KR100755158B1

KR100755158B1 - 발포체의 제조 방법 및 발포체의 제조 장치

Info

Publication number: KR100755158B1
Application number: KR1020027001955A
Authority: KR
Inventors: 히로유끼 미즈오우찌; 가쯔아끼 모리노; 준지 고우지나
Original assignee: 제이에스알 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2007-09-04
Also published as: US6946089B2; TW504445B; WO2001096083A1; MXPA02001650A; BR0106744A; EP1350610A1; JP2002001751A; EP1350610A4; CN1178777C; KR20020019983A; CN1383396A; AU7451201A; US20020195735A1

Abstract

본 발명은, 치수의 제어가 간편하고 안정적으로 원하는 치수의 발포체를 얻을 수 있는 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 발포제를 함유하지 않은 성형 재료를 금형 내에 주입하고 금형 내의 압력이 감소하기 시작하는 시점의 압력을 P2, 금형 내의 압력의 P2로부터의 감소량을 ΔP2, 발포제를 함유하는 성형 재료의 금형 내 주입이 끝난 시점부터 금형 내의 압력이 증가하기 시작하기까지의 사이의 최저 압력을 P3, 금형 내의 압력의 P3로부터의 증가량을 ΔP3, ΔP2와 ΔP3과의 합을 ΔP4라 한다. 그리고, 금형의 내벽면에 표출되어 성형 재료와 직접 접촉하는 가이드핀 및 상기 가이드핀을 통해 상기 금형 내의 압력을 검출하는 압력 센서를 구비한 압력 센서 부착 금형 내에 발포제 및 성형 재료를 주입하여 미리 얻어진 발포체의 치수 변화와 ΔP4와의 상관 관계를 기초로 하여 ΔP4를 제어함으로써 소망하는 치수의 발포체를 얻는 것이다.

발포체, 금형, 압력

Description

발포체의 제조 방법 및 발포체의 제조 장치{Method and Device for Producing Foam}

본 발명은 발포체의 제조 방법 및 발포체의 제조 장치에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 얻어지는 발포체의 치수 제어를 간편히 행할 수 있고, 안정적으로 원하는 치수를 얻을 수 있는 발포체의 제조 방법 및 얻어지는 발포체의 치수 제어가 간편하고 또한 안정적으로 원하는 치수를 얻을 수 있는 발포체의 제조 장치에 관한 것이다.

종래부터 수지 등에 있어서 압력을 바탕으로 성형 장치를 제어하여 성형체를 얻는 방법이 알려져 있고, 예를 들면, 특히 두께가 얇은 발포체를 얻기 위한 기술이 일본 특허 공개 평 8-336853호 공보 등에 개시되어 있다. 그러나 이러한 종래의 성형체를 얻는 방법은, 금형 외부의 정보를 센서로부터 취득하고, 이 정보를 이용하는 것이다. 이에 대하여, 금형 내부의 압력을 이용하여, 특히 발포체를 얻을 수 있는 제조 방법 및 제조 장치는 알려져 있지 않다. 상기 일본 특허 공개 평 8-336853호 공보에 개시된 방법도, 금형 내의 압력의 정보를 이용하는 것은 아니다.

본 발명은 상기 관점에 감안하여 이루어진 것으로 치수 제어가 간편하고, 안 정적으로 원하는 치수의 발포체를 얻을 수 있는 제조 방법 및 치수 제어를 간편히 행할 수 있고 더욱 안정적으로 원하는 치수의 발포체를 얻을 수 있는 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 발포체를 성형하는 금형 내에 압력 센서를 설치하고 이 센서에 의해 금형 내의 압력 변화를 기록하는 일에 성공하였다. 또한, 이 압력 변화의 기록과, 얻어진 발포체의 치수를 비교 검토하고, 그 결과 소정의 압력과 얻어진 발포체의 치수와의 사이에, 직선에 의해서도 근사 가능한 간단한 상관 관계가 존재하는 것을 발견하였다. 그리고 이 소정의 압력을 기초로, 얻어지는 발포체의 치수를 정확하게 재현할 수 있다는 것을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.

본 발명의 발포체의 제조 방법은, 발포제를 함유하는 성형 재료의 금형 내 주입이 끝난 시점부터 상기 금형 내의 압력이 증가하기 시작하기까지의 사이의 최저의 압력을 P1이라하고, 상기 금형 내의 압력의 상기 P1으로부터의 변화량을 ΔP1으로 한 경우에, 상기 ΔP1을 기초로 하여, 얻어지는 발포체의 치수를 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기「성형 재료」로서는, 「비수축성 성형 재료」 및 「수축성 성형 재료」의 모두를 사용할 수 있지만 통상은 상기 「비수축성 성형 재료」가 사용된다. 여기에서 상기 「비수축성 성형 재료」는 성형시의 수축 정도가 작은 성형 재료이고, 발포제를 함유하지 않은 비수축성 성형체를 성형 조건에서 금형 내에 주입하고 성형을 행한 경우에 금형 내의 압력의 감소가 0.5％ 이하인 성형 재료이다 (단지, 성형 재료가 금형 온도에 의해 초기에 연화되기 때문에 생기는 압력의 감소는 제외한다). 즉, 예를 들면 실질적으로 가교 구조를 갖지 않은 발포체를 형성하는 성형 재료나, 에폭시 수지 및 실리콘 수지와 같이 가교 구조를 형성하는 중합체이어도 거의 수축하지 않은 성형 재료나, 가교에 의해 수축하는 중합체와 수축하지 않는 중합체와의 혼합물이어도, 실질적으로 수축이 발생하지 않은 성형 재료 등이다. 또한, 상기 「수축성 성형 재료」는 성형시의 수축 정도가 큰 성형 재료이고, 발포제를 함유하지 않은 수축성 성형체를 성형 조건에서 금형 내에 주입하고 성형을 행한 경우에 금형 내의 압력의 저하가 0.5％를 초과하는 성형 재료이다. 즉, 가교를 형성하기 위해서 수축하는 성형 재료 등이다.

상기 「P1」은, 성형 재료의 금형 내 주입이 끝난 시점부터 금형 내의 온도에 의해 성형 재료가 발포하기 시작함으로써 금형 내의 압력이 증가하기 시작하기까지의 사이의 최저의 압력이다. 성형 재료는 통상 주입 후 초기에 금형 온도에 의해 연화되고 금형 내의 압력이 감소한다. 이 때문에 최저의 압력은 이 연화시에 생기는 일이 있다. 한편, 성형 재료의 연화의 정도가 작은 경우 또는 연화하지 않은 경우는, 성형 재료를 금형 내에 주입하고, 최초로 안정된 압력 (예를 들면 사출성형 장치를 이용할 경우는 0.1 초간, 프레스 성형 장치를 이용할 경우는 1 초간, 각각 금형 내의 압력의 변동이 0.01 내지 0.05 ％ 이내에서 안정되기 시작한 시점의 압력)이 최저의 압력이 된다.

또한, 상기「ΔP1」은 P1으로부터의 금형 내의 압력의 증가량이다. 이것은 성형 재료가 팽창함으로써 증가하는 것이다. 이 ΔP1은 항상 변화하고 있는 값이지만 ΔP1의 관측은 항상 행할 수 있고 또한 필요한 때에만 행할 수도 있다.

본 발명의 발포체의 제조 방법에 있어서는, ΔP1의 크기에 의하여 탈형함으로써, 얻어지는 발포체의 치수를 조정할 수 있다. 즉, 예를 들면 발포체를 함유하는 일정 조성의 성형 재료, 예를 들면 비수축성 성형 재료를, 성형 조건을 일정하게 하여 금형 내에 주입ㆍ유지하고 ΔP1만을 감시한다. 그 후, ΔP1이 소정치에 달한 시점에서 탈형을 행함으로써 제조 도중에서 생기는 여러가지의 오차 (분명히 일정하게 유지하였을 장치 조건에 있어서의 오차 등)에 영향을 받는 일 없이 안정적으로 소정의 치수의 발포체를 얻을 수 있다. 또한, 여러가지 제조 조건을 변경한 경우이어도, ΔP1을 일치시킴으로써 동일 치수의 발포체를 얻을 수 있다.

또한, ΔP1을 변화시키는 요인을 변동시켜 얻어진 복수의 발포체의 치수를 측정하고, ΔP1과 이 치수와의 상관 관계를 미리 얻고, 그 후, 이 상관 관계를 이용하여 상기요인을 변화시킴으로써 ΔP1을 조정하고, 얻어지는 발포체의 치수를 조절할 수가 있다. 상기 「요인」이란 상기 「성형 재료」를 구성하는 발포제, 중합체 또는 공중합체 등의 각각의 종류, 배합 비율 등이나 금형에 있어서의 금형 온도나 금형을 제어하고 있는 장치에 있어서의 금형의 클램핑 압력, 탈형까지의 시간 (금형 유지 시간), 금형 내로의 주입 압력, 금형 내로의 주입 속도 등이고, 금형 내의 압력을 변화시키는 것이 가능한 모든 사상을 나타낸다. 또한 이러한 가운데 특히 금형 내로의 주입 압력, 금형 내로의 주입 속도, 탈형까지의 시간을 상기 「요인」으로서 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 발포체의 제조 방법으로서는, 여러가지의 요인에 따라서 발포체의 치수가 어떻게 변화하는가를 측정하고, ΔP1과 치수 변화와의 상관 관계를 미리 얻음으로써 목적하는 치수의 발포체를 얻기 위한 ΔP1의 값을 산출할 수가 있다. 따라서, ΔP1을 여러가지의 요인에 의해 의도적으로 목적하는 값에 가깝게 함으로써 원하는 치수의 발포체를 얻을 수 있게 된다. 또한, 통상 이 상관 관계는 직선에 의해서도 근사 가능하기 때문에 특히 ΔP1의 조정을 간편히 행할 수 있다. 또한, 적어도 상기 상관 관계를 기억시키는 기억부와 필요한 연산을 행하는 연산부를 갖는 제어부를 구비하는 성형 장치를 이용함으로써, 제어부에서 기억된 상관 관계에 의하여 산출된 최적인 제어 방법을 피드백하여, 탈형 시기를 자동적으로 제어할 수가 있다.

마찬가지로 금형의 클램핑 압력, 금형 내로의 주입 압력 등도 이 피드백에 의해 제어할 수가 있다.

다른 본 발명의 발포체의 제조 방법은, 하기 ΔP2와 하기 ΔP3와의 합인 ΔP4를 기초로 하여, 얻어지는 발포체의 치수를 조정하는 것을 특징으로 한다.

ΔP2: 발포제를 함유하지 않은 성형 재료를 금형 내에 주입한 후, 상기 금형 내의 압력이 감소하기 시작하는 시점의 압력을 P2라 한 경우에, 상기 금형 내의 압력의 상기 P2로부터의 감소량 (절대치).

ΔP3: 발포제를 함유하는 상기 성형 재료의 금형 내 주입이 끝난 시점부터 상기 금형 내의 압력이 증가하기 시작하기까지의 사이의 최저의 압력을 P3이라 한 경우에, 상기 금형 내의 압력의 상기 P3으로부터의 증가량 (절대치).

다른 본 발명의 발포체의 제조 방법에 있어서 상기「성형 재료」로서는 상기「비수축성 성형 재료」 및 「수축성 성형 재료」 모두를 사용할 수 있지만 특히 상기 「수축성 성형 재료」를 이용하면 보다 정확한 발포체의 치수의 조정이 가능하기 때문에 바람직하다. 또한 상기 「비수축성 재료」를 성형하는 경우이어도 다른 본 발명의 발포체의 제조 방법에 의해, 특히 발포체의 치수를 정밀히 조정할 수가 있기 때문에 바람직하다.

다른 본 발명의 발포체의 제조 방법에 있어서의 상기 「P2」는, 발포제를 함유하지 않은 성형 재료를 금형 내에 주입한 후, 처음으로 안정된 압력 (예를 들면, 사출 성형 장치를 이용할 경우는 0.1 초간, 프레스 성형 장치를 이용항 경우는 1 초간, 각각 금형 내의 압력의 변동이 0.01 내지 0.05 ％ 이내로 안정되기 시작한 시점의 압력)으로 할 수 있다. 이 압력의 저하는 예를 들면 성형 재료, 예를 들면 수축성 성형 재료가 연화하였기 때문에 생기는 것이거나 또는 수축성 성형 재료 중의 중합체가 가교 수축함으로써 생긴다. 또한, 상기 「ΔP2」는, 이 P2로부터의 금형 내의 압력의 변화량이지만, 다른 본 발명에 있어서는 가교 수축하는 재료이기 때문에 ΔP2는 줄어 가는 값이다.

또한, 다른 본 발명의 발포체의 제조 방법에 있어서의 상기 「P3」는, 발포제를 함유 하는 것 이외에, P2의 측정에 있어서와 마찬가지 조성인 성형 재료의 금형 내 주입이 끝난 시점부터 금형 내의 압력이 증가하기 시작하기까지의 사이의 최저 압력이다. 또한, 상기 「ΔP3」는, 이 P3으로부터의 금형 내의 압력의 증가량이다. 이 ΔP3는 얻어지는 성형체가 발포체이기 때문에 플러스의 값이다. 이들 ΔP2 및 ΔP3는 각각 항상 변화하고 있는 값이지만, 그 관측은 항상 행할 수도 있고 또한 필요한 때에 행할 수도 있다.

다른 본 발명의 발포체의 제조 방법에 있어서는, 상기 「ΔP4」의 크기를 기초로 하여 탈형하는 것, 예를 들면 상기 ΔP4가 소정치에 달한 시점에서 탈형을 행함으로써 얻어지는 발포체의 치수를 조정할 수 있다. 즉, 상기 본 발명의 발포체의 제조 방법에 있어서의 상기 「ΔP1」대신에 상기 「ΔP4」만을 감시하는 것으로, 마찬가지로 안정적으로 소정 치수의 발포체를 얻을 수 있다. 또한, 여러가지의 제조 조건을 변경한 경우이어도 상기 「ΔP4」를 일치시킴으로써 동일 치수의 발포체를 얻을 수 있다는 것도 마찬가지다.

또한, 상기 「ΔP4」를 변화시키는 요인을 변동시켜 얻어진 복수의 발포체의 치수를 측정하고, 상기 「ΔP4」와 이 치수와의 상관 관계를 미리 얻고, 그 후, 이 상관 관계를 이용하여 상기 요인을 변화시킴으로써 ΔP4를 조정하고, 얻어지는 발포체의 치수를 조절할 수 있다는 것, 및 피드백에 의한 제어가 가능하다는 것도, 상기 본 발명의 발포체의 제조 방법에 있어서와 마찬가지이다. 다른 본 발명에 있어서의 상기 「요인」은, 경우에 따라 가교제의 종류 및 그 배합 비율이 포함되는 것 이외는 상기 본 발명에 있어서와 마찬가지이다.

본 발명 및 다른 본 발명에 있어서의 상기 「비수축성 성형 재료」 및 「수축성 성형 재료」에 있어서, 발포체에 있어서 주상을 형성하는 중합체는 특별히 한정되지 않고, 수지, 고무, 엘라스토머, 또한 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있고, 또한 열가소성일 수도, 열경화성일 수도 있다. 이들 중에서도, 특히 용융시의 유동성이 우수한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이 중 수지로서는, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리아세트산비닐계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리아크릴로니트릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 불소계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 페놀계 수지, 에폭시계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 알키드계 수지, 요소계 수지, 멜라민계 수지, 규소계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지, 스티렌-부타디엔계 수지 등을 들 수 있다.

또한, 고무로서는, 부타디엔계 고무, 스티렌-부타디엔계 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔계고무, 클로로프렌계 고무, 이소프렌계 고무, 에틸렌-프로필렌계 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무, 우레탄계 고무, 실리콘계 고무 등을 들 수 있다.

또한, 엘라스토머로서는 스티렌계 엘라스토머, 폴리우레탄계 엘라스토머, 폴리에스테르계 엘라스토머, 불소 중합체계 엘라스토머, 폴리아미드계 엘라스토머, 이외에도, 1,2-폴리부타디엔, 비닐 결합 함량이 많은 스티렌-부타디엔 블럭 공중합체 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명 및 다른 본 발명에 있어서의 상기 「발포제」로서는, 무기 발포제 및 유기 발포제를 모두 이용할 수 있다. 무기 발포제로서는 중탄산나트륨, 중탄산암모늄, 염화암모늄, 탄산나트륨, 탄산암모늄 등을 사용할 수 있다. 또한, 유기 발포제로서는 아조디카르복실아미드, 디니트로소펜타메틸렌테트라민, 디니트로소테레프탈아미드, 아조비스이소부티로니트릴, 아조디카르복실산바륨, 톨루엔술포닐히드라지드 등의 술포닐히드라지드류 등을 사용할 수 있다. 이들은 1종만을 사용할 수도, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 이러한 발포제와 우 레아, 우레아 유도체 등의 발포 조제를 병용할 수도 있다.

또한, 본 발명 및 다른 본 발명의 발포체의 제조 방법에서는, 상기 주상을 구성하는 중합체 중의 적어도 1종을 가교할 수 있는 가교제를 사용할 수 있다. 이 가교제로서는 과산화물계 가교제를 사용할 수도 있고 또한 유황계 가교제에 의해 가교할 수 있는 경우는 그것을 사용할 수도 있다. 또한, 이들 둘을 함께 사용할 수도 있다. 이 유황계 가교제로서는, 유황, 디펜타메틸렌티우람 등의 티우람류, 테트라술피드 등의 유황 화합물 등을 사용할 수 있다. 한편 과산화물계 가교제로서는 특히 유기 과산화물을 사용할 수가 있고, 디-tert-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 디쿠밀퍼옥사이드, n-부틸(4,4-비스-tert-부틸퍼옥시)발레레이트, 디-tert-부틸퍼옥시-디-이소프로필벤젠, 1,1-비스(tert-부틸퍼옥시)시클로도데칸, 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥신 등을 사용할 수 있다. 이들은 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수 있다.

또한, 상기 가교제에 더하여 가교 촉진제를 사용할 수도 있다. 이 가교 촉진제로서는 p-퀴논디옥심, p-벤조퀴논디옥심, N,N'-m-페닐렌디말레이미드, 디펜타메틸렌티우람펜타술피드, 트리알릴시아누레이트, 트리알릴이소시아누레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리에틸렌디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 에리스리톨테트라메타크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 트리메타크릴레이트, 디메타크릴레이트, 디비닐아디페이트, 액상 폴리부타디엔 고무, 마그 네슘디아크릴레이트, 아연 아크릴레이트, 스타나스아크릴레이트, 메타크릴산 아연, 메타크릴산 마그네슘, 디메타크릴산 아연 등을 이용할 수 있다. 이들은 1종만을 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수 있다.

또한, 이들 가교제 및 가교 촉진제는 통상은 상기 「수축성 성형 재료」에 함유되어 있는 것이지만 상기 「비수축성 성형 재료」에 함유되어 있어도 좋다.

특히, 신발창, 포장재, 완충제, 단열재, 시일재 등으로 사용하는 발포체와 같이, 우수한 치수 안정성 및 우수한 발포성을 필요로 하는 발포체를 얻는 경우는, 고무와 엘라스토머와의 혼합물을 함유하는 성형 재료 (비수축성 성형 재료 또는 수축성 성형 재료)를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 성형 재료는, 가열에 의해 쉽게 용융하고, 용융시 유동성이 우수한 엘라스토머와, 고무 탄성, 유연성 및 연질성이 우수한 고무와의 양쪽의 성질을 더불어 가질 수 있다.

이 고무와 엘라스토머와의 혼합물을 함유하는 성형 재료의 경우, 고무로서는 상기 각종의 고무를 함유할 수 있지만 특히, 부타디엔, 이소프렌고무, 스티렌-부타디엔고무 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 탄성 중합체로서는 1,2-폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 블럭 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리아세트산비닐 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 발포제로서는 상기 각종의 발포제를 사용할 수 있다. 또한, 발포제의 함유량은 수지, 고무 및 엘라스토머의 합계를 100 질량％로 한 경우에, 0.01 내지 10 (보다 바람직하게는 0.1 내지 5) 질량％로 하는 것이 바람직하다. 또한, 가교제를 사용할 경우는 성형 온도에 대하여 양호한 디쿠밀퍼옥사이드, t-부틸퍼옥사이드 등을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명 및 다른 본 발명에 사용하는 상기 「비수축성 성형 재료」 및 「수축성 성형 재료」의 조제 방법은 특별히 한정되지 않고, 벤버리형 믹서, 가압 니이더, 오븐 롤 등, 일반의 유기 재료 (수지, 고무, 엘라스토머 등)의 혼합에 사용되는 혼합 장치를 사용하여 조제할 수 있다.

또한, 상기 「비수축성 성형 재료」 및 「수축성 성형 재료」에는 상기한 바와 같이 중합체, 발포제, 발포 조제, 가교제, 가교 촉진제 이외에도, 중합체 및 목적에 따라서 충전제, 보강제, 활제, 연화제, 가소제, 노화 방지제, 산화 방지제, 가공 조제, 스코치(scorch) 방지제, 자외선 흡수제, 점착 부여제, 왁스, 광안정제, 내부 이형제, 착색제, 항균제, 난연제, 소련(素練) 촉진제 등을 첨가할 수 있다. 충전제로서는 카본 블랙 이외에, 실리카, 탄산칼슘, 활석, 탄산마그네슘 등의 1종 이상의 백색 충전제의 1종 이상을 사용할 수 있다. 그 외에도, 클레이, 벌룬(balloon), 섬유류, 고무류, 나무 가루 등의 1종 이상을 사용할 수 있다. 분산제로서는, 고급 지방산 및 그의 금속염 또는 아미드염 등의 1종 이상을 사용할 수 있다. 가소제로서는 프탈산 유도체, 아디핀산 유도체, 폴리에테르에스테르 등의 1종 이상을 사용할 수 있다. 연화제로서는, 윤활유, 프로세스 오일, 피마자 기름 등의 1종 이상을 사용할 수 있다. 노화 방지제로서는, 4,4-(α,α'-디메틸벤질)디페닐아민 등의 아민류, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-T-부틸페놀) 등의 이미다졸류의 1종 이상을 사용할 수 있다.

본 발명 및 다른 본 발명의 발포체의 제조 방법은, 사출 성형, 프레스 성형, 트랜스퍼 성형, 블로우 성형, 사출 블로우 성형, 진공 성형 등에 있어서 사용할 수 있다. 그 중에서도 제조 효율이 좋기 때문 사출 성형에 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 성형 방법에 있어서와 마찬가지로 압출 성형에 있어서도, 본 발명 및 다른 본 발명에 있어서의 금형 내의 압력 대신에 다이 내의 압력의 변화량을 측정하여, 이 변화량을 기초로 하여, 얻어지는 발포체의 치수를 조정할 수가 있다.

본 발명 및 다른 본 발명의 발포체의 제조 방법에 의하면, 얻어지는 발포체의 치수를 조정할 수 있고, 또한 그 결과, 비중의 조정을 행할 수도 있다. 따라서 원하는 비중의 발포체를 안정적으로 얻을 수도 있다. 본 발명 및 다른 본 발명의 발포체의 제조 방법에 의해 얻어진 발포체는, 각종의 공업 용품, 완충 재료 (신발창 재료 등을 포함한다), 포장 재료, 내장재 등으로서 적합하게 이용할 수 있다.

본 발명의 발포체의 제조 장치는, 금형의 내벽면에 표출되어 성형 재료와 직접 접촉하는 가이드핀 및 상기 가이드핀을 통해 상기 금형 내의 압력을 검출하는 압력 센서를 구비한 압력 센서가 부착된 금형과, 상기 압력 센서로부터의 압력 검지 신호를 사용하여 상기 ΔP1을 조정하는 조정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다. 또한, 다른 본 발명의 발포체의 제조 장치는, 금형의 내벽면에 표출되어 성형 재료와 직접 접촉하는 가이드핀 및 상기 가이드핀을 통해 상기 금형 내의 압력을 검출하는 압력 센서를 구비한 압력 센서가 부착된 금형과, 상기 압력 센서로부터의 압력 검지 신호를 이용하여 상기 ΔP4를 조정하는 조정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명 및 다른 본 발명의 발포체의 제조 장치에 있어서, 상기 「성형 재료」는, 상기 「비수축성 성형 재료」 및 「수축성 성형 재료」의 어떤 것일 수도 있 고, 통상은 상기 「비수축성 성형 재료」를 본 발명의 발포체의 제조 장치를 사용하여 성형하고, 상기 「수축성 성형 재료」를 다른 본 발명의 발포체의 제조 장치를 사용하여 성형한다. 또한, 상기 「비수축성 성형 재료」를 다른 본 발명의 발포체의 제조 장치를 이용하여 성형할 수도 있고, 상기 「수축성 성형 재료」를 본 발명의 발포체의 제조 장치를 사용하여 성형할 수도 있다.

이들 본 발명 및 다른 본 발명의 발포체의 제조 장치에 의하면, 얻어지는 발포체의 치수를 원하는 치수로 안정적으로 조정할 수 있다. 본 발명 및 다른 본 발명의 발포체의 제조 장치는, 사출 성형에 이용함으로써, 상기한 것과 같은 발포체를 특히 효율적으로 얻을 수 있기 때문에, 사출 성형에 이용하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명 및 다른 본 발명의 발포체의 제조 방법에 의하면, 원하는 치수의 발포체를 소정의 압력에만 기초한 간단한 조정에 의해, 간편하고 안정적으로 얻을 수 있다. 또한, 본 발명 및 다른 본 발명의 발포체의 제조 장치에 의하면, 원하는 치수의 발포체를 성형 장치 및 성형 장치에 있어서의 설정 조건 등에 의존하는 일이 없고, 안정적이고 효율적으로 얻을 수 있다.

도 1은, 본 발명의 발포체의 제조 장치의 한 예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.

도 2는, 성형 재료 1의 성형시의 금형 내의 압력 변동을 나타내는 그래프이다.

도 3은, 성형 재료 2의 성형시의 금형 내의 압력 변동을 나타내는 그래프이다.

도 4는, 성형 재료 3의 성형시의 금형 내의 압력 변동을 나타내는 그래프이다.

도 5는, 성형 재료 4의 성형시의 금형 내의 압력 변동을 나타내는 그래프이다.

도 6은, 길이 방향의 치수 변화와 ΔP4와의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.

도 7은, 폭 방향의 치수 변화와 ΔP4와의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.

도 8은, 두께 방향의 치수 변화와 ΔP4와의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.

도 9는, 비중 변화와 ΔP4와의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하, 실시예, 비교예 및 도면을 사용하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.

[1] 발포체의 제조 장치 (프레스 성형 장치)

도 1은 본 발명의 발포체의 제조 장치의 한 예이다. 프레스 성형 장치 (1) (간사이 롤 가부시끼가이샤 제조, 형식 「145톤 프레스」)의 고정측 부착판 (11)에 금형 (2)의 고정형 (21)을 탑재한다. 또한, 프레스 성형 장치 (1)의 가동측 부착판 (12)에 금형 (2)의 가동형 (22)를 부착하였다. 이 금형 (2)는 가동측 부착판 (12)를 구동시키는 구동원 (실린더 펌프) (13)에 의해 가압되어 클램핑된다. 또한, 가동형 (22)의 중앙부에는 압력 센서 (23) (다이니코스 가부시끼가이샤 제조, 형식「ISA444」)이 배치되어 있다. 이 압력 센서 (23)에는, 가동식의 검지핀 (24)가 접하고 있고, 캐비티 내에서의 압력에 의해 압력 센서 (23)의 검지부 (231)에 압축됨으로써 압력을 전기 신호로서 제어부 (3)으로 출력한다. 이 제어부 (3)은 압력 센서 (23)에서 얻어진 압력 검지 신호에 따라서 구동원 (13)을 제어하고, 클램핑 압력을 조정할 수 있다. 또한, 이 검지핀 (24)는 직경이 다른 원통이 동심원형으로 접착 고정된 형상을 나타내고 있고, 하부 (241)의 직경은 5 mm (단, 3 내지 7 mm 이면 좋고, 바람직하게는 4 내지 6 mm이면 된다)이고, 가동형 (22)와 검지핀의 하부 (241)의 주위면과의 간극은 ±0.005 mm (단, ±0.01 mm 이면 좋고, 바람직하게는 ±0.007 mm이면 좋다)로 설정되어 있다. 간극이 지나치게 크면 금형 내에 주입된 발포체 재료가 간극에 침입할 우려가 있어 바람직하지 않다. 한편 지나치게 작으면 가동형 (22) 자체와의 마찰에 의해 정확한 압력의 측정이 곤란해진다. 금형 (2)의 캐비티 형상은, 도 1에 나타내는 형상이고, 상면부에 있어서 길이 220 mm, 폭 120 mm이고, 최대 깊이는 4 mm 이다. 또한, 두께 방향의 4변은 기울기 45도의 경사이다. 또한, 금형의 외형은 고정형 및 가동형 모두 길이 260 mm, 폭 260 mm, 두께 30 mm 이다.

[2] 발포체의 제조

(1) 성형 재료의 조제

표 1에 나타낸 배합 비율로 원료를 밴버리형 믹서에 의해 혼련하여 성형 재 료 1 내지 4를 얻었다 (또한, 성형 재료 1은 발포제가 함유되어 있지 않은 비교예이고, 성형 재료 2 내지 4는 수축성 성형 재료이다). 표 1에 있어서의 각 원료명의 상세는 이하와 같다.

(1) 열가소성 엘라스토머: 1,2-폴리부타디엔, JSR 가부시끼가이샤 제조, 품명「RB830」

(2) 이소프렌 고무: JSR 가부시끼가이샤 제조, 품명 「IR2200」,

(3) 부타디엔 고무: JSR 가부시끼가이샤 제조, 품명 「BR 02LL」

(4) 노화 방지제: 스미토모 가가꾸 고교사 제조, 품명 「스미라이저 TNP-N」

(5) 가교제: 40％ 희석품, 니혼 유시 가부시끼가이샤 제조, 품명 「지크밀퍼옥시드」

(6) 발포제: 에이와 가세이 고교 가부시끼가이샤 제조, 품명 「비니홀 FZ80」

(2) 상관 관계를 구하기 위한 성형체의 성형

[1]에 기재한 프레스 성형 장치를 이용하고 (단, 압력 센서로부터의 피드백은 행하지 않는다), 금형 온도를 170 ℃로 유지하여, 이 금형 내에 성형 재료 1 내지 4를 각각 주입하였다. 이대로 금형 온도를 170 도, 클램핑 압력을 4 MPa로 설정하여, 6 분 30 초간 유지하였다. 그 사이, 금형 내의 압력은 항상 압력 센서 (23)에 의해 측정하고, 도 2 내지 5에 나타낸 그래프로써 출력하였다. 도 2는 성형 재료 1로부터 얻어진 성형체 1 (비교예), 도 3은 성형 재료 2로부터 얻어진 성형체 2 (실시예), 도 4는 성형 재료 3으로부터 얻어진 성형체 3 (실시예), 도 5는 성형 재료 4로부터 얻어진 성형체 4 (실시예)이다. 또한 제3 발명에 따라서 ΔP2 및 ΔP3를 측정하고, ΔP4를 산출하였다. 이 결과를 표 2에 나타낸다.

(3) 얻어진 성형체의 치수 변화 및 비중 변화

도 1에 나타낸 금형의 캐비티의 내벽면에는 주입된 성형 재료에 표시를 전사하기 위한 볼록부 (도시하지 않는다)가 형성되어 있다. 이 볼록부에 의해, 금형 내에 주입된 성형 재료에는 각각 길이 방향으로 200 mm의 간격, 폭 방향으로 100 mm의 간격, 두께 방향으로 4 mm의 간격으로 각각 오목부가 전사된다. 그 후, 탈형한 후에 얻어지는 발포체에서는 그 간격이 넓어져 있고, 성형 재료는 어느 정도 치수가 확대하였는지 측정할 수 있게 된다. 이 표시에 의해 (2)에서 얻어진 성형체의 성형 재료로부터의 확대 치수를 계측하고, 치수 변화를 산출하였다. 이 결과를 표 2에 병기한다. 또한 얻어진 성형체의 비중을 각각 측정하여 표 2에 병기하였다.

(4) 치수 변화와 ΔP4와의 상관 관계 및 비중 변화와 ΔP4와의 상관 관계

(3)에서 얻어진 치수 변화와 ΔP4와의 상관 관계를 도 6 내지 9에 나타내었다. 도 6은, 길이 방향의 치수 변화와 ΔP4와의 상관 관계이다. 도 7은, 폭 방향의 치수 변화와 ΔP4와의 상관 관계이다. 도 8은, 두께 방향의 치수 변화와 ΔP4와의 상관 관계이다. 도 9는, 비중 변화와 ΔP4와의 상관 관계이다.

(5) 치수 변화와 ΔP4와의 상관 관계에 기초한 발포체 치수의 조정

표 1에 나타낸 성형 재료 4를 사용하여, [1]에 기재된 프레스 성형 장치에 설치된 금형 내에 충전하고, 금형 온도 170 ℃, 클램핑 압력 4 MPa로 설정하여, 금 형 내의 압력을 압력 센서에 의해 측정하였다. 그 결과, ΔP4가 낮고, 발포 배율이 작아지기 때문에, 이 결과를 피드백하여 구동원 (13)에 의해 부가되는 압력을 조정하고 클램핑 압력을 8 MPa로 설정하여, ΔP4가 7 MPa가 된 시점 (6 분 30 초 경과 후)에서 탈형하였다. 얻어진 발포체인 성형체 5의 치수 변화를 측정하고 비중을 측정하여 도 6 내지 도 9에 ●로서 병기하였다.

(6)평가

(2) 내지 (4)의 결과에서, 발포제의 함유량이 증가함에 따라, 길이 방향, 폭 방향, 두께 방향, 또한 비중에 있어서 거의 정비례의 관계가 성립하는 것을 도 6 내지 도 9에서 알 수 있다. 또한, (5)에 있어서의 결과로부터, 얻어진 발포체는 성형 재료 1 내지 4에 의한 상관 관계로부터 유도되는 근사 직선상에 거의 일치한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이 각각의 상관 관계를 이용하여, ΔP4를 조정함으로써 원하는 치수의 발포체를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

Claims

발포제를 함유하는 성형 재료의 금형 내 주입이 끝난 시점부터 상기 금형 내의 압력이 증가하기 시작하기까지의 사이의 최저의 압력을 P1이라 하고, 상기 금형 내의 압력의 상기 P1으로부터의 변화량을 ΔP1이라 한 경우에, 상기 ΔP1을 기초로 하여, 얻어지는 발포체의 치수를 조정하는 것을 특징으로 하는 발포체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 성형 재료가 비수축성 성형 재료인 발포체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 ΔP1이 소정치에 달한 시점에서 탈형을 행함으로써, 얻어지는 발포체의 치수를 조정하는 발포체의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서, 상기 ΔP1을 변화시키는 요인을 변동시켜 얻어진 복수의 상기 발포체의 치수를 측정하고, 상기 ΔP1과 상기 치수와의 상관 관계를 미리 얻어, 그 후, 상기 상관 관계를 이용하여 상기 요인을 변화시킴으로써 ΔP1을 조정하는 발포체의 제조 방법.
발포제를 함유하지 않은 성형 재료를 금형 내에 주입한 후, 상기 금형 내의 압력이 감소하기 시작하는 시점의 압력을 P2라 한 경우에, 상기 금형 내의 압력의 상기 P2로부터의 감소량 (절대치)을 ΔP2라 하고,

발포제를 함유하는 상기 성형 재료의 금형 내 주입이 끝난 시점부터 상기 금형 내의 압력이 증가하기 시작하기까지의 사이의 최저의 압력을 P3이라 한 경우에, 상기 금형 내의 압력의 상기 P3으로부터의 증가량 (절대치)을 ΔP3이라 할 때,

상기 ΔP2와 상기 ΔP3와의 합인 ΔP4를 기초로 하여, 얻어지는 발포체의 치수를 조정하는 것을 특징으로 하는 발포체의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 성형 재료가 수축성 성형 재료인 발포체의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 ΔP4가 소정치에 달한 시점에 탈형을 행함으로써, 얻어지는 발포체의 치수를 조정하는 발포체의 제조 방법.
제5항 내지 제7항 중 어느 한항에 있어서, 상기 ΔP4를 변화시키는 요인을 변동시켜 얻어진 복수의 상기 발포체의 치수를 측정하고, 상기 ΔP4와 상기 치수와의 상관 관계를 미리 얻고, 그 후, 상기 상관 관계를 사용하여 상기 요인을 변화시킴으로써 ΔP4를 조정하는 발포체의 제조 방법.
금형의 내벽면에 표출되어 성형 재료와 직접 접촉하는 가이드핀 및 상기 가이드핀을 통해 상기 금형 내의 압력을 검출하는 압력 센서를 구비한 압력 센서 부 착 금형과, 상기 압력 센서로부터의 압력 검지 신호를 기초로 하여 제1항 기재의 ΔP1을 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 발포체의 제조 장치.
제9항에 있어서, 상기 성형 재료가 비수축성 성형 재료인 발포체의 제조 장치.
금형의 내벽면에 표출되어 성형 재료와 직접 접촉하는 가이드핀 및 상기 가이드핀을 통해 상기 금형 내의 압력을 검출하는 압력 센서를 구비한 압력 센서 부착 금형과, 상기 압력 센서로부터의 압력 검지 신호를 기초로 하여 제5항 기재의 ΔP4를 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 발포체의 제조 장치.
제11항에 있어서, 상기 성형 재료가 비수축성 성형 재료인 발포체의 제조 장치.
제9항 내지 제12항 중 어느 한항에 있어서, 사출 성형에 이용되는 발포체의 제조 장치.