JP3352433B2 - 熱可塑性エラストマーの発泡成形体の押出し成形機 - Google Patents
熱可塑性エラストマーの発泡成形体の押出し成形機Info
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- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/36—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die
- B29C48/50—Details of extruders
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- B29C48/63—Screws having sections without mixing elements or threads, i.e. having cylinder shaped sections
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、水を発泡剤とし
て熱可塑性エラストマー（ＴＰＥとも略記する。）の発
泡成形体、例えば自動車製造や建築等の分野で使用され
るシール、パッキン等を製造する押出し成形機に関す
る。
て熱可塑性エラストマー（ＴＰＥとも略記する。）の発
泡成形体、例えば自動車製造や建築等の分野で使用され
るシール、パッキン等を製造する押出し成形機に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】水を発泡剤としてＴＰＥの発泡成形体を
製造する押出し成形機は、特開平７−２０５２５１号公
報により公知であって、この方法では溶融したＴＰＥに
水を混合した後、溶融ＴＰＥと水との混合物を、シリン
ダの後端の成形ダイから押出すまでの間に少なくとも２
回、剪断加工し、成形ダイから押出して発泡させ、冷却
して製品を得るようになっている。
製造する押出し成形機は、特開平７−２０５２５１号公
報により公知であって、この方法では溶融したＴＰＥに
水を混合した後、溶融ＴＰＥと水との混合物を、シリン
ダの後端の成形ダイから押出すまでの間に少なくとも２
回、剪断加工し、成形ダイから押出して発泡させ、冷却
して製品を得るようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記公知の方法では溶
融ＴＰＥと水との混合物を、成形ダイから押出すまでの
間に少なくとも前後２回、剪断加工を行い、前後の剪断
加工の間で混合作用を加える。この場合、シリンダの内
周とスクリュ軸の各剪断部の外周との間のギャップを小
さくして剪断による水滴の分散効果を高めようとすると
ＴＰＥ溶融体と水との混合物の温度が上昇し、その状態
で押出された製品は軟らかくなり、冷却・固化の工程に
達する前に形状が変化してしまう。この剪断加工を少な
くとも２回行うので余計に温度が上がりやすい。特に、
押出し量を高めるためにスクリュ軸の回転数を上げると
更に温度は高まる。従って、高速回転域に適した形状、
設計（剪断加工部のギャップ、軸方向長さ）を行ったス
クリュ軸を、製品の温度上昇を低減するために低速回転
で使用すると、注入した水が溶融ＴＰＥ中に充分に分散
しないので、微細な発泡セルが均一に分布した高品質の
発泡成形体を製造することができない。又、ＴＰＥと水
とによる高品質な発泡成形体の製品は、押出し成形機の
シリンダ内で水を微小な水滴として溶融ＴＰＥに均一
に、且つ出来る限り独立させて混ぜ込み、成形ダイを出
て大気圧に曝されたところで均一且つ微細な発泡セルを
発現させることが必要である。周知のように、スクリュ
式押出し成形機ではシリンダ内の溶融状態のＴＰＥに、
この溶融ＴＰＥの粘度、剪断速度、スクリュ軸の形状、
溶融ＴＰＥと水との混合物が押出されるダイの開口の形
状、断面積等で定まる圧力が加わり、この圧力の大きさ
によりスクリュ軸、シリンダの混合作用にも複雑な変化
が生じる。従って、製品の断面積が変わり、これに伴っ
てダイの開口断面積が変われば、シリンダ内の溶融ＴＰ
Ｅと水の混合物に加わる混合作用にも変化が起き、ダイ
から押出されて発泡した発泡成形体（製品）の発泡セル
の大きさ、分布状態が変化し、高品質な製品の製造がで
きなくなる事態が生じる。これを回避するにはダイの開
口断面積に影響されることなく高品質なＴＰＥと水との
混合物をダイから押出せるようにしなければ各種の大き
さ、形状を有する製品を得ることができないが、上記公
知の方法にはその考慮が全くされていない。
融ＴＰＥと水との混合物を、成形ダイから押出すまでの
間に少なくとも前後２回、剪断加工を行い、前後の剪断
加工の間で混合作用を加える。この場合、シリンダの内
周とスクリュ軸の各剪断部の外周との間のギャップを小
さくして剪断による水滴の分散効果を高めようとすると
ＴＰＥ溶融体と水との混合物の温度が上昇し、その状態
で押出された製品は軟らかくなり、冷却・固化の工程に
達する前に形状が変化してしまう。この剪断加工を少な
くとも２回行うので余計に温度が上がりやすい。特に、
押出し量を高めるためにスクリュ軸の回転数を上げると
更に温度は高まる。従って、高速回転域に適した形状、
設計（剪断加工部のギャップ、軸方向長さ）を行ったス
クリュ軸を、製品の温度上昇を低減するために低速回転
で使用すると、注入した水が溶融ＴＰＥ中に充分に分散
しないので、微細な発泡セルが均一に分布した高品質の
発泡成形体を製造することができない。又、ＴＰＥと水
とによる高品質な発泡成形体の製品は、押出し成形機の
シリンダ内で水を微小な水滴として溶融ＴＰＥに均一
に、且つ出来る限り独立させて混ぜ込み、成形ダイを出
て大気圧に曝されたところで均一且つ微細な発泡セルを
発現させることが必要である。周知のように、スクリュ
式押出し成形機ではシリンダ内の溶融状態のＴＰＥに、
この溶融ＴＰＥの粘度、剪断速度、スクリュ軸の形状、
溶融ＴＰＥと水との混合物が押出されるダイの開口の形
状、断面積等で定まる圧力が加わり、この圧力の大きさ
によりスクリュ軸、シリンダの混合作用にも複雑な変化
が生じる。従って、製品の断面積が変わり、これに伴っ
てダイの開口断面積が変われば、シリンダ内の溶融ＴＰ
Ｅと水の混合物に加わる混合作用にも変化が起き、ダイ
から押出されて発泡した発泡成形体（製品）の発泡セル
の大きさ、分布状態が変化し、高品質な製品の製造がで
きなくなる事態が生じる。これを回避するにはダイの開
口断面積に影響されることなく高品質なＴＰＥと水との
混合物をダイから押出せるようにしなければ各種の大き
さ、形状を有する製品を得ることができないが、上記公
知の方法にはその考慮が全くされていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
消するために開発されたもので、水を発泡剤として熱可
塑性エラストマー（ＴＰＥ）の発泡成形体を製造するた
めに、スクリュ軸と、その回転駆動装置と、上記スクリ
ュ軸を内蔵したシリンダと、シリンダに１個あるいは複
数設けられた発泡剤注入ノズルとを備えた押出し成形機
において、スクリュ軸はスクリュネジ山を有する供給・
溶融領域の終端に溶融した溶融ＴＰＥの通過量調整用の
環状ダム、その後にシリンダの内側に突出した注入ノズ
ルによる水注入部、その後に円筒型剪断機構部及び混合
機構部を備え、上記水注入部の直径と円筒型剪断機構部
の直径は、前者に対して後者を同寸法か、好ましくは大
にし、上記円筒形剪断機構部はシリンダ内部の一箇所に
設けて剪断加工を一回のみ行い、上記混合機構部は二段
配置して、その後段部分はスクリュ軸の外周面から円周
方向に間隙を保って突出する粒状突起の環状配列の軸方
向の間隔と、シリンダの内周面から円周方向に間隙を保
って突出する粒状突起の環状配列の軸方向の間隔とが互
いの粒状突起を交互に埋めるように構成されてこの混合
機構部を通過する間に、溶融ＴＰＥと水との混合物に対
して切り返し作用による強力な混合作用を加えるように
し、シリンダの後端に、各種の孔径の絞り孔をその中心
に有し断面形状が凹レンズ状のフローガイドを交換可能
に内蔵し、後端に成形ダイを取換可能に固定した押出し
ヘッドを連接し、上記成形ダイの開口断面積に対して円
筒型剪断機構部と混合機構部における溶融ＴＰＥと水と
の混合物の圧力が最適となるような孔径のフローガイド
をテストで選択して押出しヘッドに取り付け、さらに、
シリンダの内径ｄに対して供給・溶融領域の軸方向長さ
を１４〜２０ｄ、剪断機構部の軸方向の長さを２．５〜
７．５ｄ、混合機構部の前段部分の軸方向の長さを２．
５〜７．５ｄ、混合機構部の後段部分の軸方向の長さを
２〜６ｄとし、上記フローガイドの中心に上記絞り孔を
直接設けた、ことを特徴とする。
消するために開発されたもので、水を発泡剤として熱可
塑性エラストマー（ＴＰＥ）の発泡成形体を製造するた
めに、スクリュ軸と、その回転駆動装置と、上記スクリ
ュ軸を内蔵したシリンダと、シリンダに１個あるいは複
数設けられた発泡剤注入ノズルとを備えた押出し成形機
において、スクリュ軸はスクリュネジ山を有する供給・
溶融領域の終端に溶融した溶融ＴＰＥの通過量調整用の
環状ダム、その後にシリンダの内側に突出した注入ノズ
ルによる水注入部、その後に円筒型剪断機構部及び混合
機構部を備え、上記水注入部の直径と円筒型剪断機構部
の直径は、前者に対して後者を同寸法か、好ましくは大
にし、上記円筒形剪断機構部はシリンダ内部の一箇所に
設けて剪断加工を一回のみ行い、上記混合機構部は二段
配置して、その後段部分はスクリュ軸の外周面から円周
方向に間隙を保って突出する粒状突起の環状配列の軸方
向の間隔と、シリンダの内周面から円周方向に間隙を保
って突出する粒状突起の環状配列の軸方向の間隔とが互
いの粒状突起を交互に埋めるように構成されてこの混合
機構部を通過する間に、溶融ＴＰＥと水との混合物に対
して切り返し作用による強力な混合作用を加えるように
し、シリンダの後端に、各種の孔径の絞り孔をその中心
に有し断面形状が凹レンズ状のフローガイドを交換可能
に内蔵し、後端に成形ダイを取換可能に固定した押出し
ヘッドを連接し、上記成形ダイの開口断面積に対して円
筒型剪断機構部と混合機構部における溶融ＴＰＥと水と
の混合物の圧力が最適となるような孔径のフローガイド
をテストで選択して押出しヘッドに取り付け、さらに、
シリンダの内径ｄに対して供給・溶融領域の軸方向長さ
を１４〜２０ｄ、剪断機構部の軸方向の長さを２．５〜
７．５ｄ、混合機構部の前段部分の軸方向の長さを２．
５〜７．５ｄ、混合機構部の後段部分の軸方向の長さを
２〜６ｄとし、上記フローガイドの中心に上記絞り孔を
直接設けた、ことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１において、１１は外周に図示
しないヒータを備え、このヒータで加熱されるシリンダ
ないしバレル、１２はシリンダに内蔵されたスクリュ
軸、１４はスクリュ軸の回転駆動装置で、シリンダの前
端内部にホッパ１５からＴＰＥ、例えばオレフィンやス
チレンを主体としたペレットを供給し、回転するスクリ
ュ軸のスクリュネジ山１３を有する供給・溶融領域Ａで
ＴＰＥを１８０〜２２０℃程度に溶融して該領域Ａを通
過させ、次いで水を注入し、溶融ＴＰＥと水を混合して
最終的にはシリンダの後端に取付けた押出しヘッド１６
の成形ダイ１７からダイの開口部に対応した断面形状を
有する成形体を連続的に押出し、これを外気に触れさせ
て発泡させたのち冷却し、連続したＴＰＥの発泡成形体
（製品）を製造する。
しないヒータを備え、このヒータで加熱されるシリンダ
ないしバレル、１２はシリンダに内蔵されたスクリュ
軸、１４はスクリュ軸の回転駆動装置で、シリンダの前
端内部にホッパ１５からＴＰＥ、例えばオレフィンやス
チレンを主体としたペレットを供給し、回転するスクリ
ュ軸のスクリュネジ山１３を有する供給・溶融領域Ａで
ＴＰＥを１８０〜２２０℃程度に溶融して該領域Ａを通
過させ、次いで水を注入し、溶融ＴＰＥと水を混合して
最終的にはシリンダの後端に取付けた押出しヘッド１６
の成形ダイ１７からダイの開口部に対応した断面形状を
有する成形体を連続的に押出し、これを外気に触れさせ
て発泡させたのち冷却し、連続したＴＰＥの発泡成形体
（製品）を製造する。
【０００６】供給・溶融領域Ａの終端に位置してスクリ
ュ軸１２にはシリンダ１１の内周との間に僅少な間隙を
保つ拡径した環状ダム２１を設け、供給・溶融領域Ａで
溶融した溶融ＴＰＥが次の水注入部Ｂに流入する通過量
を上記ダム２１により調整する。
ュ軸１２にはシリンダ１１の内周との間に僅少な間隙を
保つ拡径した環状ダム２１を設け、供給・溶融領域Ａで
溶融した溶融ＴＰＥが次の水注入部Ｂに流入する通過量
を上記ダム２１により調整する。
【０００７】スクリュ軸１２には、環状ダム２１の後に
水注入部Ｂ、その後に円筒型剪断機構部Ｃを設ける。水
注入部Ｂ、円筒型剪断機構部Ｃの直径は、いずれも環状
ダム２１の直径よりも小である。そして、水注入部Ｂに
は、シリンダ１１に半径方向に貫通して取付けた水注入
ノズル２４から常温の水を３０〜３００ｋｇ／ｃｍ2に
加圧し、溶融ＴＰＥの５重量％未満、好ましくは０．５
〜２重量％程度注入する。水注入ノズル２４の取付け位
置は水注入部Ｂの軸方向の中間部とし、水注入部Ｂでの
溶融ＴＰＥの流れに逆らわない方向に好ましくは傾ける
が、その角度はスクリュ軸１２の断面円の中心を通る法
線に対して０〜１５度程度とする。
水注入部Ｂ、その後に円筒型剪断機構部Ｃを設ける。水
注入部Ｂ、円筒型剪断機構部Ｃの直径は、いずれも環状
ダム２１の直径よりも小である。そして、水注入部Ｂに
は、シリンダ１１に半径方向に貫通して取付けた水注入
ノズル２４から常温の水を３０〜３００ｋｇ／ｃｍ2に
加圧し、溶融ＴＰＥの５重量％未満、好ましくは０．５
〜２重量％程度注入する。水注入ノズル２４の取付け位
置は水注入部Ｂの軸方向の中間部とし、水注入部Ｂでの
溶融ＴＰＥの流れに逆らわない方向に好ましくは傾ける
が、その角度はスクリュ軸１２の断面円の中心を通る法
線に対して０〜１５度程度とする。
【０００８】水注入部Ｂと円筒型剪断機構部Ｃでのスク
リュ軸１２の直径は、前記したように環状ダム２１の直
径よりも小であれば同じであってもよいが、スクリュ軸
１２の直径は水注入部Ｂで小、円筒型剪断機構部Ｃでは
それよりも大であることが好ましい。このため図示の実
施形態ではスクリュ軸１２の環状ダム２１の後に直径が
小さい細径部２２を設けて水注入部Ｂとし、その後にそ
れよりも直径が大きい拡径部２５を設けて円筒型剪断機
構部Ｃにしてある。スクリュ軸１２の上記細径部２２と
シリンダ１１の内周との間に生じた水注入部Ｂの環状空
間２３に水注入ノズル２４の先端をシリンダ１１の内周
面から１〜６ｍｍ程度突入させ、前述したように筒状空
間２３中を移動する溶融ＴＰＥに常温の水を３０〜３０
０ｋｇ／cm2 に加圧し、ＴＰＥの５重量％未満、好まし
くは０．５〜２重量％程度注入する。シリンダ１１の内
径ｄが例えば９０ｍｍの場合、環状ダム２１の外径は約
８９．７ｍｍ、スクリュ軸１２の細径部２２の外径は７
５ｍｍ、拡径部２５の外径は細径部よりも２〜２０ｍｍ
程度大きく、例えば約８０〜８５ｍｍである。そして、
水注入部Ｂの軸方向長さは前記ｄに対し１．０〜４．５
ｄ、円筒型剪断機構部Ｃの軸方向長さは同じく２．５〜
７．５ｄである。
リュ軸１２の直径は、前記したように環状ダム２１の直
径よりも小であれば同じであってもよいが、スクリュ軸
１２の直径は水注入部Ｂで小、円筒型剪断機構部Ｃでは
それよりも大であることが好ましい。このため図示の実
施形態ではスクリュ軸１２の環状ダム２１の後に直径が
小さい細径部２２を設けて水注入部Ｂとし、その後にそ
れよりも直径が大きい拡径部２５を設けて円筒型剪断機
構部Ｃにしてある。スクリュ軸１２の上記細径部２２と
シリンダ１１の内周との間に生じた水注入部Ｂの環状空
間２３に水注入ノズル２４の先端をシリンダ１１の内周
面から１〜６ｍｍ程度突入させ、前述したように筒状空
間２３中を移動する溶融ＴＰＥに常温の水を３０〜３０
０ｋｇ／cm2 に加圧し、ＴＰＥの５重量％未満、好まし
くは０．５〜２重量％程度注入する。シリンダ１１の内
径ｄが例えば９０ｍｍの場合、環状ダム２１の外径は約
８９．７ｍｍ、スクリュ軸１２の細径部２２の外径は７
５ｍｍ、拡径部２５の外径は細径部よりも２〜２０ｍｍ
程度大きく、例えば約８０〜８５ｍｍである。そして、
水注入部Ｂの軸方向長さは前記ｄに対し１．０〜４．５
ｄ、円筒型剪断機構部Ｃの軸方向長さは同じく２．５〜
７．５ｄである。
【０００９】このように、水注入部Ｂではスクリュ軸１
２は円筒型剪断機構部Ｃの拡径部２５より直径が小さい
細径部２２になっていて筒状空間２３を形成しているこ
と、そして水注入ノズル２４の先端は上記筒状空間２３
中に充分に突入していることによって、筒状空間２３で
は溶融ＴＰＥの厚さを厚くして水注入ノズル２４からの
水を溶融ＴＰＥの内部に注入し易くし、水が溶融ＴＰＥ
の内部に浸透することを効果的に促進する。そして、水
注入部Ｂから円筒型剪断機構部Ｃに進入した溶融ＴＰＥ
と水との混合物に対し円筒形の拡径部２５は剪断作用を
加え、溶融ＴＰＥ中に水を効果的に分散させる。
２は円筒型剪断機構部Ｃの拡径部２５より直径が小さい
細径部２２になっていて筒状空間２３を形成しているこ
と、そして水注入ノズル２４の先端は上記筒状空間２３
中に充分に突入していることによって、筒状空間２３で
は溶融ＴＰＥの厚さを厚くして水注入ノズル２４からの
水を溶融ＴＰＥの内部に注入し易くし、水が溶融ＴＰＥ
の内部に浸透することを効果的に促進する。そして、水
注入部Ｂから円筒型剪断機構部Ｃに進入した溶融ＴＰＥ
と水との混合物に対し円筒形の拡径部２５は剪断作用を
加え、溶融ＴＰＥ中に水を効果的に分散させる。
【００１０】円筒型剪断機構部Ｃを通過した溶融ＴＰＥ
と水との混合物は、次に第１段目の混合機構部Ｄ1 と、
その後の第２混合機構部Ｄ2 とからなる混合機構部Ｄを
通過する。シリンダの内径ｄに対して第１段目の混合機
構部Ｄ1 の軸方向の長さは２．５〜７．５ｄ、第２段目
の混合機構部Ｄ2 の軸方向の長さは２〜６ｄであり、第
２段目の混合機構部Ｄ2 ではスクリュ軸１２の外周面と
シリンダ１１の内周面の双方から円周方向に間隙を保っ
て突出する粒状突起の、軸方向に間隔を保った複数の環
状配列２６，２７を有し、スクリュ軸の外周面の粒状突
起の環状配列２６の軸方向の間隔と、シリンダの内周面
の粒状突起の環状配列２７の軸方向の間隔とを互いの環
状配列の粒状突起が交互に埋める。両環状配列２６，２
７の粒状突起の形状は円形でも、四角形などの多角形で
あってもよい。
と水との混合物は、次に第１段目の混合機構部Ｄ1 と、
その後の第２混合機構部Ｄ2 とからなる混合機構部Ｄを
通過する。シリンダの内径ｄに対して第１段目の混合機
構部Ｄ1 の軸方向の長さは２．５〜７．５ｄ、第２段目
の混合機構部Ｄ2 の軸方向の長さは２〜６ｄであり、第
２段目の混合機構部Ｄ2 ではスクリュ軸１２の外周面と
シリンダ１１の内周面の双方から円周方向に間隙を保っ
て突出する粒状突起の、軸方向に間隔を保った複数の環
状配列２６，２７を有し、スクリュ軸の外周面の粒状突
起の環状配列２６の軸方向の間隔と、シリンダの内周面
の粒状突起の環状配列２７の軸方向の間隔とを互いの環
状配列の粒状突起が交互に埋める。両環状配列２６，２
７の粒状突起の形状は円形でも、四角形などの多角形で
あってもよい。
【００１１】上記第２段目の混合機構部Ｄ2 の手前の第
１段目の混合機構Ｄ1 はスクリュ軸の外周面から突出し
た粒状突起からなり、シリンダの内周面から突出した粒
状突起を備えていない。従って、シリンダ軸の第１段目
の混合機構Ｄ1 での直径は、シリンダの内周面からも粒
状突起の環状配列２７が突出する第２段目の混合機構Ｄ
2 よりも大である。
１段目の混合機構Ｄ1 はスクリュ軸の外周面から突出し
た粒状突起からなり、シリンダの内周面から突出した粒
状突起を備えていない。従って、シリンダ軸の第１段目
の混合機構Ｄ1 での直径は、シリンダの内周面からも粒
状突起の環状配列２７が突出する第２段目の混合機構Ｄ
2 よりも大である。
【００１２】図１（ａ）の実施形態のスクリュ軸１２に
は、図２に示したものを使用している。このスクリュ軸
の第１段目の混合機構部Ｄ1 のスクリュ軸の外周面から
突出する粒状突起は、該第１段目の混合機構部Ｄ1 の全
長の中間部にサクストン型等で代表されるミキシングパ
ターンの複数列の突起２８と、上記中間部の前後の各端
部、又はそのどちらか一方の端部に円周方向に間隙を有
し、軸方向に間隔を保って設けられた複数宛の突起の環
状配列２９からなっている。図では突起の環状配列２９
は螺旋状の配列の突起２８の前後の各部に設けた場合を
示している。これらの突起２８，２９の形状は円形であ
っても、四角形などの多角形であっても良い。
は、図２に示したものを使用している。このスクリュ軸
の第１段目の混合機構部Ｄ1 のスクリュ軸の外周面から
突出する粒状突起は、該第１段目の混合機構部Ｄ1 の全
長の中間部にサクストン型等で代表されるミキシングパ
ターンの複数列の突起２８と、上記中間部の前後の各端
部、又はそのどちらか一方の端部に円周方向に間隙を有
し、軸方向に間隔を保って設けられた複数宛の突起の環
状配列２９からなっている。図では突起の環状配列２９
は螺旋状の配列の突起２８の前後の各部に設けた場合を
示している。これらの突起２８，２９の形状は円形であ
っても、四角形などの多角形であっても良い。
【００１３】しかし、スクリュ軸１２の第１段目の混合
機構部Ｄ1 のスクリュ軸の外周面から突出する粒状突起
は、図３に示したように、円周方向に間隙を有し、軸方
向に間隔を保って第１段目の混合機構部の軸方向の全長
にわたって設けられた環状配列３１であってもよい。こ
の配列の突起の形状も円形でも、四角形などの多角形で
もよい。
機構部Ｄ1 のスクリュ軸の外周面から突出する粒状突起
は、図３に示したように、円周方向に間隙を有し、軸方
向に間隔を保って第１段目の混合機構部の軸方向の全長
にわたって設けられた環状配列３１であってもよい。こ
の配列の突起の形状も円形でも、四角形などの多角形で
もよい。
【００１４】第１段目Ｄ1 及び第２段目Ｄ2 の混合機構
部Ｄの粒状突起の配列は該混合機構部を後に押されて通
過する溶融ＴＰＥと水との混合物に対して強力な混合作
用を加え、該混合物内での水粒子の細分化、水粒子の分
布の均一化を促進する。
部Ｄの粒状突起の配列は該混合機構部を後に押されて通
過する溶融ＴＰＥと水との混合物に対して強力な混合作
用を加え、該混合物内での水粒子の細分化、水粒子の分
布の均一化を促進する。
【００１５】シリンダ１１の後端には、所定の内径の絞
り孔３２を中心に有する断面形状が凹レンズ形のフロー
ガイド１８を内蔵した押出しヘッド１６を接続し、フロ
ーガイドの後のダイホルダ１９の後端には成形ダイ１７
を交換可能に取付ける。
り孔３２を中心に有する断面形状が凹レンズ形のフロー
ガイド１８を内蔵した押出しヘッド１６を接続し、フロ
ーガイドの後のダイホルダ１９の後端には成形ダイ１７
を交換可能に取付ける。
【００１６】円筒型剪断機構部Ｃと、これに連続する混
合機構部Ｄにおける溶融ＴＰＥと水との混合物の圧力は
フローガイド１８の絞り孔３２を通過する際に制御さ
れ、溶融ＴＰＥと水との混合物内での水粒子の細分化、
分布の均一化を調整、安定させることができる。
合機構部Ｄにおける溶融ＴＰＥと水との混合物の圧力は
フローガイド１８の絞り孔３２を通過する際に制御さ
れ、溶融ＴＰＥと水との混合物内での水粒子の細分化、
分布の均一化を調整、安定させることができる。
【００１７】フローガイドの絞り孔を通過した溶融ＴＰ
Ｅと水との混合物は、フローガイドの後で押出しヘッド
にダイホルダ押え１９′により取付けたダイホルダ１９
の後端にダイ押え１７′を交換可能に固定した成形ダイ
１７の開口部から押出され、大気圧に接して発泡し、そ
の後、冷却して連続したＴＰＥ発泡成形体が得られる。
Ｅと水との混合物は、フローガイドの後で押出しヘッド
にダイホルダ押え１９′により取付けたダイホルダ１９
の後端にダイ押え１７′を交換可能に固定した成形ダイ
１７の開口部から押出され、大気圧に接して発泡し、そ
の後、冷却して連続したＴＰＥ発泡成形体が得られる。
【００１８】シリンダの内径ｄに対して供給・溶融領域
Ａの軸方向長さは１４〜２０ｄにする。その理由は、良
質な発泡セルを発現させるため、溶融領域ＡにおいてＴ
ＰＥを十分に可塑化および溶融させた状態で水を混合さ
せる必要があるためである。それよりも短いと可塑化お
よび溶融が不十分な状態で水を注入することになるた
め、押出された成形体の発泡状態・外観が著しく悪くな
り、長いとＴＰＥが必要以上の可塑化作用を受けて成形
上好ましくない温度上昇を引き起こすという問題を生じ
る。同じく剪断機構部Ｂの軸方向の長さを２．５〜７．
５ｄにした理由は、ＴＰＥと水との混合物が剪断作用か
ら受ける温度上昇を極力抑えながら、その一方で剪断作
用による水のＴＰＥへの練り込みによる分散化を促進す
るためで、それよりも短いとＴＰＥへの水の分散効果が
不足し、長いとＴＰＥと水との混合物に不必要な温度上
昇を来すという問題を生じる。同じく第１段目の混合機
構部Ｄ1 の軸方向の長さを２．５〜７．５ｄにした理由
は、スクリュ軸外周面に設けた突起等によるＴＰＥと水
との混合物の攪拌・混合作用を高める一方で、この攪拌
・混合作用によって引き起こされるＴＰＥと水との混合
物の発熱を極力抑えるためであり、それよりも短いと次
の第２段目の混合機構部Ｄ2 での最終的な混合を加味し
たとしても、製品品質から見た場合に十分な水の微粒子
化と均一な分散が得られず、長いとＴＰＥと水との混合
物の不必要な発熱を引き起こすという問題を生じる。同
じく第２段目の混合機構部Ｄ2 の軸方向の長さを２〜６
ｄにした理由は第１段目の混合機構部Ｄ1 でやや細分化
された水とＴＰＥとの混合物に対して更に強力な切り返
し作用を加えて水の微粒子化と均一な分散とを達成する
こと、並びに切り返し作用によるＴＰＥと水との混合物
の発熱を極力押さえ込むためであり、それより短いと製
品として必要な微小で均一に分散したセルが発現せず、
長いとＴＰＥと水との混合物の温度が上昇し、ダイから
出た後での形状保持が困難になるという問題を生じる。
Ａの軸方向長さは１４〜２０ｄにする。その理由は、良
質な発泡セルを発現させるため、溶融領域ＡにおいてＴ
ＰＥを十分に可塑化および溶融させた状態で水を混合さ
せる必要があるためである。それよりも短いと可塑化お
よび溶融が不十分な状態で水を注入することになるた
め、押出された成形体の発泡状態・外観が著しく悪くな
り、長いとＴＰＥが必要以上の可塑化作用を受けて成形
上好ましくない温度上昇を引き起こすという問題を生じ
る。同じく剪断機構部Ｂの軸方向の長さを２．５〜７．
５ｄにした理由は、ＴＰＥと水との混合物が剪断作用か
ら受ける温度上昇を極力抑えながら、その一方で剪断作
用による水のＴＰＥへの練り込みによる分散化を促進す
るためで、それよりも短いとＴＰＥへの水の分散効果が
不足し、長いとＴＰＥと水との混合物に不必要な温度上
昇を来すという問題を生じる。同じく第１段目の混合機
構部Ｄ1 の軸方向の長さを２．５〜７．５ｄにした理由
は、スクリュ軸外周面に設けた突起等によるＴＰＥと水
との混合物の攪拌・混合作用を高める一方で、この攪拌
・混合作用によって引き起こされるＴＰＥと水との混合
物の発熱を極力抑えるためであり、それよりも短いと次
の第２段目の混合機構部Ｄ2 での最終的な混合を加味し
たとしても、製品品質から見た場合に十分な水の微粒子
化と均一な分散が得られず、長いとＴＰＥと水との混合
物の不必要な発熱を引き起こすという問題を生じる。同
じく第２段目の混合機構部Ｄ2 の軸方向の長さを２〜６
ｄにした理由は第１段目の混合機構部Ｄ1 でやや細分化
された水とＴＰＥとの混合物に対して更に強力な切り返
し作用を加えて水の微粒子化と均一な分散とを達成する
こと、並びに切り返し作用によるＴＰＥと水との混合物
の発熱を極力押さえ込むためであり、それより短いと製
品として必要な微小で均一に分散したセルが発現せず、
長いとＴＰＥと水との混合物の温度が上昇し、ダイから
出た後での形状保持が困難になるという問題を生じる。
【００１９】上記各部の軸方向長さの範囲内で、その長
さをどの値にするかは溶融すべきＴＰＥの種類、要求さ
れる単位時間当たりの押出量、製品に対して要求される
比重等の条件に応じて適切に定める。
さをどの値にするかは溶融すべきＴＰＥの種類、要求さ
れる単位時間当たりの押出量、製品に対して要求される
比重等の条件に応じて適切に定める。
【００２０】この発明による押出し成形機の一実施例
と、その運転状況及び成形した製品の概略を次表に示
す。
と、その運転状況及び成形した製品の概略を次表に示
す。
【００２１】
【表１】
【００２２】上記実施例では成形ダイの開口部の断面積
３５．０６ｍｍ2 に対し孔径６ｍｍの絞り孔を有するフ
ローガイドを使用することにより絞り孔の手前でのシリ
ンダの後端部内の圧力を４４ｋｇ／ｃｍ2 に制御し、高
品質の発泡成形体を製造することができた。
３５．０６ｍｍ2 に対し孔径６ｍｍの絞り孔を有するフ
ローガイドを使用することにより絞り孔の手前でのシリ
ンダの後端部内の圧力を４４ｋｇ／ｃｍ2 に制御し、高
品質の発泡成形体を製造することができた。
【００２３】成形ダイの開口部の断面積が上記３５．０
６ｍｍ2 に近ければ他の断面形状を有する高品質の発泡
成形体を製造することもできる。
６ｍｍ2 に近ければ他の断面形状を有する高品質の発泡
成形体を製造することもできる。
【００２４】又、図４に示したように絞り孔の孔径が大
小に相違した幾つかのフローガイドを準備しておき、成
形ダイの開口部の断面積が上記３５．０６ｍｍ2 とは大
きく異なる成形ダイを取付けて発泡成形体を製造する際
は、押出しダイ１６を外し、絞り孔の孔径が違うフロー
ガイドを取付けてはテストを行い、上記成形ダイの開口
部の断面積に適応した孔径の絞り孔を有するフローガイ
ドを選択して押出しダイに内蔵し、製造を行えばよい。
小に相違した幾つかのフローガイドを準備しておき、成
形ダイの開口部の断面積が上記３５．０６ｍｍ2 とは大
きく異なる成形ダイを取付けて発泡成形体を製造する際
は、押出しダイ１６を外し、絞り孔の孔径が違うフロー
ガイドを取付けてはテストを行い、上記成形ダイの開口
部の断面積に適応した孔径の絞り孔を有するフローガイ
ドを選択して押出しダイに内蔵し、製造を行えばよい。
【００２５】図示の実施例では絞り孔３２をフローガイ
ド１８の中心に開設したが、フローガイドの中心に孔径
が同じ絞り孔を有するリングを取外し可能に取付けても
よく、これによりフローガイドを外して内部を清掃する
際にリングを取外し、絞り孔を容易に清掃することがで
きる。
ド１８の中心に開設したが、フローガイドの中心に孔径
が同じ絞り孔を有するリングを取外し可能に取付けても
よく、これによりフローガイドを外して内部を清掃する
際にリングを取外し、絞り孔を容易に清掃することがで
きる。
【００２６】
【発明の効果】本発明では剪断加工を一回行うだけであ
るため、成形ダイの開口部から押出しされた成形物の温
度は低く、形状が変化するほど軟らかくならない。更
に、溶融ＴＰＥの粘度、剪断速度、スクリュの形状、成
形ダイの開口部の形状や面積等で定まるシリンダ内の圧
力が、フローガイドの絞り孔の孔径の最適条件化によっ
て得られる圧力と同レベルとなる場合には、極く狭い作
業条件範囲ではあるが、同程度の断面積を有する各種の
断面形状の高品質な発泡成形体を製造することができ
る。そして、成形ダイを取替え、断面積が異なる発泡成
形体を製造する際は、シリンダン内の圧力を、その断面
積にとって最適な条件にする孔径の絞り孔を有するフロ
ーガイドを選択して押出しダイに内蔵させ、製造を行え
ばよい。
るため、成形ダイの開口部から押出しされた成形物の温
度は低く、形状が変化するほど軟らかくならない。更
に、溶融ＴＰＥの粘度、剪断速度、スクリュの形状、成
形ダイの開口部の形状や面積等で定まるシリンダ内の圧
力が、フローガイドの絞り孔の孔径の最適条件化によっ
て得られる圧力と同レベルとなる場合には、極く狭い作
業条件範囲ではあるが、同程度の断面積を有する各種の
断面形状の高品質な発泡成形体を製造することができ
る。そして、成形ダイを取替え、断面積が異なる発泡成
形体を製造する際は、シリンダン内の圧力を、その断面
積にとって最適な条件にする孔径の絞り孔を有するフロ
ーガイドを選択して押出しダイに内蔵させ、製造を行え
ばよい。
【図１】（ａ）は本発明の押出し成形機の一実施形態の
一部を省略した断面図、（ｂ）は同上のＢ−Ｂ線での断
面図、（ｃ）は要部の拡大断面図。
一部を省略した断面図、（ｂ）は同上のＢ−Ｂ線での断
面図、（ｃ）は要部の拡大断面図。
【図２】図１の実施形態に使用したスクリュ軸の側面
図。
図。
【図３】スクリュ軸の他の一例の側面図。
【図４】絞り孔の孔径のみが違う３種類のフローガイド
の断面図。
の断面図。
１１ シリンダ １２ スクリュ軸 １３ スクリュ軸のネジ山 １４ スクリュ軸の回転駆動装置 １５ ホッパ １６ 押出しヘッド １７ 成形ダイ １８ フローガイド ２１ 環状ダム ２２ 細径部 ２３ 筒状空間 ２４ 水注入ノズル ２５ 拡径部 ２６ スクリュ軸の粒状突起の環状配列 ２７ シリンダ軸の粒状突起の環状配列 ２８ 粒状突起の螺旋状配列 ２９ 粒状突起の環状配列 ３１ 粒状突起の環状配列 ３２ 絞り孔 Ａ 供給・溶融領域 Ｂ 水注入部 Ｃ 円筒型剪断機構部 Ｄ 混合機構部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｃ０８Ｌ 21:00 Ｃ０８Ｌ 21:00 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 47/00 - 47/96 B29B 7/00 - 7/94 C08J 9/00 - 9/42
Claims (1)
- 【請求項１】 水を発泡剤として熱可塑性エラストマー
（ＴＰＥ）の発泡成形体を製造するために、スクリュ軸
と、その回転駆動装置と、上記スクリュ軸を内蔵したシ
リンダと、シリンダに１個あるいは複数設けられた発泡
剤注入ノズルとを備えた押出し成形機において、 スクリュ軸はスクリュネジ山を有する供給・溶融領域の
終端に溶融した溶融ＴＰＥの通過量調整用の環状ダム、
その後にシリンダの内側に突出した注入ノズルによる水
注入部、その後に円筒型剪断機構部及び混合機構部を備
え、 上記水注入部の直径と円筒型剪断機構部の直径は、前者
に対して後者を同寸法か、好ましくは大にし、 上記円筒形剪断機構部はシリンダ内部の一箇所に設けて
剪断加工を一回のみ行い、 上記混合機構部は二段配置して、その後段部分はスクリ
ュ軸の外周面から円周方向に間隙を保って突出する粒状
突起の環状配列の軸方向の間隔と、シリンダの内周面か
ら円周方向に間隙を保って突出する粒状突起の環状配列
の軸方向の間隔とが互いの粒状突起を交互に埋めるよう
に構成されてこの混合機構部を通過する間に、溶融ＴＰ
Ｅと水との混合物に対して切り返し作用による強力な混
合作用を加えるようにし、 シリンダの後端に、各種の孔径の絞り孔をその中心に有
し断面形状が凹レンズ状のフローガイドを交換可能に内
蔵し、後端に成形ダイを取換可能に固定した押出しヘッ
ドを連接し、 上記成形ダイの開口断面積に対して円筒型剪断機構部と
混合機構部における溶融ＴＰＥと水との混合物の圧力が
最適となるような孔径のフローガイドをテストで選択し
て押出しヘッドに取り付け、 さらに、シリンダの内径ｄに対して供給・溶融領域の軸
方向長さを１４〜２０ｄ、剪断機構部の軸方向の長さを
２．５〜７．５ｄ、混合機構部の前段部分の軸方向の長
さを２．５〜７．５ｄ、混合機構部の後段部分の軸方向
の長さを２〜６ｄとし、 上記フローガイドの中心に上記絞り孔を直接設け た、 ことを特徴とする熱可塑性エラストマーの発泡成形体の
押出し成形機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26223599A JP3352433B2 (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | 熱可塑性エラストマーの発泡成形体の押出し成形機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26223599A JP3352433B2 (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | 熱可塑性エラストマーの発泡成形体の押出し成形機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001079919A JP2001079919A (ja) | 2001-03-27 |
| JP3352433B2 true JP3352433B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=17372966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26223599A Expired - Fee Related JP3352433B2 (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | 熱可塑性エラストマーの発泡成形体の押出し成形機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3352433B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015120596A1 (en) * | 2014-02-13 | 2015-08-20 | Empire Technology Development Llc | Methods and apparatuses for additive manufacturing |
| CN115534161B (zh) * | 2022-10-10 | 2024-08-02 | 汕头市万丽生物科技有限公司 | 塑料色母粒的成型装置及使用方法 |
| CN117445358B (zh) * | 2023-12-26 | 2024-03-15 | 深圳市台钜电工有限公司 | 一种全自动化学发泡押出机及控制系统 |
-
1999
- 1999-09-16 JP JP26223599A patent/JP3352433B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001079919A (ja) | 2001-03-27 |
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