(57)【要約】【課題】成形に必要な蒸気を削減できる発泡樹脂成形型の提供。【解決手段】複数の蒸気穴が設けられた第１の成形型２と第２の成形型３とを備え、これら第１と第２の成形型２，３を合わせて形成されるキャビティ４に発泡性樹脂粒子を充填し、前記複数の蒸気穴を介して該発泡性樹脂粒子に蒸気を接触させ、発泡樹脂成形品を作製する発泡樹脂成形型であり、第１と第２の成形型２，３のサポート５とバックプレート６との間に、耐湿性の硬質材料からなる保護材７と耐圧縮性断熱材料からなる断熱材８とを積層した発泡樹脂成形型１。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蒸気穴が設けられた第１の成形型と第２の成形型とを備え、これら第１と第２の成形型を合わせて形成されるキャビティに発泡性樹脂粒子を充填し、前記複数の蒸気穴を介して該発泡性樹脂粒子に蒸気を接触させ、発泡樹脂成形品を作製する発泡樹脂成形型において、
成形型のサポートとバックプレートとの間に、耐湿性の硬質材料からなる保護材と耐圧縮性断熱材料からなる断熱材とを積層したことを特徴とする発泡樹脂成形型。
【請求項２】
前記断熱材は、断熱材の圧縮歪み量をｔ’（ｍｍ）、発泡樹脂成形品の底部分の肉厚をＴ（ｍｍ）としたとき、ｔ’／Ｔ≦０．０５の関係を満たすものである請求項１記載の発泡樹脂成形型。
【請求項３】
前記保護材と断熱材とが、その周囲をバックプレートに密着固定し、かつサポート当接部分でサポートとバックプレート間に挟まれた状態で取り付けられた請求項１または２記載の発泡樹脂成形型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一対の成形型内で発泡性樹脂粒子を蒸気と接触させて発泡樹脂成形品を製造するための発泡樹脂成形型に関し、特に使用蒸気量を削減し得る発泡樹脂成形型の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発泡性樹脂粒子（発泡ビーズ、ビーズなどとも称される）を用いる型内成形法の成形工程は、第１の成形型と第２の成形型とを合わせて形成される成形型の空間部分（キャビティ）に原料の発泡性樹脂粒子を充填し、水蒸気を蒸気室（フレームとバックプレートと成形型で囲まれた空間）内及び成形型に設けられた蒸気穴などを通して発泡粒子に供給して加熱し、その後冷却水を蒸気室に供給し成形型を冷却し、その後、蒸気室内を減圧状態にして成形型やフレーム、バックプレートに付着している蒸気ドレン水や冷却水を蒸発させ、その気化熱で更に成形型を冷却し、その後成形された製品を成形型から取り出す、各工程を備えている。この成形時に使用される蒸気のうち８０〜９０％は、成形型、フレーム、バックプレート及びその他部品を加熱することに消費されている。そこで、この成形型などの加熱に消費される蒸気を削減する技術が従来から研究され、いくつかの提案もなされている。
発泡性樹脂粒子の型内成形で使用する成形型は、構造上大きく２つに分けられる。１つは製品の形を形成する成形型、１つはその成形型を固定し蒸気室を構成するフレーム、バックプレートである。加熱負荷＝材料の比熱×材料の重量×最高、最低の温度差で求められるため、加熱用蒸気を削減する方法は（１）成形型、フレーム、バックプレートの重量を軽くし加熱負荷を小さくする（２）フレーム、バックプレートを蒸気室側で断熱しそれらの最高、最低の温度差を極力小さくする。（３）成形型の最低温度すなわち製品を成形型から取り出すときの温度を極力高くすることが考えられる。
【０００３】
発泡樹脂成形型において使用蒸気量の削減を図った従来技術として、例えば次の提案がある。
▲１▼実公昭６１−７０７３号公報には、バックプレートの前方に間隔を設けてステンレス薄板よりなる遮蔽板を設け、バックプレートと成形型との空間（蒸気室）を仕切った構造を有する発泡成形機における蒸気室が開示されている。同公報には、該構造によってバックプレートが冷却水により冷却されなくなり、加熱時の蒸気量を節約できる旨が記載されている。
▲２▼特開昭５７−６８３２２号公報には、断熱遮蔽板を上方側では型部材と密着固定し、下方側では型部材との間に隙間を設け、該隙間内に侵入した水を下方へ流出させるように設けて構成した発泡成形用型が開示されている。この断熱遮蔽板としてはＦＲＰ板、ゴム板またはフッ素樹脂板等が用いられる。
▲３▼実開昭５８−１５０２４号公報には、蒸気室内にバックプレート内面との間に若干の隙間を残して遮蔽板を設けた発泡樹脂成形機が開示されている。
▲４▼特開平５−２１２８１０号公報には、成形型とフレームを取り付ける面に断熱接続板を挿入して、フレームからの伝熱を防ぎ、成形型の冷却及び加熱を促進する型内発泡成形機の金型断熱構造が開示されている。また同公報の段落番号００３３には、金型内側にゴムライニングなどの防熱加工することは公知技術である旨が記載されている。
▲５▼特開平８−１４２０９１号公報には、前記▲１▼と同様にバックプレートの前方に間隔をおいて飛散防止プレートを設けた合成樹脂の発泡成形用金型が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術には次のような問題があった。
▲１▼の従来技術は、バックプレートと遮蔽板との間は空間があるため、バックプレートに対して断熱にはならない。又、バックプレートには加熱時、原料の発泡性樹脂粒子が更に膨張しようとするため成形型がバックプレート側に膨らむのを防ぐため、成形型からバックプレートに対しサポートを当てる必要がある。つまり、バックプレートと成形型の間に空間を遮蔽するように置かれた遮蔽板には必ずこのサポートが通過するための貫通穴が必要となる。しかし、成形しようとする形状は千差万別であり、サポートの位置、数量も千差万別となり、その結果成形型毎に遮蔽板が必要となって、コストアップにつながる。また、成形型組み替え作業の工数が増加することになる。なお、通常フレームとコア側バックプレートは共通で使用する。
▲２▼の従来技術は、フレームの下部側は隙間をあける点では▲１▼と同じである。上部側はバックプレートに密着させるが、断熱遮蔽板がＦＲＰ板、ゴム板又はフッ素樹脂板等、軟質の物であるため、上記のサポートを直接これらに当てることができず、開口加工が必要な点も▲１▼と同じである。
▲３▼の従来技術は▲１▼と同じく、バックプレートと遮蔽板との間は空間があるため、十分な断熱効果は得られず、また成形型毎に遮蔽板が必要であり、コストアップ及び作業工数の増加を生じる問題がある。
▲４▼の従来技術は、フレームなどの熱を成形型に伝熱させないための方策であり、それによって削減される蒸気量は僅かである。また▲４▼には金型内側にゴムライニングなどの防熱加工することは公知技術である旨が記載されているが、後述する実施例に比較例２として記載した如く、成形型内面にゴムライニングを施しても十分な蒸気量削減効果は得られない。
▲５▼の従来技術は▲１▼と同じく、バックプレートと遮蔽板との間は空間があるため、十分な断熱効果は得られず、また成形型毎に遮蔽板が必要であり、コストアップ及び作業工数の増加を生じる問題がある。
さらに、上述した従来技術▲１▼〜▲５▼に共通する問題として、成形型はバックプレートに対し支持部材である複数のサポートを介して固定されており、該サポートを通じてバックプレートに伝熱されることにより、遮蔽板等のそれぞれの断熱効果が減少されてしまう問題がある。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、成形に必要な蒸気を削減できる発泡樹脂成形型の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、複数の蒸気穴が設けられた第１の成形型と第２の成形型とを備え、これら第１と第２の成形型を合わせて形成されるキャビティに発泡性樹脂粒子を充填し、前記複数の蒸気穴を介して該発泡性樹脂粒子に蒸気を接触させ、発泡樹脂成形品を作製する発泡樹脂成形型において、成形型のサポートとバックプレートとの間に、耐湿性の硬質材料からなる保護材と耐圧縮性断熱材料からなる断熱材とを積層したことを特徴とする発泡樹脂成形型を提供する。
本発明の発泡樹脂成形型において、前記断熱材は、断熱材の圧縮歪み量をｔ’（ｍｍ）、発泡樹脂成形品の底部分の肉厚をＴ（ｍｍ）としたとき、ｔ’／Ｔ≦０．０５の関係を満たすものが好ましい。
また前記保護材と断熱材とが、その周囲をバックプレートに密着固定し、かつサポート当接部分でサポートとバックプレート間に挟まれた状態で取り付けることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の発泡樹脂成形型の一実施形態を示すものであり、図中符号１は発泡樹脂成形型である。
この発泡樹脂成形型１は、複数の蒸気穴（図示略）が設けられた第１の成形型２と第２の成形型３とを備え、これら第１と第２の成形型２，３を合わせて形成されるキャビティ４に発泡性樹脂粒子を充填し、前記複数の蒸気穴を介して該発泡性樹脂粒子に蒸気を接触させ、発泡樹脂成形品を作製するためのものであり、第１と第２の成形型２，３のサポート５とバックプレート６との間に、耐湿性の硬質材料からなる保護材７と断熱材８とを積層した構成になっている。
【０００８】
第１の成形型２および第２の成形型３は、それぞれの端部をフレーム１２，１３の端部に固定用ボルト１４を締結することによって接合されている。またこれらのフレーム１２，１３の他端側には、第１の成形型２および第２の成形型３の外面側を覆うバックプレート６の端部が固定用ボルト１４を締結することによって接合されている。第１の成形型２とその外側のバックプレート６との間、および第２の成形型３とその外側のバックプレート６との間には、複数のサポート５を設け、第１の成形型２および第２の成形型３とを支持している。
【０００９】
第２の成形型３には、バックプレート６と第２の成形型３を貫通して発泡性樹脂粒子をキャビティ４内に供給するフィーダー１０の供給路が接続されている。また第２の成形型３にはエジェクトピン１１が接合されている。
第１の成形型２とバックプレート６との間の空間、および第２の成形型３とバックプレート６との間の空間は、成形時に蒸気が供給される蒸気室９になっている。
【００１０】
バックプレート６とサポート５の間に積層された保護材７と断熱材８のうち、保護材７は、耐水性があり、吸水性のない硬質材料で、好ましくは撥水性を有する板状材料が好ましく、例えば金属板、セラミック板、ポリイミドフィルムなどの耐熱性硬質プラスチックフィルムなどが用いられ、特にステンレス鋼板、アルミニウム板またはアルミニウム合金、銅板または銅合金板などの金属板が好ましい。使用する保護材７の厚みは、サポート５に接する部分で変形を起こさないような強度が得られる程度とされる。
【００１１】
また前記断熱材８は耐圧縮性断熱材料からなり、断熱材の圧縮歪み量をｔ’（ｍｍ）、発泡樹脂成形品の底部分の肉厚をＴ（ｍｍ）としたとき、ｔ’／Ｔ≦０．０５の関係を満たすものが好ましく、具体的にはアスベストシート、ガラス繊維強化プラスチック、ロックウールなどを挙げることができる。この断熱材８として好適な市販品を例示すれば、日本バルカー社製の商品Ｎｏ．＃１５００、アスベスト製ジョイントシート（板厚１ｍｍ）などである。また、ｔ’は応力２５５ｋｇｆ／ｃｍ２における断熱材の歪み量（ｍｍ）である。ｔ’／Ｔが０．０５を越えると、サポート５による第１，第２の成形型２，３の成形型の位置調整が困難になり、成形型が歪んで目的の形状や寸法の成形品が得られなくなるおそれがある。さらに好ましくは、ｔ’／Ｔ≦０．０２５である。
【００１２】
これらの保護材７および断熱材８は、フレーム１２，１３とバックプレート６とを接合するために元々使用している固定用ボルト１４を使って両者間に挟み込むようにして取り付けることが望ましい。このように既存の固定用ボルト１４を用いて保護材７および断熱材８を取り付けることによって、特別な取付構造や固定部材が不要となり、既存の発泡樹脂成形型に簡単に取り付けることができる。
【００１３】
本実施形態の発泡樹脂成形型１は、第１の成形型２と第２の成形型３とを合わせて形成されるキャビティ４に原料の発泡性樹脂粒子を充填し、水蒸気を蒸気室９内及び第１、第２の成形型２，３に設けられた蒸気穴などを通して発泡性樹脂粒子に供給して加熱し、その後冷却水を蒸気室９に供給し第１、第２の成形型２，３を冷却し、その後、蒸気室９内を減圧状態にして第１、第２の成形型２，３やフレーム１２，１３、バックプレート６に付着している蒸気ドレン水や冷却水を蒸発させ、その気化熱で更に第１、第２の成形型２，３を冷却し、その後成形された製品を取り出す各工程を経て、発泡樹脂成形品を製造することができる。
【００１４】
発泡性樹脂粒子は、発泡剤を含有させた合成樹脂粒子を予備発泡させて得られるものであり、この合成樹脂粒子を構成する合成樹脂としては、従来から発泡樹脂成形品製造のために用いられている樹脂材料の中から適宜選択して用いることができ、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−無水マレイン酸共重合体、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等を挙げることができ、強度と成形性の良さからポリスチレン系樹脂が好ましい。
【００１５】
また、上記発泡剤としては、沸点が合成樹脂の軟化点以下であって、常圧でガス状もしくは液状の有機化合物が適しており、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、シクロペンタン、シクロペンタジエン、ヘキサン、石油エーテル等の炭化水素、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、メチルエチルエーテル等の低沸点のエーテル化合物、炭酸ガス、窒素等の無機ガス等が用いられる。これらの発泡剤は、一種のみを使用してもよく、また、二種以上を併用してもよい。
発泡剤の含有率としては、合成樹脂粒子重量に対して１〜２０重量％、好ましくは２〜１０重量％である。発泡剤の含有量が上記範囲を下回ると、発泡成形品の発泡倍率が不十分で軽量発泡体が得られない。一方、発泡剤の含有量が上記範囲を超えても、発泡倍率の更なる上昇は実質的に見込めず、また発泡が不安定になり好ましくない。
【００１６】
本実施形態の発泡樹脂成形型は、サポート５とバックプレート６との間に保護材７と断熱材８とを積層して配置したものなので、バックプレート６を断熱でき、さらにサポート５が直接バックプレート６に当たらないため、サポート５からバックプレート６への伝熱が遮断され、蒸気室９の断熱性が高くなり、成形時の使用蒸気量を削減できる。
また、保護材７の表面は平滑であり、蒸気ドレンおよび冷却水が該表面から落ち易く、真空放冷時に付着水の蒸発潜熱が小さくなり無駄な冷却が抑えられる。さらに、保護材７がサポート５当接時に断熱材８を破れ、傷付きなどから保護するので、断熱材８の長寿命化を図ることができる。
また、バックプレート６の表面に断熱材８と保護材７を積層し、該保護材７に直接サポートを当てることができるため、これらを一度取り付ければ、第１、第２の成形型２，３を交換する際に、この断熱材８と保護材７を取り付けたバックプレート６は共通使用でき、無駄な交換作業が不要となる。また従来技術において用いているような遮蔽板は不要となり、第１、第２の成形型２，３交換時に遮蔽板をつけ替える余分な操作が不要となる。
さらに、サポート５とバックプレート６との間に保護材７と断熱材８とを挟み込んで取り付ける場合、保護材７と断熱材８との周囲のみ密着固定するため、これらの中央部分では、バックプレート６と断熱材８の間および断熱材８と保護材７との間に若干の空気層が形成されるため、断熱材８のみの断熱効果を上回る断熱効果が得られる。
以下、実施例により本発明の効果を実証する。
【００１７】
【実施例】
（実施例）
本発明に係る発泡樹脂成形型の実施例として、図１に示すように、各フレーム１２，１３とバックプレート６，６との間に、厚さ１ｍｍのステンレス鋼板からなる保護板７と、厚さ１ｍｍのアスベスト製のジョイントプレート（日本バルカー社製の商品Ｎｏ．＃１５００）からなる断熱材８を積層したものを挟み込んで、各フレーム１２，１３とバックプレート６，６を固定用ボルト１４で固定することによって取り付けた発泡樹脂成形型１を用いた。サポート５は保護材に直接当てて取り付けた。
【００１８】
（比較例１）
図２に示すように、保護材と断熱材を用いることなく、バックプレート６，６にサポート５を直接当てて取り付けた発泡樹脂成形型Ａ（従来のバックプレート）を用いた。
【００１９】
（比較例２）
図３に示すように、バックプレート６，６の内面に厚さ４ｍｍのゴムライニング１５を設けた発泡樹脂成形型Ｂを用いた。ただし、サポート５が当接する部分はゴムライニング１５を設けず、バックプレート６，６にサポート５を直接当てて取り付けた。
【００２０】
これらの実施例および比較例１〜２の各発泡樹脂成形型を用い、ポリスチレン樹脂からなる発泡樹脂成形品を製造し、バックプレート６の温度（℃）、使用した蒸気量（ｋｇ／ｓｈｏｔ）、断熱材の歪み量ｔ’（ｍｍ）、成形品の底部分の肉厚Ｔ（ｍｍ）を測定し、比較評価した。その結果を表１にまとめて記す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１から、本発明に係る実施例の発泡樹脂成形型は、比較例１〜２の発泡樹脂成形型に比べて優れた断熱効果が得られ、使用蒸気量が削減できることが確認された。
【００２３】
（断熱材圧縮試験）
汎用のポリスチレン製発泡樹脂成形品の製造に使用している通常の発泡樹脂成形機において、サポートの本数は２０から３０本程度であり、またφ２５のサポートであれば、一本当たり２５５ｋｇ／ｃｍ２〜１７０ｋｇ／ｃｍ２程度の圧縮力を受けることになる。荷重を受けているのは、１サイクル１２０秒のうち、約８０秒程度であり、残る４０秒は開放状態となる。本発明の発泡樹脂成形型のように、バックプレートとサポートの間に断熱材と保護材を積層して設けた構造では、断熱材に耐圧縮性が無いと、サポートに当たる部分の断熱材が容易に変形してしまい、サポートによる第１，第２の成形型の位置調整ができなくなり、成形型が歪んで目的の形状や寸法の成形品が得られなくなる。したがって、本発明では耐圧縮性を有する断熱材を用いる必要がある。
本発明において断熱材として用いるアスベストと、比較のために従来技術において断熱材として用いられるゴム板との圧縮応力と歪み量の測定を行った。測定にはオリエンテック社製テンシロンＵＣＴ−５Ｔを用い、ロードセルはオリエンテック社製ＴＹＰＥ　ＵＦ−５　Ｃａｐ．５ｔｆ　ＳＥＲ．ＮＯ．０４９５３９を用いた。試験環境は温度２５℃、湿度５０ＲＨ％である。
【００２４】
▲１▼アスベスト製のジョイントシート、板厚１ｍｍ（日本バルカー社製の商品Ｎｏ．＃１５００）（表２中「アスベストシート」と記す）：板厚１２ｍｍ、２０ｃｍ角のアルミニウム板（バックプレートに使用するものと同じ材質Ａ５０５２）に上記アスベストシートを載せ、サポート材に使用する直径２５ｍｍ、長さ３７ｍｍのアルミニウム製丸棒（材質Ａ５０５２）をロードセルとシートの間に挟み、圧縮試験を行った。
【００２５】
▲２▼ゴム板、板厚４ｍｍ：
上記▲１▼と同じアルミニウム板に、成形型のバックプレートに施すゴムライニング（ゴムの板厚４ｍｍ）と同じ施工を施したものを、上記▲１▼と同じ要領で圧縮試験を行った。
上記▲１▼、▲２▼について、応力２５５ｋｇｆ／ｃｍ２における断熱材の歪み量（ｍｍ）を測定し、その結果を次の表２に記す。また、▲１▼、▲２▼の断熱材の熱伝導率λ（Ｗ／ｍ・ｋ）も表２に記す。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
表２の結果より、アスベストシートは従来のゴムライニングと比べて圧縮時の歪みが小さく、本発明の断熱材として好適であることが判る。一方、ゴム板は歪み量が大きく、本発明のようにバックプレートとサポートとの間に断熱材と保護材を積層して設ける構造では、圧縮付加時に変形量が大きく、成形品の変形や寸法変化を生じる可能性があることから、本発明に用いる断熱材として不適であった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の発泡樹脂成形型は、サポートとバックプレートとの間に保護材と断熱材とを積層して配置したものなので、バックプレートを断熱でき、さらにサポートが直接バックプレートに当たらないため、サポートからバックプレートへの伝熱が遮断され、蒸気室の断熱性が高くなり、成形時の使用蒸気量を削減できる。また、保護材の表面は平滑であり、蒸気ドレンおよび冷却水が該表面から落ち易く、真空放冷時に付着水の蒸発潜熱が小さくなり無駄な冷却が抑えられる。
さらに、保護材がサポート当接時に断熱材を破れ、傷付きなどから保護するので、断熱材の長寿命化を図ることができる。
また、バックプレートの表面に断熱材と保護材を積層し、該保護材に直接サポートを当てることができるため、これらを一度取り付ければ、第１、第２の成形型を交換する際に、この断熱材と保護材を取り付けたバックプレートは共通使用でき、無駄な交換作業が不要となる。また従来技術において用いているような遮蔽板は不要となり、第１、第２の成形型交換時に遮蔽板をつけ替える余分な操作が不要となる。
さらに、サポートとバックプレートとの間に保護材と断熱材とを挟み込んで取り付ける場合、保護材と断熱材との周囲のみ密着固定するため、これらの中央部分では、バックプレートと断熱材の間および断熱材と保護材との間に若干の空気層が形成されるため、断熱材のみの断熱効果を上回る断熱効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発泡樹脂成形型の一実施形態を示す要部断面図である。
【図２】実施例において比較のために用いた比較例１の発泡樹脂成形型の構造を示す要部断面図である。
【図３】実施例において比較のために用いた比較例２の発泡樹脂成形型の構造を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１　　発泡樹脂成形型
２　　第１の成形型
３　　第２の成形型
４　　キャビティ
５　　サポート
６　　バックプレート
７　　保護材
８　　断熱材
９　　蒸気室
１２，１３　　フレーム
１４　　固定用ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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