(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機内で溶融混合された樹脂と発泡剤との溶融混合物を、前記押出機に取り付けたダイを通して低圧領域に押出して発泡させ、前記発泡により得られた発泡中間体を、マンドレルの外面に沿わせて延伸させて熱可塑性樹脂発泡シートを製造する発泡シート製造用マンドレルにおいて、
駆動手段によって前記マンドレルの径方向に沿って進退可能に移動する複数の可動片が、マンドレルの周方向に沿って連設されてなる外径変動部が設けられ、
前記外径変動部に、前記可動片が径方向に沿って外側に移動する際に、隣り合う可動片同士の隙間を埋めるようにして膨らむ可撓性シートが設けられたことを特徴とする発泡シート製造用マンドレル。
【請求項２】
前記マンドレルは発泡シート流れ方向上流側から下流側に向けて少なくとも前部、中部及び後部の各領域が順に設けられ、前記中部には、熱可塑性樹脂発泡シートの内面側に気体を吹き付ける気体供給手段が設けられ、前部と後部の一方又は両方に前記外径変動部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の発泡シート製造用マンドレル。
【請求項３】
前記可動片に、発泡シート流れ方向上流側から下流側に向けて漸次高さを増すテーパ面が設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡シート製造用マンドレル。
【請求項４】
溶融混合された樹脂と発泡剤とを溶融混合する押出機と、前記押出機に取り付けられ、押出機内の溶融混合物を低圧領域に押出して発泡させるダイと、前記発泡により得られた発泡中間体を延伸しながら冷却して熱可塑性樹脂発泡シートを製造するマンドレルとを有する熱可塑性樹脂発泡シート製造装置において、
マンドレルとして、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発泡シート製造用マンドレルを用いたことを特徴とする熱可塑性樹脂発泡シート製造装置。
【請求項５】
押出機内で溶融混合された樹脂と発泡剤との溶融混合物を、前記押出機に取り付けたダイを通して低圧領域に押出して発泡させ、前記発泡により得られた発泡中間体を、マンドレルの外面に沿わせて延伸させて熱可塑性樹脂発泡シートを製造する熱可塑性樹脂発泡シート製造方法において、
マンドレルとして請求項１〜３のいずれか１項に記載の発泡シート製造用マンドレルを用いたことを特徴とする熱可塑性樹脂発泡シート製造方法。
【請求項６】
熱可塑性樹脂発泡シートのシート幅の変更時に、前記外径変動部の駆動手段によって各可動片を径方向に沿って移動させ、各可動片の外面をつないで形成されるマンドレルの最大外径を変化させ、変更されたシート幅の熱可塑性樹脂発泡シートを製造することを特徴とする請求項５に記載の熱可塑性樹脂発泡シート製造方法。
【請求項７】
製造する熱可塑性樹脂発泡シートが、ポリエチレン系樹脂発泡シート又はポリプロピレン系樹脂発泡シートであることを特徴とする請求項５又は６に記載の熱可塑性樹脂発泡シート製造方法。
【請求項８】
製造する熱可塑性樹脂発泡シートの密度が０．０１５〜０．０６０ｇ／ｃｍ３の範囲であることを特徴とする請求項７に記載の熱可塑性樹脂発泡シート製造方法。
【請求項９】
マンドレルとして、請求項２に記載のマンドレルを用い、中部の気体供給手段から気体を噴出しつつ、発泡中間体をマンドレルの外面に沿わせて延伸させて熱可塑性樹脂発泡シートを製造することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂発泡シート製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエチレン系樹脂発泡シートやポリプロピレン系樹脂発泡シートなどの熱可塑性樹脂発泡シートの製造に用いられる発泡シート製造装置用マンドレル（以下、マンドレルと略記する）、熱可塑性樹脂発泡シート製造装置及び熱可塑性樹脂発泡シート製造方法に関し、特に、該発泡シートの幅の変更が容易であり、シート幅変更に伴う製造効率の低下や使用樹脂のロスを改善できる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレン系樹脂発泡シートやポリプロピレン系樹脂発泡シートなどの熱可塑性樹脂発泡シートは、軽量で柔軟性があり緩衝性に富んでいること、また安価であること、さらに疎水性に富み、衛生的で、保温・断熱性に優れていることなどの種々の利点を有しており、例えば緩衝用の梱包材などとして広く使用されている。
【０００３】
これらの熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法の１つとして、押出発泡成形法が適用されている。この押出発泡成形法について簡単に説明すると、該方法は、押出機内で熱可塑性樹脂を発泡剤と共に溶融混合し、この溶融混合物を、押出機の先端部に取り付けた、アウトリングとコアよりなるダイの、アウトリングとコアにより形成される円環状の隙間から外部の低圧領域に押出し、この押出された発泡中間体を、冷却された円筒状のマンドレル（プラグ、冷却プラグなどとも呼ばれる）の外周面に前記発泡中間体を沿わせて通過させ、前記発泡中間体を延伸して円筒状の発泡体を形成し、この発泡体をカッターにより切り開いて発泡シートを得る方法である。
【０００４】
このようにして得られた熱可塑性樹脂発泡シートは、幅及び長さ方向にカットして１枚の緩衝用の梱包材シートなどとして使用される。
このカット幅、長さは梱包物の寸法に応じて任意に設定されるが、発泡シートロールは何種類かの幅の製品ロールを用意して、それらの中で最もロスの少ないシート幅の製品ロールが使用される。
【０００５】
前記押出発泡成形法やそれに用いられるマンドレルの従来技術としては、例えば、特許文献１，２が提案されている。
特許文献１（特開２００２−３６３３７号公報）には、無架橋のポリエチレン系樹脂で形成されたシート状の発泡体であって、シートの波打ちの、波高さの最大値が１〜１０ｍｍ、波数が１０個／２００ｍｍ以下、発泡体表面の中心線平均粗さＲａが９．０μｍ以上、平均気泡径が０．２〜２．５ｍｍ、密度が０．０１５〜０．０５ｇ／ｃｍ３で、かつ厚みが０．７〜２０ｍｍであることを特徴とする無架橋ポリエチレン系樹脂発泡体；無架橋のポリエチレン系樹脂と発泡剤とを押出機に供給し、溶融混練したのち、サーキュラーダイスを通して筒状に押し出して発泡させ、この筒状発泡体を円環状のマンドレルの外周に沿わせて引き取って無架橋ポリエチレン系樹脂発泡体を製造する方法であって、サーキュラーダイスの口径Ｃφ（ｍｍ）とマンドレルの外径Ｍφ（ｍｍ）との比Ｍφ／Ｃφを２．５〜３．５の範囲内、単位時間あたりの樹脂の押出量Ｅｘ（ｋｇ／時）と上記サーキュラーダイスの口径Ｃφ（ｍｍ）との比Ｅｘ／Ｃφを０．７〜２．１の範囲内、並びにサーキュラーダイスの口金部における押出の剪断速度を５００〜５０００／秒に設定することを特徴とする無架橋ポリエチレン系樹脂発泡体の製造方法が開示されている。
【０００６】
特許文献２（特開２００５−２４６８４９号公報）には、熱可塑性樹脂と発泡剤とを溶融混合して溶融混合物を押し出す押出機と、該押出機の吐出口に取り付けられたダイと、ダイから押し出された発泡中間体を外周面に沿わせて進行させながら冷却して熱可塑性樹脂発泡シートを製造するプラグ（マンドレル）とを備えた熱可塑性樹脂発泡シート製造装置に用いるプラグにおいて、シート接触面であるプラグ外面にフッ素樹脂被膜層が設けられ、そのフッ素樹脂被膜層の算術平均粗さＲａが０．５μｍ〜４μｍの範囲内であることを特徴とするプラグ；押出機内で溶融混合された熱可塑性樹脂と発泡剤との溶融混合物を、前記押出機に取り付けられたダイから低圧領域に押出して発泡させ、前記発泡により得られた発泡中間体を、プラグの外局面に沿わせて進行させながら冷却して熱可塑性樹脂発泡シートを製造する熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法において、前記プラグを用いたことを特徴とする製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３６３３７号公報
【特許文献２】特開２００５−２４６８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した従来技術では、マンドレルの外周面に沿って発泡シートを移動させ、マンドレル外周面と発泡シートとを接触させて冷却しており、得られる熱可塑性樹脂発泡シートのシート幅がマンドレルの径の大きさにより決定される。このため、シート幅を変更しようとする場合には、目的とするシート幅に応じた外径を有する別なマンドレルに取り替えてシート幅を変更する必要があった。
マンドレルを変更する際には、押出機を止めるか、押出された樹脂を除去しながら、別なマンドレルに取り替える作業を行う必要がある。そのため、シート幅の種類に応じた異なる外径のマンドレルが必要となり、また、シート幅変更に際して時間的なロス、使用樹脂のロスなどによって生産効率が悪化してしまう問題があった。
【０００９】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、マンドレル全体を交換することなく、簡単にシート幅を変更可能なマンドレル、それを用いた熱可塑性樹脂発泡シート製造装置及び製造方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明は、押出機内で溶融混合された樹脂と発泡剤との溶融混合物を、前記押出機に取り付けたダイを通して低圧領域に押出して発泡させ、前記発泡により得られた発泡中間体を、マンドレルの外面に沿わせて延伸させて熱可塑性樹脂発泡シートを製造するマンドレルにおいて、
駆動手段によって前記マンドレルの径方向に沿って進退可能に移動する複数の可動片が、マンドレルの周方向に沿って連設されてなる外径変動部が設けられたことを特徴とするマンドレルを提供する。
【００１１】
本発明のマンドレルにおいて、前記マンドレルは、発泡シート流れ方向上流側から下流側に向けて少なくとも前部、中部及び後部の各領域が順に設けられ、前記中部には、前記発泡中間体の内面側に気体を吹き付ける気体供給手段が設けられ、前部と後部の一方又は両方に前記外径変動部が設けられたことが好ましい。
【００１２】
本発明のマンドレルにおいて、前記外径変動部に、前記可動片が径方向に沿って外側に移動する際に、隣り合う可動片同士の隙間を埋めるようにして膨らむ可撓性シートが設けられたことが好ましい。
【００１３】
本発明のマンドレルにおいて、前記可動片に、発泡シート流れ方向上流側から下流側に向けて漸次高さを増すテーパ面が設けられた構成としてもよい。
【００１４】
また本発明は、溶融混合された樹脂と発泡剤とを溶融混合する押出機と、前記押出機に取り付けられ、押出機内の溶融混合物を低圧領域に押出して発泡させるダイと、前記発泡により得られた発泡中間体を延伸しながら冷却して熱可塑性樹脂発泡シートを製造するマンドレルとを有する熱可塑性樹脂発泡シート製造装置において、
マンドレルとして、前記本発明に係るマンドレルを用いたことを特徴とする熱可塑性樹脂発泡シート製造装置を提供する。
【００１５】
また本発明は、押出機内で溶融混合された樹脂と発泡剤との溶融混合物を、前記押出機に取り付けたダイを通して低圧領域に押出して発泡させ、前記発泡により得られた発泡中間体を、マンドレルの外面に沿わせて延伸させて熱可塑性樹脂発泡シートを製造する熱可塑性樹脂発泡シート製造方法において、
マンドレルとして前記本発明に係るマンドレルを用いたことを特徴とする熱可塑性樹脂発泡シート製造方法を提供する。
【００１６】
本発明の熱可塑性樹脂発泡シート製造方法において、熱可塑性樹脂発泡シートのシート幅の変更時に、前記外径変動部の駆動手段によって各可動片を径方向に沿って移動させ、各可動片の外面をつないで形成されるマンドレルの最大外径を変化させ、変更されたシート幅の熱可塑性樹脂発泡シートを製造することが好ましい。
【００１７】
本発明の熱可塑性樹脂発泡シート製造方法において、製造する熱可塑性樹脂発泡シートが、ポリエチレン系樹脂発泡シート又はポリプロピレン系樹脂発泡シートであることが好ましい。
【００１８】
本発明の熱可塑性樹脂発泡シート製造方法において、製造する熱可塑性樹脂発泡シートの密度が０．０１５〜０．０６０ｇ／ｃｍ３の範囲であることが好ましい。
【００１９】
本発明の熱可塑性樹脂発泡シート製造方法において、中部の気体供給手段から気体を噴出しつつ、発泡中間体をマンドレルの外面に沿わせて延伸させて熱可塑性樹脂発泡シートを製造することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のマンドレルは、駆動手段によって前記マンドレルの径方向に沿って進退可能に移動する複数の可動片が、マンドレルの周方向に沿って連設されてなる外径変動部が設けられた構成としたものなので、このマンドレルを用いて熱可塑性樹脂発泡シートを製造する場合、該発泡シートのシート幅を変更しようとする際には、駆動手段を駆動させて外径変動部の最大外径を、製造するべき発泡シートのシート幅に応じて変更することで、目的のシート幅を持った発泡シートを連続的に製造することができる。従って、本発明のマンドレルによれば、シート幅変更の際に、マンドレルを交換せずにシート幅を変更することができ、マンドレル交換に伴う連続生産停止及び交換作業等による製造効率の低下を防ぐことができ、また交換時に押し出される樹脂のロスを無くすことができ、製造効率及び樹脂歩留まりを向上させることができる。
また、発泡シート流れ方向上流側から下流側に向けて少なくとも前部、中部及び後部の各領域が順に設けられ、前記中部に発泡中間体の内面側に気体を吹き付ける気体供給手段が設けられ、かつ前部と後部の一方又は両方に前記外径変動部が設けられた構成としたことで、マンドレル中部の気体供給手段から気体を噴出しつつ、発泡中間体をマンドレルの外面に沿わせて延伸することができ、柔軟な熱可塑性樹脂発泡シートの製造において、該シートとマンドレルとの接触を少なくすることができ、破断させることなく柔軟な熱可塑性樹脂発泡シートを安定的に連続生産することができる。
また、前記外径変動部に、前記可動片が径方向に沿って外側に移動する際に、隣り合う可動片同士の隙間を埋めるようにして膨らむ可撓性シートが設けられた構成としたことによって、各可動片を径方向に沿って外側に移動させた拡径状態において、可動片同士の隙間が該可撓性シートにより埋められて、前記外径変動部の外面に凹凸が生じることがなくなり、凹凸に発泡中間体が引っ掛かって破断したり、摩擦抵抗が上昇して停止してしまうなどの不具合の発生を未然に防止することができる。
また、前記可動片に、発泡シート流れ方向上流側から下流側に向けて漸次高さを増すテーパ面が設けられた構成とすれば、発泡中間体を最大径に延伸させる過程で、発泡中間体が可動片に接触しながら漸次拡径されるので、発泡シートを破断させることなくより安定して連続生産することができる。
【００２１】
本発明の熱可塑性樹脂発泡シート製造装置は、前述した本発明に係るマンドレルを有するものなので、シート幅変更の際に、マンドレルを交換せずにシート幅を変更することができ、マンドレル交換に伴う連続生産停止及び交換作業等による製造効率の低下を防ぐことができ、また交換時に押し出される樹脂のロスを無くすことができ、製造効率及び樹脂歩留まりを向上させることができる。
また、発泡シート流れ方向上流側から下流側に向けて少なくとも前部、中部及び後部の各領域が順に設けられ、前記中部に発泡中間体の内面側に気体を吹き付ける気体供給手段が設けられ、前部と後部の一方又は両方に前記外径変動部が設けられたマンドレルを用いた場合、マンドレル中部の気体供給手段から気体を噴出しつつ、発泡中間体をマンドレルの外面に沿わせて延伸することができ、柔軟な熱可塑性樹脂発泡シートの製造において、該シートとマンドレルとの接触を少なくすることができ、破断させることなく柔軟な熱可塑性樹脂発泡シートを安定的に連続生産することができる。
また、前記外径変動部に、前記可動片が径方向に沿って外側に移動する際に、隣り合う可動片同士の隙間を埋めるようにして膨らむ可撓性シートが設けられたマンドレルを用いた場合には、各可動片を径方向に沿って外側に移動させた拡径状態において、可動片同士の隙間が該可撓性シートにより埋められて、前記外径変動部の外面に凹凸が生じることがなくなり、凹凸に発泡中間体が引っ掛かって破断したり、摩擦抵抗が上昇して停止してしまうなどの不具合の発生を未然に防止することができる。
また、前記可動片に、発泡シート流れ方向上流側から下流側に向けて漸次高さを増すテーパ面が設けられたマンドレルを用いた場合には、発泡中間体を最大径に延伸させる過程で、発泡中間体が可動片に接触しながら漸次拡径されるので、発泡シートを破断させることなくより安定して連続生産することができる。
また、シート幅変更に伴うマンドレルの変更が不要なので、複数のマンドレルを用意する場合と比べ、設備コストを安価にできる。
【００２２】
本発明の熱可塑性樹脂発泡シート製造方法は、前述した本発明に係るマンドレルを用い、熱可塑性樹脂発泡シートのシート幅の変更時に、前記外径変動部の駆動手段によって各可動片を径方向に沿って移動させ、各可動片の外面をつないで形成されるマンドレルの最大外径を変化させ、変更されたシート幅の熱可塑性樹脂発泡シートを製造するものなので、シート幅変更の際に、マンドレルを交換せずにシート幅を変更することができ、マンドレル交換に伴う連続生産停止及び交換作業等による製造効率の低下を防ぐことができ、また交換時に押し出される樹脂のロスを無くすことができ、製造効率及び樹脂歩留まりを向上させることができる。
また、発泡シート流れ方向上流側から下流側に向けて少なくとも前部、中部及び後部の各領域が順に設けられ、前記中部に発泡中間体の内面側に気体を吹き付ける気体供給手段が設けられ、前部と後部の一方又は両方に前記外径変動部が設けられたマンドレルを用いた場合、マンドレル中部の気体供給手段から気体を噴出しつつ、発泡中間体をマンドレルの外面に沿わせて延伸することができ、柔軟な熱可塑性樹脂発泡シートの製造において、該シートとマンドレルとの接触を少なくすることができ、破断させることなく柔軟な熱可塑性樹脂発泡シートを安定的に連続生産することができる。
また、前記外径変動部に、前記可動片が径方向に沿って外側に移動する際に、隣り合う可動片同士の隙間を埋めるようにして膨らむ可撓性シートが設けられたマンドレルを用いた場合には、各可動片を径方向に沿って外側に移動させた拡径状態において、可動片同士の隙間が該可撓性シートにより埋められて、前記外径変動部の外面に凹凸が生じることがなくなり、凹凸に発泡中間体が引っ掛かって破断したり、摩擦抵抗が上昇して停止してしまうなどの不具合の発生を未然に防止することができる。
また、前記可動片に、発泡シート流れ方向上流側から下流側に向けて漸次高さを増すテーパ面が設けられたマンドレルを用いた場合には、発泡中間体を最大径に延伸させる過程で、発泡中間体が可動片に接触しながら漸次拡径されるので、発泡シートを破断させることなくより安定して連続生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の熱可塑性樹脂発泡シート製造装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の熱可塑性樹脂発泡シート製造装置に用いられたマンドレルの一例を示す側面図である。
【図３】図２中のＢ−Ｂ’部の断面図である。
【図４】図３中の可動片の移動方向を示し、図４（ａ）は拡径した状態、（ｂ）は縮径した状態を示す要部側面図である。
【図５】本発明のマンドレルの変形例を示す要部側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の熱可塑性樹脂発泡シート製造装置の一例を示す構成図であり、本例の熱可塑性樹脂発泡シート製造装置は、溶融混合された樹脂と発泡剤とを溶融混合する押出機１と、前記押出機１に取り付けられ、押出機１内の溶融混合物を低圧領域に押出して発泡させるダイ２と、前記発泡により得られた発泡中間体を延伸しながら冷却して熱可塑性樹脂発泡シート７を製造するマンドレル６とを有している。さらに、この製造装置には、押出機１の樹脂供給部４に接続して別な押出機３が設けられ、また押出機１の内部に発泡剤を圧入するための発泡剤圧入ポンプ５が設けられている。
【００２５】
また、本例の製造装置では、押出機１の先端に環状の孔を有するサーキュラーダイを取り付けて、前記ダイから円筒状の発泡中間体を押出し、これをマンドレル６で延伸しながら冷却して円筒状の発泡体とし、これを図示していないカッターで切開して１枚の熱可塑性樹脂発泡シート７を製造する場合を例示しているが、ダイ２の構造や得られるシートの形状等は本例にのみ限定されない。前記のように得られた熱可塑性樹脂発泡シート７は、ガイドロール８を通して紙管等に巻き取り、製品７ａとする。
【００２６】
図２〜図４は、本発明の熱可塑性樹脂発泡シート製造装置に用いられたマンドレルの一例を示し、図２はマンドレル６の側面図、図３は図２中のＢ−Ｂ’線部の断面図、図４は図３の要部側面図である。
このマンドレル６は、発泡シート流れ方向Ａ上流側から下流側に向けて少なくとも前部１２、中部１３及び後部１４の各領域が順に設けられ、前記中部１３には、熱可塑性樹脂発泡シート７の内面側にエアを吹き付ける複数のエア供給口１５（気体供給手段）が設けられ、前記後部１４には外径変動部１１が設けられている。
なお、本例示では後部１４に外径変動部１１を設けた場合を示しているが、外径変動部１１の設置位置は本例示に限定されず、前部１２と後部１４との一方又は両方とすることができる。
また、前部１２、中部１３、後部１４の長さは特に限定されない。また中部１３のエア供給口１５の配置は適宜変更できる。
【００２７】
マンドレル６の材質や表面処理の有無等は、特に限定されないが、少なくとも発泡中間体と接触するマンドレル６の外面部分の材質としてはアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの熱伝導率が高い金属材料が好適に用いられる。また、表面処理については、発泡中間体とマンドレル６の外面との接触抵抗を低減できるように、例えば、フッ素樹脂コート層やセラミック溶着層などの摩擦低減用表面処理や表面に凹凸を設けるローレット加工などを施すことが好ましい。
また、角部は半径Ｒ５〜２０ｍｍの面取りをすることが好ましい。
【００２８】
マンドレル６には、図示していないが、冷却水などの冷却媒体の通路が複数設けられており、これらの通路に水などの冷却媒体を通すことで、マンドレル６の外面と接触する発泡中間体を冷却できるようになっている。
【００２９】
本例示において、マンドレル６の中部１３は、前部１２と後部１４の外径よりも小さい外径になっており、その外面には多数のエア供給口１５が全周面にわたりほぼ均一に設けられている。これらのエア供給口１５に繋がる図示していないエア供給管路には、マンドレル６内部、或いは外部に設けられたコンプレッサー等のエア供給手段から高圧エアが供給され、その高圧エアが各エア供給口１５から噴出するように構成されている。
【００３０】
前記マンドレル６の中部１３は、図１に示すようにダイ２から押出された発泡中間体をマンドレル６に導いて、シート流れ方向Ａ上流側から下流側に向けて通過させる際、多数のエア供給口１５から高圧エアを噴出することで、発泡中間体を浮かせ、中部１３の外面と非接触状態で該発泡中間体を通過させるようになっている。このように、マンドレル本体６ａの中部１３のエア供給口１５から高圧エアを噴出しつつ、発泡中間体をマンドレル６の外面に沿わせて延伸することで、柔軟な熱可塑性樹脂発泡シートを製造する場合であっても発泡中間体とマンドレルとの接触を少なくすることができ、破断させることなく柔軟な熱可塑性樹脂発泡シートを安定的に連続生産することができる。なお、エア供給口１５からの高圧エア噴出量や圧力等は限定されず、製造する熱可塑性樹脂発泡シートの材質や強度等に応じて適宜調整することが好ましい。
【００３１】
前記外径変動部１１は、図３に示すように、駆動手段であるエアシリンダー１７によってマンドレル６の径方向に沿って進退可能に移動する複数の可動片１６が、マンドレル６の周方向に沿って連設された構造になっている。本例示では、中心の基材１９の外周面に沿って複数の（図３においては６個）のエアシリンダー１７の固定側を固定し、それぞれのエアシリンダー１７の可動アーム１８に断面円弧状の可動片１６が固定されている。また本例示では、前記可動片１６の径方向内側に、マンドレル本体部２０が延設されている。
【００３２】
このように構成された外径変動部１１の各可動片１６は、図４に示すように、エアシリンダー１７の駆動に応じ、マンドレル６の径方向に沿って進退する。なお、図４（ａ）は可動片１６が径方向外側に移動した拡径状態を示し、（ｂ）は可動片１６が（ａ）の拡径状態よりも径方向内側に移動した縮径状態を示す。拡径状態（ａ）と縮径状態（ｂ）との変位量（ストローク）は、製造する熱可塑性樹脂発泡シート７のシート幅に応じて調整可能であり、エアシリンダー１７の駆動状態を制御することで自動的に変更することも可能である。
【００３３】
なお、本例示では、駆動手段としてエアシリンダー１７を用いているが、駆動手段はこれに限らず、油圧シリンダー、サーボモータ駆動による移動機構、圧電アクチュエータによる移動機構などの他の駆動手段を採用することもできる。
また、本例示では、エアシリンダー１７の可動アーム１８を上下動させることで可動片１６を直接移動させているが、可動片１６をマンドレル６の長手方向または周方向に移動させることで可動片１６を径方向の所定位置に変位させる構成としてもよい。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態において、外径変動部１１に、可動片１６が径方向に沿って外側に移動する際に、隣り合う可動片１６同士の隙間を埋めるようにして膨らむ可撓性シート（図示せず）を設けることもできる。ここで用いる可撓性シートとしては、ゴムシートが好ましく、またゴムシートを隣り合う可動片１６同士の隙間を埋めるように伸縮させる方法としては、ゴムシートを密閉構造にして外径変動部１１の適所に配置し、これにエアを出し入れすることで伸縮させるなどの方法を採用することが好ましい。
前記可撓性シートが設けられたマンドレル６を用いた場合には、各可動片１６を径方向に沿って外側に移動させた拡径状態において、可動片１６同士の隙間が該可撓性シートにより埋められて、外径変動部１１の外面に凹凸が生じることがなくなり、凹凸に発泡中間体が引っ掛かって破断したり、摩擦抵抗が上昇して停止してしまうなどの不具合の発生を未然に防止することができる。
【００３５】
図５は、本発明のマンドレルの変形例を示す要部側面図である。
本例では、エアシリンダー１７によってマンドレル６の径方向に沿って進退可能に移動する複数の可動片２０が、マンドレル６の周方向に沿って連設された構造になっており、さらに可動片２０は、発泡シート流れ方向Ａ上流側から下流側に向けて漸次高さを増すテーパ面が設けられたことを特徴としている。
【００３６】
本例のマンドレルは、発泡シート流れ方向Ａ上流側から下流側に向けて漸次高さを増すテーパ面が設けられた可動片２０を設けたものなので、発泡中間体を最大径に延伸させる過程で、発泡中間体が可動片２０のテーパ面に接触しながら漸次拡径されるので、発泡中間体のマンドレル通過時の抵抗を減じることができ、柔軟な熱可塑性樹脂発泡シートであっても破断させることなくより安定して連続生産することができる。
【００３７】
この可動片２０の傾斜角度θは、０〜２０度の範囲が好ましく、５〜１５度の範囲がより好ましい。この傾斜角度θが前記範囲未満であると、発泡中間体のマンドレル通過時の抵抗においてテーパー面を設けない可動片１６を用いた場合と大差がなくなり、傾斜角度θが前記範囲を超えると、却って前記抵抗が増すことになる。
【００３８】
次に、本発明に係る熱可塑性樹脂発泡シート製造方法の一例を説明する。
本発明の製造方法は、前述した外径変動部１１を備えたマンドレル６を有する熱可塑性樹脂発泡シート製造装置を用い、熱可塑性樹脂発泡シート７を製造することを特徴としている。
【００３９】
本発明の製造方法において、使用する熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン、オレフィンモノマーと他の共重合可能なモノマーとの共重合体、ポリオレフィンと他の樹脂とのブレンドポリマー、ポリスチレン、スチレンモノマーと他の共重合可能なモノマーとの共重合体、ポリスチレンと他の樹脂とのブレンドポリマー、ポリエチレンテレフタレート系樹脂などの熱可塑性ポリエステル樹脂等の中から、適宜選択して使用することができ、その中でも、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂が好ましい。
【００４０】
また、本発明の熱可塑性樹脂発泡シート製造方法において、製造する熱可塑性樹脂発泡シートの密度は、０．０１５〜０．０６０ｇ／ｃｍ３の範囲であることが好ましい。より好ましくは、０．０１８〜０．０４５ｇ／ｃｍ３の範囲である。密度が０．０１５ｇ／ｃｍ３未満であると、発泡シートの強度が不十分となり、製造時に破断・裂け等が生じ易くなり、製造が困難になる。密度が０．０６０ｇ／ｃｍ３を超えると、ポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂においては十分な柔軟性、耐衝撃性、断熱性を持った発泡シートが得られなくなる。
【００４１】
前記製造装置を用いて熱可塑性樹脂発泡シートを製造するには、原料の熱可塑性樹脂を、必要に応じて添加される添加剤と共に、ホッパー４から押出機１内に供給する。添加剤としては、例えば、気泡調整剤、酸化防止剤、金属不活性剤、難燃剤、紫外線吸収剤、架橋剤、連鎖移動剤、滑剤、可塑剤、充填材、強化材、顔料、染料、帯電防止剤などが挙げられる。
【００４２】
押出機１内に供給された樹脂と添加剤は、押出機１内で溶融混合されて樹脂溶融物となり、この樹脂溶融物に発泡剤圧入ポンプ５を経て発泡剤が圧入されて、樹脂溶融物と混合される。使用される発泡剤としては、例えば、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素類、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素類、クロロジフルオロメタン、クロロエタン、ジクロロトリフルオロエタンなどのハロゲン化炭化水素類、窒素、炭酸ガス、空気などの無機ガスなどの１種又は２種以上が挙げられる。
【００４３】
次いでこの混合物は、混練されながら吐出側に移送され、発泡に適した温度に冷却された後、押出機１の吐出口に取り付けられたダイ２の樹脂流路に導かれる。そして、ダイ２の樹脂流路に導かれた溶融混合物は、ダイ２の出口（樹脂流路の出口）から任意の押出量で大気中に円筒状に押出され、そして押出されると同時に発泡する。
【００４４】
この発泡により得られた円筒状の発泡中間体は、冷却用のマンドレル６で冷却された後、所定箇所がカッターによって切開され、平面状に展開されて所定幅の熱可塑性樹脂発泡シート７となる。この熱可塑性樹脂発泡シート７は、ガイドロール８で引っ張られ、ロール状に巻き取られて、製品７ａとなる。
【００４５】
この熱可塑性樹脂発泡シート製造方法において、製造する熱可塑性樹脂発泡シート７のシート幅を変更しようとする場合、従来技術ではマンドレル全体を交換しなければならず、その交換の間は押出機１を停止させるか、或いは押出された樹脂を無駄にしなければならず、マンドレルに設けられている冷却水の流路切り替えなど、交換作業に多くの時間を要することから、製造効率が低下し、樹脂ロスが多くなる問題があった。
【００４６】
一方、本発明の製造方法では、マンドレル６を取り外すことなく、エアシリンダー１７を駆動させて外径変動部１１の外径を拡径または縮小することで、得られる熱可塑性樹脂シート７のシート幅の変更が可能となる。この外径変動部１１の外径変更は、発泡シートを連続生産している途中であっても可能であり、押出機等の製造機器を停止させることなくシート幅の変更を行うことができる。
【００４７】
このように、前述したマンドレル６を用い、熱可塑性樹脂発泡シート７のシート幅の変更時に、外径変動部１１のエアシリンダー１７によって各可動片１６を径方向に沿って移動させ、各可動片１６の外面をつないで形成されるマンドレル７の最大外径を変化させ、変更されたシート幅の熱可塑性樹脂発泡シート７を製造することにより、シート幅変更の際に、マンドレル６を交換せずにシート幅を変更することができ、マンドレル交換に伴う連続生産停止及び交換作業等による製造効率の低下を防ぐことができ、また交換時に押し出される樹脂のロスを無くすことができ、製造効率及び樹脂歩留まりを向上させることができる。
また、発泡シート流れ方向Ａ上流側から下流側に向けて前部１２、中部１３及び後部１４の各領域が順に設けられ、中部１３に発泡中間体の内面側にエアを吹き付けるエア供給口１５が設けられ、前部１２と後部１４の一方又は両方に前記外径変動部１１が設けられたマンドレル６を用いた場合、中部１３の気体供給手段から気体を噴出しつつ、発泡中間体をマンドレルの外面に沿わせて延伸することができ、柔軟な熱可塑性樹脂発泡シートの製造において、該シートとマンドレル６との接触を少なくすることができ、破断させることなく柔軟な熱可塑性樹脂発泡シート７を安定的に連続生産することができる。
また、外径変動部１１に、可動片１６が径方向に沿って外側に移動する際に、隣り合う可動片１６同士の隙間を埋めるようにして膨らむ可撓性シートが設けられたマンドレル６を用いた場合には、各可動片１６を径方向に沿って外側に移動させた拡径状態において、可動片１６同士の隙間が該可撓性シートにより埋められて、外径変動部１１の外面に凹凸が生じることがなくなり、凹凸に発泡中間体が引っ掛かって破断したり、摩擦抵抗が上昇して停止してしまうなどの不具合の発生を未然に防止することができる。
また、可動片１６に、発泡シート流れ方向Ａ上流側から下流側に向けて漸次高さを増すテーパ面が設けられたマンドレル６を用いた場合には、発泡中間体を最大径に延伸させる過程で、発泡中間体が可動片に接触しながら漸次拡径されるので、発泡シートを破断させることなくより安定して連続生産することができる。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例により本発明の効果を実証する。
なお、以下の実施例は本発明の一例を示したにすぎず、本発明は以下の実施例の記載のみに限定されるものではない。
また、得られた発泡シートの厚みと密度は次のように測定した。
（発泡シートの厚みの測定方法）
得られた発泡シートから、流れ方向（ＭＤ方向）１０ｃｍ×幅方向（ＴＤ方向）１００ｃｍの長方形状の切片シートを切り出す。定圧厚み測定器（Ｔｅｃｌｏｃｋ社製    型式ＰＧ−１２）を用いて、１５．２ｃｍ２（直径４．４ｃｍの円板）に１００ｇの荷重をかけた時の厚みを、切片シートの幅方向（ＴＤ方向）に１０ｃｍ間隔で測定し、その平均値を発泡シートの厚み（ｍｍ）とした。
（発泡シートの密度の測定方法）
厚みの測定に用いた切片シートの重量と体積を測定し、発泡シートの密度（ｇ／ｃｍ３）を算出した。なお、切片シートの体積を算出する際の厚みは、先に求めた発泡シートの厚みを用いた。
【００４９】
［実施例］
図２〜図４に示す構造のマンドレル６を有する、図１に示す製造装置を用い、熱可塑性樹脂発泡シートを製造した。
熱可塑性樹脂として、ポリエチレン系樹脂（日本ユニカー社製、低密度ポリエチレン、商品名「ＤＦＤＪ６７７６」（ＭＩ＝０．２２、密度０．９２２ｇ／ｃｍ３））を用いた。
【００５０】
この樹脂１００質量部に対し、発泡核剤（三共化成社製、商品名「セルマルクＣ−２」）を０．０５質量部混合し、原料とした。この原料を内径９０ｍｍの第一押出機と内径１８０ｍｍの第二押出機が連結されたタンデム押出機に入れ、最高温度設定を２１０℃になるようにして押出機内で加熱溶融混練し、途中で帯電防止剤としてグリセリンモノステアレート１．５質量部と発泡剤（イソブタン／ノルマルブタン＝５０／５０）を１６質量部圧入した後、樹脂温度を１１２℃まで冷却し、押出機の吐出口に取り付けた、ダイ口径１２０ｍｍ、スリットクリアランス０．２ｍｍのサーキュラーダイから押出し、発泡させた後、得られた円筒状の発泡中間体を外径４４０ｍｍφの円筒形のマンドレルに導いて外周面を通過させて冷却し、一箇所を切開して発泡シートとした。
【００５１】
ここで使用したマンドレル６は、図２に示すように、発泡シート流れ方向Ａ上流側から下流側に向けて前部１２、中部１３及び後部１４の各領域が順に設けられ、前部１２が水冷ゾーンとなっており、中部１３は発泡中間体の内側に高圧エアを吹き出して浮かせることで非接触状態で発泡中間体を通過させるようになっている。中部１３の外周面には直径２ｍｍφの丸穴状のエア供給口を２４個穿設し、各エア供給口からは２．５ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で高圧エアを噴出させた。このマンドレル６の後部１４には、図３に示すように、中心の基材１９の周方向に沿って６個のエアシリンダー１７の固定側を固定し、エアシリンダー１７の可動アーム１８をマンドレル本体部２０から突出させ、その先端に断面円弧状をなす可動片１６を固定して外径変動部１１を構成した。前記の発泡シートの製造において、外径変動部１１の最大外径は、前部１２の外径と同じく４４０ｍｍφとした。
【００５２】
前記マンドレルを使用して発泡シートの製造を行った結果、切開する前は、該マンドレル６の外径と同じ４４０ｍｍφで発泡シートが得られた。
切開して紙管に巻き取ることによって、厚み１．２５ｍｍ、幅１２８０ｍｍ、密度０．０１８６ｇ／ｃｍ３のポリエチレン樹脂発泡シートを連続生産することができた。
【００５３】
次に、それぞれのエアシリンダー１７を駆動させ、外径変動部１１の最大外径を４８０ｍｍφに拡径した。拡径に要した時間は１秒程度であった。
この外径変更においては、発泡シートの連続生産を停止することなく、変径時に摩擦抵抗などによる破断も見られず、外径変更後には、シート幅が変更された発泡シートを連続生産することができた。
外径変動部の最大外径を拡径したマンドレルを使用して発泡シートの製造を行った結果、切開する前は、外径変動部の最大外径と同じ４８０ｍｍφで発泡シートが得られた。
切開して紙管に巻き取ることによって、厚み１．２６ｍｍ、幅１３８０ｍｍ、密度０．０１８５ｇ／ｃｍ３のポリエチレン樹脂発泡シートを連続生産することができた。
【００５４】
本実施例では、外径４４０ｍｍφの円筒形のマンドレルを用い、幅１２８０ｍｍの発泡シートを連続生産していた状態から、幅１３８０ｍｍの発泡シートの製造に切り替えるために、発泡シートを連続生産を停止することなく、外径変動部１１を拡径するだけで、簡単にシート幅の変更が可能であった。本実施例では、シート幅変更に要した時間は１秒程度であり、変更に伴う樹脂のロスも生じなかった。
【００５５】
［比較例］
比較例では、外径が４４０ｍｍφの円筒状を成し、前部・中部・後部の区別がなくエア供給口も有していない従来型のマンドレルと、外径が４８０ｍｍφであること以外は同様の交換用マンドレルとを用意し、マンドレル以外は実施例と同様にして発泡シートの製造を行った。
まず、外径が４４０ｍｍφのマンドレルを用い、それ以外は実施例と同様に発泡シートの製造を行った。これにより厚み１．２５ｍｍ、幅１２８０ｍｍ、密度０．０１８６ｇ／ｃｍ３のポリエチレン樹脂発泡シートを連続生産することができた。
次に、マンドレルを交換するために、発泡シートを一旦破断して、ダイから押し出された樹脂を除去しながら、外径が４４０ｍｍφのマンドレルを取り外し、更に外径が４８０ｍｍφの交換用マンドレルを取り付けた。このマンドレル交換においては、冷却水の配管変更を含む多くの交換作業が必要であった。
交換用マンドレルへの交換後、再び発泡シートの製造を開始した。これにより厚み１．２６ｍｍ、幅１３８０ｍｍ、密度０．０１８５ｇ／ｃｍ３のポリエチレン樹脂発泡シートを連続生産することができた。
しかし、この比較例では、マンドレルの交換に要した時間は１０分程度と長くかかり、その間に押し出された余分な樹脂の量はかなりの量になった。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明によれば、熱可塑性樹脂発泡シートの製造において、マンドレル全体を交換することなく、簡単にシート幅を変更可能なマンドレル、それを用いた熱可塑性樹脂発泡シート製造装置及び製造方法を製造することができる。
本発明により製造される熱可塑性樹脂発泡シートは、例えば緩衝用の梱包材などとして使用される。
【符号の説明】
【００５７】
１，３…押出機、２…ダイ、４…ホッパー、５…発泡剤圧入ポンプ、６…マンドレル、６ａ…マンドレル本体、７…熱可塑性樹脂発泡シート、７ａ…製品、８…ガイドロール、１１…外径変動部、１２…前部、１３…中部、１４…後部、１５…エア供給口（気体供給手段）、１６，２１…可動片、１７…エアシリンダー（駆動手段）、１８…可動アーム、１９…基材、２０…マンドレル本体部、Ａ…発泡シート流れ方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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