(57)【要約】【課題】短納期かつ比較的低コストでの作製が可能で、数十個の試作に耐えられる強度を備えたシート形状試作用ウレタン発泡型を提供する【解決手段】ペースト状のエポキシ樹脂を硬化させて成るシート形状試作用ウレタン発泡型であって、硬化後の前記エポキシ樹脂は、表面硬度がＤ／８５／１以上Ｄ／９５／１以下、及び圧縮強度が１１０ＭＰａ以上１８０ＭＰａ以下、及び圧縮弾性率が６５００ＭＰａ以上９３００ＭＰａ以下、及び曲げ強度が６０ＭＰａ以上８３ＭＰａ以下、及び曲げ弾性率が６５００ＭＰａ以上８３００ＭＰａ以下であることを特徴とするシート形状試作用ウレタン発泡型。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペースト状のエポキシ樹脂を硬化させて成るシート形状試作用ウレタン発泡型であって、
硬化後の前記エポキシ樹脂は、
表面硬度がＤ／８５／１以上Ｄ／９５／１以下、及び
圧縮強度が１１０ＭＰａ以上１８０ＭＰａ以下、及び
圧縮弾性率が６５００ＭＰａ以上９３００ＭＰａ以下、及び
曲げ強度が６０ＭＰａ以上８３ＭＰａ以下、及び
曲げ弾性率が６５００ＭＰａ以上８３００ＭＰａ以下
であることを特徴とするシート形状試作用ウレタン発泡型。
【請求項２】
硬化後の前記エポキシ樹脂は、
熱線膨張係数が３５／Ｋ以上４０／Ｋ以下であることを特徴とする請求項１に記載のシート形状試作用ウレタン発泡型。
【請求項３】
硬化後の前記エポキシ樹脂は、熱変形温度が１３０℃以上１４０℃以下であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のシート形状試作用ウレタン発泡型。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のシート形状試作用ウレタン発泡型の製造方法であって、
シート形状の立体モデルを作成する工程と、
前記モデル表面全体の第１の略半面に離型剤を塗布する工程と、
前記モデルの離型剤を塗布した前記第１の略半面に未硬化のペースト状の第１のエポキシ樹脂を盛り付け積層して前記モデルの前記略半面を覆う工程と、
前記第１のエポキシ樹脂を２０℃以上２５℃以下で静置して硬化反応させる工程と、
前記モデル表面の前記第１のエポキシ樹脂が盛り付けられていない残りの略半面及び第１のエポキシ樹脂の第２のエポキシ樹脂との接触面に離型剤を塗布する工程と、
前記モデルの離型剤を塗布した前記残りの略半面及び前記接触面に未硬化のペースト状の前記第２のエポキシ樹脂を盛り付け積層する工程と、
前記第２のエポキシ樹脂を２０℃以上２５℃以下で静置して硬化反応させる工程と、
前記第１のエポキシ樹脂及び前記第２のエポキシ樹脂の硬化後前記モデルを第１のエポキシ樹脂及び前記第２のエポキシ樹脂から抜き取る工程とを含む
ことを特徴とするシート形状試作用ウレタン発泡型の製造方法。
【請求項５】
前記第１及び第２のエポキシ樹脂を積層して前記モデルを覆う工程において、前記第１及び第２のエポキシ樹脂は未硬化のペースト状の状態において垂直面の最大盛り付け厚みが２０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載のシート形状試作用ウレタン発泡型の製造方法。
【請求項６】
前記第１及び第２のエポキシ樹脂を硬化反応させる工程は、前記第１及び第２のエポキシ樹脂を２０℃以上２５℃以下で１６時間硬化反応させた後、さらに６０℃で８時間硬化反応させることを特徴とする請求項４または５に記載のシート形状試作用ウレタン発泡型の製造方法。
【請求項７】
前記第１及び第２のエポキシ樹脂は、前記第１及び第２のエポキシ樹脂を２０℃以上２５℃以下で１６時間硬化反応させた後、さらに１２０℃で１４時間硬化反応させることを特徴とする請求項４または５に記載のシート形状試作用ウレタン発泡型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はいす、シート、ソファ等のシート形状作製用のウレタン発泡型、特に自動車シート形状作製用のウレタン発泡型に関し、より詳細には、室温で硬化するエポキシ樹脂から成るシート形状試作用ウレタン発泡型に関する。
【背景技術】
【０００２】
いすやソファ、自動車の座席シートなどに用いるクッション材には、一般的にポリウレタンが使用されている。ポリウレタンを材料とした所望のシート形状を作製するためには、まずシートモデルを基にウレタン発泡型を作製する。作製されたウレタン発泡型にポリウレタンを注入して発泡させ、シート形状が作製される。シート形状作製用のウレタン発泡型として、量産用にはアルミニウム等の金属を材料としたウレタン発泡型を用いることが一般的である。
【０００３】
しかしながら、量産前のシート形状の試作にあたってもアルミニウム等の金属を材料とすると、作製に２週間〜１ヶ月程度を要するうえ、試作用のウレタン発泡型に求められる強度を超えたオーバースペックな強度性能を有することとなり、材料費及び加工についての作業コストに見合わない、コストパフォーマンスの悪いウレタン発泡型が作製されてしまう。
【０００４】
一方で、硬質ウレタンを試作用のウレタン発泡型の材料とすると、短納期で作製コストが安価なウレタン発泡型が作製されるものの、強度不足で２、３個程度の試作にしか耐えられない。そのため、何度も試作を繰り返す場合には、複数のウレタン発泡型を繰り返し作製する必要があり、結果としてコストと時間がかかってしまうというデメリットがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、短納期かつ比較的低コストでの作製が可能で、数十個の試作に耐えられる強度を備えたシート形状試作用ウレタン発泡型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】
【０００６】
本発明の一実施形態に係るシート形状試作用ウレタン発泡型は、室温で硬化するエポキシ樹脂から成るシート形状試作用ウレタン発泡型であって、硬化後の前記エポキシ樹脂は、硬化後の表面硬度がＤ／８５／１以上Ｄ／９５／１以下、及び硬化後の圧縮強度が１１０ＭＰａ以上１８０ＭＰａ以下、及び硬化後の圧縮弾性率が６５００ＭＰａ以上９３００ＭＰａ以下、及び硬化後の曲げ強度が６０ＭＰａ以上８３ＭＰａ以下、及び硬化後の曲げ弾性率が６５００ＭＰａ以上８３００ＭＰａ以下であることを特徴とする。
【０００７】
前記エポキシ樹脂は、硬化後の熱線膨張係数が３５／Ｋ以上４０／Ｋ以下であることが好ましい。
【０００８】
さらに、前記エポキシ樹脂は、硬化後の熱変形温度が１３０度以上１４０度以下であることが好ましい。
【０００９】
本発明の一実施形態に係るシート形状試作用ウレタン発泡型の製造方法は、シート形状の立体モデルを作成する工程と、前記モデル表面全体の略半面に離型剤を塗布する工程と、前記モデルの離型剤を塗布した略半面に未硬化のペースト状の第１のエポキシ樹脂を盛り付け積層して前記モデルの前記略半面を覆う工程と、前記第１のエポキシ樹脂を２０℃以上２５℃以下で静置して硬化反応させる工程と、前記モデル表面の前記第１のエポキシ樹脂が盛り付けられていない残りの略半面及び第１のエポキシ樹脂の第２のエポキシ樹脂との接触面に離型剤を塗布する工程と、前記モデルの離型剤を塗布した前記残りの略半面及び前記接触面に未硬化のペースト状の前記第２のエポキシ樹脂を盛り付け積層する工程と、前記第２のエポキシ樹脂を２０℃以上２５℃以下で静置して硬化反応させる工程と、前記第１のエポキシ樹脂及び前記第２のエポキシ樹脂の硬化後前記モデルを第１のエポキシ樹脂及び前記第２のエポキシ樹脂から抜き取る工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記エポキシ樹脂を盛り付け積層して前記モデルを覆う工程において、前記エポキシ樹脂は未硬化のペースト状の状態において垂直面の最大盛り付け厚みが２０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１１】
さらに、前記エポキシ樹脂を硬化反応させる工程は、前記エポキシ樹脂を２０℃以上２５℃以下で１６時間以上２４時間以下硬化反応させた後、さらに６０℃で８時間硬化反応させることが好ましい。
【００１２】
また、前記エポキシ樹脂を硬化反応させる工程は、前記エポキシ樹脂を２０℃以上２５℃以下で１６時間以上２４時間以下硬化反応させた後、さらに１２０℃で１４時間硬化反応させてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、短納期かつ比較的低コストでの作製が可能で、数十個の発泡ウレタン製のシート形状の試作に耐えられる強度を備えた、コストパフォーマンスに優れたシート形状試作用ウレタン発泡型が提供される。
【００１４】
また、本発明により、短納期かつ比較的低コストでの作製が可能で、数１０回の試作に耐えられる強度を備えたシート形状試作用ウレタン発泡型を製造する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るシート形状試作用ウレタン発泡型を製造する工程を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながらいくつかの実施形態として説明する。なお、本発明は、これらの実施形態に限定されることはなく、種々の変形を行なって実施することが可能である。また、図面においては、幅および高さなどは誇張している場合があり、実際の幅および高さなどの間の割合を正確に示していない場合がある。更に、同様の機能を有する部材には同じ符号を用い、説明を省略する場合がある。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るシート形状試作用ウレタン発泡型を製造する工程を説明するためのフローチャートである。
【００１８】
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係るシート形状試作用ウレタン発泡型を製造する工程は、シート形状の立体モデルを作成する工程（Ｓ１００）、立体モデル表面の第１の略半面に離型剤を塗布する工程（Ｓ１５０）、立体モデル表面の第１の略半面に未硬化のペースト状の第１のエポキシ樹脂を盛り付け積層する工程（Ｓ２００）、２０℃以上２５℃以下の状態で１６時間以上２４時間以下静置して前記第１のエポキシ樹脂を硬化させる工程（Ｓ３００）、前記立体モデルの表面の前記第１のエポキシ樹脂が盛り付けられていない残りの略半面及び第１のエポキシ樹脂の第２のエポキシ樹脂との接触面に離型剤を塗布する工程（Ｓ４００）、前記立体モデルの離型剤を塗布した前記残りの略半面に未硬化のペースト状の前記第２のエポキシ樹脂を盛り付け積層する工程（Ｓ５００）、２０℃以上２５℃以下の状態で１６時間以上２４時間以下静置して前記第２のエポキシ樹脂を硬化させる工程（Ｓ６００）、硬化させた前記第１のエポキシ樹脂及び前記第２のエポキシ樹脂から立体モデルを抜き取る工程（Ｓ７００）を含む。
【００１９】
シート形状の立体モデルを作成する工程（Ｓ１００）においては、所望のシート形状の試作品と同じ形状の立体モデルを作成する。例えば、立体モデルは、３Ｄ−ＣＡＤにより加工データを作成し、加工データをＮＣルータ等の工作機械に入力して作成してもよく、加工データに基づき３Ｄプリンタで作成してもよい。また、立体モデルを、図面から手作業でノミやヤスリ等の工具を用いて作成してもよい。
【００２０】
立体モデル表面の第１のエポキシ樹脂を盛り付け積層したい面に対して、離型剤を塗布する（Ｓ１５０）。これにより、後の立体モデルをエポキシ樹脂から抜き取る工程が容易になる。
【００２１】
ここで、離型剤は、第２のエポキシ樹脂と立体モデル、及び第１のエポキシ樹脂と第２のエポキシ樹脂とが接着せず、離型しやすくするものであればよく、例えば成分が油、シリコン、フッ素などであり、エマルジョン型、オイル型、溶液型、スプレー型などのいずれであってもよい。
【００２２】
立体モデル表面の第１の略半面に未硬化のペースト状の第１のエポキシ樹脂を盛り付け積層する工程（Ｓ２００）においては、シート形状の立体モデルを作成する工程（Ｓ１００）において作成された立体モデルの表面に未硬化のエポキシ樹脂を盛り付けて積層させる。エポキシ樹脂は、立体モデルの表面の略半面を覆うよう、例えば、立体モデルの上半面（上面及び各側面の上方半面、外周略半分）へと盛り付ける。なお、この略半面を便宜上第１の略半面と呼ぶ。
【００２３】
第１のエポキシ樹脂の盛り付けの際には、第１の略半面へと盛り付けがしやすいよう、床面から一定距離をおいた高さを有する立体モデルを載置する台を設け、その上で盛り付けを行うのが好ましい。また、載置する台のエポキシ樹脂と接する面において、Ｓ１５０の工程で離型剤を塗布するのが好ましい。これにより、第１のエポキシ樹脂が硬化するまで台上に第１のエポキシ樹脂を盛り付けた立体モデルを静置できる。加えて、盛り付けられたエポキシ樹脂の台と接する面を、接する台の形状を変化させることにより、エポキシ樹脂の台と接する面を所望の形状とすることができる。
【００２４】
第１のエポキシ樹脂の盛り付けは、計量及び手ごねと盛り付けとを手作業で行っても良く、エポキシ樹脂の計量・混合・吐出を自動的に行う、既存のモデリングペースト自動吐出器などを用いてもよい。
【００２５】
２０℃以上２５℃以下の状態で１６時間以上２４時間以下静置して第１のエポキシ樹脂を硬化させる工程（Ｓ３００）においては、立体モデル表面の第１の略半面に未硬化のペースト状のエポキシ樹脂を盛り付け積層する工程（Ｓ２００）において表面に未硬化のエポキシ樹脂を盛り付けて積層させた立体モデルを、第１のエポキシ樹脂が硬化するまで静置する。静置する場所を特別に設ける必要は無く、概ね２０℃以上２５℃以下の温度に保たれる室内であれば良い。
【００２６】
好ましくは、第１のエポキシ樹脂として用いるのは、室温で長時間硬化するエポキシ樹脂であることがのぞましく、より好ましくは、およそ２０℃以上２５℃以下程度の温度でおよそ１６時間以上２４時間以下程度経過することにより硬化するエポキシ樹脂であることがのぞましい。これにより、盛り付けられた第１のエポキシ樹脂は室内において単純に静置して１日に満たない時間を経過させるのみで、所望の形状にて硬化する。
【００２７】
第１のエポキシ樹脂を硬化させる工程は、第１のエポキシ樹脂の硬化をより進めたり、耐熱性を向上させたりするために、さらに６０℃以上１２０℃以下程度で８時間以上１４時間以下程度のアト硬化させる工程を含んでもよい。
【００２８】
立体モデルの略半面に盛り付けられた第１のエポキシ樹脂が硬化した後、前記立体モデルの表面の前記第１のエポキシ樹脂が盛り付けられていない残りの略半面及び第１のエポキシ樹脂の第２のエポキシ樹脂との接触面に離型剤を塗布する（Ｓ４００）。なお、この残りの略半面を便宜上第２の略半面と呼ぶ。
【００２９】
ここで、離型剤は、第２のエポキシ樹脂と立体モデル、及び第１のエポキシ樹脂と第２のエポキシ樹脂とが接着せず、離型しやすくするものであればよく、例えば成分が油、シリコン、フッ素などであり、エマルジョン型、オイル型、溶液型、スプレー型などのいずれであってもよい。
【００３０】
次に、前記立体モデルの離型剤を塗布した第２の略半面に未硬化のペースト状の第２のエポキシ樹脂を盛り付け積層する工程（Ｓ５００）においては、Ｓ４００の工程において離型剤を塗布した立体モデルの第２の略半面に未硬化のペースト状のエポキシ樹脂を盛り付けて積層させる。第２のエポキシ樹脂は、立体モデルの表面の第２の略半面を覆うよう盛り付け、これにより、第１のエポキシ樹脂と第２のエポキシ樹脂により立体モデルの全面が覆われる。例えば、第１のエポキシ樹脂を立体モデルの上半面へと盛り付けた場合、第２のエポキシ樹脂を立体モデルの下半面（側面及び各側面の下方半面、外周略半分）へと盛り付ける。
【００３１】
第２のエポキシ樹脂の盛り付けは、第１のエポキシ樹脂の盛り付けと同様、計量及び手ごねと盛り付けとを手作業で行っても良く、エポキシ樹脂の計量・混合・吐出を自動的に行う、既存のモデリングペースト自動吐出器などを用いてもよい。
【００３２】
２０℃以上２５℃以下の状態で１６時間以上２４時間以下静置して前記第２のエポキシ樹脂を硬化させる工程（Ｓ６００）においては、前記立体モデルの離型剤を塗布した第２の略半面に未硬化のペースト状の第２のエポキシ樹脂を盛り付け積層する工程（Ｓ５００）において表面に未硬化のエポキシ樹脂を盛り付けて積層させた立体モデルを、第２のエポキシ樹脂が硬化するまで静置する。静置する場所を特別に設ける必要は無く、概ね２０℃以上２５℃以下の温度に保たれる室内であれば良い。
【００３３】
好ましくは、第２のエポキシ樹脂は、第１のエポキシ樹脂と同様の室温で長時間硬化するエポキシ樹脂であることがのぞましく、より好ましくは、およそ２０℃以上２５℃以下程度の温度でおよそ１６時間以上２４時間以下程度経過することにより硬化するエポキシ樹脂であることがのぞましい。これにより、盛り付けられた第２のエポキシ樹脂は室内において単純に静置して１日に満たない時間を経過させるのみで、所望の形状にて硬化する。
【００３４】
第２のエポキシ樹脂を硬化させる工程は、第２のエポキシ樹脂の硬化をより進めたり、耐熱性を向上させたりするために、さらに６０℃以上１２０℃以下程度で８時間以上１４時間以下程度のアト硬化させる工程を含んでもよい。あるいは、第１のエポキシ樹脂及び第２のエポキシ樹脂を併せて１つのアト硬化させる工程を含んでもよい。
【００３５】
第１のエポキシ樹脂及び第２のエポキシ樹脂（以下、総称して「エポキシ樹脂」という。）は、それぞれを盛り付ける工程（Ｓ２００、Ｓ５００）において、硬化後にウレタン発泡型として用いられるため、立体モデル側面の垂直面においても一定以上の厚さを有することが好ましく、そのため、未硬化の状態におけるエポキシ樹脂の最大盛り付け厚みが２０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３６】
約５０個から１００個のシート形状を試作することが可能な程度の強度を有するウレタン発泡型を作成するためには、硬化後のエポキシ樹脂は、表面硬度がＤ／８５／１以上、圧縮強度が１１０ＭＰａ以上、圧縮弾性率が６５００ＭＰａ以上、曲げ強度が６０ＭＰａ以上、及び曲げ弾性率が６５００ＭＰａ以上であることが好ましい。
また、エポキシ樹脂は、より強度が高い材料を用いる場合には材料費が高価となりやすいため、コストパフォーマンスの点からすると、表面硬度がＤ／９５／１以下、圧縮強度が１８０ＭＰａ以下、圧縮弾性率が９３００ＭＰａ以下、硬化後の曲げ強度が８３ＭＰａ以下、及び硬化後の曲げ弾性率が８３００ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００３７】
硬化させたエポキシ樹脂から立体モデルを抜き取る工程（Ｓ７００）においては、第２のエポキシ樹脂を硬化させる工程（Ｓ６００）において第２のエポキシ樹脂が硬化した後に、第１のエポキシ樹脂及び第２のエポキシ樹脂に覆われた立体モデルを抜き取る作業を行う。立体モデル及び第１のエポキシ樹脂の第２のエポキシ樹脂との接触面には予め離型剤を塗布しているため、離型剤により第２のエポキシ樹脂が立体モデル及び第１のエポキシ樹脂と接着しないため、エポキシ樹脂が硬化した後において第２のエポキシ樹脂を立体モデルから取り外し、立体モデルを抜き取ることができる。
【００３８】
立体モデルを抜き取り後、残ったエポキシ樹脂については、立体モデルと同じ形状の所望のシート形状の試作品を作成するためのウレタン発泡型として用いることができる。これにより、本発明の一実施形態に係るシート形状試作用ウレタン発泡型が得られた。
【００３９】
本発明の一実施形態に係る当該ウレタン発泡型は、少なくとも５０個から１００個の発泡ウレタン製のシート形状の試作に耐えられる強度を有するウレタン発泡型である。
【００４０】
アルミ等の金属製のウレタン発泡型の場合、試作用のウレタン発泡型といえども、２週間から１か月程度の製作期間を要するとともに、金属加工のための作業コストが高額となるが、本発明の一実施形態に係る当該ウレタン発泡型については、複雑な加工は不要であり、エポキシ樹脂の盛り付け及び硬化に要する時間が短く、全工程に１週間程度しか要さない。また、作業コストについても、特別な装置や、大規模な装置を必要としないため、低コストに抑えることが可能である。
【００４１】
また、硬質ウレタン製のウレタン発泡型の場合、短納期で作製コストが安価なウレタン発泡型が作製されるものの、強度不足で２、３個程度の試作にしか耐えられない。そのため、何度も試作を繰り返す場合には、複数のウレタン発泡型を繰り返し作製する必要があり、結果としてコストと時間がかかってしまうというデメリットがある。一方で、本発明の一実施形態に係る当該ウレタン発泡型については、上記のとおり、少なくとも５０個から１００個の発泡ウレタン製のシート形状の試作に耐えられる強度を有するため、複数のウレタン発泡型を繰り返し作製するような必要はなく、所望の個数のシート形状の試作を行うことができる。
【００４２】
以上のように、本発明の一実施形態に係る当該ウレタン発泡型により、短納期かつ比較的低コストでの作製が可能で、数十個の発泡ウレタン製のシート形状の試作に耐えられる強度を備えた、コストパフォーマンスに優れたシート形状試作用ウレタン発泡型が提供される。
【００４３】
また、本発明の一実施形態に係る当該ウレタン発泡型の製造方法により、短納期かつ比較的低コストでの作製が可能で、数十個の発泡ウレタン製のシート形状の試作に耐えられる強度を備えたシート形状試作用ウレタン発泡型を製造する方法が提供される。
【００４４】
なお、本発明の一実施形態に係るシート形状試作用ウレタン発泡型は、自動車シート形状の試作用ウレタン発泡型に好適である。自動車シート形状においては、同じ形状の試作品を数十個作成することもよくあり、また、試作品についてはできるだけコストをかけない製造方法が望まれているためである。
【図１】
2018034343.tif 000003