JP2001341149A - 発泡樹脂成形体の成形方法及びこれに用いるエジェクトピン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発泡の開始から終了までの最適発泡圧カーブを
予め規定しておき、発泡圧が常にこのカーブを辿るよう
に調整制御することで最良発泡体の成形を実現する。 【解決手段】予備発泡させた発泡性樹脂粒子を一対の金
型で区画される成形空間内に充填し加熱発泡させて成形
した後、冷却して離型する発泡樹脂成形体の製造方法に
おいて、加熱発泡工程で変化する発泡性樹脂粒子の発泡
圧を逐次検出し、該検出値が予め規定しておいた最適発
泡圧カーブを辿るように供給蒸気圧を制御する。また蒸
気圧の制御において両面供給へ移行する直前に供給する
蒸気圧を一旦所定値まで降下させ発泡圧を検出する。好
ましくは、エジェクトピンの先端部に配置した圧力セン
サにより発泡圧の検出を行うようにすれば、種々の既成
金型への適用が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本願発明は、発泡樹脂成形体の
製造方法に関し、特にあらかじめ規定した発泡圧の変化
率（以下、「発泡圧カーブ」と略称。）に沿って発泡圧
が上昇するように蒸気圧を制御したことを特徴とする発
泡樹脂成形体の成形方法及びこれに用いるエジェクトピ
ンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な合発泡樹脂成形装置（以
下「成形装置」と略称する。）４は、例えば、図４に示
すような構成が採られている。すなわち、型合わせされ
た一対の金型５により成形空間５０が形成され、該成形
空間５０には多数の通気孔５６、５６、・・・を介して
加熱用の蒸気を供給するための蒸気室５１がそれぞれ隣
接して配設されている。この蒸気室５１には供給する蒸
気の調圧弁５２ａを備えた蒸気供給管５２を取付け、そ
の下方には、蒸気の復水を排出させるため、及び冷却用
シャワリング水の排水用のドレン弁５３ａを備えた排水
管５３を設けている。また成形空間５０内の適宜の箇所
には発泡圧センサ５４を配設するとともに、対向させた
金型５、５の双方にそれぞれ蒸気圧センサ５５、５５を
取り付け、これらで検知した圧力情報等をもとに制御ボ
ックス（図示省略）で調圧弁５２ａおよびドレン弁５３
ａを開閉させて成形装置４を制御するようにしている。

【０００３】かかる装置構成により、発泡樹脂体成形体
の製造工程は次のようにして行われている。先ず、原料
ビーズである熱可塑性樹脂粒子を予備発泡させた発泡性
樹脂粒子６を、通常、オートフィーダ７（自動充填器）
を用いて成形空間５０に充填する。充填後、ドレン弁５
３ａを開放した状態で調圧弁５２ａを開け蒸気供給管５
２から蒸気室５１へ蒸気を供給し、次いで通気孔５６、
５６、・・・を介して、一方側の金型５のドレン弁５３
ａを閉塞して他方側の金型５へ蒸気を供給し、発泡性樹
脂粒子６の間隙に効率よく蒸気を行き渡らせて加熱する
ようにしている（片面加熱）。その後、両方のドレン弁
５３ａを閉塞して両蒸気室５１へ蒸気を供給して加熱す
る操作を行う（両面加熱）。

【０００４】これらの加熱発泡工程により、発泡性樹脂
粒子６は片面加熱において互いの間隙が消滅する程度ま
で発泡し、次いで両面加熱により本発泡して成形空間で
押し合い融着してその空間形に倣った形に成形されるこ
とになる。成形完了後は蒸気室５１内への水噴霧（シャ
ワリング）や、蒸気室５１内を減圧して残留水の気化熱
などにより冷却する。最後に型開きしエジェクトピン８
（エジェクトピン）を進出移動させて発泡成形体を取り
出す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来、上記各工程はタ
イマー設定により時間制御や金型５内の蒸気圧による制
御が行われていたが、このような制御では、蒸気圧の変
動、金型の初期温度、予備発泡粒子の熟成時間の差異に
十分追従できず頻繁な調整が必要であり、成形品の品質
および成形所要時間（サイクルタイム）の観点から問題
があった。

【０００６】ところで、このような問題を解決するた
め、供給する蒸気圧を制御して発泡圧を制御するものと
して、特開２０００−０４３１５２が提案されている
が、これは供給する発泡圧の上限値や下限値のみに着目
して蒸気圧を制御するものであった。そのため、予備発
泡粒子の熟成時間、原料ビーズ自体の物性、蒸気圧の変
動、などの不確定要因により、発泡圧カーブが区々とな
り上述したように片面加熱から両面加熱へ移行させて最
適な発泡成形を行うことが難しく、発泡成形体の形態に
バラツキが大きくなって、成形不良品が多く発生する可
能性があった。

【０００７】例をあげれば、発泡圧カーブが急勾配であ
る場合、発泡圧が設定値に達したのを検出して蒸気供給
を低減させていたが、発泡圧はすぐには追従せずに設定
値を大きく越えてしまい、過融着などにより成形品の品
質に悪影響を及ぼすことがあった。また発泡圧カーブが
緩やかな場合には、融着が不完全なまま終了してしまっ
たり、また成形サイクルが長くなるなどの問題があっ
た。

【０００８】

【目的】そこで、本願発明は上記問題点に着目してこの
解消を図るべく為されたのであり、発泡の開始から終了
までの最適発泡圧カーブを成形品毎に予め規定してお
き、蒸気圧を常にこのカーブを辿るようにリアルタイム
で調整制御することで種々仕様の成形体に対して迅速な
最適発泡への対応を可能とし、成形品の品質向上を図る
とともに成形サイクルの時間短縮を目的とした、新規な
発泡樹脂成形体の成形方法及びこれに用いるエジェクト
ピンを提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願発明に係る発泡樹脂成形体の成形方法は以下の
ように構成している。すなわち、予備発泡させた発泡性
樹脂粒子を、型合わせした一対の金型（５）で区画され
る成形空間（５０）内に充填し、該金型（５）内への片
面供給を経て両面供給へ移行させる蒸気供給により加熱
発泡させて成形した後、冷却して離型する発泡樹脂成形
体の製造方法において、加熱発泡工程で変化する発泡性
樹脂粒子の発泡圧を逐次検出し、該検出値が予め規定し
ておいた最適発泡圧の変化率を辿るように供給する蒸気
圧を制御したことを特徴とする。

【００１０】また、上記における蒸気圧の制御におい
て、両面供給へ移行する直前に、金型（５）内の蒸気圧
を一旦所定値まで降下させるようにしたことを特徴とす
る。さらに、蒸気供給終了後、所定の発泡圧（ｐ）まで
降下した時点から所定時間（ｔ）の経過をもって冷却を
終了させ離型することが好ましい。

【００１１】加えて、発泡圧の検出は、成形体を金型
（５）から押し出すためのエジェクトピン（３）の先端
部に配置した圧力センサ（３ａ）により行うようにして
もよい。

【００１２】

【作用】本発明において、予め定めた発泡圧カーブと
は、１サイクル前の発泡圧推移のデータを次回のサイク
ルに反映させるフィードバック制御ではなく、通常の成
形条件を決めるのと同じ手順で蒸気圧や時間等の数値を
増減させて求め、成形品の品質、例えば融着強度、表面
状態が良好となる発泡圧カーブとなるよう実験的に決定
し、成形品の製造工程においてはそのカーブに沿って発
泡圧が上昇するように蒸気圧をリアルタイムに制御する
ものである。

【００１３】ここで重要なことは、一回の制御により得
られる結果（例えば、この金型を用いると一定時間の蒸
気供給により何秒後にどの程度発泡圧が上昇するか。）
を予測して、より正確に制御できるように、金型の熱容
量や蒸気圧変動などの変動要因となるファクターをあら
かじめパラメータとして制御系に組み込んでおくことが
望ましい。なお、発泡加熱工程における、規定した発泡
圧カーブの適用にあたっては、最適な発泡圧カーブに対
する一定の許容範囲を設定しておくことが好ましい。

【００１４】通気孔を介した金型内への蒸気供給によ
り、予備発泡した発泡性樹脂粒子が加熱され、成形品内
部発泡からさらに成形品表面発泡へ移行して成形空間内
が満たされ発泡圧が生じる。このとき、発泡圧の上昇は
蒸気圧の上昇から若干遅れて立ち上がるため、蒸気圧と
発泡圧との区別が明確でなく、蒸気圧を発泡圧として検
出してしまう可能性が十分に想定される。そこで加熱発
泡工程において両面供給へ移行する直前に、金型内の蒸
気圧を一旦所定値まで降下させることで、蒸気圧を発泡
圧未満まで降下させ、発泡圧を正確かつ確実に認識させ
ることとした。

【００１５】次に、発泡圧は降下率が緩慢になった時点
を発泡圧センサで感知してその後一定時間経過により冷
却工程を終了することとしている。これは、冷却開始に
より一旦は急激に降下する発泡圧が、冷却終了付近では
降下率が緩慢になり冷却終了の設定を明確にできないた
め、冷却時間の冗長化を回避してサイクルタイムの短縮
を図るためである。

【００１６】また、金型からの成形品の離型手段である
エジェクトピンの先端側に発泡圧センサを内蔵すること
で、既存の金型をセンサー取付け用に追改造をすること
なく当該センサ内蔵のエジェクトピンを取り付けるのみ
で、本願発明を実現することができ、新たなコストの負
担を回避できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本願発明に係る発泡樹脂成
形体の製造方法について図面に基づき詳細に説明する。
図１は本実施形態の発泡樹脂成形装置の説明図であり、
図２は本実施形態における発泡圧カーブの説明図であ
る。なお、本実施例の中で、上記した従来装置と同一構
成の部分については、上記従来例と同一の符号を図面に
付して、その詳細な説明を省略する。また、成形過程に
おいて、従来装置と同様な操作についても、詳細な説明
は省略する。

【００１８】先ず、本願発明の主眼である最適な発泡圧
カーブは、通常の成形条件を決めるのと同じ手順で蒸気
圧や時間等の数値を増減させて求め、成形品の品質、融
着強度、あるいは表面状態が良好となる発泡圧カーブを
実験的に決定し、成形装置にこれを自動記憶させて、成
形品の製造工程においてはそのカーブに沿って発泡圧が
上昇するように蒸気圧をリアルタイムに制御するもので
ある。

【００１９】正確な制御を行うには、発泡圧を正確に認
識する必要があり、そのため加熱発泡工程における発泡
開始後の段階でドレン弁５３ａを開けて、蒸気圧が発泡
圧を十分下回る蒸気圧（例えば０．０１〜０．０３Ｍｐ
ａ）まで数秒間降下させるプログラムを組み込み（区間
ａ）、他の制御に優先して割り込み実行することで誤っ
て蒸気圧を発泡圧として認識するのを防止している。

【００２０】本実施形態の成形装置１で用いた発泡圧セ
ンサ３ａは、成形空間５０内に面し、発泡樹脂成形体９
を離型させるエジェクトピン３の先端側に内蔵したダイ
ヤフラム式の圧力センサとしており、検出した発泡圧は
電気信号として制御ボックス２へ伝達している。

【００２１】制御ボックス２は、上述した方法により決
定した発泡圧カーブを記憶しており、このカーブに沿う
ように発泡圧センサ５４が検出する発泡圧をもとに調圧
弁５２ａ、ドレン弁５３ａを無段階（又は段階的）に制
御する。これにより発泡性樹脂粒子６の種類や供給蒸気
圧の変動によらず常に一定の発泡圧カーブに従った発泡
過程を辿ることができる。また、適宜ドレン弁５３ａを
開閉させることにより、発泡圧の変化に迅速に適応させ
た供給蒸気圧の加減調節を行うことができる。なお、制
御ボックス２自体の制御はシーケンシャル制御、又はマ
イクロコンピュ−タを用いたＰＩＤ制御等の従来技術を
適宜選択して用いられる。なお、発泡加熱工程におけ
る、規定した発泡圧カーブの適用にあたって、一定範囲
の幅を持たせたカーブとして規定しておき、一定範囲内
のズレを許容するようにしてもよい。

【００２２】また、加熱発泡工程に続く冷却工程の終了
時期の判定は、発泡圧が所定値ｐまで低下したことを発
泡圧センサが検出した後、一定時間ｔの経過を待って冷
却終了と規定して型開きするようにしている。この所定
値ｐに至るまでに要する時間は、環境温度、発泡性樹脂
粒子の物性、成形品の仕様等により異なることがある
が、型開きによる成形品の品質や仕上がりサイズ等に影
響を与えない程度の所定値ｐまで発泡圧が低下していれ
ば良いことから、発泡圧により管理することとしてい
る。

【００２３】

【効果】以上述べたように、本願発明に係る発泡樹脂成
形体の成形方法及びこれに用いるエジェクトピンによれ
ば、加熱発泡工程の開始から終了までの発泡圧カーブを
辿るように蒸気圧を調整することで、発泡性樹脂粒子種
類や予備発泡のロットの性状によらず、常に一定品質の
成形品の提供とサイクルタイムの時間短縮を得ることが
できる。

【００２４】また、請求項２記載の構成によれば、明確
に発泡圧を検出することができる。さらに、請求項３記
載の構成によれば、成形品の品質や仕上がりサイズ等に
影響を与えない程度まで発泡圧が低下してから型開きを
行うことで、サイクルタイムの短縮化が図れる。

【００２５】加えて、請求項４、５記載の構成によれ
ば、発泡圧センサーを離型手段であるエゼクタに内蔵す
ることとしているため、金型変更時の段取作業が簡易に
なることに加え、種々仕様に形成された既成の金型にお
いてもすべからく本願発明の効果を享受させる汎用性を
持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態における合発泡樹脂成形装置の説
明図である。

【図２】 本実施形態における発泡圧カーブの説明図で
ある。

【図３】 本実施形態に発泡圧センサの説明図である。

【図４】 従来例における合発泡樹脂成形装置の説明図
である。

【符号の説明】

１ 成形装置 ２ 制御ボックス ３ エジェクトピン ３ａ 発泡圧センサ ４ 成形装置（従来例） ５ 金型 ５０ 成形空間 ５１ 蒸気室 ５２ 蒸気供給管 ５２ａ 調圧弁 ５３ 排水管 ５３ａ ドレン弁 ５４ 発泡圧センサ（従来例） ５５ 蒸気圧センサ ５６ 通気孔 ６ 発泡性樹脂粒子 ７ オートフィーダ ８ エジェクトピン（従来例） ９ 発泡樹脂成形体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予備発泡させた発泡性樹脂粒子を、型合わ
   せした一対の金型（５）で区画される成形空間（５０）
   内に充填し、該金型（５）内への片面供給を経て両面供
   給へ移行させる蒸気供給により加熱発泡させて成形した
   後、冷却して離型する発泡樹脂成形体の製造方法におい
   て、 加熱発泡工程で変化する発泡性樹脂粒子の発泡圧を逐次
   検出し、該検出値が予め規定しておいた最適発泡圧の変
   化率を辿るように供給する蒸気圧を制御したことを特徴
   とする発泡樹脂成形体の成形方法。
2. 【請求項２】蒸気圧の制御において、 両面供給へ移行する直前に、金型（５）内の蒸気圧を一
   旦所定値まで降下させるようにしたことを特徴とする請
   求項１記載の発泡樹脂成形体の製造方法。
3. 【請求項３】蒸気供給終了後、所定の発泡圧（ｐ）まで
   降下した時点から所定時間（ｔ）の経過をもって冷却を
   終了させ、離型するようにしたことを特徴とする請求項
   １、又は２記載の発泡樹脂成形体の製造方法。
4. 【請求項４】発泡圧の検出を、 成形体を金型（５）から押し出すためのエジェクトピン
   （３）の先端部に配置した圧力センサ（３ａ）により行
   うことを特徴とする請求項１、２、又は３記載の発泡樹
   脂成形体の製造方法。
5. 【請求項５】請求項１、２、又は３記載の発泡樹脂成形
   体の製造方法に用いるエジェクトピン（３）であって、 先端部に圧力センサ（３ａ）を配設したことを特徴とす
   るエジェクトピン。