CN100513116C - 发泡成形装置 - Google Patents

Abstract

提供一种成形模具，使得发泡体成形时容易脱气，溢料的产生量尽可能少，并容易进行加工。该发泡成形模具由以下构成：由上模以及下模构成的成形模具主体，分别设置在该上下模具的周边部的上下外周部，以及设置在该上下外周部的接触面上的密封面，其中，分别设置在上模以及下模的外周部的密封面的至少一方设置有包围成形模具主体的多条槽，在多条的上述槽中，最外侧的槽中埋设积存气体的管子。

Description

发泡成形装置

技术领域

本发明涉及一种发泡成形装置，尤其是用于聚氨酯树脂等发泡体成形的发泡成形装置。

背景技术

图1为现有的一种类型的发泡成形装置的示意性截面图，图2为闭合该发泡成形模具(下面，为了方便，亦称“模具”)的上下模时的示意性部分放大截面图。

如图1所示，以往，例如在聚氨酯树脂发泡成形时，模具主体10在图示例的情况下，在由上下模10a、10b组成的模具主体10的边界区域即PL部分(parting line，制品的分割线)12处设有密封部14，防止发泡成形中聚氨酯泡沫泄漏，并通过在上模壁面的适当部位上另外设置的微小槽或孔16，将成形时产生的气体排出模具。密封部14通过在作为上下模10a、10b的周边部的上下外周部17、17的上下模壁面的任意一边或者两边上设置树脂层而构成。另外，图中虚线表示上模10a闭合时的状态。反白箭头表示开合方向。

然而，以往的微小槽或孔16有时在发泡成形时容易被堵塞。这种情况下，模具主体内部的压力升高，不能进行正确的发泡成形。

亦即，如图2的部分放大图所示，在构成发泡成形模具10的PL部分12的密封部14中，具有以下问题：上述伴随发泡成形而产生的气体引起内部压力的急剧上升时，或者上下模的两个外周部的相对面的密封性不足时，引起气体从密封部14的急剧逃逸(以下称为“脱气”)，不能均匀地发生发泡成形，尤其在图中白色圆圈所示的区域26处，成形体的一部分变成局部凝固状态(将此称为“硬块(シコリ)”)，并且还有在PL部分12中在整个模具外周产生很多溢料的问题。

这样的溢料最终通过切边工序除去，但是如果产生大量的溢料，则不仅导致成本增加，并且PL面上的这种溢料产生部位由于聚氨酯泡沫的溢出导致发泡密度降低，使得气泡变得过大，硬度低于目标值。并且，上述的“硬块”部分在切边时变为硬质层并残留，在例如成形品被加工成汽车车座时，会产生触感不舒服等问题。

现有的产品为了解决这个问题也尝试了许多的方法。例如，有如下尝试：在上模的外周部设置以包围模具主体的方式遍布周边的槽，作为密封部件将合成树脂制的管子埋设于该槽中，由此发挥某种填充作用，提高上下模具之间的密封性，从而得到相应的密封效果。然而，该情况下，由于是完全密封结构，使得制品内部气体积存并占用空间，结果反而提高内压，在这样的高压下即使是上述密封构造，其密封性也不充分，别说消除制品的溢料了，反而促进了溢料的产生。

发明内容

在此，本发明要解决的问题是提供一种发泡成形装置，在发泡体成形时有效防止脱气，尽可能少量地产生溢料，且制作容易。

本发明的发明者们为了解决这个问题，经过各种讨论，构思出以下方法，完成了本发明：在模具主体周围设置容纳发泡成形时产生的气体的气体积存槽，均衡模具内外的气压，由此来防止发泡成形时模具周围的PL部分的脱气以及溢料的产生。

在此，本发明涉及的发泡成形装置，具有：由上模及下模构成的成形模具主体，分别设置在该上下成形模具的周边部、相互对置的上外周部以及下外周部，以及设置在该上下外周部的相对面，密封成形模具的内外的密封部，其特征在于，上模以及下模的上述上下外周部的上述相对面的至少一个上具有气体积存槽部，该气体积存槽部收集、积存伴随发泡成形而产生的气体，并施加与模具主体内部的压力大致均衡的气体压力，并且，上述气体积存槽部包围成形模具主体的至少一部分。

对于本发明的优选方式，进而将一端向着上述成形模具主体内部打开、另一端与上述气体积存槽部连通的至少1条气体排出槽设置在上述上下外周部的相对面的至少一个上。

对于本发明，上述气体积存槽部的内压根据情况不同，能够通过将发泡成形时产生的气体由例如上述气体排出槽收集、积存，来使模具内部的压力均衡，更优选的是，还具有气体积存槽部的内部压力的压力调节机构。此时的所谓压力调节机构，没有特别的限制，可以使用例如由与气体积存槽部连通的导管上安装的压力调节阀构成的机构，或者，也可以使用具备储压器的压力调节机构成的机构。

根据本发明，提供了一种发泡成形装置，特别是用于聚氨酯树脂发泡成形用的发泡成形装置，能够有效地防止发泡成形时PL部分产生的脱气，能够尽可能少量地产生溢料，并且其制作容易，并且从其优异的经济性来看，本发明在实际应用上的意义重大。

附图说明

图1为现有技术的成形模具的示意性截面图。

图2为关闭图1的成形模具的状态下的部分放大截面图。

图3，图3(a)为本发明中使用的发泡成形模具的示意性截面图，图3(b)为其部分放大截面图。

图4为从本发明的发泡成形装置的上模内侧观察时的示意性平面图。

图5，图5(a)是具备由压力调节阀构成的压力调节机构的本发明的发泡成形装置的示意性说明图，图5(b)是具备由储压器和压力调节阀构成的压力调节机构的本发明的发泡成形装置的示意性说明图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明。

图3(a)为本发明的发泡成形装置的示意性截面图。图3(b)为其部分放大截面图。图4表示其优选方式，示意性地说明具有收集、积存伴随发泡成形而产生的气体的功能的气体积存槽部即气体腔、气体排出槽以及密封用槽的配置，是从矩形成形模具的上模内侧观察时的简略平面图。但是，为了方便，上述各槽用阴影部分表示。另外，在以下，参照模具说明本发明。

如图3和图4所示，上模30a和下模30b组合构成模具主体，图示的例子中是构成发泡成形模具30，根据本发明，具有：由设置在上下模周边部的上外周部34和下外周部35构成的PL部分32，以及相互对置的该上下外周部34、35的相对面上形成的密封部36。由密封部36密封模具的内外。

根据本发明，内外周部34、35的相对面的至少一个上，设置有能够收集、积存伴随发泡成形而产生的气体的气体积存槽部33b。该气体积存槽部33b，在图3所示例子中，如虚线所示，构成为像回廊那样包围模具周围的至少一部分的回廊槽部，在图4的方式中，此回廊槽部被设置成包围模具的四周。

气体腔33b收集、积存发泡成形时产生的发泡成形气体，并逐渐升高其内部压力，成为与模具主体内部的压力大致均衡的压力，发挥使以PL部分为界的内外气压均衡的作用。即使在发泡成形的初始阶段，大量产生的气体例如从PL部分漏出，由于与气体腔内的气压均衡，因而不会引起急剧的脱气。这样整个模具整体达到模具内外的压力均衡直到成形的最终阶段，由此材料不会伴随脱气而流动，从而得到表面性状均匀的、美观的发泡成形体。

上述气体积存槽部用于在发泡成形时使模具内外的压力均衡，由此来防止发泡成形时的气体泄漏、溢料产生，为了发挥这种效果只需至少设置在必要的位置即可。并且，模具外周部的气体积存槽部的内侧不一定必须设置密封部，即使设置了密封部时，其密封性也不需要很高。或者说，优选密封性为容许发泡成形初始的脱气的程度的密封。

如上所述，发泡成形初始产生大量的气体，但是，如图4所示本发明的优选方式中，为了将该大量的气体迅速排出到模具外部，设置了气体排出槽37。

气体腔33b与在模具主体内部38打开一端的至少一个气体排出槽37相连通。气体排出槽37的作用是将发泡成形时产生的气体排出到模具外，并且在成形的最后阶段吸收发泡成形材料的溢出。从排出气体这一观点来看，其截面尺寸需要尽可能地小，不是以往的气体排出孔那种微小直径的孔，优选上述能够吸收溢出材料的形状、尺寸。该部分最终会作为一种溢料残留，但通过切边能够容易地清除。根据情况不同，能够达到不需要切边工序的程度。

接着，在图示的方式中，该上、下外周部的相对面的任意一个或者两个上至少设置有1条槽(图示例中为3条槽33a、33b、33c)。这里，图示例中，密封部36，其间的空间，在这种情况下由配置有槽的2个的树脂层构成。这些槽中的至少1条槽构成收集、积存气体的气体腔33b，即气体积存槽部。上述图示例中该气体积存槽部作为2个树脂层之间的空间而被构成。

通过这样构成气体积存槽部，就没有必要对模具本身进行压力加工、放电加工，或者进行切削加工，发泡成形装置的制作变得容易。

这样在密封部36设置多条槽时，其中至少1条构成作为密封部件的管子用的槽，起到模具内外的密封作用。在设置了多条密封用槽的情况下，内侧的槽就没有必要设置成围绕着四周，设置气体排出槽37的一侧即区域上，也可以不设置。优选最外周的密封用槽33c设置成包围着模具四周。

图5(a)、(b)为表示本发明的其他变更例的图，是表示气体腔33b上设置了压力调节机构的例子，图5(a)的情况是表示在连通气体腔33b的适当位置而设置的导管40上设有压力调节用的溢流阀42的例子，符号G表示压力计。图5(b)的情况下具备压力调节机构，该压力调节机构由与导管40相连通的储压器44、安装在储压器44上的压力计G以及压力调节用的溢流阀42形成，上述导管40与气体腔33b的适当部位连通而设置。

这样，设置了气压调节机构的气体腔33b，在图5(b)的例子中，通过具备在如导管40等适当位置和气体腔33b相连通的储压器44的精密调节器48，能够将腔内气压调节到例如±0.002MPa的精度。通过上述精密气压控制，视发泡成形时的溢料产生情况，调节气体腔33b内的气压，以使模具内部的气压和气体腔33b内的气压平衡，由此能够有效防止所谓溢料的产生。当然，模具内部的气压也变得平均，能够防止所谓“硬块”等的产生。

到了成形的最后阶段时会出现材料的溢出，但这是经由上述气体排出槽37流出的，从除此之外的位置的流出、即溢料的产生变得尽可能得少。

通常，模具由铝合金等的金属或者环氧树脂或聚酯树脂等树脂构成，上述的各种槽，在合金制的情况下，可以在模具制作时由切削加工等形成，也可以在上下外周部34、35的一方或者双方上设置树脂层，密封部36整体由树脂层构成，在该树脂层上预先形成上述各种槽。

当然，模具为树脂制的情况下，在层压、铸塑加工时预先形成即可。在任一种情况下，只要在上下外周部的一方或者双方上形成槽即可。制作容易且密封性也改善了，其原因在于树脂层设置在上下外周部的相对面上。此时作为树脂层，以环氧树脂等为例表示。

亦即，作为本发明进一步改良的例子，也可以通过使上下模外周部的相对面分离，在其间以树脂层划分，从而构成所需形状的槽部。此情况下，模具外周部的相对面无须进行任何机械加工，仅对预定区域填充树脂层即可。

同样地，在密封部上形成密封用的凹部，也可以在上模的外周部上粘贴加工成例如截面为四角等的密封用凹部形状的板材，另一方面，在下模的外周部上设置树脂(环氧树脂)层，将其压接并进行树脂硬化后，拆下具有凹部形状的板材，由此形成密封用凹部。另外，预先对具有凹部形状的板材实施脱模处理。

也可以将形成作为气体腔的槽部时的上述树脂层与形成密封用凹部时的树脂层共用。

由于上下模的外周部的相对面的密封是问题所在，因此气体排出槽37优选为预先在模具本身上机械加工成槽形。

通过上述方法，能够大量节省槽部、密封部的制作时间，降低模具制作费用，使经济地进行发泡成形成为可能。

本发明的发泡成形装置除上述的各要素之外还设置有上下模的适当夹紧单元、树脂注入单元、加热单元等，其使用现有技术即可，在本发明中没有特别的限制，省略其说明。

在此，下面以聚氨脂树脂的发泡成形为例，进一步具体说明本发明的发泡成形装置的作用。

成形时，首先，向下模内注入聚氨脂树脂，在其上以上模为盖夹紧。加热后，经过约20～30秒后，树脂膨胀成泡沫状，此时由于反应气体的产生使聚氨脂树脂发泡，使其体积膨胀，成形为与模具内的形状一致的形状。此时由于作为发泡驱动力的气体被排出，因此模具内部设置了气体排出用的槽37，并与构成气体腔的槽33b相连通。另一方面，在气体腔根据需要设置为与以压力调节器为代表的压力控制机构相连通时，可以高精度地调节气体腔内的压力。

根据本发明，来自制品内面的气压通过气体排出槽37流向气体腔槽33b，如果这样赶出模具内部的气体，此时，腔内的压力上升，模具内外的气压相均衡，不会排出多余的压力，即，在防止急剧脱气的同时使反应完成，因此能够非常容易地保证聚氨脂的密度。

进而，在本发明中，在模具的外周部，设置在包围模具的四周的至少一部分上、并与气体排出槽37相连通的气体腔33b作为压力槽起作用，能够根据需要高精度地调节气体腔的内部气压，因此，在PL部分的密封部，模具内外没有实质上的压力差，聚氨脂以及气体集中于气体排出槽37侧，因此剩下的区域中不会形成气体积存区，因此完美地进行成形，且直到成形的最后阶段也很难产生溢料。

如本发明的变更例所示，通过像回廊那样包围模具主体周围的至少一部分，能够使PL部分的溢料产生部位尽可能地减少。

进而像本发明的其他变更例所示，如果在设置于模具的外周部的气体积存槽部的内侧设置密封用的槽，在其中配置管子，提高密封效果，能够更加有效地抑制溢料产生。

这样，根据本发明，不会在现有的PL部分的气体漏出区域产生硬块(聚氨脂的密度变高，很硬且有不舒服感觉的状态)，整体保持均匀且适度的密度，没有溢料，且可在短时间内生成此形状。

(实施例)

本例中，如图3、图4和图5(b)所示，在模具主体的周围设置了3条槽。但是，图4中设置了气体排出槽的一侧，没有设置内侧的密封用槽33a。

密封部36的槽33a、33b、33c是在树脂层上压制截面为矩形的板材而形成的，在这样设置的3条槽中，中间的槽作为气体腔33b起作用，其两侧的槽33a、33c中，宽5mm、深5mm的槽中埋设有直径6mm的聚氨脂管。其内侧，即位于中间的槽33b维持保持空隙的状态。

因此，闭合上模时，槽33b成为保持气密性的气体腔，发挥收集、积存来自气体排出槽37的气体的作用。气体腔与具有储压器的压力调节机相连通，能够将腔内的气压保持在0.05MPa，并控制在±0.02MPa的范围内。但是，发泡成形初始大量产生气体时，气体腔内的气压也增大，因此此时向大气排出气体等，进行压力调节。

根据本发明，这样发泡成形时，成形时产生的气体即使通过密封部内侧部分上的槽33a从PL部分流入，由于具有使其停留在该气体腔内的构造，因此气体腔和模具内部的压力差尽可能地减小，使压力均衡，由此抑制来自PL部分的脱气，有效地抑制所谓硬块等的产生。当然，也能够有效地抑制溢料的产生，能够将溢料的产生控制在仅气体排出槽等的最少的部位。

换言之，气体腔内侧的上下外周部的密封性也可以不是特别高。或者不如说，发泡反应初始阶段允许来自PL部分的一定程度的脱气。

然而，优选由此时的最外侧的槽33c充分地保证密封效果。例如，在最外侧的槽33c的5mm×5mm的槽中装入直径6mm的聚氨脂管时，圆形截面变形为角形截面，由于其斥力作用而扣合，能够起到和现有的圆形连接(○リング)同样的作用，达到密封效果。这样通过由最外侧的槽中设置的聚氨脂管的密封效果，完全将密封部密封，能够确保其内侧的气体腔内的气压，由此，能够有效地防止其更内侧的PL部分的溢料的产生。

Claims (6)

1.一种发泡成形装置，具有：

由上模及下模构成的成形模具主体，

分别设置在该上下成形模具的周边部、相互对置的上外周部以及下外周部，以及

设置在该上下外周部的相对面，密封成形模具的内外的密封部，

其特征在于，具有气体积存槽部，该气体积存槽部收集、积存伴随发泡成形而产生的气体，并施加与模具主体内部的压力大致均衡的气压，其中该气体积存槽部是在上述上模以及下模的上述上下外周部的上述相对面的至少一个上设置的槽部，并且，上述气体积存槽部包围成形模具主体的至少一部分，进而将一端向着上述成形模具主体内部打开、另一端与上述气体积存槽部连通的至少1条气体排出槽设置在上述上下外周部的相对面的至少一个上。

2.根据权利要求1所述的发泡成形装置，其特征在于：

上述气体积存槽部还具备该气体积存槽部的内部压力的压力调节机构。

3.根据权利要求2所述的发泡成形装置，其特征在于：

上述压力调节机构由与气体积存槽部连通的导管上安装的压力调节阀构成。

4.根据权利要求2所述的发泡成形装置，其特征在于：

上述压力调节机构由具有储压器的压力调节机构成。

5.根据权利要求1所述的发泡成形装置，其特征在于：

上述密封部由树脂覆盖层构成，该树脂覆盖层表面上设有密封用槽部，该槽部上安装有密封部件。

6.根据权利要求5所述的发泡成形装置，其特征在于：

设有2条上述槽部，设置在上述上下外周部的至少一方上的上述气体积存槽部的内侧和外侧上分别设置有1条。

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