JPS5817020B2 - カキヨウゴウセイジユシノ セイケイホウホウ オヨビ ソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は架橋合成樹脂の成形方法及び装置に係る。

詳しくは架橋合成樹脂を押出成形する成形方法及び装置
に関するものである。

従来、架橋合成樹脂は次のような方法で押出成形されて
いる。

たとえば、架橋性熱可塑性樹脂を被覆した電線を製造す
る手段としては、架橋剤を添加した合成樹脂を押出成形
機で先ず電線に被覆して、しかる後に水蒸気あるいは、
高温液体等の架橋室で架橋を行わせる所謂後架橋法があ
る。

しかしながらこの様な後架橋法は後処理工程を必要とす
るという点において非能率的であり工業的実施上問題が
ある。

すなわち、後架橋の場合、架橋剤の種類にもよるが、通
常後架橋温度は２００℃程度であり、この温度で十分な
樹脂吐出量を確保するためには、架橋用加熱帯域を長く
しなければならず設備費及び建屋面積は膨大なものとな
る。

また架橋合成樹脂パイプ及びロンド等の成形法としては
、第１に前述電線被覆相似の後架橋法がある。

しかし、この方法の欠点は同じく前述の通りである。

第２に、架橋剤を添加した合成樹脂をピストンの上下運
動を利用し超高圧を発生させてダイス内に押しこみ、ダ
イス内で賦形、架橋を行わせる方法がある。

しかしこの方法は超高圧を必要とするという点で非能率
的である。

本発明者等はこのような欠点を解消し、架橋した合成樹
脂を能率的に押出成形すべく種々検討を重ねた結果本発
明を完成するに至った。

すなわち本発明の要旨は、架橋された熱可塑性合成樹脂
からなる成形品を連続的に押出成形する方法において、 イ、架橋し得る熱可塑性合成樹脂と有機過酸化物からな
る架橋剤とをスクリュー押出機内へ供給し、 口、スクリュー押出機内で前記熱可塑性合成樹脂と有機
過酸化物からなる架橋剤の混合物を混練、均質化、及び
昇圧すると共に架橋度１〜２０係の範囲内で架橋させ、 ハ、次いでダイス内へ導入して、ダイス内で架橋反応を
完了させる必要な熱量を与えると共に所定の形状に成形
する、 上記４１０、ハ、の工程を順次行なうことを特徴とする
架橋合成樹脂の押出成形方法及び、本方法に使用する装
置に関するものである。

本発明に使用するダイスとしては、通常の押出成形用の
ダイス例えばクロスへラドダイ、オフセットダイ、スト
レートダイ等、どのようなタイプのダイスでもよい。

た弯ダイの部分の名称のうち、ダイ中で開口部からそれ
と同じ断面形状で樹脂の流れの逆方向に向ってそのまま
ある長さを有する部分をランド部と称するが、該ランド
部壁に加熱帯域が設けられていることが好ましい。

本発明方法に使用し得る合成樹脂としては、架橋しうる
ちのであれば特に制限を受けるものではないが１通常ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化
ビニル等の熱可塑性合成樹脂が使用される。

とりわけ５〜２０万程度の分子量を有するポリエチレン
に好適に使用される。

しかしてこれら合成樹脂の使用形態は特に制限を受ける
ものではなく、粉末、ペレット等どの様なものでも良い
。

これらの合成樹脂を架橋させるための架橋剤もまた。

特に制限を受けるものではないが５通常１例えばジ−ｔ
−ブチルパーオキサイド。

ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサ
イド等の有機過酸化物が使用される。

しかして、これら架橋剤の使用量は、使用する原料樹脂
および所望の架橋度によって異なるが１通常０．７〜３
．０重量係範囲内から適宜選択される。

また、これらの架橋剤の分散を十分に行うために、リグ
菊イン、ベンゼン等の有機溶剤を分散媒体として使用し
ても良い。

しかしてこのような架橋剤を混入した原料樹脂を、押出
機内で可塑化し、且つ１〜２０係の架橋（Ｇｅ＋％）を
生起させ５次いでダイス内で架橋を行う。

架橋条件は、原料樹脂。架橋剤および最終成形品に所望
の架橋度によって異なるので一概にその範囲を規定する
ことはできないが、例えば分子量１５万のポリエチレン
をジ−ｔ−ブチルパーオキサイドを架橋剤として５０係
架橋（ゲル係）させる場合には通常温度条件は２００〜
２２０℃の範囲から選定される。

本発明の１実施例を図面に従って詳細に説明するに、第
１図は本発明方法の実施態様を示す概略説明図、第２図
は第１図に示した押出機の樹脂供給部付近の拡大断面図
、第３図は他の一例を示す第２図と同様の図面、１はブ
レンダー、２はホッパー、３は原料樹脂タンク、４は原
料樹脂輸送用ポンプ、５はポンプ４を駆動する電動機、
６は原料樹脂移送用導管、７は架橋剤収容槽、８は架橋
剤移送用ポンプ、９はポンプ８を駆動する電動機、１０
は架橋剤移送用導管である。

１１は押出機シリンダー、１２は樹脂供給部におけるシ
リンダー内面を表わしている。

１３は押出機のスクリュウ、１４は押出機シリンダーの
ホッパ側に設けた水冷ジャケット、１５はシリンダ沖央
部を加熱するヒータ、１６はシリンダー先端加熱用ヒー
ター、１７はダイス接続用アダプタの加熱ヒータ、１８
はダイス接続用アダプタ、１９はクロスへラドダイ加熱
用ヒータ、２０はクロスへラドダイ本体、２１は図面に
示した実施態様ではパイプ用のダイスを取付けている関
係上コアとなる。

２４はバレル、２２．２３は、賦形用に設けられた２１
のコア及び２４のバレルにより構成されるランド部を加
熱するヒーターで、２５は成形品、２６は樹脂供給部に
おけるシリンダー内面に設けられた溝をそれぞれ示す。

原料樹脂タンク３に貯蔵されている合成樹脂は電動機５
により駆動される原料樹脂輸送用ポンプ４により原料樹
脂移送管を通ってブレンダ−１に送られ、架橋剤収容槽
７からポンプ８により架橋剤移送用導管１０を通って送
られた架橋剤と混合される。

架橋剤が混合された原料樹脂はバッチ的にホッパー２に
移送される。

ホッパー２に貯蔵された架橋削入り原料樹脂はスクリュ
ウ１３により押出機先端に輸送される。

このとき樹脂供給部におけるシリンダー内面１２に穿設
された溝２６と樹脂供給部におけるシリンダー内面１２
のシリンダー内径の漸減、且つスクリュウ１３の圧縮比
を２．０以下にすることにより極めて効率良く押出機先
端まで輸送される。

このとき架橋剤入り原料樹脂は、ヒータ１５゜１６及び
スクリュウ１３の回転により可塑化、混練されアダプタ
ー１７を通過する時点で、架橋は１〜２０１％程度生起
している。

そしてクロスへラドダイ本体２０を経てダイス賦形部２
１．２４及び賦形部加熱用ヒータ２２，２３により架橋
及び賦形が同時に行われダイス賦形部を出た所で所望の
架橋度の成形品２５となる。

アダプター１８を通過する所で若干の架橋が生起してい
る為、賦形部２Ｌ２４での架橋は極めて能率が良く生産
性も向上する。

樹脂供給部におけるシリンダー内面１２に設けられる溝
２６の形態は使用する合成樹脂の種類、形状等によって
変化するので特に制限を受けるわけではないが、通常押
出方向に沿って、平行スパイラル状等に溝２６を穿設す
ると共にシリンダ内径が押出方向に行くにつれて漸減し
ていることが好ましい。

このようにすることによりシリンダ面と合成樹脂との摩
擦抵抗がスクリューと合成樹脂との摩擦抵抗より大きく
なり輸送効率が増すので好ましい。

なお且つスクリュウ圧縮比を２．０以下にすることによ
りスクリュウの輸送効率を向上させ、合成樹脂の押出機
内における滞留時間が短縮し、押出機内の滞留物が成形
品に悪影響を及ぼさない程度に減少せしめることができ
る。

この樹脂供給部におけるシリンダー内面１２に設けられ
る溝２６及び押出方向に漸減しているシリンダ内径につ
いてはその範囲は特に制限を受けるわけではないがホッ
パ下よりスクリュ径の２〜７倍が有効であり、好ましく
は４〜６倍である溝の大きさはシリンダ円周面積の特に
制限を受けるわけではないが１〜６０係好ましい範囲は
１５〜４０宏深さについては特に制限を受けるわけでは
ないがシリンダ径の押出方向へゆくにつれて漸減と併設
する場合、ホッパ下で最も深くなり大きさにして１〜６
％が有効であり好ましい範囲は２〜４Ｘである。

またシリンダ内径の漸減度は２０／１Ｏ００（テーパー
）以下が好ましい。

クロスへラドダイのランド部外側には加熱用ヒータ２２
，２３が設けられており１〜２０係架橋された合成樹脂
を再度加熱し、所望の架橋度まで架橋させると共にダイ
中で所望の形に賦形する。

次に本発明の実施の態様を実施例によって説明するが、
本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定さ
れるものではない。

実施例 １ ４５σ押出機Ｌ／Ｄ＝１５のホッパー下部シリンダー（
樹脂供給部）内面円周上にホッパ下よりＬ／Ｄ＝７に相
当する部分に押出方向に平行に溝、円周面積の２４係最
犬溝深さ４Ｘを穿設すると共に４／Ｌ ０００のテーパ
をつけて内径を漸減させ。

且つスクリュウ圧縮比を１．３とした装置と使用。

使用原料樹脂、高密度ＰＥ（ＭＩ−０，２）に架橋剤と
してジ−ｔ−ブチルパーオキサイドを１．０部混合しダ
イス入口部樹脂温度を１５５〔℃〕クロスヘッド温度を
１６０℃、賦形ダイの賦形路長さを２００ Ｃ％）とし
且つ温度を２３０℃として外径３０へ、肉厚１への架橋
パイプの成形を実施した所、押出速度２．０ ｍ／ｍ
ｉｎで架橋度９２ ％（Ｇｅ Ｉ係）のパイプが得られ
た。

なおダイス入口部までに生起させた架橋度は６係であっ
た。

実施例 ２ ６５０′押出機Ｌ／Ｄ ＝ １５のホッパー下部シリン
ダー（樹脂供給部）内面円周上に、ホッパー下よりＬ／
Ｄ＝５に相当する部分に押出方向に平行な溝１円周面積
の２０係最犬溝深さ４％を穿設すると共に３／１０００
のテーパをつけて内径を漸減させスクリュウ圧縮比を１
．６とした装置を使用。

使用原料樹脂、低密度ＰＥ（ＭＩ−２）に架橋剤として
ｔ−ブチルクミルパーオキサイドを２．０部混合し、ダ
イス入口部樹脂温度を１４０’Ｃ，クロスヘッド温度１
４５℃、賦形ダイの賦形路長さを３００へとし且つ温度
を２２０℃として、外径８８％、厚さ２への架橋パイプ
の成形を実施したところ、押出速度１．０ ｍ／ｍ ｉ
ｎで架橋度８５受（Ｇｅ１％）のものが得られた。

なおダイス入口部ｔでに生起させた架橋度は５係であっ
た。

実施例 ３ 低密度ＰＥ（ＭＩ＝２）について実施例２と同一の条件
で成形を行ったところ、樹脂供給部におけるシリンダ内
面の押出方向の溝だけでも実施例２と同様の結果が得ら
れた。

実施例 ４ ダイスをロッドダイ賦形路長さ２００％とし。

その他の装置、原料樹脂、混和剤、各部の設定温度を実
施料１の場合と同一条件とし、外径３ｏ％のロンドの成
形を実施した結果、押出速度０．５ｍ乃萌ｎで架橋度８
７係（Ｇｅｌ係）のものが得られた。

なおダイス入口部までに生起させた架橋度は１７係であ
った。

実施例 ５ 芯線の断面積を６０ Ｃｙｎａｌ被覆圧を片側５〔へ〕
として本発明を電線被覆用に実施した。

装置、原料樹脂、混和剤、各部の設定温度を実施例２の
場合と同一条件とし、賦形ダイの賦形路長さを４５０〔
％〕とした所、押出速度０．５ ｍ／ｍ ｉ ｎで内側
の架橋度８５係のものが得られた。

なお、ダイス入口部まで生起させた架橋度は４φであり
、樹脂被覆層にボイドはなかった。

比較例 ｌ 装置、原料樹脂、混和剤を実施例１と同一条件とし、各
部の設定温度つまりダイス入口部の樹脂温度を１７２℃
、クロスヘッド温度１７５℃、賦形ダイの賦形路長さを
２００〜とし且つ温度を２２０℃として外径３０％、肉
厚１への架橋パイプの成形を実施したところ、押出速度
２．４ｍ／ｍｉｎで架橋度９３％（ａｅ＋ ％）のパイ
プが得られたが１パイプ表面ウェルド部にケロイド状の
ひきつりが見られ表面の良好なパイプは得られなかった
。

なおこのときダイス入口部までに生起させた架橋度は２
２係であった。

また押出速度を２．０ ｍ／ｍ ｉ ｎ ｔこ下げた所
、ウェルド部がくっつかずパイプ成形は不可能であった
。

なおこの時ダイス入口部で生起した架橋度は３１φであ
った。

比較例 ２ ４５メ押出機Ｌ／Ｄ＝１５ホッパ下部シリンダー（樹脂
供給部）内面円周上に、ホッパ下よりＬ／Ｄ＝７に相当
する部分に押出方向に平行な溝、円周面積の２４係最犬
溝深さ４％を穿設すると共に４／１０００のテーパをつ
けて内径を漸減させ、且つ、スクリュウ圧縮比を２．４
とした装置を使用。

使用原料樹脂、混和剤及び各部の設定条件を実施例１と
同一条件として実験を実施した所、０ｖｅｒ Ｌｏａｄ
になりスクリュウが切断してしまった。

これは、ホッパー下部シリンダーの溝及びテーパにより
押出効率が上昇しＦｅｅｄ Ｚｏｎｅ 供給能力がＷ
ｅｔｅｒｉｎｇ Ｚｏｎｅの押出能力を大巾に上回った
為に起きたものと考えられる。

比較例 ３ 装置を通常の押出機（４５Ｋ）つまりホッパー下部シリ
ンダー（樹脂供給部）を、溝無し、ストレート、にして
Ｌ／Ｄ＝１５．スクリュウ圧縮比３．１の押出機を使用
、その他の条件は実施例１と同一としてパイプの成形を
行った。

その結果、最初の２〜３分間は実施例１に近い；成形品
、押出速度２．０ ｍ／ｍ ｉ ｎ、が得られたが、そ
の後浮々にパイプの表面性が悪くなり（ケロイド状のも
のが表面に出る）、さらにウェルド部がくっつかない状
態になり、ついにはボロボロの状態になったものがダイ
ス出口から出てきた。

このように本発明の方法によれば、スクリュー押出機内
で合成樹脂を１〜２０係架橋させ、次いでダイス内で架
橋反応を完了させるに必要な熱量を与えるものであるか
ら、ダイス内での架橋を大変効率良く行なうことができ
る。

従って、例えば、□押出機内で架橋を行なわず、ダイス
内でのみ急激に架橋を起させるような場合に比し１本発
明の方法では、ダイスで与える熱量が少なくてすみ、ま
た、予じめ押出機内である程度架橋が進行しているので
ダイス内で均一な架橋が行なえ、表面状態の大変良好な
製品が得られる。

また、ダイス内での架橋はあまり長時間を要せず、ダイ
スは比較的短かくてすむから押出抵抗も小さく高能率生
産が可能となる。

また、例えば、ダイスから押出した後で架橋を・行なう
ような・ものに比し、ダイス内で架橋が完了するから寸
法安定性１表面平滑性に優れた製品が得られると共に、
後架橋の装置等を必要とせず経済的であり、また、製品
の形状により架橋が不均一になるようなこともない。

また、本発明の装置においては、合成樹脂供給部のシリ
ンダ内面に特異のテーパーと溝を設け、かつ特別のスク
リューと併用することにより１合成樹脂が架橋した際の
抵抗に打ち勝つ押出圧を発生させ、これにより、合成樹
脂を確実に効率良く押出すと共に架橋度を均一とし、ひ
いては、寸法精度、表面状態に優れた架橋合成樹脂成形
品を安定して高能率に押出すことができる。

本明細書中、架橋度の測定は試料をキシレン中に浸漬し
、１４０℃、１５時間抽出した時のゲル係で示したもの
である。

抽出後の試料重量 “゛″係＝抽出前の試料重量ｘ１００

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示す概略説明図、第２図
は第１図に示した押出機の樹脂供給部付近の拡大断面図
、第３図は他の一例を示す第２図と同様の図面、１はブ
レンダー、２はホッパー、１１は押出機、１３はスクリ
ュー、２６はシリンダー内面に設けられた溝をそれぞれ
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 架橋された熱可塑性合成樹脂からなる成形品を連続
   的に押出成形する方法において。 イ、架橋し得る熱可塑性合成樹脂と有機過酸化物からな
   る架橋剤とをスクリュー押出機内へ供給し、 口、スクリュー押出機内で前記熱可塑性合成樹脂と有機
   過酸化物からなる架橋剤の混合物を混練、均質化、及び
   昇圧すると共に架橋度１〜２０係の範囲内で架橋させ、 ハ、次いでダイス内へ導入して、ダイス内で架橋反応を
   完了させるに必要な熱量を与えると共に所定の形状に成
   形する、 上記イ、口、ハ、の工程を順次行なうことを特徴とする
   架橋合成樹脂の押出成形方法。 ２ スクリュー押出機の熱可塑性合成樹脂供給部におい
   てシリンダ内面に、押出方向に従って１〜６％の深さの
   溝が設けられると共に、押出方向にゆくにつれ、２０／
   １０００（テーパー）以下の漸減度でシリンダ内径が漸
   減しており、かつ圧縮比２．０以下のスクリューを有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲１記載の方法に使用
   するスクリュー押出機。