JP5519194B2 - 成形品の製造方法及び成形品の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、成形品の製造方法及び成形品の製造装置に関する。

例えば、自動車のインストルメンタルパネルは、樹脂材からなる基材層、気泡が略均一に分散した樹脂発泡体からなる中間層、樹脂材からなる表皮層がこの順序で互いに接合された積層体から構成されている。

前記中間層は、樹脂発泡体の原材料を反応射出成形（Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）することで作製される。具体的には、樹脂発泡体の原料である主剤及び発泡剤を混合ヘッドで均一に完全混合し、この液状原料を成形型のキャビティ内に射出（供給）し、該液状原料が充填された該成形型を加熱する。これにより、前記液状原料を発泡及びゲル化させることで、中間層である成形品を得ることができる。

一般にポリオール成分とイソシアネート成分とを主剤とするポリウレタンフォームに関しては、従来から、その成形方法及びその製造装置が提案されている。

特許文献１には、成形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重量部を混合した液状原料（ポリウレタン材料）を、前記キャビティ内に供給して発泡させることにより流動又は充満させる工程とを含む方法に関する技術的思想が開示されている。キャビティの気圧を低くしたので、発泡成分として水を使用しても、優れた外観と柔らかな感触を備えたポリウレタンフォームを成形できる。

また、特許文献２には、液状原料を成形型のキャビティ内に供給後、該液状原料のゲルタイム到達前に該キャビティの内圧を最低圧力（５０ｋＰａ以上の値）まで減圧させ、該液状原料のゲルタイム到達時に該キャビティの内圧を該最低圧力よりも高い減圧状態とする方法に関する技術的思想が開示されている。射出開始からの経過時間とキャビティの内圧との特性をこのように規定したので、低密度であり且つファインセル構造（微細で均一な気泡）を有するポリウレタンフォームを成形できる。

特公平７−１０２５８３号公報 特開２００４−１９５７３４号公報

自動車のインストルメンタルパネル等は形状が複雑であり、従って、中間層である成形品を作製するためのキャビティの形状も複雑である。このようなキャビティにおいては、液状原料が比較的容易に流動するためにその充填速度が大きい部位と、液状原料が比較的流動し難いためにその充填速度が小さい部位とが偏在するようになる。

同一のキャビティで充填速度が著しく異なると、場合によっては、充填速度が小さい部位が液状原料で満たされず、この状態で液状原料がゲル化してしまうことがある。勿論、この場合に得られる成形品は、その一部が欠肉した不良品である。

この回避手段の１つとして、キャビティへの液状原料の供給速度を小さくしつつ、液状原料のゲル化時間を遅くすることが考えられる。

しかしながら、本願発明者が行った研究の結果によれば、液状原料の流動方向に対して垂直方向に起伏があると、成形品の密度が局所的に不均一になることが見出されている。

例えば、インストルメンタルパネルの一部には、金具を内装する空間を確保するための凹凸部が設けられている。従来技術を用いて試作したポリウレタンフォームの該凹凸部の近傍について密度を実測すると、キャビティ内の流路の断面積が大きい部位（成形品の肉厚が厚い部位）では低密度、キャビティ内の流路の断面積が小さい部位（成形品の肉厚が薄い部位）では高密度となる傾向があった。

キャビティへの液状原料の供給速度を小さくして成形すると、前述の成形品の密度不均一化の傾向がさらに助長され、密度が不均一である部位での外観不良が発生するとともに、成形品の部位間での強度や触感の差異が生じ得る。

このように、従来技術に係る成形品の製造方法には、液状原料をキャビティの全体にわたって密度を均一に充填することが困難であるという不具合が顕在化している。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、キャビティ全体にわたって密度が均一になるような液状原料の充填が可能となり、しかも、外観不良がなく且つ部位間での強度や触感の差異がない成形品の製造方法及び成形品の製造装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明に係る成形品の製造方法は、成形型のキャビティ内に液状原料を供給する供給工程と、前記キャビティ内で流動させる前記液状原料をゲル化する成形工程と、前記ゲル化後に離型して成形品を得る離型工程と、を行う成形品の製造方法であって、前記供給工程では、前記液状原料の供給開始時から該液状原料の前記ゲル化に要する時間の５２％に相当する時間の経過時までの間に、前記液状原料の流動方向に対して垂直方向に設けられた起伏部に前記液状原料を充填するように該液状原料を供給し、前記液状原料の供給中に該液状原料の供給量Ｍ［ｇ］を含む供給情報を取得し、取得した前記供給情報に基づき前記キャビティの流動末端位置に設けられたエアベント部の断面積Ｓ［ｍｍ ² ］が、Ｓ［ｍｍ ² ］≧０．０２［ｍｍ ² ／ｇ］×Ｍ［ｇ］の関係式を満たすように、前記エアベント部の開口度の更新制御を行い、前記供給工程が完了するまで前記更新制御を繰り返し、前記供給工程の完了後は、前記エアベント部の開口度を初期値に戻すことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、液状原料のゲル化に要する時間の５２％に相当する時間の経過時までの間に、起伏部に前記液状原料を充填するようにしたので、液状原料の粘性が低いうちに前記起伏部に充填可能となり、キャビティ全体にわたって密度が均一になるような充填が可能となり、外観不良がなく且つ部位間での強度や触感の差異がない成形品を製造することができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、液状原料の総供給量Ｍに応じて所定の関係を満たすようにエアベント部の開口度を変位させるようにしたので、液状原料の供給量（流動速度）に適したキャビティ内の気体排出が行われ、ショートショットの発生が防止可能となり、特に成形品の末端部において、外観不良がなく且つ部位間での強度や触感の差異がない成形品を製造することができる。

請求項２に記載の発明に係る成形品の製造方法は、請求項１記載の成形品の製造方法において、前記液状原料は、ポリオール成分と、イソシアネート成分と、発泡剤とからなることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、液状原料を、ポリオール成分と、イソシアネート成分と、発泡剤としたので、外観不良がなく且つ部位間での強度や触感の差異がない成形品であるポリウレタンフォームを製造することができる。

請求項３に記載の発明に係る成形品の製造装置は、成形型のキャビティ内に液状原料を供給して発泡及びゲル化させ、該ゲル化後に離型して成形品を製造する成形品の製造装置であって、前記液状原料を前記キャビティ内に供給する供給部と、前記キャビティの流動末端位置に設けられ、開口度を変位自在なエアベント部と、前記液状原料の供給中に前記液状原料の供給量Ｍ［ｇ］を含む供給情報を取得し、取得した前記供給情報に基づき前記エアベント部の開口度の更新制御を行い、前記液状原料の供給が完了するまで前記更新制御を繰り返す制御部と、を有し、前記制御部は、前記エアベント部の断面積Ｓ［ｍｍ ² ］が、Ｓ［ｍｍ ² ］≧０．０２［ｍｍ ² ／ｇ］×Ｍ［ｇ］の関係式を満たすように、該エアベント部の開口度を制御し、前記液状原料の供給の完了後に前記エアベント部の開口度を初期値に戻すことを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、開口度を変位自在なエアベント部と、液状原料の総供給量に応じて前記エアベント部の前記開口度を制御する制御部とを設けたので、液状原料の供給量（流動速度）に適したキャビティ内の気体排出が行われ、ショートショットの発生が防止可能となり、特に成形品の末端部において、外観不良がなく且つ部位間での強度や触感の差異がない成形品を製造することができる。また、液状原料の総供給量Ｍに応じて所定の関係を満たすようにエアベント部の開口度を制御するようにしたので、液状原料の供給量（流動速度）に適したキャビティ内の気体排出が行われ、ショートショットの発生が防止可能となり、特に成形品の末端部において、外観不良がなく且つ部位間での強度や触感の差異がない成形品を製造することができる。

請求項４に記載の発明に係る成形品の製造装置は、請求項３に記載の成形品の製造装置において、前記エアベント部は可動部材を備え、前記制御部は、前記可動部材の変位量を制御することにより前記エアベント部の前記開口度を制御することを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、エアベント部が備える可動部材の変位量を制御するようにしたので、簡易な構成によりエアベント部の開口度が精度良く変位可能となり、キャビティ内の気体排出の好適な制御を行うことができる。

請求項５に記載の発明に係る成形品の製造装置は、請求項３又は４記載の成形品の製造装置において、前記液状原料は、ポリオール成分と、イソシアネート成分と、発泡剤とからなることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、液状原料を、ポリオール成分と、イソシアネート成分と、発泡剤としたので、外観不良がなく且つ部位間での強度や触感の差異がない成形品であるポリウレタンフォームを製造することができる。

本発明に係る成形品の製造方法によれば、成形型のキャビティ内に液状原料を供給する供給工程と、前記キャビティ内で流動させる前記液状原料をゲル化する成形工程と、前記ゲル化後に離型して成形品を得る離型工程と、を行う成形品の製造方法であって、前記供給工程は、前記液状原料の供給開始時から該液状原料の前記ゲル化に要する時間の５２％に相当する時間の経過時までの間に、前記液状原料の流動方向に対して垂直方向に設けられた起伏部に前記液状原料を充填するように該液状原料を供給するようにしたので、液状原料の粘性が低いうちに前記起伏部に充填可能となり、キャビティ全体にわたって密度が均一になるような充填が可能となり、外観不良がなく且つ部位間での強度や触感の差異がない成形品を製造することができる。

また、本発明に係る成形品の製造装置によれば、成形型のキャビティ内に液状原料を供給して発泡及びゲル化させ、該ゲル化後に離型して成形品を製造する成形品の製造装置であって、前記液状原料を前記キャビティ内に供給する供給部と、前記キャビティの流動末端位置に設けられ、開口度を変位自在なエアベント部と、前記液状原料の総供給量に応じて前記エアベント部の前記開口度を制御する制御部と、を有するようにしたので、液状原料の供給量（流動速度）に適したキャビティ内の気体排出が行われ、ショートショットの発生が防止可能となり、特に成形品の末端部において、外観不良がなく且つ部位間での強度や触感の差異がない成形品を製造することができる。

本実施形態に係る製造装置の概略正面図である。 図１に示す成形型の一部拡大図である。 図１に示す成形型により形成されたキャビティの流動末端位置周辺の拡大図である。 図３に示すエアベント部の開口度を制御するフローチャートを示す図である。 本実施形態に係る製造装置を用いて製造された成形品の概略斜視図である。 成形型が有する各部材の位置と成形品の部位との位置関係を示す概略斜視図である。 本実施例に基づいて得られた結果を示す第１のグラフである。 本実施例に基づいて得られた結果を示す第２のグラフである。 本実施例に基づいて得られた結果を示す第３のグラフである。 本実施例に基づいて得られた結果を示す第４のグラフである。

以下、本発明に係る成形品の製造方法についてそれを実施する製造装置との関係で好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

先ず、本発明に係る製造装置について図１〜図３を参照しながら説明する。図１は本実施形態に係る製造装置の概略正面図、図２は図１に示す成形型の一部拡大図、図３は図１に示す成形型により形成されたキャビティの流動末端位置周辺の拡大図である。

図１に示すように、この製造装置１０は、成形品であるポリウレタンフォームを成形するためのＲＩＭ成形装置であって、原料タンク１２と、原料タンク１４と、計量ポンプ１６と、計量ポンプ１８と、混合ヘッド２０と、成形型２２と、制御部２３とを備えている。

各原料タンク１２及び１４には、原料がそれぞれ貯蔵されており、より具体的には、原料タンク１２にポリイソシアネート化合物等のイソシアネート成分が貯蔵されており、また、原料タンク１４にポリオール化合物等のポリオール成分が貯蔵されている。

各計量ポンプ１６及び１８は、各原料タンク１２及び１４の下流側にそれぞれ接続されており、各原料、すなわち、イソシアネート成分及びポリオール成分を、それぞれ所定量で、混合ヘッド２０に輸送するように構成されている。

混合ヘッド２０は、各計量ポンプ１６及び１８の下流側において、これら各計量ポンプ１６及び１８と接続されており、混合ヘッド２０から供給された各原料を混合して、高圧で射出し、反応させながら成形型２２に供給するように構成されている。以下、この混合された各原料を液状原料という。

制御部２３は、制御回路基板として設けられており、この制御回路基板によって製造装置１０の一連の動作が制御される。具体的には、制御部２３は、有線又は無線手段を介して計量ポンプ１６及び１８と接続され、制御部２３から発信される指令信号により、計量ポンプ１６及び１８からの各原料の供給時間及び供給量を制御可能である。

また、制御部２３は、有線又は無線手段を介して混合ヘッド２０と接続され、制御部２３から発信される指令信号により、混合ヘッド２０から成形型２２への液状原料の供給タイミングを制御可能である。これにより、制御部２３は、成形型２２への液状原料の総供給量及び供給時間を計測可能である。

成形型２２は、下型２４及び上型２６を備えており、これら型の各々には、図示しない変位機構（例えば、流体圧シリンダ等）が取り付けられている。すなわち、下型２４及び上型２６は、前記変位機構の作用下に互いに離間・接近が可能であり、互いに接近した際に型閉じがなされてキャビティ２８が形成される一方、互いに離間した際に型開きがなされる。

上型２６の略中央部には、液状原料が、混合ヘッド２０からキャビティ２８内部に供給されるようにゲート３０が形成されている。

なお、この成形型２２には、図示しないヒータが設けられており、成形型２２のキャビティ２８内部を所定の温度に調整できるように構成されている。さらに、この成形型２２には、図示しない真空ポンプが設けられており、成形型２２のキャビティ２８内部を所定の圧力に調整できるように構成されている。

図２に示すように、ゲート３０（図１参照）から供給された液状原料３２は、成形型２２により形成されたキャビティ２８内を矢印方向（以下、流動方向という。）に流動していく。ここで、流動方向は、成形型２２の形状によって異なるが、概ね、ゲート３０の位置から流動末端位置Ｚに向かう方向であるといえる。

上型２６の内壁３４は平坦な構造を有する一方、下型２４の内壁３６は液状原料３２の流動方向に対して垂直方向に複数の起伏部３８（凹部）を有する。例えば、リング形状の金具を内装する空間を確保するため、リング状起伏部３８Ｒが設けられている。

図３に示すように、成形型２２は、キャビティ２８の流動末端位置Ｚにエアベント部４０を備える。

エアベント部４０は、上型２６の内壁に設けられ下方に突出する突起部４２と、下型２４の内壁３６に設けられ該突起部４２の略下方に位置する穴４４と、該穴４４に挿入されている可動部材４６と、により区画される。

可動部材４６の底面にはエアシリンダ４８が連結されている。エアシリンダ４８は、固定部材５０により下型２４に着脱可能に固定されている。エアシリンダ４８の図示しないピストンロッドの前進／後退運動により、可動部材４６は上下方向に変位自在である。

制御部２３（図１参照）は、有線又は無線手段を介してエアシリンダ４８と接続され、制御部２３から発信される指令信号により、エアシリンダ４８の変位量、すなわちエアベント部４０の開口度を制御可能である。

キャビティ２８の流動末端位置Ｚは、成形型２２の加工精度の関係からパーティング面（下型２４と上型２６との接触面）に形成された隙間５２とエアベント部４０とを介して成形型２２の外部５４と連通する。キャビティ２８内を密閉するため、Ｏリング等の図示しないシール部材をパーティングライン面５６（前記パーティング面の外縁部）に備えている。なお、エアベント部４０は、キャビティ２８の流動末端位置Ｚに２つ以上設けてもよい。

本実施の形態に係る成形品の製造方法は、上記のように構成された製造装置１０を用い、以下のようにして実施される。

先ず、成形型２２のキャビティ２８内に液状原料３２を供給する供給工程について説明する。

図１に示すように、計量ポンプ１６は、原料タンク１２に貯蔵されているイソシアネート成分のうち所定量を混合ヘッド２０に輸送する。このとき、制御部２３から発信される指令信号により、計量ポンプ１６からの原料の供給時間及び供給量が制御される。同様に、計量ポンプ１８は、原料タンク１４に貯蔵されているポリオール成分のうち所定量を混合ヘッド２０に輸送する。このとき、制御部２３から発信される指令信号により、計量ポンプ１８からの原料の供給時間及び供給量が制御される。

混合ヘッド２０は、計量ポンプ１６及び１８から供給された各原料を混合し、混合した各原料（液状原料３２）を反応させながら成形型２２のキャビティ２８内部に供給する。このとき、制御部２３から発信される指令信号により、混合ヘッド２０から成形型２２への液状原料３２の供給タイミングが制御される。

制御部２３には、流体シミュレーション或いは実験的に求められた好適な供給条件が予め設定されている。成形型２２や原料（液状原料３２）の種類に対応する２以上の供給条件を図示しない記憶部に予め記憶しておき、設定された成形型２２や原料（液状原料３２）の変更に応じて自動又は手動により１の供給条件を選択し、選択された該供給条件を制御部２３に設定できるようにしてもよい。

また、制御部２３は、計量ポンプ１６及び１８からの各原料の供給時間・供給量、及び成形型２２への液状原料３２の供給タイミングに関する情報に基づいて、成形型２２への液状原料３２の総供給量及び供給時間を計測する。

混合ヘッド２０から供給された液状原料３２は、上型２６に形成されたゲート３０を介して、成形型２２の下型２４及び上型２６で形成されたキャビティ２８内に供給される。以下、本明細書において、液状原料３２の供給開始時点は、液状原料３２が初めてゲート３０を通過した時点と定義する。

図２に示すように、液状原料３２は、ゲート３０を起点とし、白抜矢印方向（流動方向）に向かって流動し、ゲート３０の周辺位置から充填され、徐々に流動末端位置Ｚに向けて進行する。

発泡反応とともにゲル化反応が進行し液状原料３２の粘性が増大するため、より流動抵抗が小さい早期のうちに、成形型２２の下型２４が有する起伏部３８に前記液状原料３２を充填するように該液状原料３２を供給することが好ましい。

例えば、液状原料３２のキャビティ２８への供給速度を高速にし、ゲート３０と起伏部３８との距離を短く設け、液状原料３２の供給開始時から該液状原料３２のゲル化に要する時間の５２％に相当する時間の経過時までの間に、起伏部３８に液状原料３２を充填するように液状原料３２を供給する。

なお、「ゲル化に要する時間」とはいわゆるゲルタイムを意味し、棒でつつくと糸を引き、棒に抵抗を有するまでの時間を示す。

次いで、キャビティ２８内を流動する液状原料３２をゲル化させる成形工程について説明する。

図示しない真空ポンプによりキャビティ２８内の圧力が調整され、図示しないヒータによって成形型２２及びキャビティ２８を介し液状原料３２が加熱されると、液状原料３２に含まれた発泡剤の作用下に発泡が生じる。同時に、ゲル化剤の作用下に液状原料３２がゲル化し、その結果、気泡を内包する成形品が形成されるに至る。

図３に示すように、キャビティ２８の流動末端位置Ｚは、パーティング面（下型２４と上型２６との接触面）に形成された隙間５２とエアベント部４０とを介して成形型２２の外部５４と連通しているので、キャビティ２８内に滞留する気体は、流動末端位置Ｚから、エアベント部４０、隙間５２を経て、成形型２２の外部５４に排出される。

エアベント部４０は、突起部４２と、穴４４と、可動部材４６とにより区画されており、エアシリンダ４８の図示しないピストンロッドを前進すると該エアシリンダ４８と連結されている可動部材４６は穴４４に沿って上方に変位するので、エアベント部４０の開口度が小さくなる。一方、エアシリンダ４８の図示しないピストンロッドを後退すると可動部材４６は穴４４に沿って下方に変位するので、エアベント部４０の開口度が大きくなる。

制御部２３は、有線又は無線手段を介してエアシリンダ４８と接続され、制御部２３から発信される指令信号により、エアシリンダ４８の変位量、すなわちエアベント部４０の開口度を制御する。

成形型２２が有するエアベント部４０の開口度を制御する方法について、図４に示すフローチャートに沿って具体的に説明する。その一例として、エアベント部４０の開口度を所定周期で更新制御する方法を開示する。

液状原料３２の供給開始時点からこの制御を開始し、監視タイマＴを０にセットする（ステップＳ１）。監視タイマＴと予め設定された監視時間Ｔｏとの大小関係を比較し（ステップＳ２）、監視時間Ｔｏを経過するまで、すなわち、Ｔ＞Ｔｏの関係を満たすまで、監視タイマＴのカウントを繰り返す（ステップＳ３）。ここで、Ｔｏはエアベント部４０の開口度の更新周期を表し、例えば１秒間に設定することができる。

監視タイマＴが監視時間Ｔｏを超過したとき、制御部２３は、成形型２２への液状原料３２の総供給量、供給時間等の供給情報を取得する（ステップＳ４）。この供給情報は、図示しない記憶部が記憶する、計量ポンプ１６及び１８からの各原料の供給時間及び供給量と、混合ヘッド２０からキャビティ２８への液状原料３２の供給タイミングとに基づいて求められる。

その後、供給工程が完了し、液状原料３２の供給が完了しているか否かを判断する（ステップＳ５）。図示しない記憶部が記憶する供給時間に基づき判断してもよいし、混合ヘッド２０からの供給完了を通知する送信信号に基づき判断してもよい。

供給工程が完了していない場合は、所定の関係式に従って好適なエアベント部４０の開口度を算出した後、該開口度を更新する（ステップＳ６）。具体的には、液状原料３２の総供給量がＭ［ｇ］である場合に、エアベント部４０の断面積Ｓ［ｍｍ²］が、Ｓ［ｍｍ²］≧０．０２［ｍｍ²／ｇ］×Ｍ［ｇ］の関係式を満たすように制御する。また、円滑な制御を行うために、一度に更新可能な変位量について上限を設けてもよい。その後、供給工程が完了するまでステップＳ１〜Ｓ６を繰り返す。

供給工程が完了した場合は、エアベント部４０の開口度を初期値に戻し（ステップＳ７）、この制御を終了する。

なお、１つの成形品を得るために必要な液状原料３２の量をＭｏ［ｇ］とするとき、Ｓ［ｍｍ²］≧０．０２［ｍｍ²／ｇ］×Ｍｏ［ｇ］の関係式を満たすＳのうち１つのＳｏを選択し、供給工程及び成形工程が完了するまで、エアベント部４０の断面積を常にＳｏに設定できることはいうまでもない。

最後に、液状原料３２のゲル化後に、図示しない変位機構の作用下に下型２４及び上型２６を互いに離間するように変位させ、図５に示す成形品６０を得る。

以上のようにして、外観不良がなく且つ部位間での強度や触感の差異がない成形品６０を製造することができる。特に、成形品６０がポリウレタンフォームである場合は、ポリウレタン材料（液状原料３２）の供給量を増大する必要がないため、製品重量の増加を防止することができる。また、成形品６０の剛性を得るために高価な原料を使用しなくて済むため、成形品６０の製造コストを低減することができる。

なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

本実施形態では、成形型２２が備える下型２４の内壁３６に複数の起伏部３８を有する構成を採っているが、この実施形態に限定されることはなく、成形型２２の内壁３６に起伏部３８が設けられていない場合であってもよい。

例えば、複数の起伏部を有する基材層及び表皮層を、成形型の内壁に起伏部が設けられていない（内壁が平坦な形状である）成形型にセットした後に、前記基材層及び表皮層との隙間に液状原料を供給することにより積層成形体を得る場合であっても、本発明を適用することができる。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。

［１．作製方法］
本実施例に係るポリウレタンフォームの原料であるイソシアネート成分とポリオール成分とを混合した液状原料３２のゲルタイムは２３秒であった。

キャビティ２８の流動末端位置Ｚに相当する位置に、いずれも略同形状且つ略同サイズであるエアベント部４０を７つ設けた。なお、この製造装置１０は、成形型２２が備えるエアベント部４０の各開口度を独立に制御可能であるが、本実施例では各エアベント部４０に対し同一の開口度制御を行った。

図６は、成形型２２が有する各部材の位置と成形品６０の部位との位置関係を示す概略斜視図である。図６に示すように、上型２６の内壁３４によって成形品６０の表面６２が形成され、下型２４の内壁３６によって成形品６０の裏面６４が形成される。また、上型２６に設けられるゲート３０は、成形品６０の略中央の位置６６に対応する。さらに、成形型２２に設けられる７つのエアベント部４０は、成形品６０の端部の位置６８に対応する。

製造装置１０を用いて作製された成形品６０の各部位のうち、下型２４の内壁３６に設けられるリング状起伏部３８Ｒにより成形された部位（金具を内装する空間を確保するための部位であり、以下、リング状凹部７０という。）の表面６２に、デフォーム（凹みが発生する欠陥部位）が発生しやすいことが実験的に見出された。総じて、成形品６０の肉厚の変化を生じる部位において、デフォームが発生しやすい傾向がみられる。そこで、このリング状凹部７０のうち６箇所の地点Ａ〜Ｆを定めて、成形品６０の密度測定及び目視評価を行った。

ここで、密度［ｋｇ／ｍ³］は、６箇所の地点Ａ〜Ｆの近傍から縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚さ５０ｍｍのサンプルを切り出し、重量を測定して計算により求めた。

以下、便宜のため、（充填時間相対値［％］）＝１００×（リング状起伏部３８Ｒの充填完了時間［ｓ］）／（ゲルタイム［ｓ］）と定義する。

［２．結果］
本実施例に基づいて得られた結果について、図７〜図１０に示すグラフを参照しながら説明する。

先ず、充填時間相対値（すなわち、リング状起伏部３８Ｒの充填完了時間）と成形品６０の密度の最大偏差との関係を求めた。ここで、密度の最大偏差は、リング状凹部７０の６箇所の地点Ａ〜Ｆの平均密度と、デフォームが最も発生しやすい地点Ｄにおける密度との、差の絶対値として定義する。

図７に示すグラフは、横軸は充填時間相対値［％］であり、縦軸は密度の最大偏差である。密度の最大偏差は、充填時間相対値に対して単調に増加する傾向があり、４０％以下の領域では緩やかに増加する。

次に、充填時間相対値（すなわち、リング状起伏部３８Ｒの充填完了時間）とデフォームの深さ／幅比との関係を求めた。ここで、デフォームの深さ／幅比は、（凹部の深さ［ｍｍ］）／（凹部の幅［ｍｍ］）で定義される値であり、デフォームの深さが大きくなると深さ／幅比の値が大きくなり、デフォームの形状が視覚的に認識されやすくなる傾向がある。６箇所の地点Ａ〜Ｆのうち、デフォームが最も発生しやすい地点Ｄで計測した。

図８に示すグラフは、横軸は充填時間相対値［％］であり、縦軸はデフォームの深さ／幅比である。深さ／幅比の値は、充填時間相対値が４５％以下の領域では略一定であるが、４５％を超えると緩やかに増加し、５２％を超えると急激に増加する。

このように、図７及び図８に示す実験データから、リング状起伏部３８Ｒの充填完了時間が短くなるほど密度の最大偏差（ばらつき）が小さくなり、且つデフォームの深さ／幅比が小さくなることが確認された。

次に、充填時間相対値（すなわち、リング状起伏部３８Ｒの充填完了時間）とエアベント部４０の開口度との関係を求めた。ここで、キャビティ２８に液状原料３２を供給する間は、成形型２２が備える７つのエアベント部４０の開口度（開口部の断面積）を常時一定にする制御を行っている。

図９に示すグラフは、横軸は充填時間相対値［％］であり、縦軸はエアベント部４０の断面積／供給量比である。断面積／供給量比の値は、充填時間相対値に対して良い精度で１次近似ができる。

ここで、充填時間相対値を５２％以下に設定可能とするためには、断面積／供給量比を０．０２［ｍｍ²／ｇ］以上に保つことが望ましい。換言すれば、液状原料３２の総供給量Ｍ［ｇ］に応じて、キャビティ２８の流動末端位置Ｚに設けられたエアベント部４０の断面積Ｓ［ｍｍ²］が、Ｓ［ｍｍ²］≧０．０２［ｍｍ²／ｇ］×Ｍ［ｇ］の関係式を満たすように、エアベント部４０の開口度を設定又は制御すればよいことがわかる。

［３．従来例との性能比較］
最後に、実施例と従来例との性能比較のため、デフォームが発生しやすいリング状凹部７０における、成形品６０の密度分布を求めた。

実施例では、充填時間相対値が４８％であり、Ｓ［ｍｍ²］≧０．０４［ｍｍ²／ｇ］×Ｍ［ｇ］の関係式を満たすように、エアベント部４０の開口度制御を行っている。一方、従来例では、充填時間相対値が５５％であり、エアベント部４０の開口度制御を行っておらず、充填完了時での断面積／供給量比は０．００５［ｍｍ²／ｇ］であった。

図１０に示すグラフは、横軸はリング状凹部７０の６箇所の地点Ａ〜Ｆであり、縦軸は密度比（単位は％）である。なお、密度比とは、６箇所の地点における密度の平均値を１００％としたときの、測定した密度の比率である。

菱形のプロットは従来例、四角のプロットは実施例を示す。従来例では、最大で＋９％（１０９％）、最小で−７％（９３％）の密度の変動が生じる一方、実施例では、最大で＋３％（１０３％）、最小で−２％（９８％）の密度の変動に抑えられている。このように、充填時間相対値（すなわち、リング状起伏部３８Ｒの充填完了時間）を小さくすることで、リング状凹部７０周辺の密度ばらつきを抑制する効果が得られている。

さらに、成形品６０の成形状態を目視評価した結果、従来例ではリング状凹部７０周辺にデフォームの発生が確認された。一方、実施例ではデフォームが視認されない良好な成形品６０が得られた。

このように、本発明の実施によって、特に、成形品６０の肉厚の変化を生じる部位において顕著な効果が得られた。

１０…製造装置 １２、１４…原料タンク
１６、１８…計量ポンプ ２０…混合ヘッド
２２…成形型 ２４…下型
２６…上型 ２８…キャビティ
３０…ゲート ３２…液状原料
３８…起伏部 ３８Ｒ…リング状起伏部
４０…エアベント部 ４２…突起部
４４…穴 ４６…可動部材
４８…エアシリンダ ５２…隙間
５４…外部 ６０…成形品
６２…表面 ６４…裏面
６６、６８…位置 ７０…リング状凹部

Claims (5)

1. 成形型のキャビティ内に液状原料を供給する供給工程と、
   前記キャビティ内で流動させる前記液状原料をゲル化する成形工程と、
   前記ゲル化後に離型して成形品を得る離型工程と、を行う成形品の製造方法であって、
   前記供給工程では、
   前記液状原料の供給開始時から該液状原料の前記ゲル化に要する時間の５２％に相当する時間の経過時までの間に、前記液状原料の流動方向に対して垂直方向に設けられた起伏部に前記液状原料を充填するように該液状原料を供給し、
   前記液状原料の供給中に該液状原料の供給量Ｍ［ｇ］を含む供給情報を取得し、取得した前記供給情報に基づき前記キャビティの流動末端位置に設けられたエアベント部の断面積Ｓ［ｍｍ ² ］が、Ｓ［ｍｍ ² ］≧０．０２［ｍｍ ² ／ｇ］×Ｍ［ｇ］の関係式を満たすように、前記エアベント部の開口度の更新制御を行い、前記供給工程が完了するまで前記更新制御を繰り返し、
   前記供給工程の完了後は、前記エアベント部の開口度を初期値に戻す
   ことを特徴とする成形品の製造方法。
2. 請求項１記載の成形品の製造方法において、
   前記液状原料は、ポリオール成分と、イソシアネート成分と、発泡剤とからなる
   ことを特徴とする成形品の製造方法。
3. 成形型のキャビティ内に液状原料を供給して発泡及びゲル化させ、該ゲル化後に離型して成形品を製造する成形品の製造装置であって、
   前記液状原料を前記キャビティ内に供給する供給部と、
   前記キャビティの流動末端位置に設けられ、開口度を変位自在なエアベント部と、
   前記液状原料の供給中に前記液状原料の供給量Ｍ［ｇ］を含む供給情報を取得し、取得した前記供給情報に基づき前記エアベント部の開口度の更新制御を行い、前記液状原料の供給が完了するまで前記更新制御を繰り返す制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記エアベント部の断面積Ｓ［ｍｍ ² ］が、Ｓ［ｍｍ ² ］≧０．０２［ｍｍ ² ／ｇ］×Ｍ［ｇ］の関係式を満たすように、該エアベント部の開口度を制御し、前記液状原料の供給の完了後に前記エアベント部の開口度を初期値に戻す
   ことを特徴とする成形品の製造装置。
4. 請求項３に記載の成形品の製造装置において、
   前記エアベント部は可動部材を備え、
   前記制御部は、前記可動部材の変位量を制御することにより前記エアベント部の前記開口度を制御する
   ことを特徴とする成形品の製造装置。
5. 請求項３又は４記載の成形品の製造装置において、
   前記液状原料は、ポリオール成分と、イソシアネート成分と、発泡剤とからなる
   ことを特徴とする成形品の製造装置。

Images