JP3489310B2 - Rim成形装置 - Google Patents

Rim成形装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、RIM成形装置に
関し、例えば、自動車のステアリングホイール、ステア
リングホイールパッド、インストルメントパネル、コン
ソールボックスやグローブボックスの蓋体、ヘッドレス
ト、アームレスト、エアスポイラー等のポリウレタンフ
ォームとりわけインテグラルスキンフォームをRIM成
形(反応射出成形)するのに好適なものである。
【0002】
【従来の技術】低発泡の自己スキン層と高発泡のコア部
とを備えた半硬質ポリウレタン製のインテグラルスキン
フォーム(以下、ISFという。)のRIM成形には、
長年、発泡剤としてフロンが使用されてきたが、フロン
はオゾン層破壊等の問題から使用が禁止されつつある。
そこで、先に本願出願人は、発泡剤を実質的に加えない
ポリウレタン材料を、減圧した型のキャビティにおいて
発泡させる、という新しいISFのRIM成形方法を提
案し、そのためのRIM成形装置として、キャビティ及
びベント部を有する型と、該ベント部を介してキャビテ
ィと連通する減圧室と、該減圧室を介してキャビティを
減圧する真空ポンプとを備えた装置を提案した(特開平
6−71769号公報)。このRIM成形方法及び成形
装置によれば、フロンを使用しなくても、フロンを使用
したときより優れた外観と感触と物性とを備えたISF
製品をRIM成形することができた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記成形装
置を使用して多数回のRIM成形を行うと、まれにIS
F製品の自己スキン層に空洞不良が現れることがあっ
た。本発明者らがその原因を追求した結果、減圧室を介
して型のキャビティを減圧したときに、キャビティ以外
の型の一部にエアが減圧室へ抜けないで残留する部分が
あり、同部分に残留したエアがキャビティに漏出する
と、ポリウレタン材料がこのエアを巻き込んで空洞不良
になることが判明した。
【0004】本発明の目的は、上記課題を解決し、減圧
化で行なうRIM成形において、型にエアが残留しない
ようにでき、残留エアによるRIM成形品の空洞不良を
防止することができるRIM成形装置を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明では、キャビティ及びベント部を有
する型と、該ベント部を介してキャビティと連通する減
圧室と、該減圧室を介してキャビティを減圧する減圧装
置とを備えたRIM成形装置において、前記減圧室を介
してキャビティを減圧したときに、前記型の一部であっ
てエアが塊状に残留するとともに該エアが前記キャビテ
ィに漏出しうる空間部を、連通路により前記減圧室に連
通させたことを特徴としている。
【0006】また、請求項2の発明では、キャビティ及
びベント部を有する型と、該ベント部を介してキャビテ
ィと連通する減圧室と、該減圧室を介してキャビティを
減圧する減圧装置とを備えたRIM成形装置において、
前記減圧室を介してキャビティを減圧したときに、前記
型の一部であってエアが膜状に残留するとともに該エア
が前記キャビティに漏出しうる隙間部を、シール材によ
り埋めたことを特徴としている。シール材は、少なくと
も隙間部を埋める際に流動性を有するものが好ましく、
埋めた後は流動性を保っても、柔らかく硬化しても、硬
く硬化してもよい。
【0007】ここで、ベント部としては、型の最終充満
位置に設けたベント孔や、型のPL面間に生じる隙間
(エアベントランド)等を例示できる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明をステアリングホイ
ールのISF被覆のRIM成形装置に実施した形態例に
ついて、図面に基づいて説明する。本RIM成形装置
は、図1〜図3に示すように、2つの分割型からなる成
形用金型1と、該成形用金型1を内部に配置可能な真空
箱11と、該真空箱11内を減圧する減圧装置としての
真空ポンプ20と、該真空箱11に付設され、成形用金
型1のキャビティ4にポリウレタン材料を射出可能な材
料射出機構21とから構成されている。また、本実施例
で使用するステアリングホイール41の芯金42は、リ
ング部とスポーク部と中心のボス部とからなり、そのリ
ング部の全部とスポーク部の一部とにISF被覆43が
成形される。
【0009】成形用金型1は、上側の固定型2と下側の
可動型3との2つの分割型からなり、両型2,3には両
型を正確に位置決めして型閉じするための位置決めガイ
ド機構50が設けられている。位置決めガイド機構50
の詳細は後述する。両型2,3の対峙するPL面(型割
面)2a,3aには型閉じ時に略リング状のキャビティ
4を形成する断面略U字状の成形溝4aが形成されてい
る。詳しくは、図6に示すように、成形溝4aはニッケ
ル電鋳で作成された断面略コ字状の電鋳殻60に形成さ
れており、該電鋳殻60はアルミニウム製の型2,3の
本体に凹設された取付凹所61に樹脂層62を介して取
り付けられている。
【0010】固定型2には、芯金42をキャビティ4の
断面中心に正しく支持するためのサポートピン機構70
が設けられている。サポートピン機構70の詳細は後述
する。また、固定型2と可動型3の中心部には、芯金4
2のボス部を収めて保持するための凹所32及び台座3
3が設けられている。
【0011】両型2,3の電鋳殻60の外周側かつ図1
及び図2における左端には、上下に2つに分割されたゲ
ートブロック63がそれぞれ取り付けられている。ゲー
トブロック63にはキャビティ4への材料流路であるス
プルー6、ランナー7及びゲート8が凹設され、成形溝
4aにゲート8が開口している。従って、ポリウレタン
材料はこのゲート8からキャビティ4に注入されて二方
向に分かれて流動し、図2等における右端の最終充満位
置で合流して充満するようになっている。
【0012】この最終充満位置における固定型2にはベ
ント孔5が設けられている。このベント孔5の直径は通
常1〜10mmとされ、本実施例では、直径3mm、長
さ15mmの真直なベント孔5とした。また、型閉じ時
のPL面2a,3a間には、金型の加工精度の関係か
ら、キャビティ4の全周にわたり0.03〜0.06m
mの隙間が発生するが、該隙間はエアベントランドとし
て減圧及びガス抜きの作用を奏する。
【0013】真空箱11は、固定型2が固定された上ケ
ース12と、可動型3が固定された下ケース13とから
なり、上ケース12の合せ部に設けられた取付溝にはO
リング状のシール部材14が装着され、真空箱11を閉
じたときに、その内部が密閉されるようになっている。
また、図1〜図3に示すように、下ケース13に設けら
れた吸引ノズル16には、吸引ホース15及びリークバ
ルブ17を介して、真空ポンプ20が接続されている。
この真空箱11は、成形用金型1を内部に配置可能で、
且つ、その成形用金型1との間に減圧室Kが形成される
大きさに形成されている。
【0014】真空箱11の下ケース13には、図1及び
図2に示すように、該下ケース13の外部からベント孔
5の付近を目視し得る透視窓48が設けられている。固
定型2と上ケース12、また、可動型3と下ケース13
は、各々一体化されている。この下ケース13は図示し
ない油圧シリンダラム等に取り付けられており、型閉じ
時にはその周縁合せ部が上ケース12の周縁合せ部に当
たるまで上昇され、型開き時には下降されるようになっ
ている。
【0015】材料射出機構21は、ポリオール混合成分
及びイソシアネート成分を各々貯溜するタンク(図示
略)と、ポリオール混合成分とイソシアネート成分とを
衝突混合させるミキシングヘッド22とを備え、ミキシ
ングヘッド22の射出ノズル23は、Oリング24,2
4を介して成形用金型1のスプルー6部位に接続可能で
ある。本実施例で使用するポリウレタン材料は、ポリオ
ール成分とイソシアネート成分とを主成分とし、フロン
その他の発泡剤を実質的に無添加としたものである。
【0016】上記RIM成形装置において、減圧室Kを
介してキャビティ4を減圧したときに、成形用金型1の
うちエアが残留するとともに該エアがキャビティ4に漏
出しうる部位は次の三部位である。 (1)位置決めガイド機構50は、図4に示すように、
固定型2の内部から下方へ突設された棒状のガイドピン
51と、可動型3の内部に垂直に差し込まれた筒状のガ
イドブッシュ52とからなる。型閉じ時には、ガイドピ
ン51がガイドブッシュ52に入り込んで位置決めをす
るが、このときガイドピン51の下端面より下方のガイ
ドブッシュ52内には空間部53ができる。この空間部
53に塊状に閉じ込められたエアは、減圧時に減圧室K
へ抜けないで空間部53に残留し、徐々にガイドピン5
1とガイドブッシュ52との間及びPL面2a,3aを
経てキャビティ4に漏出する可能性がある。そこで、ガ
イドブッシュ52の下部及び可動型3の内部に横方向に
延びて減圧室Kに開口する連通路54を形成し、該連通
路54により空間部53を減圧室Kに連通させている。
【0017】(2)サポートピン機構70は、図5に示
すように、固定型2の上部に形成された雌ねじ穴71
と、該雌ねじ穴71と同軸になるように固定型2及び電
鋳殻60に貫設されたピン穴72と、該雌ねじ穴71に
位置調節可能に螺合された調節雄ねじ73と、該調節雄
ねじ73からピン穴72を通ってキャビティ4内へ延び
るサポートピン74ととからなる。型閉じ時には、サポ
ートピン74が芯金42を押さえてキャビティ4の断面
中心に正しく支持するが、調節雄ねじ73の下端面より
下方の雌ねじ穴71内には空間部75ができる。この空
間部75に塊状に閉じ込められたエアは、減圧時に減圧
室Kへ抜けないで空間部75に残留し、徐々にサポート
ピン74とピン穴72との間を経てキャビティ4に漏出
する可能性がある。そこで、固定型2の上部に雌ねじ穴
71から平面鍵穴状に連続する連通路76を形成し、該
連通路76により空間部75を減圧室Kに連通させてい
る。
【0018】(3)図6に示すように、ゲートブロック
63の右端面と型2,3の左端面(電鋳殻60及び樹脂
層62を含む)との合せ部に生じる隙間部64には、エ
アが膜状に閉じ込められる。このエアは、減圧時に減圧
室Kへ抜けないで隙間部64に残留し、徐々にPL面2
a,3aを経てキャビティ4に漏出する可能性がある。
そこで、隙間部64をシール材65の塗布により埋め、
エアが入る余地を無くしている。シール材65は塗布時
に流動性を有するが、塗布後には柔らかく硬化する。
【0019】次に、本実施例によるRIM成形方法につ
いて工程順に説明する。 図1に示すように成形用金型1を型開きした状態
で、可動型3に芯金(図示略)をセットする。 図2に示すように、成形用金型1を型閉じすると略
同時に、真空箱11を密閉する。 真空ポンプ20を作動させ、吸引ノズル16から減
圧室Kを減圧すると、キャビティ4も、PL面2a,3
a間のエアベントランド、スプルー6等の材料流路、及
びベント孔5を通じて空間部Kと同程度の真空度まで減
圧される。このとき、位置決めガイド機構50の空間部
53に閉じ込められたエアは、連通路54から減圧室K
に抜ける。また、サポートピン機構70の空間部75に
閉じ込められたエアは、連通路76から減圧室Kに抜け
る。また、ゲートブロック63と型2,3との隙間部6
4には、前記の通りエアが入らない。
【0020】 キャビティ4の減圧を引き続いて行い
ながら、ポリウレタン材料を射出ノズル23からキャビ
ティ4に注入し、図7に示すようなISF被覆43のR
IM成形を行なう。すなわち、ポリウレタン材料中に含
まれていた吸蔵ガス(もともと含まれていた微量の各種
ガスや、循環中のポリウレタン材料に自然に巻き込まれ
たり溶解したりした少量のエア)が、減圧下で急激に突
沸することにより、高発泡のコア部45が形成される。
また、キャビティ面又は芯金42に接したポリウレタン
材料は、熱が逃げて材料増粘が抑制され、減圧下で容易
に脱ガスされるため、極低発泡の緻密な自己スキン層4
4又は自己接着層47が形成される。このとき、前記空
間部53,75及び隙間部64にはエアが残留していな
いので、キャビティへのエアの漏出は全くなく、空洞不
良を防止することができる。ポリウレタン材料は、その
流動に伴ってPL面2a,3aの間の隙間を順に自己シ
ールしてゆく。そして、ポリウレタン材料の流動先端部
が最終充満位置に到達してベント孔5から少し吹き出し
たときに、該流動先端部が反応硬化してベント孔5を自
己シールする。この吹き出しは透視窓48を通して確認
できる。
【0021】 ポリウレタン材料が反応硬化した後、
図3に示すように、ISF被覆43付きのステアリング
ホイール41を脱型する。
【0022】なお、本発明は前記実施形態例の構成に限
定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣
旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することも
できる。 (1)成形用金型の構造変更により、前記空間部53及
び空間部75以外にも同様の空間部が生じた場合には、
その空間部を連通路によって減圧室Kに連通させる。 (2)成形用金型の構造変更により、前記隙間部64以
外にも同様の隙間部が生じた場合には、その隙間部をシ
ール材により埋める。
【0023】
【発明の効果】本発明のRIM成形装置は、上記の通り
構成されているので、減圧化で行なうRIM成形におい
て、型にエアが残留しないようにでき、残留エアによる
RIM成形品の空洞不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態例に係るRIM成形装置の型
開き時の断面図である。
【図2】同RIM成形装置の型閉じ時の断面図である。
【図3】同RIM成形装置と同装置で成形したISF被
覆付きステアリングホイールの平面図である。
【図4】同RIM成形装置の位置決めガイド機構の断面
図である。
【図5】同RIM成形装置のサポートピン機構の断面図
である。
【図6】同RIM成形装置のサポートピン機構の断面図
である。
【図7】同RIM成形装置で成形したISF被覆の断面
図である。
【符号の説明】
1 成形用金型 2 固定型 2a PL面 3 可動型 3a PL面 4 キャビティ 5 ベント孔 20 真空ポンプ 50 位置決めガイド機構 53 空間部 54 連通路 63 ゲートブロック 64 隙間部 65 シール材 70 サポートピン機構 75 空間部 76 連通路 K 減圧室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B29L 31:58 B29L 31:58 (56)参考文献 特開 昭61−79609(JP,A) 特開 平4−226313(JP,A) 特開 平6−143340(JP,A) 特開 平6−182817(JP,A) 特開 平6−255494(JP,A) 特開 平7−1478(JP,A) 特開 平7−1493(JP,A) 特開 平7−186191(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/00 - 45/84

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャビティ及びベント部を有する型と、
    該ベント部を介してキャビティと連通する減圧室と、該
    減圧室を介してキャビティを減圧する減圧装置とを備え
    たRIM成形装置において、前記減圧室を介してキャビ
    ティを減圧したときに、前記型の一部であってエアが塊
    状に残留するとともに該エアが前記キャビティに漏出し
    うる空間部を、連通路により前記減圧室に連通させたこ
    とを特徴とするRIM成形装置。
  2. 【請求項2】 キャビティ及びベント部を有する型と、
    該ベント部を介してキャビティと連通する減圧室と、該
    減圧室を介してキャビティを減圧する減圧装置とを備え
    たRIM成形装置において、前記減圧室を介してキャビ
    ティを減圧したときに、前記型の一部であってエアが膜
    状に残留するとともに該エアが前記キャビティに漏出し
    うる隙間部を、シール材により埋めたことを特徴とする
    RIM成形装置。
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