JP3157057B2 - 発泡コアを有する高分子材物体の成型加工法 - Google Patents

発泡コアを有する高分子材物体の成型加工法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高分子材料製の物品
を成形加工する方法に関する。この発明は、特に、家庭
用品の分野、例えば冷蔵庫のパネル等に使用できる断熱
構造の物品の成形加工法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき問題点】上記のような物品
は、現在のところ、通常２つの半シェルを互に融着又は
接着で組立て、次いで公知のＲＩＭ（反応射出成形）法
によりこの半シェル間の中空室に発泡ポリウレタンを充
填することにより作られる。別の方法として、エンブロ
ック中空セルの中にブロー成形法によって発泡性ポリウ
レタンブレンドを射出するのがある。
【０００３】両方法共に、クロロフルオロ系発泡剤（フ
レオンなど）を含有するポリウレタンブレンドの接着特
性を用いるもので、そのため、製造された構造品は、発
泡コアが外皮に堅く接着したものとなる。上記の公知の
方法では、良好な機械及び美的特性を有する構造品を得
ることができるが、製品（外皮の熱可塑剤と異なる熱可
塑性発泡コアーからなる）のリサイクルが不可能で、並
びに大気のオゾン層への影響があるクロロフルオロカー
ボンの使用による環境問題がある。
【０００４】この発明は、これらの欠点を簡単で安価な
方法で解消することができる上記のタイプの方法を提供
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、ｉ）第１の
半金型（４）上で熱可塑性高分子材のシートを熱成形
し、ii）熱成形シートを有する第１の半金型（４）を第
２の半金型（12）と対向させて第２の半金型（12）と熱
成形シートの間で囲れた中空室を区割し、iii)熱成形シ
ートを構成する熱可塑性高分子材と相溶性の材料からな
る発泡性熱可塑性高分子材を前記中空室に射出して熱成
形シートと実質的に熱融着で結合させiv）成形品（Ｍ）
を取出す工程からなることを特徴とする高分子材物体の
成形加工法が提供される。
【０００６】“発泡性熱可塑性高分子材”における熱可
塑性高分子材は何れの熱可塑性高分子材であってもよ
く、発泡剤（例えばＣＯ2,Ｎ2,脂肪族炭化水素類など）
を含有し、高分子材の軟化点より僅かに高い温度で中空
室に射出されると、中空室内で、熱成形シートと接触す
るまで自由に膨脹するものである。発泡性高分子材と熱
成形したシートの温度は、局在的な溶融が生じて完全な
付着になるように選択され、これにより成形加工品が一
体式のものになるのを確実にする。このような付着を起
さすには、発泡性高分子材とシートの高分子材の材質が
互に相溶性であるべきで、すなわち同じ群の高分子材で
あるべきである。この特長が、製品の耐用期間の終りに
リサイクルしうることを保証することになる。
【０００７】この発明の方法による他の利点は、装置が
簡単で生産サイクルが速いことである。例えば、発泡性
高分子材用の射出ノズルは、第２の半金型に一体に設置
できる。得られる製品は、熱成形シートに対して反対側
を、第２の半シェルで例えば接着剤で結合させて被覆す
るのが有利である。これは断熱層をコンパクトにし、保
護する機能をもたすためである。加重付加のない半シェ
ルは、複数の成分で構成することができ、また、例えば
金属プレート又はグリッドのような他の材料で作ること
ができる。例えば、断熱構造要素が冷蔵庫用のキャビネ
ットである場合、互に組立た３つのパーツで構成でき
る。すなわち、その内最初の２つを金属プレートで作る
と、キャビネットの外側壁を表面仕上するのに適し、第
３のものを金属グリッドで構成すると冷蔵庫のコンデン
サーが適用される底部壁の表面仕上を構成するのに適す
るであろう。断熱構造要素が冷蔵庫のドアーを構成する
場合、第２の半シェルを、発泡コアの形状に適合するよ
うに例えば熱成形してエンブロックパーツとして製造さ
れる。
【０００８】発泡性高分子材は、熱成形シートの製造に
用いたのと同じ高分子材であるのが好ましい。このよう
な材料としては、ポリステレン、耐衝撃性ポリスチレ
ン、アクリロニトリルのような極性モノマーで改質した
ポリスチレン、ＡＢＳのようなスチレン系アロイ、ＳＡ
Ｎ、ポリビニルクロリド、高、中又は低密度ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、耐衝撃性ポリプロピレン、エチレ
ン／プロピレンコポリマー、アクリル及び／又はメタク
リル樹脂、ポリメタクリレート、ＰＥＴのようなポリエ
ステル樹脂、ＰＢＴが挙げられる。
【０００９】ポリスチレン、高耐衝撃性ポリスチレン、
スチレンアロイ、ポリプロピレン及び高耐衝撃性ポリプ
ロピレンが好ましい材料である。熱成形されるシート又
はプレートは、0.5〜20mmの平均厚みが好ましい。この
シート（又はプレート）は、使用したポリマーの種類に
従って、例えばＩＲ照射や電熱板によって、材料の軟化
点に近い温度、一般に100℃以上、好ましくは120〜200
℃の温度に加熱される。
【００１０】金型でのシートの熱成形は、熱成形深さに
従って、いくつかの方法によって行なうことができる。
例えば、型内を真空にでき、又は型内に圧縮空気を、シ
ート又はプレートを予備伸張させるため真空に付与用い
られたと同じ口径から導入でき、かつ次いで型内を真空
にされる。この発明の他の目的は、上記の方法を実施す
るのに適し実質的に自動化が可能な装置を提供するもの
である。
【００１１】この発明は、第１の半金型（４）上でシー
トを熱成形するための装置（Ｂ）と、発泡性熱可塑性高
分子材用の射出ノズルを備えかつ造形した中空室を区割
するよう第１の半金型（４）とに面する位置に位置付け
るのに適する第２の半金型（12）と、発泡性熱可塑性高
分子材射出用の射出装置（10，10ａ）と、第１の半金型
（４）を熱成型装置（Ｂ）から射出装置（10，10ａ）に
移送するのに適する第１の半金型（４）の移動手段
（２）と、製品（Ｍ）の取出手段（Ｆ）とからなること
を特徴とする高分子材物体の成型加工装置を提供する。
【００１２】第１の半金型の移動手段は、加工ステーシ
ョンの数に等しい数の第１の半金型を支持するのにロー
タリーコンベヤーからなるのが好ましい。工程は、特
に、シートの位置付けと予備加熱し、熱成形し、シート
の端部をトリミングし、発泡性高分子材を射出し、発泡
した高分子材の冷却と製品の取出し（脱型）からなる。
【００１３】この発明の利点と特長をさらに図面を参照
しての実施例の記載で明らかにされるが、これによって
限定されるものではない。図１はこの発明の方法に使用
する装置の平面で、図２は図１のII−II線での拡大断面
図である。図を参照して、２はロータリーコンベヤー型
の装置を示し、凸半金型４を方法の工程に相当する半金
型移動コンベヤー装置の各ステーションへ移動する仕作
をする。
【００１４】第１ステーションＡでは、熱可塑性高分子
材のシートが加熱装置６で予備加熱され、かつ高分子材
の軟化点より高い温度で関連の半金型４に移送される。
加熱工程が終ると、シートは、図１で示すごとくコンベ
ヤー２の時計方向での回転によってステーションＢへ移
送される。ステーションＢでは、シートが半金型４上で
熱成形される。
【００１５】次いで、熱成形されたシートはステーショ
ンＣに移送され、トリミングユニット８がシートの端部
をせん断しトリミングする。トリムした端を有する熱成
形シートはステーションＤに移送され、そこでは、アキ
ュムレータヘッド10ａを備えた押出機10が用いられる。
ステーションＤでは、コンベヤー２は、アキュムレータ
ヘッド10の下に設けられた凹半金型12の下に凸半金型４
を位置付けする。凹金型の中心には、発泡性高分子材の
射出ノズル14が備えられている。リフト装置16は、凸半
金型４と関連熱成形したシートを、アキュムレータヘッ
ド10ａに締結された凹金型12に対して位置付けするのに
適する。このようにして、熱成形シートが閉鎖金型の内
部に封入され、その中に発泡される高分子材が射出され
る。
【００１６】射出操作は、アキュムレータヘッド10ａ内
に設けられた油圧ラムで行われ、前記ヘッドの底部にお
けるバルブを開放した後、熱可塑材と発泡剤とのブレン
ドを、閉鎖金型内の中空室に移送する。金型内の中空室
が低圧のため、前記ブレンドは中空室が完全に充される
まで自由に膨脹できる。図中参照文字Ｍで示すように、
下部の半金型４が製品を保持し、冷却ステーションＥ
に、次いでステーションＦに移送し、そこで製品が脱型
される。
【００１７】
【実施例】この発明を実施例を用いて更に説明する。
【００１８】実施例１ ポリプロピレン（ハイモント社製でのMoplen EPQ 30R）
から作った厚み３mmの押出シート（0.7g／10分のメルト
フローインデックスを有する）を、全寸法600×1100×5
0mmで、平行六面体を有する半金型の凸部上で熱成形し
た。加熱工程の終りで記録したシートの表面温度は185
℃であった。成形技術として真空成形を採用した。真空
成形したシートの末端をカットしトリミングした後、半
金型と共に移送し、押出機のアキュムレータヘッドの下
で熱成形された。メルトインデックス2.5g／10分を有す
るポリプロピレン（ハイモント社製のProfax HMS PF 81
4)10部、ハイドロセロール コンパウンド（ベーリンガ
ー社製）1.0部、ステアリン酸亜鉛 0.5部のブレンドを
押出機に供給した。
【００１９】使用した押出機は、直径90mm、長さ／直径
比16.6の同軸回転スクリューを有するツイン−スクリュ
ー押出機である。イソブタンとブタンの30：70の混合物
を押出機の溶融ポリマー塊に直接、ポリマー供給点か
ら、全押出長さの約１／３の距離で注入した。炭化水素
混合物は、ポリプロピレン樹脂重量に対して計算し、７
重量％に等しい流速で注入した。
【００２０】約215℃の均質化温度から、ポリマー、添
加物、混合したガスからなる溶融塊の温度は押出機出口
で160℃に低下した。ポリマーと発泡剤の混合物は、押
出機から加熱された供給路を経て、最大容量４リットル
の蓄積室を満す。押出スクリューの出口の圧力は100バ
ールであった。
【００２１】この工程中、ポリプロピレンシートが熱成
形された半金型は、油圧ジャッキにより移動され他の半
金型と合致され、押出機アキュムレーターヘッドと一体
に位置付けする。このようにして、閉鎖した金型中にあ
る熱成形シートに発泡される材料を射出した。
【００２２】射出操作は、アキュムレーターヘッド内に
設けた油圧ラムで行い、そのラムは、同じヘッドの底部
に設けたバルブを開放した際、下方に動いて、混合物が
金型中空に移動できるようにさせる。発泡性混合物の流
量調整のため、直径12mmの丸断面と2160kg／時の押出量
を有する閉鎖バルブを用いた。
【００２３】射出時間は２秒で、これは射出発泡性混合
物1.2kgに相当する。得られた最終製品は、金型中空の
形態を再現する２層構造物で、その外層は約50mmの厚み
と35kg／m3の平均密度のコンパクトポリプロピレンから
なっている。発泡材とコンパクトスキンは互に完全に融
着されていた。
【００２４】実施例２ 実施例１と同じ金型と同じ方法で、メルトフローインデ
ックス3.5g／10分を有するポリスチレン（エニケム ポ
リメリ社製のエデステア（Edistir) SRL 800）を原料と
して、３mm厚みの押出シートを熱成形した。加熱工程の
終りに測定したシートの温度は175℃であった。ポリス
チレン（エニケム ポリメリ社製のエデステア N 138
0、メルトフローインデックス3.0g／10分）の100部、ハ
イドロセロールコンパウンド（Hydrocerol Compound)
（ベーリンガー社製）の0.5部とステアリン酸亜鉛の0.2
部からなるブレンドを押出機に供給した。
【００２５】発泡剤は、実施例１と同じブタン／イソブ
タン（70：30）混合物で、ポリスチレン樹脂重量に対
し、６重量％に相当の流速で用いた。押出スクリュー出
口での圧は160バールで、溶融材料の温度は145℃であっ
た。この実施例では、20mmの口径と2160kg／時の押出量
を有する閉鎖バルブを使用し、２秒間の押出時間量は1.
2kgの押出量に相当する。
【００２６】得られた最終製品は、金型の中空形態を再
現する二重層構造体で、外層は、2.8mm厚みのコンパク
トポリスチレンで、上部発泡層は50mm厚みで35kg／m3の
平均密度で構成された。この場合も２つの層は完全に融
着していた。
【００２７】
【発明の効果】この発明によれば、同じ群の高分子材を
使用することにより、製品の耐用期間の終わりにリサイ
クルしうることが可能であり、装置が簡単で生産サイク
ルが速い成形加工法とその法に使用される装置が提供で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法に使用する装置の平面図である。
【図２】図１のII−II線での拡大断面図である。
【符号の説明】
２ 移動手段 ４ 第１の半金型 ６ 加熱装置 ８ トリシングユニット １０ 射出装置 １０ａ 射出装置 １２ 第２の半金型 １４ 射出ノズル １６ リフト装置 Ａ シート位置付けと予備加熱用ステーション Ｂ シート熱成形用のステーション Ｃ シート末端トリミング用のステーション Ｄ 発泡性高分子材射出用のステーション Ｅ 射出した高分子材冷却用のステーション Ｆ 製品脱型用のステーション Ｍ 製品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 597093229 Ｖｉａ Ｐｅｒｇｏｌｅｓｉ，25 20124 Ｍｉｌａｎｏ，Ｉｔａｌｙ (72)発明者 アントニオ ゼンティレ イタリア国、ミラン、パデルノ デュガ ノ、20037 ウーゴ バッシ ヴィア、 12 (56)参考文献 特開 昭55−65510（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−75112（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−15717（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開363594（ＥＰ，Ａ １) 欧州特許出願公開353490（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ｉ）第１の半金型上で熱可塑性高分子材
    のシートを熱成形し、 ｉｉ）熱成形シートを有する第１の半金型を第２の半金
    型と対向させて第２の半金型と熱成形シートの間で囲わ
    れた中空室を区画し、 ｉｉｉ）熱成形シートを構成する熱可塑性高分子材と相
    溶性の材料からなる発泡性熱可塑性高分子材を前記中空
    室に射出して熱成形シートと実質的に熱融着で結合さ
    せ、 ｉｖ）成形品を取出す工程からなることを特徴とする高
    分子材物体の成型加工法。
  2. 【請求項２】 熱可塑性高分子材のシートを予備加熱
    し、 高分子の軟化温度より高い温度でシートを第１の半金型
    に移送し、 ｉ）第１の半金型上で熱可塑性高分子材のシートを熱成
    形し、 ｉｉ）熱成形シートを有する第１の半金型を第２の半金
    型と対向させて第２の半金型と熱成形シートの間で囲わ
    れた中空室を区画し、 ｉｉｉ）熱成形シートを構成する熱可塑性高分子材と相
    溶性の材料からなる発泡性熱可塑性高分子材を前記中空
    室に射出し、射出された材料を、それが中空室を完全に
    満たすまで、中空室の内側に自由に膨張させるのに十分
    高い温度にすることで、熱成形シートと実質的に熱融着
    で結合させ、 ｉｖ）成形品を取出す工程からなることを特徴とする高
    分子材物体の成型加工法。
  3. 【請求項３】 シートを構成する熱可塑性高分子材と発
    泡性熱可塑性高分子材の熱可塑性高分子材が実質的に同
    一である請求の範囲第１項又は第２項による方法。
  4. 【請求項４】 成形品を取出す前に、熱可塑性シートの
    端部をせん断しトリミングする工程と成形品を冷却する
    工程とを更に含む請求の範囲第１項〜第３項のいずれか
    １つによる方法。
JP33075592A 1991-12-12 1992-12-10 発泡コアを有する高分子材物体の成型加工法 Expired - Fee Related JP3157057B2 (ja)

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