JP3905408B2 - 押出成形機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出成形機に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、電子機器・電子部品等の精密機器や、果物等の傷みやすいものを外部の衝撃から保護するために、これらの機器等と一緒に収納される梱包緩衝材が多用されている。このような梱包緩衝材は、ポリプロピレン等の樹脂からなる発泡材料を発泡させ、内部に小さな空隙が形成された発泡体を成型したものである。このような発泡体は、一般に、押出成形機によって製造される。
【０００３】
すなわち、押出成形機では、発泡材料をシリンダ内に供給するとともに、タンクからシリンダ内に水や油脂等の発泡用流体を供給し、この発泡材料および発泡用流体をシリンダ内のスクリュで混練しながら、シリンダの加熱により一気に加熱する。この際、発泡材料に混練された発泡用流体は、シリンダ内で高圧下にさらされて凝縮した状態もしくは一部が気化した状態となっている。そして、この凝縮した発泡用流体を含む発泡材料は、ダイに形成された穴から押出される際に加圧状態が一気に開放され、爆発的な気化が生じて発泡体が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように発泡用流体を含む発泡材料を一気に加熱して気化させ発泡させた場合には、急激な気化による膨張の作用によって、シリンダからタンクに向かって、この発泡用流体が逆流してくる場合があった。この場合には、発泡用流体の供給量にばらつきが生じること等から、発泡材料の内部に均一な空隙が形成されないため、形状等の品質が安定した製品を安定して製造されず製造効率が悪いという問題があった。
本発明の目的は、発泡用流体の逆流を防止して、製造効率を向上できる押出成形機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る押出成形機１１は、発泡体Ｂを構成する発泡材料１が供給されるサイロ３０と、このサイロ３０に供給された発泡材料を混練しつつ搬送するシリンダ５０およびスクリュ７０とを備え、このシリンダ先端に接続されるダイ８０を介して、発泡体の成形を行う押出成形機であって、前記サイロおよび前記スクリュの間の供給経路に接続され、前記発泡材料を発泡させる発泡用流体を収容するタンク４０と、前記発泡材料を溶融するとともに、前記発泡用流体の気化温度よりも低い初期温度から前記発泡用流体が完全に気化する最終温度まで、前記シリンダの前記サイロ側基端からダイ側先端に向かって段階的に加熱するヒータ６０とを備え、前記発泡用流体は、水であり、前記ヒータは、前記初期温度が６０℃以上１００℃未満で、前記最終温度が１６０℃以上２４０℃未満に設定され、前記発泡材料および発泡用流体を６段階に加熱することを特徴とする。
【０００６】
ここで、発泡材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（６ナイロン、６，６ナイロン等；ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の一般的なプラスチックや、ポリ乳酸等の生分解性プラスチック等を採用できる。また、発泡材料としては、これらのプラスチックに、所定の添加物を加えたり、紙やでんぷん等の増量剤を加えたもの等も採用できる。また、紙やでんぷん等の増量剤を加えたものの他に、粉砕した木粉、活性炭、茶殻等の植物由来または木材由来の材料を加える構成としてもよい。この場合には、これらの材料を加えることにより、望ましくない物質の吸着や吸収、細菌やカビの発生等を抑えることもできる。
【０００７】
前述した段階的な加熱とは、初期温度と最終温度との間で何段階かに分けて加熱することであり、例えば、シリンダを何個所かに分けて、これらの設定温度を変え、段階的に温度勾配をかけて上昇させる構成等とすることができる。なお、初期温度と最終温度とが特定されていれば、これらの間の設定温度は特に限定されない。従って、温度が段々と高くなる設定でもよいし、途中で一度温度を下げる設定としてもよい。
【０００８】
本発明の押出成形機では、以下のようにして発泡体が製造される。
(１)まず、サイロに供給された発泡材料をシリンダ内に供給する。この際、サイロとスクリュとの間の供給経路に接続されたタンクのノズルから、サイロとスクリュとの間の供給経路にタンク内の発泡用流体を供給する。
【０００９】
(２)次に、シリンダ内に供給された発泡用流体を含むこれらの材料を、ヒータによって加熱しながらスクリュの回転により均一に混練する。この際、シリンダ内の発泡材料は、ヒータによって段階的に加熱され最終温度で溶融状態となる。また、シリンダ内の発泡用流体は、ヒータによって、初めは気化温度よりも低い初期温度まで加熱された後に、段階的に最終温度まで加熱される。そして、溶融状態の発泡材料の中に、凝縮した発泡用流体が均一に分散した混練後の材料（混練材料）は、スクリュの回転によってダイ側へ搬送されることになる。
【００１０】
(３)ダイ側へ搬送された混練材料は、さらにスクリュの回転によって、ダイを介して所定形状に成型されつつ、ダイに形成された穴から外部側へと押し出される。この際、外部側へ押し出された混練材料において、凝縮した発泡用流体は加圧状態から解放されて爆発的に気化し、また、発泡材料は急激に冷却されて硬化するため、発泡材料の内部に空隙を有する発泡体が形成される。
(４)その後、適宜、裁断されて製品化される。
【００１１】
このように、シリンダ内に供給された発泡用流体は、混練材料の搬送に伴って段階的に加熱されるため、従来のように一気に気化温度以上まで加熱する場合に比べて、発泡用流体の急激な膨張変化等の影響を受けず、発泡用流体のタンク側への逆流を防止できる。
また、スクリュとサイロとの間の供給経路に発泡用流体を供給する構成としたので、シリンダ内のスクリュに直接発泡用流体を供給しないため、シリンダ内での発泡用流体の変化の影響を受けないから、発泡用流体のタンク側への逆流をより一層防止できる。このようにタンク側への逆流を防止できるため、品質の安定した発泡体を効率よく製造できる。以上より、本発明の目的を達成できる。
【００１２】
以上の押出成形機において、前記発泡用流体は、水であり、前記ヒータは、前記初期温度が６０℃以上１００℃未満で、前記最終温度が１６０℃以上２４０℃未満に設定され、前記発泡材料および発泡用流体を６段階に加熱するので、シリンダ内に供給された水は、ヒータによってまず沸点（通常、水の沸点は１００℃）以下の温度にさらされた後に、６段階に分けて加熱され、最終的には１６０℃以上２４０℃未満の環境にさらされる。この際、加熱された水は、一度気化した後に、シリンダおよびダイで囲まれた空間内および後から搬送される発泡材料によって加圧されて凝縮し、ダイから外部へと排出され加圧状態が開放された際に一気に気化するため、これにより、発泡体が形成される。このように入手が容易な水を原料として用いても、段階的に加熱することにより水の逆流を防止でき、よって、品質の安定した発泡体を効率よく安価で製造できる。
【００１３】
前記発泡材料は、粉粒状に形成され、前記サイロの側面部分３３Ａを、間欠的に振動させる振動機構３４を備えることが好ましい。
ここで、粉粒状の発泡材料としては、粉状物や、粒状物、ペレット状のもの、粉砕物等が採用できる。
また、振動機構としては、例えば、モータによってカムを回転させてサイロの側面部分を殴打して振動させる機構や、板ばねや電磁石等を用いて電磁的な振動力により振動させる機構等を採用できる。
このような構成では、例えば、サイロ内において、粉粒状に形成された発泡材料同士が固着したとしても、振動機構がサイロの側面部分を間欠的に振動させるので、発泡材料同士の固着を解消して、粉粒状の発泡材料をシリンダ内に円滑に供給できる。
【００１４】
前記振動機構は、モータ３４１と、このモータに連結されたカム３４２とを備え、このカムは、前記モータの駆動に応じて、前記サイロの側面部分を殴打することにより、前記サイロを振動させることが好ましい。
このような場合では、モータにカムを取り付け、モータによって回転するカムの先端がサイロの側面部分を殴打するように配置するだけで、比較的簡単に振動機構を構成できる。
【００１５】
以上の押出成形機において、前記ダイには、押出し用の複数の穴８２Ａが形成され、これらの複数の穴は、隣接する３つの穴により規定される三角形の形状が互いに等しくなるように分散配置されていることが好ましい。
【００１６】
ここで、製造される発泡体には、未発泡部分の発生や、過剰発泡によるふくれ・欠け、ダイにおける発泡材料のつまり、未融着等により、形状等の品質が不安定となる場合があった。しかしながら、前述した位置に穴を形成する簡単な構成でありながら、ダイに形成された複数の穴同士の距離が略均等に位置することとなるから、ダイから排出され発泡した発泡体の形状等の品質を簡単に安定させることができる。
【００１７】
また、前記複数の穴は、それぞれ円形状に形成され、この円形穴の直径は、１．８ｍｍ〜２．２ｍｍであることが好ましい。
このような構成とした場合には、穴の直径が１．８ｍｍよりも小さい場合には、発泡不十分な部分が発生するおそれがある。また、穴の直径が２．２ｍｍよりも大きい場合にも、同様に発泡不十分な部分が発生するおそれがある。このため、ダイの穴の直径を前述した範囲とすることにより、十分に発泡した品質の良い発泡体をより一層確実に得ることができる。
【００１８】
以上の押出成形機において、前記ダイを、１６０℃〜２２０℃の間の温度に調整する調温装置１００を備えることが好ましい。
このような構成において、調温装置による加熱により、ダイの温度を１６０℃よりも小さくした場合には、発泡が不十分な部分が発生するおそれがあり、ダイの温度を２２０℃よりも大きくした場合には、過度の過熱により発泡材料に対して、熱劣化によるコゲが発生してしまうというおそれがある。このため、前述した範囲でダイの調温を行うことにより、十分に発泡して品質の良い発泡体をより一層確実に得ることができる。
【００１９】
以上の押出成形機において、前記ダイの代わりに前記シリンダ側に配置され、一定速度で回転することにより、前記シリンダから押し出された発泡体を切断するカッタ２００を備えて構成してもよい。
ここで、例えば、カッタとしては、シリンダに取り付けられシリンダから押出された混練材料を排出する口金部分と、この口金部分から排出された混練材料が発泡した発泡体を切断するカッタ本体とを備えて構成できる。
このような構成によれば、前述したカッタ本体のカッタの刃部分の回転速度と、混練材料（発泡体）の押しだし速度、例えば、スクリュの回転速度等とを調整するだけで、任意の長さの発泡体を簡単に製造できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る押出成形機１１を模式的に示す図である。
押出成形機１１は、図１に示すように、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を含む発泡材料１を加熱溶融し、所定形状に押し出して成型する際に、その内部に空隙を有する発泡体を形成する機械であり、発泡材料１が供給される原料タンク２０と、サイロ３０と、流体タンク４０と、シリンダ５０と、ヒータ６０と、シリンダ５０内に配置されるスクリュ７０と、ダイ８０と、ベルトコンベア９０と、ダイ８０の温度を１６０℃〜２２０℃の範囲に調整する調温装置１００とを備える。
【００２１】
ここで、発泡材料１は、主成分となる基剤２と、この基剤２に対して均一な空隙が形成されるよう調整する添加剤３とを備える。
基剤２は、樹脂成分である粉体としてのポリプロピレン２Ａを４０重量％と、非樹脂成分である粉状のコーンスターチ２Ｂを６０重量％とを含有する。ポリプロピレン２Ａの融点は１６０℃である。なお、ポリプロピレン２Ａとしては、粉体以外のペレット状等のその他の形状のものを採用してもよい。
添加剤３は、基剤２に対して所定の重量比で添加されるタルク３Ａである。
【００２２】
ここで、樹脂成分とは、一般ごみとして処分できないものである。
非樹脂成分とは、金属、紙、ガラス、およびプラスチックの各リサイクル対象成分を除く成分のことであり、容器リサイクル法においてリサイクル対象成分とされておらず、一般ごみとして処分可能なもののことである。
添加剤とは、発泡材料を発泡させる際に、発泡の具合を調整するために添加される発泡調整剤のことである。
【００２３】
原料タンク２０は、ポリプロピレン２Ａが供給される第１タンク２１と、コーンスターチ２Ｂおよびタルク３Ａが供給され、これらを均一に混合したものを収容する第２タンク２２とを備える。
【００２４】
サイロ３０は、原料タンク２０から供給された各原料２Ａ，２Ｂ，３Ａを一時的に収容し、予め設定された所定量の各原料２Ａ，２Ｂ，３Ａをシリンダ５０内へ自動的に供給するものである。このサイロ３０は、配管３０Ａを介して第１タンク２１に接続された第１サイロ３１と、配管３０Ｂを介して第２タンク２２に接続された第２サイロ３２とを備える。
【００２５】
第１サイロ３１は、ポリプロピレン２Ａを一時的に収容し、このポリプロピレン２Ａをシリンダ５０内へ供給するものであり、すり鉢状にテーパが形成されたサイロ本体３３と、このサイロ本体３３の側面部分３３Ａを、間欠的に殴打して振動させる振動機構３４とを備える。なお、ポリプロピレン２Ａは、比較的流動性が高いため、振動機構３４を設けない構成も可能である。
【００２６】
振動機構３４は、モータ３４１と、このモータ３４１に取り付けられたカム３４２とを備え、モータ３４１の駆動に応じてカム３４２が回転し、このカム３４２の先端３４２Ａが、サイロ本体３３の側面部分３３Ａを周期的に殴打する。
これにより、サイロ本体３３の側面部分３３Ａが振動するので、例え、サイロ本体３３内でポリプロピレン２Ａ同士が固着していても、これらの固着が解放され、ポリプロピレン２Ａは、すり鉢状のテーパに沿って落下し、シリンダ５０側へ移動することになる。
【００２７】
第２サイロ３２は、コーンスターチ２Ｂとタルク３Ａとを一時的に収容して、これらの原料２Ｂ，３Ａをシリンダ５０内へ供給するものであり、前述したものと同じサイロ本体３３および振動機構３４を備える。
【００２８】
流体タンク４０は、発泡用流体である水４１を収容し、サイロ３０とスクリュ７０との間の経路に接続された配管４０Ａを介して、この水４１をシリンダ５０内へ供給するものである。
シリンダ５０は、サイロ３０から供給された発泡材料１、および、流体タンク４０から供給された水４１を収容する中空箱形のものであり、シリンダ本体５１と、このシリンダ本体５１の図１中左側に位置する排出部５２とを備える。
【００２９】
ここで、図２は、シリンダ５０の一部とダイ８０とを示す分解斜視図である。図２に示すように、シリンダ本体５１には、原料１，４１の混練物である混練材料Ａ（図１）を排出する楕円形状の開口部５１Ａと、この開口部５１Ａの上下側に２つずつ合計４つのボルト孔５１Ｂとが形成されている。
排出部５２には、開口部５１Ａおよび４つのボルト孔５１Ｂを露出するとともに、ダイ８０の一部を嵌合する嵌合孔５２Ａが形成されている。
【００３０】
図１に戻って、ヒータ６０は、シリンダ５０の６箇所５０Ａ〜５０Ｆをそれぞれ独立して加熱するものであり、シリンダ５０の各箇所５０Ａ〜５０Ｆに取り付けられる６つのヒータ本体６１（６１Ａ〜６１Ｆ）と、これらの６つのヒータ本体６１（６１Ａ〜６１Ｆ）の温度をそれぞれ制御する制御部６２とを備える。
【００３１】
具体的には、シリンダ５０の６箇所５０Ａ〜５０Ｆは、図１中の右側から順番に以下のように、６段階に温度設定がなされている。なお、温度設定は、使用する原料、原料中の含水率、気象条件等により変動する。
(1)第１箇所５０Ａ： ８０℃（初期温度）
(2)第２箇所５０Ｂ：１４５℃
(3)第３箇所５０Ｃ：１８５℃
(4)第４箇所５０Ｄ：１７５℃
(5)第５箇所５０Ｅ：１７０℃
(6)第６箇所５０Ｆ：２３０℃（最終温度）
なお、ヒータ本体６１には、各箇所５０Ａ〜５０Ｆの設定温度、および実測した温度が表示されるようになっている。
【００３２】
スクリュ７０は、シリンダ５０内に供給された発泡材料１および水４１を混練し、この混練材料Ａを搬送して、シリンダ５０の排出部５２を介して外部へと排出するものであり、２本のスクリュ本体７１，７２と、これらの２本のスクリュ本体７１，７２を回転する駆動部７３とを備え、２軸構造となっている。
【００３３】
２本のスクリュ本体７１，７２は、シリンダ５０内において、互いに略平行となるように隣接して配置される。２本のスクリュ本体７１，７２には、それぞれねじ山７１Ａ，７２Ａが形成されている。これらのねじ山７１Ａ，７２Ａは同じ方向を向いている。
駆動部７３は、互いに近接する方向に２本のスクリュ本体７１，７２を回転させるものである。
従って、混練材料Ａが供給されたシリンダ５０内において、２本のスクリュ本体７１、７２が駆動部７３の駆動により同一方向に回転すると、混練材料Ａは、ねじ山７１Ａ，７２Ａによって、排出部５２側へと搬送されることになる。
【００３４】
ダイ８０は、図１，２に示すように、シリンダ５０の排出部５２から排出された混練材料Ａに空隙を形成して発泡体Ｂを構成する機能と、この発泡体Ｂを成形する機能とを有する金属製の部材であり、４つの部材で構成される第１ブロック８１と、この第１ブロック８１の排出側に取り付けられる第２ブロック８３とを備える。
【００３５】
第１ブロック８１は、シリンダ５０の排出部５２の嵌合孔５２Ａに嵌合される嵌合凸部８１１と、直方体状の第１ブロック本体８１２とを備える。
第１ブロック本体８１２において、嵌合凸部８１１とは反対側の面には、同一の直径を有する複数の小穴８２Ａが形成されている。各小穴８２Ａの直径は、２．０ｍｍである。
【００３６】
ここで、図３は、第１ブロック本体８１２において、嵌合凸部８１１とは反対側の面を示す正面図である。
図３に示すように、これらの複数の小穴８２Ａは、押出方向と直交する一方向である水平方向に幅広に形成された矩形部８１２Ａを規定した際に、この矩形部８１２Ａの４頂点の位置Ｓと、矩形部８１２Ａの長辺上を均等に分割した位置Ｔと、互いに隣接する４つの位置で構成された矩形Ｘにおける対角線の交点位置Ｕとに形成されている。すなわち、これらの複数の小穴８２Ａは、隣接する３つの小穴８２Ａにより規定される三角形の面積および形状が互いに等しくなるように分散配置されている。なお、この矩形部８１２Ａは、押出形状に対応する形状となっている。
【００３７】
また、第１ブロック本体８１２において、前記矩形部８１２Ａの上下側には、シリンダ本体５１の４つのボルト孔５１Ｂに対応する位置に２つずつ合計４つのボルト挿通孔８１２Ｂが形成されている。
【００３８】
図２に戻って、第２ブロック８３は、混練材料Ａに空隙を生じさせ、断面が所定形状の発泡体Ｂを成形するものである。この第２ブロック８３は、第１ブロック８１に取り付けられる板状の基部８３１と、この基部８３１に形成された中空で、かつ押出方向にある程度の長さ寸法を有する箱形の成形部８３２とを備える。
【００３９】
基部８３１において、第１ブロック８１の複数の小穴８２Ａに対応する位置、すなわち前記矩形部８１２Ａに対応する矩形の開口部８３１Ａが形成されている。
また、第３ブロック８３の基部８３１において、開口部８３１Ａの上下側で、第１ブロック８１の４つのボルト挿通孔８１２Ｂに対応する位置には、４つの切欠き８３Ｂが形成されている。
【００４０】
箱形の成形部８３２において、その開口部８３１Ａ側の面には、開口部８３１Ａに対応する位置に供給側開口部８３２Ａが形成されている。また、開口部８３１Ａ側の面に対向する面には、供給側開口部８３２Ａと同形状の射出側開口部８３２Ｂが形成されている。また、成形部８３２は、箱形の上面８３２Ｚが着脱自在に構成されており、この上面８３２Ｚを取り外すことにより内部が露出し、簡単に清掃できる。
【００４１】
以上のようなダイ８０において、各ブロック８１，８２は、相互に対応する切欠き８３Ｂ、ボルト挿通孔８１２Ｂ、およびボルト孔５１Ｂに、それぞれ４本のボルト８６が挿通されシリンダ５０に固定される。
【００４２】
図１に戻って、ベルトコンベア９０は、ダイ８０を構成する第２ブロック８３の射出側開口部８３２Ｂから排出された発泡体Ｂを搬送するとともに、この発泡体Ｂの粗切りを行うものである。図示を省略するが、ベルトコンベア９０の搬送経路には、製品の厚さを調整するプレスローラと、粗切りカッタとが設けられている。この粗切りカッタは、ベルトコンベア９０のコンベア速度によって製品の幅の調整を行うものであり、発泡体Ｂを冷却する冷却ファンと、発泡体Ｂを裁断する裁断装置とが設けられている。これらの装置により、発泡体Ｂは、最終製品として構成された後に所定の箱に保管される。この箱に保管された最終製品は、適宜、袋等に封入され、製品として出荷される。
【００４３】
次に、発泡体Ｂの製造手順について説明する。
<１>各振動機構３４によって、サイロ本体３３の側面部分３３Ａをカム３４２の先端で叩きながら、第１サイロ３１から所定量のポリプロピレン２Ａを、また、第２サイロ３２から所定量の原料２Ｂ，３Ａをシリンダ５０内に供給する。一方、流体タンク４０から所定量の水４１を、スクリュ７０とサイロ３０との間の原料供給経路に供給する。
【００４４】
<２>シリンダ５０内のスクリュ７０の部分に供給された各原料２Ａ，２Ｂ，３Ａおよび水４１は、スクリュ７０の回転によって混練され、混練材料Ａとなってダイ８０側へと搬送される。
この際、ポリプロピレン２Ａは、ヒータ６０によって加熱され、融点である１６０℃以上となった時、すなわち、第３箇所５０Ｃ以降の位置に運ばれた時に完全に溶融する。その他の原料２Ｂ，３Ａは、溶融したポリプロピレン２Ａに均一に分散される。
【００４５】
一方、水４１は、ヒータ６０によって加熱されるが、シリンダ５０の第１箇所５０Ａが８０℃に設定されているため、この第１箇所５０Ａの位置では、完全には気化されず、その殆どが液体のままである。その後、第２箇所５０Ｂ以降の位置では気化温度以上に加熱され気化して水蒸気となることになるが、シリンダ５０と、後から搬送される原料と、ダイ８０との間での加圧雰囲気により、凝縮することになる。これにより、水蒸気と液体とが混合された状態の水が混練材料Ａに含まれることになる。
【００４６】
<３>スクリュ７０の回転によって、シリンダ５０から排出された混練材料Ａは、調温装置１００で所定温度に調整されつつ、第１ブロック８１に形成された複数の小穴８２Ａから、複数の細長い形状として押し出される。
【００４７】
<４>この際、小穴８２Ａを通過した細長い形状の混練材料Ａは、急激に減圧されて爆発的に発泡し、複数の小穴８２Ａに応じた複数の細長い発泡体Ｂとなる。これらの細長い発泡体Ｂは、複数の小穴８２Ａが前述したように均等に配置されていることから、互いに隙間無く密着して一体化することになる。
【００４８】
ここで、発泡用流体である水４１は、気化する際にその体積が１２００倍となる。混練材料Ａにおける水４１は、均一な発泡を生じさせるために添加された添加剤の親水成分を溶解するとともに、十分な水蒸気爆発（発泡）を発生させるため、大過剰に必要とされる。一方、このように過剰な水４１を添加することは、ダイ８０から押出されて蒸発する際に潜熱を奪うため、発泡組織内部の水蒸気が液体状態の水に戻るものがあり、この液化する水４１により発泡体Ｂの体積が減少し、組織が収縮して十分な発泡体が得られないおそれがある。この際の収奪されるエネルギーは、２．２６ＭＪ／ｋｇ（５３９ｋｃａｌ／ｋｇを換算したもの）である。従って、この収奪されたエネルギー分を確保するために、調温装置１００で連続的にダイ８０を加熱することにより、水４１の気化を促進して発泡体Ｂの収縮を抑えている。
【００４９】
また、ダイ８０からの混練材料Ａの押出し圧力は、発泡用流体が水４１である場合には、ダイ８０の設定温度に対応して、下記の通りに保つ必要がある。なお、この結果を表１にまとめて示す。
・設定温度160℃：0.618 MPa（6.3kgf/cm²を換算したもの）以上
・設定温度170℃：0.795 MPa（8.1kgf/cm²を換算したもの）以上
・設定温度180℃：1.000 MPa（10.2kgf/cm²を換算したもの）以上
・設定温度190℃：1.255 MPa（12.8kgf/cm²を換算したもの）以上
なお、発泡用流体が水ではない場合には、押出し圧力を、1.28 MPa（1 3kgf/cm²を換算したもの）以上に保つ必要がある。
【００５０】
【表１】

【００５１】
<５>この一体化された発泡体Ｂは、基部８３１の開口部８３１Ａ、および成形部８３２の供給側開口部８３２Ａを介して、第２ブロック８３の成形部８３２内に供給される。
<６>この成形部８３２内に供給された発泡体Ｂは、図４に示すように、射出側開口部８３２Ｂへ運ばれる間に断面矩形の板状に形成され、射出側開口部８３２Ｂを介して、外部側へ押し出され成型される。
【００５２】
<７>射出側開口部８３２Ｂから排出された板状に連続する発泡体Ｂは、ベルトコンベア９０によって搬送される。この搬送された発泡体Ｂは、所定形状となるように適宜裁断される。
以上のような手順で、発泡体Ｂが製造される。
【００５３】
以上のような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(１)シリンダ５０内に供給された水４１は、スクリュ７０の搬送に伴ってヒータ６０により段階的に加熱されるため、一気に気化温度以上まで加熱する場合に比べて、水４１の急激な膨張変化等の影響を受けず、水４１のタンク４０側への逆流を防止できる。また、スクリュ７０とサイロ３０との間の供給経路に水４１を供給する構成としたので、シリンダ５０内のスクリュ７０に直接水４１を供給しないため、シリンダ５０内での水４１の変化の影響を受けないから、水４１のタンク４０側への逆流をより一層防止できる。以上のようにタンク４０側への逆流を防止できるため、品質の安定した発泡体Ｂを効率よく製造できる。
【００５４】
(２)入手が容易な水４１を原料として用いても、６段階に加熱することにより水４１の逆流の防止が可能である。このため、品質の安定した発泡体Ｂを効率よく安価で製造できる。
【００５５】
(３)振動機構３４によって、サイロ３１，３２の側面部分３３Ａを殴打することにより、側面部分３３Ａを間欠的に振動させるので、各サイロ３１，３２内の原料２Ａ，２Ｂ，３Ａ同士の固着を解消して、粉粒状の各原料２Ａ，２Ｂ，３Ａをシリンダ５０内に円滑に供給できる。この際、モータ３４１にカム３４２を取り付け、モータ３４１の駆動によって回転するカム３４２の先端がサイロ３１，３２の側面部分３３Ａを殴打するように配置するだけで、振動機構３４を簡単に構成できる。
【００５６】
(４)ヒータ６０は、１つの制御部６２で、シリンダ５０の６箇所５０Ａ〜５０Ｆの加熱温度を同時に調整できるから、温度調整が容易である。また、ヒータ６０では、シリンダ５０を６段階に調温可能なので、製造時の状況や環境に合わせて、適宜変更して、より高品質な発泡体Ｂを製造できる。
【００５７】
(５)第１ブロック８１には、互いに隣接する３つの小穴８２Ａにより規定されう三角形の形状が同一となるように複数の小穴８２Ａを形成したので、発泡体Ｂの形状等の品質を簡単に安定させることができる。この際、小穴８２Ａの直径を２．０ｍｍとしたので、より良好に発泡させることができ安定した形状に成形できる。
【００５８】
(６)調温装置１００によりダイ８０の温度を１６０℃〜２２０℃の間の温度に調整したので、不必要な収縮を抑えて確実に発泡させることができ、良好な形状の発泡体Ｂを製造できる。
【００５９】
(７)第１ブロック８１において、シリンダ５０の排出部５２の嵌合孔５２Ａに嵌合する嵌合凸部８１１を設けたので、第１ブロック８１が排出部５２から外れたり、ずれたりするのを防止できる。また、高圧による蒸気の抜けを防止できる利点もある。
【００６０】
(８)第２ブロック８３において、成形部８３２には、押出方向にある程度の長さを設けたので、成形部８３２内の発泡体Ｂを十分に成形できる。
【００６１】
(９)第２ブロック８３において、上面８３２Ｚを着脱自在となっており、製造後に内部の清掃を簡単に実施できる。
【００６２】
(10)スクリュ７０を２軸７１，７２としたので、１軸の場合に比べて、発泡材料１と水４１とをより一層均一に混練でき、押出成形後の発泡体Ｂの品質の安定化を図ることができる。
【００６３】
(11)主成分が一般ごみとして処分可能な非樹脂成分であるため、発泡体Ｂは、容器リサイクル法におけるリサイクル対象の成分に該当しない。このため、発泡体Ｂを一般ごみとして扱えるから、コストを抑えて簡単に処分できる。この際、一般的な発泡体に比べて樹脂成分の含有量が少ないので、焼却した際に、発熱量が小さい上に黒煙等を発生させないため、環境を保護できる。なお、このような配合でも、実際の製品として十分に利用可能な発泡体Ｂを製造できる。
【００６４】
(12)このような発泡体Ｂは、内部に形成された空隙によって柔軟性を有するため、精密機器や果物等の損傷しやすいものの緩衝材として、好適に使用できる。また、発泡体Ｂは、比較的比熱が高いので、断熱材として好適に使用できる。
【００６５】
(13)樹脂成分としてポリプロピレン２Ａを採用したが、このポリプロピレン２Ａは、他の樹脂成分に比べて、加工性や、機械適性等に優れているため、発泡体Ｂを簡単に製造できる。
【００６６】
(14)入手が容易で安価な植物性材料であるコーンスターチ２Ｂを原料として採用したので、発泡体Ｂの製造コストの削減と、製造の容易化とを図ることができる。
【００６７】
(15)発泡体Ｂを最終的には板状としたので、柔軟性に加えてある程度の剛性も確保でき、例えば、果物や野菜等を個別に仕切るための仕切り板等や、断熱材に好適に使用できる。また、発泡体Ｂは、十分な復元性と水への難溶性とを備えるため、梱包緩衝材として十分に利用できる。
【００６８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の第２実施形態に係る押出成形機１２は、前記第１実施形態に係る押出成形機１１とは、ダイ８０に対応する部分が相違しており、その他の構成は全く同じである。このため、ダイ８０の代わりに配置される部分であるカッタ２００についてのみ説明する。
なお、前記第１実施形態と同一または相当構成品には同じ符号を付し、説明を省略または簡略する。
【００６９】
図５は、本発明に係る押出成形機１２を模式的に示す図である。
図６は、カッタ２００を拡大して示す図である。
図５に示すように、カッタ２００は、シリンダ５０から押し出された混練材料Ａを発泡させて発泡体Ｂを構成し、この発泡体Ｂを切断するものである。カッタ２００は、シリンダ５０の排出部５２に取り付けられる取付部２１０と、カッタ本体２２０とを備える。
【００７０】
図６に示すように、取付部２１０は、シリンダ５０の排出部５２に取り付けられて、シリンダ５０から押し出された混練材料Ａを発泡させるとともに、ダイとして機能する部分であり、中空箱形の基材２１１と、この基材２１１の押出側の面に形成された板状の補助部材２１２とを備える。
【００７１】
補助部材２１２には、貫通する小穴２１２Ａが形成されている。
基材２１１において、シリンダ５０側の面には、シリンダ５０の排出部５２の嵌合孔５２Ａに嵌合する図示しない嵌合部が形成され、この嵌合部には、矩形状の開口部が形成されている。
また、押出側の面である補助部材２１２側の面２１１Ｘには、小穴２１２Ａに対応する位置に小穴２１２Ａよりも大きな図示しない孔が形成されている。
【００７２】
従って、シリンダ５０から押し出された混練材料Ａは、基材２１１の内部を通って、補助部材２１２の小穴２１２Ａから押し出される。押し出された際に、混練材料Ａは、減圧されて発泡し発泡体Ｂとなる。
【００７３】
カッタ本体２２０は、取付部２１０を支持するとともに、この取付部２１０から押し出された発泡体Ｂを所定の長さに切断するものであり、軸部材２２１と、この軸部材２２１を支持する支持部材２２５とを備える。
軸部材２２１は、押し出された発泡体Ｂを切断するものであり、軸本体２２２と、この軸本体２２２の先端に取り付けられた刃２２３とを備える。
【００７４】
軸本体２２２は、図示しないモータ等の駆動機構によって、一定速度で回転可能に構成されている。なお、この回転速度は、駆動機構を制御することによって調整可能となっている。
刃２２３は、軸本体に対して直交する方向で、かつ互いに平行な２つの刃２２３Ａ，２２３Ｂを備える。これらの２つの刃２２３Ａ，２２３Ｂは、その刃先２２４が、図中の矢印Ｃで示す回転方向にそれぞれ向いている。このため、例えば、刃２２３Ａが、矢印Ｃの方向に１回転する間に、刃先２２４は、小穴２１２Ａの上を２回通過することになる。
支持部材２２５は、軸本体２２２および取付部２１０を支持する部材である。
【００７５】
以上のような押出成形機１２において、シリンダ５０から押し出された混練材料Ａは、基材２１１の内部を通って、補助部材２１２の小穴２１２Ａから押し出される。押し出された際に、混練材料Ａは、減圧され発泡し発泡体Ｂとなる。
この小穴２１２Ａから押し出された発泡体Ｂは、軸本体２２２の回転に伴って回転する２つの刃２２３Ａ，２２３Ｂによって、所定の長さに切断される。このようにして、図７に示すように、例えば１０ｃｍ程度の所定長さで円筒状の発泡体Ｂが形成される。
【００７６】
以上のような本実施形態によれば、前記第１実施形態の(１)〜(15)と同様の効果に加えて、以下のような効果がある。
(16)軸本体２２２の回転速度を調整するだけで、任意の長さの発泡体Ｂを簡単に製造できる。
【００７７】
(17)補助部材２１２の小穴２１２Ａの形状や大きさを変えることにより、任意の断面形状の発泡体Ｂを簡単に製造できる。
【００７８】
(18)発泡体Ｂを比較的小さな円筒状に形成したので、精密機器の梱包緩衝材として使用する場合でも、隙間無く配置することができ、内部の精密機器を確実に保護できる。
【００７９】
なお、本発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、発泡材料としてポリプロピレン２Ａを採用したが、これには限定されず、その他の熱可塑性樹脂であってもよい。この際、コーンスターチ２Ｂやタルク３Ａ等を添加したが、これらのものを添加しなくてもよいし、その他のものを添加してもよい。例えば、前述した配合比の他に、木粉や活性炭、茶殻等の材料を、一定の割合で混合したものを採用してもよい。この際、これらの材料の添加により、吸着機能や、細菌・カビ発生抑制機能等を発揮できる程度に混合することが好ましい。以上まとめれば、要するに、発泡材料１の配合は特に限定されないということである。
【００８０】
前記各実施形態において、発泡用流体を水４１としたが、これに限らず、例えば、油脂等のその他の流体を採用してもよい。
前記各実施形態において、初期温度を８０℃としたが、これに限らず、例えば、５０℃等としてもよい。また、初期温度は、原料によっては、気化温度以上に設定してもよい。
前記各実施形態において、最終温度を２３０℃としたが、これに限らず、例えば、１５０℃等としてもよく、要するに、発泡用流体が完全に気化する温度であって、かつ発泡材料が溶融する温度であればよい。
【００８１】
前記各実施形態において、ヒータ６０を６段階に設定していたが、これに限らず、例えば、３段階としてもよく、要するに段階的に設定されていればよい。
【００８２】
前記各実施形態において、各原料２，３を粉粒状としたが、粗く粉砕しただけの状態のものでもよい。
前記各実施形態において、振動機構３４を、モータ３４１とカム３４２とによって構成したが、これに限らず、例えば、電磁的に振動させる機構等のその他の機構を採用してもよい。ただし、前記実施形態の方が、原料の供給をより効率的に行える利点がある。
さらに、前記各実施形態において、振動機構３４を、２つのサイロの両方に設けたが、いずれか一方のサイロにのみ構成したものでもよく、また、十分の効率よく原料が供給されるのであれば、特に設けなくてもよい。
【００８３】
前記各実施形態において、スクリュ７０を２軸としたが、これに限らず、１軸であってもよい。
前記第２実施形態において、刃２２３の数を２つとしたが、１つでもよく、その数は特に限定されない。
【００８４】
【実施例】
〔実施例１〜３〕
前記第１実施形態において小穴８２Ａの直径を下記の通りとした。また、各実施例における小穴８２Ａの直径と、発泡体の状態（性状）とを表２に示す。
小穴８２Ａの直径：１．８ｍｍ、２．０ｍｍ、２．２ｍｍ
これらの場合には、良好に発泡された発泡体Ｂが得られた。
【００８５】
【表２】

【００８６】
〔比較例１，２〕
前記第１実施形態において小穴８２Ａの直径を下記の通りとした以外については、前記実施例１〜３と同様とした。各比較例例における小穴８２Ａの直径と発泡体の状態（性状）とを表２に示す。
小穴８２Ａの直径：１．５ｍｍ、２．４ｍｍ
これらの場合には、十分に発泡していない部分を含む発泡体Ｂが形成される場合があった。
【００８７】
〔実施例４〜７〕
前記第１実施形態において、調温装置１００によるダイ８０の設定温度を下記の通りとした。また、各実施例における設定温度と、発泡体の形状とを表３に示す。
調温装置１００の設定温度：１６０℃、１８０℃、２００℃、２２０℃
これらの場合には、良好な形状に形成された発泡体Ｂが得られた。
【００８８】
【表３】

【００８９】
〔比較例３，４〕
前記第１実施形態において、調温装置１００によるダイ８０の設定温度を下記の通りとした以外については、前記実施例４〜７と同様とした。各比較例例における調温装置１００の設定温度と発泡体の形状とを表３に示す。
調温装置１００の設定温度：室温、２４０℃
設定温度を室温とした場合には、適正な形状に形成されない部分を含む発泡体Ｂが形成される場合があった。
また、設定温度を２４０℃とした場合には、混練材料Ａの過度の加熱により、熱劣化によるコゲが生じる場合があった。
【００９０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、シリンダ内に供給された発泡用流体は、混練材料の搬送に伴って段階的に加熱されるため、従来のように一気に気化温度以上まで加熱する場合に比べて、発泡用流体の急激な膨張変化等の影響を受けず、発泡用流体のタンク側への逆流を防止できるという効果がある。また、スクリュとサイロとの間の供給経路に発泡用流体を供給する構成としたので、シリンダ内のスクリュに直接発泡用流体を供給しないため、シリンダ内での発泡用流体の変化の影響を受けないから、発泡用流体のタンク側への逆流をより一層防止できる効果がある。このため、品質の安定した発泡体を効率よく製造できるという効果がある。
【００９１】
その上、請求項１に記載の発明によれば、入手が容易な水を原料として用いても、段階的に加熱することにより水の逆流を防止でき、よって、品質の安定した発泡体を効率よく安価で製造できるという効果がある。
【００９２】
請求項２に記載の発明によれば、振動機構がサイロの側面部分を間欠的に振動させるので、発泡材料同士の固着を解消して、粉粒状の発泡材料をシリンダ内に円滑に供給できるという効果がある。
【００９３】
請求項３に記載の発明によれば、モータにカムを取り付け、モータによって回転するカムの先端がサイロの側面部分を殴打するように配置するだけで、比較的簡単に振動機構を構成できるという効果がある。
【００９４】
請求項４に記載の発明によれば、複数の穴を隣接する３つの穴により規定される三角形の形状が互いに等しくなるように分散配置することにより、ダイに形成された複数の穴同士の距離が略均等に位置することとなるから、ダイから排出され発泡した発泡体の形状等の品質を簡単に安定させることができるという効果がある。
【００９５】
請求項５に記載の発明によれば、複数の穴の直径を１．８ｍｍ〜２．２ｍｍとしたので、十分に発泡して品質の良い発泡体を確実に得ることができるという効果がある。
【００９６】
請求項６に記載の発明によれば、調温装置によりダイを１６０℃〜２２０℃の間の温度に調整することにより、十分に発泡して品質の良い発泡体を確実に得ることができるという効果がある。
【００９７】
請求項７に記載の発明によれば、カッタの刃部分の回転速度と、混練材料（発泡体）の押しだし速度、例えば、スクリュの回転速度等とを調整するだけで、任意の長さの発泡体を簡単に製造できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る押出成形機を模式的に示す図である。
【図２】前記第１実施形態におけるシリンダの一部とダイとを示す分解斜視図である。
【図３】前記ダイを示す正面図である。
【図４】前記第１実施形態における板状の発泡体を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る押出成形機を模式的に示す図である。
【図６】前記第２実施形態におけるカッタを示す斜視図である。
【図７】前記第２実施形態における筒状の発泡体を示す図である。
【符号の説明】
１ 発泡材料
２Ａ 樹脂成分であるポリプロピレン
２Ｂ コーンスターチ
３ 添加剤
３Ａ タルク
１１，１２ 押出成形機
２０ 原料タンク
３１ 第１サイロ
３２ 第２サイロ
３３Ａ 側面部分
３４ 振動機構
４０ 流体タンク
４１ 発泡用流体としての水
５０ シリンダ
６０ ヒータ
７０ スクリュ
７１，７２ スクリュ本体
８０ ダイ
８２Ａ 複数の穴としての小穴
１００ 調温装置
２００ カッタ
３４１ モータ
３４２ カム
８１２Ａ 想定した矩形としての開口部
Ａ 混練材料
Ｂ 発泡体
Ｓ 頂点を示す位置
Ｔ 均等に分割した位置
Ｕ 対角線の交点位置

Claims (7)

1. 発泡体を構成する発泡材料が供給されるサイロと、このサイロに供給された発泡材料を混練しつつ搬送するシリンダおよびスクリュとを備え、このシリンダ先端に接続されるダイを介して、発泡体の成形を行う押出成形機であって、
   前記サイロおよび前記スクリュの間の供給経路に接続され、前記発泡材料を発泡させる発泡用流体を収容するタンクと、
   前記発泡材料を溶融するとともに、前記発泡用流体の気化温度よりも低い初期温度から前記発泡用流体が完全に気化する最終温度まで、前記シリンダの前記サイロ側基端からダイ側先端に向かって段階的に加熱するヒータとを備え、
   前記発泡用流体は、水であり、
   前記ヒータは、前記初期温度が６０℃以上１００℃未満で、前記最終温度が１６０℃以上２４０℃未満に設定され、前記発泡材料および発泡用流体を６段階に加熱することを特徴とする押出成形機。
2. 請求項１に記載の押出成形機において、
   前記発泡材料は、粉粒状に形成され、
   前記サイロの側面部分を間欠的に振動させる振動機構を備えることを特徴とする押出成形機。
3. 請求項２に記載の押出成形機において、
   前記振動機構は、モータと、このモータに取り付けられたカムとを備え、
   このカムは、前記モータの駆動に応じて、前記サイロの側面部分を間欠的に殴打することにより、前記サイロを振動させることを特徴とする押出成形機。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の押出成形機において、
   前記ダイには、押出し用の複数の穴が形成され、
   これらの複数の穴は、隣接する３つの穴により規定される三角形の形状が互いに等しくなるように分散配置されていることを特徴とする押出成形機。
5. 請求項４に記載の押出成形機において、
   前記複数の穴は、それぞれ円形状に形成され、
   この円形穴の直径は、１．８ｍｍ〜２．２ｍｍであることを特徴とする押出成形機。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の押出成形機において、
   前記ダイを、１６０℃〜２２０℃の間の温度に調整する調温装置を備えることを特徴とする押出成形機。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の押出成形機において、
   前記ダイの代わりに前記シリンダ側に配置され、一定速度で回転することにより、前記シリンダから押し出された発泡体を切断するカッタを備えることを特徴とする押出成形機。

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