(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーズ法型内発泡成形に用いる成形装置であって、キャビティ金型とコア金型とで形成される金型の成形空間を仕切部材により複数の成形空間に区画し、異種の特性を持つ予備発泡ビーズを、前記仕切部材により区画された複数の区画成形空間にそれぞれ充填し、一体的に２次加熱発泡成形するための型内発泡成形装置において、
前記仕切部材として櫛歯状の固定仕切部材を設けるとともに、駆動手段により前記キャビティ金型またはコア金型から前記金型の成形空間内へ出没自在な棒状の可動仕切部材を前記固定仕切部材の櫛歯と同列に設け、前記櫛歯状固定仕切部材と棒状可動仕切部材とで金型の成形空間を複数に区画する区画線を形成してなることを特徴とする型内発泡成形装置。
【請求項２】
前記棒状可動仕切部材を、前記櫛歯状固定仕切部材と該棒状可動仕切部材とで形成される区画線上の端部またはコーナー部あるいはそれらの近傍に配置することを特徴とする請求項１に記載の型内発泡成形装置。
【請求項３】
前記櫛歯状固定仕切部材の櫛歯の太さが１〜３ｍｍであり、櫛歯間間隔が１〜３ｍｍであり、前記棒状可動仕切部材の外径が３〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の型内発泡成形装置。
【請求項４】
前記棒状可動仕切部材が円柱状である請求項１〜３のいずれかに記載の型内発泡成形装置。
【請求項５】
前記棒状可動仕切部材を成形空間内へ出没自在とする駆動装置がエアシリンダーからなり、該エアシリンダーのピストンロッドの先端側に棒状仕切部材を一体に設けるとともに、前記エアシリンダーとキャビティ金型またはコア金型との間に、先端部が成形空間に開口する筒状鞘部を前記棒状仕切部材およびピストンロッドを囲繞するように設けてなり、金型の成形空間から後退させる棒状可動仕切部材が前記筒状鞘部に収納されるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の型内発泡成形装置。
【請求項６】
前記筒状鞘部の先端開口部にシーリング構造を設けてなる請求項５記載の型内発泡成形装置。
【請求項７】
前記筒状鞘部が円筒状である請求項５または６に記載の型内発泡成形装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の成形装置を用いたビーズ法型内発泡成形方法であって、前記棒状可動仕切部材を成形空間内に突出させて該棒状可動仕切部材と櫛歯状固定仕切部材とで成形空間を複数に区画する区画線を形成した状態で、異種の特性を持つ予備発泡ビーズを、前記両仕切部材により区画された金型中の複数の区画成形空間にそれぞれ充填した後、前記棒状可動仕切部材を成形空間から後退させ、前記櫛歯状固定仕切部材のみで成形空間を複数に区画した状態で、前記成形空間内の異種の特性を持つ予備発泡ビーズを一体的に２次加熱発泡成形することを特徴とするビーズ法型内発泡成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性合成樹脂からなる異種の特性を持つ予備発泡ビーズを、仕切部材により区画された金型中の複数の成形空間にそれぞれ充填し、一体的に発泡成形する型内発泡成形装置およびそれを用いた発泡成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記のように、異種の特性を持つ予備発泡ビーズを、金型中の複数の成形空間にそれぞれ充填して一体的に発泡成形する技術としては、例えば１９９１年出願の米国特許に、金型を可動仕切壁で区画し、各区画成形空間に対して、異倍率の予備発泡原料ビーズを個別に設けられた充填器により充填し、充填後、エアシリンダーで可動仕切壁を駆動させて金型内から後退させ、各成形空間内に蒸気を供給することで、異種予備発泡原料ビーズをさらに発泡させて相互融着させ、型内発泡成形品を得る単純な型内発泡成形技術が記載されている（特許文献１参照。）。日本でも、この米国特許より１０年以前に、例えば１９７８年出願の特公昭５８−５５８９７号公報のように、前記米国特許と同じ原理に基づく、エアシリンダーで可動仕切壁を駆動させる「異種原料による同時成形方法および装置」が出願されている。また、エアシリンダーで可動仕切壁を駆動させることは同様であるが、前記各出願では可動仕切部材が板状であったのに対し、異種の特性を持つ予備発泡ビーズの何れか一方が通行不能となる間隔に配置された、ピンまたは櫛状の可動仕切部材とした「異種原料による同時成形装置」が１９７８年に出願されている（特許文献２参照。）。更に、異種の特性を持つ予備発泡ビーズを金型内に充填する時に、該予備発泡ビーズが通り抜けないように成形空間内を区画するため、キャビ金型またはコア金型に櫛歯状の仕切部材を固定して、特性の異なる予備発泡原料ビーズを各区画成形空間に充填後、前記櫛歯状仕切部材を後退させることなく、成形空間内に蒸気を供給することで、予備発泡原料ビーズをさらに発泡させてビーズどうしを相互に融着させ、型内発泡成形品を得る型内発泡成形技術も開示されている（特許文献３参照。）。また、柱状、壁状、櫛状などの固定仕切部材と、板状などの可動仕切部材とを組み合わせて、金型中に区画成形空間を形成し、前記と同じく特性の異なる予備発泡原料ビーズを各区画成形空間に充填後、可動仕切部材を後退させ、蒸気加熱により型内発泡成形品を得る型内発泡成形技術も開示されている（特許文献４参照。）。
【０００３】
前記のように仕切部材で成形空間を複数に区画した型内発泡成形技術により成形された発泡成形品は、発泡成形品の部位によって使用する予備発泡ビーズを変更することで、例えば部位によって機械的特性が異なる発泡成形品を製作することが可能で、発泡成形品の性能や品質を向上できる利点を有している。例えば自動車バンパーの芯材では、衝突を受けやすい部位には、衝撃吸収能力を上げるため比較的高密度の発泡体を配置し、その他の部位には、車体重量の軽減やコスト低減を目的として、比較的低密度の発泡体を配置させた発泡成形品が実用化されている。
【特許文献１】米国特許５１６４２５７号明細書
【特許文献２】特公昭５８−９７４０号公報
【特許文献３】特開２００１−９６５５９号公報
【特許文献４】特開２００１−１４５９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記４つの特許文献に示される技術の相違点は、金型内を区画する仕切部材の構成が異なる点である。即ち、特許文献１は板状あるいは矩形の可動仕切部材であり、特許文献２はピンまたは櫛状の可動仕切部材であり、特許文献３は櫛歯状の固定仕切部材であり、特許文献４では板状の可動仕切部材と柱状、壁状、櫛状の固定仕切部材とを併用するとように、仕切部材の構成において４つに分類される。これら４種類の仕切部材の構成は、それぞれに利点を持つ反面、いまだに不十分な点を抱えており、改善の余地があった。即ち、特許文献１と４の技術は、いずれも直線状に区画する板状体からなる可動仕切部材を使用しており、キャビティ金型あるいはコア金型のいずれか一方の金型に設けられた直線状に開口した挿通孔から、該板状の可動仕切部材をエアシリンダー等のアクチュエータを使用して、金型の成形空間内に出没させる構造であり、比較的大きな可動仕切部材がエアシリンダー等の比較的細いピストンロッドの先端に連結されて可動するため、ロッドの回転や偏心が全く許容されない状況下にあって、ロッドに対する荷重負担が大きくなり、やがて板状の可動仕切部材の作動不良につながることが多い。また、金型に開口した前記直線状の挿通孔は、金型にとっては傷のようなものであり、加熱による金型の膨張と冷却による金型の収縮とが繰り返される型内発泡成形では、強度の弱い前記挿通孔に金型の歪が集中して、可動仕切部材がスムーズに可動しなくなったり、金型の破損に至ったりする重要な課題がある。
【０００５】
また、特許文献２のように可動仕切部材をピンまたは櫛歯状としたものは、金型に開口した可動仕切部材の挿通孔が直線状とはならず、孔径の大きいミシン目状となるため、挿通孔の歪みや金型の強度低下は小さいが、ピンまたは櫛歯状の可動仕切部材は、長期にわたって金型を介して該金型中の成形空間内に出没を繰り返すと、曲がったり、折れたりしやすく、１本でも曲がったり、折れたりするだけで異種の特性を持つ予備発泡ビーズが互いに隣接する区画成形空間に流入して、発泡成形品の品質が損なわれるという課題がある。
【０００６】
更に、隣接する区画成形空間から異種の特性を持つ予備発泡ビーズの流入や流出をなくすために、可動仕切部材の先端の形状は、対向する金型面の形状に合わせる必要がある。可動仕切部材を後退させた時、可動仕切部材の先端の形状と可動仕切部材取り付け側の金型面の形状とが一致すれば問題はないが、そのようなケースはほとんどなく、可動仕切部材を金型内に残さず成形空間から完全に後退させた際には、区画成形空間の仕切り部に、可動仕切部材の板厚幅の陥没部が形成され、ここに予備発泡ビーズが進入してバリを発生させる原因となる。また、金型内に可動仕切部材の先端を残して発泡成形したとすれば、この問題はなくなる反面、今度は発泡成形品にオフセットされた板厚幅の溝が残ることになり、製品として許されない場合が多い。
【０００７】
そのうえ、従来の可動仕切部材を用いた型内発泡成形技術は、特公昭５８−５５８９７号公報にも示されている通り、異種の特性を持つ予備発泡ビーズを区画成形空間内に充填後、可動仕切部材を後退させる時、異種の特性を持つ予備発泡ビーズが多少混ざり合うという、共通した欠点を有する。更に、本発明者の知見では、異種の特性を持つ予備発泡ビーズ間に２次発泡能力の差があると、可動仕切部材を成形空間から後退させた後の発泡成形時に、２次発泡能力の高い側が２次発泡能力の低い側に凸レンズ状に発泡して侵入し、仕切部材が区画したラインを崩して、商品設計に支障を来たすという問題がある。仮に、発泡加熱途中で可動仕切部材を後退させることが出来れば、この現象は多少緩和すると思われるが、可動仕切部材を後退させる時の摩擦抵抗が高くなる問題と、発泡加熱途中とはいっても加熱初期や終期では意味がなく、発泡加熱途中のある一瞬のみが有効で、これをいつも一定に管理することは至難の技と言える。
【０００８】
いずれにしても、ビーズ法型内発泡成形装置における、板状あるいは矩形の可動仕切部材は、発泡成形回数において１万回以上の耐久性が期待されるなかで、過去に何度もトライされたが、上述した金型や仕切部材の歪みに加えて、金型に設けた挿通孔への樹脂の破片などの詰まりなどが原因となって、数百、数千回程度で作動不良を起こすことが多く、実用化されているにしてもまだ完成したものとはいいがたい。この点、特許文献３に記載されている、櫛歯状の固定仕切部材は、可動仕切部材のごとく金型に挿通孔を開口させる必要もなく、別途アクチュエータを設置する必要もなく、成形装置が簡素で製作コストが低く、異種の特性を持つ予備発泡ビーズが発泡成形時に区画外に流出入したり、２次発泡圧力差で発泡圧力の低い側に凸レンズ状に膨張発泡したりするのを櫛歯の固定仕切部材によって阻止できること、また、櫛歯の太さ、形状、配置などの設計が比較的自由であるので、発泡成形後の離型抵抗をコントロールできるなど、様々な利点を持つ優秀な技術である。しかし、仕切部材が金型内に固定されているため、加熱発泡成形時に金型内に仕切部材が存在し、発泡成形後に金型から離型された発泡成形品には、仕切部材の櫛歯による予備発泡粒子の直径よりも幅の狭い間隔でミシン目状に並んだ貫通孔または有底孔が残る結果となり、落下などの衝撃で、端部にクラックが入り易く、ここが起点となって全体に亀裂が広がり、異種の特性を持つ発泡体間の界面が完全に割れてバラバラになり易いという問題があり、製品によっては受け入れられない場合がある。
【０００９】
このように、異種の特性を持つ予備発泡ビーズを、仕切部材により区画された金型中の複数の区画成形空間にそれぞれ充填し、一体的に２次加熱発泡成形する方法は、過去に様々提案されているが、いまだに完成の域に達せず、多くの課題を残したままの状態にある。
【００１０】
本発明者は、特許文献３記載の櫛歯構造を持つ固定仕切部材による金型成形空間の区画は、前記の通り種々の利点を有するが、発泡成形後に金型から離型された発泡成形品の異種の特性を持つ発泡体間の界面に残るミシン目状の貫通孔または有底孔の部分からクラックが入り、割れてバラバラになり易いという欠点を改善することができれば、本技術を格段に進歩させることになると確信し、鋭意検討を重ねた。即ち、本発明の課題は、特許文献３に記載されている、櫛歯状の固定仕切部材の利点を生かしつつ、成形品における、異種の特性を持つ発泡体間界面の割れの発生を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、櫛歯状仕切部材により発泡成形品に残るミシン目状の貫通孔ないしは有底孔からのクラックの発生、亀裂の広がりを防止するために、櫛歯状の固定仕切部材に棒状の固定部材を併置する、即ち、区画線を構成する固定状仕切部材における櫛歯の一部を、円柱状の可動仕切部材に置き換えることによって、発泡成形品における異種の特性を持つ発泡体間の界面の割れが大幅に防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明は、キャビティ金型とコア金型とで形成される成形空間を仕切部材により複数の成形空間に区画し、異種の特性を持つ予備発泡ビーズを、前記仕切部材により区画された複数の区画成形空間にそれぞれ充填し、一体的に２次加熱発泡成形するための型内発泡成形装置において、前記仕切部材として櫛歯状の固定仕切部材を設けるとともに、駆動手段により前記キャビティ金型またはコア金型から前記成形空間内へ出没自在な棒状の可動仕切部材を前記固定仕切部材の櫛歯と同列に設け、前記櫛歯状固定仕切部材と棒状可動仕切部材とで金型の成形空間を複数に区画する区画線を形成してなることを特徴する。
【００１３】
本発明では、可動仕切部材が棒状であることが必須であって、これまでに棒状の可動仕切部材を櫛歯状仕切部材と同じ区画線上に併置して部分的に使用するような技術提案はない。可動仕切部材が棒状であれば、従来の板状の可動仕切部材と比べて、はるかに作動が安定しており、しかも耐久性に優れ、異種の特性を持つ発泡成形品が、従来になくロングラン発泡成形できる。
【００１４】
また、前記棒状の可動仕切部材を、区画線上の端部またはコーナー部あるいはそれら近傍に配置すれば、異種の特性を持つ発泡体間の界面にあるミシン目状の貫通孔ないしは有底孔の端部からのクラックの発生や亀裂の広がりを、より効果的に防止できる。
【００１５】
更に、櫛歯状の固定仕切部材の櫛歯の太さや櫛歯間間隔、またこれと併置する棒状の可動仕切部材の棒の外径は、相互の融着率などに深く関与し、異種の特性を持つ発泡体の境界面の破断強度にも大きな影響を与える。本発明においては、櫛歯の太さを１〜３ｍｍとし、櫛歯間間隔も１〜３ｍｍとし、これと併置する棒状の可動仕切部材の棒の外径を３〜３０ｍｍの範囲内とすることが、前記のような、成形品の界面におけるクラックの発生や亀裂の広がりを防止するうえで好ましい。また、前記棒状可動仕切部材が円柱状であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明では、棒状の可動仕切部材の、なお一層の作動の安定性を確保するために、該可動仕切部材の駆動手段としてエアシリンダーを採用し、成形空間内への棒状の可動仕切部材の出没を自在とするとともに、該エアシリンダーとキャビティ金型またはコア金型との間に、先端部が成形空間に開口した状態で、エアシリンダーのピストンロッドとその先端側に一体に設けた棒状可動仕切部材とを囲繞するように筒状の鞘部を設けることで、棒状可動仕切部材を成形空間から後退させるに際して、該棒状可動仕切部材が筒状の鞘部に収納されるようにした。これにより、出没自在の可動仕切部材が直接金型と接触して作動するのを避けることができる。また、棒状仕切部材の中心軸の位置を安定化させ易くなるうえに、成形空間への開口部に蒸気や異物の侵入を抑えるシーリング構造を設け易くなる。前記筒状鞘部は円筒状とすることが好ましく、特に棒状可動仕切部材が円柱状の場合により好ましい。
【００１７】
以上に述べた従来技術と本発明の相違を明確にするため、表１に総合評価をまとめた。
【００１８】
【表１】
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【発明の効果】
【００１９】
櫛歯による固定仕切部材のみでは、異種の特性を持つ発泡体間の界面に、櫛歯によるミシン目状の貫通孔あるいは有底孔が残り、結果として発泡成形品の端部にクラックが発生し易く、これが亀裂の拡大につながり、割れ易かった。これに対し、本発明では、櫛歯状固定仕切部材の櫛歯の一部を棒状の可動仕切部材に置き換える、好ましくは、異種の特性を持つ発泡体間の界面の端部またはその近傍に前記棒状可動仕切部材を配置した。従って、本発明では、仕切部材により区画された各区画成形空間にそれぞれ異種の特性を持つ予備発泡ビーズを充填し、充填後、前記棒状可動仕切部材を後退させることで櫛歯間間隔より広い相互融着部分を確保して、異種の特性を持つ発泡体間の界面の割れを防止した。また、棒状の可動仕切部材が後退するときに、筒状鞘部に収納できるようにすれば、駆動装置の駆動の耐久性が抜群に向上する。更に、櫛歯の太さや間隔および棒状の可動仕切部材の太さ（外径）を本発明所定の範囲とすることで、異種の特性を持つ発泡体界面の破断強度を高く維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に示した、仕切部材を用いた従来の型内発泡成形金型及び成形方法を参照しながら、本発明を更に詳細に説明する。
【００２１】
ビーズ法型内発泡成形方法とは、あらかじめ予備発泡粒子（ビーズ）を作製しておき、これを成形装置に搭載した金型で加熱発泡する成形方法のことである。図１は一般的な型内発泡成形装置の概略図である。成形装置は、固定型１と移動型２とを備えており、図１（ａ）は固定型１と移動型２とを閉じた成形状態を示し、図１（ｂ）は固定型１と移動型２とを開いて発泡成形品９を取り出す状態を示している。ビーズ法型内発泡成形方法の手順は、まず、直径が数ｍｍ程度の予備発泡ビーズを予め作製し、これを所望の形状の発泡体と相殺する形状を有した、キャビティ金型３とコア金型４からなる金型の成形空間Ａ内に充填器５により圧送エアで充填し、ドレン口８を閉じた状態で、用役用通路７から蒸気を導入して加熱し、成形空間Ａ内の予備発泡ビーズを２次発泡させて、ビーズ粒子間の空隙を埋め、粒子を相互に融着させた後、用役用通路７から冷却水を導入して冷却し、移動型２を後退させて金型を開くと同時にエジェクトピン６で押し出して発泡成形品９を金型から取り出す。このビーズ法型内発泡成形法の最大の特徴は、押出発泡やバルク発泡で得られる板状体や塊体と違って、所望する様々な形状の発泡体が、金型設計に基づき金型内で発泡成形することで得られること、すなわち賦形性があることである。
【００２２】
ビーズ法型内発泡成形方法に使用可能な素材樹脂の種類に特に限定はないが、一般に、ポリスチレン単独あるいは各種スチレン系樹脂、スチレン改質ポリオレフィン、更には、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、プロピレン単独重合体、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体、プロピレン−ブテンランダム共重合体、エチレン−プロピレン−ブテンランダム共重合体などのオレフィン系樹脂が発泡樹脂素材として工業的に普及している。さらに最近では、アクリル系樹脂でも揮発性発泡剤を含有した予備発泡粒子が得られるようになり、ビーズ法型内発泡成形方法に使用可能となった。
【００２３】
また、本発明で言う異種の特性を持った予備発泡ビーズとは、発泡倍率、粒子径、材質、着色などの特性が異なったものを指すが、一般的には部分的補強を目的に、発泡成形品のある部分の発泡倍率を変えるために利用されることが多い。
【００２４】
本発明に係る型内発泡成形装置及び方法を説明する前に、従来技術の概要を説明すると、仕切部材を用いて成形空間を複数に区画し、各区画成形空間に異種の特性を持った予備発泡ビーズを充填して一体的に２次加熱発泡成形するための成形装置の概略は図２（ａ）に示すようなものである（なお、図１に示す成形装置と同じ構成については、同一符号を付して説明を省略したものもある。）。この成形装置では、駆動手段としてのエアシリンダー１３のピストンロッド１２の先端に、キャビティ金型３とコア金型４とで形成される成形空間に出没して複数の空間Ａ1、Ａ2に区画する可動仕切壁１０を一体に設け、各区画成形空間Ａ1、Ａ2に対して、個別に設けられた充填器５、５により予備発泡ビーズを充填するようになっている。特許文献１記載の板状の可動仕切壁１０ｂは、基本的に図２（ｂ）で示すことができ、特許文献２の多数のピンまたは櫛状体からなる可動仕切壁１０ｃは、基本的に図２（ｃ）で示すことができ、いずれもエアシリンダー１３のピストンロッド１２により成形空間内へ出没自在に設けられている。図２（ａ）に示す例では、エアシリンダー１３を移動型２に設けて、可動仕切壁１０をコア金型４を貫通して成形空間内へ出没自在に設けてあるが、エアシリンダー１３を固定型１に設けて、可動仕切壁１０をキャビティ金型３を貫通させて成形空間内へ出没自在としても良い。また、図２の（ｂ）、（ｃ）共に、可動仕切壁（１０ｂ、１０ｃ）の形状が平板状であるが、コの字やボックス状や円筒状にして成形空間を切り取るようにしても、これら技術の原理が変わるものではない。先に述べたように、図１、２に示した特許文献１、特許文献２の技術は、いずれもエアシリンダー１３の細いピストンロッド１２を介して比較的大きい可動仕切壁１０（１０ｂ、１０ｃ）を駆動させているところに問題があり、耐久性が乏しく、ロングラン発泡成形ができない。また、異種の特性を持った予備発泡ビーズを成形空間に充填した後、エアシリンダー１３で可動仕切壁１０を後退させてしまうので、原料ビーズ同士が混ざったり、二次発泡力の強い側が弱い側に膨張発泡したりする、といった問題もあった。
【００２５】
次に、特許文献３の櫛歯状固定仕切部材を用いたビーズ法型内発泡成形について説明する。図３（ａ）に、櫛歯状固定仕切部材を用いた型内発泡成形装置の要部を示す。なお、成形装置の基本的構造は図１、２に示す成形装置と同様であるので、図３（ａ）では、装置の要部であるキャビティ金型３、コア金型４および櫛歯状仕切部材１４のみを示し、その他の構造については図示及び説明を省略する。図例のものは、コの字型の櫛歯による固定仕切部材１４を、コア金型４の底部中央に設けたものである。この成形装置では、コの字型櫛歯１４で囲った成形空間に異種の特性を持つ予備発泡ビーズを充填し発泡成形すると、図３（ｂ）に示す発泡成形品１５のように、部分的に異種の特性を持つ発泡体部分１６が同時発泡成形できる。この場合、図３（ａ）に示すように、コの字型櫛歯１４の先端が相手方（キャビティ金型３）に接触していない場合は、図３（ｂ）に示すようにミシン目状に有底孔１７のある発泡成形品ができる。また、櫛歯状の固定仕切部材１４の先端を相手方の金型に接触するように配置して発泡成形させた場合には、ミシン目状で貫通した穴のある発泡成形品ができる。なお、図３に示したものは、特許文献３の技術の１例に過ぎず、櫛歯の固定仕切部材１４はキャビティ金型３に設けても良く、あるいはキャビティ金型３及びコア金型４の双方に取り付け、櫛歯の先端どうしを付き合わせるか、予備発泡ビーズが通過しない間隔以内で、交互に入れ違いにさせても良い。さらに、櫛歯状の固定仕切部材１４の形状は、図例のコの字型に限らず、ボックス状や円筒状でも良い。例えば、図２（ｃ）に示したものは多数のピンまたは櫛状体からなる板状可動仕切壁（１０ｃ）であるが、これと良く似た形状のものを固定仕切部材としても良い。
【００２６】
図３に示す特許文献３の技術は、固定仕切部材であるので、図２に示した成形装置における装置の耐久性や原料ビーズの混合といった可動仕切壁１０の有する問題は解消されており、優れた技術と言えるが、唯一、ミシン目状の有底孔１７や貫通孔が発泡体（発泡成形品１５）の強度を低下させる結果となって、製品によっては受け入れられないことが課題である。
【００２７】
また、特許文献４の技術は、可動仕切部材と固定仕切部材を組み合わせており、一見、本発明の構成に似ている。しかし、特許文献４記載の技術は、主目的が可動仕切部材の後退により発泡成形品の表面にできるバリの発生を防止するところにあり、本発明のように、櫛歯状固定仕切部材によるミシン目状の有底孔や貫通孔の持つ発泡体に伴う強度低下を補う目的で、耐久性がある棒状の可動仕切部材を部分的に使用するような技術的思想はなく、棒状の可動仕切部材の記載さえも全くない。
【００２８】
以上、キャビティ金型とコア金型とで形成される成形空間を仕切部材により複数の成形空間に区画し、異種の特性を持つ予備発泡ビーズを前記仕切部材により区画された複数の区画成形空間にそれぞれ充填して一体的に２次加熱発泡成形するビーズ法型内発泡成形の従来技術を説明したが、以下、前記した従来技術を基にして、本発明に関して詳述する。なお、仕切部材の構造及び機能以外の成形金型及び成形方法の基本的部分は上記に説明した従来技術の成形装置及び成形方法と同様であるので、従来技術と共通する部分は図示及び説明を省略する。
【００２９】
図４は、本発明に係るビーズ法型内発泡成形装置の１実施形態の要部を示す断面説明図である。図例の装置（金型）は、矩形の発泡板の中央を縦に２分割に区画して、左右の成形空間内に、異種の特性を持つ予備発泡ビーズを充填し発泡成形するものである。この金型には、長尺で板状の台座１９に多数の櫛歯１８ａを固定した平板状の櫛歯状固定仕切部材１８をコア金型４の底面４ａにボルト２０で埋設固定してあり、該固定仕切部材１８の櫛歯１８ａで形成される区画線上の端部には、ピストンロッド２３ｂを兼ねる円柱状の可動仕切部材２１を成形空間内へ出没自在とするエアシリンダー２３からなる駆動装置２４をキャビティ金型３側に設けるとともに、前記ピストンロッド２３ｂを兼ねる円柱状の可動仕切部材２１を囲繞するように、先端部が金型の成形空間に開口した円筒状鞘部２２を設けてある。そして、図２に示した成形装置と同様に、各区画成形空間に対して、個別に設けられた充填器（図示省略）により予備発泡ビーズを充填するようになっている。
【００３０】
図５の（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る型内発泡成形装置の好ましい実施形態を示すものであり、円筒状鞘部２２を備え、円柱状の可動仕切部材２１を出没自在とするエアシリンダー２３からなる駆動装置２４の概略断面図である。先ず、図５（ａ）に示すように、ピストン２３ａより先端側のエアシリンダー２３内に挿入加圧エア２８を加え、ピストン２３ａより後端側からの排出エア２９により、円柱状の可動仕切部材２１は円柱状鞘部２２に収納される。次に、図５（ｂ）に示すように、エアシリンダー２３の挿入加圧エア２８と排出エア２９の位置をチェンジすると、ピストンロッド２３ｂを兼ねる円柱状の可動仕切部材２１が円筒状鞘部２２から突き出される。円柱状鞘部２２の先端部にはＯリング３０が装填されており、円柱状の可動仕切部材２１が直接金型と接触して作動するのを避けることができると共に、円柱状可動仕切部材２１の中心軸の位置の安定化および蒸気や異物の侵入を抑えるシーリング構造となっている。本発明に採用したエアシリンダー自体はアクチュエータとしては周知慣用されており、予備発泡ビーズの充填器やエジェクトピンの駆動手段としては古くから採用されている。しかし、本発明のように、異種の特性を持つ予備発泡ビーズを、成形空間を区画してそれぞれ充填させるために、櫛歯の固定仕切部材と併用した円柱状可動仕切部材２１の駆動手段として採用したものは従来にはない。
【００３１】
この成形装置を用いた本発明のビーズ法型内発泡成形方法では、従来技術と同様に、異種の特性を持つ予備発泡ビーズの充填工程、加熱発泡工程、冷却工程終了後、コア金型を移動させると同時に、エジェクトピン６で押し出して、図６に示すように発泡成形品１５を取り出す。このとき本願発明では、駆動装置２４であるエアシリンダー２３により円柱状の可動仕切部材２１を後退させて、円柱状鞘部２２に収納するタイミングを、前記予備発泡ビーズの充填工程終了後に設定する。
【００３２】
図７は、図５に示す金型を備えた本発明の発泡成形装置を用いて成形される発泡成形品１５を示すもので、右側半分が異種の特性を持つ発泡部分１６からなり、櫛歯の先端がキャビティ金型３に接触していたため、ミシン目状２５の貫通孔２７が形成され、櫛歯状固定仕切部材の台座１９を固定したボルト跡２６も残るが、円柱状可動仕切部材２１は２次加熱発泡時には成形空間から後退しているので、その跡は残らず、貫通孔や有底穴は生じない。図７（ｂ）は、貫通孔２７を示し、図７（ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。
【００３３】
本発明における櫛歯状固定仕切部材１８と棒状可動仕切部材２１が形成する区画線の形状は、金型の成形空間を仕切る形状であれば、例えば、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように直線でも良いし、図８（ｄ）、（ｇ）、（ｉ）に示すように曲線でも良いし、図８（ｅ）、（ｆ）に示すコの字型、図８（ｈ）に示すボックス型、あるいは図８（ｉ）に示すように円筒状でも良い。また、櫛歯状固定仕切部材１８と併用する棒状の可動仕切部材２１の位置に関しては、図４〜７に示す例ではキャビティ金型３側に、区画線上の端部にそれぞれ１個ずつ２本を図８（ａ）のごとく設置したが、図８（ｂ）のように中央にもう１本設けて３本としても良く、図８（ｃ）のごとく必ずしも区画線上の端部でなく、櫛歯を数本残した端部近傍でもよい。なお、図８（ｉ）に示すように櫛歯状固定仕切部材１８を円筒状に配した場合は区画線上の端部がないが、例えば４分割で配置することが出来る。図８は本発明の実施形態の全てを示すものではないが、ここに示す数例のごとく、棒状可動仕切部材２１の配置や本数は、櫛歯状固定仕切部材１８と棒状可動仕切部材２１が形成する区画線の形状によって変わる。
【００３４】
本発明において、固定仕切部材１８を構成する櫛歯１８ａの太さや各櫛歯１８ａ間の間隔および円柱状可動仕切部材２１のような棒状仕切部材の外径は、本発明を最良とするために重要なファクターである。本発明では、櫛歯１８ａの太さを１〜３ｍｍとすることが好ましく、より好ましくは、１．２〜１．８ｍｍとする。櫛歯１８ａの太さが３ｍｍを超えては、固定仕切部材であるが故に、異種の予備発泡ビーズ同士の接触面積を減じることになり、発泡成形後も融着部分が少なくなって強度低下の原因となる可能性がある。櫛歯１８ａの太さが１ｍｍ未満では櫛歯強度が不足し、折れたり曲がったりする場合がある。また、櫛歯１８ａ間の間隔に関しては、充填時に予備発泡ビーズが他の成形区画内に流入しないことが前提となるので、予備発泡ビーズの粒子径によって決まるが、工業的に入手可能なのは、粒子径が２〜８ｍｍ程度なので、櫛歯間間隔は１〜３ｍｍであれば良い。櫛歯間間隔が１ｍｍ未満では異種の予備発泡ビーズどうしの接触面積を減じることになり、発泡成形後も融着部分が少なくなって強度低下の原因となる。櫛歯間間隔が３ｍｍを超えては、異種の予備発泡ビーズが充填時に他の成形区画内に流入しないにしても、発泡成形時の２次発泡能力差で高い側が低い側に膨張発泡して侵入する割合が増える。また、櫛歯状固定仕切部材１８と併置する棒状可動仕切部材の外径、例えば図例の円柱状の可動仕切部材２１の円柱の直径は、３〜３０ｍｍが好ましい。可動仕切部材であるが故に、予備発泡ビーズの充填後に成形空間から後退させてその部分を発泡融着させることが目的であり、棒状可動仕切部材の外径が３ｍｍ未満では融着面積を稼げないこと、３０ｍｍを超えては充填量を阻害し、その部分の発泡密度や融着に課題が残る。棒状可動仕切部材の外径、例えば図例の円柱状可動仕切部材２１の円柱の直径の更に好ましい範囲は、８〜１５ｍｍである。
【実施例】
【００３５】
図１に概略を示す型内発泡成形装置を用いた。金型は、図４の構成において、発泡体寸法が縦１５０ｍｍ、横２６５ｍｍ、厚み３０ｍｍとなるよう、キャビティ金型およびコア金型を設計、作製して用いた。採用した異種の特性を持つ予備発泡ビーズは、エチレン３％含有のエチレン−プロピレンランダム共重合体をベースにした、発泡倍率５倍、２０倍、３０倍（各密度；１８０ｇ／Ｌ、４５ｇ／Ｌ、３０ｇ／Ｌ、各ビーズ径；２．９ｍｍ、４．８ｍｍ、５．２ｍｍ）の発泡倍率（密度）の異なる３種である。
【００３６】
（実施例１）
前記の金型において、コア金型４の中央縦に、櫛歯１８ａの太さが２．５ｍｍ、櫛歯間間隔２．５ｍｍにて、台座１９の両端部を約１５ｍｍ残して、２４本の櫛歯１８ａを装着した櫛歯状固定仕切部材１８を埋設固定し、一方、キャビティ金型３には、中央上下に、直径１０ｍｍφの円柱状の可動仕切部材２１を出没自在とする外径３５ｍｍφの円柱状鞘部２２を備えた外径３５ｍｍφの円柱状エアシリンダー２３からなる駆動装置を各１本ずつ装着し、円柱状の可動仕切部材２１を金型の成形空間内に前進させた状態で、予め発泡剤としての空気を所定の量に含浸させた、発泡倍率５倍と発泡倍率２０倍の予備発泡ビーズをそれぞれの成形空間内に充填し、加熱発泡成形して、実施例１の発泡成形品を得た。これと比較するために、櫛歯状固定仕切部材のみを使用した発泡成形品を得るため、円柱状の可動仕切部材２１を後退させたままで作動停止させ、上記台座１９の両端部約１５ｍｍにも各３本の櫛歯１８ａを等間隔で付け足し、加熱発泡成形して、比較例１の発泡成形品を得た。
【００３７】
表２に、実施例１および比較例１の異倍率間の界面を曲げ強度試験した結果を示す。本発明の実施例１は、比較例１よりも曲げ強度が２８％ＵＰしており、両端部に各１５ｍｍ幅の融着部があるため完全に破断しなかった。曲げ強度は、ＪＩＳ Ｋ７２２１−２に準じて測定を行い、試料が破断した際の最大荷重とそのときのたわみ量を計測した。なお、最大荷重を最大曲げ強度と表記している。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
また、本実施例では櫛歯間間隔を２．５ｍｍと設定したが、このように狭い間隔でも、発泡倍率２０倍が、発泡倍率５倍より二次発泡能力が高いため、発泡倍率５倍側に僅かに膨張発泡している現象が見られたことから、櫛歯間間隔を１〜３ｍｍとすることが好適であると推定される。さらに、実施例１では、異倍率間の界面の上下端には、可動仕切部材を後退させたことで１５ｍｍの融着領域が存在したが、ここも発泡倍率２０倍が発泡倍率５倍側に小さい凸レンズ状に膨張発泡していた。円柱状の可動仕切部材２１の直径が３０ｍｍφであれば、この融着領域は３５ｍｍとなるが、凸レンズ状の膨張発泡も大きくなり、異倍率間の界面を維持しにくくなると推察される。
【００４０】
（実施例２）
実施例２では、櫛歯１８ａの太さを１．５ｍｍと細くし、櫛歯本数は増えるが櫛歯間間隔は２．５ｍｍのままで、実施例１と同様に実施例２の発泡成形品を得た。また、同じく、櫛歯状固定仕切部材のみを使用して比較例２の発泡成形品を得た。
【００４１】
表３に、実施例２および比較例２の異倍率間の界面を曲げ強度試験した結果を示す。本発明の実施例２は、比較例２よりも曲げ強度が２０％ＵＰしている。ただし、櫛歯を細くしたため、異倍率間の融着面積が大きくなり、実施例２は実施例１より２３％、比較例２は比較例１より３０％強度ＵＰしており、櫛歯の太さの影響が認められる。しかし、比較例２は完全に破断したが、実施例２は可動仕切部材が後退して両端部に各１５ｍｍ幅の融着部があるため中央のみの破断に留まった。
【００４２】
【表３】
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【００４３】
（実施例３）
実施例２と同じ条件下で、発泡倍率２０倍と発泡倍率３０倍の予備発泡ビーズをそれぞれの成形空間内に充填し、加熱発泡成形して、実施例３の発泡成形品および比較例３の発泡成形品を得て、曲げ強度試験した結果を表４に示す。比較例３に対する実施例３の曲げ強度ＵＰは１３％であった。
【００４４】
【表４】
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【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ビーズ法型内発泡成形装置の概略図であり、（ａ）は型を閉じた成形状態、（ｂ）は型を開いて成形体を取り出す状態を示す。
【図２】（ａ）はキャビティ金型とコア金型とで形成される成形空間を仕切部材により複数の成形空間に区画し、異種の特性を持つ予備発泡ビーズを、前記仕切部材により区画された複数の区画成形空間にそれぞれ充填し、一体的に２次加熱発泡成形するビーズ法型内発泡成形装置の概略図であり、（ｂ）は板状の可動仕切壁の概略図、（ｃ）は櫛歯状の可動仕切壁の概略図である。
【図３】（ａ）は櫛歯状の固定仕切部材を用いた成形装置要部の概略図であり、（ｂ）は前記成形装置により成形される異種の特性を持つ発泡体部分が一体成形された発泡成形品の斜視図及び要部拡大図である。
【図４】（ａ）は本発明の発泡成形装置の１実施形態を示す金型の概略図であり、（ｂ）は櫛歯状の固定仕切部材を設けたコア金型の底面を示す断面図であり、（ｃ）は櫛歯状固定仕切部材を設けたコア金型の底面を示す平面図である。
【図５】本発明に係る型内発泡成形装置における可動仕切部材及び駆動装置の実施形態を示す概略断面図であり、（ａ）は円柱状可動仕切部材を円筒状鞘部に収納した状態を示し、（ｂ）は円柱状可動仕切部材を突出させた状態を示す。
【図６】異種の特性を持つ発泡成形品を金型から取り出す状態を示す概略図である。
【図７】左右に分割されて異種の特性を持つ板状発泡成形品を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＩ−Ｉ線端面図である。
【図８】（ａ）〜（ｉ）は、それぞれ本発明の各種実施形態に係る金型における円柱状の可動仕切部材と櫛歯状の固定仕切部材との配置と、それらの金型によって成形される異種の特性を示す発泡体が一体成形された板状発泡成形体を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  固定型
２  移動型
３    キャビティ金型
４    コア金型
４ａ  コア金型の底面
５    充填器
６    エジェクトピン
７    用役用通路
８    ドレン口
９    発泡成形品
１０  可動仕切部材壁
１０ｂ  板状の可動仕切壁
１０ｃ  ピンまたは櫛状体からなる可動仕切壁
１２  ピストンロッド
１３  エアシリンダー
１４  コの字型の櫛歯状固定仕切部材
１５  異種の特性を持つ複数の発泡体部分が一体成形された発泡成形品
１６  異種の特性を持つ発泡体部分
１７  ミシン目状の有底孔
１８  櫛歯状固定仕切部材
１８ａ  櫛歯
１９  台座
２０  ボルト
２１  ピストンロッドを兼ねる円柱状の可動仕切部材
２２  円筒状鞘部
２３  エアシリンダー
２３ａ  ピストン
２３ｂ  ピストンロッド
２４  駆動装置
２５  ミシン目状貫通孔
２６  ボルト跡
２７  貫通孔
２８  挿入加圧エア
２９  排出エア
３０  Ｏリング
Ａ    成形空間
Ａ1  区画成形空間
Ａ2  区画成形空間
【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】
0005104243.tif 000010
【図６】
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【図７】
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【図８】
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