(57)【要約】【課題】  硬質層に気泡が残る泡噛みの発生を防止して発泡樹脂を成型する。【解決手段】  金型を用いて発泡樹脂の表面を成型する発泡樹脂の成型方法であって、前記金型を加熱する工程と、前記金型を前記発泡樹脂に押し当て、圧力を加えながら前記発泡樹脂の表面を消泡する工程と、圧力を加えながら前記発泡樹脂を冷却する工程と、前記発泡樹脂から前記金型を取り外す工程を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型を用いて発泡樹脂の表面を成型する発泡樹脂の成型方法であって、
前記金型を加熱する工程と、
前記金型を前記発泡樹脂に押し当て、圧力を加えながら前記発泡樹脂の表面を消泡する工程と、
圧力を加えながら前記発泡樹脂を冷却する工程と、
前記発泡樹脂から前記金型を取り外す工程を含むことを特徴とする、発泡樹脂の成型方法。
【請求項２】
前記発泡樹脂の表面を消泡した後、前記発泡樹脂を冷却する以前に、前記発泡樹脂に加える圧力を前記発泡樹脂の表面を消泡したときよりも低くする工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の発泡樹脂の成型方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発泡樹脂の成型方法により、表面が硬質に成型された発泡樹脂成型体。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の発泡樹脂の成型方法により、表面が硬質に成型された発泡樹脂箱体。
【請求項５】
請求項４に記載の発泡樹脂箱体を備えた冷蔵庫。
【請求項６】
金型を加熱する加熱手段と、
前記金型を前記発泡樹脂に押し当て加圧手段と、
前記発泡樹脂を冷却する冷却手段を含む発泡樹脂の成型装置であって、
前記加圧手段は、加熱手段により加熱した前記金型を前記発泡樹脂に押し当て、成形後に前記発泡樹脂から前記金型を取り外すことを特徴とする、発泡樹脂の成型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡樹脂の成型方法に関し、特に、金型を用いて発泡樹脂の表面を熱成型する発泡樹脂の成型方法、それによって成型された発泡樹脂成型体、発泡樹脂箱体、発泡樹脂箱体を備える冷蔵庫、及び発泡樹脂の成型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発泡樹脂は、軽量で、断熱性・緩衝性に優れた特性を有しており、断熱材や梱包材等の様々な用途に幅広く使用されている。しかし、発泡樹脂は、軽量である反面、強度は低く、また、表面が荒く美観を損ねるなどといった問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するために、特許文献１では、図９に示すような表面に硬質層１０１を有する発泡プラスチック成形体１０２が開示されている。発泡プラスチック成形体１０２は、ヒータで加熱された所定形状を有する型板を左方より発泡プラスチックの表面１０３に押し当て、所定量Ｄだけ発泡プラスチックの表面層を消泡させ、その後、型板の温度を軟化点より低い温度まで低下させることで製造されている。型板は、油圧シリンダにより発泡プラスチックの表面１０３に押し当てられており、所定量Ｄは油圧シリンダのストローク量を表している。ここで、所定量Ｄは、用いる発泡樹脂の発泡倍率や、成形する硬質層１０１の厚さＤ１０１等によって定まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１７４６９５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１は、加熱された型板が成形後も熱を持っているため、所定量Ｄだけ消泡させた後も、型板の温度が発泡プラスチックの軟化点より低い温度になるまで発泡プラスチックの表面層の消泡が進む。それにより、発泡プラスチックは、油圧シリンダのストローク量即ち型板の移動距離よりも多く表面が消泡されるため、角に丸みができたり表面が平坦にならなかったり、また型板と発泡プラスチックの間に間隙が生ずるという問題が発生する。
【０００６】
また、特許文献１は、発泡プラスチックの消泡により生じる気泡が表面に残り、消泡された発泡プラスチックが硬質層１０１になったときに硬質層１０１に気泡が残る泡噛みという現象が発生する。この泡噛みが生じると硬質層１０１に細かな凹みが存在することになり、型どおりの平滑な表面が得られないものとなる。
【０００７】
以上のように特許文献１には、発泡プラスチックの表面に所望する形状の硬質層１０１を正確に成型することができないという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、発泡樹脂の表面に所望する形状の硬質層を正確に成型することができる発泡樹脂の成型方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の発泡樹脂の成型方法は、金型を用いて発泡樹脂の表面を成型する発泡樹脂の成型方法であって、金型を加熱する工程と、金型を発泡樹脂に押し当て、圧力を加えながら発泡樹脂の表面を消泡する工程と、圧力を加えながら発泡樹脂を冷却する工程と、発泡樹脂から金型を取り外す工程を含むことを特徴としている。
【００１０】
また、発泡樹脂の表面を消泡した後、発泡樹脂を冷却する以前に、発泡樹脂に加える圧力を発泡樹脂の表面を消泡したときよりも低くする工程をさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の発泡樹脂の成型方法によれば、発泡樹脂の表面に所望する形状の硬質層を正確に成型することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一の実施形態に係る成型装置を説明するための概略図である。
【図２】第一の実施形態に係る発泡樹脂を説明するための概略図である。
【図３】第一の実施形態に係る発泡樹脂の成型方法を説明するためのフロー図である。
【図４】第二の実施形態に係る発泡樹脂成型体を利用した冷蔵庫を説明するための概略図である。
【図５】第二の実施形態に係る内箱の側面の成型を説明するための図である。
【図６】第二の実施形態に係る内箱の上面及び下面の成型を説明するための図である。
【図７】第二の実施形態に係る内箱の奥面の成型を説明するための図である。
【図８】第二の実施形態に係る金型の斜視図である。
【図９】従来技術に係る発泡プラスチック成形体を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
【第一の実施形態】
【００１４】
以下、本発明の第一の実施形態について、図１から図３に基づいて説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略している。
【００１５】
図１は、第一の実施形態の成型装置を説明するための概略図である。成型装置１は、金型２と、加熱部３と、加圧部４と、冷却部５を備える。金型２は、加熱部３により加熱される。加圧部４は、駆動部７と支持部８からなり、金型２を発泡樹脂へ押し当て発泡樹脂６に圧力を加える。冷却部５は、金型２を冷却することで発泡樹脂６を冷却する。成型装置１は、加熱部３により加熱された金型２を発泡樹脂６へ押し当て、加圧部４により発泡樹脂６へ圧力を加えながら、発泡樹脂６の表層を消泡する。成型装置１は、その後、冷却部５により発泡樹脂６を冷却し、加圧部４による圧力を開放して、発泡樹脂６から金型２を取り外す。
【００１６】
金型２は、発泡樹脂６を成型する成型手段であり、発泡樹脂６に押し当てられる面は平面でもよく、凹凸を有していてもよい。また、金型２の厚さは、圧力が加えられても歪まないように、３６ｍｍ以上としている。金型２の厚さは、金型２の強度及び保熱の量に応じて変えることができる。また、金型２は、１つの部材から構成されていてもよいが、複数の部材から構成されていてもよい。
【００１７】
加熱部３は、金型２を加熱する加熱手段であり、例えば、プレート状のヒータである。加熱部３は、金型２へ挿入して金型２を加熱するカートリッジヒータなどでもよく、金型２へ高温の液体を供給するような構成でもよい。
【００１８】
加圧部４は、発泡樹脂６へ圧力を加える加圧手段であり、駆動部７と支持部８を備える。即ち、加圧部４は、駆動部７により金型２を矢印９の方向へ動かし、支持部７で支えられた発泡樹脂６へ金型２を押し当て、金型２と支持部７で発泡樹脂６を挟むことにより発泡樹脂６へ圧力を加える。
【００１９】
冷却部５は、発泡樹脂６を冷却する冷却手段である。ここでは、冷却部５は金型２を冷却することで間接的に発泡樹脂６を冷却する構成であって、金型２へ冷却用の液体を供給するポンプを備えている。冷却部５は、発泡樹脂６を直接冷却するような構成でもよく、例えば、発泡樹脂６へ冷却用の液体を供給するような構成でもよい。
【００２０】
図２は、成型装置１で成型された発泡樹脂６を説明するための概略図である。成型装置１で成型された発泡樹脂６は、発泡層６ａと硬質層６ｂから成る。成型装置１で成型される前の発泡樹脂６は、発泡層６ａのみで構成され、発泡層６ａの一部が熱により消泡し、この消泡した部分が冷却されることで硬質層６ｂとなる。硬質層６ｂは、発泡層６ａよりも発泡倍率が低く、高い硬度を有するため、発泡樹脂６は成型装置１で成型されることで強度が高くなる。また、硬質層６ｂは、金型２が押し当てられた状態で成型されるため、硬質層６ｂへ金型２の表面の形状を転写させることができる。即ち、金型２の表面を任意の形状にすることで、所望の形状の硬質層６ｂを成型することができる。発泡樹脂６は、発泡層６ａを有するため優れた緩衝性・断熱性を有するとともに、硬質層６ｂを有するため高い強度も有する。さらに、発泡樹脂６は、硬質層６ｂを任意の形状に成型することができるため、意匠的にも優れている。
【００２１】
発泡層６ａは、消泡すると体積が小さくなるため、所望の大きさに成型するために、所望の大きさよりも大きい発泡樹脂６を用いる。具体的には、発泡樹脂６は、ビーズ発泡ポリプロピレン、ビーズ発泡ポリエチレンなどが用いられる。
【００２２】
図３は、成型装置１による発泡樹脂の成型方法を説明するためのフロー図である。なお、図３の説明においては、「ステップ」を「Ｓ」で表し、各工程を数字で区別している。
【００２３】
まず、成型装置１は、金型２を加熱部３により加熱する（Ｓ１）。ここでは、金型２を２２０度まで加熱する。次に、加圧部４により加熱された金型２を発泡樹脂６へ押し当て加圧する（Ｓ２）。ここでは、発泡樹脂６に０．２ｋｇ／ｃｍ２の圧力をかける。発泡樹脂６は、加熱され高温になった金型２を押し当てられることで、金型２と接触する部分の付近が加熱され消泡される。ここで、発泡樹脂６に圧力を加えながら消泡するため、発泡樹脂６の消泡により発生する気泡を表面に残さないように除くことができる。
【００２４】
発泡樹脂６が所望の寸法近傍になると、発泡樹脂６に圧力を加えながら冷却部５により発泡樹脂６を冷却する（Ｓ３）。ここでは、金型２を１００度以下にすることで、金型２が押し当てられている発泡樹脂６を冷却する。発泡樹脂６が十分に冷却されることで、消泡された部分が硬質層６ｂとして成型されるが、十分に冷却されるまで発泡樹脂６の消泡が続くため、発泡樹脂６が所望の寸法になるときに冷却が完了するように加圧部４と冷却部５を制御する。その後、発泡樹脂６にかかる圧力を解放し（Ｓ４）、硬質層６ｂが成型された発泡樹脂６から金型２を取り外し（Ｓ５）、終了する。
【００２５】
Ｓ３で発泡樹脂６を冷却する前、又は冷却の開始と同時に、加圧部４によって発泡樹脂６に加えられる圧力を減圧してもよい。例えば、０．０５ｋｇ／ｃｍ２の圧力に減圧してもよい。減圧してから冷却することで、発泡樹脂６を所望の寸法に合わせやすくなる。
【００２６】
ここで、仮に発泡樹脂６に加えられる圧力を０にしてから発泡樹脂６を冷却すると、発泡樹脂６が十分に冷却されるまで発泡樹脂６の消泡は続くため、発泡樹脂６と金型２の間に隙間ができる恐れがある。即ち、発泡樹脂６の表面に所望する形状の硬質層６ｂを正確に成型することができない場合がある。また、消泡により生じる気泡が表面に残った状態で硬質層６ｂが成型されてしまい、硬質層６ｂに泡噛みが発生する場合がある。Ｓ３で発泡樹脂６に圧力を加えながら発泡樹脂６を冷却することで、発泡樹脂６と金型２の間に隙間を生じさせず硬質層６ｂを正確に成型でき、また、冷却しているときに発生する気泡を除き泡噛みの発生を防止することができる。
【００２７】
本実施形態では、駆動部７により金型２を移動させて、金型２を支持部８に支えられる発泡樹脂６へ押し当てる構成としているが、これに限らない。駆動部７により発泡樹脂６を移動させて、発泡樹脂６を支持部８に支えられる金型２へ押し当てるような構成でもよい。
【００２８】
以上のように、本実施形態は、金型２を発泡樹脂６に押し当て加圧した状態で発泡樹脂６を消泡及び冷却することで、発泡樹脂６の表面に所望する形状の硬質層６ｂを正確に成型することができるため、高い強度と優れた意匠性を有する発泡樹脂６を製造することができる。また、発泡樹脂６は、優れた断熱性・緩衝性も有するため、発泡樹脂６を強度と意匠性が優れた断熱材・緩衝材として利用することができ、例えば、クーラーボックスや、ヘルメットとして利用することができる。
【第二の実施形態】
【００２９】
次に、本発明の第二の実施形態について図４から図８に基づいて説明する。図３の成型方法により成型された発泡樹脂は、高い強度と優れた美観を有しているため、冷蔵庫の内箱として利用することができる。
【００３０】
図４は、本実施形態の発泡樹脂を利用した冷蔵庫を説明するための概略図である。ただし、ここでは冷蔵庫の扉、蒸発器や圧縮機等の冷凍サイクル部品、及び制御基板等の電装部品は図示していない。
【００３１】
冷蔵庫２１は、内箱２２と、外箱２３と、断熱ボード２４を備える。また、冷蔵庫２１内部には、食品などを載置するための棚２５が設けられ、内箱２２には、棚２５を支えるための棚受け部２６が成型されている。内箱２２は、一面が開口する中空の直方体状の箱であり、発泡樹脂で構成され、内面が図３の方法により熱成型されている発泡樹脂箱体である。熱成型するときに、棚受け部２６を成型するための凹凸を有した金型を用いることで、棚受け部２６も成型することができ、棚受け部２６の表面を含む内箱２２の内面全体に硬質層が成型されている。そのため、内箱２２の内面は、優れた美観と強度を有している。外箱２３は、冷蔵庫の最外殻を形成するもので冷蔵庫２１の強度を保つ役割があり、ここでは鉄板の曲げ加工品である。断熱ボード２４は、冷蔵庫２１に十分な断熱性を持たせるために、内箱２２と外箱２３の間に配置されるものであり、発泡ウレタンなどで構成される。ここでは、２つの内箱２２を備える冷蔵庫２１を図示しているが、これに限らず、内箱２２は１つでもよく、３つ以上でもよい。また、棚２５及び棚受け部２６の数にも特に制限はなく、いくつ設けられていてもよい。
【００３２】
次に、冷蔵庫２１の内箱２２の内面の成型について、図５から図７を用いて説明する。内箱２２の内面は、成型装置３１によって成型される。成型装置３１は、複数の金型３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄと、複数の金型３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを駆動させ内箱２２の内面に押し当てる駆動部３３を備えている。
【００３３】
図５は、内箱２２の側面２２ａの成型を説明するための図であり、図５（ａ）は、成型前の内箱２２と外箱２３と断熱ボード２４が組み合わされた状態を内箱２２の開口部側から見た概略を表しており、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＩ−Ｉ’線に沿った断面の概略を表している。側面２２ａは、金型３２ａにより成型される。金型３２ａは、図示しないカートリッジヒータを備えており、金型３２ａを加熱することができる。また、金型３２ａの内部には、冷却用のオイルの流路が形成されており、図示しないポンプにより冷却用のオイルを金型３２ａの内部で循環させることで、金型３２ａを冷却することができる。成型装置３１は、駆動部３３によって金型３２ａを矢印３４ａの方向へ動かし、側面２２ａへ押し当てる。外箱２３の外側には、外箱２３の外面に接するように図示しない指示部材が配置され、指示部材に支持された外箱２３及び断熱ボード２４と金型３２ａに挟まれることで、内箱２２は圧力が加えられる。成型装置３１による成型方法は、図３と同様であり、即ち、金型３２ａを加熱し、金型３２ａを側面２２ａへ押し当て圧力を加えながら側面２２ａの発泡樹脂を消泡し、圧力を加えながら金型３２ａを冷却し、圧力を解放して金型３２ａを取り外す。圧力を加えながら金型３２ａを冷却することで、側面２２ａに金型３２ａに対応する形状の硬質層を正確に成型することができ、硬質層の泡噛みも防止することができる。
【００３４】
図６は、内箱２２の上面２２ｂ及び下面２２ｃの成型を説明するための図であり、図６（ａ）は、成型前の内箱２２と外箱２３と断熱ボード２４が組み合わされた状態を内箱２２の開口部側から見た概略を表しており、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＩＩ−ＩＩ’線に沿った断面の概略を表している。外箱２３の外側には、図示しない指示部材が配置されている。上面２２ｂは金型３２ｂにより成型され、下面２２ｃは、金型３２ｃにより成型される。成型装置３１は、駆動部３３によって金型３２ｂを矢印３４ｂの方向へ動かし上面２２ｂへ押し当て、金型３２ｃを矢印３４ｃの方向へ動かし下面２２ｃへ押し当てる。成型装置３１による上面２２ｂ及び下面２２ｃの成型方法は、側面２２ａと同様であるため、説明を省略する。
【００３５】
図７は、内箱２２の奥面２２ｄの成型を説明するための図であり、図７（ａ）は、成型前の内箱２２と外箱２３と断熱ボード２４が組み合わされた状態を内箱２２の開口部側から見た概略を表しており、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ’線に沿った断面の概略を表している。外箱２３の外側には、図示しない指示部材が配置されている。奥面２２ｄは金型３２ｄにより成型される。成型装置３１は、駆動部３３によって金型３２ｄを矢印３４ｄの方向へ動かし、奥面２２ｄへ押し当てる。成型装置３１による奥面２２ｄの成型方法は、側面２２ａ、上面２２ｂ及び下面２２ｃと同様であるため、説明を省略する。
【００３６】
図８は、金型３２ａの斜視図であり、金型３２ａの一例を表している。内箱２２の内部には、食品などを載置するための棚２５を設けることが好ましく、内箱２２の側面２２ａには、棚２５を支えるための棚受け部２６を成型することが好ましい。そのため、金型３２ａは、棚受け部２６を成型するための凸部３５を有することが好ましい。凸部３５を有する金型３２ａを用いることで、側面２２ａに凹状の棚受け部を成型することができる。金型３２ａの形状はこれに限らず、例えば、側面２２ａに凸状の棚受け部を成型するための凹部を有していてもよい。金型３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの形状は、上面２２ｂ、下面２２ｃ、奥面２２ｄに成型する形状に合わせてそれぞれ任意の形状とすればよく、平面でもよく凹凸を有していてもよい。
【００３７】
以上のように、内面を各面毎に成型することで内箱２２を製造でき、圧力を加えながら消泡及び冷却することで、高い強度と優れた美観を有する内箱２２を製造することができる。このとき、凹凸を有する金型３２ａを用いることで、棚２５を支えるための棚受け部２６も同時に成型することができる。内箱２２の各面の成型は、複数の面を同時に行ってもよいが、１つの面毎に行ってもよい。また、各面の成型とは別に、各面の境界やコーナーの部分の成型を行ってもよい。
【００３８】
本実施形態では、内箱２２を外箱２３及び断熱ボード２４と組み合わせてから内箱２２の内面を成型する例を説明したが、内箱２２の内面を硬質に熱成型した後に内箱２２を外箱２３及び断熱ボード２４と組み合わせてもよい。また、内箱２２は、１つの部材から製造されていてもよいが、板状の発泡樹脂５枚を組み合わせることで製造されていてもよく、板状の発泡樹脂５枚の表面をそれぞれ硬質に熱成型してから組み合わせることで製造されていてもよい。
【００３９】
以上のように、本実施形態は、金型を発泡樹脂箱体の内面に押し当て圧力を加えながら消泡及び冷却することで、泡噛みの発生を防止して高い強度と優れた美観を有する発泡樹脂箱体を製造することができる。さらに、発泡樹脂箱体は、表面が滑らかになるため汚れも落ちやすく、冷蔵庫の内箱として好適に利用することができる。なお、本実施形態では、硬質層を成型された発泡樹脂成型体が用いられる冷蔵庫について説明したが、これに限らず、冷暖房器、空気清浄器やエアーコンディショナなどに用いることもできる。
【００４０】
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１、３１  成型装置
２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ  金型
３  加熱部
４  加圧部
５  冷却部
６  発泡樹脂
６ａ  発泡層
６ｂ  硬質層
２１  冷蔵庫
２２  内箱
２３  外箱
２４  断熱ボード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014008632.tif 000008
【図７】
2014008632.tif 000009
【図８】
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【図９】
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