JP2004017596A - 発泡成形体の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車のシート用パッド等の発泡体の真空発泡成形において、製品形状が大きい場合にも成形性を確保しながら低密度化、軽量化を図る。
【解決手段】水平姿勢と所定角度θ傾斜した傾斜姿勢との間で作動可能とされた金型１４と、金型キャビティ１２内の気体を吸引して真空にする真空化装置１６と、キャビティ１２内に発泡原料Ｕを注入する注入装置１８とを備える発泡成形体の製造装置１０において、真空化装置１０として複数のエジェクタポンプ４６Ａ〜Ｃを用いる。金型１４の型割り面２４の外周には密閉されたチャンバー部４２が形成され、型割り面２４には金型１４の傾斜姿勢での上側の部位にキャビティ１２とチャンバー部４２を連通する排気溝４４が形成され、複数のエジェクタポンプ４６Ａ〜Ｃは、金型１４の傾斜姿勢における上側の部位に設けられた排気口５２Ａ〜Ｃに接続されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡原料を真空で発泡成形する発泡成形体の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車などの車両のシート用パッドや家具用クッションには、弾力性に富む軟質ポリウレタンフォームなどの合成樹脂発泡成形体が用いられている。かかるシート用パッドにおいては、近年の自動車の軽量化・低コスト化の要請に伴い、低密度で軽量なものが求められている。そこで、発泡成形体の低密度化・軽量化を図るため、また複雑な形状品について成形性を確保するために、発泡原料を大気圧によりも低い気圧下で発泡硬化させる真空発泡成形方法が種々提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような真空発泡成形において、成形性を満足させながら低密度化を図ることは容易ではない。すなわち、一般には金型キャビティ内の真空度を高く（内圧を低く）すればそれだけ低密度にすることができるが、真空度を高くするためにキャビティ内圧を急激に低下、即ち真空化速度があまりに速いと、フォームがセル割れを起こすなど成形性を損なう場合がある。逆に、真空化速度が遅いと、十分な真空度まで到達せずに発泡原料が硬化してしまい、そのため発泡体がキャビティ内に完全に充填されない場合がある。このように真空発泡成形では真空化速度を最適なレベルに調整することが求められる。
【０００４】
ところで、かかる真空発泡成形装置において、真空ポンプとしてエジェクタポンプを用いる場合、従来は、１個のエジェクタポンプにより金型キャビティ内の気体を吸引して該キャビティ内を真空にしている。しかし、エジェクタポンプが１個では、特に製品形状が大きい場合に、真空化速度を上記のような最適なレベルに設定することができない場合があり、成形性を確保することが難しい。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであり、製品形状が大きい場合にも成形性を確保しながら低密度化、軽量化を図ることができる発泡成形体の製造装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の発泡成形体の製造装置は、内側に密閉されたキャビティを形成する成形型と、前記キャビティ内の気体を吸引して真空にする真空化手段と、前記キャビティ内に発泡原料を注入する注入手段とを備え、前記真空化手段として複数のエジェクタポンプを備えるものである。
【０００７】
本発明の製造装置では、注入手段によりキャビティ内に発泡原料が注入され、真空化手段によりキャビティ内の気体が吸引されて真空となり、この真空のキャビティ内で発泡原料が発泡成形される。その際、真空化手段として複数のエジェクタポンプを用いることにより、キャビティ内の容積が大きいものについても真空化速度を最適なレベルに設定することができ、成形性を満足しながら低密度化、軽量化した発泡成形体を製造することができる。
【０００８】
本発明の発泡成形体の製造装置においては、前記成形型が、上型と下型とを備え、両者を型閉めすることで型割り面の内側に前記キャビティを形成する成形型であって、水平姿勢と該水平姿勢に対して所定角度傾斜した傾斜姿勢との間で作動可能とされ、前記型割り面の外周に密閉されたチャンバー部を備え、前記型割り面には前記傾斜姿勢での上側の部位に前記キャビティと前記チャンバー部とを連通する排気溝が形成され、前記チャンバー部には前記傾斜姿勢での上側の部位に排気口が設けられた成形型であり、前記複数のエジェクタポンプがそれぞれ前記排気口に接続され、前記チャンバー部内の気体を吸引することで前記排気溝を介して前記キャビティ内の気体を吸引して真空にするものであることが好ましい。この場合、成形型を傾斜姿勢に傾けた状態で発泡成形することにより、発泡原料をキャビティ内に均一かつスムーズに発泡充填させることができる。また、キャビティとチャンバー部を連通する排気溝が傾斜姿勢での上側の部位に設けられ、かつ、この上側の部位にチャンバー部とエジェクタポンプとの接続部である排気口が設けられているため、エジェクタポンプによるキャビティからのスムーズな排気が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態は、軟質ポリウレタンフォームよりなる自動車用シートパッドの製造装置に関する。
【００１０】
図１，２に示すように、本実施形態の製造装置１０は、内側に密閉されたキャビティ１２を形成する金型１４と、キャビティ１２内の気体を吸引することによりキャビティ１２内を大気圧よりも気圧の低い真空状態にする真空化装置１６と、キャビティ１２内にポリウレタンフォーム原料Ｕを注入する注入装置１８とを備えてなる。
【００１１】
金型１４は、上方に開口する下型２０と、下型２０の上面開口を開閉する上型２２とからなり、両者２０，２２を型閉めすることにより、型割り面（ＰＬ部）２４の内側に密閉されたキャビティ１２を形成する。下型２０は、シートパッドの表面側を成形する型であり、それに対応した凹部を有する。上型２２は、シートパッドの裏面側を成形する型であり、上記凹部を閉じることにより下型２０との間にシートパッド形状に対応する発泡空間であるキャビティ１２を形成する。
【００１２】
上型２２は、下型２０と上型２２とを閉めた状態でキャビティ１２内にフォーム原料Ｕを注入できるように注入口２６を備え、この注入口２６は駆動装置２８を備える蓋３０で開閉されるようになっている。そして、蓋３０を開けた状態で、注入口２６に注入装置１８のノズル部３２が差し込まれて、該ノズル部３２からキャビティ１２内にフォーム原料Ｕが注入されるようになっている。
【００１３】
金型１４は、不図示の回動機構によって、水平姿勢（下型２０の上面（外周フランジ３６）が水平となる姿勢）と、水平姿勢に対して所定角度θ傾斜した傾斜姿勢との間で作動可能に構成されている。水平姿勢に対する傾斜姿勢での角度（傾斜角度）θは１５°〜３０°程度であることが好ましい。傾斜角度θが大きすぎると、金型縦方向（排気溝４４へ向かう方向）への発泡体の伸びが抑制される分、末端の成形性に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００１４】
図４に示すように、型割り面２４の外周は全周にわたってシリコンゴム等のシール材３４で取り囲まれている。シール材３４は、下型２０の外周フランジ３６に設けられた凹溝３８内に嵌め付けられ、上型２２の外周フランジ４０との間をシールして型割り面２４の外周に密閉された環状のチャンバー部４２を形成する。
【００１５】
型割り面２４には、キャビティ１２とチャンバー部４２とを連通する排気溝４４が設けられている。型割り面２４は、この排気溝４４の部位を除いてゼロ当たり、即ち排気のための微小隙間がなく下型２０と上型２２とがぴったりと当接するように構成されている。
【００１６】
排気溝４４は、図４に示すように、ループ状の型割り面２４の周方向における２箇所に設けられている。詳細には、略矩形状をなすキャビティ１２の一辺においてその両端の角部にそれぞれ設けられている。このキャビティ１２の一辺側は、金型１４が傾斜姿勢となったときに、対向する辺に対して上側、即ち高い位置となる側である。そのため、排気溝４４は型割り面２４において傾斜姿勢で上側となる部位に設けられている。
【００１７】
真空化装置１６は、この実施形態では３個のエジェクタポンプ４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃと、各エジェクタポンプに圧縮空気を供給する３個のコンプレッサ４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃとで構成されている。図３に示すように、各エジェクタポンプ４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃは、それぞれその吸引側が配管５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを介して金型１４のチャンバー部４２に接続されており、対応するコンプレッサ４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃを動作させることで配管５０Ａ〜Ｃを介してチャンバー部４２内の気体を吸引する。上型２２の外周フランジ４０にはチャンバー部４２に対して開口する３個の排気口５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃが設けられており、それぞれに対応するエジェクタポンプ４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃが接続されている。
【００１８】
排気口５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、図４に示すように、上記２本の排気溝４４，４４の近傍に各１個ずつと、両排気溝４４，４４の中間位置に１個設けられており、従って、チャンバー部４２において傾斜姿勢で上側、即ち高い位置となる側の部位に３個並んで設けられている。
【００１９】
以上の製造装置１０を用いてシートパッドを成型する際には、まず、図１に示すように、金型１４の下型２０と上型２２を閉じて傾斜姿勢にするとともに、上型２２の注入口２６の蓋材３０を開ける。次いで、３個のコンプレッサ４８Ａ〜Ｃを作動させて３個のエジェクタポンプ４６Ａ〜Ｃによりチャンバー部４２からの排気を開始する。そして、注入口２６に注入装置１８のノズル部３２を差し込んでポリウレタンフォーム原料Ｕをキャビティ１２内に注入する。すると、注入されたフォーム原料Ｕは下型２０の適度な傾斜により下方に流れながら広範囲に広がる。なお、本実施形態では傾斜姿勢でフォーム原料Ｕを注入したが、これに代えて、水平姿勢で注入して注入後に傾斜姿勢とすることもできる。
【００２０】
フォーム原料Ｕの注入後、注入口２６を蓋３０で閉じると、それによりキャビティ１２内が密閉されるため、エジェクタ４６Ａ〜Ｃの作用により排気溝４４を介してキャビティ１２内の気体が吸引されて気圧の低下が始まる。フォーム原料Ｕは、上記のように金型１４が傾斜しているため、図２に示すように、キャビティ１２内における排気溝４４とは反対側の端部から順次に充填されていき、排気溝４４の近傍は最後に充填される。そのため、キャビティ１２内に充填が完了するまで排気溝４４を介して排気しながらウレタンを発泡させることができる。
【００２１】
ここで、本実施形態では、発泡成形時におけるキャビティ１２内の最低内圧が７５〜９０ｋＰａ（大気圧を基準として約−１１〜−２６ｋＰａ）の範囲内となるように真空化するに際し、キャビティ１２を密閉してからの真空化速度が−１．４〜−３．５ｋＰａ／秒となるように真空化装置１６によりキャビティ１２内の気体を吸引し、かつ、キャビティ内圧を７５〜９０ｋＰａの範囲内に２０〜３０秒間保持することが好ましい。このように設定することにより、良好な成形性を確保しながら低密度化、軽量化を図ることができる。
【００２２】
キャビティ１２内にウレタンフォームが充填された後、コンプレッサ４８Ａ〜Ｃからエジェクタポンプ４６Ａ〜Ｃへの圧縮空気の供給を停止して排気を終了する。その後、金型１４を開いて成形されたシートパッドを脱型する。
【００２３】
一例として公知のＨＲフォーム処方のポリウレタンフォーム原料を用いて、上記製造装置１０により自動車用シートパッドを作製した。使用した金型１４はキャビティ１２内の容積が３１Ｌであり、傾斜角度θは１５°とした。またエジェクタポンプ４６Ａ〜Ｃとして株式会社日本ピスコ製ＰＩＳＣＯＶＳＬ１５−１２０２Ｊ（商品名）を３個用い、コンプレッサ４８Ａ〜Ｃによる圧縮空気の供給圧はそれぞれ５００ｋＰａとした。各エジェクタポンプ４６Ａ〜Ｃは、未注入時での最低到達圧を−４０ｋＰａに設定した。その結果、欠肉やボイドのない、通常よりも１０〜３０％程度軽量化されたシートパッドが得られた。これに対し、上記エジェクタポンプを１個のみ使用した場合、真空状態が不均一となって欠肉のあるシートパッドとなった。
【００２４】
以上のように、本実施形態の製造装置１０であると、真空化装置１６として複数のエジェクタポンプ４６Ａ〜Ｃを用いたことにより、キャビティ１２内の容積が大きいものについても真空化速度を最適なレベルとして、成形性を満足しながら低密度化、軽量化した発泡成形体を製造することができる。
【００２５】
また、金型１４を緩やかな角度に傾斜させて上側の部位にある排気溝４４からキャビティ１２内を排気しながら発泡成形するため、下型２０底部に広がったウレタン原液Ｕをキャビティ１２内に均一かつスムーズに充填させることができる。しかも、チャンバー部４２とエジェクタポンプ４６Ａ〜Ｃとの接続部である排気口５２Ａ〜Ｃが排気溝４４と同様に傾斜姿勢での上側の部位に設けられているため、キャビティ１２からのスムーズな排気を達成することができる。
【００２６】
更に、本実施形態によれば、金型１４の型割り面２４が排気溝４４を除いてゼロ当たりであるため、バリの除去作業などの後工程の工数が低減され、また金型１４のメンテナンス性に優れる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の発泡成形体の製造装置であると、製品形状が大きい場合にも成形性を確保しながら低密度化、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における発泡成形装置のフォーム原料注入時での断面図である。
【図２】同装置の発泡成形時における断面図である。
【図３】同装置の側面図である。
【図４】同装置における下型の平面図である。
【符号の説明】
１０……発泡成形装置
１２……キャビティ
１４……金型
１６……真空化装置
１８……注入装置
２０……下型
２２……上型
４２……チャンバー部
４４……排気溝
４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ……エジェクタポンプ
４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ……コンプレッサ
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ……排気口

Claims (2)

1. 内側に密閉されたキャビティを形成する成形型と、前記キャビティ内の気体を吸引して真空にする真空化手段と、前記キャビティ内に発泡原料を注入する注入手段とを備え、前記真空化手段として複数のエジェクタポンプを備えることを特徴とする発泡成形体の製造装置。
2. 前記成形型が、上型と下型とを備え、両者を型閉めすることで型割り面の内側に前記キャビティを形成する成形型であって、水平姿勢と該水平姿勢に対して所定角度傾斜した傾斜姿勢との間で作動可能とされ、前記型割り面の外周に密閉されたチャンバー部を備え、前記型割り面には前記傾斜姿勢での上側の部位に前記キャビティと前記チャンバー部とを連通する排気溝が形成され、前記チャンバー部には前記傾斜姿勢での上側の部位に排気口が設けられた成形型であり、
   前記複数のエジェクタポンプがそれぞれ前記排気口に接続され、前記チャンバー部内の気体を吸引することで前記排気溝を介して前記キャビティ内の気体を吸引して真空にすることを特徴とする請求項１記載の発泡成形体の製造装置。

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