JP4406765B2 - 棒状体の製造方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は棒状体の製造方法およびその装置に関し、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方法およびその装置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７〜図１０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９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９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７および図８参照)から注入される。このため、図１０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棒状体を連続的に効率良く製造し得る方法およびその装置を提供することを目的とする。この製造方法およびその装置は、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に成形すると共に該外被を冷却固化させる工程と、
流動状態にある熱硬化性樹脂を、前記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、
前記各工程の最下流側に配設した移送装置により、前記熱硬化性樹脂を材質とする棒状体の本体部を外被と共に引張り移送する工程と、
前記棒状体から外被を剥ぎ取って本体部だけとする工程とからなることを特徴とする。
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に成形すると共に該外被を冷却固化させる工程と、
流動状態にある熱硬化性樹脂を、前記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、
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を加熱領域に通過させ、該熱硬化性樹脂を硬化させて得るべき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、前記棒状体の本体部を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】
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棒状体の製造装置は、
加熱により可塑化された熱可塑性樹脂を、得るべき棒状体の外被とすべく連続して押出すダイと、
前記ダイの下流側に配置され、前記外被の外部輪郭形状を規制しつつ該外被の冷却固化を行なうサイジングスリーブと、
流動状態にある熱硬化性樹脂の供給源に接続し、その開口部を前記ダイを介して前記外被の内側に臨ませ、該熱硬化性樹脂を該外被の内部に充填供給する供給管と、
前記サイジングスリーブの下流側に配置され、前記熱硬化性樹脂からなる棒状体の本体部を外被と共に下流側へ引張り移送する移送装置と、
前記移送装置の下流側に設けられ、前記棒状体から外被を剥ぎ取って巻取る巻取り機構とから構成したことを特徴とする。
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棒状体の製造装置は、
加熱により可塑化された熱可塑性樹脂を、得るべき棒状体の外被とすべく連続して押出すダイと、
前記ダイの下流側に配置され、前記外被の外部輪郭形状を規制しつつ該外被の冷却固化を行なうサイジングスリーブと、
流動状態にある熱硬化性樹脂の供給源に接続し、その開口部を前記ダイを介して前記外被の内側に臨ませ、該熱硬化性樹脂を該外被の内部に充填供給する供給管と、
前記サイジングスリーブの下流側に配置され、前記外被の内部で流動状態にある前記熱硬化性樹脂を加熱硬化させて、該熱硬化性樹脂を得るべき棒状体の本体部となす加熱装置と、
前記加熱装置の下流側に配置され、前記棒状体の本体部を外被と共に下流側へ引張り移送する移送装置とから構成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明に係る棒状体の製造方法およびその装置について、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。本製造方法およびその装置により製造される棒状体は、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、この外被は一般に剥ぎ取られて本体部のみが使用される。但し、外被を有する棒状体そのままで使用される場合もある。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５は、請求項１に係る棒状体の製造方法を実施する装置の実施形態を示し、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り、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。この実施形態では、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の中心には、シャフトは設けられていない。
【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は棒状体の加熱領域、符号Ｃは棒状体の引張り機構、符号Ｄは外被の巻取り機構(但し、図２には存在しない)、符号Ｅは棒状体の定尺切断機構を示している。また図３は、図１の熱可塑性および熱硬化性樹脂の供給機構Ａを示し、図４は、図１の棒状体の加熱領域Ｂを示し、図５は、図１の棒状体の引張り機構Ｃおよび外被の巻取り機構Ｄ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、この外被中に流動状態にある熱硬化性樹脂(発泡性の樹脂)が充填供給される。筒状に成形された外被はここで冷却固化され、得るべき棒状体の外部輪郭形状に略合致する外部輪郭形状に規定される。
(2) 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Ｂにおいて加熱がなされて硬化する。この加熱領域Ｂ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。
(3) 加熱領域Ｂの下流側には引張り機構Ｃが設けられ、硬化した熱硬化性樹脂の本体部が外被で被覆された棒状体を引張って下流へ連続的に移送する。
(4) 引張り機構Ｃの下流側には外被の巻取り機構Ｄが設けられ、前記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Ｄは設けてないので、発泡体の本体部を外被で被覆してなる棒状体が、このラインでは製造されることになる。
(5) 外被が剥ぎ取られて露出した熱硬化性樹脂の本体部は、定尺切断機構Ｅ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Ｅによる切断対象は発泡体の本体部を外被で被覆した棒状体そのものである。なお、製造者やユーザーの希望するところに従い、棒状体から外被を剥ぎ取った本体部も、また外被を剥ぎ取らないままにした棒状体も、定尺切断機構Ｅによる定尺切断は行なうことなく、下流側で大径のドラム等に所要長だけ巻取ってから切断分離される場合もある。
【００１５】
【熱可塑性および熱硬化性樹脂の供給機構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を筒状の外被１２として連続押出しするクロスヘッドダイ１６と、筒状の外被１２の外部輪郭形状を規制しつつ該外被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。
【００１６】
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が巻回配置されると共に、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】
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ものである。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。
【００１８】
前記サイジングスリーブ１８のジャケット３８は、以下の如く冷却水が循環供給されたり、負圧に保持されたりするチャンバーとして機能する。例えば、図３において第１列目および第３列目に位置する各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、前記夫々のジャケット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。
【００１９】
また第２列目、すなわち中間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Ｃ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。
【００２０】
図３において、前記クロスヘッドダイ１６には、該ダイ１６の中心軸線に軸心を略一致させて、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。
【００２１】
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することはなく、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４に示す加熱領域Ｂ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。
【００２２】
【棒状体の加熱領域Ｂについて】
図４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Ｂを示している。すなわち加熱領域Ｂ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。
【００２３】
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４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。
【００２４】
(誘導加熱装置について)
図４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。
【００２５】
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により被覆された熱硬化性樹脂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。
【００２６】
(誘電加熱装置について)
図４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５４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。
【００２７】
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５４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。
【００２８】
(養生装置について)
図４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。
【００２９】
また図４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。
【００３０】
(輻射加熱装置について)
図４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。
【００３１】
【棒状体の引張り機構Ｃについて】
図５は、前記加熱領域Ｂ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Ｃを示す概略斜視図である。すなわち引張り機構Ｃ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Ｃ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Ｃ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Ｂにおける棒状体４８の下流側への給送が達成されている。
【００３２】
図５には、前記引張り機構Ｃ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Ｄが設けられている。この巻取り機構Ｄは、引張り機構Ｃにより下流側へ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Ｃ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Ｄ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。
【００３３】
(棒状体の定尺切断機構Ｅ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の定尺切断がなされる。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。
【００３４】
(棒状体の製造工程について)
次に、前述した各機構(領域)Ａ〜Ｅを経由して棒状体４８を製造する工程を概略的に説明する。図６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、経時的に樹脂供給機構Ａ→棒状体の加熱領域Ｂ→棒状体の引張り機構Ｃ→外被の巻取り機構Ｄ→棒状体の定尺切断機構Ｅに大別される。すなわち各工程は、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・冷却工程(2)と、流動状態にある熱硬化性樹脂の充填工程(3)と、熱硬化性樹脂の熱硬化工程(4)と、棒状体の引張り移送工程(5)と、外被の剥ぎ取り工程(6)と、棒状体等の定尺切断工程(7)とから構成されている。
【００３５】
図６における熱可塑性樹脂の押出し工程(1)では、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・冷却工程(2)へ送られ、サイジングスリーブ１８を通過して外部輪郭形状が規制され、筒状の外被１２として成形されると共に、該外被１２の冷却固化がなされる。次いで熱硬化性樹脂の充填工程(3)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。
【００３６】
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(4)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、得るべき棒状体４８における本体部４６を製造する。なお、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(5)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。
【００３７】
図６に示す外被の剥ぎ取り工程(6)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(6)において剥ぎ取られ、図１および図５に示すリール等の巻取体７４にロール状に巻取られる。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存在せず、所謂シームレスの棒状発泡体が得られることになる。
【００３８】
前記剥ぎ取り工程(6)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(6)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、必要に応じて定尺切断工程(7)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、例えば棒状発泡体からなる本体部４６にシャフトを挿通取付けしたり、表面の研削加工がなされたりし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で被覆してなる棒状体４８にあっては、前記切断工程(7)で切断することは必ずしも要件でなく、図示しない大径リール等に巻取って別工程へ送り出したり、一般ユーザーへ向けて出荷したりしてもよい。
【００３９】
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気泡(セル)を有する発泡体の棒状体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、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棒状体４８として使用してもよい。更に棒状体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。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明に係る棒状体の製造方法およびその装置によれば、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、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、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の概略断面図である。
【図４】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５】加熱領域を経た棒状体(中味をなす本体部と外側の外被)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６】実施例に係る棒状体の製造方法を概略的に示す工程図である。
【図７】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８】図７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９】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構成図である。
【図１０】図７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
Ａ 樹脂供給機構 Ｂ 棒状体の加熱領域
Ｃ 棒状体の引張り機構 Ｄ 外被の巻取り機構
Ｅ 棒状体の定尺切断機構
【発明の属する技術分野】
この発明は棒状体の製造方法およびその装置に関し、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方法およびその装置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７〜図１０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９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９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７および図８参照)から注入される。このため、図１０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棒状体を連続的に効率良く製造し得る方法およびその装置を提供することを目的とする。この製造方法およびその装置は、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に成形すると共に該外被を冷却固化させる工程と、
流動状態にある熱硬化性樹脂を、前記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、
前記各工程の最下流側に配設した移送装置により、前記熱硬化性樹脂を材質とする棒状体の本体部を外被と共に引張り移送する工程と、
前記棒状体から外被を剥ぎ取って本体部だけとする工程とからなることを特徴とする。
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に成形すると共に該外被を冷却固化させる工程と、
流動状態にある熱硬化性樹脂を、前記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、
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を加熱領域に通過させ、該熱硬化性樹脂を硬化させて得るべき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、前記棒状体の本体部を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】
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棒状体の製造装置は、
加熱により可塑化された熱可塑性樹脂を、得るべき棒状体の外被とすべく連続して押出すダイと、
前記ダイの下流側に配置され、前記外被の外部輪郭形状を規制しつつ該外被の冷却固化を行なうサイジングスリーブと、
流動状態にある熱硬化性樹脂の供給源に接続し、その開口部を前記ダイを介して前記外被の内側に臨ませ、該熱硬化性樹脂を該外被の内部に充填供給する供給管と、
前記サイジングスリーブの下流側に配置され、前記熱硬化性樹脂からなる棒状体の本体部を外被と共に下流側へ引張り移送する移送装置と、
前記移送装置の下流側に設けられ、前記棒状体から外被を剥ぎ取って巻取る巻取り機構とから構成したことを特徴とする。
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棒状体の製造装置は、
加熱により可塑化された熱可塑性樹脂を、得るべき棒状体の外被とすべく連続して押出すダイと、
前記ダイの下流側に配置され、前記外被の外部輪郭形状を規制しつつ該外被の冷却固化を行なうサイジングスリーブと、
流動状態にある熱硬化性樹脂の供給源に接続し、その開口部を前記ダイを介して前記外被の内側に臨ませ、該熱硬化性樹脂を該外被の内部に充填供給する供給管と、
前記サイジングスリーブの下流側に配置され、前記外被の内部で流動状態にある前記熱硬化性樹脂を加熱硬化させて、該熱硬化性樹脂を得るべき棒状体の本体部となす加熱装置と、
前記加熱装置の下流側に配置され、前記棒状体の本体部を外被と共に下流側へ引張り移送する移送装置とから構成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明に係る棒状体の製造方法およびその装置について、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。本製造方法およびその装置により製造される棒状体は、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、この外被は一般に剥ぎ取られて本体部のみが使用される。但し、外被を有する棒状体そのままで使用される場合もある。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５は、請求項１に係る棒状体の製造方法を実施する装置の実施形態を示し、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り、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。この実施形態では、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の中心には、シャフトは設けられていない。
【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は棒状体の加熱領域、符号Ｃは棒状体の引張り機構、符号Ｄは外被の巻取り機構(但し、図２には存在しない)、符号Ｅは棒状体の定尺切断機構を示している。また図３は、図１の熱可塑性および熱硬化性樹脂の供給機構Ａを示し、図４は、図１の棒状体の加熱領域Ｂを示し、図５は、図１の棒状体の引張り機構Ｃおよび外被の巻取り機構Ｄ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、この外被中に流動状態にある熱硬化性樹脂(発泡性の樹脂)が充填供給される。筒状に成形された外被はここで冷却固化され、得るべき棒状体の外部輪郭形状に略合致する外部輪郭形状に規定される。
(2) 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Ｂにおいて加熱がなされて硬化する。この加熱領域Ｂ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。
(3) 加熱領域Ｂの下流側には引張り機構Ｃが設けられ、硬化した熱硬化性樹脂の本体部が外被で被覆された棒状体を引張って下流へ連続的に移送する。
(4) 引張り機構Ｃの下流側には外被の巻取り機構Ｄが設けられ、前記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Ｄは設けてないので、発泡体の本体部を外被で被覆してなる棒状体が、このラインでは製造されることになる。
(5) 外被が剥ぎ取られて露出した熱硬化性樹脂の本体部は、定尺切断機構Ｅ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Ｅによる切断対象は発泡体の本体部を外被で被覆した棒状体そのものである。なお、製造者やユーザーの希望するところに従い、棒状体から外被を剥ぎ取った本体部も、また外被を剥ぎ取らないままにした棒状体も、定尺切断機構Ｅによる定尺切断は行なうことなく、下流側で大径のドラム等に所要長だけ巻取ってから切断分離される場合もある。
【００１５】
【熱可塑性および熱硬化性樹脂の供給機構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を筒状の外被１２として連続押出しするクロスヘッドダイ１６と、筒状の外被１２の外部輪郭形状を規制しつつ該外被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。
【００１６】
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が巻回配置されると共に、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】
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ものである。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。
【００１８】
前記サイジングスリーブ１８のジャケット３８は、以下の如く冷却水が循環供給されたり、負圧に保持されたりするチャンバーとして機能する。例えば、図３において第１列目および第３列目に位置する各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、前記夫々のジャケット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。
【００１９】
また第２列目、すなわち中間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Ｃ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。
【００２０】
図３において、前記クロスヘッドダイ１６には、該ダイ１６の中心軸線に軸心を略一致させて、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。
【００２１】
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することはなく、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４に示す加熱領域Ｂ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。
【００２２】
【棒状体の加熱領域Ｂについて】
図４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Ｂを示している。すなわち加熱領域Ｂ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。
【００２３】
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４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。
【００２４】
(誘導加熱装置について)
図４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。
【００２５】
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により被覆された熱硬化性樹脂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。
【００２６】
(誘電加熱装置について)
図４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５４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。
【００２７】
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５４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。
【００２８】
(養生装置について)
図４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。
【００２９】
また図４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。
【００３０】
(輻射加熱装置について)
図４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。
【００３１】
【棒状体の引張り機構Ｃについて】
図５は、前記加熱領域Ｂ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Ｃを示す概略斜視図である。すなわち引張り機構Ｃ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Ｃ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Ｃ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Ｂにおける棒状体４８の下流側への給送が達成されている。
【００３２】
図５には、前記引張り機構Ｃ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Ｄが設けられている。この巻取り機構Ｄは、引張り機構Ｃにより下流側へ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Ｃ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Ｄ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。
【００３３】
(棒状体の定尺切断機構Ｅ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の定尺切断がなされる。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。
【００３４】
(棒状体の製造工程について)
次に、前述した各機構(領域)Ａ〜Ｅを経由して棒状体４８を製造する工程を概略的に説明する。図６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、経時的に樹脂供給機構Ａ→棒状体の加熱領域Ｂ→棒状体の引張り機構Ｃ→外被の巻取り機構Ｄ→棒状体の定尺切断機構Ｅに大別される。すなわち各工程は、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・冷却工程(2)と、流動状態にある熱硬化性樹脂の充填工程(3)と、熱硬化性樹脂の熱硬化工程(4)と、棒状体の引張り移送工程(5)と、外被の剥ぎ取り工程(6)と、棒状体等の定尺切断工程(7)とから構成されている。
【００３５】
図６における熱可塑性樹脂の押出し工程(1)では、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・冷却工程(2)へ送られ、サイジングスリーブ１８を通過して外部輪郭形状が規制され、筒状の外被１２として成形されると共に、該外被１２の冷却固化がなされる。次いで熱硬化性樹脂の充填工程(3)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。
【００３６】
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(4)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、得るべき棒状体４８における本体部４６を製造する。なお、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(5)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。
【００３７】
図６に示す外被の剥ぎ取り工程(6)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(6)において剥ぎ取られ、図１および図５に示すリール等の巻取体７４にロール状に巻取られる。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存在せず、所謂シームレスの棒状発泡体が得られることになる。
【００３８】
前記剥ぎ取り工程(6)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(6)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、必要に応じて定尺切断工程(7)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、例えば棒状発泡体からなる本体部４６にシャフトを挿通取付けしたり、表面の研削加工がなされたりし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で被覆してなる棒状体４８にあっては、前記切断工程(7)で切断することは必ずしも要件でなく、図示しない大径リール等に巻取って別工程へ送り出したり、一般ユーザーへ向けて出荷したりしてもよい。
【００３９】
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気泡(セル)を有する発泡体の棒状体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、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棒状体４８として使用してもよい。更に棒状体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。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明に係る棒状体の製造方法およびその装置によれば、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、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、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の概略断面図である。
【図４】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５】加熱領域を経た棒状体(中味をなす本体部と外側の外被)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６】実施例に係る棒状体の製造方法を概略的に示す工程図である。
【図７】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８】図７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９】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構成図である。
【図１０】図７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
Ａ 樹脂供給機構 Ｂ 棒状体の加熱領域
Ｃ 棒状体の引張り機構 Ｄ 外被の巻取り機構
Ｅ 棒状体の定尺切断機構
Claims (17)
- 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)に成形すると共に該外被(12)を冷却固化させる工程と、
流動状態にある熱硬化性樹脂(14)を、前記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、
前記各工程の最下流側に配設した移送装置(70)により、前記熱硬化性樹脂(14)を材質とする棒状体(48)の本体部(46)を外被(12)と共に引張り移送する工程と、
前記棒状体(48)から外被(12)を剥ぎ取って本体部(46)だけとする工程と
からなることを特徴とする棒状体の製造方法。 - 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)に成形すると共に該外被(12)を冷却固化させる工程と、
流動状態にある熱硬化性樹脂(14)を、前記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、
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)を加熱領域(50)に通過させ、該熱硬化性樹脂(14)を硬化させて得るべき棒状体(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、前記棒状体(48)の本体部(46)を外被(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棒状体の製造方法。 - 前記棒状体(48)から外被(12)を剥ぎ取って本体部(46)だけとする工程が付加される請求項２記載の棒状体の製造方法。
- 前記棒状体(48)から剥ぎ取った外被(12)を巻取る工程が付加される請求項１または３記載の棒状体の製造方法。
- 前記棒状体(48)から外被(12)を剥ぎ取って本体部(46)だけとする工程では、ナイフを外被(12)に当てがって刺通することで、棒状体(48)の移送に伴い外被(12)を長手方向に切開する請求項１または３記載の棒状体の製造方法。
- 前記加熱領域(50)の通過後に、断熱領域を通過させる養生工程を行う請求項２記載の棒状体の製造方法。
- 前記外被(12)を冷却固化させる工程は、前記ダイ(16)から押出された熱可塑性樹脂(10)を縮径してサイジングスリーブ(18)に通過させる請求項１または２記載の棒状体の製造方法。
- 前記本体部(46)と外被(12)からなる棒状体(48)または該外被(12)を剥ぎ取られた本体部(46)は、切断装置(76)を通過することで所定寸法長に切断される請求項１〜７の何れか一項に記載の棒状体の製造方法。
- 前記サイジングスリーブ(18)は、そのジャケット(38)に円筒孔(36)を有し、該円筒孔(36)を通過する筒状の外被(12)は、該ジャケット(38)と円筒孔(36)とを連通する複数の細孔(40)を介して該円筒孔(36)の内面に負圧吸引される請求項１〜８の何れか一項に記載の棒状体の製造方法。
- 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１〜９の何れか一項に記載の棒状体の製造方法。
- 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１〜９の何れか一項に記載の棒状体の製造方法。
- 前記各工程は、連続して行われる請求項１〜１１の何れか一項に記載の棒状体の製造方法。
- 加熱により可塑化された熱可塑性樹脂(10)を、得るべき棒状体(48)の外被(12)とすべく連続して押出すダイ(16)と、
前記ダイ(16)の下流側に配置され、前記外被(12)の外部輪郭形状を規制しつつ該外被(12)の冷却固化を行なうサイジングスリーブ(18)と、
流動状態にある熱硬化性樹脂(14)の供給源(42)に接続し、その開口部を前記ダイ(16)を介して前記外被(12)の内側に臨ませ、該熱硬化性樹脂(14)を該外被(12)の内部に充填供給する供給管(20)と、
前記サイジングスリーブ(18)の下流側に配置され、前記熱硬化性樹脂(14)からなる棒状体(48)の本体部(46)を外被(12)と共に下流側へ引張り移送する移送装置(70)と、
前記移送装置(70)の下流側に設けられ、前記棒状体(48)から外被(12)を剥ぎ取って巻取る巻取り機構(D)とから構成した
ことを特徴とする棒状体の製造装置。 - 加熱により可塑化された熱可塑性樹脂(10)を、得るべき棒状体(48)の外被(12)とすべく連続して押出すダイ(16)と、
前記ダイ(16)の下流側に配置され、前記外被(12)の外部輪郭形状を規制しつつ該外被(12)の冷却固化を行なうサイジングスリーブ(18)と、
流動状態にある熱硬化性樹脂(14)の供給源(42)に接続し、その開口部を前記ダイ(16)を介して前記外被(12)の内側に臨ませ、該熱硬化性樹脂(14)を該外被(12)の内部に充填供給する供給管(20)と、
前記サイジングスリーブ(18)の下流側に配置され、前記外被(12)の内部で流動状態にある前記熱硬化性樹脂(14)を加熱硬化させて、該熱硬化性樹脂(14)を得るべき棒状体(48)の本体部(46)となす加熱装置(50)と、
前記加熱装置(50)の下流側に配置され、前記棒状体(48)の本体部(46)を外被(12)と共に下流側へ引張り移送する移送装置(70)とから構成した
ことを特徴とする棒状体の製造装置。 - 前記サイジングスリーブ(18)は、前記ダイ(16)から押出された熱可塑性樹脂(10)を縮径する請求項１３または１４記載の棒状体の製造装置。
- 前記移送装置(70)の下流側に設けられ、前記棒状体(48)から外被(12)を剥ぎ取って巻取る巻取り機構(D)を備える請求項１４記載の棒状体の製造装置。
- 前記巻取り機構(D)は、前記移送装置(70)の下流側に設けられ、前記棒状体(48)の移送に伴い前記外被(12)を切開するナイフを備えている請求項１３または１６記載の棒状体の製造装置。
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