JP2002178351A

JP2002178351A - 発泡体の製造装置

Info

Publication number: JP2002178351A
Application number: JP2000376890A
Authority: JP
Inventors: Takeo Kitayama; 威夫北山; Nobuhiro Usui; 信裕臼井
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2002-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】設備コストの低減化を果した上で、キャビテ
ィ内の圧力調整を容易に行い得るようにする。【解決手段】所定の温度環境に調整されている発泡原
料調製装置２０のプッシュチャンバー２６内に炭酸ガス
Ｃを供給して溶融状態の原料合成樹脂Ｒ１内に拡散させ
ることにより、原料合成樹脂Ｒ１を気体溶解樹脂Ｒ２に
した後、圧縮成形用の金型３０のキャビティ３４に気体
溶解樹脂Ｒ２を注入し、ここで上型３２を迅速に上昇さ
せることによってキャビティ３４内を急激に減圧環境に
し、これによってキャビティ３４内に発泡体を形成させ
るようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、所定の気体が溶
解した熱可塑性合成樹脂を原料として発泡体を製造する
ために用いられる発泡体の製造装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特許第２６２５５７６号公
報に記載されているような、溶融状態の気体溶解樹脂を
原料として成形処理を施し、各種の発泡製品を製造する
発泡体の製造装置が知られている。この製造装置は、所
定温度および所定圧力の環境内で超臨界状態の炭酸ガス
を溶融状態の熱可塑性合成樹脂に添加して溶け込ませ、
得られた発泡原料を所定の金型に供給することにより発
泡製品を製造するように構成されている。

【０００３】この発泡製品の製造装置は、気泡核を発生
させるために化学物質である発泡剤を用いるものではな
いため、気泡径が０．１〜１０μｍと極めて小さく、発
泡剤を用いた場合に比べて１／１０〜１／１００である
ことから、合成樹脂材料の物理的特性を損なうことなく
製品の軽量化を図ることが可能になり、将来の展望が期
待されている。

【０００４】そして、かかる製造装置においては、予め
所定容量のキャビティが形成されるように上型および下
型が合体された金型の当該キャビティ内に発泡原料が射
出機を介して射出される、いわゆる射出成形法が採用さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、射出機から
キャビティ内に射出された発泡原料においては、圧力低
下で内部に溶け込んでいた炭酸ガスの相分離が起こって
気泡核が形成され、この気泡核が成長して微細な泡であ
るセルが形成されるが、セルの径寸法と圧力低下速度と
の間には逆比例の関係が存在するため、所定の径寸法の
セルを得ようとすれば、金型内での圧力低下速度を調整
する必要がある。そこで、従来、金型内の圧力低下速度
を調整するために、キャビティにカウンタープレッシャ
ーを与える圧力調整装置が付設されている。この圧力調
整装置は、炭酸ガスボンベと、この炭酸ガスボンベおよ
びキャビティ間に配管されたガス供給管と、このガス供
給管に設けられた開閉バルブとから構成され、開閉バル
ブの開度調節によってキャビティ内の圧力を調整し、こ
れによって金型内の圧力低下速度を適正なものにするよ
うになされている。

【０００６】しかしながら、金型にこのような圧力調整
装置を付加すれば、これによって発泡体の製造装置の製
造コストが高騰するばかりか、適正な圧力低下速度を得
るためのバルブの開閉操作が困難であり、これによって
発泡製品の品質がばらつくという問題点を有していた。

【０００７】本発明は、かかる問題点を解消するために
なされたものであり、設備コストの低減化を果した上
で、キャビティ内の圧力調整を容易に行うことが可能な
発泡体の製造装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
所定の温度および圧力下で所定の気泡形成用気体が溶解
された溶融状態の気体溶解樹脂を、圧力を低下させるこ
とによる気泡核の形成で多孔質に変換しながら成形処理
する発泡体の製造装置であって、気泡形成用気体を供給
して溶融状態の合成樹脂内に拡散させることにより合成
樹脂を気体溶解樹脂にする発泡原料調製装置と、この発
泡原料調製装置からの気体溶解樹脂を成形処理する金型
とが備えられ、上記金型は、圧縮成形用の金型であるこ
とを特徴とするものである。

【０００９】この発明における圧縮成形用の金型とは、
キャビティを形成するための凹部を備えた雌型と、この
雌型の凹部に摺接状態で嵌入される雄型と、雌型および
雄型のいずれか一方または双方を両者が互いに接近する
方向に押圧する押圧機構とからなり、雄型を雌型の凹部
に嵌め込む前に、あるいは嵌め込んだ状態でキャビティ
内に被成形原料を装填し、引き続き押圧機構の駆動で雌
雄の型が互いに接近する方向に押圧することによるキャ
ビティの減容で被成形原料を成形処理する方式の金型で
ある。

【００１０】そして、この発明で使用される金型は、例
えば雌型がフロアに据え付けられた雄型に嵌め込まれる
ことにより、雌型の下面と雄型の上面との間に容量可変
のキャビティが形成される、いわゆる圧縮成形用のもの
であるため、成形の初期に予め雌型を下降させてキャビ
ティを最小容量に設定しておき、発泡原料調製装置から
の気体溶解樹脂が注入されるに従って雌型を上昇させる
ようにし、この上昇速度を調節することにより、押し出
されてキャビティに導入された気体溶解樹脂の受ける圧
力を調節することが可能になる。

【００１１】従って、キャビティの有効容量が不変であ
る射出成形用の金型を用いた場合には、別途設けた圧力
調整装置からの高圧気体をキャビティ内に供給し、バル
ブの開閉操作でキャビティ内の圧力調節を行わなければ
ならないが、バルブ操作による圧力調整は非常に困難で
あり、圧力のばらつきに起因して発泡製品の品質がばら
つくという不都合が存在するが、この発明では、予め設
定された雌型（または雄型）の画一的な昇降操作でキャ
ビティ内の気体溶解樹脂に対して常に所望の圧力を付与
することが容易になり、これによって発泡製品の品質が
ばらつくという従来の不都合が解消される。

【００１２】加えて、金型の近傍に圧力調整装置を設け
る必要がなくなり、その分設備コストの低減化に貢献す
る。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記発泡原料調製装置は、所定の原料供給
装置から供給された合成樹脂に気体供給源から供給され
た気泡形成用気体を溶解させて気体溶解樹脂にして押し
出すプッシュチャンバーを有し、このプッシュチャンバ
ーには、軸心回りに回転することによって気体溶解樹脂
を上記金型に向けて押圧する押出しスクリューが設けら
れていることを特徴とするものである。

【００１４】この発明によれば、原料供給装置からの合
成樹脂と、気体供給源からの気泡形成用気体との双方を
所定の温度および圧力環境に設定されたプッシュチャン
バーに供給することにより、気泡形成用気体が合成樹脂
中に溶解し、気体溶解樹脂が得られる。この気体溶解樹
脂を押出しスクリューの回転で合成樹脂を攪拌すること
により、気泡形成用気体が樹脂内に均一に拡散して金型
に注入する直前の発泡原料が得られる。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、上記金型は、雄型と、この雄型に
摺接状態で嵌め込まれる雌型と、雄型および雌型のいず
れか一方または双方を正逆移動させる移動機構とを備え
て形成され、雌型が雄型に嵌め込まれた状態で雄型の雌
型に対する対向面と雌型の雄型に対する対向面の間に上
記発泡原料を装填するキャビティが形成されるように構
成されていることを特徴とするものである。

【００１６】この発明によれば、雄型および雌型のいず
れか一方が他方に摺接状態で嵌め込まれるため、雌雄の
金型間に形成されるキャビティを略密閉状態に保ちつつ
その容量を変化させることが可能であり、雌型の昇降操
作で気体溶解樹脂をより確実に所定の圧力下に置くこと
が可能になる。

【００１７】請求項４記載の発明は、請求項２または３
記載の発明において、上記プッシュチャンバーの上流端
および下流端のいずれか一方または双方に、プッシュチ
ャンバー内を気密にするシャットオフバルブが設けられ
ていることを特徴とするものである。

【００１８】この発明によれば、シャットオフバルブを
閉止することによりプッシュチャンバー内をより確実に
所定の圧力に設定することが可能になり、プッシュチャ
ンバー内の圧力がばらつくことによる気泡形成用気体の
合成樹脂への不均一な溶解状態が解消される。

【００１９】請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の
いずれかに記載の発明において、上記気泡形成用気体
は、二酸化炭素、窒素および一酸化炭素の内から選ばれ
たいずれかであることを特徴とするものである。

【００２０】この発明によれば、二酸化炭素、窒素およ
び一酸化炭素は、超臨界状態にするのが容易な気体であ
るため、これらを超臨界状態にすることにより、気泡形
成用気体を合成樹脂内に容易に溶解させることが可能に
なる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る発泡体製造
装置の一実施形態を示す側面断面視の説明図である。こ
の図に示すように、発泡体製造装置１０は、供給された
気泡形成用気体を溶融状態の合成樹脂内に拡散させるこ
とにより合成樹脂を気体溶解樹脂にする発泡原料調製装
置２０と、この発泡原料調製装置２０からの気体溶解樹
脂を圧縮成形処理する金型３０と、これら発泡原料調製
装置２０および金型３０の各駆動機構に油圧を与える油
圧ユニット４０とを備えた基本構成を有している。

【００２２】上記発泡原料調製装置２０は、フロア１１
上に形成された鉄筋コンクリート製の基台１２上に据え
付けられる円筒状の調整装置本体２１と、この調整装置
本体２１の基端側（図１の左方）に付設された原料ホッ
パー２２と、同略中央部に炭酸ガスを供給するために調
整装置本体２１の近傍に配設されたガスボンベ２３と、
調整装置本体２１の外周面に巻き付けられた加熱部材２
４と、調整装置本体２１に内装された押出しスクリュー
２５とを備えている。

【００２３】上記調整装置本体２１内には、基端側から
先端側にかけて形成されたプッシュチャンバー２６が設
けられている。このプッシュチャンバー２６は、押出し
スクリュー２５を内装するとともに、熱可塑性合成樹脂
からなる原料合成樹脂Ｒ１に炭酸ガスＣを供給して気体
溶解樹脂Ｒ２とし、この気体溶解樹脂Ｒ２を押出しスク
リュー２５の軸心回りの回転で下流端に設けられた樹脂
導出孔２１ｃに向けて押し出すためのものである。そし
て、調整装置本体２１の基端位置には、かかるプッシュ
チャンバー２６に原料合成樹脂Ｒ１を導入するための樹
脂導入孔２１ａが穿設されているとともに、同樹脂導入
孔２１ａの右方位置には炭酸ガスＣを導入するためのガ
ス導入孔２１ｂが穿設されている。

【００２４】上記原料ホッパー２２は、調整装置本体２
１に穿設された樹脂導入孔２１ａの直上に配設されてい
る。この原料ホッパー２２には、粒状または粉状に粒度
調製された原料合成樹脂Ｒ１が装填される。原料合成樹
脂Ｒ１としては、圧縮成形、射出成形、押出成形等で通
常用いられる熱可塑性合成樹脂であればいずれも適用可
能であり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなど
のポリオレフィン樹脂、アクリルニトリル−スチレン−
ブタジエン共重合体、ポリスチレン、ナイロンなどのポ
リアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリ
ル樹脂、スチレン−ブタジエンブロック共重合体などの
一般的な熱可塑性樹脂、ＥＰＭやＥＰＤＭなどの熱可塑
性エラストマー、これらの混合物、あるいはこれらを用
いたポリマーアロイ等を挙げることができる。

【００２５】かかる原料ホッパー２２の底部と樹脂導入
孔２１ａとの間には原料導入管が介設されているととも
に、この原料導入管にはロータリーバルブ２２ａが設け
られ、このロータリーバルブ２２ａの起動／停止により
原料ホッパー２２内の原料合成樹脂Ｒ１のプッシュチャ
ンバー２６内に対する導入／導入停止が行われるように
なっているととともに、樹脂導出孔２１ｃに設けられた
後述するシャットオフバルブ２１ｄの閉止によってプッ
シュチャンバー２６内が密閉状態になるようにしてい
る。

【００２６】上記ガスボンベ２３は、所定の高圧に圧縮
された炭酸ガスを貯留するためのものである。かかるガ
スボンベ２３と調整装置本体２１のガス導入孔２１ｂと
の間にはガス導管２３ａが配管され、このガス導管２３
ａに開閉バルブ２３ｂが設けられている。この開閉バル
ブ２３ｂの開閉操作でプッシュチャンバー２６に対する
炭酸ガスＣの供給および遮断が行われるようになってい
る。

【００２７】上記加熱部材２４は、本実施形態において
は通電発熱体によって形成されている。かかる加熱部材
２４は、調整装置本体２１に巻き付けられて環状を呈
し、これによってプッシュチャンバー２６に導入された
原料合成樹脂Ｒ１および炭酸ガスＣの混入された気体溶
解樹脂Ｒ２が調整装置本体２１の外周面から万遍なく加
熱されるようになっている。

【００２８】上記押出しスクリュー２５は、基端側（図
１の左方）の開口から調整装置本体２１のプッシュチャ
ンバー２６内に同心かつ密封状態で軸心回りに回転可能
に装入されている。かかる押出しスクリュー２５は、棒
状のスクリュー軸２５ａと、このスクリュー軸２５ａの
外周面に螺設されたスパイラルフィン２５ｂとからな
り、調整装置本体２１の図１における左端部であって、
基台１２上に据え付けられた油圧駆動機構２９内の油圧
モータによって駆動されるようになっている。

【００２９】そして、上記押出しスクリュー２５を軸心
回りに回転させるとともに、加熱部材２４への通電でプ
ッシュチャンバー２６内を所定の温度に加熱した状態
で、プッシュチャンバー２６内に原料ホッパー２２から
の原料合成樹脂Ｒ１とガスボンベ２３からの炭酸ガスＣ
を導入することにより、プッシュチャンバー２６内が所
定の高温・高圧環境になり、これによって粒状の原料合
成樹脂Ｒ１が溶解して溶融状になるとともに、炭酸ガス
Ｃがこの液状の原料合成樹脂Ｒ１内に溶解し、気体溶解
樹脂Ｒ２が形成されることになる。

【００３０】そして、プッシュチャンバー２６内におけ
る炭酸ガスの温度および圧力が所定の値になるようにし
ている。こうすることによって炭酸ガスは気体と液体と
の中間的な挙動を示す、いわゆる超臨界状態になり、炭
酸ガスＣの原料合成樹脂Ｒ１に対する溶解が極めて良好
に行われる。

【００３１】なお、本発明は、気泡形成用気体が超臨界
状態とされることに限定されるものではない。例えば、
ＰＰ（ポリプロピレン）の例では、炭酸ガスが超臨界状
態に突入していなくても、その時の圧力条件でＰＰが溶
解する温度環境を現出させれば、炭酸ガスは気体が液体
に溶け込むメカニズムでＰＰに溶け込み、気体溶解樹脂
Ｒ２を得ることができる。

【００３２】このような溶融状態の気体溶解樹脂Ｒ２を
急激に減圧環境に置くと、溶解していた炭酸ガスＣが相
分離して溶融樹脂内で均一に気泡核が形成され、この気
泡核が成長して（すなわち径寸法が大きくなって）セル
核になり、さらにこのセル核が成長した時点で樹脂を冷
却することにより、内部に無数の微細な気泡を有する成
形体が得られる。

【００３３】上記金型３０は、基台１２上に据え付けら
れた下型（雄型）３１と、この下型３１に対向してその
上方に配設された上型（雌型）３２とを備えて構成され
ている。

【００３４】上記下型３１は、中実の金属材料によって
形成された２段の円柱状または角柱状の下型基体部３１
ａと、この下型基体部３１ａの頂面から同心で上方に突
設された円柱状または角柱状の下型本体３１ｂとからな
っている。かかる下型３１には、下型本体３１ｂの上面
の中心位置から下方に向けて垂下してから調整装置本体
２１のシャットオフバルブ２１ｄに向かうように穿設さ
れた樹脂注入路３３が設けられている。押出しスクリュ
ー２５の駆動でシャットオフバルブ２１ｄを介してプッ
シュチャンバー２６から押し出された気体溶解樹脂Ｒ２
は、この樹脂注入路３３を通って下型本体３１ｂの上面
に送り込まれることになる。

【００３５】上記上型３２は、平面寸法が下型本体３１
ｂのそれより大きい上型基体部３２ａと、この上型基体
部３２ａから下方に向けて延設された上型本体３２ｂ
と、上型基体部３２ａの上縁部から外方に向けて突設さ
れたフランジ部３２ｃとを備えて構成されている。

【００３６】上型本体３２ｂは、下型本体３１ｂに摺接
状態で外嵌されるように筒状に形状設定されている。従
って、上型本体３２ｂが下型本体３１ｂに外嵌された状
態で下型本体３１ｂの上面と上型本体３２ｂの天井面と
の間に、発泡原料調製装置２０から樹脂注入路３３を介
して送り込まれた気体溶解樹脂Ｒ２を発泡させて発泡体
を成形するためのキャビティ３４が形成されることにな
る。そして、上型３２は、その上部に設けられた昇降装
置（移動機構）５０の駆動で昇降され、これによってキ
ャビティ３４が外部に開放され得るとともに、上型本体
３２ｂが下型本体３１ｂに外嵌された状態ではキャビテ
ィ３４の上下寸法が調節可能になっている。

【００３７】上記フランジ部３２ｃの前後端部（図１に
おける左右の端部）は、前後の各一対の主支柱６１間に
摺接状態で嵌挿され、これら主支柱６１に案内されるこ
とによって上型３２の昇降が安定するようになされてい
る。

【００３８】また、金型３０には、下型本体３１ｂを貫
通するように穿設された複数本の下型冷却水通路３５
と、上型本体３２ｂを貫通するように穿設された上型冷
却水通路３６とが設けられており、キャビティ３４内に
成形された発泡体Ｒ３はこれらの冷却水通路３５，３６
に供給される冷却水との熱交換で冷却される。

【００３９】上記昇降装置５０は、発泡原料調製装置２
０の一部および金型３０を跨ぐようにフロア１１上に構
築された支持枠体６０に支持されている。支持枠体６０
は、金型３０の四隅の外方でフロア１１上に立設された
４本の主支柱６１（図１には２本のみが示されている）
と、これら主支柱６１の図１における左方の２本よりさ
らに左寄りの位置に調整装置本体２１を跨いで立設され
た２本の逆Ｌ形支柱６２と、上記４本の主支柱６１上に
架設された天板６３とからなっている。

【００４０】そして、かかる支持枠体６０に支持される
昇降装置５０は、天板６３の中央位置に取り付けられた
主シリンダ装置５１と、この主シリンダ装置５１を挟ん
で天板６３の側部位置に取り付けられた一対の補助シリ
ンダ装置５４とからなっている。これら主および補助シ
リンダ装置５１，５４を採用することによって、上型３
２が横振れすることなく安定して昇降し得るようになっ
ている。

【００４１】そして、上記主シリンダ装置５１は、天板
６３上に据え付けられた主シリンダ５２と、この主シリ
ンダ５２に装着され、かつ、天板６３を貫通して下方に
垂下された主ピストンロッド５３とからなっているとと
もに、各補助シリンダ装置５４は、天板６３上に据え付
けられた補助シリンダ５５と、この補助シリンダ５５に
装着され、かつ、天板６３を貫通して下方に垂下された
補助ピストンロッド５６とからなっている。

【００４２】上記補助ピストンロッド５６の下端は上型
基体部３２ａの上面中央部にボルト止めその他で固定さ
れているとともに、各補助ピストンロッド５６は、その
下端部分が上型３２のフランジ部３２ｃを貫通した状態
でナットにより締結され、これによって主および補助ピ
ストンロッド５３，５６の上型３２に対する結合状態が
確実なものになるようにしている。このような昇降装置
５０は、上記油圧ユニット４０から送り込まれる作動油
によって駆動されるようになっている。

【００４３】油圧ユニット４０は、作動油を貯留するオ
イルタンク、このオイルタンク内の作動油を吸引して吐
出するオイルポンプ、必要に応じて作動油の流通経路を
切り替える電磁切替弁等の図略の油圧機器が内装されて
いる。そして、発泡体製造装置１０の稼働時には、図略
の制御装置からの予め記憶されているプログラムに基づ
く制御信号によって上記各種の油圧機器が所定の動作を
行い、これによる油圧ユニット４０からの作業スケジュ
ールに応じた作動油の吐出によって油圧駆動機構２９お
よび昇降装置５０が互いに同期しながら駆動し、キャビ
ティ３４に注入された気体溶解樹脂Ｒ２が金型３０によ
り成形されて発泡体が製造されるようになっている。

【００４４】以下、図２および図３を基に発泡体製造装
置１０による発泡体の製造について説明する。図２は、
発泡体の製造方法の第１実施形態を説明するための金型
３０の動作を示す断面視の説明図であり、（イ）は、上
型３２が最上位まで上昇してキャビティ３４が開放され
た状態、（ロ）は、上型３２が最下位まで下降してキャ
ビティ３４が最小容量に設定された状態、（ハ）は、気
体溶解樹脂Ｒ２がキャビティ３４内に導入されることに
より上型３２が上昇しつつある状態、（ニ）は、気体溶
解樹脂Ｒ２の発泡で上型３２がさらに上昇した状態をそ
れぞれ示している。また、図３は、第１実施形態の成形
処理におけるキャビティ３４の底面および天井面間の距
離（キャビティクリアランス）の経時変化を示すグラフ
である。

【００４５】まず、図２の（イ）に示す状態は、図３の
グラフのＡ点に対応する。すなわち、この状態では、上
型３２が昇降装置５０（図１）の駆動で最上位まで上昇
させられ、これによってキャビティクリアランスｔが最
大になっているとともに、キャビティ３４が外部に開放
された状態になっている。

【００４６】ついで、昇降装置５０の駆動による主およ
び補助ピストンロッド５３，５６の下動によって上型３
２が下降させられ、図２の（ロ）に示すように、上型本
体３２ｂが下型本体３１ｂに摺接しながら外嵌され、キ
ャビティ３４が外部に対して密閉された状態になる。こ
の状態は、図３のグラフのＢ点に対応している。

【００４７】そして、この状態がＣ点まで継続された
後、樹脂導出孔２１ｃ（図１）が開通されるとともに、
油圧ユニット４０からの作動油の供給を受けた油圧駆動
機構２９の内の押出しシリンダーの駆動による押出しス
クリュー２５の前進でプッシュチャンバー２６内の気体
溶解樹脂Ｒ２がシャットオフバルブ２１ｄを介して金型
３０に向けて押し出される。この押し出しによってすで
に熟成しているプッシュチャンバー２６内の下流側の気
体溶解樹脂Ｒ２が玉突き式に樹脂導出孔２１ｃ、シャッ
トオフバルブ２１ｄおよび樹脂注入路３３を通ってキャ
ビティ３４に導入される。

【００４８】そして、これに呼応した油圧ユニット４０
からの昇降装置５０に対する作動油の供給により主およ
び補助ピストンロッド５３，５６が上動し、これによっ
て上型３２が上昇して、図３のグラフに示すように、キ
ャビティクリアランスｔがＣ点からＤ点に向けて漸増す
る。図３のグラフのＤ点が図２の（ハ）に示す状態に対
応している。

【００４９】そして、図２の（ハ）に示すように、キャ
ビティ３４内が気体溶解樹脂Ｒ２によって略満たされた
状態で、上型３２が急激に上昇させられ、キャビティク
リアランスｔは、短時間に図３のグラフの点Ｅから点Ｆ
に増加する。このキャビティクリアランスｔの急激な変
化によってキャビティ３４内は減圧状態とされる。この
急激な圧力の減少によって、気体溶解樹脂Ｒ２内に溶け
込んでいた炭酸ガスＣが相分離して気泡核になり、気体
溶解樹脂Ｒ２内に多数形成された気泡核は時間の経過に
伴ってセル核に成長する。これによって気体溶解樹脂Ｒ
２はキャビティ３４の容積一杯にまで膨張する。

【００５０】ついで、膨張後の気体溶解樹脂Ｒ２は、冷
却水通路３５，３６を流通している冷却水により下型３
１および上型３２を介して冷却されてキャビティ３４内
で固化し、これによって、図２の（ニ）に示すように、
キャビティ３４内に発泡体Ｒ３が形成される。

【００５１】その後、図３のグラフのＧ点に到達する
と、昇降装置５０の駆動で上型３２が上昇され、キャビ
ティ３４が開放された製品としての発泡体Ｒ３が取り出
され、図２の（イ）に示す初期状態に戻される。このよ
うな図３のＡ点からＥ点に到る操作が繰り返されること
によって、発泡体Ｒ３が順次製造される。

【００５２】上記の実施形態は、以上詳述したように、
所定の温度環境に調整されている発泡原料調製装置２０
のプッシュチャンバー２６内に炭酸ガスＣを供給して溶
融状態の原料合成樹脂Ｒ１内に拡散させることにより、
原料合成樹脂Ｒ１を気体溶解樹脂Ｒ２にした後、圧縮成
形用の金型３０のキャビティ３４に気体溶解樹脂Ｒ２を
注入し、ここで上型３２を迅速に上昇させることによっ
てキャビティ３４内を急激に減圧環境にし、これによっ
てキャビティ３４内に発泡体Ｒ３を形成させるようにし
ているため、従来のキャビティの有効容量が不変である
射出成形用の金型を用い、別途設けた圧力調整装置から
の高圧気体をキャビティ内に供給してバルブの開閉操作
でキャビティ内の圧力調節を行わう従来の方式に比較
し、困難なバルブ操作による圧力調整が不要になるとと
もに、圧力のばらつきに起因して発泡製品の品質がばら
つくような従来の不都合が解消され、作業性が向上する
とともに、発泡製品の品質が大きくばらつくという従来
の不都合を解消することができる。

【００５３】加えて、金型の近傍に圧力調整装置を設け
る必要がなくなり、その分設備コストの低減化に貢献す
ることができる。

【００５４】以下、発泡体Ｒ３の製造方法の第２実施形
態について説明する。図４は、発泡体の製造方法の第２
実施形態を説明するための金型の動作を示す断面視の説
明図であり、（イ）は、最上位まで上昇してキャビティ
３４が開放された金型３０の下型３１上に表皮材Ｔが装
着された状態、（ロ）は、上型３２が下降し下型３１に
外嵌されてキャビティ３４が形成された状態、（ハ）
は、キャビティ３４に気体溶解樹脂Ｒ２が導入された状
態、（ニ）は、さらに上型３２が下降することによりキ
ャビティ３４が最小容量に設定された状態、（ホ）は、
上型が急激に上昇されることによりキャビティ３４内が
減圧された状態、（ヘ）は、上型３２が最上位に戻され
てキャビティ３４が開放された状態をそれぞれ示してい
る。また、図５は、第２実施形態の成形処理におけるキ
ャビティ３４の底面および天井面間の距離（キャビティ
クリアランス）の経時変化を示すグラフである。

【００５５】第２実施形態の成形方法は、発泡体Ｒ３の
表面に表皮材Ｔが積層されてなる発泡製品Ｒ４を製造す
る、いわゆる表皮一体発泡成形法を採用するときに用い
られるものである。なお、第２実施形態においては、表
皮材Ｔの厚み分を吸収して破れなくするために、上型本
体３２ｂの内寸法は、下型基体部３１ａの外寸法より僅
かに大きめに寸法設定され、これによって上型本体３２
ｂが下型基体部３１ａそのものに摺接状態で外嵌される
ようにしている。

【００５６】そして、成形成形処理を行うに際しては、
まず、図４の（イ）に示すように、上型３２が最上位に
まで上昇された状態で下型本体３１ｂの上面に表皮材Ｔ
が載置される（図５のＡ点）。この状態で上型３２が下
型基体部３１ａに若干外嵌される位置まで下降され、こ
れによって、図４の（ロ）に示すように、表皮材Ｔがそ
の下面と下型本体３１ｂの上面との間に若干の隙間を形
成した状態でキャビティ３４内に装填される（図５のＢ
点）。

【００５７】この状態で、発泡原料調製装置２０から所
定量の気体溶解樹脂Ｒ２をキャビティ３４内に導入する
ことにより、図４の（ハ）に示すように、気体溶解樹脂
Ｒ２は、キャビティ３４内における表皮材Ｔの下面と下
型本体３１ｂの上面との間の隙間に導入された状態にな
る（図５のＣ点）。図５のＢ点からＣ点までの間はキャ
ビティクリアランスｔの値が不変で推移する。

【００５８】そして、図５のＣ点に到達した後、気体溶
解樹脂Ｒ２を表皮材Ｔの下面全面へ行き渡らせるため
に、所定時間をかけて上型３２が若干下降される賦形処
理が施され、これによるキャビティクリアランスｔの漸
減で、図４の（ニ）に示すように、表皮材Ｔの下面全面
に気体溶解樹脂Ｒ２が行き渡って表皮材Ｔの下にスキン
層Ｔ１が形成される（図５のＤ点）。ついでスキン層Ｔ
１が形成された図５のグラフのＤ点からＥ点にかけてさ
らに僅かにキャビティクリアランスｔが漸減され、これ
によってスキン層Ｔ１の表皮材Ｔに対する密着状態が安
定する（図５のＥ点）。

【００５９】ついで、図５のＥ点における図４の（ニ）
に示す状態で、昇降装置５０の駆動により上型３２が若
干上昇され、図５のＦ点に至ることによってキャビティ
３４内が急激に減圧され、これによって気体溶解樹脂Ｒ
２内の炭酸ガスＣが相分離を起して多数の気泡核とな
る。ついで、キャビティ３４内のスキン層Ｔ１は、冷却
されつつ気体溶解樹脂Ｒ２内の気泡核周りにセル核が形
成されて成長し、等容量のまま図５におけるＧ点まで移
行した後、冷却によるスキン層Ｔ１の収縮および養生作
用で僅かに減容して表皮材付き発泡体Ｒ３（すなわち発
泡製品Ｒ４）になる（図５のＨ点）。

【００６０】そしてその後、昇降装置５０の駆動で上型
３２を最上位（図５のＡ点と同一のキャビティクリアラ
ンスｔとなる位置）まで上昇させることによって、図４
の（へ）に示すように、下型本体３１ｂの上面に表皮材
Ｔとスキン層Ｔ１とからなる製品としての表皮材付き発
泡体Ｒ３が得られる（図５のＩ点）。この発泡製品Ｒ４
は、下型本体３１ｂから剥がし取られた後、検査等の後
工程を経て出荷される。このような図５のＡ点からＩ点
に到る工程が繰り返されることによって発泡製品Ｒ４が
順次製造される。

【００６１】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではなく、以下の内容をも包含するものである。

【００６２】（１）上記の実施形態においては、原料合
成樹脂Ｒ１に溶解させる気泡発生用気体として炭酸ガス
が用いられているが、本発明は、気泡発生用樹脂が炭酸
ガスであることに限定されるものではなく、窒素ガスで
あってもよいし、一酸化炭素であってもよい。

【００６３】（２）上記の実施形態においては、発泡原
料調製装置２０のプッシュチャンバー２６内の温度およ
び圧力環境を、炭酸ガスＣが超臨界状態になるように設
定しているが、本発明は、プッシュチャンバー２６内の
環境を常に気泡発生用気体が超臨界状態になる環境に設
定することに限定されるものではなく、原料合成樹脂Ｒ
１の種類や操業の状況に応じて気泡発生用気体が超臨界
状態にならない環境であっても、所定の温度および圧力
環境であれば原料合成樹脂Ｒ１に気体を溶解させるよう
にすることが可能である。

【００６４】（３）上記の実施形態においては、押出し
スクリュー２５の回転駆動および昇降装置５０の昇降駆
動を、油圧ユニット４０から供給される作動油の圧力に
よって行うようにしているが、かかる油圧機構による駆
動に代えて電動モータを用いた駆動方式を採用してもよ
い。

【００６５】（４）上記の実施形態においては、下型３
１として雄型が採用されている一方、上型３２として雌
型が採用されているが、これを逆にして下型に雌型を用
いるとともに、上型に雄型を採用してもよい。また、型
を縦置きにすることに限定されるものではなく、型を横
置きして雌雄の型の一方を水平方向に正逆移動させるよ
うにしてもよい。

【００６６】（５）上記の実施形態において、図６に示
すように、調整装置本体２１内を括れ通路２８を介して
二分し、括れ通路２８の上流側に上記同様にプッシュチ
ャンバー２６を設けるとともに、同下流側に拡散チャン
バー２７を設け、この拡散チャンバー２７における滞留
時間中に気体溶解樹脂Ｒ２内における炭酸ガスＣの拡散
を助長させるようにしてもよい。こうすることによって
拡散チャンバー２７での滞留時間中に気泡形成用気体が
樹脂内に均一に拡散して良質な発泡原料を得ることがで
きる。さらに、括れ通路２８内に気体溶解樹脂Ｒ２の流
路を強制的に変える混合エレメント２８ａを内装するこ
とにより、括れ通路２８を通過する気体溶解樹脂Ｒ２
は、混合エレメント２８ａによる干渉で炭酸ガスＣとの
混合が促進され、炭酸ガスＣがより均一に気体溶解樹脂
Ｒ２内に拡散される。なお、図示の都合上、拡散チャン
バー２７を設けない図１における調整装置本体２１と、
拡散チャンバー２７を設けた図６における拡散チャンバ
ー２７の長さ寸法とが同一になっているが、実際は、図
６の調整装置本体２１は、拡散チャンバー２７を設けた
分図１の設けないものより長さ寸法が長くなっている。

【００６７】（６）上記の実施形態において、金型３０
の適所にシール部材を設け、このシール部材によってキ
ャビティ３４内の気密性を高めるようにしてもよい。

【００６８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、気体溶解
樹脂を原料として発泡体を成形する金型として圧縮成形
用の金型を採用したため、成形の初期に予め雌型を雄型
に外嵌してキャビティを最小容量に設定しておき、発泡
原料調製装置からの気体溶解樹脂が注入されるに従って
雌型を離間させるようにし、この離間速度を調節するこ
とにより、押し出されてキャビティに導入された気体溶
解樹脂の受ける圧力を容易に調節することができる。

【００６９】従って、キャビティの有効容量が不変であ
る射出成形用の金型を用いた場合には、別途設けた圧力
調整装置からの高圧気体をキャビティ内に供給し、バル
ブの開閉操作でキャビティ内の圧力調節を行わなければ
ならないが、バルブ操作による圧力調整は非常に困難で
あり、圧力のばらつきに起因して発泡製品の品質がばら
つくという不都合が存在するが、圧縮成形用の金型を使
用することにより、予め設定された雌型（または雄型）
の画一的な昇降操作でキャビティ内の気体溶解樹脂に対
して常に所期の圧力を付与することが可能になり、これ
によって発泡製品の品質がばらつくという従来の不都合
を解消することができる。

【００７０】加えて、金型の近傍に圧力調整装置を設け
る必要がなくなり、その分設備コストの低減化に貢献す
ることができる。

【００７１】請求項２記載の発明によれば、原料供給装
置からの合成樹脂と、気体供給源からの気泡形成用気体
との双方を所定の温度および圧力環境に設定されたプッ
シュチャンバーに供給することにより、気泡形成用気体
が合成樹脂中に溶解し、これによって気体溶解樹脂を容
易に得ることができる。

【００７２】請求項３記載の発明によれば、雄型および
雌型のいずれか一方が他方に摺接状態で嵌め込まれるた
め、雌雄の金型間に形成されるキャビティを略密閉状態
に保ちつつその容量を変化させることが可能であり、雌
型（または雄型）の昇降操作で気体溶解樹脂をより確実
に所定の圧力下に置くことができる。

【００７３】請求項４記載の発明によれば、プッシュチ
ャンバーの上流端および下流端のいずれか一方または双
方に、プッシュチャンバー内を気密にするシャットオフ
バルブを設けたため、シャットオフバルブを閉止するこ
とによりプッシュチャンバー内をより確実に所定の圧力
に設定することができ、プッシュチャンバー内の圧力が
ばらつくことによる気泡形成用気体の合成樹脂への不均
一な溶解状態を解消することができる。

【００７４】請求項５記載の発明によれば、気泡形成用
気体として二酸化炭素、窒素および一酸化炭素の内から
選ばれたいずれかを用いるようにしたため、二酸化炭
素、窒素および一酸化炭素は、超臨界状態にするのが容
易な気体であり、これらを超臨界状態にすることによ
り、気泡形成用気体を合成樹脂内に容易に溶解させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る発泡体製造装置の一実施形態を示
す側面断面視の説明図である。

【図２】発泡体の製造方法の第１実施形態を説明するた
めの金型の動作を示す断面視の説明図であり、（イ）
は、上型が最上位まで上昇してキャビティが開放された
状態、（ロ）は、上型が最下位まで下降してキャビティ
が最小容量に設定された状態、（ハ）は、気体溶解樹脂
がキャビティ内に導入されることにより上型が上昇しつ
つある状態、（ニ）は、気体溶解樹脂の発泡で上型がさ
らに上昇した状態をそれぞれ示している。

【図３】第１実施形態の成形処理におけるキャビティの
底面および天井面間の距離（キャビティクリアランス）
の経時変化を示すグラフである。

【図４】発泡体の製造方法の第２実施形態を説明するた
めの金型の動作を示す断面視の説明図であり、（イ）
は、最上位まで上昇してキャビティが開放された金型の
下型上に表皮材Ｔが装着された状態、（ロ）は、上型が
下降し下型に外嵌されてキャビティが形成された状態、
（ハ）は、キャビティに気体溶解樹脂が導入された状
態、（ニ）は、さらに上型が下降することによりキャビ
ティが最小容量に設定された状態、（ホ）は、上型が急
激に上昇されることによりキャビティ内が減圧された状
態、（ヘ）は、上型が最上位に戻されてキャビティが開
放された状態をそれぞれ示している。

【図５】第２実施形態の成形処理におけるキャビティの
底面および天井面間の距離（キャビティクリアランス）
の経時変化を示すグラフである。

【図６】調整装置本体の他の実施形態を示す側面断面視
の説明図である。

【符号の説明】

１０発泡体製造装置１１フロア１２基台２０発泡原料調製装置２１ａ樹脂導入孔２１ｂガス導入孔２１ｄシャットオフバルブ２１ｃ樹脂導出孔２１調整装置本体２２原料ホッパー２２ａロータリーバルブ２３ガスボンベ２３ａガス導管２３ｂ開閉バルブ２４加熱部材２５スクリュー２５ｂスパイラルフィン２５ａスクリュー軸２６プッシュチャンバー２７拡散チャンバー２８ａ混合エレメント２８括れ通路２９油圧駆動機構３０金型３１下型（雄型）３１ａ下型基体部３１ｂ下型本体３２ｃフランジ部３２上型（雌型）３２ａ上型基体部３２ｂ上型本体３２ｃ上記フランジ部３３樹脂注入路３４キャビティ３５下型冷却水通路３６上型冷却水通路４０油圧ユニット５０昇降装置（移動手段）５１主シリンダ装置５２主シリンダ５３主ピストンロッド５４補助シリンダ装置５５補助シリンダ５６上記補助ピストンロッド５６補助ピストンロッド６０支持枠体６１主支柱６２逆Ｌ形支柱６３天板Ｃ炭酸ガスＲ１原料合成樹脂Ｒ２気体溶解樹脂Ｒ３発泡体Ｒ４発泡製品ｔキャビティクリアラ
ンスＴ表皮材Ｔ１スキン層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の温度および圧力下で所定の気泡形
成用気体が溶解された溶融状態の気体溶解樹脂を、圧力
を低下させることによる気泡核の形成で多孔質に変換し
ながら成形処理する発泡体の製造装置であって、気泡形
成用気体を供給して溶融状態の合成樹脂内に拡散させる
ことにより合成樹脂を気体溶解樹脂にする発泡原料調製
装置と、この発泡原料調製装置からの気体溶解樹脂を成
形処理する金型とが備えられ、上記金型は、圧縮成形用
の金型であることを特徴とする発泡体の製造装置。
【請求項２】上記発泡原料調製装置は、所定の原料供
給装置から供給された合成樹脂に気体供給源から供給さ
れた気泡形成用気体を溶解させて気体溶解樹脂にして押
し出すプッシュチャンバーを有し、このプッシュチャン
バーには、軸心回りに回転することによって気体溶解樹
脂を上記金型に向けて押圧する押出しスクリューが設け
られていることを特徴とする請求項１記載の発泡体の製
造装置。
【請求項３】上記金型は、雄型と、この雄型に摺接状
態で嵌め込まれる雌型と、雄型および雌型のいずれか一
方または双方を正逆移動させる移動機構とを備えて形成
され、雌型が雄型に嵌め込まれた状態で雄型の雌型に対
する対向面と雌型の雄型に対する対向面の間に上記発泡
原料を装填するキャビティが形成されるように構成され
ていることを特徴とする請求項１または２記載の発泡体
の製造装置。
【請求項４】上記プッシュチャンバーの上流端および
下流端のいずれか一方または双方に、プッシュチャンバ
ー内を気密にするシャットオフバルブが設けられている
ことを特徴とする請求項２または３記載の発泡体の製造
装置。
【請求項５】上記気泡形成用気体は、二酸化炭素、窒
素および一酸化炭素の内から選ばれたいずれかであるこ
とを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発泡
体の製造装置。