から排出された硬化ポリエステルシートは、所要のサイズに切断され、カーバーなどを付与して硬化高反発型マットレスが構成されることとなる。

【0018】

このような硬化ポリエステルシートについては、本件発明者はその高反発性能についての試験を行っている。図４はゴルフボールの落下試験を示す図である。ゴルフボールの落下試験は、ある一定の高さ、本試験では６０ｃｍの高さから、一定のゴルフボール２２を本実施形態の硬化ポリエステルシートと比較例として高反発ポリウレタン材の表面にそれぞれ自由落下させ、それぞれシート表面で跳ねて到達した最大高さを計測した。すると、次の表１に示すように、本実施形態の硬化ポリエステルシート１８では、大きく跳ね上がって最大３3乃至４0ｃｍ程度の高さまでの跳ね上がりが測定された。これに対して、比較例としての高反発ポリウレタン材２０に対してゴルフボール２２を自由落下させた場合では、約６ｃｍの高さまでしか跳ね上がりがなく、その反発係数が著しく異なることが示された。

【0019】

表1

【0020】

本実施形態の硬化高反発型マットレスに用いられる硬化ポリエステルシートは概ねどのような厚みでも高い反発力を示す傾向があり、例えば厚み（高さ）が１０ｃｍを越える硬化ポリエステルシートでは、約６０ｃｍの高さからゴルフボールを落下させた場合に、約4５ｃｍ程度もしくはそれ以上となり、厚みが薄い場合には跳ね上がり高さが低くなる傾向がある。例えば硬化ポリエステルシートの厚みが２ｃｍ程度の薄い場合には、３０ｃｍ程度となり得る。なお、ゴルフボールもそれぞれ反発が異なるため、いわゆる公認球（重さ：45.93グラム以内、直径：42.67mm以上、反発係数：0.800以内）を使用した。

【0021】

次に、本実施形態の硬化高反発型マットレスに用いられる硬化ポリエステルシートの製造工程の流れについて簡単に図５を参照しながら説明する。一例として、本実施形態の硬化高反発型マットレスに用いられる硬化ポリエステルシートの製造では、巨大なベルトコンベヤーを配した製造ラインを利用することができ、初めに、製造に従事する職人が原料のポリエステル綿として、通常のポリエステル綿、再生ポリエステル綿、および低融点ポリエステル綿を手などでちぎりながらシート加工機に導入する（手順Ｓ１０）。このシート加工機では、導入されたポリエステル綿を良く混ぜることができ、混ぜ合わされたポリエステル綿を平たく押し伸ばす（手順Ｓ１２）。次に、流れ作業の中でシート加工機から排出されたポリエステル綿シートを何枚かの枚数のシートが重なるように積層させ（手順Ｓ１４）、次いで熱ロールで加熱しながら積層されたシートを圧縮する（Ｓ１６）。この圧縮工程で積層されていたポリエステル綿シートはその厚みが大きく減少されるように加工される。本実施形態の硬化ポリエステルシートの製造工程では、圧縮した後に引き続いて熱処理を施して（手順Ｓ１８）、通常のポリエステル綿が圧縮されたまま熱を付与して低融点ポリエステル綿を溶かしで全体に広げ、最後に冷却風を当てることで瞬時に硬化させて硬化ポリエステルシートを固めることができ、最終的には圧縮されたまま固化された硬化ポリエステルシートを得ることができる（手順Ｓ２０）。

【0022】

以上のように、本実施形態の硬化高反発型マットレスは、圧縮されて固化した硬化ポリエステルシートを用いるため、一般的な発泡ウレタン樹脂のような柔らかさがなく、固くて高反発なシートとなることから、就寝者が姿勢を維持することや姿勢を変えることも容易であり、その結果、腰痛などの発生も未然に防止することができる。また、全く発泡樹脂材を使用しない形態では、本実施形態の硬化高反発型マットレスは空気の通気性に優れることになり、発泡樹脂が皮膚に接触したりあるいは近くにある場合におけるベトつきなども防止することもできる。

【符号の説明】

【0023】

１０ 硬化高反発型マットレス
１２ 硬化ポリエステルシート
１４ マットレスカバー
１６ 使用者
１８ 硬化ポリエステルシート
２０ 高反発ポリウレタン材
２２ ゴルフボール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】