JP3274553B2 - 型内ビーズ発泡成形品の製造方法 - Google Patents

型内ビーズ発泡成形品の製造方法

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JP3274553B2 JP21144193A JP21144193A JP3274553B2 JP 3274553 B2 JP3274553 B2 JP 3274553B2 JP 21144193 A JP21144193 A JP 21144193A JP 21144193 A JP21144193 A JP 21144193A JP 3274553 B2 JP3274553 B2 JP 3274553B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に軟弱地盤の埋め立
て用材、電化製品等の重量物の包装用コーナーパット、
自動車用バンパー芯材等に有用な型内ビーズ発泡成形品
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエ
チレン等を原料とする型内ビーズ発泡成形品は、軽量で
あり、断熱性、緩衝特性等にも優れているため、各種包
装材、容器、建築用断熱材、自動車用バンパーの芯材等
に広く適用され、又、市販されている。上記用途に適用
する型内ビーズ発泡成形品にあっては、軽量であること
及び圧縮強度が高いことが要求される。
【0003】特に、軟弱地盤の埋め立て用材(実開平1
−120533号公報、実開昭63−194948号公
報)は、縦1000mm、横2000mm、高さ500mm
の寸法からなるブロック(密度0.02g/cm3 )であ
り、ブロック1個の重量が20kgともなるものであるか
ら、このような要求は他の用途にも増して強いものであ
る。すなわち、従来品と同程度の圧縮強度を維持しつつ
従来品よりも軽量の(充填密度の低い)埋め立て用材を
製造することができれば、運搬等の取扱いが容易となり
作業労力を軽減し得るばかりか、材料及び製造コストも
大幅に削減できるからである。このような事情は、長さ
1500mm、幅120mm、高さ100〜150mmの寸法
ともなる自動車用バンパーの芯材についても同様であ
る。
【0004】従来、このような型内ビーズ発泡成形品の
圧縮強度を向上させる方法としては、発泡倍率を低くす
る、すなわち、金型内に充填する発泡粒子の密度を高く
するという方法がよく知られているが、この方法による
と、発泡成形品の重量が増大する、製造コストが高価と
なる、又、緩衝特性が低下するという種々の問題点があ
り、上記要求の一方を満足しない。
【0005】又、同一材料、同一密度の型内ビーズ発泡
成形品においては、気泡径が小さい程圧縮強度が高いと
言われており、かかる気泡径を調整するために通常セル
調整剤が使用されているが、気泡径の調整による圧縮強
度の向上にもあまり大きな効果は期待できないというの
が現状である。
【0006】そこで本発明者らは、同一材料、同一密度
であっても圧縮強度のより高い型内ビーズ発泡成形品を
得ることのできる製造方法について種々検討、研究を重
ねた結果、かかる方法として、熱可塑性発泡粒子を充填
加熱後、割型を移動することによりキャビティ容積を増
大して粒子を略一方向に配向させ、さらに加熱して型内
ビーズ発泡成形品を製造する方法を想到するに至った
(特願平3−111246号)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この製造方法
にあっては、一方の割型の側壁部近傍に充填された粒子
は発泡時の粒子間圧力により側壁部方向に押圧されてい
るため、他方の割型を移動させてもその移動方向に膨張
せず、その結果、最終のキャビティ形状通りとならずに
中央部が隆起した発泡成形品となってしまうという問題
点があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる実情に
鑑み、上記問題点を解決すべくなされたものであり、前
記特願平3−111246号に開示した発明について、
発泡成形品の圧縮強度をより高め、しかも発泡成形品の
形状がキャビティ形状により忠実なものとなるよう、さ
らに種々検討、改良を加えた結果、完成されたものであ
る。
【0009】すなわち、請求項1記載の発明は、金型の
一方の割型を進退自在な成形型と固定成形型とから構成
し、この進退自在な成形型の前進時に、進退自在な成形
型の側壁部と他方の割型の側壁部との間に所定量の予備
発泡粒子を充填できる間隙が形成される成形金型を用
い、先ず、進退自在な成形型を前進させ、予備発泡粒子
をキャビティ内に充填し、加熱膨張させて粒子群を互い
に融着させて中間発泡体を形成し、次いで、進退自在な
成形型を後退させ、その型の投影部分のキャビティの容
積を1.1〜2倍に増大させ、中間発泡体をさらに膨張
させて、進退自在な成形型を移動する方向の粒子径をこ
れと直角方向の粒子径よりも大とした最終発泡成形体を
形成することを特徴とする型内ビーズ発泡成形品の製造
方法である。
【0010】又、請求項2記載の発明は、金型の一方の
割型を進退自在な成形型と固定成形型とから構成し、
の進退自在な成形型の前進時に、進退自在な成形型の側
壁部と他方の割型の側壁部との間に所定量の予備発泡粒
子を充填できる間隙が形成される成形金型を用い、先
ず、進退自在な成形型を前進させ、予備発泡粒子をキャ
ビティ内に充填し、加熱膨張させて粒子群を互いに融着
させ、所定の空隙を有する中間発泡体を形成し、次い
で、進退自在な成形型を後退させて、その型の投影部分
のキャビティの容積を1.1〜2倍に増大させ、中間発
泡体をさらに膨張させて、進退自在な成形型を移動する
方向の粒子径をこれと直角方向の粒子径よりも大とした
最終発泡成形体を形成することを特徴とする型内ビーズ
発泡成形品の製造方法である。
【0011】本発明の製造方法によれば、一方の割型に
設けられた進退自在な成形型の側壁部と他方の割型の側
壁部との間に充填された予備発泡粒子の存在によって、
進退自在な成形型を後退させ、キャビティ容積を増大さ
せると、進退自在な成形型の移動方向にその型の投影部
分のほぼ全ての粒子が膨張して、キャビティ形状に忠実
な形状を有する発泡成形品を製造することができる。
【0012】本発明の製造方法に使用できる予備発泡粒
子としては、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレ
ン等のスチレン系単量体の単独重合体、又はこの種の単
量体相互間の共重合体、或いはこの種の単量体と他の重
合性単量体、例えばブタジエン、イソプレン、塩化ビニ
ル、メチルメタアクリレート等との共重合体等のスチレ
ン系樹脂を使用することができ、その他、ポリプロピレ
ン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン及び線状
ポリエチレン等の熱可塑性樹脂も使用することができ
る。
【0013】例えば、スチレン系樹脂の予備発泡粒子
は、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪酸
炭化水素、又は塩化メチル、テトラクロルエチレン等の
ハロゲン化炭化水素、或いは石油エーテル等の易揮発性
物質を膨張剤として使用し、これら膨張剤を2〜15重
量部含ませたスチレン系樹脂粒子を攪拌しながら蒸気に
より加熱し、密度15〜150g/l、粒子径2〜8mm
まで予備発泡させて製造される。
【0014】本発明の製造方法において、金型内での予
備発泡粒子の加熱膨張は原料樹脂が可塑性を呈する温
度、すなわち熱変形温度(ポリスチレンでは75〜80
℃)以上の温度で行うのが好ましい。なお、予備発泡粒
子を蒸気により加熱し、粒子が膨張して中間発泡体を形
成した時には通常上記熱変形温度以上の温度状態にある
ので、該中間発泡体から最終発泡成形体を形成するにお
いては、特に外部からさらに加熱する必要はないが、よ
り成形の促進を図るため、外部からさらに加熱してもよ
い。
【0015】このような本発明によって製造される発泡
成形品は、進退自在な成形型の移動方向の圧縮強度に優
れるため、土木用ブロック、建築用下地材、包装用緩衝
材、ヘルメット芯材、自動車用バンパー等の各種用途に
も有用なものとなる。
【0016】
【実施例】先ず、本発明の製造方法の実施に使用される
成形金型の一例を図面を参照しながら説明する。図1に
おいて、1は雄型、2は雌型であり、雄型1は進退自在
な成形型3及び固定成形型4よりなる。又、5は蒸気は
通過できるが予備発泡粒子は通過できない孔径に穿設し
た多数の蒸気孔である。6は充填ガンであり、7は進退
自在な成形型3を移動させるシリンダーである。
【0017】進退自在な成形型3の前進時には、図1
(A)に示すように、雌型2の側壁部2aと進退自在な
成形型3の側壁部3aとの間に、側壁部2aと側壁部3
aとが対面する方向に少なくとも2個以上の予備発泡粒
子aが充填可能な間隙8が形成されるよう構成してあ
る。
【0018】又、進退自在な成形型3の後退時には、図
1(B)に示すように、最終発泡成形体cの中央部の高
さが中間発泡体bの中央部の高さの1.1〜2倍とな
り、発泡成形品が所望の形状となるよう構成してある。
【0019】なお、雄型1の固定成形型4は、成形時に
は移動させないが、進退自在な成形型3の後退時に、進
退自在な成形型3の上壁部3bと固定成形型4とが面一
となるよう(最終発泡成形体cの形状となるよう)又所
望の発泡成形体形状となるよう、成形前に調整できるよ
うに、適宜可動、固定可能な構造としてある。
【0020】次に、上記成形金型を使用する場合の本発
明の製造方法について説明する。
【0021】先ず、図1(A)に示すように、進退自在
な成形型3を前進させた状態で予備発泡粒子aを充填ガ
ン6によりキャビティ9内に充填し、圧力0.5〜5kg
/cm 2 Gの加熱蒸気をチャンバー10,11内に5〜1
0秒導入して粒子間に存在する空気をできるかぎり除去
した後、さらに同圧の加熱蒸気を約20〜100秒間チ
ャンバー10,11内に導入して予備発泡粒子を加熱膨
張させ、粒子相互を融着させて中間発泡体bを形成す
る。
【0022】ここで、中間発泡体bにおいて粒子を相互
に空隙なく完全に密着する状態となるまで融着させても
よいし、粒子間に30%程度までの空隙を残存させて融
着させるようにしてもよい。
【0023】次いで、図1(B)に示すように、進退自
在な成形型3を後退させ、その型の投影部分のキャビテ
ィの容積を1.1〜2倍に増大させ、中間発泡体bをさ
らに膨張させた後、冷却水を約30秒間チャンバー1
0,11内に導入して冷却した後、雄型1又は雌型2を
移動させて金型を開いて最終発泡成形体cを得る。
【0024】なお、粒子間の融着をより確実にするため
には、特に中間発泡体bにおいて15〜30%の空隙を
残存させておいた場合には、チャンバー10,11内に
加熱蒸気を導入して中間発泡体bをさらに加熱膨張させ
るのが好ましい。
【0025】この最終発泡成形体cにおいては、図2に
示すように、進退自在な成形型3を移動する方向(矢印
方向)の粒子径がこれと直角方向の粒子径よりも大とな
り、最終発泡成形体cの進退自在な成形型3の移動方向
の圧縮強度はこれと直角方向の圧縮強度より大となる。
【0026】なお、ここで、進退自在な成形型3の移動
によるその型の投影部分のキャビティ容積の増大が1.
1倍より低いと、得られる最終発泡成形体cの圧縮強度
の向上は顕著ではなく、一方、2倍を越すと、表面が平
滑な最終発泡成形体c(キャビティ形状に忠実な発泡成
形品)を得ることはできない。
【0027】さらに、本発明の製造方法により圧縮強度
が向上し、しかもキャビティ形状に忠実な発泡成形品を
製造できることを、具体的実施例に基づいて説明する。
【0028】(実施例1)図1に示す成形金型を使用
し、先ず、進退自在な成形型3を前進させ、この時形成
されたキャビティ9(縦500mm、横500mm、高さ2
00mm)内にポリスチレン予備発泡粒子a〔嵩密度0.
025g/cm3 〕を充填し、次いで、圧力0.6kg/cm
2 Gの蒸気を5秒間チャンバー10,11内を通してキ
ャビティ内に導入して脱気した後、同圧の蒸気を20秒
間導入して空隙率が約10%の中間発泡体bを得た(第
1工程)。
【0029】次いで、この中間発泡体bを冷却すること
なく、80℃以上の温度に保持した状態で進退自在な成
形型3を後退させ、その型の投影部分のキャビティ容積
を1.3倍に増大させ(縦500mm、横500mm、高さ
260mm)、圧力0.6kg/cm2 Gの蒸気を15秒間チ
ャンバー10,11内を通してキャビティ9内に導入
し、さらに発泡させてキャビティ9形状に忠実な最終発
泡成形体cとし(第2工程)、その後チャンバー10,
11内に20℃の水を15秒間導入し、さらに5分間放
冷した後型開きし、密度約0.019g/cm3 の表面平
滑なキャビティ9形状に忠実な型内ビーズ発泡成形品を
得た。
【0030】表1に示すように、得られた発泡成形品の
高さ方向の5%ひずみ時の圧縮強度は1.60kg/cm2
であり、これと直角方向の5%ひずみ時の圧縮強度は
1.12kg/cm2 であった。
【0031】
【表1】
【0032】(比較例1)図1に示す成形金型を使用
し、進退自在な成形型3を後退させ、この時形成された
キャビティ(縦500mm、横500mm、高さ260mm)
内にポリスチレン予備発泡粒子a〔嵩密度0.025g
/cm3 〕を充填し、次いで、圧力0.6kg/cm2 Gの蒸
気を5秒間チャンバー10,11内を通してキャビティ
内に導入して脱気した後、さらに、同圧の蒸気を35秒
間チャンバー10,11内を通してキャビティ内に導入
した。
【0033】次いで、チャンバー10,11内に20℃
の水を15秒間導入し、さらに5分間放冷した後型開き
し、密度約0.025g/cm3 の型内ビーズ発泡成形品
(縦500mm、横500mm、高さ200mm)を得た。
【0034】表1に示すように、得られた発泡成形品の
高さ方向の5%ひずみ時の圧縮強度は1.83kg/cm2
であり、これと直角方向の5%ひずみ時の圧縮強度は
1.80kg/cm2 であった。
【0035】(実施例2〜3)嵩密度の異なる予備発泡
粒子を用いる他は実施例1と同様の条件、工程により型
内ビーズ発泡成形品を製造した。得られた発泡成形品の
圧縮強度は表1に示すものであった。
【0036】(比較例2〜3)嵩密度の異なる予備発泡
粒子を用いる他は比較例1と同様の条件、工程により型
内ビーズ発泡成形品を製造した。得られた発泡成形品の
圧縮強度は表1に示すものであった。
【0037】(実施例4)嵩密度の異なる予備発泡粒子
を用い、キャビティ9容積を1.6倍に増大させる他は
実施例1と同様の条件、工程により型内ビーズ発泡成形
品を製造した。得られた発泡成形品の圧縮強度は表1に
示すものであった。
【0038】(実施例5)図1に示す成形金型を使用
し、先ず、進退自在な成形型3を前進させ、この時形成
されたキャビティ9(縦500mm、横500mm、高さ2
00mm)内にポリスチレン予備発泡粒子a〔嵩密度0.
025g/cm3 〕を充填し、次いで、圧力0.6kg/cm
2 Gの蒸気を5秒間チャンバー10,11内を通してキ
ャビティ内に導入して脱気した後、同圧の蒸気を30秒
間導入して空隙がない中間発泡体bを得た(第1工
程)。
【0039】次いで、進退自在な成形型3を後退させ、
その型の投影部分のキャビティ容積を1.3倍に増大さ
せ(縦500mm、横500mm、高さ260mm)、さらに
膨張させてキャビティ9形状に忠実な最終発泡成形体c
とし(第2工程)、その後チャンバー10,11内に2
0℃の水を15秒間導入し、さらに5分間放冷した後型
開きし、密度約0.019g/cm3 の表面平滑なキャビ
ティ9形状に忠実な型内ビーズ発泡成形品を得た。得ら
れた発泡成形品の圧縮強度は表1に示すものであった。
【0040】表1より、本発明の製造方法により得られ
た型内ビーズ発泡成形品(実施例)は、通常の製造方法
により得られる型内ビーズ発泡成形品(比較例)に比べ
て、高さ方向の圧縮強度において約30〜40%向上し
ていることが確認された。
【0041】又、本発明の製造方法により得られた型内
ビーズ発泡成形品(実施例)は、いずれもキャビティ形
状に忠実なものであった。
【0042】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、同一材料、
同一密度であっても圧縮強度のより高い型内ビーズ発泡
成形品を製造することができ、材料の節約が可能で大幅
な製造コストの削減が見込め、その経済的効果は多大で
あるとともに、キャビティ形状に忠実な発泡成形品を製
造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に使用する成形金型の断面図であ
って、(A)は中間発泡体成形時における状態、(B)
は最終発泡成形体成形時における状態を示す図である。
【図2】本発明により得られた発泡成形品の一部拡大断
面図である。
【符号の説明】
1…雄型 2…雌型 2a…側壁部 3…進退自在な成形型 3a…側壁部 8…間隙 9…キャビティ a…予備発泡粒子 b…中間発泡体 c…最終発泡成形体
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−132278(JP,A) 特開 平1−279046(JP,A) 特開 昭56−2140(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 44/00 - 44/60 B29C 67/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金型の一方の割型を進退自在な成形型と
    固定成形型とから構成し、この進退自在な成形型の前進
    時に、進退自在な成形型の側壁部と他方の割型の側壁部
    との間に所定量の予備発泡粒子を充填できる間隙が形成
    される成形金型を用い、先ず、進退自在な成形型を前進
    させ、予備発泡粒子をキャビティ内に充填し、加熱膨張
    させて粒子群を互いに融着させて中間発泡体を形成し、
    次いで、進退自在な成形型を後退させ、その型の投影部
    分のキャビティの容積を1.1〜2倍に増大させ、中間
    発泡体をさらに膨張させて、進退自在な成形型を移動す
    る方向の粒子径をこれと直角方向の粒子径よりも大とし
    最終発泡成形体を形成することを特徴とする型内ビー
    ズ発泡成形品の製造方法。
  2. 【請求項2】 金型の一方の割型を進退自在な成形型と
    固定成形型とから構成し、この進退自在な成形型の前進
    時に、進退自在な成形型の側壁部と他方の割型の側壁部
    との間に所定量の予備発泡粒子を充填できる間隙が形成
    される成形金型を用い、先ず、進退自在な成形型を前進
    させ、予備発泡粒子をキャビティ内に充填し、加熱膨張
    させて粒子群を互いに融着させ、所定の空隙を有する中
    間発泡体を形成し、次いで、進退自在な成形型を後退さ
    せて、その型の投影部分のキャビティの容積を1.1〜
    2倍に増大させ、中間発泡体をさらに膨張させて、進退
    自在な成形型を移動する方向の粒子径をこれと直角方向
    の粒子径よりも大とした最終発泡成形体を形成すること
    を特徴とする型内ビーズ発泡成形品の製造方法。
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