JP2009154455A - 押出ダイおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】大型であっても、材料の流れを確実に所望の態様にすることができる、押出ダイを提供すること。
【解決手段】押出ダイ４は、溶融樹脂などの成形材料が流入する流入口４７と、流入口４７から流入した成形材料が通過する通路４９と、通路４９に接続された複数のコートハンガー部５０と、各コートハンガー部５０を通過した材料が流出する流出口５１とを備えている。各コートハンガー部５０は、実質的に同一形状をなしている。１つのコートハンガー部を備える検討用ダイを製作して、このコートハンガー部内における材料の流れを検証し、その後、検証したのと同サイズ同形状のコートハンガー部５０を複数並べて押出ダイ４を製作する。
【選択図】図３
【解決手段】押出ダイ４は、溶融樹脂などの成形材料が流入する流入口４７と、流入口４７から流入した成形材料が通過する通路４９と、通路４９に接続された複数のコートハンガー部５０と、各コートハンガー部５０を通過した材料が流出する流出口５１とを備えている。各コートハンガー部５０は、実質的に同一形状をなしている。１つのコートハンガー部を備える検討用ダイを製作して、このコートハンガー部内における材料の流れを検証し、その後、検証したのと同サイズ同形状のコートハンガー部５０を複数並べて押出ダイ４を製作する。
【選択図】図３
Description
本発明は、押出ダイおよびその製造方法に関する。
押出機から押し出された材料としての溶融樹脂が通過する、コートハンガー型のダイが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００３−３９５２８号公報
このようなコートハンガー型のダイは、マニホールド部などの、各部の形状を最適化する設計がなされており、溶融樹脂の通過する空間が、樹脂の流れ方向の下流側に向かうに従い幅広になるように構成されている。これにより、コートハンガーから流れ出るときの溶融樹脂の流量分布が、ダイの幅方向の全域に亘って均一になるように意図されている。
ダイの各部の形状の設計にあたっては、適当な粘性流体モデルを決めた上で、溶融樹脂の流れの検討を行うが、あくまでも近似的計算手法による検討であり、検討通りの流れが実現されない場合がある。特に、発泡成形の場合は、発泡剤の可塑性などに起因して、溶融樹脂の流れの予測が難しい傾向にある。
ダイの各部の形状の設計にあたっては、適当な粘性流体モデルを決めた上で、溶融樹脂の流れの検討を行うが、あくまでも近似的計算手法による検討であり、検討通りの流れが実現されない場合がある。特に、発泡成形の場合は、発泡剤の可塑性などに起因して、溶融樹脂の流れの予測が難しい傾向にある。
また、大型のダイを製作する場合などには、実際の製品としてのダイを製作する前に、このダイよりも小型の検討用ダイを製作し、この検討用ダイを用いて溶融樹脂の流れを検証し、検討した結果に基づいて実際のダイでの溶融樹脂の流れを予測し、実際のダイを小型のダイを相似形にスケールアップして製作することがある。
しかしながら、この場合も、実際のダイにおいて、必ずしも検討用ダイを用いて予測した溶融樹脂の流れと同じ流れになるとは限らない。したがって、大型のダイを製作するときには、溶融樹脂の均一な流量分布を達成できない不良品を製作するリスクが伴う。その一方で、大型のダイを何度も製作し直すのは多大のコストが生じる。
しかしながら、この場合も、実際のダイにおいて、必ずしも検討用ダイを用いて予測した溶融樹脂の流れと同じ流れになるとは限らない。したがって、大型のダイを製作するときには、溶融樹脂の均一な流量分布を達成できない不良品を製作するリスクが伴う。その一方で、大型のダイを何度も製作し直すのは多大のコストが生じる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、大型であっても、材料の流れを確実に所望の態様にすることができる、押出ダイを提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、押出ダイであって、材料が流入する流入口と、前記流入口から流入した前記材料が通過する通路と、前記通路に接続され、前記材料を整流する複数のコートハンガー部と、各前記コートハンガー部を通過した前記材料が流出する流出口とを備え、各前記コートハンガー部が実質的に同一形状をなしていることを特徴としている。
このような構成によると、複数のコートハンガー部を設けていることにより、押出ダイの流出口の形状を大きくでき、押出ダイを大型にできる。また、各コートハンガー部は小型にできる。このため、たとえば、１つのコートハンガー部を備える検討用ダイを製作して、このコートハンガー部内における材料の流れを検証し、その後、検証したのと同サイズ同形状のコートハンガー部を複数並べて実際の押出ダイを製作できる。各コートハンガー部における材料の流れは実証されているので、これらのコートハンガー部を通過した、流出口における材料の流れを、確実に所望の態様にできる。これにより、流出口における材料の流量を、流出口の全域に亘って確実に均一にできる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記流入口から各前記コートハンガー部まで間の前記通路の長さが、それぞれ、等しくされていることを特徴としている。
このような構成によると、流入口から通路に流入した材料が各コートハンガー部に到達するまでの時間をより均一にでき、各コートハンガー部を通過して流出口から流れ出る材料の、流出口における材料の流量の分布を、より均一にできる。
このような構成によると、流入口から通路に流入した材料が各コートハンガー部に到達するまでの時間をより均一にでき、各コートハンガー部を通過して流出口から流れ出る材料の、流出口における材料の流量の分布を、より均一にできる。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記通路は、前記材料の通過方向における途中で分岐される分岐部と、前記分岐部で複数に枝分かれした枝分かれ部とを含み、各前記枝分かれ部は、対応する前記コートハンガー部に接続されていることを特徴としている。
このような構成によると、分岐部で分岐されるまでの通路を、複数のコートハンガー部間で共用できる。これにより、流入口から流入した材料が各コートハンガー部に到達するまでの時間をより均一にでき、各コートハンガー部を通過して流出口から流れ出る材料の、流出口における材料の流量の分布を、より均一にできる。
このような構成によると、分岐部で分岐されるまでの通路を、複数のコートハンガー部間で共用できる。これにより、流入口から流入した材料が各コートハンガー部に到達するまでの時間をより均一にでき、各コートハンガー部を通過して流出口から流れ出る材料の、流出口における材料の流量の分布を、より均一にできる。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記押出ダイは、複数の分割体を所定の積層方向に積層して形成されており、各前記分割体を互いに固定する固定構造を備え、前記固定構造は、前記枝分かれ部を挟んだ両側方に配置されていることを特徴としている。
このような構成によると、枝分かれ部を挟んだ両側方に固定構造が設けられていることにより、通路内の材料から圧力が作用する各分割体に撓みが生じることを防止できる。特に、発泡剤として不活性ガスなどを用いる発泡成形の場合、通路内の材料から各分割体に作用する圧力が高いが、このような高圧が作用する条件でも、十分な耐圧構造を実現できる。また、各分割体の厚みを増して剛性を高めることにより撓みを抑制する必要がないので、各分割体を肉薄にできる。
このような構成によると、枝分かれ部を挟んだ両側方に固定構造が設けられていることにより、通路内の材料から圧力が作用する各分割体に撓みが生じることを防止できる。特に、発泡剤として不活性ガスなどを用いる発泡成形の場合、通路内の材料から各分割体に作用する圧力が高いが、このような高圧が作用する条件でも、十分な耐圧構造を実現できる。また、各分割体の厚みを増して剛性を高めることにより撓みを抑制する必要がないので、各分割体を肉薄にできる。
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明において、前記枝分かれ部に、この枝分かれ部の開口断面積を調整可能な調整機構を備えていることを特徴としている。
このような構成によると、流入口から枝分かれ部までの通路における圧力を調整機構によって調整でき、その結果、枝分かれ部の下流側部分への材料の流量を調整することができる。これにより、各コートハンガー部を通過して流出口から流れ出る材料の、流出口における材料の流量の分布を、より均一にできる。
このような構成によると、流入口から枝分かれ部までの通路における圧力を調整機構によって調整でき、その結果、枝分かれ部の下流側部分への材料の流量を調整することができる。これにより、各コートハンガー部を通過して流出口から流れ出る材料の、流出口における材料の流量の分布を、より均一にできる。
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の押出ダイの製造方法であって、所定の形状を有するコートハンガー部を設計する第１設計工程と、前記コートハンガー部を複数配置して前記流出口を設計する第２設計工程と、前記流入口と各前記コートハンガー部とを接続する前記通路を設計する第３設計工程とを備えることを特徴としている。
このような方法によると、第１設計工程において、たとえば、１つのコートハンガー部を備える小型の検討用ダイを製作して、このコートハンガー部内における材料の流れを検証し、その結果に基づいて、所定の形状のコートハンガー部を設計することができる。第２設計工程では、内部での材料の流れが実証された各コートハンガー部を用いて流出口を設計するので、各コートハンガー部を通過した、流出口における材料の流れを、確実に所望の態様にできる。これにより、流出口における材料の流量を、流出口の全域に亘って確実に均一にできる。また、複数のコートハンガー部を設けていることにより、押出ダイの流出口の形状を大きくでき、押出ダイを大型にできる。
以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、押出ダイの流出口の形状を大きくできるので、押出ダイを大型にできる。また、流出口における材料の流れを、確実に所望の態様にできる。
請求項２に記載の発明によれば、各コートハンガー部を通過して流出口から流れ出る材料の、流出口における材料の流量の分布を、より均一にできる。
請求項２に記載の発明によれば、各コートハンガー部を通過して流出口から流れ出る材料の、流出口における材料の流量の分布を、より均一にできる。
請求項３に記載の発明によれば、各コートハンガー部を通過して流出口から流れ出る材料の、流出口における材料の流量の分布を、より均一にできる。
請求項４に記載の発明によれば、各分割体を肉薄にしつつ、十分な耐圧構造を実現できる。
請求項５に記載の発明によれば、各コートハンガー部を通過して流出口から流れ出る材料の、流出口における材料の流量の分布を、より均一にできる。
請求項４に記載の発明によれば、各分割体を肉薄にしつつ、十分な耐圧構造を実現できる。
請求項５に記載の発明によれば、各コートハンガー部を通過して流出口から流れ出る材料の、流出口における材料の流量の分布を、より均一にできる。
請求項６に記載の発明によれば、流出口における材料の流れを、確実に所望の態様にできる。これにより、流出口における材料の流量を、流出口の全域に亘って確実に均一にできる。また、押出ダイの流出口の形状を大きくでき、押出ダイを大型にできる。
図１は、本発明の発泡押出成形装置の一実施形態として、タンデム型発泡押出成形装置の要部構成を示す概略全体構成図である。
図１において、このタンデム型発泡押出成形装置１は、押出機２と、不活性流体供給部３と、押出ダイ４と、これら各部を制御するためのＣＰＵ５とを備えている。
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。
図１において、このタンデム型発泡押出成形装置１は、押出機２と、不活性流体供給部３と、押出ダイ４と、これら各部を制御するためのＣＰＵ５とを備えている。
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。
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。
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（成形材料の押出方向Ａの上流側端部）を、回転可能に軸受支持している。なお、成形材料の通過方向としての上記押出方向Ａを、以下では単に押出方向Ａという。
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（成形材料の押出方向Ａの上流側端部）を、回転可能に軸受支持している。なお、成形材料の通過方向としての上記押出方向Ａを、以下では単に押出方向Ａという。
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Ａの下流側端部）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、後述するノズル３０が接続されるノズル接続口３２が形成されている。
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。
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。
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。
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、熱可塑性樹脂を含む成形材料が投入される。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
また、出口部１６における絞り１９よりも押出方向Ａの上流側には、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。
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。
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。
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Ａの上流側端部）を、回転可能に軸受支持している。
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Ａの下流側端部）には、成形材料を押出ダイ４に向けて押し出すための押出口２７が形成されている。
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Ａの下流側端部）には、成形材料を押出ダイ４に向けて押し出すための押出口２７が形成されている。
押出口２７が開口するシリンダ２２におけるスクリュー２３の軸方向他端部には、押出方向Ａに対して直交する方向に延び、後述する上フランジ４２が当接するフランジ部３４が形成されている。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
不活性流体供給部３は、タンク２８、定量供給ポンプ２９、ノズル３０および供給ライン３１を備えている。
タンク２８には、超臨界流体となる流体（ガス）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流体（不活性ガス）が貯蔵されている。また、タンク２８は、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。
不活性流体供給部３は、タンク２８、定量供給ポンプ２９、ノズル３０および供給ライン３１を備えている。
タンク２８には、超臨界流体となる流体（ガス）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流体（不活性ガス）が貯蔵されている。また、タンク２８は、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。
定量供給ポンプ２９は、供給ライン３１を介してノズル３０に接続されている。この定量供給ポンプ２９は、ノズル３０を介して、シリンダ９内に、タンク２８に貯蔵されているガスを、超臨界流体として、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。
ノズル３０は、シリンダ９のノズル接続口３２に接続されている。このノズル３０は、逆止弁を備えており、超臨界流体がシリンダ９内に供給されないときには、シリンダ９内から供給ライン３１への逆流を防止し、一方、超臨界流体がシリンダ９内に供給されるときには、超臨界流体の供給ライン３１からシリンダ９内への流入を許容している。
ノズル３０は、シリンダ９のノズル接続口３２に接続されている。このノズル３０は、逆止弁を備えており、超臨界流体がシリンダ９内に供給されないときには、シリンダ９内から供給ライン３１への逆流を防止し、一方、超臨界流体がシリンダ９内に供給されるときには、超臨界流体の供給ライン３１からシリンダ９内への流入を許容している。
また、この不活性流体供給部３では、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、タンク２８に貯蔵されている不活性流体（不活性ガス）を、超臨界状態にして、すなわち、超臨界流体（超臨界ガス）として、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。
また、ノズル接続口３２には、ノズル３０の先端からシリンダ９の内周面までの間に、シリンダ９内に供給される超臨界流体を、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３３が埋設されている。
また、ノズル接続口３２には、ノズル３０の先端からシリンダ９の内周面までの間に、シリンダ９内に供給される超臨界流体を、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３３が埋設されている。
なお、ノズル接続口３２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の外周面から内周面までを貫通するように形成されている。ノズル接続口３２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３２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、成形材料と超臨界流体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。
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などや、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に、接続されており、これら各部を制御している。
そして、このタンデム型発泡押出成形装置１を用いて、発泡押出成形するには、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（上述の温度制御において、成形材料に対して超臨界流体が溶解する所定の圧力、たとえば、５〜４０ＭＰａ、好ましくは、１０〜３０ＭＰａ）となるように、絞り１９の進退動作を制御する。
そして、このタンデム型発泡押出成形装置１を用いて、発泡押出成形するには、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（上述の温度制御において、成形材料に対して超臨界流体が溶解する所定の圧力、たとえば、５〜４０ＭＰａ、好ましくは、１０〜３０ＭＰａ）となるように、絞り１９の進退動作を制御する。
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。
成形材料は、特に制限されないが、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、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、スチレン共重合体（たとえば、ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体など）、ポリブテン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、生分解性ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、フッ素樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂のペレットが貯蔵されている。
成形材料は、特に制限されないが、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、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、スチレン共重合体（たとえば、ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体など）、ポリブテン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、生分解性ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、フッ素樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂のペレットが貯蔵されている。
そして、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Ａの下流側に向かって連続的に流動する。
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、所定量の超臨界流体を、タンク２８から、供給ライン３１を介してノズル３０に送り、その所定量の超臨界流体を、ノズル３０から多孔質部材３３を介してシリンダ９内に連続的に供給する。
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、所定量の超臨界流体を、タンク２８から、供給ライン３１を介してノズル３０に送り、その所定量の超臨界流体を、ノズル３０から多孔質部材３３を介してシリンダ９内に連続的に供給する。
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流体の供給量は、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、シリンダ９内において混合される成形材料および超臨界流体の合計に対して、０．０１〜１５重量％、好ましくは、たとえば、超臨界流体が、二酸化炭素の超臨界流体である場合には、０．１〜１５重量％、たとえば、超臨界流体が、窒素の超臨界流体である場合には、０．０４〜６重量％となるように設定される。超臨界流体の供給量がこれより少ないと、発泡せずあるいはセル径が大きくなる場合があり、また、超臨界流体の供給量がこれより多いと、合泡および破泡により連通気泡になったり、あるいは発泡倍率が低下する場合がある。
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、ノズル３０が接続されるノズル接続口３２に到達すると、その成形材料に、ノズル３０から多孔質部材３３を介して供給される超臨界流体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、成形材料に超臨界流体が均一に分散され、連続的に溶解される。
そして、超臨界流体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。
そして、超臨界流体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。
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Ａに従って順次ブロックごとに低くなるような温度（成形材料の種類にもよるが、たとえば、押出方向Ａ最上流側温度が８０〜３００℃、好ましくは、８０〜２００℃で、押出方向Ａ最下流側温度が７０〜２８０℃、好ましくは、７０〜１７０℃）に温度制御する。なお、押出方向Ａの最下流側のブロックは、後述する押出ダイ４とほぼ同じ温度に温度制御する。
また、この第２押出機８のシリンダ２２内は、上述した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、上述の温度制御において、成形材料に対して超臨界流体が溶解状態を維持できる所定の圧力であって、かつ、後述する押出ダイ４からの押し出し時に所定の圧力差を付与できる圧力、たとえば、１〜３５ＭＰａ、好ましくは、５〜３０ＭＰａに設定されている。
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、超臨界流体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、さらに超臨界流体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Ａの下流側に流動し、押出口２７から後述する押出ダイ４に向かって連続的に押し出される。
図２は、押出ダイ４を説明するための、図１の要部の拡大図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面の断面図である。
図１および図２に示すように、押出ダイ４は、アダプタ４１を介して第２押出機８の押出口２７に接続されている。
アダプタ４１は、円筒状の連結管４３と、連結管４３の押出方向Ａの上流側端部に設けられる上フランジ４２と、連結管４３の押出方向Ａの下流側端部に設けられる下フランジ４４とを一体的に備えている。
図１および図２に示すように、押出ダイ４は、アダプタ４１を介して第２押出機８の押出口２７に接続されている。
アダプタ４１は、円筒状の連結管４３と、連結管４３の押出方向Ａの上流側端部に設けられる上フランジ４２と、連結管４３の押出方向Ａの下流側端部に設けられる下フランジ４４とを一体的に備えている。
上フランジ４２は、図示しないねじ部材を用いて第２押出機８のフランジ部３４に固定されている。
下フランジ４４には、その周方向に等間隔に複数のねじ挿通孔４４ａが貫通形成されている。
図２および図３を参照して、押出ダイ４は、成形材料を、断面略矩形状をなす板状に成形するためのものであり、複数の分割体としての上板４５および下板４６とを備えている。また、上板４５および下板４６には、流入口４７と、上板４５および下板４６のそれぞれに設けられ、互いに対向して面接触する対向面４８と、通路４９と、通路４９に接続される複数のコートハンガー部５０と、各コートハンガー部５０に接続される流出口５１とが形成されており、さらに、押出ダイ４は、流出口５１に連なるダイプレート５２と、通路４９の途中に設けられた調整機構としての調整弁５３と、上板４５および下板４６を互いに固定する複数の固定構造５４とを備えている。
下フランジ４４には、その周方向に等間隔に複数のねじ挿通孔４４ａが貫通形成されている。
図２および図３を参照して、押出ダイ４は、成形材料を、断面略矩形状をなす板状に成形するためのものであり、複数の分割体としての上板４５および下板４６とを備えている。また、上板４５および下板４６には、流入口４７と、上板４５および下板４６のそれぞれに設けられ、互いに対向して面接触する対向面４８と、通路４９と、通路４９に接続される複数のコートハンガー部５０と、各コートハンガー部５０に接続される流出口５１とが形成されており、さらに、押出ダイ４は、流出口５１に連なるダイプレート５２と、通路４９の途中に設けられた調整機構としての調整弁５３と、上板４５および下板４６を互いに固定する複数の固定構造５４とを備えている。
上板４５は、平面視略矩形状をなす板状の部材であり、連結管４３の軸線に沿う長さ方向に相対的に短く、軸線方向と直交する幅方向に相対的に長い、幅広な形状をなしている。
なお、以下の説明において、上記長さ方向に沿う方向を前後方向Ｘとし、上記幅方向に沿う方向を左右方向Ｙとし、鉛直方向に沿う方向を積層方向としての上下方向Ｚとし、具体的には、図３に示す方向を基準とする。
なお、以下の説明において、上記長さ方向に沿う方向を前後方向Ｘとし、上記幅方向に沿う方向を左右方向Ｙとし、鉛直方向に沿う方向を積層方向としての上下方向Ｚとし、具体的には、図３に示す方向を基準とする。
下板４６は、上板４５と上下に略対称な形状をなしており、具体的には、前後方向Ｘに相対的に短く、左右方向Ｙに相対的に長い、幅広な形状をなしている。
これら上板４５および下板４６は、上下方向Ｚに積層されている。各上下板４５，４６の前側面には、雌ねじ部５５がそれぞれ複数設けられている。各雌ねじ部５５は、下フランジ４４の対応するねじ挿通孔４４ａに対応して配置されている。
これら上板４５および下板４６は、上下方向Ｚに積層されている。各上下板４５，４６の前側面には、雌ねじ部５５がそれぞれ複数設けられている。各雌ねじ部５５は、下フランジ４４の対応するねじ挿通孔４４ａに対応して配置されている。
各ねじ挿通孔４４ａに挿通されたねじ部材５６の雄ねじ部が、対応する雌ねじ部５５に螺合しており、これにより、下フランジ４４は、各上下板４５，４６の前側面に固定されている。
流入口４７には、下フランジ４４を通過してきた成形材料が流入するようになっている。流入口４７は、上板４５の前側面の下端側、および下板４６の前側面の上端側に開口形成されている。この流入口４７は、各上下板４５，４６における左右方向Ｙの中央部に配置されて、全体として断面円形状に形成されており、連結管４３内に連通している。
流入口４７には、下フランジ４４を通過してきた成形材料が流入するようになっている。流入口４７は、上板４５の前側面の下端側、および下板４６の前側面の上端側に開口形成されている。この流入口４７は、各上下板４５，４６における左右方向Ｙの中央部に配置されて、全体として断面円形状に形成されており、連結管４３内に連通している。
上板４５の対向面４８は、この上板４５の底面からなる水平な平坦面であり、下板４６の対向面４８は、この下板４６の上面からなる水平な平坦面である。
通路４９は、各対向面４８の一部を互いに上下対称となるように窪ませて形成されており、流入口４７から流入した成形材料が通過するようになっている。この通路４９は、上下方向Ｚに投影したときに、前側から後側に進むに従い枝分かれするツリー形状をなしている。
通路４９は、各対向面４８の一部を互いに上下対称となるように窪ませて形成されており、流入口４７から流入した成形材料が通過するようになっている。この通路４９は、上下方向Ｚに投影したときに、前側から後側に進むに従い枝分かれするツリー形状をなしている。
通路４９は、主通路５７と、第１分岐部５８と、第１枝分かれ部５９と、第２分岐部６０と、第２枝分かれ部６１と、第３分岐部６２と、第３枝分かれ部６３とを備えている。すなわち、通路４９は、押出方向Ａにおけるその途中で分岐される複数の分岐部としての第１〜第３分岐部５８，６０，６２と、対応する第１〜第３分岐部５８，６０，６２からそれぞれ複数に枝分かれした複数の枝分かれ部としての第１〜第３枝分かれ部５９，６１，６３とを備えている。
主通路５７は、流入口４７から流入した成形材料が通過するようになっており、押出方向Ａに直交する断面が円形形状をなしている。この主通路５７は、押出ダイ４の前端部側に形成されて、前後方向Ｘに沿って延びており、押出方向Ａの上流側部分が流入口４７に接続されている。
第１分岐部５８は、主通路５７を通過した成形材料が通過するようになっており、主通路５７と第１枝分かれ部５９とを互いに接続している。この第１分岐部５８は、上下方向Ｚに投影したときに、たとえば、Ｙ字状をなしており、押出方向Ａにおける通路４９の途中が右側と左側とに分岐するようにされている。第１分岐部５８の上流側部分は、主通路５７の下流側部分に接続されている。第１分岐部５８の下流側部分は、２股に分かれており、後側に進むに従い、左右方向Ｙにおける互いの間隔が離れている。
第１分岐部５８は、主通路５７を通過した成形材料が通過するようになっており、主通路５７と第１枝分かれ部５９とを互いに接続している。この第１分岐部５８は、上下方向Ｚに投影したときに、たとえば、Ｙ字状をなしており、押出方向Ａにおける通路４９の途中が右側と左側とに分岐するようにされている。第１分岐部５８の上流側部分は、主通路５７の下流側部分に接続されている。第１分岐部５８の下流側部分は、２股に分かれており、後側に進むに従い、左右方向Ｙにおける互いの間隔が離れている。
第１枝分かれ部５９は、第１分岐部５８を通過した成形材料が通過するようになっており、押出方向Ａに直交する断面が円形状をなしている。第１枝分かれ部５９は、第１分岐部５８の下流側部分の２股に分かれた部分のそれぞれに接続されており、各第１枝分かれ部５９の上流側部分および中流側部分は、後側に進むに従い、左右方向Ｙにおける互いの間隔が広くなるように延びている。各第１枝分かれ部５９の下流側部分は、前後方向Ｘと平行に延びるように屈曲している。各第１枝分かれ部５９の断面積は、主通路５７の断面積の略半分とされている。各第１枝分かれ部５９は、対応する第２分岐部６０、第２枝分かれ部６１、第３分岐部６２、第３枝分かれ部６３を介して、対応するコートハンガー部５０に接続されている。
第２分岐部６０は、各第１枝分かれ部５９のそれぞれの下流側部分に設けられて、各第１枝分かれ部５９を通過した成形材料が通過するようになっており、各第１枝分かれ部５９と対応する第２枝分かれ部６１とを互いに接続している。各第２分岐部６０は、上下方向Ｚに投影したときに、たとえば、Ｙ字状をなしており、押出方向Ａにおける通路４９の途中が右側と左側とに分岐するようにされている。各第２分岐部６０の上流側部分は、対応する第１枝分かれ部５９の下流側部分に接続されている。各第２分岐部６０の下流側部分は、２股に分かれている。各第２分岐部６０においては、後側に進むに従い、左右方向Ｙにおける２股部分の互いの間隔が離れている。
第２枝分かれ部６１は、各第２分岐部６０のそれぞれの下流側部分に設けられて、各第２分岐部６０を通過した成形材料が通過するようになっており、押出方向Ａに直交する断面が円形状をなしている。各第２枝分かれ部６１の上流側部分は、対応する第２分岐部６０のうち、下流側部分の２股に分かれた対応する部分にそれぞれ接続されている。共通の第２分岐部６０に接続された２つの第２枝分かれ部６１において、上流側部分および中流側部分は、後側に進むに従い、左右方向Ｙにおける互いの間隔が広くなるように延びている。各第２枝分かれ部６１の下流側部分は、前後方向Ｘと平行に延びるように屈曲している。各第２枝分かれ部６１の断面積は、第１枝分かれ部５９の断面積の略半分とされている。各第２枝分かれ部６１は、対応する第３分岐部６２、および第３枝分かれ部６３を介して、対応するコートハンガー部５０に接続されている。
第３分岐部６２は、各第２枝分かれ部６１のそれぞれの下流側部分に設けられて、各第２枝分かれ部６１を通過した成形材料が通過するようになっており、各第２枝分かれ部６１と対応する第３枝分かれ部６３とを互いに接続している。各第３分岐部６２は、上下方向Ｚに投影したときに、たとえば、Ｙ字状をなしており、押出方向Ａにおける通路４９の途中が右側と左側とに分岐するようにされている。各第３分岐部６２の上流側部分は、対応する第２枝分かれ部６１の下流側部分に接続されている。各第３分岐部６２の下流側部分は、２股に分かれている。各第３分岐部６２においては、後側に進むに従い、左右方向Ｙにおける互いの２股部分の間隔が離れている。
第３枝分かれ部６３は、各第３分岐部６２のそれぞれの下流側部分に設けられて、各第３分岐部６２を通過した成形材料が通過するようになっており、押出方向Ａに直交する断面が円形状をなしている。各第３枝分かれ部６３の上流側部分は、対応する第３分岐部６２のうち、下流側部分の２股に分かれた対応する部分にそれぞれ接続されている。共通の第３分岐部６２に接続された２つの第３枝分かれ部６３において、上流側部分および中流側部分は、後側に進むに従い、左右方向Ｙにおける互いの間隔が広くなるように延びている。各第３枝分かれ部６３の下流側部分は、前後方向Ｘと平行に延びるように屈曲している。各第３枝分かれ部６３の下流端は、通路４９の下流端とされている。各第３枝分かれ部６３の断面積は、第２枝分かれ部６１の断面積の略半分とされている。各第３枝分かれ部６３は、対応するコートハンガー部５０に接続されている。
主通路５７の断面積に比べて、各第１枝分かれ部５９の断面積の総和が小さくされている。また、各第１枝分かれ部５９の断面積の総和に比べて、各第２枝分かれ部６１の断面積の総和が小さくされている。また、各第２枝分かれ部６１の断面積の総和に比べて、各第３枝分かれ部６３の断面積の総和が小さくされている。
このように、通路４９の断面積は、押出方向Ａの上流側から下流側に進むに従い、段階的に小さくされている。これにより、通路４９のうち、枝分かれしている下流側部分において、成形材料の圧力降下を小さくし、通路４９内で成形材料が発泡することを防止できる。
このように、通路４９の断面積は、押出方向Ａの上流側から下流側に進むに従い、段階的に小さくされている。これにより、通路４９のうち、枝分かれしている下流側部分において、成形材料の圧力降下を小さくし、通路４９内で成形材料が発泡することを防止できる。
なお、主通路５７の断面積と、各第１枝分かれ部５９の断面積の総和と、各第２枝分かれ部６１の断面積の総和と、各第３枝分かれ部６３の断面積の総和とを、互いに等しくしてもよい。
第１分岐部５８、およびこの第１分岐部５８から枝分かれした２つの第１枝分かれ部５９は、第１ユニット６４を構成している。第１ユニット６４は、上下方向Ｚに投影したときに、全体としてＹ字状をなしている。
第１分岐部５８、およびこの第１分岐部５８から枝分かれした２つの第１枝分かれ部５９は、第１ユニット６４を構成している。第１ユニット６４は、上下方向Ｚに投影したときに、全体としてＹ字状をなしている。
同様に、１つの第２分岐部６０、およびこの１つの第２分岐部６０から枝分かれした２つの第２枝分かれ部６１は、第２ユニット６５を構成している。第２ユニット６５は、左右方向Ｙに２つ並んでいる。すなわち、第２ユニット６５は、第１ユニット６４の数の２倍の数だけ設けられている。各第２ユニット６５は、上下方向Ｚに投影したときに、全体としてＹ字状をなしている。
同様に、１つの第３分岐部６２、およびこの１つの第３分岐部６２から枝分かれした２つの第３枝分かれ部６３は、第３ユニット６６を構成している。第３ユニット６６は、左右方向Ｙに４つ並んでいる。すなわち、第３ユニット６６は、第２ユニット６５の数の２倍の数だけ設けられている。各第３ユニット６６は、上下方向Ｚに投影したときに、全体としてＹ字状をなしている。
第１ユニット６４、第２ユニット６５および第３ユニット６６は、上下方向Ｚに投影したときに、互いに相似形をなしている。第１ユニット６４よりも第２ユニット６５のほうが小さい形状とされており、また、第２ユニット６５よりも第３ユニット６６のほうが小さい形状とされている。
流入口４７から各コートハンガー部５０までの通路４９の長さが、それぞれ、等しくされている。具体的には、第１分岐部５８の前側から後側にかけての長さが、２股部分のそれぞれにおいて互いに等しくされているとともに、各第１枝分かれ部５９の全長が互いに等しくされている。また、各第２分岐部６０のそれぞれにおいて、前側から後側にかけての長さが、２股部分のそれぞれにおいて互いに等しくされているとともに、各第２枝分かれ部６１の全長が互いに等しくされている。さらに、各第３分岐部６２のそれぞれにおいて、前側から後側にかけての長さが、２股部分のそれぞれにおいて互いに等しくされているとともに、各第３枝分かれ部６３の全長が互いに等しくされている。
流入口４７から各コートハンガー部５０までの通路４９の長さが、それぞれ、等しくされている。具体的には、第１分岐部５８の前側から後側にかけての長さが、２股部分のそれぞれにおいて互いに等しくされているとともに、各第１枝分かれ部５９の全長が互いに等しくされている。また、各第２分岐部６０のそれぞれにおいて、前側から後側にかけての長さが、２股部分のそれぞれにおいて互いに等しくされているとともに、各第２枝分かれ部６１の全長が互いに等しくされている。さらに、各第３分岐部６２のそれぞれにおいて、前側から後側にかけての長さが、２股部分のそれぞれにおいて互いに等しくされているとともに、各第３枝分かれ部６３の全長が互いに等しくされている。
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ断面の断面図である。図３および図４に示すように、コートハンガー部５０は、押出ダイ４の後端部において、通路４９の第３枝分かれ部６３の数に対応する数（本実施形態において、８）だけ設けられて、左右方向Ｙに隙間なく並べられており、対応する第３枝分かれ部６３にそれぞれ接続されている。
各コートハンガー部５０は、各対向面４８を互いに上下対称となるように窪ませて形成されている。これらのコートハンガー部５０は、それぞれ、成形材料を、左右方向Ｙに長く、上下方向Ｚに肉薄である矩形状に整流するものである。
各コートハンガー部５０は、各対向面４８を互いに上下対称となるように窪ませて形成されている。これらのコートハンガー部５０は、それぞれ、成形材料を、左右方向Ｙに長く、上下方向Ｚに肉薄である矩形状に整流するものである。
各コートハンガー部５０は、従来の押出ダイ、すなわち、コートハンガー部が１つのみであって、押出ダイ４の流出口５１と同サイズ同形状の流出口を有する従来の押出ダイのコートハンガー部と比べて、小型に（小スケールに）形成されている。各コートハンガー部５０は、実質的に同一形状をなしている。「実質的に同一形状」とは、たとえば、各コートハンガー部５０の形状の違いが、製造時の寸法誤差の範囲内に収まっていることをいう。
各コートハンガー部５０は、上下方向Ｚに投影したときに、前側から後側に進むに従い左右方向Ｙに広幅となる三角形状をなしており、マニホールド部６７と、マニホールド部６７の後側方に配置されたランド部６８とを含んでいる。
各マニホールド部６７は、第３枝分かれ部６３を通過してきた成形材料を、後側に進むに従い左右方向Ｙに広がるように導くようにされており、上下方向Ｚに投影したときに、く字状をなしている。各マニホールド部６７は、前側から後側に進むに従い、上下方向Ｚの幅が狭くなっている。上下方向Ｚにおける幅は、前端において第３枝分かれ部６３の直径と略等しくされており、後端において、ランド部６８の幅と略等しくされている。各マニホールド部６７の後端は、隣接する他のコートハンガー部５０のマニホールド部６７の後端に近接している。左右方向Ｙにおける各マニホールド部６７の中央は、対応する第３枝分かれ部６３の下流端に接続されている。
各マニホールド部６７は、第３枝分かれ部６３を通過してきた成形材料を、後側に進むに従い左右方向Ｙに広がるように導くようにされており、上下方向Ｚに投影したときに、く字状をなしている。各マニホールド部６７は、前側から後側に進むに従い、上下方向Ｚの幅が狭くなっている。上下方向Ｚにおける幅は、前端において第３枝分かれ部６３の直径と略等しくされており、後端において、ランド部６８の幅と略等しくされている。各マニホールド部６７の後端は、隣接する他のコートハンガー部５０のマニホールド部６７の後端に近接している。左右方向Ｙにおける各マニホールド部６７の中央は、対応する第３枝分かれ部６３の下流端に接続されている。
各ランド部６８は、対応するマニホールド部６７を通過した成形材料が流入するようにされており、上下方向Ｚに投影したときに、三角形状をなしている。各ランド部６８は、上下方向Ｚの幅が所定の値にされており、左右方向Ｙに細長く、上下方向Ｚに肉薄である矩形状に形成されている。各ランド部６８には、対応するマニホールド部６７が前側から囲うように連続して配置されている。
流出口５１は、各コートハンガー部５０を通過した成形材料が流出するようにされており、各コートハンガー部５０の共通の出口として設けられている。この流出口５１は、各コートハンガー部５０の後側において、各対向面４８の一部を、互いに上下対称となるように窪ませて形成されており、左右方向Ｙに細長く、かつ、上下方向Ｚに薄い、矩形状に形成されている。この流出口５１の上下方向Ｚにおける幅は、後側に進むに従い広くなるように形成されており、最小幅が、各ランド部６８の上下方向Ｚの幅と等しくされている。この流出口５１は、最も右側のコートハンガー部５０の右側端部から、最も左側のコートハンガー部５０の左側端部にかけて延びている。
ダイプレート５２は、流出口５１を通過した成形材料の断面形状を、所定の形状に成形するものであり、流出口５１に対して、押出方向Ａの下流側としての後側に配置されている。このダイプレート５２は、各上下板４５，４６の後端面を窪ませて形成された嵌合孔６９に嵌め込まれて固定されている。
ダイプレート５２には、押出ダイ４からの成形材料の出口としての出口孔７０が貫通形成されている。出口孔７０の形状は、成形材料を成形する形状に合わせて適宜決定されている。この出口孔７０は、流出口５１に接続されており、流出口５１を通過した成形材料は、出口孔７０を通過して、押出ダイ４の外側に押し出される。
ダイプレート５２には、押出ダイ４からの成形材料の出口としての出口孔７０が貫通形成されている。出口孔７０の形状は、成形材料を成形する形状に合わせて適宜決定されている。この出口孔７０は、流出口５１に接続されており、流出口５１を通過した成形材料は、出口孔７０を通過して、押出ダイ４の外側に押し出される。
調整弁５３は、各第３枝分かれ部６３の下流側部分において、各第３枝分かれ部６３の開口断面積を調整可能に設けられており、たとえば、流量調整弁からなる。
各調整弁５３は、対応する第３枝分かれ部６３の下流側部分の上方に配置されており、ハウジング７１と、可動軸７２と、パッキン７３と、目盛り部材７４とを備えている。
各ハウジング７１は、全体として細長い円筒状に形成されて貫通孔７１ａを有しており、外周に形成された雄ねじ部７５が、上板４５の対応する箇所に設けられた雌ねじ部７６に螺合して固定されている。各ハウジング７１の上端は、上板４５の上端面から突出している。各ハウジング７１の貫通孔７１ａは、上板４５の雌ねじ部７６の底面に貫通形成された貫通孔４５ａを介して、第３枝分かれ部６３の下流側部分に接続されている。
各調整弁５３は、対応する第３枝分かれ部６３の下流側部分の上方に配置されており、ハウジング７１と、可動軸７２と、パッキン７３と、目盛り部材７４とを備えている。
各ハウジング７１は、全体として細長い円筒状に形成されて貫通孔７１ａを有しており、外周に形成された雄ねじ部７５が、上板４５の対応する箇所に設けられた雌ねじ部７６に螺合して固定されている。各ハウジング７１の上端は、上板４５の上端面から突出している。各ハウジング７１の貫通孔７１ａは、上板４５の雌ねじ部７６の底面に貫通形成された貫通孔４５ａを介して、第３枝分かれ部６３の下流側部分に接続されている。
各可動軸７２は、全体が一体的に形成されて、対応するハウジング７１の貫通孔７１ａおよび上板４５の対応する貫通孔４５ａの双方を挿通している。この可動軸７２は、可動軸７２の上側に配置された操作部７７と、操作部７７の下側に配置された雄ねじ部７８と、雄ねじ部７８の下側に配置された弁体７９とを備えている。
各操作部７７には、図示しない操作レバーなどが固定されるようになっており、この操作部７７を用いて可動軸７２を回転操作するようになっている。
各操作部７７には、図示しない操作レバーなどが固定されるようになっており、この操作部７７を用いて可動軸７２を回転操作するようになっている。
雄ねじ部７８は、ハウジング７１の貫通孔７１ａにおける内周面に形成された雌ねじ部８０に螺合して保持されている。雄ねじ部７８を雌ねじ部８０に対して回転させることにより、ハウジング７１に対する可動軸７２の上下の位置を調整することができる。
各弁体７９は、対応する第２雄ねじ部７８の下端から下方に向けて延びて円柱状をなしており、先端が半球状をなしている。各弁体７９の下端は、上板４５の貫通孔４５ａから第３枝分かれ部６３内に突出している。各弁体７９の外径は、第３枝分かれ部６３の内径よりも小さくされており、各弁体７９は、対応する第３枝分かれ部６３の一部のみを、塞ぐことができるようにされている。各弁体７９は、その先端が下板４６に当接するまで下側に移動でき、また、その先端が第３枝分かれ部６３内から退避するまで上昇できるようにされている。
各弁体７９は、対応する第２雄ねじ部７８の下端から下方に向けて延びて円柱状をなしており、先端が半球状をなしている。各弁体７９の下端は、上板４５の貫通孔４５ａから第３枝分かれ部６３内に突出している。各弁体７９の外径は、第３枝分かれ部６３の内径よりも小さくされており、各弁体７９は、対応する第３枝分かれ部６３の一部のみを、塞ぐことができるようにされている。各弁体７９は、その先端が下板４６に当接するまで下側に移動でき、また、その先端が第３枝分かれ部６３内から退避するまで上昇できるようにされている。
各パッキン７３は、第３枝分かれ部６３内の成形材料が上板４５の貫通孔４５ａから漏れることを防止するためのものであり、たとえば、環状をなす真鍮製の薄板とＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）製の薄板とを交互に積層して構成されている。
各パッキン７３は、対応するハウジング７１と上板４５の雌ねじ部７６の底部との間に配置されている。各パッキン７３の外周面は、対応する雌ねじ部７６に液密的に当接している。各パッキン７３の内周面は、対応する弁体７９の外周面に液密的に当接している。
各パッキン７３は、対応するハウジング７１と上板４５の雌ねじ部７６の底部との間に配置されている。各パッキン７３の外周面は、対応する雌ねじ部７６に液密的に当接している。各パッキン７３の内周面は、対応する弁体７９の外周面に液密的に当接している。
各目盛り部材７４は、調整弁５３の開度を表示するためのものであり、対応するハウジング７１にそれぞれ固定されている。各目盛り部材７４には、図示しない目盛りが記されており、対応するハウジング７１からの可動軸７２の突出量が、弁体７９の開度として、目盛りで表示されるようになっている。
図２および図３に示すように、固定構造５４は、平面視における押出ダイ４の全体に亘って分散配置されており、全体として左右方向Ｙに対称となるように配列されている。具体的には、固定構造５４は、固定構造５４１〜５４８を含んでいる。
図２および図３に示すように、固定構造５４は、平面視における押出ダイ４の全体に亘って分散配置されており、全体として左右方向Ｙに対称となるように配列されている。具体的には、固定構造５４は、固定構造５４１〜５４８を含んでいる。
固定構造５４１は、各第１枝分かれ部５９の前側方に配置されている。
固定構造５４２は、各第２ユニット６５の前側方において、固定構造５４１に対して後側にかつ左右方向Ｙの外側にそれぞれ配置されている。
固定構造５４３は、各第２ユニット６５の前側方において、固定構造５４２に対して後側にかつ左右方向Ｙの外側にそれぞれ配置されている。
固定構造５４２は、各第２ユニット６５の前側方において、固定構造５４１に対して後側にかつ左右方向Ｙの外側にそれぞれ配置されている。
固定構造５４３は、各第２ユニット６５の前側方において、固定構造５４２に対して後側にかつ左右方向Ｙの外側にそれぞれ配置されている。
固定構造５４４は、左右方向Ｙの外側の２つの第３ユニット６６の前側方において、固定構造５４３に対して後側にかつ左右方向Ｙの外側にそれぞれ配置されている。
固定構造５４５は、各第１枝分かれ部５９の上流側部分の後側方にそれぞれ配置されている。
固定構造５４６は、固定構造５４５よりも後側に配置されており、左右方向Ｙにおける押出ダイ４の中央に配置されている。
固定構造５４５は、各第１枝分かれ部５９の上流側部分の後側方にそれぞれ配置されている。
固定構造５４６は、固定構造５４５よりも後側に配置されており、左右方向Ｙにおける押出ダイ４の中央に配置されている。
固定構造５４７は、各第２分岐部６０の後側方にそれぞれ配置されている。
固定構造５４８は、各コートハンガー部５０の境界部分のそれぞれの前側方に配置されており、前後方向Ｘにおいて第３分岐部６２の後側に配置されている。
固定構造５４は、第１枝分かれ部５９を挟んだ両側方に配置されているとともに、第２枝分かれ部６１を挟んだ両側方に配置され、かつ、第３枝分かれ部６３を挟んだ両側方に配置されている。
固定構造５４８は、各コートハンガー部５０の境界部分のそれぞれの前側方に配置されており、前後方向Ｘにおいて第３分岐部６２の後側に配置されている。
固定構造５４は、第１枝分かれ部５９を挟んだ両側方に配置されているとともに、第２枝分かれ部６１を挟んだ両側方に配置され、かつ、第３枝分かれ部６３を挟んだ両側方に配置されている。
具体的には、各第１枝分かれ部５９は、固定構造５４１と固定構造５４５とによって挟まれている。
また、左右方向Ｙの外側の各第２枝分かれ部６１は、固定構造５４７と固定構造５４２〜５４４とによって挟まれている。左右方向Ｙの内側の各第２枝分かれ部６１は、固定構造５４７と固定構造５４５，５４６とによって挟まれている。
また、左右方向Ｙの外側の各第２枝分かれ部６１は、固定構造５４７と固定構造５４２〜５４４とによって挟まれている。左右方向Ｙの内側の各第２枝分かれ部６１は、固定構造５４７と固定構造５４５，５４６とによって挟まれている。
また、左右方向Ｙの最も外側の各第３枝分かれ部６３は、固定構造５４８と固定構造５４４とによって挟まれている。左右方向Ｙの２番目に外側の各第３枝分かれ部６３は、固定構造５４８と固定構造５４７，５４８とによって挟まれている。左右方向Ｙの３番目に外側の各第３枝分かれ部６３は、固定構造５４８と固定構造５４７，５４８とによって挟まれている。左右方向Ｙの４番目に外側の各第３枝分かれ部６３、すなわち、左右方向Ｙの最も内側の各第３枝分かれ部６３は、固定構造５４８と固定構造５４５，５４６，５４８とによって挟まれている。
各固定構造５４は、ねじ部材８１と、下板４６に形成された雌ねじ部８２とを備えている。各ねじ部材８１の雄ねじ部８３は、上板４５の対応する箇所に貫通形成されたねじ挿通孔８４を挿通するとともに、下板４６の対向面４８の対応する箇所に形成された雌ねじ部８２に螺合している。これにより、各ねじ部材８１の頭部と下板４６の対向面４８とで、上板４５を挟持している。
次に、押出ダイ４における成形材料の流れについて説明する。
押出機２の押出口２７から押し出された成形材料は、アダプタ４１の連結管４３を通過して押出ダイ４の流入口４７から押出ダイ４内に進入し、主通路５７を通って第１分岐部５８に到達する。第１分岐部５８に到達した成形材料は、２股に分かれて対応する第１枝分かれ部５９をそれぞれ押出方向Ａに沿って移動し、第２分岐部６０に到達する。
押出機２の押出口２７から押し出された成形材料は、アダプタ４１の連結管４３を通過して押出ダイ４の流入口４７から押出ダイ４内に進入し、主通路５７を通って第１分岐部５８に到達する。第１分岐部５８に到達した成形材料は、２股に分かれて対応する第１枝分かれ部５９をそれぞれ押出方向Ａに沿って移動し、第２分岐部６０に到達する。
各第２分岐部６０に到達した成形材料は、それぞれ２股に分かれて、対応する第２枝分かれ部６１を押出方向Ａに沿って移動し、対応する第３分岐部６２に到達する。各第３分岐部６２に到達した成形材料は、それぞれ２股に分かれて、対応する第３枝分かれ部６３を押出方向Ａに沿って移動し、対応するコートハンガー部５０に同一時間に同一速度で到達する。
なお、通路４９内の圧力バランスなどにより、流入口４７から各コートハンガー部５０に至るまでの成形材料の到達速度や時間にばらつきがある場合には、成形材料の流れが速い側の第３枝分かれ部６３における調整弁５３の可動軸７２をハウジング７１に対して回動することにより、弁体７９の第３枝分かれ部６３内への突出量を調整して、この第３枝分かれ部６３における上流側部分の背圧を増す。これにより、成形材料の流速を落として成形材料の到達時間が均一になるようにされる。
各コートハンガー部５０に到達した成形材料は、そのマニホールド部６７内を進みながら、ランド部６８側に進んで行く。各ランド部６８内を後側に進んだ成形材料は、流出口５１に到達し、ダイプレート５２において、断面形状が所定の形状となるように成形され、押出ダイ４の外側に押し出される。
図５は、押出ダイ４の製造方法の要部について説明するためのフローチャートである。次に、押出ダイ４の製造方法について説明する。
図５は、押出ダイ４の製造方法の要部について説明するためのフローチャートである。次に、押出ダイ４の製造方法について説明する。
図５に示すように、押出ダイ４の製造方法は、第１〜第４設計工程を備えている。
まず、第１設計工程では、所定の形状を有するコートハンガー部５０を設計する（Ｓ１）。このコートハンガー部５０の設計は、たとえば、１つのコートハンガー部５０（小スケール）と同サイズ同形状のコートハンガー部を有する検討用ダイを試作して、この検討用ダイに成形材料を流して、実際に成形材料の流れを検証した上で行う。なお、検討用ダイを製作して成形材料の流れを検証することに代えて、電子計算機上で検討用ダイをモデル化し、コンピュータシミュレーションによって成形材料の流れを検証してもよい。成形材料の流れの検証結果に基づき、設計修正などを行い、コートハンガー部５０を設計する。
まず、第１設計工程では、所定の形状を有するコートハンガー部５０を設計する（Ｓ１）。このコートハンガー部５０の設計は、たとえば、１つのコートハンガー部５０（小スケール）と同サイズ同形状のコートハンガー部を有する検討用ダイを試作して、この検討用ダイに成形材料を流して、実際に成形材料の流れを検証した上で行う。なお、検討用ダイを製作して成形材料の流れを検証することに代えて、電子計算機上で検討用ダイをモデル化し、コンピュータシミュレーションによって成形材料の流れを検証してもよい。成形材料の流れの検証結果に基づき、設計修正などを行い、コートハンガー部５０を設計する。
次に、第２設計工程において、第１設計工程で設計されたコートハンガー部５０を複数配置して、流出口５１を設計する（Ｓ２）。このとき、コートハンガー部５０が、左右方向Ｙに沿って複数並ぶように設計が行われる。コートハンガー部５０の数は、流出口５１の全体形状（フルスケール）にあわせて適宜決定されるが、２ｎ（ｎは自然数）を満たす数とされる。
次に、第３設計工程において、流入口４７と各コートハンガー部５０とを接続する通路４９を設計する（Ｓ３）。このとき、流入口４７から各コートハンガー部５０までの通路４９の長さがそれぞれ等しくなるように、通路４９が設計される。また、コートハンガー部５０の数は、２ｎ（本実施形態において、ｎ＝３）であることから、第１分岐部５８および第１枝分かれ部５９、第２分岐部６０および第２枝分かれ部６１、…第ｎ分岐部および第ｎ枝分かれ部がそれぞれ設計される。
次に、第４設計工程において、押出ダイ４のうちの残りの部分が設計される（Ｓ４）。このとき、固定構造５４の数や配置、調整弁５３の数や配置が、適宜設計される。
以上説明したように、本実施形態によれば、押出ダイ４に複数のコートハンガー部５０を設けていることにより、押出ダイ４の流出口５１の形状を大きくでき、押出ダイ４を大型にできる。また、各コートハンガー部５０は小型にできる。このため、たとえば、１つのコートハンガー部を備える検討用ダイを製作して、このコートハンガー部内における成形材料の流れを検証し、その後、検証したのと同サイズ同形状のコートハンガー部５０を複数並べて押出ダイ４を製作できる。各コートハンガー部５０における成形材料の流れは実証されているので、これらのコートハンガー部５０を通過した、流出口５１における成形材料の流れを、確実に所望の態様にできる。これにより、流出口５１における成形材料の流量を、流出口５１の全域に亘って確実に均一にできる。
以上説明したように、本実施形態によれば、押出ダイ４に複数のコートハンガー部５０を設けていることにより、押出ダイ４の流出口５１の形状を大きくでき、押出ダイ４を大型にできる。また、各コートハンガー部５０は小型にできる。このため、たとえば、１つのコートハンガー部を備える検討用ダイを製作して、このコートハンガー部内における成形材料の流れを検証し、その後、検証したのと同サイズ同形状のコートハンガー部５０を複数並べて押出ダイ４を製作できる。各コートハンガー部５０における成形材料の流れは実証されているので、これらのコートハンガー部５０を通過した、流出口５１における成形材料の流れを、確実に所望の態様にできる。これにより、流出口５１における成形材料の流量を、流出口５１の全域に亘って確実に均一にできる。
また、流入口４７から各コートハンガー部５０まで間の通路４９の長さが、それぞれ、等しくされている。これにより、流入口４７から通路４９に流入した成形材料が各コートハンガー部５０に到達するまでの時間をより均一にでき、各コートハンガー部５０を通って流出口５１から流れ出る成形材料の、流出口５１における成形材料の流量の分布を、より均一にできる。
さらに、通路４９のうち、各分岐部５８，６０，６２で分岐されるまでの部分を、複数のコートハンガー部５０間で共用できる。これにより、流入口４７から流入した成形材料が各コートハンガー部５０に到達するまでの時間をより均一にでき、各コートハンガー部５０を通って流出口５１から流れ出る成形材料の、流出口５１における成形材料の流量の分布を、より均一にできる。
また、第１〜第３枝分かれ部５９，６１，６３のそれぞれにおいて、両側方に固定構造５４が設けられていることにより、通路４９内の成形材料から圧力が作用する上板４５および下板４６に撓みが生じることを防止できる。
特に、発泡剤として不活性ガスなどを用いる発泡成形の場合、通路４９内の成形材料から各上下板４５，４６に作用する圧力がたとえば８ＭＰａ〜２０ＭＰａと高いが、このような高圧が作用する条件でも、十分な耐圧構造を実現できる。また、各上下板４５，４６の厚みを増して剛性を高めることにより撓みを抑制する必要がないので、各上下板４５，４６を肉薄にできる。
特に、発泡剤として不活性ガスなどを用いる発泡成形の場合、通路４９内の成形材料から各上下板４５，４６に作用する圧力がたとえば８ＭＰａ〜２０ＭＰａと高いが、このような高圧が作用する条件でも、十分な耐圧構造を実現できる。また、各上下板４５，４６の厚みを増して剛性を高めることにより撓みを抑制する必要がないので、各上下板４５，４６を肉薄にできる。
従来の、コートハンガー部を１つのみ設ける構成では、コートハンガー部内に固定構造を設けると、この固定構造周辺で成形材料の流れにムラが生じてしまい、ウェルドマークができてしまうことから、このような構成は採用できず、上板および下板の肉厚を非常に大きくして剛性を確保することで撓みを抑えるという、質量の大きな耐圧構造となっていたが、本実施形態では、このような構成を採用する必要がない。
さらに、各第３枝分かれ部６３に、調整弁５３を設けていることにより、通路４９のうち、第３枝分かれ部６３の上流側部分における背圧を調整弁５３によって調整でき、その結果、各第３枝分かれ部６３の下流側部分への成形材料の流量を調整することができる。これにより、各コートハンガー部５０を通って流出口５１から流れ出る成形材料の、流出口５１における成形材料の流量の分布を、より均一にできる。
また、第１設計工程において、たとえば、１つのコートハンガー部を備える小型の検討用ダイを試作して、このコートハンガー部内における成形材料の流れを検証し、その結果に基づいて、所定の形状のコートハンガー部５０を設計することができる。第２設計工程では、内部での成形材料の流れが実証された各コートハンガー部５０を用いて流出口５１を設計するので、各コートハンガー部５０を通過した、流出口５１における成形材料の流れを、確実に所望の態様にできる。これにより、流出口５１における成形材料の流量を、流出口５１の全域に亘って確実に均一にできる。また、複数のコートハンガー部５０を設けていることにより、押出ダイ４の流出口５１の形状を大きくでき、押出ダイ４を大型にできる。
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、コートハンガー部５０の数は、８に限らず、２でも、４つでも、１６でも、２ｎであればよい。また、流入口４７を複数設けてもよい。また、タンデム型発泡押出成形装置１に限らず、通常の押出成形機にも適用できる。
例えば、コートハンガー部５０の数は、８に限らず、２でも、４つでも、１６でも、２ｎであればよい。また、流入口４７を複数設けてもよい。また、タンデム型発泡押出成形装置１に限らず、通常の押出成形機にも適用できる。
４ 押出ダイ
４５ 上板（分割体）
４６ 下板（分割体）
４７ 流入口
４９ 通路
５０ コートハンガー部
５１ 流出口
５３ 調整弁（調整機構）
５４ 固定構造
５８ 第１分岐部
５９ 第１枝分かれ部
６０ 第２分岐部
６１ 第２枝分かれ部
６２ 第３分岐部
６３ 第３枝分かれ部
Ａ 押出方向（通過方向）
Ｚ 上下方向（積層方向）
４５ 上板（分割体）
４６ 下板（分割体）
４７ 流入口
４９ 通路
５０ コートハンガー部
５１ 流出口
５３ 調整弁（調整機構）
５４ 固定構造
５８ 第１分岐部
５９ 第１枝分かれ部
６０ 第２分岐部
６１ 第２枝分かれ部
６２ 第３分岐部
６３ 第３枝分かれ部
Ａ 押出方向（通過方向）
Ｚ 上下方向（積層方向）
Claims (6)
- 材料が流入する流入口と、
前記流入口から流入した前記材料が通過する通路と、
前記通路に接続され、前記材料を整流する複数のコートハンガー部と、
各前記コートハンガー部を通過した前記材料が流出する流出口とを備え、
各前記コートハンガー部が実質的に同一形状をなしていることを特徴とする押出ダイ。 - 前記流入口から各前記コートハンガー部まで間の前記通路の長さが、それぞれ、等しくされていることを特徴とする、請求項１に記載の押出ダイ。
- 前記通路は、前記材料の通過方向における途中で分岐される分岐部と、前記分岐部で複数に枝分かれした枝分かれ部とを含み、
各前記枝分かれ部は、対応する前記コートハンガー部に接続されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の押出ダイ。 - 前記押出ダイは、複数の分割体を所定の積層方向に積層して形成されており、
各前記分割体を互いに固定する固定構造を備え、
前記固定構造は、前記枝分かれ部を挟んだ両側方に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の押出ダイ。 - 前記枝分かれ部に、この枝分かれ部の開口断面積を調整可能な調整機構を備えていることを特徴とする、請求項３または４に記載の押出ダイ。
- 請求項１ないし５のいずれかに記載の押出ダイの製造方法であって、
所定の形状を有するコートハンガー部を設計する第１設計工程と、
前記コートハンガー部を複数配置して前記流出口を設計する第２設計工程と、
前記流入口と各前記コートハンガー部とを接続する前記通路を設計する第３設計工程とを備えることを特徴とする、押出ダイの製造方法。
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