JPH05212810A - 型内発泡成形機の金型断熱構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、キャビティ空間を
構成する内型と、蒸気室を構成する部材との接続部の全
周に断熱接続板を挿入する事により、合成樹脂発泡粒子
を型内成形後の冷却工程において、断熱による金型温度
の合理的な低温化(又は昇温)の達成にある。 【構成】 本発明の型内発泡成形機の金型断熱
構造は、型内発泡成形用の移動金型１と固定金型２とを
有する発泡成形機の移動側、固定側各々において、キャ
ビティ３を構成する内型1b、2bと、蒸気室1d,2dを構成す
る部材との接続部の全周に挿入された断熱接続板1c,2c
の熱伝導率が1.2kcal/m・h・℃以下である事を特徴とする
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、型内発泡成形機の金型
断熱構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】予備発泡粒を原料とした融着発泡成形で
最も汎用化されているものは発泡ポリスチレン（以下Ｅ
ＰＳと略称）である。

【０００３】ＥＰＳの発泡成形の場合、加熱発泡融着が
行われた後、冷却工程で、ＥＰＳの予備発泡粒の気泡内
に浸透した水分の気化潜熱を効果的に利用する真空冷却
等を行い、比較的短いサイクルで成形を完了する事が出
来た。それは、融着した発泡粒子の気泡膜が水蒸気透過
性に富み、真空減圧下での水分の蒸発、通過が容易な性
質を持っているからである。

【０００４】しかしながら、近年の合成樹脂発泡体は、
種々の原料樹脂に展開しようとする試みが多くなされて
来つつあり、かかる状況下に、上記のようにＥＰＳに適
合された型内発泡成形方法が汎用的に用い得られるもの
ではなく、樹脂原料の特性に合わせた成形方法が要求さ
れて来ている。

【０００５】例えば、予備発泡粒子の気泡膜の耐水蒸気
透過性を向上せしめて、その内部に存在する発泡性ガス
の透過を抑制し、該発泡性ガスの有する特性を最大限に
発揮させ、断熱性を高めたり、緩衝性を向上せしめたり
する場合がある。こうした場合、前述の真空冷却のよう
な冷却方法では冷却効果が小さく、長い冷却時間を要す
る事になり、生産性が低下し、経済的には極めて不利に
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、合成樹脂発
泡粒子を型内成形するにおいて、原料樹脂の特性から該
粒子の気泡膜の水蒸気透過性を増大せしめる事が出来な
い場合に、型内成形時の冷却時間を効果的に低減するも
のである。

【０００７】一般に、冷却時に使用する通常の冷却水
は、移動型、固定型各々の蒸気室内に配管された冷却水
用導管に取り付けられた複数の噴出ノズルから内型の方
向に噴射される。これにより、内型の温度が冷却水水温
近くまで低下し、加熱発泡融着が行われて高温になって
いる発泡成形体の冷却が開始される。通常、冷却水の噴
射は、型温冷却効果と使用量コストのバランスの点で２
０秒から４０秒で終了する。続いて、排水工程を経て放
冷工程と呼称している型を閉じた状態で自然冷却する工
程を経て発泡成形体の冷却を完了する。しかし、放冷工
程の間に、一旦冷却水水温近くまで低下した内型の温度
は徐々に上昇し、そのために発泡成形体の冷却効果が失
われ、長い冷却時間を要することになり、生産性が低下
し、経済的に極めて不利になる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の型内発泡成形機
の金型断熱構造は、型内発泡成形用の移動金型１と固定
金型２とを有する発泡成形機の移動側、固定側各々にお
いて、キャビティ空間３を構成する内型1b、2bと、蒸気
室1d,2dを構成する部材との接続部の全周に挿入された
断熱接続板1c,2cの熱伝導率が1.2kcal/m・h・℃以下であ
る事を特徴とするものであり、更には、内型1b,2bと接
続された部材と蒸気室1d,2dを構成する他の部材との接
続部の全周に挿入された上記断熱接続板1c,2cの熱伝導
率が1.2kcal/m・h・℃以下である事を特徴とするものであ
り、これにより、放冷時の内型1b,2bの温度上昇を抑制
し、冷却時間を効果的に低減するものである。

【０００９】即ち、水冷工程で噴射される冷却水は、内
型1b,2bを優先的に冷却し、蒸気室1d,2dを構成する部材
は、断熱接続板1c,2cの断熱作用のために出来る限り冷
却しないようにしている。これは、従来、加熱冷却を繰
り返す型内発泡成形において、不必要に蒸気室1d,2dを
構成する部材を冷却しているために、その結果、蒸気用
役コストの増大を招き、経済的に不利であったからであ
る。しかし、本発明者は、内型1b,2bと蒸気室1d,2dを構
成する部材との接続部を断熱する事により、放冷工程時
の内型の温度上昇を抑制し、冷却時間を効果的に低減す
るものである。

【００１０】本発明における熱伝導率とは、２０℃にお
ける値を言う。熱伝導率が1.2kcal/m・h・℃以下の断熱接
続板1c,2cとは、合成樹脂、エラストマー、無機材料な
どの加工品であり、好ましくは、低給水性、耐熱性に優
れたもので、例えば、シリコンゴム、フッ素ゴム、フッ
素樹脂、ポリエチレンゴム、クロロプレンゴム、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、シリコン樹脂、エポキシ樹
脂、カーボンまたはこれらの複合材料などであり、厚み
３ｍｍ以上の断熱接続板がより経済的である。又、断熱
接続板の表面を上記の材料でコーティングしたものでも
良い。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳述す
る。図２は発泡成形機の主要部の概略断面図で、固定金
型２が固定ダイプレート７に装着されており、固定ダイ
プレート７の４隅に取り付けられたタイバー８に移動ダ
イプレート９が往復摺動自在に装着されており、この移
動ダイプレート９に移動金型１が装着されている。

【００１２】更に、移動金型１の背部においてタイバー
８の端部にシリンダプレート10が装着されており、シリ
ンダダイプレート10に装着された駆動シリンダ11にて移
動ダイプレート９が移動金型１と共に往復運動するよう
になっている。固定金型２の背面には予備発泡粒４をキ
ャビティ空間３に供給するためのフィラー12が装着され
ており、フィラー12には予備発泡粒４を貯蔵しているホ
ッパ13が接続されている。

【００１３】次に金型１,２の構造について説明する。
金型１,２は固定側も移動側も同様で、ダイプレート７,
９に装着される金型本体1a,2aと、キャビティ空間３を
構成する雄内型1bと雌内型2bと、金型本体1a,2aと雌・
雄内型1b,2bとを全周において接続する断熱接続板1c,2c
とで構成された中空体で、中空部分が蒸気室1d,2dとな
っており、金型本体1a,2aには蒸気配管14a,14bと、蒸気
出口である蒸気ドレン配管5a',6b'並びにチラー冷却水
回収口であるチラー回収ドレン配管5a、6bとが接続され
ている。前記蒸気ドレン配管5a',6b'には蒸気ドレン弁
5',6'が設置され、チラー回収ドレン配管5a,6aにはチラ
ードレン弁５，６が設置されている。雌・雄内型1b,2b
には蒸気噴出小孔1e,2eが多数穿孔されており、金型１,
２内に導入された蒸気が前記蒸気噴出小孔1e,2eを通っ
てキャビティ空間３内に噴出(又は通過)するようになっ
ている。

【００１４】蒸気供給源15から導出された蒸気配管14
は、分岐してそれぞれの分岐配管14a，14bが移動金型１
と固定金型２とに接続されており、蒸気弁16a，16bが各
々の分岐配管14a，14bに取り付けられている。

【００１５】蒸気分岐配管14a，14bには各々の蒸気室1
d，2d内の蒸気圧力を表示するための圧力計17,18が装備
されている。この圧力計17,18は、圧力設定装置付き
で、蒸気室1d,2d内の設定圧力により、加熱制御が行わ
れる。

【００１６】次に冷却装置を図３に従って説明する。チ
ラー冷却装置は、チラーユニット20、チラータンク21、
チラードレーン回収タンク22、チラー水供給弁23a,23b
と、これらを接続する配管系統で概略構成されており、
これに対して、通常水による冷却装置は、通常水供給弁
24a,24bとこれらを接続する配管系統で概略構成されて
いる。

【００１７】金型１,２の蒸気室1d,2d内には冷却水噴射
管25a,25bとが配置されており、冷却水配管26a,26bに接
続されている。冷却水配管26a,26bには、通常水配管27
a,27bとチラー水配管28a,28bが接続されており、通常水
とチラー水との切り替えをそれぞれに設置されたチラー
水供給弁23a,23bと通常水供給弁24a,24bとで切り替える
ようになっている。

【００１８】チラー水配管28a,28bは、チラータンク21
に接続され、チラータンク21に貯蔵されているチラー水
を金型１,２に供給するようになっている。

【００１９】チラータンク21にはチラーユニット20が接
続されており、チラー水をチラータンク21に必要に応じ
て供給するようになっている。チラーユニット20には、
ドレーン回収タンク22と給水配管29が接続されており、
回収したドレーンをチラー水として再使用すると同時に
不足分を給水配管29から給水するようになっている。チ
ラーユニット20にて供給されるチラー水の温度は設定に
よるが、本実施例では効率も配慮して10℃程度に設定し
た。

【００２０】蒸気加熱による熱水ドレン並びに通常冷却
水による冷却ドレンは、温度も高く、他の蒸気ドレン弁
5',6'を通し、蒸気ドレン配管5a',6b'接続され、機外に
排出除去される。一方、チラードレーン回収タンク22
は、チラー回収配管5a,6bにそれぞれ接続されており、
チラードレン弁５，６を通して使用済みのチラー冷却水
のみを回収する。

【００２１】次に本発明実施例の作用について説明す
る。まず、駆動シリンダ11を作動して金型１,２間に予
備発泡粒４が飛び出さない程度の隙間をあけて型閉めを
行い、フィラー12を作動させてキャビティ空間３内に原
料樹脂の予備発泡粒４を空送エアーにより充填する。空
送エアーは両金型１,２間の間隙から流出する。

【００２２】移動金型１及び固定金型２のドレン弁５,
６を開放し、かつ、両方の大流量蒸気弁16a,16bを開い
て金型１,２それぞれに高温蒸気を通して金型加熱を行
う。当然ながら、チラードレン弁５，６は、チラー冷却
作動までは閉止している。

【００２３】金型加熱が完了すると、蒸気室1dの蒸気ド
レーン弁5'を閉じ、蒸気室2dの蒸気ドレーン弁6'を開い
た状態で蒸気弁16aを全開し(この時、他の蒸気弁16bは
閉じられている。)、蒸気を蒸気室1dからキャビティ空
間３に充填された予備発泡粒４の隙間を通って蒸気室2d
に通流させ、然る後、ドレーン弁6'を通して放出する。

【００２４】キャビティ空間２内の予備発泡粒４の加熱
膨張に応じて蒸気室1d内の通流蒸気圧が上昇し、前記接
点付きの圧力計18の指示値も上昇してくる。通流蒸気圧
が圧力計18の設定値に達したところで、圧力計18が作動
し、蒸気弁16aを閉じて通流加熱を完了する。尚、通流
加熱は固定金型２側から行うこともある。

【００２５】これにより、予備発泡粒４の中心まで熱を
急速に伝えて発泡成形体4aの内部融着を促進する。

【００２６】このようにして通流加熱が終了すると、開
放していた蒸気ドレン弁6'も閉じ(蒸気ドレーン弁5'は
最初から閉じられている。)、かつ、両方の蒸気弁16a,1
6bを再び両方とも開いて発泡成形体4aを両面から加熱
し、発泡成形体4aの表面の焼き上げを行う両面加熱工程
に入る。両面加熱のときの蒸気圧は、設定された圧力ま
で上昇するように制御されている。また、両面加熱の加
熱時間はタイマ規制で行われる。上記両面加熱は、成形
体4aの表面の融着を促進するものである。

【００２７】このような両面加熱の終了後、前記発泡成
形体の冷却工程に入る。

【００２８】発泡成形体冷却工程では、合成樹脂発泡体
の断熱性が大きい場合、発泡成形体内部に閉じ込められ
た熱エネルギを効果的に除去するために、先ず通常の30
℃前後の通常冷却水をキャビティ空間３の裏面からシャ
ワー状に噴射し、キャビティ空間３の裏面の温度を下
げ、発泡成形体4aの熱を奪ってゆく。キャビティ空間３
の裏面の温度が通常冷却水温程度まで下がってきた時、
チラー水源による10℃以下の冷水による噴射に切り替え
る。これにより、キャビティ空間３の裏面の温度は急速
に下がって10℃近くまで短時間に下げることができ、発
泡体4aの芯部温度を更に急速に下げることができる。

【００２９】同時に、キャビティ空間３を構成する内型
1b、2bと、蒸気室1d,2dを構成する部材との接続部の全周
に挿入された断熱接続板1c,2cの働きにより前記冷却効
果が促進される。（尚、加熱時にも急速な雌・雄内型1
b,2bの加熱が実現される。）

【００３０】断熱接続板1c,2cの構造の第２の実施例を
図５,６に示す。図１の場合は、断熱接続板1c,2cが金型
本体1a,2aの内側全周にあり、かつ１個の雌・雄内型1b,
2bが前記断熱接続板1c,2cに接続されている例であった
が、図５，６は金型本体1a,2aに第１の断熱接続板1c₁,2
c₁を取り付け、更にこの断熱接続板1c₁,2c₁に取付板1f,
2fが額縁状に取り付けられており、この取付板1f,2fに
第２の断熱接続板1c₂,2c₂が取り付けられており、最後
に複数個の雌・雄内型1b,2bが取り付けられた２重断熱
構造となっている。

【００３１】以下、断熱接続板1c₂,2c₂(1c,2c,1c₁,2c₁
の場合も同様であるが。)の効果を図５，６並びに表１
に従って説明する。蒸気室1d,蒸気室2dに蒸気を通し、1
15℃、20秒間の予備発泡粒４の加熱を行って発泡成形を
行った後、17℃の通常水の蒸気室1d,2dへの通水で金型
冷却を30秒間行い、然る後、放冷した。放冷時間の経過
と共に雄内型1bの裏面温度を測定した。その結果を『表
１』及び『図６』に示す。断熱接続板の存在しない従来
例の場合も比較のため同位置で測定した。従来例の場合
では、冷却時、金型本体1aから金型本体1aに接続されて
いる周縁部を通じて直接雄内型1bに金型本体1aの熱が流
れ込んで来て、60℃近くまで温度が上昇する。しかし、
断熱接続板1c₂,2c₂を介して接続されている本発明の雄
内型1bの場合は、金型本体1aからの熱流が良く遮断され
て上昇温度は約45℃に止まっている。換言すれば、断熱
接続板1c₂,2c₂の効果で、雄内型1bの温度と成形体4aの
芯部温度との差が大きく、これにより、発泡成形体4aの
冷却効果がより促進される。(このことは、加熱の場合
でも言えることである。)

【００３２】

【表１】

【００３３】上記の実施例のいずれに対しても、金型本
体1a、1bの内壁にゴムライニングなどの防熱加工を施し
て、金型本体1a、1bを加熱した熱量が無駄に周囲に輻
射、伝熱してロスとならないようにする公知技術を採用
してもよい。その他、本発明の精神に沿った色々な断熱
実施例があることは言うまでもない。

【００３４】

【発明の効果】本発明にかかる型内発泡成形機の金型断
熱構造によれば、金型本体からの雌・雄内型への熱伝導
を効果的に遮断できて発泡成形体の迅速な冷却は勿論、
予備発泡粒の迅速な加熱も可能となり、発泡成形作業の
能率化を達成する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる発泡成形機の金型部分の第１実
施例の概略断面図である。

【図２】本発明にかかる発泡成形機の主要部分の概略断
面図である。

【図３】本発明にかかる発泡成形機の冷却系統の概略断
面である。

【図４】本発明における第２実施例の金型本体と雌内型
の接続部の部分断面図である。

【図５】本発明における第２実施例の金型本体と雌内型
の接続部の部分断面図である。

【図６】本発明の第２実施例である図５の金型による断
熱効果を示す従来例との比較グラフである。

【符号の説明】 １…移動金型 1a…金型本体 1b…雄内型 1c,1c₁,1c₂
…断熱接続板 1d…移動側蒸気室 1e…蒸気噴出小孔 1f…雄内型取付
板 ２…固定金型 2a…金型本体 2b…雌内型 2c,2c₁,2c₂…断熱接続板
2d…固定側蒸気室 2e…蒸気噴出小孔 2f…雌内型取付板 ３…キャビティ
空間 ４…合成樹脂予備発泡粒 4a…合成樹脂発泡成形体 ５
…蒸気出口(ドレン弁) ６…蒸気出口(ドレン弁)

フロントページの続き (72)発明者 三浦 信雄 三重県鈴鹿市平田中町１番１号旭化成工業 株式会社内 (72)発明者 山本 秀彦 兵庫県明石市二見町福里字西之山523番ノ １東洋機械金属株式会社内 (72)発明者 白水 義夫 兵庫県明石市二見町福里字西之山523番ノ １東洋機械金属株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 型内発泡成形用の移動金型と固定
   金型とを有する発泡成形機の移動側、固定側各々におい
   て、キャビティ空間を構成する内型と、蒸気室を構成す
   る部材との接続部の全周に挿入された断熱接続板の熱伝
   導率が1.2kcal/m・h・℃以下である事を特徴とする型内発
   泡成形機の金型断熱構造。
2. 【請求項２】 請求項１の接続板で、内型と接続
   された部材と蒸気室を構成する他の部材との接続部の全
   周に挿入された断熱接続板の熱伝導率が1.2kcal/m・h・℃
   以下である事を特徴とする型内発泡成形機の金型断熱構
   造。