(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型と、この下型にその開放部を覆って着脱可能に接合される上型と、この上型に上下動可能に取り付けられた中子型とを具備すると共に、下型と上型とを接合し、中子型を上型に進出させた際、中子型の一方の先端部と下型の一側壁との間に隙間が形成され、下型上面と中子型下面との間に第１キャビティが形成され、上型下面と中子型の一方の先端側上面との間に上記隙間を介して上記第１キャビティと連通し、第１キャビティよりも容量が小さい第２キャビティが形成され、かつ上型下面と中子型上面との間に排気用空間が形成され、この排気用空間は、上記第２キャビティとこれら排気用空間及び第２キャビティよりも狭い第１の微小間隙を介して連通する一方、中子型の他方の先端側で上記第１キャビティと上記排気用空間及び第１キャビティよりも狭い第２の微小間隙を介して連通され、上記上型に上記排気用空間形成位置に存してバルブが介装されたベント管を設けて、まず上記中子型を上型に進出させ、上下型を閉じ、上記バルブを開いた状態で上記第１キャビティに合成樹脂発泡成形用材料を大気圧下に供給して発泡させると共に、上記バルブを閉じてキャビティ内を完全密閉することを異なる時間ごとに繰り返し、得られた成形物を比較して、欠陥がなくバリの生成しないサンプルを得るための時間をキャビティ充満時間と評価した後、中子型を上型に進出し、上下型を閉じ、上記バルブを開いた状態で上記材料を上記第１キャビティに大気圧下に供給し、発泡させ、上記充満時間に到達した時点で上記バルブを閉じて上記発泡進行を停止させ、合成樹脂発泡成形品を得ることを特徴とする合成樹脂発泡成形品の製造方法。
【請求項２】
下型と、この下型にその開放部を覆って着脱可能に接合される上型と、この上型に上下動可能に取り付けられた中子型とを具備すると共に、下型と上型とを接合し、中子型を上型に進出させた際、中子型の一方の先端部と下型の一側壁との間に隙間が形成され、下型上面と中子型下面との間に第１キャビティが形成され、上型下面と中子型の一方の先端側上面との間に上記隙間を介して上記第１キャビティと連通し、第１キャビティよりも容量が小さい第２キャビティが形成され、かつ上型下面と中子型上面との間に排気用空間が形成され、この排気用空間は、上記第２キャビティとこれら排気用空間及び第２キャビティよりも狭い第１の微小間隙を介して連通する一方、中子型の他方の先端側で上記第１キャビティと上記排気用空間及び第１キャビティよりも狭い第２の微小間隙を介して連通され、上記上型に上記排気用空間形成位置に存してバルブが介装されたベント管を設け、上記上型の上記第１及び第２の微小間隙近傍にそれぞれファイバセンサを発泡物が上記微小間隙に流入しようとするのを検知されるように取り付け、中子型を上型に進出し、上下型を閉じ、上記バルブを開いた状態で上記材料を上記第１キャビティに大気圧下に供給し、発泡させ、上記材料の発泡物が上記微小間隙に流入しようとすることを上記ファイバセンサが検知した時点で、上記ファイバセンサから上記バルブに閉塞指令信号を与えて上記バルブを閉じて上記発泡進行を停止させ、合成樹脂発泡成形品を得ることを特徴とする合成樹脂発泡成形品の製造方法。
【請求項３】
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又は２記載の合成樹脂発泡成形品の製造方法。
【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をバリの発生とボイドを抑えて製造することができる上、成形後の材料付着が削減され、金型の清掃を容易に行うことができる合成樹脂発泡成形品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、ポリウレタンフォーム材料の成形は、以下の方法が採用されている。
（１）  上型、下型を開いた状態にしておく。
（２）  ウレタン発泡原液を下型側に注入する。
（３）  上・下型を閉じる。
【０００３】
この時、ウレタン発泡原液は化学反応でＣＯ2ガスを出し、金型内で成長する（フリー発泡し、体積が増加する）。また、同時に、発生したＣＯ2ガスは、ベントホール、パーティングラインを通じて型外へ排出される。
（４）  樹脂反応が進んだところで成形品を金型から取り出し、成形品からバリを除去する。
（５）  金型のベントホール、パーティングラインに、残ったポリウレタン付着物を掃除して除去し、再び上記操作を繰り返す。
【０００４】
この場合、ウレタンの成長と型外へのガス排出は、密接な関係があるが、上記方法ではバリ掃除の具合に頼っているために、かなりガス排出（即ちウレタンの成長）にバラツキが発生している。また、ガス排出は、樹脂自体の硬化により自然に停止されるが、取り残されたガスの質量や樹脂強度のバラツキ（型温、液温で変わる）などによって停止が遅れ、結果として「ボイド」というフォーム表面が引きちぎられたような欠陥が発生してしまう。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、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をバリの発生とボイドを抑えて製造することができる上、成形後の材料付着を削減でき、金型の清掃をも容易に行うことができる合成樹脂発泡成形品の製造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】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、ポリウレタンフォームの型内発泡成形において、型内に発泡材料を供給した後、任意の時点で外界に通じる金型の通気口を全て閉じ、金型内部に閉じ込められた発泡ガスの圧力上昇を利用して、フォームの成長を止めて固定し、そのまま硬化・成形する金型遮断成形法が、ボイドレス、バリレスを達成するために有効であり、バリが出る直前で金型の通気口を全て閉塞することにより、バリの生成が抑制されることを見出し、本発明をなすに至ったものである。
【０００７】
従って、本発明は下記の合成樹脂発泡成形品の製造方法を提供する。
（１）下型と、この下型にその開放部を覆って着脱可能に接合される上型と、この上型に上下動可能に取り付けられた中子型とを具備すると共に、下型と上型とを接合し、中子型を上型に進出させた際、中子型の一方の先端部と下型の一側壁との間に隙間が形成され、下型上面と中子型下面との間に第１キャビティ（大容量キャビティ）が形成され、上型下面と中子型の一方の先端側上面との間に上記隙間を介して上記第１キャビティと連通し、第１キャビティよりも容量が小さい第２キャビティ（低容量キャビティ）が形成され、かつ上型下面と中子型上面との間に排気用空間が形成され、この排気用空間は、上記第２キャビティとこれら排気用空間及び第２キャビティよりも狭い第１の微小間隙を介して連通する一方、中子型の他方の先端側で上記第１キャビティと上記排気用空間及び第１キャビティよりも狭い第２の微小間隙を介して連通され、上記上型に上記排気用空間形成位置に存してバルブが介装されたベント管を設けて、まず上記中子型を上型に進出させ、上下型を閉じ、上記バルブを開いた状態で上記第１キャビティに合成樹脂発泡成形用材料を大気圧下に供給して発泡させると共に、上記バルブを閉じてキャビティ内を完全密閉することを異なる時間ごとに繰り返し、得られた成形物を比較して、欠陥がなくバリの生成しないサンプルを得るための時間をキャビティ充満時間と評価した後、中子型を上型に進出し、上下型を閉じ、上記バルブを開いた状態で上記材料を上記第１キャビティに大気圧下に供給し、発泡させ、上記充満時間に到達した時点で上記バルブを閉じて上記発泡進行を停止させ、合成樹脂発泡成形品を得ることを特徴とする合成樹脂発泡成形品の製造方法。
（２）下型と、この下型にその開放部を覆って着脱可能に接合される上型と、この上型に上下動可能に取り付けられた中子型とを具備すると共に、下型と上型とを接合し、中子型を上型に進出させた際、中子型の一方の先端部と下型の一側壁との間に隙間が形成され、下型上面と中子型下面との間に第１キャビティ（大容量キャビティ）が形成され、上型下面と中子型の一方の先端側上面との間に上記隙間を介して上記第１キャビティと連通し、第１キャビティよりも容量が小さい第２キャビティ（低容量キャビティ）が形成され、かつ上型下面と中子型上面との間に排気用空間が形成され、この排気用空間は、上記第２キャビティとこれら排気用空間及び第２キャビティよりも狭い第１の微小間隙を介して連通する一方、中子型の他方の先端側で上記第１キャビティと上記排気用空間及び第１キャビティよりも狭い第２の微小間隙を介して連通され、上記上型に上記排気用空間形成位置に存してバルブが介装されたベント管を設け、上記上型の上記第１及び第２の微小間隙近傍にそれぞれファイバセンサを発泡物が上記微小間隙に流入しようとするのを検知されるように取り付け、中子型を上型に進出し、上下型を閉じ、上記バルブを開いた状態で上記材料を上記第１キャビティに大気圧下に供給し、発泡させ、上記材料の発泡物が上記微小間隙に流入しようとすることを上記ファイバセンサが検知した時点で、上記ファイバセンサから上記バルブに閉塞指令信号を与えて上記バルブを閉じて上記発泡進行を停止させ、合成樹脂発泡成形品を得ることを特徴とする合成樹脂発泡成形品の製造方法。
（３）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（１）又は（２）記載の合成樹脂発泡成形品の製造方法。
【０００８】
上記製造方法は、車両用フロントシートの製造に好適に使用することができ、特に、複雑な形状の成形品を成形する中子型を具備した金型を使用する場合に好適であり、本方法は、軟質ポリウレタンフォーム成形品の成形に好適である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面を参照して更に詳しく説明すると、本発明の合成樹脂発泡成形品の製造方法は、例えば、図１に示される金型１を使用して製造することができるものである。
【００１０】
ここで、図１は、車両用フロントシートの金型１の概略断面図を示す。この車両用フロントシート用金型１は、下型２と、この下型２に着脱可能に接合される上型３と、この上型３にシリンダー４の作動によって上下動可能に取付けられた中子型５とを具備する。
【００１１】
この中子型５の上面には、上記シリンダー４を包囲するように上面にシール材６が取付けられた隔離壁７が突設されていると共に、上記上型３の下面には中子型５の一方の先端部とこの隔離壁７との中間位置に存して、区画用突起８が突設されている。
【００１２】
そして、上記下型２と上型３とを接合し、シリンダー４を作動させて、中子型５を上型３に進出させ、上記隔離壁７上面のシール材６を上型３下面に密着させた際、下型２の一側壁と中子型５の一方の先端部との間には、隙間９が形成されるようになっており、上記下型２上面と中子型５下面との間に大容量キャビティ１０が形成されると共に、上記上型３下面と中子型５の一方の先端側上面と上記区画用突起８とによって、上記隙間９を介して大容量キャビティ１０に連通され、この大容量キャビティ１０に対しほぼ１８０°折れ曲がった状態で連なる低容量キャビティ１１が形成されるようになっており、また、上記区画用突起８と隔離壁７との間に排気用空間１２が形成されるようになっている。この場合、上記突起８と中子型５上面との間には、微小間隙１３ａが形成されるようになっており、上記低容量キャビティ１１と排気用空間１２とは微小間隙１３ａを介して連通している。なお、中子型５の他方の先端側上面と上型３下面との間にも大容量キャビティ１０と排気用空間１２とを連通させる微小間隙１３ｂが形成されている。なお、上記微小間隙１３ａ及び１３ｂの形状及び設置位置は、特に制限されるものではなく、金型の形状に応じて適宜決定できる。
【００１３】
上記上型３には、上記排気用空間１２形成位置に存してベント管１４が設けられており、このベント管１４には、バルブ１５ａ，１５ｂが介装されている。また、上記下型２と上型３との接合部には、シール材１６が介装されており、従って、上記バルブ１５ａ，１５ｂを開くことにより、上記キャビティ１０、１１内のガスは、上記微小間隙１３ａ，ｂ及び排気用空間１２よりベント管１４を通って外部に放出することができ、バルブ１５ａ，１５ｂを閉じると、金型１内は完全に密閉されるようになっている。
【００１４】
なお、上記大・低容量のキャビティ１０，１１により形成される車両用フロントシートは、大容量キャビティ１０が実際の表面に位置させるシート本体を形成すると共に、低容量キャビティ１１がシートを裏面に取付けるために必要な取り付け部分をそれぞれ形成するものである。低容量キャビティ１１は、シートの取付け部分を形成するものであるが、材料コスト削減の観点から可能な限り低容量にすることが求められる箇所である一方、容量を少なくしすぎると欠陥が生じ易い箇所である。
【００１５】
上記大容量キャビティ１０と、低容量キャビティ１１は、隙間９を介して連結されたもので、この隙間９は、通常２〜２０ｍｍ程度の幅を有するものとすることができる。
【００１６】
本発明の製造方法に使用する金型１は、以上のように、所定のタイミングで密閉構造になるように設けられたもので、型閉めを行った後に、上記バルブ１５ａ，１５ｂを閉じることで、内外を完全に遮断して密閉できる構造になっている。
【００１７】
ここで、本発明でいう完全密閉とは、通気がベントホールやパーティングライン間の僅かな隙間からも行われないようにする密閉状態のことをいい、図１の例においては、金型のパーティングラインの所定箇所に、シール材１６が配設されて、パーティングラインからの通気を遮断し、完全密閉できるように設けられている。
【００１８】
本発明においては、上記のような金型を使用して、合成樹脂発泡成形品、特に軟質ポリウレタンフォーム成形品を製造するに際し、まず実際の生産を開始する前に成形品を製造するのに用いるウレタン発泡原液を、同じく成形品を製造するのに用いる金型のキャビティ（大容量キャビティ１０及び低容量キャビティ１１）に供給してから大気圧下で発泡させ、型閉め後もキャビティ内のガスを排出可能にした状態で、キャビティ内のウレタンフォームが微小間隙１３ａ及び１３ｂに侵入するまでの時間、及びウレタンフォームがキャビティ内を完全に充満するまでの時間を計測する。
【００１９】
この計測は、特に型閉めからフィルまでの任意の時点で金型の全ての通気口を遮断すること又は加圧を行うと、その時点でフォームの成長が止まり、その状態で硬化するので、脱型して成形物を得ると、その時点における金型内のフォーム材料の流動性、金型内の到達位置等の種々の特徴を評価でき、従って金型内（上記図１の金型においては大容量キャビティ１０内）にウレタン発泡原液を注入した後、種々の時間経過後に金型の全ての通気口を完全に閉じ、この時得られたフォームサンプルからエア溜り等の欠陥がなく、かつバリが実質的に生成していないフォームサンプルを選定し、このフォームサンプルを得た場合のウレタン発泡原液を注入してから又は通気可能に型閉めしてから通気口閉塞までの時間（金型を完全に密閉するまでの時間）をキャビティ充満時間と評価する方法が好適に採用される。即ち、金型内の所定位置にポリウレタンフォーム材料を供給して型閉めを行った後、該金型内を完全密閉又は加圧することによりポリウレタンフォームの反応を停止させ、脱型して成形物を得る操作を、同一材料で異なる時間ごとに繰り返し、得られた成形物を比較することにより、上記キャビティ内の各部ごとの充満時間を計測する方法が推奨される。
【００２０】
本発明は、以上にようにキャビティ充満時間を求めた後、金型の大容量キャビティ１０内にウレタン発泡原液を注入し、通気可能に（バルブ１５ａ，１５ｂを開いた状態で）型閉めを行い、上記キャビティ内の各部位の充満時間に到達した時点（微小間隙１３ａ及び１３ｂにポリウレタンフォームが侵入する直前の時点）で、充満した部位に連絡するバルブ１５ａ及び１５ｂを独立に閉じ、金型を完全密閉する。これにより、キャビティ内の材料はこれ以上発泡進行せず、その発泡状態のままで硬化することにより、バリの生成が抑制され、先にキャビティ充満時間を計測する際に選定したフォームサンプルと実質的に同じで良好な発泡成形品が得られるものである。
【００２１】
また、以上のようにキャビティ充満時間を予め計測する代わりに、上記上型の所定位置に貫通孔を設け、該貫通孔に透明樹脂を充填し、この透明樹脂充填部にファイバセンサを取り付けると共に、上記合成樹脂発泡成形品材料をキャビティ内の大気圧下に供給し、上下金型を型内のガスを排出可能に閉じて発泡を生起、進行させると共に、上記キャビティ内を上記材料の発泡物が充満するのを上記ファイバセンサが検出した際、上下金型を完全密閉するようにしてもよい。
【００２２】
より具体的には、図２に示したように、上型３の所定位置、好ましくは微小間隙１３ａ，１３ｂの近傍にそれぞれ貫通孔２０を設け、該貫通孔２０に透明樹脂２１を充填すると共に、該樹脂２１充填部にファイバセンサ２２を合成樹脂発泡成形品材料の発泡物がキャビティ（低容量キャビティ１１）を充満し、微小間隙１３ａ，１３ｂに流入しようとするのが検知されるように取り付け、上記材料の発泡物がキャビティを充満することをファイバセンサ２２が検知した場合、センサ２２からバルブ１５ａ，１５ｂに閉塞指令信号を与えて、バルブ１５ａ，１５ｂを閉じるようにすることができる。これにより、部位ごとの充満時間を１回の成形で取得することが可能になり、ファイバセンサで検知させることで、実際の生産においてウレタンフォームの充満時間がばらついても、金型内部を密閉するタイミングを自動的に調節することができる。なお、ファイバセンサの取り付け位置は、特に制限されるものではなく、金型の形状に応じて適宜取り付け位置を決定することができる。取り付け位置としては、例えば材料の最終到達位置や、成形不良が発生しやすい位置などを選択することができる。また、上型のみではなく、必要によっては、下型、中子型の必要箇所に同様にファイバセンサを取り付けることもできる。
【００２３】
ここで、ファイバセンサの構造について図３を参照して説明すると、図３はファイバセンサ３１の正面図（ａ）と一部省略側面図（ｂ）をそれぞれ示す。
【００２４】
このファイバセンサ３１は、２個の光ファイバ３２，３２を有する光ファイバケーブル３３を具備し、そのうちの一方の光ファイバから光を発すると共に、他方の光ファイバから反射光を受け取るものである。これら光ファイバケーブル３３の先端側は外周にねじ部３４が形成されたポリカーボネート製の保護カバー３５で覆われている。なお、３６は取付けねじ部である。
【００２５】
上記ファイバセンサ３１は、ＯＮ／ＯＦＦ信号を拾うことが可能で、自動制御ができる構成になっている。ファイバセンサとしては、具体的に、キーエンスデジタルレーザーセンサ（非接触センサ）等を挙げることができる。
【００２６】
この取り付けは、金型に貫通孔（ねじ孔）を形成し、この貫通孔の先端側に透明樹脂を充填すると共に、この孔にファイバセンサをねじ込み、取付けるものである。この場合、図３において、ケーブル３３先端より先方に突出する保護カバー３５先端部内の空隙３７に透明樹脂を充填し、この状態で上記孔にねじ込み取り付けることが好適である。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は、下記実施例に制限されるものではない。
【００２８】
［実施例］
図１に示す金型を使用し、軟質ポリウレタンフォーム製造用発泡原液（ブリヂストン社製エバーライトＤ）を用いて、フォーム成形を行った。なお、この金型において、図１の下型２と中子型５との間隙ａは、約６０ｍｍ、上型３と中子型５との間隙ｂは約１５ｍｍ、隙間９は約１０ｍｍである。
【００２９】
まず、上記金型に発泡原液を注入し、直ちにバルブ１５ａ及び１５ｂを開いた状態で型閉めした。その後、予め注入開始から設定した時間を経過した時点でバルブ１５ａ及び１５ｂを同時に閉じ、型内を完全に密閉した。これによって得られたフォームサンプルの外観を評価し、バルブ１５ａは注入開始２９秒、バルブ１５ｂは３５秒経過した時点でそれぞれ閉じるのが、バリやボイドのないフォームサンプルが得られる条件と認定した。
【００３０】
次いで、上記金型に上記発泡原液を上記と同様に注入、型閉めし、発泡を行わせるとともに、上記各部位の充満時間に到達した時点でバルブ１５ａ及び１５ｂをそれぞれ独立に閉じ、型内を完全密閉した。３６０秒経過後に型から成形品を取り出し、ボイド、バリの認められない、良好な成形品を得ることができた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の製造方法は、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をバリの発生とボイド欠陥を抑えて製造することができ、金型の清掃をも容易に行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかるポリウレタンフォーム材料を合成樹脂発泡成形品用材料とする車両用フロントシートの金型を示す概略断面図である。
【図２】本発明の他の実施例にかかる図１と同様な金型を示す概略断面図である。
【図３】ファイバセンサの構造の説明図で、（ａ）はファイバセンサ３１の正面図、（ｂ）は同一部省略側面図（ｂ）をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１  金型
２  下型
３  上型
５  中子型
【図１】
0004150880.tif 000002
【図２】
0004150880.tif 000003
【図３】
0004150880.tif 000004