JP6297916B2 - 発泡粒子成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、この方法によって製造された発泡粒子成形体は表面に発泡粒子形状による模様、いわゆる亀甲模様が現れるので、意匠性の観点から課題を残すものであった。加えて、この方法では、成形体表面が水蒸気等の加熱媒体を供給するための蒸気孔と接しているために、成形体の表面には蒸気孔の跡が残ってしまう場合があった。
すなわち、本発明は以下の型内発泡成形体の製造方法を提供するものである。
<1>金型内に発泡粒子を充填し、該金型内に加熱媒体を供給して該発泡粒子を融着させて発泡粒子成形体を製造する方法において、金型の内壁面の少なくとも一面側に、加熱媒体が通過できる細孔又はスリットが形成された金型表面材が装着されており、該細孔又はスリットの断面形状が、金型の内壁側の面から発泡粒子に接する面に向かって開口面積が狭まることなく拡がってゆく形状であり、細孔又はスリット一つ当たりの金型壁面側の開口面積(A1)に対する発泡粒子に接する面側の開口面積(A2)の比率(A2/A1)が、2以上であることを特徴とする発泡粒子成形体の製造方法。
<2>前記金型の内壁と前記金型表面材の間に加熱媒体拡散板が装着されていることを特徴とする<1>に記載の発泡粒子成形体の製造方法。
<3>前記金型表面材における発泡粒子に接する面の開口率が50%以上であることを特徴とする<1>または<2>に記載の発泡粒子成形体の製造方法。
<4>隣り合う前記細孔間又はスリット間の距離が1mm以下であることを特徴とする<1>から<3>のいずれかに記載の発泡粒子成形体の製造方法。
図1(A)は、本発明の製造方法で用いる代表的な発泡粒子成形体の成形装置である。図1(B)は、図1(A)の(B)部を拡大した図である。
図1(A)において、1,2は金型で、金型1,2はそれぞれフレーム3,4に固定されている。フレーム3はシリンダー等のピストン軸に連結されて摺動可能に構成され、フレーム3を摺動させることによって型開き、型締めが行われる。多数の蒸気孔6が形成された金型の内壁面5側に、金型表面材7が装着されており、内壁面5と金型表面材7の間に加熱媒体拡散板16が設けられている。
発泡粒子は発泡粒子供給機10の供給口11から金型内の成形空間9内に充填される。充填された発泡粒子は蒸気孔6から供給される蒸気等の加熱媒体によって加熱されることにより、融着されて型内発泡成形体が形成される。冷却後、金型1、2より取り出すことにより、その表面に金型表面材の細孔模様が美麗に転写された型通りの型内発泡成形体が得られる。なお、図中、12,13は蒸気等の加熱媒体及び冷却水の導入口、14,15は蒸気等の加熱媒体及び冷却水の排出口である。
このような細孔8を形成することにより、離型不良や細孔の目詰まりが防止される。また、表面に発泡粒子の亀甲模様や蒸気孔跡が目立たず、金型表面材の細孔8による美麗な形状模様が形成され、外観が良好な型内発泡成形体を得ることができる。
この中でも、開口面積の変化が金型表面材の厚み方向で連続的に変化する形状のものが好ましい。
一方、金型内壁面側の開口率は、発泡粒子面側の開口率よりも小さければよく、具体的には概ね10〜30%程度であることが好ましい。
また、発泡粒子の平均粒子径に対する金型壁面側の細孔8の開口径の比は、発泡粒子の目詰まりをより効果的に防止する観点から0.40以下が好ましく、0.35以下がより好ましく、0.30以下がさらに好ましい。
なお、全ての細孔8の開口径が上記範囲であることが好ましい。
また、型内成形において、通常は金型の蒸気孔6にコアベントが嵌め込まれた状態で使用するが、例えば、金型表面材7の厚みが3mm以上である場合、該コアベント無しで型内成形を行うこともできる。
加熱媒体拡散板16は、前記のように、前記金型内壁と前記金型表面材7の間に装着される。なお、前記金型表面材7の裏面(金型内壁側の面)や金型内壁に溝などの加工を施しておいてもよい。
金型の内壁面に、加熱媒体拡散板として金網(40メッシュ線径0.23mm、目開き0.405mm)を設置し、さらに該金網の表面に図1(B)に示されるような、フォトエッチング加工により作製した、金型内壁側の面から発泡粒子面に向かって徐々に開口面積が広がっていく細孔8が多数形成された厚さ0.8mmの金型表面材7を装着した。なお、金型の内壁面には幅0.5mmのスリットが8本形成された直径15mmのコアベントによる蒸気孔が50mmピッチで形成されていた。金型1,2、加熱媒体拡散板16、金型表面材7の詳細を表1に示す。この金型表面材7を金型の内壁面にスタットボルトにより固定することにより装着した図1に示す構造の成形装置を得た。
次に、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子(株式会社ジェイエスピー社製、見掛け密度:45kg/m3、平均粒子径2mm、内圧0.14MPa(G))を金型1と金型2とを完全に型締めした状態から2mm開いた状態(クラッキング2mm)で金型の成形空間内9(300×250×33mm)に充填した後、両金型を完全に型締めし、下記の条件で成形した。なお、発泡粒子の内圧は、耐圧容器内に発泡粒子を入れ耐圧容器を空気で加圧することにより付与した。
一方加熱 0.18MPa(G)
逆一方加熱 0.26MPa(G)
両面加熱 0.32MPa(G)
ついで、面圧が0.03MPa(G)に低下するまで冷却した後、両金型を開き、離型ピンにより成形体を押し出すことにより金型表面材7から成形体を離型した。得られた発泡粒子成形体の融着性、転写性及び離型性、並びに金型内の樹脂残りを評価した。その結果を表1に示す。
金型表面に表1に示す表面加工(溝深さ0.5mm、溝幅1.0mm、溝間ピッチ1.5mm)を施した金型を用い、金型内壁面に、実施例1と同じ金型表面材7をスタットボルトにより固定することにより装着した。
次に、ポリプロピレン系樹脂発泡粒子をクラッキング3mmとした状態で成形空間内9に充填した後、両金型を完全に型締めし、実施例1と同じ条件で成形した。得られた成形体の融着性、転写性及び離型性、並びに金型内の樹脂残りを評価した。その結果を表1に示す。
表1に示す金型表面材7に変更した以外は、実施例1と同様にして発泡粒子成形体を得た。得られた成形体の評価を表1に示す。
実施例2における金型表面材7に代えて、表1に記載の金網(20メッシュ線径0.5mm、目開き0.77mm)を金型表面材7として用いた以外は、実施例2と同様にして成形体を得た。得られた成形体の融着性、転写性及び離型性、並びに金型内の樹脂残りを評価した。その結果を表1に示す。なお、金型表面材として使用した金網の開口率は目開きから算出した。
実施例2における金型表面材7に代えて、表1に記載の金網(40メッシュ線径0.23mm、目開き0.41mm)を金型表面材として用いた以外は、実施例2と同様にして成形体を得た。得られた成形体の融着性、転写性及び離型性、並びに金型内の樹脂残りを評価した。その結果を表1に示す。
実施例1における、金型表面材に代えて、表1に記載のパンチングメタル(細孔の直径:1.0mm、細孔の配置:千鳥状)を用いた以外は実施例1と同様にして成形体を得た。得られた成形体の融着性、転写性及び離型性、並びに金型内の樹脂残りを評価した。その結果を表1に示す。
実施例1における、金型表面材に代えて、表1に記載のパンチングメタル(細孔の直径:0.5mm、細孔の配置:千鳥状)を用いた以外は実施例1と同様にして成形体を得た。得られた成形体の融着性、転写性及び離型性、並びに金型内の樹脂残りを評価した。その結果を表1に示す。
実施例1において、金型表面材を用いなかった以外は実施例1と同様にして成形体を得た。得られた成形体の融着性、転写性及び離型性、並びに金型内の樹脂残りを評価した。その結果を表1に示す。
融着性は下記の方法により測定し評価した。発泡粒子成形体を折り曲げて破断し、破断面に存在する発泡樹脂粒子の数(C1)と破壊した発泡樹脂粒子の数(C2)とを求め、上記発泡樹脂粒子に対する破壊した発泡樹脂粒子の比率(C2/C1×100)を材料破壊率として算出した。異なる試験片を用いて前記測定を5回行い、それぞれの材料破壊率を求め、それらの算術平均値を融着率(%)として、下記の基準にて評価した。
◎ 融着率が80%以上
○ 融着率が50%以上80%未満
△ 融着率が40%以上50%未満
× 融着率が40%未満
発泡粒子成形体の表面模様の転写性を下記の基準にて評価した。
◎ 成形体表面に金型表面材による意匠模様が綺麗に転写され、発泡粒子由来の亀甲模様が目立たなかった。
○ 成形体表面に金型表面材による意匠模様が概ね転写され、発泡粒子由来の亀甲模様がほとんど目立たなかった。
△ 成形体表面に金型表面材による意匠模様が一部転写されておらず、一部発泡粒子由来の亀甲模様が目立つものであった。
× 成形体表面に、発泡粒子由来の亀甲模様や蒸気孔跡が形成された。
発泡粒子成形体を金型から取り出す際の離型性について、下記の基準にて評価した。
◎ 成形終了時、金型から発泡粒子成形体を離型方向に対して平行に離型することができた。
○ 成形終了時、離型方向に対して若干斜め方向ではあるが、金型から発泡粒子成形体を容易に離型することができた。
△ 成形終了時、発泡粒子成形体を離型することができたが、離型時に発泡粒子成形体が大きく変形した。
× 成形終了時、離型により発泡粒子成形体の一部が損傷し良好な成形体が得られなかった。
離型後の金型内を観察し、金型内の樹脂残りについて下記の基準により評価した。
◎ 金型内に樹脂残りが見られなかった。
○ 金型内に樹脂残りがほとんど見られなかった。
△ 金型内に樹脂残りが若干見られた。
× 金型内に樹脂残りが多く見られた。
実施例で得られた成形体は金型表面材の意匠模様が成形体表面に転写され、蒸気孔跡がなく、発泡粒子による亀甲模様は目立たたないものであった。また、金型から発泡粒子成形体を容易に離型することができ、金型内に発泡粒子の目詰まりによる樹脂残りが見られなかった。
比較例1、3で表面加飾材として用いた金網、パンチングメタルは、発泡粒子表面の亀甲模様を消すことはできるが、金型内面から発泡粒子面に向かって傾斜がなく、金型内壁面における細孔の直径が大きすぎたために発泡粒子が回り込んでしまい、そのため離型性にも劣り、また、金型内に樹脂残りが発生した。
比較例2、4で表面加飾材として用いた金網、パンチングメタルは、発泡粒子面における細孔の直径が小さすぎたために亀甲模様を消すことができなかった。また、金型表面材の細孔は、金型内壁側の面から発泡粒子に接する面に向かって傾斜がないため発泡粒子成形体の離型性、金型内の樹脂残りにおいても不十分であった。
以上から、金型表面材として金網やパンチングメタルを用いた場合、発泡粒子成形体の表面意匠性と離型性とを両立することが困難であった。
比較例5では、金型表面材を使用しなかったため、発泡粒子成形体表面の亀甲模様を消すことができず、転写性に劣るものであった。また、金型表面材や加熱媒体拡散板を使用しなかったため、加熱媒体が十分に行きわたらず成形体の融着に劣るものであった。
3、4 フレーム
5 金型壁
6 蒸気孔
7 金型表面材
8 細孔、スリット
9 成形空間
10 発泡粒子供給機
11 発泡粒子供給口
12、13 蒸気等の加熱媒体及び冷却水の導入口
14、15 蒸気等の加熱媒体及び冷却水の排出口
Claims (4)
- 金型内に発泡粒子を充填し、該金型内に加熱媒体を供給して該発泡粒子を融着させて発泡粒子成形体を製造する方法において、金型の内壁面の少なくとも一面側に、加熱媒体が通過できる細孔又はスリットが形成された金型表面材が装着されており、該細孔又はスリットの断面形状が、金型の内壁側の面から発泡粒子に接する面に向かって開口面積が狭まることなく拡がってゆく形状であり、
細孔又はスリット一つ当たりの金型壁面側の開口面積(A1)に対する発泡粒子に接する面側の開口面積(A2)の比率(A2/A1)が、2以上であることを特徴とする発泡粒子成形体の製造方法。 - 前記金型の内壁と前記金型表面材の間に加熱媒体拡散板が装着されていることを特徴とする請求項1に記載の発泡粒子成形体の製造方法。
- 前記金型表面材における発泡粒子に接する面の開口率が50%以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の発泡粒子成形体の製造方法。
- 隣り合う前記細孔間又はスリット間の距離が1mm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の発泡粒子成形体の製造方法。
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