(57)【要約】【課題】従来の型内発泡成形方法において発生する、コアベント（あるいはコアベントホール）への目詰まりを低減させ、安定した品質の発泡成形品を成形可能とする熱可塑性樹脂予備発泡粒子の型内発泡成形用金型装置を、比較的安価でかつ、金型構造を複雑化することなく提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂予備発泡粒子の型内発泡成形用金型装置で、中型表面のコアベント（あるいはコアベントホール）とともに型間空間部に金型背面や蒸気チャンバに通じる通気口を設けたことにより、中型合わせ目部からも用役の排気を行うことが可能となる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂予備発泡粒子を用いる型内発泡成形用金型装置において、型間空間部を有し、中板上あるいは、中型合わせ目部の少なくとも一方に、チャンバに通じる通気口を設け、該通気口の少なくとも１つに逆止弁を設けたことを特徴とする熱可塑性樹脂型内発泡成形用金型装置。
【請求項２】
前記型内発泡成形用金型装置の凹中型および／または、凸中型の表面にコアベント（あるいはコアベントホール）を設けたことを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂型内発泡成形用金型装置。
【請求項３】
前記通気口を凹中型および凸中型のうち、コアベント（あるいはコアベントホール）の少ない、いずれか一方の中型に該通気口を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の熱可塑性樹脂型内発泡成形用金型装置。
【請求項４】
前記逆止弁において、逆止弁の通気方向が型間空間部からチャンバ側へ通気可能となるように設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂型内発泡成形用金型装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の型内発泡成形用金型装置を用い、完全に金型を閉めた状態で、前記熱可塑性樹脂予備発泡粒子を成形空間部に充填する工程において、成形空間部内に供給された空気を、前記コアベント（あるいはコアベントホール）、および前記通気口より排気する工程を含むことを特徴とする型内発泡成形方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載の型内発泡成形用金型装置を用い、前記成形空間部内に充填された熱可塑性樹脂予備発泡粒子周辺の空気を蒸気に置換する加熱工程において、一方のチャンバから成形空間部内に供給された蒸気を前記コアベント（あるいはコアベントホール）、および前記通気口より、もう一方のチャンバへ排気する工程を含むことを特徴とする型内発泡成形方法。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか１項に記載の型内発泡成形用金型装置を用い、前記成形空間部の成形体を離型する工程において、チャンバに供給される空気が前記コアベント（あるいはコアベントホール）を通り、かつ、前記通気口からは排出されない工程を含むことを特徴とする型内発泡成形方法。
【請求項８】
請求項５および６に記載の型内発泡成形方法を組み合わせたことを特徴とする型内発泡成形方法。
【請求項９】
請求項６および７に記載の型内発泡成形方法を組み合わせたことを特徴とする型内発泡成形方法。
【請求項１０】
請求項５および７に記載の型内発泡成形方法を組み合わせたことを特徴とする型内発泡成形方法。
【請求項１１】
請求項５、６および７に記載の型内発泡成形方法を組み合わせたことを特徴とする型内発泡成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱可塑性樹脂からなる予備発泡粒子の型内発泡成形において、コアベント（あるいはコアベントホール）への目詰まりを低減させることで安定生産を可能とし、さらに、コアベント（あるいはコアベントホール）への目詰まりによるメンテナンス頻度を極力少なくしうる型内発泡成形用金型装置および該金型装置を用いた成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂からなる予備発泡粒子を用いた成形体の製造に使用される一般的な金型構造について図１を用いて説明する。図１に示された型内発泡成形用金型装置は、予備発泡粒子が充填、成形される成形空間１を形成するように凹中型１１および凸中型１２は対向配置されるとともに、それぞれ中板１３を介して枠状フレーム１４に固定されている。その背面には、それぞれ凹中型１１あるいは凸中型１２と中板１３、枠状フレーム１４および裏板１５から形成される凸型背面蒸気チャンバ２および凹型背面蒸気チャンバ３を備えており、それぞれの蒸気チャンバの上部には、蒸気や圧縮空気を供給するための上部用役口１６が設けられ、下部には、ドレン配管に接続された下部用役口１７が設けられている。
【０００３】
また凹中型１１および凸中型１２はその表面に多数のコアベント（あるいはコアベントホール）２１を有しており、上部用役口１６より蒸気チャンバ２および３に供給された蒸気は、コアベント（あるいはコアベントホール）２１を通過し、成形空間１へと供給される。ここでコアベントとは、通常凹中型および凸中型に２０〜３０ｍｍピッチで配置したコアベント取り付け穴に填め込まれている、０．５ｍｍφ程度の丸孔や幅０．５ｍｍ程度のスリットからなる貫通孔を複数個透設した外径６〜１２ｍｍの蓋を有する筒体のことであり、コアベントホールとは凹中型および凸中型に直接的に形成した０．５ｍｍから１．５ｍｍφ程度の貫通穴のことを言う。
【０００４】
このような従来の金型装置を使用する際の充填工程の課題としては、凸型と凹型を完全に型閉めした状態で予備発泡粒子を成形空間に充填する場合、成形空間の端部が中型合わせ目部５および型間空間部４とともに袋状となり予備発泡粒子を輸送するための空気が流れず、結果として成形品の端部の製品密度が低下するあるいは充填不良を起こしやすいことが挙げられる。また、このような金型装置を使用する充填工程の課題としては、予備発泡粒子に含まれる樹脂粉等の異物が、コアベント（あるいはコアベントホール）２１に堆積し、目詰まりを起こし、充填性を悪化させる問題があった。
さらに、加熱工程においては、成形空間に充填された予備発泡粒子を発泡、融着させる前に、成形空間の空気を蒸気に置換することが製品の融着性、表面性に大きな影響を与える。この工程においても成形空間の端部が袋状となり、該端部の空気を成形空間外へ排出することが困難となるため、蒸気による空気置換が充分行えず、成形品の端部の融着率、表面性が低下する傾向にあった。よって従来では、これを防止、抑制するために、加熱時間の延長を行ったり、加熱蒸気圧力を高めに設定したりすることがなされてきた。この結果、成形サイクル延長および不良率増加による生産性の低下が問題となっていた。また、このような金型装置を使用する加熱工程の課題としては、予備発泡粒子に含まれる樹脂粉等の異物が、コアベント（あるいはコアベントホール）２１に堆積し、目詰まりを起こすと、成形空間内の空気を蒸気に充分置換が行えず、成形品の融着率、表面性が低下する問題があった。
【０００５】
さらに、離型工程においては、凸型背面蒸気チャンバ２内に圧縮空気を導入し、コアベント（あるいはコアベントホール）２１から、空気を排出することで成形体を凸中型１２から離型させ、凹中型１１に残し、金型を開ける。凹中型１１からの離型は、凹型背面蒸気チャンバ３内に圧縮空気を導入し、コアベント（あるいはコアベントホール）２１から、空気を排出しながら、エジェクトピン３４で離型させる方法が一般的である。しかしながら、コアベント（あるいはコアベントホール）２１に目詰まりが発生すると離型が安定しない傾向にあった。よって従来では、これを防止、抑制するために、圧縮空気の圧力を高く設定したり、離型時間の延長を行ったりすることがなされてきた。この結果、金型の破損、成形サイクル延長による生産性の低下の問題があった。また、コアベント（あるいはコアベントホール）２１の目詰まりを除去する方法として、金型を解体し、熱処理を行い、水によるジェット洗浄あるいは、サンドブラスト洗浄と呼ばれる微粉洗浄を行うことが一般的である。この作業は、たいへんな労力と時間および費用が発生する問題がある。
【０００６】
これら問題を解決する方法として、特許文献１には、図２に示すような、金型の合わせ目から外部に連通するよう形成される型間通路を利用した各種の用役の供給あるいは排気方法が開示されおり、この方法によれば成形品外周部の充填密度の低下あるいは融着不良という問題は解決され、密度や融着率および表面性の均一な製品を得ることができる。
しかしながら、この方法を用いるためには、金型合わせ目部や型間空間部に新たに用役配管を設ける必要があり、金型構造が複雑化し、金型コストが高くなるという問題がある。さらに、充填あるいは加熱性能を高めるためには新設した金型合わせ目部や型間空間部から成形空間に用役を供給あるいは排気するための制御系が必要となる。このような制御を行うためには、従来から使用してきた成形機では対応できないため、成形機の改造、あるいは新規の開発が必要となり、多額の設備投資を必要となることが課題であった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３０９７３４号公報
【０００８】
【発明が解決する課題】
すなわち本発明の目的は熱可塑性樹脂予備発泡粒子の型内発泡成形用金型装置において、安価でかつ汎用成形機に対応したコアベント（あるいはコアベントホール）２１の目詰まり低減効果の高い金型装置を提供することにある。さらに、少々のコアベント（あるいはコアベントホール）目詰まりが発生した場合であっても成形可能であり、目詰まりによるメンテナンス頻度を極力少なくしうる型内発泡成形用金型装置および該金型装置を用いた型内発泡成形方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記問題を解決するため、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、中型表面のコアベント（あるいはコアベントホール）とともに型間空間部からも用役の排気を行うことが重要であり、これを行うために従来のコアベント（あるいはコアベントホール）を有する金型であって、型間空間部に金型背面の蒸気チャンバに通じる通気口を設ける金型構造とし、さらに該通気口に逆止弁を設けることが効果的な方法であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち本発明の第一は、熱可塑性樹脂予備発泡粒子を用いる型内発泡成形用金型装置において、型間空間部を有し、中板上あるいは、中型合わせ目部の少なくとも一方に、チャンバに通じる通気口を設け、該通気口の少なくとも１つに逆止弁を設けたことを特徴とする熱可塑性樹脂型内発泡成形用金型装置（請求項１）、
前記型内発泡成形用金型装置の凹中型および／または、凸中型の表面にコアベント（あるいはコアベントホール）を設けたことを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂型内発泡成形用金型装置（請求項２）、
前記通気口を凹中型および凸中型のうち、コアベント（あるいはコアベントホール）の少ない、いずれか一方の中型に該通気口を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の熱可塑性樹脂型内発泡成形用金型装置（請求項３）、
前記逆止弁において、逆止弁の通気方向が型間空間部からチャンバ側へ通気可能となるように設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂型内発泡成形用金型装置（請求項４）であり、
本発明の第二は、請求項１から４のいずれか１項に記載の型内発泡成形用金型装置を用い、完全に金型を閉めた状態で、前記熱可塑性樹脂予備発泡粒子を成形空間部に充填する工程において、成形空間部内に供給された空気を、前記コアベント（あるいはコアベントホール）、および前記通気口より排気する工程を含むことを特徴とする型内発泡成形方法（請求項５）、
請求項１から４のいずれか１項に記載の型内発泡成形用金型装置を用い、前記成形空間部内に充填された熱可塑性樹脂予備発泡粒子周辺の空気を蒸気に置換する加熱工程において、一方のチャンバから成形空間部内に供給された蒸気を前記コアベント（あるいはコアベントホール）、および前記通気口より、もう一方のチャンバへ排気する工程を含むことを特徴とする型内発泡成形方法（請求項６）、請求項１から４のいずれか１項に記載の型内発泡成形用金型装置を用い、前記成形空間部の成形体を離型する工程において、チャンバに供給される空気が前記コアベント（あるいはコアベントホール）を通り、かつ、前記通気口からは排出されない工程を含むことを特徴とする型内発泡成形方法。（請求項７）、
請求項５および６に記載の型内発泡成形方法を組み合わせたことを特徴とする型内発泡成形方法（請求項８）、
請求項６および７に記載の型内発泡成形方法を組み合わせたことを特徴とする型内発泡成形方法（請求項９）、
請求項５および７に記載の型内発泡成形方法を組み合わせたことを特徴とする型内発泡成形方法（請求項１０）、
請求項５、６および７に記載の型内発泡成形方法を組み合わせたことを特徴とする型内発泡成形方法（請求項１１）である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明するが、これは本発明を何ら限定するものではない。
【００１２】
図３は、本発明の金型装置の代表的な実施の形態を示すものである。
本発明における型内発泡成形用金型装置は、中型合わせ目部又は、凸型中板もしくは凹型中板にチャンバに通じる通気口２２を設け、さらに該通気口２２に逆止弁３５を設けた金型装置である。この場合、通気口２２は図４の様に凸型側のみにあってもよく、凹型側のみ、あるいは凸型側および凹型側の両方にあっても良い。また、中型合わせ目部のみ、中板のみ、あるいは中型合わせ目部および中板の両方にあっても良い。前記通気口２２の設置は、端部への空気の流れを形成することができるように設置すれば特に限定されない。
【００１３】
前記通気口の形状については、特に制限は無く、丸穴状、長穴状、長方形状、多角形状、あるいはネジ穴等であっても良い。また、通気口の大きさについては、特に制限は無いが、１通気口の断面積の下限は、前記樹脂粉等の異物が排出できる点から、好ましくは１ｍｍ２であり、上限は、金型の強度を維持する点から、好ましくは１５００ｍｍ２である。
【００１４】
また、通気口開口率の下限は、空気の流れを確保する点から、好ましくは１５％であり、上限は、金型強度を維持する点から、好ましくは３００％である。ここで通気口開口率（％）とは、下式により得られる値のことである。
（通気口開口断面積）／（パーティング部開口断面積）×１００
前記通気口開口断面積およびパーティング部開口断面積における断面積とは、充填時の空気の流れ方向に対して垂直に切った時の断面積を意味する。
【００１５】
前記逆止弁３５の設置は特に限定されないが、中型合わせ目部あるいは中板に設けられた前記通気口２２の何れかあるいは全てに設けられる。また、前記逆止弁３５の通気方向は、特に限定されないが、充填工程における端部の充填性向上および離型工程における離型性向上の点から、型間空間部からチャンバ側へ通気可能とすることが好ましい。前記逆止弁の通気方向は、凹型側と凸型側とで、さらには、中型合わせ目部と中板とで、同じ通気方向であってもよく、異なっていてもよい。
【００１６】
特に、設けられた全ての通気口２２に、型間空間部４からチャンバへ通気可能として逆止弁３５を設けた場合、予備発泡粒子の充填工程において、充填器から供給された空気および予備発泡粒子は、コアベントあるいはコアベントホールのみでなく、該通気口を通じて成形空間の端部への空気の流れを形成できる。よって、この時空気と共に成形空間１内に供給された予備発泡粒子は、成形空間の中央部と同様に空気の流れに乗って、容易に端部に輸送されるため、成形品全体が均一な充填密度を保持できるものである。さらに、完全に金型を閉めた状態（凹型側枠状フレームおよび凸型側枠状フレーム間の隙間がない状態：圧縮充填）においては、型間空間部４が従来のように袋状とならないことから、より効果を発揮する。
【００１７】
加熱工程において、設けられた全ての通気口２２に、型間空間部４からチャンバへ通気可能として逆止弁３５を設けた場合、成形空間１内に供給された蒸気がコアベント（あるいはコアベントホール）２１だけでなく、中型合わせ目部および型間空間部４に設けられた前記通気口２２を通してチャンバに排出されるため、型間空間部４内に蒸気の流れが形成でき、該成形空間１部の端部へも蒸気が浸透し、従来のように袋状となることはない。これにより、成形品中央部と同様に端部への蒸気置換がスムーズに行われるため、成形品全体が均一な融着率や表面性を保持できるものである。
【００１８】
離型工程において、前記通気口２２に、型間空間部４からチャンバへ通気可能として逆止弁３５を設けた場合、チャンバから排出される空気が通気口２２から漏れることなく、コアベント（あるいはコアベントホール）２１から排気できるため、安定的な離型が可能となる。
【００１９】
さらに、コアベント（あるいはコアベントホール）２１は成形を繰り返し実施していく過程において、予備発泡粒子に含まれる樹脂粉等の異物が、コアベント（あるいはコアベントホール）２１に堆積し、目詰まりを起こす。これは、充填工程において、充填器から供給された予備発泡粒子に含まれる樹脂粉等の異物が空気の流れに乗ってコアベント（あるいはコアベントホール）に付着し、加熱工程で固化することにより引き起こると考えられる。該目詰まりが生ずると、充填工程において成形空間に供給された予備発泡粒子を輸送するための空気が流れず、製品密度が低下するあるいは充填不良を引き起こす傾向がある。また、加熱工程においても蒸気が成形空間部に供給されにくくなり、融着不良を引き起こす傾向がある。さらに、離型工程においては、コアベント（あるいはコアベントホール）から空気が排出されにくくなり、離型不良を引き起こす傾向がある。
【００２０】
本発明の金型装置を用いることにより、充填工程において、充填器から供給された予備発泡粒子に含まれる樹脂粉が空気の流れに乗ってコアベントあるいはコアベントホールだけでなく、該通気口からもチャンバへ排出されことにより、コアベントあるいはコアベントホールへの目詰まりを低減させる傾向がある。さらに、該目詰まりの低減により、該目詰まりによるメンテナンス頻度を極力少なくでき、かつ、少々の目詰まりが起こったとしても、該通気口が各工程（充填、加熱、離型）において効果的に機能し、安定的な成形（充填、加熱、離型）が可能である。
【００２１】
なお、本発明に適用できる熱可塑性樹脂はポリスチレン、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレンランダム３元共重合体、ホモポリプロピレン、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、架橋低密度ポリエチレン（架橋ＬＤＰＥ）に代表されるものであるが、これに限ったものではない。
【００２２】
また、該型内発泡成形用金型装置を用いて得られる成形体は、通常、通い箱、バンパー芯材等の自動車部材等に好適に用いられる。
【００２３】
【実施例】
本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
なお、以下の実施例および比較例における評価および試験は次のように行った。
【００２４】
［通気口開口率］
パーティング部開口断面積に対する通気口開口断面積の比率のことで、下式により得られる値のことである。
（通気口開口断面積）／（パーティング部開口断面積）×１００
［成形品密度比］
成形品の中央部密度に対する成形品端部の密度比率のことで、下式により得られる値のことである。
成形品密度比＝（成形品端部の密度）／（成形品中央部の密度）
なお、前記成形品端部とは、中型合わせ目部近傍の部分を意味し、前記成形品中央部とは、成形品端部以外でかつ、中型に接していない部分を意味する。実施例では、成形品端部として、中型合わせ目部から２０ｍｍ以内の部分を任意に５点密度測定を行い、その平均値を用いた。また、成形品中央部として、中型合わせ目部から２０ｍｍ内側の部分を任意に５点密度測定を行い、その平均値を用いた。
【００２５】
［表面性評価］
得られた成形体の端部および中央部の成形体表面における予備発泡粒子同士の空隙を目視にて評価し、以下のように表した。
○：空隙が小さく、空隙数が少ない。
×：空隙が大きく、空隙数が多い。
【００２６】
［目詰まり評価］
成形ショット毎のコアベント（あるいはコアベントホール）の目詰まりを目視にて評価し、コアベント（あるいはコアベントホール）の全開口断面積の５０％の断面積が目詰まりした時の成形ショット数を表した。
【００２７】
［離型性評価］
成形条件の離型圧縮空気圧力が、初期設定値から０．０５ＭＰａ高くなった時の成形ショット数で表した。
【００２８】
（実施例１〜５、比較例１）
金型は、体積１１．８５Ｌ、１個取り、充填器は４本配置されたバンパーコアモデル（長棒形状）型（約Ｌ１２００×Ｗ１３０×Ｔ１００ｍｍ）を使用した。熱可塑性樹脂予備発泡粒子は「エペランＰＰ  ＬＢＳ１３（鐘淵化学工業株式会社製、嵩密度５６．５ｇ／Ｌ）」を用い、この予備発泡粒子を下記の条件にて成形した。
2004167768.tif 000003
実施例１、２、３、４、５及び比較例１の構成および結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2004167768.tif 000004
【００３０】
実施例１〜５と比較例１との比較から、通気口を設けたことにより製品端部と中央部での密度差が軽減している（密度比が１に近い）こと、および端部の表面性が向上していることがわかった。さらには、実施例１、２および３の比較において、通気口開口率をパーティング部開口率の１５％以上とすることにより、さらに密度差が軽減する（密度比が１に近づく）ことがわかった。また、コアベントホール（あるいはコアベントホール）の目詰まりが低減され、離型不良が発生するまでのショット数を遅延できることがわかった。
以上より本発明における熱可塑性樹脂発泡成形用金型装置を用いることで、成形品端部と中央部での充填密度、融着率および表面性などの品質の均一性に優れた成形体を製造することが可能となった。また、コアベントホール（あるいはコアベントホール）の目詰まりが低減され、離型不良が発生するまでのショット数を遅延できることがわかった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係る熱可塑性樹脂予備発泡粒子を用いる型内発泡成形用金型装置において、型間空間部を有し、中板上あるいは、中型合わせ目部の少なくとも一方に、チャンバに通じる通気口を設け、該通気口の少なくとも１つに逆止弁を設けることによって、比較的安価な方法で従来金型の欠点であった製品端部の充填密度低下あるいは融着および表面性の低下を防止し、全体の品質が均一な製品を得ることができる。また、コアベント（あるいはコアベントホール）への目詰まりを低減させ、メンテナンス頻度を少なくでき、安定した品質の発泡成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な型内発泡成形金型装置の断面図
【図２】特許文献１記載の型内発泡成形金型装置の断面図
【図３】本発明に適用し得る型内発泡成形金型装置の断面図
【図４】図３の要部拡大断面図
【符号の説明】
１：成形空間
２：凸型背面蒸気チャンバ
３：凹型背面蒸気チャンバ
４：型間空間部
５：凸型と凹型の金型合わせ目部
６：パーティング部
１１：凹中型
１２：凸中型
１３：中板
１４：枠状フレーム
１５：裏板
１６：上部用役口
１７：下部用役口
２１：コアベント（あるいはコアベントホール）
２２：通気口
３１：充填器
３２：ドレン配管
３３：減圧配管
３４：エジェクトピン
３５：逆止弁
ＳＷＶ１〜２：切替弁
ＳＶ１〜３：用役弁
ＧＶ１〜３：減圧弁
ＤＶ１〜３：ドレン弁
【図１】
2004167768.tif 000005
【図２】
2004167768.tif 000006
【図３】
2004167768.tif 000007
【図４】
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