発泡樹脂製品の製造方法および発泡樹脂製品の成形機
【課題】
発泡性原料からなる表面硬化層を生成できる発泡樹脂製品の製造方法および成形機を提供する。
【解決手段】
発泡樹脂製品の製造方法は、複数の金型のうちの加熱用金型の表面を発泡性原料の融点以上に加熱するステップと、複数の金型を閉じることによって形成された成形空間に発泡性原料を供給するステップと、加熱用金型が有する面のうちで金型の閉鎖方向に対して垂直ではない面に対向する金型の少なくとも一部である移動金型を加熱用金型に近づける方向に移動することにより、加熱用金型の表面において発泡性原料を溶融して溶融硬化層を生成するステップと、移動金型を加熱用金型から遠ざける方向に移動するステップと、成形空間に予備発泡された発泡性原料を供給するステップと、成形空間に、発泡性原料を溶着させるために蒸気を供給するステップとを備える。
発泡性原料からなる表面硬化層を生成できる発泡樹脂製品の製造方法および成形機を提供する。
【解決手段】
発泡樹脂製品の製造方法は、複数の金型のうちの加熱用金型の表面を発泡性原料の融点以上に加熱するステップと、複数の金型を閉じることによって形成された成形空間に発泡性原料を供給するステップと、加熱用金型が有する面のうちで金型の閉鎖方向に対して垂直ではない面に対向する金型の少なくとも一部である移動金型を加熱用金型に近づける方向に移動することにより、加熱用金型の表面において発泡性原料を溶融して溶融硬化層を生成するステップと、移動金型を加熱用金型から遠ざける方向に移動するステップと、成形空間に予備発泡された発泡性原料を供給するステップと、成形空間に、発泡性原料を溶着させるために蒸気を供給するステップとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡樹脂製品の製造方法および成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、発泡樹脂製品（例えば、発泡ポリスチレン材や発泡エチレン材）は、金型に充分に充填された発泡性原料（発泡ビーズ）を発泡溶着させて成形される。発泡性樹脂製品は、軽量であると共に衝撃吸収力や断熱性に優れることから、梱包資材、建築材等として広く使用されている。また、特許文献１または特許文献２に示されるように、表面に表皮材を貼り付けた発泡樹脂製品も提案されている。このように表面に表皮材を貼り付けると、表面に光沢が生まれたり、防水性が向上したりするので、発泡樹脂製品の用途を広げることができる。
【０００３】
特許文献１または特許文献２に示される発泡樹脂製品は、発泡層とは別部材からなる表皮材を貼り付けていることから剥離しやすいという欠点があった。特許文献３は、発泡性原料によって表皮材を成形する成形方法を提案している。発泡性原料を用いて表皮材を成形できると、廃棄時の分離が不要でリサイクルに適する等の効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−５５６５０号公報
【特許文献２】特開２００１−２７７３９９号公報
【特許文献３】特開平６−２７８１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献３に記載された成形方法では、一般的なクラッキング間隔より大きな１０〜１５０ｍｍの範囲内の間隔を残して型閉めし、原料粒子を過剰に充填する。そして、油圧シリンダを利用した強制型閉めを繰り返し行うことによって原料粒子を成形面に強制接触させて溶融させる。
【０００６】
しかしながら、この方法では、生成しようとする表面硬化層の厚みに応じた大きさのクラッキング間隔を残して型閉めする必要があり（特許文献３、段落［００２１］）、装置の規模が現実的ではない大きさになってしまう。また、この方法では、発泡層の倍率を適切に制御できないため、所望の断熱特性を得ることができない。これまでに、発泡性原料からなる表面硬化層を有する発泡樹脂製品の現実的な生成方法は提案されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、発泡性原料により表面硬化層を生成できる発泡樹脂製品の製造方法および成形機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】
【０００８】
本発明の発泡樹脂製品の製造方法は、複数の金型を閉じることによって形成される成形空間にて発泡樹脂製品を製造する方法であって、前記複数の金型のうちの加熱用金型の表面を発泡性原料の融点以上に加熱するステップと、複数の金型によって形成された成形空間に発泡性原料を供給するステップと、前記加熱用金型が有する面のうちで前記金型の閉鎖方向に対して垂直ではない面に対向する金型の少なくとも一部である移動金型を前記加熱用金型に近づける方向に移動することにより、前記加熱用金型の表面において発泡性原料を溶融して溶融硬化層を生成するステップと、前記移動金型を前記加熱用金型から遠ざける方向に移動するステップと、前記成形空間に予備発泡された発泡性原料を供給するステップと、前記成形空間に発泡性原料を溶着させるために蒸気を供給するステップとを備える。
【０００９】
このように移動金型を加熱用金型に近づける方向に移動することにより、成形空間内の発泡性原料が加熱用金型に押し付けられ、加熱用金型の表面において適切に溶融硬化層を生成することができる。金型の閉鎖方向に対して垂直な面に対しては、金型を閉じる際のプレス力によって発泡性原料が加熱用金型に押し付けられる。本発明によれば、閉鎖方向と非垂直な面にも発泡性原料の押し付けを行うことにより、適切に溶融硬化層を生成することができる。
【００１０】
本発明の発泡樹脂製品の製造方法は、前記溶融硬化層を生成するステップにおいて、前記加熱用金型が有する面のうちで前記金型の閉鎖方向に対して垂直な面に対向する金型の少なくとも一部である第２の移動金型を前記加熱用金型に近づける方向に移動してもよい。
【００１１】
このように溶融硬化層を生成する際には第２の移動金型を加熱用金型に近づける方向に移動し、発泡層を生成する際には第２の移動金型を加熱用金型から遠ざける方向に移動することにより、溶融硬化層を生成するときと発泡層を生成するときとで異なる成形空間を形成することができる。
【００１２】
本発明の発泡樹脂製品の製造方法は、前記加熱用金型に、発泡性原料の融点以上に加熱した液状熱媒体を通すことにより、その表面を加熱してもよい。この構成により、迅速に、加熱用金型を発泡性原料の融点以上に加熱することができる。
【００１３】
本発明の発泡樹脂製品の製造方法は、前記加熱用金型に、発泡性原料の融点未満に冷却した液状熱媒体を通すことにより、その表面を冷却してもよい。この構成により、迅速に、加熱用金型を発泡性原料の融点未満に冷却することができる。
【００１４】
本発明の発泡樹脂製品の製造方法は、前記溶融硬化層を生成した後に、再度、成形空間に発泡性原料を供給し、溶融硬化層を生成してもよい。このように溶融硬化層の生成処理を複数回行うことにより、溶融硬化層表面を平滑化することができる。
【００１５】
本発明の発泡樹脂製品の製造方法において、前記加熱用金型は、凸型の金型であってもよいし、凹型の金型であってもよい。凸型の加熱用金型を用いることにより、内部に溶融硬化層を有する発泡樹脂製品を製造することができ、凹型の加熱用金型を用いることにより、外部に溶融硬化層を有する発泡樹脂製品を製造することができる。
【００１６】
本発明の発泡樹脂製品の成形機は、成形空間を構成する複数の金型と、前記成形空間に対して発泡性原料を供給する原料供給管と、前記複数の金型のうちの加熱用金型の表面を発泡性原料の融点以上に加熱するための加熱手段と、前記加熱用金型が有する面のうちで前記金型の閉鎖方向に対して垂直ではない面に対向する金型の少なくとも一部の移動金型を前記加熱用金型に対して移動する移動機構と、前記成形空間に発泡性原料を溶着させるために蒸気を供給する蒸気供給部とを備える。前記加熱手段は、前記加熱用金型に液状熱媒体を通す液状熱媒体供給管であってもよいし、高圧蒸気、ヒーター、ＩＨ（Induction Heating）等でもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、金型の閉鎖方向と垂直ではない加熱用金型の面にも発泡性原料の押し付けを行うことにより、適切に溶融硬化層を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態の成形機の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の製造方法を示す図である。
【図３】発泡率の低い発泡性原料を充填する工程を示す図である。
【図４】金型を閉鎖する工程を示す図である。
【図５】溶融硬化層を生成する工程を示す図である。
【図６】発泡率の高い発泡性原料を充填する工程を示す図である。
【図７】発泡層を生成する工程を示す図である。
【図８】発泡樹脂容器を取り出す工程を示す図である。
【図９】第１の実施の形態の製造方法にて生成された発泡樹脂容器を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態の成形機の構成を示す図である。
【図１１】発泡率の低い発泡性原料を充填する工程を示す図である。
【図１２】金型を閉鎖する工程を示す図である。
【図１３】溶融硬化層を生成する工程を示す図である。
【図１４】発泡率の高い発泡性原料を充填する工程を示す図である。
【図１５】発泡層を生成する工程を示す図である。
【図１６】発泡樹脂容器を取り出す工程を示す図である。
【図１７】第２の実施の形態の製造方法にて生成された発泡樹脂容器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態の発泡樹脂製品の製造方法および成形機について、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態では、発泡樹脂容器を成形する成形機について説明するが、本発明は、発泡樹脂容器の製造方法および成形機に限定されるものではなく、容器以外の発泡樹脂製品に適用することが可能である。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の成形機１の構成を示す断面図である。発泡樹脂容器の成形機１は、凸型金型１０と凹型金型４０とを有している。成形機１は、凸型金型１０と凹型金型４０を閉じたときに形成される空間（これを「成形空間」という）に発泡性原料を導入し、溶融および溶着することによって発泡樹脂容器を成形する。本実施の形態においては、凸型金型１０を固定しておき、凸型金型１０に対して凹型金型４０を移動することにより、成形空間を形成する。なお、凹型金型４０を固定しておき、凸型金型１０の方を移動させることとしてもよい。
【００２１】
凸型金型１０は、発泡性原料を導入する原料供給管１２を有している。原料供給管１２内には、封止部材１４が設けられている。封止部材１４は、原料供給管１２内において移動可能である。封止部材１４は、成形空間側に移動したときに、封止部材１４の端部に取り付けられた封止面１６が原料供給管１２を封止し、成形空間を画成する壁面の一部を構成する。これにより、発泡性原料の原料供給管１２への逆流を防止する。また、封止面１６が位置Ａに来るまで封止部材１４を移動することにより、原料供給管１２を通じて成形空間に原料を導入することが可能となる。
【００２２】
凸型金型１０は、凸部の上面（凹型金型４０のある側）に、スライド式の金型（以下、「正面スライド」という）１８を有している。正面スライド１８は、エアシリンダ２０によって、金型の閉鎖方向Ｂに沿って前後に移動する。また、凸型金型１０は、凸部の側面にも、スライド式の金型（以下、「側面スライド」という）２２を有している。側面スライド２２は、エアシリンダ２４によって、金型の閉鎖方向Ｂと垂直方向に沿って前後に移動する。側面スライド２２は、本発明の「移動金型」に該当する。
【００２３】
凸型金型１０は、中空構造を有している。凸型金型１０は、内部の空間２６に蒸気を供給する蒸気供給口２８と、冷却水を供給する冷却水供給口３０と、内部の空間２６から蒸気または冷却水を排出するドレン管３２を有している。正面スライド１８および側面スライド２２には、無数の微小なベントホールが形成されている。凸型金型１０の内部に供給された蒸気および冷却水は、ベントホールを通じて成形空間に供給される。
【００２４】
凹型金型４０には、液状熱媒体を循環させるための熱媒体循環路４１が通っている。熱媒体循環路４１に液状熱媒体を流すことにより、凹型金型４０を加熱または冷却することができる。凹型金型４０は、本発明の「加熱用金型」に該当する。なお、本実施の形態では、熱媒体循環路４１に液状熱媒体を流すことにより凹型金型４０を加熱する例について説明しているが、例えば、高圧蒸気、ヒーター、ＩＨ等の別の加熱手段を用いることも可能である。
【００２５】
凸型金型１０、凹型金型４０の材質は、例えば、アルミニウム、真鍮、ステンレスである。本実施の形態では、発泡性原料を溶融するときには、溶着させるときより高い圧力で金型を閉じる必要がある。従って、溶融時の金型の閉鎖圧力に耐え得る材質を選択する。
【００２６】
図２は、発泡樹脂容器の製造工程を示す図、図３〜図８は、各工程における成形機１の動きを示す図である。以下、図２〜図８を参照して、本実施の形態の発泡樹脂容器の製造方法について説明する。
【００２７】
図２に示すように、最初に、凹型金型４０の熱媒体循環路４１に、発泡性原料の融点以上の温度（例えば、１５０℃）の液状熱媒体を循環させることにより、凹型金型４０の表面を加熱する（Ｓ１０）。この状態で、凸型金型１０の正面スライド１８を凹型金型４０の方向に移動させ（Ｓ１０）、この状態で凹型金型４０を凸型金型１０に対して近づける。この段階では、図３に示すように、凸型金型１０と凹型金型４０を完全に閉鎖するのではなく、わずかな隙間を開けておく。この隙間を「クラッキング間隔」という。なお、正面スライド１８の移動と金型の閉鎖の順序は、必ずしも上記した順序でなくてもよく、クラッキング間隔を残して金型を閉じた後に、正面スライド１８を凹型金型４０の方向に移動させてもよい。
【００２８】
次に、原料供給管１２を通じて、低発泡率（例えば、３〜２０倍）の発泡性原料を供給し、成形空間に充填する（Ｓ１２）。発泡性原料としては、例えば、ブタジエン５〜２０％含有の発泡スチレンビーズを用いる。成形空間に向かって空気を流すことにより、発泡性原料を成形空間に流し込む。成形空間に流れ込んだ空気は、ベントホールおよびクラッキング間隔から外部に逃げる。
【００２９】
成形空間に発泡性原料を充填した後、図４に示すように、凹型金型４０を凸型金型１０に対してプレスして金型を閉じ、成形空間を閉鎖する（Ｓ１４）。また、封止部材１４を凹型金型４０の側に移動し、封止面１６によって原料供給管１２の出口を閉じる。
【００３０】
続いて、図５に示すように、凸型金型１０の側面スライド２２を凹型金型４０の側面に近づける方向に移動させる（Ｓ１６）。成形空間内の発泡性原料は、凹型金型４０の側面に押し付けられる。ここで、凸型金型１０から成形空間内に高温の蒸気を供給する（Ｓ１８）。具体的には、凸型金型１０の内部２６に、高圧ボイラーによって圧力がかけられた１００℃以上の高温（例えば１１０℃）の蒸気を供給する。凸型金型１０の内部に供給された蒸気は、ベントホールを通じて成形空間に供給される。金型の閉鎖方向Ｂに関しては、金型の閉鎖圧力によって、発泡性原料が凹型金型４０の底面に押し付けられる。融点以上に加熱された凹型金型４０の側面および底面において、発泡性原料が溶融する。
【００３１】
次に、凹型金型４０の熱媒体循環路４１に、発泡性原料の融点未満の温度（例えば、８０℃）の液状熱媒体を循環させることにより、凹型金型４０の表面を冷却する（Ｓ２０）。凹型金型４０の表面で溶融された発泡性原料は冷却されると硬化し、溶融硬化層３４が形成される。なお、凹型金型４０の表面から離れるに従って、発泡性原料が溶融する割合が低下するので、低発泡率の発泡性原料が溶着した発泡層（以下、「中間層」という）３５が形成される。中間層３５については、後述する。
【００３２】
以上、溶融硬化層３４を形成する工程について説明した。なお、上記の工程を複数回繰り返し行ってもよい。これにより、溶融硬化層３４を厚くすることができると共に、より平滑化することができる。
【００３３】
溶融硬化層３４の生成に続いて、発泡層を生成する。図２に示すように、凸型金型１０の正面スライド１８および側面スライド２２を凹型金型４０から遠ざける方向に移動する（Ｓ２２）。凸型金型１０と凹型金型４０を少し離隔させてクラッキング間隔を開ける。また、原料供給管１２内の封止部材１４を封止面１６が位置Ａに来るように移動させておく。これにより、成形機１は図６に示す状態になる。この状態で、原料供給管１２を通じて、高発泡率（例えば、１０〜７０倍）の発泡性原料を充填する（Ｓ２４）。発泡性原料としては、溶融硬化層３４の原料と同じ原料を用いる。ここでは、同じ原料を用いる例について説明しているが、例えば、耐熱グレード、着色、自己消火性グレード等が異なる発泡性原料を用いることとしてもよい。
【００３４】
成形空間に発泡性原料を充填した後、図７に示すように、凹型金型４０を凸型金型１０に対してプレスして金型を閉じ、成形空間を閉鎖する（Ｓ２６）。また、封止部材１４を凹型金型４０の側に移動し封止面１６によって原料供給管１２の出口を閉じる。この状態で、凸型金型１０の内部２６に高温の蒸気を供給する（Ｓ２６）。ここで、蒸気は高圧ボイラーによって圧力がかけられ、１００℃以上の高温に加熱される。本実施の形態では、１１０℃に加熱した蒸気を凸型金型１０の内部２６に供給する。凸型金型１０の内部に供給された蒸気は、ベントホールを通じて成形空間に供給される。成形空間内では、高温の蒸気によって、発泡性原料（高発泡率の発泡性ビーズ）が溶着し、高発泡率の発泡層３６が形成される。発泡層３６は、中間層を介して、溶融硬化層３４に対しても溶着する。
【００３５】
次に、凸型金型１０の内部に冷却水を供給する（Ｓ２８）。また、図示しないバキューム装置を用いて凸型金型１０の内部を減圧して冷却水を蒸発させる。このときの蒸発潜熱を利用して、成形空間において成形された発泡樹脂容器を冷却する。また、発泡性樹脂に付着した冷却水を揮発させる。次に、図８に示すように、凸型金型１０と凹型金型４０を開いて、成形された発泡樹脂容器３８を取り出す（Ｓ３０）。
【００３６】
図９は、成形された発泡樹脂容器３８の構成を示す図である。発泡樹脂容器３８は、その外底面および外側面に溶融硬化層３４を有する。容器の内部は、高発泡率の発泡層３６によって構成されている。溶融硬化層３４と発泡層３６の間には、発泡層３６より低倍率の中間層３５が介在している。なお、図では、説明の便宜上、溶融硬化層３４、中間層３５の境界を明確に記載しているが、溶融硬化層３４および中間層３５は同一プロセスにより生成され、発泡率が徐々に変化しており、実際には境界は明確ではない。溶融硬化層３４と発泡層３６との間に、発泡層３６と発泡率の近い中間層３５があるため、溶融硬化層３４が剥離しにくい構成となっている。
【００３７】
第１の実施の形態の発泡樹脂製品の製造方法は、金型の閉鎖圧力によって発泡性原料を凹型金型４０の凹型底面に押し付けるので、適切に溶融硬化層３４を生成することができる。また、側面スライド２２を凹型金型４０の側面に近づける方向に移動して発泡性原料を側面に押し付けるので、凹型金型４０の側面においても溶融硬化層３４を適切に生成でき、発泡樹脂容器３８の外底面と外側面に均一の溶融硬化層３４を生成できる。溶融硬化層３４の厚さは、０．２〜３．０ｍｍである。ここで、溶融硬化層３４の厚さとは、溶融硬化層３４のソリッドの部分の厚さを意味する。このような厚さの溶融硬化層３４を有することに発泡樹脂容器の強度を高めることができる。
【００３８】
なお、本明細書において、「均一」とは、溶融硬化層３４の膜厚のバラツキがその中心値の±１０％の範囲に収まっている状態を意味する。溶融硬化層３４を均一にすることにより、溶融硬化層３４の強度を一定にできる。
【００３９】
第１の実施の形態の発泡樹脂製品の製造方法は、溶融硬化層３４を生成する際には、正面スライド１８を凹型金型４０に近づける方向に移動しておき、発泡層３６を生成する際には、凹型金型４０から遠ざける方向に移動する。これにより、一つの凸型金型１０を用いて大きさの異なる成形空間を形成することができる。
【００４０】
第１の実施の形態の発泡樹脂製品の製造方法は、液状熱媒体を用いて凹型金型４０の加熱および冷却を行っているので、凹型金型４０の温度制御を速やかに行える。従来は、高温の水蒸気を成形空間に供給することによって溶着を行っていたが、この構成を利用して発泡性原料の融点以上に蒸気を加熱しようとした場合には、より高圧な水蒸気が必要になる。例えば、１１０℃の蒸気圧力は約０．１５ＭＰａなのに対し、１５０℃では約０．５ＭＰａが必要となる。このため、大型ボイラーの配置、配管の高圧対応化が必要となる。これに対し、液状熱媒体を用いる本実施の形態では、高圧対応化の必要がない。
【００４１】
第１の実施の形態の発泡樹脂製品の製造方法は、溶融硬化層３４を生成した後、高発泡率の発泡性原料を用いて発泡層３６を生成するので、発泡層３６の発泡倍率を適切に制御することができる。特許文献３に記載した方法では、表面硬化層を生成する際の熱によって、成り行きで発泡層の倍率が制御されてしまうため、所望の断熱特性を得ることはできない。
【００４２】
（第２の実施の形態）
図１０は、第２の実施の形態の成形機２を示す断面図である。第１の実施の形態では、容器の外底面および外側面に溶融硬化層を生成したが、第２の実施の形態では、容器の内底面および内側面に溶融硬化層を生成する成形機２の例について説明する。
【００４３】
第２の実施の形態の成形機は、凸型金型１０ａと凹型金型４０ａとを有している。第１の実施の形態では、凸型金型１０が原料供給管１６、正面スライド１８および側面スライド２２を備えていたが、第２の実施の形態では、凹型金型４０ａがこれらの構成を備えている。また、第１の実施の形態では、凹型金型４０が熱媒体循環路４１を備えていたが、第２の実施の形態では、凸型金型１０ａが熱媒体循環路３３を備えている。すなわち、第２の実施の形態の成形機２の凸型金型１０ａおよび凹型金型４０ａは、第１の実施の形態の成形機１の凸型金型１０および凹型金型４０と反対の役割を有する。
【００４４】
第２の実施の形態の成形機２による発泡樹脂容器の製造方法は、基本的には、第１の実施の形態と同様である（図２参照）。以下、各処理工程における第２の実施の形態の成形機２の動作について図面を参照しながら説明する。
【００４５】
図１１に示すように、最初に、凸型金型１０ａの熱媒体循環路３３に、発泡性原料の融点以上の温度（例えば、１５０℃）の液状熱媒体を循環させることにより、凸型金型１０ａの表面を加熱する。凹型金型４０ａの正面スライドを凸型金型１０ａの方向に移動させ、クラッキング間隔を残して金型を閉じる。次に、原料供給管４２を通じて、低発泡率（例えば、３〜２０倍）の発泡性原料を供給する。
【００４６】
成形空間に発泡性原料を充填した後、図１２に示すように、凸型金型１０ａを凹型金型４０ａに対してプレスして金型を閉じ、成形空間を閉鎖すると共に、封止部材４４によって原料供給管４２の出口を閉じる。
【００４７】
続いて、図１３に示すように、凹型金型４０ａの側面スライド５２を凸型金型１０ａの側面の方向に移動させ、融点以上に加熱された凸型金型１０ａの側面および上面において、発泡性原料を溶融する。このときに、凹型金型４０ａから成形空間内に高温の蒸気（例えば、１１０℃）を供給する。次に、凸型金型１０ａの熱媒体循環路３３に、発泡性原料の融点未満の温度（例えば、８０℃）の液状熱媒体を循環させることにより、凸型金型１０ａの表面を冷却する。凸型金型１０ａの表面で溶融された発泡性原料は、冷却されることにより硬化し、溶融硬化層６４を形成する。
【００４８】
以上の工程により溶融硬化層６４を形成する。なお、上記の工程を複数回繰り返し行ってもよい。これにより、溶融硬化層６４を厚くすることができると共に、溶融硬化層６４の表面をより平滑化することができる。
【００４９】
溶融硬化層６４の生成に続いて、発泡層６６を生成する。図１４に示すように、凹型金型４０ａの正面スライド４８および側面スライド５２を凸型金型１０ａから遠ざける方向に移動する。凸型金型１０ａと凹型金型４０ａを少し離隔させてクラッキング間隔を開ける。また、原料供給管４２内の封止部材４４を封止面４６が位置Ａに来るまで移動しておく。この状態で、原料供給管４２を通じて、高発泡率（例えば、１０〜７０倍）の発泡性原料を充填する。発泡性原料としては、溶融硬化層６４の原料と同じ原料を用いる。
【００５０】
成形空間に発泡性原料を充填した後、図１５に示すように、凸型金型１０ａを凹型金型４０ａに対してプレスして金型を閉じ、成形空間を閉鎖する。また、封止面４６が正面スライド４８の上面と同じ位置に来るまで封止部材４４を移動し、原料供給管４２の出口を閉じる。この状態で、凹型金型４０ａの内部に高温（例えば、１１０℃）の蒸気を供給し、成形空間内で高発泡率の発泡層６６を形成する。
【００５１】
次に、凹型金型４０ａの内部に冷却水を供給する。また、図示しないバキューム装置を用いて凹型金型４０ａの内部を減圧して冷却水を蒸発させる。このときの蒸発潜熱を利用して、成形空間において成形された発泡性樹脂を冷却する。また、発泡性樹脂に付着した冷却水を揮発させる。次に、図１６に示すように、凸型金型１０ａと凹型金型４０ａを開いて、成形された発泡樹脂容器６８を取り出す。
【００５２】
図１７は、成形された発泡樹脂容器６８の構成を示す図である。発泡樹脂容器６８は、その内底面および内側面に溶融硬化層６４を有する。発泡樹脂容器６８の外部は、高発泡率の発泡層６６によって構成されている。溶融硬化層６４と発泡層６６との間には、発泡層６６より低倍率の中間層６５が介在している。溶融硬化層６４と発泡層６６との間に中間層６５が介在することにより、溶融硬化層６４が剥離しにくい構成となっている。
【００５３】
第２の実施の形態の発泡樹脂製品の製造方法は、金型の閉鎖圧力によって発泡性原料を凸型金型１０ａの凸部上面に押し付けるので、適切に溶融硬化層６４を生成することができる。また、側面スライド５２を凸型金型１０ａの側面に近づける方向に移動して発泡性原料を側面に押し付けるので、凸型金型１０ａの側面においても溶融硬化層６４を適切に生成でき、発泡樹脂容器６８の内底面と内側面に均一の溶融硬化層６４を生成できる。
【００５４】
第２の実施の形態の発泡樹脂製品の製造方法は、第１の実施の形態と同様に、一つの凹型金型４０ａを用いて大きさの異なる成形空間を形成することができると共に、凸型金型１０ａの温度制御を速やかに行える。また、発泡層６６の発泡倍率を適切に制御できる。
【００５５】
以上、本発明の発泡樹脂製品の製造方法および成形機について、実施の形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。
【００５６】
上記した実施の形態では、比較的単純な構成の発泡樹脂容器を製造する製造方法および成形機を例として説明したが、本発明の製造方法および成形機は、より複雑な構成を有する製品に適用することも可能である。例えば、ドレン管等の接続口を有する容器にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本発明は、発泡性原料からなる溶融硬化層を生成することができるという効果を有し、冷凍空調機器や産業用空調設備のドレンパンや、クーラーボックス、プランター等の発泡樹脂製品の製造方法および成形機として有用である。また、上記した例に限らず、本発明の発泡樹脂製品は、保温、断熱、緩衝性能を有し、これらの性能を必要とする製品の製造方法および成形機として有用である。立体広告用のディスプレイの製造にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１，２ 成形機
１０ 凸型金型
１２ 原料供給管
１４ 封止部材
１６ 封止面
１８ 正面スライド
２０ エアシリンダ
２２ 側面スライド
２４ エアシリンダ
２６ 内部の空間
２８ 蒸気供給口
３０ 冷却水供給口
３２ ドレン管
３４ 溶融硬化層
３５ 中間層
３６ 発泡層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡樹脂製品の製造方法および成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、発泡樹脂製品（例えば、発泡ポリスチレン材や発泡エチレン材）は、金型に充分に充填された発泡性原料（発泡ビーズ）を発泡溶着させて成形される。発泡性樹脂製品は、軽量であると共に衝撃吸収力や断熱性に優れることから、梱包資材、建築材等として広く使用されている。また、特許文献１または特許文献２に示されるように、表面に表皮材を貼り付けた発泡樹脂製品も提案されている。このように表面に表皮材を貼り付けると、表面に光沢が生まれたり、防水性が向上したりするので、発泡樹脂製品の用途を広げることができる。
【０００３】
特許文献１または特許文献２に示される発泡樹脂製品は、発泡層とは別部材からなる表皮材を貼り付けていることから剥離しやすいという欠点があった。特許文献３は、発泡性原料によって表皮材を成形する成形方法を提案している。発泡性原料を用いて表皮材を成形できると、廃棄時の分離が不要でリサイクルに適する等の効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−５５６５０号公報
【特許文献２】特開２００１−２７７３９９号公報
【特許文献３】特開平６−２７８１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献３に記載された成形方法では、一般的なクラッキング間隔より大きな１０〜１５０ｍｍの範囲内の間隔を残して型閉めし、原料粒子を過剰に充填する。そして、油圧シリンダを利用した強制型閉めを繰り返し行うことによって原料粒子を成形面に強制接触させて溶融させる。
【０００６】
しかしながら、この方法では、生成しようとする表面硬化層の厚みに応じた大きさのクラッキング間隔を残して型閉めする必要があり（特許文献３、段落［００２１］）、装置の規模が現実的ではない大きさになってしまう。また、この方法では、発泡層の倍率を適切に制御できないため、所望の断熱特性を得ることができない。これまでに、発泡性原料からなる表面硬化層を有する発泡樹脂製品の現実的な生成方法は提案されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、発泡性原料により表面硬化層を生成できる発泡樹脂製品の製造方法および成形機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】
【０００８】
本発明の発泡樹脂製品の製造方法は、複数の金型を閉じることによって形成される成形空間にて発泡樹脂製品を製造する方法であって、前記複数の金型のうちの加熱用金型の表面を発泡性原料の融点以上に加熱するステップと、複数の金型によって形成された成形空間に発泡性原料を供給するステップと、前記加熱用金型が有する面のうちで前記金型の閉鎖方向に対して垂直ではない面に対向する金型の少なくとも一部である移動金型を前記加熱用金型に近づける方向に移動することにより、前記加熱用金型の表面において発泡性原料を溶融して溶融硬化層を生成するステップと、前記移動金型を前記加熱用金型から遠ざける方向に移動するステップと、前記成形空間に予備発泡された発泡性原料を供給するステップと、前記成形空間に発泡性原料を溶着させるために蒸気を供給するステップとを備える。
【０００９】
このように移動金型を加熱用金型に近づける方向に移動することにより、成形空間内の発泡性原料が加熱用金型に押し付けられ、加熱用金型の表面において適切に溶融硬化層を生成することができる。金型の閉鎖方向に対して垂直な面に対しては、金型を閉じる際のプレス力によって発泡性原料が加熱用金型に押し付けられる。本発明によれば、閉鎖方向と非垂直な面にも発泡性原料の押し付けを行うことにより、適切に溶融硬化層を生成することができる。
【００１０】
本発明の発泡樹脂製品の製造方法は、前記溶融硬化層を生成するステップにおいて、前記加熱用金型が有する面のうちで前記金型の閉鎖方向に対して垂直な面に対向する金型の少なくとも一部である第２の移動金型を前記加熱用金型に近づける方向に移動してもよい。
【００１１】
このように溶融硬化層を生成する際には第２の移動金型を加熱用金型に近づける方向に移動し、発泡層を生成する際には第２の移動金型を加熱用金型から遠ざける方向に移動することにより、溶融硬化層を生成するときと発泡層を生成するときとで異なる成形空間を形成することができる。
【００１２】
本発明の発泡樹脂製品の製造方法は、前記加熱用金型に、発泡性原料の融点以上に加熱した液状熱媒体を通すことにより、その表面を加熱してもよい。この構成により、迅速に、加熱用金型を発泡性原料の融点以上に加熱することができる。
【００１３】
本発明の発泡樹脂製品の製造方法は、前記加熱用金型に、発泡性原料の融点未満に冷却した液状熱媒体を通すことにより、その表面を冷却してもよい。この構成により、迅速に、加熱用金型を発泡性原料の融点未満に冷却することができる。
【００１４】
本発明の発泡樹脂製品の製造方法は、前記溶融硬化層を生成した後に、再度、成形空間に発泡性原料を供給し、溶融硬化層を生成してもよい。このように溶融硬化層の生成処理を複数回行うことにより、溶融硬化層表面を平滑化することができる。
【００１５】
本発明の発泡樹脂製品の製造方法において、前記加熱用金型は、凸型の金型であってもよいし、凹型の金型であってもよい。凸型の加熱用金型を用いることにより、内部に溶融硬化層を有する発泡樹脂製品を製造することができ、凹型の加熱用金型を用いることにより、外部に溶融硬化層を有する発泡樹脂製品を製造することができる。
【００１６】
本発明の発泡樹脂製品の成形機は、成形空間を構成する複数の金型と、前記成形空間に対して発泡性原料を供給する原料供給管と、前記複数の金型のうちの加熱用金型の表面を発泡性原料の融点以上に加熱するための加熱手段と、前記加熱用金型が有する面のうちで前記金型の閉鎖方向に対して垂直ではない面に対向する金型の少なくとも一部の移動金型を前記加熱用金型に対して移動する移動機構と、前記成形空間に発泡性原料を溶着させるために蒸気を供給する蒸気供給部とを備える。前記加熱手段は、前記加熱用金型に液状熱媒体を通す液状熱媒体供給管であってもよいし、高圧蒸気、ヒーター、ＩＨ（Induction Heating）等でもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、金型の閉鎖方向と垂直ではない加熱用金型の面にも発泡性原料の押し付けを行うことにより、適切に溶融硬化層を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施の形態の成形機の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の製造方法を示す図である。
【図３】発泡率の低い発泡性原料を充填する工程を示す図である。
【図４】金型を閉鎖する工程を示す図である。
【図５】溶融硬化層を生成する工程を示す図である。
【図６】発泡率の高い発泡性原料を充填する工程を示す図である。
【図７】発泡層を生成する工程を示す図である。
【図８】発泡樹脂容器を取り出す工程を示す図である。
【図９】第１の実施の形態の製造方法にて生成された発泡樹脂容器を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態の成形機の構成を示す図である。
【図１１】発泡率の低い発泡性原料を充填する工程を示す図である。
【図１２】金型を閉鎖する工程を示す図である。
【図１３】溶融硬化層を生成する工程を示す図である。
【図１４】発泡率の高い発泡性原料を充填する工程を示す図である。
【図１５】発泡層を生成する工程を示す図である。
【図１６】発泡樹脂容器を取り出す工程を示す図である。
【図１７】第２の実施の形態の製造方法にて生成された発泡樹脂容器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態の発泡樹脂製品の製造方法および成形機について、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態では、発泡樹脂容器を成形する成形機について説明するが、本発明は、発泡樹脂容器の製造方法および成形機に限定されるものではなく、容器以外の発泡樹脂製品に適用することが可能である。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の成形機１の構成を示す断面図である。発泡樹脂容器の成形機１は、凸型金型１０と凹型金型４０とを有している。成形機１は、凸型金型１０と凹型金型４０を閉じたときに形成される空間（これを「成形空間」という）に発泡性原料を導入し、溶融および溶着することによって発泡樹脂容器を成形する。本実施の形態においては、凸型金型１０を固定しておき、凸型金型１０に対して凹型金型４０を移動することにより、成形空間を形成する。なお、凹型金型４０を固定しておき、凸型金型１０の方を移動させることとしてもよい。
【００２１】
凸型金型１０は、発泡性原料を導入する原料供給管１２を有している。原料供給管１２内には、封止部材１４が設けられている。封止部材１４は、原料供給管１２内において移動可能である。封止部材１４は、成形空間側に移動したときに、封止部材１４の端部に取り付けられた封止面１６が原料供給管１２を封止し、成形空間を画成する壁面の一部を構成する。これにより、発泡性原料の原料供給管１２への逆流を防止する。また、封止面１６が位置Ａに来るまで封止部材１４を移動することにより、原料供給管１２を通じて成形空間に原料を導入することが可能となる。
【００２２】
凸型金型１０は、凸部の上面（凹型金型４０のある側）に、スライド式の金型（以下、「正面スライド」という）１８を有している。正面スライド１８は、エアシリンダ２０によって、金型の閉鎖方向Ｂに沿って前後に移動する。また、凸型金型１０は、凸部の側面にも、スライド式の金型（以下、「側面スライド」という）２２を有している。側面スライド２２は、エアシリンダ２４によって、金型の閉鎖方向Ｂと垂直方向に沿って前後に移動する。側面スライド２２は、本発明の「移動金型」に該当する。
【００２３】
凸型金型１０は、中空構造を有している。凸型金型１０は、内部の空間２６に蒸気を供給する蒸気供給口２８と、冷却水を供給する冷却水供給口３０と、内部の空間２６から蒸気または冷却水を排出するドレン管３２を有している。正面スライド１８および側面スライド２２には、無数の微小なベントホールが形成されている。凸型金型１０の内部に供給された蒸気および冷却水は、ベントホールを通じて成形空間に供給される。
【００２４】
凹型金型４０には、液状熱媒体を循環させるための熱媒体循環路４１が通っている。熱媒体循環路４１に液状熱媒体を流すことにより、凹型金型４０を加熱または冷却することができる。凹型金型４０は、本発明の「加熱用金型」に該当する。なお、本実施の形態では、熱媒体循環路４１に液状熱媒体を流すことにより凹型金型４０を加熱する例について説明しているが、例えば、高圧蒸気、ヒーター、ＩＨ等の別の加熱手段を用いることも可能である。
【００２５】
凸型金型１０、凹型金型４０の材質は、例えば、アルミニウム、真鍮、ステンレスである。本実施の形態では、発泡性原料を溶融するときには、溶着させるときより高い圧力で金型を閉じる必要がある。従って、溶融時の金型の閉鎖圧力に耐え得る材質を選択する。
【００２６】
図２は、発泡樹脂容器の製造工程を示す図、図３〜図８は、各工程における成形機１の動きを示す図である。以下、図２〜図８を参照して、本実施の形態の発泡樹脂容器の製造方法について説明する。
【００２７】
図２に示すように、最初に、凹型金型４０の熱媒体循環路４１に、発泡性原料の融点以上の温度（例えば、１５０℃）の液状熱媒体を循環させることにより、凹型金型４０の表面を加熱する（Ｓ１０）。この状態で、凸型金型１０の正面スライド１８を凹型金型４０の方向に移動させ（Ｓ１０）、この状態で凹型金型４０を凸型金型１０に対して近づける。この段階では、図３に示すように、凸型金型１０と凹型金型４０を完全に閉鎖するのではなく、わずかな隙間を開けておく。この隙間を「クラッキング間隔」という。なお、正面スライド１８の移動と金型の閉鎖の順序は、必ずしも上記した順序でなくてもよく、クラッキング間隔を残して金型を閉じた後に、正面スライド１８を凹型金型４０の方向に移動させてもよい。
【００２８】
次に、原料供給管１２を通じて、低発泡率（例えば、３〜２０倍）の発泡性原料を供給し、成形空間に充填する（Ｓ１２）。発泡性原料としては、例えば、ブタジエン５〜２０％含有の発泡スチレンビーズを用いる。成形空間に向かって空気を流すことにより、発泡性原料を成形空間に流し込む。成形空間に流れ込んだ空気は、ベントホールおよびクラッキング間隔から外部に逃げる。
【００２９】
成形空間に発泡性原料を充填した後、図４に示すように、凹型金型４０を凸型金型１０に対してプレスして金型を閉じ、成形空間を閉鎖する（Ｓ１４）。また、封止部材１４を凹型金型４０の側に移動し、封止面１６によって原料供給管１２の出口を閉じる。
【００３０】
続いて、図５に示すように、凸型金型１０の側面スライド２２を凹型金型４０の側面に近づける方向に移動させる（Ｓ１６）。成形空間内の発泡性原料は、凹型金型４０の側面に押し付けられる。ここで、凸型金型１０から成形空間内に高温の蒸気を供給する（Ｓ１８）。具体的には、凸型金型１０の内部２６に、高圧ボイラーによって圧力がかけられた１００℃以上の高温（例えば１１０℃）の蒸気を供給する。凸型金型１０の内部に供給された蒸気は、ベントホールを通じて成形空間に供給される。金型の閉鎖方向Ｂに関しては、金型の閉鎖圧力によって、発泡性原料が凹型金型４０の底面に押し付けられる。融点以上に加熱された凹型金型４０の側面および底面において、発泡性原料が溶融する。
【００３１】
次に、凹型金型４０の熱媒体循環路４１に、発泡性原料の融点未満の温度（例えば、８０℃）の液状熱媒体を循環させることにより、凹型金型４０の表面を冷却する（Ｓ２０）。凹型金型４０の表面で溶融された発泡性原料は冷却されると硬化し、溶融硬化層３４が形成される。なお、凹型金型４０の表面から離れるに従って、発泡性原料が溶融する割合が低下するので、低発泡率の発泡性原料が溶着した発泡層（以下、「中間層」という）３５が形成される。中間層３５については、後述する。
【００３２】
以上、溶融硬化層３４を形成する工程について説明した。なお、上記の工程を複数回繰り返し行ってもよい。これにより、溶融硬化層３４を厚くすることができると共に、より平滑化することができる。
【００３３】
溶融硬化層３４の生成に続いて、発泡層を生成する。図２に示すように、凸型金型１０の正面スライド１８および側面スライド２２を凹型金型４０から遠ざける方向に移動する（Ｓ２２）。凸型金型１０と凹型金型４０を少し離隔させてクラッキング間隔を開ける。また、原料供給管１２内の封止部材１４を封止面１６が位置Ａに来るように移動させておく。これにより、成形機１は図６に示す状態になる。この状態で、原料供給管１２を通じて、高発泡率（例えば、１０〜７０倍）の発泡性原料を充填する（Ｓ２４）。発泡性原料としては、溶融硬化層３４の原料と同じ原料を用いる。ここでは、同じ原料を用いる例について説明しているが、例えば、耐熱グレード、着色、自己消火性グレード等が異なる発泡性原料を用いることとしてもよい。
【００３４】
成形空間に発泡性原料を充填した後、図７に示すように、凹型金型４０を凸型金型１０に対してプレスして金型を閉じ、成形空間を閉鎖する（Ｓ２６）。また、封止部材１４を凹型金型４０の側に移動し封止面１６によって原料供給管１２の出口を閉じる。この状態で、凸型金型１０の内部２６に高温の蒸気を供給する（Ｓ２６）。ここで、蒸気は高圧ボイラーによって圧力がかけられ、１００℃以上の高温に加熱される。本実施の形態では、１１０℃に加熱した蒸気を凸型金型１０の内部２６に供給する。凸型金型１０の内部に供給された蒸気は、ベントホールを通じて成形空間に供給される。成形空間内では、高温の蒸気によって、発泡性原料（高発泡率の発泡性ビーズ）が溶着し、高発泡率の発泡層３６が形成される。発泡層３６は、中間層を介して、溶融硬化層３４に対しても溶着する。
【００３５】
次に、凸型金型１０の内部に冷却水を供給する（Ｓ２８）。また、図示しないバキューム装置を用いて凸型金型１０の内部を減圧して冷却水を蒸発させる。このときの蒸発潜熱を利用して、成形空間において成形された発泡樹脂容器を冷却する。また、発泡性樹脂に付着した冷却水を揮発させる。次に、図８に示すように、凸型金型１０と凹型金型４０を開いて、成形された発泡樹脂容器３８を取り出す（Ｓ３０）。
【００３６】
図９は、成形された発泡樹脂容器３８の構成を示す図である。発泡樹脂容器３８は、その外底面および外側面に溶融硬化層３４を有する。容器の内部は、高発泡率の発泡層３６によって構成されている。溶融硬化層３４と発泡層３６の間には、発泡層３６より低倍率の中間層３５が介在している。なお、図では、説明の便宜上、溶融硬化層３４、中間層３５の境界を明確に記載しているが、溶融硬化層３４および中間層３５は同一プロセスにより生成され、発泡率が徐々に変化しており、実際には境界は明確ではない。溶融硬化層３４と発泡層３６との間に、発泡層３６と発泡率の近い中間層３５があるため、溶融硬化層３４が剥離しにくい構成となっている。
【００３７】
第１の実施の形態の発泡樹脂製品の製造方法は、金型の閉鎖圧力によって発泡性原料を凹型金型４０の凹型底面に押し付けるので、適切に溶融硬化層３４を生成することができる。また、側面スライド２２を凹型金型４０の側面に近づける方向に移動して発泡性原料を側面に押し付けるので、凹型金型４０の側面においても溶融硬化層３４を適切に生成でき、発泡樹脂容器３８の外底面と外側面に均一の溶融硬化層３４を生成できる。溶融硬化層３４の厚さは、０．２〜３．０ｍｍである。ここで、溶融硬化層３４の厚さとは、溶融硬化層３４のソリッドの部分の厚さを意味する。このような厚さの溶融硬化層３４を有することに発泡樹脂容器の強度を高めることができる。
【００３８】
なお、本明細書において、「均一」とは、溶融硬化層３４の膜厚のバラツキがその中心値の±１０％の範囲に収まっている状態を意味する。溶融硬化層３４を均一にすることにより、溶融硬化層３４の強度を一定にできる。
【００３９】
第１の実施の形態の発泡樹脂製品の製造方法は、溶融硬化層３４を生成する際には、正面スライド１８を凹型金型４０に近づける方向に移動しておき、発泡層３６を生成する際には、凹型金型４０から遠ざける方向に移動する。これにより、一つの凸型金型１０を用いて大きさの異なる成形空間を形成することができる。
【００４０】
第１の実施の形態の発泡樹脂製品の製造方法は、液状熱媒体を用いて凹型金型４０の加熱および冷却を行っているので、凹型金型４０の温度制御を速やかに行える。従来は、高温の水蒸気を成形空間に供給することによって溶着を行っていたが、この構成を利用して発泡性原料の融点以上に蒸気を加熱しようとした場合には、より高圧な水蒸気が必要になる。例えば、１１０℃の蒸気圧力は約０．１５ＭＰａなのに対し、１５０℃では約０．５ＭＰａが必要となる。このため、大型ボイラーの配置、配管の高圧対応化が必要となる。これに対し、液状熱媒体を用いる本実施の形態では、高圧対応化の必要がない。
【００４１】
第１の実施の形態の発泡樹脂製品の製造方法は、溶融硬化層３４を生成した後、高発泡率の発泡性原料を用いて発泡層３６を生成するので、発泡層３６の発泡倍率を適切に制御することができる。特許文献３に記載した方法では、表面硬化層を生成する際の熱によって、成り行きで発泡層の倍率が制御されてしまうため、所望の断熱特性を得ることはできない。
【００４２】
（第２の実施の形態）
図１０は、第２の実施の形態の成形機２を示す断面図である。第１の実施の形態では、容器の外底面および外側面に溶融硬化層を生成したが、第２の実施の形態では、容器の内底面および内側面に溶融硬化層を生成する成形機２の例について説明する。
【００４３】
第２の実施の形態の成形機は、凸型金型１０ａと凹型金型４０ａとを有している。第１の実施の形態では、凸型金型１０が原料供給管１６、正面スライド１８および側面スライド２２を備えていたが、第２の実施の形態では、凹型金型４０ａがこれらの構成を備えている。また、第１の実施の形態では、凹型金型４０が熱媒体循環路４１を備えていたが、第２の実施の形態では、凸型金型１０ａが熱媒体循環路３３を備えている。すなわち、第２の実施の形態の成形機２の凸型金型１０ａおよび凹型金型４０ａは、第１の実施の形態の成形機１の凸型金型１０および凹型金型４０と反対の役割を有する。
【００４４】
第２の実施の形態の成形機２による発泡樹脂容器の製造方法は、基本的には、第１の実施の形態と同様である（図２参照）。以下、各処理工程における第２の実施の形態の成形機２の動作について図面を参照しながら説明する。
【００４５】
図１１に示すように、最初に、凸型金型１０ａの熱媒体循環路３３に、発泡性原料の融点以上の温度（例えば、１５０℃）の液状熱媒体を循環させることにより、凸型金型１０ａの表面を加熱する。凹型金型４０ａの正面スライドを凸型金型１０ａの方向に移動させ、クラッキング間隔を残して金型を閉じる。次に、原料供給管４２を通じて、低発泡率（例えば、３〜２０倍）の発泡性原料を供給する。
【００４６】
成形空間に発泡性原料を充填した後、図１２に示すように、凸型金型１０ａを凹型金型４０ａに対してプレスして金型を閉じ、成形空間を閉鎖すると共に、封止部材４４によって原料供給管４２の出口を閉じる。
【００４７】
続いて、図１３に示すように、凹型金型４０ａの側面スライド５２を凸型金型１０ａの側面の方向に移動させ、融点以上に加熱された凸型金型１０ａの側面および上面において、発泡性原料を溶融する。このときに、凹型金型４０ａから成形空間内に高温の蒸気（例えば、１１０℃）を供給する。次に、凸型金型１０ａの熱媒体循環路３３に、発泡性原料の融点未満の温度（例えば、８０℃）の液状熱媒体を循環させることにより、凸型金型１０ａの表面を冷却する。凸型金型１０ａの表面で溶融された発泡性原料は、冷却されることにより硬化し、溶融硬化層６４を形成する。
【００４８】
以上の工程により溶融硬化層６４を形成する。なお、上記の工程を複数回繰り返し行ってもよい。これにより、溶融硬化層６４を厚くすることができると共に、溶融硬化層６４の表面をより平滑化することができる。
【００４９】
溶融硬化層６４の生成に続いて、発泡層６６を生成する。図１４に示すように、凹型金型４０ａの正面スライド４８および側面スライド５２を凸型金型１０ａから遠ざける方向に移動する。凸型金型１０ａと凹型金型４０ａを少し離隔させてクラッキング間隔を開ける。また、原料供給管４２内の封止部材４４を封止面４６が位置Ａに来るまで移動しておく。この状態で、原料供給管４２を通じて、高発泡率（例えば、１０〜７０倍）の発泡性原料を充填する。発泡性原料としては、溶融硬化層６４の原料と同じ原料を用いる。
【００５０】
成形空間に発泡性原料を充填した後、図１５に示すように、凸型金型１０ａを凹型金型４０ａに対してプレスして金型を閉じ、成形空間を閉鎖する。また、封止面４６が正面スライド４８の上面と同じ位置に来るまで封止部材４４を移動し、原料供給管４２の出口を閉じる。この状態で、凹型金型４０ａの内部に高温（例えば、１１０℃）の蒸気を供給し、成形空間内で高発泡率の発泡層６６を形成する。
【００５１】
次に、凹型金型４０ａの内部に冷却水を供給する。また、図示しないバキューム装置を用いて凹型金型４０ａの内部を減圧して冷却水を蒸発させる。このときの蒸発潜熱を利用して、成形空間において成形された発泡性樹脂を冷却する。また、発泡性樹脂に付着した冷却水を揮発させる。次に、図１６に示すように、凸型金型１０ａと凹型金型４０ａを開いて、成形された発泡樹脂容器６８を取り出す。
【００５２】
図１７は、成形された発泡樹脂容器６８の構成を示す図である。発泡樹脂容器６８は、その内底面および内側面に溶融硬化層６４を有する。発泡樹脂容器６８の外部は、高発泡率の発泡層６６によって構成されている。溶融硬化層６４と発泡層６６との間には、発泡層６６より低倍率の中間層６５が介在している。溶融硬化層６４と発泡層６６との間に中間層６５が介在することにより、溶融硬化層６４が剥離しにくい構成となっている。
【００５３】
第２の実施の形態の発泡樹脂製品の製造方法は、金型の閉鎖圧力によって発泡性原料を凸型金型１０ａの凸部上面に押し付けるので、適切に溶融硬化層６４を生成することができる。また、側面スライド５２を凸型金型１０ａの側面に近づける方向に移動して発泡性原料を側面に押し付けるので、凸型金型１０ａの側面においても溶融硬化層６４を適切に生成でき、発泡樹脂容器６８の内底面と内側面に均一の溶融硬化層６４を生成できる。
【００５４】
第２の実施の形態の発泡樹脂製品の製造方法は、第１の実施の形態と同様に、一つの凹型金型４０ａを用いて大きさの異なる成形空間を形成することができると共に、凸型金型１０ａの温度制御を速やかに行える。また、発泡層６６の発泡倍率を適切に制御できる。
【００５５】
以上、本発明の発泡樹脂製品の製造方法および成形機について、実施の形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではない。
【００５６】
上記した実施の形態では、比較的単純な構成の発泡樹脂容器を製造する製造方法および成形機を例として説明したが、本発明の製造方法および成形機は、より複雑な構成を有する製品に適用することも可能である。例えば、ドレン管等の接続口を有する容器にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本発明は、発泡性原料からなる溶融硬化層を生成することができるという効果を有し、冷凍空調機器や産業用空調設備のドレンパンや、クーラーボックス、プランター等の発泡樹脂製品の製造方法および成形機として有用である。また、上記した例に限らず、本発明の発泡樹脂製品は、保温、断熱、緩衝性能を有し、これらの性能を必要とする製品の製造方法および成形機として有用である。立体広告用のディスプレイの製造にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１，２ 成形機
１０ 凸型金型
１２ 原料供給管
１４ 封止部材
１６ 封止面
１８ 正面スライド
２０ エアシリンダ
２２ 側面スライド
２４ エアシリンダ
２６ 内部の空間
２８ 蒸気供給口
３０ 冷却水供給口
３２ ドレン管
３４ 溶融硬化層
３５ 中間層
３６ 発泡層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金型を閉じることによって形成される成形空間にて発泡樹脂製品を製造する方法であって、
前記複数の金型のうちの加熱用金型の表面を発泡性原料の融点以上に加熱するステップと、
複数の金型によって形成された成形空間に発泡性原料を供給するステップと、
前記加熱用金型が有する面のうちで前記金型の閉鎖方向に対して垂直ではない面に対向する金型の少なくとも一部である移動金型を前記加熱用金型に近づける方向に移動することにより、前記加熱用金型の表面において発泡性原料を溶融して溶融硬化層を生成するステップと、
前記移動金型を前記加熱用金型から遠ざける方向に移動するステップと、
前記成形空間に予備発泡された発泡性原料を供給するステップと、
前記成形空間に発泡性原料を溶着させるために蒸気を供給するステップと、
を備える発泡樹脂製品の製造方法。
【請求項２】
前記溶融硬化層を生成するステップにおいて、前記加熱用金型が有する面のうちで前記金型の閉鎖方向に対して垂直な面に対向する金型の少なくとも一部である第２の移動金型を前記加熱用金型に近づける方向に移動する請求項１に記載の発泡樹脂製品の製造方法。
【請求項３】
前記加熱用金型に、発泡性原料の融点以上に加熱した液状熱媒体を通すことにより、その表面を加熱する請求項１または２に記載の発泡樹脂製品の製造方法。
【請求項４】
前記加熱用金型に、発泡性原料の融点未満に冷却した液状熱媒体を通すことにより、その表面を冷却する請求項１〜３のいずれかに記載の発泡樹脂製品の製造方法。
【請求項５】
前記溶融硬化層を生成した後に、再度、成形空間に発泡性原料を供給し、溶融硬化層を生成する請求項１〜４のいずれかに記載の発泡樹脂製品の製造方法。
【請求項６】
前記加熱用金型は、凸型の金型である請求項１〜５のいずれかに記載の発泡樹脂製品の製造方法。
【請求項７】
前記加熱用金型は、凹型の金型である請求項１〜５のいずれかに記載の発泡樹脂製品の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載された製造方法で製造された発泡樹脂製品。
【請求項９】
成形空間を構成する複数の金型と、
前記成形空間に対して発泡性原料を供給する原料供給管と、
前記複数の金型のうちの加熱用金型の表面を発泡性原料の融点以上に加熱するための加熱手段と、
前記加熱用金型が有する面のうちで前記金型の閉鎖方向に対して垂直ではない面に対向する金型の少なくとも一部の移動金型を前記加熱用金型に対して移動する移動機構と、
前記成形空間に発泡性原料を溶着させるために蒸気を供給する蒸気供給部と、
を備える発泡樹脂製品の成形機。
【請求項１０】
前記加熱手段は、前記加熱用金型に液状熱媒体を通す液状熱媒体供給管である請求項９に記載の発泡樹脂製品の成形機。
【請求項１】
複数の金型を閉じることによって形成される成形空間にて発泡樹脂製品を製造する方法であって、
前記複数の金型のうちの加熱用金型の表面を発泡性原料の融点以上に加熱するステップと、
複数の金型によって形成された成形空間に発泡性原料を供給するステップと、
前記加熱用金型が有する面のうちで前記金型の閉鎖方向に対して垂直ではない面に対向する金型の少なくとも一部である移動金型を前記加熱用金型に近づける方向に移動することにより、前記加熱用金型の表面において発泡性原料を溶融して溶融硬化層を生成するステップと、
前記移動金型を前記加熱用金型から遠ざける方向に移動するステップと、
前記成形空間に予備発泡された発泡性原料を供給するステップと、
前記成形空間に発泡性原料を溶着させるために蒸気を供給するステップと、
を備える発泡樹脂製品の製造方法。
【請求項２】
前記溶融硬化層を生成するステップにおいて、前記加熱用金型が有する面のうちで前記金型の閉鎖方向に対して垂直な面に対向する金型の少なくとも一部である第２の移動金型を前記加熱用金型に近づける方向に移動する請求項１に記載の発泡樹脂製品の製造方法。
【請求項３】
前記加熱用金型に、発泡性原料の融点以上に加熱した液状熱媒体を通すことにより、その表面を加熱する請求項１または２に記載の発泡樹脂製品の製造方法。
【請求項４】
前記加熱用金型に、発泡性原料の融点未満に冷却した液状熱媒体を通すことにより、その表面を冷却する請求項１〜３のいずれかに記載の発泡樹脂製品の製造方法。
【請求項５】
前記溶融硬化層を生成した後に、再度、成形空間に発泡性原料を供給し、溶融硬化層を生成する請求項１〜４のいずれかに記載の発泡樹脂製品の製造方法。
【請求項６】
前記加熱用金型は、凸型の金型である請求項１〜５のいずれかに記載の発泡樹脂製品の製造方法。
【請求項７】
前記加熱用金型は、凹型の金型である請求項１〜５のいずれかに記載の発泡樹脂製品の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載された製造方法で製造された発泡樹脂製品。
【請求項９】
成形空間を構成する複数の金型と、
前記成形空間に対して発泡性原料を供給する原料供給管と、
前記複数の金型のうちの加熱用金型の表面を発泡性原料の融点以上に加熱するための加熱手段と、
前記加熱用金型が有する面のうちで前記金型の閉鎖方向に対して垂直ではない面に対向する金型の少なくとも一部の移動金型を前記加熱用金型に対して移動する移動機構と、
前記成形空間に発泡性原料を溶着させるために蒸気を供給する蒸気供給部と、
を備える発泡樹脂製品の成形機。
【請求項１０】
前記加熱手段は、前記加熱用金型に液状熱媒体を通す液状熱媒体供給管である請求項９に記載の発泡樹脂製品の成形機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−１１０８３８（Ｐ２０１１−１１０８３８Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６９９９５（Ｐ２００９−２６９９９５）
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（５９４２０７４４７）旭化成株式会社 (7)
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（５９４２０７４４７）旭化成株式会社 (7)
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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