JP2007176168A - Extruding die for hollow cylindrical body and foaming extrusion molding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、中空円筒体の押出ダイおよび発泡押出成形装置に関する。 The present invention relates to a hollow cylinder extrusion die and a foam extrusion molding apparatus.
熱可塑性樹脂を、発泡押出成形装置を用いて発泡押出し、発泡倍率5倍以上の高倍率発泡シートを成形する技術がある。高倍率発泡シートの成形において、コルゲートと呼ばれる発泡シートの表面に発生する凹凸状の波うちまたは帯状の縞模様は、発泡シートの外観を低下させるだけでなく、発泡シートの製品寸法に影響を与える一つの要因となる。
このコルゲートは、発泡体の密度が小さくなるほど、そして発泡体内の気泡が小さくなるほど顕著に発生する傾向がある。特に、二酸化炭素や窒素のような不活性ガスを発泡剤として用いた場合、二酸化炭素はフロンや炭化水素に比べて蒸気圧がはるかに高いので、押出ダイの出口での蒸発速度が速く、コルゲートが発生しやすい。
There is a technique of foaming and extruding a thermoplastic resin using a foam extrusion molding apparatus to form a high-magnification foamed sheet having a foaming ratio of 5 times or more. In forming a high-magnification foamed sheet, corrugated corrugated corrugations or striped stripes on the surface of the foamed sheet not only deteriorate the appearance of the foamed sheet, but also affect the product dimensions of the foamed sheet. One factor.
This corrugation tends to be more prominently generated as the density of the foam becomes smaller and as the bubbles in the foam become smaller. In particular, when an inert gas such as carbon dioxide or nitrogen is used as the blowing agent, the vapor pressure of carbon dioxide is much higher than that of fluorocarbons and hydrocarbons, so the evaporation rate at the exit of the extrusion die is fast and corrugated. Is likely to occur.
コルゲートの発生を抑制するために、発泡性樹脂溶融物を、環状のダイリップから押出された直後にサイジング部で押圧して形状を整えながら冷却する技術が提案されている。(たとえば、下記特許文献1参照。)。
特許文献1に記載の技術によれば、通過する発泡性樹脂溶融物に対して適度の摩擦抵抗を与えるために、サイジング部の表面にサンドブラスト処理を施し、また、サイジング部における発泡性樹脂溶融物の滑りを確保するために、サイジング表面に水を流している。
According to the technique described in
しかし、特許文献1においては、ダイリップ部の構造およびサイジング室の形状は開示されておらず、発泡性樹脂溶融物の滑りを調整するためにサイジング部の表面に水を流すことは、サイジング部の構造を複雑にし、また、加水分解性樹脂には不向きである。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成によって、コルゲートの発生を効果的に抑制することができる高発泡倍率の中空円筒体の押出ダイおよび発泡押出成形装置を提供することにある。
However, in
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a high expansion ratio hollow cylindrical extrusion die that can effectively suppress the generation of corrugation with a simple configuration. And providing a foam extrusion molding apparatus.
上述目的を達成するために、本発明の押出しダイは、溶融樹脂に不活性流体を混合して押し出す発泡押出成形装置に装着され、中空円筒体を成形する押出用ダイであって、前記溶融樹脂内の圧力を下げる外減圧部と、前記外減圧部から押出方向下流側に連続し、前記中空円筒体の外周面を成形する外サイジング部とを備え、貫通孔が形成された外ダイと、前記外減圧部と対向し、前記外減圧部とともに前記溶融樹脂内の圧力を下げる内減圧部と、前記外サイジング部と対向し、前記中空円筒体の内周面を成形する内サイジング部と、前記貫通孔内に挿入される挿入部とを備える内ダイとを備え、前記外減圧部および前記内減圧部における前記溶融樹脂の押出距離が2〜30mmであることを特徴としている。 In order to achieve the above object, an extrusion die according to the present invention is an extrusion die that is mounted on a foaming extrusion molding apparatus that mixes an inert fluid with a molten resin and extrudes it, and forms a hollow cylindrical body. An outer pressure reducing part that lowers the pressure inside, an outer sizing part that continues from the outer pressure reducing part to the downstream side in the extrusion direction, and that forms an outer peripheral surface of the hollow cylindrical body, and an outer die in which a through hole is formed, An inner pressure reducing portion that faces the outer pressure reducing portion, lowers the pressure in the molten resin together with the outer pressure reducing portion, an inner sizing portion that faces the outer sizing portion and molds the inner peripheral surface of the hollow cylindrical body, And an inner die having an insertion portion to be inserted into the through hole, and the extrusion distance of the molten resin in the outer decompression portion and the inner decompression portion is 2 to 30 mm.
このような押出ダイは、発泡押出成形装置における押出方向上流側から押出されてくる溶融樹脂を、外ダイの貫通穴と内ダイの挿入部と間を通過させて中空円筒体に成形する、いわゆるサーキュラーダイである。
このような押出ダイを用いた発泡押出成形において、高発泡倍率を実現するためには、溶融樹脂の、貫通孔内での圧力とサイジング部での圧力との差(圧力損失)を大きく(高く)することが重要である。そのためには、溶融樹脂が外減圧部および内減圧部を通過する間に、上述した高い圧力損失を確保できなければならない。
Such an extrusion die is a so-called hollow cylindrical body in which the molten resin extruded from the upstream side in the extrusion direction in the foam extrusion molding apparatus is passed between the through hole of the outer die and the insertion portion of the inner die. Circular die.
In foam extrusion using such an extrusion die, in order to achieve a high expansion ratio, the difference (pressure loss) between the pressure in the through hole of the molten resin and the pressure in the sizing part is increased (higher) )It is important to. For this purpose, the above-described high pressure loss must be ensured while the molten resin passes through the outer decompression section and the inner decompression section.
また、溶融樹脂が内サイジング部に到達する前に発泡することを防ぐために、溶融樹脂内の圧力が高く維持されるように、外減圧部と内減圧部との間に形成される溶融樹脂が通過する隙間は狭く設定する必要がある。
そのため、この隙間を通過する溶融樹脂の通過速度は高くなり、これに伴って、溶融樹脂の、外減圧部および内減圧部の表面と接触する部分には、高剪断力が負荷される。
Further, in order to prevent the molten resin from foaming before reaching the inner sizing part, the molten resin formed between the outer reduced pressure part and the inner reduced pressure part is maintained so that the pressure in the molten resin is maintained high. It is necessary to set a narrow gap for passing.
Therefore, the passing speed of the molten resin passing through the gap is increased, and accordingly, a high shear force is applied to the portions of the molten resin that are in contact with the surfaces of the outer pressure reducing portion and the inner pressure reducing portion.
この高剪断力により、溶融樹脂の内部では、本来の押出方向と異なる方向への流れ、いわゆる2次流れが発生し、このことがコルゲートの発生要因の一つとして挙げられる。よって、本発明のように、外減圧部および内減圧部における押出(通過)距離を2〜30mmとすることにより、上述した高い圧力損失を確保しつつ、溶融樹脂の通過速度を低下させる、すなわち上述した高剪断力を緩和させることにより、コルゲートの発生を抑制することができる。 Due to this high shearing force, a flow in a direction different from the original extrusion direction, that is, a so-called secondary flow is generated inside the molten resin, and this is one of the causes of corrugation. Therefore, as in the present invention, by setting the extrusion (passage) distance in the outer decompression part and the inner decompression part to 2 to 30 mm, the passage speed of the molten resin is reduced while ensuring the high pressure loss described above, that is, By relieving the high shearing force described above, the generation of corrugation can be suppressed.
また、この中空円筒体の押出ダイは、前記外減圧部と前記内減圧部との互いに対向する各表面に、500〜3000メッシュのサンドブラスト処理が施されていることが好適である。
このような構成によると、外減圧部と内減圧部との互いに対向する各表面におけるサンドブラスト処理の施された凹凸部分により、溶融樹脂に負荷された高剪断力を緩和することができる。
Moreover, it is preferable that the extrusion die of this hollow cylindrical body is subjected to a sandblasting treatment of 500 to 3000 mesh on the mutually opposing surfaces of the outer pressure reducing part and the inner pressure reducing part.
According to such a configuration, the high shear force applied to the molten resin can be alleviated by the concavo-convex portions subjected to the sandblast treatment on the surfaces of the outer pressure reducing portion and the inner pressure reducing portion facing each other.
この結果、簡易な構成で、コルゲートの発生を効果的に抑制することができる。特に、500〜3000メッシュのサンドブラスト処理を施せば、コルゲートの発生をより効果的に抑制することができる。
また、この中空円筒体の押出ダイは、前記外サイジング部と前記内サイジング部との互いに対向する各表面に、前記押出し方向に沿って、サンドブラスト処理とフッ素コーティング処理とが交互に施されていることが好適である。
As a result, corrugation can be effectively suppressed with a simple configuration. In particular, when a sandblasting process of 500 to 3000 mesh is performed, the generation of corrugation can be more effectively suppressed.
Further, in the extrusion die of the hollow cylindrical body, sandblasting treatment and fluorine coating treatment are alternately performed along the extrusion direction on the mutually opposing surfaces of the outer sizing portion and the inner sizing portion. Is preferred.
このような構成によると、外サイジング部と内サイジング部との互いに対向する各表面において、溶融樹脂は、サンドブラスト処理が施された部分に対しては、摩擦しながら接触し、フッ素コーティング処理が施された部分に対しては、滑りながら接触することができる。
そして、溶融樹脂の押出し方向に沿って、サンドブラスト処理とフッ素コーティング処理とが交互に施されているので、溶融樹脂は、その押出方向に沿って、摩擦と滑りとを交互に繰り返しながら、外サイジング部と内サイジング部との互いに対向する各表面に対して接触するので、押出し途中で溶融樹脂に発生したコルゲートを解消することができる。
According to such a configuration, the molten resin comes into contact with the sandblasted portion on each surface of the outer sizing portion and the inner sizing portion facing each other while being rubbed, and the fluorine coating treatment is performed. It is possible to make contact with the formed portion while sliding.
And since sandblasting treatment and fluorine coating treatment are alternately performed along the extrusion direction of the molten resin, the molten resin is sized outside while repeating friction and sliding along the extrusion direction. Since it contacts with each surface which a part and an internal sizing part mutually oppose, the corrugate which generate | occur | produced in molten resin in the middle of extrusion can be eliminated.
この結果、簡易な構成で、発生したコルゲートを解消することができる。
また、この中空円筒体の押出ダイにおいて、内ダイは、前記中空円筒体の軸方向に沿って進退自在であることが好適である。
このような構成によると、内ダイと外ダイとの間隔、詳しくは、内ダイの挿入部と外ダイの貫通孔が形成される内面との間隔、内ダイの内減圧部と外ダイの外減圧部との間隔、および、内ダイの内サイジング部と外ダイの外サイジング部との間隔を自在に変化させることができる。
As a result, the generated corrugation can be eliminated with a simple configuration.
In this hollow cylinder extrusion die, it is preferable that the inner die is movable forward and backward along the axial direction of the hollow cylinder.
According to such a configuration, the distance between the inner die and the outer die, more specifically, the distance between the insertion portion of the inner die and the inner surface where the through hole of the outer die is formed, the outer pressure reduction portion of the inner die and the outer die. The interval between the pressure reducing unit and the interval between the inner sizing portion of the inner die and the outer sizing portion of the outer die can be freely changed.
コルゲート発生の別の要因の一つとして、押出される溶融樹脂が、内サイジング部と外サイジング部との間において外気に開放され、発泡により急激に膨張するときに、内サイジング部と外サイジング部との間において十分に膨張できないことが挙げられる。
そのため、内サイジング部と外サイジング部との間隔を自在に変化させることにより、溶融樹脂を十分に膨張させる最適な成形条件の設定が可能となり、簡易な構成でコルゲートの発生を効果的に抑制することができる。
As another factor of corrugation generation, when the molten resin to be extruded is released to the outside air between the inner sizing part and the outer sizing part and expands rapidly due to foaming, the inner sizing part and the outer sizing part It is mentioned that it cannot fully expand between.
Therefore, by changing the interval between the inner sizing part and the outer sizing part freely, it is possible to set the optimal molding conditions for sufficiently expanding the molten resin, and the corrugation is effectively suppressed with a simple configuration. be able to.
そして、本発明の発泡押出成形装置では、樹脂を溶融するシリンダと、前記シリンダにおいて溶融された溶融樹脂を押し出すためのスクリューと、前記シリンダに接続され、前記溶融樹脂に不活性流体を供給するための不活性流体供給部とを備える発泡押出成形装置において、前記シリンダの押出方向下流側端部に、本発明の中空円筒体の押出ダイが装着されていることを特徴としている。 In the foam extrusion molding apparatus of the present invention, a cylinder for melting the resin, a screw for extruding the molten resin melted in the cylinder, and an inert fluid connected to the cylinder for supplying an inert fluid. In the foam extrusion molding apparatus provided with the inert fluid supply part, the extrusion die of the hollow cylindrical body of the present invention is attached to the downstream end part in the extrusion direction of the cylinder.
この発泡押出成形装置では、シリンダにおいて溶融された溶融樹脂に、不活性流体供給部から供給された不活性流体が混合された後に、その不活性流体が混合された溶融樹脂がスクリューによって押し出される。そして、この発泡押出成形装置では、シリンダの押出方向下流側端部に、本発明の中空円筒体の押出ダイが装着されているので、簡易な構成により、コルゲートの発生を効果的に抑制することができる。 In this foam extrusion molding apparatus, after the inert fluid supplied from the inert fluid supply unit is mixed with the molten resin melted in the cylinder, the molten resin mixed with the inert fluid is extruded by a screw. In this foam extrusion molding apparatus, since the extrusion die of the hollow cylindrical body of the present invention is attached to the downstream end portion in the extrusion direction of the cylinder, the corrugation can be effectively suppressed with a simple configuration. Can do.
本発明の押出ダイによれば、簡易な構成によって、コルゲートの発生を効果的に抑制することができる。そのため、本発明の押出ダイが装着される発泡押出成形装置では、コルゲートの発生を効果的に抑制しつつ、高発泡倍率の中空円筒体を成形することができる。 According to the extrusion die of the present invention, the generation of corrugation can be effectively suppressed with a simple configuration. Therefore, in the foam extrusion molding apparatus to which the extrusion die of the present invention is attached, it is possible to mold a hollow cylindrical body having a high expansion ratio while effectively suppressing the generation of corrugation.
図1は、本発明の発泡押出成形装置の一実施形態として、タンデム型発泡押出成形装置の要部構成を示す概略全体構成図である。
図1において、このタンデム型発泡押出成形装置1は、押出機2と、不活性流体供給部3と、押出ダイ4と、これら各部を制御するためのCPU5とを備えている。
押出機2は、第1押出機6、連結部7および第2押出機8を備えている。
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing the main configuration of a tandem foam extrusion molding apparatus as one embodiment of the foam extrusion molding apparatus of the present invention.
In FIG. 1, a tandem foam
The extruder 2 includes a first extruder 6, a connecting portion 7, and a second extruder 8.
第1押出機6は、シリンダ9、および、そのシリンダ9内に2本のスクリュー10(図1では1本のスクリューのみが現われている。)を備える二軸押出機から構成されており、さらに、駆動モータ11、ホッパ12およびヒータ13などを備えている。
シリンダ9は、筒状部材からなり、そのシリンダ9内に内装される2本のスクリュー10の軸方向一端部(成形材料の押出方向上流側端部)を、回転可能に軸受支持している。
The first extruder 6 is composed of a twin screw extruder including a cylinder 9 and two screws 10 (only one screw appears in FIG. 1) in the cylinder 9, , A
The cylinder 9 is formed of a cylindrical member, and axially supports one end (the upstream end in the extrusion direction of the molding material) of the two
また、このシリンダ9におけるスクリュー10の軸方向一端部には、ホッパ12が接続される供給口14が形成されている。また、このシリンダ9におけるスクリュー10の軸方向他端部(成形材料の押出方向下流側端部)には、成形材料を連結部7に向けて押し出すための押出口15が形成されている。また、このシリンダ9におけるスクリュー10の軸方向途中には、後述するノズル30が接続されるノズル接続口32が形成されている。
A
2本のスクリュー10は、シリンダ9内において、軸方向に沿って並行に配置されている。これら2本のスクリュー10の径、条数、回転方向(同方向回転または異方向回転)、噛み合いの有無などは、その用途および目的によって、適宜選択される。
駆動モータ11は、シリンダ9におけるスクリュー10の軸方向一端部において、図示しない減速装置などを介して、2本のスクリュー10の軸方向一端部にそれぞれ連結されている。
The two
The
ホッパ12は、シリンダ9の供給口14に接続されている。このホッパ12には、熱可塑性樹脂を含む成形材料が投入される。
ヒータ13は、シリンダ9における外周面に、スクリュー10の軸方向に沿って複数のブロックごとに設けられている。シリンダ9内には、CPU5に接続される図示しない温度センサが設けられており、この温度センサによって検知された検知温度に基づいて、ヒータ13がブロック単位で温度制御される。
The
The
なお、シリンダ9内には、CPU5に接続される図示しない圧力センサが設けられている。
連結部7は、第1押出機6の押出口15に接続される出口部16と、第2押出機8の次に述べるシリンダ22の供給口26に接続される入口部17と、これら出口部16および入口部17を接続する接続管18とを一体的に備えている。
Note that a pressure sensor (not shown) connected to the
The connecting portion 7 includes an
出口部16には、絞り19が設けられている。この絞り19は、出口部16の流路20に臨み、流路20に対して矢印方向に進退自在に設けられている。そして、絞り19は、CPU5の制御によって、進出により流路20を閉鎖し、退避により流路20を開放する
ように動作され、その進退動作により、流路20の開閉および開度を調整して、第1押出機6から第2押出機8に押し出される成形材料の押出量を調整可能に構成されている。
A
また、出口部16における絞り19よりも成形材料の押出方向上流側には、CPU5に接続される図示しない圧力センサが設けられており、この圧力センサによって検知される検知圧力に基づいて、絞り19の進退動作が制御される。
第2押出機8は、第1押出機6と大略同様の構成とされ、シリンダ22、および、そのシリンダ22内に2本のスクリュー23(図1では1本のスクリューのみが現われている。)を備える二軸押出機から構成されており、さらに、駆動モータ24およびヒータ25などを備えている。
Further, a pressure sensor (not shown) connected to the
The 2nd extruder 8 is set as the structure substantially the same as the 1st extruder 6, and the two screws 23 (only one screw appears in FIG. 1) in the
シリンダ22は、筒状部材からなり、そのシリンダ22内に内装される2本のスクリュー23の軸方向一端部(成形材料の押出方向上流側端部)を、回転可能に軸受支持している。
また、このシリンダ22におけるスクリュー23の軸方向一端部には、連結部7の入口部17が接続される供給口26が形成されている。また、このシリンダ22におけるスクリュー23の軸方向他端部(成形材料の押出方向下流側端部)には、成形材料を押出ダイ4に向けて押し出すための押出口27が形成されている。
The
Further, a
押出口27が開口するシリンダ22におけるスクリュー23の軸方向他端部には、押出方向に対して直交する方向に延び、後述する鍔部40が当接するフランジ部34が形成されている。
2本のスクリュー23は、シリンダ22内において、軸方向に沿って並行に配置されている。これら2本のスクリュー23の径、条数、回転方向(同方向回転または異方向回転)、噛み合いの有無などは、その用途および目的によって、適宜選択される。
At the other axial end of the
The two
駆動モータ24は、シリンダ22におけるスクリュー23の軸方向一端部において、図示しない減速装置などを介して、2本のスクリュー23の軸方向一端部にそれぞれ連結されている。
ヒータ25は、シリンダ22における外周面に、スクリュー23の軸方向に沿って複数のブロックごとに設けられている。シリンダ22内には、CPU5に接続される図示しない温度センサが設けられており、この温度センサによって検知された検知温度に基づいて、ヒータ25がブロック単位で温度制御される。
The
The
なお、シリンダ22内には、CPU5に接続される図示しない圧力センサが設けられている。
不活性流体供給部3は、タンク28、定量供給ポンプ29、ノズル30および供給ライン31を備えている。
タンク28には、超臨界流体となる流体(ガス)として、たとえば、炭酸ガス(二酸化炭素ガス)や窒素ガスなどの不活性流体(不活性ガス)が貯蔵されている。また、タンク28は、供給ライン31を介して定量供給ポンプ29に接続されている。
In the
The inert
In the
定量供給ポンプ29は、供給ライン31を介してノズル30に接続されている。この定量供給ポンプ29は、ノズル30を介して、シリンダ9内に、タンク28に貯蔵されているガスを、超臨界流体として、単位時間あたり一定量で供給することができる定量供給ポンプから構成されている。
ノズル30は、シリンダ9のノズル接続口32に接続されている。このノズル30は、逆止弁を備えており、超臨界流体がシリンダ9内に供給されないときには、シリンダ9内から供給ライン31への逆流を防止し、一方、超臨界流体がシリンダ9内に供給されるときには、超臨界流体の供給ライン31からシリンダ9内への流入を許容している。
The fixed
The
また、この不活性流体供給部3では、供給ライン31が全体的に温度調整可能および圧力調整可能に構成されており、定量供給ポンプ29によって、タンク28に貯蔵されている不活性流体(不活性ガス)を、超臨界状態にして、すなわち、超臨界流体(超臨界ガス)として、ノズル30からシリンダ9内に供給できるように構成されている。
また、ノズル接続口32には、ノズル30の先端からシリンダ9の内周面までの間に、シリンダ9内に供給される超臨界流体を、シリンダ9内の成形材料に分散させるための多孔質部材33が埋設されている。
Further, in the inert
Further, the
多孔質部材33は、たとえば、その平均孔径が1〜100μm、好ましくは、10〜100μm、さらに好ましくは、30〜60μm、気孔率が10〜60%、好ましくは、20〜40%のセラミックまたは金属からなる焼結多孔質体であって、超臨界粒体の供給量にもよるが、その厚さが2〜15mm、好ましくは、5〜10mm、直径が3〜20mmφ、好ましくは、6〜10mmφの円柱状に形成されている。
The
なお、多孔質部材33の平均孔径が10μm未満であると、超臨界流体の供給圧力が高くなり過ぎて、超臨界流体の供給効率が低下し、100μmを超えると、超臨界流体を数十μmのサイズで成形材料に供給することができず、超臨界流体を高分散状態で成形材料に混合できない場合がある。
なお、ノズル接続口32は、シリンダ9におけるスクリュー10の軸方向途中、すなわち、ホッパ12よりもスクリュー10の軸方向下流側であって、かつ、押出口15よりも上流側において、シリンダ9の外周面から内周面までを貫通するように形成されている。ノズル接続口32の形成位置は、その目的および用途により、適宜決定すればよいが、ノズル接続口32が形成されるスクリュー9の軸方向途中位置から、押出口15が形成される軸方向他端部までの間において、成形材料と超臨界流体とを十分に混合分散して溶解できる軸方向距離が確保される位置に設定される。
If the average pore diameter of the
The
CPU5には、第1押出機6の駆動モータ11およびヒータ13、絞り19、第2押出機8の駆動モータ24およびヒータ25、定量供給ポンプ29などや、これらに設けられている、図示しない、温度センサ、圧力センサおよびヒータなどの各部に、接続されており、これら各部を制御している。
そして、このタンデム型発泡押出成形装置1を用いて、発泡押出成形するには、まず、第1押出機6において、CPU5によって、駆動モータ11を、2本のスクリュー10が所定の回転速度(たとえば、1〜200回転/分、好ましくは、30〜150回転/分)で回転するように駆動制御するとともに、ヒータ13を、シリンダ9内が成形材料の溶融温度以上(成形材料(樹脂)の種類にもよるが、たとえば、100〜350℃、好ましくは、120〜300℃であり、たとえば、成形材料(樹脂)の溶融温度の5〜50℃以上、好ましくは、10〜30℃以上)となるように温度制御する。また、CPU5によって、シリンダ9内が所定の圧力(上述の温度制御において、成形材料に対して超臨界流体が溶解する所定の圧力、たとえば、5〜40MPa、好ましくは、10〜30MPa)となるように、絞り19の進退動作を制御する。
The
In order to perform foam extrusion using the tandem foam
そして、ホッパ12から所定量の成形材料を、第1押出機6のシリンダ9内に連続的に投入する。
成形材料は、特に制限されないが、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、スチレン共重合体(たとえば、ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体など)、ポリブテン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、生分解性ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、フッ素樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂のペレットが貯蔵されている。
Then, a predetermined amount of the molding material is continuously charged into the cylinder 9 of the first extruder 6 from the
The molding material is not particularly limited, but for example, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, styrene copolymer (for example, butadiene / styrene copolymer, acrylonitrile / styrene copolymer). Polymer, acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer, etc.), polybutene, polycarbonate, polyacetal, polyphenylene oxide, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, biodegradable polyester, polyamide, polyimide, fluororesin, polysulfone Pellets of thermoplastic resins such as polyethersulfone, polyarylate and polyetheretherketone are stored.
そして、シリンダ9内に投入された成形材料が、溶融されながらシリンダ9内を押出方向下流側に向かって連続的に流動する。
また、これとともに、CPU5によって、定量供給ポンプ29を駆動制御して、所定量の超臨界流体を、タンク28から、供給ライン31を介してノズル30に送り、その所定量の超臨界流体を、ノズル30から多孔質部材33を介してシリンダ9内に連続的に供給する。
Then, the molding material charged into the cylinder 9 continuously flows in the cylinder 9 toward the downstream side in the extrusion direction while being melted.
At the same time, the
なお、CPU5による定量供給ポンプ29の駆動制御によって供給される超臨界流体の供給量は、成形材料の種類や、目的とするマイクロセルラーフォームの物性により、適宜決定すればよいが、シリンダ9内において混合される成形材料および超臨界流体の合計に対して、0.01〜15重量%、好ましくは、たとえば、超臨界流体が、二酸化炭素の超臨界流体である場合には、0.1〜15重量%、たとえば、超臨界流体が、窒素の超臨界流体である場合には、0.04〜6重量%となるように設定される。超臨界流体の供給量がこれより少ないと、発泡せずあるいはセル径が大きくなる場合があり、また、超臨界流体の供給量がこれより多いと、合泡および破泡により連通気泡になったり、あるいは発泡倍率が低下する場合がある。
The supply amount of the supercritical fluid supplied by the drive control of the
そして、シリンダ9内を溶融されながら流動する成形材料(溶融樹脂)が、ノズル30が接続されるノズル接続口32に到達すると、その成形材料(溶融樹脂)に、ノズル30から多孔質部材33を介して供給される超臨界流体が連続的に混合され、シリンダ9内の温度および圧力によって、成形材料(溶融樹脂)に超臨界流体が均一に分散され、連続的に溶解される。
When the molding material (molten resin) that flows while being melted in the cylinder 9 reaches the
そして、超臨界流体が溶解された成形材料(溶融樹脂)は、押出口15から連続的に押し出されると、出口部16、接続管18および入口部17を介して、第2押出機8のシリンダ22内に連続的に供給される。
また、第2押出機8においては、CPU5によって、駆動モータ24を、2本のスクリュー23が所定の回転速度(たとえば、1〜200回転/分、好ましくは、10〜150回転/分)で回転するように駆動制御するとともに、ヒータ25を、第2押出機8のシリンダ22内が、第1押出機6のシリンダ9内の温度よりも低く、かつ、溶融温度よりも高い温度であって、押出方向に従って順次ブロックごとに低くなるような温度(成形材料(樹脂)の種類にもよるが、たとえば、押出方向最上流側温度が80〜300℃、好ましくは、80〜200℃で、押出方向最下流側温度が70〜280℃、好ましくは、70〜170℃)に温度制御する。なお、押出方向の最下流側のブロックは、後述する押出ダイ4とほぼ同じ温度に温度制御する。
Then, when the molding material (molten resin) in which the supercritical fluid is dissolved is continuously extruded from the
In the second extruder 8, the
また、この第2押出機8のシリンダ22内は、上述したCPU5による絞り19の進退動作の制御により、所定の圧力に設定されている。このシリンダ22内の圧力は、上述の温度制御において、成形材料(溶融樹脂)に対して超臨界流体が溶解状態を維持できる所定の圧力であって、かつ、後述する押出ダイ4からの押し出し時に所定の圧力差を付与できる圧力、たとえば、1〜35MPa、好ましくは、5〜30MPaに設定されている。
Further, the inside of the
そして、第2押出機8のシリンダ22内に連続的に供給された、超臨界流体が溶解されている成形材料(溶融樹脂)は、2本のスクリュー23の回転によって、さらに超臨界流体が成形材料(溶融樹脂)に対して均一に分散溶解され、シリンダ22内の圧力が保持された状態で、冷却されながら押出方向下流側に流動し、押出口27から後述する押出ダイ4に向かって連続的に押し出される。
The molding material (molten resin) in which the supercritical fluid is continuously supplied into the
図2は、押出ダイを説明するための、図1の要部拡大図、図3は、図2における押出ダイのA−A矢視図であって、図3(a)は、第1の実施例を適用したものであり、図3(b)は、第2の実施例を適用したものである。
この押出ダイ4は、図2に示すように、外ダイとしてのアダプタ37および固定リップ38と、内ダイとしての可動リップ39および可動サイジング部36とを備えている。
2 is an enlarged view of the main part of FIG. 1 for explaining the extrusion die, FIG. 3 is a view taken along the line AA of the extrusion die in FIG. 2, and FIG. The embodiment is applied, and FIG. 3B is an application of the second embodiment.
As shown in FIG. 2, the extrusion die 4 includes an
アダプタ37は、中空円筒状をなし、押出方向上流側には、押出方向と直交する方向に延び、押出口27のフランジ部34と当接する鍔部40が形成されている。また、アダプタ37の内部には、貫通孔としてのアダプタ貫通孔41が形成されている。
アダプタ貫通孔41は、押出方向上流側のアダプタ入口42と下流側のアダプタ出口43とを備え、アダプタ入口42から押出方向下流側へ向かって次第に広口となり、途中からアダプタ出口43に向かって次第に狭口となる側断面視略菱形状に形成されている。
The
The adapter through-
固定リップ38は、アダプタ37のアダプタ出口43とほぼ同外径の中空円筒状に形成され、その内部には、固定リップ貫通孔44が形成されている。
固定リップ貫通孔44は、押出方向上流側から下流側へ向かって順に、上流部45と、実線矢印で示した範囲である外減圧部としての中流部46、破線矢印で示した範囲である外サイジング部としての下流部47を備えた側断面視ラッパ形状に形成されている。詳しくは、固定リップ貫通孔44は、上流部45においては、押出方向下流側へ向かって同一孔径を維持し、中流部46においては、上流部45から連続して外方に屈曲して次第に広口となり、下流部47においては、さらに、ほぼ同一角度で広口となるように形成されている。
The fixed
The fixed lip through-
中流部46の、押出方向に沿った沿面距離(実線矢印で示した範囲)は2〜30mmであり、その表面全体には、500〜3000メッシュのサンドブラスト処理が施されている。
下流部47の表面には、図3(a)に示すように、環状のサンドブラスト面58およびフッ素コーティング面59が、径方向外側(押出方向下流側)に向かって交互に形成されている。サンドブラスト面58には、サンドブラスト処理が施されており、フッ素コーティング面59には、フッ素コーティング処理が施されている。
The creeping distance (range indicated by the solid line arrow) along the extrusion direction of the
As shown in FIG. 3A, annular sandblast surfaces 58 and fluorine coating surfaces 59 are alternately formed on the surface of the
また、図3(a)を第1の実施形態としたときに、第2の実施形態として、図3(b)に示すように、図3(a)に示した環状の各サンドブラスト面58において、その同一周上で交互にサンドブラスト面58とフッ素コーティング面59とを形成してもよい。
図2に示すように、可動リップ39は、側断面視矢形状に形成されており、押出方向上流側から下流側へ向かって順に、挿入部としての先端部48と、支持部49と、内減圧部50と、嵌合部51とを備えている。
Further, when FIG. 3A is the first embodiment, as a second embodiment, as shown in FIG. 3B, the annular sandblast surfaces 58 shown in FIG. Alternatively, the
As shown in FIG. 2, the
先端部48は、側断面視弾丸形状(先端部の尖った紡錘形状)であり、図示しない、押出方向から見るとスパイラル状のリブによりアダプタ37に固定されている。支持部49は、先端部48の押出方向下流側端部に螺着されている。
内減圧部50は、支持部49の押出方向下流側端部から連続して緩やかに外径が拡大する円錐形状である。そして、内減圧部50の、押出方向に沿った沿面距離は2〜30mmであり、その表面全体には、500〜3000メッシュのサンドブラスト処理が施されている。
The
The
嵌合部51は、押出方向上流側から下流側へ向かって順に、大径円筒部52と、小径円筒部53とを備えている。
小径円筒部53の押出方向下流側端部には螺子部が形成されている。
可動サイジング部36は、押出方向上流側には円錐形状の内サイジング部としての円錐部54と、円錐部54から押出方向下流側に連続する円筒部55とを備えている。そして、可動サイジング部36には、軸方向に沿って可動サイジング部36を貫通する装着孔56が形成されている。装着孔56は、可動リップ39の嵌合部51の外形形状に対応する大きさに形成されている。
The
A screw part is formed at the downstream end of the small-diameter
The
円錐部54の表面には、固定リップ38の下流部47と同様に、図3に示すようなサンドブラスト面58およびフッ素コーティング面59が形成されている。
このような押出ダイ4において、図2に示すように、アダプタ37は、アダプタ37の鍔部40を、押出口27のフランジ部34と当接させた状態で、アダプタ37の鍔部40と押出口27のフランジ部34とを図示しないねじにより固定することによって、押出口27に装着されている。この状態において、押出口27は、押出方向に沿ってアダプタ入口部42に対向している。
Similar to the
In such an extrusion die 4, as shown in FIG. 2, the
固定リップ38は、図示しないねじによりアダプタ37に固定されており、この状態において、アダプタ出口部43は、押出方向に沿って上流部45に対向し、アダプタ貫通孔41と固定リップ貫通孔44とは連通している。
可動リップ39は、内減圧部50の表面が固定リップ38の中流部46の表面に対して隙間(たとえば、0.1〜2.0mm)を隔てて対向するように、アダプタ37および固定リップ38に対して軸方向に進退自在に装着されている。なお、装着状態にある可動リップ39は、常には、固定リップ38の、固定リップ貫通孔44が形成される内側表面には接触しない。
The fixed
The
可動サイジング部36は、可動リップ39の嵌合部51を装着孔56に嵌合するように、かつ、円錐部54の表面が固定リップ38の下流部47の表面と隙間(たとえば、押出方向上流側端部では、0.5〜2.0mm、押出方向下流側端部では、2.0〜5.0mm)を隔てて対向するように、可動リップ39に装着されている。嵌合部51の小径円筒部53の上述した螺子部は、可動サイジング部36の円筒部55の押出方向下流側端面より、同じく下流側へ露出しており、この螺子部にナット57を螺着させることで、可動サイジング部36は、可動リップ39に対して軸方向に位置決めされる。そのため、可動サイジング部36は、ナット57を軸方向に移動させることにより、可動リップ39に対して軸方向に進退自在となる。
The
このような押出ダイ4において、押出口27から押し出される成形材料(溶融樹脂)は、アダプタ入口部42を介してアダプタ37のアダプタ貫通孔41内に流入し、5〜35MPaの高圧力にて先端部48に当接してから、環状に成形される。
環状に成形された成形材料(溶融樹脂)は、その後、アダプタ出口部43を介して、圧力を一定に維持したまま、固定リップ38の固定リップ貫通孔44の上流部45へ進み、そして、中流部46と可動リップ39の内減圧部50との間を通過し、下流部47と可動サイジング部36の円錐部54との間で外気に開放される。そのため、中流部46と内減圧部50との間の通過において、成形材料(溶融樹脂)には、上述したアダプタ貫通孔41内での高い圧力と、下流部47と円錐部54との間での圧力(大気圧)との差に相当する圧力損失が付与される。また、成形材料(溶融樹脂)は、中流部46と内減圧部50との互いに対向する各表面に接触することおよび減圧されることにより、成形材料(溶融樹脂)内において気泡核が形成される。
In such an extrusion die 4, the molding material (molten resin) extruded from the
The molding material (molten resin) molded in an annular shape then proceeds to the
そして、この成形材料(溶融樹脂)は、下流部47と可動サイジング部36の円錐部54との間に到達すると、外気に開放され、超臨界流体の気泡核が成長することにより発泡し、膨張して、かつ下流部47と円錐部54との互いに対向する各表面により所定の寸法に整えられる。その後、この成形材料(溶融樹脂)は中空円筒形状のマイクロセルラーフォームに形成される。上述したように、この成形材料(溶融樹脂)には、中流部46と内減圧部50との間を通過するときに高い圧力損失が付与されるので、高発泡倍率の実現が可能となる。なお、この中空円筒形状のマイクロセルラーフォームを、その周上一箇所で軸方向に沿って切断すると、一枚のシートを形成することができる。
Then, when this molding material (molten resin) reaches between the
以上のように、この押出ダイ4は、サーキュラーダイであって、この押出ダイ4において、中流部46および内減圧部50における成形材料(溶融樹脂)の押出距離、すなわち中流部46および内減圧部50における押出方向に沿った沿面距離(中流部46においては図2の実線矢印で示した範囲)が2〜30mmである。そのため、上述した高い圧力損失を確保しつつ、成形材料(溶融樹脂)の、中流部46と内減圧部50との間における通過速度の低下、すなわち、成形材料(溶融樹脂)の、中流部46および内減圧部50の表面と接触する部分に負荷される高剪断力を緩和することができる。
As described above, the extrusion die 4 is a circular die. In the extrusion die 4, the extrusion distance of the molding material (molten resin) in the
なお、この押出距離が上述した範囲を上回ると、上述した剪断力により、成形材料(溶融樹脂)の表面において超臨界流体の気泡核が変形されて気泡に成長し、そして、多数の気泡核が、下流部47および円錐部54に到達する前に破裂してしまう。
以上の結果、この押出ダイ4では、破泡を抑制しつつ、コルゲートの発生を効果的に抑制することができる。
When the extrusion distance exceeds the above-described range, the above-described shear force causes the supercritical fluid bubble nuclei to be deformed and grow into bubbles on the surface of the molding material (molten resin), and a large number of bubble nuclei are formed. , Before reaching the
As a result, the extrusion die 4 can effectively suppress the occurrence of corrugation while suppressing bubble breakage.
また、中流部46と内減圧部50との互いに対向する各表面には、全体に500〜3000メッシュのサンドブラスト処理が施されている。
これにより、中流部46と内減圧部50との互いに対向する各表面におけるサンドブラスト処理の施された凹凸部分により、成形材料(溶融樹脂)に負荷された高剪断力を緩和することができる。
Further, each surface of the
As a result, the high shear force applied to the molding material (molten resin) can be reduced by the concavo-convex portions subjected to the sandblasting process on the mutually facing surfaces of the
この結果、簡易な構成で、コルゲートの発生を効果的に抑制することができる。
また、下流部47と円錐部54との互いに対向する各表面には、図3(a)に示すように、環状のサンドブラスト面58とフッ素コーティング面59とが、径方向外側(押出方向下流側)に向かって交互に形成されている。サンドブラスト面58には、サンドブラスト処理が施されており、フッ素コーティング面59には、フッ素コーティング処理が施されている。
As a result, corrugation can be effectively suppressed with a simple configuration.
Further, as shown in FIG. 3 (a), an
これにより、下流部47と円錐部54との互いに対向する各表面において、成形材料(溶融樹脂)は、サンドブラスト面58に対しては、摩擦しながら接触し、フッ素コーティング面59に対しては、滑りながら接触することができる。
そして、成形材料(溶融樹脂)の押出し方向に沿って、サンドブラスト面58とフッ素コーティング面59とが交互に形成されているので、成形材料(溶融樹脂)は、その押出方向に沿って、摩擦と滑りとを交互に繰り返しながら、下流部47と円錐部54との互いに対向する各表面に対して接触するので、押出途中で成形材料(溶融樹脂)にコルゲートが発生したとしても、そのコルゲートを解消することができる。
Thereby, in each surface where the
And since the sandblasting
この結果、簡易な構成で、発生したコルゲートを解消することができる。
また、別の実施形態として、図3(b)に示すように、図3(a)に示した環状の各サンドブラスト面58で、その同一周上で交互にサンドブラスト面58とフッ素コーティング面59とを形成してもよい。
図4は、さらに別の実施形態による固定リップおよび可動サイジング部を示し、図4(a)は、固定リップの下流部を押出方向下流側へ投影した図であり、図4(b)は、可動サイジング部の円錐部を押出方向上流側から見た図であり、図4(c)は、円錐部を、押出方向と直交する方向から見た図である。
As a result, the generated corrugation can be eliminated with a simple configuration.
As another embodiment, as shown in FIG. 3 (b), each of the annular sandblast surfaces 58 shown in FIG. 3 (a) has an alternating
FIG. 4 shows a fixed lip and a movable sizing portion according to still another embodiment. FIG. 4 (a) is a view in which the downstream portion of the fixed lip is projected to the downstream side in the extrusion direction, and FIG. It is the figure which looked at the cone part of the movable sizing part from the extrusion direction upstream, and FIG.4 (c) is the figure which looked at the cone part from the direction orthogonal to an extrusion direction.
図4(a)に示すように、下流部47の表面には、押出方向下流側へ投影すると時計回りの螺旋を描く外側螺旋状溝60が、周方向に等しい間隔を隔てて複数凹設されている。また、図4(b)および図4(c)に示すように、円錐部54の表面には、押出方向上流側から見ると反時計回りの螺旋を描く内側螺旋状溝61が、周方向に等しい間隔を隔てて複数凹設されている。つまり、下流部47と円錐部54との互いに対向する各表面には、互いに逆方向の螺旋状溝が形成されている。なお、外側螺旋状溝60および内側螺旋状溝61のそれぞれが螺旋を描く方向は、互いに逆方向であれば、上述した時計回りおよび反時計回りのいずれか一方向に限定されない。
As shown in FIG. 4A, a plurality of
これにより、下流部47と円錐部54との間を押し出される成形材料(溶融樹脂)において、下流部47に接触する部分と、円錐部54に接触する部分とは、それぞれに対応する螺旋状溝を通過する。そのため、この成形材料(溶融樹脂)は、下流部47および円錐部54の各表面において、螺旋状溝が形成された部分に対しては、摩擦しながら接触し、螺旋状溝が形成されていない部分に対しては、滑りながら接触するので、押出途中で成形材料(溶融樹脂)にコルゲートが発生したとしても、そのコルゲートを解消することができる。
Thereby, in the molding material (molten resin) extruded between the
この結果、簡易な構成で、発生したコルゲートを解消することができる。つまり、下流部47および円錐部54のそれぞれに螺旋状溝(外側螺旋状溝60および内側螺旋状溝61)を形成することにより、上述したサンドブラスト面58およびフッ素コーティング面59を設けた場合と同様の作用効果を奏することができる。
なお、下流部47と円錐部54との間を押し出される成形材料(溶融樹脂)に、上述した摩擦を生じさせることができるのであれば、外側螺旋状溝60および内側螺旋状溝61のような溝に限らず、下流部47と円錐部54のそれぞれから凸設される凸条を用いてもよい。更には、このような凹凸構造の螺旋だけでなく、上述したサンドブラスト面58とフッ素コーティング面59とを交互に配置することで形成された螺旋、または、サンドブラスト面58と摩擦係数の小さいメッキ処理等が施された表面とを交互に配置することで形成された螺旋を下流部47および円錐部54に設けてもよい。
As a result, the generated corrugation can be eliminated with a simple configuration. That is, by forming the spiral grooves (the
As long as the above-described friction can be generated in the molding material (molten resin) extruded between the
また、可動リップ39は、アダプタ37および固定リップ38に対して軸方向に進退自在である。そして、可動サイジング部36は、ナット57を軸方向に移動させることにより、可動リップ39に対して軸方向に進退自在であり、アダプタ37および固定リップ38に対しても軸方向に進退自在となる。
このような構成によると、可動リップ39の内減圧部50と固定リップ38の中流部46との間隔、および、可動サイジング部36の円錐部54と固定リップ38の下流部47との間隔を自在に変化させることができる。
The
According to such a configuration, the distance between the inner
そのため、成形材料(溶融樹脂)の最適な成形条件の設定が可能となる。特に、円錐部54と下流部47との間隔を自在に変化させることができることにより、成形材料(溶融樹脂)が十分に膨張することができ、簡易な構成でコルゲートの発生を効果的に抑制することができる。
そして、本発明のタンデム型発泡押出成形装置1では、本発明の押出ダイ4が装着されているので、簡易な構成により、コルゲートの発生を効果的に抑制することができる。
Therefore, it is possible to set the optimum molding conditions for the molding material (molten resin). In particular, since the interval between the
And in the tandem-type foam
なお、以上の説明では、本発明の発泡押出成形装置を、上述したタンデム型発泡押出成形装置1を例示して説明したが、本発明の発泡押出成形装置は、これに限らず、たとえば、シングル型発泡押出成形装置であってもよく、また、スクリューの本数も、その目的および用途によって、単軸または二軸が、適宜選択される。
In the above description, the foam extrusion molding apparatus of the present invention has been described by exemplifying the tandem foam
1 タンデム型発泡押出成形装置
3 不活性流体供給部
4 押出ダイ
9 シリンダ
10 スクリュー
22 シリンダ
23 スクリュー
36 可動サイジング部
37 アダプタ
38 固定リップ
39 可動リップ
41 アダプタ貫通孔
46 中流部
47 下流部
48 先端部
50 内減圧部
54 円錐部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記溶融樹脂内の圧力を下げる外減圧部と、前記外減圧部から押出方向下流側に連続し、前記中空円筒体の外周面を成形する外サイジング部とを備え、貫通孔が形成された外ダイと、
前記外減圧部と対向し、前記外減圧部とともに前記溶融樹脂内の圧力を下げる内減圧部と、前記外サイジング部と対向し、前記中空円筒体の内周面を成形する内サイジング部と、前記貫通孔内に挿入される挿入部とを備える内ダイと
を備え、
前記外減圧部および前記内減圧部における前記溶融樹脂の押出距離が2〜30mmであることを特徴とする中空円筒体の押出ダイ。 An extrusion die which is mounted on a foam extrusion molding apparatus that mixes and extrudes an inert fluid with a molten resin and molds a hollow cylindrical body,
An outer pressure reducing part that lowers the pressure in the molten resin, and an outer sizing part that is continuous from the outer pressure reducing part to the downstream side in the extrusion direction and that molds the outer peripheral surface of the hollow cylindrical body, and has an outer hole formed therein. Die,
An inner pressure reducing portion that faces the outer pressure reducing portion, lowers the pressure in the molten resin together with the outer pressure reducing portion, an inner sizing portion that faces the outer sizing portion and molds the inner peripheral surface of the hollow cylindrical body, An inner die including an insertion portion to be inserted into the through hole,
An extrusion die for a hollow cylindrical body, wherein an extrusion distance of the molten resin in the outer decompression part and the inner decompression part is 2 to 30 mm.
前記シリンダの押出方向下流側端部に、請求項1ないし4のいずれかに記載の中空円筒体の押出ダイが装着されていることを特徴とする、発泡押出成形装置。 Foam extrusion provided with a cylinder for melting resin, a screw for extruding molten resin melted in the cylinder, and an inert fluid supply unit connected to the cylinder for supplying an inert fluid to the molten resin In the molding equipment,
5. A foam extrusion molding apparatus, wherein a hollow cylindrical extrusion die according to any one of claims 1 to 4 is mounted at a downstream end portion in the extrusion direction of the cylinder.
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