JP2014073607A - 発泡成形体、発泡成形用成形型および発泡成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排水処理に用いられる微生物担持体の収容容器として好適な発泡成形体、発泡成形用成形型および発泡成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】成形型内の発泡粒子が半球状中空枠形に成形されてなることを特徴とする発泡成形体。さらに、前記半球状中空枠形が、頂部１１と、該頂部から湾曲放射状に延びる複数の湾曲筋部１２と、各湾曲筋部１２を連結する円環状連結部１３とを有する中空枠形である、また、前記発泡粒子が、樹脂成分としてポリスチレン系樹脂およびポリオレフィン系樹脂の少なくとも一方を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、発泡成形体、発泡成形用成形型および発泡成形体の製造方法に関する。更に詳しくは、排水処理装置の排水処理槽内に充填される微生物担持体の収容容器として用いることができる発泡成形体、発泡成形用成形型および発泡成形体の製造方法に関する。

排水処理装置の排水処理槽内に充填される微生物担持体の収容容器として、２つの半球状中空枠体を締結部材にて球状に連結したものが用いられていた（例えば、特許文献１参照）。この半球状枠体は、熱可塑性樹脂を用いたインジェクション成型により製造されている。

特開２００２−１１３４８２号公報

熱可塑性樹脂のインジェクション成型品からなる従来の球状中空枠体は比重が１程度であるため、例えば、多孔性セラミックスからなる微生物担持体を収容した球状中空枠体を排水処理槽内に充填すると水中に沈む傾向にある。一方、排水は排水処理槽の上層から下層へ移動しながら浄化されるが、排水中には水面付近に滞留しやすい汚れ成分が多く含まれている。したがって、従来の球状中空枠体では水面付近の汚れ成分を微生物担持体に付着させて分解し浄化するのに不向きであった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、排水処理に用いられる微生物担持体の収容容器として好適な発泡成形体、発泡成形用成形型および発泡成形体の製造方法を提供することを目的とする。

かくして、本発明によれば、成形型内の発泡粒子が半球状中空枠形に成形されてなる発泡成形体が提供される。

また、本発明の別の観点によれば、複数の通気孔を有する凹型および凸型からなり、かつ頂部と、該頂部から放射状に延びる複数の湾曲筋部と、隣接する２つの湾曲筋部を連結する複数の湾曲連結部とを有する半球状中空枠形のキャビティを有する発泡成形用成形型が提供される。

また、本発明のさらに別の観点によれば、前記発泡成形用成形型のキャビティ内に予備発泡粒子を充填する充填工程と、前記成形型内の予備発泡粒子を加熱することにより半球状中空枠形に発泡成形体を成形する成形工程とを含む発泡成形体の製造方法が提供される。

本発明の発泡成形体は、比重が軽く水に浮くため、排水処理に用いられる微生物担持体の収容容器（球状中空枠体）として排水処理槽内に充填することにより、排水処理槽内の排水の水面付近の浄化を効率よく行うことができる。また、これに加えて、微生物担持体を収容した球状中空枠体を格子状の仕切り（例えば、金網）を用いて排水処理槽の中層から底層付近に留めておくことにより、排水処理槽の上層から底層に亘って確実に排水の浄化が行われるので、排水処理の高効率化を図ることができる。

また、本発明の発泡成形用成形型および発泡成形体の製造方法によれば、排水処理に用いられる微生物担持体の収容容器として好適な発泡成形体を製造することができる。

本発明の発泡成形体の一実施形態を示す斜視図である。 図１の発泡成形体の正断面図である。 図１の発泡成形体を２つ組み合わせて形成した球状中空枠体の使用状態を示す正面図である。 図１の発泡成形体用成形型を備えた発泡成形装置の構成図である。 図４の成形型の一方向から見た断面図である。 図５の成形型と軸心廻りに９０°異なる方向から見た断面図である。 図４の成形型のキャビティ内に予備発泡粒子が充填される際の空気の流れを説明する図である。

（発泡成形体について）
本発明の発泡成形体は、成形型内の発泡粒子が半球状中空枠形に成形されてなる発泡成形体である。
ここで「半球状中空枠形」とは、中実の半球体の中身をくり抜ぬいて外郭のみ残し、半球状の外郭に複数の窓部を形成してなる枠形である。以下、本発明の発泡成形体を「半球状中空枠体」と言う場合がある。

この発泡成形体としての半球状中空枠体を２つ組み合わせて球状中空枠体を形成することにより、例えば、排水処理に用いられる多孔性の微生物担持体を収容する容器を構成することができる。

本発明において、前記半球状中空枠形は、頂部と、該頂部から湾曲放射状に延びる複数の湾曲筋部と、各湾曲筋部を連結する円環状連結部とを有するものであってもよい。
このような構成の半球状中空枠形によれば、後述する成形型内に予備発泡粒子を充填し加熱して発泡成形体を製造する際に、予備発泡粒子の充填をスムーズに行うことができる。

発泡成形体としての半球状中空枠体のサイズは、特に限定されないが、例えば、半径６０〜１５０ｍｍ程度とすることができる。また、半球状中空枠体に形成される窓部の大きさは、被収容物が窓部を通って外部へ出ない程度であればよい。被収容物が微生物担持体である場合は、強度とのバランスをとることが必要であるが、通水性を高めるためにできるだけ半球状中空枠体の開口率を大きくすることが好ましい。

本発明の発泡成形体において、前記発泡粒子の樹脂成分としては、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂等を挙げることができる。これら樹脂成分は、単独で使用しても、混合して使用してもよい。なお、（メタ）アクリルはアクリル又はメタクリルを意味する。

ポリスチレン系樹脂としては、ポリスチレン、ポリメチルスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリルブタジエン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体等が挙げられる。これらの樹脂は混合されていてもよい。

ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。
ポリスチレン系樹脂とポリオレフィン系樹脂の混合物を用いる場合、例えば、ポリスチレン系樹脂１００重量部に対してポリオレフィン系樹脂１０〜１００重量部とすることができる。

本発明において、予備発泡粒子とは、発泡性樹脂粒子を所定の嵩倍数まで加熱発泡させた樹脂粒子を意味する。
（１）樹脂粒子
樹脂粒子を構成する樹脂成分は加熱によって発泡可能であれば特に限定されず、上述した公知の熱可塑性樹脂を使用できる。本発明においては、樹脂成分は、ポリスチレン系樹脂が好ましい。ポリスチレン系樹脂は、高倍の発泡成形体を得ることができるからである。

本発明において、ポリスチレン系樹脂とはスチレン単独重合体、又はスチレン単量体を主成分とし、スチレン単量体と共重合可能な他の単量体との共重合体を意味する。また、スチレン系単量体とは、スチレン単量体、又はスチレン単量体を主成分とし、スチレン単量体と共重合可能な他の単量体との混合物を意味する。ここでスチレン単量体を主成分とするとは、スチレン単量体が全単量体１００質量部に対して６０質量部以上を占めることを意味する。共重合体はランダム共重合体や、ブロック共重合体であってもよい。

また、スチレン単量体と共重合可能な他の単量体として、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、ジビニルベンゼン及びポリエチレングリコールジメタクリレートのようなビニル系単量体を挙げることができる。本発明において、アルキルとは炭素数１〜３０のアルキルを意味する。
本発明においては、より高倍の発泡成形体を得ることができるため、樹脂成分としてスチレン単独重合体が好ましい。

ポリスチレン系樹脂は樹脂成分の発泡性確保の観点から、好ましくは１８×１０⁴〜７０×１０⁴、より好ましくは２０×１０⁴〜５０×１０⁴の重量平均分子量を有する。なお
、本発明において、重量平均分子量は、ＧＰＣ（ゲルパーミエイションクロマトグラフィー）で測定される。

樹脂粒子の製造には、公知の重合法、即ち、懸濁重合法、シード重合法等を適宜使用できる。また、樹脂成分を樹脂粒子とする際、公知の製造方法及び製造設備をいずれも使用できる。

（２）発泡剤
発泡剤としては、公知の種々の発泡剤が使用できる。例えば、プロパン、ｎ−ブタン（ノルマルブタン）、イソブタン、ｎ−ペンタン（ノルマルペンタン）及びイソペンタンのような炭化水素を挙げることができる。これらの内、より大きな発泡性能を発泡性樹脂粒子に導入することができ、この際、発泡剤は単独で用いてもよく２種以上を用いてもよい。

発泡剤の含有率としては、発泡性樹脂粒子１００質量部に対して、４〜１０質量部であることが好ましい。発泡剤の含有率が４質量部未満であると、発泡性樹脂粒子の発泡性が低下することがある。発泡性が低下すると、嵩倍数の高い低嵩密度の予備発泡粒子が得られ難くなることがある。一方、１０質量部を超えると、予備発泡粒子中の気泡サイズが過大となり易く、成形性の低下や、得られる発泡成形体の圧縮、曲げ等の強度特性の低下が発生することがある。より好ましい発泡剤の含有率は、５〜９質量部の範囲である。

また、更に均一に発泡性樹脂粒子を予備発泡させ得る発泡助剤を用いてもよい。発泡助剤として、例えば、シクロヘキサン及びｄ−リモネンのような溶剤、ジイソブチルアジペート、グリセリン、ジアセチル化モノラウレート及びやし油のような可塑剤（高沸点溶剤）を挙げることができる。

（３）その他の原材料
本発明においては、所望の発泡成形体を得ることができる限り、樹脂粒子は他の添加剤等を含んでいてもよい。添加剤として、具体的には、表面処理剤、難燃剤、難燃助剤、被覆剤、連鎖移動剤、光安定剤、紫外線吸収剤、顔料、染料、消泡剤、増粘剤、熱安定剤、レベリング剤、滑剤、帯電防止剤、表面処理剤、赤外線遮蔽剤等が挙げられる。なお、樹脂粒子がこれらの添加剤を含む場合、樹脂粒子から得られる予備発泡粒子、発泡成形体もこれらの添加剤を含む。

（４）発泡性樹脂粒子の製造方法
発泡性樹脂粒子は発泡剤を樹脂粒子に含浸させることによって得ることができる。
発泡性樹脂粒子の製造方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
例えば、攪拌機付密閉耐圧容器内で樹脂粒子を水性媒体に懸濁させ、次いで発泡剤を導入し、樹脂粒子に発泡剤を含浸させる方法等を挙げることができる。

また、発泡剤の含浸は５０〜１００℃、１．０〜８．０時間行うことが好ましい。更に所望の発泡性能を得る為に、溶剤、可塑剤等の発泡助剤となるものを添加してもよい。

＜予備発泡粒子＞
本発明において、予備発泡粒子とは、発泡性樹脂粒子を所定の嵩倍数まで加熱発泡させた樹脂粒子を意味する。

予備発泡粒子は、所望の嵩倍数を有する予備発泡粒子を得ることができる限り、公知の予備発泡方法を用いて製造できる。予備発泡方法の一例を挙げれば、水蒸気等の加熱媒体を用いて発泡性樹脂粒子を加熱し、所定の嵩倍数に予備発泡させることで、予備発泡粒子を得ることができる。

本発明においては、より容易に予備発泡を行うことができるため、９５〜１２５℃の水蒸気を用いて発泡性樹脂粒子を予備発泡させることが好ましい。また、予備発泡粒子から水分を除去するために、好ましくは室温で、１２時間以上放置してもよい。

また、予備発泡粒子の平均粒子径は６．０ｍｍ以下が好ましく、５．０ｍｍ以下がより好ましい。平均粒子径が６．０ｍｍより大きいと、発泡成形装置への予備発泡粒子の充填性が低下することがあり、得られる発泡成形体の強度が低下することがある。なお、本発明においては、予備発泡粒子は、それらの流動性確保の観点から、球状〜略球状（卵状）であることが好ましい。

以下、図面を参照しながら本発明の発泡成形体、発泡成形用成形型および発泡成形体の製造方法の一実施形態を説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は本発明の発泡成形体の一実施形態を示す斜視図であり、図２は図１の発泡成形体の正断面図である。
本発明の発泡成形体１０は、頂部１１と、頂部１１から湾曲放射状に延びる複数の湾曲筋部１２と、各湾曲筋部１２を連結する円環状連結部１３とを有する半球状中空枠体１０である。

頂部１１は、後述する成形型のキャビティにおける予備発泡粒子が充填される部分で成形された略円盤形の部分であり、その外面には凹部１１ａが形成されている。
この頂部１１から周方向に等間隔（中心角度４５°）で８本の湾曲筋部１２が湾曲放射状に延びている。より具体的には、本実施形態では、半球状中空枠体１０の半径ｒが８０ｍｍ程度、湾曲筋部１２の幅Ｗが１５ｍｍ程度、湾曲筋部１２および頂部１１の厚みＴが１０ｍｍ程度に設定した場合を例示している。

円環状連結部１３は、各湾曲筋部１２の解放した端部を連結する第１円環状連結部１３ａと、各湾曲筋部１２の中間部を連結する第２円環状連結部１３ｂとからなる。この第１円環状連結部１３ａによって、半球状中空枠体１０の拡径した周縁部１３ａが形成され、この周縁部１３ａ（第１円環状連結部１３ａ）の端面には周方向に等間隔（中心角度１２０°）で３つの切欠凹部１４ａが形成されている。なお、各切欠凹部１４ａの間は相対的に突出した凸条部１４ｂとされており、切欠凹部１４ａと凸条部１４ｂの長さは等しくされている。

また、半球状中空枠体１０において、各湾曲筋部１２と第１および第２円環状連結部１３ａ、１３ｂとの交差位置付近にはアール部１０Ｒが形成されている。
また、第１円環状連結部１３ａはその内側に、軸心Ｐに対して平行な平行面１３ａ₁を有している。なお、軸心Ｐの方向は、成形型の型抜き方向と平行な方向である。
さらに、第２円環状連結部１３ｂは、湾曲筋部１２よりも内側に突出して、軸心Ｐに対して平行な平行面１３ｂｆ₁と垂直な垂直面１３ｂｆ₂とを有する扇形断面部分１３ｂｆを有している。

このように構成された半球状中空枠体１０は、頂部１１の周囲に８つの小さい台形窓部１５ａを有すると共に、周縁部１３ａに沿って８つの大きい台形窓部１５ｂを有している。
また、半球状中空枠体１０の内外面を含む表面には、後述する成形型に設けられた通気孔の跡１６が多数存在している。この通気孔の跡１６の形成位置は、頂部１１の内外面、各湾曲筋部１２の内外面、第１円環状連結部１３ａの内外面、第１および第２円環状連結部１３ａ、１３ｂにおける軸心Ｐと垂直な面である。

図３は図１の発泡成形体を２つ組み合わせて形成した球状中空枠体の使用状態を示す正面図である。図３では、球状中空枠体１００内に複数個の微生物担持体Ｓを収容した場合を示している。本実施形態では、一辺が２〜８ｃｍ程度のブロック形微生物担持体Ｓを用いている。なお、微生物担持体Ｓとしては特に限定されず、例えば、多孔性のセラミックスまたは樹脂成型物などを用いることができる。

この場合、２つの半球状中空枠体１０のそれぞれに微生物担持体Ｓを盛り、一方の半球状中空枠体１０における周縁部１３ａの各切欠凹部１４ａに、他方の半球状中空枠体１０における周縁部１３ａの各凸条部１４ｂを嵌め込むようにして周縁部１３ａ同士を重ね合わせ、周縁部１３ａ同士を複数の結束部材２０で縛り付ける。これにより、微生物担持体Ｓを一対の発泡成形体１０からなる球状中空枠体１００内に収容してなる排水処理用接触材Ｃが構成される。

（発泡成形装置について）
図４は図１の発泡成形体用成形型を備えた発泡成形装置の構成図である。
本発明の発泡成形体（半球状中空枠体）１０を成形する発泡成形装置３００は、多数の通気孔２００ｇ₁、２００ｇ₂を有する凹型２０１と凸型２０２からなる成形型２００と、凹型２０１およびこれを保持する凹型フレーム２０３とによって構成される第１蒸気室２０４と、凸型２０２およびこれを保持する凸型フレーム２０５とによって構成される第２蒸気室２０６と、凹型フレーム２０３を貫通して凹型２０１に形成された充填口２０１ａに挿入された先端部を有するフィーダーＥと、凸型フレーム２０４を凹型フレーム２０３に対して接近または離間させる方向に移動させる移動機構Ｆとを備える。

移動機構Ｆは、凹型フレーム２０３に対して凸型フレーム２０５が接近・離間する方向に往復移動させるようこれらを連結する図示しない複数のガイドピンと、凸型フレーム２０５を前記方向に往復移動させる油圧シリンダとを備える。

フィーダーＥは、凹型２０１に形成された充填口２０１ａに挿される円筒形の充填パイプＥａと、充填パイプＥａ内を挿通する図示しないピストン部材および押出ピンとを備える。なお、ピストン部材は押出部材を挿通させる貫通孔を有しており、押出ピンはピストン部材の充填口２０１ａ側の端面に対して突出・引っ込み可能に構成されている。

また、この発泡成形装置３００において、バルブ２０７ｖ、２０８ｖを有する蒸気供給管２０７、２０８が凹型および凸型フレーム２０３、２０５の上部に接続されると共に、バルブ２０９ｖ、２１０ｖを有する第１および第２ドレン管２０９、２１０が凹型および凸型フレーム２０３、２０５の下部に接続されている。
なお、図示省略するが、バルブを有する第１および第２エアー排出管が第１および第２ドレン管２０９、２１０の途中部に接続されると共に、真空ポンプが第１および第２エアー排出管に接続される場合もある。

なお、本実施形態では、凹型２０１と凸型２０２からなる成形型２００を１つ備えた発泡成形装置３００を例示しているが、発泡成形装置３００には複数の成形型２００が備えられてもよい。

（発泡成形用成形型について）
図５は図４の成形型の一方向から見た断面図であり、図６は図５の成形型と軸心廻りに９０°異なる方向から見た断面図であり、図７は図４の成形型のキャビティ内に予備発泡粒子が充填される際の空気の流れを説明する図である。なお、図７において、矢印は空気の流れであって、矢印点線部分はキャビティ内における気流を示し、矢印実線部分はキャビティから成形型の各通気孔に流入した気流を示している。

凹型２０１に凸型２０２が嵌合した閉状態の成形型２００は、前記半球状中空枠体１０と同形状のキャビティ２００Ｃを有している。すなわち、成形型２００のキャビティ２００Ｃは、半球状中空枠体１０と同様に、頂部２１１と、頂部２１１から放射状に延びる複数の湾曲筋部２１２と、各湾曲筋部２１２を連結する第１および第２円環状連結部２１３ａ、２１３ｂからなる円環状連結部２１３とを有する半球状中空枠形に形成されている。
凹型２０１および凸型２０２は、この半球状中空枠体１０と同形状のキャビティ２００Ｃを形成する形状に形成されている。

さらに詳しく説明すると、凸型２０２は、キャビティ２００Ｃの頂部２１１、湾曲筋部２１２および第２円環状連結部２１３ｂで囲まれた箇所（半球状中空枠体１０の８つの台形窓部１５ａが形成される箇所）に配置される８つの内側突起部２０２ｃと、キャビティ２００Ｃの湾曲筋部２１２、第１および第２円環状連結部２１３ａ、２１３ｂで囲まれた箇所（半球状中空枠体１０の８つの台形窓部１５ｂが形成される箇所）に配置される８つの外側突起部２０２ｄとを有する。
また、凹型２０１は、凸型２０２の内側突起部２０２ｃと嵌合する８つの内側凹部２０１ｃと、凸型２０２の外側突起部２０２ｄと嵌合する８つの外側凹部２０１ｄとを有する。
半球状中空枠体１０は、頂部１１の周囲に８つの小さい台形窓部１５ａを有すると共に、周縁部１３ａに沿って８つの大きい台形窓部１５ｂを有している。

キャビティ２００Ｃは、湾曲筋部２１２と第１および第２円環状連結部２１３ａ、２１３ｂとの交差位置付近（特に、予備発泡粒子充填時の空気の流れの上流側）にアール部２００Ｒを有している。そのため、凹型２０１は、キャビティ２００Ｃのアール部２００Ｒを形成するためのアール部（図示省略）を有している。この凹型２０１のアール部によって半球状中空枠体１０の前記アール部１０Ｒが形成される（図１参照）。

また、キャビティ２００Ｃは、湾曲筋部２１２と第１および第２円環状連結部２１３ａ、２１３ｂとの交差位置付近に型抜き方向（軸心Ｐ方向）と平行な筒形面２１４ａ、２１４ｂを有している。そのため、凸型２０２は、キャビティ２００Ｃの筒形面２１４ａ、２１４ｂを形成するための第１および第２筒形外面２０２ａ、２０２ｂを有している。この凸型２０２の筒形外面２０２ａ、２０２ｂによって、半球状中空枠体１０の第１円環状連結部１３ａの前記平行面１３ａ₁および第２円環状連結部１３ｂの前記平行面１３ｂｆ₁が形成される（図２参照）。

また、凹型２０１および凸型２０２には、半球状中空枠体１０の頂部１１の内外面、各湾曲筋部１２の内外面、第１円環状連結部１３ａの内外面、第１および第２円環状連結部１３ａ、１３ｂの軸心Ｐと垂直な面と対応する位置であって、半球状中空枠体１０の多数の通気孔の跡１６と対応する位置に、前記通気孔２００ｇ₁、２００ｇ₂が形成されている。そして、各通気孔２００ｇ₁、２００ｇ₂の内側開口端には、キャビティ２００Ｃ内に充填された予備発泡粒子が各通気孔２００ｇ₁、２００ｇ₂内に流入しないようにするために、ストライプ状のスリットを有するスリット金具２００ｆが嵌め込まれている。なお、半球状中空枠体１０の通気孔の跡１６は、このスリット金具２００ｆに成形時の発泡粒子が押し付けられてできた跡である。

（発泡成形体の製造方法について）
次に、この発泡成形装置３００を用いた発泡成形体の製造方法の一例を説明する。
まず、凸型フレーム２０５を凹型フレーム２０３に接近させて成形型２００を閉じ、フィーダーＥの充填パイプＥａ内に気流によって予備発泡粒子を送り込んで成形型２００のキャビティ２００Ｃ内に予備発泡粒子を充填する（充填工程）。この間、第１および第２蒸気供給管２０７、２０８は閉じられ、第１および第２ドレン管２０９、２１０は開いている。

図４と図７に示すように、充填時において、キャビティ２００Ｃ内に予備発泡粒子と共に流入した空気は、凹型２０２および凸型２０２の各通気孔２００ｇ₁、２００ｇ₂を通って第１および第２蒸気室２０４、２０６内へ流れる。一方、予備発泡粒子は、気流に伴って、凹型２０１の充填口２０１ａからキャビティ２００Ｃの頂部２１１に流入し、頂部２１１から各湾曲筋部２１２を通って第１および第２円環状連結部１３ａ、１３ｂに流入し、キャビティ２００Ｃ内に満充填される。

本発明の成形型２００においては、キャビティ２００Ｃの放射状に配置された複数の湾曲筋部２１２に対して第１および第２円環状連結部１３ａ、１３ｂは直交しているため、各湾曲筋部２１２に沿って流れる予備発泡粒子を直角方向に向きを変えさせて第１および第２円環状連結部１３ａ、１３ｂの長さ方向中間部まで流入させなければならない。

そのため、凹型２０１および凸型２０２は、キャビティ２００Ｃの第１および第２円環状連結部１３ａ、１３ｂの長さ方向中間部に対応する位置に１つ以上の通気孔２００ｇ₁、２００ｇ₂を有している。さらに、キャビティ２００Ｃの各湾曲筋部２１２を流れる予備発泡粒子が直角方向に向きを変えて第１および第２円環状連結部１３ａ、１３ｂ内へ容易に流入できるように、キャビティ２００Ｃには前記アール部２００Ｒが設けられている。

ところで、充填工程において、凸型２０２を凹型２０１に接近させて型閉めする際、規定位置の手前で凸型２０２の移動を停止し、キャビティ２００Ｃの型抜き方向Ｑ（凸型２０２の移動方向）の空隙幅を規定幅よりも広くしてクラッキング（予備発泡粒子を充填しやすくするための隙間）を形成してもよい。この場合、クラッキングの幅としては、例えば、１〜６ｍｍ程度である。

これにより、キャビティ２００Ｃの第１および第２円環状連結部２１３ａ、２１３ｂの型抜き方向Ｑの空隙幅が広がるため、この状態で充填された予備発泡粒子が第１および第２円環状連結部２１３ａ、２１３ｂへより容易に流入することができる。そして、予備発泡粒子の充填後、凸型２０２を規定位置まで移動させて完全に型閉めすることにより、第１および第２円環状連結部２１３ａ、２１３ｂ内の予備発泡粒子の密度が上昇する。

このようにしてキャビティ２００Ｃ内に予備発泡粒子が満充填された後、充填パイプＥａ内の前記ピストン部材によって凹型２０２の充填口２０１ａを遮蔽し、蒸気によってキャビティ２００Ｃ内の予備発泡粒子を加熱して半球状中空枠形に成形する（成形工程）。なお、成形後に得られた半球状中空枠体１０の頂部１１の凹部１１ａは、ピストン部材によって形成された跡である。

この際、例えば、第１蒸気供給管２０７および第２ドレン管２１０を開き、かつ第２蒸気供給管２０８および第１ドレン管２０９を閉じ、第１蒸気供給管２０７からの蒸気を第１蒸気室２０４内に供給する。これにより、第１蒸気室２０４内の蒸気は、凹型２０１の各通気孔２００ｇ₁を通ってキャビティ２００Ｃ内に流入して予備発泡粒子を加熱し、凸型２０２の各通気孔２００ｇ₂を通って第２蒸気室２０６へ流出し、第２ドレン管２１０を通って外部に排出される。これにより、予備発泡粒子同士はある程度融着した状態となる。

次に、第２蒸気供給管２０８および第１ドレン管２０９を開き、かつ第１蒸気供給管２０７および第２ドレン管２１０を閉じ、第２蒸気供給管２０８からの蒸気を第２蒸気室２０６内に供給する。これにより、第２蒸気室２０６内の蒸気は、凸型２０２の各通気孔２００ｇ₂を通ってキャビティ２００Ｃ内に流入して発泡粒子（加熱後の予備発泡粒子）を加熱し、凹型２０１の各通気孔２００ｇ₁を通って第１蒸気室２０４へ流出し、第１ドレン管２０９を通って外部に排出される。

次に、第１および第２蒸気供給管２０７、２０８を開き、かつ第１および第２ドレン管２０９、２１０を開き、第１および第２蒸気供給管２０７、２０８からの蒸気を第１および第２蒸気室２０４、２０６内に供給する。これにより、第１および第２蒸気室２０４、２０６内の蒸気が、成形型２００内の発泡粒子を全体的に加熱する。

このような蒸気加熱により、キャビティ２００Ｃ内の発泡粒子はむら無く加熱されて半球状中空枠形に成形される。
その後、凸型フレーム２０５を凹型フレーム２０３から離間させて成形型２００を開き、フィーダーＥ内の前記押出ピンを充填口２０１ａ側へ突出させることにより、凹型２０１から成形された半球形中空枠体１０を取り出す。

図１および図２で説明した発泡成形体である半球状中空枠体１０を、図４〜図７で説明した発泡成形装置３００を用いた製造方法によって製造した。

使用した予備発泡粒子としては、材料がポリスチレン・ポリオレフィン複合樹脂からなる粒子径２〜５ｍｍの予備発泡粒子を用いた。
使用した成形型２００は、半球状中空枠体１０の半径ｒが８０ｍｍ、湾曲筋部１２の幅Ｗが１５ｍｍ、湾曲筋部１２および頂部１１の厚みＴが１０ｍｍとなるように成形できる成形型を使用した。
充填工程において、キャビティ２００Ｃのクラッキングは２．０ｍｍであった。
成形工程では、まず、第１蒸気室２０４にゲージ圧力０．０６ＭＰａの蒸気を９〜１０秒間導入し、次に第２蒸気室２０６にゲージ圧力０．０６ＭＰａの蒸気を６〜９秒間導入し、次に第１および第２蒸気室２０４、２０６にゲージ圧力０．０８５ＭＰａの蒸気を３０〜４３秒間導入した。

製造した半球状中空枠体１０を水槽に投入した場合の浮力を次式により計算した。
浮力Ｆ＝ρＶｇ ρ：流体密度、Ｖ：物体体積、ｇ：重力加速度
≒1.0×10^-3(kg/m³)×1.2×10^-3(m³)×9.8(m/s²)
≒1.2×10^-5(N)
なお、水の密度を1.0×10^-3kg/m³とした。
また、図３で説明したように、製造した２つの半球状中空枠体１０内に微生物担持体Ｓを盛り、それらを組み合わせて球状中空枠体１００を形成することにより、排水処理用接触材Ｃを作製した。微生物担持体Ｓとしては、多孔性セラミックスからなり、一辺が２〜８ｃｍのブロック形を有する微生物担持体を使用した。球状中空枠体１００内に収容した微生物担持体Ｓの総重量は約５５０ｇであった。
作製した排水処理用接触材Ｃを水槽内に投入したところ、球状中空枠体１００はその直径の４０〜５０％程度が水面よりも上に出たことを確認した。

本発明の半球状中空枠形の発泡成形体は、２つ組み合わせて球状中空枠体を形成することができ、その球状中空枠体を容器として使用することができる。代表的には、上述のように微生物担持体を球状中空枠体に収容して浮力が大きい排水処理用接触材を作製することができる。しかしながら、本発明の発泡成形体の用途はこれに限定されるものではない。

１０ 発泡成形体（半球状中空枠体）
１０Ｒ アール部
１１ 頂部
１２ 湾曲筋部
１３ 円環状連結部
１３ａ 第１円環状連結部
１３ｂ 第２円環状連結部
１４ａ 切欠凹部
１４ｂ 凸条部
１５ａ、１５ｂ 台形窓部
１６ 通気孔の跡
２０ 結束部材
１００ 球状中空枠体
２００ 成形型
２００Ｃ キャビティ
２００ｇ₁、２００ｇ₂ 通気孔
２００Ｒ アール部
２０１ 凹型
２０２ 凸型
２０２ａ 第１筒形外面
２０２ｂ 第２筒形外面
２１１ 頂部
２１２ 湾曲筋部
２１３ 円環状連結部
２１３ａ 第１円環状連結部
２１３ｂ 第２円環状連結部
３００ 発泡成形装置
Ｃ 排水処理用接触材
Ｓ 微生物担持体

Claims (8)

1. 成形型内の発泡粒子が半球状中空枠形に成形されてなることを特徴とする発泡成形体。
2. 前記半球状中空枠形が、頂部と、該頂部から湾曲放射状に延びる複数の湾曲筋部と、各湾曲筋部を連結する円環状連結部とを有する中空枠形である請求項１に記載の発泡成形体。
3. 前記発泡粒子が、樹脂成分としてポリスチレン系樹脂およびポリオレフィン系樹脂の少なくとも一方を含む請求項１または２に記載の発泡成形体。
4. 複数の通気孔を有する凹型および凸型からなり、かつ頂部と、該頂部から放射状に延びる複数の湾曲筋部と、各湾曲筋部を連結する円環状連結部とを有する半球状中空枠形のキャビティを有することを特徴とする発泡成形用成形型。
5. 前記通気孔が、前記湾曲筋部と前記円環状連結部との交差位置付近および前記円環状連結部の長手方向の中間位置のうち少なくとも一方に配置されている請求項４に記載の発泡成形用成形型。
6. 前記凸型は、前記キャビティにおける前記湾曲筋部と前記円環状連結部との交差位置付近に型抜き方向と平行な筒形面を有している請求項４または５に記載の発泡成形用成形型。
7. 前記凹型は、前記キャビティにおける前記湾曲筋部と前記円環状連結部との交差位置付近にアール部を有している請求項４〜６のいずれか１つに記載の発泡成形用成形型。
8. 請求項４〜７のいずれか１つに記載の発泡成形用成形型のキャビティ内に予備発泡粒子を充填する充填工程と、前記成形型内の予備発泡粒子を加熱することにより半球状中空枠形に発泡成形体を成形する成形工程とを含む発泡成形体の製造方法。