(57)【要約】【課題】発泡成形品の発泡セル内の余剰ガスを速やかに除去でき、後工程が効率よく行える発泡成形品の製造方法を提供する。【解決手段】発泡成形品の製造方法は、発泡成形されたワークＷを圧力容器１１内に収容し、圧力容器内を減圧タンク１２と減圧装置１３とを備える減圧手段で減圧し、ワークＷの発泡セル３，３…内の余剰ガスを除去し、発泡セル内のガス圧が大気圧近傍の圧力となるまで養生する。圧力容器内の減圧は、該圧力容器内に設置されたヒータ１６によりワークＷを加熱した状態で行うことが好ましい。圧力容器１１と減圧タンク１２とを接続する配管１４の開閉弁１５を開いて、圧力容器内を一気に減圧することが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡成形された成形品を圧力容器内に収容し、該圧力容器内を減圧し、前記成形品の発泡セル内の余剰ガスを除去し、前記発泡セル内のガス圧を大気圧近傍とすることを特徴とする発泡成形品の製造方法。
【請求項２】
前記圧力容器内の減圧は、前記成形品を加熱した状態で行なわれることを特徴とする請求項１に記載の発泡成形品の製造方法。
【請求項３】
前記圧力容器内の減圧は、該圧力容器に開閉弁を介して接続された減圧タンクの前記開閉弁を開いて行われることを特徴とする請求項１または２に記載の発泡成形品の製造方法。
【請求項４】
発泡成形された成形品を収容する圧力容器と、該圧力容器内を減圧する手段とを備え、前記成形品を所定時間、前記圧力容器内に収容することで、該成形品の発泡セル内の余剰ガスを大気圧近傍の圧力まで低下させることを特徴とする発泡成形品の製造装置。
【請求項５】
前記減圧手段は、減圧装置と、減圧タンクと、前記圧力容器と減圧タンクとを接続する配管に設置された開閉弁とを備えることを特徴とする請求項４に記載の発泡成形品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡成形品の製造方法と製造装置に係り、特に、発泡樹脂材料を発泡成形する自動車のシート用パッドやインストルメントパネル等の発泡成形品の養生を短時間で行なえ、後工程を効率よく行える発泡成形品の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の発泡成形品の製造方法として、特許文献１に記載の発泡成形体の製造方法がある。この製造方法は、密閉されたキャビティを形成する成形型と、該成形型に設けられキャビティ内の気体を吸引するための排気口を含む吸引部と、前記吸引部からキャビティ内の気体を吸引して減圧する減圧手段と、前記吸引部を大気開放する大気開放経路と、前記吸引部に対する前記減圧手段への接続と前記大気開放経路への接続と両接続の閉鎖とを切り替える切替手段と、を備える製造装置を用いて、キャビティ内で発泡原料を発泡成形する方法であって、前記キャビティ内に発泡原料を注入する工程と、前記減圧手段によりキャビティ内を減圧しながら前記発泡原料を発泡させる工程と、前記発泡原料の発泡体がキャビティ内の所定の高さまで充填されたときに、前記切替手段により前記減圧手段から前記大気開放経路に切り替えて前記吸引部を一旦大気開放してから、前記両接続を閉鎖して発泡体の充填を完了させる工程と、を含むものである。
【特許文献１】特開２００３−２００４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記の構造を備える製造装置を用いた発泡成形では、所定の発泡倍率を得るため、あるいは成形品の表面に平滑な表面を得るため、発泡時に余剰の発泡ガス圧を発生させる必要がある。このため、前記の製造装置で製造された発泡成形品に対して、後処理として例えば塗装を行なう場合、成形直後では、成形品の発泡セル内に大気圧以上のガス圧が残存している。この圧力が残った状態で塗装を施すと、塗装表面にブリスターと称される微小な凹凸が生じることがあり、塗装後の乾燥のための加熱により、強度低下した成形品の表面が圧力に負けて変形するという現象が発生することもある。
【０００４】
この現象を防止するために、成形後１日程度、あるいはそれ以上成形品を放置し、成形品内部の余剰ガスを放散させるべく養生している。また、成形品を加熱することによって養生時間を短縮する方法もあるが、成形品が変形しない程度の低温で加熱する必要があり、養生時間の短縮には限界がある。例えば、樹脂の軟化温度以下の５０℃で加熱して養生する場合でも、成形品の大きさによるが数時間〜数１０時間近くの養生時間が必要となっている。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、発泡成形品の発泡セル内の余剰ガスを速やかに除去し、後工程の処理が容易に行なえるように養生を短時間で行なえる発泡成形品の製造方法を提供することにある。また、発泡成形品の養生を短時間で、安定した状態で行なうことができる製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、発泡成形により成形された成形品、特に気泡が連続していない独立気泡を有する発泡成形品につき、養生時間をいかに短縮できるかについて鋭意研究を重ねた結果、以下の特徴を有する本発明を完成させるに至った。本発明によれば、発泡成形品の養生を短時間で行ない、発泡セル内の余剰ガスを速やかに除去することができ、発泡セル内の圧力を大気圧近傍に保つことができる。
【０００７】
前記目的を達成すべく、本発明に係る発泡成形品の製造方法は、発泡成形された成形品を圧力容器内に収容し、該圧力容器内を減圧し、前記成形品の発泡セル内の余剰ガスを除去し、発泡セル内のガス圧を大気圧近傍とすることを特徴としている。余剰ガスとは成形品の発泡セル内の大気圧より大きい部分のガスのことをいう。そして、発泡セル内のガスを大気圧近傍まで低下させることで、余剰分のガスを除去している。大気圧近傍とは、大気圧とほぼ等しい状態、大気圧より僅かに高圧の状態や僅かに低圧の状態が好ましい。
【０００８】
前記のごとく構成された本発明の発泡成形品の製造方法は、成形品を圧力容器内に収容し、圧力容器内を減圧して発泡セル内のガスの一部を除去し、大気圧近傍まで減圧できるため、短時間で養生を終えることができる。特に、独立気泡を有する発泡成形品であっても、成形品の表面が変形することなく、短時間で効率よく余剰ガスを除去して養生させることができ、後工程で例えば塗装を行う場合に養生時間を短縮することができ、後工程の品質を高めることができる。
【０００９】
本発明に係る発泡成形品の製造方法の好ましい具体的な態様としては、前記圧力容器内の減圧は、前記成形品を加熱した状態で行なわれることを特徴としている。特に、成形品の軟化温度より低い温度で、圧力容器内の雰囲気を加熱することで、成形品を間接的に加熱することが好ましい。このように構成された製造方法では、発泡成形品を加熱することで発泡セル内のガス圧が高まり余剰ガスが排出されやすくなるため、より短時間で発泡セル内のガスを大気圧近傍まで低下させ、余剰ガスを除去することができる。
【００１０】
また、本発明に係る発泡成形品の製造方法の好ましい具体的な他の態様としては、前記圧力容器内の減圧は、該圧力容器に開閉弁を介して接続された減圧タンクの前記開閉弁を開いて行われることを特徴としている。このように構成された発泡成形品の製造方法によれば、開閉弁を介して圧力容器内を一気に減圧することができるため、成形品の発泡セル内の余剰ガスを急速に除去することができ、養生時間を大幅に短縮して成形品の発泡セル内の余剰ガスを除去した完成品を製造することができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る発泡成形品の製造装置は、発泡成形された成形品を収容する圧力容器と、該圧力容器内を減圧する手段とを備え、前記成形品を所定時間、前記圧力容器内に収容することで、該成形品の発泡セル内の余剰ガスを大気圧近傍の圧力まで除去することを特徴としている。そして、前記の発泡成形品の製造装置において、前記減圧手段は、減圧装置と、減圧タンクと、前記圧力容器と減圧タンクとを接続する配管に設置された開閉弁とを備えることが好ましい。
【００１２】
このように構成された発泡成形品の製造装置は、発泡成形された成形品を圧力容器内に収容し、この圧力容器内を減圧することで成形品を構成する発泡セル内の余剰ガスを短時間で除去することができ、成形品を後工程で処理する場合に効率よく行なうことができる。特に、減圧装置で減圧タンクを減圧状態にしておき、減圧タンクと圧力容器とを接続する配管の開閉弁を開くことで、圧力容器内を一気に減圧できるため、養生時間をより短縮することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発泡成形品の製造方法および製造装置は、成形用金型で成形された発泡成形品の発泡セル内の余剰ガスを除去する養生時間を短縮することができる。また、発泡セル内の余剰ガスによる発泡成形品の表面荒れを防止でき、表面塗装等の後工程を均一に行なうことができ、発泡成形品の品質を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る発泡成形品の製造装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、発泡成形された成形品の要部外観図とＡ−Ａ線に沿う要部断面図、図２は、図１の発泡成形品を養生して完成品を製造する本実施形態に係る発泡成形品の製造装置の要部構成図、図３は、本発明の製造方法による成形品を養生する放置時間と、加熱状態での放置時間および従来の放置時間における成形品を加熱したときの目視による変形の評価結果を示す説明図である。
【００１５】
図１，２において、発泡成形品を成形する射出成形装置として、自動車用インストルメントパネルの製造装置で成形された射出成形品（以下ワークという）Ｗは、例えば熱可塑性エラストマーを発泡させた表面の発泡樹脂層１と、その下層の強化ポリプロピレンからなる基材層２とを備える２層構成となっている。ワークＷは型閉めされた固定型と可動型からなる射出成形用の金型内のキャビティ内に発泡樹脂材料を射出、充填することで、所定の形状に形成される。
【００１６】
本実施形態の発泡樹脂成形品のワークＷは、熱可塑性エラストマー等の発泡樹脂層１の内部に存在する発泡セル（気泡）３，３…が独立気泡となっている。そして、内部の気泡は、所定の発泡倍率を得るために、また平滑な表面を得るために射出成形時に所定圧力より大きい圧力となるように設定されている。このため、気泡内圧力は大気圧プラス余剰圧力となっており、ワークＷは独立気泡のため内部圧力が抜けにくい構造となっている。この内部圧力を発生させるガスは時間と共に外部へ抜けるものであり、長時間放置することで大気圧近傍の圧力に自然に復帰する。しかしながら、このように形成されたワークＷに対して、塗装等の後加工を行なう場合、長時間放置して発泡セル内の余剰ガスを抜くことは効率が悪く、生産性を大幅に損なうことになる。
【００１７】
ワークＷは、溶融発泡成形、固相発泡成形、注型発泡成形等の各種の手法で形成されているものを使用できる。ワークＷはその断面図から明らかなように、内部に多数の発泡セル（気泡）３，３…が独立して配置され構成されている。このため、射出発泡成形品であるインストルメントパネルやシートバックの軽量化を図ることができると共に、樹脂材料の使用量の大幅な削減が可能となる。
【００１８】
そこで、前記の如く構成されたワークＷの発泡セル３，３…内の余剰ガスを短時間で除去し、大気圧近傍の圧力に低下させることにより、ワークＷを養生して完成品として製造する製造方法に使用する製造装置１０について以下に説明する。
【００１９】
製造装置１０は、成形されたワークＷを収容する圧力容器１１と、この圧力容器内を減圧するべく、真空タンク等の減圧タンク１２を減圧する真空ポンプ等の減圧装置１３とを備えており、減圧タンク１２と圧力容器１１を接続する配管１４には開閉弁１５が設置されている。射出発泡成形されたワークＷは圧力容器１１内に入れられ、蓋を閉じて内部空間が密閉される。この状態で真空ポンプ等の減圧装置１３を作動させ、減圧タンク１２内を減圧状態とする。減圧タンク１２と圧力容器１１は配管１４で接続されており、配管の途中に開閉弁１５が配置されるため、開閉弁１５を開くことで圧力容器１１内は所定の減圧状態となるように構成されている。
【００２０】
また、圧力容器１１内に、ヒータ１６等の加熱手段を設置し、圧力容器内に収容されたワークＷを加熱するように構成している。ヒータ１６により圧力容器内の空気を加熱してワークＷを間接的に加熱すると好ましい。電源１７からコントローラ１８を介してヒータ１６に電圧が供給される構成となっている。ワークＷは加熱されると、気泡内のガスが膨張して内部圧力が高まるため、圧力容器１１内を減圧すると差圧が大きくなって、より短時間で発泡セル３，３…内の余剰ガスを除去することができる。ワークＷを軟化点以下の温度に加熱した後、圧力容器１１内を減圧すると余剰ガスをより速やかに除去することができる。なお、図示していないが、圧力容器内の温度を測定する温度センサを設置し、温度センサの出力に基づいて圧力容器内を、収容されたワークの軟化点以下の温度に設定するようにコントローラ１８で制御することが好ましい。
【００２１】
このように構成された本実施形態の製造装置１０では、減圧状態の圧力容器１１内に収容されたワークＷは、発泡セル３，３…内の余剰ガスが抜けるため発泡セルの内外の圧力状態がほぼ均等で、大気圧近傍の状態となり、発泡セルを構成する壁面に応力が加わらないため、射出成形品の形状は安定し、後工程で例えば塗装を行なう場合でも塗装表面にブリスター等が発生せず品質の高い完成品とすることができる。特に、発泡セル３，３…内の余剰ガスが除去されているため、塗装後の乾燥のため加熱しても発泡セルが変形せず、ワークＷの表面にブリスター等が発生する恐れがない。
【００２２】
図３は、圧力容器１１内を減圧し、ワークＷの発泡セル３，３…内の余剰ガスを抜いていくことで、加熱（例えば９０℃で２０分）による変形（評価）がＯＫ（○）か、あるいはＮＧ（△または×）であるかを目視で判断している。図３において、（Ａ）は常温、常圧で養生した場合、（Ｂ）は加熱（５０℃）して、常圧で養生した場合、（Ｃ）は常温で減圧（８６６ｋＰａ以下、すなわち６５０ｍｍＨｇ程度以下）した場合を示している。横軸は養生のための放置時間を示し、縦軸は加熱による変形量を示し、同時に変形量から目視による評価結果を示している。なお、縦軸は相対的にワークの発泡セル内のガス圧を示している。
【００２３】
所定の容積のワークＷを、（Ａ）で示す常温、常圧で放置して養生した場合は、ａ１点では放置時間が約２４０分で加熱による変形が大きく、表面のブリスター等が著しく目立つため結果はＮＧ（×）となった。また、ａ２点では放置時間が７００分強で表面にブリスター等が目立つため結果はＮＧ（△）であり、ａ３点のように放置時間を１４００分以上とすると表面状態が良好で結果がＯＫ（○）となったことを示している。
【００２４】
また、（Ａ）で使用したものと同じワークＷを圧力容器１１内に収容し、（Ｂ）に示すように、減圧せず、温度をワークＷの軟化点以下の５０℃とした場合、ｂ１点では放置時間が約１２０分で９０℃、２０分での加熱による変形が大きく、表面のブリスター等が著しく目立つため結果はＮＧ（×）となった。また、ｂ２点では放置時間が約１８０分で表面にブリスター等が目立つため結果はＮＧ（△）であり、ｂ３点のように放置時間を約２４０分とするとワークＷの表面状態が良好で結果がＯＫ（○）となったことを示している。
【００２５】
さらに、（Ａ）で使用したものと同じワークＷを圧力容器１１内に収容し、（Ｃ）に示すように、常温で８６６ｋＰａ（約６５０ｍｍＨｇ）程度に圧力容器内を減圧した場合、ｃ１点では放置時間が１０分強で９０℃、２０分での加熱による変形が大きく、表面のブリスター等が著しく目立つため結果はＮＧ（×）となった。また、ｃ２点では放置時間が約３０分で表面にブリスター等が目立つため結果はＮＧ（△）であり、ｃ３点のように放置時間を約６０分とするとワークＷの表面状態が良好で結果がＯＫ（○）となったことを示している。
【００２６】
このように、評価が（×）のａ１、ｂ１、ｃ１の各ポイントでは発泡セル３，３…内の内部圧力が高く、余剰ガスが多量に残っていることが考えられ、評価が（△）のａ２、ｂ２、ｃ２の各ポイントでは発泡セル内の内部圧力が低いが余剰ガスが少量に残っていることが考えられ、評価が（○）のａ３、ｂ３、ｃ３の各ポイントでは、発泡セル３，３…内の内部圧力が大気圧近傍まで除去され、余剰ガスが殆ど残っていない状態であることが考えられる。
【００２７】
そして、ワークＷの発泡セル３，３…内の内部圧力が大気圧近傍で、余剰ガスが除去された状態までワークＷを養生すると、ワークに後処理として塗装する場合に、塗装面にブリスターが発生することがなかった。また、塗装後の乾燥処理でワークＷを加熱しても、表面にブリスターや変形が発生することがなかった。このように、製造装置１０は、ワークＷの発泡セル３，３…内の内部圧力を大気圧近傍まで減圧することで、塗装等の後処理が効率よく行えるワークＷを製造することができる。
【００２８】
この実施形態の製造装置１０を用いてワークＷの発泡セル３，３…内の余剰ガスを除去するとき、圧力容器１１の内容積と、ワークＷの体積と、減圧タンク１２の内容量および減圧レベルからワーク内の余剰ガスを大気圧近傍まで低下させることができる養生時間を予め算出、あるいは実験で求めておき、求められた養生時間だけワークＷを圧力容器１１内に収容させることで発泡成形されたワークの製造を効率よく行なうことができる。
【００２９】
特に、ワークＷの発泡樹脂層１中に存在する気泡が独立気泡の場合、気泡内の余剰ガスを除去しにくいが、本実施形態の製造装置１０ではワークを圧力容器内の減圧雰囲気中に置くことで、短時間に発泡セル３，３…内の余剰ガスを除去することができる。
【実施例】
【００３０】
射出発泡成形されたワークＷは、例えば車両のインストルメントパネル等の成形品であり、このワークＷを圧力容器１１内に収容する。減圧装置１３を作動させ、減圧タンク１２内の空気を抜いて減圧状態とする。減圧タンク１２内の圧力が例えば８５０〜８７０ｋＰａ程度（６５０ｍｍＨｇ程度）に減圧されたとき、減圧装置１３の作動を停止する。
【００３１】
この状態で開閉弁１５を開き、圧力容器１１内の空気を配管１４を通して減圧タンク１２内に移動させて、圧力容器１１内を一気に減圧する。圧力容器１１内の圧力は、例えば大気圧以下の９００〜９２０ｋＰａ程度となる。圧力容器１１の内容量に対して、減圧タンク１２の内容量を大きくすることで、圧力容器内を少ない圧力低下で一気に減圧することができる。
【００３２】
このようにしてワークＷを減圧状態の雰囲気に設置して発泡セル３，３…内の余剰ガスを除去すると、図３のＣで示すように、約６０分で発泡セル内の余剰ガスが除去され、発泡セル３，３…内の圧力が大気圧近傍（ｃ３）となった。すなわち、従来のように、発泡成形後にワークＷを放置して余剰ガスを抜く場合の数１０時間（ａ３）と比較して、ガス抜き時間を大幅に短縮することができた。そして、発泡セル内の圧力が大気圧近傍まで低下した状態で、後工程の塗装を行なうと塗装面にブリスターが発生せず、良好な仕上がりとなった。また、ワークＷを加熱して減圧することで、図示していないが、発泡セル内の余剰ガスをより短時間で除去することができた。
【００３３】
本実施形態の製造装置１０は、圧力容器内を減圧する手段として減圧ポンプと減圧タンクより構成される例を示したが、減圧タンクを使用せずに減圧ポンプのみで圧力容器内を直接減圧するように構成してもよい。この場合は、圧力容器内を一気に減圧状態とすることはできず、減圧ポンプで徐々に減圧することとなる。このため、前記した実施形態と比較して、余剰ガスを除去する放置時間が若干長くなる。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、減圧装置として真空ポンプと真空タンクとが一体となった形態の例を示したが、別々に構成される形態のものでもよいことは勿論である。また、圧力容器内の減圧状態をより低圧に設定すると、養生のための放置時間をさらに短縮できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の活用例として、射出発泡成形品の製造方法を用いて射出発泡成形されたインストルメントパネル等の養生が短時間で達成でき、射出発泡成形された車両の内装品の用途や、車両以外の他の用途の発泡成形品にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る射出発泡成形品の製造装置で使用する成形品の要部外観図と、そのＡ−Ａ線に沿う要部断面図、
【図２】図１で示す射出発泡成形品を養生して完成品を製造するための製造装置の一実施形態の要部構成図。
【図３】本発明の製造方法による放置時間と、加熱状態での放置時間および従来の放置時間における加熱による変形と、目視による評価結果を示す説明図。
【符号の説明】
【００３７】
１：発泡樹脂層、２：基材層、３：発泡セル（気泡）、１０：製造装置、１１：圧力容器、１２：減圧タンク（真空タンク）、１３：減圧装置（真空ポンプ）、１４：配管、１５：開閉弁、１６：ヒータ（加熱手段）、１７：電源、１８：コントローラ、Ｗ：ワーク（射出発泡成形品）
【図１】
2007237514.tif 000003
【図２】
2007237514.tif 000004
【図３】
2007237514.tif 000005