JPS61192545A - 合成樹脂発泡体の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱可塑性合成樹脂発泡成形体の成形方法に係り
、特に、家電製品などの包装材として稜部又はコーナ一
部にダンボール箱と併用もしくは単体で使用される熱可
塑性樹脂発泡成形体製包装材の如き緩衝包装材において
稜落下、角落下などの衝撃荷重を受けて割れを発生する
場合の割れ抑制に効果的な成形方法に関するものである
。

（従来の技術） 一般に熱可塑性合成樹脂発泡成形体はその優れた保温性
、緩衝性、靭性、化学的安定性及び軽量安価等の特性か
ら各種物品の包装材、梱包材料として幅広い用途を有し
、とりわけ、家電製品などの緩衝包装材としては重要な
役割を果たしている。

この熱可塑性合成樹脂発泡体を用いた緩衝包装材は通常
、製品の輸送過程での固定ならびに位置安定化機能と、
落下等による衝撃荷重を受けたときの緩衝機能を主な役
割としているが、一般の場合、落下等の強い衝撃荷重を
受けたときは、その種類によって程度の違いはあるにし
ても少なからず割れによる損傷を受ける。

しかしながら、包装材としては割れによる損傷の如何に
拘らず衝撃荷重を受けた後にあっても前記製品固定なら
びに位置安定化機能を損なうものであってはならないこ
とが要求される。

そこで、従来、上記の如き包装材としての機能に着目し
、これを満足するための研究が行われ、構造的には包装
材の被包装部稜部近傍位置に被包装物の稜と平行に一部
又は全部にわたって溝状の肉盗みを設けたり、更に圧縮
変形の応力伝播を阻止する構造を付加した包装材が提案
されて来た。

（実願昭５７−１１００７５号、　１１００７６号、実
願昭５７−６６７３号、実願昭５８−４７２１５号など
参照）ところが、上記の如き構造的改良が検討されるに
拘らず、緩衝包装材の割れによる損傷に関しては、なお
充分な配慮が求められ、隅角部分や稜部分などの補強の
ためテープ貼りなどが実施されている。

一方、前記の如き熱可塑性合成樹脂発泡体の成形に関し
ても、全体にわたって等しい密度分布をもつものから、
特に使用上、特別な衝撃を受ける部分、例えば、包装材
の隅角部分など大きな強度を必要とする部分の強度を高
めるように成形する幾つかの工夫が行われて来た。

例えば、異なった強度を与えるような異種の発泡樹脂材
料を用いたり、それらを接着等の手段により一体化した
り、あるいは成形用空間の一部を閉塞した状態で発泡性
樹脂材料を充填し、第１回目の発泡成形を行った後、閉
塞部分を開放して生成した空洞部分に異種の発泡性樹脂
材料を充填し第２回目の発泡成形を行うようにすること
（特開昭５５−４６９３８号公報参照）などである。

又、一方、かかる成形方法に関し、所謂、トランスファ
式成形法と称する方法が特開昭５２−９０５７８号によ
り提案され、成形体を構成する樹脂の密度を部分的に変
化させた製品を効率よく提供するための種々の改良が試
みられている。

以上の如く、熱可塑性合成樹脂発泡成形体、就中、包装
材に関して割れ抑制効果を高めるべく、構造上、ならび
に成形方法の両面で種々の研究が続けられているが、構
造面でもある程度の改善は可能なものの決定的ではなく
、発泡成形体自体の強度特性に影響されることが大で、
最終的にはテープ貼りが使用され、これが最も信頼性の
高い有様であるが、これでは外観的ならびに作業面での
問題が残り、一方、成形方法においてもその２種類の樹
脂を使い分けるといった複雑性からコスト的に問題を有
している。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は畝上の如き実状に対処し、発泡樹脂原料の特定
の下において而易な成形方法を見出すことにより上記の
問題解決を図り、割れ抑制に有効な包装材などの熱可塑
性合成樹脂発泡体を提供せんとするものである。

通常、上記緩衝包装材においては発泡倍率５０倍の原料
が最も一般的であり、普通用いられているところである
が、強度を高めるべく、例えば、発泡倍率４０倍の原料
を使用することは当然考えられる。しかし、このように
発泡倍率４０倍の原料を使用した場合には５０倍倍率率
形品の場合が重１１００ｇであるとき、１２０ｇとなり
、重量の比例的増大を免れず、コスト面での問題がある
と共に、更に重要な難点として金型設計のやり直しが必
要となって（る。

従って、原料の発泡倍率変更は得策でなく、発泡倍率５
０倍の樹脂原料の使用ならば該原料に特定し得ることが
先ず肝要である。

本発明は、かかる原料の特定化に立脚し、その成形方法
の改善を図ることにより割れ抑制に有効な機能を具えた
包装材などの熱可塑性合成樹脂発泡体を成形することを
目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 即ち、上記目的を達成する本発明の特徴とするところは
、第１図、第２図にその概要を示しているが、雌雄一対
の型（２）　（４１によって形成される成形空間（５）
内に予備発泡された熱可塑性樹脂粒子（Ｍ）を充填し、
加熱発泡成形により発泡体（八）を成形するに際し、前
記一対の型の開閉方向における製品接圧部位（Ａ’）　
（Ｂ’）に、核型開閉方向に製品接圧部位（緩衝設計に
もとづく受圧面積部位の緩衝材厚さ）の１０〜３０％の
範囲で、かつ、４ｍｍ以上の余分空間（ａ）　（ｂ）を
設け、前記原料樹脂粒子（Ｍ）充填時に、該余分空間（
ａ）　（ｂ）にもこれに相当する前記原料樹脂粒子を余
分に充填して、加熱発泡、成形を行う手段にある。

なお、一般に発泡樹脂粒子を用い、加熱発泡。

成形するときに金型形状通りに発泡ビーズ原料がうまく
充填できない場合、成形品形状の一部に未充填による脆
弱部や欠落部が発生することがある。

そこで、この欠点を防止すべく、発泡ビーズ原料が充填
し難い複雑な形状の金型において、雌雄一対の金型によ
って形成される成形用空間（キャビティとコアで作られ
る空間）に製品形態より僅かに広（、クランキングと称
する余裕部を存して充填することが行われているが、こ
れは金型形状通りに発泡ビーズ原料が空間容積に等しく
均一に充填出来ない現象を防止するためであって、金型
空間容積（成形品形状容積）以上に余分の原料を充填す
るものでもなければ押圧圧縮により強度を高めるもので
もなく、本発明の主旨とは相違する。

そのため、その余裕も精々１〜４ｍｓ未満程度にすぎな
い。

ところで、従来方法によるクランキング操作は原料ビー
ズの充填不足や成形品の未充填不良を防止するためのや
むを得ない措置で通常、クラッキング操作は可能な限り
避けるのが正しい。

その理由としては、 （イ）未充填部以外にも余分の原料ビーズが入ることに
なり、製品重量が設計値より重くなりコストアップとな
る。

（ロ）クラッキング操作により余剰充填された部位は充
填完了後、金型閉めの操作により金型寸法まで押圧圧縮
される。

そして、次に加熱融着操作に入るが、押圧部位は過充填
圧縮状態のため発泡ビーズ原料は押しつぶされた状態と
なっており、ビーズ間の隙間もなくなり、加熱用蒸気の
透過率が他の部位に比し極端に低下する。

そのため、押圧部位は他の部位に比べ融着率が著しく低
下し、融着不良の成形品となる。

ことなどであり、このことは業界周知のことである。

これに対し、本発明は積極的に余裕部分を従来のクラン
キングと同等もしくはそれ以上に形成し該部分にも原料
粒子を充填するものである。

そのため、本発明は余剰充填完了後、即、型閉め操作に
入ることなく、クランキング状態から加熱蒸気を加えつ
つ型閉め操作を行うことが好ましく、これにより従来法
で発生した過充填圧縮状態による加熱操作のために発生
する融着不良を解消することとなる。

なお、加熱と型閉め操作は平行して行うことが好ましい
。もとより、型閉め操作は加熱操作の開始と同時にゆっ
くりと開始してもよく、又、ある程度の加熱が進行した
時点で型閉め操作を開始してもよい。型閉めの開始時点
については原料ビーズの種類、成形品の肉厚及びクラッ
キングの程度に応じて適宜選択する。

又、近時、開発された「真空成形法」では原料充填時、
金型内を減圧することができるため、原料充填が著しく
向上し、通常のクランキング操作を必要としないが、本
発明はこの状態でも余裕部分を設けて積極的に原料を金
型形状容積以上に充填しようとするものである。

この場合も充填後、即、型閉めにはいることなく加熱蒸
気を供給し、加熱操作を行いつつ型閉めをおこなうこと
が好ましい。

従って、本発明においては得られた製品の外観。

寸法は従来法によるそれと比べ、全く変わりはないが原
料充填量に差があり、その方法を異にする。

ところで、前記本発明において余分空間の範囲を型開閉
方向における製品厚さに対し成形品の製品接圧部位の１
０〜３０％の範囲で、かつ４ｍｍ以上となしたことは特
に臨界的なものではなく、少なくとも従来のクラッキン
グ以上の空間が必要であると共に多い場合における成形
時、蒸気通過の阻害と原料粒子増数による製品形態の変
動を考慮したことによる。

（作用） 次に、前記本発明により包装材などの発泡成形製品を成
形する場合の態様について説明すると、先ず、原料とな
る予備発泡粒子を雌雄一対からなる金型内の成形空間内
に充填するが、このとき、前記成形用空間を、例えば、
製品の型開閉方向の厚さに対し、成形品の製品接圧部位
の１０〜３０％で、４ｍｍ以上の範囲で余分に形成し、
即ち、一対の金型の嵌着度合をゆるめて核部に余分に原
料粒子を充填し、その後、型閉めを行って加熱発泡、冷
却により成形する。このような成形が行われると、余分
の原料粒子が充填された成形時の型開閉方向の接圧部位
は押圧されて当該部位の密度を高めることになり、他の
部分に比し強度を増大せしめ、物性を向上することにな
る。

即ち、同一発泡倍率の原料粒子を用いた場合でも、例え
ば、５０倍の発泡倍率原料粒子を用い、製品厚さ５０ｍ
ｍでｌＱｍｍの余分空間を設けて押圧したときは、実質
上、同部分の製品密度は２０％アップし、４０倍発発泡
率原料と同等の強度をもつことになり所期の目的を達す
る。

（実施例） 以下、更に添付図面に示す本発明方法の実施に使用する
装置の態様にもとづいて本発明方法の具体的態様を説明
する。

第１図は本発明方法に使用する装置の１例を示し、同図
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、これら両
型（２１（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、ここで雌型（４）は図示しないフ
レーム上で固定され金型の開閉は雄型（２）の上下又は
左右方向への進退運動によって行われるが、勿論、その
逆も可能であることは云うまでもない。

この金型構成において、一方の型１図では雌型（４）に
は成形用原料である予備発泡された熱可塑性樹脂粒子（
Ｍ）の供給手段（６）がその供給口（７）を成形空間（
５）位に臨ましめて取り付けられる。又、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）が形成され、
媒体供給口（１０）　（１１）から前記外套部（８１（
９１に、例えば、加熱水蒸気等の加熱媒体が供給され、
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。そして、その間、一対の
金型（２）　（４）に夫々透孔（１４）　（１５）を穿
設することにより加熱媒体を成形空間（５）内へ流入さ
せる。

かくして、上述の装置において、先ず型（２１（４１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熱可塑性樹脂粒子（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
ら原料樹脂粒子（Ｍ）の予備発泡倍率は１００倍位まで
可能であるが通常３０〜６０倍程度、最も実用的には５
０倍位のものが用いられる。

なお上記原料樹脂粒子の充填に際し、型開閉方向の接圧
部位（Ａ）　（Ｂ）に製品厚さに対し所要の余分空間（
余分の原料充填を可能にするクランキング）（ａ）　（
ｂ）を形成しておき、該空間（ａ）　（ｂ）に対しても
同様な原料樹脂粒子を充填する。

原料樹脂粒子充填後、媒体供給口（１０）　（１１）よ
り最も好ましくは加熱水蒸気を外套部（８１（９）に供
給し成形空間（５）内部を１０５〜１２０℃程度に加熱
することにより原料樹脂粒子は可塑化すると共に、更に
発泡し、内圧により相互に融着し、一体化した製品とな
る。

これを次に、前記媒体供給口（１０）　（１１）より冷
却水などの冷媒を供給し、冷却して雌雄型の離脱を行い
製品（Ａ）として取り出す。

このとき、前記原料樹脂粒子が余分に充填された部分に
おいては、製品（Ａ）はその厚さく高さ）方向において
押圧圧縮を受け、密度をアップし、機械的、操作的に無
理することなく実用上、満足すべき強度を保持する製品
を得ることが出来る。

第２図はその態様を示している。

なお、上記強度補強部分は製品の種類等により任意に選
定し、その部位に対応して形成するが、型閉め時の接圧
部位とすることは勿論である。

又、上記の実施装置の説明は同一の金型で加熱−発泡成
形−冷却を行う場合について述べたが、所謂、トランス
ファー成形の装置を用い、常時加熱された加熱型と、常
時冷却されている冷却型とを有機的に組み合わせ、前記
工程サイクルを短時間で行う方式における加熱型にも同
様に適用することが出来る。

次いで、以上のようにして得られた本発明方法による発
泡体製品に関し、余分の空間を利用しない従来法による
製品と性能につき対比した。

対比に先立って、先ず、本発明成形方法及び従来法に従
い、各発泡倍率を異にした予備発泡粒子を夫々単独で原
料とし、第３図に示す寸法、形状をもって下表に示す各
カラーテレビ用の緩衝包装材よりなる試料１〜１０を作
成した。　（単位龍）なお、上記表において試料１〜４
のタラソキング幅０龍、即ち、ノークラッキングは成形
品形状設計時及び金型製作時、原料充填が容易に行なえ
るよう配慮された金型で試料を成形したもので、以下の
試料５〜１０はこの金型を用い余剰原料を充填し加熱を
行いながら型閉めし成形したものである。

又、製品重量比率は成形品製品重量比率で試料１の重量
を１００％とし、これに対する比率である。

そして、上記各試料について引き続き下記条件で落下テ
ストを行い、落下後のクッション割れ限界高さを対比し
た。その結果は第４図の通りであった。図中のデータは
５回落下の平均値をとり、落下高さを棒グラフで、一方
、製品重量を破線で示した。

落下条件 （イ）商品名　　カラーテレビ　　１４インチ（ロ）自
重　　　１２ｋｉｒ （ハ）許容０　　４０Ｇ （ニ）落下条件　１角３稜６面 しかして、上記第４図より本発明方法により成形された
成形体（試料５〜１０）は従来法の試料１〜４に対し平
均的に限界値が上昇し、割れ抑制に極めて有効であるこ
とが理解される。

（発明の効果） 本発明方法は、以上の如く雌雄一対の型を用い発泡成形
体を成形するに際し、その成形空間に型開閉方向の製品
の接圧部位（緩衝設計にもとづく受圧面積部位の緩衝材
厚さ）の１０〜３０％で、かつ４顛以上の余分のクラン
キングを積極的に設けて予備発泡された原料粒子を該空
間を含めて充填し、押圧圧縮成形を行う成形方法であり
、余分の空間を積極的に設け、かつ、原料粒子を充填し
、圧縮一体成形化することにより、接圧部位はもとより
成形体製品厚さく高さ）方向の密度がアップし、発泡倍
率の異なる原料粒子を用いることなしに製品の強度を向
上することができる顕著な効果を奏する。

特に本発明方法は割れ抑制が重要な課題となっている緩
衝包装材の分野において、発泡倍率などを異にする異種
原料粒子を使用することなく、単に余分なりランキング
空間への原料粒子の充填を行うのみで、後は同様な成形
操作で強度が向上した割れ抑制に優れた包装材を成形出
来る利点があり、成形過程の簡易化と相俟って頗る実用
性が評価される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明成形方法を実施する金型装置の１例を示
す断面図、第２図は本発明成形法により得られる製品の
１例を示す断面図、第３図は同じく本発明成形方法によ
り得られる製品の１例で、落下テストに用いた包装材を
示す断面形状図、第４図は落下テストにおける製品重量
及びテスト後のクッション割れ限界を示す図表である。 （２）・・雄型、（４）・・雌型、（５）・・成形空間
。 （Ｍ）　　・原料予備発泡樹脂粒子。 （Ａ）　　・製品、　　（Ａ’ＸＥＩン・・接圧部位。 （ａ）　（ｂ）・・余分空間。 羊１図 θ 芋Ｚ図　　　　　　華３目 竿４ｎ −ｔＡ　粁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、雌雄一対の型によって形成される成形空間内に予備
   発泡された熱可塑性樹脂粒子を充填し、加熱融着ならび
   に圧縮せしめて製品となす合成樹脂発泡体の成形方法に
   おいて、前記一対の型の開閉方向における製品接圧部位
   に、該型開閉方向に成形品の製品接圧部位の１０〜３０
   ％の範囲で、かつ４ｍｍ以上の余分空間を設け、前記原
   料樹脂粒子充填時、該空間にそれに相当する余分の前記
   原料樹脂粒子を充填し、型閉めならびに加熱、融着せし
   めて成形することを特徴とする合成樹脂発泡体の成形方
   法。