JP2009166321A - 発泡成形用の金型及び発泡成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス通路に生じたバリを切断分離する切断装置を備えており、脱型後の該バリの切断分離作業を不要とすることができる発泡成形用の金型及びその成形方法を提供する。
【解決手段】金型１は、ガス通路８内に生じたバリＢをキャビティ４内の成形品から切断分離するための刃１１を有した切断装置１０を備えている。ウレタンが十分に発泡してキャビティ４内が発泡ウレタンで満たされ、キャビティ４内のガスの全量が金型１外に排出されると、ウレタンの一部がガス通路８内に入り込み、バリＢとなる。その後、切断装置１０のエアシリンダ装置１２を突出作動させ、刃１１をガス通路８内に突出させてバリＢを成形品から切断分離する。
【選択図】図８

Description

本発明は、ポリウレタンフォーム等の樹脂発泡成形品を製造するための金型に係り、特にキャビティからのガス排出用のガス通路を有する発泡成形用の金型に関する。また、本発明は、この金型を用いた発泡成形方法に関するものである。

自動車シート用の軟質ポリウレタンフォームや、自動車のドアトリムに取り付けられた、側面衝突（側突）時の衝撃エネルギー吸収（Ｅｎｅｒｇｙ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＥＡ）のための硬質ポリウレタンフォームよりなるＥＡ材などの発泡成形は、金型内でウレタン原液を発泡させて成形される。この金型は、上型及び下型を備えており、該下型内にウレタン原液を供給し、型締めして発泡させ、硬化（キュア）後に型開きして脱型を行う。

このウレタン等の発泡成形に際しては、キャビティ内の空気や、反応時に発生する炭酸ガス等の気体（以下これらをガスという。）をガス通路を介して金型外に排出する。

特開２００３−１９７１８号には、キャビティ内のガスを金型合わせ面ＰＬに設けた溝部を介して排気することにより、その他の合わせ面ＰＬにおいて薄いバリが発生することを防止する成形方法及び装置が記載されている。
特開２００３−１９７１８号

上記特開２００３−１９７１８号の金型によって発泡成形を行うと、上記の溝部（ガス通路）に比較的厚いバリが生じることになる。このバリは、脱型後に除去する必要がある。

本発明は、このようなガス通路に生じたバリを切断分離する切断装置を備えており、脱型後の該バリの切断分離作業を不要とすることができる発泡成形用の金型及びその成形方法を提供することを目的とする。

請求項１の発泡成形用の金型は、型締めされる少なくとも第１の型と第２の型とを有する、樹脂成形品の発泡成形用の金型であって、キャビティ内のガスを金型外に流出させるガス通路を有しており、該ガス通路の少なくとも一部は、前記第１の型と第２の型との合わせ面に沿って設けられている発泡成形用の金型において、該ガス通路内で生じたバリをキャビティ内の成形品から切断分離する刃を有する切断装置を設けたことを特徴とするものである。

請求項２の発泡成形用の金型は、請求項１において、該第１の型は上型であり、第２の型は下型であり、前記刃は該上型に設けられていることを特徴とするものである。

請求項３の発泡成形用の金型は、請求項２において、前記ガス通路は、前記上型又は下型の合わせ面に設けられた溝よりなり、前記刃は、該溝内に突出した状態と上型内に後退した状態とをとりうるように進退可能であり、前記切断装置は、該刃を進退させる駆動装置を備えてなることを特徴とするものである。

請求項４の発泡成形用の金型は、請求項３において、前記刃に対峙して刃受けが設けられていることを特徴とするものである。

請求項５の発泡成形用の金型は、請求項４において、前記上型及び下型は軽合金製であり、刃受けは鉄又は鉄基合金製であることを特徴とするものである。

請求項６の発泡成形方法は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発泡成形用の金型を用いた発泡成形方法であって、型開き前に前記刃によってガス通路内のバリをキャビティ内の成形品と切断分離することを特徴とするものである。

請求項７の発泡成形方法は、請求項６において、ポリウレタンフォームを発泡成形する方法であって、発泡終了後、硬化前にバリを切断分離することを特徴とするものである。

本発明の金型を用いて発泡成形を行う場合、キャビティ内のガスがガス通路を介して金型外に排出される。キャビティ内のガスの全量が排出された後は、キャビティ内の樹脂材料の一部もガス通路内に入り込み、バリとなる。本発明では、このバリを切断装置で切断分離するため、脱型時には、このバリが分離された成形品が得られる。

なお、キャビティ内の樹脂がガス通路に入り込むことにより、ガス通路以外の部分の金型合わせ面への樹脂の侵入が防止され、ガス通路以外の箇所で薄いバリが発生することも防止される。

請求項２の通り、この切断装置の刃を上型に設けることにより、下型から脱型を行う際に刃が脱型作業に影響しないものとなる。

請求項３の通り、この刃を、上型に対し進退可能に設け、駆動装置によって進退させ、後退時には上型内に後退させるよう構成することにより、型締めや型開きなどの成形作業に刃が支障とならず、作業効率が向上する。

請求項４の通り、刃受けを設けておくことにより、刃が当って刃受けが損耗しても、刃受けのみを交換することができる。

なお、金型は、通常、アルミニウム、アルミニウム合金などの軽合金製とされるが、刃受けについては、請求項５の通り、硬度が高い鉄又は鉄基合金製とするのが好ましい。

ポリウレタンフォームを発泡成形する場合は、バリを切断するタイミングとしては、請求項７の通り、発泡終了後、硬化前が好適である。このようにフォームが硬化する前であれば、刃によってバリを容易に切断することができる。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

第１図（ａ）は、実施の形態に係る樹脂成形品発泡成形用金型の縦断面図（第１図（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図）、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、第２図（ａ）はこの金型の発泡成形時における断面図、第２図（ｂ）はこの金型のバリ切断時における断面図、第３図はこの金型の脱型時における分解図（断面図）、第４図及び第５図は上型の下面側からの斜視図、第６図は下型の上面側からの斜視図、第７図及び第８図はこの金型のバリ切断装置付近の断面図、第９図（ａ）はこの切断装置の刃の側面図、第９図（ｂ）はこの刃及び下型のガス通路付近のキャビティ側からの正面図である。

なお、第２図（ａ），（ｂ）はそれぞれ第１図（ａ）と同様部分の断面にて示されている。第４図は刃後退時を示し、第５図は刃突出時を示している。第７図はガス通路に発泡樹脂が侵入する前の状態を示し、第８図はガス通路に侵入した発泡樹脂を切断した状態を示している。

この実施の形態では、金型により発泡成形される樹脂成形品はポリウレタンフォームであるが、本発明の金型及び発泡成形方法は、これ以外の樹脂成形品の発泡成形にも適用可能である。

この実施の形態の金型１は、第１の型としての上型２と、第２の型としての下型３とからなり、該下型３内に凹所よりなるキャビティ４が設けられている。上型２の下面には、このキャビティ４の周縁部に沿って凸条５が周設され、キャビティ４の周縁部には、この凸条５が係合する凹段部６が周設されている。第３，６図のように、この凹段部６は、キャビティ４内に臨んでいる。

この金型１においては、第１図（ａ），（ｂ）のように、該合わせ面７に沿って、キャビティ４内のガスを金型１外に排出するためのガス通路８が設けられている。

この実施の形態では、該ガス通路８は、第６図に示すように、下型３の凹段部６の底面６ａに設けられた溝６ｂよりなる。この溝６ｂは、該底面６ａを金型内外方向に横切って延設されており、一端側はキャビティ４内に臨み、他端側は凹段部６の側周面６ｃの下端に臨んでいる。第９図（ｂ）に示すように、この溝６ｂの底面は、凹段部６の底面６ａと略平行な平坦面となっている。上型２を下型３に型締めした状態においては、この溝６ｂに重なった上型２の凸条５の下端面５ａと、この溝６ｂの両側面及び底面とによって囲まれた空間が前記ガス通路８となる。

この実施の形態では、上型２及び下型３は、それぞれ、アルミニウム又はアルミニウム合金等の軽合金製となっている。

この金型１は、該ガス通路８内に生じたバリＢをキャビティ４内のポリウレタンフォーム（以下、フォームと略すことがある。）Ｆ即ち成形品から切断分離するための刃１１を有した切断装置１０を備えている。以下に、この切断装置１０の構成について詳述する。

第４，５図及び第７，８図の通り、上型２の凸条５の下端面５ａには、該下端面５ａから上方へ凹陥した凹穴よりなる刃収容部５ｂが設けられている。この刃収容部５ｂは、上型２を下型３に型締めした状態においては、前記溝６ｂに臨んでいる。前記刃１１は、該溝６ｂ内に突出した状態とこの刃収容部５ｂ内に後退した状態とをとりうるように、この刃収容部５ｂ内に上下方向進退可能に設置されている。

なお、この実施の形態では、該刃１１は鋼製である。

この刃１１の金型内外方向と交叉方向の幅は、第９図（ｂ）に示すように、溝６ｂの幅Ｗ_２と略同等かそれよりも若干小さい幅（刃１１が溝６ｂ内に進退可能であり、且つ刃１１が溝６ｂ内に突出した状態において、実質的に該刃１１の側面と溝６ｂの側面との間をウレタン原液が通過し得ない程度の幅）となっている。また、この刃１１の下端辺（刃先）は、溝６ｂの底面と略平行となっている。即ち、刃１１が溝６ｂ内に突出すると、この刃１１の刃先が溝６ｂの略全幅にわたって該溝６ｂの底面に当接するようになっている。

この実施の形態では、第７，８図に示すように、該刃１１のキャビティ４側の面（以下、前面という。）と、これと反対側の面（以下、後面という。）とがそれぞれ溝６ｂの底面と略直交する略鉛直面となっており、下面は、該前面側から後面側へ上り勾配となっている。即ち、この刃１１の前面の下縁がこの刃１１の刃先となっている。

この刃１１の金型内外方向の厚みＴ（第９図（ａ））は５〜０．１ｍｍ、特に２〜１ｍｍであることが好ましく、この刃１１の前面と下面との交叉角θ（第９図（ａ））は１０〜８０°、特に３５〜５５°であることが好ましい。例えばこの実施の形態では、刃１１は、その金型内外方向の厚みＴが１．０ｍｍとされ、後面の上下方向の幅Ｈが５ｍｍとされ、前面と下面との交叉角θが４５°とされている。

この刃１１を収容した刃収容部５ｂの奥行き（即ち上型２の凸条５の下端面５ａから該刃収容部５ｂの天井面までの鉛直方向の距離）は、この刃１１の前面の上下方向の幅と同等かそれよりも大きなものとなっており、刃１１が該刃収容部５ｂ内に後退した状態にあっては、この刃１１の刃先が凸条５の下端面５ａから突出しないようになっている。

本発明においては、刃１１が溝６ｂ内に突出したときに、この刃１１の刃先が該溝６ｂの底面とキャビティ４の内面との交叉角縁に当接することが最も好ましいが、第７，８図のように、それよりも若干、ガス通路８の奥側において刃先が溝６ｂの底面に当接するように構成されていてもよい。

切断装置１０は、この刃１１を溝６ｂ内に進退させる駆動装置としてのエアシリンダ装置１２を備えている。このエアシリンダ装置１２は、コンプレッサ（図示略）からのガス圧により、プッシュロッド１３を進退させるものである。第７，８図の符号１２ａ，１２ｂは、それぞれ、このエアシリンダ装置１２に接続された給気用及び排気用のホースを示している。

第７，８図に示すように、この実施の形態では、該エアシリンダ装置１２は上型２の上面に設置されており、この上型２の上面から前記刃収容部５ｂの天井面にまで貫通したプッシュロッド挿通孔２ａを通ってプッシュロッド１３が該刃収容部５ｂ内に上下方向進退可能に挿入されている。このプッシュロッド１３の下端に、刃１１がビス１４によって着脱可能に取り付けられている。即ち、この実施の形態では、該刃１１は交換可能となっている。

なお、この実施の形態では、第７，８図の通り、刃１１の下面にはビス１４の頭部を収容する凹部１１ａが形成されており、刃１１の上面には、プッシュロッド１３の下端部が係合する凹部（符号略）が設けられている。この刃１１の下面側の凹部１１ａの天井面には、該刃１１の上面側の凹部の底面にまで貫通するビス挿通孔（符号略）が設けられている。また、プッシュロッド１３の下端面には雌ねじ孔（符号略）が設けられている。

刃１１をプッシュロッド１３に取り付ける場合には、刃１１を刃収容部５ｂに挿入し、プッシュロッド１３の下端部を該刃１１の上面側の凹部に係合させる。そして、該刃１１の下面側の凹部１１ａ及びビス挿通孔を介して該刃１１の下面側からプッシュロッド１３の雌ねじ孔にビス１４を締め込み、刃１１を固定する。第７，８図の通り、このビス１４の頭部は刃１１の下面側の凹部１１ａ内に収容されるため、刃１１の下面から下方へ突出しないものとなる。

刃１１を交換する場合には、このビス１４を緩めて古い刃１１をプッシュロッド１３から取り外し、上記の手順で新しい刃１１をプッシュロッド１３にビス１４留めする。

なお、刃１１のプッシュロッド１３への取付方法はこれに限定されない。

この実施の形態では、下型３の溝６ｂの底面に、この刃１１に対峙して刃受け１５が設けられている。この刃受け１５は、鉄又は鉄基合金製である。即ち、この実施の形態では、下型３の大部分は加工が容易な軽合金製となっており、刃１１に対峙する刃受け１５は硬度の高い鉄又は鉄基合金製となっている。

この刃受け１５は下型３と別体に製造されている。この実施の形態では、下型３には、溝６ｂの底面とキャビティ４の内面との交叉角部を切り欠くようにして凹段状の刃受け取付座１６が形成されている。刃受け１５は、この刃受け取付座１６に嵌め込まれ、ビス１７により着脱可能に該刃受け取付座１６に固定されている。即ち、この実施の形態では、該刃受け１５も交換可能となっている。

第７，８図の通り、この刃受け１５の上面は溝６ｂの底面と略面一状となっている。また、この実施の形態では、刃受け取付座１６はキャビティ４内に臨んでおり、刃受け１５のキャビティ４側面もキャビティ４内に臨んでいる。この刃受け１５のキャビティ４側面は、キャビティ４の内面と略面一となっている。即ち、この実施の形態では、刃受け１５は、溝６ｂの底面とキャビティ４の内面との交叉角縁まで延在したものとなっている。

なお、この実施の形態では、前記ビス１７として皿ビスを用いている。このビス１７は、刃受け１５の上面からねじ込まれており、このビス１７で刃受け１５を刃受け取付座１６に固定した状態においては、第７，８図の如く、このビス１７の頭部の上面は刃受け１５の上面と略面一か又はそれよりも若干低位となっている。

このように構成された金型１によって成形を行う手順について以下に説明する。

この実施の形態では、金型１を型開きするに際しては、予め、切断装置１０のエアシリンダ装置１２を後退作動させて刃１１を刃収容部５ｂ内に後退させておく。

この金型１によって成形を行うには、型開き状態で上型２及び下型３のキャビティ４の内面並びにガス通路８の内面に離型剤を塗った後、キャビティ４内にウレタン原液を注入し、上型２を下型３に型締めし、金型１を加熱して該ウレタン原液を発泡させる。

この際、キャビティ４内のガス（キャビティ４内の空気や、ウレタン反応時に発生する炭酸ガス等の気体）がガス通路８及び間隙９を通って金型１外に排出される。

そして、ウレタンが十分に発泡してキャビティ４内が発泡ウレタンで満たされ、キャビティ４内のガスの全量が金型１外に排出されると、第２図（ａ）のように、ウレタンの一部がガス通路８内に入り込み、バリＢとなる。

なお、このようにキャビティ４内のウレタンがガス通路８に入り込むことにより、ガス通路８以外の部分の合わせ面７へのウレタンの侵入が防止され、ガス通路８以外の箇所で薄いバリが発生することが防止される。

その後、切断装置１０のエアシリンダ装置１２を突出作動させ、第２図（ｂ）及び第８図の如く刃１１をガス通路８（溝６ｂ）内に突出させてバリＢをキャビティ４内のフォームＦから切断分離する。なお、この実施の形態では、前述の通り、刃１１の前面の下縁に沿ってこの刃１１の刃先が形成されており、且つこの刃１１の刃先は、溝６ｂの底面のうち、そのキャビティ４の内面との交叉角縁又はその近傍に当接するので、バリＢをその根元又はごく根元に近い部分で切断することができる。

このバリＢを切断するタイミングとしては、キャビティ４内のフォームＦの発泡終了後、硬化前が好適である。これよりも早いと、ガスの排出が不十分でガス通路８内にバリＢが生じておらず、これよりも遅いと、バリＢが硬くなりすぎて切断するのが困難になる。

このようにフォームＦが硬化する前であれば、刃１１によってバリＢを容易に切断することができる。

キャビティ４内のフォームＦが硬化した後、エアシリンダ装置１２を後退作動させて刃１１を刃収容部５ｂ内に後退させる。その後、第３図のように、上型２と下型３とを型開きし、キャビティ４内からフォームＦを取り出すと共に、ガス通路８内からバリＢを取り出す。これにより、既にバリＢが切断分離されたポリウレタンフォームＦ即ち成形品が得られる。従って、脱型後にこのポリウレタンフォームＦからバリＢを除去する作業が不要である。

なお、この実施の形態では、切断装置１０の刃１１を上型２に配置しているので、下型３から脱型を行う際にこの刃１１が脱型作業に影響しない。

また、この実施の形態では、刃１１を上型２の刃収容部５ｂ内に後退させておくことができるので、型締めや型開き作業を行う際にこの刃１１が支障とならず、作業効率が向上する。

この実施の形態では、刃１１及び刃受け１５がそれぞれ交換可能となっているので、バリＢの切断作業によりこれらが損耗しても、刃１１及び刃受け１５のみをそれぞれ交換することができる。

なお、この実施の形態では、刃受け１５は、溝６ｂ（ガス通路８）の底面とキャビティ４の内面との交叉角縁まで延在したものとなっているが、刃受け１５の構成はこれに限定されない。即ち、本発明においては、第１０図に示すように、刃受け１５は、溝６ｂの底面とキャビティ４の内面との交叉角縁よりも若干、ガス通路８の奥側に後退している構成であってもよい。

第１０図は、刃受け１５の別の構成例を示す、第７図と同様部分の断面図である。

この第１０図の実施の形態では、溝６ｂの底面のうち、キャビティ４の内面との交叉角縁よりもガス通路８の奥側に、凹穴状の刃受け取付座１６Ａが形成されている。そのため、この実施の形態では、この刃受け取付座１６Ａに嵌め込まれた刃受け１５は、溝６ｂの底面とキャビティ４の内面との交叉角縁よりもガス通路８の奥側に配置され、そのキャビティ４側の辺縁は、該交叉角縁からガス通路８の奥側に離隔している。

このように刃受け１５が溝６ｂの底面とキャビティ４の内面との交叉角縁よりもガス通路８の奥側に配置される場合、刃受け１５のキャビティ４側の面をキャビティ４の内面の形状に合わせて加工する必要がないため、刃受け１５として汎用品を用いることができ、金型コストの低減を図ることができる。

上記実施の形態はいずれも本発明の一例であり、本発明は上記以外の形態をもとりうる。

例えば、成形品の形状は図示以外でもよい。

実施の形態に係る樹脂成形品発泡成形用金型の縦断面図である。 図１の金型の発泡成形時及びバリ切断時の断面図である。 図１の金型の樹脂成形品脱型時の分解断面図である。 図１の金型の上型の下面側からの斜視図である。 図１の金型の上型の下面側からの斜視図である。 図１の金型の下型の上面側からの斜視図である。 図１の金型のバリ切断装置付近の断面図である。 図１の金型のバリ切断装置付近の断面図である。 図１の金型の切断装置の刃及びガス通路付近のキャビティ側からの正面図である。 刃受けの別の構成例を示す断面図である。

符号の説明

１ 金型
２ 上型
３ 下型
４ キャビティ
５ 凸条
５ｂ 刃収容部
６ 凹段部
６ｂ 溝
７ 合わせ面
８ ガス通路
１０ 切断装置
１１ 刃
１２ エアシリンダ装置
１３ プッシュロッド
１５ 刃受け
Ｂ バリ

Claims (7)

1. 型締めされる少なくとも第１の型と第２の型とを有する、樹脂成形品の発泡成形用の金型であって、
   キャビティ内のガスを金型外に流出させるガス通路を有しており、該ガス通路の少なくとも一部は、前記第１の型と第２の型との合わせ面に沿って設けられている発泡成形用の金型において、
   該ガス通路内で生じたバリをキャビティ内の成形品から切断分離する刃を有する切断装置を設けたことを特徴とする発泡成形用の金型。
2. 請求項１において、該第１の型は上型であり、第２の型は下型であり、前記刃は該上型に設けられていることを特徴とする発泡成形用の金型。
3. 請求項２において、前記ガス通路は、前記上型又は下型の合わせ面に設けられた溝よりなり、前記刃は、該溝内に突出した状態と上型内に後退した状態とをとりうるように進退可能であり、
   前記切断装置は、該刃を進退させる駆動装置を備えてなることを特徴とする発泡成形用の金型。
4. 請求項３において、前記刃に対峙して刃受けが設けられていることを特徴とする発泡成形用の金型。
5. 請求項４において、前記上型及び下型は軽合金製であり、刃受けは鉄又は鉄基合金製であることを特徴とする発泡成形用の金型。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発泡成形用の金型を用いた発泡成形方法であって、
   型開き前に前記刃によってガス通路内のバリをキャビティ内の成形品と切断分離することを特徴とする発泡成形方法。
7. 請求項６において、ポリウレタンフォームを発泡成形する方法であって、発泡終了後、硬化前にバリを切断分離することを特徴とする発泡成形方法。

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