JP4905952B2 - 中空円筒体の押出ダイおよび発泡押出成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、中空円筒体の押出ダイおよび発泡押出成形装置に関する。

熱可塑性樹脂を、発泡押出成形装置を用いて発泡押出し、発泡倍率５倍以上の高倍率発泡シートを成形する技術がある。高倍率発泡シートの成形において、コルゲートと呼ばれる発泡シートの表面に発生する凹凸状の波うちまたは帯状の縞模様は、発泡シートの外観を低下させるだけでなく、発泡シートの製品寸法に影響を与える一つの要因となる。
このコルゲートは、発泡体の密度が小さくなるほど、そして発泡体内の気泡が小さくなるほど顕著に発生する傾向がある。特に、二酸化炭素や窒素のような不活性ガスを発泡剤として用いた場合、二酸化炭素はフロンや炭化水素に比べて蒸気圧がはるかに高いので、押出ダイの出口での蒸発速度が速く、コルゲートが発生しやすい。

コルゲートの発生を抑制するために、発泡性樹脂溶融物を、環状のダイリップから押出された直後にサイジング部で押圧して形状を整えながら冷却する技術が提案されている。（たとえば、下記特許文献１参照。）。
特許文献１に記載の技術によれば、通過する発泡性樹脂溶融物に対して適度の摩擦抵抗を与えるために、サイジング部の表面にサンドブラスト処理を施し、また、サイジング部における発泡性樹脂溶融物の滑りを確保するために、サイジング表面に水を流している。
特開２００４−３５２８６８号公報

しかし、特許文献１においては、ダイリップ部の構造およびサイジング室の形状は開示されておらず、発泡性樹脂溶融物の滑りを調整するためにサイジング部の表面に水を流すことは、サイジング部の構造を複雑にし、また、加水分解性樹脂には不向きである。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成によって、コルゲートの発生を効果的に抑制することができる高発泡倍率の中空円筒体の押出ダイおよび発泡押出成形装置を提供することにある。

上述目的を達成するために、本発明の押出しダイは、溶融樹脂に不活性流体を混合して押し出す発泡押出成形装置に装着され、中空円筒体を成形する押出用ダイであって、前記溶融樹脂内の圧力を下げる外減圧部と、前記外減圧部から押出方向下流側に連続し、前記中空円筒体の外周面を成形する外サイジング部とを備え、貫通孔が形成された外ダイと、前記外減圧部と対向し、前記外減圧部とともに前記溶融樹脂内の圧力を下げる内減圧部と、前記外サイジング部と対向し、前記中空円筒体の内周面を成形する内サイジング部と、前記貫通孔内に挿入される挿入部とを備える内ダイとを備え、前記外減圧部と前記内減圧部との互いに対向する各表面に、サンドブラスト処理が施されていることを特徴としている。

このような押出ダイは、発泡押出成形装置における押出方向上流側から押出されてくる溶融樹脂を、外ダイの貫通穴と内ダイの挿入部と間を通過させて中空円筒体に成形する、いわゆるサーキュラーダイである。
このような押出ダイを用いた発泡押出成形において、高発泡倍率を実現するためには、溶融樹脂の、貫通孔内での圧力とサイジング部での圧力との差（圧力損失）を大きく（高く）することが重要である。そのためには、溶融樹脂が外減圧部および内減圧部を通過する間に、上述した高い圧力損失を確保できなければならない。

また、溶融樹脂が内サイジング部に到達する前に発泡することを防ぐために、溶融樹脂内の圧力が高く維持されるように、外減圧部と内減圧部との間に形成される溶融樹脂が通過する隙間は狭く設定する必要がある。
そのため、この隙間を通過する溶融樹脂の通過速度は高くなり、これに伴って、溶融樹脂の、外減圧部および内減圧部の表面と接触する部分には、高剪断力が負荷される。

この高剪断力により、溶融樹脂の内部では、本来の押出方向と異なる方向への流れ、いわゆる２次流れが発生し、このことがコルゲートの発生要因の一つとして挙げられる。
この点、上記した構成によると、外減圧部と内減圧部との互いに対向する各表面におけるサンドブラスト処理の施された凹凸部分により、溶融樹脂に負荷された高剪断力を緩和することができる。
この結果、簡易な構成で、コルゲートの発生を効果的に抑制することができる。

また、この中空円筒体の押出ダイは、前記外減圧部と前記内減圧部との互いに対向する各表面に、５００〜３０００メッシュのサンドブラスト処理が施されていることが好適である。

このような構成によると、コルゲートの発生をより効果的に抑制することができる。
また、この中空円筒体の押出ダイは、前記外サイジング部と前記内サイジング部との互いに対向する各表面に、前記押出し方向に沿って、サンドブラスト処理とフッ素コーティング処理とが交互に施されていることが好適である。

このような構成によると、外サイジング部と内サイジング部との互いに対向する各表面において、溶融樹脂は、サンドブラスト処理が施された部分に対しては、摩擦しながら接触し、フッ素コーティング処理が施された部分に対しては、滑りながら接触することができる。
そして、溶融樹脂の押出し方向に沿って、サンドブラスト処理とフッ素コーティング処理とが交互に施されているので、溶融樹脂は、その押出方向に沿って、摩擦と滑りとを交互に繰り返しながら、外サイジング部と内サイジング部との互いに対向する各表面に対して接触するので、押出し途中で溶融樹脂に発生したコルゲートを解消することができる。

この結果、簡易な構成で、発生したコルゲートを解消することができる。
また、この中空円筒体の押出ダイにおいて、内ダイは、前記中空円筒体の軸方向に沿って進退自在であることが好適である。
このような構成によると、内ダイと外ダイとの間隔、詳しくは、内ダイの挿入部と外ダイの貫通孔が形成される内面との間隔、内ダイの内減圧部と外ダイの外減圧部との間隔、および、内ダイの内サイジング部と外ダイの外サイジング部との間隔を自在に変化させることができる。
また、この中空円筒体の押出ダイにおいて、前記外減圧部および前記内減圧部における前記溶融樹脂の押出距離は、２〜３０ｍｍであることが好適である。
このような構成によると、上述した高い圧力損失を確保しつつ、溶融樹脂の通過速度を低下させる、すなわち上述した高剪断力を緩和させることにより、コルゲートの発生を抑制することができる。

コルゲート発生の別の要因の一つとして、押出される溶融樹脂が、内サイジング部と外サイジング部との間において外気に開放され、発泡により急激に膨張するときに、内サイジング部と外サイジング部との間において十分に膨張できないことが挙げられる。
そのため、内サイジング部と外サイジング部との間隔を自在に変化させることにより、溶融樹脂を十分に膨張させる最適な成形条件の設定が可能となり、簡易な構成でコルゲートの発生を効果的に抑制することができる。

そして、本発明の発泡押出成形装置では、樹脂を溶融するシリンダと、前記シリンダにおいて溶融された溶融樹脂を押し出すためのスクリューと、前記シリンダに接続され、前記溶融樹脂に不活性流体を供給するための不活性流体供給部とを備える発泡押出成形装置において、前記シリンダの押出方向下流側端部に、本発明の中空円筒体の押出ダイが装着されていることを特徴としている。

この発泡押出成形装置では、シリンダにおいて溶融された溶融樹脂に、不活性流体供給部から供給された不活性流体が混合された後に、その不活性流体が混合された溶融樹脂がスクリューによって押し出される。そして、この発泡押出成形装置では、シリンダの押出方向下流側端部に、本発明の中空円筒体の押出ダイが装着されているので、簡易な構成により、コルゲートの発生を効果的に抑制することができる。

本発明の押出ダイによれば、簡易な構成によって、コルゲートの発生を効果的に抑制することができる。そのため、本発明の押出ダイが装着される発泡押出成形装置では、コルゲートの発生を効果的に抑制しつつ、高発泡倍率の中空円筒体を成形することができる。

図１は、本発明の発泡押出成形装置の一実施形態として、タンデム型発泡押出成形装置の要部構成を示す概略全体構成図である。
図１において、このタンデム型発泡押出成形装置１は、押出機２と、不活性流体供給部３と、押出ダイ４と、これら各部を制御するためのＣＰＵ５とを備えている。
押出機２は、第１押出機６、連結部７および第２押出機８を備えている。

第１押出機６は、シリンダ９、および、そのシリンダ９内に２本のスクリュー１０（図１では１本のスクリューのみが現われている。）を備える二軸押出機から構成されており、さらに、駆動モータ１１、ホッパ１２およびヒータ１３などを備えている。
シリンダ９は、筒状部材からなり、そのシリンダ９内に内装される２本のスクリュー１０の軸方向一端部（成形材料の押出方向上流側端部）を、回転可能に軸受支持している。

また、このシリンダ９におけるスクリュー１０の軸方向一端部には、ホッパ１２が接続される供給口１４が形成されている。また、このシリンダ９におけるスクリュー１０の軸方向他端部（成形材料の押出方向下流側端部）には、成形材料を連結部７に向けて押し出すための押出口１５が形成されている。また、このシリンダ９におけるスクリュー１０の軸方向途中には、後述するノズル３０が接続されるノズル接続口３２が形成されている。

２本のスクリュー１０は、シリンダ９内において、軸方向に沿って並行に配置されている。これら２本のスクリュー１０の径、条数、回転方向（同方向回転または異方向回転）、噛み合いの有無などは、その用途および目的によって、適宜選択される。
駆動モータ１１は、シリンダ９におけるスクリュー１０の軸方向一端部において、図示しない減速装置などを介して、２本のスクリュー１０の軸方向一端部にそれぞれ連結されている。

ホッパ１２は、シリンダ９の供給口１４に接続されている。このホッパ１２には、熱可塑性樹脂を含む成形材料が投入される。
ヒータ１３は、シリンダ９における外周面に、スクリュー１０の軸方向に沿って複数のブロックごとに設けられている。シリンダ９内には、ＣＰＵ５に接続される図示しない温度センサが設けられており、この温度センサによって検知された検知温度に基づいて、ヒータ１３がブロック単位で温度制御される。

なお、シリンダ９内には、ＣＰＵ５に接続される図示しない圧力センサが設けられている。
連結部７は、第１押出機６の押出口１５に接続される出口部１６と、第２押出機８の次に述べるシリンダ２２の供給口２６に接続される入口部１７と、これら出口部１６および入口部１７を接続する接続管１８とを一体的に備えている。

出口部１６には、絞り１９が設けられている。この絞り１９は、出口部１６の流路２０に臨み、流路２０に対して矢印方向に進退自在に設けられている。そして、絞り１９は、ＣＰＵ５の制御によって、進出により流路２０を閉鎖し、退避により流路２０を開放する
ように動作され、その進退動作により、流路２０の開閉および開度を調整して、第１押出機６から第２押出機８に押し出される成形材料の押出量を調整可能に構成されている。

また、出口部１６における絞り１９よりも成形材料の押出方向上流側には、ＣＰＵ５に接続される図示しない圧力センサが設けられており、この圧力センサによって検知される検知圧力に基づいて、絞り１９の進退動作が制御される。
第２押出機８は、第１押出機６と大略同様の構成とされ、シリンダ２２、および、そのシリンダ２２内に２本のスクリュー２３（図１では１本のスクリューのみが現われている。）を備える二軸押出機から構成されており、さらに、駆動モータ２４およびヒータ２５などを備えている。

シリンダ２２は、筒状部材からなり、そのシリンダ２２内に内装される２本のスクリュー２３の軸方向一端部（成形材料の押出方向上流側端部）を、回転可能に軸受支持している。
また、このシリンダ２２におけるスクリュー２３の軸方向一端部には、連結部７の入口部１７が接続される供給口２６が形成されている。また、このシリンダ２２におけるスクリュー２３の軸方向他端部（成形材料の押出方向下流側端部）には、成形材料を押出ダイ４に向けて押し出すための押出口２７が形成されている。

押出口２７が開口するシリンダ２２におけるスクリュー２３の軸方向他端部には、押出方向に対して直交する方向に延び、後述する鍔部４０が当接するフランジ部３４が形成されている。
２本のスクリュー２３は、シリンダ２２内において、軸方向に沿って並行に配置されている。これら２本のスクリュー２３の径、条数、回転方向（同方向回転または異方向回転）、噛み合いの有無などは、その用途および目的によって、適宜選択される。

駆動モータ２４は、シリンダ２２におけるスクリュー２３の軸方向一端部において、図示しない減速装置などを介して、２本のスクリュー２３の軸方向一端部にそれぞれ連結されている。
ヒータ２５は、シリンダ２２における外周面に、スクリュー２３の軸方向に沿って複数のブロックごとに設けられている。シリンダ２２内には、ＣＰＵ５に接続される図示しない温度センサが設けられており、この温度センサによって検知された検知温度に基づいて、ヒータ２５がブロック単位で温度制御される。

なお、シリンダ２２内には、ＣＰＵ５に接続される図示しない圧力センサが設けられている。
不活性流体供給部３は、タンク２８、定量供給ポンプ２９、ノズル３０および供給ライン３１を備えている。
タンク２８には、超臨界流体となる流体（ガス）として、たとえば、炭酸ガス（二酸化炭素ガス）や窒素ガスなどの不活性流体（不活性ガス）が貯蔵されている。また、タンク２８は、供給ライン３１を介して定量供給ポンプ２９に接続されている。

定量供給ポンプ２９は、供給ライン３１を介してノズル３０に接続されている。この定量供給ポンプ２９は、ノズル３０を介して、シリンダ９内に、タンク２８に貯蔵されているガスを、超臨界流体として、単位時間あたり一定量で供給することができる定量供給ポンプから構成されている。
ノズル３０は、シリンダ９のノズル接続口３２に接続されている。このノズル３０は、逆止弁を備えており、超臨界流体がシリンダ９内に供給されないときには、シリンダ９内から供給ライン３１への逆流を防止し、一方、超臨界流体がシリンダ９内に供給されるときには、超臨界流体の供給ライン３１からシリンダ９内への流入を許容している。

また、この不活性流体供給部３では、供給ライン３１が全体的に温度調整可能および圧力調整可能に構成されており、定量供給ポンプ２９によって、タンク２８に貯蔵されている不活性流体（不活性ガス）を、超臨界状態にして、すなわち、超臨界流体（超臨界ガス）として、ノズル３０からシリンダ９内に供給できるように構成されている。
また、ノズル接続口３２には、ノズル３０の先端からシリンダ９の内周面までの間に、シリンダ９内に供給される超臨界流体を、シリンダ９内の成形材料に分散させるための多孔質部材３３が埋設されている。

多孔質部材３３は、たとえば、その平均孔径が１〜１００μｍ、好ましくは、１０〜１００μｍ、さらに好ましくは、３０〜６０μｍ、気孔率が１０〜６０％、好ましくは、２０〜４０％のセラミックまたは金属からなる焼結多孔質体であって、超臨界粒体の供給量にもよるが、その厚さが２〜１５ｍｍ、好ましくは、５〜１０ｍｍ、直径が３〜２０ｍｍφ、好ましくは、６〜１０ｍｍφの円柱状に形成されている。

なお、多孔質部材３３の平均孔径が１０μｍ未満であると、超臨界流体の供給圧力が高くなり過ぎて、超臨界流体の供給効率が低下し、１００μｍを超えると、超臨界流体を数十μｍのサイズで成形材料に供給することができず、超臨界流体を高分散状態で成形材料に混合できない場合がある。
なお、ノズル接続口３２は、シリンダ９におけるスクリュー１０の軸方向途中、すなわち、ホッパ１２よりもスクリュー１０の軸方向下流側であって、かつ、押出口１５よりも上流側において、シリンダ９の外周面から内周面までを貫通するように形成されている。ノズル接続口３２の形成位置は、その目的および用途により、適宜決定すればよいが、ノズル接続口３２が形成されるスクリュー９の軸方向途中位置から、押出口１５が形成される軸方向他端部までの間において、成形材料と超臨界流体とを十分に混合分散して溶解できる軸方向距離が確保される位置に設定される。

ＣＰＵ５には、第１押出機６の駆動モータ１１およびヒータ１３、絞り１９、第２押出機８の駆動モータ２４およびヒータ２５、定量供給ポンプ２９などや、これらに設けられている、図示しない、温度センサ、圧力センサおよびヒータなどの各部に、接続されており、これら各部を制御している。
そして、このタンデム型発泡押出成形装置１を用いて、発泡押出成形するには、まず、第１押出機６において、ＣＰＵ５によって、駆動モータ１１を、２本のスクリュー１０が所定の回転速度（たとえば、１〜２００回転／分、好ましくは、３０〜１５０回転／分）で回転するように駆動制御するとともに、ヒータ１３を、シリンダ９内が成形材料の溶融温度以上（成形材料（樹脂）の種類にもよるが、たとえば、１００〜３５０℃、好ましくは、１２０〜３００℃であり、たとえば、成形材料（樹脂）の溶融温度の５〜５０℃以上、好ましくは、１０〜３０℃以上）となるように温度制御する。また、ＣＰＵ５によって、シリンダ９内が所定の圧力（上述の温度制御において、成形材料に対して超臨界流体が溶解する所定の圧力、たとえば、５〜４０ＭＰａ、好ましくは、１０〜３０ＭＰａ）となるように、絞り１９の進退動作を制御する。

そして、ホッパ１２から所定量の成形材料を、第１押出機６のシリンダ９内に連続的に投入する。
成形材料は、特に制限されないが、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、スチレン共重合体（たとえば、ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体など）、ポリブテン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、生分解性ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、フッ素樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂のペレットが貯蔵されている。

そして、シリンダ９内に投入された成形材料が、溶融されながらシリンダ９内を押出方向下流側に向かって連続的に流動する。
また、これとともに、ＣＰＵ５によって、定量供給ポンプ２９を駆動制御して、所定量の超臨界流体を、タンク２８から、供給ライン３１を介してノズル３０に送り、その所定量の超臨界流体を、ノズル３０から多孔質部材３３を介してシリンダ９内に連続的に供給する。

なお、ＣＰＵ５による定量供給ポンプ２９の駆動制御によって供給される超臨界流体の供給量は、成形材料の種類や、目的とするマイクロセルラーフォームの物性により、適宜決定すればよいが、シリンダ９内において混合される成形材料および超臨界流体の合計に対して、０．０１〜１５重量％、好ましくは、たとえば、超臨界流体が、二酸化炭素の超臨界流体である場合には、０．１〜１５重量％、たとえば、超臨界流体が、窒素の超臨界流体である場合には、０．０４〜６重量％となるように設定される。超臨界流体の供給量がこれより少ないと、発泡せずあるいはセル径が大きくなる場合があり、また、超臨界流体の供給量がこれより多いと、合泡および破泡により連通気泡になったり、あるいは発泡倍率が低下する場合がある。

そして、シリンダ９内を溶融されながら流動する成形材料（溶融樹脂）が、ノズル３０が接続されるノズル接続口３２に到達すると、その成形材料（溶融樹脂）に、ノズル３０から多孔質部材３３を介して供給される超臨界流体が連続的に混合され、シリンダ９内の温度および圧力によって、成形材料（溶融樹脂）に超臨界流体が均一に分散され、連続的に溶解される。

そして、超臨界流体が溶解された成形材料（溶融樹脂）は、押出口１５から連続的に押し出されると、出口部１６、接続管１８および入口部１７を介して、第２押出機８のシリンダ２２内に連続的に供給される。
また、第２押出機８においては、ＣＰＵ５によって、駆動モータ２４を、２本のスクリュー２３が所定の回転速度（たとえば、１〜２００回転／分、好ましくは、１０〜１５０回転／分）で回転するように駆動制御するとともに、ヒータ２５を、第２押出機８のシリンダ２２内が、第１押出機６のシリンダ９内の温度よりも低く、かつ、溶融温度よりも高い温度であって、押出方向に従って順次ブロックごとに低くなるような温度（成形材料（樹脂）の種類にもよるが、たとえば、押出方向最上流側温度が８０〜３００℃、好ましくは、８０〜２００℃で、押出方向最下流側温度が７０〜２８０℃、好ましくは、７０〜１７０℃）に温度制御する。なお、押出方向の最下流側のブロックは、後述する押出ダイ４とほぼ同じ温度に温度制御する。

また、この第２押出機８のシリンダ２２内は、上述したＣＰＵ５による絞り１９の進退動作の制御により、所定の圧力に設定されている。このシリンダ２２内の圧力は、上述の温度制御において、成形材料（溶融樹脂）に対して超臨界流体が溶解状態を維持できる所定の圧力であって、かつ、後述する押出ダイ４からの押し出し時に所定の圧力差を付与できる圧力、たとえば、１〜３５ＭＰａ、好ましくは、５〜３０ＭＰａに設定されている。

そして、第２押出機８のシリンダ２２内に連続的に供給された、超臨界流体が溶解されている成形材料（溶融樹脂）は、２本のスクリュー２３の回転によって、さらに超臨界流体が成形材料（溶融樹脂）に対して均一に分散溶解され、シリンダ２２内の圧力が保持された状態で、冷却されながら押出方向下流側に流動し、押出口２７から後述する押出ダイ４に向かって連続的に押し出される。

図２は、押出ダイを説明するための、図１の要部拡大図、図３は、図２における押出ダイのＡ−Ａ矢視図であって、図３（ａ）は、第１の実施例を適用したものであり、図３（ｂ）は、第２の実施例を適用したものである。
この押出ダイ４は、図２に示すように、外ダイとしてのアダプタ３７および固定リップ３８と、内ダイとしての可動リップ３９および可動サイジング部３６とを備えている。

アダプタ３７は、中空円筒状をなし、押出方向上流側には、押出方向と直交する方向に延び、押出口２７のフランジ部３４と当接する鍔部４０が形成されている。また、アダプタ３７の内部には、貫通孔としてのアダプタ貫通孔４１が形成されている。
アダプタ貫通孔４１は、押出方向上流側のアダプタ入口４２と下流側のアダプタ出口４３とを備え、アダプタ入口４２から押出方向下流側へ向かって次第に広口となり、途中からアダプタ出口４３に向かって次第に狭口となる側断面視略菱形状に形成されている。

固定リップ３８は、アダプタ３７のアダプタ出口４３とほぼ同外径の中空円筒状に形成され、その内部には、固定リップ貫通孔４４が形成されている。
固定リップ貫通孔４４は、押出方向上流側から下流側へ向かって順に、上流部４５と、実線矢印で示した範囲である外減圧部としての中流部４６、破線矢印で示した範囲である外サイジング部としての下流部４７を備えた側断面視ラッパ形状に形成されている。詳しくは、固定リップ貫通孔４４は、上流部４５においては、押出方向下流側へ向かって同一孔径を維持し、中流部４６においては、上流部４５から連続して外方に屈曲して次第に広口となり、下流部４７においては、さらに、ほぼ同一角度で広口となるように形成されている。

中流部４６の、押出方向に沿った沿面距離（実線矢印で示した範囲）は２〜３０ｍｍであり、その表面全体には、５００〜３０００メッシュのサンドブラスト処理が施されている。
下流部４７の表面には、図３（ａ）に示すように、環状のサンドブラスト面５８およびフッ素コーティング面５９が、径方向外側（押出方向下流側）に向かって交互に形成されている。サンドブラスト面５８には、サンドブラスト処理が施されており、フッ素コーティング面５９には、フッ素コーティング処理が施されている。

また、図３（ａ）を第１の実施形態としたときに、第２の実施形態として、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）に示した環状の各サンドブラスト面５８において、その同一周上で交互にサンドブラスト面５８とフッ素コーティング面５９とを形成してもよい。
図２に示すように、可動リップ３９は、側断面視矢形状に形成されており、押出方向上流側から下流側へ向かって順に、挿入部としての先端部４８と、支持部４９と、内減圧部５０と、嵌合部５１とを備えている。

先端部４８は、側断面視弾丸形状（先端部の尖った紡錘形状）であり、図示しない、押出方向から見るとスパイラル状のリブによりアダプタ３７に固定されている。支持部４９は、先端部４８の押出方向下流側端部に螺着されている。
内減圧部５０は、支持部４９の押出方向下流側端部から連続して緩やかに外径が拡大する円錐形状である。そして、内減圧部５０の、押出方向に沿った沿面距離は２〜３０ｍｍであり、その表面全体には、５００〜３０００メッシュのサンドブラスト処理が施されている。

嵌合部５１は、押出方向上流側から下流側へ向かって順に、大径円筒部５２と、小径円筒部５３とを備えている。
小径円筒部５３の押出方向下流側端部には螺子部が形成されている。
可動サイジング部３６は、押出方向上流側には円錐形状の内サイジング部としての円錐部５４と、円錐部５４から押出方向下流側に連続する円筒部５５とを備えている。そして、可動サイジング部３６には、軸方向に沿って可動サイジング部３６を貫通する装着孔５６が形成されている。装着孔５６は、可動リップ３９の嵌合部５１の外形形状に対応する大きさに形成されている。

円錐部５４の表面には、固定リップ３８の下流部４７と同様に、図３に示すようなサンドブラスト面５８およびフッ素コーティング面５９が形成されている。
このような押出ダイ４において、図２に示すように、アダプタ３７は、アダプタ３７の鍔部４０を、押出口２７のフランジ部３４と当接させた状態で、アダプタ３７の鍔部４０と押出口２７のフランジ部３４とを図示しないねじにより固定することによって、押出口２７に装着されている。この状態において、押出口２７は、押出方向に沿ってアダプタ入口部４２に対向している。

固定リップ３８は、図示しないねじによりアダプタ３７に固定されており、この状態において、アダプタ出口部４３は、押出方向に沿って上流部４５に対向し、アダプタ貫通孔４１と固定リップ貫通孔４４とは連通している。
可動リップ３９は、内減圧部５０の表面が固定リップ３８の中流部４６の表面に対して隙間（たとえば、０．１〜２．０ｍｍ）を隔てて対向するように、アダプタ３７および固定リップ３８に対して軸方向に進退自在に装着されている。なお、装着状態にある可動リップ３９は、常には、固定リップ３８の、固定リップ貫通孔４４が形成される内側表面には接触しない。

可動サイジング部３６は、可動リップ３９の嵌合部５１を装着孔５６に嵌合するように、かつ、円錐部５４の表面が固定リップ３８の下流部４７の表面と隙間（たとえば、押出方向上流側端部では、０．５〜２．０ｍｍ、押出方向下流側端部では、２．０〜５．０ｍｍ）を隔てて対向するように、可動リップ３９に装着されている。嵌合部５１の小径円筒部５３の上述した螺子部は、可動サイジング部３６の円筒部５５の押出方向下流側端面より、同じく下流側へ露出しており、この螺子部にナット５７を螺着させることで、可動サイジング部３６は、可動リップ３９に対して軸方向に位置決めされる。そのため、可動サイジング部３６は、ナット５７を軸方向に移動させることにより、可動リップ３９に対して軸方向に進退自在となる。

このような押出ダイ４において、押出口２７から押し出される成形材料（溶融樹脂）は、アダプタ入口部４２を介してアダプタ３７のアダプタ貫通孔４１内に流入し、５〜３５ＭＰａの高圧力にて先端部４８に当接してから、環状に成形される。
環状に成形された成形材料（溶融樹脂）は、その後、アダプタ出口部４３を介して、圧力を一定に維持したまま、固定リップ３８の固定リップ貫通孔４４の上流部４５へ進み、そして、中流部４６と可動リップ３９の内減圧部５０との間を通過し、下流部４７と可動サイジング部３６の円錐部５４との間で外気に開放される。そのため、中流部４６と内減圧部５０との間の通過において、成形材料（溶融樹脂）には、上述したアダプタ貫通孔４１内での高い圧力と、下流部４７と円錐部５４との間での圧力（大気圧）との差に相当する圧力損失が付与される。また、成形材料（溶融樹脂）は、中流部４６と内減圧部５０との互いに対向する各表面に接触することおよび減圧されることにより、成形材料（溶融樹脂）内において気泡核が形成される。

そして、この成形材料（溶融樹脂）は、下流部４７と可動サイジング部３６の円錐部５４との間に到達すると、外気に開放され、超臨界流体の気泡核が成長することにより発泡し、膨張して、かつ下流部４７と円錐部５４との互いに対向する各表面により所定の寸法に整えられる。その後、この成形材料（溶融樹脂）は中空円筒形状のマイクロセルラーフォームに形成される。上述したように、この成形材料（溶融樹脂）には、中流部４６と内減圧部５０との間を通過するときに高い圧力損失が付与されるので、高発泡倍率の実現が可能となる。なお、この中空円筒形状のマイクロセルラーフォームを、その周上一箇所で軸方向に沿って切断すると、一枚のシートを形成することができる。

以上のように、この押出ダイ４は、サーキュラーダイであって、この押出ダイ４において、中流部４６および内減圧部５０における成形材料（溶融樹脂）の押出距離、すなわち中流部４６および内減圧部５０における押出方向に沿った沿面距離（中流部４６においては図２の実線矢印で示した範囲）が２〜３０ｍｍである。そのため、上述した高い圧力損失を確保しつつ、成形材料（溶融樹脂）の、中流部４６と内減圧部５０との間における通過速度の低下、すなわち、成形材料（溶融樹脂）の、中流部４６および内減圧部５０の表面と接触する部分に負荷される高剪断力を緩和することができる。

なお、この押出距離が上述した範囲を上回ると、上述した剪断力により、成形材料（溶融樹脂）の表面において超臨界流体の気泡核が変形されて気泡に成長し、そして、多数の気泡核が、下流部４７および円錐部５４に到達する前に破裂してしまう。
以上の結果、この押出ダイ４では、破泡を抑制しつつ、コルゲートの発生を効果的に抑制することができる。

また、中流部４６と内減圧部５０との互いに対向する各表面には、全体に５００〜３０００メッシュのサンドブラスト処理が施されている。
これにより、中流部４６と内減圧部５０との互いに対向する各表面におけるサンドブラスト処理の施された凹凸部分により、成形材料（溶融樹脂）に負荷された高剪断力を緩和することができる。

この結果、簡易な構成で、コルゲートの発生を効果的に抑制することができる。
また、下流部４７と円錐部５４との互いに対向する各表面には、図３（ａ）に示すように、環状のサンドブラスト面５８とフッ素コーティング面５９とが、径方向外側（押出方向下流側）に向かって交互に形成されている。サンドブラスト面５８には、サンドブラスト処理が施されており、フッ素コーティング面５９には、フッ素コーティング処理が施されている。

これにより、下流部４７と円錐部５４との互いに対向する各表面において、成形材料（溶融樹脂）は、サンドブラスト面５８に対しては、摩擦しながら接触し、フッ素コーティング面５９に対しては、滑りながら接触することができる。
そして、成形材料（溶融樹脂）の押出し方向に沿って、サンドブラスト面５８とフッ素コーティング面５９とが交互に形成されているので、成形材料（溶融樹脂）は、その押出方向に沿って、摩擦と滑りとを交互に繰り返しながら、下流部４７と円錐部５４との互いに対向する各表面に対して接触するので、押出途中で成形材料（溶融樹脂）にコルゲートが発生したとしても、そのコルゲートを解消することができる。

この結果、簡易な構成で、発生したコルゲートを解消することができる。
また、別の実施形態として、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）に示した環状の各サンドブラスト面５８で、その同一周上で交互にサンドブラスト面５８とフッ素コーティング面５９とを形成してもよい。
図４は、さらに別の実施形態による固定リップおよび可動サイジング部を示し、図４（ａ）は、固定リップの下流部を押出方向下流側へ投影した図であり、図４（ｂ）は、可動サイジング部の円錐部を押出方向上流側から見た図であり、図４（ｃ）は、円錐部を、押出方向と直交する方向から見た図である。

図４（ａ）に示すように、下流部４７の表面には、押出方向下流側へ投影すると時計回りの螺旋を描く外側螺旋状溝６０が、周方向に等しい間隔を隔てて複数凹設されている。また、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、円錐部５４の表面には、押出方向上流側から見ると反時計回りの螺旋を描く内側螺旋状溝６１が、周方向に等しい間隔を隔てて複数凹設されている。つまり、下流部４７と円錐部５４との互いに対向する各表面には、互いに逆方向の螺旋状溝が形成されている。なお、外側螺旋状溝６０および内側螺旋状溝６１のそれぞれが螺旋を描く方向は、互いに逆方向であれば、上述した時計回りおよび反時計回りのいずれか一方向に限定されない。

これにより、下流部４７と円錐部５４との間を押し出される成形材料（溶融樹脂）において、下流部４７に接触する部分と、円錐部５４に接触する部分とは、それぞれに対応する螺旋状溝を通過する。そのため、この成形材料（溶融樹脂）は、下流部４７および円錐部５４の各表面において、螺旋状溝が形成された部分に対しては、摩擦しながら接触し、螺旋状溝が形成されていない部分に対しては、滑りながら接触するので、押出途中で成形材料（溶融樹脂）にコルゲートが発生したとしても、そのコルゲートを解消することができる。

この結果、簡易な構成で、発生したコルゲートを解消することができる。つまり、下流部４７および円錐部５４のそれぞれに螺旋状溝（外側螺旋状溝６０および内側螺旋状溝６１）を形成することにより、上述したサンドブラスト面５８およびフッ素コーティング面５９を設けた場合と同様の作用効果を奏することができる。
なお、下流部４７と円錐部５４との間を押し出される成形材料（溶融樹脂）に、上述した摩擦を生じさせることができるのであれば、外側螺旋状溝６０および内側螺旋状溝６１のような溝に限らず、下流部４７と円錐部５４のそれぞれから凸設される凸条を用いてもよい。更には、このような凹凸構造の螺旋だけでなく、上述したサンドブラスト面５８とフッ素コーティング面５９とを交互に配置することで形成された螺旋、または、サンドブラスト面５８と摩擦係数の小さいメッキ処理等が施された表面とを交互に配置することで形成された螺旋を下流部４７および円錐部５４に設けてもよい。

また、可動リップ３９は、アダプタ３７および固定リップ３８に対して軸方向に進退自在である。そして、可動サイジング部３６は、ナット５７を軸方向に移動させることにより、可動リップ３９に対して軸方向に進退自在であり、アダプタ３７および固定リップ３８に対しても軸方向に進退自在となる。
このような構成によると、可動リップ３９の内減圧部５０と固定リップ３８の中流部４６との間隔、および、可動サイジング部３６の円錐部５４と固定リップ３８の下流部４７との間隔を自在に変化させることができる。

そのため、成形材料（溶融樹脂）の最適な成形条件の設定が可能となる。特に、円錐部５４と下流部４７との間隔を自在に変化させることができることにより、成形材料（溶融樹脂）が十分に膨張することができ、簡易な構成でコルゲートの発生を効果的に抑制することができる。
そして、本発明のタンデム型発泡押出成形装置１では、本発明の押出ダイ４が装着されているので、簡易な構成により、コルゲートの発生を効果的に抑制することができる。

なお、以上の説明では、本発明の発泡押出成形装置を、上述したタンデム型発泡押出成形装置１を例示して説明したが、本発明の発泡押出成形装置は、これに限らず、たとえば、シングル型発泡押出成形装置であってもよく、また、スクリューの本数も、その目的および用途によって、単軸または二軸が、適宜選択される。

本発明の発泡押出成形装置の一実施形態として、タンデム型発泡押出成形装置の要部構成を示す概略全体構成図である。 押出ダイを説明するための、図１の要部拡大図である。 図２における押出ダイのＡ−Ａ矢視図であって、（ａ）は、第１の実施例を適用したものであり、（ｂ）は、第２の実施例を適用したものである。 さらに別の実施形態による固定リップおよび可動サイジング部を示し、（ａ）は、固定リップの下流部を押出方向下流側へ投影した図であり、（ｂ）は、可動サイジング部の円錐部を押出方向上流側から見た図であり、（ｃ）は、円錐部を、押出方向と直交する方向から見た図である。

符号の説明

１ タンデム型発泡押出成形装置
３ 不活性流体供給部
４ 押出ダイ
９ シリンダ
１０ スクリュー
２２ シリンダ
２３ スクリュー
３６ 可動サイジング部
３７ アダプタ
３８ 固定リップ
３９ 可動リップ
４１ アダプタ貫通孔
４６ 中流部
４７ 下流部
４８ 先端部
５０ 内減圧部
５４ 円錐部

Claims (6)

1. 溶融樹脂に不活性流体を混合して押し出す発泡押出成形装置に装着され、中空円筒体を成形する押出用ダイであって、
   前記溶融樹脂内の圧力を下げる外減圧部と、前記外減圧部から押出方向下流側に連続し、前記中空円筒体の外周面を成形する外サイジング部とを備え、貫通孔が形成された外ダイと、
   前記外減圧部と対向し、前記外減圧部とともに前記溶融樹脂内の圧力を下げる内減圧部と、前記外サイジング部と対向し、前記中空円筒体の内周面を成形する内サイジング部と、前記貫通孔内に挿入される挿入部とを備える内ダイと
   を備え、
   前記外減圧部と前記内減圧部との互いに対向する各表面に、サンドブラスト処理が施されていることを特徴とする、中空円筒体の押出ダイ。
2. 前記外減圧部と前記内減圧部との互いに対向する各表面に、５００〜３０００メッシュのサンドブラスト処理が施されていることを特徴とする、請求項１に記載の中空円筒体の押出ダイ。
3. 前記外サイジング部と前記内サイジング部との互いに対向する各表面には、前記押出し方向に沿って、サンドブラスト処理とフッ素コーティング処理とが交互に施されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の中空円筒体の押出ダイ。
4. 前記内ダイは、前記中空円筒体の軸方向に沿って進退自在であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の中空円筒体の押出ダイ。
5. 前記外減圧部および前記内減圧部における前記溶融樹脂の押出距離が２〜３０ｍｍであることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の中空円筒体の押出ダイ。
6. 樹脂を溶融するシリンダと、前記シリンダにおいて溶融された溶融樹脂を押し出すためのスクリューと、前記シリンダに接続され、前記溶融樹脂に不活性流体を供給するための不活性流体供給部とを備える発泡押出成形装置において、
   前記シリンダの押出方向下流側端部に、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の中空円筒
   体の押出ダイが装着されていることを特徴とする、発泡押出成形装置。

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