JP3772244B2 - 合成樹脂発泡成形品の成形金型及び成形方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂発泡成形品、特に軟質ポリウレタンフォーム等の連通気泡構造を有する合成樹脂発泡成形品を成形する金型及びこの金型を用いて合成樹脂発泡成形品を成形する方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、クッションパッド等の自動車用内装材をポリウレタンフォーム発泡成形材料にて成形する場合、キャビティ部の気圧を調整する方法が提案されている(実開昭58−60418号公報)。
【0003】
この方法は、下型と中子型とで成形品の成形用キャビティを形成すると共に、これら下型、中子型を覆い被せるように上型を設置し、かつ中子型と上型とで気圧調整室(チャンバー部)を形成し、中子型にこのチャンバー部と上記キャビティとを連通するベントホールを形成し、このベントホールを介してキャビティ内の空気をチャンバー部に排出するようにしたものである。
【0004】
しかしながら、この実開昭58−60418号公報の方法は、キャビティのチャンバー部との間の圧力の調整がベントホールを介してでしかできないので、ベントホールを大きくしたり、多く設けなければならず、このため局部的に空気が抜けるためにフォームの発泡バランスが崩れる上、成形後にベントホールに入ったバリの掃除を行うことが面倒であるという問題がある。
【0005】
更に、特公平7−102583号公報には、型のキャビティの気圧を低くする工程と、ポリオール成分100重量部に対して発泡成分としての水0.1〜0.6重量部を混合したポリウレタン材料を、前記キャビティ内に注入して発泡させることにより流動及び充満させる工程とを含むポリウレタン発泡体の成形方法が開示されている。しかし、この方法は、型のキャビティの気圧を低くする工程においては、型を構成する少なくとも二つの分割型の型閉時に生じるPL面間の隙間からキャビティを真空吸引するものであり、型のPL面の周囲は空間部を介して取り囲まれ、該空間部を減圧することによりPL面間の隙間からキャビティを真空吸引するものであるので、上記PL面間の隙間からバリが生じ易いという問題がある。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、自動車用内装材などの合成樹脂発泡成形品を高発泡倍率でかつ低密度でバリ発生を可及的に少なくして歩留り良く、しかも効率良く成形することができる合成樹脂発泡成形品の成形金型及び成形方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、以下の成形金型及び成形方法を提供する。
請求項1:
下型と、この下型の開放部を覆うことにより下型との間に密閉キャビティ空間を形成する上型とを具備し、これら上下型が互いに着脱可能に配設された金型本体を有し、上記キャビティ空間内に合成樹脂発泡成形品用材料を供給してこれを発泡、成形する合成樹脂発泡成形品の成形金型において、上記上型に開孔部を形成すると共に、この開孔部を覆って上型上に有頭筒状のチャンバー部材を気密状態に取り付け、かつ先端部が上記開孔部内に挿入された際、その外周壁面と上記開孔部壁面との間に上記チャンバー部材内のチャンバー室と連通する0.05〜2mmの微小間隙を形成するピストンと、このピストンを上下方向に移動させると共に、常時はピストン先端面を上型下面位置に定置させるピストン駆動装置とを上記チャンバー室内に設け、更に上記チャンバー室内の空気を排出してチャンバー室内を減圧にする圧力調整装置を配設して、上記チャンバー室内の空気を排出する際、上記微小間隙を介してキャビティ空間の空気を排出するよう構成したことを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形金型。
請求項2:
上記ピストン駆動装置が、上型に取り付けられた固定用台座に固定された上下端面が閉塞された筒状のシリンダーを有し、上記ピストンの軸がこのシリンダーの上下端面を気密に貫通して上下方向移動可能に配設されると共に、上記ピストンの軸に上記シリンダー内に存して外周壁面がシリンダー内周壁面に摺接し、上記シリンダー内を上部室と下部室とに仕切る区画板を固定し、かつ上記シリンダーの上側部及び下側部にそれぞれ上記上部室及び下部室に空気を供給排出するエアー管を連結して、上記上部室及び下部室における空気圧を調整することにより、上記ピストンを上下動させ又はピストン先端面を上型下面位置に定置させるようにした請求項1記載の成形金型。
請求項3:
合成樹脂発泡成形品が軟質ポリウレタンフォーム成形品である請求項1又は2記載の成形金型。
請求項4:
請求項1又は2記載の金型を使用し、上記キャビティ空間内に合成樹脂発泡成形品用材料を大気圧下に供給し、金型を閉じた後、上記圧力調整装置の作動により上記チャンバー室内の空気を排出すると共に、上記微小間隙を介して上記キャビティ空間内の空気を排出してキャビティ空間内を減圧にし、上記合成樹脂発泡成形品用材料を発泡、成形することを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形方法。
請求項5:
合成樹脂発泡成形品が軟質ポリウレタンフォームである請求項4記載の成形方法。
【0008】
本発明の成形金型及び成形方法は、合成樹脂発泡成形品用材料を大気圧下に金型キャビティ内に注入後、金型キャビティ内を減圧にして合成樹脂発泡成形品用材料を減圧下で発泡、成形するので、発泡倍率が向上し、材料の供給量を少なくしてキャビティに供給してより低密度の発泡成形体を成形することができると共に、金型内が低圧になるため、バリの発生も少なく、従来品に比べてより軽量にして製造することができ、上述したようにバリも非常に少なく又はバリ発生をなくすこともできるので、仕上げ、修理工程を大幅に減少することが可能であり、また上記ピストン先端部の外周壁面と開孔部周壁面との間隙にバリが侵入、形成されても、ピストンを下降又は上昇して開孔部を開口することができるので、バリの掃除を容易に行うことができ、上記実開昭58−60418号公報の従来技術の欠点が克服され、特に軟質ポリウレタンフォーム等の連通気泡構造の発泡成形品を得る場合に好適である。
【0009】
【発明の実施の形態及び実施例】
本発明の合成樹脂発泡成形品の成形方法は、特に軟質ポリウレタンフォーム等の連通気泡構造或いは独立気泡構造を有する合成樹脂発泡成形品の成形に好適に採用され、自動車用クッションパッド、その他の自動車用内装材を成形する場合に有効である。以下、図1,2を参照して本発明の一実施例を説明する。
【0010】
図1は本発明の一実施例に係る金型を示すものであり、図1において、金型本体1は、凹状の下型2と、その上端開放部を覆って配設される上型3とを具備し、上記下型2と上型3とは互いに着脱可能に設けられる。なお、上型3をフレームに固定し、エアバック等の適宜な手段で下型2を上型3に対し装着、脱離させることが好適である。下型2と上型3とが図1に示すように結合した状態において、内部にキャビティ空間4が形成される。なお、5は下型2と上型3との間に介装されたリング状パッキンであり、このパッキン5の介装により、下型2と上型3とのパーティング部は気密に保持される。
【0011】
上記上型3には、上端部から下端部に向かうに従い漸次大径に形成された円錐台状の開孔部6が形成されていると共に、上型3上面に上記開孔部6を覆って有頭円筒状のチャンバー部材7がその下端面にリング状パッキン7aを介装することにより気密に取り付けられている。上記チャンバー部材7内はチャンバー室8とされ、このチャンバー室8内の上型3上面には、上記開孔部6の上縁部に存して断面L字状の2個の固定用台座9,9が互いに所定間隔を存して固定されていると共に、これら台座9,9間に上下端面が閉塞された円筒状のシリンダー10が配設され、このシリンダー10の下部が上記台座9,9に固定されている。
【0012】
11はピストンで、その上端面中央部にはピストン軸12が突設されている。このピストン軸12は、図2に示すようにその上端部が上記シリンダー10の下端面及び上端面をそれぞれ気密に貫通して上端面より上方に上下動可能に突出している。なお、図中13,14はそれぞれ軸受である。上記ピストン軸12には、そのシリンダー10内に存してリング状の区画板15が固定されており、この区画板15の外周面はリング状パッキン16を介してシリンダー10の内周面に摺接されており、この区画板15の配設により、上記シリンダー10内が互いに気密状態とされた上部室17と下部室18とに仕切られている。そして、上記シリンダー10の上側部及び下側部には、それぞれ上記上部室17及び下部室18に加圧空気を導入、排出するエアー管19,20の一端が連結されている。これらエアー管19,20の他端はそれぞれ上記チャンバー部材7を気密に貫通し、図示していないがコンプレッサー等の空気供給排出装置に連結されており、この空気供給排出装置の作動により、上記上部室17及び下部室18内の空気圧が調節され、上記区画板15を上下動させ、あるいは所定位置に停止させ、これと一体にピストン軸12及びその先端部(下端部)に連結されたピストン11を上下動させ、あるいは所定位置に停止させるようになっている。
【0013】
ここで、上記ピストン11は、常時は上記開孔部6内に位置しており、ピストン11の先端面(下端面)が上型3の該開孔部6周囲の下面位置に定置されるように上記上部室17及び下部室18の空気圧が調節される。この場合、ピストン11は、上記開孔部6の形状に対応し、該開孔部6より若干小径の円錐台状に形成され、ピストン11が開孔部6内に挿入された状態において、ピストン11の外周壁面と開孔部6の周壁面との間に微小間隙Sが形成されるようになっており、これによりこの微小間隙S及び上記両台座9,9間の隙間を介して上記キャビティ空間4が上記チャンバー室8と連通するようになっている。また、上記ピストン軸12は、シリンダー10の下端面位置より下側が下端部に向かうに従い漸次大径に形成されており、これによりピストン11は、図2に示したピストン11下端面が上型3下面位置に定置された状態より上昇することが係止されており、上記上部室17内の空気圧を下部室18内の空気圧より大きくすることによってピストン11が下降し、図1中一点鎖線で示したように、開孔部6が開口するようになっている。
【0014】
21は圧力調整装置であり、これは上記チャンバー室8内と連通する空気流通孔22を有する連結部材23を有する。そして、この連結部材23の空気流通孔22には、排気弁24を介装する排気用管25及び吸気弁26を介装する吸気管27の一端がそれぞれ連結されている。また、上記排気管25の他端は真空ポンプ28に連結されている。29は制御部で、この制御部29からの指令により吸気弁26が閉じ、排気弁24が開き、真空ポンプ28がチャンバー室8内の空気を吸引するように作動し、或いは吸気弁26が開き、排気弁24が閉じ、外部の空気が吸気管27を通ってチャンバー室8内に流入するように作動するものである。この場合、上記チャンバー室8内の圧力を検知する圧力センサー30がリード線31を介して上記制御部29に接続され、この圧力センサー30からの信号で上記制御部29による真空ポンプ28の作動、排気弁24、吸気弁26の開閉が行われるようになっている。従って、制御部29からの指令で吸気弁26を閉じ、排気弁24を開けると共に、真空ポンプ28を作動させることにより、チャンバー室8内の空気が排気され、チャンバー室8内が減圧になると共に、上記微小間隙Sを通って上記キャビティ空間4内の空気がチャンバー室8内から外部に排気され、減圧されるようになっている。また、真空ポンプ28の作動を停止し、排気弁24を閉じると共に、吸気弁26を開けることにより、上記チャンバー室8内、更には上記微小間隙Sを介して上記キャビティ空間4内が大気圧に戻されるようになっている。
【0015】
上記金型を使用して上記キャビティ空間4に相応した形状の成形品を軟質ポリウレタンフォームにて成形する場合は、ピストン11の下端面が上型3の下面位置に定置された上型3を下型2へセットしていない状態で軟質ポリウレタンフォーム発泡成形材料を下型2内に導入する。次いで、下型2と上型3をセットし、吸気弁26を閉じ、排気弁24を開くと共に、真空ポンプ28を作動させる。これによりチャンバー室8内の空気及び上記微小間隙Sを介してキャビティ空間4内の空気が外部に排出され、減圧にされる。チャンバー室8内が所定の減圧度になったことを圧力センサー30が検知した場合、制御部29からの指令によりこの減圧度に維持されるように真空ポンプ28及び排気弁24、吸気弁26の作動が制御される。即ち、所定の設定値より圧力が高いと排気弁24が開いて空気を排出し、設定値より圧力が下がりすぎた場合は吸気弁26が開いて空気を供給するようになっている。
【0016】
このように減圧下で成形材料を発泡、成形した後、下型2から上型3を取りはずす。以上のように上型3を取りはずした後、成形品を脱型する。
【0017】
また、上記のように下型2から上型3を取りはずした後、図1中一点鎖線で示すようにピストン11を下降させ、開孔部6を開口することにより、上記間隙Sに侵入したバリの掃除を行うものである。
【0018】
ここで、上記のようにキャビティ空間4内を減圧するものであるが、大気圧からの減圧度は10〜500mmHg、より好ましくは100〜300mmHgであり、この減圧度合で発泡成形品の低密度化度合が変わるものである。
【0019】
また、上記微小間隙Sは、0.05〜2mm、より好ましくは0.05〜0.5mm、更に好ましくは0.05〜0.2mmであることが好ましい。更に、上記開孔部の下端部直径は30〜400mm、特に100〜200mmとすることが好ましい。上記開孔部は成形品の体積により、複数設けてもよい。
【0020】
次に、具体的な実施例を示す。
〔実施例〕
図1,2に示す金型を使用し、成形を行った。この場合、真空ポンプとしては吸引力235L/minの能力のドライポンプ(オリオン社製KRX−3SS)を使用し、排気弁及び吸気弁としては高真空用電磁弁(使用圧力範囲10-8Torr〜2kgf/cm2、CKD HVB形)を使用し、圧力センサーとしては−0.5〜0.5kgf/cm2までの圧力レンジを持つ圧力トランスミッター(長野計器社製KH25)を使用した。また、上記微小間隙Sは0.1mm、開孔部6の下端部直径は200mmとした。なお、金型のキャビティ容積は28.7リットルであり、ポリウレタンフォーム発泡成形材料としては(株)ブリヂストン製のバック用汎用HRフォーム処方を用いた。この成形材料は、金型を用いずにフリー発泡させた場合に密度0.035g/cm3のフォームが得られる。
【0021】
まず、従来金型でキャビティ内を減圧にせず、大気下で1300gの成形材料を注入して発泡、成形した。この結果、密度0.042g/cm3のフォーム成形品が得られたが、これより密度の小さいフォーム成形品は得られなかった。また、成形品は下型と上型とのパーティング部から硬化したバリがかなり発生していた。
【0022】
次に、図1,2に示す金型でキャビティ内の圧力を100mmHg下げ、この状態で成形材料1100gの発泡、成形を行った。その結果、密度が0.038g/cm3のフォーム成形品が得られ、この成形品には殆んどバリは生じなかった。
【0023】
更に、キャビティ内の圧力を300mmHg下げ、この状態で成形材料970gの発泡、成形を行った結果、密度が0.030g/cm3のフォーム成形品が得られ、しかも成形品にバリは全く生じなかった。
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、自動車用内装材などの合成樹脂発泡成形品を高発泡倍率でかつ低密度でバリ発生を可及的に少なくして、またバリが生じてもこれを簡単に掃除し得て歩留り良く、しかも効率良く成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略断面図である。
【図2】同例のチャンバー部材配設位置近傍の拡大断面図である。
【符号の説明】
1 金型本体
2 下型
3 上型
4 キャビティ空間
5 リング状パッキン
6 開孔部
7 チャンバー部材
7a リング状パッキン
8 チャンバー室
9 固定用台座
10 シリンダー
11 ピストン
12 ピストン軸
13,14 軸受
15 区画板
16 リング状パッキン
17 上部室
18 下部室
19,20 エアー管
21 圧力調整装置
22 空気流通孔
23 連結部材
24 排気弁
25 排気用管
26 吸気弁
27 吸気管
28 真空ポンプ
29 制御部
30 圧力センサー
31 リード線
S 微小間隙
Claims (5)
- 下型と、この下型の開放部を覆うことにより下型との間に密閉キャビティ空間を形成する上型とを具備し、これら上下型が互いに着脱可能に配設された金型本体を有し、上記キャビティ空間内に合成樹脂発泡成形品用材料を供給してこれを発泡、成形する合成樹脂発泡成形品の成形金型において、上記上型に開孔部を形成すると共に、この開孔部を覆って上型上に有頭筒状のチャンバー部材を気密状態に取り付け、かつ先端部が上記開孔部内に挿入された際、その外周壁面と上記開孔部壁面との間に上記チャンバー部材内のチャンバー室と連通する0.05〜2mmの微小間隙を形成するピストンと、このピストンを上下方向に移動させると共に、常時はピストン先端面を上型下面位置に定置させるピストン駆動装置とを上記チャンバー室内に設け、更に上記チャンバー室内の空気を排出してチャンバー室内を減圧にする圧力調整装置を配設して、上記チャンバー室内の空気を排出する際、上記微小間隙を介してキャビティ空間の空気を排出するよう構成したことを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形金型。
- 上記ピストン駆動装置が、上型に取り付けられた固定用台座に固定された上下端面が閉塞された筒状のシリンダーを有し、上記ピストンの軸がこのシリンダーの上下端面を気密に貫通して上下方向移動可能に配設されると共に、上記ピストンの軸に上記シリンダー内に存して外周壁面がシリンダー内周壁面に摺接し、上記シリンダー内を上部室と下部室とに仕切る区画板を固定し、かつ上記シリンダーの上側部及び下側部にそれぞれ上記上部室及び下部室に空気を供給排出するエアー管を連結して、上記上部室及び下部室における空気圧を調整することにより、上記ピストンを上下動させ又はピストン先端面を上型下面位置に定置させるようにした請求項1記載の成形金型。
- 合成樹脂発泡成形品が軟質ポリウレタンフォーム成形品である請求項1又は2記載の成形金型。
- 請求項1又は2記載の金型を使用し、上記キャビティ空間内に合成樹脂発泡成形品用材料を大気圧下に供給し、金型を閉じた後、上記圧力調整装置の作動により上記チャンバー室内の空気を排出すると共に、上記微小間隙を介して上記キャビティ空間内の空気を排出してキャビティ空間内を減圧にし、上記合成樹脂発泡成形品用材料を発泡、成形することを特徴とする合成樹脂発泡成形品の成形方法。
- 合成樹脂発泡成形品が軟質ポリウレタンフォームである請求項4記載の成形方法。
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