WO2005035222A1

WO2005035222A1 - 押出成形機

Info

Publication number: WO2005035222A1
Application number: PCT/JP2003/012966
Authority: WO
Inventors: Masayuki Kamite; Haruhiko Abiko
Original assignee: Misawa Homes Co., Ltd.
Priority date: 2003-10-09
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2005-04-21
Also published as: AU2003271148A1; US20070122515A1; CN100513133C; CN1839027A; EP1671778A1; EP1671778A4

Abstract

　押出成形機１１は、発泡材料１が供給されるサイロ３０と、サイロ３０に供給された発泡材料１を混練しつつ搬送するシリンダ５０およびスクリュ７０と、サイロ３０およびスクリュ７０の間の供給経路に接続され水４１を収容するタンク４０と、シリンダ５０の先端に接続されるダイ８０と、発泡材料１を溶融するとともに、水４１の気化温度よりも低い初期温度から水４１が完全に気化する最終温度まで、シリンダ５０のサイロ３０側基端からダイ８０側先端に向かって６段階に加熱するヒータ６０とを備える。

Description

明細押出成形機技術分野

本発明は、押出成形機に関する。背景技術

従来、電子機器 ·電子部品等の精密機器や、果物等の傷みやすいものを外部の衝撃から保護するために、これらの機器等と一緒に収納される梱包緩衝材が多用されている。このような梱包緩衝材は、ポリプロピレン等の樹脂からなる発泡材料を発泡させ、内部に小さな空隙が形成された発泡体を成型したものである。このような発泡体は、一般に、押出成形機によって製造される。

すなわち、押出成形機では、発泡材料をシリンダ内に供給するとともに、タンクからシリンダ内に水や油脂等の発泡用流体を供給し、この発泡材料および発泡用流体をシリンダ内のスクリュで混練しながら、シリンダの加熱により一気に加熱する。この際、発泡材料に混練された発泡用流体は、シリンダ内で高圧下にさらされて凝縮した状態もしくは一部が気化した状態となっている。そして、この凝縮した発泡用流体を含む発泡材料は、ダイに形成された穴から押出される際に加圧状態が一気に開放され、爆発的な気化が生じて発泡体が形成される。

しかしながら、このように発泡用流体を含む発泡材料を一気に加熱して気化させ発泡させた場合には、急激な気化による膨張の作用によって、シリンダからタンクに向かって、この発泡用流体が逆流してくる場合があった。この場合には、発泡用流体の供給量にばらつきが生じること等から、発泡材料の内部に均一な空隙が形成されないため、形状等の品質が安定した製品を安定して製造されず製造効率が悪いという問題があつた。

発明の開示本発明の主な目的は、発泡用流体の逆流を防止して、製造効率を向上できる押出成形機を提供することにある。

本発明の押出成形機は、発泡体を構成する発泡材料が供給されるサイロと、このサイロに供給された発泡材料を混練しつつ搬送するシリンダおよびスクリュとを備え、このシリンダ先端に接続されるダイを介して、発泡体の成形を行う押出成形機であって、前記サイロおよび前記スクリュの間の供給経路に接続され、前記発泡材料を発泡させる発泡用流体を収容するタンクと、前記発泡材料を溶融するとともに、前記発泡用流体の気化温度よりも低い初期温度から前記発泡用流体が完全に気化する最終温度まで、前記シリンダの前記サイロ側基端からダイ側先端に向かって段階的に加熱するヒータとを備えていることを特徴とする。

発泡材料としては、例えば、ポリエチレン（P E ) 、ポリプロピレン（P P )、ポリアミド（6ナイロン、 6， 6ナイロン等； P A) 、ポリエチレンテレフタレート（P E T ) 等の一般的なプラスチックや、ポリ乳酸等の生分解性プラスチック等を採用できる。また、発泡材料としては、これらのプラスチックに、所定の添加物を加えたり、紙やでんぷん等の増量剤を加えたもの等も採用できる。また、紙やでんぷん等の増量剤を加えたものの他に、粉砕した木粉、活性炭、茶殻等の植物由来または木材由来の材料を加える構成としてもよい。この場合には、これらの材料を加えることにより、望ましくない物質の吸着や吸収、細菌や力ビの発生等を抑えることもできる。

段階的な加熱とは、初期温度と最終温度との間で何段階かに分けて加熱することであり、例えば、シリンダを何個所かに分けて、これらの設定温度を変え、段階的に温度勾配をかけて上昇させる構成等とすることができる。なお、初期温度と最終温度とが特定されていれば、これらの間の設定温度は特に限定されない。従って、温度が段々と高くなる設定でもよいし、途中で一度温度を下げる設定としてもよい。

本発明の押出成形機では、以下のようにして発泡体が製造される。

( 1 )まず、サイロに供給された発泡材料をシリンダ内に供給する。この際、サイロとスクリュとの間の供給経路に接続されたタンクのノズルから、サイロとスクリュとの間の供給経路にタンク内の発泡用流体を供給する。

( 2 )次に、シリンダ内に供給された発泡用流体を含むこれらの材料を、ヒータによって加熱しながらスクリュの回転により均一に混練する。この際、シリンダ内の発泡材料は、ヒータによつて段階的に加熱され最終温度で溶融状態となる。また、シリンダ内の発泡用流体は、ヒータによって、初めは気化温度よりも低い初期温度まで加熱された後に、段階的に最終温度まで加熱される。そして、溶融状態の発泡材料の中に、凝縮した発泡用流体が均一に分散した混練後の材料（混練材料）は、スクリュの回転によってダイ側へ搬送されることになる。

( 3 )ダイ側へ搬送された混練材料は、さらにスクリュの回転によって、ダイを介して所定形状に成型されつつ、ダイに形成された穴から外部側へと押し出される。この際、外部側へ押し出された混練材料において、凝縮した発泡用流体は加圧状態から解放されて爆発的に気化し、また、発泡材料は急激に冷却されて硬化するため、発泡材料の内部に空隙を有する発泡体が形成される。

( 4 )その後、適宜、裁断されて製品化される。

このように、シリンダ内に供給された発泡用流体は、混練材料の搬送に伴って段階的に加熱されるため、従来のように一気に気化温度以上まで加熱する場合に比べて、発泡用流体の急激な膨張変化等の影響を受けず、発泡用流体のタンク側への逆流を防止できる。

また、スクリュとサイロとの間の供給経路に発泡用流体を供給する構成としたので、シリンダ内のスクリュに直接発泡用流体を供給しないため、シリンダ内での発泡用流体の変化の影響を受けないから、発泡用流体のタンク側への逆流をより一層防止できる。このようにタンク側への逆流を防止できるため、品質の安定した発泡体を効率よく製造できる。以上より、本発明の目的を達成できる。本発明の押出成形機において、前記発泡用流体は、水であり、前記ヒータは、前記初期温度が 6 0 °C以上 1 0 0 °C未満で、前記最終温度が 1 6 0 °C以上 2 4 0 °C未満に設定され、前記発泡材料おょぴ発泡用流体を 6段階に加熱することが好ましい。このような構成では、シリンダ内に供給された水は、ヒータによってまず沸点 (通常、水の沸点は 1 0 0 °C) 以下の温度にさらされた後に、 6段階に分けて加熱され、最終的には 1 6 0 °C以上 2 4 0 °C未満の環境にさらされる。この際、加熱された水は、一度気化した後に、シリンダおよびダイで囲まれた空間内および後から搬送される発泡材料によって加圧されて凝縮し、ダイから外部へと排出され加圧状態が開放された際に一気に気化するため、これにより、発泡体が形成される。このように入手が容易な水を原料として用いても、段階的に加熱することにより水の逆流を防止でき、よって、品質の安定した発泡体を効率よく安価で製造できる。

本発明の押出成形機において、前記発泡材料は、粉粒状に形成され、前記サイ口の側面部分を、間欠的に振動させる振動機構を備えることが好ましい。

粉粒状の発泡材料としては、粉状物や、粒状物、ペレット状のもの、粉砕物等が採用できる。 '

振動機構としては、例えば、モータによってカムを回転させてサイロの側面部分を殴打して振動させる機構や、板ばねや電磁石等を用いて電磁的な振動力により振動させる機構等を採用できる。

このような構成では、例えば、サイロ內において、粉粒状に形成された発泡材料同士が固着したとしても、振動機構がサイロの側面部分を間欠的に振動させるので、発泡材料同士の固着を解消して、粉粒状の発泡材料をシリンダ内に円滑に供給できる。

本発明の押出成形機において、前記振動機構は、モータと、このモータに連結されたカムとを備え、このカムは、前記モータの駆動に応じて、前記サイロの側面部分を殴打することにより、前記サイ口を振動させることが好ましい。

このような場合では、モータにカムを取り付け、モータによって回転するカムの先端がサイロの側面部分を殴打するように配置するだけで、比較的簡単に振動機構を構成できる。 '

本発明の押出成形機において、前記ダイには、押出し用の複数の穴が形成され、これらの複数の穴は、隣接する 3つの穴により規定される三角形の形状が互いに等しくなるように分散配置されていることが好ましい。

ここで、製造される発泡体には、未発泡部分の発生や、過剰発泡によるふくれ ' 欠け、ダイにおける発泡材料のつまり、未融着等により、形状等の品質が不安定となる場合があった。しかしながら、前述した位置に穴を形成する簡単な構成でありながら、ダイに形成された複数の穴同士の距離が略均等に位置することとなるから、ダイから排出され発泡した発泡体の形状等の品質を簡単に安定させることができる。

本発明の押出成形機において、前記複数の穴は、それぞれ円形状に形成され、この円形穴の直径は、 1 . 8 mn！〜 2 . 2 mmであることが好ましい。

このような構成とした場合には、穴の直径が 1 . 8 mmよりも小さい場合には、発泡不十分な部分が発生するおそれがある。また、穴の直径が 2 . 2 mmよりも大きい場合にも、同様に発泡不十分な部分が発生するおそれがある。このため、ダイの穴の直径を前述した範囲とすることにより、十分に発泡した品質の良い発泡体をより層確実に得ることができる。

本発明の押出成形機において、前記ダイを、 1 6 0 °C〜2 2 0 °Cの間の温度に調整する調温装置を備えることが好ましい。

このような構成において、調温装置による加熱により、ダイの温度を 1 6 0 °C よりも小さくした場合には、発泡が不十分な部分が発生するおそれがあり、ダイの温度を 2 2 0 °Cよりも大きくした場合には、過度の過熱により発泡材料に対して、熱劣化によるコゲが発生してしまうというおそれがある。このため、前述した範囲でダイの調温を行うことにより、十分に発泡して品質の良い発泡体をより一層確実に得ることができる。

本発明の押出成形機において、前記ダイの代わりに前記シリンダ側に配置され、一定速度で回転することにより、前記シリンダから押し出された発泡体を切断するカツタを備えて構成してもよレ、。

ここで、例えば、カツタとしては、シリンダに取り付けられシリンダから押出された混練材料を排出する口金部分と、この口金部分から排出された混練材料が発泡した発泡体を切断するカツタ本体とを備えて構成できる。このような構成によれば、前述した力ッタ本体の力ッタの刃部分の回転速度と、混練材料（発泡体）の押しだし速度、例えば、スクリュの回転速度等とを調整するだけで、任意の長さの発泡体を簡単に製造できる。図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1実施形態に係る押出成形機を模式的に示す図である。

図 2は前記第 1実施形態におけるシリンダの一部とダイとを示す分解斜視図である。

図 3は前記ダイを示す正面図である。

図 4は前記第 1実施形態における板状の発泡体を示す図である。

図 5は本発明の第 2実施形態に係る押出成形機を模式的に示す図である。

図 6は前記第 2実施形態におけるカツタを示す斜視図である。

図 7は前記第 2実施形態における筒状の発泡体を示す図である。発明を実施するための最良の形態

[第 1実施形態]

本発明の第 1実施形態を図面に基づいて説明する。

図 1は、本発明に係る押出成形機 1 1を模式的に示す図である。

押出成形機 1 1は、図 1に示すように、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を含む発泡材料 1を加熱溶融し、所定形状に押し出して成型する際に、その内部に空隙を有する発泡体を形成する機械であり、発泡材料 1が供給される原料タンク 2 0と、サイロ 3 0と、流体タンク 4 0と、シリンダ 5 0と、ヒータ 6 0と、シリンダ 5 0内に配置されるスクリュ 7 0と、ダイ 8 0と、ベルトコンベア 9 0と、ダイ 8 0の温度を 1 6 0 °C〜2 2 0 °Cの範囲に調整する調温装置 1 0 0とを備える。

ここで、発泡材料 1は、主成分となる基剤 2と、この基剤 2に対して均一な空隙が形成されるよう調整する添加剤 3とを備える。

基剤 2は、榭脂成分である粉体としてのポリプロピレン 2 Aを 4 0重量％と、非樹脂成分である粉状のコーンスターチ 2 Bを 6 0重量％とを含有する。ポリプロピレン 2 Aの融点は 1 6 0 °Cである。なお、ポリプロピレン 2 Aとしては、粉体以外のペレツト状等のその他の形状のものを採用してもよい。

添加剤 3は、基剤 2に対して所定の重量比で添加されるタルク 3 Aである。ここで、樹脂成分とは、一般ごみとして処分できないものである。

非樹脂成分とは、金属、紙、ガラス、およびプラスチックの各リサイクル対象成分を除く成分のことであり、容器リサイクル法においてリサイクル対象成分とされておらず、一般ごみとして処分可能なもののことである。

添加剤とは、発泡材料を発泡させる際に、発泡の具合を調整するために添加される発泡調整剤のことである。

原料タンク 2 0は、ポリプロピレン 2 Aが供給される第 1タンク 2 1と、コーンスターチ 2 Bおよびタルク 3 Aが供給され、これらを均一に混合したものを収容する第 2タンク 2 2とを備える。

サイロ 3 0は、原料タンク 2 0から供給された各原料 2 A, 2 B , 3 Aを一時的に収容し、予め設定された所定量の各原料 2 A, 2 B , 3 Aをシリンダ 5 0内へ自動的に供給するものである。このサイロ 3 0は、配管 3 O Aを介して第 1タンク 2 1に接続された第 1サイロ 3 1と、配管 3 0 Bを介して第 2タンク 2 2に接続された第 2サイロ 3 2とを備える。

第 1サイロ 3 1は、ポリプロピレン 2 Aを一時的に収容し、このポリプロピレン 2 Aをシリンダ 5 0内へ供給するものであり、すり鉢状にテーパが形成されたサイ口本体 3 3と、このサイロ本体 3 3の側面部分 3 3 Aを、間欠的に殴打して振動させる振動機構 3 4とを備える。なお、ポリプロピレン 2 Aは、比較的流動性が高いため、振動機構 3 4を設けない構成も可能である。

振動機構 3 4は、モータ 3 4 1と、このモータ 3 4 1に取り付けられたカム 3 4 2とを備え、モータ 3 4 1の駆動に応じてカム 3 4 2が回転し、このカム 3 4 2の先端 3 4 2 Aが、サイロ本体 3 3の側面部分 3 3 Aを周期的に殴打する。これにより、サイロ本体 3 3の側面部分 3 3 Aが振動するので、例え、サイロ本体 3 3内でポリプロピレン 2 A同士が固着していても、これらの固着が解放され、ポリプロピレン 2Aは、すり鉢状のテーパに沿って落下し、シリンダ 50側へ移動することになる。

第 2サイロ 32は、コーンスターチ 2 Bとタルク 3 Aとを一時的に収容して、これらの原料 2 B， 3 Aをシリンダ ·50内へ供給するものであり、前述したものと同じサイロ本体 33および振動機構 34を備える。

流体タンク 40は、発泡用流体である水 41を収容し、サイロ 30とスクリュ 70との間の経路に接続された配管 40 Αを介して、この水 41をシリンダ 50 内へ供給するものである。

シリンダ 50は、サイロ 30から供給された発泡材料 1、および、流体タンク 40から供給された水 41を収容する中空箱形のものであり、シリンダ本体 51 と、このシリンダ本体 51の図 1中左側に位置する排出部 52とを備える。ここで、図 2は、シリンダ 50の一部とダイ 80とを示す分解斜視図である。図 2に示すように、シリンダ本体 51には、原料 1, 41の混練物である混練材料 A (図 1) を排出する楕円形状の開口部 51 Aと、この開口部 51 Aの上下側に 2つずつ合計 4つのボルト孔 51 Bとが形成されている。

排出部 52には、開口部 51 Aおよび 4つのボルト孔 5 1 Bを露出するとともに、ダイ 80の一部を嵌合する嵌合孔 52 Aが形成されている。

図 1に戻って、ヒータ 60は、シリンダ 50の 6箇所 50 A〜50 Fをそれぞれ独立して加熱するものであり、シリンダ 50の各箇所 50 A〜50 Fに取り付けられる 6つのヒータ本体 61 (61A〜61 F) と、これらの 6つのヒータ本体 61 (61 A〜61 F) の温度をそれぞれ制御する制御部 62とを備える。具体的には、シリンダ 50の 6箇所 50 A〜50 Fは、図 1中の右側から順番に以下のように、 6段階に温度設定がなされている。なお、温度設定は、使用する原料、原料中の含水率、気象条件等により変動する。

(1)第 1箇所 50 A ·· 80°C (初期温度）

(2)第 2箇所 50 B ： 145 °C

(3)第 3箇所 50 C ： 185°C

(4)第 4箇所 50 D ： 1 75 °C (5)第 5箇所 5 0 E _: 1 7 0 °C

(6)第 6箇所 5 0 F： 2 3 0 °C (最終温度）

なお、ヒータ本体 6 1には、各箇所 5 0 A〜5 0 Fの設定温度、および実測した温度が表示されるようになっている。

スクリュ 7 0は、シリンダ 5 0内に供給された発泡材料 1およぴ水 4 1を混練し、この混練材料 Aを搬送して、シリンダ 5 0の排出部 5 2を介して外部へと排出するものであり、 2本のスクリュ本体 7 1， 7 2と、これらの 2本のスクリュ本体 7 1 , 7 2を回転する駆動部 7 3とを備え、 2軸構造となっている。

2本のスクリュ本体 7 1， 7 2は、シリンダ 5 0内において、互いに略平行となるように隣接して配置される。 2本のスクリュ本体 7 1 , 7 2には、それぞれねじ山 7 1 A, 7 2 Aが形成されている。これらのねじ山 7 1 A， 7 2 Aは同じ方向を向いている。

駆動部 7 3は、互いに近接する方向に 2本のスクリュ本体 7 1 , 7 2を回転させるものである。

従って、混練材料 Aが供給されたシリンダ 5 0内において、 2本のスクリュ本体 7 1、 7 2が駆動部 7 3の駆動により同一方向に回転すると、混練材料 Aは、ねじ山 7 1 A， 7 2 Aによって、排出部 5 2側へと搬送されることになる。ダイ 8 0は、図 1， 2に示すように、シリンダ 5 0の排出部 5 2から排出された混練材料 Aに空隙を形成して発泡体 Bを構成する機能と、この発泡体 Bを成形する機能とを有する金属製の部材であり、 4つの部材で構成される第 1ブロック 8 1と、この第 1プロック 8 1の排出側に取り付けられる第 2プロック 8 3とを備える。 '

第 1ブロック 8 1は、シリンダ 5 0の排出部 5 2の嵌合孔 5 2 Aに嵌合される嵌合凸部 8 1 1と、直方体状の第 1プロック本体 8 1 2とを備える。

第 1プロック本体 8 1 2において、嵌合凸部 8 1 1とは反対側の面には、同一の直径を有する複数の小穴 8 2 Aが形成されている。各小穴 8 2 Aの直径は、 2 . 0 mmである。

ここで、図 3は、第 1プロック本体 8 1 2において、嵌合凸部 8 1 1とは反対側の面を示す正面図である。

図 3に示すように、これらの複数の小穴 8 2 Aは、押出方向と直交する一方向である水平方向に幅広に形成された矩形部 8 1 2 Aを規定した際に、この矩形部 8 1 2 Aの 4頂点の位置 Sと、矩形部 8 1 2 Aの長辺上を均等に分割した位置 T と、互いに隣接する 4つの位置で構成された矩形 Xにおける対角線の交点位置 U とに形成されている。すなわち、これらの複数の小穴 8 2 Aは、隣接する 3つの小穴 8 2 Aにより規定される三角形の面積および形状（配置パターン）が互いに等しくなるように分散配置されている。なお、この矩形部 8 1 2 Aは、押出形状に対応する形状となっている。

また、第 1プロック本体 8 1 2において、前記矩形部 8 1 2 Aの上下側には、シリンダ本体 5 1の 4つのポルト孔 5 1 Bに対応する位置に 2つずつ合計 4つのポルト揷通孔 8 1 2 Bが形成されている。

図 2に戻って、第 2ブロック 8 3は、混練材料 Aに空隙を生じさせ、断面が所定形状の発泡体 Bを成形するものである。この第 2ブロック 8 ³は、第 1ブロック 8 1に取り付けられる板状の基部 8 3 1と、この基部 8 3 1に形成された中空で、かつ押出方向にある程度の長さ寸法を有する箱形の成形部 8 3 2とを備える。基部 8 3 1において、第 1ブロック 8 1の複数の小穴 8 2 Aに対応する位置、すなわち前記矩形部 8 1 2 Aに対応する矩形の開口部 8 3 1 Aが形成されている。また、第 3ブロック 8 3の基部 8 3 1において、開口部 8 3 1 Aの上下側で、第 1ブロック 8 1の 4つのボルト揷通孔 8 1 2 Bに対応する位置には、 4つの切欠き 8 3 Bが形成されている。

箱形の成形部 8 3 2において、その開口部 8 3 1 A側の面には、開口部 8 3 1 Aに対応する位置に供給側開口部 8 3 2 Aが形成されている。また、開口部 8 3 1 A側の面に対向する面には、供給側開口部 8 3 2 Aと同形状の射出側開口部 8 3 2 Bが形成されている。また、成形部 8 3 2は、箱形の上面 8 3 2 Zが着脱自在に構成されており、この上面 8 3 2 Zを取り外すことにより内部が露出し、簡単に清掃できる。

以上のようなダイ 8 0において、各ブロック 8 1 , 8 2は、相互に対応する切欠き 8 3 B、ボルト揷通孔 8 1 2 B、およびボルト孔 5 I Bに、それぞれ 4本のボルト 8 6が挿通されシリンダ 5 0に固定される。

図 1に戻って、ベルトコンベア 9 0は、ダイ 8 0を構成する第 2プロック 8 3 の射出側開口部 8 3 2 Bから排出された発泡体 Bを搬送するとともに、この発泡体 Bの粗切りを行うものである。図示を省略するが、ベルトコンベア 9 0の搬送経路には、製品の厚さを調整するプレスローラと、粗切りカツタとが設けられている。この粗切りカツタは、ベルトコンベア 9 0のコンベア速度によって製品の幅の調整を行うものであり、発泡体 Bを冷却する冷却ファンと、発泡体 Bを裁断する裁断装置とが設けられている。これらの装置により、発泡体 Bは、最終製品として構成された後に所定の箱に保管される。この箱に保管された最終製品は、適宜、袋等に封入され、製品として出荷される。次に、発泡体 Bの製造手順について説明する。

( 1 ) 各振動機構 3 4によって、サイロ本体 3 3の側面部分 3 3 Aをカム 3 4 2の先端で叩きながら、第 1サイロ 3 1から所定量のポリプロピレン 2 Aを、また、第 2サイロ 3 2から所定量の原料 2 B , 3 Aをシリンダ 5 0内に供給する。一方、流体タンク 4 0から所定量の水 4 1を、スクリュ 7 0とサイロ 3 0との間の原料供給経路に供給する。

( 2 ) シリンダ 5 0内のスクリュ 7 0の部分に供給された各原料 2 A， 2 B， 3 Aおよび水 4 1は、スクリュ 7 0の回転によつて混練され、混練材料 Aとなつてダイ 8 0側へと搬送される。

この際、ポリプロピレン 2 Aは、ヒータ 6 0によって加熱され、融点である 1 6 0 °C以上となった時、すなわち、第 3箇所 5 0 C以降の位置に運ばれた時に完全に溶融する。その他の原料 2 B， 3 Aは、溶融したポリプロピレン 2 Aに均一に分散される。

一方、水 4 1は、ヒータ 6 0によって加熱されるが、シリンダ 5 0の第 1箇所 5 O Aが 8 0 °Cに設定されているため、この第 1箇所 5 O Aの位置では、完全には気化されず、その殆どが液体のままである。その後、第 2箇所 5 0 B以降の位置では気化温度以上に加熱され気化して水蒸気となることになるが、シリンダ 5 0と、後から搬送される原料と、ダイ 80との間での加圧雰囲気により、凝縮することになる。これにより、水蒸気と液体とが混合された状態の水が混練材料 A に含まれることになる。

(3) スクリュ 70の回転によって、シリンダ 50から排出された混練材料 A は、調温装置 1 00で所定温度に調整されつつ、第 1ブロック 8 1に形成された複数の小穴 82 Aから、複数の細長い形状として押し出される。

(4) この際、小穴 82 Aを通過した細長い形状の混練材料 Aは、急激に減圧されて爆発的に発泡し、複数の小穴 82 Aに応じた複数の細長い発泡体 Bとなる。これらの細長い発泡体 Bは、複数の小穴 8 2 Aが前述したように均等に配置されていることから、互いに隙間無く密着して一体化することになる。

ここで、発泡用流体である水 4 1は、気化する際にその体積が 1 200倍となる。混練材料 Aにおける水 4 1は、均一な発泡を生じさせるために添加された添加剤の親水成分を溶解するとともに、十分な水蒸気爆発（発泡）を発生させるため、大過剰に必要とされる。一方、このように過剰な水 4 1を添加することは、ダイ 80から押出されて蒸発する際に潜熱を奪うため、発泡組織内部の水蒸気が液体状態の水に戻るものがあり、この液化する水 41により発泡体 Bの体積が減少し、組織が収縮して十分な発泡体が得られないおそれがある。この際の収奪されるエネルギーは、 2. 26M J /k g (539 k c a 1 /k gを換算したもの）である。従って、この収奪されたエネルギー分を確保するために、調温装置 1 0 0で連続的にダイ 80を加熱することにより、水 41の気化を促進して発泡体 B の収縮を抑えている。 ·

また、ダイ 80からの混練材料 Aの押出し圧力は、発泡用流体が水 4 1である場合には、ダイ 80の設定温度に対応して、下記の通りに保つ必要がある。なお、この結果を表 1にまとめて示す。

•設定温度 1 60°C： 0. 6 1 8 MP a (6. 3 k g f Z c m ²を換算したもの）以上

•設定温度 1 70°C： 0. 795 MP a (8. 1 k g f Z c m²を換算したもの）以上

•設定温度 180。C : 1. 000 MP a (10. 2 k g f / c

たもの）以上

•設定温度 190°C : 1. 255 MP a (12. 8 k g f /c

たもの）以上

なお、発泡用流体が水ではない場合には、押出し圧力を、 1. 28

3 k g f ノ cm²を換算したもの）以上に保つ必要がある。

表 1

(5) この一体化された発泡体 Bは、基部 831の開口部 831 A、および成形部 832の供給側開口部 832 Aを介して、第 2ブロック 83の成形部 832 内に供給される。

(6) この成形部 832内に供給された発泡体 Bは、図 4に示すように、射出側開口部 832 Bへ運ばれる間に断面矩形の板状に形成され、射出側開口部 83 2 Bを介して、外部側へ押し出され成型される。

(7) 射出側開口部 832 Bから排出された板状に連続する発泡体 Bは、ベルトコンベア 90によって搬送される。この搬送された発泡体 Bは、所定形状となるように適宜裁断される。

以上のような手順で、発泡体 Bが製造される。以上のような本実施形態によれば、以下のような効果がある。

(1)シリンダ 50内に供給された水 41は、スクリュ 70の搬送に伴ってヒータ 60により段階的に加熱されるため、一気に気化温度以上まで加熱する場合に比べて、水 4 1の急激な膨張変化等の影響を受けず、水 4 1のタンク 4 0側への逆流を防止できる。また、スクリュ 7 0とサイロ 3 0との間の供給経路に水 4 1 を供給する構成としたので、シリンダ 5 0内のスクリュ 7 0に直接水 4 1を供給しないため、シリンダ 5 0内での水 4 1の変化の影響を受けないから、水 4 1のタンク 4 0側への逆流をより一層防止できる。以上のようにタンク 4 0側への逆流を防止できるため、品質の安定した発泡体 Bを効率よく製造できる。

( 2 )入手が容易な水 4 1を原料として用いても、 6段階に加熱することにより水 4 1の逆流の防止が可能である。このため、品質の安定した発泡体 Bを効率よく安価で製造できる。

( 3 )振動機構 3 4によって、サイロ 3 1， 3 2の側面部分 3 3 Aを殴打することにより、側面部分 3 3 Aを間欠的に振動させるので、各サイロ 3 1 , 3 2内の原料 2 A， 2 B , 3 A同士の固着を解消して、粉粒状の各原料 2 A , 2 B , 3 A をシリンダ 5 0内に円滑に供給できる。この際、モータ 3 4 1にカム 3 4 2を取り付け、モータ 3 4 1の駆動によって回転するカム 3 4 2の先端がサイロ 3 1 , 3 2の側面部分 3 3 Aを殴打するように配置するだけで、振動機構 3 4を簡単に構成できる。

( 4 )ヒータ 6 0は、 1つの制御部 6 2で、シリンダ 5 0の 6箇所 5 0 A〜5 0 Fの加熱温度を同時に調整できるから、温度調整が容易である。また、ヒータ 6 0では、シリンダ 5 0を 6段階に調温可能なので、製造時の状況や環境に合わせて、適宜変更して、より高品質な発泡体 Bを製造できる。

( 5 )第 1プロック 8 1には、互いに隣接する 3つの小穴 8 2 Aにより規定される三角形の配置パターンが同一となるように複数の小穴 8 2 Aを形成したので、発泡体 Bの形状等の品質を簡単に安定させることができる。この際、小穴 8 2 A の直径を 2 . O mmとしたので、より良好に発泡させることができ安定した形状に成形できる。

( 6 )調温装置 1 0 0によりダイ 8 0の温度を 1 6 0 °C〜2 2 0 °Cの間の温度に調整したので、不必要な収縮を抑えて確実に発泡させることができ、良好な形状の発泡体 Bを製造できる。 ( 7 )第1ブロック 8 1において、シリンダ 5 0の排出部 5 2の嵌合孔 5 2 Aに嵌合する嵌合凸部 8 1 1を設けたので、第 1ブロック 8 1が排出部 5 2から外れたり、ずれたりするのを防止できる。また、高圧による蒸気の抜けを防止できる利点もある。

( 8 )第 2ブロック 8 3において、成形部 8 3 2には、押出方向にある程度の長さを設けたので、成形部 8 3 2内の発泡体 Bを十分に成形できる。

( 9 )第 2ブロック 8 3において、上面 8 3 2 Zを着脱自在となっており、製造後に内部の清掃を簡単に実施できる。

(10)スクリュ 7 0を 2軸 7 1 , 7 2としたので、 1軸の場合に比べて、発泡材料 1と水 4 1とをより一層均一に混練でき、押出成形後の発泡体 Bの品質の安定化を図ることができる。

(11)主成分が一般ごみとして処分可能な非樹脂成分であるため、発泡体 Bは、容器リサイクル法におけるリサイクル対象の成分に該当しない。このため、発泡体 Bを一般ごみとして扱えるから、コストを抑えて簡単に処分できる。この際、一般的な発泡体に比べて樹脂成分の含有量が少ないので、焼却した際に、発熱量が小さい上に黒煙等を発生させないため、環境を保護できる。なお、このような配合でも、実際の製品として十分に利用可能な発泡体 Bを製造できる。

(12)このような発泡体 Bは、内部に形成された空隙によって柔軟性を有するため、精密機器や果物等の損傷しやすいものの緩衝材として、好適に使用できる。また、発泡体 Bは、比較的比熱が高いので、断熱材として好適に使用できる。

(13)樹脂成分としてポリプロピレン 2 Aを採用したが、このポリプロピレン 2 Aは、他の樹脂成分に比べて、加工性や、機械適性等に優れているため、発泡体 Bを簡単に製造できる。

(14)入手が容易で安価な植物性材料であるコーンスターチ 2 Bを原料として採用したので、発泡体 Bの製造コストの削減と、製造の容易化とを図ることができる。

(15)発泡体 Bを最終的には板状としたので、柔軟性に加えてある程度の剛性も確保でき、例えば、果物や野菜等を個別に仕切るための仕切り板等や、断熱材に好適に使用できる。また、発泡体 Bは、十分な復元性と水への難溶性とを備えるため、梱包緩衝材として十分に利用できる。

[第 2実施形態]

次に、本発明の第 2実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の第 2実施形態に係る押出成形機 1 2は、前記第 1実施形態に係る押出成形機 1 1とは、ダイ 8 0に対応する部分が相違しており、その他の構成は全く同じである。このため、ダイ 8 0の代わりに配置される部分であるカツタ 2 0 0 についてのみ説明する。

なお、前記第 1実施形態と同一または相当構成品には同じ符号を付し、説明を省略または簡略する。

図 5は、本発明に係る押出成形機 1 2を模式的に示す図である。

図 6は、カツタ 2 0 0を拡大して示す図である。

図 5に示すように、カツタ 2 0 0は、シリンダ 5 0から押し出された混練材料 Aを発泡させて発泡体 Bを構成し、この発泡体 Bを切断するものである。カツタ 2 0 0は、シリンダ 5 0の排出部 5 2に取り付けられる取付部 2 1 0と、カツタ本体 2 2 0とを備える。

図 6に示すように、取付部 2 1 0は、シリンダ 5 0の排出部 5 2に取り付けられて、シリンダ 5 0から押し出された混練材料 Aを発泡させるとともに、ダイとして機能する部分であり、中空箱形の基材 2 1 1と、この基材 2 1 1の押出側の面に形成された板状の補助部材 2 1 2とを備える。

捕助部材 2 1 2には、貫通する小穴 2 1 2 Aが形成されている。

基材 2 1 1において、シリンダ 5 0側の面には、シリンダ 5 0の排出部 5 2の嵌合孔 5 2 Aに嵌合する図示しない嵌合部が形成され、この嵌合部には、矩形状の開口部が形成されている。

また、押出側の面である補助部材 2 1 2側の面 2 1 I Xには、小穴 2 1 2 Aに対応する位置に小穴 2 1 2 Aよりも大きな図示しない孔が形成されている。従って、シリンダ 5 0から押し出された混練材料 Aは、基材 2 1 1の内部を通つて、補助部材 2 1 2の小穴 2 1 2 Aから押し出される。押し出された際に、混練材料 Aは、減圧されて発泡し発泡体 Bとなる。

力ッタ本体 2 2 0は、取付部 2 1 0を支持するとともに、この取付部 2 1 0から押し出された発泡体 Bを所定の長さに切断するものであり、軸部材 2 2 1と、この軸部材 2 2 1を支持する支持部材 2 2 5とを備える。

軸部材 2 2 1は、押し出された発泡体 Bを切断するものであり、軸本体 2 2 2 と、この軸本体 2 2 2の先端に取り付けられた刃 2 2 3とを備える。

軸本体 2 2 2は、図示しないモータ等の駆動機構によって、一定速度で回転可能に構成されている。なお、この回転速度は、駆動機構を制御することによって調整可能となっている。

刃 2 2 3は、軸本体に対して直交する方向で、かつ互いに平行な 2つの刃 2 2 3 A, 2 2 3 Bを備える。これらの 2つの刃 2 2 3 A , 2 2 3 Bは、その刃先 2 2 4が、図中の矢印 Cで示す回転方向にそれぞれ向いている。このため、例えば、刃 2 2 3 Aが、矢印 Cの方向に 1回転する間に、刃先 2 2 4は、小穴 2 1 2 Aの上を 2回通過することになる。

支持部材 2 2 5は、軸本体 2 2 2および取付部 2 1 0を支持する部材である。以上のような押出成形機 1 2において、シリンダ 5 0から押し出された混練材料 Aは、基材 2 1 1の内部を通って、捕助部材 2 1 2の小穴 2 1 2 Aから押し出される。押し出された際に、混練材料 Aは、減圧され発泡し発泡体 Bとなる。この小穴 2 1 2 Aから押し出された発泡体 Bは、軸本体 2 2 2の回転に伴って回転する 2つの刃 2 2 3 A, 2 2 3 Bによって、所定の長さに切断される。このようにして、図 7に示すように、例えば 1 0 c m程度の所定長さで円筒状の発泡体 Bが形成される。

以上のような本実施形態によれば、前記第 1実施形態の（ 1 )〜(15)と同様の効果に加えて、以下のような効果がある。

(16)軸本体 2 2 2の回転速度を調整するだけで、任意の長さの発泡体 Bを簡単に製造できる。

(17)補助部材 2 1 2の小穴 2 1 2 Aの形状や大きさを変えることにより、任意の断面形状の発泡体 Bを簡単に製造できる。

(18)発泡体 Bを比較的小さな円筒状に形成したので、精密機器の梱包緩衝材として使用する場合でも、隙間無く配置することができ、内部の精密機器を確実に保護できる。

[変形例]

なお、本発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

例えば、発泡材料としてポリプロピレン 2 Aを採用したが、これには限定されず、その他の熱可塑性樹脂であってもよい。この際、コーンスターチ 2 Bやタルク 3 A等を添加したが、これらのものを添加しなくてもよいし、その他のものを添加してもよい。例えば、前述した配合比の他に、木粉や活性炭、茶殻等の材料を、一定の割合で混合したものを採用してもよい。この際、これらの材料の添加により、吸着機能や、細菌 ·カビ発生抑制機能等を発揮できる程度に混合することが好ましい。以上まとめれば、要するに、発泡材料 1の配合は特に限定されないということである。

前記各実施形態において、発泡用流体を水 4 1としたが、これに限らず、例えば、油脂等のその他の流体を採用してもよい。

前記各実施形態において、初期温度を 8 0 °Cとしたが、これに限らず、例えば、 5 0 °C等としてもよい。また、初期温度は、原料によっては、気化温度以上に設定してもよい。

前記各実施形態において、最終温度を 2 3 0 °Cとしたが、これに限らず、例えば、 1 5 0 °C等としてもよく、要するに、発泡用流体が完全に気化する温度であつて、かつ発泡材料が溶融する温度であればよい。

前記各実施形態において、ヒータ 6 0を 6段階に設定していたが、これに限らず、例えば、 3段階としてもよく、要するに段階的に設定されていればよい。前記各実施形態において、各原料 2 , 3を粉粒状としたが、粗く粉砕しただけの状態のものでもよい。前記各実施形態において、振動機構 3 4を、モータ 3 4 1とカム 3 4 2とによつて構成したが、これに限らず、例えば、電磁的に振動させる機構等のその他の機構を採用してもよい。ただし、前記実施形態の方が、原料の供給をより効率的に行える利点がある。

さらに、前記各実施形態において、振動機構 3 4を、 2つのサイロの両方に設けたが、いずれか一方のサイロにのみ構成したものでもよく、また、十分の効率よく原料が供給されるのであれば、特に設けなくてもよい。

前記各実施形態において、スクリュ 7 0を 2軸としたが、これに限らず、 1軸であってもよレヽ。

前記第 2実施形態において、刃 2 2 3の数を 2つとしたが、 1つでもよく、その数は特に限定されない。

[実施例]

〔実施例 1〜 3〕

前記第 1実施形態において小穴 8 2 Aの直径を下記の通りとした。また、各実施例における小穴 8 2 Aの直径と、発泡体の状態（性状）とを表 2に示す。

/J、穴 8 2 Aの直径： 1 . 8 mm, 2 . O mm、 2 . 2 mm

これらの場合には、良好に発泡された発泡体 Bが得られた。

表 2

〔比較例 1， 2〕

前記第 1実施形態において小穴 8 2 Aの直径を下記の通りとした以外については、前記実施例 1 〜 3と同様とした。各比較例における小穴 8 2 Aの直径と発泡体の状態（性状）とを表 2に示す。

小穴 8 2 Aの直径： 1 . 5 mm、 2 . 4 mm

これらの場合には、十分に発泡していない部分を含む発泡体 Bが形成される場合があった。

〔実施例 4 〜 7〕

前記第 1実施形態において、調温装置 1 0 0によるダイ 8 0の設定温度を下記の通りとした。また、各実施例における設定温度と、発泡体の形状とを表 3に示す。

調温装置 1 0 0の設定温度： 1 6 0 °C、 1 8 0 °C、 2 0 0 °C、 2 2 0 °C これらの場合には、良好な形状に形成された発泡体 Bが得られた。

表 3

〔比較例 3 ， 4〕

前記第 1実施形態において、調温装置 1 0 0によるダイ 8 0の設定温度を下記の通りとした以外については、前記実施例 4 〜 7と同様とした。各比較例例における調温装置 1 0 0の設定温度と発泡体の形状とを表 3に示す。

調温装置 1 0 0の設定温度：室温、 2 4 0 °C

設定温度を室温とした場合には、適正な形状に形成されない部分を含む発泡体 Bが形成される場合があった。

また、設定温度を 2 4 0 °Cとした場合には、混練材料 Aの過度の加熱により、熱劣化による焦げが生じる場合があつた。産業上の利用可能性

本発明は、内部に小さな空隙が形成された発泡体を成型するための押出成形機として利用でき、電子機器 ·電子部品等の精密機器や、果物等の傷みやすいものを外部の衝撃から保護するための梱包緩衝材の製造に利用できる。

Claims

請求の範囲

1 . 発泡体を構成する発泡材料が供給されるサイロと、このサイロに供給された発泡材料を混練しつつ搬送するシリンダおよびスクリュとを備え、このシリンダ先端に接続されるダイを介して、発泡体の成形を行う押出成形機であって、前記サイロおよび前記スクリュの間の供給経路に接続され、前記発泡材料を発泡させる発泡用流体を収容するタンクと、

前記発泡材料を溶融するとともに、前記発泡用流体の気化温度よりも低い初期温度から前記発泡用流体が完全に気化する最終温度まで、前記シリンダの前記サィ口側基端からダイ側先端に向かって段階的に加熱するヒータとを備えていることを特徴とする押出成形機。

2 . 請求項 1に記載の押出成形機において、

前記発泡用流体は、水であり、

前記ヒータは、前記初期温度が 6 0 °C以上 1 0 0 °C未満で、前記最終温度が 1 6 0 °C以上 2 4 0 °C未満に設定され、前記発泡材料および発泡用流体を 6段階に加熱することを特徴とする押出成形機。

3 . 請求項 1または請求項 2に記載の押出成形機において、

前記発泡材料は、粉粒状に形成され、

前記サイ口の側面部分を間欠的に振動させる振動機構を備えることを特徴とする押出成形機。

4 . 請求項 3に記載の押出成形機において、

前記振動機構は、モータと、このモータに取り付けられたカムとを備え、このカムは、前記モータの駆動に応じて、前記サイロの側面部分を間欠的に殴打することにより、前記サイロを振動させることを特徴とする押出成形機。

5 . 請求項 1〜請求項 4のいずれかに記載の押出成形機において、

前記ダイには、押出し用の複数の穴が形成され、

これらの複数の穴は、隣接する 3つの穴により規定される三角形の形状が互いに等しくなるように分散配置されていることを特徴とする押出成形機。

6 . 請求項 5に記載の押出成形機において、

前記複数の穴は、それぞれ円形状に形成され、

この円形穴の直径は、 1 . 8 mn！〜 2 . 2 mmであることを特徴とする押出成形機。

7 . 請求項 1〜請求項 6のいずれかに記載の押出成形機において、

前記ダイを、 1 6 0 °C〜2 2 0 °Cの間の温度に調整する調温装置を備えることを特徴とする押出成形機。

8 . 請求項 1〜請求項 7のいずれかに記載の押出成形機において、

前記ダイの代わりに前記シリンダ側に配置され、一定速度で回転することにより、前記シリンダから押し出された発泡体を切断する力ッタを備えることを特徴とする押出成形機。