JP2014188992A

JP2014188992A - 発泡樹脂成形金型

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Publication number: JP2014188992A
Application number: JP2013069364A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Fukuda; 篤史福田; Masamitsu Kondo; 雅光近藤
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-10-06
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: JP6100578B2

Abstract

【課題】発泡樹脂成形金型において、成形品の融着性や表面性及び発泡樹脂原料の充填性を向上するとともに、蒸気孔の加工を容易にする。
【解決手段】本発明に係る発泡樹脂成形金型は、内側がキャビティ60、外側が蒸気室32,42となり、前記キャビティと前記蒸気室とを連通する１又は複数の蒸気孔70を有する発泡樹脂成形金型において、前記１又は複数の蒸気孔は、前記蒸気室側の開口が、前記キャビティ側の開口よりも大きいものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、発泡樹脂成形金型に関し、特にその蒸気孔部分に関するものである。

発泡樹脂成形装置では、発泡樹脂成形金型内のキャビティに予備発泡粒子(発泡樹脂原料)を充填し、金型の外周の蒸気室からキャビティ内に蒸気を供給することで、予備発泡粒子を発泡(再膨張)させ、相互に融着することで成形品の成形が行なわれる。また、成形後、成形品を冷却するために、蒸気室からキャビティ内に冷気が供給される。蒸気室からキャビティに蒸気や冷気を導入するために、金型には多数の蒸気孔が穿設されている。

蒸気孔は、予備発泡粒子をキャビティ内に充填する際に、予備発泡粒子と共に送給される圧縮空気の抜け孔も兼ねている。

成形に要するサイクル時間の短縮を図るために、キャビティ内の加熱、冷却を効率よく行なうことが求められる。

そこで、特許文献１では、金型に開設される蒸気孔について、蒸気孔の周縁のみを厚肉に形成し、これら以外の部分の肉厚を薄くすることで、金型の熱容量を下げると共に熱伝導率を高め、成形に要するサイクル時間の短縮を図っている。

特許第３８３７３４８号公報

蒸気孔は、充填される予備発泡粒子の通過を許容しない大きさに形成する必要がある。一方で、特許文献１では、径が一様な蒸気孔の周縁を厚肉としているため、蒸気孔の長さが長くなってしまう。その結果、蒸気や冷気、あるいは予備発泡粒子を充填する際に送給される圧縮空気の流路抵抗が大きくなり、成形品の融着性が低下したり、予備発泡粒子の充填性が不十分なものとなることがある。特に、蒸気の場合、蒸気孔を通過する際に水滴化し、蒸気孔を塞いでしまうこともある。

本発明の目的は、予備発泡粒子の充填性を高め、成形品の融着性や表面の意匠性を向上することができると共に、蒸気孔の加工を容易に行なうことのできる発泡樹脂成形金型を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の発泡樹脂成形金型は、
内側がキャビティ、外側が蒸気室となり、前記キャビティと前記蒸気室とを連通する１又は複数の蒸気孔を有する発泡樹脂成形金型において、
前記１又は複数の蒸気孔は、前記蒸気室側の開口は、前記キャビティ側の開口よりも大きいものである。

前記１又は複数の蒸気孔は、前記蒸気室側から前記キャビティ側に向けて縮径するテーパー状とすることが望ましい。

また、前記１又は複数の蒸気孔は、前記蒸気室側に第１筒状孔、前記キャビティ側に前記第１筒状孔に連通し、前記第１筒状孔よりも小径の第２筒状孔を含んでいることが望ましい。

本発明の発泡樹脂成形金型によれば、蒸気孔は、充填される予備発泡粒子の粒径によって制約を受けるキャビティ側の開口に比して、蒸気室側の開口を大きく形成している。このため、径が一様な蒸気孔に比して、流路抵抗を小さくすることができる。

これにより、蒸気室からキャビティへの蒸気や冷気の流通効率を向上させ、キャビティ内の蒸気密度を高めることができる。また、蒸気孔の流路抵抗が小さいから、蒸気室からキャビティへの蒸気の流速を高めることができ、蒸気が蒸気孔でたとえ水滴化してもキャビティ内に容易にその水滴を押し出すことができる。

さらに、キャビティから蒸気室への圧縮空気の抜けが良好であるから、予備発泡粒子のキャビティへの充填性を高めることができる。

これらにより、作製される成形品の融着性や表面の意匠性を向上させることができる。

また、径の小さい蒸気孔は、ドリル加工により穿設するのは困難であるが、本発明の如く蒸気孔を、蒸気室からキャビティに向けて縮径するテーパー状や、蒸気室よりもキャビティ側で内径の小さい筒状孔とすることで、ドリル加工を容易に行なうことができる。特に蒸気孔を多数穿設する場合には、金型の加工時間を可及的に短縮することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る発泡樹脂成形金型を具える発泡樹脂成形装置の縦断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る蒸気孔の拡大断面図である。図３は、本発明の蒸気孔の他の実施形態を示す拡大断面図である。図４は、本発明の蒸気孔のさらに異なる実施径を示す拡大断面図である。図５は、図４の蒸気孔を蒸気室側からから見た図である。

本発明は、発泡樹脂成形品(80)の成形に用いられる発泡樹脂成形装置(10)に関するものであり、より具体的には、発泡樹脂成形金型(20)に貫通開設される蒸気孔(70)について、キャビティ(60)側の開口に比べて、蒸気室(32)(42)の開口を大きくしたものである。

以下、先ず、発泡樹脂成形装置(10)の全体構成について説明し、その後で前記蒸気孔(70)について詳述する。

図１は、本発明の一実施形態に係る成形装置(10)の縦断面図である。成形装置(10)は、金型(20)を構成する固定型(30)と移動型(40)内のキャビティ(60)に、充填機(50)によって予備発泡粒子を充填し、キャビティ(60)内を加熱することで予備発泡粒子を発泡(再膨張)させ、相互に融着することで、成形品(80)を成形する。

固定型(30)は、背面にバックプレート(31)を具え、固定型(30)とバックプレート(31)との間に、図示しない管路を介して、蒸気(又は熱水)や冷気(又は冷水)が供給される蒸気室(32)が形成されている。同様に、移動型(40)は、背面にバックプレート(41)を具え、移動型(40)とバックプレート(41)との間に、図示しない管路を介して蒸気や冷気が供給される蒸気室(42)が形成されている。

移動型(40)(図示の例ではバックプレート(41))は、シリンダー(43)によって平行移動可能に構成されており、シリンダー(43)を伸縮させることで、型締め時には、移動型(40)は、固定型(30)に近接し、型開き時には離反する。

また、固定型(30)には、予備発泡粒子を圧縮空気と共にキャビティ(60)に供給する充填機(50)と、成形品(80)を固定型(30)から押し出すエジェクトピン(52)が設けられている。

固定型(30)及び移動型(40)には、図１に示すように、蒸気室(32)(42)からキャビティ(60)に向けて、複数の蒸気孔(70)が形成されており、蒸気孔(70)を通して、前記蒸気室(32)(42)から、キャビティ(60)に蒸気や冷気が注入される。また、蒸気孔(70)は、予備発泡粒子の充填時には、キャビティ(60)に供給される圧縮空気の抜け孔となる。

図２は、固定型(30)及び移動型(40)に形成される本発明の実施の一形態に係る蒸気孔(70)の１つを拡大して示す断面図である。なお、以下では、固定型(30)側の蒸気孔(70)について説明するが、移動型(40)についても同様の構成とすることができる。

蒸気孔(70)は、キャビティ(60)側に比べて、蒸気室(32)側の開口が広くなるよう形成される。本実施形態では、蒸気孔(70)は、蒸気室(32)側からキャビティ(60)側へテーパー状、すなわち円錐形状に縮径するように穿設している。なお、蒸気孔(70)は、連続して滑らかに縮径していなくてもよい。

蒸気孔(70)の蒸気室(32)側の直径Ｄ１は、穿設が容易であり、且つ、固定型(30)の強度や剛性の低下を抑えられる径とすることができる。一方、キャビティ(60)側の直径Ｄ２は、予備発泡粒子の粒径よりも小さくして、蒸気孔(70)内に予備発泡粒子が嵌らない径とすることができる。

望ましくは、本実施の形態の蒸気孔(70)では、蒸気室(32)側の開口径は、キャビティ(60)側の開口径の３〜１０倍、面積では９〜１００倍とする。たとえば、蒸気室(32)側の直径Ｄ１は１０ｍｍ、キャビティ(60)側の直径Ｄ２は１．２ｍｍとすることができる。

テーパー状(71)の蒸気孔(70)は、固定型(30)のキャビティ(60)側から先端の尖ったドリルビットを使用して容易に穿設することができる。

蒸気孔(70)は、金型(20)の形状や大きさに合わせて、その数や形成位置を決定することができる。

上記の如き蒸気孔(70)を固定型(30)及び／又は移動型(40)に形成した成形装置(10)において、成形品(80)の作成は、以下の通りである。先ず、移動型(40)を固定型(30)に型締めし、固定型(30)と移動型(40)により形成されるキャビティ(60)内に充填機(50)によって予備発泡粒子を圧縮空気と共に供給し、キャビティ(60)に予備発泡粒子を充填する。

本発明において、蒸気孔(70)は、キャビティ(60)側の開口径が同じで、径一様な蒸気孔に比べて、流路抵抗を可及的に小さくできるので、圧縮空気を効率よく抜くことができ、予備発泡粒子の充填性を向上することができる。

予備発泡粒子が充填された後、蒸気室(32)(42)に蒸気(熱水)を導入する。このとき、蒸気室(32)(42)に導入された蒸気は、蒸気孔(70)からキャビティ(60)内に流入して、予備発泡粒子が発泡(再膨張)し、相互に融着して、成形品(80)が成形される。

本発明において、蒸気孔(70)は、キャビティ(60)側の開口に比べて、蒸気室(32)(42)側の開口が大きく形成されているから、径が一様な蒸気孔に比して、蒸気の流路抵抗を小さくすることができ、効率的に蒸気をキャビティ(60)に流入させることができる。従って、発泡及び融着に要する時間の短縮を図ることができる。

また、蒸気孔(70)をテーパー状(71)としていることで、孔の周方向に旋回する蒸気の渦流の発生を期待することもできる。

さらに、キャビティ(60)側に向けて孔断面積が小さくなっていることから、キャビティ(60)側に向かう程、蒸気の流速を高めることができ、蒸気を高圧でキャビティ(60)に流入させることができる。

同時に、蒸気が蒸気孔(70)で水滴化したとしても、キャビティ(60)内に容易にその水滴を押し出すことができ、水滴により蒸気孔(70)が詰まってしまうこともない。

発泡及び成形が完了すると、蒸気室(32)(42)から蒸気孔(70)を通じてキャビティ(60)内に冷気を導入し、成形品(80)を冷却する。

本発明において、蒸気孔(70)は、キャビティ(60)側の開口に比べて、蒸気室(32)(42)側の開口が大きく形成されているから、径が一様な蒸気孔に比して、冷気の流路抵抗を小さくすることができ、効率的に冷気をキャビティ(60)に流入させることができる。従って、成形品(80)の冷却に要する時間の短縮を図ることができる。

また、蒸気孔(70)をテーパー状(71)としていることで、孔の周方向に旋回する冷気の渦流の発生を期待することもできる。

さらに、キャビティ(60)側に向けて孔断面積が小さくなっていることから、キャビティ(60)側に向かう程、冷気の流速を高めることができ、冷気を高圧でキャビティ(60)に流入させることができる。

成形品(80)の冷却が完了した後、型開きして、エジェクトピン(52)を突出させることで、成形品(80)を固定型(40)から押し出せばよい。

本発明の成形装置(10)によれば、上記の如く蒸気孔(70)を形成したことで、予備発泡粒子の充填、加熱、冷却の何れに要する時間の短縮も可能であるから、成形品の成形に要する時間を可及的に短縮することができる。

また、上記蒸気孔(70)により、予備発泡粒子の充填性を高めることができるから成形品に巣(気孔)が生じてしまうこともない。さらに、加熱、冷却も短時間でムラ無く行なうことができるから、発泡や融着ムラやのない成形品(80)を得ることができる。

図３は、蒸気孔(70)の異なる実施形態である。図示の蒸気孔(70)は、蒸気室(32)側がテーパー状(71)に形成され、キャビティ(60)側が直孔(72)としたものである。本実施形態における蒸気孔(70)についても、上記と同様の効果を発揮することができる。

図４は、蒸気孔(70)のさらに異なる実施形態であり、図５は、図４の蒸気孔を蒸気室(32)側からから見た図である。本実施形態における蒸気孔(70)は、蒸気室(32)側が、内径Ｄ３を有する比較的大径の第１筒状孔(73)であって、キャビティ(60)側が前記第１筒状孔(73)に連通し、内径Ｄ４(＜Ｄ３)を有する比較的小径の第２筒状孔(74)である。

このような蒸気孔(70)は、たとえば太いドリルビットを使用して第１筒状孔(73)を穿設した後、第１筒状孔(73)の中心付近に、細いドリルビットを使用して第２筒状孔(74)を穿設することで、容易に穿設することができる。なお、第２筒状孔(74)は、必ずしも第１筒状孔(73)の中心に開設する必要はないが、中心に近いほど、肉厚が薄くなる部分の面積を均一にでき、強度を高めることができる。

なお、第２筒状孔(74)の深さ(H2)は、流路抵抗を小さくするために短くすることが望まれる。一方で、固定型(30)の強度や剛性の低下を抑えることも必要であるから、望ましくは、第２筒状孔(74)の深さ(H2)は３〜１０ｍｍとする。

本実施形態における蒸気孔(70)は、固定型(30)の厚さがたとえば１０ｍｍの場合、第１筒状孔(73)の深さ(H1)は５ｍｍ、第２筒状孔(74)の深さ(H2)を５ｍｍとすることができる。第１筒状孔(73)の底部は、固定型(30)の肉厚(H2)を５ｍｍ残しているので、固定型(30)の強度や剛性の低下を抑えることができる。

望ましくは、第１筒状孔(73)の内径Ｄ３は、第２筒状孔(74)の内径Ｄ４の３〜１０倍、面積では９〜１００倍とする。たとえば、第１筒状孔(73)の直径Ｄ３は１０ｍｍ、第２筒状孔(74)の直径Ｄ４は１．２ｍｍとすることができる。

このように、第１筒状孔(73)に連続して第２筒状孔(74)を設けることで、一般的に穿設が難しい直径の細い第２筒状孔(74)の孔長さを短くすることができるから、蒸気孔(70)の穿設作業も容易に行なうことができる。

図５に示すように、蒸気孔(70)は、隣接する第１筒状孔(73)の周縁部どうしの最も近い間隔Ｗを５〜１０ｍｍとする千鳥状に配列している。これらの構造によって、固定型(30)の強度低下を抑えつつ、多数の蒸気孔(70)を形成することができる。

上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

たとえば、上記実施形態では、蒸気孔(70)は、固定型(30)に形成しているが、固定型(30)と移動型(40)の両方、又は、移動型(40)にのみ形成してもよいことは勿論である。

また、蒸気孔(70)は、蒸気室(32)(42)側に比してキャビティ(60)側が小さい形状であれば、その形状、大きさ、数や配置は、上記実施形態に限定されるものではない。

さらに、すべての蒸気孔に上記した蒸気孔(70)の形状を適用させることが望ましいが、一部にのみその形状を適用してもよい。

加えて、金型(10)、充填機(50)、エジェクトピン(52)の構成や形状は、上記実施形態に限定されないことは勿論である。

(10) 成形装置
(20) 発泡樹脂成形金型
(30) 固定型
(32) 蒸気室
(40) 移動型
(42) 蒸気室
(60) キャビティ
(70) 蒸気孔
(71) テーパー状の蒸気孔
(72) 直孔
(73) 第１筒状部
(74) 第２筒状部

Claims

内側がキャビティ、外側が蒸気室となり、前記キャビティと前記蒸気室とを連通する１又は複数の蒸気孔を有する発泡樹脂成形金型において、
前記１又は複数の蒸気孔は、前記蒸気室側の開口が、前記キャビティ側の開口よりも大きい、
ことを特徴とする発泡樹脂成形金型。
前記１又は複数の蒸気孔は、前記蒸気室側から前記キャビティ側に向けて縮径するテーパー状である、
請求項１に記載の発泡樹脂成形金型。
前記テーパー状の蒸気孔は、前記キャビティ側で直孔となっている、
請求項２に記載の発泡樹脂成形金型。
前記１又は複数の蒸気孔は、前記蒸気室側に第１筒状孔、前記キャビティ側に前記第１筒状孔に連通し、前記第１筒状孔よりも小径の第２筒状孔を含んでいる、
請求項１に記載の発泡樹脂成形金型。
前記１又は複数の蒸気孔は、前記蒸気室側の径が、前記キャビティ側の径の３〜１０倍である、
請求項２乃至請求項４の何れかに記載の発泡樹脂成形金型。
固定型と移動型を具える発泡樹脂成形装置であって、
前記固定型及び前記移動型の少なくとも一方は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の発泡樹脂成形金型である、
ことを特徴とする発泡樹脂成形装置。