JP4164404B2 - シャフト付き棒状体の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はシャフト付き棒状体の製造方法に関し、更に詳細には、流動状態にあった熱硬化性樹脂を加熱硬化させ、全体として均一な気泡径が達成された発泡体をなし、かつ中心にシャフトが挿通された棒状体を、連続的に効率良く製造し得る方法に関するものである。なお本件発明に係る方法は、熱硬化性樹脂の発泡体からなる本体部を熱可塑性樹脂の外被で被覆した形態をとるシャフト付き棒状体を製造する工程であっても、製造過程で該外被を剥ぎ取ってシャフト付きの棒状本体部を製造する工程であってもよい。
【０００２】
【従来の技術】
コピー機やファクシミリ等の画像処理機器には、潜像転写や送紙・給紙等を行なうロールが多数設けられている。このロールは、例えばマイクロセル構造を有する高機能ウレタン素材を所要長の丸棒体として成形し、これにシャフトを同軸的に挿通配置した構造になっている。前記ロールを構成するマイクロセル構造のウレタン素材を製造するには、ウレタン原料に水や発泡材を添加せず、乾燥エアーや窒素等の造泡用ガスを該原料に混合しながら機械的に攪拌して発泡体とする方法(所謂「メカニカルフロス法」)が好適に採用されている。このメカニカルフロス法の採用により得られるロールは、その内部に含まれる気泡の大きさが略同一で、しかも均質に分散している等の優れた構造的特徴を有している。このため最終製品としてのロールは、例えば紙等のシート状の被搬送物を給送する際に要求される外周面の押圧力、すなわちニップ圧(ニップ量)が一定となって、スリップすることなく円滑に給送をなし得る等の利点を有する。
【０００３】
前記メカニカルフロス法によってウレタン発泡体のロールを製造する従来方法を、その製造装置との関係で以下に説明する。このロールは、前述した造泡用ガスとウレタン原料とを混合した流動性のある流動性樹脂原料Ｍを、図１１〜図１４に示すように、得るべき製品の外部輪郭形状に略合致するキャビティ２１８を有する成形型２１６内に注入することで成形される。すなわち成形型２１６は、図１３に示す如く、複数のキャビティ半体２２０を分割面上に凹設した一対の金型半体２２２,２２２を開閉自在に蝶番軸支したもので、各成形型２１６は搬送ライン上に所要間隔で多数載置されている。また成形型２１６の所定位置には、流動性樹脂原料Ｍを注入するための注入孔２２４が、夫々のキャビティ２１８に連通するよう開設されている。更に夫々の金型半体２２２には、各キャビティ半体２２０の中心軸線に沿った部位に断面が半円状をなす溝２２６が形成されており、該成形型２１６が開放された際に、この溝２２６に丸棒状の中子２２８が装着されるようになっている。
【０００４】
前記成形型２１６は、図１３に示す工程で使用されて、樹脂ロールＲの製造がなされる。すなわち、製造ラインＭＬの所定位置に設けた中子装着ステーションＣＳにおいて、上流側から到来した成形型２１６は停止する。そして成形型２１６の一方の金型半体２２２を上方へ回動させて、キャビティ半体２２０を開放させる。この状態で、他方の金型半体２２２における夫々のキャビティ半体２２０に、前記半丸状の溝２２６を介して中子２２８を夫々装着する。この中子２２８は、最終製品となる樹脂ロールＲに同心的に挿通配置されるシャフトと同じ外径寸法で、かつ該ロールＲに要求される軸方向の長さより充分大きい長さに設定した棒状部材である。すなわち中子２２８は、前記溝２２６に装着されることでキャビティ半体２２０の中心軸心に整列して延在する。
【０００５】
前記中子２２８が装着された成形型２１６は、上方の金型半体２２２を回動させることで型閉めがなされ、次いで１ブロック分だけ製造ラインＭＬに沿って下流側の原料注入ステーションＲＳへ移動される。また、上流側に位置していた別の成形型２１６が下流側に搬送され、前記中子装着ステーションＣＳに到来すると、同様にして各キャビティ２１８への中子２２８の装着がなされる。製造ラインＭＬの原料注入ステーションＲＳに到来した成形型２１６へは、原料注入装置２３２からの流動性樹脂原料Ｍが、前記注入孔２２４を介して注入される。この流動性樹脂原料Ｍが注入された成形型２１６は、製造ラインＭＬの下流側に設けたトンネル加熱炉２３４により加熱される。この加熱により流動性樹脂原料Ｍは、成形型２１６のキャビティ２１８内で反応・硬化し、該キャビティ２１８の内部輪郭形状を外部輪郭形状とするロールＲに成形される。なおトンネル加熱炉２３４は、製造ラインＭＬに沿って設けた所要長の加熱炉であって、内部温度が流動性樹脂原料Ｍの反応・硬化に必要な所要温度に制御・保持されている。
【０００６】
トンネル加熱炉２３４での反応・硬化終了後、前記成形型２１６は更に下流側に位置する脱型ステーションＤＳに搬送される。この脱型ステーションＤＳで成形型２１６は、上方の金型半体２２２を回動させることで開放される。この状態下に、前記中子２２８を前記溝２２６から持上げることで、発泡体の樹脂ロールＲがキャビティ半体２２０から脱型される。そして、中子２２８をロールＲから引き抜くことで中空の成形品が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記成形型２１６を使用した製造装置によれば、キャビティ２１８の内部で流動性樹脂原料Ｍに熱が加えられ、反応・硬化の過程を経ることで所期の樹脂ロールＲが得られる。しかしこの製造装置は、以下の問題点を内在している。
▲１▼ 成形型２１６の開閉によるバッチ処理を基本とするので、樹脂ロールＲを連続的に製造することができず、従って製造効率が低く製造コストも嵩む難点がある。
▲２▼ 流動性樹脂原料Ｍの加熱は、基本的に成形型２１６を介して外部から行なう外ない。従って、キャビティ２１８中における流動性樹脂原料Ｍの反応・硬化に部分的なバラツキを生じ、得るべき樹脂ロールＲの物性が不均質になってしまう。殊に、樹脂ロールＲの材質たるウレタン発泡体は良好な断熱体であり、先に反応・硬化する表面側の部位が断熱作用を発揮するので、該反応・硬化後の表面部位より更に内側への熱の効率的な伝達ができなくなる。このため樹脂ロールＲの物性が、半径方向に亘って大きく不均質となってしまう。
▲３▼ そこで前記加熱による弊害を少なくすると共に、前記反応・加熱に必要な時間を短縮するために、成形型２１６および中子２２８に予熱を施すことが行なわれる。この場合、成形型２１６へ流動性樹脂原料Ｍを注入するに先立ち前述の加熱が施されるが、該原料Ｍは該成形型２１６の所定部位に設けた注入孔２２４(図１１および図１２参照)から注入される。このため、図１４に示す如く、注入孔２２４近傍の流動性樹脂原料Ｍが最も速く接触する部位から順次反応・硬化が始まってしまう。その結果、得られた樹脂ロールＲの物性は、流動性樹脂原料Ｍの注入経路(樹脂ロールＲの軸方向)に沿って異なってしまう、という重大な欠点が指摘される。
▲４▼ 前述の▲２▼および▲３▼で述べた問題を回避するために、流動性樹脂原料Ｍを低温から長い時間を掛けて昇温させ、該原料Ｍ内の温度差を解消する手段が考えられる。この場合は、所要の加熱を完了するのに長い時間を要するが、しかるにバッチ処理はサイクルタイムが短い方が良いので、この手法は工業的量産に適していないことが明らかである。
【０００８】
【発明の目的】
この発明は、前述した従来技術に内在している課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、流動状態にある熱硬化性樹脂を加熱硬化させ、全体として均一な気泡径が達成された発泡体としてのシャフト付き棒状体を連続的に効率良く製造し得る方法を提供することを目的とする。この製造方法は、熱硬化性樹脂の発泡体を熱可塑性樹脂の外被で被覆したシャフト付き棒状体を製造するものであっても、製造過程で該外被を剥ぎ取って棒状のシャフト付き発泡体を製造するものであってもよい。
【０００９】
【発明を解決するための手段】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本発明に係るシャフト付き棒状体の製造方法は、加熱して可塑化させた熱可塑性樹脂を、ダイから連続的に押出す工程と、前記押出された熱可塑性樹脂をサイジングスリーブに通過させ、その外部輪郭形状を規制して筒状の外被を成形する工程と、前記筒状に成形された外被の内部へ、その上流側からシャフトを供給する工程と、流動状態にある熱硬化性樹脂を、筒状に成形された外被の内部に供給管を介して充填供給する工程と、シャフト保持手段を前記シャフトへ向け半径方向内方へ移動させて、前記外被および熱硬化性樹脂を陥凹変形させた状態で該シャフトを保持すると共に、該外被の中心軸線に沿って所要距離だけ下流側へ移動した後、該シャフトを解放して原位置へ帰還する動きを反復する工程と、前記各工程の最下流側に配設した移送装置により、前記シャフトを内部に有する棒状体の本体部を前記外被と共に引張り移送する工程とからなることを特徴とする。
【００１０】
同じく前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本願の別の発明に係るシャフト付き棒状体の製造方法は、加熱して可塑化させた熱可塑性樹脂を、ダイから連続的に押出す工程と、前記押出された熱可塑性樹脂をサイジングスリーブに通過させ、その外部輪郭形状を規制して筒状の外被を成形する工程と、前記筒状に成形された外被の内部へ、その上流側からシャフトを供給する工程と、流動状態にある熱硬化性樹脂を、筒状に成形された外被の内部に供給管を介して充填供給する工程と、シャフト保持手段を前記シャフトへ向け半径方向内方へ移動させて、前記外被および熱硬化性樹脂を陥凹変形させた状態で該シャフトを保持すると共に、該外被の中心軸線に沿って所要距離だけ下流側へ移動した後、該シャフトを解放して原位置へ帰還する動きを反復する工程と、前記外被の内部に供給されて流動状態にある前記熱硬化性樹脂およびシャフトを加熱領域に通過させ、該熱硬化性樹脂を硬化させて棒状体の本体部となす工程と、前記各工程の最下流側に配設した移送装置により、前記シャフトを内部に有する棒状体の本体部を前記外被と共に引張り移送する工程とからなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明に係るシャフト付き棒状体の製造方法について、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。本方法により製造されるシャフト付き棒状体は、硬化した熱硬化性樹脂の本体部と、該本体部を被覆している熱可塑性樹脂の外被とからなるが、この外被は剥ぎ取って本体部のみとして使用しても、外被を有する棒状体そのままとして使用してもよい。また硬化した熱硬化性樹脂の本体部は、後述の如く、メカニカルフロス法による発泡体であっても、また化学的発泡法による発泡体であってもよく、主として事務用機器等の各種シャフト付きロールとして使用されるが、用途はこれに限定されるものではない。更に棒状体または該棒状体から外被を剥ぎ取った本体部の横断面は、一般に円形とされるが、前記外被は後述するサイジングスリーブによって、それ以外の楕円形や多角形にもなし得るものである。
【００１２】
図１〜図９は、実施例に係るシャフト付き棒状体の製造方法を好適に実施し得る製造装置の一例を示し、図１は該製造装置の全体的な構成を示す概略図で、棒状体から熱可塑性樹脂の外被を剥ぎ取る装置を付加したものである。図２は同様の概略全体図であるが、前記外被の剥ぎ取り装置を備えていない。また、本実施例に係る方法により製造される棒状体または該棒状体から外被を剥ぎ取った本体部には、その中心にシャフト８０が挿通されている。
【００１３】
図１および図２において、符号Ａは熱可塑性および熱硬化性樹脂の供給機構、符号Ｂはシャフトを心出し状態で保持するシャフト保持機構、符号Ｃは棒状体の加熱領域、符号Ｄは棒状体の引張り機構、符号Ｅは外被の巻取り機構(但し、図２には存在しない)、符号Ｆは棒状体の定尺切断機構を示している。また図３は熱可塑性および熱硬化性樹脂の供給機構Ａとシャフト保持機構Ｂを拡大して示し、図７は棒状体の加熱領域Ｃを示し、図８は棒状体の引張り機構Ｄおよび外被の巻取り機構Ｅを示している。
【００１４】
【全体構成について】
(1) 図１の全体略図において、上流側に位置する樹脂供給機構Ａでは、熱可塑性樹脂が筒状の外被として連続成形されると共に、この外被中に長尺のシャフトが連続的に供給される。また筒状に成形された外被の内部に、流動状態にある熱硬化性樹脂が充填供給される。
(2) 図１の樹脂供給機構Ａにおいて筒状外被の内側へ長尺のシャフトが供給されるので、該シャフトを筒状外被の長手方向に延在する中心軸線に整列させた状態(所謂心出し状態)で保持するためのシャフト保持機構Ｂが下流側に設けられている。すなわち図３〜図６に示す如く、進退自在な押圧片により外被の一部を陥凹変形させて、前記シャフトを該外被の中心軸線に沿って心出し保持する。
(3) 筒状をなす外被中に供給された熱硬化性樹脂は未だ流動状態を保持しているので、外被と共に下流側に給送された該熱硬化性樹脂は、加熱領域Ｃにおいて加熱がなされて硬化する。この加熱領域Ｃにおける加熱手段としては、後述する如く、誘導加熱原理や誘電加熱原理その他輻射加熱原理が各単体で、または適宜の組合わせとして用いられる。
(4) 加熱領域Ｃの下流側には引張り機構Ｄが設けられ、硬化した熱硬化性樹脂の本体部を外被で被覆したシャフト付き棒状体を引張って下流へ連続的に移送する。
(5) 引張り機構Ｄの下流側には外被の巻取り機構Ｅが設けられ、前記シャフト付き棒状体から外被を長手方向に剥ぎ取って巻取ることで、中味たる硬化後の熱硬化性樹脂の本体部を露出させる。なお、図２に示す全体構成には、外被の巻取り機構Ｅは設けられていないので、この場合は発泡体の本体部を外被で被覆してなるシャフト付き棒状体が製造される。
(6) 外被が剥ぎ取られて露出した熱硬化性樹脂のシャフト付き本体部は、定尺切断機構Ｆにおいて所定長に切断される。但し、図２の全体構成では外被を剥ぎ取らないので、前記定尺切断機構Ｆによる切断対象は発泡体の本体部を外被で被覆したシャフト付き棒状体そのものである。
【００１５】
【樹脂供給機構Ａについて】
図３は、熱可塑性樹脂１０を供給して筒状の外被１２に成形すると共に、流動状態にある熱硬化性樹脂１４を該外被１２の内部に供給する機構Ａの概略断面図である。すなわち樹脂供給機構Ａは、可塑化された熱可塑性樹脂１０を円錐台状の外被１２として連続押出しするクロスヘッドダイ１６と、この外被１２の外部輪郭形状を筒状に規制しつつ該外被１２を冷却固化させるサイジングスリーブ１８と、前記外被１２の内部に熱硬化性樹脂１４を充填供給する供給管２０とから基本的に構成される。なお、樹脂供給機構Ａにおけるサイジングスリーブ１８の上流側には、シャフト供給源(図示せず)から長尺のシャフト８０を筒状外被１２の内側へ連続的に供給し得るようになっている。
【００１６】
図３において、ホッパ２２に貯留したペレット等の熱可塑性樹脂１０は、外周に電熱ヒータ２４が巻回配置され、内部に撹拌押出し用のオーガ２６を同軸的に備えたシリンダ２８に供給され、ここで加熱されて溶融し可塑化状態となる。前記シリンダ２８の出口は、クロスヘッド３０を介して前記クロスヘッドダイ１６に連通接続され、該シリンダ２８中の可塑化状態となった熱可塑性樹脂１０は、モータ３２により回転されるオーガ２６により撹拌されつつ、該クロスヘッドダイ１６から水平方向へ円錐台状に押出される。このクロスヘッドダイ１６は外型１６ａと心型１６ｂとからなり、２つの型１６ａ,１６ｂの間に画成した円錐台状のキャビティ３４は、その開口部を図３の右方(下流側)へ指向させている。このキャビティ３４の開口部は、得るべき棒状体の断面輪郭形状に相似した大なる輪郭形状(例えばリング状)となっている。また、クロスヘッドダイ１６には、必要に応じて熱可塑性樹脂１０の可塑化状態を温度調整するヒータが適宜設けられている。なお、前記熱可塑性樹脂１０は、後述する如く棒状体の外被１２となるものであり、この外被１２は用途に応じて後工程で剥ぎ取られるか、剥ぎ取られることなく残存するものであるので、適宜の熱可塑性樹脂、例えばポリアミド等が好適に使用される。
【００１７】
本実施例では、中心にシャフト８０を予め挿通した棒状体４８が製造され、従って若干の仕上げ工程を経ることで、例えばシャフト付きの事務用ロールを簡単かつ大量に生産することができる。すなわち図１〜図３において、前述の如く長尺のシャフト８０が、サイジングスリーブ１８の上流側に設けたシャフト供給源(図示せず)から、筒状に成形された外被１２の内側へ連続的に供給される。このシャフト８０は、最終製品の用途に応じて金属材質であっても、硬質または軟質のプラスチック等の樹脂系材質であってもよい。但し、図９で後述する如く、棒状体の加熱領域Ｂに誘導加熱装置１００を使用する場合は、前記シャフト８０の材質として、鉄系金属の如く誘導作用により自己発熱し得る磁性体が採用される。
【００１８】
前記クロスヘッドダイ１６は、その心型１６ｂの中央に所要径の開口部８４が設けられ、この開口部８４に先に述べた熱硬化性樹脂１４を供給する供給管２０が、中心軸線を上方へ偏位させた形で挿入されている。前記クロスヘッドダイ１６の下流側、すなわち図３の右方にはサイジングスリーブ１８が水平に配設され、その中心軸線を該クロスヘッドダイ１６の中心軸線に略整列させている。このサイジングスリーブ１８は、クロスヘッドダイ１６の前記リング状開口部から円錐台状に押出された熱可塑性樹脂１０を筒状の外被１２となすべく収束させて外部輪郭形状を規制し、筒状に成形された外被１２の冷却固化を行なうと共に、前記シャフト心出し機構８８が併設されるものである。
【００１９】
例えばサイジングスリーブ１８は、ドーナツ状に構成されると共に、その中央に所要径で軸方向に貫通する円筒孔３６を有し、かつスリーブ本体の内部には環状空間をなすジャケット３８が画成されている。このサイジングスリーブ１８は、中心軸線を整列させて複数個(図示例では３基)が配設され、その一列をなす各円筒孔３６の内周面は筒状外被１２の外部輪郭形状を規制する。従って円筒孔３６の内部輪郭形状は、得るべき棒状体の外部輪郭形状に略合致するよう設定してある。
【００２０】
図３に示すサイジングスリーブ１８のジャケット３８は、以下の如く負圧が供給されたり、冷却水が循環供給されたりするチャンバーとして機能する。すなわち図３の第２列目に位置するサイジングスリーブ１８のジャケット３８には、前記円筒孔３６に連通する細孔４０が所要間隔で周方向に穿設され、該ジャケット３８は図示しない負圧源に接続されている。従って、前記負圧源からの真空吸引によりジャケット３８を負圧に保持すれば、前記細孔４０を介して前記筒状をなす外被１２を吸引して前記円筒孔３６の内面に密着させることができる。但し、筒状をなす外被１２および該外被１２の内側に供給される熱硬化性樹脂１４(後述)は、同じく後述する引張り機構Ｄにより下流側へ給送されるので、前記細孔４０を介する負圧吸引の程度は該外被１２の給送を妨げない強さに設定される。
【００２１】
また、図３の第１列目および第３列目に位置するサイジングスリーブ１８のジャケット３８は、図示しない水等の冷却媒体供給部に接続し、該供給部から該ジャケット３８へ冷却媒体の循環供給がなされる。そして、前記クロスヘッドダイ１６から円錐台状に収束供給され、サイジングスリーブ１８の円筒孔３６により筒状に成形された熱可塑性樹脂１０(可塑状態)を、前記ジャケット３８により冷却固化させる。なお、熱可塑性樹脂１０を冷却固化させる手段としては、サイジングスリーブ１８の外周に多数の放熱用フィンを形成し、該フィンをファンで強制冷却する空冷式としてもよい。また図３には、長尺のシャフト８０を連続的に筒状外被１２の内側へ供給する場合に、該シャフト８０を心出し状態で保持する心出し補助機構が示されている。例えば、前記クロスヘッドダイ１６の左側、すなわち上流側の所要位置に、筒状外被１２の中心軸線と整列する所要数の支持ローラ９６が遊転状態で枢支されている。
【００２２】
図３において、前記クロスヘッドダイ１６には、流動状態にある熱硬化性樹脂１４を前記筒状をなす外被１２の内部に充填供給する供給管２０が配設されている。すなわち供給管２０は、流動状態にある熱硬化性樹脂１４を貯留した供給タンク４２に一端部が接続されると共に、その他端部を前記クロスヘッドダイ１６を貫通して前記外被１２の内側に臨ませている。前記供給タンク４２と供給管２０との間には、例えばスラリーポンプ４４が設けられ、流動状態にある熱硬化性樹脂１４の供給を容易化している。この熱硬化性樹脂１４は、例えばウレタンを公知のメカニカルフロス法に供して得た樹脂発泡体であるが、先にも述べた如く、化学的発泡法により得た樹脂発泡体であってもよい。
【００２３】
前記供給管２０を介して筒状外被１２の内部に供給された熱硬化性樹脂１４は、該外被１２の内側において軸方向に充満して行くが、この外被１２はサイジングスリーブ１８における円筒孔３６の内周面により規制されると共に、該サイジングスリーブ１８を通過した後は冷却固化されている。従って供給後の熱硬化性樹脂１４が、筒状外被１２を半径方向外方へ膨隆させることはなく、結果として流動状態にある熱硬化性樹脂１４を外被１２が被覆することになる。但し、図３に示す時点では、筒状外被１２の内部に供給された熱硬化性樹脂１４は未だ流動状態を保持しているので、該熱硬化性樹脂１４を図７に示す加熱領域Ｃに通過させて、その熱硬化を進行させる。なお、後述の如く熱硬化性樹脂１４は熱硬化させられるので、本明細書では、外被１２により被覆された熱硬化性樹脂１４の熱硬化した棒状部分を本体部４６と称し、また該本体部４６および外被１２からなる棒状部分を全体として棒状体４８と称する。
【００２４】
【シャフト保持機構Ｂについて】
図３はシャフト保持機構Ｂの概略構成も示す側断面図であり、図４は、図３に示すシャフト保持機構ＢのIV−IV線横断面図である。また図５の(ａ),(ｂ)および図６の(ａ),(ｂ)は、シャフト保持機構Ｂが外被１２の送りに従って動作する際の状態を要部拡大断面で示すものである。図３に示す如く、シャフト保持機構Ｂの中核をなすシャフト保持手段８８は、前記サイジングスリーブ１８の直下流に設けられ、矢印ａ,ｂ,ｃ,ｄの順序で矩形状軌跡を描いて移動するようになっている。
【００２５】
すなわち、▲１▼シャフト保持手段８８が矢印ａの方向(半径方向内方)に移動すると、熱可塑性樹脂１０からなる外被１２および該外被１２の内部へ供給されたばかりの熱硬化性樹脂１４を介してシャフト８０を保持して、該シャフト８０を外被１２の中心軸線に整列させた心出しを行ない、また▲２▼シャフト保持手段８８は外被１２の下流側への移動と同期して、該シャフト８０を保持した状態のまま矢印ｂの方向に移動する。そして、▲３▼シャフト保持手段８８が所要距離だけ下流側へ移動すると、シャフト８０に対する保持を解放して矢印ｃの方向(半径方向外方)に移動し、次いで矢印ｄに示す如く、外被１２の給送方向と逆の方向へ移動して原位置へ帰還する一連の動き(所謂ブロックモーション)を行なう。
【００２６】
図４は、図３に示すシャフト保持手段８８のIV−IV線横断面図であって、前記サイジングスリーブ１８の直下流でかつ筒状外被１２の半径方向外方にリング状枠体９０が配設されて、その中心を該外被１２の中心軸線と整列させている。図示例のリング状枠体９０には、周方向に中心角９０度で４つの押圧片９２が設けられ、夫々の押圧片９２は、適宜のリニアアクチュエータを駆動源とする進退駆動機構９３により、半径方向内方へ進退自在に前進可能となっている。すなわちリング状枠体９０に中心角９０度で設けた４つの押圧片９２は、同期的に前進指令を受けて半径方向内方へ一斉に前進し、図５および図６に関して説明する如く、シャフト８０に対する保持をなし得るようになっている。また４つの押圧片９２は、同期的に後退指令を受けて半径方向外方へ一斉に後退し、シャフト８０に対する保持を解放し得るようになっている。更に、前記リング状枠体９０は、図示しないブロックモーション機構に連携接続されて、図３に示した矢印ａ→ｂ→ｃ→ｄの順序で、適時の所謂ブロックモーションを反復し得るよう構成されている。
【００２７】
前記押圧片９２は、図４〜図６から判明する如く、例えば筒状外被１２が移動する方向に沿って整列配置した複数の舌片状をなすスライダ９４からなり、各スライダ９４ａ,９４ｂ,９４ｃは所要の順番と時間差とをもって、前記シャフト８０へ向けて半径方向内方へ進退自在に前進し得るよう構成されている。例えば図５および図６に示す押圧片９２は、５枚のスライダ９４を積層させた構造になっており、最外側の左右２枚のスライダ９４ａ,９４ａ、内側における左右２枚のスライダ９４ｂ,９４ｂおよび真中の１枚のスライダ９４ｃは、前記進退駆動機構９３に個別に接続されている。そして、これら５枚のスライダ９４は、図５の(ａ),(ｂ)および図６の(ａ),(ｂ)に示す動作シーケンスをもって駆動される。
【００２８】
すなわち図５の(ａ)では、前記サイジングスリーブ１８を通過した直後の熱可塑性樹脂１０からなる外被１２および該外被１２の内部へ供給されたばかりの熱硬化性樹脂１４に対し、シャフト保持手段８８の押圧片９２は原位置にあって、前記シャフト８０の保持を待機している。そして図示しない制御部から所要のタイミングで前記進退駆動機構９３に前進指令が出力されると、図５の(ｂ)に示すように、前記押圧片９２を構成する５枚のスライダ９４の内で最外側に位置する左右２枚のスライダ９４ａ,９４ａが半径方向内方へ一斉に前進して、筒状外被１２を内側へ所要寸法だけ陥凹変形させて停止する。
【００２９】
次いで図６の(ａ)に示すように、前記押圧片９２の内側に位置する左右２枚のスライダ９４ｂ,９４ｂが半径方向内方へ一斉に前進して、筒状外被１２を内側へ所要寸法だけ陥凹変形させて停止する。この場合のスライダ９４ｂ,９４ｂの前進距離は、スライダ９４ａ,９４ａの前進距離より僅かに大きく設定してあるので、前記筒状外被１２の陥凹変形量はスライダ９４ａ,９４ａによる陥凹変形量より大きくなっている。その後に、図６の(ｂ)に示す如く、前記押圧片９２における真中の１枚のスライダ９４ｃが半径方向内方へ前進して筒状外被１２を内側へ更に所要寸法だけ陥凹変形させ、前記シャフト８０を押圧保持した状態で停止する。この場合のスライダ９４ｃの前進距離は、スライダ９４ｂ,９４ｂの前進距離より僅かに大きく設定してあるから、前記筒状外被１２の陥凹変形量はスライダ９４ｂ,９４ｂによる陥凹変形量より大きくなる(勿論、スライダ９４ｃの先端は、陥凹変形した前記筒状外被１２および熱硬化性樹脂１４を介してシャフト８０を保持している)。
【００３０】
このように、スライダ９４が図５の(ａ)から図６の(ｂ)に進む間に、筒状外被１２は除々に斜面状に陥凹変形されるものであって、外被１２に無理な外力が加わることがなく、破れたり過度に変形したりする不都合を回避することができる。但し、仮にスライダ９４での押圧により外被１２が破れることがあっても、この時点で内部の熱硬化性樹脂１４は未だ熱い状態にある外被１２に接触して硬化が進行しつつあるので、その破孔から熱硬化性樹脂１４が滲出することは殆どなく、以後のシャフト８０に対する心出し機能は引続き維持される。なお、前記スライダ９４に例えば電気ヒータを設けて、該スライダ９４を所要温度に加熱するようにしておけば、筒状外被１２の材質をなす熱可塑性樹脂１０が固化しかけた状態であっても、該スライダ９４により該外被１２を好適に陥凹変形させることができる。また、前記スライダ９４が筒状外被１２に当接する部位周辺に熱風吹付けを行なって、該外被１２の当該部位を軟化状態に保持するようにしておいても、同じく該スライダ９４による該外被１２の陥凹変形を好適に実施することができる。
【００３１】
図５および図６には、筒状外被１２を挟んで上下に２つの押圧片９２,９２が示されているが、先に述べた如く、本実施例では該押圧片９２はリング状枠体９０に中心角９０度で４基設けられている。そして４基の押圧片９２における各スライダ９４は、同期的に前進指令を受けて半径方向内方へ一斉に前進するものであるが、個々のスライダ９４の動作を経時的に観察すると、図５の(ａ)から図６の(ｂ)に示すように、スライダ９４ａ,９４ａが先ず前進動作し、次いでスライダ９４ｂ,９４ｂが前進動作し、最後にスライダ９４ｃが前進動作するシーケンスを採るようになっている。この一連の前進動作が終了し、かつ真中のスライダ９４ｃによりシャフト８０を心出し保持した状態で筒状外被１２と同期して所要距離だけ下流側へ移動した後は、スライダ９４ａ,９４ｂ,９４ｃは、先と逆の動作を行なって(すなわち図６の(ｂ)から図５の(ａ)の順で)、次回におけるシャフト８０に対する保持を待機する。ちなみに各スライダ９４ａ(９４ｂ,９４ｃ)は、図６の(ｂ)に示すように、筒状外被１２および内容物である熱硬化性樹脂１４を介してシャフト８０を心出し保持するものであるが、前記の如くスライダ９４が筒状外被１２を破ってしまう場合もあり得る。このときは、前記スライダ９４はシャフト８０に直接接触して保持することになる。この意味で前記シャフト保持手段８８の実体をなす各スライダ９４ａ(９４ｂ,９４ｃ)は、シャフト８０を直接的または間接的に保持するものである。
【００３２】
【棒状体の加熱領域Ｃについて】
図７は、前記筒状の外被１２の内側に充填された流動性を有する熱硬化性樹脂１４を加熱硬化させる加熱領域Ｃを示している。すなわち加熱領域Ｃは、図１に示すように、前記サイジングスリーブ１８の下流側に中心軸線を整列させて水平に配置した加熱装置５０から基本的に構成され、この加熱装置５０により流動状態にある前記熱硬化性樹脂１４を加熱硬化させ、該熱硬化性樹脂１４を棒状をなす発泡体の本体部４６とするようになっている。
【００３３】
前記加熱装置５０は、筒状の外被１２の内側に充填供給された流動性を有する熱硬化性樹脂１４を、該外被１２と共に下流側へ給送する途次において加熱硬化させるものであるから、そのような目的に適うものであれば、加熱原理としては、例えば誘導加熱、誘電加熱、輻射加熱等の各種提案がなされる。すなわち図７は、一例として、誘導加熱装置５２と誘電加熱装置５８とをその順序で直列に配設した状態を示す概略断面図であって、個々の装置の詳細は以下に説明される通りである。なお、これら各種の加熱原理による装置は、所要に応じて単独使用としても、複数基の使用としても、また配列順序を逆にするようにしてもよい。
【００３４】
(誘導加熱装置について)
図７において符号５２は、誘導加熱の原理により流動状態にある熱硬化性樹脂１４を加熱硬化させる装置を示している。この誘導加熱装置５２は、流動状態にある熱硬化性樹脂１４が内部に充填供給された筒状の外被１２を内部通過させる、例えば鉄系金属のような磁性材質のパイプ５４と、該パイプ５４の外周に所要回数だけ巻回した誘導コイル５６とから構成される。誘導コイル５６は、図示しない高周波電流供給源に接続され、該誘導コイル５６に所要の高周波電流を流すことで、該コイル５６が巻回された前記磁性材質のパイプ５４に誘導電流が生起される。このため前記パイプ５４が自己発熱して所定温度まで昇温され、該パイプ５４の内側を通過する筒状外被１２が下流側へ給送される間に、該外被１２中の熱硬化性樹脂１４を加熱して硬化させるものである。
【００３５】
すなわち筒状外被１２に充填された熱硬化性樹脂１４は、誘導加熱されたパイプ５４の内部を通過するにつれて、該外被１２により被覆された樹脂１４の外側から中心軸(半径方向内方)へ向けて、次第にその硬化が進行することになる。なお、前述した如く外被１２は、前記サイジングスリーブ１８において熱可塑性樹脂１０を冷却固化させて得られたものであるから、この誘導加熱されたパイプ５４を通過するに際し、該外被１２が熱損傷することのないよう、該パイプの温度上昇が抑制されていることは勿論である。
【００３６】
(誘電加熱装置について)
図７において符号５８は、誘電加熱の原理により流動状態にある熱硬化性樹脂１４を加熱硬化させる装置を示している。この誘電加熱装置５８は、流動状態にある熱硬化性樹脂１４が充填された前記外被１２を通過させる、例えば塩化ビニル等の非金属を材質とするパイプ６０と、該パイプ６０の外周に所要数で配設した電極６２とから構成されている。この電極６２は、図示しないマグネトロン等の高周波供給源に接続され、該電極から例えば３,０００ＭＨｚの極超短波(マイクロウェーブ)を発生させる。この極超短波は、非金属材質のパイプ６０を透過して、外被１２により被覆されている熱硬化性樹脂１４に照射される。すなわち流動状態にあった熱硬化性樹脂１４は、前記パイプ６０の内側を通過する筒状外被１２と共に下流側へ給送される間に、所謂分子振動を生じて摩擦熱を発生することで硬化される。
【００３７】
この誘電加熱装置５８によれば、筒状外被１２に充填された熱硬化性樹脂１４が前記パイプ６０の内部を通過する際に、該熱硬化性樹脂１４に照射された極超短波が樹脂全体を均一に分子振動させて、次第にその硬化を進行させるものである。なお、このように誘電加熱装置５８によって熱硬化性樹脂１４を誘電加熱させる場合も、前記外被１２が過度に誘電加熱されて熱損傷することのないよう、該誘電加熱装置５８に対する調節制御がなされている。
【００３８】
(養生装置について)
図７において符号６４は、加熱硬化後の熱硬化性樹脂１４を引続き熱エネルギーの損失の少ない環境を通過させて、その硬化を更に緩徐に進行させるための養生装置を示している。この養生装置６４は、例えば塩化ビニル等を材質とするパイプ６６の外側に充分な断熱被覆６８を施した断熱領域を構成するものである。すなわち、上流側に設けた前記加熱装置５２,５８を通過して硬化した直後の熱硬化性樹脂１４に関して、該熱硬化性樹脂１４からの急激な熱逃失を養生装置６４により防止することで、前記本体部４６(熱硬化性樹脂の発泡体からなる)における気泡の分散状態を均一かつ安定化させることができる。図示例の養生装置６４では、充分な断熱処理を施した構成としたが、このように厳密に施した断熱構造に加えて、所要の電熱ヒータ等の積極加熱手段を設けるようにしてもよい。
【００３９】
また図７では、上流側から下流側に向けて誘導加熱装置５２,誘電加熱装置５８および養生装置６４の順で配列したが、この配列関係は本発明を限定するものでないことは勿論である。例えば、養生装置６４は必須の構成部材ではないし、また誘導加熱装置５２および誘電加熱装置５８は選択的に１基だけとしてもよいし、更に配設順序は誘電加熱装置５８を上流側に設け、その下流側に誘導加熱装置５２を設けるようにしてもよい。
【００４０】
(輻射加熱装置について)
図７には示さないが、前記加熱装置としては、流動状態にある熱硬化性樹脂１４が充填された前記外被１２を通過させる耐熱性に富む非金属材質のパイプと、該パイプの外周に巻回した電熱ヒータとから構成し、該ヒータに通電して輻射加熱を行なうことで、前記熱硬化性樹脂１４を硬化させて前記本体部４６とする輻射加熱装置を採用してもよい。
【００４１】
【棒状体の引張り機構Ｄについて】
図８は、前記加熱領域Ｃを経た棒状体４８(すなわち熱硬化性樹脂１４が硬化した棒状の本体部４６と、該本体部４６を被覆した外被１２)を引張って下流側へ移送する棒状体引張り機構Ｄを示す概略斜視図である。すなわち引張り機構Ｄは、長尺の棒状体４８における給送軌跡を挟んで対向する一対のベルトコンベヤ７０,７０からなり、各ベルトコンベヤ７０は、所要間隔だけ長手方向に離間させたプーリ７２,７２に巻掛けられている。対向し合う両ベルトコンベヤ７０,７０の間隙寸法は、給送すべき棒状体４８の断面寸法より僅かに小さい程度に設定され、各コンベヤ７０における少なくとも１つのプーリ７２を回転駆動することで、該棒状体４８を両側から押圧した状態下に下流側へ強制的に引張り移送し得るものである。従って図示例に係る引張り機構Ｄは、所謂サンドイッチコンベアを基本としており、この機構Ｄによって、最上流側に位置する前記樹脂供給機構Ａにおける外被１２の下流側への給送および加熱領域Ｃにおける棒状体４８の下流側への給送が達成されている。
【００４２】
図８には、前記引張り機構Ｄの下流側において外被１２の巻取りを行なう外被巻取り機構Ｅが設けられている。この巻取り機構Ｅは、引張り機構Ｄにより下流側へ引張り移送される棒状体４８(熱硬化性樹脂１４を硬化させた発泡体の本体部４６および外被１２)から、外被１２を長手方向に剥ぎ取ってリール等の巻取体７４に巻取るもので、これにより前記棒状体４８の中味をなす発泡体としての本体部４６が全面的に露出される。なお、棒状体４８から外被１２を剥ぎ取るに際しては、引張り機構Ｄの直下流にナイフ(図示せず)を設け、該ナイフを外被１２の下面に当てがって刺通することで、該棒状体４８の移送に伴い該外被１２の長手方向の切開がなされるようになっている。但し、外被１２の巻取りは必ずしも要件ではない。従って図２の全体構成に示す如く、外被１２の巻取り機構Ｅを設けなければ、発泡体をなす本体部４６を外被１２で被覆してなる棒状体４８が連続的に製造されることになる。
【００４３】
(棒状体の定尺切断機構Ｆについて)
図１および図２には、前記サンドイッチコンベヤからなる移送装置７０の下流側に切断装置７６が配設されている。すなわち切断装置７６は上下一対のカッタ７８,７８からなり、両カッタ７８,７８はオリジナルポジションとなる切断待機位置で相互に大きく離間待機しているが、前記本体部４６(棒状体４８)が下流側へ給送されるのに同期して、相互に近接しつつ下流側へ所要距離だけ移動して該本体部４６およびシャフト８０を切断し、次いで相互に離間した後上流側へ所要距離だけ移動して切断待機位置に復帰する所謂ブロックモーションを行なうようになっている。この切断装置７６によって、図１では外被１２が剥ぎ取られた本体部４６およびシャフト８０の定尺切断がなされ、また図２では外被１２により本体部４６が被覆された棒状体４８およびシャフト８０の定尺切断がなされる。
【００４４】
前述した定尺切断の場合に、前記シャフト８０が所要の樹脂を材質としていれば、カッタ７８,７８による切断は容易であるが、該シャフト８０の材質が金属等の硬いものであっても、これを排除するものではない。また、ここで使用されるシャフト８０は、予め所要寸法長に定まったものであっても、コイル状に巻回された線材巻取体から順次繰出される長尺シャフトとしてのものであってもよい。なお、所定寸法長での切断がなされた本体部４６または棒状体４８は、図示しない次の工程に移送されて事務用機器のロール等に仕上げられる。
【００４５】
図９は、図７と同じく棒状体４８の加熱領域Ｃを示すものであって、前述した誘導加熱装置５２、誘電加熱装置５８または代替的に輻射加熱装置が、棒状体４８(外被１２で被覆された本体部４６)の給送方向に沿って直列に適宜の配設パターンで設けられている。また棒状体４８の給送経路には、前述した養生装置６４も適宜配設してある。但し、棒状体４８は前記シャフト８０を備えているので、該シャフト８０が鉄系金属のような磁性材質で構成されている場合は、次に述べる誘導加熱原理による加熱装置が好適に使用される。
【００４６】
図９の棒状体加熱領域Ｃにおける誘導加熱装置５２の上流側には、該誘導加熱装置５２とは構成を若干異にする別の誘導加熱装置１００が配設されている。すなわち誘導加熱装置１００は、前記筒状の外被１２(熱硬化性樹脂１４が充填されている)を通過させる塩化ビニル等の非磁性体を材質とするパイプ１０２と、この非磁性材質のパイプ１０２の外周に巻回した誘導コイル１０４とから構成されている。前記誘導コイル１０４は、図示しない高周波電流供給源に接続してある。そして前記非磁性体を材質とするパイプ１０２中を、前記磁性材質のシャフト８０を熱硬化性樹脂１４と共に給送する過程で、前記誘導コイル１０４に通電すると、該シャフト８０に誘導電流が生起される。このためシャフト８０が自己発熱して所定温度まで昇温され、該シャフト８０を取り囲んでいる熱硬化性樹脂１４が加熱されて、棒状体４８の中心側からの硬化が進行する。
【００４７】
このように中心側から加熱されて硬化が進行し始めた棒状体４８は、更に下流側の前記誘導加熱装置５２に送られ、ここで該棒状体４８における外周側の硬化を進行させる。なお、図９の実施例では、誘導加熱装置５２の下流側にも、別の誘導加熱装置１００が配設されている。この下流側の誘導加熱装置１００は、前記誘導加熱装置５２を通過する間に棒状体４８の中心付近の温度が降下することがあるので、再度別の誘導加熱装置１００を通過させることで、シャフト８０の再加熱を行ない、これにより棒状体４８の全体に亘る均一な加熱を達成するものである。また図９の例では、更に下流側に誘電加熱装置５８および養生装置６４が設けられており、これらの装置も、棒状体４８における均一な径の気泡分布の確保に大きく貢献する。なお、下流側に誘導加熱装置１００を設置することは必ずしも要件でなく、これは実際の稼働状況に応じて設ければ足りる。
【００４８】
この加熱領域Ｃを通過した後の棒状体４８は、図１または図２に示す如く、外被１２の剥ぎ取りを行なって、または外被１２の剥ぎ取りを行なうことなく、所定寸法長または任意の長さに切断される。これらの工程は、先に説明したところと全く同じなので、詳細説明は省略する。但し、棒状体４８はシャフト８０を備えているので、該棒状体４８は図示しない後工程で、例えば事務機器用のシャフト付きロールとして仕上げられる。
【００４９】
(シャフト付き棒状体の製造工程について)
次に、前述した各機構(領域)Ａ〜Ｆを経由してシャフト付き棒状体４８を製造する工程を概略的に説明する。図１０は、実施例に係る製造方法の一連の流れを示す概略図であって、経時的に樹脂供給工程Ａ→シャフト保持工程Ｂ→棒状体の加熱工程Ｃ→棒状体の引張り工程Ｄ→外被の巻取り工程Ｅ→棒状体の定尺切断工程Ｆに大別される。すなわち各工程を更に詳しく観察すると、上流側から下流側へ向けて熱可塑性樹脂の押出し工程(1)と、筒状外被の成形工程(2)と、長尺のシャフトを筒状外被の内側へ供給する工程(3)と、流動状態にある熱硬化性樹脂の充填工程(4)と、シャフトを筒状外被の中心軸線に整列するよう心出し保持する工程(5)と、熱硬化性樹脂の熱硬化工程(6)と、棒状体の引張り移送工程(7)と、外被の剥ぎ取り工程(8)と、棒状体等の定尺切断工程(9)とから構成されている。
【００５０】
図１０の熱可塑性樹脂の押出し工程(1)において、前記ホッパ２２中の熱可塑性樹脂１０は、オーガ２６を備えたシリンダ２８に供給され、該シリンダ２８中で加熱されて溶融し可塑化状態となる。可塑化された熱可塑性樹脂１０は、クロスヘッドダイ１６から円錐台状に連続的に押出される。そして前記円錐台状に押出された熱可塑性樹脂１０は、筒状外被の成形工程(2)へ送られ、サイジングスリーブ１８で外部輪郭形状を規制されて筒状の外被１２に成形される。またシャフト供給工程(3)において、筒状に成形された外被１２の内部へ、長尺のシャフト８０が上流側から連続的に供給される。
【００５１】
更に熱硬化性樹脂の充填工程(4)では、前記筒状をなす外被１２の内部へ流動状態にある熱硬化性樹脂１４が、前記供給管２０を介して供給される。前記供給管２０から外被１２の内部に供給された熱硬化性樹脂１４は、該外被１２の内側において軸方向へ次第に充満して行く。なお、熱硬化性樹脂１４が充填された筒状外被１２は、前記サイジングスリーブ１８における円筒孔３６の内周面により半径方向外方への拡開が規制阻止されている。
【００５２】
シャフトを外被の内側で心出し保持する工程(5)では、図５の(ａ)に示す原位置にあるシャフト保持手段８８の押圧片９２が、制御部から所要のタイミングで前進指令を受け、図５の(ｂ)に示すように、前記押圧片９２における最外側のスライダ９４ａ,９４ａが半径方向内方へ前進して、筒状外被１２を内側へ所要寸法だけ陥凹変形させる。次に図６の(ａ)に示す如く、押圧片９２の内側に位置するスライダ９４ｂ,９４ｂが半径方向内方へ前進して、筒状外被１２を内側へ所要寸法だけ更に陥凹変形させる。最後に、図６の(ｂ)に示す如く、押圧片９２における真中のスライダ９４ｃが半径方向内方へ前進して筒状外被１２を内側へ更に陥凹変形させ、前記シャフト８０を押圧保持した状態で停止する。
【００５３】
なお、前記一連の動作を行なっている間も、筒状外被１２は下流側へ所要の速度で移送されているから、シャフト保持手段８８もこれと同期した速度で同じく下流側へ移動していることは前述した通りである。また前記一連の前進動作が終了し、かつ真中のスライダ９４ｃによりシャフト８０を心出し保持した状態で筒状外被１２と同期して所要距離だけ下流側へ移動した後は、各スライダ９４は、先と逆の動作を行なって図５の(ａ)に示す原位置に復帰し、次回におけるシャフト８０に対する保持を待機する。
【００５４】
筒状外被１２に充填供給された熱硬化性樹脂１４は、未だ流動状態を保持しているので、これを硬化させるために次の熱硬化工程(6)へ送られる。すなわち加熱領域５０には、前述した誘導加熱原理、誘電加熱原理および輻射加熱原理等を適宜選択的または併合的に採用した加熱装置５２,５８および必要に応じて養生装置６４が配設され、流動状態にあった熱硬化性樹脂１４を熱硬化させることで、得るべきシャフト付き棒状体４８における本体部４６を製造する。なお、シャフト付き棒状体４８は、先に述べた如く、筒状外被１２および該外被１２により被覆された本体部４６の全体を指称するものである。前記引張り移送工程(7)では、前記各工程の最下流側に配設した移送装置７０、例えば一対の対向配置したサンドイッチコンベヤによって、前記棒状体４８の本体部４６を、外被１２と共に引張って下流側へ連続的に移送する工程が実施される。
【００５５】
図１０に示す外被の剥ぎ取り工程(8)は、選択的に入る工程であるが、必要度から云えば、むしろ必須の工程と考えられる。すなわち本製造方法により製造されるシャフト付き棒状体４８は、硬化した熱硬化性樹脂の本体部４６と、該本体部４６を被覆している熱可塑性樹脂の筒状外被１２とからなる。但し、一般に外被１２は剥ぎ取り工程(8)において剥ぎ取られ、図１および図８に示すリール等の巻取体７４にロール状に巻取られる。シャフト付き棒状体４８から外被１２が剥ぎ取られると、長尺な棒状の本体部４６が露出することになる。この本体部４６は、前述の如く熱硬化性樹脂１４を熱硬化させた発泡体であるが、前記外被１２の剥ぎ取りにより該本体部４６の表面には全く継目が現われず、所謂シームレスの棒状発泡体が得られることになる。
【００５６】
前記剥ぎ取り工程(8)を経たシームレスの棒状発泡体からなる本体部４６または該剥ぎ取り工程(8)を経ない棒状体４８(本体部４６を筒状外被１２で被覆したもの)は、定尺切断工程(9)に送られ、前記切断装置７６に設けたカッタ７８により所要長に順次切断される。所要長に切断された本体部４６または棒状体４８は、必要に応じて仕上げ工程に送られ、例えば表面の研削加工がなされて事務機器用ロールとして仕上げられる。なお、本体部４６を外被１２で被覆してなるシャフト付き棒状体４８にあっては、前記切断工程(9)で切断することは必ずしも要件でなく、そのまま別工程へ送り出したり、一般のユーザーへ長尺物として出荷したりしてもよい。
【００５７】
本実施例では、所謂メカニカルフロス法により機械的に発泡させた熱硬化性樹脂１４を使用して、微細かつ気泡径が長手方向に均一に揃った連続発泡の気泡(セル)を有する発泡体のシャフト付き棒状体４８を製造する例を挙げ、かつ断面が円形で事務機器用ロールとして最適な棒状体４８を想定したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば断面が楕円形であったり、多角形であったりする発泡体の棒状体４８を製造することもできる。また、シャフト付き棒状体４８から外被１２を剥ぎ取って、中味をなす本体部４６を露出させることは要件でなく、用途によっては、外被１２による被覆を設けたままのシャフト付き棒状体４８として使用してもよい。更にシャフト付き棒状体４８は、定尺寸法物であっても、任意寸法長のものであってもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明に係るシャフト付き棒状体の製造方法によれば、流動状態にあった熱硬化性樹脂を加熱硬化させて、全体として均一な気泡径が達成された発泡体としての棒状体を連続的に効率良く製造し得る、という優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造方法を好適に実施し得る棒状体製造装置の全体的な構成を示す概略図であって、シャフト付き棒状体から熱可塑性樹脂の外被を剥ぎ取る装置が付加されている。
【図２】図１に係る棒状体製造装置の全体的な構成を示す概略図で、シャフト付き棒状体から熱可塑性樹脂の外被を剥ぎ取る装置は設けられていない。
【図３】熱可塑状態にある熱可塑性樹脂および流動状態にある熱硬化性樹脂を供給する機構並びにシャフト保持機構の概略断面図である。
【図４】図３に示すシャフト保持機構のIV−IV線横断面図である。
【図５】 (ａ)および(ｂ)は、シャフト保持機構が外被の送りに従って動作する際の経時状態を示す要部拡大断面図である。
【図６】同じく(ａ)および(ｂ)は、シャフト保持機構が外被の送りに従って動作する際の経時状態を示す要部拡大断面図である。
【図７】一例として、誘導加熱装置と誘電加熱装置とを直列に配設した状態を示す概略断面図である。
【図８】加熱領域を経たシャフト付き棒状体を引張って下流側へ移送する棒状体引張り機構の概略斜視図である。
【図９】別の実施形態で使用される加熱領域の概略断面図である。
【図１０】実施例に係るシャフト付き棒状体の製造方法を概略的に示す工程図である。
【図１１】従来技術に係る樹脂ロールの製造において、流動性樹脂原料の発泡に使用するロール成形金型を示す平面図である。
【図１２】図１１に示すロール成形金型に樹脂ロールが成形された際の内部状態を示す断面図である。
【図１３】従来技術に係る樹脂ロールの製造において、ロール成形金型による樹脂ロール製造装置および工程を概略的に示す斜視図である。
【図１４】図１１に示すロール成形金型に流動性樹脂原料を注入した際の、該原料の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 熱可塑性樹脂 １２ 外被
１４ 熱硬化性樹脂 １６ ダイ(クロスヘッドダイ)
１６ａ 外型 １６ｂ 心型
１８ サイジングスリーブ ２０ 供給管
２２ ホッパ ２４ 電熱ヒータ
２６ オーガ ２８ シリンダ２８
３０ クロスヘッド ３２ モータ
３４ キャビティ ３６ 円筒孔(スリーブ内面)
３８ ジャケット ４０ 細孔
４２ 供給タンク(供給源) ４４ スラリーポンプ
４６ 本体部 ４８ 棒状体
５０ 加熱装置 ５２ 誘導加熱装置
５４ パイプ(磁性材質) ５６ 誘導コイル
５８ 誘電加熱装置 ６０ パイプ(非金属材質)
６２ 電極 ６４ 養生装置
６６ パイプ(塩化ビニル) ６８ 断熱被覆
７０ ベルトコンベヤ ７２ プーリ
７４ 巻取体(リール) ７６ 切断装置
７８ カッタ ８０ シャフト
８４ 開口部 ８８ シャフト保持手段
９０ リング状枠体 ９２ 押圧片
９３ 進退駆動機構 ９４ スライダ
９６ 支持ローラ
１００ 誘導加熱装置 １０２ パイプ(非磁性材質)
１０４ 誘導コイル
Ａ 樹脂供給機構 Ｂ シャフト保持機構
Ｃ 棒状体の加熱領域
Ｄ 棒状体の引張り機構 Ｅ 外被の巻取り機構
Ｆ 棒状体の定尺切断機構
【発明の属する技術分野】
この発明はシャフト付き棒状体の製造方法に関し、更に詳細には、流動状態にあった熱硬化性樹脂を加熱硬化させ、全体として均一な気泡径が達成された発泡体をなし、かつ中心にシャフトが挿通された棒状体を、連続的に効率良く製造し得る方法に関するものである。なお本件発明に係る方法は、熱硬化性樹脂の発泡体からなる本体部を熱可塑性樹脂の外被で被覆した形態をとるシャフト付き棒状体を製造する工程であっても、製造過程で該外被を剥ぎ取ってシャフト付きの棒状本体部を製造する工程であってもよい。
【０００２】
【従来の技術】
コピー機やファクシミリ等の画像処理機器には、潜像転写や送紙・給紙等を行なうロールが多数設けられている。このロールは、例えばマイクロセル構造を有する高機能ウレタン素材を所要長の丸棒体として成形し、これにシャフトを同軸的に挿通配置した構造になっている。前記ロールを構成するマイクロセル構造のウレタン素材を製造するには、ウレタン原料に水や発泡材を添加せず、乾燥エアーや窒素等の造泡用ガスを該原料に混合しながら機械的に攪拌して発泡体とする方法(所謂「メカニカルフロス法」)が好適に採用されている。このメカニカルフロス法の採用により得られるロールは、その内部に含まれる気泡の大きさが略同一で、しかも均質に分散している等の優れた構造的特徴を有している。このため最終製品としてのロールは、例えば紙等のシート状の被搬送物を給送する際に要求される外周面の押圧力、すなわちニップ圧(ニップ量)が一定となって、スリップすることなく円滑に給送をなし得る等の利点を有する。
【０００３】
前記メカニカルフロス法によってウレタン発泡体のロールを製造する従来方法を、その製造装置との関係で以下に説明する。このロールは、前述した造泡用ガスとウレタン原料とを混合した流動性のある流動性樹脂原料Ｍを、図１１〜図１４に示すように、得るべき製品の外部輪郭形状に略合致するキャビティ２１８を有する成形型２１６内に注入することで成形される。すなわち成形型２１６は、図１３に示す如く、複数のキャビティ半体２２０を分割面上に凹設した一対の金型半体２２２,２２２を開閉自在に蝶番軸支したもので、各成形型２１６は搬送ライン上に所要間隔で多数載置されている。また成形型２１６の所定位置には、流動性樹脂原料Ｍを注入するための注入孔２２４が、夫々のキャビティ２１８に連通するよう開設されている。更に夫々の金型半体２２２には、各キャビティ半体２２０の中心軸線に沿った部位に断面が半円状をなす溝２２６が形成されており、該成形型２１６が開放された際に、この溝２２６に丸棒状の中子２２８が装着されるようになっている。
【０００４】
前記成形型２１６は、図１３に示す工程で使用されて、樹脂ロールＲの製造がなされる。すなわち、製造ラインＭＬの所定位置に設けた中子装着ステーションＣＳにおいて、上流側から到来した成形型２１６は停止する。そして成形型２１６の一方の金型半体２２２を上方へ回動させて、キャビティ半体２２０を開放させる。この状態で、他方の金型半体２２２における夫々のキャビティ半体２２０に、前記半丸状の溝２２６を介して中子２２８を夫々装着する。この中子２２８は、最終製品となる樹脂ロールＲに同心的に挿通配置されるシャフトと同じ外径寸法で、かつ該ロールＲに要求される軸方向の長さより充分大きい長さに設定した棒状部材である。すなわち中子２２８は、前記溝２２６に装着されることでキャビティ半体２２０の中心軸心に整列して延在する。
【０００５】
前記中子２２８が装着された成形型２１６は、上方の金型半体２２２を回動させることで型閉めがなされ、次いで１ブロック分だけ製造ラインＭＬに沿って下流側の原料注入ステーションＲＳへ移動される。また、上流側に位置していた別の成形型２１６が下流側に搬送され、前記中子装着ステーションＣＳに到来すると、同様にして各キャビティ２１８への中子２２８の装着がなされる。製造ラインＭＬの原料注入ステーションＲＳに到来した成形型２１６へは、原料注入装置２３２からの流動性樹脂原料Ｍが、前記注入孔２２４を介して注入される。この流動性樹脂原料Ｍが注入された成形型２１６は、製造ラインＭＬの下流側に設けたトンネル加熱炉２３４により加熱される。この加熱により流動性樹脂原料Ｍは、成形型２１６のキャビティ２１８内で反応・硬化し、該キャビティ２１８の内部輪郭形状を外部輪郭形状とするロールＲに成形される。なおトンネル加熱炉２３４は、製造ラインＭＬに沿って設けた所要長の加熱炉であって、内部温度が流動性樹脂原料Ｍの反応・硬化に必要な所要温度に制御・保持されている。
【０００６】
トンネル加熱炉２３４での反応・硬化終了後、前記成形型２１６は更に下流側に位置する脱型ステーションＤＳに搬送される。この脱型ステーションＤＳで成形型２１６は、上方の金型半体２２２を回動させることで開放される。この状態下に、前記中子２２８を前記溝２２６から持上げることで、発泡体の樹脂ロールＲがキャビティ半体２２０から脱型される。そして、中子２２８をロールＲから引き抜くことで中空の成形品が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記成形型２１６を使用した製造装置によれば、キャビティ２１８の内部で流動性樹脂原料Ｍに熱が加えられ、反応・硬化の過程を経ることで所期の樹脂ロールＲが得られる。しかしこの製造装置は、以下の問題点を内在している。
▲１▼ 成形型２１６の開閉によるバッチ処理を基本とするので、樹脂ロールＲを連続的に製造することができず、従って製造効率が低く製造コストも嵩む難点がある。
▲２▼ 流動性樹脂原料Ｍの加熱は、基本的に成形型２１６を介して外部から行なう外ない。従って、キャビティ２１８中における流動性樹脂原料Ｍの反応・硬化に部分的なバラツキを生じ、得るべき樹脂ロールＲの物性が不均質になってしまう。殊に、樹脂ロールＲの材質たるウレタン発泡体は良好な断熱体であり、先に反応・硬化する表面側の部位が断熱作用を発揮するので、該反応・硬化後の表面部位より更に内側への熱の効率的な伝達ができなくなる。このため樹脂ロールＲの物性が、半径方向に亘って大きく不均質となってしまう。
▲３▼ そこで前記加熱による弊害を少なくすると共に、前記反応・加熱に必要な時間を短縮するために、成形型２１６および中子２２８に予熱を施すことが行なわれる。この場合、成形型２１６へ流動性樹脂原料Ｍを注入するに先立ち前述の加熱が施されるが、該原料Ｍは該成形型２１６の所定部位に設けた注入孔２２４(図１１および図１２参照)から注入される。このため、図１４に示す如く、注入孔２２４近傍の流動性樹脂原料Ｍが最も速く接触する部位から順次反応・硬化が始まってしまう。その結果、得られた樹脂ロールＲの物性は、流動性樹脂原料Ｍの注入経路(樹脂ロールＲの軸方向)に沿って異なってしまう、という重大な欠点が指摘される。
▲４▼ 前述の▲２▼および▲３▼で述べた問題を回避するために、流動性樹脂原料Ｍを低温から長い時間を掛けて昇温させ、該原料Ｍ内の温度差を解消する手段が考えられる。この場合は、所要の加熱を完了するのに長い時間を要するが、しかるにバッチ処理はサイクルタイムが短い方が良いので、この手法は工業的量産に適していないことが明らかである。
【０００８】
【発明の目的】
この発明は、前述した従来技術に内在している課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、流動状態にある熱硬化性樹脂を加熱硬化させ、全体として均一な気泡径が達成された発泡体としてのシャフト付き棒状体を連続的に効率良く製造し得る方法を提供することを目的とする。この製造方法は、熱硬化性樹脂の発泡体を熱可塑性樹脂の外被で被覆したシャフト付き棒状体を製造するものであっても、製造過程で該外被を剥ぎ取って棒状のシャフト付き発泡体を製造するものであってもよい。
【０００９】
【発明を解決するための手段】
前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本発明に係るシャフト付き棒状体の製造方法は、加熱して可塑化させた熱可塑性樹脂を、ダイから連続的に押出す工程と、前記押出された熱可塑性樹脂をサイジングスリーブに通過させ、その外部輪郭形状を規制して筒状の外被を成形する工程と、前記筒状に成形された外被の内部へ、その上流側からシャフトを供給する工程と、流動状態にある熱硬化性樹脂を、筒状に成形された外被の内部に供給管を介して充填供給する工程と、シャフト保持手段を前記シャフトへ向け半径方向内方へ移動させて、前記外被および熱硬化性樹脂を陥凹変形させた状態で該シャフトを保持すると共に、該外被の中心軸線に沿って所要距離だけ下流側へ移動した後、該シャフトを解放して原位置へ帰還する動きを反復する工程と、前記各工程の最下流側に配設した移送装置により、前記シャフトを内部に有する棒状体の本体部を前記外被と共に引張り移送する工程とからなることを特徴とする。
【００１０】
同じく前記課題を克服し、所期の目的を達成するため本願の別の発明に係るシャフト付き棒状体の製造方法は、加熱して可塑化させた熱可塑性樹脂を、ダイから連続的に押出す工程と、前記押出された熱可塑性樹脂をサイジングスリーブに通過させ、その外部輪郭形状を規制して筒状の外被を成形する工程と、前記筒状に成形された外被の内部へ、その上流側からシャフトを供給する工程と、流動状態にある熱硬化性樹脂を、筒状に成形された外被の内部に供給管を介して充填供給する工程と、シャフト保持手段を前記シャフトへ向け半径方向内方へ移動させて、前記外被および熱硬化性樹脂を陥凹変形させた状態で該シャフトを保持すると共に、該外被の中心軸線に沿って所要距離だけ下流側へ移動した後、該シャフトを解放して原位置へ帰還する動きを反復する工程と、前記外被の内部に供給されて流動状態にある前記熱硬化性樹脂およびシャフトを加熱領域に通過させ、該熱硬化性樹脂を硬化させて棒状体の本体部となす工程と、前記各工程の最下流側に配設した移送装置により、前記シャフトを内部に有する棒状体の本体部を前記外被と共に引張り移送する工程とからなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明に係るシャフト付き棒状体の製造方法について、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。本方法により製造されるシャフト付き棒状体は、硬化した熱硬化性樹脂の本体部と、該本体部を被覆している熱可塑性樹脂の外被とからなるが、この外被は剥ぎ取って本体部のみとして使用しても、外被を有する棒状体そのままとして使用してもよい。また硬化した熱硬化性樹脂の本体部は、後述の如く、メカニカルフロス法による発泡体であっても、また化学的発泡法による発泡体であってもよく、主として事務用機器等の各種シャフト付きロールとして使用されるが、用途はこれに限定されるものではない。更に棒状体または該棒状体から外被を剥ぎ取った本体部の横断面は、一般に円形とされるが、前記外被は後述するサイジングスリーブによって、それ以外の楕円形や多角形にもなし得るものである。
【００１２】
図１〜図９は、実施例に係るシャフト付き棒状体の製造方法を好適に実施し得る製造装置の一例を示し、図１は該製造装置の全体的な構成を示す概略図で、棒状体から熱可塑性樹脂の外被を剥ぎ取る装置を付加したものである。図２は同様の概略全体図であるが、前記外被の剥ぎ取り装置を備えていない。また、本実施例に係る方法により製造される棒状体または該棒状体から外被を剥ぎ取った本体部には、その中心にシャフト８０が挿通されている。
【００１３】
図１および図２において、符号Ａは熱可塑性および熱硬化性樹脂の供給機構、符号Ｂはシャフトを心出し状態で保持するシャフト保持機構、符号Ｃは棒状体の加熱領域、符号Ｄは棒状体の引張り機構、符号Ｅは外被の巻取り機構(但し、図２には存在しない)、符号Ｆは棒状体の定尺切断機構を示している。また図３は熱可塑性および熱硬化性樹脂の供給機構Ａとシャフト保持機構Ｂを拡大して示し、図７は棒状体の加熱領域Ｃを示し、図８は棒状体の引張り機構Ｄおよび外被の巻取り機構Ｅを示している。
【００１４】
【全体構成について】
(1) 図１の全体略図において、上流側に位置する樹脂供給機構Ａでは、熱可塑性樹脂が筒状の外被として連続成形されると共に、この外被中に長尺のシャフトが連続的に供給される。また筒状に成形された外被の内部に、流動状態にある熱硬化性樹脂が充填供給される。
(2) 図１の樹脂供給機構Ａにおいて筒状外被の内側へ長尺のシャフトが供給されるので、該シャフトを筒状外被の長手方向に延在する中心軸線に整列させた状態(所謂心出し状態)で保持するためのシャフト保持機構Ｂが下流側に設けられている。すなわち図３〜図６に示す如く、進退自在な押圧片により外被の一部を陥凹変形させて、前記シャフトを該外被の中心軸線に沿って心出し保持する。
(3) 筒状をなす外被中に供給された熱硬化性樹脂は未だ流動状態を保持しているので、外被と共に下流側に給送された該熱硬化性樹脂は、加熱領域Ｃにおいて加熱がなされて硬化する。この加熱領域Ｃにおける加熱手段としては、後述する如く、誘導加熱原理や誘電加熱原理その他輻射加熱原理が各単体で、または適宜の組合わせとして用いられる。
(4) 加熱領域Ｃの下流側には引張り機構Ｄが設けられ、硬化した熱硬化性樹脂の本体部を外被で被覆したシャフト付き棒状体を引張って下流へ連続的に移送する。
(5) 引張り機構Ｄの下流側には外被の巻取り機構Ｅが設けられ、前記シャフト付き棒状体から外被を長手方向に剥ぎ取って巻取ることで、中味たる硬化後の熱硬化性樹脂の本体部を露出させる。なお、図２に示す全体構成には、外被の巻取り機構Ｅは設けられていないので、この場合は発泡体の本体部を外被で被覆してなるシャフト付き棒状体が製造される。
(6) 外被が剥ぎ取られて露出した熱硬化性樹脂のシャフト付き本体部は、定尺切断機構Ｆにおいて所定長に切断される。但し、図２の全体構成では外被を剥ぎ取らないので、前記定尺切断機構Ｆによる切断対象は発泡体の本体部を外被で被覆したシャフト付き棒状体そのものである。
【００１５】
【樹脂供給機構Ａについて】
図３は、熱可塑性樹脂１０を供給して筒状の外被１２に成形すると共に、流動状態にある熱硬化性樹脂１４を該外被１２の内部に供給する機構Ａの概略断面図である。すなわち樹脂供給機構Ａは、可塑化された熱可塑性樹脂１０を円錐台状の外被１２として連続押出しするクロスヘッドダイ１６と、この外被１２の外部輪郭形状を筒状に規制しつつ該外被１２を冷却固化させるサイジングスリーブ１８と、前記外被１２の内部に熱硬化性樹脂１４を充填供給する供給管２０とから基本的に構成される。なお、樹脂供給機構Ａにおけるサイジングスリーブ１８の上流側には、シャフト供給源(図示せず)から長尺のシャフト８０を筒状外被１２の内側へ連続的に供給し得るようになっている。
【００１６】
図３において、ホッパ２２に貯留したペレット等の熱可塑性樹脂１０は、外周に電熱ヒータ２４が巻回配置され、内部に撹拌押出し用のオーガ２６を同軸的に備えたシリンダ２８に供給され、ここで加熱されて溶融し可塑化状態となる。前記シリンダ２８の出口は、クロスヘッド３０を介して前記クロスヘッドダイ１６に連通接続され、該シリンダ２８中の可塑化状態となった熱可塑性樹脂１０は、モータ３２により回転されるオーガ２６により撹拌されつつ、該クロスヘッドダイ１６から水平方向へ円錐台状に押出される。このクロスヘッドダイ１６は外型１６ａと心型１６ｂとからなり、２つの型１６ａ,１６ｂの間に画成した円錐台状のキャビティ３４は、その開口部を図３の右方(下流側)へ指向させている。このキャビティ３４の開口部は、得るべき棒状体の断面輪郭形状に相似した大なる輪郭形状(例えばリング状)となっている。また、クロスヘッドダイ１６には、必要に応じて熱可塑性樹脂１０の可塑化状態を温度調整するヒータが適宜設けられている。なお、前記熱可塑性樹脂１０は、後述する如く棒状体の外被１２となるものであり、この外被１２は用途に応じて後工程で剥ぎ取られるか、剥ぎ取られることなく残存するものであるので、適宜の熱可塑性樹脂、例えばポリアミド等が好適に使用される。
【００１７】
本実施例では、中心にシャフト８０を予め挿通した棒状体４８が製造され、従って若干の仕上げ工程を経ることで、例えばシャフト付きの事務用ロールを簡単かつ大量に生産することができる。すなわち図１〜図３において、前述の如く長尺のシャフト８０が、サイジングスリーブ１８の上流側に設けたシャフト供給源(図示せず)から、筒状に成形された外被１２の内側へ連続的に供給される。このシャフト８０は、最終製品の用途に応じて金属材質であっても、硬質または軟質のプラスチック等の樹脂系材質であってもよい。但し、図９で後述する如く、棒状体の加熱領域Ｂに誘導加熱装置１００を使用する場合は、前記シャフト８０の材質として、鉄系金属の如く誘導作用により自己発熱し得る磁性体が採用される。
【００１８】
前記クロスヘッドダイ１６は、その心型１６ｂの中央に所要径の開口部８４が設けられ、この開口部８４に先に述べた熱硬化性樹脂１４を供給する供給管２０が、中心軸線を上方へ偏位させた形で挿入されている。前記クロスヘッドダイ１６の下流側、すなわち図３の右方にはサイジングスリーブ１８が水平に配設され、その中心軸線を該クロスヘッドダイ１６の中心軸線に略整列させている。このサイジングスリーブ１８は、クロスヘッドダイ１６の前記リング状開口部から円錐台状に押出された熱可塑性樹脂１０を筒状の外被１２となすべく収束させて外部輪郭形状を規制し、筒状に成形された外被１２の冷却固化を行なうと共に、前記シャフト心出し機構８８が併設されるものである。
【００１９】
例えばサイジングスリーブ１８は、ドーナツ状に構成されると共に、その中央に所要径で軸方向に貫通する円筒孔３６を有し、かつスリーブ本体の内部には環状空間をなすジャケット３８が画成されている。このサイジングスリーブ１８は、中心軸線を整列させて複数個(図示例では３基)が配設され、その一列をなす各円筒孔３６の内周面は筒状外被１２の外部輪郭形状を規制する。従って円筒孔３６の内部輪郭形状は、得るべき棒状体の外部輪郭形状に略合致するよう設定してある。
【００２０】
図３に示すサイジングスリーブ１８のジャケット３８は、以下の如く負圧が供給されたり、冷却水が循環供給されたりするチャンバーとして機能する。すなわち図３の第２列目に位置するサイジングスリーブ１８のジャケット３８には、前記円筒孔３６に連通する細孔４０が所要間隔で周方向に穿設され、該ジャケット３８は図示しない負圧源に接続されている。従って、前記負圧源からの真空吸引によりジャケット３８を負圧に保持すれば、前記細孔４０を介して前記筒状をなす外被１２を吸引して前記円筒孔３６の内面に密着させることができる。但し、筒状をなす外被１２および該外被１２の内側に供給される熱硬化性樹脂１４(後述)は、同じく後述する引張り機構Ｄにより下流側へ給送されるので、前記細孔４０を介する負圧吸引の程度は該外被１２の給送を妨げない強さに設定される。
【００２１】
また、図３の第１列目および第３列目に位置するサイジングスリーブ１８のジャケット３８は、図示しない水等の冷却媒体供給部に接続し、該供給部から該ジャケット３８へ冷却媒体の循環供給がなされる。そして、前記クロスヘッドダイ１６から円錐台状に収束供給され、サイジングスリーブ１８の円筒孔３６により筒状に成形された熱可塑性樹脂１０(可塑状態)を、前記ジャケット３８により冷却固化させる。なお、熱可塑性樹脂１０を冷却固化させる手段としては、サイジングスリーブ１８の外周に多数の放熱用フィンを形成し、該フィンをファンで強制冷却する空冷式としてもよい。また図３には、長尺のシャフト８０を連続的に筒状外被１２の内側へ供給する場合に、該シャフト８０を心出し状態で保持する心出し補助機構が示されている。例えば、前記クロスヘッドダイ１６の左側、すなわち上流側の所要位置に、筒状外被１２の中心軸線と整列する所要数の支持ローラ９６が遊転状態で枢支されている。
【００２２】
図３において、前記クロスヘッドダイ１６には、流動状態にある熱硬化性樹脂１４を前記筒状をなす外被１２の内部に充填供給する供給管２０が配設されている。すなわち供給管２０は、流動状態にある熱硬化性樹脂１４を貯留した供給タンク４２に一端部が接続されると共に、その他端部を前記クロスヘッドダイ１６を貫通して前記外被１２の内側に臨ませている。前記供給タンク４２と供給管２０との間には、例えばスラリーポンプ４４が設けられ、流動状態にある熱硬化性樹脂１４の供給を容易化している。この熱硬化性樹脂１４は、例えばウレタンを公知のメカニカルフロス法に供して得た樹脂発泡体であるが、先にも述べた如く、化学的発泡法により得た樹脂発泡体であってもよい。
【００２３】
前記供給管２０を介して筒状外被１２の内部に供給された熱硬化性樹脂１４は、該外被１２の内側において軸方向に充満して行くが、この外被１２はサイジングスリーブ１８における円筒孔３６の内周面により規制されると共に、該サイジングスリーブ１８を通過した後は冷却固化されている。従って供給後の熱硬化性樹脂１４が、筒状外被１２を半径方向外方へ膨隆させることはなく、結果として流動状態にある熱硬化性樹脂１４を外被１２が被覆することになる。但し、図３に示す時点では、筒状外被１２の内部に供給された熱硬化性樹脂１４は未だ流動状態を保持しているので、該熱硬化性樹脂１４を図７に示す加熱領域Ｃに通過させて、その熱硬化を進行させる。なお、後述の如く熱硬化性樹脂１４は熱硬化させられるので、本明細書では、外被１２により被覆された熱硬化性樹脂１４の熱硬化した棒状部分を本体部４６と称し、また該本体部４６および外被１２からなる棒状部分を全体として棒状体４８と称する。
【００２４】
【シャフト保持機構Ｂについて】
図３はシャフト保持機構Ｂの概略構成も示す側断面図であり、図４は、図３に示すシャフト保持機構ＢのIV−IV線横断面図である。また図５の(ａ),(ｂ)および図６の(ａ),(ｂ)は、シャフト保持機構Ｂが外被１２の送りに従って動作する際の状態を要部拡大断面で示すものである。図３に示す如く、シャフト保持機構Ｂの中核をなすシャフト保持手段８８は、前記サイジングスリーブ１８の直下流に設けられ、矢印ａ,ｂ,ｃ,ｄの順序で矩形状軌跡を描いて移動するようになっている。
【００２５】
すなわち、▲１▼シャフト保持手段８８が矢印ａの方向(半径方向内方)に移動すると、熱可塑性樹脂１０からなる外被１２および該外被１２の内部へ供給されたばかりの熱硬化性樹脂１４を介してシャフト８０を保持して、該シャフト８０を外被１２の中心軸線に整列させた心出しを行ない、また▲２▼シャフト保持手段８８は外被１２の下流側への移動と同期して、該シャフト８０を保持した状態のまま矢印ｂの方向に移動する。そして、▲３▼シャフト保持手段８８が所要距離だけ下流側へ移動すると、シャフト８０に対する保持を解放して矢印ｃの方向(半径方向外方)に移動し、次いで矢印ｄに示す如く、外被１２の給送方向と逆の方向へ移動して原位置へ帰還する一連の動き(所謂ブロックモーション)を行なう。
【００２６】
図４は、図３に示すシャフト保持手段８８のIV−IV線横断面図であって、前記サイジングスリーブ１８の直下流でかつ筒状外被１２の半径方向外方にリング状枠体９０が配設されて、その中心を該外被１２の中心軸線と整列させている。図示例のリング状枠体９０には、周方向に中心角９０度で４つの押圧片９２が設けられ、夫々の押圧片９２は、適宜のリニアアクチュエータを駆動源とする進退駆動機構９３により、半径方向内方へ進退自在に前進可能となっている。すなわちリング状枠体９０に中心角９０度で設けた４つの押圧片９２は、同期的に前進指令を受けて半径方向内方へ一斉に前進し、図５および図６に関して説明する如く、シャフト８０に対する保持をなし得るようになっている。また４つの押圧片９２は、同期的に後退指令を受けて半径方向外方へ一斉に後退し、シャフト８０に対する保持を解放し得るようになっている。更に、前記リング状枠体９０は、図示しないブロックモーション機構に連携接続されて、図３に示した矢印ａ→ｂ→ｃ→ｄの順序で、適時の所謂ブロックモーションを反復し得るよう構成されている。
【００２７】
前記押圧片９２は、図４〜図６から判明する如く、例えば筒状外被１２が移動する方向に沿って整列配置した複数の舌片状をなすスライダ９４からなり、各スライダ９４ａ,９４ｂ,９４ｃは所要の順番と時間差とをもって、前記シャフト８０へ向けて半径方向内方へ進退自在に前進し得るよう構成されている。例えば図５および図６に示す押圧片９２は、５枚のスライダ９４を積層させた構造になっており、最外側の左右２枚のスライダ９４ａ,９４ａ、内側における左右２枚のスライダ９４ｂ,９４ｂおよび真中の１枚のスライダ９４ｃは、前記進退駆動機構９３に個別に接続されている。そして、これら５枚のスライダ９４は、図５の(ａ),(ｂ)および図６の(ａ),(ｂ)に示す動作シーケンスをもって駆動される。
【００２８】
すなわち図５の(ａ)では、前記サイジングスリーブ１８を通過した直後の熱可塑性樹脂１０からなる外被１２および該外被１２の内部へ供給されたばかりの熱硬化性樹脂１４に対し、シャフト保持手段８８の押圧片９２は原位置にあって、前記シャフト８０の保持を待機している。そして図示しない制御部から所要のタイミングで前記進退駆動機構９３に前進指令が出力されると、図５の(ｂ)に示すように、前記押圧片９２を構成する５枚のスライダ９４の内で最外側に位置する左右２枚のスライダ９４ａ,９４ａが半径方向内方へ一斉に前進して、筒状外被１２を内側へ所要寸法だけ陥凹変形させて停止する。
【００２９】
次いで図６の(ａ)に示すように、前記押圧片９２の内側に位置する左右２枚のスライダ９４ｂ,９４ｂが半径方向内方へ一斉に前進して、筒状外被１２を内側へ所要寸法だけ陥凹変形させて停止する。この場合のスライダ９４ｂ,９４ｂの前進距離は、スライダ９４ａ,９４ａの前進距離より僅かに大きく設定してあるので、前記筒状外被１２の陥凹変形量はスライダ９４ａ,９４ａによる陥凹変形量より大きくなっている。その後に、図６の(ｂ)に示す如く、前記押圧片９２における真中の１枚のスライダ９４ｃが半径方向内方へ前進して筒状外被１２を内側へ更に所要寸法だけ陥凹変形させ、前記シャフト８０を押圧保持した状態で停止する。この場合のスライダ９４ｃの前進距離は、スライダ９４ｂ,９４ｂの前進距離より僅かに大きく設定してあるから、前記筒状外被１２の陥凹変形量はスライダ９４ｂ,９４ｂによる陥凹変形量より大きくなる(勿論、スライダ９４ｃの先端は、陥凹変形した前記筒状外被１２および熱硬化性樹脂１４を介してシャフト８０を保持している)。
【００３０】
このように、スライダ９４が図５の(ａ)から図６の(ｂ)に進む間に、筒状外被１２は除々に斜面状に陥凹変形されるものであって、外被１２に無理な外力が加わることがなく、破れたり過度に変形したりする不都合を回避することができる。但し、仮にスライダ９４での押圧により外被１２が破れることがあっても、この時点で内部の熱硬化性樹脂１４は未だ熱い状態にある外被１２に接触して硬化が進行しつつあるので、その破孔から熱硬化性樹脂１４が滲出することは殆どなく、以後のシャフト８０に対する心出し機能は引続き維持される。なお、前記スライダ９４に例えば電気ヒータを設けて、該スライダ９４を所要温度に加熱するようにしておけば、筒状外被１２の材質をなす熱可塑性樹脂１０が固化しかけた状態であっても、該スライダ９４により該外被１２を好適に陥凹変形させることができる。また、前記スライダ９４が筒状外被１２に当接する部位周辺に熱風吹付けを行なって、該外被１２の当該部位を軟化状態に保持するようにしておいても、同じく該スライダ９４による該外被１２の陥凹変形を好適に実施することができる。
【００３１】
図５および図６には、筒状外被１２を挟んで上下に２つの押圧片９２,９２が示されているが、先に述べた如く、本実施例では該押圧片９２はリング状枠体９０に中心角９０度で４基設けられている。そして４基の押圧片９２における各スライダ９４は、同期的に前進指令を受けて半径方向内方へ一斉に前進するものであるが、個々のスライダ９４の動作を経時的に観察すると、図５の(ａ)から図６の(ｂ)に示すように、スライダ９４ａ,９４ａが先ず前進動作し、次いでスライダ９４ｂ,９４ｂが前進動作し、最後にスライダ９４ｃが前進動作するシーケンスを採るようになっている。この一連の前進動作が終了し、かつ真中のスライダ９４ｃによりシャフト８０を心出し保持した状態で筒状外被１２と同期して所要距離だけ下流側へ移動した後は、スライダ９４ａ,９４ｂ,９４ｃは、先と逆の動作を行なって(すなわち図６の(ｂ)から図５の(ａ)の順で)、次回におけるシャフト８０に対する保持を待機する。ちなみに各スライダ９４ａ(９４ｂ,９４ｃ)は、図６の(ｂ)に示すように、筒状外被１２および内容物である熱硬化性樹脂１４を介してシャフト８０を心出し保持するものであるが、前記の如くスライダ９４が筒状外被１２を破ってしまう場合もあり得る。このときは、前記スライダ９４はシャフト８０に直接接触して保持することになる。この意味で前記シャフト保持手段８８の実体をなす各スライダ９４ａ(９４ｂ,９４ｃ)は、シャフト８０を直接的または間接的に保持するものである。
【００３２】
【棒状体の加熱領域Ｃについて】
図７は、前記筒状の外被１２の内側に充填された流動性を有する熱硬化性樹脂１４を加熱硬化させる加熱領域Ｃを示している。すなわち加熱領域Ｃは、図１に示すように、前記サイジングスリーブ１８の下流側に中心軸線を整列させて水平に配置した加熱装置５０から基本的に構成され、この加熱装置５０により流動状態にある前記熱硬化性樹脂１４を加熱硬化させ、該熱硬化性樹脂１４を棒状をなす発泡体の本体部４６とするようになっている。
【００３３】
前記加熱装置５０は、筒状の外被１２の内側に充填供給された流動性を有する熱硬化性樹脂１４を、該外被１２と共に下流側へ給送する途次において加熱硬化させるものであるから、そのような目的に適うものであれば、加熱原理としては、例えば誘導加熱、誘電加熱、輻射加熱等の各種提案がなされる。すなわち図７は、一例として、誘導加熱装置５２と誘電加熱装置５８とをその順序で直列に配設した状態を示す概略断面図であって、個々の装置の詳細は以下に説明される通りである。なお、これら各種の加熱原理による装置は、所要に応じて単独使用としても、複数基の使用としても、また配列順序を逆にするようにしてもよい。
【００３４】
(誘導加熱装置について)
図７において符号５２は、誘導加熱の原理により流動状態にある熱硬化性樹脂１４を加熱硬化させる装置を示している。この誘導加熱装置５２は、流動状態にある熱硬化性樹脂１４が内部に充填供給された筒状の外被１２を内部通過させる、例えば鉄系金属のような磁性材質のパイプ５４と、該パイプ５４の外周に所要回数だけ巻回した誘導コイル５６とから構成される。誘導コイル５６は、図示しない高周波電流供給源に接続され、該誘導コイル５６に所要の高周波電流を流すことで、該コイル５６が巻回された前記磁性材質のパイプ５４に誘導電流が生起される。このため前記パイプ５４が自己発熱して所定温度まで昇温され、該パイプ５４の内側を通過する筒状外被１２が下流側へ給送される間に、該外被１２中の熱硬化性樹脂１４を加熱して硬化させるものである。
【００３５】
すなわち筒状外被１２に充填された熱硬化性樹脂１４は、誘導加熱されたパイプ５４の内部を通過するにつれて、該外被１２により被覆された樹脂１４の外側から中心軸(半径方向内方)へ向けて、次第にその硬化が進行することになる。なお、前述した如く外被１２は、前記サイジングスリーブ１８において熱可塑性樹脂１０を冷却固化させて得られたものであるから、この誘導加熱されたパイプ５４を通過するに際し、該外被１２が熱損傷することのないよう、該パイプの温度上昇が抑制されていることは勿論である。
【００３６】
(誘電加熱装置について)
図７において符号５８は、誘電加熱の原理により流動状態にある熱硬化性樹脂１４を加熱硬化させる装置を示している。この誘電加熱装置５８は、流動状態にある熱硬化性樹脂１４が充填された前記外被１２を通過させる、例えば塩化ビニル等の非金属を材質とするパイプ６０と、該パイプ６０の外周に所要数で配設した電極６２とから構成されている。この電極６２は、図示しないマグネトロン等の高周波供給源に接続され、該電極から例えば３,０００ＭＨｚの極超短波(マイクロウェーブ)を発生させる。この極超短波は、非金属材質のパイプ６０を透過して、外被１２により被覆されている熱硬化性樹脂１４に照射される。すなわち流動状態にあった熱硬化性樹脂１４は、前記パイプ６０の内側を通過する筒状外被１２と共に下流側へ給送される間に、所謂分子振動を生じて摩擦熱を発生することで硬化される。
【００３７】
この誘電加熱装置５８によれば、筒状外被１２に充填された熱硬化性樹脂１４が前記パイプ６０の内部を通過する際に、該熱硬化性樹脂１４に照射された極超短波が樹脂全体を均一に分子振動させて、次第にその硬化を進行させるものである。なお、このように誘電加熱装置５８によって熱硬化性樹脂１４を誘電加熱させる場合も、前記外被１２が過度に誘電加熱されて熱損傷することのないよう、該誘電加熱装置５８に対する調節制御がなされている。
【００３８】
(養生装置について)
図７において符号６４は、加熱硬化後の熱硬化性樹脂１４を引続き熱エネルギーの損失の少ない環境を通過させて、その硬化を更に緩徐に進行させるための養生装置を示している。この養生装置６４は、例えば塩化ビニル等を材質とするパイプ６６の外側に充分な断熱被覆６８を施した断熱領域を構成するものである。すなわち、上流側に設けた前記加熱装置５２,５８を通過して硬化した直後の熱硬化性樹脂１４に関して、該熱硬化性樹脂１４からの急激な熱逃失を養生装置６４により防止することで、前記本体部４６(熱硬化性樹脂の発泡体からなる)における気泡の分散状態を均一かつ安定化させることができる。図示例の養生装置６４では、充分な断熱処理を施した構成としたが、このように厳密に施した断熱構造に加えて、所要の電熱ヒータ等の積極加熱手段を設けるようにしてもよい。
【００３９】
また図７では、上流側から下流側に向けて誘導加熱装置５２,誘電加熱装置５８および養生装置６４の順で配列したが、この配列関係は本発明を限定するものでないことは勿論である。例えば、養生装置６４は必須の構成部材ではないし、また誘導加熱装置５２および誘電加熱装置５８は選択的に１基だけとしてもよいし、更に配設順序は誘電加熱装置５８を上流側に設け、その下流側に誘導加熱装置５２を設けるようにしてもよい。
【００４０】
(輻射加熱装置について)
図７には示さないが、前記加熱装置としては、流動状態にある熱硬化性樹脂１４が充填された前記外被１２を通過させる耐熱性に富む非金属材質のパイプと、該パイプの外周に巻回した電熱ヒータとから構成し、該ヒータに通電して輻射加熱を行なうことで、前記熱硬化性樹脂１４を硬化させて前記本体部４６とする輻射加熱装置を採用してもよい。
【００４１】
【棒状体の引張り機構Ｄについて】
図８は、前記加熱領域Ｃを経た棒状体４８(すなわち熱硬化性樹脂１４が硬化した棒状の本体部４６と、該本体部４６を被覆した外被１２)を引張って下流側へ移送する棒状体引張り機構Ｄを示す概略斜視図である。すなわち引張り機構Ｄは、長尺の棒状体４８における給送軌跡を挟んで対向する一対のベルトコンベヤ７０,７０からなり、各ベルトコンベヤ７０は、所要間隔だけ長手方向に離間させたプーリ７２,７２に巻掛けられている。対向し合う両ベルトコンベヤ７０,７０の間隙寸法は、給送すべき棒状体４８の断面寸法より僅かに小さい程度に設定され、各コンベヤ７０における少なくとも１つのプーリ７２を回転駆動することで、該棒状体４８を両側から押圧した状態下に下流側へ強制的に引張り移送し得るものである。従って図示例に係る引張り機構Ｄは、所謂サンドイッチコンベアを基本としており、この機構Ｄによって、最上流側に位置する前記樹脂供給機構Ａにおける外被１２の下流側への給送および加熱領域Ｃにおける棒状体４８の下流側への給送が達成されている。
【００４２】
図８には、前記引張り機構Ｄの下流側において外被１２の巻取りを行なう外被巻取り機構Ｅが設けられている。この巻取り機構Ｅは、引張り機構Ｄにより下流側へ引張り移送される棒状体４８(熱硬化性樹脂１４を硬化させた発泡体の本体部４６および外被１２)から、外被１２を長手方向に剥ぎ取ってリール等の巻取体７４に巻取るもので、これにより前記棒状体４８の中味をなす発泡体としての本体部４６が全面的に露出される。なお、棒状体４８から外被１２を剥ぎ取るに際しては、引張り機構Ｄの直下流にナイフ(図示せず)を設け、該ナイフを外被１２の下面に当てがって刺通することで、該棒状体４８の移送に伴い該外被１２の長手方向の切開がなされるようになっている。但し、外被１２の巻取りは必ずしも要件ではない。従って図２の全体構成に示す如く、外被１２の巻取り機構Ｅを設けなければ、発泡体をなす本体部４６を外被１２で被覆してなる棒状体４８が連続的に製造されることになる。
【００４３】
(棒状体の定尺切断機構Ｆについて)
図１および図２には、前記サンドイッチコンベヤからなる移送装置７０の下流側に切断装置７６が配設されている。すなわち切断装置７６は上下一対のカッタ７８,７８からなり、両カッタ７８,７８はオリジナルポジションとなる切断待機位置で相互に大きく離間待機しているが、前記本体部４６(棒状体４８)が下流側へ給送されるのに同期して、相互に近接しつつ下流側へ所要距離だけ移動して該本体部４６およびシャフト８０を切断し、次いで相互に離間した後上流側へ所要距離だけ移動して切断待機位置に復帰する所謂ブロックモーションを行なうようになっている。この切断装置７６によって、図１では外被１２が剥ぎ取られた本体部４６およびシャフト８０の定尺切断がなされ、また図２では外被１２により本体部４６が被覆された棒状体４８およびシャフト８０の定尺切断がなされる。
【００４４】
前述した定尺切断の場合に、前記シャフト８０が所要の樹脂を材質としていれば、カッタ７８,７８による切断は容易であるが、該シャフト８０の材質が金属等の硬いものであっても、これを排除するものではない。また、ここで使用されるシャフト８０は、予め所要寸法長に定まったものであっても、コイル状に巻回された線材巻取体から順次繰出される長尺シャフトとしてのものであってもよい。なお、所定寸法長での切断がなされた本体部４６または棒状体４８は、図示しない次の工程に移送されて事務用機器のロール等に仕上げられる。
【００４５】
図９は、図７と同じく棒状体４８の加熱領域Ｃを示すものであって、前述した誘導加熱装置５２、誘電加熱装置５８または代替的に輻射加熱装置が、棒状体４８(外被１２で被覆された本体部４６)の給送方向に沿って直列に適宜の配設パターンで設けられている。また棒状体４８の給送経路には、前述した養生装置６４も適宜配設してある。但し、棒状体４８は前記シャフト８０を備えているので、該シャフト８０が鉄系金属のような磁性材質で構成されている場合は、次に述べる誘導加熱原理による加熱装置が好適に使用される。
【００４６】
図９の棒状体加熱領域Ｃにおける誘導加熱装置５２の上流側には、該誘導加熱装置５２とは構成を若干異にする別の誘導加熱装置１００が配設されている。すなわち誘導加熱装置１００は、前記筒状の外被１２(熱硬化性樹脂１４が充填されている)を通過させる塩化ビニル等の非磁性体を材質とするパイプ１０２と、この非磁性材質のパイプ１０２の外周に巻回した誘導コイル１０４とから構成されている。前記誘導コイル１０４は、図示しない高周波電流供給源に接続してある。そして前記非磁性体を材質とするパイプ１０２中を、前記磁性材質のシャフト８０を熱硬化性樹脂１４と共に給送する過程で、前記誘導コイル１０４に通電すると、該シャフト８０に誘導電流が生起される。このためシャフト８０が自己発熱して所定温度まで昇温され、該シャフト８０を取り囲んでいる熱硬化性樹脂１４が加熱されて、棒状体４８の中心側からの硬化が進行する。
【００４７】
このように中心側から加熱されて硬化が進行し始めた棒状体４８は、更に下流側の前記誘導加熱装置５２に送られ、ここで該棒状体４８における外周側の硬化を進行させる。なお、図９の実施例では、誘導加熱装置５２の下流側にも、別の誘導加熱装置１００が配設されている。この下流側の誘導加熱装置１００は、前記誘導加熱装置５２を通過する間に棒状体４８の中心付近の温度が降下することがあるので、再度別の誘導加熱装置１００を通過させることで、シャフト８０の再加熱を行ない、これにより棒状体４８の全体に亘る均一な加熱を達成するものである。また図９の例では、更に下流側に誘電加熱装置５８および養生装置６４が設けられており、これらの装置も、棒状体４８における均一な径の気泡分布の確保に大きく貢献する。なお、下流側に誘導加熱装置１００を設置することは必ずしも要件でなく、これは実際の稼働状況に応じて設ければ足りる。
【００４８】
この加熱領域Ｃを通過した後の棒状体４８は、図１または図２に示す如く、外被１２の剥ぎ取りを行なって、または外被１２の剥ぎ取りを行なうことなく、所定寸法長または任意の長さに切断される。これらの工程は、先に説明したところと全く同じなので、詳細説明は省略する。但し、棒状体４８はシャフト８０を備えているので、該棒状体４８は図示しない後工程で、例えば事務機器用のシャフト付きロールとして仕上げられる。
【００４９】
(シャフト付き棒状体の製造工程について)
次に、前述した各機構(領域)Ａ〜Ｆを経由してシャフト付き棒状体４８を製造する工程を概略的に説明する。図１０は、実施例に係る製造方法の一連の流れを示す概略図であって、経時的に樹脂供給工程Ａ→シャフト保持工程Ｂ→棒状体の加熱工程Ｃ→棒状体の引張り工程Ｄ→外被の巻取り工程Ｅ→棒状体の定尺切断工程Ｆに大別される。すなわち各工程を更に詳しく観察すると、上流側から下流側へ向けて熱可塑性樹脂の押出し工程(1)と、筒状外被の成形工程(2)と、長尺のシャフトを筒状外被の内側へ供給する工程(3)と、流動状態にある熱硬化性樹脂の充填工程(4)と、シャフトを筒状外被の中心軸線に整列するよう心出し保持する工程(5)と、熱硬化性樹脂の熱硬化工程(6)と、棒状体の引張り移送工程(7)と、外被の剥ぎ取り工程(8)と、棒状体等の定尺切断工程(9)とから構成されている。
【００５０】
図１０の熱可塑性樹脂の押出し工程(1)において、前記ホッパ２２中の熱可塑性樹脂１０は、オーガ２６を備えたシリンダ２８に供給され、該シリンダ２８中で加熱されて溶融し可塑化状態となる。可塑化された熱可塑性樹脂１０は、クロスヘッドダイ１６から円錐台状に連続的に押出される。そして前記円錐台状に押出された熱可塑性樹脂１０は、筒状外被の成形工程(2)へ送られ、サイジングスリーブ１８で外部輪郭形状を規制されて筒状の外被１２に成形される。またシャフト供給工程(3)において、筒状に成形された外被１２の内部へ、長尺のシャフト８０が上流側から連続的に供給される。
【００５１】
更に熱硬化性樹脂の充填工程(4)では、前記筒状をなす外被１２の内部へ流動状態にある熱硬化性樹脂１４が、前記供給管２０を介して供給される。前記供給管２０から外被１２の内部に供給された熱硬化性樹脂１４は、該外被１２の内側において軸方向へ次第に充満して行く。なお、熱硬化性樹脂１４が充填された筒状外被１２は、前記サイジングスリーブ１８における円筒孔３６の内周面により半径方向外方への拡開が規制阻止されている。
【００５２】
シャフトを外被の内側で心出し保持する工程(5)では、図５の(ａ)に示す原位置にあるシャフト保持手段８８の押圧片９２が、制御部から所要のタイミングで前進指令を受け、図５の(ｂ)に示すように、前記押圧片９２における最外側のスライダ９４ａ,９４ａが半径方向内方へ前進して、筒状外被１２を内側へ所要寸法だけ陥凹変形させる。次に図６の(ａ)に示す如く、押圧片９２の内側に位置するスライダ９４ｂ,９４ｂが半径方向内方へ前進して、筒状外被１２を内側へ所要寸法だけ更に陥凹変形させる。最後に、図６の(ｂ)に示す如く、押圧片９２における真中のスライダ９４ｃが半径方向内方へ前進して筒状外被１２を内側へ更に陥凹変形させ、前記シャフト８０を押圧保持した状態で停止する。
【００５３】
なお、前記一連の動作を行なっている間も、筒状外被１２は下流側へ所要の速度で移送されているから、シャフト保持手段８８もこれと同期した速度で同じく下流側へ移動していることは前述した通りである。また前記一連の前進動作が終了し、かつ真中のスライダ９４ｃによりシャフト８０を心出し保持した状態で筒状外被１２と同期して所要距離だけ下流側へ移動した後は、各スライダ９４は、先と逆の動作を行なって図５の(ａ)に示す原位置に復帰し、次回におけるシャフト８０に対する保持を待機する。
【００５４】
筒状外被１２に充填供給された熱硬化性樹脂１４は、未だ流動状態を保持しているので、これを硬化させるために次の熱硬化工程(6)へ送られる。すなわち加熱領域５０には、前述した誘導加熱原理、誘電加熱原理および輻射加熱原理等を適宜選択的または併合的に採用した加熱装置５２,５８および必要に応じて養生装置６４が配設され、流動状態にあった熱硬化性樹脂１４を熱硬化させることで、得るべきシャフト付き棒状体４８における本体部４６を製造する。なお、シャフト付き棒状体４８は、先に述べた如く、筒状外被１２および該外被１２により被覆された本体部４６の全体を指称するものである。前記引張り移送工程(7)では、前記各工程の最下流側に配設した移送装置７０、例えば一対の対向配置したサンドイッチコンベヤによって、前記棒状体４８の本体部４６を、外被１２と共に引張って下流側へ連続的に移送する工程が実施される。
【００５５】
図１０に示す外被の剥ぎ取り工程(8)は、選択的に入る工程であるが、必要度から云えば、むしろ必須の工程と考えられる。すなわち本製造方法により製造されるシャフト付き棒状体４８は、硬化した熱硬化性樹脂の本体部４６と、該本体部４６を被覆している熱可塑性樹脂の筒状外被１２とからなる。但し、一般に外被１２は剥ぎ取り工程(8)において剥ぎ取られ、図１および図８に示すリール等の巻取体７４にロール状に巻取られる。シャフト付き棒状体４８から外被１２が剥ぎ取られると、長尺な棒状の本体部４６が露出することになる。この本体部４６は、前述の如く熱硬化性樹脂１４を熱硬化させた発泡体であるが、前記外被１２の剥ぎ取りにより該本体部４６の表面には全く継目が現われず、所謂シームレスの棒状発泡体が得られることになる。
【００５６】
前記剥ぎ取り工程(8)を経たシームレスの棒状発泡体からなる本体部４６または該剥ぎ取り工程(8)を経ない棒状体４８(本体部４６を筒状外被１２で被覆したもの)は、定尺切断工程(9)に送られ、前記切断装置７６に設けたカッタ７８により所要長に順次切断される。所要長に切断された本体部４６または棒状体４８は、必要に応じて仕上げ工程に送られ、例えば表面の研削加工がなされて事務機器用ロールとして仕上げられる。なお、本体部４６を外被１２で被覆してなるシャフト付き棒状体４８にあっては、前記切断工程(9)で切断することは必ずしも要件でなく、そのまま別工程へ送り出したり、一般のユーザーへ長尺物として出荷したりしてもよい。
【００５７】
本実施例では、所謂メカニカルフロス法により機械的に発泡させた熱硬化性樹脂１４を使用して、微細かつ気泡径が長手方向に均一に揃った連続発泡の気泡(セル)を有する発泡体のシャフト付き棒状体４８を製造する例を挙げ、かつ断面が円形で事務機器用ロールとして最適な棒状体４８を想定したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば断面が楕円形であったり、多角形であったりする発泡体の棒状体４８を製造することもできる。また、シャフト付き棒状体４８から外被１２を剥ぎ取って、中味をなす本体部４６を露出させることは要件でなく、用途によっては、外被１２による被覆を設けたままのシャフト付き棒状体４８として使用してもよい。更にシャフト付き棒状体４８は、定尺寸法物であっても、任意寸法長のものであってもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明に係るシャフト付き棒状体の製造方法によれば、流動状態にあった熱硬化性樹脂を加熱硬化させて、全体として均一な気泡径が達成された発泡体としての棒状体を連続的に効率良く製造し得る、という優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造方法を好適に実施し得る棒状体製造装置の全体的な構成を示す概略図であって、シャフト付き棒状体から熱可塑性樹脂の外被を剥ぎ取る装置が付加されている。
【図２】図１に係る棒状体製造装置の全体的な構成を示す概略図で、シャフト付き棒状体から熱可塑性樹脂の外被を剥ぎ取る装置は設けられていない。
【図３】熱可塑状態にある熱可塑性樹脂および流動状態にある熱硬化性樹脂を供給する機構並びにシャフト保持機構の概略断面図である。
【図４】図３に示すシャフト保持機構のIV−IV線横断面図である。
【図５】 (ａ)および(ｂ)は、シャフト保持機構が外被の送りに従って動作する際の経時状態を示す要部拡大断面図である。
【図６】同じく(ａ)および(ｂ)は、シャフト保持機構が外被の送りに従って動作する際の経時状態を示す要部拡大断面図である。
【図７】一例として、誘導加熱装置と誘電加熱装置とを直列に配設した状態を示す概略断面図である。
【図８】加熱領域を経たシャフト付き棒状体を引張って下流側へ移送する棒状体引張り機構の概略斜視図である。
【図９】別の実施形態で使用される加熱領域の概略断面図である。
【図１０】実施例に係るシャフト付き棒状体の製造方法を概略的に示す工程図である。
【図１１】従来技術に係る樹脂ロールの製造において、流動性樹脂原料の発泡に使用するロール成形金型を示す平面図である。
【図１２】図１１に示すロール成形金型に樹脂ロールが成形された際の内部状態を示す断面図である。
【図１３】従来技術に係る樹脂ロールの製造において、ロール成形金型による樹脂ロール製造装置および工程を概略的に示す斜視図である。
【図１４】図１１に示すロール成形金型に流動性樹脂原料を注入した際の、該原料の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 熱可塑性樹脂 １２ 外被
１４ 熱硬化性樹脂 １６ ダイ(クロスヘッドダイ)
１６ａ 外型 １６ｂ 心型
１８ サイジングスリーブ ２０ 供給管
２２ ホッパ ２４ 電熱ヒータ
２６ オーガ ２８ シリンダ２８
３０ クロスヘッド ３２ モータ
３４ キャビティ ３６ 円筒孔(スリーブ内面)
３８ ジャケット ４０ 細孔
４２ 供給タンク(供給源) ４４ スラリーポンプ
４６ 本体部 ４８ 棒状体
５０ 加熱装置 ５２ 誘導加熱装置
５４ パイプ(磁性材質) ５６ 誘導コイル
５８ 誘電加熱装置 ６０ パイプ(非金属材質)
６２ 電極 ６４ 養生装置
６６ パイプ(塩化ビニル) ６８ 断熱被覆
７０ ベルトコンベヤ ７２ プーリ
７４ 巻取体(リール) ７６ 切断装置
７８ カッタ ８０ シャフト
８４ 開口部 ８８ シャフト保持手段
９０ リング状枠体 ９２ 押圧片
９３ 進退駆動機構 ９４ スライダ
９６ 支持ローラ
１００ 誘導加熱装置 １０２ パイプ(非磁性材質)
１０４ 誘導コイル
Ａ 樹脂供給機構 Ｂ シャフト保持機構
Ｃ 棒状体の加熱領域
Ｄ 棒状体の引張り機構 Ｅ 外被の巻取り機構
Ｆ 棒状体の定尺切断機構
Claims (6)
- 加熱して可塑化させた熱可塑性樹脂(10)を、ダイ(16)から連続的に押出す工程と、
前記押出された熱可塑性樹脂(10)をサイジングスリーブ(18)に通過させ、その外部輪郭形状を規制して筒状の外被(12)を成形する工程と、
前記筒状に成形された外被(12)の内部へ、その上流側からシャフト(80)を供給する工程と、
流動状態にある熱硬化性樹脂(14)を、筒状に成形された外被(12)の内部に供給管(20)を介して充填供給する工程と、
シャフト保持手段(88)を前記シャフト(80)へ向け半径方向内方へ移動させて、前記外被(12)および熱硬化性樹脂(14)を陥凹変形させた状態で該シャフト(80)を保持すると共に、該外被(12)の中心軸線に沿って所要距離だけ下流側へ移動した後、該シャフト(80)を解放して原位置へ帰還する動きを反復する工程と、
前記各工程の最下流側に配設した移送装置(70)により、前記シャフト(80)を内部に有する棒状体(48)の本体部(46)を前記外被(12)と共に引張り移送する工程とからなることを特徴とするシャフト付き棒状体の製造方法。 - 加熱して可塑化させた熱可塑性樹脂(10)を、ダイ(16)から連続的に押出す工程と、
前記押出された熱可塑性樹脂(10)をサイジングスリーブ(18)に通過させ、その外部輪郭形状を規制して筒状の外被(12)を成形する工程と、
前記筒状に成形された外被(12)の内部へ、その上流側からシャフト(80)を供給する工程と、
流動状態にある熱硬化性樹脂(14)を、筒状に成形された外被(12)の内部に供給管(20)を介して充填供給する工程と、
シャフト保持手段(88)を前記シャフト(80)へ向け半径方向内方へ移動させて、前記外被(12)および熱硬化性樹脂(14)を陥凹変形させた状態で該シャフト(80)を保持すると共に、該外被(12)の中心軸線に沿って所要距離だけ下流側へ移動した後、該シャフト(80)を解放して原位置へ帰還する動きを反復する工程と、
前記外被(12)の内部に供給されて流動状態にある前記熱硬化性樹脂(14)およびシャフト(80)を加熱領域(50)に通過させ、該熱硬化性樹脂(14)を硬化させて棒状体(48)の本体部(46)となす工程と、
前記各工程の最下流側に配設した移送装置(70)により、前記シャフト(80)を内部に有する棒状体(48)の本体部(46)を前記外被(12)と共に引張り移送する工程とからなることを特徴とするシャフト付き棒状体の製造方法。 - 前記シャフト保持手段(88)は、前記サイジングスリーブ(18)の下流側に位置すると共に、前記筒状外被(12)の半径方向外方において周方向に所要間隔で設けた所要数の押圧片(92)からなり、夫々の押圧片(92)は前記シャフト(80)へ向けて半径方向内方へ進退自在に前進することで、該シャフト(80)を直接的または間接的に保持する請求項１または２記載のシャフト付き棒状体の製造方法。
- 前記押圧片(92)は、筒状外被(12)の移動方向に沿って整列配置した複数枚のスライダ(94)からなり、夫々のスライダ(94)は所要の順番と時間差とをもって前記シャフト(80)へ向けて半径方向内方へ進退自在に前進するようになっている請求項３記載のシャフト付き棒状体の製造方法。
- 前記流動状態にある熱硬化性樹脂(14)は機械的または化学的に発泡させた発泡体であって、該熱硬化性樹脂(14)を硬化させて得られた棒状体(48)における本体部(46)は連通気泡構造となっている請求項１〜４の何れかに記載のシャフト付き棒状体の製造方法。
- 前記流動状態にある熱硬化性樹脂(14)は機械的または化学的に発泡させた発泡体であって、該熱硬化性樹脂(14)を硬化させた本体部(46)に前記熱可塑性樹脂(10)からなる外被(12)を一体的に成形して前記棒状体(48)となし、該本体部(46)は連通気泡構造または独立気泡構造となっている請求項１〜４の何れかに記載のシャフト付き棒状体の製造方法。
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