JPS588335B2 - 発泡樹脂成形物の製造方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は食品、嗜好品或いは機械、器具などの緩衝材
として用いられる発泡樹脂製成形物の製造方法およびそ
の製造装置に関する。

従来この種の成形物は同一の型によってまず素材を加熱
し次いで冷却するという方法により製造されていたが、
最近この従来の方法に比較して、エネルギ、製造時間と
もに節約できる方法が提案された。

この方法に用いられる装置は、それぞれ平行な２つのプ
レートと該プレート間に設けた四辺形の枠とからなる２
つの型を備えている。

この２つの型には同一の枠が共用されており、加熱型か
ら冷却型に移送される間成形物はこの枠内に残っている
。

枠は、２つの平行なプレートの間又は成形物の変形或い
は膨張特に移送中の発泡終了を防止するため互いに隣接
して並置されたロールの間に成形物を保持しながら、両
型間を移動する。

それ故この製造方法においてはプレート状の成形物しか
製造できない。

成形物を他の形状に加工したい場合には、冷却状態の成
型プレートを冷却型より取り出した後これをさらにプレ
ス加工する必要がある。

この方法と同様に第１の型から第２の型に成形物を移送
するようにした別の方法も公知である。

しかしこの方法においては、第１の型では合成樹脂製小
球の発泡しか生じさせずこれに対し第２の型で全成形加
工を行なうため、第２の型を各成形サイクル毎に加熱し
次いで冷却する必要がある。

さらに別の公知の方法としては、発泡性樹脂を型に供給
する前に熱処理を加えて発泡終了に近い状態にし、次い
で高温の樹脂をプレス型に入れて圧縮と結合を同時に進
行させながら成形物を作り該プレス型内で成形物を冷却
するものもある。

しかしながらこの方法においても各製造サイクル毎にプ
レス型の加熱と冷却を行なわなければならないので相当
のエネルギと時間の無駄が生じる。

また成形物の品質も充分なものとはいえない。

この発明の目的はエネルギ及び時間ともに節約できしか
も品質の優れた任意形状の製品を製造することのできる
発泡樹脂製成形物の製造方法および装置を提供すること
である。

この発明になる方法は全体として以下のように進行する
。

（ａ）予発泡された合成樹脂製小球は所定温度に維持・
制御された閉鎖状加熱型に供給されるこの予発泡された
合成樹脂製小球は加熱型に供給される際には完成成形物
とほぼ同一の密度を有している。

（ｂ）合成樹脂製小球は加熱型内において例えば蒸気な
どの加熱手段により加熱され可塑化する。

小球は蒸気とともにこれを膨張させる発泡媒体すなわち
促進媒体（例えばメタン）を含んでいる。

小球は膨張時に生じる圧力により互いに結合する。

（ｃ）このようにして形成された半製品は加熱型より取
出され型の外で発泡を終了する。

これは自由な雰囲気中でも制御下の雰囲気中でもよい。

その結果小球内部に断熱弛緩状態が生じ前記促進媒体と
蒸気が凝縮する。

この時点ではまた冷却は行なわれていないから、この半
製品は可塑成形加工し得る状態にある。

（ｄ）まだ可塑状態にある前記半製品は次いで冷却型に
挿入され、少なくとも型の壁部に接触している表面の硬
化により所望の完成形状に安定せしめられる。

この発明において、前記合成樹脂製小球は外圧の作用に
より結合するのではなく該小球内のガス膨張により生じ
る内圧によって結合するのであるから、製造された成形
物は著しい均質性を有するまたこの成形物は冷却型の形
状及び寸法に一致しており、かつ、弾性的で脆さがない
。

型は加熱及び冷却を繰り返す必要がなくむしろほぼ一定
の温度に維持されるから、１製造サイクル当りの時間は
短縮される。

同様の理由によりエネルギも節約される。

この発明の好ましい実施例は、少なくとも製造すべき成
形物にほぼ対応し９０〜１３０℃好ましくは１２０℃に
維持される第１の型と、製造すべき成形物に対応し９０
℃以下の温度に維持される第２の型とを備えている。

この方法に用いられる装置においては、各型はそれぞれ
１対の型半体よりなり、両型の各第一の型半体は装置の
ベースに互いに一定間隔をおいて固定され、各第２の型
半体は対応の第１の型半体に対し所定長手軸に沿って接
近・離間し得るようになっており、また、一方の型の第
２の型半体は前記長手軸を横切って両第１の型半体の間
を移動し得るようになっている。

この発明の他の実施例においては、単一の型が用いられ
ており、該型は半製品を取り出すまでの間加熱され、半
製品を取出した後及び第３の工程の間少なくとも成形物
に接触する領域を冷却される。

この方法に用いられる装置においで、前記単一の型は熱
伝導率の小さい物質より形成され、また型穴の表面を冷
却するための手段が備えられている。

実施例につき図面に従って以下に説明する。

第１図に示す熱可塑性発泡樹脂より成形物を製造するた
めの装置は型管からなる枠形状のベース１を具備しでお
り、このベースには、予発泡されたポリスチレン製の小
球３からなる素材を収容しておく貯蔵容器２、完成した
成形物を収容するための容器４、及び、素材を成形物に
するための種種の機器が備えられている。

これらの機器には、特に、加熱型の雄型５及び雌型（図
示せず）、冷却型（これについては第４及び５図を参照
しながら後述する）の雄型６及び雌型７、及び、加熱型
から取出された半製品を冷却型まで移送する移送部材８
′が含まれる。

加熱型の雄型５は移送部材８の下端に固定されており、
一方、移送部材８は軸９に沿って摺動可能であるととも
に、ハウジング１１に設けられたシリング１０により該
軸９に沿って移動せしめられる。

他方、移送部材８は軸９を中心として２つの位置の間を
振子状に回動することができる。

移送部材が第１の位置にある時加熱型の雄型５は対応の
雌型の前に位置し、また、移送部材が第２の位置にある
時雄型５は冷却型の雌型の前に位置する移送部材８の回
動は、第２図に示す機構１２により行なわれる。

冷却型の雄型６は、水平に支持されたシリンタ１４のピ
ストンに連結されたピストンロツド１３の自由端に固定
されている。

さらにベース１には、該装置の各要素に個々の作動を行
なわせる制御盤１５が備えられている。

前記機構１２は、基本的に、２つの滑動ガイド部材１６
，１７と該ガイド部材に沿って垂直に滑動し得るプレー
ト１８とからなっており、この滑動作動は、ロツド２１
を介してグレート１８に連結されたシリンダ２０のピス
トン１９により行なわれる。

プレート１８はハウジング１１に固定したピン２３の一
端を挿入させた曲線状スリット２２を有している。

ピストン１９がシリンダ２０内の圧力媒体により第２図
の下方に駆動されると、曲線状ガイドとして作用する曲
線状スリット２２に挿入されたピン２３の端部が第３図
の左方から右方に動かされる。

このためピン２３はハウジング１１を第３図の実線で示
す左方位置より破線で示す右方位置に回動される。

ハウジング１０は移送部材８に相互に連結されているの
であるから、前記機構１２が作動すれば移送部材８の回
動も生じることになる。

第３図の鎖線で示すハウジング１１の位置１１′はプレ
ート１８の位置１８′及びピン２３端部の位量２３′と
対応している。

第４図は加熱型の一例を示す。

この加熱型は雄型４１と雌型４２からなり、両型間には
熱可塑性樹脂を充たす型穴４３が形成される。

雄型４１は、内部チャネル４５に接続する蒸気供給通路
４４を備えており、蒸気はチャネル４５内端にあるノズ
ル４６を介して型穴４３内に入ることができる。

雌型４２は熱可塑性樹脂用の円錐状供給口４７及び過剰
水蒸気用の流用ノズル４８を備えており、該ノズル４８
は蒸気流出通路４９及び凝縮物流出口５０に接続されて
いる。

第５図は雄型５１及び雌型５２を有する冷却型の一例を
示す。

両型５１，５２は、製造すべき成形物５３の形状及び寸
法に対応する型穴を形成するように設計されている。

雌型５２は完成した成形物を突出すためのエジエクタを
備えている。

このエジエクタは、ロツド５５により機械的に或いはノ
ズル５６により空気圧的に作動されるプレート５４から
なっている。

前述の装置の操作開始時において、前記加熱型の雄型５
はピストン１０により加熱型の雌型に挿入され、製造す
べき成形物に近い形状の型穴を形成している。

加熱型は図示しない公知の装置により加熱されている。

加熱型が原料を投入し得る状態になると、貯蔵容器２内
の予発泡したポリスチレン製小球３が型穴に供給される
。

ノズル４６より加熱型に流入する蒸気は前記熱可塑性小
球の膨張及び結合を生じさせる。

この工程が完了した後移送部材８に固定した加熱型の雄
型５すなわち４１はピストン１０により第１図の左方に
引出される。

型穴内に形成された半製品は加熱型の雄型に付いたまま
になっており、また機械的拘束から解放されることによ
って自由な弛緩状態となる。

続いてシリンダ２０のピストン１９（第２図）がプレー
ト１８（第３図）とともに下方に移動する。

その結果、ピン２３の端部は第２図に示す位置より第３
図の破線位置２３′に動かされる。

このピン２３の動きによりハウジング１１及び移送部材
８は軸９を中心に同時に回動せしめられる。

移送部材８が回動すると、加熱型の雄型５（４１）は冷
却型の雌型７（５２）の前に達し、完全な弛緩状態とな
った半製品は該雌型に部分的に挿入される、したがって
、この半製品は加熱型から冷却型へ移し終える過程にお
いて、その表面が実質的に機械的拘束から解放されるこ
とになる。

したがって既述の公知の方法における如く、加熱型から
冷却型に移送する間に、枠を用いて発泡素材の側面を固
定し機械的な拘束を維持したまま移動するものと本質的
に異なる。

次いでピストン１９が再び上昇すると、ハウジング１１
及び移送部材８が同時に初期位置に戻される。

半製品を冷却型に完全に挿入するため、シリンダ１４に
加圧流体が送られピストンロツド１３（第１図）を右方
に移動されるピストンロツド１３の自由端に固定された
雄型６（５１）は半製品を冷却型の型穴に圧入し、製造
すべき形状及び寸法に一致する成形物５３を形成する次
いで、ピストン１３は再び第１図の左方に動かされ、冷
却型の型穴に対応する完成成形品５３は機械的又は空気
圧的に作動されるエジエクタ５４により突出され容器４
に落下する。

第６図乃至第８図はこの装置に用いられる加熱型及び冷
却型の他の実施例を示す。

第６図の加熱型は閉鎖状態にあり、雌型６１、雄型６２
、型穴６３、該型穴に予発泡された合成樹脂製小球を装
置６５より供給する開口６４、加熱リング６６及び、蒸
気を供給、流出させるためのチャネル６７、６８を有し
ている。

第７図は加熱型から冷却型に移送される素材の断面を示
す。

第８図は冷却型における最終製造工程を示す。

冷却型は雌型６９、雄型７０、冷却水チャネル７１，７
２、型穴７３、及び完成成形物用のエジエクタ７４から
なっている。

上記装置はもち論種々の変形が可能である。

半製品を加熱型から冷却型に移送するための時間自体は
それ程重要ではないから、特に、加熱型の位置を冷却型
の位置より所定距離離間させ、両位置を例えばコンベヤ
ベルトなどの搬送装置により結ぶことも可能である。

さらに変形例の１つとしては所定時間冷却型に負圧を作
用させることが考えられる。

この場合、発泡熱可塑性樹脂からなる前記小球内部の相
対圧力を相当高めることができ、従って成形物の密度す
なわち重量を小さくすることが可能である。

前記両型は同一のベースに設けてもよいしそれぞれ別体
のベースに設けてもよい。

また、１つの加熱型と多数の冷却型とを共働させてもよ
いしこの逆にしてもよい。

半製品を加熱型から冷却型に移送するための装置は機械
的、空気圧的等種々の駆動方式をとることができる。

加熱型及び該型内の熱可塑性樹脂への熱供給は任意の公
知の手段、例えば電熱線、蒸気或いは高温オイルなどに
より行なうことができる。

この発明においては、それぞれほぼ一定の温度に維持さ
れるほぼ同一の型穴又は全く同一の型穴を有する２つの
型が用いられているから、加熱型から半製品を取出した
後直ぐに次の成形物用の原料を該加熱型に投入すること
ができる。

それ故製造工程の時間を短くすることができ、例えばほ
ぼ平均的な寸法の成形品を１個製造するのにほぼ１０秒
程度の時間短縮を達成できる。

前記型においてはほとんど温度変動が生じないから、該
型は例えば金属、合成樹脂また場合により木材など多様
な素材から作ることができる。

さらに１つの型に加熱装置及び冷却装置の両方を配設す
る必要はないので、型の構造を極めて簡単にすることが
できる。

さらにこの発明の別変形例としては、前記２つの型すな
わち加熱型及び冷却型の代りに単一の型を設け、該型の
型穴を製造すべき成形物の形状及び寸法に一致させ、か
つ、該型を熱伝導率の小さい物質から形成することも可
能である。

最初この型を加熱しこの型で前記半製品を前述のように
形成した後、この半製品を型の外で弛緩させるために型
より取り出す。

この間に型穴の壁面を冷却し、その後、再び半製品を該
型内に挿入する。

このような操作により冷却が促進され、製造サイクルを
短縮することができる。

型の素材として用いられている物質は熱伝導率が小さい
から、型穴の表面を短時間冷却するだけでは型全体が冷
却されることにはならず、従ってエネルギ損失を最小に
とどめることができる。

この発明になる方法は従来の方法により製造されたもの
に較べて密度が大きくかつ柔軟性のある成形物を製造す
ることができる。

この成形物は弾性的で脆性が小さいから、緩衝材特に包
装材としての用途に著しい効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明になる方法に用いられる装置を示す概
略区、第２図は第１図に示す装置の一部を正確に示す図
、第３図は第２図の機構の作用を説明する略図、第４図
は閉鎖状態にある加熱型の一例を示す断面図、第５図は
開放状態にある冷却型の一例を示す断面図、第６図乃至
第８図は型の別実施例を示す断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予発泡された小塊状の熱可塑性樹脂を、製造すべき
   最終成形物形状に対応する型穴を形成する雄型及び雌型
   よりなる可閉鎖性加熱型に必要量投入し、発泡に必要な
   熱エネルギーを与え、前記小塊内の膨張内圧によって該
   小塊を少なくとも部分的に結合させ、未だ可塑化状態に
   あるが、製造すべき最終成形物に対応する形状をもつ半
   製品に成形し、その後、前記加熱型を開放し、前記半製
   品の表面を実質的に機械的拘束から解放させた状態を経
   由して、最終成形物に対応する型穴を形成する雄型及び
   雌型よりなる可閉鎖性冷却型のいずれか一方に該半製品
   を移し替え、ついで該冷却型の雄、雌両型を以って閉鎖
   し、冷却することによって最終成形物を得ることを特徴
   とする発泡樹脂成形物の製造方法。 ２ 前記半製品の発泡を自由な雰囲気中で終了させるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ３ 前記半製品の発泡の速度を調節するため発泡を制御
   下の雰囲気中で終了させることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の製造方法。 ４ 前記冷却型での冷却の間前記冷却型の型穴内に負圧
   を生じさせることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第３項のいずれか１項記載の製造方法。 ５ 前記両型が２つの型より構成されでおり第１の型は
   少なくとも製造すべき成形物に対応する形状を有すると
   ともに９０〜１３０℃に維持され、第２の型は製造すべ
   き成形物に対応する形状を有するとともに９０℃以下の
   温度に維持されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第４項のいずれか１項記載の製造方法。 ６ 前記第１の型から第２の型への半製品の移動を両型
   の一方の少なくとも一部を利用して行なうことを特徴と
   する特許請求の範囲第５項記載の製造方法。 ７ 製造すべき成形物に少なくともほぼ対応する形状を
   有する型穴を形成する雄型及び雌型からなり、該型穴内
   に予発泡された小塊状の熱可塑性樹脂を投入する供給口
   及び投入樹脂加熱媒体を供給するノズルを備えた町閉鎖
   性の加熱型と；該加熱型を９０〜１３０℃の温度に維持
   する機構と； 最終成形物に対応する型穴を形成する雄型及び雌型を備
   えた可閉鎖性冷却型と； 該冷却型を９０℃以下の温度に維持する機構と；該加熱
   型の機械的拘束から解放された状態で、該加熱型から半
   製品を該冷却型へ移行させる移動機構と； を具備してなる発泡樹脂成形物製造装置。 ８ 上記移動機構が加熱型の閉鎖状態を解いたのち、加
   熱型の雄型（又は雌型）に半製品を付着させたままの状
   態で、冷却型の雌型（又は雄型）内に該半製品を移行嵌
   合させるものである特許請求の範囲第７項記載の製造装
   置。