JP3958751B2 - Dies for resin foam sheet molding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、シート表面の荒れがなく、且つシート表面への樹脂分解物の付着がない外観性に優れた熱可塑性樹脂の発泡シートを製造することが可能な樹脂発泡シート成形装置用ダイに関するものである。 The present invention relates to a die for a resin foam sheet molding apparatus capable of producing a foamed sheet of a thermoplastic resin excellent in appearance without causing a rough surface of the sheet and no adhesion of a resin decomposition product to the sheet surface. It is.
熱可塑性樹脂における発泡シートの製造方法として、従来より押出発泡法が多く用いられている。これを簡単に説明すると、押出機内で熱可塑性樹脂を溶融混練し、これに発泡剤を溶解し、この溶融樹脂を押出機下流に配設された成形用ダイのコアとアウターリングとの隙間により形成される樹脂流路から低圧領域に押出して発泡させ発泡シートとするものである。これに適用されるダイとしては、シートの目的の発泡倍率、あるいはシート厚さ等により、Tダイもしくは丸ダイが一般的に使用される。 As a method for producing a foamed sheet in a thermoplastic resin, an extrusion foaming method has been used conventionally. In brief, the thermoplastic resin is melt-kneaded in the extruder, the foaming agent is dissolved in this, and the molten resin is melted by the gap between the core of the molding die and the outer ring disposed downstream of the extruder. The foamed sheet is extruded from the formed resin flow path to the low pressure region and foamed. As a die applied to this, a T die or a round die is generally used depending on the target foaming ratio of the sheet or the sheet thickness.
また、発泡剤としては、アゾ化合物等の熱分解型有機系発泡剤やイソシアネート化合物等の反応型有機系発泡剤が化学発泡剤として多く用いられている。一方、ブタン、ペタン等の脂肪族炭化水素類の有機系発泡剤やフロンを代表とする有機系物理発泡剤も多く用いられている。 As the foaming agent, a thermal decomposition type organic foaming agent such as an azo compound or a reactive organic foaming agent such as an isocyanate compound is often used as a chemical foaming agent. On the other hand, organic foaming agents such as aliphatic hydrocarbons such as butane and petane, and organic physical foaming agents represented by Freon are also frequently used.
しかしながら、地球環境の保護、温暖化対策のため、処々の規制が施行されており、フロンにおいては、特定フロン、代替フロンが撤廃され、オゾン層破壊問題解決のために次世代フロンに変わろうとしている。また、ブタンやペタンについては、成形装置が大掛かりとなるとともに、使用機器を防爆仕様にする必要がある。 However, various regulations have been enforced to protect the global environment and combat global warming. In chlorofluorocarbons, specific chlorofluorocarbons and alternative chlorofluorocarbons have been abolished. Yes. In addition, for butane and petane, the molding apparatus becomes large and it is necessary to use explosion-proof equipment.
このような状況の中、化学発泡剤や、炭酸ガス及び窒素ガスを使用した無機系物理的発泡剤も多く使用され始めており、特に、無機系物理的発泡剤については、容易にガス量を制御可能なことから特に高発泡倍率の発泡品や微細なセルの発泡品に適用が注目されている。 Under such circumstances, chemical foaming agents and inorganic physical foaming agents that use carbon dioxide and nitrogen gas are also starting to be used, especially for inorganic physical foaming agents, the amount of gas can be easily controlled. Since it is possible, application to a foamed product with a high foaming ratio and a foamed product with fine cells has attracted attention.
特に、高発泡倍率のシート成形においては丸ダイの使用が一般的であり、良好な発泡を行うために押出機内で溶融樹脂中に発泡剤を均一に混合し、マスターバッチとしてペレットに化学反応で二酸化炭素や窒素を発生させる形態の反応型有機系発泡剤も多く用いられている。 In particular, a round die is generally used for forming a sheet with a high expansion ratio. In order to achieve good foaming, a foaming agent is uniformly mixed in the molten resin in an extruder and a chemical reaction is performed on the pellet as a master batch. Many reactive organic foaming agents that generate carbon dioxide and nitrogen are also used.
このような分解ガス発泡は、ダイ出口付近の急激な圧力開放により熱力学的不安定状態を作り発泡核が成長して発泡が始まることが知られており、この箇所でシートは急激な発泡により厚さ方向に厚くなりダイの下流側端部に位置するリップの壁面に接しながらダイ下流側に配設されているマンドレルに導かれてマンドレルの全周の一箇所あるいは複数箇所で切断されてシート成形される。 Such cracked gas foaming is known to create a thermodynamically unstable state due to rapid pressure release near the die exit, and the foaming nuclei grow and foaming begins. The sheet is thickened in the thickness direction and guided to a mandrel disposed on the downstream side of the die while being in contact with the wall surface of the lip located at the downstream end of the die and cut at one or more locations around the mandrel. Molded.
従って、シートはダイリップの壁面に接触しながら押し出されることになるので、発泡シート表面が壁面にこすられることになり、壁面の平面精度、滑性状況によっては発泡シート表面が傷つけられやすくなる。特に発泡倍率の高いシート成形において多く使用される丸ダイにおいて、この現象が顕著に現れる。発泡倍率が高いほど樹脂がダイ先端のリップ壁面に強く押し付けられながら押出されるため、この部分の摩擦抵抗が大きいと引っかき傷となり、粒となって目ヤニといわれる樹脂塊に成長して固まりになり、ダイリップ近傍に付着し、これがシート内外面に流出したり筋状の線となったりしてシート全体の表面品質を悪化させている。 Therefore, since the sheet is pushed out while contacting the wall surface of the die lip, the surface of the foam sheet is rubbed against the wall surface, and the surface of the foam sheet is easily damaged depending on the planar accuracy of the wall surface and the slipping condition. In particular, this phenomenon appears remarkably in a round die that is frequently used in sheet molding with a high expansion ratio. The higher the expansion ratio, the more the resin is pushed out against the lip wall at the tip of the die, and the resin is pushed out.If the frictional resistance of this part is large, it becomes scratches and grows into a lump of resin called grains. Therefore, it adheres to the vicinity of the die lip and flows out to the inner and outer surfaces of the sheet or forms a streak line, thereby deteriorating the surface quality of the entire sheet.
この現象を改善するために、丸ダイの壁面の表面精度を向上させたり、溶融樹脂中の冷却固化中の壁面への滑り抵抗を少なくするために、溶融樹脂中に滑材を混合し接触面のスベリ性を上げたりすることも手段として用いられている。 In order to improve this phenomenon, in order to improve the surface accuracy of the wall surface of the round die and to reduce the sliding resistance to the wall surface during cooling and solidification in the molten resin, a sliding material is mixed in the molten resin and the contact surface is mixed. It is also used as a means to improve the smoothness of the.
壁面の表面精度を向上させる方法として、丸ダイのアウトリングの溶融物に接触する面をクロームメッキし、コアの溶融物と接触する面をジルコニア、アルミナ、チタニアのいずれか、あるいは2つ以上の混合物で形成する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 As a method for improving the surface accuracy of the wall surface, the surface that contacts the melt of the outer ring of the round die is chrome-plated, and the surface that contacts the melt of the core is zirconia, alumina, titania, or two or more A technique for forming a mixture is disclosed (for example, see Patent Document 1).
また、コア本体を、窒化チタン又はタングステンカーバイトでコーティングし、アウトリング本体を窒化チタン又はタングステンカーバイトでコーティングするか、もしくは窒化処理を行ってシート表面の荒れを少なくし、樹脂の分解物である目ヤニを付着させないようにする技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 Also, the core body is coated with titanium nitride or tungsten carbide, and the outer ring body is coated with titanium nitride or tungsten carbide, or nitriding is performed to reduce the roughness of the sheet surface, and the resin decomposition product is used. A technique for preventing a certain spear from adhering has been disclosed (see, for example, Patent Document 2).
さらには、ダイの下流に配設され、発泡シートを冷却するためのアルミニウム製のプラグの表面をアルマイト処理する技術が開示されている(例えば、特許文献3参照)。 Furthermore, a technique for anodizing the surface of an aluminum plug that is disposed downstream of the die and cools the foamed sheet is disclosed (for example, see Patent Document 3).
また、ダイの樹脂が流れる樹脂通路の内面をセラミック材料によってコーティングする技術も開示されている(例えば、特許文献4参照)。
しかしながら、従来技術のものは、特定の樹脂に限定した対応がなされている。
例えば、ポリエステル樹脂は結晶性の樹脂で加熱により急激に溶融し、粘土の低い液状物になる性質があるため、溶融樹脂の押出速度を速くして成形する必要がある。しかしながら押出速度を速くすると、壁面と高速に流れる溶融樹脂との間の摩擦抵抗が大きくなり過ぎて発熱し、樹脂の分解物である目ヤニが発生してシートの外観が悪くなる。このため、摩擦抵抗を小さくするために、丸ダイのアウトリングの溶融物に接触する面をクロームメッキし、コアの溶融物と接触する面をジルコニア、アルミナ、チタニアのいずれか、あるいは2つ以上の混合物で形成しているが、粘度の高い樹脂では、摩擦抵抗が大きく発熱してしまうため、粘度の高い樹脂では狙い通りの発泡ができないという課題がある。
However, the prior art is limited to a specific resin.
For example, a polyester resin is a crystalline resin that melts rapidly upon heating and becomes a low clay liquid. Therefore, it is necessary to increase the extrusion speed of the molten resin for molding. However, when the extrusion speed is increased, the frictional resistance between the wall surface and the molten resin flowing at a high speed becomes excessively large, and heat is generated, and a crack that is a decomposition product of the resin is generated to deteriorate the appearance of the sheet. Therefore, in order to reduce the frictional resistance, the surface of the round die that contacts the melt of the chrome is chrome plated, and the surface of the core that contacts the melt of zirconia, alumina, titania, or two or more However, since a high-viscosity resin has a large frictional resistance and generates heat, the high-viscosity resin cannot be foamed as intended.
また、ポリスチレン、ポリエステル、ポリエチレン系樹脂の発泡シートを滑らかに滑らすため、コア本体を窒化チタン又はタングステンカーバイトでコーティングし、アウトリング本体を窒化チタン又はタングステンカーバイトでコーティングするか、もしくは窒化処理するものでは、窒化コーティングの加工が、蒸着、焼き嵌め等により施工されており、表面が硬く、加工時間を要することで、適用しにくいという課題がある。 Also, in order to smoothly slide the foam sheet of polystyrene, polyester, polyethylene resin, the core body is coated with titanium nitride or tungsten carbide, and the outer ring body is coated with titanium nitride or tungsten carbide, or is nitrided. However, since the nitride coating is processed by vapor deposition, shrink fitting, etc., the surface is hard and processing time is required, which makes it difficult to apply.
また、プラグをアルミ製にし、その表面をアルマイト処理することにより、発泡シートの黒スジや横シマをなくすことは可能となるが、発泡シートの表面精度、光沢性の向上や目ヤニの低減を行うことはできない。 In addition, it is possible to eliminate black streaks and horizontal stripes on the foam sheet by making the plug aluminum and anodizing the surface, but it is possible to improve the surface accuracy and glossiness of the foam sheet and to reduce the eyes. Can't do it.
さらには、ダイスの樹脂通路の内面をセラミック材料によってコーティングすることにより、スパイラル状の樹脂通路においては、スパイラル部における樹脂の流動性を改善し、滞留を防止することに効果を有するが、発泡シートの表面精度の向上や目ヤニの低減を行うものではない。 Furthermore, by coating the inner surface of the resin passage of the die with a ceramic material, in the spiral resin passage, it has the effect of improving the fluidity of the resin in the spiral portion and preventing stagnation. It is not intended to improve the surface accuracy or reduce eye sag.
このように従来の技術における成形品の材料を特定した金型の表面処理では、対象が限定されることや、また、表面処理の加工の困難さによる適用範囲の狭さにより、特に炭酸ガス等による高発泡倍率への対応が不十分である。従って、低発泡倍率の発泡剤だけに対応するのではなく、二酸化炭素や窒素などによる発泡倍率の高い物理的発泡剤による超臨界流体発泡に対応することのできるダイの表面精度の適用が求められている。さらに、低粘度樹脂から高粘度樹脂に対応するばかりでなく、低速押出から高速押出までに対応することのできる表面精度が求められている。
また、金型のコーティング面の材質が柔らかいと磨耗が促進したり、コーティング層の接着が弱いと剥離に至る場合がある。
As described above, in the surface treatment of the mold specifying the material of the molded product in the conventional technique, the target is limited, and the narrow application range due to the difficulty of the surface treatment, particularly carbon dioxide gas etc. Correspondence to high expansion ratio due to is insufficient. Therefore, it is necessary to apply die surface accuracy that can cope with supercritical fluid foaming with a physical foaming agent with a high foaming ratio such as carbon dioxide or nitrogen instead of only with a foaming agent with a low foaming ratio. ing. Furthermore, there is a demand for surface accuracy that can handle not only low-viscosity resins to high-viscosity resins but also low-speed extrusion to high-speed extrusion.
Further, if the material of the coating surface of the mold is soft, wear may be accelerated, and if the coating layer is weakly bonded, peeling may occur.
本発明は、コーティング層を硬くし、樹脂の発泡によるダイ壁面への押付け磨耗に対し、摩擦係数を軽減して滑性を上げて目ヤニの発生を防止するために、金型のダイリップ(コア及びアウターリング)の表面にブラスト処理をし、さらに好ましくは、この状態にて上面に窒化クロム処理、又は硬質クロームメッキに重ねて窒化クロム処理を施すことにより、ブラスト処理痕を表面に残存させ、メッキ層の下地とのなじみが良好で表面の滑性が向上し、樹脂との摩擦抵抗の少ない表面コーティングを有する樹脂発泡シート用成形装置用ダイを提供することを目的とする。 The present invention provides a mold die lip (core) to harden the coating layer and reduce the friction coefficient against the pressing wear on the die wall surface due to the foaming of the resin to increase the slipping property and prevent the occurrence of spears. And blasting on the surface of the outer ring), and more preferably, in this state, the upper surface is subjected to chromium nitride treatment, or chromium nitride treatment is applied to hard chrome plating to leave blast treatment traces on the surface, It is an object of the present invention to provide a die for a molding apparatus for a resin foam sheet having a surface coating that is well-fitted with a base of a plating layer, has improved surface lubricity, and has a low frictional resistance with a resin.
本発明の樹脂発泡シート成形装置用ダイは、金型のコア及びアウトリングの両方に、適度の荒さを持ったブラスト処理を施した上に、窒化クロム処理、あるいは、硬質クロームメッキ処理に重ね窒化クロム処理を施したことにより、滑性が向上して、樹脂のダイ壁面への押付け圧力が高くてもリップ部で目ヤニや筋目が発生せず、表面品質の良い発泡シートを成形することができる。さらに、ブラスト処理後、硬質クロームメッキ処理に重ね窒化クロム処理を施したものは、窒化クロム処理のみを施したものに比べ更に滑性がよくなり、発泡シートの表面品質をより一層向上させることができる。 The die for a resin foam sheet molding apparatus of the present invention is subjected to blasting treatment with appropriate roughness on both the core and the outer ring of the mold, and then nitrided over chromium nitride treatment or hard chrome plating treatment. By applying chrome treatment, smoothness is improved, and even if the pressure of the resin on the die wall surface is high, no creaking or streaking occurs at the lip, making it possible to form a foam sheet with good surface quality. it can. Furthermore, after blasting, the hard chrome plating and the chromium nitride treatment are more slippery than those with only the chromium nitride treatment, and the surface quality of the foam sheet can be further improved. it can.
また、ダイから吐出する際の溶融樹脂のダイ壁面への摩擦抵抗が少なく押出圧力が軽減されるので、押出速度を早く設定することが可能となる。 Further, since the frictional resistance of the molten resin to the die wall surface when discharged from the die is small and the extrusion pressure is reduced, the extrusion speed can be set fast.
また、摩擦抵抗が少ないため、高粘度樹脂から低粘度樹脂まで広範囲の樹脂に対応することができる。 Moreover, since there is little frictional resistance, it can respond to a wide range of resin from high viscosity resin to low viscosity resin.
さらには、ブラスト処理後に窒化クロム処理を施すため、窒化クロム処理層が確実にコーティングされ、磨耗抵抗が軽減されて剥離もなく長時間の使用に耐えることができる。また、超臨界流体による発泡で特に発泡倍率が高いケースでは、発泡して厚くなった樹脂層がコア及びアウトリングの壁面、特にリップ部に押し付けられるが、この場合でも、摩擦抵抗の軽減により剥離がなく使用に耐えることができる。 Further, since the chromium nitride treatment is performed after the blast treatment, the chromium nitride treatment layer is surely coated, the wear resistance is reduced, and it can be used for a long time without peeling. Also, in the case of foaming with a supercritical fluid, especially when the foaming ratio is high, the foamed and thick resin layer is pressed against the core and the wall surface of the outer ring, especially the lip part. Can withstand use.
さらには、ブラスト処理のみを施工した、梨地状の表面のみの場合でも、軟質で粘度の低い樹脂を使用した場合、発泡シートの表面精度が向上する。 Furthermore, even in the case of only the satin-like surface where only the blast treatment is applied, the surface accuracy of the foamed sheet is improved when a soft and low-viscosity resin is used.
このように、発泡シートの成形において、高発泡倍率から低発泡倍率まで、また、低粘度樹脂から高粘度樹脂まで、さらには低速押出から高速押出まで、広範囲にわたって発泡シートの表面精度、光沢性の向上、目ヤニの低減、ひいては、スジ状模様の発生しない発泡シートを成形することが可能となる。 As described above, in the foam sheet molding, the surface accuracy and glossiness of the foam sheet are wide ranging from high foaming ratio to low foaming ratio, from low viscosity resin to high viscosity resin, and from low speed extrusion to high speed extrusion. It becomes possible to form a foamed sheet that does not cause streak-like patterns, as well as improvement, reduction in eyes.
金型のダイリップ(コア及びアウターリング)のブラスト処理は少し荒めの仕上げ程度にて施工し、さらに好ましくは、この状態にて上面に窒化クロム処理、又は硬質クロームメッキに重ねて窒化クロム処理を施すことにより、下地のブラスト処理が表面に残存し、メッキ層が下地となじみ良好で表面の滑性が向上し、樹脂との摩擦抵抗の少ない表面コーティングを実現した。 Blasting of the die lip (core and outer ring) of the mold is performed with a slightly rough finish, and more preferably, in this state, chromium nitride treatment is applied to the upper surface or chromium nitride treatment is superimposed on hard chrome plating. As a result, the blast treatment of the base remained on the surface, the plating layer was well blended with the base, the surface slipperiness was improved, and the surface coating with low frictional resistance with the resin was realized.
図1に基づいて本発明の実施例1を説明する。
これは一例であり、必ずしもこの形態に限定されるものではない。
実施例1の発泡シート成形装置は、樹脂を溶融混練する図示してない押出機と、押出機の下流側に配設され、発泡剤が溶融混合された樹脂を外部へ排出可能な樹脂通路7を形成するコア1及びアウトリング2を有する丸ダイ11と、丸ダイ11の下流側に配設され、丸ダイ11より押出された発泡シート10を導くマンドレル9と、マンドレル9の下部に配設され、発泡シート10を切断可能な図示してないカッターもしくはエアーナイフとを有する。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This is an example and is not necessarily limited to this form.
The foam sheet forming apparatus of Example 1 includes an extruder (not shown) that melts and kneads a resin, and a resin passage 7 that is disposed on the downstream side of the extruder and that can discharge the resin mixed with the foaming agent to the outside. A round die 11 having a core 1 and an outer ring 2 that form a ring, a mandrel 9 that is disposed on the downstream side of the round die 11 and guides the foamed sheet 10 extruded from the round die 11, and a lower portion of the mandrel 9 And a cutter or an air knife (not shown) capable of cutting the foam sheet 10.
次に、丸ダイス11について詳述する。
丸ダイス11は、コア1とアウトリング2とにより構成されており、コア1とアウトリング2との間に樹脂通路7が形成される。樹脂通路7は、溶融樹脂が流入し通過するときに、溶融樹脂の流動抵抗により樹脂の圧力が急激に上昇するように通路の幅が狭くなっている樹脂通路絞り部8を有している。また、樹脂通路7には、樹脂通路絞り部8の末端で圧力が頂点に達した後、急激に圧力が開放されるように、樹脂通路絞り部8の末端から樹脂通路7末端に向かって通路幅が逐次広くなるようにテーパ状に加工されたリップ3及び4が形成されている。
Next, the round die 11 will be described in detail.
The round die 11 includes a core 1 and an out ring 2, and a resin passage 7 is formed between the core 1 and the out ring 2. The resin passage 7 has a resin passage restricting portion 8 in which the width of the passage is narrowed so that the pressure of the resin rapidly increases due to the flow resistance of the molten resin when the molten resin flows in and passes through. The resin passage 7 has a passage from the end of the resin passage restricting portion 8 toward the end of the resin passage 7 so that the pressure is suddenly released after the pressure reaches the top at the end of the resin passage restricting portion 8. Lips 3 and 4 are formed in a tapered shape so that the width is gradually increased.
コア1及びアウトリング2の樹脂通路7を形成する面は、ブラスト処理されてブラスト層5が形成されており、ブラスト処理は、メッキの下地処理として荒めの処理が好ましく、表面粗度(Ra)が0.8a〜6.3aの範囲が好ましい。ブラスト層5の表面粗度が0.8a以下であるとメッキの載りが悪く、6.3a以上であると荒すぎてブラスト層5の表面に影響して発泡シート10に筋キズが発生する可能性がある。従って、前記範囲が樹脂のリップ3及び4通過時にブラスト加工の痕跡が残存して接触面積が低く、凹面に空気層が形成され、滑性が向上して接触抵抗が低下し、表面品質の良い発泡シートが成形可能となる。 The surface of the core 1 and the outer ring 2 on which the resin passages 7 are formed is blasted to form a blast layer 5, and the blasting is preferably roughened as a base treatment for plating, and the surface roughness (Ra) Is preferably in the range of 0.8a to 6.3a. If the surface roughness of the blast layer 5 is 0.8a or less, the plating is poor, and if it is 6.3a or more, the surface of the blast layer 5 is too rough and scratches may occur on the foam sheet 10. There is sex. Therefore, when the range passes through the lips 3 and 4 of the resin, traces of blasting remain, the contact area is low, an air layer is formed on the concave surface, the lubricity is improved, the contact resistance is lowered, and the surface quality is good. A foam sheet can be formed.
コア1及びアウトリング2は、ブラスト処理後、好ましくは、窒化クロム処理、さらに好ましくは、硬質クロームメッキ処理に重ねて窒化クロム処理が施され、表面処理層6が形成される。表面処理層6の、表面粗度(Ra)は0.4a〜3.2aの範囲が好ましく、0.4a以下の場合、シートの接触面積が大きくなり樹脂の押出し抵抗が高くなる。また、表面粗度が3.2a以上になると、リップ3及び4におけるシートの表面均一性に欠け、スジ状の線が発生する可能性があり、表面精度に影響を及ぼす。 After the blast treatment, the core 1 and the outer ring 2 are preferably subjected to chromium nitride treatment, more preferably chromium nitride treatment over the hard chrome plating treatment, and the surface treatment layer 6 is formed. The surface roughness (Ra) of the surface treatment layer 6 is preferably in the range of 0.4a to 3.2a. When the surface treatment layer 6 is 0.4a or less, the contact area of the sheet is increased and the extrusion resistance of the resin is increased. On the other hand, when the surface roughness is 3.2a or more, the surface uniformity of the sheet at the lips 3 and 4 may be lacking and streaky lines may be generated, which affects the surface accuracy.
次に、発泡シートの製造方法について説明する。
発泡剤は、熱分解型有機系発泡剤や反応型有機系発泡剤があるが、近年、地球温暖化の影響が小さい炭酸ガスや窒素ガスなどの無機系物理的発泡剤も使用されており、特に発泡セルの制御や高発泡倍率を目的とする場合、炭酸ガスや窒素ガスによる物理的発泡剤が好ましい。より好ましくは、炭酸ガスや窒素ガスを超臨界状態にして押出機中の溶融樹脂中に溶解させるのが高発泡の場合、好適である。
Next, the manufacturing method of a foam sheet is demonstrated.
Foaming agents include pyrolytic organic foaming agents and reactive organic foaming agents, but in recent years, inorganic physical foaming agents such as carbon dioxide and nitrogen gas, which are less affected by global warming, are also used. In particular, when the purpose is to control foamed cells or to achieve a high foaming ratio, a physical foaming agent using carbon dioxide or nitrogen gas is preferred. More preferably, in the case of high foaming, it is preferable to dissolve carbon dioxide gas or nitrogen gas in the molten resin in the extruder in a supercritical state.
以下、このケースを例にとって説明する。
押出機内で溶融混練された溶融樹脂は、超臨界流体が溶融樹脂中に溶解されながら下流の丸ダイ11に到達し、樹脂通路7に導かれさらに下流へと流れていく。この際、樹脂通路絞り部8の狭い部分を溶融樹脂が通過すると、溶融樹脂の流動抵抗により樹脂圧力が急激に上昇し、樹脂通路絞り部8の末端で圧力が頂点に達する。この後、丸ダイ11末端に向かって樹脂通路7の幅が広がるリップ3及び4を流れると、その時点から溶融樹脂が減圧されながら圧力開放されるとともに、熱力学的不安定状態になるため、溶融樹脂中に拡散された超臨界流体の発泡が始まり、セル数及びセル密度が増すとともにセル径が徐々に大きく成長しながらリップ3及び4端面に到達する。
Hereinafter, this case will be described as an example.
The molten resin melt-kneaded in the extruder reaches the downstream round die 11 while the supercritical fluid is dissolved in the molten resin, is guided to the resin passage 7 and flows further downstream. At this time, when the molten resin passes through a narrow portion of the resin passage restricting portion 8, the resin pressure rapidly increases due to the flow resistance of the molten resin, and the pressure reaches the apex at the end of the resin passage restricting portion 8. Thereafter, when flowing through the lips 3 and 4 where the width of the resin passage 7 is widened toward the end of the round die 11, the molten resin is released from the pressure while being depressurized, and becomes a thermodynamically unstable state. Foaming of the supercritical fluid diffused into the molten resin begins, and the number of cells and cell density increase, and the cell diameter gradually grows and reaches the end faces of the lips 3 and 4.
このとき、リップ3及び4端面近傍で発泡シート10内、外表面の冷却を何らかの手段にて与えると表皮層の固化が早く、ガスが外部へと抜け出るのを防止することができ、セル密度の高い、もしくは発泡倍率の高い発泡シートができる。一方、このときにガス抜けすると、シート表面がざらざらし極端な場合は筋目状になってシート表面に残存することになる。 At this time, if the cooling of the foam sheet 10 and the outer surface in the vicinity of the end faces of the lips 3 and 4 is given by some means, the skin layer is quickly solidified, and the gas can be prevented from escaping to the outside. A foam sheet having a high or high expansion ratio can be obtained. On the other hand, if the gas escapes at this time, the sheet surface is rough and, in an extreme case, becomes a streak and remains on the sheet surface.
リップ3及び4先端では、発泡セルが成長しながら押出され固化が進みながら内外それぞれのリップ3及び4先端に押し当てられ、テーパ部の延長線上にあるマンドレル9の外周部に沿って引き込まれて下流へと引き取られる。マンドレル9の下部おいて、円筒状の発泡シート10はエアーナイフ又はカッターにより切断されて、1枚あるいは複数枚の発泡シート10となり、図示しない巻取り機に引き取られる。 At the tips of the lips 3 and 4, the foamed cells are pushed out while being grown and solidified and pressed against the tips of the inner and outer lips 3 and 4, and drawn along the outer periphery of the mandrel 9 on the extension line of the tapered portion. Taken downstream. At the lower part of the mandrel 9, the cylindrical foam sheet 10 is cut by an air knife or a cutter to form one or a plurality of foam sheets 10 and taken up by a winder (not shown).
この工程において、リップ3及び4の表面に対する接触圧力は、発泡倍率が高いほど押付け力が強くなる。従って、リップ3及び4の表面粗度の値によりシート表面品質が異なることになるので、表面粗度の範囲が重要になる。 In this step, the contact pressure with respect to the surfaces of the lips 3 and 4 increases as the foaming ratio increases. Therefore, since the sheet surface quality varies depending on the surface roughness values of the lips 3 and 4, the range of the surface roughness becomes important.
また、リップ3及び4の通過抵抗が小さくなると、溶融樹脂の温度も発泡条件に合わせて低く設定可能となるので、溶融樹脂の表皮温度が低くなり薄いスキン層を形成することができる。このため、シート表皮部からのガス抜けが防止でき、発泡セル数が増加し、セル密度が高く、他のセルと合一の無い良好な発泡シート10となる。 Further, when the passage resistance of the lips 3 and 4 is reduced, the temperature of the molten resin can be set to be low in accordance with the foaming conditions, so that the skin temperature of the molten resin is lowered and a thin skin layer can be formed. For this reason, gas escape from the sheet skin portion can be prevented, the number of foam cells is increased, the cell density is high, and a good foam sheet 10 that is not united with other cells is obtained.
これらのことを考慮すると、リップ3及び4において樹脂温度が低温でも樹脂の通過抵抗が小さいこと、コア1及びアウトリング2の樹脂通路7形成面及びリップ3及び4の表面粗度が好適な範囲内であること、及び発泡時のリップ3及び4への押付け圧力によるメッキ層の剥離が無く耐久性があることなどが重要となる。これらのことから、ブラスト処理の下地処理と、窒化クロム処理後の表面粗度がシート成形での表面品質に重要な影響を与える。 Considering these things, the resin passage resistance is small even at a low resin temperature in the lips 3 and 4, and the surface roughness of the core 1 and the outer ring 2 on which the resin passage 7 is formed and the lips 3 and 4 are suitable. It is important that the inner layer is in the inner side and the plating layer is not peeled off by the pressing force to the lips 3 and 4 at the time of foaming. From these facts, the surface treatment after the blast treatment and the surface roughness after the chromium nitride treatment have an important influence on the surface quality in sheet forming.
次に、図2にコア1及びアウトリング2の表面処理の違いによる発泡シート10表面の品質の違いをポリスチレンにて実験した結果を示す。
実験例1は、ブラスト処理のみ、実験例2はブラスト処理と硬質クロームメッキ、実験例3は、ブラスト処理と窒化クロム処理、実験例4はブラスト処理と、硬質クロームメッキ及び窒化クロム処理を施したものを使用し、比較例1は、ブラスト処理も表面処理もなし、比較例2はブラスト処理がなく硬質クロームメッキのみ、比較例3はブラスト処理がなく硬質クロームメッキと窒化クロム処理をそれぞれ施したものを使用する。
Next, FIG. 2 shows the result of an experiment using polystyrene for the difference in the quality of the surface of the foam sheet 10 due to the difference in the surface treatment between the core 1 and the outer ring 2.
Experimental example 1 is blasting only, Experimental example 2 is blasting and hard chrome plating, Experimental example 3 is blasting and chromium nitride treatment, Experimental example 4 is blasting, hard chrome plating and chromium nitride treatment Comparative Example 1 had no blasting or surface treatment, Comparative Example 2 had no blasting and only hard chrome plating, and Comparative Example 3 had no blasting and was subjected to hard chrome plating and chromium nitride treatment. Use things.
その結果、実験例1は、発泡シート10表面に僅かに目ヤニを基点としたスジ状の傷があるが、実験例2及び3は、筋目等のキズは無く、実験例4にいたっては、筋目等のキズは無く、発泡シート10表面に光沢があるものとなった。
一方、比較例1及び比較例2は、発泡シート10表面に所々キズがあり、比較例3は、僅かに目ヤニを基点としたスジ状のキズがあるものとなった。
As a result, in Example 1, the surface of the foamed sheet 10 has a slight scratch on the basis of the eyes, but Examples 2 and 3 have no flaws such as streak, and in Example 4 There were no scratches such as streaks, and the surface of the foam sheet 10 was glossy.
On the other hand, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 had scratches on the surface of the foamed sheet 10, and Comparative Example 3 had slight scratches starting from the eyes.
このように、ブラスト処理を行うことにより、コア1及びアウトリング2の表面粗度を好適な状態にし、さらに硬質クロームメッキや窒化クロム処理などの表面処理を施すことにより、前記0.4a〜3.2aの範囲の良好な表面粗度を得ることができる。また、ブラスト処理を行わないと、比較例2や比較例3のように硬質クロームメッキや窒化クロム処理を行ったとしても好適な表面粗度を得ることができないといえる。 As described above, by performing the blasting process, the surface roughness of the core 1 and the outer ring 2 is made to be in a suitable state, and further, by performing a surface process such as hard chrome plating or chromium nitride process, the above 0.4a-3 Good surface roughness in the range of .2a can be obtained. If the blast treatment is not performed, it can be said that a suitable surface roughness cannot be obtained even if the hard chrome plating or the chromium nitride treatment is performed as in Comparative Example 2 or Comparative Example 3.
したがって、コア1及びアウトリング2の材質はある程度熱伝導率が良いものを使用して、表面処理としてブラスト処理を行う。ブラスト処理のみの梨地状の表面仕上げのみでもシートの表面精度の向上に効果が期待できるが、好ましくは、ブラスト処理後、窒化クロム処理を、さらに好ましくは、硬質クロームメッキに重ねて窒化クロム処理を施工し、表面粗度を好適な範囲内に納める。これにより、下地のブラスト処理痕が残存し、摩擦抵抗が少なく、壁面における滑性が増し、溶融樹脂の安定した流れを作り、表面精度の良い発泡シートとなる。 Therefore, the core 1 and the outer ring 2 are made of materials having a certain degree of thermal conductivity, and blasting is performed as a surface treatment. The effect of improving the surface accuracy of the sheet can be expected with only the blasted surface finish, but preferably, after the blasting treatment, chromium nitride treatment is applied, and more preferably, the chromium nitride treatment is overlaid on hard chrome plating. Install and keep the surface roughness within a suitable range. As a result, the blasting trace of the base remains, the frictional resistance is small, the slipperiness on the wall surface is increased, a stable flow of the molten resin is created, and a foam sheet with high surface accuracy is obtained.
また、ブラスト処理は、硅砂、鉄粉、硝子ビーズなどが良く、ある程度窒化クロム施工面に痕跡が残る方が、空気層が樹脂接触面との間にでき、滑性が向上する。 In addition, blasting is preferably performed using cinnabar sand, iron powder, glass beads, and the like, and if the trace is left on the chromium nitride construction surface to some extent, an air layer is formed between the resin contact surface and the lubricity is improved.
さらに、表面性を良くするためには、リップ3及び4での樹脂の流速にできるだけ変化が無く、リップ3及び4への接触圧力もほぼ同一で小さいほうが望ましい。このため、リップ3及び4においては、樹脂の押出圧力と押出速度と発泡倍率に応じて、角度及びテーパが適切で流れ性が良く、安定した流れを作れる形状も表面粗度とともに重要になってくる。 Further, in order to improve the surface property, it is desirable that the flow rate of the resin at the lips 3 and 4 is not changed as much as possible, and the contact pressure to the lips 3 and 4 is almost the same and small. For this reason, in the lips 3 and 4, the angle and taper are appropriate and the flowability is good according to the extrusion pressure, extrusion speed and foaming ratio of the resin, and the shape capable of producing a stable flow is important along with the surface roughness. come.
なお、前記超臨界流体は、亜臨界流体でも良いし、単なるガス状のものを押出機に注入しても良いし、化学発泡剤を使用しても良いし、反応型有機発泡剤をマスターバッチにしてペレットに混合して成形しても良い。 The supercritical fluid may be a subcritical fluid, or a simple gaseous material may be injected into an extruder, a chemical foaming agent may be used, or a reactive organic foaming agent may be used as a master batch. And may be mixed with the pellets and molded.
また、実施例1においては、丸ダイ11を使用したが、Tダイでも相当の効果を生ずる。 Further, in the first embodiment, the round die 11 is used, but a considerable effect is produced even with the T die.
また、発泡成形のみならず、発泡させない通常のシートの成形においても、樹脂通路表面の滑性によりシート表面精度が上がることが期待できる。 In addition to foam molding, not only foaming but also ordinary sheet molding can be expected to improve sheet surface accuracy due to the lubricity of the resin passage surface.
1 コア、2 アウトリング、5 ブラスト層、6 表面処理層、7 樹脂通路、10 発泡シート(シート)、11 丸ダイ。 1 core, 2 out ring, 5 blast layer, 6 surface treatment layer, 7 resin passage, 10 foam sheet (sheet), 11 round die.
Claims (5)
前記金型が、コア(1)とアウトリング(2)とにより形成される樹脂通路(7)を有する丸ダイ(11)であり、前記コア(1)と前記アウトリング(2)の前記樹脂通路(7)側の面にはブラスト処理が施され、
前記ブラスト処理を施したコア(1)及びアウトリング(2)のブラスト層(5)の表面粗度(Ra)が、0.8a〜6.3aの範囲の梨地状をなし、
前記発泡剤に炭酸ガスまたは窒素ガスの無機系ガスを使用し、前記ガスを超臨界状態で溶融樹脂に溶解させて、前記樹脂通路絞り部(8)の末端から樹脂通路の末端にかけて圧力開放を行い発泡させることを特徴とする樹脂発泡シート成形装置用ダイ。 A resin foam sheet molding apparatus for producing a foam sheet (10) in which a foaming agent is dissolved in a resin melt-kneaded in an extruder and extruded into a low pressure region through a mold disposed downstream of the extruder and foamed. Die for
The mold is a round die (11) having a resin passage (7) formed by a core (1) and an out ring (2), and the resin of the core (1) and the out ring (2). The surface on the side of the passage (7) is blasted ,
The surface roughness (Ra) of the blasted core (1) and the blast layer (5) of the outer ring (2) has a satin finish in the range of 0.8a to 6.3a,
Carbon dioxide gas or nitrogen gas inorganic gas is used as the foaming agent, the gas is dissolved in a molten resin in a supercritical state, and the pressure is released from the end of the resin passage restrictor (8) to the end of the resin passage. A die for a resin foam sheet molding apparatus, wherein the die is foamed.
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