JP2001212841A - ポリオレフィン系合成樹脂の型内発泡成形方法及び型内発泡成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形不良を防止しつつ生産性を向上し得るポ
リオレフィン系合成樹脂の型内発泡成形方法及び型内発
泡成形装置を提供する。 【解決手段】 成形空間１３に連通する第１チャンバ１
７及び第２チャンバ１８と、成形空間１３のうちの予備
発泡ビーズが充填されにくい難充填部に連通する型間空
洞部４１，管内空間４５などからなる第３チャンバとを
備えた型内発泡成形装置１０を用い、成形品密度を予備
発泡ビーズの嵩密度で除算して得られる予備発泡ビーズ
の圧縮比が１．０５〜１．５となるように、充填用無機
ガスによる予備発泡ビーズの圧縮充填圧力を調整した状
態で、各チャンバの充填用無機ガス圧を個別に或いはい
ずれかの組み合わせにより制御しながら、成形空間１３
内に予備発泡ビーズを圧縮充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリオレフィン系
合成樹脂の型内発泡成形方法及び型内発泡成形装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ポリオレフィン系合成樹脂からなる予備
発泡ビーズを用いて成形品を製作する型内発泡成形装置
として、図１３に示すように、対向配置した１組の成形
型１００、１０１と、予備発泡ビーズを両成形型１０
０、１０１により形成される成形空間１０４内に充填す
るための充填器１１１とを備え、両成形型１００、１０
１の背面側にチャンバ１０２、１０３をそれぞれ形成す
るとともに、両成形型１００、１０１にチャンバ１０
２、１０３と成形空間１０４とを連通する多数の通気孔
１０５、１０６をそれぞれ形成し、成形に必要な蒸気や
空気や冷却水などの用役流体をチャンバ１０２、１０３
に対して供給するように構成したものが実用化されてい
る。なお、この事例では、それぞれのチャンバ１０２、
１０３の上部に加熱蒸気を供給するための上部用役口１
０７、１０８を設け、下部に減圧ポンプあるいはドレン
配管に接続された下部用役口１０９、１１０を設けて、
成形空間１０４に対して蒸気を供給するように構成され
ている。

【０００３】また、成形型１００、１０１に透設された
多数の通気孔１０５、１０６は、実際には、０．５ｍｍ
φ程度の丸孔や幅０．５ｍｍ程度のスリットからなる貫
通孔を複数個透設した外径７〜１２ｍｍの蓋を有する筒
体からなるコアベントを、成形型１００、１０１に孔明
け配置したコアベント取付孔に嵌め込んで形成したもの
と、成形型１００，１０１に直接的に形成した０．５ｍ
ｍφ程度のコアベントホールとで構成され、これらの通
気孔１０５、１０６は、成形型１００、１０１に２０〜
５０ｍｍのピッチで設けられている。

【０００４】このような発泡成形装置を用いて発泡成形
品の成形する場合には、先ず、成形型を型閉して成形空
間１０４を形成し、予備発泡ビーズを原料タンク（図示
略）から充填器１１１を通じて成形空間１０４内に送入
して充填し、次に成形空間１０４内の予備発泡ビーズを
加熱蒸気で加熱し、発泡融着させてから冷却固化し、成
形型１００、１０１を型開して発泡成形品を取り出すこ
とになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記発泡成
形装置を用いた成形方法において、特に改善が望まれて
いる課題の１つとして、成形空間１０４内の特定部位に
おける予備発泡ビーズの充填密度と、他の部位の充填密
度とに大きな差異が生じることがあるという課題であ
る。特定部位としては、（１）複雑形状の成形品の細部
を成形する成形空間１０４の奥部、（２）成形空間１０
４の外周先端部分１０４ａなどがある。

【０００６】以下、（１）、（２）における充填密度の
変動の発生原因について詳述するが、その前に、最も一
般的に採用されている予備発泡ビーズの充填方法につい
て簡単に説明する。

【０００７】予備発泡ビーズの充填方法としては、[1]
クラッキング充填法、[2]加圧充填法、[3]圧縮充填法な
どが広く採用されている。

【０００８】[1]クラッキング充填法は、コア型並びに
キャビティ型に配置された通気孔からだけでは、充填時
に使用する空気を十分に排気できないときに採用する方
法で、充填時に、コア型とキャビティ型とを完全に型閉
めせず（クラッキング）、例えば成形品の底肉厚の１０
％だけ開けておき、コア型とキャビティ型間の隙間から
も充填時に使用する空気を排出する方法である。

【０００９】[2]加圧充填法は、予備発泡ビーズを収容
した原料タンク内を０．０２〜０．１５ＭＰａ程度に加
圧し、成形空間内を通気孔及びチャンバを通じて大気圧
に開放した状態で、原料タンクと成形空間との差圧を利
用して、成形空間内に予備発泡ビーズを搬送して充填す
る方法である。

【００１０】[3]圧縮充填法は、原料タンク内の圧力ｐ
を加圧充填法よりも高めの０．１〜０．５ＭＰａ程度に
加圧し、一方のチャンバ内を加圧して、通気孔を通じて
連通している成形空間内の圧力ｐ１の差圧（ｐ−ｐ１）
を維持しながら予備発泡ビーズを搬送して充填する方法
である。

【００１１】次に、充填密度の変動の発生原因について
詳述する。 （１）複雑形状の成形品の細部を成形するための成形空
間の奥部に関して

【００１２】上記３つの充填方法は、要するに原料タン
クと成形空間の間に適度な差圧を設け、この差圧に基づ
いて生じる空気の流れに乗せて予備発泡ビーズを送入す
るものであり、図１３に例示するような比較的単純な形
状の成形空間１０４の場合には、予備発泡ビーズが隅々
まで充分に行き渡った状態に充填され、部分的な充填む
らも少ない状態が得られるので、最終的な発泡成形品に
おいても密度むらが少なく比較的均質な品質を得ること
ができた。

【００１３】しかしながら、図１４（ａ）に例示するよ
うな、コア型１０１の中央平面に断面袋状の深くて狭い
凹部１１２（図１４では上下に２か所）が設けられてい
る形状、あるいは図１４（ｂ）に例示するような、キャ
ビティ型１００の中央平面に断面袋状の深くて狭い凹部
１１３（図１４では同じく上下に２か所）が設けられて
いる形状の場合には、予備発泡ビーズの充填の推進力と
なる空気の流れが該部分においてよどみ、予備発泡ビー
ズがこの断面袋状凹部１１２、あるいは１１３の奥部ま
で充填されにくく、極端な密度むらが生じたり、その程
度がひどいときには充填欠損のため成形不能になるなど
の不具合が発生した。

【００１４】このような問題に対処するため、充填し難
い、凹部に向けて専用の充填器を配置することも試みら
れたが、清浄に管理した充填用エアの使用量が増加する
不具合の他、１つの成形型で成形可能な成形品の個数を
削減せざるを得ず、生産性が著しく低下するという問題
が発生した。その理由は、通常、成形装置１台あたりの
充填器の取付け個数は、原料タンクの容量あるいは加圧
空気の供給能力などから一定に定められている。例え
ば、最も汎用な機種では充填器の取付け個数は１８個に
設定されており、成形品形状が単純な場合では１つの成
形空間に対して３個の充填器を設けるのに対し、成形品
形状が複雑なため６個必要になったと仮定すると、成形
型のスペースは本来、６個取りの余裕があるにもかかわ
らず、僅か３個取りの成形型しか設計できなくなってし
まい、生産性が半減するからである。

【００１５】また、充填器の個数が増えると、成形空間
に供給される単位時間あたりの空気量が増えることか
ら、成形空間内における空気圧が充填直後などにおいて
瞬間的に低下したり、成形空間からの空気の排出が追い
つかなくなる等、却って充填密度の変動を引き起こす結
果となることもある。このため、充填器の使用本数、充
填器の配置は、金型設計者にとっては悩みの種であり、
また試行錯誤的要素が非常に多く、標準化が非常に困難
な分野であった。特に、充填器から離れた部分や、前述
の凹部のように幅の狭い有底な部分などに対する予備発
泡ビーズの充填密度は低くなり易く、これらの難充填部
に対する充填密度を適正値にするためには、全体的に充
填密度を高くする必要があり、均一密度のときと比較し
て、成形品重量が重くなる。

【００１６】更に、成形性の面から考えてみると、充填
された予備発泡ビーズを蒸気で加熱するときには、充填
密度の低い部分の予備発泡ビーズが十分に融着するよう
に、予備発泡ビーズをより大きく発泡させることが必要
となり、加熱蒸気圧を上げる方向にする必要がある。し
かし、このように充填密度の低い部分に応じて加熱蒸気
圧を上げると、充填密度の高い部分が過剰に加熱された
状態となり、発泡圧力が通常の成形よりも高くなる。こ
のため、成形された成形品を冷却するときに、この高い
発泡圧力を離型可能な発泡圧力まで下げるために長い時
間を要し、成形サイクルが長くなり生産性を落とす。し
かも、加熱や冷却時に、成形品各部の発泡圧力が不均一
になることから離型性が悪く、また充填性が悪いことか
ら、生産性や収率が低下するという問題がある。

【００１７】（２）成形空間の外周先端部分に関して 加圧充填法や圧縮充填法では、図１３に示すように、両
成形型１００、１０１を完全に型閉した状態で予備発泡
ビーズを成形空間１０４内に充填する関係上、成形空間
１０４の外周先端部分１０４ａは行き止まり形状にな
る。このため、原料タンク（図示略）内と成形空間１０
４内の差圧により生じる空気の流れが外周先端部１０４
ａにおいてよどみ、予備発泡ビーズが充填されにくく、
密度むらが生じやすい。

【００１８】一方、クラッキング充填法では、コア型と
キャビティ型とを完全に型閉めせず、例えば成形品の底
肉厚の１０％だけ開けておくので、成形空間の外周先端
部分が行き止まり形状になることはないが、充填後にコ
ア型とキャビティ型とを型閉めする関係上、クラッキン
グ隙間分だけ成形品の底部の密度が他の部分より高くな
って、密度むらが生じるという別の問題がある。

【００１９】また、クラッキング充填法においても、予
備発泡ビーズの充填後、両成形型を完全に型閉すると、
成形空間の外周先端部分が行き止まり形状になることか
ら、予備発泡ビーズの蒸気による加熱、冷却水による冷
却、成形品の離型に際して次のような問題が発生する。

【００２０】予備発泡ビーズの加熱時には、例えば一方
のチャンバから他方のチャンバに向けて加熱蒸気を供給
することで、成形空間内の予備発泡ビーズに加熱蒸気を
通すことになるが、図１３に示すように、成形空間１０
４の外周先端部分１０４ａが行き止まり形状になってい
ると、外周先端部分１０４ａに対して加熱蒸気が到達し
にくいうえ、比較的熱容量が大きい成形型の外周部１０
０ａ、１０１ａに熱量が流れてしまうので、外周先端部
分１０４ａの予備発泡ビーズの温度が上がりにくく、昇
温が他の部分より相当遅れるため、加熱工程の時間を長
くせざるを得ず、結局、成形時間全体が長くなるという
問題があった。

【００２１】成形品の冷却時には、チャンバ１０２、１
０３内に配置した図示外のノズルから成形型１００、１
０１に対して冷却水を噴霧したり、チャンバ１０２、１
０３を減圧して成形型の付着水や成形空間１０４内の水
分を蒸発させ、そのときの気化熱によって発泡成形品を
成形型とともに冷却するのであるが、このときは、先に
説明した予備発泡ビーズの加熱時とは反対に、成形型の
外周部１００ａ、１０１ａからの伝熱で成形空間１０４
の外周先端部分１０４ａが冷めにくく、発泡成形品の成
形空間１０４の外周先端部分１０４ａに位置する部分を
十分冷却するのに時間がかかるという問題があった。

【００２２】成形品の離型時には、成形型１００、１０
１を型開きした状態で、キャビティ型１００の背面側か
らエジェクタピン（図示せず）で発泡成形品を押し出し
て、発泡成形品を成形型から取り出すが、コア型１０１
を型開きしたとき、成形型の外周部１００ａ、１０１ａ
とフレーム１１４、１１５に囲まれた、金型装置の合わ
せ目に当たる型間空洞部１１６に溜まっていた水が流れ
落ちて製品である発泡成形品を濡らしてしまうという問
題があった。

【００２３】また、従来の成形方法では、成形空間の各
部における予備発泡ビーズの充填密度を十分に確保する
ため、充填開始前の予備発泡ビーズの温度条件で、成形
品密度を予備発泡ビーズの嵩密度で除算して得られる予
備発泡ビーズの圧縮比を１．５以上に設定しており、ま
た薄肉深物形状の成形品を成形する場合には、充填され
にくい薄肉部における充填密度を十分に確保するため、
圧縮比は１．５〜１．６以上に保つ必要がある。ところ
が、このように圧縮比を高く設定した場合には、充填後
の成形空間内におけるビーズ粒子間が非常に狭くなり、
加熱蒸気がビーズ粒子間を通過せず融着不良となった
り、加熱蒸気が通過した箇所のみ過剰発泡し、成形品に
割れが発生するとともに、成形品温度が高くなることか
ら冷却時間が長くなり生産性が低下するという問題があ
る。また、予備発泡ビーズの嵩密度が高くなることか
ら、その輸送効率や保管効率が低下するという問題もあ
る。

【００２４】本発明の目的は、予備発泡ビーズの圧縮比
を低く設定して成形不良を防止しつつ生産性を向上し、
しかも成形空間の各部における予備発泡ビーズの充填密
度を適正に調整可能なポリオレフィン系合成樹脂の型内
発泡成形方法及び型内発泡成形装置を提供するものであ
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段及びその作用】請求項１に
係るポリオレフィン系合成樹脂の型内発泡成形方法は、
成形空間における用役流体を制御するための少なくとも
３つのチャンバであって、成形空間に連通するコア型背
面側の第１チャンバと、成形空間に連通するキャビティ
型背面側の第２チャンバと、成形空間のうちの予備発泡
ビーズが充填されにくい難充填部に連通する第３チャン
バとを備えた型内発泡成形装置を用い、成形空間内へ予
備発泡ビーズを圧縮充填するにあたり、成形品密度を予
備発泡ビーズの嵩密度で除算して得られる予備発泡ビー
ズの圧縮比が１．０５〜１．５となるように、充填用無
機ガスによる予備発泡ビーズの圧縮充填圧力を調整した
状態で、各チャンバの充填用無機ガス圧を個別に或いは
いずれかの組み合わせにより制御しながら、成形空間内
に予備発泡ビーズを圧縮充填するものである。

【００２６】この成形方法においては、ポリオレフィン
系合成樹脂からなる予備発泡ビーズを無機ガスで圧縮し
た状態で、３つのチャンバの無機ガス圧を個別に或いは
いずれかの組み合わせにより制御し、圧縮した予備発泡
ビーズを無機ガスの流れに乗せて成形空間内へ充填する
新しい圧縮充填方法を採用しているので、例えば予備発
泡ビーズが充填されにくい難充填部に対して先に予備発
泡ビーズが充填されるように、各チャンバの無機ガス圧
を制御することで、成形品の各部における充填密度を一
様に設定できる。このため予備発泡ビーズが充填されに
くい、例えば薄肉な仕切壁を有するような成形品でも、
充填器の個数を増やすことなく、成形品の各部における
充填密度を適正な値に設定できる。また、強度、剛性を
高めたい部分に対して先に予備発泡ビーズを充填する
と、該部分における充填密度を局部的に高めてその強度
を高めることが可能となる。尚、難充填部への予備発泡
ビーズの送入操作は、難充填部に対して集中的に予備発
泡ビーズが充填されるように複数回に分けて行ってもよ
い。

【００２７】このように予備発泡ビーズの充填密度を成
形空間の各部において一様に設定できるので、予備発泡
ビーズの充填性を低下させることなく、圧縮比を１．０
５〜１．５に設定することが可能となり、圧縮比が高く
なることに起因する成形不良の発生を防止できるととも
に、冷却時間を短縮して生産性を向上できる。また、成
形品の嵩密度と予備発泡ビーズの嵩密度とが接近するの
で、予備発泡ビーズの輸送効率や保管効率を高めること
が可能となり、しかも適正分量の予備発泡ビーズが過不
足なく充填されるので、過充填による予備発泡ビーズの
無駄をなくすことが可能となる。尚、圧縮比を１．０５
未満に設定すると、予備発泡ビーズが十分に発泡せず、
離型後に成形品が大幅に収縮したり、ビーズ間に隙間が
形成されたりして、良品が得られないという問題がある
ので、１．０５以上に設定することが好ましい。更に、
ポリオレフィン系合成樹脂からなる予備発泡ビーズは、
素材自体が軟らかく、しかもガス透過性が高いことか
ら、同一発泡倍率のポリスチレン系合成樹脂からなる予
備発泡ビーズよりも格段に粒子形状が変形しやすく、充
填性を一層向上できるので好ましい。また、ポリオレフ
ィン系合成樹脂としては、安価で且つ入手が容易なこと
から、ポリプロピレン系合成樹脂やポリエチレン系合成
樹脂を好適に利用できる。

【００２８】請求項２記載の成形方法は、前記予備発泡
ビーズとして、セル径が１００〜９００μｍ、発泡倍率
が５〜６０倍、ＤＳＣ２’ｎｄピーク比が８〜６０％、
独立気泡率が６５％以上のポリオレフィン系合成樹脂か
らなる予備発泡ビーズを用いたものである。この成形方
法においては、予備発泡ビーズとして、セル径が１００
〜９００μｍ、発泡倍率が５〜６０倍、ＤＳＣ２’ｎｄ
ピーク比が８〜６０％、独立気泡率が６５％以上のもの
を使用しているので、下記のように成形品の表面性を向
上し、その外観の見栄性を向上できるとともに、成形時
の加熱条件に対する制約を緩和して、成形性及び省エネ
性を向上できる。

【００２９】セル径は、１００μｍ未満の場合には、成
形時に表面伸びが悪く、ヒケ易く、表面外観の見栄えが
劣るという問題があり、９００μｍを越える場合には、
セル径が不均一になり易く、セル径が大きいため表面の
きめが粗く、表面外観が劣るという問題があるので、１
００〜９００μｍの範囲内に設定することが好ましい。

【００３０】発泡倍率は、特に制限はないが５〜６０倍
（発泡ビーズの嵩倍率）程度が好ましい。

【００３１】ＤＳＣ２’ｎｄピーク比は、８％〜６０％
に設定することが好ましい。ＤＳＣ２’ｎｄピーク比と
は、基材合成樹脂を加熱したときに、基材合成樹脂の結
晶融点に起因して形成される、低温側と高温側の２つの
ＤＳＣ（示差走査熱量測定）のピークの合計面積に対す
る高温側ピークの面積の割合であり、このＤＳＣ２’ｎ
ｄピーク比が、８％未満の場合には、成形時の加熱条件
幅が狭く、成形体が収縮し易く、ヒケ易い。また、６０
％を越えると、加熱条件を大幅にアップする必要があ
り、成形機の大型化が必要であり、且つ省エネルギーと
いう観点からもマイナスとなるので８〜６０％に設定す
ることが好ましい。

【００３２】独立気泡率は、６５％未満の場合には、成
形時の加熱圧をアップしてなんとかビーズ同士を融着さ
せたとしても、成形体の収縮、ヒケが大きくなり易く、
目標の品質の成形体が得られ難くなるので、６５％以上
に設定することが好ましい。

【００３３】請求項３記載の成形方法は、前記予備発泡
ビーズとしてポリエチレン系合成樹脂からなる予備発泡
ビーズを用い、圧縮比が１．０５〜１．２となるよう
に、充填用無機ガスによる予備発泡ビーズの圧縮充填圧
力を調整した状態で、成形空間内に予備発泡ビーズを圧
縮充填するものである。ポリエチレン系合成樹脂からな
る予備発泡ビーズは、素材自体が柔らかく発泡し易いの
で、圧縮比を１．０５〜１．２まで低く設定しても、離
型後に成形品が大幅に収縮したり、ビーズ間に隙間が形
成されたりすることを防止できる。このため、成形品品
質を低下させることなく、圧縮比を極力低く設定して生
産性を向上できる。

【００３４】請求項４記載の成形方法は、前記予備発泡
ビーズとしてポリプロピレン系合成樹脂からなる予備発
泡ビーズを用い、予め予備発泡ビーズに対して０．０３
〜０．２ＭＰａの成含用無機ガスを圧入した後、圧縮比
が１．０５〜１．２となるように、充填用無機ガスによ
る予備発泡ビーズの圧縮充填圧力を調整した状態で、成
形空間内に予備発泡ビーズを圧縮充填するものである。
ポリプロピレン系合成樹脂からなる予備発泡ビーズは、
ポリエチレン系合成樹脂よりもやや硬質で、発泡力が多
少弱いので、予備発泡ビーズに予め成含用無機ガスを圧
入して発泡力を高めることにより、ポリエチレン系合成
樹脂からなる予備発泡ビーズと同様に、成形品品質を低
下させることなく、圧縮比を極力低く設定して生産性を
向上できる。

【００３５】請求項５記載の成形方法は、前記第３チャ
ンバとして、コア型とキャビティ型間のクリアランスを
介して成形空間に連通する単数又は複数のチャンバを備
えたものである。この場合には、クリアランスを介して
成形空間の外周部に流入した充填用の無機ガスを効率的
に外部へ排出できるので、例えば底の深い容器等を製作
するときには、容器の開口縁に対応する位置にクリアラ
ンスが形成されるように構成することで、充填器の個数
を増やすことなく、予備発泡ビーズの充填密度を適正に
設定でき、容器の品質を向上することが可能となる。

【００３６】請求項６記載の成形方法は、前記第３チャ
ンバとして、予備発泡ビーズが充填され難い有底な幅狭
状の仕切壁成形部の奥部に連通する単数又は複数のチャ
ンバを備え、予備発泡ビーズの充填時に、仕切壁成形部
に対して先に予備発泡ビーズが充填されるように３つの
チャンバの充填用無機ガス圧を制御するものである。こ
の場合には、充填密度を十分に確保できないことから、
従来成形困難であると考えられていた例えば厚さ２０ｍ
ｍ以下の仕切壁を有するような複雑形状の成形品でも、
仕切壁成形部に対して先に予備発泡ビーズを充填するこ
とで、仕切壁成形部における予備発泡ビーズの充填密度
を高めて、適正な密度の品質のよい成形品を製作すると
が可能となる。

【００３７】請求項７記載の成形方法は、前記第３チャ
ンバとして、予備発泡ビーズの充填器から離れている成
形空間の遠隔部の奥部に連通する単数又は複数のチャン
バを備え、予備発泡ビーズの充填時に、遠隔部に対して
先に予備発泡ビーズが充填されるように充填用無機ガス
圧を制御するものである。このように構成すると、予備
発泡ビーズの充填密度が低下し易い遠隔部の充填密度を
十分に確保でき、品質のよい成形品を製作することが可
能となる。

【００３８】請求項８に係るポリオレフィン系合成樹脂
の型内発泡成形装置は、成形空間における用役流体を制
御するための少なくとも３つのチャンバであって、成形
空間に連通するコア型背面側の第１チャンバと、成形空
間に連通するキャビティ型背面側の第２チャンバと、成
形空間のうちの予備発泡ビーズが充填されにくい難充填
部に連通する第３チャンバとを備え、成形空間内へ予備
発泡ビーズを圧縮充填するにあたり、成形品密度を予備
発泡ビーズの嵩密度で除算して得られる予備発泡ビーズ
の圧縮比が１．０５〜１．５となるように、充填用無機
ガスによる予備発泡ビーズの圧縮充填圧力を調整した状
態で、各チャンバの充填用無機ガス圧を個別に或いはい
ずれかの組み合わせにより制御しながら、成形空間内に
予備発泡ビーズを圧縮充填するものである。

【００３９】この成形装置においては、３つのチャンバ
の無機ガス圧を個別に或いはいずれかの組み合わせによ
り制御しながら、成形空間内に予備発泡ビーズを圧縮充
填するので、請求項１と同様に、成形品の各部における
充填密度を一様に設定できる。また、強度、剛性を高め
たい部分に対して先に予備発泡ビーズを充填すること
で、該部分における充填密度を局部的に高めてその強度
を高めることが可能となる。更に、予備発泡ビーズの充
填性を低下させることなく、圧縮比を１．０５〜１．５
に設定できるので、請求項１と同様に、圧縮比が高くな
ることに起因する成形不良の発生を防止できるととも
に、冷却時間を短縮して生産性を向上できる。また、成
形品の嵩密度と予備発泡ビーズの嵩密度とが接近するの
で、予備発泡ビーズの輸送効率や保管効率を高めること
が可能となり、しかも適正分量の予備発泡ビーズが過不
足なく充填されるので、過充填による予備発泡ビーズの
無駄をなくすことが可能となる。

【００４０】請求項９記載の成形装置は、前記第３チャ
ンバとして、コア型とキャビティ型間のクリアランスを
介して成形空間に連通する単数又は複数のチャンバを備
えたものである。このように構成すると、請求項５と同
様に、クリアランスを介して成形空間の外周部に流入し
た充填用の無機ガスを効率的に外部へ排出できるので、
例えば底の深い容器等を製作するときには、容器の開口
縁に対応する位置にクリアランスが形成されるように構
成することで、充填器の個数を増やすことなく、予備発
泡ビーズの充填密度を適正に設定でき、容器の品質を向
上することが可能となる。

【００４１】請求項１０記載の成形装置は、前記第３チ
ャンバとして、予備発泡ビーズが充填され難い有底な幅
狭状の仕切壁成形部の奥部に連通する単数又は複数のチ
ャンバを備え、予備発泡ビーズの充填時に、仕切壁成形
部に対して先に予備発泡ビーズが充填されるように３つ
のチャンバの充填用無機ガス圧を制御するものである。
この場合には、請求項６と同様に、充填密度を十分に確
保できないことから、従来成形困難であると考えられて
いた例えば厚さ２０ｍｍ以下の仕切壁を有するような複
雑形状の成形品でも、仕切壁成形部に対して先に予備発
泡ビーズを充填することで、仕切壁成形部における予備
発泡ビーズの充填密度を高めて、適正な密度の品質のよ
い成形品を製作するとが可能となる。

【００４２】請求項１１記載の成形装置は、前記第３チ
ャンバとして、予備発泡ビーズの充填器から離れている
成形空間の遠隔部の奥部に連通する単数又は複数のチャ
ンバを備え、予備発泡ビーズの充填時に、遠隔部に対し
て先に予備発泡ビーズが充填されるように充填用無機ガ
ス圧を制御するものである。この場合には、請求項７と
同様に、予備発泡ビーズの充填密度が低下し易い遠隔部
の充填密度を十分に確保でき、品質のよい成形品を製作
することが可能となる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。先ず、成形品の構成に
ついて説明する。図１、図２に示すように、成形品１
は、ポリオレフィン系樹脂製の予備発泡ビーズを用いて
後述の型内発泡成形装置１０を用いて一体成形したもの
で、有底な箱状の本体部２と、本体部２内を複数の収容
空間３に区画する仕切壁４とを備え、収容空間３内に各
種物品を整列状に収容するように構成した集合包装体で
ある。尚、成形品１のサイズや形状、収容空間３の個数
は、図１、図２に例示した構成に限定されるものではな
く、収容する物品のサイズや形状、収容個数などに応じ
て任意に設定できる。また、後述する型内発泡成形装置
１０及び成形方法では、このような複雑な形状の成形品
１や、自動車のバンパーの芯材などのように成形品の強
度及び重量に対する制約が厳しい成形品を成形するのに
好適であるが、単なる箱状や板状の単純な形状の成形品
を成形することも可能である。

【００４４】仕切壁４の厚さＴは２０ｍｍ以下に設定さ
れ、仕切壁４の高さＨ（ｍｍ）と厚さＴ（ｍｍ）とは、
Ｈ／Ｔ≧１０の関係式が成り立つように構成されてい
る。このような構成の仕切壁４を有する成形品１は、従
来の成形方法では成形困難であったが、後述する本発明
の成形方法により品質を低下させることなく成形でき
る。また、仕切壁４には所定の抜き勾配が形成され、成
形品１を離型するときに、仕切壁４が破損しないように
構成されている。

【００４５】次に、この型内発泡成形装置で使用する予
備発泡ビーズについて説明する。予備発泡ビーズの素材
としては、製作する成形品１の使用条件などに応じた物
性の素材を選択することになるが、ポリエチレン系樹脂
やポリプロピレン系樹脂などのポリオレフィン系合成樹
脂材料、あるいはこれらの合成樹脂材料の共重合体など
が採用できる。具体的には、エチレンプロピレンランダ
ムポリプロピレン樹脂、エチレンプロピレンブロックポ
リプロピレン樹脂、ホモポリプロピレンエチレンプロピ
レンブテンランダムターポリマー、直鎖状低密度ポリエ
チレン（ＬＬＤＰＥ）、架橋低密度ポリエチレン（架橋
ＬＤＰＥ）などを好適に利用できる。予備発泡ビーズと
して、ポリスチレン系樹脂からなる予備発泡ビーズを用
いることも可能であるが、ポリオレフィン系樹脂の予備
発泡ビーズの方が、素材自体が軟らかく、しかもガス透
過性が高いことから、同一発泡倍率のポリスチレン系樹
脂からなる予備発泡ビーズよりも格段に粒子形状が変形
しやすので、本発明の目的であるところの充填性の改善
効果を発揮する上で好ましい。しかも、ポリスチレン系
樹脂は、ポリオレフィン系樹脂よりも予備発泡ビーズの
形状のバラツキが大きくて充填性が劣るのが一般的であ
ることからも、ポリオレフィン系合成樹脂材料からなる
予備発泡ビーズの方が本願の充填方法の効果が表われや
すいのである。

【００４６】予備発泡ビーズのセル径は、１００μｍ未
満の場合には、成形時に表面伸びが悪く、ヒケ易く、表
面外観の見栄えが劣るという問題があり、９００μｍを
越える場合には、セル径が不均一になり易く、セル径が
大きいため表面のきめが粗く、表面外観が劣るという問
題があるので、１００〜９００μｍの範囲内、より好ま
しくは１５０〜７００μｍ、特に好ましくは１７０〜５
５０μｍに設定することになる。発泡倍率は、特に制限
はないが５〜６０倍（発泡ビーズの嵩倍率）程度が好ま
しい。

【００４７】ＤＳＣ２’ｎｄピーク比は、８％〜６０％
に設定することが好ましい。ＤＳＣ２’ｎｄピーク比と
は、基材樹脂を加熱したときに、基材樹脂の結晶融点に
起因して形成される、低温側と高温側の２つのＤＳＣ
（示差走査熱量測定）のピークの合計面積に対する高温
側ピークの面積の割合であり、このＤＳＣ２’ｎｄピー
ク比が、８％未満の場合には、成形時の加熱条件幅が狭
く、成形体が収縮し易く、ヒケ易い。また、６０％を越
えると、加熱条件を大幅にアップする必要があり、成形
機の大型化が必要であり、且つ省エネルギーという観点
からもマイナスとなるので８〜６０％、より好ましくは
１０〜５０％、特に好ましくは１５〜４０％に設定する
ことになる。

【００４８】独立気泡率は、６５％未満の場合には、成
形時の加熱圧をアップしてなんとかビーズ同士を融着さ
せたとしても、成形体の収縮、ヒケが大きくなり易く、
目標の品質の成形体が得られ難くなるので、６５％以
上、より好ましくは７５％以上、特に好ましくは８５％
以上に設定することになる。

【００４９】次に、型内発泡成形装置の構成について説
明する。図３、図４に示すように、型内発泡成形装置１
０は、対向配置したコア型１１及びキャビティ型１２
と、コア型１１とキャビティ型１２とで形成される成形
空間１３内に予備発泡ビーズを充填するためのビーズ充
填手段と、成形空間１３内に充填された予備発泡ビーズ
を蒸気により加熱、発泡、融着させる蒸気供給手段と、
成形品１を冷却するための冷却手段とを備えている。
尚、成形空間１３に対する予備発泡ビーズの充填には、
空気以外の窒素ガスなどの無機ガスを用いてもよいが、
ここでは清浄な空気を用いて充填する場合について説明
する。

【００５０】コア型１１及びキャビティ型１２は、枠状
フレーム１４と裏板１５とを有するハウジング１６にそ
れぞれ取り付けられ、コア型１１の背面側には第１チャ
ンバ１７が、またキャビティ型１２の背面側には第２チ
ャンバ１８がそれぞれ形成されている。

【００５１】コア型１１及びキャビティ型１２には、図
３に示すように、コアベント２０やコアベントホール２
１からなる通気孔２２が形成され、成形空間１３とチャ
ンバ１７，１８とは通気孔２２を介して連通されてい
る。コアベント２０は、図５、図６に示すように、コア
型１１及びキャビティ型１２に形成した取付孔２３に装
着される部材であって、底面に予備発泡ビーズの直径よ
りも小径な貫通孔２２ａ或いは長孔２２ｂを複数形成し
た有底な筒体のことであり、コアベントホール２１は、
図５に示すように、コア型１１及びキャビティ型１２に
形成した、予備発泡ビーズの直径よりも小径な貫通孔の
ことである。

【００５２】尚、本実施例では、成形型１１，１２とし
て複数の通気孔２２をそれぞれ形成したものを用いた
が、これらの通気孔２２を略完全に或いは完全に省略し
た成形型を用いてもよい。このような成形型を用いる場
合には、両成形型を型閉めした状態で、両成形型の合わ
せ目部分やその付近或いは充填器やエジェクタピンの周
囲に、成形空間と外部の配管とを連通させるためのスリ
ットや貫通孔を形成して、予備発泡ビーズの充填用エア
や蒸気などの用役流体を制御することになる。このよう
な成形型を用いると、通気孔２２の跡が成形品に形成さ
れないので、表面美麗な成形品が得られること、通気孔
の形成作業がほとんど不要になったり完全に不要となる
ので、成形型の製作コストを低減できること、成形型を
薄肉に構成できるので、蒸気による加熱等の応答性を向
上できること、成形空間内とチャンバ内における蒸気等
の用役流体を個別に制御できるので、成形品の表面性と
内部の融着率とを独立に制御でき、成形品特性に対する
自由度を拡大できること、などの優れた効果を得ること
が可能となる。

【００５３】チャンバ１７，１８は、用役弁ＳＶ１、Ｓ
Ｖ２及び切替弁ＳＷＶ１、ＳＷＶ２を介して蒸気供給管
２５及びエア供給管２６にそれぞれ接続されるととも
に、ドレン弁ＤＶ１、ＤＶ２及び切替弁ＳＷＶ３、ＳＷ
Ｖ４を介して、ドレン管２７及び真空ポンプＰが介装さ
れた減圧管２８にそれぞれ接続されている。そして、用
役弁ＳＶ１，ＳＶ２と、ドレン弁ＤＶ１，ＤＶ２と、切
替弁ＳＷＶ１，ＳＷＶ２の操作により、チャンバ１７，
１８に対して蒸気や圧縮空気などの用役流体を個別に供
給或いは排出できるように構成されている。

【００５４】ビーズ充填手段について説明すると、図３
に示すように、予備発泡ビーズを貯留するための原料タ
ンク２９が設けられ、原料タンク２９には吸気管３０が
接続され、吸気管３０の途中部には吸気弁Ｖ１が介装さ
れ、吸気弁Ｖ１を制御することで、原料タンク２９の内
圧が調整される。

【００５５】キャビティ型１２側の裏板１５には成形空
間１３に開口する充填器３１が取付けられ、原料タンク
２９にはシャッター３２が付設され、充填器３１は充填
管３３を介して原料タンク２９のシャッター３２に接続
され、原料タンク２９に充填された予備発泡ビーズは、
空気の流れに乗って充填器３１から成形空間１３内へ供
給されるように構成されている。充填器３１には充填エ
ア供給管３４が接続され、充填エア供給管３４の途中部
に介装した充填エア弁Ｖ２により、適正圧力の充填エア
が供給されるような構成となっている。

【００５６】原料タンク２９はチャンバ１７，１８の内
圧以上の加圧状態に設定され、原料タンク２９に貯留さ
れた予備発泡ビーズは、圧縮された状態で、原料タンク
２９から成形空間１３への空気の流れに乗って、成形空
間１３に充填されるように構成されている。

【００５７】また、シャッター３２と充填管３３との間
には調整エア供給管３５が接続され、調整エア供給管３
５の途中部に介装した調整エア弁Ｖ３により、充填管３
３に対して適正圧力の調整エアが供給され、予備発泡ビ
ーズは調整エアで希釈されながら、原料タンク２９から
充填管３３に供給される。また、調整エアの供給量を変
えることで、充填管３３に対し供給される予備発泡ビー
ズの単位時間当たりの供給量、つまり後述する最終希釈
度合が調整される。但し、スクリューコンベア等の供給
手段により原料タンク２９から充填管３３に対して予備
発泡ビーズを供給することも可能であり、この場合に
は、調整エア弁Ｖ３及び調整エア供給管３５を省略し、
スクリューコンベアの回転速度を変えることでことで、
成形空間１３に対する予備発泡ビーズの単位時間当たり
の供給量を調整することになる。

【００５８】本発明の特徴とする第１の構成は、成形空
間１３のうちの予備発泡ビーズが充填されにくい難充填
部に連通する第３チャンバを設け、この第３チャンバを
介して充填用の空気を排出することで、難充填部に対す
る予備発泡ビーズの流入を促進して、難充填部における
予備発泡ビーズの充填密度を適正に設定した点にある。

【００５９】難充填部としては、例えば成形空間１３の
外周先端部分１３ａや、仕切壁４を成形する仕切壁成形
部１３ｂの奧部や、充填器３１から離れている成形空間
１３の遠隔部の奥部などが考えられる。

【００６０】外周先端部分１３ａの難充填部における充
填性を改善するため、図３に示すように、型閉めした状
態で、コア型１１とキャビティ型１２間にはスリット状
のクリアランス４０が形成され、コア型１１及びキャビ
ティ型１２のフランジ部１１ａ，１２ａ間には第３チャ
ンバとしての型間空洞部４１が形成され、外周先端部分
１３ａの難充填部はクリアランス４０を介して型間空洞
部４１に連通されている。型間空洞部４１は、用役弁Ｓ
Ｖ３及び切替弁ＳＷＶ１、ＳＷＶ２を介して蒸気供給管
２５及びエア供給管２６にそれぞれ接続されるととも
に、ドレン弁ＤＶ３及び切替弁ＳＷＶ３、ＳＷＶ４を介
して、ドレン管２７及び真空ポンプＰが介装された減圧
管２８にそれぞれ接続され、型間空洞部４１の内圧を制
御することで、外周先端部分１３ａの難充填部の内圧を
調整できるように構成されている。但し、型間空洞部４
１は、予備発泡ビーズの充填性を改善するだけであれ
ば、ドレン管にのみ接続すればよく、必ずしも蒸気供給
管２５やエア供給管２６や減圧管２８に接続する必要は
ないが、これらの管に接続することで、後述のように型
間空洞部４１における充填用の空気以外の用役流体を制
御して、予備発泡ビーズの加熱や成形品１の冷却及び離
型時における種々のメリットが得られるので好ましい。

【００６１】クリアランス４０の開口幅は、予備発泡ビ
ーズの直径よりも小さく設定され、予備発泡ビーズの充
填時に、予備発泡ビーズとともに成形空間１３に供給さ
れる充填用エアのみが通過して、予備発泡ビーズが成形
空間１３に残留するように構成されている。但し、クリ
アランス４０はコア型１１及びキャビティ型１２の全周
に亙って形成してもよいし、必要部分にのみ局部的に設
けてもよい。また、図７に示すように、クリアランス４
０を隔壁４２により複数（図例では２つ）に区画し、こ
れら複数のクリアランス４０に対応させて型間空洞部４
１を設け、複数の型間空洞部４１に対して充填用エアや
その他の用役流体を個別に制御できるように構成しても
よい。

【００６２】仕切壁成形部１３ｂの奧部の難充填部にお
ける充填性を改善するため、仕切壁成形部１３ｂの奧部
には貫通孔４３が形成され、この貫通孔４３に接続され
た排気管４４は、ドレン弁ＤＶ４及び切替弁ＳＷＶ３、
ＳＷＶ４を介して、ドレン管２７及び減圧管２８にそれ
ぞれ接続されている。この場合には、排気管４４の管内
空間４５が第３チャンバとして機能し、仕切壁成形部１
３ｂの奧部に流入した充填用空気は貫通孔４３及び排気
管４４を介して排出されるように構成されている。尚、
貫通孔４３は、前記クリアランス４０と同様に、充填性
のみを改善するのであれば、ドレン管２７にのみ接続す
ればよいのであるが、蒸気供給管２５やエア供給管２６
や減圧管２８などの他の配管に接続して、より木目細か
な用役流体の制御を行うようにしてもよい。

【００６３】貫通孔４３は、丸孔状やスリット状などの
任意の形状に形成することが可能であるが、いずれにし
ても予備発泡ビーズがこの貫通孔４３を通って排気管４
４側へ流入しないような開口幅に形成することになる。
また、充填器３１から離間した遠隔部やその他の部位に
おいても、予備発泡ビーズが充填され難い場合には、仕
切壁成形部１３ｂの奧部と同様に貫通孔を形成して排気
管と接続し、充填用の空気を排出するように構成するこ
とが可能である。

【００６４】本発明の特徴とする第２の構成は、成形空
間内へ予備発泡ビーズを圧縮充填するにあたり、成形品
密度を予備発泡ビーズの嵩密度で除算して得られる予備
発泡ビーズの圧縮比が１．０５〜１．５、好ましくは
１．０５〜１．２となるように、充填用エアによる予備
発泡ビーズの圧縮充填圧力を調整した点にある。

【００６５】つまり、成形品形状が複雑になると、予備
発泡ビーズの成形空間内における予備発泡ビーズの充填
密度のバラツキが大きくなり、最も充填密度の小さい部
位における成形不良を防止するため、予備発泡ビーズの
圧縮比が高くなる。しかし、予備発泡ビーズの圧縮比が
高くなり、１．５を越える場合には、充填され易い部位
における充填密度が過剰に高くなって、加熱蒸気がビー
ズ粒子間を通過せず融着不良となったり、加熱蒸気が通
過した箇所のみ過剰発泡し、成形品に割れが発生すると
ともに、冷却時間が長くなって生産性が低下するという
問題が発生する。本発明では、前述のように、３つのチ
ャンバの充填用エア圧を個別に或いはいずれかの組み合
わせにより制御しながら、成形空間内に予備発泡ビーズ
を圧縮充填することで、成形空間内における予備発泡ビ
ーズの充填密度のバラツキを少なくでき、また素材自体
が柔らかく低い圧縮比でも発泡可能なポリオレフィン系
合成樹脂を使用するすることで、成形不良を防止しつつ
予備発泡ビーズの圧縮比を低く設定することが可能とな
る。もっとも圧縮比が１．０５未満の場合には、予備発
泡ビーズが十分に発泡せず、離型後に成形品が大幅に収
縮したり、ビーズ間に隙間が形成されたりして、良品が
得られないという問題が発生するので、１．０５〜１．
５、好ましくは１．０５〜１．２となるように設定する
ことになる。但し、本発明におけるビーズ嵩密度とは、
最密状態におけるビーズ嵩密度を採用している。このビ
ーズ嵩密度の具体的な求め方について説明すると、先
ず、約５リットルの容器に予備発泡ビーズを満杯に入れ
て容器を振動させ、振動により粉面が低下するので、低
下した分の予備発泡ビーズを順次を容器に追加し、予備
発泡ビーズが満杯に充填されて粉面が安定したことを確
認した後、ビーズの重量を測定し、容器の密度と合わせ
て、ビーズ嵩密度を計算して求めている。

【００６６】予備発泡ビーズの素材としては、特にポリ
エチレン系合成樹脂が軟質であることから好ましく、こ
のポリエチレン系合成樹脂からなる予備発泡ビーズを用
いる場合には、成形品品質を低下させることなく、圧縮
比を１．０５〜１．２に設定できる。また、ポリプロピ
レン系合成樹脂からなる予備発泡ビーズは、ポリエチレ
ン系合成樹脂よりもやや硬質で、発泡力が多少弱いの
で、ポリプロピレン系合成樹脂からなる予備発泡ビーズ
を用いる場合には、予め予備発泡ビーズに対して０．０
３〜０．２ＭＰａの成含用無機ガスを圧入することで、
その発泡力を高めることが好ましい。このように成含用
無機ガスを圧入することで、ポリエチレン系合成樹脂か
らなる予備発泡ビーズと同様に、成形品品質を低下させ
ることなく、圧縮比を１．０５〜１．２に設定できる。

【００６７】また、成形空間１３に供給する予備発泡ビ
ーズの温度を所定の設定温度に調整し、これに適応させ
て圧縮充填圧力（圧縮充填時における成形空間の内圧）
を設定することも好ましい。具体的には、図１に示すよ
うに、原料ビーズはビーズ温調槽３８で設定温度に加温
され、原料供給弁Ｖ４を介して原料タンク２９に供給さ
れる。ここで、ビーズ温調槽３８には予備発泡ビーズを
加熱するための加熱手段３９を設けるとともに温度セン
サ３７ａを設け、温度センサ３７ａからの信号に基づい
て加熱手段３９による加熱温度を制御することにより、
予備発泡ビーズの温度を設定温度に調整することにな
る。但し、ビーズ温調槽３８の内壁を断熱材で構成した
り外壁を断熱材で構成し、ビーズ温調槽３８の保温性を
高めるとともに、ビーズ温調槽３８内の雰囲気温度が一
様になるように、加熱手段３９として例えば熱風ブロワ
を用い、ビーズを攪拌しながら温調することが好まし
い。また、予備発泡ビーズの温度をより厳密に調整する
ため、温度センサ３７ａを複数設けて、その平均温度を
予備発泡ビーズの温度として用いてもよい。ビーズ温調
槽３８から原料タンク２９へ予備発泡ビーズを搬送する
ための配管は保温し、原料輸送のための空気の温度も予
め調整することが好ましい。原料タンク２９には温調手
段３６を設けるとともに、原料タンク２９内の雰囲気温
度を測定するための温度センサ３７ｂを設け、この温度
センサ３７ｂからの信号に基づきビーズ温調槽３８の温
度設定の変更、或いは温調手段３６の温度を制御するこ
とにより、充填前の予備発泡ビーズの温度を一定にする
ことになる。

【００６８】加熱手段３９としては、任意の構成の加熱
手段を採用できるが、成形時に加熱蒸気を用いるので、
加熱蒸気を利用した加熱手段を設けることが設備経済上
好ましい。その他、加熱手段として電気ヒータ等が挙げ
られ、加熱蒸気を利用した加熱手段と電気ヒータ等の加
熱手段とを併用してもよい。温調手段３６としては、成
形工場では冷却水温度を３０〜５０℃に管理しているこ
とより、この冷却水を利用した温調を行うことが、設備
経済上好ましい。予備発泡ビーズの加熱温度は、常温以
上、融点以下の任意の温度に設定できるが、高温域での
ビーズの劣化或いは低温域での夏場の温度管理、冬場の
省エネを考慮すると、３０℃〜８０℃、さらに、成形機
の低圧縮圧力域或いは高圧縮圧力域での圧縮充填圧力の
制御精度、ビーズ圧縮特性を考慮すると、３０℃〜５０
℃に設定することが好ましい。また、成形品の機械的強
度及び重量を安定化させるため、予備発泡ビーズの温度
は、設定温度±５℃の範囲内に調整することが好まし
い。

【００６９】また、予備発泡ビーズの圧縮充填圧力は、
例えば次のような試験を行って予め設定することにな
る。先ず、前記設定温度に対する最適な圧縮充填圧力を
求めるために行った試験について説明する。成形品とし
て、ポリプロピレン製の予備発泡ビーズを用いて、外寸
で長さ１１５８．６ｍｍ、幅１４４．３ｍｍ、厚み１１
４．３ｍｍの自動車バンパーの芯材を次のようにして製
作した。

【００７０】先ず、嵩密度の異なる複数種類の予備発泡
ビーズを用い、これを２４℃の設定温度に保った状態で
０．４ＭＰａの圧縮充填圧力で成形空間に圧縮充填し、
その後蒸気により予備発泡ビーズを加熱融着させて、予
備発泡ビーズのビーズ嵩密度の異なる複数種類の成形品
を製作した。また、圧縮充填圧力のみを変更して、０．
３５ＭＰａ、０．３ＭＰａにそれぞれ設定した場合の成
形品も同様にして製作した。そして、各圧縮充填圧力に
おける、予備発泡ビーズのビーズ嵩密度と乾燥後の成形
品重量との関係を求め図８に示す結果を得た。

【００７１】次に、嵩密度の異なる複数種類の予備発泡
ビーズを用い、これを４０℃の設定温度に保った状態で
０．３５ＭＰａの圧縮充填圧力で成形空間に圧縮充填
し、その後蒸気により予備発泡ビーズを加熱融着させ
て、予備発泡ビーズのビーズ嵩密度の異なる複数種類の
成形品を製作した。また、圧縮充填圧力のみを変更し
て、０．３ＭＰａ、０．２５ＭＰａ、０．２ＭＰａにそ
れぞれ設定した場合の成形品も同様にして製作した。そ
して、各圧縮充填圧力における、予備発泡ビーズのビー
ズ嵩密度と乾燥後の成形品重量との関係を求め図９に示
す結果を得た。

【００７２】次に、嵩密度の異なる複数種類の予備発泡
ビーズを用い、これを５５℃の設定温度に保った状態で
０．３ＭＰａの圧縮充填圧力で成形空間に圧縮充填し、
その後蒸気により予備発泡ビーズを加熱融着させて、予
備発泡ビーズのビーズ嵩密度の異なる複数種類の成形品
を製作した。また、圧縮充填圧力のみを変更して、０．
２５ＭＰａ、０．２ＭＰａ、０．１５ＭＰａ、０．１Ｍ
Ｐａにそれぞれ設定した場合の成形品も同様にして製作
した。そして、各圧縮充填圧力における、予備発泡ビー
ズのビーズ嵩密度と乾燥後の成形品重量との関係を求め
図１０に示す結果を得た。

【００７３】この実施例において最も好ましい成形条件
は、予備発泡ビーズの嵩密度が、サイロから成形空間へ
の予備発泡ビーズの移送過程における分級により変動し
ても、成形品重量が一様になるような成形条件を得るこ
とであり、図８〜図１０に示す試験結果から判るよう
に、予備発泡ビーズ温度を２４℃に設定した場合には、
圧縮充填圧力を０．３５ＭＰａに設定したときに、また
予備発泡ビーズ温度を４０℃に設定した場合には、圧縮
充填圧力を０．２ＭＰａに設定したときに、更に予備発
泡ビーズ温度を５５℃に設定した場合には、圧縮充填圧
力を０．１ＭＰａに設定したときに、線図がそれぞれ略
水平になって、予備発泡ビーズの嵩密度が変化しても成
形品重量がほとんど変化していないことが判る。

【００７４】つまり、成形空間内に充填する予備発泡ビ
ーズの温度に応じて圧縮充填圧力を設定することで、予
備発泡ビーズの嵩密度が変化しても成形品重量が変化し
ないように成形品を製作できることが判る。また、圧縮
充填圧力を調整するよりも予備発泡ビーズの温度を調整
する方が制御し易いので、成形空間内に充填する予備発
泡ビーズの温度を予め設定した設定温度になるように温
度調整し、圧縮充填圧力は該設定温度に応じた圧縮充填
圧力に固定することが好ましい。

【００７５】設定温度は、温度調整のためのエネルギー
消費量を少なくしてランニングコストを低下するため、
３０〜５０℃の範囲内に設定することが好ましい。ま
た、予備発泡ビーズの温度測定は、直接的に測定するこ
とが困難なので、予備発泡ビーズを充填している原料タ
ンク等に温度センサを付設して測定することになるが、
測定温度と実際の温度との温度差が大きくなると、予備
発泡ビーズの嵩密度に応じて成形品重量が大きく変動す
るので、測定温度は設定温度±５℃内に設定することが
好ましい。

【００７６】圧縮充填圧力は、前記設定温度に適応する
圧力に設定することになる。具体的には、大気圧よりも
大きく、図８〜図１０から判るように｛（７０−設定温
度［℃］）／１００｝ＭＰａの式で得られる値以下に設
定することになる。より好ましくは、０．０５ＭＰａ以
上、｛（７０−設定温度［℃］）／１００｝ＭＰａの式
で得られる値以下に設定することになる。

【００７７】次に、前記試験結果を検証するために行っ
た、検証試験について説明する。前記成形品と同じサイ
ズの成形品を製作すべく、嵩密度５９〜６４ｇ／Ｌの範
囲内の複数種類のポリプロピレン製の予備発泡ビーズを
用い、これを４０℃の設定温度に保った状態で０．２５
ＭＰａの圧縮充填圧力で成形空間に圧縮充填し、その後
蒸気により予備発泡ビーズを加熱融着させて、ビーズ嵩
密度の異なる１００個の成形品を製作した。そして、こ
れら成形品の予備発泡ビーズのビーズ嵩密度と成形品重
量との関係を求め、図１１に示す結果を得た。

【００７８】次に、前記成形品と同じサイズの成形品を
製作すべく、嵩密度５１〜５８ｇ／Ｌの範囲内の複数種
類のポリプロピレン製の予備発泡ビーズを用い、これを
４０℃の設定温度に保った状態で０．２ＭＰａの圧縮充
填圧力で成形空間に圧縮充填し、その後蒸気により予備
発泡ビーズを加熱融着させて、ビーズ嵩密度の異なる９
００個の成形品を製作した。そして、これら成形品の予
備発泡ビーズのビーズ嵩密度と成形品重量との関係を求
め、図１２に示す結果を得た。

【００７９】図１１、図１２に示すように、成形空間内
に充填する予備発泡ビーズの温度と圧縮充填圧力との関
係を適正に設定することで、成形品重量は、予備発泡ビ
ーズの嵩密度に応じて多少増加傾向にはなっているが、
大きく増加することはなく、成形品重量のバラツキが少
なくなっており、前記試験結果が量産時においても適合
していることが判る。

【００８０】次に、前記型内発泡成形装置１０を用いた
予備発泡ビーズの充填方法の一例について説明する。先
ず、予備発泡ビーズを図示外の成含タンク内に充填し
て、０．０３〜０．２ＭＰａの無機ガスを予備発泡ビー
ズに圧入する。尚、この工程は、予備発泡ビーズとして
ポリプロピレン系合成樹脂からなるものを用いる場合に
は前述のように有効であるが、ポリエチレン系合成樹脂
からなるものを用いる場合には省略することになる。

【００８１】こうして得られた予備発泡ビーズをビーズ
温調槽３８に供給し、ビーズ温調槽３８内における予備
発泡ビーズの温度を測定しながら、加熱手段３９により
ビーズ温調槽３８内を加熱し、予備発泡ビーズの温度を
３０〜５０℃の所定の設定温度に調整した後、保温され
た原料タンク２９に予備発泡ビーズを供給する。尚、こ
の工程は省略してもよい。特に、前述のように予備発泡
ビーズに対して無機ガスを圧入する場合には、温度上昇
によりビーズ内の無機ガスが抜けるので、省略すること
になる。

【００８２】次に、コア型１１とキャビティ型１２を型
閉めするとともに、成形品密度を予備発泡ビーズの嵩密
度で除算して得られる予備発泡ビーズの圧縮比が１．０
５〜１．５、好ましくは１．０５〜１．２となるよう
に、チャンバ１７，１８と型間空洞部４１と管内空間４
５を加圧するとともに、原料タンク２９内を成形空間１
３内の圧力よりも多少低く設定することになる。尚、予
備発泡ビーズを温度調整する場合には、圧縮比が上記範
囲内に設定される圧縮充填圧力であって、しかも予備発
泡ビーズの設定温度に適応する圧縮充填圧力になるよう
に調整することが好ましい。このように、圧縮比を設定
すると、前述のように、成形不良を確実に防止しつつ、
冷却時間を短縮して生産性を向上することが可能とな
る。また、圧縮充填時における予備発泡ビーズの温度を
設定温度に設定し、圧縮充填圧力をこの設定温度に適応
した圧力に設定すると、前述のように、予備発泡ビーズ
の嵩密度に多少のバラツキがあっても、一様な重量の成
形品を製作することが可能となる。

【００８３】次に、充填器３１のフィラ、シャッター３
２、充填エア弁Ｖ２、調整エア弁Ｖ３を開け予備発泡ビ
ーズの充填を開始する。充填エア弁Ｖ２における充填エ
ア圧力は、原料タンク２９の内圧より少なくとも０．２
ＭＰａ以上高く、且つ絶対値で０．４ＭＰａ以上に設定
する。

【００８４】充填中は、予備発泡ビーズは、原料タンク
２９内の圧縮空気、及び調整エア弁Ｖ３からの圧縮空
気、並びに充填エア弁Ｖ２からの圧縮空気で希釈されな
がら成形空間１３内に流入する。このとき成形空間１３
に流入する空気と予備発泡ビーズとの容積比は、成形空
間１３に供給される空気の容積を予備発泡ビーズの容積
で除算して得られる数値を最終希釈度合と定義すると、
最終希釈度合は５以上、好ましくは１０〜５０になるよ
うに設定される。

【００８５】予備発泡ビーズの最終希釈度合が５０より
も大きいと、予備発泡ビーズの単位時間あたりに充填さ
れる量が低下するため、充填に時間を要し、成形サイク
ルタイムが延びるとともに、エア消費量が多くなるとい
う問題がある。また、最終希釈度合が１０よりも小さい
と、充填管３３、充填器３１あるいは成形空間１３中で
予備発泡ビーズ同士の接触或いは衝突回数が増加するた
め、予備発泡ビーズの充填を妨げる抵抗が増加するとい
う問題があり、また予備発泡ビーズが空気の流れを阻害
するため、充填が良好に行えないという問題があるの
で、１０〜５０に設定することが好ましい。但し、スク
リューコンベア等の供給手段により予備発泡ビーズを供
給する場合には、最終希釈度合が所望の値になるよう
に、スクリューコンベアの回転速度を制御して、成形空
間１３に対する予備発泡ビーズの単位時間当たりの供給
量を設定することになる。

【００８６】こうして、成形空間１３内に流入した圧縮
空気は、通気孔２２とクリアランス４０と貫通孔４３と
を通ってチャンバ１７，１８と型間空洞部４１と管内空
間４５の圧力を上昇させる。この時、チャンバ１７，１
８と型間空洞部４１と管内空間４５の圧力をドレン弁Ｄ
Ｖ１〜ＤＶ４を用いて個別にあるいはいずれかを組合せ
て制御することにより、予備発泡ビーズの充填され難い
部分に対して、先に予備発泡ビーズを充填して、成形品
１の各部における密度のバラツキを抑制したり、充填密
度を適正に確保することができる。

【００８７】例えば、チャンバ１７，１８と型間空洞部
４１と管内空間４５の内圧が設定圧以上になったときに
ドレン弁ＤＶ１〜ＤＶ４を順次開放するように構成する
とともに、設定圧を第２チャンバ１８＞第１チャンバ１
７＞型間空洞部４１＞管内空間４５とすれば、先ずドレ
ン弁ＤＶ４が開放されて仕切壁成形部１３ｂに対して予
備発泡ビーズが充填され、仕切壁成形部１３ｂへの予備
発泡ビーズの充填が略完了して、チャンバ１７，１８と
型間空洞部４１の内圧が高くなると、ドレン弁ＤＶ３が
開放されて、成形空間１３の外縁部に予備発泡ビーズが
充填される。こうして設定圧の小さいものから順番にド
レン弁が開放されて、成形空間１３に予備発泡ビーズが
充填されることになる。

【００８８】また、別の制御方法としては、充填工程を
４つに分け、第１の工程ではドレン弁ＤＶ４のみを使用
して管内空間４５の空気圧力を制御し、第２の工程では
ドレン弁ＤＶ３、ＤＶ４を用いて型間空洞部４１と管内
空間４５の空気圧力を制御し、第３の工程では排気弁Ｄ
Ｖ１、ＤＶ３、ＤＶ４を用いて第１チャンバ１７と型間
空洞部４１と管内空間４５の空気圧力を制御し、第４工
程では、排気弁ＤＶ１〜ＤＶ４を用いてチャンバ１７，
１８と型間空洞部４１と管内空間４５の空気圧力を制御
しつつ、予備発泡ビーズを成形空間１３内に順次充填す
る。

【００８９】こうして、予備発泡ビーズを充填した後、
充填器３１のフィラを閉めるとともに調整エア弁Ｖ３を
閉め、充填エアを用いて充填器３１並びに充填管３３内
に残っている予備発泡ビーズを原料タンク２９に戻し、
その後充填エア弁Ｖ２並びにシャッター３２を閉めるこ
とで充填サイクルを終了し、加熱、冷却、離型の一連の
通常成形工程を順次行って、所望形状の成形品を得るこ
とになる。

【００９０】尚、前記型内発泡成形装置１０において
は、クリアランス４０及び型間空洞部４１を形成してい
るので、これを有効に利用し、クリアランス４０及び型
間空洞部４１における用役流体を次のように制御しなが
ら加熱、冷却、離型を行うことも可能である。

【００９１】即ち、加熱工程において、型間空洞部４１
及びクリアランス４０に蒸気を導入して、クリアランス
４０の周辺部を加熱するとともに、成形空間１３内にも
送入して、成形空間１３の外周先端部分１３ａの予備発
泡ビーズの加熱を補う操作を行う。

【００９２】この場合には、従来比較的熱容量が大きく
温度が上昇しにくかった、両成形型１１，１２の外周部
を構成するフランジ部１１ａ，１２ａが直接加熱される
ようになるので、外周先端部分１３ａの予備発泡ビーズ
の迅速な温度上昇が可能になるから、結局、成形時間合
計を短縮できるという利点が得られるのである。

【００９３】この他、蒸気による外周先端部分１３ａの
エアパージが確実になる、あるいはクリアランス４０を
通じて独立した調圧操作が可能となるので、チャンバ圧
に対して蒸気圧をプラス、マイナスなどコントロールし
て成形型１１，１３内の温度バランスを最も好ましい状
態に設定でき、大幅なサイクル時間削減あるいは省エネ
効果が期待できる。

【００９４】冷却工程において、冷却水の注水の他、前
記クリアランス４０を通して成形空間１３内を減圧し
て、注水によって成形空間１３内に侵入した水分の気化
による冷却を促進するとともに、ドレンを排出する操作
を行う。この場合においても、熱容量が大きく温度が下
がりにくい成形型１１，１２のフランジ部１１ａ，１２
ａの温度低下を促進できるから、サイクル時間の削減に
大いに貢献できるのである。

【００９５】離型工程において、前記クリアランス４
０、型間空洞部４１に溜まっているドレンを排出する操
作を行う。その結果、前記冷却時の注水によって生じた
クリアランス４０、型間空洞部４１に溜まるドレンが除
去できるから、離型のために型開きしても作業場を水濡
れ状態にするなどの不具合が解消できる。

【００９６】尚、これまでの説明では、コア型１１に仕
切壁成形部１３ｂが設けられている場合について説明し
たが、仕切壁成形部１３ｂがキャビティ型１２側に設け
られている場合には、これまでの説明におけるチャンバ
１７，１８を逆に読み替えた方法を採用することによ
り、全く同様の作用効果を得ることができる。

【００９７】このようにして成形した成形品１は、例え
ば仕切壁４の肉厚が２０ｍｍ以下、好ましくは３〜１５
ｍｍ、より好ましくは５〜１０ｍｍの薄肉に構成された
ものや、成形品１の仕切壁４の厚さ方向に配置されるビ
ーズの個数が３個以下のものなど、従来充填困難である
と考えられていたような成形品であっても、各部におけ
る密度が平均密度の±５％以内、好ましくは±４％以
内、より好ましくは±３％以内に設定された密度のバラ
ツキの少ない品質のよい成形品となる。また、予備発泡
ビーズの圧縮比を低く設定できるので、過剰な加熱が不
要となり、エネルギーロスが少ない上、冷却時間を短縮
して生産性を向上できる。更に、予備発泡ビーズの温度
を設定温度に保ち、圧縮充填圧力を設定温度に適応する
圧力に保った状態で成形する場合には、例えば９００ｇ
の成形品を成形するときにおける成形品の重量バラツキ
３σを、従来の成形方法では１０％であったものを、３
％以下に調整することが可能となり、各成形ショット間
における成形品の重量バラツキが少なく、成形品品質及
び収率のよい成形品となる。

【００９８】本発明は、例えばカップ麺の容器のような
小さく単純な形状をした成形品よりも、比較的大きく、
複雑な形状をした集合包装体を成形するときに効果を発
揮し、有用なものである。特に、厚肉部と薄肉部とを共
に有するような、集合包装体に有益である。また、各成
形ショット間における重量バラツキが少なくなることか
ら、自動車用バンパーの芯材のように、機械的強度と重
量に対する制約が厳しい成形品にも好適に利用できる。

【００９９】次に、この充填方法により予備発泡ビーズ
を充填して成形した成形品１の品質評価試験について説
明する。図１、図２に示ような形状の成形品１を製作す
るに当たり、予備発泡ビーズの充填法として、クラッキ
ング充填法、加圧充填法、圧縮充填法により予備発泡ビ
ーズを充填した場合と、前述した本発明の充填方法によ
り予備発泡ビーズを充填した場合の４つの充填方法で、
予備発泡ビーズを充填して４種類の成形品を製作した。
そして、図２に示すように、成形品１の仕切壁４の先端
部４ａと途中部４ｂと基端部４ｃにおける密度をそれぞ
れ測定して、表１に示すような結果を得た。また、本発
明の充填方法と、従来の圧縮充填法とで、各々１００回
の成形を行い、各成形ショットの成形品重量を測定し
て、その平均重量と最大及び最小重量と、最大重量差
と、成形品の重量バラツキ３σを求め、表２に示すよう
な結果を得た。

【０１００】

【表１】

【０１０１】表１に示すように、従来の充填法により予
備発泡ビーズを充填して製作した成形品では、仕切壁４
の基端部４ａから先端部４ｃ側へ行くに従って密度が低
下しているのに対し、本発明の充填方法により予備発泡
ビーズを充填して製作した成形品では、略一様な密度に
なっていることが判る。つまり、本発明の充填方法で
は、密度のバラツキの少ない品質の良い成形品を製作で
きることが判る。また、従来の成形品では、密度の低い
部分においても十分な強度が得られるように、密度の低
い部分を基準に成形品の設計を行う必要があり、成形品
が重たくなるという問題があるが、本発明の成形品で
は、成形品の各部における密度が略一様になるので、成
形品の強度を十分に確保しつつ、成形品を軽量に構成で
き、しかも予備発泡ビーズの使用量を少なくして成形品
の製作コストを低減できる。

【０１０２】

【表２】

【０１０３】表２に示すように、本発明の充填方法で予
備発泡ビーズを充填して成形すると、従来の圧縮充填法
で充填して成形した場合よりも、成形ショット間におけ
る成形品の重量バラツキが小さくなり、所望の重量に精
度よく成形されていることが判る。

【０１０４】次に、成形サイクルの評価試験について説
明する。圧縮成形品として、図１、図２に示すような形
状で、外寸で縦４５０ｍｍ、横３００ｍｍ、高さ１８０
ｍｍの箱型、厚み８ｍｍの縦方向のリブ５本、厚み８ｍ
ｍの横方向のリブ１本の成形品を製作するにあたり、本
発明例として、予備発泡ビーズとして嵩密度が２０ｇ／
Ｌのポリプロピレン製ビーズを用い、成形品の嵩密度を
２８ｇ／Ｌ、２６ｇ／Ｌ、２４ｇ／Ｌに設定した実施例
１〜３の成形品と、予備発泡ビーズとして０．１ＭＰａ
の無機ガスを圧入した嵩密度が２０ｇ／Ｌのポリプロピ
レン製ビーズを用い、成形品の嵩密度を２６ｇ／Ｌ、２
４ｇ／Ｌ、２３ｇ／Ｌ、２１ｇ／Ｌに設定した実施例４
〜７の成形品と、予備発泡ビーズとして嵩密度が２５ｇ
／Ｌのポリエチレン製ビーズを用い、成形品の嵩密度を
３３ｇ／Ｌ、３０ｇ／Ｌ、２９ｇ／Ｌ、２６ｇ／Ｌに設
定した実施例８〜１１の成形品を製作した。

【０１０５】また、比較例として、予備発泡ビーズとし
て嵩密度が２０ｇ／Ｌのポリプロピレン製ビーズを用
い、成形品の嵩密度を３０ｇ／Ｌ、２８ｇ／Ｌ、２６ｇ
／Ｌに設定した比較例１〜３の成形品と、予備発泡ビー
ズとして嵩密度が２５ｇ／Ｌのポリエチレン製ビーズを
用い、成形品の嵩密度を４０ｇ／Ｌ、３８ｇ／Ｌ、３５
ｇ／Ｌに設定した従来例４〜６の成形品を製作した。そ
して、実施例１〜１１と比較例１〜６の成形サイクルと
成形品品質とを測定して表３，４を得た。但し、表３，
４において、成形品品質は、ビーズ同士の密着状態を３
段階評価したもので、十分に密着しているものを良品と
して「○」で表示し、使用には耐え得るが多少難のある
ものを「△」で表示し、全く使用に耐えないものを
「×」で表示した。

【０１０６】

【表３】

【０１０７】

【表４】

【０１０８】表３，４に示すように、従来の成形方法で
は、予備発泡ビーズとしてポリプロピレン製ビーズを使
用した場合には、比較例１のように成形品嵩密度を３０
ｇ／Ｌ（圧縮比１．５）以上に設定しないと、品質の良
い成形品が得られず、またポリエチレン製ビーズを使用
した場合には、比較例４のように成形品嵩密度を４０ｇ
／Ｌ（圧縮比１．６）以上に設定しないと、品質の良い
成形品が得られない。それに対して、本発明の成形方法
では、予備発泡ビーズとしてポリプロピレン製ビーズを
使用した場合には、実施例３のように成形品嵩密度を２
４ｇ／Ｌ（圧縮比を１．２）に設定した場合でも、ある
程度の品質の成形品が得られ、また予備発泡ビーズに予
め無機ガスを圧入することで、実施例７のように、成形
品嵩密度を２１ｇ／Ｌ（圧縮比を１．０５）に設定した
場合でも、ある程度の品質の成形品が得られる。更に、
ポリエチレン製ビーズを使用した場合には、実施例１１
のように成形品嵩密度を２６ｇ／Ｌ（圧縮比１．０４）
に設定した場合でも、ある程度の品質の成形品が得られ
る。また、成形サイクルは、成形品の嵩密度を予備発泡
ビーズの嵩密度で除算して求めた圧縮比が増大するにし
たがって長くなり、十分な品質の成形品が得られる比較
例１，４では、１８０ｓｅｃ，２１０ｓｅｃであるのに
対し、実施例３，７，１１では１１０ｓｅｃ，１００ｓ
ｅｃ，１００ｓｅｃであり、本発明の成形方法では、従
来の成形方法と比較して、十分な品質を確保しつつ、成
形サイクルを格段に短縮できることが判る。

【０１０９】尚、本実施例では、成形品１の各部におけ
る密度が一様になるように、チャンバ１７，１８と型間
空洞部４１と管内空間４５の内圧を調整したが、局部的
に強度を高めたい部分における予備発泡ビーズの充填密
度を高めることも可能である。また、成形品１以外の各
種形状の成形品を成形する場合においても、本発明を勿
論適用することが可能である。

【０１１０】

【発明の効果】本発明に係るポリオレフィン系樹脂の型
内発泡成形方法及び型内発泡成形装置によれば、ポリオ
レフィン系合成樹脂からなる予備発泡ビーズを無機ガス
で圧縮した状態で、３つのチャンバの無機ガス圧を個別
に或いはいずれかの組み合わせにより制御し、圧縮した
予備発泡ビーズを無機ガスの流れに乗せて成形空間内へ
充填する新しい圧縮充填方法を採用しているので、例え
ば予備発泡ビーズが充填されにくい難充填部に対して先
に予備発泡ビーズが充填されるように、各チャンバの無
機ガス圧を制御することで、成形品の各部における充填
密度を一様に設定できる。このため予備発泡ビーズが充
填されにくい、例えば薄肉な仕切壁を有するような成形
品でも、充填器の個数を増やすことなく、成形品の各部
における充填密度を適正な値に設定できる。また、強
度、剛性を高めたい部分に対して先に予備発泡ビーズを
充填すると、該部分における充填密度を局部的に高めて
その強度を高めることが可能となる。

【０１１１】このように予備発泡ビーズの充填密度を成
形空間の各部において一様に設定できるので、予備発泡
ビーズの充填性を低下させることなく、圧縮比を１．０
５〜１．５に設定することが可能となり、圧縮比が高く
なることに起因する成形不良の発生を防止できるととも
に、冷却時間を短縮して生産性を向上できる。また、成
形品の嵩密度と予備発泡ビーズの嵩密度とが接近するの
で、予備発泡ビーズの輸送効率や保管効率を高めること
が可能となり、しかも適正分量の予備発泡ビーズが過不
足なく充填されるので、過充填による予備発泡ビーズの
無駄をなくすことが可能となる。更に、ポリオレフィン
系合成樹脂からなる予備発泡ビーズは、素材自体が軟ら
かく、しかもガス透過性が高いことから、同一発泡倍率
のポリスチレン系合成樹脂からなる予備発泡ビーズより
も格段に粒子形状が変形しやすく、充填性を一層向上で
きるので好ましい。

【０１１２】ここで、予備発泡ビーズとして、セル径が
１００〜９００μｍ、発泡倍率が５〜６０倍、ＤＳＣ
２’ｎｄピーク比が８〜６０％、独立気泡率が６５％以
上のポリオレフィン系樹脂からなる予備発泡ビーズを用
いると、成形品の表面性を向上し、その外観の見栄性を
向上できるとともに、成形時の加熱条件に対する制約を
緩和して、成形性及び省エネ性を向上できる。

【０１１３】また、予備発泡ビーズとしてポリエチレン
系合成樹脂からなる予備発泡ビーズを用いると、素材自
体が柔らかく発泡し易いので、圧縮比を１．０５〜１．
２まで低く設定しても、離型後に成形品が大幅に収縮し
たり、ビーズ間に隙間が形成されたりすることを防止で
きる。このため、成形品品質を低下させることなく、圧
縮比を極力低く設定して生産性を向上できる。

【０１１４】更に、予備発泡ビーズとしてポリプロピレ
ン系合成樹脂からなる予備発泡ビーズを用いる場合に
は、予め予備発泡ビーズに対して０．０３〜０．２ＭＰ
ａの成含用無機ガスを圧入して発泡力を高めることで、
ポリエチレン系合成樹脂からなる予備発泡ビーズと同様
に、成形品品質を低下させることなく、圧縮比を１．０
５〜１．２に設定可能となし生産性を向上できる。

【０１１５】第３チャンバとして、コア型とキャビティ
型間のクリアランスを介して成形空間に連通する単数又
は複数のチャンバを備えると、クリアランスを介して成
形空間の外周部に流入した充填用の無機ガスを効率的に
外部へ排出できるので、例えば底の深い容器等を製作す
るときには、容器の開口縁に対応する位置にクリアラン
スが形成されるように構成することで、充填器の個数を
増やすことなく、予備発泡ビーズの充填密度を適正に設
定でき、容器の品質を向上することが可能となる。

【０１１６】また、第３チャンバとして、予備発泡ビー
ズが充填され難い有底な幅狭状の仕切壁成形部の奥部に
連通する単数又は複数のチャンバを備え、予備発泡ビー
ズの充填時に、仕切壁成形部に対して先に予備発泡ビー
ズが充填されるように３つのチャンバの充填用無機ガス
圧を制御すると、充填密度を十分に確保できないことか
ら、従来成形困難であると考えられていた例えば厚さ２
０ｍｍ以下の仕切壁を有するような複雑形状の成形品で
も、仕切壁成形部に対して先に予備発泡ビーズを充填す
ることで、仕切壁成形部における予備発泡ビーズの充填
密度を高めて、適正な密度の品質のよい成形品を製作す
るとが可能となる。

【０１１７】更に、第３チャンバとして、予備発泡ビー
ズの充填器から離れている成形空間の遠隔部の奥部に連
通する単数又は複数のチャンバを備え、予備発泡ビーズ
の充填時に、遠隔部に対して先に予備発泡ビーズが充填
されるように充填用無機ガス圧を制御すると、予備発泡
ビーズの充填密度が低下し易い遠隔部の充填密度を十分
に確保でき、品質のよい成形品を製作することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 成形品の斜視図

【図２】 成形品の縦断面図

【図３】 型内発泡成形装置の縦断面図

【図４】 図３のIＶ−IＶ線断面図

【図５】 通気孔付近の縦断面図

【図６】 コアベントの正面図

【図７】 他の構成の型内発泡成形装置の図４相当図

【図８】 予備発泡ビーズの嵩密度と成形品重量との関
係を示す線図

【図９】 予備発泡ビーズの嵩密度と成形品重量との関
係を示す線図

【図１０】 予備発泡ビーズの嵩密度と成形品重量との
関係を示す線図

【図１１】 予備発泡ビーズの嵩密度と成形品重量との
関係を示す線図

【図１２】 予備発泡ビーズの嵩密度と成形品重量との
関係を示す線図

【図１３】 従来技術に係る型内発泡成形装置の縦断面
図

【図１４】 従来技術に係る他の構成の型内発泡成形装
置の縦断面図

【符号の説明】

１ 成形品 ２ 本体部 ３ 収容空間 ４ 仕切壁 ４ａ 先端部 ４ｂ 途中部 ４ｃ 基端部 １０ 型内発泡成形装置 １１ コア型 １２ キャビティ型 １１ａ，１２ａ フランジ部 １３ 成形空間 １３ａ 外周先端部分 １３ｂ 仕切壁成形部 １４ 枠状フレーム １５ 裏板 １６ ハウジング １７ 第１チャンバ １８ 第２チャンバ ２０ コアベント ２１ コアベントホール ２２ 通気孔 ２３ 取付孔 ２２ａ 貫通孔 ２２ｂ 長孔 ＳＶ１〜ＳＶ３ 用役弁 ＳＷＶ１〜ＳＷＶ４ 切替弁 ＤＶ１〜ＤＶ４ ドレン弁 Ｖ１ 吸気弁 Ｖ２ 充填エア弁 Ｖ３ 調整エア弁 ２５ 蒸気供給管 ２６ エア供給管 ２７ ドレン管 Ｐ 真空ポンプ ２８ 減圧管 ２９ 原料タンク ３０ 吸気管 ３１ 充填器 ３２ シャッター ３３ 充填管 ３４ 充填エア供給管 ３５ 調整エア供給管 ３６ 温調手段 ３７ａ 温度センサ ３７ｂ 温度センサ ３８ ビーズ温調槽 ３９ 加熱手段 ４０ クリアランス ４１ 型間空洞部 ４２ 隔壁 ４３ 貫通孔 ４４ 排気管 ４５ 管内空間

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F074 AA17 AA24 CA23 CA38 CA49 CB52 CC03X CC03Y CC34X CC34Y DA02 DA03 DA12 DA32 DA34 DA35 4F212 AA03 AA04 AA11 AG20 AR02 UA01 UB01 UF31 UL06 UN27

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形空間における用役流体を制御するた
   めの少なくとも３つのチャンバであって、成形空間に連
   通するコア型背面側の第１チャンバと、成形空間に連通
   するキャビティ型背面側の第２チャンバと、成形空間の
   うちの予備発泡ビーズが充填されにくい難充填部に連通
   する第３チャンバとを備えた型内発泡成形装置を用い、
   成形空間内へ予備発泡ビーズを圧縮充填するにあたり、
   成形品密度を予備発泡ビーズの嵩密度で除算して得られ
   る予備発泡ビーズの圧縮比が１．０５〜１．５となるよ
   うに、充填用無機ガスによる予備発泡ビーズの圧縮充填
   圧力を調整した状態で、各チャンバの充填用無機ガス圧
   を個別に或いはいずれかの組み合わせにより制御しなが
   ら、成形空間内に予備発泡ビーズを圧縮充填することを
   特徴としたポリオレフィン系合成樹脂の型内発泡成形方
   法。
2. 【請求項２】 前記予備発泡ビーズとして、セル径が１
   ００〜９００μｍ、発泡倍率が５〜６０倍、ＤＳＣ２’
   ｎｄピーク比が８〜６０％、独立気泡率が６５％以上の
   ポリオレフィン系合成樹脂からなる予備発泡ビーズを用
   いた請求項１記載のポリオレフィン系合成樹脂の型内発
   泡成形方法。
3. 【請求項３】 前記予備発泡ビーズとしてポリエチレン
   系合成樹脂からなる予備発泡ビーズを用い、圧縮比が
   １．０５〜１．２となるように、充填用無機ガスによる
   予備発泡ビーズの圧縮充填圧力を調整した状態で、成形
   空間内に予備発泡ビーズを圧縮充填する請求項１又は２
   記載のポリオレフィン系合成樹脂の型内発泡成形方法。
4. 【請求項４】 前記予備発泡ビーズとしてポリプロピレ
   ン系合成樹脂からなる予備発泡ビーズを用い、予め予備
   発泡ビーズに対して０．０３〜０．２ＭＰａの成含用無
   機ガスを圧入した後、圧縮比が１．０５〜１．２となる
   ように、充填用無機ガスによる予備発泡ビーズの圧縮充
   填圧力を調整した状態で、成形空間内に予備発泡ビーズ
   を圧縮充填する請求項１又は２記載のポリオレフィン系
   合成樹脂の型内発泡成形方法。
5. 【請求項５】 前記第３チャンバとして、コア型とキャ
   ビティ型間のクリアランスを介して成形空間に連通する
   単数又は複数のチャンバを備えた請求項１〜４のいずれ
   か１項記載のポリオレフィン系合成樹脂の型内発泡成形
   方法。
6. 【請求項６】 前記第３チャンバとして、予備発泡ビー
   ズが充填され難い有底な幅狭状の仕切壁成形部の奥部に
   連通する単数又は複数のチャンバを備え、予備発泡ビー
   ズの充填時に、仕切壁成形部に対して先に予備発泡ビー
   ズが充填されるように３つのチャンバの充填用無機ガス
   圧を制御する請求項１〜５のいずれか１項記載のポリオ
   レフィン系合成樹脂の型内発泡成形方法。
7. 【請求項７】 前記第３チャンバとして、予備発泡ビー
   ズの充填器から離れている成形空間の遠隔部の奥部に連
   通する単数又は複数のチャンバを備え、予備発泡ビーズ
   の充填時に、遠隔部に対して先に予備発泡ビーズが充填
   されるように充填用無機ガス圧を制御する請求項１〜６
   のいずれか１項記載のポリオレフィン系合成樹脂の型内
   発泡成形方法。
8. 【請求項８】 成形空間における用役流体を制御するた
   めの少なくとも３つのチャンバであって、成形空間に連
   通するコア型背面側の第１チャンバと、成形空間に連通
   するキャビティ型背面側の第２チャンバと、成形空間の
   うちの予備発泡ビーズが充填されにくい難充填部に連通
   する第３チャンバとを備え、成形空間内へ予備発泡ビー
   ズを圧縮充填するにあたり、成形品密度を予備発泡ビー
   ズの嵩密度で除算して得られる予備発泡ビーズの圧縮比
   が１．０５〜１．５となるように、充填用無機ガスによ
   る予備発泡ビーズの圧縮充填圧力を調整した状態で、各
   チャンバの充填用無機ガス圧を個別に或いはいずれかの
   組み合わせにより制御しながら、成形空間内に予備発泡
   ビーズを圧縮充填することを特徴とするポリオレフィン
   系合成樹脂の型内発泡成形装置。
9. 【請求項９】 前記第３チャンバとして、コア型とキャ
   ビティ型間のクリアランスを介して成形空間に連通する
   単数又は複数のチャンバを備えた請求項１１記載のポリ
   オレフィン系合成樹脂の型内発泡成形装置。
10. 【請求項１０】 前記第３チャンバとして、予備発泡ビ
    ーズが充填され難い有底な幅狭状の仕切壁成形部の奥部
    に連通する単数又は複数のチャンバを備え、予備発泡ビ
    ーズの充填時に、仕切壁成形部に対して先に予備発泡ビ
    ーズが充填されるように３つのチャンバの充填用無機ガ
    ス圧を制御する請求項８又は９記載のポリオレフィン系
    合成樹脂の型内発泡成形装置。
11. 【請求項１１】 前記第３チャンバとして、予備発泡ビ
    ーズの充填器から離れている成形空間の遠隔部の奥部に
    連通する単数又は複数のチャンバを備え、予備発泡ビー
    ズの充填時に、遠隔部に対して先に予備発泡ビーズが充
    填されるように充填用無機ガス圧を制御する請求項８〜
    １０のいずれか１項記載のポリオレフィン系合成樹脂の
    型内発泡成形装置。