JP4196020B2 - 型内発泡成形金型、型内発泡成形方法、及び型内発泡成形体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車バンパ芯材等として使用される型内発泡成形体を製造するための型内発泡成形金型及び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型内発泡成形体を製造するための型内発泡成形金型としては、例えば、キャビティ型（中型）及びコア型（中型）と、両中型間に形成される成形空間内に予備発泡ビーズを充填する充填手段と、成形空間内に充填された予備発泡ビーズに水蒸気を供給し、予備発泡ビーズを加熱、発泡、互いに融着させる加熱手段と、両中型の背面側にそれぞれ冷却水を噴霧して型内発泡成形体を冷却する冷却手段とを備え、両中型の背面側にそれぞれチャンバを設けると共に、両中型と成形空間とを連通する多数の通気孔を両中型にそれぞれ形成したものが知られている。
【０００３】
このような型内発泡成形金型において、チャンバは、予備発泡ビーズの充填時には成形空間内に予備発泡ビーズと共に供給される空気の排出空間として、予備発泡ビーズの加熱、発泡、融着時には成形空間内に水蒸気を供給するための水蒸気室として、型内発泡成形体の冷却時には両中型の背面側にそれぞれ冷却水を噴霧するための冷却室として、それぞれ機能する。
【０００４】
また、多数の通気孔は、予備発泡ビーズの充填時には成形空間内に供給された空気をチャンバ内に排出する通路として、予備発泡ビーズの加熱、発泡、融着時にはチャンバ内に供給された水蒸気を成形空間内に導く通路として、それぞれ機能する。通気孔としては、例えば、キャビティ型やコア型に直接的に形成された直径０．８〜１．５ｍｍ程度のコアベントホールや、キャビティ型やコア型に設けた外径７〜１２ｍｍの筒状のコアベントに形成された複数のスリット孔又は円孔等がある。なお、コアベントはキャビティ型やコア型に形成した取付孔にはめ込まれており、このコアベントの成形空間側の一端を閉塞する底部に幅０．２〜０．７ｍｍ程度のスリット孔又は直径０．２〜０．５ｍｍ程度の円孔が複数個形成されている。また、実用化されている型内発泡成形金型としては、例えば、キャビティ型やコア型に上記のような通気孔を１５〜５０ｍｍのピッチで設けたものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の型内発泡成形金型は、以下のような課題を有している。
【０００６】
（１）充填密度
キャビティ型とコア型を完全に型閉めした状態で予備発泡ビーズを充填した場合、キャビティ型とコア型の合わせ目が閉塞された状態となるため、充填器から供給された空気は合わせ目付近には流れにくい。そのため、充填器から空気と共に成形空間内に供給される予備発泡ビーズは合わせ目付近には充填されにくく、合わせ目付近に形成される型内発泡成形体の外周部の充填密度が低下するという問題点がある。
【０００７】
この問題点を解決するため、例えば、キャビティ型とコア型の合わせ目に外部に連通するように形成される型間通路を利用する方法（特開平１１−３０９７３４号公報参照）が提案されている。この方法によれば、型内発泡成形体の外周部の充填密度を向上させることができるが、型内発泡成形体の外周部以外の部分に形成される突起部等の充填密度を向上させることはできないという問題点がある。
【０００８】
この問題点を解決するため、例えば、型内発泡成形体に突起部を形成するための袋状凹部を設けた金型側のチャンバを成形空間に対してマイナス圧に保持し、予備発泡ビーズの一部を袋状凹部に集中的に充填した後、予備発泡ビーズの残部を成形空間全体に充填する方法（特開２０００−６２５４号公報参照）が提案されている。しかしながら、突起部のサイズは小さいことが多いと共に、袋状凹部を設けた金型には多数の通気孔が存在するため、この方法においては、成形空間内に供給された空気が拡散してチャンバに排出され、突起部の充填密度を向上させるには至っていない。
【０００９】
このように、一般的に、成形空間内における充填器から近い領域では、充填器から供給される空気の流れが強いため、充填性は良好である。これに対し、充填器から遠い領域では、空気が金型の通気孔からチャンバに抜けて流れが弱くなるため、充填密度が低下する傾向にある。
【００１０】
また、中型における予備発泡ビーズが充填されにくい難充填部に配管を設け、難充填部から空気を集中的に排出する方法（特開２００１−９６５５７号公報参照）も提案されている。この方法によれば、難充填部の充填密度を向上させることができるが、型内発泡成形金型の構造が複雑化するため、金型コストの増加に繋がるという問題点がある。
【００１１】
ここで、成形空間の各部における充填密度の低下を防止する方法としては、例えば、充填器の数を増加させることが知られている。しかしながら、設備的な制約から、充填器の数を増加させるにも限界がある。また、充填器数の増加により、各充填器から供給される空気の圧力が低下したり、成形空間から空気を十分に排出できなくなったりして、逆に充填密度の低下を招くこともある。
【００１２】
このような場合、水蒸気圧の上昇や加熱時間の延長も一般的に行われている。しかしながら、このような過剰な加熱操作によれば、成形空間内の予備発泡ビーズに過剰な発泡力が与えられるため、冷却時間が長くなり、成形サイクル延長による生産性の低下、及び水蒸気や冷却水の消費量増加による生産コストの増加に繋がるという問題点がある。
【００１３】
（２）型内発泡成形体の外周部の発泡性・融着性
一般的な型内発泡成形金型では、予備発泡ビーズの充填時と同様、加熱時においても、キャビティ型とコア型の合わせ目付近の空気は水蒸気で置換されにくいため、型内発泡成形体の外周部の発泡性や融着性は低い傾向にある。そのため、上記のような過剰な加熱操作を行っているのが実状であるが、これでは生産性の低下や生産コストの増加に繋がるという問題点がある。
【００１４】
（３）メンテナンス性
自動車バンパ芯材を製造するための一般的なキャビティ型やコア型には、合わせて２０００〜４０００個の通気孔が設けられているが、生産中、通気孔にスケール等の堆積による目詰まりが生じ、充填不良、融着不良、冷却不良、離型不良を引き起こすことが多いため、既述のコアベントの取り替え又は高圧洗浄等の煩雑なメンテナンス作業が定期的に必要であり、生産コストを低減化しにくいという問題点がある。
【００１５】
（４）強度
キャビティ型やコア型に多数の通気孔を設ければ、中型の強度が低下し、中型の寿命が短くなるため、中型の肉厚を大きくしたり、補強材の装着等により中型を補強したりしているが、これでは中型の熱容量が大きく、熱伝導が悪いため、加熱や冷却に使用するエネルギーも多く必要であり、生産コストを低減化しにくいという問題点がある。
【００１６】
この発明は、以上のような事情や問題点に鑑みてなされたものであり、少ない充填器により均一な充填密度でかつ外周部や突起部等の発泡性及び融着性に優れた型内発泡成形体を製造できると共に、コストダウンを図ることができる型内発泡成形金型、型内発泡成形方法、及び型内発泡成形体を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１の型内発泡成形金型は、型閉めにより１対の中型の間に形成される成形空間内に予備発泡ビーズを充填し、成形空間内に水蒸気を供給して予備発泡ビーズを加熱、発泡、互いに融着させることによって、型内発泡成形体を製造できる型内発泡成形金型において、一方の中型のフランジ部と他方の中型のフランジ部との間に、１対の中型の合わせ目に形成されるクリアランスを介して成形空間と連通する型間空洞部を設け、この型間空洞部に用役気体の供給及び排出が可能な用役配管を接続し、前記一方の中型の背面側に設けられたチャンバと成形空間とを連通する通気孔をこの一方の中型に１５mm以上のピッチで形成すると共に、前記他方の中型の背面側に設けられたチャンバと成形空間とを連通する通気孔を、この他方の中型に設けられた予備発泡ビーズが充填されにくい難充填部に形成したものである。
【００１８】
請求項２の型内発泡成形金型は、前記一方の中型に形成した通気孔のピッチを３０mm以上としたものである。
【００１９】
請求項３の型内発泡成形金型は、型間空洞部を複数の空洞部に仕切り、各空洞部に用役配管をそれぞれ接続したものである。
【００２０】
請求項４の型内発泡成形金型は、予備発泡ビーズを成形空間内に充填するための充填器と、前記一方の中型又は前記他方の中型に充填器を挿入するために形成された挿入孔との間にクリアランスを設けたものである。
【００２１】
請求項５の型内発泡成形金型は、型内発泡成形体を離型するための離型ピンと、前記一方の中型又は前記他方の中型に離型ピンを挿入するために形成された挿入孔との間にクリアランスを設けたものである。
【００２２】
請求項６の型内発泡成形金型は、型内発泡成形体に肉抜き孔を形成するために前記一方の中型に設けられた型肉抜き形成部と、前記肉抜き孔を形成するために前記他方の中型に設けられた肉抜き形成部との間に、これら１対の肉抜き形成部の合わせ目に形成されるクリアランスを介して成形空間と連通する独立空洞部を設けると共に、この独立空洞部と前記一方の中型側のチャンバ又は前記他方の中型側のチャンバとを連通する通気孔を１対の肉抜き形成部の少なくともいずれか一方に形成したものである。
【００２３】
請求項７の型内発泡成形金型は、前記他方の中型の背面側に設けられたチャンバと成形空間とを連通する通気孔を前記難充填部にのみ形成したものである。
【００２４】
また、請求項８の型内発泡成形方法は、請求項１乃至６のいずれか記載の型内発泡成形金型を用いる型内発泡成形方法において、少なくとも型間空洞部の空気圧及び他方の中型側のチャンバの空気圧を制御しながら、予備発泡ビーズの充填を行うものである。
【００２５】
請求項９の型内発泡成形方法は、前記一方の中型側のチャンバを型間空洞部及び前記他方の中型側のチャンバよりも高い空気圧に保持しながら、予備発泡ビーズの充填を行うものである。
【００２６】
請求項１０の型内発泡成形方法は、請求項１乃至６のいずれか記載の型内発泡成形金型を用いる型内発泡成形方法において、 型間空洞部の水蒸気圧、前記一方の中型側のチャンバの水蒸気圧、及び前記他方の中型側のチャンバの水蒸気圧を制御しながら、予備発泡ビーズの加熱を行うものである。
【００２７】
請求項１１の型内発泡成形方法は、請求項１乃至６のいずれか記載の型内発泡成形金型を用いる型内発泡成形方法において、型内発泡成形体を製造した後、型間空洞部の水蒸気圧を低下させてから、前記一方の中型側のチャンバの水蒸気圧及び前記他方の中型側のチャンバの水蒸気圧を低下させるものである。
【００２８】
更に、請求項１２の型内発泡成形体は、請求項８乃至１１のいずれか記載の型内発泡成形方法により得られるものである。
【００２９】
請求項１３の型内発泡成形体は、自動車バンパ芯材である。
【００３０】
請求項１４の型内発泡成形体は、ポリオレフィン系樹脂からなる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、第１実施形態に係る型内発泡成形金型１は、例えば、成形型（１対の中型）として対向配置されたキャビティ型（一方の中型）２及びコア型（他方の中型）３と、型閉めによりキャビティ型２とコア型３との間に形成される成形空間４内に圧送空気によって予備発泡ビーズ５を充填する充填手段と、成形空間４内に水蒸気を供給して予備発泡ビーズ５を加熱、発泡、互いに融着させる加熱手段と、製造された型内発泡成形体を冷却する冷却手段とを備えたものであって、キャビティ型２のフランジ部２ａとコア型３のフランジ部３ａとの間に型間空洞部６を設け、この型間空洞部６に用役配管を接続し、通気孔７をキャビティ型２に１５mm以上のピッチで形成すると共に、通気孔７をコア型３の難充填部８に形成したものである。
【００３２】
キャビティ型２及びコア型３は、枠状フレーム１０と裏板１１とを有するハウジング１２にそれぞれ取り付けられている。また、キャビティ型２の背面側やコア型３の背面側には、通気孔７を介して成形空間４と連通するチャンバ１３，１４がそれぞれ設けられている。
【００３３】
チャンバ１３，１４には、用役配管として、蒸気供給管２０やドレン管２１がそれぞれ接続されており、蒸気弁ＳＶ１，ＳＶ２を介して水蒸気を供給できると共に、ドレン弁ＤＶ１，ＤＶ２を介して空気、水蒸気、凝縮水（いわゆるドレン）、冷却水を排出できるようになっている。冷却水は、冷却手段としてチャンバ１３，１４内にそれぞれ設けられ、冷却水弁ＣＶ１、ＣＶ２を介して冷却水供給管２２にそれぞれ接続された冷却水配管２３，２４の複数の冷却水ノズル２５から、キャビティ型２の背面側やコア型３の背面側にそれぞれ噴霧される。
【００３４】
予備発泡ビーズ５の材質としては、製造される型内発泡成形体の使用条件等に応じた物性のものを選択すればよいが、ポリオレフィン系樹脂を好適に採用できる。即ち、予備発泡ビーズ５から製造される型内発泡成形体がポリオレフィン系樹脂で構成されていれば、リサイクルが容易であるという利点がある。そのため、特に、大量に廃棄される自動車バンパ芯材等においては、リサイクルにより廃棄物量を大幅に低減化することができる。予備発泡ビーズ５の発泡倍率としては、材質にもよるが、３〜９０倍が適当である。予備発泡ビーズ５の粒径としては、１〜１０mmが適当である。
【００３５】
ポリオレフィン系樹脂は特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレン系樹脂やポリエチレン系樹脂等を使用できる。ポリプロピレン系樹脂としては、例えば、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレン−ブテンランダム３元共重合体、ポリエチレン−ポリプロピレンブロック共重合体、ホモポリプロピレン等が挙げられる。プロピレンと共重合可能な単量体としては、例えば、エチレン，ブテン，ペンテン，ヘキセン，ヘプテン，オクテン等の炭素数２〜８のα−オレフィン単量体、ノルボルネン系モノマー等の環状オレフィン、酢酸ビニル等のビニルアルコールエステル、メチルメタクリレート，エチルアクリルレート，ヘキシルアクリルレート等のアルキル基の炭素数が１〜６のアクリル酸アルキルエステル、ビニルアルコール、メタクリル酸、塩化ビニル等が挙げられる。これらの単量体のうち、共重合体の発泡性、融着性、機械的強度、耐熱性、柔軟性のバランスに優れたものとなるエチレンを好適に使用できる。これらの単量体は、プロピレンとの共重合に単独で使用してもよいし、２種類以上を併用してもよい。また、このようなポリプロピレン系樹脂は、無架橋のものでもよいし、パーオキサイドや放射線等によって架橋したものでもよい。ポリエチレン系樹脂としては、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）等が挙げられる。
【００３６】
型間空洞部６は、キャビティ型２のフランジ部２ａとコア型３のフランジ部３ａとの間に、キャビティ型２とコア型３の合わせ目に形成されるクリアランス６ａを介して成形空間４と連通するように設けられている。この型間空洞部６にも、用役配管として、蒸気供給管２０やドレン管２１が接続されており、蒸気弁ＳＶ３を介して水蒸気を供給できると共に、ドレン弁ＤＶ３を介して空気、水蒸気、凝縮水を排出できるようになっている。なお、用役配管とは、蒸気供給管２０やドレン管２１等、型間空洞部６やチャンバ１３，１４に対し、空気や水蒸気等の型内発泡成形に使用される用役気体の供給及び排出が可能な配管である。
【００３７】
通気孔７は、例えば、外径７〜１２ｍｍの筒状のコアベントに形成された複数のスリット孔又は円孔等から構成されている。なお、コアベントはキャビティ型２やコア型３に形成した取付孔にはめ込まれ、このコアベントの成形空間４側の一端を閉塞する底部に幅０．２〜０．７ｍｍ程度のスリット孔又は直径０．２〜０．５ｍｍ程度の円孔が複数個形成されている。キャビティ型２には、チャンバ１３と成形空間４とを連通する通気孔７が１５mm以上のピッチで形成されている。この場合、通気孔７のピッチは１５〜１００ｍｍが適当であるが、メンテナンス性、強度、予備発泡ビーズ５の発泡性・融着性等を考慮すれば、３０〜７５ｍｍ、より好ましくは５０〜７５ｍｍであるのが望ましい。なお、通気孔７の構成は特に限定されるものではなく、その他にキャビティ型２やコア型３に直接的に形成されたコアベントホール等であってもよい。
【００３８】
一方、コア型３に設けられた予備発泡ビーズ５が充填されにくい難充填部８には、チャンバ１４と成形空間４とを連通する通気孔７が形成されている。難充填部８としては、例えば、型内発泡成形体の突起部を形成するための凹部３ｂの奥部、予備発泡ビーズ５を成形空間４内に充填するための充填器２６から離れた遠隔部の奥部等が挙げられる。なお、難充填部８は、コア型３の代わりにキャビティ型２に設けてもよい。ここで、製造される型内発泡成形体が自動車バンパ芯材であれば、難充填部８は一般的にコア型３に設けられるが、自動車バンパ芯材を製造するために難充填部８をコア型３に設けた場合は、コア型３における通気孔７は難充填部８にのみ形成しておくのが望ましい。逆に、自動車バンパ芯材等の型内発泡成形体を製造するために難充填部８をキャビティ型２に設けた場合は、キャビティ型２における通気孔７は難充填部８にのみ形成しておくのが望ましい。即ち、凹部３ｂ等に形成される型内発泡成形体の突起部等を自動車等への取付部材として使用する場合、上記のようにして難充填部８を設けた中型における通気孔７を難充填部８にのみ形成しておけば、自動車バンパ芯材等の型内発泡成形体の表面のうち、難充填部８を設けた中型に接触していた面の突起部等以外の部分には通気孔７の跡が残らないので、自動車バンパ芯材等の取付精度を向上できるという利点がある。
【００３９】
ここで、充填器２６と、キャビティ型２又はコア型３に充填器２６を挿入するために形成された挿入孔２７との間にクリアランス２６ａを設けておけば、このクリアランス２６ａを通気孔として使用できるという利点がある。同様に、製造された型内発泡成形体を離型するための離型ピン２８と、キャビティ型２又はコア型３に離型ピン２８を挿入するために形成された挿入孔２９との間にクリアランス２８ａを設けておけば、このクリアランス２８ａを通気孔として使用することができる。
【００４０】
充填手段は、上記のような充填器２６を備えており、圧送空気により充填器２６を介して成形空間４内に予備発泡ビーズ５が供給及び充填される。この際、少なくとも型間空洞部６の空気圧及び例えばコア型３側のチャンバ１４の空気圧を制御しながら予備発泡ビーズ５の充填を行えば、成形空間４内の空気の流れを制御できるので、均一な充填密度の型内発泡成形体を製造できるという利点がある。
【００４１】
なお、上記の操作においては、成形空間４は大気圧よりも高い空気圧に保持される。また、空気圧の制御は、少なくとも型間空洞部６及び難充填部８が設けられた例えばコア型３に対して個別に設定された空気圧、必要に応じて更に難充填部８が設けられていない例えばキャビティ型２側のチャンバ１３に対しても設定された空気圧を、ドレン弁ＤＶ１〜３で調整することによって行われる。
【００４２】
ここで、例えばキャビティ型２側のチャンバ１３を型間空洞部６及びコア型３側のチャンバ１４よりも高い空気圧に保持しながら予備発泡ビーズ５の充填を行えば、成形空間４内に圧送された空気が、クリアランス６ａを介して型間空洞部６に排出され易いと共に、コア型３の難充填部８に形成した通気孔７を介してコア型３側のチャンバ１４に排出され易いので、クリアランス６ａ付近に形成される型内発泡成形体の外周部や、コア型３の凹部３ｂ等に形成される型内発泡成形体の突起部等における予備発泡ビーズの充填密度を確実に向上させることができるという利点がある。
【００４３】
キャビティ型２側のチャンバ１３を型間空洞部６及びコア型３側のチャンバ１４よりも高い空気圧に保持するには、例えば、ドレン弁ＤＶ２，ＤＶ３から空気を排出させるが、ドレン弁ＤＶ１からは空気を排出させないようにすればよい。あるいは、ドレン弁ＤＶ１〜３の全てから空気を排出させると共に、キャビティ型２側のチャンバ１３が型間空洞部６及びコア型３側のチャンバ１４よりも高い空気圧となるように調整すればよい。
【００４４】
なお、コア型３やキャビティ型２に凹部３ｂの奥部等の難充填部８が設けられていない場合、型間空洞部６をチャンバ１３，１４よりも低い空気圧に保持しながら予備発泡ビーズ５の充填を行えば、成形空間４内に圧送された空気がクリアランス６ａを介して型間空洞部６に排出され易いので、クリアランス６ａ付近に形成される型内発泡成形体の外周部における充填密度を確実に向上させることができる。この場合も同様に、ドレン弁ＤＶ３から空気を排出させるが、ドレン弁ＤＶ１，ＤＶ２からは空気を排出させないようにすればよい。あるいは、ドレン弁ＤＶ１〜３の全てから空気を排出させると共に、型間空洞部６がチャンバ１３，１４よりも低い空気圧となるように調整すればよい。
【００４５】
加熱手段は、上記のような蒸気供給管２０を備えており、基本的には蒸気弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３及びドレン弁ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＶ３の操作により、型間空洞部６やチャンバ１３，１４を介して成形空間４内に水蒸気を供給し、成形空間４内に充填された予備発泡ビーズ５全体に水蒸気が行き渡るように構成されている。
【００４６】
蒸気弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３は、供給する水蒸気の水蒸気圧を制御できるようになっており、基本的には加熱の初期は低い水蒸気圧とされ、加熱の進行に伴って水蒸気圧が徐々に高められる。水蒸気圧を高める方法としては、例えば、段階的に高める方法や、時間の経過と共に線形的に高める方法等が挙げられる。
【００４７】
次に、型内発泡成形金型１を用いる型内発泡成形方法について説明する。
この型内発泡成形方法は、完全に型閉めした後で成形空間４内に予備発泡ビーズ５を充填する充填工程と、成形空間４内に充填された予備発泡ビーズ５を加熱、発泡、互いに融着させる加熱工程と、製造された型内発泡成形体を冷却する冷却工程とを有している。
【００４８】
充填工程においては、既述のように、少なくとも型間空洞部６の空気圧及び例えばコア型３側のチャンバ１４の空気圧を制御する。また、必要に応じて、例えばキャビティ型２側のチャンバ１３を型間空洞部６及びコア型３側のチャンバ１４よりも高い空気圧に保持する。
【００４９】
加熱工程は、型間空洞部６内やチャンバ１３，１４内の空気を水蒸気に置換する予備加熱工程と、成形空間４内に充填された予備発泡ビーズ５の間隙の空気を水蒸気に置換する流通加熱工程と、型内発泡成形金型１全体の水蒸気圧を高めることにより予備発泡ビーズ５を加熱、発泡、互いに融着させる本加熱の工程とを有している。
【００５０】
なお、加熱工程においては、型間空洞部６の水蒸気圧、キャビティ型２側のチャンバ１３の水蒸気圧、及びコア型３側のチャンバ１４の水蒸気圧を制御する。これにより、成形空間内の水蒸気の流れを制御できるので、発泡性及び融着性に優れた型内発泡成形体を製造できるという利点がある。
【００５１】
予備加熱工程においては、ドレン弁ＤＶ１，ＤＶ２を開けた状態で蒸気弁ＳＶ１，ＳＶ２を開け、チャンバ１３，１４内に水蒸気を供給し、チャンバ１３，１４内の空気を外部に排出することにより水蒸気に置換する。型間空洞部６においては、チャンバ１３，１４と水蒸気等の用役気体の供給構造が異なるので、次の通流加熱工程で水蒸気置換を行う。
【００５２】
流通加熱工程においては、蒸気弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３及びドレン弁ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＶ３を使用して成形空間４に充填された予備発泡ビーズ５の間隙の空気を水蒸気に置換する。この場合、基本的には、水蒸気が供給される蒸気弁と連通するドレン弁を閉じ、成形空間４を介して他のドレン弁に水蒸気を流せばよい。
【００５３】
なお、蒸気弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３及びドレン弁ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＶ３の開閉の組み合わせにより種々の方法があるが、成形空間４に充填された予備発泡ビーズ５が、供給された水蒸気の流れにより移動しないようにするのが望ましい。即ち、型内発泡成形体に形成される薄肉部や角部等においては、予備発泡ビーズ５が移動し易いので、薄肉部や角部等に形成される部分と近接する蒸気弁からは水蒸気を供給しないようにするのが好ましい。また、供給する水蒸気の水蒸気圧も低めに設定するのが好ましい。
【００５４】
例えば、ドレン弁ＤＶ２，ＤＶ３を開き、蒸気弁ＳＶ１を開いてキャビティ型２側のチャンバ１３内に水蒸気を供給する。この水蒸気は、キャビティ型２の通気孔７やクリアランス２６ａ、２８ａを介して成形空間４内に供給され、予備発泡ビーズ５の間隙の空気と共に、キャビティ型２とコア型３の合わせ目のクリアランス６ａやコア型３の通気孔７を介して型間空洞部６やコア型３側のチャンバ１４に排出され、ドレン弁ＤＶ２，ＤＶ３を介して外部に排出される。これにより、成形空間４内に充填された予備発泡ビーズ５の間隙の空気は水蒸気に置換される。
【００５５】
本加熱の工程においては、例えば、ドレン弁ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＶ３全てを閉じ、蒸気弁ＳＶ１，ＳＶ２を開くことによりチャンバ１３，１４に水蒸気を供給し、型内発泡成形金型１全体の水蒸気圧を高め、予備発泡ビーズ５を加熱、発泡、互いに融着させる。
【００５６】
この際、型間空洞部６の水蒸気圧は、成形空間４からクリアランス６ａを介して排出される水蒸気により高められるが、蒸気弁ＳＶ３を開いて更に水蒸気圧を高めてもよい。この場合、キャビティ型２とコア型３の合わせ目付近に充填された予備発泡ビーズ５の移動を防止するために、型間空洞部６の水蒸気圧がチャンバ１３，１４の各水蒸気圧よりも早く上昇しないように制御するのが望ましい。
【００５７】
冷却工程においては、まず、型内発泡成形金型１内の水蒸気圧を低下させる。水蒸気圧を低下させる方法としては、例えば、冷却水弁ＣＶ１，ＣＶ２を開き、冷却水ノズル２５から冷却水をキャビティ型２の背面側やコア型３の背面側に噴霧し、チャンバ１３，１４内の水蒸気を凝縮させることによる方法や、ドレン弁ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＶ３を開いて外部に水蒸気を排出することによる方法等が挙げられる。
【００５８】
型内発泡成形体を製造した直後はその形状保持が不十分であるので、この際、型間空洞部６の水蒸気圧を低下させてから、チャンバ１３，１４の各水蒸気圧を低下させれば、キャビティ型２とコア型３の合わせ目付近に形成された型内発泡成形体の外周部に押圧による成形不良が発生するのを防止できるという利点がある。
【００５９】
例えば、型内発泡成形金型１内の水蒸気圧を低下させると同時に又はその前に、ドレン弁ＤＶ３を開き、型間空洞部６の水蒸気圧を低下させる。
【００６０】
その後、ドレン弁ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＶ３を開いた状態で冷却水弁ＣＶ１，ＣＶ２を開き、冷却水ノズル２５から冷却水を噴霧することにより、キャビティ型２及びコア型３を介して成形空間４内の型内発泡成形体を冷却する。また、キャビティ型２やコア型３に形成した通気孔７、キャビティ型２とコア型３の合わせ目のクリアランス６ａから成形空間４内に冷却水が流入するので、冷却水により直接的にも型内発泡成形体が冷却される。なお、冷却水が流入する通気孔７の数は従来の型内発泡成形金型と比較して極端に少ないので、冷却された型内発泡成形体の含水率を従来品の１／３以下にすることもできる。
【００６１】
冷却後は、型開きをし、離型ピン２８を押し出して型内発泡成形体を型内発泡成形金型１から取り出す。
【００６２】
図３及び図４に示すように、第２実施形態に係る型内発泡成形金型３１は、第１実施形態において、例えばコア型３のフランジ部３ａにそれぞれ突設された２つの仕切部材３２等により型間空洞部６を例えば２つの空洞部３３に仕切り、各空洞部３３に用役配管をそれぞれ接続したものである。
【００６３】
各空洞部３３には、蒸気供給管２０やドレン管２１がそれぞれ接続されており、蒸気供給管ＳＶ４，ＳＶ５を介して水蒸気を供給できると共に、ドレン弁ＤＶ４，ＤＶ５を介して空気や凝縮水を排出できるようになっている。各空洞部３３は、キャビティ型２とコア型３の合わせ目のクリアランス６ａを介してそれぞれ成形空間４と連通している。
【００６４】
なお、空洞部３３の数は特に限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。また、仕切部材３２等は、キャビティ型２のフランジ部２ａ等に突設してもよい。
【００６５】
このような型内発泡成形金型３１によれば、成形空間４内の空気の流れを更に細かく制御できるという利点がある。
【００６６】
図５に示すように、第３実施形態に係る型内発泡成形金型４１は、第２実施形態において、型内発泡成形体に肉抜き孔を形成するためにキャビティ型２に設けられた肉抜き形成部４２と、前記肉抜き孔を形成するためにコア型３に設けられた肉抜き形成部４３との間に、これら１対の肉抜き形成部４２，４３の合わせ目に形成されるクリアランス４４ａを介して成形空間４と連通する独立空洞部４４を設けると共に、この独立空洞部４４とキャビティ型２側のチャンバ１３又はコア型３側のチャンバ１４とを連通する通気孔７を肉抜き形成部４２，４３の例えば両方に形成したものである。
【００６７】
１対の肉抜き形成部４２，４３は、はまり込み構造となっている。この実施形態においては、キャビティ型２側の肉抜き形成部４２が凹状に、コア型３側の肉抜き形成部４３が凸状に形成されているが、これに限定されるものではなく、図６に示す例（第１実施形態の型内発泡成形金型１に近似する例）のように、凹凸がその逆になるように形成してもよい。また、通気孔７は、肉抜き形成部４２，４３のいずれか一方だけに形成してもよい。
【００６８】
いずれにしても、独立空洞部４４はクリアランス４４ａを介して成形空間４と連通しているので、成形空間４内に供給された空気や水蒸気は、独立空洞部４４と連通するクリアランス４４ａ及び通気孔７を介してキャビティ型２側のチャンバ１３やコア型３側のチャンバ１４に排出される。そのため、第１及び第２実施形態と同様に、クリアランス４４ａ付近に形成される型内発泡成形体の肉抜き孔の周囲部における充填性、発泡性、融着性を向上させることができるという利点がある。
【００６９】
なお、以上の実施形態において、クリアランス６ａ，２６ａ，２８ａ，４４ａの開口幅は、充填する予備発泡ビーズ５の外径寸法以下であれば、特に制限はないが、型内発泡成形時における予備発泡ビーズ５の膨張によるクリアランス６ａ，２６ａ，２８ａ，４４ａからのはみ出し、及びそれに伴う製造後のバリ跡等の発生を少なくして型内発泡成形体の仕上がりを良好にするには、開口幅をできる限り狭くするのが好ましい一方、開口幅を狭くすれば用役気体の通過抵抗が大きくなることから、開口幅は０．１〜１．５ｍｍに設定するのが望ましい。
【００７０】
【実施例】
以下、実施例により更に詳細に説明するが、この発明はかかる実施例に限定されるものではない。
【００７１】
〔実施例１〜２０〕
型内発泡成形体として、長さ１３５０ｍｍ×幅２００ｍｍ×厚み３０〜８０mmの自動車バンパ芯材５１（図７参照）を製造した。キャビティ型やコア型の通気孔として、コアベントを使用した。コアベントは、キャビティー型には５０mmピッチ、コア型には図７の示す２つの突起部５２をそれぞれ形成するための２つの凹部の奥部にのみ設けた。成形機としては、型間空洞部と連通するクリアランスから成形空間内に水蒸気を供給する機能及び成形空間から水蒸気や空気を排出する機能を有する耐圧５ＭＰａのものを使用した。予備発泡ビーズとしては、鐘淵化学工業株式会社製の「エペラン−ＰＰ ＬＢＳ１３．５」（嵩密度５７ｇ／Ｌ）及び「エペラン−ＰＰ ＬＢＳ１８」（嵩密度４３ｇ／Ｌ）を使用し、圧縮充填での成形を行った。
【００７２】
まず、充填器数と充填器位置を変更した場合の結果を表１及び表２に示す。
表１はＬＢＳ１３．５原料を使用し、型内発泡成形体の平均密度を８１．８ｇ／Ｌとしたときの結果であり、表２はＬＢＳ１８原料を使用し、型内発泡成形体の平均密度を６０．０ｇ／Ｌとしたときの結果である。表中の充填器位置は、図７に示す二点鎖線の円の位置に対応している。型内発泡成形体の密度分布は、型内発泡成形体を長手方向に１２等分して各ピースの密度を測定した結果である。表中の突起部や外周部は、図７に示す突起部５２や外周部５３の密度をそれぞれ測定した結果である。
【００７３】
【表１】

【００７４】
【表２】

【００７５】
実施例１〜２０で製造された型内発泡成形体においては、充填器の数や位置にほとんど関係なく、均一な密度となっている。また、表１及び表２から明らかなように、予備発泡ビーズの嵩密度によらず、少ない充填器で均一に充填することができた。
【００７６】
〔比較例１〜１４〕
実施例１〜２０で使用したものと同形状のキャビティ型やコア型を使用したが、キャビティ型とコア型にコアベントをそれぞれ１５ｍｍピッチで設けた。その他は、実施例１〜２０と同様の操作を行った。その結果を表１及び表２に示す。
【００７７】
比較例１〜１４では、密度を均一にするためには、充填器数を増加させるという方策を取る必要があった。しかし、充填器数を増加させても、突起部５２や外周部５３の密度は他の部分に比べて低かった。更に、充填器の位置により、密度分布は大きく変わった。基本的には、充填器が配置されている部分の密度は高く、充填器から遠い部分や突起部５２、外周部５３の密度は低くなった。
【００７８】
〔実施例２１〜２５〕
コアベントのピッチによる充填性や融着性の影響を調べた結果を表３に示す。
実施例１〜２０と同じキャビティ型やコア型を使用し、キャビティ型の適宜のコアベントを盲コアベントに交換することによりコアベントのピッチを調整した。また、２本の充填器（図７に示す▲２▼，▲５▼の位置）を使用した。予備発泡ビーズとしては、実施例１〜１０と同じ鐘淵化学工業株式会社製の「エペラン−ＰＰ ＬＢＳ１３．５」（嵩密度５７ｇ／Ｌ）を使用し、圧縮充填での成形を行った。
【００７９】
得られた成形品について、充填性及び融着性の評価をそれぞれ行った（発泡ビーズ：型内発泡成形後の予備発泡ビーズ）。
【００８０】
〔充填性〕
下記の基準に従い、成形品表面の目視観察により評価した。
◎：発泡ビーズ間の空隙がほとんど見られない状態
○：発泡ビーズ間の空隙が若干見られる状態
△：発泡ビーズ間の空隙が目立つものの、発泡ビーズの剥離、点融着は見られない状態
×：発泡ビーズが剥離し、成形品を得ることができない状態
【００８１】
〔融着性〕
成形品を割り、発泡ビーズの破壊程度により融着率を測定した。具体的には、発泡ビーズ界面で破壊した場合には未融着、発泡ビーズ内部で破壊した場合には融着しているとみなし、全体の発泡ビーズ個数に対する融着した発泡ビーズ個数の割合（融着率，％）から下記の基準に従って判断した。
◎：優良な状態 融着率７０％以上
○：良好な状態 融着率６０〜７０％
△：合格品質の低限界 融着率４０〜６０％
×：不可（不良レベル） 融着率４０％以下
【００８２】
【表３】

【００８３】
実施例２３〜２５では、コアベントのピッチを大きくしても、良好な品質のものが得られている。特に、均一性においては、従来品より優れたものが得られるようになった。また、キャビティ型とコア型のコアベント数の合計は、５０〜９５個であった。更に、コアベントには、スケールが堆積しにくくなっていた。
【００８４】
〔比較例１５〜１９〕
比較例１〜１４と同じキャビティ型及びコア型を使用し、実施例２１〜２５と同様に盲コアベントを用いてコアベントのピッチの変更を行った。また、良好な充填を行うために、６本の充填器（図７に示す▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼，▲５▼，▲６▼の位置）を使用して行った。その結果を表３に示す。
【００８５】
この結果より、比較例１５〜１９では、コアベントのピッチが大きくなれば、良好な品質のものが得られなくなった。特に、比較例１７〜１９では、不良品レベルとなった。また、キャビティ型とコア型のコアベント数の合計は、６００個以上であった。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、型間空洞部を設け、この型間空洞部に用役配管を接続し、通気孔をキャビティ型等の前記一方の中型に１５mm以上のピッチで形成すると共に、通気孔をコア型等の前記他方の中型に設けられた難充填部に形成しているので、少ない充填器により均一な充填密度でかつ外周部や突起部等の発泡性及び融着性に優れた型内発泡成形体を製造できると共に、コストダウンを図ることができる。
【００８７】
請求項２の発明によれば、前記一方の中型に形成した通気孔のピッチを３０mm以上としているので、メンテナンス性、強度、予備発泡ビーズの発泡性・融着性等が更に優れたものとなる。
【００８８】
請求項３の発明によれば、型間空洞部を複数の空洞部に仕切り、各空洞部に用役配管をそれぞれ接続しているので、成形空間内の空気の流れを更に細かく制御できる。
【００８９】
請求項４及び請求項５の発明によれば、充填器や離型ピンと挿入孔との間にクリアランスを設けているので、このクリアランスを通気孔として使用できる。
【００９０】
請求項６の発明によれば、前記一方の中型側の型肉抜き形成部と前記他方の中型側の肉抜き形成部との間に、これら１対の肉抜き形成部の合わせ目に形成されるクリアランスを介して成形空間と連通する独立空洞部を設けると共に、この独立空洞部と前記一方の中型側のチャンバ又は前記他方の中型側のチャンバとを連通する通気孔を１対の肉抜き形成部の少なくともいずれか一方に形成しているので、クリアランス付近に形成される型内発泡成形体の肉抜き孔の周囲部における充填性、発泡性、融着性を向上させることができる。
【００９１】
請求項７の発明によれば、前記他方の中型の背面側に設けられたチャンバと成形空間とを連通する通気孔を前記難充填部にのみ形成しているので、前記凹部等に形成される型内発泡成形体の突起部等を自動車等への取付部材として使用する場合、自動車バンパ芯材等の型内発泡成形体の表面のうち、難充填部を設けた他方の中型に接触していた面の突起部等以外の部分には通気孔の跡が残らない。そのため、自動車バンパ芯材等の自動車等への取付精度を向上できる。
【００９２】
請求項８の発明によれば、少なくとも型間空洞部の空気圧及び前記他方の中型側のチャンバの空気圧を制御しながら、予備発泡ビーズの充填を行うので、成形空間内の空気の流れを制御でき、均一な充填密度の型内発泡成形体を製造することができる。
【００９３】
請求項９の発明によれば、前記一方の中型側のチャンバを型間空洞部及び前記他方の中型側のチャンバよりも高い空気圧に保持しながら、予備発泡ビーズの充填を行うので、成形空間内に圧送された空気が、クリアランスを介して型間空洞部に排出され易いと共に、前記他方の中型の難充填部に形成した通気孔を介してこの他方の中型側のチャンバに排出され易い。そのため、クリアランス付近に形成される型内発泡成形体の外周部や、前記他方の中型の凹部等に形成される型内発泡成形体の突起部等における充填密度を確実に向上させることができる。
【００９４】
請求項１０の発明によれば、型間空洞部の水蒸気圧、前記一方の中型側のチャンバの水蒸気圧、及び前記他方の中型側のチャンバの水蒸気圧を制御しながら、予備発泡ビーズの加熱を行うので、成形空間内の水蒸気の流れを制御でき、発泡性及び融着性に優れた型内発泡成形体を製造できる。
【００９５】
請求項１１の発明によれば、型内発泡成形体を製造した後、型間空洞部の水蒸気圧を低下させてから、１対の中型の各水蒸気圧を低下させるので、１対の中型の合わせ目付近に形成された型内発泡成形体の外周部に押圧による成形不良が発生するのを防止できる。
【００９６】
請求項１２及び請求項１３の発明によれば、既述の型内発泡成形方法により得られるものであるので、均一な充填密度であると共に、外周部や突起部等の発泡性及び融着性に優れている。
【００９７】
請求項１４の発明によれば、ポリオレフィン系樹脂からなるので、リサイクルが容易である。そのため、特に、大量に廃棄される自動車バンパ芯材等においては、リサイクルにより廃棄物量を大幅に低減化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る型内発泡成形金型の概略構成図。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図。
【図３】第２実施形態に係る型内発泡成形金型の概略構成図。
【図４】図１のＹ−Ｙ線断面図。
【図５】第３実施形態に係る型内発泡成形金型の概略構成図。
【図６】１対の肉抜き形成部の凹凸を逆にした例を示す概略構成図。
【図７】 (a)は実施例１〜２５及び比較例１〜１９で製造した型内発泡成形体の正面図、(b)は(a)の平面図、(c)は(a)のＺ−Ｚ線端面図。
【符号の説明】
１，３１，４１ 型内発泡成形金型
２ キャビティ型（一方の中型）
２ａ フランジ部
３ コア型（他方の中型）
３ａ フランジ部
４ 成形空間
５ 予備発泡ビーズ
６ 型間空洞部
６ａ クリアランス
７ 通気孔
８ 難充填部
１３，１４ チャンバ
２０ 蒸気供給管（用役配管）
２１ ドレン管（用役配管）
２６ 充填器
２６ａ クリアランス
２７ 挿入孔
２８ 離型ピン
２８ａ クリアランス
２９ 挿入孔
３３ 空洞部
４２，４３ 肉抜き形成部
４４ 独立空洞部
４４ａ クリアランス

Claims (14)

1. 型閉めにより１対の中型の間に形成される成形空間内に予備発泡ビーズを充填し、成形空間内に水蒸気を供給して予備発泡ビーズを加熱、発泡、互いに融着させることによって、型内発泡成形体を製造できる型内発泡成形金型において、
   一方の中型のフランジ部と他方の中型のフランジ部との間に、１対の中型の合わせ目に形成されるクリアランスを介して成形空間と連通する型間空洞部を設け、
   この型間空洞部に用役気体の供給及び排出が可能な用役配管を接続し、
   前記一方の中型の背面側に設けられたチャンバと成形空間とを連通する通気孔をこの一方の中型に１５mm以上のピッチで形成すると共に、
   前記他方の中型の背面側に設けられたチャンバと成形空間とを連通する通気孔を、この他方の中型に設けられた予備発泡ビーズが充填されにくい難充填部に形成した
   ことを特徴とする型内発泡成形金型。
2. 前記一方の中型に形成した通気孔のピッチを３０mm以上とした請求項１記載の型内発泡成形金型。
3. 型間空洞部を複数の空洞部に仕切り、各空洞部に用役配管をそれぞれ接続した請求項１又は２記載の型内発泡成形金型。
4. 予備発泡ビーズを成形空間内に充填するための充填器と、前記一方の中型又は前記他方の中型に充填器を挿入するために形成された挿入孔との間にクリアランスを設けた請求項１乃至３のいずれか記載の型内発泡成形金型。
5. 型内発泡成形体を離型するための離型ピンと、前記一方の中型又は前記他方の中型に離型ピンを挿入するために形成された挿入孔との間にクリアランスを設けた請求項１乃至４のいずれか記載の型内発泡成形金型。
6. 型内発泡成形体に肉抜き孔を形成するために前記一方の中型に設けられた型肉抜き形成部と、前記肉抜き孔を形成するために前記他方の中型に設けられた肉抜き形成部との間に、これら１対の肉抜き形成部の合わせ目に形成されるクリアランスを介して成形空間と連通する独立空洞部を設けると共に、この独立空洞部と前記一方の中型側のチャンバ又は前記他方の中型側のチャンバとを連通する通気孔を１対の肉抜き形成部の少なくともいずれか一方に形成した請求項１乃至５のいずれか記載の型内発泡成形金型。
7. 前記他方の中型の背面側に設けられたチャンバと成形空間とを連通する通気孔を前記難充填部にのみ形成した請求項１乃至６のいずれか記載の型内発泡成形金型。
8. 請求項１乃至７のいずれか記載の型内発泡成形金型を用いる型内発泡成形方法において、
   少なくとも型間空洞部の空気圧及び他方の中型側のチャンバの空気圧を制御しながら、予備発泡ビーズの充填を行うことを特徴とする型内発泡成形方法。
9. 前記一方の中型側のチャンバを型間空洞部及び前記他方の中型側のチャンバよりも高い空気圧に保持しながら、予備発泡ビーズの充填を行う請求項８記載の型内発泡成形方法。
10. 請求項１乃至７のいずれか記載の型内発泡成形金型を用いる型内発泡成形方法において、
    型間空洞部の水蒸気圧、前記一方の中型側のチャンバの水蒸気圧、及び前記他方の中型側のチャンバの水蒸気圧を制御しながら、予備発泡ビーズの加熱を行うことを特徴とする型内発泡成形方法。
11. 請求項１乃至７のいずれか記載の型内発泡成形金型を用いる型内発泡成形方法において、
    型内発泡成形体を製造した後、型間空洞部の水蒸気圧を低下させてから、前記一方の中型側のチャンバの水蒸気圧及び前記他方の中型側のチャンバの水蒸気圧を低下させることを特徴とする型内発泡成形方法。
12. 請求項８乃至１１のいずれか記載の型内発泡成形方法により得られる型内発泡成形体。
13. 自動車バンパ芯材である請求項１２記載の型内発泡成形体。
14. ポリオレフィン系樹脂からなる請求項１２又は１３記載の型内発泡成形体。

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