(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバを通じて大気圧に開放されたキャビティからなる金型と発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンクとの間に前記キャビティよりも小さい収容量を有するホッパを設け、前記金型とホッパとの間及びホッパと発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンクとの間を開閉弁を介して連結し、前記発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンクからホッパに供給した無加圧状態の発泡性熱可塑性樹脂粒子を該ホッパ内で０．０２ＭＰａ以上の圧力で加圧し、この加圧した発泡性熱可塑性樹脂粒子を、該ホッパとキャビティとの圧力差を利用して、又は金型に設けたフィーダーが有する減圧吸引作用によりキャビティ内の一部の空間に搬送した後、発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンク内の無加圧状態の発泡性熱可塑性樹脂粒子を金型に設けたフィーダーが有する減圧吸引作用によりキャビティ内に搬送することを特徴とする発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填方法。
【請求項２】
チャンバを通じて大気圧に開放されたキャビティからなる金型と発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンクとの間に、総収容量が前記キャビティと同じかそれよりも小さい複数のホッパを設け、前記各ホッパ間並びに金型とホッパとの間及びホッパと発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンクとの間を開閉弁を介して連結し、前記発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンクから各ホッパに供給した無加圧状態の発泡性熱可塑性樹脂粒子を、各ホッパ内で０．０２ＭＰａ以上の圧力で加圧した後、各ホッパ内の発泡性熱可塑性樹脂粒子を、各ホッパとキャビティとの圧力差を利用して、又は金型に設けたフィーダーが有する減圧吸引作用により順次キャビティ内に搬送することを特徴とする発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填方法。
【請求項３】
前記複数のホッパの少なくとも一つに供給した発泡性熱可塑性樹脂粒子は加圧することなく無加圧状態のままで、金型に設けたフィーダーが有する減圧吸引作用によりキャビティ内に搬送する請求項２記載の発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填方法。
【請求項４】
各前記ホッパ内の発泡性熱可塑性樹脂粒子をキャビティ内に搬送した後、更に発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンク内の無加圧状態の発泡性熱可塑性樹脂粒子を、金型に設けたフィーダーが有する減圧吸引作用によりキャビティ内に搬送する請求項２又は３記載の発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填方法。
【請求項５】
前記ホッパ内で発泡性熱可塑性樹脂粒子を加圧収縮させ、この加圧収縮させた発泡性熱可塑性樹脂粒子を該ホッパとキャビティとの圧力差を利用してキャビティ内に搬送する請求項１〜４のいずれかに記載の発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填方法。
【請求項６】
複数の金型を有する型内発泡成形機を用い、前記各金型のそれぞれにホッパを連結し、各ホッパ内で加圧又は加圧収縮させた発泡性熱可塑性樹脂粒子をそれぞれの金型へ搬送する請求項１〜５のいずれかに記載の発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填方法。
【請求項７】
発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内発泡成形機におけるチャンバを通じて大気圧に開放されたキャビティからなる金型と発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンクとの間に設置され、前記金型との間及び発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンクとの間に開閉弁を介して連結される前記キャビティよりも小さい収容量を有するホッパと、前記発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンクから無加圧状態の発泡性熱可塑性樹脂粒子を減圧吸引して前記ホッパへ供給する発泡性熱可塑性樹脂粒子吸引機と、前記ホッパ内を加圧して該ホッパ内の発泡性熱可塑性樹脂粒子を加圧する加圧空気供給手段と、該加圧空気供給手段からホッパへ供給される加圧空気の圧力調整弁とを有する発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填装置。
【請求項８】
前記成形機の金型と発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンクとの間に、総収容量が前記キャビティと同じかそれよりも小さい複数のホッパを設け、前記各ホッパ間を開閉弁を介して連結してなる請求項７記載の発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填装置。
【請求項９】
複数の金型を有する発泡成形機の各金型のそれぞれと発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンクとの間に前記ホッパを設けてなる請求項７又は８に記載の発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填装置。
【請求項１０】
前記成形機の金型に取り付けられたフィーダーの動作空気信号により、成形機と同期運転させる請求項７〜９のいずれかに記載の発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填装置。
【請求項１１】
前記金型と発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンクとの間に、発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンクから直接金型へ無加圧状態の発泡性熱可塑性樹脂粒子を供給する無加圧粒子搬送ラインを別に設けてなる請求項７〜１０のいずれかに発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂からなる発泡性粒子を金型内にて加熱、発泡、融着させて発泡成形品を製造する発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内発泡成形法における金型内への発泡性熱可塑性樹脂粒子の充填方法及びその装置に関するものであり、更に詳しくは、成形品における複雑な形状の部分や厚みの薄い部分への発泡性熱可塑性樹脂粒子の充填性を向上したり、それらの部分に対して発泡性熱可塑性樹脂粒子を他の部分に較べて高密度に充填して成形品における当該部分の強度の向上を可能とする充填方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内発泡成形に用いる成形機における金型は、移動型及び固定型によりキャビティ（成形空間）が形成されており、前記移動型及び固定型のキャビティに臨む側壁には、キャビティ内の空気を排出するためのコアベントが設けられている。通常、前記キャビティは大気圧に開放されており、成形に際しては、前記移動型と固定型とを型閉めした状態で、金型に取り付けたフィーダーの充填空気供給口から前記大気圧に開放されたキャビティ内に向かって加圧空気（充填空気）を吹き込むとともに前記移動型及び固定型に設けたコアベントから空気を排出させることで、前記フィーダーが有する減圧吸引作用により発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンク内から発泡性熱可塑性樹脂粒子を吸引してキャビティ内に搬送して充填する。こうして充填された発泡性熱可塑性粒子を、該キャビティ内で加熱媒体である蒸気等により加熱し、発泡、融着させることにより発泡成形品を製造する。
【０００３】
前記発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内発泡成形における発泡性熱可塑性樹脂粒子の金型内への充填方法の代表的なものとして、クラッキング充填法、加圧充填法及び圧縮充填法の３つの方法が挙げられる。前記クラッキング充填法は、金型の移動型及び固定型の側壁に設けられたコアベントからだけでは、充填時にフィーダーからキャビティ内に吹き込まれる空気を充分に排気できない場合に、前記発泡性熱可塑性樹脂粒子（以下、適宜「発泡性粒子」と略記する。）のキャビティ内への充填不良を防止するために採用する方法であり、充填時に移動型と固定型とを完全に閉めずに隙間（クラッキング）を設けておき、キャビティ内に吹き込まれる空気を前記移動型と固定型との隙間からも排出しながらキャビティ内に発泡性粒子を搬送する充填方法であり、一般的に広く使用されている方法である。
【０００４】
また、前記加圧充填法は、充填する発泡性粒子を予め加圧タンク内で０．０２〜０．１５ＭＰａ程度に空気加圧しておき、移動型と固定型を型閉めした状態、又は移動型と固定型との間に隙間（クラッキング）を設けた状態で、キャビティ内を大気圧に開放しておき、前記加圧タンク内と大気圧に開放されたキャビティ内との圧力差を利用してキャビティ内に発泡性粒子を搬送する充填方法であり、比較的発泡力の大きな発泡性ポリスチレン系樹脂粒子等の場合に用いられることが多い。
【０００５】
更に、前記圧縮充填法は、充填する発泡性粒子を予め加圧タンク内で０．１〜０．５ＭＰａ程度に空気加圧して収縮させておき、移動型と固定型を型閉めし、キャビティ内を前記加圧タンクと同圧あるいは低圧に空気加圧した状態で、加圧収縮させた発泡性粒子を加圧タンクからキャビティ内に搬送する充填方法であり、発泡性ポリオレフィン系樹脂粒子等のような比較的発泡力の小さな発泡性粒子の成形に用いられることが多い。更に、この圧縮充填時に、例えば特開平１−２０９１２７号公報に開示されているように、加圧タンク内の空気加圧圧力及びキャビティ内の空気加圧圧力を連続的又は段階的に変化させることによって、同倍率発泡性粒子を用いて部分的に充填密度を変化させる充填方法も知られている。
【０００６】
上記のような３つの方法のなかでも、一般に広く使用されている方法はクラッキング充填法であり、発泡成形品の形状が比較的簡単なものについては、移動型と固定型との間の隙間（クラッキング）の設定や充填時にフィーダーから吹き込まれる加圧空気圧力調整及び充填時間等を調整することで、キャビティ内に発泡性粒子を良好に充填することが可能である。しかし、複雑な形状を有する発泡成形品、例えば魚箱や野菜箱等の嵌合部のように、小さくて形状が複雑な部分を有する成形品や、側壁の厚さが薄い箱、更には箱の中に薄い仕切り部分が一体に成形されている成形品等の場合には、クラッキング充填法では充填不良を起こしやすい。このように充填不良が起こるとキャビティ内で発泡性粒子間の間隙が大きくなり、成形の際には、前記発泡性粒子間の間隙を埋める発泡力を必要とするため過剰な加熱発泡を行うことから、必要以上の熱量及び成形時間を要するだけでなく、過大な発泡力付与は冷却時間をも延長させて成形サイクルが長くなり、生産効率が低下する。また、過剰な発泡のため、当然に成形品の強度も低下する。従って、このような複雑な形状部分や厚みの薄い部分を有する発泡成形品の場合には、充填性向上のため、上記した加圧充填法や圧縮充填法が採用されている。
【０００７】
しかし、加圧充填法の場合、あまり高い圧力に設定すると、キャビティ全体に加圧した発泡性粒子が密に充填されて成形品の重量が重くなり、また、この重量増加は冷却時間を延長させ、成形サイクルが長くなり、生産効率が低下する。一方、圧縮充填法の場合、前記加圧タンク内には一般に数ショット分の発泡性粒子を貯留させてあるため、一回の加圧収縮でキャビティ内に搬送される発泡性粒子もあれば、複数回の加圧収縮を受けた後、キャビティ内に搬送される発泡性粒子もある。更には、タンクの構造上、一部の発泡性粒子は加圧タンク内に長期間にわたって滞留し加圧収縮を繰り返し受けることもある。また、この種の発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内発泡成形においては、金型内へ発泡性粒子が充填されてフィーダーのピストンが閉じた後に、該フィーダー内及び加圧タンクからフィーダーへの充填ホース内に残った発泡性粒子はフィーダーに吹き込まれる加圧空気により加圧タンクへ逆流（ブローバック）され、再び加圧される。その結果、キャビティ内に搬送される発泡性粒子には圧力履歴の違いが生ずる。このような粒子毎の圧力履歴の違いにより、キャビティ内に充填される発泡性粒子の粒子径が安定せず、成形品の品質、重量のバラツキの原因となる。更に、金型チャンバ及びキャビティに圧力がかかる分だけ金型への負担が大きくなるため、この負担に耐える金型を使用することから金型やそれに付帯する装置が高価かつ複雑なものにもなる。また、加圧空気の使用量も増加するといった問題もある。
【０００８】
また、例えば、特開２０００−２１０９６５号公報には、発泡性粒子を充填しにくい形状のキャビティ部分に第１のクラッキング充填をした後、金型を型閉めするとともに充填工程を一旦止めてチャンバ間に圧力差を設け、充填された発泡性粒子をキャビティの一方の側に押圧することで充填性（密度）を高める一方向加圧圧縮を行い、その後、再び金型を所定のクラッキング隙間を設けた状態にして第２のクラッキング充填を行い、最後に型閉めする充填方法が記載されている。更に、特開２０００−１７６９５６号公報には、キャビティ内の圧力を段階的に変動させるに際して、発泡性粒子の供給を一旦停止して圧縮エアを供給し充填済の発泡性粒子をキャビティの一方の側に押圧した後、発泡性粒子の供給を再開することでキャビティ内の部位によって充填密度に差を設ける充填方法が開示されている。しかし、前記特開２０００−２１０９６５号公報や特開２０００−１７６９５６号公報に開示された充填法のように、キャビティ内の部位によって充填密度に差を設けるために、キャビティ内への発泡性粒子の充填工程の途中で発泡性粒子の供給を一旦停止する方法では、充填時間が延長され、成形サイクルが長くなり生産効率が低下する傾向にある。
【０００９】
更に、上記以外に、発泡成形品における特定部分の密度を変更する方法として、２種以上の異種原料や粒径、発泡倍率等が異なる発泡性粒子を各々分割して、キャビティ内における成形品の特定部分となる区画部分に充填する方法もある。
しかし、この方法の場合には、原料粒子の種類が増えることから、実生産においては原料の管理が難しくなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑み、発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内発泡成形における金型内への発泡性粒子の充填に際し、成形品の重量を大きく増加させることなく、また、発泡性粒子の圧力履歴の違いによる成形品の品質や重量のバラツキもなく、しかも同一原料を上手く使用することで煩雑な原料管理を必要とすることもなく、更には、キャビティ内への発泡性粒子の供給を途中で停止することなく連続的にキャビティ内へ発泡性粒子を搬送可能として充填時間の延長による生産効率の低下を招くこともなく、発泡性粒子の金型内への部分的な充填性を向上させ、更には成形品強度を部分的に向上させることが可能な発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填方法及び装置を提供せんとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では、発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内発泡成形品において、形状が複雑であったり、厚みが薄いといった、充填性向上又は強度向上が必要な部分に、加圧した発泡性粒子を充填し、その他の部分においては無加圧の発泡性粒子を充填する。これにより、成形品重量の増加を抑え、また、発泡性粒子の加圧を成形１サイクル毎に行うことで発泡性粒子の圧力履歴の違いに起因する粒径変化による成形品の品質及び重量のバラツキをも防止し、更には、加圧した発泡性粒子をキャビティ内に搬送した直後に連続的に無加圧状態の発泡性粒子をキャビティ内の残りの空間へ搬送することで充填時間の延長を防止し得るものである。
【００１２】
即ち、本発明に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填方法は、チャンバを通じて大気圧に開放されたキャビティからなる金型と発泡性熱可塑性樹脂粒子貯留タンク（以下、適宜「発泡性粒子貯留タンク」と略記する。）との間に、発泡性粒子の収容量が前記キャビティよりも小さいホッパを設け、前記金型とホッパとの間及びホッパと発泡性粒子貯留タンクとの間を開閉弁を介して連結し、前記発泡性粒子貯留タンクからホッパに供給した無加圧状態の発泡性粒子を該ホッパ内で０．０２ＭＰａ以上の圧力で加圧し、この加圧した発泡性粒子を、該ホッパとキャビティとの圧力差を利用して、又は金型に設けたフィーダーが有する減圧吸引作用によりキャビティ内の一部の空間へ搬送した後、発泡性粒子貯留タンク内の無加圧状態の発泡性粒子を、金型に設けたフィーダーが有する減圧吸引作用によりキャビティ内に搬送することを特徴とするものである。なお、本発明における加圧圧力は、大気圧に開放された状態との圧力差を意味するものであり、ゲージ圧である。
【００１３】
上記のような本発明の充填方法によれば、発泡性粒子をホッパ内で加圧してからキャビティ内の一部の空間に搬送することで、成形品における形状が複雑な部分への充填性を向上させ、更には成形品における当該部分の強度を向上させることができる。また、発泡性粒子を加圧しての充填と無加圧での充填とを組み合わせることにより、成形品における形状が複雑な部分や厚みの薄い部分等、充填性向上が必要な部分のみの充填性を向上させることができる。また、発泡性粒子貯留タンク内の無加圧状態の発泡性粒子を成形１サイクル毎に必要な分だけ前記ホッパに供給して該ホッパ内で加圧するようにしたことから、加圧により収縮させる場合でも発泡性粒子は１回加圧収縮されるだけでキャビティ内に充填され、従来の圧縮充填法の場合のように、発泡性粒子が加圧タンク内で繰り返し圧縮されることによる粒子毎の圧力履歴の違いが発生することもない。加えて、キャビティ内を大気開放した状態で発泡性粒子を充填することから、金型への負担もない。
【００１４】
また、本発明においては、前記金型と発泡性粒子貯留タンクとの間に、発泡性粒子の総収容量が前記キャビティと同じかそれより小さい複数のホッパを設け、各ホッパ間を開閉弁を介して連結するとともに、前記と同様に金型とホッパとの間及びホッパと発泡性粒子貯留タンクとの間を開閉弁を介して連結し、前記発泡性粒子貯留タンクから各ホッパに供給した発泡性粒子を、各ホッパ内で０．０２ＭＰａ以上の圧力で加圧した後、順次キャビティ内に搬送するようにしてもよい。更に、この場合、前記複数のホッパの少なくとも一つに供給した発泡性粒子は加圧することなく無加圧状態のままで、金型に設けたフィーダーが有する減圧吸引作用によりキャビティ内に搬送することもできる。また、前記各ホッパ内の発泡性粒子をキャビティ内に搬送した後、キャビティ内に空間が残っている場合には、発泡性粒子貯留タンク内の無加圧状態の発泡性粒子を、金型に設けたフィーダーが有する減圧吸引作用によりキャビティ内の残りの空間に搬送する。
【００１５】
上記のように、複数のホッパのそれぞれで発泡性粒子を加圧してキャビティに搬送し、又は一部のホッパに供給される発泡性粒子は無加圧状態のままキャビティへ搬送することで、成形品形状に応じて各部の発泡性粒子の充填密度を微調整して充填性を向上させ、更には成形品における当該部分の強度を向上させることもできる。
【００１６】
更に、前記ホッパ内で発泡性粒子を加圧することで収縮させ、これを該ホッパとキャビティとの圧力差を利用してキャビティ内に搬送するようにしてもよい。このように、発泡性粒子を加圧収縮させてからホッパ内へ搬送することで、充填密度や製品強度をより一層向上させることができる。
【００１７】
更に、複数の金型を有する型内発泡成形機の場合には、前記各金型のそれぞれに前記ホッパを設け、それぞれのホッパ内で加圧又は加圧収縮させた発泡性粒子をそれぞれの金型へ搬送することが好ましい。このように、複数の金型のそれぞれに発泡性粒子の加圧用のホッパを設けることで、各ホッパ毎の加圧圧力の設定や微調整が可能となり、多数個取りで生ずる充填性及び製品重量のバラツキを軽減することができる。
【００１８】
また、本発明に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填装置は、発泡性粒子の型内発泡成形機におけるチャンバを通じて大気圧に開放されたキャビティからなる金型と発泡性粒子貯留タンクとの間に設置され、前記金型との間及び発泡性粒子貯留タンクとの間に開閉弁を介して連結される前記キャビティよりも小さい発泡性粒子の収容量を有するホッパと、前記発泡性粒子貯留タンクから無加圧状態の発泡性粒子を減圧吸引して前記ホッパへ供給する発泡性粒子吸引機と、前記ホッパ内を加圧して該ホッパ内の発泡性粒子を加圧する加圧空気供給手段と、該加圧空気供給手段からホッパへ供給される加圧空気の圧力調整弁とを有するものである。前記ホッパは、一定の発泡性粒子量を計量可能な機能を有する。更に、前記成形機の金型と発泡性粒子貯留タンクとの間に、発泡性粒子の総収容量が前記キャビティと同じかそれよりも小さい複数のホッパを設け、前記各ホッパ間を開閉弁を介して連結するようにしてもよい。また、複数の金型を有する型内発泡成形機の場合には、前記成形機の各金型のそれぞれと発泡性粒子貯留タンクとの間に前記ホッパを設けることが好ましい。
【００１９】
上記のような本発明に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填装置は、既存の型内発泡成形機における金型と発泡性粒子貯留タンクとの間に前記ホッパをホース等で接続するだけで簡単に取り付けることができ、既存の成形機をそのまま使用することができる。
【００２０】
更に、前記充填装置は、成形機の金型に取り付けられたフィーダーの動作空気信号により、成形機と同期運転させるようにすることができる。これにより成形機への充填装置の取り付けに際して、成形機側のシーケンスを特に改造する必要がなく、成形機フィーダーへの動作空気供給系統に空気ホース等を接続するだけで簡単に接続することができる。
【００２１】
また、前記金型と発泡性粒子貯留タンクとの間に、発泡性粒子貯留タンクから直接金型へ無加圧状態の発泡性粒子を供給する無加圧粒子搬送ラインを別に設けてもよい。これにより、金型キャビティ内への発泡性粒子の充填時間の短縮を図ることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる発泡性熱可塑性樹脂粒子としては、成形機の金型内に充填されて加熱媒体としての蒸気等により加熱することで、発泡、融着して成形品を得ることができる発泡性熱可塑性樹脂粒子であれば特に制限はなく、例えばポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン等の熱可塑性樹脂からなる発泡性粒子が挙げられる。本発明においては、金型のキャビティ内を大気圧に開放した状態で充填することから、これら発泡性熱可塑性樹脂粒子の中でも、非圧縮状態でも比較的発泡力を有するポリスチレン系樹脂からなる発泡性粒子の成形に特に適している。また、これら発泡性粒子は、予備発泡（一次発泡）されているものが好ましい。
【００２３】
次に、本発明の発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填方法を、図面に示した充填装置の実施例に基づき説明する。
【００２４】
図１は、本発明の発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填方法を実施するための充填装置の１例を示す説明図である。図中、符号１は成形機の金型であり、移動型側チャンバ２と固定型側チャンバ３との間にキャビティ４が形成される。前記移動型側チャンバ２と固定型側チャンバ３におけるキャビティ４に臨む側壁には多数のコアベント５を設けてあり、また、各チャンバ２、３には外部に開口した排気孔６が設けてある。更に、固定型側チャンバ３を貫通して発泡性粒子のフィーダー７が取り付けてあり、該フィーダー７には発泡性粒子の充填ホース８が接続してある。尚、符号９で示すものは充填空気供給口である。また、図中、符号１０で示すものが、前記金型１へ供給する発泡性熱可塑性樹脂粒子の貯留タンクであり、該発泡性粒子貯留タンク１０には、前記金型１へ発泡性粒子を搬送するための充填ホース８を接続してある。該発泡性粒子貯留タンク１０内には、無加圧の状態で発泡性粒子が貯留されている。上記金型１と貯留タンク１０とは、既存の成形機のものをそのまま使用することができる。
【００２５】
そして、図中、符号１１で示す部分（図中、一点鎖線で囲まれた部分）が、前記成形機の金型１と発泡性粒子貯留タンク１０とに充填ホース８で連結された本発明の充填装置である。この充填装置１１は、前記金型１のキャビティ４の内容積よりも小さい容量で耐圧性を有するホッパ１２を有し、該ホッパ１２の両側に設けた開閉弁１３、１４を介して前記金型１と発泡性粒子貯留タンク１０とに充填ホース８により連結してある。また、前記ホッパ１２には、前記発泡性粒子貯留タンク１０から無加圧状態の発泡性粒子を減圧吸引してホッパ１２へ供給する発泡性粒子吸引機１５を設けてある。更に、前記ホッパ１２には、その内部を加圧する加圧空気供給手段１６を接続し、該加圧空気供給手段１６からホッパ１２へ供給される加圧空気の圧力を調整する圧力調整弁としてのレギュレータ１７を設けてある。また、ホッパ１２で加圧した発泡性粒子を該ホッパ１２とキャビティ４との差圧によりキャビティ４内に搬送する際の搬送速度を維持するために、ホッパ１２に圧縮空気のみを溜める図示しない圧力タンクを耐圧パイプ等により取り付ける場合もある。この搬送用圧力タンクを取り付ける場合には、ホッパ１２における無加圧の発泡性粒子の導入口付近（発泡性粒子貯留タンク１０側）に取り付けることが好ましい。
【００２６】
前記ホッパ１２は、所定の容量及び耐圧性を有するものであれば、その形状、構造は特に制限はなく、単なるパイプ状のものでもよい。また、ホッパ１２の容量は、金型１のキャビティ４の内容積よりも小さく、成形品における充填性を向上させる必要のある部分の容積、例えば、箱の側壁部分に充填される分の発泡性粒子を収容可能な大きさに設定する。また、前記発泡性粒子吸引機１５は、例えば基端部を前記ホッパ１２に接続したパイプに真空吸引エジェクターを取り付けたものであり、該真空吸引エジェクターから前記パイプ内へ該パイプの先端側に向けて加圧空気を吹き込むことで、ホッパ１２内を減圧吸引して発泡性粒子貯留タンク１０からホッパ１２内へ発泡性粒子を供給可能とするものである。尚、前記発泡性粒子吸引機１５とホッパ１２との接続部、例えば前記真空吸引エジェクターを取り付けたパイプの基端部とホッパ１２との接続部分には、ホッパ１２から発泡性粒子が発泡性粒子吸引機１５側へ流れ出さないようにパンチングメタル等の発泡性粒子遮断用網が設けてある。
【００２７】
次に、上記のような充填装置１１を用いて金型１のキャビティ４内へ発泡性熱可塑性樹脂粒子を充填する手順を説明する。先ず、ホッパ１２における金型１側の開閉弁１３を閉じ、発泡性粒子貯留タンク１０側の開閉弁１４を開いた状態で、発泡性粒子吸引機１５によりホッパ１２内を減圧して、発泡性粒子貯留タンク１０からホッパ１２内へ無加圧状態の発泡性粒子を供給する。所定の時間吸引を続けることによりホッパ１２内に発泡性粒子が満たされる。このとき、ホッパ１２と発泡性粒子貯留タンク１０とを接続している充填ホース８にも発泡性粒子が充満する。このようにしてホッパ１２内に発泡性粒子が満たされた後、発泡性粒子吸引機１５による吸引を停止する。前記発泡性粒子吸引機１５の作動及び停止はタイマー設定により行われる。
【００２８】
尚、前記ホッパ１２内への発泡性粒子の供給に際しては、ホッパ１２における発泡性粒子の収容量を可変式にして加圧収縮した発泡性粒子のキャビティ４への充填量を調整可能とすることもできる。前記収容量可変式のホッパとしては、例えば図２に示すように、異径のパイプ１２Ａ，１２Ｂを気密性を確保した状態で伸縮自在に組み合わせた構造のもの等を使用することができる。また、固定容量を有するホッパ１２に発泡性粒子吸引機１５により発泡性粒子貯留タンク１０内の発泡性粒子を送粒する途中でタイマー等をもって開閉弁１４を開状態から閉状態へ動作させることで、ホッパ１２の容量が固定されたままでホッパ１２への発泡性粒子供給量をコントロールすることにより、ホッパ１２における発泡性粒子の収容量を変えるような実施も可能である。
【００２９】
次に、上記のようにしてホッパ１２内へ発泡性粒子の供給が完了した後、発泡性粒子貯留タンク１０側の開閉弁１４を閉じ、加圧空気供給手段１６からホッパ１２及び取り付けられている場合には図示しない搬送用圧力タンク内へ加圧空気を供給し、レギュレータ１７により圧力調整してホッパ１２内の発泡性粒子を０．０２ＭＰａ以上、好ましくは０．２５ＭＰａ以上の圧力で加圧又は加圧収縮させる。
【００３０】
上記のようにホッパ１２内で発泡性粒子を加圧又は加圧収縮させた後、金型１に取り付けたフィーダー７内のピストン１８を開ける（後退させる）とともに、ホッパ１２の金型１側の開閉弁１３を開ける。このとき、金型１は移動型側チャンバ２及び固定型側チャンバ３のキャビティ４に臨む側壁に設けたコアベント５により大気圧に開放されている。また、移動型側チャンバ２と固定型側チャンバ３とを完全には型閉めせずに、両者の間に隙間（クラッキング）を設けておいてもよい。このように、金型１のキャビティ４が大気圧に開放された状態で、前記ピストン１８及び開閉弁１３を開けることで、ホッパ１２内の加圧又は加圧収縮した発泡性粒子を、ホッパ１２内との圧力差を利用してキャビティ４内の一部の空間に搬送し、充填する。更に、このホッパ１２内の発泡性粒子をキャビティ４内に搬送する場合には、ホッパ１２内で発泡性粒子を加圧又は加圧収縮させるための加圧空気供給手段１６から加圧空気を導入してキャビティ４内への発泡性粒子の搬送速度を上げることも可能である。
【００３１】
前記のようにしてホッパ１２内の加圧又は加圧収縮した発泡性粒子をキャビティ４内に搬送した後、ホッパ１２における発泡性粒子貯留タンク１０側の開閉弁１４を開く。この開閉弁１４を開くと同時、又はそれ以前に、金型１に取り付けたフィーダー７の充填空気供給口９から大気圧に開放されたキャビティ４内へ向けて加圧空気を吹き込むことにより充填ホース８内を減圧吸引し、発泡性粒子貯留タンク１０から無加圧状態の発泡性粒子をキャビティ４内の残りの空間に搬送し充填する。このとき、加圧空気供給手段１６より吐出される圧縮空気をホッパ１２内にて発泡性粒子の搬送方向に向かって供給すれば、発泡性粒子吸引力も向上させることが可能となり、充填時間短縮効果が得られる。尚、横開閉式金型の場合、前記ホッパ１２内の加圧又は加圧収縮した発泡性粒子は、キャビティ４内に一旦充填された後は、重力により下方に落下してしまうことから、無加圧発泡性粒子の充填は、ホッパ１２内の加圧又は加圧収縮した発泡性粒子の充填後、該充填された発泡性粒子が落下しない程度に速いタイミングで行うことが好ましい。また、前記ホッパ１２内で加圧又は加圧収縮させた発泡性粒子をキャビティ４内に充填する前に、ホッパ１２を一旦大気開放させた後、金型１に設置したフィーダー７による減圧吸引作用により、ホッパ１２内の加圧した発泡性粒子、ホッパ１２と発泡性粒子貯留タンク１０の間に接続されている充填ホース８内に貯留されている無加圧状態の発泡性粒子及び発泡性粒子貯留タンク１０内に貯留されている無加圧状態の発泡性粒子とを連続的にキャビティ４内に搬送し、充填することも可能である。
【００３２】
上記のようにして無加圧発泡性粒子のキャビティ４内への充填が完了した後、フィーダー７のピストン１８を閉じるとともに、ピストン１８を閉じたままで充填空気供給口９から加圧空気を吹き込むことで、充填ホース８内及びホッパ１２内の発泡性粒子を発泡性粒子貯留タンク１０へ逆流（ブローバック）させる。ブローバック後、充填装置１１は上記のような工程を繰り返し、ホッパ１２内で発泡性粒子を加圧又は加圧収縮させた状態で待機する。一方、成形機の金型１のキャビティ４内に充填された発泡性粒子は、通常の方法により金型１内で蒸気等の加熱媒体により加熱することで、発泡、融着して成形品が成形される。
【００３３】
上記のような本発明に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填方法及び装置によれば、成形品における充填性の向上又は強度向上が必要な特定の部分に相当する量の発泡性粒子をホッパ１２内で加圧又は加圧収縮させてホッパ１２との圧力差あるいは金型１に設置したフィーダー７の有する減圧吸引作用を利用して大気圧に開放されたキャビティ４内へ充填するとともに、キャビティ４における他の部分へは金型１に取り付けたフィーダー７の有する減圧吸引作用により発泡性粒子貯留タンク１０内の無加圧発泡性粒子を充填することから、充填不良が解消され、充填不良による発泡性粒子間の隙間を埋めるための過剰な加熱等を行う必要もなく、成形品の強度の低下を招くようなことがない。しかも必要な部分のみに加圧又は加圧収縮させた発泡性粒子を充填することから、成形品の重量を必要以上に増加させることもなく、冷却時間を延長させることもない。従って、充填不良が引き起こす成形サイクル低下あるいは重量増加による成形サイクル低下を解消することができる。更に、ホッパ１２内で加圧又は加圧収縮した発泡性粒子は、１回の成形サイクルでその全てが使用され、ブローバックにより貯留タンクへ逆流する発泡性粒子は無加圧粒子のみであることから、従来の圧縮充填法の場合のように、一旦加圧収縮した発泡性粒子が再び加圧タンクにブローバックされて繰り返し加圧圧縮されることはなく、圧力履歴の違いによる発泡性粒子の粒径のバラツキやそれに伴う充填密度のバラツキに起因して成形品の品質、重量のバラツキが発生するといった問題もない。また、加圧又は加圧収縮した粒子と無加圧粒子とを連続的にキャビティ４内に搬送することから、充填に要する時間も、例えば従来のクラッキング充填法に比較的近い時間で完了することができ、成形サイクルが長くなって生産効率が大幅に低下するということもない。
【００３４】
更に、図３に示すように、金型１のキャビティ４への発泡性粒子の搬送ラインとして、前記金型１と発泡性粒子貯留タンク１０との間に、発泡性粒子貯留タンク１０から直接金型１へ無加圧状態の発泡性粒子を供給する無加圧粒子搬送ラインを設けて、加圧又は加圧収縮粒子の搬送ラインと無加圧粒子の搬送ラインとを個別に設けることで、充填時間の更なる短縮を図ることが可能となり、従来のクラッキング充填法と同時間で充填することが可能となる。
【００３５】
この図３の場合を具体的に説明すると、図１の場合と同様に加圧又は加圧収縮粒子搬送ラインとしての充填ホース８により発泡性粒子貯留タンク１０と金型とに接続した充填装置１１を設けるとともに、前記充填ホース８とは別に、無加圧粒子搬送ラインとしての充填ホース５４の一端を発泡性粒子貯留タンク１０に接続し、他端を接合継手５３に接続する。接合継手５３は、充填ホース８と充填ホース５４、更にはフィーダー７とを接続するための継手である。即ち、無加圧粒子をホッパ１２を経由せずに発泡性粒子貯留タンク１０から直接キャビティ４内に搬送できるようにする。この場合の充填手順は、先ず、発泡性粒子貯留タンク１０内の無加圧状態の発泡性粒子をホッパ１２へ搬送し、加圧又は加圧収縮させ、該発泡性粒子を該ホッパ１２とキャビティ４との差圧を利用して、あるいはホッパ１２内を一旦大気開放させた後、フィーダー７の減圧吸引作用によりキャビティ４内の一部の空間に搬送する。ここまでは前記図１の場合と同様の手順である。尚、図１の場合と同様、このホッパ１２内の加圧又は加圧収縮させた発泡性粒子の搬送時には加圧空気供給手段１６から加圧空気を導入してもよい。続いて、充填空気供給口９に取り付けた開閉弁５５により、充填空気の導入タイミングの制御を行い、ホッパ１２の金型１側の開閉弁１３を開けるより早く、開けると同時に、もしくは開けた後に充填空気供給口９より大気圧に開放されたキャビティ４内に向けて加圧空気を吹き込むことにより、ホッパ１２内の加圧又は加圧収縮させた発泡性粒子に引き続き発泡性粒子貯留タンク１０内の無加圧状態の発泡性粒子を充填ホース５４を介してキャビティ４内の残りの空間に搬送し、キャビティ４内への発泡性粒子の充填を完了する。このとき、開閉弁１４は閉じた状態の方が好ましい。その後、フィーダー７のピストン１８を閉じるとともに、充填空気供給口９より加圧空気を吹き込み、かつ充填ホース８へ加圧空気供給手段１６より加圧空気を吹き込むことで、充填ホース８内、ホッパ１２及び充填ホース５４内の発泡性粒子を発泡性粒子貯留タンク１０へ逆流（ブローバック）させる。ブローバック後、充填装置１１は、上記の場合と同様にしてホッパ１２内で発泡性粒子を加圧又は加圧収縮させた状態で待機する。このように、加圧又は加圧収縮粒子の搬送ラインと無加圧粒子の搬送ラインとを個別に設けることで、充填時間の更なる短縮を図ることが可能となる。
【００３６】
次に、図４に示すものは、本発明に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填装置の他実施例を示す説明図であり、複数の金型２１が設けられた多数個取りの成形機の場合である。各金型２１は、図１の場合と同様に、移動型側チャンバ２２と固定型側チャンバ２３とでキャビティ２４が形成され、前記移動型側チャンバ２２と固定型側チャンバ２３におけるキャビティ２４に臨む側壁には図示しない多数のコアベントを設けてあり、また、各チャンバ２２、２３は排気孔等により外部に連通させてある。また、各固定型側チャンバ２３のそれぞれには２つずつのフィーダー２５、２６（前記図１の７に相当する。）が取り付けてあり、両フィーダー２５、２６は分岐継手２７を介して１本の充填ホース２８（前記図１の８に相当する。）に接続してある。また、図中、符号３０（前記図１の１０に相当する。）は無加圧状態の発泡性熱可塑性樹脂粒子が貯留される発泡性粒子貯留タンクであり、該発泡性粒子貯留タンク３０には、各金型２１へ発泡性熱可塑性樹脂粒子を搬送するための充填ホース２８を接続してある。これらの金型２１や発泡性粒子貯留タンク３０も既存の成形機のものをそのまま使用することができる。
【００３７】
図中、符号３１で示す部分（図中、一点鎖線で囲まれた部分）が、発泡性粒子の充填装置である。この充填装置３１の基本的構成は図１に示す充填装置１１と同様であるが、ここでは一つの金型２１について３つのホッパ３２、３３、３４を直列に設けてあり、両端のホッパ３２、３４は、その外側に設けた開閉弁３５、３６を介して前記金型２１と発泡性粒子貯留タンク３０とに充填ホース２８により連結するとともに、各ホッパ３２、３３間及びホッパ３３、３４間にも開閉弁３７、３８を設けてある。前記ホッパ３２〜３４の総容量は、それぞれの金型２１のキャビティ２４の内容積と同じかそれよりも小さく設定してある。尚、前記各ホッパ３２〜３４の容積は同じでも異なっていてもよい。また、前記各金型２１の最も近くに位置するホッパ３２は、発泡性粒子貯留タンク３０から発泡性粒子を減圧吸引して３つのホッパ３２、３３、３４へ供給する発泡性粒子吸引機３９に接続している。更に、各ホッパ３２、３３、３４は、それらの内部を加圧する加圧空気供給手段４０に接続するとともに、各ホッパ３２、３３、３４のそれぞれには、加圧空気供給手段４０から供給される加圧空気の圧力を調整するレギュレータ４１、４２、４３を設けてある。更には、各ホッパ３２、３３、３４には、発泡性粒子の搬送速度を維持するための図示しない搬送用圧力タンクを取り付けてもよい。
【００３８】
また、金型２１に取り付けられた各フィーダー２５、２６のそれぞれには該フィーダー２５、２６内のピストン４４を駆動するための加圧空気供給手段４５を接続するとともに、該加圧空気供給手段４５は、圧力センサー４６を介して前記充填装置３１の制御部４７に接続してあり、ピストン４４の動作空気信号を前記圧力センサー４６により電気信号に変換して充填装置３１の制御部４７へ伝達することにより、充填装置３１を成形機と同期運転させるようにしてある。
【００３９】
次に、上記の充填装置３１による金型キャビティ２４内への発泡性粒子の充填方法を説明する。先ず、金型２１に一番近い開閉弁３５を全て閉じた状態で発泡性粒子吸引機３９を作動させることにより、発泡性粒子貯留タンク３０内の無加圧発泡性粒子を全てのホッパ３２、３３及び３４内へ供給する。前記ホッパ３２〜３４内が発泡性粒子で満たされた時点で発泡性粒子吸引機３９を停止するとともに、残りの開閉弁３６〜３８の全てを閉じ、レギュレータ４１〜４３により圧力調整しながら加圧空気供給手段４０により各ホッパ３２〜３４内の加圧を開始する。そして、成形機側のシーケンスにおいて充填工程が開始されると、各金型２１のフィーダー２５、２６のピストン４４が加圧空気供給手段４５のエア信号により開く。この加圧空気供給手段４５のエア信号は、同時に圧力センサー４６にも伝達され、電気信号に変換される。この電気信号により、充填装置３１のタイマー（図示せず）が起動する。タイマーアップした時点で、各金型２１のそれぞれに連結された３つのホッパのうち先端のホッパ３２の開閉弁３５が開き、該ホッパ３２内の加圧又は加圧収縮した発泡性粒子が、ホッパ３２と金型２１のキャビティ２４との圧力差により、又はホッパ３２内を大気開放させた後、フィーダー２５、２６の減圧吸引作用により、各金型２１のキャビティ２４内に搬送される。前記開閉弁３５が開くと同時に別のタイマーが起動し、そのタイマーアップ後に次のホッパ３３の開閉弁３７が開き、該ホッパ３３内の加圧又は加圧収縮した発泡性粒子が、ホッパ３３と金型２１のキャビティ２４内との圧力差により、又はホッパ３３内を大気開放させた後、フィーダー２５、２６の減圧吸引作用により、キャビティ２４内に搬送され、次いでホッパ３４内の発泡性粒子が同様にしてキャビティ２４内に搬送される。尚、前記各ホッパ３２〜３４からキャビティ２４内への加圧又は加圧収縮させた発泡性粒子の搬送に際しては、加圧空気供給手段４０から各ホッパ３２〜３４を通じて加圧空気を導入してキャビティ２４内への発泡性粒子の搬送速度を上げることも可能である。更に、前記ホッパ３２〜３４の総容量がキャビティ２４の内容積よりも小さいものでは、前記開閉弁３６〜３８が開くと同時かそれ以前に成形機の金型２１に取り付けたフィーダー２５、２６を作動させて充填空気供給口２９から加圧空気を吹き込み、ホッパ３２〜３４からの加圧又は加圧収縮させた発泡性粒子に引き続き、発泡性粒子貯留タンク３０から無加圧状態の発泡性粒子を各金型２１のキャビティ２４内へ充填する。上記のようにして発泡性粒子をキャビティ２４内へ充填完了後、各金型２１のフィーダー２５、２６のピストン４４を閉じ、充填ホース２８及び各ホッパ３２〜３４内の発泡性粒子を発泡性粒子貯留タンク３０へ逆流（ブローバック）させる。一方、成形機の金型２１のキャビティ２４内に充填された発泡性粒子は、通常の方法により金型２１内で加熱媒体である蒸気等により加熱することで、発泡、融着して成形品が成形される。
【００４０】
尚、図示しないが、この図４の場合にも、前記図３の場合と同様に、加圧粒子の搬送ラインとしての充填ホース２８とは別に、無加圧粒子搬送ラインとして、発泡性粒子貯留タンク３０とフィーダー２５、２６とを別の充填ホース（以下、充填ホースＡという。）によって直接接続してもよい。この場合、フィーダー２５、２６と充填ホース２８及び充填ホースＡとは図３の場合と同様に接合継手により接続される。この場合の充填手順は以下の通りである。先ず、前記の場合と同様に、ホッパ３２、３３、３４内の加圧又は加圧収縮した発泡性粒子、あるいは無加圧の発泡性粒子を、各ホッパ３２、３３、３４内とキャビティ２４内との圧力差により、又はフィーダー２５、２６が有する減圧吸引作用により充填ホース２８内を通してキャビティ２４内に搬送する。この時、空気供給手段４０からレギュレーター４１、４２、４３を通して発泡性粒子の搬送方向に向かって加圧空気を吹き込むようにしてもよい。こうしてホッパ３２、３３、３４内の発泡性粒子をキャビティ２４内へ搬送した後、連続的にフィーダー２５、２６が有する減圧吸引作用により充填ホース２８及び充填ホースＡを通して発泡性粒子貯留タンク３０内の無加圧状態の発泡性粒子をキャビティ２４内の残りの空間に搬送し、充填を完了する。その後、フィーダー２５、２６のピストン４４を閉じ、充填空気供給口２９より加圧空気を吹き込み、かつ充填ホース２８内に空気加圧供給手段４０から加圧空気を吹き込むことで充填ホース内２８及び充填ホースＡ内の残留発泡性粒子を発泡性粒子貯留タンク３０にブローバックする。
【００４１】
上記のような充填装置３１によれば、一つの金型２１のキャビティ２４に充填する発泡性粒子を複数のホッパ３２〜３４に分けて加圧又は加圧収縮させることから、充填する発泡性粒子の充填密度を微調整することができ、成形品の形状に応じて充填性を向上させることができると同時に、充填不良が引き起こす加熱時間及び冷却時間の延長による成形サイクルの低下や成形品重量の増加による成形サイクルの低下を解消することができる。また、前記の場合においては、３つのホッパ３２〜３４の内の一部のホッパにおいては加圧することなく無加圧状態のままの発泡性粒子を金型のフィーダー２５，２６を用いて通常のフィーダーの有する減圧吸引作用によりキャビティ２４内に充填するようにしてもよい。このように、成形品の形状、構造等に応じて、キャビティ２４内への発泡性粒子の充填密度を様々に変化させることによって、成形品の重量増加を可能な限り抑えつつ、部分的な強度の向上も可能となる。
【００４２】
更に、図例のように、フィーダー２５、２６のエア信号を圧力センサー４６により電気信号に変換して充填装置３１の制御部４７へ送るようにした場合には、充填装置３１を成形機と確実に同期運転させることができる。
【００４３】
【実施例】
図１又は図３に示す金型１及び充填装置１１（ただし、ホッパ１２における発泡性粒子貯留タンク１０側の無加圧発泡性粒子の導入口付近に、ホッパ１２内の発泡性粒子を該ホッパ１２とキャビティ４との差圧によりキャビティ４内に搬送する際の搬送速度を維持するための搬送用圧力タンクを耐圧パイプにより取り付けてある。）を用い、下記の成形条件で図５に示すような、側壁５１上部に形状が複雑で小さな嵌合部５２を有する魚箱５０を成形した。図５に示す魚箱の長さａは６５０ｍｍ、幅ｂが３５０ｍｍ、高さｃは１２０ｍｍである。また、側壁５１の厚さｄは２５ｍｍであり、嵌合部５２の幅寸法ｅは１３．５ｍｍ、嵌合部５２外側の上下の寸法ｆ、ｇはそれぞれ４ｍｍ、更に嵌合部５２内側の上下の寸法ｈ及びｉはそれぞれ６ｍｍ及び４ｍｍである。
【００４４】
（成形条件）
使用した発泡性熱可塑性樹脂粒子：ポリスチレン製予備発泡粒子（鐘淵化学工業株式会社製カネパール（登録商標）、発泡倍率６０倍、平均粒径約４ｍｍ、養生時間２４時間）。
魚箱成形体（金型キャビティ４）の容量：７．４Ｌ。
ホッパ１２の容量：０．９Ｌ。
ホッパ１２内設定圧力：０．５ＭＰａ（ゲージ圧）。
充填エアー圧力：０．５ＭＰａ（ゲージ圧）。
搬送用圧力タンクの容量：５．０Ｌ。
ホッパ１２からの加圧粒子の充填と無加圧粒子の充填とのタイムラグ：０．１５秒。
【００４５】
上記のような成形条件で図５に示すような魚箱５０を成形したところ、同様の発泡性粒子を金型に設けられたフィーダーが有する減圧吸引作用によりキャビティ内に充填するだけの場合と比較して、嵌合部５２の充填性が向上していることが目視で確認でき、また成形品外観も良好であった。また、成形品の重量は減圧吸引充填するだけの場合と比較して数％増加したものの、減圧吸引充填するだけでは充填性の悪かった嵌合部５２の充填性が向上し、成形時に発泡性粒子を必要以上に加圧発泡させる必要がなくなったことで、加熱時間及び加圧時間を短縮することができた。
【００４６】
上記と同様にして発泡成形した結果の一例を、充填装置１１を使用しない通常の成形機を用いた従来のクラッキング充填法の場合と比較して具体的に示したものが下記の表１である。表１では、充填向上性の判定を、目視判断の充填性と定量データである嵌合部の硬度として示し、また充填（設定）時間と製品重量も併せて示している。尚、前記嵌合部の硬度については、高分子計器株式会社のアスカーゴム硬度計ＣＳ型（発泡スチロール測定用：押針形状が直径１０ｍｍの円柱状）を図５（ｂ）の幅寸法ｅ部に対して垂直方向に押すことによって測定した。
【００４７】
【表１】
0004520658.tif 000002
【００４８】
表１に示す結果より明らかなように、従来のクラッキング充填法に較べて、図１に示す実施形態（パターン１）の場合には充填性の向上が見られ、硬度においても７（スプリング荷重４０８ｇに相当）向上しており、本発明の充填装置を使用した効果が確認できた。また、充填時間は従来設定より２．０秒程度の超過、製品重量は約２ｇ程度の超過で抑えられている。更に、図１の実施形態（パターン１）において、例えば発泡倍率６２倍の予備発泡粒子を使用して上記と同様の成形を行った結果、嵌合部の充填性及び硬度は維持しながら、製品重量は従来法より２．６ｇ程度下げることができた。また、図３に示す実施形態（パターン２）の場合には、充填向上性を維持しながら、充填時間は従来のクラッキング充填法と同設定条件である５．０秒で完了することができた。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は、以下のような効果を奏する。
即ち、複雑な形状を有する発泡成形品、例えば魚箱や野菜箱等の嵌合部のように、複雑な形状を有する発泡成形品や、側壁の厚さが薄い箱、更には箱の中に薄い仕切り部分が一体に成形されている成形品等の成形において、
（１）成形品のトータル重量を抑えながら、かつ充填時間を大幅に延長させることなく、部分的な充填性の向上、更には強度向上を図ることができる。
（２）成形毎（ショット毎）、更には多数個取り成形機の場合には金型毎の成形品重量のバラツキが少ない。
（３）充填不良に伴う加熱時間延長などによる成形サイクル低下を防ぐことができる。
（４）多数個取り成形機の場合に、金型毎に加圧充填圧力を設定でき、充填性及び充填密度の微調整が可能である。
（５）装置の着脱を比較的容易に行うことができ、既存成形機への取り付けが可能であり、移動式にすることで、必要な成形機に本発明装置を取り付け、また別の成形機へ付け替えることも可能である。
【００５０】
以上のように本発明の発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填方法によれば、発泡性粒子をホッパ内で加圧してからキャビティ内に充填することで、形状が複雑な部分への充填性を向上させることができ、充填不良に伴う発泡力付与のための過剰な加熱発泡及びそれに伴う成形サイクル低下、更には製品強度の低下を防止しうる。また、成形１サイクル毎に必要な量だけの発泡性粒子を前記ホッパ内で加圧するようにしたことから、従来の加圧充填法のように製品トータル重量を著しく増大させることがなく、また圧縮充填法の場合のように、発泡性粒子が加圧タンク内で繰り返し圧縮されることによる圧力履歴の違いにより成形品に品質、重量のバラツキが発生することもない。更には、キャビティ内を大気開放した状態で発泡性粒子を充填することから、金型への負担が大きくなることもない。
【００５１】
また、前記ホッパ内の発泡性熱可塑性樹脂粒子をキャビティ内に搬送した後、前記発泡性粒子貯留タンク内の無加圧状態の発泡性粒子を、金型に設けたフィーダーを用いて通常のフィーダーが有する減圧吸引作用によりキャビティ内に搬送することで、成形品における形状が複雑な部分や厚みの薄い部分等、充填性向上が必要な部分のみに加圧収縮させた発泡性粒子を充填して充填性を向上させることで、充填不良が引き起こす加熱時間及び冷却時間の延長による成形サイクルの低下や成形品の重量増加、及びそれによる成形サイクル低下を解消することが可能となる。
【００５２】
しかも、ホッパ内の加圧又は加圧収縮させた発泡性粒子のキャビティ内への搬送と、発泡性粒子貯留タンク内からの無加圧状態の発泡性粒子のキャビティ内への搬送を連続的に行うため、充填時間が大幅に延長されることもない。
【００５３】
また、前記発泡性粒子を加圧するホッパとして、発泡性粒子の総収容量が金型キャビティと同じかそれよりも小さい複数のホッパを設けたり、更に、前記複数のホッパの少なくとも一つに供給した発泡性熱可塑性樹脂粒子は加圧することなく、金型に設けたフィーダーの有する減圧吸引作用によりキャビティ内に無加圧状態のまま搬送することもできる。このように、成形品形状に応じて各部の発泡性粒子の充填密度を調整することにより、成形品の重量増加を可能な限り抑制しつつ、成形品を部分的に強度を向上させることが可能となる。従って、充填不良が引き起こす加熱時間及び冷却時間の延長や成形品の重量増加による成形サイクル低下の問題を解消することができる。
【００５４】
更に、複数の金型を有する型内発泡成形機の場合には、各金型のそれぞれに前記ホッパを設け、それぞれのホッパ内で加圧した発泡性粒子を各金型へ搬送すれば、各ホッパ毎の加圧圧力の設定や微調整が可能となり、多数個取りで生ずる充填性の部分的バラツキを軽減することができる。
【００５５】
また、本発明に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填装置によれば、上記本発明の充填方法による、金型キャビティ内への発泡性粒子の充填性向上効果を達成することができる。しかも、この充填装置は、既存の型内発泡成形機における金型と発泡性粒子貯留タンクとの間に前記ホッパをホース等で接続するだけで簡単に取り付けることができ、既存の成形機をそのまま使用することができる。また、不要になれば成形機から充填装置を簡単に取り外して通常の充填法による成形を行うこともできる。更に、充填装置を移動式にすることで、異なる成形機へも簡単に取り付けることができる。
【００５６】
更に、前記充填装置を、成形機の金型に取り付けられたフィーダーの動作空気信号により、成形機と同期運転させるようにすれば、成形機への充填装置の取り付けに際して、成形機側のシーケンスを特に改造する必要がなく、また、充填装置を成形機の成形サイクルに確実に同期運転させることができる。しかも、成形機フィーダーへの動作空気供給系統に空気ホース等を接続するだけで簡単に接続することができる。
【００５７】
また、上記のような充填装置における金型と発泡性熱可塑性貯留タンクとの間に、発泡性粒子貯留タンクから直接金型へ無加圧状態の発泡性粒子を供給する無加圧粒子搬送ラインを設けた場合には、金型のキャビティ内への発泡性粒子の充填時間の短縮を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填装置の１実施例を示す説明図。
【図２】  前記充填装置におけるホッパを収容量可変式とする場合の１例を示す説明図。
【図３】  本発明に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填装置の他実施例を示す説明図。
【図４】  本発明に係る発泡性熱可塑性樹脂粒子の型内充填装置の更に他の実施例を示す説明図。
【図５】  （ａ）は実施例で成形した魚箱の斜視図、（ｂ）はその嵌合部の形状を示す拡大断面図。
【符号の説明】
１：金型、２：移動型側チャンバ、３：固定型側チャンバ、４：キャビティ、５：コアベント、６：排気孔、７：フィーダー、８：充填ホース、９：充填空気供給口、１０：発泡性粒子貯留タンク、１１：充填装置、１２：ホッパ、１３：開閉弁、１４：開閉弁、１５：発泡性粒子吸引機、１６：加圧空気供給手段、１７：レギュレータ、１８：ピストン、２１：金型、２２：移動型側チャンバ、２３：固定型側チャンバ、２４：キャビティ、２５，２６：フィーダー、２７：分岐継手、２８：充填ホース、２９：充填空気供給口、３０：発泡性粒子貯留タンク、３１：充填装置、３２，３３，３４：ホッパ、３５，３６，３７，３８：開閉弁、３９：発泡性粒子吸引機、４０：加圧空気供給手段、４１，４２，４３：レギュレータ、４４：ピストン、４５：加圧空気供給手段、４６：圧力センサー、４７：充填装置制御部、５０：魚箱、５１：魚箱側壁、５２：魚箱嵌合部、５３：接合継手、５４：充填ホース、５５：充填空気制御用開閉弁。
【図１】
0004520658.tif 000003
【図２】
0004520658.tif 000004
【図３】
0004520658.tif 000005
【図４】
0004520658.tif 000006
【図５】
0004520658.tif 000007