JP5380909B2 - 金型及び樹脂発泡成形品の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用シートクッションなどの樹脂発泡成形品を成形するための金型と、この金型を用いた樹脂発泡成形品の成形方法に関するものである。

従来、自動車や電車等の車両用シート、ドアなどの内装品等に、軟質ポリウレタンフォーム等の発泡成形品が用いられている。かかる発泡成形品の製造工程では、まず、軟質ポリウレタンフォームを形成する発泡樹脂原料を成形金型内に所定量供給する。そして、成形金型を型締めし、発泡樹脂原料を発泡硬化させる。発泡樹脂原料は、膨張しながらキャビティ内に徐々に充満しつつ、キャビティに対応した形状に成形される。かかる過程において、型内に存在する空気や発泡反応により発生した二酸化炭素等のガスが型外に十分に排出されていない場合、成形品に欠肉やボイド等の不具合が発生することがある。

そこで、成形金型にベントホールを設けて型内のガスを排出することが知られている。しかし、単にベントホールを設けただけでは、キャビティ内に充満した発泡樹脂原料がベントホールから型外に排出される場合があり、原料ロスを生じると共に、ベントホールの清掃作業が必要になるという問題があった。

特開２００６−１９２８３１号には、第４，５図の通り、ベントホールから原料が排出されることを防止するよう構成した金型３０として、ベントホール３１を覆いうる非通気性シート３２が貼付された通気性板状スラブ又は不織布３３を成形金型３０内に配設したものが記載されている。この金型３０にあっては、発泡工程において、ガスがスラブ又は不織布３３を通過してベントホール３１から流出する。キャビティ３４内が樹脂３５で充満されてきたときには、発泡樹脂原料の発泡圧により非通気性シート３２をベントホール３１に押し付けて閉塞させる。これにより、樹脂３５がベントホール３１に入り込むことが防止される。
特開２００６−１９２８３１号公報

上記特開２００６−１９２８３１号公報に記載される金型３０では、ベントホール３１が直接に大気に開放しているために、キャビティ３４からベントホール３１を通過して金型外に流出するガスの流速が大きい。そのため、キャビティ３４内の発泡樹脂３５がベントホール３１を目指してキャビティ３４内を進行するようになり、キャビティ３４内が樹脂３５で充満される前に非通気性シート３２がベントホール３１を塞いでしまい、キャビティ３４内からのガス排出が不十分になるおそれがある。

また、この特開２００６−１９２８３１号公報に記載される金型３０では、ベントホール３１が金型３０の天井部分に設けられているので、このベントホール３１に対面するスラブや不織布３３をキャビティ天井面に取り付けるためのピン３６が必要であり、金型３０の構造が複雑である。

本発明は、上記従来の問題点を解決し、キャビティからガスを十分に排出することができると共に、ベントホールに樹脂が入り込むことを防止するよう構成することも可能な金型と、この金型を用いた樹脂発泡成形品の成形方法を提供することを目的とする。

本発明（請求項１）の金型は、少なくとも上型及び下型に囲まれたキャビティを有する金型であって、該キャビティは、発泡樹脂原料が供給されるキャビティメイン部と、該キャビティメイン部で発泡を開始して膨張してきた樹脂が充填されるキャビティエンド部とを有する樹脂発泡成形用の金型において、該キャビティエンド部の縦面にベントホールが設けられており、該金型に、該ベントホールに連通する通気孔を有した付設部材が着脱可能に取り付けられており、該通気孔の少なくとも一部が該ベントホールよりも通路断面積が小さくなっており、該通気孔の該ベントホールと反対側は、大気に連通していることを特徴とするものである。

請求項２の金型は、請求項１において、前記ベントホールのキャビティ側が通気素材で覆われていることを特徴とするものである。

請求項３の金型は、請求項２において、該通気素材が不織布、スラブ、プレスフェルト又はウレタン圧縮チップ材よりなることを特徴とするものである。

請求項４の金型は、請求項２又は３において、金型は中子型を備えており、該中子型は、前記上型に取り付けられたものであり、該中子型から該上型に向って突出する壁部が設けられており、該壁部の該中子型と反対側の端部が該上型に連結されており、該壁部が前記縦面を構成しており、前記キャビティのうち該中子型と前記下型との間の空間が前記キャビティメイン部となっており、該キャビティのうち、該中子型、壁部及び上型によって囲まれた空間が前記キャビティエンド部となっており、該キャビティのうち、該上型及び下型よりなるキャビティ側面と該中子型との間の空間を介して該キャビティメイン部とキャビティエンド部とが連通しており、前記ベントホールは該壁部に設けられており、該中子型に前記通気素材が装着されていることを特徴とするものである。

請求項５の金型は、請求項１ないし４のいずれか１項において、該金型は車両用シートパッドを成形するためのものであり、前記キャビティメイン部の上方に前記キャビティエンド部が配置され、該キャビティメイン部とキャビティエンド部とがキャビティ側部を介して連通しており、前記ベントホールは、該キャビティ側部と反対側の縦面に設けられていることを特徴とするものである。

請求項６の金型は、請求項５において、前記ベントホールは、前記キャビティ側部から最も離隔した縦面に設けられていることを特徴とするものである。

本発明（請求項７）の樹脂発泡成形品の成形方法は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の金型を用いた樹脂発泡成形品の成形方法であって、該金型の前記キャビティのうち前記キャビティメイン部に前記発泡樹脂原料を供給する原料供給工程と、該発泡樹脂原料を発泡させ、この発泡樹脂原料が発泡してなる樹脂を該キャビティ内に充満させることにより該樹脂発泡成形品を成形する発泡成形工程とを有し、該発泡成形工程において、前記ベントホール及び通気孔を介して該キャビティ内の気体を大気に放出させることを特徴とするものである。

本発明の金型及び成形方法では、金型のメインキャビティ部に発泡樹脂原料を供給し、型締めし、発泡させる。この発泡成形過程で発生したガスや、キャビティ内のエアは、縦面に設けられたベントホールから流出する。

本発明の金型にあっては、ベントホールに連通する通気孔を有した付設部材が着脱可能に取り付けられている。そのため、ベントホールから付設部材の通気孔を介して流出するガスの流通抵抗が大きく、ガスがベントホールから勢いよく流出することがない。そのため、キャビティ内で発泡している樹脂は、キャビティエンド部内に残留するガスから反圧を受け、キャビティ内を順次に埋めるように徐々に膨張する。

この結果、キャビティ内の全体が十分に樹脂で充填されるようになり、欠肉などの無い成形品を成形することができる。

本発明では、このベントホールに連なる付設部材の通気孔の少なくとも一部の通路断面積をベントホールよりも小さくしている。これにより、キャビティからのガスの流出速度を抑制することができる。

このベントホールのキャビティ側を通気素材で覆っておくことにより、ベントホール内に樹脂が入り込むのを防止することができる。

この通気素材としては不織布、スラブ、プレスフェルト又はウレタン圧縮チップ材が好適である。

なお、従来より、車両用シートパッドなどの成形品にあっては、ウレタンにフェルト等を一体化させた製品が用いられることがある。このようなフェルトなどの通気素材を中子型に予め取り付けておいて発泡成形を行う場合、この通気素材でベントホールのキャビティ側を覆うことが好ましい。

本発明の一態様では、ベントホールは、上型に取り付けられた中子型のキャビティ面の縦面に設けられているので、中子型に装着した通気素材の一部を延出させることにより、この通気素材でベントホールを覆うことができる。従って、通気素材をキャビティ面に取り付けるためのピンが不要であり、金型の構造が簡易となる。

本発明の金型は、車両用シートパッドなどを成形するのに好適である。車両用シートパッドの成形用の金型として、キャビティメイン部の上方にキャビティエンド部が配置され、キャビティメイン部とキャビティエンド部とがキャビティ側部を介して連通しており、ベントホールは、キャビティ側部と反対側の縦面に設けられているものがある。このような金型にあっては、樹脂は、発泡を開始すると、キャビティメイン部からキャビティ側部を通って上昇し、キャビティエンド部内を充満させるように発泡する。従って、キャビティエンド部の縦面のうちキャビティ側部と反対側、特にキャビティ側部から最も離隔した縦面にベントホールを配置しておくことにより、キャビティエンド部内の全体を樹脂で充満させることができる。

以下、図面を参照して本発明の金型及び樹脂発泡成形品の成形方法の実施の形態について説明する。

第１図は実施の形態に係る金型の縦断面図であり、第２図は発泡成形途中のこの金型の断面図であり、第３図は成形された車両用シートパッド（バックパッド）の縦断面図である。

この金型１は、下型２と、上型４と、この上型４に取り付けられた中子型３とを有する。下型２と上型４とは、それらの周縁部において型合せされている。この金型１のキャビティは、中子型３の下方のキャビティメイン部５ａと、このキャビティメイン部５ａの一端側に連なるキャビティ側部５ｂと、このキャビティ側部５ｂに連なり、中子型３の上側に位置するキャビティエンド部５ｃとを有する。また、このキャビティは、キャビティメイン部５ａの他端側に連なるキャビティ側部５ｄと、このキャビティ側部５ｄに連なり、中子型３の上側に位置するキャビティエンド部５ｅとを有する。

なお、キャビティメイン部５ａに臨む下型２のキャビティ面には、バックパッド２０に表皮吊込溝２１を形成するための凸条２ａが設けられている。

中子型３には、バックパッド２０にヘッドレスト装入孔２２を形成するための突起３ａがキャビティ側部５ｂに突出するように設けられている。また、中子型３には、キャビティエンド部５ｃ，５ｅの最奥側の縦面を構成する壁部３ｂ，３ｃが設けられている。この壁部３ｂ，３ｃの上端側が上型４と型合せされる。

この壁部３ｂ，３ｃにそれぞれベントホール６が設けられている。壁部３ｂ，３ｃの外面側に付設部材７が着脱可能に取り付けられている。この付設部材７は、ベントホール６に連通した細孔状の通気孔を有した筒状であり、筒軸方向の一端側が壁部３ｂ又は３ｃに連結されている。この付設部材７の通気孔の少なくとも一部がベントホール６よりも通路断面積が小さいものとなっている。

付設部材７の他端側にはゴム、樹脂などよりなる柔軟なホース８の基端側が連結されている。ホース８の先端側には、短管状の端部部材９が接続されている。この付設部材７、ホース８及び端部部材９を介してベントホール６が大気に連通している。

中子型３のそれぞれキャビティに臨む面を覆うように不織布、スラブ、プレスフェルト又はウレタン圧縮チップ材などの通気素材（この実施の形態では不織布）１０が中子型３に装着されている。不織布１０の端部側は壁部３ｂ，３ｃも覆っており、ベントホール６をキャビティ側から覆っている。

不織布１０は、この実施の形態では磁力によって中子型３に保持されている。図示は省略するが、中子型３にマグネットが設けられ、不織布１０には鉄片（例えば針金）が粘着テープなどによって留め付けられている。この鉄片をマグネットに吸着させることにより、不織布１０が中子型３に保持される。なお、この鉄片及び粘着テープは、成形品を脱型した後に除去される。鉄片を留め付ける代わりに、フェライト粉等の磁性粉を有した磁性テープを不織布１０に貼り付けてもよい。

バックパッド２０を成形するには、まず不織布１０を中子型３に取り付けておく。

型開きした状態で下型２のキャビティメイン部５ａ内にウレタン原液を供給し、第１図の如く型締めした後、加熱してウレタン原液を発泡させる。ウレタンＵは、キャビティメイン部５ａを充満した後、キャビティ側部５ｂ、５ｄを充満させつつ上昇し、キャビティエンド部５ｃ，５ｅに入る。

この間に発生したガスや、キャビティ内の残留エアは、ベントホール６を通って大気に放出される。

このウレタン発泡物は、粘性を有しているため、第２図の如くキャビティ側部５ｂ，５ｄ側から塊状となって壁部３ｂ，３ｃに向って進行する。そのため、キャビティエンド部５ｃ，５ｅ内のガス、エアもベントホール６を通って排出される。このようにして、キャビティエンド部５ｃ，５ｅ内もウレタン発泡物で充満される。その後、ウレタン発泡物が硬化（キュア）した後、型開きして脱型する。

これにより、第３図に示したバックパッド２０が得られる。このバックパッド２０の背面には不織布１０が一体に付着している。バックパッド２０の前面には、表皮吊込溝２１が設けられ、上端面にはヘッドレスト挿入孔２２が設けられている。バックパッド２０の前面の下部２３は、乗員の腰が当たる部分であり、中部２４は背面が当たる部分であり、上部２５は肩が当たる部分である。

この実施の形態の金型１では、ベントホール６に連通する通気孔を有した付設部材７が壁部３ｂ，３ｃの外面に取り付けられている。そのため、ベントホール６から付設部材７の通気孔を介して流出するガスの流通抵抗が大きく、ガスがベントホール６から勢いよく流出することがない。そのため、キャビティ内で発泡している樹脂は、キャビティエンド部５ｃ，５ｅ内に残留するガスから反圧を受け、キャビティ内をキャビティメイン部５ａ、キャビティ側部５ｂ，５ｄ及びキャビティエンド部５ｃ，５ｅを順次に埋めるように徐々に膨張する。この結果、キャビティ内の全体が十分にウレタンで充填されるようになり、欠肉などの無いバックパッド成形品を成形することができる。

なお、このベントホール６に連なる付設部材７の通気孔の少なくとも一部の通路断面積をベントホール６の通路断面積よりも小さくしているので、キャビティからのガスの流出速度を抑制することができる。

このベントホール６のキャビティ側を不織布１０で覆っている。ベントホール６からのガスの流出速度が小さいので、ウレタンがベントホール６近傍の不織布１０を透過してベントホール６内にまで入り込むのを防止することができる。

この実施の形態では、不織布１０を中子型３に保持させており、この不織布１０の末端側を壁部３ｂ，３ｃに沿って立ち上げてキャビティ６を覆うようにしているので、不織布１０をキャビティ面に取り付けるためのピンが不要であり、金型の構造が簡易である。

この金型１にあっては、前述の通り、ウレタンは発泡を開始し、キャビティメイン部５ａからキャビティ側部５ｂ，５ｄを通って上昇し、キャビティエンド部５ｃ，５ｅ内を充満させるように発泡する。そして、キャビティ側部５ｂ，５ｄから最も離隔した壁部３ｂ，３ｃの縦面にベントホール６を配置しているので、キャビティエンド部５ｃ，５ｅ内にガスやエアを残留させることなく、キャビティエンド部５ｃ，５ｅ内の全体にウレタンを充満することができる。このため、欠肉などの欠陥のないバックパッド２０を成形することができる。

なお、不織布１０にウレタンが染み込んで不織布１０が硬化したとしても、この不織布１０はバックパッド２０の背面側となり、バックボード等によって隠れるようになるので、シートバックの意匠性に影響はない。

本実施の形態では、発泡倍率は３０〜６０倍程度、発生ガス量はキャビティ容積の２〜１０倍程度、キャビティ容積は１０〜２５Ｌ程度、付設部材７の直径は８〜２０ｍｍ程度、付設部材７の通気孔の最小径は０．０１〜０．５ｍｍ程度が好ましいが、本発明はこれに限定されるものではない。

＜別の実施の形態＞
上記実施の形態ではバックパッドを成形しているが、本発明の金型によれば、バックパッドに限らず、各種の樹脂発泡成形体を成形することができる。樹脂としてもウレタン以外のものを用いることができる。

本発明では、キャビティ側部５ｄに臨む中子型上下方向部３ｄ（第２図）にベントホールを設け、このベントホールに付設部材７を接続してもよい。

本発明では、端部部材９の孔の径を小さくしてキャビティからのガス流出量を絞るようにしてもよい。

実施の形態に係る金型の縦断面図である。 発泡成形途中の図１の金型の断面図である。 図１の金型で成形された車両用シートパッド（バックパッド）の縦断面図である。 従来例に係る金型を示す断面図である。 図４の金型を用いた発泡成形の途中を示す断面図である。

符号の説明

１，３０ 金型
２ 下型
３ 中子型
４ 上型
５ａ キャビティメイン部
５ｂ，５ｄ キャビティ側部
５ｃ，５ｅ キャビティエンド部
６，３１ ベントホール
７ 付設部材
８ ホース
９ 端部部材
１０ 不織布
２０ バックパッド
２１ 表皮吊込溝
２２ ヘッドレスト装入孔

Claims (7)

1. 少なくとも上型及び下型に囲まれたキャビティを有する金型であって、
   該キャビティは、発泡樹脂原料が供給されるキャビティメイン部と、該キャビティメイン部で発泡を開始して膨張してきた樹脂が充填されるキャビティエンド部とを有する樹脂発泡成形用の金型において、
   該キャビティエンド部の縦面にベントホールが設けられており、
   該金型に、該ベントホールに連通する通気孔を有した付設部材が着脱可能に取り付けられており、
   該通気孔の少なくとも一部が該ベントホールよりも通路断面積が小さくなっており、
   該通気孔の該ベントホールと反対側は、大気に連通していることを特徴とする金型。
2. 請求項１において、前記ベントホールのキャビティ側が通気素材で覆われていることを特徴とする金型。
3. 請求項２において、該通気素材が不織布、スラブ、プレスフェルト又はウレタン圧縮チップ材よりなることを特徴とする金型。
4. 請求項２又は３において、金型は中子型を備えており、
   該中子型は、前記上型に取り付けられたものであり、
   該中子型から該上型に向って突出する壁部が設けられており、該壁部の該中子型と反対側の端部が該上型に連結されており、該壁部が前記縦面を構成しており、
   前記キャビティのうち該中子型と前記下型との間の空間が前記キャビティメイン部となっており、
   該キャビティのうち、該中子型、壁部及び上型によって囲まれた空間が前記キャビティエンド部となっており、
   該キャビティのうち、該上型及び下型よりなるキャビティ側面と該中子型との間の空間を介して該キャビティメイン部とキャビティエンド部とが連通しており、
   前記ベントホールは該壁部に設けられており、
   該中子型に前記通気素材が装着されていることを特徴とする金型。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、該金型は車両用シートパッドを成形するためのものであり、
   前記キャビティメイン部の上方に前記キャビティエンド部が配置され、該キャビティメイン部とキャビティエンド部とがキャビティ側部を介して連通しており、
   前記ベントホールは、該キャビティ側部と反対側の縦面に設けられていることを特徴とする金型。
6. 請求項５において、前記ベントホールは、前記キャビティ側部から最も離隔した縦面に設けられていることを特徴とする金型。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の金型を用いた樹脂発泡成形品の成形方法であって、
   該金型の前記キャビティのうち前記キャビティメイン部に前記発泡樹脂原料を供給する原料供給工程と、
   該発泡樹脂原料を発泡させ、この発泡樹脂原料が発泡してなる樹脂を該キャビティ内に充満させることにより該樹脂発泡成形品を成形する発泡成形工程と
   を有し、
   該発泡成形工程において、前記ベントホール及び通気孔を介して該キャビティ内の気体を大気に放出させることを特徴とする樹脂発泡成形品の成形方法。

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