JP6554606B2 - オレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、オレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法に関する。また、本発明は、オレフィン系発泡樹脂の型内成形法における加熱後の冷却方法および該方法を用いて成形したオレフィン系発泡樹脂成形体に関する。

オレフィン系発泡樹脂粒子は型内成形によってオレフィン系発泡樹脂成形体に成形され、自動車用緩衝材や部品などに用いられる。

型内成形において加熱されたオレフィン系発泡樹脂成形体は、その表面だけでなく、内部も冷却する必要がある。一般にスチレン系発泡樹脂粒子の型内成形では、減圧による気化熱を利用し、オレフィン系発泡樹脂成形体の内部の冷却を実現している。しかし、空気の透過速度が速いとされるオレフィン系発泡樹脂粒子では、減圧を行うとオレフィン系発泡樹脂成形体が収縮してしまい、所定の寸法精度を有する良好なオレフィン系発泡樹脂成形体を得ることができない。そこで、オレフィン系発泡樹脂粒子の型内成形における冷却では、凹凸の中型それぞれの蒸気室側に設けられたノズルから連続して水を中型に向けて噴霧し続ける、連続水冷が採用されている。

蒸気室下方には、排水弁（あるいはドレン弁と呼ぶ）に接続された排水口（あるいはドレン口と呼ぶ）が設けられており、噴霧した水はこのドレン口から外部に排出される。一般に型内成形では、中型を均一に冷却する目的から大量の冷却水を中型に当てる。そのため、水冷時間が長くなると排水が追いつかず蒸気室内に水が溜まっていく傾向にある。

蒸気室内に水が溜まった場合、特に中型下部が浸かるほど水が溜まった場合、中型に温度分布が生じ、成形体の各部の収縮の度合いが異なり、所定の形状の成形体が得難くなる問題が発生する。また、金型内に中型を複数配置した金型の場合、上部の中型と下部の中型とで冷却の度合いが異なり、結果として成形体の収縮挙動が異なることとなり、中型配置により寸法が異なる成形体となってしまう結果となる。

また、冷却された金型の温度は、次の成形体の型内成形の際の起点温度となる。低すぎる金型の温度の部分は型内成形時に伸び（成形体となった場合の表面美麗性）が悪くなる。そのため、型内成形の際の加熱を強くしなければならず、加熱エネルギーを余分に消費してしまうことがある。

これを避けるあるいは低減するために上記課題を解決する方法としては、例えば特許文献１または特許文献２による方法が提案されている。

特許文献１は、長時間の水冷による金型の過度な冷却を防止するため、タイマーによる時間の調整ないしは温度の測定により、金型が所定の温度まで下がるとそこで水冷を止め、金型温度が自然に上昇するのを待ち、その後再度水冷を行うことを金型および成形体の温度が所定の温度になるまで繰り返すことを開示している。

特許文献２は、特許文献１と同様に水冷と空冷とを交互に繰り返す方法であるが、特許文献１の空冷が何もせずに放置する冷却であるのに対し、送風機（ブロア）を用いた積極的な空冷を採ることを特徴としている。

また、特許文献３は、金型を水冷しながら、成形用金型と成形製品とを剥離しながら圧力空冷を行うことを開示している。具体的には、特許文献３は、合成樹脂を平行板状体の板状型枠に型内成形した後、型枠を離型する型内成形方法において、冷却工程時にキャビティ周囲から冷却水を注入して水冷しながら、キャビティ内に加圧エアを繰り返し注入して、成形用金型と成形製品間とを剥離しながら圧力空冷することを特徴としている。

特開昭５６−１０５９４０号公報 特開昭５９−７８８１９号公報 特開平９−１３５５７号公報

しかし、上述の特許文献１は、当該所定の温度あるいはそのタイマー設定の好ましい範囲を当業者が実施するに十分な程度に具体的な開示をしていない。また、特許文献１は、温度を測定し制御するにしても、金型温度あるいは本特許文献１に記載された型内成形中の成形体温度と推定される温度を具体的にどの位置でどのように測定するのかも開示しておらず、本特許文献１をもって当業者が工業的に実施することができないという課題がある。また、水冷をし続ける場合に比較して、金型の温度がなかなか下がらず成形時間が長くなってしまうであろうという課題があることも容易に類推できる。さらに、本特許文献１は、主としてポリスチレン発泡粒子の型内成形を意識して記載されており、結晶性を有し温度に対する粘度変化挙動が異なり型内成形でも加熱状態や好適な冷却条件が必ずしも同様とは限らないオレフィン系発泡樹脂粒子の型内成形に適用できるか開示していない。

また、上述の特許文献２に開示の方法によれば、成形サイクルの延長は軽減できる可能性がある。しかし、送風機による空冷では、通常の配管では圧損が大きすぎ十分な風量が確保できないか、それを補うために大口径の配管とする必要が生じ、実用的にはなお課題がある。また特許文献１と同様に特許文献２は、主としてポリスチレン発泡粒子の型内成形を意識して記載されており、オレフィン系発泡樹脂粒子の型内成形に適用できるか開示していない。

以上のような状況に鑑み、本発明の課題は、オレフィン系発泡樹脂粒子の型内成形によるオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法であって、中型内あるいは中型間の温度ばらつきを低減し成形体に生じる変形などを抑制し、かつ、加熱エネルギーを低減する方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、水冷と空冷とを組み合わせた特定の冷却方法を実施する、オレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法を採ることにより、型内あるいは中型間の温度ばらつきを低減し、かつ、加熱エネルギーを低減できることを見出し、本発明の完成に至った。すなわち、第一の本発明は、オレフィン系発泡樹脂粒子の型内成形によるオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法であって、以下の冷却工程１〜３
冷却工程１：短時間水冷
冷却工程２：水冷と空冷との繰り返し
冷却工程３：それぞれ冷却工程２よりも長い時間の水冷と空冷との繰り返し
の各工程を順次実施する工程を含むことを特徴とする、オレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法、である。

第二の本発明は、オレフィン系発泡樹脂粒子の型内成形によるオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法であって、
加熱後蒸気室に残留している加熱媒体を凝集する冷却工程１と、
成形体表面に硬化層を形成する冷却工程２と、
成形体内部を冷却する冷却工程３と、
を順次実施する工程を含むことを特徴とする、オレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法、である。

本発明の一実施形態のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法によれば、成形体の部位による収縮の差あるいは複数の成形体間の寸法のばらつきを低減でき、かつ、型内成形時の加熱エネルギーを低減することができる。

本発明の実施の形態に関わる金型の概略の断面図である。本発明の説明に必要な部位、部品のみ記載し、関わらない部位、部品は記載を省略している。また配管等は単純化して記載している。 本発明の実施の形態に関わり、金型の側壁外面に水位を検知するセンサを取り付けた状態の概略の斜視図である。本発明の説明に必要な部位、部品のみ記載し、関わらない部位、部品は記載を省略している。また配管等は単純化して記載している。

本発明の一実施形態に用いることができるオレフィン系発泡樹脂粒子は、型内成形用オレフィン系発泡樹脂粒子であれば特に制限されず、工業的に市場で一般に使用されるプロピレン系発泡樹脂粒子、エチレン系発泡樹脂粒子等が好適に使用される。

本発明の一実施形態で用いられるプロピレン系発泡樹脂粒子としては、その基材樹脂にプロピレンホモポリマー、プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体またはプロピレン−α−オレフィンブロック共重合体等を用いた粒子が挙げられ、これら二種以上を併用してもよい。

プロピレンと共重合可能なα−オレフィンとしては炭素数２，４〜１５のα−オレフィンなどが挙げられ、これらは、単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。

プロピレン−α−オレフィンランダム共重合体の中でも、特に、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレン−ブテン−１ランダム共重合体、プロピレン−ブテン−１ランダム共重合体が好ましい。プロピレン以外のコモノマー含量が１〜５重量％である場合にプロピレン系発泡樹脂粒子は良好な発泡性を示し、好適に使用し得る。

また、プロピレン系発泡樹脂粒子は、プロピレン系樹脂以外の他の熱可塑性樹脂、例えば低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブテンまたはアイオノマー等をプロプレン系樹脂の特性が失われない範囲で混合使用されても良い。

本発明の一実施形態で用いられるエチレン系発泡樹脂粒子としては、その基材樹脂に高密度エチレン系樹脂、中密度エチレン系樹脂、低密度エチレン系樹脂、直鎖状低密度エチレン系樹脂、等を用いた粒子が挙げられる。これら樹脂の中でも、高発泡のエチレン系樹脂発泡樹脂粒子が得られる点から、直鎖状低密度エチレン系樹脂を用いることがより好ましい。

また、密度が互いに異なる直鎖状低密度エチレン系樹脂を複数種、ブレンドして用いることも可能である。

さらには、直鎖状低密度エチレン系樹脂に、高密度エチレン系樹脂、中密度エチレン系樹脂および低密度エチレン系樹脂からなる群より選択される一種以上の樹脂をブレンドして用いることもできる。

直鎖状低密度エチレン系樹脂に、複数種のエチレン系樹脂をブレンドして用いることは、型内成形する場合における成形可能な圧力範囲を広げることが容易となることから、本発明の一実施形態においてより好ましい態様である。特に、直鎖状低密度エチレン系樹脂と低密度エチレン系樹脂とをブレンドして用いることがより好ましい。

本発明の一実施形態で用いられる直鎖状低密度エチレン系樹脂は、エチレン以外の、エチレンと共重合可能なコモノマーを含んでいてもよい。エチレンと共重合可能なコモノマーとしては、炭素数が４以上、１８以下のα−オレフィンを用いることができ、例えば、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、３，３−ジメチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、４，４−ジメチル−１−ペンテン、１−オクテン等が挙げられる。これらコモノマーは一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。

本発明の一実施形態の型内成形は、水冷および空冷よりなる冷却工程に特徴を有する型内成形である。図１は、本発明の一実施形態の金型の概略の断面図を示す。以下に、本発明の一実施形態の型内成形について図１を参照して説明する。まず、あらかじめ発泡させた発泡樹脂粒子を金型内の割面にそれぞれ配置された凹凸２つの中型１を組み合わせて形成される成形空間２に充填する。その後、蒸気弁６を開き、それぞれの中型１の背面に設けられた蒸気室から各中型１の蒸気孔を通じて成形空間２に加熱媒体（最も汎用的には、蒸気）を導入する。成形空間２内の発泡樹脂粒子を加熱し相互に融着せしめた後、水冷および空冷よりなる冷却工程により形状を固定、その後、凹凸の中型１を開き、形状固定された成形体を取り出す。本発明に関わる部分を除き、市販の型内発泡成形機および市販の金型をそのまま使用できる。

本発明の一実施形態の水冷とは、金型内の蒸気室下方に設けられたドレン口３を開けた状態、すなわちドレン口３に接続された排水弁（ドレン弁４ともいう）を開けた状態で、凹凸の中型１のそれぞれの蒸気室側に設けられたノズル５から連続して水を中型１に向けて噴霧し続ける冷却のことである。但し、冷却工程１の水冷はドレン口閉、すなわちドレン口に接続されたドレン弁を閉じた状態で行う。

ノズルは従来の技術と同様に、中型裏面（すなわち、成形体と反対側）に当たるように、また、冷却される中型の面積等を考慮しながら、個数および噴射角度などを適宜選択、配置すれば良い。

本発明の一実施形態の水冷の水の温度は、オレフィン系発泡樹脂粒子を用いる場合、４５〜６０℃が好ましい。水冷の水の温度が４５〜６０℃であれば、成形体の収縮が小さく、成形体に変形が生じ難いため好ましい。また、次の成形体の型内成形での加熱エネルギー消費が少ないため好ましい。

水冷の水の温度が低い場合、金型が過度に冷却され成形体の収縮が大きくなったり、次の成形体の型内成形での加熱エネルギー消費が多くなったりする。一方、水冷の水の温度が高すぎる場合、成形体の冷却が不十分となり、取り出した成形体に膨れが生じたり変形が生じたりすることがある。

水冷の水の温度の調整には、温度調整された排温水の再利用、排温水あるいは蒸気などの熱媒体との熱交換、ヒーター等による加熱など公知の方法が適用できる。

本発明の一実施形態の空冷とは、排水弁を開けたまま水冷を止め、放置し排水を促す工程のことである。この工程において蒸気室内に圧縮空気を導入することで、さらなる排水の速度向上を期待することができる。水冷時間が短い場合、あるいは空冷時間が十分に長い場合は、エネルギーを使用してそのような工程を付加する必要は無い。ドレン口の個数および口径も、従来の技術同様に、排水性および金型の大きさなどを考慮して適宜選択すれば良い。

本発明ではオレフィン系発泡樹脂粒子の型内成形によるオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法において、少なくとも以下の工程
冷却工程１：短時間水冷
冷却工程２：短時間水冷と短時間空冷との繰り返し
冷却工程３：それぞれ冷却工程２よりも長い時間の水冷と空冷との繰り返し
を順次行う工程を含む。

また、本発明ではオレフィン系発泡樹脂粒子の型内成形によるオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法において、
加熱後、蒸気室に残留している加熱媒体を凝集する、冷却工程１と、
成形体表面に硬化層を形成する、冷却工程２と、
成形体内部を冷却する、冷却工程３と、
を順次実施する工程を含む。

本発明の各冷却工程の時間は、中型の大きさ、成形体の厚さ（肉厚）、ノズルの配置数および蒸気室の大きさに応じて適宜決めれば良い。

本発明の冷却工程１は、型内成形の加熱工程に続いて、ドレン口は閉めたままで水冷を実施し、主として加熱後、蒸気室に残留している加熱媒体、特に蒸気、を凝集（ドレン化）するための工程である。

加熱媒体のドレン化が行えれば十分であることから、代表的には、冷却工程１の水冷時間は、好ましくは２秒間以上１０秒間以下、より好ましくは３秒間以上８秒間以下の短時間である。冷却工程１の水冷時間が上記範囲内であれば、水冷に十分な水量が噴霧され、加熱媒体のドレン化を十分行うことができる。

冷却工程１の水冷時間が２秒間よりも短い場合、冷却水弁７および空気弁８の動作遅れや冷却水弁７の開速度により十分な水量が噴霧されないことや、配管中の空気を押し出すだけで実効的な水冷にならないことがある。さらにまた、加熱媒体のドレン化が不十分となり蒸気室に比較的高い圧力の加熱媒体が残留してしまい、続く工程でドレン口を開けた際に、排水ライン等に該高い圧力の加熱媒体が瞬間的に流れ込むことがある。このため、該排水ライン各所のシール性、衝撃などについて対策する必要が発生する場合がある。冷却工程１の水冷時間が１０秒間よりも長い場合、加熱媒体の凝集が終了し水冷の意味が薄れても水冷し続けることとなる場合がある。

本発明の一実施形態の冷却工程２は、冷却工程１に続いて実施される工程で、中型を水冷で急冷することにより成形体表面に硬化層（スキン層）を形成すると共に、金型内部に噴霧した水が溜まり不均一な冷却にならないように、空冷および噴霧した冷却水の排出を行う工程である。この工程は、これら水冷と空冷とを繰り返す工程である。冷却工程１の終了時にドレン弁は開とし、冷却工程２でもドレン弁は開である。

すなわち、冷却工程２では、急冷によってスキン層が形成される一方で、水が溜まらないような短時間の水冷を行い、直後に排水を促す空冷を繰り返すことが好ましい。水が溜まらない水冷時間としては、代表的には、２秒間以上１０秒間以下が好ましく、３秒間以上８秒間以下がさらに好ましい。

冷却工程２の水冷時間が上記範囲内であると、急冷するのに十分な水量が噴霧され、配管中の空気を押し出すことができる。また、冷却工程２の水冷時間が上記範囲内であると、蒸気室内に水が溜まり難い。

水冷時間が短い場合、冷却水弁７および空気弁８の動作遅れや冷却水弁７の開速度により中型を急冷するには十分な水量が噴霧されなかったり、配管中の空気を押し出すだけで実効的な水冷にならなかったりすることがある。水冷時間が長い場合、蒸気室内に水が溜まり易く本発明の効果が薄れてしまう。

排水を促す空冷の時間としては、該水冷の時間と同等程度の時間とすることが好ましい。この場合、概ね排水できれば良く、完全に排水する必要は無い。例えば、本冷却工程２の水冷を２秒間以上１０秒間以下とする場合は、本冷却工程２の空冷も２秒間以上１０秒間以下とすることが好ましい。本冷却工程２の水冷を３秒間以上８秒間以下とする場合は、本冷却工程２の空冷も３秒間以上８秒間以下とすることが好ましい。

本冷却工程２は、水冷と空冷とを複数回繰り返すことによって行われる。本発明の効果をより確実にするためには、代表的には、上記水冷と空冷との組み合わせを２回以上５回以下行うことが好ましく、２回または３回繰り返すことが好ましい。

従って、代表的には、冷却工程２の水冷時間の合計は、４秒間以上５０秒間以下であり、代表的には、空冷時間の合計は、４秒間以上５０秒間以下である。

本発明の一実施形態の冷却工程３は、冷却工程２に続いて実施され、成形体内部を冷却するための工程である。すなわち、冷却工程２までの工程で、成形体内部の圧力の、減圧状態の緩和ないし大気圧化、および中型の急冷によるスキン層の形成は完了している。従って、本冷却工程３は成形体を金型から取り出し可能な状態まで、金型に本発明の効果を損なうような温度分布を生じずに、オレフィン系発泡樹脂成形体を冷却していく工程である。また、本冷却工程３は、水冷と空冷とを複数回繰り返すことによって行われる。

中型がある程度冷却されてしまうと、成形体の温度降下は水冷によっても空冷によっても大きな差が無くなる。むしろ水冷を続けることによる冷却水の溜まりあるいは過度な金型温度分布の発生といった問題が生じる。このため、冷却工程３の初期は、成形体の温度がある程度下がってきたら水冷し続けることに代えて、空冷を長く設定することが好適となる。

本発明とは異なる従来の型内成形時の水冷時間および空冷時間は、成形体の厚さ、加熱時のムラおよび金型の熱容量などによってその都度異なるため、一概に定義することができないが、通常は水冷時間と空冷時間との比率が凡そ３：１〜２：１と、水冷を長くした比率で行われることが多い。これに対して、本発明では、代表的には、本冷却工程３の水冷時間は、該通常の型内成形時の水冷時間と空冷時間とを逆転させ、凡そ１：２〜１：３とする。さらに、冷却工程３の繰り返し回数で略均等按分した時間を、１回の水冷時間および空冷時間として設定する。

１回当たりの水冷時間としては、代表的には、好ましくは１０秒間以上７０秒間以下、より好ましくは１５秒間以上６０秒間以下とする。１回当たりの水冷時間が上記範囲内であれば、成形体を取り出しに適する温度に冷やすことができ、かつ、金型下部に冷却水が溜まり難い。１回当たりの水冷時間が短すぎると、成形体が取り出しに適する温度まで冷えるのに時間が掛かりすぎることがある。１回当たりの水冷時間が長すぎると、金型下部に冷却水が溜まってしまい金型に温度分布を生じ易くなり本発明の目的を損なうことがある。

また、本冷却工程３の空冷時間は、代表的には、冷却工程３の水冷時間の凡そ２倍である。具体的には、好ましくは２０秒間以上１４０秒間以下、より好ましくは３０秒間以上１２０秒間以下とする。また、冷却工程３の水冷と空冷との繰り返しの回数は、代表的には、２回または３回が好ましい。冷却工程３の水冷時間、空冷時間、および水冷と空冷との繰り返しの回数が上記範囲内であれば、金型内に温度分布が生じ難い。

水冷と空冷との繰り返しの回数を多くすると、１回当たりの冷却が不十分となりさらなる回数が必要となる。そのため、通常の型内成形よりも成形時間が長くなることがあり、１回だけだと水冷が長く水が溜まり易くなり金型内に温度分布が生じ易くなる上、金型が過度に冷え易く、次の成形体の型内成形で加熱媒体を多く消費することがある。

冷却工程３の水冷と空冷との繰り返し回数が、上記範囲内であると、成形時間を短縮することができ、かつ金型下部に冷却水が溜まり難い。

本発明とは異なる通常の型内成形時の水冷時間および空冷時間は、成形体の厚さ、加熱時のムラおよび金型の熱容量などによってその都度異なるため、一概に定義することができないが、代表的な例では、概ね８０秒間（水冷６０秒間、空冷２０秒間）〜１６０秒間（水冷１１０秒間、空冷５０秒間）である。

これに対して、本発明では、代表的には、本冷却工程３の水冷時間の合計は、２０秒間以上２１０秒間以下、好ましくは２０秒間以上５０秒間以下である。また、空冷時間の合計は、代表的には、４０秒間以上４２０秒間以下、好ましくは６０秒間以上１１０秒間以下である。

冷却工程３の終了後、成形体の取り出し前に、例えば冷却工程４として、追加的に２秒間以上１０秒間以下の水冷を行ってもよい。冷却工程４を行うことで、成形体の厚さの不均一、金型の厚さの不均一、並びに蒸気孔および冷却水の噴霧ノズルの配置などの理由による、成形体の変形を抑えることができるため好ましい。

冷却工程４を行わず、冷却工程２〜３の時間を調整する方法を採ることもできる。但し、生産の途中で冷却条件の調整をする必要が無いことから、本冷却工程４の実施が好ましい。

冷却工程４を採る場合でも、該工程の時間は、蒸気室内に水が溜まらず、かつ金型の温度を下げすぎないように、代表的には、２秒間以上１０秒間以下、好ましくは３秒間以上８秒間以下である。

尚、本発明の意図を実現する別方法として、上記水冷時間の設定に代えて、金型に水位が判別できるセンサを設け、その水位検知によって水冷を終了する方法を採ることもできる。

図２は、本発明の一実施形態において金型の側壁外面に水位を検知するセンサを取り付けた状態の概略の斜視図である。図２において、当該センサとしては、例えば、金型蒸気室側面に、外部から蒸気室内に連通する孔を蒸気室下端面と中型下端面相当の位置よりも上方の２カ所に開け、それを透明チューブ１０で接続することにより蒸気室内の水位を確認できるようにした構成の途中に、センサ１１（例としてオムロン株式会社製の近接センサ、型番：Ｅ２Ｋ−Ｌ）を設置したセンサを利用することができる。

その他、金型内に水位を検知するセンサ、例えば、金型内部の所定位置、例えば中型の下端面付近に液面を検知する電極（例としてオムロン株式会社製の近接センサ、型番：ＰＨ−１）を設置してもよい。金型内は蒸気雰囲気であること、それに伴い比較的高温であるとともに加熱・冷却が繰り返される温度条件であることなどから、センサには高度の耐久性が要求される。そのため、上記近接センサのように金型内の蒸気雰囲気に直接触れないセンサである方が好ましい。

尚、上記透明チューブとしては、耐熱性のある透明樹脂チューブの他、耐熱ガラス管などを用いることもできる。金型内の温度および蒸気雰囲気を考慮すると、耐熱ガラス管が好ましい。耐熱ガラス管を用いる場合、ガラスの脆弱性を鑑み、センサ検知に差し支えのない範囲で耐熱ガラス管を金属または管などで保護してもよい。

透明チューブの金型への取り付けについては、通常、この種の取り付けに使われる接続金具９（図２）などを本発明でも用いることができる。

センサの設置による別方法は、当該センサを水冷時に金型内に溜まっても良い上限水位（所定水位）付近に設置し、本発明の一実施形態の冷却工程の水冷時間に代えて、当該センサが所定水位に達したことを検知することで水冷から空冷へと進めるようにする方法である。

この場合、本発明の一実施形態の各冷却工程の水冷時間を、タイマー制御する代わりに、上記センサの設置による方法を採って制御することができる。特に時間の長い冷却工程３の水冷に対して有効である。

冷却工程１あるいは冷却工程４の水冷は、特に短時間であることからタイマー制御とすることが好ましい。

冷却工程２については、冷却工程２の水冷による許容水位付近に上記センサを追加することで対応し得るし、また制御精度としては好ましい。しかし、冷却工程２の水冷の目的からして水冷時間が比較的短時間であること、センサを追加することによる作業工数を考えると、冷却工程２も、タイマー制御とすることが好ましい。

このように、本発明の各工程の水冷時間の設定を、水位を検知するセンサで代替することができるが、この置き換えは本発明の本質を何ら変更するものではない。

なお、本発明は、以下のような構成とすることも可能である。

〔１〕オレフィン系発泡樹脂粒子の型内成形によるオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法であって、以下の冷却工程１〜３
冷却工程１：短時間水冷
冷却工程２：水冷と空冷との繰り返し
冷却工程３：それぞれ冷却工程２よりも長い時間の水冷と空冷との繰り返し
の各工程を順次実施する工程を含むことを特徴とする、オレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。

〔２〕金型に水位が判別できるセンサを設け、その水位検知によって上記冷却工程１〜３のうちの少なくとも１つの水冷を終了することを特徴とする、〔１〕に記載のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。

〔３〕オレフィン系発泡樹脂粒子の型内成形によるオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法であって、
加熱後、蒸気室に残留している加熱媒体を凝集する、冷却工程１と、
成形体表面に硬化層を形成する、冷却工程２と、
成形体内部を冷却する、冷却工程３と、
を順次実施する工程を含むことを特徴とする、オレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。

〔４〕上記冷却工程１が、２秒間以上１０秒間以下の水冷を行う工程であることを特徴とする、〔１〕〜〔３〕の何れか１つに記載のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。

〔５〕上記冷却工程２が、２秒間以上１０秒間以下の水冷と、２秒間以上１０秒間以下の空冷との繰り返しを行う工程であることを特徴とする、〔１〕〜〔４〕の何れか１つに記載のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。

〔６〕上記冷却工程２の繰り返し回数が、２回以上５回以下であることを特徴とする、〔１〕〜〔５〕の何れか１つに記載のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。

〔７〕上記冷却工程３が、１０秒間以上７０秒間以下の水冷と、２０秒間以上１４０秒間以下の空冷との繰り返しを行う工程であることを特徴とする、〔１〕〜〔６〕の何れか１つに記載のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。

〔８〕上記冷却工程３の繰り返し回数が、２回または３回であることを特徴とする、〔１〕〜〔７〕の何れか１つに記載のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。

〔９〕上記冷却工程３の後に、冷却工程４：２秒間以上１０秒間以下の水冷を実施することを特徴とする、〔１〕〜〔８〕の何れか１つに記載のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。

〔１０〕〔１〕〜〔９〕の何れか１つに記載のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法を用いた型内成形により成形されることを特徴とする、オレフィン系発泡樹脂成形体。

以下、本発明の実施形態をさらに詳しく説明するが、本発明は以下に限定されるものではない。

実施例および比較例で用いたオレフィン系発泡樹脂粒子および装置、並びに本発明の効果の評価方法について以下説明する。

（オレフィン系発泡樹脂粒子）
実施例および比較例では、オレフィン系発泡樹脂粒子として株式会社カネカ製のプロピレン系発泡樹脂粒子（エペランＬＢＳ３０Ｃ）を用いた。型内成形に当たっては、加圧タンクにてオレフィン系発泡樹脂粒子を圧縮空気で２４時間、空気加圧保持し、本発明において好適な圧力である約０．２ＭＰａＧまで気泡内圧力を高めてから型内成形に供した。型内成形された成形体を金型から取り出し、室温にて１時間放置した後、室内温度８０℃の乾燥室に２４時間入れ、乾燥した。

（装置）
実施例および比較例では、東洋機械金属株式会社製のオレフィン発泡樹脂用型内成形機Ｐ１１０を用いた。尚、実施例および比較例では冷却工程の動作プログラムをそれぞれの実施内容に応じて変更して使用した。

実施例および比較例では、概略寸法が長辺（幅方向）８５０ｍｍ×短辺（上下方向）７５０ｍｍ×厚さ５０ｍｍの板状の成形体の１個取り金型（金型Ａ）、および概略寸法が長辺（幅方向）６５０ｍｍ×短辺（上下方向）２８５ｍｍ×高さ１５０ｍｍで平均厚さ３０ｍｍの上面が開放された単純箱形状成形体の２個取り（上下各１個、横長配置）の金型（金型Ｂ）を使用した。金型Ａでは成形体を形成する中型は、蒸気室中央に配置されており、蒸気室には中型の上下面からそれぞれ１２０ｍｍ程度の空間がある。金型Ｂでは中型は、蒸気室に対して配置した中型の上面、下面および中型の間の間隔が概ね均等になるように配置され、それぞれ１４０ｍｍ程度の空間がある。金型Ａ，Ｂ共に中型から、蒸気室背面までには概ね１００ｍｍの空間があり、ここに水冷配管とノズルとが配置されている。金型Ａ，Ｂの概略形状は図１の金型の形状と同様である。但し、図１は汎用的かつ概念的な記載であり、金型Ａおよび金型Ｂの成形室と形状は異なる。

（評価方法）
実施例および比較例では、以下の３点の評価を行った。

＜評価点１ 冷却終了時点の蒸気室内の水位＞
金型蒸気室側面に、外部から蒸気室内に連通する直径１０ｍｍの孔を蒸気室下端および蒸気室上端付近の２カ所に開け、それらの孔を透明チューブで接続することにより蒸気室内の水位を確認できるようにした。水位は、透明チューブに沿わすように金型蒸気室側面に貼り付けた定規で目視確認した。

水位の測定は、下側に配置される中蒸気室の略下面の高さを「０」に規定し、蒸気室の略上面の高さを「１００」（換算高さ）に換算して、「水位÷換算高さ×１００」で中型（群）の水没率（％）を示すことにより実施した。中型（群）の水没率は、金型Ａの場合は中型下面が１２％、上面が８８％、金型Ｂの場合は下側中型の下面が１４％、上面が４３％、上側中型の下面が５７％、上面が８６％となる。従って、水没率（水位）がこれら％以上になると、対応する中型が水没していることを示す。

＜評価点２ 冷却終了時点の金型温度＞
金型Ａの場合は中型上下の２カ所、金型Ｂの場合は下側中型の下側付近および上側中型の下側付近の計２カ所に熱電対を貼り付け、外部に設置した温度計にて冷却終了時点のそれぞれの金型温度（温度指示値）を目視確認した。冷却終了時の上記２カ所の温度差および平均温度を計算、評価した。

＜評価点３ 成形体の変形および収縮＞
成形体を金型から取り出した後、乾燥し、室温にて１２時間経過後に、各成形体の長辺寸法を各成形体の上部、下部２カ所において定規を用いて測定した。測定値と金型寸法との差異を求め、当該差異を金型寸法で除した値「差異÷金型寸法×１００」を収縮率（％）として小数点以下１桁まで計算、評価した。

（実施例１）
金型Ａを用い、オレフィン系発泡樹脂粒子としてのプロピレン系発泡樹脂粒子（エペランＬＢＳ３０Ｃ）を、３秒間の予備加熱、一方の金型による５秒間の片面加熱、他方の金型による２．５秒間の片面加熱、および両方の金型による１１秒間の両面加熱にて加熱した。その後、５秒間の水冷を行う冷却工程１、５秒間の水冷と５秒間の空冷とを２回繰り返す冷却工程２、および、１５秒間の水冷と４５秒間の空冷とを２回繰り返す冷却工程３を行った後、さらに５秒間の水冷を行う冷却工程４を実施し、成形体を取り出した。各水冷に用いた冷却水は、５５℃程度に温度調整した。また、冷却水の水圧を減圧調整し、０．４ＭＰａとした。
・評価点１：冷却工程１の終了時点において、冷却工程全体を通しての最高水位である１０％ほどに到達した。それ以降、水位は下がり、冷却工程２の終了時点では、水位は中型下面よりも下となり、蒸気室下端付近となった。
・評価点２：冷却終了時点での平均温度は６５℃、温度差は１℃であった。
・評価点３：上部および下部の収縮率はそれぞれ１．５％で差が無かった。成形体は膨れもなく良好であった。

（実施例２）
１０秒間の水冷と２０秒間の空冷とを３回繰り返す冷却工程３を行った以外は、実施例１と同様の工程を経て、成形体を取り出した。
・評価点１：実施例１と同様の結果となった。
・評価点２：冷却終了時点での平均温度は６６℃、温度差は３℃であった。
・評価点３：上部および下部の収縮率はそれぞれ１．５％で差が無かった。

（実施例３）
冷却工程４を省略した以外は、実施例１と同様の工程を経て、成形体を取り出した。
・評価点１：冷却工程１の終了時点において、冷却工程全体を通しての最高水位である１０％ほどに到達した。それ以降、水位は下がり、冷却工程２の終了時点では、水位は中型下面よりも下となり、蒸気室下端付近となった。
・評価点２：冷却終了時点での平均温度は６６℃、温度差は２℃であった。
・評価点３：上部および下部の収縮率はそれぞれ１．５％で差が無かった。成形体は外観が良好であるものの、成形体表面に若干ではあるが粒子の膨れによる凹凸が観察された。

（実施例４）
金型Ｂを用いた以外は、実施例１と同様の工程を経て、成形体を取り出した。
・評価点１：冷却工程１の終了時点において、冷却工程全体を通しての最高水位である１０％ほどに到達した。それ以降、水位は下がり、冷却工程２の終了時点では、水位は中型下面よりも下となり、蒸気室下端付近となった。
・評価点２：冷却終了時点での平均温度は６５℃、温度差は１℃であった。
・評価点３：上部および下部の収縮率はそれぞれ１．５％で差が無かった。成形体は膨れもなく良好であった。

（実施例５）
上記透明チューブにおける、金型の蒸気室下端面から中型下端面への距離のおおよそ８０％の位置に、オムロン株式会社製の近接センサ（型番：Ｅ２Ｋ−Ｌ）を設置した。その近接センサによる検知をもって冷却工程３の水冷の終了とした以外は、実施例１と同様の工程を経て、成形体を取り出した。実施結果は実施例１と同様であった。

（比較例１）
金型Ａを用い、オレフィン系発泡樹脂粒子としてのプロピレン系発泡樹脂粒子（エペランＬＢＳ３０Ｃ）を、３秒間の予備加熱、一方の金型による５秒間の片面加熱、他方の金型による２．５秒間の片面加熱、および両方の金型による１１秒間の両面加熱にて加熱した。その後、５秒間の水冷を行う冷却工程１、および、１００秒間の水冷に続いて５０秒間の空冷を実施し、成形体を取り出した。各水冷に用いた冷却水は、５５℃程度に温度調整した。また、冷却水の水圧を減圧調整し、０．４ＭＰａとした。本比較例は、通常の型内成形方法に相当する。
・評価点１：１００秒間の水冷の途中において、冷却工程全体を通しての最高水位である６０％ほどに到達した。その後、空冷に入ると水位は下がったが、冷却工程の終了時点でも２５％ほどの水位を保っていた。この水は、成形体の取り出し時に、中型に形成された蒸気穴などから排水された。
・評価点２：冷却終了時点での平均温度は６０℃、温度差は７℃であった。
・評価点３：上部の収縮率は１．５％、下部の収縮率は２％で差が生じ、成形体に変形を生じた。成形体の表面は膨れもなく良好であった。

（比較例２）
１００秒間の水冷に続いて５０秒間の空冷を実施する代わりに、１０秒間の水冷と５秒間の空冷とを１０回繰り返す冷却工程を実施した以外は、比較例１と同様の工程を経て、成形体を取り出した。
・評価点１：冷却工程に入ると最初の水冷において、冷却工程全体を通しての最高水位である２３％ほどに到達した。その後、空冷に入ると水位は下がったが、再度、水冷に入ると水位が上昇した。それ以降、最高水位が下がりつつ、水位の上下が繰り返され、冷却工程の終了時点でも１０％ほどの水位を保っていた。この水は、成形体の取り出し時に、中型に形成された蒸気穴などから排水された。
・評価点２：冷却終了時点での平均温度は６２℃、温度差は５℃であった。
・評価点３：上部の収縮率は１．５％、下部の収縮率は１．８％で差が生じ、比較例１よりは小さいが成形体に変形を生じた。成形体の表面は膨れもなく良好であった。

以上のように、本発明の一実施形態のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法を採用することで、金型の温度分布を小さくし成形体の変形を低減することができる。また、金型の温度を高く保つことで、次の成形体の型内成形に使用する熱エネルギーを低減することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明に係る製造方法によって型内成形されたオレフィン系発泡樹脂成形体は、自動車用緩衝材や部品などに好適に用いることができる。

１ 中型
２ 成形空間
３ ドレン口
４ ドレン弁
５ ノズル
６ 蒸気弁
７ 冷却水弁
８ 空気弁
９ 接続金具
１０ 透明チューブ
１１ センサ

Claims (6)

1. オレフィン系発泡樹脂粒子の型内成形によるオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法であって、以下の冷却工程１〜３
   冷却工程１：２秒間以上１０秒間以下の水冷
   冷却工程２：水冷と空冷との繰り返し
   冷却工程３：それぞれ冷却工程２よりも長い時間の水冷と空冷との繰り返し
   の各工程を順次実施する工程を含み、
   金型に水位が判別できるセンサを設け、その水位検知によって上記冷却工程１〜３のうちの少なくとも１つの水冷を終了することを特徴とする、オレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。
2. 上記冷却工程２が、２秒間以上１０秒間以下の水冷と、２秒間以上１０秒間以下の空冷との繰り返しを行う工程であることを特徴とする、請求項１に記載のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。
3. 上記冷却工程２の繰り返し回数が、２回以上５回以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。
4. 上記冷却工程３が、１０秒間以上７０秒間以下の水冷と、２０秒間以上１４０秒間以下の空冷との繰り返しを行う工程であることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。
5. 上記冷却工程３の繰り返し回数が、２回または３回であることを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。
6. 上記冷却工程３の後に、冷却工程４：２秒間以上１０秒間以下の水冷を実施することを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載のオレフィン系発泡樹脂成形体の製造方法。

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