JP2014117882A - 押出成形方法、押出成形装置及び成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱可塑性樹脂の加熱による劣化を抑制し、樹脂成形品の製造効率を向上させ得る押出成形装置を提供する。
【解決手段】熱可塑性樹脂Ｒをガス圧によって一方向に押圧するとともに、前記一方向の先端部において前記熱可塑性樹脂Ｒを加熱し、加熱された熱可塑性樹脂Ｍを金型内に供給して成形する熱可塑性樹脂の押出成形方法において、熱可塑性樹脂Ｒをガラス転移点近傍まで加熱し、ガラス転移点近傍に加熱された熱可塑性樹脂Ｍを前記金型に供給することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、押出成形方法、押出成形装置及び成形体の製造方法に関する。

従来より、易熱分解性樹脂等を用いて例えば光ファイバー等を製造する技術としては、ガス圧を利用した押出方式が知られている。
ガス圧を利用した押出方式を用いた押出成形設備は、コアの樹脂原料及びクラッドの樹脂原料を押し出し、供給する原料供給機と、金型とを備えた押出成形装置とを備えている（例えば、下記特許文献１）。
この押出成形装置の原料供給機は、ロッド状の樹脂材料を収納する原料収納部と、その先端側に設けられてロッド状の樹脂材料の先端部分を加熱して溶融樹脂にする加熱部と、ガス圧を用いてゴム状の樹脂Ｍを加熱部の吐出口から押し出し、金型内に供給するガス加圧手段とを備えている。

そして、原料供給機を用いて例えば光ファイバー等の製造に使用されるような易熱分解性樹脂をガス押出成形方法により金型に供給する場合には、まず各種原料からなるロッド状の樹脂材料を原料収納部内にそれぞれ収納し、加熱部に送られる樹脂材料を加熱し、その先端部分から順に溶融樹脂にする。次いで、溶融樹脂をこれら原料供給機から押し出して金型に供給し、金型においてコア層の外周にクラッド層が積層された線状体を紡糸する。

ＷＯ２０１０／１０９９３８号公報

ところで、上記押出成形装置を用いて線状体を防止する場合、原料供給機の加熱部において樹脂材料を溶融するため、熱によって熱可塑性樹脂を劣化させてしまうことがあるという問題点がった。
また、加熱部において溶融された樹脂が、ロッド状の樹脂材料が保持された原料収納部側に逆流してしまい、熱可塑性樹脂の劣化異物を発生させて光ファイバーの品質を低下させるという問題があった。
また、再び加熱部に押し出された際に熱可塑性樹脂を加熱してしまうため、不必要な加熱を行ってしまうとともに、加熱効率を下げ、ひいては樹脂成形品の製造効率を低下させてしまうという問題があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、熱可塑性樹脂の加熱による劣化を抑制し、樹脂成形品の製造効率を向上させ得る押出成形方法、押出成形装置及び成形体の製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、熱可塑性樹脂をガス圧によって一方向に押圧するとともに、前記一方向の先端部において前記熱可塑性樹脂を加熱し、加熱された前記熱可塑性樹脂を金型内に供給して成形する熱可塑性樹脂の押出成形方法において、前記熱可塑性樹脂をガラス転移点近傍まで加熱し、ガラス転移点近傍に加熱された前記熱可塑性樹脂を前記金型に供給することを特徴とする。
この構成により、熱可塑性樹脂がガラス転移点近傍の温度に加熱されてゴム状態（以下単に「ゴム状態の熱可塑性樹脂」という）となり、金型に供給可能となるが、熱可塑性樹脂が加熱により劣化することが抑制される。また、熱可塑性樹脂が溶融しないため、前記一方向への押圧方向に対し逆流することが抑制される。

本発明は、前記ガス圧による加圧手段に加え、機械的な押出手段により前記熱可塑性樹脂を押圧することが望ましい。
この構成により、ゴム状態の熱可塑性樹脂が確実に金型に向けて押し出される。

本発明は、前記熱可塑性樹脂が、塩素含有樹脂、熱可塑性ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、又はスチレン系樹脂であることを特徴とする。
この構成により、上述した易熱分解性樹脂を用いたとしても、劣化を抑制し、樹脂成形品の製造効率を向上させることができる。
上記塩素含有樹脂としては、例えば、塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル樹脂、塩素化ポリエチレン、塩素化アクリル樹脂、アクリルグラフト塩化ビニル樹脂などが挙げられる。これらは単独で用いられてもよいし二種類以上併用されてもよい。
上記熱可塑性ポリエステル樹脂としては、例えば、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などが挙げられる。これらは単独で用いられてもよいし二種類以上併用されてもよい。
上記アクリル系樹脂としては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル等の（メタ）アクリル酸エステル系モノマーの重合体などが挙げられる。
上記スチレン系樹脂としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、クロロスチレン、ブロモスチレン等のモノマーの重合体などが挙げられる。

本発明は、成形体の製造方法において、上記いずれか一項に記載の熱可塑性樹脂の押出成形方法を用いていることを特徴とする。
この方法によれば、熱による劣化が抑制された成形体が成形される。

本発明は、一方向に延びる内部空間に樹脂材料を収納させる原料収納部と、この樹脂材料をガス圧により先端方向に向けて加圧する加圧手段と、前記樹脂材料の先端部を加熱する加熱部とを具備し前記加熱された樹脂材料を前記加熱部に形成された吐出口から押し出す原料供給機と、前記吐出口から押し出された前記樹脂を成形する金型とを備えた押出成形装置において、前記加熱部には、前記熱可塑性樹脂をガラス転移点近傍の温度にする制御部を備えていることを特徴とする。
この構成により、ゴム状態の熱可塑性樹脂となり、金型に供給可能となるが、熱可塑性樹脂が加熱により劣化することが抑制される。また、熱可塑性樹脂が溶融しないため、前記一方向への押圧方向に対し逆流することが抑制される。

本発明は、前記ガス圧による加圧手段に加え、機械的な押し出し手段を備えていることが望ましい。
この構成により、熱可塑性樹脂をガラス転移点近傍に加熱した場合であっても、熱可塑性樹脂が確実に金型に向けて押し出される。

本発明に係る押出成形方法及び押出成形装置によれば、耐熱性の低い熱可塑性樹脂を押出成形する場合であっても、加熱による劣化を抑制することができるという効果を奏する。
また、先端部において熱可塑性樹脂を加熱して押し出す場合であっても、この熱可塑性樹脂を溶融させない。したがって、原料供給機内で逆流することを防止することができ、逆流による熱可塑性樹脂の劣化異物が形成されることを防止することができる。
また、繰り返し加熱することによる熱可塑性樹脂の劣化及び加熱効率の低下ひいては樹脂成形品の製造効率の低下を防止することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態である押出成形方法に用いられる押出成形設備を示した概略構成図である。 本発明の一実施形態である押出成形方法に用いられる押出成形装置が備えた原料供給機を示した側断面図である。

以下、本発明の第１の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、本発明の押出成形方法及び押出成形装置を、光ファイバーの製造に適用した場合を例として説明する。
図１は、本発明の適用対象となる押出成形装置１を備えた押出成形設備Ａ示した図であり、図２は、押出成形装置１に備えられた原料供給機２Ｘ（２Ｙ）を示した側断面図である。
押出成形装置１は、原料供給機２Ｘ，２Ｙと、これら原料供給機２Ｘ，２Ｙを設けた金型９とを備えている。

図２に示すように、原料供給機２Ｘは、ロッド状の樹脂材料を収納する原料収納部３と、その先端側に設けられてロッド状の樹脂材料Ｒの先端部分を加熱する加熱部４と、ガス圧を用いて加熱された樹脂Ｍを加熱部４の吐出口４ａから押し出し、図１に示す金型９内に供給するガス加圧手段５とを備えている。
原料供給機２Ｙは、原料供給機２Ｘと同一の構成で形成されている。

図１に示す押出成形装置１に樹脂成形品の原料として供給される熱可塑性樹脂としては、例えば、透明性が高く光伝送に使用可能な、上述したアクリル系樹脂、スチレン系樹脂が用いられる。その他、共重合成分として、ビニルアセテート、ビニルベンゾエート、ビニルフェニルアセテート、ビニルクロロアセテート等のビニルエステル類；Ｎ―ｎ−ブチルマレイミド、Ｎ―ｔｅｒｔ−ブチルマレイミド、Ｎ―イソプロピルマレイミド、Ｎ―シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド類等が例示される。その他、ポリカーボネート系プラスチック、シクロオレフィン系プラスチック、非晶フッ素系プラスチック等を用いることもできる。

原料収納部３は円筒状に形成されている。原料収納部３の内径は、ロッド状の樹脂材料Ｒの外径よりも僅かに大径に形成されている。
原料収納部３の上端には、その開口部３ｔに閉塞する蓋部材６が被冠されている。
ガス加圧手段５の加圧ガス導入管５ａは、蓋部材６を貫通して、原料収納部３の上端部内にガスＧを導入する。
原料収納部３の内周面には、テフロン（登録商標）加工による滑り加工が施されている。 また、原料収納部３の下端部外周面には、不図示の冷却手段が設けられている。

加熱部４は、不図示のボルトによって原料収納部３の下端部に連結され、内部空間Ｓを連通させている。加熱部４の外周部には、加熱手段７が設けられている。
加熱部４の外形は、円周面とされ、内部空間Ｓには、原料収納部３の下端内径と同径で原料収納部３の軸線方向に延在する円筒部Ｓ１と、円筒部Ｓ１の下端に連続して漸次縮径した逆円錐部Ｓ２とが形成されている。加熱部４の下端部には、加熱された樹脂材料Ｒの吐出口４ａが形成されている。
加熱部４には更に、樹脂材料Ｒをガラス転移点近傍、具体的には、ガラス転移点よりも１０度低い温度から融点未満の温度に制御する制御部８が備えられている。

加熱手段７としては、電気ヒーター等が用いられており、加熱部４の外周面を囲繞し、加熱部４の上端部を除く加熱部４全体を加熱できるようになされている。

原料収納部３の内周面とロッド状の樹脂材料Ｒの外周面との間の隙間寸法は、ロッド状の樹脂材料Ｒの移動の妨げにならない程度に小さくされており、具体的には、０．２ｍｍ〜２ｍｍとされている。これにより、ロッド状の樹脂材料Ｒは、原料収納部３に摺動可能に収納されている。

ガス加圧手段５は、不図示のセンサ手段の出力値に応じて、ガス圧を変化させるものとされている。センサ手段は、原料収納部３に内蔵され、加熱された樹脂圧、ロッド状の樹脂材料Ｒ位置および加熱された樹脂吐出量のいずれかを検出するものとされている。

この押出成形装置１を用いて光ファイバーのコア層を押出成形する場合、図２に示すように、原料供給機２Ｘ，２Ｙの双方の原料収納部３，３内に、ロッド状の樹脂材料Ｒを充填する。
そして、原料供給機２Ｘ，２Ｙを駆動し、ロッド状の樹脂材料Ｒの先端部Ｒ１を加熱部４においてガラス転移点よりも１０度低い温度から融点未満の範囲の温度に加熱してこの温度で保たれるように制御装置８により制御し、漸次ゴム状の熱可塑性樹脂Ｍを生成する。加熱部４においてゴム状態とされた熱可塑性樹脂Ｍは、ガス圧により吐出口４ａに向けて押出され、次々に図１に示す金型９内に供給され、紡糸される。金型９において紡糸された線状体（不図示）は、その後、所工程を経て所定径に形成された図１に示す光ファイバーＦとなり、巻回機１２に巻回される。

このようにして、一方の原料供給機２Ｘにおいてロッド状の樹脂材料Ｒをガラス転移点よりも１０度低い温度から融点未満に加熱しゴム状態の熱可塑性樹脂Ｍにし、金型９に向かって供給するという押出成形方法及び上記押出成形装置１によれば、熱可塑性樹脂の加熱による劣化を抑制することができる。
また、本発明の押出成形方法及び上記押出成形装置１によれば、一方向に押圧しつつその先端において樹脂材料Ｒを加熱して押し出す場合であっても、この樹脂材料Ｒを溶融させないので、原料供給機２Ｘ内で逆流することを防止することができる。そして更に、逆流による熱可塑性樹脂の劣化異物が形成されることを防止することができる。また、繰り返し加熱することによる熱可塑性樹脂の劣化及び加熱効率の低下を防止することができるという効果が得られる。

なお、上記の実施形態においては、熱可塑性樹脂の材料として、ロッド状の樹脂材料を用いたが、ペレット状の樹脂材料等を用いた場合にも好適に適用することができる。
また、上記の実施形態においては、加圧手段をガス圧のみとしたが、ガス圧に加え、原料供給機２Ｘ，２Ｙ内にプランジャ、また熱可塑性樹脂がペレット状等の場合スクリュー等の機械的な押出手段を設け、確実にゴム状態の熱可塑性樹脂を押し出すことができるようにすることが望ましい。
また、上述の実施態様は、本発明の押出成形方法及び押出成形装置を光ファイバーの製造に適用した例を示したものであるが、ガラス転移点近傍に加熱しゴム状態とした熱可塑性樹脂を押出成形方法で製造するものであれば、光ファイバー以外の成形体にも好適に適用することができる。

１ 押出成形装置
２Ｘ，Ｙ 原料供給機
３ 原料収納部
４ 加熱部
４ａ 吐出口
５ 加圧手段
８ 制御部
９ 金型
Ｒ，Ｍ 熱可塑性樹脂

Claims (6)

1. 熱可塑性樹脂をガス圧によって一方向に押圧するとともに、前記一方向の先端部において前記熱可塑性樹脂を加熱し、加熱された前記熱可塑性樹脂を金型内に供給して成形する熱可塑性樹脂の押出成形方法において、
   前記熱可塑性樹脂をガラス転移点近傍まで加熱し、ガラス転移点近傍に加熱された前記熱可塑性樹脂を前記金型に供給することを特徴とする熱可塑性樹脂の押出成形方法。
2. 前記ガス圧による加圧手段に加え、機械的な押出手段により前記熱可塑性樹脂を押圧することを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂の押出成形方法。
3. 前記熱可塑性樹脂が、塩素含有樹脂、熱可塑性ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、又はスチレン系樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱可塑性樹脂の押出成形方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂の押出成形方法を用いることを特徴とする成形体の製造方法。
5. 一方向に延びる内部空間に樹脂材料を収納させる原料収納部と、この樹脂材料をガス圧により先端方向に向けて加圧する加圧手段と、前記樹脂材料の先端部を加熱する加熱部とを具備し前記加熱された前記樹脂材料を前記加熱部に形成された吐出口から押し出す原料供給機と、前記吐出口から押し出された前記樹脂を成形する金型とを備えた押出成形装置において、
   前記加熱部には、前記熱可塑性樹脂をガラス転移点近傍の温度にする制御部を備えていることを特徴とする押出成形装置。
6. 前記ガス圧による加圧手段に加え、機械的な押し出し手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載の押出成形装置。

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