熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法及び射出成形装置
【目的】熱硬化反応の加熱温度が比較的低く、しかもその硬化開始温度以上になれば急速に硬化する、温度幅の狭い熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形が可能な射出成形法及び射出成形装置を提供する。
【構成】高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成し、これを射出成形機ノズルに導入し、この射出成形機ノズルから、前記熱硬化性発泡ウレタンゴム材料が金型のキャビティに射出充填され、この充填完了直前又は充填後に、前記キャビティがＩＨコイルによって加熱制御されることを特徴とする熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法である。
【構成】高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成し、これを射出成形機ノズルに導入し、この射出成形機ノズルから、前記熱硬化性発泡ウレタンゴム材料が金型のキャビティに射出充填され、この充填完了直前又は充填後に、前記キャビティがＩＨコイルによって加熱制御されることを特徴とする熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱硬化性発泡ウレタンゴムの射出成形法及び射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形材料を発泡して使うことにより、省資源につながり、軽量化と更にクッション性が向上する等の数々の利点を有している熱硬化性発泡ウレタンゴムは、家庭用品、家電、ＯＡ機器、自動車機器などに幅広い用途がある。
【０００３】
しかし、従来の熱硬化性ウレタンゴムは熱硬化の温度が高く反応が速く、また温度幅が狭いため、シート状物のカレンダー成形や、異形状成形品の押出成形は可能であるが、異形成形品の射出成形は困難であった。
【０００４】
ところで本発明者らは、特許文献１及び特許文献２に示されるように高粘度材料の発泡方法及び装置、また特許文献３に示す５０℃以下では硬化反応が進行せず、１００℃以下の加熱温度で熱硬化する熱硬化性ウレタンゴム、更に特許文献４の金型のキャビティーに成形材料を射出する開閉ゲートに好適な射出成形機用ノズルを先に提案しているが、これらの技術によっても熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形は、上述した性質故にゲート付近の樹脂の流れが悪くて不均一になり、成形品にフローマークがつき易いという課題を有することがわかった。
【０００５】
【特許文献１】特許第３２１２５３３号公報
【特許文献２】特許第３４８２３０９号公報
【特許文献３】特許第３１３１２２４号公報
【特許文献４】特許第２８５０２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明の課題は、熱硬化反応の加熱温度が比較的低く、しかもその硬化開始温度以上になれば急速に硬化する、温度幅の狭い熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形が可能な射出成形法及び射出成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明は下記構成を有する。
１．高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成し、これを射出成形機ノズルに導入し、この射出成形機ノズルから、前記熱硬化性発泡ウレタンゴム材料が金型のキャビティに射出充填され、この充填完了直前又は充填後に、前記キャビティがＩＨコイルによって加熱制御されることを特徴とする熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【０００８】
２．高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成し、これをゲートの開閉動作をオープンゲート方式、空気圧・油圧式又はスプリング方式等により行う射出成形機ノズルに導入し、この射出成形機ノズルから、前記熱硬化性発泡ウレタンゴム材料が金型のキャビティに射出充填され、この充填完了直前又は充填後に、前記キャビティがＩＨコイルによって加熱制御されることを特徴とする熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【０００９】
３．ゲートの開閉動作がスプリング方式であり、ノズルの流路の中央にニードルを配置し、このニードルの先端部をノズルのゲートに係合させると共に、該ニードルの後端大径部側にスプリングを配置して、該スプリングによる押圧力と前記流路に導入される成形用材料の圧力との差により該ニードルを移動させて前記ノズルのゲートの開閉制御を行うノズルにおいて、多数個取りまたは多点ゲート金型に対して複数のノズルが備えられており、それぞれのノズルには、スプリングの押圧力を調整する機構が備えられていることを特徴とする前記２に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【００１０】
４．キャビティを構成する金型が５５℃以下に保持されており、射出充填後に６０℃以上、１００℃以下に加熱されることを特徴とする前記１又は２に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【００１１】
５．熱硬化性ウレタンゴムがイソシアネート基含有化合物と、融点が５０℃以上固形ポリアミンの表面アミノ基を不活性化した潜在性硬化剤を主成分とすることを特徴とする前記１〜４のいずれかに記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【００１２】
６．キャビティを構成する金型は、５５℃以下に冷却する冷却手段と６０℃以上、１００℃以下に加熱するＩＨコイルが設けられていることを特徴とする前記１〜５のいずれかに記載の熱硬化性ウレタンゴム射出成形法。
【００１３】
７．高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成する発泡ウレタンゴム形成装置と、ゲートの開閉動作をオープンゲート方式、空気圧・油圧式又はスプリング方式等により行う射出成形機ノズルと、前記射出成形機の金型のキャビティを過熱制御するＩＨコイルとを有することを特徴とする熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【００１４】
８．固定型と可動型とからなる金型（モールド）の各々に、
キャビティに対向し、且つ相互に対向するように凹部が設けられ、該凹部の各々にＩＨコイルが配設されていると共に、
前記凹部の各々に冷媒路が配設されている
構成であることを特徴とする前記７に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【００１５】
９．固定型と可動型とからなる金型（モールド）の各々に、
キャビティに対向し、且つ相互に対向するように凹部が設けられ、該凹部の各々に冷媒路が配設されていると共に、
前記凹部を取り囲むように環状溝が設けられ、該環状溝の各々にＩＨコイルが配設されている
構成であることを特徴とする前記７に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【００１６】
１０．前記凹部の表面が波形であることを特徴とする前記７〜９のいずれかに記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【００１７】
１１．前記環状溝が波形又は上下若しくは下方に突き抜けた直線状であることを特徴とする前記７、９又は１０に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に示す本発明によれば、高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成し、該熱硬化性発泡ウレタンゴムを金型のキャビティに射出充填した後に、前記キャビティがＩＨコイルによって加熱制御する構成とすることで、熱硬化反応が速く、また温度幅が狭い熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形が可能となった。
【００１９】
請求項２又は３に示す本発明によれば、汎用の射出成形ノズルを使用した上で、熱硬化反応が速く、また温度幅が狭い熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形が可能となった。
【００２０】
また請求項４に示す本発明によれば、キャビティを構成する金型を５５℃以下に保持し、射出充填後に６０℃以上、１００℃以下に加熱する構成とすることで、ゲート付近の樹脂の流れが阻害されることなく、成形品にフローマークやウエルドラインがつき難いという効果を発揮できる。
【００２１】
請求項５に示す本発明によれば、５５℃以下の加熱温度では硬化反応が進行せいず、粘稠な流動状態であり、加熱温度であり、加熱温度が６０℃以上、望ましくは８０℃以上、１００℃以下で即硬化する熱硬化反応が速く、また温度幅が狭い熱硬化性ウレタンゴムを用いることによりゲート付近の樹脂の流れが阻害されることなく、成形品にフローマークやウェルドラインがつき難いという効果を発揮できるのである。
【００２２】
請求項６に示す本発明によれば、射出成形機の金型の加熱においてＩＨヒータを用いて６０℃以上、１００℃以下に即加熱でき、また一方、前記金型に５５℃以下に即冷却する冷却手段を用いるので、加熱硬化反応が速く、また温度幅が狭いウレタンゴムの射出成形に好適に対応できるのであり、ゲート付近の樹脂の流れが阻害されることなく、成形品にフローマークやウェルドラインがつき難いという効果を発揮できる。
【００２３】
請求項７に示す本発明によれば、上記本発明法を実施する装置が提供できる。
【００２４】
請求項８に示す本発明によれば、固定型と可動型とからなる金型（モールド）の各々に、キャビティに対向し、且つ相互に対向するように凹部が設けられ、該凹部の各々にＩＨコイルが配設されていると共に、前記凹部の各々に冷媒路が配設されている、即ち、ＩＨコイル及び冷媒路を金型（モールド）に埋設するのではなく外装した構成を有してＩＨコイルと冷媒を併用してキャビティの加熱制御及び冷却を行うので、成形品のウエルドラインを効果的に抑制することができる。
【００２５】
請求項９に示す本発明によれば、固定型と可動型とからなる金型（モールド）の各々に、キャビティに対向し、且つ相互に対向するように凹部が設けられ、該凹部の各々に冷媒路が配設されていると共に、前記凹部を取り囲むように環状溝が設けられ、該環状溝の各々にＩＨコイルが配設されている、即ち、冷媒路及びＩＨコイルを金型（モールド）に埋設するのではなく外装した構成を有してＩＨコイルと冷媒を併用してキャビティの加熱制御及び冷却を行うので、成形品のウエルドラインを効果的に抑制することができる。
【００２６】
請求項１０に示す本発明によれば、前記凹部の表面が波形であるので、、該凹部の表面積を大とすることできるため熱効率が上がる。
【００２７】
請求項１１に示す本発明によれば、前記環状溝が波形又は上下若しくは下方に突き抜けた直線状であるので、熱効率が向上し、メンテナンスが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
先ず、本発明に用いる熱硬化性ウレタンゴムについて説明する。熱硬化性ウレタンゴムの詳細な技術的内容は特許文献３に示すものを利用することができる。すなわち、熱硬化性ウレタンゴムとは、イソシアネート基含有化合物と、融点が５０℃以上の固形ポリアミンの表面アミノ基を不活性化した潜在性硬化剤を主成分とするものである。
【００２９】
詳細にはイソシアネート基含有化合物は活性水素基含有化合物と反応し硬化するものであり、活性水素化合物としては空気中の湿気やアミン化合物、水酸基含有化合物、メルカプト基含有化合物等が挙げられる。
【００３０】
これらの活性水素基は通常、室温でイソシアネート基と反応するものであるが、本発明の潜在性硬化剤は室温で固形のポリアミンの表面を微粉体で被覆してアミノ基を不活性化したものである。不活性化された室温固形のポリアミンは、融点ないし融点以上、たとえば本発明では６０℃以上に加熱すると、固形ポリアミンが融解し、活性なアミノ基が再生するものである。
【００３１】
再生された活性なアミノ基はイソシアネート基と直ちに反応し硬化するのである。室温以上に融点を有する微粉体で被覆されたポリアミンは、融点より低い温度では固形状態で存在し、その被覆状態ではアミノ基は存在しないので、イソシアネート基と反応して硬化することがなく、室温で粘稠な流動状態になっている。
【００３２】
しかし、ポリアミンが融解する温度に加熱した時には、アミノ基が再生され活性化するので、イソシアネート基と反応し硬化する。従って、本発明の熱硬化性発泡ウレタンゴムは、固形ポリアミンの融点に依存して熱硬化反応の加熱温度が比較的低く、しかもその硬化開始温度以上になれば急速に硬化する、温度幅の狭い熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形が可能になったのである。
【００３３】
次に、添付の図面に従って本発明を更に詳細に説明する。
図１は本発明に係る射出成形装置の一実施例を示す概略断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線概略横断面図、図３は本発明に係る射出成形装置の他の実施例を示す概略断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線概略横断面図、図５は高粘度材料へのガス混入方法に用いられる装置の回路図、図６はバルブノズル（ゲート閉状態）の一例を示す断面図、図７は図６のバルブノズルのゲート開状態を示す断面図である。
【００３４】
図１に示すように、本発明に係る射出成形装置は、ガス混入装置１、ノズル例えば、バルブノズル２、金型３（上型３１、下型３２）とから主として構成されている。
【００３５】
ガス混入装置１による高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成し、これをバルブノズル２に導入し、該バルブノズル２によって金型３のキャビティ３３に射出充填し、この充填後に、キャビティ３３をＩＨコイル３５によって加熱制御することで熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形が可能となる。
【００３６】
キャビティ３３を構成する金型３は、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料の充填前乃至は充填中は、冷却制御する冷却手段３４により、好ましくは５５℃以下に保持されており、射出充填後に、高周波電磁誘電加熱法によって加熱制御するＩＨコイル３５により、好ましくは熱硬化反応温度域である６０℃以上、１００℃以下に加熱される。
【００３７】
高周波電磁誘電加熱法によって加熱制御するＩＨコイル３５は、公知公用の高周波電磁誘電加熱法によるＩＨコイルを用いることができ、例えば、ＩＨコイル３５を金型３（上型３１、下型３２）に形成した凹部３１Ａ・３２Ａに絶縁耐熱シート３６を介して組み込むことが好ましい。該ＩＨコイル３５の配設位置は、図２に示すようにキャビティ３３を囲むように巻き配設されることが好ましい。
【００３８】
冷却手段３４は、前記凹部３１Ａ・３２Ａを取り囲むように設けた環状溝３１Ｂ・３２Ｂに配設することが好ましい。金型３（上型３１、下型３２）に直接又は間接的にエア等の冷媒を接触させて冷却する手段等の公知公用の冷却手段を採ることができ、例えば、本実施例では、凹部３１Ｂ・３２Ｂの各々を囲むように遮蔽体３７を冠せることで冷却手段３４の冷媒路を形成している。図２において、符号３８は冷却手段３４の冷媒の入口であり、符号３９は冷媒の出口である。
【００３９】
金型３は、高周波電磁誘電加熱法によるＩＨコイル３５及び冷却手段３４以外の基本的な構成は公知公用の射出成形用金型を特別の制限なく用いることができる。
【００４０】
金型３（上型３１、下型３２）に形成される凹部３１Ａ・３２Ａは、図１に示すように表面が波形であることが好ましい。凹部３１Ａ・３２Ａの表面を波形とすることで、該凹部３１Ａ・３２Ａの表面積を大とすることができるため熱効率が上がる。
【００４１】
ここで、高周波電磁誘電加熱法について説明する。
鉄を多く含む金属の周囲または近くにコイルを配設して、コイルに電流が流れると磁力線が発生する。磁力線は金属を通過するが、例えば、交流は大きさや向きが絶えず変化するため、発生する磁力線も絶えず変化することになる。このように金属に磁力線の変化を与えると、電磁誘導作用によって渦電流が流れ鉄系金属は抵抗が大きいので熱くなる。電磁誘導作用とは、磁力線の変化がコイルに電気を誘導する働きをいう。本発明では、例えば、１０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚ、好ましくは１５ＫＨｚ〜１００ＫＨｚを用いる。この高周波は鉄系金属加熱に適していて、効率がよく、急速に加熱が可能である。
【００４２】
このような高周波電磁誘電加熱法は、加熱効率がよく、急速かつ均一な加熱が可能で、加熱レスポンスがよいので制御が容易であることから、熱硬化性発泡ウレタンゴムの狭い温度幅であっても金型温度を制御できるので、キャビティ３３内への充填が完全に終了した時点で熱硬化反応させることができる。従って、射出中に熱硬化反応が始まってゲート付近乃至はキャビティ３３隅部への樹脂の流れが悪くなることがないため、これまで困難であった熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形が極めて容易となる。しかも、異形成形品へのフローマークもつき難い。
【００４３】
次に、図３及び図４に基づき、本発明の他の実施例について説明する。
図３に示すように、本発明に係る射出成形装置は、上型３１と下型３２とからなり、キャビティ３３を有する金型（モールド）３と、該キャビティ３３に対向し、且つ相互に対向するように設けられた凹部３１Ａ・３２Ａと、該凹部３１Ａ・３２Ａの各々に冷却手段３４が配設されていると共に、前記凹部３１Ａ・３２Ａを取り囲むように環状溝３１Ｂ・３２Ｂが設けられ、該環状溝３１Ｂ・３２Ｂの各々にＩＨコイル３５が絶縁体熱シート３６を介して配設される構成である。３８は冷却手段３４の冷媒の入口であり、３９は出口である。
【００４４】
本実施例における環状溝３１Ｂ・３２Ｂは、図３に示すように溝部分の端部が、上型３１においては上方（図面上において上方向）に、下型３２においては下方（図面上において下方向）に突き抜けた直線状となっている。従って、環状溝３１Ｂ・３２Ｂに配設したＩＨコイル３５のメンテナンス等（交換を含む）の際には、上型３１のＩＨコイル３５は上方向に、下型３２のＩＨコイル３５は下方向に各々容易に取り外すことができるのでメンテナンス性が高い。
【００４５】
冷却手段３４は、図４に示すようにキャビティ３３を囲むように配設されており、該キャビティ３３及び冷却手段３４を囲むようにＩＨコイル３５が巻き配設されている。
【００４６】
即ち、本実施例は、上記した実施例とは基本的にはＩＨコイル３５と冷却手段３４の配設位置が入れ替わると共に環状溝３１Ｂ・３２Ｂの形状が異なった構成となっている。かかる構成以外の各構成については上記した実施例と同様である。
【００４７】
次に。本発明に用いられる高粘度材料へのガス混入方法の一例について説明する。
ピストンがシリンダー内を往復移動して吸入行程と吐出工程を行うピストンポンプを用い、前記ピストンポンプの吸入工程において前記シリンダー内に例えば０．１〜５ｋｇ／ｃｍ2のガスを供給し、前記ピストンが吸入端に達して吸入工程が終了し且つ前記シリンダー内に調整された圧力のガスが充填された状態となった後で、前記シリンダー内に高粘度材料を供給し、前記高粘度材料の供給の終了後に前記ピストンポンプの吐出工程を行い、前記吐出工程において前記ガス及び高粘度材料をバルブノズルに導入する。
【００４８】
図５は、高粘度材料へのガス混入方法に用いられるガス混入装置の回路図である。
図５において、ガス混入装置１は、ガス供給装置１０、高粘度材料供給装置１１、ガス導入装置１２、制御装置１９、加圧装置１３、分散装置１４、吐出装置１５から構成されている。
【００４９】
ガス供給装置１０は、例えば、０．１〜５ｋｇ／ｃｍ2程度の範囲内、好ましくは０．１〜３ｋｇ／ｃｍ2程度の範囲内で調整された低圧力のガスを供給するものであり、コンプレッサからの圧縮空気を受け入れるポート１０１、圧力調整弁１０４、ガス流量計１０５等から構成される。該ガス供給装置１０としては、圧力空気を供給する。
【００５０】
高粘度材料供給装置１１は、高粘度材料を、例えば、１００〜３００ｋｇ／ｃｍ2程度の範囲内、好ましくは１５０〜２５０ｋｇ／ｃｍ2程度の範囲内で調整された高圧力で管路１１１に送出する。該高粘度材料供給装置１１としては、例えば、フォロアプレート式のプランジャーポンプ１１２等が用いられる。プランジャーポンプ１１２は、収納缶に充填された高粘度材料（熱硬化性発泡ウレタンゴム原料）４を高圧で管路１１１に送出する。
【００５１】
ガス導入装置１２は、交互に動作する２つのピストンポンプ１２１・１２２からなっている。各ピストンポンプ１２１・１２２は、夫々のピストンがモーター１２３・１２４によって往復直線駆動され、これによってピストンがシリンダー内を往復移動して吸入工程と吐出工程を行う。ピストンポンプ１２１・１２２は、管路１１１と管路１２５との間に介在し、高粘度材料供給装置１１から圧送される高粘度材料４と、ガス供給装置１０から送出されるガスとを、所定の比率で、夫々別々にバッチ式に導入する。
【００５２】
制御装置１９は、各ピストンポンプ１２１・１２２のシリンダー内に、吸入工程においてガスを供給し、吸入工程の後に高粘度材料４を供給し、高粘度材料４の供給の終了後に吐出工程を行ってガス及び高粘度材料４を管路１２５に吐出するように、モーター１１３・１２３・１２４及び弁を制御する。
【００５３】
加圧装置１３は、モーターにより直線往復駆動されるピストンによって流体を加圧するピストンポンプ１３１・１３２、開閉弁１３３・１３４・１３５・１３６、圧力センサー１３７・１３８等から構成されている。
【００５４】
管路１２５を通りガス導入装置１２から送出された混入状物は、交互に動作するピストンポンプ１３１・１３２によって加圧され、管路１３９に圧送される。シリンダー内の圧力は圧力センサ１３７・１３８によって検出され、検出信号が制御装置１９に送られる。ピストンポンプ１３１・１３２からの押出し圧力は、例えば、１５０ｋｇ／ｃｍ2以上である。ピストンを駆動するモータは制御装置１９からの信号によって制御され、これによってピストンポンプ１３１・１３２の吸入と押出し、及びその流量（押出し量）が制御されている。
【００５５】
分散装置１４は、分散用管路１４１、開閉弁１４２からなる。分散用管路１４１内において、混合状物の圧力は、例えば、１５０ｋｇ／ｃｍ2以上、２００〜２５０ｋｇ／ｃｍ2、流量は１００〜１０００ｍｌ／ｍｉｎ．程度である。加圧された混合状物が分散用管路１４１を流通する間に、ガスが平均直径０．０１ｍｍ程度の微細なものとなって高粘度材料４内に分散する。
【００５６】
吐出装置１５は、分散装置１４から送出する混合状物を常圧に戻して吐出させ発泡させるためのものである。吐出装置１５は、吐出用管路１５１、吐出開閉弁１５２、ノズル１５３などからなっている。
【００５７】
分散装置１４から送出された混合状物は、吐出開閉弁１５２が開いているときは、高粘度材料４とガスとの混合状物がノズル１５３から射出成形装置のノズル、例えば、バルブノズルに導入される。そしてキャビティ２２０内の大気圧中に射出したときにガスが膨張して発泡する。
【００５８】
本発明は上記のような高粘度材料へのガス混入方法、又は公知公用のガス混入方法を特別の制限なく用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成する。
【００５９】
本発明に用いられる射出成形装置のノズルの一例について図６及び図７に基づき説明する。なお、射出成形機ノズルについては特許文献４に示すものが一例である。
【００６０】
図６、図７に示す例では、ノズル２１０が複数配置されており、それぞれのノズル２１０を通して加圧された成形材料が多数個取りまたは多点ゲートのキャビティ２２０内に射出される。尚、この例は熱硬化性発泡ウレタンゴム（ＵＧ）を射出成形するものとして設計されている。
【００６１】
ノズル２１０は、先端にゲート２１１が備えられている流路２１２と、この流路２１２の中心に配置されるニードル２１３とで構成されており、このニードル２１３の先端部２１４は、ゲート２１１に対して挿入・引抜き動作を行う弁となっている。また、ニードル２１３の後部は大径部２１５となっており、この大径部２１５はニードル２１３との断面積差を大きくすることにより低圧力でも射出を可能にすることができる。
【００６２】
流路２１２に図示しない吐出装置１５のノズル１５３から射出成形機のノズルにＵＧが導入され、流路２１２が一定値以上の圧力に至ると、ニードル２１３は、スプリング２１７の押圧力に抗して図面上において上方向に移動され、ゲート２１１に挿入されていた先端部２１４が後退する結果、ゲート２１１が開となり、ＵＧがキャビティ２２０内に射出される。一定時間のＵＧの射出が行われた後、キャビティ内の加熱発泡ウレタン材料が一定値以上の圧力に至り、流路２１２の圧力が一定値以下に下がり、また射出成形機ノズルのがゲート２１１から相対的に離れるように移動するので、ニードル２１３は、スプリング２１７の押圧力が開放され、ゲート２１１に挿入されていた先端部２１４が後進する結果、ゲート２１１が閉となり、図面上において下方向に移動され先端部２１４がゲート２１１に挿入されゲート２１１が閉鎖される結果、ＵＧの射出は停止される。
【００６３】
上記において、ニードル２１３の作動、即ち、ゲート２１１の開閉制御は、射出成形機ノズル２１０等により導入されるＵＧの圧力とスプリング２１７の強さに関係している。従って、スプリング２１７の押圧力が強ければ流路２１２に導入されるＵＧの圧力をより高くしなければゲート２１１を開とすることができない。
【００６４】
ノズル２１０が複数個配置されている多数個取り多点ゲートのキャビティ２２０による射出成形では、ノズル２１０毎にＵＧの射出・射出停止（ゲート２１１の開・閉）のタイミングを制御することが必要である。そこで本発明に係る射出成形機ノズルでは、各ノズル２１０毎にスプリング２１７の押圧力を調整する機構が用意されている。
【００６５】
上記の機構としては、例えば、スプリング２１７の基端を支持するプレート２３１に連続するブロック２３２に対しテーパー部で接触する調整ブロック２３３を配置し、この調整ブロック２３３を、調整ネジ２３４の正回転・逆回転操作により往復直線運動させることにより、スプリング２１７の基端を支持するプレート２３１の位置を、図面上において上下に移動させる機構が適用される。プレート２３１が図面上において上方向に移動されるとスプリング２１７の押圧力は弱められ、逆に下方向に移動されるとスプリング２１７の押圧力は強められる。
【００６６】
従って、高粘度材料へのガス混入装置１の吐出装置１５のノズル１５３により導入されるＵＧの圧力が低くてもゲート２１１が開となるようにノズル２１０を調整するためには、調整ブロック２３３を、図面上のおいて左方向に移動させて、スプリング２１７の押圧力を弱めればよい。逆の操作では、調整ブロック２３３を、図面上のおいて右方向に移動させて、スプリング２１７の押圧力を強めればよい。
【００６７】
上記から自明なように、ノズル２１０の開閉制御は、吐出装置１５のノズル１５３から導入されるＵＧの圧力とスプリング２１７の押圧力との関数で決定されるが、本発明においては、各ノズル２１０毎にスプリング２１７の押圧力を調整する機構が設けられているので、ＵＧの圧力を優先とする制御が好ましく実施可能となる。
【００６８】
スプリング２１７の押圧力を調整する機構としては、スプリング２１７の基端を支持するプレート２３１の位置を移動させる様々な機構が採用可能であり、図示した機構でいえば、調整ネジ２３４をモーターにより正逆回転させる機構、調整ブロック２３３をソレノイドにより移動させる機構、とすることができ、更に、調整ブロック２３３に代えて偏心カムを利用し、その回動位置によりバネ圧を調整する機構、ニードル２１３と同軸線上でプレート２３１に連続して調整ネジを配置して、この調整ネジの回転操作によりプレート２３１の位置を変更してバネ圧を調整する機構、等が採用可能である。
【００６９】
更に好ましい態様では、吐出装置１５のノズル１５３によるＵＧの圧力をある一定の値としたときの、各スプリング２１７の押圧力の調整が自動制御される。即ち、射出シリンダー等の内圧の自動制御に連動してスプリング２１７の押圧力を自動制御する方式である。
【００７０】
本発明は上記のようなノズル、又は公知公用のノズルを特別の制限なく用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を射出し、成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る射出成形装置の一実施例を示す概略断面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線概略横断面図
【図３】本発明に係る射出成形装置の他の実施例を示す概略断面図
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線概略横断面図
【図５】高粘度材料へのガス混入方法に用いられる装置の回路図
【図６】ノズルの一例を示す断面図
【図７】図６の中央部縦断面図
【符号の説明】
【００７２】
１ ガス混入装置
２ ノズル
３ 金型
４ 高粘度材料（熱硬化性発泡ウレタンゴム原料）
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱硬化性発泡ウレタンゴムの射出成形法及び射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形材料を発泡して使うことにより、省資源につながり、軽量化と更にクッション性が向上する等の数々の利点を有している熱硬化性発泡ウレタンゴムは、家庭用品、家電、ＯＡ機器、自動車機器などに幅広い用途がある。
【０００３】
しかし、従来の熱硬化性ウレタンゴムは熱硬化の温度が高く反応が速く、また温度幅が狭いため、シート状物のカレンダー成形や、異形状成形品の押出成形は可能であるが、異形成形品の射出成形は困難であった。
【０００４】
ところで本発明者らは、特許文献１及び特許文献２に示されるように高粘度材料の発泡方法及び装置、また特許文献３に示す５０℃以下では硬化反応が進行せず、１００℃以下の加熱温度で熱硬化する熱硬化性ウレタンゴム、更に特許文献４の金型のキャビティーに成形材料を射出する開閉ゲートに好適な射出成形機用ノズルを先に提案しているが、これらの技術によっても熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形は、上述した性質故にゲート付近の樹脂の流れが悪くて不均一になり、成形品にフローマークがつき易いという課題を有することがわかった。
【０００５】
【特許文献１】特許第３２１２５３３号公報
【特許文献２】特許第３４８２３０９号公報
【特許文献３】特許第３１３１２２４号公報
【特許文献４】特許第２８５０２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明の課題は、熱硬化反応の加熱温度が比較的低く、しかもその硬化開始温度以上になれば急速に硬化する、温度幅の狭い熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形が可能な射出成形法及び射出成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明は下記構成を有する。
１．高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成し、これを射出成形機ノズルに導入し、この射出成形機ノズルから、前記熱硬化性発泡ウレタンゴム材料が金型のキャビティに射出充填され、この充填完了直前又は充填後に、前記キャビティがＩＨコイルによって加熱制御されることを特徴とする熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【０００８】
２．高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成し、これをゲートの開閉動作をオープンゲート方式、空気圧・油圧式又はスプリング方式等により行う射出成形機ノズルに導入し、この射出成形機ノズルから、前記熱硬化性発泡ウレタンゴム材料が金型のキャビティに射出充填され、この充填完了直前又は充填後に、前記キャビティがＩＨコイルによって加熱制御されることを特徴とする熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【０００９】
３．ゲートの開閉動作がスプリング方式であり、ノズルの流路の中央にニードルを配置し、このニードルの先端部をノズルのゲートに係合させると共に、該ニードルの後端大径部側にスプリングを配置して、該スプリングによる押圧力と前記流路に導入される成形用材料の圧力との差により該ニードルを移動させて前記ノズルのゲートの開閉制御を行うノズルにおいて、多数個取りまたは多点ゲート金型に対して複数のノズルが備えられており、それぞれのノズルには、スプリングの押圧力を調整する機構が備えられていることを特徴とする前記２に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【００１０】
４．キャビティを構成する金型が５５℃以下に保持されており、射出充填後に６０℃以上、１００℃以下に加熱されることを特徴とする前記１又は２に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【００１１】
５．熱硬化性ウレタンゴムがイソシアネート基含有化合物と、融点が５０℃以上固形ポリアミンの表面アミノ基を不活性化した潜在性硬化剤を主成分とすることを特徴とする前記１〜４のいずれかに記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【００１２】
６．キャビティを構成する金型は、５５℃以下に冷却する冷却手段と６０℃以上、１００℃以下に加熱するＩＨコイルが設けられていることを特徴とする前記１〜５のいずれかに記載の熱硬化性ウレタンゴム射出成形法。
【００１３】
７．高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成する発泡ウレタンゴム形成装置と、ゲートの開閉動作をオープンゲート方式、空気圧・油圧式又はスプリング方式等により行う射出成形機ノズルと、前記射出成形機の金型のキャビティを過熱制御するＩＨコイルとを有することを特徴とする熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【００１４】
８．固定型と可動型とからなる金型（モールド）の各々に、
キャビティに対向し、且つ相互に対向するように凹部が設けられ、該凹部の各々にＩＨコイルが配設されていると共に、
前記凹部の各々に冷媒路が配設されている
構成であることを特徴とする前記７に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【００１５】
９．固定型と可動型とからなる金型（モールド）の各々に、
キャビティに対向し、且つ相互に対向するように凹部が設けられ、該凹部の各々に冷媒路が配設されていると共に、
前記凹部を取り囲むように環状溝が設けられ、該環状溝の各々にＩＨコイルが配設されている
構成であることを特徴とする前記７に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【００１６】
１０．前記凹部の表面が波形であることを特徴とする前記７〜９のいずれかに記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【００１７】
１１．前記環状溝が波形又は上下若しくは下方に突き抜けた直線状であることを特徴とする前記７、９又は１０に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に示す本発明によれば、高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成し、該熱硬化性発泡ウレタンゴムを金型のキャビティに射出充填した後に、前記キャビティがＩＨコイルによって加熱制御する構成とすることで、熱硬化反応が速く、また温度幅が狭い熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形が可能となった。
【００１９】
請求項２又は３に示す本発明によれば、汎用の射出成形ノズルを使用した上で、熱硬化反応が速く、また温度幅が狭い熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形が可能となった。
【００２０】
また請求項４に示す本発明によれば、キャビティを構成する金型を５５℃以下に保持し、射出充填後に６０℃以上、１００℃以下に加熱する構成とすることで、ゲート付近の樹脂の流れが阻害されることなく、成形品にフローマークやウエルドラインがつき難いという効果を発揮できる。
【００２１】
請求項５に示す本発明によれば、５５℃以下の加熱温度では硬化反応が進行せいず、粘稠な流動状態であり、加熱温度であり、加熱温度が６０℃以上、望ましくは８０℃以上、１００℃以下で即硬化する熱硬化反応が速く、また温度幅が狭い熱硬化性ウレタンゴムを用いることによりゲート付近の樹脂の流れが阻害されることなく、成形品にフローマークやウェルドラインがつき難いという効果を発揮できるのである。
【００２２】
請求項６に示す本発明によれば、射出成形機の金型の加熱においてＩＨヒータを用いて６０℃以上、１００℃以下に即加熱でき、また一方、前記金型に５５℃以下に即冷却する冷却手段を用いるので、加熱硬化反応が速く、また温度幅が狭いウレタンゴムの射出成形に好適に対応できるのであり、ゲート付近の樹脂の流れが阻害されることなく、成形品にフローマークやウェルドラインがつき難いという効果を発揮できる。
【００２３】
請求項７に示す本発明によれば、上記本発明法を実施する装置が提供できる。
【００２４】
請求項８に示す本発明によれば、固定型と可動型とからなる金型（モールド）の各々に、キャビティに対向し、且つ相互に対向するように凹部が設けられ、該凹部の各々にＩＨコイルが配設されていると共に、前記凹部の各々に冷媒路が配設されている、即ち、ＩＨコイル及び冷媒路を金型（モールド）に埋設するのではなく外装した構成を有してＩＨコイルと冷媒を併用してキャビティの加熱制御及び冷却を行うので、成形品のウエルドラインを効果的に抑制することができる。
【００２５】
請求項９に示す本発明によれば、固定型と可動型とからなる金型（モールド）の各々に、キャビティに対向し、且つ相互に対向するように凹部が設けられ、該凹部の各々に冷媒路が配設されていると共に、前記凹部を取り囲むように環状溝が設けられ、該環状溝の各々にＩＨコイルが配設されている、即ち、冷媒路及びＩＨコイルを金型（モールド）に埋設するのではなく外装した構成を有してＩＨコイルと冷媒を併用してキャビティの加熱制御及び冷却を行うので、成形品のウエルドラインを効果的に抑制することができる。
【００２６】
請求項１０に示す本発明によれば、前記凹部の表面が波形であるので、、該凹部の表面積を大とすることできるため熱効率が上がる。
【００２７】
請求項１１に示す本発明によれば、前記環状溝が波形又は上下若しくは下方に突き抜けた直線状であるので、熱効率が向上し、メンテナンスが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
先ず、本発明に用いる熱硬化性ウレタンゴムについて説明する。熱硬化性ウレタンゴムの詳細な技術的内容は特許文献３に示すものを利用することができる。すなわち、熱硬化性ウレタンゴムとは、イソシアネート基含有化合物と、融点が５０℃以上の固形ポリアミンの表面アミノ基を不活性化した潜在性硬化剤を主成分とするものである。
【００２９】
詳細にはイソシアネート基含有化合物は活性水素基含有化合物と反応し硬化するものであり、活性水素化合物としては空気中の湿気やアミン化合物、水酸基含有化合物、メルカプト基含有化合物等が挙げられる。
【００３０】
これらの活性水素基は通常、室温でイソシアネート基と反応するものであるが、本発明の潜在性硬化剤は室温で固形のポリアミンの表面を微粉体で被覆してアミノ基を不活性化したものである。不活性化された室温固形のポリアミンは、融点ないし融点以上、たとえば本発明では６０℃以上に加熱すると、固形ポリアミンが融解し、活性なアミノ基が再生するものである。
【００３１】
再生された活性なアミノ基はイソシアネート基と直ちに反応し硬化するのである。室温以上に融点を有する微粉体で被覆されたポリアミンは、融点より低い温度では固形状態で存在し、その被覆状態ではアミノ基は存在しないので、イソシアネート基と反応して硬化することがなく、室温で粘稠な流動状態になっている。
【００３２】
しかし、ポリアミンが融解する温度に加熱した時には、アミノ基が再生され活性化するので、イソシアネート基と反応し硬化する。従って、本発明の熱硬化性発泡ウレタンゴムは、固形ポリアミンの融点に依存して熱硬化反応の加熱温度が比較的低く、しかもその硬化開始温度以上になれば急速に硬化する、温度幅の狭い熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形が可能になったのである。
【００３３】
次に、添付の図面に従って本発明を更に詳細に説明する。
図１は本発明に係る射出成形装置の一実施例を示す概略断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線概略横断面図、図３は本発明に係る射出成形装置の他の実施例を示す概略断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線概略横断面図、図５は高粘度材料へのガス混入方法に用いられる装置の回路図、図６はバルブノズル（ゲート閉状態）の一例を示す断面図、図７は図６のバルブノズルのゲート開状態を示す断面図である。
【００３４】
図１に示すように、本発明に係る射出成形装置は、ガス混入装置１、ノズル例えば、バルブノズル２、金型３（上型３１、下型３２）とから主として構成されている。
【００３５】
ガス混入装置１による高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成し、これをバルブノズル２に導入し、該バルブノズル２によって金型３のキャビティ３３に射出充填し、この充填後に、キャビティ３３をＩＨコイル３５によって加熱制御することで熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形が可能となる。
【００３６】
キャビティ３３を構成する金型３は、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料の充填前乃至は充填中は、冷却制御する冷却手段３４により、好ましくは５５℃以下に保持されており、射出充填後に、高周波電磁誘電加熱法によって加熱制御するＩＨコイル３５により、好ましくは熱硬化反応温度域である６０℃以上、１００℃以下に加熱される。
【００３７】
高周波電磁誘電加熱法によって加熱制御するＩＨコイル３５は、公知公用の高周波電磁誘電加熱法によるＩＨコイルを用いることができ、例えば、ＩＨコイル３５を金型３（上型３１、下型３２）に形成した凹部３１Ａ・３２Ａに絶縁耐熱シート３６を介して組み込むことが好ましい。該ＩＨコイル３５の配設位置は、図２に示すようにキャビティ３３を囲むように巻き配設されることが好ましい。
【００３８】
冷却手段３４は、前記凹部３１Ａ・３２Ａを取り囲むように設けた環状溝３１Ｂ・３２Ｂに配設することが好ましい。金型３（上型３１、下型３２）に直接又は間接的にエア等の冷媒を接触させて冷却する手段等の公知公用の冷却手段を採ることができ、例えば、本実施例では、凹部３１Ｂ・３２Ｂの各々を囲むように遮蔽体３７を冠せることで冷却手段３４の冷媒路を形成している。図２において、符号３８は冷却手段３４の冷媒の入口であり、符号３９は冷媒の出口である。
【００３９】
金型３は、高周波電磁誘電加熱法によるＩＨコイル３５及び冷却手段３４以外の基本的な構成は公知公用の射出成形用金型を特別の制限なく用いることができる。
【００４０】
金型３（上型３１、下型３２）に形成される凹部３１Ａ・３２Ａは、図１に示すように表面が波形であることが好ましい。凹部３１Ａ・３２Ａの表面を波形とすることで、該凹部３１Ａ・３２Ａの表面積を大とすることができるため熱効率が上がる。
【００４１】
ここで、高周波電磁誘電加熱法について説明する。
鉄を多く含む金属の周囲または近くにコイルを配設して、コイルに電流が流れると磁力線が発生する。磁力線は金属を通過するが、例えば、交流は大きさや向きが絶えず変化するため、発生する磁力線も絶えず変化することになる。このように金属に磁力線の変化を与えると、電磁誘導作用によって渦電流が流れ鉄系金属は抵抗が大きいので熱くなる。電磁誘導作用とは、磁力線の変化がコイルに電気を誘導する働きをいう。本発明では、例えば、１０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚ、好ましくは１５ＫＨｚ〜１００ＫＨｚを用いる。この高周波は鉄系金属加熱に適していて、効率がよく、急速に加熱が可能である。
【００４２】
このような高周波電磁誘電加熱法は、加熱効率がよく、急速かつ均一な加熱が可能で、加熱レスポンスがよいので制御が容易であることから、熱硬化性発泡ウレタンゴムの狭い温度幅であっても金型温度を制御できるので、キャビティ３３内への充填が完全に終了した時点で熱硬化反応させることができる。従って、射出中に熱硬化反応が始まってゲート付近乃至はキャビティ３３隅部への樹脂の流れが悪くなることがないため、これまで困難であった熱硬化性発泡ウレタンゴムの異形成形品の射出成形が極めて容易となる。しかも、異形成形品へのフローマークもつき難い。
【００４３】
次に、図３及び図４に基づき、本発明の他の実施例について説明する。
図３に示すように、本発明に係る射出成形装置は、上型３１と下型３２とからなり、キャビティ３３を有する金型（モールド）３と、該キャビティ３３に対向し、且つ相互に対向するように設けられた凹部３１Ａ・３２Ａと、該凹部３１Ａ・３２Ａの各々に冷却手段３４が配設されていると共に、前記凹部３１Ａ・３２Ａを取り囲むように環状溝３１Ｂ・３２Ｂが設けられ、該環状溝３１Ｂ・３２Ｂの各々にＩＨコイル３５が絶縁体熱シート３６を介して配設される構成である。３８は冷却手段３４の冷媒の入口であり、３９は出口である。
【００４４】
本実施例における環状溝３１Ｂ・３２Ｂは、図３に示すように溝部分の端部が、上型３１においては上方（図面上において上方向）に、下型３２においては下方（図面上において下方向）に突き抜けた直線状となっている。従って、環状溝３１Ｂ・３２Ｂに配設したＩＨコイル３５のメンテナンス等（交換を含む）の際には、上型３１のＩＨコイル３５は上方向に、下型３２のＩＨコイル３５は下方向に各々容易に取り外すことができるのでメンテナンス性が高い。
【００４５】
冷却手段３４は、図４に示すようにキャビティ３３を囲むように配設されており、該キャビティ３３及び冷却手段３４を囲むようにＩＨコイル３５が巻き配設されている。
【００４６】
即ち、本実施例は、上記した実施例とは基本的にはＩＨコイル３５と冷却手段３４の配設位置が入れ替わると共に環状溝３１Ｂ・３２Ｂの形状が異なった構成となっている。かかる構成以外の各構成については上記した実施例と同様である。
【００４７】
次に。本発明に用いられる高粘度材料へのガス混入方法の一例について説明する。
ピストンがシリンダー内を往復移動して吸入行程と吐出工程を行うピストンポンプを用い、前記ピストンポンプの吸入工程において前記シリンダー内に例えば０．１〜５ｋｇ／ｃｍ2のガスを供給し、前記ピストンが吸入端に達して吸入工程が終了し且つ前記シリンダー内に調整された圧力のガスが充填された状態となった後で、前記シリンダー内に高粘度材料を供給し、前記高粘度材料の供給の終了後に前記ピストンポンプの吐出工程を行い、前記吐出工程において前記ガス及び高粘度材料をバルブノズルに導入する。
【００４８】
図５は、高粘度材料へのガス混入方法に用いられるガス混入装置の回路図である。
図５において、ガス混入装置１は、ガス供給装置１０、高粘度材料供給装置１１、ガス導入装置１２、制御装置１９、加圧装置１３、分散装置１４、吐出装置１５から構成されている。
【００４９】
ガス供給装置１０は、例えば、０．１〜５ｋｇ／ｃｍ2程度の範囲内、好ましくは０．１〜３ｋｇ／ｃｍ2程度の範囲内で調整された低圧力のガスを供給するものであり、コンプレッサからの圧縮空気を受け入れるポート１０１、圧力調整弁１０４、ガス流量計１０５等から構成される。該ガス供給装置１０としては、圧力空気を供給する。
【００５０】
高粘度材料供給装置１１は、高粘度材料を、例えば、１００〜３００ｋｇ／ｃｍ2程度の範囲内、好ましくは１５０〜２５０ｋｇ／ｃｍ2程度の範囲内で調整された高圧力で管路１１１に送出する。該高粘度材料供給装置１１としては、例えば、フォロアプレート式のプランジャーポンプ１１２等が用いられる。プランジャーポンプ１１２は、収納缶に充填された高粘度材料（熱硬化性発泡ウレタンゴム原料）４を高圧で管路１１１に送出する。
【００５１】
ガス導入装置１２は、交互に動作する２つのピストンポンプ１２１・１２２からなっている。各ピストンポンプ１２１・１２２は、夫々のピストンがモーター１２３・１２４によって往復直線駆動され、これによってピストンがシリンダー内を往復移動して吸入工程と吐出工程を行う。ピストンポンプ１２１・１２２は、管路１１１と管路１２５との間に介在し、高粘度材料供給装置１１から圧送される高粘度材料４と、ガス供給装置１０から送出されるガスとを、所定の比率で、夫々別々にバッチ式に導入する。
【００５２】
制御装置１９は、各ピストンポンプ１２１・１２２のシリンダー内に、吸入工程においてガスを供給し、吸入工程の後に高粘度材料４を供給し、高粘度材料４の供給の終了後に吐出工程を行ってガス及び高粘度材料４を管路１２５に吐出するように、モーター１１３・１２３・１２４及び弁を制御する。
【００５３】
加圧装置１３は、モーターにより直線往復駆動されるピストンによって流体を加圧するピストンポンプ１３１・１３２、開閉弁１３３・１３４・１３５・１３６、圧力センサー１３７・１３８等から構成されている。
【００５４】
管路１２５を通りガス導入装置１２から送出された混入状物は、交互に動作するピストンポンプ１３１・１３２によって加圧され、管路１３９に圧送される。シリンダー内の圧力は圧力センサ１３７・１３８によって検出され、検出信号が制御装置１９に送られる。ピストンポンプ１３１・１３２からの押出し圧力は、例えば、１５０ｋｇ／ｃｍ2以上である。ピストンを駆動するモータは制御装置１９からの信号によって制御され、これによってピストンポンプ１３１・１３２の吸入と押出し、及びその流量（押出し量）が制御されている。
【００５５】
分散装置１４は、分散用管路１４１、開閉弁１４２からなる。分散用管路１４１内において、混合状物の圧力は、例えば、１５０ｋｇ／ｃｍ2以上、２００〜２５０ｋｇ／ｃｍ2、流量は１００〜１０００ｍｌ／ｍｉｎ．程度である。加圧された混合状物が分散用管路１４１を流通する間に、ガスが平均直径０．０１ｍｍ程度の微細なものとなって高粘度材料４内に分散する。
【００５６】
吐出装置１５は、分散装置１４から送出する混合状物を常圧に戻して吐出させ発泡させるためのものである。吐出装置１５は、吐出用管路１５１、吐出開閉弁１５２、ノズル１５３などからなっている。
【００５７】
分散装置１４から送出された混合状物は、吐出開閉弁１５２が開いているときは、高粘度材料４とガスとの混合状物がノズル１５３から射出成形装置のノズル、例えば、バルブノズルに導入される。そしてキャビティ２２０内の大気圧中に射出したときにガスが膨張して発泡する。
【００５８】
本発明は上記のような高粘度材料へのガス混入方法、又は公知公用のガス混入方法を特別の制限なく用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成する。
【００５９】
本発明に用いられる射出成形装置のノズルの一例について図６及び図７に基づき説明する。なお、射出成形機ノズルについては特許文献４に示すものが一例である。
【００６０】
図６、図７に示す例では、ノズル２１０が複数配置されており、それぞれのノズル２１０を通して加圧された成形材料が多数個取りまたは多点ゲートのキャビティ２２０内に射出される。尚、この例は熱硬化性発泡ウレタンゴム（ＵＧ）を射出成形するものとして設計されている。
【００６１】
ノズル２１０は、先端にゲート２１１が備えられている流路２１２と、この流路２１２の中心に配置されるニードル２１３とで構成されており、このニードル２１３の先端部２１４は、ゲート２１１に対して挿入・引抜き動作を行う弁となっている。また、ニードル２１３の後部は大径部２１５となっており、この大径部２１５はニードル２１３との断面積差を大きくすることにより低圧力でも射出を可能にすることができる。
【００６２】
流路２１２に図示しない吐出装置１５のノズル１５３から射出成形機のノズルにＵＧが導入され、流路２１２が一定値以上の圧力に至ると、ニードル２１３は、スプリング２１７の押圧力に抗して図面上において上方向に移動され、ゲート２１１に挿入されていた先端部２１４が後退する結果、ゲート２１１が開となり、ＵＧがキャビティ２２０内に射出される。一定時間のＵＧの射出が行われた後、キャビティ内の加熱発泡ウレタン材料が一定値以上の圧力に至り、流路２１２の圧力が一定値以下に下がり、また射出成形機ノズルのがゲート２１１から相対的に離れるように移動するので、ニードル２１３は、スプリング２１７の押圧力が開放され、ゲート２１１に挿入されていた先端部２１４が後進する結果、ゲート２１１が閉となり、図面上において下方向に移動され先端部２１４がゲート２１１に挿入されゲート２１１が閉鎖される結果、ＵＧの射出は停止される。
【００６３】
上記において、ニードル２１３の作動、即ち、ゲート２１１の開閉制御は、射出成形機ノズル２１０等により導入されるＵＧの圧力とスプリング２１７の強さに関係している。従って、スプリング２１７の押圧力が強ければ流路２１２に導入されるＵＧの圧力をより高くしなければゲート２１１を開とすることができない。
【００６４】
ノズル２１０が複数個配置されている多数個取り多点ゲートのキャビティ２２０による射出成形では、ノズル２１０毎にＵＧの射出・射出停止（ゲート２１１の開・閉）のタイミングを制御することが必要である。そこで本発明に係る射出成形機ノズルでは、各ノズル２１０毎にスプリング２１７の押圧力を調整する機構が用意されている。
【００６５】
上記の機構としては、例えば、スプリング２１７の基端を支持するプレート２３１に連続するブロック２３２に対しテーパー部で接触する調整ブロック２３３を配置し、この調整ブロック２３３を、調整ネジ２３４の正回転・逆回転操作により往復直線運動させることにより、スプリング２１７の基端を支持するプレート２３１の位置を、図面上において上下に移動させる機構が適用される。プレート２３１が図面上において上方向に移動されるとスプリング２１７の押圧力は弱められ、逆に下方向に移動されるとスプリング２１７の押圧力は強められる。
【００６６】
従って、高粘度材料へのガス混入装置１の吐出装置１５のノズル１５３により導入されるＵＧの圧力が低くてもゲート２１１が開となるようにノズル２１０を調整するためには、調整ブロック２３３を、図面上のおいて左方向に移動させて、スプリング２１７の押圧力を弱めればよい。逆の操作では、調整ブロック２３３を、図面上のおいて右方向に移動させて、スプリング２１７の押圧力を強めればよい。
【００６７】
上記から自明なように、ノズル２１０の開閉制御は、吐出装置１５のノズル１５３から導入されるＵＧの圧力とスプリング２１７の押圧力との関数で決定されるが、本発明においては、各ノズル２１０毎にスプリング２１７の押圧力を調整する機構が設けられているので、ＵＧの圧力を優先とする制御が好ましく実施可能となる。
【００６８】
スプリング２１７の押圧力を調整する機構としては、スプリング２１７の基端を支持するプレート２３１の位置を移動させる様々な機構が採用可能であり、図示した機構でいえば、調整ネジ２３４をモーターにより正逆回転させる機構、調整ブロック２３３をソレノイドにより移動させる機構、とすることができ、更に、調整ブロック２３３に代えて偏心カムを利用し、その回動位置によりバネ圧を調整する機構、ニードル２１３と同軸線上でプレート２３１に連続して調整ネジを配置して、この調整ネジの回転操作によりプレート２３１の位置を変更してバネ圧を調整する機構、等が採用可能である。
【００６９】
更に好ましい態様では、吐出装置１５のノズル１５３によるＵＧの圧力をある一定の値としたときの、各スプリング２１７の押圧力の調整が自動制御される。即ち、射出シリンダー等の内圧の自動制御に連動してスプリング２１７の押圧力を自動制御する方式である。
【００７０】
本発明は上記のようなノズル、又は公知公用のノズルを特別の制限なく用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を射出し、成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る射出成形装置の一実施例を示す概略断面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線概略横断面図
【図３】本発明に係る射出成形装置の他の実施例を示す概略断面図
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線概略横断面図
【図５】高粘度材料へのガス混入方法に用いられる装置の回路図
【図６】ノズルの一例を示す断面図
【図７】図６の中央部縦断面図
【符号の説明】
【００７２】
１ ガス混入装置
２ ノズル
３ 金型
４ 高粘度材料（熱硬化性発泡ウレタンゴム原料）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成し、これを射出成形機ノズルに導入し、この射出成形機ノズルから、前記熱硬化性発泡ウレタンゴム材料が金型のキャビティに射出充填され、この充填完了直前又は充填後に、前記キャビティがＩＨコイルによって加熱制御されることを特徴とする熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【請求項２】
高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成し、これをゲートの開閉動作をオープンゲート方式、空気圧・油圧式又はスプリング方式等により行う射出成形機ノズルに導入し、この射出成形機ノズルから、前記熱硬化性発泡ウレタンゴム材料が金型のキャビティに射出充填され、この充填完了直前又は充填後に、前記キャビティがＩＨコイルによって加熱制御されることを特徴とする熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【請求項３】
ゲートの開閉動作がスプリング方式であり、ノズルの流路の中央にニードルを配置し、このニードルの先端部をノズルのゲートに係合させると共に、該ニードルの後端大径部側にスプリングを配置して、該スプリングによる押圧力と前記流路に導入される成形用材料の圧力との差により該ニードルを移動させて前記ノズルのゲートの開閉制御を行うノズルにおいて、多数個取りまたは多点ゲート金型に対して複数のノズルが備えられており、それぞれのノズルには、スプリングの押圧力を調整する機構が備えられていることを特徴とする請求項２に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【請求項４】
キャビティを構成する金型が５５℃以下に保持されており、射出充填後に６０℃以上、１００℃以下に加熱されることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【請求項５】
熱硬化性ウレタンゴムがイソシアネート基含有化合物と、融点が５０℃以上固形ポリアミンの表面アミノ基を不活性化した潜在性硬化剤を主成分とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【請求項６】
キャビティを構成する金型は、５５℃以下に冷却する冷却手段と６０℃以上、１００℃以下に加熱するＩＨコイルが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱硬化性ウレタンゴム射出成形法。
【請求項７】
高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成する発泡ウレタンゴム形成装置と、ゲートの開閉動作をオープンゲート方式、空気圧・油圧式又はスプリング方式等により行う射出成形機ノズルと、前記射出成形機の金型のキャビティを過熱制御するＩＨコイルとを有することを特徴とする熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【請求項８】
固定型と可動型とからなる金型（モールド）の各々に、
キャビティに対向し、且つ相互に対向するように凹部が設けられ、該凹部の各々にＩＨコイルが配設されていると共に、
前記凹部の各々に冷媒路が配設されている
構成であることを特徴とする請求項７に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【請求項９】
固定型と可動型とからなる金型（モールド）の各々に、
キャビティに対向し、且つ相互に対向するように凹部が設けられ、該凹部の各々に冷媒路が配設されていると共に、
前記凹部を取り囲むように環状溝が設けられ、該環状溝の各々にＩＨコイルが配設されている
構成であることを特徴とする請求項７に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【請求項１０】
前記凹部の表面が波形であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【請求項１１】
前記環状溝が波形又は上下若しくは下方に突き抜けた直線状であることを特徴とする請求項７、９又は１０に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【請求項１】
高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成し、これを射出成形機ノズルに導入し、この射出成形機ノズルから、前記熱硬化性発泡ウレタンゴム材料が金型のキャビティに射出充填され、この充填完了直前又は充填後に、前記キャビティがＩＨコイルによって加熱制御されることを特徴とする熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【請求項２】
高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成し、これをゲートの開閉動作をオープンゲート方式、空気圧・油圧式又はスプリング方式等により行う射出成形機ノズルに導入し、この射出成形機ノズルから、前記熱硬化性発泡ウレタンゴム材料が金型のキャビティに射出充填され、この充填完了直前又は充填後に、前記キャビティがＩＨコイルによって加熱制御されることを特徴とする熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【請求項３】
ゲートの開閉動作がスプリング方式であり、ノズルの流路の中央にニードルを配置し、このニードルの先端部をノズルのゲートに係合させると共に、該ニードルの後端大径部側にスプリングを配置して、該スプリングによる押圧力と前記流路に導入される成形用材料の圧力との差により該ニードルを移動させて前記ノズルのゲートの開閉制御を行うノズルにおいて、多数個取りまたは多点ゲート金型に対して複数のノズルが備えられており、それぞれのノズルには、スプリングの押圧力を調整する機構が備えられていることを特徴とする請求項２に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【請求項４】
キャビティを構成する金型が５５℃以下に保持されており、射出充填後に６０℃以上、１００℃以下に加熱されることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【請求項５】
熱硬化性ウレタンゴムがイソシアネート基含有化合物と、融点が５０℃以上固形ポリアミンの表面アミノ基を不活性化した潜在性硬化剤を主成分とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形法。
【請求項６】
キャビティを構成する金型は、５５℃以下に冷却する冷却手段と６０℃以上、１００℃以下に加熱するＩＨコイルが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱硬化性ウレタンゴム射出成形法。
【請求項７】
高粘度材料へのガス混入方法を用いて、熱硬化性発泡ウレタンゴム材料を形成する発泡ウレタンゴム形成装置と、ゲートの開閉動作をオープンゲート方式、空気圧・油圧式又はスプリング方式等により行う射出成形機ノズルと、前記射出成形機の金型のキャビティを過熱制御するＩＨコイルとを有することを特徴とする熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【請求項８】
固定型と可動型とからなる金型（モールド）の各々に、
キャビティに対向し、且つ相互に対向するように凹部が設けられ、該凹部の各々にＩＨコイルが配設されていると共に、
前記凹部の各々に冷媒路が配設されている
構成であることを特徴とする請求項７に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【請求項９】
固定型と可動型とからなる金型（モールド）の各々に、
キャビティに対向し、且つ相互に対向するように凹部が設けられ、該凹部の各々に冷媒路が配設されていると共に、
前記凹部を取り囲むように環状溝が設けられ、該環状溝の各々にＩＨコイルが配設されている
構成であることを特徴とする請求項７に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【請求項１０】
前記凹部の表面が波形であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【請求項１１】
前記環状溝が波形又は上下若しくは下方に突き抜けた直線状であることを特徴とする請求項７、９又は１０に記載の熱硬化性発泡ウレタンゴム射出成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−３５６１７（Ｐ２００６−３５６１７Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１８２４６（Ｐ２００４−２１８２４６）
【出願日】平成１６年７月２７日（２００４．７．２７）
【出願人】（３９４０１８２２５）フィーサ株式会社 (29)
【出願人】（３０５０３２２５４）サンスター技研株式会社 (97)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２７日（２００４．７．２７）
【出願人】（３９４０１８２２５）フィーサ株式会社 (29)
【出願人】（３０５０３２２５４）サンスター技研株式会社 (97)
【Ｆターム（参考）】
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