JP2004058494A

JP2004058494A - 硬質ウレタン発泡体の製造方法およびその製造方法に用いる成形用両面型

Info

Publication number: JP2004058494A
Application number: JP2002220953A
Authority: JP
Inventors: Shiyouji Murai; 村井　彰児; Yoshinobu Kubota; 窪田　吉伸; Akihiko Kitano; 北野　彰彦; Masaaki Shibata; 柴田　雅昭; Masahiro Sasaki; 佐々木　正弘
Original assignee: Mitsui Takeda Chemicals Inc; Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc; Mitsui Chemicals Polyurethanes Inc
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】継ぎ目が無く、枠状形状の集合体で表される形状を有し、欠肉や表面ボイドがない、自動車や車輌や航空機などの乗り物、壁や床材などの建築物および各種産業機器の構造部材用芯材として使用できる硬質ウレタン発泡体の製造方法およびその成形用両面型を提供する。
【解決手段】上型１と下型２からなる両面型１、２の合わせ面１０に、継ぎ目のない枠状形状の集合体で形成されるキャビティー３が設けられるとともに、前記キャビティー３に連なるウレタン原料注入用ゲート６が形成され、さらに注入したウレタン原料がキャビティー３内で合流する部分の縁辺にウレタン原料出口用隙間７が形成された前記両面型１、２を密閉した後、両面型１、２の注入口４から、前記ウレタン原料注入用ゲート６を経由させて、キャビティー３内へウレタン原料を注入し、その後、硬化、脱型することを特徴とする硬質ウレタン発泡体の製造方法、およびその方法に用いる両面型。
【選択図】　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車や車輌、航空機などの乗り物、壁や床材などの建築物、さらには各種産業機器のサンドイッチ状構造部材の芯材として使用するに好適な形状をした硬質ウレタン発泡体の製造方法およびその製造方法に用いられる成形用両面型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、継ぎ目が無く、枠状形状の集合体で表される形状を有し、表面ボイドや欠肉が少ない硬質ウレタン発泡体は、軽量かつ製造サイクルがの利点を有するため、例えば自動車や車輌や航空機などの乗り物、壁や床材などの建築物、さらには各種産業機器の部材用芯材として用いられてきた。
【０００３】
このような硬質ウレタン発泡体の製造方法としては、図８、図９に示すような両面型が用いられていた。すなわち、従来の製造方法は、図８に示すように、注入したウレタン原料が注入口４よりキャビティー３（下型１および上型２により形成される所定形状の空間のこと）内を流動し、続いて注入口４とほぼ対角の位置で合流し、硬化、脱型するものであった。この成形方法では、ウレタン原料の合流位置において、キャビティー３内から押し出される空気の逃げ場であるベント９が設定されるため、得られる成形品に表面ボイドや欠肉ができる問題があった。また、この合流位置近辺を流動するウレタン原料は、すでに反応が進行しており（一部ゲル化している）、ウレタン原料がキャビティー３内を流動する際に、キャビティー３内の空気を巻き込み、品位が著しく劣る問題もあった。
【０００４】
さらに、ウレタン原料が成形型のキャビティー３表面に直接流し込まれるため、その後のウレタン原料の反応により、ウレタン原料の性状が液状からクリーム状に変化する境界を境に成形品の色が変わってしまう問題（まき跡）があった。これに対し、従来技術ではウレタン原料の反応速度を早くすることで、色むらの領域を小さくする試みがなされてきたが、色むらの領域が小さくなるだけであり、完全になくすには至らなかった。
【０００５】
また、従来大きな表面ボイドや欠肉部分は、同種の硬質ウレタン発泡体で修正していたが、発泡を伴うウレタン原料での修正は作業性が悪く、熟練を必要とした。さらに、修正は型外で行うため修正部分がフリー発泡となり、正常部分と修正部分の表面堅さが異なり、研磨による製品表面の最終形状への加工が困難であった。
【０００６】
上述した表面ボイドや欠肉を少なくするため、注入する場所とガスを抜く場所を特定する方法が提案されている。例えば特開平３−９３５１５号公報ではキャビティーの最下点に液状のウレタン原料を注入し、反応を開始させ、その後、キャビティー内のエアーおよび反応の進行に伴い発生した気体を上方に追いやりながらウレタン原料をキャビティー内に充填することで、欠肉の少ない硬質ウレタン発泡体を成形する方法が記載されているが、このような成形方法では成形品のサイズが大きくなったとき、ウレタン原料のゲル化が始まる前にウレタン原料を充填することが出来ないため、表面ボイドや欠肉が多くなり健全な成形品を得ることが出来ない。
【０００７】
また、表面ボイドを少なくする方法として、枠状形状の集合体で表される形状を分割して、複数個の成形型で成形し、流し込んだウレタン原料の合流点がなくなるように成形型を設計することで、表面ボイドの少ない硬質ウレタン発泡体を成形することができ、その後、得られた複数個のパーツを接着し所用の形状とする方法もある。しかし、この方法では、所用の形状を成形するに当たり複数個の成形型が必要であり、また成形する個数が増えることから、コストが大幅に高くなり問題である。そればかりか、パーツごとに成形品の厚みが違う場合、それぞれのパーツでの成形収縮が異なるため、後に接着を試みても接着部分の寸法が違い、無理矢理接着せざるを得ない問題があった。
【０００８】
また、硬質ウレタン発泡体はそれ自体の面剛性が小さく、その後サンドイッチ構造（硬質ウレタン発泡体を芯材、面状の板材をスキン層とし、スキン層／芯材／スキン層という順に積層構成とした構造）の芯材として使用されることが多い。このサンドイッチ構造の面剛性を高めるため、芯材である硬質ウレタン発泡体に溝を加工し、その溝部分に樹脂を配置することで剛性を高める方法がある。しかし、その溝加工が人の手によって加工するものであり、非常に労力のかかる作業であり、特に三次元形状を有する硬質ウレタン発泡体の溝加工では溝のサイズや加工位置が場所によってばらつくの問題があった。
【０００９】
以上のように、継ぎ目が無く、枠状形状の集合体で表される形状を有し、表面ボイドや欠肉が少ない硬質ウレタン発泡体を一体で成形する技術が切望されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記した継ぎ目が無く、枠状形状の集合体で表される形状を有し、欠肉や表面ボイドがない、自動車や車輌、航空機などの乗り物あるいは壁や床材などの建築物さらには各種産業機器の部材用芯材として使用できる硬質ウレタン発泡体の製造方法およびその製造方法に用いられる成形用両面型を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
本発明に係る硬質ウレタン発泡体の製造方法は、成形型内部に、継ぎ目なく、枠状形状の集合体で表される形状のキャビティーを有し、前記キャビティー周囲にウレタン原料注入用ゲートが形成され、さらに注入したウレタン原料がキャビティー内で合流する部分の縁辺にウレタン原料出口用隙間が形成された、上型と下型からなる両面型を密閉した後、両面型の注入口から、前記ウレタン原料注入用ゲートを経由させて、キャビティー内部へとウレタン原料を注入し、その後、硬化、脱型することを特徴とする方法からなる。
【００１２】
本発明に係る硬質ウレタン発泡体成形用両面型は、成形型が上型と下型とからなる両面型であって、その合わせ面に少なくとも、ウレタン原料の注入口と、ウレタン原料注入用ランナーと、ウレタン原料注入用ゲートと、キャビティーと、ウレタン原料出口用隙間と、ウレタン原料出口用ベントとからなる原料流路系が設けられた両面型において、（Ａ）成形型内部に、継ぎ目なく、枠状形状の集合体で表される形状のキャビティーを有し、（Ｂ）注入口が、ウレタン原料の出口であるベントより高い位置にあり、注入口とベントを結ぶ線と、水平面とのなす角度（θ）を３°以上４５°以下に傾けることができる傾斜手段を有することを特徴とするものからなる。
【００１３】
本発明に係る硬質ウレタン発泡体は、ウレタン発泡体表面の一部または全面に溝が形成されており、その溝のウレタン発泡体全表面に対する表面積の比率が１％以上３０％以下であることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、実施の形態とともに図面を用いて詳細に説明する。図１〜図３は、本発明の実施態様に係る製造方法によって得られた硬質ウレタン発泡体製の枠状成形品１６〜１８の斜視図である。
【００１５】
（本発明に係るウレタン発泡体の形状）
本発明の硬質ウレタン発泡体製の枠状成形品１６〜１８とは、その外形形状が図に示すように、「枠状」の形状をしたものである。ここで「枠状」とは、閉じた曲線で表される形状のことで、その外形形状については特に限定がなく、例えば図に示すものの他、三角形、五角形などの多角形や、円形、楕円またはこれらのねじれた形状のものであってもよい。また、枠状形状自体の断面形状も任意の形状でよい。本発明の「枠状形状の集合体で表される形状」とは、図２、３で示すように、上述した形状の枠の一つ以上の組み合わせで表せる形状のことである。
【００１６】
本発明でいう「継ぎ目が無い」とは、上述した枠状形状の集合体で表される形状を一体で製造することを意味する。上述した形状を分割し成形した後、接着などで接合すると、その成形品の厚みの違いによりそれぞれの部分での成形収縮率が異なるため、精度良く一体化接合することが困難である。また、分割で成形する事で、成形型が複数必要となり、型制作のコストが高くなること、成形個数が多くなり製造時間が長くなること、接合用の位置合わせ型が必要となるなどコストアップの要素が多く、極めて実現性の低いものになってしまうからである。
【００１７】
（本発明に使用する両面型）
本発明の製造方法に用いる成形型としての両面型の一例について説明する。図４は下型１と上型２とからなる両面型の縦断面図、図５は図４の成形型のＢ−Ｂ矢視の平面図で両面型内でのウレタン原料の流動状態を矢印で示したものである。
【００１８】
図４、５において、両面型１、２は図示しない型締め手段で上下型が一体になるように構成されている。両面型１、２の合わせ面１０には、注入口４からウレタン原料を注入し、均一供給するためのランナー５にウレタン原料を導き、その後開口面積が狭いゲート６を通過して、成形すべき所定形状をしたキャビティー３にウレタン原料が供給されるように原料流路系が設けられている。そしてウレタン原料がキャビティー３内に十分充満された後、余剰のウレタン原料は隙間７を通過して余剰原料溜め用ランナー８に蓄えられることで、キャビティー３へのウレタン原料注入工程が終了する。なお、ウレタン原料がキャビティー３内を流動する際にキャビティー３から押し出される空気、ガスや余剰原料は、ベント９から排出される。すなわち本発明の両面型１、２の合わせ面１０には、図４に示すように、注入口４→ランナー５→ゲート６→キャビティー３→隙間７→余剰原料溜め用ランナー８→ベント９からなる一連の連続した原料流路系が設けられている。
【００１９】
本発明の成形型において、注入口４とは両面型１、２内にウレタン原料を注入する入り口のことである。注入口の配置される位置および数は、キャビティー３内に欠肉なくウレタン原料を充填できるのであれば、特に限定されるものではない。また、ランナー５とは、注入口４から両面型１、２内に注入されたウレタン原料をキャビティー３の周囲まで導く流路、キャビティー３とは、両面型１、２のそれぞれの内面に形成された空間により作り出される、これから成形すべき硬質ウレタン発泡体の所定形状を有する空間のことである。また、ゲート６とは、ランナー５からキャビティー３にウレタン原料を均一に供給するための隙間のことであり、ランナー５の長手方向に見た断面積をゲート６の断面積より大きくしておくことにより、ランナー５よりゲート６を通過してキャビティー３に至る際のウレタン原料の流路抵抗を小さくできるため、ウレタン原料をゲート６の幅方向のどの部分においても、ほぼ均一かつ高い圧力でキャビティー３内にウレタン原料を供給でき、短時間でキャビティー３表面の大面積をウレタン原料で濡らすことが出来るようになっている。ゲート厚みとしては０．３ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であると好ましい。さらに好ましくは、０．５〜１．５ｍｍであると良い。また、このゲート６の厚みを場所によって変え、ウレタン原料のキャビティー３内への流量を制御することもできる。また、ランナー５およびゲート６を使用することで、一度ランナー５内にウレタン原料がたまり、ウレタン原料がランナーにたまってる時間内に液状からクリーム状となり、続いてクリーム状のウレタン原料がゲート６を通過しキャビティー３内に入るので、色むらの問題が起こらなくなる。
【００２０】
さらに、隙間７とは、本発明の硬質ウレタン発泡体が成形体として分岐点の多い形状であり、また、その断面形状が場所により異なるため、キャビティー３内でのウレタン原料の流動状態や挙動の予測が困難であり、ウレタン原料の合流点も正確に予測出来ないため、隙間７のようなライン状形状（図５参照）とすることでガス抜きすることができ、多少ガス抜きの位置が予測とははずれていても、再現性良く品位の良い成形品を製造することができる。この隙間７を配置する場所は、ウレタン原料が合流すると予測できる場所に設けても、あるいは欠肉や表面ボイドが多い場所に設けても良い。ベント９は、キャビティー３内に残存している空気や、ウレタン原料の反応に伴い発生するガスまたキャビティー３内から押し出された余剰原料を排出するための出口である。
【００２１】
本発明における両面型１、２は、上述したようにウレタン原料を加圧注入しても、その注入圧力でキャビティー３の形状が変形しないように、型締め手段により一体に構成される両面型１、２となっている。また両面型の材質としては、金属、樹脂、木材、複合材料などが挙げられる。さらに好ましくは、両面型１、２が金属製であると温度管理が容易であり、作業性の良い型とすることができる。
【００２２】
本発明に係る両面型１、２は、キャビティーの内面の一部または全面にリブ１３が形成されていてもよい。なお、両面型に形成されたリブ１３は、硬質ウレタン発泡体成形品の表面に溝を形成する。キャビティーの内面の一部または全面にリブ１３を形成することで、三次元形状を有した硬質ウレタン発泡体に精度良く、かつ再現性良く溝を形成することができ好ましい。リブ１３の断面形状としては、得られる硬質ウレタン発泡体を両面型１、２から脱型できればよく、Ｖ字形、Ｕ字形、半円形、台形、多角形などを好適に用いることができる。リブ１３のキャビティー全表面に対する表面積の比率は、１％以上３０％以下であると好ましい。１％より小さいと、サンドイッチ構造の芯材として硬質ウレタン発泡体を使用したとき、両面型１、２に形成されたリブ１３が転写し溝となった部分に樹脂が配置されることによる、十分な剛性補強効果を上げることができず、３０％より大きいと剛性補強はできるものの、製品重量が重くなってしまい好ましくない。好ましくは３％以上２５％以下である。リブ１３は、成形型表面において、１本のリブ１３が複数本に分岐および／または複数本のリブ１３が１本に結合していてもよい。このようなリブ１３とすることで、サンドイッチ構造において局所的に剛性を必要とする部分の剛性を効率的に高めることができ好ましい。さらに好ましくは、隣り合うリブ１３の間隔が５００ｍｍより大きくならないよう、リブ１３を両面型１、２に形成すると良い。
【００２３】
（本発明の硬質ウレタン発泡体成形用原料）
硬質ウレタン発泡体成形用原料の各成分（有機ポリイソシアネート、ポリオール、水及び／または発泡剤、触媒、整泡剤およびその他の助剤類）について詳細に説明する。
【００２４】
（有機ポリイソシアネート）
本発明に用いられるイソシアネート化合物としては、ポリウレタンの製造に用いるものであればよい。これらのイソシアネートは、単独でも複数を併用してもよく、それらのヌレート変性、プレポリマー変性、ウレトジオン変性等の変性をした変性体を用いてもよく、複数のポリイソシアネートや変性体をそれぞれ併用してもよい。
【００２５】
発泡体を製造する場合の有機ポリイソシアナートの使用量は、通常のウレタン発泡体の場合とほぼ同様であり、ＮＣＯ／ＯＨ（モル比）は、好ましくは０．７以上５．０以下、更に好ましくは１．０以上３．０以下、特に好ましくは１．０以上１．４以下である。
【００２６】
（ポリオール）
本発明に用いられるポリオール化合物としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリマーポリオール等のウレタン発泡体の製造に使用される公知のものを挙げることができる。本発明では、成形時の表面品質が良好なポリエーテルポリオール類が特に好ましい。
【００２７】
（発泡剤）
本発明に用いられる発泡剤としては、例えば水、二酸化炭素ガス、炭化水素類、ハイドロクロロフルオロカーボン類（ＨＣＦＣ類）、ハイドロフルオロカーボン類（ＨＦＣ類）、ハイドロフルオロエーテル類（ＨＦＥ類）が挙げられる。これら発泡剤は、単独で使用してもよいが、複数を併用して用いてもよい。例えば水と二酸化炭素、水とメタン、エタン、プロパン、ペンタン、イソペンタン、シクロペンタン等低沸点炭化水素類、水とハロゲン化炭化水素等を併用することができる。
【００２８】
本発明では、水、二酸化炭素などの環境負荷の少ない発泡剤を使用することが特に好ましい。水は、ポリイソシアナートと反応して二酸化炭素を発生することにより発泡剤として使用され、通常、イオン交換水、蒸留水が用いられるが、場合により、工業用水をそのまま用いることもできる。水の量は、全ポリオール成分１００重量部当たり、０．５〜１０重量部用いることができ、更に好ましくは１．０〜９．５重量部である。
【００２９】
（触媒）
触媒としては、通常ウレタン発泡に用いられる公知の触媒のすべてを使用することができる。触媒は、単独または、２種以上併用して用いることができ、その使用量は、ポリオール１００重量部に対して、０．００１〜１５．０重量部が適当である。
【００３０】
（整泡剤）
整泡剤としては、従来公知の含珪素有機系の界面活性剤が用いられる。整泡剤の使用量は、ポリオールと有機ポリイソシアネートの総和１００重量部に対して０．０１〜１０重量部である。経済性の点から、０．０１〜５重量部の範囲で使用するのが特に好ましい。
【００３１】
（その他ポリウレタン製造時の添加剤）
本発明の方法においては、必要に応じて助触媒、難燃剤、可塑剤、安定剤、充填剤、着色剤等の助剤を添加することができる。
以上が本発明の両面型および硬質ウレタン発泡体成形用原料の構成である。
【００３２】
（本発明の製造方法の説明）
次に、上述した両面型と硬質ウレタン発泡体成形用原料を用いる本発明の製造方法を工程順に説明する。
【００３３】
１．型準備工程
まず、図４、５で示した両面型１、２を準備する。両面型を開いた後、両面型１、２内を清掃し、離型処理を行う。なお、隙間７に連続気泡の発泡体を配置してもよい。連続気泡の発泡体を隙間７に配置することで、キャビティー３内部から空気、ガスは排出できるが、ウレタン原料はほとんど通過できないため、ウレタン原料の隙間７からの流出が無くなり、注入したウレタン原料を無駄なくキャビティー３内の充填に利用することができ、欠肉部分の少ない硬質ウレタン発泡体となる。連続気泡の発泡体とは、例えば軟質ウレタン発泡体のように柔軟性があり、発泡体のセルがオープンセルになっているものが好ましい。
【００３４】
２．型締め工程
続いて両面型１、２を型締めする。両面型１、２の型締め構造は、ウレタン原料の注入圧力に耐えることができれば良く、例えば、油圧、空気、水圧、真空圧、ボルト、クランプ、上型の自重などの手段である。
【００３５】
３．ウレタン原料準備工程
上述した有機ポリイソシアネートとポリオールは発泡直前で混合することが好ましい。その他の発泡剤、触媒及び整泡剤、適宜使用する助剤類は、必要に応じてポリイソシアネートまたはポリオールと予め混合することが一般的であり、それら混合物は混合後直ちに使用しても、貯留し必要量を適宜使用してもよい。その他の成分の混合は必要に応じて適宜その混合の組み合わせ、混合順序、混合後の貯留時間等を決定することができる。
【００３６】
このような混合物のうちポリオールとその他の成分の混合物、即ちポリオールと発泡剤、触媒、整泡剤等、必要に応じて使用するその他添加剤を混合したものをレジンプレミックスと呼称することがある。これらの組成は必要とされるウレタン発泡体の品質によって適宜設定することができる。このレジンプレミックスはポリイソシアネートと反応させる。
【００３７】
ポリイソシアネートは未変性のものでも変性したものでも又それらの混合物のいずれであってもよい。使用するレジンプレミックスの粘度は発泡機での混合性、ウレタン発泡体の成形性の観点から２，５００ｍＰａ・ｓ／２５℃以下が好ましい。
【００３８】
混合方法としては、有機ポリイソシアネートとレジンプレミックスを混合する上で、均一に混合可能であれば、いかなる装置でも使用することができる。例えば、衝突混合、撹拌混合いずれでの混合方法を用いても良い。衝突混合装置としては、一般のウレタン発泡体製造用の高圧発泡機を使用することができる。また、撹拌混合装置としては、例えば、小型ミキサーや一般のウレタン発泡体製造用の低圧発泡機を使用することができる。混合温度、圧力は目的のウレタン発泡体の品質、原料の種類や組成によって必要に応じて任意に設定することができ、混合に先立ち必要に応じて加熱することもできる。
【００３９】
イソシアネート基と活性水素基との割合（ＮＣＯ／ＯＨ当量比）は、０．７〜５．０の範囲、好ましくは１．０〜３．０の範囲であり、１．０乃至１．４の範囲が特に好適である。ＮＣＯ／ＯＨ当量比を５．０以下とすることでより優れた表面品質を発現することができ好ましい。
【００４０】
４．ウレタン原料注入工程
続いて、両面型１、２内にウレタン原料を注入する。注入されたウレタン発泡体原料は、発泡反応を伴いながら両面型１、２内を流動し、キャビティー３内に満たされる。
【００４１】
発泡時に、有機ポリイソシアネート及びレジンプレミックスを液温１５℃以上８０℃以下好ましくは２０℃以上５０℃以下で混合し、常圧或いは場合により減圧または高圧下で注入する事により好適なウレタン発泡体を得ることができる。
【００４２】
また、図６に示すように、ウレタン原料の注入時は、両面型１、２の注入口４はベント９よりも高い位置にあるのが好ましい。その高低差は注入口４とベント９を結んだ線１１（図示では延長線）と、水平面１２とのなす角度（θ）が、３°以上４５°以下の範囲内であると良い。本範囲の角度内に型を傾けると、ウレタン原料が自重でキャビティー３内を流動し、ウレタン原料がゲル化するまでに多くのキャビティー３表面を濡らすことが出来、表面ボイドの少ない成形品を成形できる。３°よりも小さいと、ウレタン原料の自重による流動性向上の効果が無く、表面ボイドや欠肉部分が多くなり、４５°よりも大きいと、ウレタン原料がキャビティー３表面を濡らすより先に、キャビティー３内の最下点に達し、逆に多くのエアーを巻き込み、表面ボイドの多くなり好ましくない。
【００４３】
さらに、注入時、キャビティー３表面の温度を、２０℃以上８０℃以下に温度調節すると良い。２０℃より低いと、成形品の内部に未発泡あるいは未反応のウレタン原料が残るため、脱型後、２次発泡や未反応モノマーの経時変化により、寸法が変化し好ましくない。８０℃より高いと、ウレタン原料がゲル化するまでの時間が短くなり、欠肉部分が多く、本発明の枠状形状の集合体で表される形状を成形することが困難となり好ましくない。さらに好ましくは、３０℃以上７０℃以下である。両面型１、２の加熱手段としては、温水、油、加圧温水、スチーム、ヒータ、赤外線などが挙げられる。
【００４４】
５．ウレタン原料硬化工程
両面型１、２全体を適当な加温手段で注入したウレタン原料の硬化温度に温度調節し、両面型１、２内のウレタン原料が十分硬化するまで放置する。
【００４５】
６．脱型工程
両面型１、２を開き、成形品を型内から脱型する。両面型１、２から成形品を脱型する方法として、例えば脱型ピン、エアー、両面型１、２の温調、人力などが挙げられる。
【００４６】
上記のような本発明に係る製造方法により得られる成形品は、キャビティー３内でウレタン原料が合流する部分近辺において、欠肉が少なく、品位に優れたウレタン発泡体を得ることができ好ましい。
【００４７】
また、大きさが縦方向の最大長５ｍｍ以上、かつ横方向の最大長５ｍｍ以上表面ボイドの数が０．５ｍ^２の成形品表面の中に２個以下となり、表面欠陥の非常に少ない成形品となり、表面ボイド部分を同種の発泡ウレタン原料で修正する作業を省くことが出来、非常に経済的なウレタン発泡体を成形することができ好ましい。
【００４８】
さらに、このような品位に優れたウレタン発泡体を芯材として、例えばサンドイッチ構造部材を成形すると、芯材の表面ボイドの部分にスキン層／芯材接着用の接着剤またはスキン層／芯材一体成形用の樹脂がたまり、その硬化収縮でサンドイッチ構造部材表面に凹凸が出来る問題が解決でき、さらに樹脂のたまる芯材の表面ボイド部分が無いので、全体として重量の軽いサンドイッチ構造部材とすることができ好ましい。
【００４９】
本発明においては、キャビティーの内面の一部または全部にリブ１３の形成された両面型を使用し、製造した硬質ウレタン発泡体表面にはそのリブ１３が転写することで、溝部分が形成される。硬質ウレタン発泡体をサンドイッチ構造部材用の芯材として使用する場合、得られた溝部分に樹脂を配置することで面剛性に優れたサンドイッチ構造部材を形成することができる。さらに、サンドイッチ構造部材の一つの成形方法であるレジン・トランスファー・モールディング（ＲＴＭ）成形法の場合、硬質ウレタン発泡体表面に形成された溝が成形品全体に均一に樹脂を流す流路となり、ＲＴＭ成形法の成形効率を高めることができ特に好ましい。上述する溝の硬質ウレタン発泡体表面全体に対する表面積の比率は１％以上３０％以下である。１％より小さいと、サンドイッチ構造としたときの剛性の向上が小さく、またＲＴＭ成形法においては、溝が樹脂を流す流路としては少なく、樹脂を全面に均一に流すことができない。３０％より大きいと、サンドイッチ構造部材の剛性の向上は高いものの、重量が重くなってしまい好ましくない。好ましくは３％以上２５％以下である。また、このように溝をウレタン原料発泡時形成することで、溝を後加工する必要がなくなり、大幅なコストダウンをすることもでき好ましい。
【００５０】
硬質ウレタン発泡体表面に形成された溝は、１本の溝が複数本に分岐および／または複数本の溝が１本に結合していてもよい。このような溝とすることで、サンドイッチ構造において局所的に剛性を必要とする部分の剛性を効率的に高めることができ好ましい。また、ＲＴＭ成形法において、樹脂の流れにくい場所に分岐、結合部分を形成することで、得られるサンドイッチ構造部材には樹脂の未含浸部分がなくなり、品位を改善することができる。
【００５１】
また、サンドイッチ構造部材のスキン層として、繊維強化複合材料を使用することで、金属をスキン層とした場合に比べ、サンドイッチ構造部材の重量を大幅に軽減することができ好ましい。
【００５２】
本発明のウレタン発泡体は、自動車、高速車両、高速船艇、単車、自転車、航空機など乗り物のサンドイッチ構造部材用芯材として、また冷蔵庫、温調機、スピーカーなどの電化製品や、風車、低温倉庫、冷蔵倉庫、低温試験室畜舎、サイロ、ビル、住宅、工場など建築材料のサンドイッチ断熱構造部材用芯材として好適に利用することができる。具体的には、乗り物のサンドイッチ構造部材として、ドア、ボンネット、フェンダー、トランクリッド、ハードトップ、サイドミラーカバー、プラットホーム等の自動車部材、また先頭車両ノーズ、ルーフ、サイドパネル、ドア等の車輌用部材、ウイングトラックにおけるウイングのイナーパネル、アウターパネル、ルーフ、フロアー等、自動車や単車に装着するエアースポイラーやサイドスカートなどのエアロパーツ等、またフレーム、ハンドル、変速レバー、ブレーキバー、フロントハブ、クランク、フリーハブ、ディレイラー、シートピラー、サドル等の自転車用部材である。また、電化製品として、冷蔵庫、温調機などの断熱、防音部材や、建築材料として、住宅用断熱ボード、外壁材、内装材、タンク、配管などの断熱部材としても好適に使用できる。
【００５３】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
図４、５に示す両面型１、２を使用し硬質ウレタン発泡体を成形した。この両面型１、２の下型１のキャビティー３表面の一部には、幅が３ｍｍ、高さ２ｍｍ、のリブ１３が、リブ１３のキャビティー３全表面に対する表面積の比率が３％となるように形成されている。両面型１、２はアルミニウムの鋳物でできており、温水で温度管理できる機構を持っている。
【００５４】
まず、両面型を開き、キャビティー３内を清掃した後、離型剤を塗り乾燥させ、隙間７の部分に厚み２ｍｍ、幅１０ｍｍ、独立気泡率３％の軟質ウレタン発泡体製隙間テープを配置し、両面型１、２を閉じ、油圧により型締めした。次に、両面型１、２の注入口４とベント９を結んだ延長線１１と、水平面１２とのなす角度θを１０°の状態にセットし、キャビティー３表面の温度を５５℃に温度調節した。続いて、高圧注入発泡機のミキシングヘッド（ＭＸヘッド、丸化加工機社製）部分を両面型の注入口４にセットした。
【００５５】
また、下記に示す調合割合で調合し、硬質ウレタン発泡体成形用原料とした。有機ポリイソシアナートＡ：コスモネートＭ−２００（三井武田ケミカル（株）社製の有機ポリイソシアナート。ＮＣＯ％＝３１．４％）。
ポリオールＸ：以下に記載のポリオールＡ、ポリオールＢ、ポリオールＣのそれぞれ２８：１２：６０重量比の混合ポリオール（三井武田ケミカル（株）社製のポリオール。水酸基価３５０ｍｇＫＯＨ／ｇ）
ポリオールＡ：ペンタエリスリトールに水酸化カリウムを触媒として反応温度１１０℃でプロピレンオキシドを付加して得られる水酸基価が３５０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリオール。
ポリオールＢ：トリレンジアミンとトリエタノールアミンの７０：３０重量比の混合物に、水酸化カリウムを触媒として反応温度１１０℃でプロピレンオキシドを付加して得られる水酸基価３５０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリオール。
ポリオールＣ：ソルビトールと水の９７：３重量比の混合物に、水酸化カリウムを触媒として反応温度１１０℃でプロピレンオキシドを付加して得られる水酸基価３５０ｍｇＫＯＨ／ｇのポリオール。
触媒Ａ：カオライザーＮｏ．１０（花王（株）社製でＮ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン）。
シリコーン整泡剤Ａ：Ｘ−２０−１３２８（信越化学工業（株）製のポリジメチルシロキサン誘導体）。
【００５６】
ポリオールＸ１００重量部に対し、触媒Ａを０．８重量部と、シリコーン整泡剤Ａを２重量部と、水を５重量部とを混合した液と、ＮＣＯ／ＯＨ当量比が１．１となるよう有機ポリイソシアナートＡ１７３．５重量部を、ウレタン発泡製造用の高圧発泡機にて衝突混合し、注入ヘッドを介し、吐出量８００ｇ／ｓｅｃ、吐出圧力１．１ＭＰａにて両面型１、２内に注入した。
【００５７】
注入口４から注入されたウレタン原料は、一旦ランナー５にためられた後、ゲート６を通ってキャビティー３内に流し込まれる。本実施例のゲート６の厚みは１ｍｍである。キャビティー３内に流し込まれたウレタン原料は、途中２方向に分かれキャビティー３内を流動し、その後、厚み１ｍｍの隙間７の部分で合流する。流動時、ウレタン原料の反応により発生する気体や、キャビティー内のから押し出されるエアーは隙間７からキャビティー３外に押し出される。また、この隙間７に配置した隙間テープによりウレタン原料のキャビティー３外への流出は極力防ぐことができた。続いて、隙間７からキャビティー３外へ僅かに流出してくるウレタン原料をウレタン原料だめ用ランナー８で溜め、発生したガスや押し出されたエアーはベント９より両面型の外へ放出される。その後、キャビティー３表面の温度を５５℃に保ったまま、３０分間保持し、ウレタン原料を硬化した後、両面型１、２を開いて、成形品を脱型した。
【００５８】
得られた硬質ウレタン発泡体１４の斜視図を図７に示す。成形品は二つの枠状形状が一体化した三次元形状を有しており、成形品の片側表面の一部には幅が３ｍｍ、高さが２ｍｍである溝１５が形成されており、硬質ウレタン発泡体１４全表面に対する溝１５部分の表面積の比率が３％であった。この成形品のサイズは縦２ｍ、横２ｍ、高さ０．８ｍである。得られた成形品には、欠肉部分は無く、また大きさが縦方向の最大長５ｍｍ以上かつ横方向の最大長５ｍｍ以上表面ボイドの数が０．５ｍ^２の成形品表面の中に１個以下となり、品位に優れた硬質ウレタン発泡体１４を得ることが出来た。
【００５９】
また、得られた硬質ウレタン発泡体１４を用いて、繊維強化複合材料をスキン層とするサンドイッチ構造部材をＲＴＭ（レジン・トランスファー・モールディング）成形するにあたり、樹脂の流れる溝を硬質ウレタン発泡体１４表面に手で加工することがなく、効率的にＲＴＭ成形用サンドイッチ構造部材芯材を作成することができた。また、両面型１、２を使用して成形しているので、硬質ウレタン発泡体表面１４に形成される溝１５が、非常に精度良く成形でき、ＲＴＭ成形法における樹脂の流動が非常に制御しやすくなった。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、上型と下型からなる両面型のキャビティー周囲に樹脂注入用ゲートが形成され、さらに注入されたウレタン発泡体原液がキャビティー内で合流する部分の縁辺に樹脂出口用隙間を形成したので、継ぎ目が無く、枠状形状の集合体で表される形状を有し、欠肉や表面ボイドがない、硬質ウレタン発泡体を安定して製造することができる。
【００６１】
また、本発明の両面型によれば、注入口が、樹脂の出口であるベントより高い位置にあり、注入口とベントを結んだ延長線と、水平面とのなす角度（θ）を３°以上４５°以下に傾けることができる傾斜手段を有しているので、注入したウレタン発泡体原液を短時間でキャビティー全体に効率よく流動させることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造方法によって得られる枠状成形品の一例を示す斜視図である。
【図２】図１とは異なる態様の本発明に係る枠状成形品の斜視図である。
【図３】図１、図２とは異なる態様の本発明に係る枠状成形品の斜視図である。
【図４】本発明の一実施態様に係る両面型の縦断面図である。
【図５】図４の両面型における下型のＢ−Ｂ矢視に係る平面図である。
【図６】本発明における枠状成形品製造時の両面型の傾き状態を示す縦断面図である。
【図７】本発明に係る硬質ウレタン発泡体の成形品の一例を示す斜視図である。
【図８】従来の両面型の縦断面図である。
【図９】図８の両面型における下型のＡ−Ａ矢視に係る平面図である。
【符号の説明】
１　下型
２　上型
３　キャビティー
４　注入口
５　ランナー
６　ゲート
７　隙間
８　ウレタン原料だめ用ランナー
９　ベント
１０　両面型の合わせ面
１１　注入口とベントを結んだ線
１２　水平面
１３　リブ
１４　硬質ウレタン発泡体の成形品
１５　溝
１６、１７、１８　枠状成形品

Claims

上型と下型からなる両面型の合わせ面に、継ぎ目のない枠状形状の集合体で形成されるキャビティーが設けられるとともに、前記キャビティーに連なるウレタン原料注入用ゲートが形成され、さらに注入したウレタン原料がキャビティー内で合流する部分の縁辺にウレタン原料出口用隙間が形成された前記両面型を密閉した後、両面型の注入口から、前記ウレタン原料注入用ゲートを経由させて、キャビティー内へウレタン原料を注入し、その後、硬化、脱型、することを特徴とする硬質ウレタン発泡体の製造方法。
注入口が、ウレタン原料の出口であるベントより高い位置にあり、注入口とベントを結ぶ線と水平面とのなす角度（θ）が３°以上４５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の硬質ウレタン発泡体の製造方法。
ウレタン原料出口用隙間に、連続気泡の発泡体が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の硬質ウレタン発泡体の製造方法。
キャビティーの内面の一部または全面にリブが形成された、上型と下型とからなる両面型を使用することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の硬質ウレタン発泡体の製造方法。
リブのキャビティー全表面に対する表面積の比率が、１％以上３０％以下である両面型を使用することを特徴とする請求項４に記載の硬質ウレタン発泡体の製造方法。
成形型が上型と下型とからなる両面型であって、その合わせ面に少なくとも、ウレタン原料の注入口と、ウレタン原料注入用ランナーと、ウレタン原料注入用ゲートと、キャビティーと、ウレタン原料出口用隙間と、ウレタン原料出口用ベントとからなる原料流路系が設けられた成形用両面型において、
（Ａ）成形型内部に、継ぎ目ない枠状形状の集合体で形成されるキャビティーを有し、
（Ｂ）注入口が、ウレタン原料の出口であるベントより高い位置にあり、注入口とベントを結ぶ線と水平面とのなす角度（θ）を３°以上４５°以下に傾けることができる傾斜手段を有することを特徴とする硬質ウレタン発泡体成形用両面型。
キャビティーに接する成形型内面の温度を２０℃以上８０℃以下の範囲に加熱する加熱手段を有していることを特徴とする請求項６に記載の硬質ウレタン発泡体成形用両面型。
キャビティーに接する成形型内面の一部または全面にリブが形成されており、そのリブのキャビティー全表面に対する表面積の比率が１％以上３０％以下であることを特徴とする請求項６または７に記載の硬質ウレタン発泡体成形用両面型。
リブは、成形型表面において、１本のリブが複数本に分岐および／または複数本のリブが１本に結合していることを特徴とする請求項８に記載の硬質ウレタン発泡体成形用両面型。
ウレタン発泡体表面の一部または全面に溝が形成されており、その溝の硬質ウレタン発泡体表面に対する表面積の比率が１％以上３０％以下であることを特徴とする硬質ウレタン発泡体。
サンドイッチ構造部材の芯材に使用することを特徴とする請求項１０に記載の硬質ウレタン発泡体。
サンドイッチ構造部材のスキン層が繊維強化複合材料からなることを特徴とする請求項１０または１１に記載の硬質ウレタン発泡体。