JP3189377B2

JP3189377B2 - 発泡合成樹脂成形品の成形方法

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Publication number: JP3189377B2
Application number: JP11680292A
Authority: JP
Inventors: 保河合; 欣三増田; 正夫安藤; 福三今田
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1991-04-08
Filing date: 1992-04-08
Publication date: 2001-07-16
Anticipated expiration: 2016-07-16
Also published as: JPH05124126A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一対の金型から構成さ
れる型内発泡成形用金型内に発泡性合成樹脂原料粒子を
充填し、発泡融着させて成形される発泡合成樹脂成形品
の成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一対の金型から構成される型内発泡成形
用金型内に発泡性合成樹脂原料粒子を充填し、発泡融着
させて成形される通常の発泡合成樹脂成形品は、軽量で
取扱いやすく、しかも緩衝性能が良好なことから、各種
緩衝材、収容箱等に広く用いられている。

【０００３】しかし、このような通常の発泡合成樹脂成
形品は、ごく薄膜状な表皮を持った原料粒子を発泡融着
させて成形されている関係上、表面には個々の原料粒子
のごく薄膜状な表皮が亀甲状に連なった被膜が形成され
ているだけで、連続した厚みのある被膜を有していない
から、表面強度が高いものとは言えない。このため、用
途によって、又は繰返し使用したり、水洗い使用する場
合には不向きである。又、表面に他の物が擦れたり、当
たったときには、簡単に剥離現象や陥没現象が発生する
問題がある。更に、表面に個々の原料粒子が亀甲状膜様
として現れたり、表面の発泡融着した原料粒子間には凹
みが形成されるから、表面が必ずしも美麗な状態のもの
とは言えない問題もある。

【０００４】このような通常の発泡合成樹脂成形品のこ
れら用途や使用状態によっては欠点を改善することを目
的として、従来、成形品の成形後、後加工で、この表面
に非発泡体の合成樹脂フィルムを重合させた後、加熱し
て添着させたり、又は表面に接着剤を介在させて非発泡
体の合成樹脂フィルムを添着させたり、又後加工で、表
面を加熱して溶融させたりすることで、表面被膜を形成
することが試みられている。別に、成形品の成形後、真
空成形品を添着させて表面被膜を形成することも行われ
ている。

【０００５】又、型開きした一対の金型間に非発泡体の
合成樹脂シートを挿入した後、一対の金型を型閉めし
て、その内部に発泡性合成樹脂原料粒子を充填し、通常
の発泡成形を行い、型内発泡成形過程で成形品表面に合
成樹脂シートから表面被膜を形成することも試みられて
いる。

【０００６】更に、通常の発泡合成樹脂成形品のこれら
用途や使用状態によっては欠点を改善することを目的と
した先行文献、例えばフランス特許第１５７１２７４号
公報や特開昭５８−１７１９２４号公報には、次に示さ
れる方法が提案されている。先ず、フランス特許第１５
７１２７４号公報には、型内発泡成形用金型内に充填し
た発泡性ポリスチレン系樹脂原料粒子に、５〜１０ｋｇ
／ｃｍ²の相対圧力の蒸気を用いて、２〜５ｋｇ／ｃｍ
²の相対圧力（１４０〜１５０℃の加熱状態に相当す
る。）を１０秒間負荷させ、その後直ちに０〜１．５ｋ
ｇ／ｃｍ²の相対応力（１０５〜１１０℃の加熱状態に
相当する。）に下げ、この状態を維持させて発泡成形を
行う方法が開示されている。そして、この方法によれ
ば、表面側が内部側より密度が１０〜２０倍高い成形品
を成形できるというものである。次に、特開昭５８−１
７１９２４号公報には、型内発泡成形用金型内に発泡性
ポリプロピレン系樹脂原料粒子を充填して、通常の発泡
成形を行い、この後引続いて成形用金型内でそのまま成
形品表面を約２００℃で３０秒間加熱して溶融させるこ
とで、表面被膜を形成する方法が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、発泡合成樹
脂成形品の型内発泡成形用金型内での成形後、後加工
で、非発泡体の合成樹脂フィルムを添着させる場合、合
成樹脂フィルムにしわを生じることなく、作業をするの
はきわめて困難である。特に、成形品の形状が複雑なと
き、こうした傾向が顕著である。又、成形後、後加工
で、表面を加熱して溶融させることで、表面被膜を形成
する場合、原料粒子を均一に溶融させるのが困難で、表
面が波打ち状態になる問題がある。そして、いずれの場
合、又真空成形品を添着させる場合でも、成形工程が二
工程になって、作業が複雑になる。

【０００８】更に、型開きした一対の金型間に非発泡体
の合成樹脂シートを挿入する場合には、この挿入操作自
体が面倒で、しかもしわ等の発生により表面が美麗な状
態に仕上がらない問題が残る。そして、この場合も又、
成形品の形状、即ち金型の成形面の形状が複雑なとき、
こうした傾向が顕著になる。

【０００９】一方、フランス特許第１５７１２７４号公
報に示される方法でも、次に示す問題がある。この公報
には何ら記載されていないが、原料粒子の加熱温度が、
ポリスチレン系樹脂の融点とされる約２００℃より少な
くとも５０℃以上低いことから、表面側の原料粒子の溶
融現象は生じず、しかも原料粒子は原形をとどめたまま
と考えるのが相当である。このため、仮に表面側が内部
側より密度がかなり高くなっていたとしても、依然、表
面に個々の原料粒子が亀甲状模様として現れたり、表面
の発泡融着した原料粒子間に凹みが形成される点につい
て改善されていないと見るべきである。又、型内発泡成
形用金型の型閉め後の発泡圧だけを利用して、表面側に
内部側より密度が高い部分を形成するから、この密度の
高い部分の厚みを大きくするのに限界がある。更に、高
発泡倍率に予備発泡させた原料粒子を用いることができ
ず、通常の発泡合成樹脂成形品の軽量であるという特性
を損なうことにもなる。そして、成形用金型内に充填し
た原料粒子に、先ず高圧の蒸気を直接接触させた後、直
ちに低圧の蒸気を接触させるものであるから、発泡成形
操作が複雑になる。加えて、初めの高圧の蒸気と直接接
触させた段階で、表面側が直ちに硬化して、その後内部
側に蒸気が充分に通らないことがあり、高度な操作を必
要とする。

【００１０】次に、特開昭５８−１７１９２４号公報に
示される方法では、発泡合成樹脂成形品の成形後、引続
いて型内発泡成形用金型内でそのまま成形品表面を融点
以上に加熱するから、発泡融着した原料粒子内に滞留す
る発泡融着過程で発泡剤の一部又は全体と置換した空気
が原因となり、表面被膜が形成されない部分が残って、
連続した表面被膜が均一に形成されなかったり、表面被
膜と背後の発泡融着した原料粒子の間に空隙が形成され
る問題がある。そして、この場合も又、表面被膜の厚み
を大きくするのに限界がある。

【００１１】このような従来の問題点に鑑みて発明され
たのが本発明に係る発泡合成樹脂成形品の成形方法で、
特に通常の発泡成形操作を大きく変更することなく、型
内発泡成形過程で成形品表面の一部又は全面に連続した
表面硬化層を均一に、しかも所望の厚みに形成するのを
可能とすることを目的とする。

【００１２】上記の目的を達成するため、請求項１に係
る発泡合成樹脂成形品の成形方法は、一対の金型から構
成される型内発泡成形用金型の成形面の一部又は全面を
その型閉めした内部に充填する発泡性合成樹脂原料粒子
の融点以上に加熱する工程と、一般的なクラッキング間
隙より大きな間隙を残して型閉めした一対の金型間に原
料粒子を充填する工程と、一対の金型を完全に型閉めす
る工程と、成形面の原料粒子の融点以上に加熱した部分
に一対の金型間に充填された原料粒子を強制的に押圧し
ながら接触させて溶融させ、この部分に溶融樹脂層を形
成する工程と、溶融樹脂層を硬化させて成形品表面に対
応する部分に連続した表面硬化層を形成する工程と、成
形空間内の原料粒子を発泡融着させる工程よりなり、型
内発泡成形過程で成形品表面に原料粒子から表面硬化層
を形成することを特徴とした発泡合成樹脂成形品の成形
方法ことを特徴とする。又、請求項２に係る発泡合成樹
脂成形品の成形方法は、請求項１に係る発泡合成樹脂成
形品の成形方法において、成形面の一部又は全面を発泡
性合成樹脂原料粒子の融点以上に加熱する工程を他の工
程に先立って開始させ、この成形面の加熱した部分に原
料粒子を接触させて溶融樹脂層を形成する工程を一対の
金型間に原料粒子を充填する工程と同時に開始させると
いうものである。請求項３に係る発泡合成樹脂成形品の
成形方法は、請求項２に係る発泡合成樹脂成形品の成形
方法において、成形面の加熱した部分に原料粒子を接触
させて溶融樹脂層を形成する工程を、一対の金型間に原
料粒子を充填する工程から、一対の金型を完全に型閉め
する工程の終了後も引続いて、所要時間継続して行わせ
るものである。請求項４に係る発泡合成樹脂成形品の成
形方法は、請求項１〜３に係る発泡合成樹脂成形品の成
形方法において、発泡性合成樹脂原料粒子として発泡倍
率が３〜１５０倍の範囲内のものを用いるものである。
請求項５に係る発泡合成樹脂成形品の成形方法は、請求
項１〜４に係る発泡合成樹脂成形品の成形方法におい
て、成形品表面に形成される表面硬化層の厚みを０．１
〜５．０ｍｍとするものである。そして、請求項６に係
る発泡合成樹脂成形品の成形方法は、請求項１〜５に係
る発泡合成樹脂成形品の成形方法において、発泡性合成
樹脂原料粒子を発泡性ポリスチレン系樹脂原料粒子又は
発泡性ポリオレフィン系樹脂原料粒子の中から選択して
用いるというものである。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【作用】而して、各種発泡合成樹脂成形品表面の内面側
表面や外面側表面、又別に一部適所又は全面に剥離性や
陥没性を改善する表面硬化層を形成するものである。具
体的には、緩衝材では、例えば収容物と直接接触する内
面側表面に表面硬化層を形成したり、又収容箱では、例
えば外部に曝される外面側表面に表面硬化層を形成する
ものである。

【００１６】

【実施例】本発明に係る発泡合成樹脂成形品の成形方法
の詳細を更に添付の図面に基づき説明する。

【００１７】図１には本発明に係る発泡合成樹脂成形品
の一例として緩衝材を示している。この成形品１は、一
対の金型から構成される型内発泡成形用金型内に発泡性
合成樹脂原料粒子を充填し、発泡融着させて成形された
ものである。そして、これは、他の外装箱に収容したと
きに、外部に曝されるとともに、収容物と直接接触する
口縁を含む内面側表面に剥離性や陥没性を改善する連続
した表面硬化層２を型内発泡成形過程で原料粒子を溶融
させた後、硬化させて形成したものである。

【００１８】図２、図３は、この内面側表面部分の組織
を模式的に示したものであるが、図中２は表面硬化層、
３はその背後の発泡融着した原料粒子である。このよう
な連続した表面硬化層２は、この成形品１を成形する型
内発泡成形用金型の成形面の対応した部分を原料粒子の
融点以上に加熱して、型内発泡成形過程で成形面の加熱
した部分に原料粒子を接触させて溶融させ、その部分に
溶融樹脂層を形成した後、この溶融樹脂層を硬化させて
形成されるものである。ところで、こうした連続した表
面硬化層２を均一に形成するには、これの前に成形面の
加熱した部分に均一に溶融樹脂層を形成する必要があ
る。このため、溶融樹脂層を形成する過程で、一対の金
型を完全に型閉めすることで、成形面の加熱した部分に
接触した最外層の原料粒子だけでなく、ここに少なくと
もこれらの原料粒子間背後の原料粒子をも強制的に接触
させて溶融させるのである。このようにして、型内発泡
成形過程で成形品１表面に表面硬化層２が形成されるの
であるが、図２には表面硬化層２と背後の発泡融着した
原料粒子３の境界部分では、表面硬化層２の一部を原料
粒子３の一部が溶融して形成し、表面硬化層２と背後の
原料粒子３が接着したものを、又図３にはこれらの境界
部分では、表面硬化層２背後に発泡融着した原料粒子３
が原形をとどめたまま融着したものをそれぞれ示してい
る。

【００１９】ところで、ここに用いる発泡性合成樹脂原
料粒子としては、発泡性ポリスチレン系樹脂原料粒子又
は発泡性ポリエチレン系樹脂原料粒子、発泡性ポリプロ
ピレン系樹脂原料粒子等の発泡性ポリオレフィン系樹脂
原料粒子、その他発泡性共重合系樹脂原料粒子が利用可
能である。そして、これらの中では、発泡性ポリオレフ
ィン系樹脂原料粒子は表面硬化層２が形成しやすいので
好ましいと言える。特に、発泡性ポリプロピレン系樹脂
原料粒子を用いると、これから形成される表面硬化層２
は耐屈曲性に優れるので、例えば蓋を一体に有する容器
を形成する場合には、これらのヒンジを作成する上で有
効なものとなる。そして、ここに用いる原料粒子は、樹
脂素材として、架橋した合成樹脂、非架橋の合成樹脂の
いずれも利用できるが、表面硬化層２を良好に形成する
ことを考えた場合、非架橋の合成樹脂が好ましいと言え
る。

【００２０】又、原料粒子は予備発泡させないものを用
いることもできるが、予備発泡させたものを用いること
が特に考慮される。そして、原料粒子の発泡倍率は用い
る樹脂素材によっても若干変動するが、３〜１５０倍の
範囲内が好ましい。この発泡倍率は、発泡性ポリスチレ
ン系樹脂原料粒子では３〜１００倍、好ましくは３〜５
０倍、又発泡性ポリオレフィン系樹脂原料粒子では３〜
６０倍、好ましくは３〜４５倍の範囲内のものがそれぞ
れ好適に利用可能である。又、粒径は用いる樹脂素材に
よっても若干変動するが、１〜１０ｍｍの範囲内のもの
が好適に利用できる。

【００２１】更に、表面硬化層２を形成する原料粒子と
それの背後に融着する原料粒子は必ずしも同種の原料粒
子を用いることなく、異種の原料粒子を用いることも可
能である。尚、ここで言う異種の原料粒子とは、同種の
樹脂素材から形成されたものであっても、発泡倍率、粒
径の異なるもの、又着色されたものと着色されないも
の、更には着色された色の異なるものをも含む概念であ
る。又、異種の樹脂素材から形成された原料粒子でも、
発泡性ポリスチレン系樹脂原料粒子と発泡性ポリプロピ
レン系樹脂原料粒子は融着する。

【００２２】更に、表面硬化層２の厚みは、後述するよ
うに用いる原料粒子の発泡倍率と一対の金型間に原料粒
子を充填するときに残す間隙幅から一般的なクラッキン
グ間隙幅を除いた間隙幅の関係に応じて自由に決定され
るが、０．１〜５．０ｍｍ、好ましくは０．３〜５．０
ｍｍに形成することが可能である。

【００２３】そして、図４、図５には実際に成形した成
形品１の内面側表面部分の２０倍に拡大した組織をそれ
ぞれ示している。これらの中で、図４は前述した図２
に、又図５は図３にそれぞれ相当するものである。尚、
図中４は発泡融着した原料粒子の表皮、５は原料粒子３
内の多数のセル膜６で区画されたセルである。ところ
で、これら図４、図５からも判るように、原料粒子を溶
融させた後、硬化させて形成される表面硬化層２の内部
には、原料粒子のセル内に型内発泡成形用金型内に充填
する前に滞留する発泡手段となる分解型又は発揮型の発
泡剤や空気等の気化物又はガスから形成されたと判断さ
れる気泡７が独立、分散した状態で存在している。又、
この気泡７は、これを形成する過程の少なくとも一時
期、型内発泡成形用金型における成形面の加熱した部分
に一対の金型間に充填した原料粒子を強制的に押圧する
ことに起因して、図４、図５からも判るように多数が表
面硬化層２の厚み方向に偏平になるとともに、特に一部
はその端部が切れ長状になっている。こうしたことか
ら、この表面硬化層２は特にその内部に気泡７が多数形
成され、又その気泡７の形状に起因して、全体として緩
衝性並びに復元性を備えたものとなる。

【００２４】次に、図１に示す成形品１の成形方法の詳
細をその型内発泡成形用金型の概略を基に説明する。図
６、図７には、この成形用金型10の概略を示している
が、これは、一対の図中11として示すキャビティ金型と
12として示すコア金型から構成されるものである。図示
した実施例では、一対のキャビティ金型11とコア金型12
を垂直方向に配設するとともに、キャビティ金型11に対
してコア金型12を図中左側の側方に退避させて、一対の
キャビティ金型11とコア金型12の型開きができるように
なっている。又、一対のキャビティ金型11とコア金型12
を型閉めしたときには、両者の間に成形品１の成形空間
13が形成される。尚、図中14はキャビティ金型11の成形
空間13に対面した成形面、15はコア金型12の同じく成形
空間13に対面した成形面である。更に、16、17はキャビ
ティ金型11、コア金型12の成形面14、15背後に閉鎖状に
形成された加熱室を示している。そして、図中18は型閉
めした一対のキャビティ金型11とコア金型12間に形成さ
れる成形空間13内に発泡性合成樹脂原料粒子を充填する
原料充填フィダーである。尚、19はコア金型12の成形面
15背後に設けたこの部分を原料粒子の融点以上に加熱す
る加熱手段を示している。

【００２５】而して、このような型内発泡成形用金型10
を利用して、図１に示す成形品１は次のように成形され
る。先ず、コア金型12の成形面15全面を加熱手段19を加
熱させることで、原料粒子の融点以上、例えば原料粒子
の樹脂素材がポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹
脂の場合、約２００℃以上に加熱する第１工程の操作を
行う。次に、通常、３〜５ｍｍとされる一般的なクラッ
キング間隙より大きな、例えば１０〜１５０ｍｍの間隙
を残して図７に示すように型閉めした一対のキャビティ
金型11とコア金型12間の成形空間13内に原料充填フィダ
ー18を通じた空気送給で原料粒子を充填する第２工程の
操作を行う。この後、一対のキャビティ金型11とコア金
型12を完全に型閉めする第３工程の操作を行う。ここ
で、第２工程と並行して、コア金型12の原料粒子の融点
以上に加熱した成形面15全面に原料粒子を接触させて溶
融させ、この成形面15全面に溶融樹脂層を形成する第４
工程の操作が行われる。そして、第３工程の操作の終了
後、所要時間、例えば０〜１５０秒経過したら、コア金
型12背後の加熱室17に、例えば冷却水を供給して冷却す
る。これと同時に、第４工程の操作が終了する。この段
階で、コア金型12の成形面15全面に沿って、溶融樹脂層
を硬化させて連続した表面硬化層２が形成される第５工
程の操作が行われる。このとき、同時に表面硬化層２と
背後の原料粒子の境界部分では、表面硬化層２の一部を
原料粒子の一部が溶融して形成し、表面硬化層２と背後
の原料粒子が接着したり、又は表面硬化層２背後に発泡
融着しない又は発泡融着した原料粒子が原形をとどめた
まま融着する。ここで、コア金型12の成形面15全面に溶
融樹脂層を形成する第４工程の操作は、一対のキャビテ
ィ金型11とコア金型12間の成形空間13内に原料粒子を充
填する第２工程と同時に開始し、一対のキャビティ金型
11とコア金型12を完全に型閉めする第３工程の操作の終
了後も引続いて、所要時間継続させて行うようにしてい
る。これは、連続した表面硬化層２を均一に形成するに
は、これの前に加熱したコア金型12の成形面15全面に均
一に溶融樹脂層を形成する必要があるからである。即
ち、一対のキャビティ金型11とコア金型12を完全に型閉
めすると、コア金型12の成形面15の図中垂直面には型閉
め力と原料粒子間の圧縮反力で、又図中水平面には原料
粒子間の圧縮反力でそれぞれ加熱したコア金型12の成形
面15に成形空間13内に充填した原料粒子を強制的に押圧
できる。このため、加熱したコア金型12の成形面15全面
に接触した最外層の原料粒子だけでなく、ここに少なく
ともこれらの原料粒子間背後の原料粒子をも強制的に接
触させて溶融させることが可能となるのである。又、第
４工程の溶融樹脂層の厚みが大きくなる後半はその背後
に原料粒子が充満しているから、成形面15の図中垂直面
に形成される溶融樹脂層が流下することがなく、均一に
なる。この後、キャビティ金型11背後の加熱室16に蒸気
を供給して、これを通常の発泡成形温度、例えば原料粒
子の樹脂素材がポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系
樹脂の場合、１０５〜１１０℃程度に加熱し、成形空間
13内の原料粒子を発泡融着させる通常の発泡成形の第６
工程の操作を行う。最後に、キャビティ金型11背後の加
熱室16に、例えば冷却水を供給して冷却する。そして、
コア金型12を側方に退避させて、一対のキャビティ金型
11とコア金型12を型開きし、加熱したコア金型12の成形
面15全面に対応した口縁を含む内面側表面に原料粒子か
ら表面硬化層２を形成した成形品１を取出すのである。

【００２６】このようにして、型内発泡成形過程で成形
品１表面に原料粒子から表面硬化層２が形成されるので
あるが、この表面硬化層２の厚みＡ〔ｍｍ〕は用いる原
料粒子の発泡倍率Ｂ〔倍〕と一対のキャビティ金型11と
コア金型12間の成形空間13内に原料粒子を充填するとき
に残す間隙幅から一般的なクラッキング間隙幅を除いた
間隙幅Ｃ〔ｍｍ〕の関係から、次式で示される。表面硬化層の厚みＡ〔ｍｍ〕＝（用いる原料粒子の発泡
倍率Ｂ〔倍〕）／（一対のキャビティ金型とコア金型間
に原料粒子を充填するときに残す間隙幅から一般的なク
ラッキング間隙幅を除いた間隙幅Ｃ〔ｍｍ〕）即ち、用いる原料粒子の発泡倍率Ｂが３０倍で、一対の
キャビティ金型11とコア金型12間に原料粒子を充填する
ときに残す間隙幅から一般的なクラッキング間隙幅を除
いた間隙幅Ｃが３０ｍｍの場合、成形品１表面に対応す
る部分に形成される表面硬化層２の厚みＡは１ｍｍにな
る。尚、一対のキャビティ金型11とコア金型12間の成形
空間13内に原料粒子を充填するときに残す間隙幅が大き
くなると、表面硬化層２の厚みＡはこれと用いる原料粒
子の発泡倍率Ｂだけで決定される。

【００２７】ここで、一対のキャビティ金型11とコア金
型12を完全に型閉めする第３工程の操作の後、再度、一
対のキャビティ金型11とコア金型12間に間隙をあける操
作を繰返して行うこともできる。この場合、一対のキャ
ビティ金型11とコア金型12間に間隙をあけたときに、再
度、原料粒子を充填することも可能である。

【００２８】又、一対のキャビティ金型11とコア金型12
間の成形空間13内に原料粒子を充填する場合、圧縮空気
を利用して、圧縮充填することもできる。

【００２９】更に、前述したように操作を行う他、コア
金型12の成形面15全面を加熱する第１工程と、一般的な
クラッキング間隙より大きな間隙を残して型閉めした一
対のキャビティ金型11とコア金型12間の成形空間13内に
原料粒子を充填する第２工程は同時に開始させても、又
第２工程に遅れて第１工程を開始させても、更に第２工
程の終了後、第１工程を開始させてもいずれでもよい。
又、第３工程の操作の終了後、コア金型12背後の加熱室
17に、例えば冷却水を供給して冷却することなく、ここ
に蒸気を供給して、通常の発泡成形温度に降温させ、第
６工程の操作の終了後、冷却するようにしてもよい。

【００３０】そして、コア金型12の成形面15全面は原料
粒子の融点以上、前述した例では、約２００℃以上に加
熱するのであるが、この加熱温度は原料粒子の樹脂素材
によっても変動するので、最適な加熱温度は実際に仮成
形を行なった上、選定することが考慮される。ところ
で、この加熱温度は低い方が、成形品１表面に形成され
る表面硬化層２が美麗な状態になる。

【００３１】又、コア金型12は熱損失が大きくなるよう
に予め薄肉に形成して、原料粒子を溶融させることで、
ある程度、自然降温させる態様にすることもできる。そ
して、コア金型12が、このような態様の場合、加熱温度
を過剰に高く設定して、原料粒子と接触させることで、
冷却させることも可能になる。

【００３２】次に、図８には成形品１表面の全面に表面
硬化層２を形成した場合の表面部分の組織を模式的に示
している。このように表面硬化層２を表面全面に形成し
た後では、内部に蒸気又は他の加熱媒体を通すことがで
きず、内部の原料粒子３は発泡融着せずに圧縮された状
態になる。尚、４は発泡融着していない原料粒子３の表
皮を示している。

【００３３】そして、図９には図８に示す成形品１を成
形する型内発泡成形用金型10の概略を示している。この
成形用金型10には、コア金型12の成形面15背後に加熱手
段19を設けるとともに、キャビティ金型11の成形面14背
後にも加熱手段20を設けている。ところで、このような
成形用金型10で成形品１を成形した場合、表面硬化層２
が形成された後では、内部側に蒸気又は他の加熱媒体を
通すことができない。このため、内部の原料粒子３は前
述したように発泡融着せずに圧縮された状態になってい
る。こうしたことから、成形後、内部の原料粒子を吹出
すと、中空成形品を成形することができる。そして、こ
の場合、内部の原料粒子を吹出した後で、異種の原料粒
子を充填することも可能である。このとき、異種の原料
粒子としては、表面硬化層２に融着しないものを利用す
ることもできる。

【００３４】ところで、こうした成形の際に、成形空間
13内に通気口を有する蒸気又は他の加熱媒体の供給パイ
プを突出させ、このパイプに蒸気又は他の加熱媒体を吹
込むことで、内部の原料粒子を発泡融着させることも可
能である。

【００３５】又、成形品１の口縁を除く外面側表面に表
面硬化層２を形成する場合には、キャビティ金型11の成
形面14背後にだけ加熱手段20を設けた図示しない成形用
金型で成形する。

【００３６】次に、図10には図１に示す発泡合成樹脂成
形品１を成形する型内発泡成形用金型10の具体例を示し
ている。この成形用金型10は、一対のキャビティ金型11
とコア金型12を垂直方向に配設するとともに、キャビテ
ィ金型11に対してコア金型12を図中左側の側方に退避さ
せて、一対のキャビティ金型11とコア金型12の型開きが
できるようになっている。又、13は一対のキャビティ金
型11とコア金型12を型閉めしたときに、両者の間に形成
される成形品１の成形空間を示している。尚、図中14は
キャビティ金型11の成形空間13に対面した成形面、15は
コア金型12の同じく成形空間13に対面した成形面であ
る。更に、16、17はキャビティ金型11、コア金型12の成
形面14、15背後に閉鎖状に形成された加熱室を示してい
る。そして、図中18は型閉めした一対のキャビティ金型
11とコア金型12間に形成される成形空間13内に発泡性合
成樹脂原料粒子を充填する原料充填フィダーである。
尚、19はコア金型12の成形面15背後に設けたこの部分を
原料粒子の融点以上に加熱する加熱手段を示している。
この加熱手段19は、図11に詳細を示すようにコア金型12
の成形面15背後に間隔をあけて背面壁21を設けて閉鎖状
の加熱間隙22を形成し、この内部にヒーター23を内装さ
せて構成されたものである。又、図中24はキャビティ金
型11の成形面14と加熱室16を連通させる通気口である。
ところで、コア金型12には、成形面15に溶融樹脂層が形
成された後では、蒸気又は他の加熱媒体は通らないか
ら、このような通気口は設けられていない。更に、25は
キャビティ金型11の加熱室16内に一端をのぞませた蒸気
管、26、27はキャビティ金型11、コア金型12の両加熱室
16、17内に一端側を挿入させた冷却水管、28、29は同じ
く両加熱室16、17内に一端側を挿入させた送気管、30、
31はドレン管、32はキャビティ金型11側に設けた離型ピ
ンである。又、33、34は冷却水管26、27に成形面14、15
背後に向けて設けた噴射ノズル、35、36は送気管28、29
に同じく成形面14、15背後に向けて設けた送気口を示し
ている。尚、図中37、38はドレン管30、31途中に設けた
バルブである。更に、39、40はバックプレート、41、42
は側プレート、43はインナープレート、又44、45はそれ
ぞれキャビティ金型11、コア金型12の成形面14、15を形
成するキャビティ側表面部材、コア側表面部材を示して
いる。そして、これらバックプレート39、40、側プレー
ト41、42、インナープレート43とキャビティ側表面部材
44、コア側表面部材45から、キャビティ金型11、コア金
型12の成形面14、15背後に閉鎖状になった加熱室16、17
が形成されている。又、前述したコア金型12の成形面15
背後の加熱手段19は図11に示すようにコア側表面部材45
に設けられている。更に、キャビティ金型11内周面とコ
ア金型12外周面間、図示した実施例では、キャビティ側
表面部材44内周面とコア側表面部材45外周面間には、図
12中に46として示す原料粒子が通過できない間隙幅を有
する通気間隙が、一対のキャビティ金型11とコア金型12
間に原料粒子を充填するときの一般的なクラッキング間
隙より大きな間隙を残して型閉めした状態と一対のキャ
ビティ金型11とコア金型12を完全に型閉めした状態間に
形成されるように接合構造47が設けられている。そし
て、この成形用金型10では、成形空間13内に原料粒子を
充填するときに、一対のキャビティ金型11とコア金型12
間に一般的なクラッキング間隙より大きな間隙を残す関
係上、この接合構造47は、従来の成形用金型と比較し
て、長く設定されている。

【００３７】この成形用金型10では、キャビティ金型1
1、コア金型12を冷却するとき、成形面14、15背後に先
ず冷却水管26、27の噴射ノズル33、34から冷却水を霧状
に噴射させ、次に送気管28、29の送気口35、36から圧縮
空気を吹付けて水分の飛散、除去を行う。

【００３８】前述した図11に示すコア側表面部材45に代
えて、図13に示すコア側表面部材48を用いても同等の効
果が期待できる。このコア側表面部材48は、成形面15背
後に間隔をあけて背面壁21を設けることなく、成形面15
と反対側に一対の対向壁49、49を間隔をあけて設けて閉
鎖状の加熱間隙50を形成し、この加熱間隙50にヒーター
23を内装させたものである。そして、コア側表面部材48
の加熱間隙50を貫通させて冷却水管27、送気管29が、そ
の噴射ノズル34、送気口36を成形面15背後に向けて設け
られている。

【００３９】次に、図14には図１に示す発泡合成樹脂成
形品１を成形する型内発泡成形用金型10の他の具体例を
示している。これは、コア金型12の成形面15全面を発泡
性合成樹脂原料粒子の融点以上に加熱する加熱手段19を
コア金型12の加熱室17の成形面15背後に設けた取付凹部
51に多数の内部に加熱オイル等の加熱媒体を流動させた
加熱カートリッジ52の一端を取付けて構成したものであ
る。尚、図中53は加熱カートリッジ52の加熱オイル等の
加熱媒体の供給側に連結したこれの供給配管、54は排出
側に連結したこれの排出配管である。そして、加熱カー
トリッジ52は供給配管53と排出配管54に並列に配設され
ている。又、55は成形用金型10外部に設けた加熱オイル
等の加熱媒体を加熱する加熱槽を示している。この加熱
槽55には、適宜な加熱源が内装されたり、外装されてい
る。そして、供給配管53と排出配管54の加熱カートリッ
ジ52と反対側の端部は加熱槽55にのぞませている。尚、
56、57はそれぞれ供給配管53と排出配管54の途中に設け
たバルブである。

【００４０】ところで、こうした成形用金型10では、図
10に示す成形用金型10でも同様であるが、型内発泡成形
過程でコア金型12の成形面15全面に原料粒子が溶融して
溶融樹脂層が形成された後、これが硬化して表面硬化層
２が形成される関係上、この溶融樹脂層が形成された後
では、コア金型12側から成形空間13内に充填された原料
粒子を加熱させることができない問題がある。このた
め、この成形用金型10では、図15、図16に示すようにキ
ャビティ金型11側から成形空間13内に充填された原料粒
子を充分に加熱することを目的として、キャビティ金型
11の加熱室16内の成形面14背後を二区画させる区画壁58
を設けて、この加熱室16を第１区画加熱室16Ａと第２区
画加熱室16Ｂに区画するとともに、これら第１、第２区
画加熱室16Ａ、16Ｂに連通させてそれぞれ蒸気管25Ａ、
25Ｂとドレン管30Ａ、30Ｂを独自に設けている。尚、図
中59Ａ、59Ｂ、37Ａ、37Ｂは第１、第２区画加熱室16
Ａ、16Ｂに連通させて設けた蒸気管25Ａ、25Ｂとドレン
管30Ａ、30Ｂのそれぞれ途中に設けたバルブである。
又、24はキャビティ金型11の成形面14と加熱室16を連通
させる通気口を示している。

【００４１】次に、加熱カートリッジ52は、図17に示す
ように両端が側板60、60で閉止された円筒状の筒状本体
61のほぼ軸心上に沿って流入配管62を図中左側の一端の
側板60外部から内部に図中右側の他端の側板60との間に
間隔を残して貫通挿入させ、筒状本体61の流入配管62を
貫通させた一端の側板60に沿った筒状本体61に流出配管
63を外部から内部にのぞませて設けるとともに、図示し
たように筒状本体61内面と流入配管62外面間にスパイラ
ル状の隔壁64を形成して流入配管62の挿入端と流出配管
63の開口端を連通させる流動通路65を設け、流入配管62
から流動通路65を通じて流出配管63に加熱オイル等の加
熱媒体を流動させたものである。こうした加熱カートリ
ッジ52は、その態様上、少なくとも筒状本体61は熱伝導
が良好な銅、アルミニウムから形成されている。

【００４２】ここで、加熱オイルとしては、シリコンオ
イル、アルキルジフェニル等が利用できる。

【００４３】そして、この成形用金型10では、キャビテ
ィ金型11の成形面14背後の加熱室16に蒸気を供給して、
これを通常の発泡成形温度に加熱し、成形空間13内の原
料粒子を発泡融着させるとき、先ず第１区画加熱室16Ａ
の蒸気管25Ａのバルブ59Ａと第２区画加熱室16Ｂのドレ
ン管30Ｂのバルブ37Ａを開放させるとともに、第２区画
加熱室16Ｂの蒸気管25Ｂのバルブ59Ｂと第１区画加熱室
16Ａのドレン管30Ａのバルブ37Ａを閉止させて、第１区
画加熱室16Ａの蒸気管25Ａから蒸気を供給して、第１区
画加熱室16Ａから成形空間13を通じて第２区画加熱室16
Ｂに蒸気を通す操作を行う。次に、開放側のバルブ59
Ａ、37Ｂを閉止させるとともに、閉止側のバルブ59Ｂ、
37Ａを開放させて、今度は逆に第２区画加熱室16Ｂから
成形空間13を通じて第１区画加熱室16Ａに蒸気を通す操
作を行う。最後に、第１、第２区画加熱室16Ａ、16Ｂの
蒸気管25Ａ、25Ｂのバルブ59Ａ、59Ｂを共に開放させる
とともに、ドレン管30Ａ、30Ｂのバルブ37Ａ、37Ｂを共
に閉止させて、両蒸気管28Ａ、28Ｂのいずれか一方から
第１、第２区画加熱室16Ａ、16Ｂの他方に蒸気を供給す
る操作を一回だけ、又は複数回繰返す。こうして、成形
空間13内の原料粒子をキャビティ金型11側からの片面加
熱で充分に発泡融着させるのである。

【００４４】又、図18には図１に示す発泡合成樹脂成形
品１を成形する型内発泡成形用金型10の更に他の具体例
を示している。これは、加熱手段19をコア金型12の成形
面15背後の加熱室17に輻射加熱源66を設けて構成したも
のである。この輻射加熱源66は、図示したように加熱状
態を維持したまま、退避手段67に沿って成形面15背後か
ら退避可能な態様に設けられたり、又はその背後に固定
的に設けられている。そして、この輻射加熱源66はオイ
ルヒーター、ガスバーナー等を成形面15背後に向けて設
けたものである。

【００４５】更に、図１に示す発泡合成樹脂成形品１は
図19、図20、図21に概略を示す他の型内発泡成形用金型
10を利用しても成形することができる。先ず、図19には
型開きさせた一対のキャビティ金型11とコア金型12間に
コア金型12の成形面15を加熱する加熱手段68を侵入可能
に設けたものを示している。又、この加熱手段68は一対
のキャビティ金型11とコア金型12の型閉め前に、両者の
間から退避可能な態様になっている。そして、この加熱
手段68は図18に示すのと同様に輻射加熱源が利用され
る。次に、図20、図21にはコア金型12の成形面15を加熱
する加熱手段69に、一対のキャビティ金型11とコア金型
12の外部に設けた加熱オイル等の加熱媒体70を入れた加
熱槽71を利用するものを示している。ここに示すのは、
いずれも一対のキャビティ金型11とコア金型12を型開き
させた後、コア金型12を、又はコア金型12と加熱槽71を
共に移動させ、コア金型12の成形面15を加熱槽71内の加
熱オイル等の加熱媒体70に浸漬させて加熱するものであ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上のような本発明に係る成形方法で成
形された発泡合成樹脂成形品は、その表面の一部又は全
面に発泡性合成樹脂原料粒子を溶融させて溶融樹脂層を
形成した後、この溶融樹脂層を硬化させて形成された連
続した表面硬化層が均一に形成されているから、表面強
度が高くなって、通常の発泡合成樹脂成形品の用途や使
用状態によっては欠点を改善することができる。又、表
面に他の物が擦れたり、当たっても、簡単に剥離現象や
陥没現象が発生することもないのである。更に、表面硬
化層が形成されることで、表面は美麗な状態のものとな
る。そして、このような成形品を成形する場合、従来の
発泡成形機をそのまま使用し、型内発泡成形用金型の一
部をわずかに変更するだけで対応できるので、工業的に
きわめて有用である。

【００４７】又、こうした成形方法では、型内発泡成形
過程で原料粒子を溶融させて表面硬化層を形成するか
ら、通常の発泡成形操作をわずかに変更するだけで対応
でき、成形作業が効率的に行えるだけでなく、表面硬化
層にしわを生じるおそれもないのである。更に、溶融樹
脂層を形成する過程において、成形面の原料粒子の融点
以上に加熱した部分に原料粒子を少なくとも一時期、こ
こに一対の金型間に充填した原料粒子を強制的に押圧し
ながら接触させることで、表面硬化層が形成されない部
分が残って、連続した表面硬化層が均一に形成されなか
ったり、表面硬化層と背後の発泡融着した原料粒子の間
に空隙が形成される問題も回避できる。そして、表面硬
化層の厚みは、原料粒子の発泡倍率と一対の金型間に原
料粒子を充填するときに残す間隙幅から一般的なクラッ
キング間隙幅を除いた間隙幅の関係に応じて自由に決定
することが可能となる。

【００４８】又、成形用金型の成形面の表面硬化層を形
成しようとする部分に適宜な模様を彫込んだり、網状物
等を設ける等の工夫をすることで、この表面硬化層に各
種意匠を付与したり、艶消し状態にすれば、商品価値を
より高めることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る発泡合成樹脂成形品の一例を示す
斜視図

【図２】この成形品の組織を模式的に示す説明図

【図３】この成形品の組織を模式的に示す説明図

【図４】本発明に係る成形品の組織を２０倍に拡大して
示す説明図

【図５】本発明に係る成形品の組織を２０倍に拡大して
示す説明図

【図６】本発明に係る成形方法を説明する型内発泡成形
用金型の概略を示す説明図

【図７】この成形用金型の作動状態を示す説明図

【図８】本発明に係る他の成形品の組織を模式的に示す
説明図

【図９】本発明に係る他の成形方法を説明する型内発泡
成形用金型の概略を示す説明図

【図10】本発明に係る型内発泡成形用金型の具体例を示
す断面図

【図11】この成形用金型に組込むコア側表面部材の一例
を示す断面図

【図12】この成形用金型の要部を示す断面図

【図13】コア側表面部材の他の例を示す断面図

【図14】本発明に係る型内発泡成形用金型の他の具体例
を示す断面図

【図15】この成形用金型のキャビティ金型の背面側を示
す断面図

【図16】この成形用金型のキャビティ金型の背面側を示
す断面斜視図

【図17】加熱カートリッジを示す断面図

【図18】本発明に係る型内発泡成形用金型の更に他の具
体例の概略を示す説明図

【図19】本発明に係る成形方法で用いる他の型内発泡成
形用金型の概略を示す説明図

【図20】本発明に係る成形方法で用いる他の型内発泡成
形用金型の概略を示す説明図

【図21】本発明に係る成形方法で用いる他の型内発泡成
形用金型の概略を示す説明図

【符号の説明】

１成形品２表面硬化層３原料粒子４表皮５セル６セル膜７気泡 10 型内発泡成形用金型 11 キャビティ金型 12 コア金型 13 成形空間 14 成形面 15 成形面 16 加熱室 17 加熱室 18 原料充填フィダー 19 加熱手段 20 加熱手段 21 背面壁 22 加熱間隙 23 ヒーター 24 通気口 25 蒸気管 26 冷却水管 27 冷却水管 28 送気管 29 送気管 30 ドレン管 31 ドレン管 32 離型ピン 33 噴射ノズル 34 噴射ノズル 35 送気口 36 送気口 39 バックプレート 40 バックプレート 41 側プレート 42 側プレート 43 インナープレート 44 キャビティ側表面部材 45 コア側表面部材 46 通気間隙 47 接合構造 48 コア側表面部材 49 対向壁 50 加熱間隙 51 取付凹部 52 加熱カートリッジ 53 供給配管 54 排出配管 55 加熱槽 56 バルブ 57 バルブ 58 区画壁 59Ａ、Ｂバルブ 60 側板 61 筒状本体 62 流入配管 63 流出配管 64 隔壁 65 流動通路 66 輻射加熱源 67 退避手段 68 加熱手段 69 加熱手段 70 加熱媒体 71 加熱槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−96831（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−109963（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 44/00 - 44/60 B29C 67/20 B29C 33/02 - 33/08 C08J 9/22 - 9/228

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の金型から構成される型内発泡成形
用金型の成形面の一部又は全面をその型閉めした内部に
充填する発泡性合成樹脂原料粒子の融点以上に加熱する
工程と、一般的なクラッキング間隙より大きな間隙を残
して型閉めした一対の金型間に原料粒子を充填する工程
と、一対の金型を完全に型閉めする工程と、成形面の原
料粒子の融点以上に加熱した部分に一対の金型間に充填
された原料粒子を強制的に押圧しながら接触させて溶融
させ、この部分に溶融樹脂層を形成する工程と、溶融樹
脂層を硬化させて成形品表面に対応する部分に連続した
表面硬化層を形成する工程と、成形空間内の原料粒子を
発泡融着させる工程よりなり、型内発泡成形過程で成形
品表面に原料粒子から表面硬化層を形成することを特徴
とした発泡合成樹脂成形品の成形方法。
【請求項２】成形面の一部又は全面を発泡性合成樹脂
原料粒子の融点以上に加熱する工程を他の工程に先立っ
て開始させ、この成形面の加熱した部分に原料粒子を接
触させて溶融樹脂層を形成する工程を一対の金型間に原
料粒子を充填する工程と同時に開始させる請求項１記載
の発泡合成樹脂成形品の成形方法。
【請求項３】成形面の加熱した部分に原料粒子を接触
させて溶融樹脂層を形成する工程を、一対の金型間に原
料粒子を充填する工程から、一対の金型を完全に型閉め
する工程の終了後も引続いて、所要時間継続して行わせ
る請求項２記載の発泡合成樹脂成形品の成形方法。
【請求項４】発泡性合成樹脂原料粒子として発泡倍率
が３〜１５０倍の範囲内のものを用いる請求項１〜３の
いずれかに記載の発泡合成樹脂成形品の成形方法。
【請求項５】成形品表面に形成される表面硬化層の厚
みが０．１〜５．０ｍｍである請求項１〜４のいずれか
に記載の発泡合成樹脂成形品の成形方法。
【請求項６】発泡性合成樹脂原料粒子を発泡性ポリス
チレン系樹脂原料粒子又は発泡性ポリオレフィン系樹脂
原料粒子の中から選択して用いる請求項１〜５のいずれ
かに記載の発泡合成樹脂成形品の成形方法。