JP3716883B2 - 合成樹脂発泡成形品の成形金型及び成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂発泡成形品、特に軟質ポリウレタンフォーム等の連通気泡構造或いは独立気泡構造を有する合成樹脂発泡成形品を成形する金型及びこの金型を用いて合成樹脂発泡成形品を成形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、クッションパッド等の自動車用内装材をポリウレタンフォーム発泡成形材料にて成形する場合、キャビティ部の気圧を調整する方法が提案されている（実開昭５８−６０４１８号公報）。
【０００３】
更に、特公平７−１０２５８３号公報には、型のキャビティの気圧を低くする工程と、ポリオール成分１００重量部に対して発泡成分としての水０．１〜０．６重量部を混合したポリウレタン材料を、前記キャビティ内に注入して発泡させることにより流動及び充満させる工程とを含むポリウレタン発泡体の成形方法が開示されている。この方法は、型のキャビティの気圧を低くする工程においては、型を構成する少なくとも二つの分割型の型閉時に生じるＰＬ面間の隙間からキャビティを真空吸引するものであり、型のＰＬ面の周囲は空間部を介して取り囲まれ、該空間部を減圧することによりＰＬ面間の隙間からキャビティを真空吸引するものである。
【０００４】
しかしながら、これらの提案は、キャビティ内の減圧度の微小コントロールが難しく、これにより得られる軟質ポリウレタンフォームの性状に影響を及ぼすものであった。即ち、キャビティ内の圧力を設定値まで到達させるには早く行う必要があるが、このためには空気流通路が広径の吸気弁を用いる必要がある。しかし、本発明者の検討によると、このような広径の吸気弁を用いてキャビティ内を所定設定値にコントロールする場合、設定圧力値近辺における圧力のぶれが大きくなり、これが軟質ポリウレタンフォームの表面状態に影響を及ぼし、セル荒れ、セルつぶれ等を引き起こすことを知見した。従って、この点を解決することが要望された。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、自動車用シートバックパッド等のクッションパッド、その他の自動車用内装材などの合成樹脂発泡成形品をセル荒れ、セルつぶれなどを引き起こすことなく、良好な表面状態で、しかも高発泡倍率でかつ低密度でバリ発生を可及的に少なくして歩留り良く、しかも効率良く成形することができる合成樹脂発泡成形品の成形金型及び成形方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、以下の成形金型、圧力調整装置及び成形方法を提供する。
請求項１：
合成樹脂発泡成形品用材料が供給されるキャビティを有する金型本体と、一端がこの金型本体のキャビティに連通し、他端が真空ポンプに連結され、吸気弁が介装された吸気管とを具備し、上記真空ポンプの作動でキャビティ内の空気を上記吸気管より排出してキャビティ内を減圧するようにした合成樹脂発泡成形品の成形金型において、上記吸気弁として、空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に吸気管に介装して、上記キャビティ内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、キャビティ内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行うように構成したことを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形金型。
請求項２：
下型と、この下型の開放部を覆って着脱可能に配設され、下型との間に密閉空間を形成する上型と、上記密閉空間内に着脱可能に配設された中子型とを具備し、上記中子型上面に上記上型との間に微小隙間を有するように区画壁を突設し、中子型上面と上型との間に上記区画壁によって区画されたチャンバー部を形成すると共に、このチャンバー部外の上記密閉空間を合成樹脂発泡成形品用材料が供給されるキャビティとする金型本体と、上記チャンバー部内の空気を排出してチャンバー部内を減圧にすると共に、この減圧にされたチャンバー部内に空気を供給してチャンバー部内を大気圧に戻す圧力調整装置とを備え、上記チャンバー部内の空気を排出する際、上記微小隙間を介してキャビティ内の空気を排出すると共に、チャンバー部内に空気を供給する際、上記微小隙間を介してキャビティ内に空気を供給し得るようにした合成樹脂発泡成形品の成形金型であって、上記圧力調整装置が、一端が上記チャンバー部に連通し、他端が真空ポンプに連結され、かつ空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に介装してなる吸気管を有し、上記チャンバー部内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、チャンバー部内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行うように構成したことを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形金型。
請求項３：
上記中子型上面と上記上型との微小隙間が０．０５〜２ｍｍである請求項２記載の成形金型。
請求項４：
合成樹脂発泡成形品が軟質ポリウレタンフォーム成形品である請求項１，２又は３記載の成形金型。
請求項５：
金型キャビティ内に合成樹脂発泡成形品用材料を供給すると共に、キャビティ内を減圧にして該材料を発泡、成形し、合成樹脂発泡成形品を成形するに際し、一端が上記キャビティに連通し、他端が真空ポンプに連結された吸気管に空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に介装し、上記キャビティ内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、キャビティ内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行い、キャビティ内を上記設定減圧度となるようにコントロールすることを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形方法。
請求項６：
下型と、この下型の開放部を覆って着脱可能に配設され、下型との間に密閉空間を形成する上型と、上記密閉空間内に着脱可能に配設された中子型とを具備し、上記中子型上面に上記上型との間に微小隙間を有するように区画壁を突設し、中子型上面と上型との間に上記区画壁によって区画されたチャンバー部を形成すると共に、このチャンバー部外の上記密閉空間を合成樹脂発泡成形品用材料が供給されるキャビティとする金型本体と、上記チャンバー部内の空気を排出してチャンバー部内を減圧にすると共に、この減圧にされたチャンバー部内に空気を供給してチャンバー部内を大気圧に戻す圧力調整装置とを備えた金型を使用し、上記キャビティ内に合成樹脂発泡成形品用材料を大気圧下に供給し、金型を閉じた後、上記圧力調整装置の作動により上記チャンバー部内の空気を排出すると共に、上記微小隙間を介して上記キャビティ内の空気を排出してキャビティ内を減圧にし、上記合成樹脂発泡成形品用材料を発泡、成形するに際し、上記圧力調整装置が、一端が上記チャンバー部に連通し、他端が真空ポンプに連結され、かつ空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に介装した吸気管を有し、上記チャンバー部内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、チャンバー部内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行い、チャンバー部内を上記設定減圧度となるようにコントロールすることを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形方法。
請求項７：
上記中子型上面と上記上型との微小隙間が０．０５〜２ｍｍである請求項６記載の成形方法。
請求項８：
上記キャビティ内の空気を排出してキャビティ内を減圧にする際の減圧度が、大気圧からの減圧度として１０〜５００ｍｍＨｇである請求項６又は７記載の成形方法。
請求項９：
合成樹脂発泡成形品が軟質ポリウレタンフォームである請求項５乃至８のいずれか１項に記載の成形方法。
請求項１０：
合成樹脂発泡成形品用材料が供給されるキャビティを有する金型本体の前記キャビティ内に連通する空気流通孔を有する連結部材と、この連結部材の空気流通孔に連結され排気弁を介装する排気用管と、この排気用管における前記連結部材と前記排気弁との区間に連結され吸気弁を介装し他端が真空ポンプに連結された吸気管と、前記キャビティ内の圧力を検知する圧力センサーと、前記圧力センサーからの信号を基に前記吸気弁、排気弁及び真空ポンプの作動を制御する制御部と、を備えた圧力調整装置であって、
前記吸気弁が、空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に吸気管に介装して、上記キャビティ内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、キャビティ内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行うように構成した吸気弁であり、
前記制御部からの指令により吸気弁を開き、排気弁を閉じ、真空ポンプがキャビティ内の空気を吸引するように作動し、或いは吸気弁を閉じ、排気弁を開き、外部の空気を排気弁を通じてキャビティ内に供給するように作動することを特徴とする圧力調整装置。
【０００７】
本発明によれば、キャビティを減圧するに際し、最初は広径の吸気弁を用いて設定圧力値近傍まで減圧し、次いで狭径の吸気弁に切り換えて設定圧力値にコントロールするものであり、この場合狭径の吸気弁を用いることにより設定圧力値近辺でのぶれが少なく、セル荒れ、セルつぶれなどを引き起こすことなく、良好な表面状態の発泡成形品が得られるものである。また、本発明の成形金型及び成形方法は金型キャビティ内を減圧にして合成樹脂発泡成形品用材料を減圧下で発泡、成形するので、発泡倍率が向上し、材料の供給量を少なくしてキャビティに供給してより低密度の発泡成形品を成形することができると共に、金型内が負圧になるため、バリの発生も少なく、特に上述した（２）の構成の下型、上型、中子型からなる金型を使用することで、自動車用シートバックパッドのような形状の複雑なものでも歩留り良く、従来品に比べてより軽量にして製造することができ、上述したようにバリも非常に少なく又はバリ発生をなくすこともできるので、仕上げ、修理工程を大幅に減少することが可能であり、特に軟質ポリウレタンフォーム等の連通気泡構造或いは独立気泡構造の発泡成形品を得る場合に好適である。
【０００８】
【発明の実施の形態及び実施例】
本発明の合成樹脂発泡成形品の成形方法は、特に軟質ポリウレタンフォーム等の連通気泡構造或いは独立気泡構造を有する合成樹脂発泡成形品の成形に好適に採用され、上記したように、金型本体と、一端がこの金型本体のキャビティに連通し、他端が真空ポンプに連結され、吸気弁が介装された吸気管とを具備し、上記真空ポンプの作動でキャビティ内の空気を上記吸気管より排出してキャビティ内を減圧するようにした合成樹脂発泡成形品の成形金型において、上記吸気弁として、空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に吸気管に介装して、上記キャビティ内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、キャビティ内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行うようにした金型を用い、キャビティの減圧度を所定の設定値にコントロールする際、上記狭径の吸気弁を用いて設定値近辺の圧力を調整するものである。
【０００９】
この場合、金型本体の構成については特に制限はなく、下型と上型との２つの割型からなる金型でも、３つ割型又はそれ以上の割型からなる金型でもよいが、図４に示すトップパッド部を有する袋形状のシートバックパッド等の自動車用クッションパッド、その他の自動車用内装材を成形する場合は、３つ割型又はそれ以上の割型からなる金型を用いて成形品を得ることが好適であり、具体的には図１〜３に示すような金型を用いることが好ましい。
【００１０】
即ち、従来より、図４に示すような自動車用シートバックパッドを軟質ポリウレタンフォームにて形成することが行われている。このパッド１００は、表面部１０１と周側部１０２と裏面部１０３とが一体成形され、裏面部１０３に開放部１０４が形成されて、該裏面部が逆Ｕ字状をなす、袋形状を有するものであるが、このような袋状のパッド１００をモールド成形する場合、従来は図５及び６に示すような金型５１を用いて成形することが行われている。即ち、この金型５１は、下型５２と上型５３と中子型５４とからなる３つ割り金型で、下型５２と中子型５４との間に表面部及び周側部形成用キャビティ５５ａ，５５ｂを形成すると共に、上型５３と中子型５４との間に裏面部形成用キャビティ５６ａ，５６ｂを形成し、上記キャビティ５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂ内に軟質ポリウレタンフォーム発泡成形材料を供給し、型締めして、該成形材料を発泡させ、成形品を得るものである。
【００１１】
この場合、上記図４に示すようなパッドを成形するに際しては、パッド１００の裏面部１０３上部のトップパッド部１０３ａと称される部分を成形するため、図５，６において、該トップパッド部を形成するキャビティ５６ａの最奥部まで成形材料を充填する必要がある。このため、成形材料を上記キャビティ５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂに本来の供給量よりも若干過剰量で注入して、型内の発泡圧力を高めることが一般的に行われている方法である。
【００１２】
しかしながら、このような方法は、
▲１▼成形材料が、本来必要とする量よりも余分に必要である、
▲２▼成形材料をこのようにキャビティ内に余分に供給することで、反応ガスの発生も多くなり、特に図４に示すようなシートバックパッド成形品のような複雑な形状の成形品を成形すると、不良品の発生割合も高くなる、
▲３▼金型内の発泡圧力を高めると、図７に示すように、金型の割り位置（パーティング部）から得られた成形品１０５にバリ１０６が多く生じるので、脱型後に余分な工数をかけて補修、仕上げを行う必要がある
等の問題がある。
【００１３】
また、上記実開昭５８−６０４１８号公報の方法は、下型と中子型とで成形品の成形用キャビティを形成すると共に、これら下型、中子型を覆い被せるように上型を設置し、かつ中子型と上型とで気圧調整室（チャンバー部）を形成し、中子型にこのチャンバー部と上記キャビティとを連通するベントホールを形成し、このベントホールを介してキャビティ内の空気をチャンバー部に排出するようにしたものである。
【００１４】
しかし、この方法は、下型、中子型、上型を用いるといっても、下型と中子型とで成形品の成形用キャビティを形成し、従って成形品は下型と中子型とだけから成形され、上型はただ中子型との間にチャンバー部を形成するだけであるので、本質的には２つ割型であり、それ故、図４に示すようなトップパッド部１０３ａを有するような袋形状の成形品は成形できない。このため、図４に示すような袋形状の成形品は依然として図５，６に示すような３つ割型の金型を使用して成形することが必要である。同様にアンダーカット形状の厳しい成形品の場合も、上記実開昭５８−６０４１８号公報の方法は採用し難いものである。
【００１５】
また、この実開昭５８−６０４１８号公報の方法は、比較的単純な形状をしたパッドを成形した場合は、パーティング部付近にエア溜りが発生し、成形品の不良率が非常に多くなるという問題があり、更にキャビティのチャンバー部との間の圧力の調整がベントホールを介してでしかできないので、ベントホールを大きくしたり、多く設けなければならず、このため局部的に空気が抜けるためにフォームの発泡バランスが崩れる上、成形後にベントホールに入ったバリの掃除を行うことが面倒であるという問題がある。
【００１６】
更に、特公平７−１０２５８３号公報の方法は、上記ＰＬ面間の隙間からバリが生じ易いという問題がある。
【００１７】
これに対し、図１〜３の金型は、これらの欠点を除去したものである。以下、図１〜３を参照して図４に示す袋形状のシートバッグパッドを成形する方法について詳述する。
【００１８】
図１〜３は本発明の一実施例に係る金型を示すものであり、図１，２において、金型本体１は下型２と上型３と中子型４と３つ割構造に形成されている。上型３は下型２の上端開放部を覆って着脱可能に配設されていると共に、これら下型２と上型３とによって形成される密閉空間５内に中子型４が着脱可能に配設されている。
【００１９】
この中子型４の上面には、枠状の区画壁６が一体に突設されている。この場合、この区画壁６は、前側の壁部６ａが中子型４の先端部から所定距離離間した位置に設けられ、後側の壁部６ｂが中子型４の後端部に設けられ、両側部６ｃがそれぞれ中子型４の側端部より内側に存して設けられている。そして、上記中子型４の上面と上型３下面との間に上記区画壁６によって区画されたチャンバー部７が形成されていると共に、上記密閉空間５のチャンバー部７以外の空間がキャビティ８として形成されている。即ち、このキャビティ８は、上記中子型４下面と下型２上面との間に形成された表面部成形用キャビティ８ａと、中子型４の両側下縁部に一体に設けられた垂下部４ａ外側面と下型２内側面との間に形成された周側部成形用キャビティ８ｂと、中子型４の上面と上型３の下面との間に形成された裏面部成形用キャビティ８ｃ，８ｄが形成されており、この場合、上記中子型４の先端部から区画壁６の前壁部６ａに至る中子型４上面と上型３との間がトップパッド部成形用キャビティ８ｃとして形成されている。
【００２０】
また、上記中子型４は、エアシリンダー９によって上記密閉空間５内に上下方向移動可能に配設され、所定位置に保持されるようになっていると共に、図示していないが、上型３はフレームに固定され、エアバック等の適宜な手段で下型２が上型３に対し装着、脱離するようになっている。
【００２１】
この場合、上記下型２と上型３とのパーティング部にはパッキン１０が介装されて、下型２と上型３とは気密状態に型締めされ、従って該パーティング部における空気の入出が遮断されるようになっている。
【００２２】
また、図１に示す下型２に上型３及び中子型４がセットされた状態において、中子型４の区画壁６上端面と上型下面との間には微小隙間１１が形成され、この微小隙間１１を介してチャンバー部７とキャビティ８とが連通し、空気の流通が可能となるように構成されている。
【００２３】
ここで、上記中子型４の上面には、エアシリンダー９を取り囲むように隔離壁１２が突設され、かつこの隔離壁１２上端部と上型３下面との間にはパッキン１３を介装して、エアシリンダー周りからチャンバー部７内への空気の出入が遮断されている。
【００２４】
２１は圧力調整装置であり、これは上記チャンバー部７内と連通する空気流通孔２２を有する連結部材２３を有する。そして、この連結部材２３の空気流通孔２２には、排気弁２４を介装する排気用管２５及び吸気弁２６を介装する吸気管２７の一端がそれぞれ連結されている。また、上記吸気管２７の他端は真空ポンプ２８に連結されている。２９は制御部で、この制御部２９からの指令により吸気弁２６が開き、排気弁２４が閉じ、真空ポンプ２８がチャンバー部７内の空気を吸引するように作動し、或いは吸気弁２６が閉じ、排気弁２４が開き、外部の空気が排気弁２４を通ってチャンバー部７内に供給するように作動するものである。この場合、上記チャンバー部７内の圧力を検知する圧力センサー３０がリード線３１を介して上記制御部２９に接続され、この圧力センサー３０からの信号で上記制御部２９による真空ポンプ２８の作動、排気弁２４、吸気弁２６の開閉が行われるようになっている。従って、制御部２９からの指令で吸気弁２６を開き、排気弁２４を閉じると共に、真空ポンプ２８を作動させることにより、チャンバー部７内の空気が排気され、チャンバー部７内が減圧になると共に、上記中子型４の区画壁６と上型３との間に形成された微小隙間１１を通って上記キャビティ８内の空気がチャンバー部７内から外部に排気され、減圧されるようになっている。また、真空ポンプ２８の作動を停止し、排気弁２４を開くと共に、吸気弁２６を閉じることにより、上記チャンバー部７内、更には上記微小隙間１１を介して上記キャビティ８内が大気圧に戻されるようになっている。
【００２５】
而して、本発明においては、図３に示すように、吸気弁２６として、空気流通路が広径の吸気弁（電磁弁）２６ａとこれより空気流通路が狭い狭径の吸気弁（電磁弁）２６ｂとがそれぞれ並列に吸気管２７に介装されたものである。この場合、これら広径及び狭径の吸気弁２６ａ，２６ｂは制御部２９に接続し、制御部２９からの指令で開閉が制御され、広径の吸気弁２６ａに空気が流れるか狭径の吸気弁２６ｂに空気が流れるかの切り換えが行われるようになっている。更に、好適な例として図３に示すように、排気弁２４として、同様に空気流通路が広径の排気弁（電磁弁）２４ａと狭径の排気弁（電磁弁）２４ｂとをそれぞれ並列にかつ制御部２９によって切り換え可能に排気管２５が介装されている。
【００２６】
上記金型を使用して図４に示すような成形品を軟質ポリウレタンフォームにて成形する場合は、図１，２に示すように上型３に中子型４をセットし、下型２をセットしていない状態で排気弁２４を閉じ、軟質ポリウレタンフォーム発泡成形材料を下型２内に導入する。次いで、下型２をセットし、吸気弁２６を広径の吸気弁２６ａを開けると共に、真空ポンプ２８を作動させる。これによりチャンバー部７内の空気及び上記微小隙間１１を介してキャビティ８内の空気が外部に排出され、減圧にされる。チャンバー部７内が所定の減圧度近傍になったことを圧力センサー３０が検知した場合、制御部２９からの指令により広径の吸気弁２６ａが閉じ、狭径の吸気弁２６ｂが開いて所定の設定減圧度になるようにコントロールし、維持する。この際、所定の設定減圧度より圧力が高いと狭径の吸気弁２６ｂが開いてチャンバー部７内の空気が排出され、設定値より圧力が下がりすぎた場合は狭径の排気弁２４ｂが開いて空気を供給するものである。
【００２７】
ここで、チャンバー部７内の圧力を早く設定値まで到達させるためには広径の吸気弁を用いて行う必要があるが、設定圧力近辺で吸気吸気を繰り返す場合は狭径の吸気弁、吸気弁を用いて行うものである。広径の吸気弁のみで設置圧力近辺でコントロールするとぶれが大きくなり、余りぶれが大きいと成形している軟質ポリウレタンフォーム表面に影響を及ぼし、セル荒れ、セルつぶれ等を起こすが、本発明によれば、上述したように設置圧力近傍に到達するまでは広径の吸気弁２６ａで敏速にチャンバー部７内を減圧化し得、設置圧力近辺では狭径の吸気弁２６ｂと、更に好ましくは狭径の排気弁２４ｂとを用いて繊細にコントロールし得るので、設定圧力近辺で安定したコントロールが可能となり、セルつぶれ等が殆んど起こらなくなるものであり、このようなコントロール方法は特にチャンバー部７内及びキャビティ８内を大気圧からの減圧度を２００ｍｍＨｇ以下、特に３００ｍｍＨｇ以下の減圧度として発泡、成形を行う場合に有効なものである。なお、上記狭径の吸気弁２６ｂ、排気弁２４ｂは設定圧力に対し±５％以内のぶれ又は±２０ｍｍＨｇのぶれであるようなものを選定することが好適である。一方、広径の吸気弁２６ａ、排気弁２４ａは±５％を超えるぶれ又は±２０ｍｍＨｇのぶれを有するもので差し支えなく、例えば±１０％以上のぶれ又は±３０ｍｍＨｇ以上のぶれを有するものを使用することができる。また、このような点から、狭径の排気弁２４ｂ、吸気弁２６ｂはそれが開放した際の空気流通路の最小直径が１〜３０ｍｍのものを使用することが有効であり、一方広径の排気弁２４ａ、吸気弁２６ａは同１０〜５０ｍｍのものを使用することができるが、これについては型キャビティ、チャンバー体積、シール性、真空ポンプの能力によって相違するので、適宜選定して使用する。
【００２８】
このように減圧下で成形材料を発泡、成形した後、吸気弁２６を閉じ、広径の排気弁２４ａを開いて真空ポンプ２８を空気を供給するように作動させ、チャンバー部７内及びキャビティ８内を大気圧に戻し、この状態で上型３及び中子型４を下型２から取りはずす。このようにチャンバー部７及びキャビティ８内を大気圧に戻してから上型３を下型２から取りはずすことによりスムーズに上型３を脱離し得るが、チャンバー部７及びキャビティ８内が減圧下にあるままでは上型３を下型２から取りはずし難いものである。
【００２９】
以上のように下型２から上型３、中子型４を取りはずした後、成形品を脱型する。
【００３０】
ここで、上記のようにキャビティ８内を減圧するものであるが、大気圧からの減圧度は１０〜５００ｍｍＨｇ、より好ましくは１００〜３００ｍｍＨｇであり、この減圧度合で発泡成形品の低密度化度合が変わるものである。
【００３１】
また、上記微小隙間１１は、０．０５〜２ｍｍ、より好ましくは０．０５〜０．５ｍｍ、更に好ましくは０．０５〜０．２ｍｍであることが好ましい。
【００３２】
次に、具体的な実施例を示す。
〔実施例１〕
図１〜３に示す金型を使用し、自動車用フロントバックパッドを成形した。この場合、真空ポンプとしては吸引力３００Ｌ／ｍｉｎの能力のものを使用した。また、広径の排気弁及び吸気弁としては、開放した際の空気流通路の最小直径が２２ｍｍの高真空用電磁弁を使用し、狭径の排気弁及び吸気弁としては、開放した際の空気流通路の最小直径が９ｍｍのもの又は５ｍｍの高真空用電磁弁を使用した。更に、圧力センサーとしては−０．５〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ2までの圧力レンジを持つ圧力トランスミッター（長野計器社製ＫＨ２５）を使用した。また、上記微小隙間１１は０．１ｍｍ程度とした。なお、金型のキャビティ容積は２８．７リットルであり、ポリウレタンフォーム発泡成形材料としては（株）ブリヂストン製のバック用汎用ＨＲフォーム処方を用いた。この成形材料は、金型を用いずにフリー発泡させた場合に密度０．０３５ｇ／ｃｍ3のフォームが得られる。
【００３３】
まず、従来金型でキャビティ内を減圧にせず、大気下で１３００ｇの成形材料を注入して発泡、成形した。この結果、密度０．０４２ｇ／ｃｍ3のフォーム成形品が得られたが、これより密度の小さいフォーム成形品は得られなかった。また、成形品は下型と上型とのパーティング部から硬化したバリがかなり発生していた。
【００３４】
次に、図１〜３に示す金型でキャビティ内の圧力を３００ｍｍＨｇ下げ、この状態で成形材料９００ｇの発泡、成形を行った。
【００３５】
この場合、広径の吸気弁を用いてチャンバー部内の圧力を大気圧からの減圧度３００ｍｍＨｇの減圧環境まで下げ、その後この広径の吸気弁及び排気弁によってチャンバー部内の圧力コントロールを行い、上記３００ｍｍＨｇの減圧環境を得ようとしたが、設定圧力値に対し±２５ｍｍＨｇ（±８．５％）の圧力のバラツキが生じ、得られた成形品の表面にはセルつぶれが認められた。
【００３６】
また、広径の吸気弁を用いてチャンバー部内を減圧度３００ｍｍＨｇ近くになるように下げ、次いで狭径（９ｍｍφ）の吸気弁、排気弁を用いてチャンバー部内の圧力コントロールを行い、３００ｍｍＨｇの減圧度を得た場合、設定圧力に対するバラツキは±１０ｍｍＨｇ（±３％）であった。また、５ｍｍφの狭径の排気弁、吸気弁を用いた場合のバラツキは±５ｍｍＨｇ（±１．５％）であった。得られた成形品にはいずれもセルつぶれがなく、良好な外観を呈していた。
【００３７】
なお、上記３００ｍｍＨｇの減圧度で発泡、成形して得られた成形品は、密度が０．０３２ｇ／ｃｍ3で、成形品にバリは全く生じていないものであった。
【００３８】
またこの場合、上型を下型から取りはずす際、上記チャンバー部及びキャビティ内が減圧下のままでは上型を下型から脱離し難いものであったが、チャンバー部及びキャビティ内を大気圧に戻した後に上型を下型からはずした場合、容易に脱離した。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、自動車用シートバックパッド等のクッションパッド、その他の自動車用内装材などの合成樹脂発泡成形品をセル荒れ、セルつぶれ等なく、良好な外観で、しかも高発泡倍率でかつ低密度でバリ発生を可及的に少なくして歩留り良く、しかも効率良く成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフロントバックパッド用金型の構造の一例を示す概略側断面図である。
【図２】本発明のフロントバックパッド用金型の構造の一例を示す概略横断面図である。
【図３】同例の吸気弁、排気弁の配設態様を説明する概略図である。
【図４】フロントバックパッド製品の形状の一例を示す斜視図である。
【図５】従来のフロントバックパッド用金型の構造の一例を示す概略側断面図である。
【図６】従来のフロントバックパッド用金型の構造の一例を示す概略横断面図である。
【図７】上記図５，６の金型を使用して得たウレタンフォーム成形品のバリ発生状況を示す概略横断面図である。
【符号の説明】
１ 金型本体
２ 下型
３ 上型
４ 中子型
５ 密閉空間
６ 区画壁
６ａ 壁部
６ｂ 壁部
６ｃ 両側部
７ チャンバー部
８ キャビティ
８ａ 表面部成形用キャビティ
８ｂ 周側部成形用キャビティ
８ｃ，８ｄ 裏面部成形用キャビティ
９ エアシリンダー
１０ パッキン
１１ 微小隙間
１２ 隔離壁
１３ パッキン
２１ 圧力調整装置
２２ 空気流通孔
２３ 連結部材
２４ 排気弁
２４ａ 広径の排気弁
２４ｂ 狭径の排気弁
２５ 排気用管
２６ 吸気弁
２６ａ 広径の吸気弁
２６ｂ 狭径の吸気弁
２７ 吸気管
２８ 真空ポンプ
２９ 制御部
３０ 圧力センサー
３１ リード線
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂発泡成形品、特に軟質ポリウレタンフォーム等の連通気泡構造或いは独立気泡構造を有する合成樹脂発泡成形品を成形する金型及びこの金型を用いて合成樹脂発泡成形品を成形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、クッションパッド等の自動車用内装材をポリウレタンフォーム発泡成形材料にて成形する場合、キャビティ部の気圧を調整する方法が提案されている（実開昭５８−６０４１８号公報）。
【０００３】
更に、特公平７−１０２５８３号公報には、型のキャビティの気圧を低くする工程と、ポリオール成分１００重量部に対して発泡成分としての水０．１〜０．６重量部を混合したポリウレタン材料を、前記キャビティ内に注入して発泡させることにより流動及び充満させる工程とを含むポリウレタン発泡体の成形方法が開示されている。この方法は、型のキャビティの気圧を低くする工程においては、型を構成する少なくとも二つの分割型の型閉時に生じるＰＬ面間の隙間からキャビティを真空吸引するものであり、型のＰＬ面の周囲は空間部を介して取り囲まれ、該空間部を減圧することによりＰＬ面間の隙間からキャビティを真空吸引するものである。
【０００４】
しかしながら、これらの提案は、キャビティ内の減圧度の微小コントロールが難しく、これにより得られる軟質ポリウレタンフォームの性状に影響を及ぼすものであった。即ち、キャビティ内の圧力を設定値まで到達させるには早く行う必要があるが、このためには空気流通路が広径の吸気弁を用いる必要がある。しかし、本発明者の検討によると、このような広径の吸気弁を用いてキャビティ内を所定設定値にコントロールする場合、設定圧力値近辺における圧力のぶれが大きくなり、これが軟質ポリウレタンフォームの表面状態に影響を及ぼし、セル荒れ、セルつぶれ等を引き起こすことを知見した。従って、この点を解決することが要望された。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、自動車用シートバックパッド等のクッションパッド、その他の自動車用内装材などの合成樹脂発泡成形品をセル荒れ、セルつぶれなどを引き起こすことなく、良好な表面状態で、しかも高発泡倍率でかつ低密度でバリ発生を可及的に少なくして歩留り良く、しかも効率良く成形することができる合成樹脂発泡成形品の成形金型及び成形方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、以下の成形金型、圧力調整装置及び成形方法を提供する。
請求項１：
合成樹脂発泡成形品用材料が供給されるキャビティを有する金型本体と、一端がこの金型本体のキャビティに連通し、他端が真空ポンプに連結され、吸気弁が介装された吸気管とを具備し、上記真空ポンプの作動でキャビティ内の空気を上記吸気管より排出してキャビティ内を減圧するようにした合成樹脂発泡成形品の成形金型において、上記吸気弁として、空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に吸気管に介装して、上記キャビティ内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、キャビティ内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行うように構成したことを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形金型。
請求項２：
下型と、この下型の開放部を覆って着脱可能に配設され、下型との間に密閉空間を形成する上型と、上記密閉空間内に着脱可能に配設された中子型とを具備し、上記中子型上面に上記上型との間に微小隙間を有するように区画壁を突設し、中子型上面と上型との間に上記区画壁によって区画されたチャンバー部を形成すると共に、このチャンバー部外の上記密閉空間を合成樹脂発泡成形品用材料が供給されるキャビティとする金型本体と、上記チャンバー部内の空気を排出してチャンバー部内を減圧にすると共に、この減圧にされたチャンバー部内に空気を供給してチャンバー部内を大気圧に戻す圧力調整装置とを備え、上記チャンバー部内の空気を排出する際、上記微小隙間を介してキャビティ内の空気を排出すると共に、チャンバー部内に空気を供給する際、上記微小隙間を介してキャビティ内に空気を供給し得るようにした合成樹脂発泡成形品の成形金型であって、上記圧力調整装置が、一端が上記チャンバー部に連通し、他端が真空ポンプに連結され、かつ空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に介装してなる吸気管を有し、上記チャンバー部内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、チャンバー部内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行うように構成したことを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形金型。
請求項３：
上記中子型上面と上記上型との微小隙間が０．０５〜２ｍｍである請求項２記載の成形金型。
請求項４：
合成樹脂発泡成形品が軟質ポリウレタンフォーム成形品である請求項１，２又は３記載の成形金型。
請求項５：
金型キャビティ内に合成樹脂発泡成形品用材料を供給すると共に、キャビティ内を減圧にして該材料を発泡、成形し、合成樹脂発泡成形品を成形するに際し、一端が上記キャビティに連通し、他端が真空ポンプに連結された吸気管に空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に介装し、上記キャビティ内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、キャビティ内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行い、キャビティ内を上記設定減圧度となるようにコントロールすることを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形方法。
請求項６：
下型と、この下型の開放部を覆って着脱可能に配設され、下型との間に密閉空間を形成する上型と、上記密閉空間内に着脱可能に配設された中子型とを具備し、上記中子型上面に上記上型との間に微小隙間を有するように区画壁を突設し、中子型上面と上型との間に上記区画壁によって区画されたチャンバー部を形成すると共に、このチャンバー部外の上記密閉空間を合成樹脂発泡成形品用材料が供給されるキャビティとする金型本体と、上記チャンバー部内の空気を排出してチャンバー部内を減圧にすると共に、この減圧にされたチャンバー部内に空気を供給してチャンバー部内を大気圧に戻す圧力調整装置とを備えた金型を使用し、上記キャビティ内に合成樹脂発泡成形品用材料を大気圧下に供給し、金型を閉じた後、上記圧力調整装置の作動により上記チャンバー部内の空気を排出すると共に、上記微小隙間を介して上記キャビティ内の空気を排出してキャビティ内を減圧にし、上記合成樹脂発泡成形品用材料を発泡、成形するに際し、上記圧力調整装置が、一端が上記チャンバー部に連通し、他端が真空ポンプに連結され、かつ空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に介装した吸気管を有し、上記チャンバー部内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、チャンバー部内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行い、チャンバー部内を上記設定減圧度となるようにコントロールすることを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形方法。
請求項７：
上記中子型上面と上記上型との微小隙間が０．０５〜２ｍｍである請求項６記載の成形方法。
請求項８：
上記キャビティ内の空気を排出してキャビティ内を減圧にする際の減圧度が、大気圧からの減圧度として１０〜５００ｍｍＨｇである請求項６又は７記載の成形方法。
請求項９：
合成樹脂発泡成形品が軟質ポリウレタンフォームである請求項５乃至８のいずれか１項に記載の成形方法。
請求項１０：
合成樹脂発泡成形品用材料が供給されるキャビティを有する金型本体の前記キャビティ内に連通する空気流通孔を有する連結部材と、この連結部材の空気流通孔に連結され排気弁を介装する排気用管と、この排気用管における前記連結部材と前記排気弁との区間に連結され吸気弁を介装し他端が真空ポンプに連結された吸気管と、前記キャビティ内の圧力を検知する圧力センサーと、前記圧力センサーからの信号を基に前記吸気弁、排気弁及び真空ポンプの作動を制御する制御部と、を備えた圧力調整装置であって、
前記吸気弁が、空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に吸気管に介装して、上記キャビティ内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、キャビティ内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行うように構成した吸気弁であり、
前記制御部からの指令により吸気弁を開き、排気弁を閉じ、真空ポンプがキャビティ内の空気を吸引するように作動し、或いは吸気弁を閉じ、排気弁を開き、外部の空気を排気弁を通じてキャビティ内に供給するように作動することを特徴とする圧力調整装置。
【０００７】
本発明によれば、キャビティを減圧するに際し、最初は広径の吸気弁を用いて設定圧力値近傍まで減圧し、次いで狭径の吸気弁に切り換えて設定圧力値にコントロールするものであり、この場合狭径の吸気弁を用いることにより設定圧力値近辺でのぶれが少なく、セル荒れ、セルつぶれなどを引き起こすことなく、良好な表面状態の発泡成形品が得られるものである。また、本発明の成形金型及び成形方法は金型キャビティ内を減圧にして合成樹脂発泡成形品用材料を減圧下で発泡、成形するので、発泡倍率が向上し、材料の供給量を少なくしてキャビティに供給してより低密度の発泡成形品を成形することができると共に、金型内が負圧になるため、バリの発生も少なく、特に上述した（２）の構成の下型、上型、中子型からなる金型を使用することで、自動車用シートバックパッドのような形状の複雑なものでも歩留り良く、従来品に比べてより軽量にして製造することができ、上述したようにバリも非常に少なく又はバリ発生をなくすこともできるので、仕上げ、修理工程を大幅に減少することが可能であり、特に軟質ポリウレタンフォーム等の連通気泡構造或いは独立気泡構造の発泡成形品を得る場合に好適である。
【０００８】
【発明の実施の形態及び実施例】
本発明の合成樹脂発泡成形品の成形方法は、特に軟質ポリウレタンフォーム等の連通気泡構造或いは独立気泡構造を有する合成樹脂発泡成形品の成形に好適に採用され、上記したように、金型本体と、一端がこの金型本体のキャビティに連通し、他端が真空ポンプに連結され、吸気弁が介装された吸気管とを具備し、上記真空ポンプの作動でキャビティ内の空気を上記吸気管より排出してキャビティ内を減圧するようにした合成樹脂発泡成形品の成形金型において、上記吸気弁として、空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に吸気管に介装して、上記キャビティ内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、キャビティ内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行うようにした金型を用い、キャビティの減圧度を所定の設定値にコントロールする際、上記狭径の吸気弁を用いて設定値近辺の圧力を調整するものである。
【０００９】
この場合、金型本体の構成については特に制限はなく、下型と上型との２つの割型からなる金型でも、３つ割型又はそれ以上の割型からなる金型でもよいが、図４に示すトップパッド部を有する袋形状のシートバックパッド等の自動車用クッションパッド、その他の自動車用内装材を成形する場合は、３つ割型又はそれ以上の割型からなる金型を用いて成形品を得ることが好適であり、具体的には図１〜３に示すような金型を用いることが好ましい。
【００１０】
即ち、従来より、図４に示すような自動車用シートバックパッドを軟質ポリウレタンフォームにて形成することが行われている。このパッド１００は、表面部１０１と周側部１０２と裏面部１０３とが一体成形され、裏面部１０３に開放部１０４が形成されて、該裏面部が逆Ｕ字状をなす、袋形状を有するものであるが、このような袋状のパッド１００をモールド成形する場合、従来は図５及び６に示すような金型５１を用いて成形することが行われている。即ち、この金型５１は、下型５２と上型５３と中子型５４とからなる３つ割り金型で、下型５２と中子型５４との間に表面部及び周側部形成用キャビティ５５ａ，５５ｂを形成すると共に、上型５３と中子型５４との間に裏面部形成用キャビティ５６ａ，５６ｂを形成し、上記キャビティ５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂ内に軟質ポリウレタンフォーム発泡成形材料を供給し、型締めして、該成形材料を発泡させ、成形品を得るものである。
【００１１】
この場合、上記図４に示すようなパッドを成形するに際しては、パッド１００の裏面部１０３上部のトップパッド部１０３ａと称される部分を成形するため、図５，６において、該トップパッド部を形成するキャビティ５６ａの最奥部まで成形材料を充填する必要がある。このため、成形材料を上記キャビティ５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂに本来の供給量よりも若干過剰量で注入して、型内の発泡圧力を高めることが一般的に行われている方法である。
【００１２】
しかしながら、このような方法は、
▲１▼成形材料が、本来必要とする量よりも余分に必要である、
▲２▼成形材料をこのようにキャビティ内に余分に供給することで、反応ガスの発生も多くなり、特に図４に示すようなシートバックパッド成形品のような複雑な形状の成形品を成形すると、不良品の発生割合も高くなる、
▲３▼金型内の発泡圧力を高めると、図７に示すように、金型の割り位置（パーティング部）から得られた成形品１０５にバリ１０６が多く生じるので、脱型後に余分な工数をかけて補修、仕上げを行う必要がある
等の問題がある。
【００１３】
また、上記実開昭５８−６０４１８号公報の方法は、下型と中子型とで成形品の成形用キャビティを形成すると共に、これら下型、中子型を覆い被せるように上型を設置し、かつ中子型と上型とで気圧調整室（チャンバー部）を形成し、中子型にこのチャンバー部と上記キャビティとを連通するベントホールを形成し、このベントホールを介してキャビティ内の空気をチャンバー部に排出するようにしたものである。
【００１４】
しかし、この方法は、下型、中子型、上型を用いるといっても、下型と中子型とで成形品の成形用キャビティを形成し、従って成形品は下型と中子型とだけから成形され、上型はただ中子型との間にチャンバー部を形成するだけであるので、本質的には２つ割型であり、それ故、図４に示すようなトップパッド部１０３ａを有するような袋形状の成形品は成形できない。このため、図４に示すような袋形状の成形品は依然として図５，６に示すような３つ割型の金型を使用して成形することが必要である。同様にアンダーカット形状の厳しい成形品の場合も、上記実開昭５８−６０４１８号公報の方法は採用し難いものである。
【００１５】
また、この実開昭５８−６０４１８号公報の方法は、比較的単純な形状をしたパッドを成形した場合は、パーティング部付近にエア溜りが発生し、成形品の不良率が非常に多くなるという問題があり、更にキャビティのチャンバー部との間の圧力の調整がベントホールを介してでしかできないので、ベントホールを大きくしたり、多く設けなければならず、このため局部的に空気が抜けるためにフォームの発泡バランスが崩れる上、成形後にベントホールに入ったバリの掃除を行うことが面倒であるという問題がある。
【００１６】
更に、特公平７−１０２５８３号公報の方法は、上記ＰＬ面間の隙間からバリが生じ易いという問題がある。
【００１７】
これに対し、図１〜３の金型は、これらの欠点を除去したものである。以下、図１〜３を参照して図４に示す袋形状のシートバッグパッドを成形する方法について詳述する。
【００１８】
図１〜３は本発明の一実施例に係る金型を示すものであり、図１，２において、金型本体１は下型２と上型３と中子型４と３つ割構造に形成されている。上型３は下型２の上端開放部を覆って着脱可能に配設されていると共に、これら下型２と上型３とによって形成される密閉空間５内に中子型４が着脱可能に配設されている。
【００１９】
この中子型４の上面には、枠状の区画壁６が一体に突設されている。この場合、この区画壁６は、前側の壁部６ａが中子型４の先端部から所定距離離間した位置に設けられ、後側の壁部６ｂが中子型４の後端部に設けられ、両側部６ｃがそれぞれ中子型４の側端部より内側に存して設けられている。そして、上記中子型４の上面と上型３下面との間に上記区画壁６によって区画されたチャンバー部７が形成されていると共に、上記密閉空間５のチャンバー部７以外の空間がキャビティ８として形成されている。即ち、このキャビティ８は、上記中子型４下面と下型２上面との間に形成された表面部成形用キャビティ８ａと、中子型４の両側下縁部に一体に設けられた垂下部４ａ外側面と下型２内側面との間に形成された周側部成形用キャビティ８ｂと、中子型４の上面と上型３の下面との間に形成された裏面部成形用キャビティ８ｃ，８ｄが形成されており、この場合、上記中子型４の先端部から区画壁６の前壁部６ａに至る中子型４上面と上型３との間がトップパッド部成形用キャビティ８ｃとして形成されている。
【００２０】
また、上記中子型４は、エアシリンダー９によって上記密閉空間５内に上下方向移動可能に配設され、所定位置に保持されるようになっていると共に、図示していないが、上型３はフレームに固定され、エアバック等の適宜な手段で下型２が上型３に対し装着、脱離するようになっている。
【００２１】
この場合、上記下型２と上型３とのパーティング部にはパッキン１０が介装されて、下型２と上型３とは気密状態に型締めされ、従って該パーティング部における空気の入出が遮断されるようになっている。
【００２２】
また、図１に示す下型２に上型３及び中子型４がセットされた状態において、中子型４の区画壁６上端面と上型下面との間には微小隙間１１が形成され、この微小隙間１１を介してチャンバー部７とキャビティ８とが連通し、空気の流通が可能となるように構成されている。
【００２３】
ここで、上記中子型４の上面には、エアシリンダー９を取り囲むように隔離壁１２が突設され、かつこの隔離壁１２上端部と上型３下面との間にはパッキン１３を介装して、エアシリンダー周りからチャンバー部７内への空気の出入が遮断されている。
【００２４】
２１は圧力調整装置であり、これは上記チャンバー部７内と連通する空気流通孔２２を有する連結部材２３を有する。そして、この連結部材２３の空気流通孔２２には、排気弁２４を介装する排気用管２５及び吸気弁２６を介装する吸気管２７の一端がそれぞれ連結されている。また、上記吸気管２７の他端は真空ポンプ２８に連結されている。２９は制御部で、この制御部２９からの指令により吸気弁２６が開き、排気弁２４が閉じ、真空ポンプ２８がチャンバー部７内の空気を吸引するように作動し、或いは吸気弁２６が閉じ、排気弁２４が開き、外部の空気が排気弁２４を通ってチャンバー部７内に供給するように作動するものである。この場合、上記チャンバー部７内の圧力を検知する圧力センサー３０がリード線３１を介して上記制御部２９に接続され、この圧力センサー３０からの信号で上記制御部２９による真空ポンプ２８の作動、排気弁２４、吸気弁２６の開閉が行われるようになっている。従って、制御部２９からの指令で吸気弁２６を開き、排気弁２４を閉じると共に、真空ポンプ２８を作動させることにより、チャンバー部７内の空気が排気され、チャンバー部７内が減圧になると共に、上記中子型４の区画壁６と上型３との間に形成された微小隙間１１を通って上記キャビティ８内の空気がチャンバー部７内から外部に排気され、減圧されるようになっている。また、真空ポンプ２８の作動を停止し、排気弁２４を開くと共に、吸気弁２６を閉じることにより、上記チャンバー部７内、更には上記微小隙間１１を介して上記キャビティ８内が大気圧に戻されるようになっている。
【００２５】
而して、本発明においては、図３に示すように、吸気弁２６として、空気流通路が広径の吸気弁（電磁弁）２６ａとこれより空気流通路が狭い狭径の吸気弁（電磁弁）２６ｂとがそれぞれ並列に吸気管２７に介装されたものである。この場合、これら広径及び狭径の吸気弁２６ａ，２６ｂは制御部２９に接続し、制御部２９からの指令で開閉が制御され、広径の吸気弁２６ａに空気が流れるか狭径の吸気弁２６ｂに空気が流れるかの切り換えが行われるようになっている。更に、好適な例として図３に示すように、排気弁２４として、同様に空気流通路が広径の排気弁（電磁弁）２４ａと狭径の排気弁（電磁弁）２４ｂとをそれぞれ並列にかつ制御部２９によって切り換え可能に排気管２５が介装されている。
【００２６】
上記金型を使用して図４に示すような成形品を軟質ポリウレタンフォームにて成形する場合は、図１，２に示すように上型３に中子型４をセットし、下型２をセットしていない状態で排気弁２４を閉じ、軟質ポリウレタンフォーム発泡成形材料を下型２内に導入する。次いで、下型２をセットし、吸気弁２６を広径の吸気弁２６ａを開けると共に、真空ポンプ２８を作動させる。これによりチャンバー部７内の空気及び上記微小隙間１１を介してキャビティ８内の空気が外部に排出され、減圧にされる。チャンバー部７内が所定の減圧度近傍になったことを圧力センサー３０が検知した場合、制御部２９からの指令により広径の吸気弁２６ａが閉じ、狭径の吸気弁２６ｂが開いて所定の設定減圧度になるようにコントロールし、維持する。この際、所定の設定減圧度より圧力が高いと狭径の吸気弁２６ｂが開いてチャンバー部７内の空気が排出され、設定値より圧力が下がりすぎた場合は狭径の排気弁２４ｂが開いて空気を供給するものである。
【００２７】
ここで、チャンバー部７内の圧力を早く設定値まで到達させるためには広径の吸気弁を用いて行う必要があるが、設定圧力近辺で吸気吸気を繰り返す場合は狭径の吸気弁、吸気弁を用いて行うものである。広径の吸気弁のみで設置圧力近辺でコントロールするとぶれが大きくなり、余りぶれが大きいと成形している軟質ポリウレタンフォーム表面に影響を及ぼし、セル荒れ、セルつぶれ等を起こすが、本発明によれば、上述したように設置圧力近傍に到達するまでは広径の吸気弁２６ａで敏速にチャンバー部７内を減圧化し得、設置圧力近辺では狭径の吸気弁２６ｂと、更に好ましくは狭径の排気弁２４ｂとを用いて繊細にコントロールし得るので、設定圧力近辺で安定したコントロールが可能となり、セルつぶれ等が殆んど起こらなくなるものであり、このようなコントロール方法は特にチャンバー部７内及びキャビティ８内を大気圧からの減圧度を２００ｍｍＨｇ以下、特に３００ｍｍＨｇ以下の減圧度として発泡、成形を行う場合に有効なものである。なお、上記狭径の吸気弁２６ｂ、排気弁２４ｂは設定圧力に対し±５％以内のぶれ又は±２０ｍｍＨｇのぶれであるようなものを選定することが好適である。一方、広径の吸気弁２６ａ、排気弁２４ａは±５％を超えるぶれ又は±２０ｍｍＨｇのぶれを有するもので差し支えなく、例えば±１０％以上のぶれ又は±３０ｍｍＨｇ以上のぶれを有するものを使用することができる。また、このような点から、狭径の排気弁２４ｂ、吸気弁２６ｂはそれが開放した際の空気流通路の最小直径が１〜３０ｍｍのものを使用することが有効であり、一方広径の排気弁２４ａ、吸気弁２６ａは同１０〜５０ｍｍのものを使用することができるが、これについては型キャビティ、チャンバー体積、シール性、真空ポンプの能力によって相違するので、適宜選定して使用する。
【００２８】
このように減圧下で成形材料を発泡、成形した後、吸気弁２６を閉じ、広径の排気弁２４ａを開いて真空ポンプ２８を空気を供給するように作動させ、チャンバー部７内及びキャビティ８内を大気圧に戻し、この状態で上型３及び中子型４を下型２から取りはずす。このようにチャンバー部７及びキャビティ８内を大気圧に戻してから上型３を下型２から取りはずすことによりスムーズに上型３を脱離し得るが、チャンバー部７及びキャビティ８内が減圧下にあるままでは上型３を下型２から取りはずし難いものである。
【００２９】
以上のように下型２から上型３、中子型４を取りはずした後、成形品を脱型する。
【００３０】
ここで、上記のようにキャビティ８内を減圧するものであるが、大気圧からの減圧度は１０〜５００ｍｍＨｇ、より好ましくは１００〜３００ｍｍＨｇであり、この減圧度合で発泡成形品の低密度化度合が変わるものである。
【００３１】
また、上記微小隙間１１は、０．０５〜２ｍｍ、より好ましくは０．０５〜０．５ｍｍ、更に好ましくは０．０５〜０．２ｍｍであることが好ましい。
【００３２】
次に、具体的な実施例を示す。
〔実施例１〕
図１〜３に示す金型を使用し、自動車用フロントバックパッドを成形した。この場合、真空ポンプとしては吸引力３００Ｌ／ｍｉｎの能力のものを使用した。また、広径の排気弁及び吸気弁としては、開放した際の空気流通路の最小直径が２２ｍｍの高真空用電磁弁を使用し、狭径の排気弁及び吸気弁としては、開放した際の空気流通路の最小直径が９ｍｍのもの又は５ｍｍの高真空用電磁弁を使用した。更に、圧力センサーとしては−０．５〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ2までの圧力レンジを持つ圧力トランスミッター（長野計器社製ＫＨ２５）を使用した。また、上記微小隙間１１は０．１ｍｍ程度とした。なお、金型のキャビティ容積は２８．７リットルであり、ポリウレタンフォーム発泡成形材料としては（株）ブリヂストン製のバック用汎用ＨＲフォーム処方を用いた。この成形材料は、金型を用いずにフリー発泡させた場合に密度０．０３５ｇ／ｃｍ3のフォームが得られる。
【００３３】
まず、従来金型でキャビティ内を減圧にせず、大気下で１３００ｇの成形材料を注入して発泡、成形した。この結果、密度０．０４２ｇ／ｃｍ3のフォーム成形品が得られたが、これより密度の小さいフォーム成形品は得られなかった。また、成形品は下型と上型とのパーティング部から硬化したバリがかなり発生していた。
【００３４】
次に、図１〜３に示す金型でキャビティ内の圧力を３００ｍｍＨｇ下げ、この状態で成形材料９００ｇの発泡、成形を行った。
【００３５】
この場合、広径の吸気弁を用いてチャンバー部内の圧力を大気圧からの減圧度３００ｍｍＨｇの減圧環境まで下げ、その後この広径の吸気弁及び排気弁によってチャンバー部内の圧力コントロールを行い、上記３００ｍｍＨｇの減圧環境を得ようとしたが、設定圧力値に対し±２５ｍｍＨｇ（±８．５％）の圧力のバラツキが生じ、得られた成形品の表面にはセルつぶれが認められた。
【００３６】
また、広径の吸気弁を用いてチャンバー部内を減圧度３００ｍｍＨｇ近くになるように下げ、次いで狭径（９ｍｍφ）の吸気弁、排気弁を用いてチャンバー部内の圧力コントロールを行い、３００ｍｍＨｇの減圧度を得た場合、設定圧力に対するバラツキは±１０ｍｍＨｇ（±３％）であった。また、５ｍｍφの狭径の排気弁、吸気弁を用いた場合のバラツキは±５ｍｍＨｇ（±１．５％）であった。得られた成形品にはいずれもセルつぶれがなく、良好な外観を呈していた。
【００３７】
なお、上記３００ｍｍＨｇの減圧度で発泡、成形して得られた成形品は、密度が０．０３２ｇ／ｃｍ3で、成形品にバリは全く生じていないものであった。
【００３８】
またこの場合、上型を下型から取りはずす際、上記チャンバー部及びキャビティ内が減圧下のままでは上型を下型から脱離し難いものであったが、チャンバー部及びキャビティ内を大気圧に戻した後に上型を下型からはずした場合、容易に脱離した。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、自動車用シートバックパッド等のクッションパッド、その他の自動車用内装材などの合成樹脂発泡成形品をセル荒れ、セルつぶれ等なく、良好な外観で、しかも高発泡倍率でかつ低密度でバリ発生を可及的に少なくして歩留り良く、しかも効率良く成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフロントバックパッド用金型の構造の一例を示す概略側断面図である。
【図２】本発明のフロントバックパッド用金型の構造の一例を示す概略横断面図である。
【図３】同例の吸気弁、排気弁の配設態様を説明する概略図である。
【図４】フロントバックパッド製品の形状の一例を示す斜視図である。
【図５】従来のフロントバックパッド用金型の構造の一例を示す概略側断面図である。
【図６】従来のフロントバックパッド用金型の構造の一例を示す概略横断面図である。
【図７】上記図５，６の金型を使用して得たウレタンフォーム成形品のバリ発生状況を示す概略横断面図である。
【符号の説明】
１ 金型本体
２ 下型
３ 上型
４ 中子型
５ 密閉空間
６ 区画壁
６ａ 壁部
６ｂ 壁部
６ｃ 両側部
７ チャンバー部
８ キャビティ
８ａ 表面部成形用キャビティ
８ｂ 周側部成形用キャビティ
８ｃ，８ｄ 裏面部成形用キャビティ
９ エアシリンダー
１０ パッキン
１１ 微小隙間
１２ 隔離壁
１３ パッキン
２１ 圧力調整装置
２２ 空気流通孔
２３ 連結部材
２４ 排気弁
２４ａ 広径の排気弁
２４ｂ 狭径の排気弁
２５ 排気用管
２６ 吸気弁
２６ａ 広径の吸気弁
２６ｂ 狭径の吸気弁
２７ 吸気管
２８ 真空ポンプ
２９ 制御部
３０ 圧力センサー
３１ リード線
Claims (10)
- 合成樹脂発泡成形品用材料が供給されるキャビティを有する金型本体と、一端がこの金型本体のキャビティに連通し、他端が真空ポンプに連結され、吸気弁が介装された吸気管とを具備し、上記真空ポンプの作動でキャビティ内の空気を上記吸気管より排出してキャビティ内を減圧するようにした合成樹脂発泡成形品の成形金型において、上記吸気弁として、空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に吸気管に介装して、上記キャビティ内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、キャビティ内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行うように構成したことを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形金型。
- 下型と、この下型の開放部を覆って着脱可能に配設され、下型との間に密閉空間を形成する上型と、上記密閉空間内に着脱可能に配設された中子型とを具備し、上記中子型上面に上記上型との間に微小隙間を有するように区画壁を突設し、中子型上面と上型との間に上記区画壁によって区画されたチャンバー部を形成すると共に、このチャンバー部外の上記密閉空間を合成樹脂発泡成形品用材料が供給されるキャビティとする金型本体と、上記チャンバー部内の空気を排出してチャンバー部内を減圧にすると共に、この減圧にされたチャンバー部内に空気を供給してチャンバー部内を大気圧に戻す圧力調整装置とを備え、上記チャンバー部内の空気を排出する際、上記微小隙間を介してキャビティ内の空気を排出すると共に、チャンバー部内に空気を供給する際、上記微小隙間を介してキャビティ内に空気を供給し得るようにした合成樹脂発泡成形品の成形金型であって、上記圧力調整装置が、一端が上記チャンバー部に連通し、他端が真空ポンプに連結され、かつ空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に介装してなる吸気管を有し、上記チャンバー部内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、チャンバー部内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行うように構成したことを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形金型。
- 上記中子型上面と上記上型との微小隙間が０．０５〜２ｍｍである請求項２記載の成形金型。
- 合成樹脂発泡成形品が軟質ポリウレタンフォーム成形品である請求項１，２又は３記載の成形金型。
- 金型キャビティ内に合成樹脂発泡成形品用材料を供給すると共に、キャビティ内を減圧にして該材料を発泡、成形し、合成樹脂発泡成形品を成形するに際し、一端が上記キャビティに連通し、他端が真空ポンプに連結された吸気管に空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に介装し、上記キャビティ内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、キャビティ内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行い、キャビティ内を上記設定減圧度となるようにコントロールすることを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形方法。
- 下型と、この下型の開放部を覆って着脱可能に配設され、下型との間に密閉空間を形成する上型と、上記密閉空間内に着脱可能に配設された中子型とを具備し、上記中子型上面に上記上型との間に微小隙間を有するように区画壁を突設し、中子型上面と上型との間に上記区画壁によって区画されたチャンバー部を形成すると共に、このチャンバー部外の上記密閉空間を合成樹脂発泡成形品用材料が供給されるキャビティとする金型本体と、上記チャンバー部内の空気を排出してチャンバー部内を減圧にすると共に、この減圧にされたチャンバー部内に空気を供給してチャンバー部内を大気圧に戻す圧力調整装置とを備えた金型を使用し、上記キャビティ内に合成樹脂発泡成形品用材料を大気圧下に供給し、金型を閉じた後、上記圧力調整装置の作動により上記チャンバー部内の空気を排出すると共に、上記微小隙間を介して上記キャビティ内の空気を排出してキャビティ内を減圧にし、上記合成樹脂発泡成形品用材料を発泡、成形するに際し、上記圧力調整装置が、一端が上記チャンバー部に連通し、他端が真空ポンプに連結され、かつ空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に介装した吸気管を有し、上記チャンバー部内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、チャンバー部内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行い、チャンバー部内を上記設定減圧度となるようにコントロールすることを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形方法。
- 上記中子型上面と上記上型との微小隙間が０．０５〜２ｍｍである請求項６記載の成形方法。
- 上記キャビティ内の空気を排出してキャビティ内を減圧にする際の減圧度が、大気圧からの減圧度として１０〜５００ｍｍＨｇである請求項６又は７記載の成形方法。
- 合成樹脂発泡成形品が軟質ポリウレタンフォームである請求項５乃至８のいずれか１項に記載の成形方法。
- 合成樹脂発泡成形品用材料が供給されるキャビティを有する金型本体の前記キャビティ内に連通する空気流通孔を有する連結部材と、この連結部材の空気流通孔に連結され排気弁を介装する排気用管と、この排気用管における前記連結部材と前記排気弁との区間に連結され吸気弁を介装し他端が真空ポンプに連結された吸気管と、前記キャビティ内の圧力を検知する圧力センサーと、前記圧力センサーからの信号を基に前記吸気弁、排気弁及び真空ポンプの作動を制御する制御部と、を備えた圧力調整装置であって、
前記吸気弁が、空気流通路が広径の吸気弁と狭径の吸気弁とをそれぞれ並列にかつ切換可能に吸気管に介装して、上記キャビティ内の空気を上記広径の吸気弁を通って排出すると共に、キャビティ内が所定の設定減圧度近傍に達した後、空気の排出を狭径の吸気弁に切り換えて行うように構成した吸気弁であり、
前記制御部からの指令により吸気弁を開き、排気弁を閉じ、真空ポンプがキャビティ内の空気を吸引するように作動し、或いは吸気弁を閉じ、排気弁を開き、外部の空気を排気弁を通じてキャビティ内に供給するように作動することを特徴とする圧力調整装置。
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