JP3229891B2 - 多孔質プラスチック構造物の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は送風機のモータ或いはフ
ァンが発生する騒音を吸収する吸音材などに使用する多
孔質プラスチック構造物の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、合成樹脂製の多数のペレット
の表面を加熱溶融して粒状態を保持したまま表面相互を
接合することによって連通した多孔質体を構成し、吸音
材等に使用するものがある。

【０００３】図３は従来の板状の多孔質プラスチック構
造物を成形する金型を示す説明図である。図において、
２１は固定型、２２は固定型２１のキャビティに挿入さ
れるコアを有する移動型であり、型締めしたときに固定
型２１と移動型２２との間に成形品の形成が行なわれる
成形空間Ｃが形成されるようになっている。２１ａは固
定型２１内に形成された加熱チャンバ、２１ｂは冷却水
Ｗの通水制御を行なうための水冷弁、２１ｃはスチーム
Ｓの通流を制御するためのスチーム弁、２１ｄは固定型
２１の加熱チャンバ２１ａ内にスチームＳまたは冷却水
Ｗを選択的に導入する導入管、２１ｅは加熱チャンバ２
１ａ内を通流したスチームＳまたは冷却水Ｗを外部に排
出するための排出管、２１ｆはそのドレン弁である。２
２ａは移動型２２内に形成された加熱チャンバ、２２ｂ
は冷却水Ｗの通水制御を行なうための水冷弁、２２ｃは
スチームＳの通流を制御するためのスチーム弁、２２ｄ
は移動型２２の加熱チャンバ２２ａ内にスチームＳまた
は冷却水Ｗを選択的に導入する導入管、２２ｅは加熱チ
ャンバ２２ａ内を通流したスチームＳまたは冷却水Ｗを
外部に排出するための排出管、２２ｆはそのドレン弁で
ある。

【０００４】３は合成樹脂製のペレットＰを一時的に貯
蔵し、固定型２１と移動型２２との間の成形空間Ｃに送
給するための加圧タンクである。４は加圧タンク３に接
続された供給管、５は加圧タンク３の一端より供給され
るエアＡの圧力によって加圧タンクから送出され、供給
管４を通って供給されてきたペレットＰを、固定型２１
内を貫通する供給路２１ｇから成形空間Ｃ内に送給する
ための充填器である。６は固定型２１の内部に取付けら
れ、加熱チャンバ２１ａ内のスチームＳを成形空間Ｃ内
に噴射するためのスチーム噴射口、７は移動型２２の内
部に取付けられ、加熱チャンバ２２ａ内のスチームＳを
成形空間Ｃ内に噴射するためのスチーム噴射口である。

【０００５】次に、上記のように構成された従来の方法
による板状の多孔質プラスチック構造物の成形について
説明する。まず、固定型２１と移動型２２を圧縮代ｔを
残して型締めした後、充填器５によって加圧タンク３内
のペレットＰを成形空間Ｃ内に加圧充填する。次いで、
固定型２１と移動型２２とを完全に型締めしてペレット
Ｐを過充填状態とする。そして、この状態で、固定型２
１の加熱チャンバ２１ａ及び移動型２２の加熱チャンバ
２２ａ内にそれぞれスチームＳを投入し、固定型２１の
スチーム噴出口６及びスチーム噴出口７から成形空間Ｃ
内に噴射して直接及び金型を介して間接にペレットＰを
加熱して、ペレットＰの融点近辺まで温度上昇させて、
ペレットＰの表面を溶融状態にする。すると、このと
き、成形空間Ｃ内は加圧充填された状態となっているの
で、ペレットＰは相互に押圧されて接合する。

【０００６】この後、固定型２１側のスチーム弁２１ｃ
及び移動型２２側のスチーム弁２２ｃを閉じて、固定型
２１の加熱チャンバ２１ａ、移動型２２の加熱チャンバ
２２ａ及び成形空間Ｃ内のスチームＳを排出し、続い
て、固定型２１側の水冷弁２１ｂ及び移動型２２側の水
冷弁２２ｂを開いてスチーム噴出口６及びスチーム噴出
口７より冷却水Ｗを固定型２１、移動型２２の空胴部及
び成形空間Ｃ内に噴射して加熱溶融状態にあるペレット
Ｐを強制的に冷却し、次いで、成形品表面の水分を真空
吸引により排除し、金型を開いて板状に成形された成形
品を取出す。前記成形品はペレットＰの表面を溶融し、
型締めによる過充填状態での加圧によってペレットＰの
表面相互を溶着したものであるから、連通した多孔質体
となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、吸音材など
に使用される多孔質プラスチック材は、図４に示すよう
に円筒状成形体に形成して使用する場合がある。図４は
円筒状に形成された多孔質プラスチック材により騒音対
策が施された送風機を示す断面図である。図において、
３１は円筒状をなす送風機の風胴であり、この風胴３１
は発泡性の合成樹脂から製作されて吸音材としての作用
を奏するようになっている。３２は風胴３１内に設けら
れた一対のモータ、３３は各モータ３２に取付けられて
回転駆動されるファン、３４は前記風胴３１の外周面を
覆う外装用板金である。そして、送風機の作動時におい
て、モータ３２の作動音或いはファン３３の風切音等の
風胴３１内で生じた騒音は風胴３１にて吸音され、外装
用板金３４により外部に漏れるのを防止している。

【０００８】上記多孔質プラスチック材からなる円筒状
の風胴３１は発泡剤を使用して発泡させて多孔質とする
場合には成形可能である。しかし、吸音効果を十分に挙
げるために前述の板状の成形品のように粒状態を保って
ペレットＰの表面相互を加熱溶融して連通してなる多孔
質体を成形するのは困難であった。

【０００９】これを図５の円筒状の多孔質プラスチック
構造物の成形金型を示す説明図によって説明する。図に
おいて、１は凹型、２は凹型１のキャビティに挿入され
るコアを有する凸型であり、型締めしたときに凹型１と
凸型２との間に成形品の形成が行なわれる円筒状の成形
空間Ｃが形成されるようになっている。１ａは凹型１内
に形成された加熱チャンバ、１ｂは冷却水Ｗの通水制御
を行なうための水冷弁、１ｃはスチームＳの通流を制御
するためのスチーム弁、１ｄは凹型１の加熱チャンバ１
ａ内にスチームＳまたは冷却水Ｗを選択的に導入する導
入管、１ｅは加熱チャンバ１ａ内を通流したスチームＳ
または冷却水Ｗを外部に排出するための排出管、１ｆは
そのドレン弁である。２ａは凸型２内に形成された加熱
チャンバ、２ｂは冷却水Ｗの通水制御を行なうための水
冷弁、２ｃはスチームＳの通流を制御するためのスチー
ム弁、２ｄは凸型２の加熱チャンバ２ａ内にスチームＳ
または冷却水Ｗを選択的に導入する導入管、２ｅは加熱
チャンバ２ａ内を通流したスチームＳまたは冷却水Ｗを
外部に排出するための排出管、２ｆはそのドレン弁であ
る。

【００１０】即ち、円筒状の多孔質プラスチック構造物
の場合にはその型抜き構造の点から金型構造は、図のよ
うに、凹型１のキャビティにより円筒状成形品の内周面
を、凸型２のコアにより円筒状成形品の外周面を形成す
る構成となる。

【００１１】ところで、ペレットＰを加熱して粒状態で
溶融結合して連通した多孔質体の成形において、所要の
ペレットＰの相互間の接合強度を得るためには、加熱に
よる膨脹力のみによっては十分な接合強度は得られず、
更に外部から加圧する必要がある。ところが、この円筒
状成形品の金型は、上記のように成形品の外周面、内周
面相当部分に対して内外から加圧するスライド金型機構
を設けることは金型構造が複雑化し、製作が困難であ
る。もちろん、前記板状成形体と同様に圧縮代ｔを設け
て過充填させることはできるが、型締め方向に形成され
る受圧面積は円筒端面のリング部分ａしかとれず、十分
な面圧を得ることはできず、従って、所要の接合強度を
得るための加圧力が得られない。

【００１２】そこで、本発明は、簡易な金型構造によっ
て、円筒状等任意の形状の成形品に対応して、ペレット
相互を表面において溶融接合した多孔質体を成形できる
多孔質プラスチック構造物の製造方法の提供を課題とす
るものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる多孔質プ
ラスチック構造物の製造方法は、内部に微細な気泡が混
入されているだけで発泡剤等は含有されていない合成樹
脂製の多数のペレットを凹型と凸型との間の成形型内に
過充填状態に充填する充填工程と、前記成形型内に充填
したペレットを加熱溶融するスチームを、凹型の加熱チ
ャンバ及び凸型の加熱チャンバ内に送入することにより
間接的に加熱して前記ペレットの表面を溶融する加熱工
程と、所定時間加熱し、前記ペレットの表面を溶融した
状態で成形型内を真空吸引によって負圧状態に保持する
真空吸引工程とを具備し、成形型 内を負圧状態として、
前記ペレット内の気泡の膨脹を促進し、前記ペレット相
互の圧接力を増大させて溶着強度を増大させたものであ
る。

【００１４】

【作用】本発明においては、成形型内に多数のペレット
を充填した後、前記ペレットを加熱し、表面が軟化溶融
した状態で成形金型内を真空吸引することによって、強
制的にペレット内に混入している気泡が膨脹し、相互間
が加圧されるので、加熱による膨脹力だけでペレット相
互間を接合した場合と比較して接合強度が向上し、多孔
質構造物として十分な剛性が付与されるとともに、粒状
態で表面相互が接合しているために連通した細長い空隙
が得られる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を円筒状の多孔質プ
ラスチック構造物を成形する場合につき図１に基づいて
説明する。図１は本発明の一実施例による多孔質プラス
チック構造物の製造方法の成形金型を示す説明図であ
る。図中、図３及び図５と同一符号は従来の構成部分と
同一または相当する部分である。

【００１６】図において、１は凹型、２は凹型１のキャ
ビティに挿入されるコアを有する凸型であり、型締めし
たときに凹型１と凸型２との間に成形品の形成が行なわ
れる円筒状の成形空間Ｃが形成されるようになってい
る。１ａは凹型１内に形成された加熱チャンバ、１ｂは
冷却水Ｗの通水制御を行なうための水冷弁、１ｃはスチ
ームＳの通流を制御するためのスチーム弁、１ｄは凹型
１の加熱チャンバ１ａ内にスチームＳまたは冷却水Ｗを
選択的に導入する導入管、１ｅは加熱チャンバ１ａ内を
通流したスチームＳまたは冷却水Ｗを外部に排出するた
めの排出管、１ｆはそのドレン弁である。２ａは凸型２
内に形成された加熱チャンバ、２ｂは冷却水Ｗの通水制
御を行なうための水冷弁、２ｃはスチームＳの通流を制
御するためのスチーム弁、２ｄは凸型２の加熱チャンバ
２ａ内にスチームＳまたは冷却水Ｗを選択的に導入する
導入管、２ｅは加熱チャンバ２ａ内を通流したスチーム
Ｓまたは冷却水Ｗを外部に排出するための排出管、２ｆ
はそのドレン弁である。

【００１７】８は凸型２の一部を構成し、成形空間Ｃの
内周部を形成するコアとなるものであるとともに、凸型
２の一部を構成する固定されたベース型９に対してシリ
ンダ１０を介して前後方向にスライド可能なスライド型
であって、成形後、成形収縮によってスライド型８の外
周面に収縮緊合している成形品を、ベース型９で支持す
ることによって脱型可能とするものである。１１は本発
明による真空吸引機構を構成する真空吸引管であり、一
端はベース型９内を貫通して成形空間Ｃ内に開口してお
り、図示しない真空ポンプによって成形空間Ｃ内を約７
６Torrまで真空状態とすることが可能である。１２は真
空吸引管１１の途中に設けられた開閉弁である。

【００１８】ＰはＡＢＳ樹脂からなる球状の多数のペレ
ットで、直径が１〜２mm程度であり、製造時に内部に微
細な気泡が混入されているだけで発泡剤等は含有されて
いない。なお、このときの成形空間Ｃの内容積に対する
ペレットＰの容積の比率、即ちペレットＰの充填率は６
５〜７０％程度とする。

【００１９】次に、上記のように構成された本実施例の
多孔質プラスチック構造物の製造方法による円筒状の多
孔質成形品の成形について説明する。まず、凹型１と凸
型２とを１０〜１５mm程度の圧縮代ｔを残して型締めし
た後、充填器５によって加圧タンク３内のペレットＰを
成形空間Ｃ内に加圧充填する。次に、完全に型締めして
成形空間Ｃ内を気密状態にするとともに、凸型１のキャ
ビティのリング部分ａの面圧によってペレットＰを僅か
に過充填状態とする。

【００２０】その後、この状態で、凹型１の排出管１ｅ
のドレン弁１ｆ及び凸型２の排出管２ｅのドレン弁２ｆ
を閉じるとともに、凹型１の導入管１ｄのスチーム弁１
ｃ及び凸型２の導入管２ｄのスチーム弁２ｃを開いて凹
型１の加熱チャンバ１ａ及び凸型２の加熱チャンバ２ａ
内にスチームＳを投入し、それぞれの加熱チャンバ内を
１３０〜１８０℃程度に加熱して間接的に成形空間Ｃ内
のペレットＰを加熱し、ペレットＰの融点温度近くまで
温度上昇させてペレットＰの表面を溶融状態にする。す
ると、ペレットＰは内部に混入した気泡の膨脹に伴って
膨脹し、更に、成形空間Ｃ内は加圧充填された状態とな
っていることによりペレットＰの相互が圧接されて表面
同士は僅かに溶着する。

【００２１】スチームＳにより凹型１と凸型２とを介し
てペレットＰを１００〜３００秒間加熱した後、この加
熱状態を継続しつつ、真空吸引管１１の開閉弁１２を開
いて気密状態にある成形空間Ｃ内を１０〜３０秒間真空
吸引して０．７〜０．９気圧まで低下させ、負圧状態と
する。すると、成形空間Ｃ内を負圧状態としたことによ
り、ペレットＰ内の気泡の膨脹が促進され、ペレットＰ
相互の圧接力が増大し、加熱だけの場合と比較して溶着
強度が増す。

【００２２】次に、成形空間Ｃ内を所定時間真空吸引し
た後、真空吸引管１１の開閉弁１２を閉じ、更に、凹型
１のスチーム弁１ｃ及び凸型２のスチーム弁２ｃを閉
じ、ドレン弁１ｆ、ドレン弁２ｆを開いて凹型１の加熱
チャンバ１ａ、凸型２の加熱チャンバ２ａ、成形空間Ｃ
内のスチームＳを排出し、次いで、ドレン弁１ｆ、ドレ
ン弁２ｆを閉じた後、水冷弁１ｂ及び水冷弁２ｂを開い
て冷却水Ｗを凹型１の加熱チャンバ１ａ及び凸型２の加
熱チャンバ２ａ内に通流し、凹型１と凸型２を冷却する
ことによって間接的に加熱溶融状態にあるペレットＰを
冷却する。

【００２３】この時点では、金型構造上、円筒状の成形
品は熱収縮によって内径が縮小して凸型２のスライド型
８の外周面に緊合して離型できないので、シリンダ１０
を介してスライド型８を後方に移動させることにより成
形品の端面を固定されている凸型２のベース型９に押圧
してスライド型８と一体化して移動するのを阻止し、ス
ライド型８から離脱する。そして、円筒状に成形された
成形品を取出す。

【００２４】このようにして成形された成形品は隣接す
るペレットＰの相互が強固に溶着して全体の剛性が向上
し、風胴等の吸音材としての所要の強度を有する。成形
後のペレットＰ相互の溶着状態を図２に示す。図２は加
熱及び真空吸引後のペレット表面の溶着状態を示す拡大
図である。図において、ＢはペレットＰ内の気泡であ
り、加熱及び真空吸引後、成形空間Ｃ内の全てのペレッ
トＰは溶着により一体化され、かつ、各ペレットＰは完
全には溶融されずに略球状の原形を保っているので、成
形品内には連通する細長い空隙Ｔが形成される。なお、
溶着後、ペレットＰの充填率は７０〜８５％程度まで増
加する。

【００２５】このように製造された円筒状の成形品は、
内部に所要の強度を有するので、これ自体で風胴３１を
形成し、また、内部に細長い空隙Ｔが形成されているの
で、送風機に用いた場合には、モータの作動音及びファ
ンの風切音等の風胴３１内で生じた騒音を風胴３１の内
周面で吸収できる。

【００２６】なお、成形品の空隙率は真空吸引時間、真
空度等の条件を変えることによって所定の範囲内で変化
させることができ、吸音率は空隙率が大きくなるに従っ
て増大する。しかし、それにつれて成形品自体の強度は
低下するので、成形品の設計においては所要の吸音率と
製品強度とを比較して最適値を選定することが必要であ
る。

【００２７】このように、上記実施例の多孔質プラスチ
ック構造物の製造方法は、内部に気泡が混入した合成樹
脂製の多数のペレットＰを凹型１と凸型２との間の成形
空間Ｃ内に充填する充填工程と、前記成形空間Ｃ内に充
填したペレットＰをスチームＳを凹型１の加熱チャンバ
１ａ及び凸型２の加熱チャンバ２ａ内に送入することに
より間接的に加熱してペレットＰの表面を溶融する加熱
工程と、所定時間加熱し、ペレットＰの表面を溶融した
状態で成形空間Ｃ内を真空吸引によって負圧状態に保持
する真空吸引工程とからなるものである。

【００２８】したがって、上記実施例によれば、成形空
間Ｃ内に充填されたペレットＰは、スチームＳによる加
熱と真空吸引による負圧との相乗効果によって、各ペレ
ットＰの表面を溶融し、内部の気泡を膨脹させて隣接す
るペレットＰ相互の圧接力を増し、強固に溶着すること
ができる。これは、金型の圧縮代を設けても成形品の形
状からくる金型構造の点から所要の面圧をとれず、過充
填として十分な加圧力を得ることが困難な場合に特に顕
著な効果を奏する。

【００２９】そして、成形品内はペレットＰが略球状の
原形を保持した状態で溶着していることによって連通す
る細長い空隙Ｔが形成されることから、円筒状に成形し
て送風機の風胴３１に使用した場合には、良好な吸音効
果を奏する。更に、成形品は、特に、真空吸引の付加に
より各ペレットＰ相互の溶着力を強固にできるため、こ
れ自体で風胴３１を形成することができ、また、ペレッ
トＰを膨脹させるための発泡剤等を添加することなく成
形できるので、簡単かつ安価に吸音材を提供することが
できる。加えて、その多孔質構造により、上記成形品は
吸音材としてだけでなく、断熱材、保温材等各種用途に
適用され得る。

【００３０】ところで、上記実施例では、凹型１と凸型
２とによって形成される成形空間Ｃ内のペレットＰの充
填率を６５〜７０％程度とし、加熱時における凹型１の
加熱チャンバ１ａ及び凸型２の加熱チャンバ２ａ内の温
度を１３０〜１８０℃程度、真空吸引までの加熱時間を
１００〜３００秒、真空吸引による負圧を０．７〜０．
９気圧、真空吸引時間を１０〜３０秒としたが、本発明
を実施する場合には、必ずしもこれらの範囲内で設定す
る必要はない。したがって、成形品の寸法、形状等に応
じて前記した各値を任意に設定することができる。

【００３１】また、上記実施例では、ペレットＰの加熱
にスチームＳを利用しているが、本発明を実施する場合
には、これに限定されるものではなく、加熱によりペレ
ットＰの表面を溶融させるとともに、内部の気泡により
膨脹させることができるものであれば、他の方法でもよ
い。したがって、例えば、ペレットＰをヒータにて加熱
するようにしてもよい。加えて、上記実施例のペレット
Ｐの加熱後の冷却には、冷却水Ｗを使用しているが、こ
れに限定されることなく、エアを送入して空冷により行
なってもよい。

【００３２】更に、上記実施例のペレットＰは、ＡＢＳ
樹脂からなる直径１〜２mm程度の球状体としているが、
本発明を実施する場合には、これに限定されるものでは
なく、表面が溶融して互いに溶着したときに空隙Ｔを形
成できるものであればよい。したがって、例えば、他の
種類の合成樹脂からなるペレットを使用したり、直径の
異なるペレットを用いたり、多面体状をなすペレットを
使用してもよい。但し、ペレットを球状体とした場合に
は、充填密度が揃い易く、定量を充填できるという効果
がある。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明の多孔質プラスチ
ック構造物の製造方法は、内部に微細な気泡が混入され
ているだけで発泡剤等は含有されていない合成樹脂製の
多数のペレットを凹型と凸型との間の成形型内に過充填
状態に充填する充填工程と、前記成形型内に充填したペ
レットを加熱溶融するスチームを、凹型の加熱チャンバ
及び凸型の加熱チャンバ内に送入することにより間接的
に加熱してペレットの表面を溶融する加熱工程と、所定
時間加熱し、ペレットの表面を溶融した状態で成形型内
を真空吸引によって負圧状態に保持する真空吸引工程と
を具備し、成形型内を負圧状態として、ペレット内の気
泡の膨脹を促進し、ペレット相互の圧接力を増大させて
溶着強度を増大させたものである。したがって、成形空
間内に充填されたペレットは、加熱と真空吸引による負
圧の作用によって、各ペレットの表面を溶融し、内部の
気泡を膨脹させて隣接するペレット相互の圧接力を増
し、強固に溶着することができるため、金型の圧縮代を
設けても成形品の形状からくる金型構造の点から所要の
面圧をとれず、過充填として十分な加圧力を得ることが
困難な場合にも成形することができる。しかも、成形品
内はペレットが略球状の原形を保持した状態で溶着して
いることによって連通する細長い空隙が形成されている
ことから十分な吸音効果を奏し、また、真空吸引の付加
により各ペレット相互の溶着力を強固にできるため、こ
れ自体で多孔質構造物を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例による多孔質プラスチ
ック構造物の製造方法の成形金型を示す説明図である。

【図２】図２は加熱及び真空吸引後のペレット表面の溶
着状態を示す拡大図である。

【図３】図３は従来の板状の多孔質プラスチック構造物
を成形する金型を示す説明図である。

【図４】図４は円筒状に形成された多孔質プラスチック
材により騒音対策が施された送風機を示す断面図であ
る。

【図５】図５は円筒状の多孔質プラスチック構造物の成
形金型を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 凹型 １ａ，２ａ 加熱チャンバ ２ 凸型 ３ 加圧タンク ５ 充填器 １１ 真空吸引管 Ｂ 気泡 Ｃ 成形空間 Ｐ ペレット Ｓ スチーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−145424（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−317323（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−26511（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 44/00 - 44/60 B29C 67/20 F24F 1/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に微細な気泡が混入されているだけで
   発泡剤等は含有されていない合成樹脂製の多数のペレッ
   トを凹型と凸型との間の成形型内に過充填状態に充填す
   る充填工程と、 前記成形型内に充填したペレットを加熱溶融するスチー
   ムを凹型の加熱チャンバ及び凸型の加熱チャンバ内に送
   入することにより間接的に加熱して前記ペレットの表面
   を溶融する加熱工程と、 所定時間加熱し、前記ペレットの表面を溶融した状態で
   成形型内を真空吸引によって負圧状態に保持する真空吸
   引工程とを具備し、成形型内を負圧状態として、前記ペ
   レット内の気泡の膨脹を促進し、前記ペレット相互の圧
   接力を増大させて溶着強度を増大させたことを特徴とす
   る多孔質プラスチック構造物の製造方法。