JPH0533654B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱可塑性樹脂型内発泡成型体の製造方
法に関する。

〔従来の技術〕

熱可塑性樹脂予備発泡粒子を成型用型内で発泡
成型して得られる型内発泡成型体の製造には、従
来加圧タンク内で加圧処理して発泡能を付与した
予備発泡粒子の適宜量（例えば数回の成型に必要
な量）をホツパーに分取し、該ホツパーより１回
の成型に必要な所定量の予備発泡粒子を取り出し
て成型用型に充填し、加熱発泡せしめて成型する
方法が採用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の型内発泡成型体の製造において、発泡能
を付与した予備発泡粒子の適宜量を分取するホツ
パーは大気圧開放構造であるため、ホツパー内で
予備発泡粒子が大気圧下にさらされた状態とな
り、そのためホツパー内の予備発泡粒子の内圧が
ホツパー内で大気圧下にさらされた時間の経過に
伴つて減少して予備発泡粒子の発泡能が低下し、
この結果得られる型内発泡成型体の寸法のバラツ
キが大きくなる欠点があり、しかも粒子径が３mm
以下の予備発泡粒子の場合には内圧減少がより大
きくなるため、予備発泡粒子の二次発泡力不足を
生じ、粒子の融着不良や成型体の収縮率が大きい
という欠点があつた。

またホツパーが大気圧開放構造であることによ
り、成型時にホツパー内の予備発泡粒子の所定量
を成型用型に供給するに当たり、ホツパーから成
型用型への予備発泡粒子の移送を円滑且つ迅速に
行い難く、成型サイクルが長くなるという欠点も
あつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは上記問題点を解決すべく鋭意研究
した結果、発泡能を付与された予備発泡粒子を成
型に至るまでの間、常に加圧下に保持するととも
に中間タンク内で加圧保持した予備発泡粒子を成
型用型に充填する間に加圧タンク内の圧力と、中
間タンク内の圧力、及び中間タンク内から成型用
型への予備発泡粒子の移送による中間タンク内の
落圧とによつて生じる加圧タンクと中間タンクと
の内圧差を利用して加圧タンクより中間タンクへ
予備発泡粒子を移送する方法を採用することによ
り、粒子内圧（発泡能）の減少を防止し、成型サ
イクルの時間の経過に伴う製品間の寸法上のバラ
ツキを防止でき、かつ効率良く成型を行なうこと
ができることを見出し本発明を完成するに至つ
た。

即ち本発明の熱可塑性樹脂型内発泡成型体の製
造方法は、発泡能を付与された熱可塑性樹脂予備
発泡粒子を加圧タンク内で加圧下に保持する工程
と、上記加圧下に保持された予備発泡粒子の適宜
量の中間タンクに移送して該中間タンク内で加圧
下に保持する工程と、中間タンク内で加圧保持さ
れている予備発泡粒子を成型用型内に圧送充填す
る工程と、成型用型内の予備発泡粒子を加熱して
発泡膨張せしめる工程とからなり、且つ中間タン
ク内の予備発泡粒子を成型用型に圧送充填する間
に加圧タンク内の圧力と、中間タンク内の圧力、
及び中間タンク内から成型用型への予備発泡粒子
の移送による中間タンク内圧の落圧とによつて生
じる加圧タンクと中間タンクとの内圧差を利用し
て加圧タンクより中間タンクヘ予備発泡粒子を移
送することを特徴とするものである。

本発明に適用される熱可塑性樹脂予備発泡粒子
としては、スチレン系樹脂、オレフイン系樹脂、
アミド系樹脂、ウレタン系樹脂、エステル系樹脂
等を基材樹脂とする予備発泡粒子が挙げられる
が、特に、ポリプロピレン、低密度ポリエチレ
ン、高密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレ
ン、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エ
チレン−プロピレンブロツク共重合体、エチレン
−酢酸ビニル共重合体等のオレフイン系樹脂を基
材樹脂とする気体透過度の大きい予備発泡粒子を
用いた場合に実益が大きい。

上記予備発泡粒子は発泡能が付与されて加圧タ
ンク内で加圧下に保持されるが、予備発泡粒子の
発泡能は、予備発泡粒子を加圧処理して粒子内圧
を高めることにより付与される。予備発泡粒子の
加圧処理には空気、二酸化炭素等の無機ガスや、
無機ガスと、ブタン、プロパン、ジクロロジフロ
ロメタン等の予備発泡粒子の発泡に用いられる揮
発性発泡剤との混合ガス等が用いられるが、通常
は空気を用いることが好ましい。この加圧処理に
より、予備発泡粒子に0.7〜5.0Kg／cm²(G)程度の内
圧が付与される。予備発泡粒子の加圧処理は、加
圧処理によつて発泡能が付与された予備発泡粒子
を加圧保持するための加圧タンク内で行なつても
良く、また別の工程で行なつても良い。

次に本発明方法を図面に基き説明する。

第１図において、加圧タンク１の粒子出口２を
開閉する粒子出口開閉弁３、中間タンク４の粒子
入口５を開閉する粒子入口開閉弁６、中間タンク
４の粒子出口７を開閉する粒子出口開閉弁８及び
排気弁９、充填用空気弁１０は閉じ、加圧弁１１
は開いた状態にあり、加圧タンク１内はレギユレ
ーター１２により所定の圧力に保持され、発泡能
を付与された予備発泡粒子１３ａが加圧下に保持
されている。また中間タンク４内の圧力はレギユ
レーター１４によつて所定圧力に保持され、加圧
タンク１より移送された適宜量（例えば数回の成
型に必要な量）の予備発泡粒子１３ｂが加圧下に
保持されている。この時の加圧タンク１内圧力は
0.2〜20Kg／cm²(G)、好ましくは0.5〜10Kg／cm²(G)で
あり、中間タンク４内圧力は加圧タンク１内の圧
力と同一でも或いはそれより高い圧力であつても
良く、後者の場合、中間タンク４内の圧力は加圧
タンク１内の圧力より0.01〜1.0Kg／cm²(G)高いこ
とが好ましい。

加圧タンク１内で予備発泡粒子を加圧処理して
発泡能を付与する場合、上記レギユレーター１２
に、加圧タンク内圧力の昇圧速度制御機能を持た
せることもできる。この場合粒子を徐々に加圧で
き、基材樹脂の種類によつては粒子への内圧付与
をより良好に行える利点がある。即ち、当初加圧
タンク１内の加圧圧力を低く抑えておき、レギユ
レーター１２の上記制御機能により、次第に少し
ずつ圧力を上昇させ、所用の時間を経過して目的
とする加圧圧力に到達させる。このように、粒子
を徐々に加圧する場合には、当初から急激に所定
圧力に加圧する場合に比べて粒子を圧縮する虞れ
がなく、効率よく粒子に内圧を付与できる。この
ように徐々に加圧を行う場合、上記タンク内圧力
にまで加圧する際の昇圧速度は0.015〜0.5Kg／cm²
(G)／hrが好ましい。

中間タンク４内で予備発泡粒子１３ｂが加圧保
持される間に、切換弁１５が切換えられて、充填
機１６のエアーシリンダー１７のピストン軸１８
が退動し、コア型１９とキヤビテイー型２０とか
らなる成型用型２１の粒子充填口２２が開かれる
とともに、充填用空気弁１０が開き、成型用型２
１の成型室２３に圧搾空気が供給され、成型室２
３内の付着水等をクラツキング２４を経て空気と
ともに排出する（第２図）。

次いで、中間タンクの粒子出口開閉弁８が開
き、中間タンク４内の予備発泡粒子１３ｂが中間
タンク４内の圧力により押し出され粒子供給管２
５を通つて充填機１６の粒子供給口２６に流入
し、更に充填用空気弁１０をへて供給される圧搾
空気によつて成型用型２１の成型室２３に送り込
まれる（第３図）。ここにおいて、中間タンク４
内の圧力を加圧タンク１内の圧力よりも高い圧力
に設定した場合、この逆の場合に比べて加圧タン
ク内の圧力を必要以上に高くしなくても中間タン
ク内と成型室２３内の圧力差を充分に大ならしめ
ることができ、その結果、加圧タンク内圧力をそ
れほど高くしなくても予備発泡粒子１３ｂを容易
且つ短時間に効率よく成型室２３内に充填するこ
とができると共に、成型室２３が複雑な形状を有
していても隅々にまで充填され、未充填部を生じ
ることがないという利点がある。

しかしながら、粒子充填の際、あまりに高い圧
力によつて粒子を圧縮してその体積を減少させる
ようなことは避けなければならない。粒子充填の
際、粒子を圧縮すると、得られる発泡成型体は発
泡倍率の低いものとなるからである。粒子を成型
室に該粒子の体積を実質的に減少させることなく
加圧充填するためには、充填圧が0.7〜3.0Kg／cm²
(G)であることが好ましい。

中間タンク４内の予備発泡粒子１３ｂが成型用
型２１の成型室２３に送り込まれる間に加圧タン
ク１の粒子出口開閉弁３、中間タンク４の粒子入
口開閉弁６が開き、加圧タンク１内の予備発泡粒
子１３ａの適宜量（例えば中間タンク４から成型
室２３に送り込まれた量と略同等量）が加圧タン
ク１内の圧力と中間タンク４内の圧力差によつて
押し出され、粒子移送管３４を経て中間タンク４
に移送される。この時、中間タンク４内の空気は
成型室２３に送り込まれる予備発泡粒子とともに
中間タンク４内から排出されるため、中間タンク
４から成型室２３への予備発泡粒子の送り込みが
行なわれていない状態、即ち中間タンク４の粒子
出口開閉弁８が閉じた状態において中間タンク４
の排気弁９より中間タンク４内の空気を排出して
加圧タンク１より中間タンク４に予備発泡粒子を
移送する場合に比べて短時間で効率良く予備発泡
粒子を中間タンク４に移送することができる。

尚、本発明においては上記加圧タンク１から中
間タンク４に予備発泡粒子を移送する際に、中間
タンク４の排気弁９は閉じた状態にあつても良い
が、必要により排気弁９を開いても良い。

加圧タンク１から中間タンク４への予備発泡粒
子の移送が終了すると粒子出口開閉弁３、粒子入
口開閉弁６が閉じて加圧タンク１からの移送が停
止し、成型室２３内に所定量の予備発泡粒子が充
填されると加圧弁１１が閉じ、排気弁９が開くと
ともにロータリーシリンダー２７が作動し第４図
に示すように中間タンク４の粒子出口７が略横位
置になるまで中間タンク４を矢印Ａ方向に略90°
回転せしめ、粒子充填口２２と粒子出口７間に残
つた予備発泡粒子が中間タンク４方向へ押し戻さ
れる。この時、中間タンク４内の空気はフイルタ
ーパイプ２８の小孔２９（第６図）から排気弁９
を経て排気口３０から排出される。更に、切換弁
１５が作動してエアーシリンダー１７のピストン
軸１８を進動せしめる方向に圧搾空気が供給さ
れ、ピストン軸１８が進動して成型室２３の粒子
充填口２２がピストン軸１９の弁体３１によつて
閉じられると、粒子充填口２２と粒子出口７間に
残つた予備発泡粒子は充填用空気弁１０を経て圧
搾空気供給管３２より供給される圧搾空気により
完全に中間タンク４内まで押し戻され、しかる
後、中間タンクの粒子出口開閉弁８が閉じられる
とともに、ロータリーシリンダー２７が作動して
中間タンク４を第４図において矢印Ｂ方向に回転
せしめ、粒子出口７が旧位置に復帰した時点で回
転が停止する。

上記の場合、中間タンク４を矢印Ａ方向に回転
したとき、第４図に示すように、粒子出口７が中
間タンク内部に開口するので、該粒子出口７に中
間タンク内粒子による負荷がかからず、従つて、
粒子の充填余りを中間タンク内に戻すに当たつ
て、それを円滑且つ良好に行うことができる。

中間タンクの回転角度は前記の90°に限定され
ず、中間タンクの容積及び中間タンク内に収容さ
れる予備発泡粒子の量によつて適宜決定される。
また、上記回転角度は、中間タンク内粒子による
負荷が減少する位置であればよく、必ずしも該負
荷が０となる位置（粒子出口７が中間タンク内部
に開口する位置）に限定されない。

一方、排気弁９が閉じられ、加圧弁１１が開い
て中間タンク４内の予備発泡粒子１３ｂは加圧下
に保持され、この間に成型用型２１の成型室２３
内に充填された予備発泡粒子１３ｃは蒸気等の加
熱手段により加熱され、発泡膨張せしめられて型
通りの型内発泡成型体が得られる（第５図）。

本発明において、中間タンク４は数回の成型に
必要な量の予備発泡粒子を収容できる大きさのも
のに限定されず、１回の成型に必要な量の予備発
泡粒子を収容できる大きさのものでもよく、いず
れの場合においても、中間タンクの内容積は粒子
を収容するに必要な大きさよりも大きめに設定す
ることが好ましい。

また、中間タンク１個、成型機１個の組合わせ
に限らず、例えば中間タンクを数回の成型に必要
な量の粒子を収容できる大きさに構成した場合、
該中間タンクに複数の粒子出口７を設けるととも
に該粒子出口７の数に対応した複数の成型機３３
を設け、各粒子出口７に成型機３３を粒子供給管
２５を介して連結してもよい。このように構成す
ることにより、複数回の成型処理を同時に又は順
次連続的に行うことができる。

更に、中間タンクは回転可能なものに限らず固
定式であつても良いとともに数も１個に限らず複
数個設け、各々に成型機を連結して、同時に又は
順次連続的に成型処理を行うように構成すること
もできる。

尚、図中３５，３６は各々レギユレーター１２
及び１４に圧搾空気を供給する圧搾空気供給管、
３７ａ，３７ｂはロータリーシリンダー２７によ
り中間タンク４を回転せしめるために中間タンク
４の側板に設けられた支軸、３８は一方の支軸３
７ａを枢支する支枠、３９，３９はエアシリンダ
ー１７のピストン軸１８を進退動せしめる圧搾空
気を供給するエアー供給管である。

〔実施例〕

以下実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明す
る。

実施例 １ エチレン−プロピレンランダム共重合体を素材
とする平均粒子径４mmの予備発泡粒子を加圧タン
ク１内に入れ、1.5Kg／cm²(G)の圧搾空気を供給し
て加圧した。加圧用レギユレーター１２により圧
力調整し、最終的に予備発泡粒子に1.0Kg／cm²(G)
の圧力を持たせて該予備発泡粒子を加圧下に保持
した。

次いで、加圧タンク１内の予備発泡粒子の
0.023m³（５回の成型に必要な量）を中間タンク
４に移送し、圧搾空気により空間タンク４内を
1.6Kg／cm²(G)に加圧し、且つ該圧力下に保持した。
その後、中間タンク４内の予備発泡粒子を1.6
Kg／cm²(G)の充填圧で、内寸法で300mm×300mm×50
mmの成型機３３の成型室２３内に加圧充填した。

一方、中間タンク４から成型室２３に予備発泡
粒子を加圧充填している間に、中間タンク４から
成型室２３へ送り込んだ予備発泡粒子量と略同等
量の予備発泡粒子を加圧タンク１から中間タンク
４に移送した。成型室２３への予備発泡粒子の加
圧充填終了後、充填余りの予備発泡粒子は中間タ
ンク４内に押し戻して成型終了まで中間タンク４
内で加圧下に保持した。

成型室２３内に3.2Kg／cm²(G)の蒸気を吹き込ん
で加熱し、予備発泡粒子を発泡成型して発泡倍率
30倍の成型体を得た。同様にして中間タンク４か
ら成型室２３に予備発泡粒子を加圧充填する間
に、中間タンク４から成型室２３へ送り込まれた
と略同等量の予備発泡粒子を加圧タンク１から中
間タンク４に移送して中間タンク内の予備発泡粒
子を補充しつつ成型をくり返し、計15個の発泡成
型体を製造したところ、５回の成型が終了した後
に加圧タンク１から中間タンク４に0.023m³の予
備発泡粒子を移送して同様の成型をくり返し、計
15個の発泡成型体を製造した場合に比して、加圧
タンク１から中間タンク４への予備発泡粒子の移
送が円滑かつ迅速に行なわれるとともに中断なく
連続的に成型が行なえることによつて15個の成型
体を得るに要する時間を10％短縮できた。得られ
た成型体の表面状態を観察したところ、凹凸のな
い平滑な表面状態を呈していた。また、ほとんど
収縮のない成型体が得られ、各成型体間の寸法上
のバラツキもほとんど認められなかつた。更に、
成型体の一部を曲げて折つた破片の破断面を観察
したところ、粒子間切断を生じるものがほとんど
認められず、粒子の融着性においても良好なもの
であつた。

比較例 １ 実施例１と同様の予備発泡粒子を加圧タンク１
内で加圧処理して同様の内圧を付与した後、加圧
タンク内で加圧保持した。

次いで加圧タンク１内の予備発泡粒子の0.023
m³を大気圧開放型のホツパーに移送し、該ホツパ
ーより予備発泡粒子を実施例１と同様の成型用型
に充填して同様の蒸気により加熱発泡せしめ成型
体を得た。５回の成型が終了した後、加圧タンク
１より再びホツパーに0.023m³の予備発泡粒子を
移送して同様の成型をくり返し、計15個の成型体
を製造した。得られた各成型体の表面状態を観察
したところ、平滑な表面状態のものと表面に凹凸
を有するものが存在し、表面状態の良否にバラツ
キが認められた。また収縮の大きいものが存在
し、各成型体間の寸法上のバラツキが大きかつ
た。更に各成型体の一部を曲げて折つた破片の破
断面を観察したところ各成型体間で粒子の融着性
の良否にもバラツキが認められた。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明方法によれば、予備
発泡粒子を用いて発泡成型体を製造するに当た
り、粒子を大気圧下に曝すことがないから、加圧
処理後、成型迄の間の粒子内圧の減少を防止する
ことができ、その結果、加圧タンクから取出した
粒子を数回に分けて成型を行う場合でも、成型サ
イクルの時間の経過に伴う製品間の寸法上のバラ
ツキを生じることなく、均質な製品を製造するこ
とができる効果があり、また、上気した如く粒子
内圧の減少を防止できるので、粒子の融着性に優
れ且つ表面平滑な高品質の成型体を安定して製造
できる効果がある。

また本発明方法は、加圧状態を保持したまま粒
子を移送し又は充填する方法を採用したから、加
圧タンクから粒子を取り出した後、成型室内へ導
くまでの間、該粒子の移送を円滑且つ迅速に行う
ことができる。

更に本発明方法は、中間タンク内の予備発泡粒
子を成型室に送り込んでいる間の一部の時間を利
用して加圧タンクから中間タンクへ予備発泡粒子
を移送する方法を採用したから、加圧タンクから
中間タンクへ予備発泡粒子を移送する際の加圧タ
ンク内圧力と中間タンク内圧力の差を充分大きく
することができ、加圧タンクから中間タンクへの
予備発泡粒子の移送をきわめて円滑且つ迅速に行
なうことができるともに中断なく連続して成型を
行なうことができ、中間タンクから成型室への予
備発泡粒子の送り込みが行なわれていない状態の
時に加圧タンクから中間タンクへ予備発泡粒子を
移送する方法に比べて成型サイクル時間のより短
縮化が図れ、生産能率を大幅に増大することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明方法の実施に係る製造
装置により型内発泡成型体を製造する各工程を示
す略図、第６図はフイルターパイプの斜視図であ
る。 １……加圧タンク、４……中間タンク、１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ……熱可塑性樹脂予備発泡粒
子、２１……成型用型。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発泡能を付与された熱可塑性樹脂予備発泡粒
   子を加圧タンク内で加圧下に保持する工程と、上
   記加圧下に保持された予備発泡粒子の適宜量を中
   間タンクに移送して該中間タンク内で加圧下に保
   持する工程と、中間タンク内の予備発泡粒子を成
   型用型内に圧送充填する工程と、成型用型内の予
   備発泡粒子を加熱して発泡膨張せしめる工程とか
   らなり、且つ中間タンク内で加圧保持されている
   予備発泡粒子を成型用型に圧送充填する間に、加
   圧タンク内圧力、中間タンク内圧力、及び中間タ
   ンク内から成型用型への予備発泡粒子の移送によ
   る中間タンク内圧の落圧とによつて生じる加圧タ
   ンクと中間タンクとの内圧差を利用して、加圧タ
   ンク内の予備発泡粒子を中間タンクへ移送するこ
   とを特徴とする熱可塑性樹脂型内発泡成型体の製
   造方法。