JP2009034893A - ウレタン成形型 - Google Patents

Abstract

【課題】ウレタン成形型の製造期間を短縮すると共に、ウレタン成形型の製造コストを削減することができるウレタン成形型を提供する。
【解決手段】ウレタン成形型１００は、主型１と副型２とを備えており、主型１と副型２とは、ウレタン樹脂複合材にて構成されている。そのウレタン樹脂複合材は、アルミ素材に比べて柔らかいので切削加工性が良く、ＮＣ加工機にて容易に加工することができる。そのため、ＮＣ加工機の加工速度を速めることができるので、ウレタン成形型１００の加工時間を短縮することができる。また、主型１と副型２のキャビティＣを形成する面に硬化性ウレタン樹脂を盛ることで凸設部位の追加を容易におこなうことができる。そのため、ウレタン成形型１００のキャビティＣ形状の変更を容易におこなうことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウレタン成形型に関し、特に、ウレタン成形型の製造期間を短縮すると共に、ウレタン成形型の製造コストを削減することができるウレタン成形型に関するものである。

自動車などの工業製品は、量産することが前提とされており、量産する形状などを検討するために試作を行っている。自動車のシートのクッション素材などに用いられるウレタン成形品も同様であり、ウレタン成形品を試作するために、試作型を製造していた。

ここで、図３（ｂ）を参照して、従来のウレタン成形品の試作型を成形する方法について説明する。図３（ｂ）は、従来のウレタン成形品の試作型を製造する工程を示した工程図である。

図３（ｂ）に示すように、アルミ試作型２０４は、アルミ素材にて構成されており、３つの工程により製造される。まず、木型加工工程Ｐ１では、ブロック状に構成された木材２００を鋳造用の木型２０１に加工する。次に、鋳造工程Ｐ２では、木型加工工程Ｐ１で加工された木型２０１に溶かしたアルミ素材２０２を流し込み、アルミ荒型２０３を鋳造する。最後に、仕上げ加工工程Ｐ３では、鋳造工程Ｐ２で鋳造されたアルミ荒型２０３の細部を加工して、そのアルミ荒型２０３をアルミ試作型２０４に仕上げ加工する。

また、特開２００３−９４４４３号公報には、光造形材料にレーザー光を照射して型を製造する方法に関する技術が記載されている。この技術では、光造形材料にレーザー光を照射する一体成型工程のみで、一体成型物２１，３１を成形する（特許文献１）。

特開２００３−９４４４３号公報（［段落００２３］）

しかしながら、図３（ｂ）に示す従来のウレタン成形品の試作型を製造する方法では、木型加工工程Ｐ１、鋳造工程Ｐ２及び仕上げ加工工程Ｐ３を要するので、アルミ試作型２０４の製造には、１〜２ヶ月の期間が掛かっていた。そのため、製造期間が長いという問題点があった。

また、特開２００３−９４４４３号公報に記載の技術では、鋳造工程Ｐ２及び仕上げ加工工程Ｐ３を省略して、一体成型工程のみで試作型を製造できるので、試作型の製造期間を短縮することはできる。しかし、技術の普及が進んでおらず光造形の装置の導入コストが嵩み、試作型の製造コストが嵩むという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ウレタン成形型の製造期間を短縮すると共に、ウレタン成形型の製造コストを削減することができるウレタン成形型を提供することを目的としている。

この目的を達成するために請求項１記載のウレタン成形型は、ウレタンチップが充填される第１型と、前記第１型とキャビティを形成する第２型とを備え、前記第１型および前記第２型を型閉めした状態において、前記キャビティ内に充填圧縮された前記ウレタンチップを蒸気にて加熱してウレタン成形品に成形するものであり、前記第１型および前記第２型は、合成樹脂にて構成されている。

請求項２記載のウレタン成形型は、請求項１記載のウレタン成形品において、前記合成樹脂は、ウレタン樹脂で構成されており、前記第１型または前記第２型の前記キャビティを形成する部位には、硬化性ウレタン樹脂を盛って、その盛った部位を加工して形成された凸設部位が設けられている。

請求項３記載のウレタン成形型は、請求項１又は２に記載のウレタン成形品において、前記第１型および前記第２型は、少なくとも前記キャビティを形成する面に、金属含有塗料が塗布されている。

請求項４記載のウレタン成形型は、請求項３記載のウレタン成形品において、前記第１型と前記第２型との合わせ面には、前記金属含有塗料が塗布されている。

請求項１記載のウレタン成形型によれば、第１型にウレタンチップを充填し、その第１型と第２型とを型閉めすることでキャビティを形成して、そのキャビティ内に圧縮されているウレタンチップを蒸気にて加熱してウレタン成形品を成形する。ここで、請求項１によれば、第１型および第２型は、合成樹脂にて構成されているので、第１型および第２型がアルミ素材にて構成される場合に比べて、鋳造工程が省略されるので、鋳造設備を不要とすることができ、設備投資費および設備維持管理費を削減してウレタン成形型の製造コストを削減することができるという効果がある。

また、第１型および第２型をアルミ素材から切削して製造する場合に比べて、合成樹脂は、切削加工性が良く、ＮＣ加工機の切削速度を速めることができる。そのため、ウレタン成形型の製造期間を短縮することができるという効果がある。加えて、ＮＣ加工機による加工工賃は、切削時間によって決まるため、ＮＣ加工機の切削速度を速めることにより、切削時間が短縮されウレタン成形型の製造コストを削減することができるという効果がある。

請求項２記載のウレタン成形型によれば、請求項１記載のウレタン成形型の奏する効果に加え、ウレタン樹脂にて構成された第１型または第２型のキャビティを形成する部位には、硬化性ウレタン樹脂を盛って、その盛った部位を加工して形成された凸設部位が設けられているので、ウレタン成形型を切削加工した後からでも、第１型または第２型のキャビティを形成する部位に凸設部位を追加してキャビティの形状を容易に変更することができるという効果がある。

請求項３記載のウレタン成形型によれば、請求項１又は２に記載のウレタン成形型の奏する効果に加え、第１型および第２型は、少なくともキャビティを形成する面に、金属含有塗料が塗布されており、ウレタン成形品を成形する際にキャビティに導入された蒸気の水分が、その金属含有塗料によって遮断されるので、蒸気の水分が第１型および第２型に吸収されることを防止することができる。よって、第１型および第２型の形状の変化を抑えて、ウレタン成形型の耐久性を向上することができるという効果がある。

請求項４記載のウレタン成形型によれば、請求項３記載のウレタン成形型の奏する効果に加え、第１型と第２型との合わせ面の隙間には、キャビティに導入された蒸気が流入されるが、その合わせ面には、金属含有塗料が塗布されており、合わせ面の隙間に流入した蒸気の水分が、その金属含有塗料によって遮断されるので、蒸気の水分が第１型および第２型に吸収されることを防止することができる。よって、第１型および第２型の形状の変化を抑えて、ウレタン成形型の耐久性を向上することができるという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、ウレタン成形型１００の構成について説明する。図１（ａ）は、ウレタン成形型１００の正面を示した正面図であり、図１（ｂ）は、ウレタン成形型１００の側面を示した側面図である。なお、理解を容易とするため、キャビティ内に充填圧縮されているウレタンチップを省略して図示し、図１（ａ）及び図１（ｂ）に図示されている蒸気排出孔２４及び蒸気投入孔５４の内径（図１（ａ）及び図１（ｂ）左右方向寸法）を拡大して図示している。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すウレタン成形型１００は、主型１と副型２とを型閉めすることで、キャビティＣ内に充填圧縮されたウレタンチップ（図示せず）を蒸気にて加熱して、ウレタン成形品（図示せず）を成形するものである。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、ウレタン成形型１００は、主型１と、その主型１と嵌合される副型２と、その嵌合された副型２を型閉めするために主型１に押圧するクランプ３とを備えている。

図１（ａ）に示すように、主型１は、延長部４と、その延長部４に連設される基体部５とを備えており、その基体部５と延長部４とは、スプリングが組み込まれたフックＦにて一体として組上げられている。

延長部４は、ウレタン樹脂複合素材にて構成されると共に略直方体の外形を有しており、その直方体の側面の内の平行に配置される２面間を貫通する孔である延長部貫通孔４１を備えている。その延長部貫通孔４１は、後述する凸部２２に嵌合されるように形成されている。また、基体部５に当接している延長部４の面とされる延長部下面４４からは、延長部貫通孔４１を挟んで一対の延長部突起４２が凸設されている。

図１（ａ）に示すように、基体部５は、基体上部５ａと、その基体上部５ａに連設される基体下部５ｂとを備え、基体上部５ａと基体下部５ｂとには、蒸気投入孔５４が形成されている。基体上部５ａは、ウレタン樹脂複合素材にて構成されると共に略直方体の外形を有しており、その基体上部５ａには、延長部４に形成された延長部貫通孔４１に連通して有底の孔である圧縮部孔５１が形成されている。その圧縮部孔５１の内側面とされる第１キャビティ面５１ａと、延長部貫通孔４１の内周面とされる延長部ガイド面４１ａとには、高濃度亜鉛末塗料が塗布されている。よって、その高濃度亜鉛末塗料が、キャビティＣ内に噴出した蒸気を第１キャビティ面５１ａ及び延長部ガイド面４１ａに対して遮断する。

図１（ｂ）に示すように、延長部４に当接される基体上部５ａの面とされる基体部上面５７には、圧縮部孔５１を挟んで一対の基体上部凹部５６が凹設されており、その基体上部凹部５６の形状は、延長部突起４２の形状と対応した形状とされている。よって、延長部突起４２を基体上部凹部５６に嵌合させて、延長部４を基体部５に対して位置決めすることができる。

基体下部５ｂは、ウレタン樹脂複合素材にて構成されると共に略直方体の外形を有しており、その直方体の幅は、基体上部５ａの幅より広く設定されている。よって、ウレタン成形型１００を設置する際に安定性を保つことができる。

図１（ａ）に示すように、基体下部５ｂには、中空の蒸気室５２と、その中空の蒸気室５２に蒸気を供給するための供給口が形成された蒸気供給ナット５５と、その蒸気供給ナット５５から供給された蒸気が結露して発生した水を蒸気室５２の内部から抜くための切り替え排出口である水抜きコック５３とが取り付けられている。

蒸気投入孔５４は、蒸気室５２と圧縮部孔５１とを連通する貫通孔とされており、基体部５の長手方向（図１（ａ）左右方向）に向かって所定の間隔で複数（本実施の形態では３個）配設されている。よって、蒸気室５２に供給された蒸気は、それら複数の貫通孔を通って圧縮部孔５１に均一に送り込まれる。なお、本実施の形態において、蒸気投入孔５４の内径は１．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定されている。

図１（ａ）に示すように、副型２は、蓋部２１と、その蓋部２１に連設される凸部２２とを有し、その凸部２２と蓋部２１とには、蒸気排出孔２４が形成されている。蓋部２１は、ウレタン樹脂複合素材にて直方体に構成され、凸部２２から四方に張り出して構成されている。その張り出し部分の下面とされる蓋部下面２６は、主型１の延長部４の上面とされる延長部上面４３に当接されている。

凸部２２は、ウレタン樹脂複合素材にて構成され、凸部２２の外周面は、第２キャビティ面２３と凸部ガイド面２５とにて構成されている。凸部ガイド面２５は、凸部２２の凸設方向（図１（ａ）下方向）に対して平行な面とされており、第２キャビティ面２３は、凸部ガイド面２５に連成される凸部２２の先端部分の面とされており、それぞれに高濃度亜鉛末塗料が塗布されている。よって、その高濃度亜鉛末塗料が、キャビティＣ内に噴出した蒸気を凸部ガイド面２５及び第２キャビティ面２３に対して遮断する。また、キャビティＣは、凸部２２が延長部貫通孔４１に嵌合された状態において、第２キャビティ面２３と第１キャビティ面５１ａとによって囲まれている空間である（図１（ｂ）参照）。

図１（ａ）に示すように、蒸気排出孔２４は、第２キャビティ面２３から蓋部２１に向かって凸部２２及び蓋部２１を貫通する複数（本実施の形態では３個）の貫通孔とされており、副型２の長手方向（図１（ａ）左右方向）に向かって所定の間隔で複数（本実施の形態では３個）配設されている。その貫通孔を通ってキャビティＣ内の蒸気が外部に排出される。なお、本実施の形態において、蒸気排出孔２４の内径は、１．０から１．５ｍｍに設定されている。

なお、本実施の形態では、上述した「ウレタン樹脂複合素材」は、三洋化成工業株式会社製のサンモジュール（登録商標名）ＤＢ１５５０（型番）を使用しており、請求項１記載の「合成樹脂」及び請求項２記載の「ウレタン樹脂」に対応する。

また、上述した「高濃度亜鉛末塗料」は、ローバル株式会社製のローバルシルバー（製品名）を使用しており、そのローバルシルバーとは、亜鉛を主に含有した高濃度亜鉛末塗料にアルミ顔料を添加したものであり、請求項３又は４に記載の「金属含有塗料」に対応する。

このように、ウレタン成形型１００を構成する主型１及び副型２は、ウレタン樹脂複合素材にて構成されている。例えば、主型１及び副型２をアルミ素材からＮＣ加工機にて切削する場合に比べて、ウレタン樹脂複合素材は、アルミ素材に比べて柔らかいので切削加工性が良く、ＮＣ加工機の切削速度を速めることができる。そのため、ウレタン成形型１００の製造期間を短縮することができる。加えて、ＮＣ加工機による加工工賃は、切削時間によって決まるため、ＮＣ加工機の切削速度を速めることにより切削時間が短縮され、ウレタン成形型１００の製造コストを削減することができる。

さて、ウレタン成形型１００のキャビティＣ形状の変更を行う場合に、凹設部位の追加であれば、ウレタン成形型１００を更に切削加工すれば良いが、凸設部位の追加の場合には、ウレタン樹脂の塊から切削しなければならなかった。

そこで、本実施の形態では、ウレタン成形型１００がウレタン樹脂複合素材にて構成されているので、主型１の第１キャビティ面５１ａ又は副型２の第２キャビティ面２３に、硬化性ウレタン樹脂を盛って凸設部位を形成することができる。また、その盛った凸設部位は、硬化性ウレタン樹脂にて構成されており、２時間の室温硬化とその後の１０時間の加熱（摂氏５０度）硬化で硬化を完了する。よって、硬化した凸設部位を加工して、主型１の第１キャビティ面５１ａ又は副型２の第２キャビティ面２３に凸設部位を形成することができる。

そのため、主型１の第１キャビティ面５１ａ又は副型２の第２キャビティ面２３の形状変更が凸設部位の追加であっても、硬化性ウレタン樹脂を盛ることで、形状変更が必要な部位のみを修正することができる。よって、ウレタン樹脂の塊からウレタン成形型１００を製造する場合に比べて、ウレタン成形型１００の製造期間を短縮することができる。

なお、本実施の形態では、上述した「硬化性ウレタン樹脂」は、三洋化成工業株式会社製のサンモジュールＦＦ（製品名）を使用しており、請求項２記載の「硬化性ウレタン樹脂」に対応する。

次に、図２を参照して蒸気供給ナット５５から供給された蒸気（図示せず）の流れについて説明する。図２は、図１（ａ）のＩＩ−ＩＩ線におけるウレタン成形型１００の断面を示した断面図である。なお、理解を容易とするために、蒸気の流れを矢印にて概念的に示し、主型１と、副型２とによって形成される隙間を拡大して図示している。

図２に示すように、圧縮部孔５１及び延長部貫通孔４１に充填されたウレタンチップ（図示せず）を圧縮するために、凸部２２を延長部貫通孔４１に嵌合させ、蓋部下面２６が延長部上面４３に当接するまで、副型２を主型１に向かって移動させる。ウレタンチップ（図示せず）は、圧縮部孔５１を越えて延長部貫通孔４１に至るまで充填されるので、副型２を主型１に向かって移動させることにより、ウレタンチップはキャビティＣの形状に圧縮される。

次に、その圧縮されたウレタンチップの形状を固定するために、蒸気供給ナット５５から蒸気（図示せず）を供給する。まず、蒸気を供給する前に、水抜きコック５３を閉じる。そのため、蒸気供給ナット５５から供給された蒸気は、水抜きコック５３から放出されず蒸気室５２に貯留される。蒸気室５２が蒸気で満たされると、その蒸気は、蒸気投入孔５４からウレタンチップ（図示せず）が圧縮充填されているキャビティＣ内に噴出する。キャビティＣ内に噴出した蒸気は、ウレタンチップと第１キャビティ面５１ａとの隙間、および、ウレタンチップ同士の隙間を通って、キャビティＣ内を上昇する。その後、キャビティＣ内を上昇した蒸気は、蒸気排出孔２４から外部に排出される。また、蒸気は、圧縮部孔５１と凸部２２との隙間および延長部貫通孔４１と凸部２２との隙間にも噴出し、延長部上面４３と蓋部下面２６との隙間を通って外部に排出される。

第１キャビティ面５１ａ及び第２キャビティ面２３には、高濃度亜鉛末塗料が塗布されているので、ウレタン成形品を成形する際にキャビティＣに導入される蒸気の熱が、高濃度亜鉛末塗料によって断熱され、主型１及び副型２の第１キャビティ面５１ａ及び第２キャビティ面２３に蒸気の熱を伝わり難くすることで、主型１及び副型２の変化が抑えられる。その結果、ウレタン成形型１００の耐久性を向上することができる。

また、ウレタン成形品を成形する際に、キャビティＣに導入される蒸気の水分が、高濃度亜鉛末塗料によって遮断され、第１キャビティ面５１ａ及び第２キャビティ面２３に蒸気の水分が触れることを防止することができる。そのため、第１キャビティ面５１ａ及び第２キャビティ面２３から蒸気の水分が吸収されることを防いで、主型１及び副型２が変形することを防止することができる。

同様に、主型１と副型２との合わせ面であり、主型１に形成される延長部ガイド面４１ａ及び延長部上面４３や、副型２に形成される凸部２２の側面および蓋部下面２６（以下、「合わせ面」と称す。）には、高濃度亜鉛末塗料が塗布されているので、キャビティＣに導入された蒸気が合わせ面の隙間に流入しても、その蒸気の熱が高濃度亜鉛末塗料によって断熱され、主型１と副型２との合わせ面から主型１及び副型２へ蒸気の熱を伝わり難くすることで、主型１及び副型２が変形することを防止することができる。さらに、キャビティＣに導入された蒸気が合わせ面の隙間に流入しても、蒸気の水分が高濃度亜鉛末塗料によって遮断され、主型１と副型２との合わせ面に蒸気の水分が触れることを防止することができるので、主型１と副型２との合わせ面から蒸気の水分が吸収されることを防いで、主型１及び副型２が変形することを防止することができる。

次いで、図３（ａ）を参照してウレタン成形型１００の製造工程について説明する。図３（ａ）は、ウレタン成形型１００の製造工程を示した工程図である。

図３（ａ）に示すように、樹脂型加工工程Ｓ１は、ウレタン樹脂複合素材の塊をＮＣ加工機にて切削加工する。よって、ウレタン樹脂複合素材の塊からウレタン成形型１００を製造することができる。

このように、ウレタン成形型１００を構成する主型１及び副型２は、ウレタン樹脂複合素材にて構成されているので、主型１及び副型２がアルミ素材にて構成される場合に比べて、鋳造工程が省略され、鋳造設備を不要とすることができるので、設備投資費および設備維持管理費を削減してウレタン成形型１００の製造コストを削減することができる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

上記実施の形態では、主型１及び副型２がクランプ３にて押圧される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、別に設けられたプレス機にて主型１と副型２とを押圧しても良い。この場合、プレス機のプレス面が広ければ、そのプレス面に複数の主型１及び副型２を設置して押圧することで、一度に複数のウレタン成形品を製造することができる。よって、複数のウレタン成形品を効率良く製造することができる。

上記実施の形態では、延長部ガイド面４１ａ、第１キャビティ面５１ａ、凸部ガイド面２５及び第２キャビティ面２３に高濃度亜鉛末塗料を塗布する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、さらに、延長部上面４３、蓋部下面２６、蒸気投入孔５４及び蒸気排出孔２４にも高濃度亜鉛末塗料を塗布しても良い。この場合、蒸気が延長部上面４３と蓋部下面２６との隙間、蒸気投入孔５４の内部および蒸気排出孔２４の内部に流入しても、その蒸気の熱が高濃度亜鉛末塗料によって断熱され、延長部上面４３、蓋部下面２６、蒸気投入孔５４の内周面および蒸気排出孔２４の内周面から主型１及び副型２へ蒸気の熱を伝わり難くし、さらに、蒸気の水分を遮断することで水分が吸収されること防いで、主型１及び副型２の形状の変化を抑えることができる。

一方、高濃度亜鉛末塗料は、必ずしも延長部ガイド面４１ａ、第１キャビティ面５１ａ、凸部ガイド面２５及び第２キャビティ面２３に塗布する必要はなく、キャビティＣを形成する面にのみに塗布するようにしても良い。この場合、高濃度亜鉛末塗料の使用量を削減することができるので、ウレタン成形型１００の製造コストを削減することができる。

（ａ）は、ウレタン成形型の正面を示した正面図であり、（ｂ）は、ウレタン成形型の側面を示した側面図である。 図１（ａ）のＩＩ−ＩＩ線におけるウレタン成形型の断面を示した断面図である。 （ａ）は、ウレタン成形型の製造工程を示した工程図であり、（ｂ）は、従来のウレタン成形品の試作型を製造する製造工程を示した工程図である。

符号の説明

１００ ウレタン成形型
１ 主型（第１型）
２ 副型（第２型）
２１ 蓋部（第２型の一部）
２２ 凸部（第２型の一部）
２３ 第２キャビティ面（第２型の一部）
２４ 蒸気排出孔（第２型の一部）
２５ 凸部ガイド面（第２型の一部）
２６ 蓋部下面（第２型の一部）
４ 延長部（第１型の一部）
４１ 延長部貫通孔（第１型の一部）
４１ａ 延長部ガイド面（第１型の一部）
４２ 延長部突起（第１型の一部）
４３ 延長部上面（第１型の一部）
５ 基体部（第１型の一部）
５ａ 基体上部（第１型の一部）
５ｂ 基体下部（第１型の一部）
５１ 圧縮部孔（第１型の一部）
５２ 蒸気室（第１型の一部）
５１ａ 第１キャビティ面（第１型の一部）
５３ 水抜きコック（第１型の一部）
５４ 蒸気投入孔（第１型の一部）
５５ 蒸気供給ナット（第１型の一部）
５６ 基体上部凹部（第１型の一部）
５７ 基体部上面（第１型の一部）
Ｃ キャビティ

Claims (4)

1. ウレタンチップが充填される第１型と、前記第１型とキャビティを形成する第２型とを備え、前記第１型および前記第２型を型閉めした状態において、前記キャビティ内に充填圧縮された前記ウレタンチップを蒸気にて加熱してウレタン成形品に成形するウレタン成形型において、
   前記第１型および前記第２型は、合成樹脂にて構成されていることを特徴とするウレタン成形型。
2. 前記合成樹脂は、ウレタン樹脂で構成されており、
   前記第１型または前記第２型の前記キャビティを形成する部位には、硬化性ウレタン樹脂を盛って、その盛った部位を加工して形成された凸設部位が設けられていることを特徴とする請求項１記載のウレタン成形型。
3. 前記第１型および前記第２型は、少なくとも前記キャビティを形成する面に、金属含有塗料が塗布されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のウレタン成形型。
4. 前記第１型と前記第２型との合わせ面には、前記金属含有塗料が塗布されていることを特徴とする請求項３記載のウレタン成形型。

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