| 【発明の名称】 |
発泡成形方法及び発泡成形機 |
| 【発明者】 |
【氏名】小林 義弘
【氏名】阿部 誠
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| 【要約】 |
【課題】建物の壁パネルなどの大型の発泡成形品の離型を簡単な構成もとに問題なく行なえるようにする。
【解決手段】型閉め状態で内部に成形用のキャビティが形成される固定型１及び移動型２を用い、その金型のキャビティ内に発泡性の合成樹脂粒子を供給し充填した状態で、各型の蒸気室１０，２０からキャビティ内にスリットを通じて蒸気を供給して発泡樹脂粒子を発泡融着させ、冷却後に成形品を取り出す発泡成形において、移動型２の蒸気室２０を真空状態に維持して成形品Ｓ１を移動型２に吸着した状態で型開きを行って成形品Ｓ１を固定型１から離型する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 型閉め状態で内部に成形用のキャビティが形成される固定型及び移動型を用い、その金型のキャビティ内に発泡性の合成樹脂粒子を供給し充填した状態で、各型の蒸気室からキャビティ内にスリットを通じて蒸気を供給して発泡樹脂粒子を発泡融着させ、冷却後に型開きを行って成形品を取り出す発泡成形方法において、移動型の蒸気室を真空状態に維持して成形品を移動型に吸着した状態で型開きを行って、成形品を固定型から離型することを特徴とする発泡成形方法。
【請求項２】 請求項１記載の発泡性成形方法において、固定型の一部を交換することにより、全体形状が略同一で開口部がある成形品と、開口部が無い成形品のいずれか一方の成形品を選択的に生産することが可能であり、開口部のある成形品を成形する場合には、移動型の成形面のうち、成形品の開口部に対応する部分に接着性・耐熱性を有するシートを貼着して、この部分に存在するスリットを塞ぐことを特徴する発泡成形方法。
【請求項３】 型閉め状態で内部に成形用のキャビティが形成される固定型及び移動型を備え、その金型のキャビティ内に発泡性の合成樹脂粒子を供給し充填した状態で、各型の蒸気室からキャビティ内にスリットを通じて蒸気を供給して発泡樹脂粒子を発泡融着させ、冷却後に型開きを行って成形品を取り出す構造の発泡成形機において、移動型の蒸気室を真空状態に維持して成形品を移動型に吸着した状態で型開きを行って成形品を固定型から離型するように構成されているとともに、型閉め状態のときに移動型の蒸気室を真空排気系に接続する接続手段を備え、その接続手段は、型開き工程において、型開き開始時からの移動型の移動量が固定型に対して所定距離に達するまでの間は、移動型の蒸気室との接続を保持して蒸気室の真空状態を維持するように構成されていることを特徴とする発泡成形機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば建物の壁パネルなどの大型の発泡成形品の生産に適した発泡成形方法及び発泡成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】発泡性成形品の成形は、一般に、型閉め状態で内部に成形用のキャビティが形成される金型を用い、その金型のキャビティ内に、ポリスチレンビーズ等の予備発泡樹脂粒子（発泡ビーズ）を充填し、この状態で充填ビーズを蒸気加熱により発泡（膨張）融着させることによって行われる。
【０００３】発泡成形機に用いられる金型としては、横型及び竪型の２つのタイプがある。そのうち横型の金型は、固定型と、固定型に対して型閉め・型開き自在に設けられた可動型とを備え、型閉め状態で固定型と可動型との間に成形用のキャビティが形成される構造のものが使用されている。また、発泡成形品にアンダーカット部がある場合や、発泡成形品が大型で金型から抜けにくい場合には、金型を更に分割したもの、例えば、金型を固定型と移動型及び上型の３つのパーツに分割した分割金型が使用されている。
【０００４】発泡成形機においては、一般に、発泡樹脂の成形後に型開きを行った際に、成形品が固定型（凹型）側に残るようになっており、その固定型側に残った成形品を、固定型側に設けたエジェクタピンの突き出しによって固定型から離型するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば建物の壁パネルなどの大型の発泡成形品の生産する場合、固定型側に設置するエジェクタピンの本数がどうしても多くなってしまう。また、成形品の重量が大きいこと、及び固定型の成形面と成形品との接触面積が大きい（離型抵抗大）ことから、成形品の離型時に大きな力が必要となる。このため、エジェクタピンの駆動機構（エアシリンダや油圧シリンダ）の駆動力を大きく必要があり、装置が大掛かりになる。しかも、成形品を大きな突き出し力で離型すると、エジェクタピンの接触部分が破損（例えば陥没）するおそれがある。
【０００６】本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、建物の壁パネルなどの大型の発泡成形品の離型を、成形品に損傷を与えることなく簡単に行うことが可能な発泡成形方法と、そのような方法を実現した発泡成形機の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の発泡成形方法は、型閉め状態で内部に成形用のキャビティが形成される固定型及び移動型を用い、その金型のキャビティ内に発泡性の合成樹脂粒子を供給し充填した状態で、各型の蒸気室からキャビティ内にスリットを通じて蒸気を供給して発泡樹脂粒子を発泡融着させ、冷却後に型開きを行って成形品を取り出す発泡成形方法において、移動型の蒸気室を真空状態（例えば５３３３〜６６６６Ｐａ（４００〜５００ｍｍＨｇ）程度）に維持して成形品を移動型に吸着した状態で型開きを行って、成形品を固定型から離型することによって特徴づけられる。
【０００８】本発明の発泡成形方法によれば、移動型に成形品を吸着して成形品を固定型から離型するので、成形品離型用のエジェクタピンを設ける必要がない。しかも、移動型を移動する力を利用して成形品を固定型から離型するので、成形品が大型で離型抵抗が大きくても、成形品を容易に離型することができる。また、離型用のアクチュエータを別途設ける必要もない。
【０００９】本発明の発泡成形方法において、固定型の一部を交換することにより、全体形状が略同一で開口部がある成形品と、開口部が無い成形品のいずれか一方の成形品を選択的に生産するという方式を採用することもできる。
【００１０】このような生産方式において、開口部のある成形品を成形する場合、移動型の成形面のうち、成形品の開口部に対応する部分は、発泡成形・冷却後の成形品には接触しなくなる部分となるので（図１３参照）、その部分に存在するスリット群によって、移動型の蒸気室とキャビティ側とが相互に連通してしまい、前記したような成形品の真空吸着による離型が不可能となる。
【００１１】具体的に説明すると、図１３（Ａ）に示すように、発泡成形・冷却後の型閉め状態では、成形品の開口部に対応する部分つまり成形品の非接触部Ｆは、閉鎖空間内に存在しているので、移動型２の蒸気室２０の真空排気を行うことで、蒸気室２０内を真空状態に維持することができるが、図１３（Ｂ）に示すように型開きを行うと、外気（エア）が非接触部Ｆに存在するスリット２ａを通じて蒸気室２０内にリークするので、真空排気を行っても蒸気室２０内を真空状態に維持することができなくなる。
【００１２】このような点を解消する方法として、例えば、成形品の非接触部Ｆに合わせた形状の封止プレート（金属製）を用い、この封止プレートを非接触部Ｆにパッキンを挟み込んだ状態で固定するという方法が考えられる。しかし、この方法では、封止プレートを非接触部Ｆに合わせた状態で、封止プレートを移動型にボルト等にて固定する必要があり、スリットを閉鎖するのに多くの作業時間を要する。また、金属製の封止プレートの取り扱いも煩雑である。
【００１３】そこで、本発明では、移動型の成形面のうち、成形品の開口部に対応する部分（非接触部）に接着性・耐熱性を有するシートを貼着して、この部分に存在するスリットを塞ぐという方法を採用することで、作業の簡単化及び作業時間の短縮をはかっている。
【００１４】スリットの封止に用いる、接着性・耐熱性を有するシートとしては、例えば、一般に用いられている、粘着剤付きアルミニウムテープ、あるいはテフロンテープ（商品名「ニトフロン粘着テープ」、日東電工株式会社製）を挙げることができる。
【００１５】なお、テフロン（登録商標）テープを用いてスリットを封止した状態で、実際に発泡性成形を行った結果、真空維持の確実性及びテープの耐久性等に問題なく成形を行うことができ、実用可能であることが確認できた。
【００１６】本発明の発泡成形機は、型閉め状態で内部に成形用のキャビティが形成される固定型及び移動型を備え、その金型のキャビティ内に発泡性の合成樹脂粒子を供給し充填した状態で、各型の蒸気室からキャビティ内にスリットを通じて蒸気を供給して発泡樹脂粒子を発泡融着させ、冷却後に型開きを行って成形品を取り出す構造の発泡成形機において、移動型の蒸気室を真空状態に維持して成形品を移動型に吸着した状態で型開きを行って成形品を固定型から離型するように構成されているとともに、型閉め状態のときに移動型の蒸気室を真空排気系に接続する接続手段（例えばドッキングフランジ）を備え、その接続手段が、型開き工程において、型開き開始時からの移動型の移動量が固定型に対して所定距離に達するまでの間は、移動型の蒸気室との接続を保持して蒸気室の真空状態を維持するように構成されていることによって特徴づけられる。
【００１７】この発明の発泡成形機の作用を述べる。
【００１８】まず、建物の壁パネルなどの大型の発泡成形品を成形する場合、移動型の蒸気室の容量が非常に大きくなるので、真空排気系の配管を大口径（例えばφ１００ｍｍ）とする必要がある。ここで、発泡成形機において、移動型への配管系は可撓性ホースを介して接続するという方式が一般に採られているが、この接続方式の場合、接続配管径が大口径になると、可撓性ホースの引回しが困難となる。また、可撓性ホースの設置に広いスペースが必要となり、装置全体が大掛かりとなる。
【００１９】これに対し、本発明の発泡成形機では、型閉め状態のときに移動型の蒸気室を真空排気系に接続する接続手段を設けいるので、移動型に真空配管を常時接続する必要がなくなり、真空配管が大口径となっても問題なく移動型に接続することができる。
【００２０】ここで、型閉め状態のときに移動型を真空排気系に単に接続するだけの構造では、型開き時に移動型が固定型から離れた時点で移動型と真空排気系との接続状態が解除されると、蒸気室の真空状態が維持されず成形品を移動型に吸着することができなくなる。これを回避するため、本発明では、接続手段の構造を、移動型が固定型に対して所定距離に達するまでの間は、蒸気室との接続を保持することが可能な構造として、型開き直後においても移動型の蒸気室の真空状態を維持できるようにしている。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】図１は本発明を実施した発泡成形機の概略構成を示す側面図である。図２及び図３はその発泡成形機の型閉め状態を模式的に示す図である。図３は配管系統図である。
【００２３】図１の発泡成形機は、大型の壁パネルを成形する成形機であって、固定型１、固定型１の側方に対向配置された移動型２、及びこれら固定型１及び移動型２の上方に配置された上型３を備えている。
【００２４】固定型１は保持フレーム４に固定されている。
【００２５】移動型２は台車５上に搭載されている。台車５は車輪５ａを備えており、固定型１に対して垂直方向（型閉め・型開き方向）に延びるレール６に沿って移動可能となっている。台車５には、車輪５ａに回転力を与えるモータ（図示せず）が設けられており、そのモータの正転・逆転により台車５が固定型１に対して接近・離反する向きに移動し、この台車５の移動により、移動型２が型閉めの位置（図２、図３に示す位置）と退避位置（図１に示す位置）との間を移動する。
【００２６】上型３は、昇降機構７によって支持されており、その昇降機構７の駆動により鉛直方向に上下動し、型閉めの位置（図２、図３に示す位置）と退避位置（図１に示す位置）との間を移動する。
【００２７】以上の移動型２及び上型３の型閉めを行うことにより、これら移動型２、上型３と固定型１との間に成形用のキャビティＣが形成される（図２、図３）。
【００２８】固定型１の上部には凹部１ｃが設けられており、この凹部１ｃに、図２に示す形状の開口形成用コア１ａを装着して成形を行うことにより、図５に示す形状つまり開口部Ｓ１ａを有する成形品（壁パネル）Ｓ１を生産することができる。また、そのような開口形成用コア１ａに替えて、図３に示す形状の面形成用コア１ｂを凹部１ｃに装着して成形を行うことにより、図６に示す形状つまり開口部の無い成形品（壁パネル）Ｓ２を生産することができる。
【００２９】図２、図３に示すように、固定型１、移動型２及び上型３にはそれぞれ蒸気室１０，２０，３０が設けられている。また、固定型１、移動型２及び上型３にはキャビティＣに面する壁体にスリット（コアベント）１０ａ，２０ａ，３０ａが設けられている。固定型１にはキャビティＣ内に原料（ビーズ）を充填するためのフィーダ（図示せず）設けられている。
【００３０】図４に示すように、固定型１の蒸気室１０には、蒸気配管１１、冷却水配管１２及びドレン配管１３が接続されている。これらの各配管１１、１２、１３にはそれぞれ蒸気弁Ｖ１１、冷却水弁Ｖ１２、ドレン弁Ｖ１３が接続されている。
【００３１】移動型２の蒸気室２０には、蒸気配管２１、冷却水配管２２及びドレン配管２３が接続されている。蒸気配管２１及び冷却水配管２２にはそれぞれ蒸気弁Ｖ２１及び冷却水弁Ｖ２２が接続されている。
【００３２】上型３の蒸気室３０には、蒸気配管３１、冷却水配管３２及びドレン配管３３が接続されている。これらの各配管３１、３２、３３にはそれぞれ蒸気弁Ｖ３１、冷却水弁Ｖ３２、ドレン弁Ｖ３３が接続されている。
【００３３】固定型１、移動型２及び上型３の各蒸気配管１１，２１，３１は蒸気供給ライン１０１に接続されており、各冷却水配管１２，２２，３２は冷却水供給ライン１０２に接続されている。
【００３４】固定型１及び上型３のドレン配管１３，３３は、排水ライン１０３に接続されており、また真空弁Ｖ１４，Ｖ３４を介して真空排気ライン１０４に接続されている。
【００３５】移動型２のドレン配管２３は、図１に示すように移動型２の下部に配置されており、その先端に当てフランジ２４が設けられている。当てフランジ２４は移動型２を型閉めしたときに、固定型１側に配置されたドッキングフランジ８に連結される。
【００３６】ドッキングフランジ８は固定型１の下部に配置されている（図１参照）。ドッキングフランジ８は、連結管１０５及びドレン弁Ｖ２３（移動型用）を介して排水ライン１０３に接続されており、また、連結管１０５及び真空弁Ｖ２４（移動型用）を介して真空排気ライン１０４に接続されている。
【００３７】なお、図４には図示していないが、各型の蒸気室１０，２０，３０にはそれぞれエア配管及びエア弁が接続されており、後述する水抜き工程などにおいて各蒸気室１０，２０，３０にエアを供給することができる。また、各型の蒸気室１０，２０，３０を大気圧に戻す工程においてエアを蒸気室１０，２０，３０に供給することができる。
【００３８】ドッキングフランジ８は、図７及び図８に示すように、一端に接続フランジ８２が固着された接続短管８１と、この接続短管８１に嵌め込まれ、管軸方向にスライド自在な可動フランジ８３を備えている。可動フランジ８３にはボス部８４が一体形成されており、このボス部８４の先端面８４ａが、移動型２側の当てフランジ２４の受け面となっている。
【００３９】可動フランジ８３は、ストッパピン８５にて接続短管８１からの抜けが防止されており、そのストッパピン８５の頭部８５ａに可動フランジ８３が当たった状態で、ボス部８４の先端面８４ａが接続短管８１の端面８１ａよりも所定距離（押し代：例えば７ｍｍ）だけ突出するようになっている。なお、ストッパピン８５は、可動フランジ８３のガイドとしても機能し、これらストッパピン８５の存在により可動フランジ８３が接続短管８１の軸方向にスムーズにスライド移動する。
【００４０】各ストッパピン８５には圧縮コイルばね８６が設けられている。圧縮コイルばね８６は、接続フランジ８２と可動フランジ８３との間に圧縮された状態で装着されており、その圧縮コイルばね８６の弾性力により、可動フランジ８３がストッパピン８５の頭部８５ａに押圧されている。
【００４１】ボス部８４の先端面８４ａには、当てフランジ２４を連結したときの気密性を確保するためのＯリング８７が装着されている。また、接続短管８１と可動フランジ８３（ボス部８４）との間にも気密性を確保するためのＯリング８８が配置されている。
【００４２】以上のドッキングフランジ８と移動型２側の当てフランジ２４との位置関係は、固定型１に移動型２を型閉めした状態で、当てフランジ２４が可動フランジ８４のボス部８４を、圧縮コイルばね８６の弾性力に抗して、前記した押し代（７ｍｍ）に相当する距離だけ移動（接続フランジ８２側への移動）させるような位置関係となっており、その押圧状態つまり図８に示す状態から、移動型２側の当てフランジ２４が後退すると、圧縮コイルばね８６の弾性力によって可動フランジ８３が接続フランジ８２とは離反する向きに移動する。そして、当てフランジ２４が更に後退すると、可動フランジ８３がストッパピン８５の頭部８５ａに当たって移動が規制され、次いで当てフランジ２４がボス部８４の先端面８４ａから離れた時点で、ドッキングフランジ８と当てフランジ２４との連結が解除される。
【００４３】次に、図５に示す成形品Ｓ１（開口部有り）の成形手順を説明する。
【００４４】まず、成形の前工程として、図２に示すように固定型１の凹部１ｃに開口形成用コア１ａを装着する。また、移動型２の成形面のうち、成形品Ｓ１の開口部Ｓ１ａに対応する部分（非接触部Ｆ）に耐熱テープ（例えばテフロンテープ）９を貼り付けて、その部分に存在するスリット２０ａを塞いでおく（図９参照）。
【００４５】以上のセッティングが完了した後、成形品Ｓ１の成形を以下の手順で行なう。
【００４６】（１）図２に示すように移動型２及び上型３の型閉めを行なう。この型閉め状態で移動型２側の当てフランジ２４がドッキングフランジ８に連結される。型閉めが完了した後、各型の蒸気弁Ｖ１１，Ｖ２１，Ｖ３１を開き、各型の蒸気室１０，２０，３０に蒸気を供給して予熱を行なう。
【００４７】（２）フィーダ（図示せず）によりポリスチレンビーズ等の原料（予備発泡ビーズ）をキャビティＣ内に充填する。
【００４８】（３）各型の蒸気弁Ｖ１１，Ｖ２１，Ｖ３１を開閉を制御して、一方加熱→逆一方加熱→両面加熱等の加熱を行なって、キャビティＣ内の原料を発泡融着させることにより成形品Ｓ１を成形する。なお、一方加熱、逆一方加熱、両面加熱は発泡成形において一般に採用されている加熱方法である。
【００４９】（４）各型の蒸気弁Ｖ１１，Ｖ２１，Ｖ３１を閉じた状態で、各型の冷却水弁Ｖ１２，Ｖ２２，Ｖ３２及びドレン弁Ｖ１３，Ｖ２３，Ｖ３３を開いて各蒸気室１０，２０，３０に冷却水を供給し、キャビティＣ内の成形品Ｓ１を冷却する。冷却完了後、各蒸気室１０，２０，３０の水抜きを行う。
【００５０】（５）各型の真空弁Ｖ１４，Ｖ２４，Ｖ３４を開いて各蒸気室１０，２０，３０を真空排気することにより、成形品Ｓ１に含まれる水分を除去するとともに、キャビティＣ内の成形品Ｓ１を真空冷却した後、成形品Ｓ１の離型を行なう。
【００５１】成形品Ｓ１の離型工程を図９及び図１０を参照しながら説明する。
【００５２】図９（Ａ）は前記した真空冷却が完了した状態を示しており、この状態で、固定型１及び上型３の真空弁Ｖ１４，Ｖ３４（図４）を閉じる。移動型２の真空弁Ｖ２４は開いたままの状態を保持し、移動型２の蒸気室２０を真空状態に維持する。次に、型開きを開始する直前もしくは同時に、固定型１及び上型３の各蒸気室１０，３０にエアを導入して、各蒸気室１０，３０を大気圧に戻す。この処理により、図９（Ｂ）に示すように、成形品Ｓ１が真空状態に維持されている移動型２に吸着される。
【００５３】図１０（Ａ）に示すように上型３の型開きを行ない、次いで移動型２の型開きを開始する。
【００５４】この移動型２の型開き過程において、図１０（Ｂ）に示すように、移動型２の固定型１に対する移動量が、ドッキングフランジ８の押し代（７ｍｍ）に達するまでは移動型２の蒸気室２０の真空排気が継続される。また、成形品Ｓ１の開口部Ｓ１ａに対応する部分に存在するスリット２０ａ（図２参照）は耐熱テープ９にて塞がれているので、移動型２の蒸気室２０に外部からエアが流入することはない。従って、移動型２側の当てフランジ２４がドッキングフランジ８から完全に離れるまでは、蒸気室２０の真空状態が維持されるので、成形品Ｓ１が移動型２に吸着されたままの状態が維持され、移動型２の移動に伴って成形品Ｓ１が固定型１から離型する。なお、この図９（Ｂ）の離型工程において、固定型１に対する成形品Ｓ１の移動量は７ｍｍ（ドッキングフランジ８の押し代）程度であるが、これだけの移動でも、離型抵抗を大幅に低減することができる。
【００５５】そして、移動型２が更に移動して移動型２側の当てフランジ２４がドッキングフランジ８から完全に離れた時点で、移動型２の蒸気室２０が大気圧となるが、この時点では、固定型１による離型抵抗が小さくなっているので、図１０（Ｃ）に示すように、成形品Ｓ１は移動型２に引っついたままの状態で移動する。なお、移動型２側の当てフランジ２４がドッキングフランジ８から離れた時点で、移動型２の蒸気弁を閉じる。
【００５６】移動型２の型開きが完了した後、成形品Ｓ１をバキュームパッド（図示せず）にて吸着するとともに、移動型２の蒸気室２０にエアを供給し、スリット２０ａからエアをキャビティＣ内に吹き出して成形品Ｓ１を移動型２から離型する。
【００５７】次に、図６に示す成形品Ｓ２（開口部無し）を生産する場合、開口形成用コア１ａに替えて、図３に示す形状の面形成用コア１ｂを凹部１ｃに装着した後、前記した工程（１）〜（５）と同じ手順にて成形品Ｓ２を成形する。なお、この成形品Ｓ２の生産を行なう前に、図５に示す成形品Ｓ１の成形が実施されている場合には、移動型２の成形面に貼り付けてある耐熱テープ９を、コア交換時に取り外しておく。
【００５８】また、図６の成形品Ｓ２の成形において、前記した工程（５）の真空冷却が完了した後に行なう離型工程は、図１１（Ａ），（Ｂ）及び図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、図５の成形品Ｓ１の離型工程と同じであるので、その詳細な説明は省略する。
【００５９】なお、以上の実施形態では、固定型、移動型及び上型からなる３分割の成形金型を用いた発泡成形機を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、固定型及び移動型からなる２分割の成形金型、あるいは４分割以上の成形金型を用いた発泡成形機にも適用できる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、移動型の蒸気室を真空状態に維持して成形品を移動型に吸着した状態で型開きを行って成形品を固定型から離型するので、建物の壁パネルなどの大型の成形品を簡単に離型することができる。また、エジェクタピンを使用しない離型方式であるので、成形品が大型であっても成形品が損傷することがない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１４７８８８
【氏名又は名称】株式会社積水工機製作所
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| 【出願日】 |
平成１３年３月２７日（２００１．３．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０３９７５
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 拓也
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２８３３７９（Ｐ２００２−２８３３７９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１０月３日（２００２．１０．３） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−９０７１７（Ｐ２００１−９０７１７） |
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