JPS596217B2 - 熱可塑性合成フオ−ム用スクリユ−押出機 - Google Patents

熱可塑性合成フオ−ム用スクリユ−押出機

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JPS596217B2
JPS596217B2 JP54020639A JP2063979A JPS596217B2 JP S596217 B2 JPS596217 B2 JP S596217B2 JP 54020639 A JP54020639 A JP 54020639A JP 2063979 A JP2063979 A JP 2063979A JP S596217 B2 JPS596217 B2 JP S596217B2
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extruder
manifold
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱可塑性合成フオーム、例えばポリスチレン
、ポリエチレンまたはポリプロピレンの押出品（例えば
シートまたはチユーブ）の製造に関する。
従来技術によれく熱可塑性樹脂は、１個またはそれ以上
のスクリユ一を有し、平らな（シート用）または環状（
チユーブ用）の細い押出オリフイスを有する押出ヘツド
で終る押出機のバレル中で、加圧下に連続して溶融され
る。
バレルの中間部分において、上記溶融樹脂中に通常液状
状態の揮発性発泡剤、例えば“フレオン”（Ｒ．Ｔ．Ｍ
．）またはペンタンが連続して注入ぎれ、そして溶融樹
脂中に発泡剤ができる限り均一に溶解するように押出機
が設計されている。また、かかる樹脂は適当な核剤、例
えばタルク、クエン酸および重炭酸ナトリウムを、溶融
樹脂中に均一に分散した極く微細な粒子の形態で含有し
ていることが有利である。溶融材料が押出オリフイスへ
向かう途中で、これに発泡剤の揮発を防ぐに必要な高圧
が付される。かかる材料が押出オリフイスを離れる時に
、大気圧−まで減圧され、その結果、発泡剤は材料の内
部でバルブの状態に分離して所望のフオームを形成する
。このようにして得られるフオームの品質は押出温度に
よつて非常に影響を受けることが、知られている。
押出温度が余りも高いと、フオームは破壊するか、また
は少なくともその比重（密度）は理論値に対して不都合
にも高くなり、そして機械的強度が劣ることになる。一
般に、溶融材料中の発泡剤の割合が高くなればなる程、
押出温度はより低くすべきである。何故なら、もしそう
でないと押出し時の樹脂粘度が不十分となり、樹脂中に
遊離するガスの破壊圧をおさえることができないからで
ある。低密度（０．１ｇ／ＣＣ以下）のフオームを得る
には、十分量の発泡剤が必要であり、このため押出温度
を低下させるということは非常に重要な問題となる。今
まで、主として得られるフオームの気泡溝造が粗く且つ
全く均一でないことから、押出ヘツドの冷却は所望の結
果を到達するには不十分であつた。
均一な気泡構造を得るのに今まで一般に採用されている
方法は、押出機のバレルの後部を冷却することであつた
。例えば、イタリア特許第８３１６９９号（および対応
不ギ゛リス特許第１２３１５３５号とフランス特許第１
６０００１０号）には、溶融材料を含有するバレルの中
間ゾーン中に発泡剤を注入する少なくとも１個のインゼ
ークタ一、上記ゾーンに続く水ジヤケツトによる第１冷
却ゾーン、および第１冷却ゾーンに続く冷凍システムの
コイルによる第２（最後の）冷却ゾーンを備えた熱可塑
性フオーム用押出機が開示されている。しかしながら、
この強力な冷却でも、低密度フオームを得るに必要な程
度に溶融材料の温度を下げるには不十分である。事実、
材料が冷却ゾーンを通過する時その粘度は増大し、それ
故スクリユ一の作用による摩擦熱も増大するため、材料
温度がもはや低下しない定常状態に達し、一方該温度は
依然として押出しに所望される低温状態とはかけ離れて
いる。この問題は、スクリユ一の回転速度を適当に減少
せしめることにより、一部解決することができる。しか
し、これはまた押出プレスの毎時の生産性をも減少させ
る。他の改善，法は、第１押出機からの溶融素材が供給
され且つスクリユ一が低速度で回転している別の押出機
で冷却を行うことである。この方法で得られるフオーム
の品質は好適である。しかし、第２押出機の投資費力塙
いこととは別に、そのランニングコストが第１押出機の
それより下がることはめつたにない。米国特許第２６６
９７５１号によれば、押出機によつて供給される溶融材
料は、多数の混合羽根を具備し且つ軸方向に伸び内部が
冷却されたチユーブ状シヤフトを包囲する冷却シリンダ
ーを通つて加圧下で運ばれ、そしてシリンダーの排出端
は押出ヘツドに接続されている。
しかし、実際にはこのシステムで溶融フローｌこわずか
約７〜８（Ｆｌｌ以上の液状発泡剤を混入することは不
可能であり、また同時に材料の高粘度状態下に羽根付シ
ヤフトを回転させるのに高い動力が必要なため、運転費
が非常に高くなる。米国特許第３７５１３７７号によれ
ば、多数の先行特許、例えば米国特許第３２８６９９２
号に開示されで既に知られている、スタテイツク ミキ
サー（Ｓｔａｔｉｃｍｉｘｅｒ）またはインターフエー
ス サーフエス ゼネレーター（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ
ｕｒｆａｃｅｇｅｎｅｒａｔＯｒ）を押出機バレルと押
出ヘッド功間に配置することにより、低密度（例えばポ
リスチレンの場合で０．０２６〜０．０２９ｇ／ＣＣ）
の合成熱可塑゛性フオームを得ることができる。
それは、高い割合で発泡剤を含有（１０重量％およびそ
れ以上）するメル＋をうまく加工することができるから
である。可動部を全くもたない一般クラスのミキサーに
属するスタテイツク ミキサーにおいて、発泡剤を含有
するメルートのフローは固定されたフロー仕切手段によ
つて多数の部分フローに細分さべ次いで部分フローは変
形接触状態（ここで「変形」とは、部分フローの接触面
および／または相互位置に関する）で再結合する。ミキ
サーの設計および運転条件は、乱混合を正確に避けれる
ようになされている（乱混合は上述のクラスに属する非
スタテイツク ミキサーの特色を示す）。実際には、通
常のチユーブ状ケーシングの中で連続して作動する、多
数（２０もしくはそれ以上）の分割／最結合工程が必要
で−ある。得られる構造体は製造上複雑であり、適切な
長さを要し、そして意図的に設計された支持システムを
ミキサーと押出ヘツドの両者を堅固に支持するために（
押出機の他に）設けねばならない。また、層流条件がス
タテイツク ミキサーの設計および運転の両者に考慮さ
れね（Ｉならないので、十分大きな横断面積のチユーブ
状ケーシングを採用することに−より、流速を低く保持
しなければならないことも実際問題である。その結果、
大きな横断面積を持つ材料のフローを十分に細分するに
は、多数の工程が必要である。上述の米国特許第３７５
１３７７号の明細書に記述の先行特許には、スタテイツ
ク ミキサーの能力を増大するのに数種のフロー仕切手
段が案出されている力ζ これでは以前にもましてます
ます構造と製造が複雑化する結果となる。更に、現在知
られているスタテイーツク ミキサーは冷却ジヤケツト
あるいは他の冷却手段を有せず、むしろチユーブ状ケー
シングの壁−を通じて内部から外気へ熱が自然に発散す
るようになつている。本発明に関連して行なつた実験−
テストによれば、少なくとも米国特許第３２８６９９２
号に開示のスタテイツクミキサ一では、ミキサーを流通
する材料の温度を思うままに制御することができず、材
料はしばしば冷却によつて降熱せずに数℃昇熱する傾向
を示すことさえあつた。更に、冷却ジヤケツトを加えた
実験テストによれば、少なくとも実用上望まれる高い生
産率では、フオームの均一性が不満足にも劣化する。何
故なら、ミキサーはフローの外部冷却層と熱い内部層と
を十分に混ぜ合わすことができないからと思われる。要
するに、低密度の押出熱可塑性フオームを得ることに関
する限りにおいては、現在最も信頼できる技術は、高い
投資費および運転費に拘らず、上述の米国特許第３１５
１１９２号に従い、第１押出機と第２押出機を直列に配
置して使用することに帰する。
本発明の目的は、発泡剤を含有する溶融材料を冷却する
装置を提供することにあり、該装置では上記材料のフロ
ーが非常に低い動力消費でもつて効率的に冷却および均
質化される。
他の目的は、コンパクトで頑丈なそして特に安価化する
簡単な機械加工工程を得ることのできる形状の上記装置
を提供することである。更に他の目的は、既一存の熱可
塑性合成フオーム用押出機に容易に適用しうる形状の上
記装置を作ることである。その他の目的および利点につ
いては、以下の説明から明らかであろう。即ち、本発明
は（１）個もしくはそれ以上のスクリュ一を持つ熱可塑
性合成フオーム用押出機を提供する。
かかる押出機は、そのバレルに液状の揮発性発泡剤を注
入する手段、および上記発泡剤が加圧下で十分に分散し
ている溶融熱可塑性合成樹脂のフローがバレルによつて
供給される押出ヘツドを有し、上記樹脂フローを冷却し
上記押出ヘツドと上記バレルを接続する装置によつて特
徴づけられる。かかる冷却装置は、（ａ） ２つの対向
面と、該両対向面の一方から他方へ貫通する少なくとも
１列の通路（または孔、以下同様）を有する冷却金属プ
ロツク、（ｂ）上記対向面の第１面に上記樹脂フローを
導入するための入口マニホールド流路および対向面の第
２面から広がる出口マニホールド流路、（ｃ）上記列の
通路の並び方向と少なくとも実質的に同方向に向けられ
、且つ上記金属プロツクの第２面を側壁の１つとして有
する出口マニホールド流路であつて、上記列の個々の通
路が出口マニホールド流路の方向を横切る方向で且つ出
口マニホールド流路の方向に沿つて順次に出口マニホー
ルド流路に開口している上記出口マニホールド流路、お
よび（ｄ）液状冷媒で金属プロツクを冷却するための、
該プロツクに隣接する少なくとも１つの冷却流路から成
る。
また、入口マニホールド流路も上記列の通路の並び方向
と少なくとも実質的に同方向に向けられ、且つ上記金属
プロツクの第１の面を側壁の１つとして有していること
が有利であり、それによつて、個々の通路が入口マニホ
ールド流路の方向を横切る方向で且つ入ロマ斗ホールド
流路の方向に沿つて順次に入口マニホールド流路から分
岐する。
通路は、一定の円形断面形状であることが有利である。
特に有利な具体例においては、通路の長さ／直径比は実
質的に１０：１を越えず、その結果、通路内の圧力低下
は特に低い値内に維持される。
更に、単一の金属プロツクに代えて、当該装置は、上記
（ｂ）および（ｃ）に記載の各入口および出口マニホー
ルド流路および（ｄ）に記載の冷却流路と共に（ａ）に
記載の追加の冷却金属プロツクを有していてもよく、第
１金属プロツクの出口マニホールド流路を第２金属プロ
ツクの入口マニホールド流路に接続して、これにより相
互に連続した複数の冷却工程が得られる。それぞれの場
合、本発明の特徴によれば、入口マニホールド流路と出
口マニホールド流路を連結する通路の全断面積は、入口
マニホールド流路の有効断面積よりも大であることが望
ましく、また出口マニホールド流路のそれより大である
ことが望ましい。次に添付図面を参照して本発明を具体
的に説明する。
第１図に示される押出機１０は、粒状の熱可塑性合成樹
脂用ホツパ一１２を有し、上記樹脂は１個もしくはそれ
以上のスクリユ一（図示せず）を有する押出機バレル１
４で加圧下溶融状態にされる。
本発明は、２個のかみ合いスクリユ一（特に、コロンボ
システム（ＣＯｌＯｍｂＯｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる
共回転スクリユ一）を持つ押出機に使用するのに特に有
利である。この押出機は今まで中密度（０．１５〜０．
４ｇ／ＣＣのフオームを得るのにより一層適当であるが
、低密度（０．０３〜０．１５ｇ／Ｃｃ）のフオームの
場合はそうでないとされている。液状揮発性発泡剤の注
入のため、バレル１４の中間部分にはインセッター１６
が設けられている。このゾーンでは、バレル中の溶融樹
脂の温度は融点をかなり（ほぼ９０〜１００℃程度）越
えているので、溶融樹脂の粘度は発泡剤を速かに均一に
溶解させるのに十分に低い。このゾーン゛でのスクリユ
一による樹脂の圧縮度は高く、王として発泡剤の性質お
よび注入量に基づく。一般に、付随的に伴う圧力は、２
００〜３００ｋ９／ｄが好ましい。バレルの端部１４′
は冷却することが好ましく、この目的には必要ならばこ
の部分のスクリユ一の内部冷却と組合せて、簡単な外部
油循環ジヤケツトを設けることで十分である。このよう
にして、溶融樹脂の温度ぱ、処理すべき樹脂および使用
発泡剤にもよるが、通常所望の押出温度を２０〜５『℃
越える程度にまで予め減少される。一例として、高分子
量のポリスチレン（例えばＤＯＷ６８６）にーフレオン
１１とフレオン１２の５０／５０混合物を７〜８％加え
た場合では、推しよう押出温度は約１２５℃と思われる
。同じポリマーにペンタンを７〜８％加えた場合の推し
よう押出温度は１１０℃と思われるが、低密度ポリエチ
レン（例えばモンテジソン（ＭＯｎｔｅｄｉｓＯｎ）の
ＱＧ）にフレオン１１４を１２〜１４％加えた場合の押
出温度は約１００℃である。これらの温度に相当する粘
度値は、既に上記で説明した理由から、バレルの端部１
４惚”得ることは実際には不可能である。上記提案の限
られた予備冷却では、端部１４′の材料の粘度は、バレ
ルやスクリユ一の機械強度になお適合する程度で、また
いかなる場合にも上記冷却手段によつて放散しうる限ら
れた摩擦熱に相当する程度に到達するにすぎない。多く
の商業的押出機はバレルの端部に冷却手段を具備する。
我社の押出機ＲＣ４ｌ／Ｅはその一例である。このよう
にして得られる溶融樹脂の連続フローは、発泡剤を樹脂
中に均一溶解一しており、バーレル１４から押出ヘツド
１８に供給される。
該押出ヘツドはそれ自体多少公知の狭い押出オリフイス
を携帯し、その形状は所望のフオーム形状に遁合する。
特殊な場合としでは、以一下により詳しく検討するが、
それはフオームチユーブの押出に適合する環状オリフイ
スに関するものである。本発明によればミ押出ヘツ下１
８とバレル１４間に冷却装置２０が介在−されており、
これはバレルの自由端に固定され、それ自体はヘツド１
８を支持する。
冷却装置２０は、可動部材を持たない熱交換器であり、
その冷側に冷却液（例えば油）が所定温度で連続供給さ
れる。本発明の目的の一つは、この冷却装置でもつて、
上記樹脂フローを十分均質な状態で、冷却液の温度にほ
ぼ近い温度に制御可能に冷却することである。即ち、高
能率で冷却することで−ある。第２および３図において
、２２は良好な熱伝導体である金属、好ましくはアルミ
ニウムの平らな方形のプロツクを示し、これは相互に平
行な２つの大きな対向面２２Ａ，２２Ｂを有する。
プロツク２２には、断面円形の貫通孔２４の平行な列（
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）が設けられており、ごの孔は上記
面に対し、少なくとも実質的に垂直であり、また好まし
くは相互に同一のものである。プロツク２２は、周辺シ
ール状態でハウジン゜グ２６にはめ込まれ、ハウジング
にはプロツクの全周においで冷却油循環のための流路２
８が形成されている。プロツク２２の面２２Ａは、溶融
樹脂のプロツク２２への入口フローのためハウジング２
６に形成されるマニホールド流路３０の縦側壁を構成す
る。入口マニホールド流路３０の縦方向は、第３図の矢
印３２で示され、孔２４の列Ａ・・・Ｅの方向に一致し
ている。それ故、各列の孔はマニホールド流路３０から
順に、マニホールド流路の方向を横切つて、即ち実際に
はマニホールド流路中の樹脂のフローを横切つて分岐す
る。換言すれば、マニホールドの樹脂のフローは、プロ
ツク２２の面２２Ａ上をはつて、各列Ａ・・・Ｅの各孔
に順に達する。図示の如く、孔２４の軸方向に計測され
たマニホールド流路３０の幅がフローの方向、即ち列Ａ
・・・Ｅ゛の方向にゼ゛口まで漸進的に減少することが
望ましい。実質的に同様な状態で、プロツク２２の対向
面２２Ｂから、出口マニホールド゛流路３４が広がり、
その縦方向は列Ａ・・・Ｅのそれに一致し、これも矢印
３２で示される。
このように、面２２Ｂは、マニホールド流路３４の縦側
壁を構成し、各列Ａ・・・Ｅの孔２４はこのマニホール
ド流路の縦方向を横切つて該流路に順次開口する。この
結果、この場合もまた、マニホールド流路３４の溶融樹
脂のフローは、プロツク２２の面２２Ｂ上を方向３２に
はう。与えられた矢印からも明らかなように、これらの
状態で、各列の連続孔２４によつて排出された樹脂の冷
却された部分フローは、マニホールド流路中の一般フロ
ーと実質的垂直に衝突して、材料の効果的な混合を起こ
し、その結果、温度の均一化を果たす。孔２４の方向に
計測される出口マニホールード流路３４の幅は、プロツ
ク２２の面２２Ｂに沿つてゼロから漸進的に増大する。
このマニホールド流路３４の断面の増大の１漸進８は、
マニホールドのいずれのポイントにおける特定の流速（
ｇ／秒／ｄ）が実際実質的に同じとなるように、各列の
連続孔から受容されるフローに（多かれ少なかれ）比例
する。全体の同様な考慮が、入口マニホールド流路３０
の断面の漸進的減少にも有効である。マニホールド流路
の「有効」断面積は、材料の全フローを受容する断面積
であり、第２図のＳ１とＳ２のそれぞれで示される。本
発明によれば、孔の全体が材料の１つのマニホールド流
路から他の流路への通路の縮少（面積の点から）を構成
しないように、孔２４の全断面積は断面積Ｓ１より大き
く、また好ましくは断面積Ｓ２よりも大きいことが望ま
しい。孔２４の直径は、押出機の生産能力に多少とも比
例して比較的広範囲内で選定することができ、通常約３
〜１０ｍｍである。約２５０ｋｇ／時間以上もの高い能
力の特殊な場合では、１０龍以上の直径が採用されてよ
い。各孔の通過は樹脂粘度の上昇を伴い、孔が長くなれ
ばなるほど大きく増大するので、孔の通過によつて生じ
る圧力低下（Ｋｇ／Ｃ［［ｉ）がその孔の長さ／直径（
１／ｄ）比に大いに依存することは明らかであり、また
圧力低下が大きくなればなるほど、本発明に係る冷却装
置によつて消費される動力が増大することも明らかであ
る。しかし、他方においては、樹脂フロー中に揮発性発
泡剤が存在する場合、当該装置はある一定の反対圧力を
生じること、即ちある一定の圧力低下を起こすことが必
要である。実際のテストでは、上記反対圧力の最適値の
範囲、即ち約１５〜約３５ｋ９／ｄが存在することが認
められる。この予期しない事実は、これらの値が、溶融
樹脂中の発泡剤の溶解をもたらし維持するのに押出機に
必要とされている反対圧力（２００〜３００１＜９／ｄ
）の小部分のみを構成するものである限りでは、極めて
有利である。従つて、本発明に係る冷却装置は、消費動
力の相当する小さな増加を伴なうだけであり、このため
、既存の押出機に偏見を持たず一にこれにも使用するこ
とができる。更に実験的テストによれば、上述の事実の
下で、次表に示される値が得策であることが証明される
。これらの値によつて、樹脂フローは最適押出温度に非
常に接近した温度まで冷却さ−れうる。
また、上記表から、孔の直径が６ｍ１を起える場合では
、１／ｄ値は非常にわずかしか変化しないことが注目さ
れる。しかしながら、実際では、単一の冷却プロツク、
例えば直径６ｎおよび長さ１２０１１Ｌ７！Ｌの孔を有
するプロツクで、高い１／ｄ値を使用することは得策で
はない。
その代わりに、二段の即ち２つの連続した冷却プロツク
による冷却を行うことが好ましく、これにより共同で所
望の１／ｄ比が実現される。このような第２プロツクは
、第２図の２２′で示され、第１プロツク２２と同一で
あり、２個のプロツクは同一平面にあり、先の３２（第
３図）で示した方向と同一に整列している。プロツク２
２／は先で述べたハウジング２６内にシール状態ではめ
こまれでおり、そして冷却油の循環のための流路２８′
によつて囲まれている。２２′Ａと２２′Ｂは、孔２４
を有するプロツク２２の面２２Ａおよび２２Ｂと同様に
、２つの平らな対向面を示し、該対向面間を孔２４′ｌ
）５延びている。
出口マニホールド流路３４は方向３２において、第２プ
ロツク２２／の入口マニホールド流路３０′と直接接続
し、出口マニホールド流路３４′は面２２′Ｂから始ま
る。マニホールド流路３０′，３４′およびそのプロツ
ク２２′との関係に対しては、マニホールド流路３０，
３４およびプロツク２２に関して行つたのと同様な説明
を適用できる。マニホールド流路３４′は押出ヘツド内
に通じるかまたは（必要ならば゛）更に他の冷却プロツ
クの入口マニホールド流路と接続する。第２図に示され
る如く、２個のみのプロツクが存在するとすれば、各プ
ロツクによつて実現するｌ／ｄ比は、選定された全比の
半分が好ましく、このように、６ｍｍの孔で２０：１の
比を得るには、プロツク２２，２２′の厚さ（孔の長ざ
）はそれぞれ、６０ｍｍとなる。第２および３図に係る
装置は、小流量の樹脂に特に有用である。
比較的大きな量、特に１００１＜ｇ／時間以上の場合で
は、第４および５図に示される具体例が好ましい。この
具体例において、第１の冷却プロツクはアルミニウムの
円筒状のシリンダースリーブによつて形成さ−れ、有利
には端と端を接して配列された２個のリン゛グ４０，４
０′によつて形成される。
同様に、第２の冷却プロツクはアルミニウムの円筒状の
シリンダースリーブによつて形成さべ有利に向かい合つ
て配列された２個のリング４２，４２′によつて形成さ
れる。リング（または冷却プロツク、以下同様）４０，
４０′，４２，４２′０）すべてのシリンダー外面は、
同じ直径、例えば２６０ｍ７！Ｌを有し、そしてそれら
のシリンダー内面は、同じ直径、例えば１４０ｍ７！Ｌ
を有する。従つてミ リングの半径厚さは６０ｍ７ｆＬ
となり、これはリングにあけられた半径孔４４のそれぞ
れの長ざである。それぞれのリングはその周囲に多数組
の孔４４を有し、図示の場合では、各リングは６組の孔
を有し、そして各組は互いに等間隔にある４０個の孔を
有する。孔の直径は例えば７一綱であり、このためプロ
ツク４０〜４０′（およびプロツク４２〜４２７）の４
゜８０個の孔の全面撰は、１８４，８ｄとなる。２個の
プロツクから実現されるＩ／ｄ比は、７×２＝１７．１
４で、これは上記表中の値に相当する。
プロツク４０〜４０５および４２〜４２′の間には、円
形のデイスク４６が介在され、上記デイスクの外径はリ
ングのそれに等しく、そしてこのようにして形−成され
るパイル（Ｐｉｌｅ）は、円形断面のチユーブ状ケーシ
ング４８の軸Ｘを中心とし、その両端には、上記パイル
を介在して堅固４こ締める２個の円形ヘツドプレート５
０，５２が密閉状態でボルト締めされている。ヘツドプ
レート５０は、リング４０の内部キヤビテ不と接続する
円形の中心開口５０′．およびハブ−５『２を有し、上
記ハブによつてζ第４図の装置は第１図の押出機バレル
の端部１４′に軸方向にねじ込まれ、第１図で示される
装置２０を構成する。ハブ５０′５の内側には、温度プ
ローブ５１が半径方向に貫通している。同様に、ヘツド
プレート５２はリング４２′の内部キヤビテイと接続す
る円形の中心開口５２（および第１図の押出ヘツド一１
８にねじ込むためのチユーブ状ハブ５２′５を有する。
温度プローブ５３がハブ５２′７に半径方向に貫通する
。デイスク４６から開口５０′，５２′＆こ向かつて、
２個の一般の円錐形トーピ一 ド一５４，５６のそれぞ
れが軸方向に延びている。
トーピード”５４は、プロツク４０〜４−０′ｆ）シリ
ンダー内面で、円形断面のチユーブ状入口マニホールド
流路５８を形成し、その半径幅は、プロツクの軸外端か
ら軸内端に向かつて漸進的にゼロまで減少する。同様に
、トーピード゛５６はプロツク４２〜４２′の内面で、
円形断面のチユーブ状出口マリホールード流路６０を形
成し、その半径幅はプロツク４２〜４２′の軸外端から
軸内端に向かつて漸進的に減少する。マニホールド流路
５８，６０の最高断面積（図示の具体例において）は９
８．６ｄとなり、従つてこれは各プロツクの孔の全面積
（１８４．８ｃＩｉｉ）より小さい。ケーシング４８の
内面はリング４０，４０′，４２，４２′およびデイス
ク４６の半径外面で、円形断面のチユーブ状出口マニホ
ールド流路６２、円形断面のチユーブ状入口マニホール
ド流路６４、および２個のマニホールド流路間のチユー
ブ状直接連接部６６を形成する。各マニホールド流路６
２，６４の半径幅は、連接部６６から各プロツク４０〜
４０′，４２〜４２′の軸外端に向かつてゼロまで減少
する。連接部６６の断面形状は一定で１６７ｄの面積を
有し、この面積もまた、各プロツクの孔の全面積（１８
４．８ｄ）より小さい。第４図において見られるように
、第３図のプロツク２２の列Ａ・・・Ｅ−と同様に、第
４図の４個のリング一４０，４０′，４２，４２′０）
孔４４もまた、軸Ｘに平行で第３図の方向３２に匹敵す
る共通方向に少なくとも実質的に延びる列（４０列／プ
ロツク）を形成する。特に、上記孔４４は、関連プロツ
クの軸を含む角度を成した等距離の面に少なくとも実質
的に位置する４０の列を形成する。その結果、第４図の
装置に流入する材料は、第３図に関して既に述べたのと
実質的に同様な処理（冷却および混合）を受ける。ヘツ
下プレート５２の内面に対するリング４２／の支持面の
内部には、ねじ込み連接部７２を介して外部に通じる環
状の平らなキヤビテイ７０が上記内面に形成されている
。
キヤビテイ７０は、リング４２′の少なくとも１個の縦
通路７４を通じて、リJャOＡ２に形成された同様なキヤ
ビテイ７６と連通する。次に、ギア”ビテイ７６は、リ
ング４２の少なくとも１個の縦通路７８を通じて、デイ
スク４６の隣接面に形成された同様なキヤビテイ９０と
連通し、これから少なくとも１個の縦通路９２が分岐し
、これはデイスクの他面に形成された同一のキヤビテイ
９４と連通する。キヤビーテイ９４は、リング４００少
なくとも１個の縦通路９６を通じて、リング４０′に形
−成された同一のキヤビテイ９８と連通する。最後に、
この後者のキヤビテ不は、リン゛グ４０の少なくとも１
個の縦通路１００を通じて、ヘツドプレート５０の内面
に形成され、ねじ込み連接部１０４を介して外部に通じ
る同一ーのキヤビテイ１０２と連通する。このようにし
て、冷却油の制御可能なフローは、連接部７２に絶えず
供給され、４個のアルミニウムリングを冷却せしめ、次
いで連接部１０４から排出される。この方法で、本発明
の好ましい使用法に従い、樹脂フローは向流で冷却され
る。冷却油フローの制御は、２個の温度プローブ５１，
５３の管理下で達成される。プローブ５１は押出機（第
１図）のバレルの最後部１４′での冷却温度を示すが、
プローブ５３は最終温度（押出温度）を示す。必要なら
ば、第２図および第３図に関して述べた原理に従い均質
化効果が生として出口マニホールド流路６０および６２
でもたらされるという事実を考慮して、冷却および／ま
たは均質化を改良するために、第４図に示すタイプの装
置を２個連続して接続させてもよい。次（ζ例を挙げて
本発明を具体的に説明する。
例１第１図の押出機１０は、１８０〜２２０ｋｇ／時間
の実生産用に設計された、我社の１Ｍ０ｄ．ＲＣ４１／
Ｅ」である。
これは二軸スクリユ一押出機で、共回転スクリユ一を有
し、そのｌ／ｄ比は２１／１であり、スクリユ一の回転
速度は８．５〜２８ｒｐｍに制御可能であり、制御可能
動力は１４〜５０馬力である。部分１４牡外面から冷却
され、この部分のスクリユ一は内面から冷却される。押
出機のバレルに使用される冷却装置２０を、第４図およ
び第５図に関して述べた方法で構成し調和させる。押出
ヘツド１８は、５００Ｘ５０ｍ７Ｊ！の横断面を持つ平
らなフオームスラブを押出するための、通常の非冷却ダ
イである。押出機の供給材料は、ＴＡＬ（モンテジソン
）ポリスチレンの粉末に核剤のクエン酸および重炭酸ナ
トリウムを少量混合したものから成る。押出機は２３ｒ
ｐ１（５０馬力）の一定速度で運転される。装置２０は
油で９０℃に冷却され、また同温度で油は部分１４′の
冷却にも使用される。フレオン１１とフレオン１２の５
０／５０混合物を、樹脂に対して、１２重量％の割合で
インセクター１６に供給する。プローブ５１，５３で示
される温度はそれぞれ、１４０〜１４２℃と１２０〜１
２２℃である。２２０ｋ９／時間の生成物が得られ、こ
れは密度０．０３２ｇ／ＣＣを有する。
かかるスラブの幅の異なる点における密度差は、０．０
０１ｇ／ＣＣを越えない。スラグは両面に、美しくなめ
らかで、均一なスキン層を有する。これらの条件下で、
装置２０によつて吸収され動力は約７馬力である。例２
（比較例）装置２０を取除き、押出ヘツド１８を押出機
の部分１４０出口に直接取付け、そして例１の条件下で
押出機の運転を試みる。
得られる生成物は均一でなく、亀裂し且つ破壊したセル
を有する。押出温度は１３８℃付近である。１５０１＜
９／時間の比較的均一で０．０５０−０．０５５の密度
を有する生成物を得るには、スクリユ一の速度を１６ｒ
ｐｍにおよびフレオン量を８％に下げることが必要であ
る。
この場合の押出温度は１３５〜１３６℃である。例３（
比較例） 本例は、装置２０の代わりに、米国特許第３２８６９９
２号に開示の内径８へ長さ約１．９ｍを有し１４工程か
ら成る「スタテイツク ミキサー」を使用する以外は、
例１と同条件で実施した。
１３７〜１３８℃の如き高い押出温度が得られた。
上記ミキサーによつて吸収される動力は、わずか約３馬
力であつたが、フオームは破壊セルのため不満足であつ
た。フレオン量を約７％に下げた場合のみ、得られるフ
オームは約０．０５ｇ／Ｃｃの密度を有し、満足に正常
であつた。例４（比較例） 本例は、例３の「スタテイツク ミキサー」を使用し、
該ミキサーをオールジャケットで外部から冷却する以外
は、例１と同条件で行つた。
入口部のオイル温度は約１００℃であつた。材料の押出
量を約１５０ｋｇ／時間に下げた場合のみ、得られるフ
オームは、気泡構造の好ましい均一性に対して有意義な
傾向を示し、その密度は０．０３５ｇ／Ｃｃ程度のもの
であつた。例５ 本例は、材料の流量を１８０ｋｇ／ＨＩに旧人冷却油の
入口温度を９３℃に下げる以外は、例１と同条件で行つ
た。
１１７℃の押出温度が得られ、押出フオームは０．０２
９ｇ／ＣＣの均一な密度を有していた。
この結果によれば、本発明に係る冷却装置２０の実用性
は明らかである。しかしながら、実用的見地からは、例
１に記載の条件が望ましいと思われる。この場合、たと
えフオーム密度は０．０３２ｇ／ＣＣとなるが、生産速
度は実質的により高いものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明熱可塑性フオーム用押出機の一例を示す
簡略図、第２図は冷却装置の基本例を示す縦断面図、第
３図は第２図の装置に使用する冷却金属プロツクの一例
の平面図、第４図は冷却装置の好適例を示す軸方向断面
図、および第５図は第４図の装置に使用する冷却金属プ
ロツクの一例の一部断面正面図である。 １０・・・・・・押出機、１２・・・・・・ホツパ一、
１４・・・・・・バレル、１４１・・・・・・バレル端
部、１６・・・・・・インセクター、１８・・・・・・
押出ヘツド、２０・・・・・・冷却装置、２２，２２ｔ
・・・・・プロツク、２２Ａ，２２′Ａ，２２Ｂ，２２
′Ｂ・・・・・・対向面、２４，２４′，４４・・・・
・・孔（または通路）、２６・・・・・・ハウジング、
２８，２８ｔ・・・・・流路、３０，３０′，３４，３
４′，５８，６０，６２，６４・・・・・・マニホール
ド流路、３２・・・・・・方向、４０，４０′，４２，
４２ζ・・・・・リング（またはプロツク）、４６・・
・・・・ディスク、４８・・・・・・ケーシング：５０
，５２・・・・・・ヘツドプレート、５０′，５２ｔ・
・・・・開口、５０″，５２′ｔ・・・・・ハブ、５Ｖ
，５３・・・・・・温度プロース ５４，５６・・・・
・・トーピード、６６・・・・・・連接臥 ７０，７６
，９０，９４，９８，１０２・・・・・・キヤビテイ、
７２，１０４・・・・・・ねじ込み連接部、７４，７８
，９２，９６，１００・・・・・・縦通路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ バレル、該バレルに液状揮発性発泡剤を注入する手
    段、および上記揮発性発泡剤が加圧下で十分に分散して
    いる溶融熱可塑性合成樹脂のフローをバレルから受容す
    るために配設された押出ヘッドを有する熱可塑性合成フ
    ォーム用スクリュー押出機において、上記樹脂フローの
    冷却装置として、（ａ）２つの対向面と、該両対向面の
    一方から他方へ貫通する少なくとも１列の通路を有する
    冷却金属ブロック、（ｂ）上記対向面の第１面に上記樹
    脂フローを導入するための入口マニホールド流路および
    対向面の第２面から広がる出口マニホールド流路、（ｃ
    ）上記列の通路の並び方向と少なくとも実質的に同方向
    に向けられ、且つ上記金属ブロックの第２面を側壁の１
    つとして有する出口マニホールド流路であつて、上記列
    の個々の通路が出口マニホールド流路の方向を横切る方
    向で且つ出口マニホールド流路の方向に沿つて順次に出
    口マニホールド流路に開口している上記出口マニホール
    ド流路、および（ｄ）液状冷媒で金属ブロックを冷却す
    るための、該ブロックに隣接する少なくとも１つの冷却
    流路から成る冷却装置を、上記押出ヘッドとバレルの間
    に介在させたことを特徴とする押出機。 ２ 入口マニホールド流路もまた、上記列の通路の並び
    方向と少なくとも実質的に同方向に向けられ、且つ上記
    金属ブロックの第１面を側壁の１つとして有していて、
    個々の通路が入口マニホールド流路の方向を横切る方向
    で且つ入口マニホールド流路の方向に沿つて順次に入口
    マニホールド流路から分岐する上記第１項に記載の押出
    機。 ３ 通路は実質的に円形断面を有し、且つその長さ／直
    径比が実質的に１０：１を越えない上記第１項または第
    ２項に記載の押出機。 ４ 冷却装置は、上記第１項の（ｂ）および（ｃ）に係
    る各入口および出口マニホールド流路および（ｄ）に係
    る冷却流路と共に（ａ）に係る追加の冷却金属ブロック
    を有し、第１金属ブロックの出口マニホールド流路が追
    加の金属ブロックの入口マニホールド流路に接続されて
    いる上記第１項、第２項または第３項に記載の押出機。 ５ 各通路の長さ方向において計測される、入口マニホ
    ールド流路の幅が漸進的に減少し、そして出口マニホー
    ルド流路の幅が漸進的に増大する上記第１項乃至第４項
    のいずれかに記載の押出機。 ６ 入口マニホールド流路と出口マニホールド流路を連
    結するすべての通路の全断面積が、入口マニホールド流
    路の有効断面積より大である上記第１項乃至第５項のい
    ずれかに記載の押出機。 ７ 上記連結通路の全断面積はまた、出口マニホールド
    流路の有効断面積よりも大である上記第６項に記載の押
    出機。 ８ 冷却金属ブロックが円筒状のシリンダースリーブで
    あり、そして通路が放射状をしており且つ金属ブロック
    の軸を含む平面に少なくとも実質的に位置する多数の列
    を形成し、金属ブロックの端面がそれぞれの冷却流路に
    よつて冷却されている上記第１項乃至第７項のいずれか
    に記載の押出機。 ９ 円筒状のシリンダースリーブが、端と端を接して配
    設された少なくとも２個のリングから成り、その間に、
    冷却流体の循環のために金属ブロックと同軸の環状キャ
    ビティが形成されている上記第８項に記載の押出機。 １０ マニホールド流路の１つが、環状断面を有し且つ
    スリーブの半径内面とスリーブの第１端からスリーブの
    中に軸方向に突き出ているトーピードとによつて形成さ
    れており、このマニホールド流路の半径方向の幅は上記
    第１端に向かつてゼロまで減少し、そして第２マニホー
    ルド流路が環状断面を有し且つスリーブの半径外面とス
    リーブを取り囲むチューブ状ハウジングとによつて形成
    されており、第２マニホールド流路の半径方向の幅はス
    リーブの第１端からその反対端に向かつてゼロまで減少
    している上記第８項または第９項に記載の押出機。
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