JP2008036822A - 合成樹脂発泡粒子の型内発泡成形用金型及び成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 合成樹脂発泡粒子の型内発泡成形において、製品の形状や肉厚の制約から充填が困難とされる部分を簡易な改善により飛躍的に充填性を向上させる金型構造、成形方法並びに成形品を提供することにある。
【解決手段】 金型意匠面のすくなくとも一部に金型の開閉とは独立して進退可能な構造である進退可動部を有し、該進退可動部のヘッド部の後退ストロークが、金型意匠面より成形体厚みの５％以上３００％以下となる合成樹脂型内発泡用金型を用い、合成樹脂粒子の充填工程以前に金型意匠面の一部に配した進退可能な駆動部を金型意匠面より成形体厚みの５％以上３００％以下まで後退させておき、充填工程終了から冷却工程初期の間に、進退可能部のヘッド部を意匠面まで前進させる成形方法を用いることで、充填が困難とされる薄肉製品、貫通穴部周辺の充填性を飛躍的に向上させることが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は合成樹脂発泡粒子を用いた型内発泡成形用金型及び成形方法に関し、更には、薄肉部に代表される合成樹脂発泡粒子を充填することが困難とされる部位を有する発泡成形体を容易に成形することが可能となる型内発泡成形用金型及び成形方法に関する。

ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンに代表される合成樹脂型内発泡成形での大きな課題として、如何に原料粒子である合成樹脂発泡粒子を金型内に良好に充填するかという問題が挙げられる。成形体形状あるいは使用する合成樹脂発泡粒子径との関係で充填可能とされる限界成形体肉厚は異なり、一般的には合成樹脂発泡粒子直径の３倍〜５倍程度が限界成形体肉厚とされてきた。昨今、合成樹脂型内発泡成形品は自動車用途として多岐に亘って使用されるようになってきており、形状の複雑化に加えて、部分的に薄肉部を有する成形体形状が増加する傾向にある。それ故、複雑形状や薄肉部への充填性改善が切望されてきた。

一般に、合成樹脂の型内発泡成形における予備発泡粒子の充填は、合成樹脂予備発泡粒子を成形空間に充填する前に、キャビティー型とコア型を僅かに開いておき、充填で使用するエアー排気をこの隙間から行なう、所謂クラッキング充填が行われてきた。従って、比較的薄肉部を有する成形体であっても、この薄肉部が型の開閉方向に位置すれば、この隙間量を調整することで充填性を確保することができた。

しかしながら、充填性を優先するあまりに隙間量を大きく設定した場合には、薄肉部以外の部分に合成樹脂発泡粒子が過剰に充填されるために成形体重量の増加、原料ロスの発生が見られた。逆に、原料ロスを抑えるために隙間量を極力小さくした場合には、予備発泡粒子の充填密度が低下し、充填不良を招くケースが散見された。充填でのハンディーを補うために過剰な加熱を行い、充填密度の低い部分を過発泡させることで形状を維持する方策が取られてきた。この場合には、エネルギーロスの増加と、予備発泡粒子を過剰発泡させることでの成形サイクル延長、離型後の成形体収縮、形状回復のために乾燥時間の延長など、生産性を著しく低下させるという問題があった。

一方、金型内に進退可能な部分を設ける金型構造としては、アンダーカットを有する成形体を製造する方法や、異種原料を同時に成形するための原料仕切り材として金型の一部に適用されたものがある。

アンダーカット形状となる成形体の製造方法としては、アンダーカットとなる金型部に進退自在のエアシリンダー機構を用いた構造が開示されている（例えば、特許文献１）。成形の手順としては、予備発泡粒子の充填時、加熱時にはアンダーカット部となる金型部を前進させた状態にてアンダーカット部分を形成する。次いで、成形体を冷却・樹脂を固化させた後、金型でのアンダーカット部分を後退させ、離型時に障害となる金型アンダーカット部分を退避させる方法である。アンダーカット部分の後退ストロークは離型時に障害とならない程度に後退できれば充分であり、金型意匠面より後ろに下がる、後退ストロークは本技術では必要とされず、本願とは目的が異なるため、シリンダーの作動順や構成が異なる。

また、異種原料の同時成形に適用された事例としては、異種原料を仕切るための隔壁を可動させたものが開示されている（特許文献２）。可動隔壁により異種原料を仕切った金型内に異種原料をそれぞれ充填し、充填の後から加熱融着が完了するまでの間に仕切隔壁を型から後退させて異種原料を一体成に融着成形するものであり、また隔壁の可動範囲は成形体厚み分だけあれば充分に足る。

以上の様に、金型内に進退可能な部分を設ける金型構造はあったが、充填性を改善することを目的に適用された事例はなかった。
特開平８−９０５６３号公報 特開平５４―６０３６６号公報

従って本発明の課題は、合成樹脂発泡粒子型内発泡成形体において、合成樹脂発泡粒子径や発泡粒子形状と成形体形状との関係から充填が困難とされる部分の充填性を向上させることが可能な金型及び成形方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、合成樹脂発泡粒子の発泡成形金型において、金型意匠面の一部を進退可能な構造とし、合成樹脂発泡粒子の充填工程時には進退可動部のヘッド部を金型意匠面より後退させて、合成樹脂発泡粒子を充填することで当該部分に充分な充填密度を確保した後、進退可動部のヘッド部を前進させることで、所望の箇所にのみ充填性を向上させうることを見出し、本発明に至った。

即ち、本発明の第一は、合成樹脂発泡粒子の型内発泡成形用金型が、金型意匠面のすくなくとも一部に金型の開閉とは独立して進退可能な構造である進退可動部を有し、該進退可動部のヘッド部の後退ストロークが、金型意匠面より成形体厚みの５％以上３００％以下の範囲であることを特徴とする型内発泡成形用金型に関する。

好ましい態様としては、
（１）前記進退可動部を、成形体最大厚みの１／３以下に相当する金型意匠面に配したこと、
（２）前記進退可動部を、成形体厚みが１０ｍｍ以下に相当する金型意匠面に配したこと、
（３）前記進退可動部を、成形体の貫通穴部に相当する金型意匠面に配したこと、
（４）前記進退可動部を、成形体の凹部周囲に相当する金型意匠面に配したこと、
（５）前記進退可動部を、型開閉方向を基準軸としたときに、１０度以上９０度未満の金型意匠面に配したこと、
を特徴とする前記記載の型内発泡成形用金型に関する。

本発明の第２は、合成樹脂発泡粒子の発泡成形方法において、前記記載の金型を用い、合成樹脂発泡粒子の充填工程にて金型意匠面の一部に配した進退可動部のヘッド部を金型意匠面から型開方向に成形体厚みの５％以上３００％以下の範囲に後退させておき、加熱工程から冷却工程初期までのいずれかの時点で、進退可動部のヘッド部を成形体所定厚みまで前進させることを特徴とする合成樹脂発泡粒子の成形方法に関する。

好ましい態様としては、
（１）合成樹脂発泡粒子のＬ／Ｄが１．５を越えて４．０以下であること、
（２）合成樹脂発泡粒子の断面形状が、筒状、楕円状、多角形状、星状からなる群から選ばれるいずれか一つ以上であること、
を特徴とする前記記載の合成樹脂発泡粒子の成形方法に関する。

本発明の第３は、前記記載の金型を用いて製造された合成樹脂発泡成形体、並びに、前記記載の成形方法にて製造された合成樹脂発泡成形体に関する。

本発明の型内発泡成形用金型によれば、進退可動部を充填密度が低下しやすい箇所に配することで当該箇所の充填密度を選択的に向上させることが可能となる。

とりわけ、充填密度が低下しやすい薄肉形状、具体的には、成形体最大厚みの１／３以下となる部分、成形体厚みで１０ｍｍ以下となる部分や成形体の貫通穴部や成形体の凹部周囲であっても、進退可動部を金型意匠面より後退させることで充填時における成形空間を十分に確保することができ、従来課題とされてきたクラッキング量増加に伴う成形体重量増加を極力抑制しながらも、良好な充填性を確保することが可能となる。

また、充填困難性が成形体形状に依存している場合のみならず、充填困難性の原因が発泡体粒子形状にある場合、例えば、発泡粒子形状が異形である場合、Ｌ／Ｄが１．５以上４以下であるもの、断面形状が筒状、楕円状、多角形状、星状からなる群から選ばれるいずれか一つ以上であるものなどの、異形な粒子形状であるため薄肉部を有する成形体や、充填時の金型粒子流路に立体障害を有する構造のものは、送粒時に合成樹脂発泡粒子同士の摩擦抵抗が増加するために、充填密度が低下しやすい傾向にある。従って、異形な粒子形状の合成樹脂発泡粒子であっても良好に充填することができる。

本発明によれば、良好に融着した表面美麗な成形体を得ることができる。本発明の成形体は、薄肉、複雑形状、貫通穴を有する成形体、具体的には、自動車用途部材、精密機器の梱包材に好適に用いられる。

以下本発明に関し詳しく説明する。

先ず、本発明の金型について説明する。本発明による金型は、図１に示すように、対向配置された１組の金型としてのコア型１及びキャビティー型２とから構成され、コア型１及びキャビティー型２はセンタープレート３に取り付けられている。コア型１及びキャビティー型２の背面には１組の第１チャンバー４及び第２チャンバー５がそれぞれ形成され、コア型及びキャビティー型には両チャンバーと成形空間６とを連通する多数の通気孔（図示せず）が形成され、この通気孔を通して充填時のエアーの排気、加熱時の蒸気の流入が行われる。また、金型には成形空間内に空気の流れに乗せて原料ビーズを充填するための充填器７と、離型時に成形体を金型から離型するための離型ピン８を備えており、裏板９に取り付けられている。第１チャンバー４及び第２チャンバー５には、蒸気や圧縮空気などの用役流体を供給するための供給管１０がそれぞれ接続されるとともに、減圧手段やドレン配管に連なる排出管１１がそれぞれ接続され、供給管１０及び排出管１１の途中部には図示の制御弁１２，１３がそれぞれ介設され、制御弁の操作により成形空間６への用役流体の供給、排出を制御できるように構成されている。

本発明の型内発泡成形用金型は、金型意匠面のすくなくとも一部に金型の開閉とは独立して進退可能な構造である進退可動部を有するものである。進退可動部は、ヘッド部１５、シャフト１６、駆動源から構成されている。

図１に、成形体が薄肉で、且つ貫通穴１４を有する場合の一例を図示した。成形体貫通穴部に対応する金型意匠面には進退可能なヘッド部１５がシャフト１６を介して駆動源となるシリンダー１７に接続されている。このヘッド部を可動させるための駆動源としては、エアシリンダー、油圧シリンダー、モーターなど様々な機構が考えられるが、エアシリンダーを用いることが、金型コスト面、取り扱いの両面から好ましい。さらに、駆動源は金型チャンバー外に設置することが好ましい。駆動源をチャンバー内に設置した場合には、加熱工程時に高圧、高温の蒸気（約０．３ＭＰａから０．５ＭＰａ）にさらされ、その後、冷却工程時に急激に冷却されることになる。つまり、成形ショット毎に、耐圧・高温・温度ショックを繰り返し受けることになり、耐久性で問題が生じる可能性がある。また、メンテナンスを容易とする構造とすることからも、駆動源はチャンバー外に設置することが好ましい。

進退可能なヘッド部の後退ストローク１８は、金型意匠面より成形体厚みの５％以上３００％以下の長さであり、好ましくは、成形体厚みの１０％以上２５０％以下であり、さらに好ましくは２０％以上２００％以下である。

ここで言う成形体厚みとは、金型意匠面に配する進退可動部の領域１９に対応する成形体部位において、進退可動部のヘッド部の移動方向の厚みを言う。例えば、型開閉方向に対して垂直でない金型意匠面にあっては当該範囲において成形体厚みに数値の幅が生じるが、そのような場合は、成形体厚みの数値幅の最大値を進退可動部の領域における成形体厚みとする。また、ここでの後退ストロークは、金型意匠面からヘッドが後退した距離を意味し、成形体厚みを基準とした割合で示した。

前述の薄肉成形体や異形形状の発泡粒子を用いた生産では、後退ストロークが５％未満の場合に充填密度を十分に確保することができないし、後退ストロークが３００％を超えては、図３のように充填完了後の可動部が前進したときに合成樹脂発泡粒子が過剰に圧縮され、粒子同士を融着させるための蒸気が粒間を通過することができず融着不良となる上、成形体重量が大きくなり、重量ロスが発生する。

金型意匠面に配する進退可動部の領域１９の大きさは、成形体形状、金型構造、充填器・離型ピンの配置等から判断し、適宜設定可能である。この場合、駆動源出力の大きさは進退部可動部の領域と合成樹脂発泡粒子の強度、後退ストローク、即ち、合成樹脂発泡粒子の圧縮時の荷重値から決定することが望ましい。

進退可動部は金型の開閉とは独立して進退可能であり、またその進退方向は、必ずしも金型開閉方向と同一でなくとも良い。

本発明の型内発泡成形用金型は上述のような構成を採るため、充填密度が低下しやすい薄肉形状を有する成形体に好適である。薄肉形状とは、例えば、成形体最大厚みの１／３以下となる部分や、成形体厚みで１０ｍｍ以下となる部分であっても、充填性を向上することが出来る。前記部分に相当する金型意匠面に進退可動部を配することで充填時における成形空間を十分に確保することができ、従来課題とされてきたクラッキング量増加に伴う成形体重量増加を極力抑制しながらも、良好な充填性を確保することが可能となる。ここでいう最大成形体厚みとは金型開閉方向における成形体厚みを意味する。

また、成形体の貫通穴部や凹部周囲や凸部となる部分で且つ凸部の領域が狭い箇所も充填密度が低下しやすい傾向にあり、これらを改善するために、本発明を適用することも好適である。金型構造上、貫通穴部等は予備発泡粒の充填流路に立体障害構造が存在するため、充填密度が低下しやすい傾向にあり、同様の理由により良好な充填密度を確保することが可能となる。

また、型の開閉方向を基準軸に対して１０度以上９０度未満に傾いた部分は、クラッキング量に対して原料流路を拡大する比率が小さくなるため、充填密度を高めることが困難となる傾向にある。図１は薄肉形状且つ貫通穴を有する形状の例として説明したが、図３のように型の開閉方向を基準軸として９０度未満の角度２０を有する金型意匠面を有する成形体に対しても本発明は好適である。

以上のような充填困難な箇所に進退可動部を配することができるが、当然のことながら、進退可動部はひとつのキャビティーに複数個配置することも可能である。

合成樹脂発泡粒子の形状は、特に限定はなく、一般的に用いられている球状のものも好適に使用することが出来るが、本発明においては合成樹脂発泡粒子の形状が異形形状であるものに対してとりわけ好適に使用することができる。

異形形状である合成樹脂発泡粒子は、送粒時に合成樹脂発泡粒子同士の摩擦抵抗が増加するために、充填密度が低下しやすい傾向にある。従って、異形形状の合成樹脂発泡粒子の充填性を改善するために、本発明を適用することは好適である。

本発明に言う異形形状とは、球形以外のものを言うが、具体的には、図４に図示される柱状の合成樹脂発泡粒子であってＬ／Ｄが１．５を越えて４以下であるもの、断面形状が筒状、楕円状、多角形状、星状であるものなどが挙げられる。ここでいうＬ／Ｄとは、Ｌは発泡粒子の最長部の長さ、Ｌ方向と垂直な断面における最大径Ｄｍａｘと最小径Ｄｍｉｎであり、ＤはＤｍａｘとＤｍｉｎの平均値であり、下記式にて計算される。

また、本発明に用いられる熱可塑性樹脂とは、型内発泡成形に用いられる熱可塑性樹脂であれば使用でき、例えばポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等が挙げられる。

本発明に用いることができるポリスチレン系樹脂としては、一般的な発泡性ポリスチレン樹脂だけでなく、例えば、スチレン、又はメチルスチレンを５０％以上含有してなるポリスチレン系樹脂、ハイインパクトポリスチレン系樹脂、スチレンとブタジエン、スチレンーエチレン共重合体、メチルメタクリレート、無水マレイン酸等との共重合樹脂等が挙げられ、これらは、単独、又は２種以上の組み合わせとして用いられる。

本発明に用いることができるポリスチレン系樹脂としては、一般的な発泡性ポリスチレン樹脂だけでなく、例えば、スチレン、又はメチルスチレンを５０％以上含有してなるポリスチレン系樹脂、ハイインパクトポリスチレン系樹脂、スチレンとブタジエン、スチレンーエチレン共重合体、メチルメタクリレート、無水マレイン酸等との共重合樹脂等が挙げられ、これらは、単独、又は２種以上の組み合わせとして用いられる。

本発明に用いることができるポリオレフィン系樹脂としては、低、中、高密度ポリエチレン、線状低、超低密度ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体で代表されるエチレン系樹脂、ポリプロピレン、エチレン・プロピレンランダム共重合体、エチレン・プロピレンブロック共重合体で代表されるプロピレン系樹脂が挙げられる。これらの中でも、ポリオレフィン系樹脂が好適に用いられ、中でもポリプロピレン系樹脂がより好適に使用される。

本発明におけるポリプロピレン系樹脂は、プロピレンモノマー単位が５０重量％以上、好ましくは８０重量％以上、更に好ましくは９０重量％以上からなる重合体であり、チーグラー型塩化チタン系触媒またはメタロセン触媒で重合された、立体規則性の高いものが好ましい。具体例としては、例えば、プロピレン単独共重合体、エチレン・プロピレンランダム共重合体、プロピレン・ブテンランダム共重合体、エチレン・プロピレン・ブテンランダム共重合体、エチレン・プロピレンブロック共重合体、無水マレイン酸・プロピレンランダム共重合体、無水マレイン酸・プロピレンブロック共重合体、プロピレン・無水マレイン酸グラフト共重合体等が挙げられ、それぞれ単独あるいは混合して用いられる。特に、エチレン・プロピレンランダム共重合体、プロピレン・ブテンランダム共重合体、エチレン・プロピレン・ブテンランダム共重合体が好適に使用し得る。また、これらのポリプロピレン系樹脂は無架橋のものが好ましいが、架橋したものも使用できる。

次に本発明における合成樹脂発泡粒子を用いた型内発泡成形方法について説明する。

合成樹脂発泡粒子としてポリスチレンを使用した場合、ポリスチレン系樹脂は合成樹脂発泡粒子中に発泡ガスが含浸されているために特に前処理を行なう必要はない。一方、合成樹脂発泡粒子として、ポリオレフィン系樹脂を使用した場合、ポリオレフィン系樹脂は発泡粒子中に発泡ガスを長期に保持することができない傾向にあるため、成形時の発泡力の付与を目的に成形前処理を行うことが好ましい。オレフィン系樹脂の中でも、ポリプロピレン樹脂の場合には、発泡粒子を無機ガスで加圧処理して発泡粒子内に無機ガスを含浸させ所定の発泡粒子内圧を付与する方法を用いる。内圧は絶対圧力で０．１５ＭＰａから０．２５ＭＰａの範囲でコントロールすることが好ましく、上記無機ガスとしては特に限定はなく、例えば空気、窒素、酸素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、炭酸ガスなどが好適に使用でき、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。これらの無機ガス群の中でも、汎用性の高い空気、窒素が取り扱いとコストの両面から特に好ましい。このような成形前処理工程を行なった場合には、先に示した金型を僅かに開いた状態で充填を行うクラッキング充填法が適用される。その他には発泡粒子をガス圧力で圧縮して金型に充填し、発泡粒子の回復力を利用する方法もある（圧縮充填方法）。いずれの充填方法を使用した場合にも本願発明には好適である。

一般に成形工程は、成形空間６に合成樹脂発泡粒子を充填する充填工程と、成形空間に充填された合成樹脂発泡粒子を加熱する加熱工程と、成形された発泡成形体を冷却する冷却工程と、発泡成形体を金型から離型する離型工程の４つの工程に大別される。

本発明の成形工程を以下に説明する。充填工程では、キャビティー型２とコア型１を型閉するとともに、薄肉部等の充填困難な箇所に配した進退可動部のヘッド部を金型意匠面から型開方向に成形体厚みの５％以上３００％以下の範囲に後退させておき（図２）、薄肉部に充填可能な空間を確保すると共に、充填器により合成樹脂発泡粒子と共に成形空間内に供給される空気をコアベント（図示せず）等から成形空間外へ排出しながら成形空間内に合成樹脂発泡粒子を充填する。

充填が完了した時点で加熱工程に移行する。先ず、キャビティー型及びコア型の排出管を開放にした状態で蒸気供給管からコア型とキャビティー型の両方のチャンバーに蒸気を供給しながら、２つのチャンバー内の空気を系外に排出する（予熱工程）。次に、一方の蒸気室に蒸気を供給して、他方の蒸気室から排出することで、成形空間内の空気を系外に排出するとともに、合成樹脂発泡粒子及び金型を予熱する（一方加熱工程、逆一方加熱工程）。次に両排出管を閉じた状態で、両蒸気室に蒸気を供給して、合成樹脂発泡粒子を加熱する（両面加熱工程）。合成樹脂発泡粒子の加熱温度は、樹脂種、発泡倍率により異なるが、ポリスチレン系樹脂では０．０６ＭＰａから０．１０ＭＰａ、ポリエチレン系樹脂では０．０９ＭＰａから０．１２ＭＰａ、ポリプロピレン系樹脂では０．２５ＭＰａから０．４５ＭＰａに設定される。

加熱が完了した時点で冷却工程に移行する。冷却工程は、キャビティー型２及びコア型１に向けて図示外のノズルユニットから冷却水を噴霧し、キャビティー型２及びコア型１を介して成形空間の発泡成形体を離型可能な成形体の硬度まで冷却・固化させる工程である。冷却工程は、冷却工程初期（予冷工程）と冷却工程後期（水冷工程）に区分される。

加熱工程完了後、冷却工程初期において、排出管の制御弁１２を閉じた状態で金型内に冷却水を導入し、金型内の圧力を大気圧まで低減させる。金型内の圧力が低減した時点で排出管の制御弁を開放し、冷却工程後期に移行する。冷却工程後期では成形空間の発泡成形体を離型可能な成形体の硬度まで冷却・固化させる。

ここで、充填工程時に後退させた進退可動部のヘッド部１５は、充填が完了した時点から、加熱工程、冷却工程初期のいずれかの時点で成形体所定厚みまで前進させることが好ましい（図３）。これらの工程中において進退可能部のヘッド部１５を前進させることは、合成発泡粒子の樹脂が軟化しているため好ましい。中でも、充填完了時あるいは加熱工程中にヘッド部を前進させることがより好ましい。特に概ね３倍から１５倍の低発泡倍率の合成樹脂発泡粒子を使用した場合や、進退可動部のヘッド部の後退ストロークが大きい場合には、ヘッド部を前進させるためには大きな力が必要となるため、圧縮荷重相当の駆動源が必要となる。一方、樹脂が軟化する加熱工程中にヘッド部を前進させる場合には、予備発泡粒子の圧縮強度を低下することができ、常温でヘッド部を前進させるよりも小さな力で合成樹脂発泡粒子を圧縮することができる。この結果、駆動源を小さくすることができ、金型のコストダウンが図れる。

更には、加熱工程中でも、キャビティー内に高い蒸気圧力が加わらない、予熱（排気）工程、あるいは一方加熱工程、逆一方加熱工程においてヘッド部を前進させることが好ましい。

離型工程ではキャビティー型とコア型とを型開きした後、エジェクトピンを突き出すことにより成形体は金型から離型される。離型直後の発泡成形体は水分を多く含むため、常温乾燥あるいは高温乾燥を行う。特に高倍は離型直後に収縮による変形が発生するため、高温乾燥を行なうことが好ましい。

このような成形方法を用いることで、充填困難とされる成形体薄肉部、凹部、貫通穴部等への充填性を飛躍的に向上させることができる。特に、本発明は、自動車用途部材、精密機器の梱包材など、薄肉形状、複雑形状、貫通穴を有する成形体を好適に製造することができる。

この様にして得られた本発明の成形体は、良好に融着した表面美麗なものである。

以下、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図５に製品概略形状を示す（実際の製品はフットレスト部を有するが、ここでは図示していない）。本製品は自動車部材のティビアパッドを模擬して製作した。金型の概寸法は３５０×４５０×１００ｔの１個取りであり、貫通穴を有する部分２１は薄肉で製品肉厚は５ｍｍとなっている。金型は貫通穴を形成するために固定型側にφ１０ｍｍの棒状部材が、移動型側にこの棒状部材が挿入される孔が設置されている。（さらに貫通穴部２１は型の開閉方向の垂直面に対して４５度の角度で傾きクラッキングによる予備発泡粒子の圧縮が効きにくい構造ものと、９０度での通常型の２面の金型にて評価した）。この貫通穴部に本願発明の進退可能なエアシリンダー機構を利用した部品を、方開閉方向に水平に取り付けた。可動領域は突起を含むφ２５ｍｍの円状であり、可動ストロークは１０ｍｍに設定した。成形機は東洋機械金属製のＰ１５０を用い、合成樹脂粒子には株式会社カネカ製のポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子であるエペラン−ＰＰ ＬＢＳ３０（嵩密度２６．５ｇ／Ｌ、約Ｌ／Ｄ＝１）あるいは異形形状のポリプロピレン系樹脂合成粒子（嵩密度２２．４ｇ／Ｌ、約Ｌ／Ｄ＝２）を、成形前処理にて絶対圧力０．２０ＭＰａまで空気を圧入したものを使用した。表１にこのときの成形条件を示す。

実施例１から５並びに比較例１から４は表２に示されるようにクラッキング量、進退可動部の後退ストローク、方開閉方向を基準軸とした時の意匠面の角度を変更した例であり、充填、加熱、水冷、離型、進退可能部の前進動作の条件は同一にて行った。但し、実施例６のみは進退可能部の前進動作を逆一方加熱工程中に行ったものである。

ここでの評価は貫通穴部の充填性に限定して行なった。但し、製品全体の品質はクラッキングを５ｍｍ設定したときに満足する品質が得られたが、それ以下の設定では合格品質を下回る結果であった。比較例１，２において、クラッキング０ｍｍ、５ｍｍでは貫通穴部の品質は十分に満足できなかったが、本発明の進退可能部を有する金型を用いることで貫通穴部の品質は格段に向上し、良好な品質が確保できた。品質の評価は４段階として、◎：欠粒・表面伸びの両方が極めて優良な状態、○：欠粒・表面伸びも良好の状態の通常の品質合格レベル、△：粒間は見られるが欠粒がなく合格品質の下限界、×：表面伸びあるいは欠粒があり不合格レベル、とした。

基準軸より４５度傾いた意匠面を有する金型にて行なった成形評価（実施例３、比較例３）では、比較例３で予備発泡粒子の欠粒・表面伸び不良が発生したのに対し、実施例３では欠粒が発生せずに良好な製品が得られた。

また、異形発泡粒子を用いた成形評価において（実施例４、比較例４）、本発明を適用した実施例４では、クラッキング５ｍｍで良品が得られたのに対し、比較例４では実施例の２倍のクラッキング１０ｍｍを設定したにも係わらず、合格品質の下限レベルにとどまった。

さらに、実施例５として図６に示す薄肉部分２２に本願発明を適用することで、比較的広範囲の薄肉形状の部分であっても良好な製品を得ることができた。

以上、薄肉部を有する製品や、貫通穴部を有する製品、型開閉方向を基準としる軸に対して９０度未満の角度の意匠面を有する製品や、充填が困難となる成形品を成形するための金型に、本発明である金型意匠面の一部を進退可能な構造とし、予備発泡粒子の充填時には進退可能部を後退させておき、この状態で充填することで十分な充填密度を確保した後、この部分を前進させる簡易な金型構造、成形方法を適用することで飛躍的に充填性を向上させる技術を適用することができる。

本発明の成形装置を示す概略図 図１の進退可動部が後退した時の概略図 図１の進退可動部が前進した時の概略図 合成樹脂粒子のＬ／Ｄの定義図 実施例１から６に用いた製品外略図 実施例７の製品外略図

符号の説明

１ コア型
２ キャビティー型
３ センタープレート
４ 第一チャンバー
５ 第二チャンバー
６ 成形空間
７ 充填器
８ 離型ピン
９ 裏板
１０ 用液供給配管
１１ 排出管
１２、１３ 制御弁
１４ 貫通穴部
１５ 進退可動部のヘッド部
１６ シャフト
１７ シリンダー
１８ 進退可動部の可動ストローク
１９ 進退可動部の領域
２０ 型開閉方向を基準軸とした時の進退可動部との角度
２１ 実施例１から６の製品上の貫通穴部
２２ 実施例７の薄肉部

Claims (11)

1. 合成樹脂発泡粒子の型内発泡成形用金型が、金型意匠面のすくなくとも一部に金型の開閉とは独立して進退可能な構造である進退可動部を有し、該進退可動部のヘッド部の後退ストロークが、金型意匠面より成形体厚みの５％以上３００％以下の範囲であることを特徴とする型内発泡成形用金型。
2. 前記進退可動部を、成形体最大厚みの１／３以下に相当する金型意匠面に配したことを特徴とする請求項１に記載の型内発泡成形用金型。
3. 前記進退可動部を、成形体厚みが１０ｍｍ以下に相当する金型意匠面に配したことを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の型内発泡成形用金型。
4. 前記進退可動部を、成形体の貫通穴部に相当する金型意匠面に配したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の型内発泡成形用金型。
5. 前記進退可動部を、成形体の凹部周囲に相当する金型意匠面に配したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の型内発泡成形用金型。
6. 前記進退可動部を、型開閉方向を基準軸としたときに、１０度以上９０度未満の金型意匠面に配したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の型内発泡成形用金型。
7. 合成樹脂発泡粒子の発泡成形方法において、請求項１から６のいずれか一項に記載の金型を用い、合成樹脂発泡粒子の充填工程にて金型意匠面の一部に配した進退可動部のヘッド部を金型意匠面から型開方向に成形体厚みの５％以上３００％以下の範囲に後退させておき、加熱工程から冷却工程初期までのいずれかの時点で、進退可動部のヘッド部を成形体所定厚みまで前進させることを特徴とする合成樹脂発泡粒子の成形方法。
8. 合成樹脂発泡粒子のＬ／Ｄが１．５を越えて４．０以下であることを特徴とする請求項７記載の合成樹脂発泡粒子の成形方法。
9. 合成樹脂発泡粒子の断面形状が、筒状、楕円状、多角形状、星状からなる群から選ばれるいずれか一つ以上であることを特徴とする請求項７記載の合成樹脂発泡粒子の成形方法。
10. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の金型を用いて製造された合成樹脂発泡成形体。
11. 請求項７〜１０のいずれか一項に記載の成形方法にて製造された合成樹脂発泡成形体。

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