JP2010052267A - 硬質発泡樹脂、その成形方法及び成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】物性の異なる部分間に溝がなく、各部分同士の境界面が一定している硬質発泡樹脂と、その成形方法及び成形用金型を提供する。
【解決手段】衝撃吸収材７を成形するには、予め別の金型によって成形されたインサート成形品５を金型１内に配置し、係止部４に突き刺すようにして仮固定する。下型３内の残余のスペースに発泡成形用原液Ｒを供給した後、型閉めし、原液Ｒを加熱等によって発泡させ、インサート成形品５とは異硬度の部分６を成形する。衝撃吸収材７は、インサート成形品５に由来する部分と、この金型１内で発泡成形された部分６とからなり、衝撃吸収特性が異なる２つの部分を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は硬質発泡樹脂、その成形方法及び成形用金型に係り、特に自動車用衝撃吸収材とりわけ衝突エネルギー吸収パッドとして好適な硬質発泡樹脂、その成形方法及び成形用金型に関する。

自動車用の衝撃吸収材として、衝撃吸収材全体において均一な衝撃吸収特性となっているものは従来より多数製造されている。

部分的に衝撃吸収特性が異なる車両用衝撃吸収材が特開２００２−１９３０５６に記載されている。同号では、金型内を金型底面から起立する壁状の仕切部で２区画に仕切っておき、各区画にそれぞれ発泡速度がほぼ等しいフォーム原料を供給し、発泡成形させている。各区画に供給されるフォーム原料より成形されたフォームは互いに衝撃吸収特性が異なっている。なお、壁状の仕切部は金型内の天井面には達しておらず、各フォームは金型内の上部で直に結合するように成形される。これにより、全体として一体成形されており、且つ互いに衝撃吸収特性が異なる２部分を有した衝撃吸収材が成形される。

この方法によって成形された衝撃吸収材にあっては、該２部分同士の間に、前記仕切部に由来する深い溝が存在する。そのため、この衝撃吸収材を車両に取り付けたりするときに、この溝に沿って割れるおそれがある。

また、上記一方の部分のフォームと他方の部分のフォームとは、金型内の仕切部の上側領域で接して一体的に連なるのであるが、両者が接する境界面が常に仕切部上方になる訳ではなく、両区画での発泡速度の相違によって一方の区画にずれ込んだものとなることがある。

このようなことから、２部分の境界面の位置が一定であり、且つ２部分間に溝がほとんど存在しない衝撃吸収材が望まれている。

なお、上記の仕切部を低くすると、上記の溝は浅くなり、一方の部分と他方の部分との連結部付近の強度は増大するが、発泡成形時に両区画の発泡フォーム材料同士が混ざり合い易くなり、所期の衝撃吸収特性が得られなくなったり、割れ易くなるおそれがある。

さらに、硬質発泡樹脂は微小な応力調整がパック率で調整可能であるが、一体発泡での成形の場合、２種のパック率の比は一定であることが必要であるため、実質パック率での応力調整も不可能である。

［別の従来例］
衝撃吸収材の一部に衝撃吸収特性が異なる部分を形成する方法として、衝撃吸収材を作成後背面を削り取ることで応力を低減させる方法や、発泡しない樹脂（ポリエチレン樹脂など）を特別な形に成形していた。しかしながら、これらの方法は手間がかかって、コストが高くなる。また、設計の自由度が低下することにより、自由な商品開発が妨げられる。

一般的に衝撃吸収材を取り付ける部位は非常に込み合っていることから、衝撃吸収の能力を持ちつつ小さいものであることが望まれている。さらに衝突への安全性のニーズの高まりにより、従来までは一様であった安全性へのニーズが、細分化されて複数の部位による安全性へのニーズの高まりにより、複数の応力を持つ衝撃吸収材が求められている。

二色成形による発泡樹脂成形品は広く知られているが、その多くは軟質発泡樹脂成形品である。軟質発泡樹脂では、二回目の成形時に樹脂液が一回目の発泡樹脂中に入り込む（含浸する）ことで境界面が分かれることはない。これに対し、硬質発泡樹脂の二色成形では、一回目の発泡樹脂中に二回目の樹脂液が染み込まないところから、境界面が分れやすい。この性質を利用して、硬質発泡樹脂成形品においては所定の位置において応力を発生させることが可能である。所定の位置において所定の応力が求められることから、硬質発泡樹脂を用いた衝撃吸収材、特に衝突エネルギー吸収パッドにおいては位置による応力の違いが厳密に求められている。よって、硬質発泡樹脂成形品において二色成形をする際にはその位置決めが大変重要である。

二色成形の際に、一方の樹脂成形品を突起や押さえ板で係止する方法は下記の通り良く知られている。

実開平４−１２８８１２では、一方の成形品をピンで金型に係止しているが、発泡樹脂成形品を変形させた状態で金型に係止させるという短所がある。なお、同号では、ピンの突起は発泡樹脂の貫通孔に差し込まれる。

特開平５−２４０５１でも、ピンで発泡樹脂成形品を金型に係止しているが、ピンの高さが取付ける発泡樹脂成形品と同程度の高さであり、その先端がこの成形品から突出している。

特開平５−１８５４３９でも、ピンで発泡樹脂成形品（パッド片）を金型に係止しているが、このパッド片は液の障壁を目的とするものである。

特開平９−２４８８７３にはピン状の突起で繊維質マットを係止しているが、樹脂の発泡成形についての記載はない。
特開２００２−１９３０５６ 実開平４−１２８８１２ 特開平５−２４０５１ 特開平５−１８５４３９ 特開平９−２４８８７３

本発明は、物性の異なる部分間に溝がなく、各部分同士の境界面が一定している硬質発泡樹脂と、その成形方法及び成形用金型を提供することを目的とする。

請求項１の硬質発泡樹脂成形品は、物性が異なる複数の部分が一体化されている硬質発泡樹脂成形品において、一部の該部分を予め成形して金型内に配置しておき、他の部分を該金型内で発泡成形させたものであることを特徴とするものである。

請求項２の硬質発泡樹脂成形品は、請求項１において、衝撃吸収材であることを特徴とするものである。

請求項３の硬質発泡樹脂成形品は、請求項２において、自動車用衝撃吸収材であることを特徴とするものである。

請求項４の硬質発泡樹脂は、請求項１ないし３のいずれか１項において、硬質発泡樹脂が硬質ポリウレタンフォームであることを特徴とするものである。

請求項５の硬質発泡樹脂は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記物性は衝撃吸収特性であることを特徴とするものである。

請求項６の硬質発泡樹脂は、請求項５において、前記物性は硬度であることを特徴とするものである。

請求項７の硬質発泡樹脂の成形方法は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の硬質発泡樹脂を成形する方法であって、前記一部の部分を構成するためのインサート成形品を金型内面に保持しておき、前記他の部分を該金型内で発泡成形することを特徴とするものである。

請求項８の硬質発泡樹脂の成形方法は、請求項７において、前記金型の内面に前記インサート成形品を保持するための係止部が設けられており、該成形品を該係止部に係止させることによって該金型の内面に保持させることを特徴とするものである。

請求項９の硬質発泡樹脂の成形方法は、請求項８において、前記係止部は錐状の突起であることを特徴とするものである。

請求項１０の硬質発泡樹脂の成形方法は、請求項８において、前記係止部はピン状の突起であることを特徴とするものである。

請求項１１の発泡成形用金型は、請求項８の硬質発泡樹脂の成形方法に用いられる金型において、金型の内面に前記係止部が設けられていることを特徴とするものである。

請求項１２の発泡成形用金型は、請求項１１において、前記係止部は錐状の突起であることを特徴とするものである。

請求項１３の発泡成形用金型は、請求項１１において、前記係止部はピン状の突起であることを特徴とするものである。

本発明の硬質発泡樹脂は、衝撃吸収材として用いた場合、その境界部においても衝撃吸収能を満足できるものである。

本発明の硬質発泡樹脂よりなる衝撃吸収材は、応力（物性）が異なる複数部分を有している衝撃吸収材であり、境界部においても脆弱ではなく、求められている複数の部位での衝撃吸収能が担保されている。

本発明では、一度小さな衝撃吸収材（インサート成形品）を製造した後、金型に入れて、異なる応力が得られる衝撃吸収材を製造する。そのため、フォーム剤の混合が無く、単一の衝撃吸収材に複数の意図する衝撃吸収特性を持つ衝撃吸収材の製造が可能であり、設計の自由度が増す。

金型に設けられたインサート成形品を取り付ける突起等の係止部は、インサート成形品が成形時に動くことを防止する。

実際には突起等の係止部が無くても二色成形による衝撃吸収材の製造は可能であるが、発生するガスや移動時に動くことがあるのでインサート成形品が動かないように係止部で押さえる必要がある。

本発明によって提供される衝撃吸収材は、仕切り部がないところから、衝撃吸収材の欠けがなく、衝撃に対する脆弱性が抑制され、求められている能力を発揮できる。

本発明によると、いかなる形状の部材でも取り付けることができるので、設計の自由度が増し、従来では２以上の衝撃吸収材を取り付ける必要があった部分が１つの衝撃吸収材で足りる可能性がある。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

第１図は実施の形態に係る硬質発泡樹脂よりなる自動車用衝撃吸収材の成形方法を示すものであり、（ａ），（ｂ）図は金型の断面図、（ｃ）図は衝撃吸収材の斜視図である。

金型１は上型２と下型３とを有しており、下型３の内面（キャビティ面）の底面に係止部４が設けられている。この係止部４は先端が尖った錐形である。

衝撃吸収材７を成形するには、予め別の金型によって成形された硬質ポリウレタンフォーム等よりなるインサート成形品５を金型１内に配置し、係止部４に突き刺すようにして仮固定する。下型３内の残余のスペースに発泡成形用原液Ｒを供給した後、型閉めし、原液Ｒを加熱等によって発泡させ、インサート成形品５とは物性（この実施の形態では衝撃吸収特性、具体的には硬度）が異なる部分６を成形する。原液Ｒとしては硬質ポリウレタンフォームを成形するためのポリオールとポリイソシアネートとの混合液が好適である。

発泡成形された衝撃吸収材７をこの金型１から脱型する。この衝撃吸収材７は、インサート成形品５に由来する部分と、この金型１内で発泡成形された部分６とからなり、衝撃吸収特性が異なる２つの部分を有している。この衝撃吸収材７のインサート成形品５と、金型１内で発泡成形された部分６との間に溝はない。従って、車両への取り付け時等に衝撃吸収材７が溝に沿って割れることがない。また、インサート成形品５は予め成形されたものであるから、インサート成形品５と部分６との間の境界面はインサート成形品５の部分６の外面となっており、一定である。なお、インサート成形品５を係止部４で仮固定しているから、成形途中でインサート成形品５が動くことはなく、目的通りの特性を有した衝撃吸収材７を歩留りよく成形することができる。

第１図では下型３の内面の底面に係止部４を設けているが、第２図のように下型３の内面の側面に係止部４を設けてもよい。図示はしないが、下型３の側面と底面とに係止部４を設けてもよく、さらに上型２にも係止部を設けてもよい。なお、第２図（ａ）は成形途中における金型１Ａの縦断面図、（ｂ）は下型の断面斜視図である。

上記実施の形態では係止部４は錐形であり、インサート成形品５に突き刺すようになっているが、次の第３，４図のように、インサート成形品の側面を押えるピン状の係止部を設けてもよい。

第３図及び第４図では、インサート成形品５の外面に当接してインサート成形品５の仮固定を行うようにピン状の係止部８を下型３に設けている。第３図では、係止部８は下型３の底面に設けられており、第４図では係止部８は下型３の内面の側面に設けられている。図示はしないが、側面と底面の双方に設けてもよい。

本発明では、係止部はインサート成形品に沿って所定長さ延在する線条形状であってもよい。第５図（ａ）はその一例を示すものであり、係止部９は下型３の底面と内面の側面との交差隅部に配置されたＬ字形薄板状の突条よりなる。第５図（ａ）のインサート成形品１０は、下型３の１つのコーナー部に配置されており、２個の係止部９，９が、インサート成形品１０の直交する２面１０ａ，１０ｂに当接するように設置されている。第５図（ｂ）は、この第５図（ａ）の金型を用いた成形方法によって成形された衝撃吸収材１１の斜視図であり、符号１２の部分が下型３を備えた金型内で成形されたものである。

なお、上記の係止部の好ましい配置数や大きさは次の通りである。

円錐状の突起よりなる係止部：個数 ０．０１〜２個／ｃｍ^２
高さ １〜５ｍｍ
基底面の直径 φ１〜５ｍｍ
角錐状の突起よりなる係止部：個数 ０．０１〜２個／ｃｍ^２
高さ １〜５ｍｍ
基底面の一辺 １〜５ｍｍ
ピン状の係止部：本数 ０．０１〜２本／ｃｍ^２
直径 φ０．１〜２ｍｍ
長さ １〜１０ｍｍ
線条形の突起よりなる係止部：高さ １〜５ｍｍ
幅 １〜５ｍｍ

なお、この線条形の係止部は直線状でも曲線状でもよく、点線状でもよい。

係止部の設置場所は、金型の底面でも側面でもよいが、作業性を考慮すると、底面にあるのが好ましい。

本発明では、上記の係止部は、キャビティに設けられた文字状の突起であってもよい。この場合、インサート成形品には、この文字状の突起が係合する凹部を設けておき、突起と凹部とを係合させてインサート成形品を金型に仮固定する。なお、この突起の高さは非常に低いことや、欠けなどの衝撃吸収材の機能に影響しないことが好ましい。

上記実施の形態では、衝撃吸収材は、衝撃吸収特性が異なる２部分よりなるが、衝撃吸収特性の異なる３以上の部分よりなっていてもよい。第６図（ａ），（ｂ）はその一例を示すものである。第６図（ａ）の通り、インサート成形品１３が下型３の図の左右方向の中央付近にピン状係止部８によって仮固定されている。このインサート成形品１３の左側のスペースに発泡成形用原液Ｒ_１を供給し、右側のスペースに発泡成形用原液Ｒ_２を供給した後、型閉めし、原液Ｒ_１，Ｒ_２を加熱等によって発泡させ、インサート成形品１３とは物性（この実施の形態では衝撃吸収特性、具体的には硬度）が異なる部分１５，１６を成形する。

第６図（ｂ）は、この第６図（ａ）の金型を用いた成形方法によって成形された衝撃吸収材１４の斜視図である。金型内で成形された部分１５，１６の硬度は同一でもよく、異なっていてもよい。

第６図では１３，１５，１６の３部分にて衝撃吸収材１４が構成されているが、４以上の部分で構成されてもよい。

第６図ではピン状係止部８によってインサート成形品１３を仮固定しているが、前記のその他の係止部等によって仮固定してもよい。本発明は衝撃吸収材以外の硬質発泡樹脂製品にも適用できる。また、樹脂はウレタン以外の樹脂であってもよい。

（ａ），（ｂ）は実施の形態に係る衝撃吸収材の成形用の金型の断面図、（ｃ）は、成形された衝撃吸収材の斜視図である。 別の実施の形態を示す金型の断面図である。 さらに別の実施の形態を示す金型の断面図である。 異なる実施の形態を示す金型の断面図である。 （ａ）は別の実施の形態を示す金型の断面図であり、（ｂ）は成形された衝撃吸収材の斜視図である。 （ａ）はさらに別の実施の形態を示す金型の断面図であり、（ｂ）は成形された衝撃吸収材の斜視図である。

符号の説明

１，１Ａ 金型
２ 上型
３ 下型
４，８，９ 係止部
５，１０，１３ インサート成形品
６，１２，１５，１６ 金型内で成形された部分
７，１１，１４ 衝撃吸収材

Claims (13)

1. 物性が異なる複数の部分が一体化されている硬質発泡樹脂成形品において、
   一部の該部分を予め成形して金型内に配置しておき、他の部分を該金型内で発泡成形させたものであることを特徴とする硬質発泡樹脂成形品。
2. 請求項１において、衝撃吸収材であることを特徴とする硬質発泡樹脂成形品。
3. 請求項２において、自動車用衝撃吸収材であることを特徴とする硬質発泡樹脂成形品。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、硬質発泡樹脂が硬質ポリウレタンフォームであることを特徴とする硬質発泡樹脂。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、前記物性は衝撃吸収特性であることを特徴とする硬質発泡樹脂。
6. 請求項５において、前記物性は硬度であることを特徴とする硬質発泡樹脂。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の硬質発泡樹脂を成形する方法であって、前記一部の部分を構成するためのインサート成形品を金型内面に保持しておき、前記他の部分を該金型内で発泡成形することを特徴とする硬質発泡樹脂の成形方法。
8. 請求項７において、前記金型の内面に前記インサート成形品を保持するための係止部が設けられており、該成形品を該係止部に係止させることによって該金型の内面に保持させることを特徴とする硬質発泡樹脂の成形方法。
9. 請求項８において、前記係止部は錐状の突起であることを特徴とする硬質発泡樹脂の成形方法。
10. 請求項８において、前記係止部はピン状の突起であることを特徴とする硬質発泡樹脂の成形方法。
11. 請求項８の硬質発泡樹脂の成形方法に用いられる金型において、
    金型の内面に前記係止部が設けられていることを特徴とする発泡成形用金型。
12. 請求項１１において、前記係止部は錐状の突起であることを特徴とする発泡成形用金型。
13. 請求項１１において、前記係止部はピン状の突起であることを特徴とする発泡成形用金型。

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