JPH0442978B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分野〉 この発明は発泡成形方法に関し、発泡性熱可塑
性樹脂粒子を成形型の型窩内で加熱融着させて、
成形品を製造する方法に関している。

〈従来技術〉 上記発泡成形方法において、所望形状の発泡成
形品を得る為には、成形型が非常に重要である。
そして、従来は成形型として、金属製の金型が使
用されており、型の精度がよく、耐久性にも優れ
たものである。

しかし、上記金型は製造に技術を要し、コスト
も非常に高くつく欠点がある。また、金型の場
合、製造寸法に限界があり、あまり大きな成形品
を製造することは困難であると共に、金型を装着
して成形を行う成形機の容量にも限界があるた
め、大型の成形品を製造するのは不可能であつ
た。さらに、金型を製造する際には、予め木型モ
デルを製造した後、この木型モデルの形状に合わ
せ、鋳造あるいは切削等の手段によつて、金型を
製造する必要があるため、金型製造に非常な手間
と時間を要していた。

従つて、金型の場合には、成形品の製造量がか
なり多くなければ、コスト的に見合わず、製品数
の少ない少量生産の成形品には不向きな方法であ
つた。

なお、上記金型に代え、石膏等からなる成形型
を、発泡シートの真空成形等に使用することも提
案されているが、石膏では強度的に劣り、強い発
泡圧力の加わるビーズ成形には不適当であると共
に、型精度も悪く、大形の成形型を製造すること
はできない等、実用的ではなかつた。

〈目的〉 そこで、この発明の目的としては、上記従来技
術の問題点を解消し、大型の成形品を容易に製造
できると共に、少量生産の成形品でもコスト安価
に製造できる発泡成形方法を開発しようとしてい
る。

〈構成〉 そして、上記目的を達成するための方法として
は、原型モデルの外面を二分割にして、各部分の
外面に沿つて別々にFRP樹脂を積層形成して、
一対の成形型用の表皮材を形成する工程、各表皮
材の背面に桟状の剛性フレームを接合した後、剛
性フレームの間の空間に石膏等の充填材を充填す
ることにより、表皮材の背面を補強して、一対の
成形型を形成する工程、上記成形型の外部から成
形型の型窩内に充填ノズルを導入し、この充填ノ
ズルから型窩内に発泡性熱可塑性樹脂粒子を充填
した後、成形型の外部から型窩内に加熱プローブ
を挿入し、加熱プローブから噴出させた加熱媒体
によつて、樹脂粒子を加熱融着させて、成形品を
製造する工程、とからなることを特徴としてい
る。

〈実施例〉 次いで、この発明の実施例について、図を参照
しながら以下に説明する。

第１図〜第５図には、成形品としてサーフボー
ド用の芯材を製造する場合について、順次工程順
に示している。

第１図において、１は原型モデルであり、従来
と同様の木型のほか、過去に製造した発泡成形品
の現物をそのまま使用したり、ブロツク状の発泡
体を所望の形状に削つて形成することもでき、従
来の金型製造のための木型のような、精密さや強
度は必要ではない。

そして、第２図に示すように、上記原型モデル
１の外面に沿つて、未硬化のFRP樹脂を張り付
け、一定の厚みに積層し硬化形成させて、表皮材
２を形成する。なお、図では原型モデル１を上下
に二分割し、上方部分およひ下方部分に別々に
FRP樹脂を積層して、上下に二分割させた一対
の表皮材２を形成している。また、表皮材２の外
周には、水平方向に延設した鍔部２０を形成して
あり、上下の表皮材２は、この鍔部２０同士で当
接して対向する。

上記表皮材２が硬化形成された後、表皮材２を
原型モデル１から剥がす。なお、原型モデル１に
FRP樹脂を積層する際に、予め原型モデル１の
表面に離型剤を塗布しておくと、表皮材２を剥が
す作業が行い易く、好適となる。

次に、第３図に示すように、表皮材２の背面側
を補強して、成形型Ｍを製造する。即ち、第６図
に詳しく示すように、まず表皮材２の背面に、鋼
材等の剛性材料を縦横に組み合わせた、桟状の剛
性フレーム３を接合して、表皮材２の変形を防止
し、剛性強度を向上させている。また、上記桟状
の剛性フレーム３の間に生じる空間部分には、石
膏等の充填材４を充填硬化させて、剛性フレーム
３全体を埋め込んであり、この充填材４も表皮材
２の背面を補強するものである。

さらに、表皮材２の背面との間には、少し間隔
を空けて、冷却配管５が埋設してある。即ち、成
形型Ｍの全面の適宜個所において、冷却配管５を
剛性フレーム３の一部を貫通して、充填材４の内
部に埋め込んであり、この冷却配管５に冷却水や
冷却空気を導入可能に形成してあつて、後述する
成形品の冷却促進を果すものである。

上記のように構成された、上下一対の成形型Ｍ
を、第４図に示すように、内面側になる表皮材２
の鍔部２０同士を合わせて、型閉めすれば、表皮
材２の内部に原型モデル１の外形に対応した型窩
Ｃが形成される。なお、型閉め状態を確実に固定
するためには、成形型Ｍ同士をボルト等の締結機
構によつて固定すればよい。

この状態で、型窩Ｃの内部に充填ノズルを挿入
して、発泡性熱可塑性樹脂粒子を型窩Ｃ内に充填
する。従つて、成形型Ｍおよび表皮材２の一部に
は、予め充填ノズル用の挿入孔を形成しておく。

次に、充填ノズルの代りに、加熱プローブ６を
型窩Ｃ内に挿入する。そして、加熱プローブ６の
先端から、加熱蒸気等の加熱媒体を噴出し、型窩
Ｃ内の樹脂粒子を加熱発泡させて融着一体化させ
る、いわゆるプローブ成形を行う。即ち、第７図
に示すように、最初に加熱プローブ６を型窩Ｃの
奥部まで挿入し、加熱プローブ６からの加熱媒体
の噴出によつて当該個所の樹脂粒子を加熱融着さ
せ、樹脂粒子の融着硬化に合わせて、加熱プロー
ブ６を徐々に抜き出し、加熱プローブ６の抜き出
し移動に伴つて、型窩Ｃ全体の樹脂粒子を加熱融
着させて、成形品Ｐを製造する。

なお、上記プローブ成形自体は、従来既知の方
法と同様の方法で実施でき、プローブ成形の先行
例としては、例えば特公昭52−32781号公報ある
いは実公昭34−4689号公報等に開示されている。

以上のようにして、型窩Ｃ全体の樹脂粒子を加
熱融着させた後、成形型Ｍ全体を冷却して、成形
品Ｐを冷却硬化させ、その後成形型Ｍを型開き
し、成形品Ｐを取り出せば、発泡成形は完了す
る。

そして、製造させた成形品Ｐは、第５図に示す
ように、原型モデル１と同一の外形を有すると共
に、成形品Ｐの内部には、加熱プローブ６が挿入
されていた個所に小孔ｈが残る。

なお、上記成形型Ｍを型閉めして、再び発泡性
熱可塑性樹脂粒子の充填工程から順次各工程を行
えば、繰り返して成形品Ｐの製造が行え、従来の
金型ほどの耐久性はないが、比較的少ない個数で
あれば、成形品Ｐを反復して製造することは充分
に可能である。

以上に説明した発泡成形方法のうち、原型モデ
ル１としては、FRP樹脂による表皮材２の形成
時に、変形したり、潰れない程度の強度があれば
よく、従来のごとき精密な木型は必要なく、発泡
体や石膏等からなるモデルで充分に使用可能であ
る。特に、原型モデル１として、過去に製造され
た成形品Ｐの現物を使用すれば、製造コストが安
くなり、外形の精度も高く、実用的で好適な実施
となる。

次に、表皮材２の形成工程としては、原型モデ
ル１を適当に分割して、各部分毎に別個の表皮材
２を製造すればよく、原型モデル１の形状に対応
して、表皮材２の分割位置については適宜変更可
能である。また、複数の表皮材２同士の合せ目に
は、図示したような平坦な鍔部２０を形成してお
くことによつて、成形型Ｍの形成を容易にできる
と共に、成形工程における型合せを正確にでき
る。なお、表皮材２として積層するFRP樹脂の
厚さとしては、比較的薄いものでよく、大型の成
形品Ｐであつても、通常10mm程度あれば充分であ
る。

成形型Ｍの製造工程において、剛性フレーム３
は鋼材のほか、各種の金属材あるいは木材等、剛
性強度の優れた構造材料が自由に使用でき、上記
材料を、表皮材２の背面全体に、縦横に桟状に組
み合わせて、表皮材２を補強すればよく、鋼材等
の組み合わせパターンや使用本数等は、図示した
以外にも、適宜変更可能である。なお、剛性フレ
ーム３を表皮材２に接合する手段としては、接着
剤を使用するほか、表皮材２となるFRP樹脂が
硬化する前に、剛性フレーム３を表皮材２の背面
に当接しておけば、表皮材２の硬化と同時に剛性
フレーム３が接合できる。

剛性フレーム３の空間を埋める充填材４として
は、石膏やしつくい等のように、簡単に充填硬化
させることができると共に、ある程度の剛性強度
があつて、剛性フレーム３と共同して成形型Ｍ全
体の強度向上を図り、表皮材２の変形を防止でき
るものが好適である。また、特に充填材４の内部
に冷却配管５を埋設する場合には、冷却時の伝熱
性の良い材料が望ましい。

なお、冷却配管５は、成形後の成形品Ｐおよび
成形型Ｍの冷却を促進するために有効であるが、
冷却配管５を使用せず、放冷のみによる冷却でも
実施可能である。また、成形型Ｍに冷却用のフイ
ンを付設しておいてもよい。

次に、成形工程において、型窩Ｃに充填する発
泡性熱可塑性樹脂粒子としては、ポリスチレン、
ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン−エチ
レン共重合体、その他の各種熱可塑性樹脂からな
る発泡性粒子が自由に使用でき、成形品Ｐの用途
に応じて適宜選択して使用する。

加熱プローブ６としては、型窩Ｃの形状や大き
さに応じて、適宜複数本の加熱プローブ６を同時
に挿入すれば、樹脂粒子の加熱を迅速に行え、成
形工程の能率を向上できる。特に、第７図に示す
ように、型窩Ｃの両端から加熱プローブ６を挿入
して、型窩Ｃの中央から両端部へと同時に加熱す
れば、加熱プローブ６の挿入長さを短くできると
共に、加熱効率もよく好適である。また、加熱プ
ローブ６の抜き取り速度や加熱媒体の温度、噴射
量等を調整することによつて、樹脂粒子の加熱融
着をコントロールする。

〈効果〉 以上のごとく構成された、この発明方法によれ
ば、成形型として、従来のような金型を使用せ
ず、FRP樹脂からなる表皮材２の背面を補強し
て形成された成形型Ｍを使用するものである。そ
して、表皮材２の形成方法としては、原型モデル
１の外面に直接FRP樹脂を積層硬化させて形成
するので、非常に簡単で能率的に形成することが
できる。また、木型の制作が不要で、現物モデル
から直接表皮材２を形成することも可能になり、
成形型Ｍ全体の製造コストも、金型に比べて格段
に安価になる。しかも、原型モデル１から直接に
型を取るので、原型モデル１の外形に対応する正
確な形状の表皮材２、即ち成形型Ｍが製造でき
る。さらに、金型の場合には、あまり大きな形状
のものを製造することは、技術的に非常に困難で
あり、コスト的にも高くつくが、この発明の表皮
材２であれば、上記のような制約は全くなく、か
なり大型のものまで、何ら問題なく、しかも比較
的安価に製造できる。

そして、薄い表皮材２のみでは、剛性強度に劣
り、発泡成形工程における発泡圧等によつて、変
形する心配があるが、この発明では、表皮材２の
背面に剛性フレーム３や充填材４による補強を施
しているので、上記変形は確実に防止でき、成形
品Ｐの仕上げ精度は、従来の金型に劣らず、充分
に正確なものとなる。また、成形型Ｍの耐久性に
ついても、成形品Ｐの製造数が比較的少個数であ
れば、この発明のような表皮材２を使用した成形
型Ｍであつても、何ら支障なく、充分に実用的に
使用できるものである。

次に、上記のようにして形成された成形型Ｍ
は、成形型Ｍの外部から型窩Ｃに直接充填ノズル
を挿入して原料の樹脂粒子を充填した後、さらに
加熱プローブ６を型窩Ｃ内に挿入し、蒸気等の加
熱媒体を噴出させることによつて、樹脂粒子を加
熱融着させて、成形品Ｐを製造する、いわゆるプ
ローブ成形を行うことによつて、従来の金型のよ
うに、成形機への取付機構や原料充填器等を取付
ける必要がない。従つて、金型に比べて幾分強度
や外形の精度に劣り、複雑な取付機構等が形成し
難い、この発明の成形型Ｍであつても、充分に発
泡成形を行うことが可能になるものである。

そして、成形機等の複雑な設備が全く不要にな
り、成形作業も容易であるため、特に成形機の容
量による成形品Ｐの大きさの制限が無くなり、大
型の成形品Ｐも自由に形成できることになる。

例えば、この発明方法による成形品Ｐとして、
長さ4000mm、幅600mm、厚さ160mmのサーフボード
用芯材が製造できた。

以上に述べたように、この発明方法によれば、
従来困難であつた、大型の成形品Ｐを、極めて容
易かつ能率的に製造でき、特に比較的生産量のす
くない成形品Ｐの場合には、非常に有効なもので
あり、発泡成形の用途あるいは需要の拡大にも大
きく貢献できるものである。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示すものであり、第１
図〜第５図は順次成形工程を示す断面図、第６図
は第４図の段階における要部斜視図、第７図は概
略平面図である。 １……原型モデル、２……表皮材、３……剛性
フレーム、４……充填材、５……冷却配管、６…
…加熱プローブ、Ｍ……成形型、Ｐ……成形品。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原型モデルの外面を二分割にして、各部分の
   外面に沿つて別々にFRP樹脂を積層形成して、
   一対の成形型用の表皮材を形成する工程、各表皮
   材の背面に桟状の剛性フレームを接合した後、剛
   性フレームの間の空間に石膏等の充填材を充填す
   ることにより、表皮材の背面を補強して、一対の
   成形型を形成する工程、上記成形型の外部から成
   形型の型窩内に充填ノズルを導入し、この充填ノ
   ズルから型窩内に発泡性熱可塑性樹脂粒子を充填
   した後、成形型の外部から型窩内に加熱プローブ
   を挿入し、加熱プローブから噴出させた加熱媒体
   によつて、樹脂粒子を加熱融着させて、成形品を
   製造する工程、とからなることを特徴とする発泡
   成形方法。 ２ 成形型の形成工程において、表皮材の背面近
   くに冷却用の配管を埋設しておく上記特許請求の
   範囲第１項記載の発泡成形方法。