(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型と、この下型の開放部を覆うことにより下型との間に密閉キャビティ空間を形成する上型とを具備し、これら上下型が互いに着脱可能に配設された金型本体の上記キャビティ空間内に合成樹脂発泡成形品用材料を供給してこれを発泡、成形する合成樹脂発泡成形品の成形方法において、
上記上型に開孔部を形成し、この開孔部を覆って上型上に有頭筒状のチャンバー部材を気密状態に取り付け、かつ、先端部が上記開孔部内に挿入された際その外周壁面と上記開孔部壁面との間に上記チャンバー部材内のチャンバー室と連通する微小間隙を形成するピストンと、このピストンを上下方向に移動させると共に常時はピストン先端面を上型下面位置に定置させるピストン駆動装置と、を上記チャンバー室内に設け、このチャンバー室内の圧力を制御する圧力調整装置を配設して上記チャンバー室内の圧力を制御することにより上記微小間隙を介してチャンバー室と連通するキャビティ空間内の圧力を制御するようにすると共に、
上記キャビティ空間内に合成樹脂発泡成形品用材料を大気圧下に供給し、金型を閉じた後で合成樹脂発泡成形品用材料が充満する前に、上記圧力調整装置を作動させることによりキャビティ空間内を減圧にすると共に、上記合成樹脂発泡成形品用材料がゲル化した後、脱型前に上記圧力調整装置を作動させることによりキャビティ空間内を大気圧に戻す成形方法であって、
キャビティ空間内の減圧開始時期が、成形品材料をキャビティ空間内に注入し、下型に上型をセットした時点Ａからキャビティ空間内を成形材料が充満し終わる時点Ｂまでの時間を１とした場合の、上記時点Ａ〜３／４の時点であり、キャビティ空間内の減圧終了時期が、ゲルポイントを時点Ｃとし、前記時点Ａから時点Ｃまでを１とした場合の、Ａ〜Ｃ時点の１倍以上の時点であることを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形方法。
【請求項２】
上記ピストン駆動装置が、上型に取り付けられた固定用台座に固定された上下端面が閉塞された筒状のシリンダーを有し、上記ピストンの軸がこのシリンダーの上下端面を気密に貫通して上下方向移動可能に配設されると共に、上記ピストンの軸に上記シリンダー内に存して外周壁面がシリンダー内周壁面に摺接し、上記シリンダー内を上部室と下部室とに仕切る区画板を固定し、かつ上記シリンダーの上側部及び下側部にそれぞれ上記上部室及び下部室に空気を通気するエアー管を連結して、上記上部室及び下部室における空気圧を調整することにより、上記ピストンを上下動させ又はピストン先端面を上型下面位置に定置させるようにした請求項１記載の成形方法。
【請求項３】
上記微小間隙が０．０５〜２ｍｍ、及び／又は発泡成形時のキャビティ空間内の大気圧からの減圧度が１０〜５００ｍｍＨｇである請求項１又は２記載の成形方法。
【請求項４】
合成樹脂発泡成形品が軟質ポリウレタンフォーム成形品である請求項１，２又は３記載の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂発泡成形品、特に軟質ポリウレタンフォーム等の連通気泡構造を有する合成樹脂発泡成形品を高い成形効率で、生産及び設備コストを低減して製造することができる合成樹脂発泡成形品の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、クッションパッド等の自動車用内装材をポリウレタンフォーム発泡成形品材料にて成形する場合、キャビティ部の気圧を調整する方法が提案されている（特公平７−１０２５８３号公報）。
【０００３】
この方法は、型のキャビティの気圧を低くする工程と、ポリオール成分１００重量部に対して発泡成分としての水０．１〜０．６重量部を混合したポリウレタン材料を、前記キャビティ内に注入して発泡させることにより流動及び充満させる工程とを含むポリウレタン発泡体の成形方法である。
【０００４】
しかしながら、この方法は、設備コストが高価である上、成形効率も悪く、生産コストがかかるという問題を有している。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、自動車用内装材などの合成樹脂発泡成形品を効率良く、設備及び生産コストを削減して製造することができる合成樹脂発泡成形品の成形方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、以下の成形方法を提供する。
請求項１：
下型と、この下型の開放部を覆うことにより下型との間に密閉キャビティ空間を形成する上型とを具備し、これら上下型が互いに着脱可能に配設された金型本体の上記キャビティ空間内に合成樹脂発泡成形品用材料を供給してこれを発泡、成形する合成樹脂発泡成形品の成形方法において、
上記上型に開孔部を形成し、この開孔部を覆って上型上に有頭筒状のチャンバー部材を気密状態に取り付け、かつ、先端部が上記開孔部内に挿入された際その外周壁面と上記開孔部壁面との間に上記チャンバー部材内のチャンバー室と連通する微小間隙を形成するピストンと、このピストンを上下方向に移動させると共に常時はピストン先端面を上型下面位置に定置させるピストン駆動装置と、を上記チャンバー室内に設け、このチャンバー室内の圧力を制御する圧力調整装置を配設して上記チャンバー室内の圧力を制御することにより上記微小間隙を介してチャンバー室と連通するキャビティ空間内の圧力を制御するようにすると共に、
上記キャビティ空間内に合成樹脂発泡成形品用材料を大気圧下に供給し、金型を閉じた後で合成樹脂発泡成形品用材料が充満する前に、上記圧力調整装置を作動させることによりキャビティ空間内を減圧にすると共に、上記合成樹脂発泡成形品用材料がゲル化した後、脱型前に上記圧力調整装置を作動させることによりキャビティ空間内を大気圧に戻す成形方法であって、
キャビティ空間内の減圧開始時期が、成形品材料をキャビティ空間内に注入し、下型に上型をセットした時点Ａからキャビティ空間内を成形材料が充満し終わる時点Ｂまでの時間を１とした場合の、上記時点Ａ〜３／４の時点であり、キャビティ空間内の減圧終了時期が、ゲルポイントを時点Ｃとし、前記時点Ａから時点Ｃまでを１とした場合の、Ａ〜Ｃ時点の１倍以上の時点であることを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形方法。
請求項２：
上記ピストン駆動装置が、上型に取り付けられた固定用台座に固定された上下端面が閉塞された筒状のシリンダーを有し、上記ピストンの軸がこのシリンダーの上下端面を気密に貫通して上下方向移動可能に配設されると共に、上記ピストンの軸に上記シリンダー内に存して外周壁面がシリンダー内周壁面に摺接し、上記シリンダー内を上部室と下部室とに仕切る区画板を固定し、かつ上記シリンダーの上側部及び下側部にそれぞれ上記上部室及び下部室に空気を通気するエアー管を連結して、上記上部室及び下部室における空気圧を調整することにより、上記ピストンを上下動させ又はピストン先端面を上型下面位置に定置させるようにした請求項１記載の成形方法。
請求項３：
上記微小間隙が０．０５〜２ｍｍ、及び／又は発泡成形時のキャビティ空間内の大気圧からの減圧度が１０〜５００ｍｍＨｇである請求項１又は２記載の成形方法。
請求項４：
合成樹脂発泡成形品が軟質ポリウレタンフォーム成形品である請求項１，２又は３記載の成形方法。
【０００７】
本発明の成形方法は、合成樹脂発泡成形品用材料を大気圧下に金型キャビティ空間内に注入し、金型を閉じた後で上記合成樹脂発泡成形品用材料が充満する前に金型キャビティ空間内を減圧にすると共に、上記合成樹脂発泡成形品用材料がゲル化した後、脱型前に該金型キャビティ空間内を大気圧に戻して成形を行うので、減圧条件が適正化され、必要十分な最小限の減圧環境を確保でき、このため、圧力調整装置などの減圧用設備の小型化が図られ、設備コストが低減する上、生産効率も上がり、低コストで合成樹脂発泡成形品を製造し得る。この場合、キャビティ空間内は、合成樹脂成形品用材料の発泡時に良好な減圧環境が確保されているので、低密度の発泡成形品を確実に成形し得ると共に、キャビティ空間内の減圧解除はゲル化後の脱型前に行うので、フォームダウンもなく、良好な品質の発泡成形品を得ることができる。
【０００８】
また、本発明においては、金型内が低圧になるためバリの発生も非常に少なく、又はバリ発生をなくすこともできるので、仕上げ、修理工程を大幅に減少することが可能であり、また特に上記（２），（３）の方法によれば、上記ピストン先端部の外周壁面と開孔部周壁面との間隙にバリが侵入、形成されても、ピストンを下降又は上昇して開孔部を開口することができるので、バリの掃除を容易に行うことができ、特に軟質ポリウレタンフォーム等の連通気泡構造の発泡成形品を得る場合に好適である。
【０００９】
【発明の実施の形態及び実施例】
本発明の合成樹脂発泡成形品の成形方法は、特に軟質ポリウレタンフォーム等の連通気泡構造或いは独立気泡構造を有する合成樹脂発泡成形品の成形に好適に採用され、自動車用クッションパッド、その他の自動車用内装材を成形する場合に有効である。以下、図１，２を参照して本発明の実施態様を説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施に用いる金型の一例を示すものであり、図１において、金型本体１は、凹状の下型２と、その上端開放部を覆って配設される上型３とを具備し、上記下型２と上型３とは互いに着脱可能に設けられる。なお、上型３をフレームに固定し、エアバック等の適宜な手段で下型２を上型３に対し装着、脱離させることが好適である。下型２と上型３とが図１に示すように結合した状態において、内部にキャビティ空間４が形成される。なお、５は下型２と上型３との間に介装されたリング状パッキンであり、このパッキン５の介装により、下型２と上型３とのパーティング部は気密に保持される。
【００１１】
上記上型３には、上端部から下端部に向かうに従い漸次大径に形成された円錐台状の開孔部６が形成されていると共に、上型３上面には上記開孔部６を覆って有頭円筒状のチャンバー部材７がその下端面にリング状パッキン７ａを介装することにより気密に取り付けられている。上記チャンバー部材７内はチャンバー室８とされ、このチャンバー室８内の上型３上面には、上記開孔部６の上縁部に存して断面Ｌ字状の２個の固定用台座９，９が互いに所定間隔を存して固定されていると共に、これら台座９，９間に上下端面が閉塞された円筒状のシリンダー１０が配設され、このシリンダー１０の下部が上記台座９，９に固定されている。
【００１２】
１１はピストンで、その上端面中央部にはピストン軸１２が突設されている。このピストン軸１２は、図２に示すようにその上端部が上記シリンダー１０の下端面及び上端面をそれぞれ気密に貫通して上端面より上方に上下動可能に突出している。なお、図中１３，１４はそれぞれ軸受である。上記ピストン軸１２には、そのシリンダー１０内に存してリング状の区画板１５が固定されており、この区画板１５の外周面はリング状パッキン１６を介してシリンダー１０の内周面に摺接されており、この区画板１５の配設により、上記シリンダー１０内が互いに気密状態とされた上部室１７と下部室１８とに仕切られている。そして、上記シリンダー１０の上側部及び下側部には、それぞれ上記上部室１７及び下部室１８に加圧空気を導入、排出するエアー管１９，２０の一端が連結されている。これらエアー管１９，２０の他端はそれぞれ上記チャンバー部材７を気密に貫通し、図示していないがコンプレッサー等の空気供給排出装置に連結されており、この空気供給排出装置の作動により、上記上部室１７及び下部室１８内の空気圧が調節され、上記区画板１５を上下動させ、あるいは所定位置に停止させ、これと一体にピストン軸１２及びその先端部（下端部）に連結されたピストン１１を上下動させ、あるいは所定位置に停止させるようになっている。
【００１３】
ここで、上記ピストン１１は、常時は上記開孔部６内に位置しており、ピストン１１の先端面（下端面）が上型３の該開孔部６周囲の下面位置に定置されるように上記上部室１７及び下部室１８の空気圧が調節される。この場合、ピストン１１は、上記開孔部６の形状に対応し、該開孔部６より若干小径の円錐台状に形成され、ピストン１１が開孔部６内に挿入された状態において、ピストン１１の外周壁面と開孔部６の周壁面との間に微小間隙Ｓが形成されるようになっており、これによりこの微小間隙Ｓ及び上記両台座９，９間の隙間を介して上記キャビティ空間４が上記チャンバー室８と連通するようになっている。また、上記ピストン軸１２は、シリンダー１０の下端面位置より下側が下端部に向かうに従い漸次大径に形成されており、これによりピストン１１は、図２に示したピストン１１下端面が上型３下面位置に定置された状態より上昇することが係止されており、上記上部室１７内の空気圧を下部室１８内の空気圧より大きくすることによって、図１中一点鎖線で示したように、ピストン１１が下降し、開孔部６が開口するようになっている。
【００１４】
２１は圧力調整装置であり、これは上記チャンバー室８内と連通する空気流通孔２２を有する連結部材２３を有する。そして、この連結部材２３の空気流通孔２２には、排気弁２４を介装する排気用管２５及び吸気弁２６を介装する吸気管２７の一端がそれぞれ連結されている。また、上記排気用管２５の他端は真空ポンプ２８に連結されている。２９は制御部で、この制御部２９からの指令により吸気弁２６が閉じ、排気弁２４が開き、真空ポンプ２８がチャンバー室８内の空気を吸引するように作動し、或いは吸気弁２６が開き、排気弁２４が閉じ、外部の空気が吸気管２７を通ってチャンバー室８内に流入するように作動するものである。この場合、上記チャンバー室８内の圧力を検知する圧力センサー３０がリード線３１を介して上記制御部２９に接続され、この圧力センサー３０からの信号で上記制御部２９による真空ポンプ２８の作動、排気弁２４、吸気弁２６の開閉が行われるようになっている。従って、制御部２９からの指令で吸気弁２６を閉じ、排気弁２４を開けると共に、真空ポンプ２８を作動させることにより、チャンバー室８内の空気が排気され、チャンバー室８内が減圧になると共に、上記微小間隙Ｓを通って上記キャビティ空間４内の空気がチャンバー室８内から外部に排気され、減圧されるようになっている。また、真空ポンプ２８の作動を停止し、排気弁２４を閉じると共に、吸気弁２６を開けることにより、上記チャンバー室８内、更には上記微小間隙Ｓを介して上記キャビティ空間４内が大気圧に戻されるようになっている。
【００１５】
而して、本発明においては、合成樹脂発泡成形品を金型内で減圧下に発泡成形するものであるが、この場合、金型内を減圧する時期は、下型に上型をセットした後でキャビティ内に合成樹脂発泡成形品用材料が充満する前とするものであり、また、減圧にした金型内を元の大気圧に戻す時期はゲル化後で脱型前とし、このように大気圧に戻した後に脱型するものである。
【００１６】
ここで、上記した金型を用い、本発明に従って上記キャビティ空間４に相応した形状の成形品を軟質ポリウレタンフォームにて成形する場合について説明すると、ピストン１１の下端面が上型３の下面位置に定置された上型３を下型２へセットしていない状態で軟質ポリウレタンフォーム発泡成形品材料を下型２内に導入する。次いで、下型２と上型３をセットし、上記成形品材料が充満する前に吸気弁２６を閉じ、排気弁２４を開くと共に、真空ポンプ２８を作動させる。これによりチャンバー室８内の空気及び上記微小間隙Ｓを介してキャビティ空間４内の空気が外部に排出され、減圧にされる。チャンバー室８内が所定の減圧度になったことを圧力センサー３０が検知した場合、制御部２９からの指令によりこの減圧度に維持されるように真空ポンプ２８及び排気弁２４、吸気弁２６の作動が制御される。即ち、所定の設定値より圧力が高いと排気弁２４が開いて空気を排出し、設定値より圧力が下がりすぎた場合は吸気弁２６が開いて空気を供給するようになっている。
【００１７】
このような減圧下にて成形品材料は充満、ゲル化し、ゲル化が終了する。そして、脱型前までに排気弁２４を閉じ、吸気弁２６を開いて空気を供給し、キャビティ空間４内を大気圧に戻してから下型２から上型３をはずす。上型３を取りはずした後、成形品を脱型する。
【００１８】
また、上記のように下型２から上型３を取りはずした後、図１中一点鎖線で示すようにピストン１１を下降させ、開孔部６を開口することにより、上記微小間隙Ｓに侵入したバリの掃除を行うものである。
【００１９】
ここで、上述したようにキャビティ空間４内の圧力調整は、金型を閉じてから成形品材料が充満する前に減圧にし、成形品材料のゲル化が完全に終了してから脱型前に大気圧に戻すように制御されるが、大気圧からの減圧度は１０〜５００ｍｍＨｇ、より好ましくは１００〜３００ｍｍＨｇであることがよく、この減圧度合で発泡成形品の低密度化度合が変わるものである。なお、本発明によれば、０．０２０〜０．０４０ｇ／ｃｍ3、特に０．０２５〜０．０３０ｇ／ｃｍ3の低密度フォームを確実に得ることができる。
【００２０】
また、キャビティ空間内の減圧開始時期は、好ましくは成形品材料をキャビティ空間内に注入し、下型に上型をセットした時点Ａからキャビティ空間内を成形材料が充満し終わる時点Ｂまでの時間を１とした場合、上記時点Ａ〜３／４の時点であり、好ましくは時点Ａ〜１／２の時点、更に好ましくは上記時点Ａである。Ａより前の時点では減圧できず、逆に３／４より後の時点では密度の十分低いフォームを得難い場合が生じる。
【００２１】
また、キャビティ空間内の減圧終了時期は、ゲルポイントを時点Ｃとした場合、前記時点Ａから時点Ｃまでを１とすると、好ましくは時点Ｃ以降、更に好ましくはＡ〜Ｃ時点の１．５倍以上が好ましい。時点Ｃより短いと密度の十分低いフォームが得にくい場合が生じる。
【００２２】
なお、上記微小間隙Ｓは０．０５〜２ｍｍ、より好ましくは０．０５〜０．５ｍｍ、更に好ましくは０．０５〜０．２ｍｍであることが好ましい。更に、上記開孔部６の下端部直径は３０〜４００ｍｍ、特に１００〜２００ｍｍとすることが好ましい。上記開孔部は成形品の体積により、複数設けてもよい。
【００２３】
次に、具体的な実施例を示す。
〔実施例〕
図１，２に示す金型を使用し、成形を行った。この場合、真空ポンプとしては吸引力２３５Ｌ／ｍｉｎの能力のドライポンプ（オリオン社製ＫＲＸ−３ＳＳ）を使用し、排気弁２４及び吸気弁２６としては高真空用電磁弁（使用圧力範囲１０-8Ｔｏｒｒ〜２ｋｇｆ／ｃｍ2、ＣＫＤ  ＨＶＢ形）を使用し、圧力センサー３０としては−０．５〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ2までの圧力レンジを持つ圧力トランスミッター（長野計器社製ＫＨ２５）を使用した。また、上記微小間隙Ｓは０．１ｍｍ、開孔部６の下端部直径は２００ｍｍとした。なお、金型のキャビティ容積は２８．７リットルであり、ポリウレタンフォーム発泡成形品材料としては（株）ブリヂストン製のバック用汎用ＨＲフォーム処方を用いた。この成形品材料は、金型を用いずにフリー発泡させた場合には密度０．０３５ｇ／ｃｍ3のフォームが得られる。
【００２４】
まず、図１，２に示す金型で、キャビティ内を減圧にせず、大気圧下で１３００ｇの成形品材料を注入し、２０秒後に下型に上型をセットし、発泡、成形した。この結果、下型に上型をセットしてから２０秒後にキャビティ内に充満し、４０秒後にゲルポイントが確認された。また、これにより、密度０．０４２ｇ／ｃｍ3のフォーム成形品が得られたが、これより密度の小さいフォーム成形品は得られなかった。成形品には下型と上型とのパーティング部から硬化したバリがかなり発生していた。
【００２５】
次いで、上記ポリウレタンフォーム発泡成形品材料１１００ｇを図１，２に示される金型に注入し、下型に上型をセットし、表１に示す条件にてキャビティ内の圧力を３００ｍｍＨｇ下げ、発泡、ゲル化させ、大気圧に戻した後、脱型して成形品を得た。
【００２６】
得られた成形品について目視にてフォームの状態を評価した。結果を表１に併記する。なお、表１中、各時間は材料注入開始直後からの経過時間である。
【００２７】
【表１】
0003680906.tif 000002
【００２８】
表１の結果より、本発明の方法により得られたフォーム成形品は、密度が０．０３０ｇ／ｃｍ3の軽量であり、成形性も良好で、殆んどバリが生じなかった。これに対して、比較例の成形品は良好なフォーム密度にならず、比較例１，２では多量のバリが発生した。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、自動車用内装材などの合成樹脂発泡成形品を高発泡倍率でかつ低密度フォームに形成でき、成形効率良く、設備及び生産コストを安くして成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に用いる金型の一例を示す概略断面図である。
【図２】同例のチャンバー部材配設位置近傍の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  金型本体
２  下型
３  上型
４  キャビティ空間
５  リング状パッキン
６  開孔部
７  チャンバー部材
７ａ  リング状パッキン
８  チャンバー室
９  固定用台座
１０  シリンダー
１１  ピストン
１２  ピストン軸
１３，１４  軸受
１５  区画板
１６  リング状パッキン
１７  上部室
１８  下部室
１９，２０  エアー管
２１  圧力調整装置
２２  空気流通孔
２３  連結部材
２４  排気弁
２５  排気用管
２６  吸気弁
２７  吸気管
２８  真空ポンプ
２９  制御部
３０  圧力センサー
３１  リード線
Ｓ  微小間隙
【図１】
0003680906.tif 000003
【図２】
0003680906.tif 000004