JP6514586B2 - 合成樹脂発泡成形型、当該成形型を用いた合成樹脂発泡成形品の製造方法及び当該製造方法によって成形された合成樹脂発泡成形品 - Google Patents

Description

本発明は、合成樹脂発泡成形型、当該成形型を用いた合成樹脂発泡成形品の製造方法及び当該製造方法によって形成された合成樹脂発泡成形品、特に成形空間内の発泡ガスを排出するための外気と連通する連通部を有する合成樹脂発泡成形型、当該成形型を用いた合成樹脂発泡成形品の製造方法及び当該製造方法によって成形された合成樹脂発泡成形品に関する。

ポリウレタンフォーム等の合成樹脂発泡成形品は、所定形状の成形空間（キャビティ）を有する合成樹脂発泡成形型に、合成樹脂発泡材料を注入し、成形空間内で発泡硬化させた後に脱型することにより製造される。

均質な合成樹脂発泡成形品を得るには、合成樹脂発泡成形型内を的確な内部圧力で保ち、合成樹脂発泡材料を成形空間内の隅々まで確実に充満させることが必要である。そのため、合成樹脂発泡成形型に適宜に発泡ガスを排出するための外気と成形空間（キャビティ）とを連通する連通部を設け、発泡中に発生する発泡ガスをキャビティ内から排出し、成形空間内の圧力（発泡圧）を適切に調整している。

特許文献１では、ガスの流動性を良くして欠肉等の成形不良を無くすために、ガス抜き用ベントホールをガスが溜まり易い場所に設け、このベントホールに連通する凹状溝を上型に設けている。

実開平５−８５６０９号公報

特許文献１の発泡成形型においては、上型と下型との間に形成された狭幅の成形空間に充填された発泡樹脂原料から発生するガスは、凹状溝を経てベントホールに達することから、上型の外部にスムーズに排出されて大きなガス溜まりの発生原因となることがない。更に、発泡樹脂原料は、上型に設けられた複数の凹状溝を流動することから、発泡樹脂原料がスムーズに成形空間隅々まで行き渡り欠肉の発生も防止される。

しかし、上記の特許文献１の金型は、薄肉パネルの製作に用いられるものであり、すなわち上型と下型との間に形成される成形空間は元々板状の成形品に対応する薄い空間である。したがって、当該特許文献１の技術は、原料の発泡樹脂材料が比較的少ない状況で効果が発揮されるものであり、本発明が想定しているシートパッドのように成形空間の容積の大きな成形型であって発泡樹脂材料が多い場合に適用した場合、凹状溝の存在だけでは発泡ガスを十分に排除することは難しいと考えられる。

発泡成形型において、連通部は上型と下型の境界面（パーティングライン）やガス抜き部材よりなるが、成形空間内の発泡ガスを完全に排出することは難しく、連通部の回りに排除しきれない残留発泡ガスによる成形不良が発生することがある。規定の大きさ以上の残留発泡ガス起因の空隙がある場合は発泡成形品として欠陥品となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、大きな空隙の発生を防止することができる合成樹脂発泡成形型、当該成形型を用いた合成樹脂発泡成形品の製造方法及び当該製造方法によって成形された合成樹脂発泡成形品を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の合成樹脂発泡成形型は、上型と下型とにより形成されるキャビティと、該キャビティと外気とを連通する連通部と、を有する合成樹脂発泡材料を成形するための成形型において、
前記合成樹脂発泡材料が前記連通部へ流れる流路の途中であって前記連通部の手前５〜１０ｍｍにキャビティ面から突出する突起部を前記上型に設けたことを特徴とする。

この構成により、連通部に向かって流れる合成樹脂発泡材料は、突起部（棒状体）の存在により合成樹脂発泡材料の流れに伴って流れてきた発泡ガスの流れを乱すことができる。発泡ガスの流れが乱されると、排除し切れきれない発泡ガスが一箇所に集まって大きなガス溜まりとなることを防止し、連通部の周囲に小さなガス溜まりとして分散させることができる。したがって、残留する発泡ガス溜まりが小さくなり発泡成形品に形成される空隙の大きさを小さく抑えることができる。また、突起部（板状体）の存在によりその流れが一時的に堰き止められる。合成樹脂発泡材料を一時的に堰き止めることにより、突起部がない場合に比べ連通部が合成樹脂発泡材料に塞がれるまでの時間を長くすることができ、連通部からより多くの発泡ガスを排出することができる。したがって、発泡ガスの蓄積場所をコントロールすることができ、発泡ガスが蓄積する場所にガス抜き部を設置することで空隙をより効率的に小さく、かつ低減することができる。また、前記突起部は、前記合成樹脂発泡材料の流れ途中における前記連通部の手前５から１０ｍｍに配置されたことにより、突起部による合成樹脂発泡材料の一時的な堰き止めや発泡ガスの分散を連通部の近傍の適切な位置で行われ、より成形不良を抑制することができる。

請求項２に記載の合成樹脂発泡成形型は、請求項１に記載の合成樹脂発泡成形型において、前記突起部は、棒状体であることを特徴とする。これにより、突起部は単純な構成で作成することができ、製造の困難性を伴うことなく、棒状体により合成樹脂発泡材料の流れに伴って流れてきた発泡ガスの流れを乱すことができる為、残留する発泡ガス溜まりが小さくなり発泡成形品に形成される空隙の大きさを小さく抑えることができる。

請求項３に記載の合成樹脂発泡成形型は、請求項１に記載の合成樹脂発泡成形型において、前記突起部は、平面部が前記合成樹脂発泡材料の流れと交差する板状体であることを特徴とする。これにより、突起部は単純な構成で作製することができ、板状体により合成樹脂発泡材料を一時的に堰き止めて連通部からより多くの発泡ガスを排出することができ、発泡成形品に形成される空隙の大きさを小さく抑えることができる。

請求項４に記載の合成樹脂発泡成形型は、請求項２に記載の合成樹脂発泡成形型において、前記棒状体は、直径が２〜１０ｍｍ、キャビティ面からの高さが２〜１０ｍｍであることを特徴とする。これにより、適正なサイズの棒状体の突起部により、合成樹脂発泡材料の流れに伴って流れてきた発泡ガスの流れを乱すことができる為、残留する発泡ガス溜まりが小さくなり発泡成形品に形成される空隙の大きさを小さく抑えることができる。

請求項５に記載の合成樹脂発泡成形型は、請求項４に記載の合成樹脂発泡成形型において、前記板状体は、厚さが１〜７ｍｍ、幅が２０〜７０ｍｍ、キャビティ面からの高さが１０〜３０ｍｍであることを特徴とする。これにより、適正な形状及びサイズの板状体の突起部によって、板状体により合成樹脂発泡材料を一時的に堰き止めて連通部からより多くの発泡ガスを排出することができ、発泡成形品に形成される空隙の大きさを小さく抑えることができる。

請求項６に記載の合成樹脂発泡成形型は、請求項１から５の何れか１項に記載の合成樹脂発泡成形型において、前記突起部は、成形型のキャビティ面を構成する材質と同じ材質であることを特徴とする。この構成によれば、キャビティ上側面における突起部の形成を容易に行うことができる。すなわち、同じ材質を用いることで突起部と成形型を同時に製作することが可能である。また、合成樹脂発泡材料に対する物理的特性等が同じとなるので合成樹脂発泡材料の流れの予測が容易となる。

上記の目的を達成するため、請求項７に記載の合成樹脂発泡成形品の製造方法は、上型と下型とにより形成されるキャビティと、該キャビティと外気とを連通する連通部と、を有する合成樹脂発泡材料を成形するための成形型を用いた合成樹脂発泡成形品の製造方法において、
前記合成樹脂発泡材料が前記連通部へ流れる流路の途中にキャビティ面から突出する突起部の設けられた上型と前記下型とで構成される成形型内に合成樹脂発泡材料を導入する材料導入工程と、前記材料導入工程後、前記導入した合成樹脂発泡材料を発泡硬化させる発泡硬化工程と、前記発泡硬化工程中に、前記上型に且つ前記連通部の手前５〜１０ｍｍに設けた突起部により、ガス溜まりを前記連通部の周囲に小さなガス溜まりとして分散させるガス溜まり分散工程と、を有し、前記発泡硬化工程では、前記合成樹脂発泡材料が前記突起部、前記連通部の順に流れることを特徴とする。

この方法により、発泡硬化工程では、合成樹脂発泡材料は突起部、連通部の順に流れる。その結果、合成樹脂発泡材料は、突起部（棒状体）の存在により合成樹脂発泡材料の流れに伴って流れてきた発泡ガスの流れを乱すことができる。発泡ガスの流れが乱されると、排除し切れない発泡ガスが一箇所に集まって大きなガス溜まりとなることを防止し、連通部の周囲に小さなガス溜まりとして分散させることができる（ガス溜まり分散工程）。また、突起部（板状体）の存在によりその流れが一時的に堰き止められる。合成樹脂発泡材料を一時的に堰き止めることにより、突起部がない場合に比べ連通部が合成樹脂発泡材料に塞がれるまでの時間を長くすることができ、連通部からより多くの発泡ガスを排出することができ、発泡ガスの蓄積場所をコントロールすることができる。したがって、発泡ガスが蓄積する場所にガス抜き部を設置することで空隙をより効率的に小さく、かつ低減することができ、残留する発泡ガス溜まりを小さくすることが可能となり発泡成形品に形成される空隙の大きさを小さく抑えることができる。

本発明に係る合成樹脂発泡成形型、当該成形型を用いた合成樹脂発泡成形品の製造方法及び当該製造方法によって成形された合成樹脂発泡成形品によれば、突起部の存在により合成樹脂発泡材料が連通部へ流れる流路の途中で、合成樹脂発泡材料が一時的に堰き止められ、また合成樹脂発泡材料の流れに伴って流れてきた発泡ガスの流れが乱される。その結果、残留する発泡ガス溜まりを小さくすることが可能となり、空隙の大きさを規定の大きさ以下に抑えることができる。これにより合成樹脂発泡成形品の製造歩留まりの向上が図られる。

本発明の合成樹脂発泡成形型の第１の実施の形態に係り、概略断面説明図である。 図１の合成樹脂発泡成形型に係り、要部拡大図である。 本発明の合成樹脂発泡成形型の第２の実施の形態に係り、概略断面説明図である。 図３の合成樹脂発泡成形型に係り、要部拡大図（ａ）と概略平面図（ｂ）である。

本発明の実施の形態を、以下図面を参照しながら詳述する。図１は、本発明の合成樹脂発泡成形型の第１の実施の形態に係り、合成樹脂発泡成形型１０の概略断面説明図である。

合成樹脂発泡成形型１０は、主体部分を構成する下型１２と、この下型１２の開放面を覆ってこの下型１２に接合され、下型１２との間に製品形状の成形空間２９を形成する上型１６及び中子型１４で構成される。

合成樹脂発泡材料３２は、下型１２に注入され、発泡成形時に矢印１００で示すように発泡材料が流れる。符号２０で示す領域は延出部と呼ばれ、この延出部領域２０に発泡ガスが溜まり易い。したがって、この発泡ガスが溜まり易い延出部領域２０には、連通部であるパーティングライン２２が成形空間２９と連通して設けられ、発泡ガスを排出するようにしている。発泡材料３２は、延出部領域２０において、パーティングライン２２に向かって流れて来ることとなる。

第１の実施の形態の特徴的なことは、連通部であるパーティングライン２２の近傍に棒状体２４を１本形成していることである。

図２は、この棒状体２４の設置構成を示しており、図１の要部拡大説明図である。図示のように、棒状体２４は、連通部であるパーティングライン２２の手前に設けられている。棒状体２４の中心とパーティングライン２２との間隔Ｄ１は本実施の形態では５ｍｍに設定されている。

また、第１の実施の形態では、棒状体２４の直径は２ｍｍで高さは４ｍｍである。更に、特徴的なことは、上型１６の上側面（キャビティ上側面）と同じ材質で構成されている。成形空間２９内の発泡ガスは、パーティングライン２２から成形空間２９外部に、その発泡ガス圧によって排出される。

図２において、合成樹脂発泡材料は棒状体２４に向かって流れる。したがって、合成樹脂発泡材料に伴って流れてきた発泡ガスは、棒状体２４の存在により乱され分散する。分散した発泡ガスは、棒状体２４の周囲の発泡ガスと干渉する。その結果、発泡ガスはパーティングライン２２の付近において的確に分散され、大きなガス溜まりとしては残留することが防止される。したがって、残留する発泡ガスが乱され分散されることによって一か所に残留ガスが大きなガス溜まりとなることが防止され、完成した合成樹脂発泡成形品における空隙は分散された小さいものであり、欠陥品となるような規定以上の大きな空隙の発生が回避される。

図３は、本発明の合成樹脂発泡成形型の第２の実施の形態に係り、図１に示す合成樹脂発泡成形型１０の延出部領域２０の奥行き方向の縦断面に相当するものである。図１に示す合成樹脂発泡成形型１０と同一の要素には同一の符号を付しその説明を省略する。

第２の実施の形態で特徴的なことは、連通部（ガス抜き部材）の近傍に、突起部を板状体２８で形成したことである。

図３において、上型１６に隆起した隆起部２６−１、２６−１が形成されており、これら隆起部２６−１、２６−２は、発泡成形するシートバックに意匠溝を形成するためのものである。意匠溝は、シートバックの背部両端部領域３８−１、３８−２の上部側に形成される。そして、突起部である板状体２８−１、２８−２は、隆起部２６−１、２６−２の頂部にそれぞれ形成される。

板状体２８−１、２８−２は、その平面部を合成樹脂発泡材料の流れに交差させて設置されている。本実施の形態では、より好ましく、板状体２８−１，２８−２を合成樹脂発泡材料の流れに直交させている。また、板状体２８−１、２８−２の材質は上型１６の上側面の材質と同じであり、本実施の形態では厚さは１ｍｍ、幅は２０ｍｍ、高さは１０ｍｍである。

図４は、この板状体２８−１、２８−２の設置構成を示しており、同図（ａ）は、図３の要部拡大説明図、同図（ｂ）はその概略平面図を示す。図示のように板状体２８−１は、ガス抜き部材３４−１の近傍に設けられており、板状体２８−１の厚さ方向の中心とガス抜き部材３４−１の中心との間隔Ｄ２は５ｍｍである。なお、図示していないが、板状体２８−２についても同様の間隔Ｄ２で配置されている。成形空間２９内の発泡ガスは。ガス抜き部材３４−１から成形空間２９外部に、その発泡ガス圧によって排出される。例えば、ガス抜き部材３４−１外部から成形空間２９内の吸引は行わず、ガス抜き部材３４−１の先端に圧力調整手段（図示していない）を接続して、成形空間２９からの発泡ガス圧が上昇したら発泡ガスを収容する空間を増加させるように構成されている。

なお、ここで使用される合成樹脂発泡材料は、硬度の異なる２種類の材料であり、図３に示したように硬度の高い材料３０は、領域３８−１、３８−２の底部に注入され、注入された合成樹脂発泡材料３０は矢印１１２−１、１１２−２で示した様に流れる。硬度の低い材料３２は、背部中央部領域３８−３に注入され、矢印１１０で示した様に流れる。これらの硬度の異なる材料は、隆起部２６−１、２６−２の頂部で合流するように設計している。しかし、実際には発泡材料３０の一部は隆起部２６−１、２６−２を乗り越え、隆起部２６−１、２６−２のそれぞれ中央部側で合流する。したがって、この隆起部２６−１、２６−２の近傍で中央部側に発泡ガスが溜まり易く、この部分にガス抜き部材３４−１、３４−２が設けられている。

第２の実施の形態によれば、上述した合成樹脂発泡材料の流れ１１２−１、１１２−２と共に発泡ガスも同方向に流れる。図４（ｂ）は、板状体２８−１近傍の発泡ガスの流れ１１４を示している。合成樹脂発泡材料は、この板状体２８−１により一時的に堰き止められる。合成樹脂発泡材料を一時的に堰き止めることにより、板状体２８−１がない場合に比べ、ガス抜き部材３４−１が合成樹脂発泡材料に塞がれるまでの時間を長くすることができ、ガス抜き部材３４−１からより多くの発泡ガスを排出することができる。すなわち、発泡ガスは、板状体２８−１で合成樹脂発泡材料が堰き止められている間に板状体２８−１を乗り越えて、より多くの発泡ガスがガス抜き部材３４−１から排出されることとなる。また、一部の発泡ガスは、発泡ガスの流れ１１４で示した様に、分散される。その結果、発泡ガスは、ガス抜き部材３４−１の付近に集中して大きなガス溜まりを形成することが回避され、規定以上の大きな空隙の形成を防止することができた。

上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態において、合成樹脂発泡材料の発泡硬化後、脱型して合成樹脂発泡成形品が得られる。得られた発泡成形品には、突起部に対応する凹部が残存している。すなわち、第１の実施の形態では、棒状体２４に対応する穴部が残存し、第２の実施の形態では、板状体２８−１、２８−２に対応する穴部が意匠溝の底部に残存している。この穴部が残存していることで、空隙等の発生し易い場所、すなわち連通部（ガス抜き部材）２２、３４−１、３４−１の付近が直ちに判断でき、空隙の残存状況の確認を迅速行うことができる。また、そこでの空隙の発生状況により注入パターン等のプロセス工程に迅速にフィードバックすることができる。

本実施の形態の合成樹脂発泡成形型、当該成形型を用いた合成樹脂発泡成形品の製造方法及び当該製造方法によって成形された合成樹脂発泡成形品によれば、発泡ガスの溜まり易い部分に連通部（ガス抜き部材）２２、３４−１、３４−２を設け、合成樹脂発泡材料が連通部（ガス抜き部材）２２、３４−１、３４−２に到達する流路内に、突起部２４、２８−１、２８−２を設けた。これにより、連通部（ガス抜き部材）２２、３４−１、３４−２の付近に発泡ガスの大きなガス溜まりの形成が防止され、残留する発泡ガス溜まりを小さくすることができた。その結果、規格以上の大きな空隙の形成を防止することができた。また、製造される合成樹脂発泡成形品は、突起部に対応する凹部が形成され空隙等の発生し易い場所が直ちに判断できる。これにより、発泡ガスの残留の程度が直ちに分かり製造にフィードバックすることができ、合成樹脂発泡成形品の製品歩留まりが向上する。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、棒状体２４は、上記実施の形態の数値に限定されず、試作結果から直径が２〜１０ｍｍ、キャビティ面からの高さが２〜１０ｍｍ、棒状体２４の中心とガス抜き部材２２の中心との間隔は５〜１０ｍｍとしても良い。

更に、棒状体２４は１本の場合について例示したが、棒状体２４を複数本用いて例えばピラミッド状に構成して発泡ガスの分散効果を強めることも可能である。更に、棒状体２４を横並びにして合成樹脂発泡材料の流れを一時的に堰き止め、大きなガス溜まりの形成を防止するようにしても良い。

また、突起部としての板状体２８−１、２８−２は、上記実施の形態の数値に限定されず、厚さが１〜７ｍｍ、長さが２０〜７０ｍｍ、高さが１０〜３０ｍｍ、板状体２８−１、２８−２の厚さ方向の中心とガス抜き部材３０−１、３０−２の中心との間隔Ｄ２は５〜１０ｍｍと設定することができる。

更に、突起部として板状体２８−１、２８−２の場合は、連通部としてガス抜き部材を例示したが、成形型の合わせ面に形成されたパーティングラインの場合であっても成形不良を抑制することができる。なお、成形不良を確実になくすためには、突起部が板状体の場合は、連通部としてガス抜き部材（特に、オートベント）を用いることが好ましい。

１０ 合成樹脂発泡成形型
１２ 下型
１４ 中子型
１６ 上型
２０ 延出部領域
２２ パーティングライン（連通部）
２４ 棒状体（突起部）
２６−１、２６−２ 隆起部
２８−１、２８−２ 板状体（突起部）
２９ 成形空間（キャビティ）
３０ 合成樹脂発泡材料（硬質）
３２ 合成樹脂発泡材料（軟質）
３４−１、３４−２ ガス抜き部材（連通部）
３８−１、３８−２ 背部両端部
３８−３ 背部中央部
１００、１１２−１、１１２−２ 合成樹脂発泡材料の流れ
１１４ 発泡ガスの流れ

Claims (7)

1. 上型と下型とにより形成されるキャビティと、該キャビティと外気とを連通する連通部と、を有する合成樹脂発泡材料を成形するための成形型において、
   前記合成樹脂発泡材料が前記連通部へ流れる流路の途中であって前記連通部の手前５〜１０ｍｍにキャビティ面から突出する突起部を前記上型に設けたことを特徴とする合成樹脂発泡成形型。
2. 前記突起部は、棒状体であることを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂発泡成形型
3. 前記突起部は、平面部が前記合成樹脂発泡材料の流れと交差する板状体であることを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂発泡成形型。
4. 前記棒状体は、直径が２〜１０ｍｍ、キャビティ面からの高さが２〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の合成樹脂発泡成形型。
5. 前記板状体は、厚さが１〜７ｍｍ、幅が２０〜７０ｍｍ、キャビティ面からの高さが１０〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の合成樹脂発泡成形型。
6. 前記突起部は、キャビティ面を構成する材質と同じ材質であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の合成樹脂発泡成形型。
7. 上型と下型とにより形成されるキャビティと、該キャビティと外気とを連通する連通部と、を有する合成樹脂発泡材料を成形するための成形型を用いた合成樹脂発泡成形品の製造方法において、
   前記合成樹脂発泡材料が前記連通部へ流れる流路の途中にキャビティ面から突出する突起部の設けられた上型と前記下型とで構成される成形型内に合成樹脂発泡材料を導入する材料導入工程と、
   前記材料導入工程後、前記導入した合成樹脂発泡材料を発泡硬化させる発泡硬化工程と、
   前記発泡硬化工程中に、前記上型に且つ前記連通部の手前５〜１０ｍｍに設けた突起部により、ガス溜まりを前記連通部の周囲に小さなガス溜まりとして分散させるガス溜まり分散工程と、を有し、
   前記発泡硬化工程では、前記合成樹脂発泡材料が前記突起部、前記連通部の順に流れることを特徴とする合成樹脂発泡成形品の製造方法。

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