(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１組の成形型の背面側に、成形空間とは独立な表面加熱用蒸気室をそれぞれ形成し、
前記成形型のうちの、成形品の目立たない部分を成形する成形部にのみ、表面加熱用蒸気室とは独立に成形空間に対して蒸気を通すための蒸気供給側と蒸気排出側の通気孔を設け、
前記両成形型の合わせ目を含まない位置に、前記蒸気供給側の通気孔及び蒸気排出側の通気孔にそれぞれ連通する独立な１組の内部加熱用蒸気室を設けた、
ことを特徴とする合成樹脂の型内発泡成形装置。
【請求項２】
前記両成形型の合わせ目付近の合わせ目を含まない位置に通気孔を設けた請求項１記載の合成樹脂の型内発泡成形装置。
【請求項３】
前記通気孔に加えて、表面加熱用蒸気室とは独立に成形空間に対して蒸気を通すための通気孔を、原料ビーズの充填機付近とエジェクターピン付近の少なくとも一方に補助的に形成した請求項１又は２記載の合成樹脂の型内発泡成形装置。
【請求項４】
前記成形型に、通気孔を有する通気孔形成部材を交換可能に組み付けた請求項１〜３のいずれか1項記載の合成樹脂の型内発泡成形装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の合成樹脂の型内発泡成形装置を用い、
成形空間内に、熱可塑性合成樹脂からなる原料ビーズを充填した状態で、表面加熱用蒸気室の加熱条件と、成形空間の加熱条件とを独立に制御して、成形品の表面性を維持しつつ内部の融着率を任意にコントロールしながら、成形空間内に充填された原料ビーズを加熱、発泡融着させることを特徴とする合成樹脂の型内発泡成形方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項記載の合成樹脂の型内発泡成形装置を用い、
成形空間内に、熱可塑性合成樹脂からなる原料ビーズを充填した状態で、前記１組の表面加熱用蒸気室及び１組の内部加熱用蒸気室の４つの蒸気室の加熱条件をそれぞれ独立に制御しながら、成形品の表面性を維持しつつ内部の融着率を任意にコントロールしながら、成形空間内に充填された原料ビーズを加熱、発泡融着させることを特徴とする合成樹脂の型内発泡成形方法。
【請求項７】
加熱条件として蒸気圧力と時間を制御する請求項５又は６記載の合成樹脂の型内発泡成形方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項記載の合成樹脂の型内発泡成形方法にて成形した型内発泡成形品であって、熱可塑性合成樹脂からなる原料ビーズを用いて成形され、成形品の目立つ位置に通気孔の跡の無い表面美麗な型内発泡成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性合成樹脂からなる原料ビーズを用いた合成樹脂の型内発泡成形方法及び型内発泡成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性合成樹脂からなる原料ビーズを用いて成形品を製作する型内発泡成形装置として、コア型及びキャビティ型と、両型間に形成される成形空間内に原料ビーズを充填するための充填手段と、成形空間内に充填した原料ビーズに対して蒸気を通し、原料ビーズを加熱、発泡融着させる蒸気供給手段と、コア型及びキャビティ型の背面に対して冷却水を噴霧して成形品を冷却する冷却手段とを備え、コア型の背面側及びキャビティ型の背面側にチャンバーをそれぞれ形成するとともに、コア型及びキャビティ型にチャンバーと成形空間とを連通するコアベントやコアベントホールなどの通気孔を形成し、該チャンバーを、原料ビーズの充填時には、原料ビーズとともに成形空間内に供給される空気の排出空間として機能させ、加熱、発泡融着時には、成形空間に蒸気を供給するための蒸気室として機能させ、冷却時にはコア型背面及びキャビティ型背面に対して冷却水を噴霧するための冷却室として機能させるように構成したものが実用化されている。
【０００３】
また、前記蒸気供給手段は、例えば２つのチャンバーに対してそれぞれ接続した蒸気供給管及びドレン管と、蒸気供給管及びドレン管の途中部に介装した制御弁とを有し、次のように原料ビーズを加熱、発泡融着している。
先ず、ドレン管を開放した状態で、蒸気供給管から両蒸気室に対して蒸気を供給することで、２つの蒸気室内の空気を排出する。次に、一方の蒸気室に蒸気を供給して、他方の蒸気室から排出することで、成形空間内に蒸気を通して、成形空間内の空気を排出するとともに、原料ビーズ及び金型を予熱する。次に、ドレン管を閉鎖した状態で、両蒸気室に蒸気を供給して、原料ビーズを加熱、発泡融着している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の成形技術では、蒸気室から成形空間内へ蒸気を通して原料ビーズを同じ加熱条件で加熱、発泡融着させる関係上、このようにして得られる成形品（以下、等加熱成形品と称する）においては、ビーズの融着率に依存して表面性が変化する。具体的には、融着率が低くなると表面性が悪化し、融着率を高くなると表面性が良好になる。一方、等加熱成形品におけるビーズの融着率は、高く設定するほど成形品の機械的強度などの物性が向上するが、加熱、発泡融着時間及び冷却時間が長くなり、成形のサイクルタイムが全体的に長くなって生産性が低下するという問題がある。
【０００５】
このようなことから前述の成形技術では、成形品におけるビーズの融着率を、例えば４０％〜８０％に設定し、表面性を良好にして外観の美麗性を確保するとともに、融着率を十分に確保して機械的強度を確保するようにしているが、機械的強度に対する要求の低い成形品においても、外観の美麗性を確保するため、ある程度融着率を高く設定する必要あり、その分成形のサイクルタイムが長くなって、生産性が低下するという問題がある。尚、ここで使用する融着率とは、成形品を割ってみて、その破断面におけるビーズの状態を評価したものであり、具体的にはビーズ自体が破損することなく、ビーズの表面に沿って割れているものを融着していないとみなし、ビーズ自体が破損して割れているものを融着しているとみなして、ビーズ自体が破損しているものの割合を測定して求めたものである。
【０００６】
また、従来の成形技術では、コア型及びキャビティ型に形成したコアベントやコアベントホールなどの通気孔に対応する位置に跡が残り、外観の美麗性を低下させる要因になるとともに、外面に対して印刷等を施す場合には通気孔の跡が邪魔になって綺麗に印刷できないという問題があった。しかも、冷却工程において、コア型及びキャビティ型の背面側から冷却水を噴霧すると、通気孔を通って成形空間内に冷却水が侵入し、成形品の含水率が高くなるという問題もある。また、成形品に冷却水が直接的に接触するので、衛生的な成形品を得るためには、冷却水を清浄な状態に管理する必要があった。
【０００７】
本発明の目的は、成形品の外観の美麗性を向上しつつ、成形品内部の融着率を調整可能とし、生産性と商品価値を両立させ得る合成樹脂の型内発泡成形方法及び型内発泡成形品を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る合成樹脂の型内発泡成形装置は、１組の成形型の背面側に、成形空間とは独立な表面加熱用蒸気室をそれぞれ形成し、前記成形型のうちの、成形品の目立たない部分を成形する成形部にのみ、表面加熱用蒸気室とは独立に成形空間に対して蒸気を通すための蒸気供給側と蒸気排出側の通気孔を設け、前記両成形型の合わせ目を含まない位置に、前記蒸気供給側の通気孔及び蒸気排出側の通気孔にそれぞれ連通する独立な１組の内部加熱用蒸気室を設けたものである。
【０００９】
この成形装置においては、成形型の背面側の２つの表面加熱用蒸気室が成形空間とは独立な空間に構成され、それぞれの加熱条件を独立に調整できるので、２つの表面加熱用蒸気室に供給する蒸気により、１組の成形型の温度をそれぞれ独立に調整して、成形型に密着する成形品の表面性を調整でき、また成形空間に供給する蒸気により、成形空間内に充填された原料ビーズを加熱、発泡融着して、表面性とは独立に原料ビーズの融着率を調整できることになる。このため、成形品内部の融着率を低く抑えて、成形のサイクルタイムを短縮しつつ、表面美麗な成形品を製作することが可能となり、生産性と商品価値の両立を図ることが可能となる。
【００１０】
また、成形空間に対して蒸気を供給するため、成形型に蒸気供給側と蒸気排出側の通気孔を設けることになるが、この通気孔は、成形型のうちの、成形品の目立たない部分を成形する成形部にのみ形成するので、通気孔の跡が成形品の外観の美麗性を低下させることもない。しかも、通気孔は表面加熱用蒸気室には開口していないので、冷却時に表面加熱用蒸気室に噴霧した冷却水が成形品に接することを防止して、冷却水が接することによる成形品の含水率の上昇を防止できる。また、冷却水が成形品に直接的に接触しないので、冷却水を清浄な状態に高度に管理しなくても、衛生的な成形品を得ることが可能となる。更に、蒸気供給側の通気孔及び蒸気排出側の通気孔にそれぞれ連通する独立な１組の内部加熱用蒸気室を設けているので、成形空間内にバランス良く蒸気を通すことが可能となり、成形品の各部における密度を一様に設定できる。更にまた、両成形型の合わせ目を含まない位置に内部加熱用蒸気室を形成しているので、合わせ目部分から成形空間内に侵入する蒸気により合わせ目部分が磨耗することを防止できる。
【００１１】
請求項２記載の成形装置は、請求項１記載の成形装置において、前記両成形型の合わせ目付近の合わせ目を含まない位置に通気孔を設けたものである。両成形型の合わせ目は、通常、成形品の外縁部に形成されるので、このような合わせ目付近の合わせ目を含まない位置に通気孔を形成すると、成形空間内に対してバランス良く蒸気を供給することが可能となる。
【００１２】
請求項３記載の成形装置は、請求項１又は２記載の成形装置において、前記通気孔に加えて、表面加熱用蒸気室とは独立に成形空間に対して蒸気を通すための通気孔を、原料ビーズの充填機付近とエジェクターピン付近の少なくとも一方に補助的に形成したものである。成形品の表面には、充填機やエジェクターピンの端面の跡が必ず形成されるので、前記通気孔に加えて、表面加熱用蒸気室とは独立に成形空間に対して蒸気を通すための通気孔を補助的に形成する場合には、この補助的な通気孔を充填機やエジェクターピン付近に形成することで、この補助的な通気孔の跡が目立たないようにして、成形品の外観低下を防止しつつ、成形空間内の原料ビーズ全体に対してより一層一様に蒸気が行き渡るように構成できる。
【００１５】
請求項４記載の成形装置は、請求項１〜３のいずれか１項記載の成形装置において、前記成形型に、通気孔を有する通気孔形成部材を交換可能に組み付けたものである。蒸気の流通により、通気孔の内壁が磨耗するので、通気孔形成部材を成形型に交換可能に組み付け、定期的に交換することが好ましい。
【００１６】
請求項５に係る合成樹脂の型内発泡成形方法は、請求項１〜４のいずれか１項記載の合成樹脂の型内発泡成形装置を用い、成形空間内に、熱可塑性合成樹脂からなる原料ビーズを充填した状態で、表面加熱用蒸気室の加熱条件と、成形空間の加熱条件とを独立に制御して、成形品の表面性を維持しつつ内部の融着率を任意にコントロールしながら、成形空間内に充填された原料ビーズを加熱、発泡融着させるものである。
【００１７】
この成形方法においては、成形空間内と１組の表面加熱用蒸気室内の加熱条件をそれぞれを独立に制御するので、２つの表面加熱用蒸気室に供給する蒸気により、１組の成形型の温度をそれぞれ独立に調整して、成形型に密着する成形品の表面性を調整でき、また成形空間に供給する蒸気により、成形空間内に充填された原料ビーズを加熱、発泡融着して、表面性とは独立に原料ビーズの融着率を調整できることになる。このため、成形品内部の融着率を低く抑えて、成形のサイクルタイムを短縮しつつ、表面美麗な成形品を製作することが可能となり、生産性と商品価値の両立を図ることが可能となる。
【００１８】
請求項６記載の成形方法は、請求項１〜４のいずれか1項記載の合成樹脂の型内発泡成形装置を用い、成形空間内に、熱可塑性合成樹脂からなる原料ビーズを充填した状態で、前記１組の表面加熱用蒸気室及び１組の内部加熱用蒸気室の４つの蒸気室の加熱条件をそれぞれ独立に制御しながら、成形品の表面性を維持しつつ内部の融着率を任意にコントロールしながら、成形空間内に充填された原料ビーズを加熱、発泡融着するものである。１組の表面加熱用蒸気室の加熱条件は同時に制御してもよいが、独立に制御することで、成形品の一方の成形型側の表面と他方の成形型側の表面の表面性を独立に制御できるので好ましい。
【００１９】
請求項７記載の成形方法は、請求項５又は６記載の成形方法において、加熱条件として蒸気圧力と時間を制御するものである。加熱条件としては蒸気温度を制御することも可能であるが、蒸気圧力と時間とを制御する場合には、工場で使用されている既設の蒸気設備をそのまま利用でき、制御のための付帯設備を安価に構成できるので好ましい。
【００２０】
請求項８に係る型内発泡成形品は、請求項５〜７のいずれか1項記載の合成樹脂の型内発泡成形方法にて成形した型内発泡成形品であって、熱可塑性合成樹脂からなる原料ビーズを用いて成形され、成形品の目立つ位置に通気孔の跡の無い表面美麗なものである。このようなコアベント及びコアベントホールの跡の無い表面美麗な成形品は、外面に対して綺麗な印刷が可能なので好ましい。また、このような成形品は、請求項５〜７のいずれか１項記載の成形方法により容易に製作することが可能である。
【００２１】
本発明に係る成形方法では、型内発泡成形品として、内部の融着率が、表面と内部とを同じ加熱条件で加熱して得られる等加熱成形品であって表面性を同じに設定した等加熱成形品よりも低いものを成形できる。このような成形品は、表面性を同じに設定した等加熱成形品よりも内部の融着率が低いことから、成形時における加熱、発泡融着時間及び冷却時間を短縮でき、成形のためのサイクルタイムを短縮して生産性を向上できる。また、内部の融着率を低くしつつ表面性を十分に確保でき、商品価値が低下することもないので、生産性と商品価値の両立を図ることが可能となる。
【００２２】
また、内部の融着率が、表面と内部とを同じ加熱条件で加熱して得られる等加熱成形品であって表面性を同じに設定した等加熱成形品よりも高い成形品を成形することも可能である。このような成形品は、表面性を同じに設定した等加熱成形品よりも内部の融着率が高いことから、成形品の機械的強度が高くなり、成形品の表面性をさほど必要とせず、強度のみを必要とする場合に最適である。つまり、このような成形品は、表面性を同じに設定した等加熱成形品よりも内部の融着率が高いことから、成形品の機械的強度が高くなり、本発明に係る成形方法で製作する場合には、加熱工程ではキャビティ型とコア型とで形成される成形空間のみ加熱蒸気圧力を高くすればよいので、等加熱成形品を成形する場合と比べて蒸気使用量が少なくなって、省エネ化を図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示すように、型内発泡成形装置１は、対向配置された１組の成形型としてのコア型２及びキャビティ型３と、コア型２とキャビティ型３とで形成される成形空間４内に空気の流れに乗せて原料ビーズ５を充填するためのビーズ充填手段と、成形空間４内に充填された原料ビーズ５を蒸気により加熱、発泡融着させる蒸気供給手段と、成形品を冷却するための冷却手段とを備えている。
【００２４】
コア型２及びキャビティ型３は、枠状フレーム１０と裏板１１とを有するハウジング１２にそれぞれ取り付けられ、コア型２及びキャビティ型３の背面側には１組の表面加熱用蒸気室としての第１蒸気室３１及び第２蒸気室３２がそれぞれ形成されている。また、コア型２及びキャビティ型３には従来の成形装置とは異なり、蒸気室３１、３２と成形空間４とを連通するコアベントやコアベントホールなどの通気孔が形成されておらず、第１蒸気室３１と第２蒸気室３２と成形空間４とは独立な空間に構成されている。この蒸気室３１、３２は、冷却手段による成形品の冷却時には、コア型２及びキャビティ型３に対して背面側から冷却水を噴霧するための冷却室として機能する。
【００２５】
成形空間４内に蒸気を供給するため、コア型２及びキャビティ型３の外縁部にはフランジ部２ａ、３ａが形成され、コア型２の外縁近傍部の一方の対向辺には溝部１３がそれぞれ形成されている。この溝部１３の開口はフランジ部２ａで閉鎖されて、溝部１３とフランジ部２ａとで独立な２つの蒸気室３３、３４が形成され、これら蒸気室３３、３４と成形空間４とはコア型２に形成した通気孔１４、１５を介して連通されている。
【００２６】
通気孔１４、１５は、コア型２に直接的に形成してもよいが、蒸気が流通することにより内面が磨耗することが考えられるので、図３に示すように、コア型２に貫通孔１７を形成し、この貫通孔２に通気孔形成部材１８を交換可能に装着して形成することが好ましい。通気孔形成部材１８に形成する通気孔１４、１５としては、図４（ａ）に示すように、複数の丸孔を形成してもよいし、図４（ｂ）に示すように、複数のスリット状の長孔を形成してもよい。
キャビティ型３には充填器２０及び離型ピン２１に対応する位置に複数の略筒状の外装部材１６が固定され、充填器２０及び離型ピン２１は外装部材１６に内嵌状に設けられ、充填器２０及び離型ピン２１と外装部材１６間には成形空間４内に開口する蒸気室３５、３６がそれぞれ形成されている。
【００２７】
本実施例の蒸気供給手段では、基本的には、蒸気室３３から成形空間４内に蒸気を供給するときには、成形空間４を通過した蒸気を蒸気室３４からドレンとして排出し、蒸気室３４から成形空間４内に蒸気を供給するときには、成形空間４を通過した蒸気を蒸気室３３からドレンとして排出することで、成形空間４内に充填された原料ビーズ５に蒸気を通すことになる。また、成形空間４のうちの充填器２０や離型ピン２１付近においては、通気抵抗が大きいことから蒸気が回り込み難いので、補助的に蒸気室３５、３６から成形空間４内に蒸気を供給して、成形空間４内の原料ビーズ５全体に対して一様に蒸気が行き渡るように構成されている。
【００２８】
但し、成形空間４内の原料ビーズ５全体に対して一様に蒸気が行き渡るように構成されていれば、全ての充填器２０や離型ピン２１の外側に蒸気室３５、３６を形成する必要はないし、蒸気室３５、３６の一方或いは両方を省略することも可能で、蒸気室３５、３６は成形する成形品の形状などに応じて適宜に設けることになる。また、蒸気室３３、３４に関しても、成形空間４内に充填した原料ビーズ５全体に対して一様に蒸気が行き渡るように構成されていれば、任意の形状に構成することが可能で、例えば蒸気室３３、３４を形成した対向壁から、それに隣接する壁部側へ蒸気室３３、３４を延長させて略コ字状に形成してもよい。また、蒸気室３３、３４を複数組設けて成形空間４に対してよりきめ細かく蒸気を供給できるようにしてもよい。更に、蒸気室３３、３４は、蒸気室３５、３６から成形空間４に供給される蒸気の排出専用の蒸気室として用いてもよく、蒸気室３３、３４を２つに分けないで、１つの蒸気室をコア型２の外縁部に沿って環状に形成してもよい。尚、図１においては、充填器２０や離型ピン２１をキャビティ型３側に形成し、蒸気室３３、３４をコア型２側に形成したが、成形品の外面側（キャビティ型３側）が外部に露出する場合には、充填器２０や離型ピン２１をコア型２側に形成することが、また成形品の内面側が外部に露出する場合には、蒸気室３３、３４をキャビティ型３側に形成することが、成形品の美麗性を向上させる上で好ましい。
【００２９】
ビーズ充填手段では、コア型２とキャビティ型３とを型閉めした状態で、充填器２０から成形空間４内に空気の流れに乗せて原料ビーズ５を供給しながら、成形空間４内に流入した空気を通気孔１４、１５から蒸気室３３、３４へ排出することで、成形空間４内に原料ビーズ５を充填するように構成されている。但し、ビーズ５の充填時には、コア型２とキャビティ型３とを完全に型閉めしないで、例えば成形品の底厚の１０％程度のクラッキング隙間をあけて型閉めした状態で、クラッキング隙間を介して成形空間４を大気開放し、このクラッキング隙間を介してビーズ充填時の空気を成形空間４外へ排出してもよい。
【００３０】
蒸気室３１〜３６は蒸気弁ＳＶ１〜ＳＶ６を介して圧力制御可能に蒸気供給管２２にそれぞれ接続され、蒸気室３１〜３４はドレン弁ＤＶ１〜ＤＶ４を介してドレン管２３にぞれぞれ接続されている。第１及び第２蒸気室３１、３２にはコア型２とキャビティ型３の背面に対して冷却水を噴霧する複数のノズル２４を備えたノズルユニット２５がそれぞれ設けられ、両ノズルユニット２５は冷却水弁ＣＶ１、ＣＶ２を介して冷却水供給管２６に接続されている。
【００３１】
原料ビーズ５の素材としては、製作する成形品の使用条件などに応じた物性の素材を選択することになるが、ポリスチレン系合成樹脂材料や、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系合成樹脂材料や、これらの合成樹脂材料の共重合体などを採用できる。
原料ビーズ５の発泡倍率は、原料ビーズ５の素材にもよるが、３〜１５０倍の範囲内が好ましい。具体的には、ポリスチレン系合成樹脂材料からなる原料ビーズにおいては３〜１００倍、好ましくは３〜８０倍、ポリオレフィン系合成樹脂材料からなる原料ビーズにおいては、３〜９０倍、好ましくは３〜６０倍のものが好適に利用できる。また、粒径は１〜１０ｍｍの範囲のものが好適に利用できる。
【００３２】
次に、前記成形装置１を用いた成形品の成形方法について説明する。
成形方法は、成形空間４に原料ビーズ５を充填する充填工程と、成形空間４に充填された原料ビーズ５を加熱、発泡融着させる加熱工程と、成形された成形品を冷却する冷却工程の３つの工程に分かれている。
先ず、原料ビーズ５の充填工程について説明する。
この工程では、コア型２とキャビティ型３とを型閉めするとともにドレン弁ＤＶ３、ＤＶ４を開け、充填器２０から成形空間４に対して原料ビーズ５を空気の流れに乗せて供給しながら、成形空間４内に供給される空気を通気孔１４、１５及び蒸気室３３、３４を介して成形空間４外に排出し、成形空間４内に原料ビーズ５を充填する。但し、コア型２とキャビティ型３を完全に閉めないで、例えば成形品の底肉厚の１０％程度のクラッキング隙間を開けておき、該クラッキング隙間を介して成形空間４内の空気を排出してもよい。
【００３３】
次に、成形空間４に充填された原料ビーズ５の蒸気による加熱工程について説明する。
先ず、ドレン弁ＤＶ１、ＤＶ２を開けた状態で蒸気弁ＳＶ１、ＳＶ２を開け、蒸気室３１、３２に対して蒸気を流す事で、蒸気室３１、３２の空気を蒸気で置換する。但し、この工程は、充填工程内で行ってもよい。次に、ドレン弁ＤＶ１、ＤＶ２を閉じるとともに、蒸気室３１、３２内が予め設定した蒸気圧になるように蒸気弁ＳＶ１、ＳＶ２を制御しながら、蒸気室３１、３２に予め設定した加熱時間だけ蒸気を供給し、コア型２及びキャビティ型３を加熱して、コア型２及びキャビティ型３に接触する原料ビーズ５を発泡融着させ、成形品の表面部を成形する。
【００３４】
一方、成形空間４内に充填された原料ビーズ５を加熱するための工程を並行して行うが、この工程は大きく３つに分かれている。
第１工程では、ドレン弁ＤＶ４を開けるとともにドレン弁ＤＶ３を閉め、蒸気弁ＳＶ３、ＳＶ５、ＳＶ６を開けるとともに蒸気弁ＳＶ４を閉めて、成形空間４内に蒸気を通して原料ビーズ５間の空気を蒸気に置換する。
第２工程では、第１工程とは逆に、ドレン弁ＤＶ４を閉めるとともにドレン弁ＤＶ３を開け、蒸気弁ＳＶ３を閉めるとともに蒸気弁ＳＶ４、ＳＶ５、ＳＶ６を開けて、成形空間４内に蒸気を通して原料ビーズ５間の空気を蒸気に置換する。但し、この第２工程は省略してもよい。
第３工程では、ドレン弁ＤＶ３、ＤＶ４を閉めるとともに、成形空間４内が予め設定した蒸気圧になるように蒸気弁ＳＶ３〜ＳＶ６を制御しながら、成形空間４に予め設定した加熱時間だけ蒸気を供給し、原料ビーズ５を加熱、発泡融着させて、成形品の内部を成形する。
このように蒸気室３１、３２に供給される蒸気と、成形空間４に供給される蒸気とにより、成形品の表面部と成形品の内部とを独立に加熱できるので、成形品の表面性と、成形品内部の融着率とを個別に調整することが可能となる。
【００３５】
次の冷却工程では、冷却水弁ＣＶ１、ＣＶ２を開けて、コア型２及びキャビティ型３に向けてノズル２４から冷却水を噴霧し、コア型２及びキャビティ型３を介して成形空間４内の成形品を冷却する。尚、コア型２及びキャビティ型３にはコアベントやコアベントホールなどの通気孔が形成されていないので、成形品は冷却水に接することなく冷却される。このため、成形品の含水率は、成形空間４内でドレン化した蒸気だけであり、その量は従来の成形方法と比較して１／５〜１／１０にする事ができる。
冷却後は、金型を開けて離型ピン２１を用いて成形品を金型から取り出す。
この成形方法では、加熱工程において、成形品の表面部の加熱と内部の加熱とを独立に行えるので、例えば機械的強度に対する要求の低い成形品においては、表面性を十分に確保しつつ、成形品内部の融着率を低くして成形のサイクルタイムを短縮することが可能となり、商品価値と生産性の両立を図ることが可能となる。
【００３６】
このようにして成形した成形品においては、成形品の内面側には通気孔１４、１５の跡が形成されるが、外面側は、通気孔１４、１５やコアベント及びコアベントホールの跡の無い表面美麗な成形品となる。しかも表面性に関しては、従来の成形技術により製作した等加熱成形品と同等に設定しつつ、内部の融着率に関しては、該表面性の等加熱成形品よりも低く設定したり、高く設定した成形品となる。つまり、従来の成形方法では、原料ビーズの加熱、発泡融着時に、原料ビーズの表面と内部とが同じ加熱条件で加熱される関係上、成形品内部の融着率を低く設定すると、図５（ａ）に示すように、成形品内部のビーズ５Ａの境界部に隙間６が形成されるとともに成形品の表面部に窪み７が形成されるが、本発明の成形方法では、表面と内部とを独立に加熱できるので、内部の融着率のみを低く設定することで、図５（ｂ）に示すように、成形品内部のビーズ５Ａの境界部には隙間６が形成されるものの、成形品の表面のビーズ５Ｂの境界部には窪み７がほとんど形成されていない、表面が平滑で美麗な成形品を実現できる。また、内部の融着率を低く設定した場合には、表面性に対する要求が高く、機械的強度があまり要求されないような成形品、例えばコンクリート表面化粧型枠、容器の蓋や断熱材などの成形品として好適に利用でき、内部の融着率を高くした場合には、表面性はあまり要求されないが、機械的強度に対する要求の高い成形品や繰り返し使用に耐える成形品、例えば自動車用の各種部材や通い函などの成形品として好適に利用できる。
【００３７】
次に、前記成形方法の評価試験及びそれにより製作した成形品の品質評価試験について説明する。
ポリプロピレン製の原料ビーズを用いて、表１に示す加熱条件で成形し、その表面性と成形品内部の融着率を測定した。
但し、表面性は、図５（ａ）に示す窪み７の出現度に応じて５段階評価したもので、数値が高くなるほど窪み７の出現度が少なく、表面性が良好であることを示す。また融着率は、成形品を割ってみて、その破断面におけるビーズの状態を評価したものであり、具体的にはビーズ自体が破損することなく、ビーズの表面に沿って割れているものを融着していないとみなし、ビーズが破損して割れているものを融着しているとみなして、破損して割れているビーズの割合を測定した。
【００３８】
【表１】
0004120068.tif 000002
【００３９】
この結果より、蒸気室３１、３２の加熱条件と蒸気室３３、３４の加熱条件とを制御することで、成形品の表面性と内部の融着度合いを個別に制御できる事が分かる。従来の成形方法では、表１のケースＢ、Ｆに相当する品質の成形品しか製造することができなかったが、本発明では表面性と融着率とを色々に組合せたケースＡ〜Ｉの成形品を製作でき、成形の自由度が大幅に拡大する。
例えば、ケースＤ、Ｇに示すように、内部の融着率を低くしつつ、表面性が良好な成形品を製作できる。このような成形品は、内部の融着率が低いことから機械的強度は低下するが、加熱、発泡融着時間及び冷却時間を短縮でき、表面性を良好に維持しつつ生産性を向上できるので、コンクリート表面化粧型枠、容器の蓋や断熱材などのように、機械的強度の要求されないような成形品として好適に利用できる。従来の成形方法によりこのような成形品を製作する場合には、評価３以上の表面性を良品とするならば、ケースＦに示されるように、成形のサイクルタイムは２５０秒以上必要であったが、本発明の成形方法では、ケ一スＤ、Ｅ、Ｇ、Ｈに見られるように、１５０秒、２２０秒、１７０秒、２３０秒のサイクルタイムでそれぞれ成形できるので、生産性を向上できる。また、必要以上の加熱を行わないので、エネルギーコストを下げることも可能となる。
【００４０】
また、ケースＣに示すように、内部の融着率を高く設定しつつ、表面性を多少低く設定した成形品を製作できる。このような成形品は、内部の融着率が高いことから機械的強度は高くなるが、発泡融着時間及び冷却時間を短縮できるとともに蒸気室３１、３２の蒸気圧力を低く設定でき、機械的強度を十分に高めつつ生産性の向上及び省エネ化が図れるので、自動車用の各種部材や通い函などのように、表面性はあまり要求されないが機械的強度が要求される成形品として好適に利用できる。従来の成形方法によりこのような成形品を製作する場合には、融着率８０を良品とするならば、ケースＦに示されるように、成形のサイクルタイムは２５０秒以上必要であったが、本発明の成形方法では、ケ一スＣに見られるように、２４０秒のサイクルタイムで成形できるので、生産性を向上できる。また、蒸気室３１、３２の蒸気圧力に関しては、ケースＦは３．５ｋｇ／ｃｍ2 であるのに対し、ケースＣでは３．０ｋｇ／ｃｍ2 に設定できるので、蒸気室３１、３２の蒸気圧力を低くしてエネルギーコストを低減できることが判る。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に係る合成樹脂の型内発泡成形装置によれば、成形型の背面側の２つの表面加熱用蒸気室と成形空間とを独立な空間に構成することで、表面性と原料ビーズの融着率とを独立に調整できることになる。このため、成形品内部の融着率を低く抑えて、成形のサイクルタイムを短縮しつつ、表面美麗な成形品を製作することが可能となり、生産性と商品価値の両立を図ることが可能となる。また、成形品の目立たない部分に通気孔の跡が形成されるので、成形品の外観の美麗性を低下させることもない。しかも、通気孔は表面加熱用蒸気室には開口していないので、冷却時に表面加熱用蒸気室に噴霧した冷却水が成形品に接することを防止して、冷却水が接することによる成形品の含水率の上昇を防止できる。また、冷却水が成形品に直接的に接触しないので、冷却水を清浄な状態に高度に管理しなくても、衛生的な成形品を得ることが可能となる。更に、蒸気供給側の通気孔及び蒸気排出側の通気孔にそれぞれ連通する独立な１組の内部加熱用蒸気室を設けているので、成形空間内にバランス良く蒸気を通すことが可能となり、成形品の各部における密度を一様に設定できるので好ましい。更にまた、両成形型の合わせ目を含まない位置に内部加熱用蒸気室を形成しているので、合わせ目部分から成形空間内に侵入する蒸気により合わせ目部分が磨耗することを防止できる。
【００４２】
請求項２記載のように、両成形型の合わせ目付近の合わせ目を含まない位置に通気孔を設けると、成形空間内に対してバランス良く一様に蒸気を供給することが可能となる。
請求項３記載のように、通気孔に加えて、表面加熱用蒸気室とは独立に成形空間に対して蒸気を通すための通気孔を、原料ビーズの充填機付近とエジェクターピン付近の少なくとも一方に補助的に形成すると、この補助的に形成した通気孔の跡が目立たないようにして、成形品の外観低下を防止しつつ、成形空間内の原料ビーズ全体に対してより一層一様に蒸気が行き渡るように構成できる。
【００４３】
請求項４記載のように、成形型に、通気孔を有する通気孔形成部材を交換可能に組み付けると、通気孔を流通する蒸気により、成形型自体が磨耗することを防止できる。
【００４４】
請求項５に係る合成樹脂の型内発泡成形方法によれば、成形空間内と１組の表面加熱用蒸気室内の加熱条件をそれぞれを独立に制御するので、表面性とは独立に原料ビーズの融着率を調整できることになる。このため、成形品内部の融着率を低く抑えて、成形のサイクルタイムを短縮しつつ、表面美麗な成形品を製作することが可能となり、生産性と商品価値の両立を図ることが可能となる。
【００４５】
請求項６記載のように、請求項１〜４のいずれか1項記載の合成樹脂の型内発泡成形装置を用い、１組の表面加熱用蒸気室及び１組の内部加熱用蒸気室の４つの蒸気室の加熱条件をそれぞれ独立に制御しながら、成形品の表面性を維持しつつ内部の融着率を任意にコントロールすると、成形品の一方の成形型側の表面と他方の成形型側の表面の表面性を独立に調整できるので、成形品の表面性に対する設計自由度が拡大する。
【００４６】
請求項７記載のように、加熱条件として蒸気圧力と時間を制御すると、新たな制御系を構築する必要がない。
請求項８に係る型内発泡成形品によれば、熱可塑性合成樹脂からなる原料ビーズを用いて成形され、成形品の目立つ位置に通気孔の跡の無い表面美麗な成形品なので、成形品の商品価値が高くなり、成形品の利用範囲が拡大するとともに、印刷を施す場合でも綺麗に印刷することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  型内発泡成形装置の全体構成図
【図２】  図１のII−II線断面図
【図３】  通気孔付近の縦断面図
【図４】  コアベントの平面図
【図５】  成形品の表面性と内部融着率の説明図
【符号の説明】
１        型内発泡成形装置        ２        コア型
２ａ      フランジ部              ３        キャビティ型
３ａ      フランジ部              ４        成形空間
５        原料ビーズ              ５Ａ      ビーズ
５Ｂ      ビーズ                  ６        隙間
７        窪み
１０      枠状フレーム            １１      裏板
１２      ハウジング              １３      溝部
１４      通気孔                  １５      通気孔
１６      外装部材                １７      貫通孔
１８      通気孔形成部材
２０      充填器                  ２１      離型ピン
２２      蒸気供給管              ２３      ドレン管
２４      ノズル                  ２５      ノズルユニット
２６      冷却水供給管
３１      第１蒸気室              ３２      第２蒸気室
３３      蒸気室                  ３４      蒸気室
３５      蒸気室                  ３６      蒸気室
ＳＶ１    蒸気弁                  ＳＶ２    蒸気弁
ＳＶ３    蒸気弁                  ＳＶ４    蒸気弁
ＳＶ５    蒸気弁                  ＳＶ６    蒸気弁
ＤＶ１    ドレン弁                ＤＶ２    ドレン弁
ＤＶ３    ドレン弁                ＤＶ４    ドレン弁
ＣＶ１    冷却水弁                ＣＶ２    冷却水弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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