JPH11333908A

JPH11333908A - 樹脂成形体の製造装置

Info

Publication number: JPH11333908A
Application number: JP10143097A
Authority: JP
Inventors: Koji Ichihara; 幸治市原; Kouki Deguchi; 好希出口; Hideshi Matsumoto; 英志松本
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】有機溶媒の除去、回収などの手間が不要である
とともに、生産性よく熱可塑性樹脂、特に難成形樹脂の
非発泡成形体を連続的に製造することができる樹脂成形
体の製造装置を提供することを目的としている。【解決手段】高圧下で非反応性ガスが溶解された熱可塑
性樹脂を押出機内で溶融状態にするとともに、この溶融
樹脂を押出機の樹脂排出端部に連接された金型に導入し
押出成形するようになっている樹脂成形体の製造装置に
おいて、前記金型は、溶融樹脂を金型内で高圧状態に保
ちつつ、樹脂が成形されて金型から押し出された時、樹
脂中に溶解した非反応性ガスによって発泡しない非発泡
性相状態となる温度以下まで冷却可能であるとともに、
前記非発泡性相状態となる温度での樹脂の動摩擦係数が
０．４以下である内面構造を備えている構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂、特
に、溶融粘度が高くて溶融押出が困難な樹脂や、熱分解
しやすい樹脂、低沸点の添加剤もしくは熱分解しやすい
添加剤を含有する樹脂等からなる樹脂成形体の製造装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】超高分子量ポリエチレンや、超高重合度
ポリ塩化ビニル、高塩素化度ポリ塩化ビニル等の樹脂
は、溶融粘度が高い、分解しやすい等の理由で成形が非
常に難しい樹脂とされ、一般に難成形樹脂と称されてい
る。

【０００３】従来、このように溶融粘度が非常に高い難
成形樹脂では、同樹脂から成形体を製造するのに、つぎ
のような方法が採られている。

【０００４】（１）圧縮成形またはラム押出成形によ
り、溶融状態を経ることなく直接板状あるいは棒状の成
形体を作製し、この成形体を切削等の切出し加工により
所望の製品に賦形する方法。（２）難成形樹脂を有機溶媒に溶解し、キャスティン
グ法によりフィルム化またはシート化する方法。（３）特公平４−４７６０８号公報記載のように難成
形樹脂の粉末に有機溶媒を加えて得られる分散物または
混合物を加熱溶融したあと押出成形し、成形後に有機溶
媒を揮散させる方法。

【０００５】しかしながら、上記（１）の方法は、生産
性が極めて低いという欠点がある。また、上記（２）お
よび（３）の方法では、溶媒が成形体中に残っていると
成形体の物性の低下を招くため、成形体を加熱して溶媒
を揮散させなければならないが、溶媒の完全揮散のため
には大掛りな装置が必要であると共に、長時間を要し、
やはり生産性が低い。加えて、溶媒をそのまま大気中に
揮散させたのでは公害を招く恐れがあるため、溶媒の回
収を行わなければならず、回収設備等の設備コストが嵩
むという問題がある。

【０００６】また、分解温度と成形温度が近接している
難成形樹脂では、樹脂に安定剤や可塑剤を加え、樹脂の
分解を極力抑えて成形をする方法が採られている。しか
し、この方法では、安定剤や可塑剤の添加量に比例して
樹脂の物性が低下してしまい、逆に安定剤や可塑剤を添
加せずに成形すると樹脂の分解による成形体外観の劣化
や分子量減少による成形体の品質低下が避けられない。

【０００７】上記諸問題を解決するため、本発明の発明
者らは、難成形樹脂をホッパから押出機に供給して押出
機内で固相から溶融相へ変態せしめ、この溶融樹脂を金
型に導入して押出成形賦形するに当たり、ホッパを耐圧
構造にするとともに、ホッパ中に高圧状態の非反応性ガ
ス、たとえば、炭酸ガス（二酸化炭素ガス）を供給し、
炭酸ガスを難成形樹脂に溶解させながら樹脂を変態させ
る難成形樹脂成形体の製造方法を先に提案した（特願平
８−３３２１５４号）。

【０００８】すなわち、この製造方法によれば、樹脂に
非反応性ガスを高圧下で溶解させることにより、樹脂間
に非反応性ガスが拡散してポリマー鎖間の自由体積を大
きくする働きが生じ、結果として樹脂が可塑化されて溶
融粘度やガラス転移温度を下げることができ、高粘度の
ものに対しては溶融押出できるようになり、熱敏感系の
ものに対しては成形温度を低下させることができるよう
になる。

【０００９】ところで、上記の製造方法を用いて、非発
泡成形体を製造しようとすると、押出機の排出端部に連
続して設けられた金型内で高圧状態を保ったまま、非反
応性ガスが樹脂内に閉じ込められた状態にできる粘度ま
たは硬度になるまで溶融樹脂を冷却した状態で金型から
押し出すことによって、金型から押し出された時、樹脂
中に溶解した非反応性ガスによって発泡が生じないよう
にする必要がある。しかし、通常の金型を用いた場合、
そのような低い温度では、樹脂が金型を流動する際に発
生する樹脂の流動抵抗が大きくなるため、背圧が立ちす
ぎて連続的に押し出せなくなる恐れがある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて、有機溶媒の除去、回収などの手間が不要
であるとともに、生産性よく熱可塑性樹脂、特に難成形
樹脂の非発泡成形体を連続的に製造することができる樹
脂成形体の製造装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１に記載の発明にかかる樹脂成形体の
製造装置（以下、「請求項１の装置」と記す）は、高圧
下で非反応性ガスが溶解された熱可塑性樹脂を押出機内
で溶融状態にするとともに、この溶融樹脂を押出機の樹
脂排出端部に連接された金型に導入し押出成形するよう
になっている樹脂成形体の製造装置において、前記金型
は、溶融樹脂を金型内で高圧状態に保ちつつ、樹脂が成
形されて金型から押し出された時、樹脂中に溶解した非
反応性ガスによって発泡しない非発泡性相状態となる温
度以下まで冷却可能であるとともに、前記非発泡性相状
態となる温度での樹脂の動摩擦係数が０．４以下である
内面構造を備えている構成とした。

【００１２】請求項２に記載の発明にかかる樹脂成形体
の製造装置（以下、「請求項２の装置」と記す）は、請
求項１の装置において、押出機が、シリンダ内にスクリ
ュを有し、押出機の供給端部上側に高圧状態の非反応性
ガスを圧力保持する耐圧構造のホッパを備えるととも
に、押出機のシリンダ内の所定位置に高圧状態の非反応
性ガスを供給するガス供給装置が接続され、駆動装置に
連結するスクリュの駆動軸が粘性流体によってシールさ
れている構成とした。

【００１３】請求項３に記載の発明にかかる樹脂成形体
の製造装置（以下、「請求項３の装置」と記す）は、請
求項１の装置において、押出機が、シリンダ内にスクリ
ュを有し、押出機の供給端部上側に高圧状態の非反応性
ガスを圧力保持する耐圧構造のホッパを備えるととも
に、押出機のシリンダ内の所定位置に高圧状態の非反応
性ガスを供給するガス供給装置が接続され、駆動装置に
連結するスクリュの駆動軸が押出機の排出端部側に設け
られている構成とした。

【００１４】請求項４に記載の発明にかかる樹脂成形体
の製造装置（以下、「請求項４の装置」と記す）は、請
求項１〜３の製造装置において、非発泡性相状態となる
温度での樹脂の動摩擦係数が、０．３以下であるコーテ
ィング材によって金型内壁面が被覆されている構成とし
た。請求項５に記載の発明にかかる樹脂成形体の製造装
置（以下、「請求項５の装置」と記す）は、請求項１〜
４の製造装置において、押出機の排出端部と金型との間
に樹脂圧調整装置が設けられている構成とした。

【００１５】請求項６に記載の発明にかかる樹脂成形体
の製造装置（以下、「請求項６の装置」と記す）は、請
求項５の製造装置において、樹脂圧調整装置としてギア
ポンプを用いるようにした。請求項１〜６の製造装置
は、熱可塑性樹脂、特にその中でも難成形樹脂の成形に
好適に使用される。

【００１６】難成形樹脂としては、溶融粘度が高いため
溶融押出、射出などの溶融成形が困難な樹脂、熱分解し
やすい樹脂、低沸点の添加剤もしくは熱分解しやすい添
加剤を含有する樹脂などが挙げられる。

【００１７】溶融粘度が高いため溶融押出、射出などの
溶融成形が困難な樹脂としては、たとえば、超高分子量
ポリエチレン、超高重合度ポリ塩化ビニル、ポリテトラ
フルオロエチレン、ポリイミドなどのエンジニアリング
プラスチック用の樹脂が挙げられる。熱分解しやすい樹
脂としては、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレートなど
の生分解性樹脂、高塩素化度ポリ塩化ビニル、ポリアク
リロニトリルなどが挙げられる。

【００１８】本発明において使用される非反応性ガス
は、常温・常圧で気体である有機ないしは無機物質であ
って、上記難成形樹脂と反応を起こさず、同樹脂を劣化
させないものであれば、特に限定されず使用できる。例
えば、二酸化炭素、窒素、アルゴン、ネオン、ヘリウ
ム、酸素等の無機ガスや、フロンガス、低分子量の炭化
水素等の有機ガスが挙げられる。これらは単独で使用さ
れてもよいし、２種以上併用されてもよい。このうち無
機ガス、特に炭酸ガスは、ガスの回収が不要であり、樹
脂に対する溶解度が高くて樹脂の溶融粘度の低下が著し
いため、最も好ましい。

【００１９】非反応性ガスの溶解量は、溶解によって樹
脂の溶融粘度が成形に適した粘度になる量であれば特に
限定されず、樹脂の種類、非反応性ガスの種類等によっ
て適宜決められる。

【００２０】非発泡性相状態とは、樹脂中に溶解した非
反応性ガスによって樹脂が発泡しない相状態であれば、
固化状態だげでなく、高粘度状態でも構わない。非発泡
性相状態となる温度（以下、「非発泡域温度」と記す）
とは、熱可塑性樹脂がたとえばポリエチレンなどのよう
な結晶性樹脂である場合には、降温時の結晶化ピーク温
度を、熱可塑性樹脂がたとえばポリスチレンなどのよう
な非晶性樹脂である場合には、ガラス転移温度をそれぞ
れ指す。

【００２１】なお、「降温時の結晶化ピーク温度」と
は、溶融状態の樹脂が冷却され結晶化される際の結晶化
ピーク温度を意味し、より詳細には、このような冷却の
際に、樹脂が発熱する熱量が最大となる温度を意味す
る。また、「降温時の結晶化ピーク温度」は、ＪＩＳ
Ｋ７１２１の９．２に詳細に記載されているように、
大気圧下で示差走査型熱量計（ＤＳＣ）により測定され
る。

【００２２】金型が、非発泡域温度での樹脂の動摩擦係
数が０．４以下となる内面構造に形成されている理由
は、動摩擦係数が０．４より大きくなると、樹脂が金型
内を流動する際に、発生する樹脂の流動抵抗によって背
圧が立ち過ぎて（大きくなり過ぎて）連続的に押し出せ
なくなるからである。ここで、動摩擦係数とは、ＪＩＳ
Ｋ７２１５に準拠した測定法によって測定された値
を意味する。

【００２３】上記のように、動摩擦係数を０．４以下に
する構造としては、特に限定されず、たとえば、金型外
部から金型の成形面に液体の潤滑剤を供給する構造、あ
る周波数、振幅の振動を金型の金型面に与える構造、摩
擦抵抗が小さい樹脂等のコーティング材によって金型内
壁面が被覆されている構造等があり、これらのうち、押
出後の洗浄処理が不要で、簡易に実施できる点を考慮す
ると、請求項４の製造装置のように、凍結可能温度にな
った樹脂の動摩擦係数が、０．３以下であるコーティン
グ材によって金型内壁面をコーティングする構造とする
ことが好ましい。

【００２４】上記のような動摩擦係数が０．３以下のコ
ーティング材としては、特に限定されないが、たとえ
ば、超高分子量ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチ
レン等が挙げられる。また、コーティング材による被覆
は、金型を流動する際に発生する樹脂の流動抵抗による
が、金型内壁面全体に均一に施すことが好ましい。

【００２５】請求項２の製造装置において、粘性流体と
は、1 〜1000000poiseの粘度を持つ流体で、具体的には
高粘性オイルや溶融樹脂等が挙げられる。このうち溶融
樹脂を用いる場合は、熱により劣化しないものが好まし
い。粘性流体を駆動軸の周りに供給する方法としては、
特に限定されないが、例えば、別の押出機から潤滑性に
優れた粘性流体を押し出し、この粘性流体を駆動軸周り
に連続的に供給する方法が挙げられる。

【００２６】粘性流体の圧力は、押出機のシリンダ内の
高圧状態のガスがシールできれば、特に限定されない
が、好ましくは5 kg/cm²〜供給ガス圧、さらに好ましく
は、10kg/cm²〜供給ガス圧である。すなわち、粘性流体
の圧力が５kg/cm²未満であると、粘性流体によるガスの
シールが不十分になり供給ガス圧より高くなると、粘性
流体がシリンダ内の溶融樹脂に混入する恐れがある。

【００２７】粘性流体の供給速度は、好ましくは0.1 〜
5 kg/hr 、さらに好ましくは1 〜3kg/hr であり、粘性
流体の圧力はギアポンプ等によって調整することができ
る。

【００２８】また、本発明の製造装置においては、金型
に供給される樹脂圧の制御が容易と言う点を考慮する
と、請求項５の製造装置のように、押出機と金型との間
に樹脂圧調整装置を設けることが好ましい。樹脂圧調整
装置としては、押出中に制御可能で、押出機から押し出
される溶融樹脂を常に定量で金型に導入できると言う点
を考慮すると、請求項６の製造装置のように、ギアポン
プを用いることが好ましい。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図面を参照しつつ詳しく説明する。図１は、本発明の製
造装置の１例を模式的にあらわしている。

【００３０】図１に示すように、この製造装置(A) は、
シリンダ(11)内にスクリュ(12)を配してなる押出機(1a)
と、押出機(1a)の供給端部上側に開閉バルブ(21)を介し
て設けられたホッパ(2) と、押出機(1a)の排出端部に連
設された金型(3) とから主として構成されている。

【００３１】ホッパ(2) は、ホッパ(2) 内に高圧状態の
非反応性ガスが注入できるように耐圧構造になっている
とともに、非反応性ガスのガスボンベ(22)が接続され、
そのガス供給ラインに開閉バルブ(23)および加圧ポンプ
(24)が設けられている。すなわち、開閉バルブ(23)を開
いてホッパ(2) 内にガスボンベ(22)から加圧ポンプ(24)
によって高圧状態にされた非反応性ガスが供給されるよ
うになっているとともに、供給された非反応性ガスが、
ホッパ(2) 内に充填された樹脂ペレットなどの樹脂原料
(9) に溶解されるようになっている。

【００３２】一方、押出機(1a)には、シリンダ(11)内に
高圧状態の非反応性ガスを供給する下記構成のガス供給
装置(4) が設けられている。すなわち、このガス供給装
置(4) は、押出機(1a)のホッパ接続部のやや後流部の上
側に設けられた固体輸送部へのガス供給用の前流ガス供
給口(41a) と、押出機(1a)の長手方向の中央上側に設け
られた溶融体輸送部へのガス供給用の後流ガス供給口(4
1b) とを備えている。そして、これら前後流ガス供給口
(41a) 、(41b) が、それぞれガス供給ラインを介してガ
スボンベ(42)に接続されているとともに、各ガス供給ラ
インに開閉バルブ(43a) 、(43b) および加圧ポンプ(44
a) 、(44b) が設けられている。

【００３３】すなわち、このガス供給装置(4) は、加圧
ポンプ(44a) を作動させ、バルブ(43a) を開くと、ガス
ボンベ(42)の非反応性ガスを高圧状態として前流ガス供
給口(41a) からシリンダ(11)の固体輸送部へ供給でき、
加圧ポンプ(44b) を作動させ、バルブ(43b) を開くと、
ガスボンベ(42)の非反応性ガスを高圧状態として後流ガ
ス供給口(41b) からシリンダ(11)の溶融体輸送部へ供給
できるようになっている。もちろん、前後流ガス供給口
(41a) 、(41b) の両側から同時に供給できるようにもな
っている。

【００３４】スクリュ(12)は、その駆動軸(13)がシリン
ダ(11)の排出端部側である後流端壁を貫通して外部に突
出し、この突出端が減速機(5) を介して駆動装置として
のモータ(6) に連結されていて、ホッパ（2)からシリン
ダ(11)内に供給された樹脂材料(9) を混合しつつ溶融し
て排出端部側へ送るようになっている。

【００３５】金型(3) は、押出機(1a)の排出端部に設け
られた排出管路(7) を介して押出機(1a)に接続され、そ
の内壁面の全面が、非発泡性相状態となる温度まで冷却
された樹脂の動摩擦係数が０．３以下であるコーティン
グ材(32)によって被覆されている。また、排出管路(7)
の途中には、樹脂圧調整装置としてのギアポンプ(71)が
設けられていて、溶融樹脂原料(91)を所定の圧力で金型
(3) に供給できるようになっている。

【００３６】さらに、押出機(1a)と金型(3) は、ともに
温度コントロール装置（図示省略）を有し、所定の温度
に制御できるようになっている。すなわち、金型(3)
は、押出機(1a)から供給される溶融樹脂原料(91)を非発
泡性相状態となる温度まで冷却可能になっている。

【００３７】この製造装置(A) は、以上のように、スク
リュ(12)の駆動軸(13)が、溶融樹脂が満たされた状態に
なるシリンダ(11)の排出端部側に設けられているので、
シリンダ(11)内に供給された非反応性ガスのガス圧をシ
リンダ(11)内で溶融された溶融樹脂原料(91)の背圧より
小さくすることによって、シリンダ(11)と駆動軸(13)と
間からの非反応性ガスの漏れを溶融樹脂原料(91)により
確実に防止することができる。すなわち、シリンダ(11)
内を高圧状態に保つことができ、一旦溶解した非反応性
ガスが溶融樹脂原料(91)から揮散したり、シリンダ(11)
内部で気泡化したりしない。

【００３８】また、上記ホッパ(2) の部分だけでなく、
ホッパ(2) 、シリンダ(11)の固体輸送部、シリンダ(11)
の溶融体輸送部の３ヶ所で必要に応じて任意に高圧状態
の非反応性ガスを供給することができるようになってい
る、すなわち、（ａ）開閉バルブ(23)を開いてホッパ
(2) 内に非反応性ガスを供給すると、非反応性ガスをホ
ッパ(2) 内で樹脂に溶解させることができ、（ｂ）開閉
バルブ(43a) を開いて前流ガス供給口(41a) からシリン
ダ(11)の固体輸送部へ非反応性ガスを供給すると、非反
応性ガスをシリンダ(11)の固体輸送部およびその後流に
て樹脂に溶解させることができ、（ｃ）開閉バルブ(43
b) を開いて後流ガス供給口(41b) からシリンダ(11)の
溶融体輸送部へ非反応性ガスを供給すると、非反応性ガ
スをシリンダ(11)の溶融体輸送部およびその後流にて樹
脂に溶解させることができるようになっているので、樹
脂が固相から溶融相へ変態する前に同樹脂に高圧状態の
非反応性ガスを供給し溶解させることができるのに加え
て、溶融した後の樹脂にも高圧状態の非反応性ガスを供
給し、溶解させることができる。

【００３９】そして、このように樹脂に非反応性ガスを
高圧下で溶解させることにより、樹脂間に非反応性ガス
が拡散してポリマー鎖間の自由体積を大きくする働きが
生じ、結果として該樹脂が可塑化されて溶融粘度やガラ
ス転移温度を下げることができ、高粘度の樹脂でも溶融
押出がなし得、熱分解しやすい樹脂に対しては成形温度
を低下させることができる。したがって、成形しようと
する樹脂に応じて非反応性ガスの溶解量を最良の状態に
コントロールし所望製品の形状に応じた金型(3) へと導
き、成形することができる。

【００４０】また、この製造装置(A) では、金型(3) の
内壁面がコーティング材(32)によって被覆されているの
で、溶融樹脂原料(92)を高圧状態に保ちつつ金型内で非
発泡性相状態となる温度以下まで冷却しても、成形体を
金型(3) から連続的に押し出すことができる。すなわ
ち、非発泡（中実）の成形体を連続的に押し出すことが
できる。しかも、排出管路(7) の途中にギアポンプ(71)
を設けて押出機(1a)から溶融樹脂原料(91)をこの金型
(3) へ供給するようにしたので、溶融樹脂原料(91)を常
に定量で金型(3) に導入でき、さらに良好な成形体を得
ることができる。

【００４１】なお、固体輸送部および溶融体輸送部の両
方に高圧状態の非反応性ガスを供給し、樹脂に溶解させ
る方法は、生産性を向上すべく押出量を上げる場合に有
効な手段となる。

【００４２】また、いずれの方法においても、樹脂原料
への高圧状態の非反応性ガスの供給は、樹脂が固相から
溶融相へ変態する前に行う必要がある。これは、そうし
ないと、難成形樹脂のうち溶融粘度が非常に高い樹脂の
場合に、例えば、同樹脂がスクリュ等で可塑化する際に
トルクの急激な上昇によりスクリュが回転不能に陥る等
の問題が起きる恐れがあり、また、熱に非常に敏感な樹
脂の場合には、溶融状態で非反応性ガスを溶解させるま
でに熱分解が進む恐れがあるからである。

【００４３】さらに、対象とする難成形樹脂が結晶性樹
脂である場合には、同樹脂が固相から溶融相へ変態する
前に前流ガス供給口(41a) から高圧状態のガスを供給し
て樹脂に溶解させるのに加えて、後流ガス供給口(41b)
から溶融体輸送部へも高圧状態の非反応性ガスを供給
し、樹脂に溶解させることが好ましい。これは、結晶性
樹脂の場合、樹脂の固相状態ではガスが非晶部分にしか
溶解しにくいため、溶解量が少なくその効果が小さいか
らであり、結晶構造が崩壊している溶融体輸送部へも高
圧状態の非反応性ガスを供給することにより必要量の非
反応性ガスを確実に溶解させることができる。

【００４４】図２は、本発明の製造装置の他の１例を模
式的にあらわしている。図２に示すように、この製造装
置(B) は、スクリュ(12 ´) の駆動軸(13 ´)がシリン
ダ(11 ´) の樹脂供給側壁を貫通するように設けられた
押出機(1b)を有し、この駆動軸(13 ´) の貫通孔から高
圧ガスが漏れ出ないようにする粘性流体供給装置(8) を
備えるとともに、後流端壁に排出管路(7´) が接続され
ている以外は、前述の製造装置(A) と同様になってい
る。

【００４５】すなわち、粘性流体供給装置(8) は、押出
機(81)と、循環路(82)とを備え、粘性流体としての溶融
樹脂 (図示せず）を押出機(81)から押し出して循環路(8
2)を介して循環路(83)の途中に設けられたギアポンプ(8
3)によって5kgf/cm²〜供給ガス圧の範囲の圧力で定量的
に駆動軸(13 ´) を囲繞するように設けられたシール部
(84)に供給したのち、循環路(82)を介して再び押出機(8
1)に戻るようになっているとともに、押出機(81)のベン
ト口に接続された真空ポンプ(85)によって戻ってきた溶
融樹脂中の気泡を脱気できるようになっている。

【００４６】この製造装置(B) は、以上のように、駆動
軸(13 ´) の部分が粘性流体によってシール部(84)でシ
ールされるようになっているので、シリンダ(11 ´) 内
の高圧状態の非反応性ガスが駆動軸(13 ´) 部分からシ
リンダ(11 ´) 外に漏れ出ることがない。したがって、
シリンダ(11 ´) 内を常に高圧状態に保つことができ
る。

【００４７】また、シリンダ(11 ´) 内のガス圧力がシ
ールに用いている粘性流体の圧力より高いので、ガスシ
ールに用いられる粘性流体がシリンダ(11 ´) 内の樹脂
原料中に混入することはない。

【００４８】なお、シリンダ(11 ´) のガス圧より低圧
の粘性流体により高圧ガスのシールを行えるのは、押出
機(1b)のスクリュ(12 ´) により樹脂が後流 (すなわ
ち、樹脂流動方向) に送られるときに限られるが、それ
以外の場合でもガスシールに用いている粘性流体が循環
していれば一気にガスが吹き出すというようなことがな
い。また、粘性流体の圧力がシリンダ(11 ´) 内のガス
圧より低いので、シリンダ(11 ´) 内の非反応性ガスが
粘性流体中に溶け込むが、この溶解したガスは、押出機
(81)のベント口に接続された真空ポンプ(85)によって脱
気されるようになっているため、粘性流体のシール性を
より確実に確保できる。

【００４９】本発明にかかる製造装置は、上記の実施の
形態に限定されない。例えば、上記の実施の形態の製造
装置(A),(B) では、いずれもガスボンベ(22),(42) の非
反応性ガスを加圧ポンプ(24),(44a),(44b)によって加圧
してそれぞれ供給するようにしていたが、ガスボンベか
ら直接供給するようにしても構わない。

【００５０】

【実施例】以下に、本発明の実施例をより詳しく説明す
る。

【００５１】（実施例１）図１に示すような製造装置を
用いて以下のようにして成形体を製造した。まず、難成
形樹脂として超高粘度材料の超高分子量ポリエチレン
（三井石油化学工業社製「ハイゼックス・ミリオン２４
０Ｍ」平均分子量２３０万、融点１３６℃、降温時の結
晶化ピーク温度１１８℃）を単軸押出機（スクリュー径
４０mm、Ｌ／Ｄ＝３０）のホッパーから押出機のシリン
ダー内に供給した。ガスとしては炭酸ガスを用い、炭酸
ガスは単軸押出機の固体輸送部に１５０kgf/cm²の圧力
で圧入した。

【００５２】このようにして２２０℃に設定された単軸
押出機のシリンダー内で樹脂を押出量５kg／hrの条件下
で十分に溶融混練したところ、駆動軸からのガス漏れは
認められなかった。また、このとき押出機の背圧は、２
５０kgf/cm²であった。引き続いて、溶融樹脂原料を単
軸押出機の排出管路に接続されたギアポンプを介して、
１００℃に設定されるとともに、内壁面がコーティング
材としてのポリテトラフルオロエチレンによって均一に
３０μｍの厚みでコーティングされた金型に供給し、成
形するとともに急冷・固化させ、ロッド状をした径１０
mmの成形体を押出成形した。なお、この条件下でのポリ
テトラフルオロエチレンの動摩擦係数は０．２であっ
た。

【００５３】このようにして得られた成形体の断面を顕
微鏡観察したところ、気泡は確認されず、表面が平滑で
均一な非発泡の中実成形体であることが確認できた。

【００５４】（実施例２）図２に示すような製造装置を
用いて、別の押出機およびギアポンプからなる粘性流体
供給装置によって１４５℃の溶融高密度ポリエチレン
（三井石油化学工業社製「ハイゼックス・８０００Ｆ」
Ｍ．Ｆ．Ｒ＝０．０３、融点１３０℃）を粘性流体とし
て駆動軸に供給循環させるとともに、溶融高密度ポリエ
チレン中のガスを押出機のベント口で脱気し再び駆動軸
に供給して循環させた以外は、実施例１と同様の条件
で、成形体を製造した。

【００５５】そして、得られた成形体の断面を顕微鏡観
察したところ、気泡は確認されず、表面が平滑で均一な
非発泡の中実成形体であることが確認できた。また、単
軸押出機の背圧は、２５０kg／cm²であるとともに、駆
動軸からのガス漏れは認められなかった。

【００５６】(比較例１）金型内壁面をコーティング材
で被覆しなかった以外は、実施例１と同様にして成形体
を製造しようとしたところ、押出機の背圧が５００kg／
cm²以上となり、押出機の耐圧を越えたため、連続して
押出成形することができなかった。なお、この条件で
の金型内壁面の動摩擦係数は、０．５であった。

【００５７】

【発明の効果】本発明の樹脂成形体の製造装置は、以上
のように構成されているので、高圧の非反応性ガスを溶
解させることによって、溶融粘度が高くて溶融押出が困
難な樹脂や、熱分解しやすい樹脂であっても、樹脂を効
果的に可塑化することができるとともに、非発泡性相状
態の樹脂をスムーズに連続的に成形することができる。
すなわち、非発泡成形体を連続的に成形することができ
る。加えて、得られた成形体中には溶解した非反応性ガ
スは成形体から自然に抜け出るために、樹脂を有機溶媒
で可塑化させる従来方法のような溶媒回収工程が必要で
なく、生産性が高い上に、設備の小型化および製造コス
トの低減が可能である。

【００５８】また、請求項２の製造装置のようにすれ
ば、シリンダ内の高圧ガスが駆動軸部分から外部に抜け
出ることがないため、高圧状態のガスの圧力シールをよ
り確実に行うことができる。

【００５９】また、ホッパ部分だけでなく、押出機のシ
リンダ部分にも非反応性ガスを供給できるようにしたの
で、より確実に非反応性ガスを樹脂に溶解させることが
でき、押出量を上げて生産性をより向上させることがで
きる。また、請求項３の製造装置のようにすれば、シリ
ンダ内の溶融樹脂が駆動軸部分をシールするため、駆動
軸部分に特殊なシール構造を設けることが不要になり、
装置の簡素化およびコストダウンが図れる。

【００６０】さらに、請求項４の製造装置のように、金
型内壁面に、非発泡性状態相の樹脂の動摩擦係数が０．
３以下のコーティング材層を設ければ、所望の成形体を
よりスムーズに連続的に得ることができる。また、請求
項５の製造装置のように、押出機の排出管路の途中に樹
脂圧調整手段、特に、樹脂圧調整手段として請求項６の
製造装置のように、ギアポンプを設ければ、溶融樹脂原
料を常に定量で金型に導入でき、より良好な成形体を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２の製造装置の実施の形態をあらわし、
その概要を示す垂直縦断図である。

【図２】請求項１の製造装置の実施の形態をあらわし、
その概要を示す垂直縦断図である。

【符号の説明】 (A),(B)・・・製造装置 (1a),(1b)・・・押出機 (2)・・・ホッパ (3)・・・金型 (4)・・・ガス供給装置 (5)・・・減速機 (6)・・・モータ（駆動装置） (7),(7 ´) ・・・排出管路 (8)・・・粘性流体供給装置 (9)・・・樹脂原料 (11),(11 ´) ・・・シリンダ (12),(12 ´) ・・・スクリュ (13),(13 ´) ・・・駆動軸 (21),(23),(43a),(43b)・・・開閉バルブ (22),(42)・・・ガスボンベ (24),(44a),(44b) ・・・加圧ポンプ (32) ・・・コーティング材 (41a)・・・前流ガス供給口 (41b)・・・後流ガス供給口 (71) ・・・ギアポンプ (樹脂圧調整装置) (81) ・・・押出機 (82) ・・・循環路 (83) ・・・ギアポンプ (84) ・・・シール部 (85) ・・・真空ポンプ (91) ・・・溶融樹脂原料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧下で非反応性ガスが溶解された熱可塑
性樹脂を押出機内で溶融状態にするとともに、この溶融
樹脂を押出機の樹脂排出端部に連接された金型に導入し
押出成形するようになっている樹脂成形体の製造装置に
おいて、前記金型は、溶融樹脂を金型内で高圧状態に保
ちつつ、樹脂が成形されて金型から押し出された時、樹
脂中に溶解した非反応性ガスによって発泡しない非発泡
性相状態となる温度以下まで冷却可能であるとともに、
前記非発泡性相状態となる温度での樹脂の動摩擦係数が
０．４以下である内面構造を備えていることを特徴とす
る樹脂成形体の製造装置。
【請求項２】押出機が、シリンダ内にスクリュを有し、
押出機の供給端部上側に高圧状態の非反応性ガスを圧力
保持する耐圧構造のホッパを備えるとともに、押出機の
シリンダ内の所定位置に高圧状態の非反応性ガスを供給
するガス供給装置が接続され、駆動装置に連結するスク
リュの駆動軸が粘性流体によってシールされている請求
項１に記載の樹脂成形体の製造装置。
【請求項３】押出機が、シリンダ内にスクリュを有し、
押出機の供給端部上側に高圧状態の非反応性ガスを圧力
保持する耐圧構造のホッパを備えるとともに、押出機の
シリンダ内の所定位置に高圧状態の非反応性ガスを供給
するガス供給装置が接続され、駆動装置に連結するスク
リュの駆動軸が押出機の排出端部側に設けられている請
求項１に記載の樹脂成形体の製造装置。
【請求項４】非発泡性相状態となる温度での樹脂の動摩
擦係数が、０．３以下であるコーティング材によって金
型内壁面が被覆されている請求項１ないし請求項３のい
ずれかに記載の樹脂成形体の製造装置。
【請求項５】押出機の排出端部と金型との間に樹脂圧調
整装置が設けられている請求項１ないし請求項４のいず
れかに記載の樹脂成形体の製造装置。
【請求項６】樹脂圧調整装置がギアポンプである請求項
５に記載の樹脂成形体の製造装置。