JPS5816831A - 発泡樹脂シ−トの押出成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明け、発泡樹脂シートの押出成形方法に関するも
のである。さらに詳しく云えば、この発明は、円環状間
隙を持った口金を用い、口金の外型壁面又は内型壁面を
回転させながら、発泡性樹脂を間隙から押出して表面の
気泡縞や幅方向の屈曲などの少ない発泡樹脂シートを製
造する方法に関するものである。

発泡剤が含まれている樹脂を押出機から口金内に押込み
、口金内の円環状間隙から樹脂を円筒状に押出して、発
泡した樹脂シートを作ることは、既に知られている。こ
の方法は小さな発泡倍率のもの、又は小幅のものを作る
には有効であるが、大きく発泡した広幅のシートを得る
Ｋは困難を伴なう。それは、高発泡広幅のものを得よう
とすると、シートが口金を出た直後から円周方向に波打
ち外観のよいシートが得られないからである。その理由
は、発泡剤を含み押出機内で加圧加熱された樹脂が、口
金の円筒状間隙から大気中に押出されると、樹脂は円筒
状に成形されるが、同時に発泡によって各方向に体積を
膨張させることになる。

この膨張は、円筒の軸方向（押出方向）にも、円筒の厚
み方向にも、円筒の周囲方向（円周方向）にも、一様に
生起しようとする。ところが、実際には、円周方向にお
ける膨張は、押出方向や厚み方向のように自由に行い得
ない、詳しく云えば、円周方向の膨張は、全体が円筒状
に連なっているために、口金を出た当座は膨張が自由で
ない。従って、押出された円筒が円周方向に大きく膨張
しようとすると、円周方向に蛇行して円周長を増さざる
を得ない。このために、円周方向では屈曲することとな
り、従って円筒の断面は菊花状の小さな屈曲が連続した
円形となるのである。

そこで、真円の形を保持させるために、円筒状に成形さ
れた樹脂筒内にプラグ又はマンドレルと称する拡大用芯
体を挿入することが試みられた。

プラグは、一端が丸頭状とされた管状体であって、丸頭
面を口金がわに向けて固定される。このようなプラグを
用いるときＫは１円筒状に成形された樹脂が、プラグの
球状面に沿って進行する間に、内径を広げられ、小さな
屈曲が伸ばされて断面が円形に近くなる。プラグの拡大
された管状部の周長け、口金における円環状間隙の長さ
の２乃至ダ倍とするのが普通である。

しかし、プラグを用いて樹脂筒を円筒状に矯正しても、
高倍率に発泡した良好な発泡シートを得ることはできな
い。それは、プラグを用いても、押出方向に延びる縞模
様が発泡シートに発生することを防止できないからであ
る。縞模様の発生する理由は、口金を出た樹脂筒が口金
を離れると、直ちに大きく発泡し、円周方向の長さを増
すために、樹脂筒が横断面の円形を保持できないで屈曲
し、山と谷とを生ずるからである。このように山と谷と
を生じた樹脂筒をプラグの外面に沿って進行させると、
山と谷とが押しつぶされることにはなるが、その際山の
表面は縮むことと々す、その結果そこに小皺を生成する
こととなるからである。

反面、谷の表面は逆に延ばされるから、小皺を生成しな
いこととなり、その結果、小皺が間隔をおいて生成され
ることとなるからである。従って、円環状間隙を持った
口金を用いて、高発泡押出シートを製造しようとする場
合に１そこにプラグを付設しただけでは、良好な発泡シ
ートを得ることはできなかった。

円環状間隙が設けられた口金を用いて押出発泡を行う場
合に、円周方向の屈曲を低減させるために１０金の先端
に押出方向に沿って先広がシのテーパーのついた樹脂通
路を付設することが知られている。それは、例えば１特
公昭３タ一／ｇタダｇ号公報及び特公昭ダ３−７２ｇ２
ｊ号公報に記載されている。そのテーパーは、口金の中
心線に対して′垂直方向に向く場合がよいとされている
。このようなテーパーを付けると、押出された円筒状シ
ートが円周方向に屈曲するのをかなシ防止することがで
きる。しかし、円周方向の屈曲を充分に防止するとは云
えず、従って縞のない良好な発泡シートを得るまでには
至らない。

そこで、この発明者は、高倍率に発泡ししかも外観の美
麗な発泡シートを押出成形方法の改良により得ようと企
図した。この発明者は、円環状間隙を備えた口金の先端
部において、樹脂通路の外側壁面を成る方向に回転させ
るとともに、内側壁面を他の方向に回転させることを試
みた。その結果、外側壁面と内側壁面との間に相対的ズ
レを生じさせると、押出された筒状樹脂が大きく発泡し
ても、円周方向に屈曲しなくなることを見出した。

その結果、縞模様のない良質の高発泡シートが得られる
ことを見出した。この発明は、このような知見に基づい
てなされたものである。

口金の一部を回転させるという試みは、既に知られてい
る。例えば、押出インフレーション法によって非発泡の
フィルムを成形し、成形したフィルムをロール状に巻取
る場合に、フィルムの幅方向の厚みに部分的な微差があ
って、フィルムの厚い部分ばかりが／個所に重なって巻
取られることを避けるために、押出用細隙を形成する口
金の先端部を回転させることが知られている。しかし−
この場合には、回転の目的がフィルムの巻回荷姿を改良
しようとするものであって、この発明におけるように発
泡シートの円周方向における屈曲を解消しようとするも
のでない。その上に、既に知られ友方法では樹脂が発泡
しないものである。さらに公知方法では回転が極めて遅
く、口金を／回転させるのに大体／θないし２０分を要
するほどであるが、この発明では回転が早く−Ｃ，’／
分足らずのうちに／回転するほどである。

また、口金の一部を回転させるという試みは、押出によ
って筒状網を形成する場合にも行われている。しかし、
その場合の回転は、互いに平行に押出された２組の糸群
を交差させるためであって、回転の目的が異なっている
。その上に、そこで用いられる口金は、円環状間Ｂｉｔ
を備えたものでなく、環状に並ぶ小孔群全内外に２列に
わたって設けたものであり、しかも、それら２列の小孔
群の間でズレが生ずるように回転させるものである。

この発明は、７つの環状間隙が形成されている口金にお
いて、間隙を構成する壁面の間にズレを生じさせて、そ
こを通過する発泡性樹脂が、間隙から押出されたのち、
円周方向に屈曲するのを抑制することを骨子とするもの
である。

この発明け、発泡剤が含まれている樹脂を押出機から口
金内に押込み、口金内の円環状間隙から樹脂を筒状に押
出し、発泡した樹脂シートを作る方法において、口金先
端がわで円環状間隙を構成する外型壁面及び／又は内型
壁面の少くとも一部を、環状間隙の軸の周りに回転させ
、上記２つの壁面を相対的に移動させながら、樹脂を円
筒状に押出すことを特徴とする、発泡樹脂シートの押出
成形方法に関するものである。

この発明方法は、発泡しようとする樹脂が口金から押出
されるとき、口金の先端がわで樹脂通路を構成する壁面
を回転させる点に特色を持っている。この特色は、口金
の構造とも関連することであるので、まずこの発明で用
いられる口金先端部の構造全説明することとする。第１
図は、この発明方法に用いられる口金先端部の一部切欠
縦断面図である。第１図において、／け口金の゛外型、
２は口金の内型、Ｊは樹脂通路、ダはブリッジ部であっ
て、内型２を外型／内で支えるためのものである。ｊけ
外型／の先端部、ｇけ内型２の先端部である。先端部ｊ
と２との間には、樹脂通路２が形成され、樹脂通路２は
樹脂通路３に連通している。樹脂通路２は、横断面が円
環状をなしている。

先端部ｊ及びｇは、樹脂通路２の軸の周りに互いに反対
方向に回転可能とされている。

この発明方法は、押出機の先に第１図に示したような口
金を付設して、押出機内で加熱されるとともに、発泡剤
を含ませられた樹脂を、口金の樹脂通路Ｊ内へ送り込み
、樹脂を矢印Ｘの方向に沿つて進行させる。樹脂は、内
型２０周りに沿って進行し、内型２によって筒状に形成
される。次いで樹脂は、樹脂通路２内を進行する。この
とき１樹脂通路２では外型の先端部ｊが、樹脂通路２の
軸の周りに回転せしめられる。また、内型の先端部ｇが
、先端部ｊの回転と反対方向に回転される。

上での説明では、先端部ｊとｇとが同時に回転されると
述べたが、この発明方法では先端部ｊさｇとが、必ずし
も同時に回転される必要はない。

先端部ｊが回転され先端部ｇが静止していてもよく、逆
に先端部ｇが回転され、先端部ｊが静止していてもよい
。

樹脂通路２を出た樹脂は、その中に発泡剤を含んでいる
ため、先端部ｊ及びｇから離れるや否や、発泡して急激
に膨張し、肉厚及び押出方向とともに円周方向にも拡大
され、樹脂円筒Ｉけラッパ状に広がる。先端部ｊも２も
ともに回転させないときは、ラッパ状に広がる発泡樹脂
円筒は、横断面が、滑らかな円形にならずに、凹凸を生
じて小さな屈曲が連続した円形となる１、 ところが、先端部ｊ又はにのうち、少くとも一方を回転
させると、横断面における凹凸が小さくなる。回転数を
増すと、やがて凹凸が殆んどなくなり、断面が滑らかな
真円に近くなる。さらに、こうしてラッパ状となった樹
脂円筒をプラグに沿って進行させ、その後に円周の／ケ
所を切断して平面状に展開し、ロール状に巻取れば高度
に発泡した外観のよい発泡シートが長尺のロール状で得
られる。

このように、この発明方法では、口金の先端がわで円環
状間隙を構成する外型゛壁面及び内型壁面の少くとも一
方を回転させることにより、口金から押出された円筒状
樹脂が円周方向に屈曲することを防止し、そのために縞
模様のない良質の高発泡シートを得ることができる。こ
の点で、この発明方法は大きな利点をもたらすものであ
る。

この発明方法は、高発泡広幅のシートを得るにとくに効
果がある。ここで高発泡とは、発泡倍率が５倍以上の場
合、とくに２倍以上の場合を意味している。また、広幅
とは、厚みに対して幅の大きいことを意味し、厚みがθ
ＨＪｘａｍないし、２ＪＩＥ＆ｆｆで幅１０ＯＷＪＩ以
上のものを意味している。このように厚みを限定する理
由は、厚み０．　ｊ　１１３１以下のものは、発泡体と
して得難く、厚み、２ｊｔｍ以上になると、シートの屈
曲が厚みの中に吸収されて、屈曲が目立たなくなるから
である。また、幅１０θｔｘｍ以下の場合には、屈曲が
起ることは殆んどないからである。

口金のうちで回転する部分は、口金の先端がわである。

その回転部分は、ブリッジグよりも先に位置するのが普
通である。しかし、回転部分が、口金の先端面までに及
ぶ必要はない。例えば、第２図に示すように１樹脂通路
２に面する外型先端部ｊのうちの、一部Ｚだけが回転す
るものであってもよい。

この発明における口金の回転速度は、その部分を通る樹
脂の進行速度に合わせて変化させる。すなわち、回転速
度は、その部分における樹脂の進行速度が大きいと、そ
れに合わせて大きくする必要がある。口金内における樹
脂の流れを基準にすると、口金の回転速度と樹脂の押出
速度との関係は、次のように考えることができる。第３
図は、口金内樹脂の展開図である。第３図において、ａ
け口金先端にある円筒状樹脂を展開した状態を示してい
る。第３図において、ｂはその押出方向の速度であり、
Ｃは外型壁面の回転速度、ｄけ内型壁面の回転速度とす
る。このとき、ｃ／ｂ　＝＝ｔａｎβは、外型壁面の回
転速度に対する押出速度の割合を示すことになる。同様
に、ａ／ｂ＝ｔａｎ　Ｔは、内型壁面の回転速度に対す
る押出速度の割合を示すことになる。ここで、Ｃ及びｄ
の向きが反対のときには、角βと角Ｔとの和が大きいほ
ど、押出速度に対する回転速度の割合が大きいことにな
る。

ポリエチレン及びポリスチレンを用いて実験した結果は
、例えば、第１表に示すようなものとなった。このよう
な実験結果を多数綜合すると、一般に角βと角Ｔとの和
が、２０ないしｔｏ度の範囲内にあるとき、回転の影春
が顕著に現われることになる。

上述の関係は、さらに次のように云うことができる□　
ｃ／ｂ＝ｔａｎβであるから、β＝ｔａｎ　　ｃ／ｂで
ある。同様にＴ＝ｔａｎ　　ａ／ｂである。従って１、
Ｃとｄとが互いに反対方向を向いている場合には、回っ
て現れる。この和が、２０ないしに０度の範囲内にある
とき、とくに好結果がもたらされる。この関係を別の言
葉で云えば、上述の関係は、回転壁面の円周速度に対し
、口金内樹脂の押出方向における進行速度の逆正接関数
の和が、、２０ないし２０度の範囲内にあるように回転
速度を調節するとき、好結果がもたらされる、と云うこ
とになる。このような角βと角Ｔとの和は、これを以下
単に回転偏角と呼ぶことにする。

厳密に云えば、回転偏角の適当な数値は、樹脂の種類、
厚み、発泡倍率等により多少異なる。硬質樹脂の代表例
としてスチレンを取れば、適当々回転偏角は、２りない
し７５度、好ましくは２ｊ々いし７０度であり、軟質樹
脂の代表例としてポリエチレンを取れば、適当な回転偏
角は、２０ないしに０度、好ましくは２５ないし５５度
の範囲内である。

回転偏角がある限界を越えて大きくなると、押出された
円筒状発泡シートの内径は、口金の内径よりも小さくな
り、シートの゛看取りが困難となる。

さらに、回転数がある限界を越えて大きくなると、効果
は増大しないで、回転部分の通路壁面と樹脂シートの表
面とが、剥離して滑るようになり、発泡シート表面は光
沢を増してくる。

この発明では、内型及び外型のうち、少くとも一方だけ
を回転させればよいが、実際に一方だけを回転させると
、同一効果を出すだめには回転数を増大させる必要があ
り、且つ一方向だけに引張るために、押出された発泡シ
ート全体がそれに伴って捩りる傾向を生じ、そのため安
定した品質のものを作りにくくなる。だから、回転は、
内型及び外型を互いに反対方向に回転させるようにする
のが望ましい。しかも、その回転は樹脂通路の各壁面上
での線速度が、互いに等しくなるようにすることが原則
であるが、内外型間に温度差のある場合は、線速度とし
て２０〜３０％の差を持たせた方がよい場合もある。

この発明では、回転部分における樹脂通路が、第１図に
示すように先広がりのテーパーを備えていることが望ま
しい。そのテーパーの広がり角度は、半頂角としてに０
度ないし７５度、さらに好ましくは７５度ないし２０度
とする。これは、半頂角が２０度以上になると、樹脂が
部分的に偏流を起しやすくなり、厚みの不同を生じやす
いからである。まだ、７５度以下では傾斜の効果が顕著
でなく、同じ広がり効果を出すためには樹脂通路を長く
する必要が生じ、不経済だからである。

先広がりのテーパーは、口金の先端までもこれを設ける
必要はない。例えば、第２図及び第７図に示したように
、口金の先端にはテーパーの々い樹脂通路部分、すなわ
ち平行な樹脂通路部分／θが設けられていてもよい。第
２図に示したように、樹脂通路部分１０を平行に向ける
とともに、その　　　　　゛部分を回転させないように
しても、平行部分からの長さが７Ｏｔｓｙｒ程度以下で
あれば、その効果は殆んど減少しない。

この発明方法において用いることのできる樹脂は、熱可
塑性樹脂である。例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル等の
各種のものを用いることができる。これらの樹脂は、押
出機に投入される以前に発泡剤を含んでいてもよく、押
出機の中で発泡剤を含むようにされてもよい。

発泡剤としては、公知の各種発泡剤を使用することがで
きる。発泡剤をこれを大きく分けると、常温で気体のも
の、常温で液体であるが揮発し易いもの、常温で固体で
あるが加熱されると分解してガスを発生するものに分け
られるが、その何れをも使用することができる。常温で
気体の発泡剤としては、窒素、炭酸ガス、プロパン、ブ
タン等が使用でき、易揮発性液体としては、ペンタン、
石油エーテルのような脂肪族炭化水素類、メチレンクロ
ライド、トリクロロモノフルオロエタン、トリクロロト
リフルオロエタンのようなハロゲン化炭化水素類が使用
でき、分解型の固体化合物としては、アゾシカ−ボンア
ミドのようなものを使用することができる。

この発明方法により押出された発泡シートは、その後い
ろいろな方法でシートにすることができる。その一つは
、押出された円筒状発泡シート内にプラグを挿入し、プ
ラグにより内径を拡大してのち、カッターで円周の一部
を切断して展開し、ロールに巻取る方法である。その２
は、押出された円筒状発泡シート内に気体を吹き込み、
気体により膨らまして内径を拡大し、ピンチルールで挾
んで偏平に折り畳み、両耳を切断して２枚の発泡シート
として別々にロールに巻取る方法である。

その３は、押出された円筒状発泡シート内に気体を吹き
込み、内径を拡大してのち、ピンチロールで挾んで偏平
に折り畳むと同時に、内面を互いに融着又は接着して一
体化し、その後カッターで切断して発泡シート又はボー
ドとする方法である。

この発明方法は、口金を出たのち色々な方法でシートに
することができるが、これらの方法は口金の一部を回転
させることと直接関係がないので、以下では第１の方法
を例に取り、具体例について説明する。

第１図に示したような口金を用いて、低密度ポリエチレ
ンを押出した場合について、以下に説明する。口金とし
ては、内型先端部２の押出面における外径が／　ｊ　、
２　ｔｘｍで、間隙幅が０．６ｍ、傾斜角αが３０度の
ものを使用した。この口金を口径５ＰＯ罰の押出機の先
端に取付け、内型先端部２と外型先端部ｊとを互いに反
対方向に７分間にダ回までの割合で回転できるようにし
た。回転機構は、第７図に示すように内ｑ／ｌはスパー
ギヤー／／と／、２との咬み合わせで、外型／２はスパ
ーギヤー／３．１５／及び／ｊの咬み合わせて反対方向
に回転できるようにした。樹脂としては、低密度ポリエ
チレン（比重０．　＠　／　２でメルトインデックス０
．３のもの）７００重量部に、タルク（気泡調整剤）７
重量部を混合したものを用い、これに発泡剤としてブタ
ンを７５重量部の割合に押出機中で圧入した。スクリュ
回転数を７分間にｇθ回転とし、樹脂を７時間に１ＯＫ
９の割合で押出した。

口金先端部ｊ及びにを回転させないときは、円周方向に
大きく屈曲し、従って押出した円筒状シートの横断面が
大きく波打ち、フラット度が大きな値を示すシートが得
られたが、口金先端部ｊ及び２の回転数を増大させるに
従って屈曲が少くなり、従って外観の良好な発泡体の得
られることを認めた。具体的には、第２表に示すように
非回転のときフラット度がｇ３であり、内型と外型とを
各々７分間に７回転の割合で回転させたとき、波打ちは
目に見えて低下したが、なお小さい波が認められ、フラ
ット度グ／であった。２回転にすると、波打ちは殆んど
肉眼で認められなくなり、フラット度２ｊとなった。さ
、らに、３回転のときフラット度／ｇとなり、ダ回転の
ときフラット度／／となり、全く平坦なポリエチレン発
泡シートとなった。

第２表 ここでフラット度とは、得られた発泡シートの屈曲の程
度を示す数であわ、具体的には次のようにして定められ
る。まず、シートの幅全体にわたってシートを平板の上
に置き、屈曲によって生じた山の平板からの高さｔＳＩ
ｆｍを測定する。次に、谷部におけるシートの厚みを測
定し、その平均厚みをｔ。門とする。その上で、フラッ
ト度ｆｄは、次の式によって算出される。

１、−１６ ｆ　ｄ　＝　−Ｘ　／　０θ（％） ｔ。

このフラット度を目で見た感じに結びつけると、ｆｄＪ
！０％以下では平坦と見られ、ｆｄＪθ−５０％では僅
かに起伏していると見られ、市販されているポリスチレ
ンの発泡シート°け、大体ｆｄ、’１．５％以下である
。ｆｄが５０％以上になると、起伏が目立ち商品価値が
低下する。

また、口金として、第１図に示したものの代りに、第７
図に示したように口金の先端部に平行な樹脂通路１０を
備えたものを用い、回転は第１図の口金のように先端部
ｊ及び２を全体にわたって回転させる形式のものを用い
た。その場合にも、同様の効果が認められた。ここで用
いた口金は、具体的に云うと、口金先端面における内型
先端部にの外径を７０ｔｍｎとし、平行な樹脂通路／θ
における間隙幅をθ、７Ｊｔｍ、平行な樹脂通路１０の
長さを２０餌とし、先広がりに傾斜した樹脂通路の半頂
角αを３０度としたものである。樹脂としては、前述の
ように低密度ポリエチレンにタルクを加えたものを用い
、全く同様にして発泡シートを作った。その場合、先端
部ｊ及びにを全く回転させないときには、フラット度／
θθであって、屈曲の目立つシートが得られたが、先端
部ｊ及び２をそれぞれ反対方向に／分間３同転の割合で
回転させると、フラット度／ｊとなって、屈曲の少ない
シートが得られた。

【図面の簡単な説明】

第７図、第２図、第７図及び第、り図は、何れもこの発
明方法で用いる口金の一部切欠縦断面図である。第３図
は、口金的樹脂の展開模型図である。 出願人　　積水化成品工業株式会社 第１図 ８ 第う図 第２図 り 第４図 手続補正書 昭和５ｇ年２月コＩ日 １、　事件の表示 昭和、ｆｔ　　年　特　　　許　　願第　／／１−２７
７　　号２、発明の名称 発泡樹脂シートの押出成形方法 奈良市南京終町−丁目、２ｊ番地 （コｙダ）積水化成品工業株式会社 ４、代理人 ｊ、補正命令の日付 自発補正。 Δ、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ２、補正の内容 （１）明細書第１ｇ頁の第１表布から２番目の欄の上段
に、「β−Ｔ」 とあるを、 「β十Ｔ」 と訂正する。 （２）明細書第２Ｑ頁／ダ行に１ 「発泡剤を」 とあるを、 「発泡剤は、」 と訂正する。 （３）明細書第１ｇ頁の第２表布から２番目の上段に、
「β−Ｔ」 とあるを、 「β十Ｔ」 と訂正する。 以　　上 １９５−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ７１発泡剤が含まれている樹脂を押出機から口金内に押
   込み、口金内の９円環状間隙から樹脂を円筒状に押出し
   、発泡した樹脂シートを作る方法において、口金先端が
   わで円環状間隙を構成する外型壁面及び／又は内型壁面
   の少くとも一部を、環状間隙の軸の周シに回転させ、上
   記２つの壁面を相対的に移動させつつ、樹脂を円筒状に
   押出すことを特徴とする、発泡樹脂シートの押出成形方
   法。 ２、外型と内型とを固定しているブリッジ部より先端が
   わに、回転壁面を設けた特許請求の範囲第１項に記載す
   る押出成形方法。 ３、回転壁面に押出方向に沿って先広のテーパーを設け
   た特許請求の範囲第１項又は第２項に記載する押出成形
   方法。 ダ１回転壁面の円周速度に対し、口金内樹脂の押出方向
   における進行速度の逆正接関数の和が、２θないしｔｏ
   度の＠列内にあるように回転速度を調節することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の何れかに記
   載する押出成形方法。 ｊ、樹脂としてスチレン系樹脂を用いることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第７項の何れかに記載す
   る押出成形方法。 に、樹脂としてオレフィン系樹脂を用いることを特徴と
   する特許請求の範囲第７項ないし第２項の何れかに記載
   する押出成形方法。