JP7165413B2 - 熱可塑性ポリマー粒子の型内モールド発泡成形装置及びその成形方法 - Google Patents
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Description
Claims (10)
- 熱可塑性ポリマー粒子の型内モールド発泡成形装置であって、
超臨界流体搬送システム(1)、モールド発泡システム(2)、予熱定量材料供給システム(3)及び移動レール(4)を含み、前記超臨界流体搬送システム(1)はモールド発泡システム(2)と連通しており、前記移動レール(4)はモールド発泡システム(2)と予熱定量材料供給システム(3)の下方に装設されており、前記モールド発泡システム(2)は移動レール(4)上に装設されており、前記モールド発泡システム(2)と予熱定量材料供給システム(3)は移動レール(4)を通じて連結されており、前記予熱定量材料供給システム(3)は、ポリマー粒子予熱装置(18)、定量材料注入装置(19)及び温度制御装置(20)を含み、ポリマー粒子をポリマー粒子予熱装置(18)内に投入して予熱し、且つ、投入するポリマー粒子に基づいて、温度制御装置(20)により予熱温度を調節し、続いて、ポリマー粒子を定量材料注入装置(19)内に搬送することを特徴とする装置。 - 前記超臨界流体搬送システム(1)は、窒素ガス増圧ステーション(5)、二酸化炭素増圧ステーション(6)、窒素ガス液状貯蔵タンク(7)及び二酸化炭素液状貯蔵タンク(8)を含み、前記窒素ガス液状貯蔵タンク(7)の送出端は窒素ガス増圧ステーション(5)の入口端と連通しており、前記二酸化炭素液状貯蔵タンク(8)の送出端は二酸化炭素増圧ステーション(6)の入口端と連通しており、前記窒素ガス増圧ステーション(5)の入口端は二酸化炭素増圧ステーション(6)の入口端に接続されるとともに、ダクト(9)を通じてモールド発泡システム(2)と連通しており、前記窒素ガス増圧ステーション(5)の入口端及び二酸化炭素増圧ステーション(6)の入口端とモールド発泡システム(2)の間には吸気弁(10)が設置されていることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性ポリマー粒子の型内モールド発泡成形装置。
- 前記モールド発泡システム(2)は、発泡金型(11)、増圧金型クランプシリンダ(12)、温度制御装置(13)、圧力制御装置(14)、圧力解放装置(15)、排気弁(16)、消音器(17)及び冷却装置(22)を含み、前記発泡金型(11)は、移動レール(4)上に設置されており、且つ移動レール(4)に対して左右に運動可能であり、前記増圧金型クランプシリンダ(12)は発泡金型(11)に装設されており、前記温度制御装置(13)と圧力制御装置(14)は発泡金型(11)に装設されており、前記冷却装置(22)は発泡金型(11)に装設されており、前記圧力解放装置(15)は発泡金型(11)に装設されており、前記消音器(17)は圧力解放装置(15)に設置されており、前記発泡金型(11)には排気弁(16)が装設されており、前記発泡金型(11)は、移動レール(4)を通じて予熱定量材料供給システム(3)に連結されて、予熱定量材料供給システム(3)の下方に設置されており、前記超臨界流体搬送システム(1)は発泡金型(11)の内部と連通していることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性ポリマー粒子の型内モールド発泡成形装置。
- 前記発泡金型(11)は上型(111)と下型(112)を含み、前記上型(111)と下型(112)の間にはいくつかの成形キャビティ(113)が設けられており、前記下型(112)は、移動レール(4)上に設置されており、且つ移動レール(4)に対して左右に運動可能であり、前記増圧金型クランプシリンダ(12)は、上型(111)に装設されており、且つ上型(111)を上下動させるよう上型(111)に伝動可能に接続されており、前記下型(112)は、移動レール(4)を通じて予熱定量材料供給システム(3)に連結されており、且つ予熱定量材料供給システム(3)の下方に設置されていることを特徴とする請求項3に記載の熱可塑性ポリマー粒子の型内モールド発泡成形装置。
- 前記予熱定量材料供給システム(3)は、ポリマー粒子予熱装置(18)、定量材料注入装置(19)及び温度制御装置(20)を含み、前記ポリマー粒子予熱装置(18)は定量材料注入装置(19)と連通しており、前記温度制御装置(20)はポリマー粒子加熱装置(18)に設置されており、前記定量材料注入装置(19)は下型(112)の上方に設置されており、前記定量材料注入装置(19)には、下型(112)の成形キャビティ(113)と対応するいくつかの材料注入ヘッド(21)が設けられていることを特徴とする請求項4に記載の熱可塑性ポリマー粒子の型内モールド発泡成形装置。
- 請求項1~5に記載の熱可塑性ポリマー粒子の型内モールド発泡成形装置に用いられる成形方法であって、
1)ポリマー粒子をポリマー粒子予熱装置(18)内に投入して予熱し、且つ、投入するポリマー粒子に基づいて、温度制御装置(20)により予熱温度を調節し、続いて、ポリマー粒子を定量材料注入装置(19)内に搬送し、
2)下型(112)を移動レール(4)に沿って定量材料注入装置(19)の下方まで動かし、定量材料注入装置(19)が、材料注入ヘッド(21)を用い、予熱済みのポリマー粒子を一定の重量比で下型(112)の成形キャビティ(113)内に注入し、
3)材料の注入が完了した下型(112)を移動レール(4)に沿って上型(111)の下方まで動かし、増圧金型クランプシリンダ(12)が、上型(111)を下方に動かして、クランプにより下型(112)と密封し、
4)吸気弁(10)を開放し、超臨界流体搬送システム(1)から発泡金型(11)内に超臨界流体を導入して、導入時の温度及び圧力を目標の温度及び圧力となるよう調節することで、超臨界流体をポリマーに一定時間膨潤させつつ拡散させ、圧力解放装置(15)を開放して減圧発泡させることで、製品形状、サイズ精度及び気泡が緻密であり、且つ製品密度を制御可能なポリマーのモールド成形微細孔発泡製品を取得する、とのステップを含むことを特徴とする方法。 - 前記超臨界流体の圧力は5~30MPaとし、前記超臨界流体を30~120分間にわたってポリマーに膨潤させつつ拡散させることを特徴とする請求項6に記載の熱可塑性ポリマー粒子の型内モールド発泡成形装置に用いられる成形方法。
- 前記超臨界流体は、超臨界二酸化炭素、又は超臨界窒素ガス、又はこれらの混合物とすることを特徴とする請求項6に記載の熱可塑性ポリマー粒子の型内モールド発泡成形装置に用いられる成形方法。
- 上記で得られるポリマーのモールド成形微細孔発泡製品の体積膨張率は10~50倍であり、平均孔径は1~100μmであることを特徴とする請求項6に記載の熱可塑性ポリマー粒子の型内モールド発泡成形装置に用いられる成形方法。
- 前記予熱温度について、半結晶性ポリマーの場合には、予熱温度を融点よりも5~10℃低くし、無定形ポリマーの場合には、予熱温度をガラス化温度よりも5~10℃高くすることを特徴とする請求項6に記載の熱可塑性ポリマー粒子の型内モールド発泡成形装置に用いられる成形方法。
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