JP4546978B2 - Method and apparatus for molding fine foam sheet - Google Patents
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Description
本発明は、超臨界状態の不活性流体が混練・分散された溶融樹脂を、Ｔダイから大気中にシート状に押し出して発泡させて発泡シートを得る、発泡シートの成形方法およびこの成形方法の実施に直接使用される微細発泡シートの成形装置に関するものである。 The present invention relates to a foamed sheet molding method and a foamed sheet molding method in which a molten resin in which an inert fluid in a supercritical state is kneaded and dispersed is extruded into a sheet form from a T-die into the atmosphere and foamed. The present invention relates to an apparatus for forming a fine foam sheet that is directly used for implementation.
発泡剤である超臨界状態の不活性流体が混練・分散された溶融樹脂を、押出機のＴダイから押し出すとき、Ｔダイ先端リップ部手前まではスクリュの回転による押出圧力が高いため発泡剤が超臨界状態の不活性流体となっているが、ダイリップ部で大気圧中に押し出され急激に圧力解放されると、発泡剤は熱力学的に不安定な状態となり、溶融状態にあるシート中で発泡を開始する。発泡初期は気泡核から気泡へと成長し独立した独立セルとなっているが、発泡が進むと気泡が成長して大きくなり、また隣のセルと合一して大きなセルへと成長することもある。さらに、表層近くではガス抜けと呼ばれるシート表面での気泡割れが生じると、シート表面の平滑性が損なわれ、製品品質が落ちる。
そこで、発泡による気泡の成長を抑え、かつガス抜けを防ぐスキン層をいち早く形成することが必要となる。スキン層、換言するとシート表面に形成される融点以下の温度の樹脂の膜は、Ｔダイから押し出されるシートを素早くかつ適切に冷却することにより形成される。
When extruding the molten resin mixed with the supercritical inert fluid, which is a foaming agent, from the T-die of the extruder, the foaming agent is used up to the front lip of the T-die because the extrusion pressure is high due to the rotation of the screw. Although it is an inert fluid in a supercritical state, if it is extruded into atmospheric pressure at the die lip and is suddenly released, the foaming agent becomes thermodynamically unstable and in the molten sheet. Start foaming. In the initial stage of foaming, the cell grows from a cell nucleus to a bubble and becomes an independent cell, but as foaming progresses, the bubble grows and grows, and it can grow into a large cell by joining with the next cell. is there. Further, when bubble cracking occurs on the surface of the sheet, which is called outgassing, near the surface layer, the smoothness of the sheet surface is impaired and the product quality is lowered.
Therefore, it is necessary to quickly form a skin layer that suppresses the growth of bubbles due to foaming and prevents outgassing. The skin layer, in other words, the resin film having a temperature below the melting point formed on the sheet surface is formed by quickly and appropriately cooling the sheet extruded from the T-die.
特許文献１には、Ｔダイから押し出されるシートを、シート内部の気泡が成長して連続気泡あるいは気泡割れが生じないうちにロールにより圧延すると共に、水槽の水中に浸漬してシートを表面から冷却する、発泡シートの成形方法が示されている。
特許文献２には、Ｔダイから押し出されるシートを、冷却ロールと水冷ドラムとで挟み込むようになっている。この水冷ドラムは、冷却ロールの外周面の面積の約１／４から１／２に相当する大きさで、冷却ロールの外周面に対応する凹面を有する。前記水冷ドラムの凹面にはさらに凹部が設けられ、水冷ドラムの前記凹部とシートの間に形成される空間が冷却水路となってシートが冷却される、発泡シートの成形方法が示されている。
特許文献３には、Ｔダイのダイスリップと冷却ロールの間に中間ロールを設け、ダイスリップから押し出されてシート中で発泡する気泡が顕在化する付近で、シートと接するように中間ロールを配置し、発泡を中間ロール上で終了させ、もしくは中間ロール上でほとんど終了させて、コルゲーションを防止し、中間ロールと冷却ロール間でシートの流れ方向の引張力によりシート厚みを薄くする、発泡シートの成形方法が示されている。なお、コルゲーションとは、発泡に伴う樹脂の体積膨張により、拘束されたシート幅の中で、シートがシートの幅方向に広がろうとし、カーテン状に波打ってシート長さ方向に筋状となる現象をいう。
In Patent Document 1, a sheet extruded from a T-die is rolled with a roll before bubbles inside the sheet grow and open bubbles or bubble cracking occurs, and the sheet is immersed in water in a water bath to cool the sheet from the surface. A method of forming a foam sheet is shown.
In Patent Document 2, a sheet extruded from a T die is sandwiched between a cooling roll and a water cooling drum. This water-cooled drum has a concave surface corresponding to the outer peripheral surface of the cooling roll, having a size corresponding to about 1/4 to 1/2 of the area of the outer peripheral surface of the cooling roll. A method of forming a foamed sheet is shown in which a concave portion is further provided on the concave surface of the water-cooling drum, and the sheet is cooled by a space formed between the concave portion of the water-cooling drum and the sheet serving as a cooling water channel.
In Patent Document 3, an intermediate roll is provided between the die slip of the T die and the cooling roll, and the intermediate roll is disposed so as to come into contact with the sheet in the vicinity where bubbles that are pushed out of the die slip and foam in the sheet become apparent The foaming is finished on the intermediate roll or almost finished on the intermediate roll to prevent corrugation, and the sheet thickness is reduced by the tensile force in the flow direction of the sheet between the intermediate roll and the cooling roll. A molding method is shown. Corrugation means that the sheet expands in the width direction of the sheet within the constrained sheet width due to the volume expansion of the resin accompanying foaming. The phenomenon which becomes.
特許文献４には、一対の成形ロールと、前記１対の成形ロールの両端に設けられた側水当て板とで囲まれた中に冷却水を供給し、成形ロールによりシート厚さを調整しつつ、成形ロールを通過するシートを冷却し、さらに下方に設けられた冷却水槽に、その一部または全部が浸漬されるよう設けられた冷却ロールにより、シートをガイドさせてさらに冷却する、発泡シート成形方法が示されている。
特許文献５には、Ｔダイのダイスリップとわずかな隙間をおいて冷却ロールの外周面が近接するよう、冷却ロールを設け、ダイスリップから押し出されたシートを直ちに冷却ロールで冷却し、さらにＴダイには可動ブロックを設け、発泡中のシートが可動ブロックと冷却ロールとによって形成される隙間を可動ブロックに接しながら通過するようにし、可動ブロックによっても、シートを冷却する、発泡シートの成形方法が示されている。
In Patent Document 4, cooling water is supplied while being surrounded by a pair of forming rolls and side water contact plates provided at both ends of the pair of forming rolls, and the sheet thickness is adjusted by the forming rolls. While the sheet passing through the forming roll is cooled, the foamed sheet is further cooled by guiding the sheet with a cooling roll provided so that a part or all of the sheet is immersed in a cooling water tank provided below. A molding method is shown.
In Patent Document 5, a cooling roll is provided so that the outer peripheral surface of the cooling roll comes close to the die slip of the T die, and the sheet extruded from the die slip is immediately cooled by the cooling roll. A method for forming a foamed sheet, in which a movable block is provided on the die so that the foaming sheet passes through a gap formed by the movable block and the cooling roll while contacting the movable block, and the sheet is cooled also by the movable block. It is shown.
特許文献１に記載の発泡シートの成形方法によると、Ｔダイから押し出されるシートは、シート表面に気泡割れが生じないうちにロールにより圧延され、水中に浸漬されているので、スキン層がいち早く形成され、かつある程度気泡の成長を抑えることはできると認められる。しかし、微細な発泡シートを得るには、冷却開始までの時間調整と、冷却の早さに影響する水槽中の冷却水の水温と、冷却時間の調整、すなわちシートを水中に浸漬する時間の調整が重要な要素となるが、特許文献１には冷却水の水温についての開示はなく、冷却開始までの時間や冷却時間の調整についての示唆もない。例えば、冷却開始までの時間が長い場合、気泡が大きく成長してしまうし、冷却開始までの時間が短くても、冷却水の水温が高かったり冷却時間が短い場合、シート表面付近の気泡は小さく、シート内部の気泡は大きくなり、微細でかつ大きさが均一なセルの発泡シートを得ることは難しい。さらに、水中に浸漬にすることによりある程度冷却した後に、シートの延伸、シート厚さ等の調整は行われていないので、所望のシート厚さの発泡シートを得ることは難しいと思われる。 According to the foamed sheet forming method described in Patent Document 1, the sheet extruded from the T-die is rolled by a roll before bubble cracking occurs on the sheet surface and immersed in water, so that a skin layer is quickly formed. It is recognized that the bubble growth can be suppressed to some extent. However, in order to obtain a fine foam sheet, the time adjustment until the start of cooling, the temperature of the cooling water in the water tank that affects the speed of cooling, and the adjustment of the cooling time, that is, the time for immersing the sheet in water are adjusted. However, Patent Document 1 does not disclose the water temperature of the cooling water, nor does it suggest any time until the start of cooling or adjustment of the cooling time. For example, if the time to start cooling is long, bubbles will grow large, and even if the time to start cooling is short, if the coolant temperature is high or the cooling time is short, the bubbles near the sheet surface will be small. The bubbles inside the sheet become large, and it is difficult to obtain a foamed sheet of cells that are fine and uniform in size. Furthermore, after cooling to some extent by immersing in water, adjustment of sheet stretching, sheet thickness, and the like is not performed, so it seems difficult to obtain a foam sheet having a desired sheet thickness.
特許文献２に記載の発泡シートの成形方法によると、シートの冷却は、冷却ロールと、水冷ドラムと、冷却水によって行われ、冷却水路は水冷ドラムの凹部とシートとで形成された冷却水路のみとなっているので、スキン層が形成されるには十分な冷却時間であるが、シート内部については冷却が十分でなく気泡の成長が抑えられず、微細な発泡シートを得ることが難しい。
特許文献３に記載の発泡シートの成形方法によると、中間ロール上でシートの発泡がほぼ完了するので、コルゲーションを防ぎシート表面の平滑性に優れた発泡シートを得ることができるが、シートの冷却手段は冷却ロールとエアーナイフのみであり、冷却水による十分な冷却が行われていないので、微細な発泡シートを得ることは困難と思われる。
According to the foam sheet forming method described in Patent Document 2, the cooling of the sheet is performed by a cooling roll, a water cooling drum, and cooling water, and the cooling water channel is only a cooling water channel formed by the recess of the water cooling drum and the sheet. Therefore, the cooling time is sufficient for the skin layer to be formed. However, the inside of the sheet is not cooled sufficiently and the growth of bubbles cannot be suppressed, and it is difficult to obtain a fine foamed sheet.
According to the method for forming a foamed sheet described in Patent Document 3, foaming of the sheet is almost completed on the intermediate roll, so that a foamed sheet that prevents corrugation and has excellent surface smoothness can be obtained. Means are only a cooling roll and an air knife, and sufficient cooling with cooling water is not performed, so it seems difficult to obtain a fine foam sheet.
特許文献４に記載の発泡シートの成形方法によると、Ｔダイから押し出されたシートは、成形ロールの上面に貯められた冷却水で素早く冷却され、かつ成形ロールの直下に設けられた水槽と、水槽にその一部または全部が浸漬されるよう設けられた冷却ロールとにより冷却されるので、スキン層の形成も早く、気泡の成長もある程度抑えることができる。しかし、特許文献１記載の発泡シートの成形方法と同様の問題がある。すなわち、冷却水の水温についての開示や冷却時間の調整については示唆する記載もなく、微細でかつ大きさが均一なセルの発泡シートを得ることは難しい。また、水中に浸漬することによりある程度冷却した後に、シートの延伸やシート厚さの調整が行われていないので、所望の厚さの発泡シートを得ることは難しい。
特許文献５に記載の発泡シートの成形方法によると、Ｔダイのダイスリップから押し出されるシートは、押し出された直後から冷却ロールと可動ブロックにより冷却されるので、素早くスキン層が形成され、シート表面の平滑性も良好な発泡シートが得られると考えられる。しかし、水槽が無いため微細な発泡シートを得るには冷却が不十分と考えられる。また、シート厚さの制御に関する開示はなく、所望の厚さの発泡シートを得ることは困難である。
According to the method for forming a foam sheet described in Patent Document 4, the sheet extruded from the T-die is quickly cooled with cooling water stored on the upper surface of the forming roll, and a water tank provided immediately below the forming roll; Since it is cooled by a cooling roll provided so that a part or all of it is immersed in the water tank, the formation of the skin layer is quick and the growth of bubbles can be suppressed to some extent. However, there is a problem similar to the foam sheet forming method described in Patent Document 1. That is, there is no suggestion about disclosure of the cooling water temperature and adjustment of the cooling time, and it is difficult to obtain a foamed sheet of fine cells having a uniform size. Further, after the sheet is cooled to some extent by being immersed in water, it is difficult to obtain a foam sheet having a desired thickness because the sheet is not stretched and the sheet thickness is not adjusted.
According to the foamed sheet forming method described in Patent Document 5, the sheet extruded from the die slip of the T die is cooled by the cooling roll and the movable block immediately after being extruded, so that the skin layer is quickly formed, and the sheet surface It is considered that a foamed sheet having good smoothness can be obtained. However, since there is no water tank, cooling is considered insufficient to obtain a fine foam sheet. Moreover, there is no disclosure regarding the control of the sheet thickness, and it is difficult to obtain a foam sheet having a desired thickness.
化学的発泡剤を用いたセル径の大きな発泡シートや、物理的発泡剤を用いてはいても、発泡セル径が５０μｍ以上の発泡シートは、上記したいずれの特許文献に記載の発泡シートの成形方法によっても問題無く成形できると考えられる。しかし、本発明が対象とするのは、超臨界状態の不活性流体である物理的発泡剤を用いた、発泡セル径が５０μｍ以下の、所定のシート厚さで表面精度に優れた微細発泡シートの成形であり、そのような微細発泡シートを成形するには、ダイスリップ近傍のシートの温度を融点近傍の温度に素早く冷却して、いち早くスキン層を形成し、かつ気泡の成長を抑えるためシートを十分冷却させることが必要があるが、上記した特許文献にはいずれにも上記のような成形技術に関する開示がなく、本発明が対象としている上記のような微細発泡シートは、前記特許文献に記載の成形方法では得ることができない。
したがって、本発明は、超臨界状態の不活性流体を発泡剤として用いた溶融樹脂をＴダイよりシート状に押し出して、発泡させる発泡シートの成形において、所定厚さのシートで表面精度に優れ、発泡セル径が５０μｍ以下の微細発泡シートを成形することができる微細発泡シートの成形方法およびこの方法の発明の実施に直接使用される微細発泡シートの成形装置を提供することを目的としている。
A foamed sheet having a large cell diameter using a chemical foaming agent, or a foamed sheet having a foamed cell diameter of 50 μm or more, even if a physical foaming agent is used, is the molding of the foamed sheet described in any of the above-mentioned patent documents. It is considered that molding can be performed without any problem even by the method. However, the object of the present invention is a fine foamed sheet using a physical foaming agent that is an inert fluid in a supercritical state and having a foamed cell diameter of 50 μm or less and having a predetermined sheet thickness and excellent surface accuracy. In order to form such a fine foam sheet, the sheet temperature near the die slip is quickly cooled to a temperature near the melting point to quickly form a skin layer and suppress the bubble growth. However, none of the above-mentioned patent documents disclose the above-mentioned molding technique, and the above-mentioned microfoamed sheet targeted by the present invention is described in the patent document. It cannot be obtained by the described molding method.
Therefore, the present invention extrudes a molten resin using a supercritical inert fluid as a foaming agent from a T-die and forms a foamed sheet to be foamed. It is an object of the present invention to provide a method for forming a fine foam sheet capable of forming a fine foam sheet having a foam cell diameter of 50 μm or less and a molding apparatus for a fine foam sheet that is directly used for carrying out the invention of this method.
本発明は、上記目的を達成するために、超臨界状態の不活性流体が混練・分散された溶融樹脂を押し出す押出機のＴダイの下方の大気中に第１のニップロールが、該第１のニップロールの下方に高さ調節自在に冷却水槽が、そして前記第１のニップロールと所定の間隔あるいは距離をおいて同様に大気中に第２のニップロールが設けられる。
そして、前記第１のニップロールは、望ましくは内部から冷却され、その回転数と間隔が必要に応じて調整され、望ましくはＴダイからの押出量との関係において回転数が制御され、延伸される。また、前記Ｔダイから押し出されるシートの厚さと表面精度が整えられる。さらには、前記第１のニップロールを通過したシートが前記冷却水槽内の水面下に滞留する時間が調整され、シート表面での発泡が抑制され、かつ発泡セルの成長が制御される。また、必要に応じて前記第２のニップロールの回転数が第１のニップロールとの関係において調整されて延伸され、前記冷却水槽から出るシートの発泡セルのアスペクト比が調整されると共に、シートの厚さ、表面精度等がさらに調整される。
In order to achieve the above object, the present invention provides a first nip roll in the atmosphere below a T die of an extruder for extruding a molten resin in which an inert fluid in a supercritical state is kneaded and dispersed. A cooling water tank is provided below the nip roll so that the height can be adjusted , and a second nip roll is also provided in the atmosphere at a predetermined interval or distance from the first nip roll.
The first nip roll is preferably cooled from the inside, and the number of rotations and the interval thereof are adjusted as necessary, and the number of rotations is preferably controlled in relation to the amount of extrusion from the T-die and stretched. . Further, the thickness and surface accuracy of the sheet extruded from the T die are adjusted. Furthermore, the time during which the sheet that has passed through the first nip roll stays below the water surface in the cooling water tank is adjusted, foaming on the sheet surface is suppressed, and the growth of foam cells is controlled. Further, if necessary, the number of rotations of the second nip roll is adjusted in relation to the first nip roll to be stretched, the aspect ratio of the foam cell of the sheet coming out of the cooling water tank is adjusted, and the thickness of the sheet is adjusted. The surface accuracy and the like are further adjusted.
すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、超臨界状態の不活性流体が混練・分散された溶融樹脂を、Ｔダイから大気中にシート状に所定量宛押し出して発泡させて発泡シートを連続的に得る、発泡シートの成形方法において、前記Ｔダイから大気中に押し出されるシートを、大気中に設けられ、その内部に冷却水が循環している第１のニップロールの回転数とロール間隔とを調整して、延伸すると共にシート厚さと表面精度とを整える第１の処理工程と、前記第１の処理工程で処理されたシートを、前記第１のニップロールの下方に設けられた冷却水槽内の水面下に滞留させて冷却するとき、前記Ｔダイに対する前記冷却水槽の高さを調整して前記シートが冷却水に浸漬されるまでの冷却開始時間を調整してシート表面にスキン層を形成すると共に、前記冷却水槽の水面下に設けられている浸漬ガイドローラで案内して前記冷却水槽内の水面下における滞留時間を調整してシート内部での発泡セルの成長を制御する第２の処理工程と、前記第２の処理工程で処理されたシートを、前記第１のニップロールと、該第１のニップロールと所定の間隔をおいて同様に大気中に設けられている第２のニップロールとによって、前記第１、２のニップロールの各々の回転数と各々のロール間隔とを調整して、さらに延伸すると共にシート厚さと表面精度とを調整する第３の処理工程とから構成される。 That is, in order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 extrudes a predetermined amount of molten resin, in which a supercritical inert fluid is kneaded and dispersed, into a sheet form from a T die into the atmosphere. In the foam sheet forming method, the foam sheet is continuously obtained by foaming. A first nip roll in which a sheet extruded from the T-die into the atmosphere is provided in the atmosphere, and cooling water is circulated therein. A first processing step of adjusting the number of rotations and the roll interval and adjusting the sheet thickness and the surface accuracy, and the sheet processed in the first processing step below the first nip roll. When cooling by staying below the surface of the water in the cooling water tank provided in the above, adjust the cooling start time until the sheet is immersed in the cooling water by adjusting the height of the cooling water tank with respect to the T die. Sheet table Control to form a skin layer, the growth of foam cells in the sheets inside by adjusting the residence time in the underwater in the cooling water tank and guided by immersing guide roller provided under water of the cooling water tank The second processing step and the sheet processed in the second processing step are similarly provided in the atmosphere at a predetermined interval from the first nip roll and the first nip roll. The second nip roll adjusts the number of rotations of each of the first and second nip rolls and the interval between the rolls , and further includes a third processing step for further stretching and adjusting the sheet thickness and the surface accuracy. Is done.
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の成形方法において、前記第２のニップロールの回転速度を前記第１のニップロールとの関係において制御し、シート内部の発泡セルの流れ方向のアスペクト比も調整するように構成される。 According to a second aspect of the present invention, in the molding method according to the first aspect, the rotational speed of the second nip roll is controlled in relation to the first nip roll, and the aspect of the flow direction of the foam cells inside the sheet is controlled. The ratio is also configured to adjust.
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の成形方法において、前記Ｔダイの先端部と前記第１のニップロールとの間隔を調節して、前記Ｔダイから大気中に押し出されるシートの、前記第１のニップロールに達するまでの空冷時間を調整するように、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載の成形方法において、前記冷却水槽内の冷却水の水温を１０〜２５℃の範囲に保つように、そして請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかの項に記載の成形方法において、前記Ｔダイから大気中に押し出される移動中のシートを、前記第１のニップロールに達する前に、チラー水またはコールドエアにより急冷却し発泡セルの大きさを制御するように構成される。 According to a third aspect of the present invention, in the molding method according to the first or second aspect, the distance between the tip end portion of the T die and the first nip roll is adjusted, and the T die is pushed out into the atmosphere. The invention according to claim 4 is the forming method according to any one of claims 1 to 3, wherein the air cooling time until the sheet reaches the first nip roll is adjusted. The cooling water is kept in the range of 10 to 25 ° C., and the invention according to claim 5 is the molding method according to any one of claims 1 to 4, wherein the T die is used in the atmosphere. The moving sheet pushed out to the first nip roll is rapidly cooled by chiller water or cold air before reaching the first nip roll to control the size of the foam cell.
請求項５に記載の発明は、超臨界状態の不活性流体が混練・分散された溶融樹脂を押し出す押出機と、該押出機のＴダイの下方の大気中に配置されている第１のニップロールと、該第１のニップロールの下方に高さ調節自在に配置されている冷却水槽と、前記第１のニップロールと所定の間隔をおいて同様に大気中に設けられている第２のニップロールとからなり、前記Ｔダイから押し出される発泡シートが、前記第１のニップロールによって送り出され、前記冷却水槽の水中に浸漬され、前記第２のニップロールによって前記冷却水槽の水面から引き出され、そして巻取機により製品として連続的に巻き取られるようになっている発泡シートの成形装置であって、前記第１、２のニップロールは、前記冷却水槽の外部の枠体に、少なくとも前記第２のニップロールは長手方向に移動調節自在に取り付けられており、前記第１のニップロールは、その回転数とそのロール間隔とが各々独立して制御されるようになっていると共に、前記冷却水槽の水面下には、前記シートが選択的に案内される複数個の浸漬ガイドローラが所定の間隔をおいて設けられ、前記第２のニップロールも、その回転数とそのロール間隔とが制御されるように構成される。 The invention according to claim 5 is an extruder for extruding a molten resin in which an inert fluid in a supercritical state is kneaded and dispersed, and a first nip roll disposed in the atmosphere below a T die of the extruder And a cooling water tank disposed under the first nip roll so that the height thereof can be adjusted, and a second nip roll which is also provided in the atmosphere at a predetermined interval from the first nip roll. becomes, foam sheet extruded from the T die, said sent out by the first nip roll, wherein is immersed in water of the cooling water bath, drawn from the water surface of the the second nip Thus the cooling water tank, and a winder by a molding apparatus foam sheet adapted to be continuously wound as a product, the first and second nip roll, to the outside of the frame body of the cooling water tank, at least Serial second nip roll is mounted movably adjusted in the longitudinal direction, the first nip roll, with its speed and its roll distance is adapted to each be independently controlled, the cooling Below the water surface of the water tank, a plurality of immersion guide rollers for selectively guiding the sheet are provided at a predetermined interval, and the rotation speed and the roll interval of the second nip roll are also controlled. Configured to be
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発泡シートの成形装置において、前記第１のニップロールが内部から冷却水により冷却されるように、請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の発泡シートの成形装置において、前記冷却水槽内の冷却水の温度は温調機により１０〜２５℃に保たれるように構成される。 The invention according to claim 7 is the foam sheet forming apparatus according to claim 6, wherein the first nip roll is cooled by cooling water from the inside. In the foam sheet forming apparatus according to 6 or 7, the temperature of the cooling water in the cooling water tank is configured to be maintained at 10 to 25 ° C by a temperature controller.
請求項９に記載の発明は、請求項６〜８のいずれかの項に記載の発泡シートの成形装置において、前記Ｔダイの先端部と前記第１のニップロールとの間には漏斗状の冷却水受とチラー水噴射ノズルとが設けられ、またはコールドエア噴射ノズルが設けられ、前記Ｔダイから大気中に押し出されるシートは、前記冷却水槽の水面に達する前に前記噴射ノズルから噴射されるチラー水、またはコールドエアにより急冷却されるように構成される。 A ninth aspect of the present invention is the foam sheet forming apparatus according to any one of the sixth to eighth aspects, wherein a funnel-shaped cooling is provided between the tip end portion of the T die and the first nip roll. A water receiver and a chiller water injection nozzle are provided, or a cold air injection nozzle is provided, and a sheet pushed out from the T die into the atmosphere is injected from the injection nozzle before reaching the water surface of the cooling water tank. It is configured to be cooled rapidly by water or cold air.
以上のように、本発明は、超臨界状態の不活性流体が混練・分散された溶融樹脂を、Ｔダイから大気中にシート状に押し出して発泡させて発泡シートを得る、発泡シートの成形方法において、Ｔダイから大気中に押し出されるシートを、大気中に設けられ、その内部に冷却水が循環している第１のニップロールの回転数とロール間隔とを調整して、延伸すると共にシート厚さと表面精度とを整える第１の処理工程と、前記第１の処理工程で処理されたシートを、前記第１のニップロールの下方に設けられた冷却水槽内の水面下に滞留させて冷却するとき、前記Ｔダイに対する前記冷却水槽の高さを調整して前記シートが冷却水に浸漬されるまでの冷却開始時間を調整してシート表面にスキン層を形成すると共に、前記冷却水槽の水面下に設けられている浸漬ガイドローラで案内して前記冷却水槽内の水面下における滞留時間を調整してシート内部での発泡セルの成長を制御する第２の処理工程と、前記第２の処理工程で処理されたシートを、前記第１のニップロールと、該第１のニップロールと所定の間隔をおいて同様に大気中に設けられている第２のニップロールとによって、前記第１、２のニップロールの各々の回転数と各々のロール間隔とを調整して、さらに延伸すると共にシート厚さと表面精度とを調整する第３の処理工程とからなるので、すなわち、Ｔダイから押し出されるシートを第１のニップロールにより素早く冷却してスキン層を形成してガス抜けを防ぎ、かつ十分冷却して気泡の成長を抑えるので、所定厚さの、表面精度の優れた、発泡セル径が５０μｍ以下の微細発泡シートを成形することができるという本発明に特有の効果が得られる。換言すると、第１のニップロールではスキン層を形成しシート内部は融点以上の温度のままとし、シート表面の精度を確保しながらシート厚さを調整し、第２のニップロールではシートが融点以下に冷却された後に狭圧して、さらにシート表面の平滑性を向上させ、精度良くシート厚さを整えるので、所定厚さの、表面精度の優れた、発泡セル径が５０μｍ以下の微細発泡シートを成形することができる。このとき、第１、２のニップロールの各々の回転数と各々のロール間隔とを調整して、さらに延伸して、アスペクト比を調整することができるという、効果も得られる。また、冷却水槽内の水面下における滞留距離すなわち滞留時間を調節するので発泡セルの大きさを制御することができ、冷却の早さおよび冷却量を自由に調整できる。すなわち、冷却は、シート内部の熱量がシート表面に移動して行われるが、シート内部の温度と、シート表面に接する冷却水の温度との差が大きいほど、シート中での温度勾配が大きく冷却早さが増し、冷却時間が長いほど移動する熱量が大きく、冷却量が大きくなる。上記のように冷却の早さおよび冷却量を自由に調整できるので、樹脂材料やシート厚さに応じて、冷却水温度および冷却時間を任意に調整でき、適切な冷却を行うことができる効果が得られる。さらに、冷却水温度が低いと冷却早さが増すため、シートが素早く冷却され、シート表面付近とシートの厚さ中心部分とで発泡セルの成長度合いが均一となり、発泡セル径が均一な微細発泡シートが得られる効果もある。 As described above, the present invention provides a foamed sheet molding method in which a melted resin in which an inert fluid in a supercritical state is kneaded and dispersed is extruded into a sheet form from a T-die into the atmosphere and foamed to obtain a foamed sheet. The sheet extruded from the T-die into the atmosphere is stretched while adjusting the rotation speed and roll interval of the first nip roll provided in the atmosphere and circulating cooling water therein a first processing step of arranging the surface precision to be, the first step in the treated sheet, when cooled to dwell under water in the cooling water tank disposed below the first nip roll Adjusting the height of the cooling water tank relative to the T-die to adjust the cooling start time until the sheet is immersed in cooling water to form a skin layer on the sheet surface, and below the water surface of the cooling water tank Establishment Is a second processing step of controlling the growth of foam cells in the inner sheet by adjusting the residence time in the underwater of the cooling water tank and guided by immersing guide roller has, in the second process step process Each of the first and second nip rolls is subjected to the sheet by the first nip roll and a second nip roll that is similarly provided in the atmosphere at a predetermined interval from the first nip roll. Since the third processing step of adjusting the number of rotations and the interval between the rolls and further stretching and adjusting the sheet thickness and the surface accuracy is included, that is, the sheet extruded from the T die is moved by the first nip roll. Cools quickly to form a skin layer to prevent outgassing, and sufficiently cools to suppress bubble growth, so that the foam cell diameter of 50 μm or less with a predetermined thickness and excellent surface accuracy is excellent. The effect peculiar to this invention that a fine foam sheet can be shape | molded is acquired. In other words, a skin layer is formed in the first nip roll, the inside of the sheet remains at a temperature higher than the melting point, the sheet thickness is adjusted while ensuring the accuracy of the sheet surface, and the sheet is cooled below the melting point in the second nip roll. After being applied, the pressure is narrowed to further improve the smoothness of the sheet surface and accurately adjust the sheet thickness. Therefore, a fine foam sheet having a predetermined thickness and excellent surface precision and a foam cell diameter of 50 μm or less is formed. be able to. At this time, it is possible to obtain an effect that the aspect ratio can be adjusted by adjusting the number of rotations of each of the first and second nip rolls and the interval between the rolls and further stretching. Moreover, since the residence distance under the water surface in the cooling water tank, that is, the residence time is adjusted, the size of the foam cell can be controlled, and the speed of cooling and the cooling amount can be freely adjusted. In other words, the cooling is performed by the amount of heat inside the sheet moving to the sheet surface, but the greater the difference between the temperature inside the sheet and the temperature of the cooling water in contact with the sheet surface, the greater the temperature gradient in the sheet. As the speed increases, the longer the cooling time, the larger the amount of heat that moves, and the greater the cooling amount. Since the speed of cooling and the cooling amount can be freely adjusted as described above, the cooling water temperature and the cooling time can be arbitrarily adjusted according to the resin material and the sheet thickness, and there is an effect that appropriate cooling can be performed. can get. Furthermore, since the cooling speed increases when the cooling water temperature is low, the sheet is quickly cooled, and the degree of growth of the foam cells is uniform between the vicinity of the sheet surface and the central portion of the sheet thickness. There is also an effect that a sheet is obtained.
請求項３に記載の発明によると、請求項１または２に記載の成形方法において、シートが冷却水に浸漬されるまでの冷却開始時間が調整されると共に、前記Ｔダイの先端部と前記第１のニップルロールとの間隔を調整して、前記Ｔダイから大気中に押し出されるシートの空冷時間を調整するので、発泡セルの大きさが制御され、前記のような効果に加えて、任意のアスペクト比の発泡セルを有する微細発泡シートを成形することができる。例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）に使用される反射板は発泡セル径が小さいと反射率が高くなり、発泡セル径は好ましくは１０μｍ以下が望ましいが、発泡セルのアスペクト比が５〜１５になると反射率がさらに高まるという大きな効果があり、このような反射率の高い任意のアスペクト比の発泡セルが得られる効果が得られる。 According to the invention described in claim 3, in the molding method according to claim 1 or 2, the cooling start time until the sheet is immersed in cooling water is adjusted, and the tip of the T die and the first The distance between the nipple roll and the nipple roll is adjusted to adjust the air cooling time of the sheet extruded from the T-die into the atmosphere. Therefore, the size of the foam cell is controlled, and in addition to the above effect, A fine foam sheet having foam cells having an aspect ratio can be formed. For example, a reflector used in an LCD (liquid crystal display) has a high reflectance when the foamed cell diameter is small, and the foamed cell diameter is preferably 10 μm or less, but when the aspect ratio of the foamed cell is 5 to 15, it is reflected. There is a great effect that the rate is further increased, and such an effect that a foam cell having an arbitrary aspect ratio with a high reflectance can be obtained.
また、請求項５に記載の発明によると、請求項１〜４のいずれかの項に記載の成形方法において、Ｔダイから大気中に押し出される移動中のシートを、第１のニップロールに達する前に、チラー水またはコールドエアにより急冷却し発泡セルの大きさを制御するので、より冷却開始時間が短縮され、発泡セルの成長を抑えた微細発泡シートを成形できる効果がさらに得られる。 According to the invention described in claim 5, in the forming method described in any one of claims 1 to 4, the moving sheet extruded from the T die into the atmosphere is not yet reached the first nip roll. In addition, since the size of the foam cell is controlled by rapid cooling with chiller water or cold air, the cooling start time is further shortened, and the effect of forming a fine foam sheet with suppressed growth of the foam cell is further obtained.
請求項６〜９に記載の発明によると、第１、２のニップロールは、冷却水槽の外部の枠体に、少なくとも前記第２のニップロールは長手方向に移動自在に取り付けられているので、Ｔダイ、第１のニップロール、冷却水槽、第２のニップロール等のレイアウトあるいは配置関係がコンパクトになり、コンパクト化された成形装置により、請求項１〜５のそれぞれに記載の発明を実施し、前述したような効果を上げることができる。 According to the invention described in claims 6 to 9, since the first and second nip rolls are attached to the frame outside the cooling water tank, at least the second nip roll is movably attached in the longitudinal direction. The layout or arrangement relationship of the first nip roll, the cooling water tank, the second nip roll, etc. becomes compact, and the invention according to each of claims 1 to 5 is carried out by a compact molding apparatus, as described above. Can be effective.
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る微細発泡シートの成形装置を模式的に示す側面図である。押出機１は、従来周知のように、軸方向に所定長さのシリンダバレル２を備えている。そして、このシリンダバレル２の内部にスクリュが回転自在に挿入されている。シリンダバレル２の、図１において左端部にはスクリュを回転駆動する駆動装置３が設けられ、その下流側において樹脂材料の投入口が開けられ、この投入口に樹脂材料貯蔵用のホッパ４が連なっている。シリンダバレル２のさらに下流側に、超臨界状態の不活性流体の注入口５が開けられている。超臨界流体製造装置７は、ガスボンベ６から供給される窒素ガスのような不活性ガスを所定温度および圧力に加熱・加圧して超臨界流体を製造するもので、この超臨界流体製造装置７により製造される超臨界状態の不活性流体は、管路８を介して注入口５からシリンダバレル２内の混練中の溶融樹脂に注入されるようになっている。 Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a side view schematically showing a molding apparatus for a fine foam sheet according to the present invention. As is conventionally known, the extruder 1 includes a cylinder barrel 2 having a predetermined length in the axial direction. A screw is rotatably inserted into the cylinder barrel 2. A drive device 3 for rotationally driving a screw is provided at the left end of the cylinder barrel 2 in FIG. 1, and a resin material inlet is opened downstream thereof, and a resin material storage hopper 4 is connected to the inlet. ing. A supercritical inert fluid inlet 5 is opened further downstream of the cylinder barrel 2. The supercritical fluid production apparatus 7 produces an supercritical fluid by heating and pressurizing an inert gas such as nitrogen gas supplied from a gas cylinder 6 to a predetermined temperature and pressure. The produced supercritical fluid is injected from the injection port 5 to the molten resin being kneaded in the cylinder barrel 2 via the pipe 8.
上記のように構成されているシリンダバレル２の先端部に溶融樹脂が押し出される、例えばハンガーコート形状のＴダイ１０が取り付けられている。このＴダイ１０は、真下を向いている。 For example, a hanger coat-shaped T-die 10 is attached to the tip of the cylinder barrel 2 configured as described above. This T-die 10 faces directly below.
Ｔダイ１０の直下に第１のニップロール１１、１１が設けられ、その下方に冷却水槽１３が設けられている。第１のニップロール１１、１１は、冷却水槽１３の枠体に組み込まれている。したがって、冷却水槽１３を上下方向に駆動することにより、Ｔダイ１０と第１のニップロール１１、１１の間隔を調整することができる。このような第１のニップロール１１、１１の内部には冷却水が循環し、その回転数あるいは回転速度と間隔は制御されるようになっている。望ましくはＴダイ１０からの押出量との関係において制御される。これにより、第１のニップロール１１、１１により延伸することができ、シート厚さおよび表面精度が整えられる。本実施の形態によると、冷却水槽１３中の水位１３ｈ、水温等も調整されるようになっている。 First nip rolls 11 and 11 are provided immediately below the T die 10, and a cooling water tank 13 is provided below the first nip rolls 11 and 11. The first nip rolls 11 and 11 are incorporated in the frame of the cooling water tank 13. Therefore, the distance between the T die 10 and the first nip rolls 11 and 11 can be adjusted by driving the cooling water tank 13 in the vertical direction. Cooling water circulates inside the first nip rolls 11 and 11, and the rotational speed or rotational speed and interval are controlled. Desirably, it is controlled in relation to the amount of extrusion from the T die 10. Thereby, it can extend | stretch with the 1st nip rolls 11 and 11, and sheet thickness and surface precision are adjusted. According to the present embodiment, the water level 13h in the cooling water tank 13, the water temperature, and the like are also adjusted.
冷却水槽１３中には、水面下に没した状態で複数本の第１〜５の浸漬ガイドローラ１４ａ、１４ｂ、…が上流側から下流側に向かって所定の間隔をおいて設けられている。さらに、冷却水槽１３の外部の、第１のニップロール１１、１１に対向した位置に、第２のニップロール１２、１２が設けられている。この第２のニップロール１２、１２は、冷却水槽１３の枠体に長手方向に移動調節自在に取り付けられている。このように第１、２のニップロール１１、１２が冷却水槽１３の枠体に組み込まれているので、あるいは取り付けられているので構造がコンパクトになっている。第２のニップロール１２、１２の回転数あるいは回転速度は、第１のニップロール１１、１１の回転速度と関連して制御され、必要に応じて第２のニップロール１２、１２によりさらに延伸されるようになっている。また、第２のニップロール１２、１２の間隔あるいは隙間も調整されるようになっている。これにより、シート厚さおよび表面精度がさらに調整される。冷却水槽１３の外部において、従来周知の引取機１６と巻取機１７が設けられている。 In the cooling water tank 13, a plurality of first to fifth immersion guide rollers 14a, 14b,... Are provided at predetermined intervals from the upstream side to the downstream side while being submerged below the water surface. Further, second nip rolls 12, 12 are provided outside the cooling water tank 13 at positions facing the first nip rolls 11, 11. The second nip rolls 12 and 12 are attached to the frame of the cooling water tank 13 so as to be movable and adjustable in the longitudinal direction. Thus, since the 1st and 2nd nip rolls 11 and 12 are incorporated in the frame of the cooling water tank 13 or are attached, the structure is compact. The rotational speed or rotational speed of the second nip rolls 12, 12 is controlled in relation to the rotational speed of the first nip rolls 11, 11 so that the second nip rolls 12, 12 can be further stretched as necessary. It has become. Further, the interval or gap between the second nip rolls 12 and 12 is also adjusted. Thereby, the sheet thickness and the surface accuracy are further adjusted. A conventionally known take-up machine 16 and winder 17 are provided outside the cooling water tank 13.
図２に、冷却水槽１３の詳細が拡大して模式的に示されている。冷却水槽１３には、図２には示されていないが、例えば冷凍チラーにより１０〜２５℃に冷却された冷却水を供給するための供給管と、排水するための排出管とが冷却水槽１３内で短絡しないように所定の間隔をおいて設けられている。供給管と排出管は、冷却水槽１３の外部において循環路で接続され、この循環路中に冷凍サイクルで冷却される冷媒と熱交換される熱交換器が設けられている。排出管の開口部は、高さ調節自在に冷却水槽１３の所定位置に開口している。したがって、冷却水槽１３中の冷却水の水位１３ｈは、所定位置に保たれることになる。このように構成されている冷却水槽１３の水面下に、前述した複数本の第１〜５の浸漬ガイドローラ１４ａ、１４ｂ、…が設けられている。冷却水槽１３の枠体の上部には、図には示されていないが、案内レールが敷設され、第２のニップロール１２、１２は、前記案内レールによって図２において左右方向に移動自在になっている。換言すると、第２のニップロール１２、１２は、図２に示されている実施の形態では、第１〜５の浸漬ガイドローラ１４ａ、１４ｂ、…に対応した第１〜５の位置ａ〜ｅを採ることができるようになっている。 FIG. 2 schematically shows an enlarged detail of the cooling water tank 13. Although not shown in FIG. 2, for example, the cooling water tank 13 includes a supply pipe for supplying cooling water cooled to 10 to 25 ° C. by a freezing chiller and a discharge pipe for draining. Are provided at predetermined intervals so as not to be short-circuited. The supply pipe and the discharge pipe are connected by a circulation path outside the cooling water tank 13, and a heat exchanger for exchanging heat with the refrigerant cooled in the refrigeration cycle is provided in the circulation path. The opening of the discharge pipe opens at a predetermined position of the cooling water tank 13 so that the height can be adjusted. Accordingly, the water level 13h of the cooling water in the cooling water tank 13 is maintained at a predetermined position. The plurality of first to fifth immersion guide rollers 14a, 14b,... Described above are provided below the water surface of the cooling water tank 13 configured as described above. Although not shown in the drawing, a guide rail is laid on the upper part of the frame of the cooling water tank 13, and the second nip rolls 12 and 12 are movable in the left-right direction in FIG. 2 by the guide rail. Yes. In other words, in the embodiment shown in FIG. 2, the second nip rolls 12 and 12 have the first to fifth positions a to e corresponding to the first to fifth immersion guide rollers 14a, 14b,. It can be taken.
上記のように構成されている冷却水槽１３は、昇降ハンドル２１により高さが調節自在な部材を介して移動台車２０の上に搭載されている。このように、冷却水槽１３は、移動台車２０の上に高さ調節自在に設けられているので、Ｔダイ１０の直下から待避させ、ダイスリップの清掃時等のメンテナンス作業は容易にできる。本実施の形態によると、冷却水槽１３中の水位１３ｈは排出管の高さ位置により調節可能であり、また冷却水槽１３は移動台車２０に対して高さが調節自在に搭載されているので、いずれかによってＴダイ１０から押し出されるシートの冷却開始時間、すなわち押し出された時から冷却水で冷却され始めるまでの時間が調節できることになる。また、Ｔダイ１０と冷却されている第１のニップロール１１、１１との間隔も調整できることになる。 The cooling water tank 13 configured as described above is mounted on the movable carriage 20 via a member whose height is adjustable by the lifting handle 21. Thus, since the cooling water tank 13 is provided on the movable carriage 20 so as to be adjustable in height, it can be retracted from directly under the T die 10 and maintenance work such as cleaning the die slip can be easily performed. According to the present embodiment, the water level 13h in the cooling water tank 13 can be adjusted by the height position of the discharge pipe, and the cooling water tank 13 is mounted on the movable carriage 20 so that the height can be adjusted. In any case, the cooling start time of the sheet extruded from the T die 10, that is, the time from when the sheet is extruded to when it is cooled with the cooling water can be adjusted. Further, the distance between the T die 10 and the cooled first nip rolls 11 and 11 can also be adjusted.
次に上記実施の形態の作用について説明する。ホッパ４からシリンダバレル２に所定量宛ての樹脂材料を供給すると共に、駆動装置３によりスクリュを回転駆動する。樹脂材料はスクリュの回転により先方へ送られる過程で、外部から加えられる熱とスクリュの回転による摩擦熱等により混練・溶融される。超臨界状態の不活性流体を注入口５からシリンダバレル２内に注入する。注入された超臨界状態の不活性流体は溶融樹脂中に混練・分散される。そして、発泡に適して温度に冷却されてＴダイ１０から押し出される。Ｔダイ内部では臨界圧力および臨界温度以上に保たれているため、溶融樹脂中に分散されている発泡剤は超臨界状態の不活性流体のままであるが、Ｔダイ１０のダイスリップ１０ａから大気中に押し出されるときに急激に圧力が解放され、超臨界状態がくずれ熱力学的に不安定な状態となった発泡剤は、Ｔダイリップ先端部で発泡を開始する。押し出され発泡を開始したシートＳは、第１のニップロール１１、１１、冷却水槽１３中の浸漬ガイドローラ１４ａ、１４ｂ、…、第２のニップロール１２、１２へと送られ、引取機１６のロールにより延伸され弛みがとられ、そして一定のトルクで巻取機１７により製品として巻き取られる。 Next, the operation of the above embodiment will be described. A resin material addressed to a predetermined amount is supplied from the hopper 4 to the cylinder barrel 2, and the screw is driven to rotate by the driving device 3. The resin material is kneaded and melted by heat applied from the outside, frictional heat generated by the rotation of the screw, and the like in the process of being sent to the destination by the rotation of the screw. An inert fluid in a supercritical state is injected into the cylinder barrel 2 from the injection port 5. The injected supercritical fluid is kneaded and dispersed in the molten resin. Then, it is cooled to a temperature suitable for foaming and extruded from the T die 10. Since the inside of the T die is maintained at a critical pressure and a critical temperature or higher, the foaming agent dispersed in the molten resin remains a supercritical inert fluid, but from the die slip 10a of the T die 10 to the atmosphere. The foaming agent whose pressure is suddenly released when it is pushed in and the supercritical state breaks down and becomes thermodynamically unstable starts to foam at the tip of the T die lip. The sheet S that has been extruded and started to foam is sent to the first nip rolls 11 and 11, the immersion guide rollers 14 a and 14 b in the cooling water tank 13, and the second nip rolls 12 and 12, and the rolls of the take-up machine 16 The film is stretched and loosened, and is wound as a product by a winder 17 with a constant torque.
上記のようにして成形するとき、内部の通路を流れる冷却水によりその表面が冷却されている第１のニップロール１１、１１によりシートＳの表面にスキン層が形成される。これにより、発泡セルが成長して破泡すること、およびガス抜けが防止される。また、第１のニップロール１１、１１の回転速度を押出量との関係において制御し延伸量を調整する。さらには、第１のニップロール１１、１１のロールの隙間を調節して目的とする厚さのシートを成形すると共に、シートの表面精度を調整する。 When molding as described above, a skin layer is formed on the surface of the sheet S by the first nip rolls 11 and 11 whose surfaces are cooled by the cooling water flowing through the internal passages. As a result, the foamed cell grows and breaks bubbles, and gas escape is prevented. Moreover, the rotation speed of the first nip rolls 11 and 11 is controlled in relation to the extrusion amount to adjust the stretching amount. Furthermore, the sheet | seat of the target thickness is shape | molded by adjusting the clearance gap between the rolls of the 1st nip rolls 11 and 11, and the surface precision of a sheet | seat is adjusted.
また、上記のようにして成形するとき、冷却水槽１３中の水位１３ｈを調整する。あるいは冷却水槽１３の高さを調節してＴダイ１０から押し出され、冷却水槽１３で冷却が開始されるまでの、冷却開始時間を調整する。例えば、固化速度が遅い樹脂では、スキン層を形成し、気泡の成長を抑制するために早めに冷却する必要があり、冷却水槽１３中の水面高さを上げる。反対に固化速度の早い樹脂では、冷却開始時間を遅めにすべきであり、水面高さを下げる。なお、固化速度の早い樹脂では、樹脂が硬くならないうちに第１のニップロール１１、１１によりシート表面の平滑性を高めるため、第１のニップロール１１、１１をＴダイ１０のダイスリップ１０ａに近づけることも必要である。 Moreover, when shaping | molding as mentioned above, the water level 13h in the cooling water tank 13 is adjusted. Alternatively, the cooling start time until the cooling water tank 13 is pushed out by adjusting the height of the cooling water tank 13 to be extruded from the T die 10 and the cooling water tank 13 starts cooling is adjusted. For example, in the case of a resin with a slow solidification rate, it is necessary to form a skin layer and cool early in order to suppress the growth of bubbles. On the other hand, for resins with a fast solidification rate, the cooling start time should be delayed and the water surface height is lowered. In the case of a resin having a high solidification speed, the first nip rolls 11 and 11 are brought closer to the die slip 10a of the T die 10 in order to improve the smoothness of the sheet surface by the first nip rolls 11 and 11 before the resin becomes hard. Is also necessary.
上記のようにして成形するとき、さらに、シートＳを冷却水槽１３の冷却水に浸漬させる距離、すなわち冷却時間を調整する。例えば、第１、２の浸漬ガイドローラ１４ａ、１４ｂにより案内し、第２のニップロール１２、１２を第２の位置ｂへ移動すると、浸漬時間あるいは冷却時間は短く、これとは逆に冷却時間を最も長くしたい場合は、第２のニップロール１２、１２を図２に示されている位置へ移動する。すなわち、シートＳを第１〜５の浸漬ガイドローラ１４ａ〜１４ｅにより案内し、第２のニップロール１２、１２を第５の位置ｅにする。
なお、冷却時間は冷却水の水温と共に考慮する必要があり、樹脂材料の種類によって異なる固化速度を勘案し、テスト、経験等により決定する。
When forming as described above, the distance at which the sheet S is immersed in the cooling water of the cooling water tank 13, that is, the cooling time is further adjusted. For example, when guided by the first and second immersion guide rollers 14a and 14b and the second nip rolls 12 and 12 are moved to the second position b, the immersion time or cooling time is short, and conversely, the cooling time is reduced. If the longest time is desired, the second nip rolls 12 and 12 are moved to the positions shown in FIG. That is, the sheet S is guided by the first to fifth immersion guide rollers 14a to 14e, and the second nip rolls 12 and 12 are set to the fifth position e.
The cooling time needs to be considered together with the temperature of the cooling water, and is determined by testing, experience, etc. in consideration of the solidification rate that varies depending on the type of resin material.
また、第２のニップロール１２、１２の隙間を調整して、シートＳの厚さ精度および表面精度をさらに上げる。さらに、第２のニップロール１２、１２の回転速度あるいは回転数を、第１のニップロール１１、１１との関係において制御し、例えば第２のニップロール１２、１２の回転速度を大きくして延伸する。延伸することにより球形の発泡セルが楕円形状に引き伸ばされ、前述したようにアスペクト比が大きくなる効果が得られる。 Further, the thickness accuracy and surface accuracy of the sheet S are further increased by adjusting the gap between the second nip rolls 12 and 12. Further, the rotational speed or the rotational speed of the second nip rolls 12 and 12 is controlled in relation to the first nip rolls 11 and 11, for example, the rotational speed of the second nip rolls 12 and 12 is increased to perform stretching. By stretching, the spherical foam cell is stretched into an elliptical shape, and the effect of increasing the aspect ratio is obtained as described above.
図３に、Ｔダイ１０から押し出されるシートＳの冷却開始までの時間を、より短縮する装置の実施の形態が示されている。本実施の形態によると、Ｔダイ１０と第１のニップロール１１、１１との間に漏斗状冷却水受２２が設けられ、この漏斗状冷却水受２２の上部にはチラー水噴射ノズル２３、２３が設けられているる。したがって、Ｔダイ１０から押し出されるシートＳは、漏斗状冷却水受２２の中を通ってその下方に設けられた出口から出る間に、チラー水により冷却され、そして第１のニップロール１１、１１に供給される。本実施の形態によると、押し出されたシートＳは素早く冷却されるので、スキン層が素早く形成され、またセルの成長をより抑制できる効果が得られる。 FIG. 3 shows an embodiment of an apparatus that further shortens the time until the cooling of the sheet S extruded from the T die 10 is started. According to the present embodiment, the funnel-shaped cooling water receiver 22 is provided between the T die 10 and the first nip rolls 11, 11, and the chiller water injection nozzles 23, 23 are disposed above the funnel-shaped cooling water receiver 22. Is provided. Accordingly, the sheet S extruded from the T die 10 is cooled by the chiller water while passing through the funnel-shaped cooling water receiver 22 and exiting from the outlet provided below the funnel-shaped cooling water receiver 22, and is fed to the first nip rolls 11, 11. Supplied. According to the present embodiment, since the extruded sheet S is quickly cooled, the skin layer is quickly formed, and the effect of further suppressing cell growth can be obtained.
本発明は、上記実施の形態に限定されることなく色々な形で実施できる。例えば、漏斗状冷却水受２２とチラー水噴射ノズル２３、２３を設ける代わりに、コールドエア噴射ノズルを設けて、コールドエアによりシートの両面を冷却するように実施しても同様の効果が得られる。また、図２に関して、第２のニップロール１２、１２を第１〜５の位置へ移動させる旨説明されているが、第２のニップロール１２、１２は固定的に設け、１個のガイドローラを第１〜５の位置ａ〜ｅへ移動可能に設けても、同様に冷却距離を調整できることは明らかである。さらには、５個のガイドローラを第１〜５の位置ａ〜ｅにそれぞれ固定的に設けても同様に冷却距離を調整できることも明らかである。 The present invention is not limited to the above embodiment and can be implemented in various forms. For example, instead of providing the funnel-shaped cooling water receiver 22 and the chiller water injection nozzles 23, 23, a similar effect can be obtained by providing a cold air injection nozzle and cooling both surfaces of the sheet by cold air. . In addition, with respect to FIG. 2, it is described that the second nip rolls 12 and 12 are moved to the first to fifth positions. However, the second nip rolls 12 and 12 are fixedly provided and one guide roller is provided. It is obvious that the cooling distance can be adjusted similarly even if it is provided so as to be movable to positions a to e of 1 to 5. Further, it is apparent that the cooling distance can be similarly adjusted even if five guide rollers are fixedly provided at the first to fifth positions a to e, respectively.
以下、実施例について説明する。
「実施例１」
装置：押出機は株式会社日本製鋼所製のＰ６５−３４ＡＷを使用し、図１に示されているような、冷却水槽、第１、２のニップロールおよび巻取機を備えた装置を使用した。なお、ダイスは８０ｍｍフラットダイとした。
樹脂材料：ＰＰ（ポリプロピレン、ＦＨ３５００ チッソ製発泡グレード）を使用した。
発泡剤：窒素ガス（Ｎ２）。
成形条件：超臨界流体の圧力、溶融樹脂の押出量、樹脂温度、冷却水温度等の成形条件は、図４の表の実施例１の箇所に示す通りで行った。
結果：上記条件で成形した微細発泡シートの断面を、走査型電子顕微鏡（日立製作所製 Ｓ−２００型）により撮影した。その写真を図５の（ア）に示す。また、写真から平均セル径を算出した。密度、発泡倍率、セル径等の成形結果を図４の表に記す。
Examples will be described below.
Example 1
Apparatus: As the extruder, P65-34AW manufactured by Nippon Steel Co., Ltd. was used, and an apparatus including a cooling water tank, first and second nip rolls and a winder as shown in FIG. 1 was used. The die was an 80 mm flat die.
Resin material: PP (polypropylene, FH3500 Chisso foam grade) was used.
Blowing agent: nitrogen gas (N2).
Molding conditions: The molding conditions such as the pressure of the supercritical fluid, the extrusion amount of the molten resin, the resin temperature, and the cooling water temperature were performed as shown in Example 1 in the table of FIG.
Result: A cross section of the fine foam sheet molded under the above conditions was photographed with a scanning electron microscope (S-200, manufactured by Hitachi, Ltd.). The photograph is shown in FIG. Moreover, the average cell diameter was computed from the photograph. Molding results such as density, expansion ratio and cell diameter are shown in the table of FIG.
「実施例２」実施例１と同じ装置を使用し、ダイスは３５０ｍｍＴダイを用いた。樹脂材料はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）に変えて行った。樹脂温度が高く、冷却を効かすため巻き取り速度を１１ｍ／ｍｉｎから５ｍ／ｍｉｎに下げて行った。その他の成形条件は、図４の表に示す通りで行った。
結果：発泡セル径については流れ方向直角断面では１５μｍと小さな径の発泡シートとなった。フェレ径については、第１のニップロールと第２のニップロールの回転数を同一にしたが、Ｔダイリップ部での溶融樹脂の流速と第１のニップロールの回転速度との関係からシートは延伸されて、流れ方向断面のセル形状は楕円となり、アスペクト比は１.８であった。この断面写真を図５の（イ）に示す。また、シート厚さ、密度、発泡倍率、平均セル径等の成形結果を図４の表に記す。
[Example 2] The same apparatus as that of Example 1 was used, and a 350 mmT die was used as a die. The resin material was changed to PBT (polybutylene terephthalate). The resin temperature was high, and the winding speed was lowered from 11 m / min to 5 m / min to effect cooling. Other molding conditions were as shown in the table of FIG.
Result: The foamed cell diameter was a foamed sheet having a small diameter of 15 μm in the cross section perpendicular to the flow direction. Regarding the ferret diameter, the rotation speeds of the first nip roll and the second nip roll were made the same, but the sheet was stretched from the relationship between the flow rate of the molten resin at the T die lip and the rotation speed of the first nip roll, The cell shape in the cross section in the flow direction was an ellipse, and the aspect ratio was 1.8. This cross-sectional photograph is shown in FIG. Further, the results of molding such as sheet thickness, density, expansion ratio, and average cell diameter are shown in the table of FIG.
「実施例３」実施例２の装置を使用して行った。第１のニップロールと第２のニップロールの回転数を変え、すなわち第１のニップロールの回転速度を５ｍ／ｍｉｎ、第２のニップロールの回転速度を６ｍ／ｍｉｎにしてテストした。その他の成形条件は、図４の表に示す通りで行った。
結果：第１、２のニップロール間でも延伸され、アスペクト比は１．８から２．０へと大きくなった。流れ方向直角断面の平均セル径も、巻き取り速度が６ｍ／ｍｉｎと速くなった分だけ冷却時間が短くなり発泡平均セル径は１５μｍから１７μｍと大きくなった。この断面写真を図５の（ウ）に示す。
“Example 3” The test was performed using the apparatus of Example 2. The test was performed by changing the rotation speed of the first nip roll and the second nip roll, that is, the rotation speed of the first nip roll was 5 m / min and the rotation speed of the second nip roll was 6 m / min. Other molding conditions were as shown in the table of FIG.
Result: The film was also stretched between the first and second nip rolls, and the aspect ratio increased from 1.8 to 2.0. The average cell diameter of the cross section perpendicular to the flow direction was also shortened by the amount of increase in the winding speed of 6 m / min, and the foamed average cell diameter was increased from 15 μm to 17 μm. This cross-sectional photograph is shown in FIG.
「比較例１」冷却水槽で冷却しなかった点以外は、実施例１と同じ条件でテストした。その断面写真を図５の（エ）に示す。また、密度、発泡倍率、セル径等の成形結果を図４の表に記す。
結果：冷却水槽により水冷しなかったので、周りの雰囲気温度のみにより冷却され、その結果図５の（エ）に示されているように、セル径が大きく特にシートの厚さ方向の中央部の温度降下が小さく、セルが大きく成長した。
"Comparative example 1" It tested on the same conditions as Example 1 except the point which did not cool with a cooling water tank. The cross-sectional photograph is shown in FIG. Further, the results of molding such as density, expansion ratio, cell diameter, etc. are shown in the table of FIG.
Result: Since the water was not cooled by the cooling water tank, it was cooled only by the ambient temperature, and as a result, as shown in FIG. 5 (d), the cell diameter was large, especially at the center in the thickness direction of the sheet. The temperature drop was small and the cell grew greatly.
「比較例２」装置、樹脂材料および発泡剤は、実施例１と同じで、成形条件も表４に示すようにほぼ同じ条件でテストした。
なお、冷却水槽による冷却は行わず、ダイス直下に設けたノズルから−２８℃のコールドエアを吹き付けて冷却した。その断面写真を図５の（オ）に示す。また、密度、発泡倍率、セル径等の成形結果を図４の表に記す。
結果：図５の（オ）の断面写真に示されているように、−２８℃という極低温のコールドエアを吹き付けたにも拘わらず、平均セル径がやや大きくなった。これは、冷却時間が水中冷却に比較して極わずかであることに起因すると思われる。表層のスキン層についてはロール側ではやや厚くなっているのが見受けられる。
“Comparative Example 2” The apparatus, the resin material, and the foaming agent were the same as those in Example 1, and the molding conditions were also tested under substantially the same conditions as shown in Table 4.
In addition, cooling by a cooling water tank was not performed, but -28 degreeC cold air was sprayed from the nozzle provided directly under die | dye, and it cooled. The cross-sectional photograph is shown in FIG. Further, the results of molding such as density, expansion ratio, cell diameter, etc. are shown in the table of FIG.
Result: As shown in the cross-sectional photograph of (e) in FIG. 5, the average cell diameter was slightly increased despite the extremely low temperature cold air of −28 ° C. being blown. This is probably due to the fact that the cooling time is negligible compared to underwater cooling. It can be seen that the surface skin layer is slightly thicker on the roll side.
上記実施例および比較例から、シートを冷却水に浸漬させ、あるいはコールドエアにより冷却すると、スキン層がいち早く形成されてガス抜けが防止され、セル密度が高く、平均セル径も３５〜３８μｍと微細であり、かつセル径も均一な微細発泡シートが得られることがわかる。これに対し、比較例１のように樹脂温度が高い状態から徐々に冷却すると、ガス抜けもあり、セル密度が小さく、シート内部の発泡セルの成長を抑えることができず、不均一で大きなセルの発泡シートとなることがわかる。
さらには、実施例２と３から、第１、２のニップロールの回転数を変えて、また巻き取り速度を上げて、さらに延伸すると、延伸をかけた分だけアスペクト比は大きくなることがわかる。これにより、第１、２のニップロールの回転数あるいは回転速度を調整することにより目的にあった任意のアスペクト比が得られることが判明した。
From the above examples and comparative examples, when the sheet is immersed in cooling water or cooled by cold air, the skin layer is formed quickly, preventing outgassing, the cell density is high, and the average cell diameter is 35 to 38 μm and fine. It can be seen that a fine foam sheet having a uniform cell diameter can be obtained. On the other hand, when the resin temperature is gradually cooled from a high state as in Comparative Example 1, there is also gas escaping, the cell density is small, and the growth of foamed cells inside the sheet cannot be suppressed, and the cells are uneven and large. It turns out that it becomes this foam sheet.
Furthermore, from Examples 2 and 3, it can be seen that if the number of rotations of the first and second nip rolls is changed, the winding speed is increased, and further stretching is performed, the aspect ratio increases by the amount of stretching. Thus, it has been found that an arbitrary aspect ratio can be obtained by adjusting the rotation speed or rotation speed of the first and second nip rolls.
１ 押出機 ６ ガスボンベ
７ 超臨界流体製造装置 １０ Ｔダイ
１１ 第１のニップロール １２ 第２のニップロール
１３ 冷却水槽 １４ａ 第１の浸漬ガイドローラ
１４ｂ 第２の浸漬ガイドローラ ２２ 漏斗状冷却水受 ２３ チラー水またはコールドエアー噴射ノズル
Ｓ シート
1 Extruder 6 Gas cylinder
7 Supercritical fluid production apparatus 10 T die 11 First nip roll 12 Second nip roll 13 Cooling water tank 14a First immersion guide roller 14b Second immersion guide roller 22 Funnel-shaped cooling water receiver 23 Chiller water or cold air injection nozzle
S sheet
Claims (9)
前記Ｔダイから大気中に押し出されるシートを、大気中に設けられ、その内部に冷却水が循環している第１のニップロールの回転数とロール間隔とを調整して、延伸すると共にシート厚さと表面精度とを整える第１の処理工程と、
前記第１の処理工程で処理されたシートを、前記第１のニップロールの下方に設けられた冷却水槽内の水面下に滞留させて冷却するとき、前記Ｔダイに対する前記冷却水槽の高さを調整して前記シートが冷却水に浸漬されるまでの冷却開始時間を調整してシート表面にスキン層を形成すると共に、前記冷却水槽の水面下に設けられている浸漬ガイドローラで案内して前記冷却水槽内の水面下における滞留時間を調整してシート内部での発泡セルの成長を制御する第２の処理工程と、
前記第２の処理工程で処理されたシートを、前記第１のニップロールと、該第１のニップロールと所定の間隔をおいて同様に大気中に設けられている第２のニップロールとによって、前記第１、２のニップロールの各々の回転数と各々のロール間隔とを調整して、さらに延伸すると共にシート厚さと表面精度とを調整する第３の処理工程とからなる、微細発泡シートの成形方法。 In a foamed sheet molding method in which a molten resin in which an inert fluid in a supercritical state is kneaded and dispersed, the foamed sheet is continuously obtained by extruding a predetermined amount in the form of a sheet from the T-die into the atmosphere and foamed.
A sheet extruded from the T-die into the atmosphere is adjusted in the rotation speed and roll interval of the first nip roll that is provided in the atmosphere and in which cooling water circulates, and is stretched and the sheet thickness A first processing step for adjusting the surface accuracy;
Adjusting the height of the cooling water tank relative to the T-die when the sheet processed in the first processing step is cooled by staying under the water surface in the cooling water tank provided below the first nip roll. Then, the cooling start time until the sheet is immersed in cooling water is adjusted to form a skin layer on the surface of the sheet , and the cooling is guided by an immersion guide roller provided below the water surface of the cooling water tank. A second treatment step for adjusting the residence time under the surface of the water in the water tank to control the growth of the foamed cells inside the sheet;
The sheet processed in the second processing step is processed by the first nip roll and the second nip roll that is similarly provided in the atmosphere at a predetermined interval from the first nip roll. A method for forming a fine foamed sheet comprising a third processing step of adjusting the number of rotations of each of the nip rolls 1 and 2 and the interval between the rolls and further stretching and adjusting the sheet thickness and surface accuracy.
前記Ｔダイから押し出される発泡シートが、前記第１のニップロールによって送り出され、前記冷却水槽の水中に浸漬され、前記第２のニップロールによって前記冷却水槽の水面から引き出され、そして巻取機により製品として連続的に巻き取られるようになっている発泡シートの成形装置であって、
前記第１、２のニップロールは、前記冷却水槽の外部の枠体に、少なくとも前記第２のニップロールは長手方向に移動調節自在に取り付けられており、
前記第１のニップロールは、その回転数とそのロール間隔とが各々独立して制御されるようになっていると共に、
前記冷却水槽の水面下には、前記シートが選択的に案内される複数個の浸漬ガイドローラが所定の間隔をおいて設けられ、
前記第２のニップロールも、その回転数とそのロール間隔とが制御されるようになっていることを特徴とする、微細発泡シートの成形装置。 An extruder for extruding a molten resin in which an inert fluid in a supercritical state is kneaded and dispersed, a first nip roll disposed in the atmosphere below a T die of the extruder, and a lower portion of the first nip roll A cooling water tank that is freely adjustable in height, and a second nip roll that is similarly provided in the atmosphere at a predetermined interval from the first nip roll,
Foam sheet extruded from the T die, fed by said first nip roll, wherein is immersed in water of the cooling water bath, drawn from the water surface of the the second nip Thus the cooling water bath, and the product by a winder As a foam sheet forming device that is continuously wound as
The first and second nip rolls are attached to a frame outside the cooling water tank, and at least the second nip roll is attached to be movable in the longitudinal direction .
The first nip roll has its rotational speed and roll interval controlled independently of each other,
Below the water surface of the cooling water tank, a plurality of immersion guide rollers for selectively guiding the sheet are provided at predetermined intervals,
The second nip roll is also configured to control the rotational speed and roll interval of the second nip roll .
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