JPH0624778B2 - 熱可塑性合成樹脂の発泡成形法 - Google Patents

熱可塑性合成樹脂の発泡成形法

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JPH0624778B2
JPH0624778B2 JP1157523A JP15752389A JPH0624778B2 JP H0624778 B2 JPH0624778 B2 JP H0624778B2 JP 1157523 A JP1157523 A JP 1157523A JP 15752389 A JP15752389 A JP 15752389A JP H0624778 B2 JPH0624778 B2 JP H0624778B2
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毅 井口
利昭 武政
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は予備発泡した熱可塑性合成樹脂粒子、例えば発
泡ポリスチレン樹脂粒子などを成形金型内に充填し、蒸
気を供給することにより加熱して発泡融着の十分な発泡
合成樹脂成形体を得るための熱可塑性合成樹脂の発泡成
形法、とりわけ大形サイズの成形体の成形に好適な上記
発泡成形法に関するものである。
(従来の技術) 発泡ポリスチロール,発泡ポリエチレン,硬質発泡ポリ
ウレタン等の発泡性熱可塑性合成樹脂よりの発泡成形体
は、その優れた保温性,緩衝作用,化学的安定性,靭
性,低見掛比重等の特性から各種食料品,機械器具等の
包装,梱包材料として多用されている。
そして、このような成形体は従来、通常、互いに開閉自
在で、かつ嵌合することによりキャビティを形成し得る
雄型と、雌型とよりなる成形用金型に予備発泡された樹
脂粒子(以下、原料ビーズという)を充填し、型内に蒸
気を供給して金型を加熱して該原料ビーズを更に発泡可
塑化させて互いに融着一体化させた後、冷却し樹脂を硬
化,安定化させて開型し、成形体を取り出すという方法
によって製造されており、最近にあっては特公昭61−
45490号公報,特開昭60−116432号公報お
よび特開昭62−267129号公報などにその幾つか
の成形例が開示されている。
なかでも特公昭61−45940号公報に記載された方
法は予備発泡した原料ビーズを一対の型内に充填し、減
圧化装置に接続された導管を介して型の通気用の小孔を
通じて脱気する操作と蒸気供給管より供給される蒸気に
よる置換操作により型内の空気を排除し、のち、型内に
蒸気供給管から蒸気を供給して型内の原料ビーズを発泡
融着させ、得られた発泡成形体を冷却する方法であっ
て、発泡合成樹脂成形体のビーズ間の融着度を向上し、
成形体品質の向上を図ると共に成形サイクルの短縮に効
果を有している。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記の方法においてもその効果の反面、
なお下記の如き問題が残っている。即ち、その1つは型
内空気が抜気されることにより加熱効率がよくなったと
しても表面から内部へ向かって融着が進行するため、表
面融着速度が大きい程、内部への蒸気通流は少なくなっ
て結果として内部と表層との融着率を同レベルにするこ
とができず、成形体表層と中心部の融着率の不均衡を招
くことであり、第2は空気と蒸気が減圧により効果的に
入れ代わるということは理論的にも説明は困難で通常、
技術概念で解釈すれば空気分子が幾分減少はするが明快
な境界が存在するという根拠はないと考えるのが妥当で
ある。
しかも小形サイズはまだよいとしても400mm厚み,5
00mm厚みと云った大形サイズブロックでは前記減圧し
ても充分な効果は得られず、また充分な減圧を得ようと
すれば減圧化装置が大型となって工業化に不利となり、
更に成形体表層と中心部との融着率の不均一さも大きく
なり、品質の低下を招くことも避けられなくなる。
本発明は上述の如き従来の発泡成形方法の各問題に対処
し、その改善を図るべく特に蒸気供給により原料ビーズ
の加熱融着に先立つ原料ビーズの予備処理を見出すこと
により成形体表層と中心部との融着率を均一化し、品質
良好な成形品を高サイクルで、かつ低蒸気,低電気使用
量で成形せしめることを目的とするものである。
(課題を解決するための手段) 即ち、上記目的に適合する本発明の発泡成形方法の特徴
は、予備発泡した熱可塑性原料ビーズを成形型内に充填
し、ついで型内に蒸気を供給して該原料ビーズを加熱融
着させ、発泡合成樹脂成形体を得るにあたり、原料ビー
ズを充填後、予め原料ビーズの融着が進行しない温度の
蒸気を型内に導入して該ビーズの予熱を行い、ついで真
空吸引操作により抜気,抜水し、しかる後、大口径供給
管より蒸気を供給し、表面融着進行速度を遅らせて一挙
に加熱融着させ、その後、冷却することにある。
なお、請求項2記載の発明は上記第1項の発明を更に具
体的に特定化するものであり、原料ビーズを充填後、該
ビーズの融着が進行しない温度の蒸気を供給するのに1
05℃以下の低圧蒸気を型内に導入し、一方、加熱融着
時、成形体の表面融着進行速度を遅延させるために成形
金型の材質を熱伝導の低い物質で形成している。熱伝導
の低い物質としては、例えばSUS,アルミニウムある
いは金属表面にテフロン(登録商標)等の皮膜を施した
もの等が挙げられる。
また、請求項3記載の発明は減圧後の蒸気供給を効果的
に行うためのものであり、供給蒸気配管系の口径(c
m2)をA,使用する成形型の蒸気導入開口面積(cm2
をBとし、A/Bによって定義づけられる流量係数が
0.2〜0.9を保有する成形装置を使用することを特
徴とし、蒸気侵入速度を増加し、表層融着と中心部融着
の均一化をはかっている。
(作用) 上記の本発明発泡成形法によれば原料ビーズを予熱後、
真空吸引操作により減圧を加えることにより蒸気ドレン
を抽出し、かつブタン等のガスを抜気し、その後の本加
熱の効率を高め、従来に比し少ない蒸気量で加熱融着を
完了させる。
また、表面融着進行速度を遅延させて加熱融着を行わせ
ることにより成形体表層と中心部との融着率を均一化
し、同時に含水率も減少させる。
更に、大口径の蒸気供給管より蒸気を供給することによ
り短時間での蒸気の補充を速やかに行い、一挙に融着を
完了させ、蒸気使用量を従来に比し減少させる。
かくして、蒸気使用量の減少,予熱後のガス抜気作用に
より全体として冷却エネルギーを減少させ、均圧降下速
度を高める作用を奏する。
なお、請求項2及び3記載の発明は上記作用を最も有効
に達成し、均一な発泡に寄与するものである。
(実施例) 以下、更に本発明発泡成形方法の実施例を掲げる。
第1図は本発明方法に使用する装置の1例を示し、図に
おいて(2)は型枠(1)に取り付けられた雄型,(4)は型枠
(3)に取り付けられた雌型で、これら一対からなる成形
型(2)(4)は互いに型閉じによって成形空間(5)を形成す
る。そして、上記金型構成において、一方の型、図では
雌型(4)には成形用原料である予備発泡された原料ビー
ズ(M)の供給手段(6)がその供給口(7)を成形空間(5)
位置に臨ましめて取り付けられている。
また、雄型(2)と、雌型(4)のそれぞれには、型枠(1)と
型枠(3)によって区画された外套部(8)(9)に加熱水蒸気
が供給され、金型を介して成形空間(5)内を加熱し、排
出口(12)(13)より排出される一方、一対の金型(2)(4)に
夫々、蒸気導入用の開口(14)(15)を穿設することにより
蒸気を上記成形空間(5)内へ流入させている。
なお、この場合、蒸気を内部に浸透させるため金型の開
口部分の面積と、供給する蒸気配管及び排気管の断面積
によって決まる流量係数0.2〜0.9を保有する成形
型装置を用いることが好適である。
かくして、上述の装置において、先ず型(2)(4)を閉じた
状態で供給手段(6)により成形空間(5)内へ供給口(7)か
ら予備発泡された原料ビーズ(M)、例えば発泡性ポリ
スチレン系ビーズ,あるいはポリエチレン系ビーズ,ポ
リプロピレン系ビーズの如き発泡性ポリオレフィン系ビ
ーズ等を供給充填する。特に本発明ではポリスチレン系
ビーズが好ましく使用される。これら原料ビーズ(M)
の予備発泡倍率は通常30〜90倍程度、最も実用的に
は60倍位のものが用いられる。
そして、原料ビーズ充填後、媒体(蒸気)供給口(10)(1
1)より加熱水蒸気を外套部(8)(9)に供給し、蒸気導入用
開口(14)(15)より蒸気を導入して成形空間(5)内部を1
05〜120℃程度に加熱することにより原料ビーズを
可塑化すると共に、更に発泡し、内圧により相互に融着
し、一体化した製品とするが、本発明にあっては、上記
本加熱の蒸気の供給に先立ち、予め原料ビーズの融着が
進行しない温度、即ち105℃以下の蒸気を短時間投入
して該ビーズを予熱する。
この蒸気温度は105℃を越えれば表面融着が進行する
恐れがあるので、それ以下であることが肝要である。
次に上記予熱が進むと、成形型の近傍におき、抵抗をな
くした真空ポンプ,大容量真空ポンプ,真空タンク等を
用いて型内を一挙に抜気,抜水してブタン等のガスやド
レン凝縮水を抜く。このとき可及的、原料ビーズの温度
を低下させないようにする。
かくして、予熱され、抜気、抜水を経た原料ビーズに対
し前記本加熱として原料ビーズ量に応じ夫々対応した温
度の蒸気を供給して加熱融着及び表面スキンを形成させ
るが、表面スキン融着を抑制し、スキン層を薄くし、一
挙に融着を完了させるため次のような手段を適用する。
即ち、成形型開口部の蒸気通流抵抗を少なくするために
開口率を2〜8%とする。そして、流量係数0.2〜
0.9を保有する成形型装置により短時間での供給蒸気
の補充が速やかに行えるよう比較的大口径の、例えば7
〜15cmφの蒸気管を用いると共に金型材質として熱伝
導の低いアルミ,SUSあるいはテフロン(商標名)を
コーティングした金属等の物質を用いる。
このように加熱発泡させ融着一体化が進むと、通常の手
法に従って型内を減圧し、前記媒体供給口(10)(11)より
冷却水などの冷媒を供給することによって製品を冷却
し、雌雄型を離脱して製品として取り出す。
次に本発明方法の具体例を既知発泡成形例と対比して説
明する。
試験例1 Al製金型を用い、ブタンガス保有の発泡ポリスチレン
樹脂粒子(発泡倍率60倍)を原料ビーズとし、第1図
図示の装置を用いて下記第1表に示す条件に従ってブロ
ックサイズが1000×2000×500mmの発泡成形
体を製造した。
一方、比較方法として既存の加熱方法を用いて品質を本
発明と同等レベルとなるように製造した例(比較方法
1)及びサイクルタイムを本発明例と同等レベルとなる
ように製造した例(比較方法2)を夫々実施した。
各得られた成形体の品質を夫々下記第1表に併記して示
す。
上記の第1表より分かるよに比較の方法に比し、本発明
方法は従来品質と同程度又はそれ以上の成形体が高サイ
クルで、しかも蒸気使用量,電力使用量を低減して成形
することが可能となる。
試験例2 Al製金型を用い、ビーズ予熱後、真空吸引を行った場
合(本発明)と、そうでない場合(比較方法3)ならび
に予熱を行わないで真空吸引を行った場合(比較方法
4)の各場合について夫々、下記第2表に示す条件に従
って実施した。
各場合の成形体の品質を併せて示す。
上記第2表の結果より予熱,真空吸引を行った本発明方
法は比較方法に比し中心部融着率にすぐれ、蒸気使用量
の低減と共に均一な発泡が可能である。
(発明の効果) 本発明は以上のように原料ビーズを充填後、予め原料ビ
ーズの融着が進行しない温度の蒸気を型内に供給して予
熱を行い、次いで抜気,抜水した後、大口径供給管より
蒸気を供給し、表面融着進行速度を遅延させて一挙に加
熱し、発泡融着せしめる方法であり、原料ビーズ予熱
後、減圧を加えることにより原料ビーズの温度を低下さ
せることなくブタン等のガスや蒸気ドレンを除去し、そ
の残留をなくして以後の本加熱の加熱効率を大幅に向上
し、従来に比し1/3〜1/2の蒸気量で融着を完了させるこ
とができると共に、表面融着進行速度を遅らせて一挙に
加熱融着することにより成形体表層と中心の融着率を均
一になし、同時に含水量も従来の8%前後から4〜6%
程度に低下させることができる効果を有する。又、上記
蒸気使用量が減少したこと、及び予熱後の減圧によるガ
スの抜気作用により冷却エネルギーが減少し、均圧降下
速度が高まったため、冷却時間が従来の1/2〜1/3とな
り、全体的に従来品質以上の成形品、特に大形サイズの
成形品が高サイクルで、かつ熱経済性をもって成形する
ことができる顕著な効果を有する。
なお、請求項2記載の発明及び請求項3記載の発明は何
れも上記効果を実用的,工業的に発揮す上に極めて有効
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案発明成形法を実施する成形型装置の1例
を示す断面図である。 (2)……雄型,(4)……雌型, (10)(11)……媒体供給口, (M)……原料ビーズ,

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予備発泡した原料ビーズを成形型内に充填
    し、ついで型内に蒸気を供給して該原料ビーズを加熱融
    着させ、発泡合成樹脂成形体を得る熱可塑性合成樹脂の
    発泡成形法において、原料ビーズを充填後、予め原料ビ
    ーズの融着が進行しない温度の蒸気を型内に導入して該
    ビーズの予熱を行い、ついで真空吸引操作により抜気,
    抜水し、しかる後、大口径供給管より蒸気を供給し表面
    融着進行速度を遅らせて一挙に加熱融着させ、その後、
    冷却することを特徴とする熱可塑性合成樹脂の発泡成形
    法。
  2. 【請求項2】原料ビーズを充填後、105℃以下の温度
    の蒸気を導入してビーズ予熱を行うと共に、成形型を熱
    伝導の低い物質で形成してビーズの表面融着進行速度を
    遅らせる請求項1記載の熱可塑性合成樹脂の発泡成形
    法。
  3. 【請求項3】成形型への蒸気供給配管系の口径(cm2
    をAとし、使用する成形型の開口面積(cm2)をBとし
    て、A/Bによって定義される流量係数が0.2〜0.
    9の範囲において型内へ蒸気を導入し、原料ビーズを加
    熱融着することを特徴とする請求項1または2記載の熱
    可塑性合成樹脂の発泡成形法。
JP1157523A 1989-06-20 1989-06-20 熱可塑性合成樹脂の発泡成形法 Expired - Lifetime JPH0624778B2 (ja)

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DE69323376T2 (de) * 1992-04-23 1999-11-04 Kanegafuchi Chemical Ind In der form expandiertes formprodukt aus polypropylenharz mit haut und verfahren zu seiner herstellung
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JPS63276530A (ja) * 1987-03-12 1988-11-14 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 熱可塑性合成樹脂ブロツク用発泡成形方法
JPH01110132A (ja) * 1987-10-23 1989-04-26 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 高品質の発泡スチロール製ブロック

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