JP2000062031A - 発泡合成樹脂成形体の成型方法及び該発泡合成樹脂 成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発泡合成樹脂成形体のビーズ融着成型方法に
おいて成型用金型の成型空間に予備発泡ビーズを充填し
成型加熱用蒸気で金型本体を加熱させることなく成型空
間の予備発泡ビーズだけを加熱し、融着成型後、冷却離
型させ省エネルギー、ハイサイクル成型を達成させるこ
とにある。 【解決手段】 成型用金型内に成型加熱ゾーンと成型冷
却ゾーンを形成させることで成型用金型内の各部の機能
を分離独立させ、成型加熱ゾーンでは金型本体を加熱す
ることなく予備発泡ビーズだけを加熱融着させ、成型冷
却ゾーンの金型本体と成型用排気室は成型空間の成形体
を離型温度まで冷却させ、成型用薄肉断熱材層は断熱材
層を介して成型加熱ゾーンと成型冷却ゾーンを表裏一体
で分離独立させることでそれぞれを機能化させ、ビーズ
融着成型の課題である省エネルギー、ハイサイクル成型
を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発泡合成樹脂成形体
のビーズ融着成型方法に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】ビーズ融着成型方法に
おける発泡合成樹脂成形体の成型方法は図７（ａ）に示
すように、発泡合成樹脂を１次発泡させた予備発泡ビー
ズ５０を雌型金型５１と雄型金型５２で構成される成型
空間６０にエアー充填する。図１０（ｂ）では加熱蒸気
５４をまず成型蒸気室５３に吹き込み次いで雌型金型５
１から雄型金型５２方向や雄型金型５２から雌型金型５
１方向に適宜蒸気を通過、加熱させながら成型空間６０
の予備発泡ビーズ５０を発泡合成樹脂の軟化温度以上に
加熱するとともに予備発泡ビーズ５０を２次発泡させて
加熱融着成型させる。図７（ｃ）では成型用雄雌金型５
１、５２と加熱融着成型を完了した成形体５５を冷却水
５６や真空冷却により発泡合成樹脂成型体の離型可能温
度以下に冷却させ、成形体５５を離型させている。

【０００３】つまり金型型締からビーズ充填、成型加
熱、冷却、金型型開、離型に至る工程を１成形サイクル
とするこのビーズ融着成型法は、成型加熱時には必ず成
型金型５１、５２と成型用予備発泡ビーズ５０の双方を
発泡合成樹脂の軟化温度以上にまで同時に加熱昇温させ
さらに成形体の離型時には必ず成型金型５１、５２と成
形体５５の双方を成形体の離型可能温度以下にまで同時
に冷却させる必要があった。このため、成型金型５１、
５２は１成型サイクルごとに成型加熱時には発泡合成樹
脂の軟化温度以上の融着成型可能温度までの加熱昇温
と、成型体の離型時には発泡合成樹脂の離型可能温度以
下にまで冷却降温を繰り返しその都度消費される蒸気の
累計消費量は膨大な量となっている。さらに、金型の加
熱昇温時と冷却降温時には所定温度に要する時間が長時
間を要するため成型サイクルが長くなり生産性が低いと
いう問題があった。これらを特徴とするビーズ融着成型
方法は、高い蒸気代と低い生産性を伴うため成型品コス
トは非常に高いものとなっている。

【０００４】かかる従来の成型方法における蒸気消費量
は、１成型サイクルごとに繰り返される金型昇温に要す
る蒸気量と発泡合成樹脂成形体の融着成型に要する蒸気
量の総和により消費されている。例えば、発泡ポリスチ
レン樹脂成形体で５０倍の発泡合成樹脂の魚箱を、成型
品取り数６個取りの金型を用い成型機は標準型真空成型
機で成型した場合、この時の金型昇温加熱蒸気量と発泡
樹脂成形体加熱蒸気量の蒸気消費量比率は、通常成型金
型加熱蒸気量：発泡合成樹脂成型品加熱蒸気＝９５％：
５％程度と言われており、発泡合成樹脂成形体の成型に
要する総蒸気量の９５％が単に成型金型の加熱、冷却の
ためにのみ消費され、本来の成型品の加熱融着に必要な
蒸気使用量は僅か５％と言う成型用蒸気の効率面から見
て非常に効率の悪い成型方法になっている。

【０００５】また、成型サイクルを短縮させるため成型
金型の温度を短時間で発泡合成樹脂の軟化温度以上の融
着成型温度まで昇温させる必要があることから融着成型
温度を上回る高い蒸気圧力の蒸気を投入し金型の短時間
昇温をしているがこの操作も過剰な蒸気を消費させる原
因にもなっている。このため、図８に示すように融着成
型加熱時の樹脂温度と成型金型温度の温度比較では、成
型金型の温度が樹脂温度を上回ることになり、さらに冷
却時にはまず金型温度を冷却させながら２次的に成形体
を冷却させるシステムになっているため冷却時間が長く
なる原因にもなっている。

【０００６】さらに成型金型は成型サイクル毎に激しい
ヒートサイクルと高い蒸気圧力と融着成型圧力を受ける
ため熱疲労による金型寿命の低下を来しやすく金型構造
も高耐久が必要なことから高強度、高精度、高コストの
金型になっている。

【０００７】また、成型金型の一方の成型蒸気室に投入
された加熱蒸気はまず成型蒸気室と成型金型を加熱させ
ながら次いで成型金型に設けられたコアーベントから成
型空間に流入し予備発泡ビーズを加熱させた後、他方の
成型金型のコアーベントから成型蒸気室を経て排気弁へ
と排出される。そのため加熱蒸気はまず成型蒸気室や成
型金型を昇温加熱させるために持ち込み熱エネルギーの
大半を消費しその残りの熱エネルギーで成型空間の予備
発泡ビーズを加熱させるため、融着成型させるため成型
空間に流入した加熱蒸気は成型金型や成型蒸気室の昇温
加熱時に消費、損失した熱エネルギー分の結露水をその
まま加熱蒸気中に含む劣悪の加熱蒸気コンデションにな
っており予備発泡ビーズの成型加熱の環境条件は常に低
下しており融着加熱に時間が掛かり成型品の含水率も高
くなる等の成型効率の低下や成型品品質の低下を起こす
原因になっている。

【０００８】これらのビーズ融着成型法の欠点を改良す
るため、省エネルギー化やハイサイクル化を目的にトラ
ンスファー成型法や真空成型法や薄肉成型金型や高温離
型樹脂の開発等がなされたがこれらの開発だけでは不十
分で、依然としてビーズ融着成型法の最大の課題である
多エネルギー消費・低生産性・高コスト等の課題を抱え
たままである。

【０００９】そこで、本発明者等は発泡合成樹脂成形体
の新規な成型方法を開発することにより従来の成型方法
では得られなかった省エネルギー成型や成型サイクルの
短縮や成型コストの低減などを図ることを目的に鋭意研
究と検討を重ねた結果、本発明に至った。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発泡合成樹脂成形体の成型方法では、発
泡合成樹脂成形体のビーズ融着成型方法において、相対
峙する成型用金型の金型本体の内面形状により形成され
る成型空間と、成型空間を形成させる金型本体の内面に
予め被覆させてなる成型用薄肉断熱材層と、成型空間と
成型用薄肉断熱材層とを形成させる金型本体と、成型空
間と成型用薄肉断熱材層と金型本体とを缶体内に収容す
る成型用排気室とで構成する成型用金型にあって、成型
用薄肉断熱材層を介し金型内方に形成させる成型空間を
成型加熱ゾーンとし、他方、成型用薄肉断熱材層を介し
て金型外方に形成させる金型本体及び成型用排気室を成
型冷却ゾーンとすることでビーズ融着成型をさせること
を特徴としている。

【００１１】この発泡合成樹脂成形体の成型方法は、成
型用金型内に成型加熱ゾーンと成型冷却ゾーンを形成さ
せることで成型用金型の各部の機能を分離独立させ、成
型加熱ゾーンである成型空間では主として予備発泡ビー
ズだけを加熱、融着成型させる機能を、成型冷却ゾーン
である金型本体と成型用排気室では、主として成型空間
で成型中の成形体を離型温度にまで冷却させる機能を、
成型用薄肉断熱材層は、主として成型加熱ゾーンと成型
冷却ゾーンを薄肉断熱材層を介し表裏一体で分離、独立
させる機能を、それぞれがそれぞれの機能を分担させる
ことで新しい成型プロセスを組み立てることが出来るの
である。

【００１２】まず成型加熱ゾーンでは成型用薄肉断熱材
層で断熱された成型空間に予備発泡ビーズを充填した
後、成型加熱用蒸気を成型空間内に直接導入し断熱され
た成型空間の予備発泡ビーズだけを加熱させ融着成型を
促進させる。

【００１３】成型冷却ゾーンでは成型空間からの原料充
填時の充填排気エアーと成型加熱後蒸気を、金型本体に
設けた蒸気排気口から成型用排気室の排気弁をへて速や
かに成型機外へ排出させるとともに融着成型された成形
体の温度を金型本体の冷熱伝導と成型排気室に設けた空
冷や水冷や真空冷却手段で離型温度以下に冷却させるの
である。

【００１４】成型用薄肉断熱材層は、自らの薄い断熱材
層を介して成型加熱ゾーンと成型冷却ゾーンを表裏一体
で断熱分離させる。加熱工程時の成型用薄肉断熱材層の
状態は、成型加熱ゾーン側は予備発泡ビーズが充填され
ており、他方、成型冷却ゾーン側は金型が成形体の冷却
を待機する状態にある。この状態で成型空間に投入され
る成型加熱用蒸気は一気に予備発泡ビーズと薄肉断熱材
層を加熱昇温させるが薄肉断熱材層を通して金型本体へ
の熱伝導による金型昇温は断熱層自らの断熱性で時間を
要し、この間に成型空間の予備発泡ビーズと予備発泡ビ
ーズ側薄肉断熱材層表皮は容易に樹脂の融着温度に到達
し加熱蒸気は停止され融着成型が完了する。この時点で
も金型本体への熱伝導による温度上昇は依然少なく成型
完了に伴って逆に熱容量の大きな金型本体の冷熱伝導が
金型側から成型空間側へ始まりさらに水冷や真空冷却の
併用により成形体は速やかに冷却されることで成型加熱
ゾーンと成型冷却ゾーンはそれぞれの機能を分離、発揮
することが出来るのである。

【００１５】また成型空間と金型本体とを断熱すること
で断熱成型空間内で実質的に予備発泡ビーズだけを加熱
させる成型が可能となり、そのため成型工程で消費する
蒸気消費量は発泡樹脂だけを加熱成型する理論蒸気使用
量に限り無く近かづけることができるのである。

【００１６】このように成型用金型内に成型加熱ゾーン
と成型冷却ゾーンを形成させ成型空間の予備発泡ビーズ
を直接加熱する構造としたことで、金型の昇温加熱に要
する蒸気が不要となり加熱蒸気量は少量でよく、さらに
結露水を含まない加熱用蒸気で加熱させるため予備発泡
ビーズを均一に短時間で融着成型温度まで昇温出来、２
次発泡力の発現も早くなり内部含水率が低くなり融着成
型時間が短縮さる。さらに持ち込み蒸気エネルギーが少
ないことは成型品の冷却時間が短縮出来、省エネルギー
化とハイサイクル成型が達成出来るのである。

【００１７】この成型方法に適用出来る発泡合成樹脂は
ビーズ融着成型法が可能な樹脂であれば特に特定するも
のではなく発泡ポリスチレン、発泡ポリエチレン、発泡
ポリプロルピレンや発泡ＰＳ／ＰＥ共重合品等を問わな
い。またこの成型方法での成型品の種類や用途や成型品
の成型品厚みも特に限定するものではない。

【００１８】請求項２ではかかる発泡合成樹脂成形体の
成型方法において、前記成型用金型の金型本体と成型用
薄肉断熱材層とで形成される成型空間に開口させた成型
加熱用蒸気の蒸気導入口と蒸気配管とを連結させ成型加
熱用蒸気で成型空間の発泡合成樹脂予備発泡ビーズを直
接加熱させることを特徴とすることで成型する。

【００１９】本成型方法では金型本体と金型本体と成型
用薄肉断熱材層とで形成される成型空間に開口させた成
型加熱用蒸気の蒸気導入口に蒸気配管を連結させること
により成型加熱用蒸気が成型空間内の予備発泡ビーズを
直接加熱する構造にすることによって蒸気量の低減と蒸
気結露水の発生を抑制し成型加熱時間の短縮と成型品品
質の向上を達成させるのである。

【００２０】蒸気導入口は加熱蒸気が成型空間に均一に
分散され易いようにコアーベント状の多孔構造の噴射ノ
ズルや成型空間に突出させ開口面積を拡大する噴射ノズ
ルにすることも適宜採用されればよく 蒸気導入口に接
続する蒸気配管は、加熱用蒸気の品質を確保するため保
温されているか断熱配管材料を採用することが望まし
く、また加熱用蒸気中の結露水は予め取り除くか発生さ
せない配管構造にすることが望ましいが必ずしも限定す
るものではない。

【００２１】さらに本加熱方法は金型本体温度を加熱さ
せないため金型温度上昇で成型体表面を溶融させる懸念
がなく加熱蒸気温度を高くしたり、スーパー乾燥蒸気を
投入したり通常蒸気と併用させる等、成型加熱用蒸気の
温度や圧力や蒸気品質の選択幅が広く適宜選択すること
が出来る。

【００２２】また、請求項３では、かかる発泡合成樹脂
成形体の成型方法において、前記成型用金型の成型用薄
肉断熱材層を介して金型外方に形成される金型本体が、
発泡合成樹脂成形体の１成型サイクルである金型型締、
ビーズ充填、成型加熱、冷却、金型型開、離型間での全
成型工程を通じ発泡合成樹脂成形体の融着加熱成型温度
以下の温度に冷却された状態で成型することにある。

【００２３】この成型方法では、金型本体は成型加熱用
蒸気で加熱されることはなく、成型加熱される成型空間
とは成型用薄肉断熱材層で断熱されているため成型加熱
時の成型空間からの熱伝達も殆ど発生しない構造で金型
温度は常に低い温度で維持出来る構造になっいる。ビー
ズ融着成型方法におけるハイサイクル化のポイントは融
着成型させた成形体を如何に早く離型可能な温度まで冷
却させるかで決定されため金型温度と成形体温度の温度
差が大きいことが望ましい。本成型方法の金型本体の温
度は１成型サイクルを通じ少なくとも発泡合成樹脂の融
着加熱温度以下に冷却させていることが望ましく、さら
に望ましくは成形体の離型温度に冷却されていることが
望ましく、さらに望ましくは金型温度が成形体の離型温
度以下に冷却されていることが望ましい。金型温度は、
成形体樹脂や成型形状や、成型サイクル等で適宜決めれ
ばよい。

【００２４】金型本体の冷却の温度調節は自然放熱でも
よく、さらに積極的に成型用排気室に設けた冷却空気や
冷却水配管からの空冷、水冷でも真空冷却との併用でも
よく、さらに金型本体に冷却フィンや冷却配管を設け常
時通水し金型本体を一定に冷却してもよい。

【００２５】更に、請求項４ではかかる発泡合成樹脂成
形体の成型方法において、前記成型金型本体と成型用薄
肉断熱材層で形成される成型空間には、少なくとも１個
以上の加熱用蒸気の蒸気導入口と、少なくとも１個以上
の加熱後蒸気の蒸気排気口を設け蒸気導入経路と蒸気排
気経路を分離独立させることで成型させる。

【００２６】本成型方法では成型空間には少なくとも一
個以上の成型加熱用蒸気の蒸気導入口と少なくとも一個
以上の加熱後蒸気の蒸気排気口を設け、蒸気導入口は加
熱用蒸気専用の導入口として蒸気排気口は充填エアーの
排気口と真空冷却時の真空吸引口と離型エアー吹出口を
兼ねさせ、蒸気導経路と蒸気排気経路をを分離独立させ
ることで成型加熱ゾーンと成型冷却ゾーンの機能を発揮
させ成型させることが出来るのである。蒸気導入口は加
熱蒸気配管が直接接続出来、成型空間に開口する構造に
なっておれば形状は特に限定しない。蒸気排気口は従来
成型法で用いるコアーベントでもよく錐穴状のものでも
よく特に限定するものではない。

【００２７】また請求項５では、相対峙する双方の金型
本体と成型用薄肉断熱材層とで形成される成型空間に設
けられた成型加熱後蒸気の蒸気排気口と双方の成型用排
気室に設けられた個々の排気弁の開閉操作により成型空
間内の発泡合成樹脂予発ビーズを加熱する成型用加熱蒸
気の加熱経路を任意の方向に形成、変更させることで成
型出来るのである

【００２８】本成型方法では成型空間に加熱蒸気配管を
直接接続させた専用の蒸気導入口と成型用排気室に連通
した排気排気口をそれぞれ別個に設けるため成型空間の
予発ビーズを加熱し成型用排気室に排出される成型加熱
用蒸気の加熱経路は個々の排気弁の開閉操作により任意
の方向に形成、変更させることが出来るのである。

【００２９】例えば成型空間の全面に蒸気排気口を設け
双方の成型用排気室の排気弁を同時に開操作すると成型
加熱用蒸気は予備発泡ビーズを加熱させながら 金型本
体の背面の全面から双方の成型用排気室をへて排気させ
ることで全面同時加熱が出来るのである。また排気弁を
交互に開閉操作すると加熱用蒸気は開操作された成型用
排気室の方向に流れ逆操作されると新たに開操作された
成型用排気室の方向に加熱経路が変更される。

【００３０】このように、一加熱工程中にも多様な加熱
経路の変更が容易に出米るため例えば成型品の形状が複
雑で均一な加熱が困難な時には途中で加熱経路を変える
ことで均一な成形体を得ることが出来、加熱条件の選定
幅が広く成型品形状や発泡合成樹脂の種類や成型倍率に
よって最適な加熱経路が選定出来るのである。

【００３１】更に、請求項６のかかる発泡合成樹脂成形
体の成型方法において、成型用加熱用蒸気の蒸気導入口
が蒸気導入口付原料充填器及び／又は蒸気導入口付離型
用エジェクトピン及び／又は蒸気導入口付金型本体のパ
ーティング部であることで成型する。

【００３２】本成型法は、加熱用蒸気の蒸気導入口と加
熱後蒸気の蒸気排気口を別々に設けるため加熱用蒸気の
蒸気導入口が従来のコアベント以外でも原料充填口と兼
ねさせたり離型用エジェクトピンと兼ねさせたり金型本
体のパーティング部と兼ねさせることが出来、これら数
種類の蒸気導入口を併設させた装置から同時に蒸気を導
入してもよい。これらの装置と金型本体や成型空間部と
の接続部は熱絶縁されていることが望ましく、これらの
装置は装置内で加熱用蒸気が結露しないように断熱保温
されていることが望ましい。

【００３３】さらに、請求項７では、成形加熱後蒸気の
蒸気排気口が成型用排気室と連通口で連結されている金
型パーテング部であることで成型する。

【００３４】成型加熱後蒸気の蒸気排気口として、金型
パーティング部に成型用排気室と連通する排気連通口を
設けることで成型加熱用蒸気は成型空間の予備発泡ビー
ズを加熱した後、金型パーティング部の排気連通口から
成型用排気室の排気弁へと排気させることで成型出来る
のである。

【００３５】成型用金型の開閉擦り合せパッキン部には
伸縮自在なパッキン材を取り付けることで金型パーティ
ング部からの加熱後蒸気や排気エアーを外部へ漏出させ
ることなく安全に成型排気室から排気弁を経て成型機外
へ排出させることが出来る。金型パーティング部が開状
態で成型品寸法が決定される金型とパーティング部を開
の状態では原料充填と蒸気加熱だけを行わせた、金型閉
状態で成型品寸法が決定される構造のいずれの金型を用
いても成型出来る。また、この排気方法では成型空間に
排気用コアーベントを取り付けないで成型することも出
来、コアーベントの成型痕のない平滑な成形体を得るこ
とが出来る。コアベントレス成型は、表面が平滑な成形
体が得られるだけでなく微粒子を含むリサイクル粉砕樹
脂を用いたリサイクル品の成型も可能とすることが出来
るのである。排気連通口の構造としては、コアーベント
でも錐穴状の穴でも特に限定しない。

【００３６】請求項８では金型本体に接続、嵌挿される
成型加熱用蒸気の蒸気導入口と成型加熱後蒸気の蒸気排
気口と金型本体との接合部が熱絶縁されていることで成
型する。

【００３７】成型加熱用蒸気や成型加熱後蒸気からの熱
を金型本体へ伝達させないため蒸気導入口や蒸気排気口
と金型本体との接合、嵌挿部は熱絶縁材料で隔離させる
か又は蒸気導入口や蒸気排気口の材料その物をベークラ
イトやテフロンや塩ビ等の耐熱絶縁材料で作成したもの
を接合、嵌挿させ金型本体の温度上昇を抑止させる。

【００３８】請求項９では、成型用薄肉断熱材層が合成
樹脂系の断熱材料であることで成型する。

【００３９】成型用薄肉断熱材層は薄肉で断熱性、耐摩
耗性、金型本体との密着性、表面平滑性等の特性が求め
られるが合成樹脂系の断熱材料が断熱特性や加工性から
望ましい。断熱材層を被覆形成させる方法としては、焼
き付け加工としてアクリルウレタンや弗素樹脂等が効果
的で樹脂コーティングとしてエポキシ、ビニルエステ
ル、シリコン等が効果的でフレークコーティングとして
樹脂中にガラスやセラミックや岩石の焼成バルーンの微
粉末等を添加したものを用いてもよいが断熱材の種類や
被覆形成方法は特に限定しない。断熱材層の厚みとして
は、少なくとも２ｍｍ以下が望ましく、さらに１ｍｍ以
下が望ましく、さらに望ましくは０、５ｍｍ以下が望ま
しいが特に限定するものではなく成型する発泡合成樹脂
の種類や断熱材の特性等を考慮し適宜選定すればよい。

【００４０】請求項１０では、成型用薄肉断熱材層がシ
ート材で被覆されていることを特徴としている。成型薄
肉断熱材層がフイルム状やメッシュ状のシート材であっ
て予め成型金型形状に形成させたシート材を接着材や取
り付けビス等で金型に被覆形成させたものでもよくシー
ト材の材質はプラスチック、金属等吸水性のない材料で
あれば特に限定するものではない。

【００４１】請求１１では、前記請求項１〜５のいずれ
かに記載の発泡合成樹脂成形体の成型方法により成型さ
れた成形体である。

【００４２】前記に記述した本成型方法で成型される成
形体は成型加熱工程で用いる蒸気の性状や蒸気温度や加
熱経路等の成型因子を各種組み合わせることで成形体内
部の物性や融着セル構造や内部融着率もコントロールが
可能でさらに金型本体を加熱させないため成形体表面状
態も従来成型方法では出来なかった表面性が付与出来る
等、発泡合成樹脂成形体の品質設計の幅が広くなり、成
型倍率も従来成型方法で可能な倍率はすべて可能で成型
品形状、成型品厚さ等特に限定されるものではなく成型
品用途に応じて品質の安定した安価な成型品が供給出来
るのである。

【００４３】

【発明の実施の形態】本発明に係る発泡合成樹脂成形体
の成型方法は、図１に示す成型用金型を用い発泡ポリス
チレン樹脂を用いた魚箱を成型することを前提に説明す
る。成型用金型１は金型本体２の内面形状に成型用薄肉
断熱材層３を形成させ、成型用薄肉断熱材層２を介して
金型内方に形成させる成型空間４を成型加熱ゾーンと
し、金型外方に形成させる金型本体２と成型用排気室５
を成型冷却ゾーンとしており、まず、成型加熱ゾーンに
予備発泡ビーズ５０を１２秒間充填した後、成型加熱用
蒸気２１を蒸気導入口７から導入させ予備発泡ビーズ５
０を加熱させながら順次蒸気排気口８から成型用排気室
５に排気させる。加熱時間は３秒間で予備発泡ビーズ５
０は融着成型温度の１０５℃〜１１０℃に到達しさらに
２次発泡力で融着成型を完了するまで６秒間要した。融
着を完了した時点での成型冷却ゾーンの金型本体２の温
度は成型用薄肉断熱材層の断熱効果で７１℃に昇温して
いる程度で成形体５５を冷却するに必要な温度帯にあっ
たが、さらに水冷ノズルから２秒間水冷させた後、真空
冷却を２５秒間かけた時点で成形体５５の温度は離型可
能な７８℃まで冷却されたため型開させ離型させた。

【００４４】この間の金型閉から離型完了までに要した
１成型サイクル時間は５８秒間であった。この同じ魚箱
成型体を従来成型機で成型した１成型サイクル時間は１
３５秒間であった。蒸気使用量は従来成型法を１００％
とした比較では、本発明の蒸気使用量は２８％に削減出
来たのである。これらの成型の実施例は成型用金型１を
従来成型機に搭載して成型させたものであって、本発明
の内容を盛り込んだ専用成型機を製作しその成型機に成
型用金型１を搭載し成型すればさらに成型サイクルや蒸
気原単位は向上させることが出来るのである。

【００４５】図２の実施の形態は成型加熱ゾーンである
成型空間４に成型加熱用蒸気２１を導入した状態の成型
加熱状態を模したもので成型用薄肉断熱材層３で断熱さ
れた成型空間４の予備発泡ビーズ５０だけを加熱させた
成型加熱後蒸気２２は蒸気排気口８から成型用排気室５
を経て排気弁９から速やかに強制排気される。加熱時間
は短時間でよく加熱後蒸気２２は強制排気させるため成
型冷却ゾーンである金型本体２と成型用排気室５の昇温
は抑制される。また、成型用排気室５には、冷却用の水
冷用配管１１や空冷用配管１２を適宜装備することも出
来るため金型本体２と成型用排気室５の温度を最適温度
に冷却出来るのである。排気弁９からの排気は強制排気
が望ましいが蒸気圧力による自然排気でも目的は達成出
来る。

【００４６】図３は成型加熱ゾーンの成型空間内の予備
発泡ビーズ５０を加熱する加熱経路の形態を表したもの
で図３（ａ）は双方の排気弁９を開操作し成型加熱用蒸
気２１を導入し予備発泡ビーズ５０を加熱した加熱後蒸
気２２は成型空間４の全面から成型用排気室５に排気さ
れるのである。図３（ｂ）は雄型側の排気弁９だけ開操
作させ、雌型の蒸気導入口７からの加熱用蒸気２１の加
熱経路を表している。図３（ｃ）雌型の蒸気導入口７か
らの加熱用蒸気２１が雌型の排気弁９の開操作で形成す
る加熱経路を表している。図３（ｄ）は雄型側の蒸気導
入口７からの加熱用蒸気２１が雄型側の排気弁９を開操
作した状態の加熱経路である。これらの加熱経路は１例
にすぎず、さらに各種の加熱経路が形成出来、また１成
型サイクルの１加熱工程中にも数種類の加熱経路を順次
形成させることも出来、成形体の形状、要求品質、成型
サイクル等の必要条件から最適な加熱経路を決定すれば
よい。

【００４７】図４は成型加熱用蒸気２１の蒸気導入口７
が成型空間４と接続している原料充填器１５や離型用エ
ジェクトピン１６や金型パーティング部１０にそれぞれ
併設されていることを表す断面形状を示している。例え
ば原料充填器１５の場合は原料充填器１５の原料充填導
管の外周に蒸気導入空間を設けることで蒸気導入口付原
料充填器３０とすることが出来る。離型用エジェクトピ
ン１６の場合はエジェクトピンの軸を中空にし蒸気導入
空間を設けことで蒸気導入口付離型エジェクトピン３１
とし、金型パーティング部１０の場合は成型用金型１の
外周から成型加熱用蒸気配管６を金型パーティング部１
０に接続することで蒸気導入口付金型パーティング部３
２とすることが出来る。これらの断面形状は１例にすぎ
ず、これらを蒸気導入口と併用させる時は蒸気の結露を
防止するため断熱保温させせることが望ましい。

【００４８】図５は金型パーティング部１０と成型用排
気室５が排気連通口３５で連結されることにより成型空
間４からの加熱後蒸気２１と充填エアーが金型パーティ
ング部１０を経て排気連通口３５から成型用排気室５へ
排気させることが出来る成型用金型１の断面図である。
本排気経路を形成させることで成型空間４の成型面には
蒸気排気口８を設ける必要がなく成形体表面にコアーベ
ント成型痕がつかないコアーベントレス成型が可能とな
る。さらにコアーベントを付けないことで樹脂の微粉末
詰まりが無くなり微小ビーズの成型や微粉末を含むリサ
イクル発泡樹脂の成型等が可能となる。

【００４９】又、成型用金型１の開閉擦り合わせパッキ
ン部に伸縮自在なパッキング３６を取り付けることで金
型パーティング部１０がクラッキング開の状態で１成型
サイクルを続行しても成型用金型１の開閉擦合わせ部か
ら充填エアーや加熱後蒸気２２が金型外部へ漏れない状
態を維持することが可能であることを示している。パッ
キン材はゴム系、樹脂系、シリコン系等があり取り付け
部の構造も成型中に蒸気やエアーが漏れない構造、形状
であればよい。

【００５０】図６は金型本体２に接続、嵌挿される蒸気
導入口７と蒸気排気口８が金型本体２と熱絶縁されてい
る状態を示している。図６（ａ）は成型用金型１の蒸気
導入口７と蒸気排気口８の取り付け状態を表し図６
（ｂ）は金属製の蒸気導入口７を樹脂製の熱絶縁材４５
で絶縁させており図６（ｃ）は合成樹脂製の蒸気導入口
４７を用いており図６（ｄ）は金属製の蒸気排気口８を
樹脂製の熱絶縁材料４５で絶縁させており図６（ｅ）は
合成樹脂製の蒸気排気口４６を用いている状態を表して
いる。又、蒸気導入口７と合成樹脂等の成型加熱用蒸気
配管６が金型本体２に接続された状態が蒸気導入口７を
そのまま兼ねてもよい。いずれも金型本体２と蒸気導入
口７や蒸気排気口８が熱絶縁されることで金型本体２の
昇温が抑制される構造であればよいのである。

【００５１】図９は本発明の成型挙動を表したもので金
型本体２に水冷却配管を内蔵させ金型内に６５℃の温水
を通すことで金型本体温度を６５℃程度に一定にさせて
成型した時の発泡合成樹脂温度と金型本体温度と成形体
内部圧力を表している。この時の成型サイクルは５２秒
で冷却時には水冷と真空冷却を併用させた。成型品は発
泡ポリスチレンの５５倍発泡品で成型品は家電用ＴＶ緩
衝材で成型品平均肉厚は３２ｍｍであった。使用した成
型機は従来の真空成型機を用い金型構造は基本的には図
１の成型用金型を応用しさらに金型本体には冷却配管を
内蔵した金型を用いた。その結果成型品用途の要求する
緩衝性は十分に発揮出来たのである。

【００５２】以上、本発明の実施の形態を種々説明した
が、これは成型の一例にすぎず発泡合成樹脂の種類、成
型倍率、成型品形状、成型品要求品質等により成型条件
を変えることができるなど、本発明はその趣旨を逸脱し
ない範囲内で、当業者の知識と経験に基づき種々なる改
良、修正、変形を加えた成型態様で実施し得るものであ
る。

【００５３】

【発明の効果】本発明に係る発泡合成樹脂成形体の成型
方法は、成型用金型内を成型加熱ゾーンと成型冷却ゾー
ンとに機能分離させることで予備発泡ビーズだけを加熱
融着成型させた後、冷却離型させるため、金型本体の加
熱が必要で無くなり、冷却時には高温に加熱された金型
を冷却する必要が無くなった。このため成型に要する加
熱用蒸気の使用量が少なくて済み省エネルギー成型が出
来る。又、予備発泡ビーズだけを加熱するだけでよいた
め加熱時間も短時間で済み、さらに金型本体が成型融着
温度以下に冷却されているため冷却時間も短縮され、成
型サイクルは大幅に短縮出来る。金型本体は激しい加熱
冷却のヒートサイクルを繰り返す必要が無くなり金型の
耐久性や金型精度を緩和出来るため金型コストが安くな
り短納期で製作されることになる。成型サイクルが短く
なり蒸気使用量も大幅に削減出来るため成型品全部原価
が非常に安くなり成型品販売価格を安価で供給すること
が出来るのである。又成型加熱条件の選択幅が広いため
成型品品質は用途に応じた品質にすることが可能となっ
た。さらに本成型方法は本発明の趣旨や成型挙動を加味
した専用の成型機で成型することでその効果はさらに増
幅される。以上述べたごとく、これらの本発明の効果
は、従来からの発泡合成樹脂成形体の成型方法が抱えて
いる大きな課題の多くを解決することがができるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る発泡合成樹脂成形体の成型方法の
成型用金型を示す断面説明図である。

【図２】図１に示す発泡合成樹脂成形体の成型方法の実
施形態を示す断面説明図である。

【図３】同図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の係る発泡合成
樹脂成形体の成型方法の他の実施形態を示す断面説明図
である。

【図４】本発明に係る発泡合成樹脂成形体の成型方法の
他の実施形態を示す断面説明図である。

【図５】本発明に係る発泡合成樹脂成形体の成型方法の
他の実施形態を示す断面説明図である

【図６】同図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の係る発泡合成
樹脂成形体の成型方法の他の実施形態を示す要部拡大断
面説明図である。

【図７】同図（ａ）乃至（ｄ）は従来の発泡合成樹脂成
形体の成型方法の実施形態を示す断面説明図である。

【図８】従来の発泡合成樹脂成形体の成型方法の発泡合
成樹脂温度と成型金型温度と発泡樹脂圧力の成型挙動を
示すグラフである。

【図９】本発明に係る発泡合成樹脂成形体の成型方法の
発泡合成樹脂温度と金型本体の温度と発泡樹脂圧力の成
型挙動を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 成型用金型 ２ 金型本体 ３ 成型用薄肉断熱材層 ４ 成型空間 ５ 成型用排気室 ６ 成型加熱用蒸気配管 ７ 蒸気導入口 ８ 蒸気排気口 ９ 排気弁 １０ 金型パーティング部 １１ 水冷用配管 １２ 水冷ノズル １３ 空冷用配管 １４ 空冷ノズル １５ 原料充填噐 １６ 離型用エジェクトピン ２１ 成型加熱用蒸気 ２２ 成型加熱後蒸気 ３０ 蒸気導入口付原料充填器 ３１ 蒸気導入口付離型エジェクトピン ３２ 蒸気導入口付金型パーティング部 ３５ 排気連通口 ３６ 伸縮自在なパッキン ３７ コアーベントレス成型用薄肉断熱材層 ４５ 熱絶縁材 ４６ 断熱蒸気排気口 ４７ 断熱蒸気導入口 ５０ 予備発泡ビーズ ５１ 雌型金型 ５２ 雄型金型 ５３ 成型蒸気室 ５４ 加熱蒸気 ５５ 成形体 ５６ 冷却水 ６０ 成型空間

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発泡合成樹脂成形体のビーズ融着成型方
   法において、相対峙する成型用金型の金型本体の内面形
   状により形成される成型空間と、成型空間を形成させる
   金型本体の内面に予め被覆させてなる成型用薄肉断熱材
   層と、成型空間と成型用薄肉断熱層とを形成させる金型
   本体と、成型空間と成型用薄肉断熱材層と金型本体とを
   缶体内に収容する成型用排気室とで構成する成型用金型
   にあって、成型用薄肉断熱材層を介し金型内方に形成さ
   せる成型空間を成型加熱ゾーンとし、他方、成型用薄肉
   断熱材層を介して金型外方に形成させる金型本体及び成
   型用排気室を成型冷却ゾーンとすることでビーズ融着成
   型をさせることを特徴とする発泡合成樹脂成形体の成型
   方法
2. 【請求項２】 前記成型用金型の金型本体と成型用薄肉
   断熱材層とで形成される成型空間に開口させた成型加熱
   用蒸気の蒸気導入口と成型加熱用蒸気配管とを連結させ
   成型加熱用蒸気が成型空間内の発泡合成樹脂予備発泡ビ
   ーズを直接加熱させることを特徴とする請求項１に記載
   の発泡合成樹脂成形体の成型方法
3. 【請求項３】 前記成型用金型の成型用薄肉断熱材層を
   介して金型外方に形成される金型本体が、発泡合成樹脂
   成形体の１成型サイクルである金型型締、ビーズ充填、
   成型加熱、冷却、金型型開、離型までの全成型工程を通
   じ発泡合成樹脂成形体の融着成型温度以下の金型温度に
   冷却されていることを特徴とする請求項１〜２に記載の
   発泡合成樹脂成形体の成型方法
4. 【請求項４】 前記金型本体と成型用薄肉断熱材層とで
   形成される成型空間には、少なくとも１個以上の成型加
   熱用蒸気の蒸気導入口と、少なくとも１個以上の成型加
   熱後蒸気の蒸気排気口を設け蒸気導入経路と蒸気排気経
   路を分離独立させることを特徴とする請求項１〜３に記
   載の発泡樹脂成形体の成型方法
5. 【請求項５】相対峙する双方の金型本体と成型用薄肉断
   熱材層とで形成される成型空間に設けられた成型加熱後
   蒸気の蒸気排気口と双方の成型用排気室に設けられた個
   々の排気弁の開閉操作により成型空間の予備発泡ビーズ
   を加熱する成型加熱用蒸気の加熱経路を任意の方向に設
   定させることを特徴とする請求項１〜４に記載の発泡合
   成樹脂成形体の成型方法
6. 【請求項６】 成型加熱用蒸気の蒸気導入口が蒸気導入
   口付原料充填器及び／又蒸気導入口付離型用ジェクトピ
   ン及び／又は蒸気導入口付金型パーティング部であるこ
   とを特徴とする請求項１〜５に記載の発泡合成樹脂成形
   体の成型方法
7. 【請求項７】 成型加熱後蒸気の蒸気排気口が成型用排
   気室と連通口で連結されている金型パーティング部であ
   ることを特徴とする請求項１〜６に記載の発泡樹脂成形
   体の成型方法
8. 【請求項８】金型本体に接続、嵌挿される成型加熱用蒸
   気の蒸気導入口と成型加熱後蒸気の蒸気排気口と金型本
   体との接合部が熱絶縁されていることを特徴とする請求
   項１〜７記載の発泡合成樹脂成形体の成型方法
9. 【請求項９】 成型用薄肉断熱材層が合成樹脂系断熱材
   料であることを特徴とする請求項１〜５に記載の発泡樹
   脂成形体の成型方法
10. 【請求項１０】 成形用薄肉断熱材層がシート材で被覆
    されていることを特徴とする請求項１〜５に記載の発泡
    樹脂成形体の成型方法
11. 【請求項１１】 前記請求項１〜５のいずれかに記載の
    発泡合成樹脂成形体の成型方法により成型された成形体
    であることを特徴とする発泡合成樹脂成形体