JP2023147083A - 発泡成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発泡体から埋設部材の一部を露出させてなる発泡成形体を、容易に得るための、発泡成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る、発泡成形体の製造方法は、成形型１を用いることによって、発泡体から埋設部材の一部を露出させてなる発泡成形体を得るための、発泡成形体の製造方法である。成形型１のキャビティS1に、埋設部材12を配置して、キャビティS1内で発泡原料を発泡させ、埋設部材12の一部12aに向けてガスを噴射する。ガスの噴射圧は、発泡原料の発泡圧と同等の圧力であり、ガスの噴射は、発泡原料が反応を開始した時点に開始され、遅くとも当該発泡原料のライズタイムが経過するまで継続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、発泡成形体の製造方法に関する。

従来の発泡成形体としては、例えば、車両のシートフレームに固定するためのフレーム材を発泡体から突出させた、発泡成形体が知られている（例えば、特許文献１参照。）。こうした発泡成形体は、何らの対策を施さない場合、金型を用いたモールド成形時において、発泡体から突出させるべきフレーム材の周りに駄肉が生じる。このため、従来の、発泡成形体の製造方法には、例えば、特許文献１に記載の製造方法のように、前記金型のキャビティ内に、回動型のような着脱可能なクリアランス部材（入れ子）を設けることによって、発泡原料を供給する前に予め、発泡体から突出させるべきフレーム材の周囲にクリアランスを形成しておくものがある。

特許第５６６３３１５号公報

しかしながら、上記従来の製造方法は、成形型（金型）の内部にクリアランス部材を配置するため、作業者による手作業が必要となり、作業工数も増加する。また、成形型内にクリアランス部材を配置する場合、成形型とクリアランス部材との間に発泡原料が流れた場合、発泡体が狙いと異なる形状で形成されることが懸念される。加えて、特許文献１に記載のように、クリアランス部材として回転型を用いた場合、当該回転型の回転機構に発泡体が侵入・付着するため、定期的なメンテンナンスが必要となる。

本発明の目的は、発泡体から埋設部材の一部を露出させてなる発泡成形体を、容易に得るための、発泡成形体の製造方法を提供することである。

本発明に係る、発泡成形体の製造方法は、成形型を用いることによって、発泡体から埋設部材の一部を露出させてなる発泡成形体を得るための、発泡成形体の製造方法であって、
前記成形型の内部に形成されたキャビティに、前記埋設部材の前記一部が前記キャビティの下面よりも高い位置となるように、当該埋設部材を配置して、前記キャビティ内で発泡原料を発泡させる、発泡原料発泡工程と、前記キャビティ内の、前記埋設部材の前記一部に向けてガスを噴射するガス噴射工程と、を含んでおり、前記ガスの噴射圧は、前記発泡原料の発泡圧と同等の圧力であり、 前記ガスの噴射は、前記発泡原料が反応を開始した時点に開始され、遅くとも当該発泡原料のライズタイムが経過するまで継続される。本発明に係る、発泡成形体の製造方法によれば、発泡体から埋設部材の一部を露出させてなる発泡成形体を、容易に得ることができる。

本発明に係る、発泡成形体の製造方法は、前記ガスの噴射時間は、前記埋設部材の前記一部と、前記キャビティの下面との間の高さに応じて調整されるものであり、前記埋設部材の露出寸法が異なる、２つ以上の発泡成形体を製造する場合、前記ガスの噴射時間は、前記高さが高い方を前記高さが低い方に比べて長くすることが好ましい。この場合、埋設部材の露出寸法が異なる、発泡成形体を、容易に得ることができる。

本発明によれば、発泡体から埋設部材の一部を露出させてなる発泡成形体を、容易に得るための、発泡成形体の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る、発泡成形体の製造方法に使用可能な成形型システムの一例を概略的に示す断面図である。 図１の成形型システムを用いることによって成形可能な、発泡成形体を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る、発泡成形体の製造方法を説明するために、図１に記載の成形型の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る、発泡成形体の製造方法との比較のための、比較例としての、発泡成形体の製造方法を説明するために、当該比較例に係る、成形型の、図１に記載の成形型の一部に相当する部分を拡大して示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る、発泡成形体の製造方法について説明をする。

図１には、本発明の一実施形態に係る、発泡成形体の製造方法に使用可能な成形システム１００が概略的に示されている。成形システム１００は、図１に示すように、成形型（モールド）１を備えている。

本開示の、発泡成形体の製造方法は、図１の成形型１を用いることによって、発泡体から埋設部材の一部を露出させてなる発泡成形体を得るための、発泡成形体の製造方法である。

図２には、成形システム１００を用いることによって成形可能な、発泡成形体１０が概略的に示されている。図２に示すように、発泡成形体１０は、発泡体１１から埋設部材１２の一部１２ａを露出させてなる。

本開示の、発泡成形体の製造方法によって得られる、発泡成形体１０としては、例えば、車両座席用のパッドが挙げられる。本開示において、発泡成形体１０は、自動車に用いられる、バックパッドである。ただし、発泡成形体１０は、自動車のバックパッドに限定されるものではない。例えば、発泡成形体１０は、自動車座席用のシートパッドとすることができる。また、発泡成形体１０は、自動車座席用に限定されるものではなく、自動車以外の車両に適用することができる。さらに、発泡成形体１０は、車両以外の座席用のパッドに適用することができる。

本開示において、発泡体１１の前面Ｆ１１ａは、乗員の背中が当たる背もたれ面となる。また、本開示において、発泡体１１の後面Ｆ１１ｂは、車両のシートフレームに取り付けられる取付面となる。

発泡体１１は、発泡原料を発泡させることによって形成されている。発泡原料としては、例えば、ポリウレタンが挙げられる。本開示において、発泡体１１は、ポリウレタンフォームによって形成されている。ポリウレタンフォームとしては、例えば、硬質ポリウレタンフォーム、半硬質ポリウレタンフォーム、軟質ポリウレタンフォームが挙げられる。

発泡体１１には、埋設部材１２が埋設されている。本開示において、埋設部材１２は、発泡成形体１０の基本構造となるフレーム部材である。本開示において、埋設部材１２の一部１２ａは、発泡体１１における上部１１аの後面Ｆ１１ｂ１から後側に突出している。本開示において、埋設部材１２は、発泡体１１よりも高い強度を有する材料、例えば、金属、樹脂（例えば、エンジニアリングプラスチック）によって形成されている。

本開示の、発泡成形体の製造方法には、図１の成形型１のキャビティＳ１内で発泡原料Ｍを発泡させることによって、発泡体１１の成形を行う、モールド成形が用いられる。本開示において、前記モールド成形は、成形型１を用いることによって、成形型１の内部に形成されたキャビティＳ１に埋設部材１２を配置し、キャビティＳ１内で発泡原料Ｍを発泡させることによって、発泡体１１から埋設部材１２の一部１２ａを露出させてなる発泡成形体１０を得るための、成形方法である。具体的には、本開示の、発泡成形体の製造方法は、少なくとも以下の２つの工程を含んでいる。

（発泡原料発泡工程）
発泡原料発泡工程は、本開示の、発泡成形体の製造方法の第１の工程に相当する。発泡原料発泡工程では、成形型１の内部に形成されたキャビティＳ１内に、埋設部材１２の一部１２ａがキャビティＳ１の下面ＦＬよりも高い位置となるように、当該埋設部材１２を配置して、このキャビティＳ１内で発泡原料Ｍを発泡させる。

本開示において、成形型１は、上型２と下型３とを備えている。上型２と下型３とは、互いに上下方向に離間させることによって分離させることができる。また、上型２と下型３とは、上下方向において、互いに接近させることによって合わせることができる。本開示において、キャビティＳ１は、上型２と下型３とを合わせることによって、上型２と下型３との間に形成される。

本開示において、上型２の下面には、図１に示すように、例えば、既存の手段を用いることによって、埋設部材１２を所定位置に取外し可能に取り付けることができる。これによって、埋設部材１２は、上型２と下型３とを合わせることによって、図１に示すように、キャビティＳ１内の所定位置に配置することができる。即ち、本開示において、埋設部材１２は、モールド成形のインサート品として、キャビティＳ１内に収容させることができる。本開示では、図１に示すように、上型２と下型３とを合わせて型締めしたとき、埋設部材１２は、その一部１２ａが下型３の下型面（ＦＬ）よりも高い位置となるように、キャビティＳ１内に配置される。

また、本開示において、発泡原料Ｍは、埋設部材１２が配置されたキャビティＳ１内で発泡させる。発泡原料Ｍは、上型２を下型３から分離させることによって、キャビティＳ１の下面ＦＬに投入することができる。具体例としては、上型２と下型３とを合わせる前に、下型３の下型面（キャビティＳ１の下面ＦＬ）に、未発泡の液状の発泡原料Ｍを注入する。発泡原料Ｍを下型３に注入した後、下型３には、上型２が合わせられる。即ち、本開示において、上型２と下型３との型締めは、発泡原料Ｍを下型３に供給した後に行われる。

（ガス噴射工程）
ガス噴射工程は、本開示の、発泡成形体の製造方法の第２の工程に相当する。ガス噴射工程では、キャビティＳ１内の、埋設部材１２の一部１２ａに向けてガスＧを噴射する。

本開示において、ガスＧは、ガス供給部４を通して成形型１の内部に供給される。本開示において、成形型１は、クリアランス形成部５を備えている。クリアランス形成部５には、ガス供給部４が接続されている。

図３には、成形型１の一部が拡大して示されている。

クリアランス形成部５は、埋設部材１２の一部１２ａに発泡原料Ｍを付着させないためのクリアランス空間Ｓ２を形成する。クリアランス空間Ｓ２は、発泡体１１の外形形状を形作るキャビティＳ１に通じ、かつ、ガス供給部４を通して供給されたガスＧが充填される空間である。

クリアランス形成部５は、埋設部材１２の一部１２ａを取り囲むように形成されている。本開示において、クリアランス形成部５は、上型２に形成されている。本開示において、ガス供給部４は、ガス供給部４の供給口４ａが埋設部材１２の一部１２ａの先端１２ａ１と対向する位置に配置されている。これによって、本開示において、ガスＧは、埋設部材１２の一部１２ａの先端１２ａ１から当該埋設部材１２の一部１２ａの延在方向に沿ってクリアランス空間Ｓ２に充填される。この場合、発泡原料Ｍが埋設部材１２の一部１２ａに付着することを効率的に防止することができる。

本開示において、ガスＧの供給は、発泡原料Ｍが反応（発泡）を開始した時点で開始する。具体例としては、ガスＧの供給は、上型２と下型３との型締めを完了した時点を、発泡原料Ｍが反応を開始した時点として、開始させることができる。或いは、ガスＧの供給は、上型２と下型３との型締めを完了した時点から所定時間を経過した後を、発泡原料Ｍが反応を開始した時点として、開始させることができる。ここで、前記所定時間としては、キャビティＳ１内で発泡原料Ｍが発泡を開始すると予測される時間を考慮して設定することができる。

図１を参照すれば、本開示において、ガスＧは、ガス供給源６から供給される。本開示において、ガス供給源６は、エアータンクである。即ち、本開示において、ガスＧは、エアータンクに充填された空気である。ただし、ガスＧは、空気に限定されるものではない。ガスＧとしては、発泡原料Ｍが化学反応を起こし難いガス、例えば、窒素ガス等であってもよい。

ガスＧの噴射圧Ｐは、発泡原料Ｍの発泡圧Ｐｆと同等の圧力である。

ここで、「発泡原料Ｍの発泡圧Ｐｆと同等の圧力」とは、発泡原料Ｍの発泡圧Ｐｆと同一の圧力と、発泡原料Ｍの発泡圧Ｐｆとして許容される圧力と、の両方を含む。発泡原料Ｍの発泡圧Ｐｆは、発泡原料Ｍの種類に依存する。

ここで、発泡原料Ｍの発泡圧Ｐｆとして許容される圧力は、発泡原料Ｍの発泡圧Ｐｆ±許容範囲圧力ΔＰ（≠Ｐｆ）である。即ち、Ｐについて、数式として表すと、以下のとおりである。

［数１］
Ｐｆ－ΔＰ≦Ｐ≦Ｐｆ＋ΔＰ

本開示において、発泡原料Ｍの発泡圧Ｐｆは、ポリウレタンの発泡圧Ｐｆ１（ＭＰa）である。また、本開示において、許容範囲圧力ΔＰは、０．０３（ＭＰa）である。

ガスＧの噴射は、発泡原料Ｍが反応を開始した時点に開始され、遅くとも当該発泡原料ＭのライズタイムＴＲが経過するまで継続される。

ここで、ガスＧの噴射開始は、上述のとおり、発泡原料Ｍが反応を開始した時点である。また、ライズタイムＴＲとは、発泡原料Ｍが発泡を開始してから最高の高さに達するまで（即ち、発泡原料Ｍの発泡が停止するまで）の時間をいう。ライズタイムＴＲは、発泡原料Ｍの種類に依存する。

本開示において、ガスＧの噴射は、液状の未発泡ポリウレタンが発泡を開始した時点に開始され、遅くとも当該ポリウレタンのライズタイムＴＲ１が経過するまで継続される。

本開示の、発泡成形体の製造方法によれば、発泡原料Ｍの反応に合わせて、成形型１のクリアランス空間Ｓ２にガスＧを供給することによって、当該クリアランス空間Ｓ２での発泡原料Ｍの成長を抑制することができる。これによって、図３に示すように、埋設部材１２の大半に発泡原料Ｍを付着させる一方、埋設部材１２の一部１２ａには、発泡原料Ｍが付着しないようにすることができる。

図４には、本発明の一実施形態に係る、発泡成形体の製造方法との比較のために、当該比較例に係る、成形型１Ｍの、図１に記載の成形型１の一部に相当する部分が拡大して示されている。

この比較例では、モールド成形時において、クリアランス空間Ｓ２を埋めるためにクリアランス部材Ｃ１を用いる必要がある。このため、図４に示すように、クリアランス部材Ｃ１をクリアランス空間Ｓ２に配置することによって、埋設部材１２の一部１２ａに発泡原料Ｍが付着しないようにしている。しかしながら、この比較例の場合、モールド成形後に、クリアランス部材Ｃ１を埋設部材１２の一部１２ａまたはクリアランス空間Ｓ２から取り外さなければならない。

これに対し、本開示の、発泡成形体の製造方法によれば、発泡体１１から埋設部材１２の一部１２ａを露出させてなる発泡成形体１０を、容易に得ることができる。

例えば、本開示の、発泡成形体の製造方法によれば、ガスＧを噴射させるだけで埋設部材１２の一部１２ａへの発泡原料Ｍの付着を防止することできる。この場合、図３の比較例のように、成形型１の内部にクリアランス部材Ｃ１を配置する必要がない。このため、図３の比較例で行われていた、作業者による手作業が不要となり、作業工数も削減することができる。また、本開示の、発泡成形体の製造方法によれば、図３の比較例のように、成形型１内にクリアランス部材Ｃ１を配置する必要がないため、成形型１とクリアランス部材Ｃ１との間に発泡原料Ｍが流れるようなことがない。このため、本開示の、発泡成形体の製造方法によれば、発泡体１１を設計時に狙いとする形状に形成することができる。加えて、本開示の、発泡成形体の製造方法によれば、特許文献１に記載のように、クリアランス部材Ｃ１を回転型とする必要がない。このため、本開示の、発泡成形体の製造方法によれば、前記回転型の回転機構に発泡原料Ｍが侵入・付着することがないから、定期的なメンテンナンスも不要となる。

ところで、本開示において、ガスＧの噴射時間（ガスＧの噴射継続時間）Ｔは、埋設部材１２の一部１２ａと、キャビティＳ１の下面ＦＬとの間の高さＨに応じて調整されるものである。本開示において、埋設部材１２の露出寸法Ｌが異なる、２つ以上の発泡成形体１０を製造する場合、ガスＧの噴射時間Ｔは、高さＨが高い方を当該高さＨが低い方に比べて長くすることが好ましい。この場合、埋設部材１２の露出寸法が異なる、発泡成形体を、容易に得ることができる。

具体例としては、以下の場合が挙げられる。

図２を参照すれば、本開示において、発泡成形体１０は、図２に示すように、埋設部材１２の一部１２ａが発泡体１１における上部１１аの後面Ｆ１１ｂ１から、露出寸法Ｌだけ突出（露出）している。

本開示の、発泡成形体の製造方法において、露出寸法Ｌは、ガスＧの噴射時間Ｔに応じて変化する。本開示の、発泡成形体の製造方法を用いて、露出寸法Ｌが異なる、２つの発泡成形体１０を製造する場合、ガスＧの噴射時間Ｔは、露出寸法Ｌが長い方の発泡成形体１０を製造するときには、露出寸法Ｌが短い方の発泡成形体１０を製造するときよりも長くする。この場合、ガスＧの噴射時間Ｔには、発泡時における発泡原料Ｍの成長が加味されることになる。これによって、同じ成形システム１００、つまり、同じ製造方法を用いることによって、埋設部材１２の露出寸法が異なる、発泡成形体を、容易に得ることができる。

ここで、高さＨは、図１に示すように、キャビティＳ１の下面ＦＬのうち、埋設部材１２の一部１２ａの直下の、キャビティＳ１の直下面ＦＬ１からの高さである。本開示において、高さＨは、キャビティＳ１の直下面ＦＬ１から、埋設部材１２の一部１２ａの先端１２ａ１までの高さである。

なお、図１に示すように、本開示において、成形システム１００は、ガス供給源６に加えて、圧力レギュレータ７と、開閉弁８とを備えている。

本開示において、ガスＧの噴射圧Ｐは、例えば、ガス供給源６の下流側に配置された圧力レギュレータ７によって調整することができる。この場合、ガスＧは、圧力レギュレータ７によって調整された圧力で、クリアランス空間Ｓ２に噴射させることができる。また、本開示において、圧力レギュレータ７とガス供給部４との間には、開閉弁８が配置されている。この場合、開閉弁８を開閉することによって、ガスＧの噴射と、当該ガスＧの噴射停止とを制御することができる。開閉弁８は、手動または自動で操作することができる。

上述したところは、本発明の例示的な実施形態を説明したものであり、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で様々な変更を行うことができる。例えば、本開示において、埋設部材１２の一部１２ａは、上下方向に延在する構成としたが、埋設部材１２の一部１２ａが指向する向きは、上下方向に限定されるものではない。また、埋設部材１２は、フレーム部材に限定されるものではない。即ち、埋設部材１２の外形形状は、発泡体１１の外形形状とともに、様々な外形形状に変更することができる。

１：成形型， ２：上型， ３：下型， ４：ガス供給部， ５：クリアランス形状部， ６：ガス供給源， ７：圧力レギュレータ， ８：開閉弁， １０：発泡成形体， １１：発泡体， １２：埋設部材， １２ａ：埋設部材の一部， １００：成形システム， Ｇ：ガス， Ｈ：埋設部材の一部とキャビティの下面との間の高さ， Ｍ：発泡原料， Ｓ１：キャビティ， ＦＬ：キャビティの下面， ＦＬ１：キャビティの直下面， Ｓ２：クリアランス空間， Ｐ：ガスの噴射圧， Ｐｆ：発泡原料の発泡圧， Ｐｆ１：ポリウレタンの発泡圧， ΔＰ：許容範囲圧力， Ｔ：ガスの噴射時間， ＴＲ：発泡体のライズタイム， ＴＲ１：ポリウレタンのライズタイム

Claims (2)

1. 成形型を用いることによって、発泡体から埋設部材の一部を露出させてなる発泡成形体を得るための、発泡成形体の製造方法であって、
   前記成形型の内部に形成されたキャビティに、前記埋設部材の前記一部が前記キャビティの下面よりも高い位置となるように、当該埋設部材を配置して、前記キャビティ内で発泡原料を発泡させる、発泡原料発泡工程と、
   前記キャビティ内の、前記埋設部材の前記一部に向けてガスを噴射する、ガス噴射工程と、を含んでおり、
   前記ガスの噴射圧は、前記発泡原料の発泡圧と同等の圧力であり、
   前記ガスの噴射は、前記発泡原料が反応を開始した時点に開始され、遅くとも当該発泡原料のライズタイムが経過するまで継続される、発泡成形体の製造方法。
2. 前記ガスの噴射時間は、前記埋設部材の前記一部と、前記キャビティの下面との間の高さに応じて調整されるものであり、前記埋設部材の露出寸法が異なる、２つ以上の発泡成形体を製造する場合、前記ガスの噴射時間は、前記高さが高い方を前記高さが低い方に比べて長くする、請求項１に記載された、発泡成形体の製造方法。
   

Images