JPS6364718A - 熱可塑性樹脂の発泡成形品の製造方法および装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は熱可塑性樹脂の発泡成形品、特に矩形断面を有
する連続した発泡成形品を押出成形法により製造する方
法及び装置に関する。

（従来の技術〕 熱可塑性樹脂の連続した矩形断面の発泡成形品は一般に
押出成形法により製造されている。すなわち、揮発性も
しくは熱分解性化学発泡剤が溶解もしくｊよ分散されて
いる熱可塑性樹脂の溶融物を、押出機の先端に付設した
ダイから押出し、ダイに連続して設置された両端開放の
空洞通路を有する賦形装置内を通過させ、成形品の形状
調整と冷却とを行わしめる。その間く前記発泡剤含有溶
Ｗ１樹脂は押出機ダイ出口から連続的に押出された後、
前記賦形装置の通路入日付近で発泡膨張して通路内に充
満し、発泡樹脂体の厚さと幅が通路の高さと幅に一致す
るように形状が整えられ、通路出口に向って進行し、後
続の引取装置によって引き出される。

前記方法において、発泡剤含有樹脂が賦形装置の通路内
で発泡膨張して通路の壁に接触すると、接触面に通路壁
からの冷却作用により硬い外皮が形成される。一方弁泡
体の内部はまだ高温軟化状態であって樹脂が内部で発泡
しなから賦形装置内を進行する領域が存在する。従って
、内部樹脂の発泡による圧力のため、外皮が賦形装置の
壁に強く圧接される。発泡成形品の外面、に平滑性を有
する硬質の連続皮膜を形成するためには、外皮が賦形装
置の壁に強（圧接されることは好ましいことであるが、
従来の賦形装置の壁部は構造的に固定されているため、
圧接面に大きな摩擦力が生じることになる。このような
摩擦力に打勝つように、強力なキャタピラ式の引取装置
を使用する場合は、発泡体の外皮が破れ中心の高温部が
引き伸ばされ、成形が持続しないことがある。そのため
、従来、摩擦係数の小さい弗素系樹脂（例えば四弗化エ
チレン重合体を素材としたもの）が通路壁にコーティン
グまたはうイニング加工されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、その場合でも、弗素樹脂コーテイング面
の耐久性に問題があり、コーテイング面の摩耗が激しく
、短い操業期間毎に再加工しなければならないという問
題点があった。さらに、前記従来の方法においては、押
出速度や樹脂温度、発泡倍率等のわずかな変動で押出機
ダイから出てくる樹脂に脈動が生じ、樹脂の発泡によっ
て通路壁に圧接されるまでの間、すなわち発泡体の成形
が完了する前に、その表面にひび割れが発生することが
多く、外観を損うばかりでなく、製品の機械的強度をも
減少させるという問題があった。従って、従来の賦形装
置を用いる方法では、比較的薄肉の断面形状、または極
めて低い発泡倍率（すなわち発泡圧力の小さい）の製品
しか得ることができず、厚物で発泡率の高い製品を得る
ことは困難であった。

本発明は上記従来法における問題点を解決するためにな
されたもので、賦形装置の通路の摩耗のための頻繁な保
守を不要とし、また厚物及び高発泡率の熱可塑性樹脂発
泡成形品をも高い生産性のもとに製造できる方法および
装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の構成は、発泡剤を含有する熱可塑性樹脂の溶融
物を、押出機の先端に付設したダイがら断面を路長方形
形状として押出し、前記ダイに連続して設置された賦形
装置の断面長方形の通路に通し、この間に前記通路内に
充満するように発泡および冷却固化させて、所定の形状
に調整された発泡成形品を製造する方法において、賦形
装置の通路断面の長辺を構成する対向壁を８１脂の移動
速度と同一の速度で走行させる方法及びその装置である
。

〔作用および効果〕

熱可塑性樹脂と発泡剤との混合物が、押出機内で溶融混
練され、ここで発泡剤が熱分解して発生したガスが溶融
物中に分散もしくは溶解された状態で押出様の先端に付
設したダイの押出孔より押出される。押出孔より押出さ
れた樹脂溶融物は、押出孔と中心軸が一致するように非
接合状態で設置されている賦形装置の通路入口付近にお
いて、ダイ内で保持していた圧力が急激に解放されるた
め、溶融物中に分散もしくは溶解し石いたガスが揮発し
て、樹脂が膨張し、発泡が始まる。そして最大発泡点に
達する前に賦形装置の通路内に導かれ、ここでさらに発
泡して膨張した樹脂が通路内に充満する。

ここにおいて通路断面の長方形の長辺を構成する対向壁
は機械的に駆動されて走行するのでこの間に発泡樹脂が
挟持されて走行対向壁と同一速度で移送される。一方通
路断面の長方形の短辺を構成する対向壁は走行しないが
摩擦係数の小さい物質で作られているので樹脂はこの壁
面と接しながら滑るようにして移行する。このようにし
て、通路内を移行する発泡樹脂は、その形状を規制する
２対の壁面を介して徐々に冷却され、次第に硬質で平滑
な外皮が形成されて、所定の形状に調整された後、通路
出口より発泡成形品となって引き出される。

この間、発泡樹脂が通路内を移行する初期段階において
、樹脂内層部は高温軟化状態で発泡がまだ続いており、
発泡により発生する圧力によって樹脂外皮面は壁面に強
く圧接される。賦形装置の出口より引き出される発泡成
形品の外皮面を、より一層平滑性を有する硬質の連続皮
膜で形成するためには、賦形装置の通路内で壁面に接す
る発泡樹脂の外皮面を、さらに強い力で壁面に圧接させ
る必要がある。強い圧接力は、押出孔より押出される溶
融樹脂の発泡倍率や押出量等の調整、あるいは通路内を
移行する発泡樹脂の速度すなわち走行対向壁の走行速度
を調整することにより与えられる。この場合、試形装は
の通路を構成する壁部が、従来の方法で用いられている
ような固定された構造のものであれば、強い圧接力によ
り壁部と発泡樹脂との接触面に大きな摩擦力が生じ、そ
の結果、発泡体の安定的成形を阻害する大きな威因とな
る。しかし、本発明によると、賦形装置の通路を構成す
る走行壁と樹脂とは同一速度で移行するので、樹脂がこ
の壁面に強く圧接されてもこの部分には大きなＩ！Ｉ擦
力を生じることがなく、却って強い圧接力により平滑に
研摩された対向壁の壁面と発泡樹脂の外皮面との密着度
が高くなって壁面からの冷却効果が増すために、より一
層望ましい外観を有する連続皮膜が形成されることにな
る。

一方非走行の対向壁に発泡樹脂の側面が強く圧接される
と、当然ブレーキ作用が生じることになるが、走行する
対向壁と非走行の対向壁とを比較すると、前者の方が著
しく大きい面積を有し、また非走行対向壁を四弗化エチ
レンのごとき摩擦係数の小さい材料で構成すれば、非走
行対向壁の壁面に生じる摩擦力より走行対向壁が樹脂に
及ぼす引張力の方が大きく、樹脂を引裂く力は発生しな
い。

また、機械的に駆動する一対の対向壁を備えた本発明の
賦形装置は、押出量や発泡倍率等の瞬間的な変動で押出
孔から押出される溶融樹脂の流れが脈動することがあっ
ても、発泡体の円滑な進行や安定した成形性を確保する
効果を有し、良好な外観を有する発泡成形品を製造する
ことができる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。スク
リュウ２を装填した押出機１の先端に厚みに比べて幅寸
法の大きい押出孔４を有するダイ３が付設さされており
、ダイ３に臨んで賦形装置１０が配置される。賦形装置
１０は上下の走行対向壁１１．１１’　と、側方の非走
行対向壁１２゜１２′とで構成される発泡樹脂６の通路
を備えており、前記走行対向壁１１．１１’　はスチー
ルベルト１１ａ、１１’ａがこれを形成する。スチール
ベルト１１ａ、１１’　　ａはこれに作用する引張応力
や繰り返し曲げ応力、たわみ応力等の機械的総合応力並
びに耐熱性等を考慮して、これらに耐用し得る炭素鋼や
合金鋼もしくはステンレス屯等の鉄鋼材料で構成するの
が望ましいが、特に鋼材の汎用性や防錆の面から冷間圧
延炭素鋼を特殊熱処理しかつその表面に硬質クロームメ
ッキした高炭素鋼ベルト、あるいは最高使用温度が２５
０’Ｃ以下であれば、オーステナイト系のステンレスス
チールベルトで構成するのが好ましい。また、ベルトの
構造は、突き合せ電気溶接法で接続したエンドレス構造
とし、その厚みが１馴ないし２Ｍｎで、発泡樹脂６に接
する面が平滑に研磨されていることが望ましい。

該スチールベルト１１ａ、１１’　ａは、冷却ドラム１
４．１４’　と駆動ドラム１３．１３’　との間に掛回
され、駆動ドラム１３．１３’の図示方向の回転により
任意の速度で駆動される。冷却ドラム１４．１４’　は
内部に温度制御された冷却水が流れており、スチールベ
ルト１１ａ、１１’　ａを内面より冷却する。スチール
ベルト１１ａ。

１１′ａの内側には駆動ロール１９．１９’　と従動ロ
ール１７．１７’の間に掛回された冷却用スチールベル
ト１６．１６’　が配置されており、この冷却用スチー
ルベルト１６．１６’　は駆動ロール１９．１９’及び
従動ロール１７．１７’及びその間に配置された圧迫ロ
ール１８．１８’　によりスチールベルトＩｌａ、１１
’　ａに押付けられ、また冷却水を内部に通すこれらの
ロールにより冷却され、従ってスチールベルトｉｉａ、
　１ｉ’　ａを冷却する。スチールベルト１１ａ、１１
’　ａの外面近傍にはエアーノズル１５．１５’　が開
口しておりこれから噴出される空気流によりスチールベ
ルト１１ａ、１１’　ａは外面からも冷却される。

上記冷却ドラム１４．１４’　、駆動ドラム１３゜１３
′、駆動ロール１９．１９’　、従動ロール１７．１７
’及び圧迫ロール１８．１８’　は上下方向に移動可能
な支持体に支持されており、樹脂通路の上下の幅は入口
から出口に、かけて縮小したり、拡大することができる
ようになっている。

発泡樹脂の通路を構成する非走行の対向壁１２゜１２′
は前記走行対向壁ｉｉ、ｉｉ’の間に挿入されるが、隅
部にすきまを形成しないように走行対向壁に強く圧迫さ
れている。非走行の対向壁１２．１２’　は走行対向壁
１１．１１’及び発泡樹脂による摩耗を防ぐため摩擦係
数の小さい材料で作られることが望ましい。特に四弗化
エチレン重合体にグラフ１イトや二硫化モリブデン等の
特殊充填材を添加してなる弗素系複合樹脂は高温下でも
摩擦係数が極めて低く、潤滑性を有し、熱伝導性も比較
的良好であることから、これを素材としたモールド品で
非走行対向壁１１．１１’　を作ることが望ましい。非
走行対向壁１１．１１’　は内部に冷却水を通した鉄あ
るいは調合金製よりなる支持体１２ａ、１２’　ａによ
り支持されているが、前に述べたように、走行対向壁の
間隔が調整されるので、それに応じるように各種寸法の
ものが取付けられるようになっている。また非走行対向
壁も走行対向壁と同様に発泡樹脂通路入口から出口にか
けてその間隔を拡大または縮小できるように、調整治具
２０．２０’　により走行対向壁の走行中もその位置が
変えられるようになっている。

上述のごとく構成されている装置を用いて、次のように
熱可塑性樹脂発泡体の押出成形が行われる。使用される
熱可塑性樹脂は、例えばポリプロピレン、ポリエチレン
、エチレン／プロピレン共重合体等の結晶性ポリオレフ
ィン系樹脂、あるいはポリスチレン、ポリ塩化ビニル、
ポリアミド、ＡＢＳ等の樹脂およびこれらの混合物であ
り、これらに合成ゴムや充填剤、可塑剤、離燃剤、熱安
定剤、分散剤等を混合して用いられる。

また発泡剤としては従来より使用されてきた各種の発泡
剤を使用することができる。例えば加熱すると化学的な
熱分解によって窒素や炭酸ガス、アンモニア等のガスを
発生させる有機化合物系の物資で、これと混合して使用
する前述の熱可塑性樹脂の融点または軟化点以上最適押
出温度以下の分解温度を有するもの、例えばポリオレフ
ィン系樹脂に対してはアゾジカルボンアミドもしくは４
−４′オキシビス（ベンゼンスルフォニルヒドラジド）
等の化学発泡剤を使用するのが好ましく、その他の樹脂
に対しても当該樹脂の押出発泡に適した発泡剤を適宜選
択して使用する。これら熱分解性の化学発泡剤の他に、
高発泡倍率の押出成形に対してはブタン、フロン等の揮
発性発泡剤を使用することもできる。

通路出口より引き出される発泡体７の形状寸法や外皮膜
の厚み等を所望の形状に調整するために、賦形装置１０
の通路を構成する走行対向壁１１゜１１′と非走行対向
壁１２．１２’　のそれぞれの対面間距離を調整し、ま
た走行対向壁１１．−１１′の走行速度やその壁面温度
を調整する。走行対向壁の面間距離は樹脂の種類や発泡
倍率によって異なるが、通路の走行方向に向って縮小す
るか等厚とするか、または拡大するように変化させるの
が望ましく、通常の場合、通路の入口から出口に向って
徐々に縮小するようにして、入口側において押出孔の間
隙の３倍以上でかつ出口側における通路の隙間よりやや
大きく、出口側において発泡体７の厚みと同じにするこ
とが好ましい。

−万年走行対向壁１２．１２’の面間距離は通常の場合
、入口において押出孔４の幅の１．１５乃至１．５倍で
かつ出口側における幅よりもやや大きく、出口において
発泡体７の幅にすることが望ましい。

賦形装置１０の通路内を移行する発泡樹脂６の表面に硬
質で平滑な連続皮膜を形成すると共に、内部層に無数の
独立した微細気泡を保有した形態のま）樹脂を結晶化し
て、発泡体の形状を固定するために、主として、走行壁
１１．１１’　を介して樹脂の冷却が行われる。

先ず、通路入口部において、一定の温度に調節されて回
転する冷却ドラム１４．１４’　に沿って一対のスチー
ルベルト１１８．１１’　ａが反転する問に、スチール
ベルト１１ａ、１１’　ａの内面が冷却され、またスチ
ールベルト１１ａ。

１１′ａの外側に設けられたエアーノズル１５゜１５′
から一定の温度に調節されて噴射される空気流によりス
チールベルトＩｌａ、１１’　ａの外面が冷却される。

このようにして、通路入口部における走行対向壁１１．
１１’　の温度、すなわち賦形装置１０の一次冷却温度
を所望の値に設定することができる。この−次冷却温度
が使用する樹脂の成形要件に適した温度であれば、発泡
体７の表面に低発泡の平滑な連続皮膜を形成することが
できるが、この温度を下げすぎたり、または上げすぎた
りすると、発泡体の状態調節に悪影響を及ぼすので好ま
しくない。−次冷却温度の設定値は、使用する熱可塑性
樹脂や発泡倍率、成形速度等によって異なるが、一般に
押出孔４を出るときの溶融樹脂５の温度より５０℃以上
低くかつその下限を５０℃とする範囲内に維持すること
が好ましい。

発泡樹脂の外皮が形成され、壁部に圧接されながら通路
内を移行していり暫りの間、樹脂内層部は高温軟化状態
で発泡が持続している領域が生じるため、この領域おい
て、樹脂内層部の温度が、外皮に伝えられこれに内接す
る走行対向壁１１゜１１′および非走行対向壁が加熱さ
れる。非走行対向壁１２．１２’　は内部に通水孔を穿
設した鉄あるいは調合金製よりなる支持体１２ａ。

１２′　ａに固着されていてこれに水その他の冷却媒体
液を通すことによって冷却されるので、ある温度以上に
は上がらないようになっている。また走行対向壁１１．
１１’　は前に述べたように冷却用スチールベルト１６
．１６’　により二次的に冷却される。スチールベルト
ｌｌａ、１１’　ａの冷却用スチールベルト１６．１６
’　と接する部分すなわち二次冷却領域は樹脂内層部ま
で冷却し、発泡体の形状を固定するためにできるだけ冷
却することが好ましく、通常この領域における走行対向
壁の温度すなわち二次冷却温度は、５０℃以下に維持す
ることが望ましい。この二次冷却温度は、冷却用スチー
ルベルト１６．１６’の内部に’ｆｚ’４されたそれぞ
れのロール群１７〜１９．１７’〜１９′を冷却するこ
とにより維持される。

二次冷却領域の長さ、すなわち、駆Ｖノロール１９．１
９’　と従動ロール１７．１７’の軸芯間距離は、使用
する熱可塑性樹脂の種類や発泡倍率、所望発泡体の厚み
、成形速度等によって異なるが、走行対向壁　１１．１
１’　に挟持された発泡樹脂６が通常１分間以上乃至３
分間以内に移送される距離に等しい長さとすることが望
ましい。また賦形装置の通路の長さすなわち駆動ドラム
１３．１３′と冷却ドラム１４．１４’　の軸芯間距離
は前記二次冷却領域の前後にそれぞれ２５０　ｍｔｔ＋
および４００ｍ程度加えた長さとすることが好ましい。

以上述べたように、表面に硬質で平滑な外皮が形成され
、所定の形状寸法に調整された発泡体７は、通路出口に
おいて走行対向壁ｉｉ、ｉｉ’　を構成するスチールベ
ルト１１ａ、１１’　ａがそれぞれの駆動ドラム１３．
１３’　に沿って曲げられる点でスチールベルトと分離
して、賦形装置１０より引き出され、後続して設置され
る二次工程〈図示せず）へ移送される。二次工程では、
水槽あるいはエアノズル等の冷却装置により発泡体は芯
部まで完全に冷却され、また隅部に小さなパリが派生す
る場合にはパリ取り装置により処理され、さらに後続し
て設置される切断装置で所定の長さに自動的に切断され
て発泡成形品となる。

本実施例における使用材料及びそれを使用した場合の装
置の諸寸法、温度等の値について以下に記す。

熱可塑性樹脂として、エチレン／プロピレン系ブロック
重合体でメルトフローレート（２３０℃）２、５ＳＦ／
　１０１ｉｎ　、密度０．９ｇ／ＣＣのポリプロピレン
、（商品名チッソポリプロＦ３７２３）を用い、上記樹
脂１００重量部に対し、分解温度１９５℃のアゾジカル
ボンアミド系発泡剤０．８Ｉｆｆｉ部と補助剤としてタ
ルク０．５ｆｆｌｆｆ１部およびステアリン酸カルシウ
ム０．６型組部をミキサーで均一に混合し、得られた組
成物をＤ径６０　ｍｍ　Ｌ／Ｄ＝２８の単軸押出ｎに供
給した。押出機のホッパからヘッドまでの温度を順に１
６５−１８０−２００−１９５℃に設定し、ここで均一
に混練された溶融混合物を押出機の先端に付設された幅
１３０ｍ５＋１間隙６．５ｍ、設定温度１９０℃とした
スリット状押出孔より１時間に６０　Ｋｓの割合で押出
した。押出孔より押出された樹脂は、その内部の圧力が
急激に解放されて発泡し、次いで設置されている賦形装
置の通路内へ導かれた。賦形装置の諸寸法及び温度は下
記の通り設定した。

（１）通路入ロ〜出ロ問長さ：２４００ｍａ＋（２）走
行対向壁の間隔二人口で１７Ｍ、出口で１２．５履 （３）非走行対向壁の間隔二人口で１５４順、出口で１
４４ａｍ （４）走行対向壁の走行速度（発泡体の移行速度）：　
１．２ｍ／ｗｉｎ （５）走行対向壁の一次冷却温度：７０℃（これを維持
するために、冷却ドラムの設定温度５０℃エアーノズル
の噴射空気温度４０℃とした） （６）二次冷却領域の長さ：１８００ａｍ（７）冷却用
スチールベルトの温度：２０℃（８）非走行対向壁支持
体の冷却水温度：５０℃（９）スチールベルトの厚み：
１．５＋＋＋＋＋＋（１０）スチールベルト幅：２００
ｍｇ（１１）スチールベルト材質ニステンレス鋼板（Ｓ
ｔＪＳ３０４） （１２）非走行対向壁材質二四弗化エチレン／グラフｉ
イト複合樹脂板にチアス製テフロングラファイトモール
ド） （１３）支持体材質：銅合金 以上のように構成した賦形装置で、走行対向壁の走行速
度を状態を児な・がら僅かに調整すると共に、非走行対
向壁の幅方向の微調整を行ないながら、発泡体を通路出
口より引出し、次いで二次工程の冷却水槽に通した。こ
のようにして、厚み１２ｍ＋、幅１４２ＪＩＩＩ＋の発
泡成形品を容易に成形することができた。この発泡成形
品は、内部に均一な微細気泡を一様に形成しており、ま
た表面が平滑で僅かな光沢を有する硬質の皮膜で被われ
ていて、製品密度０．４９／ｃｃ（発泡倍率２．２５倍
）の所望の形状通りの成形品であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図におけるＡ−Ａ断面図、第３図は第１図におけるＢ
−８断面図である。。 １・・・押出機、２・・・スクリュウ、３・・・ダイ、
４・・・押出孔、５・・・溶融樹脂、６・・・発泡樹脂
、７・・−発泡体、１０・・・賦形装置、１１．１１’
　・・・走行対向壁、１１ａ、１１’　ａ・・・スチー
ルベルト、１２゜１２′・・・非走行対向壁、１２８．
１２’　ａ・・・支持体、１３．１３’　・・・駆動ド
ラム、１４．１４’・・・冷却ドラム、１５．１５’　
・・・エアーノズル、１６゜１６′・・・冷却用スチー
ルベルト、１７．１７’・・・従動ロール、１８．１８
’　・・・圧迫ロール、１９゜１９′・・・駆ｆＪ＋ロ
ール、２０．２０’・・・調整治具。 出願人代理人　　藤　　本　　博　　光＄３　日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発泡剤を含有する熱可塑性樹脂の溶融物を、押出機
   の先端に付設したダイから断面を略長方形形状として押
   出し、前記ダイに連続して設置された賦形装置の断面長
   方形の通路に通し、この間に前記通路内に充満するよう
   に発泡および冷却固化させて、所定の形状に調整された
   発泡成形品を製造する方法において、通路断面の長方形
   の長辺を構成し、樹脂の移動速度と同一の速度で走行す
   る１対の対向壁と、通路断面の長方形の短辺を構成する
   １対の対向壁とよりなる賦形装置を用い、前記賦形装置
   の通路出口端より発泡成形品を連続的に引きだすことを
   特徴とする熱可塑性樹脂の発泡成形品の製造方法。 ２、スリット状の押出孔を有するダイが付設された熱可
   塑性樹脂押出機と、前記ダイの前方に配置された賦形装
   置とを有し、前記賦形装置は任意の速度で走行可能な１
   対の対向壁と、前記対向壁の間に挿入され、前記対向壁
   が走行中においても面間距離が調整可能な１対の非走行
   対向壁とで構成されることを特徴とする熱可塑性樹脂の
   発泡成形品製造装置。 ３、任意の速度で走行可能な対向壁はスチールベルトで
   作られており、かつ面間距離の調節手段を備えているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の熱可塑性樹
   脂の発泡成形品製造装置。 ４、スチールベルトの掛渡される押出機側のドラムは冷
   却手段を有する冷却ドラムであり、スチールベルトの外
   側にはエアノズルが配置され、前記スチールベルトが前
   記冷却ドラムとエアノズルで冷却されることにより走行
   可能な対向壁の温度が制御されることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項記載の熱可塑性樹脂の発泡成形品製造
   装置。 ５、走行可能な対向壁を構成するスチールベルトの内側
   に前記スチールベルトと面接触する冷却用スチールベル
   トを備えたことを特徴する特許請求の範囲第３項もしく
   は第４項のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂の発泡成
   形品製造装置。