JP2008502504A - 発泡体裏打ち空気透過性織物製品の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】発泡体裏打ち空気透過性織物製品の製造方法では、フィルム等を設けて反応物または発泡体が可視面に侵入することを防止する替りに、反応物または反応物の反応によって形成された発泡体のいずれも織物製品に侵入することができないように、反応中に発生した圧力を意図的に減少させる。このようにして製造された製品は、気候的な快適性が改善され、より良好な音響効果を達成することができる。本発明は、本方法を実施するのに適した装置、および対応する発泡体裏打ち空気透過性織物製品にも関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車両用床被覆としての発泡体裏打ちマット、座席詰め物、ヘッドレストなどの発泡体裏打ち空気透過性織物製品の製造方法および装置、並びにこの種の発泡体裏打ち空気透過性織物製品に関する。

上記製品は使用可能面または可視面から迂回した裏面に発泡体裏打ちすることのできる空気透過性織物製品の典型的な代表である。

自動車両用の床被覆の場合、発泡体裏打ちマットは車両内部の望ましい平坦形状に関して車両床の不均等さを補償する機能ばかりでなく、ケーブルの収容や望ましくない騒音の絶縁および減衰の機能を有する。マットは空気透過性織物製品、一般にカーペット織布であり、織物の空気透過性カーペット基体中に綴じられる。

座席詰め物、ヘッドレスト等の場合、織物製品の発泡体裏打ち、一般に布地は座席の詰め物またはヘッドレストに着座姿勢を改善する望ましい形状を与える機能を有する。ここでは音響効果は比較的少なく、追加で非常に良好な気候的な快適さを達成することがより重要である。気候的な快適さは、大気の湿気を移動し空気も容易に循環することができ、特に人間が座席詰め物またはヘッドレストを使用するときも、環境温度および湿度が急速に補償されるように、発泡体裏打ちされているときでも空気が織物製品を通って循環できる特性を意味する。

従来、空気透過性織物製品、例えばマット地等は、使用可能面または可視面を典型的な製造用金型の半分に置いて、金型中に挿入される。次いで、金型は閉じられ、反応物が導入されてポリウレタン発泡体などの発泡体裏打ち発泡体が形成される。反応物の反応中、比較的高い圧力が発生する。織物製品は、通常多孔質性のメリヤスまたはニット布地等であり、空気透過性があるので、また毛管力の作用によって、少なくとも１種またはその全ての反応物は、これらの布地の孔または開口を通って織物製品の可視面へ通過し、そこに設けられたあらゆる部品に固着する。形成されたあらゆる発泡体もこれらの孔を通過することができる。これは全く望ましくないことである。可視面が接着剤領域を有し、または発泡体が可視面へ通過した発泡体裏打ち織物製品は販売することができない。

この問題を克服するために、床被覆を製造する周知の方法で、マットの裏面に音響効果成分としてフィルムが設けられる（独国特許第３８０９９８０Ｃ２号）。独立気泡の薄い発泡体層も提案された。既知のフィルムの設置は、それが空気の循環を妨げるので、気候的快適さの達成には不利である。空気に透過性のないこの種の薄いフィルムは音響特性に関しても望ましくない。

独国特許第６９１１３１３７Ｔ２号から、発泡体裏打ち製品の製造後に、低圧の生成と共に熱の効果による追加の方法によって、それらのフィルムを少なくとも部分的に破壊することが知られる。ここで必要な追加の工程ステップは明らかに非常に高価で複雑であり、フィルムの完全なまたは均一な除去、あるいは穿孔は再現性が保証されない。フィルムの残渣はそれぞれの位置で流れ抵抗に悪影響を与える。したがって、この方法は特に大量生産には適していない。

したがって、本発明の目的は、フィルム等を設けることなく可視面への反応物または発泡体の透過を信頼性高く防止することができる、発泡体裏打ち空気透過性織物製品の製造方法および装置を提供することである。

上記目的は請求項１または請求項８の特徴によって達成される。
本発明は、従属請求項の特徴によって発展される。発泡体裏打ち空気透過性製品は請求項６および７の特徴によって特徴付けられる。

本発明は、先行特許出願第１０２５８５４６．６号に記述された、ポリウレタン形状加工物品の製造中に短いサイクルで空隙のない部品を得ることのできる方法が、所望の発泡体裏打ちを達成しながら、反応生成物または形成された発泡体が織物製品の可視面に侵入できないように、反応性生物の反応中に発生する圧力の低下を制御できるように展開できるという驚くべき発見から出発する。

反応物の反応中に金型内部で発生した圧力、および織物製品またはその構造に固有の毛管作用は重要な因子である。侵入を防止する金型中の圧力低下の時間特性を求めるには、両因子とも、反応物の導入の始めに、その時間特性によって十分決定することができる。したがって、少なくとも１個の膨張オリフィスおよび低圧室へ向かう開口に付属するバルブが制御される。発泡体裏打ち工程が終了に向かうと、発泡体裏打ち製品の裏面に少なくとも実質的に空隙がないように、先行出願による方法へ滑らかに移行する。該出願に記載された四方弁は、開度が制御可能で低圧室などの低圧源へ制御して開くことができるように構成されているので、該先行出願による装置も基本的に用いることができる。先行出願に記載されたニードル弁は、発泡体が膨張オリフィスへ入り、したがって空隙が生成されることを防止することができ、変更を要することがない。

図面に示される実施形態によって本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、本発明による方法を実施する装置の好ましい実施形態を示す。金型の上半分１０ａと下半分１０ｂを備える金型１０を見ることができる。２個の半型１０ａ、１０ｂは、金型分離面１０ｃによって互いに分離される。金型面１０ｃは真空封止を有することが好ましい。弾性変形された織物製品の場合、封止効果はそれ自体発泡体裏打ちされる織物製品によって達成することもできる。金型の上半分１０ａ中に形成され、その中にニードル弁１を有する膨張オリフィス５も備えている。ニードル弁１は、四方弁１１として図示される弁構成を経由して、低圧力および過剰圧力源（詳細には示されない）および大気へ接続される。この構成は、ニードル弁１を経由する膨張工程中に開放されたガスの抽出だけでなく、金型１０の排気または換気、および過剰圧力の印加も可能にする。圧力センサー６の出力信号はニードル弁１の弁駆動７を制御する働きをし、後に説明するように、好ましくは、膨張工程中に金型１０の内部圧力を本発明に従って制御する。ニードル弁１に侵入するポリウレタンによって圧力降下が起きると、弁のニードル３は下方向へ駆動されて弁１が閉じられ、既に侵入したポリウレタンは全て再び排出される。

図２はこの種の複数の弁１の共通媒体供給への接続を示す概略図である。複数の弁の配置は、非常に大きな面積を含む金型の場合に、個々の弁１での圧力低下調節によって長い流路にわたる圧力損失を補償するために適切であり、または必要でさえある。複雑な幾何形状、特に複数の突出部を有する金型はさらに他の可能な応用であり、この中には空隙の形成が回避される。他の応用の可能性も考えることができる。

図２によれば、それぞれ圧力センサー６を備える複数のニードル弁１が金型１０の上半分１０ａに配置される。ニードル弁１は、各々四方弁１１を経由して低圧源または過剰圧力源１４への共通供給ラインに接続される。この場合、低圧源は、真空ポンプ１３によって排気することのできる真空タンク１２からなる。さらに、各四方弁１１は大気への出口１５も含む。四方弁１１は、過剰圧力源１４への二位置弁２５、大気１５への二位置弁２６、および低圧源１２、１３への制御弁２７の配置（図１参照）によって形成されることが有利である。制御弁２７は、共通の媒体供給を有するにも拘らず、各単一弁１または各膨張オリフィス５を個別に低圧調節することの可能な比例弁であることが好ましい。

図３はニードル弁１の概略図である。ニードル弁１は本質的に筐体２、弁ニードル３、および弁座４、ならびに金型の膨張オリフィス５としての毛管を含む。圧力センサー６も直接配置される。発泡体の先端が弁の毛管または膨張オリフィス５の中に侵入すると、直ちに毛管中の圧力が急激に降下する。この圧力降下は圧力センサー６によって検出され、図示していない制御ユニットによって弁駆動７用の制御信号へ変換される。この制御信号は、弁ニードル３（図中の）を下方向へ移動させ、弁１を閉じる。したがって、毛管５中に既に侵入したポリウレタンは、弁ニードル３によって排出される。この弁ニードル３の末端面はこのポリウレタンを完全に掻き取り、駆動されると、膨張オリフィス５を金型と面一に閉じるように都合よく構成される。

金型分離面で分割された金型に膨張可能なポリウレタン反応性混合物を導入し、金型分離面周辺の真空導管を経由して金型を排気することによって発泡ポリウレタン成型物品を製造すること自体は周知である。この目的のために既に多くの提案がなされており、例えば、独国特許公開第ＯＳ１５０４２７８、独国特許出願公開第３０２０７９３Ａ１、欧州特許出願公開第００２３７４９Ａ１、および独国特許第１９７０１７２８Ｃ２を参照されたい。金型の排気は、特に金型内部のガスを金型から除去して空隙の形成を防止するために必要である。これを達成するために、金型分離面が金型空洞の最も高い点に位置して、存在するいかなるガスも除去できなくなる巣の形成を防止するように、金型の半分を構成することが必要である。これは、発泡体が上昇する前に、すなわち、金型の巣の中の発泡体の高さが金型分離面の高さを超える前に、金型の巣を１００ミリバール未満、特に５０ミリバール未満の非常に低い圧力に排気することによって対処することができよう。しかし、それらの金型巣中の低い圧力は、発泡体が最初急速に顕著に膨張し、その後かなりの量の発泡剤内容物が放出されて、不規則な発泡体構造を招くことを意味する。

ポリウレタン発泡体の特性は、最終発泡体の密度およびマトリックスの材料特性から実質的に求めることができる。詳細には、水が化学的発泡剤として用いられ、水がイソシアナートと反応するとき二酸化炭素が放出されるならば、マトリックスの特性を調節するために、膨張可能なポリウレタン反応性混合物を正確に処方することが必要である。単一処方から、異なるバルク密度を有する発泡体を製造できることが基本的に望ましい。処方、特に発泡剤含有量を変更することなく発泡体の密度を制御するためには、発泡金型中の圧力を制御することが極めて適切であり、例えば、欧州特許出願公開第００２３７４９Ａ１、欧州特許出願公開第００４４２２６Ａ１、及び独国特許第１９７０１７２８Ｃ２を参照されたい。

弁１および２７を用いて工程を制御できることは本発明にとって重要である。既知の方法による膨張工程に干渉することは意図しないし可能でもないが、本発明による方法で弁２７を選択的に意図的に起動する可能性によって、圧力は反応混合物処方の関数としてのみだけでなく調節することができる。本発明によれば、引き抜き圧力が膨張工程中制御され、大面積金型を膨張制御するために複数の弁を用いるとき、異なる膨張能力の調節が可能になる（図２参照）。

ポリウレタン発泡体だけでなく他の発泡体の製造はそれ自体周知である。本発明による方法は、広く適用可能である。したがって、反応性混合物は開放金型および閉鎖金型の両方に導入することができ、発泡工程は二酸化炭素または例えば空気、窒素などの他の発泡気体および従来の発泡剤、例えば水、または発泡剤の組み合わせを、一般に制約なしに添加することによって開始することができる。方法の変形に応じて、金型は次に低圧制御弁２７によって少なくとも３００ミリバールの低圧まで排気することができる。

反応混合物が発泡し硬化すると、金型は最終的に通気され、それ自体既知の制御された方法で開放し、場合によっては弁２５を経由する圧縮空気を援用して部品を取り出す。

さらに、膨張工程中に放出された気体の引き抜きだけでなく、金型の排気はこれらの弁１および２７によって同様に実施することができる。したがって、追加の引き抜きオリフィスの必要性および金型分離面による排気も回避される。膨張オリフィスは、引き抜き導管中の発泡体栓の硬化によって封止されるのではなく、単純にニードル弁１の閉鎖によって封止されることが好ましい（ポリウレタンが硬化前にあまりにも遠くまで低圧系の中へ侵入するので、導管または毛管は可能なかぎり最大直径になる）ので、毛管の幾何形状寸法はこの追加の機能に直接適合させることができる。

毛管の直径は０．２ｍｍ〜２ｍｍが好ましい。０．２ｍｍ未満の毛管直径が選択されると、圧力損失は毛管直径に逆比例するので、毛管を通って運び去ることができる反応ガスの体積流量は顕著に減少する。その結果、サイクル時間が増加するか、または多数の弁が必要になる。他方、２ｍｍを超える毛管直径が選択されると、弁１の閉鎖に重要な、発泡体の侵入中に毛管を通過する流れの変化の検出が、圧力損失が僅かであるため複雑になる。毛管延長による補償（ハーゲン・ポアズィユ圧力損失はｌ／ｄ（＝毛管の直径に対する長さ）に比例する）は、金型上または内部に取り付けるために小さくしなければならない全体のサイズに少なからず影響を与える。前述の先行特許出願に記載されたように、発泡体の先端が弁の毛管中に入ると急激に変化する化学的および／または物理的変数はニードル弁１を制御するために把握され、ニードル弁１はこの変数の時間特性の関数として制御される。この起動方法は、発泡体の先端が毛管に侵入するとき、弁が直ちに独立に閉じる利点を有する。

時間の経過による弁の毛管中の圧力特性は、制御変数として把握することが好ましく、制御器は、発泡体の先端が弁の毛管中に侵入する間に発生する毛管中の圧力降下によって弁１が直ちに閉じるように設計される。ハーゲン・ポアズィユの法則によれば、毛管中の圧力損失は通過する媒体の粘度に依存する。発泡体の先端が侵入すると、圧力損失はポリウレタンと空気の粘度差のため、約１０⁵〜１０⁶の倍率で増加する。圧力検出のために圧力センサーを毛管中に設けることができ、前述のように、その出力信号は制御ユニットへ送られ、制御ユニットによって弁ニードル３の動作の制御信号へ変換される。例えば、それ自体周知であるピエゾ圧力センサーを圧力センサーとして用いることができる。

前述の意味において、弁１を制御するためのさらに他の変数は、例えば、弁の毛管を通る通過量であり、これは、上述の理由によって、発泡体の先端が毛管に侵入すると同様の倍率で減少する。しかし、本発明による方法は、例として示した、これらの特に適切な制御変数に制限されない。したがって、反応の経過で検出可能に変化する、毛管または弁２７への引き抜きライン中の空気流、流れるガス中のＣＯ₂含有量、または他の変数を用いることができる。

金型１０の換気および／または取り出しを助けるための圧縮空気を金型１０へ供給するために、追加で弁１、１１を用いることが好ましい。したがって、部品の数も少なくなり、これに伴ってコストが低減する。しかし、これらの効果は他の方法でも達成することができる。

導入された反応物（まだ液状である）または反応中に生成した発泡体が、空気透過性織物製品、例えば図１に概略図で示したカーペット織布１６を通過することができるように、制御弁２７を意図的に低圧に接続することは、本発明による本方法にとって重要である。

時間経過による反応物の典型的な反応特性は、基本的に既知であり、または予め因子１７として求めることができる。金型１０の手順の具体的な実際の値１８、例えば反応物の注入の開始は、物理的変数として記録することができる。圧力センサー６で検出された膨張オリフィス５の圧力は具体的な実際の値２１として分離して示される。この実際の値２１は、反応中に検出可能に変化する値を表す。これらの因子１７および実際の値１８と２１は制御器１９へ供給され、その関数として制御信号２０を求め、それを制御弁２７へ送り、したがって、因子１７および実際の値１８、２１の関数として制御弁２７を意図的に低圧に接続する。制御器１９は、因子１７及び実際の信号１８に基づいて、二位置弁２５および２６用の追加の調節信号２８および２９を求める。

図２による変形おいて、複数の四方弁１１は過剰圧力１４の共通源、および低圧１２、１３に接続され、それぞれ大気１５へのオリフィスを有する。付属する制御器２２は、因子１７及び実際の値１８と２１を受取り、実質上図１の装置と同様に動作する。しかし、それぞれの膨張オリフィスの位置に応じて、四方弁１１のそれぞれの制御弁２７が意図的に所望の効果に貢献するように、対応する信号２０および２３、２４を異なるように発生することが必要である。

図４は、時間ｔでの金型中の反応進行に対して、制御弁２７の開度の典型的な依存性を、圧力センサー６で検出された圧力の典型的な望ましい特性で記号化して示す。曲線３０は、反応の開始（時間ｔ_A）から反応の終わり（時間ｔ_E）までの金型１０または圧力センサー６の圧力の望ましい降下を示し、曲線３１はその関数としての制御信号によって達成された制御弁２７の開度を示す。曲線３２は本発明による制御に基づく実際の圧力特性を示す。発泡時間（ｔ_E−ｔ_A）は典型的に２０〜６０秒である。終わりの時間ｔ_Eで、、前述のように、ニードル弁１は閉じ、圧力（曲線３２）は一次的に顕著に上昇する。次いで、製造サイクルは弁２５および２６の起動によって停止され、金型１０は開く。開始時（ｔ_A）の圧力の典型的な値は１０００ミリバール程度であり、終わり（ｔ_E）には７００ミリバールであり、時間経過による圧力変化は約１〜２０ミリバール／秒程度であることが望ましい。

具体的な開発によれば、制御弁２７を制御する信号２０（または２３、２４）の特性は、適切な例では、織物製品すなわちカーペット織布１６と、面する半金型１０ｂすなわちこの場合金型の下半分の内部の間の領域３３（図１）の空気が織物製品を通って引き抜かれ、その中に位置する発泡体中に既に形成されたあらゆるセルが追加で開放されるように、さらに意図的に制御することができる。空気流が僅かであるので、これは限られた程度しか発生しないが、望ましい気候制御および望ましい音響効果への寄与の追加がある。

このようにして製造された発泡体裏打ち空気透過性織物製品は、製造が容易でありながら、高い気候的な快適性と高い音響効果がある。

本発明の実施形態による成型の手順を制御する装置の概略および長手方向の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態による複数の膨張オリフィスおよび共通の低圧および過剰圧力供給を備える装置の概略および長手方向の断面図である。 本発明に使用するための、圧力センサーによって起動することのできるニードル弁の断面図である。 時間経過による弁の圧力と開度の典型的な特性を示す図である。

Claims (12)

1. 自動車両用床被覆としての発泡体裏打ちマット、座席詰め物、ヘッドレストなどの発泡体裏打ち空気透過性織物製品の製造方法であって、
   金型中に織物製品を挿入するステップと、
   前記金型を閉じ、反応物を導入して発泡体を形成するステップと、
   反応物に反応を行わせ、挿入された製品を迂回する半金型中の少なくとも１個の膨張オリフィスを経由して、反応中に発生した圧力を同時に低下させるステップとを含み、
   圧力の低下が、反応物または反応物の反応によって形成された発泡体のいずれも織物製品に侵入しないように制御される方法。
2. 低圧源（１２、１３）に向かう前記膨張オリフィス（５）に付属する弁（２７）の開度が制御されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記膨張オリフィスに付属する前記弁（２７）の開度が、前記金型中の反応進行の関数として制御されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記膨張オリフィスの圧力特性が検出され、その関数としての開度および製品の典型的な因子のフィードバック、特に織物製品の成分の毛管力が制御されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記金型に挿入された前記織物製品の裏面で発泡が開始されると、前記金型中の前記織物製品の使用可能面または可視面の領域に存在するあらゆる空気（２５）が前記織物製品を通して引き抜かれ、工程中に、その中に既に形成された発泡体中のセルを開くように、圧力の低下がさらに制御されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. フィルム等を介在させることなく、および発泡体が織物製品に侵入することなく、前記発泡体のセルが前記織物製品の裏面に緊密に接着する、自動車両用床被覆としての発泡体裏打ちマット、座席詰め物、ヘッドレストなどの発泡体裏打ち空気透過性織物製品。
7. 前記織物製品の裏面に直接接する前記セルが、それに隣接する発泡体セルよりも大きく開放されることを特徴とする請求項６に記載の発泡体裏打ち空気透過性織物製品。
8. 上部金型領域（１０ａ）と、排気用の吸引オリフィスおよび前記金型の換気系と、前記上部金型領域の上部の所定位置に少なくとも１個の膨張オリフィスを備える金型（１０）を含み、前記膨張オリフィスに制御弁（２７）が配置され、該制御弁は製品因子（１７）および検出された実際の値（１８、２１）の関数として起動することができ、反応物自体またはその反応によって形成された発泡体のいずれも前記金型（１０）中に挿入された空気透過性織物製品に侵入しないように、反応物の反応中に金型（１０）中に発生した圧力を低下させることができることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法を実施する装置。
9. 前記制御弁（２７）が低圧源（１２、１３）に制御可能に接続されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 複数の膨張オリフィスが前記金型の目標位置に設けられ、その各々に制御弁（２７）が配置され、各制御弁（２７）には共通の媒体供給から低圧を供給することが可能であり、各制御弁（２７）は個別に起動可能であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記膨張オリフィス（５）が、ニードル弁（１）を含む毛管として構成され、前記発泡体が前記膨張オリフィス（５）に到達するとき前記膨張オリフィス（５）を閉じることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 圧力センサー（６）が前記膨張オリフィス（５）の圧力を検出し、その圧力特性が、圧力低下の制御および場合によってニードル弁（１）を閉鎖するための検出可能な実際の値（２１）として用いられることを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の装置。

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