JPH1177717A - プラスチックの一軸回転成形 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［課 題］プラスチック粉末を用いる一軸回転成形で
は、金型の中央部の表皮が薄くなり、角にボイドが出来
る欠点がある。本願は一軸回転成形で、これらを解決し
た製法に関するものである。 ［解決手段］プラスチック粉末を入れた金型を、回転軸
に対して斜めに固定し、これを時計廻りに一定時間回転
しながら加熱し、次いで、これを逆回転しながら一定時
間加熱し、これを繰り返すことにより解決できる事を発
見した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明はプラスチックの一軸回転成形に関
するものであって、プラスチックの粉末を金型に入れ、
この金型を回転軸に対して斜めに固定し、これを一軸回
転しながら外部より加熱して、金型の内面に表皮を生成
せしめる方法において、正回転と逆回転の両方を用いて
成形することを特徴とするものである。

【０００２】［発明の属する技術の分野］本発明はプラ
スチックの回転成形に関するもので、断熱材、クッショ
ン材、浮揚材、吸音材等を成形するものである。

【０００３】［従来の技術］回転成形は通常二軸回転で
行なわれ、二軸回転では少量の材料を使用しても、金型
の全内面に均一な厚さの表皮が出来る。発泡成形では蒸
気で加熱することが温度の均一性から好ましく、蒸気釜
中で成形が行なわれるが、蒸気釜中で二軸回転するの
は、この設備が広い場所（空間）をとるので問題があ
り、このため一軸回転成形が行なわれる。

【０００４】然し乍ら、一軸回転成形では、金型の内面
全部に均等な厚さで表皮ができにくいので、金型を回転
軸に対して斜めに固定して成形する。そして斜めに取り
付ける事で、金型は尻を振って回転するので、比較的少
量の材料で金型の全面に表皮をつけることが可能にな
る。しかし、この方法では薄肉の成形体にしようとする
と金型中央部の表皮の厚さの均一性が充分でなく、かつ
特定の角の部分にボイドが出来やすい。

【０００５】［発明が解決しようとする課題］本発明は
一軸回転成形で、金型の中央部まで表皮が均一な厚さ
で、かつ角の部分にもボイドのない薄肉の成形体を得よ
うとするものである。

【０００６】［発明が解決するための手段］発明者等は
金型に入れる材料が少なくとも、金型の面の中央まで均
一な厚さの表皮ができ、かつ角の部分にボイドのない成
形体を得ようとして種々検討した結果、一軸回転成形で
金型を回転軸に対して斜めに固定し、正回転と逆回転と
を併用することにより、この目的を達することを発見し
た。

【０００７】その理由は、回転時粉末プラスチックが粉
体状態で全内面を被覆しつつ流動することが必須要件で
あるが、粉末プラスチックが軽量で、粒子が小さいた
め、回転により粉末プラスチックが金型内で移動しなが
ら、とる形が徐々に変わり、摩擦により変形に遅れが出
て、この条件が充たされやすくなる。そして正回転と逆
回転とで、とる形が変化し、面の中央にふれる時間がな
がくなり、材料が少なくても金型の中央部まで均一な厚
さの表皮が出来るものと考えられる。

【０００８】また、回転軸に金型を斜めに固定すること
により、例えば直方体の金型の、ある角は大きく回転
し、別の角は小さく回転する。このため、ある角には粉
末プ、ラスチックが多く集まり、長く滞留し、これがボ
イドに結びつくと考えられるが逆回転を併用することに
より、これが緩和されボイドが出来なくなったと思われ
る。この様に、正回転と逆回転を併用すると、薄肉の成
形体ができ、金型の中央部の肉厚が均一になり、ボイド
のない成形体となる。

【０００９】［発明の実施の形態］本発明では、回転成
形時、正回転と逆回転とを例えば、１分間ずつ交互に繰
り返すのが普通であるが、これに限定するものでなく、
これより短くても長くとも良く、要は回転成形の始めか
ら終りまでの間に、両回転を実施すれば良い。

【００１０】金型の回転は、金型内の材料に遠心力を与
えない、ゆっくりした回転である。本発明では金型を回
転軸に対して斜めに固定するが、その角度は回転軸に対
して５乃至８５度斜めで、好ましくは１０乃至８０度斜
めである。そして、金型を回転軸の垂直方向に斜めに
し、又水平方向にも斜めにすることもある。本発明で回
転軸と金型のなす角度とは、金型の対向する面の中心を
結ぶ線と回転軸のなす角を言う。

【００１１】金型は通常、鉄板を溶接したもので、実と
蓋とをシャコマン状のもので押さえて回転させるのが普
通であるが、これに拘泥するものではない。

【００１２】本発明の加熱は蒸気釡中で蒸気又は過熱蒸
気で行なうもので、１５０乃至２５０℃で加熱し、好ま
しくは１６０乃至２２０℃であり、加熱時間は１０乃至
６０分である。

【００１３】加熱の後、金型は蒸気釜より取り出され、
シャワー又は水中に浸漬して冷却され、製品を取り出
す。

【００１４】この一軸回転成形により １）ポリエチレン粉末等の単体で表皮だけの成形体をつ
くることができる。 ２）単体で発泡や架橋した成形体、グラスウール等で補
強した成形体をつくることもできる。 ３）大きさの異なる二種又はそれ以上の粉末又は粒状体
を使用して、二層又はそれ以上の層の表皮の成形体をつ
くることもできる。 ４）プラスチックの粉末と発泡性粒状体を用いて、表皮
があり、その中に発泡体が充満した断熱材をつくること
もできる。 ５）４）と同じ材料で、表皮があり、発泡した層があ
り、その中央に気体の層のあるクッション材や浮揚材も
つくることができる。 ６）プラスチックの粉末とゴム、プラスチックの粒状体
を用いて、表皮の中に粒状体のある成形体もできる。こ
の成形体の上下の表皮に孔をあけ透水性の成形体もでき
る。 ７）プラスチックの粉末とゴム、プラスチック、木片等
の粒状体及び発泡性の粒状体を用い、表皮があり、その
中に粒状体があり、その隙間を発泡体で埋めた成形体も
できる。 ８）プラスチックの粉末に、発泡性材料に発泡しない材
料、僅かに発泡する材料を被覆した材料を用い、表皮が
あり、区画があり、その中に発泡体のある成形体もでき
る。 ９）粉末のプラスチックと共に、金型と相似形で少し小
形のグラスファイバー、硬質ウレタンフォーム、フェノ
ールフォームの成形体を入れ、これを回転成形して、こ
れらの成形体に表皮をつけた成形体もできる。そして、
この成形体の表皮に小孔をあけ、吸音材にすることもで
きる。

【００１５】これらの成形体の表皮には熱可塑性プラス
チックの粉末であれば、如何なる材料でも用いることが
できるが、完全に硬化していない熱硬化性樹脂の粉末も
用いることができる。

【００１６】二層の表皮をつくる時には一方の粒径が他
方の倍以上の粒径の材料を用いる。これにより小さい方
の粒径の材料が金型に付着し、他方がその上に付着す
る。

【００１７】本願の発泡性粒状体は発泡剤を含有する粒
状体であれば良いが、好ましいのはポリオレフインに架
橋材と発泡剤とを練り込み、これを粒状にしたもの、又
はポリオレフインに発泡剤を練り込み放射線架橋した材
料の粒状体で、この材料は発泡に先立って架橋している
ので良く発泡し、かつ耐熱性に優れるので種々の複合体
と成りやすい。

【００１８】発泡する粒子の大きさは、一片が０．３ｍ
ｍから５ｍｍの粒状体で、球状、立方体又はそれに近い
形が好ましい。又、断面が円形又は矩形の長尺体を用い
ることもできる。そして、この発泡性粒状体と共に用い
る他の粒状体は、これより大きい形であることが好まし
い。

【００１９】プラスチックの発泡成形体の製造に金型を
用いることは行はれており、例えばアルミ鋳物の金型が
アバ等の成形にもちいられている。アルミは熱伝導性が
高いので、金型を重ねて加熱して発泡成形できる。

【００２０】本発明で成形する板状体は、その大きさが
１×１×０．１ｍにも及ぶもので、アルミ鋳物は採用し
にくい。発明者は種々検討して、鉄板を折り曲げ、又は
溶接して金型を作ったが、鉄はアルミに比べて熱伝導率
が低いので、これを直接重ねて加熱発泡させることは不
可能であった。

【００２１】この間隙を保つ方法としては、金型の間に
適宜の物を挟むこともできるが、第一図のように金型の
蓋に、例えば１０×１０×１０ｍｍの間隙作成用の鉄片
を２５０ｍｍ間隔で溶接し、これを中子（溶接した４側
面）に重ね、その下側には平らな蓋を用い、この金型何
組かを重ねて、シャコマン状のもので圧縮一体化して、
回転しながら加熱する。この方法では、金型の上下の蓋
が相互に圧縮し合って変形することがないので、薄肉の
金型を使用して比較的短時間の加熱で成形でき、材料の
はみ出しを防止し、出来上がった成形体は正確な形で、
金型の全ての面が均一に加熱できるので、均一な厚さの
表皮ができる。

【００２２】本技術により、角形、円筒形等の容器をつ
くることができる。第２図は角形の容器を作る金型の断
面図であり、内箱（１）は、つば状の上蓋（２）と接合
されていて、４側面の外箱（３）があり、外箱の底
（４）は独立した板となっている。内箱を凸状に置き、
その廻りに外箱を置き、次いで、この箱と箱との間に材
料をいれ、外箱の底を重ねて、上蓋と底板とをシャコマ
ン状のもので締める。本願の方法では、通常金型内容積
の１／３をしめる位の材料を金型に入れるので、この方
法でないと材料を入れにくい。シャコマンで締められた
金型は回転成形機の回転軸に対して斜めに取り付けられ
て、回転成形される。そして、この金型は冷却されて製
品を取り出すが、この金型は底板が外箱と独立している
ので、製品の取り出しも容易である。

【００２３】金型は軟鋼又はステンレスでつくられ、そ
の厚さは３乃至１０ｍｍである。鉄板と共に鉄パイプを
使用して、円形の平板もつくれ、円筒状の成形体、それ
を半分に割った形もつくれる。金型はメッキをすること
もあるが、パッキングは用いない事が多い。従って、金
型内には蒸気が入り、加熱時間が短く、蒸気の圧力が金
型の強度に影響を与えず、薄い肉厚の金型を使用でき
る。

【００２４】この金型に粉末のプラスチックと共に発泡
する粒状体を入れて回転成形し、表皮があり、その中に
発泡体のある断熱箱もつくることが出来る。次いで、本
発明の実施例を説明する。

【００２５】［実施例１］低密度ポリエチレンの粉末
に、ジクミルパーオキサイド １ＰＨＲ、アゾジカーボ
ンアミド １．５ＰＨＲを混合し、この混合物４０ｇを
１００×１００×２５ｍｍの図１のごとき鉄製の金型
（肉厚３ｍｍの板を溶接）に入れた。この混合物の体積
は８０ｃｃであった。この金型３個を間隙５ｍｍで重
ね、回転軸に対して２２度、垂直方向に傾斜し、４ｒｐ
ｍで１分間時計廻りに回転し、続いて１分間逆回転し、
これを交互に繰り返しながら、１８０℃の蒸気で２０分
加熱成形した。冷却して得られた物は、架橋ポリエチレ
ン発泡体の成形体で、密度は０．３ｇ／ｃｃで、肉厚は
４ｍｍで均一な肉厚でボイドがないものであった。

【００２６】［実施例２］高密度ポリエチレンの粉末３
０ｇと低密度ポリエチレンにジクミルパーオキサイド１
ＰＨＲ，アゾジカーボンアミド２０ＰＨＲを混合して１
ｍｍの立方体にした材料８ｇを実施例１の金型に入れ、
同じ成形条件で成形した。得られた成形体は密度０．０
３ｇ／ｃｃの架橋ポリエチレン発泡体の上に１ｍｍ厚さ
の均一な厚さの高密度ポリエチレンの表皮ができてい
て、ボイドがなく対吸水性、断熱性に優れたものであっ
た。

【００２７】［実施例３］高密度ポリエチレンの粉末６
０ｇと実施例２の発泡コンパウンド１２０ｇを１００×
１００×１００ｍｍの鉄板製金型に入れ、回転軸に対し
て垂直方向、水平方向共に３３度傾斜して固定し、２０
ｒｐｍ３０秒時計廻りに一軸回転し、次いで３０秒逆回
転し、これを繰り返しながら２００℃の蒸気で２０分間
加熱成形した。得られた成形体は１ｍｍの高密度ポリエ
チレンの表皮と、その下に８ｍｍの架橋ポリエチレン発
泡体の層があり、中央は気体で丈夫で、クッション性に
すぐれ、浮揚性に優れるものであった。

【００２８】［実施例４］実施例１の金型に高密度ポリ
エチレンの粉末３０ｇ，実施例２の発泡コンパウンド４
ｇ、架橋ポリエチレンの粒状体（１片５ｍｍの粒状体）
９０ｇを入れ、実施例１と同じ条件で回転成形した。得
られた成形体は１ｍｍの厚さの均一な表皮で、中には架
橋ポリエチレンの粒状体があり、その間隙を発泡ポリエ
チレンで埋めたもので、耐湿性に優れ、厚縮強度、曲げ
強度、衝撃強度に優れるものであった。

【００２９】［実施例５］実施例２の発泡コンパウンド
を直径６ｍｍの球に成形し、これに高密度ポリエチレン
を６ｍｍの厚さに被覆し、直径１８ｍｍの球にした。こ
れを実施例１の金型に１６個入れ、粉末高密度ポリエチ
レン３０ｇを入れ、実施例１と同じ条件で一軸回転成形
した。得られた成形体は表皮があり、中には丈夫な区画
があり、耐熱性、機械的強度、衝撃吸収性に優れるもの
であった。

【００３０】［実施例６］実施例１の金型に９０×９０
×１５ｍｍのグラスファイバーの成形体を入れ、その間
に実施例１のポリエチレン発泡コンパウンド４０ｇを入
れ、実施例１と同じ条件で回転成形した。得られた成形
体は、グラスファイバーの上に約５ｍｍの厚さの架橋ポ
リエチレン発泡体の表皮があるもので、この表皮の１面
に多数の小孔をあけたものは、吸音性に優れるものであ
った。

【００３１】［実施例７］内箱の外寸法１００×１００
×１００ｍｍで厚さ２５ｍｍの図２の角形容器の金型
に、高密度ポリエチレン２７２ｇ、実施例２の発泡コン
パウンド６３ｇを入れ、これを回転軸に対して水平方向
に３３度傾けて固定し、１０ｒｐｍで正回転を２分し、
次いで逆回転２分、これを繰り返しながら２００℃で３
０分加熱成形した。得られた容器は２ｍｍ厚さの表皮が
あり、その中に密度０．０３ｇ／ｃｃの架橋ポリエチレ
ン発泡体があり、水中に入れても全く吸水しないもの
で、断熱性に優れ、長期間使用しても断熱性の低下しな
いものであった。

【００３２】［発明の効果］以上説明したごとく、金型
に粉末プラスチックを入れ、これを回転軸に傾けて固定
し、一軸成形するに当たり、正回転と逆回転とを併用す
る方法は、金型内に均一な厚さの表皮ができ、ボイドが
出来ず、極めて有用な成形方法で種々な形の成形体がで
きる。特に金型間に間隙をつくっての断熱板の製造や、
つば状の上蓋を接合されている内箱と４側面の外箱及び
外箱の底板により断熱容器などの製造が出来るもので、
極めて有用な成形方法である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明で用いる金型の断面図である。

【図 １】板状体製造用の金型の断面図である。

【図 ２】角形容器製造用の金型の断面図である。

【符号の説明】

１）間隙作成用鉄片 ２）上蓋 ３）中子 ４）下蓋 ５）内箱 ６）上蓋 ７）外箱 ８）外箱の底

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラスチックの粉末を金型に入れ、一軸回
   転しながら加熱して成形する方法において、この金型を
   回転軸に対して斜めに固定し、正回転と逆回転とを併用
   することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】プラスチックの粉末を鉄板でつくった複数
   の板状金型に入れ、この金型を回転軸に対して斜めに固
   定し、一軸回転して加熱成形するに当たり、この金型と
   金型との間に間隙を設け、金型の上、下の広い面が直
   接、蒸気加熱出来るようにした事を特徴とする方法。
3. 【請求項３】プラスチックの粉末を、つばを有する内
   箱、４側面で成る外箱、及び外箱の底板でなる金型に入
   れ、これを回転軸に対して斜めに固定し、これを一軸回
   転しながら加熱して容器を成形する方法。