JPH11309733A - 原料ビーズの充填方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ベントホールを備えていない発泡成形用金型装
置を使用しながら、原料ビーズ充填時の充填むらをでき
るだけ防止する。 【解決手段】原料ビーズ容器から発泡成形用金型内のキ
ャビティ４に原料ビーズを充填する方法であって、裏面
側にチャンバを配設した一対の金型５２、６１で包囲し
て、前記チャンバとは気密に隔てられた状態でキャビテ
ィ４を形成する第１ステップ、原料ビーズ容器内の圧力
に対して、前記キャビティ内の圧力を所定のマイナス圧
に維持しながら、該原料ビーズを前記キャビティ４に送
入する第２ステップを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発泡ポリスチレン
樹脂などからなる断熱性容器あるいは建設用型材、また
は断熱床下地材などを製造するための発泡成形方法にお
いて、原料である予備発泡させた発泡性原料ビーズを金
型内のキャビティに充填するための充填方法の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ここで、本発明の背景となる発泡成形方
法の概要を説明すると、この発泡成形に用いられる金型
装置の配置は、図３の断面略図に示すように、発泡製品
が充填成形されるキャビティ１を形成するよう、凸型金
型３１と凹型金型２１が対向配置されるとともに、凹型
金型２１は通常固定されているが、凸型金型３１は、図
３のように凹型金型２１内にキャビティ１を形成した状
態から水平に移動（図３では右方向へ）し、成形された
発泡体を取り出すことができるよう移動可能に配置され
ている。そして、この金型２１、３１には、後記の加熱
用スチームなどの用役が通過できるよう多数のベントホ
ール２２、３２が透設されている。

【０００３】また、これら凹、凸金型２１、３１の裏面
側には、スチーム、空気、冷却水などの用役が供給され
る凹側チャンバ２と凸側チャンバ３が形成され、凹型金
型２１のほぼ中央には原料ビーズをキャビテイ１内に充
填するための原料ビーズ供給金具２６が凹側チャンバ２
を貫通して配置されている。なお、この事例では、それ
ぞれのチャンバ２、３の上部には、加熱用スチームなど
を供給するための上部用役口２４、３４が設けられ、下
部には、下部用役口２５、３５が設けられ、減圧ポンプ
あるいはドレン配管に接続されている。

【０００４】このような発泡成形用金型装置を用いて、
発泡成形体を製造するには、先ず、原料ビーズ容器（図
示せず）から所定の発泡ポリスチレン樹脂などからなる
予備発泡させた発泡性原料ビーズを原料ビーズ供給金具
２６を介してキャビティ１内に送入し充填した後、加熱
用スチームで加熱し、溶融発泡させ、冷却固化させて、
発泡成形体として取り出すという順に行われる。

【０００５】この原料ビーズの充填方法として、従来か
ら１）クラッキング法、２）加圧充填法、３）圧縮充填
法などが知られている。 １）クラッキング法は、原料ビーズ容器およびキャビテ
イ内を大気圧に連通し開放した状態で、インジェクタに
より原料ビーズを機械的に搬送して充填する方法である
が、内部に滞留する空気が障害となって充填むらを生じ
やすく、充填密度がバラツキが大きくなるという欠点が
あった。

【０００６】２）加圧充填法は、原料ビーズ容器内を
０．２〜１．５ｋｇ／ｃｍ² 程度に加圧し、チャンバを
通じて大気圧に開放した状態のキャビテイ内に、その差
圧を利用して搬送して充填する方法である。この場合、
原料ビーズ容器からキャビテイまでの搬送通路内の差圧
が利用できるので、前記クラッキング法に較べて充填む
らが少なくなる利点が得られる。

【０００７】３）圧縮充填法は、原料ビーズ容器内の圧
力ｐを加圧充填法より高めの１．０〜５．０ｋｇ／ｃｍ
² 程度に加圧し、一方のチャンバ内を加圧して、ベント
ホールを通じて連通しているキャビテイ内圧力ｐ1 の差
圧（ｐ−ｐ１）を変化させて、原料ビーズを搬送して充
填する方法であり、原料ビーズが圧縮された状態で送ら
れるので、充填性に優れる。

【０００８】ところで、このような発泡成形方法に用い
られる金型装置は、先に説明した通り、加熱用スチー
ム、排気、給気、給水などの用役をキャビテイ内に作用
させるためのベントホールが多数形成されているため、
次のような問題を内在している。すなわち、強度維持の
ため肉厚となり孔明け加工費も嵩んで金型材料費がコス
ト高となる、目詰まり防止など特別なメンテナンスのた
めの費用もかかる、加熱冷却の熱効率が低い、冷却水が
製品に浸透するので乾燥が必要になる、成形体の表面が
凹凸になり印刷面に適さない、などのベントホールに起
因する不都合が認識されるようになり、その改善が試み
られている。

【０００９】そこで、従来の金型構造において、ベント
ホールを設けない凹型、凸型金型の組合せを準備して、
原料ビーズの充填操作を試行してみた結果、前記クラッ
キング法を応用する場合は、凹型、凸型金型の型締めを
完全には行わず、若干隙間を開けておくことにより、一
応原料ビーズが送入可能ではあるが、充填むらが甚だし
く実用の見通しは得られなかった。

【００１０】また、加圧充填法の場合には、同様に凹
型、凸型金型の間に若干隙間を開けておくことによりキ
ャビテイ内を大気圧に維持できるので、一応の充填操作
は可能であるが、充填された原料ビーズは、操作後にク
ラッキングに相当する型閉め代寸法だけ圧縮されること
になるが、図３の容器の底部になる平面部分と側壁部に
なる部分では、圧縮率が異なり、平面部は側壁部より充
填率が大きくなって、充填密度むらが発生するという欠
点は解消できなかった。なお、圧縮充填法の場合には、
キャビテイ内を大気圧以上の所定の圧力に維持する必要
があるものの、ベントホールの存在しない金型では加圧
を保持しながら原料ビーズを送り込む手段がないので比
較、検討することもできなかった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものであり、従来必要であ
ったベントホールを金型面から省略した新規な発泡成形
用金型装置の実用化を図るものであり、ベントホールを
備えていない発泡成形用金型装置を使用しながら、原料
ビーズ充填時の充填むらをできるだけ防止できる原料ビ
ーズの充填方法を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めになされた本発明の原料ビーズの充填方法は、原料ビ
ーズ容器から発泡成形用金型内のキャビティに原料ビー
ズを充填する方法であって、裏面側にチャンバを配設し
た一対の金型で包囲して、前記チャンバとは気密に隔て
られた状態でキャビテイを形成し、次いで原料ビーズ容
器内の圧力に対して、前記キャビティ内の圧力を所定の
マイナス圧に維持しながら、該原料ビーズを前記キャビ
ティに送入することを特徴とするものである。

【００１３】そして、本発明は、次の形態に好ましく具
体化することができる。 （１）原料ビーズ容器内の圧力を大気圧〜５．０ｋｇ／
ｃｍ² の範囲に保持して、原料ビーズを前記キャビティ
に送入する形態の前記原料ビーズの充填方法。

【００１４】（２）前記キャビティ内の圧力を、原料ビ
ーズ容器内の圧力に対してマイナス０．５ｋｇ／ｃｍ²
未満であって、かつ大気圧以上の加圧状態に維持する形
態の前記原料ビーズの充填方法。 （３）前記キャビティ内の圧力を、大気圧からマイナス
１．０ｋｇ／ｃｍ² までの大気圧以下の減圧状態に維持
する形態の前記原料ビーズの充填方法。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の原料ビーズの充填
方法に係る実施形態を説明する。本発明の原料ビーズの
充填方法は、原料ビーズ容器から発泡成形用金型内のキ
ャビティに原料ビーズを充填する方法であって、裏面側
にチャンバを配設した一対の金型で包囲して、前記チャ
ンバとは気密に隔てられた状態でキャビティを形成する
第１ステップ、原料ビーズ容器内の圧力に対して、前記
キャビティ内の圧力を所定のマイナス圧に維持しなが
ら、該原料ビーズを前記キャビティに送入する第２ステ
ップを含むものである。

【００１６】ここで、本発明に適用し得る発泡成形用金
型装置について、その要部断面略図参考図である図１を
参照して、説明する。図１において、型閉時に、発泡成
形体を形成するためのキャビティ４を包囲した状態で形
成する一対の組合せ金型５１、６１において、その組合
せ金型の合わせ目部分に沿って、キャビティ内の両端部
分に露出したスリット７ａ、７ｂを、その開口幅を供給
される原料ビーズの粒径より小さいものとして、配設す
るとともに、該スリットから外部の用役配管に連通する
通路を設けたことを特徴とする発泡成形用金型装置が適
当である。

【００１７】また、同様に発泡成形体を形成するための
キャビティ４を包囲した状態で形成する一対の組合せ金
型５１、６１において、その組合せ金型の少なくとも一
方の金型に取り付けられた付属部品、例えば、原料ビー
ズ供給金具８などのキャビティ内に露出した部分に、ス
リット８ａを配設するとともに、該スリットから外部の
用役配管に連通する通路を設けたことを特徴とする発泡
成形用金型装置も適当である。このスリット８ａのの開
口幅を供給される原料ビーズの粒径より小さいものとす
るのは、スリット７ａ、７ｂの場合と同様である。

【００１８】さらに、前記組合せ金型の合わせ目部分に
沿って設けられたスリット７ａ、７ｂと、前記組合せ金
型の少なくとも一方の金型に取り付けられた原料ビーズ
供給金具８のキャビティ内に露出した部分に設けられた
スリット８ａとを併設した形態の発泡成形用金型装置も
適当である。

【００１９】さらに詳細に説明すると、キャビティ４を
形成する凸型金型６１と凹型金型５１のうち、凹型金型
５１は固定され移動できないが、凸型金型６１は、図１
のように凹型金型５１内にキャビティ４を形成した状態
から水平に移動（図１では右方向へ）し、成形工程で得
られた発泡成形体を取り出すことができるよう移動可能
に配置されているのが通例である。

【００２０】そして、これら金型５１、６１の裏面側に
は、フレーム５２、６２と裏板５３、６３が取付けら
れ、スチームなどの用役が供給される凹側チャンバ５と
凸側チャンバ６が形成されている。なお、この事例で
は、フレーム５２、６２の上部には、上部用役口５４、
６４が、下部には、下部用役口５５、６５が配設されて
いて、上部用役口５４、６４には、加熱用スチームが供
給されるスチーム弁がそれぞれ取り付けられ、下部用役
口５５、６５には、減圧ポンプまたはドレン配管に接続
される弁が取り付けられている。

【００２１】そして、前記一対の組合せ金型５１、６１
の合わせ目部分に沿ってキャビティ４内の両端部分に露
出した、スリット７ａ、７ｂを配設するとともに、該ス
リット７ａ、７ｂから外部の用役配管に接続される用役
口７３ａ、７３ｂの間を連通させる通路として、型間通
路７１ａ、７１ｂおよびチャンバ５、６内を通過する内
部配管７２ａ、７２ｂが設けられている。

【００２２】つまり、金型５１、６１には，従来のよう
なベントホールが設けられておらず、金型５１、６１を
閉じたときには、キャビティ４は、凹側チャンバ５と凸
側チャンバ６のそれぞれから気密に隔離された状態に形
成されるとともに、スリット７ａ、７ｂと、これらスリ
ットが専用の用役口７３ａ、７３ｂに連通する通路が形
成されるのである。

【００２３】さらに、それら組合せ金型の少なくとも一
方の金型に取り付けられた付属部品、例えば外部から貫
通して金型５１に取り付けられた原料ビーズ供給金具８
のキャビティ内に露出した部分には、スリット８ａを配
設するとともに、該スリット８ａから外部の用役配管に
接続される用役口８２ａに連通する通路８１ａを設けら
れている。

【００２４】この場合の原料ビーズ供給金具８は、原料
ビーズ容器（図示せず）から供給配管（図示せず）を通
じて原料ビーズを供給するものであり、供給ノズル８０
とその周囲を取り囲む２重管８１から構成され、その先
端部分は金型５１を通じてキャビティ４に臨む状態で配
設されている。そして、この供給ノズル８０と２重管８
１との間には通路８１ａが設けられていて、その先端部
は環状のスリット８ａとし、供給ノズル８０のノズル口
８ｂと同様に、キャビティ４に露出している。

【００２５】そして、前記供給ノズル８０と２重管８１
との間の通路８１ａの他端は、金型外に臨む用役口８２
ａに通じていて、この用役口８２ａから、キャビテイ４
内の原料ビーズに対して、前記のスリット７ａ、７ｂと
同様に、所要のスチーム、加圧空気の供給あるいは減圧
操作などを行うことができるのである。

【００２６】以上詳細に説明した発泡成形用金型装置を
使用すれば、本発明の原料ビーズの充填方法における第
１ステップである、裏面側にチャンバ（参考、図１の符
号５、６、以下同様）を配設した一対の金型（図１の符
号５１、６１）で包囲して、前記チャンバとは気密に隔
てられた状態でキャビティ（図１の符号４）を形成する
ことができる。

【００２７】次いで、第２ステップである、原料ビーズ
容器内の圧力に対して、前記キャビティ内の圧力を所定
のマイナス圧に維持すれば、その差圧に基づいて、その
容器内の原料ビーズは供給配管内を搬送され、前記原料
ビーズ供給金具（図１の符号８）からキャビティ（図１
の符号４）内に送入され、キャビティを充填することが
できるのである。なお、この差圧を維持するには、キャ
ビティの両側部にあるスリット（図１の符号７ａ、７
ｂ）に連通している用役口（図１の符号７３ａ、７３
ｂ）から加圧、または減圧などの調圧操作を加えれば容
易に行うことができる。

【００２８】この場合、原料ビーズ容器内の圧力を大気
圧〜５．０ｋｇ／ｃｍ² の範囲に保持して、さらには、
前記キャビティ内の圧力を、原料ビーズ容器内の圧力マ
イナス０．５ｋｇ／ｃｍ² 未満であって、かつ大気圧以
上の加圧状態に維持して原料ビーズを前記キャビティに
送入するのが好まし具体的な方法である。

【００２９】原料ビーズ容器内の圧力を大気圧〜５．０
ｋｇ／ｃｍ² の範囲とする理由は、この範囲の場合にキ
ャビテイ内の原料ビーズは、最適の外径（容積）に圧縮
減容され、金型キャビティの平面部分、側面部分あるい
は狭隘な部分においても充填密度が比較的均一になると
いう好ましい効果が得られるからである。

【００３０】また、前記キャビティ内の圧力を大気圧以
上に維持しつつ、原料ビーズ容器内の圧力に対してマイ
ナス０．５ｋｇ／ｃｍ² 未満の差圧を設ける理由は、こ
の範囲を外れる圧力状態では、搬送気流の流速が過剰で
ありキャビティ内あるいは充填通路の狭隘部分において
原料ビーズの詰まりの現象がみられるようになるから好
ましくないからである。

【００３１】さらに、本発明の第２のステップにおい
て、原料ビーズ容器内の圧力を大気圧〜５．０ｋｇ／ｃ
ｍ² の範囲に保持しながら、前記キャビティ内の圧力を
大気圧からマイナス１．０ｋｇ／ｃｍ² までの大気圧以
下の減圧状態に維持して、原料ビーズを前記キャビティ
に送入するのも好ましい具体的な方法となり得る。

【００３２】このように、原料ビーズ容器内の圧力を大
気圧〜５．０ｋｇ／ｃｍ² の範囲に保持しながら、キャ
ビティ内の圧力を大気圧からマイナス１．０ｋｇ／ｃｍ
²までの負圧に保つ利点は、圧縮減容を必要としない原
料ビーズに対して、キャビティのみを減圧するため、充
填時に負圧状態を保持し易く、キャビティの金型平面部
分、または側面部分あるいは狭隘な部分においても、充
填密度が均一になるという好ましい効果が得られるから
である。

【００３３】さらに、本発明によれば、以下の利点が得
られる。 １）送入された原料ビーズは、キャビティのほぼ中央に
位置する供給ノズルからキャビティの側端部に設けられ
たスリットの方向に流動して充填されるので、キャビテ
ィ内に充填むらが生じにくく、製品の品質が安定する。 ２）充填された原料ビーズは、圧縮状態で充填されるの
で、原料ビーズの粒子間空間を少なくでき、その後に行
われる加熱発泡時のスチームとの置換操作などが容易と
なる。

【００３４】３）充填時の調圧操作において、対象はキ
ャビティ空間に限定されるので、従来のような両サイド
のチャンバ空間を含む大容積の調圧が不要となり、調圧
空間が１／２０以下になるので、加圧、減圧装置の負荷
が大幅に減少でき、機器のコンパクト化が可能となる。

【００３５】次に、さらに本発明に適用し得る他の構造
の発泡成形用金型装置について、その要部断面略図であ
る図２を参照して、説明する。図２は、発泡成形用金型
装置の下半分を省略した断面略図であり、型閉時に、発
泡成形体を形成するためのキャビティ４を包囲した状態
で形成する一対の組合せ金型５１、６１の合わせ目部分
に沿って、キャビティ内の両端部分に露出したスリット
７ａ、７ｂ（図示せず）を、その開口幅を供給される原
料ビーズの粒径より小さいものとして、配設する点で先
の形態と同様であるが、以下の点で、その構造を異にす
る。

【００３６】それは、この組合せ金型５１、６１の合わ
せ目部分に沿ってキャビティ４内の両端部分に露出した
スリット７ａから外部の用役配管に接続される用役口９
３ａの間を連通させる通路として、型閉時に、金型５
１、６１の合わせ目部分で形成される型間通路９１ａ
と、同じく型閉時に、、型間通路９１ａに連通し、外部
の用役口９３ａを備え、かつ密閉されるフレーム５２、
６２の合わせ目部分で包囲された状態で形成される型間
空間９２ａを利用するものである。このスリット７ａ〜
用役口９３ａに至る構造は、金型装置の下半分にも対称
状態にして同様に設けられ得るものである。

【００３７】つまり、金型５１、６１には，従来のよう
なベントホールが設けられておらず、金型５１、６１を
閉じたときには、キャビティ４は、凹側チャンバと凸側
チャンバのそれぞれから気密に隔離された状態に形成さ
れるとともに、スリット７ａと、これらスリットが金型
装置のフレーム（図２ではフレーム５２側）に設けられ
た専用の用役口９３ａに連通する通路（型間通路９１ａ
および型間空間９２ａ）が、先の図１の事例とは異なっ
た形態で、両金型およびフレームの合わせ目に沿って形
成されるのである。

【００３８】この図２に示す金型装置を使用すれば、本
発明の原料ビーズの充填方法における第１ステップであ
る、裏面側にチャンバを配設した一対の金型５１、６１
で包囲して、前記チャンバとは気密に隔てられた状態で
キャビティ４を形成することができる。

【００３９】次いで、第２ステップである、原料ビーズ
容器内の圧力に対して、キャビティの両側部にあるスリ
ット（７ａ、７ｂ）に連通している用役口（９３ａ、９
３ｂ）から加圧、または減圧などの調圧操作を加えて、
前記キャビティ内の圧力を所定のマイナス圧に維持すれ
ば、その差圧に基づいて、その容器内の原料ビーズは供
給配管内を搬送され、前記原料ビーズ供給金具（図１の
符号８）からキャビティ４内に送入され、充填すること
ができるのである。この場合、先の実施形態の場合に同
様に、キャビティ内の圧力を好ましく設定することがで
きる。

【００４０】そして、この図２に示す金型装置を用いる
本発明によれば、先の図１の場合と同様な利点を全て享
受できるうえ、製作時に配管工事が必要である独立した
内部配管７２ａ、７２ｂが不要であるから、金型装置の
製作コストが抑えられ、メンテナンスも不要となる利点
が得られるのである。

【００４１】また、本発明では、キャビティ４を包囲し
た状態で形成する一対の組合せ金型５１、６１におい
て、図２に示すように、原料ビーズが進入しにくく、充
填されにくい凹所あるいは狭隘な部位４１、４２を、内
部配管４３、４４によって、前述の型間空間９２ａに連
通させた構造の金型装置を利用することができる。この
場合、この内部配管４３、４４のキャビティ４への開口
幅は、スリット７ａのときに同じく、供給される原料ビ
ーズの粒径より小さいものとする。

【００４２】この実施形態によれば、型間空間９２ａの
調圧操作に連動して、前記の狭隘な部位４１、４２が、
原料ビーズ容器に対して所要のマイナス圧に調節される
ので、本来原料ビーズが進入しにくいこれら狭隘な部位
４１、４２にも、原料ビーズが進入しやすくなるので、
充填むらが解消できる利点がある。

【００４３】

【発明の効果】本発明の原料ビーズの充填方法は、以上
に説明したように構成されているので、下記のようにベ
ントホールを金型面から省略した新規な発泡成形用金型
装置の実用化が可能となる他、製品品質の安定化、原料
ビーズ粒子間空間のスチームとの置換操作の容易化、あ
るいは調圧機器のコンパクト化に寄与するなどの優れた
効果がある。

【００４４】また、従来の発泡成形用金型装置では、キ
ャビティとチャンバとを連通させるベントホールは必要
不可欠なものであったが、本発明によって、ベントホー
ルを金型面から省略した新規な発泡成形用金型装置の実
用化が可能となった。

【００４５】その結果、ａ）金型材料費が安価になり、
金型の製作加工コストも削減できる。ｂ）特別なメンテ
ナンスが不要になる。ｃ）加熱冷却の熱効率が向上し、
省エネルギ、サイクル時間短縮に有効となる。ｄ）成形
体の含水率が低下するので乾燥後工程が省略できる。
ｅ）成形体の表面が滑らかで外観品質に優れる。ｆ）用
役操作の自由度が拡張できるなどという、ベントホール
を省略した場合の多くの効果を実現できるようになった
のである。よって本発明は従来の問題点を解消した原料
ビーズの充填方法として、その工業的価値は極めて大な
るものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられる発泡成形用金型装置の要部
断面略図。

【図２】本発明に用いられる他の発泡成形用金型装置の
要部断面略図。

【図３】従来の発泡成形用金型装置の要部断面略図。

【符号の説明】

４ キャビティ、４１、４２ 狭隘部位、４３、４４
内部配管、５ 凹側チャンバ、５１ 凹型金型、５４
上部用役口、５５ 下部用役口、６ 凸側チャンバ、６
１ 凸型金型、６４ 上部用役口、６５ 下部用役口、
７ａ、７ｂ スリット、７２ａ、７２ｂ 内部配管、７
３ａ、７３ｂ 用役口、８ 原料ビーズ供給金具、８ｂ
ノズル口、８０ 供給ノズル、８ａ スリット、８１
２重管、８１ａ 通路、８２ａ 用役口。９１ａ 型
間通路、９２ａ 型間空間、９３ａ用役口。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原料ビーズ容器から発泡成形用金型内のキ
   ャビティに原料ビーズを充填する方法であって、裏面側
   にチャンバを配設した一対の金型で包囲して、前記チャ
   ンバとは気密に隔てられた状態でキャビテイを形成し、
   次いで原料ビーズ容器内の圧力に対して、前記キャビテ
   ィ内の圧力を所定のマイナス圧に維持しながら、該原料
   ビーズを前記キャビティに送入することを特徴とする原
   料ビーズの充填方法。
2. 【請求項２】原料ビーズ容器内の圧力を大気圧〜５．０
   ｋｇ／ｃｍ² の範囲に保持して、原料ビーズを前記キャ
   ビティに送入する請求項１に記載の原料ビーズの充填方
   法。
3. 【請求項３】前記キャビティ内の圧力を、原料ビーズ容
   器内の圧力に対してマイナス０．５ｋｇ／ｃｍ² 未満で
   あって、かつ大気圧以上の加圧状態に維持する請求項２
   に記載の原料ビーズの充填方法。
4. 【請求項４】前記キャビティ内の圧力を、大気圧からマ
   イナス１．０ｋｇ／ｃｍ² までの大気圧以下の減圧状態
   に維持する請求項２に記載の原料ビーズの充填方法。