JP2003300243A - 押出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発泡用流体の逆流を防止して、製造効率を
向上できる押出成形機を提供すること。 【解決手段】押出成形機１１は、発泡材料１が供給され
るサイロ３０と、サイロ３０に供給された発泡材料１を
混練しつつ搬送するシリンダ５０およびスクリュ７０
と、サイロ３０およびスクリュ７０の間の供給経路に接
続され水４１を収容するタンク４０と、シリンダ５０の
先端に接続されるダイ８０と、発泡材料１を溶融すると
ともに、水４１の気化温度よりも低い初期温度から水４
１が完全に気化する最終温度まで、シリンダ５０のサイ
ロ３０側基端からダイ８０側先端に向かって６段階に加
熱するヒータ６０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、押出成形機に関す
る。

【０００２】

【背景技術】従来、電子機器・電子部品等の精密機器
や、果物等の傷みやすいものを外部の衝撃から保護する
ために、これらの機器等と一緒に収納される梱包緩衝材
が多用されている。このような梱包緩衝材は、ポリプロ
ピレン等の樹脂からなる発泡材料を発泡させ、内部に小
さな空隙が形成された発泡体を成型したものである。こ
のような発泡体は、一般に、押出成形機によって製造さ
れる。

【０００３】すなわち、押出成形機では、発泡材料をシ
リンダ内に供給するとともに、タンクからシリンダ内に
水や油脂等の発泡用流体を供給し、この発泡材料および
発泡用流体をシリンダ内のスクリュで混練しながら、シ
リンダの加熱により一気に加熱する。この際、発泡材料
に混練された発泡用流体は、シリンダ内で高圧下にさら
されて凝縮した状態もしくは一部が気化した状態となっ
ている。そして、この凝縮した発泡用流体を含む発泡材
料は、ダイに形成された穴から押出される際に加圧状態
が一気に開放され、爆発的な気化が生じて発泡体が形成
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに発泡用流体を含む発泡材料を一気に加熱して気化さ
せ発泡させた場合には、急激な気化による膨張の作用に
よって、シリンダからタンクに向かって、この発泡用流
体が逆流してくる場合があった。この場合には、発泡用
流体の供給量にばらつきが生じること等から、発泡材料
の内部に均一な空隙が形成されないため、形状等の品質
が安定した製品を安定して製造されず製造効率が悪いと
いう問題があった。本発明の目的は、発泡用流体の逆流
を防止して、製造効率を向上できる押出成形機を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る押出成形機
１１は、発泡体Ｂを構成する発泡材料１が供給されるサ
イロ３０と、このサイロ３０に供給された発泡材料を混
練しつつ搬送するシリンダ５０およびスクリュ７０とを
備え、このシリンダ先端に接続されるダイ８０を介し
て、発泡体の成形を行う押出成形機であって、前記サイ
ロおよび前記スクリュの間の供給経路に接続され、前記
発泡材料を発泡させる発泡用流体を収容するタンク４０
と、前記発泡材料を溶融するとともに、前記発泡用流体
の気化温度よりも低い初期温度から前記発泡用流体が完
全に気化する最終温度まで、前記シリンダの前記サイロ
側基端からダイ側先端に向かって段階的に加熱するヒー
タ６０とを備えていることを特徴とする。

【０００６】ここで、発泡材料としては、例えば、ポリ
エチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミ
ド（６ナイロン、６，６ナイロン等；ＰＡ）、ポリエチ
レンテレフタレート（ＰＥＴ）等の一般的なプラスチッ
クや、ポリ乳酸等の生分解性プラスチック等を採用でき
る。また、発泡材料としては、これらのプラスチック
に、所定の添加物を加えたり、紙やでんぷん等の増量剤
を加えたもの等も採用できる。また、紙やでんぷん等の
増量剤を加えたものの他に、粉砕した木粉、活性炭、茶
殻等の植物由来または木材由来の材料を加える構成とし
てもよい。この場合には、これらの材料を加えることに
より、望ましくない物質の吸着や吸収、細菌やカビの発
生等を抑えることもできる。

【０００７】前述した段階的な加熱とは、初期温度と最
終温度との間で何段階かに分けて加熱することであり、
例えば、シリンダを何個所かに分けて、これらの設定温
度を変え、段階的に温度勾配をかけて上昇させる構成等
とすることができる。なお、初期温度と最終温度とが特
定されていれば、これらの間の設定温度は特に限定され
ない。従って、温度が段々と高くなる設定でもよいし、
途中で一度温度を下げる設定としてもよい。

【０００８】本発明の押出成形機では、以下のようにし
て発泡体が製造される。 (１)まず、サイロに供給された発泡材料をシリンダ内に
供給する。この際、サイロとスクリュとの間の供給経路
に接続されたタンクのノズルから、サイロとスクリュと
の間の供給経路にタンク内の発泡用流体を供給する。

【０００９】(２)次に、シリンダ内に供給された発泡用
流体を含むこれらの材料を、ヒータによって加熱しなが
らスクリュの回転により均一に混練する。この際、シリ
ンダ内の発泡材料は、ヒータによって段階的に加熱され
最終温度で溶融状態となる。また、シリンダ内の発泡用
流体は、ヒータによって、初めは気化温度よりも低い初
期温度まで加熱された後に、段階的に最終温度まで加熱
される。そして、溶融状態の発泡材料の中に、凝縮した
発泡用流体が均一に分散した混練後の材料（混練材料）
は、スクリュの回転によってダイ側へ搬送されることに
なる。

【００１０】(３)ダイ側へ搬送された混練材料は、さら
にスクリュの回転によって、ダイを介して所定形状に成
型されつつ、ダイに形成された穴から外部側へと押し出
される。この際、外部側へ押し出された混練材料におい
て、凝縮した発泡用流体は加圧状態から解放されて爆発
的に気化し、また、発泡材料は急激に冷却されて硬化す
るため、発泡材料の内部に空隙を有する発泡体が形成さ
れる。 (４)その後、適宜、裁断されて製品化される。

【００１１】このように、シリンダ内に供給された発泡
用流体は、混練材料の搬送に伴って段階的に加熱される
ため、従来のように一気に気化温度以上まで加熱する場
合に比べて、発泡用流体の急激な膨張変化等の影響を受
けず、発泡用流体のタンク側への逆流を防止できる。ま
た、スクリュとサイロとの間の供給経路に発泡用流体を
供給する構成としたので、シリンダ内のスクリュに直接
発泡用流体を供給しないため、シリンダ内での発泡用流
体の変化の影響を受けないから、発泡用流体のタンク側
への逆流をより一層防止できる。このようにタンク側へ
の逆流を防止できるため、品質の安定した発泡体を効率
よく製造できる。以上より、本発明の目的を達成でき
る。

【００１２】以上の押出成形機において、前記発泡用流
体は、水であり、前記ヒータは、前記初期温度が６０℃
以上１００℃未満で、前記最終温度が１６０℃以上２４
０℃未満に設定され、前記発泡材料および発泡用流体を
６段階に加熱することが好ましい。このような構成で
は、シリンダ内に供給された水は、ヒータによってまず
沸点（通常、水の沸点は１００℃）以下の温度にさらさ
れた後に、６段階に分けて加熱され、最終的には１６０
℃以上２４０℃未満の環境にさらされる。この際、加熱
された水は、一度気化した後に、シリンダおよびダイで
囲まれた空間内および後から搬送される発泡材料によっ
て加圧されて凝縮し、ダイから外部へと排出され加圧状
態が開放された際に一気に気化するため、これにより、
発泡体が形成される。このように入手が容易な水を原料
として用いても、段階的に加熱することにより水の逆流
を防止でき、よって、品質の安定した発泡体を効率よく
安価で製造できる。

【００１３】前記発泡材料は、粉粒状に形成され、前記
サイロの側面部分３３Ａを、間欠的に振動させる振動機
構３４を備えることが好ましい。ここで、粉粒状の発泡
材料としては、粉状物や、粒状物、ペレット状のもの、
粉砕物等が採用できる。また、振動機構としては、例え
ば、モータによってカムを回転させてサイロの側面部分
を殴打して振動させる機構や、板ばねや電磁石等を用い
て電磁的な振動力により振動させる機構等を採用でき
る。このような構成では、例えば、サイロ内において、
粉粒状に形成された発泡材料同士が固着したとしても、
振動機構がサイロの側面部分を間欠的に振動させるの
で、発泡材料同士の固着を解消して、粉粒状の発泡材料
をシリンダ内に円滑に供給できる。

【００１４】前記振動機構は、モータ３４１と、このモ
ータに連結されたカム３４２とを備え、このカムは、前
記モータの駆動に応じて、前記サイロの側面部分を殴打
することにより、前記サイロを振動させることが好まし
い。このような場合では、モータにカムを取り付け、モ
ータによって回転するカムの先端がサイロの側面部分を
殴打するように配置するだけで、比較的簡単に振動機構
を構成できる。

【００１５】以上の押出成形機において、前記ダイに
は、押出し用の複数の穴８２Ａが形成され、これらの複
数の穴は、隣接する３つの穴により規定される三角形の
形状が互いに等しくなるように分散配置されていること
が好ましい。

【００１６】ここで、製造される発泡体には、未発泡部
分の発生や、過剰発泡によるふくれ・欠け、ダイにおけ
る発泡材料のつまり、未融着等により、形状等の品質が
不安定となる場合があった。しかしながら、前述した位
置に穴を形成する簡単な構成でありながら、ダイに形成
された複数の穴同士の距離が略均等に位置することとな
るから、ダイから排出され発泡した発泡体の形状等の品
質を簡単に安定させることができる。

【００１７】また、前記複数の穴は、それぞれ円形状に
形成され、この円形穴の直径は、１．８ｍｍ〜２．２ｍ
ｍであることが好ましい。このような構成とした場合に
は、穴の直径が１．８ｍｍよりも小さい場合には、発泡
不十分な部分が発生するおそれがある。また、穴の直径
が２．２ｍｍよりも大きい場合にも、同様に発泡不十分
な部分が発生するおそれがある。このため、ダイの穴の
直径を前述した範囲とすることにより、十分に発泡した
品質の良い発泡体をより一層確実に得ることができる。

【００１８】以上の押出成形機において、前記ダイを、
１６０℃〜２２０℃の間の温度に調整する調温装置１０
０を備えることが好ましい。このような構成において、
調温装置による加熱により、ダイの温度を１６０℃より
も小さくした場合には、発泡が不十分な部分が発生する
おそれがあり、ダイの温度を２２０℃よりも大きくした
場合には、過度の過熱により発泡材料に対して、熱劣化
によるコゲが発生してしまうというおそれがある。この
ため、前述した範囲でダイの調温を行うことにより、十
分に発泡して品質の良い発泡体をより一層確実に得るこ
とができる。

【００１９】以上の押出成形機において、前記ダイの代
わりに前記シリンダ側に配置され、一定速度で回転する
ことにより、前記シリンダから押し出された発泡体を切
断するカッタ２００を備えて構成してもよい。ここで、
例えば、カッタとしては、シリンダに取り付けられシリ
ンダから押出された混練材料を排出する口金部分と、こ
の口金部分から排出された混練材料が発泡した発泡体を
切断するカッタ本体とを備えて構成できる。このような
構成によれば、前述したカッタ本体のカッタの刃部分の
回転速度と、混練材料（発泡体）の押しだし速度、例え
ば、スクリュの回転速度等とを調整するだけで、任意の
長さの発泡体を簡単に製造できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］本発明の第１実
施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係
る押出成形機１１を模式的に示す図である。押出成形機
１１は、図１に示すように、ポリプロピレン等の熱可塑
性樹脂を含む発泡材料１を加熱溶融し、所定形状に押し
出して成型する際に、その内部に空隙を有する発泡体を
形成する機械であり、発泡材料１が供給される原料タン
ク２０と、サイロ３０と、流体タンク４０と、シリンダ
５０と、ヒータ６０と、シリンダ５０内に配置されるス
クリュ７０と、ダイ８０と、ベルトコンベア９０と、ダ
イ８０の温度を１６０℃〜２２０℃の範囲に調整する調
温装置１００とを備える。

【００２１】ここで、発泡材料１は、主成分となる基剤
２と、この基剤２に対して均一な空隙が形成されるよう
調整する添加剤３とを備える。基剤２は、樹脂成分であ
る粉体としてのポリプロピレン２Ａを４０重量％と、非
樹脂成分である粉状のコーンスターチ２Ｂを６０重量％
とを含有する。ポリプロピレン２Ａの融点は１６０℃で
ある。なお、ポリプロピレン２Ａとしては、粉体以外の
ペレット状等のその他の形状のものを採用してもよい。
添加剤３は、基剤２に対して所定の重量比で添加される
タルク３Ａである。

【００２２】ここで、樹脂成分とは、一般ごみとして処
分できないものである。非樹脂成分とは、金属、紙、ガ
ラス、およびプラスチックの各リサイクル対象成分を除
く成分のことであり、容器リサイクル法においてリサイ
クル対象成分とされておらず、一般ごみとして処分可能
なもののことである。添加剤とは、発泡材料を発泡させ
る際に、発泡の具合を調整するために添加される発泡調
整剤のことである。

【００２３】原料タンク２０は、ポリプロピレン２Ａが
供給される第１タンク２１と、コーンスターチ２Ｂおよ
びタルク３Ａが供給され、これらを均一に混合したもの
を収容する第２タンク２２とを備える。

【００２４】サイロ３０は、原料タンク２０から供給さ
れた各原料２Ａ，２Ｂ，３Ａを一時的に収容し、予め設
定された所定量の各原料２Ａ，２Ｂ，３Ａをシリンダ５
０内へ自動的に供給するものである。このサイロ３０
は、配管３０Ａを介して第１タンク２１に接続された第
１サイロ３１と、配管３０Ｂを介して第２タンク２２に
接続された第２サイロ３２とを備える。

【００２５】第１サイロ３１は、ポリプロピレン２Ａを
一時的に収容し、このポリプロピレン２Ａをシリンダ５
０内へ供給するものであり、すり鉢状にテーパが形成さ
れたサイロ本体３３と、このサイロ本体３３の側面部分
３３Ａを、間欠的に殴打して振動させる振動機構３４と
を備える。なお、ポリプロピレン２Ａは、比較的流動性
が高いため、振動機構３４を設けない構成も可能であ
る。

【００２６】振動機構３４は、モータ３４１と、このモ
ータ３４１に取り付けられたカム３４２とを備え、モー
タ３４１の駆動に応じてカム３４２が回転し、このカム
３４２の先端３４２Ａが、サイロ本体３３の側面部分３
３Ａを周期的に殴打する。これにより、サイロ本体３３
の側面部分３３Ａが振動するので、例え、サイロ本体３
３内でポリプロピレン２Ａ同士が固着していても、これ
らの固着が解放され、ポリプロピレン２Ａは、すり鉢状
のテーパに沿って落下し、シリンダ５０側へ移動するこ
とになる。

【００２７】第２サイロ３２は、コーンスターチ２Ｂと
タルク３Ａとを一時的に収容して、これらの原料２Ｂ，
３Ａをシリンダ５０内へ供給するものであり、前述した
ものと同じサイロ本体３３および振動機構３４を備え
る。

【００２８】流体タンク４０は、発泡用流体である水４
１を収容し、サイロ３０とスクリュ７０との間の経路に
接続された配管４０Ａを介して、この水４１をシリンダ
５０内へ供給するものである。シリンダ５０は、サイロ
３０から供給された発泡材料１、および、流体タンク４
０から供給された水４１を収容する中空箱形のものであ
り、シリンダ本体５１と、このシリンダ本体５１の図１
中左側に位置する排出部５２とを備える。

【００２９】ここで、図２は、シリンダ５０の一部とダ
イ８０とを示す分解斜視図である。図２に示すように、
シリンダ本体５１には、原料１，４１の混練物である混
練材料Ａ（図１）を排出する楕円形状の開口部５１Ａ
と、この開口部５１Ａの上下側に２つずつ合計４つのボ
ルト孔５１Ｂとが形成されている。排出部５２には、開
口部５１Ａおよび４つのボルト孔５１Ｂを露出するとと
もに、ダイ８０の一部を嵌合する嵌合孔５２Ａが形成さ
れている。

【００３０】図１に戻って、ヒータ６０は、シリンダ５
０の６箇所５０Ａ〜５０Ｆをそれぞれ独立して加熱する
ものであり、シリンダ５０の各箇所５０Ａ〜５０Ｆに取
り付けられる６つのヒータ本体６１（６１Ａ〜６１Ｆ）
と、これらの６つのヒータ本体６１（６１Ａ〜６１Ｆ）
の温度をそれぞれ制御する制御部６２とを備える。

【００３１】具体的には、シリンダ５０の６箇所５０Ａ
〜５０Ｆは、図１中の右側から順番に以下のように、６
段階に温度設定がなされている。なお、温度設定は、使
用する原料、原料中の含水率、気象条件等により変動す
る。 (1)第１箇所５０Ａ： ８０℃（初期温度） (2)第２箇所５０Ｂ：１４５℃ (3)第３箇所５０Ｃ：１８５℃ (4)第４箇所５０Ｄ：１７５℃ (5)第５箇所５０Ｅ：１７０℃ (6)第６箇所５０Ｆ：２３０℃（最終温度） なお、ヒータ本体６１には、各箇所５０Ａ〜５０Ｆの設
定温度、および実測した温度が表示されるようになって
いる。

【００３２】スクリュ７０は、シリンダ５０内に供給さ
れた発泡材料１および水４１を混練し、この混練材料Ａ
を搬送して、シリンダ５０の排出部５２を介して外部へ
と排出するものであり、２本のスクリュ本体７１，７２
と、これらの２本のスクリュ本体７１，７２を回転する
駆動部７３とを備え、２軸構造となっている。

【００３３】２本のスクリュ本体７１，７２は、シリン
ダ５０内において、互いに略平行となるように隣接して
配置される。２本のスクリュ本体７１，７２には、それ
ぞれねじ山７１Ａ，７２Ａが形成されている。これらの
ねじ山７１Ａ，７２Ａは同じ方向を向いている。駆動部
７３は、互いに近接する方向に２本のスクリュ本体７
１，７２を回転させるものである。従って、混練材料Ａ
が供給されたシリンダ５０内において、２本のスクリュ
本体７１、７２が駆動部７３の駆動により同一方向に回
転すると、混練材料Ａは、ねじ山７１Ａ，７２Ａによっ
て、排出部５２側へと搬送されることになる。

【００３４】ダイ８０は、図１，２に示すように、シリ
ンダ５０の排出部５２から排出された混練材料Ａに空隙
を形成して発泡体Ｂを構成する機能と、この発泡体Ｂを
成形する機能とを有する金属製の部材であり、４つの部
材で構成される第１ブロック８１と、この第１ブロック
８１の排出側に取り付けられる第２ブロック８３とを備
える。

【００３５】第１ブロック８１は、シリンダ５０の排出
部５２の嵌合孔５２Ａに嵌合される嵌合凸部８１１と、
直方体状の第１ブロック本体８１２とを備える。第１ブ
ロック本体８１２において、嵌合凸部８１１とは反対側
の面には、同一の直径を有する複数の小穴８２Ａが形成
されている。各小穴８２Ａの直径は、２．０ｍｍであ
る。

【００３６】ここで、図３は、第１ブロック本体８１２
において、嵌合凸部８１１とは反対側の面を示す正面図
である。図３に示すように、これらの複数の小穴８２Ａ
は、押出方向と直交する一方向である水平方向に幅広に
形成された矩形部８１２Ａを規定した際に、この矩形部
８１２Ａの４頂点の位置Ｓと、矩形部８１２Ａの長辺上
を均等に分割した位置Ｔと、互いに隣接する４つの位置
で構成された矩形Ｘにおける対角線の交点位置Ｕとに形
成されている。すなわち、これらの複数の小穴８２Ａ
は、隣接する３つの小穴８２Ａにより規定される三角形
の面積および形状が互いに等しくなるように分散配置さ
れている。なお、この矩形部８１２Ａは、押出形状に対
応する形状となっている。

【００３７】また、第１ブロック本体８１２において、
前記矩形部８１２Ａの上下側には、シリンダ本体５１の
４つのボルト孔５１Ｂに対応する位置に２つずつ合計４
つのボルト挿通孔８１２Ｂが形成されている。

【００３８】図２に戻って、第２ブロック８３は、混練
材料Ａに空隙を生じさせ、断面が所定形状の発泡体Ｂを
成形するものである。この第２ブロック８３は、第１ブ
ロック８１に取り付けられる板状の基部８３１と、この
基部８３１に形成された中空で、かつ押出方向にある程
度の長さ寸法を有する箱形の成形部８３２とを備える。

【００３９】基部８３１において、第１ブロック８１の
複数の小穴８２Ａに対応する位置、すなわち前記矩形部
８１２Ａに対応する矩形の開口部８３１Ａが形成されて
いる。また、第３ブロック８３の基部８３１において、
開口部８３１Ａの上下側で、第１ブロック８１の４つの
ボルト挿通孔８１２Ｂに対応する位置には、４つの切欠
き８３Ｂが形成されている。

【００４０】箱形の成形部８３２において、その開口部
８３１Ａ側の面には、開口部８３１Ａに対応する位置に
供給側開口部８３２Ａが形成されている。また、開口部
８３１Ａ側の面に対向する面には、供給側開口部８３２
Ａと同形状の射出側開口部８３２Ｂが形成されている。
また、成形部８３２は、箱形の上面８３２Ｚが着脱自在
に構成されており、この上面８３２Ｚを取り外すことに
より内部が露出し、簡単に清掃できる。

【００４１】以上のようなダイ８０において、各ブロッ
ク８１，８２は、相互に対応する切欠き８３Ｂ、ボルト
挿通孔８１２Ｂ、およびボルト孔５１Ｂに、それぞれ４
本のボルト８６が挿通されシリンダ５０に固定される。

【００４２】図１に戻って、ベルトコンベア９０は、ダ
イ８０を構成する第２ブロック８３の射出側開口部８３
２Ｂから排出された発泡体Ｂを搬送するとともに、この
発泡体Ｂの粗切りを行うものである。図示を省略する
が、ベルトコンベア９０の搬送経路には、製品の厚さを
調整するプレスローラと、粗切りカッタとが設けられて
いる。この粗切りカッタは、ベルトコンベア９０のコン
ベア速度によって製品の幅の調整を行うものであり、発
泡体Ｂを冷却する冷却ファンと、発泡体Ｂを裁断する裁
断装置とが設けられている。これらの装置により、発泡
体Ｂは、最終製品として構成された後に所定の箱に保管
される。この箱に保管された最終製品は、適宜、袋等に
封入され、製品として出荷される。

【００４３】次に、発泡体Ｂの製造手順について説明す
る。 <１>各振動機構３４によって、サイロ本体３３の側面部
分３３Ａをカム３４２の先端で叩きながら、第１サイロ
３１から所定量のポリプロピレン２Ａを、また、第２サ
イロ３２から所定量の原料２Ｂ，３Ａをシリンダ５０内
に供給する。一方、流体タンク４０から所定量の水４１
を、スクリュ７０とサイロ３０との間の原料供給経路に
供給する。

【００４４】<２>シリンダ５０内のスクリュ７０の部分
に供給された各原料２Ａ，２Ｂ，３Ａおよび水４１は、
スクリュ７０の回転によって混練され、混練材料Ａとな
ってダイ８０側へと搬送される。この際、ポリプロピレ
ン２Ａは、ヒータ６０によって加熱され、融点である１
６０℃以上となった時、すなわち、第３箇所５０Ｃ以降
の位置に運ばれた時に完全に溶融する。その他の原料２
Ｂ，３Ａは、溶融したポリプロピレン２Ａに均一に分散
される。

【００４５】一方、水４１は、ヒータ６０によって加熱
されるが、シリンダ５０の第１箇所５０Ａが８０℃に設
定されているため、この第１箇所５０Ａの位置では、完
全には気化されず、その殆どが液体のままである。その
後、第２箇所５０Ｂ以降の位置では気化温度以上に加熱
され気化して水蒸気となることになるが、シリンダ５０
と、後から搬送される原料と、ダイ８０との間での加圧
雰囲気により、凝縮することになる。これにより、水蒸
気と液体とが混合された状態の水が混練材料Ａに含まれ
ることになる。

【００４６】<３>スクリュ７０の回転によって、シリン
ダ５０から排出された混練材料Ａは、調温装置１００で
所定温度に調整されつつ、第１ブロック８１に形成され
た複数の小穴８２Ａから、複数の細長い形状として押し
出される。

【００４７】<４>この際、小穴８２Ａを通過した細長い
形状の混練材料Ａは、急激に減圧されて爆発的に発泡
し、複数の小穴８２Ａに応じた複数の細長い発泡体Ｂと
なる。これらの細長い発泡体Ｂは、複数の小穴８２Ａが
前述したように均等に配置されていることから、互いに
隙間無く密着して一体化することになる。

【００４８】ここで、発泡用流体である水４１は、気化
する際にその体積が１２００倍となる。混練材料Ａにお
ける水４１は、均一な発泡を生じさせるために添加され
た添加剤の親水成分を溶解するとともに、十分な水蒸気
爆発（発泡）を発生させるため、大過剰に必要とされ
る。一方、このように過剰な水４１を添加することは、
ダイ８０から押出されて蒸発する際に潜熱を奪うため、
発泡組織内部の水蒸気が液体状態の水に戻るものがあ
り、この液化する水４１により発泡体Ｂの体積が減少
し、組織が収縮して十分な発泡体が得られないおそれが
ある。この際の収奪されるエネルギーは、２．２６ＭＪ
／ｋｇ（５３９ｋｃａｌ／ｋｇを換算したもの）であ
る。従って、この収奪されたエネルギー分を確保するた
めに、調温装置１００で連続的にダイ８０を加熱するこ
とにより、水４１の気化を促進して発泡体Ｂの収縮を抑
えている。

【００４９】また、ダイ８０からの混練材料Ａの押出し
圧力は、発泡用流体が水４１である場合には、ダイ８０
の設定温度に対応して、下記の通りに保つ必要がある。
なお、この結果を表１にまとめて示す。 ・設定温度160℃：0.618 MPa（6.3kgf/cm²を換算したも
の）以上 ・設定温度170℃：0.795 MPa（8.1kgf/cm²を換算したも
の）以上 ・設定温度180℃：1.000 MPa（10.2kgf/cm²を換算した
もの）以上 ・設定温度190℃：1.255 MPa（12.8kgf/cm²を換算した
もの）以上 なお、発泡用流体が水ではない場合には、押出し圧力
を、1.28 MPa（1 3kgf/cm²を換算したもの）以上に保つ
必要がある。

【００５０】

【表１】

【００５１】<５>この一体化された発泡体Ｂは、基部８
３１の開口部８３１Ａ、および成形部８３２の供給側開
口部８３２Ａを介して、第２ブロック８３の成形部８３
２内に供給される。 <６>この成形部８３２内に供給された発泡体Ｂは、図４
に示すように、射出側開口部８３２Ｂへ運ばれる間に断
面矩形の板状に形成され、射出側開口部８３２Ｂを介し
て、外部側へ押し出され成型される。

【００５２】<７>射出側開口部８３２Ｂから排出された
板状に連続する発泡体Ｂは、ベルトコンベア９０によっ
て搬送される。この搬送された発泡体Ｂは、所定形状と
なるように適宜裁断される。 以上のような手順で、発泡体Ｂが製造される。

【００５３】以上のような本実施形態によれば、以下の
ような効果がある。 (１)シリンダ５０内に供給された水４１は、スクリュ７
０の搬送に伴ってヒータ６０により段階的に加熱される
ため、一気に気化温度以上まで加熱する場合に比べて、
水４１の急激な膨張変化等の影響を受けず、水４１のタ
ンク４０側への逆流を防止できる。また、スクリュ７０
とサイロ３０との間の供給経路に水４１を供給する構成
としたので、シリンダ５０内のスクリュ７０に直接水４
１を供給しないため、シリンダ５０内での水４１の変化
の影響を受けないから、水４１のタンク４０側への逆流
をより一層防止できる。以上のようにタンク４０側への
逆流を防止できるため、品質の安定した発泡体Ｂを効率
よく製造できる。

【００５４】(２)入手が容易な水４１を原料として用い
ても、６段階に加熱することにより水４１の逆流の防止
が可能である。このため、品質の安定した発泡体Ｂを効
率よく安価で製造できる。

【００５５】(３)振動機構３４によって、サイロ３１，
３２の側面部分３３Ａを殴打することにより、側面部分
３３Ａを間欠的に振動させるので、各サイロ３１，３２
内の原料２Ａ，２Ｂ，３Ａ同士の固着を解消して、粉粒
状の各原料２Ａ，２Ｂ，３Ａをシリンダ５０内に円滑に
供給できる。この際、モータ３４１にカム３４２を取り
付け、モータ３４１の駆動によって回転するカム３４２
の先端がサイロ３１，３２の側面部分３３Ａを殴打する
ように配置するだけで、振動機構３４を簡単に構成でき
る。

【００５６】(４)ヒータ６０は、１つの制御部６２で、
シリンダ５０の６箇所５０Ａ〜５０Ｆの加熱温度を同時
に調整できるから、温度調整が容易である。また、ヒー
タ６０では、シリンダ５０を６段階に調温可能なので、
製造時の状況や環境に合わせて、適宜変更して、より高
品質な発泡体Ｂを製造できる。

【００５７】(５)第１ブロック８１には、互いに隣接す
る３つの小穴８２Ａにより規定されう三角形の形状が同
一となるように複数の小穴８２Ａを形成したので、発泡
体Ｂの形状等の品質を簡単に安定させることができる。
この際、小穴８２Ａの直径を２．０ｍｍとしたので、よ
り良好に発泡させることができ安定した形状に成形でき
る。

【００５８】(６)調温装置１００によりダイ８０の温度
を１６０℃〜２２０℃の間の温度に調整したので、不必
要な収縮を抑えて確実に発泡させることができ、良好な
形状の発泡体Ｂを製造できる。

【００５９】(７)第１ブロック８１において、シリンダ
５０の排出部５２の嵌合孔５２Ａに嵌合する嵌合凸部８
１１を設けたので、第１ブロック８１が排出部５２から
外れたり、ずれたりするのを防止できる。また、高圧に
よる蒸気の抜けを防止できる利点もある。

【００６０】(８)第２ブロック８３において、成形部８
３２には、押出方向にある程度の長さを設けたので、成
形部８３２内の発泡体Ｂを十分に成形できる。

【００６１】(９)第２ブロック８３において、上面８３
２Ｚを着脱自在となっており、製造後に内部の清掃を簡
単に実施できる。

【００６２】(10)スクリュ７０を２軸７１，７２とした
ので、１軸の場合に比べて、発泡材料１と水４１とをよ
り一層均一に混練でき、押出成形後の発泡体Ｂの品質の
安定化を図ることができる。

【００６３】(11)主成分が一般ごみとして処分可能な非
樹脂成分であるため、発泡体Ｂは、容器リサイクル法に
おけるリサイクル対象の成分に該当しない。このため、
発泡体Ｂを一般ごみとして扱えるから、コストを抑えて
簡単に処分できる。この際、一般的な発泡体に比べて樹
脂成分の含有量が少ないので、焼却した際に、発熱量が
小さい上に黒煙等を発生させないため、環境を保護でき
る。なお、このような配合でも、実際の製品として十分
に利用可能な発泡体Ｂを製造できる。

【００６４】(12)このような発泡体Ｂは、内部に形成さ
れた空隙によって柔軟性を有するため、精密機器や果物
等の損傷しやすいものの緩衝材として、好適に使用でき
る。また、発泡体Ｂは、比較的比熱が高いので、断熱材
として好適に使用できる。

【００６５】(13)樹脂成分としてポリプロピレン２Ａを
採用したが、このポリプロピレン２Ａは、他の樹脂成分
に比べて、加工性や、機械適性等に優れているため、発
泡体Ｂを簡単に製造できる。

【００６６】(14)入手が容易で安価な植物性材料である
コーンスターチ２Ｂを原料として採用したので、発泡体
Ｂの製造コストの削減と、製造の容易化とを図ることが
できる。

【００６７】(15)発泡体Ｂを最終的には板状としたの
で、柔軟性に加えてある程度の剛性も確保でき、例え
ば、果物や野菜等を個別に仕切るための仕切り板等や、
断熱材に好適に使用できる。また、発泡体Ｂは、十分な
復元性と水への難溶性とを備えるため、梱包緩衝材とし
て十分に利用できる。

【００６８】［第２実施形態］次に、本発明の第２実施
形態を図面に基づいて説明する。本発明の第２実施形態
に係る押出成形機１２は、前記第１実施形態に係る押出
成形機１１とは、ダイ８０に対応する部分が相違してお
り、その他の構成は全く同じである。このため、ダイ８
０の代わりに配置される部分であるカッタ２００につい
てのみ説明する。なお、前記第１実施形態と同一または
相当構成品には同じ符号を付し、説明を省略または簡略
する。

【００６９】図５は、本発明に係る押出成形機１２を模
式的に示す図である。図６は、カッタ２００を拡大して
示す図である。図５に示すように、カッタ２００は、シ
リンダ５０から押し出された混練材料Ａを発泡させて発
泡体Ｂを構成し、この発泡体Ｂを切断するものである。
カッタ２００は、シリンダ５０の排出部５２に取り付け
られる取付部２１０と、カッタ本体２２０とを備える。

【００７０】図６に示すように、取付部２１０は、シリ
ンダ５０の排出部５２に取り付けられて、シリンダ５０
から押し出された混練材料Ａを発泡させるとともに、ダ
イとして機能する部分であり、中空箱形の基材２１１
と、この基材２１１の押出側の面に形成された板状の補
助部材２１２とを備える。

【００７１】補助部材２１２には、貫通する小穴２１２
Ａが形成されている。基材２１１において、シリンダ５
０側の面には、シリンダ５０の排出部５２の嵌合孔５２
Ａに嵌合する図示しない嵌合部が形成され、この嵌合部
には、矩形状の開口部が形成されている。また、押出側
の面である補助部材２１２側の面２１１Ｘには、小穴２
１２Ａに対応する位置に小穴２１２Ａよりも大きな図示
しない孔が形成されている。

【００７２】従って、シリンダ５０から押し出された混
練材料Ａは、基材２１１の内部を通って、補助部材２１
２の小穴２１２Ａから押し出される。押し出された際
に、混練材料Ａは、減圧されて発泡し発泡体Ｂとなる。

【００７３】カッタ本体２２０は、取付部２１０を支持
するとともに、この取付部２１０から押し出された発泡
体Ｂを所定の長さに切断するものであり、軸部材２２１
と、この軸部材２２１を支持する支持部材２２５とを備
える。軸部材２２１は、押し出された発泡体Ｂを切断す
るものであり、軸本体２２２と、この軸本体２２２の先
端に取り付けられた刃２２３とを備える。

【００７４】軸本体２２２は、図示しないモータ等の駆
動機構によって、一定速度で回転可能に構成されてい
る。なお、この回転速度は、駆動機構を制御することに
よって調整可能となっている。刃２２３は、軸本体に対
して直交する方向で、かつ互いに平行な２つの刃２２３
Ａ，２２３Ｂを備える。これらの２つの刃２２３Ａ，２
２３Ｂは、その刃先２２４が、図中の矢印Ｃで示す回転
方向にそれぞれ向いている。このため、例えば、刃２２
３Ａが、矢印Ｃの方向に１回転する間に、刃先２２４
は、小穴２１２Ａの上を２回通過することになる。支持
部材２２５は、軸本体２２２および取付部２１０を支持
する部材である。

【００７５】以上のような押出成形機１２において、シ
リンダ５０から押し出された混練材料Ａは、基材２１１
の内部を通って、補助部材２１２の小穴２１２Ａから押
し出される。押し出された際に、混練材料Ａは、減圧さ
れ発泡し発泡体Ｂとなる。この小穴２１２Ａから押し出
された発泡体Ｂは、軸本体２２２の回転に伴って回転す
る２つの刃２２３Ａ，２２３Ｂによって、所定の長さに
切断される。このようにして、図７に示すように、例え
ば１０ｃｍ程度の所定長さで円筒状の発泡体Ｂが形成さ
れる。

【００７６】以上のような本実施形態によれば、前記第
１実施形態の(１)〜(15)と同様の効果に加えて、以下の
ような効果がある。 (16)軸本体２２２の回転速度を調整するだけで、任意の
長さの発泡体Ｂを簡単に製造できる。

【００７７】(17)補助部材２１２の小穴２１２Ａの形状
や大きさを変えることにより、任意の断面形状の発泡体
Ｂを簡単に製造できる。

【００７８】(18)発泡体Ｂを比較的小さな円筒状に形成
したので、精密機器の梱包緩衝材として使用する場合で
も、隙間無く配置することができ、内部の精密機器を確
実に保護できる。

【００７９】なお、本発明は、前記各実施の形態に限定
されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で
の変形、改良等は本発明に含まれるものである。例え
ば、発泡材料としてポリプロピレン２Ａを採用したが、
これには限定されず、その他の熱可塑性樹脂であっても
よい。この際、コーンスターチ２Ｂやタルク３Ａ等を添
加したが、これらのものを添加しなくてもよいし、その
他のものを添加してもよい。例えば、前述した配合比の
他に、木粉や活性炭、茶殻等の材料を、一定の割合で混
合したものを採用してもよい。この際、これらの材料の
添加により、吸着機能や、細菌・カビ発生抑制機能等を
発揮できる程度に混合することが好ましい。以上まとめ
れば、要するに、発泡材料１の配合は特に限定されない
ということである。

【００８０】前記各実施形態において、発泡用流体を水
４１としたが、これに限らず、例えば、油脂等のその他
の流体を採用してもよい。前記各実施形態において、初
期温度を８０℃としたが、これに限らず、例えば、５０
℃等としてもよい。また、初期温度は、原料によって
は、気化温度以上に設定してもよい。前記各実施形態に
おいて、最終温度を２３０℃としたが、これに限らず、
例えば、１５０℃等としてもよく、要するに、発泡用流
体が完全に気化する温度であって、かつ発泡材料が溶融
する温度であればよい。

【００８１】前記各実施形態において、ヒータ６０を６
段階に設定していたが、これに限らず、例えば、３段階
としてもよく、要するに段階的に設定されていればよ
い。

【００８２】前記各実施形態において、各原料２，３を
粉粒状としたが、粗く粉砕しただけの状態のものでもよ
い。前記各実施形態において、振動機構３４を、モータ
３４１とカム３４２とによって構成したが、これに限ら
ず、例えば、電磁的に振動させる機構等のその他の機構
を採用してもよい。ただし、前記実施形態の方が、原料
の供給をより効率的に行える利点がある。さらに、前記
各実施形態において、振動機構３４を、２つのサイロの
両方に設けたが、いずれか一方のサイロにのみ構成した
ものでもよく、また、十分の効率よく原料が供給される
のであれば、特に設けなくてもよい。

【００８３】前記各実施形態において、スクリュ７０を
２軸としたが、これに限らず、１軸であってもよい。前
記第２実施形態において、刃２２３の数を２つとした
が、１つでもよく、その数は特に限定されない。

【００８４】

【実施例】〔実施例１〜３〕前記第１実施形態において
小穴８２Ａの直径を下記の通りとした。また、各実施例
における小穴８２Ａの直径と、発泡体の状態（性状）と
を表２に示す。 小穴８２Ａの直径：１．８ｍｍ、２．０ｍｍ、２．２ｍ
ｍ これらの場合には、良好に発泡された発泡体Ｂが得られ
た。

【００８５】

【表２】

【００８６】〔比較例１，２〕前記第１実施形態におい
て小穴８２Ａの直径を下記の通りとした以外について
は、前記実施例１〜３と同様とした。各比較例例におけ
る小穴８２Ａの直径と発泡体の状態（性状）とを表２に
示す。 小穴８２Ａの直径：１．５ｍｍ、２．４ｍｍ これらの場合には、十分に発泡していない部分を含む発
泡体Ｂが形成される場合があった。

【００８７】〔実施例４〜７〕前記第１実施形態におい
て、調温装置１００によるダイ８０の設定温度を下記の
通りとした。また、各実施例における設定温度と、発泡
体の形状とを表３に示す。 調温装置１００の設定温度：１６０℃、１８０℃、２０
０℃、２２０℃ これらの場合には、良好な形状に形成された発泡体Ｂが
得られた。

【００８８】

【表３】

【００８９】〔比較例３，４〕前記第１実施形態におい
て、調温装置１００によるダイ８０の設定温度を下記の
通りとした以外については、前記実施例４〜７と同様と
した。各比較例例における調温装置１００の設定温度と
発泡体の形状とを表３に示す。 調温装置１００の設定温度：室温、２４０℃ 設定温度を室温とした場合には、適正な形状に形成され
ない部分を含む発泡体Ｂが形成される場合があった。ま
た、設定温度を２４０℃とした場合には、混練材料Ａの
過度の加熱により、熱劣化によるコゲが生じる場合があ
った。

【００９０】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、シリン
ダ内に供給された発泡用流体は、混練材料の搬送に伴っ
て段階的に加熱されるため、従来のように一気に気化温
度以上まで加熱する場合に比べて、発泡用流体の急激な
膨張変化等の影響を受けず、発泡用流体のタンク側への
逆流を防止できるという効果がある。また、スクリュと
サイロとの間の供給経路に発泡用流体を供給する構成と
したので、シリンダ内のスクリュに直接発泡用流体を供
給しないため、シリンダ内での発泡用流体の変化の影響
を受けないから、発泡用流体のタンク側への逆流をより
一層防止できる効果がある。このため、品質の安定した
発泡体を効率よく製造できるという効果がある。

【００９１】請求項２に記載の発明によれば、入手が容
易な水を原料として用いても、段階的に加熱することに
より水の逆流を防止でき、よって、品質の安定した発泡
体を効率よく安価で製造できるという効果がある。

【００９２】請求項３に記載の発明によれば、振動機構
がサイロの側面部分を間欠的に振動させるので、発泡材
料同士の固着を解消して、粉粒状の発泡材料をシリンダ
内に円滑に供給できるという効果がある。

【００９３】請求項４に記載の発明によれば、モータに
カムを取り付け、モータによって回転するカムの先端が
サイロの側面部分を殴打するように配置するだけで、比
較的簡単に振動機構を構成できるという効果がある。

【００９４】請求項５に記載の発明によれば、複数の穴
を隣接する３つの穴により規定される三角形の形状が互
いに等しくなるように分散配置することにより、ダイに
形成された複数の穴同士の距離が略均等に位置すること
となるから、ダイから排出され発泡した発泡体の形状等
の品質を簡単に安定させることができるという効果があ
る。

【００９５】請求項６に記載の発明によれば、複数の穴
の直径を１．８ｍｍ〜２．２ｍｍとしたので、十分に発
泡して品質の良い発泡体を確実に得ることができるとい
う効果がある。

【００９６】請求項７に記載の発明によれば、調温装置
によりダイを１６０℃〜２２０℃の間の温度に調整する
ことにより、十分に発泡して品質の良い発泡体を確実に
得ることができるという効果がある。

【００９７】請求項８に記載の発明によれば、カッタの
刃部分の回転速度と、混練材料（発泡体）の押しだし速
度、例えば、スクリュの回転速度等とを調整するだけ
で、任意の長さの発泡体を簡単に製造できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る押出成形機を模式
的に示す図である。

【図２】前記第１実施形態におけるシリンダの一部とダ
イとを示す分解斜視図である。

【図３】前記ダイを示す正面図である。

【図４】前記第１実施形態における板状の発泡体を示す
図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係る押出成形機を模式
的に示す図である。

【図６】前記第２実施形態におけるカッタを示す斜視図
である。

【図７】前記第２実施形態における筒状の発泡体を示す
図である。

【符号の説明】

１ 発泡材料 ２Ａ 樹脂成分であるポリプロピレン ２Ｂ コーンスターチ ３ 添加剤 ３Ａ タルク １１，１２ 押出成形機 ２０ 原料タンク ３１ 第１サイロ ３２ 第２サイロ ３３Ａ 側面部分 ３４ 振動機構 ４０ 流体タンク ４１ 発泡用流体としての水 ５０ シリンダ ６０ ヒータ ７０ スクリュ ７１，７２ スクリュ本体 ８０ ダイ ８２Ａ 複数の穴としての小穴 １００ 調温装置 ２００ カッタ ３４１ モータ ３４２ カム ８１２Ａ 想定した矩形としての開口部 Ａ 混練材料 Ｂ 発泡体 Ｓ 頂点を示す位置 Ｔ 均等に分割した位置 Ｕ 対角線の交点位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F207 AA11 AB02 AE07 AG20 AR06 KA01 KA11 KF01 KF04 KL64 KM13 KM14 KW23

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発泡体を構成する発泡材料が供給されるサ
   イロと、このサイロに供給された発泡材料を混練しつつ
   搬送するシリンダおよびスクリュとを備え、このシリン
   ダ先端に接続されるダイを介して、発泡体の成形を行う
   押出成形機であって、 前記サイロおよび前記スクリュの間の供給経路に接続さ
   れ、前記発泡材料を発泡させる発泡用流体を収容するタ
   ンクと、 前記発泡材料を溶融するとともに、前記発泡用流体の気
   化温度よりも低い初期温度から前記発泡用流体が完全に
   気化する最終温度まで、前記シリンダの前記サイロ側基
   端からダイ側先端に向かって段階的に加熱するヒータと
   を備えていることを特徴とする押出成形機。
2. 【請求項２】請求項１に記載の押出成形機において、 前記発泡用流体は、水であり、 前記ヒータは、前記初期温度が６０℃以上１００℃未満
   で、前記最終温度が１６０℃以上２４０℃未満に設定さ
   れ、前記発泡材料および発泡用流体を６段階に加熱する
   ことを特徴とする押出成形機。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の押出成形
   機において、 前記発泡材料は、粉粒状に形成され、 前記サイロの側面部分を間欠的に振動させる振動機構を
   備えることを特徴とする押出成形機。
4. 【請求項４】請求項３に記載の押出成形機において、 前記振動機構は、モータと、このモータに取り付けられ
   たカムとを備え、 このカムは、前記モータの駆動に応じて、前記サイロの
   側面部分を間欠的に殴打することにより、前記サイロを
   振動させることを特徴とする押出成形機。
5. 【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれかに記載の押
   出成形機において、 前記ダイには、押出し用の複数の穴が形成され、 これらの複数の穴は、隣接する３つの穴により規定され
   る三角形の形状が互いに等しくなるように分散配置され
   ていることを特徴とする押出成形機。
6. 【請求項６】請求項５に記載の押出成形機において、 前記複数の穴は、それぞれ円形状に形成され、 この円形穴の直径は、１．８ｍｍ〜２．２ｍｍであるこ
   とを特徴とする押出成形機。
7. 【請求項７】請求項１〜請求項６のいずれかに記載の押
   出成形機において、 前記ダイを、１６０℃〜２２０℃の間の温度に調整する
   調温装置を備えることを特徴とする押出成形機。
8. 【請求項８】請求項１〜請求項７のいずれかに記載の押
   出成形機において、 前記ダイの代わりに前記シリンダ側に配置され、一定速
   度で回転することにより、前記シリンダから押し出され
   た発泡体を切断するカッタを備えることを特徴とする押
   出成形機。