JP4017558B2 - 型内発泡成形装置及び成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つの成形品であって２以上の異なる特性を有する成形部分を備える成形品を一つの金型で製造する型内発泡成形装置（以下、単に型内成形装置ということがある）であって、一つの成形品における異なる特性を有する成形部分の境界部又はその周辺において、強度低下の原因となる孔部や欠損部の発生を抑えると共に大きな突起物の発生を抑えることができる型内成形装置および該装置を使用した型内成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、成形体の部分的な強度向上や重量低減の手法として、一つの成形体を任意の部分で区分けして、それぞれの部分に応じて成形体を成形した後にそれらを一体化するという成形体の成形方法が行われてきた。この方法では、部分成形体に対応した金型を利用して、それぞれの金型空間に、その各部分に要求される特性に応える原料ビーズを充填して部分成形体が成形される。そして、各部分成形体を相互に接着一体化して一つの成形体が成形される。この方法は、金型が各部分ごとに製作されなければならず、かつ、その部分の数が多くなるに伴って全体の作業工程が煩雑化し、極めて効率の悪い方法である。
【０００３】
これに対し、仕切部材を利用して、一つの金型内の成形空間を複数に区画化し、区画化空間内に異なる原料ビーズを供給し、混入させることなく一つの金型内で一体成形する型内成形装置が提案されている。この型内成形装置は、キャビティ金型もしくはコア金型に対して、エアシリンダー等のアクチュエータを介して成形空間内に出没自在な仕切部材が設けられているものであり、この仕切部材は、成形空間内を複数の成形空間に区画化する。また、各区画に対して原料ビーズを供給する充填器が個別に接続されている。すなわち、仕切部材により成形空間が区画化された状態で、複数の特性の異なる原料発泡ビーズが区画化された各空間へそれぞれ充填される。この充填後、仕切部材は後退する。この後退の途中又は後退後、相隣する成形空間内に蒸気が供給されて、原料発泡ビーズを加熱融着して成形品が得られる（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、原料発泡ビーズが通過できない程度の間隔で配列させた櫛歯状構造の仕切部材をキャビティ金型、コア金型の少なくとも一方の金型に固定して設けて成形空間内を複数の区画に区画化し、該区画化空間に原料発泡ビーズを供給し、加熱融着し一体化された発泡成形品を製造する型内発泡成形装置が提案されている（例えば、特許文献２）。
また、成形空間内を複数の成形空間に区画するための可動可能な仕切板の先端部に、充填される原料発泡ビーズが通過できない程度の間隔を空けた櫛歯が設けられた仕切部材を金型内に配した型内発泡成形装置が提案されている（例えば、特許文献３）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３３４５０１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１５０４７１号公報
【特許文献３】
特開２００２−１７２６４２号公報
【０００６】
これらの方法によれば、成形品の成形作業工程数を抑制して、成形品の部位によって使用される原料発泡ビーズが変更でき、成形品の部位により機械的特性、視覚的特性等の特性の異なる一体成形品を製造することができる。従って、かかる方法は、容易に成形品の性質、品質を飛躍的に向上させることができるという効果を有し、自動車用バンパーの芯材や、家電製品や家具を梱包するクッション材として広く採用されつつある。
【０００７】
例えば、自動車用バンパーに内蔵されるエネルギー吸収体（バンパー芯材）について、バンパー中央部は、衝突時に衝撃エネルギーを吸収する役割を有する。バンパー中央部は、衝突エネルギーを吸収するストローク（自動車の前後方向の厚み）をコーナー部分に比較して大きく設定できる。一方、保護すべきランプ等が設置され、衝撃を受けた際、衝突による歪みが一定値以上になることが許されないバンパーのコーナー部分では、エネルギー吸収体に要求される圧縮強度がバンパー中央部と異なる。これについて、従来は、コーナー部分に鉄板等による補強部品を追加するなどの手段が採用されていた。最近は、このコーナー部分に相当する部位だけを、バンパー中央部より、さらに高密度の原料ビーズを用いた発泡ポリオレフィン製の高密度の成形品からなるエネルギー吸収体として一体に成形する方法により、自動車重量が低減される上に、製造コストが低減され、同時にランプ類が充分に保護されるようになってきている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載された成形装置による方法では、仕切部材が板状構造からなるため、キャビティ金型の形状次第で、コア金型に挿入させた仕切部材を後退させ成形した際に大きな突起物が必然的に形成されることに鑑み、仕切部材の上下に位置する金型の内周壁を成形空間に突出させた金型を使用することにより、問題となる大きな突起物の発生を抑制している。しかしながら、得られた成形品の、発泡ビーズ充填時に仕切部材が位置した箇所の周囲に大きな溝状の欠損部が形成されてしまい、成形品の強度低下を招くことになる。
【０００９】
一方、特許文献２に記載の方法による成形装置によれば、仕切部材が金型を横断した状態で発泡成形されるので、成形品に櫛歯状仕切部材に対応する深い孔が形成され成形体の強度低下を招くことになる。また特許文献３に記載の方法による成形装置の場合には櫛歯状の部材が成形時に金型内に据え置かれた状態で成形されるので結果として、櫛歯状部材に対応する多数の孔が、櫛歯状部材設定位置に対応した箇所において成形品中に形成される。
成形体が緩衝材などを目的として成形される場合に、上記の欠損部や孔の存在が大きな問題となる。緩衝材は、外部より強い衝撃を受けた場合に内部にその衝撃力を吸収しなくてはならない。一方、周囲の欠損部や多数の孔を有する成形体は、衝撃を受けた際、それら周囲の欠損部や多数の孔を中心として破壊が発生しやすく、かかる周囲の欠損部や多数の孔の存在しない成形体と比べて強度が低下する。殊に、小型成形体や薄肉成形体では、その強度低下の影響は大きくなるのである。
【００１０】
本発明は、異なる特性を有する成形部分を有する一体成形品を、成形品中に上記したような仕切部材に起因する周囲の大きな欠損部や多数の深い孔の発生を最小限にして、かつ大きな突起物の発生を抑制しつつ製造し得る型内成形装置及びそのような一体成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、（１）一対の金型が形成する成形空間を予め定めた領域ごとに区画化する出没自在であって可動な仕切部材を有する型内発泡成形装置であって、該仕切部材は、予め定められた形状に独立分割された複数の分割仕切部材で構成されており、該分割仕切部材は、各々後退位置決め突起および挿入位置決め突起を有し、該後退位置決め突起および該挿入位置決め突起と接触して分割仕切部材を移動させる一のスライダーに装着されており、該スライダーは後退位置決め突起と挿入位置決め突起との間で移動し、該分割仕切部材は、該後退位置決め突起もしくは該挿入位置決め突起と該スライダーが接触して移動するのに連動して可動し、分割仕切部材が成形品の形状に対応した成形空間を区画化するように構成されていることを特徴とする可動仕切部材を有する型内発泡成形装置である。
【００１２】
また、本発明は、（２）該後退位置決め突起は、該分割仕切部材が一方の金型の成形内面から後退した状態において、該分割仕切部材の先端部の位置が他方の金型の成形内面から一定範囲内に存在する状態となる位置に設置されており、該挿入位置決め突起は、該分割仕切部材が金型内へ挿入された状態において、該分割仕切部材の先端部の位置が金型の成形内面に接し、または成形内面から一定範囲内に存在する状態となる位置に設置されていることを特徴とする上記（１）記載の可動仕切部材を有する型内発泡成形装置である。
【００１３】
また、本発明は、（３）分割仕切部材における該後退位置決め突起および該挿入位置決め突起ならびに分割仕切部材を移動させるスライダーは、型内発泡成形装置のハウジングの内側に設けられ、前記スライダーを作動するための駆動装置を備えていることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の可動仕切部材を有する発泡成形装置である。
【００１４】
また、本発明は、（４）一対の金型がコア金型とキャビティ金型とから構成されており、前記分割仕切部材が、コア金型に装着された構成からなることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の可動仕切部材を有する発泡成形装置である。
【００１５】
また、本発明は、（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の可動仕切部材を有する発泡成形装置により、一対の金型によって形成された成形空間を分割仕切部材で構成される仕切部材で区画化した区画化空間に、夫々所定の原料発泡ビーズを充填し、充填終了後前記の仕切部材を後退させると共に蒸気を導入して発泡ビーズを加熱、融着一体化し、２以上の異なる特性を有する成形部分を有する成形品を製造することを特徴とする型内発泡成形方法である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の型内成形装置は、コア金型とキャビティ金型とからなる一対の金型、キャビティ金型とそれを閉鎖可能な平板状の金型からなる一対の金型、或いはキャビティ金型とそれを閉鎖可能な別なキャビティ金型からなる一対の金型等で形成される成形空間部を、複数個の区画化空間に形成する仕切部材として、複数に分割された可動可能な分割仕切部材を備えており、該分割仕切部材における各々の分割された仕切部材は、金型の成形面に対応して後退および挿入すべき位置を規定する後退位置決め突起および挿入位置決め突起を有し、該後退位置決め突起と該挿入位置決め突起との間に分割仕切部材を作動するスライダーが設けられており、該スライダーに分割仕切部材が摺動可能に装着され、該スライダーの作動に連動して分割仕切部材が移動するように構成されている型内発泡成形装置である。尚、上記一対の金型を、コア金型とキャビティ金型とからなる一対の金型で構成すると、金型の耐久性や金型の変形防止性に優れるので好ましい。
【００１７】
以下に、本発明における型内発泡成形装置を、図面に基づき説明する。
【００１８】
図１は、本発明における分割仕切部材２で構成される仕切部材１の要部の一つの実施例を説明する一部を省略した斜視図である。仕切部材１は、分割仕切部材２、スライダー３、挿入位置決め突起４、後退位置決め突起５を有する。スライダー３は挿入位置決め突起４と後退位置決め突起５との間に配置され、分割仕切部材２（２ａ（１）……２ａ（ｉ）……２ａ（Ｎ））は、スライダー３に設けられた仕切部材の挿通孔２１に摺動可能又は挿通孔２１内で移動可能に装着されている。なお、Ｎは、仕切部材１に配置された分割仕切部材２の設置数を示し、また、ｉは、１以上Ｎ以下の正の整数であるものとする。以下、特に指定しなければ、Ｎ、ｉについては上述の定義と同様の数を示すものであるとする。
【００１９】
図２の（１）は、本発明における分割仕切部材２で構成される仕切部材１を有する型内成形装置の実施例の一つを示す縦断面図を示す。型内成形装置１０は、コア金型１１の成形面とキャビティ金型１２の成形面が対向するように配置されて、成形空間１３を形成しており、成形空間１３内に原料発泡ビーズを充填する充填器１４を備えている。
【００２０】
ハウジング１５は、枠状形状のフレームと裏板を有する。コア金型１１、キャビティ金型１２は、ハウジング１５の所定箇所に取り付けられる。コア金型１１およびキャビティ金型１２の背面側には一組のチャンバー１６ａ、チャンバー１６ｂが形成される。チャンバー１６ａ、チャンバー１６ｂと成形空間１３は、コア金型１１、キャビティ金型１２に設けられた通気孔１７を介して連通している。通気孔１７は、０．０５〜０．８ｍｍφ程度のホールである場合のほか、０．０５〜０．８φ程度の丸孔を有する筒体（コアベント）が通気孔に設置される場合もある。
チャンバー１６ａ、チャンバー１６ｂは、供給口１８、排出口１９が設けられている。供給口１８、排出口１９は、図示されていない配管に接続されており、これらより蒸気あるいは冷却水等所定の流体の導入、排出が行なわれうるような構造を備えると共に、それら配管にはバルブ等が取り付けられており、これにより気密性を保つことができる構造を備える。
【００２１】
成形空間１３は、分割仕切部材２で構成される仕切部材１を介して、図６に示すような区画化成形空間１３ａ、区画化成形空間１３ｂに区画化することができる。区画化成形空間１３ａ、区画化成形空間１３ｂは、それぞれ充填器１４と接続されている。
従って、相隣する区画化成形空間１３ａ、区画化成形空間１３ｂは、分割仕切部材２により、互いに異なる特性を有する原料発泡ビーズが所定値以上混入されないように、好ましくは全く混入されないように充填できる構造を備える。
なお、区画化成形空間の形状、区画化成形空間の数量、区画化位置等は、成形する成形品に応じて任意に設定できる。
【００２２】
ハウジング１５には、仕切部材１を構成する分割仕切部材２を装着する挿通孔２３が設けられている。またコア金型１１にも、仕切部材１の分割仕切部材２を装着する挿通孔２０が設けられており、該挿通孔２０、２３に分割仕切部材２が摺動可能に装着される。通常、ハウジング１５に挿通孔２３が設けられる場合には、挿通孔２３には気密性が保持されるような工夫がなされる。
【００２３】
ハウジング１５の外側に仕切部材１を構成する分割仕切部材２を作動するスライダー３が配置されており、該スライダー３は分割仕切部材２を装着する分割仕切部材の形状に対応した挿通孔２１が設けられている。分割仕切部材２は、スライダー３の挿通孔２１、ハウジング１５の挿通孔２３とコア金型１１の挿通孔２０を介して摺動又は挿通孔２１内、挿通孔２３内及び挿通孔２０内を移動し、スライダー３の作動により以下のように型内成形装置の成形空間１３内を出没するように構成されている。
【００２４】
すなわち、スライダー３が分割仕切部材２の挿入方向Ａ（図２（１）矢印３２の方向）の方向に移動すると、分割仕切部材２が、成形空間１３内を、キャビティ金型１２の成形面方向に移動する。分割仕切部材２の先端部６０が、キャビティ金型１２の成形面の所定箇所に到達すると、通常は各分割仕切部材２に設けられた各挿入位置決め突起４がスライダー３の外部表面に接した状態で、分割仕切部材２の挿入が完了し、成形空間１３は、所定の区画化成形空間１３ａ、区画化成形空間１３ｂに区画化される。
【００２５】
なお、分割仕切部材２の挿入が完了した状態において、挿入位置決め突起４は、ハウジング１５の外部表面に到達する位置にあってもよいし、到達しない位置にあってもよい。なぜなら、仕切部材１における分割仕切部材２は、この成形空間への挿入距離を挿入位置決め突起４の設定位置によって制御できる構造を備えるからである。
また、分割仕切部材２の先端部６０は、キャビティ金型１２の成形面の所定箇所において点あるいは線状で接触してもよく、面状に接触してもよい。また、分割仕切部材２の先端部６０は、キャビティ金型１２の成形面と先端部６０との間で原料発泡ビーズが、隣接する区画化成形空間１３ａと区画化成形空間１３ｂを行き来しないような間隔であれば、キャビティ金型１２の成形面の所定箇所においてキャビティ金型１２の成形面に必ずしも接している必要はない。
【００２６】
図３は、仕切部材１を構成する各分割仕切部材の動作状態を説明するための部分図であって、挿入位置決め突起４、後退位置決め突起５の設置位置を説明する図面である。
仕切部材１の構造を鑑み、分割仕切部材２ａ（ｉ）の挿入距離は、挿入位置決め突起４の設定位置に依存するが、挿入位置決め突起４の設置位置は、キャビティ金型の成形面の形状に対応して設けられる。すなわち、原料発泡ビーズ充填時における分割仕切部材２ａ（ｉ）の挿入距離は、隣接する分割仕切部材との間に形成されうる隙間の大きさや、隣接する金型内面との間に形成されうる隙間の大きさや、使用される原料発泡ビーズの大きさとも関係するが、それらとの関係で、少なくとも最初に区画化成形空間へ充填される原料発泡ビーズが分割仕切部材と金型内面との間から隣接する区画化成形空間へ通り抜けしないような範囲内で設定される。ただし、「通り抜けしないような」とは、全く通り抜けしないことはもちろんのこと、得られる成形体の機械的物性に影響を与えない程度のわずかな量の原料発泡ビーズの通り抜けでとどまるのであれば許容されることを意味する。
【００２７】
また、スライダー３を金型側へ移動させると、重力等の他の影響を受けない限り、挿入位置決め突起４の金型に遠い側の端部がスライダー３に接して押され、それらより分割仕切部材２ａ（ｉ）が成形空間１３へ挿入される。この場合、分割仕切部材２ａ（ｉ）の挿入距離の制御は、スライダー３の移動距離を制御することにより容易に行うことができる。
【００２８】
次に、分割仕切部材２を成形空間１３に挿入した状態で各区画化成形空間にそれぞれ所望の原料発泡ビーズを充填する。隣接する区画化成形空間に同時に原料発泡ビーズを充填する場合には、上記の通り、分割仕切部材２と金型内面との隙間又は隣接する分割仕切部材２の隙間を両方の原料発泡ビーズが相互に通り抜けしないような範囲内でそれら隙間等の間隔が設定される。
【００２９】
また、隣接する区画化成形空間の一方に先に原料ビーズの充填を完了させた後、他方の区画化成形空間に異なる原料発泡ビーズを充填する場合には、上記の通り、先に充填する原料発泡ビーズが分割仕切部材２と金型内面との隙間又は隣接する分割仕切部材２の隙間を通り抜けしないような範囲内でそれら隙間等の間隔が設定されれば、後に充填される方の異なる原料発泡ビーズは、先の原料発泡ビーズ間を容易に通り抜けるほど小さくなければ、分割仕切部材２と金型内面との隙間又は隣接する分割仕切部材２の隙間を通りぬけできる大きさであっても構わない。即ち、先に充填された原料発泡ビーズの存在により、他方の区画化成形空間に充填される方の異なる原料発泡ビーズは隣接する区画化成形空間へ実質的に混入しなくなるからである。
【００３０】
全ての区画化成形空間へ原料発泡ビーズを充填した後、成形のため成形空間内に蒸気(飽和スチーム)を導入して原料発泡ビーズを加熱して相互に融着させ、次いで冷却した後に金型から離型される。この際、分割仕切部材２は、冷却の前に成形空間１３から所望の位置に後退させればよいが、蒸気(飽和スチーム)の導入開始前に成形空間１３から所望の位置に後退させておくと分割仕切部材２の後退がスムースにいくので好ましい。
【００３１】
本発明においては、成形空間１３内からの分割仕切部材２の後退は、スライダー３を後退方向Ｂ（図２（１）の矢印３１の方向）の方向に移動させることにより、実施される。
このとき、スライダー３と後退位置決め突起５が接触した分割仕切部材２ａ（α）が、まだ接触していない分割仕切部材２ａ（β）に優先して成形空間１３を後退方向Ｂの方向に移動する（ただし、α、βは、Ｎ以下の相異なる正の整数とする）。その後、スライダー３と分割仕切部材２ａ（β）の後退位置決め突起５が接触すると、その時点から、分割仕切部材２ａ（β）が成形空間１３を後退方向Ｂの方向に連動して移動する。
すなわち、分割仕切部材２は、後退位置決め突起５の配置によって分割仕切部材２の後退方向Ｂへの移動が制御されるような構造を備える。
【００３２】
分割仕切部材２の後退位置を規定する後退位置決め突起５はキャビティ金型１２の成形面の形状に対応して、以下のように配置できる。
まず、仕切部材１の挿入時において、各分割仕切部材２ａ（ｉ）が、コア金型１１の内側面（成形面）を超えて、前記原料発泡ビーズ充填時の位置まで移動した距離をＴ（ｉ）とする。Ｔ（ｉ）の最大値を与えるｉをγとし、最小値を与えるｉをδとする。
このとき、スライダー３が後退方向Ｂ（図２（１）の矢印３１の方向）に向かって移動すると、分割仕切部材２ａ（γ）が後退方向Ｂに向かって移動開始し、これにつづき、分割仕切部材２ａ（ｊ）（ｊは、γ、δ以外であってＮ以下の正の整数）が、順次、後退方向Ｂに向かって移動する。
【００３３】
こうして、分割仕切部材２ａ（δ）が最後に移動を開始するが、この時点における先端部６０の位置からコア金型１１の成形面までの各分割仕切部材２ａ（ｉ）の部分の長さが等しくなるように、各分割仕切部材２ａ（ｉ）の後退位置決め突起５が配置される。すなわち、分割仕切部材２ａ（ｉ）は、以下の数式１によって与えられるＹ（ｉ）に相当する値分、スライダー３を基準として後退方向Ｂに向かう位置に後退位置決め突起５が設定された構造を備える。尚、分割仕切部材２ａ（γ）のＹ（ｉ）をＹ（γ）とする。このように後退位置決め突起５が設定されると、分割仕切部材の先端部６０の全てをコア金型１１の成形面５６まで後退させることができるようになり、その結果、得られる成形品は突起物や孔の発生がないか又は最小限に止められたものとなる。
なお、分割仕切部材２ａ（δ）、２ａ（γ）、２ａ（ｊ）の夫々は、必ずしも各分割仕切部材２の一つに限定されない。分割仕切部材２が仕切部材１の挿入時にコア金型１１の内側面をこえて原料発泡ビーズ充填時の位置まで移動したとき、この移動距離が複数の分割仕切部材２について相等しいため、スライダー３の後退方向Ｂへの移動に伴って、これら複数の分割仕切部材２が後退方向Ｂに同時に移動する場合がありうるからである。したがって、例えば、分割仕切部材２ａ（δ）は、図３に示すように複数個存在してもよい。
【００３４】
なお、分割仕切部材２は、以下の数式２によって与えられるＹ（ｉ）に相当する値分、スライダー３を基準として後退方向Ｂに向かう位置に後退位置決め突起５が設定された構造を備えてもよい。
ここで、ε（ｉ）は、分割仕切部材２の後退時に、各分割仕切部材の先端部６０の位置について所定の範囲をとることが許容される場合に、その条件に応じて決定される。
【数１】
Ｙ（ｉ）＝Ｔ（γ）−Ｔ（ｉ）＋Ｙ（γ）
【数２】
Ｙ（ｉ）＝Ｔ（γ）−Ｔ（ｉ）＋Ｙ（γ）＋ε（ｉ）
【００３５】
ε（ｉ）は、分割仕切部材２ａ（ｉ）の後退時の状態により以下のように決定できる。
まず、分割仕切部材２ａ（ｉ）の後退時の状態は以下のようになる。
分割仕切部材２ａ（δ）（挿入位置決め突起の金型側端部からキャビティ金型成形面到達までの長さが一番短いもの）が最後に移動を開始した後、分割仕切部材先端部６０が、コア金型１１の成形面（内側面）近傍に到達した状態となり、分割仕切部材２の後退は完了する。
【００３６】
ここで、図４は、仕切部材１における分割仕切部材２を後退させた状態の実施例の一つを説明するための図面である。
仕切部材１における分割仕切部材２は、後退時に以下のような状態が形成されればよい。すなわち、仕切部材１の後退時に、各分割仕切板部材ａ（ｉ）（ｉは、正の整数とする）の各分割仕切部材の先端部６０ａ（ｉ）の状態が、コア金型の内側の成形面５６上に存在する状態となればよい（分割仕切部材先端部６０ａ（２）、６０ａ（３））。
【００３７】
しかし、仕切部材１の後退時に、各分割仕切部材の先端部６０ａ（ｉ）が、コア金型の成形面５６上から外れていても、以下の要件（１）、要件（２）を満たす範囲内で許容される範囲内であれば差し支えない。
【００３８】
要件（１）は、仕切部材１の後退時に、各分割仕切部材の先端部６０ａ（ｉ）が、コア金型の成形面に存在する場合である。すなわち、各分割仕切部材の先端部６０ａ（ｉ）が金型の厚み５１ａの厚みＷ（ｉ）をこえて後退し、チャンバー１６ａ内に存在するような状態とならない要件である。なお、分割仕切部材の先端部６０がコア金型の成形面より僅かに引込んだ状態であっても成形品に大きな突起物が形成されない程度であれば差し支えない。
【００３９】
要件（２）は、仕切部材１の後退時に、各分割仕切部材の先端部６０ａ（ｉ）が、コア金型の成形面より突出許容幅６２（この長さをτ（ｉ）とする）を超えて成形空間１３内部方向に突出した位置に存在する状態とならない要件である。例えば、分割仕切板２ａ（５）は認められるが、分割仕切板２ａ（６）は、認められない。
すなわち、分割仕切部材２の後退時、分割仕切部材の先端部６０が、τ（ｉ）の値をこえて挿入方向に移動した状態とならない範囲であれば、後退位置決め突起５の設定位置は多少変更されても差し支えない。ε（ｉ）は、この変更可能な値を示すため、以下の数式３を満たす値の範囲であればよい。
【数３】
τ（ｉ）≧ε（ｉ）
【００４０】
なお、要件（１）は、かかる場合に原料発泡ビーズがチャンバー１６ａ内に侵入すること、あるいは成形時に成形品上に不必要な突出部が形成されない範囲によるものであるから、原料発泡ビーズが分割仕切部材装着孔から流出せず、ある程度の突出部が形成されても差し支えないのであれば、必ずしも要件（１）を満たす必要はない。
また、要件（２）に示すτ（ｉ）の値は、成形品の性質に応じて定められる。例えば、成形品の性質上、その強度が実質的に減少しない場合又は多少の範囲で減少してもよいような成形品に対しては、強度の減少を容認できない成形品の場合に許容されるτ（ｉ）の値よりも、大きなτ（ｉ）の値をとり得ることができる。
【００４１】
このように、本発明の型内発泡成形装置では、上記挿入位置決め突起と後退位置決め突起の固定位置を変更すれば、分割仕切部材２に起因して得られる成形品に形成されうる孔の深さや突起物の大きさ等を容易に調節できる（そういった孔或いは突起物自体を無くす又はそれらの発生を最小限に止めることができる意味も含む）ので、この点から優れた装置であるといえる。
【００４２】
図５は、本発明における実施例の分割仕切部材２について出没方向に対して垂直方向の配列状態、断面形状を説明するための部分図を示す。
仕切部材１における各分割仕切部材２の配列は、図５に示すように、円柱状の分割仕切部材２が一線状に配列された仕切部材配列４０ａ、分割仕切部材２が一線状に列をなさず交互に配列された仕切部材配列４０ｂ、三角柱形状の分割仕切部材２が一線状に列をなさず交互に配列された仕切部材配列４０ｃ、直方体形状の分割仕切部材２が一部重なって交互に配置された仕切部材配列４０ｄ、分割仕切部材２が等しい幅を有するものでなく部分的にその幅が異なる部材を組合わせた仕切部材配列４０ｅなどを例示できる。なお、分割仕切部材２の配列・形状は、これらの他、その断面形状が楕円形、多角形であってもよい。
【００４３】
また、分割仕切部材２の挿入に際し、分割仕切部材２をコア金型１１の内側成形面からキャビティ金型１２の内側成形面に移動させる距離が、一定領域にわたり同一値であるような場合には、図５の仕切部材配列４０ｅに示したように、その領域については分割仕切部材２を他領域と同等の幅に分割せず、部分的にその幅が異なる部材としてもよい。また、分割仕切部材２は、金型の成形面の形状に対応して、成形面の曲線部分形状が曲線に接する接線に対して鋭角である部位には細分化した分割仕切部材を使用することが望ましい。
【００４４】
図６は、本発明の仕切部材で成形空間を区画化した状態を示す図面であり、成形装置の水平方向断面の一部を示す部分断面図である。挿入位置決め突起４がハウジング１５の外部面に接近し、分割仕切部材２の先端部６０はキャビティ金型１２の成形面に接近して、コア金型１１の成形面とキャビティ金型１２の成形面とが分割仕切部材２によって区画化され、区画化空間１３ａ、１３ｂを形成するような構造を型内発泡成形装置１０は備える。型内発泡成形装置１０における原料発泡ビーズ充填器１４は、各区画化空間に連通するように設置される。
【００４５】
スライダー３は、スライダーを駆動する移動距離調整手段５２と接続している。移動距離調整手段５２は、エアシリンダー５０を備え、スライダー３の移動を調整するように設置される。しかし、エアシリンダー５０の動作によって実際に成形空間１３を区画化するのは、各分割仕切部材２ａ（ｉ）である。ゆえに、型内発泡成形装置１０は、個々の分割仕切部材２ａ（ｉ）のそれぞれに、移動距離調整手段５２が直接接続されているような構成であっても、本発明における作用、効果を満たしうる。たとえばエアシリンダー５０が、分割仕切部材２ａ（ｉ）個々に設置されてもよい。そして、この場合、スライダー３は、存在しなくてもよい。
【００４６】
しかしながら、コスト面や制御容易性を考慮すれば、型内発泡成形装置１０は、分割仕切部材２の移動距離調整がスライダー３によって一括してなされるような構造を備えることが好ましい。このとき、スライダー３の移動距離調整手段とエアシリンダーは、少なくとも夫々一つあればよい。
図８は、スライダー３の移動距離調整手段５２の実施例を説明するための部分斜視図である。移動距離調整手段５２は、スライダー３を、これに水平な接続部材５３ａを介してエアシリンダー５０に接続してなる構造を備えてもよい（移動距離調整手段５２ａ（図８（１））。また、移動距離調整手段５２は、スライダー３を、この両端部に接続された構造を備える接続部材５３ｂを介してエアシリンダー５０に接続してなる構造を備えてもよく（移動距離調整手段５２ｂ（図８（２））、スライダー３を、この長手方向と平行するスライダー３の端部に接続した接続部材５３ｃを介してエアシリンダー５０に接続してなる構造を備えてもよい（移動距離調整手段５２ｃ（図８（３））。
【００４７】
さらに、スライダー３は、チャンバー１６ｂ内に配置された構造であると、ハウジング１５に多数の穴を開けなくて済むと共に装置全体をコンパクトにできるので好ましい。図２（２）は、かかる場合における型内発泡成形装置１０の実施例の一つを説明するための図面である。このとき、型内発泡成形装置１０は、スライダー３をチャンバー１６ｂに設置された構造を備える。また、エアシリンダー５０は、ハウジング１５の挿通孔２３を気密性を維持して摺動可能又は移動可能に設置されている。
また、スライダー３の作動のバランスを考慮して移動距離調整手段５２が、２以上のエアシリンダー５０を備えてもよい。なお、移動距離調整可能な手段であれば、移動距離調整手段５２の移動距離調整動作を行うのは、エアシリンダーに限定されない。
【００４８】
図２（１）、（２）に示す型内成形装置１０においては、分割仕切部材２を挿入する金型をコア金型とし、この形状が平板形状であって、キャビティ金型の形状が特殊形状であるような場合を例としたが、本発明においては、コア金型の形状が曲面であってもよく、また、スライダー３の形状は、平板形状に限らず曲面形状であってもよい。これは、分割仕切部材２の移動は、挿入位置決め突起４、後退位置決め突起５の設置位置によって制御できる点を鑑みたものである。
【００４９】
また、コア金型とキャビティ金型の断面の成形面形状が同一でない場合であって、仕切部材を挿入する側の金型の形状が、段差形状を有する場合には、段差形状ごとに分割仕切部材２を挿入してもよい。
なお、仕切部材１は、挿入方向にその断面の形状は直線形状に限定されず、さらには閉曲面形状、Ｕ字形状、Ｌ字形状等であってもよい。
【００５０】
仕切部材１は、コア金型からキャビティ金型方向に挿入されてもよいし、キャビティ金型からコア金型方向に挿入されてもよい。さらには、仕切部材１の一部を分断し、一部がキャビティ金型からコア金型に挿入され、その他がコア金型からキャビティ金型へ挿入される形態であってもよい。
【００５１】
原料発泡ビーズの素材は、製作する成形品の使用条件などに応じて適宜選択・採用されるが、後述する見掛け密度の発泡成形品の製造が容易な素材を採用することが好ましい。
原料発泡ビーズの発泡倍率（発泡ビーズの原料樹脂の密度を発泡ビーズの見掛け密度で除した値）は、原料発泡ビーズの素材によって変動することができる。通常は、３倍〜１５０倍程度の範囲であることが好ましいとされている。具体的には、ポリスチレン系合成樹脂材料からなる原料発泡ビーズにおいては３倍〜１００倍の発泡倍率のものを用い、より好ましくは３倍〜８０倍程度の発泡倍率のものを用いることができる。また、ポリオレフィン系合成樹脂材料からなる原料発泡ビーズにおいては、３倍〜９０倍の発泡倍率のものを用い、より好ましくは３倍〜６０倍程度のものを用いることができる。
原料発泡ビーズの粒径は、１ｍｍ〜１０ｍｍのものを用い、より好ましくは２ｍｍ〜８ｍｍのものを用いることができる。
【００５２】
また、原料発泡ビーズの基材樹脂としては以下のようなポリオレフィン系樹脂やポリスチレン系樹脂を挙げることができる。
すなわち、ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレン−ブテンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−ブテンランダム共重合体などのプロピレン単位成分が５０モル％以上であるプロピレン系樹脂、スチレンモノマーやアクリル系モノマーなどの単量体を含浸重合させたプロピレン単位成分が５０モル％以上である改質ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、エチレンと少量（２０モル％以下）のα―オレフィンを共重合させた直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体などのエチレン単位成分が５０モル％以上であるポリエチレン系樹脂が例示される。また、ポリスチレン系樹脂としては、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体などのスチレン単位成分が５０モル％以上であるポリスチレン系樹脂が例示される。
【００５３】
その他にポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂などの熱可塑性芳香族ポリエステル樹脂、芳香族ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリウレタン樹脂、上述の樹脂や共重合体から選択された２以上の樹脂や共重合体の混合物、上述の樹脂、共重合体、混合物を主成分（５０重量％以上含まれることをいうとする）とし、上述の樹脂、共重合体、混合物の他の樹脂やエラストマーとの混合物などが例としてあげられる。
【００５４】
なお、バンパー芯材の素材としては、ポリオレフィン系樹脂が有効である。ポリオレフィン系樹脂は、耐薬品性、加工特性に優れるからである。特に、ビカット軟化点（ＪIＳ Ｋ ６７５８）１２５℃以上、より好ましくは１３０℃以上のポリプロピレン系樹脂またはプロピレン成分５０％以上を含有する樹脂が、耐熱性、バンパー芯材加工時の耐衝撃吸収性、軽量性に優れる。
【００５５】
ポリオレフィン系樹脂材料からなる原料発泡ビーズの平均気泡径は、問わないが、５μｍ〜９００μｍの範囲内のものを利用することができる。また、原料発泡ビーズの平均気泡径は、より好ましくは１０μｍ〜７００μｍ、更に好ましくは５０μｍ〜５５０μｍのものが利用される。
なお、ポリオレフィン系樹脂は、エチレン−プロピレン共重合体ゴムなどのゴム成分を混合することもできる。
【００５６】
また、区画化空間に充填される互いに異なる特性を有する原料発泡ビーズについては、成形品に応じて所望の区画化空間に、発泡倍率の相違する原料発泡ビーズが選択されうるほか、原料発泡ビーズ嵩密度、平均気泡径、原料発泡ビーズ径、素材、色彩、弾性、芳香性などの特性において相違する原料発泡ビーズが選択されてもよい。
【００５７】
【実施例】
本発明における型内成形装置を利用した成形品について、実施例の一つとして、型内成形品としての自動車用バンパー芯材の成形について、図７を参照して説明する。
【００５８】
バンパー芯材１１４は、両端部側を緩やかに後方へ湾曲させた側部衝突エネルギー吸収部１１０と、中央部衝突エネルギー吸収部１１１と、側部衝突エネルギー吸収部１１０と中央部衝突エネルギー吸収部１１１との間に形成された中間部衝突エネルギー吸収部１１２を有する。
【００５９】
この実施例におけるバンパー芯材１１４は、側部衝突エネルギー吸収部１１０と、中央部衝突エネルギー吸収部１１１の部分を高密度発泡成形体として衝突時の高エネルギー吸収をはかり、一方、中間部衝突エネルギー吸収部１１２を、側部衝突エネルギー吸収部１１０と中央部衝突エネルギー吸収部１１１よりも低密度発泡成形体として衝突時のエネルギー吸収を低下させて全体として軽量化を図った構造のものである。バンパー芯材１１４のどの部分を高密度又は低密度にするかは、バンパー芯材の大きさ、形状、目的とするエネルギー吸収性能等を加味して任意に設計されるものである。場合によって、バンパー芯材の上部及び／又は下部に、他の部位に比べて相対的に低密度の発泡成形体を一体的に形成することも行なわれている。この際、当該部分は衝突時のエネルギー吸収を目的とするものではなく、フェイシャが凹まない程度の造形部として利用される。
【００６０】
たとえば、バンパー芯材１１４の基材樹脂としてプロピレン系樹脂を用いる場合、上記中間部衝突エネルギー吸収部１１２については、発泡成形品の見掛け密度としては０．０２ｇ/ｃｍ^３〜０．１５ｇ/ｃｍ^３の相対的に低密度のものが採用され、一方、側部衝突エネルギー吸収部１１０と中央部衝突エネルギー吸収部１１１は、発泡成形品の見掛け密度としては０．０３ｇ/ｃｍ^３〜０．４５ｇ/ｃｍ^３の相対的に高密度のものが採用される。高密度発泡成形体と低密度発泡成形体の密度差は、０．０８ｇ/ｃｍ^３〜０．４３ｇ/ｃｍ^３の程度であることが好ましい。
【００６１】
上述のような合成樹脂発泡粒子を原料発泡ビーズとして、バンパー芯材１１４は以下のように型内成形装置によって成形することができる。
型内成形装置の成形空間１３を、側部衝突エネルギー吸収部１１０、中間部衝突エネルギー吸収部１１２、中央部衝突エネルギー吸収部１１１、中間部衝突エネルギー吸収部１１２及び側部衝突エネルギー吸収部１１０を形成するために境界部１１５に対応する箇所を仕切部材１により区画化する。
すなわち、型内成形装置１０を、金型外部より境界部１１５に相当する箇所に対して分割仕切部材からなる仕切部材１を、コア金型およびキャビティ金型とで形成される成形空間部に挿入せしめて区画化空間を形成する。形成された各区画化空間内に、所定の原料発泡ビーズを充填器１４より所定の区画化空間に充填し、充填後、仕切部材１が後退される。次いで供給管１８からチャンバー１６ａ、１６ｂ、通気孔１７を介して成形空間内に蒸気を導入し原料発泡ビーズを加熱融着一体化させたのち供給管１８から冷却水を挿入して冷却し所望のバンパー成形品が成形される。
【００６２】
なお、本発明において分割仕切部材２の素材は、原料発泡ビーズの充填圧と成形時の熱に耐えることができる素材であればその種を問わない。したがって、分割仕切部材２は、金属材料、合成樹脂材料、セラミックスなどの任意の材料を選択し得る。また、弾性変形可能な金属材料、合成樹脂が利用されてもよい。また、分割仕切部材２の厚みは、０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍ程度であることが好ましい。
また、相隣合う分割仕切部材の間隔は、少なくとも一方の原料発泡ビーズが通り抜けできないような間隔で設定されていればよく、従って、この間隔の値は略ゼロであってもよい。
【００６３】
なお、本発明の型内成形装置は、自動車用バンパー芯材に限定されず、人体保護用の緩衝材、プロテクター、ベッドの緩衝材等ほかの発泡成形品の成形にも利用可能である。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の型内成形装置は、２以上の異なる特性を有する成形部分から構成される一つの成形品を製造する際、異なる特性を有する成形部分の境界面に孔部や欠損部の発生を抑えることができると共に大きな突起物の発生を抑えることができる。
【００６５】
本発明の型内成形装置は、複数の分割仕切部材で構成された出没可能な可動仕切部材を有し、各分割仕切部材には成形型の成形面の形状に対応して移動距離を規定する突起が設けられ、各分割仕切部材は、スライダーによって一括して移動距離を制御するように構成されており、分割仕切部材個々に移動距離調整装置を設置することなく分割仕切部材を所望の位置に装着することを容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における分割仕切部材の一例を示す斜視図である。
【図２】（１）本発明における分割仕切部材を有する型内成形装置の実施例の一つを示す断面図である。（２）本発明における分割仕切部材を有する型内成形装置の他の実施例の一つを示す断面図である。
【図３】本発明における型内成形装置の仕切部材を構成する各分割仕切の作動状態を説明するための図面（部分図）である。
【図４】本発明における分割仕切部材の後退時の分割仕切部材先端部の許容停止位置を説明するための図面である。
【図５】本発明における分割仕切部材における出没方向に対して垂直方向の配列状態、断面形状を説明する部分図である。
【図６】本発明の仕切部材で成形空間を区画化した状態を示す図であり、成形装置の水平方向の断面の部分図である。
【図７】本発明における型内成形装置を使用して成形した自動車バンパー芯材の一例を説明するための図面である。
【図８】（１）、（２）、（３）本発明における型内成形装置に使用する仕切部材に取付られる移動制御手段の実施例を説明するための部分斜視図である。
【符号の説明】
１ 仕切部材
２、２ａ（ｉ）（ｉは正の整数） 分割仕切部材
３ スライダー
４ 挿入位置決め突起
５ 後退位置決め突起
１０ 型内成形装置
１１ コア金型
１２ キャビティ金型
１３ 成形空間
１３ａ、１３ｂ 区画化成形空間
１４ 充填器
１５ ハウジング
１６ａ、１６ｂ チャンバー
１７ 通気孔
１８ 供給口
１９ 排出口
２０、２１、２３ 挿通孔
３１ 後退方向Ｂ
３２ 挿入方向Ａ
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ 仕切部材配列
５０ エアシリンダー
５１ 金型厚み
５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ 移動距離調整手段
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ 接続部材
５６ 成形面
６０、６０ａ（ｉ） 先端部
６１ 金型外側面
６２ 突出許容幅
１１０ 側部衝突エネルギー吸収部
１１１ 中央部衝突エネルギー吸収部
１１２ 中間部衝突エネルギー吸収部
１１４ バンパー芯材
１１５ 境界部

Claims (5)

1. 一対の金型が形成する成形空間を予め定めた領域ごとに区画化する出没自在であって可動な仕切部材を有する型内発泡成形装置であって、該仕切部材は、予め定められた形状に独立分割された複数の分割仕切部材で構成されており、該分割仕切部材は、各々後退位置決め突起および挿入位置決め突起を有し、該後退位置決め突起および該挿入位置決め突起と接触して分割仕切部材を移動させる一のスライダーに装着されており、該スライダーは後退位置決め突起と挿入位置決め突起との間で移動し、該分割仕切部材は、該後退位置決め突起もしくは該挿入位置決め突起と該スライダーが接触して移動するのに連動して可動し、分割仕切部材が成形品の形状に対応した成形空間を区画化するように構成されていることを特徴とする可動仕切部材を有する型内発泡成形装置。
2. 該後退位置決め突起は、該分割仕切部材が一方の金型の成形内面から後退した状態において、該分割仕切部材先端部の位置が他方の金型の成形内面から一定範囲内に存在する状態となる位置に設置されており、該挿入位置決め突起は、該分割仕切部材が金型内へ挿入された状態において、該分割仕切部材先端部の位置が金型の成形内面に接し、または成形内面から一定範囲内に存在する状態となる位置に設置されていることを特徴とする請求項１記載の可動仕切部材を有する型内発泡成形装置。
3. 分割仕切部材における該後退位置決め突起および該挿入位置決め突起ならびに分割仕切部材を移動させるスライダーは、型内発泡成形装置のハウジングの内側に設けられ、前記スライダーを作動するための駆動装置を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の可動仕切部材を有する発泡成形装置。
4. 一対の金型がコア金型とキャビティ金型とから構成されており、前記分割仕切部材が、コア金型に装着された構成からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の可動仕切部材を有する発泡成形装置。
5. 請求項１〜４記載のいずれか１項に記載の可動仕切部材を有する発泡成形装置により、一対の金型によって形成された成形空間を分割仕切部材で構成される仕切部材で区画化した区画化空間に、夫々所定の原料発泡ビーズを充填し、充填終了後前記の仕切部材を後退させると共に蒸気を導入して発泡ビーズを加熱、融着一体化し、２以上の異なる特性を有する成形部分を有する成形品を製造することを特徴とする型内発泡成形方法。

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