JPS589745B2 - 熱可塑性樹脂細条摺曲集合体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑性樹脂細条摺曲集合体の製造方法に関す
るものであり、空隙率が大きく、軽量な構造体を押出成
形によって連続的に製造する方法を提供しようとするも
のである。

発泡熱可塑性樹脂を多数の細孔を有する口金から押出し
、押出された多数の細条を集束してなる成形体としては
、合成木材が知られているが、各細条は密接して融着せ
しめ、空隙の存在しない成形体とされる。

本発明の方法は逆に多くの空隙部を形成せしめた成形体
を得ようとするものである。

この発明は次のような基礎実験の知見に基づいで行なわ
れたものである。

即ち口金として単一の口金に深さは３０ｍｍに等しくし
て直径が２．２ｍｍ〜４．２ｍｍまでの６種類の小孔を
設けたものと、逆に直径２．２ｍｍに等しくて深さが９
〜５０ｍｍ迄６種の小孔を設けたものを用意して直径４
０ｍｍの押出機に取付けてブタンガス３係を含有するポ
リスチレン１００重量部に微粉末タルク５部を均一に混
合したものを１時間１０．５ｋｇの割合で樹脂温度を１
３５〜１４０℃として押出した。

その結果、次の表に示す如く、個々の小孔からの排出樹
脂量及び発泡細条の発泡倍率、直径、排出線速度を測定
したところ、発泡倍率と直径以上に排出線速度に大きな
差が認められ、従って、これ等排出線速度の異なる発泡
細条を、排出線速度が最高のものを、たるませながら排
出線速度が遅いものと同時に束ねて成型すれば押出線速
度の速い細条は摺曲することが判明した。

押出しの過程においては、口金内の溶融樹脂は相当な圧
力を持って流れており、その圧力が高いほど口金の樹脂
排出面よりの樹脂排出線速度は大きい。

また口金の樹脂進入側においては溶融樹脂はほぼ均一な
圧力を持っており、従って口金に穿設された小孔を通過
する際の圧力損失の大小により、小孔よりの樹脂排出線
速度が変わるわけである。

上記の圧力損失は円管内のニュートン流動と近似的に一
致し、一般的に次の一般式により表わされる。

上記の式において、Ｐは円管両端間の圧力差であり、μ
は樹脂の見掛溶融粘度、Ｑは単位時間当りの樹脂流量、
Ｌは管の長さ、πは円周率、Ｄは円管の直径である。

上記一般式を本発明で使用する口金の小孔の場合にあて
はめると溶融樹脂が小孔を通過する際の圧力損失は、小
孔のランド長さがいはと小さく、また内径が大きいほど
小さいといえる。

従って、ランド長さが短かい小孔から排出される樹脂細
条はランド長さが長い小孔から排出される樹脂細条より
樹脂排出線速度が大きく、また内径が大きな小孔から排
出される樹脂細条は内径の小さな小孔から排出される樹
脂細条より樹脂排出線速度が大きくなる。

上記の現象は発泡剤を混合しない樹脂の場合にも確認さ
れたが、非発泡樹脂の場合は、排出線速度に差をもたせ
るためには排出樹脂量、即ち口金の小孔の形状に発泡樹
脂の場合よりも大きな差を持たせる必要がある。

即ち、本発明者は上記の知見を基にし、樹脂排出線速度
の異なる細条を多数１個の口金から押出し、該細条を集
束融着せしめることによって、細条間に不定形の空隙部
を形成した摺曲集合体が得られることを見出し、本発明
を完成した。

本発明は熱可塑性樹脂を押出機に供給し、多数の小孔を
有する口金より多数の細条として押出して成形体を製造
する方法において、小孔の内径もしくはランド長さが部
分的に相違する多数の小孔が配設された口金を使用し、
該口金の各小孔から加熱溶融した熱可塑性樹脂を細条に
押出し、これらの細条の内、最も進行速度の遅い細条の
進行速度と同一またはそれよりも遅い引取速度で引取る
ことにより、一部またはすべての細条を摺曲せしめ・こ
れらの細条を未だ溶融状態にある間に集束枠内に誘導し
、各細条の接触部分で融着させて一体化し、細条間に不
定形の空隙を有し、かつ該空隙部が全体の２０容量係以
上を占める熱可塑性樹脂細条摺曲集合体を得ることを特
徴とする熱可塑性樹脂細条摺曲集合体の製造方法を要旨
とするものである。

本発明方法に使用される熱可塑性樹脂としては、ポリエ
チレン、ポリプロピレン等のポリオレフイン、ポリ塩化
ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等のほとんどの汎用
の熱可塑性樹脂を挙げることができる。

また、これらの樹脂の共重合体あるいは混合樹脂等でも
よい。

また、発泡樹脂集合体を得るための発泡剤としては、ア
ゾジカルボン酸アミド、ジニトロソペンタエチレンテト
ラミンのような加熱分解型固体発泡剤、或いはブタン、
プロパン等の常温で気体の炭化水素、ペンタン、ヘキサ
ン等の易揮発性の炭化水素等が採用される。

本発明の方法は前記の熱可塑性樹脂を押出機に供給し、
多数の小孔を有する口金より多数の細条として押出し、
成形する。

この際、口金の小孔の内径、またはランド長さは異なっ
て形成され、従って該小孔から排出される樹脂細条の排
出線速度は不均一となる。

押出された細条の内、最も排出線速度の遅い細条の速度
と同一の速度で引取ると、該細条は直線的となり、他の
細条は摺曲せしめられる。

最も排出線速度の遅い細条の速度よりも遅い速度で引取
ることにより、すべての細条は摺曲せしめられる。

上記の如く、一部またはすべての樹脂細条が摺曲せしめ
られ、細条は、押出後未だ溶融状態にある間に集束枠内
に誘導せられ、各細条の接触部分で熱融着される。

このようにして部分的に融着された熱可塑性樹脂細条摺
曲集合体は、細条間に不定形の空隙を有している。

空隙部は全体の２０容量係以上形成されるのが好ましく
、空隙部を多く、即ち空隙率を大きくすることによって
嵩倍率を高くし、しかも強度または緩衝性の優れた集合
体とすることができる。

なお、充分な空隙率を有し、また摺曲の大きい細条の集
合体を得るために、各小孔は隣接する小孔との間に小孔
の内径の２倍以上の間隔をおいて設けられることが望ま
しい。

本発明の方法によれば、樹脂細条は押出された時点で樹
脂排出線速度に差がある為必然的に樹脂排出線速度の大
きな細条は樹脂排出線速度の小さな細状より摺曲度合が
大きくなるわけであり、従って細条に機械的な振動を与
えるような機構を設けなくとも樹脂細条がからみ合った
摺曲集合体が得られ、また引取速度を最も樹脂排出線速
度の小さい、即ち遅い細条の進行速度と同等にするか、
またはそれよりやや速い速度に調整することより集合体
の中に摺曲していない部分を含む引張り強度、曲げ強度
の大きい樹脂細条摺曲集合体が得られる利点がある。

加えて、本発明方法では樹脂細条は垂直出しにする必要
がないので広がりの大きい軽量発泡集合体の製造にも適
している。

次に、この発明方法の実施の１例を図面に基づいて説明
する。

この発明方法は第１図に示したような態様で実施される
。

第１図において１は押出機であり、２は口金、３は口金
の樹脂排出板、４は樹脂細条、５はガイド板、６は冷却
槽、７は成型ロールである。

押出機１に供給され、溶融状態にされた熱可塑性樹脂８
は口金２先端の樹脂排出板３に穿設された内径、ランド
長さ間隔の違った多数の小孔１１より樹脂細条４として
押出される，このようにして内径、ランド長さ、及び間
隔の違った小孔１１より押出された各樹脂細条４はその
樹脂排出線速度の差により様々な摺曲を示しながら、か
らみ合った状態となり、互いの接触部で融着されながら
ガイド板５を介して冷却槽６中へ導ひかれ、冷却槽６に
設けられた集束枠を形成する成型ロール７により、その
成型外寸法を規制されながら、冷却固化された状態とな
り、これを引取ロールにて引取ることによって空隙率の
大きい熱可塑性樹脂細条摺曲集合体が得られる。

なお、冷却槽６曲での冷却は冷却液、冷却気体等の吹付
けが可能であるが、成型ローレ７付近での集合体全周か
らの冷却水噴霧によるシャワー冷却が好適である。

またガイド板５位置は、集合体表面を形成する細条４を
自由に摺曲させようとするときには、口金より１００ｍ
ｍ以下の範囲で離して設置することも可能であるが、離
しすぎると摺曲した細条が唯重のため、垂直方向にたれ
込みそのま′冷却固化すると集合体が歪んだものになる
ため、好ましくは口金に密着して設置するのがよい。

更に細条摺曲集合体の形状としては、集合体の外寸法が
厳密に要求されない空隙率の大きな成型体を得ようとす
る場合には、枠は単に細条の垂直方向のたれ込みを防止
するような板状体で充分であり、比較的外寸法の精度を
要求されるような集合体を得ようとする場合には各細条
によって形成される集合体全周を囲むような枠型形状に
することが好ましい。

この場合には枠型により細条の摺曲を抑制することがな
いように、枠型は進行方向に向ってラッパ状に内寸が拡
大されたものを用いることが必要であり、枠型内に冷却
気体や冷却液体を循環して集合体表面を強制冷却するこ
とも可能である。

ガイド板はガイド板の内面に突起状ガイドを設けて細条
の摺曲を助長することも可能である。

続いて、本発明における口金の形状につき図面に基づい
て説明する。

第２図ないし第６図は口金の樹脂排出板３を示したもの
であり、小孔１１よりの樹脂排出線速度に差をもたせる
ための小孔の穿設状態の数例を示すものであり、矢印は
樹脂の進行方向を表わす。

第２図に示した口金は小孔１１の内径に差をもたせた例
であり、内径の大きな小孔１１より排出される細条４は
、内径の小さな小孔１１より排出される細条４より排出
線速度が大きくなり、そのために、これら細条４を同時
に引取ると内径の大きな小孔１１より排出された細条４
は摺曲度合が大きくなるわけである。

第３図、第４図の口金は同一内径を持つ小孔１１に樹脂
排出端側より、座グリ加工を施した例である。

この場合においては、第３図に示したように樹脂排出端
より同一深さまで座グリをした時は、樹脂排出端におけ
る内径の大きな小孔１１ほと樹脂排出線速度が大きくな
り、第４図に示したように樹脂排出端より同一内径の座
グリを深さを変えて行なった時には座グリ深さが深い小
孔１１ほと樹脂排出線速度が大きくなる。

第５図に示した口金は小孔１１のランド長さに差をもた
せた例であり、このような口金では、小孔１１の内径が
同一であってもランド長さが短かい小孔１１より排出さ
れる細条４ほと排出線速度が大きくなる。

第６図に示した口金では小孔１１のランド長さを変える
ために小孔の穿設角度を変えている。

すなわち小孔１１を樹脂排出面と直角方向に穿設せずに
、ある程度の角度を持たせて、穿設することにより、小
孔１１のランド長さが実質的に長くなるわけである。

このように樹脂細条の口金よりの樹脂排出線速度に差を
もたせるには、第２図ないし第６図に示したような小孔
１１の内径もしくはランド長さを変える方法があり、場
合に応じてそれら相互の組合せを行なうことができるが
、内径を変える方法とランド長さを変える方法との効果
の差は、前記一般式に示したとおり、内径を変える方が
ランド長さを変えるよりも効果がより如実に現われ、ま
た口金の加工も容易であるので内径を変える方法を採る
ことが好ましい。

また、樹脂細条を効率よく摺曲させる為の不可欠要素と
して口金の小孔１１の穴分布がある。

即ち、口金の小孔１１より排出された樹脂細条４が摺曲
してからみ合った状態になるためには個々の細条４の周
辺には細条４が他の細条４と１体化するまでに充分に摺
曲するための空間が必要であり、そのためには、口金の
小孔１１の穴間隔を大きくとった穴分布が必要である。

小孔１１の穴間隔が小さい場合は、口金より排出された
細条４をその排出線速度よりも遅く引取ったとしても、
各細条は口金より排出された直後に隣接する細条４と熱
融着して一体化するために、各細条４はからみ合った状
態にはならず、そのため得られる成形体は各細条間にあ
まり空隙が残らないものとなってしまう。

従って、口金２に穿設される小孔１１の内、それより排
出される細条４を摺曲させようとする部分に当る小孔１
１は隣接する小孔１１との間に、内径の２倍以上、内径
に差のある場合は隣接する小孔１１の内、大きな内径を
もつ小孔１１の内径の少なくとも２倍以上の穴間隔をも
うけることが望ましい。

特に発泡細条摺曲集合体を得ようとする場合には、樹脂
細条４は口金より排出された直後に急速に膨張するので
、穴間隔を大きくとることが好ましい。

本発明方法で使用する口金の形状としては、得ようとす
る集合体の使用目的に応じて、様々な形状をとることが
できる．例えば比較的平滑な表面品質が要求されるよう
な集合体を得ようとする場合には、第７図及び第８図に
示したような形態の口金２が好適である。

第７図は口金２を樹脂排出側からみた正面図であり、第
８図は第１図に示した口金のＡ−Ａ線断面図である。

第７図および第８図に示した口金２では、樹脂排出板３
に設けられた多数の小孔１１の内、外周部にあたる小孔
１１は、内部にあたる小孔１１に比較して内径が小さく
、それと同時に隣接する小孔１１との穴間隔も狭くなっ
ている。

このような口金より樹脂細条４を押出すと内径の大きい
小孔１１より押出される集合体内部を構成する樹脂細条
４は内径の小さい小孔１１より押出される集合体外表面
部を構成する樹脂細条より排出線速度が大きく、また各
細条は周辺細条との間に充分な距離をおいて排出される
ので、引取速度を排出線速度の遅い集合体の外表面部を
形成する細条４の進行速度に合わせることにより、それ
より速い排出線速度をもつ集合体内部を構成すべき細条
４は、周辺細条４との間に充分な空間があるので、充分
に摺曲し、お互いにからみあった状態で進行する。

この時、集合体の外表面を構成する細条４は引取速度に
合致した速度で排出されるので摺曲せず、また周辺の細
条４間の間隔が小さいので細条４は排出された直後に一
体化する。

このようにして得られた成形体は集合体表面部に当る細
条４は摺曲せずに、細条４間に空隙がほとんどなく、一
方、集合体内部に当る細条４は摺曲しからみあって細条
間に空隙が存在しており、全体としては、表面が平滑で
ありながら空隙率の大きい摺曲集合体となる。

次に第９図に示した口金２は部分的に摺曲度合が違い、
緻密な構造部分を含むような成形体を得ようとする場合
に適した口金の一例を示したものである。

この口金２では、第９図における樹脂排出板３のＣ部分
における小孔１１は比較的内径が小さくまた穴間隔も小
さく密に穿設されている。

一方Ｄ部分における小孔１１は比較的内径が大きく、ま
た穴間隔も充分に取って穿設されている。

このような口金２を用い樹脂を押出すと口金２のＤ部分
にあたる小孔１１より排出される細条４はＣ部分にあた
る小孔１１から排出される細条４よりも樹脂排出線速度
が大きく、隣接する細条間の距離も大きいために、これ
らの細条をＤ部分の小孔１１から排出される細条４の進
行速度より遅い速度で同時に引取り一体化することによ
り、口金のＣ部分にあたる小孔１１より排出される細条
は摺曲度合が小さいか、あるいは摺曲せずに成形され、
Ｄ部分にあたる小孔より排出される細条４は、摺曲し、
からみ合った状態で成形され、全体としては巾方向で細
条間に空隙の少ない箇所と細条がからみ合って空隙の多
い箇所が部分的に存在する板状摺曲集合体が得られる。

本発明方法における口金は空隙率の大きな軽量構造体を
得ようとするものであり、そのために口金より排出され
る細条は隣接する細条との間に摺曲するのに充分な空間
が必要であり、少なくとも摺曲させようとする部分にあ
たる小孔は、隣接する小孔との間に内径の２倍以上、内
径に差のある場合は隣接する小孔の内の大きな内径をも
つ小孔の内径の２倍以上の穴間隔を設けることが望まし
い。

％に広がりの大きな発泡集合体を得ようとする場合はさ
らに穴間隔を大きくとる必要がある。

本発明方法では、非発泡体であっても樹脂細条摺曲集合
体を得ることができるが、発泡体とする方が排出線速度
の差がより如実に現われ、また得られる成形体もより軽
量であるので好ましい。

第１０図および第１１図は、本発明の方法によって得ら
れる熱可塑性樹脂発泡細条摺曲集合体の１例を示すもの
で、第２図に示す如き口金を使用し、太い細条４と細い
細条４とを混在せしめ、かつ太い細条４の摺曲の程度を
大きく形成せしめたものである。

９は融着部である。本発明の方法によって得られる熱可
塑性樹脂細条摺曲集合体は、上述した通り、摺曲度合の
異なる多数の細条が集束され、各細条の接触部で融着さ
れて一体化されているので、細条間に不定形の空隙が形
成せられ、嵩倍率が大きく、しかも強靭であるので、必
要に応じて板状体、丸棒状または角棒状等の形状として
種々の用途に供することができる。

例えば暗渠排水のドレーン材、各種物品の芯材等に使用
することができ、特に発泡細条摺曲集合体は軽量である
ので、上記の用途の他タタミまたはマット等の芯材、農
園芸用潅水管、その他ポリオレフイン系樹脂を使用した
場合には弾力性の良い、緩衝材等として広く利用するこ
とができる。

次に本発明方法における実施例を示す。

実施例 １ この実施例では、表面は比較的平滑で内部の空隙率が大
きな熱可塑性樹脂発泡細条摺曲集合体を得る方法を示す
。

この方法における口金は、第７図および第８図に示した
小孔が多数配設されたものを用いた。

その口金２の構造を詳述すれば次の通りである。

口金の樹脂排出板３は溶融樹脂と接する部分の大きさが
長辺１５０ｍ−，短辺２２ｍｍの短形状で、その厚みが
２０ｍｒの長方形板状体であり、これに多数の小孔１１
が穿設されたものを用いた。

これらの小孔１１の分布状態は第７図、および第８図に
示したような形式である。

第１図において外周部にある小孔１１は内径が１羽であ
り隣接する小孔１１は、間隔が４ｍｍであり合計６８個
穿設されており、内部にある小孔１１は内径が２ｍｍで
ありその穴分布は縦、横方向が１０ｍｍの間隔で千鳥状
に合計３２個配置され、各小孔のランド長はいずれも２
０ｍｍであった。

この実施例では第１図に示したような装置により、多数
の樹脂細条４を押出して成形した。

樹脂としては、ポリスチレンを用い、ポリスチレン１０
０重量部に微粉末タルク２重量部を均一に配合し、この
配合物を押出機に供給し、押出機内で、配合物に対して
、約３重量％のブタンを圧大して樹脂と発泡剤とをよく
混合した。

押出機温度は樹脂供給部で１７０℃、溶融部で２２０℃
とし、１４０〜１５０℃に保った口金２より樹脂細条４
として押出した。

こうして押出された樹脂細条４はその集合体の外周部に
あたる樹脂細条と内部を構成する樹脂細条との間にその
排出線速度に大きな差が見られた。

すなわち第７図において、内径の小さい小孔より排出さ
れた樹脂細条４は内径の大きい小孔より排出される樹脂
より排出線速度が遅く、引取速度を内径の小さい小孔よ
り排出された樹脂細条４の進行速度と同一にすることに
よって内径の大きい小孔より排出された樹脂細条４は、
発泡により容積を増しながら著しく摺曲し、その摺曲部
で相接する樹脂細条と接点融合しながら進行し、これら
集合体を第１図におけるガイド板５を介して冷却槽６中
に設けられた成型ロール７に通して、その集合体の外寸
法を整えながら冷却固化し細条摺曲集合体を得た。

尚冷却槽６内の冷却は冷却槽６内にシャワーリングを多
数設置し、集合体の全周より噴霧冷却をほどこした。

こうして得られた集合体は外形寸法が巾約１３０ｍｍ，
厚み約３０ｍｍ，重量が２００ｇ／１ｍｍで見掛倍率が
約２０倍の板状の集合体であり、その板状の表層部を形
成する樹脂細条４は、進行方向に向かってほぼ直線状に
固化しており、その内部を形成する樹脂細条４は縦、横
方向に摺曲し、お互いにからみ合った状態で固化してお
り、全体として約５０％の空隙率を有する樹脂細条摺曲
集合体であった。

実施例 ２ この実施例では樹脂としてポリプロピレンを使用し、口
金としては第５図に示した形式のものを用いた。

口金２の樹脂排出板３は溶融樹脂と接する部分が直径５
０ｍｍの円形状であり、この円形の中心点に１個、中心
より半径１０ｍｍの同一円周線上に４個、中心より半径
１５ｍｍの同一円周線上に８個、中心より半径２０ｍｍ
の同一円周線上に１６個の、合計２９個の直径２ｍｍの
小孔１１が穿設されており、そのランド長さは第５図に
示したような方式で円形の中心点に近い小孔１１ほどラ
ンド長さが短かくなっており、円形の中心点に位置する
小孔１１のランド長さは約１０ｍｍであり中心より半径
２０ｍｍの同一円周線上に位置する小孔１１のランド長
さは約２０ｍｍであった。

ポリプロピレン樹脂を押出機に供給し、上述の口金より
押出した。

その際の温度は押出機内で２００〜２４０℃、口金先端
部では１８０〜２００℃であった。

こうして押出された樹脂細条は円形状体の中心部に近い
、ランド長さの短い小孔より排出された細条ほど排出線
速度が大きく、これら各細条を、円形体の最外周の小孔
より排出される最も進行速度の遅い細条より遅く引取り
、実施例１と同様の方式で集合体を得た。

こうして得られた集合体は直径約３０ｍｍの円棒状体で
あり、その集合体を構成する各細条は棒状の中心点に近
いものほど摺曲度合が大きく、また細条間の空隙も多い
ものとなっており、全体として約２０％の空隙率を有す
る樹脂細条摺曲集合体であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を例示する概略説明図、第２図な
いし第６図は口金の形状を示す断面図、第７図は口金の
形状を示す一部切欠正面図、第８図は第７図Ａ−Ａ線断
面図、第９図は別の口金の一部切欠正面図、第１０図は
得られる熱可塑性樹脂細条摺曲集合体の平面図、第１１
図はその断面図である。 図面中の主な符号は次の通りである。 １・・・・・・押出機、６・・・・・・冷却槽、２・・
・・・・口金、７・・・・・・成型ロール、３・・・・
・・樹脂排出板、９・・・・・・融着部、４・・・・・
・樹脂細条、１１・・・・・・小孔、５・・・・・・ガ
イド板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性樹脂を押出機に供給し、多数の小孔を有す
   る口金より多数の細条として押出して成形体を製造する
   方法において、小孔の内径もしくはランド長さが部分的
   に相違する多数の小孔が配設された口金を使用し、該口
   金の各小孔から加熱溶融した熱可塑性樹脂を細条に押出
   し、これらの細条の内、最も進行速度の遅い細条の進行
   速度と同一またはそれよりも遅い引取速度で引取ること
   により一部またはすべての細条を摺曲せしめ、これらの
   細条を未だ溶融状態にある間に集束枠内に誘導し、各細
   条の接触部分で融着させて一体化し、細条間に不定形の
   空隙部を有し、かつ該空隙部が全体の２０容量％以上を
   占める熱可塑性樹脂細条摺曲集合体を得ることを特徴と
   する熱可塑性樹脂細条摺曲集合体の製造方法。 ２ 不定形の空隙部が細条の押出方向に貫通して形成せ
   しめられたことを特徴とする特許請求の範囲番１項記載
   の熱可塑性樹脂細条摺曲集合体の製造方法。 ３ 口金の小孔がその内径の２倍以上の間隔を置いて多
   数配設された口金を使用することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の熱可塑性樹脂細条摺曲集合体の製造
   方法。 ４ 熱可塑性樹脂成形体が熱可塑性樹脂発泡成形体であ
   る特許請求の範囲第１項記載の熱可塑性樹脂細条摺曲集
   合体の製造方法。