(57)【要約】【課題】密度の高い原料粒子を滞留させることなく原料ホッパーに回収する方法の提供。【解決手段】原料粒子２を収容した原料ホッパー１から成形型４に取り付けた原料充填器６へと原料粒子を送粒してキャビティ３内に原料粒子を充填した後、原料ホッパーと原料充填器とを連通するホース７と原料充填器に滞留した余剰原料粒子に対し、圧力エアーを原料ホッパー側へ逆送させることにより上記余剰原料粒子を回収する方法であって、余剰原料粒子の回収時、原料ホッパー内を減圧雰囲気とし、ホースと原料充填器に滞留した余剰原料粒子を、上記加圧エアーによる吹き上げ力と上記原料ホッパー内への吸引力とによって原料ホッパーへ回収することを特徴とする余剰原料粒子回収方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡性熱可塑性樹脂の未発泡または低発泡状態の原料粒子を収容した原料ホッパーから成形型に取り付けた原料充填器へと原料粒子を送粒して成形型のキャビティ内に原料粒子を充填した後、原料ホッパーと原料充填器とを連通するホースと原料充填器に滞留した余剰原料粒子に対し、圧力エアーを原料ホッパー側へ逆送することにより上記余剰原料粒子を回収する方法であって、余剰原料粒子の回収時に原料ホッパー内を減圧雰囲気とし、ホースと原料充填器に滞留した余剰原料粒子を、上記加圧エアーによる吹き上げ力と上記原料ホッパー内への吸引力とによって原料ホッパー側に回収することを特徴とする余剰原料粒子回収方法。
【請求項２】
原料ホッパーから原料充填器の間に、成形型のキャビティ内に充填する一定量の原料粒子を収容する計量槽を設け、余剰原料粒子の回収時に余剰原料粒子を計量槽に回収する請求項１に記載の余剰原料粒子回収方法。
【請求項３】
発泡性熱可塑性樹脂の未発泡または低発泡状態の原料粒子を収容した原料ホッパーと、キャビティを有する成形型と、該成形型に取り付けられ、加圧エアーの供給口を有する原料充填器と、原料ホッパーと原料充填器とを連通するホースと、原料ホッパーに切替弁を介して接続された減圧装置とを含むことを特徴とする発泡成形装置。
【請求項４】
原料ホッパーから原料充填器の間に、成形型のキャビティ内に充填する一定量の原料粒子を収容するとともに、余剰原料粒子の回収時に余剰原料粒子が回収される計量槽を設けた請求項３に記載の発泡成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡性熱可塑性樹脂の未発泡または低発泡状態の原料粒子を収容した原料ホッパーから成形型に取り付けた原料充填器へと原料粒子を送粒して成形型のキャビティ内に原料粒子を充填した後、原料ホッパーと原料充填器とを連通するホースと原料充填器に滞留した余剰原料粒子を回収するための余剰原料粒子回収方法および発泡成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発泡性熱可塑性樹脂の予備発泡粒子を成形型のキャビティ内に充填し、蒸気を接触させる等によって加熱、発泡、融着させて発泡成形品を生産する発泡成形方法において、予備発泡粒子をキャビティ内に充填した後、成形型に取り付けた原料充填器や原料ホッパーと原料充填器を連通するホースに残った余剰の予備発泡粒子を完全に回収しておかないと、次の成形工程の予備発泡粒子充填時に、原料充填器内あるいは充填ホース内の残留粒子により粒子供給路が閉塞して充填不良の原因となってしまう。これを防ぐため、原料充填器や充填ホースに滞留した余剰予備発泡粒子を原料ホッパーにブローバックする方法として、原料ホッパーの原料粒子取出口上部に中空パイプを立設しておき、ブローバック時に余剰発泡粒を中空パイプを通してパイプ上端から原料ホッパーに戻す方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
しかし、この方法は発泡粒取出口と同数の中空パイプを設置するので、例えば中型の成形機では発泡粒取出口は約２０個と多く、その取出口全てに中空パイプを設置すると、原料ホッパーの形状が複雑になり、また発泡粒の品種切替え（例えば白色←→着色、一般グレード←→特殊グレードなど）が困難になるなどの問題がある。
【０００３】
また、加圧された計量槽内に原料粒子を供給し、計量槽の下流部に設けた計量部内に原料粒子を収容しておき、原料粒子の充填時には、計量部内の原料粒子が１ショットの形成工程に必要な量に達したことを検知してから、原料粒子を成形型のキャビティ内に圧送充填し、ブローバック時には余剰原料粒子を計量槽に戻す方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
これらのブローバック方法は一般的な発泡倍率による成形、例えばビーズ型内発泡成形により緩衝包装材や保冷容器等を製造するのに採用されており、かかる緩衝包装材や保冷容器は通常４０〜６０倍程度に発泡したものであった。
一方、低発泡成形品は釘打ちも可能であることから建築用部材或いは枠材等として利用することが提案されている。未発泡或いは低発泡（約９倍以下の）予備発泡粒子を原料粒子として用いて低発泡成形品を成形する場合、上述した従来のブローバック方法では、原料の密度が高くて重いことから、原料粒子を原料ホッパーあるいは計量槽に完全に戻すことができないという問題があった。
【０００５】
未発泡粒子や低発泡粒子を用いる発泡充填方法において、余剰原料粒子をホッパー内にブローバックさせるための技術として、ホッパーと原料充填器とをつなぐ充填ホースの途中に切替弁を介し、充填ホースから分岐してホッパーに連通接続された分岐ホースを設けておき、ブローバック時に切替弁を動作させて余剰原料粒子を分岐ホースに通してホッパーへ戻すようにした成形装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
しかし、この方法は、充填ホースの途中に切替弁を設けているために、機構が複雑になり、長期間使用していると切替弁に原料粒子が滞留し作動不良を起こす可能性がある。
【０００６】
【特許文献１】
特公昭６２−２７６６２号公報
【特許文献２】
特公昭６２−２７６６３号公報
【特許文献３】
特公平５−８７３６４号公報
【特許文献４】
特開平１１−２６８０６８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、未発泡或いは低発泡（約９倍以下）の比較的密度の高い原料粒子を用いて低発泡成形品を成形する場合、原料粒子の充填後に該粒子を滞留させることなく原料ホッパーに回収するための有効な方法は、これまで提供されていなかった。
本発明は上記事情に鑑みてなされ、密度の高い原料粒子を滞留させることなく原料ホッパーに回収する方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、発泡性熱可塑性樹脂の未発泡または低発泡状態の原料粒子を収容した原料ホッパーから成形型に取り付けた原料充填器へと原料粒子を送粒して成形型のキャビティ内に原料粒子を充填した後、原料ホッパーと原料充填器とを連通するホースと原料充填器に滞留した余剰原料粒子に対し、圧力エアーを原料ホッパー側へ逆送することにより上記余剰原料粒子を回収する方法であって、余剰原料粒子の回収時に原料ホッパー内を減圧雰囲気とし、ホースと原料充填器に滞留した余剰原料粒子を、上記加圧エアーによる吹き上げ力と上記原料ホッパー内への吸引力とによって原料ホッパー側に回収することを特徴とする余剰原料粒子回収方法を提供する。
本発明の余剰原料粒子回収方法において、原料ホッパーから原料充填器の間に、成形型のキャビティ内に充填する一定量の原料粒子を収容する計量槽を設け、余剰原料粒子の回収時に余剰原料粒子を計量槽に回収することが好ましい。
また本発明は、発泡性熱可塑性樹脂の未発泡または低発泡状態の原料粒子を収容した原料ホッパーと、キャビティを有する成形型と、該成形型に取り付けられ、加圧エアーの供給口を有する原料充填器と、原料ホッパーと原料充填器とを連通するホースと、原料ホッパーに切替弁を介して接続された減圧装置とを含むことを特徴とする発泡成形装置を提供する。
本発明の発泡成形装置において、原料ホッパーから原料充填器の間に、成形型のキャビティ内に充填する一定量の原料粒子を収容するとともに、余剰原料粒子の回収時に余剰原料粒子が回収される計量槽を設けることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の発泡成形装置の一実施形態を示す図である。この発泡成形装置は、発泡性熱可塑性樹脂の未発泡または低発泡状態の原料粒子２を収容した原料ホッパー１と、キャビティ３を有する成形型４と、成形型４に取り付けられ、加圧エアー供給口５を有する原料充填器６と、原料ホッパー１と原料充填器６とを連通するホース７と、原料ホッパー１に切替弁８を介して接続された減圧装置９とを主な構成要素として備えている。
【００１０】
原料ホッパー１は、原料粒子２を大量に貯留している図示しない貯留部（サイロ等とも称される）に連通する原料粒子供給管路１０が接続されている。原料ホッパー１の原料粒子収容量は特に限定されず、例えば数ショットの成形に必要な原料粒子２の容積、すなわちキャビティ３の空隙容積（＝発泡成形品の体積）の数倍程度の原料粒子収容量を有するものが好適に用いられる。上記原料粒子供給管路１０には、弁１１が設けられ、この弁の開閉によって貯留部から原料ホッパー１への原料粒子２の供給を制御している。
【００１１】
この原料ホッパー１に収容される原料粒子２は、例えばポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン−ポリオレフィン混合樹脂などの熱可塑性樹脂に、発泡剤を混入または含浸せしめ、小球などの形状をなす発泡性熱可塑性樹脂の未発泡または低発泡状態の粒子である。原料粒子２が低発泡状態の粒子である場合、その発泡倍率は９倍以下が好ましく、５倍以下がさらに好ましい。このような低発泡状態の原料粒子２を用いた低発泡成形品は、強度が高く、釘打ちが可能であることから建築用部材或いは枠材等として利用することができる。
【００１２】
成形型４は、型閉め及び型開きが可能な一対の雌雄成形型を備えており、これら雌雄成形型の間には、成形するべき発泡成形体の形状に一致するキャビティ３が設けられている。この成形型４には、キャビティ３内に連通する多数の蒸気穴が設けられ、これらの蒸気穴を通してキャビティ３内に加熱用の蒸気等の熱媒、水などの冷媒を流通させ、或いはキャビティ３内を減圧状態にすることができるように構成されている。この雌雄成形型の適所には、キャビティ３に連通する原料充填器６が取り付けられている。
【００１３】
この成形型４に取り付けられた原料充填器６には、ホース７の一端が接続されているとともに、加圧エアー供給口５が設けられている。この加圧エアー供給口５は、図示しないコンプレッサ等の加圧エアー供給源の供給口に接続されている。原料充填器６は、キャビティ３内に原料粒子２を充填する際、ホース７からの原料粒子２と加圧エアーとをキャビティ内に導入し、その充填終了後に加圧エアーをホース７側に流し、余剰原料粒子をブローバックさせる切替機能を有している。加圧エアーの圧力は、原料粒子の粒径や密度などに応じて適宜調整可能であるが、例えば１０ｋｇ／ｃｍ２以下、好ましくは５〜７ｋｇ／ｃｍ２程度に設定することができる。
【００１４】
原料ホッパー１と原料充填器６とを連通するホース７には弁１２が設けられ、この弁１２の開閉により原料ホッパー１から原料充填器６への原料粒子２の供給を制御できるようになっている。このホース７の長さは、原料ホッパー１と成形型４との距離に応じて適宜設定される。なお、原料ホッパー１に接続される成形型４は、１台に限らず複数台の成形型４を接続して構成することもできる。１台の原料ホッパー１に対して複数台の成形型４を配置する場合、原料ホッパー１に複数の原料粒子供給口を設け、それぞれの供給口と各成形型３とをホース７でつないだ構成としてもよい。
【００１５】
原料ホッパー１に接続された減圧装置９は、原料ホッパー１内の気体を急速に排気し、少なくとも余剰原料粒子のブローバックの間、原料ホッパー１内を減圧状態に保持できるものであればよく、従来公知の種々の減圧装置を用いることができ、例えばブロワが用いられる。減圧装置９による原料ホッパー１内の排気は、減圧管路１３に設けられた切替弁８の開閉動作によって制御するのが好ましい。この減圧装置９による原料ホッパー１内の減圧度は、原料ホッパー内の静圧が−２ｋＰａ（−１５ｍｍＨｇ）以下、好ましくは−２〜−６６ｋＰａの範囲とする。原料ホッパー内の静圧が−２ｋＰａよりも大気圧（０ｋＰａ）側であると、余剰原料粒子を加圧エアーによって原料ホッパー１にブローバックさせる際に、余剰原料粒子を原料ホッパー１側に吸引する力が不十分となり、ホース７や原料充填器６内の密度の大きな余剰原料粒子を原料ホッパー１に回収することが困難になる。一方、原料ホッパー１内の減圧度は、余剰原料粒子を原料ホッパー１側に吸引できればよく、必ずしも高度真空状態にする必要はない。原料ホッパー１内を高度真空状態にするためには、大型で高価格な減圧装置が必要であるとともに、原料ホッパー１等も高度真空維持用に特殊で高価格なものが必要である。
【００１６】
上述の通り構成された発泡成形装置を用い、本発明の余剰原料粒子回収方法を実施する場合を説明する。
成形型４のキャビティ３内に原料粒子２を充填するには、図１に示すように雌雄成形型を型閉めし、原料充填器６から原料粒子２を加圧エアーによってキャビティ３内に充填する。この時、原料粒子２は原料ホッパー１からホース７を通って原料充填器６に移送され、ここで加圧エアー供給口５からキャビティ３内に送られる加圧エアー流によってキャビティ３内に送り込まれ、原料粒子２が充填される。
【００１７】
原料粒子２の充填終了後、成形型４においてはキャビティ３に充填された原料粒子２の発泡成形が実行される。また、原料充填器６の加圧エアー流路が切り替えられ、ホース７には、加圧エアー供給口５から供給される加圧エアーが吹き込まれ、ブローバックが開始される。このホース７及び原料充填器６内には、キャビティ３内に充填されなかった余剰原料粒子が存在している。この余剰原料粒子は、上述したように未発泡または低発泡状態であり、通常の発泡成形で使用される高発泡倍率の予備発泡粒子に比べて密度が大きいため、加圧エアーの吹き込みだけではブローバックされ難い。
【００１８】
本発明の方法では、上記ブローバックの際に、原料ホッパー１内を減圧状態とし、余剰原料粒子を原料ホッパー１側に吸引することによって、余剰原料粒子を確実に原料ホッパー１に回収する。すなわち、原料粒子２の充填後、上記の通り加圧エアーをホース７側に流すと共に、減圧管路１３の切替弁８を開き、減圧装置９によって原料ホッパー１内を排気して減圧状態とすることで、ホース７及び原料充填器６内の余剰原料粒子を原料ホッパー１に吸引する。余剰原料粒子は原料ホッパー１側に吸引されるとともに、加圧エアーによって原料ホッパー１側にブローバックされ、ホース７を通って原料ホッパー１に回収される。
【００１９】
上記の通り、本発明では、発泡成形においてホースと原料充填器に滞留した余剰原料粒子を原料ホッパーにブローバックさせる際に、原料ホッパー１内を減圧状態とし、余剰原料粒子を原料ホッパー１側に吸引することによって、密度の高い余剰原料粒子であっても確実に原料ホッパー１に回収することができる。
【００２０】
図２は、本発明の発泡成形装置の他の実施形態を示す図である。本実施形態による発泡成形装置は、上述した図１の発泡成形装置とほぼ同様の構成要素を備えて構成され、同じ構成要素には同じ符号を付してある。本実施形態の発泡成形装置は、原料ホッパー１の粒子出口側、またはホース７の途中に、成形型の１ショットに必要な原料粒子２を供給可能で、原料ホッパー１よりも小さい内容積を有する計量槽１４を設けた構成になっている。
【００２１】
本実施形態において、ホースと原料充填器に滞留した余剰原料粒子をブローバックする際、余剰原料粒子は原料ホッパー１よりも小さい計量槽１４にブローバックされるので、ブローバックに要する時間を短縮することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例によって本発明の効果を明確にする。
［実施例１］
図１に示すように、減圧装置としてブロワを接続した原料ホッパーを有する発泡成形装置を用い、低発泡の原料粒子を用いて発泡成形を行い、原料粒子の充填状態、余剰原料粒子の残留状態を調べた。
使用した原料粒子、成形品寸法、発泡成形装置は次の通りである。
【００２３】
・原料粒子：発泡性ポリスチレン粒子を発泡倍率４倍に発泡させた、見かけ密度０．２５ｇ／ｍｌの粒子。
・成形品寸法：１０００ｍｍ×１０００ｍｍ×２５ｍｍの板状成形品（体積２５リットル）。
・発泡成形装置：積水工機製作所社製、Ｗｉｚ５０。
・原料ホッパーの容量：１４０リットル。
・ホース寸法：直径３２ｍｍ、長さ４ｍ。
＜発泡した原料粒子の発泡倍率＞
発泡した原料粒子をメスシリンダー内に自由落下させ、その重量を測定し、次式により見かけ密度を算出する。
見かけ密度（ｇ／ｍｌ）＝試料重量（ｇ）／メスシリンダー内の試料容積（ｍｌ）
次に、次式により発泡倍率を算出する。
発泡倍率（倍）＝１／見かけ密度（ｇ／ｍｌ）
【００２４】
ブローバック時、切替弁を開いて、原料ホッパーの減圧度（静圧）を−２．０ｋＰａ（−１５ｍｍＨｇ）とし、原料充填器からホース側に加圧エアー（エアー圧５ｋｇｆ／ｃｍ２）を供給し、ホースと原料充填器内の余剰原料粒子を原料ホッパーに回収した。１０ショットの成形を行って、以下の項目について調べた。その結果を表１に示す。
【００２５】
＜充填状況＞：各ショット毎に製造された発泡成形品を目視検査した。評価基準は、充填不良による凹みや穴の発生がないものを「充填良好」とし、充填不良による凹みや穴の発生があったものを「充填不良発生」とした。
＜原料充填器、ホース内の余剰原料粒子の残留状態＞：１０ショット終了後、原料充填器及びホース内の余剰原料粒子の残留を目視検査した。評価基準は、余剰原料粒子の残留が実質的にないものを「残留なし」とし、余剰原料粒子が残留していたものを「残留あり」とした。
＜ブローバックに要した時間＞：ブローバックの開始から、余剰原料粒子が回収されるまでの時間を測定した（単位：秒）。余剰原料粒子が残留した場合、「完全にブローバックせず」とした。
＜ホースを流れるエアーの流量＞：エアーの流量は、エアー圧力５ｋｇｆ／ｃｍ２の時の風量と減圧吸引した時のエアー圧（絶対値）から算出した（単位：リットル／ｓｅｃ）。
その結果を表１に示す。
【００２６】
［実施例２］
原料ホッパーの減圧度（静圧）を−６．０ｋＰａ（−４５ｍｍＨｇ）に変更した以外は、実施例１と同じ条件として発泡成形を行った。結果を表１に示す。
【００２７】
［実施例３］
原料ホッパーの減圧度（静圧）を−２６．０ｋＰａ（−１９７ｍｍＨｇ）に変更した以外は実施例１と同じ条件として発泡成形を行った。結果を表１に示す。
【００２８】
［実施例４］
原料ホッパーの減圧度（静圧）を−６６．０ｋＰａ（−５００ｍｍＨｇ）に変更した以外は実施例１と同じ条件として発泡成形を行った。結果を表１に示す。
【００２９】
［実施例５］
図２に示すように、原料ホッパーと原料充填器との間に、ほぼ１ショット分の原料粒子を収容する計量槽（容量２８リットル）を設けた装置を用い、それ以外は実施例２と同じ条件として発泡成形を行った。結果を表１に示す。
【００３０】
［比較例１］
ブロワを停止し、ブローバック時に原料ホッパー内を大気圧とした以外は、実施例１と同じ条件として発泡成形を行った。結果を表１に示す。
【００３１】
［比較例２］
ブロワを停止し、ブローバック時に原料ホッパー内を大気圧とした以外は、実施例５と同じ条件として発泡成形を行った。結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１の結果から、原料ホッパーを減圧とし、ホースと原料充填器に滞留した余剰原料粒子に加圧エアーによる吹き上げ力と原料ホッパー内への吸引力とを加えて原料ホッパーへ送る実施例１〜５はいずれも、原料充填器及びホース内の余剰原料粒子の残留がなく、余剰原料粒子を実質的に完全に回収でき、また余剰原料粒子の残留に起因する原料粒子の充填不良は生じなかった。
また、実施例１〜４において、原料ホッパーの減圧度を真空側に近付けることで、ブローバック時間を短縮することができた。
さらに、実施例５において、原料ホッパーと原料充填器との間に計量槽を設けることによって、原料ホッパーの減圧度を高めずに、ブローバック時間を短縮することができた。
【００３４】
一方、原料ホッパーを減圧にすることなく、加圧エアーをホース側に供給してブローバックさせる比較例１、２では、原料充填器及びホース内の余剰原料粒子が残留し、余剰原料粒子を完全に回収できなかった。また余剰原料粒子の残留に起因する原料粒子の充填不良が見られた。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ホースと原料充填器に滞留した余剰原料粒子を、加圧エアーによる吹き上げ力と原料ホッパー内への吸引力とによって原料ホッパーへ回収することによって、未発泡または低発泡状態の余剰原料粒子を確実に回収し、原料粒子供給路の目詰まりを防止し得る余剰原料粒子回収方法及び発泡成形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発泡成形装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の発泡成形装置の他の実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１…原料ホッパー、２…原料粒子、３…キャビティ、４…成形型、５…加圧エアー供給口、６…原料充填器、７…ホース、８…切替弁、９…減圧装置、１０…原料粒子供給管路、１１，１２…弁、１３…減圧管路、１４…計量槽。
【図１】
2004255723.tif 000004
【図２】
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