(57)【要約】【課題】極めて軟質で容易に変形し、しかも粘着性を有するような極柔成形品を容易に脱型することができ、生産性を格段に高める。【解決手段】成形型１は、型面の一部を構成しその型面に離型処理を施していない板状の分離板22を成形型１から分離可能に備え、成形品７の形状が安定した後に成形品７を分離板22の型面に残した状態で脱型する。  剛性を有する分離板22を把持したり突き出したりすることで成形品７を脱型できるので、脱型の自動化が可能となり、脱型工数を大きく低減することができる。【選択図】図７
2005096239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型のキャビティ内に加熱溶融状態の成形材料を充填し、冷却して該キャビティ形状の極柔の成形品を成形する成形方法であって、
該成形型は、型面の一部を構成しその型面に離型処理を施していない板状の分離部材を該成形型から分離可能に備え、該成形品の形状が安定した後に該成形品を該分離部材の型面に残した状態で該分離部材と共に脱型することを特徴とする極柔成形品の成形方法。
【請求項２】
前記分離部材及び前記成形品の脱型は、前記成形型が余熱を有した状態でなされ前記成形品は前記分離部材と共に成形ラインとは別工程で冷却される請求項１に記載の極柔成形品の成形方法。
【請求項３】
前記成形品は、スチレン系エラストマーに可塑剤が70重量％以上含有されてなる請求項１に記載の極柔成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゼラチン状の極柔成形品の成形方法に関し、詳しくは成形後の成形品の脱型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベッドなどのクッション材の重要な機能として、圧力集中を除去し、広い表面にクッション効能を分配させることが挙げられる。そこで従来より、フォームクッション、液状クッション、ゲルクッション、熱可塑性フィルムハニカムクッション、マットレス、その他伝統手芸的なクッション、例えばコットン詰め綿、羽毛などが用いられている。しかしこれらのクッション材では、クッション材として適切な弾性、軟質性、形状保持性を全て兼ね備えたものは少ない。
【０００３】
そこで例えば特表2001−514912号公報には、複数の空洞コラムをもち、ゼラチン状エラストマーからなるクッション構成材が記載されている。このクッション構成材によって、物体のクッションとの接触面積を最大限にしてなおかつ物体をクッションに深く沈みこませることができ、過去に見られた問題、例えば平面ではないクッションの表面に物体が乗ると反発張力により表面が膨張するような問題を克服できる。また、形状記憶性を有しているので、荷重が離れれば元の形状に戻る。したがって調度品、自動車シート、劇場用シートなどにも有用である。
【０００４】
ところが上記したクッション構成材のような極柔成形品は、極めて軟質で容易に変形し、しかも粘着性を有している。そのため従来の突き出しピンなどで脱型しようとすると、突き出しピンが成形品の内部深くまで進入し、突き出しの力が成形品の変形によって吸収されてしまうため、脱型が困難である。また成形品をチャックなどで把持しようとしても、把持力によって成形品が容易に変形して把持力を吸収してしまい、チャックの隙間から脱落する場合もある。また把持できたとしても、成形品がチャックに粘着するためにチャックからの取り外し工数が必要となる。
【０００５】
このような事情により、従来の極柔成形品の成形方法では、成形品の脱型を自動化することが困難であった。また手作業で脱型するにしても脱型作業を安定して行うことが困難であり、さらに上記したクッション構成材は比熱が比較的大きく、冷却までの時間が長くかかるため、成形サイクルが長く生産効率が低いという問題が生じていた。
【特許文献１】特表2001−514912号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、極めて軟質で容易に変形し、しかも粘着性を有するような極柔成形品を容易に脱型することができ、生産性を格段に高めることを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の極柔成形品の成形方法の特徴は、成形型のキャビティ内に加熱溶融状態の成形材料を充填し、冷却してキャビティ形状の極柔の成形品を成形する成形方法であって、成形型は、型面の一部を構成しその型面に離型処理を施していない板状の分離部材を成形型から分離可能に備え、成形品の形状が安定した後に成形品を分離部材の型面に残した状態で分離部材と共に脱型することにある。
【０００８】
分離部材及び成形品の脱型は、成形型が余熱を有した状態でなされ、成形品は分離部材と共に成形ラインとは別工程で冷却されることが望ましい。そして本発明は、スチレン系エラストマーに可塑剤が70重量％以上含有された成形品を成形する場合に、きわめて有用である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の極柔成形品の成形方法によれば、脱型を容易に行うことができ脱型工数が大きく低減される。また脱型後は、成形型は次の成形に用いることができ、生産性が向上する。さらに成形型の温度が十分高い状態で脱型できるため、次の成形時に成形型を再加熱するのに必要な熱量を低減することができ、熱効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の極柔成形品の成形方法では、型面の一部を構成しその型面に離型処理を施していない板状の分離部材を分離可能に備えた成形型を用いている。そして脱型時に成形型を型開きすると、離型処理されている成形型は成形品から容易に脱型され、成形品は分離部材の型面に付着した状態で分離部材と共に脱型される。したがって、成形品を直接把持したり突き出したりするのではなく、剛性を有する分離部材を把持したり突き出したりすることで成形品を脱型できるので、脱型の自動化が可能となり、脱型工数を大きく低減することができる。
【００１１】
また脱型後は、別の分離部材を成形型に配置することで、成形型を次の成形に使用することができる。したがって生産性が向上する。そして成形型の温度が十分高い状態で脱型すれば、次の成形時に成形型を再加熱するのに必要な熱量を低減することができ、熱効率が向上し生産性がさらに向上する。
【００１２】
さらに分離部材は板状であるので、熱容量が小さく、付着している成形品は成形型内に配置されている場合より速やかに冷却される。また冷却時に成形品に触れる必要もなく、分離部材に載置された状態であれば成形品の変形も生じない。そして冷却後には成形品を分離部材から容易に分離でき、分離部材は次の成形に再利用できる。
【００１３】
成形材料としては、熱可塑性エラストマーと可塑剤との混合物が代表的に例示され、本発明は、可塑剤が70重量％以上含有されたものに最適である。可塑剤が70重量％未満では、実用的な極柔成形品が得られず、本願発明のような工夫をしなくても製造することが可能となる。
【００１４】
熱可塑性エラストマーとしては、A-B-A という三部構成から成るものが好ましい。A は水晶体ポリマ（ポリスチレンや官能基ポリマなど）、B はエラストマー性ポリマ（例えば、ポリスチレン、ポリブチレン、ポリエチレン、水素化ポリ（イソプレン、ブタジエン、イソプレン−ブタジエン、エチレン-プロピレン、エチレン/ブチレン+エチレン/プロピレン）などが例示される。A の構成要素はそれぞれ成形品の強度に貢献し、B の構成要素は成形品の弾力性に貢献する。より大きな分子量を持つポリマーとするためには、多量のA 成分をA-B-A 構成部分のA 部分に化合させ、また、多量のB 成分をA-B-A 構成部分のB 部分に化合させたものが好ましい。中でも超高分子ポリスチレン−水素化ポリ（イソプレン+ブタジエン）−ポリスチレンの構造をもつものが望ましい。
【００１５】
この熱可塑性エラストマーは、高い分子量を持つことが好ましい。高い分子量とは、エラストマーの20重量％トルエン溶液の粘度が約20,000 cpsから50,000 cps以上であることを意味し、実質的には30,000 cps以上のものがクッション用として適している。
【００１６】
可塑剤としては常温で液状で揮発性がなく、熱可塑性エラストマーと均一に混合できるものが用いられ、パラフィン性白ミネラルオイル、パラフィン、イソパラフィン、ナフサンオイル、ポリブチレン、ポリプロピレン、ポリテルペン、ポリーβ-ピネン、水素化ポリブタン、ポリブタン（ポリブタンポリマーの端一つにエポキシド基を有する）などを用いることができる。
【００１７】
また他の成分として、ハロゲン化炭化水素などの滲出防止添加剤、界面活性剤やグリセリンなどの粘着分離剤、酸化防止剤などの各種添加剤を用いることも好ましい。なお各種添加剤の添加量は、５〜10重量％未満とすることが望ましい。
【００１８】
これらからなる成形材料は、ニーダー、押出機などで混練され、加熱されて成形型のキャビティ内に充填される。成形型は複数の分割型から構成され、型面の一部を構成しその型面に離型処理を施していない板状の分離部材を成形型本体から分離可能に備えている。分離部材の型面を除く型面には、一般の型成形と同様に離型剤塗布などの離型処理が行われる。
【００１９】
成形材料をキャビティに充填するには、射出成形、トランスファ成形などで行うことができる。上記したような成形材料は熱膨張係数が大きいため、冷却時にヒケが生じる場合があるので、できるだけ低温でしかも高圧で充填することが望ましく、トランスファ成形が特に好ましい。
【００２０】
キャビティ内に充填された成形材料は、冷却によりキャビティ形状の成形品となる。ここで本発明では、成形品の形状が安定した後に成形品を分離部材の型面に残した状態で脱型する。キャビティ内の成形品の形状が安定した後とは、塑性変形しない状態をいい、本発明で用いられる成形材料の場合には90〜 110℃の温度以下となった状態である。
【００２１】
成形品を分離部材の型面に残した状態は、成形品が分離部材の上に配置され、分離部材の表面に付着した状態であることが好ましい。これにより成形品が落下するような不具合なく安定して保持することができる。
【００２２】
分離部材及び成形品が脱型された成形型は余熱を有し、成形品は分離部材と共に成形ラインとは別工程で冷却されることが望ましい。このようにすれば、成形品及び分離部材が分離された成形型を別の分離部材と共に次の成形に使用することができ、しかも成形型の温度が高いので再加熱に要する熱量を低減することができる。したがって生産性が大きく向上する。
【００２３】
また分離部材は板状であり、熱容量が小さくまた成形品との接触面積も大きくできるので、成形品の熱を伝達して容易に逃がすことができ、冷却時間の短縮が可能となる。分離部材は、薄板状とするのが特に好ましい。これにより熱容量がさらに小さくでき、放熱性が向上するので冷却時間がさらに短縮される。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００２５】
（実施例１）
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。本実施例では、直径50mm、高さ42.5mmの円柱状クッション材を製造している。このクッション材は、ベッドのマット中に互いに間隔を隔てて複数個並べて配置され、金属スプリングの代わりに用いられる。
【００２６】
図１に本実施例の成形方法を行う製造ラインの平面図を示す。この製造ラインは、コンベア 100による無端の成形ラインをもち、混練機 101とプレス装置 102とからなる圧入ゾーンと、オーブン 103からなる高温保持ゾーンと、空冷ゾーンと、手作業で行われる離型・投入ゾーンとからなり、コンベア 100上に六角形状の金型１が複数個載置されてコンベア 100と共に移動している。
【００２７】
この成形ラインに隣接して、コンベア 200による無端の別ラインが配置され、この別ラインは、金型１から取り出された分離板22と成形品７との一体品が冷却される空冷ゾーンと、分離板22と成形品７が分離され成形品７が箱詰めされる製品箱詰めゾーンとからなる。成形品７が分離された残りの分離板22は、そのまま金型１内に配置されて次の成形が行われる。
【００２８】
金型１は、図２に示す下型２と、図３に示す上型３とから構成されている。下型２は、図５に示すように下プレート20と上プレート21とが積層されて形成され、円形の凹部をもつ６個の可動型23が、下プレート20と上プレート21の間に上下に２mmだけ移動できるようにそれぞれ保持されている。可動型23と下プレート20との間には、２枚の皿バネ24が配置され、皿バネ24によって可動型23は上方へ付勢可能となっている。
【００２９】
可動型23の凹部には、薄板円板状の分離板22がそれぞれ配置され、分離板22の表面に円筒型10がそれぞれ載置される。また下型２の表面には３個の位置決めピン25が立設され、外周部の表面には図４に示す鉤状の下ロックプレート26が３個それぞれ揺動自在に立設されている。
【００３０】
上型３は、図５に示すように下プレート30と上プレート31とが積層されて形成され、下型２に載置された円筒型10で形成される６個のキャビティ11にそれぞれ開口する小径の貫通孔32が６個形成されている。貫通孔32は、下プレート30と上プレート31とを貫通し、その中間に比較的容積の大きなハウジング33が形成されている。ハウジング33内にはボール弁34が収納されている。ハウジング33には、上プレート31の表面に径が徐々に狭まるテーパ表面35が形成され、ボール弁34がテーパ表面35に当接することでキャビティ11内の成形材料の逆流を防止する逆流防止弁として機能する。
【００３１】
また上型３の下型２に対向する表面には、下型２の位置決めピン25がそれぞれ挿通可能な３個の位置決め孔36が穿設されている。さらに外周部の表面には、図４に示すように、下型２の下ロックプレート26が係合可能な３個の鉤状の上ロックプレート37が固定されている。
【００３２】
圧入ゾーンにおけるプレス装置 102には、図６に示すシリンダ４とプランジャ５とが配置されている。シリンダ４は鍋状の形状をなし、底部に表裏を貫通する小径のノズル孔40が６個形成されている。また底部の裏面には、上型３の位置決め孔36と係合する３個の位置決めピン41が立設されている。３個の位置決め孔36に位置決めピン41がそれぞれ係合することで、ノズル孔40は上型３の貫通孔32と正確に連通するように構成されている。
【００３３】
本実施例の製造方法では、先ず、下型２の可動型23の凹部に分離板22と円筒型10をそれぞれ載置し、位置決めピン25を位置決め孔36に係合させることで位置決めして上型３を重ねる。円筒型10の内周表面及び円筒型10に対向する上型３の表面には離型剤を予め塗布しておくが、分離板22の表面には離型剤を塗布しない。この状態では、下ロックプレート26と上ロックプレート37とはまだ係合していない。
【００３４】
こうして組み付けられた金型１は、先ず圧入ゾーンのプレス装置 102の位置へ搬送され、位置決めピン41が上型３の位置決め孔36にそれぞれ係合することで、上型３の表面にシリンダ４が位置決めされて配置される。
【００３５】
圧入ゾーンでは、スチレン系エラストマー（「セプトン4055」クラレ（株）製）が15重量％と、パラフィン系プロセスオイルが80重量％と、公知の老化防止剤や増量剤を合わせて５重量％と、からなる成形材料が混練機 101で予め混練されており、混練によって約 120℃の温度となっている。この成形材料の所定量をシリンダ４内に押出して供給し、プランジャ５を下降させてシリンダ４内の成形材料６を押圧する。
【００３６】
プランジャ５の押圧力はシリンダ４を介して上型３にも伝わり、上型３と下型２とが型締めされると同時に成形材料６がノズル孔40から貫通孔32を通過して、それぞれのキャビティ11内へ圧入される。圧入完了後に、さらにプランジャ５により上型３と下型２を押圧し、可動型23を約２mm下降させて皿バネ24を弾性変形させ、下ロックプレート26と上ロックプレート37を係合させる。下ロックプレート26は図示しないスプリングによって上ロックプレート37に近接する方向に付勢されている。そして上型３の下型２への近接によって下ロックプレート26が上ロックプレート37で押圧されることで、下ロックプレート26は図４の一点鎖線に示すように揺動し、次いで図示しないスプリングの付勢力によって揺動して上ロックプレート37と自動的に係合する。
【００３７】
そして圧入完了後プランジャ５を上昇させると、皿バネ24の弾性力によって可動型23が約１mm上昇し、皿バネ24が約１mm弾性変形した状態で金型１が固定される。この状態では、金型１個当たり約 1.5ｔの荷重が発生し、金型１全体としてはその６倍の 9.5ｔの荷重で型締めされた状態となっている。
【００３８】
成形材料６が充填され、下ロックプレート26が上ロックプレート37に係合した金型１は、コンベア 100によってオーブン 103内へ搬送される。オーブン 103内では、金型１は成形材料が最高温度で 200℃となるように加熱される。これにより成形材料の粘度が低下するものの、金型１は 9.5ｔの荷重で型締めされているので、型割面からの成形材料の漏れが防止される。また成形材料の膨張によってキャビティ11の内圧が上昇するが、その圧力によってボール弁34がテーパ表面34に押圧されるため、貫通孔32からの成形材料の漏れも防止される。
【００３９】
オーブン 103から出た金型１は、空冷ゾーンで約 100℃まで冷却される。そして離型ゾーンでは、図示しないプレス装置によって上型３を 9.5ｔ以上の荷重で下型２へ向かって押圧する。すると皿バネ24が約１mm圧縮されるので、下ロックプレート26を下方から押し上げることで上ロックプレート37との係合を解除することができる。そして上型３と下型２を分離し、図７に示すように円筒型10を成形品７から脱型すると、分離板22に円柱形状の成形品７が付着した状態で取り出される。
【００４０】
分離板22及び成形品７が取り出された金型１は、円筒型10、下型２及び上型３のバリなどが除去されて清浄され、離型剤を塗布した後に分離板22が組付けられ再び圧入ゾーンへ投入される。
【００４１】
成形品７は分離板22とともに、コンベア 200に載置されて空冷ゾーンにて冷却される。そして製品箱詰めゾーンにおいて、成形品７は分離板22から分離されて箱詰めされ、分離板22は脱型・投入ゾーンにおいて金型１内に載置され次の成形に用いられる。
【００４２】
この時、金型１の温度は約80℃とまだ十分に高いので、プレス装置 102で圧入された成形材料が金型１によって奪われる熱量が少ない。したがって高温保持ゾーンの温度を低下させたり、高温保持ゾーンの長さを短くしたりすることが可能となり、熱効率がよく生産性も向上する。
【００４３】
すなわち本実施例の成形方法によれば、脱型時に成形品７に触れることなく分離板22に触れるだけで脱型が可能である。したがって成形品７に変形や傷付きが生じるのが未然に防止される。そして分離板22と成形品７が脱型された金型１は、別の分離板22と共に次の成形に直ちに使用されるため、再加熱に必要な熱量を大きく低減でき生産性も向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明により製造される成形品は、スプリングの代用品としてベッドなどに用いられる他、その形状記憶性、軟質性、粘着性などを利用して、各種の分野に用いることが可能である。さらに可塑剤の種類を人体に無害なものに変更することで、玩具などにも用いることができる。
【００４５】
そして本発明の成形方法は、脱型工数を大きく低減でき、極柔成形品を形状精度高くかつ生産性高く製造できるので、その利用可能性はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例で用いた製造ラインの説明図である。
【図２】本発明の一実施例で用いた下型の平面図である。
【図３】本発明の一実施例で用いた上型の平面図である。
【図４】本発明の一実施例で用いた金型のクランプ装置の要部正面図である。
【図５】本発明の一実施例で用いた金型の要部断面図である。
【図６】本発明の一実施例における圧入工程において金型とプレス装置との関係を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施例において、円筒型から成形品を脱型している様子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：金型            ２：下型                  ３：上型
４：シリンダ        ５：プランジャ            ６：成形材料
７：成形品          10：円筒型                22：分離板（分離部材）
23：可動型          24：皿バネ                25：ボール弁
【図１】
2005096239.tif 000003
【図２】
2005096239.tif 000004
【図３】
2005096239.tif 000005
【図４】
2005096239.tif 000006
【図５】
2005096239.tif 000007
【図６】
2005096239.tif 000008
【図７】
2005096239.tif 000009