JP2003334828A - 発泡成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭酸ガス発泡において、ポリウレタン原液へ
の炭酸ガスの取込効率を高め、これによりポリウレタン
製発泡成形体の十分な低密度化を図ることができる発泡
成形体の製造方法を提供する。 【解決手段】 金型１４内にポリウレタン原液Ｕを注入
する注入ヘッド１６は受け部３０と絞り部４２とノズル
部２８を備える。注入ヘッドでは、ポリオール供給装置
１８からのポリオール成分とイソシアネート供給装置２
０からのイソシアネート成分が受け部３０で合わせら
れ、合わせられたポリウレタン原液が絞り部４２で流路
を絞られてからノズル部２８より吐出される。炭酸ガス
供給装置２２から炭酸ガスをポリウレタン原液に添加
し、絞り部４２における流路断面積を受け部３０におけ
る流路断面積の８〜１２％の範囲内に設定して、注入ヘ
ッド１６から金型１４内にポリウレタン原液を注入し発
泡成形する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、ポリウレタン製発
泡成形体の製造方法に関し、特に自動車などのシート用
パッドの製造に好適な方法に関する。 【０００２】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般
に、自動車のシート用パッドなどのポリウレタン製発泡
成形体は、成形用金型と、金型内にポリウレタン原液を
注入する注入ヘッドと、注入ヘッドにポリオール成分を
供給するポリオール供給装置と、注入ヘッドにイソシア
ネート成分を供給するイソシアネート供給装置とを備え
る成形装置を用いて製造される。その際、ポリオール供
給装置からのポリオール成分とイソシアネート供給装置
からのイソシアネート成分は注入ヘッド内で合わせら
れ、合わせられたポリウレタン原液は一旦流路を絞られ
てから注入ヘッドのノズル部より金型内に注入されるよ
うになっている。 【０００３】ところで、近年の自動車の軽量化・低コス
ト化の要請に伴い、シート用パッドとしても低密度で軽
量なものが求められている。そこで、ポリウレタン製発
泡成形体の低密度化を図るために、ポリウレタン原液に
炭酸ガスを添加して発泡成形させる炭酸ガス発泡が開発
されている。 【０００４】かかる炭酸ガス発泡においては、ポリオー
ル成分とイソシアネート成分と炭酸ガスを注入ヘッド内
で混合して成形型内に注入されるが、注入ヘッド内にお
ける流路構成によっては、ポリウレタン原液への炭酸ガ
スの取込効率が低く、必ずしも十分な低密度化が達成さ
れない場合がある。 【０００５】そこで、本発明は、炭酸ガス発泡におい
て、ポリウレタン原液への炭酸ガスの取込効率を高め、
これによりポリウレタン製発泡成形体の十分な低密度化
を図ることができる発泡成形体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、上記の点に
鑑みて鋭意検討していく中で、注入ヘッド内におけるポ
リウレタン原液の流路の絞り量を変えることによりポリ
ウレタン原液への炭酸ガスの取込効率が変化することに
着目し、該絞り量を特定の範囲内に設定することで十分
な低密度化を図ることができることを見い出し、本発明
を完成するに至った。 【０００７】すなわち、本発明は、成形型と、該成形型
内にポリウレタン原液を注入する注入ヘッドと、該注入
ヘッドにポリオール成分を供給するポリオール供給装置
と、該注入ヘッドにイソシアネート成分を供給するイソ
シアネート供給装置と、炭酸ガス供給装置とを備え、前
記注入ヘッドが、受け部と絞り部とノズル部を有し、前
記ポリオール供給装置からのポリオール成分と前記イソ
シアネート供給装置からのイソシアネート成分が前記受
け部で合わせられ、合わせられたポリウレタン原液が前
記絞り部で流路を絞られてから前記ノズル部より吐出す
るよう構成された成形装置を用いて、ポリウレタンの発
泡成形体を製造する方法であって、前記受け部内のポリ
ウレタン原液、又は、該受け部に供給される前のポリオ
ール成分及び／又はイソシアネート成分に対し、前記炭
酸ガス供給装置により炭酸ガスを添加し、前記絞り部に
おける流路断面積を前記受け部における流路断面積の８
〜１２％の範囲内に設定して、前記注入ヘッドから前記
成形型内にポリウレタン原液を注入し発泡成形すること
を特徴とする発泡成形体の製造方法に関するものであ
る。 【０００８】なお、上記炭酸ガス供給装置による炭酸ガ
スの添加については、ポリオール供給装置におけるタン
ク内でポリオール成分に添加してもよく、イソシアネー
ト供給装置におけるタンク内でイソシアネート成分に添
加してもよい。また、注入ヘッド内にて、ポリオール成
分に対して添加してもよく、また、イソシアネート成分
に対して添加してもよく、更に、受け部内でポリオール
成分とイソシアネート成分の混合後に添加してもよい。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。 【００１０】図１は、本発明の１実施形態に係るシート
用パッドの製造方法に用いる成形装置（10）の断面図で
ある。成形装置（10）は、注入口（12）を備える金型
（14）と、注入口（12）に取り付けられて金型（14）内
にポリウレタン原液（Ｕ）を注入する注入ヘッド（16）
と、注入ヘッド（16）にポリオール成分を供給するポリ
オール供給装置（18）と、注入ヘッド（16）にイソシア
ネート成分を供給するイソシアネート供給装置（20）
と、注入ヘッド（16）に炭酸ガスを供給する炭酸ガス供
給装置（22）とを備えてなる。なお、炭酸ガス供給装置
（22）は、高圧の液体ＣＯ_２を供給し、これが大気圧で
気化して炭酸ガスとなる。 【００１１】金型（14）は、略水平に保持されてパッド
の意匠面側を成形する凹状の下型（24）と、この下型
（24）を開閉可能なパッドの裏面側を成形する上型（2
6）とよりなる金型であり、上型（26）に注入口（12）
が設けられている。 【００１２】注入ヘッド（16）は、ポリオール供給装置
（18）とイソシアネート供給装置（20）とに接続されて
おり、ポリオール成分とイソシアネート成分を混合して
ノズル部（28）から金型（14）内にポリウレタン原液
（Ｕ）を注入するミキシングヘッドである。 【００１３】注入ヘッド（16）内には、ポリオール供給
装置（18）からのポリオール成分とイソシアネート供給
装置（20）からのイソシアネート成分とを受ける受け部
（30）からノズル部（28）まで延びて、受け部（30）で
受けたポリウレタン原液（Ｕ）をノズル部（28）まで導
くための給液経路（32）が設けられている。 【００１４】給液経路（32）は、図２，３にも示される
ように、第１経路部（32ａ）と第２経路部（32ｂ）と第
３経路部（32ｃ）とで構成されている。 【００１５】第１経路部（32ａ）は、注入口（12）に差
し込まれるノズル部（28）からその軸方向において上方
に延びる断面円形の流路である。第１経路部（32ａ）内
には、軸方向に進退して、その内部に残存するポリウレ
タン原液（Ｕ）を金型（14）内に押し出すクリーニング
ピストン（34）が配されている。 【００１６】第２経路部（32ｂ）は、第１経路部（32
ａ）に対して開口する断面円形の流路であり、第１経路
部（32ａ）に対して直角に交わり水平方向に延びてい
る。第２経路部（32ｂ）は第１経路部（32ａ）よりも直
径が小さい。第２経路部（32ｂ）内には、軸方向に進退
して、受け部（30）で受けたポリウレタン原液（Ｕ）の
流路を絞るための絞りピストン（36）が配されている。 【００１７】第３経路部（32ｃ）は、上記受け部（30）
となる流路であり、第２経路部（32ｂ）に対して開口す
る断面円形であって、第２経路部（32ｂ）に対し直角に
交わり上方に延びている。第３経路部（32ｃ）は第２経
路部（32ｂ）よりも直径が小さい。第３経路部（32ｃ）
には、ポリオール供給装置（18）からの供給経路（18
ａ）とイソシアネート供給装置（20）からの供給経路
（20ａ）とがそれぞれ開口して設けられている。第３経
路部（32ｃ）内には、軸方向に進退して、上記両供給経
路（18ａ）（20ａ）を開閉する開閉ピストン（38）が配
されている。 【００１８】炭酸ガス供給装置（22）からの供給経路
（22ａ）は、受け部（30）となる第３経路部（32ｃ）の
手前でポリオール供給装置（18）からの供給経路（18
ａ）に接続されている。なお、供給経路（22ａ）は、イ
ソシアネート供給装置（20）からの供給経路（20ａ）に
対して接続してもよく、また、受け部（30）となる第３
経路部（32ｃ）に直接接続してもよい。 【００１９】上記絞りピストン（36）は、図３に示すよ
うに、第３経路部（32ｃ）の第２経路部（32ｂ）に対す
る開口部（40）を所定量閉鎖することにより、ポリウレ
タン原液（Ｕ）の流路を絞る絞り部（42）を形成するも
のであり、その軸方向における位置を調整することで絞
り量を調整できるようになっている。 【００２０】次に、上記した成形装置（10）を用いてシ
ート用パッドを製造する方法について説明する。 【００２１】金型（14）を閉じた状態で上型（26）の注
入口（12）に注入ヘッド（16）のノズル部（28）を装着
しておく。注入前の待機状態において、注入ヘッド（1
6）は、図２に示すように、給液経路（32）がクリーニ
ングピストン（34）、絞りピストン（36）及び開閉ピス
トン（38）によって閉鎖されている。 【００２２】この待機状態から、図３に示すように、各
ピストン（34）（36）（38）を後退させて給液経路（3
2）を開放させる。すると、受け部（30）には、ポリオ
ール成分がポリオール供給装置（18）から、イソシアネ
ート成分がイソシアネート供給装置（20）から、それぞ
れ供給されて、受け部（30）で混ざり合う。その際、ポ
リオール成分には、受け部（30）に供給される直前に、
炭酸ガス供給装置（22）から炭酸ガスが添加される。 【００２３】受け部（30）で合流したポリオール成分と
イソシアネート成分とからなるポリウレタン原液（Ｕ）
は、絞り部（42）を通過することで流路を一旦絞られて
から、第２経路部（32ｂ）に流れ、第１経路部（32ａ）
を通って、ノズル部（28）から金型（14）内に吐出され
る。 【００２４】ここで、絞り部（42）における絞り量Ａ
は、絞り部（42）の開口面積（流路断面積）をＢとし、
その手前の受け部（30）における流路断面積をＣとし
て、Ａ＝（Ｂ／Ｃ）×１００（％）で定義され、実施形
態では、Ａの値が８〜１２％の範囲内に設定される。絞
り量Ａをこの範囲内に設定することにより、ポリウレタ
ン原液への炭酸ガスの取込効率が高くなり、フォーム密
度が低くなる。なお、絞り量Ａが１２％を越えた場合、
ノズル部（28）から吐出されるポリウレタン原液（Ｕ）
の吐出状態が悪化し、また、得られた発泡体におけるボ
イド径が大きくなりすぎる傾向がある。 【００２５】ポリウレタン原液（Ｕ）を金型（14）内に
所定量注入した後、注入ヘッド（16）は図２に示す待機
状態に戻る。注入されたポリウレタン原液（Ｕ）は金型
（14）内で発泡成形され、所定形状のシート用パッドが
製造される。 【００２６】以上の製造方法において、ポリオール成分
に用いるポリオールは、特に限定することなく使用可能
である。なお、炭酸ガスの添加によるオープンセル効果
に対してフォームの安定性を保つという理由より、官能
基数が３以上の多官能系ポリオールを用いることが好ま
しい。 【００２７】ポリオール成分には、発泡剤として水が添
加することができる。水は、イソシアネートと反応する
ことによって炭酸ガスを生成するため、発泡剤として作
用する。水の添加量は、良好な発泡状態を維持するた
め、ポリオール１００重量部に対して２〜５重量部であ
ることが好ましい。なお、ポリオール成分には、更に、
触媒などの各種添加剤を添加してもよい。また、ポリオ
ール成分は、２５℃での粘度が１０００〜３０００ｃＰ
であることが好ましい。 【００２８】上記イソシアネート成分に用いるイソシア
ネートは、特に限定されないが、通常、ＴＤＩ、ＭＤＩ
等が用いられる。 【００２９】炭酸ガスの添加量は、ポリオール１００重
量部に対して４．０重量部以下であることが好ましい。
４．０重量部を越えると、炭酸ガスの添加によるオープ
ンセル効果が過度となり、コラップスを起こすという問
題が起こる可能性があるためである。通常は、ポリオー
ル１００重量部に対して２．０重量部程度でよい。 【００３０】以上説明した本実施形態によれば、注入ヘ
ッド（16）内において、受け部（30）で受けたポリウレ
タン原液（Ｕ）を、絞り部（42）で絞り量Ａ＝８〜１２
％の範囲内にて絞り、その後、ノズル部（28）から金型
（14）に注入するようにしたので、ポリウレタン原液
（Ｕ）への炭酸ガスの取込効率が高く、そのため、十分
に低密度化されたシート用パッドを製造することができ
る。 【００３１】また、イソシアネートと水との反応によっ
て生成される炭酸ガスとは別に、炭酸ガスを添加したこ
とにより、低密度化という効果に加えて、パッド表面が
柔らかくなって触感が向上し、また、水の添加量を少な
くすることができるため過剰のウレア結合が生成されに
くくへたり性を改善することができるという効果も奏さ
れる。 【００３２】なお、上記実施形態においては、注入口
（12）を備える金型（14）を用いて、金型（14）を閉じ
た状態で、注入口（12）に装着した注入ヘッド（16）か
ら金型（14）内にポリウレタン原液（Ｕ）を注入する、
いわゆるクローズド注入について説明したが、本発明で
はこれに限定されない。すなわち、例えば、注入口（1
2）のない金型（14）を用いて、上型（26）を開けた状
態で注入ヘッド（16）から下型（24）にポリウレタン原
液（Ｕ）を注入し、その後上型（26）を閉じる、いわゆ
るオープン注入とすることもできる。 【００３３】 【実施例】（実施例１）ポリオール成分は、ポリオール
としてＥＰ−３０３３（三井武田ケミカル株式会社製ポ
リオール）６０重量部及びＰＯＰ３１−２８（三井武田
ケミカル株式会社製ポリマーポリオール）４０重量部を
用い、これにＫＬ−２２０（三井武田ケミカル株式会社
製）４．５重量部、ＨＭ−１７（第一工業製薬株式会社
製）３．０重量部、水３．３重量部、ＳＲＸ−２７４Ｃ
（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）１．
０重量部、Ｄａｂｃｏ ３３ＬＶ（三共エアプロダクツ
株式会社製）０．５重量部、Ｎｉａｘ Ａ−１（ＵＣＣ
製）０．１重量部を配合して調製した。ポリオール成分
の粘度は、２５℃で１１１０ｃＰであった。イソシアネ
ート成分は、イソシアネートとしてコスモネートＴＭ−
２０（三井武田ケミカル株式会社製）を使用した。 【００３４】上述した成形装置（10）を用いて、下記表
１に示すＮｏ．１〜９のサンプルを作製した。Ｎｏ．１
では炭酸ガスを添加せず、Ｎｏ．２〜９では炭酸ガスを
ポリオール１００重量部に対して１重量部添加した。各
供給装置（18）（20）（22）から供給するポリオール成
分とイソシアネート成分の液温は２５±１℃とし、炭酸
ガスの温度は−１０±１℃とした。注入ヘッド（16）に
おいて、給液経路（32）の内径（直径）は、第１経路部
（32ａ）で２５ｍｍ、第２経路部（32ｂ）で１８ｍｍ、
第３経路部（32ｃ）で１２ｍｍであった。絞り部（42）
における開口面積及び絞り量Ａを、表１に示すように変
化させて、注入ヘッド（16）から容量８リットルのポリ
バケツにポリウレタン原液を吐出して、フリー発泡させ
た。吐出量は、ポリオール成分２００ｇ／秒、イソシア
ネート成分８７．２ｇ／秒、炭酸ガス２．２〜２．４ｇ
／秒として、２秒間吐出した。 【００３５】得られたフリー発泡のサンプルから１００
ｍｍ×１００ｍｍ×５０ｍｍの試験片を切り出して密度
を測定し、各サンプルのフォーム密度を求めた。また、
低密度化効果が優れるものを「○」、やや劣るものを
「△」、不十分なものを「×」と評価した。 【００３６】また、各サンプルの作製時における注入ヘ
ッド（16）からの吐出状態を観察し、液が乱れることな
く層流で吐出されるものを「○」、吐出時に液が広範囲
に飛散するものを「△」、吐出時に液が脈動するものを
「×」で評価した。 【００３７】また、各サンプルにおけるフォーム状態を
観察し、フォーム断面においてほとんどボイドが見られ
ないものを「○」、フォーム断面においてボイドが散見
されるものを「△」、フォーム断面において全面にボイ
ドが見られるものを「×」で評価した。 【００３８】結果は表１に示す。 【００３９】 【表１】（実施例２）実施例２では、上記実施例１において、炭
酸ガスの添加量をポリオール１００重量部に対して１重
量部とし、そのため、炭酸ガスの吐出量を４．０〜４．
１ｇ／秒として、その他は実施例１と同様にして、下記
表２に示すＮｏ．１０〜１７のサンプルを作製した。結
果は表２に示すとおりである。 【００４０】 【表２】 表１，２に示すように、絞り量Ａを８〜１２％の範囲内
に設定することにより、吐出状態やフォーム状態をある
程度のレベルに維持しながら、十分な低密度化を達成で
きることが分かった。これは、絞り量を上記の範囲内に
設定することにより、注入ヘッド内で好ましい撹拌・混
合が行われ、ポリウレタン原液への良好な炭酸ガスの取
り込みが実現するためであると考えられる。 【００４１】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、炭酸ガ
ス発泡において、ポリウレタン原液への炭酸ガスの取込
効率を高めて、ポリウレタン製発泡成形体の十分な低密
度化を図ることができ、軽量化に寄与することかでき
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の１実施形態における成形装置の断面図
である。 【図２】（ａ）は同成形装置における待機状態の注入ヘ
ッドの要部拡大断面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断
面図、（ｃ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。 【図３】（ａ）は同成形装置における吐出状態の注入ヘ
ッドの要部拡大断面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断
面図、（ｃ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。 【符号の説明】 （10）……成形装置 （12）……注入口 （14）……金型 （16）……注入ヘッド （18）……ポリオール供給装置 （20）……イソシアネート供給装置 （22）……炭酸ガス供給装置 （28）……ノズル部 （30）……受け部 （42）……絞り部 （Ｕ）……ポリウレタン原液

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｋ 75:00 Ｃ０８Ｇ 18/08 105:04 Ｆターム(参考） 4F204 AA42 AB02 AB16 AG20 AH26 EA01 EB01 EE16 EF01 EF27 EL02 EL04 4J034 CA03 HA04 HA06 NA00 NA09 PA01 PA05 QC01 RA11 RA12

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】成形型と、該成形型内にポリウレタン原液
   を注入する注入ヘッドと、該注入ヘッドにポリオール成
   分を供給するポリオール供給装置と、該注入ヘッドにイ
   ソシアネート成分を供給するイソシアネート供給装置
   と、炭酸ガス供給装置とを備え、 前記注入ヘッドが、受け部と絞り部とノズル部を有し、
   前記ポリオール供給装置からのポリオール成分と前記イ
   ソシアネート供給装置からのイソシアネート成分が前記
   受け部で合わせられ、合わせられたポリウレタン原液が
   前記絞り部で流路を絞られてから前記ノズル部より吐出
   するよう構成された成形装置を用いて、 ポリウレタンの発泡成形体を製造する方法であって、 前記受け部内のポリウレタン原液、又は、該受け部に供
   給される前のポリオール成分及び／又はイソシアネート
   成分に対し、前記炭酸ガス供給装置により炭酸ガスを添
   加し、 前記絞り部における流路断面積を前記受け部における流
   路断面積の８〜１２％の範囲内に設定して、前記注入ヘ
   ッドから前記成形型内にポリウレタン原液を注入し発泡
   成形することを特徴とする発泡成形体の製造方法。