JPH0929750A - 発泡成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポーラス電鋳型をナカ型として用いる発泡成
形装置において、成型時にポーラス電鋳型が変形するの
を阻止して、表面が綺麗でかつ変形のない成型品を得る
ことができるようにすると共に、成型サイクルをも短縮
する。 【解決手段】 一対の成形型１０、２０を有し、そのい
ずれか一方又は双方の内面にポーラス電鋳型２１を設
け、その裏面に補強部材２２を配置した発泡成形装置で
あって、前記ポーラス電鋳型２１の単位面積当たりの開
口率は約１％〜８％であり、その通気孔の平均径は約１
μｍ〜３００μｍであり、前記補強部材２２の単位面積
当たりの開口率は約１０％〜９８％であり、さらに、前
記ポーラス電鋳型の開口率と補強部材の開口率の積は、
約０．５％〜８．０％の範囲とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発泡成形装置に関
し、特に、熱可塑性樹脂の型内発泡成形において、成形
品の表面にベント孔の形状が転写されるのを防止して高
い意匠性を持たせることを可能とした改良された発泡成
形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂の型内発泡成形は、通常、
一対の成形型により形成される成形室内に熱可塑性樹脂
の予備発泡粒子を充填し、蒸気加熱することにより行わ
れる。成形金型の内面には蒸気を成形室内に供給するた
めのベント孔が形成され、加熱源からの蒸気は該ベント
孔から供給されて充填した熱可塑性樹脂予備発泡粒子を
加熱成形する。この成形方法においては、該ベント孔の
形状が成形品に転写されるのが避けられず、成形品の外
観の意匠性が損なわれる不都合を有している。

【０００３】現在、一般に用いられているこの種の発泡
成形装置において、前記ベント孔は直径が１０ｍｍ程
度、ピッチ３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度で成形型の成形面に
形成されている。さらに、該ベント孔内に予備発泡粒子
が入り込まないように、また、ベント孔の転写による成
形品への影響をある程度小さくするために、ベント孔に
は幅狭のスリットが形成されており、該スリットを通し
て蒸気が成形室内に噴出する。従って、通常用いられる
発泡成形金型での実際の単位面積当たりの開口率は０．
５％〜２％であるのが普通である。

【０００４】ベント孔による転写の影響を回避した発泡
成形方法として、成形金型に多孔質構造体を用いること
が提案されている。例えば、特開昭６３−３１７３２３
号公報では、一対の成形型のうちのいずれか一方又は双
方を通気性多孔質構造体にして成形型として用い、その
通気性多孔質構造体の通気孔より型内に蒸気を吹き込ん
で該型内に充填され予め予備発泡された発泡スチロール
ビーズを加熱溶着させるようにした発泡体の成形方法が
示されており、そこにおいて、通気性多孔質構造体とし
ては、ポーラス電鋳、セラミック系パウダーを焼結した
もの、金属パウダーを樹脂で加熱硬化させたものが使用
できると記載されている。この成形方法によれば、蒸気
は通気性多孔質構造体の通気孔より型内に通気されるこ
となら、成形品の表面は平滑なものが得られる利点があ
る。

【０００５】また、特開平６−３２０６３４号公報に
は、第１成形型及び第２成形型からなる型内発泡成形用
成形型であって、前記第１成形型の内面及び第２成形型
の内面の少なくとも一方には通気性ポーラス電鋳製ナカ
型が設けられる熱可塑性樹脂型内発泡成形用成形型が記
載され、この成形型によれば、ナカ型として通気性ポー
ラス電鋳製のものを用いることから、細かい複雑な立体
形状を有する成形体を得ることができ、しかも得られる
成形体はベント孔痕のない外観のものを得ることができ
ると記載されている。また、ポーラス電鋳として、肉厚
数１０μｍ以上のシート状のものが使用できること、厚
みが小さいものを用いる場合には、成形時にナカ型に変
形が生じるのを防止するために、従来のナカ型をそのま
ま用い、そのナカ型上に通気性ポーラス電鋳製ナカ型を
配設してもよいと記載されている。

【０００６】また、通気性ポーラス電鋳製ナカ型を用い
る発泡成型装置において実際に用いられているポーラス
電鋳の単位面積当たりの開口率は約０．１％〜１０％程
度であり、強度面を考慮すると、８％程度のものが最大
のものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、熱可塑
性樹脂の発泡成形について多くの実績を持ちかつ前記の
ようなポーラス電鋳製の型についても多くの研究を行っ
てきているが、ポーラス電鋳は肉厚数１０μｍから４ｍ
ｍ程度のシート状のものは得やすい反面、これ以上の厚
いものは製造が困難であること、従って、ポーラス電鋳
を単独で成形ナカ型として使用して発泡成形をする場合
に、特に、３〜２０倍という比較的発泡倍率の低い発泡
成形において、発泡圧力によってポーラス電鋳型がタイ
コ状に中心部が変形することから、先の出願にも記載の
ように、何らかの補強部材を背部に配置して変形するの
を抑制することが必要であることを経験した。

【０００８】そこで、前記のような補強部材として、従
来のナカ型をそのまま使用し、その上にポーラス電鋳製
の型を配置した場合には、前記のように従来の成形型の
単位面積当たりの開口率は０．５％〜２％程度であるた
めに、そのポーラス電鋳型の成形面での実質開口率が
０．０００５％〜０．１６％程度に著しく低下し良好な
成形体を得ることができないこと、また、成形に要する
時間も長くなることを知見した。

【０００９】従って、本発明の目的は、ポーラス電鋳型
を内部に配置した成形型を用いて発泡成形する際に生じ
ている前記の不都合を解決した発泡成形型を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決すべくなされたものであり、成形時におけるポーラス
電鋳型の変形防止のために該ポーラス電鋳型の裏面側に
補強部材を配置した発泡成形装置において、該補強部材
として特定の開口率を持つ補強材を用いることを特徴と
する。

【００１１】すなわち、本発明による発泡成形装置は、
一対の成形型を有し、そのいずれか一方又は双方の内面
にポーラス電鋳型を設け、その裏面に補強部材を配置し
た発泡成形装置であって、前記ポーラス電鋳型の単位面
積当たりの開口率は１％〜８％であり、その通気孔の平
均径は１μｍ〜３００μｍであり、前記補強部材の単位
面積当たりの開口率は１０％〜９８％であり、さらに、
前記ポーラス電鋳型の開口率と補強部材の開口率の積Ｓ
は、約０．５％〜８．０％程度であることを特徴とす
る。

【００１２】本発明による発泡成形装置を用いる場合
は、特に３〜２０倍という比較的発泡倍率の低い発泡成
形をする際に生じる高い発泡圧力や、ポリスチレンとポ
リフェニレンエーテルとの混合もしくは共重合体や、ポ
リスチレンと無水マレイン酸との共重合体等の発泡成形
の際に必要な高い蒸気圧力に対して、ポーラス電鋳型の
変形（すなわち、成形品の変形）を阻止し、かつ、ベン
ト孔痕のない外観の意匠製が高い成形品を得ることがで
きる。また、従来のベント孔を備えた発泡成形装置と同
等又はそれ以上の開口率をポーラス電鋳型の成形面に維
持できることから、成形サイクルも従来の時間を維持す
るかあるいはより短縮することができ、生産性も向上す
る。また、そのために成形品の品質低下も生じない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明による発泡成形装置
の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図１
は本発明による発泡成形装置の一実施例を示す断面図で
あり、図２は補強部材の一実施例を示す斜視図であり、
図３は図２に示す補強部材の裏面にポーラス電鋳型を配
置した状態を説明する図である。

【００１４】発泡成形装置Ａは、固定側である第１の成
形外型１０と、図示しない移動装置により前記成形外型
１０に対して離間自在とされる第２の成形外型２０とを
有する。該成形外型１０の成形側面には第１の成形用ナ
カ型１１が配置され、該成形用ナカ型１１には直径１０
ｍｍ程度のベント孔（蒸気孔）１２が３５ｍｍピッチ程
度でほぼ全面に形成される。なお、この成形用ナカ型１
１は従来の発泡成形装置で用いられるものと同じもので
あってよい。

【００１５】また、第１の成形外型１０の一方端側には
成形用の導入口１３が形成され、他方端側にはドレン口
１４が形成されると共に、その側壁と前記成形用ナカ型
１１を貫通する形で熱可塑性樹脂予備発泡粒子の供給の
ためのフィーダー１５が配置される。なお、図中、１６
は発泡成形時の成形圧による第１の成形ナカ型３の変形
を防止するための支持棒である。

【００１６】第２の成形外型２０の成形側面には、成形
品の形成面となるポーラス電鋳製ナカ型２１と該ポーラ
ス電鋳製ナカ型２１の背面に密接する形状を持つ補強部
材２２が配置される。図示の例では、前記補強部材２２
は、その周辺部２２ａが前記第１の成形外型１０に配置
した第１の成形用ナカ型１１に密接する部分となり、そ
こから中央部に向けて凹部が形成されていて、前記第１
の成形用ナカ型１１と補強部材２２の前記周辺部２２ａ
とが互いに衝接されることにより、そこに成形室３０が
形成される。

【００１７】さらに、前記第１の成形外型１０と同様
に、第２の成形外型２０の一方端側には成形用の導入口
２３が形成され、他方端側にはドレン口２４が形成され
ると共に、前記補強部材２２裏面側には同様に支持棒１
６が配置される。前記補強部材２２は、材料としては従
来の成形金型で用いられているナカ型と同じ材料（アル
ミの鋳物材やムク材等）であってよく、さらに、その成
形面側には従来の場合と同様に直径８ｍｍ程度のベント
孔（蒸気孔）２５が３０ｍｍピッチ程度でほぼ全面に形
成される。好ましくは、このベント孔２５は強度が許す
範囲で多数設けられてよい。そして、図２、図３によく
示すように、補強部材２２の成形面側の表面には、所定
の幅と深さ（好ましくは、２〜１０ｍｍ程度の幅と深
さ）を持つ凹溝２６が一定のビッチで縦横に形成され、
それにより、方形の突起２７が形成されて、該補強部材
２２の成形面側における単位面積当たりの開口率が１０
％〜９８％となるようにされている。

【００１８】前記のように、前記補強部材２２の成形面
側には、その形状に沿うようにされたシート状のポーラ
ス電鋳型２１が配置される。本発明において、該ポーラ
ス電鋳型２１は蒸気や空気が透過しうる平均径は１μｍ
〜３００μｍの通気孔２１ａを単位面積当たり開口率１
％〜８％で有しているものであればよく、その厚みは数
１０μｍから４ｍｍ程度のものとされる。必要強度と受
けピッチから必要厚みを算出するが、厚い程コストアッ
プとなることもあり、好ましくは、１００μｍから１ｍ
ｍ程度である。

【００１９】上記した発泡成形装置を用いての熱可塑性
樹脂予備発泡粒子による発泡成形は基本的に従来のもの
と同じ手順で行うものであり、具体的な説明は省略す
る。なお、図３においてＳは成形室３０内に供給された
熱可塑性樹脂予備発泡粒子の一部を示す。本発明の発泡
成形装置において、上記のようなポーラス電鋳型２１と
補強部材２２とを図３に示すように積層した場合、成形
室３０に面した側のポーラス電鋳型２１の実質開口率
は、両者の開口率の積として求められるが、その値が、
従来の熱可塑性樹脂予備発泡粒子の発泡成形装置での成
形面の開口率である約０．５％程度以上であれば、従来
と同じ成形サイクルでの成形が可能となり、同時に、成
形品の表面にベント孔の転写はなく、かつ、ポーラス電
鋳型２１の背面は補強部材２２により保持されているの
で、成形品に変形が生じることもない。

【００２０】また、従来のポーラス電鋳型をナカ型とし
て用いる成形装置の場合に、ポーラス電鋳として開口率
が約８％程度のものであっても成形品の表面に開口の痕
跡を残すことなく、高品質の成形品が得られることは知
られており、従って、前記実質開口率は最大約８％程度
であってよい。従来実用されている熱可塑性樹脂予備発
泡粒子の発泡成形装置での成形面の開口率が、ベント孔
の痕跡が成形品に転写されるのを考慮してせいぜい２％
程度までであることを考慮すると、実質開口率を２％〜
８％とした場合には、従来よりも成形サイクルの短縮が
期待できる。そして、この場合であっても、ポーラス電
鋳型の背面は補強部材により保持されているので、成形
品に変形が生じることはない。

【００２１】すなわち、本発明においては、ナカ型とし
て、単位面積当たりの開口率が約１％〜８％の範囲であ
り、通気孔の平均径は約１μｍ〜３００μｍの範囲であ
るポーラス電鋳と、単位面積当たりの開口率が約１０％
〜９８％の範囲である補強部材とを適宜選択して組合
せ、ポーラス電鋳型の実質開口率が約０．５％〜８．０
％の範囲となるようにすることにより、外観が綺麗で意
匠性が高くかつ不要な変形のない発泡成形品を従来の発
泡成形装置の生産サイクルと同じかより短い生産サイク
ルで得ることが可能となる。なお、補強部材の最大開口
率を９８％程度としたのは、残りの２％はポーラス電鋳
型を背面から支持するのに必要な面積であることによ
る。

【００２２】本発明の発泡成形装置に用いられる熱可塑
性樹脂予備発泡粒子の樹脂種としては、例えば、プロピ
レンホモポリマー、エチレンホモポリマー、エチレン−
プロピレンコポリマー、エチレン−ブテンコポリマー、
エチレン−プロピレン−ブテンコポリマー、プロピレン
−ブテンコポリマー、プロピレン−塩化ビニルコポリマ
ー、プロピレン−無水マレイン酸コポリマー、等のポリ
エチレン系樹脂、ポリプロピレン等のポリオレフィン系
樹脂、ポリスチレン、ポリメチルスチレン、スチレン−
アクリロニトリルコポリマー、スチレン無水マレイン酸
コポリマー、等のスチレン系樹脂や、スチレン系樹脂と
ポリフェニルエーテル系樹脂との混合樹脂、塩化ビニル
系樹脂、ポリアミド系樹脂、等が挙げられるが、かかる
樹脂に限定されるものてはない。なお、これらの熱可塑
性樹脂のなかで、本発明においては、上記のような耐熱
性スチレン系樹脂が特に好適に使用できる。

【００２３】また、前記フィーダーからの予備発泡粒子
の成形室内への供給は従来の発泡成形方法での供給方法
をそのまま用いることができ、加熱蒸気の供給法や加熱
温度も従来の発泡成形の場合と同様であってよい。

【００２４】

【実施例】次に、本発明の発泡成形装置を用いて得られ
た成形品について、実施例に基づき説明するが、本発明
は実施例に限定されるものではない。 〔実施例１〕図４に示す形状の発泡成形装置を用いて型
内発泡成形を行った。この成形装置は図１に基づき説明
した発泡成形装置と同様の装置であるが、第１の成形外
型１０に配置した第１の成形用ナカ型１１及び第２の成
形外型２０の成形側面であるポーラス電鋳型２１の成形
面が共に平面状である点で、異なっている。

【００２５】そして、成形用ナカ型１１には直径８ｍｍ
のベント孔（スリット付き）１２をピッチ３５ｍｍで配
置し、また、補強部材２２はアルミ材に図２に示すよう
に幅２０ｍｍ、深さ５ｍｍの溝２６をピッチ５ｍｍで加
工して５ｍｍ角の方形の突起２７を形成し、その溝２６
の中央にピッチ５０ｍｍで直径８ｍｍのベント孔２５を
穿設した。この上に、単位面積当たりの開口率が約３％
であり、通気孔２１ａの平均径は約２００μｍである厚
さ２ｍｍの平板状のポーラス電鋳型２１を取り付けた。

【００２６】上記の発泡成形装置に耐熱性スチレン系樹
脂の予備発泡粒子としてヒートセルＳ２００５（積水化
成品工業（株）の商品名、発泡倍率５倍）をフィーダー
１５を介して成形室３０内に充填した。第１の成形外型
１０の導入口１３から水蒸気（蒸気圧０．４ｋｇ／ｃｍ
² ・Ｇ、温度７５℃）を成形室３０内に２０秒間導入
し、次いで、第２の成形外型２０の導入口２３から水蒸
気（蒸気圧０．８ｋｇ／ｃｍ² ・Ｇ、温度９３℃）を１
５秒間導入した後、両導入口１３、２３から水蒸気（蒸
気圧３．２ｋｇ／ｃｍ² ・Ｇ、温度１３５℃）を成形室
３０内に２０秒間導入した。

【００２７】次に、両導入口１３、２３より冷却水を導
入して冷却した後、型を開いて型内発泡成形品を得た。
この成形体を目視によって観察したところ、スリット痕
のない表面の平滑な良好な成形品であった。また、破壊
試験により融着率を測定したところ、９０％であった。 〔比較例〕発泡成形装置として、実施例１の発泡成形装
置に用いた補強部材２２に代えて、従来型である成形用
ナカ型（直径１０ｍｍのベント孔をピッチ３０ｍｍで穿
設したもの）を用い、その上に実施例１で使用したポー
ラス電鋳型（厚さ２ｍｍ、通気孔径２００μｍ、開口率
３％）を取り付けて、実施例１と同じ条件で成形して、
型内発泡成形品を得た。

【００２８】この成形体は、成型時に十分に蒸気が供給
できず、そのため成形体表面には凹凸を生じたものとな
った。また、破壊試験により融着率を測定したところ実
施例１では９０％であったのに対して、この成形体では
５０％であり、実使用に耐えないものであった。この理
由として、従来型の成形用ナカ型の開口率は約１．５％
程度であり、これに開口率約３％のポーラス電鋳型を密
着させると実質的な開口率は約０．０５％となり、その
ために発泡成形に必要な蒸気量不足となり十分に発泡成
形できず融着率がダウンしたものと考えられる。

【００２９】

【発明の効果】本発明による発泡成形装置によれば、得
られる成形品の表面にベント孔の痕跡が残ることかなく
意匠性の高いものが得られるばかりでなく、成形品の不
所望の変形もなく、かつ、より短い成形サイクルで成形
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による発泡成形装置の一実施例を示す
断面図。

【図２】 補強部材の一実施例を示す斜視図。

【図３】 図２に示す補強部材の裏面にポーラス電鋳型
を配置した状態を説明する図。

【図４】 実施例で用いた発泡成形装置を示す断面図。

【符号の説明】

Ａ…発泡成形装置、１０…第１の成形外型、２０…第２
の成形外型、３０…成形室、２１…ポーラス電鋳型、２
２…補強部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の成形型を有し、そのいずれか一方
   又は双方の内面にポーラス電鋳型を設け、その裏面に補
   強部材を配置した発泡成形装置であって、前記ポーラス
   電鋳型の単位面積当たりの開口率は約１％〜８％であ
   り、その通気孔の平均径は約１μｍ〜３００μｍであ
   り、前記補強部材の単位面積当たりの開口率は約１０％
   〜９８％であり、さらに、前記ポーラス電鋳型の開口率
   と補強部材の開口率の積は、約０．５％〜８．０％の範
   囲であることを特徴とする発泡成形装置。