发泡树脂成型用模具及其制造方法
【专利摘要】本发明为在用铝材形成的发泡树脂成型用模具主体(10)的至少形成模腔(20)的内壁面的一部分或全部形成有JIS?A硬度为20～70的硅橡胶层(40)作为绝热层的发泡树脂成型用模具。本发明的发泡树脂成型用模具可有效地在采用珠粒成型法的发泡聚苯乙烯等的成型中使用，可绝热性能高、热效率良好地将发泡树脂成型体成型，而且可施工性良好、容易地制造该模具。
【专利说明】
发泡树脂成型用模具及其制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及用铝材形成的发泡聚苯乙烯等的发泡树脂成型用模具及其制造方法。
【背景技术】
[0002]以往，在发泡聚苯乙稀的成型中已知发泡珠粒成型法。其为将EPS(expandedpolystyrene，珠粒法发泡聚苯乙稀)原料填充到招制的模具模腔内，通常导入100°C，I个气压左右的蒸汽，将EPS珠粒加热、熔融，得到发泡聚苯乙烯成型体。
[0003]但是，铝制的模具由于铝的导热性良好，因此在加热工序中来自模具的放热大，通常，为了保持成型工序中的规定的模具温度，需要采用大量的蒸汽等的热媒进行模具的加热-保温，因此热效率下降，由此原料费用高涨。
[0004]因为，为了防止来自铝制模具的放热，实施绝热对策，以往进行了用EPDM橡胶(乙烯-丙烯-二烯系橡胶)内衬片对形成模具的模腔的内壁面的一部分进行绝热加工。但是，EPDM橡胶内衬片由于不具有对于铝制模具的粘接性，因此采用与铝板的组合螺栓固定于模具背板，成本高，而且具有施工困难的问题。进而，对于模具整体的施工困难，通常只能在背板的移动侧的一部分进行施工，因此还具有不能对模具整体赋予充分的绝热性的问题。
[0005]再有，作为与本发明关联的现有技术文献，可列举出下述的技术文献。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献I:日本特开2010-260254号公报
[0009]专利文献2:日本特开2013-221306号公报
[0010]专利文献3:国际公开第2013/008372号
【发明内容】
[0011]发明要解决的课题
[0012]本发明鉴于上述实际情况而完成，目的在于提供能够在铝制的发泡树脂成型用模具主体的至少形成模腔的内壁面容易地形成绝热层、能够显著地减轻来自模具的放热、热效率高的发泡树脂成型用模具及其制造方法。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]本发明人为了实现上述目的进行了深入研究，结果发现:通过在用铝材形成的发泡树脂成型用模具主体的至少形成模腔的内壁面的一部分或全部、或者除了该内壁面以外还在模具主体的外壁面(外表面)的一部分或全部涂布特定粘度的液体的室温固化性(RTV)硅橡胶组合物，将其干燥、固化，形成JIS K 6249中规定的JIS-A硬度为20?70的硅橡胶层，从而能够形成与铝制模具的粘接性优异的硅橡胶被覆层，该硅橡胶层作为绝热层有效地发挥作用，有效地抑制来自模具主体的放热，热效率提高，并且该绝热层形成方法的施工性优异，可容易地形成所用的厚度的硅橡胶层，完成了本发明。应予说明，本发明中，室温意味着25°C±10°C。
[0015]因此，本发明提供下述的发泡树脂成型用模具及其制造方法。
[0016][I]发泡树脂成型用模具，其特征在于，在用铝材形成的发泡树脂成型用模具主体的至少形成模腔的内壁面的一部分或全部形成有JIS-A硬度为20?70的硅橡胶层作为绝热层。
[0017][2] [I]所述的模具，其中，进一步在模具主体的外壁面的一部分或全部形成了JIS-A硬度为20?70的硅橡胶层。
[0018][3][1]或[2]所述的模具，其中，发泡树脂为发泡聚苯乙烯，将发泡聚苯乙烯用原料珠粒填充到模具主体模腔内，对模具主体进行蒸汽加热而将发泡聚苯乙烯成型。
[0019][4][1]?[3]的任一项所述的模具，其中，硅橡胶层的厚度为0.5?5mm。
[0020][5][1]?[4]的任一项所述的模具，其中，硅橡胶层为室温固化性硅橡胶组合物的固化物。
[0021][6]发泡树脂成型用模具的制造方法，其特征在于，在用铝材形成的发泡树脂成型用模具主体的至少形成模腔的内壁面的一部分或全部涂布25°C的粘度为0.01?10Pa.S、产生JIS-A硬度为20?70的固化物的液体室温固化性硅橡胶组合物，干燥、固化，在所述内壁面形成硅橡胶层作为绝热层。
[0022][7] [6]所述的制造方法，其中，进一步在模具主体的外壁面的一部分或全部涂布
[6]所述的液体室温固化性硅橡胶组合物，干燥、固化，在上述外壁面形成了硅橡胶层。
[0023][8][6]或[7]所述的制造方法，其中，发泡树脂为发泡聚苯乙烯，将发泡聚苯乙烯用原料珠粒填充到模具主体模腔内，对模具主体进行蒸汽加热而将发泡聚苯乙烯成型。
[0024][ 9 ] [ 6 ]?[8 ]的任一项所述的制造方法，其中，娃橡胶层的厚度为0.5?5mm。
[0025][10][6]?[9]的任一项所述的制造方法，其特征在于，包含将液体室温固化性硅橡胶组合物进行两次涂布、干燥的工序。
[0026]发明的效果
[0027]本发明的发泡树脂成型用模具可有效地在采用珠粒成型法的发泡聚苯乙烯等的成型中使用，可绝热性能高、热效率良好地成型发泡树脂成型体，而且可施工性良好、容易地制造该模具。
[0028]这种情况下，硅橡胶层由于绝热性优异，同时与铝制模具的粘接性优异，对于用铝材形成的模具主体的热膨胀也充分地追随，而且特别是在该硅橡胶层的形成中使用25°C下的粘度为0.01?10Pa.s的液体硅橡胶组合物的情况下，能够在模具主体的内壁面涂布厚度充分的硅橡胶层，能够形成厚度充分的硅橡胶层，因此从这方面出发，也能够给予良好的绝热性能，另外，液体的硅橡胶组合物由于能够采用毛刷涂布等方法容易地涂覆，因此作业性也优异。
【附图说明】
[0029]图1为表示本发明涉及的发泡树脂成型用模具主体的一例的概略剖面图。
[0030]图2为表示本发明涉及的发泡树脂成型用模具主体的另一例的概略剖面图。
【具体实施方式】
[0031]本发明的发泡树脂成型用模具，如图1中所示那样，在模具主体10的形成模腔20的内壁面30的一部分或全部、优选地内壁面30的全部(S卩，形成内壁面的框架和背板的整个面)形成了硅橡胶层40作为绝热层。
[0032]这种情况下，如图2中所示那样，在模具主体10的形成模腔20的内壁面30的一部分或全部、优选地内壁面30的全部形成硅橡胶层40，同时可进一步根据需要在模具主体10的外壁面50也形成硅橡胶层40。
[0033]其中，模具主体10具有框架1a和可脱离地设置于该框架1a的背板10b，在将背板1b安置于框架1a的状态下在内部形成模腔20，虽然没有图示，但通过气密地将框架1a的侧板贯通而插入的喷嘴将发泡原料填充到模腔20中，虽然没有图示，但在模具主体10的外部设置蒸汽供给部，经由模具主体10向填充到模腔20的内部的发泡原料给予来自蒸汽的热，使发泡原料发泡。这样对发泡原料进行了发泡成形后，将蒸汽抽吸除去，将发泡体冷却，接下来使背板1b移动、离开框架10a，虽然没有图示，但通过脱模销钉将成型的发泡体从框架1a顶出，将发泡体回收。
[0034]上述模具主体由铝材形成，另外，硅橡胶层的JISK 6249中规定的JIS-A硬度为20?70，优选为40?70，更优选为50?70。如果JIS-A硬度过低，产生耐蒸汽性差的问题，另一方面，如果JIS-A硬度过高，产生与基材的密合性变差、绝热效果降低的问题而不优选。特别地，形成了以JIS K 6249中规定的JIS-A硬度表示、硬度为85以上、特别地90以上的有机硅树脂层的情况下，由于容易产生裂纹，结果无法获得优异的绝热效果，因此不能使用以形成高硬度的被膜的三维网状结构的所谓有机硅树脂作为主成分的有机硅绝热涂料等。
[0035]另外，对于上述娃橡胶层，建议将厚度形成为0.5?5mm、更优选地I?3mm、进一步优选地1.5?2.5mm。
[0036]应予说明，硅橡胶层优选形成于模具主体的整个模腔内壁面(全部)，也可根据模具主体的模腔形状部分地(即，在模腔内壁面的一部分)形成硅橡胶层。另外，在模腔外壁面形成硅橡胶层的情况下，如图2中所示那样，可在整个外壁面(全部)形成，也可在外壁面的一部分形成。
[0037]在铝制的模具主体的模腔内壁面形成上述硅橡胶层的情况下，可以采用下述方法:将液体硅橡胶组合物、特别是液体的室温固化性(RTV)硅橡胶组合物涂布于模具主体的模腔内壁面，优选地以使固化后的厚度成为上述的0.5?5_，将其干燥、固化。
[0038]这种情况下，涂布于模具主体的模腔内壁面的液体硅橡胶组合物的25°C的粘度，在采用旋转粘度计的测定中，为0.01?10Pa.S，优选为0.1?50Pa.s，更优选为0.5?20Pa.S。如果粘度过低，不能确保必要的膜厚，相反如果粘度过高，涂布需要时间等，不仅在作业性方面变得不利，而且不能确保平滑的表面。应予说明，具有上述粘度的液体硅橡胶组合物优选使用未加入稀释溶剂的无溶剂型的硅橡胶组合物自身的粘度为上述粘度的液体硅橡胶组合物，也可以是在加入溶剂稀释了的状态下成为了上述粘度的液体硅橡胶组合物，在这方面也能够使用将高粘度乃至固体状的硅橡胶组合物用溶剂稀释而成为上述粘度的液体硅橡胶组合物。作为旋转粘度计，可以使用例如BL型、BH型、BS型、锥板型、流变仪等。
[0039]作为液体硅橡胶组合物，并无特别限制，但在作业性等方面优选室温固化性(RTV)的液体硅橡胶组合物，可使用公知的组成的液体硅橡胶组合物。对其固化型(交联反应的类型)也无特别限制，也能够使用加成反应固化型等的液体硅橡胶组合物，但优选缩合反应固化型(缩合型)的液体硅橡胶组合物，优选使用下述的液体RTV硅橡胶组合物:以分子链两末端用羟基(硅烷醇基)或水解性基团(含有水解性基团的三有机甲硅烷基)封端、主链由二有机硅氧烷单元的重复构成的线状的有机聚硅氧烷作为基础树脂(主剂或基础聚合物)，在其中配合具有3个以上水解性基团的有机硅化合物(例如，含有3个或4个水解性基团的有机硅烷化合物和/或其部分水解缩合物)作为交联剂，进而根据需要配合了固化催化剂、无机填充剂(补强性二氧化硅、非补强性二氧化硅、碳酸钙等)和/或粘接性赋予剂等。
[0040]作为该缩合型的RTV硅橡胶组合物，更具体地，基础聚合物以在I分子中(优选地在分子链两末端)具有2个以上可缩合的反应基团(例如，二有机羟基甲硅烷基或含有I?3个水解性基团的三有机甲硅烷基)的直链状二有机聚硅氧烷作为主剂，优选在固化催化剂(缩合反应催化剂)的存在下，通过与作为交联剂(固化剂)的具有3个以上水解性基团的有机硅化合物的缩合反应而形成立体网状结构的橡胶状被膜(硅橡胶)。该RTV硅橡胶组合物只要为缩合型的固化机制，则并无特别限制，例如，作为主成分即上述基础聚合物的含有水解性基团的直链状二有机聚硅氧烷中的水解性基团(固化反应性官能团)，可列举出与硅原子直接键合的羟基(硅烷醇基)、烷氧基等，另外，作为构成主链的二有机硅氧烷单元中的上述水解性基团以外的与硅原子直接键合的有机基团(取代或未取代的一价烃基)，可列举出甲基等烷基、苯基等芳基、乙烯基等烯基等。通过在作为基础聚合物的上述含有水解性基团的直链状二有机聚硅氧烷中，以3个以上的可水解的基团(例如乙酰氧基等酰氧基，甲氧基、乙氧基等烧氧基，酮H亏基，稀氧基(enoxy groups)(稀基氧基)、酰胺基等)与娃原子键合的多官能性硅烷化合物和/或其部分水解缩合物(硅氧烷低聚物)作为交联剂，以金属有机酸盐(例如铅、铁、钴、锰、锌等的环烷酸盐、辛酸盐、过氧化物、有机胺等)作为固化催化剂(缩合反应催化剂)，从这些中配合至少I种，从而能够形成单液型或双液型的RTV硅橡胶组合物，进而，根据需要，可以配合无机填充剂(补强性二氧化硅、非补强性二氧化硅、碳酸钙等)、粘接性赋予剂(例如，含有氨基官能性、环氧官能性、(甲基)丙烯酰基官能性、巯基官能性等的各种官能性基团的硅烷偶联剂等)等。这些在室温或通过进行加热而水解的同时，通过脱醇、脱醋酸、脱肟、脱羟基胺反应等的缩合反应而三维地交联固化，从作业性的容易性出发，优选单液型且在常温下固化的形态的硅橡胶组合物，进而，最优选固化时产生的副产物的刺激性小的硅橡胶组合物(脱醇型、脱肟型等)。作为上述缩合反应固化型RTV硅橡胶组合物的具体例，如果是市售品，可列举出KE44RTV、KE445RTV、KE4895、KE4896(商品名、信越化学工业(株)制造)、TSE387、TSE388、TSE389(商品名、乇夕、八-.才一7夕只.X.彳V夕制造)、SE9187、SE9186(商品名、东丽-道康宁有机硅(株)制造)等。
[0041]应予说明，上述硅橡胶组合物可以直接使用市售品，或者可以用溶剂稀释而使用。
[0042]另外，作为用于稀释的溶剂，并无特别限制，例如优选使用甲苯、二甲苯等芳香族烃系化合物，戊烷、己烷等脂肪族烃系化合物，甲醇、乙醇等醇系化合物等在室温(25°C)下为液体的有机化合物等。
[0043]作为将上述的液体RTV硅橡胶组合物在模具主体的内壁面的一部分或全部、和/或、外壁面的一部分或全部涂布的方法，根据需要对铝制模具主体进行了底漆处理后，可采用毛刷涂布、辊涂、喷涂等公知的方法，优选毛刷涂布、辊涂。应予说明，毛刷涂布、辊涂等的涂布施工可涂布处理多次以致成为上述的厚度，如果在确保充分的膜厚的同时考虑作业性，则优选涂布2次。
[0044]将液体硅橡胶组合物涂布后的干燥、固化可根据该组合物的种类适当地选择。例如，缩合型RTV硅橡胶组合物的情况下，可采用空气中(大气中)、0?50°C、特别地10?35°C下、I小时?7天、特别地2小时?3天的条件。
[0045]上述那样形成了硅橡胶层(被覆层)作为绝热层的发泡树脂成型用模具特别适合用作采用珠粒成型法的发泡聚苯乙烯成型体的成型用模具。这种情况下，使用了该模具的成型法可采用对应于树脂的种类的公知的方法。
[0046]例如，如果是得到发泡聚苯乙烯成型体的情形，则可以采用下述这样的公知的珠粒成型法得到发泡聚苯乙烯成型体:将EPS原料填充到模具主体的模腔内，接下来用蒸汽将模具主体加热，将EPS珠粒加热熔融而形成成型体，然后将模具主体冷却，打开模具主体而将成型体脱模。应予说明，上述蒸汽加热中，对于蒸汽，能够使用100°C、1个气压左右的蒸汽，但并不限于此，只要将EPS珠粒良好地熔解、形成成型体即可。另外，成型后可以冷却到约60 °C左右。
[0047]根据本发明的发泡树脂成型用模具由于绝热性能高，热效率良好，因此为了例如采用珠粒成型法得到发泡聚苯乙烯成型体而使用蒸汽对模具主体加热的情况下，与没有设置绝热层的模具相比，能够将蒸汽量削减约20?30%左右，因此，也能够将用于产生蒸汽的石油燃料等的燃料使用量大幅地削减。
[0048]得到的发泡树脂成型用模具能够作为例如拖网箱(trawlboxes)、包装材料、建筑器材等使用。
[0049]实施例
[0050]以下示出实施例和比较例，对本发明具体地说明，但本发明并不限于下述的实施例。应予说明，粘度表示采用旋转粘度计得到的测定值。
[0051][实施例1]
[0052]将分子链两末端用羟基(硅烷醇基)封端的25°C的粘度为20，000mPa.s的直链状二甲基聚硅氧烷50质量份、碳酸钙50质量份、甲基三(甲基乙基酮肟)硅烷10质量份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷I质量份、二月桂酸二丁基锡0.1质量份混合直至均匀，进而混合二甲苯30质量份，制备25°C的粘度为5Pa.s的液体室温固化性硅橡胶组合物。
[0053]在模腔容积为0.05m3、厚度为20mm的铝制发泡聚苯乙烯成型用模具主体的内壁面(整个面)通过2次的毛刷涂布涂布上述的液体室温固化性硅橡胶组合物，在空气中、室温(25°C)下放置24小时，在模具主体的内壁面(整个面)形成了厚2mm、JIS K 6249中规定的JIS-A硬度为60的硅橡胶层(被覆层)。
[0054]采用以下的方法对使用该在内壁面(整个面)形成了硅橡胶层(被覆层)的模具主体形成了发泡聚苯乙烯成型体时的蒸汽削减率进行了评价。这种情况下，蒸汽削减率设为相对于使用了在内壁面没有形成硅橡胶层的模具主体时的蒸汽量(对照蒸汽量)的削减比例。
[0055]即，在铝模具的框架上部设置的蒸汽导入口设置蒸汽流量计((株)KEYENCE制Π)-V40)，将作为发泡聚苯乙烯成型体的原料的EPS原料(珠粒)填充到模具主体的模腔内后，导入约100°C、1个气压的蒸汽，开始采用蒸汽对模具加热(加热工序开始)后，将EPS珠粒在约90°C以上加热熔融而形成了发泡聚苯乙烯成型体后，采用上述蒸汽流量计测定直至在到达模具主体的冷却/脱模工序(约60 °C)之前结束采用蒸汽的加热(加热工序结束)的、从加热工序开始到结束为了将模具加热、保温于60°C (加热开始时)?100°C (加热结束时)的模具温度范围而使用的蒸汽量。应予说明，测定是在将从加热工序开始到结束的循环(即，EPS成型周期)重复了 2次的时刻进行评价。
[0056]其结果，蒸汽量相对于对照蒸汽量100，为约70，削减了约30%的蒸汽量。
[0057][比较例I]
[0058]实施例1中，使用代替形成硅橡胶层而在模具主体内壁面施以厚3mm的EPDM橡胶内衬的模具，对与实施例1同样地形成了发泡聚苯乙烯成型体时的蒸汽削减量进行了评价。这种情况下，EPDM橡胶内衬片需要螺栓固定，从这点来看，难以安装于框架，因此用螺栓只固定于背板。
[0059]使用这样设置了EPDM橡胶内衬片的模具主体，与实施例1同样地形成了发泡聚苯乙烯成型体时的蒸汽量相对于对照蒸汽量100，为约90，蒸汽削减量为约10%。
[0060]应予说明，成本比较的情况下，将上述EPDM橡胶内衬片只安装于模具的背板时的成本与在模具主体(框架和背板)整个面形成了硅橡胶层时(实施例1)的成本相比，由于为了将EPDM橡胶内衬片安装于背板必须对背板进行改进，因此导致成本高了约100% (约2倍)。另外，从作业性的方面出发，实施例1的毛刷涂布法非常简便。
[0061 ][比较例2]
[0062]在实施例1中，使用代替形成硅橡胶层而用以有机硅清漆(S卩，三维网状结构的有机硅树脂)为主成分的绝热涂料(信越化学工业(株)制KR271)对模具主体内壁面的整个面喷涂的模具，与实施例1同样地形成了发泡聚苯乙烯成型体。应予说明，涂装厚度为0.5_。
[0063]这种情形的蒸汽量相对于对照蒸汽量100，为约90，蒸汽削减量为约10%。
[0064][比较例3]
[0065]除了使用生成根据JISK 6249的硬度为85、比实施例1的硅橡胶硬度高的硬度的固化物的硅橡胶组合物以外，与实施例1同样地制作模具主体。形成了这样的高硬度硅橡胶层的模具主体由于冷热时涂料对模具的追随性不充分，因此容易地产生了裂纹。
[0066][比较例4]
[0067]除了使用生成根据JISK 6249的硬度为15的低硬度的固化物的硅橡胶组合物以夕卜，与实施例1同样地制作模具主体。该模具主体由于蒸汽而使涂料劣化，容易地产生了裂纹。
[0068]附图标记的说明
[0069]10模具主体
[0070]1a 框架
[0071]1b 背板
[0072]20 模腔
[0073]30内壁面
[0074]40硅橡胶层
[0075]50外壁面
【主权项】
1.发泡树脂成型用模具，其特征在于，在用铝材形成的发泡树脂成型用模具主体的至少形成模腔的内壁面的一部分或全部形成有Jis-A硬度为20?70的硅橡胶层作为绝热层。2.根据权利要求1所述的模具，其中，进一步在模具主体的外壁面的一部分或全部形成了 JIS-A硬度为20?70的硅橡胶层。3.根据权利要求1或2所述的模具，其中，发泡树脂为发泡聚苯乙烯，在模具主体模腔内填充发泡聚苯乙烯用原料珠粒，对模具主体进行蒸汽加热而将发泡聚苯乙烯成型。4.根据权利要求1?3的任一项所述的模具，其中，硅橡胶层的厚度为0.5?5mm。5.根据权利要求1?4的任一项所述的模具，其中，硅橡胶层为室温固化性硅橡胶组合物的固化物。6.发泡树脂成型用模具的制造方法，其特征在于，在用铝材形成的发泡树脂成型用模具主体的至少形成模腔的内壁面的一部分或全部涂布25°C的粘度为0.01?10Pa.S、生成JIS-A硬度为20?70的固化物的液体室温固化性硅橡胶组合物，使其干燥、固化，由此在所述内壁面形成硅橡胶层作为绝热层。7.根据权利要求6所述的制造方法，其中，进一步在模具主体的外壁面的一部分或全部涂布权利要求6所述的液体室温固化性硅橡胶组合物，使其干燥、固化，由此在所述外壁面形成了硅橡胶层。8.根据权利要求6或7所述的制造方法，其中，发泡树脂为发泡聚苯乙烯，将发泡聚苯乙烯用原料珠粒填充到模具主体模腔内，对模具主体进行蒸汽加热，将发泡聚苯乙烯成型。9.根据权利要求6?8的任一项所述的制造方法，其中，娃橡胶层的厚度为0.5?5_。10.根据权利要求6?9的任一项所述的制造方法，其特征在于，包含对液体室温固化性硅橡胶组合物进行两次涂布、干燥的工序。
【文档编号】B29K105/04GK105939830SQ201480074772
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2014年11月17日
【发明人】石本龙太, 萩原隆, 上山正人, 敕使河原守, 坂本隆文
【申请人】信越化学工业株式会社