JP2004338396A - Extrusion foam molding method of micro-cellular foamed body, apparatus therefor and micro-cellular foamed body - Google Patents

Extrusion foam molding method of micro-cellular foamed body, apparatus therefor and micro-cellular foamed body Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an extrusion foam molding method for continuously extrusion-foam-molding a micro-cellular foamed body with the micro-cells which method, if desired, can form a skin layer and is advantageous in industrial aspects, an apparatus for the extrusion foaming molding used for the method and the micro-cellular foamed body made by the method. <P>SOLUTION: In an extruder 2, while a molding material containing a thermoplastic resin is molten, an inert gas at a super critical condition is mixed with and dissolved in the molding material, the material is extruded in an atmospheric environment through a die 4 controlled at a temperature higher than a solidifying temperature of the molding material at the state that foaming is not to be essentially occurred or to be stayed at a low foamed state at the moment when extruded, and rolled through a roller member 60. In the method, a cell nuclei is not intended to be formed on the extrusion and the micro-cellular foam with micro-cells is formed with the skin layer by pressurizing thereafter. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、微細セル発泡体の押出発泡成形方法および押出発泡成形装置、詳しくは、所望によりスキン層が形成可能であり、微細なセルを有するマイクロセルラーフォームを押出発泡成形するための押出発泡成形方法、その方法に用いられる押出発泡成形装置、および、その方法により得られる微細セル発泡体に関する。   The present invention relates to an extrusion foam molding method and an extrusion foam molding apparatus for a fine cell foam, and more particularly, to an extrusion foam molding for extruding a microcellular foam having a fine cell in which a skin layer can be formed as desired. The present invention relates to a method, an extrusion foam molding apparatus used in the method, and a fine cell foam obtained by the method.

近年、熱可塑性樹脂を、押出発泡成形装置を用いて押出発泡成形する方法において、環境にやさしいクリーンな炭酸ガスや窒素ガスなどの不活性流体を、発泡剤として用いて、微細なセルからなるマイクロセルラーフォームを成形する方法が、種々検討されている。   In recent years, in a method of extruding and foaming a thermoplastic resin using an extrusion foaming molding apparatus, a micro-cell comprising a fine cell using an environmentally friendly inert fluid such as carbon dioxide gas or nitrogen gas as a foaming agent. Various methods for forming a cellular foam have been studied.

たとえば、特表２００２−５０１４４３号公報（特許文献１）には、押出機の長手方向途中のバレル内に、圧力降下を生じさせる複数の核形成通路を有する核形成器を設けるとともに、その核形成器の上流側にスクリューおよび超臨界二酸化炭素の受口を、その核形成器の下流側に滞留室およびダイを設ける押出システムが提案されている。   For example, JP-T-2002-501443 (Patent Document 1) discloses that a nucleator having a plurality of nucleation passages for generating a pressure drop is provided in a barrel in the middle of the extruder in the longitudinal direction, and the nucleation is performed. Extrusion systems have been proposed that provide a screw and a supercritical carbon dioxide port upstream of the vessel and a retention chamber and die downstream of the nucleator.

この押出システムでは、スクリューにより溶融押出される高分子材料に、受口から超臨界二酸化炭素を供給し、混合することにより単一相溶液とし、次いで、この単一相溶液を、核形成器の核形成通路に通過させて、核形成通路の通過中の圧力降下により気泡の核を形成させて、核形成通路から滞留室に至ったときに、高度に核形成された均一な高分子材料の流体流とし、次いで、滞留室において冷却により気泡の成長を抑制しつつ、その後、高分子材料と非常に小さい気泡との液体混合物の状態で、その混合物を、十分に高い温度でダイに通過させることにより、押出発泡成形する。   In this extrusion system, supercritical carbon dioxide is supplied to a polymer material melt-extruded by a screw from a receiving port, mixed to form a single-phase solution, and then the single-phase solution is converted into a nucleator. It is passed through the nucleation passage, the nucleus of the bubble is formed by the pressure drop during the passage of the nucleation passage, and when the nucleation passage reaches the retention chamber, a highly nucleated uniform polymer material is formed. Into a fluid flow and then, in a residence chamber, by cooling to suppress the growth of bubbles, and then pass the mixture through a die at a sufficiently high temperature in a liquid mixture of polymeric material and very small bubbles Thereby, extrusion foaming is performed.

このような方法によれば、単一相溶液を、核形成器において一旦分離して、核形成通路にてそれぞれ気泡の核を形成させ、その後、滞留室において合流させることにより、多数の核を有する高分子材料の流体流とすることができるので、これをダイから押し出せば、多数の核を均一に成長させることができ、所望の厚さの微孔性ポリマーを連続して成形することができる、というものである。
特表２００２−５０１４４３号公報 According to such a method, the single-phase solution is once separated in the nucleator, nuclei of bubbles are respectively formed in the nucleation passages, and then merged in the retention chamber, whereby a large number of nuclei are formed. Since it can be used as a fluid flow of a high molecular material, if this is extruded from a die, a large number of nuclei can be grown uniformly, and a microporous polymer having a desired thickness can be continuously formed. Can be done.
JP 2002-501443 A

しかるに、このような方法によると、ダイから通過させる以前に、高分子材料の流体流に、多数の気泡の核を形成させておくので、ダイから押し出すときに、気泡が発生し、その押し出し時の剪断力によって、気泡の破泡や合泡が進むため、発泡体の気泡径が大きくなり、また、スキン層を形成することができないという不具合がある。   However, according to such a method, many nuclei of bubbles are formed in the fluid flow of the polymer material before passing through the die. Because of the shearing force, the foam breaks and foams advance, so that the bubble diameter of the foam increases, and the skin layer cannot be formed.

また、バレル内に核形成器を設けると、バレル内の圧力調整が構造的に困難となり、押し出し時の圧力制御が難しく、また、バレルが長くなるなど、工業的には不向きな要因を含んでいる。   In addition, when a nucleator is provided in the barrel, pressure adjustment in the barrel becomes structurally difficult, pressure control at the time of extrusion is difficult, and there are factors that are not industrially suitable, such as a long barrel. I have.

本発明の目的は、所望によりスキン層が形成可能であり、微細なセルを有する発泡体を、連続的に押出発泡成形することのできる、工業的に有利な、微細セル発泡体の押出発泡成形方法、その方法に用いられる押出発泡成形装置、その方法により得られる微細セル発泡体を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an industrially advantageous extruded foam molding of a fine cell foam, which can form a skin layer as desired and can continuously extrude and foam a foam having fine cells. An object of the present invention is to provide a method, an extrusion foam molding apparatus used in the method, and a fine cell foam obtained by the method.

上記目的を達成するために、本発明の微細セル発泡体の押出発泡成形方法は、熱可塑性樹脂を含む成形材料を溶融する溶融工程、前記溶融工程において、溶融する前記成形材料に不活性流体を混合する混合工程、不活性流体が混合された溶融状態の前記成形材料を、その成形材料のその状態における固化温度よりも高い温度で、かつ、押し出した瞬間には実質的に発泡しないか低発泡状態となるように押し出す押出工程、押し出された前記成形材料に外力を加えて発泡させる外力付与工程を備えていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, the extrusion foam molding method of the fine cell foam of the present invention is a melting step of melting a molding material containing a thermoplastic resin, in the melting step, an inert fluid is added to the melting molding material. A mixing step of mixing, wherein the molding material in a molten state mixed with an inert fluid is at a temperature higher than the solidification temperature of the molding material in that state, and is substantially not foamed or low foamed at the moment of extrusion. It is characterized by comprising an extrusion step of extruding the molded material into a state, and an external force applying step of applying an external force to the extruded molding material to foam.

このような方法によると、溶融工程において、溶融された熱可塑性樹脂を含む成形材料に、混合工程において、不活性流体が混合され、押出工程において、その不活性流体が混合された溶融状態の成形材料が、その成形材料のその状態における固化温度よりも高い温度で、かつ、押し出した瞬間には実質的に発泡しないか低発泡状態となるように押し出された後、外力付与工程において、その成形材料に外力が加えられることによって、その成形材料が発泡する。   According to such a method, in a melting step, an inert fluid is mixed in a mixing step with a molding material containing a molten thermoplastic resin, and in an extrusion step, a molten state molding in which the inert fluid is mixed is formed. After the material is extruded at a temperature higher than the solidification temperature of the molding material in that state and at the moment of extruding so as to be substantially non-foamed or in a low foamed state, in the external force applying step, the molding is performed. When an external force is applied to the material, the molding material foams.

すなわち、この方法では、押し出し時には、成形材料が押し出した瞬間には実質的に発泡しないか低発泡状態にある、つまり、押し出し時には、気泡核が意図的に形成されていないので、押し出し時に気泡が破泡あるいは合泡することを著しく低減することができる。そして、その後に、外力を加えることにより、成形材料中において気泡核を形成して、これを成長させることにより発泡させるので、微細なセルを有する発泡体を、所望の厚みおよび形状で、連続的に押出発泡成形することができる。   That is, in this method, at the time of extrusion, the molding material does not substantially foam or is in a low-foaming state at the moment of extruding. Breaking or foaming can be significantly reduced. Then, thereafter, by applying an external force, a cell nucleus is formed in the molding material and foamed by growing the cell nucleus, so that a foam having fine cells is continuously formed with a desired thickness and shape. Extrusion molding.

また、本発明の押出発泡成形方法においては、前記混合工程において、不活性流体を、溶融する前記成形材料および不活性流体の合計に対して、５重量％以下の濃度となるように、前記成形材料に混合することが好ましい。   Further, in the extrusion foam molding method of the present invention, in the mixing step, the inert fluid may be so shaped as to have a concentration of 5% by weight or less based on a total of the molten molding material and the inert fluid. Preferably, it is mixed with the material.

また、本発明の押出発泡成形方法においては、前記外力付与工程において、前記成形材料をローラにより押圧するか、または、前記成形材料を延伸することが好ましい。   Further, in the extrusion foam molding method of the present invention, it is preferable that in the external force applying step, the molding material is pressed by a roller or the molding material is stretched.

また、本発明の微細セル発泡体の押出発泡成形装置は、熱可塑性樹脂を含む成形材料を移動させながら溶融させるための押出機と、前記押出機における前記成形材料の移動方向途中に接続され、溶融する前記成形材料に対して不活性流体を供給するための不活性流体供給部と、前記押出機における前記成形材料の移動方向下流側に接続され、不活性流体が混合された溶融状態の前記成形材料を、その成形材料のその状態における固化温度よりも高い温度で、かつ、押し出した瞬間には実質的に発泡しないか低発泡状態となるように押し出すためのダイと、前記ダイから押し出された前記成形材料に、外力を加えて発泡させための外力付与手段とを備えていることを特徴としている。   Further, the extrusion foam molding apparatus for fine cell foam of the present invention is connected to an extruder for melting while moving a molding material containing a thermoplastic resin, and the extruder is connected in the extruder in the middle of the moving direction of the molding material, An inert fluid supply unit for supplying an inert fluid to the molding material to be melted, connected to the extruder on the downstream side in the moving direction of the molding material in the extruder, wherein the inert fluid is mixed in a molten state; A die for extruding the molding material at a temperature higher than the solidification temperature of the molding material in that state and at the moment of extruding so as to be substantially non-foamed or in a low foamed state, and extruded from the die. An external force applying means for applying an external force to the molding material to cause foaming is provided.

このような押出発泡成形装置によると、まず、押出機において、熱可塑性樹脂を含む成形材料が、移動されながら溶融され、その移動方向途中において、不活性流体供給部から、その成形材料に対して不活性流体が供給される。その後、不活性流体が混合された溶融状態の成形材料が、その成形材料のその状態における固化温度よりも高い温度で、かつ、押し出した瞬間には実質的に発泡しないか低発泡状態となるようにダイから押し出された後、外力付与手段によって、その成形材料に外力が加えられることによって、その成形材料が発泡する。   According to such an extrusion foaming molding apparatus, first, in an extruder, a molding material containing a thermoplastic resin is melted while being moved, and in the middle of the moving direction, from an inert fluid supply unit to the molding material. An inert fluid is provided. Thereafter, the molten molding material mixed with the inert fluid is at a temperature higher than the solidification temperature of the molding material in that state, and is substantially not foamed or is in a low foaming state at the moment of extrusion. After being extruded from the die, the molding material is foamed by applying an external force to the molding material by external force applying means.

すなわち、この押出発泡成形装置では、ダイからの押し出し時には、成形材料が押し出した瞬間には実質的に発泡しないか低発泡状態にある、つまり、ダイからの押し出し時には、気泡核が意図的に形成されていないので、押し出し時に気泡が破泡あるいは合泡することを著しく低減することができる。そして、その後に、外力付与手段によって外力を加えることにより、成形材料中において気泡核を形成して、これを成長させることにより発泡させるので、微細なセルを有する発泡体を、所望の厚みおよび形状で、連続的に押出発泡成形することができる。また、成形機内に核形成器などを設ける必要もないので、装置構成の簡略化を図ることができるとともに、ダイからの押し出し時において確実に圧力制御することができ、また、成形機が長くなることもなく、工業的に有利な押出発泡成形装置を提供することができる。   That is, in this extrusion foam molding apparatus, when extruding from the die, the molding material is substantially not foamed or in a low foaming state at the moment of extrusion, that is, when extruded from the die, bubble nuclei are intentionally formed. Since it is not performed, it is possible to remarkably reduce the breakage or foaming of bubbles during extrusion. Thereafter, by applying an external force by an external force applying means, a cell nucleus is formed in the molding material and foamed by growing the cell nucleus, so that a foam having fine cells is formed in a desired thickness and shape. Thus, extrusion foaming can be continuously performed. In addition, since it is not necessary to provide a nucleus forming device or the like in the molding machine, it is possible to simplify the apparatus configuration, and it is possible to reliably control the pressure during extrusion from the die, and the molding machine becomes longer. In addition, an industrially advantageous extrusion foam molding apparatus can be provided.

また、本発明の押出発泡成形装置においては、前記不活性流体供給部は、不活性流体の供給量を、溶融する前記成形材料および不活性流体の合計に対して、供給される不活性流体が５重量％以下の濃度となるように、調整するための濃度調整手段を備えていることが好ましい。   Further, in the extrusion foam molding apparatus of the present invention, the inert fluid supply unit may supply the inert fluid with respect to the total amount of the molding material and the inert fluid to be melted. It is preferable to provide a concentration adjusting means for adjusting the concentration to 5% by weight or less.

また、本発明の押出発泡成形装置においては、前記外力付与手段が、前記成形材料を押圧するローラであるか、または、前記成形材料を延伸するための延伸手段であることが好ましい。   Further, in the extrusion foam molding apparatus of the present invention, it is preferable that the external force applying means is a roller for pressing the molding material or a stretching means for stretching the molding material.

また、本発明は、上記した微細セル発泡体の押出発泡成形方法により得られ、スキン層を有し、平均セル径が１５０μｍ以下、かつ、セル密度が１０５〜１０１０個／ｃｍ３である、微細セル発泡体をも含んでいる。 Further, the present invention is obtained by the extrusion foaming method of the fine cell foam, has a skin layer, has an average cell diameter of 150 μm or less, and has a cell density of 10 5 to 10 10 cells / cm 3 . , Microcellular foams.

本発明の押出発泡成形方法によれば、押し出し時には、成形材料が押し出した瞬間には実質的に発泡しないか低発泡状態にある、つまり、押し出し時には、気泡核が意図的に形成されていないので、押し出し時に気泡が破泡あるいは合泡することを著しく低減することができる。そして、その後に、外力を加えることにより、成形材料中において気泡核を形成して、これを成長させることにより発泡させるので、微細なセルを有する発泡体を、所望の厚みおよび形状で、連続的に押出発泡成形することができる。   According to the extrusion foam molding method of the present invention, at the time of extrusion, the molding material is not substantially foamed or in a low foaming state at the moment of extrusion, that is, at the time of extrusion, since cell nuclei are not intentionally formed, In addition, it is possible to remarkably reduce breakage or foaming of bubbles during extrusion. Then, thereafter, by applying an external force, a cell nucleus is formed in the molding material and foamed by growing the cell nucleus, so that a foam having fine cells is continuously formed with a desired thickness and shape. Extrusion molding.

また、本発明の押出発泡成形装置によれば、成形機内に核形成器などを設ける必要もないので、装置構成の簡略化を図ることができるとともに、ダイからの押し出し時において確実に圧力制御することができ、また、成形機が長くなることもなく、工業的に有利な押出発泡成形装置を提供することができる。   Further, according to the extrusion foam molding apparatus of the present invention, it is not necessary to provide a nucleus forming device or the like in the molding machine, so that the apparatus configuration can be simplified and pressure control is surely performed during extrusion from the die. In addition, it is possible to provide an industrially advantageous extrusion foam molding apparatus without increasing the length of the molding machine.

そして、本発明の微細セル発泡体は、微細なセルを有する発泡体として各種の分野において有用に用いられる。   The fine cell foam of the present invention is usefully used in various fields as a foam having fine cells.

図１は、本発明の微細セル発泡体の押出発泡成形装置としてのタンデム型押出発泡成形装置の要部構成を示す概略全体構成図である。   FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing a main configuration of a tandem type extrusion foam molding apparatus as an apparatus for extrusion foam molding of a fine cell foam of the present invention.

図１において、このタンデム型押出発泡成形装置１は、押出機２と、不活性流体供給部としてのガス供給部３と、ダイ４と、外力付与手段としてのローラ部６０と、これら各部を制御するためのＣＰＵ５とを備えている。   In FIG. 1, this tandem type extrusion foam molding apparatus 1 controls an extruder 2, a gas supply unit 3 as an inert fluid supply unit, a die 4, a roller unit 60 as external force applying means, and these units. And a CPU 5 for performing the operation.

押出機２は、第１押出機６、連結部７および第２押出機８を備えている。   The extruder 2 includes a first extruder 6, a connecting portion 7, and a second extruder 8.

第１押出機６は、シリンダ９、および、そのシリンダ９内に２本のスクリュー１０（図１では１本のスクリューのみが現われている。）を備える二軸押出機から構成されており、さらに、駆動モータ１１、ホッパ１２およびヒータ１３などを備えている。   The first extruder 6 includes a cylinder 9 and a twin-screw extruder including two screws 10 (only one screw is shown in FIG. 1) in the cylinder 9. , A drive motor 11, a hopper 12, a heater 13, and the like.

シリンダ９は、筒状部材からなり、そのシリンダ９内に内装される２本のスクリュー１０の軸方向一端部（押出方向（成形材料の移動方向）上流側端部）を、回転可能に軸受支持している。   The cylinder 9 is formed of a cylindrical member, and rotatably supports one end in the axial direction (the end on the upstream side in the extrusion direction (moving direction of the molding material)) of the two screws 10 housed in the cylinder 9. are doing.

また、このシリンダ９におけるスクリュー１０の軸方向一端部には、ホッパ１２が接続される供給口１４が形成されている。また、このシリンダ９におけるスクリュー１０の軸方向他端部（押出方向（成形材料の移動方向）下流側端部）には、成形材料を連結部７に向けて押し出すための押出口１５が形成されている。また、このシリンダ９におけるスクリュー１０の軸方向途中には、後述するガスノズル３０が接続されるノズル接続口４８が形成されている。   A supply port 14 to which a hopper 12 is connected is formed at one axial end of the screw 10 in the cylinder 9. In the other end of the screw 10 in the axial direction of the cylinder 9 (the end on the downstream side in the extrusion direction (moving direction of the molding material)), an extrusion port 15 for extruding the molding material toward the connecting portion 7 is formed. ing. A nozzle connection port 48 to which a gas nozzle 30 described later is connected is formed in the cylinder 9 in the axial direction of the screw 10.

２本のスクリュー１０は、シリンダ９内において、軸方向に沿って並行に配置されている。これら２本のスクリュー１０の径、条数、回転方向（同方向回転または異方向回転）、噛み合いの有無などは、その用途および目的によって、適宜選択される。   The two screws 10 are arranged in the cylinder 9 in parallel along the axial direction. The diameter, number of turns, rotation direction (rotation in the same direction or rotation in different directions), presence / absence of engagement, and the like of these two screws 10 are appropriately selected depending on the use and purpose.

駆動モータ１１は、シリンダ９におけるスクリュー１０の軸方向一端部において、図示しない減速装置などを介して、２本のスクリュー１０の軸方向一端部にそれぞれ連結されている。   The drive motor 11 is connected at one axial end of the screw 10 of the cylinder 9 to one axial end of the two screws 10 via a speed reducer (not shown) or the like.

ホッパ１２は、シリンダ９の供給口１４に接続されている。このホッパ１２には、成形材料として、熱可塑性樹脂、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネートなどの結晶性あるいは半結晶性の熱可塑性樹脂や、たとえば、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリメタクリル酸メチルなどの非結晶性の熱可塑性樹脂などのペレットが投入される。なお、これら熱可塑性樹脂は、２種類以上投入してもよい。   The hopper 12 is connected to a supply port 14 of the cylinder 9. The hopper 12 is made of a thermoplastic resin such as a crystalline or semi-crystalline resin such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, polyacrylonitrile, polyamide, polyethylene terephthalate, polylactic acid, polyphenylene sulfide, or polycarbonate. And pellets of non-crystalline thermoplastic resin such as polystyrene, polyvinyl chloride, polyurethane, and polymethyl methacrylate. In addition, you may throw in two or more types of these thermoplastic resins.

ヒータ１３は、シリンダ９における外周面に、スクリュー１０の軸方向に沿って複数のブロックごとに設けられている。シリンダ９内には、ＣＰＵ５に接続される図示しない温度センサが設けられており、この温度センサによって検知された検知温度に基づいて、ヒータ１３がブロック単位で温度制御される。   The heater 13 is provided for each of a plurality of blocks on the outer peripheral surface of the cylinder 9 along the axial direction of the screw 10. A temperature sensor (not shown) connected to the CPU 5 is provided in the cylinder 9, and the temperature of the heater 13 is controlled in block units based on the temperature detected by the temperature sensor.

なお、シリンダ９内には、ＣＰＵ５に接続される図示しない圧力センサが設けられている。   A pressure sensor (not shown) connected to the CPU 5 is provided in the cylinder 9.

連結部７は、第１押出機６の押出口１５に接続される出口部１６と、第２押出機８の次に述べるシリンダ２２の供給口２６に接続される入口部１７と、これら出口部１６および入口部１７を接続する接続管１８とを一体的に備えている。   The connecting portion 7 has an outlet portion 16 connected to the extrusion port 15 of the first extruder 6, an inlet portion 17 connected to a supply port 26 of the cylinder 22 described below of the second extruder 8, and an outlet portion 16 and a connecting pipe 18 for connecting the inlet portion 17 are integrally provided.

出口部１６には、絞り１９が設けられている。この絞り１９は、出口部１６の流路２０に臨み、流路２０に対して矢印方向に進退自在に設けられている。そして、絞り１９は、ＣＰＵ５の制御によって、進出により流路２０を閉鎖し、退避により流路２０を開放するように動作され、その進退動作により、流路２０の開閉および開度を調整して、第１押出機６から第２押出機８に押し出される成形材料の押出量を調整可能に構成されている。   A throttle 19 is provided at the outlet 16. The throttle 19 faces the flow path 20 of the outlet 16, and is provided to be able to advance and retreat with respect to the flow path 20 in the arrow direction. The throttle 19 is operated under the control of the CPU 5 so as to close the flow path 20 by advancing and open the flow path 20 by retreating. The extrusion amount of the molding material extruded from the first extruder 6 to the second extruder 8 is adjustable.

また、出口部１６における絞り１９よりも成形材料の押出方向上流側には、ＣＰＵ５に接続される図示しない圧力センサが設けられており、この圧力センサによって検知される検知圧力に基づいて、絞り１９の進退動作が制御される。   A pressure sensor (not shown) connected to the CPU 5 is provided upstream of the throttle 19 in the outlet 16 with respect to the molding material in the extrusion direction. The throttle 19 is controlled based on the pressure detected by the pressure sensor. Is controlled.

第２押出機８は、第１押出機６と大略同様の構成とされ、シリンダ２２、および、そのシリンダ２２内に２本のスクリュー２３（図１では１本のスクリューのみが現われている。）を備える二軸押出機から構成されており、さらに、駆動モータ２４およびヒータ２５などを備えている。   The second extruder 8 has substantially the same configuration as the first extruder 6, and has a cylinder 22 and two screws 23 in the cylinder 22 (only one screw appears in FIG. 1). And a drive motor 24, a heater 25, and the like.

シリンダ２２は、筒状部材からなり、そのシリンダ２２内に内装される２本のスクリュー２３の軸方向一端部（押出方向（成形材料の移動方向）上流側端部）を、回転可能に軸受支持している。   The cylinder 22 is made of a cylindrical member, and rotatably supports one end in the axial direction (the end on the upstream side in the extrusion direction (moving direction of the molding material)) of the two screws 23 housed in the cylinder 22. are doing.

また、このシリンダ２２におけるスクリュー２３の軸方向一端部には、連結部７の入口部１７が接続される供給口２６が形成されている。また、このシリンダ２２におけるスクリュー２３の軸方向他端部（押出方向（成形材料の移動方向）下流側端部）には、成形材料をダイ４に向けて押し出すための押出口２７が形成されている。   Further, a supply port 26 to which the inlet 17 of the connecting portion 7 is connected is formed at one axial end of the screw 23 of the cylinder 22. Further, at the other end in the axial direction of the screw 23 of this cylinder 22 (the end on the downstream side in the extrusion direction (moving direction of the molding material)), an extrusion port 27 for extruding the molding material toward the die 4 is formed. I have.

２本のスクリュー２３は、シリンダ２２内において、軸方向に沿って並行に配置されている。これら２本のスクリュー２３の径、条数、回転方向（同方向回転または異方向回転）、噛み合いの有無などは、その用途および目的によって、適宜選択される。   The two screws 23 are arranged in the cylinder 22 in parallel along the axial direction. The diameter, number of turns, rotation direction (rotation in the same direction or rotation in different directions), presence or absence of meshing, and the like of these two screws 23 are appropriately selected depending on the use and purpose.

駆動モータ２４は、シリンダ２２におけるスクリュー２３の軸方向一端部において、図示しない減速装置などを介して、２本のスクリュー２３の軸方向一端部にそれぞれ連結されている。   The drive motor 24 is connected at one axial end of the screw 23 of the cylinder 22 to one axial end of the two screws 23 via a reduction gear (not shown) or the like.

ヒータ２５は、シリンダ２２における外周面に、スクリュー２３の軸方向に沿って複数のブロックごとに設けられている。シリンダ２２内には、ＣＰＵ５に接続される図示しない温度センサが設けられており、この温度センサによって検知された検知温度に基づいて、ヒータ２５がブロック単位で温度制御される。   The heater 25 is provided for each of a plurality of blocks on the outer peripheral surface of the cylinder 22 along the axial direction of the screw 23. A temperature sensor (not shown) connected to the CPU 5 is provided in the cylinder 22, and the temperature of the heater 25 is controlled in block units based on the temperature detected by the temperature sensor.

なお、シリンダ２２内には、ＣＰＵ５に接続される図示しない圧力センサが設けられている。   A pressure sensor (not shown) connected to the CPU 5 is provided in the cylinder 22.

ガス供給部３は、ガスタンク２８、濃度調整手段としての定量供給ポンプ２９、ガスノズル３０およびガス供給ライン３１を備えている。   The gas supply unit 3 includes a gas tank 28, a constant-rate supply pump 29 as a concentration adjusting unit, a gas nozzle 30, and a gas supply line 31.

ガスタンク２８には、不活性流体として、たとえば、炭酸ガス（二酸化炭素ガス）や窒素ガスなどの不活性ガスが貯蔵されている。また、ガスタンク２８は、ガス供給ライン３１を介して定量供給ポンプ２９に接続されている。   The gas tank 28 stores, for example, an inert gas such as carbon dioxide (carbon dioxide) or nitrogen as an inert fluid. Further, the gas tank 28 is connected to a fixed amount supply pump 29 via a gas supply line 31.

定量供給ポンプ２９は、ガス供給ライン３１を介してガスノズル３０に接続されている。この定量供給ポンプ２９は、次に述べるガスノズル３０を介して、シリンダ９内に、ガスタンク２８に貯蔵されている不活性ガスを、単位時間あたり一定量で供給することができる定量供給ポンプから構成されている。   The metering supply pump 29 is connected to the gas nozzle 30 via a gas supply line 31. This constant-rate supply pump 29 is constituted by a constant-rate supply pump capable of supplying a constant amount of inert gas stored in the gas tank 28 into the cylinder 9 via a gas nozzle 30 described below. ing.

ガスノズル３０は、図２に示すように、ノズル部３２と、ノズル部３２に螺合されるジョイント部３３とを備えている。   As shown in FIG. 2, the gas nozzle 30 includes a nozzle part 32 and a joint part 33 screwed to the nozzle part 32.

ノズル部３２は、先端筒部３４と、先端筒部３４の後端から連続して先端筒部３４より大径に形成される中間筒部３５と、中間筒部３５の後端から連続して中間筒部３５より大径に形成される後端筒部３６とが一体的に形成されている。   The nozzle portion 32 has a distal end tubular portion 34, an intermediate tubular portion 35 formed continuously from the rear end of the distal end tubular portion 34 and having a diameter larger than that of the distal end tubular portion 34, and continuously from the rear end of the intermediate tubular portion 35. A rear end cylinder 36 having a larger diameter than the intermediate cylinder 35 is integrally formed.

また、先端筒部３４の筒内先端部には、段差状のばね受け部３７が、中間筒部３５の筒内先端部には、段差状の係止部３８が、後端筒部３６の筒内上端部には、ねじ溝が形成される螺着部３９が、それぞれ形成されている。   Further, a step-shaped spring receiving portion 37 is provided at the front end portion of the inside of the front end tube portion 34, and a step-shaped locking portion 38 is provided at the front end portion of the middle tube portion 35. At the upper end portion in the cylinder, screwing portions 39 each having a screw groove are formed.

そして、先端筒部３４の筒内には、ばね４０が収容され、そのばね４０の一端側がばね受け部３７に受けられている。また、中間筒部３５の筒内には、放射状の羽根を有するボール受け部４１およびボール４２が収容され、ボール受け部４１がばね４０の他端側上において、係止部３８に係止可能に配置され、ボール４２がボール受け部４１上において、ボール受け部４１に受け入れ可能に配置されている。   A spring 40 is accommodated in the distal end tubular portion 34, and one end of the spring 40 is received by the spring receiving portion 37. Further, a ball receiving portion 41 and a ball 42 having radial blades are accommodated in the cylinder of the intermediate cylindrical portion 35, and the ball receiving portion 41 can be locked to the locking portion 38 on the other end side of the spring 40. , And the ball 42 is disposed on the ball receiving portion 41 so as to be receivable by the ball receiving portion 41.

ジョイント部３３は、その後端部にガス供給ライン３１が接続されるとともに、その先端部には、ガス供給ライン３１に連結するガス供給ライン３１と同径のガス導入孔４３が形成されている。また、先端部の外周には、ねじ山が形成される螺着部４４が形成されるとともに、先端部と後端部との間の途中には、六角ボルト４５が一体的に設けられている。   The gas supply line 31 is connected to the rear end of the joint portion 33, and a gas introduction hole 43 having the same diameter as the gas supply line 31 connected to the gas supply line 31 is formed at the front end thereof. A screw portion 44 having a thread is formed on the outer periphery of the distal end portion, and a hexagonal bolt 45 is provided integrally between the distal end portion and the rear end portion. .

そして、ジョイント部３３は、ワッシャ４６を介してノズル部３２に、ジョイント部３３の螺着部４４がノズル部３２の螺着部３９に六角ボルト４５を回転させることにより螺着されることによって、接続されている。   The joint portion 33 is screwed to the nozzle portion 32 via the washer 46 by rotating the hexagon bolt 45 to the screw portion 44 of the joint portion 33 to the screw portion 39 of the nozzle portion 32. It is connected.

このノズル部３２では、ジョイント部３３がノズル部３２に接続された状態において、ジョイント部３３におけるガス導入孔４３が開口される先端縁部４７が、中間筒部３５の筒内のボール４２上において、ボール４２およびボール受け部４１が移動可能な間隔を隔てて、係止部３８と対向配置される。   In the nozzle portion 32, in a state where the joint portion 33 is connected to the nozzle portion 32, the front end edge portion 47 of the joint portion 33 where the gas introduction hole 43 is opened is positioned on the ball 42 in the cylinder of the intermediate cylinder portion 35. , The ball 42 and the ball receiving portion 41 are opposed to the locking portion 38 with a movable distance therebetween.

そして、このノズル部３２では、不活性ガスが供給されないときには、ばね４０の付勢力により、ボール受け部４１およびボール４２がジョイント部３３の先端縁部４７側に向かって付勢され、ボール４２が先端縁部４７におけるガス導入孔４３の開口部を塞ぎ、これによって不活性ガスの逆流が防止されている。   When the inert gas is not supplied to the nozzle portion 32, the ball receiving portion 41 and the ball 42 are urged toward the distal end edge 47 side of the joint portion 33 by the urging force of the spring 40, and the ball 42 is The opening of the gas introduction hole 43 at the front end edge 47 is closed, thereby preventing the backflow of the inert gas.

一方、不活性ガスが供給されるときには、先端縁部４７におけるガス導入孔４３の開口部からの不活性ガスの噴射力によって、ボール４２およびボール受け部４１がばね４０の付勢力に抗してばね４０側に押圧され、ボール受け部４１が係止部３８に係止されるとともに、先端縁部４７におけるガス導入孔４３の開口部とボール４２との間に隙間が形成される。これによって、不活性ガスは、その間から中間筒部３５内に流入し、ボール受け部４１およびボール４２と中間筒部３５の内周面との隙間を介して、先端筒部３４内に流入し、先端筒部３４の先端から流出される。   On the other hand, when the inert gas is supplied, the ball 42 and the ball receiving portion 41 resist the urging force of the spring 40 due to the injection force of the inert gas from the opening of the gas introduction hole 43 at the front edge portion 47. The ball receiving portion 41 is pressed by the spring 40 and is locked by the locking portion 38, and a gap is formed between the ball 42 and the opening of the gas introduction hole 43 at the distal end edge 47. As a result, the inert gas flows into the intermediate cylindrical portion 35 from that interval, and flows into the distal end cylindrical portion 34 through the ball receiving portion 41 and the gap between the ball 42 and the inner peripheral surface of the intermediate cylindrical portion 35. , From the distal end of the distal end tubular portion 34.

また、このガス供給部３では、ガス供給ライン３１が全体的に温度調整可能および圧力調整可能に構成されており、定量供給ポンプ２９によって、超臨界状態で、不活性ガスをガスノズル３０からシリンダ９内に供給できるように構成されている。   Further, in the gas supply unit 3, the gas supply line 31 is configured so that the temperature can be adjusted and the pressure can be adjusted as a whole, and the inert gas is supplied from the gas nozzle 30 to the cylinder 9 in the supercritical state by the fixed amount supply pump 29. It is configured so that it can be supplied inside.

そして、このようなガス供給部３において、ノズル部３２は、シリンダ９のノズル接続口４８に、先端筒部３４および中間筒部３５が、シリンダ９の内周面４９の近傍まで埋設されるようにして接続されており、ノズル接続口４８における先端筒部４７の先端からシリンダ９の内周面４９までの間には、先端筒部３４からシリンダ９に供給される超臨界状態の不活性ガスを、シリンダ９内の成形材料に分散させるための多孔質部材５０が埋設されている。   In such a gas supply section 3, the nozzle section 32 is such that the distal end tubular section 34 and the intermediate tubular section 35 are buried in the nozzle connection port 48 of the cylinder 9 up to the vicinity of the inner peripheral surface 49 of the cylinder 9. The inert gas in the supercritical state supplied to the cylinder 9 from the tip cylinder 34 is provided between the tip of the tip cylinder 47 at the nozzle connection port 48 and the inner peripheral surface 49 of the cylinder 9. Is buried in a porous member 50 for dispersing the material in the molding material in the cylinder 9.

多孔質部材５０は、たとえば、その平均孔径が１〜１００μｍ、好ましくは、１０〜１００μｍ、さらに好ましくは、３０〜６０μｍ、気孔率が１０〜６０％、好ましくは、２０〜４０％のセラミックまたは金属からなる焼結多孔質体であって、超臨界状態の不活性ガスの供給量にもよるが、その厚さが２〜１５ｍｍ、好ましくは、５〜１０ｍｍ、直径が３〜２０ｍｍφ、好ましくは、６〜１５ｍｍφの円柱状に形成されている。   The porous member 50 has, for example, an average pore diameter of 1 to 100 μm, preferably 10 to 100 μm, more preferably 30 to 60 μm, and a porosity of 10 to 60%, preferably 20 to 40%. It is a sintered porous body consisting of, although depending on the supply amount of the inert gas in a supercritical state, the thickness is 2 to 15 mm, preferably 5 to 10 mm, the diameter is 3 to 20 mmφ, preferably It is formed in a cylindrical shape of 6 to 15 mmφ.

なお、多孔質部材５０の平均孔径が１０μｍ未満であると、超臨界状態の不活性ガスの供給圧力が高くなり過ぎて、超臨界状態の不活性ガスの供給効率が低下し、１００μｍを超えると、超臨界状態の不活性ガスを数十μｍのサイズで成形材料に供給することができず、超臨界状態の不活性ガスを高分散状態で成形材料に混合できない場合がある。   When the average pore diameter of the porous member 50 is less than 10 μm, the supply pressure of the supercritical state inert gas becomes too high, and the supply efficiency of the supercritical state inert gas decreases. In some cases, the supercritical inert gas cannot be supplied to the molding material in a size of several tens of μm, and the supercritical inert gas cannot be mixed with the molding material in a highly dispersed state.

また、この多孔質部材５０は、ノズル部３２の先端筒部３４の先端の開口径よりも大径に形成されており、その一端面が、先端筒部３４の先端と接触され、その反対側の他方面がシリンダ９の内周面４９と略面一となるように配置されている。   The porous member 50 is formed to have a diameter larger than the opening diameter of the distal end of the distal end cylindrical portion 34 of the nozzle portion 32, and one end surface thereof is in contact with the distal end of the distal end cylindrical portion 34, and the opposite side is provided. Are arranged so that the other surface thereof is substantially flush with the inner peripheral surface 49 of the cylinder 9.

なお、ノズル接続口４８は、シリンダ９におけるスクリュー１０の軸方向途中、すなわち、ホッパ１２よりもスクリュー１０の軸方向下流側であって、かつ、押出口１５よりも上流側において、シリンダ９の外周面５１から内周面４９までを貫通するように形成されている。ノズル接続口４８の形成位置は、その目的および用途により、適宜決定すればよいが、ノズル接続口４８が形成されるスクリュー９の軸方向途中位置から、押出口１５が形成される軸方向他端部までの間において、成形材料と不活性ガスとを十分に混合分散して溶解できる軸方向距離が確保される位置に設定される。   In addition, the nozzle connection port 48 is located in the middle of the cylinder 9 in the axial direction of the screw 10, that is, at the downstream side of the screw 10 in the axial direction of the screw 10 and at the upstream side of the extrusion port 15, It is formed so as to penetrate from the surface 51 to the inner peripheral surface 49. The formation position of the nozzle connection port 48 may be appropriately determined according to the purpose and use thereof, but from the axial middle position of the screw 9 where the nozzle connection port 48 is formed, to the other axial end where the extrusion port 15 is formed. The position is set at a position where an axial distance at which the molding material and the inert gas can be sufficiently mixed and dispersed and dissolved can be secured up to the portion.

ダイ４は、図１に示すように、第２押出機８の押出口２７に接続されており、不活性ガスが溶解されている成形材料が通過する押出通路５２を備えている。   As shown in FIG. 1, the die 4 is connected to the extrusion port 27 of the second extruder 8, and has an extrusion passage 52 through which a molding material in which an inert gas is dissolved passes.

押出通路５２は、シリンダ２２の軸方向に沿う貫通孔として形成されており、その上流側端部がシリンダ２２の押出口２７に接続され、その下流側端部が大気に開放される開放口５４として形成されている。   The extrusion passage 52 is formed as a through-hole extending along the axial direction of the cylinder 22, the upstream end of which is connected to the extrusion port 27 of the cylinder 22, and the downstream end of which is open to the atmosphere. It is formed as.

また、このダイ４は、公知のＴダイとして形成され、押出通路５２は、押出方向途中から下流側端部の開放口５４に向かって開口断面積が次第に小さくなるように形成されており、開放口５４から成形材料をシート状に押し出すようにしている。そして、この開放口５４が押し出し時の抵抗となって、押出通路５２における開放口５４の上流側（シリンダ２２内におけるダイ４に接続されている近傍を含む。）の圧力が保持されている。   The die 4 is formed as a known T die, and the extrusion passage 52 is formed such that the cross-sectional area of the opening gradually decreases from the middle of the extrusion direction toward the opening 54 at the downstream end. The molding material is extruded from the opening 54 into a sheet. The opening 54 serves as a resistance at the time of extrusion, and the pressure on the upstream side of the opening 54 in the extrusion passage 52 (including the vicinity connected to the die 4 in the cylinder 22) is held.

また、ダイ４には、図示しないヒータおよび温度センサが内臓されており、これらがＣＰＵ５に接続されている。これによって、温度センサによって検知される検知温度に基づいて、ヒータがＣＰＵ５によって温度制御されることにより、このダイ４が温度調節されている。   The die 4 includes a heater and a temperature sensor (not shown), which are connected to the CPU 5. Thus, the temperature of the die 4 is adjusted by controlling the temperature of the heater by the CPU 5 based on the temperature detected by the temperature sensor.

ローラ部６０は、ダイ４から押し出される成形材料の押出方向下流側に配置され、チルドローラ６１、搬送ローラ６２および巻取ローラ６３を備えている。   The roller unit 60 is disposed on the downstream side in the extrusion direction of the molding material extruded from the die 4, and includes a chilled roller 61, a transport roller 62, and a winding roller 63.

チルドローラ６１は、互いに対向する１対のローラから構成され、ＣＰＵ５に接続される図示しないヒータ、温度センサおよび駆動モータなどを備えている。このチルドローラ６１は、ＣＰＵ５の制御により、温度センサによって検知された検知温度に基づいてヒータが制御されることにより、ローラの表面温度が制御され、また、ＣＰＵ５の制御により駆動モータが駆動され、回転速度が制御されている。   The chilled roller 61 includes a pair of rollers facing each other, and includes a heater, a temperature sensor, a drive motor, and the like (not shown) connected to the CPU 5. In the chilled roller 61, the surface temperature of the roller is controlled by controlling the heater based on the temperature detected by the temperature sensor under the control of the CPU 5, and the drive motor is driven by the control of the CPU 5, The rotation speed is controlled.

また、このチルドローラ６１は、２つのローラ間に成形材料を挟持して、その成形材料に付与する圧力が、たとえば、０．０１〜２ＭＰａ、好ましくは、０．０５〜１ＭＰａに設定されている。   In the chilled roller 61, a molding material is sandwiched between two rollers, and a pressure applied to the molding material is set to, for example, 0.01 to 2 MPa, or preferably 0.05 to 1 MPa. .

また、搬送ローラ６２は、チルドローラ６１に対して、成形材料の押出方向下流側において、上下方向に２つ配置されており、各搬送ローラ６２は、ＣＰＵ５に接続される図示しない駆動モータを備えている。各搬送ローラ６２は、ＣＰＵ５により駆動モータが駆動されることにより、チルドローラ６１を通過した成形材料を巻取ローラ６３に搬送するように構成されている。   In addition, two transport rollers 62 are arranged vertically with respect to the chilled roller 61 on the downstream side in the extrusion direction of the molding material, and each transport roller 62 includes a drive motor (not shown) connected to the CPU 5. ing. Each transport roller 62 is configured to transport the molding material that has passed through the chilled roller 61 to the take-up roller 63 by driving a drive motor by the CPU 5.

巻取ローラ６３は、搬送ローラ６２に対して、成形材料の押出方向下流側に配置されており、ＣＰＵ５に接続される図示しない駆動モータを備えている。巻取ローラ６３は、ＣＰＵ５により駆動モータが駆動されることにより、搬送ローラ６２を通過した成形材料を巻き取るように構成されている。   The take-up roller 63 is disposed downstream of the transport roller 62 in the extrusion direction of the molding material, and includes a drive motor (not shown) connected to the CPU 5. The take-up roller 63 is configured to take up the molding material that has passed through the transport roller 62 when the drive motor is driven by the CPU 5.

なお、ＣＰＵ５には、第１押出機６の駆動モータ１１およびヒータ１３、絞り１９、第２押出機８の駆動モータ２４およびヒータ２５、定量供給ポンプ２９、および、ダイ４、チルドローラ６１、搬送ローラ６２、巻取ローラ６３を含むこれらに設けられている、図示しない、温度センサ、圧力センサおよびヒータなどの各部が接続されており、これら各部を制御している。   The CPU 5 includes a drive motor 11 and a heater 13 for the first extruder 6, a throttle 19, a drive motor 24 and a heater 25 for the second extruder 8, a fixed-rate supply pump 29, a die 4, a chilled roller 61, The respective components such as a temperature sensor, a pressure sensor, and a heater (not shown) provided in these components including the roller 62 and the take-up roller 63 are connected, and control these components.

次に、このタンデム型押出発泡成形装置１によって、成形材料を押出発泡成形する方法について説明する。   Next, a method of extruding and foaming a molding material using the tandem type extrusion foaming apparatus 1 will be described.

このタンデム型押出発泡成形装置１によって押出発泡成形するには、まず、第１押出機６において、ＣＰＵ５によって、駆動モータ１１を、２本のスクリュー１０が所定の回転速度（たとえば、１〜２００回転／分、好ましくは、３０〜１５０回転／分）で回転するように駆動制御するとともに、ヒータ１３を、シリンダ９内が成形材料の溶融温度以上（成形材料（樹脂）の種類にもよるが、たとえば、１００〜３５０℃、好ましくは、１２０〜３００℃であり、たとえば、成形材料（樹脂）の溶融温度の５〜５０℃以上、好ましくは、１０〜３０℃以上）となるように温度制御する。また、ＣＰＵ５によって、シリンダ９内が所定の圧力（上記の温度制御において、成形材料に対して不活性ガスが溶解する所定の圧力、たとえば、５〜３０ＭＰａ、好ましくは、８〜２０ＭＰａ）となるように、絞り１９の進退動作を制御する。   In order to extrude and foam by the tandem type extrusion foam molding apparatus 1, first, in the first extruder 6, the CPU 5 controls the drive motor 11 to rotate the two screws 10 at a predetermined rotation speed (for example, 1 to 200 rotations). / Min, preferably 30 to 150 rotations / min), and controls the heater 13 so that the temperature inside the cylinder 9 is equal to or higher than the melting temperature of the molding material (depending on the type of molding material (resin), For example, the temperature is controlled to 100 to 350 ° C., preferably 120 to 300 ° C., for example, 5 to 50 ° C. or higher, preferably 10 to 30 ° C. or higher of the melting temperature of the molding material (resin). . Further, the CPU 5 controls the inside of the cylinder 9 to a predetermined pressure (in the above temperature control, a predetermined pressure at which the inert gas dissolves in the molding material, for example, 5 to 30 MPa, preferably 8 to 20 MPa). Next, the advance / retreat operation of the aperture 19 is controlled.

そして、ホッパ１２から所定量の成形材料を、第１押出機６のシリンダ９内に連続的に投入する。そうすると、シリンダ９内に投入された成形材料が、溶融されながらシリンダ９内を押出方向下流側に向かって連続的に流動する。   Then, a predetermined amount of molding material is continuously charged from the hopper 12 into the cylinder 9 of the first extruder 6. Then, the molding material charged into the cylinder 9 flows continuously in the cylinder 9 toward the downstream in the extrusion direction while being melted.

また、これとともに、ＣＰＵ５によって、定量供給ポンプ２９を駆動制御して、所定量の超臨界状態の不活性ガスを、ガスタンク２８から、ガス供給ライン３１を介してガスノズル３０に送り、その所定量の超臨界状態の不活性ガスを、ガスノズル３０から多孔質部材５０を介してシリンダ６内に連続的に供給する。   At the same time, the CPU 5 controls the operation of the fixed-rate supply pump 29 to send a predetermined amount of the supercritical inert gas from the gas tank 28 to the gas nozzle 30 via the gas supply line 31, A supercritical inert gas is continuously supplied from the gas nozzle 30 into the cylinder 6 via the porous member 50.

なお、ＣＰＵ５による定量供給ポンプ２９の駆動制御によって供給される超臨界状態の不活性ガスの供給量は、成形材料の種類や、目的とするマイクロセルラーフォームの物性により、適宜決定すればよいが、ダイ４から押し出した成形材料が、押し出した瞬間に急激に発泡しないようにするために、たとえば、シリンダ９内において混合される成形材料および不活性ガスの合計に対して、５重量％以下、好ましくは、３重量％以下、より好ましくは、たとえば、不活性ガスが炭酸ガスの場合には、０．０５〜２重量％、たとえば、不活性ガスが窒素ガスの場合には、０．０５〜０．５重量％となるように設定される。不活性ガスの供給量がこれより多いと、ダイ４から押し出した瞬間に急激に発泡し、気泡径が大きくなり、スキン層が形成できない場合がある。   The supply amount of the inert gas in the supercritical state supplied by the drive control of the fixed-quantity supply pump 29 by the CPU 5 may be appropriately determined depending on the type of the molding material and the physical properties of the intended microcellular foam. In order to prevent the molding material extruded from the die 4 from suddenly foaming at the moment of extrusion, for example, 5% by weight or less, preferably 5% by weight, based on the total of the molding material and the inert gas mixed in the cylinder 9 Is 3% by weight or less, more preferably, for example, 0.05 to 2% by weight when the inert gas is carbon dioxide, and 0.05 to 0% by weight when the inert gas is nitrogen gas. It is set to be 0.5% by weight. If the supply amount of the inert gas is larger than this, foaming occurs rapidly at the moment when the gas is extruded from the die 4, the bubble diameter becomes large, and a skin layer may not be formed.

そして、シリンダ９内を溶融されながら流動する成形材料が、ガスノズル３０が接続されるノズル接続口４８に到達すると、その成形材料に、ガスノズル３０から多孔質部材５０を介して供給される超臨界状態の不活性ガスが連続的に混合され、シリンダ９内の温度および圧力によって、成形材料に超臨界状態の不活性ガスが連続的に溶解される。   Then, when the molding material flowing while being melted in the cylinder 9 reaches the nozzle connection port 48 to which the gas nozzle 30 is connected, the molding material is supplied to the supercritical state through the porous member 50 from the gas nozzle 30. Is continuously mixed, and the inert gas in a supercritical state is continuously dissolved in the molding material by the temperature and pressure in the cylinder 9.

そして、超臨界状態の不活性ガスが溶解された成形材料は、押出口１５から連続的に押し出されると、出口部１６、接続管１８および入口部１７を介して、第２押出機８のシリンダ２２内に連続的に供給される。   When the molding material in which the inert gas in a supercritical state is dissolved is continuously extruded from the extrusion port 15, the cylinder of the second extruder 8 passes through the outlet 16, the connecting pipe 18 and the inlet 17. 22 is continuously supplied.

また、第２押出機８においては、ＣＰＵ５によって、駆動モータ２４を、２本のスクリュー２３が所定の回転速度（たとえば、１〜２００回転／分、好ましくは、１０〜１５０回転／分）で回転するように駆動制御するとともに、ヒータ２５を、第２押出機８のシリンダ２２内が、第１押出機６のシリンダ９内の温度よりも低く、かつ、溶融温度よりも高い温度であって、押出方向に従って順次ブロックごとに低くなるような温度（成形材料（樹脂）の種類にもよるが、たとえば、押出方向最上流側温度が８０〜３００℃、好ましくは、８０〜２００℃で、押出方向最下流側温度が７０〜２８０℃、好ましくは、７０〜１７０℃）に温度制御する。   In the second extruder 8, the CPU 5 drives the drive motor 24 to rotate the two screws 23 at a predetermined rotation speed (for example, 1 to 200 rotations / minute, preferably 10 to 150 rotations / minute). And the heater 25 is controlled such that the temperature inside the cylinder 22 of the second extruder 8 is lower than the temperature inside the cylinder 9 of the first extruder 6 and higher than the melting temperature, A temperature at which the temperature gradually decreases for each block according to the extrusion direction (depending on the type of molding material (resin), for example, the most upstream temperature in the extrusion direction is 80 to 300 ° C, preferably 80 to 200 ° C, and the extrusion direction is The temperature at the most downstream side is controlled to 70 to 280 ° C, preferably 70 to 170 ° C).

また、この第２押出機８のシリンダ２２内は、上記したＣＰＵ５による絞り１９の進退動作の制御により、所定の圧力に設定されている。このシリンダ２２内の圧力は、上記の温度制御において、成形材料に対して不活性ガスが溶解状態を維持できる所定の圧力であって、かつ、ダイ４からの押し出し時に成形材料が発泡しないような所定の圧力差が付与される圧力、たとえば、４〜２５ＭＰａ、好ましくは、６〜２０ＭＰａに設定されている。   The pressure inside the cylinder 22 of the second extruder 8 is set to a predetermined pressure by the control of the advance / retreat operation of the throttle 19 by the CPU 5 described above. The pressure in the cylinder 22 is a predetermined pressure at which the inert gas can be maintained in a dissolved state with respect to the molding material in the above-described temperature control, and is such that the molding material does not foam during extrusion from the die 4. The pressure at which a predetermined pressure difference is applied is set to, for example, 4 to 25 MPa, or preferably 6 to 20 MPa.

そして、第２押出機８のシリンダ２２内に連続的に供給された、不活性ガスが溶解されている成形材料は、２本のスクリュー２３の回転によって、さらに不活性ガスが成形材料に対して均一に分散溶解され、シリンダ２２内の圧力が保持された状態で、冷却されながら押出方向下流側に流動し、押出口２７からダイ４に向かって連続的に押し出される。   Then, the molding material in which the inert gas is dissolved, which is continuously supplied into the cylinder 22 of the second extruder 8, further rotates the inert gas with respect to the molding material by the rotation of the two screws 23. The resin is uniformly dispersed and dissolved, and flows to the downstream side in the extrusion direction while being cooled in a state where the pressure in the cylinder 22 is maintained, and is continuously extruded from the extrusion port 27 toward the die 4.

また、ダイ４においては、ＣＰＵ５によって、このダイ４を、ダイ４に流動されてきた成形材料のその状態における固化温度よりも高い温度に温度制御する。   In the die 4, the temperature of the die 4 is controlled by the CPU 5 to a temperature higher than the solidification temperature of the molding material flowing into the die 4 in that state.

なお、ダイ４の温度が、これより低いと、成形材料（樹脂）が固化して押し出しできなくなる場合がある。   If the temperature of the die 4 is lower than this, the molding material (resin) may be solidified and cannot be extruded.

また、成形材料（樹脂）のその状態における固化温度は、場合により結晶化温度またはガラス転移点で表すこともでき、より具体的には、ガスを溶解した成形材料（樹脂）の固化温度を測定することにより、求めることができる。   In addition, the solidification temperature of the molding material (resin) in that state can be expressed by a crystallization temperature or a glass transition point in some cases. More specifically, the solidification temperature of the molding material (resin) in which a gas is dissolved is measured. By doing so, it can be determined.

そして、ダイ４に流動されてきた、不活性ガスが溶解されている成形材料は、押し出し前後、つまり、押出抵抗部５３の通過前後の圧力差が４〜２５ＭＰａ、好ましくは、６〜２０ＭＰａとなるように、押出通路５２を通過して、開放口５４から、所定の形状で大気圧下に連続的に押し出される。   The pressure difference between before and after the extrusion, that is, before and after passing through the extrusion resistance portion 53, is 4 to 25 MPa, preferably 6 to 20 MPa for the molding material in which the inert gas is dissolved, which has been flown to the die 4. As described above, it passes through the extrusion passage 52 and is continuously extruded from the opening 54 under the atmospheric pressure in a predetermined shape.

このとき、押し出された成形材料は、上記した不活性ガスの濃度において、上記した温度および圧力差で押し出されるので、ダイ４から押し出した瞬間には、あまり発泡せず実質的に発泡しないか低発泡状態（ここで、低発泡状態とは、発泡倍率が０．１倍（１０％）以下の状態として定義することができる。）にあり、不活性ガスが溶解した溶融状態が維持されている。   At this time, the extruded molding material is extruded at the above-mentioned temperature and pressure difference at the above-mentioned inert gas concentration. In a foaming state (here, the low foaming state can be defined as a state in which the expansion ratio is 0.1 times (10%) or less), and the molten state in which the inert gas is dissolved is maintained. .

また、チルドローラ６１においては、ＣＰＵ５によって、図示しないヒータを、ローラの表面温度が、ダイ４の温度よりも低い、たとえば、上記した固化温度より０〜３０℃低く、好ましくは、２〜１０℃低くなるように温度制御する。   In the chilled roller 61, a CPU (not shown) controls a heater (not shown) so that the surface temperature of the roller is lower than the temperature of the die 4, for example, 0 to 30 ° C. lower than the above-described solidification temperature, preferably 2 to 10 ° C. Control the temperature so that it is lower.

そして、実質的に発泡しないか低発泡状態にある成形材料が、チルドローラ６１のローラの間に挟持され、搬送されつつ押圧されると、その押圧力（剪断力）により、多数のミクロな気泡核が均一に形成され、次いで、その気泡核が成長することにより、多数の微細なセルが均一に生成し、これによって微細なセルを有する微細セル発泡体（マイクロセルラーフォーム）が成形される。   When a molding material that is not substantially foamed or is in a low foaming state is sandwiched between the rollers of the chilled roller 61 and pressed while being conveyed, a large number of microbubbles are generated by the pressing force (shearing force). The nuclei are formed uniformly, and then the cell nuclei grow, whereby a large number of fine cells are uniformly generated, thereby forming a fine cell foam (microcellular foam) having fine cells.

その後、このようにして形成されたマイクロセルラーフォームは、圧延によりシート状となっており、搬送ローラ６２による搬送により、巻取ローラ６３によって巻き取られる。   Thereafter, the microcellular foam thus formed is formed into a sheet by rolling, and is taken up by the take-up roller 63 by being carried by the carry roller 62.

このような押出発泡成形方法によれば、ダイ４からの押し出し時には、成形材料が押し出した瞬間には実質的に発泡しないか低発泡状態にある、つまり、ダイ４からの押し出し時には、気泡核が意図的に形成されていないので、ダイ４からの押し出し時に、そのような気泡核に起因する気泡の破泡あるいは合泡の発生がなく、そして、その後に、ローラ部６０において、チルドローラ６１によって押圧されることにより、成形材料中において気泡核を形成して、これを成長させることにより発泡させるので、微細なセルを有するマイクロセルラーフォームを、所望の厚みおよび形状で、連続的に押出発泡成形することができる。   According to such an extrusion foam molding method, at the time of extrusion from the die 4, the molding material is substantially not foamed or in a low foaming state at the moment of extrusion. Since it is not intentionally formed, there is no bubble breakage or bubble formation due to such bubble nuclei when extruded from the die 4, and thereafter, in the roller unit 60, by the chilled roller 61. By being pressed, a foam nucleus is formed in the molding material and foamed by growing it, so that a microcellular foam having fine cells can be continuously extruded and foamed in a desired thickness and shape. can do.

また、ローラ部６０においては、これと同時に、チルドローラ６１のローラの表面温度をコントロールすることにより、マイクロセルラーフォームの表面（表層）を実質的に発泡させず、内側（内層）において発泡状態とすることができるので、マイクロセルラーフォームにおけるローラとの接触面をスキン層とすることができる。その結果、スキン層を有するマイクロセルラーフォームを簡易かつ生産効率よく製造することができる。   At the same time, in the roller section 60, by controlling the surface temperature of the roller of the chilled roller 61, the surface (surface layer) of the microcellular foam is not substantially foamed, and the foamed state is formed inside (inner layer). Therefore, the contact surface of the microcellular foam with the roller can be used as a skin layer. As a result, a microcellular foam having a skin layer can be easily and efficiently produced.

なお、このような押出発泡成形方法により得られるマイクロセルラーフォームは、たとえば、その厚みが、０．１〜１０ｍｍ、さらには、０．５〜５ｍｍ、その平均セル径が、１５０μｍ以下、さらには、３０μｍ以下、セル密度が１０５〜１０１０個／ｃｍ３、さらには、１０６〜１０９個／ｃｍ３、その発泡倍率が２倍以上、さらには、３〜１０倍であり、所望の形状の発泡体として得ることができる。このようなマイクロセルラーフォームは、特に制限されないが、たとえば、容器、容器成形用シートなどとして用いることができる。 The microcellular foam obtained by such an extrusion foam molding method has, for example, a thickness of 0.1 to 10 mm, further 0.5 to 5 mm, an average cell diameter of 150 μm or less, and further, 30 μm or less, the cell density is 10 5 to 10 10 cells / cm 3 , more preferably 10 6 to 10 9 cells / cm 3 , and the expansion ratio is 2 times or more, further 3 to 10 times, and the desired shape Can be obtained as a foam. Such a microcellular foam is not particularly limited, but can be used, for example, as a container, a sheet for forming a container, and the like.

なお、平均セル径は、たとえば、ＳＥＭ写真の単位面積において、セル直径を平均して、その平均直径をセル数でわることにより求めることができる。   The average cell diameter can be determined, for example, by averaging cell diameters in a unit area of an SEM photograph and dividing the average diameter by the number of cells.

また、セル密度は、ＳＥＭ写真を用いて、次式より求めることができる。   Further, the cell density can be obtained from the following equation using an SEM photograph.

セル密度＝Ｎ（３／２）／（１０−４×√Ｓ）３ （個／ｃｍ３）
Ｎ：セル数
Ｓ：測定面積（μｍ２）
また、このタンデム型押出発泡成形装置１によれば、たとえば、第２成形機８のシリンダ２２内に、たとえば、予め気泡核を形成するための核形成器などを設ける必要もないので、装置構成の簡略化を図ることができるとともに、押し出し時において、確実に圧力制御することができ、また、第２成形機８が長くなることもなく、工業的に有利な押出発泡成形装置として提供することができる。 Cell density = N (3/2) / (10 −4 × ΔS) 3 (cells / cm 3 )
N: Number of cells S: Measurement area (μm 2 )
According to the tandem type extrusion foam molding apparatus 1, for example, it is not necessary to provide, for example, a nucleator for previously forming bubble nuclei in the cylinder 22 of the second molding machine 8, so that the apparatus configuration is not required. The present invention provides an industrially advantageous extruded foam molding apparatus that can simplify pressure control, can reliably control pressure during extrusion, and does not require the second molding machine 8 to be long. Can be.

また、このタンデム型押出成型装置１では、第１押出機６のシリンダ９内における成形材料と超臨界状態の不活性ガスとの混合において、絞り１９によって、第１押出機６から第２押出機８に押し出される時の圧力を調整することができるので、溶融される成形材料に超臨界状態の不活性ガスを適切に溶解することができる。すなわち、絞り１９によって、シリンダ９内の圧力を高く維持すれば、シリンダ９内に成形材料および超臨界状態の不活性ガスが滞留しやすくなるとともに、高圧状態でのガスの拡散速度を速くすることができるので、成形材料に超臨界状態の不活性ガスが溶解しやすくなる。そのため、このような絞り１９を設けるのみの簡易な構成によって、シリンダ９内において、超臨界状態の不活性ガスを成形材料に効率良く溶解させることができ、マイクロセルラーフォームを、生産効率よく製造することができる。   Further, in the tandem type extrusion molding apparatus 1, in mixing the molding material in the cylinder 9 of the first extruder 6 with the inert gas in a supercritical state, the second extruder 6 is moved from the first extruder 6 by the throttle 19. Since the pressure at the time of extrusion to 8 can be adjusted, the supercritical inert gas can be appropriately dissolved in the molding material to be melted. That is, if the pressure in the cylinder 9 is kept high by the throttle 19, the molding material and the inert gas in a supercritical state are more likely to stay in the cylinder 9, and the gas diffusion rate in the high-pressure state is increased. Therefore, the supercritical inert gas is easily dissolved in the molding material. Therefore, with a simple configuration in which only the throttle 19 is provided, the inert gas in a supercritical state can be efficiently dissolved in the molding material in the cylinder 9, and the microcellular foam can be manufactured with high production efficiency. be able to.

また、このような絞り１９によって、第１押出機６から第２押出機８に押し出される成形材料の押出量が調整されるので、第２押出機８のシリンダ２２内の圧力も、この絞り１９によって簡易かつ確実に調整することができる。そのため、ダイ４から押し出される成形材料に、確実に所望の圧力差を付与することができる。   Further, since the amount of the molding material extruded from the first extruder 6 to the second extruder 8 is adjusted by such a throttle 19, the pressure in the cylinder 22 of the second extruder 8 is also reduced. Thus, the adjustment can be easily and reliably performed. Therefore, a desired pressure difference can be reliably applied to the molding material extruded from the die 4.

また、このタンデム型押出発泡成形装置１では、第１押出機６が、２本のスクリュー１０を備える二軸押出機として構成されているので、ホッパ１２から供給される成形材料と、ガスノズル３０から供給される不活性ガスとを、より一層効率良く混合することができる。また、このタンデム型押出発泡成形装置１では、第２押出機８が、２本のスクリュー２３を備える二軸押出機として構成されているので、不活性ガスの成形材料に対する、より均一な分散溶解を図ることができる。   Further, in the tandem type extrusion foam molding apparatus 1, since the first extruder 6 is configured as a twin-screw extruder having two screws 10, the first extruder 6 is provided with the molding material supplied from the hopper 12 and the gas nozzle 30. The supplied inert gas can be more efficiently mixed. Further, in the tandem type extrusion foam molding apparatus 1, since the second extruder 8 is configured as a twin-screw extruder having two screws 23, the inert gas can be more uniformly dispersed and dissolved in the molding material. Can be achieved.

また、このタンデム型押出発泡成形装置１では、不活性ガスが、ガスノズル３０から多孔質部材５０を介してシリンダ９内に供給されるので、多孔質部材５０の平均孔径が、１０〜１００μｍである場合には、不活性ガスを数十μｍのサイズで成形材料に分散させることができる。すなわち、Ｆｉｃｋの法則によると、次式（１）が成り立つ。   Further, in the tandem type extrusion foam molding apparatus 1, since the inert gas is supplied from the gas nozzle 30 into the cylinder 9 via the porous member 50, the average pore diameter of the porous member 50 is 10 to 100 µm. In this case, the inert gas can be dispersed in the molding material in a size of several tens of μm. That is, according to Fick's law, the following equation (1) holds.

ｔ ≒ Ｌ２／Ｄ （１）
（ｔ：ガス溶解（拡散）時間（ｓｅｃ）、Ｌ：ガス拡散距離（ｃｍ）、Ｄ：ガス拡散係数（ｃｍ２／ｓ））
ガス拡散係数Ｄは、通常、１０−６〜１０−８ｃｍ２／ｓのオーダーであり、たとえば、２分以内に、超臨界状態の不活性ガスを成形材料中に完全溶解させるためには、その拡散距離を１００μｍ以内にすればよく、そのため、多孔質部材５０の平均孔径が、１〜１００μｍである場合には、不活性ガスを成形材料に高分散状態で混合することができる。その結果、多孔質部材５０を設けるのみの簡易な構成で、超臨界状態の不活性ガスを成形材料に短時間で完全溶解させることができる。 t ≒ L 2 / D (1)
(T: gas dissolution (diffusion) time (sec), L: gas diffusion distance (cm), D: gas diffusion coefficient (cm 2 / s))
The gas diffusion coefficient D is usually on the order of 10 −6 to 10 −8 cm 2 / s. For example, in order to completely dissolve the supercritical inert gas in the molding material within 2 minutes, The diffusion distance may be within 100 μm. Therefore, when the average pore diameter of the porous member 50 is 1 to 100 μm, the inert gas can be mixed with the molding material in a highly dispersed state. As a result, the inert gas in the supercritical state can be completely dissolved in the molding material in a short time with a simple configuration in which only the porous member 50 is provided.

以上の説明では、本発明の押出発泡成形装置を、タンデム型押出発泡成形装置１として説明したが、本発明の押出発泡成形装置は、これに限らず、たとえば、図３に示すようなシングル型押出発泡成形装置１Ａとして構成してもよい。なお、この図３においては、図１と同等の部材については、図１に付した参照符号と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。なお、図３では、ＣＰＵ５の制御系の図示は省略している。   In the above description, the extrusion foam molding apparatus according to the present invention has been described as the tandem type extrusion foam molding apparatus 1. However, the extrusion foam molding apparatus according to the present invention is not limited to this. For example, a single mold as shown in FIG. You may comprise as an extrusion foam molding apparatus 1A. In FIG. 3, the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same members as in FIG. 1, and a description thereof will be omitted. In FIG. 3, the illustration of the control system of the CPU 5 is omitted.

図３において、このシングル型押出発泡成形装置１Ａでは、押出機として、第２押出機８を設けずに、第１押出機６のスクリュー１０よりも、軸方向長さが長いスクリュー１０Ａと、そのスクリュー１０Ａに対応するシリンダ９Ａを備える押出機２Ａが用いられている。この押出機２Ａにおいても、シリンダ９Ａおよびスクリュー１０Ａの軸方向長さを、超臨界状態の不活性ガスを成形材料に十分に溶解させた後、その成形材料を十分に冷却できる長さとして設定されていれば、上記と同様の押出発泡成形方法によって、微細なセルを有するマイクロセルラーフォームを、所望の厚みおよび形状で、連続的に押出発泡成形することができる。   In FIG. 3, in the single-type extrusion foam molding apparatus 1A, a screw 10A having a longer axial length than the screw 10 of the first extruder 6 without providing the second extruder 8 as an extruder, An extruder 2A having a cylinder 9A corresponding to the screw 10A is used. Also in this extruder 2A, the axial length of the cylinder 9A and the screw 10A is set to a length that allows the supercritical inert gas to be sufficiently dissolved in the molding material and then sufficiently cooled. If this is the case, a microcellular foam having fine cells can be continuously extruded and foamed in a desired thickness and shape by the same extrusion foaming method as described above.

また、以上の説明では、第１押出機６および第２押出機８を、二軸押出機として構成したが、本発明の押出機においては、これに限らず、たとえば、１本のスクリューを備える単軸押出機として構成してもよい。   In the above description, the first extruder 6 and the second extruder 8 are configured as twin-screw extruders. However, the extruder of the present invention is not limited to this, and includes, for example, one screw. You may comprise as a single screw extruder.

また、以上に説明した押出発泡成形方法では、ダイ４から押し出した後に、ローラ部６０においてチルドローラ６１によって成形材料を押圧したが、本発明において、外力を加える方法は、特に制限されず、たとえば、ダイ４から実質的に発泡しないか低発泡状態となるように押し出した後、延伸することもできる。   In the extrusion foam molding method described above, the molding material is pressed by the chilled roller 61 in the roller unit 60 after being extruded from the die 4, but the method of applying an external force is not particularly limited in the present invention. After being extruded from the die 4 so as to be substantially non-foamed or in a low foamed state, it can be stretched.

図４には、ダイ４から押し出した後、延伸することのできるローラ部６０を備える、タンデム型押出発泡成形装置１の要部構成を示す概略全体構成図である。なお、図４においては、図１に示す部材と同様の部材には、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。   FIG. 4 is a schematic overall configuration diagram showing a main configuration of a tandem type extrusion foam molding apparatus 1 including a roller section 60 that can be stretched after being extruded from the die 4. In FIG. 4, the same members as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

図４において、ローラ部６０は、ダイ４から押し出される成形材料の押出方向下流側に配置され、第１チルドローラ６４、第２チルドローラ６５および巻取ローラ６３を備えている。   In FIG. 4, the roller unit 60 is disposed on the downstream side in the extrusion direction of the molding material extruded from the die 4, and includes a first chilled roller 64, a second chilled roller 65, and a winding roller 63.

第１チルドローラ６４は、ダイ４に対して、成形材料の押出方向下流側に所定間隔を隔てて配置され、互いに対向する１対のローラから構成されている。この第１チルドローラ６４は、ＣＰＵ５に接続される図示しないヒータ、温度センサおよび駆動モータなどを備えている。この第１チルドローラ６４は、ＣＰＵ５の制御により、温度センサによって検知された検知温度に基づいてヒータが制御されることにより、ローラの表面温度が制御され、また、ＣＰＵ５の制御により駆動モータが駆動され、回転速度が制御されている。   The first chilled roller 64 is disposed at a predetermined interval downstream of the die 4 in the extrusion direction of the molding material, and includes a pair of rollers facing each other. The first chilled roller 64 includes a heater, a temperature sensor, a drive motor, and the like (not shown) connected to the CPU 5. The first chilled roller 64 controls the surface temperature of the roller by controlling the heater based on the temperature detected by the temperature sensor under the control of the CPU 5, and drives the drive motor under the control of the CPU 5. The rotation speed is controlled.

また、第２チルドローラ６５は、第１チルドローラ６４に対して、成形材料の押出方向下流側に所定間隔を隔てて配置され、互いに対向する１対のローラから構成されている。この第２チルドローラ６５もまた、ＣＰＵ５に接続される図示しないヒータ、温度センサおよび駆動モータなどを備えている。また、第２チルドローラ６５は、ＣＰＵ５の制御により、温度センサによって検知された検知温度に基づいてヒータが制御されることにより、ローラの表面温度が制御され、また、ＣＰＵ５の制御により駆動モータが駆動され、回転速度が制御されている。   The second chilled roller 65 is arranged at a predetermined interval downstream of the first chilled roller 64 in the molding material extrusion direction, and includes a pair of rollers facing each other. The second chilled roller 65 also includes a heater, a temperature sensor, a drive motor, and the like (not shown) connected to the CPU 5. The second chilled roller 65 controls the heater based on the temperature detected by the temperature sensor under the control of the CPU 5 to control the surface temperature of the roller. It is driven and its rotation speed is controlled.

そして、これら第１チルドローラ６４および第２チルドローラ６５は、ＣＰＵ５の制御によって、それらの回転速度が、一方が遅く他方が速くなるように設定されている。より具体的には、第１チルドローラ６４の回転速度が、例えば、２〜１０回転／分に設定され、第２チルドローラ６５の回転速度が、例えば、５〜１００回転／分に設定され、第１チルドローラ６４の回転速度が、第２チルドローラ６５の回転速度に対して、５〜５０％、好ましくは、１０〜２０％遅くなるように設定されている。これによって、延伸速度が、０．５〜１００ｍ／分、好ましくは、１〜１０ｍ／分に設定されている。また、延伸倍率は、２〜１００倍、好ましくは、５〜２０倍に設定されている。   The rotation speed of one of the first chilled roller 64 and the second chilled roller 65 is set under control of the CPU 5 so that one of them is slow and the other is fast. More specifically, the rotation speed of the first chilled roller 64 is set to, for example, 2 to 10 rotations / minute, the rotation speed of the second chilled roller 65 is set to, for example, 5 to 100 rotations / minute, The rotation speed of the first chilled roller 64 is set to be 5 to 50%, preferably 10 to 20% lower than the rotation speed of the second chilled roller 65. Thereby, the stretching speed is set to 0.5 to 100 m / min, preferably 1 to 10 m / min. The stretching ratio is set to 2 to 100 times, preferably 5 to 20 times.

そして、ダイ４から押し出された成形材料は、第１チルドローラ６４においては、上側のローラの上方を通過した後、その上側のローラに、押出方向と反対方向かつ下方に向かうように巻回され、その後、上側のローラと下側のローラとの間に挟持された後、下側のローラに、押出方向かつ上方に向かうように巻回された後、第２チルドローラ６５に向かって送り出される。   Then, after the molding material extruded from the die 4 passes above the upper roller in the first chilled roller 64, it is wound around the upper roller in a direction opposite to the extrusion direction and downward. Then, after being sandwiched between the upper roller and the lower roller, it is wound around the lower roller in the pushing direction and upward, and then sent out toward the second chilled roller 65. .

また、第２チルドローラ６５においては、上側のローラの上方を通過した後、その上側のローラに、押出方向と反対方向かつ下方に向かうように巻回され、その後、上側のローラと下側のローラとの間に挟持された後、下側のローラに、押出方向かつ上方に向かうように巻回された後、巻取ローラ６３に向かって送り出される。   Further, in the second chilled roller 65, after passing above the upper roller, it is wound around the upper roller in a direction opposite to the pushing direction and downward, and thereafter, the upper roller and the lower roller are wound. After being nipped between the rollers, it is wound around the lower roller in the extrusion direction and upward, and then sent out to the winding roller 63.

巻取ローラ６３は、第２チルドローラ６５に対して、成形材料の押出方向下流側に所定間隔を隔てて配置され、ＣＰＵ５に接続される図示しない駆動モータを備えている。巻取ローラ６３は、ＣＰＵ５により駆動モータが駆動されることにより、第１チルドローラ６４および第２チルドローラ６５を通過した成形材料を巻き取るように構成されている。   The take-up roller 63 is disposed at a predetermined interval downstream of the second chilled roller 65 in the extrusion direction of the molding material, and includes a drive motor (not shown) connected to the CPU 5. The take-up roller 63 is configured to take up the molding material that has passed through the first chilled roller 64 and the second chilled roller 65 when the drive motor is driven by the CPU 5.

そして、この図４に示すタンデム型押出発泡成形装置１では、上記と同様に、ダイ４から実質的に発泡しないか低発泡状態となるように押し出された成形材料が、このローラ部６０において、回転速度差のある第１チルドローラ６４および第２チルドローラ６５の間に挟持されたときに、延伸される。そうすると、その延伸力により、多数のミクロな気泡核が均一に形成され、次いで、その気泡核が成長することにより、多数の微細なセルが均一に生成し、これによって微細なセルを有する微細セル発泡体（マイクロセルラーフォーム）が成形される。   In the tandem type extrusion foam molding apparatus 1 shown in FIG. 4, similarly to the above, the molding material extruded from the die 4 so as not to be substantially foamed or to be in a low foamed state, It is stretched when it is sandwiched between the first chilled roller 64 and the second chilled roller 65 having a difference in rotation speed. Then, by the stretching force, a large number of microscopic cell nuclei are formed uniformly, and then the cell nuclei grow, whereby a large number of fine cells are uniformly generated, thereby forming a fine cell having fine cells. A foam (microcellular foam) is formed.

その後、このようにして形成されたマイクロセルラーフォームは、延伸によりシート状あるいはフィルム状となっており、巻取ローラ６３によって巻き取られる。   Thereafter, the microcellular foam thus formed is formed into a sheet shape or a film shape by stretching, and is wound by the wind roller 63.

なお、第１チルドローラ６４および第２チルドローラ６５は、ＣＰＵ５によって、図示しないヒータを、ローラの表面温度が、ダイ４の温度よりも低い、たとえば、ダイ４の温度より０〜５０℃低く、好ましくは、１０〜３０℃低くなるように温度制御される。   In addition, the first chilled roller 64 and the second chilled roller 65 are controlled by the CPU 5 to control a heater (not shown) so that the surface temperature of the roller is lower than the temperature of the die 4, for example, 0 to 50 ° C. lower than the temperature of the die 4. Preferably, the temperature is controlled so as to lower by 10 to 30 ° C.

このような押出発泡成形方法によれば、ダイ４からの押し出し時には、成形材料が押し出した瞬間には実質的に発泡しないか低発泡状態にある、つまり、ダイ４からの押し出し時には、気泡が意図的に形成されていない。そして、その後に、ローラ部６０において、第１チルドローラ６４および第２チルドローラ６５によって延伸されることにより、成形材料中において気泡核を形成して、これを成長させることにより発泡させるので、微細なセルを有するマイクロセルラーフォームを、所望の厚みおよび形状で、連続的に押出発泡成形することができる。   According to such an extrusion foam molding method, when extruding from the die 4, the molding material does not substantially foam or is in a low foaming state at the moment of extruding. Not formed. Then, in the roller unit 60, the first chilled roller 64 and the second chilled roller 65 stretch the film to form a cell nucleus in the molding material and grow the cell nucleus to cause foaming. A microcellular foam having various cells can be continuously extruded and foamed with a desired thickness and shape.

また、この押出発泡成形方法では、ダイ４から押し出した後に、延伸手段としての第１チルドローラ６４および第２チルドローラ６５の回転速度差により、成形材料を１軸延伸したが、たとえば、ダイ４から実質的に発泡しないか低発泡状態となるように押し出した後、二軸延伸することもできる。   In this extrusion foam molding method, the molding material is uniaxially stretched after being extruded from the die 4 by a rotation speed difference between the first chilled roller 64 and the second chilled roller 65 as stretching means. After being extruded so as not to be substantially foamed or in a low foamed state, biaxial stretching can be performed.

すわわち、二軸延伸する場合には、図１に示すタンデム型押出発泡成形装置１において、ローラ部６０を、たとえば、縦延伸用のローラと横延伸用のテンターとを備える二軸延伸手段としての公知の二軸延伸機に変更すればよい。   That is, in the case of biaxial stretching, in the tandem type extrusion foam molding apparatus 1 shown in FIG. 1, the roller unit 60 is, for example, a biaxial stretching means including a roller for longitudinal stretching and a tenter for transverse stretching. May be changed to a known biaxial stretching machine.

このような二軸延伸によっても、微細なセルを有するマイクロセルラーフォームを、所望の厚みおよび形状で、連続的に押出発泡成形することができる。   Even by such biaxial stretching, it is possible to continuously extrude and foam a microcellular foam having fine cells with a desired thickness and shape.

実施例１
図１に示すタンデム型押出発泡成形装置を用い、押出発泡成形条件を下記のように設定して、ポリプロピレンのペレットを押出発泡成形した。得られたマイクロセルラーフォームは、スキン層を有し、長手方向に連続する断面形状がシート形状であって、その厚みが１ｍｍ、平均セル径が１１．６μｍ、セル密度が７．７×１０８個／ｃｍ３、発泡倍率が２倍であった。また、得られたマイクロセルラーフォームのＳＥＭ写真（倍率１００、加速電圧：２０ｋＶ）を図５に示す。
（押出発泡成形条件）
第１成形機：ホッパ投入量２０ｋｇ、スクリュー回転速度７０回転／分、ヒータ温度（シリンダ内温度）２４０℃、シリンダ内圧力１５ＭＰａ
不活性ガス：超臨界炭酸ガス、ガス供給量（ガス濃度）０．１重量％
第２成形機：スクリュー回転速度１５回転／分、ヒータ温度（シリンダ内温度）最上流側１８０℃、最下流側１５２℃、シリンダ内圧力１０ＭＰａ
ダイ：ダイ温度１５２℃、圧力差１０ＭＰａ
チルドローラ：ローラ表面温度１５０℃
実施例２
図４に示すタンデム型押出発泡成形装置を用い、押出発泡成形条件を下記のように設定して、ポリ乳酸のペレットを押出発泡成形した。得られたマイクロセルラーフォームは、長手方向に連続する断面形状がシート形状であって、その厚みが１ｍｍ、平均セル径が１２．６μｍ、セル密度が１．６×１０８個／ｃｍ３、発泡倍率が３倍であった。また、得られたマイクロセルラーフォームの延伸前後のＳＥＭ写真（倍率１００、加速電圧：２０ｋＶ）を図６（延伸前）および図７（延伸後）に示す。
（押出発泡成形条件）
第１成形機：ホッパ投入量１２ｋｇ、スクリュー回転速度１００回転／分、ヒータ温度（シリンダ内温度）２２０℃、シリンダ内圧力１５ＭＰａ
不活性ガス：超臨界炭酸ガス、ガス供給量（ガス濃度）１．５重量％
第２成形機：スクリュー回転速度１５回転／分、ヒータ温度（シリンダ内温度）最上流側１６０℃、最下流側１５０℃、シリンダ内圧力１０ＭＰａ
ダイ：隙間１ｍｍ、幅１００ｍｍ、ダイ温度１５０℃、圧力差８ＭＰａ
第１チルドローラ：ローラ表面温度１２０℃、回転速度３回転／分
第２チルドローラ：ローラ表面温度１２０℃、回転速度１５回転／分
延伸速度：５ｍ／分 Example 1
Using a tandem type extrusion foam molding apparatus shown in FIG. 1, extrusion foam molding conditions were set as follows, and polypropylene pellets were extrusion foam molded. The obtained microcellular foam has a skin layer, has a sheet shape with a continuous cross section in the longitudinal direction, a thickness of 1 mm, an average cell diameter of 11.6 μm, and a cell density of 7.7 × 10 8. Pcs / cm 3 , and the expansion ratio was 2 times. FIG. 5 shows an SEM photograph (magnification: 100, acceleration voltage: 20 kV) of the obtained microcellular foam.
(Extrusion foam molding conditions)
First molding machine: hopper input amount 20 kg, screw rotation speed 70 rotations / minute, heater temperature (cylinder temperature) 240 ° C., cylinder pressure 15 MPa
Inert gas: supercritical carbon dioxide gas, gas supply amount (gas concentration) 0.1% by weight
Second molding machine: screw rotation speed 15 rotations / minute, heater temperature (in-cylinder temperature) 180 ° C. on the most upstream side, 152 ° C. on the most downstream side, 10 MPa in cylinder pressure
Die: Die temperature 152 ° C, pressure difference 10MPa
Chilled roller: Roller surface temperature 150 ° C
Example 2
Using a tandem type extrusion foaming apparatus shown in FIG. 4, the extrusion foaming conditions were set as follows, and polylactic acid pellets were extrusion foamed. The obtained microcellular foam has a sheet shape with a continuous cross section in the longitudinal direction, a thickness of 1 mm, an average cell diameter of 12.6 μm, a cell density of 1.6 × 10 8 cells / cm 3 , and foaming. Magnification was 3 times. 6 (before stretching) and FIG. 7 (after stretching) show SEM photographs (magnification: 100, acceleration voltage: 20 kV) of the obtained microcellular foam before and after stretching.
(Extrusion foam molding conditions)
1st molding machine: hopper input amount 12 kg, screw rotation speed 100 rotations / minute, heater temperature (cylinder temperature) 220 ° C., cylinder pressure 15 MPa
Inert gas: supercritical carbon dioxide gas, gas supply amount (gas concentration) 1.5% by weight
Second molding machine: screw rotation speed 15 rotations / minute, heater temperature (in-cylinder temperature) 160 ° C. on the most upstream side, 150 ° C. on the most downstream side, 10 MPa in cylinder pressure
Die: gap 1mm, width 100mm, die temperature 150 ° C, pressure difference 8MPa
First chilled roller: Roller surface temperature 120 ° C., rotation speed 3 rotations / minute Second chilled roller: Roller surface temperature 120 ° C., rotation speed 15 rotations / minute Stretching speed: 5 m / minute

本発明の微細セル発泡体の押出発泡成形装置としてのタンデム型押出発泡成形装置の要部構成を示す概略全体構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic whole block diagram which shows the principal part structure of the tandem type extrusion foam molding apparatus as an extrusion foam molding apparatus of the microcell foam of this invention. 図１のタンデム型押出発泡成形装置のガスノズルの要部構成を示す概略拡大構成図である。FIG. 2 is a schematic enlarged configuration diagram illustrating a main configuration of a gas nozzle of the tandem type extrusion foam molding apparatus of FIG. 1. 本発明の微細セル発泡体の押出発泡成形装置としてのシングル型押出発泡成形装置の要部構成を示す概略全体構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic whole block diagram which shows the principal part structure of the single type extrusion foam molding apparatus as an extrusion foam molding apparatus of the microcell foam of this invention. 本発明の微細セル発泡体の押出発泡成形装置としての他のタンデム型押出発泡成形装置の要部構成を示す概略全体構成図である。It is a schematic whole block diagram which shows the principal part structure of another tandem type extrusion foam molding apparatus as an extrusion foam molding apparatus of the fine cell foam of this invention. 実施例１で得られたポリプロピレンからなるマイクロセルラーフォームのＳＥＭ写真である。3 is an SEM photograph of the microcellular foam made of polypropylene obtained in Example 1. 実施例２で得られたポリ乳酸からなるマイクロセルラーフォームの延伸前のＳＥＭ写真である。5 is an SEM photograph of a microcellular foam made of polylactic acid obtained in Example 2 before stretching. 実施例２で得られたポリ乳酸からなるマイクロセルラーフォームの延伸前のＳＥＭ写真である。5 is an SEM photograph of a microcellular foam made of polylactic acid obtained in Example 2 before stretching.

符号の説明Explanation of reference numerals

１ タンデム型押出発泡成形装置
２ 押出機
３ ガス供給部
４ ダイ
２９ 定量供給ポンプ
６０ ローラ部
６１ チルドローラ
６４ 第１チルドローラ
６５ 第１チルドローラ REFERENCE SIGNS LIST 1 tandem type extrusion foam molding apparatus 2 extruder 3 gas supply unit 4 die 29 fixed-rate supply pump 60 roller unit 61 chilled roller 64 first chilled roller 65 first chilled roller

Claims (9)

熱可塑性樹脂を含む成形材料を溶融する溶融工程、
前記溶融工程において、溶融する前記成形材料に不活性流体を混合する混合工程、
不活性流体が混合された溶融状態の前記成形材料を、その成形材料のその状態における固化温度よりも高い温度で、かつ、押し出した瞬間には実質的に発泡しないか低発泡状態となるように押し出す押出工程、
押し出された前記成形材料に外力を加えて発泡させる外力付与工程を備えていることを特徴とする、微細セル発泡体の押出発泡成形方法。 A melting step of melting a molding material containing a thermoplastic resin,
In the melting step, a mixing step of mixing an inert fluid with the molding material to be melted,
The molding material in a molten state mixed with an inert fluid is at a temperature higher than the solidification temperature of the molding material in that state, and is substantially non-foamed or low foamed at the moment of extrusion. Extrusion process,
An extrusion foam molding method for a fine cell foam, comprising an external force applying step of applying an external force to the extruded molding material to foam the material. 前記混合工程において、不活性流体を、溶融する前記成形材料および不活性流体の合計に対して、５重量％以下の濃度となるように、前記成形材料に混合することを特徴とする、請求項１に記載の微細セル発泡体の押出発泡成形方法。 The said mixing process WHEREIN: It mixes with the said molding material so that it may become a density | concentration of 5 weight% or less with respect to the sum total of the said molding material and the inert fluid which fuse | melt. 2. The extrusion foaming method for a fine cell foam according to 1. 前記外力付与工程において、前記成形材料をローラにより押圧することを特徴とする、請求項１または２に記載の微細セル発泡体の押出発泡成形方法。 3. The method according to claim 1, wherein, in the external force applying step, the molding material is pressed by a roller. 4. 前記外力付与工程において、前記成形材料を延伸することを特徴とする、請求項１または２に記載の微細セル発泡体の押出発泡成形方法。 3. The method according to claim 1, wherein, in the external force applying step, the molding material is stretched. 4. 熱可塑性樹脂を含む成形材料を移動させながら溶融させるための押出機と、
前記押出機における前記成形材料の移動方向途中に接続され、溶融する前記成形材料に対して不活性流体を供給するための不活性流体供給部と、
前記押出機における前記成形材料の移動方向下流側に接続され、不活性流体が混合された溶融状態の前記成形材料を、その成形材料のその状態における固化温度よりも高い温度で、かつ、押し出した瞬間には実質的に発泡しないか低発泡状態となるように押し出すためのダイと、
前記ダイから押し出された前記成形材料に、外力を加えて発泡させるための外力付与手段とを備えていることを特徴とする、微細セル発泡体の押出発泡成形装置。 An extruder for melting while moving a molding material containing a thermoplastic resin,
An inert fluid supply unit that is connected in the extruder in the direction of movement of the molding material and supplies an inert fluid to the molding material that melts.
The molding material in the molten state, which is connected to the extruder in the moving direction of the molding material in the extruder and mixed with an inert fluid, is extruded at a temperature higher than the solidification temperature of the molding material in that state, and A die for extruding so that it does not substantially foam or is in a low foam state at the moment,
An apparatus for extruding and forming a fine cell foam, comprising: an external force applying means for applying an external force to the molding material extruded from the die to expand the molding material. 前記不活性流体供給部は、不活性流体の供給量を、溶融する前記成形材料および不活性流体の合計に対して、供給される不活性流体が５重量％以下の濃度となるように、調整するための濃度調整手段を備えていることを特徴とする、請求項５に記載の微細セル発泡体の押出発泡成形装置。 The inert fluid supply unit adjusts the supply amount of the inert fluid so that the supplied inert fluid has a concentration of 5% by weight or less with respect to the total of the molding material and the inert fluid to be melted. The apparatus for extruding and foaming a fine-cell foam according to claim 5, further comprising a concentration adjusting means for performing the step (a). 前記外力付与手段が、前記成形材料を押圧するローラであることを特徴とする、請求項５または６に記載の微細セル発泡体の押出発泡成形装置。 The apparatus according to claim 5, wherein the external force applying unit is a roller that presses the molding material. 前記外力付与手段が、前記成形材料を延伸するための延伸手段であることを特徴とする、請求項５または６に記載の微細セル発泡体の押出発泡成形装置。 The extrusion foam molding apparatus for fine cell foam according to claim 5 or 6, wherein the external force applying means is a stretching means for stretching the molding material. 請求項１ないし３のいずれかに記載の微細セル発泡体の押出発泡成形方法により得られ、スキン層を有し、平均セル径が１５０μｍ以下、かつ、セル密度が１０５〜１０１０個／ｃｍ３であることを特徴とする、微細セル発泡体。 An extrusion foam molding method for a fine cell foam according to any one of claims 1 to 3, having a skin layer, an average cell diameter of 150 µm or less, and a cell density of 10 5 to 10 10 cells / cm. 3. Fine cell foam, characterized in that it is 3 .
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