JP3888006B2 - In-mold foam molding method for polyolefin resin - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリオレフィン系樹脂の型内発泡成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱可塑性合成樹脂からなる予備発泡ビーズを用いて成形品を製作する型内発泡成形装置として、図13に示すように、対向配置した1組の成形型100、101と、予備発泡ビーズを両成形型100、101により形成される成形空間104内に充填するための充填器111とを備え、両成形型100、101の背面側にチャンバ102、103をそれぞれ形成するとともに、両成形型100、101にチャンバ102、103と成形空間104とを連通する多数の通気孔105、106をそれぞれ形成し、成形に必要な蒸気や空気や冷却水などの用役流体をチャンバ102、103を介して成形空間104に供給するように構成したものが実用化されている。なお、この事例では、それぞれのチャンバ102、103の上部に加熱蒸気を供給するための上部用役口107、108を設け、下部に減圧ポンプあるいはドレン配管に接続された下部用役口109、110を設けて、成形空間104に対して蒸気を供給するように構成されている。
【0003】
また、成形型100、101に透設された多数の通気孔105、106は、実際には、0.5mmφ程度の丸孔や幅0.5mm程度のスリットからなる貫通孔を複数個透設した外径7〜12mmの蓋を有する筒体からなるコアベントを、成形型100、101に孔明け配置したコアベント取付孔に嵌め込んで形成したものと、成形型100,101に直接的に形成した0.5mmφ程度のコアベントホールとで構成され、これらの通気孔105、106は、成形型100、101に20〜50mmのピッチで設けられている。
【0004】
このような発泡成形装置を用いて発泡成形体の成形する場合には、先ず、成形型を型閉して成形空間104を形成し、ポリスチレンなどの予備発泡させた予備発泡ビーズを原料タンク(図示略)から充填器111を通じて成形空間104内に送入して充填し、次に成形空間104内の予備発泡ビーズを加熱蒸気で加熱し、発泡融着させてから冷却固化し、成形型100、101を型開して発泡成形体を取り出すことになる。
【0005】
一方、前記成形装置を用いて成形した成形品においては、成形品重量のバラツキが大きくなるという問題があった。この課題を解決するため、例えば特公平8−15746号公報には、圧縮充填開始前に予備発泡ビーズの温度を測定しそれに適応するように圧縮充填圧力を設定したり、圧縮充填開始前における予備発泡ビーズの温度を一定に設定するように構成した発泡成形方法が記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような成形方法において、特に改善が望まれている課題の1つとして、成形空間104内の特定部位における予備発泡ビーズの充填密度と、他の部位の充填密度とに大きな差異が生じることがあるという課題である。特定部位としては、(1)複雑形状の成形品の細部を成形する成形空間104の奥部、(2)成形空間104の外周先端部分104aなどがある。
【0007】
以下、(1)、(2)における充填密度の変動の発生原因について詳述するが、その前に、最も一般的に採用されている予備発泡ビーズの充填方法について簡単に説明する。
予備発泡ビーズの充填方法としては、[1]クラッキング充填法、[2]加圧充填法、[3]圧縮充填法などが広く採用されている。
【0008】
[1]クラッキング充填法は、コア型並びにキャビティ型に配置された通気孔からだけでは、充填時に使用する空気を十分に排気できないときに採用する方法で、充填時に、コア型とキャビティ型とを完全に型閉めせず(クラッキング)、例えば成形品の底肉厚の10%だけ開けておき、コア型とキャビティ型間の隙間からも充填時に使用する空気を排出する方法である。
【0009】
[2]加圧充填法は、予備発泡ビーズを収容した原料タンク内を0.2〜1.5kg/cm2程度に加圧し、成形空間内を通気孔及びチャンバを通じて大気圧に開放した状態で、原料タンクと成形空間との差圧を利用して、成形空間内に予備発泡ビーズを搬送して充填する方法である。
【0010】
[3]圧縮充填法は、原料タンク内の圧力pを加圧充填法よりも高めの1.0〜5.0kg/cm2程度に加圧し、一方のチャンバ内を加圧して、通気孔を通じて連通している成形空間内の圧力p1の差圧(p−p1)を維持しながら、予備発泡ビーズを搬送して充填する方法である。
【0011】
次に、充填密度の変動の発生原因について詳述する。
(1)複雑形状の成形品の細部を成形するための成形空間の奥部に関して
上記3つの充填方法は、要するに原料タンクと成形空間の間に適度な差圧を設け、この差圧に基づいて生じる空気の流れに乗せて予備発泡ビーズを送入するものであり、図13に例示するような比較的単純な形状の成形空間104の場合には、予備発泡ビーズが隅々まで充分に行き渡った状態に充填され、部分的な充填むらも少ない状態が得られるので、最終的な発泡成形体においても密度むらが少なく比較的均質な品質を得ることができた。
【0012】
しかしながら、図14(a)に例示するような、コア型101の中央平面に断面袋状の深くて狭い凹部112(図14では上下に2か所)が設けられている形状、あるいは図14(b)に例示するような、キャビティ型100の中央平面に断面袋状の深くて狭い凹部113(図14では同じく上下に2か所)が設けられている形状の場合には、予備発泡ビーズの充填の推進力となる空気の流れが該部分においてよどみ、予備発泡ビーズがこの断面袋状凹部112、あるいは113の奥部まで充填されにくく、極端な密度むらが生じたり、その程度がひどいときには充填欠損のため成形不能になるなどの不具合が発生した。
【0013】
このような問題に対処するため、充填し難い、凹部に向けて専用の充填器を配置することも試みられたが、エア使用量が増加する不具合の他、1つの成形型で成形可能な成形体の個数を削減せざるを得ず、生産性が著しく低下するという問題が発生した。その理由は、通常、成形装置1台あたりの充填器の取付け個数は、原料タンクの容量あるいは加圧空気の供給能力などから一定に定められている。例えば、最も汎用な機種では充填器の取付け個数は18個に設定されており、成形品形状が単純な場合では1つの成形空間に対して3個の充填器を設けるのに対し、成形品形状が複雑なため6個必要になったと仮定すると、成形型のスペースは本来、6個取りの余裕があるにもかかわらず、僅か3個取りの成形型しか設計できなくなってしまい、生産性が半減するからである。
【0014】
また、充填器の個数が増えると、成形空間に供給される単位時間あたりの空気量が増えることから、成形空間内における空気圧が充填直後などにおいて瞬間的に低下したり、成形空間からの空気の排出が追いつかなくなる等、却って充填密度の変動を引き起こす結果となることもある。このため、充填器の使用本数、充填器の配置は、金型設計者にとっては悩みの種であり、また試行錯誤的要素が非常に多く、標準化が非常に困難な分野であった。特に、充填器から離れた部分や、前述の凹部のように幅の狭い有底な部分などに対する予備発泡ビーズの充填密度は低くなり易く、これらの難充填部に対する充填密度を適正値にするためには、全体的に充填密度を高くする必要があり、均一密度のときと比較して、成形品重量が重くなる。
【0015】
更に、成形性の面から考えてみると、充填された予備発泡ビーズを蒸気で加熱するときには、充填密度の低い部分の予備発泡ビーズが十分に融着するように、予備発泡ビーズをより大きく発泡させることが必要となり、加熱蒸気圧を上げる方向にする必要がある。しかし、このように充填密度の低い部分に応じて加熱蒸気圧を上げると、充填密度の高い部分が過剰に加熱された状態となり、発泡圧力が通常の成形よりも高くなる。このため、成形された成形品を冷却するときに、この高い発泡圧力を離型可能な発泡圧力まで下げるために長い時間を要し、成形サイクルが長くなり生産性を落とす。しかも、加熱や冷却時に、成形品各部の発泡圧力が不均一になることから離型性が悪く、また充填性が悪いことから、生産性や収率が低下するという問題がある。
【0016】
(2)成形空間の外周先端部分に関して
加圧充填法や圧縮充填法では、図13に示すように、両成形型100、101を完全に型閉した状態で予備発泡ビーズを成形空間104内に充填する関係上、成形空間104の外周先端部分104aは行き止まり形状になる。このため、原料タンク(図示略)内と成形空間104内の差圧により生じる空気の流れが外周先端部104aにおいてよどみ、予備発泡ビーズが充填されにくく、密度むらが生じやすい。
【0017】
一方、クラッキング充填法では、コア型とキャビティ型とを完全に型閉めせず、例えば成形品の底肉厚の10%だけ開けておくので、成形空間の外周先端部分が行き止まり形状になることはないが、充填後にコア型とキャビティ型とを型閉めする関係上、クラッキング隙間分だけ成形品の底部の密度が他の部分より高くなって、密度むらが生じるという別の問題がある。
【0018】
また、クラッキング充填法においても、予備発泡ビーズの充填後、両成形型を完全に型閉すると、成形空間の外周先端部分が行き止まり形状になることから、予備発泡ビーズの蒸気による加熱、冷却水による冷却、成形品の離型に際して次のような問題が発生する。
【0019】
予備発泡ビーズの加熱時には、例えば一方のチャンバから他方のチャンバに向けて加熱蒸気を供給することで、成形空間内の予備発泡ビーズに加熱蒸気を通すことになるが、図14に示すように、成形空間104の外周先端部分104aが行き止まり形状になっていると、外周先端部分104aに対して加熱蒸気が到達しにくいうえ、比較的熱容量が大きい成形型の外周部100a、101aに熱量が流れてしまうので、外周先端部分104aの予備発泡ビーズの温度が上がりにくく、昇温が他の部分より相当遅れるため、加熱工程の時間を長くせざるを得ず、結局、成形時間全体が長くなるという問題があった。
【0020】
成形品の冷却時には、チャンバ102、103内に配置した図示外のノズルから成形型100、101に対して冷却水を噴霧したり、チャンバ102、103を減圧して成形型の付着水や成形空間104内の水分を蒸発させ、そのときの気化熱によって発泡成形体を成形型とともに冷却するのであるが、このときは、先に説明した予備発泡ビーズの加熱時とは反対に、成形型の外周部100a、101aからの伝熱で成形空間104の外周先端部分104aが冷めにくく、発泡成形体の成形空間104の外周先端部分104aに位置する部分を十分冷却するのに時間がかかるという問題があった。
【0021】
成形品の離型時には、成形型100、101を型開きした状態で、キャビティ型100の背面側からエジェクタピン(図示せず)で発泡成形体を押し出して、発泡成形体を成形型から取り出すが、コア型101を型開きしたとき、成形型の外周部100a、101aとフレーム114、115に囲まれた、金型装置の合わせ目に当たる型間空洞部116に溜まっていた水が流れ落ちて製品である発泡成形体を濡らしてしまうという問題があった。
【0022】
本発明の目的は、成形ショット間及び成形空間の各部における予備発泡ビーズの充填密度を適正に調整可能なポリオレフィン系樹脂の型内発泡成形方法を提供するものである。
【0023】
【課題を解決するための手段及びその作用】
請求項1に係るポリオレフィン系樹脂の型内発泡成形方法は、成形品に対して厚さ20mm以下の仕切壁を成形するための仕切壁成形部を有する成形空間と、該成形空間における用役流体を制御するための少なくとも3つのチャンバであって、成形空間に連通するコア型背面側の第1チャンバと、成形空間に連通するキャビティ型背面側の第2チャンバと、成形空間のうちの予備発泡ビーズが充填されにくい難充填部に連通する第3チャンバとを備えた型内発泡成形装置を用い、ポリオレフィン系樹脂からなる予備発泡ビーズを、30〜50℃の範囲内の設定温度を中心とした±5℃の一定温度に温度調整するとともに、圧縮充填圧力を前記設定温度に適応する圧力であって大気圧よりも大きく、{(70−設定温度[℃])/10}kg/cm2の式で得られる値以下の一定圧力に無機ガスにより圧縮した状態で、前記圧縮充填圧力に各チャンバの無機ガス圧を個別に或いはいずれかの組み合わせにより制御しながら、成形品に対して厚さ20mm以下の仕切壁を成形するための仕切壁成形部を有する成形空間内に予備発泡ビーズを圧縮充填し、その後蒸気により加熱融着せしめてから、冷却して成形型から取り出すものである。
【0024】
この成形方法においては、30〜50℃の設定温度に温度調整し、圧縮充填圧力(圧縮充填時における成形空間の内圧)をこの設定温度に適応する圧力であって大気圧よりも大きく、{(70−設定温度[℃])/10}kg/cm2の式で得られる値以下の一定圧力に設定するので、成形ショット間における成形品の重量バラツキを格段に少なくできる。つまり、予備発泡ビーズは、その製作上の制約から、ビーズ1粒ずつを同一嵩密度に発泡させることは困難で、目標となる嵩密度を中心として、前後に倍率分布を持つ粒子の混合体となる。このため、サイロから成形空間への移送過程において、どうしても分級が発生することから、成形ショット毎に使用する予備発泡ビーズの嵩密度にバラツキが発生して、成形ショット毎の成形品重量にバラツキが発生しようとするが、本発明では、予備発泡ビーズの温度を一定な設定温度に管理するとともに、圧縮充填圧力をこの設定温度に適応する圧力に設定することで、成形品の重量バラツキを防止できる。特に、厚さ20mm以下の仕切壁を有する成形品を成形する場合には、仕切壁成形部への予備発泡ビーズの充填密度が十分に確保されにくいことから、成形品の重量バラツキが大きくなりやすいので好適である。
【0025】
但し、予備発泡ビーズの見掛け密度に応じて、あるいは見掛け密度と温度とに応じて、圧縮充填圧力を設定するようにしてもよいが、見掛け密度を測定するための手段は大掛かりなものであり、しかも温度調整に比して嵩密度(発泡倍率)のバラツキの調整能力が小さいので、温度を一定に調整することが好ましい。また、変動する予備発泡ビーズの温度に応じて圧縮充填圧を調整することも可能であるが、圧縮充填圧の調整は温度調整よりも煩雑な制御が必要になるので、予備発泡ビーズの温度が一定に調整することが好ましい。
【0026】
また、予備発泡ビーズの温度は、設定温度に厳密に調整することが最も好ましいが、直接的に温度測定することが困難なので、設定温度に対してある程度の幅をもたせることになるが、その幅が設定温度±5℃の範内であれば、比較的容易に温度調整可能で、しかも各成形ショット間における成形品の嵩密度のバラツキを、成形品の品質に悪影響を及ぼさない程度に低減できるので好ましい。
【0027】
また、ポリオレフィン系樹脂からなる予備発泡ビーズは、素材自体が軟らかく、しかもガス透過性が高いことから、同一発泡倍率のポリスチレン系樹脂からなる予備発泡ビーズよりも格段に粒子形状が変形しやすく、充填性を一層向上できるので好ましい。
更に、ポリオレフィン系樹脂からなる予備発泡ビーズを無機ガスで圧縮した状態で、3つのチャンバの無機ガス圧を個別に或いはいずれかの組み合わせにより制御し、圧縮した予備発泡ビーズを無機ガスの流れに乗せて成形空間内へ充填する新しい圧縮充填方法を採用しているので、例えば予備発泡ビーズが充填されにくい難充填部に対して先に予備発泡ビーズが充填されるように、各チャンバの無機ガス圧を制御することで、成形品の各部における充填密度を一様に設定できる。このため予備発泡ビーズが充填されにくい、厚さ20mm以下の薄肉な仕切壁を有するような成形品でも、充填器の個数を増やすことなく、成形品の各部における充填密度を適正な値に設定できる。また、強度、剛性を高めたい部分に対して先に予備発泡ビーズを充填すると、該部分における充填密度を局部的に高めてその強度を高めることが可能となる。難充填部への予備発泡ビーズの送入操作は、難充填部に対して集中的に予備発泡ビーズが充填されるように複数回に分けて行ってもよい。
【0028】
請求項2記載の成形方法は、圧縮充填開始前の予備発泡ビーズの温度条件で、成形品密度を予備発泡ビーズの嵩密度で除算して得られる予備発泡ビーズの圧縮比が1.2〜1.5となる圧縮充填圧力に設定するものである。
つまり、圧縮比が1.2未満の場合には予備発泡ビーズが十分に発泡せず、離型後に成形品が大幅に収縮したり、ビーズ間に隙間が形成されたりして、良品が得られないという問題がある。また、圧縮比が1.5を越える場合には、充填後の成形空間内におけるビーズ粒子間が非常に狭くなり、加熱蒸気がビーズ粒子間を通過せず融着不良となったり、加熱蒸気が通過した箇所のみ過剰発泡し、成形品に割れが発生するとともに、冷却時間が長くなるという問題があるので、圧縮比が1.2〜1.5となるように圧縮充填圧力を設定することが好ましい。
【0029】
また、前記圧縮比は、従来の成形方法では、十分な充填性能を確保するため、一般的には1.4以上に設定され、本発明のように20mm以下の仕切壁を有する薄肉深物形状の成形品を成形する場合には、1.5〜1.6以上に保つ必要がある。ところが、このように圧縮比を高く設定した場合、予備発泡ビーズ同士が融着するのに必要な蒸気温度に対して樹脂発泡圧が高くなってしまい、長い冷却サイクルを必要とし、生産性が低下する。本発明では、圧縮比を1.2〜1.4と低く設定しているので、生産性を向上できるとともに、成形品の嵩密度と予備発泡ビーズの嵩密度とを接近させることで、予備発泡ビーズの輸送効率や保管効率を高めることが可能となる。特に、請求項4記載のように成形することで、成形品各部における予備発泡ビーズの充填密度を一様に設定できるので、成形品の品質を十分に確保しつつ生産性を向上することが可能となる。
【0030】
請求項3記載の成形方法は、前記予備発泡ビーズとして、ポリオレフィン系樹脂からなり、セル径が100〜900μm、発泡倍率が5〜60倍、DSC2’ndピーク比が8〜60%、独立気泡率が65%以上のポリオレフィン系樹脂からなる予備発泡ビーズを用いたものである。
【0031】
この成形方法においては、予備発泡ビーズとして、セル径が100〜900μm、発泡倍率が5〜60倍、DSC2’ndピーク比が8〜60%、独立気泡率が65%以上のものを使用しているので、下記のように成形品の表面性を向上し、その外観の見栄性を向上できるとともに、成形時の加熱条件に対する制約を緩和して、成形性及び省エネ性を向上できる。
【0032】
セル径は、100μm未満の場合には、成形時に表面伸びが悪く、ヒケ易く、表面外観の見栄えが劣るという問題があり、900μmを越える場合には、セル径が不均一になり易く、セル径が大きいため表面のきめが粗く、表面外観が劣るという問題があるので、100〜900μmの範囲内に設定することが好ましい。
発泡倍率は、特に制限はないが5〜60倍(発泡ビーズの嵩倍率)程度が好ましい。
【0033】
DSC2’ndピーク比は、8%〜60%に設定することが好ましい。DSC2’ndピーク比とは、基材樹脂を加熱したときに、基材樹脂の結晶融点に起因して形成される、低温側と高温側の2つのDSC(示差走査熱量測定)のピークの合計面積に対する高温側ピークの面積の割合であり、このDSC2’ndピーク比が、8%未満の場合には、成形時の加熱条件幅が狭く、成形体が収縮し易く、ヒケ易い。また、60%を越えると、加熱条件を大幅にアップする必要があり、成形機の大型化が必要であり、且つ省エネルギーという観点からもマイナスとなるので8〜60%に設定することが好ましい。
【0034】
独立気泡率は、65%未満の場合には、成形時の加熱圧をアップしてなんとかビーズ同士を融着させたとしても、成形体の収縮、ヒケが大きくなり易く、目標の品質の成形体が得られ難くなるので、65%以上に設定することが好ましい。
【0037】
請求項4記載の成形方法は、前記第3チャンバとして、コア型とキャビティ型間のクリアランスを介して成形空間に連通する単数又は複数のチャンバを備えたものである。この場合には、クリアランスを介して成形空間の外周部に流入した充填用の無機ガスを効率的に外部へ排出できるので、例えば底の深い容器等を製作するときには、容器の開口縁に対応する位置にクリアランスが形成されるように構成することで、充填器の個数を増やすことなく、予備発泡ビーズの充填密度を適正に設定でき、容器の品質を向上することが可能となる。
【0038】
請求項5記載の成形方法は、前記第3チャンバとして、仕切壁成形部の奥部に連通する単数又は複数のチャンバを備え、予備発泡ビーズの充填時に、仕切壁成形部に対して先に予備発泡ビーズが充填されるように3つのチャンバの無機ガス圧を制御するものである。この場合には、充填密度を十分に確保できないことから、従来成形困難であると考えられていた厚さ20mm以下の仕切壁を有するような複雑形状の成形品でも、仕切壁成形部に対して先に予備発泡ビーズを充填することで、仕切壁成形部における予備発泡ビーズの充填密度を高めて、適正な密度の品質のよい成形品を製作することが可能となる。
【0039】
請求項6記載の成形方法は、前記第3チャンバとして、予備発泡ビーズの充填器から離れている成形空間の遠隔部の奥部に連通する単数又は複数のチャンバを備え、予備発泡ビーズの充填時に、遠隔部に対して先に予備発泡ビーズが充填されるように無機ガス圧を制御するものである。このように構成すると、予備発泡ビーズの充填密度が低下し易い遠隔部の充填密度を十分に確保でき、品質のよい成形品を製作することが可能となる。
【0040】
請求項7記載の成形方法は、成形される仕切壁の高さをH(mm)、厚さをT(mm)としたときに、H/T≧10の関係式が成り立つような仕切壁成形部を有したものである。このような構成の仕切壁を有する成形品は、仕切壁成形部における予備発泡ビーズの充填密度を十分に確保できないことから従来成形困難であると考えられていたが、請求項1〜6のいずれか1項記載の成形方法、特に請求項5記載の成形方法により成形することで、仕切壁成形部における予備発泡ビーズの充填密度を高めて、適正な密度の品質のよい成形品を製作することが可能となる。
【0041】
予備発泡ビーズとしては、ポリオレフィン系樹脂からなるものであれば任意の素材からなるものを採用できるが、安価で且つ入手が容易なことから、請求項8記載のようにポリプロピレン系樹脂や、請求項9記載のようにポリエチレン系樹脂からなるものを採用することが好ましい。
【0042】
請求項10記載の成形方法は、前記仕切壁成形部に抜き勾配を形成したものである。この新しい成形方法により成形可能な仕切壁は薄肉でしかも高さが高いことから、仕切壁成形部に抜き勾配を付け、離型時における成形品の破損を防止することが好ましい。
【0043】
ポリオレフィン系樹脂からなる予備発泡ビーズを用いて成形され、複数の物品を区分けして収容するために、内部が厚さ20mm以下の仕切壁を介して複数の収容空間に区画された集合包装体は、仕切壁におけるビーズの密度が他の部分よりも格段に低くなり、十分な強度が確保できないことから、従来成形困難であると考えられていたが、請求項1〜10のいずれか1項記載の成形方法により成形することで、仕切壁におけるビーズの充填密度を適正に設定して、全体的に均質な密度の集合包装体を実現できる。
【0044】
前記仕切壁の高さをH(mm)、厚さをT(mm)としたときに、H/T≧10の関係式が成り立つような仕切壁は、薄肉でしかも高さが高いことからビーズの充填密度を十分に確保できず成形困難であったが、請求項1〜10のいずれか1項記載の成形方法により成形することで、仕切壁におけるビーズの充填密度を適正に設定して、全体的に均質な密度の集合包装体を実現できる。
【0046】
このような集合包装体の仕切壁は、前述したように薄肉でしかも高さが高いことから、仕切壁成形部に抜き勾配を付け、離型時における成形品の破損を防止することが好ましい。
【0047】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
先ず、成形品の構成について説明する。
図1、図2に示すように、成形品1は、ポリオレフィン系樹脂製の予備発泡ビーズを用いて後述の型内発泡成形装置10を用いて一体成形したもので、有底な箱状の本体部2と、本体部2内を複数の収容空間3に区画する仕切壁4とを備え、収容空間3内に各種物品を整列状に収容するように構成した集合包装体である。尚、成形品1のサイズや形状、収容空間3の個数は、図1、図2に例示した構成に限定されるものではなく、収容する物品のサイズや形状、収容個数などに応じて任意に設定できる。また、後述する型内発泡成形装置10及び成形方法では、このような複雑な形状の成形品1を成形するのに好適であるが、単なる箱状や板状の単純な形状の成形品を成形することも可能である。
【0048】
仕切壁4の厚さTは20mm以下に設定され、仕切壁4の高さH(mm)と厚さT(mm)とは、H/T≧10の関係式が成り立つように構成されている。このような構成の仕切壁4を有する成形品1は、従来の成形方法では成形困難であったが、後述する本発明の成形方法により品質を低下させることなく成形できる。また、仕切壁4には所定の抜き勾配が形成され、成形品1を離型するときに、仕切壁4が破損しないように構成されている。
【0049】
次に、この型内発泡成形装置で使用する予備発泡ビーズについて説明する。
予備発泡ビーズの素材としては、製作する成形品1の使用条件などに応じた物性の素材を選択することになるが、ポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂などのポリオレフィン系合成樹脂材料、あるいはこれらの合成樹脂材料の共重合体などが採用されている。具体的には、エチレンプロピレンランダムポリプロピレン樹脂、エチレンプロピレンブロックポリプロピレン樹脂、ホモポリプロピレンエチレンプロピレンブテンランダムターポリマー、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、架橋低密度ポリエチレン(架橋LDPE)などを好適に利用できる。予備発泡ビーズとして、ポリスチレン系樹脂からなる予備発泡ビーズを用いることも可能であるが、ポリオレフィン系樹脂の予備発泡ビーズの方が、素材自体が軟らかく、しかもガス透過性が高いことから、同一発泡倍率のポリスチレン系樹脂からなる予備発泡ビーズよりも格段に粒子形状が変形しやすので、本発明の目的であるところの充填性の改善効果を発揮する上で好ましい。しかも、ポリスチレン系樹脂は、ポリオレフィン系樹脂よりも予備発泡ビーズの形状のバラツキが大きくて充填性が劣るのが一般的であることからも、ポリオレフィン系合成樹脂材料からなる予備発泡ビーズの方が本願の充填方法の効果が表われやすいのである。
【0050】
予備発泡ビーズのセル径は、100μm未満の場合には、成形時に表面伸びが悪く、ヒケ易く、表面外観の見栄えが劣るという問題があり、900μmを越える場合には、セル径が不均一になり易く、セル径が大きいため表面のきめが粗く、表面外観が劣るという問題があるので、100〜900μmの範囲内、より好ましくは150〜700μm、特に好ましくは170〜550μmに設定することになる。
発泡倍率は、特に制限はないが5〜60倍(発泡ビーズの嵩倍率)程度が好ましい。
【0051】
DSC2’ndピーク比は、8%〜60%に設定することが好ましい。DSC2’ndピーク比とは、基材樹脂を加熱したときに、基材樹脂の結晶融点に起因して形成される、低温側と高温側の2つのDSC(示差走査熱量測定)のピークの合計面積に対する高温側ピークの面積の割合であり、このDSC2’ndピーク比が、8%未満の場合には、成形時の加熱条件幅が狭く、成形体が収縮し易く、ヒケ易い。また、60%を越えると、加熱条件を大幅にアップする必要があり、成形機の大型化が必要であり、且つ省エネルギーという観点からもマイナスとなるので8〜60%、より好ましくは10〜50%、特に好ましくは15〜40%に設定することになる。
【0052】
独立気泡率は、65%未満の場合には、成形時の加熱圧をアップしてなんとかビーズ同士を融着させたとしても、成形体の収縮、ヒケが大きくなり易く、目標の品質の成形体が得られ難くなるので、65%以上、より好ましくは75%以上、特に好ましくは85%以上に設定することになる。
【0053】
次に、型内発泡成形装置の構成について説明する。
図3、図4に示すように、型内発泡成形装置10は、対向配置したコア型11及びキャビティ型12と、コア型11とキャビティ型12とで形成される成形空間13内に予備発泡ビーズを充填するためのビーズ充填手段と、成形空間13内に充填された予備発泡ビーズを蒸気により加熱、発泡、融着させる蒸気供給手段と、成形品1を冷却するための冷却手段とを備えている。尚、成形空間13に対する予備発泡ビーズの充填には、空気以外の窒素ガスなどの無機ガスを用いてもよいが、ここでは清浄な空気を用いて充填する場合について説明する。
【0054】
コア型11及びキャビティ型12は、枠状フレーム14と裏板15とを有するハウジング16にそれぞれ取り付けられ、コア型11の背面側には第1チャンバ17が、またキャビティ型12の背面側には第2チャンバ18がそれぞれ形成されている。
【0055】
コア型11及びキャビティ型12には、図3〜図6に示すように、コアベント20やコアベントホール21からなる通気孔22が形成され、成形空間13とチャンバ17,18とは通気孔22を介して連通されている。コアベント20は、図5、図6に示すように、コア型11及びキャビティ型12に形成した取付孔23に装着される部材であって、底面に予備発泡ビーズの直径よりも小径な貫通孔22a或いは長孔22bを複数形成した有底な筒体のことであり、コアベントホール21は、図5に示すように、コア型11及びキャビティ型12に形成した、予備発泡ビーズの直径よりも小径な貫通孔のことである。
【0056】
尚、本実施例では、成形型11,12として複数の通気孔22をそれぞれ形成したものを用いたが、これらの通気孔22を略完全に或いは完全に省略した成形型を用いてもよい。このような成形型を用いる場合には、両成形型を型閉めした状態で、両成形型の合わせ目部分やその付近或いは充填器やエジェクタピンの周囲に、成形空間と外部の配管とを連通させるためのスリットや貫通孔を形成して、予備発泡ビーズの充填用エアや蒸気などの用役流体を制御することになる。このような成形型を用いると、通気孔22の跡が成形品に形成されないので、表面美麗な成形品が得られること、通気孔の形成作業がほとんど不要になったり完全に不要となるので、成形型の製作コストを低減できること、成形型を薄肉に構成できるので、蒸気による加熱等の応答性を向上できること、成形空間内とチャンバー17,18内における蒸気等の用役流体を個別に制御できるので、成形品の表面性と内部の融着率とを独立に制御でき、成形品特性に対する自由度を拡大できること、などの優れた効果を得ることが可能となる。
【0057】
チャンバ17,18は、用役弁SV1、SV2及び切替弁SWV1、SWV2を介して蒸気供給管25及びエア供給管26にそれぞれ接続されるとともに、ドレン弁DV1、DV2及び切替弁SWV3、SWV4を介して、ドレン管27及び真空ポンプPが介装された減圧管28にそれぞれ接続されている。そして、用役弁SV1,SV2と、ドレン弁DV1,DV2と、切替弁SWV1,SWV2の操作により、チャンバ17,18に対して蒸気や圧縮空気などの用役流体を個別に供給或いは排出できるように構成されている。
【0058】
ビーズ充填手段について説明すると、図3に示すように、予備発泡ビーズを貯留するための原料タンク29が設けられ、原料タンク29には吸気管30が接続され、吸気管30の途中部には吸気弁V1が介装され、吸気弁V1を制御することで、原料タンク29の内圧が調整される。
【0059】
キャビティ型12側の裏板15には成形空間13に開口する充填器31が取付けられ、原料タンク29にはシャッター32が付設され、充填器31は充填管33を介して原料タンク29のシャッター32に接続され、原料タンク29に充填された予備発泡ビーズは、空気の流れに乗って充填器31から成形空間13内へ供給されるように構成されている。充填器31には充填エア供給管34が接続され、充填エア供給管34の途中部に介装した充填エア弁V2により、適正圧力の充填エアが供給されるような構成となっている。
【0060】
原料タンク29はチャンバ17,18の内圧以上の加圧状態に設定され、原料タンク29に貯留された予備発泡ビーズは、圧縮された状態で、原料タンク29から成形空間13への空気の流れに乗って、成形空間13に充填されるように構成されている。
【0061】
また、シャッター32と充填管33との間には調整エア供給管35が接続され、調整エア供給管35の途中部に介装した調整エア弁V3により、充填管33に対して適正圧力の調整エアが供給され、予備発泡ビーズは調整エアで希釈されながら、原料タンク29から充填管33に供給される。また、調整エアの供給量を変えることで、充填管33に対し供給される予備発泡ビーズの単位時間当たりの供給量、つまり後述する最終希釈度合が調整される。但し、スクリューコンベア等の供給手段により原料タンク29から充填管33に対して予備発泡ビーズを供給することも可能であり、この場合には、調整エア弁V3及び調整エア供給管35を省略し、スクリューコンベアの回転速度を変えることでことで、成形空間13に対する予備発泡ビーズの単位時間当たりの供給量を調整することになる。
【0062】
本発明の特徴とする第1の構成は、成形空間13のうちの予備発泡ビーズが充填されにくい難充填部に連通する第3チャンバを設け、この第3チャンバを介して充填用の空気を排出することで、難充填部に対する予備発泡ビーズの流入を促進して、難充填部における予備発泡ビーズの充填密度を適正に設定した点にある。
【0063】
難充填部としては、例えば成形空間13の外周先端部分13aや、仕切壁4を成形する仕切壁成形部13bの奧部や、充填器31から離れている成形空間13の遠隔部の奥部などが考えられる。
【0064】
外周先端部分13aの難充填部における充填性を改善するため、型閉めした状態で、コア型11とキャビティ型12間にはスリット状のクリアランス40が形成され、コア型11及びキャビティ型12のフランジ部11a,12a間には第3チャンバとしての型間空洞部41が形成され、外周先端部分13aの難充填部はクリアランス40を介して型間空洞部41に連通されている。型間空洞部41は、用役弁SV3及び切替弁SWV1、SWV2を介して蒸気供給管25及びエア供給管26にそれぞれ接続されるとともに、ドレン弁DV3及び切替弁SWV3、SWV4を介して、ドレン管27及び真空ポンプPが介装された減圧管28にそれぞれ接続され、型間空洞部41の内圧を制御することで、外周先端部分13aの難充填部の内圧を調整できるように構成されている。但し、型間空洞部41は、予備発泡ビーズの充填性を改善するだけであれば、ドレン管にのみ接続すればよく、必ずしも蒸気供給管25やエア供給管26や減圧管28に接続する必要はないが、これらの管に接続することで、後述のように型間空洞部41における充填用の空気以外の用役流体を制御して、予備発泡ビーズの加熱や成形品1の冷却及び離型時における種々のメリットが得られるので好ましい。
【0065】
クリアランス40の開口幅は、予備発泡ビーズの直径よりも小さく設定され、予備発泡ビーズの充填時に、予備発泡ビーズとともに成形空間13に供給される充填用の無機ガスのみが通過して、予備発泡ビーズが成形空間13に残留するように構成されている。但し、クリアランス40はコア型11及びキャビティ型12の全周に亙って形成してもよいし、必要部分にのみ局部的に設けてもよい。また、図7に示すように、クリアランス40を隔壁42により複数(図例では2つ)に区画し、これら複数のクリアランス40に対応させて型間空洞部41を設け、複数の型間空洞部41に対して充填用の空気やその他の用役流体を個別に制御できるように構成してもよい。
【0066】
仕切壁成形部13bの奧部の難充填部における充填性を改善するため、仕切壁成形部13bの奧部には貫通孔43が形成され、この貫通孔43に接続された排気管44は、ドレン弁DV4及び切替弁SWV3、SWV4を介して、ドレン管27及び減圧管28にそれぞれ接続されている。この場合には、排気管44の管内空間45が第3チャンバとして機能し、仕切壁成形部13bの奧部に流入した充填用空気は貫通孔43及び排気管44を介して排出されるように構成されている。尚、貫通孔43は、前記クリアランス40と同様に、充填性のみを改善するのであれば、ドレン管27にのみ接続すればよいのであるが、蒸気供給管25やエア供給管26や減圧管28などの他の配管に接続して、より木目細かな用役流体の制御を行うようにしてもよい。
【0067】
貫通孔43は、丸孔状やスリット状などの任意の形状に形成することが可能であるが、いずれにしても予備発泡ビーズがこの貫通孔43を通って排気管44側へ流入しないような開口幅に形成することになる。また、充填器31から離間した遠隔部やその他の部位においても、予備発泡ビーズが充填され難い場合には、仕切壁成形部13bの奧部と同様に貫通孔を形成して排気管と接続し、充填用の空気を排出するように構成することが可能である。
【0068】
本発明の特徴とする第2の構成は、成形空間13に供給する予備発泡ビーズの温度を所定の設定温度に調整し、これに適応させて圧縮充填圧力(圧縮充填時における成形空間の内圧)を設定した点にある。
具体的には、原料ビーズはビーズ温調槽38で設定温度に加温され、原料供給弁V4を介して原料タンク29に供給される。ここで、ビーズ温調槽38には予備発泡ビーズを加熱するための加熱手段39を設けるとともに温度センサ37aを設け、温度センサ37aからの信号に基づいて加熱手段39による加熱温度を制御することにより、予備発泡ビーズの温度を設定温度に調整することになる。但し、ビーズ温調槽38の内壁を断熱材で構成したり外壁を断熱材で構成し、ビーズ温調槽38の保温性を高めるとともに、ビーズ温調槽38内の雰囲気温度が一様になるように、加熱手段39として例えば熱風ブロワを用い、ビーズを攪拌しながら温調することが好ましい。また、予備発泡ビーズの温度をより厳密に調整するため、温度センサ37aを複数設けて、その平均温度を予備発泡ビーズの温度として用いてもよい。ビーズ温調槽38から原料タンク29へ予備発泡ビーズを搬送するための配管は保温し、原料輸送のための空気の温度も予め調整することが好ましい。原料タンク29には温調手段36を設けるとともに、原料タンク29内の雰囲気温度を測定するための温度センサ37bを設け、この温度センサ37bからの信号に基づきビーズ温調槽38の温度設定の変更、或いは温調手段36の温度を制御することにより、充填前の予備発泡ビーズの温度を一定にすることができる。
【0069】
加熱手段39としては、任意の構成の加熱手段を採用できるが、成形時に加熱蒸気を用いるので、加熱蒸気を利用した加熱手段を設けることが設備経済上好ましい。その他、加熱手段として電気ヒータ等が挙げられ、加熱蒸気を利用した加熱手段と電気ヒータ等の加熱手段とを併用してもよい。温調手段36としては、成形工場では冷却水温度を30〜50℃に管理していることより、この冷却水を利用した温調を行うことが、設備経済上好ましい。
予備発泡ビーズの加熱温度は、常温以上、融点以下の任意の温度に設定できるが、高温域でのビーズの劣化或いは低温域での夏場の温度管理、冬場の省エネを考慮すると、30℃〜80℃、さらに、成形機の低圧縮圧力域或いは高圧縮圧力域での圧縮充填圧力の制御精度、ビーズ圧縮特性を考慮すると、30℃〜50℃に設定することが好ましい。また、成形品の機械的強度及び重量を安定化させるため、予備発泡ビーズの温度は、設定温度±5℃の範囲内に調整することが好ましい。
【0070】
また、予備発泡ビーズの圧縮充填圧力は、例えば次のような試験を行って予め設定することになる。
先ず、前記設定温度に対する最適な圧縮充填圧力を求めるために行った試験について説明する。
成形品として、ポリプロピレン製の予備発泡ビーズを用いて、外寸で長さ1158.6mm、幅144.3mm、厚み114.3mmの自動車バンパーの芯材を次のようにして製作した。
【0071】
先ず、嵩密度の異なる複数種類の予備発泡ビーズを用い、これを24℃の設定温度に保った状態で4.0kg/cm2の圧縮充填圧力で成形空間に圧縮充填し、その後蒸気により予備発泡ビーズを加熱融着させて、予備発泡ビーズのビーズ嵩密度の異なる複数種類の成形品を製作した。また、圧縮充填圧力のみを変更して、3.5kg/cm2、3.0kg/cm2にそれぞれ設定した場合の成形品も同様にして製作した。そして、各圧縮充填圧力における、予備発泡ビーズのビーズ嵩密度と乾燥後の成形品重量との関係を求め図8に示す結果を得た。
【0072】
次に、嵩密度の異なる複数種類の予備発泡ビーズを用い、これを40℃の設定温度に保った状態で3.5kg/cm2の圧縮充填圧力で成形空間に圧縮充填し、その後蒸気により予備発泡ビーズを加熱融着させて、予備発泡ビーズのビーズ嵩密度の異なる複数種類の成形品を製作した。また、圧縮充填圧力のみを変更して、3.0kg/cm2、2.5kg/cm2、2.0kg/cm2にそれぞれ設定した場合の成形品も同様にして製作した。そして、各圧縮充填圧力における、予備発泡ビーズのビーズ嵩密度と乾燥後の成形品重量との関係を求め図9に示す結果を得た。
【0073】
次に、嵩密度の異なる複数種類の予備発泡ビーズを用い、これを55℃の設定温度に保った状態で3.0kg/cm2の圧縮充填圧力で成形空間に圧縮充填し、その後蒸気により予備発泡ビーズを加熱融着させて、予備発泡ビーズのビーズ嵩密度の異なる複数種類の成形品を製作した。また、圧縮充填圧力のみを変更して、2.5kg/cm2、2.0kg/cm2、1.5kg/cm2、1.0kg/cm2にそれぞれ設定した場合の成形品も同様にして製作した。そして、各圧縮充填圧力における、予備発泡ビーズのビーズ嵩密度と乾燥後の成形品重量との関係を求め図10に示す結果を得た。
【0074】
本発明において最も好ましい成形条件は、予備発泡ビーズの嵩密度が、サイロから成形空間への予備発泡ビーズの移送過程における分級により変動しても、成形品重量が一様になるような成形条件を得ることであり、図8〜図10に示す試験結果から判るように、予備発泡ビーズ温度を24℃に設定した場合には、圧縮充填圧力を3.5kg/cm2に設定したときに、また予備発泡ビーズ温度を40℃に設定した場合には、圧縮充填圧力を2.0kg/cm2に設定したときに、更に予備発泡ビーズ温度を55℃に設定した場合には、圧縮充填圧力を1.0kg/cm2に設定したときに、線図がそれぞれ略水平になって、予備発泡ビーズの嵩密度が変化しても成形品重量がほとんど変化していないことが判る。
【0075】
つまり、成形空間内に充填する予備発泡ビーズの温度に応じて圧縮充填圧力を設定することで、予備発泡ビーズの嵩密度が変化しても成形品重量が変化しないように成形品を製作できることが判る。また、圧縮充填圧力を調整するよりも予備発泡ビーズの温度を調整する方が制御し易いので、成形空間内に充填する予備発泡ビーズの温度を予め設定した設定温度になるように温度調整し、圧縮充填圧力は該設定温度に応じた圧縮充填圧力に固定することが好ましい。
【0076】
設定温度は、温度調整のためのエネルギー消費量を少なくしてランニングコストを低下するため、30〜50℃の範囲内に設定することが好ましい。また、予備発泡ビーズの温度測定は、直接的に測定することが困難なので、予備発泡ビーズを充填している原料タンク等に温度センサを付設して測定することになるが、測定温度と実際の温度との温度差が大きくなると、予備発泡ビーズの嵩密度に応じて成形品重量が大きく変動するので、測定温度は設定温度±5℃内に設定することが好ましい。
【0077】
圧縮充填圧力は、前記設定温度に適応する圧力に設定することになる。具体的には、大気圧よりも大きく、図8〜図10から判るように{(70−設定温度[℃])/10}kg/cm2の式で得られる値以下に設定することになる。より好ましくは、0.5kg/cm2以上、{(70−設定温度[℃])/10}kg/cm2の式で得られる値以下に設定することになる。
【0078】
次に、前記試験結果を検証するために行った、検証試験について説明する。
前記成形品と同じサイズの成形品を製作すべく、嵩密度59〜64g/Lの範囲内の複数種類のポリプロピレン製の予備発泡ビーズを用い、これを40℃の設定温度に保った状態で2.5kg/cm2の圧縮充填圧力で成形空間に圧縮充填し、その後蒸気により予備発泡ビーズを加熱融着させて、ビーズ嵩密度の異なる100個の成形品を製作した。そして、これら成形品の予備発泡ビーズのビーズ嵩密度と成形品重量との関係を求め、図11に示す結果を得た。
【0079】
次に、前記成形品と同じサイズの成形品を製作すべく、嵩密度51〜58g/Lの範囲内の複数種類のポリプロピレン製の予備発泡ビーズを用い、これを40℃の設定温度に保った状態で2.0kg/cm2の圧縮充填圧力で成形空間に圧縮充填し、その後蒸気により予備発泡ビーズを加熱融着させて、ビーズ嵩密度の異なる900個の成形品を製作した。そして、これら成形品の予備発泡ビーズのビーズ嵩密度と成形品重量との関係を求め、図12に示す結果を得た。
【0080】
図11、図12に示すように、成形空間内に充填する予備発泡ビーズの温度と圧縮充填圧力との関係を適正に設定することで、成形品重量は、予備発泡ビーズの嵩密度に応じて多少増加傾向にはなっているが、大きく増加することはなく、成形品重量のバラツキが少なくなっており、前記試験結果が量産時においても適合していることが判る。
【0081】
また、圧縮充填開始前の予備発泡ビーズの温度条件で、成形品密度を予備発泡ビーズの嵩密度で除算して得られる予備発泡ビーズの圧縮比が1.2〜1.5、好ましくは1.25〜1.45となる圧縮充填圧力に設定することになる。つまり、圧縮比が1.2未満の場合には予備発泡ビーズが十分に発泡せず、離型後に成形品が大幅に収縮したり、ビーズ間に隙間が形成されたりして、良品が得られないという問題がある。また、圧縮比が1.5を越える場合には、充填後の成形空間内におけるビーズ粒子間が非常に狭くなり、加熱蒸気がビーズ粒子間を通過せず融着不良となったり、加熱蒸気が通過した箇所のみ過剰発泡し、成形品に割れが発生するとともに、冷却時間が長くなるという問題があるので、圧縮比が1.2〜1.5となるように圧縮充填圧力を設定することが好ましい。
【0082】
次に、前記型内発泡成形装置10を用いた予備発泡ビーズの充填方法の一例について説明する。
先ず、予備発泡ビーズを図示外の成含タンク内に充填して、0.3〜2.0kg/cm2の無機ガスを予備発泡ビーズに圧入する。つまり、本発明で使用する予備発泡ビーズは、ポリオレフィン系樹脂からなり、一般にポリスチレン系樹脂と比較して発泡力が弱いので、蒸気で加熱しても予備発泡ビーズが十分に膨らまず、ビーズ間の密着性が低下したり、ビーズ間の隙間が大きくなって見栄性が低下するなど、成形品の品質が低下することが考えられる。このため、予備発泡ビーズに予め無機ガスを圧入してその発泡力を高めることが好ましい。但し、この成含工程は、使用する原料によっては用いられる場合があるが、一般的には省略する。
【0083】
こうして得られた予備発泡ビーズをビーズ温調槽38に供給し、ビーズ温調槽38内における予備発泡ビーズの温度を測定しながら、加熱手段39によりビーズ温調槽38内を加熱し、予備発泡ビーズの温度を30〜50℃の所定の設定温度に調整した後、保温された原料タンク29に予備発泡ビーズを供給する。
【0084】
次に、コア型11とキャビティ型12を型閉めしてから、成形空間13内を予備発泡ビーズの設定温度に適応する圧縮充填圧に調整すべく、チャンバ17,18と型間空洞部41と管内空間45を予め設定された圧縮充填圧力に加圧するとともに、原料タンク29内を成形空間13内の圧力よりも多少低く設定することになる。このように、圧縮充填時における予備発泡ビーズの温度を設定温度に設定し、圧縮充填圧力をこの設定温度に適応した圧力に設定するので、前述のように、予備発泡ビーズの嵩密度に多少のバラツキがあっても、一様な重量の成形品を製作することが可能となる。
【0085】
次に、充填器31のフィラ、シャッター32、充填エア弁V2、調整エア弁V3を開け予備発泡ビーズの充填を開始する。充填エア弁V2における充填エア圧力は、原料タンク29の内圧より少なくとも2kg/cm2以上高く、且つ絶対値で4kg/cm2以上に設定する。
【0086】
充填中は、予備発泡ビーズは、原料タンク29内の圧縮空気、及び調整エア弁V3からの圧縮空気、並びに充填エア弁V2からの圧縮空気で希釈されながら成形空間13内に流入する。このとき成形空間13に流入する空気と予備発泡ビーズとの容積比は、成形空間13に供給される空気の容積を予備発泡ビーズの容積で除算して得られる数値を最終希釈度合と定義すると、最終希釈度合は5以上、好ましくは10〜50になるように設定される。
【0087】
予備発泡ビーズの最終希釈度合が50よりも大きいと、予備発泡ビーズの単位時間あたりに充填される量が低下するため、充填に時間を要し、成形サイクルタイムが延びるとともに、エア消費量が多くなるという問題がある。また、最終希釈度合が10よりも小さいと、充填管33、充填器31あるいは成形空間13中で予備発泡ビーズ同士の接触或いは衝突回数が増加するため、予備発泡ビーズの充填を妨げる抵抗が増加するという問題があり、また予備発泡ビーズが空気の流れを阻害するため、充填が良好に行えないという問題があるので、10〜50に設定することが好ましい。但し、スクリューコンベア等の供給手段により予備発泡ビーズを供給する場合には、最終希釈度合が所望の値になるように、スクリューコンベアの回転速度を制御して、成形空間13に対する予備発泡ビーズの単位時間当たりの供給量を設定することになる。
【0088】
こうして、成形空間13内に流入した圧縮空気は、通気孔22とクリアランス40と貫通孔43とを通ってチャンバ17,18と型間空洞部41と管内空間45の圧力を上昇させる。この時、チャンバ17,18と型間空洞部41と管内空間45の圧力をドレン弁DV1〜DV4を用いて個別にあるいはいずれかを組合せて制御することにより、予備発泡ビーズの充填され難い部分に対して、先に予備発泡ビーズを充填して、成形品1の各部における密度のバラツキを抑制したり、充填密度を適正に確保することができる。
【0089】
例えば、チャンバ17,18と型間空洞部41と管内空間45の内圧が設定圧以上になったときにドレン弁DV1〜DV4を順次開放するように構成するとともに、設定圧を第2チャンバ18>第1チャンバ17>型間空洞部41>管内空間45とすれば、先ずドレン弁DV4が開放されて難充填部40に対して予備発泡ビーズが充填され、難充填部40への予備発泡ビーズの充填が略完了して、チャンバ17,18と型間空洞部41の内圧が高くなると、ドレン弁DV3が開放されて、成形空間13の外縁部に予備発泡ビーズが充填される。こうして設定圧の小さいものから順番にドレン弁が開放されて、成形空間13に予備発泡ビーズが充填されることになる。
【0090】
また、別の制御方法としては、充填工程を4つに分け、第1の工程ではドレン弁DV4のみを使用して管内空間45の空気圧力を制御し、第2の工程ではドレン弁DV3、DV4を用いて型間空洞部41と管内空間45の空気圧力を制御し、第3の工程では排気弁DV1、DV3、DV4を用いて第1チャンバ17と型間空洞部41と管内空間45の空気圧力を制御し、第4工程では、排気弁DV1〜DV4を用いてチャンバ17,18と型間空洞部41と管内空間45の空気圧力を制御しつつ、予備発泡ビーズを成形空間13内に順次充填する。
【0091】
こうして、予備発泡ビーズを充填した後、充填器31のフィラを閉めるとともに調整エア弁V3を閉め、充填エアを用いて充填器31並びに充填管33内に残っている予備発泡ビーズを原料タンク29に戻し、その後充填エア弁V2並びにシャッター32を閉めることで充填サイクルは終了し、加熱、冷却、離型の一連の通常成形工程を順次行って、所定成形品1を得ることになる。
【0092】
尚、前記型内発泡成形装置10においては、クリアランス40及び型間空洞部41を形成しているので、これを有効に利用し、クリアランス40及び型間空洞部41における用役流体を次のように制御しながら加熱、冷却、離型を行うことも可能である。
【0093】
即ち、加熱工程において、型間空洞部41及びクリアランス40に蒸気を導入して、クリアランス40の周辺部を加熱するとともに、成形空間13内にも送入して、成形空間13の外周先端部分13aの予備発泡ビーズの加熱を補う操作を行う。
【0094】
この場合には、従来比較的熱容量が大きく温度が上昇しにくかった、両成形型11,12の外周部を構成するフランジ部11a,12aが直接加熱されるようになるので、外周先端部分13aの予備発泡ビーズの迅速な温度上昇が可能になるから、結局、成形時間合計を短縮できるという利点が得られるのである。
【0095】
この他、蒸気による外周先端部分13aのエアパージが確実になる、あるいはクリアランス40を通じて独立した調圧操作が可能となるので、チャンバ圧に対して蒸気圧をプラス、マイナスなどコントロールして成形型11,13内の温度バランスを最も好ましい状態に設定でき、大幅なサイクル時間削減あるいは省エネ効果が期待できる。
【0096】
冷却工程において、冷却水の注水の他、前記クリアランス40を通して成形空間13内を減圧して、注水によって成形空間13内に侵入した水分の気化による冷却を促進するとともに、ドレンを排出する操作を行う。
この場合においても、熱容量が大きく温度が下がりにくい成形型11,12のフランジ部11a,12aの温度低下を促進できるから、サイクル時間の削減に大いに貢献できるのである。
【0097】
離型工程において、前記クリアランス40、型間空洞部41に溜まっているドレンを排出する操作を行う。その結果、前記冷却時の注水によって生じたクリアランス40、型間空洞部41に溜まるドレンが除去できるから、離型のために型開きしても作業場を水濡れ状態にするなどの不具合が解消できる。
【0098】
尚、これまでの説明では、コア型11に仕切壁成形部13bが設けられている場合について説明したが、仕切壁成形部13bがキャビティ型12側に設けられている場合には、これまでの説明におけるチャンバ17,18を逆に読み替えた方法を採用することにより、全く同様な作用と効果を得ることができる。
【0099】
このようにして成形した成形品1は、例えば仕切壁4の肉厚が20mm以下、好ましくは3〜15mm、より好ましくは5〜10mmの薄肉に構成されたものや、成形品1の仕切壁4の厚さ方向に配置されるビーズの個数が3個以下のものなど、従来充填困難であると考えられていたような成形品1であっても、各部における密度が平均密度の±5%以内、好ましくは±4%以内、より好ましくは±3%以内に設定された密度のバラツキの少ない品質のよい成形品1となる。また、予備発泡ビーズの温度を設定温度に保ち、圧縮充填圧力を設定温度に適応する圧力に保った状態で成形するので、例えば900gの成形品を成形するときにおける成形品の重量バラツキ3σを、従来の成形方法では10%であったものを、3%以下に調整することが可能となり、各成形ショット間における成形品の重量バラツキが少なく、成形品品質及び収率のよい成形品となる。
【0100】
本発明は、例えばカップ麺の容器のような小さく単純な形状をした成形品1よりも、比較的大きく、複雑な形状をした包装体を成形するときに効果を発揮し、有用なものである。特に、厚肉部と薄肉部とを共に有するような、集合包装体に有益である。また、各成形ショット間における重量バラツキが少なくなることから、自動車用バンパーの芯材のように、機械的強度と重量に対する制約が厳しい成形品にも好適に利用できる。
【0101】
次に、この充填方法により予備発泡ビーズを充填して成形した成形品1の品質評価試験について説明する。
図1、図2に示ような形状の成形品1を製作するに当たり、予備発泡ビーズの充填法として、クラッキング充填法、加圧充填法、圧縮充填法により予備発泡ビーズを充填した場合と、前述した本発明の充填方法により予備発泡ビーズを充填した場合の4つの充填方法で、予備発泡ビーズを充填して4種類の成形品を製作した。そして、図2に示すように、成形品1の仕切壁4の先端部4aと途中部4bと基端部4cにおける密度をそれぞれ測定して、表1に示すような結果を得た。また、本発明の充填方法と、従来の圧縮充填法とで、各々100回の成形を行い、各成形ショットの成形品重量を測定して、その平均重量と最大及び最小重量と、最大重量差と、成形品の重量バラツキ3σを求め、表2に示すような結果を得た。
【0102】
【表1】
【0103】
表1に示すように、従来の充填法により予備発泡ビーズを充填して製作した成形品では、仕切壁4の基端部4aから先端部4c側へ行くに従って密度が低下しているのに対し、本発明の充填方法により予備発泡ビーズを充填して製作した成形品では、略一様な密度になっていることが判る。つまり、本発明の充填方法では、密度のバラツキの少ない品質の良い成形品を製作できることが判る。また、従来の成形品では、密度の低い部分においても十分な強度が得られるように、密度の低い部分を基準に成形品の設計を行う必要があり、成形品が重たくなるという問題があるが、本発明の成形品では、成形品の各部における密度が略一様になるので、成形品の強度を十分に確保しつつ、成形品を軽量に構成でき、しかも予備発泡ビーズの使用量を少なくして成形品の製作コストを低減できる。
【0104】
【表2】
【0105】
表2に示すように、本発明の充填方法で予備発泡ビーズを充填して成形すると、従来の圧縮充填法で充填して成形した場合よりも、成形ショット間における成形品の重量バラツキが小さくなり、所望の重量に精度よく成形されていることが判る。
【0106】
次に、成形サイクルの評価試験について説明する。
圧縮成形品として、図1、図2に示すような形状で、外寸で縦450mm、横300mm、高さ180mmの箱型、厚み8mmの縦方向のリブ5本、厚み8mmの横方向のリブ1本の成形品を製作するにあたり、本発明例として、予備発泡ビーズとして嵩密度が20g/Lのポリプロピレン製ビーズを用い、成形品の嵩密度を28g/L、26g/L、24g/Lに設定した実施例1〜3の成形品と、予備発泡ビーズとして嵩密度が25g/Lのポリエチレン製ビーズを用い、成形品の嵩密度を33g/L、30g/L、29g/Lに設定した実施例4〜6の成形品を製作した。
【0107】
また、比較例として、予備発泡ビーズとして嵩密度が20g/Lのポリプロピレン製ビーズを用い、成形品の嵩密度を30g/L、28g/L、26g/Lに設定した従来例1〜3の成形品と、予備発泡ビーズとして嵩密度が25g/Lのポリエチレン製ビーズを用い、成形品の嵩密度を40g/L、38g/L、35g/Lに設定した従来例4〜6の成形品を製作した。
そして、実施例1〜6と比較例1〜6の成形サイクルと成形品品質とを測定して表3,4を得た。但し、表3,4において、成形品品質は、ビーズ同士の密着状態を3段階評価したもので、十分に密着しているものを良品として「○」で表示し、使用には耐え得るが多少難のあるものを「△」で表示し、全く使用に耐えないものを「×」で表示した。
【0108】
【表3】
【0109】
【表4】
【0110】
表3,4に示すように、従来の成形方法では、予備発泡ビーズとしてポリプロピレン製ビーズを使用した場合には、比較例1のように成形品嵩密度を30g/L(圧縮比1.5)以上に設定しないと、品質の良い成形品が得られず、またポリエチレン製ビーズを使用した場合には、比較例4のように成形品嵩密度を40g/L(圧縮比1.6)以上に設定しないと、品質の良い成形品が得られない。それに対して、本発明の成形方法では、予備発泡ビーズとしてポリプロピレン製ビーズを使用した場合には、実施例2のように成形品嵩密度を26g/L(圧縮比を1.3に設定した場合でも、十分な品質の成形品が得られ、ポリエチレン製ビーズを使用した場合には、実施例5のように成形品嵩密度を30g/L(圧縮比1.2)以上に設定した場合でも、品質の良い成形品が得られる。また、成形サイクルは、成形品の嵩密度を予備発泡ビーズの嵩密度で除算して求めた圧縮比が増大するにしたがって長くなり、十分な品質の成形品が得られる比較例1,4では、180sec,210secであるのに対し、実施例2,3では130sec,120secであり、本発明の成形方法では、従来の成形方法と比較して、十分な品質を確保しつつ、成形サイクルを格段に短縮できることが判る。
【0111】
尚、本実施例では、成形品1の各部における密度が一様になるように、チャンバ17,18と型間空洞部41と管内空間45の内圧を調整したが、局部的に強度を高めたい部分における予備発泡ビーズの充填密度を高めることも可能である。また、成形品1以外の各種形状の成形品を成形する場合においても、本発明を勿論適用することが可能である。
【0112】
【発明の効果】
請求項1に係るポリオレフィン系樹脂の型内発泡成形方法によれば、30〜50℃の設定温度に温度調整した予備発泡ビーズを、この設定温度に適応する圧力であって大気圧よりも大きく、{(70−設定温度[℃])/10}kg/cm2の式で得られる値以下の圧縮充填圧力で成形空間内に圧縮充填するので、予備発泡ビーズの嵩密度が各成形ショット間において予備発泡ビーズの移送時における分級等により変動しても、その悪影響を受けることなく一様な重量の成形品を製作できるので、成形品の品質安定性を格段に向上できる。
また、予備発泡ビーズの温度を設定温度±5℃の範内に設定するので、比較的容易に温度調整可能で、しかも各成形ショット間における成形品の嵩密度のバラツキを、成形品の品質に悪影響を及ぼさない程度に低減できるので好ましい。
更に、ポリオレフィン系樹脂からなる予備発泡ビーズは、素材自体が軟らかく、しかもガス透過性が高いことから、同一発泡倍率のポリスチレン系樹脂からなる予備発泡ビーズよりも格段に粒子形状が変形しやすく、充填性を一層向上できるので好ましい。
更にまた、3つのチャンバの無機ガス圧を個別に或いはいずれかの組み合わせにより制御し、圧縮した予備発泡ビーズを無機ガスの流れに乗せて成形空間内へ充填するので、例えば予備発泡ビーズが充填されにくい難充填部に対して先に予備発泡ビーズが充填されるように、各チャンバの無機ガス圧を制御することで、成形品の各部における充填密度を一様に設定できる。このため予備発泡ビーズが充填されにくい、厚さ20mm以下の薄肉な仕切壁を有するような成形品でも、充填器の個数を増やすことなく、成形品の各部における充填密度を適正な値に設定できる。また、強度、剛性を高めたい部分に対して先に予備発泡ビーズを充填すると、該部分における充填密度を局部的に高めてその強度を高めることが可能となる。
【0113】
請求項2記載のように、圧縮充填開始前の予備発泡ビーズの温度条件で、成形品密度を予備発泡ビーズの嵩密度で除算して得られる予備発泡ビーズの圧縮比が1.2〜1.5となる圧縮充填圧力に設定すると、成形のサイクルタイムを短くして生産性を向上できるとともに、ビーズ同士が適正に密着した品質の良い成形品を成形できる。また、成形品の嵩密度と予備発泡ビーズの嵩密度とが接近するので、予備発泡ビーズの輸送効率や保管効率を高めることが可能となる。
【0114】
請求項3記載のように、予備発泡ビーズとして、ポリオレフィン系樹脂からなり、セル径が100〜900μm、発泡倍率が5〜60倍、DSC2’ndピーク比が8〜60%、独立気泡率が65%以上のポリオレフィン系樹脂からなる予備発泡ビーズを用いると、成形品の表面性を向上し、その外観の見栄性を向上できるとともに、成形時の加熱条件に対する制約を緩和して、成形性及び省エネ性を向上できる。
【0116】
請求項4記載のように、第3チャンバとして、コア型とキャビティ型間のクリアランスを介して成形空間に連通するチャンバを備えると、クリアランスを介して成形空間の外周部に流入した充填用の無機ガスを効率的に外部へ排出できるので、例えば底の深い容器等を製作するときには、容器の開口縁に対応する位置にクリアランスが形成されるように構成することで、充填器の個数を増やすことなく、予備発泡ビーズの充填密度を適正に設定でき、容器の品質を向上することが可能となる。
【0117】
請求項5記載のように、第3チャンバとして、仕切壁成形部の奥部に連通するチャンバを備えると、充填密度を十分に確保できないことから、従来成形困難であると考えられていた厚さ20mm以下の仕切壁を有するような複雑形状の成形品でも、仕切壁成形部に対して先に予備発泡ビーズを充填することで、仕切壁成形部における予備発泡ビーズの充填密度を高めて、適正な密度の品質のよい成形品を製作することが可能となる。
【0118】
請求項6記載のように、第3チャンバとして、予備発泡ビーズの充填器から離れている成形空間の遠隔部の奥部に連通するチャンバを備えると、予備発泡ビーズの充填密度が低下し易い遠隔部の充填密度を十分に確保でき、品質のよい成形品を製作することが可能となる。
【0119】
請求項7記載のような構成の仕切壁成形部を形成すると、高さH(mm)と厚さT(mm)とにH/T≧10の関係式が成り立つような仕切壁を有する成形品を成形することが可能となる。このような成形部は、仕切壁成形部における予備発泡ビーズの充填密度を十分に確保できないことから従来成形困難であると考えられていたが、請求項1〜6のいずれか1項記載の成形方法、特に請求項5記載の成形方法により成形することで、品質よく成形することができる。
【0120】
予備発泡ビーズとしては、ポリオレフィン系樹脂からなるものであれば任意の素材からなるものを採用できるが、安価で且つ入手が容易なことから、請求項8記載のようにポリプロピレン系樹脂や、請求項9記載のようにポリエチレン系樹脂からなるものを採用することが好ましい。
【0121】
前記成形方法では、薄肉でしかも高さの高い仕切壁を有する成形体を成形できるが、請求項10記載のように、仕切壁成形部に抜き勾配を形成すると、このような成形品であっても、離型時における破損を防止できるので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 成形品の斜視図
【図2】 成形品の縦断面図
【図3】 型内発泡成形装置の縦断面図
【図4】 図3のIV−IV線断面図
【図5】 通気孔付近の縦断面図
【図6】 コアベントの正面図
【図7】 他の構成の型内発泡成形装置の図4相当図
【図8】 予備発泡ビーズの嵩密度と成形品重量との関係を示す線図
【図9】 予備発泡ビーズの嵩密度と成形品重量との関係を示す線図
【図10】 予備発泡ビーズの嵩密度と成形品重量との関係を示す線図
【図11】 予備発泡ビーズの嵩密度と成形品重量との関係を示す線図
【図12】 予備発泡ビーズの嵩密度と成形品重量との関係を示す線図
【図13】 従来技術に係る型内発泡成形装置の縦断面図
【図14】 従来技術に係る他の構成の型内発泡成形装置の縦断面図
【符号の説明】
1 成形品 2 本体部
3 収容空間 4 仕切壁
4a 先端部 4b 途中部
4c 基端部
10 型内発泡成形装置
11 コア型 12 キャビティ型
11a,12a フランジ部
13 成形空間 13a 外周先端部分
13b 仕切壁成形部 14 枠状フレーム
15 裏板 16 ハウジング
17 第1チャンバ 18 第2チャンバ
20 コアベント
21 コアベントホール
22 通気孔 23 取付孔
22a 貫通孔 22b 長孔
SV1〜SV3 用役弁
SWV1〜SWV4 切替弁
DV1〜DV4 ドレン弁
V1 吸気弁 V2 充填エア弁
V3 調整エア弁
25 蒸気供給管 26 エア供給管
27 ドレン管 P 真空ポンプ
28 減圧管 29 原料タンク
30 吸気管 31 充填器
32 シャッター 33 充填管
34 充填エア供給管
35 調整エア供給管
36 温調手段
37a 温度センサ 37b 温度センサ
38 ビーズ温調槽 39 加熱手段
40 クリアランス 41 型間空洞部
42 隔壁 43 貫通孔
44 排気管 45 管内空間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for in-mold foam molding of polyolefin resin.To the lawRelated.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 13, as an in-mold foam molding apparatus for producing a molded product using pre-expanded beads made of a thermoplastic synthetic resin, a pair of facing
[0003]
In addition, the large number of
[0004]
In the case of molding a foam molded body using such a foam molding apparatus, first, a molding die is closed to form a
[0005]
On the other hand, in the molded product molded using the molding apparatus, there is a problem that the variation in the molded product weight increases. In order to solve this problem, for example, in Japanese Patent Publication No. 8-15746, the temperature of the pre-expanded beads is measured before the start of compression filling, and the compression filling pressure is set so as to adapt to it. A foam molding method configured to set the temperature of the expanded beads constant is described.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a molding method, as one of the problems that are particularly desired to be improved, there is a large difference between the packing density of the pre-expanded beads in a specific part in the
[0007]
Hereinafter, the cause of the fluctuation of the packing density in (1) and (2) will be described in detail. Before that, the most commonly used filling method of pre-expanded beads will be briefly described.
As the filling method of the pre-expanded beads, [1] cracking filling method, [2] pressure filling method, [3] compression filling method and the like are widely adopted.
[0008]
[1] The cracking filling method is used when the air used for filling cannot be exhausted sufficiently from the vent holes arranged in the core mold and cavity mold. In this method, the mold is not completely closed (cracking), for example, only 10% of the bottom thickness of the molded product is opened, and air used for filling is discharged from the gap between the core mold and the cavity mold.
[0009]
[2] In the pressure filling method, the inside of the raw material tank containing the pre-expanded beads is 0.2 to 1.5 kg / cm.2A method in which pre-expanded beads are transported and filled in the molding space using the pressure difference between the raw material tank and the molding space in a state in which the molding space is opened to atmospheric pressure through the vents and the chamber. It is.
[0010]
[3] In the compression filling method, the pressure p in the raw material tank is higher than the pressure filling method by 1.0 to 5.0 kg / cm.2A method of transporting and filling pre-expanded beads while maintaining the differential pressure (p-p1) of the pressure p1 in the molding space communicating with each other through a vent hole by pressurizing to a certain level It is.
[0011]
Next, the cause of the fluctuation of the packing density will be described in detail.
(1) Regarding the inner part of the molding space for molding the details of molded products with complex shapes
In short, the above three filling methods provide an appropriate differential pressure between the raw material tank and the molding space, and send the pre-expanded beads on the air flow generated based on this differential pressure. In the case of the
[0012]
However, as shown in FIG. 14 (a), a shape in which the central plane of the
[0013]
In order to deal with such problems, it has also been attempted to arrange a dedicated filling device toward the recess, which is difficult to fill, but in addition to the problem of increased air usage, molding that can be molded with one mold The number of bodies had to be reduced, resulting in a problem that productivity was significantly reduced. The reason is that the number of fillers attached to one molding apparatus is usually fixed according to the capacity of the raw material tank or the ability to supply pressurized air. For example, in the most general-purpose model, the number of attached fillers is set to 18, and when the shape of the molded product is simple, three fillers are provided for one molding space, whereas the shape of the molded product is Assuming that 6 pieces are required because of the complexity of the mold, the mold space is originally designed to allow only 3 molds to be designed even though there is room for 6 molds. Because it does.
[0014]
Also, as the number of fillers increases, the amount of air per unit time supplied to the molding space increases, so that the air pressure in the molding space decreases instantaneously immediately after filling or the air from the molding space On the contrary, it may cause a change in packing density, for example, the discharge cannot catch up. For this reason, the number of fillers to be used and the arrangement of the fillers are troublesome for mold designers, and there are many trial and error factors, and standardization is very difficult. In particular, the filling density of the pre-expanded beads for a portion away from the filling device or a narrow bottomed portion such as the above-mentioned concave portion tends to be low, and the filling density for these difficult filling portions is set to an appropriate value. Therefore, it is necessary to increase the filling density as a whole, and the weight of the molded product becomes heavier than when the density is uniform.
[0015]
Furthermore, from the viewpoint of moldability, when the filled pre-expanded beads are heated with steam, the pre-expanded beads are expanded to a greater extent so that the pre-expanded beads in the portion with low packing density are sufficiently fused. Therefore, it is necessary to increase the heating steam pressure. However, when the heating vapor pressure is increased in accordance with the portion having a low filling density as described above, the portion having a high filling density is excessively heated, and the foaming pressure becomes higher than that in the normal molding. For this reason, when the molded product is cooled, it takes a long time to reduce the high foaming pressure to a foaming pressure at which the mold can be released, resulting in a long molding cycle and reduced productivity. In addition, when heating or cooling, the foaming pressure of each part of the molded product becomes non-uniform so that the releasability is poor, and the filling property is poor, so that there is a problem that productivity and yield are lowered.
[0016]
(2) Regarding the outer peripheral tip of the molding space
In the pressure filling method and the compression filling method, as shown in FIG. 13, the pre-expanded beads are filled into the
[0017]
On the other hand, in the cracking filling method, the core mold and the cavity mold are not completely closed, and, for example, only 10% of the bottom wall thickness of the molded product is opened, so that the outer peripheral tip portion of the molding space becomes a dead end shape. However, there is another problem in that the density of the bottom of the molded product is higher than that of the other part due to the cracking gap due to the closing of the core mold and the cavity mold after filling.
[0018]
Also, in the cracking filling method, after filling the pre-expanded beads, if both molds are completely closed, the outer peripheral tip of the molding space becomes a dead end shape. The following problems occur during cooling and mold release.
[0019]
At the time of heating the pre-expanded beads, for example, by supplying heating steam from one chamber to the other chamber, the heating vapor is passed through the pre-expanded beads in the molding space. If the outer
[0020]
During cooling of the molded product, cooling water is sprayed onto the
[0021]
When the molded product is released, the foam molded body is extruded from the back side of the
[0022]
The object of the present invention is to provide an in-mold foam molding method for polyolefin resin that can appropriately adjust the filling density of pre-expanded beads between molding shots and in each part of the molding space.The lawIt is to provide.
[0023]
[Means for Solving the Problem and Action]
The in-mold foam molding method for polyolefin resin according to
[0024]
In this molding method, the temperature is adjusted to a set temperature of 30 to 50 ° C., and the compression filling pressure (the internal pressure of the molding space at the time of compression filling) is a pressure adapted to this set temperature and is larger than the atmospheric pressure, {( 70-set temperature [° C]) / 10} kg / cm2Since the constant pressure is set to a value equal to or less than the value obtained by the above equation, the weight variation of the molded product between molding shots can be remarkably reduced. In other words, pre-expanded beads are difficult to foam one bead to the same bulk density due to restrictions in production, and a mixture of particles having a magnification distribution around the target bulk density. Become. For this reason, classification is inevitably generated in the transfer process from the silo to the molding space, so that the bulk density of the pre-expanded beads used for each molding shot varies, and the molded product weight varies for each molding shot. In the present invention, the temperature of the pre-expanded beads is controlled to a constant set temperature, and the compression filling pressure is set to a pressure adapted to the set temperature, thereby preventing variation in the weight of the molded product. . In particular, when a molded product having a partition wall with a thickness of 20 mm or less is molded, it is difficult to ensure a sufficient density of pre-expanded beads in the partition wall molding part, and thus the weight variation of the molded product tends to increase. Therefore, it is preferable.
[0025]
However, the compression filling pressure may be set according to the apparent density of the pre-expanded beads or according to the apparent density and the temperature, but the means for measuring the apparent density is a large one, Moreover, since the ability to adjust the variation in the bulk density (foaming ratio) is smaller than the temperature adjustment, it is preferable to adjust the temperature to be constant. It is also possible to adjust the compression filling pressure according to the temperature of the pre-expanded beads that fluctuate, but adjustment of the compression filling pressure requires more complicated control than temperature adjustment. It is preferable to adjust it to be constant.
[0026]
The temperature of the pre-expanded beads is most preferably adjusted precisely to the set temperature, but it is difficult to measure the temperature directly, so it will have a certain range with respect to the set temperature. Is within the range of the set temperature ± 5 ° C., the temperature can be adjusted relatively easily, and the variation in the bulk density of the molded product between the molding shots can be reduced to the extent that the quality of the molded product is not adversely affected. Therefore, it is preferable.
[0027]
In addition, pre-expanded beads made of polyolefin resin are softer and more gas permeable, so the particle shape is much easier to deform than pre-expanded beads made of polystyrene resin with the same expansion ratio. It is preferable because the properties can be further improved.
Furthermore, with the pre-expanded beads made of polyolefin resin compressed with inorganic gas, the inorganic gas pressure in the three chambers is controlled individually or in any combination, and the compressed pre-expanded beads are placed on the inorganic gas flow. Since the new compression filling method is used to fill the molding space, the inorganic gas pressure in each chamber is set so that, for example, the pre-expanded beads are first filled in the difficult-to-fill parts that are difficult to be filled with the pre-expanded beads. By controlling, the filling density in each part of the molded product can be set uniformly. For this reason, even in a molded product that is difficult to be filled with pre-expanded beads and has a thin partition wall with a thickness of 20 mm or less, the filling density in each part of the molded product can be set to an appropriate value without increasing the number of fillers. . Further, if the pre-expanded beads are first filled in the portion where the strength and rigidity are to be increased, the filling density in the portion can be locally increased to increase the strength. The operation of feeding the pre-expanded beads to the difficult-to-fill part may be performed in a plurality of times so that the pre-expanded beads are intensively filled in the difficult-to-fill part.
[0028]
In the molding method according to
In other words, when the compression ratio is less than 1.2, the pre-expanded beads are not sufficiently foamed, and the molded product contracts significantly after release, or a gap is formed between the beads, and a good product is obtained. There is no problem. In addition, when the compression ratio exceeds 1.5, the space between the bead particles in the molding space after filling becomes very narrow, and the heating steam does not pass between the bead particles, resulting in poor fusion. Only the part that has passed is excessively foamed, and there is a problem that cracks occur in the molded product and the cooling time becomes long, so the compression filling pressure can be set so that the compression ratio is 1.2 to 1.5. preferable.
[0029]
Further, in the conventional molding method, the compression ratio is generally set to 1.4 or more in order to ensure sufficient filling performance, and has a thin wall shape having a partition wall of 20 mm or less as in the present invention. In the case of molding the molded product, it is necessary to keep it at 1.5 to 1.6 or more. However, when the compression ratio is set to be high in this way, the resin foaming pressure becomes higher than the vapor temperature necessary for fusing the pre-expanded beads together, which requires a long cooling cycle and decreases the productivity. To do. In the present invention, since the compression ratio is set as low as 1.2 to 1.4, the productivity can be improved, and the bulk density of the molded product and the bulk density of the pre-foamed beads are brought close to each other, thereby pre-foaming. It becomes possible to increase the transport efficiency and storage efficiency of beads. In particular, by molding as described in
[0030]
The molding method according to
[0031]
In this molding method, pre-expanded beads having a cell diameter of 100 to 900 μm, an expansion ratio of 5 to 60 times, a
[0032]
If the cell diameter is less than 100 μm, there is a problem that the surface elongation is poor during molding, the sink is easy, and the appearance of the surface is inferior. If it exceeds 900 μm, the cell diameter tends to be uneven, Is large, the surface is rough and the surface appearance is inferior. Therefore, it is preferably set within the range of 100 to 900 μm.
The expansion ratio is not particularly limited, but is preferably about 5 to 60 times (bulk ratio of expanded beads).
[0033]
The DSC 2'nd peak ratio is preferably set to 8% to 60%. DSC 2'nd peak ratio is the total of two low temperature and high temperature DSC (differential scanning calorimetry) peaks formed due to the crystalline melting point of the base resin when the base resin is heated. When the
[0034]
If the closed cell ratio is less than 65%, even if the heating pressure at the time of molding is increased and the beads are somehow fused together, shrinkage and sink marks of the molded body tend to increase, and the molded body of the target quality. Therefore, it is preferable to set it to 65% or more.
[0037]
Claim4In the described molding method, the third chamber includes one or a plurality of chambers communicating with the molding space via a clearance between the core mold and the cavity mold. In this case, since the filling inorganic gas flowing into the outer peripheral portion of the molding space through the clearance can be efficiently discharged to the outside, for example, when manufacturing a container having a deep bottom, it corresponds to the opening edge of the container. By configuring so that the clearance is formed at the position, it is possible to appropriately set the filling density of the pre-expanded beads without increasing the number of fillers, and to improve the quality of the container.
[0038]
Claim5The described molding method includes, as the third chamber, one or a plurality of chambers communicating with the inner part of the partition wall molding portion, and the pre-expanded beads are previously placed on the partition wall molding portion when filling the pre-expanded beads. The inorganic gas pressure in the three chambers is controlled so as to be filled. In this case, since the packing density cannot be sufficiently secured, even a molded product having a complicated shape having a partition wall with a thickness of 20 mm or less, which has been thought to be difficult to be molded in the past, is formed with respect to the partition wall molding portion. By filling the pre-expanded beads first, the filling density of the pre-expanded beads in the partition wall molding part is increased, and a good quality product with an appropriate density is manufactured.ThisIs possible.
[0039]
Claim6The molding method described includes, as the third chamber, one or more chambers that communicate with the back of the remote portion of the molding space that is away from the pre-expanded bead filler, and when the pre-expanded beads are filled, In contrast, the inorganic gas pressure is controlled so that the pre-expanded beads are filled first. If comprised in this way, the filling density of the remote part where the filling density of a pre-expanded bead tends to fall can fully be ensured, and it becomes possible to manufacture a molded article with good quality.
[0040]
Claim7The described molding method has a partition wall molding portion that satisfies the relational expression of H / T ≧ 10 when the height of the partition wall to be molded is H (mm) and the thickness is T (mm). It is what. A molded product having a partition wall having such a configuration has been considered difficult to form in the past because it cannot sufficiently secure the packing density of the pre-expanded beads in the partition wall molding portion.1~6The molding method according to
[0041]
As the pre-expanded beads, those made of any material can be adopted as long as they are made of polyolefin resin, but they are inexpensive and easy to obtain.8Polypropylene resin as described, or claims9It is preferable to employ a polyethylene resin as described.
[0042]
Claim 10In the described molding method, a draft is formed in the partition wall molding part. Since the partition wall that can be molded by this new molding method is thin and high in height, it is preferable to give a draft to the partition wall molding portion to prevent damage to the molded product at the time of mold release.
[0043]
PoMolded using pre-expanded beads made of reolefinic resin, the interior is partitioned into a plurality of receiving spaces through a partition wall having a thickness of 20 mm or less in order to divide and store a plurality of articles.CollectionThe combined package was considered to be difficult to form in the past because the density of the beads in the partition wall was much lower than the other parts and sufficient strength could not be secured.1~ 10By molding by the molding method according to any one of the above, it is possible to appropriately set the packing density of beads in the partition wall, and to realize a collective package having a uniform density as a whole.
[0044]
in frontA partition that satisfies the relational expression of H / T ≧ 10 when the height of the partition wall is H (mm) and the thickness is T (mm).WallHowever, since it was thin and high in height, it was difficult to form a sufficient packing density of beads, but it was difficult to mold.1~ 10By molding by the molding method according to any one of the above, it is possible to appropriately set the packing density of beads in the partition wall, and to realize a collective package having a uniform density as a whole.
[0046]
like thisSince the partition wall of the collective package is thin and high as described above, it is preferable to give a draft to the partition wall molding portion to prevent damage to the molded product at the time of mold release.
[0047]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of the molded product will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the molded
[0048]
The thickness T of the
[0049]
Next, the pre-expanded beads used in this in-mold foam molding apparatus will be described.
As the material of the pre-expanded beads, a material having physical properties corresponding to the usage conditions of the molded
[0050]
When the cell diameter of the pre-expanded beads is less than 100 μm, there is a problem in that the surface elongation is poor during molding, there is a problem that it is easy to sink, and the appearance of the surface is inferior. When the cell diameter exceeds 900 μm, the cell diameter becomes uneven. Since the cell diameter is large and the surface texture is rough and the surface appearance is inferior, there is a problem that the cell appearance is in the range of 100 to 900 μm, more preferably 150 to 700 μm, and particularly preferably 170 to 550 μm.
The expansion ratio is not particularly limited, but is preferably about 5 to 60 times (bulk ratio of expanded beads).
[0051]
The DSC 2'nd peak ratio is preferably set to 8% to 60%. DSC 2'nd peak ratio is the total of two low temperature and high temperature DSC (differential scanning calorimetry) peaks formed due to the crystalline melting point of the base resin when the base resin is heated. When the
[0052]
If the closed cell ratio is less than 65%, even if the heating pressure at the time of molding is increased and the beads are somehow fused together, shrinkage and sink marks of the molded body tend to increase, and the molded body of the target quality. Is less than 65%, more preferably 75% or more, and particularly preferably 85% or more.
[0053]
Next, the configuration of the in-mold foam molding apparatus will be described.
As shown in FIGS. 3 and 4, the in-mold
[0054]
The
[0055]
As shown in FIGS. 3 to 6, the
[0056]
In the present embodiment, the
[0057]
The
[0058]
The bead filling means will be described. As shown in FIG. 3, a
[0059]
The
[0060]
The
[0061]
An adjustment
[0062]
The first configuration, which is a feature of the present invention, is provided with a third chamber that communicates with a difficult filling portion in the
[0063]
Examples of the difficult filling portion include an outer
[0064]
A slit-
[0065]
The opening width of the
[0066]
In order to improve the filling property in the difficult filling part of the flange part of the partition
[0067]
The through
[0068]
The second configuration, which is a feature of the present invention, adjusts the temperature of the pre-expanded beads to be supplied to the
Specifically, the raw material beads are heated to a set temperature in the bead
[0069]
As the heating means 39, a heating means having an arbitrary configuration can be adopted. However, since heating steam is used at the time of molding, it is preferable in terms of equipment economy to provide a heating means using heating steam. In addition, an electric heater etc. are mentioned as a heating means, You may use together the heating means using heating steam, and heating means, such as an electric heater. As the temperature control means 36, it is preferable in terms of equipment economy to perform temperature control using this cooling water because the cooling water temperature is controlled at 30 to 50 ° C. in the molding factory.
The heating temperature of the pre-expanded beads can be set to any temperature between the normal temperature and the melting point, but considering the deterioration of the beads in the high temperature range or the temperature control in the summer time in the low temperature range, and the energy saving in the winter season, Considering the control accuracy of the compression filling pressure in the low compression pressure region or the high compression pressure region of the molding machine and the bead compression characteristics, it is preferably set to 30 ° C. to 50 ° C. Further, in order to stabilize the mechanical strength and weight of the molded product, the temperature of the pre-expanded beads is preferably adjusted within the range of the set temperature ± 5 ° C.
[0070]
Further, the compression filling pressure of the pre-expanded beads is set in advance by performing the following test, for example.
First, a description will be given of a test performed to obtain an optimum compression filling pressure with respect to the set temperature.
As a molded article, a core material of an automobile bumper having an outer size of 1158.6 mm, a width of 144.3 mm, and a thickness of 114.3 mm was manufactured as follows using pre-expanded beads made of polypropylene.
[0071]
First, a plurality of types of pre-expanded beads having different bulk densities were used and maintained at a set temperature of 24 ° C. to 4.0 kg / cm.2The pre-expanded beads were heat-fused with steam, and a plurality of types of molded products having different bead bulk densities were manufactured. Also, changing only the compression filling pressure, 3.5kg / cm2, 3.0kg / cm2In the same way, the molded product was set in the same manner. Then, the relationship between the bead bulk density of the pre-expanded beads and the weight of the molded product after drying at each compression filling pressure was obtained, and the results shown in FIG. 8 were obtained.
[0072]
Next, a plurality of types of pre-expanded beads having different bulk densities were used and maintained at a set temperature of 40 ° C. to 3.5 kg / cm.2The pre-expanded beads were heat-fused with steam, and a plurality of types of molded products having different bead bulk densities were manufactured. Also, only the compression filling pressure is changed to 3.0 kg / cm2, 2.5kg / cm22.0kg / cm2In the same way, the molded product was set in the same manner. Then, the relationship between the bead bulk density of the pre-expanded beads and the weight of the molded product after drying at each compression filling pressure was obtained, and the results shown in FIG. 9 were obtained.
[0073]
Next, a plurality of types of pre-expanded beads having different bulk densities were used and maintained at a set temperature of 55 ° C. to 3.0 kg / cm.2The pre-expanded beads were heat-fused with steam, and a plurality of types of molded products having different bead bulk densities were manufactured. Also, change only the compression filling pressure, 2.5kg / cm22.0kg / cm21.5kg / cm21.0kg / cm2In the same way, the molded product was set in the same manner. Then, the relationship between the bead bulk density of the pre-expanded beads and the weight of the molded product after drying at each compression filling pressure was obtained, and the results shown in FIG. 10 were obtained.
[0074]
The most preferable molding conditions in the present invention are molding conditions such that the weight of the molded product is uniform even if the bulk density of the pre-expanded beads varies due to classification in the process of transferring the pre-expanded beads from the silo to the molding space. As can be seen from the test results shown in FIGS. 8 to 10, when the pre-expanded bead temperature is set to 24 ° C., the compression filling pressure is 3.5 kg / cm.2When the pre-expanded bead temperature is set to 40 ° C., the compression filling pressure is set to 2.0 kg / cm.2When the pre-expanded bead temperature is set to 55 ° C., the compression filling pressure is 1.0 kg / cm.2When set to, the graphs are almost horizontal, and it can be seen that the weight of the molded product hardly changes even if the bulk density of the pre-expanded beads changes.
[0075]
In other words, by setting the compression filling pressure according to the temperature of the pre-expanded beads filled in the molding space, it is possible to produce a molded product so that the weight of the molded product does not change even if the bulk density of the pre-expanded beads changes. I understand. In addition, since it is easier to control the temperature of the pre-expanded beads than to adjust the compression filling pressure, the temperature of the pre-expanded beads to be filled in the molding space is adjusted to a preset temperature, The compression filling pressure is preferably fixed to the compression filling pressure corresponding to the set temperature.
[0076]
The set temperature is preferably set in the range of 30 to 50 ° C. in order to reduce the energy consumption for temperature adjustment and reduce the running cost. In addition, since it is difficult to measure the temperature of the pre-expanded beads directly, the temperature is measured by attaching a temperature sensor to the raw material tank filled with the pre-expanded beads. When the temperature difference from the temperature increases, the weight of the molded product varies greatly depending on the bulk density of the pre-expanded beads. Therefore, the measurement temperature is preferably set within the set temperature ± 5 ° C.
[0077]
The compression filling pressure is set to a pressure suitable for the set temperature. Specifically, it is larger than the atmospheric pressure, and as can be seen from FIGS. 8 to 10, {(70−set temperature [° C.]) / 10} kg / cm.2It will be set below the value obtained by the equation. More preferably, 0.5 kg / cm2Above, {(70−set temperature [° C.]) / 10} kg / cm2It will be set below the value obtained by the equation.
[0078]
Next, a verification test performed for verifying the test result will be described.
In order to produce a molded product having the same size as the molded product, a plurality of types of pre-expanded polypropylene beads having a bulk density of 59 to 64 g / L are used, and the pre-expanded beads are kept at a set temperature of 40 ° C. .5kg / cm2The pre-expanded beads were heated and fused with steam, and 100 molded products with different bead bulk densities were manufactured. Then, the relationship between the bead bulk density of the pre-expanded beads of these molded products and the weight of the molded product was obtained, and the results shown in FIG. 11 were obtained.
[0079]
Next, in order to produce a molded product having the same size as the molded product, a plurality of types of polypropylene pre-expanded beads having a bulk density of 51 to 58 g / L were used, and this was maintained at a set temperature of 40 ° C. 2.0kg / cm in state2The pre-expanded beads were heated and fused with steam, and 900 molded products with different bead bulk densities were manufactured. Then, the relationship between the bead bulk density of the pre-expanded beads of these molded products and the weight of the molded product was obtained, and the results shown in FIG. 12 were obtained.
[0080]
As shown in FIG. 11 and FIG. 12, by properly setting the relationship between the temperature of the pre-expanded beads to be filled in the molding space and the compression filling pressure, the weight of the molded product depends on the bulk density of the pre-expanded beads. Although it tends to increase somewhat, it does not increase greatly, and there is less variation in the weight of the molded product, indicating that the test results are compatible with mass production.
[0081]
Further, the compression ratio of the pre-expanded beads obtained by dividing the density of the molded product by the bulk density of the pre-expanded beads under the temperature condition of the pre-expanded beads before the start of compression filling is 1.2 to 1.5, preferably 1. The compression filling pressure is set to 25 to 1.45. In other words, when the compression ratio is less than 1.2, the pre-expanded beads are not sufficiently foamed, and the molded product contracts significantly after release, or a gap is formed between the beads, and a good product is obtained. There is no problem. In addition, when the compression ratio exceeds 1.5, the space between the bead particles in the molding space after filling becomes very narrow, and the heating steam does not pass between the bead particles, resulting in poor fusion. Only the part that has passed is excessively foamed, and there is a problem that cracks occur in the molded product and the cooling time becomes long, so the compression filling pressure can be set so that the compression ratio is 1.2 to 1.5. preferable.
[0082]
Next, an example of a pre-expanded bead filling method using the in-mold
First, pre-expanded beads are filled in a containing tank (not shown) and 0.3 to 2.0 kg / cm.2Inorganic gas is pressed into the pre-expanded beads. That is, the pre-expanded beads used in the present invention are made of a polyolefin resin, and generally have a weaker foaming power than polystyrene resins. Therefore, even if heated with steam, the pre-expanded beads do not sufficiently expand, It is conceivable that the quality of the molded product is deteriorated, for example, the adhesiveness is lowered, or the gap between the beads is increased and the appearance is lowered. For this reason, it is preferable to press-fit inorganic gas into the pre-expanded beads in advance to increase the foaming power. However, although this composition process may be used depending on the raw material to be used, it is generally omitted.
[0083]
The pre-expanded beads thus obtained are supplied to the bead
[0084]
Next, after closing the
[0085]
Next, the filler of the filling
[0086]
During filling, the pre-expanded beads flow into the
[0087]
If the final dilution degree of the pre-expanded beads is larger than 50, the amount of the pre-expanded beads to be filled per unit time is lowered, so that it takes time to fill, the molding cycle time is extended, and the air consumption is large. There is a problem of becoming. Further, if the final dilution degree is less than 10, the number of contacts or collisions between the pre-expanded beads in the filling tube 33, the filling
[0088]
Thus, the compressed air that has flowed into the
[0089]
For example, the drain valves DV1 to DV4 are sequentially opened when the internal pressures of the
[0090]
As another control method, the filling process is divided into four, the air pressure in the
[0091]
Thus, after filling the pre-expanded beads, the filler of the
[0092]
In the in-mold
[0093]
That is, in the heating process, steam is introduced into the
[0094]
In this case, the
[0095]
In addition, since the air purge of the outer
[0096]
In the cooling step, in addition to cooling water injection, the inside of the
Even in this case, the temperature drop of the
[0097]
In the mold releasing step, an operation of discharging the drain accumulated in the
[0098]
In the description so far, the case where the partition
[0099]
For example, the molded
[0100]
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is effective and useful when molding a package having a relatively large and complicated shape, such as a molded
[0101]
Next, a quality evaluation test of the molded
In the production of the molded
[0102]
[Table 1]
[0103]
As shown in Table 1, in the molded product manufactured by filling the pre-expanded beads by the conventional filling method, the density decreases as it goes from the
[0104]
[Table 2]
[0105]
As shown in Table 2, when the pre-expanded beads are filled and molded by the filling method of the present invention, the variation in the weight of the molded product between molding shots is smaller than the case of filling and molding by the conventional compression filling method. It can be seen that the desired weight is accurately formed.
[0106]
Next, the molding cycle evaluation test will be described.
As a compression-molded product, it has a shape as shown in FIGS. 1 and 2 and is an outer dimension of 450 mm in length, 300 mm in width, 180 mm in height, five ribs in the vertical direction with thickness of 8 mm, and ribs in the horizontal direction with thickness of 8 mm In producing one molded product, as an example of the present invention, polypropylene beads having a bulk density of 20 g / L are used as pre-expanded beads, and the bulk density of the molded product is 28 g / L, 26 g / L, and 24 g / L. Using the molded products of Examples 1 to 3 and polyethylene beads having a bulk density of 25 g / L as the pre-expanded beads, the bulk density of the molded products was set to 33 g / L, 30 g / L, and 29 g / L. The molded articles of Examples 4 to 6 were produced.
[0107]
Further, as comparative examples, moldings of Conventional Examples 1 to 3 using polypropylene beads having a bulk density of 20 g / L as pre-expanded beads and setting the bulk density of the molded product to 30 g / L, 28 g / L, and 26 g / L. And molded products of Conventional Examples 4 to 6 with bulk density of 40 g / L, 38 g / L, and 35 g / L using polyethylene beads having a bulk density of 25 g / L as pre-expanded beads. did.
And the molding cycle of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-6 and the molded product quality were measured, and Table 3, 4 was obtained. However, in Tables 3 and 4, the quality of the molded product is a three-stage evaluation of the state of adhesion between the beads. Those with difficulty were indicated by “△”, and those that could not be used at all were indicated by “x”.
[0108]
[Table 3]
[0109]
[Table 4]
[0110]
As shown in Tables 3 and 4, in the conventional molding method, when polypropylene beads were used as the pre-expanded beads, the bulk density of the molded product was 30 g / L (compression ratio 1.5) as in Comparative Example 1. Otherwise, good quality molded products cannot be obtained, and when polyethylene beads are used, the molded product bulk density is 40 g / L (compression ratio 1.6) or more as in Comparative Example 4. If not set, good quality molded products cannot be obtained. In contrast, in the molding method of the present invention, when polypropylene beads are used as the pre-expanded beads, the bulk density of the molded product is 26 g / L as in Example 2 (when the compression ratio is set to 1.3). However, when a molded product with sufficient quality is obtained and polyethylene beads are used, even when the bulk density of the molded product is set to 30 g / L (compression ratio 1.2) or more as in Example 5, A molded product with good quality can be obtained, and the molding cycle becomes longer as the compression ratio obtained by dividing the bulk density of the molded product by the bulk density of the pre-expanded beads increases, so that a molded product with sufficient quality can be obtained. In the comparative examples 1 and 4 obtained, they are 180 sec and 210 sec, whereas in the examples 2 and 3, they are 130 sec and 120 sec. The molding method of the present invention has a sufficient quality as compared with the conventional molding method. Secure While, it can be seen that can be significantly shortened molding cycle.
[0111]
In the present embodiment, the internal pressures of the
[0112]
【The invention's effect】
According to the in-mold foam molding method for polyolefin resin according to
In addition, since the temperature of the pre-expanded beads is set within the range of the set temperature ± 5 ° C, the temperature can be adjusted relatively easily, and the variation in the bulk density of the molded product between the molding shots can be improved. Since it can reduce to the extent which does not exert a bad influence, it is preferable.
In addition, pre-expanded beads made of polyolefin resin are softer and more gas permeable, so the particle shape is much easier to deform than pre-expanded beads made of polystyrene resin with the same expansion ratio. It is preferable because the properties can be further improved.
Furthermore, the inorganic gas pressures in the three chambers are controlled individually or in any combination, and the compressed pre-expanded beads are loaded into the molding space on the inorganic gas flow so that, for example, the pre-expanded beads are filled. By controlling the inorganic gas pressure in each chamber so that the pre-expanded beads are filled in the difficult filling portion first, the filling density in each portion of the molded product can be set uniformly. For this reason, even in a molded product that is difficult to be filled with pre-expanded beads and has a thin partition wall with a thickness of 20 mm or less, the filling density in each part of the molded product can be set to an appropriate value without increasing the number of fillers. . Further, if the pre-expanded beads are first filled in the portion where the strength and rigidity are to be increased, the filling density in the portion can be locally increased to increase the strength.
[0113]
The compression ratio of the pre-expanded beads obtained by dividing the density of the molded product by the bulk density of the pre-expanded beads under the temperature condition of the pre-expanded beads before the start of compression filling as in
[0114]
As described in
[0116]
Claim4As described, when the third chamber has a chamber communicating with the molding space through the clearance between the core mold and the cavity mold, the filling inorganic gas that has flowed into the outer peripheral portion of the molding space through the clearance is efficiently obtained. For example, when manufacturing a container having a deep bottom, for example, a clearance is formed at a position corresponding to the opening edge of the container, so that the number of filling devices is not increased. The filling density of the expanded beads can be set appropriately, and the quality of the container can be improved.
[0117]
Claim5As described, if a chamber communicating with the inner part of the partition wall molding part is provided as the third chamber, the filling density cannot be ensured sufficiently, so that a thickness of 20 mm or less, which has been conventionally considered difficult, can be formed. Even for a molded product with a complicated shape such as a partition wall, by filling the pre-expanded beads in the partition wall molding part first, the filling density of the pre-expanded beads in the partition wall molding part can be increased, Producing high-quality molded productsThisIs possible.
[0118]
Claim6As described, when the third chamber is provided with a chamber communicating with the inner part of the remote part of the molding space away from the pre-expanded bead filling device, the filling of the remote part is likely to decrease the packing density of the pre-expanded beads. It is possible to secure a sufficient density and manufacture a molded product with good quality.
[0119]
Claim7When the partition wall forming portion having the structure as described above is formed, a molded product having a partition wall in which the relational expression of H / T ≧ 10 is established between the height H (mm) and the thickness T (mm) is formed. It becomes possible. Such a molded part has been conventionally considered difficult to be molded because the filling density of the pre-expanded beads in the partition wall molded part cannot be sufficiently secured.6The molding method according to
[0120]
As the pre-expanded beads, those made of any material can be adopted as long as they are made of polyolefin resin, but they are inexpensive and easy to obtain.8Polypropylene resin as described, or claims9It is preferable to employ a polyethylene resin as described.
[0121]
In the molding method, a molded body having a thin wall and a high partition wall can be molded.0As described, it is preferable to form a draft in the partition wall molding portion because even such a molded product can be prevented from being damaged during mold release.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a molded product.
[Figure 2] Longitudinal section of molded product
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an in-mold foam molding apparatus.
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
[Fig.5] Longitudinal section around the vent
[Figure 6] Front view of core vent
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 4 of an in-mold foam molding apparatus having another configuration.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the bulk density of pre-expanded beads and the weight of the molded product
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the bulk density of pre-expanded beads and the weight of the molded product.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the bulk density of pre-expanded beads and the weight of a molded product
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the bulk density of pre-expanded beads and the weight of a molded product
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the bulk density of pre-expanded beads and the weight of a molded product
FIG. 13 is a longitudinal sectional view of an in-mold foam molding apparatus according to the prior art.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view of an in-mold foam molding apparatus having another configuration according to the prior art.
[Explanation of symbols]
1 Molded
3
4c Base end
10 In-mold foam molding equipment
11
11a, 12a Flange
13
13b Partition
15
17
20 Core vent
21 Core vent hole
22
22a Through
SV1 to SV3 service valves
SWV1 to SWV4 selector valve
DV1 to DV4 drain valve
V1 Intake valve V2 Filling air valve
V3 adjustment air valve
25
27 Drain pipe P Vacuum pump
28
30
32 Shutter 33 Filling tube
34 Filling air supply pipe
35 Adjustment air supply pipe
36 Temperature control means
38 Bead
40
42
44
Claims (10)
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