JP2813165B2 - シリコンラバーを使った一体成形方法 - Google Patents

シリコンラバーを使った一体成形方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，ウレタンの反応性
混合溶液を用いた圧縮成形の方法に関し，特に，シリコ
ンラバー上に載置された反応性混合溶液をシリコンラバ
ーごと上型及び下型により一体的に圧縮する，いわゆる
一体成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ウレタンの反応性混合液を均等に塗布
し，ガス化反応が終了した後であっていまだ粘弾性流動
状態である間に上型と下型で一定時間圧縮することによ
り，所望の立体成形体を製造する技術は，例えば米国特
許第5,273,698号等に記載されているように周知のもの
である。当該技術は，椅子や車のシートといったものか
ら，Ｔシャツや帽子またはバッグ等のアパレル関係に至
るまで広く応用されている。
【０００３】一般にウレタンの発泡は，２液の混合によ
る化学反応の結果生じる。通常使用される混合物は，イ
ソシアネート(ISO)及びポリオール(POLY)を主成分とし
たもので，他に触媒及び水が含まれる。これらの成分か
ら成る混合物をフォーム状にしたものをポリウレタンフ
ォームまたはポリユレアフォームと呼び，これらが実際
の一体成形に使用される。上記文献にも記載されている
ように，化学反応はCO2を発生するガス化反応と，固形
化反応とに分かれる。ポリウレタンフォームは最初ガス
化反応により急激に体積を膨張させる。このガス化反応
が終了するとウレタン全体がゲル状態から固形状態へと
移行する。ガス化反応が終了し，ウレタンがいまだ粘弾
性流動状態である間をタックフリーと呼ぶが，一体圧縮
はまさにこの時に行われなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記ポリウレタンフォ
ームは被圧縮物に対しなるべく均等に塗布されなければ
ならない。均等でないと，上型及び下型で圧縮する際に
ガス化未反応部分が残ったり，製品に亀裂が生じたりす
る原因になるためである。ポリウレタンフォームを均等
に塗布するために従来から弾性シートが使用されてき
た。該弾性シートは，その表面にポリウレタンフォーム
を均等に塗布した状態で，上型と下型に挟まれ加圧圧縮
されることから，弾力性及び耐久性に優れたものでなけ
ればならない。
【０００５】上記文献に記載されているように，従来は
弾性シートとしてポリエチレンフィルムなどが使用され
ていた。しかし，該ポリエチレンフィルムは，伸縮性が
悪く，一端伸びてしまうと回復せず，薄くなって破れる
危険性が高い。また，一体圧縮終了後に型及びウレタン
から当該ポリエチレンフィルムを剥がす際の離型性また
は剥離性が悪い。さらに，耐久性が悪いことからランニ
ングコストが高くなるばかりか交換に手間がかかり作業
効率の低下を招いていた。
【０００６】一方上記したように，タックフリーの状態
で迅速に加圧圧縮することは実際には非常に難しい。ポ
リウレタンフォームを均等に塗布する過程でガス化反応
は始まってしまうため，最初に塗った方と遅れて塗った
方ではタックフリーまでの時間が異なる。この反応速度
のずれが加圧タイミングを取るのを困難にしている。特
に広い面積に塗布する場合にはこのずれが顕著になる。
そこでポリウレタンフォームの粘性を下げ，塗布に費や
される時間を節約しガス化反応を早めるべく，ウレタン
混合液をプレヒートする方法が考案されたが，耐熱性の
低い上記ポリエチレンフィルム上に高温のポリウレタン
フォームを直接使用することはできない。
【０００７】これら従来の弾性シートの欠点を克服する
べく，本願発明が為された。
【０００８】すなわち，本発明の目的は，弾力性，伸縮
性，復元性及び離型性にすぐれたシリコンラバーシート
を使用して一体圧縮成形する方法を与えることである。
【０００９】また，本発明の他の目的は，耐久性が高い
シリコンラバーを使用することにより，ランニングコス
トを減少させ，作業効率を向上させることである。
【００１０】さらに，本発明の他の目的は，耐熱性の高
いシリコンラバーを使用することにより，加圧タイミン
グを取りやすい一体成形方法を与えることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本願において上記弾性シートとしてシリコンラバーを
使用することを見いだした。
【００１２】本発明によるシリコンラバーを使った一体
成形方法は，水平に保持された前記シリコンラバー上
に，被処理物を載置する工程と，上型及び下型により，
前記シリコンラバー及び前記被処理物を同時に圧縮する
工程と，から成ることができる。
【００１３】また前記被処理物は，スプレー方式で，前
記シリコンラバー上に塗布されてもよいが，ディスペン
ス方式で塗布されることもできる。
【００１４】さらに，前記被処理物とシリコンラバーと
の間に，介在物を有することも可能である。
【００１５】前記被処理物は，例えば，ウレタン発泡体
の反応性液状混合物である。
【００１６】また，前記被処理物は，例えば，ウレタン
エラストマの反応性液状混合物である。
【００１７】本発明による方法は，好適には，前記上型
及び下型により前記シリコンラバー及び前記被処理物を
圧縮した状態で所望の時間の間だけ加圧保持する工程，
を含むことができる。
【００１８】一方，本発明によるシリコンラバーを使っ
た一体成形方法の他の方法は，水平に保持された前記シ
リコンラバー上に，被処理物を載置する工程と，前記シ
リコンラバーが前記下型の形状に沿うように，当該シリ
コンラバーを前記下型内側面にバキューム吸着させる工
程と，上型及び下型により，前記シリコンラバー及び前
記被処理物を同時に圧縮する工程と，から成ることがで
きる。
【００１９】また，好適には，前記シリコンラバーが前
記下型の内側面にバキューム吸着された状態のまま，前
記上型及び下型により前記シリコンラバー及び前記被処
理物を圧縮した状態で所望の時間の間だけ加圧保持する
工程を含むことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明に使用されるシリコンラバ
ーは，例えばタイガースポリマー社製のSR-50や信越化
学工業社製のC-16など市販のものである。シリコンラバ
ーは，基本的にはシリコン生ゴム（ポリマー），充填
剤，及び分散促進剤とから成り，これに加硫剤等の添加
剤を加えて，プレス成形，カレンダー成形，または射出
成形等により製造される。
【００２１】シリコンラバーの物性的特徴を簡単に説明
する。シリコンラバーは，分子構造上Si-Oの結合エネル
ギーが大きいため非常に安定している。そのため，一般
の有機系ゴムに比べ耐熱性，電気絶縁性，化学的安定性
の点で優れている。また，シリコン分子はコイル構造を
有し分子間力が小さいため，弾力性，圧縮性及び耐寒性
に優れている。さらに，コイル構造の外側に位置するメ
チル基が自由に回転できるため，撥水性，離型性などの
優れた界面特性を発揮し得る。
【００２２】我々は，シリコンラバーのもつさまざまな
特徴の中で特に，弾力性，耐熱性，化学的安定性，及び
ガス透過性に注目した。弾力性に関しては，圧縮永久歪
みが他の有機ゴムに比べ100℃〜200℃の高温域で特に優
れている。耐熱性に関しては，有機系ゴムに比べ極めて
優れており，例えば150℃では特性がほとんど変化せず
半永久的に連続使用が可能であり，200℃でも10,000時
間の連続使用に耐えることができる。化学的安定性につ
いては，耐油性，耐溶剤性及び耐薬品性に優れ，希酸ま
たは希アルカリにはほとんど侵されない。ガス透過性に
ついては，ポリエチレンに比べCO2の透過率が約200倍，
水蒸気透過率が約14倍である。
【００２３】次にこれらの特徴が，ウレタン発泡体の一
体成形において実際どのように有利であるかについて説
明する。上記したように，一体成形は，弾性シート上に
ポリウレタンフォームを塗布した状態で，上型及び下型
により同時に圧縮することにより為される。当該弾性シ
ートは一定時間圧縮された後に型からすばやく取り外さ
れ再び次の一体成形工程に使用される。この作業サイク
ルにおいて，弾性シートには，第１に優れた弾力性及び
離型性が要求される。上記した特性によりシリコンラバ
ーはこの第１の要件を十分に満たす。第２に，優れた耐
熱性が要求される。ポリウレタンフォームはスプレー用
にプレヒートされ，またガス化反応熱も発生するため非
常に高温になるからである。この点でも上記した特性に
よりシリコンラバーは要件を十分に満たす。第３に，優
れた化学的安定性が要求される。ポリウレタンフォーム
の組成物である，イソシアネート，ポリオール，及びそ
の他の触媒による浸食を防止するためである。この点で
も上記した特性によりシリコンラバーは十分に要件を満
たす。以上の３つの要件に加え，特にシリコンラバーを
選択した理由は，その優れたガス透過性にある。ウレタ
ン反応性混合物のガス化反応により発生する大量のCO2
及び水蒸気はほとんどがウレタンフォームの外表面部分
より空気中に発散するため，ガスの発生しにくい弾性シ
ートとの接面部分及び底面付近の反応速度は比較的遅
い。その結果，それらの部分は未反応部分として残り，
製品後の亀裂の原因になる。シリコンラバーは，上記し
たように，CO2及び水蒸気の透過性に優れているため，
シリコンラバーとの接面部付近のウレタンフォームから
発生するCO2及び水蒸気を空気中へ発散させることがで
き，反応速度のむらが解消される。
【００２４】以上の理由により，我々はシリコンラバー
を弾性シートに応用することを見出したのである。
【００２５】以下，本願発明を図面を交えながら説明し
ていく。図１から３には，比較的薄手の立体成形体を一
体成形するための本発明の第１の実施例が示されてい
る。
【００２６】図１は本発明の方法を実施するためのシリ
コンラバー固定治具1を示したものである。(A)は該治具
の平面図を示し，(B)は側面図を示す。シリコンラバー
固定治具1は円筒部5と，該円筒部の一端から延伸したフ
ランジ部3と，円筒部5の開口端を覆うように輪ゴム6に
よって固定されたシリコンラバー2と，当該治具を位置
合わせするための基準穴4，4’と，から成る。シリコン
ラバー2は水平に一定の張力で張られ，その厚さは一般
に0.2〜2mmのものが良く，好適には0.5〜1mmのものが使
用される。シリコンラバーの周縁は輪ゴム6により，円
筒部5の開口端部に固定される。該円筒部5の開口端部
は，外側にカーリングされ，輪ゴム6がはずれないため
のストッパーの役割を有する。本実施例において，シリ
コンラバー2の載置面の直径は約30cm〜1m程度が好適で
ある。したがって，比較的薄手の，例えばＴシャツの立
体プリントなどの製造に適している。
【００２７】本発明の方法は，水平に保持されたシリコ
ンラバー上に，ウレタン発泡体の反応性混合物を塗布す
る工程と，上型及び下型によりシリコンラバー及びウレ
タン発泡体を一体圧縮する工程と，から成る。
【００２８】図２は，本発明の第１の工程である，水平
に保持されたシリコンラバー上にウレタン発泡体の反応
性混合物を塗布する工程を示したものである。ウレタン
発泡体22は主にポリオール及びイソシアネートを主成分
とする反応性混合液をフォーム状にしたポリウレタンフ
ォームまたはポリユレアフォームである。ウレタンの液
状混合物は，ディスペンス方式またはスプレー方式で塗
布される。スプレー方式で塗布する際は，上記２つの液
体をプレヒートすることが好適である。
【００２９】ウレタン発泡体22は，シリコンラバー2の
上に直接塗布することが可能であるが，繊維材21を介し
て塗布することもできる。この場合，繊維材21の表面に
はプラスチックフィルムまたはスラブウレタンがラミネ
ート加工されていてもよい。
【００３０】図３は，本発明の第２の工程である，上型
及び下型によりシリコンラバー及びウレタン発泡体を一
体圧縮する工程を表したものである。一体圧縮装置は上
型30及び下型31とから成る。下型には上記シリコンラバ
ー固定治具1を位置合わせするための基準ピン36，36’
が設けられている。該基準ピン36，36’とシリコンラバ
ー固定治具の基準穴4，4’が嵌合することにより，シリ
コンラバー上のウレタン発泡体と，上型及び下型の凹凸
面32，33がアライメントされる。Ｔシャツの立体プリン
トを製造する場合には，その上にさらに表皮材固定治具
35に張られた表皮材34が載置されてもよい。一体成形は
表皮材34，発泡体ウレタン22，繊維材21，及びシリコン
ラバー2を同時に圧縮することにより為される。ウレタ
ン発泡体混合物22は，タックフリーのタイミングで好適
には1256kgの力（4kg/cm2×200mmφ）で30秒〜3分間加
圧圧縮される。加圧タイミングをとることは一般に非常
に難しいが，本発明によるシリコンラバーを使用すれば
比較的簡単に加圧タイミングをとることができる。すな
わち，ウレタン反応性混合物塗布の均一性及び反応速度
のばらつき防止を担保するために，好適にはプレヒート
した該混合物をスプレー方式で噴射する方法がとられ
る。弾力性及び耐熱性に優れたシリコンラバーであるが
ゆえ，スプレー方式により短時間で均一に塗布すること
が可能である。その結果，反応速度の場所的なばらつき
がなくなり，タックフリーまでの時間が容易に計算でき
るのである。
【００３１】以上，比較的薄手の立体成形体の実施例に
ついて説明してきたが，発泡性ウレタンの代わりにウレ
タンエラストマを使用しても，同様の方法で同様の効果
が得られる。
【００３２】次に，本発明の他の方法について説明す
る。本発明による他の方法は，水平に保持されたシリコ
ンラバー上に，ウレタン発泡体の反応性混合物を均一に
塗布する工程と，前記シリコンラバーを下型内側面にバ
キューム吸着させる工程と，上型及び下型により前記シ
リコンラバー及び前記ウレタン発泡体の反応性混合物を
一体圧縮する工程と，から成る。
【００３３】本発明による他の方法を比較的厚手の立体
成形体製造の実施例について説明する。図４及び図５に
は，自動車用座席シートの一部分の製造方法が略示され
ている。
【００３４】図４（Ａ）は，本発明の他の方法の第１工
程である，水平に保持されたシリコンラバー上にウレタ
ン発泡体の反応性混合物を塗布する工程，を示したもの
である。混合液スプレー40からプレヒートされたポリオ
ール及びイソシアネートの反応性混合液45がシリコンラ
バー44上に均一に塗布される。ここで使用されるシリコ
ンラバー44は，第１の実施例に使用されたものと同種の
ものでよいが，大きくかつ深しぼりされた成形体を製造
するために，幅が広くかつ厚さが1mm〜10mm程度の厚め
のものが好適である。シリコンラバー44は実施例１と同
様の固定治具（図示せず）により水平に固定されてい
る。
【００３５】図４（Ｂ）は本発明の他の方法の第２の工
程である，シリコンラバーを下型内側面にバキューム吸
着させる工程，を示したものである。一体圧縮される前
に，シリコンラバー44は，ウレタン混合物を載置させた
状態ですばやく下型42の内側面47にバキューム吸引され
る。下型42の内側面47には複数の細孔48が配設されてお
り，シリコンラバー44と下型42との間の空気が，該細孔
48を通じて排気口49から真空ポンプ（図示せず）により
排気される。その結果，シリコンラバー44は下型内側面
47上に完全に吸着される。すなわち，図４（Ｂ）のよう
な深しぼりの型形状の場合，通常の方法により一体圧縮
すると，成形体の下隅の部分46がシリコンラバー44の復
元力により丸くなったり薄くなったりして下型形状通り
に成形されない傾向がある。そこで，本発明の他の方法
により，圧縮前に予めシリコンラバー44を下型形状に沿
わせておいてから一体圧縮することで，深しぼりの下隅
部分もきれいに成形される。尚，一体圧縮には表皮材43
を含めることもできる。
【００３６】図５は，本発明の他の方法の第３工程であ
る，上型及び下型によりシリコンラバー及びウレタン発
泡体の反応性混合物を一体圧縮する工程，を表してい
る。圧縮タイミング，圧力，及び加圧時間は実施例１と
同様に所望の最適値が選択される。シリコンラバー44の
バキューム吸引は加圧圧縮の時間中も続行される。以
上，比較的厚手の立体成形体の実施例について説明して
きたが，発泡性ウレタンの代わりにウレタンエラストマ
を使用しても，同様の方法で同様の効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】本発明により，弾力性，伸縮性，復元性
及び離型性にすぐれたシリコンラバーシートを使用して
一体圧縮成形する方法が与えられた。
【００３８】また，本発明により，耐久性が高いシリコ
ンラバーを使用することで，ランニングコストを減少さ
せ，作業効率を向上させることが可能となる。
【００３９】さらに，本発明により，耐熱性の高いシリ
コンラバーを使用することにより，一体圧縮の加圧タイ
ミングが取りやすくなった。
【００４０】さらにまた，本発明により，立体成形体の
深しぼり形状の角隅部分まできれいに成形することが可
能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に使用するシリコンラバ
ー固定治具を示したものである。
【図２】本発明の第１の工程に従って，ウレタン発泡体
混合物を塗布した状態を示したものである。
【図３】本発明の第２の工程に従って，一体圧縮するよ
うすを示したものである。
【図４】(A)は，本発明の他の方法の第１工程に従っ
て，ウレタン発泡体混合液をスプレー方式で塗布するよ
うすを示したものである。(B)は，その第２工程にした
がって，シリコンラバーを下型内側面にバキューム吸着
させた状態を示したものである。
【図５】本発明の他の方法の第３工程にしたがって，一
体圧縮した状態を示したものである。
【符号の説明】
1 シリコンラバー固定治具 2 シリコンラバー 21 繊維材 22 ウレタン発泡体混合物 30 上型 31 下型 34 表皮材 36 基準ピン 36’ 基準ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 9:00 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B29C 51/04 - 51/26 B29C 51/30 - 51/40 B29K 21:00 B29K 75:00 B29K 83:00 B29K 105:04 B29L 9:00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】シリコンラバーを使った圧縮成形方法であ
    って， 前記シリコンラバー上に載置する前に，流体成形材料を
    所定の温度にプレヒートする工程と， 水平に張設された前記シリコンラバー上に，前記プレヒ
    ートされた流体成形材料を載置する工程と， 前記シリコンラバー上に前記流体成形材料を載置した状
    態で，一定時間待機する工程と， 前記シリコンラバー及び前記流体成形材料を，上型及び
    下型により一定時間の間加圧圧縮保持する工程と， から成る方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって，前記流
    体成形材料は，スプレー方式で，前記シリコンラバー上
    に塗布される， ところの方法。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の方法であって，前記流
    体成形材料は，ディスペンス方式で前記シリコンラバー
    上に塗布される， ところの方法。
  4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の方法
    であって，前記流体成形材料は，ウレタン発泡体の反応
    性液状混合物である， ところの方法。
  5. 【請求項５】 請求項１から３のいずれかに記載の方法
    であって，前記流体成形材料は，ウレタンエラストマの
    反応性液状混合物である， ところの方法。
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