JP2000263563A - 発泡成形方法及び発泡成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、複雑な注入パターンによらずに、
密度が全体的に均一化されて軽量化された発泡樹脂の成
形方法及び発泡成形装置を提供することにある。 【解決手段】 本発明は、成形金型の注入口から金型内
部に発泡原料を注入し、型締めをしたのち、上記成形金
型の内部を大気圧よりも低い圧力に保持した状態で上記
発泡原料を発泡硬化させる発泡成形方法、及び、その内
部に連通する注入口とエア抜き孔を穿設した成形金型
と、該エア抜き孔を介して、成形金型内部のエアを吸引
する減圧装置と、上記エア抜き孔を開閉するバルブとを
備えた発泡成形装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発泡成形方法及び
発泡成形装置に関し、更に詳しくは、四輪自動車やオー
トバイなどのシートクッション等に用いられるウレタン
パッドの製造方法及び該ウレタンパッドを製造する際に
用いる成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車用シート１０１は、図８に
示すように、上部に配設されたヘッドレスト１０２と、
該ヘッドレスト１０２が取りつけられ、上下方向に配設
されたシートバック１０３と、略水平状に配設されたシ
ートクッション１０４とを備えている。このうちシート
クッション１０４は、図９に示すように、その下部がフ
レーム１０５によって支持されており、本体部となるウ
レタンパッド１０４ａと、該ウレタンパッド１０４ａの
外表面に配設された表皮（カバーともいう）１０４ｂと
によって構成されている。上記ウレタンパッド１０４ａ
の下部はフレーム１０５に向けて凸状に形成されてお
り、上部は、車幅方向に略中央部にメイン部１０６が形
成され、該メイン部１０６の両側にサイド部１０７，１
０７が上方に向けて突出した状態で形成されている。

【０００３】次に、上記ウレタンパッド１０４ａの成形
方法について説明する。従来の成形方法は、例えば、特
開平９−２８６０３０号公報、特開平１０−１７５２２
７号公報、特開平１０−２４４３２号公報、特開平１０
−１７５２２６号公報、及び特開平１０−１７６０２５
号公報等に記載されているように、上型を開いて下型に
ウレタン原料を注入したのち、上型を閉じて発泡硬化す
るものである。図１０〜１４は、上述した公報等に記載
された従来の発泡成形装置である。この成形装置１１０
は、上型１１１と下型１１２から成り、該上型１１１が
下型１１２に対して開閉可能に支持された成形金型１１
３と、この下型１１２内にウレタン原料液１１４を注入
する図外のロボットとを備えている。該ロボットのアー
ム先端部には、注入ヘッド１１５が取りつけられ、該注
入ヘッド１１５には図示しない原料液供給源から２種類
の原料液１１４がホース１１６を介して注入ヘッド１１
５に送給されるように構成されている。

【０００４】この成形装置１１０を用いて従来のウレタ
ンパッドを成形する手順を説明する。まず、図１１に示
す開閉装置１１７を作動させて上型１１１を開き、この
状態で、図１０に示すように、注入ヘッド１１５から下
型１１２内にウレタン原料液１１４を注入する。次い
で、上記開閉装置１１７によって上型１１１を閉じて、
ウレタンを発泡させることによってウレタンパッド１０
４ａを作製する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上述したよう
に、ウレタンパッド１０４ａ（図９参照）の下側は下方
に向けて凸状になっているため、図１４に示すように、
該ウレタンパッド１０４ａを成形する成形金型１１３の
上型１１１の内部空隙１２０は上方へ突出した湾曲形状
に形成されている。したがって、このような構造の成形
金型１１３では、内部のエア１２１が上型１１１と下型
１１２の合わせ面（シール面ともいう）１１１ａ，１１
２ａからだけしか抜け出ないので、上型１１１内の上部
にエア溜まり１２２が生じてしまい、これによって上型
１１１の内周面に沿った形状のウレタンパッド１０４ａ
が成形できないという不具合があった。

【０００６】また、ウレタン原料液１１４の注入は、ロ
ボットを導入する以前は、作業者が人手で行っていた
が、下型１１２にウレタン原料液１１４を、そのシート
パッド形状によって定められた最適の注入パターンに従
って注入することは困難で、この注入パターンがわずか
３ｍｍずれても、欠肉、空洞又はバリ等の不良品になる
場合があった。さらに、ロボットによってウレタン原料
液１１４を注入させる場合も、最適の注入パターンを見
出すのにはかなりの経験と勘が必要であり、試行を何回
も繰り返すとともに、この注入パターンをロボットに教
示することも困難で、多大の時間と労力を費やした。

【０００７】なお、図１５に示すように、ウレタンパッ
ド１０４ａの断面においては、内層部１３０、中層部１
３１、及び表層部１３２では、その密度に差異が生じる
ため、ウレタンパッド１０４全体の密度を均一化して軽
量化を図ることが困難であり、コスト低減を図ることが
できなかった。例えば、図１５の内層部１３０の密度は
４５ｋｇ／ｍ３、中層部１３１の密度は５０ｋｇ／ｍ
３、表層部１３２の密度は６０ｋｇ／ｍ３である。

【０００８】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、成形金型内部にエア溜まりが発
生せず、注入パターンによらずに発泡原料を注入するこ
とができ、密度が全体的に均一化された発泡成形方法及
び発泡成形装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る発泡成形方法は、成形金型の注入口か
ら金型内部に発泡原料を注入し、型締めをしたのち、上
記成形金型の内部を大気圧よりも低い圧力に保持した状
態で上記発泡原料を発泡硬化させるものである。上記成
形金型内の圧力は、金型内部のエアを吸引することによ
って、金型の外部における圧力よりも低くすることがで
きる。これによって、例えばウレタンパッドを成形する
場合は、上型内部にエア溜りが発生せず、良好な形状に
成形することができ、また、全体の密度が均一化され、
軽量化されたウレタンパッドを成形することができる。
密度を均一化することにより、製品の歩留りが向上し、
シートの座り心地が向上する。さらに、発泡成形におけ
る温度については、従来の場合よりも厳密に管理しなく
ても、良品を成形することができる。

【００１０】本発明に係る発泡成形方法の別の態様は、
上記成形金型内の圧力を１００〜５００ｍｍＨｇとして
いる。さらに望ましい圧力範囲は４００〜４５０ｍｍＨ
ｇである。また、本発明に係る発泡成形装置は、その内
部に連通する注入口とエア抜き孔を穿設した成形金型
と、該エア抜き孔を介して、成形金型内部のエアを吸引
する減圧装置と、上記エア抜き孔を開閉するバルブとを
備えている。上記発泡成形装置によれば、上記注入口か
ら成形金型内部に発泡原料を注入し、エア抜き孔をバル
ブによって開成し、上記減圧装置を用いて成形金型内部
のエアを吸引することによって、金型内部の圧力を大気
圧よりも減圧させた状態で発泡原料を発泡硬化すること
ができる。上記エア抜き孔の位置は、特に限定されない
が、例えば、上型と下型とから成る成形金型の場合は、
上型の略中央部に設けることが好ましい。上記金型内部
の圧力は、上述したように１００〜５００ｍｍＨｇ、さ
らに好ましくは、４００〜４５０ｍｍＨｇである。減圧
装置の駆動源としては、エア又は水が好ましい。成形金
型を開閉することなく、発泡樹脂を成形することができ
るため、成形作業性が良好である。なお、上記注入口か
ら成形金型内部に発泡原料を注入できるため、従来のよ
うに、注入パターンに従って注入ヘッドを移動させなが
ら注入する必要がなく作業性が向上する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１〜図５は、本発明に係
る発泡成形装置１の実施の形態を示している。この発泡
成形装置１は、図１に示すように、上型２と下型３から
成る発泡成形金型４と、該発泡成形金型４の内部にウレ
タン原料液を注入する注入ヘッド５と、上記上型２に穿
設された注入口６を開閉する開閉蓋７と、上型２のエア
抜き孔を開閉させるエアシリンダ８と、上記発泡成形金
型４の内部の圧力を減圧する、図外の減圧装置９とを備
えている。

【００１２】上記発泡成形金型４は、後述するサーキッ
トコンベアラインに配設されるモールド台車に取付けら
れ、注入した発泡原料であるウレタン原料液を内部で発
泡硬化させて、自動車用シート等に用いられるウレタン
パッドを作製するものである。このため、ウレタン原料
液は、図示しないウレタン原料液供給源から注入ヘッド
５に送給され、該注入ヘッド５より発泡成形金型４内に
注入されるように構成されている。

【００１３】上記発泡成形金型４は、図２に示すよう
に、上下に配置される上型２及び下型３によって構成さ
れており、これら上型２と下型３とを上下に重ね合わせ
ることにより、その内部に製品成形用の空隙部（「キャ
ビティ」ともいう）１０が設けられるように構成されて
いる。このため、上型２と下型３には、傾斜面状の合せ
面（「シール面」ともいう）２ａ，３ａがそれぞれ設け
られており、これらの合せ面２ａ，３ａ同士が対向して
配設されている。また、下型３の底部には、図１１に示
すように、空気圧により膨らむ多数のエアバッグ１１が
配設されており、ドク１２を蹴ると、図外のエア供給源
よりこれらエアバッグ１１に空気が入って膨らみ、これ
に伴って上記下型３が持ち上がることにより上型２と合
わせられ、図外の型締めクランプシリンダによって上型
２と下型３とがシールされた状態で型締めされるように
構成されている。

【００１４】一方、上型２には、成形金型４内の空隙部
１０へ連通するエア抜き孔１３が穿設され、該エア抜き
孔１３を覆うように断面略コ字状の取付部１４が配設さ
れている。このエア抜き孔１３は、その断面形状が上面
から下方へ向かって徐々に径が大きくなるテーパ状に形
成されている。また、上記取付部１４の側部は、減圧装
置９に接続され、取付部１４の上面にはエアシリンダ８
が配設されており、該エアシリンダ８によってエア抜き
バルブ１５が上下方向へ移動できるように構成されてい
る。次いで、図３に示すエア回路について説明する。こ
のエア回路は、エアレギュレータ２０を介してチェック
バルブ２１からバルブ開閉回路２２、及び減圧装置９を
構成する真空回路２３に分岐している。上記バルブ開閉
回路２２を構成する配管は、分岐点２４から図の上方に
延びてレギュレータ２５を介してバルブ開閉部２６に通
じて、該バルブ開閉部２６から更に２本に分岐してエア
抜きバルブ１５を上下動させるエアシリンダ８に接続さ
れている。

【００１５】また、上記真空回路２３を構成する配管
は、分岐点２４から図３の下方に延びて真空作動バルブ
２７を介して真空機２８に通じて、該真空機２８から更
に真空レギュレータ２９を通り、チェックバルブ３０を
介して上型２の取付部１４に接続されている。また、上
記真空レギュレータ２９によって、エア吸引強さ、即ち
成形金型３の内部圧力を調整することができるように構
成されている。

【００１６】ここで、以下に示す理由によって、エア抜
きバルブ１５の上下動、及び減圧装置９の作動における
動力源には、エアを用いている。 上下の成型金型４の型締めにエアバッグ１１を用い
ているとともに、モールド台車にエア配管が配設されて
いるため、これらのエアを有効に利用して安価で簡便な
発泡成形装置とすることができる。 電気を動力源に用いた場合よりも、軽量化を図るこ
とができ、外観も良好で、動作も安定している上、故障
が少ない発泡成形装置１を提供することができる。な
お、エア圧の代わりに水圧を利用した減圧装置９を用い
ても良い。

【００１７】上述したような発泡成形装置１を用いた自
動車用シートの製造ラインとしては、例えば図４と図５
に示すようなものがある。図において、サーキットコン
ベアライン４０には、複数個のモールド台車４１が一定
の間隔を開けて配置されており、これらモールド台車４
１には、発泡成形金型４（図１参照）がそれぞれ取付け
られている。この成形金型４を用いて自動車用シートを
構成するウレタンパッドを製造するには、図４のＰ位置
で成形金型４の内部にウレタン原料液を注入ロボット４
２によって注入し、Ｑ位置で成形金型４を型開閉装置４
３によって閉じる。サーキットコンベアライン４０上の
モールド台車４１は、図４の矢印方向で示すように、時
計回りに移動しており、移動中に成形金型４内のウレタ
ン原料が発泡硬化するように設定されている。そして、
Ｒ位置で成形金型４の上型２（図１又は図２参照）を開
き、発泡硬化したウレタンパッドの製品を取り出すよう
になっている。この製品を取り出したのち、成形金型４
の内部に離型剤を塗布ロボット４４によって塗布し、上
記Ｐ位置においてウレタン原料液を成形金型４内に注入
するという作業が繰り返される。

【００１８】次に、本実施の形態の成形金型４を用いて
自動車用シートのウレタンパッドを製造する方法を説明
する。 （１） 発泡原料（ウレタン原料液）の注入 まず、図２に示す注入ヘッド５によって所定量のウレタ
ン原料液４５を成形金型４内へ注入する。このとき、従
来のように成形金型４の上型２を開く必要がなく、上型
２を閉じた状態で注入でき、また、上型２に設けられた
注入口６から注入することができる。 （２） 上型と下型の型締め 次に、図１に示す下型３の下部に取りつけられたドク１
２を蹴ると、エアバッグ１１に空気が入って下型３が上
昇し、型開閉装置４３（図４参照）により上型２と下型
３とが完全にシールされてロックされる。

【００１９】エアー吸引による成形金型内部の減圧 こののち、上述した図２の減圧装置９を用い、成型金型
４の内部からエアーを吸引することによって成形金型４
内部の圧力を大気圧よりも減圧させる。つまり、図３に
示すように、第２のエア５１は、分岐点２４から真空作
動バルブ２７を介して真空機２８に流れる。一方、真空
作動バルブ２７のスイッチを入れて真空機２８を作動さ
せると、第１のエア５０は、成型金型４の内部からエア
抜き孔１３を介して取付部１４内に吸引され、チェック
バルブ３０と真空レギュレータ２９を介して真空機２８
に流れ込む。この真空機２８において、上記成形金型４
からの第１のエア５０、及び真空作動バルブ２７からの
第２のエア５１とが合流して第３のエア５２となり、こ
の第３のエア５２が真空機２８から排出される。この排
出によって、成型金型４内部の圧力が大気圧である７６
０ｍｍＨｇよりも減圧することができる。

【００２０】（４） ウレタンパッドの発泡、及びエア
ー吸引の停止 次いで、ウレタン原料液４５を注入してから所定の時間
（例えば３〜２０秒）経過すると、ウレタン原料液４５
が発泡して膨張し、上型３の頂部に到達する。この間、
成形金型４内のウレタン原料液４５に次の２つの反応が
起こり、これによりスポンジ状のウレタンパッドが生成
される。 重合反応（ウレタン結合） ポリオール＋イソシア
ネート→ウレタンポリマー 発泡反応 水＋イソシアネート→二酸化炭素＋尿素結合
物 上記上型２の裏面にはエア抜きバルブ１５が上下動可能
に支持されており、バルブ開閉部２６によりエア抜きバ
ルブ１５が持ち上がることによりエアー吸引は停止され
る。または、発泡したウレタンパッドが該エア抜きバル
ブ１５を持ち上げることによって、エア抜き孔１３が閉
じられ、第１のエアー５０の吸引は停止される。 （５） 上型と下型のロック解除、及びエア抜きバルブ
の開放 そしてドク１２を蹴ると、エアバッグ１１中の空気が抜
けて下型３が下がり、型開閉装置４３による上型２と下
型３とのロックが解除される。

【００２１】（５） 製品の取出し この状態で、上型２を開き、製品であるウレタンパッド
を成形金型４から取出す。 （６） 離型剤の塗布 この後、次の生産工程に備え、成形金型４の上型２と下
型３に、ワックスを溶剤に溶かした離型剤を離型剤塗布
ロボット４４によって塗布する。そして、該溶剤を乾燥
させて気化させることによって、成形金型４の内表面を
離型剤にてコーティングする。なお、本発明は、自動車
用シートに限らず、ヘッドレスト、更には椅子やベッド
などの家具のウレタンクッション、冷蔵庫などの断熱材
ウレタン製造方法にも適用することができる。

【００２２】

【実施例】［実施例］次に、本発明に係る成形方法を用
いてウレタンパッドを成形した場合（実施例１）と、従
来の成形方法によって成形した場合（比較例１）とにつ
いて説明する。上記実施例１は、図６と図７に示す成形
金型４を用い、一点注入方法によってウレタン原料液４
５を注入したのち、成型金型４の内部を減圧してウレタ
ンパッドを発泡させる成形方法である。上記比較例１
は、従来の成形金型１１３を用い、ある一定の注入パタ
ーンで下型１１２の内部にウレタン原料液１１４を注入
し、成形金型１１３の内部を減圧することなしにウレタ
ンを発泡させる従来の成形方法によって成形したもので
ある。両者の成形条件を表１にまとめて示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】この表から判るように、圧縮強さは、実施
例１と比較例１によって成形されたウレタンパッドの双
方ともにほぼ同等の硬さである。しかし、中心部（コ
ア）における密度及びウレタンパッド全体の重量は、実
施例１の方が比較例１よりも小さくなり、ウレタンパッ
ド全体に密度差が減少し、５．６％の軽量化を図ること
ができた。なお、上記実施例１において、注入口６の開
閉蓋７はただちに閉めるのが望ましい。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、発泡樹脂を成形する際
に、複雑な注入パターンを注入ロボットに教示する必要
がなく、バリや欠肉等の不良及びゴミがあまり発生せず
にウレタンパッド等を成形することができる。また、ウ
レタンパッドの密度を均一化することにより、ウレタン
パッド全体として軽量化を図ることができ、自動車用シ
ートとして用いる場合は、乗り心地が向上する。さら
に、ウレタンパッドの作製にあたり、バリが減少し、ゴ
ミが出なくなるとともに、密度が均一になり、乗り心地
が向上する。さらに、バリ取り作業が不要になり、成形
金型の開閉回数が減少して、成形作業性が向上する。

【００２６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る発泡成形金型を示す斜視図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図である。

【図３】本発明に係る発泡成形装置全体を示す概略図で
ある。

【図４】本発明に係る発泡成形装置を採用した自動車用
シートの製造設備全体を示す平面図である。

【図５】図４の正面図である。

【図６】実施例に用いた発泡成形金型を示す斜視図であ
る。

【図７】図６の成形金型の内部を示す斜視図である。

【図８】自動車用シートを示す斜視図である。

【図９】図８のＢ−Ｂ線による断面図である。

【図１０】従来の成形金型にウレタン原料液を注入して
いる状態を示す斜視図である。

【図１１】図１０の成形金型を示す側面図である。

【図１２】図１０の成形金型を示す正面図である。

【図１３】図１０の成形金型を示す平面図である。

【図１４】従来の成形金型を用いてウレタンパッドを成
形している状態を示す断面図である。

【図１５】従来のシートクッションの密度差を示すため
の断面図である。

【符号の説明】

１ 発泡成形装置 ２ 上型 ３ 下型 ４ 発泡成形装置 ５ 注入ヘッド ６ 注入口 ７ 開閉蓋 ８ エアシリンダ ９ 減圧装置 １０ 空隙部 １１ エアバッグ １２ ドク １３ エア抜き孔 １４ 取付部 １５ エア抜きバルブ ２０ エアレギュレータ ２１ チェックバルブ ２２ バルブ開閉装置 ２３ 真空回路 ２４ 分岐点 ２５ レギュレータ ２６ バルブ開閉部 ２７ 真空作動バルブ ２８ 真空機 ２９ 真空レギュレータ ３０ チェックバルブ ４０ サーキットコンベア ４１ モールド台車 ４２ 注入ロボット ４３ 型開閉装置 ４４ 塗布ロボット ４５ ウレタン原料液 ５０ 第１のエア ５２ 第２のエア ５３ 第３のエア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形金型の注入口から金型内部に発泡原
   料を注入し、型締めをしたのち、上記成形金型の内部を
   大気圧よりも低い圧力に保持した状態で上記発泡原料を
   発泡硬化させることを特徴とする発泡成形方法。
2. 【請求項２】 上記成形金型内の圧力を１００〜５００
   ｍｍＨｇとしたことを特徴とする請求項１に記載の発泡
   成形方法。
3. 【請求項３】 その内部に連通する注入口とエア抜き孔
   を穿設した成形金型と、該エア抜き孔を介して、成形金
   型内部のエアを吸引する減圧装置と、上記エア抜き孔を
   開閉するバルブとを備えて成り、上記注入口から成形金
   型内部に発泡原料を注入し、上記エア抜き孔をバルブに
   よって開成し、上記減圧装置を用いて成形金型内部のエ
   アを吸引することによって、金型内部の圧力を大気圧よ
   りも減圧させた状態で発泡原料を発泡硬化するように構
   成したことを特徴とする発泡成形装置。