(57)【要約】【課題】  本発明は、加熱媒体によって金型内に充填した発泡性樹脂粒子を長期間に亘って効率良く加熱、発泡することができる成形装置を提供する。【解決手段】  本発明の成形装置Ａは、チャンバー３、４を備えた一対の金型１、２を備え、チャンバー３、４内に加熱媒体を供給して金型１のキャビティ５内に充填した発泡性樹脂粒子を加熱、発泡させた後、チャンバー３、４内に冷却媒体を供給して発泡成形品を成形するための成形装置であって、チャンバー３、４を構成している金属部材の外面又は内面の少なくとも一部が断熱材８で被覆されており、断熱材８の線膨張係数が、上記チャンバーを構成している金属材料の線膨張係数の０．５〜５倍であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーを備えた一対の金型を備え、上記チャンバー内に加熱媒体を供給して金型のキャビティ内に充填した発泡性樹脂粒子を加熱、発泡させた後、上記チャンバー内に冷却媒体を供給して発泡成形品を成形するための成形装置であって、上記チャンバーを構成している部材が金属部材を含み、上記金属部材の少なくとも一部に断熱材が接続しており、上記断熱材の線膨張係数が、上記金属部材の金属材料の線膨張係数の０．５〜５倍であることを特徴とする成形装置。
【請求項２】
チャンバーを構成している金属部材の表面の少なくとも一部が断熱材で被覆されており、上記断熱材の線膨張係数が、上記チャンバーを構成している金属部材の金属材料の線膨張係数の０．５〜５倍であることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
【請求項３】
チャンバーを構成している金属部材の内面の少なくとも一部が断熱材で被覆されていることを特徴とする請求項２に記載の成形装置。
【請求項４】
チャンバーを構成している部材が更に断熱材を含み、上記断熱材の線膨張係数が、上記断熱材に接続している金属部材の金属材料の線膨張係数の０．５〜５倍であることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
【請求項５】
断熱材が、繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の金型間に形成されたキャビティ内に発泡性樹脂粒子を充填し発泡させた後に冷却して発泡成形品を成形するために用いられる成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発泡性樹脂粒子を金型内に充填した上で発泡性樹脂粒子に加熱媒体を供給することによって発泡性樹脂粒子を発泡させ、発泡性樹脂粒子を発泡させてなる発泡粒子同士を熱融着一体化させた後に冷却して発泡成形品を成形する（型内発泡成形）ことが行われている。
【０００３】
型内発泡成形において、金型内に充填された発泡性樹脂粒子を加熱するための加熱媒体は、金型の背面に形成されたチャンバー内に供給され、チャンバーを介して金型のキャビティ内に充填された発泡性樹脂粒子に供給される。
【０００４】
上述の通り、加熱媒体は、はじめにチャンバー内に供給されるため、チャンバーを構成している金属部材と接触することによって熱が奪われてしまい、チャンバー内に供給された加熱媒体のうちの一部しかキャビティ内に充填された発泡性樹脂粒子の加熱に寄与せず、加熱媒体の有している熱エネルギーを発泡性樹脂粒子の発泡に十分に活かせていないという問題点がある。
【０００５】
そこで、特許文献１には、発泡性熱可塑性樹脂粒子を、金型中に一対の凹凸中型で構成された成形室空間内に導入し、ついで成形室空間背面に設けられた蒸気室より成形室空間内に蒸気を導入し成形室空間内の発泡熱可塑性樹脂粒子を加熱し発泡融着させた後冷却し、金型より取出し、所望形状の成形品を得る発泡成形に用いる発泡成形用金型であって、蒸気室を形成するところのフレーム側蒸気室内面、バックプレート側蒸気室内面、およびセンタープレート側蒸気室内面から選ばれる１以上の蒸気室内面の一部もしくは全面を、中空シリカ粒子を含有するシリコーン樹脂で被覆した発泡成形用金型が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１４８７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、型内発泡成形では、発泡性熱可塑性樹脂粒子を加熱させるために蒸気室内に水蒸気を導入し、金型内の発泡性熱可塑性樹脂粒子を加熱し発泡させた後、得られた発泡成形品を冷却するために蒸気室内に冷却水が導入される。従って、蒸気室を構成している金属部材及び蒸気室内の少なくとも一部を被覆しているシリコーン樹脂は、上述の加熱及び冷却によって膨張、収縮を繰り返す。
【０００８】
一方、中空シリカ粒子を含有するシリコーン樹脂は、その線膨張係数が、金型を構成している金属の線膨張係数の１０倍以上の値をとるため、シリコーン樹脂と、金型を構成している金属部材と間の膨張、収縮の度合いが大きく相違し、この相違が原因となって、シリコーン樹脂が蒸気室の内面から容易に剥離するという事態が生じる。シリコーン樹脂が蒸気室の内面から剥離すると、シリコーン樹脂と蒸気室内面との間に隙間が生じ、この隙間に水蒸気が進入し、水蒸気が蒸気室を構成している金属部材と接触して水蒸気の熱エネルギーが蒸気室を構成している金属部材に奪われてしまうという問題を生じる。
【０００９】
本発明は、チャンバー内に供給される加熱媒体及び冷却媒体の供給の繰返しによる膨張、収縮にもかかわらず、チャンバーを構成している金属部材とこれに接続している断熱材との間に隙間が生じて加熱媒体の熱エネルギーの一部が奪われるのをできるだけ防止し、加熱媒体によって、金型内に充填した発泡性樹脂粒子を長期間に亘って効率良く加熱、発泡することができる成形装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の成形装置は、チャンバーを備えた一対の金型を備え、上記チャンバー内に加熱媒体を供給して金型のキャビティ内に充填した発泡性樹脂粒子を加熱、発泡させた後、上記チャンバー内に冷却媒体を供給して発泡成形品を成形するための成形装置であって、上記チャンバーを構成している部材が金属部材を含み、上記金属部材の少なくとも一部に断熱材が接続しており、上記断熱材の線膨張係数が、上記金属部材の金属材料の線膨張係数の０．５〜５倍であることを特徴とする。
【００１１】
上記成形装置において、チャンバーを構成している金属部材の表面の少なくとも一部が断熱材で被覆されており、上記断熱材の線膨張係数が、上記チャンバーを構成している金属部材の金属材料の線膨張係数の０．５〜５倍であることを特徴とする。
【００１２】
上記成形装置において、チャンバーを構成している金属部材の内面の少なくとも一部が断熱材で被覆されていることを特徴とする。
【００１３】
上記成形装置において、チャンバーを構成している部材が更に断熱材を含み、上記断熱材の線膨張係数が、上記断熱材に接続している金属部材の金属材料の線膨張係数の０．５〜５倍であることを特徴とする。上記成形装置において、断熱材が、繊維強化プラスチックであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の成形装置は、上述の如き構成を有しているので、チャンバー内に供給された加熱媒体の熱エネルギーが、発泡性樹脂粒子の加熱、発泡以外に奪われるのをできるだけ防止し、チャンバー内に供給された加熱媒体の熱エネルギーを金型のキャビティ内に充填した発泡性樹脂粒子の加熱、発泡に効率良く用いることができ、加熱媒体の節約及び加熱媒体の供給時間の短縮を図ることができる。
【００１５】
更に、チャンバーを構成している部材が金属部材を含み、金属部材の少なくとも一部に断熱材が接続しており、断熱材の線膨張係数が、金属部材の金属材料の線膨張係数の０．５〜５倍であり、その差が小さいことから、発泡成形品の成形時において、加熱媒体及び冷却媒体の供給に伴う、チャンバーを構成している金属部材と断熱材との間の膨張及び収縮の差が小さく、チャンバーを構成している金属部材とこれに接続している断熱材との間に不測に隙間が生じることは殆どない。従って、チャンバー内に供給された加熱媒体の熱エネルギーが、金属部材によって奪われたり又は金属部材と断熱材との隙間や金属部材を通じてチャンバー外に漏れたりすることなどによって損失することをできるだけ抑制し、加熱媒体の熱エネルギーをできるだけ損失なく金型のキャビティ内に充填している発泡性樹脂粒子に加えて発泡性樹脂粒子を効率良く加熱、発泡させることができる。
【００１６】
上記成形装置において、チャンバーを構成している金属部材の表面の少なくとも一部が断熱材で被覆されており、上記断熱材の線膨張係数が、上記チャンバーを構成している金属部材の金属材料の線膨張係数の０．５〜５倍である場合には、断熱材の線膨張係数と金属部材の金属材料の線膨張係数との差が小さいことから、発泡成形品の成形時において、加熱媒体及び冷却媒体の供給に伴う、チャンバーを構成している金属部材と断熱材との間の膨張及び収縮の差が小さく、断熱材がチャンバーを構成している金属部材の表面から不測に剥離するようなことはなく、断熱材は、チャンバーを構成している金属部材の表面の少なくとも一部を長期間に亘って安定的に被覆し、加熱媒体の熱エネルギーをできるだけ損失なく金型のキャビティ内に充填している発泡性樹脂粒子に加えて発泡性樹脂粒子を効率良く加熱、発泡させることができる。
【００１７】
又、上記成形装置において、チャンバーを構成している金属部材の内面の少なくとも一部を断熱材で被覆している場合には、チャンバーを構成している金属部材に加熱媒体が直接、接触するのを少なくすることができ、よって、加熱媒体の熱エネルギーがチャンバーを構成している金属部材によって奪われるのを更に少なくすることができ、加熱媒体の節約及び加熱媒体の供給時間の更なる短縮を図ることができる。
【００１８】
そして、上記成形装置において、チャンバーを構成している部材が更に断熱材を含み、上記断熱材の線膨張係数が、上記断熱材に接続している金属部材の金属材料の線膨張係数の０．５〜５倍である場合には、断熱材の線膨張係数と金属部材の金属材料の線膨張係数との差が小さいことから、発泡成形品の成形時において、加熱媒体及び冷却媒体の供給に伴う、チャンバーを構成している金属部材と断熱材との間の膨張及び収縮の差が小さく、断熱材と金属部材との間に不測に隙間が生じ又は断熱材に亀裂が生じるなどの不測の事態は殆ど生じず、チャンバー内に供給した加熱媒体がチャンバー外に不測に漏出するのを防止し、加熱媒体の熱エネルギーをできるだけ損失なく金型のキャビティ内に充填している発泡性樹脂粒子に加えて発泡性樹脂粒子を効率良く加熱、発泡させることができる。
【００１９】
更に、チャンバーの一部を断熱材から構成しているので、チャンバー自体の保温性に優れていると共に、金属部材の使用を低減して加熱媒体の熱エネルギーが金属部材によって奪われることをできるだけ抑制することができ、チャンバー内に供給した加熱媒体の熱エネルギーを金型のキャビティ内に充填している発泡性樹脂粒子の加熱、発泡に効率良く用いることができる。
【００２０】
又、上記成形装置において、断熱材が繊維強化プラスチックである場合には、チャンバーを補強することができ、成形装置を更に長期間に亘って安定的に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の成形装置Ａの一例を図面を参照しつつ説明する。図１に示したように、成形装置Ａは、金属製のチャンバー３を備えた金属製の雌金型１と、金属製のチャンバー４を備えた金属製の雄金型２とを備えており、雌金型１は固定台Ｂに固定されている一方、雄金型２は移動台Ｃに固定され、雄金型２は移動台Ｃを移動させることによって雌金型１に対して接離する方向に移動可能に配設されている。
【００２２】
具体的には、雌金型１には凹部が形成されている一方、雄金型２には凸部が形成され、上記雌雄金型１、２は、これら凹部と凸部とを互いに対向させた状態に配設されており、雌金型１の凹部内に雄金型２の凸部を挿入した状態に雌雄金型１、２を型締めすると、雌金型１と雄金型２との対向面間、即ち、雌金型１の成形壁部11と雄金型２の成形壁部21との対向面間にキャビティ５が形成されるように構成されている。なお、上記雌金型１には、上記キャビティ５内に発泡性樹脂粒子を供給するための発泡性樹脂粒子供給管（図示せず）が一体的に設けられていると共にこの発泡性樹脂粒子供給管にはフィラー弁（図示せず）が介装され、更に、発泡成形品を雌金型１から離型させるための押出ピン（図示せず）が一体的に設けられている。
【００２３】
又、雌金型１は金属製の金型取り付けフレーム６に取り付けられていると共に、金型取り付けフレーム６の雌金型１の背面側における開口端には金属製のバックプレート61が取り付けられており、雌金型１の成形壁部11と金型取り付けフレーム６とバックプレート61とで囲まれた空間部をチャンバー３に形成している。
【００２４】
同様に、雄金型２は金属製の金型取り付けフレーム７に取り付けられていると共に、金型取り付けフレーム７の雄金型２の背面側における開口端には金属製のバックプレート71が取り付けられており、雄金型２と金型取り付けフレーム７とバックプレート71とで囲まれた空間部をチャンバー４に形成している。
【００２５】
なお、本発明において、チャンバー３、４を構成している金属部材の内面とは、チャンバー３、４に面している面を意味する。チャンバー３、４を構成している金属部材の外面とは、チャンバー３、４とは反対側の面を意味する。
【００２６】
そして、雌雄金型１、２におけるキャビティ５を形成している成形壁部11、21には、キャビティ５内とチャンバー３、４内とを連通させ、水蒸気などの加熱媒体をキャビティ５内に供給するための流通孔12、22が多数、貫設されている。なお、チャンバー３、４には、これらチャンバー３、４内に加熱媒体を供給するための加熱媒体供給管13、23の一端部が連結、連通されている。
【００２７】
更に、雌雄金型１、２に一体的に設けられているチャンバー３、４を構成している金属部材の表面、即ち、金型取り付けフレーム６、７及びバックプレート61、71の内外面、又は、雌雄金型１、２の成形壁部11、21のチャンバー３、４に面している表面11a、21aのうちの少なくとも一つの一部又は全面には断熱材８が一体的に設けられている。なお、図１では、成形装置Ａのバックプレート61、71の内面を全面的に断熱材８、８で被覆した状態を示しているがこれに限定されない。又、断熱材８は、チャンバー３、４を構成している金属部材の内面又は外面に、接着剤、ボルト、釘などの汎用の固定手段でもって固定されればよい。
【００２８】
断熱材８は、チャンバー３、４内に供給された加熱媒体の熱エネルギーがチャンバー３、４を構成している金属部材によって奪われるのをできるだけ阻止するために設けられている。
【００２９】
従って、断熱材８は、チャンバー３、４を構成している金属部材の内面又は外面の何れか一方又は双方の少なくとも一部又は全面を被覆していればよい。断熱材８がチャンバー３、４を構成している金属部材の内面に設けられている場合には、チャンバー３、４内に供給された加熱媒体の熱エネルギーが、金型取り付けフレーム６、７、バックプレート61、71又は雌雄金型１、２の成形壁部11、21に直接、接触して奪われるのを抑制する。断熱材８がチャンバー３、４を構成している金属部材の外面に設けられている場合には、金型取り付けフレーム６、７又はバックプレート61、71を通じて加熱媒体の熱エネルギーが外部に放散されるのを抑制する。
【００３０】
加熱媒体がチャンバー３、４を構成している金属部材に直接、接触しない方が、加熱媒体がチャンバー３、４を構成している金属部材によって熱エネルギーを奪われるのを抑制する効果が高いので、断熱材８は、チャンバー３、４を構成している金属部材の内面を被覆していることが好ましい。
【００３１】
又、加熱媒体がチャンバー３、４を構成している金属部材によって熱エネルギーを奪われるのをより効果的に抑制するために、チャンバー３、４を構成している金属部材の内面又は外面の全面を断熱材８によって被覆していることが好ましく、チャンバー３、４を構成している金属部材の内面の全面を断熱材８によって被覆していることが好ましい。
【００３２】
一方、雌雄金型１、２におけるキャビティ５を形成している成形壁部11、21におけるチャンバー３、４に面している面11a、21aを断熱材８で被覆すると、流通孔12、22を通じたキャビティ５内への加熱媒体の供給の妨げになることがあるので、雌雄金型１、２におけるキャビティ５を形成している成形壁部11、21のチャンバー３、４に面している面11a、21aは断熱材８で被覆しない方が好ましい。即ち、金型取り付けフレーム６、７又はバックプレート61、71の内面又は外面のみを断熱材によって全面的に被覆することが好ましく、金型取り付けフレーム６、７又はバックプレート61、71の内面のみを断熱材によって全面的に被覆することがより好ましい。
【００３３】
更に、断熱材８の線膨張係数は、チャンバー３、４を構成している金属部材、即ち、金型取り付けフレーム６、７、バックプレート61、71及び雌雄金型１、２を構成している金属材料の線膨張係数の０．５〜５倍に限定されており、断熱材８と、チャンバー３、４を構成している金属部材の金属材料との間の線膨張係数の差が小さくなるように構成されている。
【００３４】
断熱材８の線膨張係数は下記の要領で測定された値をいう。断熱材から一辺が２００ｍｍの平面正方形状の試験片を切り出す。試験片を温度２３℃、相対湿度５０％の環境下にて１６時間以上に亘って放置した上で、この試験片の対向する辺の中間点のそれぞれから５ｍｍだけ内側に入った部分に標点を印す。次に、試験片を−３０℃にて２４時間に亘って保持した後、直ちに試験片の標点間の距離Ｌ1を測定する。しかる後、試験片を８０℃にて２４時間に亘って保持した後、直ちに試験片の標点間の距離Ｌ2を測定し、下記式１に基づいて断熱材８の線膨張係数Ｋを算出する。
断熱材の線膨張係数Ｋ（／℃）＝（Ｌ2−Ｌ1）／（Ｌ1×１１０）・・・式１
【００３５】
又、チャンバー３、４を構成している金属部材の金属材料も断熱材と同様の要領で測定する。なお、試験片として一辺が２００ｍｍの平面正方形状で且つ厚みが１０ｍｍである試験片を用意する。
【００３６】
型内発泡成形時にチャンバー３、４内に加熱媒体又は冷却媒体が供給され、断熱材８の線膨張係数と、チャンバー３、４を構成している金属部材は、膨張又は収縮を繰り返すが、上述のように、断熱材８とチャンバー３、４を構成している金属部材の金属材料との間の線膨張係数の差が小さいことから、断熱材８とチャンバー３、４を構成している金属部材との間における膨張又は収縮の度合いの差が小さい。従って、断熱材８は、チャンバー３、４を構成している金属部材の表面から不測に脱落するようなことはなく、チャンバー３、４を構成している金属部材の表面を長期間に亘って安定的に被覆する。
【００３７】
チャンバー３、４を構成している金属部材の金属材料の線膨張係数の０．５〜５倍である線膨張係数を有する断熱材としては、特に限定されないが、繊維強化プラスチックが機械的強度及び断熱性に優れていることから好ましい。
【００３８】
繊維強化プラスチックは、強化繊維に合成樹脂を含浸させてなるものである。繊維強化プラスチックを構成している強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、チラノ繊維、玄武岩繊維、セラミックス繊維などの無機繊維；ステンレス繊維やスチール繊維などの金属繊維；アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサドール（ＰＢＯ）繊維などの有機繊維；ボロン繊維などが挙げられる。強化繊維は、一種単独で用いられてもよく、二種以上が併用されてもよい。なかでも、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維及びアラミド繊維が好ましく、炭素繊維がより好ましい。これらの強化繊維は、軽量であるにも関わらず優れた機械的強度を有している。
【００３９】
強化繊維は、所望の形状に加工された強化繊維基材として用いられることが好ましい。強化繊維基材としては、織物、編物、不織布、及び繊維を一方向に引き揃えた繊維束（ストランド）を糸で結束（縫合）してなる面材などが挙げられる。織物の織り方としては、平織、綾織、朱子織などが挙げられる。また、糸としては、ポリアミド樹脂糸やポリエステル樹脂糸などの合成樹脂糸、及びガラス繊維糸などのステッチ糸が挙げられる。
【００４０】
強化繊維基材は、一枚の強化繊維基材のみを単層として用いても、複数枚の強化繊維基材を積層して積層体として用いてもよい。複数枚の強化繊維基材を積層した積層体としては、（１）一種のみの強化繊維基材を複数枚用意し、これらの強化繊維基材を積層した積層体、（２）複数種の強化繊維基材を用意し、これらの強化繊維基材を積層した積層体、（３）繊維を一方向に引き揃えた繊維束（ストランド）を糸で結束（縫合）してなる面材を複数枚用意し、これらの面材を繊維束の繊維方向が互いに相違した方向を指向するように重ね合わせ、重ね合わせた面材同士を糸で一体化（縫合）してなる積層体などが用いられる。なお、糸としては、ポリアミド樹脂糸やポリエステル樹脂糸などの合成樹脂糸、及びガラス繊維糸などのステッチ糸が挙げられる。
【００４１】
繊維強化プラスチックは強化繊維に熱硬化性樹脂が含浸されて強化繊維同士が熱硬化性樹脂によって結着、固定一体化されてなるものである。熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、マレイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、シアン酸エステル樹脂、及びマレイミド樹脂とシアン酸エステル樹脂を予備重合した樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂は、単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。なかでも、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂が好ましい。
【００４２】
繊維強化プラスチックの厚みは、１〜２０ｍｍが好ましく、２〜１５ｍｍがより好ましい。厚みが上記範囲内である繊維強化プラスチックは、断熱性及び機械的強度に優れている。
【００４３】
繊維強化プラスチック中の強化繊維の目付は、５０〜４０００ｇ／ｍ2が好ましく、１００〜１０００ｇ／ｍ2がより好ましい。含まれている強化繊維の目付が上記範囲内である繊維強化プラスチックは、断熱性及び機械的強度に優れている。
【００４４】
繊維強化プラスチック中に含まれている強化繊維の含有量は２０〜７０重量％が好ましく、３０〜６０重量％がより好ましい。上記範囲内の強化繊維の含有量を有する繊維強化プラスチックは、断熱性及び機械的強度に優れている。
【００４５】
次に、上記成形装置Ａを用いて発泡成形品を成形する要領について説明する。先ず、チャンバー３、４を備えた一対の雌雄金型１、２を型締めし、この雌雄金型１、２の成形壁部11、21の対向面間によってキャビティ５を形成する（型締め工程）。
【００４６】
しかる後、雌金型１の発泡性樹脂粒子供給管を通じてキャビティ５内に発泡性樹脂粒子を供給、充填する（充填工程）。
【００４７】
ここで、発泡性樹脂粒子は、発泡剤を含有させた合成樹脂粒子を好ましくは予備発泡させて得られたものであり、この合成樹脂粒子を構成する合成樹脂としては、従来から用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−無水マレイン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のポリスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、上記合成樹脂の複合体等が挙げられ、ポリスチレン系樹脂が好ましい。
【００４８】
又、上記発泡剤としては、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族鎖状炭化水素類、シクロペンタン、シクロブタン等の脂肪族環状炭化水素類、トリクロロトリフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタン、メチルクロライド、メチレンクロライド、エチルクロライド等のハロゲン化炭化水素類が挙げられ、単独で用いられても２種以上が併用されてもよい。
【００４９】
しかる後、加熱媒体供給管13、23を通じて雌雄金型１、２のチャンバー３、４内に加熱媒体を供給、充満させて雌雄金型１、２の成形壁部11、21を加熱すると共に、雌雄金型１、２の流通孔12、22を通じてキャビティ５内に加熱媒体を流入させて、キャビティ５内に充填された発泡性樹脂粒子を加熱して発泡させ、発泡粒子同士を熱融着一体化させて発泡成形品を成形する。
【００５０】
この時、チャンバー３、４を構成している金属部材はその一部又は全部が断熱材によって被覆されているので、チャンバー３、４内に供給された加熱媒体がその熱エネルギーをチャンバー３、４を構成している金属部材によって奪われる量が少なくて済み、よって、チャンバー３、４内に供給された加熱媒体の熱エネルギーを雌雄金型１、２のキャビティ５内に充填した発泡性樹脂粒子の加熱、発泡に用いることができ、少ない量の加熱媒体でもって発泡成形を効率良く行うことができる。
【００５１】
次に、キャビティ５内に充填した発泡性樹脂粒子の二次発泡が完了してからチャンバー３、４内に配設した冷却管（図示せず）から冷却媒体として冷却水を雌雄金型１、２に向かって放出して雌雄金型１、２を冷却してキャビティ５内の発泡成形品を冷却し、雌雄金型１、２のキャビティ５を開放して発泡成形品を取り出す。
【００５２】
一連の型内発泡成形において、チャンバー３、４内への加熱媒体及び冷却媒体を供給することによって、断熱材８及びチャンバー３、４を構成している金属部材が加熱又は膨張するが、両者の線膨張係数の差が小さいことから、両者間における加熱又は膨張の度合いの差が原因となって、断熱材８がチャンバー３、４を構成している金属部材の表面から脱落するような不測の事態は生じず、断熱材８はチャンバー３、４を構成している金属部材の内面又は外面を長期間に亘って安定的に被覆し続け、よって、本発明の成形装置によれば、加熱媒体の熱エネルギーを効率よく発泡性樹脂粒子の発泡成形に用いることができる。
【００５３】
上記成形装置においては、雌雄金型１、２のチャンバー３、４を金属部材から構成した場合を説明したが、チャンバー３、４を金属部材及び断熱材から構成してもよい。即ち、チャンバー３、４を構成する部材の一部又は全てを断熱材から構成してもよい。なお、断熱材は、上記した断熱材と同様のものを用いることができるのでその説明を省略する。チャンバー３、４を構成する部材の一部又は全てを断熱材から製造する方法としては、汎用の方法が用いられ、例えば、ハンドレイアップ法などが挙げられる。
【００５４】
例えば、図１に示した成形装置Ａにおいて、金型取り付けフレーム６、７又はバックプレート61、71の一部又は全体を断熱材から構成してもよい。金型取り付けフレーム６、７又はバックプレート61、71の一部又は全体を断熱材から構成することによって、チャンバー３、４の保温性を向上させることができると共に、金属部材の使用量を低減することによって、熱伝導率の高い金属部材を通じた加熱媒体の熱エネルギーの損失を抑制することができ、チャンバー内に供給した加熱媒体の熱エネルギーを、キャビティ５内に充填した発泡性樹脂粒子の加熱、発泡に効率良く用いることができる。なお、図１に示した成形装置Ａにおいて、チャンバー３、４を構成している部材として金型取り付けフレーム６、７及びバックプレート61、71を示したが、金型取り付けフレーム６、７及びバックプレート61、71以外の部材が用いられていてもよい。チャンバー３、４を構成する部材として金型取り付けフレーム６、７及びバックプレート61、71以外の部材が用いられている場合、これらの部材についても一部又は全体を断熱材から構成してもよい。
【００５５】
チャンバー３、４を構成する部材の一部を断熱材から構成する場合、外周縁部を除いた部分を断熱材から構成し且つ外周縁部を金属部材から構成することが好ましい。このように、外周縁部を金属部材から構成することによって、ボルトなどを用いて他の部材と強固に一体化させ、より気密性が高く断熱性の高いチャンバー３、４を構成することができる。例えば、金型取り付けフレーム６、７又はバックプレート61、71の一部を断熱材から構成する場合、図２に示したように、外周縁部を除いた部分6a、7a、61a又は71aを断熱材から構成し且つ外周縁部6b、7b、61b又は71bを金属部材から構成することができる。
【００５６】
チャンバー３、４を構成する部材の一部又は全体を断熱材から構成する場合、断熱材と、この断熱材に接続する別の部材（例えば、金属部材）との接続は、汎用の方法が用いられればよく、例えば、接着剤、ボルトなどを用いた接続方法が挙げられ、接着剤を用いた接続方法が好ましい。接着剤は、断熱材とこれに接続している別の部材（例えば、金属部材）との間の膨張、収縮の差を吸収することができ、断熱材と他の部材との一体化を強固に維持すると共に断熱材に亀裂などが生じるのを防止し、チャンバー３、４の断熱性を高く維持することができる。
【００５７】
又、チャンバー３、４を形成している部材の一部又は全部を構成している断熱材の線膨張係数が、この断熱材が接続している金属部材の金属材料の線膨張係数の０．５〜５倍に限定されており、断熱材の線膨張係数と金属部材の金属材料の線膨張係数との差が小さいことから、発泡成形品の成形時において、加熱媒体及び冷却媒体の供給に伴う、チャンバーを構成している金属部材と断熱材との間の膨張及び収縮の差が小さく、ボルトや接着剤などを用いた接続部分が破壊されることによって断熱材と金属部材との間に不測に隙間が生じ又は断熱材に亀裂が生じるなどの不測の事態は殆ど生じない。従って、チャンバー３、４は優れた気密性及び断熱性を有しており、チャンバー３、４内に供給された加熱媒体は、チャンバー３、４外に漏出することなく、加熱媒体の熱エネルギーを概ね損失することなく金型のキャビティ内に充填している発泡性樹脂粒子に加えて発泡性樹脂粒子を効率良く加熱、発泡させることができる。
【実施例】
【００５８】
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本実施例に何ら限定されるものでない。
【００５９】
以下の実施例及び比較例において、断熱材及びチャンバーを構成している金属材料の線膨張係数は以下の方法にて測定を行った。試験片は一辺が２００ｍｍの平面正方形状とした。断熱材の場合、試験片の厚みは、実施例及び比較例におけるそれぞれの断熱材の厚みと同一厚みとした。チャンバーを構成している金属部材の金属材料の場合、試験片の厚みは１０ｍｍとした。試験片を温度２３℃、相対湿度５０％の環境下にて１６時間以上に亘って放置した上で、この試験片の対向する辺の中間点のそれぞれから５ｍｍだけ内側に入った部分に標点を印した。次に、超低温恒温恒湿器（タバイエスペック株式会社製  商品名「ＰＳＬ−２ＳＰ」）を用いて試験片を−３０℃にて２４時間に亘って保持した後、直ちに試験片の標点間の距離Ｌ1を測定した。しかる後、送風定温恒温器（ヤマト科学株式会社製  商品名「ＤＮ４４」）を用いて試験片を８０℃にて２４時間に亘って保持した後、直ちに試験片の標点間の距離Ｌ2を測定した。標点間の距離はデジタルノギス（株式会社ミツトヨ社製  商品名「デジマチックキャリパ」）を使用して１／１００ｍｍまで測定した。測定された標点間の距離Ｌ1、Ｌ2を用いて上記式１に基づいて線膨張係数を算出した。
【００６０】
（実施例１）
【００６１】
図１に示した成形装置を用意した。目付が３８０ｇ／ｍ2のガラスチョップドストランドマット（日東紡績社製  商品名「ＭＣ−３８０Ａ−１００ＬＬ」）を３枚積層し、隣接するガラスチョップドストランドマット間のそれぞれに、マイクロバルーンを５０体積％含有するポリエステル繊維不織布（日本ユピカ社製  商品名「ユピカマットＴ−３０００」、目付：１３５ｇ／ｍ2）を介在させて積層シートを作製した。
【００６２】
成形装置Ａの厚み１０ｍｍのアルミニウム製金型取り付けフレーム６、７及び厚み１０ｍｍのアルミニウム製バックプレート61、71の内面全面にこれらを粗面とするための処理を施した。上記積層シートを金型取り付けフレーム６、７及びバックプレート61、71の内面上に全面的に配設した後、上記積層シートにビニルエステル樹脂（昭和電工社製  商品名「リポキシＨ−６００」）を含浸させた後に２４時間に亘って放置してビニルエステル樹脂を硬化させることによって、積層シートを構成している強化繊維同士を結着、固定一体化させると共に、ガラスチョップドストランドマットとポリエステル繊維不織布とを積層一体化させて繊維強化プラスチックとし、この繊維強化プラスチックを断熱材としてビニルエステル樹脂によって金型取り付けフレーム６、７及びバックプレート61、71の内面全面に固定一体化して、金型取り付けフレーム６、７及びバックプレート61、71の内面全面を繊維強化プラスチックによって被覆した。繊維強化プラスチックの厚みは１２ｍｍであった。繊維強化プラスチックは、ビニルエステル樹脂４０重量％、ガラスチョップドストランドマット５２重量％及びマイクロバルーン含有ポリエステル繊維不織布８重量％から構成されていた。雌雄金型１、２におけるキャビティ５を形成している成形壁部11、21におけるチャンバー３、４に面している面11a、21aは断熱材で被覆しなかった。
【００６３】
雌雄金型、金型取り付けフレーム及びバックプレートを構成している金属材料（アルミニウム）並びに繊維強化プラスチックの線膨張係数を表１に示した。
【００６４】
成形装置のチャンバー３、４を備えた一対の雌雄金型１、２を型締めし、この雌雄金型１、２の成形壁部11、21の対向面間によってキャビティ５を形成した。次に、雌金型１の発泡性樹脂粒子供給管を通じてキャビティ５内に、嵩倍率６０倍に予備発泡させた発泡性ポリスチレン粒子（積水化成品工業社製  商品名「エスレンビーズ」）を供給、充填した。
【００６５】
しかる後、加熱媒体供給管13、23を通じて雌雄金型１、２のチャンバー３、４内に表１に示した水蒸気圧力でもって水蒸気を表１に示した加熱時間だけ供給、充満させて雌雄金型１、２の成形壁部11、21を加熱すると共に、雌雄金型１、２の流通孔12、22を通じてキャビティ５内に水蒸気を流入させて、キャビティ５内に充填された発泡性ポリスチレン粒子を加熱して発泡させ、発泡粒子同士を熱融着一体化させて発泡成形品を成形した。雌雄金型１、２のチャンバー３、４内に供給した水蒸気の総量を表１の「水蒸気流量」の欄に示した。
【００６６】
次に、キャビティ５内に充填した発泡性ポリスチレン粒子の二次発泡が完了してからチャンバー３、４内に配設した冷却管（図示せず）から冷却媒体として冷却水を雌雄金型１、２に向かって放出して雌雄金型１、２を冷却してキャビティ５内の発泡成形品を冷却し、雌雄金型１、２のキャビティ５を開放して発泡成形品を取り出した。上記工程を１サイクルとし、１０００サイクルの型内発泡成形を行った。
【００６７】
（実施例２）
積層シートとして、一枚の目付が３８０ｇ／ｍ2のガラスチョップドストランドマット（日東紡績社製  商品名「ＭＣ−３８０Ａ−１００ＬＬ」）を用いたこと、加熱時間を表１に示した時間としたこと以外は実施例１と同様にして１０００サイクルの型内発泡成形を行った。繊維強化プラスチックは、ビニルエステル樹脂４０重量％及びガラスチョップドストランドマット６０重量％から構成され、繊維強化プラスチックの厚みは２ｍｍであった。繊維強化プラスチックの線膨張係数を表１に示した。
【００６８】
（実施例３）
炭素繊維の織物からなる強化繊維基材（目付：１９８ｇ／ｍ2、東レ社製  商品名「トレカＣＯ６３４７」）を３枚積層し、この積層された３枚の強化繊維基材上に、更にマイクロバルーンを５０体積％含有するポリエステル繊維不織布（日本ユピカ社製  商品名「ユピカマットＴ−３０００」、目付：１３５ｇ／ｍ2）と炭素繊維の織物からなる強化繊維基材（目付：１９８ｇ／ｍ2、東レ社製  商品名「トレカＣＯ６３４７」）とをこの順序で交互に３枚ずつ積層して積層シートを作製したこと、加熱時間を表１に示した時間としたこと以外は実施例１と同様にして１０００サイクルの型内発泡成形を行った。
【００６９】
繊維強化プラスチックの厚みは１０ｍｍであった。繊維強化プラスチックは、ビニルエステル樹脂４２重量％、炭素繊維の織物からなる強化繊維基材５０重量％及びマイクロバルーン含有ポリエステル繊維不織布８重量％から構成されていた。繊維強化プラスチックの線膨張係数を表１に示した。
【００７０】
（実施例４）
アルミニウム製金型取り付けフレーム６、７の代わりに、全体が繊維強化プラスチックから構成された金型取り付けフレーム６、７を用いたこと以外は図１に示した成形装置と同様の構成を有する成形装置を用意した。
【００７１】
全体が繊維強化プラスチックから構成された金型取り付けフレーム６、７は下記の要領でハンドレイアップ法によって製造した。炭素繊維の織物からなる強化繊維基材（目付：１９８ｇ／ｍ2、東レ社製  商品名「トレカＣＯ６３４７」）を複数枚用意し、複数枚の強化繊維基材をこれらの強化繊維基材にビニルエステル樹脂（昭和電工社製  商品名「リポキシＨ−６００」）を含浸させながら積層一体化させて所望形状に成形した後、２４時間に亘って放置してビニルエステル樹脂を硬化させることによって、全体が繊維強化プラスチックから構成された金型取り付けフレーム６、７を製造した。金型取り付けフレーム６、７を構成している繊維強化プラスチックの線膨張係数を表１に示した。
【００７２】
金型取り付けフレーム６、７と、雌雄金型１、２及びバックプレート61、71とを接着剤を用いて接続一体化してチャンバー３、４を構成した。
【００７３】
上記の如くして構成された成形装置を用いたこと、加熱時間を表１に示した時間としたこと以外は実施例１と同様にして１０００サイクルの型内発泡成形を行った。
【００７４】
（比較例１）
アルミニウム製金型取り付けフレーム６、７及びバックプレート61、71の内面に繊維強化プラスチックを被覆しなかったこと、水蒸気の圧力を表１に示した水蒸気圧力としたこと以外は実施例１と同様にして１０００サイクルの型内発泡成形を行った。
【００７５】
（比較例２）
金型取り付けフレーム６、７及びバックプレート61、71の内面全面を繊維強化プラスチックで被覆する代わりに、雌雄金型１、２の金型取り付けフレーム６、７及びバックプレート61、71の内面全面にシリコーン樹脂塗料を塗工し、金型取り付けフレーム６、７及びバックプレート61、71の内面全面を断熱材として厚み２ｍｍのシリコーン樹脂被膜で被覆したこと、加熱時間を表１に示した時間としたこと以外は実施例１と同様にして１０００サイクルの型内発泡成形を行った。シリコーン樹脂被膜の線膨張係数を表１に示した。
【００７６】
（断熱材の被覆状態）
実施例１〜３及び比較例について、１０００サイクルの型内発泡成形後の繊維強化プラスチック又はシリコーン樹脂被膜を目視観察し、下記基準に基づいて評価した。
○・・繊維強化プラスチック又はシリコーン樹脂被膜に、ひび割れ、及び金型取り付け
フレーム又はバックプレートの内面からの剥離はなかった。
×・・繊維強化プラスチック又はシリコーン樹脂被膜に、ひび割れ、又は金型取り付け
フレーム若しくはバックプレートの内面からの剥離があった。
又、実施例４について、１０００サイクルの型内発泡成形後の金型取り付けフレームを目視観察し、下記基準に基づいて評価した。
○・・バックプレートに接続している金型取り付けフレーム部分においてひび割れは発
生していなかった。
×・・バックプレートに接続している金型取り付けフレーム部分においてひび割れが発
生していた。
【００７７】
【表１】
2014208449.tif 000003
【００７８】
実施例１〜４と比較例１とを比較すると、水蒸気流量が５〜１０％程度削減できており、加熱媒体の供給量の削減効果が確認できた。実施例１、３、４と比較例１とを比較すると、実施例１、３、４の方が加熱時間も短縮されており、型内発泡成形の時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の成形装置の一例を示した模式断面図である。
【図２】本発明の成形装置の他の一例を示した模式断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１     雌金型
２     雄金型
３、４ チャンバー
５     キャビティ
８     断熱材
Ａ     成形装置
【図１】
2014208449.tif 000004
【図２】
2014208449.tif 000005