JPH0790566B2 - 平滑な一体のスキン層を有する微細細胞質のフォームプラスチック材料を製造する方法及び装置 - Google Patents

平滑な一体のスキン層を有する微細細胞質のフォームプラスチック材料を製造する方法及び装置

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JPH0790566B2 JP62506350A JP50635087A JPH0790566B2 JP H0790566 B2 JPH0790566 B2 JP H0790566B2 JP 62506350 A JP62506350 A JP 62506350A JP 50635087 A JP50635087 A JP 50635087A JP H0790566 B2 JPH0790566 B2 JP H0790566B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の技術分野 本発明は一般的にはフォームプラスチック材料の製造に
関し、詳細には、微細細胞質のフォームプラスチック材
料(これは、極めて小さな寸法、即ち2−25ミクロン程
度の寸法の気泡即ちセルを一様に分布したプラスチック
材料を意味する)から、一体の修正されない平滑なスキ
ン層を有するシート、ウエブ又はストランドを製造する
技術に関する。
2.背景技術に関する説明 米国特許第4,473,665号明細書に開示されているよう
に、一様に分布した極めて小さな気泡即ちセルを有する
フォームプラスチック材料は、加圧プラスチック材料を
不活性ガスで飽和させて、材料がそのガラス転移温度の
範囲内の温度になり圧力が減少したときに、所望の細胞
構造を提供すべく核生成し膨脹させることにより製造で
きる。できあがった生産物は微細細胞質のフォームと呼
ばれ、例えば2−25ミクロンの極めて小さな寸法の一様
に分布した独立気泡を有するという特徴をもつ。一実施
例において、バッチ方法が開示され、この方法において
は、前もって製造したプラスチックシート等の物品を加
圧ガスで浸透飽和させ、圧力を大気圧に減少させ、材料
を軟化点に加熱して気泡化させ、所望度合いの気泡が生
じたときに、気泡化を終了させるべく材料を冷却する。
減圧を行なった直後に、吸収されたガスが飽和プラスチ
ックから発散し始める。従って、最大の気泡化に対して
は、気泡化温度への材料の加熱は減圧後できる限り早く
行なうべきである。しかし、ガスは材料の表面区域から
極めて迅速に発散するため、減圧と材料の再加熱との間
の適用な時間遅れは、細胞質材料の表面に一体の修正さ
れないスキン層を形成する。このスキン層は材料のこの
表面部分の固有の気泡化不能能力に起因するので、スキ
ン層の表面は押出し機により規定され、従って対応する
押出し無気泡シートの表面と同程度の平滑さを有する。
更に、気泡化を生じさせるための引続きの再加熱期間
中、シート全体はその軟化温度即ちガラス転移温度に加
熱され、それによってシート表面は気泡化に応じて自由
に膨脹する。即ち、全体のシートは、上述の方法におい
てシートに重大な応力を作用させずに、全方向に自由に
膨脹する。
これに対し、フォームプラスチック材料上にスキン層を
形成するための概ね2種の既知の技術が存在する。一方
の技術においては、熱及び圧力を用いて表面材料を軟化
し再圧縮することにより、フォーム材料の表面を再構成
する。この作業は気泡化ダイス内で行なわれるか、又は
補助操作により行なわれる。他方の技術においては、気
泡化の前又は気泡化期間中に、典型的には気泡化ダイス
内で、材料を比較的冷たい表面に接触させる。これによ
り、材料の表面を気泡形成前に気泡化温度以下に冷却
し、次いで、できあがったスキン層は、物品の最終形状
を得るようにフォーム材料を膨脹させることにより引延
ばされる。フォームプラスチック材料上にスキン層を形
成する上述の2種の技術は共に、極めて薄い化粧スキン
層を有するフォーム物品を提供するために普通に使用さ
れているが、スキン層表面は実質上全体的に平滑ではな
い。更に、実質的に厚いスキン層を形成するために上述
のいずれかの技術を使用した場合、処理時間が極端に長
くなり、スキン層と細胞質本体との間の圧力、不均等膨
脹及び不均等収縮のため、材料の構造上の一体性が阻害
されてしまう。更に、上記2種の技術のいずれを利用し
ても、好適いは例えば押出し速度や押出し温度の如き他
の要素により決定されるべき他のパラメータを修正せず
にスキン層の所望の厚さを選択的に制御することが困難
である。このような制御は、透明材料でつくった例えば
10−25ミルの比較的薄いウエブの場合に特に重要で、こ
の場合、気泡質の本体が均一な不透明度を提供するに十
分な厚さを有するが、所望の物理的特性を提供すべく一
体のスキン層をできる限り厚くすることが肝要である。
上記米国特許第4,473,665号明細書に開示された脱ガス
方法を使用して本発明により得られた材料を上述の2種
の技術により得られた材料と区別するため、「一体の修
正されないスキン層」という用語は、細胞質の本体に積
層するのではなく、細胞質の本体と同じ親材料(原材
料)からつくったスキン層、気泡化され次いで再構成さ
れるのではなく、気泡化され次いで軟化温度以下で実質
的に伸長せしめられた(修正されない)スキン層、及
び、例えば少なくとも1ミルの一定の薄層を構成するに
十分な厚さを有するスキン(層)を意味するものとす
る。
上記米国特許第4,473,665号明細書のバッチ技術は微細
細胞質のフォーム本体を有する物品における所望の型式
のスキン層を製造することができるが、この技術は明ら
かに、実験的なものとして適するか、又は極めて限られ
た製造方法のみに適するだけであり、フォームプラスチ
ックシート等を量産するためには経済的ではない。
上記米国特許第4,473,665号明細書に開示された別の方
法では、予め飽和された溶融プラスチック材料のウエブ
を加圧室内へ押出し、このウエブは、最初にいわゆる
「凍結を防止する」即ち押出しダイスへの接着を防止す
る加熱槽へ通され、次いで、ウエブを気泡化温度即ちガ
ラス転移温度以下に冷却する冷却槽へ通される。その
後、ウエブは圧力シールを通り、大気圧の再加熱槽へ送
られ、気泡を生じさせる適当な温度に再加熱される。プ
ラスチックは、プラスチックパレットを押出し機へ導入
する前にこれらのパレットを加圧ガスに前もって晒すこ
とにより、又は押出し機内の溶融プラスチック中へガス
を射出することにより、飽和せしめられる。本明細書で
使用する「飽和」という用語は、冷却された材料が最初
に減圧されるときにこの冷却された材料が可溶限界まで
完全に飽和されたことを必ずしも意味するのではなく、
ガスの実質的な量が材料全体に実質上均一に吸収され又
は溶解されることを意味する。上記米国特許第4,473,66
5号明細書に開示された上記別の方法は連続製造の観点
からは極めて望ましいが、この方法にはいくつかの欠点
がある。例えば、装置の接近できない(触手できない)
渦巻き状の経路に沿って最初に押出したウエブを通すこ
とが困難であり、装置内で張力を制御することが困難で
あり、圧力の漏洩を阻止するためウエブ通路をシールす
る点に関して問題がある。しかし、更に重要なことは、
気泡化を生じさせるためのウエブの再加熱が出口シール
に直ぐ隣接して生じるため、気泡化の前に材料からのガ
スの発散を変更することが困難なことである。従って、
仕上がった材料は修正されないスキン層を殆んど又は全
く有さず、また、押出し速度を変えることによりスキン
層の厚さを、限られた程度以外、制御できない。これら
は、気泡化媒質の温度にとっては他の理由により望まし
くない。
押出しフォームプラスチック材料を製造する幾分類似の
方法は特開昭59-169824号公報及び特開昭60-99629号公
報に開示されている。これらの公開公報によれば、溶融
樹脂(例えばポリスチレン)は揮発性気泡化剤又は発泡
剤と混合されるか、これらにより飽和せしめられ、高い
圧力で長いダイス内へ押出される。
押出し器に最も近いダイス部分において、材料がダイス
を通る間に最適の気泡化温度に冷却される際に、材料は
気泡化を阻止するに十分な高い圧力に維持される。材料
の粘度の対応する増加に伴い生じる摩擦抵抗を緩和する
ため、ダイス表面とこれに隣接するプラスチック材料の
表面との間に潤滑剤を射出する。好適には、ダイスの第
1区域の端部に絞りを設けてそのダイス区域内に圧力を
維持し、絞りを越えた位置で、ダイスののど部が拡径
し、仕上り製品の所望の寸法を画定する。プラスチック
がダイスの大径区域に入ると、プラスチックは気泡化
し、ダイスから出る前に寸法的に安定する温度に更に冷
却される。前述の潤滑剤がダイス内でのプラスチックの
運行を補助する。
電線にフォームプラスチック絶縁体を施す別の類似の関
連方法が米国特許第3,988,404号明細書に開示されてい
る。その開示技術によれば、プラスチックペレットが2
段加圧方法によりガスで加圧され、加圧状態に維持され
ている間に、ペレットは押出し器へ送られ、この押し出
し器から電線を引出す。所望の気泡化温度に冷却された
材料が電線のまわりでダイスから押出される際に、材料
が気泡化して、細かな均質なセルを有する絶縁層が提供
される。
前述の特許公開公報及び上記米国特許第3,988,404号明
細書に開示された技術を研究した結果、ガスで飽和され
気泡化前に気泡化温度以下に冷却したプラスチック材料
のロッド又はウエブを再加熱することにより、拡大ダイ
ス区域内又は大気中で気泡化温度にて材料を膨脹させる
ことにより製造した物品におけるセル(気泡)よりも一
層対称的で一層均一なセルを得ることができることが判
明した。詳細には、上記の従来技術では、比較的長く均
一分布の乏しい比較的細長いセルしか得られず、これは
仕上り製品の物理的特性にとって悪影響を及ぼすことが
判明した。他の要素を有意義に変えることができるが、
その場合でも、セルの寸法、形状及び分布におけるこの
ような差違は、従来技術と本発明の技術との間に明確な
差違を与える。すなわち、本発明においては、セルは比
較的低温で核生成され成長して小さなセルとなり、再加
熱技術により材料はすべての方向に一層自由に膨脹で
き、それによって内部応力を排除する。従来技術により
形成されたスキン層はフォーム表面の再構成により又は
表面区域が気泡化される前に材料表面を冷却することに
より、主として得られるものであることに留意された
い。換言すれば、従来技術は一体の修正されないスキン
層を製造できない。
発明の開示 本発明は、一体の修正されないスキン層を有するフォー
ムプラスチック材料を連続的に製造する方法を提供す
る。本発明に係る方法は、押出し機から、気泡化しない
ように十分な圧力の下で押出しダイス内に押し出され
る、ガスで飽和された溶融プラスチック材料から一体の
修正されないスキン層を有するフォームプラスチック材
料を連続的に製造する方法であって、フォームプラスチ
ック材料を、上記押し出しダイス内でフォームプラスチ
ック材料を気泡化しない十分な圧力下に維持する工程
と、フォームプラスチック材料を上記ダイスから大気圧
下に押し出す工程と、フォームプラスチック材料が十分
な気泡化を受ける前に、フォームプラスチック材料を大
気圧での気泡化温度以下に急速に冷却する工程と、気泡
化温度以下にされたフォームプラスチック材料を、該材
料からガスが部分的に抜けるように、脱ガス通路に沿っ
て搬送する工程と、フォームプラスチック材料の表面か
らガスが抜け、同材料の内部にガスが残っている状態に
おいて、該材料を大気圧での気泡化温度以上の温度に再
加熱する工程と、を有することを特徴とする。
すなわち、本発明においては、フォームプラスチック材
料の表面からガス抜きを行い、その後で内部に残ったガ
スを気泡化させることにより所期の材料を製造すること
を特徴とするものである。
図面の簡単な説明 以下に提示する本発明の好適な実施例を詳細に説明する
に当って、添付図面を参照する。
第1図は微細細胞質のフォームウエブ材料を連続製造す
る本発明の好適な実施例を有するシステムの概略図、 第2図は本発明の1つの好適な実施例に係る押出しダイ
スの概略横断面図、 第3図は第2図と同様な図であるが、本発明の別の好適
な実施例に係るダイスを示す図、 第4図は本発明の更に別の好適な実施例に係るダイスと
冷却手段とを組合わせた装置の概略横断面図、 第5図は前もって形成したプラスチック材料のフォーム
ウエブを飽和させるための圧力容器の概略横断面図であ
る。
発明を実施するための最良の形態 第1図に示すように、図示のシステムは、供給ホッパ12
を備えノズル部材14により押出しダイス16に連結した普
通のプラスチック押出し機10を有する。前述のように、
ダイス内へ押出されダイス内を通るプラスチック材料
は、プラスチック粒子又はプラスチックペレットを加圧
ガスで前もって飽和させ、この材料をホッパに送りホッ
パに貯蔵する際に材料を加圧状態に維持することによ
り、又は押出し機自体内の溶融プラスチック内にガスを
導入することにより、不活性ガス(例えば窒素、アルゴ
ン、二酸化炭素等)で飽和せしめられる。本発明を実現
するのに使用するに適した種々のプラスチック材料及び
ガスは前述の米国特許第4,473,665号明細書及び米国特
許第3,833,625号明細書に開示されている。
図示のダイス16は被覆流体を利用する型式のもので、第
2図に関連して後に詳述する。ただし、簡単に説明する
と、ダイスは入来するガス飽和溶融プラスチックをウエ
ブの形に形成し、プラスチックがダイスから出る前にウ
エブを気泡化温度以下に冷却する。ダイス内の温度の制
御は加熱制御ユニット18及び冷却制御ユニット20により
行なわれる。前述の被覆流体はポンプユニット22により
ダイス内へ導入されて、潤滑剤、冷却剤及び(又は)熱
伝達媒体となり、かつシール手段及びウエブ上に加わっ
て押出し力を制御する手段を提供する。冷却流体(被覆
流体)は好適にはグリセリンであるが、別の被覆流体の
材料は上記特開昭59-169824号公報に開示されている。
「ダイス」という用語は、材料を所望の形状に最初に形
づくる装置の一部のみを一般に意味するが、本明細書に
おける「ダイス」なる用語は、プラスチック材料が気泡
化温度以下に冷却されるまでプラスチック材料を加圧状
態に維持することによりプラスチック材料の気泡化を阻
止するため、プラスチック材料が所望の横断面形状を呈
するようになる地点を越えて用いられるダイス構造を意
味する。
ダイスから出現したウエブ24は洗浄ユニット26へ入り、
このユニットにより、ウエブから被覆流体を取除き、ウ
エブを更に冷却する。このユニットは、被覆流体を希釈
し又は洗い流すため及びウエブを冷却するためウエブの
両表面に水を散布するノズルと、ウエブから希釈された
被覆流体及び水を取除くためのワイパーブレード、ワイ
パーローラ、吸引ノズル等とを有するとよい。これと同
様なユニットはウエブ洗浄技術分野で周知なので、本発
明の理解にとってこのユニットの更に詳細な説明は不要
であり、従ってその詳細説明は省略する。なお、この型
式の類似のユニットは米国特許第3,158,886号及び同第
4,244,078号各明細書に開示されている。被覆流体を使
用しない場合は、第4図での洗浄ステーションは不要で
あり、このステーションを省略できる。
洗浄ユニットを通過したウエブはガイドローラ28により
脱ガス制御装置へ送られ、この装置は、固定のローラ30
と、張力制御ローラ31と、可動ローラ32とを有し、可動
ローラはガイドロッド34に摺動可能に担持されたフレー
ム33に支持されている。モータ36により選択的に駆動せ
しめられる親ネジ35が破線で示す極限位置32′、32″間
でフレーム33従ってローラ32を動かす。それ故、フレー
ム33の位置は脱ガス装置へ送られるウエブ材料の長さを
決定し、ウエブからのガスの発散度合い及びダイスと気
泡化ステーションとの間の大気中へのガスの発散度合い
の変化を許容する。これについては後述する。図示はし
ないが、必要なら、脱ガス制御装置内に放射加熱器等を
設けて、ウエブの片面又は両面からのガス発散量を選択
的に増加させることができる。しかし、加熱が進むにつ
れてウエブの脆さが増大するので、必要になる前は気泡
化温度近くまで加熱しない方が好ましい。
張力制御ローラを通過したウエブは、モータベルト39及
びクロスベルト40にて略示したようにモータ38により反
対方向に回転する一対の駆動ローラ37のまわりを通る。
張力制御ローラ31は1個以上のアーム41により感知ユニ
ット42に装着してあり、ウエブの張力の関数として図の
実線位置と破線位置との間を動くことができる。モータ
38の速度を感知ユニット42により制御して、ウエブの張
力を選択した度合いに維持する。この略説した制御手段
は張力制御技術分野で周知でこの条件に使用できる多数
の装置の一例を示したものにすぎない。
駆動ローラを通過したウエブは上方へ進んで気泡化ステ
ーションの包囲体43内へ至り、このステーションで、ウ
エブはローラ44により対面する放射加熱器45又はこれと
同等の加熱装置間を通され、所望の気泡化温度に迅速に
加熱され、気泡化を開始させる。気泡化工程に従って全
方向への膨脹工程の間、加熱されたウエブは固定ローラ
46、可動ローラ47及び張力感知ローラ48のまわりを案内
される。これらのローラは、ウエブからのローラへの熱
伝達のため、ウエブとほぼ同じ温度となっている。可動
ローラ47は、ガイドロッド50に摺動可能に支持されモー
タ52で駆動するネジ51により調整可能なフレーム49に担
持されており、脱ガス装置について既述したダイスと気
泡化ステーションとの間のウエブ経路と同じ方法で、気
泡化経路の長さを選択的に調整する。この構成のため、
ウエブが包囲体43を去る前に生じる気泡化の度合いを制
御できる。ウエブは冷却ローラ53に遭遇し、これらのロ
ーラによりウエブを気泡化温度以下に迅速に冷却し、気
泡化を終了させる。
冷却ローラ53はモータ54により反対方向に回転駆動せし
められ、ウエブを両面から迅速に冷却すべく循環液体に
より内部を冷却されている。これらの液体冷却式ローラ
に関連して又はこれらのローラの代りに別の冷却手段を
使用できることは明らかである。ロータ53を駆動するモ
ータ54は、感知ローラ31に関連して説明したと同じ方法
で、感知ユニット55及び張力感知ローラ48により制御さ
れ、駆動ローラ37と冷却ローラ53との間で加熱され軟化
したウエブを極めて小さな一定張力に維持すると共に、
ウエブのこの部分を装置の他の張力の影響から完全に隔
離する。
気泡化ステーション内での膨脹したウエブが脆いため、
ローラ44、46、47、48は好適にはいわゆる趨勢(傾向)
装置により駆動せしめられ、これらの趨勢装置は、ウエ
ブを実質上加速も減速もさせずに、必要な回転速度を維
持させるに十分なだけのトルクをローラに与えるもので
ある。このような装置を提供する多数の方法は周知であ
るが、便利な方法は、所望のローラ速度より若干速い速
度で回転するシャフト上の耐摩軸受によりローラを支持
し、もって耐摩軸受がローラの回転を維持するに十分な
トルクをローラに伝達するが、シャフトからウエブへ又
はウエブからシャフトへ実質的な力を伝達しないように
することである。感知ローラ48の場合、このローラのシ
ャフトは、可撓性シャフトにより又はローラ支持アーム
の枢軸と同軸のプーリー及びこれに関連するベルトによ
り、上述の方法で駆動せしめられる傾向を有する。代り
に、ウエブは、ローラではなく空気式支持手段により、
気泡化ステーションで支持してもよい。放射加熱器45の
代りに又はこの放射加熱器に附随して加熱ローラを使用
する場合は、これらのローラも好適には被駆動の傾向を
有するべきである。前述のように、ローラ48を使用した
張力感知装置は代表例を示しただけであり、この問題を
完全に解決しウエブを実質的な張力を与えない他の類似
の装置は既知である。例えば、ウエブは、2つの被駆動
傾向を有するローラ間でループ状に単に吊架できるよう
にするとよく、このループの位置は1個以上の光電検知
器を監視するとよい。
冷却ローラの下方で、ウエブはローラ56、58により案内
されて最終の冷却ステーション60を通り、このステーシ
ョンにおいては、冷たい空気又は普通の冷却媒体を使用
してウエブを実質的に大気温度に冷却する。その後、ウ
エブは張力制御ローラ62を通り、ローラ64に案内され
て、モータ68で駆動する巻取りロール66へ至る。前述の
ように、モータ38、54に関連して、モータ68は張力制御
ローラ62に関連する感知ユニット70により制御され、そ
のためウエブは装置の他の部分でのウエブ張力とは無関
係に、実質上一定の張力で巻取りロールに巻かれる。好
適には、ロールは比較的緩く巻かれ、そのためウエブ材
料内に残存したガスはプラスチックから大気中へ発散
し、これにより、ウエブが引続きの熱形成作業において
再加熱される場合に、それ以上の気泡化が生じないこと
を保証する。
第1図は本発明を実施するための手段の代表例を略示す
るもので、特定の図示の特徴と実際の製造装置の対応す
る特徴との間に直接の相関関係がある必要は必ずしもな
い。例えば、特定の型式や相対寸法や素子の位置、種々
の位置でのウエブの運動方向及び処理作業の種々の工程
におけるウエブ材料の相対長さに関して、図示の例は実
際の装置と異なる。また、図示せず特別に説明しない
が、種々の感知装置を異なる位置に使用して、ウエブ温
度、ウエブ速度、ウエブ張力、ウエブ膨脹、ウエブ密
度、ダイス圧力、ダイス温度等の如き状態を感知しても
よく、また感知装置からのデータを使用して、種々の工
程パラメータを自動的に連続制御し、所定の特性を有す
る最終製品を提供するようにしてもよいこと明らかであ
る。
第2図に示す例示のダイス16は2つの精確に機械加工し
たダイス板82、84を有し、これらのダイス板は複数個の
ボルト又は止めネジ86により上端及び縁端に沿って相互
にボルト止めされる。ダイス板82は入口ポート88を具備
し、押出し機からダイスへガス飽和溶融プラスチックを
供給するノズル部材90を、入口ポート88へ螺入する。ポ
ート88の反対側で、ダイス板84はみぞを有していて変遷
キャビティ92を画定し、このキャビティは、ダイス板84
の浅いスロットにより提供された細長いウエブ形成ダイ
ス通路94へプラスチック材料を導く。
変遷キャビティの下方部分近傍で、ダイス板82、84はそ
れぞれ熱バリヤースロット96、98を有し、これらのスロ
ットは、これらのスロットの上下のダイス部分間でのダ
イス板の熱伝達を減少させる役目を果す。ボルト102に
よりダイス板に連結した補強板100は熱バリヤースロッ
トをまたいで位置し、これらのスロットによるダイスの
不当な弱化を防止する。
熱バリヤースロットの上方で、ダイス板は通路104を有
し、これらの通路はダイスの上方部分を加熱するための
電気的な加熱素子即ちカートリッジ106を具備する。代
りに、これらの通路又は同様の通路内で高温油等を循環
させることにより、加熱を行なってもよい。いずれの場
合も、ダイスの加熱された部分の温度は加熱制御ユニッ
ト18(第1図)により制御されて、変遷キャビティ内の
プラスチック材料の粘度を制御し、ウエブ形成通路内を
プラスチック材料が円滑かつ一様に流れるようにする。
熱バリヤースロットの下方で、ダイス板は冷却剤通路10
7を具備し、冷却制御ユニット20(第1図)により、制
御された温度及び体積の冷却剤がこれらの冷却剤通路を
循環せしめられ、ダイスから出る前に溶融プラスチック
を、気泡化が生じる温度以下に冷却する。ダイスの低部
において、ダイス板84は挿入板108を収容するノッチを
有し、この挿入板は複数個の装着ネジ(その1つを110
にて示す)により適所に保持される。挿入板の内面は通
常ダイカス板84の隣接する通路の面と同一面内に存在
し、挿入板は横方向のスロット112の存在により弱化し
ていて、複数個の調整ネジ(その1つを114にて示す)
により内方へ偏向できるようになっている。この調整に
より、下端において通路の厚さを選択的に減少させ、ダ
イスから流出する被覆流体の流れを絞ることができる。
ウエブを潤滑し、ウエブとダイスとの間の熱伝達媒体を
提供し、シール媒体をも提供するため、グリセリンの如
き被覆流体は、適当な外部マニホールド等(図示せず)
に連結した流体入口通路116、118を通して導入される。
流体は第1図に略示するポンプユニット22から供給さ
れ、このポンプユニットは高圧ポンプと温度制御手段と
を具備する。通路116、118はダイス板内の分配スロット
120、122にそれぞれ連通し、ウエブの対応する面を横方
向に横切って流体を分布させる。グリセリン等の被覆流
体(冷却流体)はプラスチック材料よりも実質上低い粘
度を有するので、流体は運動するプラスチック材料の縁
部の方へ横方向に移動し、流体入口スロットの下方でウ
エブの中央部分に沿って流体を殆んど又は全く存在させ
ない傾向があることが判明した。この傾向を緩和するた
め、分配スロットはウエブの中央部分に向かって幅広く
なるように形成し、これによって被覆流体がウエブの中
央へ供給され次いでウエブの縁部へ供給されるようにす
る。必要なら、補助の被覆流体用開口を通路94の中央に
沿って設けて、必要に応じ付加的な被覆流体を提供して
もよい。被覆流体の圧力は選択的に制御可能で、通常分
配スロットにおけるプラスチック材料の圧力より若干高
い値に調整されており、ダイス内への及びプラスチック
材料の面上への流体の確実な供給を保証する。典型的に
は、プラスチック材料が変遷キャビティから出現し冷却
され始めたとき、プラスチック材料は厚さ及び幅を僅か
に縮め、この傾向は被覆流体によるプラスチック材料の
圧縮により助長され、固化しているウエブの表面上への
流体の被覆を可能にするための余地即ちスペースをダイ
ス通路内に提供する。しかし、ダイス通路は、被覆流体
層の厚さを増大させるべく、流体入口通路の下方で僅か
に一層厚く幅広く形成してもよいし、また形状的に有利
な場合には、ダイス通路は厚さ及び幅方向に僅かにテー
パさせてもよい。
被覆流体が数種の機能を果すため、押出し工程による最
適な遂行においては、多数のパラメータを適正にバラン
スさせる必要がある。略述すると、この点に関して考慮
しなければならない主要な要素は次の通りである。
(イ)この種のダイスにおいては、プラスチックウエブ
材料はダイスから出る前に気泡化温度以下に冷却されね
ばならないので、ダイス通路94内で実質的に固化され
る。従って、下方ダイス部分における潤滑が不足する
と、材料がダイスに接着したり射出圧力よりも大きな摩
擦抵抗が生じたりして、完全に又は部分的にダイスを塞
いでしまう。(ロ)固化しているウエブが十分に冷却す
る前に下方通路内で減圧を受けた場合、気泡化がダイス
内で開始してしまう。(ハ)被覆流体層が厚過ぎると、
被覆流体はウエブよりも速い速度でダイスから流出し、
粘性による引張り力でダイス内の固化しているウエブを
引伸ばしたり破断させたりしてしまう。これらの主要要
素とその他の主要でない要素との相互関係は明らかに極
めて複雑である。例えば、被覆流体(冷却流体)の潤滑
効果、シール効果及び粘性引張り効果はこの流体の粘度
に関連し、この粘度は流体の温度の関数であり、流体温
度は、射出されたプラスチック材料の初期の温度、射出
速度、ダイスの種々の部分の加熱冷却度合い、及び熱伝
達度合いにより、影響を受ける。しかし、これらの要素
をバランスさせるに当りある程度の自由範囲があり、連
続的な自動制御手段がなくても良質のフォーム材料を製
造できることが判明した。もちろん、このような連続的
な自動制御手段は、実際の製造作業においては、設けた
方が望ましい。
押出し工程を開始させるため、ダイスの上方部分を加熱
するが、ダイスの下方部分には冷却剤を使用せず、従っ
てダイス下方部分は熱伝達により暖まる。次いで、グリ
セリン又は他の被覆流体をダイス内に導入し、溶融プラ
スチック材料をダイスへ射出する前に、被覆流体をダイ
ス底部から流出できるようにする。最初に、普通のプラ
スチック粒子又はプラスチックペレットを押出し器内へ
供給する。ただし、ガス射出システムを使用する場合
は、このシステムはまだ作動させない。ウエブ材料がダ
イスから出現した後、ガスで予め飽和されたペレットを
ホッパ内で供給するか、又はガス射出システムを作動さ
せる。その後、冷却剤システム、ポンプユニット及び下
方ダイス挿入板は、未気泡ガス飽和材料の満足なウエブ
が製造されるまで、調整される。特定の型式のプラスチ
ックに対して、上述の調整を行なったのち、できるだけ
早く始動操作を繰返す。
ダイスが満足なガス飽和ウエブを製造しているとき、ウ
エブは切断され、前述の完全なシステムの種々のステー
ジを通されて、これにより始動工程を完了する。
第3図に示す例示のダイスは、前述のダイスの対応部分
に類似した加熱された上方部分124を有し、このダイス
上方部分124は押出しウエブの厚さ及び幅を画定する通
路のど部128で終端する変遷キャビティ126を具備する。
加熱されたダイス上方部分の下端に向かって、のど部12
8の下方から、プラスチック材料のための通路は拡大し
ており、このため、破線で示すプラスチックウエブ24の
両面は、前述のダイスの対応する区域における距離より
も大きな距離だけ、対面するダイス表面から離間し、も
って両側の冷却剤室130、132を提供する。2つのダイス
板134、136は、その下端において、それぞれ一体のリッ
プ部138、140を有し、これらのリップ部は共働してフラ
ンジを画定し、このフランジにより、ダイス板はシール
ユニット(後述)にボルト止めされ、このシールユニッ
トにおいては、ウエブ通路はウエブに密接するようにな
っていて、ウエブのまわりでの流体の漏洩を減少させる
と共に、ウエブに作用する液圧力を制御する。
グリセリンその他の被覆流体(冷却流体)は、第1図に
22にて示すポンプ及び温度制御ユニットの出力部にパイ
プ接続したそれぞれの入口ポート142、144を通して冷却
剤室130、132へ導入される。加熱されたダイス部分の下
方において、対応する出口ポート146、148が対応する室
130、132に連通しており、流体を帰還させるためユニッ
ト22にパイプ接続されている。上述のように、ダイス板
にスロット150を設けて、ダイスの加熱部分と冷却部分
との間の熱伝達を減少させる。参照番号130′、132′に
て示すように、冷却剤室130、132は対応するリブ152、1
54を越えて出口ポートの上方まで延びており、これらの
リブは、リブ上方の室の上方部分即ち変遷部分と、リブ
下方の室の下方部分即ち確実流動部分との間の流体通路
を部分的に絞る。
プラスチック材料が冷却材室間を通るときに、グリセリ
ン又はこれと同等の冷却剤が、気泡化を阻止するに十分
な圧力とウエブの所望の冷却を行なうに適した温度で、
冷却剤室を通して上方へ送られる。ダイス板84の対応す
る部分は、冷却制御ユニット20からの制御された温度の
冷却流体を通すための通路156を具備し、この冷却流体
によりダイスを冷却すると共に、被覆流体をも冷却す
る。しかし、プラスチック材料の実際の冷却は、室13
0、132内の循環する流体により主として行なわれ、これ
らの室内での流体は、ダイスの冷却部分へ熱を伝えるた
めの媒体としてではなく、普通の意味での冷却剤として
の機能を主に果す。
それぞれの室130、132の上方部分130′、132′はリブ15
2、154により部分的に離間されているため、これら上方
部分内の流体は比較的静的で、あまり流れない。すなわ
ち、積極的に循環しない。従って、プラスチックから及
び加熱された上方ダイス部分の隣接部分から熱を吸収す
ることにより、これらの上方室部分内の流体は室の下方
部分内の流体温度よりも著しく高い温度となり、プラス
チックの恒久固化を生じさせダイスのど部へのプラスチ
ックの接着及びのど部の目詰まりを生じさせるようなダ
イスのど部の冷却を阻止する。必要なら、上方室部分13
0′、132′に流体抜き手段を設けて、プラスチック材料
から発された蒸気をダイス外へ逃がすことができる。
冷却材室の下方に位置したシールユニットはウエブ材料
を加圧状態に維持し、その材料を冷却し、流体の過剰な
漏洩を阻止し、プラスチック材料に作用する液圧力を制
御する機能を果す。これらの要素は第2図に関連して既
説したものと実質的に類似しているが、この場合、力制
御の要求は一層厳重である。その理由は、シールユニッ
ト上方のウエブ材料が実質的に拘束されていないからで
ある。このことは、例えば、シールユニット内のプラス
チックに作用する液圧力、即ちプラスチック材料の横断
面のピストン効果及び被覆流体により与えられる粘性引
張り力を、押出し速度に関して制御し、支持されていな
い材料をダイスを通して引出せるようにして、圧縮によ
る座屈により材料が室内に蓄積しないようにすると共
に、室間の材料を過剰に引伸ばしたり破断させたりしな
いようにすることを意味する。また、室内ではウエブは
部分的に固化されるだけなので、ウエブが飽和プラスチ
ックでできている場合でさえも、始動期間中、ウエブの
先導端を一定寸法のシール通路へ導入しこの通路中で動
かすことは困難で不便である。従って、例示のシールユ
ニットは可変厚さの寸法を有するシール通路を備え、こ
の通路は押出し工程の開始を容易にすべく開くことがで
き、次いで最適な遂行を行なわせるように調整できる。
シールユニットはボルト158によりダイス板の下端のフ
ランジにボルト止めした上部の開いた矩形の箱状構造体
を有する。箱状構造体の底板160は比較的幅広な出口ス
ロット162を具備し、ボルト164により箱状構造体の壁に
ボルト止めしてある。シールユニットを貫通するウエブ
通路166は、通路の厚さ寸法を変えるために容易に可動
な板168と、手動で調整できるが、特定の押し出し作業
に対して位置を一旦設定したときには通常調整されない
板170との、対面する面間で画定される。板168、170の
端面は箱状構造体及びダイス板のフランジの対面する内
側表面に緊密に係合していて、これら表面間からの流体
の漏洩を実質上阻止する。冷却剤導管172は板168、170
内の冷却剤通路174に連通し、これらの通路174は板16
8、170に設けた別の通路(図示せず)により相互連結し
ていて、板を通る曲りくねった経路での冷却剤の流通を
許容する。導管172は可撓性のホース等により冷却制御
ユニットに接続されており、シールユニットのパッキン
押え176中を摺動可能に延び、これらのパッキン押さえ
板168、170の対応する運動に対処できるように導管の軸
方向移動を許容する。
調整くさび178は舌片(図示せず)によりシールユニッ
トの壁180に接して維持され、これらの舌片はシールユ
ニットの前後壁の対応するグループ182に収容されてい
て、壁180に接しての調整くさびの上下運動を許容す
る。調整くさびの上下縁部に設けたスロット(破線184
で示す)は対応する冷却剤導管を収容して、これら導管
とくさびの運動との干渉を阻止する。くさび178のテー
パした内面は、このくさびのテーパ面に平行でこのくさ
びに設けた対応するスロット(図示せず)に収容した、
板168上のL字状舌片186により、板168の対応するテー
パした外面に接触して維持される。板168は上方又は下
方に動けないので、くさび178の運動により、板168が板
170に対して進退運動し、通路の寸法を変えることがで
きる。図示の実施例では、この調整はスラスト軸受シー
ル190を貫通しくさびのブッシュ192に螺入した調整ネジ
188により行なう。この調整ネジは、例えばベベルギヤ1
96により減速モータ又は同価の装置194に接続してあ
る。それ故、通路の調整は遠隔位置から制御でき、又は
自動制御装置により行なうことができる。
板170の位置を調整するため、2列以上で位置したボル
ト198がシールユニットの壁200を貫通していて板170に
螺入されており、同様に位置したボルト202が壁200に螺
入され板170に接合している。参照番号204にて示すよう
に、これら両方のボルトは被覆流体の漏洩を阻止するた
めのシールリング204を具備する。従って、これらのボ
ルトを適当に調整することにより、板170は板168に対し
て進退運動でき、かつ必要なら、板168に対して平行に
なるように僅かに傾斜できるし、僅かにテーパした通路
を意図的に提供することもできる。
図示はしないが、パッキン押え176に対応するパッキン
押えを具備した適当な導管により、付加的な被覆流体を
板168、170へ提供できる。板168、170の縁部のまわりで
僅かな量の被覆流体の漏洩が生じるが、このような漏洩
は、これらの板の平坦性が箱状ダイスハウジングの歪み
の影響を受けないように、これらの板の両面に作用する
力をバランスさせる点で、実際上有益であることに留意
されたい。
例示のシールユニットはまた、予め形成したシート又は
圧力容器内のウエブを加圧することにより微細細胞質の
フォームを準備するための前述の方法に関連してしよう
できることに留意されたい。この場合、シールユニット
は圧力容器内への又は圧力容器からのシート又はウエブ
を扱うため適当な被覆流体供給手段に関連して使用でき
る。
このダイス構造のための始動操作は第2図に関連して既
説したものと実質的に同じである。シールユニットの通
路を完全に開いた後、シール用板の表面を被覆するのに
十分な被覆流体を導入し、次いでガスで飽和していない
溶融プラスチックを上方ダイスユニットから押出してウ
エブを形成し、このウエブは重力により下方へ動き、開
いたシールユニットを通る。その後、シールユニットを
徐々に閉じ、被覆流体の流量を同時に増大させて所望の
条件を達成させ、その後ガスで飽和したペレットを押出
し器へ供給するか、飽和ガスを押出し器内へ導入し、最
終調整を行なってシールユニットから出現する冷却され
たガス飽和ウエブの質を最適にする。
上述した2つのダイス構造は共に、ガス飽和押出し物が
気泡化温度以下に冷却される後まで気泡化を阻止するに
十分な圧力でこのガス押出し物を維持するという基本原
理に基づき作動するが、この基本原理は前述の米国特許
第4,473,665号明細書に開示された基本原理と同じであ
る。この原理に対抗するものとして第4図に示す実施例
は、上記原理とは全体的に異なり本発明者等が発見した
予期せぬ現象、即ち、押出しダイス内で気泡化圧力以上
に加圧されたガス飽和材料を気泡化温度で大気圧中へ押
出しても、最小気泡化温度以下に迅速に冷却すれば、気
泡化を防止できるという現象に基づいている。例えば上
記米国特許第4,473,665号明細書に開示されたような気
泡化の生ずる機構の理論的な説明にも拘わらず、この機
構を十分に理解できるかどうかは疑問である。しかし、
減圧後に内部ガスが核生成位置に移動し気泡化を開始す
るのに必要な有限な時間は、比較的薄いウエブ等におい
て少なくとも実質的な気泡化が生じる前に、当該ウエブ
を気泡化温度以下に全体的に冷却するのに十分な期間で
あるから、この方法(機構)は可能であると結論づける
ことができると考えられる。この概念についての推論
は、ガスは押出し温度において極めて迅速にシートから
発散する傾向を有するが、シート外側層がガスの発散に
対するバリヤーを提供するに十分なだけ冷却されるとガ
ス発散量が極端に減少するという事実に由来する。
この方法を実施するため、第4図に示す本発明の例示の
実施例では、第2、3図に示した上方ダイス部分と実質
上同一のダイス部材206を備え、このダイス部材は、ダ
イス板208、210と、加熱通路212と、押出し材料の所望
の横断面を画定する押出し通路即ちのど部219で終端す
る変遷キャビティ214とを有する。ダイス部材206の下方
で、ボルト220によりダイス部材に取付けた絶縁板218は
テーパ状開口222を有し、この開口は押出し通路216に連
通するが、この通路を取巻くダイス部材の面を絶縁す
る。絶縁板218はまた、ボルト228によりこの板218に取
付けた冷却ユニット224を支持する役目をも果す。冷却
ユニットは矩形の内部チューブ230を有し、このチュー
ブの壁は冷却ユニットを通る押出し材料の面及び縁から
離れている。チューブ230の上方部分は対向した室即ち
マニホールド232を具備し、これらのマニホールドは、
導管234及びスロット付分配チューブ236を介して第1図
の冷却制御ユニット20から、調整した温度及び圧力の冷
凍冷却剤(好適には水)を受ける。参照番号236にて示
すように、冷却ユニットは包囲する大気による冷却ユニ
ットの加温を最小化するための絶縁コーティングを具備
する。比較的低い冷却剤圧力のみが冷却ユニット内に存
在するので、冷却ユニットは、前述の諸実施例冷却部分
の場合と異なり、高圧に耐える構造とする必要はない。
例示の内部チューブ230の壁238はテーパ状通路を提供す
るように傾斜しており、下方に向いたスロット又はノズ
ル240を具備し、これらのノズルを通って、冷凍冷却剤
はプラスチック材料の対応する面に接するように供給さ
れる。冷却剤の流量に関連するノズルの寸法は、通路が
冷却剤で実質的に満たされ、冷却剤が通路の下端から自
由に流出できるように選定してある。複数個のノズルを
使用することにより、プラスチック材料に接する冷却剤
の攪拌を援助して熱伝達率を向上させ、可能な限り迅速
に材料を全体的に気泡化温度以下に冷却するようにす
る。
先に述べたように、通路の目詰まりを防止するため、押
出し開口に隣接するダイス表面と冷却剤との接触を避け
ることは重要である。従って、絶縁ダイス板は排液通路
242を具備し、これらの通路は、ノズル240により生起さ
れた下向きの冷却剤の流れと共働して、冷却剤が排液通
路の高さ以上に上昇するのを阻止し、もってダイスに隣
接する空気スペースを常に確保することを保通路242を
通る流体は適当な導管246を通して冷却剤溜め244へ排出
される。
好適には、プラスチック材料はチューブ230から出る前
に気泡化温度以下に冷却されるが、プラスチック材料
は、この材料が完全に脆い状態の温度範囲又はこの材料
の表面からのガス発散が所望速度よりも速い速度で生じ
るような温度範囲に留まる可能性がある。それ故、チュ
ーブ230の下端は冷却剤溜め244内で破線247にて示す冷
却剤レベルよりも僅かに下方まで延びている。プラスチ
ックウエブは、ローラ248、250により溜め244内の冷却
剤中を通って案内され、次いでローラ250を越えた位置
で冷却剤から出るように上方へ案内される。使用した冷
却剤を冷却後のウエブから後に取除く必要がある場合、
即ち、0℃以下の温度で使用する水以外の冷却剤の場
合、ウエブは次いで第1図に関連して既述した洗浄ステ
ーションへ導入される。しかし、冷却剤として水を使用
した場合は、ワイパーブレード等252で水を簡単に取除
くことができるから、洗浄ステーションは不要である。
本発明のこの実施例の有効な遂行が自己絶縁性のプラス
チック材料を気泡化温度以下に冷却する迅速さに依存す
るので、この実施例に係る装置の使用は押出し材料の横
断面により限定される。しかし、約10ミルの厚さを有
し、窒素で飽和され、約420゜Fの温度でしかも毎秒6−
8インチの押出し速度で押出された高衝撃ポリスチレン
のウエブを使用した場合に、ダイスのリップ部と冷却水
溜めの水との距離を約0.125インチに保った状態で、材
料を冷水(約50゜Fの温度)溜め内へ単に押出すだけで、
好結果が得られた。押出し速度を増加させること、従っ
て押出し材料を冷却するために利用できる経路の長さを
増大させることにより、実質的に一層厚い材料を満足に
冷却できることは明らかである。また、一層迅速な熱伝
達を達成させるために、多数の既知の技術、例えば米国
特許第3,224,497号明細書等に開示された如き冷却流体
の超音波攪拌、ガス冷却、静電気冷却技術を、単独又は
組合わせて使用してもよいことも明白である。同様に、
冷却手段はダイス構造体と一体にする必要もないしダイ
ス構造体に直接接続する必要もないが、従来のダイスは
プラスチック材料を冷却槽又は他の冷却装置内へ押出す
ために使用できた。ウエブの厚さに対して冷却における
温度勾配があるため、ウエブの中心部に僅かな気泡化が
生じるが、この状態が生じても、乱れのないスキン層の
製造には影響しない。その理由は、全体のウエブが気泡
化工程期間中少なくともプラスチックの軟化点に再加熱
され、このため、実質的な初期の気泡化の結果として僅
かな歪みが生じた場合はこれを緩和するからである。
この方法のための始動手順は、ガスのないプラスチック
材料の最初の押出しを必要としないが、押出し工程の前
に冷却剤を供給した冷却ユニットへガス飽和材料をダイ
スから単に押出すことにより行なうことができる。しか
し、必要なら、前述の2段階手順を使用して、例えば初
期の低押出し速度又は初期の高材料温度に由来する早期
気泡化を防止するようにしてもよい。
冷却速度と材料厚さとの関係に関して、この技術の興味
ある変形例は、例えば前述の米国特許第3,988,404号明
細書に開示されたような、電線の絶縁被覆を形成するた
めにこの技術を使用することである。この変形例におい
ては、環状ダイスを通して送られる電線はそれ自体実質
上低い温度に再冷却され、絶縁スリーブンによりダイス
から絶縁され、電線のまわりに押出されたプラスチック
材料の熱を内部から吸収する。プラスチック材料は上述
のように冷却槽等により外部から冷却される。このよう
にして、比較的厚い層のガス飽和プラスチック材料が電
線に被覆され、次いで所望の厚さの外側スキン層を有す
る対応する厚さのフォーム絶縁被覆を提供するように再
加熱される。
前述のように、ダイスから直接押出すよりも、ガス飽和
ウエブは、前もって形成した未飽和ウエブを、このウエ
ブをガスで飽和させるに十分な時間だけ高圧ガスに晒す
ことにより、得られる。連続製造においてこの手順を遂
行するために、ウエブは加圧室を通して送られ、この加
圧室は、ウエブの部分が完全に加圧室を通過するに要す
る時間の間所望度合いのガス飽和が生じるのを保証する
に十分な長さのウエブを収容する。このような構造は、
ウエブの厚さのため加圧ガスへの長時間の晒しを必要と
する場合、及び特にウエブが比較的幅広で比較的迅速に
運動する場合には、ガス飽和ウエブを直接押出す構造に
比べて明らかに不経済である。しかし、このような構造
は、特に幅狭で比較的少量のウエブを製造する場合に
は、比較的薄いウエブと一緒に使用するのが実用的であ
り、この場合、第1図のダイス装置と取換えるだけでよ
い。
第5図に示す例示の加圧装置は、クランプ手段266によ
り下方ユニット264に着脱可能に連結した上方ユニット2
62を有する圧力容器を具備する。上方ユニットはブラケ
ット268で支持し、下方ユニットは液厚ジャッキ等270で
支持する。従って、2つのユニットを分離したときに
は、上方ユニットから離れるように下方ユニットを下降
できる。
下方ユニットは複数個の平行な固定ローラ272を有し、
上方ユニットはガイドロッド278により摺動可能に支持
されたフレーム276に担持された複数個の平行な可動ロ
ーラ274を有する。シール282を貫通して延びモータ284
により駆動せしめられるネジ280は、破線274′、247″
にてそれぞれ示す下方位置及び上方位置間で、圧力容器
の上方ユニットに関して可動ローラを動かすことができ
る。
一対の対向するシール286、288が下方ユニットの両側に
位置し、これらのシールは第5図に略示するが、第3図
の調整可能なシールユニットと実質的に同じものであ
る。当初はガスのないウエブ289は供給ロール290から入
口シール286を通して圧力容器内へ導入され、ローラ27
2、274に交互に掛け渡されて、出口シール288を通って
圧力容器から出る前に所望長さの長い曲りくねった経路
を確立する。この間、ウエブは、前述したように、選択
的に脱ガスされ、気泡化され、冷却される。加圧ガスは
ポンプ等291により圧力容器内へ供給され、グリセリン
の如きシール及び潤滑流体はポンプ292によりリザーバ2
94から下方ユニットへ供給される。作動期間中、下方ユ
ニット内のシール及び潤滑流体のレベルは、例えばポン
プ292の作動を制御するレベル感知装置296により、シー
ル286、288のレベルより高い位置に維持され、流体の温
度は加熱素子298により制御される。従って、前述のよ
うに、ある量のシール及び潤滑流体はシール及び潤滑機
能を果す間に両方のシールから漏洩するが、この漏洩し
た流体はワイパーブレード300によりウエブから実質上
取除かれ、溜め302に回収され、そこからリザーバ294へ
帰還する。出現するウエブ上に残存した流体は前述の洗
浄ユニット26で取除く。
加圧工程を開始するため、ポンプ292を停止し、流体を
シールを通して下方ユニットからリザーバへ流出させ、
流体のレベルをシールのレベルまで下げる。次いで、ク
ランプ手段266を解放し、ジャッキ270により下方ユニッ
トを下降させる。次いで、モータ284によりフレーム276
をその下方位置へ動かし、ウエブの端部をシール286を
通して送り、ウエブをローラ272、274上を交互に掛け渡
し、ウエブをシール288から外出させ、第1図の装置の
洗浄ステーション26及び残りの部分を通るようにウエブ
を配置する。次いで、下方ユニットを上昇させて上方ユ
ニットにシールし、ポンプ292を作動させて流体を所望
のレベルまで上昇させ、シール286、288を必要度合いに
調整し、ポンプ290で圧力容器を加圧する。次いで、フ
レーム274を必要なだけ上昇させて圧力容器内での所望
長さのウエブを提供し、第1図のモータ38の機構により
ウエブを引出す。
圧力容器内の圧力は両方のシールを通して外方へウエブ
を押出す傾向を有するので、特にウエブが比較的厚く比
較的高圧を使用する場合は、ウエブのかなりの張力が作
用する。このような張力が問題になる場合は、ロータリ
ーシールにより駆動せしめられる。駆動ローラを下方ユ
ニット内に使用して、それぞれのシール286、288を直ぐ
隣接したウエブ部分に対して張力を隔離するとよい。ま
た、図示の装置は、ウエブ内の継ぎ目を検知し、その継
ぎ目を通過させるように適正な時期に各シールを自動的
に開くための手段を備えることができる。
実験のため、又は限られた量の特定型式のフォームウエ
ブが必要な場合、第5図のものに類似の加圧装置を採用
して、回転可能に支持されたプラスチックウエブ材料の
ロールを受入れ、シール288と同様のシールを通して圧
力容器からプラスチックウエブ材料を引出すようにする
とよい。ロールは好適には比較的緩く巻かれ、加圧不活
性ガスに晒されて、ウエブが引出され前述のように別の
処理を施される前に、全体のロールを飽和させる。
本発明の典型的な例において、厚さが約0.0150インチで
1.06グラム毎立方センチメートルの材料密度を有する商
品名「Monsanto 430-300」の超高衝撃ポリスチレンの連
続ウエブが、磨き加工したクロムの3つのロールスタッ
クへ溶融ポリマーを押出す普通の可塑化スクリュー押出
し器により形成した。
この連続ウエブはロールに巻かれ、次いで圧力容器内に
配置され、次いで圧力容器はシールされ、80゜Fの温度の
99.8%純度のアルゴンガスで300ポンド毎平方インチの
圧力に加圧された。連続ウエブは、ウエブが飽和ガス濃
縮物の99.9%を吸収するのに十分な時間たる80分間だ
け、この環境下に保持された。次いで、ウエブは、前述
のものと同様のシールを通して毎分20.0フィートの速度
でロールをほどくことにより、加圧環境から取出され、
残りのロールの巻かれたウエブは高圧環境下で平衡状態
に維持された。シール剤はグリセリンを使用した。
大気圧条件でガスにて過飽和せしめられた、得られたウ
エブは洗浄ステーションを通され、次いで脱ガス装置へ
導かれ、この装置は洗浄ステーションと気泡化ステーシ
ョンとの間に17.1フィートのウエブを収容した。この長
さのウエブは17.1フィートの脱ガス経路を通過するのに
51秒を要した。気泡化ステーションへ進入したとき、ウ
エブは236゜Fの温度で油加熱された8インチ直径の2つ
のロールのまわりでS字状にを呈した。ウエブは油加熱
されたロールの表面と24インチにわたって接触し、接触
の総時間は、6.0秒であった。ウエブが第2の加熱され
たロールから離れたときにフォームの成長が始まること
が明白となった。この時点でのウエブの表面温度は228゜
Fであった。
加熱されたロールを過ぎて、冷却ステーションに至る前
に、気泡化ステーションで12.4フィートのウエブが収容
され、約28秒の時間で所望のフォーム構造を達成した。
気泡化ステーションの内部で264゜Fの空気を循環させ
た。循環空気はフォームの成長を制御可能とするためウ
エブ内に極めて小さな温度勾配を生じさせるように低速
でウエブを加熱した。気泡化ステーションからのウエブ
の流出速度は毎分25.9フィートで、気泡化中のウエブの
長手方向の膨脹を生じさせた。気泡化ステーションを出
たとき、ウエブを冷却することによりフォームの成長を
停止した。この冷却は、6インチ直径の2つの冷却ロー
ル上を200゜Fの温度でウエブを通過させ、ウエブを周囲
空気中を通すことにより、行なった。
得られたフォームウエブは0.0177インチの厚さを有し、
全体の材料密度は0.06グラム毎立方センチメートルであ
った。ウエブはその両表面に0.0011インチの厚さの未気
泡中実表面スキン層を有し、均一に気泡化した本体の厚
さは0.0155インチであった。セルの寸法はその直径が2
−9ミクロンであった。
例示の諸実施例は比較的低速の押出し速度で比較的狭い
ウエブを製造するために開発した実験的な装置を示し、
種々の特性及び相対寸法は実際の製造装置と異なること
に留意されたい。しかし、このような差違は当業者なら
十分に理解でき、上述した原理を実際の装置として具体
化できる。また、特別に説明した種々の方法及び装置は
ウエブの形以外の材料、例えばストランド、ロッド、チ
ューブ及び他の横断面形状を有する材料を製造するため
に採用できること明らかである。例えば、比較的幅広の
ウエブを製造したい場合は、普通のフォームプラスチッ
クウエブ材料又は未気泡プラスチックウエブ材料を製造
する技術分野で周知のように、部分的に又は全体的にチ
ューブの形をした材料を押出し、次いで製造肯定期間中
にこのチューブを縦に切断してウエブにするとよい。同
様に、本発明は気泡化を生じさせるため不活性ガスでプ
ラスチック材料を飽和させる関係について特に説明した
が、本発明は、このようなガス飽和と種々の核生成剤と
を組合わせることにより、及び(又は)、それ以下の温
度では気泡化が生じないような最小気泡化温度に依存し
て気泡化が生じる場合は、有機気泡化剤を使用すること
により、フォーム材料を製造する場合にも有効であるこ
とを理解されたい。
本発明を特定の実施例について説明したが、本発明の要
旨を逸脱することなく、種々の変型及び修正を行なうこ
とができることは言うまでもない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォールケンバリー,スティーヴン・テナ ント アメリカ合衆国ニューヨーク州14435,コ ネサス,マーシャル・ロード 6964 (72)発明者 ボンバ,リチャード・ドミニク アメリカ合衆国ニューヨーク州14612,ロ チェスター市ペブルビュー・ドライブ 478 (56)参考文献 特公 昭45−29919(JP,B1) 実公 昭57−32495(JP,Y2)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】押出し機から、気泡化しないように十分な
    圧力の下で押出しダイス内に押し出される、ガスで飽和
    された溶融プラスチック材料から一体の修正されないス
    キン層を有するフォームプラスチック材料を連続的に製
    造する方法であって、 フォームプラスチック材料を、上記押し出しダイス内で
    フォームプラスチック材料を気泡化しない十分な圧力下
    に維持する工程と、 フォームプラスチック材料を上記ダイスから大気圧下に
    押し出す工程と、 フォームプラスチック材料が十分な気泡化を受ける前
    に、フォームプラスチック材料を大気圧での気泡化温度
    以下に急速に冷却する工程と、 気泡化温度以下にされたフォームプラスチック材料を、
    該材料からガスが部分的に抜けるように、脱ガス通路に
    沿って搬送する工程と、 フォームプラスチック材料の表面からガスが抜け、同材
    料の内部にガスが残っている状態において、該材料を大
    気圧での気泡化温度以上の温度に再加熱する工程と、 を有することを特徴とする一体の修正されないスキン層
    を有するフォームプラスチック材料を連続的に製造する
    方法。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の方法であって、上記冷却
    する工程が、フォームプラスチック材料が上記ダイス内
    にあり該ダイスから押し出される前に行われ、フォーム
    プラスチック材料が押し出されるときに大気圧での気泡
    化温度以下とされるようにした一体の修正されないスキ
    ン層を有するフォームプラスチック材料を連続的に製造
    する方法。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の方法であって、フォーム
    プラスチック材料を上記ダイスから押し出す工程が、該
    材料が大気圧での気泡化温度以上の温度ある状態で行わ
    れ、上記冷却する工程が、フォームプラスチック材料が
    上記ダイスから押し出された後で脱ガス通路に入る前に
    行われるようにしたことを特徴とする一体の修正されな
    いスキン層を有するフォームプラスチック材料を連続的
    に製造する方法。
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