JPS5837145B2 - 押出成形方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は特にシャープな形状の隅角部を有する中実、
中空または開放形状の異形の成形品を熱可塑性合成材料
から押出戒形により連続的に製造する方法と、それに使
用される装置に関する。

非発泡性の熱可塑性合成材料を用いて異形の成形品を製
造することは公知である。

また非発泡性合成材料と高度に研磨したノズル壁との間
に、合成材料の成形された条帯上にフィルムを形成する
潤滑剤を供給して、合成材料が賦形ノズルを通過し易く
することも知られている。

発泡合成材料の押出成形により中空、中実または開放形
状の成形品を製造することも公知であり、特に発泡材料
の核と平滑な表面を形成する外套とを有する無端の異形
製品ないし形材を製造するために、核を形成する発泡可
能な合成材料と外套を形成する非発泡合成材料を同時に
押出成形することも、ドイツ特許公報第１１５４２６４
号により公知である。

このようにすればかたい平滑な表皮をもつ成形された条
帯が得られるが、高価な装置を必要とする上、核部と外
套部との接合が充分ではないという欠点がある。

一様のセル構造と閉じた形状の平滑な表面とを有する熱
可塑性合成材料の無端の条帯を製造するタメニ、マンド
レルを有するノズルを経て発装可能な合成材料混合物を
、ノズルと同じ横断面形状をもつ保冷ゲージ装置中に押
出すことも知られている。

合成材科条帯はそれによりゲージ装置と同一の横断面形
状になる（ドイツ特許公報第１７２９０７６号参照）。

発泡可能な合成材料がその硬化温度以下の温度に保たれ
たゲージ装置に接触すると、成形条帯上に硬い層が生じ
、合成材料の発泡は内面に向かって行なわれる。

成形条件特に引出し温度に従って、発泡合成材料の中空
または中実の形材が得られる。

この方法の欠点は比較的低い密度の形材を製造する場合
形材がゲージ装置を通って引出され難くなり、引出し速
度が１分間２０〜３０ＣｆｒＬ１最犬．７５ｃｆｒＬに
低下することである。

本発明の課題はこのような欠点を解消し、発泡あるいは
非発泡性合成材料製の押出成形された異形製品すなわち
形材に平滑な表皮を形成するとともに、その表面を着色
することなく、池の特別の表面性状を該表面に与えるこ
とにある。

本発明による押出成形方法および装置によって平滑なつ
や消しされた表皮を形成させながら１分間少くとも５ｍ
の引出し速度で引出すことができ、０．１５好ましくは
０．１以下の密度をもつ複雑な形状の形材も製造できる
ようにしなければならない。

また戒形された条帯を長手方向に切断して所定形状の断
面をもつ製品が得られるようにする必要がある。

この課題は本発明によれば特許請求の範囲に記載した方
法および装置によって構成される。

ノズルホルダの内面を粗くしておくことによって液剤が
少くとも部分的に条帯の表面に浸透し、成形品である形
材の表面性状が望みのように変えられる。

本発明において使用される液体処理剤はノズルホルダお
よびノズル中で温度および圧カ条件の下に流体状あるい
はペースト状となる物質、特に該条件下に低粘度となる
物質である。

本発明において特に有用な上記液状処理剤は、室温にお
いて流体状、ワックス状、ねばつぃた状態あるいは固体
の状態となり、ノズルホルダおよノズル中の温度圧力条
件の下で流体状またはペースト状となる物質であり、換
言すれば合成材料やノズルおよびノズルホルダの温度よ
り高い沸点をもつ物質である。

本発明による液剤には熱可塑性合成材料は含まれない。

発泡可能な合成材料混合物から平滑なつや消しされた表
面をもつ形材を製造するためには少くとも１４０’Ｃ好
ましくは２００’Ｃ以上の沸点をもつ、室温では比較的
低粘性の液剤、特にポリウレタン製造時に発泡安定剤と
して使用される水溶性シリコン油のような水溶性物質が
用いられる。

本発明に使用される液状処理剤は特別の１つの目的ある
いは複数の目的に役立つものであるが、それぞれの立場
に使用する処理剤については、当業者にとって周知であ
るため、ここでは詳細な説明は行なわない。

たとえば成形品の表面を成形と同時に着色する場合には
着色剤を溶解あるいは分散させた処理剤が使用される。

処理剤の使用量はその使用目的によって定められるが本
発明方法においては最適量は個々の場合について経験的
に定めなければならないことが判っている。

たとえば発泡性合成材料の表面に平滑な外皮を生戒させ
るには成形品の表面積１，１当り３〜１２ｇ特に６〜８
ｇの処理剤を使用するのが有利である。

かなり多量の処理剤が成形品の表面に付着する場合がし
ばしばあるが、本発明においてはその方が好都合である
。

この過剰量の処理剤を除去できるようにするために処理
剤を水溶性とし、後に水洗によって除去することが望ま
しい。

処理剤に加えられる射出圧力は処理剤量に正比例スルが
、ノズルホルダあるいはノズルの内面上に存在する圧力
より１０〜３０％高い射出圧力が普通使用される。

処理剤の温度はノズルホルダあるいはノズルの加熱され
た壁部のボートを通過するため、成形される合成料例の
温度にほぼ等しくなる。

室温テねばついた状態あるいはワックス状や固形の状態
にある物質は液状にするため所定の温度に予加熱される
。

処理剤が冷却剤としても使用されるようにするには低粘
性液剤を冷却して、対応の貫通孔あるいはリングノズル
を具えた断熱中間部材を経て導きいれるようにすれば良
い。

ノスルホルダの複数の互いに対向するポートあるいはリ
ングノズルを経て処理剤を発泡性あるいは発泡可能な合
成材料と接触させるのが有利である。

本発明に使用される処理剤を例示すると、鉱物性、植物
性または動物性油脂、特に水溶性のシリコン油、液状石
けん、トリエタノールアミン、低分子量のポリエステル
およびポリエーテル、ワックス、グリセリン、押出成形
される合成材料の液状プレポリマー、有機および無機溶
剤（使用目的に従って合成材料混合物を溶解させるかま
たは溶解させないもの）などである。

ノズルから押出されたのちに重合して平滑な表面を形成
する重合時間の長い重合可能な反応混合物を使用しても
よい。

次に図面について本発明の実施例を一層詳細に説明する
。

第１図に示した押出成形機は外套部１３と、右側部分は
円筒形で左側部分が円錐形になっている出口１５とを有
する、ごく普通の種類のものである。

第１図には端部材１２と成形機シリンダの端部とスクリ
ュ一部１４がけが示されている。

押出成形機の出口１５にはシーブ１１と穿孔円板１ｏと
が取付けてあり、それに続いてノズルｌのホルダ４が取
付けてある。

ノズルホルダ４の壁部にはポート５が形成されている。

ポート５は斜め方向に形成しても良い。

ポート５は液状の処理剤を導き入れるための射出装置６
に接続されている。

ノズルホルダ４と、場合によりノズル１とには、加熱装
置７と温度測定部８と圧力測定部９とが設けられている
。

搬送部の先端にはマンドレル２を有する賦形用のノズル
１が設けられている。

マンドレル２は互いに９００の角度を隔てて取付けた細
いロツドの形状のマンドレルホルダ３により保持されて
いる。

以下に本発明の方法と装置を説明するため、発泡性熱可
塑性合成材料の押出成形を例にとって説明するが、非発
泡性熱可塑性合或材料の押出成形にも適用できることは
もちろんである。

例えばポリスチレンと発泡剤と添加物との混合物から成
る発泡性ないし発装可能の合成材料は、シーブ１１と穿
孔円板１０とが配装されている押出機のシリンダ部の出
口１５を通って中空円筒状のノズルホルダ４中に圧入さ
れる。

発泡性合戒材料はノズルホルダ４を通過する間に、ポー
ト５から噴射される液剤（処理剤）によってその表面が
処理される。

ノズルホルダ４の長さは引出し速度と液剤の所望の分配
効果およびその池の押出成形の操作条件によって定めら
れる。

発泡性合成材料はノズルホルダ４を離れた後にノズル１
に到達する。

押出成形の操作条件はノズルホルダ４を通過している間
は発泡性合成材料が全く発泡せず、ノズル１を通過して
いる間もほとんどかあるいは全く発泡せず、ノズル１の
出口またはその直前で発泡し始めるように選ばれる。

発泡性材料はノズル１を離れる時にノズル１の形状に従
って空気中に発泡する。

それにより第５図に示したような平滑な表皮１７が得ら
れる。

発泡性合成材料の発泡は内方と外方との２つの方向に生
じ、それと同時に容積が増大する。

望ましい容積増大度はいろいろの要因により左右され、
特に複雑な形状の成形物の場合には経験的に定めなけれ
ばならない。

発泡性合成材料を空気に対して発泡させ異形の成形物を
製造する場合、合成材料の組成、温度および圧力、引出
し速度などの成形条件を最適値としたときはノズル１の
寸法は成形物の寸法の１／３の値とするのがよい。

シャープな外形を成形物に与えるには本発明の別の特徴
に従って発泡を制御の下に行なうのが有利である。

そのためには直径が除々に増大するゲージ装置を使用す
る。

このゲージ装置は高度に研磨したクロム鋼製とするのが
有利である。

発泡角度は製造上の困難さ、角部の形状の望ましいシャ
ープさおよび戒形物の容積によって定められる。

発泡した条帯状の成形物を圧延機により周知のように後
加工しても良い。

この後加工は一般に条帯状の成形物が保温され変形可能
な状態において行なわれる。

成形物の引出しは周知のように引出しチェーンを介して
行なわれる。

成形装置の終端部には条帯状の成形物を１つ１つの成形
品として切断するため鋸装置が設けられている。

中空成形品の成形に際してその内面も平滑に仕上げる場
合には粗い面をもつマンドレル２にも内方から外方にポ
ート５を形成し、それらのポート５にホルダ３を経て射
出装置６を配装する。

第２図に示すようにポート５をホルダ３のみに、該ホル
ダ３を貫通するように形成しても良い。

ノズノレホルダ４のポート５のほかに、またはそれらの
ポート５の代りに、ノズル１の壁部を貫通するポート５
を形成しても良い。

その場合ポート５はノズルホルダ４と同様に配装するこ
とができる。

ポート５はノズルホルダ４またはノズル１の壁部または
マンドレルホルダ３とマンドレル２を貫通する複数の微
細を貫通孔としても良く、更にはノズルホルダ４の内壁
４ａまたはノズル１の内面１ａまたはマンドレル２の外
面２ａ上に形或されるリング溝としても良い。

その場合にはポート５の数はただ１個になる。

ポート５はノズルホルダ４の壁部のみに第３図に示すよ
うに同一断面に形成しても良い。

ポート５は第４図に示すように斜めの方向にノズルホル
ダ４の壁部を貫通して形成するのが多くの場合に有利で
ある。

管状のノズルホルダ４は交換可能にするのが有利である
。

ノズルホルダ４の中空内部は望みの断面形状としても良
いが、円形の断面形状とし、その内部形状を真円筒状あ
るいはノズル１の方向にやや円錐状に拡開する円筒状と
するのが好都合である。

ノスルホルダ４の内面４ａにその中空内部スペース全体
に延長するように細かなリング状あるいはラセン状の溝
を形成しても良い。

特別の親合にはノズル１とポート５の間のノズルホルダ
４の表面を粗くしても良い。

ポート１はノズルホルダ４の右半分の部分に設けるのが
有利である。

ノズルホルダ４の長さは使用目的によって異なるがノズ
ルホルダ４の直径の少くとも３倍、好ましくは少くとも
８倍の値を有する。

本発明方法は発泡性あるいは非発泡性の合成材料から中
実、中空または開放形状の異形成形品を製造するのに適
用される。

発泡性合成材料から成形品を製造する場合、化学的な発
泡剤かけてなく、物理的手段によって発泡させたり、そ
の両者を組合わせたりすることもできる。

化学的な発泡剤によっては発泡させることができなかっ
た１００ｋｇ／ｍ”またはそれ以下の密度範囲について
物理的な方法により発泡させることは比゜重の小さな発
泡ポリスチレンから装飾用の成形品を製造するのに特に
好都合である。

本発明方法の実施に当っては熱可塑性合成材料とくにビ
ニルモノマーまたはビニリデンモノマーの重合体または
共重合体が用いるれる。

ビニルモノマーまたはビニリデンモノマーの例としては
エチレン、フロピレン、ブタジエン、スチレン、ビニル
トリオール、α−メチルスチレン、アクリルニトリル、
塩化ビニル、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、メタクリ
ル酸メチルまたはアクリル酸エチルなどがある。

芳香族ビニルモノマーたとえばスチレン、クロルスチレ
ン、ビニルトリオール、α−メチルスチレンの重合体あ
るいは共重合体である芳香族ポリビニル系合成材料が特
に有利である。

芳香族ビニルモノマと別のオレフィン系モノマーたとえ
ばアクリルニトリル、塩化ビニル、酢酸ビニル、アクリ
ル酸メチル、メタクリル酸メチルまたはアクリル酸エチ
ルとの共重合体を用いても良い。

粘じん性を与えたポリスチレンも使用しても良い。

ポリスチレンを使用した場合に最もすぐれた成果が得ら
れた。

ポリアミドも本発明方法に従って押出戒形することがで
きる。

発泡成形品を製造するには熱可塑性合成材料に発泡剤を
混合する。

発泡剤は所定温度でガスを生成して分解する化学物質で
も、標準的な大気状態（２０℃、■気圧）の下に気体あ
るいは蒸気を生成するが押出成形機中に存在する温度お
よび圧カ状態の下では溶融または半溶融合成材料中に溶
解する揮発性物質であっても良い。

このような揮発性物質の例としては低級脂肪族炭化水素
たとえばエタン、エチレン、プロパン、フロピレン、イ
ソブテン、ブタジェン、ブタン、イソプレンまたはペン
タンや、低級ハロゲン化アルキルたとえば塩化メチル、
ジクロロジフロロメタン、トリクロロメタン、または１
，２ジクロロテトラフロロエタンおよび無機ガスたとえ
ば二酸化炭素または窒素などがある。

特に低級脂肪族炭化水素たとえばブタン、イソブテンお
よびフリゲン即ちモノフロロトリクロ口メタン、ジフロ
ロジクロロメタン、トリフロロモノクロロメタン、モノ
フロロジクロ口メタン、ジフロロモノクロ口メタン、オ
クタブロロシクロブタン、トリフロロブロムメタンおよ
びそれらの混合物が好適である。

発泡剤は普通は熱可塑性合成材料の重量に対して３〜５
０重量％好ましくは７〜３０重量％の割合で添加される
。

添加量は言うまでもなく成形品の密度によって定められ
る。

物理的に発泡させる時は押出成形機中の溶融材料中に上
記の揮発性物質を絶えず噴射する。

あらかじめ発泡剤を混入した調製物を使用しても良い。

特に微細なセル構造を生成しようとする時は発泡の核を
生成する物質を添加することが望ましい。

このためには微細に分割した不活性の固体物質たとえば
二酸化ケイ素や酸化アルミニウムを時によりステアリン
酸亜鉛や押出成形温度において気体を生成して分解する
物質を少量使用する。

たとえば重炭酸ナｔ− ＩＪウムと場合により酒石酸あ
るいはクエン酸とともに合成材料の重量の５重量％以下
添加する。

発泡の核となる物質を添加することは当業者にとっては
周知であり、ここでは詳細な説明は行なわない。

発泡剤には上述したような化学的発泡剤たとえば重炭酸
ナトリウム、炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、
または加熱時に窒素を放出する有機窒素化合物たとえば
ジニトロソペンタメチレンジアミン、バリウムアゾジヵ
ルポキシレート、アゾジカルホンアミド、置換チアトリ
アゾール、ジフエニルスルホン−３，３−ジスルボンヒ
ドラジドあるいはアゾイソ酪酸ジニトリドを使用できる
。

押出成形温度（押出機とその内部にある熱可塑性合成材
料の温度）は合成材料の軟化点によって左右される。

一般には９５°Ｃ〜１９０’Ｃ特に１ｏｏ０ｃ〜１６０
℃が適当である。

発泡性ポリスチレンを押出成形する時は１３０’Ｃ〜１
６０℃、ポリエチレンの場合はそれより少し低い９５°
Ｃ〜１１０’Ｃの温度が適当である。

押出成形機の内部の圧力は合成材料混合物が押出機を離
れる前に発泡し始めるのを阻止するのに充分な値とする
。

発泡剤が凝縮可能な揮発性物質であれば押出温度での揮
発性物質の飽和蒸気圧以上の圧力を使用するのが良い。

１７ｋｇ／ＣｒｌＬ以上とくに１７〜１ ０ ５ ｋｇ
／ｆｆｌの圧カも使用し得るか、２１〜７０ｋｇ／ｃｒ
ｉｔの圧力が特に好適である。

次に平滑な表面をもつ発泡成形品を製造するための３つ
の実施例をあげて説明するが、非発泡成形品についても
同様な効果が得られることは明らかである。

実施例 １ 厚さ約０． ３ ｍｍの平滑なつや消しされた表皮をも
つ比重０．１ １ （ １ １ ０ｋｇ／ｍ３）の発泡
ポリスチレン製の中実なロッドの成形 押出成形され発泡されるポリスチレンをクエン酸０．９
５重量％および重炭酸ナトリウム１．２重量％と、高速
回転ミキサで３分間混合した。

混合物を公知の複式スクリュー押出或形機中に装入し、
可塑化するために１９０’Ｃに加熱した。

圧縮カが最大値となった押出成形機の個所において、可
塑化された合成材料混合物中にインペンタン７重量％を
こね混ぜつつ添加した。

発泡可能な合成材料混合物は押出成形機中で１２０℃の
温度となるまで段階的に冷却されたのち、ノズルホルダ
４とノズル１（マンドレル２は取付けてない）中に押出
し、それと同時に水溶性シリコン油をポート５からノズ
ルホルダ４中に導きいれた。

空気中で一様に発泡したポリスチロールの条帯は引出し
装置により、補助成形ロールを使用して、冷却溶を通っ
て引出した。

引出し速度は１分間５．５ｍであった。冷却させた条帯
は鋸装置によって望みの長さに切断した。

合成材料混合物の組成は変えずに引出し速度とノズル開
口および成形ロール間隙を変更することによって密度値
の異なる別種の成形品を上記と同様にして製造すること
ができる。

実施例 ２ 平滑な表皮１７と発泡材料層１９と分離面１８とを有す
る密度０．０ ６ （ ６ ０ｋｇ／ ｍ’ ）の発泡
ポリスチレン製の比重の小さい異形中空成形品２０（第
５図参照）の連続製造 壁と天井の移行個所に設置される隅角片は成形品２０を
分離面１８に沿って手であるいは機械的に切断すること
によって形威される。

イソペンクンの代りにフリゲンを使用し、マンドレル２
を取付けたノズル１を使用し、９００ずつの角度を隔て
て配置した４個のマンドレルホルダ３によりマンドレル
２を保持した以外には、実施例１と同様の工程に従って
操作を行なった。

ただし空気中に引出される時の条帯の温度は約１００℃
であった。

ポート５を経てノズルホルダ４中にたえず噴射したシリ
コン油の量は成形品表面積１ｍ２当り６ｇであった。

引出される時のポリスチレン条帯には平滑なつや消しさ
れた表皮が形成されていた。

シリコン油は平滑な表皮１７を形成するタケでなく、マ
ンドレルホルダ３上にも一部のシリコン油が分配される
ため、マンドレルホルダ３を通過する短時間の間に４つ
の部分に分割される条帯が再び融着することなく、４つ
の別々の隅角片に助剤を使用せずに分割する上に有効な
作用を示した。

実施例 ３ ケイ酸マダネシウムｌＬ．５重量％とケイソウ±２，５
重量％とをあらかじめ微細に磨砕して焼成したのちポリ
スチレンに添加し、塩化エチレン１７重量％を用いて発
泡させ、ノズ／１４度を１３４℃として大気中に押出し
た以外では実施例１と同様の工程に従って操作し、平滑
均質なかたい表皮を有する密度０． ３ ９ （ ３
９ ０ｋ９／ｍ’）の成形品が、押出された成形品の切
断（鋸引き）によって得られた。

実施例 ４ ポリスチレンの代りにポリエチレンを使用し、８０℃で
大気中に押出したことを除いては実施例１と同様の工程
に従って操作を行ない、平滑な表皮をもつ密度０．２
１ （ ２ １ ０ｋｇ／ｍ″）の成形品が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は押出成形機のシリンダの先端部の成形部の縦断
面図、第２図はマンドレルと２個のマンドレルホルダを
示す概略的縦断面図、第３図と第４図は特別のポートを
有するノズルホルダの概略的な部分縦断面図、第５図は
本発明方法により製造された比較的複雑な形状の成形品
を示す概略的横断面図である。 １・・・・・・ノズル、２・・・・・・マンドレルホル
ダ、３・・・・・・マンドレル、４・・・・・・ノズル
ホルタ、５・・・・・・ポート、１ａ・・・・・・ノズ
ル１の内面、２ａ・・曲マンドレル２の外面、４ａ・・
・・・・ノズルホルダ４の内壁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非発泡性または発泡性熱可塑性合成材料の成形条帯
   が押出成形装置のノズルから押出される前に、液状処理
   剤を付与して前記熱可塑性合成材料から、中実、中空ま
   たは開放形状の成形品を連続的に製造する際に、ノズル
   の前方に液状処理剤導入ポートを有しかつノズルと該導
   入ポートの間のノズルホルダ内面を粗面としたノズルホ
   ルダを配設することによりノズルから押出されるまでの
   前記成形条帝の表面を粗面にすることを特徴とする押出
   成形方法。 ２ 発泡性熱可塑性合或材料をノズル通過後大気中で発
   泡させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３ ノズルは支持部材に支持されたマンドレルを有し中
   空の成形品を成形することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の方法。 ４ 液状処理剤が成形装置のマンドレルの外面に開口す
   る供給ダクトを介して成形装置内面に連続的に供給され
   、成形機のマンドレル外面が粗面であることを特徴とす
   る特許請求の範囲挿３項記載の方島 ５ 前記液状処理剤が水溶性シリコン油を含有したもの
   である特許請求の範囲第１項ないし第４項のうちいずれ
   かに記載の方法。 ６ ノズルから出る成形品は少なくとも１分間当り５メ
   ートルの速度で引出される特許請求の範囲第１項ないし
   第５項のいずれかに記載の方丸７ 賦形用ノズル、マン
   ドレル、マンドレルホルダおよび液状処理剤導入ポート
   を有し、該導入ポートと前記ノズルとの間の内面を粗面
   としたノズルホルダを軸方向に配装したことを特徴とす
   る押出或形装置。 ８ ノズルホルダの内面が円形断面を有するものである
   特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９ ノズルホルダの内面が円筒形の断面を有するもので
   ある特許請求の範囲第７項記載の装置。 １０ ノズルホルダの内面がノズル方向に円錘状に僅か
   に拡開している円筒形の断面を有するものである特許請
   求の範囲第７項記載の装置。 １１ ノズルホルダの長さを、その直径の少なくとも
   ３倍とした特許請求の範囲第８項記載の装置。 １２ ノズルホルダの内面にリング状の微細な溝を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第７項ないし１１項
   のうちいずれかに記載の装置。 １３ ノズルホルダの内面にラセン状の微細な溝を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第７項ないし第１１
   項のいずれかに記載の装置。 １４液状処理剤導入ポートが、ノズルホルダの内面を取
   りまくリング状溝中に開口している特許請求の範囲第７
   項ないし第１３項のうちいずれかに記載の装私 １５液状処理剤導入ポートは、放射状に内方にノスルホ
   ルダー壁を貫通して延在し、そのすべては相互に同一横
   断面内に設けられている特許請求の範囲第７項ないし第
   １４項のうちいずれかに記載の装置。 １６液状処理剤導入ポートがノズルホルダの上流半分部
   に位置し、ノズルとポートとの間のノズルホルダの通路
   のほぼ全長が粗面である特許請求の範囲第７項ないし第
   １５項のうちいずれかに記載の装置。 １７ ノズルはマンドレル支持部材によって定位置に支
   持されているマンドレルを有する特許請求の範囲第７項
   ないし第１６項のうちいずれかに記載の装乱