メモリーフォーム

メモリーフォームは主にポリウレタンで構成され、粘度と密度を高める追加の化学物質が含まれています。これは「粘弾性」ポリウレタンフォーム、または低反発ポリウレタンフォーム（LRPu ）と呼ばれることがよくあります。フォームの気泡または「セル」は開いており、空気が移動できるマトリックスを効果的に形成します。高密度のメモリーフォームは体温に反応して柔らかくなり、数分で温かい体にぴったりフィットします。新しいフォームは元の形状に早く回復する可能性があります。^[1]

メモリーフォームの粘弾性特性は、素材の内部構造に起因するいくつかの効果から生まれます。ダマジオ効果とは、フォームが変形したときにその構造を復元しようとする力です。この効果は、変形した多孔質素材が加えられた圧力に抗して構造を復元するために外側に押し出されることによって生じます。次の 3 つの効果がネットワーク効果に反して働き、フォームの元の構造の再生を遅らせます。

• ファルディ効果は、空気がフォームの多孔質構造に流れ込むのにかかる時間によって発生します。
• 接着効果、つまり粘着は、フォーム内の表面の粘着性によって引き起こされ、フォーム内の内部の気孔が押し付けられると減圧に逆らって作用します。
• 緩和効果（膨張に対抗する3つの力の中で最も強い力）は、フォームの材料がガラス転移温度に近づくことによって生じ、フォームの可動性が制限され、変化が徐々に起こり、加えられた圧力が除去されるとフォームの膨張が遅くなります。

効果は温度に依存するため、メモリーフォームがその特性を維持できる温度範囲は限られています。低すぎると硬くなります。高すぎると従来のフォームのようにすぐに元の形状に戻ります。このプロセスの根底にある物理現象は、ポリマークリープによって説明できます。^{[2] [3]}

空気圧効果と接着効果は、メモリーフォーム内の気孔の大きさと強く相関しています。気孔が小さいほど内部表面積が大きくなり、空気の流れが減り、接着効果と空気圧効果が高まります。したがって、フォームの特性は、セル構造と多孔度を変更することで制御できます。フォームのガラス転移温度も、フォームの材料に添加剤を使用することで調整できます。^[2]

メモリーフォームの機械的特性は、それを使用して製造されたマットレスの快適性に影響を与える可能性があります。快適性と耐久性の間にもトレードオフがあります。特定のメモリーフォームは、より硬いセル構造を持ち、重量の分散が弱くなりますが、元の構造の回復が優れているため、サイクル性と耐久性が向上します。密度の高いセル構造は水蒸気の浸透にも抵抗し、風化が軽減され、耐久性と全体的な外観が向上します。^[4]

メモリーフォームは、航空機のクッションの安全性を向上させるために、NASAのエイムズ研究センターとの契約に基づき 1966 年に開発されました。温度に敏感なメモリーフォームは当初「スロー スプリング バック フォーム」と呼ばれていましたが、多くの人は「テンパー フォーム」と呼んでいました。 ^[5]ポリマー マトリックスにガスを注入して作られたこのフォームは、圧力に一致するオープンセルの固体構造を持ち、ゆっくりと元の形状に戻ります。^[6]

その後、このフォームはX線検査台のパッドなどの医療機器や、アメリカンフットボールやカナディアンフットボールのヘルメットライナーなどのスポーツ機器にも商品化されました。

1980 年代初頭に NASA がメモリーフォームをパブリック ドメインにリリースしたとき、製造プロセスが依然として困難で信頼性に欠けていたため、 Fagerdala World Foams はメモリーフォームの使用を希望した数少ない企業の 1 つでした。1991 年の製品であるTempur-Pedic Swedish Mattress は、最終的にマットレスおよびクッション会社 Tempur World の誕生につながりました。

その後、メモリーフォームは医療現場で使用されました。例えば、患者が不健康な期間、硬いマットレスの上でベッドに動かずに横たわっていた場合、体の一部にかかる圧力によって血流が妨げられ、褥瘡や壊疽が発生します。メモリーフォームマットレスは、交互圧力エアマットレスと同様に、このような事象を大幅に減少させました。^{[5] [7]}

メモリーフォームは当初は高価すぎて広く普及しませんでしたが、価格が下がりました。家庭用品としては、マットレス、枕、靴、毛布などが一般的です。医療用としては、車椅子のシートクッション、病院のベッドの枕、長期の痛みや姿勢の問題を抱える人のためのパッドなどがあります。

マットレスや枕に使用する場合、熱の保持が不利になる可能性があるため、第 2 世代のメモリーフォームでは、企業は通気性を改善するためにオープンセル構造を採用し始めました。

2006 年に、第 3 世代のメモリーフォームが導入されました。ゲル ビスコまたはゲル メモリーフォームは、ゲル粒子をビスコ フォームに融合したもので、閉じ込められた体温を減らし、反発時間を短縮し、マットレスの柔らかさを高めます。この技術はもともとピーターソン ケミカル テクノロジーによって開発され、特許を取得しました。 ^[8]ジェル マットレスは、2011 年にサータの iComfort ラインとシモンズの Beautyrest ラインが発売されたことで人気を博しました。次に、ゲルを含んだ「ビーズ」と呼ばれるものでゲル注入メモリーフォームが開発されました。これは相変化材料として、カプセル内で固体から液体の「状態」に変化することで、望ましい温度安定化または冷却効果を実現しました。物理的状態の変化は、要素の熱吸収特性を大幅に変えることができます。

ジェルメモリーフォームの開発以来、他の素材も追加されてきました。アロエベラ、緑茶エキス、活性炭が配合され、臭いを軽減し、睡眠中にアロマテラピー効果も得られます。レーヨンは、体から湿気を逃がして快適さを高めるために、メモリーフォームベッドの織りマットレスカバーに使用されています。相変化材料（PCM）も、メモリーフォーム枕、ベッド、マットレスパッドのカバーに使用されています。ポリウレタン以外の素材も、メモリーフォームを作るのに必要な特性を持っています。そのようなポリマー素材の1つであるポリエチレンテレフタレートは、リサイクル性、軽量性、断熱性など、ポリウレタンよりも優れた利点を備えています。^[9]

メモリーフォームマットレスは、通常、他のフォームマットレスよりも密度が高く、サポート力が高く、重量も重くなっています。メモリーフォームマットレスは、従来のマットレスよりも高価で販売されることが多いです。マットレスに使用されるメモリーフォームは、通常、24kg/m ³ (1.5 lb/ft ³ ) 未満から 128kg/m ³ (8 lb/ft ³ ) の密度の範囲で製造されています。ほとんどの標準的なメモリーフォームの密度は、16～80 kg/m ³ (1 ～ 5 lb/ft ³ ) です。マットレスのトッパーパッドや快適層などのほとんどの寝具の密度は、48～72 kg/m ³ (3 ～ 4.5 lb/ft ^{3 ) です。85 kg/m 3} (5.3 lb/ft ³ )などの高密度のものはあまり使用されません。

メモリーフォームの硬さ特性 (硬いから柔らかい) は、快適さを判断する際に使用されます。これは、フォームの押込力たわみ(IFD) 評価によって測定されます。ただし、これは「柔らかい」または「硬い」感触の完全な測定値ではありません。IFD が高くても密度が低いフォームは、圧縮すると柔らかく感じられます。

^{IFDは、323cm3（50平方インチ、直径}8インチ）のディスクで500mm×500mm×100mm（19.7インチ×19.7インチ×3.9インチ）のフォームサンプルに1インチのへこみを作るために必要な力をニュートン（またはポンド力）で測定します。これはIFD@25%圧縮と呼ばれます。^[10]メモリーフォームのIFD評価は、スーパーソフト（IFD 10）からセミリジッド（IFD 12）までの範囲です。ほとんどのメモリーフォームマットレスは硬めです（IFD 12〜IFD 16）。

第2世代と第3世代のメモリーフォームは、寝ている人の体の形に合わせて体温と体重に反応するオープンセル構造を採用しており、圧迫点を緩和し、床ずれなどを予防します。^{[11] [より良い情報源が必要]}メーカーは、これが圧迫点を緩和して痛みを和らげ、より安らかな睡眠を促進する可能性があると主張していますが、マットレスの主張する利点を裏付ける客観的な研究はありません。^[12]

メモリーフォームマットレスは体温を保持するため、暑い天候では過度に暖かくなることがあります。しかし、ジェルタイプのメモリーフォームは通気性に優れているため、涼しく感じる傾向があります。^[13]

メモリーフォームマットレスからの放出は、他のマットレスよりも直接的に呼吸器への刺激を引き起こす可能性があります。メモリーフォームは、他のポリウレタン製品と同様に可燃性があります。^[14]いくつかの管轄区域では、メモリーフォーム製品を含むすべての寝具が、ろうそくやライターなどの直火による発火に耐えられるようにすることを義務付ける法律が制定されています。2010年に施行された米国の寝具法は、難燃性試験に関するCal-117公告を変更しました。^[15]

低反発フォームによく使用される難燃剤PBDEの濃度が高いと、一部のユーザーに健康上の問題を引き起こす可能性があるという懸念があります。^[16] PBDEは、特に欧州連合では、ほとんどの寝具フォームに使用されなくなりました。

メーカーは、メモリーフォームマットレスの上に赤ちゃんや小さな子供を放置すると寝返りが打ちにくくなり、窒息する恐れがあるため注意を促している。^[13]

米国環境保護庁は、軟質ポリウレタンフォーム製品の製造中に生成される有害排出物に関する有害大気汚染物質（HAP）の国家排出基準を提案する2つの文書を発表しました。^[17]ポリウレタンフォームの製造に関連するHAP排出物には、塩化メチレン、トルエンジイソシアネート、メチルクロロホルム、メチレンジフェニルジイソシアネート、プロピレンオキシド、ジエタノールアミン、メチルエチルケトン、メタノール、トルエンが含まれます。ただし、これらの材料の製造に関連するすべての化学物質の排出物が分類されているわけではありません。塩化メチレンは、この業界からの総HAP排出量の98パーセント以上を占めています。高濃度の塩化メチレンに短期的にさらされると、鼻や喉も刺激されます。人間が塩化メチレンに慢性（長期）さらされると、中枢神経系に影響が及び、頭痛、めまい、吐き気、記憶喪失などが生じます。動物実験では、塩化メチレンを吸入すると肝臓、腎臓、心臓血管系に影響を及ぼすことが示されています。塩化メチレンの発達や生殖への影響は人間では報告されていませんが、限られた動物実験では、曝露したラットの胎児の体重が減少することが報告されています。^[18]

• 低反発ポリウレタン
• ソルボセイン
• ネオプレン
• ポリウレタンの用途一覧