JP5773641B2 - ポリウレタン発泡体の成形装置および製造方法 - Google Patents
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Description
上型および下型を有する成形型;
下型を支持し、空気の注入または排出により下型を上下方向に移動させるエアバッグ;および
エアバッグ内部の空気圧力を低減させ、発泡成形時に型開けと型締めとを起こす減圧機構を有することを特徴とする発泡体成形装置に関する。
本発明に係る発泡体成形装置は、
上型および下型を有する成形型;
下型を支持し、空気の注入または排出により下型を上下方向に移動させるエアバッグ;および
エアバッグ内部の空気圧力を低減させ、発泡成形時に型開けと型締めとを起こす減圧機構を有するものである。以下、本発明に係る発泡体成形装置1を図1〜図4を用いて詳しく説明する。図1は本発明の発泡体成形装置の発泡成形時における概念図である。図2は、本発明の発泡体成形装置を用いた発泡成形体製造時における型締め圧および型内圧の経時的変化を示すグラフの一例である。図3は減圧機構を作動させなかったこと以外、本発明と同様の条件で発泡成形を行ったときの、型内圧の経時的変化を示すグラフの一例である。図4Aおよび図4Bは本発明の発泡体成形装置の一実施形態の概略構成図である。
型内圧とは成形型内部の圧力である。従来通常の発泡成形工程においては、型締め圧が型内圧より高いため、上型と下型とが密閉され、いわゆるベントホール等のガス抜き部分を除き、成形型内のガスは外部に排出されない。この型締め圧が型内圧以下になる場合に、上型と下型との間にガスが排出される隙間が生じる。
型内圧>型締め圧 (1)
の状態をつくり出すことによって、型開けが行われる(点B)。このような型開けにより型内圧は低減されるので(点C)、型開け後に型締め圧を関係式(2);
型内圧<型締め圧 (2)
の状態で維持することによって、型締めが行われる。このように型開けと型締めとは瞬間的に起こる。「瞬間的」とは、型開けにより型開け直後の型内圧PCが後述の範囲にしか低下しない程度の短い時間をいう。なお、型開けとは、上型と下型のシール部分に隙間が生じ、そこからガスが抜ける程度の型開きをいう。視覚的に型開き状態が認識されていなくても、上型と下型のシール部分からガスが抜け、型内圧が瞬間的に低下すれば、それにより型開けが確認される。
本発明の発泡体成形装置の一実施形態を図4Aおよび図4Bを用いて説明する。図4Aは本発明の発泡体成形装置の一実施形態の発泡成形前における概略構成図であり、図4Bは図4Aに示す本発明の発泡体成形装置の発泡成形時における概略構成図である。図4Aおよび図4Bにおいて図1と同じ符号は同じ部材を示すものであるので、それらの説明を省略する。
停止弁51は空気の供給を停止できる限り、空気流量を連続的または段階的に調整できるものであってもよいし、または開/閉のみでしか調整できないものであってもよい。
停止弁51で空気流量を調整することにより、エアバッグ内部の空気圧力の減圧速度および型締め圧の減圧速度を制御できる。
排気弁52は、空気供給・排出手段の排出装置と比較して極めて小さな排出速度でエアバッグ内部から空気系外に排出する開放口を有するものである。具体的には、空気の排出流量を連続的または段階的に調整できるものであってもよいし、または開/閉のみでしか調整できないものであってもよい。排気弁52の排出速度は、エアバッグ内部の容積等に依存するため一概に規定できるものではなく、発泡成形時において型開けおよび型締めを瞬間的に起こすことができる限り特に制限されるものではない。
排気弁52で排出流量を調整することにより、エアバッグ内部の空気圧力の減圧速度および型締め圧の減圧速度を制御できる。
上記した発泡体成形装置1aを用いて発泡成形体を製造する方法を図2〜図4を用いて詳しく説明する。発泡成形装置を用いた成形システムは、モールド成形システムとも呼ばれ、型閉鎖工程(いわゆる成形型内にポリウレタン原料を注入する「注入工程」も型閉鎖工程に含む)、発泡成形工程、型開放工程(いわゆる成形品を成形型から取り出す「脱型工程」も型開放工程に含む)を少なくとも有するポリウレタン成形システムである。なお、成形ラインにはターンテーブル型やサークル型など種々のラインがあるが、いずれでも本発泡成形装置が適用できる。なお、通常ターンテーブル型の場合、1サイクルは4〜8分程度であり、サークル型については、8〜15分程度である。
まず、上11型および下型12を温水等により加熱した後、図4Aに示すように、下型12上にポリウレタン原料組成物15を供給する。このとき、所望により、芯材や表皮材等のインサート材が成形型内に設置されてもよい。その後、図4Bに示すように、空気供給・排出手段30の供給装置31によるエアバッグ20への空気の注入を開始し、これによって下型12を上方に移動させ、型閉鎖を達成する。
次いで、減圧機構50を作動させずに発泡成形を行った場合において型内圧が最大値になる時間の近辺において型開けが起こるように、減圧機構50(停止弁51および/または排気弁52)の作動を開始し(点A)、上型および下型を上記温度に維持することにより、発泡成形を行う。その結果、エアバッグ内部の空気圧力が徐々に低減されて型締め圧が緩やかに低下し、TB秒後において、型締め圧と型内圧は前記関係式(1)を満たすようになり、型開けが起こる(点B)。
その後、空気供給・排出手段30を切替弁33により排出装置32に切り替え(点D)、当該排出装置32によりエアバッグ20内部の空気を強制的に排出する。このとき、停止弁51は開いた状態であり、排気弁52は閉じた状態である。これによって下型12を下方に移動させ、型開放を行い(点E)、発泡成形体70を取り出す。
クラッシング処理の具体例として、例えば、発泡成形体を減圧環境下で保持する方法、発泡成形体を1対又は2対以上のローラー間で挟む方法等が挙げられる。
・予備実験
型内圧が最大値(Px)を達成する時間Txを測定するために、予備実験を行った。
詳しくは図4Aおよび図4Bに示す発泡体成形装置を用いて通常のターンテーブル型ラインにてポリウレタンフォームを製造した。予備実験において発泡体成形装置は全工程にわたって停止弁51を開け、かつ排気弁52を閉じた状態で用いた。予備実験において型締め圧および型内圧の経時的変化を追跡したところ、図6と同様のグラフが得られた。
発泡成形工程において停止弁51を閉めてエアバッグ20への空気の注入を停止したこと、および型開放工程において停止弁51を全開したこと以外、予備実験と同様の方法により発泡成形体を製造した。排気弁52は全工程にわたって閉じた状態で用いた。本実験において型締め圧および型内圧の経時的変化を追跡したところ、図2に示すグラフが得られた。得られた成形体は、速やかにクラッシング処理を施した。
型開放工程は、空気供給・排出手段30を切替弁33により排出装置32に切り替えると同時に、停止弁51を全開したこと以外、予備実験においてと同様の方法により行った。
発泡成形工程において、停止弁51を完全に閉めたと同時に、排気弁52を作動したこと、および型開放工程において排気弁52を閉じたこと以外、実施例1の本実験と同様の方法により、発泡成形体を製造した。実施例2において型締め圧および型内圧の経時的変化を追跡したところ、図2と同様のグラフが得られた。なお、PC/PB'=51%であった。
10:成形型
11:上型
12:下型
20:エアバッグ
30:空気供給・排気手段
31:供給装置
32:排出装置
33:切替弁
40:エアバッグ支持体
50:減圧機構
51:停止弁
52:排気弁
60:空気搬送管
61:本管
62:支管
Claims (4)
- 上型および下型を有する成形型;
下型を支持し、空気の注入または排出により下型を上下方向に移動させるエアバッグ;
エアバッグ内部の空気圧力を低減させ、発泡成形時に型開けと型締めとを起こす減圧機構;
エアバッグ内部への空気の供給およびエアバッグ内部からの空気の排出を行う空気供給・排出手段;および
空気供給・排出手段とエアバッグとの間をつなぐ空気搬送管;
を有するポリウレタン発泡体成形装置であって、
減圧機構が、空気供給・排出手段からエアバッグへの空気の供給を停止することのみによりエアバッグ内部の空気圧力を低減し、発泡成形時に型開けと型締めとを瞬間的に起こして、型内圧を、型開け直前の型内圧の30〜70%に減圧するポリウレタン発泡体成形装置。 - 型開けが、関係式(1);
型内圧>型締め圧 (1)
を満たす状態で行われる請求項1に記載のポリウレタン発泡体成形装置。 - 型締めが、型開け後に関係式(2);
型内圧<型締め圧 (2)
を満たす状態で行われる請求項1または2に記載のポリウレタン発泡体成形装置。 - 以下の工程を含むポリウレタン発泡体の製造方法:
上型および下型を加熱し、下型上にポリウレタン原料組成物を供給した後、下型を支持するエアバッグへの空気の注入を開始して、下型を上方に移動させ、型閉鎖を達成する型閉鎖工程;
上型および下型を所定の温度に維持することにより発泡成形を行う発泡成形工程であって、エアバッグへの空気の供給を停止することのみによりエアバッグ内部の空気圧力を低減し、発泡成形時に型開けと型締めとを瞬間的に起こして、型内圧を、型開け直前の型内圧の30〜70%に減圧する発泡成形工程;
エアバッグ内部の空気を強制的に排出し、下型を下方に移動させ、型開放を行う型開放工程;および
発泡成形体のクラッシング処理を行うクラッシング工程。
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