JP5112221B2

JP5112221B2 - 成形装置及びこの成形装置を用いた発泡成形品の製造方法

Info

Publication number: JP5112221B2
Application number: JP2008214439A
Authority: JP
Inventors: 佳成梅本; 資郎天野
Original assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: JP2010046955A

Description

本発明は、一対の金型間に形成されたキャビティ内に発泡性樹脂粒子を充填し発泡させて発泡成形品を製造する際に用いられる成形装置及びこの成形装置を用いた発泡成形品の製造方法に関する。

今日、合成樹脂を用いた様々な成形品が用いられているが、この成形品は、一対の雌雄金型を型締めし、雌雄金型間に形成されたキャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を充填し冷却して熱可塑性樹脂を固化させた後に雌雄金型を型開きすることによって得ることができる。

上記成形品の成形に用いられる金型として、軽量で取扱性に優れていることから、アルミニウム製の金型が用いられてきたが、耐摩耗性に劣ることから、金型表面を陽極酸化することによって表面に硬質の陽極酸化被膜層を形成することが行われてきた。

しかしながら、陽極酸化被膜層の被膜セルには微細孔が形成されていることから、キャビティ内に高圧で充填した熱可塑性樹脂が陽極酸化被膜層の被膜セルの微細孔に進入し、これがアンカー効果となって、成形品の離型性が悪いといった問題点を有していた。

そこで、特許文献１〜３には、アルミニウム材から成る金型本体の表面に陽極酸化被膜層が形成され、この陽極酸化被膜層上にポリテトラフルオロエチレン被膜を形成することによって陽極酸化被膜層を被覆すると共に被膜セルの微細孔中にポリテトラフルオロエチレン被膜を浸透させてなる金型が提案されている（特許文献１の特許請求の範囲、特許文献２の第５頁第６〜１６行、特許文献３の第８頁第７〜１６行）。

上記金型は、金型本体の表面に形成された陽極酸化被膜層をポリテトラフルオロエチレン被膜で被覆することによって、陽極酸化被膜層の被膜セルの微細孔に溶融状態の熱可塑性樹脂が進入しアンカー効果による離型性の低下を防止していると共に、ポリテトラフルオロエチレン被膜自身の優れた離型性によって上述の問題点の解消を図ったものである。

一方、断熱性及び軽量性を備えていることから発泡成形品が魚箱などの様々な用途で用いられている。そして、上記発泡成形品は、チャンバーを備えた一対の雌雄金型を型締めし、雌雄金型間に形成されたキャビティ内に発泡性樹脂粒子を充填した後、チャンバー内に加熱蒸気を供給し、雌雄金型を加熱すると共に、キャビティ内に該雌雄金型に形成された流通孔を通じて加熱媒体を供給して、キャビティ内の発泡性樹脂粒子を加熱して二次発泡させて樹脂粒子同士を熱融着一体化させる、所謂、型内発泡成形によって製造される。

このように、発泡成形品の製造は、キャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂ではなく発泡性樹脂粒子を充填するものであり、非発泡の成形品を製造する時のように溶融状態の熱可塑性樹脂が被膜セルの微細孔に進入することに起因する成形品の離型性の低下は発生せず、かえって特許文献１〜３の金型を用いることによって発泡成形品の離型性が低下するといった問題点を生じていた。

又、上述のように、発泡成形品の製造は、キャビティ内に発泡性樹脂粒子を充填した後にチャンバー内に加熱媒体を供給して雌雄金型を加熱する必要があり、非発泡の成形品を製造する場合とその製造要領が相違する。

従って、特許文献１〜３に開示された金型を用いると、キャビティの壁面にはポリテロラフルオロエチレン被膜が形成されていることから、チャンバー内に供給した加熱媒体によって雌雄金型を加熱しても、ポリテロラフルオロエチレン被膜が断熱層の作用を奏し、雌雄金型による発泡性樹脂粒子の加熱が不充分となって発泡性樹脂粒子の二次発泡が充分に行われず、発泡粒子同士の熱融着が不充分となり或いは発泡倍率の低い発泡成形品しか得られないといった問題点を有していた。

特許第２６７７９７３号公報実開平４−７７４３０号公報実開昭４７−５５７号公報

本発明は、発泡成形品の離型性に優れた金型を備えた成形装置及びこの成形装置を用いた発泡成形品の製造方法を提供する。

本発明の成形装置は、アルミニウム材製の一対の金型を備え、上記一対の金型のそれぞれは金型取り付けフレームに取り付けられていると共に上記金型取り付けフレームの上記金型の背面側における開口端にはバックプレートが取り付けられ、上記金型と上記金型取り付けフレームと上記バックプレートとで囲まれた空間部をチャンバーに形成しており、上記一対の金型を型締めして形成されるキャビティの壁面はアルミニウム材の陽極酸化被膜層とされており、この陽極酸化被膜層の被膜セルの微細孔が上記キャビティ内に開口していることを特徴とする。

本発明の発泡成形品の製造方法は、アルミニウム材製の一対の金型のそれぞれが金型取り付けフレームに取り付けられていると共に上記金型取り付けフレームの上記金型の背面側における開口端にはバックプレートが取り付けられ、上記金型と上記金型取り付けフレームと上記バックプレートとで囲まれた空間部をチャンバーに形成しており、上記一対の金型を型締めして上記一対の金型間に形成されたキャビティ内に発泡性樹脂粒子を充填した後、上記チャンバーを通じて上記キャビティ内に加熱媒体を供給して上記発泡性樹脂粒子を発泡させて発泡成形品を製造する発泡成形品の製造方法において、上記金型間に形成されたキャビティの壁面はアルミニウム材の陽極酸化被膜層とされており、この陽極酸化被膜層の被膜セルの微細孔が上記キャビティ内に開口していることを特徴とする。

本発明の成形装置は、一対の金型を型締めして形成されるキャビティの壁面がアルミニウム材の陽極酸化被膜層とされており、この陽極酸化被膜層の被膜セルの微細孔がキャビティ内に開口しているので、型開きしてキャビティ内の発泡成形品を取り出すにあたって、キャビティ内において成形された発泡成形品とこれに対向するキャビティの壁面との間に空気が進入し、この進入した空気は、陽極酸化被膜層の被膜セルの微細孔内にも進入して微細孔内に元々存在していた空気と一体化して、発泡成形品とこれに対向するキャビティの壁面との間に空気層を迅速に形成し、この空気層によって発泡成形品がキャビティの壁面から分離させられて優れた離型性でもって金型内から取り出すことができる。

従って、本発明の成形装置を用いて発泡成形品を製造すると発泡成形品の金型からの離型工程の短縮化を図ることができ、発泡成形品を効率良く製造することができる。

本発明の成形装置Ａの一例を図面を参照しつつ説明する。図１に示したように、成形装置Ａは、チャンバー５を備えたアルミニウム材製の雌金型１と、チャンバー７を備えたアルミニウム材製の雄金型２とを備えており、雌金型１は固定台Ｂに固定されている一方、雄金型２は移動台Ｃに固定され、雄金型２は移動台Ｃを移動させることによって雌金型１に対して接離する方向に移動可能に配設されている。なお、本発明において、アルミニウム材には、アルミニウムの他にアルミニウム合金も含まれる。

具体的には、雌金型１には凹部が形成されている一方、雄金型２には凸部が形成され、上記雌雄金型１、２は、これら凹部と凸部とを互いに対向させた状態に配設されており、雌金型１の凹部内に雄金型２の凸部を挿入した状態に雌雄金型１、２を型締めすると、雌金型１と雄金型２との対向面間、即ち、雌金型１の成形壁部11と雄金型２の成形壁部21との対向面間にキャビティ３が形成されるように構成されている。なお、上記雌金型１には、上記キャビティ３内に発泡性樹脂粒子を供給するための発泡性樹脂粒子供給管（図示せず）が一体的に設けられていると共にこの発泡性樹脂粒子供給管にはフィラー弁（図示せず）が介装され、更に、発泡成形品を雌金型１から離型させるための押出ピン（図示せず）が一体的に設けられている。

そして、キャビティ３の壁面は全面的に、５〜１００μｍの略一定厚みを有するアルミニウム材の陽極酸化被膜層31とされている。この陽極酸化被膜層31は、アルミニウム材から形成された雌雄金型１、２をシュウ酸、クロム酸又は硫酸などの水溶液中で陽極として電流を通ずることによって形成される酸化被膜である。図２に示したように、陽極酸化被膜層31は、一定高さを有する六角柱状の被膜セル31a、31a・・・が集合してなり、各被膜セル31aの中心にはその厚み方向に伸びる微細孔31bが形成されており、各微細孔31bはキャビティ３内に開口、即ち、キャビティ３の壁面表面に開口している。

更に、後述するチャンバー５、７を形成している雌雄金型１、２の背面も全面的に５〜１００μｍの一定厚みを有するアルミニウムの陽極酸化被膜層12、22とされている。なお、雌雄金型１、２の背面の陽極酸化被膜層12、22は、上記陽極酸化被膜層31と同様の構造を有しているのでその説明を省略する。

又、雌金型１は金型取り付けフレーム４に取り付けられていると共に、金型取り付けフレーム４の雌金型１の背面側における開口端にはバックプレート41が取り付けられており、雌金型１と金型取り付けフレーム４とバックプレート41とで囲まれた空間部をチャンバー５に形成している。

同様に、雄金型２は金型取り付けフレーム６に取り付けられていると共に、金型取り付けフレーム６の雄金型２の背面側における開口端にはバックプレート61が取り付けられており、雄金型２と金型取り付けフレーム６とバックプレート61とで囲まれた空間部をチャンバー７に形成している。

そして、雌雄金型１、２におけるキャビティ３を形成している成形壁部11、21には、キャビティ３内とチャンバー５、７内とを連通させ、加熱蒸気などの加熱媒体をキャビティ３内に供給するための流通孔13、23が多数、貫設されている。なお、チャンバー５、７には、これらチャンバー５、７内に加熱媒体を供給するための加熱媒体供給管14、24の一端部が連結、連通されている。

次に、上記成形装置Ａを用いて発泡成形品を成形する要領について説明する。先ず、チャンバー５、７を備えた一対の雌雄金型１、２を型締めし、この雌雄金型１、２の成形壁部11、21の対向面間によってキャビティ３を形成する（型締め工程）。

しかる後、雌金型１の発泡性樹脂粒子供給管を通じてキャビティ３内に発泡性樹脂粒子を供給、充填する（充填工程）。発泡性樹脂粒子は、直径が０．５〜１０ｍｍである一方、キャビティ３における陽極酸化被膜層31の微細孔31bの開口径は数μｍ程度であり、発泡性樹脂粒子が陽極酸化被膜層31の微細孔31b内に進入するようなことはない。

ここで、発泡性樹脂粒子は、発泡剤を含有させた合成樹脂粒子を予備発泡させて得られたものであり、この合成樹脂粒子を構成する合成樹脂としては、従来から用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−無水マレイン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のポリスチレン系樹脂、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等が挙げられ、ポリスチレン系樹脂が好ましい。

又、上記発泡剤としては、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族鎖状炭化水素類、シクロペンタン、シクロブタン等の脂肪族環状炭化水素類、トリクロロトリフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタン、メチルクロライド、メチレンクロライド、エチルクロライド等のハロゲン化炭化水素類が挙げられ、単独で用いられても２種以上が併用されてもよい。

しかる後、加熱媒体供給管14、24を通じて雌雄金型１、２のチャンバー５、７内に加熱媒体を供給、充満させて雌雄金型１、２の成形壁部11、21を加熱すると共に、雌雄金型１、２の流通孔13、23を通じてキャビティ３内に加熱媒体を流入させて、キャビティ３内に充填された発泡性樹脂粒子を加熱して発泡させ、発泡粒子同士を熱融着一体化させて発泡成形品を成形する。

この際、雌雄金型１、２の成形壁部11、21はアルミニウム材から形成されており、キャビティ３の壁面及び雌雄金型１、２の背面は陽極酸化被膜層31、12、22とされているが、陽極酸化被膜層31、12、22はアルミニウム材の酸化被膜である。そして、キャビティ３の壁面及び雌雄金型１、２の背面の陽極酸化被膜層31、12、22は全面的に露出しており、この陽極酸化被膜層31、12、22上には合成樹脂層は形成されていない。

従って、雌雄金型１、２の成形壁部11、21は熱伝導性に優れており、チャンバー５、７に供給、充満させた加熱媒体によって迅速に且つ均一に短時間のうちに所望温度に加熱され、この加熱された成形壁部11、21によってキャビティ３内に充填した発泡性樹脂粒子を円滑に且つ確実に加熱することができ、更に、加熱媒体の使用量の低減化も図ることができ経済性にも優れている。

そして、キャビティ３内の発泡性樹脂粒子を充分に加熱させることができるので、発泡性樹脂粒子を発泡させてなる発泡粒子同士を強固に熱融着一体化させることができると共に、発泡性樹脂粒子を充分に発泡させて軽量性に優れた発泡成形品を得ることができる。

又、発泡性樹脂粒子が二次発泡する過程において、発泡性樹脂粒子を構成している熱可塑性樹脂は溶融しているものの、流動性を有するものではなく、キャビティ３における陽極酸化被膜層31の微細孔31b内に進入するようなことはない。

次に、キャビティ３内に充填した発泡性樹脂粒子の二次発泡が完了してからチャンバー５、７内に配設した冷却管（図示せず）から冷却水を雌雄金型１、２に向かって放出して雌雄金型１、２を冷却してキャビティ３内の発泡成形品を冷却する。

この際、雌雄金型１、２の成形壁部11、21は、上述の通り、アルミニウム材及びこのアルミニウム材の酸化被膜から形成され熱伝導性に優れ、冷却水によって迅速に且つ均一に冷却され、キャビティ３内の発泡成形品を短時間のうちに冷却することができると共に、冷却水の使用量の低減化も図ることができる。

しかる後、雌雄金型１、２を型開きして押出ピンによって発泡成形品を押出す。この際、キャビティ３の壁面は陽極酸化被膜層31とされて微細孔31bが無数に開口した状態となっており、しかも、発泡成形品はキャビティ３の陽極酸化被膜層31の微細孔31bに進入していないので、発泡成形品とキャビティ３の陽極酸化被膜層31との密着性は緩和されており、発泡成形品とこれに対向するキャビティ３の陽極酸化被膜層31との間に空気を容易に流入させることができる。

そして、発泡成形品とキャビティ３の陽極酸化被膜層31との対向面間に流入した空気は、キャビティ３の壁面に形成された被膜セル31aの微細孔31b内にも進入し、この進入した空気が微細孔31b内に元々存在していた空気と一体化して、発泡成形品とキャビティ３の陽極酸化被膜層31との対向面間に空気層を円滑に形成し、この空気層によって発泡成形品は雌雄金型１、２から優れた離型性でもって取り出される。

このように、本発明の成形装置Ａは、雌雄金型１、２間に形成されるキャビティ３の壁面を陽極酸化被膜層31とし、多数の微細孔31bがキャビティ３の壁面に開口した状態となっているので、発泡成形品を雌雄金型１、２から円滑に取り出すことができ、成形サイクルの短縮化を図ることができる。

又、本発明の成形装置Ａは、雌雄金型１、２のキャビティ３の壁面を陽極酸化被膜層31としていると共に、雌雄金型１、２のチャンバー５、７を形成している背面も陽極酸化被膜層12、22としており、汚れやスケールが付着しにくい上に硬質であって耐摩耗性に優れているので長期間に亘って安定的に発泡成形を行うことができる。

そして、成形装置Ａの使用に伴って雌雄金型１、２の背面やキャビティ３の壁面に付着した汚れやスケールを高圧水流を用いて除去した場合にあっても、陽極酸化被膜層31、12、22は雌雄金型１、２の表面に強固に一体化されているので、陽極酸化被膜層の剥離を生じさせることはなく、雌雄金型１、２の洗浄を容易に行うことができる。

本発明の成形装置の一例を示した模式断面図である。キャビティの壁面を構成している陽極酸化被膜層を模式的に示した斜視断面図である。

符号の説明

１雌金型
２雄金型
３キャビティ
５チャンバー
７チャンバー
12 陽極酸化被膜層
22 陽極酸化被膜層
31 陽極酸化被膜層
31a 被膜セル
31b 微細孔
Ａ成形装置

Claims

アルミニウム材製の一対の金型を備え、上記一対の金型のそれぞれは金型取り付けフレームに取り付けられていると共に上記金型取り付けフレームの上記金型の背面側における開口端にはバックプレートが取り付けられ、上記金型と上記金型取り付けフレームと上記バックプレートとで囲まれた空間部をチャンバーに形成しており、上記一対の金型を型締めして形成されるキャビティの壁面はアルミニウム材の陽極酸化被膜層とされており、この陽極酸化被膜層の被膜セルの微細孔が上記キャビティ内に開口していることを特徴とする成形装置。
アルミニウム材製の一対の金型のそれぞれが金型取り付けフレームに取り付けられていると共に上記金型取り付けフレームの上記金型の背面側における開口端にはバックプレートが取り付けられ、上記金型と上記金型取り付けフレームと上記バックプレートとで囲まれた空間部をチャンバーに形成しており、上記一対の金型を型締めして上記一対の金型間に形成されたキャビティ内に発泡性樹脂粒子を充填した後、上記チャンバーを通じて上記キャビティ内に加熱媒体を供給して上記発泡性樹脂粒子を発泡させて発泡成形品を製造する発泡成形品の製造方法において、上記金型間に形成されたキャビティの壁面はアルミニウム材の陽極酸化被膜層とされており、この陽極酸化被膜層の被膜セルの微細孔が上記キャビティ内に開口していることを特徴とする発泡成形品の製造方法。