(57)【要約】本発明は、ポリマー部品の製造に用いられる鋳造金属金型に関し、より詳細には、ポリマー部品の製造に使用される鋳造金属金型を封止するための方法に関する。本技術の一実施形態は、封止された表面を生成するためにシーリング材が金型キャビティの表面を封止するべく構成されるように、金型キャビティ（２４）の表面にある孔（６０）内に配置されたシーリング材（６２）を有する鋳造金属金型（２６）に関するものである。封止された表面は、ポリマー部品の製造中に気体を吸収又は放出するのを阻止される。金型は、製品の金型キャビティからの離型を容易にするために表面コーティング（６４，６６）をさらに含む。表面コーティングは、金型キャビティの封止された表面に付着するように構成されたフルオロポリマーベース層（６４）を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造金属金型装置であって、
金型キャビティの表面にある複数の孔内に配置されたシーリング材であって、ポリマー部品の製造中にガスを吸収又は放出するのを阻止される封止された表面を生成するために、前記金型キャビティの表面を封止するように構成されたシーリング材と、
前記封止された表面に配置され且つ前記ポリマー部品の前記金型キャビティからの離型を容易にするように構成された表面コーティングであって、前記金型キャビティの前記封止された表面に付着するように構成されたフルオロポリマーベース層を含む表面コーティングと
を備える金型装置。
【請求項２】
前記シーリング材は、シリコーン処理されたアクリル系又はエポキシ系シーリング材を含む、請求項１に記載の金型。
【請求項３】
前記シーリング材はシリコーン系シーリング材を含む、請求項１に記載の金型。
【請求項４】
前記シリコーン系シーリング材は、１つ以上のシロキサンの混合物を含む、請求項３に記載の金型。
【請求項５】
前記シーリング材は、液体堆積法を用いて前記金型キャビティの表面にある前記複数の孔内に配置される、請求項１に記載の金型。
【請求項６】
前記フルオロポリマーベース層はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む、請求項１に記載の金型。
【請求項７】
前記シロキサンオイル増量剤層はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含む、請求項１に記載の金型。
【請求項８】
前記金型キャビティは、アルミニウム、鋼、ニッケル、又はそれらの任意の組み合わせで構成される、請求項１に記載の金型。
【請求項９】
前記ポリマー生成物はポリウレタンフォームを含む、請求項１に記載の金型。
【請求項１０】
前記表面コーティングは、前記フルオロポリマーベース層の上に配置されたシロキサンオイル増量剤層を含む、請求項１に記載の金型。
【請求項１１】
ポリマー製造システムであって
多孔質表面を備えた金型キャビティを有する金型と、
封止された表面を生成するために前記金型キャビティの多孔質表面内に配置されたシーリング材であって、前記封止された表面がポリマー部品の製造時にガスを吸収又は放出することを阻止するように多孔質表面を封止するように構成されたシーリング材と、
前記封止された表面に配置された表面コーティングであって、前記ポリマー部品が製造された後に前記ポリマー部品の前記金型キャビティからの離型を容易にするように構成された表面コーティングと
を備えるシステム。
【請求項１２】
前記金型は、アルミニウム、鋼、ニッケル、又はそれらの任意の組合せを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記シーリング材は化学蒸着されたシーリング材である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記シーリング材は、アクリル系シーリング材、シリコーン処理されたアクリル系シーリング材、エポキシ系シーリング材、シリコーン系シーリング材、又はそれらの任意の組合せを含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記表面コーティングはベース層と増量剤層とを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ベース層はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ベース層は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、又はそれらの任意の組合せを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記増量剤層はシロキサンオイルを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記シロキサンオイルは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含む、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ポリマー部品は、ポリウレタンフォームを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２１】
方法であって、
発泡体製造時にガスを吸収又は放出するのを阻止される封止された表面を生成するために金型キャビティの表面をシーリング材で封止することと、
前記金型キャビティの封止された表面に表面コーティングを塗布することと、
前記金型キャビティを用いて、発泡体製造サイクルを行うことと
を含み、前記発泡製造サイクルは、
前記金型キャビティ内に発泡体配合物を配置することと、
前記金型キャビティの形状に対応する形状を有する発泡物を製造するために前記金型キャビティ内で前記発泡体配合物を重合させることと、
前記金型キャビティから前記発泡物を取り出すことと
を含む方法。
【請求項２２】
前記金型キャビティの表面にある複数の孔の総容積を決定することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記表面コーティングを塗布することは、前記金型キャビティの表面にある複数の孔の決定された総容積に少なくとも部分的に基づいて前記表面コーティングを塗布することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記表面コーティングを塗布することは、前記表面コーティングを塗布する前に、前記金型の封止された表面を冷却することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記金型の内表面の複数の孔に関連するガスを除去するために一定期間、所定の温度まで前記金型を加熱することと含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
特定の数の発泡体製造サイクルの後に前記金型の封止された表面に置換表面コーティングを塗布することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記金型キャビティの表面を封止することは、液体堆積法を用いて前記シーリング材を塗布することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記金型キャビティの表面を封止することは、前記シーリング材が硬化するまで前記金型キャビティを塗布された前記シーリング材と共に加熱することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記表面コーティングを塗布することは、前記金型の封止された表面にベース層を塗布することと、塗布された前記ベース層に増量剤層を塗布することとを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記ベース層は、セラミック、プラスチック、及び金属からなる群から選択され、前記増量剤層はシロキサンオイルを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記シーリング材は、シリコーン処理されたアクリル系シーリング材、アクリル系シーリング材、エポキシ系シーリング材、シリコーン系シーリング材、又はそれらの任意の組合せを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３２】
前記シーリング材はシロキサンシーリング材を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３３】
前記シロキサンシーリング材は、末端ヒドロキシル基を有する少なくとも１つのシロキサンを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記シロキサンシーリング材は、約２０，０００から５００，０００の分子量を有する少なくとも１つのシロキサン、請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ねポリマー部品の製造に用いられる鋳造金属金型に関し、より詳細には、ポリマー部品の製造に使用される鋳造金属金型を封止するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本出願は、「封止された鋳造金属金型用のシステム及び方法」と題する２０１２年１月５日に出願された米国仮出願第６１／５８３，５４５号の優先権及び利益を主張するものであり、この仮出願は、その全体が参照によりあらゆる目的で本明細書に含まれるものとする。
（背景）
プラスチック及び発泡体を含むポリマー材料は、発泡体の座席、詰め物、シーリング材、ガスケットなどを含む、消費財の各種部品を作るのに広く使用されている。一般的に、ポリマー部品の製造中に、ポリマー材料は、得られるポリマーに部品形状を付与する金型の内部で互いに反応する。例えば、ポリウレタンフォーム部品を製造する場合、イソシアネート材料とポリオールブレンドを金型内で組み合わせることができ、金型はその後、材料を反応させる（例えば、金型の形になるように重合、架橋、及び膨張させる）ために加熱することができる。また、これらの反応をさらに促進するために、触媒を与えることができる。製造中、混合物は金型キャビティの内部を埋めるように発泡し且つ膨張し、それによって金型のキャビティの形になる。混合物の発泡を高めるために他の材料も与えることができる。例えば、水は、ウレタン混合物を金型キャビティ内で硬化する前に金型に充填させるために、発泡剤の一種として使用することができる。発泡体が硬化すると、発泡物（例えば、シートクッション）は、イソシアネートとポリオールブレンドに基づいて決定された硬化時間後に金型から取り出して（例えば、シート内で）使用することができる。
【０００３】
金型から取り出すと、ポリマー部品は、欠陥がないか検査されることができる。例えば、成形ポリウレタンフォーム部品は、欠陥（例えば空隙、裂け目、又はギャップ）を実質的に含まない概ね均一な、滑らかな表面を有することが一般に望ましい。従って、ポリマー部品は、部品がこのような存在する表面欠陥を有する場合には廃棄されることがある。例えば、離型コーティング（例えば、ワックス層）を、各発泡体部品の製造の間に、金型の表面に塗布することができる。離型コーティングが金型を均一に完全に被覆するのに不十分であった場合は、結果として発泡体が金型に付着し、それによりプロダクションランの最初の１０、２０、５０、１００個、又はそれ以上の発泡体部品に表面欠陥（すなわち、目に見える割れ目や裂け）が生じる可能性がある。プロダクションランの後の部品は許容できるが、欠陥のある発泡体部品は通常は廃棄され、生産コスト及び廃棄物を増加させる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書に開示したいくつかの実施形態の概要を以下に記載する。当然のことながら、これらの態様は、単にこれらのいくつかの実施形態の簡単な概要を読者に提供するために提示され、これらの態様は、本開示の範囲を限定するものではない。
実際には、本開示は、以下に記載されないさまざまな態様を包み得る。
【０００５】
本開示は、ポリマー部品の製造中に金型の表面が吸収したガス（例えば、水素、窒素、酸素、二酸化炭素、アルゴン、又はその他のガス）を放出するのを抑制するために、ポリマー部品の製造に使用されるあらゆる鋳造又は機械加工された金属金型（例えば、アルミニウム）の表面を封止することに向けられた実施形態を含む。例えば、本技術の一実施形態は、封止された表面を生成するためにシーリング材が金型キャビティの表面を封止するべく構成されるように、金型キャビティの表面にある孔内に配置されたシーリング材を有する鋳造金属金型に関するものである。封止された表面は、ポリマー部品の製造中に気体を吸収又は放出するのを阻止される。金型は、製品の金型キャビティからの離型を容易にするために表面コーティングをさらに含む。表面コーティングは、金型キャビティの封止された表面に付着するように構成されたフルオロポリマーベース層を含む。
【０００６】
本技術の別の実施例は、ポリマー製造システムに関する。ポリマー成形システムは、多孔質表面を有する金型キャビティを有する金型を含む。封止された表面を生成するために金型キャビティの多孔質表面内にシーリング材が配置され、シーリング材は、封止された表面がポリマー部品の製造中にガスを吸収又は放出するのを阻止されるように多孔質表面を封止する。ポリマー成形システムはまた、封止された表面に配置された表面コーティングを含む。表面コーティングは、ポリマー部品が生成された後の金型キャビティからのポリマー部品の離型を容易にするように構成される。
【０００７】
本技術の別の実施例は、発泡物の製造において金型を封止し、使用する方法に関する。この方法は、発泡体製造時にガスを吸収又は放出することが阻止される封止された表面を生成するために金型キャビティの表面をシーリング材で封止することを含む。この方法はさらに、金型キャビティの封止された表面に表面コーティングを塗布することを含む。この方法はまた、金型キャビティを用いた発泡体製造サイクルを行うことを含む。発泡体製造サイクルは、発泡体配合物を金型キャビティ内に配置することと、金型キャビティの幾何学的形状に対応する形状の発泡物を形成するために発泡体配合物を金型キャビティ内で重合することと、発泡物を金型キャビティから取り出すこととを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明のこれらの及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明を添付の図面を参照して読んだ場合により良く理解されるであろう。図面を通して同様の符号は同様の部分を表す。
【図１】発泡体部品を製造するための金型のキャビティに発泡体配合物が供給された発泡体部品製造システムの一実施形態の概略図である。
【図２】金型を封止し、発泡体部品を製造するのに封止した金型を使用するための方法の一実施形態を示すプロセスフロー図である。
【図３】多孔質表面を有する金型の一実施形態を示す、図１の線３−３で切断した断面図である。
【図４】シーリング材で封止した後の図３の多孔質金型表面の実施形態を示す断面図である。
【図５】表面コーティングの塗布後の図４の封止された金型表面の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の１つ以上の具体的な実施形態について説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実施の全ての特徴については説明しないかもしれない。当然のことながら、このような実際の実施の開発では、エンジニアリング又は設計プロジェクトの場合と同様に、開発者の固有の目標、例えば、別の実施と異なる可能性があるシステム関連及びビジネス関連の制約の遵守などを達成するために、さまざまな実施固有の決定がなされなければならない。また、当然のことながら、このような開発努力は複雑で時間がかかるかもしれないが、それでも、本開示の利益を有する当業者にとっては設計、製作及び製造の日常的な仕事である。
【００１０】
本発明のさまざまな実施形態の構成要素を紹介する際に、冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「前記（ｔｈｅ）」、及び「前記（ｓａｉｄ）」は、１つ以上の構成要素があることを意味することを意図している。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的であることを意図し、列挙された構成要素以外の追加の構成要素が存在し得ることを意味する。
【００１１】
上述したように、開示された実施形態は、金型キャビティを用いた物品（例えば、ポリマー部品）の製造中に多孔質の金型キャビティからのガスの吸収及び／又は放出を遮断するための１つ以上のシーリング材及び／又はコーティングの使用に関する。このような金型キャビティによる吸収／放出の阻止は、所望の特性、例えば滑らかな表面などを有する物品の製造をもたらし得ると同時に、それらの製造に関わる廃棄物を低減し、環境へのプラスの効果を有することができる。従って、金型封止のための本アプローチは、ポリウレタンフォーム部品の製造に用いられる金型という状況で説明されるが、本実施形態は、均一な表面が望ましい、その他の種類のポリマー材料（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等）から作られる部品の製造に用いられる金型に適し得ることに留意すべきである。
【００１２】
図１は、金型１４内で発泡体部品１２（例えば、ポリウレタンシートクッション）を製造するためのシステム１０の概略図である。金型１４は、基材１６と、基材１６内に形成された金型キャビティ１８とを含む。金型キャビティ１８は、発泡体を以下に説明する化学反応によって生成するときに、発泡体部品１２を成形するように構成されている。金型１４の基材１６は、キャビティ１８内で生成される発泡体に機械的安定性を与えることができる鋳造又は機械加工された金属（例えば、アルミニウム、鋼、ニッケル、又は他の合金化した金属）、エポキシ、複合材料、又は類似の材料を含むことができる。基材１６は、金型キャビティ１８内で行われる重合プロセスに外部の供給源から熱を与えることができるように、特定の熱的性質（例えば、熱伝達係数）を有するように選択することができる。
【００１３】
発泡体部品１２を形成するように成形された図示の金型キャビティ１８は、それぞれが内表面２４を有する第１及び第２ピース２０、２２により画定される。しかしながら、他の実施形態では、金型キャビティ１８は、単一ピース又は２つ以上のピースから形成されることができ、各ピースは発泡体部品１２に接触する内表面２４を有することに留意すべきである。金型キャビティ１８を形成するピースの数は、製造される発泡体部品の特定の形状及び／又は大きさと、発泡体部品を製造するために使用される方法とに依存し得る。理解されるように、金型キャビティ１８は、第１及び第２ピース２０、２２がキャビティ１８を囲むそれらの範囲で互いに接触して配置されたとき、発泡体部品１２の所望の形状の形になる。
【００１４】
また、金型１４の内表面２４はいくらか多孔質であることができる。以下に詳細に説明するように、基材１６の孔は、金型１４の内表面２４が発泡体部品１２の製造中にガス（例えば、吸収された空気）を放出するのを阻止するように、本技術に従って封止（シール）することができる。金型１４の内表面２４がポリマー前駆体の反応にガスを導入するのを効果的に制限することによって、本発明の技術は、実質的に空隙又は類似の欠陥がない比較的滑らかで均一な表面を有するポリマー部品の製造を容易にする。一般的に、本技術は、ポリマー部品の製造中の金型キャビティ１８の内表面２４における圧力変動の結果である不良品の廃棄を著しく減らすことができる。また、以下に記載されるように、金型１４の内表面２４は、成形プロセスが完了したときに発泡体部品１２の金型１４からの離型を助けるために１つ以上の表面コーティングで被覆することができる。
【００１５】
システム１０の動作中、適切な重合条件にさらされると金型１４内で発泡体部品１２を形成することができる反応性混合物である発泡体配合物２８を最終的に生成するために、さまざまな材料が混合される。本文脈においては、発泡体部品１２は、ポリウレタンフォーム部品である。従って、発泡体配合物２８は、水とイソシアネートからカルバメート結合及びウレア結合の繰り返し（すなわち、ポリウレタン）を形成可能な材料から製造される。図示の実施形態では、発泡体配合物２８は、ミキシングヘッド３０内で、ポリオール配合物３２とイソシアネート混合物３４を混合することによって生成される。しかしながら、当然のことながら、いくつかの実施形態では、発泡体配合物２８は、金型キャビティ１８内で直接ポリオール配合物３２及びイソシアネート混合物３４を混合する際に生成され得る。
【００１６】
ポリオール配合物３２は、他の反応物質の中で、ポリエーテルポリオール、バイエルマテリアルサイエンス社から市販されている合成樹脂のようなポリヒドロキシル化合物（すなわち、ポリオール及び共重合ポリオールを含む複数のヒドロキシル単位を有する小分子又はポリマー）を含むことができる。ポリオール配合物３２は、発泡剤（例えば、水、揮発性有機溶剤）、架橋剤、界面活性剤、及び他の添加剤（例えば、セルオープナー、安定化剤）を含むこともできる。ポリオール配合物３２は、発泡体部品１２に特定の物理的性質を与えるように構成された共重合体材料のような他のポリマー材料をさらに含むこともできる。このような共重合体の一例は、スチレンアクリロニトリル（ＳＡＮ）共重合体である。さらに、いくつかの実施形態では、ポリウレタンの製造（すなわち、ポリオール配合物３２のヒドロキシル基とイソシアネート混合物３４のイソシアネート基との反応）を容易にするように構成された触媒が、使用されることができ、ポリオール配合物３２の一部であることができる。
【００１７】
また、触媒は、ポリオール配合物３２に組み込むことができる。例えば、特定のアミン（例えば、第３級アミン）、アミン塩、有機金属（例えば、有機ビスマス及び／又は有機亜鉛化合物）、又は他の同様の触媒を用いることができる。本発明の実施形態に従ってポリオール配合物３２に組み込むことができる市販の触媒の例は、ミズーリ州セントルイスのシグマアルドリッチ社から入手可能なＤＡＢＣＯ（登録商標）３３ＬＶアミン触媒（１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン）、及びオハイオ州ノーウッドのシェパードケミカル社から入手可能なＢｉＣＡＴ（登録商標）ビスマス触媒を含む。以下の表１は、ポリオール配合物２８の成分及びそれらのそれぞれの量の例を示す。
【００１８】
【表１】
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金型１４内でポリオール配合物３２と反応させるイソシアネート混合物３４は、１つ以上の異なるポリイソシアネート化合物を含むことができる。このような化合物の例は、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、又は２個以上のイソシアネート基を有する他のこのような化合物を含む。ポリイソシアネート化合物は、１分子中に平均２個以上のイソシアネート基を有するプレポリマー又はポリマーを含むことができる。使用される特定のポリイソシアネート化合物は、発泡体部品１２の所望の最終用途（すなわち、所望の物理的特性）に依存し得る。当然のことながら、イソシアネート種の濃度は、一般的に、表１に挙げたポリオール及び水の濃度に対応する必要がある。従って、いくつかの実施形態では、イソシアネート種の濃度は、特定のプロダクションランで使用されるポリオールと水の量に基づいて百分率２．４から１００の範囲であることができる。
【００１９】
上述したように、金型１４の内表面２４を封止することは、発泡体部品１２の製造中に金型キャビティ１８の表面からのガスの放出を防ぐことができる。図２は、金型キャビティ１８の内表面２４を封止し且つ金型１４を使用して発泡体部品１２を製造するための方法４０の一実施形態を示す。以下の説明は金型キャビティ１８全体の封止に向けられているが、当然のことながら、金型１４の各ピース２０及び２２の内表面２４を、以下に記載するように個別に封止して表面コーティングしてもよい。
【００２０】
図２に示すプロセス４０は、金型キャビティ１８の内表面２４の孔の総容積を決定する（ブロック４２）ことから始まる。上述したように、金型キャビティ１８の内表面２４は、初めは多孔質であることができ、孔の特定の性質（例えば、寸法、規則性、空隙率など）は、少なくとも部分的に基材１６と金型１４の製造方法によって決まる。図３は、シーリング材又は表面コーティングの塗布前に、ブロック４２に従って分析することができる内表面２４の一部２６の断面図を示す。図３では、多くの孔６０が、金型キャビティ１８の内表面２４に示されている。また、金型１４は鋳造金属金型（例えば、鋳造アルミニウム基材１６）なので、孔６０は一般に金型１４の内表面２４の約１ミリメータ範囲内のみに存在することができる。また、図示した孔６０は簡単にするために概ね大きさが均一であるが、金型キャビティ１８の内表面２４は、さまざまな寸法の孔６０の複雑な網状組織又は格子を有することができる。また、孔６０は、一般に、金型１４を製造するのに使用されるプロセス中に内表面２４がさらされる大気からの空気又は他のガスのようなガスを捕捉することが可能である。従って、これらの孔６０はさらに、金型１４の加熱時に、この捕捉したガスを放出することが可能である。従って、これが発泡体部品１２の製造中に発生した場合、このガス放出は、発泡体部品１２の表面にある窪み、空隙、又は類似の欠陥の形成をもたらすことがある。
【００２１】
例えば、金型キャビティ１８は、鋳造アルミニウム基材１６から作られ、約０．００１ミリメートルから０．０５ミリメートルまでの範囲の表面多孔性を有することができる。また、鋳造アルミニウム金型１４の内表面２４は、直径が約３９マイクロメートルから約５０マイクロメートルの範囲の孔を有することができる。従って、金型キャビティ１８の内表面２４の孔の総容積は、約１０立方センチメートルから約５０立方センチメートルの範囲であることができる。しかしながら、孔の総容積は金型１４がどのように製造されたかに応じて変わり得る。従って、図３に示すように、封止されていない内表面２４を有する金型キャビティ１８の場合、孔は初めに、内表面２４の孔６０に吸収されたガスに占有されている。
【００２２】
従って、図２の方法４０に戻ると、いくつかの実施形態では、ブロック４２に従って、金型キャビティ１８の表面にあるすべての孔６０の容積を占有するのに必要なシーリング材の量を初めに決定することができる。例えば、いくつかの実施形態では、孔の容積６０は、既知の体積の不揮発性の流体（例えば、油）を金型キャビティ１８に充填し、不揮発性の流体が内表面２４の孔６０にあるすべての吸収されたガスに取って代わるように十分に金型１４を加熱し、その後内表面２４の孔６０に残っている不揮発性流体の体積を決定するために不揮発性流体の体積を回収して測定することによって決定することができる。さらなる例として、いくつかの実施形態では、金型１４のピース２２の内表面２４を真空下に置き、次いで、ピース２２の内表面２４の孔６０から放出されるガスの体積を測定しながら加熱することができる。他の実施形態では、金型キャビティ１８の内表面２４を効果的に封止するために必要とされるシーリング材の量を計算するのに、総表面孔容積の推定値（例えば、表面分析技術又はシミュレートされたモデルに基づく）を代わりに使用することができる。
【００２３】
金型キャビティ１８の表面にある孔６０の総容積が決定されるとは、発泡体部品１２の製造中にガスの放出（例えば、発泡体部品１２の表面へのガスの放出）を防止するために、金型キャビティ１８を封止することができ、それは本明細書で説明するようにいくつかのステップを含むことができる。金型キャビティ１８の内表面２４を封止するために、まず、金型キャビティ１８の内表面２４と関連（例えば、吸着、物理吸着、又は他の相互作用）するガスを実質的に除去するために、内表面２４を一時的に特定の温度まで加熱することができる（ブロック４４）。例えば、いくつかの実施形態では、金型キャビティ１８の内表面２４の孔６０に蓄えられたすべてのガスが放出されるのを確実にするために、金型１４を約４時間、約華氏３７５度（摂氏１９１．５度）に加熱することができる。他の実施形態では、金型１４を、一定時間（例えば、４時間）最高成形温度（例えば、約華氏１３０度（摂氏５４．４度）と華氏１７０度（摂氏７６．７度）の間）に加熱することができる。また、いくつかの実施形態では、ブロック４２及び４４に記載されたステップを組み合わせることができ、孔６０からガスを除去するために金型１４を加熱するときに放出されたガスを測定することによって、金型キャビティ１８の表面にある孔の総容積を決定することができる。
【００２４】
関連するガス分子を除去するために金型１４を加熱した後、決定又は推定した総孔容積に基づいて、金型キャビティ１８の内表面２４にシーリング材を塗布することができる（ブロック４６）。また、いくつかの実施形態では、初めに、過剰なシーリング材を加熱した金型キャビティ１８の内表面２４に塗布することができ、続いて、後述される表面コーティングの蒸着の前に、余分なシーリング材を金型キャビティ１８から拭き取ることができる。一般に、シーリング材は、スプレーコーティング、ブラシ、又は他の液体コーティング法によって塗布することができる、永久的又は半永久的なアクリル系、シリコーン処理アクリル系、エポキシ系、シリコーン系シーリング材であることができる。例えば、いくつかの実施形態では、シーリング材は、Ｅ８０−１０６（アルファ社から入手可能）又は高温エポキシ樹脂（エアロマリンプロダクツ社から入手可能）のようなエポキシ系シーリング材であることができる。さらなる例として、いくつかの実施形態では、シーリング材は、７３２多目的シリコーンシーリング材（ダウコーニング社から入手可能）のようなシリコーン系シーリング材であることができる。さらに他の実施形態では、シーリング材は、ＲＣＳ２０シリコーン処理アクリルシーリング材（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社から入手可能）のようなシリコーン処理アクリル系シーリング材であることができる。
【００２５】
さらに、いくつかの実施形態では、シーリング材は米国特許第４，７６１，４４３号明細書によって開示されたシロキサン混合物と同様のシリコーン系（例えば、シロキサン）物質の混合物であることができる。すなわち、いくつかの実施形態では、シーリング材は、以下の１つ以上を含むことができる。高分子量（例えば、約２０，０００から約５００，０００の分子量）を有し且つ１個以上の末端ヒドロキシル基を有する第１シロキサン（例えば、ポリジメチルシロキサン）成分、低分子量（例えば、約１，０００から約５，０００の分子量）を有し且つ１個以上の末端ヒドロキシル基を有する第２シロキサン（例えば、ポリジメチルシロキサン）成分、低分子量（例えば、１，０００未満）を有し且つ多数のＳｉ−Ｈ部分（例えば、分子あたり約３個のＳｉ−Ｈ部分）を含む第３シロキサン（例えば、ポリジメチルシロキサン又は他のポリシロキサン）。また、いくつかの実施形態では、シーリング材は、米国特許第５，３０２，３２６号明細書によって開示された混合物と類似のシリコーン系（例えば、シロキサン）物質の混合物であることができる。すなわち、いくつかの実施形態では、シーリング材は、以下の１つ以上を含むことができる。両方がＳｉに結合し且つジメチルビニルシロキシ基で終端するビニル基及びメチル基を有する第１オルガノポリシロキサン、Ｓｉに結合したビニル基及びメチル基を有し且つ多数のＳｉ−Ｈ部分（例えば、１分子当たり３個のＳｉ−Ｈ結合）を有する第２オルガノポリシロキサン、第１及び第２のオルガノポリシロキサンのビニルの部分とＳｉ−Ｈ部分を生じさせるように構成された触媒。当然のことながら、一般に、本明細書に開示されるシリコーン系（例えば、シロキサン）シーリング材が、いくつかの違いを以下に説明される増量剤層に使用されるシロキサン材料と同様であることができる。まず、いくつかの実施形態では、シロキサンシーリング材は、一般に、以下に説明されるシロキサン増量剤層材料に比べて高い融点を有することができ（例えば、約華氏３００度（摂氏１４８．９度）まで固体であることができ）、室温で油として存在することができる。これは、部分的に、いくつかの実施形態では、シロキサンシーリング材は、一般に、シロキサン増量剤層材料と比較して、高い分子量を有し得る（例えば、約２０，０００から約５００，０００の分子量を有する１つ以上のシロキサンを有する）ことによる。また、いくつかの実施形態では、シロキサンシーリング材は末端ヒドロキシル基又はビニル基を含むことができ、その一部は、主に又は完全に非反応性の脂肪族（例えば、炭化水素）部分を含むことができるシロキサン増量剤層材料とは対照的に、金型の表面を封止する際に反応することができる。
【００２６】
シーリング材は、限定はしないが、シーリング材の化学反応性、成形温度におけるシーリング材の熱安定性、シーリング材の靭性、シーリング材の熱伝達率のような特定の望ましい特性に基づいて選択される。いくつかの実施形態では、シーリング材は、最初にブロック４４に記載された加熱から金型を冷却することなく、金型キャビティ１８の内表面２４に塗布することができる。他の実施形態では、ピース２０又は２２の内表面２４は、ブロック４４の加熱プロセスが完了した後、ピースの孔６０（図３）による大気ガスの再吸収を防ぐために真空下で冷却することができる。いくつかの実施形態では、金型キャビティ１８が真空下にある間に、シーリング材の蒸着が起きることもある。また、いくつかの実施形態では、金型キャビティ１８の内表面２４上にシーリング材の堆積の進み具合を、光学的、電気的、重力測定の、又は同様の分析技法を使用してモニターすることができる。さらに、内表面２４の封止は、光学分析技術又はブルナウアー・エメット・テラー（ＢＥＴ）表面分析又は類似の手法を用いて検証することができる。
【００２７】
シーリング材が金型１４の内表面２４に塗布されると、金型の表面を効果的に封止するために、金型１４及び／又は塗布したシーリング材を加熱することができる（ブロック４８）。すなわち、金型キャビティ１８の内表面２４にシーリング材を塗布した後、金型１４及び／又はシーリング材は、孔６０内でシール剤を硬化させるために、続いて加熱することができる。例えば、シリコーン処理アクリル系シーリング材を金型１４のピース２０の内表面２４に（例えば、ＣＶＤを用いて）塗布した後、シリコーン処理アクリルシーリング材アクリルシーリング材を孔内で硬化させるために、ピース２０を１時間華氏２４５度（摂氏１１８．３度）に加熱することができる。図４は、（例えば、図２のプロセス４０のステップ４４から４８によって）封止された後の金型キャビティ１８の部分２６の近くの内表面２４の一例を示す図である。従って、図４は、空気の存在下で加熱又は冷却された場合でも内表面２４が空気を捕捉又は吸収するのを阻止するようにシーリング材６２（例えば、シリコーン処理アクリル系、エポキシ系、シリコーン系シーリング材）が充填された、内表面２４にある多数の孔６０を示す。
【００２８】
再び図２に戻ると、上述したように、製造した発泡体部品１２の離型を容易にするために、金型１４の封止された内表面２４に１つ以上の表面コーティングを塗布することができる（ブロック５０）。例えば、本実施形態は、一般的に使用されるワックスベースの離型剤と比較して長期のサイクル数の間、発泡体部品１２の金型キャビティ１８からの取り外しのために適切な潤滑性をもたらすように、一般に１つ以上の表面コーティングを用いる。このような表面コーティングを有する金型キャビティ１８の内表面２４の一部２６の実施形態が図５に示される。図示の実施形態では、２つの表面コーティングが使用されているが、任意の適切な数のコーティングを用いてよいことに留意されたい。図示のコーティングは、永久的又は半永久的なベース層６４及び増量剤層６６を含む。一般的に、永久的又は半永久的コーティング６４は、従来のワックスベースの離型剤よりも多数の発泡体生産サイクル適した潤滑性を提供することができる。また、増量剤コーティング６６は、永久的又は半永久的なコーティングがさらに多数のサイクルに適切なレベルの潤滑性を提供するように、永久的又は半永久的なコーティング６４の寿命を延ばすことができる。
【００２９】
図５に示すように、ベース層６４は、金型キャビティ１８の封止された内表面２４の上に直接配置することができる。また、増量剤層６６はベース層４０の上に直接配置することができる。本実施形態によれば、ベース層６４は、比較的多数の発泡体生産サイクル（例えば、５０００サイクル以上）のために金型キャビティ１８に適切な潤滑性を提供し得るという点で、永久的又は半永久的コーティングであると考えることができる。ベース層６４は金属、セラミック、プラスチック、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができ、又は完全にこれらから形成されることができる。例として、ベース層６４は、金属酸化物（例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、二酸化チタン（ＴｉＯ２））、炭化物（例えば、炭化ケイ素）、ホウ化物、窒化物（例えば、窒化ホウ素）等のセラミック、又は、シリサイド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又は他のフッ素重合体又は潤滑コーティングのようなプラスチック、又は、ニッケル−ＰＴＦＥのような材料の組み合わせ（例えば、金属とプラスチックの組み合わせ）を含むことができる。
【００３０】
また、ベース層６４は、選択された特定の材料のための適切な技術を使用して、内表面２４上に配置することができる。例えば、セラミック及び／又は金属は、内表面２４上にプレス、焼結、又はめっきすることができ、一方、プラスチックは内表面２４上に被覆又は噴霧することができる。また、ベース層６４は増量剤層６６とは別個であるが、いくつかの実施形態では、ベース層６４は、増量剤層６６として用いられる材料と同一又は類似の材料を、一部として含むことができる。実際には、ベース層６４の材料が劣化し、付随する潤滑性が損失する可能性があるので、増量剤層６６はベース層６４が適している離型回数を伸ばすために修復剤として働くことができる。
【００３１】
具体的には、増量剤層６６は、発泡体の製造条件の下で適量の潤滑をもたらすように選択することができ、また、ベース層６４、シーリング材６２、及び金型キャビティ１８の内表面２４の保護の強化をもたらすように選択することができる。本開示のいくつかの実施形態によれば、増量剤材料は、ベース層６４の上に塗布することができるシロキサン系オイルのような、シロキサン系材料を含むことができる。すなわち、増量剤層６６は、重合シロキサン、シロキサンオリゴマー、環状シロキサン、又はそれらの組み合わせであることができる。例えば、増量剤層６６は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、環状ジメチルシロキサン（例えば、ヘキサメチルシクロトリシロキサン（ＨＭＣＴＳ）又はオクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ））、又は所望の潤滑性及び他の望ましい特性を有する他の任意のシロキサンを含むことができる。一般的に、増量剤層６６のシロキサンポリマー又はオリゴマーの分子量を増加させることは、高い潤滑性、長持ちするベース層６４、及び長期使用金型１４をもたらし得る。適切なベース層６４及び増量剤層６６の例は、「離型回数を延ばすための半永久工具コーティングの改良」と題する２０１１年８月１５日に出願された係属中の仮特許出願、出願第６１／５２３７８３号に記載されているものを含み、この仮出願は、その全体が参照によりあらゆる目的で本明細書に含まれるものとする。
【００３２】
なお、シーリング材６２、ベース層６４、及び増量剤層６６に用いられる材料は、特定の望ましい特性及び他の考慮事項、例えば、触媒の選択、発泡体製造プロセスの温度、発泡体配合物２８中の他の材料、製造されるポリウレタンフォームの種類、金型１４から発泡物１２を離型するための所望の表面処理などに基づいて選択することができる。例えば、上記の特性に加えて、シーリング材６２、ベース層６４、及び／又は増量剤層６６は、金型キャビティ１８内の所望の反応温度に到達するために金型１４に供給されるエネルギー量を低減することができる。すなわち、シーリング材６２、ベース層６４及び／又は増量剤層６６は各々、ワックス系離型剤よりも、金型基材１６と発泡体配合物２８との間の熱伝達の効率化を可能にする熱伝達係数を有することができる。また、捕捉されたガスの代わりのシーリング材６２の存在は、プロダクションランの全体にわたってより均一な熱伝達及び局所的な圧力を保証する。
【００３３】
また、いくつかの実施形態では、ベース層６４の厚さ６８と増量剤層６６の厚さ７０は、所望の表面コーティングのレベル及び発泡体配合物２８が金型キャビティ１８内にあるときの金型１４から配合物２８への熱伝達の効率に基づいて選択することができる。さらに、いくつかの実施形態では、ベース層４０に塗布される増量剤材料４２の厚さ４６は、ベース層４０が裂け目のない離型をもたらすことが可能な離型の回数の関数であり得る。すなわち、厚さ４６は、増量剤材料４２がベース層４０に塗布された回数及びベース層４０が使用されたサイクルの量の関数であることができる。例えば、一実施形態では、ベース層４０の厚さ４４は、約６０から７０ミクロンの間であり、増量剤材料４６の厚さ４６は、１から７ミクロンの間であることができる。他の実施形態では、増量剤材料４２の厚さ４６は、約１から２００ミクロンの間、例えば約５から１５０ミクロンの間などの範囲であることができ、ベース層４０の厚さ４４は、約１から１００ミクロンの間、例えば約１から９０ミクロン、１から７５ミクロン、１０から７０ミクロン、又は２０から５０ミクロンの間などの範囲であることができる。
【００３４】
図２の方法４０に戻ると、１つ以上の表面コーティング（例えば、ベース層６４と増量剤層６６）を金型１４のシールされた内表面２４に施した後、図１に関して上述したように、金型を使用して成形された発泡体又はプラスチック部品を製造することができる（ブロック５２）。発泡体部品１２の製造中、発泡体配合物２８が反応して発泡生成物１２を形成することができるように、金型１４に熱を加えることができる。しかしながら、金型キャビティ１８の内表面２４の孔６０（図４）は、シーリング材６２によって占有されているため（図４）、金型キャビティ１８の内表面２４は、実質的に発泡体製造時にガスを捕捉又は放出しない。
【００３５】
本発明の特定の特徴及び実施形態のみを例示し記載してきたが、実質的に特許請求の範囲に記載された主題の新規な教示及び利点から逸脱することなく、当業者は、多くの修正及び変更（例えば、さまざまな構成要素の大きさ、寸法、構造、形状及び比率、パラメータ（例えば、温度、圧力など）の値、取り付け方法、材料の使用、色、向きなどの変更）を思いつくであろう。あらゆるプロセス又は方法ステップの順序又はシーケンスは、代替的な実施形態に従って変更又は再順序付けすることができる。従って、特許請求の範囲は、真の本発明の精神の範囲内にある全てのこのような修正及び変更を包含するものと理解されたい。また、例示的な実施形態を簡潔に説明するために、実際の実施のすべての特徴は（すなわち、発明を実施するための現在考えられる最良の態様とは無関係のもの、又は請求項に係る発明を可能にするのに無関係なものは）記載されていない可能性がある。当然のことながら、このような実際の実施の開発では、エンジニアリング又は設計プロジェクトの場合と同様に、さまざまな実施固有の決定がなされる可能性がある。このような開発努力は複雑で時間がかかるかもしれないが、それでも、本開示の利益を有する当業者にとっては、不要な実験をすることもなく、設計、製作及び製造の日常的な仕事である。
【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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【国際調査報告】
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