JPS6353016A

JPS6353016A - 発泡成形機

Info

Publication number: JPS6353016A
Application number: JP61195603A
Authority: JP
Inventors: Akemichi Yamanochi; 山野内　明道; Yoshimasa Miura; 三浦　義正
Original assignee: KOUCHI SUCHIROOLE KK; Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: KOUCHI SUCHIROOLE KK; Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 1986-08-22
Filing date: 1986-08-22
Publication date: 1988-03-07

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１例えば発泡スチロール成形機などの発泡成形
機に係り、特に発泡成形後の高温状態にある成形金型を
冷却する冷却機構に関するものである４発泡スチロールなどＶｌＡ着加熱加熱方式泡成形におい
て、その成形工程は（１）ポリスチレンなどのベースとなる合成樹脂に発泡
性物質を化学的に付加して原ｔＦビーズをつくり、その
原料ビーズを予罰発抱機で加熱しながら攪拌して予備発
泡（１次発泡）ビーズとし、これを所定時間熟成させる
準備工程と。

（２）キャビティ型とコア型のそれぞれ金型を取すつけ
た成形機で、両全型を閉じる型締工程と、（３）蒸気室
つき前記金型のキャビティ・コア壁面で形成された成形
品キャビティ内に、前述の予備発泡ビーズを空送して充
填する充填工程と、（４）予備発泡ビーズの種類に適し
た温度、圧力を有する蒸気を前記蒸気室に送入し、キャ
ビティ・コア壁面からの伝熱加熱、ならびに前記壁面に
貫通した蒸気孔から蒸気の一部を成形品キャビティに送
入することにより、充填された予備発泡ビーズ内へのパ
ーフォレーションによって予備発泡ビーズを加熱する融
着加熱（２次発泡）工程と。

（５）発泡融着したビーズを金型から取り出す際に残存
発泡力のために再膨張（３次発泡）しなくなるまで、金
型内で成形品を冷却する冷却工程と。

（６）金型を開いて成形品を取り出す取出し工程と。

（７）その取り出した成形品を乾燥する乾燥工程とから
なっている。

発泡成形機に取り付けたキャビティ型ならびにコア型に
は、それぞれの蒸気室に挿通する加熱用蒸気配管、冷却
水配管ならびにドレン配管などが取付けられている。前
記冷却水配管は、蒸気室内においてキャビテイ壁ならび
にコア壁に水を分散して噴射するために、スプレーノズ
ルを備えた配管となっている。また最近の成形機には、
蒸気室を真空にするための真空配管が付加されているも
のが多い。

〔従来の技術〕

次に従来の発泡成形における冷却工程について説明する
。

冷却の原理としては、伝熱性の良いキャビティ・コア壁
面を先ず冷却することによって、断熱性に優れた発泡成
形品から、融着加熱のときに蓄積された熱量を伝熱によ
って奪いとることである。成形品を金型から取り出した
とき３次発泡しない程度に冷却すればよいので、キャビ
ティ・コア壁面を冷却するのが目的ではない、むしろ必
要以上に金型壁面を冷し過ぎないようにすることが、次
の成形サイクルの加熱立ち上がりをよくするためにも重
要である。

また、冷却スプレーから噴出した水が金型壁面に設けら
れた蒸気孔を通って成形品の中に一部侵入するので、取
り出し後の成形品には付着水が幾分残っている。この量
を可及的に少なくして、取り出し後の乾燥工程を省略し
たい要求が強い。

また、蒸気室全体を冷却するのでなく、キャビティ・コ
ア壁面だけを選択的に、しがち冷却工程の初期に急冷し
ようとする傾向がある。

次に従来の具体的な冷却方法と、十九の問題点について
説明する。

（１）スプレー冷却冷却水をスプレーノズルからキャビティ・コア壁に向け
て噴射する方法で、現在量も普通に用いられている。こ
の方法は少量の冷却水で壁面を効率よ（冷やすことがで
きるが、冷却水の噴出量に注意しないと、必要以上に壁
面を冷やしすぎる結果となり、成形品への付着水も多く
なって成形品の含水率が高くなりがちである。またスプ
レーノズルの配管に限界があるとともに、成形品の牧雑
な形状のため、冷却水の分散が完全に一様にできに＜＜
１局部的に冷却の過不足状態が生じ易い。

この欠点を補うために通常、冷却工程後に金型の温度分
布がほぼ均一になるまで放置する放置冷却工程を設けて
いる。この放置冷却工程に要する時間は１発泡成形サイ
クル中で最も長時間を要するため、この放置冷却時間を
短縮することが要求されている。

（２）ミスト冷却（特開昭５５−１２４３８号公報参照
）上記の冷却過不足の対策として、水を主体とせず冷風
にベンチュリー作用で霧状の水（ミスト）を混ぜて蒸気
室に送入して冷却する方法である。

成形品の乾燥という点では水だけのスプレー冷却より良
いが、水より比熱が遥かに小さい空気を冷却媒体とする
ことから成形品の冷却効率は悪い。

また然気室全体の熱量を奪う結果となり、熱効率の点か
らも好ましくない。

（３）Ｘ空冷却冷却の初期に少量の冷却水をキャビティ・コア壁面にス
プレーで付着させて、蒸気室内の残留水を強制排水（エ
アパージ）した後、蒸気室を真空近くしご減圧すること
により水の沸点を下げて、付着水の気化を盛んに行わせ
、水の大きな気化熱（５３９ｃａｌ／ｇ）によってキャ
ビティ・コア壁面から急速に熱を奪う点が特徴である。

少ない水の量で、気化熱が冷却の主体となるという点で
、冷却効率アップになり、成形品の付着水も（１）で述
べたスプレー冷却のものよりも１／３程度に少なくなる
。しかしスプレー冷却が基本になっているので、冷却水
が一様に分散せず局部的に冷却の過不足状態が生じてし
まいまだ完全でない。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来技術の実状に鑑みてなされたもので
、冷却効率が良好で生産性が高く、シかも品質の一定し
た成形品が得られる発泡成形機を提供することを目的と
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、成形金型の表面に１
例えば炭酸ガスを溶解した水などのような発泡性の冷却
媒体を噴射する成形品冷却機構を備えたことを特徴とす
るものである。

〔実施例〕

本発明において用いられる発泡性の冷却媒体は。

溶媒と、それに溶解する溶質とからなっている。

前記溶媒としては、例えば水、アルコール類、水を主体
とする水とアルコール類の混合物、アセトン、水を主体
とする木とアセトンとの混合物、エーテル類ならびにエ
ステル類などの連発性液体が用いられる。

また溶質としては、所定の条件で気体を発生するか、あ
るいは気体を容易に分離する化学物質などがある。前記
気体としては例えば空気、酸素。

窒素ならびに炭酸ガスなどが用いられ、常態でこれら気
体を物理的あるいは機械的な方法で、前記溶媒に約１〜
１０体積％、好ましくは約４〜１０体積％溶解させる。

前記化学物質としては１例えば炭酸ソーダ、重炭酸ソー
ダ、炭酸カルシウムなどのように水の如き溶媒に溶解し
、所定の条件で炭酸ガスなどの気体を発生する化学物質
、あるいは例えば過酸化水素水やアンモニア水などの気
体を分離し易い化学物質などがある。これらの化学物質
は、発生する気体の量が溶媒に対して約１体積％以上、
好ましくは約４〜１０体積％シ；なるように溶解される
。

本発明で用いられる発泡性の冷却媒体は、加圧状態では
液体であり、これを常圧または減圧状態の中に噴出する
と気体が溶媒から極めて微細粒子の状態で泡状になって
分離する。そのため１発泡加熱が終了して高温状態にあ
るキャビティ・コア壁面に前記冷却媒体を噴射すると、
急激な減圧と７７”温とによって噴射した液滴から気体
が発生１分離することによって、液滴は非常に微細なｉ
′９状（ミスト）になり、キャビティ・コア壁面により
均一に噴ｎ、付着される。またキャビティ・コア壁面に
付着した冷却媒体の液腺はそこから発生する大量気体に
よって微細に切断され、それによって液体の気化を促進
せしめて、キャビティ・コア壁から短時間のうちに急激
に気化熱か奪われる。

このようなことから、成形金型を介して効率的に成形品
！！：冷却することができろ。

この発泡性冷却媒体中に１例えば硫酸アルキルポリオキ
シエチレン塩などの陰イオン界面活性剤、アルキルトリ
メチルアンモニウム塩などの陽イオン界面活性剤、アル
キルポリオキシエチレンエーテルなどの非イオン界面活
性剤、アルキルベタインなどの両性界面活性剤の如き界
面活性剤を少量溶解すれば、スプレーノズルから噴射さ
れる冷却媒体の、１１１ｖ滴ならびに金型壁面に付着し
だ液膜がよりいっそう微細化されて、成形品の冷却効果
がさらに助長される。

気体を液体に溶解する際、「温度が一定のとき、一定の
液体に対する気体の溶解量は、圧力に比例する」という
ヘンリー（Ｈｅｎｒｙ）の法則、ならびに「液体に対す
る気体の溶解度は、一般に温度の上昇につれて減少する
」というドルトン（Ｄ　ａｌｅ。ｎ）の法則がある。

Ｉｌｌ！単に入手できる気体として、空気、酸素、炭酸
ガスの水に対する溶解度は１次の表１の通りである。

表　　１なおこの表での溶解度の定義１よ、気体の圧力が７６０
＋ｍ１１ｇであるとき、ある温度の水の単位容積（ｍ　
Ｑ　）に溶解する気体の容積（０℃、７ＧＯｏｎＨｇに
換算したｍ１２）となっている。この表から明らかなよ
うに、特に炭酸ガスは水に対して非常に溶解しやすい性
質を有している。

また、これらの気体を水に溶解させるときの気体１モル
あたりのｉ？！！ｍ熱を次の表２に示す。

表２なお表中の負号は、発熱を示している。溶解状態からこ
れらの気体が分離するときには、溶解熱に相当する熱量
を周囲から奪い、それによっても周囲（キャビティ・コ
ア壁）が冷却されることになる。

以上の見地から１本発明で使用する気体としては、コス
トや溶解時のＰＨなども考唐して、空気か炭酸ガスが好
適である。

炭酸ガスの場合、２０°Ｃの冷却水タンク内で５ｋｇ／
ｃｆｆｌの圧力をかけて水に溶解したものを、常圧の蒸
気室内で平均温度６０℃のキャビティ・コア壁に散水し
たとき、冷却水１　、０００ｃｃにつき１．０００ｃｃ
　Ｘ　（０，８７０−０，３６０）　Ｘ　（５＋　１）
　＝３，０６０ｃｃ３　、０６０ｃｃとなり、約３倍容
積の炭酸ガスが泡状になって発生する。この発生気泡の
大容積は、キャリヤーとしての水を充分に攪拌し、キャ
ビティ・コア壁の凹みや凸部など、水だけのスプレーで
は届きにくかった個所にも、液滴を押し動かし、また表
面に形成されて液膜を微細に切断せしめ、気化熱の発生
を旺盛にして、キャビティ・コア壁から効率よく熱を奪
う。

水の気化熱は、水１　ｋｇ（１，０００ｍ１）につき５
３９にｃａｌであり非常に大きい、それに加えて炭酸ガ
スを溶解した場合では、３　、０６０ｃｃの炭酸ガスが
分離するとき、溶解熱の反対の分離熱をキャビティ・コ
ア壁から吸熱することになる。その旦はである。従って
本発明では気体が分離するときに発生する大容積で、キ
ャリヤーとしての水を充分に攪拌し、水＾を四方六方に
押し動かし、また水の液膜を細断する物理的作用によっ
て、小量な散水にもかかわらず、水の気化熱の発生を著
しく促進して、効率よくキャビティ・コア壁から熱を吸
収することができる。その上上記の分離熱による吸熱も
ある。

またキャビティ・コア壁の周囲ヲ減圧にした後、発泡性
冷却媒体を噴射すると、上述の効果は更に増大する。な
おそのときの真空度は、−１００〜６００　ＤＩ　Ｈｇ
の範囲が適当である。

次に本発明の具体的な実施例を図面とともに説明する。

第１図は実施例に係る冷却機構を備えた発泡成形機の断
面図、第２図（ａ）、（ｂ）ならびに（ｅ）は発泡性冷
却媒体の製造例を示す説明図である。

第１図に示すようにキャビティ型ｌならびにコア型２に
は、それぞれ蒸気室３．３が設けられている。キャビテ
ィ型ｌのキャビティＩｉ４とコア型２のコア壁５とによ
って形成されろキャビティ６内には、予ｎ発泡ビーズを
加熱して発泡成形した高温状態の発泡成形体７がある。

８は前記キャビテイ壁４ならびにコア壁５に形成された
蒸気孔、９は蒸気室３．３を前述のように所定の真空度
にするための真空配管、１０は蒸気配管、１１はドレン
抜き配管である。

さにらそれぞれの蒸気室３．３に１１多数のスプレーノ
ズル１３を有する冷却配管１３が、キャビティＩＳ！４
ならびにコア壁５に向けて配置されている。冷却配管１
３は１図に示すようにポンプ１４を介して発泡性冷却媒
体１５を蓄めたタンク１６に接続さ汎ている。

キャビティ６内に充填された手口発泡ビーズを加熱膨脹
させた後、各スプレーノズル１２からキャビテイ壁４な
らびにコア壁５に向けて高圧状態にある発泡性冷却媒体
１５を噴射する６そうすると急激な減圧と昇温とによっ
て噴射した液滴から気体が発止、分離し、液滴は非常に
微細な鋸状（ミスト）になり、凹凸のあるキャビテイ壁
４ならびコア壁５でもむらなく均一に付着する。また前
述の噴射によってキャビテイ壁４ならびにコア壁５に付
着した冷却媒体の液膜は、そこから発生する残りの気体
によって微細に切断され、それによって液体の気化が促
進される。このような両方の作用により、キャビテイ壁
４ならびにアコ壁５から短時間のうちに急激に気化熱が
奪われ、キャビテイ壁４ならびにコア壁５を介して発泡
成形体７を効率的にかつ均一に冷却することができる。

第２図は発泡性冷却媒体の製造例を説明するためのもの
で、同図（、）の場合は、常圧の空気あるいは炭酸ガス
などの気体１７と水などの溶媒１８とがポンプ１９のサ
クション側から所定の割合で吸い込まれ、−旦圧力タン
ク２０に貯蔵されて、送水コック２８を介して１発泡成
形機へ供給されるシステムになっている。なお、図中の
２１は前記気体１７の流量をコントロールする調對コッ
クである。

第２図（ｂ）の場か、まず最初にコック２２を開くとと
もにコック２３を閉じて、ポンプ１９を作動させて圧力
タンク２０に水１８を充満する。

次にコック２２を閉じてコック２３を開き、液化炭酸ガ
スボンベ２４内の液化炭酸ガス２５を減圧弁２６を通し
て圧力を下げ、圧力タンク２０内の水１８に対してエア
ーレーションしながら炭酸ガスを溶解して、発泡性冷却
媒体１５をつくるシステムになっている。

第２図（ｃ）の場合、前記同図（ｂ）と相違する点は液
化炭酸ガスの代りに圧縮空気２７を用いて、水１８に空
気を溶解した点である。

〔発明の効果〕

炭酸ソーダを５　ｋｇ　／　ａｎτ（ゲージ圧）の圧力
下で水に溶解して、５体積％の炭酸ガスを溶解した水溶
液を冷却媒体として用いた本発明の実施例に係る発泡ス
チロール成形機と１通づ：この木を冷却媒体として用い
た従来の発泡スチロール成形（うとの特性の比較をする
と次の表３の通りである。

表　　３この実施例では炭酸ソーダを溶解した発泡性の冷却媒体
を使用した例を示したが、他に炭酸ガスや空気などを溶
解した発泡性冷却媒体においても同様の効果を有するこ
とが実験で確認されている。

前述の表からも明らかなように、本発明の発泡成形機は
冷却時間、冷却後の放冷時間ならびにトータルサイクル
時間を可及的に短縮することができて生産性の向上が図
九るとともに、また均一に冷却でき、成形品の含水率が
好く品質が安定しているなどの特長を有している。

特に炭酸ガスを溶解したもの、あるいは炭酸ガスを発生
する化合物を溶解した冷却媒体はＰＨが弱酸性であるか
ら、アルミニウム製の金型壁に対して悪影響がなく、む
しろ金型壁を常に化学的に洗浄して外伝Ｒを良くする効
果を有している。

【図面の簡単な説明】

用いられる発泡性冷却媒体の製造例を示す説明図である
。１・・・・・・キャビティ型、２・団・コア型、３・・
・・・・蒸気室、４・・・・・・キャビティ壁、５・・
・・・・コア壁、６・・・・・・キャビティ、７・・・
・・・発泡成形体、１２・・・・・・スプレーノズル、
１３・・・・・・冷却配管、１５・・・・・・発泡性冷
却媒体、１７・・・・・・気体、１８・・・・・・溶媒
、２５・・・・・・液化炭酸ガス、２７・・・・・・圧
縮空気。代理人　　弁理士　　武　順次部（第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）充填した発泡性の熱可塑性合成樹脂粒子を加熱膨
脹させて成形する成形金型と、その成形金型に発泡性冷
却媒体を噴射して成形金型内の成形品を冷却する冷却機
構とを備えたことを特徴とする発泡成形機。
（２）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記発
泡性冷却媒体が減圧下において前記成形金型に噴射され
る構成になつていることを特徴とする発泡成形機。
（３）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記発
泡性冷却媒体が水を主体とする液体で構成されているこ
とを特徴とする発泡成形機。
（４）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記発
泡性冷却媒体が気体を溶解した液体であることを特徴と
する発泡成形機。
（５）特許請求の範囲第（４）項記載において、前記気
体が炭酸ガスであることを特徴とする発泡成形機。
（６）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記発
泡性冷却媒体が所定の条件で気体を発生する化学物質を
溶解した液体であることを特徴とする発泡成形機。
（７）特許請求の範囲第（６）項記載において、前記化
学物質が炭酸を含む化合物であることを特徴とする発泡
成形機。
（８）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記発
泡性冷却媒体が気体を分離し易い化学物質を溶解した液
体であることを特徴とする発泡成形機。
（９）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記発
泡性冷却媒体が界面活性剤を含有していることを特徴と
する発泡成形機。
（１０）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記
発泡性冷却媒体が、溶媒中に常圧の気体を吹き込んで溶
解させた液体であることを特徴とする発泡成形機。
（１１）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記
発泡性冷却媒体が、溶媒中に圧縮気体を吹き込んで溶解
させた液体であることを特徴とする発泡成形機。
（１２）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記
発泡性冷却媒体が、溶媒中に液化ガスを溶解させた液体
であることを特徴とする発泡成形機。