JP2003305745A - 熱可塑性樹脂発泡成形用金型および該金型を用いた成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の圧縮充填成形方法において発生する、
製品中央部に対する外縁部の充填密度や表面性の低下等
の品質バラツキを軽減し、品質の均一な成形品を成形可
能とする熱可塑性樹脂予備発泡粒子の型内発泡成形用金
型を比較的安価に提供する。 【解決手段】 熱可塑性樹脂予備発泡粒子の型内発泡成
形用金型で、金型表面のコアベントやコアベントホール
とともに金型合わせ目部や型間空間部に金型背面や蒸気
チャンバに通じる通気口を設けたことにより、パーティ
ング部からも用役の排気を行うことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱可塑性樹脂からな
る予備発泡粒子の型内発泡成形用金型および該金型を用
いた成形方法に関する。さらに詳しくは、製品外縁部の
充填不良や融着不良を低減させ、品質の均一性に優れた
発泡成形品を比較的安価で提供しうる金型および該金型
を用いた成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂からなる予備発泡粒子を用
いた圧縮充填方法として、例えば特開平１−１３６７２
６号公報等が一般に採用されている。前記圧縮充填方法
は予備発泡粒子を無機ガスを用いて元の嵩体積の２０〜
８０％に圧縮し、閉鎖し得るが密閉しない金型内に充填
して型内の無機ガスを除去した後、蒸気にて予備発泡粒
子を加熱、融着して成形体を製造する方法である。

【０００３】これらの成形体の製造に使用される一般的
な金型構造を図３を用いて説明する。図３に示された型
内発泡成形金型装置は、予備発泡粒子が充填、成形され
る成形空間１を形成するように凹型１１および凸型１２
は対向配置されるとともに、それぞれ中板１３を介して
枠状フレーム１４に固定されている。その背面には、そ
れぞれ凹型１１あるいは凸型１２と中板１３、枠状フレ
ーム１４および裏板１５から形成される凸型背面蒸気チ
ャンバ２および凹型背面蒸気チャンバ３を備えており、
それぞれの蒸気チャンバ２，３の上部には、蒸気や圧縮
空気を供給するための上部用役口１６が設けられ、下部
には、減圧配管３３やドレン配管３２に接続された下部
用役口１７が設けられている。

【０００４】また凹型１１および凸型１２はその表面に
多数のコアベント（あるいはコアベントホール）２１を
有しており、上部用役口１６より蒸気チャンバ２あるい
は３に供給された蒸気は、コアベント２１を通過し、成
形空間１へと供給される。ここで言うコアベントとは、
通常凹型１１および凸型１２に２０〜３０ｍｍピッチで
配置したコアベント取付穴に填め込まれている、０．５
ｍｍφ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６〜１２ｍｍの蓋を有す
る筒体のことであり、コアベントホールとは凹型１１お
よび凸型１２に直接的に形成した０．５ｍｍφ程度の貫
通穴のことを言う。

【０００５】このような金型を使用する上述の圧縮充填
法の課題としては、凸型と凹型を完全に型閉めした状態
で予備発泡粒子を成形空間に充填するため、成形空間の
外縁部が金型合わせ目部５および型間空間部４とともに
袋状となり予備発泡粒子を輸送するための空気が流れ
ず、結果として成形品の外縁部の製品密度が低下するあ
るいは充填不良になりやすいことが挙げられる。さら
に、加熱工程においては、成形空間に充填された予備発
泡粒子を発泡、融着させる前に、成形空間の空気を蒸気
に置換することが製品の融着、表面性に大きな影響を与
える。この工程においても成形空間の外縁部が袋状とな
り、該部の空気を成形空間外へ排出することが困難とな
るため、蒸気による空気置換が十分行えず、成形品の外
縁部の融着率、表面性が低下する傾向にあった。これを
防止、抑制するために、加熱時間の延長を行ったり、加
熱蒸気圧力を高めに設定したりすることがなされてき
た。この結果、成形サイクル延長による生産性の低下や
不良率増加による生産性の低下の問題があった。

【０００６】これら問題を解決する方法として、特開平
１１−３０９７３４号公報には金型の合わせ目に外部に
連通するよう形成される型間通路を利用した各種の用役
の供給あるいは排気方法が開示されおり、この方法によ
れば成形品外縁部の充填密度の低下あるいは融着不良と
いう問題は解決され、密度や融着率および表面性の均一
な製品を得ることができる。しかしながら、この方法を
用いるためには、金型合わせ目部や型間空間部に新たに
用役配管を設ける必要があり、金型構造が複雑化し、金
型コストが高くなるという問題がある。さらに、充填性
能あるいは加熱性能を高めるためには新設した金型合わ
せ目部や型間空間部から成形空間に用役を供給あるいは
排気するための制御系が必要となる。このような制御を
行うためには、従来から使用してきた成形機では対応で
きないため、成形機の大幅な改造、あるいは新規の開発
が必要となり、多額の設備投資を必要となることが課題
であった。

【０００７】また、特開２０００−６２０３１号公報で
は、表面に薄肉断熱材を被覆された金型に蒸気配管を連
結させ、この蒸気配管から成形空間内に供給される蒸気
を、蒸気チャンバと連通口で連結されている金型パーテ
ィング部へ排気する方法が開示されている。この方法に
よれば、成形品外縁部の融着不良は解消され、また充填
の際に成形空間内へ供給される空気についても、蒸気チ
ャンバと連通口で連結されている金型パーティング部へ
排気されることから、成形品外縁部の充填密度の低下を
解消する効果が期待できる。しかしながら、この方法で
は、蒸気配管を直接金型へ連結させる必要があるため、
金型構造が複雑化し、金型コストが高くなるという問題
がある。このことから、蒸気配管は少ない本数とする事
が好ましいが、そうすると、蒸気配管の無い部分での融
着率や表面性が低下し、品質が不均一となる。また、充
填に関しても、製品の角部や、特に突起形状を有する製
品では、成形空間の該当部分が袋状となるため、空気の
流れが損なわれ、至っては該部の充填密度が低下すると
いう問題が発生する。

【０００８】

【発明が解決する課題】そこで、本発明者らはこれらの
技術を鑑みて、係る課題を解決する型内発泡成形用金型
について鋭意研究を重ねた結果、金型表面のコアベント
やコアベントホールとともに金型合わせ目部からも用役
の排気を行うために従来のコアベントやコアベントホー
ルを有する金型の金型合わせ目部あるいは型間空間部に
金型背面の蒸気チャンバに通じる通気口を設けること
で、比較的安価でかつ優れた充填性能および加熱性能を
有する金型構造を得ることが可能となることを見出し、
本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち本発明の目的は熱可塑性樹脂予備
発泡粒子の型内発泡成形装置において、比較的安価でか
つ、成形体全体にわたる密度や表面性および融着率の均
一化を達成できる優れた充填性能及び加熱性能を有する
型内発泡成形金型および該金型を用いた成形方法を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明の第一
は、熱可塑性樹脂予備発泡粒子の型内発泡成形用金型に
おいて、凹型と凸型の金型表面に金型背面の蒸気チャン
バに通じるコアベントやコアベントホールを配するとと
もに、金型合わせ目部あるいは型間空間部の少なくとも
一方に、金型背面の蒸気チャンバに通じる通気口を設け
たことを特徴とする熱可塑性樹脂予備発泡粒子の型内発
泡成形用金型に関する。

【００１１】好ましい実施態様としては、前記通気口を
凹型側または凸型側の少なくとも一方に設けたことを特
徴とする前記記載の熱可塑性樹脂予備発泡粒子の型内発
泡成形用金型に関する。

【００１２】より好ましい実施態様としては、前記通気
口の開口断面積が、パーティング部の開口断面積の１５
％以上であることを特徴とする前記いずれか一項に記載
の熱可塑性樹脂予備発泡粒子の型内発泡成形用金型に関
する。

【００１３】また、本発明の第二は、熱可塑性樹脂予備
発泡粒子を成形空間に充填する工程において、充填機か
ら成形空間内に供給された空気を、金型表面に配したコ
アベントやコアベントホール、および前記通気口より排
気することを特徴とする熱可塑性樹脂予備発泡粒子の型
内発泡成形方法に関する。

【００１４】さらには、前記通気口を凸型側あるいは凹
型側の何れか一方に設けた金型を用いて、成形空間内に
充填された熱可塑性樹脂予備発泡粒子周辺の空気を蒸気
に置換する加熱工程において、前記通気口を有さない金
型背面の蒸気チャンバから成形空間内に供給された蒸気
を、他方の金型表面に配したコアベントやコアベントホ
ールおよび前記通気口より排出することを特徴とする熱
可塑性樹脂予備発泡粒子の型内発泡成形方法に関する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明するが、これは本発明を何ら限定するもの
ではない。

【００１６】図１および２は、本発明の金型の代表的な
実施の形態を示すものである。図１に示された型内発泡
成形金型装置は、予備発泡粒子が充填、成形される成形
空間１を形成するように凹型１１および凸型１２は対向
配置されるとともに、それぞれ中板１３を介して枠状フ
レーム１４に固定されている。その背面には、それぞれ
凹型１１あるいは凸型１２と中板１３、枠状フレーム１
４および裏板１５から形成される凸型背面蒸気チャンバ
２および凹型背面蒸気チャンバ３を備えており、それぞ
れの蒸気チャンバ２，３の上部には、蒸気や圧縮空気を
供給するための上部用役口１６が設けられ、下部には、
減圧配管３３やドレン配管３２に接続された下部用役口
１７が設けられている。また凹型１１および凸型１２は
その表面に多数のコアベント（あるいはコアベントホー
ル）２１を有しており、上部用役口１６より蒸気チャン
バ２あるいは３に供給された蒸気は、コアベント（ある
いはコアベントホール）２１を通過し、成形空間１へと
供給される。

【００１７】以上説明した内容は図３に示された従来金
型の構造となんら変わりは無いが、本発明における金型
装置に特徴的なのは、金型合わせ目部５および型間空間
部４に金型背面の蒸気チャンバ２に通じる通気口２２を
設けたことである。この場合、通気口２２は図１の様に
金型合わせ目部５および型間空間部４の両方にあっても
よく、金型合わせ目部あるいは型間空間部どちらか一方
のみでも良い。さらには通気口２２は図１の様に凸型側
のみにあってもよく、凹型側のみ、あるいは凸型側およ
び凹型側の両方にあっても良い。通気口２２の形状につ
いては、特に制限は無く、丸穴状、長穴状、長方形状、
多角形状、あるいはネジ穴等であっても良い。また、通
気口２２の開口断面積については、特に限定されない
が、成形品外縁部と中央部の品質（充填密度や表面性な
ど）の差が減少し、製品全体の品質がより均一になると
いう点から、パーティング部の開口断面積の１５％以上
の断面積とすることが好ましい。前記開口断面積とは、
空気や蒸気等の用役が通過することができる空間の断面
積のことであり、通気口の開口断面積とは、型間空間部
４あるいは凸型と凹型の合わせ目部５から蒸気チャンバ
２あるいは３へ用役が通過できる各通気口内面の断面積
の総和のことであり、パーティング部の開口断面積と
は、成形空間１から凸型と凹型の合わせ目部５へ用役が
通過する事ができる凸型外周の全周にわたって帯状ある
いは断続的に形成されている凹型との隙間の総断面積の
ことである。

【００１８】さらに請求項４記載の熱可塑性樹脂予備発
泡粒子の型内発泡成形方法を図１を用いて説明する。予
備発泡粒子を金型内に充填する工程において、充填機３
１から成形空間１内に供給された空気は、従来金型同様
にコアベント（あるいはコアベントホール）２１を通じ
て蒸気チャンバ２，３へ排気されると同時に、パーティ
ング部６を通じて、金型合わせ目部５および型間空間部
４へ流れ込み、蒸気チャンバ２と連通した通気口２２よ
り、蒸気チャンバ２へ排気される。これにより、成形空
間の外縁部にも常に空気の流れができるため、該部が従
来のように袋状となることはない。よってこの時空気と
ともに成形空間１内に供給された予備発泡粒子は、中央
部と同様に空気の流れに乗って容易に成形空間の外縁部
に輸送されるため、成形品全体が均一な充填密度を保持
できるものである。

【００１９】次いで、請求項５記載の熱可塑性樹脂予備
発泡粒子の型内発泡成形方法を図１を用いて説明する。
成形空間内に充填された予備発泡粒子周辺の空気を蒸気
に置換する工程において、上部用役口１６より凹型背面
蒸気チャンバ３へ供給された蒸気は、コアベント（ある
いはコアベントホール）２１を通じて成形空間内へと流
入し、空気を押し出す形で予備発泡粒子周辺へと浸透す
る。予備発泡粒子周辺へと浸透した蒸気は最終的には押
し出された空気とともに、他方のコアベント（あるいは
コアベントホール）２１を通じて蒸気チャンバ２へ排出
される。この時従来の金型装置では排出することが困難
であった、成形空間の外縁部の空気は、パーティング部
６を介して、通気口２２により蒸気チャンバ２と連通し
た、金型合わせ目部５および型間空間部４へと排出さ
れ、成形空間の外縁部へも蒸気が浸透する。これによ
り、成形品中央部と同様に成形品外縁部の蒸気置換がス
ムーズに行われるため、成形品全体が均一な融着率や表
面性を保持できるものである。

【００２０】なお、本発明に適用できる熱可塑性樹脂は
ポリスチレン、エチレン−プロピレンランダム共重合
体、エチレン−プロピレンランダム３元共重合体、ホモ
ポリプロピレン、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰ
Ｅ）、架橋低密度ポリエチレン（架橋ＬＤＰＥ）に代表
されるものであるが、これに限ったものではない。

【００２１】

【実施例】以下に本発明による予備発泡粒子の型内発泡
成形方法について、具体例を挙げて説明する。

【００２２】金型は、体積11.85Ｌ、１個取り、充填器
は４本配置されたバンパーコアモデル（長棒形状）型
（約Ｌ１２００×Ｗ１３０×Ｔ１００）を使用した。熱
可塑性樹脂予備発泡粒子は「エペランＰＰ ＬＢＳ１３
（鐘淵化学工業株式会社製，嵩密度５６．５ｇ／Ｌ）」
を用い、この予備発泡粒子を下記の条件にて成形した。

【００２３】 圧縮充填 蒸気チャンバ圧力 ：０．３５ＭＰａ 充填時間８秒 圧縮タンク圧力 ：０．４０ＭＰａ 充填エア圧力 ：０．５０ＭＰａ 加熱 一方加熱 ：０．１３ＭＰａ １０秒 逆一方加熱 ：０．１７ＭＰａ １０秒 本加熱 ：０．３５ＭＰａ １０秒 冷却 予冷 ：１０秒 水冷 ：７０秒 実施例１，２，３，４，５及び比較例１の構成及び結果
を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】実施例１〜５と比較例１との比較から、通
気口を設けたことにより製品外縁部と中央部での密度差
が軽減している（密度比が１に近い）こと、および外縁
部の表面性が向上していることが分かる。さらには、実
施例１，２および３の比較において、通気口の開口断面
積をパーティング部の開口断面積の１５％以上の断面積
とすることにより、さらに密度差が軽減する（密度比が
１に近づく）ことがわかった。なお、表面性評価につい
ては、製品表面における予備発泡粒子同士の空隙を目視
にて評価し、空隙が小さく、少ないものは○、空隙が大
きく、多いものは×で表した。

【００２６】以上より本発明における熱可塑性樹脂発泡
成形用金型を用いることで、成形品外縁部と中央部での
充填密度、融着率および表面性などの品質の均一性に優
れた成形体を製造することが可能となった。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る熱可塑性樹脂予備発泡粒子
の型内発泡成形金型は凹型と凸型の金型表面に金型背面
の蒸気チャンバに通じるコアベントやコアベントホール
を配するとともに、金型合わせ目部または型間空間部の
少なくとも一方に、金型背面の蒸気チャンバに通じる通
気口を設けたことにより、比較的安価な方法で従来の比
較的高価でかつ、複雑な金型構造でしか得られなかった
成形体と遜色ない物性（製品外縁部と中央部での充填密
度、融着率および表面性などの均一性等）を有する成形
体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用し得る型内発泡成形金型装置の断
面図

【図２】図１の要部拡大断面図

【図３】従来の型内発泡成形用金型装置の断面図

【符号の説明】

１：成形空間 ２：凸型背面蒸気チャンバ ３：凹型背面蒸気チャンバ ４：型間空間部 ５：凸型と凹型の合わせ目部 ６：パーティング部 １１：凹型 １２：凸型 １３：中板 １４：枠状フレーム １５：裏板 １６：上部用役口 １７：下部用役口 ２１：コアベント（コアベントホール） ２２：通気口 ３１：充填機 ３２：ドレン配管 ３３：減圧配管 ＳＷＶ１〜２：切替弁 ＳＶ１〜２：用役弁 ＧＶ１〜２：減圧弁 ＤＶ１〜２：ドレン弁

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F074 AA17 AA21 AA24 AA25 CA32 CA38 CA49 4F202 AC01 CA24 CB01 CN01 CN12 CN22 CP04 4F212 AG20 UA01 UB01 UL01 UL02 UL06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂予備発泡粒子の型内発泡成
   形用金型において、凹型と凸型の金型表面に金型背面の
   蒸気チャンバに通じるコアベントやコアベントホールを
   配するとともに、金型合わせ目部あるいは型間空間部の
   少なくとも一方に、金型背面の蒸気チャンバに通じる通
   気口を設けたことを特徴とする熱可塑性樹脂予備発泡粒
   子の型内発泡成形用金型。
2. 【請求項２】 前記通気口を凹型側または凸型側の少な
   くとも一方に設けたことを特徴とする請求項１記載の熱
   可塑性樹脂予備発泡粒子の型内発泡成形用金型。
3. 【請求項３】 前記通気口の開口断面積が、パーティン
   グ部の開口断面積の１５％以上であることを特徴とする
   請求項１あるいは請求項２記載の熱可塑性樹脂予備発泡
   粒子の型内発泡成形用金型。
4. 【請求項４】 熱可塑性樹脂予備発泡粒子を成形空間に
   充填する工程において、充填機から成形空間内に供給さ
   れた空気を、金型表面に配したコアベントやコアベント
   ホール、および前記通気口より排気することを特徴とす
   る熱可塑性樹脂予備発泡粒子の型内発泡成形方法。
5. 【請求項５】 前記通気口を凸型側あるいは凹型側の何
   れか一方に設けた金型を用いて、成形空間内に充填され
   た熱可塑性樹脂予備発泡粒子周辺の空気を蒸気に置換す
   る加熱工程において、前記通気口を有さない金型背面の
   蒸気チャンバから成形空間内に供給された蒸気を、他方
   の金型表面に配したコアベントやコアベントホールおよ
   び前記通気口より排出することを特徴とする熱可塑性樹
   脂予備発泡粒子の型内発泡成形方法。