JP2019111817A - 異硬度モールドフォーム - Google Patents

Abstract

【課題】硬度境界部を感じることなく、金型や不織布等を複雑化せずとも柔軟性が得られ、かつ、サポート性を保持する異硬度モールドフォーム、及びその製造方法の提供。【解決手段】少なくともポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤を含む発泡混合液を金型キャビティ内に吐出し成形する異硬度モールドフォームの製造方法において、ミキシングヘッドを移動する工程と、発泡混合液の少なくとも１つ以上の原料の配合量を変える工程を連続して同時に行い、ミキシングヘッドの移動距離に対する硬度の変化を実質的に直線的に推移させる。【選択図】図２

Description

本発明は、鉄道車両や自動車、航空機用、寝具などに使用される異硬度モールドフォームおよびその製造方法に関する。

軟質ウレタンフォームは、そのクッション性から鉄道車両や自動車等に用いられており、乗員への快適性が求められている。

例えば、シートクッションは、長時間座ることを考慮し、シート中央部後側の尻下部分はやや硬くし着座時のサポート力を保有させ、中央部前側は柔らかくし腿下部分の血流圧迫を防止することを目的とした異硬度モールドフォームが知られている。

シートの一部分を薄肉化することや、補強材として使用される不織布や副資材の一部分を欠くことで柔軟性を付与しているが、シートクッションの薄肉化は成形性の悪化や耐久性の低下が懸念されており、複雑化した不織布や副資材は金型にセットする工程が煩雑となり製造コスト増加の要因となっている。

また、シートの両脇（両サイド部）が凸状に形成され中央部よりも硬度を高くすることにより乗員のホールド感を向上させ、運転中のぐらつきを防止することも知られているが、両サイド部と中央部では、異なる発泡混合液をそれぞれ吐出し成形していることから、硬度境界部が存在し、座り心地の悪さが課題となっている。

従来より、同硬度であって密度が異なるＡとＢの２種類の原料を用いた異硬度異密度フォームにより、座り心地、乗り心地を改善したものがある（特許文献１）。原料Ａ及び原料Ｂそれぞれの発泡圧を変えることで原料Ａの下に原料Ｂを流し込み２種類の原料が混在する部位を構成し硬度境界部を感じることなく柔軟性を変えるものである。しかし、低密度部と高密度部の触感差が課題となっていた。

また、複数の発泡混合液を用い異硬度モールドフォームを製造する方法において、硬度境界部にスリットを設け双方を撓ませることで硬度境界部の改善を図ったものがあるが（特許文献２）スリットなどで金型が複雑化することにより、液流れやガス抜けの不具合から十分な成形ができず、使用する原料粘度による限定的処方が存在してしまうことに改善の余地がある。

シートバックにおいては長時間座ることを考慮し、シートの腰部は高硬度に形成されサポート力が必要とされているものの、追突による頸部障害が懸念されることから、肩甲骨部では反発力を抑え柔軟性が求められている。柔軟性を付与することでフィット感を向上し、シートと乗員の一体感を向上するためである。１つの発泡混合液ではサポート力と柔軟性という相反する特性を得られない事から、シートバックの一部分を薄肉化することや、補強材として使用される不織布や副資材の一部分を欠いて対応している。シートバックの薄肉化についても、成形性の悪化や耐久性の低下に懸念がある。また、シートクッションより複雑な形状を要求されるため、不織布や副資材を金型にセットする工程で、ミスやタクトオーバーの問題があり、製造コスト増加の要因となっていた。

国際公開ＷＯ２００４／０５８４７３号公報 特開２０１１−２１８２２７号公報

本発明者は上記課題を鑑み、異硬度モールドフォームにおいて、硬度境界部を感じることがなく、金型や不織布等を複雑化せずとも柔軟性が得られ、かつ、サポート力を保持する異硬度モールドフォームを提供することを目的とした。

本発明者は種々検討した結果、少なくともポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤を含む発泡混合液を金型キャビティ内に吐出し成形する異硬度モールドフォームの製造方法において、ミキシングヘッドを移動する工程と、発泡混合液の少なくとも１つ以上の原料の配合量を変える工程を連続して同時に行うことにより、硬度が連続的に徐々に変化する異硬度モールドフォームを得ることを可能とした。

本発明に係る異硬度モールドフォームは、硬度境界部を感じることなく乗員の乗り心地を向上することができる。また、金型や不織布等を複雑化することなく柔軟性を有することができ、製造コストを低減することができる。また、サポート力向上のために一体発泡成形される副資材を用いなくとも十分な硬度が得られ、自動車、航空機、船舶などの燃費向上で求められる備品軽量化も実現することが可能となる。

本発明における異硬度モールドフォーム ミキシングヘッドの移動距離方向の各点での硬度測定結果

本発明の異硬度モールドフォームは、硬度が徐々に変化することを特徴とし、少なくともポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤とを含む発泡混合液を金型キャビティに吐出し発泡成形することで得られる。

一般的に、金型成形される異硬度モールドフォームの製造方法は、金型キャビティ内にミキシングヘッドより必須成分を含む発泡混合液が攪拌され吐出される。発泡混合液１の吐出（吐出１）後、吐出をやめて任意部位にミキシングヘッドを移動し、異硬度を形成する発行混合液２を吐出する（吐出２）。その後金型を閉じ、一定加温後に金型を開き、成形品を脱型することで得られる。

本発明では、少なくともポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤を含む発泡混合液を金型キャビティ内に吐出し発泡成形体を得る製造方法において、吐出し続けたままミキシングヘッドを移動する工程を有し、かつ吐出し続けたまま発泡混合液に含まれる１つ以上の原料の配合量を連続的に徐々に変えることを特徴としており、必要成分の配合量を吐出しながら変えることで、硬度を連続的に変化させている。従来のような異なる発泡混合液をそれぞれ部位ごとに断続的に吐出する必要がなく、硬度境界部がないため乗員の乗り心地が大きく改善された。

また本発明における初期投入時の発泡混合液の処方は適宜決定され、高硬度処方、低硬度処方などが選択される。発泡混合液の処方は何ら限定されるものではなく、汎用処方でよい。

発泡混合液に含まれる１つ以上の原料の配合量を連続的に変えることで高硬度から低硬度、低硬度から高硬度と自在に変化させることができる。硬度変化の方法としては、従来から知られているイソシアネートインデックスの調整による方法が可能であり、ポリオール成分に対するイソシアネート成分の配合量を調整することが好ましい。イソシアネート成分に高硬度用と低硬度用の２種類のイソシアネートを使用する場合には、双方の配合量比率を変えることでフォームの硬度をより自在に変化させることが可能となる。

なお、イソシアネートインデックスとは、発泡混合液のポリオール成分中の水酸基に対する、イソシアネート成分のイソシアネート基の当量比を指数で表した数値である。イソシアネートインデックスが低い場合、低硬度となる傾向があり、イソシアネートインデックスが高い場合、高硬度となる傾向が確認されている。

イソシアネートインデックスは、発泡混合液の処方と形成したい硬度に合わせて適宜調整されるものであり、何ら限定されるものではない。

本発明では、複数の成分の吐出量を変更することが可能なミキシングヘッドを使用しており、目的物性を得ることができる発泡混合液を連続して吐出することができる。例えば平均官能基数や平均分子量が異なるものや、ＮＣＯ％が異なるものを適宜混合しながら吐出することができる。吐出の際に各々の配合比率を連続的に増減させながら吐出することで硬度を変化させることができ、なおかつ、吐出する発泡混合液の流量を増減しながら連続吐出することも可能である。

これにより密度の調整を行うことができ、イソシアネートインデックスによる硬度調整と併せた異密度、異硬度モールドフォームを製造することも可能となる。金型キャビティ内において流量が多い箇所ほど高密度となり、流量が少ない箇所は低密度となる。

一般的に軟質ポリウレタンフォームの密度は用いるポリオール成分の平均分子量や平均官能基数に由来するため、ポリオール成分の配合量を変えずにイソシアネート成分のみの配合量を調整することで、密度を大きく変えることなく硬度のみが変更されるため目的に応じて流量を設定してよい。

本発明を具体的に示すためにテストピース（４００ｍｍ×４００ｍｍ×１００ｍｍ）を用いて実施例を述べるが、この限りではない。

金型キャビティにおける初期投入点のイソシアネートインデックが７９である発泡混合液を流量４４０ｇ／ｓｅｃ一定のままで、図１に記載する矢印方向にミキシングヘッドを定速で水平方向に移動しながらイソシアネートインデックスを１０５まで連続的に変更しながら吐出した。表１に各イソシアネートインデックスを得るためのポリオール成分、イソシアネート成分の配合量を示す。イソシアネート成分Ｂとイソシアネート成分Ｃは平均官能基数および平均ＮＣＯ％がそれぞれ異なっており、イソシアネートインデックスの調整は双方の配合量により調整した。

比較例１

比較例１は金型キャビティ内に初期投入時からイソシアネートインデックスおよび流量（ｇ／ｓｅｃ）を変えず定量のまま、定速でミキシングヘッドを移動させ吐出した。

比較例２

比較例２は従来の異硬度モールドフォームの製造方法によるものであり、低硬度処方である発泡混合液Ａを吐出したのち、ミキシングヘッドを移動し高硬度処方である発泡混合液Ｂを別吐出した。

得られた成形品それぞれの硬度を測定し、表２および図２に示す。

図１に示す厚み１００ｍｍのテストピース表面において符番１から５まで等間隔で硬度を測定した。５０φの加圧板で試験片の厚さの７０％まで圧縮したのち解放し、その後、１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で試験片の厚みの７０％まで圧縮した際の最大値力を読みとる。これを硬度とする。

表２および図２から分かるように、実施例１ではミキシングヘッドの移動方向と平行して均等に硬度が変化しており、実質的に直線性のある硬度対距離の関係を有していることが分かる。従来の異硬度モールドフォームである比較例２は、低硬度と高硬度の二分化が見られ、硬度が急変していることが分かる。

本発明は硬度が連続的に徐々に変化することで硬度境界部を感じない異硬度モールドフォームに関するものである。金型や不織布等を複雑化することなく柔軟性を有することができるため、金型の平坦化も可能となり、製造コストを低減することができる。また、サポート力向上のために一体発泡成形される副資材を用いることなく十分に硬度があるため、自動車、航空機、船舶などの燃費向上で求められる備品軽量化も実現することが可能となる。

Claims (4)

1. 距離に対し硬度が連続的に徐々に変化することを特徴とする異硬度モールドフォーム。
2. 少なくともポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤を含む発泡混合液を金型キャビティ内に吐出し発泡成形体を得る製造方法において、吐出し続けたままミキシングヘッドを移動する工程を有し、かつ吐出し続けたまま発泡混合液に含まれる１つ以上の原料の配合量を連続的に徐々に変える工程を有することを特徴とした異硬度モールドフォームの製造方法。
3. 上記イソシアネート成分を２種類以上使用し、少なくとも２種類のイソシアネート成分の配合比率によってイソシアネートインデックスを連続的に徐々に変化させることを特徴とした請求項２記載の異硬度モールドフォームの製造方法。
4. 少なくともポリオール成分、イソシアネート成分、発泡剤を含む発泡混合液を金型キャビティ内に吐出し発泡成形体を得る製造方法において、吐出し続けたままミキシングヘッドを移動する工程を有し、かつ吐出し続けたまま発泡混合液の流量を連続的に徐々に変える工程を有することを特徴とした異硬度モールドフォームの製造方法。