(57)【要約】【課題】良好な発泡成形体を成形することができながらも、エアの量を低減することができる金型装置を提供する。【解決手段】原料ホッパー１２から充填ホース１４を介して一対の金型２，６で形成される成形空間Ｓ内に充填された発泡樹脂粒子を加熱して発泡成形体を成形するための金型装置であって、一対の金型２，６が薄肉部を備えており、発泡樹脂粒子を充填する前に一対の金型内にエアを吹き付けて一対の金型２，６の成形面を乾燥させる乾燥手段１５と、乾燥後にエアにより充填ホース１４から一対の金型２，６内に発泡樹脂粒子を充填する充填手段１６と、充填後に充填ホース１４内に残留している余剰の発泡樹脂粒子を原料ホッパー１２へ戻すためのエアを充填ホース１４内に供給する余剰発泡樹脂粒子戻し手段１７を備え、乾燥手段１５のエアの圧力を最も低い値に設定した。【選択図】  図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
原料ホッパーから充填ホースを介して一対の金型で形成される成形空間内に充填された発泡樹脂粒子を加熱して発泡成形体を成形するための金型装置であって、
前記一対の金型が薄肉部を備えており、発泡樹脂粒子を充填する前に前記一対の金型内にエアを吹き付けて該一対の金型の成形面を乾燥させる乾燥手段と、乾燥後にエアにより前記充填ホースから前記一対の金型内に発泡樹脂粒子を充填する充填手段と、充填後に前記充填ホース内に残留している余剰の発泡樹脂粒子を前記原料ホッパーへ戻すためのエアを該充填ホース内に供給する余剰発泡樹脂粒子戻し手段とを備え、
前記３つの手段のうちの乾燥手段のエアの圧力を最も低い値に設定し、前記余剰発泡樹脂粒子戻し手段のエアの圧力を最も高い値に設定し、前記充填手段のエアの圧力を前記乾燥手段のエアの圧力と余剰発泡樹脂粒子戻し手段のエアの圧力との間の圧力値に設定したことを特徴とする金型装置。
【請求項２】
前記乾燥手段のエアの圧力値が、前記余剰発泡樹脂粒子戻し手段のエアの圧力値の半分以下の値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の金型装置。
【請求項３】
前記各手段には、エアを供給するホースを備え、その供給ホースの直径を１０ｍｍ以上に設定していることを特徴とする請求項１又は２に記載の金型装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、原料ホッパーから充填ホースを介して一対の金型で形成される成形空間内に充填された発泡樹脂粒子を加熱して発泡成形体を成形するための金型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の金型装置には、成形前において次の３つの手段を備えている。一つ目の手段は、発泡樹脂粒子を充填する前に一対の金型内にエアを吹き付けて一対の金型の成形面を乾燥させる乾燥手段である。二つ目の手段は、乾燥後にエアにより充填ホースから一対の金型内に発泡樹脂粒子を充填する充填手段である。三つ目の手段は、充填後に充填ホース内に残留している余剰の発泡樹脂粒子を原料ホッパーへ戻すためのエアを充填ホース内に供給する余剰発泡樹脂粒子戻し手段である。
【０００３】
そして、余剰発泡樹脂粒子戻し手段のエアの圧力値を、余剰発泡樹脂粒子を確実に戻すことができるように高いエアの圧力値に設定している。これは、余剰発泡樹脂粒子がホース内に詰まっていると、次回の発泡樹脂粒子の充填時に、充填を十分に行うことができず、不良品が発生する。そのため、発泡成形体の不良品が発生しないように、エアの圧力値を高い値に設定している。そして、従来から、残る２つの手段である乾燥手段と充填手段のエアの圧力値を、余剰発泡樹脂粒子戻し手段のエアの圧力値と同じ圧力値に設定している。
【０００４】
ところで、金型装置においては、近年、軽量化や熱伝導率向上の目的で薄肉部を有する一対の金型が開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
前記薄肉部を有する一対の金型を用いて発泡成形体を成形すると、薄肉部の無い同一厚みを有する一対の金型に比べて、熱伝導率が高いため、成形後に一対の金型を冷却するための冷却工程における冷却水量の低減を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２２３９９６号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように冷却水量の低減を図ることができるため、今までの乾燥手段のエアの圧力値よりも下げることができるのであるが、圧力値の高い余剰発泡樹脂粒子戻し手段のエアの圧力値に設定されているため、必要以上の圧力値のエアを供給して金型を乾燥している。そのため、無駄にエアを消費してしまい、改善の余地があった。
【０００８】
そこで、本考案は、かかる事情に鑑みてなされたもので、良好な発泡成形体を成形することができながらも、エアの量を低減することができる金型装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案に係る金型装置は、原料ホッパーから充填ホースを介して一対の金型で形成される成形空間内に充填された発泡樹脂粒子を加熱して発泡成形体を成形するための金型装置であって、前記一対の金型が薄肉部を備えており、発泡樹脂粒子を充填する前に前記一対の金型内にエアを吹き付けて該一対の金型の成形面を乾燥させる乾燥手段と、乾燥後にエアにより前記充填ホースから前記一対の金型内に発泡樹脂粒子を充填する充填手段と、充填後に前記充填ホース内に残留している余剰の発泡樹脂粒子を前記原料ホッパーへ戻すためのエアを該充填ホース内に供給する余剰発泡樹脂粒子戻し手段の３つの手段を備え、前記３つの手段のうちの乾燥手段のエアの圧力を最も低い値に設定し、前記余剰発泡樹脂粒子戻し手段のエアの圧力を最も高い値に設定し、前記充填手段のエアの圧力を前記乾燥手段のエアの圧力と余剰発泡樹脂粒子戻し手段のエアの圧力との間の圧力値に設定したことを特徴としている。
【００１０】
本考案によれば、最も圧力を必要とする余剰発泡樹脂粒子戻し手段のエアの圧力を高くし、最も圧力を必要としない乾燥手段のエアの圧力を最も低い値に設定し、充填手段のエアの圧力を乾燥手段のエアの圧力と余剰発泡樹脂粒子戻し手段のエアの圧力との間の圧力値に設定することによって、無駄にエアを消費することを回避することができながらも、金型に溜まった冷却水を確実に吹き飛ばして金型の乾燥を確実に行うことができ、しかも乾燥後においては、金型内に発泡樹脂粒子を確実に充填することができ、更には、充填後の余分な余剰発泡樹脂粒子を原料ホッパーへ確実に戻すことができる。
【００１１】
また、本考案に係る金型装置は、前記乾燥手段のエアの圧力値を、前記余剰発泡樹脂粒子戻し手段のエアの圧力値の半分以下の値に設定してもよい。
【００１２】
上記のように、乾燥手段のエアの圧力値が、余剰発泡樹脂粒子戻し手段のエアの圧力値の半分以下の値に設定されていれば、エアの消費量をより一層抑えることができる。
【００１３】
また、本考案に係る金型装置は、前記各手段には、エアを供給するホースを備え、その供給ホースの直径を１０ｍｍ以上に設定していてもよい。
【００１４】
上記のように、前記各手段に備えるホースの直径を１０ｍｍ以上に設定することによって、単位時間当たりのエア噴射量を増大させることで、エアの噴射時間を短縮することができ、成形のサイクルアップを図ることができる。
【考案の効果】
【００１５】
以上の如く、本考案に係る金型装置によれば、３つの手段のエアの圧力を合理的に設定することによって、良好な発泡成形体を成形することができながらも、エアの量を低減することができる金型装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本考案に係る金型装置の金型へエアを供給するための概略図である。
【図２】金型を閉じた状態の金型装置を示し、下部及び充填機を省略した断面図である。
【図３】金型を開いた状態の金型装置を示し、下部及び充填機を省略した断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１７】
以下、本考案に係る金型装置の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図２及び図３に、発泡成形体（発泡容器）を成形するための金型装置１を示している。この金型装置１は、一対（１組）の第１金型部１Ａと第２金型部１Ｂとを備え、図３の左側に位置する第１金型部１Ａと、図３の右側に位置する第２金型部１Ｂとを図２に示すように前面側で合わせて（閉じて）発泡成形体を成形するように構成されている。図２及び図３に示す金型装置１は、一対の金型部１Ａ，１Ｂを左右方向（水平方向）に開閉させる横型の金型装置である。ここでは、横型の金型装置を示しているが、上下方向に開閉させる縦型の金型装置であってもよい。
【００１９】
第１金型部１Ａは、雌型の第１金型２と、第１金型２を保持する金型保持手段Ｈ１とを備えている。金型保持手段Ｈ１は、雌型の第１金型２が取付けられる第１取付プレート３と、第１取付プレート３を支持する第１フレーム４と、第１フレーム４の後面側の開口部４Ｋを閉じる第１バックプレート５とを備えている。第１取付プレート３と第１フレーム４と第１バックプレート５により第１金型２の後面を囲うことにより一方の第１金型２の蒸気室１０が形成されている。
【００２０】
また、第２金型部１Ｂは、雄型の第２金型６と、第２金型６を保持する金型保持手段Ｈ２とを備えている。金型保持手段Ｈ２は、雄型の第２金型６が取り付けられる第２取付プレート７と、第２取付プレート７を支持する第２フレーム８と、第２フレーム８の後面側の開口部８Ｋを閉じる第２バックプレート９とを備えている。第２取付プレート７と第２フレーム８と第２バックプレート９とで第２金型６の後面を囲うことにより他方の第２金型６の蒸気室１１が形成されている。
【００２１】
また、第１金型部１Ａは、固定部（図示せず）に固定され、第２金型部１Ｂは、図示していないアクチュエータにより水平方向に移動できるように可動式に構成され、第１金型部１Ａに対して第２金型部１Ｂを接近させた成形位置（図２参照）と、成形後に第１金型部１Ａに対して第２金型部１Ｂを離間させて成形された成形品を取り出す取出位置（図３参照）とに位置変更可能になっている。
【００２２】
雌型の第１金型２は、前面側端（図２及び図３では右側端）が開口された凹部を備えた本体部２Ａと、この本体部２Ａの開口端から径方向外側に突出形成された環状の鍔部２Ｂとを備えている。また、雄型の第２金型６は、雌型の第１金型２の凹部内に入り込んで発泡性合成樹脂粒子を充填するための成形空間Ｓを形成するための前面側に突出する凸部を備えた本体部６Ａと、この本体部６Ａの突出側とは反対側（後面側）端から径方向外側に突出形成された環状の鍔部６Ｂとを備えている。
【００２３】
固定側の雌型の第１金型２は、後側壁部２１、上側壁部２２、下側壁部２３、左右側壁部（図示せず）を備えている。それら後側壁部２１、上側壁部２２、下側壁部２３、左右側壁部（図示せず）のそれぞれには、蒸気が通過可能な多数の円形の蒸気孔（図示せず）が縦横に所定間隔を置いて格子状に形成されている。また、後側壁部２１、上側壁部２２、下側壁部２３、左右側壁部の成形空間Ｓ側の面とは反対側の面（外面）には、前記蒸気孔を外れる位置に中心部側ほど深くなる凹部２Ｐが多数形成されている。これら多数の凹部２Ｐが、第１金型２の薄肉部を形成することによって、熱伝導率の高い第１金型２に構成されている。
【００２４】
また、可動側の雄型の第２金型６は、前側壁部６１、上側壁部６２、下側壁部６３、左右側壁部（図示せず）を備えている。それら前側壁部６１、上側壁部６２、下側壁部６３、左右側壁部（図示せず）のそれぞれには、図示していないが、固定側の雌型の第１金型２と同様に、蒸気が通過可能な多数の円形の蒸気孔（図示せず）が縦横に所定間隔を置いて格子状に形成されている。また、前側壁部６１、上側壁部６２、下側壁部６３、左右側壁部の成形空間Ｓ側の面とは反対側の面（外面）には、前記蒸気孔を外れる位置に中心部側ほど深くなる凹部２Ｐが多数形成されている。これら多数の凹部２Ｐが、第２金型６の薄肉部を形成することによって、熱伝導率の高い第２金型６に構成されている。
【００２５】
第１金型２の成形空間側の面とは反対側の面のうちの上面となる面、つまり上側壁部２２の上面に形成されている凹部２Ｐの中心部に、凹部２Ｐから成形空間側に連通する円形の貫通孔２Ｄが形成されている。
【００２６】
さらに、金型装置１は、図１に示すように、発泡樹脂粒子を貯留している原料ホッパー１２、充填機１３、原料ホッパー１２と充填機１３とを連結する充填ホース１４を備えるとともに、発泡樹脂粒子を充填する前に一対の金型２，６内にエアを吹き付けて一対の金型２，６の成形面を乾燥させる乾燥手段１５と、乾燥後にエアにより充填ホース１４から一対の金型２，６内に発泡樹脂粒子を充填する充填手段１６と、充填後に充填ホース１４内に残留している余剰の発泡樹脂粒子を原料ホッパー１２へ戻すためのエアを充填ホース１４内に供給する余剰発泡樹脂粒子戻し手段１７の３つの手段を備えている。
【００２７】
原料ホッパー１２の底部には、シャッター１８を備え、シャッター１８を開放状態にするためにシャッター１８に接続されたエアホース１９に圧縮エアを供給する状態と供給しない状態とに切り替える第１バルブ２０を備えている。また、充填機１３には、３本のエアホース２７，２８，２９が接続され、各エアホース２７又は２８又は２９には、各ホースに圧縮エアを供給する状態と供給しない状態とに切り替える第２バルブ２４又は第３バルブ２５又は第４バルブ２６が接続されている。これら４つのバルブ２０，２４，２５，２６は、制御部（図示していない）に接続されており、成形時において制御部からの信号に基づいて自動的にＯＮ−ＯＦＦ制御される。
【００２８】
乾燥手段１５は、前記第２バルブ２４と、それに接続されている前記エアホース２７と、前記第３バルブ２５と、それに接続されている前記エアホース２８と、これらエアホース２７，２８にエアを供給するエア供給源（図示せず）とから構成されている。
【００２９】
充填手段１６は、前述した原料ホッパー１２と、シャッター１８と、充填ホース１４と、充填機１３と、第１〜第３バルブ２０，２４，２５と、それらに接続されているエアホース１９，２７，２８と、これらエアホース１９，２７，２８にエアを供給するエア供給源（図示せず）とから構成されている。
【００３０】
余剰発泡樹脂粒子戻し手段１７は、前述した原料ホッパー１２と、シャッター１８と、充填ホース１４と、充填機１３と、第１、第３、第４バルブ２０，２５，２６と、それらに接続されているエアホース１９，２８，２９と、これらエアホース１９，２８，２９にエアを供給するエア供給源（図示せず）とから構成されている。
【００３１】
前記構成の金型装置１により成形品を成形する過程について説明する。
【００３２】
まず、図３に示す金型部１Ａ，１Ｂの金型２，６の前面側の合わせ面同士を合わせるために両金型部１Ａ，１Ｂを閉じる（図２参照）。ここでは、一方の可動型の第２金型部１Ｂのみを移動させて閉じているが、両方の金型部１Ａ，１Ｂを移動させる構成であってもよい。閉じてから、第１金型２及び第２金型６の内面に付着している冷却水を吹き飛ばすために、乾燥手段１５を動作させるプリブロー工程に移行する。このプリブロー工程では、第２バルブ２４と第３バルブ２５をＯＮし、第１バルブ２０と第４バルブ２６をＯＦＦにして、第１金型２及び第２金型６内にエア供給源からのエアを供給する。エアによって吹き飛ばされた冷却水は、金型装置１の下部のドレン管３０，３１を通して外部に排出される。プリブロー工程終了後は、発泡樹脂粒子を原料ホッパー１２から充填機１３を用いて充填する充填手段１６を動作させる充填工程に移る。この充填工程では、第１〜第３バルブ２０，２４，２５をＯＮし、第４バルブ２６のみをＯＦＦして、原料ホッパー１２からの発泡樹脂粒子を充填機１３で金型２，６内に充填する。充填工程終了後は、充填ホース１４内に残った発泡樹脂粒子を原料ホッパー１２へ逆流させて戻すために余剰発泡樹脂粒子戻し手段１７を動作させるブローバック工程に入る。このブローバック工程では、第１バルブ２０と第３バルブ２５と第４バルブ２６とをＯＮにし、第２バルブ２４のみをＯＦＦにして、充填ホース１４内に残った発泡樹脂粒子を原料ホッパー１２へ戻す。
【００３３】
これらの工程が終了すると、蒸気室１０，１１に蒸気を供給して金型２，６を加熱する。この加熱時には、前述したように金型２，６に凹部２Ｐが形成されていることにより、金型の熱伝導率を高めることができ、加熱時の蒸気の使用量（平均蒸気流量）を減らすことができる（成形サイクル時間の短縮も図れる）。
【００３４】
加熱が終了すると、蒸気室１０，１１に冷却水を供給して金型部１Ａ，１Ｂ内を冷却する。この冷却時においても、前述したように金型２，６に凹部２Ｐが形成されていることにより、金型の熱伝導率を高めることで冷却時の冷却水の使用量（平均冷却水量）を減らすことができる（成形サイクル時間の短縮も図れる）。
【００３５】
冷却水の供給が終了した後は、金型部１Ａ，１Ｂを開いて金型２，６から発泡成形体を取り出して作業が終了する。
【００３６】
前述したように、第１金型２及び第２金型６の成形空間側の面とは反対側の面に、凹部２Ｐを形成することによって、凹部２Ｐが形成された部分の金型２，６の厚みを薄くすることができる。これにより、金型２，６の熱伝導率を高めることによって、冷却水の量を減らすことができる。よって、エアの圧力を従来の値よりも低い値に抑えることができる。具体的には、最も圧力を必要とする余剰発泡樹脂粒子戻し手段のエアの圧力を高くし、最も圧力を必要としない乾燥手段のエアの圧力を最も低い値に設定し、充填手段のエアの圧力を乾燥手段のエアの圧力と余剰発泡樹脂粒子戻し手段のエアの圧力との間の圧力値に設定することによって、無駄にエアを消費することを回避することができながらも、金型２，６に溜まった冷却水を確実に吹き飛ばして金型２，６の乾燥を確実に行うことができ、しかも乾燥後においては、金型２，６内に発泡樹脂粒子を確実に充填することができ、更には、充填後の余分な余剰発泡樹脂粒子を原料ホッパー１２へ確実に戻すことができる。
【００３７】
上記した３つの工程時であるプリブロー工程（乾燥手段１５の動作）時、充填工程（充填手段１６の動作）時、ブローバック工程（余剰発泡樹脂粒子戻し手段１７の動作）時のエアの圧力（Ｍｐａ）とエアの使用時間（タイマ時間、秒）によるエアの使用量（Ｎｍ3）を表１と表２に、４つの実施例１〜４として実験したデータを記載している。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
【表２】
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【００４０】
表１において、実施例１は、薄型ではない同一厚みの金型で成形する際に設定していた圧力値、具体的には、プリブロー工程、充填工程、ブローバック工程のいずれも同一の０．４Ｍｐａで成形を行った時のエアの使用時間と使用量を示している。実施例１では、エアの合計使用量が０．３６０Ｎｍ3であった。また、実施例２では、薄形の金型で成形する際の圧力値をプリブロー工程時に０．１５Ｍｐａとし、充填工程時に０．３５Ｍｐａとし、ブローバック工程時に０．３７として成形を行った時のエアの使用時間と使用量を示している。実施例２では、エアの合計使用量が０．３２５Ｎｍ3となり、実施例１のエアの合計使用量の１０％の削減となった。また、実施例３は、実施例２と同様に薄形の金型を用いて実施例２の圧力値と同一に設定し、エアホース１９，２７，２８，２９の口径を８ｍｍから６ｍｍに変更して実験した結果である。この実施例３では、エアの合計使用量が０．２５３Ｎｍ3となり、実施例１のエアの合計使用量の２９．７２％の削減となった。また、実施例４は、実施例２と同様に薄形の金型を用いて実施例２の圧力値と同一に設定し、エアホース１９，２７，２８，２９の口径を８ｍｍから１０ｍｍに変更するとともに、全ての工程のエアの使用時間を短縮して実験した結果である。実施例４では、全ての工程のエアの使用時間の短縮を図ることができた。また、エアの合計使用量が０．２６４Ｎｍ3となり、実施例１のエアの合計使用量の２６．６７％の削減となった。
【００４１】
上記のように、前記プリブロー工程（乾燥手段の動作）時のエアの圧力値（実施例１−３では、０．１５Ｍｐａ）を、前記ブローバック工程（余剰発泡樹脂粒子戻し手段の動作）時のエアの圧力値（実施例１−３では、０．３７Ｍｐａ）の半分以下の値に設定することによって、エアの消費量をより一層抑えることができる。
【００４２】
また、上記のように、エアホース１９，２７，２８，２９の口径（直径）を１０ｍｍ（実施例４）以上に設定することによって、単位時間当たりのエア噴射量を増大させることで、エアの使用時間（噴射時間）を短縮することができ、成形のサイクルアップを図ることができる。
【００４３】
尚、本考案は、前記実施形態に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４４】
前記実施形態では、単一のエア供給源を用いたが、複数のエア供給源を用いてもよい。
【００４５】
また、前記実施形態では、３つの工程で使用するエアホースの数は、自由に変更することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…金型装置、１Ａ，１Ｂ…金型部、２，６…金型、２Ａ，６Ａ…本体部、２Ｂ，６Ｂ…鍔部、２Ｄ…貫通孔、２Ｐ…凹部、３，７…取付プレート、４，８…フレーム、４Ｋ，８Ｋ…開口部、５，９…バックプレート、１０，１１…蒸気室、１２…原料ホッパー、１３…充填機、１４…充填ホース、１５…乾燥手段、１６…充填手段、１７…余剰発泡樹脂粒子戻し手段、１８…シャッター、１９，２７，２８，２９…エアホース、２０，２４，２５，２６…バルブ、２１…後側壁部、２２…上側壁部、２３…下側壁部、３０，３１…ドレン管、６１…前側壁部、６２…上側壁部、６３…下側壁部、Ｈ１，Ｈ２…金型保持手段、Ｓ…成形空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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