WO2005090044A1 - 発泡成形装置 - Google Patents

Abstract

　発泡体の成形に際してガス抜きが容易であり、バリの発生が可及的少ない量とすることができ、加工が容易に行える成形型を提供する。上型および下型から構成される成形型本体と、これら上下金型の周縁部にそれぞれ設けられた上下外周部と、これら上下外周部の接触面に設けられたシール面とから構成される発泡成形型であって、上型および下型の外周部にそれぞれ設けられたシール面の少なくとも一方に成形型本体を取り囲むように複数の溝を設け、複数の前記溝のうち、最も外側の溝にガスを溜めるパイプチューブを埋設する。

Description

明 細 書

発泡成形装置

技術分野

[0001] 本発明は、発泡成形装置、特にウレタン榭脂などの発泡体の成形に用いる発泡成 形装置に関する。

背景技術

[0002] 図 1は、従来の 1つのタイプの発泡成形装置の模式的断面図であり、図 2は、その 発泡成形型 (以下、便宜上「金型」とも称する)の上下型を閉じたときの模式的部分拡 大断面図である。

[0003] 図 1に示すように、従来、例えばウレタン榭脂の発泡成形に当たっては、金型本体

10、図示例の場合は上下型 10a、 10bから成る金型本体 10の境界領域にあたる PL部 分 (parting line,製品の分割ライン) 12にシール部 14を設けて、発泡成形中のウレタ ンフォームの漏れを防止するとともに、上型壁面の適宜箇所に別途設けた微小溝ま たは孔 16により、成形時に生成されるガスを型外に放出させていた。シール部 14は 上下型 10a、 10bの周縁部である上下外周部 17、 17における上下型壁面のいずれか または両方に榭脂層を設けることで構成する。なお、図中、上型 10aを閉じたときの状 態を点線で示す。白抜き矢印は開閉の方向を示す。

[0004] し力しながら、従来の微小溝または孔 16は発泡成形時に容易に閉塞してしまうこと がある。そのような場合には、金型本体内部の圧力は高まり、適正な発泡成形は行わ れない。

すなわち、図 2に部分拡大図で示すように、発泡成形型 10の PL部分 12を構成する シール部 14においては、上述のような発泡成形に伴うガス発生による急激な内部圧 力の上昇が起こると、あるいは上下型の両外周部の対向面におけるシール性が不十 分であると、シール部 14力もの急激なガスの逃げ (以下、「ガス抜け」という）が起こり、 発泡成形が均質に起こらず、特に、図中、白丸で示す領域 26においては成形体の 一部が局部的に固まった状態になってしまう（これを「シコリ」と呼ぶ）という問題があり 、また PL部分 12には型全周にわたって多くのバリが発生するという問題があった。 [0005] このようなバリは最終的にトリミングという工程によって除去する力 多量のバリが発 生するとコスト上昇を招くば力りでなぐ PL面におけるそのようなノ リ発生部位は、ウレ タンフォームのはみ出しによる発泡密度の低下により、気泡が大きくなりすぎ硬度が 目標値より低下してしまう。また、前述の「シコリ」部は、トリミングしたときに硬い層とな つて残り、例えば成形品を自動車用シートなどに加工したとき、肌触りが不快なものと なるなどの問題が生じる。

[0006] 従来にあっても、このような問題解決のために多くの試みがなされてきた。例えば、 上型の外周部に型本体を取り囲むように全周にわたって溝を設け、シール部材とし て合成樹脂製のパイプチューブをその溝に埋め込むことにより、 1種のパッキングの 作用を発揮させ、上下型の間のシール性を高める試みもあり、それなりのシール効果 が得られた。しかし、その場合、今度は、完全なシール構造のために製品内部にガス が溜まり、それがボイドとなり、むしろ内圧を高める結果になり、そのような高圧下では 上述のようなシール構造でもシール性は十分でなくなり、製品のノ リをなくすどころか 、バリの発生を促進することになつていた。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] ここに、本発明の解決すべき課題は、発泡体の成形に際してガス抜けを効果的に 防止でき、ノ リの発生を可及的少ない量とすることができ、そして製作が容易である 発泡成形装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明者らは、このような課題を解決すベぐ種々検討を重ね、発泡成形時に発生 するガスを収容するガス溜め溝を型本体の周囲に設けて、型内外のガス圧を均衡さ せることで、発泡成形時の型周囲の PL部分力ものガス抜けおよびバリの発生を防止 することを着想し、本発明を完成した。

[0009] ここに、本発明は、上型および下型から構成される成形型本体と、これら上下成形 型の周縁部にそれぞれ設けられた、互いに対向する上外周部および下外周部と、こ れら上下外周部の対向面に設けられ、成形型の内外をシールするシール部とを備え た発泡成形装置であって、上型および下型の前記上下外周部の前記対向面の少な くとも一方に、発泡成形に伴って発生するガスを捕集し、溜めるとともに型本体内部 の圧力とほぼ均衡したガス圧力を与えるガス溜め溝部を備えるとともに、前記ガス溜 め溝部が成形型本体の少なくとも一部を取り囲んでいることを特徴とする発泡成形装 置である。

[0010] 本発明の好適態様にあっては、さらに、前記成形型本体の内部に向力つて一端が 開いており他端が前記ガス溜め溝部に連絡している少なくとも 1のガス放出溝を、前 記上下外周部の対向面の少なくとも一方にさらに設けてもよい。

[0011] 本発明にあっては、前記ガス溜め溝部の内圧は、場合によっては、発泡成形時に 発生するガスを、例えば上記ガス放出溝から捕集し、溜めることで型内部の圧力と均 衡させることができるが、より好ましくは、ガス溜め溝部の内部圧力の圧力調整機構を さらに備えるようにすることが好ましい。このときの圧力調整機構としては、特に制限な いが、例えばガス溜め溝部に連通した導管に取り付けた圧力調整弁力 構成されて いるもの、あるいは、アキュムレータを備えた圧力調整機力も構成されているものを使 用してちょい。

発明の効果

[0012] 本発明によれば、発泡成形に際して PL部分力ものガス抜けを効果的に防止でき、 ノ リの発生を可及的少とすることができ、し力もその製作が容易である発泡成形装置

、特にウレタン榭脂の発泡成形用の発泡成形装置が提供され、その優れた経済性か らも本発明の実際上の意義は大きい。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]従来技術における成形型の模式的断面図である。

[図 2]図 1の成形型を閉じた状態での拡大部分断面図である。

[図 3]図 3(a)は、本発明において用いる発泡成形型の模式的断面図であり、図 3(b)は 、その拡大部分断面図である。

[図 4]本発明にかかる発泡成形装置の上型の内側力も見た模式的平面図である。

[図 5]図 5(a)は、圧力調整弁から構成される圧力調整機構を備えた本発明にかかる に発泡成形装置の模式的説明図であり、図 5(b)は、アキュムレータと圧力調整弁とか ら構成される圧力調整機構を備えた本発明にかかる発泡成形装置の模式的説明図 である。

発明を実施するための最良の形態

[0014] 次に、添付図面にもとづいて本発明を説明する。

図 3(a)は、本発明にかかる発泡成形装置の模式的断面図である。図 3(b)は、その 部分拡大図である。図 4は、その好適態様を示すもので、発泡成形に伴って発生す るガスを捕集し、溜める機能を有するガス溜め溝部、つまりガスチャンバ一と、ガス放 出溝と、そしてシール用溝との配置を模式的に説明するもので、矩形成形型の上型 の内部力も見た略式平面図である。ただし、便宜上、上記各溝はハッチを付けて示 す。なお、以下においては、金型をもって本願発明を説明する。

[0015] 図 3および図 4に示すように、上型 30aと下型 30bとが組合わさって金型本体、図示 例では発泡成形型 30を構成するが、本発明によれば上下金型の周縁部に設けられ た上外周部 34と下外周部 35とから構成される PL部分 32と、互いに対向するこれら上 下外周部 34、 35の対向面に形成されるシール部 36とを備えている。シール部 36によ つて金型の内外はシールされる。

[0016] 本発明によれば、内外周部 34、 35の対向面の少なくとも一方に、発泡成形に伴って 発生するガスを捕集し、溜めることができるガス溜め溝部 33bが設けられている。この ガス溜め溝部 33bは、図 3に示す例では、点線で示すように、金型の周囲の少なくとも 一部を回廊のように取り囲んでいる回廊溝部を構成しており、図 4の態様では、この 回廊溝部は金型の四周を取り囲んで設けられている。

[0017] ガスチャンバ一 33bは、発泡成形に際して生成する発泡成形ガスを捕集し、溜める とともにその内部圧力を徐々に高め、型本体内部の圧力とほぼ均衡した圧力となり、 PL部分を境界として内外のガス圧力を均衡させる作用を発揮する。発泡成形の初期 の段階で多量に発生するガスは例えば PL部分力も漏出してもガスチャンバ一内のガ ス圧と均衡することで急激なガス抜けは起こらない。成形最終段階までこのように、型 全体にわたって、型内外での圧力の均衡を図ることにより、ガス抜けに伴う材料の流 動は見られなくなり、表面性状が均質できれいな発泡成形体が得られる。

[0018] 力かるガス溜め溝部は、発泡成形時に金型の内外の圧力を均衡させるためであり、 それにより発泡成形時のガス抜け'バリ発生を防止するのであり、そのような効果を発 揮させる必要のある個所にだけ少なくとも設ければよい。また、型外周部におけるガ ス溜め溝部の内側には必ずしもシール部は設ける必要がなぐシール部を設けるとき にもそのシール性は特に高度のものを必要としない。むしろ、発泡成形初期のガス抜 けを許容する程度のものが好まし 、。

[0019] すでに述べたように発泡成形の初期には大量のガスが発生するが、図 4に示す本 発明の好適態様では、そのような大量のガスを型外に速やかに放出するために、ガ ス放出溝 37が複数設けられて 、る。

[0020] ガスチャンバ一 33bは、金型本体の内部 38に一端が開いた少なくとも 1のガス放出 溝 37に連通している。ガス放出溝 37の作用は、発泡成形時の発生ガスを型外に放出 するとともに、成形の最終段階においては発泡成形材料のオーバフローを吸収する ことである。ガス放出という観点からは、その断面寸法は可及的小とする必要がある 1S 従来のガス放出孔のように微細径とするのではなぐ上述のようにオーバフローを 吸収できる形状 ·寸法とするのが好ま 、。この部分は最終的には 1種のバリとなり残 る力 トリミングにより容易に除くことができる。場合によっては、トリミング工程不要の レベルに達することができる。

[0021] 次に、図示の態様では、これら上、下外周部の対向面のいずれかまたは両方にお いて少なくとも 1本の溝（図示例では 3本の溝 33a、 33b、 33c)が設けられている。ここ に、図示例で、シール部 36は、その間に空間、この場合は溝が配置された 2つの榭 脂層から構成されることになる。これらの溝の少なくとも 1本の溝はガスの捕集 ·溜めと なるガスチャンバ一 33b、つまりガス溜め溝部を構成する。上述のように図示例ではこ のガス溜め溝部は 2つの榭脂層の間の空間として構成されている。

[0022] このようにしてガス溜め溝部を構成することで、金型それ自体にプレス加工、放電カロ ェをおこなったり、切削加工を行ったりする必要がなぐ発泡成形装置の製作が容易 になる。

[0023] このようにシール部 36に複数の溝が設けられているときはその少なくとも 1本はシー ル部材としてのパイプチューブ用の溝を構成し、金型の内外のシール作用をする。 複数のシール用の溝が設けられる場合、内側のものは四周をめぐるように設ける必要 はなぐガス放出溝 37の設けられている側、つまり領域には設けなくてもよい。最外周 のシール用溝 33cは型の四周をめぐるように設けるのが好ましい。

[0024] 図 5(a),(b)は、本発明の発泡成形装置のさらに別の変更例を示すもので、ガスチヤ ンバー 33bに設ける圧力調整機構の例を示すもので、図 5(a)の場合は、ガスチャンバ 一 33bの適宜個所に連通して設けた導管 40に圧力調整用の逃し弁 42を設けた例を 示すもので、符号 Gは圧力ゲージを示す。図 5(b)の場合は、ガスチャンバ一 33bの適 宜個所に連通して設けた導管 40に連通したアキュムレータ 44と、これに取り付けた圧 力ゲージ Gおよび圧力調整用の逃し弁 42とからなる圧力調整機を備えている。

[0025] このようにガス圧力調整機構が設けられたガスチャンバ一 33bには、図 5(b)の例で は、導管 40のように、適宜位置においてガスチャンバ一 33bに連通したアキュムレータ 44を備えた精密レギユレータ 48によって例えば ±0.002MPaの精度でチャンバ一内の ガス圧が調整可能となっている。力かる精密ガス圧制御によって、発泡成形時のバリ の出具合を見ながら、型内部のガス圧力とガスチャンバ一 33b内のガス圧力とが釣り 合うように、ガスチャンバ一 33b内のガス圧を調整することで、いわゆるバリの発生を効 果的に防止できる。もちろん、型内部においてもガス圧力は均等になり、いわゆる「シ コリ」などの発生も防止できる。

[0026] 成形の最終段階になると、材料のオーバフローが生じる力 これは前述のガス放出 溝 37を経由して起こることになり、それ以外の個所からのに流出、つまりバリ発生は可 及的少となる。

[0027] 通常、金型は、アルミニウム合金などの金属、あるいはエポキシまたはポリエステル などの榭脂で構成されており、上述の各種溝は、合金製の場合、金型製作時に切削 加工などにより形成してもよいが、上下外周部 34、 35の一方または両方には榭脂層 を設けておき、シール部 36全体を榭脂層で構成し、この榭脂層に予め上述の各種溝 を形成しておいてもよい。

[0028] もちろん、型が榭脂製の場合、積層 '注型加工の際に予め形成すればよい。いず れの場合にあっても、上下外周部の一方あるいは両方に溝を形成すればよい。製作 が容易でシール性も改善されるのは、榭脂層を上下外周部の対向面に設けることで ある。このときの榭脂層としてはエポキシ榭脂などが例示される。

[0029] すなわち、本発明の更なる改良例としては、上下型外周部の対向面を離間させて おき、その間を榭脂層で区画することで、所望形状の溝部を構成するようにしてもよ い。この場合には、型外周部の対向面は何ら機械加工をすることなぐ所定領域に単 に榭脂層の充填を行うだけでょ 、。

[0030] 同様にして、シール部にシール用の凹部を形成するのにも、上型の外周部に、例 えば断面四角のようにシール用凹部の形状に加工した板材を貼り、一方、下型の外 周部には榭脂（エポキシ）層を設け、これらを圧着し、榭脂硬化後、凹部の形状を与 えた板材を取り外すことによってシール用凹部を形成してもよい。なお、凹部形状を 与える板材には予め離型処理を施しておく。

[0031] ガスチャンバ一としての溝部を形成する際の前述の榭脂層とシール用凹部を形成 する際の榭脂層とを兼用させてもょ 、。

ガス放出溝 37については、上下型の外周部の対向面におけるシールが問題となる ため、予め、型自体に溝形状を機械加工しておくことが好ましい。

[0032] 力かる方法により溝部、シール部の作成時間を大幅に省き、型製作費を低くするこ とができ経済的な発泡成形を可能とする。

本発明に力かる発泡成形装置としては、上述の各要素の他に上下型の適宜クラン プ手段、榭脂注入手段、加熱手段などが設けられるが、それらは従来のものであれ ば十分であり、本発明においても特に制限はなぐ説明は省略する。

[0033] ここで、ウレタン榭脂の発泡成形を例にとって本発明にかかる発泡成形装置の作用 をさらに具体的に説明すると次の通りである。

成形に当たっては、まず、下型内にウレタン榭脂を注入し、これに上型で蓋をしてク ランプする。加熱後、約 20— 30秒も経過すると、榭脂がフォーム状に膨らんできて、そ のとき反応ガスが生成することによってウレタン榭脂が発泡し、その体積を膨張させ、 型内の形状に合うように成形される。その際に発泡の駆動力となったガスが放出され るため、型内にはガス放出用の溝 37が設けられており、これがガスチャンバ一を構成 する溝 33bに連絡している。一方、ガスチャンバ一には、必要により、圧力レギユレ— タに代表される圧力制御機構が連通して設けられて ヽるときには、ガスチャンバ一内 の圧力は高精度で調整可能となって 、る。

[0034] 本発明によれば、製品内面よりのガス圧がガス放出溝 37を通ってガスチャンバ一溝 33bに流れ、このようにして型内のガスを追い出すと、今度は、チャンバ一内の圧力 が上がって、型内外のガス圧力が均衡し、余分な圧力を放出せずに、つまり急激な ガス抜けを防止しながら反応が完了するため、ウレタンの密度確保が極めて容易に できる。

[0035] さらにまた、本発明では、型の外周部において、型を取り巻く四周の少なくとも一部 に設けられた、ガス放出溝 37に連通したガスチャンバ一 33bが圧力溝として作用し、 必要によりガスチャンバ一の内部ガス圧を高精度で調整できるため、 PL部分におけ るシール部においては型内外に実質上の圧力差がなぐウレタンおよびガスは、ガス 放出溝 37側に集中し、そのため残りの領域にはガス溜まりが形成されず、そのため成 形がきれいに行われ、し力も成形の最終段階に至ってもバリが出に《なる。

[0036] 本発明の変更例のように、型本体の回りの少なくとも一部を回廊のように取り囲むこ とにより、 PL部分におけるバリ発生個所を可及的少とすることができる。

さらに本発明の別の変更例のように、型の外周部に設けたガス溜め溝部の内側に シール用の溝を設け、これにパイプチューブを配置してシール効果を高めれば、バリ 発生はさらに効果的に抑制できる。

[0037] 力べして本発明によれば、従来の PL部分のガス抜け領域に発生するシコリ（ウレタン の密度が高くなり、硬くて違和感のある状態）がなぐ全体が均一な適度な密度を保 ち、バリがなぐしカゝも短時間で、この形状を生成させることができる。

実施例

[0038] 本例では図 3、図 4、そして図 5(b)に示すように型本体の周囲に 3本の溝を設けた。

ただし、図 4にお 、てガス放出溝を設けた側には、内側のシール用の溝 33aは設けな かった。

[0039] シール部 36における溝 33a、 33b、 33cは榭脂層に断面矩形の板材を型押しして形 成したものであり、そのようにして設けた 3本の溝のうち、真中の溝はガスチャンバ一 33bとして作用させ、その両側の溝 33a、 33cには、幅 5mm、深さ 5mmの溝に直径 6mm のウレタンチューブを埋設した。それらの内側、つまり真中にある溝 33bには、空間を 保持したままとした。

[0040] したがって、上型を閉じたとき、溝 33bは、気密性を保ちガスチャンバ一となり、ガス 放出溝 37からのガスを捕集し、溜める機能を発揮する。ガスチャンバ一には、アキュ ムレ—タを備えた圧力調整機が連通しており、チャンバ一内のガス圧を 0.05MPaに保 持できるようにし、 ±0.02MPaの範囲で制御した。ただし、発泡成形初期の大量にガ スが発生する時期には、ガスチャンバ一内のガス圧も増大するから、そのときは大気 にガスを放出するなどして圧力調整を行った。

[0041] 本発明によれば、このように発泡成形に際して成形時に発生するガスは、たとえ PL 部分力もシール部の内側部分に施された溝 33aを通って流入しても、このガスチャン バー内にとどまるような構造を持つから、ガスチャンバ一と型内部との圧力差は可及 的小となり、圧力が均衡してからは PL部分力ものガス抜けは抑制され、いわゆるシコ リなどの発生は効果的に抑制される。もちろん、バリの発生も効果的に抑制でき、ガス 放出溝などの最少の部位でのバリ発生だけに抑えることができる。

[0042] 換言すれば、ガスチャンバ一の内側の上下外周部でのシール性は特に高度なもの でなくてもよい。むしろ、発泡反応初期は、 PL部分からのある程度のガス抜けは許容 されることがある。

[0043] しかし、このときの最外側の溝 33cによるシール効果は十分に確保するのが好ましい 。例えば、最外側の溝 33cに 5mm X 5mmの溝に直径 6mmのウレタンチューブを装入 すると、丸断面が角形断面に変形して、その反発抵抗で係止されることにより、従来 の〇リングと同様の作用によりシール効果が奏される。このように最外側の溝に設け たウレタンチューブのパッキン効果によりシール部が完全にシールされることにより、 その内側のガスチャンバ一内のガス圧を確保でき、これにより、そのさらに内側の PL 部分におけるバリの発生をより効果的に防ぐことができる。

Claims

請求の範囲

[1] 上型および下型から構成される成形型本体と、これら上下成形型の周縁部にそれ ぞれ設けられた、互いに対向する上外周部および下外周部と、これら上下外周部の 対向面に設けられ、成形型の内外をシールするシール部とを備えた発泡成形装置で あって、上型および下型の前記上下外周部の前記対向面の少なくとも一方に、発泡 成形に伴って発生するガスを捕集し、溜めるとともに型本体内部の圧力とほぼ均衡し たガス圧力を与えるガス溜め溝部を備えるとともに、前記ガス溜め溝部が成形型本体 の少なくとも一部を取り囲んで ヽることを特徴とする発泡成形装置。

[2] 前記成形型本体の内部に向力つて一端が開いており他端が前記ガス溜め溝部に 連絡している少なくとも 1のガス放出溝を、前記上下外周部の対向面の少なくとも一 方にさらに設けたことを特徴とする請求項 1記載の発泡成形装置。

[3] 前記ガス溜め溝部が、該ガス溜め溝部の内部圧力の圧力調整機構をさらに備えた

、請求項 1または 2記載の発泡成形装置。

[4] 前記圧力調整機構が、前記ガス溜め溝部に連通した導管に取り付けた圧力調整 弁から構成されていることを特徴とする請求項 3記載の発泡成形装置。

[5] 前記圧力調整機構が、アキュムレータを備えた圧力調整機力 構成されて ヽること を特徴とする請求項 3記載の発泡成形装置。

[6] 前記シール部が榭脂被覆層で構成され、該榭脂被覆層表面にシール用凹部が設 けられ、該凹部にシール部材を装着したことを特徴とする請求項 1または 2記載の発 泡成形装置。

[7] 前記凹部を少なくとも 2本設け、前記上下外周部の少なくとも一方に設けた前記ガ ス溜め溝部の内側と外側にそれぞれ少なくとも 1本設けたことを特徴とする請求項 6 記載の発泡成装置。