(57)【要約】【課題】エネルギーの利用効率が高く、短時間で加熱冷却ができるため成形サイクルが短縮でき、さらに品質の均一な成形品を製造する発泡樹脂の成形装置及び成形方法を提供する。【解決手段】コア金型１Ａとキャビティ金型１Ｂとからなり、両型の間に少なくとも１個の成形室２が形成される発泡樹脂成形装置１において、前記コア金型１Ａ及び／又はキャビティ金型１Ｂがセパレーター３ａ、３ｂにより成形加熱面４ａ、４ｂと用役供給部用空間部５ａ、５ｂからなる成形ゾーン６ａ、６ｂと蒸気室８ａ、８ｂとに分離され、前記セパレーター３ａ、３ｂには水蒸気を通過させるが冷却水及び空気を実質的に通過させない通孔７ａ、７ｂが設けられていることを特徴とする発泡樹脂の成形装置１及び該成形装置１を用いた成形方法である。【選択図】図１
2013091246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア金型とキャビティ金型とからなり、両金型の間に少なくとも１個の成形室が形成される発泡樹脂成形装置において、
前記コア金型及び／又はキャビティ金型がセパレーターにより成形加熱面と用役供給部用空間部からなる成形ゾーンと、蒸気室とに分離され、
前記セパレーターには水蒸気の通過を許容するが水の通過を抑制する通孔が設けられていることを特徴とする発泡樹脂の成形装置。
【請求項２】
通孔が、逆止弁、噴射ノズル、コアベント、スリット、透孔から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の発泡樹脂の成形装置。
【請求項３】
セパレーターが成形室ごとに設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡樹脂の成形装置。
【請求項４】
用役供給部が冷却水供給部及び空気供給部であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発泡樹脂の成形装置。
【請求項５】
セパレーターの有効面積Ｓ１に対する通孔の総面積Ｓ２の割合である開口率Ｓ２／Ｓ１が１〜７０％であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発泡樹脂の成形装置。
【請求項６】
セパレーターの有効面積Ｓ１に対する通孔の総面積Ｓ２の割合である開口率Ｓ２／Ｓ１が１．５〜４０％であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の発泡樹脂の成形装置。
【請求項７】
セパレーターが金網又はパンチングメタルからなる請求項１乃至６のいずれかに記載の発泡樹脂の成形装置。
【請求項８】
更に、空気供給部が蒸気室に設けられていることを特徴とする請求項４乃至６に記載の発泡樹脂の成形装置。
【請求項９】
蒸気室の容積が成形ゾーンの総容積の０．５倍以上であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の発泡樹脂の成形装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の成形装置を用いて発泡樹脂を成形する方法であって、セパレーターにより蒸気室と分離された成形ゾーンの成形室に樹脂ビーズを充填し、蒸気室に水蒸気を供給し前記セパレーターの通孔を通過させて前記樹脂ビーズを加熱膨張、融着させて成形体とした後、前記成形ゾーンに冷却水を供給して該成形体を冷却し、離型することを特徴とする発泡樹脂の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡樹脂の成形装置及び成形方法に係り、エネルギーの利用効率が高く、短時間で加熱冷却ができるので成形サイクルが短縮され、さらに品質の均一性に優れた成形品を提供できる発泡樹脂の成形装置及び成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発泡合成樹脂からなる成形体を作成する方法としては、金型内の成形室内に、ブタン、ペンタンや空気などの発泡剤を含浸させた発泡性熱可塑性樹脂のビーズ（以下、単に樹脂ビーズと称する）を充填してから、水蒸気により樹脂を加熱軟化させると共に発泡剤を熱膨張させ、樹脂ビーズ同士を融着させ成形品とする、所謂ビーズ法が広く用いられている。
このビーズ法を実施するために従来から用いられている成形装置Ｐは、図７〜図１０に示したように、コア金型１Ａとキャビティ金型１Ｂとからなり、これらが組み合わされて両金型の間に成形室２が形成されるように構成されている。
【０００３】
上記のような成形装置Ｐを用いて成形品を成形するには、まず、コア金型１Ａとキャビティ金型１Ｂとの間に形成される成形室２内に充填機（図示せず）により樹脂ビーズを充填する。この場合、必要に応じて成形室２を減圧し、樹脂ビーズを成形室２内に流入しやすいようにして充填する、又は樹脂ビーズを予め圧縮空気で加圧して加圧充填することも可能である。
次に、図７に示すように、キャビティ側蒸気供給部９b から水蒸気が供給され、蒸気孔２b 、２ａを通じてキャビティ金型１Ｂからコア金型１Ａに通過してコア側ドレン水排出部１２a より排出される（一方加熱）。
次に、図８に示すように、水蒸気がコア側蒸気供給部９a から供給され、蒸気孔２ａ、２b を通じてコア金型１Ａからキャビティ金型１Ｂに通過してキャビティ側ドレン水排出部１２b より排出される（逆一方加熱）。
更に、図９に示すように、コア側ドレン水排出部１２a 及びキャビティ側ドレン水排出部１２b を閉じた状態で、コア金型１Ａ及びキャビティ金型１Ｂの両方から同時に加熱される（両面加熱）。
成形室２内の樹脂ビーズ同士が十分に加熱膨張し融着すると、図１０に示すように、冷却水供給部（配管）１０a 、１０b から、矢示したように成形加熱面４ａ、４b に冷却水を吹き付け、更に、ドレン水排出弁１２ａ及び１２ｂから真空吸引して気化潜熱で成形室２内の成形品を冷却し、しかる後、コア金型１Ａとキャビティ金型１Ｂを型開し、押し出しピン（図示せず）、及び必要に応じて加圧空気を用いて、成形品を金型から離型して取り外す。
【０００４】
上記従来の成形装置Ｐを用いた成形方法によれば、水蒸気により樹脂ビーズを加熱する際に成形装置Ｐの全体が加熱されるとともに、成形品の冷却の際には成形装置Ｐの全体が冷却されるので、加熱−冷却の繰り返しによる熱エネルギーのロスが大きく、且つ、加熱、冷却に長時間を要するという欠点がある。即ち、樹脂の加熱融着に必要な理論上の熱量は、実際に使用する熱量の数％程度であり、残り９０％以上の熱量は１成形サイクル毎に繰り返されるコア金型１Ａ及びキャビティ金型１Ｂの冷却水により冷却され廃棄されているため、エネルギーの利用効率が極めて低い。また、次の成形の際には冷却された金型を再び樹脂ビーズの加熱溶融温度にまで加熱するため、加熱に必要な大量のエネルギーを必要とするばかりでなく、加熱時間が長くなり成形サイクルが長くなる。即ち、成形装置全体の加熱−冷却を繰り返すため、エネルギーの利用効率が低く、且つ成形サイクルが長くなり、生産性が低いという問題を含んでいる。
【０００５】
このような問題を解決するために、以前から様々な方法が提案されてきた。例えば、特許文献１には、複数個取り用の成形金型のうち個々の金型ないしは数個の金型毎に独立した蒸気室を設けることにより、蒸気の供給量を減らして蒸気の無駄を省く発泡成形金型が提案されている。
【０００６】
また、引用文献２では成形壁裏面（成形加熱面）に向けて冷却水を噴出するためのノズルの背部に成形壁裏面からの冷却水のはねかえりを受ける飛散防止プレートを設けて、当該飛散防止プレートより後の背壁の無用な冷却を防ぎ、再加熱に必要なエネルギーを節減する発泡成形用金型が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実公昭５９−７０７２号公報
【特許文献２】特開平８−１４２０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
引用文献１に記載の発泡成形装置では、１対のコア金型とキャビティ金型からなる１乃至数個の金型間を間仕切り独立させ、更に、従来は蒸気室として使用されてきた蒸気室空間を用役（蒸気、水、エアー、ドレン排水）供給・排出用の空間として転用し、蒸気、水、エアーの主管及びそれらの多数の分枝管を各金型毎に配管し供給、排出を可能としている。
しかしながら、狭い用役用空間で各主管から分枝された枝管からの金型毎への供給量の不均一や、用役間の相互干渉やキャビテーションやノッキング現象等が発生しやすく、省エネルギー効果を発揮する以前に、均一な品質の成形品が得られ難いという問題をはらんでいる。
また、引用文献２に記載の発泡成形用金型では、型合せにより形成されるキャビティに原料を注入し、加熱発泡させるためのスチームを流入させる中空チャンバが型内に形成された発泡成形用金型において、中空チャンバ内に該金型の成型壁裏面に向けて冷却水を噴出させるノズルを設けると共に該ノズルの背面部を成型壁裏面からの該冷却水のはねかえりを受ける飛散防止プレートを該中空チャンバの背面から断熱状に設けることにより、金型の背壁の冷却を抑制する技術である。
しかしながら、本技術では、背板の冷却を抑制するという限定された効果は発揮されるものの、中空チャンバや成型壁裏面の冷却を抑制する効果は皆無であるため、その省エネルギー効果は極めて限定的である。
【０００９】
本発明は、かかる実状に鑑み、エネルギーの利用効率が著しく改善されるとともに、成形サイクルが大幅に短縮され、さらに品質の均一性に優れた成形品が提供される発泡樹脂の成形装置及び成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記従来技術の課題を解決するために鋭意研究の結果、従来の蒸気室の果たしている温度、圧力、蒸気の均質化等の調整機能に着目し、これを十分にいかし、且つ、従来の過剰な蒸気ドレン水やドレンミストを含んだ蒸気を直接成形室に供給していたために、樹脂ビーズを過度に膨潤させ、加熱や融着時間を遅延させていた欠点を排除することにより、成形品の品質の均一性を確保しながら、更には、従来の成形装置の全体の加熱ー冷却の繰り返しに起因するエネルギーの利用効率の低下を、冷却時には蒸気室が冷却されない特殊な構造とすることにより解決し、省エネルギー効果を飛躍的に高めるとともに、成形サイクルを大幅に短縮することに成功し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、本発明の特徴の第１は、コア金型とキャビティ金型とからなり、両金型の間に少なくとも１個の成形室が形成される発泡樹脂成形装置において、前記コア金型及び／又はキャビティ金型がセパレーターにより成形加熱面と用役供給部用空間部からなる成形ゾーンと、蒸気室とに分離され、前記セパレーターには水蒸気の通過を許容するが水の通過を抑制する通孔が設けられていることを特徴とする発泡樹脂の成形装置を内容とする。
【００１２】
本発明の特徴の第２は、通孔が、逆止弁、噴射ノズル、コアベント、スリット、透孔から選ばれる少なくとも１種である上記の発泡樹脂の成形装置を内容とする。
【００１３】
本発明の特徴の第３は、セパレーターが成形室ごとに設けられている上記の発泡樹脂の成形装置を内容とする。
【００１４】
本発明の特徴の第４は、用役供給部が冷却水供給部及び空気供給部である上記の発泡樹脂の成形装置を内容とする。
【００１５】
本発明の特徴の第５は、セパレーターの有効面積Ｓ１に対する通孔の総面積Ｓ２の割合である開口率Ｓ２／Ｓ１が１〜７０％である上記の発泡樹脂の成形装置を内容とする。
【００１６】
本発明の特徴の第６は、セパレーターの有効面積Ｓ１に対する通孔の総面積Ｓ２の割合である開口率Ｓ２／Ｓ１が１．５〜４０％である上記の発泡樹脂の成形装置を内容とする。
【００１７】
本発明の特徴の第７は、セパレーターが金網又はパンチングメタルからなる上記の発泡樹脂の成形装置を内容とする。
【００１８】
本発明の特徴の第８は、更に、空気供給部が蒸気室に設けられている上記の発泡樹脂の成形装置を内容とする。
【００１９】
本発明の特徴の第９は、蒸気室の容積が成形ゾーンの総容積の０．５倍以上である上記の発泡樹脂の成形装置を内容とする。
【００２０】
本発明の特徴の第１０は、上記の成形装置を用いて発泡樹脂を成形する方法であって、セパレーターにより蒸気室と分離された成形ゾーンの成形室に樹脂ビーズを充填し、蒸気室に水蒸気を供給し前記セパレーターの通孔を通過させて前記樹脂ビーズを加熱膨張、融着させて成形体とした後、前記成形ゾーンに冷却水を供給して該成形体を冷却し、離型する発泡樹脂の成形方法を内容とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の発泡樹脂の成形装置及び成形方法によれば、コア金型及び／又はキャビティ金型が、セパレーターにより成形ゾーンと蒸気室とに分離されており、このセパレーターには水蒸気の通過を許容するが水の通過を抑制する通孔が設けられているので、成形ゾーンを冷却するために成形室に向けて冷却水を噴出しても、撥ね返った水滴はセパレーターで遮断され実質的に蒸気室に入らないか、又は抑制される。その結果、蒸気室の温度は低下せず高温の余熱により高温に保たれ次の成形に利用できるので、エネルギーの利用効率が顕著に高められる。
【００２２】
また、冷却水により冷却されるのは成形ゾーンだけであるので冷却時間が大巾に短縮できるとともに、上記したように、冷却工程の後も蒸気室は高温の余熱で高温に保たれているので、次の成形のための再加熱の際も蒸気室の高温の余熱を有効に利用することができ、その結果、エネルギーの利用効率が顕著に高められるとともに、加熱時間が短縮されるので成形サイクルが大幅に短縮される。
【００２３】
蒸気室を成形ゾーンと分離することにより、蒸気室内における蒸気の温度、圧力、蒸気品質の均質化が促進され、高品質の成形品を得ることができる。
【００２４】
蒸気室から成形ゾーンに供給される水蒸気中に含まれる過剰のドレン水やドレンミストをセパレーターの通孔で落下・分離され、調質化された高品質の水蒸気を成形ゾーンに供給することができる。その結果、成形ゾーンへの過剰のドレン水やドレンミストの侵入が抑制されることにより、金型の昇温と成形室内の樹脂ビーズ間の蒸気通過量が向上し、水蒸気量の削減と、加熱・融着時間の短縮化が達成される。
以上のように、本発明によれば、成形毎に繰り返される加熱─冷却によるエネルギーのロスが防止されるとともに、加熱─冷却時間が短縮されるため、省エネルギーと成形のハイサイクル化が同時に達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の成形装置の一例を示すもので、コア金型とキャビティ金型とが型開した状態を示す概略説明図である。
【図２】図２は、図１におけるコア金型とキャビティ金型を組み合わせて両型の間に成形室が形成された状態を示す概略説明図である。
【図３】図３は本発明の成形装置の別例を示す概略説明図である。
【図４】図４は本発明の成形装置による加熱工程を示す概略説明図である。
【図５】図５は本発明の成形装置による冷却工程を示す概略説明図である。
【図６】図６は本発明の成形装置による排水・脱水工程を示す概略説明図である。
【図７】図７は従来の金型を用いた一方加熱を示す概略説明図である。
【図８】図８は従来の金型を用いた逆一方加熱を示す概略説明図である。
【図９】図９は従来の金型を用いた両面加熱を示す概略説明図である。
【図１０】図１０は従来の金型を用いた冷却工程を示す概略説明図である。
【図１１】図１１は実施例１（図（ａ））及び比較例１（図（ｂ））で使用された成形装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の発泡樹脂の成形装置及びこれを用いた成形方法について説明する。
本発明の発泡樹脂の成形装置は、図１及び図２に示すように、コア金型１Ａとキャビティ金型１Ｂとからなり、両金型の間に少なくとも１個の成形室２が形成される発泡樹脂成形装置において、前記コア金型１Ａ及び／又はキャビティ金型１Ｂがセパレーター３a 、３b により、成形加熱面４ａ、４b と用役供給部用空間部５a 、５b からなる成形ゾーン６a 、６b と蒸気室８ａ、８b とに分離され、前記セパレーター３a 、３b には水蒸気の通過を許容するが水の通過を抑制する通孔７a 、７b が設けられていることを特徴とする。
尚、ここで、水とは冷却水及び水蒸気のドレン水の両方を含む。従って、水排出口は冷却水及びドレン水の排出口を意味する。
また、図中、図面の煩雑さを避けるために、樹脂ビーズの充填機、押し出しピンや成形室のサポート（支柱）等は省略されている。
【００２７】
本発明におけるコア金型１Ａ及びキャビティ金型１Ｂは、図２に示すように、従来のコア金型及びキャビティ金型と同様、コア金型１Ａの凸部とキャビティ金型１Ｂの凹部が合わさって両金型の間に成形室２が形成され、この成形室２に樹脂ビーズを充填し、次いで、水蒸気により該樹脂ビーズを加熱融着させ、しかる後、コア金型１Ａ及びキャビティ金型１Ｂや成形品を冷却水により冷却するように構成されている。
【００２８】
本発明におけるコア金型１Ａ及びキャビティ金型１Ｂは、図１及び図２に示すように、セパレーター３a 、３b により成形ゾーン６a 、６b と蒸気室８ａ、８b とに分離されている。
セパレーター３a 、３b は、水蒸気の通過を許容するが水の通過を抑制する通孔７a 、７b が設けられた板状部材である。このような通孔としては、逆止弁（蒸気室８ａ、８b の圧力が成形ゾーン６a 、６b の圧力よりも高いときだけ開き水蒸気を通す弁）、水蒸気を成形室２に向けて噴射するための噴射ノズルや、コアベント等が好適である。これらを備えたプレートの他、スリットや透孔が多数穿設されたパンチングメタルや、網目を有する金網等も、通孔の大きさを自在に設計でき、安価である点で好適である。特に、金網は、開孔率や、線径や織り方、更には、複数枚重ねることにより、後記する開口率を任意に設定できる点で好適である。
透孔７ａ、７ｂは３０ｍｍφ以下が好ましく、２０ｍｍφ以下がより好ましく、１０ｍｍφ以下が更に好ましい。また、網目は１０メッシュ以下が好ましく、２０メッシュ以下がより好ましく、５０メッシュ以下が更に好ましい。また、通孔７ａ、７ｂは、セパレーター３ａ、３ｂの全体に均一に配置されているのが好ましい。
【００２９】
セパレーターの有効面積Ｓ１に対する通孔の総面積Ｓ２の割合である開口率Ｓ２／Ｓ１は１〜１０％が好ましく、１．５〜４０％がより好ましく、２〜３０％が更に好ましい。開口率が余り大きくなると、水蒸気中に含まれる過剰のドレン水やドレンミストを分離して蒸気を高品質化する効果が小さくなる傾向があり、また、冷却水が蒸気室に侵入するのを防止する効果が小さくなる傾向がある。尚、セパレーターの有効面積Ｓ１とは、金型に取り付けた部分等、セパレーターとして機能しない部分を除いた、実質的にセパレーターとしての機能を果たす部分の面積を云う。
尚、水蒸気は粘性抵抗が非常に低いため、水が簡単に通過できない程度の大きさの透孔やスリットでも簡単に通過できる。また、この程度の透孔、スリットや網目が穿設されている場合、水の噴射圧や排水を押し流すための空気の圧力により、実際には僅かな量の水が蒸気室側に漏れる場合があるが、その程度の量であれば蒸気室８ａ、８b の温度は実質的に低下せず、高温の余熱により高温に保たれるので、エネルギー利用効率を高め、成形サイクルを短縮する本発明の目的は十分に達成される。
また、セパレーターにより成形ゾーンと蒸気室が分離されることにより、総金型重量に占める加熱、冷却が必須の成形ゾーン用の金型重量と、冷却が不要な蒸気室用の金型重量の比率は、成形品の形状にも左右されるが、概ね１：３〜１：０．５程度となり、冷却水量の大巾な低減と冷却時間の大巾な短縮効果が図られる。
【００３０】
図１、図２において、セパレーター３a 、３b は、成形ゾーン６a 、６b と蒸気室８ａ、８b とを分離しており、成形ゾーン６a 、６b に空気供給部（配管）１１ａ２、１１ｂ２より空気を送入することにより該成形ゾーン内に溜まった冷却水を強制的に排除できるように構成されているが、本発明において、セパレーター３ａ、３ｂによる蒸気室８ａ、８ｂと成形ゾーン６ａ、６ｂとの分離は、成形加熱面４a 、４b に噴射されて撥ね返った水滴やミストがセパレーター３ａ、３ｂにより蒸気室８ａ、８b に入らない程度に分離されていれば足りる。即ち、成形加熱面４ａ、４b で撥ね返った水滴やミストが蒸気室８ａ、８b 側に通過しなければ、セパレーター３ａ、３ｂの取付け固定部に僅かな隙間が開いていても差し支えない。
【００３１】
本発明におけるセパレーター３a 、３b は、コア金型１Ａとキャビティ金型１Ｂのいずれか一方又は両方に設けられるが、本発明の目的を十分に達成するためには、両方に設けられるのが好ましい。また、セパレーター３a 、３b は、図３に示すように、成形室２ごとに分けて設けることもできる。尚、図３では、セパレーター３ａを、コア金型１Ａのみ成形室２ごとに分けて設けているが、必要に応じキャビティ金型１Ｂも成形室２ごとに分けて設けてもよい。このようにすれば、成形ゾーン６a 、６b の容積を減らすと同時に蒸気室８ａ、８b の容積を大きくすることができるので、成形ゾーンの冷却時間を短縮できると共に、冷却後の再加熱も蒸気室の高温の余熱を有効利用できるので加熱時間を短縮することができる。
また、図３のコア金型１Ａに示した例では、図２に示した例と異なり、セパレーター３a と金型の間に水排出口１２ａ３が設けられており、冷却水やドレン水は該水排出口１２ａ３から蒸気室８ａを通って水排出部１２a から排出される。この場合、冷却水やドレン水は、ミストや水滴状ではないのでスムーズに排出され、蒸気室８ａを実質的に冷却することはない。
【００３２】
本発明において、成形ゾーン６ａ、６ｂは、図１乃至図３に示すように、成形加熱面４ａ、４b と用役供給部用空間部５ａ、５b とからなる。
本発明において成形加熱面４ａ、４b とは、成形室２の外壁であると同時に水蒸気を通過させて成形室２内の樹脂ビーズを所定の温度まで加熱し、所定の形状に融着成形したり、冷却水により成形室２内の成形品を冷却するためのもので、従来の成形装置における成形加熱面と同様の構成であり、蒸気を通すための蒸気孔２ａ、２b （通常はコアベント）が設けられている点も従来と同様である。
本発明における用役供給部用空間部５ａ、５b とは、前記成形加熱面４ａ、４b と前記セパレーター３a 、３b の間に形成される空間部のことであり、この空間内に用役供給部が配置される。ここで用役供給部とは、例えば、成形ゾーン６a 、６b を加熱するための水蒸気、冷却するための冷却水、ドレン水を排出するための空気を供給したり、真空引きするためのもので、配管を通じて、又は、配管ではなく直接供給口を設けて用役供給部とすることができる。用役供給部が冷却水供給部の場合は各成形品を均一且つ短時間で冷却できる点で、図示したように、配管（１０ａ、１０ｂ）とするのが好ましく、また、蒸気供給部及び空気供給部の場合は、空間部の占拠や配管の煩雑さが避けられる点で、直接供給口（９ａ、１１ａ１、１１ａ２、９ｂ、１１ｂ１、１１ｂ２）を設けるのが好ましい。
図１、図２では、蒸気室８ａには蒸気供給部９ａ兼空気供給部１１ａ１が、成形ゾーン６ａには空気供給部１１ａ２が設けられている。また、蒸気室８ｂには蒸気供給部９ｂ兼空気供給部１１ｂ１が、成形ゾーン６ｂには空気供給部１１ｂ２が設けられている。
なお、これらの用役供給部、例えば、冷却水供給部が配管からなる場合、配管の全てが用役供給部用空間部５ａ、５b に配置されている必要はない。例えば、図３に示したように、冷却水供給部１０ａの噴射ノズルが設けられている部分が用役供給部用空間部５ａ、５b に配置されていればよい。
【００３３】
本発明において蒸気室８ａ、８b は、成形装置の外部から供給される高温の水蒸気を一時的に貯留し温度や圧力を調整して均質化するための空間である。また、蒸気室８ａ、８ｂがセパレーター３a 、３b によって成形ゾーン６a 、６b と隔てられていることにより水蒸気中に含まれる過剰のドレン水やミストがセパレーター３ａ、３ｂの通孔７ａ、７ｂで分離され、調質化された高品質の水蒸気をそれぞれの成形ゾーン６a 、６b に供給され、成形室２に導入される。この蒸気室の水蒸気の調質化作用により、金型の昇温と、成形室内の樹脂ビーズ間の蒸気の通過量が向上し、蒸気量の削減と、加熱、融着時間の短縮が可能となり、省エネルギーと成形のハイサイクル化が達成されるとともに、高品質の成形品を得ることができる。また、用役供給部用空間部５ａ、５b で噴出された冷却水は、セパレーター３a 、３b の通孔７a 、７b によって妨げられて蒸気室８ａ、８b に実質的に侵入することはなく、従って、成形ゾーンの冷却の際にも蒸気室の温度が大きく低下することなく高温に保たれる。従って、次の成形のための加熱を短時間で行うことができるので、エネルギーの利用効率が顕著に高められるとともに、成形サイクルが大幅に短縮される。蒸気室を構成する材質としては、通常、一般的な金型材料であるアルミが用いられるが、鉄等の熱伝導性の小さい材料を用いることにより、蒸気室の放熱を低下させ蒸気室の温度低下を防ぐことができる。
【００３４】
本発明において、蒸気室８ａ、８b の大きさは、成形ゾーン６a 、６b に対して大きいほうが好ましく、具体的には、蒸気室８ａ、８b の容積を成形ゾーン６a 、６b の総容積の０．５倍以上とするのが好ましく、より好ましくは１倍以上、更に好ましくは２倍以上とされる。蒸気室８ａ、８b の容積が成形ゾーン６a 、６b の総容積の０．５倍未満の場合、成形ゾーンに導入される水蒸気の温度や圧力が一定になりにくく、成形品の品質が不均一になりやすい傾向がある。上限に関しては特に規定されないが、余り大きすぎると成形装置１自体が大きくなりすぎ、装置が扱い難くなるので、成形装置１全体として従来の成形装置Ｐと同程度の大きさになる様に蒸気室８ａ、８b の大きさを定めればよい。
なお、蒸気室８ａ、８b には、更に空気供給部を設けてもよい。これにより、蒸気室８ａ、８b の内圧を高め、セパレーター３ａ、３ｂの通孔７ａ、７ｂを通じて成形ゾーン６a 、６b への水蒸気導入を容易にしたり、冷却、排水の際に冷却水が蒸気室８ａ、８b 側に流れ込むのを一層効果的に防止することができる。
【００３５】
尚、図１、図２において、コア金型１Ａの下部には、蒸気室８ａ用の水排出口１２ａ１、成形ゾーン６ａ用の水排出口１２ａ２が、また、キャビティ金型１Ｂの下部には、蒸気室８ｂ用の水排出口１２ｂ１、成形ゾーン６ｂ用の水排出口１２ｂ２がそれぞれ設けられている。
また、図３において、コア金型１Ａの下部には、蒸気室８ａ及び成形ゾーン６ａ用の水排出口１２ａが、キャビティ金型１Ｂの下部には、蒸気室８ｂ及び成形ゾーン６ｂ用の水排出口１２ｂがそれぞれ設けられている。
【００３６】
本発明の成形装置は、必要に応じ、コア金型１Ａのバックプレート１３ａ及びキャビティ金型１Ｂのバックプレート１３ｂの外側に断熱材を配して、蒸気室８ａ、８ｂの温度の低下を防ぐことも可能である。
【００３７】
以下、本発明の図１、図２で示した成形装置１を使用して成形品を製造する方法を図４〜図６に基づいて説明する。
本発明の成形装置１を使用する場合においても、加熱工程、冷却工程、排水・脱水工程、脱型工程を経て成形品が製造される点は従来の成形装置Ｐを使用する場合と同じであり、特に加熱工程は、水蒸気がセパレーター３ａ、３ｂの通孔７ａ、７ｂを通して供給される（図４参照）点を除けば、従来の方法と同様である。
即ち、本発明の製造装置１を使用する場合においても、図７〜図９に示した例と同様に、一方加熱、逆一方加熱、両面加熱を経て、成形室内に充填された樹脂ビーズを発泡融着させて成形体を作成する。
図４は本発明の成形装置１による加熱工程のうち両面加熱を示しているが、両面加熱に先立つ一方加熱及び逆一方加熱については原理的には従来例と同様なので、作図を省略している。
【００３８】
加熱工程が終了すれば、図５に示すように、成形加熱面４ａ、４ｂに冷却水供給部（配管）１０ａ、１０ｂより冷却水を噴射することにより成形体を冷却する。冷却水は成形ゾーン６ａ、６ｂの熱を奪いやすくするために、冷却水を霧状にして噴霧するのが好ましいが、これに限られず、例えば冷却水を流水状に放出して大量の冷却水が成形加熱面４ａ、４ｂに接触するようにしてもよい。成形ゾーン６ａの冷却水は、水排出口１２ａ２より、また成形ゾーン６ｂの冷却水は水排出口１２ｂ２より排出される。
本発明においては、図５に示すように、冷却水供給部（配管）が成形ゾーン６ａ、６ｂに配置されているので、冷却水供給部１０ａ、１０ｂから噴射された冷却水が成形加熱面４ａ、４ｂで撥ね返ったとしても、セパレーター３ａ、３ｂの通孔７ａ、７ｂに遮断されて蒸気室８ａ、８ｂには実質的に侵入しないので、冷却工程の後でも蒸気室８ａ、８ｂの温度は高温に保たれる。また、従来の成形装置Ｐと異なり、蒸気室８ａ、８ｂを含めた成形装置１全体を冷却するのではなく成形ゾーン４ａ、４ｂだけを冷却するので、少量の冷却水で且つ短時間で成形品を冷却することができる。
【００３９】
冷却工程が終了すれば、図６に示すように、成形ゾーン６a 、６b に空気供給部１１ａ２、１１ｂ２より空気を供給することにより、成形ゾーン６a 、６b 内の冷却水をそれぞれ水排出口１２a ２、１２b ２より排出する。この際、水排出口１２a ２、１２b ２側から吸引することにより成形ゾーン６a 、６b 内を減圧して、成形品に含まれる水分の蒸発が促されるようにしてもよい。
なお、図４〜図６に示した成形装置においては、成形ゾーン６a 、６b と蒸気室８ａ、８ｂはセパレーター３ａ、３ｂにより分離されているので、成形ゾーン６ａ、６ｂに空気を供給した際にも、この空気はセパレーター３ａ、３ｂにより遮られ、また蒸気室８ａ、８ｂの水排出口１２ａ１、１２ｂ１を閉止することによっても蒸気室８ａ、８ｂには実質的に侵入することはない。
【００４０】
排水、脱水工程が終了すれば、成形装置１を図１のように型開し、成形品を押し出しピンにより押し出すことにより離型して取り出す。この際に、コア金型１Ａの内部を加圧すると共にキャビティ金型１Ｂの内部を減圧して、成形品がコア金型１Ａに残らないようにしてもよい。
【００４１】
成形品を取り出した後、次の成形に移る。即ち、再びコア金型１Ａとキャビティ金型１Ｂを図２のように組み合わせ、成形室２に樹脂ビーズを充填する。
樹脂ビーズを充填した後、再び成形ゾーン６ａ、６ｂに水蒸気を供給するが、先の冷却工程において蒸気室８ａ、８ｂは冷却されずに高温の余熱により高温に保たれた状態にあるので、少ない水蒸気量で且つ短時間で所定の温度にまで昇温することができる。
【００４２】
以上、国内において汎用されている、図１〜図１１に示すような、金型を成形機に装着した成形装置及び成形方法を例に挙げて説明したが、本発明は、海外で用いられている発泡樹脂成形機（例えば、発泡体粒子型物成形機６８ＨＰ５、Ｋｕｒｔｚ社製、ドイツ国：予め、成形機本体にコア金型、キャビティ金型の各蒸気室を一体的に装備させ、金型のみを都度、交換、装着する成形装置及び成形方法）にも好適に適用することができ、本発明のセパレーターを適用することにより、高度の省エネルギー及びハイサイクル化が期待される。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら制限されるものではない。
【００４４】
実施例１〜３、比較例１
以下の製造装置及び成形条件で発泡ポリスチレン成形体を製造した。
【００４５】
（１）共通条件
（１−１）使用成型機：パールスター３６０（アルミ製、東洋機械金属株式会社製）
（１−２）セパレーター有効面積（取り付けのための外周縁部を除く）
：１３５ｃｍ×１２５ｃｍ＝１６８７５ｃｍ2 
（１−３）成形品：箱（外幅３５０ｍｍ×奥行き５３０ｍｍ×高さ１２０ｍｍ×肉厚２２ｍｍ）、取数６ケ取り／１金型、成形品重量≒１４５ｇ／個（５５倍品換算）
（１−４）使用発泡樹脂：発泡ポリスチレン樹脂（商品名：カネパールＮＳＧ、株式会社カネカ製）
（１−５）発泡倍率：５５倍発泡品
（１−６）成形品品質規格：融着率９０％以上で表面性に優れること。
（１−７）成形蒸気圧力：０．０７８（ＭＰａ）
（１−８）蒸気流量計：渦流量計（商品名：ＹＥＷＦＬＯ１００Ａ、横河電気株式会社製）
【００４６】
（２）セパレーター
（２−１）実施例１
（ａ）開口構造：アルミ製プレートに開口：成形用蒸気スリット外形１０ｍｍφ、スリット目幅０．３ｍｍ×６本＝０．１０３ｃｍ2 
（ｂ）開口総面積：
コア金型側セパレーターのスリット数＝５１０ヶ／１成形室×取り数６＝３０６０個（２５ｍｍ間隔に開口、開口面積３１５ｃｍ2 ）
キャビティ金型側セパレーターのスリット数＝６００ヶ／１成形室×取り数６＝３６００個（２５ｍｍ間隔に開口、開口面積３７１ｃｍ2 ）
両セパレーターのスリットの総面積＝３１５ｃｍ2 ＋３７１ｃｍ2 ＝６８６ｃｍ2 
（ｃ）開口率：６８６ｃｍ2 ÷（１６８７５ｃｍ2 ×２）×１００≒２％
（２−２）実施例２
（ａ）アルミ製プレートに開口：開口構造：２ｃｍφ貫通穴（開口面積３．１４ｃｍ2 ）ピッチ４ｃｍ配置
（ｂ）開口総面積：
コア金型側セパレーター貫通孔数１０２４個（開口面積３２１５ｃｍ2 ）
キャビティ金型側セパレーター貫通孔数１０２４個（開口面積３２１５ｃｍ2 ）
両セパレーターのスリット総面積＝３２１５ｃｍ2 ＋３２１５ｃｍ2 ＝６４３０ｃｍ2 
（ｃ）開口率：６４３０ｃｍ2 ÷（１６８７５ｃｍ2 ×２）×１００≒２０％
（２−３）実施例３
（ａ）開口構造：ステンレス平織り金網（網忠金網株式会社製）
線径１．０ｍｍ、１０メッシュ、網目１．５４ｍｍ、４．９Ｋｇ／ｍ2 
（ｂ）開口面積：１目当り開口面積＝１．５４×１．５４＝２．５ｍｍ2 
コア金型側セパレーター全開口面積＝有効平面積×金網開口率３６．８％＝１６８７５ｃｍ2 ×３６．８％＝６２１０ｃｍ2 
キャビティ金型側セパレーター全開口面積はコア金型側セパレーターと同じ
（ｃ）開口率：３６．８％（金網開孔率に同じ）
【００４７】
（２−４）比較例１
実施例１において、セパレーターを設置しなかった他は同じ（開口率：１００％）。
【００４８】
上記実施例１〜３及び比較例１における主たる成形条件及び結果を表１に示す。
また、実施例１と比較例１において、図１１に示す金型の部位について、加熱工程完了時点と離型工程完了時点における温度を測定した結果を表２に示す。
【００４９】
【表１】
2013091246.tif 000003
【００５０】
【表２】
2013091246.tif 000004
【００５１】
上記表１から、本発明の実施例１〜３によれば、比較例１に比べ、加熱時間及び冷却時間が短縮され、成形サイクル時間は１２〜２０％も短縮される。また、使用蒸気量及び成形重油原単位が大巾に改善され、使用エネルギー比率は比較例１に比べ約３０％も削減される。
また、上記表２からは、比較例１では離型工程完了時点の温度は加熱工程完了時点の温度の約６０％に低下しているのに対し、実施例１では約７〜１４％の低下に止まっており、蒸気室の温度は成形品取り出し後においても高温に保たれている。
更に、実施例１の金型の成形ゾーンの金型重量は３３０Ｋｇ（図１１（ａ）中のＥ＋Ｆ）、蒸気室の金型重量は３４６Ｋｇ（図１１（ａ）中のＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）で金型全重量の５１％であった。即ち、実施例１の場合は４９％の成形ゾーンのみが冷却され、５１％の蒸気室は冷却されないので、上記したような驚異的な省エネルギーと成形サイクルの短縮化とが図られる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上説明したように、本発明の発泡樹脂の成形装置及び成形方法によれば、コア金型及び／又はキャビティ金型が、水蒸気だけを通し冷却水や空気を実質的に通さないセパレーターにより成形ゾーンと蒸気室に分離されているので、成形ゾーンの冷却が短時間でなされ、また、冷却水が蒸気室を実質的に冷却することがないので、次の成形のための加熱を少ないエネルギーで且つ短時間で行うことができる。従って、エネルギー利用効率を飛躍的に高めることができるとともに、成形品の形成サイクルを大巾に短縮することができる。さらに、蒸気室により水蒸気の温度や圧力が均質化されるとともに、水蒸気中の過剰なドレン水やドレンミストが通孔により分離され水蒸気が高品質化されるので、品質の均一な成形品を得ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  発泡樹脂成形装置
１Ａ  コア金型
１Ｂ  キャビティ金型
２  成形室
２ａ、２ｂ  蒸気孔
３ａ、３ｂ  セパレーター
４ａ、４ｂ  成形加熱面
５ａ、５ｂ  用役供給部用空間部
６ａ、６ｂ  成形ゾーン
７ａ、７ｂ  通孔
８ａ、８ｂ  蒸気室
９ａ、９ｂ  蒸気供給部（口）
１０ａ、１０ｂ  冷却水供給部（配管）
１１ａ１、１１ａ２、１１ｂ１、１１ｂ２  空気供給部（口）
１２ａ、１２ｂ、１２ａ１、１２ａ２、１２ａ３、１２ｂ１、１２ｂ２  水（冷却水、ドレン水）排出部（口）
１３ａ、１３ｂ  バックプレート
Ｐ  従来の成形装置
【図１】
2013091246.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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