JP2005205658A - 押出用金型及び押出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 積層樹脂シートの成形において、スパイダーマークの発生を抑制し、積層樹脂シートの設計自由度を上げる。
【解決手段】 ２基の押出機から押し出される樹脂が積層された積層樹脂を成形するために用いられる押出用金型であって、スパイダー４に支持されトーピード１３を備えたマンドレル３により管状に形成された一方の押出機に連通可能なメイン樹脂通路２と、押出用金型１の側面に樹脂流入口１５を備えスパイダー４を貫通しマンドレル３内を貫通する他方の押出機に連通可能なサブ樹脂通路５と、メイン樹脂通路２とサブ樹脂通路５が下流側において合流する積層樹脂通路７とを備えた押出用金型１において、
サブ樹脂通路５の少なくともスパイダー４を貫通する部分２５の断面形状が長円又は楕円であることを特徴とする押出用金型とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂シートを押出成形するために使用される押出用金型及び押出成形方法に関し、より詳細には、多層（例えば２層）の積層樹脂シートを成形するために使用される押出用金型及び押出成形方法に関するものである。

２基以上の押出機を用いて、それぞれの押出機から押し出される樹脂を積層し、積層された樹脂層を一つの金型から押し出して積層樹脂シートを製造することが広く行われている。（特許文献１、特許文献２）

例えば、２基の押出機を用いる場合、それぞれ押出機から押し出される樹脂を合流させて２重円筒状の樹脂流とし、これを一つの環状金型から押し出して、押し出された円筒状シートを切り開いて積層樹脂シートが製造されている。

この様な２重円筒状の樹脂流を形成する押出用金型としては、メイン樹脂（樹脂総量の５０重量％以上を占める）に対して、サブ樹脂（樹脂総量の５０重量％以下を占める）が外側に位置するように２重の円柱状樹脂流を形成するものである（例えば、特許文献３）。逆に、メイン樹脂に対して、サブ樹脂を２重円柱状の樹脂流の内側に形成する金型もある。製品形態、使用する樹脂の性質、押出機の配列などによって、使用する金型が適宜選択されている。

後者の金型は、サブ樹脂を中心側に位置させるために、スパイダーとマンドレルで形成される管状の樹脂通路を作り、メイン樹脂を前記樹脂通路、スパイダーの外側に流し、一方、スパイダーを貫通する樹脂通路を形成して、マンドレル中心部にサブ樹脂を送り込み下流で合流させる方式により、サブ樹脂が中心に位置する２重円柱状または２重円筒状の樹脂流を形成する押出用金型である。このような金型の例としては、特許文献４に記載の金型が知られている。

前者の金型に比べて、このような金型は樹脂の肉厚を円周方向に均一化することが容易で、積層樹脂シー卜の厚み比率を一定にすることも容易であるという利点がある。しかし、スパイダーでメイン樹脂流が一旦分断されるため、融着性の悪い樹脂では問題があった。すなわち、流れる樹脂の状態によっては、スパイダーで分断された後で再び一緒になっても、合流面が充分に融着しない。その結果、金型から押し出された時に、積層樹脂シートにスパイダーマークと呼ばれる筋状部分や薄肉部分が発生することがあった。更には当該部分で分離してシートが裂けてしまうこともあった。

非発泡の積層シートを製造する場合は、流れる樹脂の温度をできるだけ高く設定することで、樹脂粘度が低下して金型圧力が低下する。また、スパイダー通過後の樹脂の再融着強度も上がるため、スパイダーマークの発生を抑制することが可能である。しかしながら、発泡性樹脂を含む積層シートの成形においては、非発泡性樹脂積層シートに比べて押出条件幅が狭い。その結果、発泡適性温度以上に樹脂温度を上げることができないため、樹脂粘度が低下せずにスパイダーマークの発生が起こりやすい。

また、積層樹脂シートの積層比率の変更などで、サブ樹脂の押出量を増加させると押出用金型の圧力が上がり、押出が困難になる場合があり、製品のデザイン自由度が制限されていた。押出圧力上昇を防止するために、スパイダーを貫通するサブ樹脂の円柱状通路の直径を大きくしサブ樹脂の通路面積を広げる必要がある。しかし、サブ樹脂の通路面積を広げると金型加工精度や強度の問題でスパイダー部の肉厚に制限があるため、スパイダーの厚みが更に増加し、スパイダーマークがより発生しやすくなるという問題があった。

特許第２９１６３４１号公報 特許第３４３２１１７号公報 特開２００３−１３６５７８号公報 特開２０００一１０８１９３号公報

かかる従来の押出用金型においては、合流するメイン樹脂が充分に融着できるようにスパイダーの断面形状を流線形にし、当該スパイダーを貫通する断面円状のサブ樹脂通路を形成していた。スパイダーの厚みの制限や肉厚による強度の制限もあり、円の最大直径が限られており、有効な樹脂通路断面積を確保することができなかった。

したがって、サブ樹脂通路の断面積が小さいため、押出量を増やすと圧力が上がり、積層樹脂シートの樹脂比率を自由にコントロールすることができなかった。逆に、サブ樹脂通路の断面積を増大するために通路の直径を大きくすると、スパイダーの厚みが厚くなり、上述のスパイダーマークの発生が問題となった。

本発明は、スパイダーを貫通するサブ樹脂通路を形成して、管状のメイン樹脂通路の中心部にサブ樹脂を送り込み２重円柱状または２重円筒状の樹脂流を形成する押出用金型において、スパイダーマークの発生を抑制すると共に、積層樹脂シートの設計自由度を上げることにある。

上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、請求項１に記載の発明は、２基の押出機から押し出される樹脂が積層された積層樹脂を成形するために用いられる押出用金型であって、
スパイダーに支持されトーピードを備えたマンドレルにより管状に形成された前記一方の押出機に連通可能なメイン樹脂通路と、前記押出用金型の側面に樹脂流入口を備え前記スパイダーを貫通し前記マンドレル内を貫通する前記他方の押出機に連通可能なサブ樹脂通路と、前記メイン樹脂通路と前記サブ樹脂通路が下流側において合流する積層樹脂通路とを備えた押出用金型において、
前記サブ樹脂通路の少なくとも前記スパイダーを貫通する部分の断面形状が長円又は楕円であることを特徴とする押出用金型とした。

同じサブ樹脂通路の断面積を確保する場合、サブ樹脂通路のスパイダーを貫通する部分の断面形状が長円又は楕円であるので、スパイダーの厚みを薄くすることができる。その結果、スパイダーがメイン樹脂流に与える影響を小さくすることができ、スパイダーマークの発生を抑制することができる。

換言すれば、メイン樹脂流に与える影響が同程度であれば（スパイダーの厚みが同程度であれば）、サブ樹脂通路の断面積をより大きく確保できるので、サブ樹脂の比率を上げることができ、積層樹脂の設計自由度を上げることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、前記スパイダーは樹脂分離側及び樹脂合流側に鋭角部を有し、樹脂分離側鋭角部の角度をθ１、樹脂合流側鋭角部の角度をθ２とし、θ１＞θ２で、θ２は４５度以下である請求項１に記載の押出用金型とした。

スパイダーが樹脂分離側及び樹脂合流側に鋭角部を有することで、メイン樹脂の流れがスムーズになり、スパイダーの影響をより少なくすることができる。樹脂合流側鋭角部の角度θ２を樹脂分離側鋭角部の角度θ１より小さくし、θ２を４５度以下とすることで、合流部分での樹脂流が乱流となることを防止でき、樹脂の厚みが変化せず製品品質が安定する。

請求項３に記載の発明は、前記スパイダーの厚みをＴ、長さをＬとして、Ｌ≦６Ｔである請求項１又は２に記載の押出用金型とした。

また、スパイダー長さＬは、厚みＴに対して６Ｔ以下が好ましい。長さＬが長すぎると、スパイダーによる樹脂分離の影響が残り、また金型の製作費が高くなり、設備も大きくなるからである。

請求項４に記載の発明は、前記メイン樹脂通路を流れる樹脂が発泡剤を含んだ発泡性樹脂組成物である請求項１乃至３のいずれかに記載の押出用金型とした。

特に、メイン樹脂通路を流れる樹脂（メイン樹脂）が発泡性樹脂組成物である場合、発泡条件などの要因から溶融温度を必要以上に上げることが困難であるが、本発明によれば、スパイダーマークの発生を効果的に抑制できる。

請求項５に記載の発明は、断面形状が円である前記他方の押出機に連通可能な樹脂流入口と、断面形状が長円又は楕円である前記サブ樹脂通路に連通可能な樹脂流出口と、断面形状が円から長円又は楕円へ徐々に変化する樹脂通路を備えたスペーサーを更に備えた請求項１乃至４のいずれかに記載の押出用金型とした。

従前の押出機は流出口の断面形状が円であることが多いので、スペーサーを介して押出用金型に接続することが可能となる。また、スペーサーの樹脂通路の断面形状が円から長円又は楕円へ徐々に変化するので、樹脂滞留部が形成されず、又、サブ樹脂の流れに影響を与えることがない。

請求項６に記載の発明は、スパイダーに支持されトーピードを備えたマンドレルで形成させた管状樹脂通路にメイン樹脂を流通させ、前記スパイダーを貫通し前記管状樹脂通路の内部に形成された円柱状樹脂通路にサブ樹脂を流通させ、前記管状樹脂通路と前記円柱状樹脂通路とが合流する積層樹脂通路によって前記メイン樹脂と前記サブ樹脂とを合流させて積層樹脂を成形する押出成形方法において、
前記スパイダーを貫通する前記サブ樹脂の断面を長円又は楕円とすることを特徴とする積層樹脂の押出成形方法とした。

スパイダーを貫通するサブ樹脂の断面が長円又は楕円であるので、スパイダーの厚みを薄くすることができる。その結果、スパイダーがメイン樹脂流に与える影響を小さくすることができ、スパイダーマークの発生を抑制することができる。

請求項７に記載の発明は、前記メイン樹脂が発泡剤を含んだ発泡性樹脂組成物であることを特徴とする請求項６に記載の積層樹脂の押出成形方法とした。

メイン樹脂が溶融温度を必要以上に上げることが困難である発泡性樹脂組成物である場合、スパイダーマークの発生を効果的に抑制できる。

本発明に係る押出用金型において、同じ樹脂流量（断面積）では、スパイダー厚みを薄くできるので、スパイダーの影響を少なくできる。その結果、製品薄肉化による裂けの発生やスパイダーマークの発生を抑制することができる。また、同程度の厚みのスパイダーの影響下では、サブ樹脂の流量比率を上げることができ、製品デザインの自由度が上げられる。したがって、樹脂滞留部を発生させることなく、積層樹脂シートの安定した生産が可能となり、特に発泡樹脂を含む積層樹脂シートの安定した製造が可能となる。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態を説明する。図１（ａ）は、本発明に係る押出用金型の一実施形態を示す断面図である。図において、押出用金型１のメイン樹脂通路２はトーピード１３を備えたマンドレル３により管状通路２２を形成している。マンドレル３はスパイダー４によって金型２０に支持されている。

サブ樹脂通路５はメイン樹脂通路２に対して金型２０の側方にサブ樹脂流入口１５を有し、スパイダー貫通部２５においてスパイダー４を貫通している。更に、屈曲部３５を経て、サブ樹脂通路５はマンドレル３内をメイン樹脂流方向Ｆに貫通した後、メイン樹脂通路２の管状通路２２の内側に合流している。そして、メイン樹脂通路２の管状通路２２とサブ樹脂通路５は合流して積層樹脂通路６を形成している。なお、マンドレル貫通部４５の断面形状は円である。

図１（ｂ）に示すように、スパイダー４を貫通するスパイダー貫通部２５の断面形状は樹脂流方向Ｆに長い長円である。したがって、同じ断面積であれば、貫通部分２５の厚み（樹脂流方向Ｆからみた幅）を薄くすることでき、更にはスパイダー４の厚みＴを薄くすることができる。例えば、長円にすることで、従来の円に比べてスパイダー厚みＴを２０％薄くできる。なお、断面形状は、長円の他、楕円など樹脂流方向Ｆに長い形状であればよいが、押出用金型製作時の加工コストの観点から長円がより好ましい。

メイン樹脂の押出機（図示しない）から押し出されたメイン樹脂は、メイン樹脂流入口１２からメイン樹脂通路２を流れ、トーピード１３によって管状な樹脂流となって管状通路２２を流れる。このとき、スパイダー４により、樹脂流が一旦分断され再び合流する。スパイダー４の厚みＴは上述のように薄くなっているので、スパイダー４がメイン樹脂流に与える影響が少なく、メイン樹脂流の合流の際、樹脂が十分に再融着可能となる。特に、メイン樹脂が発泡剤を含む発泡性樹脂である場合、発泡適正温度以上にメイン樹脂の溶融温度を高く設定できないので、効果的である。

一方、サブ樹脂の押出機（図示しない）から押し出されたサブ樹脂は、サブ樹脂流入口１５からスペーサー貫通部２５を通って、屈曲部３５を経てマンドレル貫通部４５にて円柱状のサブ樹脂流を形成する。当該サブ樹脂流は、積層樹脂通路６でメイン樹脂流と合流し、内側に円柱状のサブ樹脂、外側に円筒状のメイン樹脂が積層された２重円柱状の積層樹脂が成形される。積層樹脂流出口１６から、当該積層樹脂は環状金型（図示しない）から押し出して円筒状の積層樹脂シートを成形し、切り開いて積層樹脂シートが製造される。

サブ樹脂流入口１５の断面形状は円形ではないので、従来の押出機と接続ができないことがある。かかる場合、スペーサー８を介して接続することが好ましい。図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、スペーサー８の押出機に連通可能な樹脂流入口１８側の断面形状は円である。一方、図１（ａ）及び図２（ｃ）に示すように、スペーサー８のサブ樹脂通路５に連通可能な樹脂流出口２８側の断面形状は長円又は楕円である。また、図２（ｂ）に示すように、サブ樹脂流が乱れないように樹脂通路９の断面形状が円から長円又は楕円へ徐々に変化することが好ましい。

メイン樹脂の流れをスムーズにして、スパイダー４の影響をより少なくする観点から、スパイダー４の形状は樹脂分離側（上流側）及び樹脂合流側（下流側）にそれぞれ鋭角部１４、２４を有した流線型が好ましい。さらに好ましくは、樹脂合流側鋭角部２４の角度θ２が樹脂分離側鋭角部１４の角度θ１より小さいことが好ましい。更にθ２は４５度以下であることが好ましく、３０度以下がより好ましく、２０度以下が特に好ましい。θ２が４５度を超えると、合流部分での樹脂流が乱流となり、樹脂の厚みが変化し製品品質が安定しないことがある。

また、スパイダー４の樹脂流方向Ｆの長さＬは、厚みＴに対して、６Ｔ以下が好ましい。長さＬが長すぎると、スパイダーによる樹脂分離の影響が残り、また金型の製作費が高くなり、設備も大きくなるからである。

（ａ）は本発明に係る押出用金型の一実施形態を示す断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 スペーサーの断面を示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図１のＢ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図である。

符号の説明

１ 押出用金型
２ メイン樹脂通路
３ マンドレル
４ スパイダー
５ サブ樹脂通路
６ 積層樹脂通路
８ スペーサー

Claims (7)

1. ２基の押出機から押し出される樹脂が積層された積層樹脂を成形するために用いられる押出用金型であって、
   スパイダーに支持されトーピードを備えたマンドレルにより管状に形成された前記一方の押出機に連通可能なメイン樹脂通路と、前記押出用金型の側面に樹脂流入口を備え前記スパイダーを貫通し前記マンドレル内を貫通する前記他方の押出機に連通可能なサブ樹脂通路と、前記メイン樹脂通路と前記サブ樹脂通路が下流側において合流する積層樹脂通路とを備えた押出用金型において、
   前記サブ樹脂通路の少なくとも前記スパイダーを貫通する部分の断面形状が長円又は楕円であることを特徴とする押出用金型。
2. 前記スパイダーは樹脂分離側及び樹脂合流側に鋭角部を有し、樹脂分離側鋭角部の角度をθ１、樹脂合流側鋭角部の角度をθ２とし、θ１＞θ２で、θ２は４５度以下である請求項１に記載の押出用金型。
3. 前記スパイダーの厚みをＴ、長さをＬとして、Ｌ≦６Ｔである請求項１又は２に記載の押出用金型。
4. 前記メイン樹脂通路を流れる樹脂が発泡剤を含んだ発泡性樹脂組成物である請求項１乃至３のいずれかに記載の押出用金型。
5. 断面形状が円である前記他方の押出機に連通可能な樹脂流入口と、断面形状が長円又は楕円である前記サブ樹脂通路に連通可能な樹脂流出口と、断面形状が円から長円又は楕円へ徐々に変化する樹脂通路を備えたスペーサーを更に備えた請求項１乃至４のいずれかに記載の押出用金型。
6. スパイダーに支持されトーピードを備えたマンドレルで形成させた管状樹脂通路にメイン樹脂を流通させ、前記スパイダーを貫通し前記管状樹脂通路の内部に形成された円柱状樹脂通路にサブ樹脂を流通させ、前記管状樹脂通路と前記円柱状樹脂通路とが合流する積層樹脂通路によって前記メイン樹脂と前記サブ樹脂とを合流させて積層樹脂を成形する押出成形方法において、
   前記スパイダーを貫通する前記サブ樹脂の断面を長円又は楕円とすることを特徴とする積層樹脂の押出成形方法。
7. 前記メイン樹脂が発泡剤を含んだ発泡性樹脂組成物であることを特徴とする請求項６に記載の積層樹脂の押出成形方法。
   

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