JP2014218066A - Manufacturing method of polypropylene resin foam molding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリプロピレン系樹脂発泡成形体の製造方法(型内発泡成形方法)に関する。 The present invention relates to a method for producing a polypropylene resin foam molding (in-mold foam molding method).
発泡成形品の成形技術として、ポリプロピレン系樹脂からなる予備発泡樹脂粒子を、成形空間内に充填し、これを蒸気により、加熱、発泡融着させてから冷却し、所望形状の発泡成形品を得るように構成した、型内発泡成形装置ならびにその成形方法が広く知られている。 As a molding technology for foamed molded products, pre-foamed resin particles made of polypropylene resin are filled into the molding space, and this is heated, foamed and fused with steam and then cooled to obtain a foamed molded product of a desired shape. An in-mold foam molding apparatus configured as described above and a molding method therefor are widely known.
前記型内発泡成形装置の金型装置としては、凹型とそれを保持する凹型ハウジングとを有する凹型ユニットと、凸型とそれを保持する凸型ハウジングとを有する凸型ユニットとを備えたものが広く採用されている。凹型ハウジングとしては、凹型を取り囲むように設けた角筒状の凹型フレームと、凹型フレームの背面側の開口を閉鎖する凹型固定板と、凹型の正面側の端部を保持するとともに、凹型と凹型フレーム間に形成される開口を閉鎖する凹型センタープレートとを有し、凹型の背面側において凹型ハウジング内に、蒸気や冷却水を供給するための凹型チャンバを形成したものが広く採用されている。また、凸型ハウジングとしては、凸型を取り囲むように設けた角筒状の凸型フレームと、凸型フレームの背面側の開口を閉鎖する凸型固定板と、凸型の背面側の端部を保持するとともに、凸型と凸型フレーム間に形成される開口を閉鎖する凸型センタープレートとを有し、凸型の背面側において凸型ハウジング内に、蒸気や冷却水を供給するための凸型チャンバを形成したものが広く採用されている。 A mold apparatus for the in-mold foam molding apparatus includes a concave unit having a concave mold and a concave housing that holds the concave mold, and a convex unit having a convex mold and a convex housing that holds the convex mold. Widely adopted. The concave housing includes a rectangular cylindrical concave frame provided so as to surround the concave mold, a concave fixing plate that closes the opening on the back side of the concave frame, an end on the front side of the concave mold, and a concave mold and a concave mold. A concave center plate that closes an opening formed between the frames and a concave chamber for supplying steam and cooling water is formed in the concave housing on the back side of the concave. In addition, the convex housing includes a rectangular cylindrical convex frame provided so as to surround the convex mold, a convex fixing plate that closes the opening on the back side of the convex frame, and an end on the convex rear side. A convex center plate for closing the opening formed between the convex mold and the convex frame, and for supplying steam and cooling water into the convex housing on the rear side of the convex mold Those having a convex chamber are widely used.
また、凸型固定板または凹型固定板には、予備発泡樹脂粒子を充填する為の充填器が取り付けられ、凸型ハウジングおよび凹型ハウジングには、凸型チャンバおよび凹型チャンバへ蒸気を供給する為の蒸気配管や冷却水を供給する為の冷却水配管がそれぞれ接続され、両ハウジングの下部にはドレン管がそれぞれ接続されている。そして、成形時には、凸型チャンバや凹型チャンバに供給した蒸気により、成形空間内に充填した予備発泡樹脂粒子を加熱し、凸型チャンバや凹型チャンバの背面側に噴き付けた冷却水により、成形品を冷却することになるが、この成形時における加熱や冷却は、予備発泡樹脂粒子だけでなく、加熱や冷却を必要としない成形型やハウジング、充填器やエジェクタピン、蒸気配管や冷却水配管についても行なわれるので、多くのエネルギーを無駄に消費するという問題があった。 The convex fixing plate or the concave fixing plate is provided with a filling device for filling the pre-foamed resin particles, and the convex housing and the concave housing are for supplying steam to the convex chamber and the concave chamber. Steam piping and cooling water piping for supplying cooling water are connected to each other, and drain pipes are connected to the lower portions of both housings. At the time of molding, the pre-foamed resin particles filled in the molding space are heated by the steam supplied to the convex chamber or the concave chamber, and the molded product is cooled by the cooling water sprayed on the back side of the convex chamber or the concave chamber. However, the heating and cooling during molding is not limited to pre-foamed resin particles, but also to molds and housings, fillers and ejector pins, steam piping and cooling water piping that do not require heating or cooling. As a result, there is a problem that a lot of energy is wasted.
そこで、特許文献1には、金型装置の凹型、凸型以外の直接成形に不要な部分の熱容量の低減を目的に、凹型とそれを保持する凹型ハウジングとを有し、凹型の背面側において凹型ハウジング内に凹型チャンバを形成した凹型ユニットと、凸型とそれを保持する凸型ハウジングとを有し、凸型の背面側において凸型ハウジング内に凸型チャンバを形成した凸型ユニットとを備え、両ユニットを組み合わせて、凹型と凸型とで形成される成形空間内に予備発泡樹脂粒子を充填し、成形空間内において予備発泡樹脂粒子を加熱、発泡融着させて成形品を得るようになした型内発泡成形用金型装置であって、前記凹型を凹型ハウジングに片持ち状に支持して、前記凹型と凹型ハウジング間に凸型ユニット側へ向けて開口する正面開口部を形成し、前記凹型と凸型とを組み合わせた状態で、前記正面開口部を凸型ユニットで閉鎖して、前記凹型チャンバを気密状となした金型装置が提案されている。 Therefore, Patent Document 1 has a concave mold and a concave housing that holds the concave mold for the purpose of reducing the heat capacity of a portion unnecessary for direct molding other than the concave mold and convex mold of the mold apparatus. A concave unit having a concave chamber formed in a concave housing, and a convex unit having a convex mold and a convex housing for holding the convex mold, and having a convex chamber formed in the convex housing on the back side of the convex mold. In order to obtain a molded product by combining the units and filling the pre-expanded resin particles in the molding space formed by the concave mold and the convex mold, and heating and foaming the pre-expanded resin particles in the molding space. A mold apparatus for in-mold foam molding, wherein the concave mold is supported in a cantilever manner on a concave housing, and a front opening that opens toward the convex unit side is formed between the concave mold and the concave housing. And before In a state in which a combination of a concave and convex, the front opening is closed by the convex unit, wherein the concave chamber die apparatus without the airtight and has been proposed.
しかしながら、このような金型装置構造を用いた場合には、ポリプロピレン系予備発泡樹脂粒子の一般的な成形方法である排気工程、一方加熱工程、逆一方加熱工程、両面加熱工程での成形条件では、凹型と凸型のチャンバ容量の違いから加熱が不均一となり、融着不良の発生や、製品表面に粒間が発生することにより美麗性悪化の問題が発生しやすい傾向が見られた。 However, when such a mold apparatus structure is used, the molding conditions in the exhaust process, the one heating process, the reverse one heating process, and the double-sided heating process, which are general molding methods for polypropylene-based pre-expanded resin particles, There was a tendency for heating to become non-uniform due to the difference between the concave and convex chamber capacities, resulting in poor fusing and intergranularity on the surface of the product, leading to the problem of deteriorating beauty.
本発明は、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を用いた発泡成形体の製造方法において、金型装置の凹型、凸型以外の直接成形に不要な部分の熱容量の低減を目的に、凹型とそれを保持する凹型ハウジングとを有し、凹型の背面側において凹型ハウジング内に凹型チャンバを形成した凹型ユニットと、凸型とそれを保持する凸型ハウジングとを有し、凸型の背面側において凸型ハウジング内に凸型チャンバを形成した凸型ユニットとを備え、両ユニットを組み合わせて、凹型と凸型とで形成される成形空間内に予備発泡樹脂粒子を充填し、成形空間内において予備発泡樹脂粒子を加熱、発泡融着させて成形品を得るようになした型内発泡成形用金型装置であって、
前記凹型を凹型ハウジングに片持ち状に支持して、前記凹型と凹型ハウジング間に凸型ユニット側へ向けて開口する正面開口部を形成し、前記凹型と凸型とを組み合わせた状態で、前記正面開口部を凸型ユニットで閉鎖して、前記凹型チャンバを気密状となした金型装置を用いる場合において、更なる融着の向上及び表面美麗性の改善を行なう製造方法と提供することを目的とする。
The present invention relates to a method for producing a foam molded body using pre-expanded polypropylene resin particles, and a concave mold and a holding mold for the purpose of reducing a heat capacity of a portion unnecessary for direct molding other than a concave mold and a convex mold of a mold apparatus. A concave unit having a concave chamber formed in the concave housing on the back side of the concave shape, a convex type and a convex housing holding the convex unit, and a convex housing on the convex back side. A convex unit having a convex chamber formed therein, and by combining both units, pre-expanded resin particles are filled in a molding space formed by the concave and convex molds, and the pre-expanded resin particles are formed in the molding space. Is a mold apparatus for in-mold foam molding that heats, foams and fuses to obtain a molded product,
The concave mold is supported in a cantilever manner on a concave housing to form a front opening that opens toward the convex unit between the concave mold and the concave housing, and the concave mold and the convex mold are combined. In the case of using a mold apparatus in which the front opening is closed with a convex unit and the concave chamber is hermetically sealed, a manufacturing method for further improving fusion and improving surface beauty is provided. Objective.
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、加熱工程時の予備発泡粒子からのガス散逸挙動、加熱条件と製品品質との関係をつぶさに観察することにより、予備発泡粒子から放出される空気が製品品質に影響を及ぼすことを見出した。
すなわち、予備発泡粒子からの空気の放出量は、成形時の加熱温度および加熱時間と高い相関がある。さらには、成形時に予備発泡粒子から放出される空気が、蒸気の粒間への侵入を阻害するために均一な温度上昇を妨げ、融着不良や表面美麗性の悪化を引き起こしていることを見出した。
As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventor has observed the gas dissipation behavior from the pre-foamed particles during the heating process, the relationship between the heating conditions and the product quality, and from the pre-foamed particles. It has been found that the released air affects the product quality.
That is, the amount of air released from the pre-expanded particles is highly correlated with the heating temperature and heating time during molding. Furthermore, it has been found that the air released from the pre-expanded particles during molding hinders uniform temperature rise in order to prevent the vapor from entering between the grains, resulting in poor fusion and deterioration of the surface beauty. It was.
本発明者は、以上の知見より、凹型とそれを保持する凹型ハウジングとを有し、凹型を凹型ハウジングに片持ち状に支持してするように構成した凹型ユニットと、凸型と凸型を保持する凸型ハウジングを有し、凸型を凸型ハウジングに直接的に固定し、凸型の背面開口部とハウジングとの空間を凸型の蒸気チャンバとした凸型ユニットからなる金型装置を用いた場合での、加熱工程時の予備発泡粒子からの空気放出を極力抑制する製造方法(成形方法)を考案した。 Based on the above knowledge, the present inventor has a concave mold and a concave housing that holds the concave mold and supports the concave mold in a cantilevered manner on the concave housing, and the convex mold and the convex mold. A mold apparatus comprising a convex unit that has a convex housing to hold, the convex mold is directly fixed to the convex housing, and the space between the convex rear opening and the housing is a convex steam chamber. A manufacturing method (molding method) was devised that suppresses the release of air from the pre-expanded particles during the heating process as much as possible.
すなわち、短時間の加熱で所定の融着率となるような操作を行い、成形空間内の予備発泡粒子の空気放出経路である粒間を埋めることにより、予備発泡粒子からの空気放出を抑制する。この操作により、成形後の製品内に所定以上の空気を残存させ、製品形状と寸法を安定させることができる。
ただし、この操作のみでは、製品の表面美麗性を向上させるには不十分である為、昇温を阻害する発泡ガスの放出を抑制させた状態で、再び製品の表面性を整えるための第二段の加熱を行う成形方法を考案した。
最終的に、ここで示した二段階の加熱成形法による製造方法を用いることにより、得られるポリプロピレン系樹脂発泡体は、良好な融着性と表面美麗性、さらには製品寸法保持の全てを満足しうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
That is, by performing an operation to achieve a predetermined fusion rate by heating for a short time, the air space from the pre-expanded particles in the molding space is filled to fill the space between the particles, thereby suppressing air release from the pre-expanded particles. . By this operation, a predetermined amount or more of air remains in the molded product, and the product shape and dimensions can be stabilized.
However, this operation alone is not sufficient to improve the surface aesthetics of the product. Therefore, in order to improve the surface quality of the product again in a state in which the release of foaming gas that inhibits temperature rise is suppressed. A molding method was devised to heat the stage.
Finally, by using the manufacturing method based on the two-stage thermoforming method shown here, the resulting polypropylene resin foam satisfies all of good fusion properties, surface aesthetics, and product size retention. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡成形体の製造方法は、以下の構成である。
[1]凹型とそれを保持する凹型ハウジングとを有し、凹型を凹型ハウジングに片持ち状に支持してするように構成した凹型ユニットと、凸型と凸型を保持する凸型ハウジングを有し、凸型を凸型ハウジングに直接的に固定し、凸型の背面開口部とハウジングとの空間を凸型の蒸気チャンバとした凸型ユニットからなる金型装置の凹型と凸型で形成される成形空間に、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を充填し、該成形空間部に蒸気を供給して該予備発泡粒子を発泡、融着させるポリプロピレン系樹脂発泡成形体の製造方法であって、融着させる際に、
(A)初めに凸型からのみの蒸気供給を行い、該予備発泡粒子の融着率が0%以上30%未満となる加熱を行い、続いて、凸型の蒸気供給を、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を融着させる為に停止し、凹型からの蒸気供給により、該予備発泡粒子の融着率が40%以上80%以下になる蒸気圧力P1に到達するまで一段目の加熱を行い、
(B)一旦、一段目の到達蒸気圧力P1よりも低い蒸気圧力P2まで低下させ、
(C)再び、凹型からのみの蒸気供給により、一段目の加熱での到達蒸気圧力P1以上の蒸気圧力P3に到達するまで加熱し、一定時間保持することを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂発泡成形体の製造方法。
[2] (C)P3以上の圧力を保持する工程において、凹型の蒸気圧力よりも凸型の蒸気圧力を高くすることを特徴とする、[1]に記載のポリプロピレン系樹脂発泡成形体の製造方法。
That is, the method for producing a polypropylene resin foam molded article of the present invention has the following configuration.
[1] A concave unit having a concave mold and a concave housing that holds the concave mold, and supporting the concave mold in a cantilever manner on the concave housing, and a convex housing that holds the convex mold and the convex mold. The convex mold is directly fixed to the convex housing, and is formed of a concave mold and a convex mold of a mold unit comprising a convex unit in which a space between the convex rear opening and the housing is a convex steam chamber. A polypropylene resin pre-foamed particle is filled in a molding space, and steam is supplied to the molding space to foam and fuse the pre-foamed particle. When doing
(A) First, steam is supplied only from the convex mold, and heating is performed so that the fusion rate of the pre-expanded particles is 0% or more and less than 30%. Stop to fuse the expanded particles, and by supplying steam from the concave mold, perform the first stage heating until reaching the vapor pressure P1 at which the fusion rate of the pre-expanded particles is 40% to 80%,
(B) Once it is lowered to a steam pressure P2 lower than the first stage reached steam pressure P1,
(C) Again, by supplying steam only from the concave mold, it is heated until it reaches a steam pressure P3 that is equal to or higher than the ultimate steam pressure P1 in the first stage heating, and is held for a certain period of time. Body manufacturing method.
[2] (C) The production of the polypropylene resin foam molded article according to [1], wherein in the step of maintaining a pressure equal to or higher than P3, the convex steam pressure is made higher than the concave steam pressure. Method.
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡成形体の製造方法によれば、金型装置の凹型、凸型以外の直接成形に不要な部分の熱容量の低減を目的に、凹型とそれを保持する凹型ハウジングとを有し、凹型を凹型ハウジングに片持ち状に支持してするように構成した凹型ユニットと、凸型と凸型を保持する凸型ハウジングを有し、凸型を凸型ハウジングに直接的に固定し、凸型の背面開口部とハウジングとの空間を凸型の蒸気チャンバとした凸型ユニットからなる金型装置を用いることに加え、二段階の加熱成形法による製造方法を用いることにより、大幅な成形蒸気の削減が図れることに加え、品質面での高融着率の安定化と表面美麗性の改善を両立することができる。 According to the method for producing a polypropylene resin foam molded article of the present invention, a concave mold and a concave housing that holds the concave mold are provided for the purpose of reducing the heat capacity of a portion unnecessary for direct molding other than the concave mold and convex mold of the mold apparatus. And has a concave unit configured to support the concave mold in a cantilevered manner on the concave housing, and a convex housing that holds the convex mold and the convex mold, and the convex mold is directly fixed to the convex housing. In addition to using a mold unit consisting of a convex unit in which the space between the convex back opening and the housing is a convex steam chamber, a manufacturing method based on a two-stage thermoforming method can be used. In addition to being able to reduce the amount of molding steam, it is possible to achieve both the stabilization of the high fusion rate in terms of quality and the improvement of the surface beauty.
本発明で用いられる金型装置について、説明する。 The mold apparatus used in the present invention will be described.
型内発泡成形用金型装置1は、図1に示すように、凹型11とそれを保持する凹型ハウジング12とを有する凹型ユニット10と、凸型21とそれを保持する凸型ハウジング22とを有する凸型ユニット20とを備え、両ユニット10、20を組み合わせて、凹型11と凸型21とで形成される成形空間2内に予備発泡樹脂粒子を充填し、成形空間2内において予備発泡樹脂粒子を加熱、発泡融着させて成形品を得るようになしたものである。 As shown in FIG. 1, the in-mold foam molding mold apparatus 1 includes a concave unit 10 having a concave mold 11 and a concave housing 12 that holds the concave mold 11, a convex mold 21, and a convex housing 22 that holds the concave mold 21. And having both the units 10 and 20 are combined, the molding space 2 formed by the concave mold 11 and the convex mold 21 is filled with pre-foamed resin particles, and the pre-foaming resin is formed in the molding space 2. The particles are heated and foam-fused to obtain a molded product.
凹型11および凸型21は、成形品の加熱、冷却が円滑になされるように、低比熱で熱伝導率の高い素材、例えばアルミニウム合金からなる鋳物で構成され、両ハウジング12、22は、金型装置1の製作コストを安くするとともに、強度剛性を十分に確保するため、鉄系金属で構成されている。 The concave mold 11 and the convex mold 21 are made of a material having a low specific heat and a high thermal conductivity, such as an aluminum alloy, so that the molded product can be heated and cooled smoothly. In order to reduce the manufacturing cost of the mold apparatus 1 and to ensure sufficient strength and rigidity, the mold apparatus 1 is made of an iron-based metal.
凹型ハウジング12は、凹型11を取り囲むように設けた角筒状の凹型フレーム13と、凹型フレーム13の背面側の開口を閉鎖する凹型固定板14と、凹型固定板14に凹型11を片持ち状に固定支持する棒状の固定部材15とを有し、凹型11の背面側において凹型ハウジング12内に凹型チャンバ16が形成されている。
凹型11は、その開口側を正面側(凹型11と凸型21の合せ面側)へ向けて固定部材15を介して凹型固定板14に片持ち状に固定支持され、凹型11の正面側端部11aは遊端に構成されている。
凹型11の正面側端部11aと凹型フレーム13の正面側端部13a間には凸型ユニット20側へ向けて開口する正面開口部17が形成されることになるが、凹型11と凸型21とを組み合わせた状態で、この正面開口部17が凸型ユニット20で閉鎖されて、凹型ハウジング12内に蒸気室としての凹型チャンバ16が略気密に形成される。
凹型ユニット10には、凹型チャンバ16内に開口する蒸気供給管18aと冷却水供給管18bとドレン管18cとが接続され、これらの配管18a〜18cの途中部に介装した制御弁19a〜19cの操作により、凹型チャンバ16内へ蒸気を供給して予備発泡樹脂粒子を加熱発泡させたり、凹型11の背面側へノズル18dから冷却水を噴き付けて、成形品を冷却したり、不要なドレンを凹型チャンバ16から排出したりできるように構成されている。凹型11には多数の通気孔11bが形成され、この通気孔11bを通じて凹型チャンバ16から成形空間2内へ蒸気を供給できるように構成されている。
凹型固定板14には充填器3が固定され、充填器3の先端部は凹型11を挿通して成形空間2内に開口され、予備発泡樹脂粒子は充填器3から成形空間2内へ供給されて、成形空間2内に充填されるように構成されている。また、図示していないが、凹型固定板14には凹型11を挿通して成形空間2内に突出可能なエジェクタピンが挿通支持されている。
The concave housing 12 includes a rectangular tube-shaped concave frame 13 provided so as to surround the concave mold 11, a concave fixing plate 14 that closes an opening on the back side of the concave frame 13, and the concave mold 11 on the concave fixing plate 14 in a cantilever shape. A concave chamber 16 is formed in the concave housing 12 on the back side of the concave mold 11.
The concave mold 11 is fixed and supported in a cantilever manner on the concave mold fixing plate 14 via the fixing member 15 with the opening side facing the front side (the mating surface side of the concave mold 11 and the convex mold 21). The part 11a is configured with a free end.
A front opening 17 that opens toward the convex unit 20 is formed between the front end 11a of the concave mold 11 and the front end 13a of the concave frame 13, but the concave mold 11 and the convex mold 21 are formed. In this state, the front opening 17 is closed by the convex unit 20, and a concave chamber 16 as a steam chamber is formed in the concave housing 12 in a substantially airtight manner.
The concave unit 10 is connected to a steam supply pipe 18a, a cooling water supply pipe 18b, and a drain pipe 18c that open into the concave chamber 16, and control valves 19a to 19c interposed in the middle of these pipes 18a to 18c. In this operation, steam is supplied into the concave chamber 16 to heat and foam the pre-foamed resin particles, or cooling water is sprayed from the nozzle 18d to the back side of the concave mold 11 to cool the molded product or unnecessary drainage. Or the like can be discharged from the concave chamber 16. The concave mold 11 is formed with a large number of vent holes 11b, and steam is supplied from the concave mold chamber 16 into the molding space 2 through the vent holes 11b.
The filling device 3 is fixed to the concave mold fixing plate 14, and the tip of the filling device 3 is inserted into the molding space 2 through the concave mold 11, and the pre-foamed resin particles are supplied from the filling device 3 into the molding space 2. Thus, the molding space 2 is filled. Although not shown, an ejector pin that can be inserted through the concave mold 11 and protrude into the molding space 2 through the concave mold 11 is supported.
凸型ハウジング22は、凸型21を取り囲むように設けた角筒状の凸型フレーム23と、凸型フレーム23の背面側の開口を閉鎖する凸型固定板24とを有し、凸型21の背面側の開口を凸型固定板24で閉鎖して、凸型21と凸型固定板24とで凸型21毎に凸型チャンバ26Bを形成し、蒸気供給管28aと冷却水供給管28bとドレン管28cとを各凸型チャンバ26Bに個別に接続したものである。 The convex housing 22 includes a rectangular cylindrical convex frame 23 provided so as to surround the convex mold 21, and a convex fixing plate 24 that closes the opening on the back side of the convex frame 23. Is closed by a convex fixing plate 24, and the convex mold 21 and the convex fixing plate 24 form a convex chamber 26B for each convex mold 21, and a steam supply pipe 28a and a cooling water supply pipe 28b. And a drain pipe 28c are individually connected to each convex chamber 26B.
凸型ユニット20の配管接続を詳細に説明すると、凸型チャンバ26内に開口する蒸気供給管28aと冷却水供給管28bとドレン管28cとが接続され、これらの配管28a〜28cの途中部に介装した制御弁29a〜29cの操作により、凸型チャンバ26内へ蒸気を供給して予備発泡樹脂粒子を加熱発泡させたり、凸型21の背面側へノズル28dから冷却水を噴き付けて、成形品を冷却したり、不要なドレンを凸型チャンバ26から排出したりできるように構成されている。凸型21には多数の通気孔21bが形成され、この通気孔21bを通じて凸型チャンバ26から成形空間2内へ蒸気を供給できるように構成されている。 The pipe connection of the convex unit 20 will be described in detail. A steam supply pipe 28a, a cooling water supply pipe 28b, and a drain pipe 28c that are opened in the convex chamber 26 are connected, and intermediate portions of these pipes 28a to 28c are connected. By operating the interposed control valves 29a to 29c, steam is supplied into the convex chamber 26 to heat and foam the pre-foamed resin particles, or cooling water is sprayed from the nozzle 28d to the back side of the convex mold 21, The molded product is cooled, and unnecessary drainage can be discharged from the convex chamber 26. A large number of vent holes 21b are formed in the convex mold 21, and steam is supplied from the convex chamber 26 into the molding space 2 through the vent holes 21b.
このような凸型ユニットとした金型装置1では、一般的な金型構造で用いられている凹型及び凸型を固定するためのセンタープレート(中板)を省略でき、しかも凸型ユニット20に関しては凹型を固定するために用いた凸型固定用の部材も省略できるので、金型装置1の熱容量を全体的に小さく設定して、省エネルギー化を実現できる。しかも、凸型2を凸型固定板24に直接的に固定することで、金型装置1を型開閉方向に対して小型に構成でき、凹型チャンバ16の容量は従来のものよりも多少大型になるが、凸型チャンバ26Bは格段に小型に構成できるので、全体的に蒸気の使用量を少なくでき、しかも両ユニット10,20Bの内表面及び外表面の表面積を小さくできるので、より一層の省エネルギー化を実現できる。 In the mold apparatus 1 having such a convex unit, a concave plate and a center plate (an intermediate plate) for fixing the convex mold used in a general mold structure can be omitted. Since the convex fixing member used for fixing the concave mold can be omitted, the heat capacity of the mold apparatus 1 can be set to be small overall, and energy saving can be realized. Moreover, by directly fixing the convex mold 2 to the convex fixing plate 24, the mold apparatus 1 can be made smaller in the mold opening / closing direction, and the capacity of the concave chamber 16 is somewhat larger than that of the conventional one. However, since the convex chamber 26B can be remarkably miniaturized, the amount of steam used can be reduced as a whole, and the surface areas of the inner and outer surfaces of both units 10 and 20B can be reduced. Can be realized.
また、図1中では凸側チャンバ26にドレン配管28cが接続された金型構造を示したが、凸型チャンバ26内から凹型空間16に排気、あるいは排水可能な金型構造としてもよい。この場合、排気あるいは排水の方向を一方向のみに限定した構造をとる必要があり、逆止弁を用いるのが好適である。このようにドレン配管を省略することで凸型側の金型構造を簡略化することができる。 1 shows a mold structure in which the drain pipe 28c is connected to the convex chamber 26, but a mold structure capable of exhausting or draining from the convex chamber 26 to the concave space 16 may be used. In this case, it is necessary to adopt a structure in which the direction of exhaust or drainage is limited to only one direction, and it is preferable to use a check valve. Thus, by omitting the drain pipe, the mold structure on the convex side can be simplified.
さらに省エネ効果を高める為に、凸型ハウジング22と凹型ハウジング12の内表面の略全面と、凸型ハウジング22と凸型固定板24の内表面の略前面には、熱伝導率2.5kcal/m・h・℃以下の断熱材が設けられ、両ハウジング12、22への伝熱と、両ハウジング12、22からの放熱を少なくすることで、一層の省エネルギー化を実現できるように構成されている。断熱材としては、シリコンゴム、フッ素ゴム、フッ素樹脂、ポリエチレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、カーボン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルイミド、ポリフェニルサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミドまたはこれらの複合材料などからなるものを採用できる。 In order to further improve the energy saving effect, the thermal conductivity of 2.5 kcal / 2.5 is provided on substantially the entire inner surfaces of the convex housing 22 and the concave housing 12 and on the substantially front surfaces of the inner surfaces of the convex housing 22 and the convex fixing plate 24. A heat insulating material of m · h · ° C. or less is provided, and it is configured to realize further energy saving by reducing heat transfer to both housings 12 and 22 and heat radiation from both housings 12 and 22. Yes. Insulating materials include silicon rubber, fluoro rubber, fluoro resin, polyethylene rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, polyethylene, polypropylene, silicon resin, epoxy resin, carbon, polyvinylidene fluoride, polyether imide, polyphenyl sulfide, polyether ether ketone. , Polyamideimide or a composite material thereof can be employed.
このように、この型内発泡成形用金型装置1では、従来金型構造で必要であったセンタープレートを省略することができる為、金型装置1の加熱冷却の応答速度を高めて成形効率を向上でき、しかも、金型装置1の部品点数を少なくして、金型装置1の製作コストを低減できる。 Thus, in this in-mold foam molding mold apparatus 1, since the center plate, which has been necessary in the conventional mold structure, can be omitted, the heating and cooling response speed of the mold apparatus 1 is increased and the molding efficiency is improved. In addition, the number of parts of the mold apparatus 1 can be reduced and the manufacturing cost of the mold apparatus 1 can be reduced.
次に、本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子について説明する。 Next, the polypropylene resin pre-expanded particles used in the present invention will be described.
本発明で用いられるポリプロピレン系予備発泡粒子の基材樹脂であるポリプロピレン系樹脂としては、特に限定されるものではないが、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系触媒で重合された、立体規則性の高いものが好ましい。 The polypropylene resin that is the base resin of the polypropylene-based pre-expanded particles used in the present invention is not particularly limited, but the propylene monomer unit is 50% by weight or more, preferably 80% by weight or more, more preferably A polymer composed of 90% by weight or more and preferably polymerized with a Ziegler type titanium chloride catalyst or a metallocene catalyst and having high stereoregularity.
プロピレンモノマーに対する共重合成分としては、例えば、エチレン、1−ブテン、イソブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、3,4−ジメチル−1−ブテン、1−ヘプテン、3−メチル−1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセンなどの炭素数2または4〜12のα−オレフィン、シクロペンテン、ノルボルネンなどの環状オレフィン、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、1,4−ヘキサジエン、メチル−1,4−ヘキサジエン、7−メチル−1,6−オクタジエンなどのジエン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、無水マレイン酸、スチレン、メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼンなどのビニル単量体などが挙げられる。 Examples of copolymer components for the propylene monomer include ethylene, 1-butene, isobutene, 1-pentene, 3-methyl-1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, and 3,4-dimethyl-1. Α-olefins having 2 or 4 to 12 carbon atoms such as butene, 1-heptene, 3-methyl-1-hexene, 1-octene and 1-decene, cyclic olefins such as cyclopentene and norbornene, 5-methylene-2- Diene such as norbornene, 5-ethylidene-2-norbornene, 1,4-hexadiene, methyl-1,4-hexadiene, 7-methyl-1,6-octadiene, vinyl chloride, vinylidene chloride, acrylonitrile, vinyl acetate, acrylic acid , Methacrylic acid, maleic acid, ethyl acrylate, butyl acrylate, methacrylic acid Le, maleic anhydride, styrene, methyl styrene, vinyl toluene, and vinyl monomers such as divinylbenzene.
本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂は、機械的強度、耐熱性に優れた発泡成形体を得るために、融点は、好ましくは130℃以上160℃以下、更に好ましくは135℃以上160℃以下、特に好ましくは140℃以上155℃以下である。基材樹脂の融点が当該範囲内であると、型内成形時の成形圧力の上昇(成形性)と機械的強度、耐熱性のバランスが取り易くなる。 The polypropylene resin used in the present invention preferably has a melting point of 130 ° C. or higher and 160 ° C. or lower, more preferably 135 ° C. or higher and 160 ° C. or lower, in order to obtain a foamed molded article having excellent mechanical strength and heat resistance. Preferably they are 140 degreeC or more and 155 degrees C or less. When the melting point of the base resin is within this range, it becomes easy to balance the increase in molding pressure (moldability), mechanical strength, and heat resistance during molding in the mold.
本発明で用いられる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。 The polypropylene resin used in the present invention is preferably non-crosslinked, but a crosslinked resin can also be used.
本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子の製造方法について、説明する。
先ず、予備発泡を行う前に、ポリプロピレン系樹脂粒子を適切な大きさに加工する必要がある。押出機を用いて1粒の重量が0.2〜10mg、好ましくは0.5〜6mgのポリプロピレン系樹脂粒子に加工する。
発泡用ポリプロピレン系樹脂粒子は、一般的には、ストランドカット法にて製造され、例えば、押出機の先端に設けられた円形ダイスからストランド状に押出されたポリプロピレン系樹脂を水、空気等で冷却、固化させたものを切断して、所望の形状のポリプロピレン系樹脂粒子を得ることができる。
A method for producing the polypropylene resin pre-expanded particles used in the present invention will be described.
First, before pre-foaming, it is necessary to process the polypropylene resin particles into an appropriate size. Using an extruder, it is processed into polypropylene resin particles having a weight of 0.2 to 10 mg, preferably 0.5 to 6 mg.
Polypropylene resin particles for foaming are generally produced by a strand cutting method, for example, cooling a polypropylene resin extruded in a strand form from a circular die provided at the tip of an extruder with water, air, etc. The solidified product can be cut to obtain polypropylene resin particles having a desired shape.
前記樹脂粒子の製造の際に、ポリプロピレン系樹脂に対してセル造核剤を添加することにより、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子とする際にセル径を所望の値に調整することができる。セル造核剤としては、例えば、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、カオリン、酸化チタン、ベントナイト、硫酸バリウム等の無機系造核剤が一般に使用される。 In the production of the resin particles, by adding a cell nucleating agent to the polypropylene resin, the cell diameter can be adjusted to a desired value when making the polypropylene resin pre-expanded particles. As the cell nucleating agent, for example, inorganic nucleating agents such as talc, calcium carbonate, silica, kaolin, titanium oxide, bentonite and barium sulfate are generally used.
ポリプロピレン系予備発泡粒子を製造する為の予備発泡工程を、説明する。
ポリプロピレン系予備発泡粒子は、前記ポリプロピレン系樹脂粒子と、水、分散剤および発泡剤からなる水分散物を耐圧容器内に仕込み、所定の温度まで加熱した後、加圧状態から、前記樹脂粒子と水との混合物を前記耐圧容器内よりも低圧の雰囲気下に放出することによって得られる。具体的には、密閉容器内に、前記ポリプロピレン系樹脂粒子、発泡剤、分散剤および分散助剤を含む水系分散媒を仕込み、攪拌しながら昇温して所定温度として樹脂粒子に発泡剤を含浸させ、必要に応じて発泡剤を追加添加して、密閉容器内を一定圧力に保持した後、密閉容器下部から内容物を密閉容器内圧より低圧雰囲気下に放出する方法が一般的である。
A pre-foaming process for producing polypropylene pre-foamed particles will be described.
The polypropylene-based pre-expanded particles are prepared by charging the polypropylene-based resin particles and an aqueous dispersion composed of water, a dispersant and a foaming agent into a pressure-resistant container, heating to a predetermined temperature, and then from the pressurized state, the resin particles and It is obtained by discharging the mixture with water into a lower pressure atmosphere than in the pressure vessel. Specifically, an aqueous dispersion medium containing the polypropylene resin particles, a foaming agent, a dispersing agent and a dispersion aid is charged into a sealed container, and the temperature is increased while stirring to impregnate the resin particles with the foaming agent. In general, after adding a foaming agent as necessary and maintaining the inside of the sealed container at a constant pressure, the contents are discharged from the lower part of the sealed container into an atmosphere lower than the pressure inside the sealed container.
前記発泡剤としては、プロパン、イソブタン、ノルマルブタン、イソペンタン、ノルマルペンタン等の脂肪族炭化水素およびそれらの混合物;空気、窒素、二酸化炭素等の無機ガスなどが挙げられる。 Examples of the blowing agent include aliphatic hydrocarbons such as propane, isobutane, normal butane, isopentane, and normal pentane, and mixtures thereof; inorganic gases such as air, nitrogen, and carbon dioxide.
本発明におけるポリプロピレン系予備発泡粒子を用いた型内成形方法について、説明する。 An in-mold molding method using the polypropylene-based pre-expanded particles in the present invention will be described.
前記のようにして得られたポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子は、大気下で熟成させた後にそのまま成形可能であるが、良好な製品を得るために、成形前に発泡力の付与するための操作を行うのが一般的である。 The polypropylene resin pre-expanded particles obtained as described above can be molded as they are after aging in the atmosphere, but in order to obtain a good product, an operation for imparting foaming force is performed before molding. It is common to do it.
ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子への発泡力の付与方法としては、従来公知の方法を採用することができ、例えば、
(イ)予備発泡粒子を無機ガスで加圧処理して、予備発泡粒子内に無機ガスを含浸させて、所定の予備発泡粒子内圧を付与する方法、
(ロ)予備発泡粒子をガス圧力で圧縮した状態で金型に充填し、その後ガス圧を開放することで予備発泡粒子の回復力を利用して発泡力を付与する方法、
(ハ)予備発泡粒子を金型内に充填する前に予め型を開いておき、充填後に金型を閉じることで予備発泡粒子を機械的に圧縮して発泡力を付与する方法、などがあげられる。
As a method of imparting foaming power to the polypropylene resin pre-foamed particles, a conventionally known method can be adopted, for example,
(A) A method in which the pre-expanded particles are pressurized with an inorganic gas, the pre-expanded particles are impregnated with an inorganic gas, and a predetermined pre-expanded particle internal pressure is applied,
(B) A method of filling the mold with the pre-expanded particles compressed with the gas pressure, and then applying the foaming force using the recovery force of the pre-expanded particles by releasing the gas pressure,
(C) A method of opening the mold in advance before filling the pre-expanded particles into the mold and then closing the mold after filling to mechanically compress the pre-expanded particles to give foaming force, etc. It is done.
(イ)、(ロ)で使用される前記無機ガスとしては、空気、窒素、酸素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、炭酸ガスなどが使用できる。これらは単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。これらの中では、汎用性の高い空気と窒素が好適である。 As the inorganic gas used in (a) and (b), air, nitrogen, oxygen, helium, neon, argon, carbon dioxide gas and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, highly versatile air and nitrogen are preferable.
本発明に好適な(イ)の方法について、さらに詳しく説明する。
例えば、圧力容器に予備発泡粒子を入れ、該容器内に圧縮空気を供給した状態で適当な圧力、時間、放置することにより、予備発泡粒子内に空気が含浸される。適性内圧範囲は0.07〜0.15MPa(G)であり、より好ましくは0.09〜0.13MPa(G)である。予備発泡粒子の内圧が上記範囲を外れ、0.07MPa(G)未満では成形後に製品が収縮し、変形量が大きくなる傾向にある。予備発泡粒子の内圧が0.15MPa(G)超では、加熱時に急激な予備発泡粒子の膨張が発生するため、製品内部への蒸気の侵入が遮断され、製品内部の融着ムラが発生したり、あるいは予備発泡粒子からの過度の空気放出により、融着不良が発生するリスクが高まる傾向がある。
The method (A) suitable for the present invention will be described in more detail.
For example, pre-expanded particles are placed in a pressure vessel, and the pre-expanded particles are impregnated with air by allowing the pre-expanded particles to stand for an appropriate pressure and time in a state where compressed air is supplied into the vessel. The suitable internal pressure range is 0.07 to 0.15 MPa (G), more preferably 0.09 to 0.13 MPa (G). If the internal pressure of the pre-expanded particles is out of the above range and is less than 0.07 MPa (G), the product shrinks after molding and the amount of deformation tends to increase. If the internal pressure of the pre-expanded particles exceeds 0.15 MPa (G), rapid expansion of the pre-expanded particles occurs during heating, so that the intrusion of vapor into the product is blocked and uneven fusion inside the product may occur. Or, excessive risk of air release from the pre-expanded particles tends to increase the risk of poor fusion.
ここで、予備発泡粒子の内圧の測定方法は、以下の通りである。
内圧付与処理後の前記予備発泡粒子約100cm3の重量ならびに体積を測定する。体積測定は、エチルアルコールに水没させる際の体積上昇分で測定した。続いて、該予備発泡粒子を150℃で30分間加熱し、該予備発泡粒子中から無機ガスを逸散させる。無機ガス逸散後の予備発泡粒子重量と先に測定した内圧処理後の予備発泡粒子の重量差と、体積と重量から換算した密度を用いて、理想気体の状態方程式から求めたものである。
Here, the measuring method of the internal pressure of the pre-expanded particles is as follows.
The weight and volume of the pre-expanded particles of about 100 cm 3 after the internal pressure application treatment are measured. The volume was measured by the volume increase when submerged in ethyl alcohol. Subsequently, the pre-expanded particles are heated at 150 ° C. for 30 minutes to dissipate the inorganic gas from the pre-expanded particles. It is obtained from the equation of state of the ideal gas using the weight difference between the pre-expanded particles after the inorganic gas escape, the weight difference between the pre-expanded particles after the internal pressure treatment and the density converted from the volume and the weight.
次に、本発明のポリプロピレン系樹脂発泡成形体の製造方法について、説明する。 Next, the manufacturing method of the polypropylene resin foam molded article of the present invention will be described.
本発明のポリプロピレン系樹脂発泡成形体の製造方法は、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を前述の凹型とそれを保持する凹型ハウジングとを有し、凹型を凹型ハウジングに片持ち状に支持してするように構成した凹型ユニットと、凸型と凸型を保持する凸型ハウジングを有し、凸型を凸型ハウジングに直接的に固定し、凸型の背面開口部とハウジングとの空間を凸型の蒸気チャンバとした凸型ユニットからなる金型装置である金型装置1の成形空間に充填し、該成形空間部に蒸気を供給して該発泡粒子を発泡、融着させるポリプロピレン系樹脂成形体の製造方法である。 In the method for producing a polypropylene resin foam molded article of the present invention, the polypropylene resin pre-expanded particles have the aforementioned concave mold and a concave housing for holding the same, and the concave mold is supported in a cantilever manner on the concave housing. And a convex housing that holds the convex shape and the convex shape, the convex shape is directly fixed to the convex housing, and the space between the convex back opening and the housing is convex. A polypropylene-based resin molded body that fills a molding space of a mold apparatus 1 that is a mold apparatus including a convex unit serving as a steam chamber and supplies steam to the molding space to foam and fuse the foamed particles. It is a manufacturing method.
従来の加熱工程では、図2に示すように、通常、予備加熱工程、一方加熱工程、逆一方加熱工程、両面加熱工程、補助加熱工程、保熱工程のように細分化されて行われる。
前記内圧を付与した予備発泡粒子を金型内成形空間に充填した後、予備発泡粒子を融着せしめる前に、蒸気室内の空気、さらには、成形空間内に充填された予備発泡粒子の粒間内の空気を蒸気に置換する操作を行う。この操作をそれぞれ予備加熱工程、一方加熱工程、逆一方加熱工程と呼んでいる。
In the conventional heating process, as shown in FIG. 2, it is usually performed in a subdivided manner such as a preliminary heating process, one heating process, reverse one heating process, double-side heating process, auxiliary heating process, and heat retention process.
After filling the pre-expanded particles with the internal pressure into the molding space in the mold and before fusing the pre-expanded particles, the air in the steam chamber, and further, between the inter-particles of the pre-expanded particles filled in the molding space Operation to replace the air inside with steam. This operation is called a preheating step, a one-side heating step, and a reverse one-side heating step.
予備加熱工程は、図1において、凹金型側蒸気調整弁8、凸金型側蒸気調整弁9、凹金型側ドレン弁12、凸金型側ドレン弁13を開けて凹型側蒸気室18と凸金型側移蒸気室19に蒸気を通す工程であり、蒸気室内の空気を蒸気に置換する工程である。 In the preheating step, the concave mold side steam regulating valve 8, the convex mold side steam regulating valve 9, the concave mold side drain valve 12, and the convex mold side drain valve 13 are opened in FIG. And a process of passing steam through the convex mold side transfer steam chamber 19 and replacing the air in the steam chamber with steam.
一方加熱工程は、凸型側ドレン弁13と凹側蒸気調整弁8を閉じ、凸型側蒸気調整弁9と凹型側ドレン弁12を開けて成形空間7に蒸気を通す工程であり、予備発泡粒子の粒間の空気を蒸気に置換する工程である。ここで示した一方加熱は、凸金型側から凹金型側に蒸気を流す工程であるが、凹金型側から凸金型側に蒸気を流す工程(逆一方加熱工程)を採用してもよいし、その両方を採用してもよい。 On the other hand, the heating step is a step in which the convex side drain valve 13 and the concave side steam control valve 8 are closed, the convex side steam control valve 9 and the concave side drain valve 12 are opened, and the steam is passed through the molding space 7, and preliminary foaming is performed. This is a step of replacing air between particles with steam. The one heating shown here is a process of flowing steam from the convex mold side to the concave mold side, but adopting a process of flowing steam from the concave mold side to the convex mold side (reverse one heating process) Or both of them may be adopted.
両面加熱工程は、凹型側ドレン弁12と凸型側ドレン弁13を閉じた状態で凹金型側蒸気調圧弁8と凸金型側蒸気調圧弁を開き、予備発泡粒子の発泡、融着に必要な所定蒸気圧力まで昇圧する工程である。蒸気昇圧のパターンとしては、所定蒸気圧力に達したときに蒸気供給を停止する場合や、所定蒸気圧力に達してから、その蒸気圧力を一定とするような制御を行う場合があり、予備発泡粒子の特性に合わせて何れかが選択される。 In the double-sided heating process, the concave mold side steam pressure regulating valve 8 and the convex mold side steam pressure regulating valve are opened with the concave mold side drain valve 12 and the convex mold side drain valve 13 closed, and foaming and fusion of the pre-expanded particles are performed. This is a step of increasing the pressure to the required predetermined vapor pressure. As the pattern of steam pressure increase, there is a case where the supply of steam is stopped when a predetermined steam pressure is reached, or a control is performed to keep the steam pressure constant after reaching the predetermined steam pressure. Any one of them is selected in accordance with the characteristics.
これに対して、本発明の製造方法の加熱工程では、図3に示すように、(A)該発泡粒子の融着率が40%以上80%以下になる蒸気圧力P1に到達するまで一段目の加熱を行い、(B)一旦、蒸気圧力を一段目の到達加熱圧力P1よりも低い蒸気圧力P2まで低下させ、(C)再び、一段目の加熱での蒸気圧力以上の蒸気圧力P3に到達するまで加熱することを特徴としている。 On the other hand, in the heating step of the production method of the present invention, as shown in FIG. 3, (A) the first step until the vapor pressure P1 at which the fusion rate of the expanded particles reaches 40% or more and 80% or less is reached. (B) Once the steam pressure is lowered to the steam pressure P2 lower than the first stage ultimate heating pressure P1, (C) again reaches the steam pressure P3 equal to or higher than the steam pressure in the first stage heating. It is characterized by heating until.
排気工程は、凹型・凸型それぞれのドレン弁19c、29cを開いた状態で凹型側の蒸気制御弁19aと凸型側の蒸気制御弁29aを同時に開き、チャンバ内の空気を蒸気に置換する。ここで、凸型チャンバ26bに比べ、凹型チャンバ16の容量が非常に大きいことから、凸型チャンバの蒸気置換を必要としない場合もある。この場合は、ドレン弁19c、29cを開いた状態で、凹型のみの蒸気制御弁19aによる排気工程操作を行なうことになる。 In the evacuation process, the concave side steam control valve 19a and the convex side steam control valve 29a are simultaneously opened while the concave and convex drain valves 19c and 29c are opened, and the air in the chamber is replaced with steam. Here, since the capacity of the concave chamber 16 is much larger than that of the convex chamber 26b, there is a case where steam replacement of the convex chamber is not necessary. In this case, with the drain valves 19c and 29c opened, the exhaust process operation is performed by the concave steam control valve 19a.
また、凹型のドレン弁19cを開き、凸型のドレン弁29cを閉止した状態で、凹型・凸型のそれぞれの蒸気制御弁19a、28aを開く排気方法もある。この場合は一般的な成形方法の排気工程と一方加熱工程を兼ねた工程となる。ただし、凸型の蒸気供給能力が過多となる場合には、凸側チャンバの圧力が上昇し、凸型近傍の予備発泡粒子が発泡・融着してしまうため、以降の成形空間への蒸気供給を遮断することになり、好ましくない。 There is also an exhaust method in which the concave and convex steam control valves 19a and 28a are opened with the concave drain valve 19c opened and the convex drain valve 29c closed. In this case, it becomes the process which served as the exhaust process and one heating process of the general shaping | molding method. However, if the convex steam supply capacity is excessive, the pressure in the convex chamber rises and the pre-expanded particles near the convex mold are foamed and fused. This is not preferable.
予備加熱工程での加熱時間は、成形機の配管サイズ、バルブサイズ、金型の熱容量、金型容積により異なるが、凡そ2〜8秒程度であり、より好ましくは2〜5秒である。 The heating time in the preheating step varies depending on the pipe size of the molding machine, the valve size, the heat capacity of the mold, and the mold volume, but is about 2 to 8 seconds, more preferably 2 to 5 seconds.
本発明の製造方法では、成形空間に蒸気を供給して予備発泡粒子を加熱し融着せしめる際に、(A)該予備発泡粒子の融着率が40%以上80%以下になる蒸気圧力P1に到達するまで一段目の加熱を行うことを特徴としている。 In the production method of the present invention, when steam is supplied to the molding space and the pre-expanded particles are heated and fused, (A) the vapor pressure P1 at which the pre-expanded particles have a fusion rate of 40% to 80%. It is characterized in that the first stage heating is performed until it reaches.
成形機の操作としては、凹型、凸型の両方のドレン弁19c、29cを閉止した状態で凸型のみの蒸気調圧弁29aを開き、凸型チャンバから凹型チャンバに向けて蒸気を数秒流す。この操作では、予備発泡粒子の融着率が0%以上30%以下とすることが重要である。
予備発泡粒子の融着率が30%超の場合には、これ以降の加熱工程で蒸気が成形空間の隅々まで到達せず、融着不良が発生することになる。単純な製品形状の場合にはこの工程は省略することもできるが、安定的に融着率を確保するためには必要な工程である。
The operation of the molding machine is to open the steam pressure regulating valve 29a only with the convex type with both the concave and convex drain valves 19c and 29c closed, and to let the steam flow from the convex chamber to the concave chamber for several seconds. In this operation, it is important that the fusion rate of the pre-expanded particles is 0% or more and 30% or less.
When the fusion rate of the pre-expanded particles is more than 30%, the steam does not reach every corner of the molding space in the subsequent heating process, resulting in poor fusion. In the case of a simple product shape, this step can be omitted, but this step is necessary to stably secure the fusion rate.
続いて、凸型の蒸気調圧弁を閉止し、凹型の蒸気調圧弁19aを開き、図3に示すように、該予備発泡粒子の融着率が40%以上80%以下になる蒸気圧力P1に到達するまで一段目の加熱を行う。凸型の蒸気調圧弁を閉止しない場合には、凸型と凹型の蒸気チャンバ容積の違いから不均一な加熱となり、融着ムラが発生しやすくなるため、凹型のみの加熱とすることが好ましい。
(A)一段目の加熱工程において、融着率が40%未満の場合には、加熱終了時まで予備発泡粒子同士の間隙が埋まらず、予備発泡粒子内から発泡剤である空気が放出され続けるために、成形直後の成形体の収縮や変形が大きくなり、最終製品の対金型収縮率が大きくなる傾向が見られる。また、成形直後に成形体が大きく変形した場合には、次工程の乾燥、養生工程に要する時間が長くなり、生産性を大幅に低下させることもあるし、最終的に規格寸法を満たさず不良品の発生にも繋がる場合がある。また、融着率が80%超となる場合には、続いて行う2段目の加熱の際に、成形体が蒸気に押されて変形する場合がある。
Subsequently, the convex steam pressure regulating valve is closed, and the concave steam pressure regulating valve 19a is opened. As shown in FIG. 3, the steam pressure P1 is such that the fusion rate of the pre-foamed particles is 40% or more and 80% or less. The first stage is heated until it reaches. When the convex steam pressure regulating valve is not closed, the heating is uneven due to the difference in volume between the convex and concave steam chambers, and uneven fusion tends to occur. Therefore, it is preferable to heat only the concave type.
(A) In the first heating step, if the fusion rate is less than 40%, the gap between the pre-expanded particles is not filled until the end of heating, and the air as the foaming agent is continuously released from the pre-expanded particles. For this reason, the shrinkage and deformation of the molded body immediately after molding increase, and the mold shrinkage ratio of the final product tends to increase. In addition, if the molded body is greatly deformed immediately after molding, the time required for the drying and curing processes in the next process becomes longer, and productivity may be greatly reduced. It may also lead to the generation of non-defective products. When the fusion rate exceeds 80%, the molded body may be deformed by being pushed by steam during the subsequent second stage heating.
従い、本発明の効果である予備発泡粒子からの空気放出を抑制する為には、(A)一段目加熱による融着率の適正範囲は40%以上80%以下であり、さらに好ましくは50%以上70%以下である。 Therefore, in order to suppress the release of air from the pre-expanded particles, which is an effect of the present invention, (A) the appropriate range of the fusion rate by the first stage heating is 40% or more and 80% or less, more preferably 50%. It is 70% or less.
(A)一段目の加熱工程において融着率を40%以上80%以下とする加熱蒸気圧力P1は、基材樹脂種、発泡倍率、付与する内圧により異なるが、一般的なプロピレン−エチレンランダム系樹脂を基材樹脂とする予備発泡粒子であれば、凡そ0.20〜0.25MPa(G)を目安に設定できる。 (A) The heating steam pressure P1 at which the fusion rate is 40% or more and 80% or less in the first heating step varies depending on the base resin type, the expansion ratio, and the internal pressure to be applied, but is a general propylene-ethylene random system In the case of pre-expanded particles using a resin as a base resin, a value of about 0.20 to 0.25 MPa (G) can be set as a guide.
本発明の製造方法においては、一段目の加熱工程での昇圧速度は、0.04MPa/秒以上0.10MPa/秒以下とすることが好ましい。一段目の加熱工程での昇圧速度が0.04MPa/秒未満では、予備発泡粒子の発泡速度が遅くなり、粒子間隙が埋まるまでに長い時間を要するため、予備発泡粒子からの空気の放出を抑制できない傾向がある。昇圧速度が0.10Mpa以上では、金型の表面部近傍のみの予備発泡粒子が急激に膨張するために、成形空間内部への蒸気流路を塞ぐことになり、成形空間を均一に蒸気加熱できなくなり、融着不良が発生しやすくなる傾向がある。 In the production method of the present invention, the pressure increase rate in the first heating step is preferably 0.04 MPa / second or more and 0.10 MPa / second or less. If the pressure increase rate in the first heating step is less than 0.04 MPa / second, the expansion rate of the pre-expanded particles becomes slow, and it takes a long time to fill the gap between the particles, so the release of air from the pre-expanded particles is suppressed. There is a tendency not to. When the pressurization speed is 0.10 Mpa or more, the pre-expanded particles only in the vicinity of the surface portion of the mold rapidly expand, so that the steam flow path to the inside of the molding space is blocked, and the molding space can be uniformly heated by steam. There is a tendency that poor fusion is likely to occur.
本発明の製造方法においては、一段目の加熱工程から次工程への進捗条件としては、蒸気室内の圧力を検知し、これを用いて工程を制御することが好ましい。 In the production method of the present invention, it is preferable to detect the pressure in the steam chamber and control the process using this as the progress condition from the first heating step to the next step.
本発明では、例えば、ドレン弁のラインに設置された圧力計(図示せず)からの信号をモニターし、所定圧力に達したときに、次の工程に移る操作を行うことが可能な装置とした。
ここで、一段目の加熱工程の進捗条件である蒸気圧力は、0.20〜0.25MPa(G)である。この所定蒸気圧力の設定に際しては、予備発泡粒子の嵩密度範囲17g/L〜50g/Lのものを準備し、これらの内圧を0.05〜0.15MPa(G)に調製した後、予備加熱工程、一段目の加熱工程を行い、その後の成形体の融着率が50〜70%となるような蒸気圧力を調査する手法を用いた。
In the present invention, for example, a device capable of monitoring a signal from a pressure gauge (not shown) installed in a drain valve line and performing an operation of moving to the next step when a predetermined pressure is reached. did.
Here, the vapor pressure, which is the progress condition of the first heating step, is 0.20 to 0.25 MPa (G). In setting the predetermined vapor pressure, pre-expanded particles having a bulk density range of 17 g / L to 50 g / L are prepared, and the internal pressure is adjusted to 0.05 to 0.15 MPa (G), followed by preheating. The process and the heating process of the 1st step | paragraph were performed, and the method of investigating the vapor | steam pressure so that the fusion rate of a subsequent molded object may be 50 to 70% was used.
このような装置構成および条件設定とすることにより、常に(A)一段目の加熱工程終了時の蒸気圧力を同じとすることができる。すなわち、常に同じ温度で一段目の加熱工程を完了することが可能であり、予備発泡粒子の融着率を、常に所定の融着率とすることができる。 By setting it as such an apparatus structure and condition setting, the vapor pressure at the time of completion | finish of the (A) 1st stage heating process can always be made the same. That is, it is possible to always complete the first heating step at the same temperature, and the fusion rate of the pre-expanded particles can always be a predetermined fusion rate.
本発明の製造方法では、(A)一段目の加熱が終了した後、(B)蒸気圧を一旦、一段目の到達蒸気圧力P1よりも低い蒸気圧力P2まで低下させる工程を設けていることを特徴としている。(B)工程は、予備発泡粒子の発泡、融着を効率よく行うための重要な手法である。
予備発泡粒子を発泡、融着させる為には、所定の温度が必要となるが、ポリプロピレン系予備発泡粒子の発泡、融着温度は非常に高い為に、蒸気圧力も高い。この結果、加熱の為の蒸気圧力が発泡を阻害するという矛盾を引き起こす。
In the manufacturing method of the present invention, (A) after the completion of the first stage heating, (B) a step of once reducing the vapor pressure to a vapor pressure P2 lower than the first stage ultimate vapor pressure P1 is provided. It is a feature. The step (B) is an important technique for efficiently performing foaming and fusion of the pre-foamed particles.
In order to foam and fuse the pre-expanded particles, a predetermined temperature is required. However, since the polypropylene-based pre-expanded particles have a very high foaming and fusing temperature, the vapor pressure is also high. This results in the contradiction that steam pressure for heating inhibits foaming.
従って、本発明の製造方法においては、(A)予備発泡粒子を融着可能な温度まで加熱し、(B)一旦、高温のまま蒸気圧力を低下させることにより、発泡、融着を進行させるのである。(B)工程の操作を行うことにより、従来の製造方法に比べて、同じ融着率を得るための加熱蒸気圧力をより低く設定することが可能である。 Therefore, in the production method of the present invention, (A) the pre-expanded particles are heated to a temperature capable of fusing, and (B) the foam pressure is lowered by reducing the vapor pressure once at a high temperature, so that the foaming and fusing are advanced. is there. (B) By performing operation of a process, it is possible to set the heating steam pressure for obtaining the same fusion rate lower than the conventional manufacturing method.
(B)工程における、一段目の加熱工程終了時の圧力P1からの蒸気圧力低下幅の目安は、0.05〜0.15MPaとすることが好ましく、より好ましくは0.05〜0.10MPaである。
ここで、0.05MPa未満の圧力低下では、予備発泡粒子の発泡、融着の効果が十分に得られず、予備発泡粒子からの空気放出を抑制するには至らず、成形直後の成形体の収縮や変形が大きくなり、最終製品の対金型収縮率が大きくなる傾向が見られる。また、0.15MPaを超える圧力低下では、融着が過剰に進行するため、二段目の加熱を行った際に製品が変形する虞がある。
In the step (B), the standard for the decrease in the vapor pressure from the pressure P1 at the end of the first heating step is preferably 0.05 to 0.15 MPa, more preferably 0.05 to 0.10 MPa. is there.
Here, when the pressure drop is less than 0.05 MPa, the effect of foaming and fusing of the pre-foamed particles cannot be sufficiently obtained, and the release of air from the pre-foamed particles is not suppressed. There is a tendency for shrinkage and deformation to increase and the mold shrinkage ratio of the final product to increase. Further, when the pressure drop exceeds 0.15 MPa, the fusion proceeds excessively, so that the product may be deformed when the second stage heating is performed.
本発明の製造方法においては、一旦、蒸気圧力を低下させる工程(B)の時間は、2秒以上5秒以下の範囲で設定することが好ましい。
一旦、蒸気圧力を低下させる工程(B)の時間が2秒未満では、予備発泡粒子の発泡、融着を行う為の時間が確保でない為、予備発泡粒子からの空気放出を抑制するには至らない傾向がある。また、工程(B)の時間が5秒超えると、融着が過剰に進行するために二段目の加熱を行った際に製品が変形する虞がある。
In the production method of the present invention, it is preferable that the time of the step (B) for reducing the vapor pressure is set in the range of 2 seconds to 5 seconds.
Once the time of the step (B) for lowering the vapor pressure is less than 2 seconds, the time for foaming and fusing the pre-expanded particles is not ensured, so that the release of air from the pre-expanded particles can be suppressed. There is no tendency. Further, if the time of the step (B) exceeds 5 seconds, the fusion proceeds excessively, so that the product may be deformed when the second stage heating is performed.
(B)工程において、P2まで蒸気圧を低下させる方法としては、蒸気弁の開度を小さくして蒸気供給量を少なくする、蒸気弁を閉じて蒸気供給を停止させ蒸気をドレン化させる、ドレン弁の開度を調整可能としドレン弁を僅かに開いた状態とする、蒸気弁とドレン弁の開度を制御しながら圧力を低下させる、等の方法があげられる。 In the step (B), the steam pressure can be reduced to P2 by reducing the steam valve opening to reduce the steam supply amount, closing the steam valve to stop the steam supply, and draining the steam. For example, the opening degree of the valve can be adjusted and the drain valve is slightly opened, and the pressure is decreased while controlling the opening degree of the steam valve and the drain valve.
本発明の製造方法においては、(A)一段目の加熱工程、(B)一旦、圧力を低下させる工程の後に、(C)一段目の加熱工程での到達蒸気圧力P1以上の蒸気圧力P3に到達するまで加熱を行い、一定時間保持する、二段目の加熱を行う工程を設けている。 In the production method of the present invention, (A) the first heating step, (B) once the pressure reduction step, (C) the vapor pressure P3 equal to or higher than the ultimate vapor pressure P1 in the first heating step. There is a step of performing the second stage heating, in which heating is performed until it reaches, and is maintained for a certain period of time.
(A)一段目の加熱は、予備発泡粒子の融着率を40%以上80%以下に設定した加熱であり、融着率を確保する為の加熱としては十分であるが、表面を平滑にし、美麗化するための加熱としては不足している。そこで、(A)予備発泡粒子の融着率を40%以上80%以下とする一段目の加熱を行うことにより、予備発泡粒子からの空気放出を抑制した状態で、表面を平滑化する為の(C)二段目の加熱を行うことを特徴とする。
P2からP3の昇圧工程の加熱操作は、両金型のドレン弁を閉止した状態で、凹型の蒸気調圧弁19aを用いる。チャンバの圧力がP3に到達後は数秒間保持することが好ましい。凡その目安としては5秒から10秒である。
(A) The first stage heating is heating in which the fusion rate of the pre-expanded particles is set to 40% or more and 80% or less, and is sufficient as heating for ensuring the fusion rate, but the surface is smoothed. There is not enough heat to beautify. Therefore, (A) by smoothing the surface in a state where air release from the pre-foamed particles is suppressed by performing the first stage heating in which the fusion rate of the pre-foamed particles is 40% or more and 80% or less. (C) The second stage heating is performed.
The heating operation in the pressure increasing process from P2 to P3 uses the concave steam pressure regulating valve 19a with the drain valves of both molds closed. It is preferable to hold for several seconds after the chamber pressure reaches P3. A rough guide is 5 to 10 seconds.
(C)P3の圧力に到達後の圧力保持工程において、凹型の蒸気圧力よりも凸型の蒸気圧力を高めることが好ましい。本発明の加熱操作は主に凹型を中心とした加熱であり、凸型側の融着率、表面性が凹型よりも劣る場合がある。さらに製品形状も凸型側が凹凸形状となるケースが多く、高い融着率が望まれることより、このような加熱を行うことが好ましい。凹型と凸型の蒸気圧力差の目安は0.02〜0.05MPaである。 (C) In the pressure holding step after reaching the pressure of P3, it is preferable to increase the convex steam pressure rather than the concave steam pressure. The heating operation of the present invention is mainly heating centering on the concave mold, and the fusion rate and surface property on the convex mold side may be inferior to those of the concave mold. Further, the product shape is often uneven on the convex side, and it is preferable to perform such heating because a high fusion rate is desired. The standard of the vapor pressure difference between the concave and convex is 0.02 to 0.05 MPa.
ここで、(C)二段目の加熱工程での到達蒸気圧力P3は、基材樹脂種、予備発泡粒子の発泡倍率、付与する内圧により異なるが、一般的なプロピレン−エチレンランダム系樹脂の予備発泡粒子であれば、凡そ0.25〜0.35MPaの範囲である。ただし、予備発泡粒子の発泡倍率が小さいほど高圧の蒸気を必要とする傾向にある。 Here, the ultimate vapor pressure P3 in the second heating step (C) varies depending on the type of the base resin, the expansion ratio of the pre-expanded particles, and the internal pressure to be applied, but the general reserve of the propylene-ethylene random resin In the case of expanded particles, the range is about 0.25 to 0.35 MPa. However, the smaller the expansion ratio of the pre-expanded particles, the higher the pressure required.
(C)二段目の加熱工程での圧力保持時間の設定を、ここでは5〜10秒とした。二段目の加熱工程で所定圧力に達した直後は、金型各所の肉厚の違い、蒸気の流れの違いから金型の温度ムラが生じており、均一な温度とするための時間が必要となる。金型の温度ムラは製品の表面性に大きな影響を与えるため、金型の形状、金型の熱容量等を考慮尾し、適切な圧力保持時間を設定する必要がある。 (C) The setting of the pressure holding time in the second heating step was 5 to 10 seconds here. Immediately after the specified pressure is reached in the second heating process, the temperature of the mold is uneven due to the difference in the thickness of each part of the mold and the difference in the flow of steam, and it takes time to achieve a uniform temperature. It becomes. Since uneven temperature of the mold greatly affects the surface properties of the product, it is necessary to set an appropriate pressure holding time in consideration of the shape of the mold, the heat capacity of the mold, and the like.
(C)二段目の加熱工程を行うことにより、成形体表面の温度を均一に上昇させることが可能となり、発生する粒間数を減少させることができる。ここで、粒間とは、成形体表面で見られる予備発泡粒子と予備発泡粒子との間に生じる隙間を意味しており、粒間数は表面美麗性の評価尺度となる。 (C) By performing the second heating step, the temperature of the surface of the molded body can be increased uniformly, and the number of generated grains can be reduced. Here, the intergranular means a gap generated between the pre-expanded particles and the pre-expanded particles found on the surface of the molded body, and the number of intergranular is an evaluation scale of the surface beauty.
元来、予備発泡粒子の融着に必要な蒸気加熱圧力と表面美麗性に必要な蒸気圧力は異なるにも関わらず、従来の加熱パターンでは、融着と表面を美麗化する工程を同一工程としていたため、表面美麗化に必要な高い蒸気圧力とする必要があった。このため、予備発泡粒子は過剰な発泡力を有することになり、成形サイクルが長くなるという問題があった。 Originally, although the steam heating pressure required for fusion of pre-expanded particles and the vapor pressure required for surface aesthetics are different, the conventional heating pattern uses the same process for fusing and beautifying the surface. Therefore, it was necessary to achieve a high vapor pressure necessary for surface beautification. For this reason, the pre-expanded particles have an excessive foaming force, and there is a problem that the molding cycle becomes long.
これに対して、本発明の製造方法によれば、融着工程[(A)工程]と表面美麗化を行う工程[(C)工程]を分けたことにより、成形サイクルに大きな影響を与える融着工程[(A)工程]の蒸気圧力を、融着のみに必要な低い蒸気圧力設定とすることが可能となり、成形サイクルの短縮が図れるようになる。 On the other hand, according to the manufacturing method of the present invention, the fusion process [(A)] and the process [(C)] for performing surface beautification are separated, so that the fusion cycle having a great influence on the molding cycle is obtained. It is possible to set the vapor pressure in the attaching step [(A) step] to a low vapor pressure setting necessary only for fusing, and the molding cycle can be shortened.
本発明の製造方法においては、さらに、(C)二段目の加熱工程の終了後、表面性の劣る側の蒸気弁を開き、数秒間加熱する補助加熱工程を設けてもよいし、ドレン弁19c、29cを閉じた状態で数秒間保持する工程である保熱工程を設けてもよい。補助加熱工程と保熱工程を併用してもよい。
いずれの工程も表面性を改善が期待でき、工程の時間は3秒以上10秒以下に設定することが好ましく、より好ましくは4秒以上7秒以下である。補助加熱工程および/または保熱時間が3秒未満の場合は、表面性の改善効果が見られず、10秒超に設定した場合には表面性の改善効果は変わらない状況で成形サイクルだけが延長されることになる。
In the production method of the present invention, after the completion of the second heating step (C), an auxiliary heating step may be provided in which the steam valve on the inferior surface is opened and heated for several seconds. You may provide the heat retention process which is a process hold | maintained for 19 seconds in the state which closed 19c and 29c. You may use an auxiliary heating process and a heat retention process together.
Any process can be expected to improve surface properties, and the process time is preferably set to 3 seconds or more and 10 seconds or less, more preferably 4 seconds or more and 7 seconds or less. If the auxiliary heating step and / or the heat retention time is less than 3 seconds, the surface property improvement effect is not seen, and if it is set to more than 10 seconds, the surface property improvement effect does not change and only the molding cycle is performed. Will be extended.
本発明の製造方法においては、加熱工程(A)〜(C)の終了後に、冷却水弁19b、29bを開き、蒸気室内の蒸気を凝縮させ、続いて、ドレン弁19c、29cを開いて冷却を継続することにより、スプレーノズルから噴出した冷却水により凹金型11と凸金型21を冷却し、成形体を固化させ、金型から離型させる工程を行う。この場合の冷却方法としては、公知の各種の方法を用いることができる。 In the manufacturing method of the present invention, after the heating steps (A) to (C) are finished, the cooling water valves 19b and 29b are opened to condense the steam in the steam chamber, and then the drain valves 19c and 29c are opened and cooled. By continuing the above, the concave mold 11 and the convex mold 21 are cooled by the cooling water ejected from the spray nozzle, the molded body is solidified, and the mold is released from the mold. As a cooling method in this case, various known methods can be used.
例えば、先に説明した成形装置に取り付けられた冷却水のスプレーノズル18b、26bにより金型を水冷する方法や、これにバキュームを併用(図示せず)する方法である。
以上より、本発明の製造方法(成形方法)によれば、常に一段目の加熱工程終了時の蒸気圧力を同じとすることができる。すなわち、常に同じ温度で一段目の加熱工程を完了することが可能であり、予備発泡粒子の融着率を、常に所定の融着率とすることができる。
For example, there are a method of water-cooling the mold with the spray nozzles 18b and 26b of the cooling water attached to the molding apparatus described above, and a method of using a vacuum together (not shown).
As described above, according to the production method (molding method) of the present invention, the vapor pressure at the end of the first heating step can always be the same. That is, it is possible to always complete the first heating step at the same temperature, and the fusion rate of the pre-expanded particles can always be a predetermined fusion rate.
本発明の製造方法により得られるポリプロピレン系樹脂発泡成形体の融着率としては、60%以上が好ましく、80%以上がより好ましい。 The fusion rate of the polypropylene resin foam molded article obtained by the production method of the present invention is preferably 60% or more, and more preferably 80% or more.
さらに、従来の成形方法と比べて、予備発泡粒子の融着性が向上する為、予備加熱工程は必要であるが、ドレン弁を解放した状態の一方加熱工程および逆一方加熱工程は必ずしも必要ではない。このような加熱を行うことにより、金型系外への蒸気の排気を極力抑制することが可能となるため蒸気の使用量を少なくでき、より一層の省エネルギー化を実現できる。 Furthermore, the preheating step is necessary because the fusion property of the prefoamed particles is improved as compared with the conventional molding method, but the one heating step and the reverse one heating step in the state where the drain valve is released are not necessarily required. Absent. By performing such heating, it is possible to suppress the exhaust of steam to the outside of the mold system as much as possible, so that the amount of steam used can be reduced, and further energy saving can be realized.
次に、本発明の実施例により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。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
なお、実施例および比較例における評価は、以下のように行った。 In addition, evaluation in an Example and a comparative example was performed as follows.
(蒸気使用量)
蒸気使用量は、渦式流量計[YOKOGAWA製]にて測定した。
(Steam consumption)
The amount of steam used was measured with a vortex flow meter [manufactured by YOKOGAWA].
(融着性)
得られた発泡成形体において、蒸気が通過し難い場所を選定し、当該部分にカッターナイフ(刃長100mm、刃幅18mm、刃厚み0.5mm)を用いて、約5mmのノッチを入れ、ノッチに沿って曲げ破断させた。
破断面の状態を目視観察し、破壊面で界面破壊したものとそれ以外のもの数を計測し、粒子そのものが破断しているものを融着した発泡粒子とし、界面で破断しているものを未融着として、この割合を求めることで算出した。但し、融着率の数値は10%オーダーで表記した。
(Fusability)
In the obtained foamed molded product, a place where steam is difficult to pass is selected, and a notch of about 5 mm is made in the part using a cutter knife (blade length 100 mm, blade width 18 mm, blade thickness 0.5 mm). Was bent and broken.
Visually observe the state of the fractured surface, measure the number of interfacial fractures at the fracture surface and the number other than that, and fuse the foamed particles that are fractured, and those that are fractured at the interface It calculated by calculating | requiring this ratio as unfused. However, the numerical value of the fusion rate is expressed in the order of 10%.
(表面性)
得られた成形体の端部および中央部の成形体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、以下のように表した。
◎・・・亀甲模様が目立たない。
○・・・僅かに亀甲模様が観察される。
△・・・亀甲模様は観察されるが、品質上は合格レベルである。
×・・・亀甲模様が顕著であり、品質上問題となるレベルである。
(Surface property)
The voids between the pre-expanded particles on the surface of the molded body at the end and the center of the obtained molded body were visually evaluated and expressed as follows.
◎ ・ ・ ・ Turtle pattern is inconspicuous.
○: A slight turtle shell pattern is observed.
Δ: Tortoise shell pattern is observed, but quality is acceptable.
X: Tortoise shell pattern is remarkable and is a level causing quality problems.
(端部の変形)
得られた成形体の端部の変形を目視にて評価し、以下のように表した。
○・・・変形もなく、良好な状態。
△・・・僅かに変形・収縮し、表面に皺がみられるが、品質上は合格レベル。
×・・・端部が変形・収縮し、潰れており、品質上問題となるレベル。
(End deformation)
The deformation of the end portion of the obtained molded body was visually evaluated and expressed as follows.
○ ・ ・ ・ No deformation and good condition.
Δ: Slightly deformed / contracted and wrinkles on the surface, but quality is acceptable.
X: The level is a problem in terms of quality because the edge is deformed / shrinked and crushed.
(実施例1)
[ポリプロピレン系予備発泡粒子の調整]
ポリプロピレン系予備発泡粒子としては、市販ポリプロピレン系予備発泡粒子[(株)カネカ製、RBK36、嵩密度21kg/m3]に、空気加圧処理により空気を圧入して0.10MPa(G)の内圧に調整したものを用いた。
[型内発泡成形体の作製]
P−300成形機[東洋機械金属製、耐圧0.4MPa(G)]に、図1に示す金型構造を有し、フレーム外寸1450mm×1300mm、製品の形状が箱形状(長さ550mm×幅350mm×高さ150mm)で、凸型側に製品の凹凸がある3個取りの金型を搭載し、蒸気の供給圧力を0.6MPa(G)に設定して成形評価を行った。
成形評価は、凹型と凸型を10mm開いた状態で予備発泡粒子を成形空間に充填し、その後、型締めを行い、図3に示す加熱パターンにおいて表1に示した加熱条件にて成形を行い、水冷を60秒し、さらに水冷を停止して型締めした状態で25秒経過した時点で冷却工程を終了し、成形体を離型させた。
すなわち、予備加熱工程では、凹金型側と凸金型側のドレン弁の両方を開いて、凹側と凸側の蒸気弁の両方を開き、5秒間蒸気室の空気の排出を行なった。
(A)一段目の加熱工程では、凹金型側と凸金型のドレン弁の両方を閉止した状態で、凸型側からのみの加熱を8秒行い、終了時の凸型チャンバの圧力は0.05MPaとなった。続いて、凹型から凹型チャンバの圧力が0.25MPaに達するまで加熱を行った。このときの蒸気昇圧速度は0.04MPa/秒であった。
(B)圧力低下工程では、凹型と凸型側のドレン弁を閉止した状態で蒸気弁を閉止し、5秒間放置することで蒸気圧力が0.15MPaとなった。
(C)二段目の加熱では凹型の蒸気調圧弁を開き、蒸気圧力が0.33MPaまで昇圧し、6秒間保持した後、凸型からの蒸気供給を開始し、凸型チャンバを0.35MPa、凹型0.33MPaとした状態を5秒間保持した。その後、凹、凸型の両方の蒸気供給を停止し、ドレン弁を閉止した状態で5秒間保持し(保熱工程)、冷却を行い、製品を離型した。
[成形体の評価]
得られた成形体を常温、大気圧下で1時間放置し、続いて、75℃の乾燥室に搬入し、24時間の乾燥を行なった。
成形体の評価は、乾燥室から成形体を取り出した後、常温、大気圧下で24時間養生したものを用いた。その評価結果を、表1に示す。
Example 1
[Preparation of polypropylene pre-expanded particles]
As polypropylene-based pre-expanded particles, air was injected into commercially available polypropylene-based pre-expanded particles [manufactured by Kaneka Co., Ltd., RBK36, bulk density 21 kg / m 3 ] by air pressure treatment, and an internal pressure of 0.10 MPa (G). What was adjusted to was used.
[Production of in-mold foam moldings]
P-300 molding machine [Toyo Machine Metal, pressure resistance 0.4 MPa (G)] has the mold structure shown in FIG. 1, the outer dimensions of the frame are 1450 mm x 1300 mm, and the shape of the product is a box (length 550 mm x A mold having a width of 350 mm and a height of 150 mm and having a three-cavity product on the convex mold side was mounted, and the vapor supply pressure was set to 0.6 MPa (G) for molding evaluation.
In the molding evaluation, the pre-expanded particles are filled into the molding space with the concave mold and the convex mold opened by 10 mm, and then the mold is clamped, and molding is performed under the heating conditions shown in Table 1 in the heating pattern shown in FIG. The cooling process was terminated when 25 seconds had elapsed with water cooling for 60 seconds and the water cooling stopped and the mold clamped, and the molded body was released from the mold.
That is, in the preheating process, both the concave mold side and convex mold side drain valves were opened, both the concave side and convex side steam valves were opened, and the air in the steam chamber was discharged for 5 seconds.
(A) In the first stage heating process, heating from the convex mold side is performed for 8 seconds with both the concave mold side and the convex mold drain valve closed, and the pressure in the convex chamber at the end is The pressure was 0.05 MPa. Subsequently, heating was performed from the concave mold until the pressure in the concave chamber reached 0.25 MPa. The steam pressurization speed at this time was 0.04 MPa / second.
(B) In the pressure reduction step, the steam valve was closed with the concave and convex drain valves closed, and the steam pressure was 0.15 MPa by leaving it for 5 seconds.
(C) In the second stage heating, the concave steam pressure regulating valve is opened, the steam pressure is increased to 0.33 MPa, and after holding for 6 seconds, the steam supply from the convex mold is started, and the convex chamber is set to 0.35 MPa. The state of the concave 0.33 MPa was maintained for 5 seconds. Thereafter, both the concave and convex steam supply were stopped, the drain valve was closed and held for 5 seconds (heat retention step), cooled, and the product was released.
[Evaluation of molded body]
The obtained molded body was allowed to stand at room temperature and atmospheric pressure for 1 hour, and then carried into a drying room at 75 ° C. and dried for 24 hours.
The molded body was evaluated by taking out the molded body from the drying chamber and curing it at room temperature and atmospheric pressure for 24 hours. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例2)
[型内発泡成形体の作製]にいて、(A)一段目の加熱で凸型側からの蒸気供給の時間を変えることにより、凸型加熱終了時の融着率を変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、成形体を得た。
得られた成形体の評価は、実施例1と同様の乾燥、養生を行なった後に実施した。評価結果を、表1に示す。
(Example 2)
Except for changing the fusion rate at the end of convex heating by changing the time of steam supply from the convex mold side by (A) first stage heating in [Preparation of in-mold foam molded body] The same operation as in Example 1 was performed to obtain a molded body.
The obtained molded body was evaluated after the same drying and curing as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例3〜4)
[型内発泡成形体の作製]において、一段目の加熱での到達圧力P1を表1に記載したように変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、成形体を得た。
得られた成形体の評価は、実施例1と同様の乾燥、養生を行なった後に実施した。評価結果を、表1に示す。
(Examples 3 to 4)
In [Preparation of In-mold Foamed Molding], the same operation as in Example 1 was performed except that the ultimate pressure P1 in the first stage heating was changed as described in Table 1 to obtain a molded body.
The obtained molded body was evaluated after the same drying and curing as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(実施例5)
[型内発泡成形体の作製]において、(C)二段目の加熱のP3圧力への昇圧後の圧力保持条件において、凸型側を0.33MPa、凹型側を0.35MPaと、凸型に比べて凹型を高めに設定した以外は、実施例1と同様の操作を行い、成形体を得た。
得られた成形体の評価は、実施例1と同様の乾燥、養生を行なった後に実施した。評価結果を、表1に示す。
(Example 5)
In [Production of In-mold Foamed Molding], (C) In the pressure holding condition after the pressure is raised to the P3 pressure of the second stage heating, the convex mold side is 0.33 MPa and the concave mold side is 0.35 MPa. A molded body was obtained by performing the same operation as in Example 1 except that the concave mold was set higher than the above.
The obtained molded body was evaluated after the same drying and curing as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例1)
[型内発泡成形体の作製]において、(A)一段目の加熱時のドレン弁の動作の変更および(B)圧力低下工程を行わなかった以外は、実施例1と同様の操作を行い、成形体を得た。具体的には、(A)一段目の加熱時において、凹型側からの蒸気供給時には凸側のドレン弁を開き、凸型側からの蒸気供給時には凹型側のドレン弁を開き、さらに、一段加熱後の(B)圧力低下工程を行わなかったものであり、図2に示す従来の加熱工程に相当するものである。
得られた成形体の評価は、実施例1と同様の乾燥、養生を行なった後に実施した。評価結果を、表1に示す。
(Comparative Example 1)
In [Production of in-mold foamed molded product], the same operation as in Example 1 was performed except that (A) the operation of the drain valve during the first stage heating and (B) the pressure reduction step were not performed. A molded body was obtained. Specifically, (A) during the first stage of heating, when the steam is supplied from the concave mold side, the convex drain valve is opened, when the steam is supplied from the convex mold side, the concave drain valve is opened, and further, the first stage heating is performed. The subsequent (B) pressure reduction process was not performed, and corresponds to the conventional heating process shown in FIG.
The obtained molded body was evaluated after the same drying and curing as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例2)
[型内発泡成形体の作製]において、(A)一段目の加熱で、凸型側からの加熱を行わなかった以外は、実施例1と同様の操作を行い、成形体を得た。
得られた成形体の評価は、実施例1と同様の乾燥、養生を行なった後に実施した。評価結果を、表1に示す。
(Comparative Example 2)
In [Production of In-mold Foamed Molding], (A) The same operation as in Example 1 was performed except that the heating from the convex mold side was not performed in the first stage heating, thereby obtaining a molding.
The obtained molded body was evaluated after the same drying and curing as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例3)
[型内発泡成形体の作製]において、(A)一段目の加熱で、凸型側からの加熱時間を20秒とし、そのときの到達圧力を高めた以外は、実施例1と同様の操作を行い、成形体を得た。
得られた成形体の評価は、実施例1と同様の乾燥、養生を行なった後に実施した。評価結果を、表1に示す。
(Comparative Example 3)
In [Production of In-mold Foamed Molding], (A) The same operation as in Example 1 except that the heating time from the convex mold side was set to 20 seconds and the ultimate pressure at that time was increased by the first stage heating. To obtain a molded body.
The obtained molded body was evaluated after the same drying and curing as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
(比較例4)
[型内発泡成形体の作製]において、(C)二段目の加熱のP3圧力への昇圧工程時に、凹型と凸型の両方から蒸気を供給する条件に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、成形体を得た。
得られた成形体の評価は、実施例1と同様の乾燥、養生を行なった後に実施した。評価結果を、表1に示す。
(Comparative Example 4)
In [Production of In-mold Foamed Molding], (C) Example 1 except that the conditions for supplying steam from both the concave mold and the convex mold were changed during the pressurization step to P3 pressure in the second stage heating. The same operation was performed to obtain a molded body.
The obtained molded body was evaluated after the same drying and curing as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
1 型内発泡成形用金型装置
2 成形空間 3 充填器
10 凹型ユニット 11 凹型金型
11a 正面側端部 11b 通気孔
12 凹型ハウジング 13 凹型フレーム
13a 正面側端部 14 凹型固定板
15 固定部材 16 凹型チャンバ
17 正面開口部 18a 蒸気供給管
18b 冷却水供給管 18c ドレン管
18d ノズル 19a〜19c 制御弁
20 凸型ユニット 21 凸型金型
21b 通気孔 22 凸型ハウジング
23 凸型フレーム 24 凸型固定板
25 固定部材 26 凸型チャンバ
27 センタープレート 27a 規制部
27b 開口部 28a 蒸気供給管
28b 冷却水供給管 28c ドレン管
28d ノズル 29a〜29c 制御弁
30 センタープレート
1A 金型装置 20A 凸型ユニット
22A 凸型ハウジング 26A 凸型チャンバ
27A 蓋板
1B 金型装置 20B 凸型ユニット
22B 凸型ハウジング 24a 規制部
26B 凸型チャンバ
1 Mold device for in-mold foam molding
2 Molding space 3 Filler
10 Recessed unit 11 Recessed mold
11a Front end 11b Vent
12 Recessed housing 13 Recessed frame
13a Front side end 14 Recessed fixed plate
15 Fixing member 16 Recessed chamber
17 Front opening 18a Steam supply pipe
18b Cooling water supply pipe 18c Drain pipe
18d Nozzle 19a-19c Control valve
20 Convex unit 21 Convex mold
21b Vent 22 Convex housing
23 Convex frame 24 Convex fixing plate
25 Fixing member 26 Convex chamber
27 Center plate 27a Restriction part
27b Opening 28a Steam supply pipe
28b Cooling water supply pipe 28c Drain pipe
28d Nozzle 29a-29c Control valve
30 Center plate
1A Mold unit 20A Convex unit
22A Convex housing 26A Convex chamber
27A Cover plate
1B Mold unit 20B Convex unit
22B Convex housing 24a Regulator
26B Convex chamber
Claims (2)
ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を充填し、該成形空間部に蒸気を供給して、該予備発泡粒子を発泡、融着させるポリプロピレン系樹脂発泡成形体の製造方法であって、
融着させる際に、
(A)初めに凸型からのみの蒸気供給を行い、該予備発泡粒子の融着率が0%以上30%未満となる加熱を行い、続いて、凸型の蒸気供給を、ポリプロピレン系樹脂予備発泡粒子を融着させる為に停止し、凹型からの蒸気供給により、該予備発泡粒子の融着率が40%以上80%以下になる蒸気圧力P1に到達するまで一段目の加熱を行い、
(B)一旦、一段目の到達蒸気圧力P1よりも低い蒸気圧力P2まで低下させ、
(C)再び、凹型からのみの蒸気供給により、一段目の加熱での到達蒸気圧力P1以上の蒸気圧力P3に到達するまで加熱し、P3以上の圧力を一定時間保持することを特徴とする、ポリプロピレン系樹脂発泡成形体の製造方法。 A concave unit having a concave mold and a concave housing for holding the concave mold, and supporting the concave mold in a cantilever manner on the concave housing, and a convex housing for holding the convex mold and the convex mold It is formed with a concave mold and a convex mold of a mold unit comprising a convex unit in which the convex mold is directly fixed to the convex housing and the space between the convex back opening and the housing is a convex steam chamber. In the molding space
Filling with polypropylene resin pre-expanded particles, supplying steam to the molding space, foaming and fusing the pre-expanded particles, a method for producing a polypropylene resin foam molded article,
When fusing
(A) First, steam is supplied only from the convex mold, and heating is performed so that the fusion rate of the pre-expanded particles is 0% or more and less than 30%. Stop to fuse the expanded particles, and by supplying steam from the concave mold, perform the first stage heating until reaching the vapor pressure P1 at which the fusion rate of the pre-expanded particles is 40% to 80%,
(B) Once it is lowered to a steam pressure P2 lower than the first stage reached steam pressure P1,
(C) Again, by supplying steam only from the concave mold, heating is performed until the steam pressure P3 equal to or higher than the ultimate steam pressure P1 in the first stage heating is reached, and the pressure equal to or higher than P3 is maintained for a certain time. A method for producing a polypropylene resin foam molded article.
(C) The method for producing a polypropylene resin foam molded article according to claim 1, wherein the convex steam pressure is made higher than the concave steam pressure in the step of maintaining the pressure equal to or higher than P3.
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