JP2022160246A

JP2022160246A - 成形型および発泡体の製造方法

Info

Publication number: JP2022160246A
Application number: JP2021064882A
Authority: JP
Inventors: 俊史坂野; Toshifumi Sakano
Original assignee: Toyo Quality One Corp
Current assignee: Toyo Quality One Corp
Priority date: 2021-04-06
Filing date: 2021-04-06
Publication date: 2022-10-19

Abstract

【課題】軟質フォームの原料液が反応し発泡するときの通気部材への侵入、軟質フォームの気泡の崩壊および軟質フォームの欠肉の発生を低減できる成形型および軟質フォームからなる発泡体の製造方法を提供する。
【解決手段】成形型は、成形型を厚さ方向に貫通するガス抜き孔と、ガス抜き孔を塞ぐ通気部材と、を備える。通気部材は、ＪＩＳＬ１０９６：２０１０に規定されるＡ法に準拠して、圧力１２５Ｐａで測定される通気性が０．０５ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上１．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下であり、圧力１ｋＰａで測定される通気性が０．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上２．４ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は成形型および発泡体の製造方法に関する。

軟質フォームからなる発泡体を成形する成形型にガス抜き孔を設け、ガス抜き孔に通気部材を配置して、成形時に発生するガスやキャビティの空気を、通気部材を通してガス抜き孔から排出する技術がある（特許文献１）。特許文献１に開示の技術では、通気部材の通気性が０．７ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下に設定されている。成形時にガスや空気が急激に抜けるのを防ぎ、通気部材に軟質ウレタンフォームが侵入したり発泡体の気泡が崩壊したりするのを防ぐためである。通気性はＪＩＳＬ１０９６：２０１０に規定されたＡ法に準拠して圧力１２５Ｐａで測定された値である。

特開２０１３－７５４２６号公報

しかし先行技術では、通気性が小さいと、キャビティに残るガスの影響で、材料が成形型の隅やパーティングラインまで届かずに発泡体の縁に欠け（以下「欠肉」と称す）が発生したり、成形型の隅やパーティングラインに先に材料が充填され発泡体の中央付近に欠肉が発生したり、発泡体の気泡が潰れて崩壊したりするおそれがある。

本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、通気部材への軟質フォームの侵入、発泡体の気泡の崩壊および欠肉の発生を低減できる成形型および発泡体の製造方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明の成形型は、成形型を厚さ方向に貫通するガス抜き孔と、ガス抜き孔を塞ぐ通気部材と、を備える。通気部材は、ＪＩＳＬ１０９６：２０１０に規定されるＡ法に準拠して、圧力１２５Ｐａで測定される通気性が０．０５ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上１．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下であり、圧力１ｋＰａで測定される通気性が０．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上２．４ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下である。

本発明の発泡体の製造方法は、成形型が形成するキャビティ内で軟質フォームの原料液を発泡させて発泡体を成形する成形工程と、発泡体を成形型から離型する離型工程と、を備える。成形型を厚さ方向に貫通するガス抜き孔を塞ぐ通気部材は、ＪＩＳＬ１０９６：２０１０に規定されるＡ法に準拠して、圧力１２５Ｐａで測定される通気性が０．０５ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上１．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下であり、圧力１ｋＰａで測定される通気性が０．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上２．４ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下である。

請求項１記載の成形型によれば、通気部材はＪＩＳＬ１０９６：２０１０に規定されるＡ法に準拠して、圧力１２５Ｐａで測定される通気性が０．０５ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上１．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下であり、圧力１ｋＰａで測定される通気性が０．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上２．４ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下である。これにより成形型内の圧力が高くなるほど多くのガスが通気部材を通過し、成形型内の圧力が低下しても少しずつガスが通気部材を通過する。成形型内の圧力が高いときも低いときも適量のガスが通気部材を通過するから、通気部材への軟質フォームの侵入、発泡体の欠肉および気泡の崩壊の発生を低減できる。

請求項２記載の成形型によれば、発泡体を離型した状態で成形型に通気部材が固着されている。よって請求項１の効果に加え、通気部材を繰り返し使用できる。

請求項３記載の発泡体の製造方法によれば、通気部材はＪＩＳＬ１０９６：２０１０に規定されるＡ法に準拠して、圧力１２５Ｐａで測定される通気性が０．０５ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上１．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下であり、圧力１ｋＰａで測定される通気性が０．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上２．４ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下である。よって請求項１と同様の効果がある

一実施の形態における成形型の断面図である。成形型を用いて成形された発泡体の断面図である。

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。図１は一実施の形態における成形型１０の断面図である。図２は成形型１０を用いて成形された発泡体４０の断面図である。図１では、成形型１０の一部の図示が省略されており、通気部材２０（後述する）は厚さが大きく強調されている。

図１に示すように成形型１０は、軟質フォームの材料などによって選択される金属製または合成樹脂製の成形型である。成形型１０は、上型である第１型１１と下型である第２型１２とを閉じて、第１型１１のキャビティ表面１５と第２型１２のキャビティ表面１６との間にキャビティ１３が形成される。軟質フォームの原料液を混合し、キャビティ１３内で発泡させて発泡体４０を成形する。

成形型１０には、成形型１０を貫通するガス抜き孔１４が設けられている。本実施形態では、ガス抜き孔１４は、第１型１１のキャビティ表面１５の反対の外面１７からキャビティ表面１５まで貫通している。ガス抜き孔１４の断面積は、外面１７の近くの断面積よりも、キャビティ表面１５に開口する開口部１４ａの近くの断面積が小さい。ガス抜き孔１４の形状はこれに限られるものではなく、開口部１４ａの付近の断面積と外面１７の付近の断面積とがほぼ等しくても良い。断面積が最も小さい部分のガス抜き孔１４の直径は、例えば１－５ｍｍ、より好ましくは１－３ｍｍである。

成形型１０には、ガス抜き孔１４を塞ぐ通気部材２０が設けられている。本実施形態では、通気部材２０は、外面１７側からキャビティ１３側に向かって、順に第１層２１及び第２層２２を含む。第１層２１及び第２層２２の材料は、不織布、紙、フェルト、合成樹脂などのシート、フィルム及びこれらを組み合わせたものが例示される。

本実施形態では、第１層２１と第２層２２との間が接着されている。第１層２１のうち第２層２２が接着された面と反対の面に粘着層２３が設けられている。通気部材２０は、粘着層２３によってキャビティ表面１５に固着され、ガス抜き孔１４の開口部１４ａの全てを覆っている。

通気部材２０は、ＪＩＳＬ１０９６：２０１０に規定されるＡ法（フラジール法）に準拠して圧力１２５Ｐａで測定される通気性（以下「第１通気性」と称す）が、０．０５ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上１．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下である。ＪＩＳＬ１０９６：２０１０では、５回の通気性の測定の平均値の小数第２位を四捨五入するように規定されているが、本実施形態では、５回の測定の平均値が０．１未満のときは平均値の小数第３位を四捨五入する。

通気部材２０は、ＪＩＳＬ１０９６：２０１０に規定されるＡ法の圧力１２５Ｐａに代えて、圧力１ｋＰａで測定される通気性（以下「第２通気性」と称す）が、０．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上２．４ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下である。通気性は、第１層２１、第２層２２及び粘着層２３を含む通気部材２０の全体の通気性である。本実施形態では、第１層２１の第１通気性および第２通気性は、第２層２２の第１通気性および第２通気性よりも小さい。

発泡体４０は軟質ポリウレタンフォームからなる。発泡体４０の表面４１は、第２型１２のキャビティ表面１６によって成形される。発泡体４０の裏面４２は、第１型１１のキャビティ表面１５によって成形される。裏面４２には裏面材３０が配置されている。裏面材３０材料は不織布が例示される。

発泡体４０の製造方法について説明する。まず第１型１１を開き、キャビティ表面１５に裏面材３０を取り付ける。次いで成形工程において、ポリオール類、架橋剤、整泡剤、発泡剤および触媒がプレミックスされたＡ液とポリイソシアネート類のＢ液とを含む原料液を第２型１２に供給した後、第１型１１を閉じる。原料液はキャビティ１３内で反応して反応物を生成し、炭酸ガスを発生する。樹脂化、ガス化の競争反応により体積が増加する。反応物の体積の増加に伴い、キャビティ１３内の空間は次第に狭くなる。反応によって発生する炭酸ガスやキャビティ１３内の空気（以下、炭酸ガスや空気を「ガス」と称す）は、反応物の膨張に伴い、通気部材２０を通ってガス抜き孔１４から成形型１０の外に排出される。単位時間当たりの反応物の体積の増加量は、ガス抜き孔１４を通過する単位時間当たりのガス量より多いので、キャビティ１３内の空間の圧力は次第に増加する。

ガス抜き孔１４を塞ぐ通気部材２０は、第１通気性が０．０５ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上１．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下、且つ、第２通気性が０．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上２．４ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下なので、キャビティ１３内のガスがガス抜き孔１４から一気に抜けてしまわないようにできる。これにより通気部材２０に反応物が侵入したり発泡体４０の気泡（セル）が崩壊したりしないようにできる。

キャビティ１３の圧力が高くなるほど多くのガスが通気部材２０を通過する。通気部材２０により、キャビティ１３の圧力が、成形型１０の隅やパーティングラインまで反応物が行き届かなかったり成形型１０の隅やパーティングラインに先に反応物が届いたりするほどの高圧にならないようにできるので、反応物はキャビティ表面１５，１６に行き渡る。よって発泡体４０の欠肉の発生を低減できる。さらに発泡体４０の気泡（セル）が潰れて生じるセルの崩壊の発生を低減できる。また、第１型１１と第２型１２との間のパーティング面に反応物が侵入して発泡体４０に生じるバリを低減できる。

キャビティ１３内の多くのガスが通気部材２０を通過してキャビティ１３の圧力が低くなっても、キャビティ１３のガスが少しずつ通気部材２０を通って成形型１０の外に排出される。キャビティ表面１５に反応物が行き届くと、反応物の一部は裏面材３０の繊維の間に侵入し、そのまま硬化して裏面材３０と軟質フォームとが一体化する。裏面材３０が軟質フォーム（反応物）と通気部材２０との間に介在しているから、通気部材２０に軟質フォームが侵入し難くなる。

キャビティ１３内のガスは、通気部材２０の第２層２２を通過した後、第１層２１を通過する。裏面材３０に侵入した反応物は、通気性が小さい第１層２１に到達する前に、通気性が大きい第２層２２に到達する。第１層２１に反応物や離型剤が到達し難くなるので、第２層２２より通気性が小さい第１層２１の細孔に反応物や離型剤が詰まり難い。よって第１層２１の通気性が維持され易くなる。

次いで、離型工程において成形型１０を開き、発泡体４０を成形型１０から取り出す。裏面材３０は発泡体４０の一部として発泡体４０と一体化している。通気部材２０は粘着層２３によってキャビティ表面１５に固着している。よって成形型１０を使って発泡体４０を繰り返し成形するときに、通気部材２０をそのまま使用できる。その結果、通気部材２０を成形型１０に配置する作業を減らすことができる。

本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

通気部材の通気性およびガス抜き孔の断面積が最も小さい部分の直径（孔径）が異なる成形型Ｎｏ．１－７を使って、発泡体を製造する試験を行った。通気性は、ＪＩＳＬ１０９６：２０１０に規定されるＡ法に準拠して、圧力１２５Ｐａにおける通気性（第１通気性）及び圧力１ｋＰａにおける通気性（第２通気性）をそれぞれ５回測定し、５回の測定の平均値の小数第２位を四捨五入した。但し５回の測定の平均値が０．１未満のときは、平均値の小数第３位を四捨五入した。

軟質ウレタンフォームの原料液を成形型Ｎｏ．１－７にそれぞれ供給し、原料液の反応によって生成される発泡体の成形性、及び、原料液の反応物の通気部材への侵入を評価した。成形型Ｎｏ．１－７はガス抜き孔の直径以外は一定にし、通気部材は厚さを一定にした。原料液の材料および量、試験のときの成形型の温度も一定にした。

成形性の評価は、発泡体の欠肉および発泡体のセルの崩壊（コラップス）がなかったものをＡ、欠肉・セルの崩壊のいずれかが発泡体に生じたものをＣとした。反応物の侵入の評価は、通気部材へ反応物が全く侵入しなかったものをＡ、反応物が通気部材の表面（キャビティに接する面）に侵入したが通気部材の裏面に達しなかったものをＢ、反応物が通気部材の裏面に達したものをＣとした。結果は表１に記した。

表１に示すように成形性において、成形型Ｎｏ．１－５は評価がＡであったが、Ｎｏ．６は発泡体に欠肉が生じたので、評価がＣであった。Ｎｏ．１－５の通気性は、第１通気性が０．０５ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上１．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下、且つ、第２通気性が０．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上２．４ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下の条件を満たすが、Ｎｏ．６の通気性は、第１通気性も第２通気性もＮｏ．１－５の通気性より低く、この条件を満たさなかった。Ｎｏ．６は成形型の内圧が高くなったので、成形型の隅やパーティングラインに反応物が行き届かずに発泡体に欠肉が生じたと推察される。

反応物の侵入において、成形型Ｎｏ．１－５は評価がＡ又はＢであったが、Ｎｏ．７は評価がＣであった。Ｎｏ．７の通気性は、第１通気性が０．０５ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上１．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下の条件を満たすものの、第２通気性がＮｏ．１－５の通気性より高く、条件を満たさなかった。Ｎｏ．７は通気部材を通過するガスの流量が多いので、反応物が通気部材に侵入したと推察される。

特に成形型Ｎｏ．１－４は、通気部材への反応物の侵入の評価がＡであった。よってガス抜き孔の直径は３ｍｍ以下が好適であった。成形型Ｎｏ．１－４は、発泡体を製造するときに通気部材を繰り返し使用できることが明らかになった。

以上、実施形態および実施例に基づき本発明を説明したが、本発明はこれら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。

実施形態では、ガス抜き孔１４を成形型１０に１つ設ける場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ガス抜き孔１４を成形型１０に複数設けることは当然可能である。複数のガス抜き孔１４の大きさは同じでも異なっていても良い。

実施形態では、第１型１１及び第２型１２からなる成形型１０について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１型１１、第２型１２以外に中子型を設けることは当然可能である。

実施形態では、第１型１１に裏面材３０を配置して発泡体４０と一体にする場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。裏面材３０を省略することは当然可能である。

実施形態では、第１型１１にガス抜き孔１４を設ける場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第２型１２にガス抜き孔１４を設けたり、第１型１１と第２型１２の両方にガス抜き孔１４を設けたりすることは当然可能である。

実施形態では、成形型１０のキャビティ１３に接する面に通気部材２０を配置したが、必ずしもこれに限られるものではない。成形型１０の外面１７に通気部材２０を配置したり、ガス抜き孔１４の内部に通気部材２０を配置したりすることは当然可能である。

実施形態では、第１層２１及び第２層２２を含む通気部材２０について説明したが、必ずしもこれに限定されない。単一の層からなる通気部材２０や３つ以上の層からなる通気部材２０とすることは当然可能である。複数の層を含む通気部材において、必ずしも層間が接着されていなくても良い。

実施形態では、成形型１０に通気部材２０が接着される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。接着以外の手段によって通気部材２０を成形型１０に固着することは当然可能である。接着以外の手段としては、留め具で通気部材２０を止めたり挟み付けたりして成形型１０に固着するものが例示される。

１０成形型
１３キャビティ
１４ガス抜き孔
２０通気部材
４０発泡体

Claims

軟質フォームからなる発泡体を成形する成形型であって、
前記成形型を厚さ方向に貫通するガス抜き孔と、前記ガス抜き孔を塞ぐ通気部材と、を備え、
前記通気部材は、ＪＩＳＬ１０９６：２０１０に規定されるＡ法に準拠して、圧力１２５Ｐａで測定される通気性が０．０５ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上１．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下であり、圧力１ｋＰａで測定される通気性が０．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上２．４ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下である成形型。
前記通気部材は、前記成形型で成形された前記発泡体を離型した状態において、前記成形型に固着されている請求項１記載の成形型。
軟質フォームからなる発泡体を成形する成形型を用いる発泡体の製造方法であって、
前記成形型を厚さ方向に貫通するガス抜き孔と、前記ガス抜き孔を塞ぐ通気部材と、を備え、
前記成形型が形成するキャビティ内で前記軟質フォームの原料液を発泡させて前記発泡体を成形する成形工程と、
前記発泡体を前記成形型から離型する離型工程と、を備え、
前記通気部材は、ＪＩＳＬ１０９６：２０１０に規定されるＡ法に準拠して、圧力１２５Ｐａで測定される通気性が０．０５ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上１．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下であり、圧力１ｋＰａで測定される通気性が０．２ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以上２．４ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ以下である発泡体の製造方法。