JP4818316B2 - 発泡樹脂材の製造方法およびそれに使用される成形機 - Google Patents

Description

この発明は、発泡樹脂材の製造方法およびそれに使用される成形機に関し、より具体的には金型に発泡性原料を充填して製造される発泡樹脂材の製造方法およびその製造方法の使用に用いられる成形機に関する。

一般的に、発泡樹脂材（例えば、発泡ポリスチレン材や発泡エチレン材）は、金型に充填された発泡性原料（発泡ビーズ）を発泡溶着させて成形される。発泡樹脂材は、軽量であって衝撃吸収力や断熱性に優れることから、梱包資材、建築材などとして広く使用されている。しかしながら、表面硬度が低くて脆い（場合によっては、表面が粗い（光沢感がない））などの理由から、製品の外装面としてそのまま使用されるには適さない材料である。そこで、例えば下記特許文献１や２に記載されるように、発泡樹脂材の表面に別に作った表皮材を貼り付けることによって製品の外装面に適した材料を得ている。
特開平６−５５６５０号公報 特開２００１−２７７３９９号公報

しかしながら、発泡樹脂材に表皮材を貼り付けるためには発泡樹脂材の成形機と異なる成形機を別途使用する必要があることから、作業工数が多くかかるといった問題があった。また、そのようにして得られた材料は同質の素材からなるものではないことから、廃棄時には分離が必要であり、リサイクルに適さないといった問題があった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、製品の外装面に適するような高硬度の表面層を有すると共に、同質の素材から構成されるリサイクルに適した発泡樹脂材を少ない作業工数で成形できるような発泡樹脂材の製造方法およびその製造方法で使用される成形機を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、発泡樹脂材の製造方法は、金型を加熱して前記金型に発泡性原料を充填し、その一部を溶融させる溶融充填工程と、前記充填された発泡性原料の残部を発泡溶着させる発泡溶着工程と、前記金型の内部容積を増大させる金型容積増大工程と、前記増大させた内部容積に前記発泡性材料を充填する充填工程と、少なくとも前記充填工程で充填された発泡性原料を発泡溶着させる第２の発泡溶着工程とからなると共に、前記発泡溶着工程と前記金型容積増大工程の間に、前記溶融充填工程と前記発泡溶着工程とを少なくとも１回繰り返す如く構成した。

また、請求項２に係る発泡樹脂材の製造方法にあっては、前記発泡溶着工程の後に、前記金型を加熱して前記発泡性原料の一部を再び溶融させる再溶融工程を設ける如く構成した。

また、請求項３に係る発泡樹脂材の製造方法にあっては、前記発泡溶着工程と前記金型容積増大工程の間に、前記金型を加熱して前記発泡性原料の一部を再び溶融させる再溶融工程を設けると共に、前記再溶融工程と前記金型容積増大工程の間に、前記溶融充填工程と前記発泡溶着工程と前記再溶融工程とを少なくとも１回繰り返す如く構成した。

また、請求項４にあっては、請求項１から３のいずれかに記載の発泡樹脂材の製造方法で使用される発泡樹脂材の成形機において、前記金型の近傍に配置されると共に、前記発泡性原料の一部を溶融可能な温度まで前記金型を加熱する金型加熱装置を備える如く構成した。

また、請求項５に係る発泡樹脂材の成形機あっては、前記金型加熱装置は、前記金型の背面側に形成される高圧チャンバと、前記高圧チャンバに高圧蒸気を供給する高圧蒸気供給装置とからなる如く構成した。

また、請求項６に係る発泡樹脂材の成形機あっては、前記金型の一部に接続されると共に、前記金型の一部をその残部に対して移動させる金型移動装置を備える如く構成した。

請求項１にあっては、発泡樹脂材の製造方法において、加熱された金型に発泡性原料を充填し、その一部を溶融させる溶融充填工程と、充填された発泡性原料の残部を発泡溶着させる発泡溶着工程と、金型の内部容積を増大させる金型容積増大工程と、増大させた内部容積に発泡性材料を充填する充填工程と、少なくとも充填工程で充填された発泡性原料を発泡溶着させる第２の発泡溶着工程とからなると共に、発泡溶着工程と金型容積増大工程の間に、前記溶融充填工程と前記発泡溶着工程とを少なくとも１回繰り返す如く構成したので、製品の外装面に適するような高硬度の表面層を有すると共に、同質の素材から構成されるリサイクルに適した発泡樹脂材を少ない作業工数で成形できる。

即ち、溶融充填工程で金型近傍の発泡性原料を部分的に溶融させてその後固化させることから、製品の外装面に適するような高硬度の表面層を備える発泡樹脂材を成形することができる。また、発泡溶着工程で残りの発泡性原料を発泡溶着させることから、所望の発泡率（衝撃吸収性）を有する発泡層を備える発泡樹脂材を成形することができる。また、同質の発泡性原料を用いることから、同質の素材から構成されるリサイクルに適した発泡樹脂材を成形することができる。そして、溶融充填工程と発泡溶着工程は同一の金型（成形機）で行われることから、当該発泡樹脂材を少ない作業工数で成形することができる。

また、金型の内部容積を増大させる金型容積増大工程と、増大させた内部容積に前記発泡性材料を充填する充填工程と、少なくとも充填工程で充填された発泡性原料を発泡溶着させる第２の発泡溶着工程とを設ける如く構成したので、表面層と発泡層に加え、より高い発泡率（衝撃吸収性）を有する高発泡層を備える発泡樹脂材を成形することができる。また、金型容積増大工程と充填工程と第２の発泡溶着工程も同一の金型（成形機）で行われることから、当該発泡樹脂材を少ない作業工数で成形することができる。

さらに、発泡溶着工程と金型容積増大工程の間に、溶融充填工程と発泡溶着工程とを少なくとも１回繰り返す如く構成したので、より厚い表面層を備える発泡樹脂材を成形することができる。また、発泡層における表面層側の発泡率を表面層の発泡率（１倍）に、高発泡層側の発泡率を高発泡層の発泡率に近づけることができ、よって表面層と高発泡層の接合性に優れた発泡層（中間層）を備える発泡樹脂材を成形することができる。

請求項２に係る発泡樹脂材の製造方法にあっては、発泡溶着工程の後に、金型を加熱して発泡性原料の一部を再び溶融させる再溶融工程を設ける如く構成したので、より高硬度の表面層を備える発泡樹脂材を成形することができる。

請求項３に係る発泡樹脂材の製造方法にあっては、発泡溶着工程と金型容積増大工程の間に、金型を加熱して発泡性原料の一部を再び溶融させる再溶融工程を設けると共に、再溶融工程と金型容積増大工程の間に、溶融充填工程と発泡溶着工程と再溶融工程とを少なくとも１回繰り返す如く構成したので、より一層高硬度の表面層を備える発泡樹脂材を成形することができる。また、より厚い表面層を備える発泡樹脂材を成形することができる。また、発泡層における表面層側の発泡率を表面層の発泡率（１倍）に、高発泡層側の発泡率を高発泡層の発泡率に近づけることができ、よって表面層と高発泡層の接合性に優れた発泡層（中間層）を備える発泡樹脂材を成形することができる。

請求項４に係る、請求項１から３のいずれかに記載の発泡樹脂材の製造方法で使用される発泡樹脂材の成形機にあっては、金型の近傍に配置されると共に、発泡性原料の一部を溶融可能な温度まで金型を加熱する金型加熱装置を備える如く構成したので、金型を容易に加熱することができ、よって簡易な構成の成形機を用いて請求項１から３のいずれかに記載の発泡樹脂材の製造方法を使用することができる。

請求項５に係る発泡樹脂材の成形機にあっては、金型の背面側に形成される高圧チャンバと、高圧チャンバに高圧蒸気を供給する高圧蒸気供給装置とからなる如く構成したので、発泡溶着工程（第２の発泡溶着工程も含む）の発泡溶着に用いられる蒸気と同一のユーティリティを用いて金型を加熱することができ、よって簡易な構成の成形機を用いて請求項１から３のいずれかに記載の発泡樹脂材の製造方法を使用することができる。

請求項６に係る発泡樹脂材の成形機にあっては、金型の一部に接続されると共に、金型の一部をその残部に対して移動させる金型移動装置を備える如く構成したので、金型の内部容積を容易に増大させることができ、よって簡易な構成の成形機を用いて請求項１，３のいずれかに記載の発泡樹脂材の製造方法を使用することができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る発泡樹脂材の製造方法およびそれに使用される成形機を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明に係る発泡樹脂材の製造方法に使用される成形機の一部を断面的に示す図である。

図１において、符号１０はその成形機の金型装置を示す。金型装置１０は成形品形状の空間部（以下、「金型キャビティ」という）を形成するように対向配置される凹型金型装置１２と凸型金型装置１４とからなる。

凹型金型装置１２は、金型キャビティを区画する凹型金型１２ａと、凹型金型１２ａの背面（金型キャビティ側と反対の面）に配置されるように形成されるチャンバ１２ｂとを備える。

チャンバ１２ｂは、凹型金型１２ａに接続されるインサイド板１２ｂ１と、それに連続して接続されるフレーム１２ｂ２とからなる。フレーム１２ｂ２の重力方向において上方側には、チャンバ１２ｂ内に蒸気を導入する蒸気供給管１６と冷却水を導入する給水管１８が接続される。一方、下方側にはチャンバ１２ｂ内から蒸気や冷却水を排出するドレーン管２０が接続される。また、ドレーン管２０の下流側には、チャンバ１２ｂ内の空気を強制的に排気するバキューム装置（図示なし）が設けられる。

チャンバ１２ｂ内には、凹型金型１２ａの背面に配置されるように形成される２重チャンバ１２ｃが設けられる。２重チャンバ１２ｃには、チャンバ１２ｂに導入される蒸気に比して高圧の蒸気を導入する高圧蒸気供給管２２と、それを排出するドレーン管２４とが接続される。

凸型金型装置１４は、金型キャビティを区画する凸型金型１４ａと、凸型金型１４ａの背面（金型キャビティ側と反対の面）に配置されるように形成されるチャンバ１４ｂと、金型キャビティに発泡性原料（発泡ビーズ）を充填する充填機１４ｃとを備える。

凸型金型１４ａは、固定部材１４ａ１と、それに摺動自在に接続される移動部材１４ａ２とからなる。移動部材１４ａ２には、それを固定部材１４ａ１に対して紙面左右方向に移動させるエアシリンダ２５が接続される。凸型金型１４ａ（固定部材１４ａ１や移動部材１４ａ２）には、後述する圧縮空気や蒸気が通過可能な無数のベントホール（図示なし）が穿設される。

チャンバ１４ｂも、チャンバ１２ｂと同様、凸型金型１４ａに接続されるインサイド板１４ｂ１と、それに連続して接続されるフレーム１４ｂ２とからなる。フレーム１４ｂ２の重力方向において上方側には、チャンバ１４ｂ内に蒸気を導入する蒸気供給管２６と冷却水を導入する給水管２８が接続される。一方、下方側にはチャンバ１４ｂ内から蒸気や冷却水を排出するドレーン管３０が接続される。また、ドレーン管３０の下流側には、チャンバ１４ｂ内の空気を強制的に排気するバキューム装置（図示なし）が設けられる。尚、エアシリンダ２５はチャンバ１４ｂ内においてフレーム１４ｂ２に固定される。

充填機１４ｃは、凸型金型１４ａに穿設された孔に接続されると共に、発泡性原料を圧縮空気と共に金型キャビティ内に供給する原料供給管１４ｃ１と、金型キャビティに露出する部位において原料供給管１４ｃ１の供給口を封止する封止部材１４ｃ２とからなる。封止部材１４ｃ２は、発泡性原料が充填された後、原料供給管１４ｃ１内を上記部位までスライドして供給口を封止する。

尚、凹型金型装置１２は紙面左右方向に移動自在に構成され、後述する型閉め工程や型開き工程などにおいて凸型金型装置１４との離間距離を変更するように移動される移動側の金型装置である。一方、凸型金型装置１４は固定側の金型装置である。

図２は、この発明に係る発泡樹脂材の製造方法を示す工程図である。

はじめのＳ１０の型閉め工程において、凹型金型装置１２を凸型金型装置１４に対して所定の離間距離まで移動させる（所定のクラッキング量となるように型閉めする）。所定の離間距離（クラッキング量）は、成形品の厚みや発泡性原料のビーズ径や予備発泡率に応じて適宜に設定される。尚、凸型金型１４ａの移動部材１４ａ２は固定部材１４ａ１に対して突出するような初期位置にある。

次いで、Ｓ１２の溶融充填工程に進む。

図３は、Ｓ１２の溶融充填工程を模式的に示す説明図である。以降の図において、図中の矢印はその方向に供給あるいは排出が行われること示し、×印は管がバルブ等によって閉鎖されて供給や排出が行われないことを示す。

溶融充填工程において、まず２重チャンバ１２ｃに０．２〜０．５ＭＰａの高圧蒸気を供給する。これにより、凹型金型１２ａは発泡性原料の溶融温度まで加熱される。次いで、充填機１４ｃを用いて発泡性原料（ブタジエン５〜２０％含有の発泡性スチレンビーズ、予備発泡率３〜２０倍）を圧縮空気と共に金型キャビティ内に導入する。これにより、凸型金型１４ａのベントホールおよびクラッキング量に応じた隙間を介して圧縮空気のみが排出され、金型キャビティには発泡性原料が充填される。

ここで、凹型金型１２ａは発泡性原料の溶融温度まで加熱されることから、充填される発泡性原料の内、凹型金型の近傍の一部の発泡性原料は溶融する。

次いで、Ｓ１４の型プレス工程に進む。

図４は、Ｓ１４の型プレス工程を模式的に示す説明図である。図５は、図４の金型キャビティ付近の拡大図である。

型プレス工程において、高圧蒸気と発泡性原料の供給を停止した後、封止部材１４ｃ２を原料供給管１４ｃ１の供給口までスライドさせて供給口を封止すると共に、凹型金型装置１２を凸型金型装置１４との離間距離が０になるまで移動させる（クラッキング量が０となるように型プレスする）。これにより、金型キャビティの容積は移動量（クラッキング量）に応じた分だけ減少する。

高圧蒸気の供給を停止して凹型金型１２ａの温度を発泡性原料の溶融温度未満とすれば、凹型金型１２ａ近傍の溶融した発泡性原料は固化するので、図４および図５に示すように、凹型金型１２ａに沿って溶融固化層（第１層）３２が成形される。また、溶融固化層３２に沿って非溶融層（部分的に溶融固化しているため、以下「半溶融層」という）３４が成形される。尚、溶融固化層３２と半溶融層３４の比率は高圧蒸気の圧力や充填時間に依存する。

次いで、Ｓ１６の発泡溶着工程に進む。

図６は、Ｓ１６の発泡溶着工程を模式的に示す説明図である。

発泡溶着工程において、凸型金型装置１４側の蒸気供給管２６から低圧蒸気（０．０５〜０．０９ＭＰａ）をチャンバ１４ｂに供給する。供給された蒸気は、凸型金型１４ａのベントホールを介して金型キャビティ内部に浸透する。これにより、半溶融層３４の発泡溶着が進行する。ここでの発泡溶着とは、低圧蒸気によって半溶融層３４の発泡性原料粒子間の空気を排気させると共に、発泡性原料を加熱発泡させて粒子同士を溶着させることをいう。これにより、金型キャビティの形状の一体品が成形される。

次いで、Ｓ１８の再溶融工程に進む。

図７は、Ｓ１８の再溶融工程を模式的に示す説明図である。

再溶融工程において、高圧蒸気を再び２重チャンバに供給する。これにより、凹型金型１２ａは発泡性原料の溶融温度まで加熱され、溶融固化層３２は再び溶融する。

次いで、Ｓ２０の冷却融工程に進む。

図８は、Ｓ２０の冷却工程を模式的に示す説明図である。

冷却工程において、まず冷却水を両チャンバ１２ｂ，１４ｂに供給し、金型キャビティ内の成形品を冷却する。次いで、バキューム装置を用いて両チャンバ１２ｂ，１４ｂ内を減圧し、冷却水の蒸発潜熱を利用して冷却を促進すると共に、成形品に付着した冷却水を揮散させる。

図２の工程図に戻って説明を続けると、１回目の冷却工程の後はＳ２２には進まず、Ｓ１０に戻る。即ち、２回目のＳ１０においては、凹型金型装置１２を凸型金型装置１４に対して所定の距離（クラッキング量）まで離間させる（２回目のＳ１０は型開き工程）。

次いで、Ｓ１２の溶融充填工程に進む。

図９は、２回目の溶融充填工程を示す説明図である。

２回目の溶融充填工程においても、２重チャンバ１２ｃに高圧蒸気を供給しつつ発泡性原料を金型キャビティ内に導入する。これにより、２回目のＳ１０の型開き工程における凹型金型装置１２の移動量（クラッキング量）に応じた金型キャビティ空間に発泡性原料が充填される。

次いで、Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８，Ｓ２０の順に進み、１回目と同一の工程が繰り返される。

２回目の溶融充填工程においても凹型金型１２ａは発泡性原料の溶融温度まで加熱されることから、２回目の溶融充填工程の後に成形される溶融固化層３２の厚さは増加する。

図２の工程図に戻って説明を続けると、２回目の冷却工程の後、Ｓ２２の金型容積増大工程に進む。

図１０は、Ｓ２２の金型容積増大工程を模式的に示す説明図である。

金型容積増大工程において、エアシリンダ２５を駆動して凸型金型１４ａの移動部材１４ａ２を固定部材１４ａ１に対して突出方向とは逆方向（紙面左から右方向）に移動させる。これにより、金型キャビティの容積は移動部材１４ａ２の移動量に応じて増大する。尚、かかる容積増大は、凹型金型装置１２を凸型金型装置１４に対して移動させる（クラッキング量を設ける）ことによるものではない。

次いで、Ｓ２４の充填工程に進む。

図１１は、Ｓ２４の充填工程を模式的に示す説明図である。

充填工程において、充填機１４ｃを用いて発泡性原料を圧縮空気と共に増大された金型キャビティに導入する。これにより、凸型金型１４ａのベントホールを介して圧縮空気のみが排出され、増大された金型キャビティには発泡性原料が充填される。

ここで充填する発泡性原料としては、Ｓ１２の溶融充填工程で充填する発泡性原料と同質の素材であるが、難燃性であって高い予備発泡率（１０〜７０倍）のものを用いる。充填された高予備発泡率の発泡性原料は半溶融層３４に沿って積層され、高発泡層３６（次図１２，１３に示す）が成形される。

また、高圧蒸気も供給する。ここで供給する高圧蒸気は、Ｓ１２の溶融充填工程やＳ１８の再溶融工程で供給する高圧蒸気（０．２〜０．５ＭＰａ）に比して低圧（０．１〜０．２ＭＰａ）に設定される。これにより、凹型金型１２ａは発泡性原料の溶融温度直下の温度まで加熱される。

次いで、Ｓ２６の第２の発泡溶着工程に進む。

図１２は、Ｓ２６の第２の発泡溶着工程を模式的に示す説明図である。図１３は、図１２の金型キャビティ付近の拡大図である。

第２の発泡溶着においても、Ｓ１６と同様、凸型金型装置１４側の蒸気供給管２６から低圧蒸気（０．０５〜０．１０ＭＰａ）をチャンバ１４ｂに供給する。供給された蒸気は、凸型金型１４ａのベントホールを介して金型キャビティ内部に浸透する。これにより、Ｓ２４の充填工程で成形された高発泡層３６の発泡溶着が進行する。また、Ｓ１２の溶融充填工程で成形された半溶融層３４の発泡溶着も再び進行する。

次いで、Ｓ２８の第２の冷却工程に進む。

図１４は、Ｓ２８の第２の冷却工程を模式的に示す説明図である。

第２の冷却溶着において、Ｓ２０と同様、まず冷却水を両チャンバ１２ｂ，１４ｂに供給し、金型キャビティ内の成形品を冷却する。次いで、バキューム装置を用いて両チャンバ１２ｂ，１４ｂ内を減圧し、冷却水の蒸発潜熱を利用して冷却を促進すると共に、成形品に付着した冷却水を揮散させる。

次いで、Ｓ３０の型開き工程に進む。

型開き工程においては、凹型金型装置１２を凸型金型装置１４に対して大きく移動させて金型キャビティ内の成形品（製品）を取り出す。

図１５は、上記の工程を経て成形された成形品の外観を示す写真図である。（Ａ）は溶融固化層３２側の成形品外観を、（Ｂ）は高発泡層３６側の成形品外観を示す。

溶融固化層３２側の成形品の表面は、高発泡層３６側に比して滑らかなである（光沢感がある）。Ｓ１０からＳ２０の工程を繰り返して溶融充填工程と再溶融工程をそれぞれ２回行うと共に、Ｓ２４の充填工程において溶融温度直下の温度で再加熱することにより、このような滑らかな（光沢感がある）表面となる。

図１６は、図１５に示す成形品の断面を拡大して示す写真図である。

成形品は溶融固化層３２、半溶融層３４、高発泡層３６の順に積層されて成形される。溶融固化層３２はＳ１２の溶融充填工程で発泡性原料を溶融させてその後固化させた発泡率１倍の完全樹脂層であるため、発泡樹脂特有の粒子状物質は見られない。一方、半溶融層３４や高発泡層３６はＳ１６やＳ２６の発泡溶着工程で発泡溶着させた発泡層であるため、発泡樹脂特有の粒子状物質が見られる。その大きさは高発泡層３６の方が大きく、半溶融層３４の中で比較すると高発泡層３６側より溶融固化層３２側の方が小さい。即ち、半溶融層３４の発泡率は、高発泡層３６のそれに比して小さいと共に、溶融固化層３２に近づくにつれて小さくなる。高発泡層３６の発泡率は略均一である。

溶融固化層３２は発泡率１倍の完全樹脂層であるため、その硬度は半溶融層３４や高発泡層３６に比して高い。また、Ｓ１８の再溶融工程によって溶融固化層３２を再び溶融固化させることで、溶融固化層３２の硬度は高くなる。

溶融固化層３２と半溶融層３４と高発泡層３６は同質の素材原料から成形されると共に、Ｓ１６の発泡溶着工程やＳ２６の第２の発泡溶着工程で半溶融層３４や高発泡層３６を発泡溶着させるため、溶融固化層３２と高発泡層３６は半溶融層３４によって接合される。

図１７は、半溶融層による接合力をその発泡率に対して示すグラフである。

図１７に示すように、半溶融層３４の溶融固化層３２との接合力は、半溶融層３４の発泡率が溶融固化層３２の発泡率（１倍）の近傍では高いが、半溶融層３４の発泡率が大きくなると急激に低くなる。半溶融層３４の高発泡層３６との結合力も、半溶融層３４の発泡率が高発泡層３６の発泡率（ｎ倍）の近傍では高いが、発泡率に差があると急激に低くなる。それら結合力の内、低い方の結合力が半溶融層３４による接合力であるから、半溶融層３４の高発泡層３６側の発泡率を高発泡層３６の発泡率に、溶融固化層３２側の発泡率を溶融固化層３２の発泡率に近づけることにより、半溶融層３４による接合力を飛躍的に向上させることができる。そのような発泡率を有する半溶融層３４は、Ｓ１０からＳ２０の工程を繰り返すことによって得られる。尚、実測によれば、半溶融層３４の発泡率が高発泡層３６の発泡率とほぼ同一である場合の半溶融層３４の高発泡層３６との結合力は、３．０（Ｎ／ｍｍ^２）であった。また、その実測に用いた試験片の溶融固化層３２側の半溶融層３４の発泡率は３倍であった。

また、発泡層（半溶融層３４、高発泡層３６）の粒子間結合力はブタジエン含有率が高くなるにつれて低下すると共に、発泡層の曲げ強さはブタジエン含有率が高くなるにつれて増大する。即ち、発泡層はブタジエン含有量が高いほど柔軟であって割れ難いが、粒子間結合力が低いため分解し易い。逆に、ブタジエン含有量が低いと分解し難いが、曲げに対して割れ易くなる。従って、ブタジエン含有率を５〜２０％とすることで、両方の特性を兼ね備えた耐久性のある発泡層を得ることができる。

このように、発泡樹脂材は、発泡性原料を溶融固化させて成形される溶融固化層３２と、溶融固化層３２に積層されると共に、発泡性原料を発泡溶着させて成形される高発泡層３６と、溶融固化層３２と高発泡層３６の間に積層されると共に、高発泡層３６の発泡率に比して小さい発泡率を有するように発泡性原料を発泡溶着させて成形される半溶融層３４とからなる、換言すれば、溶融固化層３２、高発泡層３６および半溶融層３４を同質の素材原料から成形すると共に、溶融固化層３２と高発泡層３６の間で高発泡層３６の発泡率に比して小さい発泡率を有するように発泡性原料を発泡溶着させて成形される半溶融層３４を設けたので、半溶融層３４によって高硬度の溶融固化層３２と高発泡率の高発泡層３６を強く接合することができ、よって剥離することがない高硬度の表面層を有する発泡樹脂材を得ることができる。また、溶融固化層３２、高発泡層３６および半溶融層３４は同質の素材原料から成形されるので、リサイクル性に優れた発泡性樹脂材を得ることができる。

また、半溶融層３４の発泡率は、溶融固化層３２に近づくにつれて小さくなる、換言すれば、半溶融層３４の溶融固化層３２側の発泡率を溶融固化層３２の発泡率に、高発泡層３６側の発泡率を高発泡層３６の発泡率に近づけたので、半溶融層３４による溶融固化層３２と高発泡層３６の接合強度を飛躍的に向上させることができる。

また、高発泡層３６の成形に用いられる発泡性原料を難燃性としたので、溶融化を防止して所望の発泡率を有する高発泡層３６を成形することができる。

また、発泡性原料にブタジエンを５〜２０％含有させたので、曲げ強さと発泡ビーズ間結合力を兼ね備えた発泡樹脂材を得ることができる。

また、当該発泡樹脂材の製造方法は、凹型金型１２ａを加熱して金型キャビティに発泡性原料を充填し、その一部を溶融させる溶融充填工程と、充填された発泡性原料の残部を発泡溶着させる発泡溶着工程とから少なくともなるので、製品の外装面に適するような高硬度の溶融固化層３２を有すると共に、同質の素材から構成されるリサイクルに適した発泡樹脂材を少ない作業工数で成形できる。

即ち、溶融充填工程で凹型金型１２ａ近傍の発泡性原料を部分的に溶融させてその後固化させることから、製品の外装面に適するような高硬度の溶融固化層３２を備える発泡樹脂材を成形することができる。また、発泡溶着工程で残りの発泡性原料を発泡溶着させることから、所望の発泡率（衝撃吸収性）を有する半溶融層３４を備える発泡樹脂材を成形することができる。また、使用される発泡性原料は同質であることから、同質の素材から構成されるリサイクルに適した発泡樹脂材を成形することができる。そして、溶融充填工程と発泡溶着工程は同一の金型装置１０で行われることから、当該発泡樹脂材を少ない作業工数で成形することができる。

また、発泡溶着工程の後に、金型キャビティの内部容積を増大させる金型容積増大工程と、増大させた内部容積に前記発泡性材料を充填する充填工程と、少なくとも充填工程で充填された発泡性原料を発泡溶着させる第２の発泡溶着工程とを設けたので、溶融固化層３２と半溶融層３４に加え、より高い発泡率（衝撃吸収性）を有する高発泡層３６を備える発泡樹脂材を成形することができる。また、金型容積増大工程と充填工程と第２の発泡溶着工程も同一の金型装置１０で行われることから、当該発泡樹脂材を少ない作業工数で成形することができる。

また、発泡溶着工程と金型容積増大工程の間に、溶融充填工程と発泡溶着工程とを少なくとも１回繰り返すので、より厚い溶融固化層３２を備える発泡樹脂材を成形することができる。また、半溶融層３４における溶融固化層３２側の発泡率を溶融固化層３２の発泡率に、高発泡層３６側の発泡率を高発泡層３６の発泡率に近づけることができ、よって溶融固化層３２と高発泡層３６の接合性に優れた半溶融層３４を備える発泡樹脂材を成形することができる。

また、発泡溶着工程の後に、凹型金型１２ａを加熱して発泡性原料の一部を再び溶融させる再溶融工程を設けたので、より高硬度の溶融固化層３２を備える発泡樹脂材を成形することができる。

また、発泡溶着工程と金型容積増大工程の間に、凹型金型１２ａを加熱して発泡性原料の一部を再び溶融させる再溶融工程を設けると共に、再溶融工程と金型容積増大工程の間に、溶融充填工程と発泡溶着工程と再溶融工程とを少なくとも１回繰り返すので、より一層高硬度の溶融固化層３２を備える発泡樹脂材を成形することができる。また、より厚い溶融固化層３２を備える発泡樹脂材を成形することができる。また、半溶融層３４における溶融固化層３２側の発泡率を溶融固化層３２の発泡率に、高発泡層３６側の発泡率を高発泡層３６の発泡率に近づけることができ、よって溶融固化層３２と高発泡層３６の接合性に優れた半溶融層３４を備える発泡樹脂材を成形することができる。

また、当該発泡樹脂材の金型装置１０にあっては、凹型金型１２ａの近傍に配置されると共に、発泡性原料の一部を溶融可能な温度まで凹型金型１２ａを加熱する金型加熱装置を備えるので、凹型金型１２ａを容易に加熱することができ、よって簡易な構成の金型装置１０を用いて当該製造方法を使用することができる。

また、金型加熱装置は、凹型金型１２ａの背面側に形成される２重チャンバ１２ｃと、２重チャンバ１２ｃに高圧蒸気を供給する高圧蒸気供給管２２とからなる如く構成したので、発泡溶着工程（第２の発泡溶着工程も含む）の発泡溶着に用いられる蒸気と同一のユーティリティを用いて凹型金型１２ａを加熱することができ、よって簡易な構成の金型装置１０を用いて当該製造方法を使用することができる。

また、凸型金型１４ａの移動部材１４ａ２に接続されると共に、凸型金型１４ａの移動部材１４ａ２をその固定部材１４ａ１に対して移動させるエアシリンダ２５を備えるので、金型キャビティの内部容積を容易に増大させることができ、よって汎用の金型装置を利用して当該製造方法を使用することができる。

以上のように、この発明の実施例にあっては、発泡樹脂材の製造方法は、金型（凹型金型１２ａ）を加熱して前記金型（金型キャビティ）に発泡性原料を充填し、その一部を溶融させる溶融充填工程（Ｓ１２）と、前記充填された発泡性原料の残部を発泡溶着させる発泡溶着工程（Ｓ１６）と、前記金型（金型キャビティ）の内部容積を増大させる金型容積増大工程（Ｓ２２）と、前記増大させた内部容積に前記発泡性材料を充填する充填工程（Ｓ２４）と、少なくとも前記充填工程で充填された発泡性原料を発泡溶着させる第２の発泡溶着工程（Ｓ２６）と、からなると共に、前記発泡溶着工程（Ｓ１６）と前記金型容積増大工程（Ｓ２２）の間に、前記溶融充填工程（Ｓ１２）と前記発泡溶着工程（Ｓ１６）とを少なくとも１回繰り返す如く構成した。

前記発泡溶着工程（Ｓ１６）の後に、前記金型（凹型金型１２ａ）を加熱して前記発泡性原料の一部を再び溶融させる再溶融工程（Ｓ１８）を設ける如く構成した。

前記発泡溶着工程（Ｓ１６）と前記金型容積増大工程（Ｓ２２）の間に、前記金型（凹型金型１２ａ）を加熱して前記発泡性原料の一部を再び溶融させる再溶融工程（Ｓ１８）を設けると共に、前記再溶融工程（Ｓ１８）と前記金型容積増大工程（Ｓ２２）の間に、前記溶融充填工程（Ｓ１２）と前記発泡溶着工程（Ｓ１６）と前記再溶融工程（Ｓ１８）とを少なくとも１回繰り返す如く構成した。

当該発泡樹脂材の成形機において、前記金型（凹型金型１２ａ）の近傍に配置されると共に、前記発泡性原料の一部を溶融可能な温度まで前記金型（凹型金型１２ａ）を加熱する金型加熱装置（２重チャンバ１２ｃ、高圧蒸気供給管２２）を備える如く構成した。

前記金型加熱装置は、前記金型（凹型金型１２ａ）の背面側に形成される高圧チャンバ（２重チャンバ１２ｃ）と、前記高圧チャンバに高圧蒸気を供給する高圧蒸気供給装置（高圧蒸気供給管２２）とからなる如く構成した。

前記金型（凸型金型１４ａ）の一部（移動部材１４ａ２）に接続されると共に、前記金型（凸型金型１４ａ）の一部（移動部材１４ａ２）をその残部（固定部材１４ａ１）に対して移動させる金型移動装置（エアシリンダ２５）を備える如く構成した。

尚、上記において、Ｓ１０からＳ２０までの工程を１度繰り返すようにしたが、２回以上繰り返しても、逆に繰り返さなくても良い。また、繰り返すに際し、一部の工程を省略しても良い。

また、Ｓ２４の充填工程で充填する発泡性原料として、Ｓ１２の溶融充填工程で充填する発泡性原料に比して高い予備発泡率（１０〜７０倍）を有するものを用いたが、同一のものを用いても良い。

また、Ｓ２２の金型容積増大工程において増大する容積を分割すると共に、予備発泡率の異なる発泡性原料を充填することにより、発泡率の異なる多層の高発泡層を成形しても良い。

また、Ｓ１２の１回目の溶融充填工程、２回目の溶融充填工程、Ｓ２４の充填工程において同質の素材の発泡性原料を充填したが、リサイクル性を考慮した上であれば、異なる素材の発泡性原料を充填しても良い。

また、溶融固化層側の成形品の表面を滑らかな（光沢感がある）ものとしたが、シボ加工を行っても良い。

この発明に係る発泡樹脂材の製造方法に使用される成形機の一部の断面図である。 この発明に係る発泡樹脂材の製造方法を示す工程図である。 図２の溶融充填工程を模式的に示す説明図である。 図２の型プレス工程を模式的に示す説明図である。 図４の金型キャビティ付近の拡大図である。 図２の発泡溶着工程を模式的に示す説明図である。 図２の再溶融工程を模式的に示す説明図である。 図２の冷却工程を模式的に示す説明図である。 図２の溶融充填工程の２回目のものを示す説明図である。 図２の金型容積増大工程を模式的に示す説明図である。 図２の充填工程を模式的に示す説明図である。 図２の第２の発泡溶着工程を模式的に示す説明図である。 図１２の金型キャビティ付近の拡大図である。 図２の第２の冷却工程を模式的に示す説明図である。 図２に示す製造工程を経て成形された成形品（製品）の外観を示す写真図である。 図１５に示す成形品の断面を拡大して示す写真図である。 図１５に示す成形品の半溶融層による接合力をその発泡率に対して示すグラフである。

符号の説明

Ｓ１２ 溶融充填工程、Ｓ１６ 発泡溶着工程、Ｓ１８ 再溶融工程、Ｓ２２ 金型容積増大工程、Ｓ２４ 充填工程、Ｓ２６ 第２の発泡溶着工程、３２ 溶融固化層（第１層）、３４ 半溶融層（中間層）、３６ 高発泡層（第２層）

Claims (6)

1. ａ．金型を加熱して前記金型に発泡性原料を充填し、その一部を溶融させる溶融充填工程と、
   ｂ．前記充填された発泡性原料の残部を発泡溶着させる発泡溶着工程と、
   ｃ．前記金型の内部容積を増大させる金型容積増大工程と、
   ｄ．前記増大させた内部容積に前記発泡性材料を充填する充填工程と、
   ｅ．少なくとも前記充填工程で充填された発泡性原料を発泡溶着させる第２の発泡溶着工程と、
   からなると共に、前記発泡溶着工程と前記金型容積増大工程の間に、前記溶融充填工程と前記発泡溶着工程とを少なくとも１回繰り返すことを特徴とする発泡樹脂材の製造方法。
2. 前記発泡溶着工程の後に、
   ｆ．前記金型を加熱して前記発泡性原料の一部を再び溶融させる再溶融工程、
   を設けることを特徴とする請求項１記載の発泡樹脂材の製造方法。
3. 前記発泡溶着工程と前記金型容積増大工程の間に、
   ｇ．前記金型を加熱して前記発泡性原料の一部を再び溶融させる再溶融工程、
   を設けると共に、前記再溶融工程と前記金型容積増大工程の間に、前記溶融充填工程と前記発泡溶着工程と前記再溶融工程とを少なくとも１回繰り返すことを特徴とする請求項１記載の発泡樹脂材の製造方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の発泡樹脂材の製造方法で使用される発泡樹脂材の成形機において、前記金型の近傍に配置されると共に、前記発泡性原料の一部を溶融可能な温度まで前記金型を加熱する金型加熱装置を備えることを特徴とする発泡樹脂材の成形機。
5. 前記金型加熱装置は、前記金型の背面側に形成される高圧チャンバと、前記高圧チャンバに高圧蒸気を供給する高圧蒸気供給装置とからなることを特徴とする請求項４記載の発泡樹脂材の成形機。
6. 前記金型の一部に接続されると共に、前記金型の一部をその残部に対して移動させる金型移動装置を備えることを特徴とする請求項４または５記載の発泡樹脂材の成形機。