JP3588500B2 - 発泡成形品の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、成形型を閉じた状態で液状発泡原料を成形型内に注入するクローズド注入により、基材と発泡体が一体になった発泡成形品を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の内装部品等には、基材と発泡体が一体になった発泡成形品、あるいはその発泡体の表面を表皮で覆った発泡成形品が多用されている。
前記発泡成形品の製造方法として、クローズド注入法がある。このクローズド注入法は、図４に示すように、所定位置に注入用開口部４２の形成された基材４１を分割式成形型３０の一方の型面３１にセットして成形型３０を閉じ、前記成形型３０のノズル挿入孔３２に原料注入装置のノズルＮをセットし、前記注入用開口部４２を介して基材４１と成形型の他方の型面３３間に液状発泡原料Ｐを注入し発泡させるものである。なお、その際に、前記他方の型面３３に表皮４５を配置しておけば、発泡体表面が表皮で覆われた発泡成形品が得られる。
【０００３】
前記クローズド注入法によれば、あらかじめ成形型３０を閉じた状態で液状発泡原料Ｐを注入するため、オープン注入のように、型開き状態で液状発泡原料を注入する方法に比べ、液状発泡原料注入後あわてて成形型を閉じる必要がなく、作業性に優れる利点がある。特に、反応速度の早い液状発泡原料を注入する場合には都合が良い。
【０００４】
ところで、自動車の内装部品の一例であるインストルメントパネルなどにおいては、基材４１裏面に相手部品との固着手段等を多数設けることから、基材４１裏面に発泡体が回り込むことは好ましくなく、型設計上からも基材４１裏面に発泡体が形成されないように製作されるのが常であった。例えば、前記クローズド注入法に使用される成形型３０にあっては、基材４１がセットされる一方の型にノズルＮを装置するとき、該ノズルＮの先端が型面３１と面一に、且つ該ノズルＮの原料吐出口が基材４１の注入用開口部４２に正確に臨むように製作されている。そして、成形型３０を閉じたときに、基材４１の注入用開口部４２裏面がノズルＮ先端面と緊密に対接し、その後の液状発泡原料Ｐの発泡に際して液状発泡原料Ｐが基材４１の裏面にはみ出さないようにされていた。
【０００５】
ところが、前記のように発泡体を型成形（モールド成形）すると、発泡体の形成に寄与しなかった余剰の発泡ガスが型内の発泡体中に閉じ込められ、発泡体中の内圧が高くなる。一例では、注入した液状発泡原料に対して３〜１０％（重量比）の発泡ガスが発生し、発泡体にかかる内圧は約２ｋｇ／ｃｍ^２ 程度となることが知られている。特に前記インストルメントパネルなどのように、発泡体の片面に基材４１、他面に表皮３３を有する発泡成形品の成形にあっては、前記発泡体中の余剰のガスは逃散しがたいきらいがある。
【０００６】
そこで、従来、図５に示すように、密閉した成形型の緊締を、液状発泡原料の注入後、成形品の脱型前に緩めて、前記余剰の発泡ガスを型外へ逃がし前記内圧を下げることがなされている。この成形型の緊締解除により、前記基材４１と当該基材４１セット用の型面３１との間に隙間４６が発生し、図の矢印で示したように、余剰の発泡ガスが、注入用開口部４２から前記隙間４６あるいは前記ノズル挿入孔３２を通って急激に外部に放出される。その際、発泡体は通常独立気泡と連通気泡が混在したものであるため、前記隙間４６を介して外気と最も近い位置にある前記注入用開口部４２付近の余剰発泡ガスが急激に逃散する。そして、前記注入用開口部４２から離れた位置にある余剰ガスについては、その位置の発泡体部分と比べて相対的に低圧である前記注入用開口部４２に向かって発泡体内を拡散するように移動し、前記注入用開口部４２から除々に逃散するものと推測される。
【０００７】
しかしながら、前記注入用開口部４２付近の余剰ガスの急激な放出により、前記液状発泡原料（発泡体）Ｐは、ガスとともに型外方向へ引っ張られることになる。しかも、その時点では、型内の液状発泡原料（発泡体）Ｐはまだ完全に硬化していないため、特に前記注入用開口部４２と対向する位置の発泡体には、セルの収縮が生じ表面にヒケを生じやすい。
【０００８】
そのため、前記基材の注入用開口部４２に、液状発泡原料の注入圧力により該開口部４２を開く方向へ移動し、注入完了後には該開口部４２を閉じる方向へ移動する弁部材（図示せず）を設けて発泡成形品を製造する方法が提案されている（特開平４−２５４１３号公報）。しかるに、前記弁部材を基材と同じ材質で形成したものにあっては、弁の密閉性に問題がありヒケを完全に防ぐことができなかった。一方、弁部材を基材と異なる材質によって形成する場合には、弁部材が別部品となりその部品代および取り付け工数などが増え経済的ではなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記の問題を解決するもので、クローズド注入法において、特に基材の注入用開口部と対向する発泡体の表面にヒケの生じにくい発泡成形品の製造方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ここで提案する発明は、注入用開口部の形成された基材を分割式成形型の一方の型面にセットして前記成形型の緊締を行い、前記成形型に形成されたノズル挿入孔に前記成形型の緊締前あるいは緊締後にセットした原料注入装置のノズルから、前記注入用開口部を介して基材と他方の型面間の成形空間に液状発泡原料を注入し、前記基材と一体になった発泡体を形成する発泡成形品の製造方法において、前記注入用開口部を囲む基材の裏面とノズル先端間に所定の空間を設け、前記液状発泡原料の注入を、前記液状発泡原料が前記空間を通り越して前記基材の注入用開口部の周縁部にぶつかることなく直接前記成形空間に 注入されるようにして行い、前記成形空間に注入した液状発泡原料を、発泡反応により前記成形空間に満たし、さらに前記基材の注入用開口部から前記注入用開口部の周縁部裏面の前記空間に充満させることにより、前記基材と他方の型面間の前記成形空間に発泡体を形成すると共に前記基材の裏面の前記空間に前記成形空間の発泡体と連なる発泡体を形成し、前記液状発泡原料の発泡開始から前記発泡体の硬化完了までの間には、前記成形型の緊締を緩めてガス抜きを行うことを特徴とする。
【００１２】
【実施例】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明の発泡成形品の製造方法の一例を示す分割式成形型の断面図、図２はその要部を示す断面図、図３は発泡成形時の成形型の要部の断面図である。
【００１３】
まず、この発明で用いられる成形型について説明する。図１および図２に示される成形型１０は、クローズド注入法に用いられる分割式のもので、上型１１と下型１２とからなる。この成形型１０の一方の型面、本実施例では上型１１の型面１４は、基材２１のセット用となっている。そして、他方の型面、本実施例では下型１２の型面１３と前記基材２１との間が成形空間Ｃとなっている。なお、前記上型１１の型面１４には、ピンあるいは吸引装置などからなる基材固定手段（図示せず）が設けられている。また、成形型１０は図示のような上下二分割のものに限られず、さらに複数の割型に分かれるものであってもよい。
【００１４】
前記上型１１の所定位置にはノズル挿入孔１５が設けられている。このノズル挿入孔１５は、前記基材２１がセットされる上型の型面１４まで貫通形成されていて、あらかじめ、または後記する閉型後に原料注入装置のノズルＮが挿入セットされる。
【００１５】
前記ノズル挿入孔Ｎの内周面には、前記ノズルＮの先端周縁が係合する段部１６が設けられている。この段部１６は、前記ノズルＮの先端を、前記基材２１がセットされる型面１４よりもノズル挿入孔１５内へ引っ込んだ位置に配し、それによって前記ノズルＮ先端と基材２１裏側との間に、前記成形空間Ｃと通じる空間２５を形成するためのもので、前記ノズル挿入孔１５の内周面の所定部分をその他の部分よりも小径に形成することにより、前記ノズル先端Ｎがそこより先へ挿入されないようになっている。
なお、前記ノズルＮの先端を基材２１がセットされる型面１４よりもノズル挿入孔１５内へ引っ込んで位置させるためには、前記ノズル挿入孔１５の長さをノズルＮの長さよりも長くしてもよい。
【００１６】
次に、前記成形型１０を用いて行なう、この発明の発泡成形品の製造方法の一例について図１ないし図３を用いて説明する。
まず、図１に示すように、前記上型１１の型面１４に前記基材固着手段を用いて基材２１をセットする。その基材２１は、主として発泡成形品の補強用あるいは取り付けのために用いられるもので、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）樹脂などの通常のプラスチック、あるいはこれらの繊維強化プラスチック、または金属などからなり、前記上型１１に設けられたノズル挿入孔１５に対応する位置に注入用開口部２２が設けられている。なお、この実施例では、前記下型１２側の型面１３には、プラスチックレザーなどの適宜の材質からなる表皮２７が配置される。
【００１７】
前記注入用開口部２２の径は、図２に示すように前記ノズル挿入孔１５の先端径よりも小さくされ、この基材２１を型面１４にセットした際に、前記注入用開口部２２を囲む注入用開口部の周縁部２４が、前記ノズル挿入孔１５の内周から突出するようになっている。この注入用開口部の周縁部２４の裏面と、前記ノズル挿入孔１５に挿入されて型面１４から引っ込んだ位置で止まるノズルＮ先端面との間に、前記成形空間Ｃと連通する空間２５が形成される。
【００１８】
次いで、前記成形型１０を閉じ、図示しないクランプなどの型締め手段で成形型１０を緊締する。そして、前記閉型前あるは閉型後に上型のノズル挿入孔１５に挿入された注入装置のノズルＮから、前記空間２５および基材２１の注入用開口部２２を介して、前記基材２１と下型１２の型面１３間の成形空間Ｃに、ポリウレタン原料などの液状発泡原料Ｐを注入する。なお、ノズルＮの吐出口の径は、前記注入用開口部２２の径と同径またはそれより小となっていて、前記液状発泡原料Ｐが、前記空間２５を通り越して直接成形空間Ｃ内に注入されるようになっている。そして、それにより液状発泡原料Ｐが直接基材の注入用開口部の周縁部２４にぶつかって該注入用開口部の周縁部２４が液状発泡原料Ｐの吐出圧により屈曲するのを防ぎ、また前記空間２５を液状発泡原料Ｐが最初に満たして前記注入用開口部の周縁部２４と型面１４間から液状発泡原料Ｐが漏出し易くなるのを防ぐ。
【００１９】
前記成形空間Ｃ内に注入された液状発泡原料Ｐは、発泡反応により発泡ガスを発生しながら前記成形空間Ｃを満たし、その成形空間Ｃから前記注入用開口部２２を通って基材２１の注入用開口部の周縁部２４裏面の空間２５内に溢れ、その空間２５に充満する。そして、前記液状発泡原料Ｐはその発泡時に生じる自己接着性により前記基材２１および表皮２７と接着して発泡体を形成する。この発泡体は、前記基材２１と表皮２７間の成形空間Ｃに形成された製品部分の発泡体Ｐ１と、前記基材２１裏面の空間２５に形成された発泡体Ｐ２が連なった状態となっている。
【００２０】
また、前記液状発泡原料注入後の発泡開始から前記発泡体Ｐ１，Ｐ２の硬化完了までの間の適宜の時期に、図３に示されるように、成形型１０の緊締が緩められ、それによって生じた前記上型１１と基材２１との間の隙間２６から型外に、前記成形空間Ｃ内の余剰の発泡ガスが放出される。
【００２１】
その際、前記基材２１の注入用開口部の周縁部２４裏面の発泡体Ｐ２が、前記製品部分の発泡体Ｐ１の収縮を次のようにして防止する。
すなわち、前記成形型１０の緊締解除により生じた前記隙間２６を介して、前記基材２１裏面の発泡体Ｐ２が大気と接し、その発泡体Ｐ２がその内部の余剰のガスを急激に放出してセル（気泡）の収縮を生じ、そのガスの放出につれて発泡体Ｐ２が隙間２６内へ引っ張られる。しかし、前記製品部分の発泡体Ｐ１中の余剰のガスは、基材２１の注入用開口部２２が小さいこと、前記大気と発泡体Ｐ１との間に前記発泡体Ｐ２が介在すること、さらにその発泡体Ｐ２のセルが前記のように収縮して通気抵抗が増していることから、逃散するにしても除々に逃散することになる。その結果、前記製品部分の発泡体Ｐ１では、余剰ガスの急激な放出によるセルの収縮が生じにくくなる。また、前記製品部分の発泡体Ｐ１が前記隙間２６へ引っ張られるにしても、前記ノズル挿入孔１５に突出する基材の注入用開口部の周縁部２４が前記発泡体Ｐ１と発泡体Ｐ２との境界部に突出しているため、前記注入用開口部の周縁部２４に邪魔されて前記隙間２６へ引っ張られにくく、注入用開口部２２と対向する発泡体Ｐ１の表面にヒケなどが生じにくくなる。
【００２２】
さらに、前記ノズルＮの先端と基材２１裏面とが密接しないので、前記ノズル挿入孔１５付近の基材２１の裏面形状は自由となる。そのため、従来では困難とされていた基材の湾曲面への注入用開口部の設置が自由となり、成形品形状に応じて自由に注入用開口部の位置を決めることができる。その結果、原料の注入位置が悪いために生じていた発泡体の欠肉やボイド（空気溜まり）などの発生を抑えることもできる。
【００２３】
なお、前記注入用開口部の周縁部２４裏面の空間２５の大きさは、前記成形空間Ｃの形状や大きさ、さらには液状発泡原料の配合などを考慮して適宜決定される。一例として、前記注入用開口部２２の直径が１５ｍｍである場合に、前記製品部分の発泡体Ｐ１に生じるヒケなどの変形量を最小にするには、図２に示されるように、注入用開口部の周縁部２４がノズル挿入孔１５の内周から突出する長さａ、および前記ノズルＮの先端面から注入用開口部の周縁部２４裏面までの間隔ｂを、各々９ｍｍ以上とすることが望ましい。
【００２４】
その後、前記成形型１０を開いて成形品を取り出せば、表面にヒケのない、品質および外観の良好な発泡成形品が得られる。得られた発泡成形品には、前記基材２１の注入用開口部の周縁部２４裏面の空間２５によって形成された発泡体Ｐ２が付着している場合があるが、この発泡体Ｐ２は発泡成形品の脱型後適宜除去すればよい。また、発泡成形品の取付面の形状によっては、除去しなくてよい場合もある。
【００２５】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明の発泡成形品の製造方法によれば、クローズド注入により基材と型面間の成形空間に液状発泡原料を注入する際に、基材の注入用開口部を囲む基材裏面とノズル先端間に所定の空間を設け、前記基材と他方の型面間の成形空間に発泡体を形成するとともに前記基材裏面に前記発泡体と連なる発泡体を形成するので、発泡開始後に成形型の緊締を緩めて成形型内の余剰発泡ガスを型外へ抜く場合でも、前記注入用開口部と対向する発泡体表面にヒケを生じるおそれがなく、外観の良好な発泡成形品を得ることができる。
【００２６】
さらに、この発明によれば、弁部材などの他部材を基材に取り付ける必要がないため、発泡成形品の製造作業が容易で、しかも経済的に発泡成形品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の発泡成形品の製造方法の一例を示す成形型の断面図である。
【図２】その要部を示す断面図である。
【図３】発泡成形時の成形型の要部の断面図である。
【図４】一般的な発泡成形品の製造方法を示す成形型の断面図である。
【図５】その要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 分割式成形型
１１ 上型
１２ 下型
２１ 基材
２２ 注入用開口部
２４ 注入用開口部の周縁部
２５ 空間
Ｃ 成形空間
Ｎ ノズル
Ｐ 液状発泡原料
Ｐ１ 製品部分の発泡体
Ｐ２ 発泡体

Claims (1)

1. 注入用開口部（２２）の形成された基材（２１）を分割式成形型（１０）の一方の型面（１４）にセットして前記成形型（１０）の緊締を行い、前記成形型（１０）に形成されたノズル挿入孔（１５）に前記成形型（１０）の緊締前あるいは緊締後にセットした原料注入装置のノズル（Ｎ）から、前記注入用開口部（２２）を介して基材（２１）と他方の型面（１３）間の成形空間（Ｃ）に液状発泡原料（Ｐ）を注入し、前記基材（２１）と一体になった発泡体を形成する発泡成形品の製造方法において、
   前記注入用開口部（２２）を囲む基材（２１）の裏面とノズル先端間に所定の空間（２５）を設け、
   前記液状発泡原料（Ｐ）の注入を、前記液状発泡原料（Ｐ）が前記空間（２５）を通り越して前記基材（２１）の注入用開口部の周縁部（２４）にぶつかることなく直接前記成形空間（Ｃ）に注入されるようにして行い、
   前記成形空間（Ｃ）に注入した液状発泡原料（Ｐ）を、発泡反応により前記成形空間（Ｃ）に満たし、さらに前記基材の注入用開口部（２２）から前記注入用開口部の周縁部（２４）裏面の前記空間（２５）に充満させることにより、前記基材（２１）と他方の型面（１３）間の前記成形空間（２５）に発泡体（Ｐ１）を形成すると共に前記基材（２１）の裏面の前記空間（２５）に前記発泡体（Ｐ１）と連なる発泡体（Ｐ２）を形成し、
   前記液状発泡原料（Ｐ）の発泡開始から前記発泡体（Ｐ１，Ｐ２）の硬化完了までの間には、前記成形型（１０）の緊締を緩めてガス抜きを行うことを特徴とする発泡成形品の製造方法。

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