JPWO2009144887A1 - 押出成形装置 - Google Patents

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Abstract

気泡が全体に均一に分散された発泡成形品を製造可能な装置を提供する。少なくとも発泡剤を含む混合原料２５を加熱混練して溶融可塑化した成形生地２５ａとし，該成形生地２５ａをスクリュー５の先端から押し出す押出機２と，前記スクリュー５の先端側に装着される押出ダイ１０と，該押出ダイ１０の出口１１ｂに装着される成形ダイ１５とを備えた押出成形装置１であって，前記押出ダイ１０の出口１１ｂ部に，前記スクリュー５の先端から押し出された成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力を加え，前記スクリュー５方向に背圧を付与するブレーカープレート１２を設けると共に，前記成形ダイ１５の入口部１５ａに，前記押出ダイ１０から押し出された成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力を加え，前記押出ダイ１０方向に背圧を付与する中子２０を設けた。

Description

本発明は，押出成形装置に関し，特に，建築材，自動車の内外装材等に用いられる各種の発泡成形品，特に，発泡木質合成板である成形品の成形に有効な押出成形装置に関する。
この種の発泡成形品を成形する押出成形装置の一例として，図１１に示すように，円筒状のバレル４３と，該バレル４３の内部に回転可能に設けられるスクリュー４５と，該スクリュー４５を回転駆動させる駆動源（図示せず）と，前記スクリュー４５の先端側に取り付けられるダイ５０とを備えた押出成形装置４１が知られている。
このような構成の押出成形装置４１を用いて発泡成形品を成形するには，例えば，木粉，熱可塑性樹脂，顔料，強化剤，及び発泡剤２６ｂを所定の配合比で配合したものを混合原料とし，この混合原料をバレル４３内に供給し，駆動源の作動によってスクリュー４５を回転駆動させて，混合原料を加熱混練しながらスクリュー４５の先端方向に押出し力を加えて，圧送し，溶融可塑化した成形生地２５ａとしてスクリュー４５の先端からダイ５０の成形室５０ａ内に押し出すことにより，成形室５０ａの断面形状に合致した断面形状の発泡成形品に成形することが行われている（例えば，特許文献１参照。）
この発明の先行技術文献情報としては次のものがある。
特開平８−１１８４５２号公報 特開２００２−２７３７７８号公報
しかし，このような構成の押出成形装置４１によって発泡成形品を成形した場合，バレル４３内で成形生地２５ａに含まれる発泡剤が発泡し，気泡が形成された状態の成形生地２５ａがダイ５０の成形室５０ａ内に押し出されるため，成形室５０ａ内で圧力が開放された際に，成形室５０ａの中心部に気泡が集中してしまうと共に，成形室５０ａ内で冷却されることによって発泡成形品の幅方向中央部（芯部）に更に気泡が集中してしまい，所謂「巣」以上の大きな内部空隙Ｇによる内部欠陥を生ずることとなるため，成形板の幅方向中央が長手方向にわたり，厚み方向両方向に中央部が膨出し，断面方形を維持することができず，製品にはならないものであり，さらに強度においても当然これが低下することとなり，未発泡と同等の高い品質を有する発泡成形品を製造することは，商業ベースでは不可能もしくは実験レベルでも非常に困難であった（図１３）。尚，図１３において，成形板の同図下辺は，強度維持のため，長手方向にわたり，鋸歯状の溝条が形成されている。
一方，上記のような問題に対処するために，図１２に示すように，ダイ５０の入口部に複数のメッシュから成るスクリーンを成すブレーカープレート５２を配置し，ブレーカープレート５２のメッシュを介して成形生地２５ａをダイ５０方向に押し出すことにより，ブレーカープレート５２の後方のバレル４３方向に背圧（成形生地を押出方向の後方に押し戻そうとする力）を付与し，この背圧によってバレル４３の内圧を高めて，バレル４３の内部で成形生地２５ａに含まれる発泡剤が発泡するのを抑制することが行われている。
しかし，このような構成の押出成形装置４１によって発泡成形品を成形した場合，成形生地２５ａがブレーカープレート５２のメッシュから成るスクリーンを介してダイ５０方向に押し出された際に，圧力が開放されることによって成形生地２５ａに含まれる発泡剤が発泡し，この状態で成形室５０ａ内に押し出されて冷却されるため，前掲図１１に示す，既知の手段と同様，成形室５０ａ内に成形される発泡成形品の中心部（芯部）に気泡が集中してしまい，図１３に示す内部空隙Ｇの発生が不可避であり，高強度の発泡成形品を得ることが困難になる。
本発明は，上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって，全体に亘って微小気泡が均一に分散された未発泡体と同等の強度を有する良品質の発泡成形品を成形することができる押出成形装置を提供することを目的とする。
以下に，課題を解決するための手段を，発明を実施するための形態・実施例における符号により記載する。この符号は，特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態・実施例の記載との対応を明らかにするためのものであり，言うまでもなく，本願発明の特許請求の範囲の技術的範囲の解釈に制限的に用いられるものではない。
上記のような課題を解決するために，本発明は，以下のような手段を採用している。
すなわち，本発明は，少なくとも発泡剤２６ｂを含む混合原料２５を加熱混練して溶融可塑化した成形生地２５ａとし，該成形生地に押出し力を加えてスクリュー５の先端から押し出す押出機２と，前記スクリューの先端側に装着される押出ダイ１０と，該押出ダイの出口１１ｂに装着される成形ダイ１５とを備えた押出成形装置１であって，前記押出ダイ１０の出口部１１ｂに，前記スクリュー５の先端から押し出された成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力を加え，前記スクリュー５方向に背圧を付与するブレーカープレート１２を設けると共に，前記成形ダイ１５の入口部１５ａに，前記押出ダイ１０から押し出された成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力を加え，前記押出ダイ１０の出口部１１ｂとの間の成形生地２５ａに背圧を付与する中子２０を設けたことを特徴とする（請求項１）。
本発明による押出成形装置１によれば，スクリュー５の先端から押し出された少なくとも発泡剤２６ｂを含む成形生地２５ａが押出ダイ１０を介して成形ダイ１５方向に押し出される際に，押出ダイ１０の出口部１１ｂのブレーカープレート１２により成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられて，これによりスクリュー５方向に背圧が付与され，この背圧によってバレル３の内圧が上昇し，バレル３内の成形生地２５ａに含まれる発泡剤２６ｂからの発泡が抑制される。言い換えれば，発泡剤２６ｂのガス化を抑止できる。
また，押出ダイ１０からブレーカープレート１２を介して成形ダイ１５の内部に成形生地２５ａが押し出される際に，成形ダイ１５の入口部１５ａの中子２０により成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられ，これにより中子２０の押出方向後方（ブレーカープレート１２側）に背圧が付与され，この背圧によって前記中子２０と前記ブレーカープレート１２間の内圧が上昇し，その部分に位置する成形生地２５ａに含まれる発泡剤２６ｂによる成形生地内部での発泡を制御して気泡が集中することを抑止する。
さらに，中子２０によって成形室１５ｃへ押し出される成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられることにより，成形室１５ｃへ押し出される成形生地２５ａの圧力が高められ，成形室１５ｃへの成形生地２５ａの押し出し速度が高められると共に，成形室１５ｃ内の全体に成形生地２５ａを均一に充填される。そして，成形室１５ｃ内に送られて，成形室内においても加圧状態にはあるが，圧力が相対的に開放され，成形される発泡成形品の全体に気泡を略均一に分散させることとなる。
本発明による押出成形装置１によれば，スクリュー５の先端から押し出された少なくとも発泡剤２６ｂを含む成形生地２５ａが押出ダイ１０を介して成形ダイ１５方向に押し出される際に，押出ダイ１０の出口部のブレーカープレート１２により成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられ，これによりスクリュー５方向に背圧が付与され，この背圧によってバレル３の内圧が高められ，バレル３内の成形生地２５ａに含まれる発泡剤２６ｂが発泡するのが抑制される。
また，押出ダイ１０からブレーカープレート１２を介して成形ダイ１５の内部に成形生地２５ａが押し出される際に，成形ダイ１５の入口部の中子２０により，さらに成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられ，これにより中子２０の成形生地押出方向後方（ブレーカープレート１２側）に背圧が付与され，この背圧によってその部分の内圧が高められ，その部分に位置する成形生地２５ａに含まれる発泡剤２６ｂの発泡が抑制される。
さらに，中子２０によって成形室１５ｃへ押し出される成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられることにより，成形室１５ｃへ押し出される成形生地２５ａの圧力が高められ，成形室１５ｃへの成形生地２５ａの押し出し速度が高められると共に，成形室１５ｃ内の全体に成形生地２５ａを均一に充填されるようにして圧力が相対的に開放され，成形室１５ｃ内に成形される発泡成形品の全体に気泡を略均一に分散させることとなる。
前記ブレーカープレート１２は，前記スクリュー５方向から前記成形ダイ１５方向に徐々に容積が減少する断面形状の複数のスリットないし孔からなる減容部１３を有し，該減容部１３の複数のスリットないし孔により，前記スクリュー５方向に背圧が付与される構成とすることができる（請求項２）。
本発明による押出成形装置１によれば，ブレーカープレート１２の複数のスリットないし孔からなる減容部１３により，スクリュー５から成形ダイ１５に押し出される成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられ，これによりスクリュー５方向に背圧が付与され，この背圧によってバレル３の内圧が高められ，バレル３内の成形生地２５ａに含まれる発泡剤２６ｂの発泡が抑制される。
また，前記中子２０は，前記押出ダイ１０方向から前記成形ダイ１５方向に徐々に容積が減少する複数の孔ないしスリットからなる制限部２２を有し，該制限部の複数の孔ないしスリットにより，前記押出ダイ１０方向に背圧が付与される構成とすることができる（請求項３）。
本発明による押出成形装置１によれば，中子２０の複数のスリットないし孔２１ｂからなる制限部２２により，中子２０を介して成形ダイ１５へ押し出される成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられ，中子２０の成形生地２５ａの押出方向後方（押出ダイ１０）に背圧が付与され，この背圧によってその部分の圧力が高められ，その部分に位置する成形生地２５ａに含まれる発泡剤２６ｂが発泡するのが抑制され気泡の集中が抑止される。
また，中子２０の複数の孔２１ｂ又はスリットからなる制限部２２により，中子２０を介して成形ダイ１５へ押し出される成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられることにより，成形室１５ｃへ押し出される成形生地２５ａの圧力が高められ，成形室１５ｃへの成形生地２５ａの押し出し速度が高められると共に，成形室１５ｃ内の全体に成形生地２５ａを均一に充填されるようにして圧力が相対的に開放され，成形室１５ｃ内に成形される発泡成形品の全体に気泡を略均一に分散される。
さらに，前記中子２０は，前記成形ダイ１５の入口部１５ａの断面形状に合致した断面形状の本体部２１を有し，該本体部２１の全体に亘って前記制限部２２の複数の孔２１ｂ又はスリットが設けられていることを特徴とする（請求項４）。
本発明による押出成形装置１によれば，中子２０の本体部２１の全体に亘って設けられている複数の孔２１ｂ又はスリットからなる制限部２２により，中子２０を介して成形ダイ１５に押し出される成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられ，中子２０の本体部２１の押出方向後方（押出ダイ１０方向）に背圧が付与され，この背圧によってその部分の圧力が高められ，その部分に位置する成形生地２５ａに含まれる発泡剤２６ｂが発泡するのが抑制される。
また，中子２０の本体部２１の複数の孔２１ｂ又はスリットからなる制限部２２によって成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられることにより，中子２０を介して成形ダイ１５に押し出される成形生地２５ａの圧力が高められ，成形ダイ１５への成形生地２５ａの押し出し速度が高められると共に，成形室１５ｃ内の全体に成形生地２５ａが均一に充填されながら圧力が相対的に開放され，成形室１５ｃ内に成形される発泡成形品の全体に気泡を略均一に分散される。
さらに，前記中子２０の本体部２１に，前記押出ダイ１０から押し出された成形生地２５ａの導入部２３を設けた場合は，該導入部２３に前記制限部２２の複数の孔２１ｂ又は複数のスリットが連通する構成とすることができる（請求項５）。
本発明による押出成形装置１によれば，押出ダイ１０からブレーカープレート１２を介して成形ダイ１５に押し出された成形生地２５ａは，成形ダイ１５の入口部１５ａの中子２０の本体部２１の導入部２３から，複数の孔２１ｂ又はスリットからなる制限部２２を介して成形ダイ１５の成形室１５ｃ内に押し出されることになる。
また，混合原料２５は，木質合成粉の原料である木粉，樹脂，顔料，強化剤を溶融混練，冷却，破砕，整粒して成る原料ペレット２６ａ及び発泡剤２６ｂ，並びに必要に応じて他の添加剤を所定の配合比で配合したものとして，発泡木質合成成形品を製造することができる（請求項６）。
以上，説明したように，本発明の請求項１に記載の押出成形装置によれば，押出ダイ１０の出口部のブレーカープレート１２による成形生地２５ａに対する押出し力に抗する抑制力が加えられ，スクリュー５方向に生じた背圧によってバレル３の内圧を高め，バレル３内の成形生地２５ａに含まれる発泡剤２６ｂの発泡を抑制すると共に，成形ダイ１５の入口部１５ａの中子２０によって成形生地に対して押出し力に抗する抑制力が加えられ，この抑制力が加えられることによって中子２０と，該中子２０の成形生地２５ａの押出方向後方に位置するブレーカープレート１２との間に背圧を付与することができ，この背圧により中子２０と，前記ブレーカープレート１２との間の内圧を高め，該部分の成形生地２５ａに含まれる発泡剤２６ｂの発泡を抑制することができる。
さらに，中子２０によって成形室１５ｃへ押し出される成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられ，成形生地２５ａの圧力を高めて密度を上昇させ，かつ，押し出し速度を低下せずに，発泡成形品の成形時間を長くすることなく，かつ，成形室１５ｃ内の全体に成形生地２５ａを均一に充填されながら圧力が相対的に開放されるので，発泡成形品の全体に微小気泡を略均一に分散させて，所望の未発泡体と同等の強度を有する発泡成形品を成形することができる。
さらに，本発明の請求項２に記載の押出成形装置によれば，ブレーカープレート１２の減容部１３により，成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられ，スクリュー５方向に生じた背圧によってバレル３の内圧を高め，バレル３内の成形生地２５ａに含まれる発泡剤２６ｂの発泡を抑制することができる。
さらに，本発明の請求項３に記載の押出成形装置によれば，中子２０の減容部１３により，中子２０を介して成形ダイ１５へ押し出される成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力を加えることができ，この抑制力により中子２０の押出方向後方（押出ダイ１０側）方向に背圧を付与でき，この背圧によって前記中子２０と，該中子２０の成形生地２５ａの押出方向後方に位置するブレーカープレート１２との間の圧力を高めることができ，該部の成形生地２５ａに含まれる発泡剤２６ｂの発泡を抑制することができる。
また，中子２０の複数のスリットないし孔からなる制限部２２により，中子２０を介して成形ダイ１５へ押し出される成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられることにより，成形室１５ｃへ押し出される成形生地２５ａの圧力を高めて成形生地の密度を上昇することができ，又，成形室１５ｃへの成形生地２５ａの押し出し速度を高めることができるので，発泡成形品の成形速度を高めることができると共に，成形室１５ｃ内の全体に成形生地２５ａを均一に充填されながら圧力が相対的に開放され，成形室１５ｃ内に成形される発泡成形品の全体に気泡を略均一に分散させることができ，所望の未発泡体と同等の強度を有する発泡成形品を成形することができる。
さらに，本発明の請求項４に記載の押出成形装置によれば，中子２０の本体部２１の全体に亘って設けられている複数のスリットないし孔からなる制限部２２により，中子２０を介して成形ダイ１５に押し出される成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられ，この抑制力によって中子２０の本体部２１の押出方向後方（押出ダイ１０側）に背圧を付与することができ，この背圧によってその部分の圧力を高めることができ，その部分に位置する成形生地２５ａに含まれる発泡剤２６ｂが発泡するのを抑制することができる。
さらに，中子２０の本体部２１の複数のスリットないし孔からなる制限部２２によって成形生地２５ａに対して押出し力に抗する抑制力が加えられることにより，中子を介して成形ダイ１５に押し出される成形生地２５ａの圧力を高めることができるので，成形ダイ１５への成形生地の押し出し速度を高めることができ，発泡成形品の成形速度を高めることができると共に，成形室１５ｃ内の全体に成形生地２５ａが均一に充填されながら圧力が相対的に開放され，成形室１５ｃ内に成形される発泡成形品の全体に気泡を略均一に分散させることができ，所望の未発泡体と同等の強度を有する発泡成形品を成形することができる。
さらに，本発明の請求項５に記載の押出成形装置によれば，押出ダイ１０からブレーカープレート１２を介して成形ダイ１５に押し出された成形生地２５ａは，成形ダイ１５の入口部の中子２０の本体部２１に形成された導入部２３から，複数のスリットないし孔からなる制限部２２を介して成形ダイ１５の成形室１５ｃ内に押し出されることになるので，成形生地２５ａが導入部２３においても，気泡が集中することなく，成形生地に含まれる発泡剤２６ｂの一部が発泡し，その状態の成形生地が中子２０の本体部２１の複数のスリットないし孔からなる制限部２２によって流れが抑制限されて圧力が高められ，この状態で成形室１５ｃに押し出されることになり，成形室１５ｃ内で成形される発泡成形品の全体に気泡を略均一に分散させることができ，所望の未発泡体と同等の強度を有する発泡成形品を成形することができる。
なお，前記導入部２３を中子２０に形成せず，直接ブレーカープレート１２から中子２０の制限部２２へ成形生地２５ａを圧送するようにしてもよい。この場合にも，気泡が集中することなく，内部空隙（巣）Ｇの発生も生じない後述表１のような原料構成を実験により得た。原料樹脂の溶融張及び溶融粘度が高いため，単独気泡のセルが強く，気泡が集中するにいたらないためと考えられる。
本発明による押出成形装置の一実施の形態を示した概略図である。 ブレーカープレートの押出方向前方から見た正面図である。 （Ａ）図２のＡ−Ａ線断面図，（Ｂ）図２Ａ−Ａ線方向の押出ダイの整流部の断面図，（Ｃ）ブレーカープレート及び押出ダイ整流部を組み合わせた状態を示す図２断面図である。 図２のIV−IV線断面図である。 ブレーカープレートの押出方向後方から見た背面図である。 中子の平面図である。 中子の押出方向前方から見た正面図である。 中子の押出方向後方から見た図６の背面図である。 図６のIX−IX線断面図である。 本発明による押出装置を用いた製造ラインの一例を示した説明図である。 従来の押出成形装置の一例を示した概略図である。 従来の押出成形装置の他例を示した概略図である。 従来の押出成形装置における成形品の内部空隙（巣）の発生状態を示す要部断面図。
以下，図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
押出成形装置
図１〜図９に，本発明による押出成形装置の一実施の形態を示す。
本実施の形態の押出成形装置１は，図１に示すように，スクリュー型押出機２と，該スクリュー型押出機２に着脱可能に取り付けられる押出ダイ１０及び成形ダイ１５を備え，前記押出機２の押出方向前方に装着される押出ダイ１０と，該押出ダイ１０に着脱可能に設けられるブレーカープレート１２と，前記成形ダイ１５に着脱可能に設けられる中子２０とを備える。
押出機
前記スクリュー型押出機２は，混合原料２５，例えば，木質合成粉の原料である木粉，樹脂，顔料，強化剤の混合物を溶融し，ゲル化混練した後，冷却，破砕，整粒して成る原料ペレット２６ａ及び発泡剤２６ｂ，並びに必要に応じて他の添加剤を所定の配合比で配合したものを加熱混練して溶融可塑化し，この溶融可塑化した成形生地２５ａを押し出すスクリュー５を備える押出機である。
なお，本実施の形態においては，本発明による押出成形装置１を単軸型のスクリュー型押出機２に適用した場合について説明しているが，二軸型，多軸型，それらを組み合わせたスクリュー型押出機等の各種のスクリュー型押出機に本発明を適用してもよい。
単軸型のスクリュー型押出機２（以下，「押出機２」という。）は，バレル３と，該バレル３内に回転可能に設けられるスクリュー５と，該スクリュー５を回転駆動させる減速機，モータ等からなる駆動源（図示せず）とを備え，バレル３の先端側（押出方向前方，図１中左方）に後述する押出ダイ１０及び成形ダイ１５が着脱可能に取り付けられている。
バレル３は，押出方向先端が開放され，後端（押出方向後方，図１中右方）が閉塞された円筒状をなすものであって，後端の上部にバレル３の内外を貫通するホッパ４が設けられ，このホッパ４を介してバレル３の内部に木質合成粉から成る原料ペレット２６ａと発泡剤２６ｂの混合物である混合原料２５が供給される。
バレル３の外周部には，バンドヒータ等の加熱手段（図示せず）がバレル３の全長に亘ってバレル３を巻回ないしは，外環するように設けられ，この加熱手段によってバレル３の内部に供給された混合原料２５が加熱される。バレル３は，全長が複数のゾーン（例えば，供給ゾーン，圧縮ゾーン，計量ゾーン）に分けられ，加熱手段により，各ゾーン毎に個別に温度制御可能に構成されている。
スクリュー５は，バレル３の中心に回転可能に設けられる丸棒状の回転軸５ａと，該回転軸５ａの周囲に螺旋状に一体に設けられるスクリュー部５ｂとから構成されている。回転軸５ａは，後端（図１中右方）がバレル３の後端から後方に突出し，その突出している部分が駆動源に連結され，駆動源の作動により，回転軸５ａとスクリュー部５ｂとが一体に回転駆動するように構成されている。
スクリュー５のバレル３内に位置する部分は，図１中右方に配置される混合原料２５を供給する供給部６と，該供給部６の図１中左方に配置される供給部６から供給される混合原料２５を加熱混練して圧縮する圧縮部７と，該圧縮部７の図１中左方に配置される圧縮部７から供給される混合原料２５を計量する計量部８とから構成されている。
駆動源の作動によってスクリュー５を回転駆動させることにより，スクリュー５の供給部６と圧縮部７と計量部８との協働により，ホッパ４からバレル３内に供給された混合原料２５が加熱混練されながらスクリュー５のスクリュー部５ｂ間の溝５ｃに沿ってスクリュー５の先端方向に圧送され，溶融可塑化状態の成形生地２５ａとなって，成形生地に対して加えられる押出力により，スクリュー５の先端からバレル３外に押し出される。
押出ダイ
押出ダイ１０は，スクリュー５の先端から押し出された成形生地２５ａを整流すると共に，成形生地２５ａに所望の断面形状を付与するものであって，バレル３の先端側にボルト等によって着脱可能に取り付けられている。
押出ダイ１０の内部には，後述ブレーカープレート１２に成形生地２５ａを整流して送る整流部１０ａが嵌合装着されている。整流部１０ａは，後述，ブレーカープレート１２の凹部１２ｃにそれぞれ圧密状に嵌装される対応する外周形状の小径部１０ｃが大径部１０ｂと一体に形成されており，成形生地２５ａの押出方向後方の押出ダイ１０の入口部１１ａから押出方向前方の整流部出口１０ｄに容積を徐々に減少する断面形状に構成され，この整流部１０ａの幅方向の寸法は，後述，ブレーカープレート１２の凹部１２ｃの底面に開口する複数のスリット１２ｄ（１２１ｄ〜１２１ｄ）全長の導入口１２ｅの幅方向長さと略同様で，整流部出口１０ｄの高さ方向は，前記導入口１２ｅの高さと同一に形成されている（図３（Ｂ），図３（Ｃ））。
そして，前記押出ダイ１０の入口部１１ａがバレル３の先端の開口部に連通し，出口部１１ｂが後述する成形ダイ１５の入口部１５ａに連通する押出孔１１が設けられ，この押出孔１１を介してスクリュー５の先端から押し出された成形生地２５ａが後述する成形ダイ１５に押し出される。
押出ダイ１０の押出孔１１は，バレル３から成形ダイ１５方向に徐々に絞られた断面形状（本実施の形態では断面台形状）に容積が減少するよう形成され，この押出ダイ１０の押出孔１１の出口部１１ｂにブレーカープレート１２が装着されている。
ブレーカープレート
ブレーカープレート１２は，図２〜図５に示すように，周面が小径部１２ａと大径部１２ｂの２段に形成される円板状をなすものであって，押出方向後方（図２の紙面裏面側）がスクリュー５方向に配置され，押出方向前方（同図紙面表面側）が後述する成形ダイ１５方向に配置されるように，バレル３の先端側に取り付けられている。
ブレーカープレート１２の押出方向後方（図３（Ａ）紙面右方）の中央部には，図３〜図５に示すように，所定の深さの円形状の凹部１２ｃが設けられ，この凹部１２ｃの中心部に凹部１２ｃの底面とブレーカープレート１２の表面（図３（Ａ）中紙面左方）に至る押出方向に貫通する複数のメッシュ，孔ないしはスリット１２ｄ（本実施の形態では８つのスリット１２ｄ（，１２１ｄ）が設けられ，この複数のスリット１２ｄを介してスクリュー５から押し出された成形生地２５ａが成形ダイ１５に押し出される。この場合，スクリュー５から押し出された成形生地２５ａは，ブレーカープレート１２の凹部１２ｃ内に押出ダイ１０の前記整流部１０ａで整流され，各スリット１２ｄに導かれ，各スリット１２ｄを介して成形ダイ１５に押し出される。
各スリット１２ｄは，押出ダイ１０の整流部出口１０ｄに連通するブレーカープレート１２の凹部１２ｃの底面に開口する導入口１２ｅから押出方向前方の押出口１１の出口部１１ｂに向かって徐々に容積が減少する断面形状に形成され，これらのスリット１２ｄは，ブレーカープレート１２の前記成形生地押出方向後方のスクリュー５方向に背圧を付与し，バレル３内で溶融可塑化された成形生地２５ａに含まれる発泡剤２６ｂが発泡してガス化するのを抑制する減容部１３として機能している。
この場合，８つのスリット１２ｄのうちの両端の２つのスリット１２１ｄ，１２１ｄを除く６つのスリット１２ｄは，図３（Ａ）中上下面が傾斜面，図５中両側面が垂直面，すなわち，断面矩形で平面台形状に形成され，両端の２つのスリット１２１ｄ，１２１ｄは，それぞれ，図３（Ａ）中の上下面が傾斜面，図５中左側面又は右側面がアール面の断面略矩形の平面台形状に形成されている。
ブレーカープレート１２の周縁部には，前記成形生地押出方向前後方向を貫通する挿孔１２ｆが複数箇所に設けられ，この複数の挿孔１２ｆを利用してボルト等によりブレーカープレート１２が押出ダイ１０の押出孔１１の出口部１１ｂに着脱可能に取り付けられている。
なお，図２及び図３（Ａ）中，符号１４は，ピンで，ブレーカープレート１２の押出ダイ１０端壁に設けたピン孔に挿着してこれに対する相対的な取付位置を位置決めするための部材である。１２ｇは，ブレーカープレート１２に設けたピン孔で，整流部１０ａのピン１０ｅを挿着して位置決めする（図３（Ｂ））。
なお，本実施の形態では，ブレーカープレート１２に，前述のように，８つのスリット１２ｄ（１２ｄ，１２１ｄ）を設けているが，８つ以下のスリット又は９つ以上のスリットを設けてもよい。また，各スリットを断面台形状に形成しているが，断面台形状に限らず，押出方向後方から押出方向前方に徐々に容積が減少する形状であればよい。さらに，スリットに限らず，前記方向に徐々に容積が減少する円形，楕円形状等の孔としてもよい。
成形ダイ
成形ダイ１５は，押出ダイ１０の押出孔１１の出口部１１ｂのブレーカープレート１２を介して押し出された成形生地２５ａを更に整流すると共に，所望の断面形状を付与するものであって，図１に示すように，押出ダイ１０の押出孔１１の出口部１１ｂにボルト等によって着脱自在に取り付けられている。
この場合，成形ダイ１５は，入口部１５ａが押出ダイ１０の押出孔１１の出口部１１ｂに連通するように，押出ダイ１０の押出孔１１の出口部１１ｂに取り付けられている。成形ダイ１５の内部には，同一矩形の断面が連続する成形室１５ｃが設けられ，押出ダイ１０からブレーカープレート１２を介して押し出された成形生地２５ａをこの成形室１５ｃ内に導くことにより，成形生地２５ａに所望の断面形状，本実施形態では，成形室１５ｃと同様，同一矩形の断面が連続する平板形状に成形される。
成形ダイ１５の入口部１５ａは，押出ダイ１０の押出孔１１の出口部１１ｂに設けられているブレーカープレート１２の前記押出方向前方に連通する矩形断面形状に形成され，この入口部１５ａに連続して成形ダイ１５の内部に，縦寸法が入口部１５ａと略同一，横寸法が入口部１５ａよりも大きい矩形断面形状の成形室１５ｃが形成され，この成形室１５ｃの出口部１５ｂに対峙して後述する引取機３５が設けられている。
成形ダイ１５の入口部１５ａの周囲には，入口部１５ａを囲むようにヒータ等からなる加熱手段１６が設けられ，この加熱手段１６によって押出ダイ１０から成形ダイ１５の入口部１５ａに供給された成形生地２５ａが加熱され，成形生地２５ａが所望の溶融可塑化状態に保たれる。
成形ダイ１５の成形室１５ｃの周囲には，成形室１５ｃを囲むように冷却媒体を流通させる冷却管等からなる冷却手段１７が設けられ，この冷却手段１７により成形室１５ｃ内に押し出された成形生地２５ａが冷却され，成形室１５ｃの断面形状に合致した発泡成形品に成形される。
中子
成形ダイ１５の入口部１５ａには中子２０が設けられている。
中子２０は，成形ダイ１５の入口部１５ａの断面形状に合致した断面形状の平板状の本体部２１と，該本体部２１に設けられる制限部２２及び図示の実施形態では，導入部２３と，該本体部２１に一体に設けられて本体部２１を成形ダイ１５の入口部１５ａに固定する固定部２４とを備えている（図９）。
本体部２１の押出方向後方には，所定の深さの断面長方形状の凹部２１ａが設けられ，前記凹部２１ａの底面には，凹部２１ａの底面と本体部２１の押出方向前方，同図左側面間を貫通する複数の孔２１ｂが設けられ，前記凹部２１ａにより押出ダイ１０からの成形生地２５ａを導入する導入部２３が構成され，前記複数の孔２１ｂにより前記導入部２３から供給される成形生地２５ａに再度圧力を付与し，押出ダイ１０方向に背圧を付与する制限部２２が構成されている。
制限部２２の複数の孔２１ｂは，本体部２１の厚さ方向に３段の列状に並設され，各列にそれぞれ水平方向に等間隔ごとに複数の孔２１ｂ（２１ｃ，２１ｃ，２１ｄ）が設けられている。この場合，中段の各孔２１ｄは，同一鉛直線上に設けられ，紙面表裏面方向に位置する上段の各孔２１ｃ及び下段の各孔２１ｃは，それぞれ，各孔２１ｃ，２１ｃを対峙して，隣接する中段の孔２１ｄ間に配置されるよう，それぞれ，中段が１８個，上下段が１７個に穿設形成されている（図７）。
なお，本実施の形態においては，本体部２１に複数の孔２１ｂを３段に設けているが，２段以下又は４段以上に並設してもよい。また，孔の代わりにスリットを設け，複数のスリットにより制限部２２を構成してもよい。
固定部２４は，円柱状をなすものであって，本体部２１の上下側面の中央部及びその両側に間隔をおいて一体に設けられると共に，上面の固定部２４に対応するように，本体部２１の下面の右縁部の中央部及びその両側に一体に設けられ，これらの固定部２４を成形ダイ１５の入口部１５ａに穿設した固定用孔（図示せず）内に嵌合させることで，本体部２１が成形ダイ１５の入口部１５ａに固定される。
なお，本実施の形態においては，本体部２１を平板状に形成しているが，本体部２１は，成形ダイ１５の入口部１５ａの断面形状に応じて，円形状，楕円形状，半円形状等の各種の形状に形成することができる。
本実施形態において，上記のような構成の押出成形装置１は，原料ペレット２６ａである木質合成粉製造ライン４０に連続して，前記原料ペレット２６ａと発泡剤の配合物を処理する発泡木質合成成形品製造ライン６０として，図１０に示すラインに組み込まれて使用される。
混合原料
原料ペレット
この木質合成粉製造ライン４０は，溶融ミキサー３０と，冷却ミキサー３１と，整粒機３２と，バッファタンク３３とから成り，発泡木質合成成形品製造ライン６０は，ブレンダー３４と，本実施の形態による押出成形装置１と，引取機３５とをそれらの順に配置したものである。
このような構成の製造ライン６０により所望の発泡成形品を成形するには，本実施形態における木質合成粉製造ライン４０において，原料ペレット２６ａを製造する。
すなわち，溶融ミキサー３０に木質合成粉の原料である木粉，樹脂，顔料，及び強化剤等を所定の配合比で投入して溶融混合し，溶融ミキサー３０で溶融混合した原料２５を冷却ミキサー３１で冷却し，冷却ミキサー３１で冷却した混合物を整粒機３２で粉砕して所定の粒度に整粒し，整粒機３２で所定の粒度に整粒した木質合成粉を成す，原料ペレット２６ａをバッファタンク３３にストックする。
ついで，バッファタンク３３から発泡木質合成成形品製造ライン６０のブレンダー３４（傾胴ミキサー等）に原料ペレット２６ａを投入し，ブレンダー３４に別系統から発泡剤２６ｂを投入し，原料ペレット２６ａと発泡剤２６ｂとを所定の配合比でドライブレンドし，混合原料２５として準備し，これを本実施の形態の押出成形装置１に供給する。
ここで，表１に示すように，木質合成粉の原料として，木粉（５０〜２００μｍ）；５１〜５３％，樹脂（熱可塑性樹脂）（ランダムポリプロピレン；１８〜２０％，ＨＤＰＥ；２５％），顔料（酸化鉄系）；３％，強化剤（マレイン酸変性ポリプロピレン）；０．５％，及び発泡剤（無機系発泡剤マスターパッチ）；０．５％の配合比のものを用いている。
なお，樹脂として，ホモポリプロピレン，ブロックポリプロピレン，容リ法ポリプロピレンを用いても良いし，強化剤として，樹脂の溶融粘度および溶融張力を上げる添加剤であるメタブレン（商品名，三菱レイヨン株式会社）を用いても良いし，発泡剤として，ＭＢ３０６４（三協化成株式会社製），ポリスレンＥＥ４０５Ｆ（永和化成工業株式会社製）を用いても良い。
Figure 2009144887
押出成形工程
そして，図１に示すように，押出成形装置１の押出機２のバレル３内にホッパ４を介して混合原料２５を供給し，駆動源の作動によってスクリュー５を回転駆動させ，ホッパ４からバレル３内に混合原料２５を供給し，加熱手段の作動とスクリュー５との協働により，混合原料２５を加熱混練しながらスクリュー５のスクリュー部５ｂの溝５ｃに沿ってスクリュー５の先端方向に押出力を加えて圧送し，溶融可塑化した成形生地２５ａに形成する。
そして，この溶融可塑化した成形生地２５ａをスクリュー５の先端から押出ダイ１０の押出孔１１内に押し出し，押出孔１１の出口部１１ｂのブレーカープレート１２の複数のスリット１２ｄを介して成形ダイ１５に押し出し，成形ダイ１５の入口部１５ａの中子２０の複数の孔２１ｂを介して成形ダイ１５の成形室１５ｃ内に導き，成形室１５ｃの出口部１５ｂから成形ダイ１５の外部に押し出し，押出機２に隣接して設けられている引取機３５に移送し，引取機３５により所定の引き取り速度として，成形室１５ｃ内での成形品の密度を調整して所望の発泡成形品を成形する。
この場合，スクリュー５の先端から押出ダイ１０の押出孔１１内に押し出された成形生地２５ａは，押出孔１１を介して出口部１１ｂのブレーカープレート１２に導かれ，ブレーカープレート１２の押出方向後方の凹部１２ｃ内から，減容部１３の複数のスリット１２ｄに導かれ，複数のスリット１２ｄを介して成形ダイ１５の入口部１５ａに押し出され，この際に，減容部１３の複数のスリット１２ｄによってバレル３の内部に背圧が付与され，バレル３の内部の圧力が高められる。従って，バレル３内部及び押出ダイ１０の押出孔１１の内部で成形生地２５ａに含まれる発泡剤２６ｂが発泡するのが抑制され，安定した性状の成形生地２５ａを押出ダイ１０から成形ダイ１５に供給することができる。
また，ブレーカープレート１２の複数のスリット１２ｄを介して成形ダイ１５の入口部１５ａに押し出された成形生地２５ａは，成形ダイ１５の入口部１５ａに設けられている中子２０の本体部２１に導かれ，本体部２１の凹部２１ａから成る導入部２３から制限部２２の複数の孔２１ｂに導かれ，複数の孔２１ｂを介して成形ダイ１５の成形室１５ｃの内部に押し出され，この際に，制限部２２の複数の孔２１ｂによって押出ダイ１０方向のブレーカープレート１２の複数のスリット１２ｄから押し出された成形生地２５ａに背圧が付与され，その部分に位置する成形生地２５ａの圧力が高められる。従って，その部分に位置する成形生地２５ａに含まれる発泡剤が発泡するのが抑制される。
さらに，中子２０の本体部２１とブレーカープレート１２との間で発泡剤２６ｂの発泡が抑制された成形生地２５ａは，中子２０の本体部２１の制限部２２の複数の孔２１ｂを介して成形ダイ１５の成形室１５ｃ内に押し出されることにより，中子２０と，該中子２０の成形生地２５ａの押出方向後方に位置するブレーカープレート１２との間で，押出生地の押出力が制限されて圧力が再び高められ，この圧力が高められた状態の成形生地２５ａが成形室１５ｃ内に押し出され，成形室１５ｃ内で圧力が相対的に開放されて成形室１５ｃの全体に成形生地２５ａが均一に分散される。
この場合，本体部２１に均一に配置された複数の孔２１ｂを介して成形生地２５ａが成形室１５ｃ内に押し出されることになるので，成形室１５ｃ内で成形生地２５ａの圧力が相対的に開放されて発泡剤が発泡する際に，成形室１５ｃ内に成形される発泡成形品の全体に気泡が略均一に分散されることになる。
従って，成形室１５ｃ内に成形される発泡成形品の芯部（中心部）に気泡が集中して，内部空隙Ｇを発生することなく，全体に亘って均一に気泡が分散された所望の未発泡体と同等の強度を有する発泡成形品が得られることになる。
また，成形室１５ｃ内に押し出される成形生地２５ａは，圧力が高められた状態で成形室１５ｃ内に押し出されることになるので，成形室１５ｃへの成形生地２５ａの押し出し速度を高めることができ，発泡成形品の成形速度を高めることができ，生産効率を大幅に高めることができる。
なお，前記の説明においては，混合原料２５として，木粉と熱可塑性樹脂と顔料と強化剤と発泡剤とを混合したものを用いたが，これに限らず，他の各種の発泡剤を含む材料の押出成形に本発明を適用してもよい。
１ 押出成形装置
２ スクリュー型押出機
３ バレル
４ ホッパ
５ スクリュー
５ａ 回転軸
５ｂ スクリュー部
５ｃ 溝
６ 供給部
７ 圧縮部
８ 計量部
１０ 押出ダイ
１０ａ 整流部
１０ｂ 大径部
１０ｃ 小径部
１０ｄ 整流部出口
１０ｅ ピン
１１ 押出孔
１１ａ 入口部
１１ｂ 出口部
１２ ブレーカープレート
１２ａ 小径部
１２ｂ 大径部
１２ｃ 凹部
１２ｄ，１２１ｄ スリット
１２ｅ 導入口
１２ｆ 挿孔
１２ｇ ピン孔
１３ 減容部
１４ 位置決め用のピン
１５ 成形ダイ
１５ａ 入口部
１５ｂ 出口部
１５ｃ 成形室
１６ 加熱手段
１７ 冷却手段
２０ 中子
２１ 本体部
２１ａ 凹部
２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 孔
２２ 制限部
２３ 導入部
２４ 固定部
２５ 混合原料
２５ａ 成形生地
２６ａ 原料ペレット
２６ｂ 発泡剤
３０ 溶融ミキサー
３１ 冷却ミキサー
３２ 整粒機
３３ バッファタンク
３４ ブレンダー
３５ 引取機
４０ 木質合成粉製造ライン
４１ 押出成形装置
４２ スクリュー型押出機
４３ バレル
４４ ホッパ
４５ スクリュー
５０ ダイ
５０ａ 成形室
５２ ブレーカープレート
６０ 発泡（木質合成）成形品製造ライン
Ｇ （内部）空隙

Claims (6)

  1. 少なくとも発泡剤を含む混合原料を加熱混練して溶融可塑化した成形生地とし，該成形生地をスクリューの先端から押し出す押出機と，前記スクリューの先端側に装着される押出ダイと，該押出ダイの出口に装着される成形ダイとを備えた押出成形装置であって，
    前記押出ダイの出口部に，前記スクリューの先端から押し出された成形生地に対して押出し力に抗する抑制力を加え，前記スクリュー方向に背圧を付与するブレーカープレートを設けると共に，前記成形ダイの入口部に，前記押出ダイから押し出された成形生地に対して押出し力に抗する抑制力を加え，前記押出ダイの出口部との空間に背圧を付与する中子を設けたことを特徴とする押出成形装置。
  2. 前記ブレーカープレートは，前記スクリュー方向から前記成形ダイ方向に徐々に容積が減少する複数のスリットないし孔からなる減容部を有し，該減容部の複数のスリットないし孔により，前記スクリュー方向に背圧が付与されることを特徴とする請求項１に記載の押出成形装置。
  3. 前記中子は，前記押出ダイ方向から前記成形ダイ方向に徐々に容積が減少する複数のスリットないし孔からなる制限部を有し，該制限部の複数のスリットないし孔により，前記押出ダイ方向の出口部間の成形生地に背圧が付与されることを特徴とする請求項１又は２に記載の押出成形装置。
  4. 前記中子は，前記成形ダイの入口部の断面形状に合致した断面形状の本体部を有し，該本体部の全体に亘って前記制限部の複数のスリットないし孔が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の押出成形装置。
  5. 前記中子の本体部には，前記押出ダイから押し出された成形生地を導入する導入部が設けられ，該導入部に前記制限部の複数の孔又は複数のスリットが連通していることを特徴とする請求項４に記載の押出成形装置。
  6. 前記混合原料は，木質合成粉の原料である木粉，熱可塑性樹脂，顔料及び強化剤を溶融混練，冷却，整粒して成る原料ペレットに，発泡剤を混合して成ることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の押出成形装置。
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