JPH0218979B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は予備発泡された熱可塑性樹脂粒子を加
熱金型で更に発泡成形して半製品となし、その半
製品を冷却金型に移送して圧縮成形し製品とな
す、所謂、トランスフア式成形法に関し、特に成
形体を構成する樹脂の密度が必要に応じて部分的
に変化した製品を製造するためのトランスフア式
成形法および装置に関するものである。

尚、本書中「密度」とは特に言及しない限り
「見掛け密度」を云うものとする。

一般に発泡樹脂成形体はその優れた保温性、緩
衝作用、靭性、化学的安定性及び軽量安価等の特
性から各種物品の包材、梱包材料として幅広い用
途を有する。このような成形体は通常、全体が均
一に発泡された熱可塑性樹脂よりなり、等しい密
度分布を有するものであるが、使用上特別な衝撃
や圧迫を蒙る部分、例えば隅角部分や、緊締用又
は固定用金具等を取付ける部分など大きな強度を
必要とする部分が増大した密度となるように成形
する幾つかの工夫が従来行なわれていた。例えば
異なつた強度を与えるような異種の発泡樹脂材料
を用いて別々の成形体を作り、それらを接着等の
手段により一体化する方法、あるいは成形用型窩
の一部を閉塞した状態で発泡性樹脂材料を充填し
第一回目の発泡成形を行なつた後、閉塞部分を開
放して生成した空洞部分に異種の発泡性樹脂材料
を充填し再度第二回目の発泡成形を行なうように
した装置（特開昭55−46938号公報）等が提案さ
れている。

これら従来提案または実施されている方法は、
異なつた複数の成形用金型を用いてそれぞれ別途
に成形を行なつた上、得られた成形体を合体結合
させる工程を必要とするとか、あるいは複雑な特
殊構造を有する金型を用いて発泡性樹脂材料充填
及び発泡成形工程を複数回施すなど、繁雑な工程
操作を経るため、いぜれも生産効率が低く、また
設備投資が増大するなどの不利を伴なう。

また元来、熱可塑性樹脂の発泡成形には、加熱
―発泡成形―冷却という全工程サイクルが同一の
成形用金型内で行なわれるため、熱エネルギーの
消費および工程サイクル所要時間が大きいという
固有の問題があり、それは前述の特殊成形法にお
いてもその生産性を更に低下させる要因となつて
いるのである。

このような熱可塑性樹脂の発泡成形に固有の問
題点を解消するため特開昭52−90578号公報に開
示された発明は、優れた方法を提供する。

この発明は、所謂、トランスフア式成形法であ
り、製造すべき成形物にほゞ対応する型窩形状及
び寸法を有する加熱型中へ予備発泡された熱可塑
性樹脂粒子を充填し、加熱して可塑化膨張させる
ことにより粒子を互いに結合させて半製品とな
し、半製品を加熱型より取り出して発泡を完了さ
せた後、製造すべき成形物に対しより正確に対応
する型窩形状及び寸法を有する冷却型に前記半製
品を挿入することにより硬化安定した最終製品を
得るのである。この方法においては、互いに極め
て近似した形状及び寸法の型窩を有する加熱型と
冷却型とが用いられ、また加熱型より取出されて
冷却型に移行させる半製品も、型窩と実質的に相
似した形状となるため、製品を構成する発泡樹脂
の密度は全体に亘つてほゞ均一であり、僅かに一
般にスキン層といわれるところの表皮部分のみが
若干大きい密度を有するに過ぎない。

本発明者らは上述した技術の現状並びに問題点
に鑑み、前記特開昭52−90578号の発明を更に改
良・発展せしめ、成形体を構成する樹脂の密度が
必要に応じて部分的に変化した製品を効率良く、
しかも安価に取得することを目的として本発明を
完成したものである。

すなわち、上述の目的を達成するための本発明
方法は、それぞれ一対の雄型と雌型とをもつて成
形用型窩を形成し得る加熱型と冷却型とを用い、
予備発泡された熱可塑性樹脂粒子を上記加熱型の
型窩に充填し加熱発泡せしめ相互に融着させて一
体的半製品となした後、該半製品を冷却型へ移送
して冷却しつつ圧縮成形を施し製品となすトラン
スフア式成形法において、該製品の高密度を必要
とする部位に対応する半製品の部分の厚味が製品
の設計厚味よりも適宜に大となるように該半製品
を成形し、次いで冷却型によつて厚味の大なる部
分が前記設計厚味になるまで圧縮成形することを
特徴とするものである。

また、このような方法を実施するための本発明
装置の特徴は、それぞれ１対の互いに開閉自在な
雄型と雌型とをもつて型窩を形成し得る２組の成
形用金型からなり、第一の金型は型窩への発泡性
熱可塑性樹脂粒子の供給口と型窩内を加熱する手
段とを備え、第二の金型は型窩内の成形体を離型
させる手段と冷却させる手段とを備えており、更
に一方の金型の雄型は他方の金型の雌型とも係脱
し得るように構成されたトランスフア式成形装置
において、第二の金型内で成形される成形体の高
密度を必要とする部位に対応する第一の金型の型
窩の深さ方向の寸法を第二の金型の対応部分の寸
法よりも適宜に大ならしめたことにある。

以下、本発明の態様を添化図面について詳説す
る。

第１図及び第２図は本発明方法に適用される成
型用金型のそれぞれ縦断面図であり、第１図は加
熱型を、又、第２図は冷却型を示す。

第１図において型枠１に取付けられた雄型２と
型枠３に取付けられた雌型４とは互いに型閉じを
して型窩５を形成する。雌型４は通常、フレーム
（図示しない）上に固定され金型の開閉は雄型２
の前進後退運動によつて行なわれるが、その逆も
勿論可能である。

一方の型例えば第１図の例では雌型４には成形
原料である予備発泡された熱可塑性樹脂粒子の供
給器６がその供給口７を型窩５内に臨ましめて取
付けられる。雄型２と雌型４のそれぞれ背部には
型枠１と型枠３とによつて区画された外套部８，
９が形成され、熱媒供給口１０，１１からそれぞ
れ外套部８，９に例えば加熱水蒸気等の加熱媒体
が供給され、金型を介して型窩５内を加熱し、排
出口１２，１３より排出される。又、金型に透孔
１４を穿設すれば、加熱媒体はそれらの透孔１４
を通つて型窩５内へ流入する。

更に又、これらの熱媒供給口１０，１１及び排
出口１２，１３から圧縮空気を供給することによ
つて成形体を離型させたり、真空吸引することに
よつて成形体の離型を妨げたりすることができ
る。

ここで、金型加熱手段として加熱流体を熱媒と
する例を示したが、他の慣用された手段に置換す
ることは簡単な設計変更によつて容易になし得る
ことである。

第２図に示した成形用金型は第１図の金型と組
合わされて本発明装置を構成する。第２図におい
て前記同様に型枠１５に取付けられた雄型１６と
型枠１７に取付けられた雌型１８とは互いに型閉
じをして型窩１９を形成する。ここでも雌型１８
は通常、フレーム（図示しない）上に固定され、
金型の開閉は雄型１６の前進後退運動によつて行
なわれるが、その逆も亦、可能である。

また、雌型１８は第１図の雄型２と係脱可能な
ように雄型２は適宜な機構により雌型４と１８の
間を往復することができるように工夫されてい
る。

雄型が固定型である場合は雌型が移動型となる
ことは云うまでもない。更に第２図の金型の一方
の型例えば雌型１８には成形体を突き出すための
エジエクター２０がガスケツトを介して取り付け
てある。

又、雄型１６と雌型１８のそれぞれ背部には冷
却用外套部２２，２３が形成される。空気又は冷
水等の冷媒は冷媒供給口２４，２５よりから外套
部２２，２３へ入り、冷媒排出口２６，２７から
排出される。勿論、冷媒による強制冷却の外、空
気中に置くだけの自然冷却が好ましい場合もあ
る。

なお、上記冷媒供給口又は冷媒排出口には製品
を型に吸引担持させるための真空装置（図示せ
ず）が連結されている。

第１図及び第２図に示したそれぞれ１対の雄型
と雌型とからなる２組の成型用金型は組合わされ
て本発明のトランスフア式成形装置を構成する
が、その最も特色とする点はそれぞれの型窩の形
状並びに寸法の設計にある。すなわち、第２図の
冷却型における型窩の形状・寸法は、設計された
製品の形状・寸法に概ね厳密に対応するが、第１
図の加熱型における型窩の形状・寸法は、最終製
品の特に高密度を必要とする部位Ａに対応する部
分A′において、製品の設計厚味よりも適宜に大
きい厚味としてあるのである。

ここで厚味とは、型窩の深さ方向の寸法、即ち
金型の開閉方向の軸に沿つて寸法を謂う。

次にこのような装置を用いて本発明方法を実施
する場合の態様をその作用と共に詳述する。

上述の装置において、先ず加熱型を閉じた状態
で供給器６を作動し、型窩５内へ供給口７から予
備発泡された熱可塑性樹脂粒子例えばポリスチレ
ン系ビーズ、ポリエチレン系ビーズ等を供給充填
する。しかしながら、本発明にはポリスチレン系
ビーズが特に好ましく使用される。

これら原料樹脂の予備発泡倍率は100倍位まで
可能であるが、通常、30〜60倍程度のものを用い
ることが好ましい。

原料充填後、熱媒供給口１０，１１より、最も
好ましくは加熱水蒸気よりなる加熱媒体を、外套
部８，９に供給し、型窩５の内部を110〜120℃程
度に加熱すれば、10秒足らずで樹脂粒子は可塑化
すると共に更に発泡し、内圧により相互に融着し
て一体化し半製品となる。

一体化した頃合いを見計らつて加熱媒体の供給
を停止し、雄型２を後退させて金型を開けば、半
製品は雌型４より離脱し雄型２上に担持された状
態となる。雌型よりの離型を確実にするために型
の内面にシリコーン等の離型剤を予め塗布してお
くとか、雌型の外套部９より圧縮空気による背圧
を作用させるとか、又はその逆に雄型の背後に真
空装置により負圧を生成させる等の方法は好まし
いことである。

半製品を担持した雄型２は次に第２図に示した
冷却型の雌型１８と対峙する位置まで移動し、次
いで前進し雌型１８と係合するのであるが、半製
品はこの移送中自由雰囲気の中に移動させられ
る。雌型１８の背後外套部２３には冷媒供給口２
５から最も好ましくは冷水が供給され、冷媒排出
口２７から排出される流路が形成されており、雄
型２の前進によつて雌型１８の中へ挿入された半
製品は冷却された雌型１８の内壁面に接触した部
分から冷却が進められる。

なお、離型のために吹き付ける空気のみで冷却
の目的を達成することも多々あり、この場合は特
に排出口より排出することは必要でない。

次いで、雄型２の熱媒供給口１０及び排出口１
２から圧縮空気を供給して背圧を作用させると共
に、冷媒供給口２４又は冷媒排出口２７より真空
吸引しつつ雄型２を後退せしめれば半製品は雌型
１８内に残置され、雄型２が雌型１８の中心軸線
から外れると同時に、離れて待機していた冷却雄
型１６が前進し冷却雌型１８と係合する。

雄型１６は、冷媒供給口２４から冷媒排出口２
６へ向かつて流れる冷水等の冷媒により冷却され
ている。

半製品の形状のうちA′の部分はその厚味すな
わち深さ方向の寸法が、冷却型の型窩の対応部分
Ａの厚味よりも大であるから、雄型１６の前進に
より他の部分よりも大きく圧縮され、製品設計厚
味迄圧縮することにより密度の大なる部分Ａが形
成されるのである。高密度部分Ａの密度は、
A′の厚味とＡの厚味との関係及び熱可塑性樹脂
の予備発泡率によつて左右されるが、予備発泡率
が40〜60倍の場合（A′の厚味）／（Ａの厚味）
が約4/1程度で熱可塑性樹脂の真密度に可成り近
付けることが出来、また3.5／１程度であれば機
械的にも無理することなく実用上満足すべき強度
を与える高密度を得ることができる。又、他の部
分と実質的に強度差を付与するには、前記の厚味
比を1.1／１以上とすることが望ましく、更に好
ましくは1.2／１以上である。

このような密度の大きい部分を製品のどの部分
に形成するかは、その用途、製品の使用の状態に
より必要に応じて任意に選定し、その部位に対応
する加熱型の型窩の厚味を適宜に大きく設計すれ
ば良い。

第３図及び第５図は共に加熱型の型窩の縦断面
形状であり、第４図及び第６図はそれぞれそれら
に対応する冷却型の型窩、すなわち製品の縦断面
形状を示す。

第３図のA′部分は厚味を大にしてあるため、
その部分が特に圧縮成形され、第４図に示す高密
度部分Ａが形成される。第５図は隅角に相当する
部分A′から、第６図に示した高密度部分Ａを形
成し、耐衝撃強度の大なる隅角を具えた成形体を
取得する場合の例である。

かように冷却型で圧縮成形された成形体は約10
〜20秒程度の冷却で硬化、安定し、次いで、雄型
１６を後退させ型を開いた後、冷媒供給口又は冷
媒排出口より吸引する真空装置を停止すると同時
にエジエクター２０を突出させることにより、成
形体を離型する。

上述の説明によつて既に明らかな通り、本発明
はトランスフア式成形体を巧みに利用し改善を加
えたものであるから、従来の発泡成形の如く、同
一の金型で加熱―発泡成形―冷却の工程サイクル
を長時間かけて行なうことなく、常時加熱された
加熱型と常時冷却されている冷却型とを有機的に
組合わせて短時間のサイクルで相次いで成形操作
を行なうことができ、熱エネルギーの損失も減少
し得ると共に、必要に応じて、成形体の任意の部
位において適宜に密度が増大し、従つて強度の増
大した発泡樹脂製品を単に加熱型の型窩形状を変
えるのみで頗る容易に、且つ単一の発泡性熱可塑
性樹脂を用い、又特別に複雑な装置を要すること
なく安価、且つ効率良く得ることができ、発泡成
形技術分野において極めて有用な発明である。

以下に本発明方法の実施例を述べる。

（実施例） 第１図及び第２図に示したトランスフア式成形
装置を用いて、粒径２〜５mm、予備発泡平均倍率
約50倍のポリスチレンビーズの発泡成形を行なつ
た。冷却型の型窩形状は頂部外径300mm、内径180
mm、中央部分の厚味50mm、縁部厚味60mm、下縁部
外径310mm、内径190mmの円蓋状とし、加熱型の型
窩形状は中央部分に直径60mm、厚味25mmの突出部
A′を有する以外は冷却型の型窩と同一形状及び
寸法とした。即ち、中央部の厚味は15mmでありそ
の周囲の1.5倍であつた。

加熱型を閉じ原料供給器を作動して前記予備発
泡されたポリスチレンビーズを型窩内に装填し、
加熱型周囲の外套部８，９のゲージ圧力1.0Kg／
cm²の水蒸気を供給して120℃の温度で８秒間発泡
成形を行なつた。水蒸気の供給を停止した後、雌
型の蒸気供給口１１及び排出口１３より圧縮空気
を送入し成形体を押し出すと共に、雄型の蒸気供
給口１０及び排出口１２より真空吸引しつつ雄型
２を後退させた。雄型２の上に吸引担持された樹
脂成形体は各粒子が互いに融着し一体となり半製
品となつている。

雄型２は次いで、冷却型の雌型１８と対峙する
位置迄移動した後、前進し、成形体を雌型１８内
に挿入した。その状態で雄型２の背後の外套部８
に圧縮空気を供給し、背圧により成形体を前方に
押し出すと共に冷媒供給口２５より真空吸引して
成形体を吸着した状態で雄型２を後退させた。

雌型１８内に残された成形体は、次いで前進係
合した冷却雄型１６により型閉めされた。冷却を
約10〜20秒間行なうことによつて成形体は硬化
し、形態は安定した。型を開き冷媒供給口２５に
連結する真空装置を停止すると共にエジエクター
２０を突出させて成形体を離型させた。

得られた成形体の中央部の密度は0.028〜0.030
ｇ／cm³であり、他の部分が0.02ｇ／cm³であるのに
比し約２倍であり破壊強度も優れていた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明装置のそれぞれ加熱
型及び冷却型の態様を示す縦断面図である。第３
図及び第５図は加熱型の型窩の例を示すそれぞれ
縦断面図、第４図及び第６図はそれぞれ第３図及
び第５図の加熱型に対応する冷却型の型窩の縦断
面図又は製品の縦断面図である。 ２，１６……雄型、４，１８……雌型、５，１
９……型窩、７……樹脂粒子供給口、１０，１１
……熱媒供給口、２０……エジエクター、２４，
２５……冷媒供給口、Ａ，A′……高密度を要す
る部位。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれ１対の雄型と雌型とをもつて成形用
   型窩を形成し得る加熱型と冷却型とを用い、予備
   発泡された熱可塑性樹脂粒子を上記加熱型の型窩
   に充填し加熱発泡せしめ相互に融着させて一体的
   半製品となした後、該半製品を冷却型へ移送して
   冷却しつつ圧縮成形を施し製品となすトランスフ
   ア式成形法において、該製品の高密度を必要とす
   る部位に対応する半製品の部分の厚みが製品の設
   計厚みよりも適宜に大となるように該半製品を成
   形し、次いで冷却型によつて厚味の大なる部分が
   前記設計厚味になる迄圧縮成形することを特徴と
   する異種密度を有する成形体の成形法。 ２ 厚味の大なる部分が製品の設計厚味の約110
   〜400％の厚味となるように半製品を成形する特
   許請求の範囲第１項記載の異種密度を有する成形
   体の成形法。 ３ 厚味の大なる部分が製品の設計厚味の約120
   〜200％の厚味となるように半製品を成形する特
   許請求の範囲第２項記載の異種密度を有する成形
   体の成形法。 ４ それぞれ１対の互いに開閉自在な雄型と雌型
   とをもつて型窩を形成し得る２組の成形用金型か
   らなり、第一の金型は型窩への発泡性熱可塑性樹
   脂粒子の供給口と型窩内を加熱する手段とを備
   え、第二の金型は型窩内の成形体を離型させる手
   段と冷却させる手段とを備えており、更に一方の
   金型の雄型は他方の金型の雌型とも係脱し得るよ
   うに構成されたトランスフア式成形装置におい
   て、第二の金型内で成形される成形体の高密度を
   必要とする部位に対応する第一の金型の型窩の深
   さ方向の寸法を第二の金型の対応部分の寸法より
   も適宜に大ならしめたことを特徴とする異種密度
   を有する成形体の成形装置。 ５ 前記第一の金型の型窩の深さ方向の寸法が第
   二の金型の対応部分の寸法の約110〜400％である
   特許請求の範囲第４項記載の異種密度を有する成
   形体の成形装置。 ６ 前記第一の金型の型窩の深さ方向の寸法が第
   二の金型の対応部分の寸法の約120〜200％である
   特許請求の範囲第５項記載の異種密度を有する成
   形体の成形装置。