JPH07178746A - 多層発泡体の成形方法および多層発泡体成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数種類の樹脂ビーズの層からなる多層発泡
成形品の一体成形。 【構成】 発泡成形用金型がベント用小孔を有するた
め、圧縮気体を送入すると気体が壁に向かって流れるこ
とを利用し、発泡ビーズを多層に充填する。加圧式ホッ
パ１内の樹脂ビーズＡをホッパの圧力で金型１１内に投
入し、さらに、加圧気体を金型１１内に送入する。加圧
気体の送入を停止すると同時に、金型内に加圧式ホッパ
２内の気体圧力で樹脂ビーズＢを投入し、上記の操作を
繰り返して、複数の樹脂ビーズを金型１１内に投入した
後、金型１１内を加熱して投入した樹脂ビーズを相互に
融着させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数種類の発泡体を一
体に成形した多層発泡体の成形方法および多層発泡体成
形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】包装用の緩衝材や人工木材などに用いる
発泡成形品は、予備発泡したスチレンなどの樹脂ビーズ
（以下単に樹脂ビーズという）を金型内に充填した後、
金型壁に設けた多数の小孔からスチームを吹き込んでビ
ーズを完全発泡させ、相互に融着させて成形している。
この発泡成形品は、たとえば、表層部分や端部などの比
較的高い強度を必要とする部分を低発泡倍率の発泡体や
バージンプラスチック発泡体で形成し、高い強度を必要
としないコアの部分を軽量でコストの低い高発泡倍率や
リサイクルプラスチック発泡体で形成すると、発泡成形
品の軽量化や原料コストの削減に有効である。このよう
に１個の発泡成形品中に、部分的に異なる強度や密度あ
るいは色などを形成する多層発泡体の成形方法として
は、特公平３−５５２９９号公報記載の異種原料による
同時発泡成形方法、特公昭５９−２３５４７号公報記載
の合成樹脂発泡成形品の成形方法などが提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の方法に
よって成形した多層発泡体は、異なる発泡体が混ざり合
って境界が不明瞭になる傾向がある。このような発泡成
形品は、例えば高い強度を要する部分で所定の強度が得
られず、結局高価な材料の割合が多くなって、十分な軽
量化や大きなコストダウンを望めない。もちろん、複雑
な工程や装置を用いればそのような多層発泡体の成形は
可能であるが、一般にプラスチック発泡体はコスト面で
の制約が大きく、簡易な装置と容易な操作で高い生産性
を実現する成形法でなければ実用性に乏しい。本発明
は、表層部分や端部と中央部分やコアとを、異種の発泡
体で一体に形成する、簡単で生産性の高い方法と、その
ための簡易な装置とを提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、各層が所望
通りに分かれている多層発泡体の成形が困難な原因を検
討した結果、従来法においてはインゼクタを用いて樹脂
ビーズを吸引し、金型に充填していたために、先に充填
した金型内の樹脂ビーズが撹乱され、各層が混ざり合う
ことが分かった。さらに研究の結果、樹脂ビーズを貯留
するホッパを加圧し、その圧力で樹脂ビーズを押し出す
ようにして金型内に加圧充填し、かつ異種の樹脂ビーズ
の充填への切換操作に特別の手段を用いることによっ
て、各層ごとに積層された多層発泡体の一体成形が可能
であることを見出だし、本発明を完成した。なお、本発
明では、金型として蒸気を吹き込むための多数の小さな
蒸気孔やベント孔を有する、発泡体成形用金型（以下単
に金型という）を使用する。

【０００５】すなわち、本発明は、第１の発明として複
数の加圧式ホッパ１，２と、それぞれの加圧式ホッパに
接続された複数の樹脂ビーズ投入孔７，８を有する金型
１１とからなる発泡体成形装置を用い、まず、樹脂ビー
ズＡを貯留する加圧式ホッパ１から、加圧式ホッパ１に
加えられている圧力で、所要量の樹脂ビーズＡを金型内
に投入し、金型の未充填部分の壁面から、加圧気体を金
型内に送入し、ついで、加圧気体の送入を停止すると同
時に、樹脂ビーズＢを貯留する加圧式ホッパ２に加えら
れている圧力で、所要量の樹脂ビーズＢを金型内に投入
し、上記の操作を繰り返して、所定の複数の樹脂ビーズ
を金型内に投入した後、金型内を加熱して、投入した樹
脂ビーズを相互に融着させることを特徴とする、多層発
泡体の成形方法を提供する。

【０００６】また、第２の発明として、２基の加圧式ホ
ッパ１，２と、それぞれの加圧式ホッパに接続された樹
脂ビーズ投入孔７，８を有する金型１１とからなる発泡
体成形装置を用い、まず、加圧気体を金型内に送入した
後、樹脂ビーズＡを貯留する加圧式ホッパ１に所定の圧
力を加えて、樹脂ビーズ投入孔７から所要量の樹脂ビー
ズＡを金型内に投入し、ついで、加圧気体の送入を停止
すると同時に、加圧式ホッパ２に所定の圧力を加えて樹
脂ビーズ投入孔８から所要量の樹脂ビーズＢを投入し、
樹脂ビーズＢの投入を終了した後、金型内を加熱して投
入した樹脂ビーズを相互に融着させることを特徴とす
る、２層発泡体の成形方法を提供する。

【０００７】さらに、第３の発明として、上記の多層発
泡体の成形方法を実現することのできる、複数の加圧式
ホッパとそれぞれの加圧式ホッパに接続されている複数
の樹脂ビーズ投入孔を有する発泡体成形用金型とからな
る、多層発泡体成形装置を提供する。

【０００８】

【作用と実施態様例】以下に、本発明の多層発泡体の成
形方法およびこれを実現することのできる成形装置につ
いて、実施態様例を挙げ、図面を参照しながら具体的に
説明する。図１は、本発明の実施に使用する発泡体成形
装置の一例を示すフローシート、図２および図３は本発
明により成形された発泡成形品の例を示す。本例にかか
る多層発泡体の成形方法に用いる装置は、複数の加圧式
ホッパ１，２と、それぞれの加圧式ホッパに接続されて
いる複数の樹脂ビーズ投入孔７，８を有する金型１１と
からなり、第３の発明の実施態様でもある。加圧式ホッ
パ１は、原料供給弁１７を介し樹脂ビーズＡの貯蔵ホッ
パ１５と接続され、もっぱら樹脂ビーズＡを金型１１に
供給する作用を有する。同様に、加圧式ホッパ２は、原
料供給弁１８を介し樹脂ビーズＢの貯蔵ホッパ１６と接
続されている。加圧式ホッパ１，２内の圧力は、少なく
とも供給しようとする樹脂ビーズの流動限界以上であ
り、通常は最大圧力０．２５〜０．５ＭＰａ程度に設計
するとよい。

【０００９】加圧式ホッパ１，２の底部にはシャッタ１
２，１３を設け、樹脂ビーズＡ，Ｂの供給と遮断を行な
う。シャッタの種類は問わないが、樹脂ビーズ供給時の
圧力損失が小さいものが好ましい。特に、後から充填す
る樹脂ビーズを、短時間で投入し終えることのできる方
式が好ましい。本実施態様例では、シャッタ１２には開
口部のある円盤を回転させて開閉する回転シャッタを、
シャッタ１３にはちょう形弁を用いている。

【００１０】金型１１には、それぞれピストンバルブ２
０ａ，２０ｂを有する複数の樹脂ビーズ投入孔７，８が
設けられ、それぞれフィラー（樹脂ビーズ投入部）５，
６を介して加圧式ホッパ１，２に接続されている。金型
１１は、樹脂ビーズ投入孔７，８が複数であることを除
けば、壁面に多数の小さなベント孔を有しており、通常
の単層発泡体成形用の金型と同じである。本実施態様例
でフィラー５，６にインゼクタを設けているのは、単層
発泡体の成形装置と兼用するためであって、本発明の実
施のみを目的とする専用金型では、樹脂ビーズを投入す
るためのフィラーに特にインゼクタを採用する必要はな
い。また、本発明では樹脂ビーズ投入孔を用いて金型１
１に気体を送入するので、金型の構造上問題がなければ
個々の樹脂ビーズ投入孔を出来るだけ離しておくと、層
の境界の調整などが容易となり好ましい。

【００１１】樹脂ビーズ投入孔８の上流側に設けられた
エアバルブ１４は、原料投入ヘッダ１９を介し樹脂ビー
ズ投入孔８から金型１１に気体を送る作用を有する。気
体の送入は、樹脂ビーズ投入孔とは別個に気体送入孔を
設けそこから行ってもよいが、金型の構造が複雑にな
る。ブローエア導入口９，１０は、金型１１内の蒸気や
水滴を除く目的で行うプリブローのため、あるいは樹脂
投入管３、４に残留した樹脂ビーズを加圧式ホッパ１，
２へブローバックするために設けられている。ピストン
バルブ２０ａは、樹脂ビーズ投入孔７およびブローエア
導入口９を開閉するために用いるもので、いずれか一方
を開くとき他方が閉じるように作動する。ピストンバル
ブ２０ｂも同様である。

【００１２】次に、第１の発明の多層発泡体の成形方法
について、２種類の樹脂ビーズＡ，Ｂを用いる場合を例
にとり、具体的に説明する。以下において、金型内の樹
脂ビーズの挙動に関する言及は、第２の発明の場合も含
め推定によるものであって、本発明の構成を限定するも
のではない。また、以下で示す具体的な圧力範囲は、あ
くまでも本発明者の成形装置において得られた参考値で
ある。実際に金型内の圧力の測定は困難であり、また、
成形に最適な圧力は金型の大きさ、金型のベント孔の数
や面積、金型の接合部の精度などによって異なるので、
実際の成形に際しては個々の装置に最適な圧力を試行に
より確認することが好ましい。成形に際しては、予め貯
蔵ホッパ１５，１６から加圧式ホッパ１，２に樹脂ビー
ズＡ，Ｂを所要量移送し、貯留しておく。

【００１３】まず、充填に先立ちプリブローを行う。次
に、シャッタ１２と樹脂ビーズ投入孔７とを開き、ホッ
パ１に加えられている圧力で、所要量の樹脂ビーズＡを
加圧式ホッパ１から樹脂投入管３を通して金型１１内に
投入する。樹脂ビーズＡの流量は、加圧式ホッパ１に加
える圧力やシャッタ１２の開き時間などで調節すること
ができる。シャッタ１２には、スライド式回転シャッタ
を用いると、流量の調整が容易となり好ましい。樹脂ビ
ーズＡの投入量が極端に少ない場合は、加圧式ホッパ１
に加える圧力を樹脂ビーズＡの流動限界まで下げて投入
時間を調整するとよい。投入した樹脂ビーズＡは、金型
内の樹脂ビーズ投入孔７付近を中心に集積されることに
なる。

【００１４】所要量の樹脂ビーズＡの投入が終了した
ら、シャッタ１２を開いたままでピストンバルブ２０ａ
を作動し、樹脂ビーズ投入孔７を閉じて樹脂ビーズＡの
供給を止めると同時にブローエア導入口９を開く。ブロ
ーエア導入口９から圧縮気体を送入し、樹脂投入管３内
に残っていた樹脂ビーズＡを加圧式ホッパ１にブローバ
ックし、シャッタ１２を閉める。また、ピストンバルブ
２０ａの作動と同時に空エアバルブ１４を開き、金型１
１内に圧縮気体を噴出させ、先に投入された樹脂ビーズ
Ａを気体の圧力で樹脂ビーズ投入孔７側の端部に集め保
持しておく。圧縮空気は樹脂ビーズ層を通過してベント
孔や嵌合隙間から流出するため、この気体の流れにより
樹脂ビーズＡは金型の壁面や一端に押し付けられ保持さ
れるものと考えられる。圧縮気体は、通常元圧を０．３
〜０．５ＭＰａにするが、金型までの配管の圧力損失や
金型のベント孔の数などにより調節する必要がある。

【００１５】次に、空エアバルブ１４を閉じると同時に
樹脂ビーズ投入孔８およびシャッタ１３を開き、加圧式
ホッパ２から樹脂投入管４を通して樹脂ビーズＢを金型
１１内に投入し、樹脂ビーズＡを固定する。実際は、空
エアバルブ１４を閉じた後に金型１１内および原料送入
ヘッダ１９内の圧力が低下し、ホッパ２の圧力より低く
なってから、樹脂ビーズＢの投入が始まるものと考えら
れる。樹脂ビーズＢの元圧は、０．１〜０．２ＭＰａ程
度とするとよい。この圧力が高すぎると樹脂ビーズＢの
密度が高くなり過ぎ（過充填）、低すぎると充填不足で
成形品に中空部分を生ずる傾向があるからである。先に
投入されている樹脂ビーズＡは、金型１１内の気体の流
れにより一端に保持されているため、樹脂ビーズＢと混
ざり合うことはなく、樹脂ビーズＡと樹脂ビーズＢとが
実質的に分離したままの状態で充填される。樹脂ビーズ
Ｂを所要量投入した後、シャッタ１３を開いたままでピ
ストンバルブ２０ｂを作動させ、樹脂ビーズ投入孔８を
閉じると同時にブローエア導入口１０を開く。樹脂投入
管４内に残留している樹脂ビーズＢを、ブローエア導入
口１０から加圧式ホッパ２にブローバックする。

【００１６】以上の操作を繰り返すことにより、多種の
樹脂ビーズを充填することができる。本実施例では２種
類の樹脂ビーズのみを使用しているが、３種類以上の樹
脂ビーズを使用して一体成形することも可能である。こ
のようにして樹脂ビーズＡ，Ｂの分割投入が終了した
ら、金型１１のベント孔から水蒸気を導入し、ビーズを
加熱して相互に融着させる。樹脂ビーズが層別に充填さ
れているので発泡体は２層に分かれて一体に融着成形さ
れる。図２に示した成形品２１は、樹脂ビーズＡからな
る部分２２と樹脂ビーズＢからなる部分２３とからなる
多層発泡成形品の一実施態様例である。

【００１７】次に、第２の発明の多層発泡体の成形方法
について具体的に説明する。まず、金型１１を全閉し、
空エアバルブ１４を開き、フィラー６を通して金型１１
内に所定の圧力で気体を噴出させる。供給気体の元圧
は、０．３〜０．５ＭＰａ程度が好適である。次に、好
ましくは金型１１内に気体を吹き込んだままの状態で、
加圧式ホッパ１から金型１１に所要量の樹脂ビーズＡを
投入する。金型内の圧力は、０．０１ＭＰａ以下と推定
される。投入された樹脂ビーズＡは、前記で述べた金型
内の気体の流れにより、樹脂ビーズ投入孔７側の端部お
よび金型の壁面付近に集まる。ホッパ１の圧力は、被覆
部高さｈを考慮して定める必要がある。被覆部高さｈを
大きくしたい場合には、金型内において、空エアの圧力
を上げるか、ホッパ１の圧力を金型内の圧力と平衡限界
の圧力にまで下げる方法が経験的に見出だされた。樹脂
ビーズＡの投入中も空エアバルブ１４を開けて気体を金
型内に噴出させておき、金型中心から壁面方向への気体
の流れを維持する。樹脂ビーズＡの投入終了後、シャッ
タ１２を開けたままピストンバルブ２０ａを作動させ、
樹脂ビーズ投入孔７を閉じて樹脂ビーズＡの供給を止め
ると同時にブローエア導入口１０を開く。ブローエア導
入口１０から圧縮気体を送入し、樹脂投入管３に残って
いる樹脂ビーズＡのブローバックを行う。次に空エアバ
ルブ１４を閉じ、それと同時に、金型１１内に気体の流
れが残っている状態で、樹脂ビーズＢを加圧投入し、先
に投入した樹脂ビーズＡを樹脂ビーズＢを充填すること
により固定する。樹脂ビーズＢの投入に先立ち、必要に
応じて投入を容易にするために型開きを行う。樹脂ビー
ズＢの元圧は、ホッパ１に加えた圧力よりも大きい、
０．２〜０．２５ＭＰａ程度が好ましい。第１の発明と
同様の理由による。金型１１内に樹脂ビーズＡを投入し
た側に気体によるエアポケットを生じる場合は、樹脂ビ
ーズ投入孔７により樹脂ビーズＡの追い充填を行なう。

【００１８】このようにして樹脂ビーズＡ，Ｂの分割投
入が終了した後、金型１１のベント孔から，水蒸気を導
入しビーズを加熱し相互に融着すれば、図３にその断面
図を示した、樹脂ビーズＡからなる部分３２と樹脂ビー
ズＢからなる部分３３とからなる発泡成形品３１が成形
される。

【００１９】樹脂ビーズとしては、通常、ポリスチレ
ン、ポリエチレン等の発泡性熱可塑性樹脂を予備発泡し
た、比重が０．２〜０．００５のものを使用する。さら
に、第１の発明における発泡成形品２１内の複数種類の
樹脂ビーズＡ，Ｂ等の分割形状は、樹脂投入孔７，８の
位置や数、加圧式ホッパ１，２の圧力を変えれば、変更
可能であり、上下左右に所定の分割パターンを構成する
ことができる。第２の発明においても同様である。

【００２０】第３の発明である多層発泡体成形装置は、
複数の加圧式ホッパと、それぞれの加圧式ホッパに接続
されている樹脂ビーズの投入孔を有する発泡体成形用金
型とを有するものである。この装置は、通常の単層発泡
体の成形装置において、金型に複数の樹脂ビーズ投入孔
を設け、樹脂ビーズを貯蔵するホッパと金型の樹脂ビー
ズ投入孔との間に複数の加圧式ホッパを接続することで
容易に得ることができる。従って、既存の設備を利用で
き、全く別個新たに製造する必要はない。さらに、通常
用いられる単層発泡体成形装置と兼用することもでき
る。

【００２１】

【実施例】第２の発明の多層発泡体の成形方法を実施例
により具体的に説明する。本実施例に使用した成形機
は、図１に示したものとほぼ同じである。使用原料とし
ては、発泡成形用のポリスチレン（ＥＳＣ１８０（ｇ／
ｌ）、およびＨＤＭ２００（ｇ／ｌ）オレンジ：積水化
成品（株）製）を用い、ポリスチレン発泡成形用の金型
で家電テレビ用梱包緩衝材を第２の発明の多層発泡体の
成形方法により製造した。以下に、図１を参照しつつ本
実施例の製造工程を述べる。

【００２２】まず、金型１１を全閉し元圧が０．４ＭＰ
ａの圧縮空気を２秒間吹き込んだ後、圧縮空気を噴出さ
せつつ、０．０６ＭＰａに加圧したホッパから予備発泡
した原料の樹脂ビーズＡを０．８秒間金型に投入した。
樹脂ビーズＡの投入終了後、樹脂投入管３内に残留して
いる樹脂ビーズＡのブローバックを、元圧が０．６ＭＰ
ａの空気で３秒間行った。次に、空エアバルブ１４を閉
じて圧縮空気の噴出を止めると同時に、０．２ＭＰａに
加圧したホッパから樹脂ビーズＢを３．５秒間金型に投
入した。樹脂ビーズＢの投入終了後、樹脂供給管４内に
残留している樹脂ビーズＢのブローバックを、元圧が
０．６ＭＰａの空気で２．０秒間行った。さらに、シャ
ッタ１３を開けたまま再び空エアバルブ１４を開き、原
料投入ヘッダ１９の清浄を２．０秒間行なった。その
後、通常用いられる方法により蒸気加熱を行ない、冷却
し、発泡成形を完了した。本実施例の製造工程のサイク
ルは３５０秒間、総加熱時間は２１．０秒間であった。
本実施例で得られた発泡成形品は、外側の低発泡倍率樹
脂と内側の高発泡倍率樹脂とが明確な境界線で分離され
ており、家電テレビ用梱包緩衝材として最適なものであ
った。

【００２３】

【発明の効果】本発明の多層発泡体の成形方法では、多
数のベント用小孔を有する発泡成形用金型独特の構造と
その構造に基づく金型内の気体の流れを利用し、かつ複
数の加圧ホッパを用いて所要量の樹脂ビーズを金型内に
送入するので、異種の樹脂ビーズが空気により撹拌され
混ざり合うことがなく、複数種類の樹脂の境界線が明瞭
な発泡成形品を得ることができる。また、所要量の樹脂
ビーズを金型に投入することができ、複数種類の樹脂ビ
ーズの混合割合や混合量を目的通りに操作することがで
きる。従って、安心して高発泡ビーズやリサイクルビー
ズを使用することが可能になり、軽量で原料コストの安
い多層発泡成形品を、高い生産効率で製造することがで
きる。さらに、この発明方法の実施に使用する成形装置
は、操作が容易で、通常の単層発泡体をも製造でき、し
かも通常用いられる発泡成形装置の大部分を利用するも
のであるので、設備コストが高くつくこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に使用する発泡体成形装置の一例
を示すフローシート。

【図２】第１の発明により成形される発泡成形品。

【図３】第２の発明により成形される発泡成形品の断面
図。

【符号の説明】

１，２：加圧式ホッパ ３，４：樹脂投入管 ５，
６：フィラー ７，８：樹脂ビーズ投入孔 ９，１０：ブローエア導
入口 １１：金型 １２，１３：シャッタ １４：空エア
バルブ １５，１６：貯蔵ホッパ １７，１８：原料供給弁 １９：原料送入ヘッダ ２０ａ，ｂ：ピストンバルブ ２１：第１の発明により成形される発泡成形品 ２
２：低倍率発泡部分 ２３：高倍率発泡部分 ３１：第２の発明により成形
される発泡成形品 ３２：低倍率発泡部分 ３３：高倍率発泡部分

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の加圧式ホッパ１，２と、それぞれの
   加圧式ホッパに接続された複数の樹脂ビーズ投入孔７，
   ８を有する金型１１とからなる発泡体成形装置を用い、 まず、樹脂ビーズＡを貯留する加圧式ホッパ１から、加
   圧式ホッパ１に加えられている圧力で、所要量の樹脂ビ
   ーズＡを金型内に投入し、 金型内の未充填部分の壁面から、加圧気体を金型内に送
   入し、 ついで、加圧気体の送入を停止すると同時に、樹脂ビー
   ズＢを貯留する加圧式ホッパ２に加えられている圧力
   で、所要量の樹脂ビーズＢを金型内に投入し、 上記の操作を繰り返して、所定の複数の樹脂ビーズを金
   型内に投入した後、 金型内を加熱して、充填した樹脂ビーズを相互に融着さ
   せる、ことを特徴とする、多層発泡体の成形方法。
2. 【請求項２】２基の加圧式ホッパ１，２と、それぞれの
   加圧式ホッパに接続された樹脂ビーズ投入孔７，８を有
   する金型１１とからなる発泡体成型装置を用い、 まず、加圧気体を金型内に送入した後、 樹脂ビーズＡを貯留する加圧式ホッパ１に所定の圧力を
   加えて、樹脂ビーズ投入孔７から所要量の樹脂ビーズＡ
   を金型内に投入し、 ついで、加圧気体の送入を停止すると同時に、加圧式ホ
   ッパ２に所定の圧力を加えて樹脂ビーズ投入孔８から所
   要量の樹脂ビーズＢを投入し、 樹脂ビーズＢの投入を終了した後、金型内を加熱して充
   填した樹脂ビーズを相互に融着させる、ことを特徴とす
   る、２層発泡体の成型方法。
3. 【請求項３】複数の加圧式ホッパと、それぞれの加圧式
   ホッパに接続されている複数の樹脂ビーズ投入孔を有す
   る発泡体成形用金型とからなる、多層発泡体成形装置。