JP2000190394A - ポリマ―発泡粒子から成形体を製造するための方法 - Google Patents

ポリマ―発泡粒子から成形体を製造するための方法

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JP2000190394A JP11374376A JP37437699A JP2000190394A JP 2000190394 A JP2000190394 A JP 2000190394A JP 11374376 A JP11374376 A JP 11374376A JP 37437699 A JP37437699 A JP 37437699A JP 2000190394 A JP2000190394 A JP 2000190394A
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Axel Kauffman
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Knut Hofmann
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Adam Dr Geissler
アダム・ガイスラー
Lars Ziegler
ラース・ツィーグラー
Peter Elsner
ペーター・エルスナー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発泡粒子がマイクロ波エネルギーを用いて形
作られ互いに溶接される、発泡粒子を含む成形体を製造
するための方法を提供する。 【解決手段】 発泡粒子はホイル状バッグに収容され、
バッグは手で形作られるか、または成形モールドを使用
することによって形作られ、これは同時に発泡粒子の形
状の変化を伴い、バッグは排気されて稠密なパッケージ
となる。その後、マイクロ波エネルギーを用いて発泡粒
子の少なくとも表面を互いに溶融する。この発明による
方法は、包装、特に模型、小さい連続生産量、原型など
のための特殊な包装のための経済的な製造技術として特
に適している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】この発明は、発泡粒子をマイクロ波エネ
ルギーを用いて形作り互いに溶接させる、ポリマー発泡
粒子から成形体を製造するための方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】発泡粒子は従来、過熱蒸気を用いて密閉
モールド内で処理され、少なくともその表面において溶
融させることによって粒子間の溶接接続を行なう。成形
圧力そのものが粒子を所望の成形体に形作る。成形体が
冷めると蒸気がキャビティ内に凝結するため、成形プロ
セスの後には乾燥プロセスを行なわなければならない。
通常、湿気をすべて取除くことは不可能である。
【０００３】別の従来の方法（ＷＯ ９０／０８６４２
Ａ１）では、発泡または予備発泡ポリマー粒子がマイ
クロ波吸収剤で処理されモールド内に導入される。モー
ルドを密閉した後、発泡粒子をマイクロ波エネルギーを
用いて溶融するが、これに伴い任意にさらなる膨脹を起
こす薬剤を放出してもよい。そこで、粒子は、その薬剤
内の分子の共振振動数に近い周波数を有する高周波電磁
線の照射によって一般的に液体であるマイクロ波吸収剤
を沸騰させることによって溶融される。蒸発した気体は
モールド内および中間粒子キャビティ内に均一に分散す
る。薬剤の沸騰温度はモールド内の圧力を増加すること
によって上昇させることができる。粒子の表面へ熱が伝
達されることによってその表面の溶融が生じる。粒子は
任意に、発泡剤を放出することによってさらに膨脹させ
ることができる。この目的のため、モールドは圧力気密
でなければならない。この方法の変形では、こうした態
様で製造される成形体をモールド内に導入されるホイル
タイプのライナーを用いて包装することである。
【０００４】上述の手順には特にモールドの製造が高価
であるという欠点がある。気体熱キャリアを用いること
から、モールドは圧力気密である必要がある。マイクロ
波放射を使用する際には、モールドは実質的にマイクロ
波透過性材料でできていなければならない。経済上の理
由で、従来の手順は成形体の大量生産にしか適していな
い。小さい連続生産量または模型、原型などの個別の特
注製造は費用が非常に高くつく。
【０００５】ＤＥ ４２ ３６ ７１７ Ｃ１では、ス
ターチなどの生分解性材料からなる粒状ビーズを用いた
成形体の製造のための方法が開示され、その粒状ビーズ
はモールド内に導入され乾燥蒸気または熱空気で処理さ
れる。粒状パールの表面の少なくとも一部分が流れ始
め、そこでパールは互いに接着されて永久成形体を形成
する。こうした態様で製造される成形体は特に、壊れや
すい物品を囲む包装の詰物として用いることができる。
【０００６】ＤＥ １９６ ４８ ５２５ Ａ１では、
サンバイザー、後部棚、側部および内部ルーフライニン
グなどの自動車のための内側カバー部品の製造について
記述されており、準備された中空体、たとえばバイザー
の外層は収縮した発泡粒子により充填され、発泡粒子は
マイクロ波吸収剤を用いて膨脹させられ互いに溶接され
る。発泡粒子の膨脹圧力に対して中空体の壁を支持する
ため、中空体を初めに発泡粒子の溶融の前に、同じ形状
を有するモールドの中に導入しこれによって完全に囲
む。
【０００７】ＥＰ ０ ３１６ ８５０ Ａ１では、包
装応用のための詰物の製造のための方法が記述されてお
り、ここではホイルタイプのバッグを発泡可能なポリマ
ー粒子で充填し、そのバッグを粒子とともに詰物場所に
おいて包装すべき製品の入ったパッケージ内に導入す
る。次に粒子が膨脹し、詰物がパッケージと製品との間
の中間の空間のまわりに形作られその中間の空間を充填
し、これによってその製品を機械負荷から保護する。
【０００８】詰物をした寝床（パレット）またはクッシ
ョンは医療応用に関して公知のものであり、中に緩く置
かれるポリマー発泡粒子を有する気密な柔軟スリーブを
含む。救急車輸送において、特に、脊柱損傷を有する患
者について、その患者はこのようなパレット上に寝かさ
れ、発泡粒子がその損傷を受けた個人の体の個別の輪郭
に適合する。そこでそのスリーブを排気し、これによっ
て人体支持体が患者にとって適した態様で安定する。再
び大気圧をその柔軟スリーブに付与すれば人体支持体は
別の患者の輸送に再利用できる。
【０００９】
【発明の概要】この発明の基礎をなす目的は、粒子発泡
体から作られる安定した成形体の経済的な製造のための
方法を提供することである。
【００１０】この目的は、発泡粒子が気密なホイル状バ
ッグ内に収容され、発泡粒子を有するバッグを、成形モ
ールド上に置くか、または成形モールド内に挿入して成
形モールド上またはその中でバッグを排気することか
ら、成形された形状を有する稠密な粒子パッケージに成
形するという、上述の方法でこの発明に従って達成され
る。次に、きつく詰まった発泡粒子をバッグに対して分
圧を維持しながらマイクロ波エネルギーで照射し、少な
くともその表面が互いに溶融するようにする。
【００１１】この発明によれば、発泡粒子は気密ホイル
状バッグ内に緩く挿入され、成形モールドの上または中
に置くことにより形作られる。成形モールドの唯一の目
的は所望の成形体の形状を規定することである。したが
って成形モールドはどんな種類の安価な材料でできてい
てもよい。この発明によれば、成形および安定化はホイ
ル状バッグを排気することによって行なわれ、バッグ内
に緩く置かれる発泡粒子もまた、外圧によって、および
その孔の開いた中空キャビティからの空気の排気によっ
て変形する。始めは実質的に球状である粒子は始めに気
体または空気で充填されていた粒子間の空間の中へと変
形し、互いに機械的に押し込められる。バッグは規定さ
れた形状に適合し、発泡粒子をその表面近くできつく囲
む。こうした態様で作られた成形体の形状はバッグ内の
分圧が維持されている限り維持される。この状態で、発
泡粒子を含む排気されたバッグをマイクロ波磁場に配置
することにより、マイクロ波エネルギーを用いて発泡粒
子の少なくとも表面を互いに溶融して従来の態様で発泡
粒子を互いに溶接し、永久的な安定した形状を有する成
形体を製造する。
【００１２】成形は好ましくは、発泡粒子を有するバッ
グを単一または複数個コンポーネントモールド内に挿入
し、バッグを排気すると同時に成形キャビティを圧縮す
ることによってこれを形作る態様で行なわれる。この
際、モールドは特に安価な材料で作ることができるが、
これはこの発明によれば圧力安定性、温度安定性などに
関して何ら特定の要件を満たす必要がないためである。
【００１３】発泡粒子を有するバッグは手によって形作
るだけでもよく、または排気中に成形モールドの上また
は中で手によって再び形作るようにしてもよい。
【００１４】別の実施例は、発泡粒子を有する２つ以上
のバッグがモールドを完全にまたは部分的に囲むよう配
置され、バッグを排気することによって形作られ、複数
のコンポーネントを有する成形体が形成されるという点
で異なる。このように、複数のコンポーネント、特に、
実質的に密閉されたシェルの形に組合せることのできる
複数個のシェル、を有する成形体を得ることができる。
そこで、たとえば、詰物を行ない、包装すべき製品を実
質的に囲んでこれを外的な力から保護することができ
る。
【００１５】発泡粒子はたとえば、ポリエチレン（Ｐ
Ｅ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン類
を含んでいてもよく、またはポリスチレン（ＰＳ）コポ
リマー類またはポリマーブレンド類からできていてもよ
い。
【００１６】この発明による方法では、ポリマー発泡粒
子は発泡パールの形で用いてもよく、これは好ましい実
施例では発泡ポリエチレン（ＥＰＥ）、発泡ポリプロピ
レン（ＥＰＰ）、発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）またはそ
のコポリマー類を含む。代わりに、マイクロ波エネルギ
ーの照射の下で分解する発泡剤を有する予備発泡粒子を
用いて粒子がその最終の大きさまで膨脹するようにして
もよい。この目的のため、発泡剤はその分解または沸騰
温度が、使用されるポリマーの融解温度を超えるものを
用いるべきであり、この温度まで加熱した際に発泡剤が
分解するだけでなくポリマーもまた溶融するのに十分な
熱を有していることを確実にする。
【００１７】マイクロ波エネルギーの照射の間に少なく
とも発泡粒子の表面を溶融するのに必要な温度にまで確
実に達するようにするために、マイクロ波吸収ポリマー
を有する発泡粒子または、マイクロ波に対して実質的に
透過性を有しマイクロ波吸収剤で処理されたポリマーか
ら作られる発泡粒子を用いてもよい。マイクロ波吸収剤
としては、好ましくは液体、特に水、アルコールなどの
極性液体、または塩溶液などの導電性液体を用いてもよ
く、これにより発泡粒子をホイル状バッグ内に充填する
前に濡らすか、またはポリマー発泡粒子でバッグを充填
した後にこれを加える。マイクロ波吸収液体を蒸発させ
ることからその薬剤が均質に分布することとなり、これ
によってポリマー発泡粒子への熱伝達が均質なものとな
る。このとき、沸騰温度およびすなわち少なくとも発泡
粒子の表面を溶融するのに必要である温度をバッグの排
気によって生じる分圧によって調整することができる。
生成される蒸気はその熱を放出した後に真空によって吸
い出される。
【００１８】代わりに、金属粉末（たとえばアルミニウ
ム、鉄、亜鉛など）、金属酸化物またはカーボンブラッ
クなどの固体からなるマイクロ波吸収媒体を、発泡粒子
と混合するかまたは湿潤剤とともに導入して利用しても
よい。さらに膨脹させることができる発泡粒子を用いる
際にはマイクロ波吸収発泡剤を代替的にまたは付加的に
用いてもよい。
【００１９】好ましい実施例では、排気および成形の後
のバッグ内の分圧はマイクロ波照射の間、たとえば気密
な態様でバッグを封止することによって、またはたとえ
ば、マイクロ波照射の間にバッグに接続される真空ポン
プによって排気することによって維持される。また、バ
ッグを調整される真空ポンプを用いて排気し、マイクロ
波照射の間にバッグ内の分圧を調整して、液体マイクロ
波吸収剤の所望の沸騰温度を分圧を介して調整するよう
にしてもよい。
【００２０】好ましくはプラスチックから作られるバッ
グは、所望であれば完成成形体から取除いてもよく、ま
たはたとえば溶け合わされた発泡粒子を囲んで装飾ホイ
ルとして完成成形体上に残されていてもよい。前者の場
合、バッグは有利には発泡粒子の融解温度より高い融解
温度を有するポリマーでできている。後者の場合、好ま
しくは発泡粒子の融解温度と同様のまたはこれよりさら
に低い融解温度を有するポリマーが用いられ、発泡粒子
間のみならず発泡粒子と装飾包装ホイルなどの役割を果
たすバッグとの間でも緊密な接続が生じるようにする。
【００２１】この発明による方法は特に、模型、小さい
連続生産量、原型などの簡単で迅速かつ経済的な製造に
適している。さらに、この方法は、たとえば製造数が少
ない装置のための個別の包装など、包装のための詰物、
中空キャビティまたは成形コア、医療用クッションまた
は緩衝ヘルメット内の吸収インレイのための充填体など
の、緩衝成形体の個別の製造に適している。
【００２２】この発明は以下に実施例および図面に関連
してさらに詳しく説明される。
【００２３】
【詳細な説明】図１には、たとえば緩衝ヘルメットのた
めの緩衝詰物１０の製造のためのこの発明による方法の
一実施例が示される。この目的のため、ポリマー発泡粒
子１をマイクロ波吸収剤で処理し、気密ホイルから作ら
れるバッグ２の中に充填する。示される実施例では、バ
ッグは真空ポンプのためのコネクタ３を有する。
【００２４】発泡粒子１は、ヒトの頭骨に似せた成形モ
ールド６上にバッグ２を置くことによって、また任意に
はさらに手で成形することによって成形モールド６に適
合される。バッグ２は同時にコネクタ３を介して真空ポ
ンプ（図示せず）によって排気されるため、発泡粒子１
は、特に排気されるバッグ２の上側に作用する余分な外
圧に応じて圧縮される。空気は同時に発泡体の孔の開い
た中空キャビティから吸い出される。これによって発泡
粒子１は完全に不規則な異なった形状を与えられるた
め、非常に稠密で堅くプレスされたパッケージが作ら
れ、発泡粒子１は初期状態と比べてかなり大きい接触面
によって互いに係合する。このように、成形モールド６
に対応した十分に安定した予備成形された成形体９が得
られる。この予備成形体９はその後、成形モールド６の
上に置かれたままで、またはそこから取外した後にマイ
クロ波エネルギー５で照射され、マイクロ波吸収剤が加
熱されるようにする。発泡粒子１への熱伝達により、少
なくともその表面においてこれが溶融するため、冷却し
た後にこれらは材料が一体となった態様で互いに接続さ
れる。このようにして得られた最終成形体１０は緩衝ヘ
ルメットケーシング内の緩衝要素として利用できる。ま
た、この発明による経済的な方法により、発泡粒子１を
有するバッグ２をユーザの頭部上で直接形作ることによ
って容易に個別の特注製造を行なうことができる。
【００２５】図２に示されるこの発明による方法の変形
では、たとえば製造量が少ない包装された装置のための
詰物が作られる。こうした実施例が図１と異なる点は、
発泡粒子１がバッグ２内に緩く充填され、真空を加えた
後に、ツーコンポーネントモールド７を用いて同時に成
形キャビティの大きさを減少しながら形作られることで
ある。このときモールド７の唯一の目的は成形される形
を規定することであり、このため実質的に任意の安価で
容易に加工される材料から成っていてもよい。また、バ
ッグ２を製造される発泡成形体１０を囲む装飾ホイルと
して構成してもよい。予備成形された成形体９はモール
ド７から取外され、マイクロ波磁場５内に導入され、発
泡粒子１の融解を介して最終成形体１０を生じる。
【００２６】図３による実施例では、壊れやすい物品１
２の包装のための詰物が、発泡粒子１で充填された２つ
のバッグ２を充填することによって作られ、壊れやすい
物１２の上に置き包装容器または対応するツーパーツモ
ールド７の中に挿入することによって発泡粒子１が形作
られる。
【００２７】発泡粒子１およびバッグ２は同じまたは異
なるポリマーからできていてもよいが、前者の実施例の
方がその材料の純度とこれに関連する容易なリサイクル
の可能性の点から好ましい。モールド７も同様に同じポ
リマーでできていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 緩衝クッション体の製造のための第１の実施
例による概略的なプロセスを示す図である。
【図２】 包装体の製造のための別の実施例による概略
的な処理を示す図である。
【図３】 壊れやすい物のための個別包装の製造のため
のさらなる実施例による概略的な処理を示す図である。
【符号の説明】
１ ポリマー発泡粒子、２ バッグ、３ コネクタ、５
マイクロ波磁場、６成形モールド、７ ツーコンポー
ネントモールド、９ 予備成形された成形体、１０ 最
終成形体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｃ０８Ｌ 23:00 25:00 (72)発明者 アクセル・カウフマン ドイツ連邦共和国、デー−71263 バイ ル・デル・シュタット、フランケンベー ク、10 (72)発明者 クヌート・ホフマン ドイツ連邦共和国、デー−75015 ブレテ ン、ヘンデルシュトラーセ、８ (72)発明者 アダム・ガイスラー ドイツ連邦共和国、デー−76689 カール スドルフ−ノイタルト、ラクセンベーク、 10 (72)発明者 ラース・ツィーグラー ドイツ連邦共和国、デー−71229 レオン ベルク、ハウフシュトラーセ、26 (72)発明者 ペーター・エルスナー ドイツ連邦共和国、デー−76327 プフィ ンツタル、アムセルシュトラーセ、８

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マイクロ波エネルギーを用いて発泡粒子
    （１）を形作り互いに溶接することによってポリマー発
    泡粒子（１）から成形体（１０）を製造するための方法
    であって、前記発泡粒子（１）は気密なホイル状バッグ
    （２）内に収容され、前記発泡粒子（１）を有する前記
    バッグ（２）は稠密な粒子パッケージに形作られ、前記
    成形体は成形モールド（６）上への配置またはその中へ
    の挿入によって、および前記成形モールド（６）上の前
    記バッグ（２）の排気を介して形成され、稠密に詰まっ
    た発泡粒子（１）は、前記バッグ（２）内の分圧を維持
    しながらマイクロ波エネルギー（５）で照射され、少な
    くともその表面が互いに溶融するようにする、方法。
  2. 【請求項２】 発泡粒子（１）を有する２つ以上のバッ
    グ（２）がモールドを部分的または完全に囲むように配
    置され、前記バッグ（２）の排気を介して複数個のコン
    ポーネントを有する成形体（９）に形成されることを特
    徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記発泡粒子（１）を有する前記ホイル
    状バッグ（２）は、２つ以上のコンポーネントからなる
    モールド（７）内に挿入して、前記バッグ（２）を排気
    すると同時に複数個コンポーネントモールド（７）の成
    形体積を減少することによって形作られることを特徴と
    する、請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記発泡粒子（１）を有する前記ホイル
    状バッグは手で形作られることを特徴とする、請求項１
    に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記発泡粒子（１）は、ポリエチレン
    （ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）またはそのコポリマ
    ー類などのポリオレフィンから作られることを特徴とす
    る、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記発泡粒子（１）は、ポリスチレン
    （ＰＳ）またはそのコポリマー類から作られることを特
    徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 ＥＰＥ、ＥＰＰ、ＥＰＳまたはそのコポ
    リマー類などの発泡ポリマーを特徴とする、請求項５ま
    たは６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 マイクロ波吸収ポリマーを含む発泡粒子
    （１）を特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載
    の方法。
  9. 【請求項９】 マイクロ波吸収剤で処理された実質的に
    マイクロ波透過性のポリマーを含む発泡粒子（１）を特
    徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記マイクロ波吸収剤は水またはアル
    コールなどの液体であることを特徴とする、請求項９に
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記マイクロ波吸収剤は金属粉末、カ
    ーボンブラックなどの固体であることを特徴とする、請
    求項９に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記マイクロ波吸収剤は前記発泡粒子
    （１）の製造のために前記ポリマーに添加される発泡剤
    であることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記バッグ（２）内の前記分圧はマイ
    クロ波照射の間制御されることを特徴とする、請求項１
    から１２のいずれかに記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記分圧は真空ポンプを用いて制御さ
    れることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 プラスチックから作られるバッグ
    （２）を特徴とする、請求項１から１４のいずれかに記
    載の方法。
  16. 【請求項１６】 マイクロ波透過性ポリマーを含むバッ
    グ（２）を特徴とする、請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記バッグ（２）は前記発泡粒子
    （１）の融解温度より高い融解温度を有するポリマーか
    ら作られていることを特徴とする、請求項１５または１
    ６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 同じポリマーが前記バッグ（２）およ
    び前記発泡粒子（１）に利用されることを特徴とする、
    請求項１５または１６に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記バッグ（２）は前記発泡粒子
    （１）から作られる完成モールドコンポーネント（１
    ０）から取外されることを特徴とする、請求項１５から
    １８のいずれかに記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記バッグ（２）は、前記発泡粒子
    （１）の融解温度の範囲内の融解温度を有するポリマー
    から作られることを特徴とする、請求項１５または１６
    に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記バッグ（２）は前記発泡粒子
    （１）とともに溶融されることを特徴とする、請求項２
    ０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 装飾ホイルが前記バッグ（２）として
    利用されることを特徴とする、請求項２０または２１に
    記載の方法。
  23. 【請求項２３】 模型、小さい連続生産量、原型、包装
    のための詰物、キャビティまたは成形コアのための充填
    体の製造のための請求項１から２２のいずれかに記載の
    方法。
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