JP5143831B2 - 発泡体の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は発泡体の製造方法に係り、さらに詳しくは、中間金型という手段を通して内部に任意の形状を有する少なくとも一つ以上の空洞構造体が具備されるかまたは内部に任意の形状を有する充填体が具備される発泡体を製造する方法に関する。
多様な樹脂材料及び各種添加材料を用いて製造される発泡体は、そのすぐれた物性によって、使用範囲が急速に拡大している。従来、発泡体は製品の包装用または外部衝撃吸収用など単純な用途に使用され、主に単一材料を使用していたので単一物性しか有していなかったが、最近は発泡体の各部位が異なる物性または色相を有する機能性発泡体に対する要求が増大し、このような機能性発泡体の製造のために種々の方法が提案されている。
一方、発泡体の製造方法は、金型の使用可否によって、大きく加圧方式と常圧方式と大別されるが、この中で金型を使用する加圧方法は、任意の形状を有する金型の内部成形面に発泡材料を挿入又は充填した後、密閉された金型内部に挿入又は充填された発泡材料を適正条件で加熱及び加圧した後、急速に圧力を解除させ、金型の内部成形面の形状に対応する発泡体を個別的に製造する方法である。
加圧方式は金型の内部成形面の形状に応じて多様な発泡製品を繰り返して具現されるという点から、発泡製品を製造する産業全般に幅広く使用されているが、基本的に金型の内部成形面を用いて最終発泡製品の外形を制御するところにその特徴があるので、従来の加圧方式をそのまま利用する場合には、発泡製品の内部に特定物性を有する材料を意図した形状で形成させることは極めて難しく、各部位別に異なる物性を兼備した機能性発泡体を具現すること自体が不可能であった。
このために、関連業界の大多数は、異なる物性または色相を有する個々の中間発泡製品を予め準備した後、各中間発泡製品を所望の形状にするため、適切に裁断及び接着させることによって各部位別に異なる物性または色相を有する最終発泡製品を具現する方式を採択している。しかしながら、この方法は複雑な工程によって製造単価が高くなるし、前記工程での裁断及び接着過程が手作業で行われるので不良率が増加するという短所もある。
本発明は前記のような問題点を解決するために提案されたものであって、本発明の目的は、一回の発泡工程によって各部位別に多様な形状の内部構造体が具備されるか又は各部位別に異なる物性を有する発泡体を製造することができる方法を提供することである。
本発明は他の目的は、金型の全体ではなく、多様な形状を有する中間金型のみを準備すれば発泡体の内部構成を多様に変更させることができる製造方法を提供することである。
本発明は、前記のような目的を果たすための発泡体の製造方法であって、任意の形状を有する成形面が具備される下部金型を準備した後、上面または下面から選択される何れかの一面又は両面全部に任意の形状を有する少なくとも一つ以上の突出部が突設されている中間金型と任意の形状を有する成形面が具備される上部金型とを前記下部金型の上部に順次に位置させ、金型を密閉するステップと、前記中間金型によって区画される前記上部金型と前記下部金型とのそれぞれの内部成形空間に発泡材料を充填させ、発泡が抑制された状態での上部プリフォームと下部プリフォームとをそれぞれ同時に成形するステップと、前記金型を開放させ、中間金型を取り外すステップと、前記中間金型の突出部によって前記プリフォームに形成される溝部に前記上部プリフォーム及び下部プリフォームの相互間の架橋が抑制できるように境界材料を挿入させるステップと、前記金型を密閉して前記上部プリフォーム及び下部プリフォームそれぞれを同時に架橋発泡させるステップとを含んでなることをその技術的特徴とする。
また、本発明は発泡体の製造方法であって、任意の形状を有する成形面が具備される下部金型の内部成形空間に発泡材料を挿入させるステップと、上面または下面から選択される何れの一面または両面全部に任意の形状を有する少なくとも一つ以上の突出部が突設されている中間金型を準備して、前記下部金型の上部に位置させるステップと、前記中間金型の上面に発泡材料を位置させた後、任意の形状を有する成形面が具備される上部金型を前記中間金型の上部に位置させ、金型を密閉するステップと、前記中間金型によって区画され位置された各発泡材料を発泡が抑制された状態での上部プリフォームと下部プリフォームとをそれぞれ同時に成形するステップと、前記金型を開放させ、中間金型を取り外すステップと、前記中間金型の突出部によって前記プリフォームに形成される溝部に前記上部プリフォーム及び下部プリフォームの相互間の架橋が抑制できるように境界材料を挿入させるステップと、前記金型を密閉し、前記上部プリフォームと下部プリフォームとをそれぞれ同時に架橋発泡させるステップとを含んでなることを他の技術的特徴とする。
前記境界材料は、発泡が抑制された任意の形状であって、前記プリフォームを構成する材料と同種または異種の材料から選択される何れかの一つ以上の材料からなる他のプリフォームによって囲まれた状態で前記溝部に挿入されることを特徴とする。
また、前記境界材料は液状及び固体の材料から選択される何れかの一つ以上の材料からなることを特徴とする。
前記固体の材料には任意の形状を有する成形物が含まれることを特徴とする。
また、前記境界材料が、固体の場合には、前記架橋発泡ステップ以後に前記境界材料を取り外すステップがさらに加えることを特徴とする。
前記中間金型の突出部は複数であり、前記突出部はそれぞれ相互連結構成されることを特徴とする。
前述のように本発明は、一回の発泡工程によって各部位別に多様な形状の内部構造体または異なる物性を有する内部成形発泡体が具備されるか、または多様な形状の成形物を内部に備える発泡体を製造することができるという利点がある。
本発明に係る一実施形態の金型準備工程概路図 本発明に係る一実施形態の発泡材料充填工程概路図 本発明に係る一実施形態の境界材料挿入工程概路図 本発明に係る一実施形態の架橋発泡工程概路図 本発明に係る他の実施形態の発泡材料・金型準備工程概路図 本発明に係る他の実施形態の境界材料挿入工程概路図 本発明に係る他の実施形態の架橋発泡工程概路図 本発明に係る中間金型の一構成図 本発明に係る中間金型の別の構成図 本発明に係る成形物の一構成図 本発明に係る境界材料の一構成図 本発明に応じて製造され得られる多様な発泡体の構成図 本発明に応じて製造され得られる多様な発泡体の構成図 本発明に応じて製造され得られる多様な発泡体の構成図 本発明に応じて製造され得られる多様な発泡体の構成図 本発明に応じて製造され得られる多様な発泡体の構成図
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態を詳述する。本発明の実施形態を詳述するにおいて本発明が追及する技術的思想と無関係な事項及び本発明の属する技術分野において自明な事項についてはその説明を省略した。
図１から図４は、本発明に係る一実施形態の発泡体の製造方法に対する概略的な工程図であり、それぞれには本発明の実施に必要な構成要素の断面構成図が開示されている。本発明は、図１のように金型１００を準備し、準備した金型１００に、図２のように発泡材料を充填させプリフォームを成形し、図３のように中間金型を取り外して境界材料を安置させた後、図４のようにプリフォームを架橋発泡させる過程を含んでなるのが好ましい。
本発明に係る金型１００は下部金型１２０及び上部金型１６０、そして中間金型１４０からなるのが好ましい。前記下部金型１２０及び上部金型１６０のそれぞれの内部には任意の形状を有する成形面が具備されるのが好ましいが、前記成形面の形状は特に制限せず、具現しようとする最終発泡製品の形状に応じて自由に変更できることは勿論である。前記中間金型１４０は上面または下面の中から選択される何れかの一面または両面全部に突出部が突設されるのが好ましい。前記突出部の具体的な形状は制限されず、複数形成されてもよく、複数の突出部が相互に連結されてもよい。図１には、中間金型１４０の下面に３個の突出部１４２が突設されている場合を示し、前記中間金型１４０の具体的な下面形状は図８に示されている。一方、図９には中間金型１４０に突設される突出部１４４が相互連結されている構成が示されている。図１の符号１２２、１６２は、発泡材料の注入管である。
金型１００が準備されると、下部金型１２０の上部に中間金型１４０及び上部金型１６０を順次に位置させ金型を密閉した後、図２のように外部注入装置２００を用いて上部金型１６０の成形面及び中間金型１４０の上面によって形成される内部成形空間と、中間金型１４０の下面及び下部金型１２０の成形面によって形成される内部成形空間のそれぞれに発泡材料を注入し充填させ発泡が抑制された状態での上部プリフォーム２６及び下部プリフォーム２２を同時に成形させる。本発明で使用される発泡材料は、発泡体として具現される材料であればその種類には特に制限しない。
プリフォーム２２、２６を発泡が抑制された状態で成形させて、金型１００を開放し、下部金型１２０から中間金型１４０を取り外す。中間金型１４０を取り外すと、図３に示されるように、下部プリフォーム２２には中間金型１４０の突出部１４２によって溝部２３が形成される。溝部の形成位置及びその具体的な形状は中間金型１４０に突設される突出部の形状及び位置によって決定される。
下部プリフォーム２２に溝部２３が形成されると、境界材料３０を前記溝部２３に安置させる。前記境界材料は、後述する架橋発泡過程での境界面を挟んで接するプリフォームの相互間の物理的結合又は化学的結合を防止するためのものであって、液状及び固体の材料から選択される何れか一つ以上の材料からなるのが好ましい。また、前記境界材料はプリフォームの相互間の物理的結合又は化学的結合を防止することができるのであれば、その材質は構わない。一方、前記境界材料の形状は溝部の形状とは異なっても構わないが、可能なら溝部の形状に応じるように構成するのが好ましい。また、前記境界材料が固体の材料の場合には、本発明は、境界材料として任意の形状を有する成形物が使用される場合を排除しないが、中間金型の突出部が図９のような構成である場合に境界材料として使用できる成形物の一例が図１０に符号３４で示されている。
一方、本発明は溝部に境界材料を挿入する場合に、プリフォームそれぞれを構成する発泡材料と同種または異種の材料から選択される何れか一つ以上の材料であって、発泡が抑制された任意の形状を有する他のプリフォームによって囲まれる状態で前記溝部に挿入される場合も排除しない。中間金型の突出部が図９のような構成である場合、図１１には溝部に挿入される境界材料を上部プリフォーム及び下部プリフォームとは異なるプリフォーム３６を準備して、その内部に境界材料３８を形成させる一例が示されている。
下部プリフォーム２２に形成される溝部２３に境界材料３０が挿入されると、図４のように上部プリフォーム２６を備える上部金型１６０を下部金型１２０の上部に位置させた後、金型を密閉して適切な熱を加え前記上部プリフォーム２６及び下部プリフォーム２２を同時に架橋発泡させる。密閉された金型に熱が伝達されると、密閉金型の内部から密着された上部プリフォーム２６及び下部プリフォーム２２の境界面部分２４は、ゲルの状態で架橋が起こって発泡ステップに到るが、境界材料３０によって区分される境界面部分２５は架橋が起こらないまま発泡ステップに到る。この状態で金型を開放し発泡工程を行うと、境界材料３０によって区分される境界面部分２５は、発泡工程で相互分離されるので、境界材料の形状によって発泡体の内部に所定空間が形成される。この内部空間というのは図１２に示されている発泡体１０の内部に形成される内部構造体１２である。
図１３は境界材料を、上・下部プリフォームを構成するそれぞれの発泡材料は異なる材料を使用し発泡させた場合であり、発泡体１０の内部に成形発泡体１３が一緒に形成されている一例を示している。すなわち、境界材料として、上・下部プリフォームを構成するそれぞれの発泡材料とその材質（または色相）は異なっているが、上・下部プリフォームと類似の発泡特性を有する材質を使用すると、発泡体の内部には異なる物性を有する成形発泡体が一緒に形成される。この実施形態を適切に利用すると単一の発泡体が各部位別に意図する物性（または物性及び色相）を有する成形発泡体を備えることができる製造も可能になる。
一方、本発明はこの実施形態のように境界材料が固体であって、発泡体に成形発泡体としての境界材料が一緒に形成される場合、架橋発泡ステップ以後に前記境界材料である成形発泡体を取り外すステップがさらに付加される場合を排除しない。すなわち、発泡体を図１３のように製造して成形発泡体１３を取り外せば図１２のような発泡体を得ることができる。
図１４は、中間金型の突出部の構成が図９のように製造されて得られた発泡体の一例を示し、前記発泡体１０には符号１４で示される内部構造体が形成される。図１５は、中間金型の突出部を図９のように構成し、境界材料は図１０の成形物を使用した場合の一例を示し、製造されて得られた発泡体１０には成形物３４が一緒に形成される。また、図１６は中間金型の突出部の構成及び境界材料それぞれが図９及び図１１のようである場合、製造され得られる発泡体の一例を示し、発泡体１０は成形発泡体１６及び内部構造体１８が一緒に形成される。
一方、本発明は発泡体を製造する他の方法として図５乃至図７に示す工程による方法が提案されているが、それぞれにはこの実施形態に必要な構成要素の断面構成図が示されている。この実施形態の構成において前述の図１乃至図４と同一部分は前述内容をそのまま適用可能であるので、その部分に対する説明を略する。
先ず、図５のように、任意の形状を有する成形面が具備される下部金型１３０を準備した後、前記下部金型１３０の成形面によって形成される内部成形空間に発泡材料２２を安置させる。下部金型１３０に発泡材料２２が安置されると、突出部１４２が突設される中間金型１４０を前記下部金型１３０の上部に位置させ、前記中間金型１４０の上面に発泡材料２６を安置させた後、任意の形状を有する成形面が具備される上部金型１７０を前記中間金型１４０の上部に位置させて金型１００を密閉する。
金型１００が密閉されて適切に加熱して中間金型１４０によって区画され安置された各発泡材料２２、２６を発泡が抑制された状態での上部プリフォーム及び下部プリフォームをそれぞれ同時に成形した後、金型を開放させ中間金型１４０を取り外す。成形過程において中間金型１４０を取り外せば、図６に示される下部金型１３０の内部の成形空間に形成される下部プリフォーム２２には中間金型１４０の突出部１４２によって溝部２３が形成されており、この溝部２３に境界材料３０を安置させる。
下部プリフォーム２２の溝部２３のそれぞれに適切な境界材料３０の安置が完了すると、図７の上部プリフォーム２６と下部プリフォーム２２を密着させた状態で金型を密閉した後、金型の内部に適切な熱を加えて、上・下部プリフォーム２２、２６それぞれを同時に架橋、発泡させる。適切な中間金型及び境界材料を選択して架橋、発泡させると、前述と同様に、図１２乃至図１６に示されるように種々の構成の発泡体が具現される。
以上、本発明の好ましい実施形態に限定して詳述したが、本発明の技術的思想が、上述の内容に限定されないのは勿論である。
１０ 発泡体
１２ 内部構造体
１４ 成形発泡体
２２ 下部プリフォーム
２３ 溝部
２４ 境界面
２６ 上部プリフォーム
３０ 境界材料
３４ 成形物
１２０、１３０ 下部金型
１４０、１５０ 中間金型
１６０、１７０ 上部金型
１４２、１４４ 突出部
２００ 注入装置

Claims (7)

  1. 発泡体の製造方法であって、任意の形状を有する成形面が具備される下部金型を準備した後、上面または下面から選択される何れかの一面又は両面全部に任意の形状を有する少なくとも一つ以上の突出部が突設されている中間金型と任意の形状を有する成形面が具備される上部金型とを前記下部金型の上部に順次に位置させ、金型を密閉するステップと；
    前記中間金型によって区画される前記上部金型と前記下部金型との内部成形空間に発泡材料を充填させ、発泡が抑制された状態での上部プリフォームと下部プリフォームとをそれぞれ同時に成形するステップと；
    前記金型を開放させ、中間金型を取り外すステップと；
    前記中間金型の突出部によって前記プリフォームに形成される溝部に前記上部プリフォーム及び下部プリフォームの相互間の架橋が抑制できるように境界材料を挿入させるステップと；
    前記金型を密閉し、前記上部プリフォームと下部プリフォームとをそれぞれ同時に架橋発泡させるステップと；
    を含んでなることを特徴とする発泡体の製造方法。
  2. 発泡体の製造方法であって、任意の形状を有する成形面が具備される下部金型の内部成形空間に発泡材料を挿入させるステップと；
    上面または下面から選択される何れかの一面または両面全部に任意の形状を有する少なくとも一つ以上の突出部が突設されている中間金型を準備して、前記下部金型の上部に位置させるステップと；
    前記中間金型の上面に発泡材料を位置させた後、任意の形状を有する成形面が具備される上部金型を前記中間金型の上部に位置させ、金型を密閉するステップと；
    前記中間金型によって区画され位置された各発泡材料を発泡が抑制された状態での上部プリフォームと下部プリフォームとをそれぞれ同時に成形するステップと；
    前記金型を開放させ、中間金型を取り外すステップと；
    前記中間金型の突出部によって前記プリフォームに形成される溝部に前記上部プリフォーム及び下部プリフォームの相互間の架橋が抑制できるように境界材料を挿入させるステップと；
    前記金型を密閉し、前記上部プリフォームと下部プリフォームとをそれぞれ同時に架橋発泡させるステップと；
    を含んでなることを特徴とする発泡体の製造方法。
  3. 前記境界材料は、発泡が抑制された任意の形状であって、前記プリフォームを構成する材料と同種または異種の材料から選択される何れか一つ以上の材料からなる他のプリフォームによって囲まれた状態で前記溝部に挿入されることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡体の製造方法。
  4. 前記境界材料は、液状及び固体の材料から選択されるいずれか一つ以上の材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡体製造方法。
  5. 前記固体の材料には任意の形状を有する成形物が含まれることを特徴とする請求項４に記載の発泡体の製造方法。
  6. 前記境界材料が固体の場合には、前記架橋発泡ステップ以後に前記境界材料を取り外すステップがさらに加えることを特徴とする請求項４に記載の発泡体の製造方法。
  7. 前記中間金型の突出部は複数であり、前記突出部はそれぞれ相互に連結して構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡体の製造方法。
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