JP4980757B2 - 異種発泡成形品の形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、異種発泡材料を連続的に成形する方法に関するものであり、より具体的には、異種発泡材料どうしの接合強度を高めることのできる異種発泡成形品の形成方法に関する。
発泡倍数が異なる発泡材料を連続的に成形する方法として、例えば、特許文献１には、固定型と移動型からなる成形型のキャビティを、固定型から出没可能なシャッターによって仕切り、キャビティのシャッターにより仕切られた第１キャビティと第２キャビティの夫々に発泡倍数が異なる発泡樹脂ビーズを充填した後、シャッターを開放し、加熱することで成形を行なっている。
発泡材料の発泡倍数の差が大きくなると(密度差０.０３ｇ／ｃｍ3以上)、異種発泡材料どうしの界面において互いの接合力が弱くなり、界面で剥離してしまう恐れがある。
また、自動車用のバンパー部材に用いられる異種発泡成形品では、中央部に高発泡倍数の発泡材料、両側に低発泡倍数の発泡材料が用いられ、特に重要な性能が要求されるのは、両側の低発泡倍数部分となる。
高発泡倍数の発泡材料側に低発泡倍数の発泡材料が侵入することは要求性能の低下に繋がらないため許容されるが、低発泡倍数部分に高発泡倍数の発泡材料が侵入すると、低発泡倍数部分の要求性能が低下してしまうため、低発泡倍数の発泡材料側への高発泡倍数の発泡材料の侵入を阻止することが望まれている。
高発泡倍数の発泡材料側に低発泡倍数の発泡材料が侵入することは要求性能の低下に繋がらないため許容されるが、低発泡倍数部分に高発泡倍数の発泡材料が侵入すると、低発泡倍数部分の要求性能が低下してしまうため、低発泡倍数の発泡材料側への高発泡倍数の発泡材料の侵入を阻止することが望まれている。
本発明の目的は、発泡倍数の差が大きい異種発泡材料どうしの接合力を高めることができ、界面で容易に剥離せず、また、性能が要求される部分の発泡材料の性能低下を防ぐことのできる異種発泡成形品の形成方法を提供することである。
上記課題を解決するために本発明の異種発泡成形品の形成方法は、
固定型と移動型により形成されたキャビティと、固定型側から移動型に対してスライド可能に出没してキャビティを仕切るシャッターとを具えた成形型を用い、該成形型のシャッターによって仕切られた第１キャビティと第２キャビティに、夫々第１発泡材料と、該第１発泡材料とは異なる第２発泡材料を充填し、シャッターをスライド開放して、加熱することにより、第１発泡材料と第２発泡材料を連続的に成形してなる異種発泡成形品の形成方法において、
第１発泡材料は、第２発泡材料よりも粒径の小さい発泡樹脂ビーズから形成され、
シャッター先端と移動型との間に隙間を存した状態で、第１キャビティに第１発泡材料、第２キャビティに第２発泡材料を充填することにより、第１発泡材料の一部を第２キャビティに侵入させ、続いてシャッターを開放して加熱するものである。
第１発泡材料は、第２発泡材料よりも発泡倍数が低い材料とすることが望ましい。
固定型と移動型により形成されたキャビティと、固定型側から移動型に対してスライド可能に出没してキャビティを仕切るシャッターとを具えた成形型を用い、該成形型のシャッターによって仕切られた第１キャビティと第２キャビティに、夫々第１発泡材料と、該第１発泡材料とは異なる第２発泡材料を充填し、シャッターをスライド開放して、加熱することにより、第１発泡材料と第２発泡材料を連続的に成形してなる異種発泡成形品の形成方法において、
第１発泡材料は、第２発泡材料よりも粒径の小さい発泡樹脂ビーズから形成され、
シャッター先端と移動型との間に隙間を存した状態で、第１キャビティに第１発泡材料、第２キャビティに第２発泡材料を充填することにより、第１発泡材料の一部を第２キャビティに侵入させ、続いてシャッターを開放して加熱するものである。
第１発泡材料は、第２発泡材料よりも発泡倍数が低い材料とすることが望ましい。
シャッター先端と移動型との間の隙間は、シャッターの先端を移動型に完全に当てないことで設けることができる。
また、シャッター先端と移動型との間の隙間は、シャッター先端に切欠きを形成することで設けることができる。
本発明の異種発泡成形品の形成方法によれば、第１発泡材料が、第２発泡材料よりも小粒径の発泡樹脂ビーズである場合、第１発泡材料を第１キャビティ、第２発泡材料を第２キャビティに充填したときに、小粒径である第１発泡材料の発泡樹脂ビーズが、シャッターと移動型との間の隙間を通って、大粒径である第２発泡材料の発泡樹脂ビーズの孔隙に侵入する。
第１発泡材料が、第２発泡材料よりも低発泡倍数である場合には、第１発泡材料の発泡樹脂ビーズが、高発泡倍数である第２発泡材料の発泡樹脂ビーズを弾性変形させつつ第２キャビティに侵入する。
第１発泡材料を第２発泡材料側に侵入させることで、転移帯の幅を広く形成することができ、使用される第１発泡材料と第２発泡材料の発泡倍数の差が大きくても、転移帯によって密度勾配を緩やかにできるから、第１発泡材料と第２発泡材料との界面における互いの接合性を高めることができ、界面での剥離を防ぐことができる。
また、本発明によれば、第１発泡材料は、第２キャビティ側に侵入するが、第２発泡材料は第１キャビティ側に侵入することはないので、第１発泡材料側の重要要求性能の低下を招くことのない異種発泡成形品を形成することができる。
第１発泡材料が、第２発泡材料よりも低発泡倍数である場合には、第１発泡材料の発泡樹脂ビーズが、高発泡倍数である第２発泡材料の発泡樹脂ビーズを弾性変形させつつ第２キャビティに侵入する。
第１発泡材料を第２発泡材料側に侵入させることで、転移帯の幅を広く形成することができ、使用される第１発泡材料と第２発泡材料の発泡倍数の差が大きくても、転移帯によって密度勾配を緩やかにできるから、第１発泡材料と第２発泡材料との界面における互いの接合性を高めることができ、界面での剥離を防ぐことができる。
また、本発明によれば、第１発泡材料は、第２キャビティ側に侵入するが、第２発泡材料は第１キャビティ側に侵入することはないので、第１発泡材料側の重要要求性能の低下を招くことのない異種発泡成形品を形成することができる。
図１は、本発明の異種発泡成形品を形成する成形型の平面断面図である。図に示すように、成形型(10)は、固定型(20)と移動型(30)からなり、固定型(20)と移動型(30)との間に、発泡材料(50)(60)が充填されるキャビティ(12)が形成されている。
図示の成形型(10)は、自動車のバンパー芯材成形用のものであり、固定型(20)が凹型、移動型(30)が凸型となるよう構成されている。
成形型(10)の周囲には、加熱蒸気を導入し、固定型(20)及び移動型(30)を加熱して、キャビティ(12)内の発泡材料を融着させる蒸気室(14)が形成されている。
図示の成形型(10)は、自動車のバンパー芯材成形用のものであり、固定型(20)が凹型、移動型(30)が凸型となるよう構成されている。
成形型(10)の周囲には、加熱蒸気を導入し、固定型(20)及び移動型(30)を加熱して、キャビティ(12)内の発泡材料を融着させる蒸気室(14)が形成されている。
移動型(30)は、スライド機構(図示せず)によって、固定型(20)に対して接近、離間可能となっている。
また、固定型(20)には、スリット(21)が形成されており、該スリット(21)には、移動型(30)に向けて出没可能なシャッター(40)が貫通している。シャッター(40)の一端は、シリンダ等から構成されるの開閉機構(42)に連繋されており、開閉機構(42)の作動、即ち、シリンダの伸縮によって、シャッター(40)が固定型(20)から移動型(30)に向けて出没し、キャビティ(12)を仕切り可能となっている。
固定型(20)の内側面には、スリット(21)に連続して、シャッター(40)を案内するガイド溝(22)が凹設されている。
また、固定型(20)には、スリット(21)が形成されており、該スリット(21)には、移動型(30)に向けて出没可能なシャッター(40)が貫通している。シャッター(40)の一端は、シリンダ等から構成されるの開閉機構(42)に連繋されており、開閉機構(42)の作動、即ち、シリンダの伸縮によって、シャッター(40)が固定型(20)から移動型(30)に向けて出没し、キャビティ(12)を仕切り可能となっている。
固定型(20)の内側面には、スリット(21)に連続して、シャッター(40)を案内するガイド溝(22)が凹設されている。
上記シャッター(40)を移動型(30)側にスライドさせることで、キャビティ(12)は、２つの空間に分割される。ここでは、分割された空間の内、図中左側の空間を第１キャビティ(24)、右側の空間を第２キャビティ(27)と称する。
固定型(20)には、前記第１キャビティ(24)、第２キャビティ(27)に夫々連通する原料充填孔(25)(28)が開設されており、該原料充填孔(25)(28)は、夫々原料フィーダ(図示せず)に接続されている。
上記構成の成形型(10)において、移動型(30)を固定型(20)に係合した状態で、図１に示すように、開閉機構(42)を作動させて、シャッター(40)を移動型(30)方向にスライドさせる。このとき、図１に示すように、シャッター(40)を完全に閉止せずに、シャッター(40)の先端と移動型(30)との間に隙間(44)を存した状態にしておく。
前記隙間(44)は、第１キャビティ(24)に充填される第１発泡材料(50)に合わせて設定される。隙間(44)の幅は、第１発泡材料(50)を構成する発泡樹脂ビーズ(後述する)の粒径の１〜約３倍とすることが望ましい。具体的には、第１発泡材料(50)の発泡樹脂ビーズの粒径が１.５〜６.５ｍｍであれば、隙間(44)の幅は、２〜９ｍｍ程度とすることが望ましい。
上記の如く、シャッター(40)の先端と、移動型(30)との間に隙間(44)を存した状態で、第１キャビティ(24)に第１発泡材料(50)、第２キャビティ(27)に第２発泡材料(60)が充填される。
第１発泡材料(50)及び第２発泡材料(60)は、夫々、発泡樹脂ビーズの形態でキャビティ(24)(27)に充填することができる。
第１発泡材料(50)及び第２発泡材料(60)を構成する合成樹脂の望ましい材料として、スチレン改質ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−スチレン共重合体等のポリスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等のポリメタクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂などを例示することができる。これら合成樹脂混合物やモノマーの共重合体なども用いることができる。
物理型発泡剤として、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、シクロペンタン、シクロブタン等の脂肪族環化水素類、二酸化炭素、窒素、空気等の無機ガスなどを挙げることができる。これら物理型発泡剤は、単体で用いることもできるし、２種類以上を併用することもできる。
第１発泡材料(50)及び第２発泡材料(60)を構成する合成樹脂の望ましい材料として、スチレン改質ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−スチレン共重合体等のポリスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等のポリメタクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂などを例示することができる。これら合成樹脂混合物やモノマーの共重合体なども用いることができる。
物理型発泡剤として、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、シクロペンタン、シクロブタン等の脂肪族環化水素類、二酸化炭素、窒素、空気等の無機ガスなどを挙げることができる。これら物理型発泡剤は、単体で用いることもできるし、２種類以上を併用することもできる。
第１発泡材料(50)と第２発泡材料(60)は、異種発泡材料を用いることができる。
第１発泡材料(50)の発泡樹脂ビーズの粒径は、第２発泡材料(60)の発泡樹脂ビーズの粒径よりも小さくすることが望ましい。発泡樹脂ビーズの望ましい粒径は、第１発泡材料(50)が１.５〜６.５ｍｍ、第２発泡材料(60)が２.５〜１５ｍｍである。
また、第１発泡材料(50)の発泡倍数は、第２発泡材料(60)の発泡倍数よりも低くすることが望ましい。第１発泡材料(50)の望ましい発泡倍数は、５〜５０倍、第２発泡材料(60)の望ましい発泡倍数は、１０〜９０倍である。
第１発泡材料(50)の発泡樹脂ビーズの粒径は、第２発泡材料(60)の発泡樹脂ビーズの粒径よりも小さくすることが望ましい。発泡樹脂ビーズの望ましい粒径は、第１発泡材料(50)が１.５〜６.５ｍｍ、第２発泡材料(60)が２.５〜１５ｍｍである。
また、第１発泡材料(50)の発泡倍数は、第２発泡材料(60)の発泡倍数よりも低くすることが望ましい。第１発泡材料(50)の望ましい発泡倍数は、５〜５０倍、第２発泡材料(60)の望ましい発泡倍数は、１０〜９０倍である。
シャッター(40)の先端と移動型(30)との間に隙間(44)を存した状態で、図２に示すように、第１キャビティ(24)側の原料充填孔(25)から第１発泡材料(50)、第２キャビティ(27)側の原料充填孔(28)から第２発泡材料(60)を投入する。
投入された第１発泡材料(50)及び第２発泡材料(60)は、重力作用により、各キャビティ(24)(27)の底側から夫々順次積み重なっていき、充填圧が高まると、小粒径である第１発泡材料(50)の発泡樹脂ビーズが、シャッター(40)と移動型(30)との隙間(44)を通って、隙間(44)の近傍にある大粒径の第２発泡材料(60)の孔隙に侵入する。
また、第１発泡材料(50)が、第２発泡材料(60)よりも低発泡倍数であれば、第１発泡材料(50)の発泡樹脂ビーズは、高発泡倍数である第２発泡材料(60)の発泡樹脂ビーズを弾性変形させつつ第２キャビティ(27)に侵入する。
一方、第２発泡材料(60)は、第１発泡材料(50)よりも大粒径であり、及び／又は、高発泡倍数であるため、第１キャビティ(24)側に侵入することはない。
図２に示すように、第１発泡材料(50)と第２発泡材料(60)が、各キャビティ(24)(27)に十分に充填されると、原料の供給を止め、原料充填孔(25)(28)を閉じて、開閉機構(42)を作動させて、図３に示すように、シャッター(40)を開放する。
シャッター(40)を開放すると、図３に示すように、シャッター(40)のスライド移行路近傍の第１発泡材料(50)と第２発泡材料(60)が一部混ざり合うと共に、大粒径の第２発泡材料(60)の孔隙に、小粒径の第１発泡材料(50)の発泡樹脂ビーズが侵入する。
これにより、第１発泡材料(50)と第２発泡材料(60)が混ざり合う転移帯(70)は、移動型(30)側が最も幅が広く、固定型(20)側に向けて徐々に幅狭な形状となる。
この状態で、蒸気室(14)に加熱蒸気を導入して、発泡材料(50)(60)を加熱すると、第１発泡材料(50)、第２発泡材料(60)及び転移帯(70)の各発泡材料(50)(60)は、軟化、膨張して相互に接合される。
加熱終了後、スライド機構を作動させて、図４に示すように、移動型(30)を固定型(20)から離間させ、異種発泡成形品(80)を取り出す。
図５は、成形された異種発泡成形品(80)の部分拡大斜視図であり、図中、上側に見えている面が、異種発泡成形品(80)の転移帯(70)部分を移動型(30)側となる図である。
図５に示すように、本発明の異種発泡成形品(80)は、第１発泡材料(50)と第２発泡材料(60)との間の転移帯(70)が、移動型(30)側が最も幅が広く、固定型(20)側に向けて徐々に幅狭な形状であり、且つ、転移帯(70)は、第２発泡材料(60)側に侵入して形成されているが、第１発泡材料(50)側へ侵入しておらず、ほぼ垂直となっている。従って、第１発泡材料(50)側の性能は低下することもない。
図５に示すように、本発明の異種発泡成形品(80)は、第１発泡材料(50)と第２発泡材料(60)との間の転移帯(70)が、移動型(30)側が最も幅が広く、固定型(20)側に向けて徐々に幅狭な形状であり、且つ、転移帯(70)は、第２発泡材料(60)側に侵入して形成されているが、第１発泡材料(50)側へ侵入しておらず、ほぼ垂直となっている。従って、第１発泡材料(50)側の性能は低下することもない。
また、転移帯(70)を従来に比して幅広く形成することができるから、使用される第１発泡材料(50)と第２発泡材料(60)の発泡倍数の差が大きくても、転移帯(70)により密度勾配を緩やかにでき、第１発泡材料(50)と第２発泡材料(60)との接合性を可及的に高めることができ、界面における剥離を防ぐことができる。
従って、本発明は、特に、第１発泡材料(50)と第２発泡材料(60)の密度差が０.０３ｇ／ｃｍ3以上である異種発泡成形品(80)の形成に好適である。
従って、本発明は、特に、第１発泡材料(50)と第２発泡材料(60)の密度差が０.０３ｇ／ｃｍ3以上である異種発泡成形品(80)の形成に好適である。
上記実施例では、シャッター(40)を移動型(30)に対して完全に当てることなく隙間(44)を形成しているが、図６及び図７に示すように、シャッター(40)の先端に切欠き(46)を１又は複数形成し、シャッター(40)を移動型(30)に当てた状態で、切欠き(46)を隙間(44)として、第１発泡材料(50)が第２キャビティ(12)に侵入する構成とすることもできる。もちろん、切欠き(40)の数、形状は、図示の例に限定されるものではない。
本発明は、異種発泡材料を連続的に成形する異種発泡成形品の形成方法において、性能が要求される部分の発泡材料の性能低下を防ぐことのできる異種発泡成形品の形成方法として有用である。
(10) 成形型
(20) 固定型
(24) 第１キャビティ
(27) 第２キャビティ
(30) 移動型
(40) シャッター
(50) 第１発泡材料
(60) 第２発泡材料
(70) 転移帯
(80) 発泡成形品
(20) 固定型
(24) 第１キャビティ
(27) 第２キャビティ
(30) 移動型
(40) シャッター
(50) 第１発泡材料
(60) 第２発泡材料
(70) 転移帯
(80) 発泡成形品
Claims (3)
- 固定型と移動型により形成されたキャビティと、固定型側から移動型に対してスライド可能に出没してキャビティを仕切るシャッターとを具えた成形型を用い、該成形型のシャッターによって仕切られた第１キャビティと第２キャビティに、夫々第１発泡材料と、該第１発泡材料とは異なる第２発泡材料を充填し、シャッターをスライド開放して、加熱することにより、第１発泡材料と第２発泡材料を連続的に成形してなる異種発泡成形品の形成方法において、
第１発泡材料は、第２発泡材料よりも小粒径及び／又は低発泡倍数の発泡樹脂ビーズから形成され、
シャッター先端と移動型との間に隙間を存した状態で、第１キャビティに第１発泡材料、第２キャビティに第２発泡材料を充填することにより、第１発泡材料の一部を第２キャビティに侵入させ、続いてシャッターを開放して、密度勾配が緩やかな転移帯を形成させて加熱することを特徴とする異種発泡成形品の形成方法。 - シャッター先端と移動型との間の隙間は、シャッターの先端を移動型に完全に当てないことで設けられる請求項１に記載の異種発泡成形品の形成方法。
- シャッター先端と移動型との間の隙間は、シャッター先端に切欠きを形成することで設けられる請求項１に記載の異種発泡成形品の形成方法。
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