JP2018039215A - 多層からなる発泡成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発泡成形体層を積層した発泡成形体を１つの成形型で一体的に成形することができる多層からなる発泡成形体の製造方法を提供する。【解決手段】一対の固定型2と移動型3で形成した１次キャビティ4a内に、呼吸穴形成用の第１ピン6aを侵入させた状態で、原料ビーズを充填・加熱・冷却処理して厚み方向に貫通した第１呼吸穴8aを有する第１の発泡成形体層1aを成形し、次いで、前記第１ピン6aを後退させた後、前記移動型3を第１の発泡成形体層1aとともに後退させて、固定型2と第１の発泡成形体層1aの間に２次キャビティ4bを形成し、次いで、この２次キャビティ4b内および前記第１呼吸穴8aの内部に原料ビーズを充填・加熱・冷却処理するとともに、加熱・冷却媒体を前記第１呼吸穴8aを通じて流通させることにより第２の発泡成形体層1bを成形する。【選択図】図５

Description

本発明は、複数の発泡成形体層を積層した発泡成形体を１つの成形型で一体的に成形することができる多層からなる発泡成形体の製造方法に関する。

従来から、各種の工業製品や生鮮食品等の包装材、あるいは自動車用内装材や建築用部材など広い分野において、例えばポリオレフィン系樹脂の発泡粒子を相互に略全面で融着するように成形した発泡成形体や、発泡粒子間に空隙を有するように相互に点融着するように成形した発泡成形体が広く利用されている。

また最近では、制振性を有する発泡成形体層と通気性を有する発泡成形体層を積層した発泡複合成形体（例えば、特許文献１を参照）や、発泡成形体層からなる芯層の表面を特定の配合からなる融着性に優れた発泡成形体層で積層したもの（特許文献２を参照）などが提案されている。このように、機能の異なる複数の発泡成形体層を積層した場合は、それぞれの発泡成形体層が特有の効果を発揮するため、使用用途に対応して優れた材料を提供することができる。
また、本件出願人自身も通気性を有しない発泡成形体層と、通気性を有する発泡成形体層を積層した防音材を開発し、先に特許出願している（特許文献３を参照）。

しかしながら、従来の発泡複合成形体は、それぞれの発泡成形体層を別々に成形しておき、後工程で接着剤により貼り合せて一体化するものであった。しかも、それぞれの発泡成形体層を所定の大きさに切断加工して貼り合せるため、作業が煩雑で長時間かかるという問題があった。また製造コストも高くなるという問題があった。

特開平１１−４２７２５号公報 特許第５８２９７１７号公報 特許第４０７９８５１号公報

そこで、異なる複数の発泡成形体層を積層した発泡成形体を１つの成形型で一体的に成形する方法の開発が望まれていたが、発泡成形の工程上、蒸気または加熱空気の通過による加熱工程が不可欠であり、通気性を有しない発泡成形体層がある場合はそれが蒸気の流通を妨げるため、１つの成形型において多層のものを一体的に成形することはできないという技術的課題があった。
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、通気性を有しない発泡成形体層と通気性を有する発泡成形体層の異なる複数の発泡成形体層を積層した発泡成形体を、二次加工で貼り合せるのではなく、１つの成形型で一体的に成形することができる多層からなる発泡成形体の製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、
通気性を有しない第１の発泡成形体層と、通気性を有する第２の発泡成形体層を積層一体化した多層からなる発泡成形体の製造方法であって、
一対の固定型と移動型で形成した１次キャビティ内に、呼吸穴形成用の第１ピンを侵入させた状態で、原料ビーズを充填・加熱・冷却処理して厚み方向に貫通した第１呼吸穴を有する第１の発泡成形体層を成形し、
次いで、前記第１ピンを後退させた後、前記移動型を第１の発泡成形体層とともに後退させて、固定型と第１の発泡成形体層の間に２次キャビティを形成し、
次いで、この２次キャビティ内および前記第１呼吸穴の内部に原料ビーズを充填・加熱・冷却処理するとともに、加熱・冷却媒体を前記第１呼吸穴を通じて流通させることにより第２の発泡成形体層を成形することを特徴とする多層からなる発泡成形体の製造方法であり、これを請求項１に係る発明とする。

また、好ましい実施形態によれば、１次キャビティ内に、呼吸穴形成用の第１ピンおよび第２ピンを侵入させた状態で、原料ビーズを充填・加熱・冷却処理して厚み方向に貫通した第１呼吸穴および第２呼吸穴を有する第１の発泡成形体層を成形し、
次いで、第２の発泡成形体層を成形し、
次いで、前記第２ピンを後退させた後、前記固定型内に第１および第２の発泡成形体層を残して移動型のみを後退させ、移動型と第１の発泡成形体層の間に３次キャビティを形成し、
次いで、この３次キャビティ内および前記第２呼吸穴の内部に原料ビーズを充填・加熱・冷却処理するとともに、加熱・冷却媒体を前記第２呼吸穴を通じて流通させることにより第３の発泡成形体層を成形することができ、これを請求項２に係る発明とする。

その他の好ましい実施形態によれば、前記第１の発泡成形体層は、発泡粒子からなる原料ビーズが相互に略全面で融着するように成形し、第２と第３の発泡成形体層は、発泡粒子からなる原料ビーズが発泡粒子間に空隙を有するように相互に点融着するように成形することができ、これを請求項３に係る発明とする。
また、前記第１の発泡成形体層の空隙率は５％未満とし、第２および第３の発泡成形体層の空隙率は１０〜４０％とすることができ、これを請求項４に係る発明とする。

請求項１に係る発明では、厚み方向に貫通した第１呼吸穴を有する第１の発泡成形体層を成形し、この第１呼吸穴を通じて加熱・冷却媒体を流通させることにより第２の発泡成形体層を成形するので、通気性を有しない第１の発泡成形体層と、通気性を有する第２の発泡成形体層を型内で積層一体化することができる。また、前記第１呼吸穴の内部には第２の発泡成形体層の樹脂が入り込んだ状態となっているので、第１の発泡成形体層と第２の発泡成形体層の結合をより強固なものとすることができる。

請求項２に係る発明では、第１呼吸穴および第２呼吸穴を有する第１の発泡成形体層を成形し、第２の発泡成形体層を成形した後、この第２呼吸穴を通じて加熱・冷却媒体を流通させることにより第３の発泡成形体層を成形するので、通気性を有しない第１の発泡成形体層を中心として両側に、通気性を有する第２の発泡成形体層と第３の発泡成形体層を型内で積層一体化することができる。また、前記第２呼吸穴の内部には第３の発泡成形体層の樹脂が入り込んだ状態となっているので、第１の発泡成形体層と第２の発泡成形体層と第３の発泡成形体層の結合をより強固なものとすることができる。

請求項３に係る発明では、通気性を有しない第１の発泡成形体層と、通気性を有する第２と第３の発泡成形体層を積層一体化した多層からなる発泡成形体とし、また請求項４に係る発明では、第１の発泡成形体層の空隙率と、第２および第３の発泡成形体層の空隙率を異なるものとしたので、それぞれの層が異なる特性を有しており積層体として複合化した優れた特性を奏することができる。

本発明の製造方法で得られる２層からなる発泡成形体の斜視図である。 図１の要部を示す拡大断面図である。 本発明の製造方法で得られる３層からなる発泡成形体の斜視図である。 図３の要部を示す拡大断面図である。 ２層からなる発泡成形体の成形工程における１次キャビティへの原料ビーズの充填工程を示す説明図である。 図５の原料戻し工程を示す説明図である。 図５の加熱工程を示す説明図である。 図５の冷却工程を示す説明図である。 図５の第１ピンを後退させる工程を示す説明図である。 ２次キャビティを形成する工程を示す説明図である。 ２次キャビティへの原料ビーズの充填工程を示す説明図である。 図１１の原料戻し工程を示す説明図である。 図５の加熱工程を示す説明図である。 図５の冷却工程を示す説明図である。 図５の移動型を後退する工程を示す説明図である。 図５の製品取出し工程を示す説明図である。 ３層からなる発泡成形体の成形工程における１次キャビティへの原料ビーズの充填工程を示す説明図である。 図１７の原料戻し工程を示す説明図である。 図１７の加熱工程を示す説明図である。 図１７の冷却工程を示す説明図である。 図１７の第１ピンを後退させる工程を示す説明図である。 ２次キャビティを形成する工程を示す説明図である。 ２次キャビティへの原料ビーズの充填工程を示す説明図である。 図２３の原料戻し工程を示す説明図である。 図１７の加熱工程を示す説明図である。 図１７の冷却工程を示す説明図である。 ３次キャビティを形成する工程を示す説明図である。 図１７の第２ピンを後退させる工程を示す説明図である。 ３次キャビティへの原料ビーズの充填工程を示す説明図である。 図２９の原料戻し工程を示す説明図である。 図１７の加熱工程を示す説明図である。 図１７の冷却工程を示す説明図である。 図１７の製品取出し工程を示す説明図である。

以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
本発明で使用する発泡成形機は、固定型と移動型で形成したキャビティ内に原料ビーズを充填した後、各型の背面側にあるチャンバ室より加熱媒体や冷却媒体を供給し、加熱・冷却処理して発泡成形体を成形する一般的な成形機である（図示せず）。
図１は、本発明の製造方法で得られる２層からなる発泡成形体の斜視図、図２は、図１の要部の拡大断面図、図３は、本発明の製造方法で得られる３層からなる発泡成形体の斜視図、図４は、図３の要部の拡大断面図である。また、図５〜図１６は、２層からなる発泡成形体の成形工程を示す説明図、図１７〜図３４は、３層からなる発泡成形体の成形工程を示す説明図である。

図１〜図４において、１は多層からなる発泡成形体であり、１ａは第１の発泡成形体層、１ｂは第２の発泡成形体層、１ｃは第３の発泡成形体層である。
前記第１の発泡成形体層１ａは、発泡粒子からなる原料ビーズが相互に略全面で融着するように成形されたもので、通気性を有しないものである。また、第２の発泡成形体層１ｂと第３の発泡成形体層１ｃは、発泡粒子からなる原料ビーズが発泡粒子間に空隙を有するように相互に点融着するように成形されたもので、通気性を有するものである。

このように、本発明の多層からなる発泡成形体は、通気性を有しない第１の発泡成形体層１ａと、通気性を有する第２の発泡成形体層１ｂを積層一体化した２層からなるものである。あるいは、通気性を有しない第１の発泡成形体層１ａを芯材として、その両側に通気性を有する第２の発泡成形体層１ｂと通気性を有する第３の発泡成形体層１ｃを積層一体化した３層からなるものである。

なお、第１の発泡成形体層１ａの空隙率は５％未満とし、第２および第３の発泡成形体層１ｂ、１ｃの空隙率は１０〜４０％とすることが好ましい。第１の発泡成形体層１ａの空隙率が５％以上では、通気性を有しないとは言えないからである。また、第２および第３の発泡成形体層１ｂ、１ｃの空隙率が１０％未満では、十分な通気性を有するとは言えず、一方、４０％より大きいと成形体としての強度が弱くなるからである。
以上のように、異なった層からなる多層の成形体とすることにより、それぞれの層の特徴を発揮して、従来にない複数の効果を奏する複合体を提供することができる。

前記第１〜第３の発泡成形体層は、熱可塑性樹脂からなるものである。具体的には、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等からなるものが好ましい。あるいは、これらの樹脂を２種類以上混合した樹脂からなるものとすることもできる。なお、成形性、機械的強度、融着性等の観点からポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、またはこれらの混合樹脂が特に好ましい。

（２層からなる発泡成形体の製造方法）
次に、２層からなる発泡成形体の製造方法につき、図５〜図１６を参照して説明する。
図において、２は凹型の固定型、３は凸型の移動型、４ａはこれらの一対の固定型２と移動型３で形成した１次キャビティである。５は固定型２の背面に設けた原料ビーズの充填器、６ａは呼吸穴形成用の第１ピンである。なお、図示のものと異なり、固定型２を凸型にし、移動型３を凹型にすることや、充填器５や第１ピン６ａを移動型３側に設けることも任意に行える。

先ず、図５に示すように、一対の固定型２と移動型３で形成した１次キャビティ４ａ内（厚み：ｔ１）に、呼吸穴形成用の第１ピン６ａを侵入させた状態で、充填器５から原料ビーズを充填する。原料ビーズの充填終了後は、図６に示すように、充填器５内の余分な原料ビーズを原料ホッパー（図示せず）に戻す。なお、前記第１ピン６ａは、例えばエアシリンダ７によって出没自在としてある。

次いで、図７に示すように、型の背面側にあるチャンバ室に加熱媒体（加熱蒸気）を供給して加熱処理を行い、発泡粒子からなる原料ビーズを相互に略全面で融着させる。その後、図８に示すように、型の背面側にあるチャンバ室に冷却媒体（冷却エア）を供給して冷却処理を行い、通気性を有しない第１の発泡成形体層１ａ（厚み：ｔ１）を成形する。この加熱・冷却処理工程は、従来の発泡樹脂成形工程と基本的に同じである。

次いで、図９に示すように、前記第１ピン６ａをその先端部が固定型２の底面と面一となる位置まで後退させる。この結果、第１の発泡成形体層１ａには、厚み方向に貫通した第１呼吸穴８ａが形成される。その後、図１０に示すように、前記移動型３を第１の発泡成形体層１ａとともに後退させて、固定型２と第１の発泡成形体層１ａの間に２次キャビティ４ｂ（厚み：ｔ２）を形成する。

次いで、図１１に示すように、２次キャビティ４ｂ内に充填器５から原料ビーズを充填する。この時、第１呼吸穴８ａにも原料ビーズが充填される。前記原料ビーズの充填終了後は、図１２に示すように、充填器５内の余分な原料ビーズを原料ホッパー（図示せず）に戻す。

次いで、図１３に示すように、型の背面側にあるチャンバ室に加熱媒体（加熱蒸気）を供給して加熱処理を行い、発泡粒子からなる原料ビーズを発泡粒子間に空隙を有するように相互に点融着させる。この時、通気性を有しない第１の発泡成形体層１ａが介在しているが、前記加熱媒体は第１呼吸穴８ａを通じて型背面側にあるチャンバ室間を流通するので、十分に加熱処理を行うことができる。
その後、図１４に示すように、型の背面側にあるチャンバ室に冷却媒体（冷却エア）を供給して冷却処理を行う。この時も冷却媒体は第１呼吸穴８ａを通じて型背面側にあるチャンバ室間を流通するので、十分に冷却処理を行うことができる。
この結果、通気性を有しない第１の発泡成形体層１ａと通気性を有する第２の発泡成形体層１ｂとが積層一体化されるうえに、前記第１呼吸穴８ａ内には第２の発泡成形体樹脂が入り込んだ状態となっているので、より強固に接合した２層からなる発泡成形体が成形されることとなる。

次いで、図１５に示すように、移動型３が後退させられた後、図１６に示すように、エジェクトピン（図示せず）の作動により、発泡成形体は固定型２の外へ排出されることとなる。
このようにして、通気性を有しない第１の発泡成形体層１ａと、通気性を有する第２の発泡成形体層１ｂを積層一体化した多層からなる発泡成形体を、発泡成形機により１サイクルで製造することができ、従来の別々に成形したものを後工程で接着剤により貼り合せて一体化する製造方法に比べて、より短時間で成形できることとなった。

（３層からなる発泡成形体の製造方法）
次に、３層からなる発泡成形体の製造方法につき、図１７〜図３４を参照して説明する。
図１７に示すように、一対の固定型２と移動型３で形成した１次キャビティ４ａ内（厚み：ｔ１）に、呼吸穴形成用の第１ピン６ａおよび第２ピン６ｂを侵入させた状態で、充填器５から原料ビーズを充填する。原料ビーズの充填終了後は、図１８に示すように、充填器５内の余分な原料ビーズを原料ホッパー（図示せず）に戻す。なお、前記第１ピン６ａおよび第２ピン６ｂは、例えばエアシリンダ７によって出没自在としてある。

次いで、図１９に示すように、型の背面側にあるチャンバ室に加熱媒体（加熱蒸気）を供給して加熱処理を行い、発泡粒子からなる原料ビーズを相互に略全面で融着させる。その後、図２０に示すように、型の背面側にあるチャンバ室に冷却媒体（冷却エア）を供給して冷却処理を行い、通気性を有しない第１の発泡成形体層１ａ（厚み：ｔ１）を成形する。この加熱・冷却処理工程は、従来の発泡樹脂成形工程と基本的に同じである。

次いで、図２１に示すように、前記第１ピン６ａをその先端部が固定型２の底面と面一となる位置まで後退させる。なお、前記第２ピン６ｂは１次キャビティ４ａ内に侵入させたままの状態としておく。この結果、第１の発泡成形体層１ａには、厚み方向に貫通した第１呼吸穴８ａが形成される。その後、図２２に示すように、前記移動型３を第１の発泡成形体層１ａとともに後退させて、固定型２と第１の発泡成形体層１ａの間に２次キャビティ４ｂ（厚み：ｔ２）を形成する。

次いで、図２３に示すように、２次キャビティ４ｂ内に充填器５から原料ビーズを充填する。この時、第１呼吸穴８ａにも原料ビーズが充填される。前記原料ビーズの充填終了後は、図２４に示すように、充填器５内の余分な原料ビーズを原料ホッパー（図示せず）に戻す。

次いで、図２５に示すように、型の背面側にあるチャンバ室に加熱媒体（加熱蒸気）を供給して加熱処理を行い、発泡粒子からなる原料ビーズを発泡粒子間に空隙を有するように相互に点融着させる。この時、通気性を有しない第１の発泡成形体層１ａが介在しているが、前記加熱媒体は第１呼吸穴８ａを通じて型背面側にあるチャンバ室間を流通するので、十分に加熱処理を行うことができる。
その後、図２６に示すように、型の背面側にあるチャンバ室に冷却媒体（冷却エア）を供給して冷却処理を行う。この時も冷却媒体は第１呼吸穴８ａを通じて型背面側にあるチャンバ室間を流通するので、十分に冷却処理を行うことができる。
この結果、通気性を有しない第１の発泡成形体層１ａと通気性を有する第２の発泡成形体層１ｂとが積層一体化され、更に、前記第１呼吸穴８ａ内には第２の発泡成形体樹脂が入り込んだ状態となるため、より強固に接合した状態の２層からなる発泡成形体が成形されることとなる。

次いで、図２７に示すように、２層からなる発泡成形体を固定型２に残して移動型３のみを後退させ、移動型３と第１の発泡成形体層１ａとの間に３次キャビティ４ｃ（厚み：ｔ３）を形成する。その後、図２８に示すように、前記第２ピン６ｂをその先端部が固定型２の底面と面一となる位置まで後退させて、厚み方向に貫通した第２呼吸穴８ｂを形成する。

次いで、図２９に示すように、移動型側にある充填器９から３次キャビティ４ｃ内に原料ビーズを充填する。この時、前記第２呼吸穴８ａ内にも原料ビーズが充填される。前記原料ビーズの充填終了後は、図３０に示すように、充填器９内の余分な原料ビーズを原料ホッパー（図示せず）に戻す。

次いで、図３１に示すように、型の背面側にあるチャンバ室に加熱媒体（加熱蒸気）を供給して加熱処理を行い、発泡粒子からなる原料ビーズを発泡粒子間に空隙を有するように相互に点融着させる。この時、通気性を有しない第１の発泡成形体層１ａが介在しているが、前記加熱媒体は第２呼吸穴８ｂを通じて型背面側にあるチャンバ室間を流通するので、十分に加熱処理を行うことができる。
その後、図３２に示すように、型の背面側にあるチャンバ室に冷却媒体（冷却エア）を供給して冷却処理を行う。この時も冷却媒体は第２呼吸穴８ｂを通じて型背面側にあるチャンバ室間を流通するので、十分に冷却処理を行うことができる。
この結果、通気性を有しない第１の発泡成形体層１ａを中心層として、その両側に通気性を有する第２の発泡成形体層１ｂと第３の発泡成形体層１ｃとが積層一体化される。しかも、前記第１呼吸穴８ａ内には第２の発泡成形体樹脂が入り込み、また前記第２呼吸穴８ｂ内には第３の発泡成形体樹脂が入り込んだ状態となっているので、より強固に接合した３層からなる発泡成形体が成形されることとなる。

次いで、図３３に示すように、移動型３が後退させられた後、エジェクトピン（図示せず）の作動により、発泡成形体は固定型２の外へ排出される。
このようにして、通気性を有しない第１の発泡成形体層１ａと、その両側に位置する通気性を有する第２の発泡成形体層１ｂおよび第３の発泡成形体層１ｃを積層一体化した３層からなる発泡成形体を、発泡成形機により１サイクルで製造することができ、従来の別々に成形したものを後工程で接着剤により貼り合せて一体化する製造方法に比べて、より簡単かつ短時間で成形できることとなった。

なお、前記第１呼吸穴および第２呼吸穴の内径の大きさについては、多層発泡成形体の用途や要求される諸特性に応じて任意に設定することができる。また、前記第１呼吸穴および第２呼吸穴の取付ピッチや取付範囲についても、用途や要求される諸特性に応じて任意に設定することができる。
更に、以上に述べた製造工程を繰り返すことにより、４層以上の多層からなる発泡成形体を製造することができることは勿論である。

１ 発泡成形体
１ａ 第１の発泡成形体層
１ｂ 第２の発泡成形体層
１ｃ 第３の発泡成形体層
２ 固定型
３ 移動型
４ａ １次キャビティ
４ｂ ２次キャビティ
４ｃ ３次キャビティ
５ 充填器
６ａ 第１ピン
６ｂ 第２ピン
７ エアシリンダ
８ａ 第１呼吸穴
８ｂ 第２呼吸穴
９ 充填器

Claims (4)

1. 通気性を有しない第１の発泡成形体層と、通気性を有する第２の発泡成形体層を積層一体化した多層からなる発泡成形体の製造方法であって、
   一対の固定型と移動型で形成した１次キャビティ内に、呼吸穴形成用の第１ピンを侵入させた状態で、原料ビーズを充填・加熱・冷却処理して厚み方向に貫通した第１呼吸穴を有する第１の発泡成形体層を成形し、
   次いで、前記第１ピンを後退させた後、前記移動型を第１の発泡成形体層とともに後退させて、固定型と第１の発泡成形体層の間に２次キャビティを形成し、
   次いで、この２次キャビティ内および前記第１呼吸穴の内部に原料ビーズを充填・加熱・冷却処理するとともに、加熱・冷却媒体を前記第１呼吸穴を通じて流通させることにより第２の発泡成形体層を成形することを特徴とする多層からなる発泡成形体の製造方法。
2. １次キャビティ内に、呼吸穴形成用の第１ピンおよび第２ピンを侵入させた状態で、原料ビーズを充填・加熱・冷却処理して厚み方向に貫通した第１呼吸穴および第２呼吸穴を有する第１の発泡成形体層を成形し、
   次いで、第２の発泡成形体層を成形し、
   次いで、前記第２ピンを後退させた後、前記固定型内に第１および第２の発泡成形体層を残して移動型のみを後退させ、移動型と第１の発泡成形体層の間に３次キャビティを形成し、
   次いで、この３次キャビティ内および前記第２呼吸穴の内部に原料ビーズを充填・加熱・冷却処理するとともに、加熱・冷却媒体を前記第２呼吸穴を通じて流通させることにより第３の発泡成形体層を成形するようにした請求項１に記載の多層からなる発泡成形体の製造方法。
3. 第１の発泡成形体層は、発泡粒子からなる原料ビーズが相互に略全面で融着するように成形し、第２と第３の発泡成形体層は、発泡粒子からなる原料ビーズが発泡粒子間に空隙を有するように相互に点融着するように成形するようにした請求項１または２に記載の多層からなる発泡成形体の製造方法。
4. 第１の発泡成形体層の空隙率は５％未満とし、第２および第３の発泡成形体層の空隙率は１０〜４０％とした請求項１〜３のいずれかに記載の多層からなる発泡成形体の製造方法。