JP4535903B2 - ポリウレタンフォーム製品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポリウレタンフォームをコアとするポリウレタンフォーム製品及びその製造方法に関する。

ポリウレタンフォーム製品の製造方法の一つとして、型の成形面に離型材を吹き付けた上で着色塗料を塗布し、そこにポリウレタン発泡原料を流し込み発泡させる、いわゆるモールドコート成形法が知られている（特許文献１）。
特開２００４−３２３８６３公報

しかし、このモールドコート法では、塗膜の表面にブツブツ状又はムラ状の欠陥ができることがあった。これは、剥離剤が必ずしも均一に付かず、剥離剤の不十分なところ又は過剰なところに着色塗料が接するためと考えられる。また、離型時にポリウレタンフォームコアの表面部分又は塗膜が成形面に付着して製品から剥がれるとか、製造後にコア表面部分又は塗膜がむき出しになるため傷付きやすいとか、コアや塗膜の吸水性によって製品の表面が汚れやすいとかといった問題もあった。また、製品使用の際に塗膜が剥がれ落ちて衣服等が汚れるといった問題もありうる。

そこで、本発明は、ポリウレタンフォームコアの表面部分又はその塗膜がフィルムにより覆われて保護され、塗膜の表面欠陥が生じにくく、離型時にはコア表面部分及び塗膜が剥がれにくく、製造後には製品表面が傷付きにくく且つ汚れにくいポリウレタンフォーム製品を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は次の手段のうち（３）を採ったものである。
（１）型の成形面に透明なフィルムを吸着させる表皮形成工程と、前記フィルムの内面に着色塗料を塗布して乾燥させ塗膜を形成する塗膜形成工程と、前記成形面にて形成されるキャビティにポリウレタン発泡原料を流し込み発泡させポリウレタンフォームコアを成形するコア形成工程とを含むポリウレタンフォーム製品の製造方法。

（２）第一の熱融着性のフィルムの主要部を第一型の成形面に吸着させ且つ周辺部を第一型の合わせ面に当てるとともに、第二の熱融着性のフィルムの主要部を第二型の成形面に吸着させ且つ周辺部を第二型の合わせ面に当てる表皮形成工程と、第一型と第二型とを型閉じし、両型の合わせ面間に両フィルムの周辺部を挟むとともに、両型の成形面間に形成されるキャビティにポリウレタン発泡原料を流し込んで発泡させポリウレタンフォームコアを成形するコア形成工程と、第一型と第二型との少なくとも一方の合わせ面近傍内部に設けた加熱装置により両フィルムの周辺部を少なくとも主要部の周縁部位において熱融着する表皮融着工程と、第一型と第二型とを型開きし、両フィルムの周辺部の余剰部を切除する切除工程とを含むポリウレタンフォーム製品の製造方法。前記コア形成工程において、前記第一型と第二型とを型閉じすることとと、前記キャビティにポリウレタン発泡原料を流し込むこととは、どちらが先でもよい（以下、同じ。）。

（３）第一の熱融着性のフィルムの主要部を第一型の成形面に吸着させ且つ周辺部を第一型の合わせ面に当てるとともに、第二の熱融着性のフィルムの主要部を第二型の成形面に吸着させ且つ周辺部を第二型の合わせ面に当てる表皮形成工程と、第一型と第二型との少なくとも一方の前記フィルムの内面に着色塗料を塗布して乾燥させ塗膜を形成する塗膜形成工程と、第一型と第二型とを型閉じし、両型の合わせ面間に両フィルムの周辺部を挟むとともに、両型の成形面間に形成されるキャビティにポリウレタン発泡原料を流し込んで発泡させポリウレタンフォームコアを成形するコア形成工程と、第一型と第二型との少なくとも一方の合わせ面近傍内部に設けた加熱装置により両フィルムの周辺部を少なくとも主要部の周縁部位において熱融着する表皮融着工程と、第一型と第二型とを型開きし、両フィルムの周辺部の余剰部を切除する切除工程とを含むポリウレタンフォーム製品の製造方法。但し、前記塗膜形成工程において、着色塗料を塗布するフィルムには透明のものを使用する。

前記（１）のコア形成工程において、予め前記型にインサート部品をセットし、該インサート部品と前記成形面との間に形成されるキャビティにポリウレタン発泡原料を流し込み発泡させポリウレタンフォームコアを成形すると同時に、該ポリウレタンフォームコアとインサート部品とを接着させてもよい。

前記の各手段における型は、フィルムを成形面に吸着させるための減圧吸引装置を備え、さらに（２）（３）の手段においては、前記加熱装置を備えているが、その他、型温を調節するための温調装置、フィルムの熱融着周囲部の食い切り装置等を備えていることが好ましい。

（４）ポリウレタンフォームコアと、前記ポリウレタンフォームコアの表面の一部又は全部に形成された着色塗膜と、該ポリウレタンフォームコア及び塗膜を全周的に囲い込んで覆うように設けられたフィルムよりなる表皮とからなるポリウレタンフォーム製品。

以上の各手段において、熱融着性のフィルムの材質は、加熱して融着するものであれば特に限定されず、軟質の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー等を例示できるが、他層との接合性、耐久性、伸び、感触等の点から好ましくはＴＰＵ(ポリウレタン系熱可塑性エラストマー）である。透明なフィルムとは、無色透明のフィルムみならず、着色透明又は半透明のフィルムを含む意味であり、透かして先がある程度視認できるものであればよい（以下、同じ。）。フィルムの厚みは、特に限定されないが、３０〜１００μｍが好ましい。また、フィルムは、予加熱して真空成形する時に３００〜６００％の伸び率があるものが好ましい。

また、着色塗料は、特に限定されず、水溶性でも有機溶剤系でもよいが、他層の接合性等の点から好ましくはポリウレタン系塗料（２液性でも１液性でもよい）である。また、塗膜の厚さは、特に限定されないが、５〜５０μｍが好ましく、５〜１０μｍがより好ましい。着色塗料を塗布するフィルムの表面温度は４０〜５０℃であることが好ましい。

前記ポリウレタンフォーム発泡原料は、特に限定されないが、好ましくは軟質フォーム系又は半硬質フォーム系のポリウレタン原料である。

本発明のポリウレタンフォーム製品の用途（具体的製品）としては、特に限定されないが、好ましくは、防水性が要求される場所や汚れの付きやすい場所で使用される機器・装置・物品類に付帯の製品であり、その幾つかを以下に例示する。
（１）医療機器類付帯の製品：手術台用クッションマット、手術台用まくら、注射台用腕まくら、血圧・脈拍測定用腕まくら、手術時の背当・腰当て・特殊クッション類など
（２）理容機器類付帯の製品：理容椅子のクッション、洗髪用まくらなど
（３）介護用製品：寝具用クッションマット、骨折部当接パッドなど
（４）トイレ器具付帯の製品：便座用パッドなど
（５）水や汚れの付きやすい場所（台所、浴室、工業用機械器具類周囲など）用の家具類・椅子・テーブル等に付帯の成形部品
（６）汚れの付きやすい工業用機械器具類に付帯の製品
（７）農耕具類に付帯の成形部品
（８）寒冷地利用の諸器具類に付帯の成形部品
（９）スポーツ用の防護製品：レガーズ、肩パッド、膝パッドなど

本発明によれば、ポリウレタンフォームコアの表面部分又はその塗膜がフィルムにより覆われて保護され、表面欠陥が生じにくくなり、離型時には該表面部分及び塗膜が剥がれにくくなり、製造後においては製品表面が傷付きにくく且つ汚れにくくなる、という優れた効果を奏する。

まず、（１）表皮形成工程で、第一のＴＰＵ製のフィルムＦ１の主要部を第一型４１の成形面４３ａに吸着させ且つ周辺部を第一型の合わせ面４４ａに当てるとともに、第二のＴＰＵ製のフィルムＦ２の主要部を第二型の成形面４３ｂに吸着させ且つ周辺部を第二型４２の合わせ面４４ｂに当てる。次に、（２）塗膜形成工程で、第一型４１と第二型４２との少なくとも一方のフィルムの内面にポリウレタン系の着色塗料Ｐを塗布して乾燥させ塗膜５２を形成する。その次に、（３）コア形成工程で、第一型４１と第二型４２とを型閉じし、両型の合わせ面間に両フィルムＦ１、Ｆ２の周辺部を挟むとともに、両型１１、１２の成形面間に形成されるキャビティにポリウレタン発泡原料を流し込んで発泡させポリウレタンフォームコア５１を成形する。更にその次に、（４）表皮融着工程で、第一型４１と第二型４２との少なくとも一方の合わせ面４４近傍内部に設けた加熱装置４７により両フィルムＦ１、Ｆ２の周辺部を少なくとも主要部の周縁部位において熱融着する。そして、最後に（５）切除工程で、第一型４１と第二型４２とを型開きし、両フィルムＦ１、Ｆ２の周辺部の余剰部を切除する。

本実施例で使用する図１ａに示す成形型１０は、２つ割り構造の型であって、上型となる第一型１１と下型となる第二型１２とから構成されている。両型１１、１２はポリウレタンフォーム製品２０の表面形状を形成する成形面１３を備えており、型を閉じた際には該成形面１３によってキャビティが形成される。第一型１１は平板状であり、平らな成形面１３ａを備えている。一方、第二型１２は上面が開口した箱形状をしており、上面から下方に凹んだ成形面１３ｂを備えている。そして、両型１１、１２における成形面１３ａ、１３ｂの周辺部分は、それぞれ合わせ面１４ａ、１４ｂとなっている。

また、成形型１０は減圧吸引装置１５と温調装置１６と加熱装置１７とを備えている。減圧吸引装置１５は、成形するポリウレタンフォーム製品２０の表皮となるフィルムＦ１、Ｆ２を、成形面１３に真空引きして吸着させるためのもので、成形面１３に開口した多数の微小な吸引孔（図示略）とこれに型内の連通孔を介して連通した型外の減圧ポンプ（図示略）とからなる。温調装置１６は、型温を調節し、また、吸着されたフィルムＦ１、Ｆ２の温度も調節するためのもので、温水、油等の媒体を流す温調管式や電気ヒーター式のものを例示できる。加熱装置１７は、フィルムＦ１、Ｆ２の周辺部を少なくとも主要部の周縁部位において熱融着するためのもので、第一型１１と第二型１２との両方の合わせ面近傍内部に設けられている。

この成形型１０を用いてポリウレタンフォーム製品２０を成形する本発明の成形方法を以下に説明する。該成形方法は、透明なフィルムＦ１、Ｆ２を成形型１０に付着させる表皮形成工程と、フィルムＦ２に着色塗料Ｐを塗布する塗膜形成工程と、ポリウレタン発泡原料Ｕを成形型１０に流し込み発泡させるコア形成工程と、これらフィルムＦ１、Ｆ２を熱融着させる表皮融着工程と、成形型１０を型開きし両フィルムＦ１、Ｆ２の余剰部を切除する切除工程とを含み構成されている。それらの詳細を、順次、以下に説明する。

（表皮形成工程）
ここでは、熱融着性を備えた極薄・透明のＴＰＵフィルム（大倉工業製の：商品名「シルクロン／ＥＳ−８５」）を用いる。図１ｂに示すように第一型１１を第二型１２から開き、第一型１１の成形面１３ａにフィルムＦ１を沿わせる。また、フィルムＦ２を予加熱装置（図示略）により予加熱して、伸び率を高めてから、フィルムＦ２の主要部を第二型１２の凹状の成形面１３ｂの上に被さるように位置させ、周辺部を第二型１２の合わせ面１４ｂに当てる。そして、減圧吸引装置１５により真空引きを行うことにより、図１ｃに示すようにフィルムＦ２の主要部を成形面１３ｂに吸着させ、表皮を形成する。このとき、成形面１３ａ、１３ｂの温度は温調装置１６によって４０〜５０℃に保たれている。

（塗膜形成工程）
第二型１２の上に真空引き圧着された状態のフィルムＦ２の表面に、図２ｄに示すように、着色塗料Ｐとしてポリウレタン系のアクリル塗料（モールドコート）を吹き付け塗布することによって、着色用の塗膜２２を形成し任意の色に着色する。該着色は両面に施してもよいが、本実施例においては成形するポリウレタンフォーム製品２０の表側となるフィルムＦ２にのみ施している。

（コア形成工程）
着色塗料Ｐの乾燥後、図２ｅに示すように、両型１１、１２の成形面１３ａ、１３ｂ間に形成されるキャビティにポリウレタン発泡原料Ｕを流し込んだ後、第一型１１と第二型１２とを型閉じし、両型１１、１２の合わせ面１４ａ、１４ｂ間に両フィルムＦ１、Ｆ２の周辺部を挟み込み上下両面をクランプ保持する。そして、成形型１０のキャビティ内のポリウレタン発泡原料Ｕを発泡させ製品のコアとなるポリウレタンフォームコア２１を成形する。

（表皮融着工程）
成形型１０内のポリウレタン発泡原料Ｕの反応終了後、図２ｆに示すように第二型１２の内部に設けられた加熱装置１７を用いて、成形面１３ａ、ｂに付着している熱融着性のフィルムＦ１、Ｆ２の融着処理（ウェルド・セッティング）を行う。すなわち、第一型１１と第二型１２との合わせ面１４ａ、ｂ近傍内部に設けられた加熱装置１７により両フィルムＦ１、Ｆ２の周辺部を熱融着させることにより、ポリウレタンフォームコア２１及び塗膜２２を両フィルムＦ１、Ｆ２とによって完全に囲み込む。このようにして、ポリウレタンフォームコア２１の周囲にフィルムＦ１、Ｆ２からなる透明な表皮２３を形成する。

（切除工程）
成形型１０から成形品を抜き取った後、両フィルムＦ１、Ｆ２の余剰部を切除する。以上の工程を経た後、図２ｇに示す本発明のポリウレタンフォーム製品２０が完成する。なお、図２ｇに示す該完成品は、図２ｆの状態から上下を反転させたものであり、着色用の塗膜２２のある図２ｇにおける上側が本製品の表側となる。

以上の方法により製造された実施例のポリウレタンフォーム製品２０は、ポリウレタンフォームコア２１の表面部分及びその塗膜２２がフィルムＦ１、Ｆ２により完全に（断面視で全周的に）囲い込まれ、覆われて保護された、一体化状態の製品である。よって、従来のモールドコート法のように塗膜が剥離剤に接しないので、塗膜２２にブツブツ状又はムラ状の表面欠陥が生じにくく、離型時にはコア２１表面部分又は塗膜２２が剥がれにくく、製造後には製品表面が傷付きにくく且つ汚れにくいという効果が得られる。この効果を含め、主な効果を以下に列挙する。

［製造の容易化］
（ａ）成形製品の均一塗膜の容易化
（ｂ）成形製品の任意色彩・意匠性の自由度向上
（ｃ）成形製品の色別多品種少量生産対応の容易化
［表面保護］
（ｄ）成形製品の着色塗膜保護（剥がれ・衣服汚れ等を防止）
（ｅ）成形製品の表面強度アップ
（ｆ）成形製品の防水性保護
（ｇ）成形製品の表面汚れ防止
（ｈ）成形製品の溶液類吸着阻止
（ｉ）成形製品の着色塗膜耐寒性保持（低温持クラック発生防止）

なお、本実施例１においては、ポリウレタンフォームコア２１の両側にフィルムＦ１、Ｆ２を付着させたが、裏側が剥き出しにならない場合等には、製品の表側となる面にのみフィルム（すなわちフィルムＦ２）を付着させ、裏側となる面にはフィルム（すなわちフィルムＦ１）を省いてもよい。この場合、上述の表皮融着工程は不要となる。

本実施例２では実施例１と同じ成形型１０を使用し、その成形方法も実施例１と略同様であるが、第一型の成形面１３ａにフィルムＦ１ではなく、インサート部品Ｉをセットする点で相違する。よって、本実施例２の成形方法は、実施例１と同様に、表皮形成工程と、塗膜形成工程と、コア形成工程と、表皮融着工程と、切除工程とを含んで構成されている。その詳細を、実施例１との違いを中心に以下に説明する。

（表皮形成工程、塗膜形成工程）
表皮形成工程と塗膜形成工程とは、実施例１と略同様であるが、図３ａに示すように、第一型１１の成形面１３ａにフィルムＦ１を付着させず、その代わりに本実施例２で成形するポリウレタンフォーム製品３０の一部分となるインサート部品Ｉをセットする。よって、第二型１２には、実施例１と同様にフィルムＦ２を付着させその上に着色塗料Ｐを塗布し塗膜３２を形成する。

（コア形成工程）
着色塗料Ｐの乾燥後、図３ｂに示すように、該インサート部品Ｉと前記成形面との間に形成されるキャビティにポリウレタン発泡原料Ｕを流し込むんだ後、第一型１１と第二型１２とを型閉じし、両型１１、１２の合わせ面１４ａ、ｂ間にフィルムＦ２の周辺部を挟み込む。その後、ポリウレタンフォーム発泡原料Ｕを発泡させポリウレタンフォームコア３１を成形する。また、それと同時に、該ポリウレタンフォームコア３１とインサート部品Ｉとを接着させる

（表皮融着工程）
成形型１０内のポリウレタン発泡原料Ｕの反応終了後、図３ｃに示すように、第二型１２の内部に設けられた加熱装置１７を用いて、合わせ面１４ａ、ｂ近傍においてフィルムＦ２の周辺部をインサート部品Ｉに融着させることにより、ポリウレタンフォームコア３１及び塗膜３２をインサート部品ＩとフィルムＦ２とによって全周的に囲み込む。このようにして、フィルムＦ２からなる透明な表皮３３を形成する。

（切除工程）
成形型１０から成形品を抜き取った後、フィルムＦ２の余剰部を切除する。以上の工程を経た後、図３ｄに示すインサート部品部分３４を含む本実施例２のポリウレタンフォーム製品３０が完成する。なお、図３ｄに示す該完成品は、図３ｃの状態から上下を反転させたものであり、塗膜２２のある図３ｄにおける上側が本製品の表側となりインサート部品Ｉのある下側が裏側となっている。

このように、インサート部品等を成形工程においてキャビティ内に含ますことによって、該インサート部品等を含む多種多様なポリウレタンフォーム製品を成形することができる。また、該インサート部品をポリウレタンフォーム製品に含ました際には、該インサート部品に覆われる側の部分を、フィルムからなる表皮によって保護する必要がなくなるため、その分の手間及び材料を省くことができる。

本実施例３で使用する図４に示す成形型４０は、２つ割り構造の型であって、上型となる第一型４１と下型となる第二型４２とから構成されている。両型４１、４２は本実施例３のポリウレタンフォーム製品５０の型となる成形面４３を備えており、型閉じした際には該成形面４３によってキャビティが形成される。第一型４１及び第二型４２は、実施例１の第二型１２と略同様である。よって、第一型４１及び第二型４２は、それぞれ下面及び上面が開口した箱型の形状をしており、下面から上方に及び上面から下方に凹んだ成形面４３ａ及び４３ｂをそれぞれ備えている。また、その他、両型４１、４２は、実施例１の第二型１２と同様に、合わせ面４４ａ、ｂと、減圧吸引装置４５と、温調装置４６と、加熱装置４７とを備えている。

この成形型４０を用いてポリウレタンフォーム製品５０を成形する成形方法を以下に説明する。その成形方法は、実施例１の第二型に施す操作と略同様である。よって、実施例１と同様に、表皮形成工程と、塗膜形成工程と、コア形成工程と、表皮融着工程と、切除工程とを含んで構成されている。その詳細を、実施例１との違いを中心に以下に説明する。

（表皮形成工程、塗膜形成工程）
図４ａに示すように、成形型４０の第一型４１を第二型４２から開き、第一型４１及び第二型４２の双方の成形面４３ａ、ｂにそれぞれ、フィルムＦ１、Ｆ２を沿わせる。そして、減圧吸引装置４５を用いて真空引きを行うことによって、フィルムＦ１、Ｆ２をそれぞれ成形面４３ａ、ｂに圧着させるとともに周辺部を成形型４０の合わせ面４４ａ、ｂに当てる。その後、双方のフィルムＦ１、Ｆ２の内面に、着色塗料Ｐを吹き付けることによって、塗膜５２を形成し任意の色に着色する。

（コア形成工程）
着色塗料Ｐの乾燥後、図４ｂに示すように、両型４１、４２の成形面４３ａ、ｂ間に形成されるキャビティにポリウレタン発泡原料Ｕを流し込んだ後、第一型４１と第二型４２とを型閉じし、両型４１、４２の合わせ面４４ａ、ｂ間に両フィルムＦ１、Ｆ２の周辺部を挟み込む。その後、ポリウレタンフォーム発泡原料Ｕを発泡させポリウレタンフォームコア５１を成形する。

（表皮融着工程）
成形型４０内のポリウレタン発泡原料Ｕの反応終了後、図４ｃに示すように、成形型４０の内部に設けられた加熱装置４７を用いて両フィルムＦ１、Ｆ２の周辺部を熱融着することにより、ポリウレタンフォームコア５１及び塗膜５２を両フィルムＦ１、Ｆ２とによって完全に囲み込む。このようにして、フィルムＦ１、Ｆ２とからなる透明な表皮５３を形成する。

（切除工程）
成形型１０から成形品を抜き取った後、両フィルムＦ１、Ｆ２の余剰部を切除する。以上の工程を経た後、図４ｄに示す本発明のポリウレタンフォーム製品５０が完成する。

以上のような方法を用いれば、第一型４１と第二型４２との双方が、凹んだ成形面４３ａ、ｂを備えた本実施例３の成形型４０等を用いた場合においても、実施例１の成形方法と略同様にポリウレタンフォーム製品を成形することができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、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。例えば、実施例１において、フィルムＦ１、Ｆ２の双方にモールドコートを施すことによって両面カラーのポリウレタンフォーム製品を成形してもよいし、実施例１〜３において、着色不要時には着色塗料Ｐを塗布しなくてもよい。

本発明の実施例１のポリウレタンフォーム製品の製造方法を示す断面図である。 同成形方法の続きの工程を示す断面図である。 本発明の実施例２のポリウレタンフォーム製品の製造方法を示す断面図である。 本発明の実施例３のポリウレタンフォーム製品の製造方法を示す断面図である。

符号の説明

１０ 成形型
１３ 成形面
２０ ポリウレタンフォーム製品
２１ ポリウレタンフォームコア
２２ 塗膜
２３ 表皮
４１ 第一型
４２ 第二型
４３ 成形面
Ｕ ポリウレタン発泡原料
Ｐ 着色塗料
Ｆ１ （第一）フィルム
Ｆ２ （第二）フィルム
Ｉ インサート部品

Claims (1)

1. 第一の熱融着性のフィルムの主要部を第一型の成形面に吸着させ且つ周辺部を第一型の合わせ面に当てるとともに、第二の熱融着性のフィルムの主要部を第二型の成形面に吸着させ且つ周辺部を第二型の合わせ面に当てる表皮形成工程と、
   第一型と第二型との少なくとも一方の前記フィルムの内面に着色塗料を塗布して乾燥させ塗膜を形成する塗膜形成工程と、
   第一型と第二型とを型閉じし、両型の合わせ面間に両フィルムの周辺部を挟むとともに、両型の成形面間に形成されるキャビティにポリウレタン発泡原料を流し込んで発泡させポリウレタンフォームコアを成形するコア形成工程と、
   第一型と第二型との少なくとも一方の合わせ面近傍内部に設けた加熱装置により両フィルムの周辺部を少なくとも主要部の周縁部位において熱融着する表皮融着工程と、
   第一型と第二型とを型開きし、両フィルムの周辺部の余剰部を切除する切除工程と
   を含むポリウレタンフォーム製品の製造方法。

Images