JP4120088B2 - RIM polyurethane molding method and polyurethane molded article - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、殻状の表面部を備えた成形品をポリウレタン材料によりRIM成形(反応射出成形)する方法とその成形品に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
(1−1)先に本願出願人は、下記のようなRIMポリウレタン二色成形方法を提案した(特開平6−143340号公報)。
▲1▼ 型のキャビティを減圧する。
▲2▼ 減圧下のキャビティにゲートから表面部用ポリウレタン材料を注入する。注入された表面部用ポリウレタン材料は減圧下で発泡してキャビティ内を流動するとともに、その泡が破れてキャビティ面の略全面に薄膜状に付着し、気泡のほとんどない緻密な表面部が形成される。
▲3▼ 減圧下のキャビティにゲートから内部用ポリウレタン材料を注入する。注入された内部用ポリウレタン材料はキャビティに流動・充満して反応硬化し、二色成形品の内部が形成される。
【0003】
この二色成形方法により、表面部と内部とからなる二色成形品を容易にRIMポリウレタン成形することができるようになったが、上記工程▲2▼でキャビティ面に付着した表面部用ポリウレタン材料がまだ流動性を有しているときに、上記工程▲3▼の内部用ポリウレタン材料の注入を行うと、特にキャビティ面のゲート近傍部位に付着した表面部用ポリウレタン材料が内部用ポリウレタン材料により連れ流される結果、同部位の表面部が薄肉化し、これを透かして内部が見えたり、同部位の性状が悪化したりするという問題があった。
【0004】
(1−2)ブロー成形では、一般に一定の肉厚のパリソンを押し出し、該パリソンを型内にて膨らませることで所定の成形品形状を得ている。しかし、部位により外形の大きさが異なる成形品をブロー成形する場合、部位によりパリソンの膨らみ及びそれに伴う肉厚の変化が異なることから、最終的な成形品の肉厚も部位により違う結果になり、その肉厚の不均一が問題となることがある。図11(a)のプロー成形品100は、外形の小さい(65mm)部位101の肉厚が4mmとなり、外形の大きい(90mm)部位102の肉厚が2.5mmとなった例を示している。
【0005】
現在、この問題に対して、外形の大きい部分に対応するパリソンの肉厚を厚くすることで対応しているが、成形品及びパリソン押出ダイスの形状・寸法による制約があり、例えば外形の小さい部位と大きい部位との差が非常に大きい場合や、外形の小さい部位に対応するパリソンの内径が小さい場合には、肉厚を略均一にすることは非常に困難となる。後者の場合を説明すると、図11(b)に示す例で、パリソン押出機103から押し出されるパリソン104の外形をAとし、外形の小さい部位に対応するパリソン104の肉厚をBとすると、外形の大きい部位に対応するパリソン104の肉厚はBより大きくする必要があるが、その上限はA/2であり、A/2より大きい肉厚が必要とされる場合には、パリソン形成ができないため、当然に成形品の肉厚の均一化は不可能となる。
【0006】
(1−3)スラッシュ成形で金型を回転させて表皮を形成する場合、成形設備が金型の回転機構を有する必要があるため、設備の大型化、専有面積の拡大、保護カバーの設置等による作業性の低下、サイクル時間の増加、設備費・メンテナンス費の増大、成形品のコストアップ、といった諸問題があった。
【0007】
(2)一般に、発泡を伴うRIMポリウレタン成形で発泡成形品を成形した場合、その発泡成形品は略均一で細かい気泡(直径数10μm〜数mm)が存在することで反発弾性体となり、触感としては、押し込んでから離したときに直ちに復元する弾力感が主である。例えば、自動車用ステアリングホイールのポリウレタン被覆の場合、その弾力感を平均的なユーザーが希望する適度な調子に調整している。
【0008】
しかし、発泡成形品の用途によっては、弾力感以外の新しい触感が求められることがあり、従来のRIMポリウレタン発泡成形方法及びポリウレタン発泡成形品では、そのような新しい触感を提供することができなかった。
【0009】
(3)上記(1−1)項で述べたRIMポリウレタン二色成形方法(特開平6−143340号公報)によれば、内部用ポリウレタン材料を発泡しにくい組成としたり発泡しやすい組成としたりすることにより、内部の発泡率を広範囲で変えることが可能である。しかし、その場合、組成の異なる表面部用ポリウレタン材料と内部用ポリウレタン材料とを別々に用意する必要があり、四〜六成分ミキシングヘッドといった複雑で高価な設備も必要であった。また、上記の通り、ゲート近傍部位の表面部が薄肉化するという問題もあった。
一方、単一組成のポリウレタン材料を使用したRIMポリウレタン成形により、気泡の無い表面部と発泡した内部とを形成するこれまでの方法では、肉厚の均一な表面部と比重0.3以下の高発泡の内部とが組み合わさった発泡成形品を得ることができなかった。
【0010】
そこで、本発明の第一の目的は、上記(1−1)〜(1−3)項で説明した問題を解決し、肉厚が略均一な殻状の表面部を備えた成形品を、成形品の形状・寸法による制約をほとんど受けることなく、簡易かつ小型の設備で安価に成形することにある。
また、本発明の第二の目的は、上記(2)項で説明した問題を解決し、肉厚が略均一な殻状の表面部を備えるとともに、弾力感以外の新しい触感、具体的には押し込んでから離したときにゆっくりと復元する軟質感を備えた成形品を得ることにある。
また、本発明の第三の目的は、上記(3)項で説明した問題を解決し、単一組成のポリウレタン材料により、肉厚が略均一な表面部と比重0.3以下の高発泡の内部とが組み合わさった発泡成形品を得ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記第一の目的を達成するために、次の手段[1−1]及び参考手段[1−2]を採用した。
[1−1] 型のキャビティを減圧する工程と、
前記減圧下のキャビティに表面部用ポリウレタン材料を注入し、該表面部用ポリウレタン材料を発泡させてキャビティに流動させる工程と、
前記表面部用ポリウレタン材料が硬化を開始する前にキャビティの減圧を解除して大気圧へ解放し、該表面部用ポリウレタン材料を泡の収縮により消泡させてキャビティ面に付着させる工程と、
前記表面部用ポリウレタン材料を硬化させて殻状の表面部を形成する工程と
を含むRIMポリウレタン成形方法。
【0013】
表面部を形成した後、キャビティに内部用材料を注入し、該表面部の内側に内部を形成する工程を含ませることもできる。
【0014】
[1−2] 表面部用ポリウレタン材料が一旦減圧下で発泡してから該減圧の解除による大気圧への開放により消泡して形成された殻状の表面部を備えるポリウレタン成形品。
【0015】
表面部の内側の態様としては、中空である態様と、内部用ポリウレタン材料により形成された内部を備える態様とを例示することができる。
【0016】
上記第二の目的を達成するために、次の手段[2−1]及び[2−2]を採用した。
[2−1] 型のキャビティを減圧する工程と、
前記減圧下のキャビティにポリウレタン材料を注入し、該ポリウレタン材料を発泡させてキャビティに流動させる工程と、
前記ポリウレタン材料が硬化を開始してから完了するまでの硬化途中でキャビティの減圧を解除又は緩和し、該ポリウレタン材料の一部を泡の収縮により消泡させてキャビティ面に付着させるとともに、該ポリウレタン材料の残部を前記一部に対し糸状又は帯状をなして連なるようにする工程と、
前記一部の硬化を完了させて殻状の表面部を形成するとともに、前記残部の硬化を完了させて表面部の内側に橋架部を形成する工程と
を含むRIMポリウレタン成形方法。
【0017】
[2−2] ポリウレタン材料が一旦減圧下で発泡してから該減圧の解除又は緩和により消泡して形成された、殻状の表面部と該表面部の内側に糸状又は帯状をなして連なる橋架部とを備えるポリウレタン成形品。
【0018】
上記第三の目的を達成するために、次の参考手段[3−1]及び[3−2]を採用した。
[3−1] ポリウレタン材料の反応硬化が遅延する温度に型を冷却するとともに該型のキャビティを減圧する工程と、
前記冷却下及び減圧下のキャビティにポリウレタン材料を注入し、該ポリウレタン材料を発泡させてキャビティを流動させ、該ポリウレタン材料の一部を泡の過膨張により脱泡させてキャビティ面に付着させ、前記冷却下の型に熱を奪わせることによりポリウレタン反応を遅らせるとともに、該ポリウレタン材料の残部を高発泡にする工程と、
前記一部を硬化させて殻状の表面部を形成するとともに、前記残部を硬化させて表面部の内側に比重0.3以下のスポンジ状の内部を形成する工程と
を含むRIMポリウレタン成形方法。
【0019】
[3−2] ポリウレタン材料が一旦減圧下で発泡してから泡の過膨張により脱泡して形成された殻状の表面部と、同一のポリウレタン材料により該表面部の内側に形成された比重0.3以下のスポンジ状の内部とを備えるポリウレタン成形品。
【0020】
【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ポリウレタン被覆のRIMポリウレタン成形に具体化した実施形態例について、図1〜図9に基づいて説明する。
まず、本実施形態で使用する成形装置は、図1〜図6に示すように、成形用金型1、真空箱11、材料射出機構21等から構成されており、これら各部を順に詳述する。
【0021】
成形用金型1は上型2と下型3とに分割形成されている。上型2と下型3の型割面2a,3aには、型閉じ時にリング状のキャビティ4を形成するキャビティ面5と、キャビティ4へのゲート6とが形成されている。上型2におけるポリウレタン材料の最終充満位置にはベント孔7が形成されている。
【0022】
次に、真空箱11は上箱12と下箱13とに分割形成され、上箱12内には上型2が取付けられ、下箱13内には下型3が取付けられている。上箱12及び下箱13は図示しない型締装置に取付けられており、本実施形態では下箱13が昇降することにより、上箱12及び下箱13の開閉と、上型2及び下型3の開閉とが同時に行われるようになっている。上箱12の分割面に形成された溝にはOリング14が取付けられ、真空箱11を閉じたとき、Oリング14は下箱13の分割面に当接して上箱12と下箱13との間をシールする。
【0023】
下箱13には吸引プラグ15が取付けられ、この吸引プラグ15には吸引ホース16及びバルブ17を介して真空ポンプ18が接続されている。また、下箱13には、真空箱11の外部からベント孔7の付近を目視し得る透視窓19が気密を保つように設けられている。
【0024】
材料射出機構21は、図5に示すような三成分ミキシングヘッド22を備え、主成分であるポリオール成分及びイソシアネート成分と、副次的成分である第三成分とを混合できるようになっている。この三成分ミキシングヘッド22は、シリンダ23とその先端に取付けられたボディ24とからなり、ボディ24は先端に細い射出ノズル25を有している。
【0025】
ボディ24の中心には貫通孔26が形成され、該貫通孔26にはシリンダ23のピストン(図示略)に取着されたスプール28が摺動可能に挿入されている。スプール28外周の180度反対の位置には長手方向に延びる一対の長溝29が設けられている。ピストン27の往復動により、スプール28は図5に二点鎖線で示す前進位置と実線で示す後退位置とに摺動し、後退したスプール28の先方は後述する各成分の混合室30となる。
【0026】
ボディ24の左右内部には円筒形状をなすポリオール成分用のノズル体31とイソシアネート成分用のノズル体32とが相対向して設けられている。各ノズル体31,32には混合室30又は長溝29に開口するテーパ状のオリフィス35が形成されている。ボディ24の外面には各ノズル体31,32を保持するホルダ(図示略)が装着され、これに挿通されたニードル37の先端がオリフィス35の開度を加減するようになっている。また、ボディ24のノズル体31,32の隣りにはポリオール成分用の還流穴38とイソシアネート成分用の還流穴39とが形成され、いずれも長溝29に開口している。
【0027】
ノズル体31及び還流穴38にはホース41aによりポリオール成分のタンク41bとポンプ41cとが接続され、タンク41b→ポンプ41c→ノズル体31→長溝29→還流穴38→タンク41b、というポリオール成分の循環路が形成されている。ノズル体32及び還流穴39にもホース42aによりイソシアネート成分のタンク42bとポンプ42cとが接続され、タンク42b→ポンプ42c→ノズル体32→長溝29→還流穴39→タンク42b、というイソシアネート成分の循環路が形成されている。
【0028】
スプール28の中心には第三成分の副吐出孔52が設けられている。副吐出孔52の先端はスプール28の先端面に開口し、後端はスプール28の途中部外周に開口している。ボディ24の後部には、スプール28の後退時にのみ副吐出孔52の後端開口に連通する導入孔53が形成されている。導入孔53にはホース43aにより流量調整装置43d及びバルブ43cを介して第三成分のタンク43bが接続され、タンク43b内はエア加圧装置43eにより常時加圧されている。バルブ43cは、タンク43bからボディ24までのいずれかの箇所に設ければよく、タンク43bとエア加圧装置43eとの間に設けてもよい。バルブ43cの駆動方式は限定されず、例えばエア式でも電気式でもよい。バルブ43cは専用のタイマやシーケンスの内部タイマ等で開閉制御されるようになっている。なお、第三成分としての着色材料は顔料をポリオール成分に分散させたものである。
【0029】
上記三成分ミキシングヘッド22の射出ノズル25は、下箱13に形成された貫通孔40を貫通して下型3のゲート6に接続されている。三成分ミキシングヘッド22と貫通孔40とは複数のOリング50によりシールされている。
【0030】
また、材料射出機構21は、図6に示すような六成分ミキシングヘッド20も併せて備え、上記三成分ミキシングヘッド22と交換して使用できるようになっている。この六成分ミキシングヘッド20は、上記三成分ミキシングヘッド22の二つを中央の注入機構55に接続してなる。同図における上側の三成分ミキシングヘッド22は、高性能材料(例えば耐光性に優れた無黄変材料)である表面部用ポリウレタン材料U1 を作成するもので、第三成分としてポリオール成分に顔料とウレタン反応促進触媒とを添加してなる着色材料が用いられる。同図における下側の三成分ミキシングヘッド22は、普通級材料(例えば黄変材料)の内部用ポリウレタン材料U2 及びゲート近傍部用ポリウレタン材料U3 を作成するもので、必要に応じて第三成分としての触媒等が加えられる。注入機構55は、二つの射出ノズル25を結合するボディ56を備え、ボディ56先端は細い射出ノズル57となっている。ボディ56の中心には二つの射出ノズル25が開口する貫通孔58が形成され、該貫通孔58にはシリンダ59のピストン(図示略)に取着されたスプール60が摺動可能に挿入されている。
【0031】
さて、上記成形装置を使用して行う第一〜第三実施形態のポリウレタン被覆のRIMポリウレタン成形方法について、工程順に説明する。図7は、同成形におけるポリウレタン材料の注入タイミング、同材料の硬化状態、及びキャビティの気圧変化を示すタイムチャート図である。
【0032】
(1)成形用金型1の上型2と下型3とを型開きし、キャビティ面5に離型剤を塗布する。上型2及び下型3の温度は、その内部に設けた温調管(図示略)に所定温度の熱媒体を流すことにより、50〜70℃とする。
(2)下型3にステアリングホイール45の芯金46をセットした後、上型2と下型3とを型閉じしてキャビティ4を形成すると同時に、上箱12と下箱13とを閉じて真空箱11を密閉状態とする。
(3)真空ポンプ18により真空箱11内を適度な真空度まで減圧し、ベント孔7からキャビティ4を減圧雰囲気にする。適度な真空度は、ポリウレタン材料の組成や成形品の寸法等に応じて変わるものであり、特に限定されないが、本実施形態では10Torrとした。
【0033】
(4)表面部材料注入工程; 図6の六成分ミキシングヘッド20により表面部用ポリウレタン材料U1 を作成する。なお、本実施形態では、この表面部用ポリウレタン材料U1 に発泡剤を実質的に添加しない。
【0034】
図1に示すように、キャビティ4の減圧を引続いて行いながら(真空度は10Torr)、表面部用ポリウレタン材料U1 を射出ノズル25からキャビティ4に注入する。図7に示すように、注入開始を起点(0秒)とすると、注入完了は1.2秒経過時であり、注入量はキャビティ4の内容積より少ない。しかし、注入された表面部用ポリウレタン材料U1 は、材料中の自然吸蔵ガス(発泡剤を添加した場合には、さらにその発泡剤)が圧力低下による突沸により急速に発泡するのに伴って、キャビティ4の略全域に流動する。また、注入された表面部用ポリウレタン材料U1 は、2.2秒経過時からポリウレタン反応による硬化を開始し、約60秒経過時に硬化を完了する。そして、第一〜第三実施形態は、この注入完了後のキャビティ4の気圧操作に関して、次のように異なっている。
【0035】
▲1▼ 第一実施形態; 図7の▲1▼に示すように、表面部用ポリウレタン材料U1 が硬化を開始する前である1.3秒経過時にキャビティ4の減圧を解除して大気圧への解放を開始し、2.1秒経過時に大気圧への解放を完了する。すると、図8(a)に示すように、硬化開始前の表面部用ポリウレタン材料U1 は、前記圧力低下により生じた泡が大気圧による収縮によりほとんど消泡してしまうことから、全量がキャビティ面5及び芯金46に膜状に付着する。
【0036】
▲2▼ 第二実施形態; 図7の▲2▼に示すように、表面部用ポリウレタン材料U1 が硬化を開始してから完了するまでの硬化途中である2.4秒経過時にキャビティ4の減圧を解除して大気圧への解放を開始し、3.2秒経過時に大気圧への解放を完了する。すると、図9(a)に示すように、硬化途中の表面部用ポリウレタン材料U1 の一部は、前記圧力低下により生じた泡が大気圧による収縮により消泡することから、キャビティ面5に付着する。また、該材料U1 の残部は、前記一部に対し糸状(希に帯状)をなして連なるようになる。
【0037】
▲3▼ 第三実施形態; 図7の▲3▼に示すように、表面部用ポリウレタン材料U1 が硬化を開始してから完了するまでの硬化途中である3.3秒経過時にキャビティ4の減圧を解除して大気圧への解放を開始し、4.1秒経過時に大気圧への解放を完了する。すると、図9(b)に示すように、硬化途中の表面部用ポリウレタン材料U1 の一部は、前記圧力低下により生じた泡が大気圧による収縮により消泡することから、キャビティ面5に付着する。また、該材料U1 の残部は、前記一部に対し帯状(希に糸状)をなして連なるようになる。
【0038】
(5)硬化工程; この工程は第一実施形態においては短時間行い、第二及び第三実施形態においては長時間行う。
すなわち、第一実施形態においては、表面部用ポリウレタン材料U1 の注入開始から例えば10秒経過時まで、前記注入後の状態のまま放置し、該材料の硬化を進行させる。
また、第二及び第三実施形態においては、表面部用ポリウレタン材料U1 の注入開始から約60秒経過時まで前記注入後の状態のまま放置し、該材料の硬化を完了させる。これにより、図9(a)(b)に示すように、前工程でキャビティ面5に付着した一部は、ポリウレタン被覆47の表面部48として硬化し、前工程で該一部に対し糸状又は帯状をなして連なった残部は、ポリウレタン被覆47の橋架部51として硬化する。
【0039】
(6)内部材料注入工程; この工程は第一実施形態においてのみ行い、第二及び第三実施形態においては行わない。図6の六成分ミキシングヘッド20により内部用ポリウレタン材料U2 を作成する。なお、本実施形態では、この内部用ポリウレタン材料U2 にも発泡剤としての水を添加する。図2に示すように、内部用ポリウレタン材料U2 を射出ノズル25から大気圧下のキャビティ4に注入する。注入された内部用ポリウレタン材料U2 はイソシアネートと発泡剤としての水との反応によるCO2 泡の発生により発泡して、図8(b)に示すように、高発泡の内部49を形成する。
以上の注入により、キャビティ4は全材料U1 ,U2 で充満すると、内部用ポリウレタン材料U2 の流動先端部はベント孔7から少し吹き出して硬化し、吹き出し部9が形成される。
【0040】
(7)全材料U1 ,U2 がキュアされるのを待って、図3に示すように、上型2と下型3とを型開きすると同時に、上箱12と下箱13とを開き、図4に示すように、ポリウレタン被覆47付きのステアリングホイール45を取り出す。なお、図4では下型3に対してステアリングホイール45を拡大して示している。
【0041】
次に、参考例は、前記第一〜第三実施形態との異同を示すことにより説明する。
a:前記の工程(1)において、上型2及び下型3の温度を、ポリウレタン材料U1 の反応硬化が遅延する温度である10〜30℃とする。
b:工程(2)(3)は同様である。
c:工程(4)において、図5の三成分ミキシングヘッド22により単一組成のポリウレタン材料U1 を作成する。なお、本参考例では、このポリウレタン材料U1 に発泡剤としての水を添加する。また、該材料の注入後も、図8の丸4に示すように、キャビティ4の減圧を継続して、気圧を10Torrに維持する。すると、図10に示すように、発泡して流動した表面部用ポリウレタン材料U1 の一部は、その泡が破れて(脱泡して)キャビティ面5の略全面に膜状に付着し、ポリウレタン被覆47の表面部48を形成する。このとき、本参考例では、上型2及び下型3の温度をポリウレタン材料U1 の反応硬化が遅延する温度である10〜30℃としているので、該材料U1 の増粘が抑制されて、泡が破れやすく、一定厚さ以上の表面部48が形成されやすい。また、ポリウレタン材料U1 の残部では、イソシアネートと発泡剤としての水との反応によるCO 2 泡の発生と、該CO 2 泡が減圧下で膨張することにより、比重0.3以下の高発泡の内部49が形成される。
d:工程(5)は第二及び第三実施形態と同様である。
e:工程(6)は行わない。
f:工程(7)は同様である。
【0042】
そして、第一実施形態によれば、従来の技術の(1−1)〜(1−3)項で説明した問題が解決され、肉厚が略均一な殻状の表面部48を備えたポリウレタン被覆47を、成形品の形状・寸法による制約をほとんど受けることなく、簡易かつ小型の設備で安価に成形することができる。また、表面部48の肉厚が略均一であることから、従来のポリウレタン被覆では必要であったモールドコートの工程を省略できる可能性がある。
また、第二及び第三実施形態によれば、従来の技術の(2)項で説明した問題が解決され、肉厚が略均一な殻状の表面部48を備えるとともに、橋架部51の存在により、弾力感以外の新しい触感、具体的には押し込んでから離したときにゆっくりと復元する軟質感を備えたポリウレタン被覆47を得ることができる。
また、参考例によれば、従来の技術の(3)項で説明した問題が解決され、単一組成のポリウレタン材料により、肉厚が略均一な表面部48と比重0.3以下の高発泡の内部49とが組み合わさったポリウレタン被覆47を得ることができる。
【0043】
なお、本発明は前記実施形態の構成に限定されず、例えば次のように、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)第一実施形態において、内部用材料注入工程を行わないことにより、表面部48のみからなる中空成形品(図8(a)の状態)を得ることができる。
(2)ステアリングホイールのポリウレタン被覆以外にも、例えば、ステアリングホイールのパッド、コンソールボックスやグローブボックスの蓋、アームレスト、エアスポイラー等の各種成形品のRIMポリウレタン成形に適用することができる。
【0044】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項1又は2記載の発明によれば、肉厚が略均一な殻状の表面部を備えた成形品を、成形品の形状・寸法による制約をほとんど受けることなく、簡易かつ小型の設備で安価に成形することができる。
また、請求項3又は4記載の発明によれば、肉厚が略均一な殻状の表面部を備えるとともに、弾力感以外の新しい触感、具体的には押し込んでから離したときにゆっくりと復元する軟質感を備えた成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化した実施形態において、ステアリングホイールのポリウレタン被覆の表面部を形成する工程の断面図である。
【図2】同じく内部を形成する工程の断面図である。
【図3】同じく脱型工程の断面図である。
【図4】同じく脱型工程の平面図である。
【図5】同成形に使用した三成分ミキシングヘッドの断面図である。
【図6】同成形に使用した六成分ミキシングヘッドの断面図である。
【図7】同成形における材料の注入タイミング等を示すタイミングチャート図である。
【図8】(a)は第一実施形態により形成された表面部の斜視図、(b)は同じく第一実施形態により成形されたポリウレタン被覆の斜視図である。
【図9】(a)は第二実施形態により成形されたポリウレタン被覆の斜視図、(b)は第三実施形態により成形されたポリウレタン被覆の斜視図である。
【図10】 参考例により成形されたポリウレタン被覆の斜視図である。
【図11】従来のブロー成形の問題点を示す断面図である。
【符号の説明】
1 成形用金型
2 上型
3 下型
4 キャビティ
5 キャビティ面
11 真空箱
12 上箱
13 下箱
18 真空ポンプ
21 材料射出機構
45 ステアリングホイール
47 ポリウレタン被覆
48 表面部
49 内部
51 橋架部
U1 表面部用ポリウレタン材料
U2 内部用ポリウレタン材料[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for RIM molding (reaction injection molding) of a molded product having a shell-like surface portion with a polyurethane material, and the molded product.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
(1-1) The applicant of the present application previously proposed a RIM polyurethane two-color molding method as described below (JP-A-6-143340).
(1) Depressurize the mold cavity.
(2) The surface polyurethane material is injected from the gate into the cavity under reduced pressure. The injected polyurethane material for the surface portion foams under reduced pressure and flows in the cavity, and the bubbles are broken and adhere to the cavity surface almost in the form of a thin film, forming a dense surface portion with almost no bubbles. The
(3) An internal polyurethane material is injected into the cavity under reduced pressure from the gate. The injected internal polyurethane material flows and fills the cavities and reacts and cures to form the interior of the two-color molded product.
[0003]
By this two-color molding method, a two-color molded product having a surface portion and an inside can be easily molded by RIM polyurethane, but the surface portion polyurethane material adhered to the cavity surface in the above step (2) When the polyurethane material for internal use in the above step (3) is injected while the fluid is still fluid, the polyurethane material for the surface portion adhering to the portion near the gate on the cavity surface is caused by the polyurethane material for internal use. As a result, the surface part of the same part is thinned, and there is a problem that the inside can be seen through this, or the property of the same part is deteriorated.
[0004]
(1-2) In blow molding, a parison having a constant wall thickness is generally extruded, and the parison is expanded in a mold to obtain a predetermined molded product shape. However, when blow-molding a molded product with a different external shape depending on the part, since the bulge of the parison and the change in the wall thickness differ depending on the part, the thickness of the final molded product also varies depending on the part. The uneven thickness may be a problem. 11A shows an example in which the thickness of the
[0005]
Currently, this problem is dealt with by increasing the thickness of the parison corresponding to the large outer portion, but there are restrictions due to the shape and dimensions of the molded product and the parison extrusion die. When the difference from the large portion is very large, or when the inner diameter of the parison corresponding to the small outer portion is small, it is very difficult to make the wall thickness substantially uniform. In the case of the latter, in the example shown in FIG. 11B, when the outer shape of the
[0006]
(1-3) When forming a skin by rotating a mold by slush molding, the molding equipment needs to have a mold rotation mechanism, so the equipment is enlarged, the area of exclusive use is increased, a protective cover is installed, etc. There were various problems such as a decrease in workability, an increase in cycle time, an increase in equipment and maintenance costs, and an increase in the cost of molded products.
[0007]
(2) Generally, when a foamed molded product is molded by RIM polyurethane molding with foaming, the foamed molded product becomes a rebound elastic body due to the presence of substantially uniform and fine bubbles (diameter of 10 μm to several mm). The main feeling is that it will be restored immediately when it is pushed in and then released. For example, in the case of a polyurethane coating of a steering wheel for an automobile, the elasticity is adjusted to an appropriate tone desired by an average user.
[0008]
However, depending on the use of the foam molded article, a new tactile sensation other than the elasticity may be required, and the conventional RIM polyurethane foam molding method and polyurethane foam molded article cannot provide such a new tactile sensation. .
[0009]
(3) According to the RIM polyurethane two-color molding method described in the above section (1-1) (Japanese Patent Laid-Open No. 6-143340), the internal polyurethane material has a composition that does not easily foam or a composition that easily foams. Thus, it is possible to change the internal foaming rate in a wide range. However, in that case, it is necessary to prepare the polyurethane material for the surface portion and the polyurethane material for the interior having different compositions separately, and complicated and expensive equipment such as a four to six component mixing head is also required. Further, as described above, there is also a problem that the surface portion near the gate is thinned.
On the other hand, in the conventional method of forming a foam-free surface portion and a foamed interior by RIM polyurethane molding using a single composition polyurethane material, a uniform thickness and a high specific gravity of 0.3 or less It was not possible to obtain a foamed molded product combined with the foamed interior.
[0010]
Therefore, the first object of the present invention is to solve the problems described in the above items (1-1) to (1-3), and to provide a molded product having a shell-like surface portion having a substantially uniform thickness. The purpose is to form the product at a low cost with simple and small equipment, without almost any restrictions due to the shape and dimensions of the molded product.
The second object of the present invention is to solve the problem described in the above item (2), and has a shell-like surface portion having a substantially uniform wall thickness, and a new tactile sensation other than a feeling of elasticity, specifically, The object is to obtain a molded product having a soft texture that slowly restores when pressed and released.
The third object of the present invention is to solve the problem described in the above item (3), and by using a polyurethane material having a single composition, a surface portion having a substantially uniform wall thickness and a high foaming with a specific gravity of 0.3 or less. The object is to obtain a foam molded product combined with the interior.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
[0012]
In order to achieve the first object, the following means [1-1] and reference means [1-2] were employed.
[1-1] Depressurizing the mold cavity;
Injecting the surface portion polyurethane material into the cavity under reduced pressure, foaming the surface portion polyurethane material and flowing into the cavity;
Releasing the vacuum of the cavity and releasing it to atmospheric pressure before the surface polyurethane material starts to cure, defoaming the surface polyurethane material by shrinkage of the foam, and attaching to the cavity surface;
Curing the surface portion polyurethane material to form a shell-shaped surface portion.
[0013]
After forming the surface portion, it is possible to include a step of injecting an internal material into the cavity and forming the inside inside the surface portion.
[0014]
[1-2] A polyurethane molded article having a shell-like surface portion formed by foaming the surface portion polyurethane material once under reduced pressure and then defoaming by releasing to the atmospheric pressure by releasing the reduced pressure.
[0015]
As an aspect inside a surface part, the aspect which is hollow and the aspect provided with the inside formed with the polyurethane material for an inside can be illustrated.
[0016]
In order to achieve the second object, the following means [2-1] and [2-2] were adopted.
[2-1] Depressurizing the mold cavity;
Injecting polyurethane material into the cavity under reduced pressure, foaming the polyurethane material and flowing into the cavity;
In the course of curing from the start of the polyurethane material to completion, the vacuum of the cavity is released or relaxed, and a part of the polyurethane material is defoamed by shrinkage of the foam to adhere to the cavity surface. Making the remainder of the material continuous in a string or band form with respect to the part; and
Forming a shell-shaped surface portion by completing the partial curing, and forming a bridge portion inside the surface portion by completing the curing of the remaining portion.
[0017]
[2-2] The polyurethane material is once foamed under reduced pressure and then defoamed by release or relaxation of the reduced pressure. The shell-like surface portion is connected to the inside of the surface portion in a string or band shape. Polyurethane molded product with a bridge.
[0018]
In order to achieve the third object, the following reference means [3-1] and [3-2] were employed.
[3-1] A step of cooling the mold to a temperature at which reaction hardening of the polyurethane material is delayed and depressurizing the cavity of the mold;
Polyurethane material is injected into the cavity under cooling and reduced pressure, the polyurethane material is foamed to flow through the cavity, a part of the polyurethane material is defoamed due to excessive expansion of bubbles, and adhered to the cavity surface, Delaying the polyurethane reaction by letting the mold under cooling take heat and making the remainder of the polyurethane material highly foamed;
Curing the part to form a shell-shaped surface portion, and curing the remaining portion to form a sponge-like interior having a specific gravity of 0.3 or less inside the surface portion.
[0019]
[3-2] Specific surface density formed by the same polyurethane material on the inner side of the shell-shaped surface portion formed by foaming the polyurethane material once under reduced pressure and then defoaming by excessive expansion of the foam A polyurethane molded product having a sponge-like interior of 0.3 or less.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention embodied in RIM polyurethane molding of a steering wheel polyurethane coating will be described below with reference to FIGS.
First, as shown in FIGS. 1 to 6, the molding apparatus used in the present embodiment is composed of a
[0021]
The molding die 1 is divided into an
[0022]
Next, the
[0023]
A
[0024]
The
[0025]
A through
[0026]
In the left and right interiors of the
[0027]
A
[0028]
A third
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
Now, the RIM polyurethane molding method for polyurethane coating of the first to third embodiments performed using the molding apparatus will be described in the order of steps. FIG. 7 is a time chart showing the injection timing of the polyurethane material, the cured state of the material, and the change in pressure of the cavity in the molding.
[0032]
(1) The
(2) After setting the
(3) The inside of the
[0033]
(4) Surface portion material injection step: The surface portion polyurethane material U1 is prepared by the six-
[0034]
As shown in FIG. 1, the surface portion polyurethane material U1 is injected into the
[0035]
(1) First embodiment: As shown in (1) in FIG. 7, when the surface portion polyurethane material U1 starts to harden for 1.3 seconds, the decompression of the
[0036]
(2) Second embodiment: As shown in (2) in FIG. 7, the
[0037]
(3) Third embodiment: As shown in (3) of FIG. 7, the pressure reduction of the
[0038]
(5) Curing step; This step is performed for a short time in the first embodiment, and for a long time in the second and third embodiments.
That is, in the first embodiment, from the start of the injection of the surface portion polyurethane material U1 until, for example, 10 seconds elapses, the state after the injection is left as it is, and the curing of the material proceeds.
Further, in the second and third embodiments, the state after the injection is left for about 60 seconds from the start of the injection of the surface portion polyurethane material U1 to complete the curing of the material. As a result, as shown in FIGS. 9A and 9B, a part attached to the
[0039]
(6) Internal material injection step; this step is performed only in the first embodiment, and is not performed in the second and third embodiments. The internal polyurethane material U2 is prepared by the six-
When the
[0040]
(7) Waiting for all the materials U1 and U2 to be cured, as shown in FIG. 3, the
[0041]
Next, a reference example is demonstrated by showing the difference with said 1st-3rd embodiment.
a: In the step (1), the temperatures of the
b: Steps (2) and (3) are the same.
c: In the step (4), the single-component polyurethane material U1 is prepared by the three-
d: Step (5) is the same as in the second and third embodiments.
e: Step (6) is not performed.
f: Step (7) is the same.
[0042]
And according to 1st embodiment, the problem demonstrated by the paragraph (1-1)-(1-3) of the prior art was solved, and the polyurethane provided with the shell-shaped
In addition, according to the second and third embodiments, the problem described in the section (2) of the prior art is solved, the shell-
Further, according to the reference example , the problem described in the section (3) of the prior art is solved, and the
[0043]
In addition, this invention is not limited to the structure of the said embodiment, For example, as follows, it can also be changed and embodied suitably in the range which does not deviate from the meaning of invention.
(1) In the first embodiment, by not performing the internal material injection step, it is possible to obtain a hollow molded article (state of FIG. 8A) consisting only of the
(2) In addition to the polyurethane coating on the steering wheel, for example, it can be applied to RIM polyurethane molding of various molded products such as a steering wheel pad, a lid of a console box or a glove box, an armrest, and an air spoiler.
[0044]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the invention described in
According to the invention described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a process of forming a surface portion of a polyurethane coating of a steering wheel in an embodiment embodying the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a process for forming the interior.
FIG. 3 is a sectional view of the same demolding process.
FIG. 4 is a plan view of the same demolding process.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a three-component mixing head used for the molding.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a six-component mixing head used for the molding.
FIG. 7 is a timing chart showing the material injection timing and the like in the molding.
FIG. 8A is a perspective view of a surface portion formed according to the first embodiment, and FIG. 8B is a perspective view of a polyurethane coating formed according to the first embodiment.
FIG. 9A is a perspective view of a polyurethane coating formed by the second embodiment, and FIG. 9B is a perspective view of a polyurethane coating formed by the third embodiment.
FIG. 10 is a perspective view of a polyurethane coating formed according to a reference example .
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a problem of conventional blow molding.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記減圧下のキャビティに表面部用ポリウレタン材料を注入し、該表面部用ポリウレタン材料を発泡させてキャビティに流動させる工程と、
前記表面部用ポリウレタン材料が硬化を開始する前にキャビティの減圧を解除して大気圧へ解放し、該表面部用ポリウレタン材料を泡の収縮により消泡させてキャビティ面に付着させる工程と、
前記表面部用ポリウレタン材料を硬化させて殻状の表面部を形成する工程と
を含むRIMポリウレタン成形方法。Depressurizing the mold cavity;
Injecting the surface portion polyurethane material into the cavity under reduced pressure, foaming the surface portion polyurethane material and flowing into the cavity;
Releasing the vacuum of the cavity and releasing it to atmospheric pressure before the surface polyurethane material starts to cure, defoaming the surface polyurethane material by shrinkage of the foam, and attaching to the cavity surface;
Curing the surface portion polyurethane material to form a shell-shaped surface portion.
前記減圧下のキャビティにポリウレタン材料を注入し、該ポリウレタン材料を発泡させてキャビティに流動させる工程と、
前記ポリウレタン材料が硬化を開始してから完了するまでの硬化途中でキャビティの減圧を解除又は緩和し、該ポリウレタン材料を泡の収縮により消泡させ、該ポリウレタン材料の一部をキャビティ面に付着させるとともに、該ポリウレタン材料の残部を前記一部に対し糸状又は帯状をなして連なるようにする工程と、
前記一部の硬化を完了させて殻状の表面部を形成するとともに、前記残部の硬化を完了させて表面部の内側に橋架部を形成する工程と
を含むRIMポリウレタン成形方法。Depressurizing the mold cavity;
Injecting polyurethane material into the cavity under reduced pressure, foaming the polyurethane material and flowing into the cavity;
During the curing from the start to the completion of the curing of the polyurethane material, the decompression of the cavity is released or relaxed, the polyurethane material is defoamed by the shrinkage of the foam, and a part of the polyurethane material is adhered to the cavity surface. And the step of making the remainder of the polyurethane material continuous in a thread or band form with respect to the part;
Forming a shell-shaped surface portion by completing the partial curing, and forming a bridge portion inside the surface portion by completing the curing of the remaining portion.
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