JPS6054849B2 - 発泡樹脂シ−トの押出成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、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、円環状間隙を持つた
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
得るには困難を伴なう。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Ｊ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、同時に発泡によつて各方向
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（円周丁方向）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つているため
に、口金を出た当座は膨張が自由でない。従つて、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、従つて円筒の断
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つて、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には、円
筒状に成形された樹脂が、プラグの球状面に沿つて進行
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
は、口金における円環状間隙の長さの２乃至４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、樹脂等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つて進！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
面は縮むこととなり、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ｊをおいて生成されることとなるからである。従つ
て、円筒状間隙を持つた口金を用いて、高発泡押出シー
トを製造しようとする場合に、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つた
。 ４円筒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、口金の先端に押出方向に沿つて先広
がり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、特公昭３９−１６９４６号
公報および特公昭４３−１７８２５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
るのをかなり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、従つて縞のない良
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、円筒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或る方向に回転させるととも
に、内径壁・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、押出インフレーシヨン法によつて非発泡のフィ
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つて
、フィルムの厚い部分ばかりが１個所に重なつて巻取ら
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取荷姿を改良しよ
うとするものであつて、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、既に知られた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１回転させるのに大体１０ないし２紛を要するほ
どであるが、この発明では回転が早くて、１分足らずの
うちに１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、押出によつ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つて、回転の目的が異な
つている。その上に、そこで用いられる口金は、円筒状
間隙を備えたものでフなく、環状に並ぶ小孔群を内外に
２列にわたつ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、１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。

この発明は、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
端がわで円筒状間隙を構成する外型壁面及ひ／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つている。

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を説明する
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、１
は口金の外型、２は口金の内型、３は樹脂通路、４はブ
リッジ部であつて、内型２を外型１内で支えるためのも
のである。５は外型１の先端部、６は内型２の先端部で
ある。

先端部５と６との間には、樹脂通路７が形成され、樹脂
通路７は樹脂通路３に連通している。樹脂通路７は、横
断面が円環状をなしている。先端部５及び６は、樹脂通
路７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３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２の周りに沿つて進行し、内型２によつて筒状に
形成される。次いで樹脂は、樹脂通路７内を進行する。
このとき、樹脂通路７ては外型の先端部５が、樹脂通路
７の軸の周りに回転せしめられる。また、内型の先端部
６が、先端部５の回転と反対方向に回転される。上での
説明では、先端部５と６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５と６とが、必ずしも同時
に回転される必要はない。

先端部５が回転され先端部６が静止していてもよく、逆
に先端部６が回転され、先端部５が静止していてもよい
。樹脂通路７を出た樹脂は、その中に発泡剤を含んでい
るため、先端部５及び６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８はラツパ状に広がる。

先端部５も６もともに回転させないときは、ラツパ状に
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。
ところが、先端部５又６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、こうしてラツパ状と
なつた樹脂円筒をプラグに沿つて進行させ、その後に円
周の１ケ所を切断して平面状に展関し、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８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０．５Ｔｍないし２５７ｍで幅１００ｍ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０．５Ｔｍ以下のものは、発泡体として得難く、厚み
２５ｗ１ｎ以上になると、シ１−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１００ｍ１ｎ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４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、樹脂通路
７に面する外型先端部５のうちの、一部９だけが回転す
るものであつてもよい。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は口金先端にある円筒状樹脂を展関し
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は内側壁
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、ｄ／ｂ＝Ｔａｎγ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γ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図に示すようなものとな
つた。

このような実験結果を多数綜合すると、一般に角βと角
γとの和が２０ないし６０度の範囲内にあるとき、回転
の影響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−１ｃ／こｂ
である。同様にγ＝Ｔａｎ−１ｄ／ｂである。従つて、
ｃとｄとが互いに反対方向を向いている場合には、回転
の影響は、Ｔａｎ−１ｃ／ｂとＴａｎ−１ｄ／ｂとの和
となつて現われる。この和が２０ないし６０度の範囲内
にあるとき、とくに好結果がもたらされくる。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６０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γ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、適当な回転
偏角は２０ないし４５度、好ましくは２５ないし４０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６０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、シートの巻取りが困
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、同一効果を出すためには回転数を
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つて捩れる傾向
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６０度ない
し１５度、さらに好ましくは４５度ないし２０度とする
。これは、半頂角が６０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。また、１５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４図に示したように、口金の先端
にはテーパーのない樹脂通路部分、すなわち平行な樹脂
通路部分１０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１０ＴｆｒＩｎ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ていてもよく、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。

発泡剤は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
ーテルなど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、アゾジカーボンアミ
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関し、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
ロ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、具体例について説門明
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６の押出面における外径が１
３２Ｔｖｎで、間隙幅が０．５Ｔｓｆｔ１傾斜角αがフ
３０度のものを使用した。この口金を口径９０ＴＷＬの
押出機の先端に取付け、内型先端部６と外型先端部５と
を互いに反対方向に１分間で４回までの割合で回転でき
るようにした。回転機構は、第４図に示すように内型１
６はスパーギヤー１１と１２との咬み合わせで、外型１
７はスパーギヤー１３，１４及び１５の咬み合わせで反
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０．９１２でメルトインデックス０
．３のもの）１０鍾量部に、タルク（気泡調整剤）１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１５重量部の割合に押出機中で圧入した。スクリュ回
転数を１分間に６０回転とし、樹脂を１時間に６０ｋ９
の割合で押出した。口金先端部５及び６を回転させない
ときは、円周方向に大きく屈曲し、従つて押出した円筒
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５及び６の回
転数を増大させるに従つて屈曲が少くなり、従つて外観
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６３であり、内型と外型とを各々１分間に１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４１であつた。
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２５となつた。

さらに、３回転のときフラット度１８となり、４回転の
ときフラット度１１となり、全く平坦なポリエチレン発
泡シートとなつた。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り、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つてシートを平板の上に置
き、屈曲によつて生じた山の平板からの高さＴ．Ｗｆｔ
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。Ｔｍｎとする。その上で、フラッ
ト度Ｆｄは、次の式によつて算出される。このフラット
度を目で見た惑じに結びつけると、Ｆｄ２Ｏ％以下では
平坦と見られ、Ｆｄ２Ｏ−５０％ては僅かに起状してい
ると見られ、市販されているポリスチレンの発泡シート
は、大体Ｆｄ４５％以下である。

Ｆｄが５０％以上になると、起状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４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５及び６を全体にわたつ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６の外径を９０ｍとし、平行な樹脂通路
１０における間隙幅を０．７５ＴｆｒＩｆｔ、平行な樹
脂通路１０の長さを２０ｍ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つた。そ
の場合、先端部５及び６を全く回転させないときには、
フラット度１００であつて、屈曲の目立つシートが得ら
れたが、先端部５及び６をそれぞれ反対方向に１分間３
回転の割合で回転させると、フラット度１５となつて、
屈曲の少ないシートが得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、 第４図及び第５図は、何れも の発明方法で用いる口金の一部切欠縦断面図でる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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、
   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つ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。 ４ 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６０
   度の範囲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。 ５ 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４項の何れかに記載
   する押出成形方法。 ６ 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１項ないし第４項の何れかに記
   載する押出成形方法。