JP2018196985A - 高分子発泡体のモールド加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の主な目的は、高分子発泡体が一次成形の発泡体の全体の異なるブロック箇所において、異なる寸法や異なる密度の発泡セルを含むことによって、発泡体全体の異なるブロック箇所同士に物性の相違が生じる高分子発泡体のモールド加工方法を提供する
【解決手段】本発明が提供する高分子発泡体のモールド加工方法は、高分子素材と発泡剤との混合物を金型によるチャンバー空間へ供給させ所定の形状を有するモールド物品にモールド成形するもので、その技術的な特徴は以下の通り、該チャンバー空間を、その空間に該混合物を満たすまで該モールド物品の形状と異なる注型形状にするとともに、該チャンバー空間に該混合物を満たした後、該チャンバー空間の形状が該注型形状から該モールド物品と同様なモールド形状に変更するように該チャンバー空間の部分の形状を変更させ、該チャンバー空間の部分の形状変更による該部分の容積の変化で、収容した該混合物にかかる表面力（ＳＵＲＦＡＣＥ ＦＯＲＣＥ）を変更させる。
【選択図】図4

Description

本発明は高分子加工技術に関して、とくに高分子発泡体のモールド加工方法に関する。

従来の高分子発泡技術によれば、高分子の内部で発泡剤による化学反応を起こし、熱分解や位相変化などの方式で気泡を生成させて高分子の内部に多数の発泡セルが形成され、低密度、低コスト、断熱、遮音、耐衝撃などの様々な特性を持つ発泡体を得、産業の利用に供する。

従来の検討によれば、発泡体の物性が発泡セルの大きさと密度に影響され、発泡セルの成長が温度、圧力、放圧速度、含浸時間及び発泡剤の拡散係数等に関連付けられ、その中でも、核生成理論によれば、大きい圧力ほど瞬間放圧時の圧降下が大きく、定積自由エネルギーが低下し、発泡剤が高分子基材中に進入しやすく、同時に圧降下速度の変更も発泡セル密度を変更させ、従来の検討中で圧降下速度と核生成速度との間に比例関連があると指摘されていたが、試験によれば、圧降速度が０．０１６２ＭＰＡ／Ｓから０．５ＭＰＡ／Ｓに大きくなると、形成された発泡セルの密度が１０^６倍になり、これによって、圧降下の大きさと速度を制御することによって、発泡セルの大きさと密度を変更でき、従来技術では、圧降下の大きさと速度を制御して、発泡体内部の発泡セル大きさと密度を変更できるが、その制御は発泡体全体に対して行われるので、形成された発泡セル密度と大きさが均一の分布となり、同一の成形プロセスで製造した発泡体全体の内部中に寸法や密度が異なる発泡セルを形成することが困難である。

発泡体の内部に寸法が異なる発泡セルを形成するには、中国特許第１０３,１２８,９７３号において、高分子素材を溶融して生地に成形し、高圧釜に供給してから、超臨界流体を高圧釜内へ注入し、低い飽和温度と高い発泡温度で一定の時間維持した後、高速放圧を行うことによって、発泡体の内部に寸法が異なる発泡セルを形成し、発泡体の幾つかの物性を向上させることを記載したが、放圧と升温の組合せによって発泡体の内部に寸法が異なる発泡セルを形成する技術が上記の目的を達成できるが、高圧釜で多くのエネルギーで温度を調整するものであるから、経済性が悪く、かつ発泡体の内部に寸法が異なる発泡セルを形成したが、これらの寸法が異なる発泡セルは発泡体全体の内部に渡って分布しており、それを制御して発泡体の異なるブロック中に分布することはできない。

したがって、本発明の主な目的は、高分子発泡体が一次成形の発泡体の全体の異なるブロック箇所において、異なる寸法や異なる密度の発泡セルを含むことによって、発泡体全体の異なるブロック箇所同士に物性の相違が生じる高分子発泡体のモールド加工方法を提供する。

上記の目的を達成するために、本発明が提供する高分子発泡体のモールド加工方法は、高分子素材と発泡剤との混合物を金型によるチャンバー空間へ供給させ所定の形状を有するモールド物品にモールド成形するもので、その技術的な特徴は該チャンバー空間をその空間に該混合物を満たすまで該モールド物品の形状と異なる注型形状にするとともに、該チャンバー空間に該混合物を満たした後、該チャンバー空間の形状が該注型形状から該モールド物品と同様なモールド形状に変更するように該チャンバー空間の部分の形状を変更させ、該チャンバー空間の部分の形状変更による該部分の容積の変化で、収容した該混合物にかかる表面力（ＳＵＲＦＡＣＥ ＦＯＲＣＥ）を変更させる。

また、該表面力の変更は該チャンバー空間の形状変更した部分的チャンバー壁の位置変化によるものである。

また、該チャンバー空間の部分の形状の変化によって該部分の容積が増加した場合に、かかる該表面力が減少する。

また、該チャンバー空間の部分の形状の変化によって該部分の容積が減少した場合に、かかる該表面力が増加する。

該モールド物品全体の異なるブロック箇所が有する物性を実際使用に対応できるように、該チャンバーの形状変更した部分の数を増加させるとともに、これらの形状変更した多数の部分の容積を変化させることができ、全体的に増加または減少してもよく、一部が増加し残りの部分が減少してもよい。

なお、該発泡剤は化学的な発泡剤や物理的な発泡剤であってもよく、また本発明の具体的な応用例において、発泡剤としての超臨界流体と単相溶液としての高分子素材とを混合して得られるものが好ましい。

図１は本発明の１つの好ましい実施例の金型の分解図である。 図２は本発明の１つの好ましい実施例の金型の斜視図である。 図３は本発明の１つの好ましい実施例の金型の断面図である。 図４は本発明の１つの好ましい実施例の１つのフロー模式図である。 図５は本発明の１つの好ましい実施例のもう１つのフロー模式図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。

まず、図１〜図３に示すように、本発明の好ましい実施例で提供される高分子発泡体のモールド加工方法は金型（１０）で実施されるもので、該金型（１０）は高分子モールド成形加工技術分野でよく用いられる通常のスタック金型であって、第１のダイ本体（２０）と、第２のダイ本体（３０）と、２つのチャンバー（４０）と２つの可動部（５０）を含むように構成されている。

上記第１のダイ本体（２０）は板状の第１の本体部（２１）を有し、第１の型当り面（２２）が上記第１の本体部（２１）の一方の側板面上に位置する。

上記第２のダイ本体（３０）は板状の第２の本体部（３１）を有し、第２の型当り面（３２）が上記第２の本体部（３１）の一方の側板面上に位置する。

また、上記第１のダイ本体（２０）と上記第２のダイ本体（３０）間を互いに型締位置と型開き位置との間に相対変位させることができ、該型締位置に位置する場合に、上記第１のダイ本体（２０）と上記第２のダイ本体（３０）との間を上記第１の型当り面（２２）が上記第２の型当り面（３２）に対向するように互いに重ねて接続して貼り合わせ、且つ上記第１の型当り面（２２）と上記第２の型当り面（３２）との間に各該チャンバー（４０）を形成するとともに、これらのチャンバー（４０）を閉鎖状態にする一方で、該型開き位置の場合に、上記第１のダイ本体（２０）と上記第２のダイ本体（３０）とを互い分離させることによって、上記第１の型当り面（２２）と上記第２の型当り面（３２）と互いに離間させてこれらのチャンバー（４０）をすべて開放状態にする。

これらの可動部（５０）は上記第１の本体部（２１）中に摺動して設置され、注型位置とモールド位置との間に往復変位できる塊状の基体（５１）と、該基体（５１）の一側に位置し、上記第１の型当り面（２２）に隣り合う調整端面（５２）とをそれぞれ有する。

上記第１のダイ本体（２０）と上記第２のダイ本体（３０）が該型締位置にある型締状態で、これらの基体（５１）が該モールド位置の場合に、図３に示すように右側の可動部に位置し、それぞれの該調整端面（５２）がこれらの第１の型当り面（２２）と共にこれらのチャンバー（４０）の一側のチャンバー壁を構成するとともに、これらのチャンバー（４０）が予め設けられるモールド製品と同様なモールド形状になり、逆に、該基体（５１）が該注型位置の場合に、図３に示すように左側の可動部に位置し、該調整端面（５２）が上記第１の型当り面（２２）から突出することによって、該チャンバー（４０）の一側のチャンバー壁が上記第１の型当り面（２２）と該調整端面（５２）を含む以外に、該基体（５１）上に位置する該調整端面（５２）と隣り合う周側塊面（５３）を更に含み、ひいては該チャンバー（４０）の空間の形状が該モールド形状と異なる注型形状になる。

このようにして、該高分子発泡体のモールド加工方法を実施するには、図４に示すように、上記第１のダイ本体（２０）と上記第２のダイ本体（３０）を型締状態にするとともに、該基体（５１）を該注型位置にすることによって、該チャンバー（４０）の空間の形状が該注型形状になり、また外部の射出成形機や押圧機で、該チャンバー（４０）の空間に満たすまで混合した高分子素材と発泡剤の混合物（Ａ）を該チャンバー（４０）に供給させ、そして該基体（５１）を該注型位置から該モールド位置へ移動させることによって、該チャンバー（４０）の該基体（５１）が位置する箇所に対応する部分の形状を変更させるように該基体（５１）を上記第１の本体部（２１）中に没入させて、該チャンバー（４０）の空間の形状が該モールド形状になり、該基体（５１）の上記第１の本体部（２１）中への没入により該チャンバー（４０）の部分の箇所（４１）の容積が増加し、該部分の箇所（４１）中に位置している一部の混合物（Ａ'）にかかる該チャンバー部分の箇所（４１）のチャンバー壁からの表面力が該部分の箇所（４１）容積の増加により減少し、表面力が減少した場合に、該一部の混合物（Ａ'）の内部の発泡セルの発泡セル核生成や成長の抵抗が外部からの圧力の減少により減少し、このように、該チャンバー（４０）でモールドしたモールド製品が該部分の箇所（４１）の形状の変化に応じて、全体の異なる箇所に寸法や密度が異なる発泡セルを形成し、相違する物性が生じる多物性のモールド製品であって、例えば運動防具のような製品として、耐用性と保護効果を両立させる中間の弾性と周側の硬度が優れた多物性防具を得る。

上記の説明ように、該チャンバー（４０）は注型形状にある場合の全体容積が該モールド形状にある場合の容積より小さく、その部分の形状変化の結果、該チャンバー（４０）部分の容積が増加する。

逆に、該注型形状にあるチャンバー容積が該モールド形状にあるチャンバー容積より大きくしてもよく、具体的には、図５に示すように、金型（１０）の有するチャンバー（４０）空間が注型形状にある場合に、中空な枠状の基体（５１）が沈降状態になり、チャンバー（４０）の容積が該モールド形状下のチャンバー（４０）の容積よりも大きく、そして、該基体（５１）の上昇位置を変化させ、該チャンバーの部分の箇所（４１）の形状を変化させ、該部分の箇所（４１）の容積を減少させることによって、該チャンバー部分の箇所（４１）のチャンバー壁から収容した一部の混合物（Ａ'）にかかる表面力を減少させ、これによって該一部の混合物（Ａ'）内部の発泡セルの核生成或いは成長への抵抗が増加し、モールドしたモールド製品全体が異なる箇所上で異なる物性を有するという効果も得られる。

以上のように、本発明が提供する高分子発泡体のモールド加工方法において、該混合物中の高分子素材と発泡剤の種類が本発明の具体的な効果による重要な技術内容に影響を与えず、化学的発泡剤と物理的な発泡剤とが理論上その発泡体核生成や成長について差がないから、本発明ではチャンバーに満たした一定量の混合物や、チャンバー形状の部分の変更による部分の容積の減少・増加、または一部が減少し残りの部分が増加する等の容積変化によって、特定の位置で特定形状のモールド製品にモールドして、モールド製品の所望箇所における所望物性を制御でき、従来の技術に比べて、本発明が提供する技術内容によって効果的に従来技術の欠点を解消して、高分子発泡体の将来のさらなる広い応用が期待できる。

１０ 金型
２０ 第１のダイ本体
２１ 第１の本体部
２２ 第１の型当り面
３０ 第２のダイ本体
３１ 第２の本体部
３２ 第２の型当り面
４０ チャンバー
４１ 部分の箇所
５０ 可動部
５１ 基体
５２ 調整端面
５３ 周側塊面
Ａ 混合物
Ａ' 一部の混合物

Claims (10)

1. 高分子素材と発泡剤との混合物をチャンバー空間内に置いて所定の形状を有するモールド物品にモールド成形する高分子発泡体のモールド加工方法であって、前記チャンバー空間に前記混合物を満たすまで前記チャンバーの全体空間の形状を前記モールド物品の形状と異なる注型形状にするとともに、前記チャンバー空間に前記混合物を満たした後、前記チャンバーの全体空間の形状が前記モールド物品形状のモールド形状と同じになるように前記チャンバーの部分の形状を変更させ、前記チャンバーの部分の形状変更による該部分の容積の変化で、収容した前記混合物にかかる表面力を変更させる高分子発泡体のモールド加工方法。
2. 前記チャンバーの部分の形状変更により部分の容積が増加する請求項１に記載の高分子発泡体のモールド加工方法。
3. 前記チャンバーの部分の形状変更により部分の容積が減少する請求項１に記載の高分子発泡体のモールド加工方法。
4. 前記チャンバーの少なくとも２つの部分の形状が変更する請求項１に記載の高分子発泡体のモールド加工方法。
5. 前記複数の部分の形状の変更により部分の容積がそれぞれ減少・増加する請求項４に記載の高分子発泡体のモールド加工方法。
6. 前記発泡剤が物理的な発泡剤である請求項１に記載の高分子発泡体のモールド加工方法。
7. 前記発泡剤が超臨界流体である請求項６に記載の高分子発泡体のモールド加工方法。
8. 金型を使用して実施する高分子発泡体のモールド加工方法であって、
   前記金型は、
   第１の型当り面を有する第１のダイ本体と、
   前記第１のダイ本体上に重ね接続され、前記第１の型当り面に対向する第２の型当り面を有し、前記チャンバーを前記第１の型当り面と前記第２の型当り面との間に介在させる第２のダイ本体と、
   前記第１のダイ本体中に摺動して設けられ、注型位置とモールド位置との間に往復変位できる基体と、前記基体の一側に位置し、前記チャンバーのチャンバー壁の一部分を構成する調整端面とを含み、前記基体が前記モールド位置の場合に、前記チャンバーの空間の形状を前記モールド形状にさせ、前記基体が前記注型位置の場合に、前記チャンバーの空間の形状を前記注型形状にさせる可動部を備える請求項１に記載の高分子発泡体のモールド加工方法。
9. 前記基体が前記モールド位置から前記注型位置へ移動する場合に、前記調整端面を前記第１の型当り面から前記第２の型当り面に近接する方向へ移動させる請求項８に記載の高分子発泡体のモールド加工方法。
10. 前記基体が前記モールド位置から前記注型位置へ移動する場合に、前記調整端面を前記第１の型当り面から前記第２の型当り面より離間する方向へ移動させる請求項８に記載の高分子発泡体のモールド加工方法。