JP3178897B2

JP3178897B2 - ２段発泡成形方法及びその装置

Info

Publication number: JP3178897B2
Application number: JP15765092A
Authority: JP
Inventors: 孝夫井上; 守男津山
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 2001-06-25
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JPH05345363A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆる２段発泡の手
法を用い、均一で微細な独立気泡構造を有しており、か
つ、均一な肉厚（例えば７５ｍｍ）に成形された発泡体
製品を得るための発泡成形方法及びその装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の発泡成形の手法として
は、例えば特公平２−４２６４９号公報に記載されるよ
うなものが知られている。これによると、ポリオレフィ
ン系樹脂に発泡剤、架橋剤を配合して一次発泡金型内に
充填し、これを一定時間の間加圧加熱状態にし、４０〜
８５％の発泡剤が未分解のまま残存するようにし、その
後除圧して高温状態の中間体を得る段階を第１段の工程
とし、該第１段の工程で得られた中間体を、密閉されて
はいないが箱状の金属板から成る二次発泡金型に挿入
し、該二次発泡金型の金属板を外部から加熱することに
より低密度の発泡ポリエチレン樹脂を得る段階を第２段
の工程とする手法が開示されている。

【０００３】すなわち、前記二次発泡金型内での中間発
泡体の加熱は、金型の金属板にヒータを密着させたり、
金型の金属板に熱媒の流路を設けたジャケット構造にし
たりするもので、いわば間接的に行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の手法では、第２段の工程における二次発泡金型
の箱状に形成された金属板を外部から加熱することによ
り、該二次発泡金型内の中間発泡体を間接的に加熱する
ように構成されているので、中間発泡体の十分な加熱を
行うためには、相当に長い加熱時間を要することにな
り、熱効率が悪く、燃料費や消費電力の増大を招来させ
る一方、生産サイクルが長くなる等の問題が生じる。

【０００５】この場合、前記二次発泡金型内で発泡を完
了させる手法としては、ラバーフォームの製造に用いら
れているいわゆるタラレイ法があるが、この手法の場合
も、上記二次発泡金型を用いる手法と同様に、製造しよ
うとする発泡体の形状の数だけのジャケットを用意しな
ければならず、工業的生産の観点からは設備費が増大す
ると共に、ジャケットの交換頻度が多くなり、好ましい
手法とはいえない。

【０００６】なお、肉厚の発泡体を製造する手法として
は、例えば厚みが５〜ｌ０ｍｍである長尺発泡体を製造
し、これを熱融着又は接着剤により所定の厚みに積層す
る方法があるが、工程が煩雑となり、また、厚味の精度
が悪く、積層ムラを生じさせ易い等、製品品質の向上に
限界があり、少なくとも本発明の目的である均一製品の
製造を達成することはできない。

【０００７】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
べくなされたものであり、発泡体各部において、均一微
細な独立気泡を有し、かつ、均一に肉厚な発泡体を、熱
効率の向上、省消費エネルギーの達成、生産サイクルの
短縮化等の観点から製造することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべ
く、請求項１の発明は、発泡体材料を金型内に充填し、
これを一定時間の間加圧、加熱した後、前記発泡体材料
のうちの発泡剤の一部が未分解時であって高温度時に除
圧することにより中間発泡体を得る第１段の工程と、該
中間発泡体をさらに加熱して前記未分解の発泡剤を分解
させることにより前記中間発泡体に比べて低密度の発泡
体を得る第２段の工程とから成る２段発泡成形方法にお
いて、前記第２段の工程における加熱は、上方開口側に
一方の加熱板が配されており、かつ、下方開口側が他方
の加熱板にて支承されている成形枠体内に前記中間発泡
体を装填し、次いで、両加熱板の少なくとも一の加熱板
を移動し、該両加熱板により前記成形枠体を上下側から
挟持した状態で行うようにしたことを特徴とする。

【０００９】請求項２の発明は、金型と、該金型内に充
填された発泡体用材料を加圧及び加熱するための手段
と、該金型から取り出された中間発泡体を装填可能であ
って上方側及び下方側が開口された成形枠体と、該成形
枠体の上方及び下方開口側を夫々覆うように配される一
対の加熱板と、該両加熱板を互いに近接するように移動
させる駆動手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】まず、第１段の工程では、発泡体材料、例えば
ポリオレフィン樹脂材料に発泡剤、発泡助剤、架橋剤、
さらには必要に応じて充填剤、顔料を添加した後これを
混練し、次いで、この混練物を金型に充填し、これを所
定の加圧下にて密閉し、所定温度下で所定時間加熱し、
発泡剤の一部及び架橋剤の一部を分解させ、高温熱時に
除圧して金型より取り出し、未分解の発泡剤の一部（４
０〜８０％程度）を残存させた中間発泡体を得る。続く
第２段の工程では、例えばプレス成形機を構成する上下
加熱板、及びその間に取り付けた成形枠体の内面に滑剤
としてグリコールまたはグリセリンを散布し、所定の温
度に前記加熱板の温度を上げた後に、高温状態の前記中
間発泡体を成形枠体内に入れ、プレス成形機を駆動して
該成形枠体を前記両加熱板で上下より挟持するように
し、該中間発泡体の加熱を主として該両加熱板により直
接的に行う。

【００１１】なお、本明細書におけるポリオレフィンと
は、一般に市販されている高、中、低圧法により製造さ
れたポリエチレン、エチレンープロピレン共重合体、エ
チレンーブテン共重合体、エチレンと酢酸ビニル、又は
エチレンとメチル、エチル、プロピル、ブチルの各アク
リレートとの含有率４５％までの共重合体、さらには、
これらの塩素化物、またはこれらの２種以上の混合物又
はこれらとアイソタクチック、又はアイソタクチツク構
造を有するポリプロピレンとの混合物をいう。

【００１２】また、架橋剤とは、上記ポリオレフィン中
において少なくともポリオレフィンの流動開始温度以上
の分解温度を有するものであって、加熱により分解さ
れ、遊離ラジカルを発生してその分子間に架橋結合を生
成させるラジカル発生剤となる有機過酸化物、例えば、
αジクミルパーオキサイド、２，５ビスターシャリーブ
チルパーオキシー２，５ジメチルヘキサン、ジターシャ
リーブチルーパーテレフタレート、２，５ビスターシャ
リーブチルパーオキシー２，５ジメチルヘキシン、ジベ
ンゾイルーパーオキサイド、ジターシャリーブチルーパ
ーオキサイド等をいうが、使用されるポリオレフィンの
種類によつて最適な有機過酸化物が異なるので、それに
応じた最適なものを選定する必要がある。

【００１３】発泡剤とは、上記ポリオレフィンの溶融温
度以上の分解温度を有する化学発泡剤をいい、例えばア
ゾジカルボンアミド、バリウムアゾジカーボキシレー
ト、Ｐ，Ｐ’オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド
等、Ｐ，Ｐ’オキシビスベンゼンスルホニルセミカルバ
ジド、トルエンスルホニルカルバジド等がある。

【００１４】なお、発泡助剤を発泡剤の種類に応じて添
加することができる。発泡助剤としては尿素系化合物、
酸化亜鉛、酸化鉛等の金属酸化物、サリチル酸、ステア
リン酸等を主成分とする化合物、即ち高級脂肪酸あるい
は高級脂肪酸の金属化合物等がある。

【００１５】さらに、発泡体の物性の改良、あるいは製
造コストの低減を目的に、酸化チタン、酸化カルシウ
ム、酸化マグネシウム、酸化珪素等の金属化合物、炭酸
マグネシウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩、あるいはパ
ルプ等の繊維物質、または各種染料、顔料、蛍光物質、
その他一般のゴム用配合剤等を必要に応じて添加するこ
とができる。

【００１６】

【実施例】以下、具体的な実施例（第１〜第３実施例）
を示して本発明をさらに詳細に説明する。

【００１７】まず、第１実施例について説明すると、第
１段の工程では、高圧法により製造されたポリエチレン
樹脂材料、すなわちスミカセンＣＶ２０５４（ＭＦＲ
２．０、密度０．９２０、ＶＡＣ含有３％）１００重量
部を用意し、これにアゾジカルボンアミド１６重量部、
酸化亜鉛０．５重量部、ジクミルパーオキサイド０．８
重量部を配合したものを用意する。

【００１８】続いて、前記配合した材料をジャケット温
度が９５℃の混練機（ニーダー）で混練して配合物を均
一に分散した後、この混練物を圧縮成形機の金型（図示
は省略されているが、例えば厚みが２５ｍｍ、幅がｌ８
０、長さがｌ８０ｍｍであるもの）に充填し、１０Ｋｇ
／ｃｍ² 以上の外圧をかけて該金型を密閉し、１５０℃
にて３０分間加熱し、高温加熱時に前記外圧を除圧して
中間発泡体を得る。該中間発泡体は、例えば厚さ、幅、
長さがいずれも約２倍に膨張する。

【００１９】高温状態の前記中間発泡体は、上下側が夫
々開口された単純フレーム構造を呈しており、かつ、予
めグリセリンが散布された後記成形枠体（高さが７５ｍ
ｍ、幅が５００ｍｍ、長さが５００ｍｍ）内に直ちに移
される。

【００２０】図１、図２は第２段の工程で使用される成
形枠体１０と上側加熱板４、下側加熱板５との位置関係
等を示すものである。該成形枠体１０は、上下側が開口
された二重枠構造（必要に応じて三重等の多重枠構造と
する）の内枠１と外枠２とから成り、両枠１、２は適数
の連結部材３を介して連結されている。

【００２１】また、前記上側加熱板４及び下側加熱板５
は所定の駆動手段により駆動、具体的には、例えばプレ
ス成形機の上側金型、下側金型を夫々構成するようにな
っている。

【００２２】前記成形枠体１０は下側加熱板５の略中央
位置上に載置され、該下側加熱板５により下側開口１ａ
が閉塞され、かつ、該開口１ａを介して成形枠体１０内
の中間発泡体６に直接的に伝熱される一方、上側加熱板
４の下降移動により上側開口１ｂが閉塞され、かつ、該
開口１ｂを介して成形枠体１０内の中間発泡体６に直接
的に伝熱されるようになっている。

【００２３】前記加熱板４、５は夫々ｌ７０℃に昇温さ
せておき、前記成形枠体１０に移された中間発泡体６を
３０分間加熱して発泡を行わせ、その後冷却する。な
お、両加熱板４、５の加熱用の熱源としては電気式ヒー
ター、加熱オイル、蒸気等が用いられ、加熱の温度は、
ｌ４０〜２００℃の範囲、好ましくは、ｌ６０〜ｌ８０
℃に設定し、加熱時間はｌ０〜６０分間、好ましくは２
５〜４０分間とする。

【００２４】前記冷却後に成形枠体１０から取り出され
る製品たる発泡体は、均一微細な独立気泡の発泡体であ
る。得られた発泡体は厚味が７５ｍｍで均一であり、
幅、長さは成形枠体１０の内枠１のそれとほぼ同じであ
る。他方、見掛密度は０．０３３ｇ／ｃｍ³ である。本
実施例によつて得た製品の原板サイズ７５×５００×５
００ｍｍの厚味方向の密度分布を表ｌに示す（本発明の
詳細な説明の欄の末尾参照）。これによると、本実施例
により製造される製品の方が従来法のそれに比べて均一
なものとなることが理解できる。

【００２５】本実施例では、中間発泡体６は、加熱開始
後比較的短時間（約１０分）内でその全表面面積に対し
て支配的である上下面が加熱板４、５に直接的に接触す
るので、側面からの、すなわち枠体１０を介しての加熱
は加熱板４、５によるものに比べて寄与する割合が低い
ものとなっている。つまり、加熱板４、５と成形枠体１
０に囲まれた空間の温度は加熱板４、５の挟持構造によ
りその温度低下を回避できる。

【００２６】本実施例では成形枠体１０は二重構造であ
るが三重構造にすることによりさらに温度低下防止を期
待できる。なお、中間発泡体を成形枠体１０内に移す前
に加熱板４、５の温度を十分に上げておけば前記温度低
下の防止はより有効に行うことができる。

【００２７】さらには、成形枠体１０は極めて単純なフ
レーム構造であるので、最終製品の形状、寸法に応じて
容易かつ安価に作成でき、かつ、その交換も容易に行う
ことができ、小量多品種への対応が可能となる。

【００２８】本実施例における第２段の工程では、加熱
板４、５及び成形枠体１０の内面に水溶性のグリセリ
ン、又は、グリコールを散布するが、これはその散布に
よる滑剤効果によつて発泡体の膨張時の滑りを円滑に
し、表面の平滑な発泡体を得、材料の歩留りを向上させ
るためである。すなわち、発泡体に付着した滑剤を容易
に洗浄できるので、安全性も高くなり、表皮層を削り取
った後の材料の歩留りがよくなる。

【００２９】この場合のグリセリン、又は、グリコール
は常温で液状のもので、容易に洗浄ができポリオレフィ
ン発泡体の皮膜に浸透しないものである必要がある。本
発明者等は、各種の滑剤についても検討を行ってきた
が、シリコンオイル等では製品に付着した滑剤を容易に
洗浄することが困難であり、溶融塩は常温で個体であり
散布するには不利であり、結果としてグリセリン、グリ
コール類が最適であるという結論を得た。

【００３０】次に、第２実施例を説明する。本実施例で
はスミカセンＦー２１８ー１（ＭＦＲ１．０、密度０．
９１９）１００重量部を用意し、これにアゾジカルボン
アミドｌ６重量部、酸化亜鉛０．５重量部、ジクミルパ
ーオキサイド０．７重量部を配合し、該配合物をジャケ
ット温度が９５℃のニーダーで混練し、均一に分散した
後、以下、この混練物を上記第１実施例と同様に、圧縮
成形機の金型に充填する等以下の工程を順次行うと、均
一微細な独立気泡の密度０．０３３ｇ／ｃｍ³の厚味７
５ｍｍの発泡体が得られる。

【００３１】最後に、第３実施例を説明する。高圧法に
より製造されたポリエチレン、すなわちスミカセンＣＶ
２０５４（ＭＦＲ２．０、密度０．９２０、ＶＡＣ含有
３％）ｌ００重量部を用意し、これにアゾジカルボンア
ミド２０重量部、酸化亜鉛０．７重量部、ジクミルパー
オキサイド０．７重量部を配合してジャケット温度が９
５℃のニーダーで混練し均一に分散した後、以下、この
混練物を上記第１実施例と同様に、圧縮成形機の金型
（２５×ｌ８０×ｌ８０ｍｍ）への充填、ｌ０Ｋｇ／ｃ
ｍ² 以上の外圧付与、密閉状態におけるｌ５０℃下での
３０分間加熱、等の工程を経て中間発泡体を取り出す。

【００３２】続いて、約２倍に膨張した前記中間発泡体
を、予めグリセリンが散布された、成形枠体（高さがｌ
００ｍｍ、幅が５００ｍｍ、長さが５００ｍｍ）を内に
直ちに移し、該成形枠体を１７０℃に加熱した加熱板
４、５にて挟持し、３０分間加熱して発泡を行い、冷却
後製品たる発泡体を取り出す。

【００３３】本第３実施例で得られた発泡体は、均一微
細な独立気泡構造を有しており、厚みが約ｌ００ｍｍ均
一で、幅、長さは前記成形枠体とほぼ同じであり見掛密
度は０．０２５ｇ／ｃｍ³である。

【００３４】上記各実施例で得られる発泡体製品は、そ
の厚みが均一である他、表皮層を削り取ったあとの材料
歩留りが良く、第２段の工程では熱媒の液圧や、浮力に
よる影響がなく、発泡体全面を均一に加熱できる、上下
面の密度の差が小さく、圧縮硬さ等の均一な物性を有す
る。

【００３５】上記のように第２段の工程で中間発泡体６
を加熱する手法を採用した場合、一般に酸素の存在下で
発泡を行った場合には発泡体表面に酸素劣化が生じ易く
なるものであるが、該第２段の工程での加熱開始後比較
的短時間（約１０分）で発泡体がほぼ成形枠体１０内に
一杯に膨張し、その後は加熱板４、５により直接加熱さ
れ、しかも、酸素との接触時間も短いので酸素劣化は発
生しないという実験結果を得ている。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、発泡体材料を金型内に充填し、これを一定時間の間
加圧、加熱した後、前記発泡体材料のうちの発泡剤の一
部が未分解時であって高温度時に除圧することにより中
間発泡体を得る第１段の工程と、該中間発泡体をさらに
加熱して前記未分解の発泡剤を分解させることにより前
記中間発泡体に比べて低密度の発泡体を得る第２段の工
程とから成る２段発泡成形方法において、前記第２段の
工程における加熱は、上方開口側に一方の加熱板が配さ
れており、かつ、下方開口側が他方の加熱板にて支承さ
れている成形枠体内に前記中間発泡体を装填し、次い
で、両加熱板の少なくとも一の加熱板を移動し、該両加
熱板により前記成形枠体を上下側から挟持した状態で行
うようにしたことを特徴とするので、特に第２段の工程
では、中間発泡体を加熱板により直接的に挟持する結
果、熱的損失を極めて少なくでき、そのため、熱効率が
向上し、加熱板による加熱時間を短時間で行うことがで
き、生産サイクルが速くなると共に、加熱時間が短いた
めエネルギーコストが安くなり省燃費、省電力の観点か
らも有利である。

【００３８】加えて、第２段の工程で用いられる成形枠
体は、タラレイ法のような複雑なジャケツト構造ではな
く、極めて単純なフレーム構造であるので、製品の最終
形状や寸法に適合したものを容易かつ安価に作成するこ
とができ、その交換も容易であるから作業の段取りが簡
単であり、保守、管理の面で都合が良く、設備稼働率を
高く維持することができ、生産コストの面からも極めて
有利である。

【００３９】請求項２の発明によれば、金型と、該金型
内に充填された発泡体用材料を加圧及び加熱するための
手段と、該金型から取り出された中間発泡体を装填可能
であって上方側及び下方側が開口された成形枠体と、該
成形枠体の上方及び下方開口側を夫々覆うように配され
る一対の加熱板と、該両加熱板を互いに近接するように
移動させる駆動手段と、を備えたことを特徴とするの
で、請求項１の発明を容易かつ具体的に実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る成形枠体、及び上下加熱板の関係
を示す側面図である。

【図２】図１において上側加熱板を除いた状態の平面図
である。

【符号の説明】

１内枠、２外枠、４上側加熱板、５下側加熱板、６中間発泡体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−261836（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−191029（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−125326（ＪＰ，Ａ) 特公昭45−29381（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 43/02 - 43/20 B29C 43/32 - 43/42 B29C 44/02 - 44/08 B29C 67/22 B29C 39/02 - 39/12 B29C 39/22 - 39/34 B29C 33/02 - 33/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】発泡体材料を金型内に充填し、これを一
定時間の間加圧、加熱した後、前記発泡体材料のうちの
発泡剤の一部が未分解時であって高温度時に除圧するこ
とにより中間発泡体を得る第１段の工程と、該中間発泡
体をさらに加熱して前記未分解の発泡剤を分解させるこ
とにより前記中間発泡体に比べて低密度の発泡体を得る
第２段の工程とから成る２段発泡成形方法において、前
記第２段の工程における加熱は、上方開口側に一方の加
熱板が配されており、かつ、下方開口側が他方の加熱板
にて支承されている成形枠体内に前記中間発泡体を装填
し、次いで、両加熱板の少なくとも一の加熱板を移動
し、該両加熱板により前記成形枠体を上下側から挟持し
た状態で行うようにしたことを特徴とする２段発泡成形
方法。
【請求項２】金型と、該金型内に充填された発泡体用
材料を加圧及び加熱するための手段と、該金型から取り
出された中間発泡体を装填可能であって上方側及び下方
側が開口された成形枠体と、該成形枠体の上方及び下方
開口側を夫々覆うように配される一対の加熱板と、該両
加熱板を互いに近接するように移動させる駆動手段と、
を備えたことを特徴とする２段発泡成形装置。