(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型および下型から構成される成形型本体と、これら上下成形型の周縁部にそれぞれ設けられた、互いに対向する上外周部および下外周部と、これら上下外周部の対向面に設けられ、成形型の内外をシールするシール部とを備えた発泡成形装置であって、上記シール部とシール部の間において、上型および下型の前記上下外周部の前記対向面の少なくとも一方に設けた溝部であって、発泡成形に伴って発生するガスを捕集し、溜めるとともに型本体内部の圧力とほぼ均衡したガス圧力を与えるガス溜め溝部を備えるとともに、前記ガス溜め溝部が成形型本体の少なくとも一部を取り囲んでおり、前記成形型本体の内部に向かって一端が開いており他端が前記ガス溜め溝部に連絡している少なくとも１のガス放出溝を、前記上下外周部の対向面の少なくとも一方にさらに設け、前記ガス溜め溝部が、圧力溝として作用する該ガス溜め溝部の内部圧力の圧力調整機構をさらに備え、前記圧力調整機構が、前記ガス溜め溝部に連通した導管に取り付けた圧力調整弁から構成されていることを特徴とする発泡成形装置。
【請求項２】
前記圧力調整機構が、アキュムレータを備えていることを特徴とする請求項１記載の発泡成形装置。
【請求項３】
前記シール部が樹脂被覆層で構成され、該樹脂被覆層表面にシール用溝部が設けられ、該シール用溝部にシール部材を装着したことを特徴とする請求項１または２に記載の発泡成形装置。
【請求項４】
前記シール用溝部を２本設け、前記上下外周部の少なくとも一方に設けた前記ガス溜め溝部の内側と外側にそれぞれ１本設けたことを特徴とする請求項３記載の発泡成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡成形装置、特にウレタン樹脂などの発泡体の成形に用いる発泡成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の１つのタイプの発泡成形装置の模式的断面図であり、図２は、その発泡成形型(以下、便宜上「金型」とも称する)の上下型を閉じたときの模式的部分拡大断面図である。【０００３】
図１に示すように、従来、例えばウレタン樹脂の発泡成形に当たっては、金型本体10、図示例の場合は上下型10ａ、10bから成る金型本体10の境界領域にあたるPL部分（parting line、製品の分割ライン)12 にシール部14を設けて、発泡成形中のウレタンフォームの漏れを防止するとともに、上型壁面の適宜箇所に別途設けた微小溝または孔16により、成形時に生成されるガスを型外に放出させていた。シール部14は上下型10a、10bの周縁部である上下外周部17、17における上下型壁面のいずれかまたは両方に樹脂層を設けることで構成する。なお、図中、上型10ａを閉じたときの状態を点線で示す。白抜き矢印は開閉の方向を示す。【０００４】
しかしながら、従来の微小溝または孔16は発泡成形時に容易に閉塞してしまうことがある。そのような場合には、金型本体内部の圧力は高まり、適正な発泡成形は行われない。
すなわち、図２に部分拡大図で示すように、発泡成形型10のPL部分12を構成するシール部14においては、上述のような発泡成形に伴うガス発生による急激な内部圧力の上昇が起こると、あるいは上下型の両外周部の対向面におけるシール性が不十分であると、シール部14からの急激なガスの逃げ（以下、「ガス抜け」という）が起こり、発泡成形が均質に起こらず、特に、図中、白丸で示す領域26においては成形体の一部が局部的に固まった状態になってしまう (これを「シコリ」と呼ぶ) という問題があり、またPL部分12には型全周にわたって多くのバリが発生するという問題があった。【０００５】
このようなバリは最終的にトリミングという工程によって除去するが、多量のバリが発生するとコスト上昇を招くばかりでなく、PL面におけるそのようなバリ発生部位は、ウレタンフォームのはみ出しによる発泡密度の低下により、気泡が大きくなりすぎ硬度が目標値より低下してしまう。また、前述の「シコリ」部は、トリミングしたときに硬い層となって残り、例えば成形品を自動車用シートなどに加工したとき、肌触りが不快なものとなるなどの問題が生じる。【０００６】
従来にあっても、このような問題解決のために多くの試みがなされてきた。例えば、
上型の外周部に型本体を取り囲むように全周にわたって溝を設け、シール部材として合成樹脂製のパイプチューブをその溝に埋め込むことにより、１種のパッキングの作用を発揮させ、上下型の間のシール性を高める試みもあり、それなりのシール効果が得られた。しかし、その場合、今度は、完全なシール構造のために製品内部にガスが溜まり、それがボイドとなり、むしろ内圧を高める結果になり、そのような高圧下では上述のようなシール構造でもシール性は十分でなくなり、製品のバリをなくすどころか、バリの発生を促進することになっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここに、本発明の解決すべき課題は、発泡体の成形に際してガス抜けを効果的に防止でき、バリの発生を可及的少ない量とすることができ、そして製作が容易である発泡成形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、このような課題を解決すべく、種々検討を重ね、発泡成形時に発生するガスを収容するガス溜め溝を型本体の周囲に設けて、型内外のガス圧を均衡させることで、発泡成形時の型周囲のPL部分からのガス抜けおよびバリの発生を防止することを着想し、本発明を完成した。【０００９】
ここに、本発明は、上型および下型から構成される成形型本体と、これら上下成形型の周縁部にそれぞれ設けられた、互いに対向する上外周部および下外周部と、これら上下外周部の対向面に設けられ、成形型の内外をシールするシール部とを備えた発泡成形装置であって、上型および下型の前記上下外周部の前記対向面の少なくとも一方に、発泡成形に伴って発生するガスを捕集し、溜めるとともに型本体内部の圧力とほぼ均衡したガス圧力を与えるガス溜め溝部を備えるとともに、前記ガス溜め溝部が成形型本体の少なくとも一部を取り囲んでいることを特徴とする発泡成形装置である。【００１０】
本発明の好適態様にあっては、さらに、前記成形型本体の内部に向かって一端が開いており他端が前記ガス溜め溝部に連絡している少なくとも１のガス放出溝を、前記上下外周部の対向面の少なくとも一方にさらに設けてもよい。【００１１】
本発明にあっては、前記ガス溜め溝部の内圧は、場合によっては、発泡成形時に発生するガスを、例えば上記ガス放出溝から捕集し、溜めることで型内部の圧力と均衡させることができるが、より好ましくは、ガス溜め溝部の内部圧力の圧力調整機構をさらに備えるようにすることが好ましい。このときの圧力調整機構としては、特に制限ないが、例えばガス溜め溝部に連通した導管に取り付けた圧力調整弁から構成されているもの、あるいは、アキュムレータを備えた圧力調整機から構成されているものを使用してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発泡成形に際してPL部分からのガス抜けを効果的に防止でき、バリの発生を可及的少とすることができ、しかもその製作が容易である発泡成形装置、特にウレタン樹脂の発泡成形用の発泡成形装置が提供され、その優れた経済性からも本発明の実際上の意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術における成形型の模式的断面図である。
【図２】図１の成形型を閉じた状態での拡大部分断面図である。
【図３】図３(a)は、本発明において用いる発泡成形型の模式的断面図であり、図３(b)は、その拡大部分断面図である。
【図４】本発明にかかる発泡成形装置の上型の内側から見た模式的平面図である。
【図５】図５(a）は、圧力調整弁から構成される圧力調整機構を備えた本発明にかかるに発泡成形装置の模式的説明図であり、図５(b)は、アキュムレータと圧力調整弁とから構成される圧力調整機構を備えた本発明にかかる発泡成形装置の模式的説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、添付図面にもとづいて本発明を説明する。
図３(a) は、本発明にかかる発泡成形装置の模式的断面図である。図３(b) は、その部分拡大図である。図４は、その好適態様を示すもので、発泡成形に伴って発生するガスを捕集し、溜める機能を有するガス溜め溝部、つまりガスチャンバーと、ガス放出溝と、そしてシール用溝との配置を模式的に説明するもので、矩形成形型の上型の内部から見た略式平面図である。ただし、便宜上、上記各溝はハッチを付けて示す。なお、以下においては、金型をもって本願発明を説明する。【００１５】
図３および図４に示すように、上型30ａと下型30bとが組合わさって金型本体、図示例では発泡成形型30を構成するが、本発明によれば上下金型の周縁部に設けられた上外周部34と下外周部35とから構成されるPL部分32と、互いに対向するこれら上下外周部34、35の対向面に形成されるシール部36とを備えている。シール部36によって金型の内外はシールされる。【００１６】
本発明によれば、内外周部34、35の対向面の少なくとも一方に、発泡成形に伴って発生するガスを捕集し、溜めることができるガス溜め溝部33bが設けられている。このガス溜め溝部33bは、図３に示す例では、点線で示すように、金型の周囲の少なくとも一部を回廊のように取り囲んでいる回廊溝部を構成しており、図４の態様では、この回廊溝部は金型の四周を取り囲んで設けられている。【００１７】
ガスチャンバー33bは、発泡成形に際して生成する発泡成形ガスを捕集し、溜めるとともにその内部圧力を徐々に高め、型本体内部の圧力とほぼ均衡した圧力となり、PL部分を境界として内外のガス圧力を均衡させる作用を発揮する。発泡成形の初期の段階で多量に発生するガスは例えばPL部分から漏出してもガスチャンバー内のガス圧と均衡することで急激なガス抜けは起こらない。成形最終段階までこのように、型全体にわたって、型内外での圧力の均衡を図ることにより、ガス抜けに伴う材料の流動は見られなくなり、表面性状が均質できれいな発泡成形体が得られる。【００１８】
かかるガス溜め溝部は、発泡成形時に金型の内外の圧力を均衡させるためであり、それにより発泡成形時のガス抜け・バリ発生を防止するのであり、そのような効果を発揮させる必要のある個所にだけ少なくとも設ければよい。また、型外周部におけるガス溜め溝部の内側には必ずしもシール部は設ける必要がなく、シール部を設けるときにもそのシール性は特に高度のものを必要としない。むしろ、発泡成形初期のガス抜けを許容する程度のものが好ましい。【００１９】
すでに述べたように発泡成形の初期には大量のガスが発生するが、図４に示す本発明の好適態様では、そのような大量のガスを型外に速やかに放出するために、ガス放出溝37が複数設けられている。【００２０】
ガスチャンバー33bは、金型本体の内部38に一端が開いた少なくとも１のガス放出溝37に連通している。ガス放出溝37の作用は、発泡成形時の発生ガスを型外に放出するとともに、成形の最終段階においては発泡成形材料のオーバフローを吸収することである。ガス放出という観点からは、その断面寸法は可及的小とする必要があるが、従来のガス放出孔のように微細径とするのではなく、上述のようにオーバフローを吸収できる形状・寸法とするのが好ましい。この部分は最終的には１種のバリとなり残るが、トリミングにより容易に除くことができる。場合によっては、トリミング工程不要のレベルに達することができる。【００２１】
次に、図示の態様では、これら上、下外周部の対向面のいずれかまたは両方において少なくとも１本の溝 (図示例では３本の溝33ａ、33b、33c) が設けられている。ここに、図示例で、シール部36は、その間に空間、この場合は溝が配置された２つの樹脂層から構成されることになる。これらの溝の少なくとも１本の溝はガスの捕集・溜めとなるガスチャンバー33b、つまりガス溜め溝部を構成する。上述のように図示例ではこのガス溜め溝部は２つの樹脂層の間の空間として構成されている。【００２２】
このようにしてガス溜め溝部を構成することで、金型それ自体にプレス加工、放電加工をおこなったり、切削加工を行ったりする必要がなく、発泡成形装置の製作が容易になる。【００２３】
このようにシール部36に複数の溝が設けられているときはその少なくとも１本はシール部材としてのパイプチューブ用の溝を構成し、金型の内外のシール作用をする。複数のシール用の溝が設けられる場合、内側のものは四周をめぐるように設ける必要はなく、ガス放出溝37の設けられている側、つまり領域には設けなくてもよい。最外周のシール用溝33cは型の四周をめぐるように設けるのが好ましい。【００２４】
図５(a),(b)は、本発明の発泡成形装置のさらに別の変更例を示すもので、ガスチャンバー33bに設ける圧力調整機構の例を示すもので、図５(a)の場合は、ガスチャンバー33bの適宜個所に連通して設けた導管40に圧力調整用の逃し弁42を設けた例を示すもので、符号Gは圧力ゲージを示す。図５(b)の場合は、ガスチャンバー33bの適宜個所に連通して設けた導管40に連通したアキュムレータ44と、これに取り付けた圧力ゲージGおよび圧力調整用の逃し弁42とからなる圧力調整機を備えている。【００２５】
このようにガス圧力調整機構が設けられたガスチャンバー33bには、図５(b)の例では、導管40のように、適宜位置においてガスチャンバー33bに連通したアキュムレータ44を備えた精密レギュレータ48によって例えば±0.002MPaの精度でチャンバー内のガス圧が調整可能となっている。かかる精密ガス圧制御によって、発泡成形時のバリの出具合を見ながら、型内部のガス圧力とガスチャンバー33b内のガス圧力とが釣り合うように、ガスチャンバー33b内のガス圧を調整することで、いわゆるバリの発生を効果的に防止できる。もちろん、型内部においてもガス圧力は均等になり、いわゆる「シコリ」などの発生も防止できる。【００２６】
成形の最終段階になると、材料のオーバフローが生じるが、これは前述のガス放出溝37を経由して起こることになり、それ以外の個所からのに流出、つまりバリ発生は可及的少となる。【００２７】
通常、金型は、アルミニウム合金などの金属、あるいはエポキシまたはポリエステルなどの樹脂で構成されており、上述の各種溝は、合金製の場合、金型製作時に切削加工などにより形成してもよいが、上下外周部34、35の一方または両方には樹脂層を設けておき、シール部36全体を樹脂層で構成し、この樹脂層に予め上述の各種溝を形成しておいてもよい。【００２８】
もちろん、型が樹脂製の場合、積層・注型加工の際に予め形成すればよい。いずれの場合にあっても、上下外周部の一方あるいは両方に溝を形成すればよい。製作が容易でシール性も改善されるのは、樹脂層を上下外周部の対向面に設けることである。このときの樹脂層としてはエポキシ樹脂などが例示される。【００２９】
すなわち、本発明の更なる改良例としては、上下型外周部の対向面を離間させておき、その間を樹脂層で区画することで、所望形状の溝部を構成するようにしてもよい。この場合には、型外周部の対向面は何ら機械加工をすることなく、所定領域に単に樹脂層の充填を行うだけでよい。【００３０】
同様にして、シール部にシール用の凹部を形成するのにも、上型の外周部に、例えば断面四角のようにシール用凹部の形状に加工した板材を貼り、一方、下型の外周部には樹脂 (エポキシ) 層を設け、これらを圧着し、樹脂硬化後、凹部の形状を与えた板材を取り外すことによってシール用凹部を形成してもよい。なお、凹部形状を与える板材には予め離型処理を施しておく。【００３１】
ガスチャンバーとしての溝部を形成する際の前述の樹脂層とシール用凹部を形成する際の樹脂層とを兼用させてもよい。
ガス放出溝37については、上下型の外周部の対向面におけるシールが問題となるため、予め、型自体に溝形状を機械加工しておくことが好ましい。【００３２】
かかる方法により溝部、シール部の作成時間を大幅に省き、型製作費を低くすることができ経済的な発泡成形を可能とする。
本発明にかかる発泡成形装置としては、上述の各要素の他に上下型の適宜クランプ手段、樹脂注入手段、加熱手段などが設けられるが、それらは従来のものであれば十分であり、本発明においても特に制限はなく、説明は省略する。      【００３３】
ここで、ウレタン樹脂の発泡成形を例にとって本発明にかかる発泡成形装置の作用をさらに具体的に説明すると次の通りである。
成形に当たっては、まず、下型内にウレタン樹脂を注入し、これに上型で蓋をしてクランプする。加熱後、約20〜30秒も経過すると、樹脂がフォーム状に膨らんできて、そのとき反応ガスが生成することによってウレタン樹脂が発泡し、その体積を膨張させ、型内の形状に合うように成形される。その際に発泡の駆動力となったガスが放出されるため、型内にはガス放出用の溝37が設けられており、これがガスチャンバーを構成する溝33b に連絡している。一方、ガスチャンバーには、必要により、圧力レギュレ―タに代表される圧力制御機構が連通して設けられているときには、ガスチャンバー内の圧力は高精度で調整可能となっている。【００３４】
本発明によれば、製品内面よりのガス圧がガス放出溝37を通ってガスチャンバー溝33b に流れ、このようにして型内のガスを追い出すと、今度は、チャンバー内の圧力が上がって、型内外のガス圧力が均衡し、余分な圧力を放出せずに、つまり急激なガス抜けを防止しながら反応が完了するため、ウレタンの密度確保が極めて容易にできる。【００３５】
さらにまた、本発明では、型の外周部において、型を取り巻く四周の少なくとも一部に設けられた、ガス放出溝37に連通したガスチャンバー33bが圧力溝として作用し、必要によりガスチャンバーの内部ガス圧を高精度で調整できるため、PL部分におけるシール部においては型内外に実質上の圧力差がなく、ウレタンおよびガスは、ガス放出溝37側に集中し、そのため残りの領域にはガス溜まりが形成されず、そのため成形がきれいに行われ、しかも成形の最終段階に至ってもバリが出にくくなる。【００３６】
本発明の変更例のように、型本体の回りの少なくとも一部を回廊のように取り囲むことにより、PL部分におけるバリ発生個所を可及的少とすることができる。
さらに本発明の別の変更例のように、型の外周部に設けたガス溜め溝部の内側にシール用の溝を設け、これにパイプチューブを配置してシール効果を高めれば、バリ発生はさらに効果的に抑制できる。【００３７】
かくして本発明によれば、従来のPL部分のガス抜け領域に発生するシコリ( ウレタンの密度が高くなり、硬くて違和感のある状態) がなく、全体が均一な適度な密度を保ち、バリがなく、しかも短時間で、この形状を生成させることができる。
【実施例】
【００３８】
本例では図３、図４、そして図５(b)に示すように型本体の周囲に３本の溝を設けた。ただし、図４においてガス放出溝を設けた側には、内側のシール用の溝33aは設けなかった。【００３９】
シール部36における溝33a、33b、33cは樹脂層に断面矩形の板材を型押しして形成したものであり、そのようにして設けた３本の溝のうち、真中の溝はガスチャンバー33bとして作用させ、その両側の溝33a、33cには、幅５mm、深さ５mmの溝に直径６mmのウレタンチューブを埋設した。それらの内側、つまり真中にある溝33bには、空間を保持したままとした。【００４０】
したがって、上型を閉じたとき、溝33bは、気密性を保ちガスチャンバーとなり、ガス放出溝37からのガスを捕集し、溜める機能を発揮する。ガスチャンバーには、アキュムレ―タを備えた圧力調整機が連通しており、チャンバー内のガス圧を0.05MPaに保持できるようにし、±0.02MPaの範囲で制御した。ただし、発泡成形初期の大量にガスが発生する時期には、ガスチャンバー内のガス圧も増大するから、そのときは大気にガスを放出するなどして圧力調整を行った。【００４１】
本発明によれば、このように発泡成形に際して成形時に発生するガスは、たとえPL部分からシール部の内側部分に施された溝33aを通って流入しても、このガスチャンバー内にとどまるような構造を持つから、ガスチャンバーと型内部との圧力差は可及的小となり、圧力が均衡してからはPL部分からのガス抜けは抑制され、いわゆるシコリなどの発生は効果的に抑制される。もちろん、バリの発生も効果的に抑制でき、ガス放出溝などの最少の部位でのバリ発生だけに抑えることができる。【００４２】
換言すれば、ガスチャンバーの内側の上下外周部でのシール性は特に高度なものでなくてもよい。むしろ、発泡反応初期は、PL部分からのある程度のガス抜けは許容されることがある。【００４３】
しかし、このときの最外側の溝33cによるシール効果は十分に確保するのが好ましい。例えば、最外側の溝33cに５mm×５mmの溝に直径６mmのウレタンチューブを装入すると、丸断面が角形断面に変形して、その反発抵抗で係止されることにより、従来の○リングと同様の作用によりシール効果が奏される。このように最外側の溝に設けたウレタンチューブのパッキン効果によりシール部が完全にシールされることにより、その内側のガスチャンバー内のガス圧を確保でき、これにより、そのさらに内側のPL部分におけるバリの発生をより効果的に防ぐことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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