(57)【要約】【課題】本発明は、ドローダウンを回避して、全幅にわたって均一な厚みの熱可塑性樹脂発泡シートを得るためのマンドレルを提供する。【解決手段】押出機に取り付けた金型から円筒状に押出発泡して得られた円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに供給した後に展開してなる熱可塑性樹脂発泡シートを得るために、円筒状発泡体を一定の外径に拡径させるマンドレルコアと、マンドレルコアと金型の間にあって円筒状発泡体を内側から拡径させつつ冷却するための内側冷却部材と、内側冷却部材に冷却風を供給するマンドレルコアの中心に挿通される冷却風供給管とを有するマンドレルであって、内側内側冷却部材と冷却風供給管との、マンドレルコアに対する軸方向の位置を変更する手段を有することを特徴とする。また、押出機に取り付けた金型の内側金型部材に係合する突部が、内側冷却部材の頭部に形成されていることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機に取り付けた金型から円筒状に押出発泡して得られた円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに供給した後に展開してなる熱可塑性樹脂発泡シートを得るために、前記円筒状発泡体を一定の外径に拡径させるマンドレルコアと、該マンドレルコアと前記金型の間にあって前記円筒状発泡体を内側から拡径させつつ冷却するための内側冷却部材と、該冷却部材に冷却風を供給する前記マンドレルコアの中心に挿通される冷却風供給管とを有するマンドレルであって、
前記内側冷却部材と前記冷却風供給管との、前記マンドレルコアに対する軸方向の位置を変更する手段を有するマンドレル。
【請求項２】
前記押出機に取り付けた金型の内側金型部材に係合する突部が、前記冷却部材の頭部に形成されている請求項１記載のマンドレル。
【請求項３】
前記冷却風供給管を前記マンドレルコアに対して前記冷却部材方向に付勢する手段を有する請求項１または２記載のマンドレル。
【請求項４】
前記マンドレルコアの外周を内側から冷却する手段を有する請求項１、２または３記載のマンドレル。
【請求項５】
前記冷却する手段が、前記マンドレルコアの外周面内側に螺旋状に設けられた冷却媒体流路を有する請求項４記載のマンドレル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂発泡シートを製造するためのマンドレルに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂発泡シートは、たとえば特許文献１に記載されているように、押出機Ｍから押出発泡されて得られた溶融状態の円筒状発泡体Ｆを拡径させつつマンドレルコア５に供給した後に展開されて形成される（図６参照）。
【０００３】
押出機Ｍの先端に取り付けられたサーキュラー金型２に形成された、断面円環状の樹脂流通路から溶融状態の熱可塑性樹脂が円筒状に押出発泡される。そして、前記サーキュラー金型２の前方には、内側金型部材の前端面に近接させた状態で内側冷却部材４が配設されている。この内側冷却部材４は、後端から前端に向かって徐々に拡径してなる円錐台形状に形成されており、周壁面後端部には、サーキュラー金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの内周面にその全周にわたって所望風量の冷却風を均一に吹き付けるための内側冷却風吹き付け口が円環状に形成されている。
【０００４】
また、前記サーキュラー金型２の前方には、マンドレルコア５が配設されており、このマンドレルコア５は、マンドレルコア５を押出方向に直交する面で切断した際の外形形状は円形状に形成されている。そして、前記マンドレルコア５の前方には、マンドレルコア５から送り出された円筒状発泡体Ｆを押出方向に連続的に切断し展開するための切断部材６が配設されていると共に、切断部材６の前方には、円筒状発泡体Ｆを展開することにより形成された熱可塑性樹脂発泡シートＳを連続的に巻き取るための巻取り装置７が配設されている。
【０００５】
押出機Ｍの先端（前端）に取り付けられたサーキュラー金型２から円筒状に押出発泡された熱可塑性樹脂Ｆは、内側冷却風吹き付け口で拡径されつつマンドレルコア５に供給される。マンドレルコアで一定の外径に整えられて連続的に前方に送り出された円筒状発泡体Ｆは、切断部材６によって押出方向に連続的に内外面間にわたって切断された上で展開されて熱可塑性樹脂発泡シートＳとされて巻取り装置７に連続的に巻き取られる。
【０００６】
ここで、内側冷却部材４とマンドレルコア５とは固定されており、内側冷却部材４とマンドレルコア５との距離は一定である。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２９９２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、内側冷却部材とマンドレルコアとの距離は一定に構成されているので、押出された円筒状発泡体の熱可塑性樹脂の組成、発泡率や肉厚などの条件によって、円筒状発泡体が垂れ下がる（ドローダウン）ことがある。従来、内側冷却部材とマンドレルコアを一体でサーキュラー金型との隙間を調節することしかできなかったので、ドローダウンを完全に除去することができず、全幅にわたって均一な厚みのシートが得られない場合があった。
【０００９】
本発明は、ドローダウンを回避して、どのような厚みの発泡シートでも全幅にわたって均一な厚みのシートを得るためのマンドレルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のマンドレルは、押出機に取り付けた金型から円筒状に押出発泡して得られた円筒状発泡体を拡径させつつマンドレルに供給した後に展開してなる熱可塑性樹脂発泡シートを得るために、前記円筒状発泡体を一定の外径に拡径させるマンドレルコアと、該マンドレルコアと前記金型の間にあって前記円筒状発泡体を内側から拡径させつつ冷却するための内側冷却部材と、該内側冷却部材に冷却風を供給する前記マンドレルコアの中心に挿通される冷却風供給管とを有するマンドレルであって、
前記内側内側冷却部材と前記冷却風供給管との、前記マンドレルコアに対する軸方向の位置を変更する手段を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のマンドレルは、前記押出機に取り付けた金型の内側金型部材に係合する突部が、前記内側冷却部材の頭部に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明のマンドレルは、前記冷却風供給管を前記マンドレルコアに対して前記内側冷却部材方向に付勢する手段を有することを特徴とする。
【００１３】
なお、前記マンドレルコアの外周を内側から冷却する手段を備えてもよい。
【００１４】
そして、前記冷却する手段が、前記マンドレルコアの外周面内側に螺旋状に設けられた冷却媒体流路を有して構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のマンドレルによれば、円筒状発泡体のドローダウンをなくして、発泡シートの全幅にわたって均一な厚みの熱可塑性樹脂発泡シートを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態について説明する。
【００１７】
実施の形態１
図１は、本発明のマンドレル１の実施の形態１を示す平面図である。図２は、図１に示すマンドレル１の側面図である。図３は、図１のマンドレル１において、内側冷却部材４がマンドレルコア５から距離をとって、内側冷却部材４と冷却風供給管４２とが固定されている状態を示す図である。図４は、図１のマンドレル１において、内側冷却部材４と冷却風供給管４２とが、マンドレルコア５に最も近づいた状態を示す図である。
【００１８】
図１において、サーキュラー金型２の後方には押出機（図示せず）が取り付けられている。このサーキュラー金型２は、詳細な図示は省略しているが、前後方向に貫通孔が形成された外側金型部材２１と、この外側金型部材２１の貫通孔内に配設された内側金型部材２２とからなり、内外金型部材２１、２２の対向面間に断面円環状の樹脂流通路が形成されており、この樹脂流通路の前端開口部から溶融状態の熱可塑性樹脂を円筒状に押出発泡することができるように構成されている。
【００１９】
さらに、前記サーキュラー金型２の外側金型部材２１の前方には、外側冷却部材３が配設されている。外側冷却部材３は図１に示されるように、前後に移動するように構成されており、発泡シートを成形する際には、外側冷却部材３はサーキュラー金型２の押出口近くに設置されて、外側から押し出された円筒状の発泡材を冷却する。
【００２０】
この外側冷却部材３は正面円環状に形成され、その内周面には外側冷却風吹き付け口（図示せず）が円環状に形成されており、この外側冷却風吹き付け口を前記サーキュラー金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの外周面に近接させた状態で配設させて、外側冷却風吹き付け口から円筒状発泡体Ｆの外周面にその全周にわたって均一に所望風量の冷却風を吹き付けることができるように構成されている。
【００２１】
そして、前記サーキュラー金型２の内側金型部材２２の前方には、内側冷却部材４が配設されている。この内側冷却部材４は、後端から前端に向かって徐々に拡径してなる円錐台形状に形成されており、周壁面後端部には、サーキュラー金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの内周面にその全周にわたって所望風量の冷却風を均一に吹き付けるための内側冷却風吹き付け口４１が円環状に形成されている（図５参照）。
【００２２】
さらに、前記内側冷却部材４の前部には、冷却風供給管４２が連結、連通されており、この冷却風供給管４２の後端部を内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１に連通させている。通気管４６に接続された冷却風供給装置（図示せず）から供給された冷却風は、支持管４４と冷却風供給管４７の間を通って、冷却風供給管４２から内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１に供給されている。
【００２３】
内側金型２２の前端部は、内側冷却部材４の後端面に形成された突部４３に係合して、その突部４３を外側からチャック機構で締め付けて、内側金型部材２２と内側冷却部材４との距離を調節して固定できるようになっている。
【００２４】
また、サーキュラー金型２の前方には、マンドレルコア５が配設されており、このマンドレルコア５は、その外径が後方から前方に向かって徐々に縮径し、かつ外周面が全面的に平滑な状態に形成されている。なお、マンドレルコア５を押出方向に直交する面で切断した際の外形形状は円形状に形成されている。
【００２５】
さらに、マンドレルコア５には、前後方向に貫通するように通気孔５１、５２が配設されており、この通気孔５１、５２を通じて、サーキュラー金型２とマンドレルコア５との間における円筒状発泡体内を大気中に開放することによって、円筒状発泡体の形状を制御している。
【００２６】
そして、前記マンドレルコア５の前方には、マンドレルコア５から送り出された円筒状発泡体Ｆを押出方向に連続的に切断し展開するための切断部材６が配設されている（図２）。切断部材６の前方には、円筒状発泡体Ｆを展開することにより形成された熱可塑性樹脂発泡シートＳを連続的に巻き取るための巻取り装置７（図６参照）が配設されている。
【００２７】
マンドレル１は門型支柱１１の中央で上から吊下げる形で支持されており、展開された熱可塑性樹脂発泡シートＳは門型支柱１１の間を通って前方の巻取り装置７に向かう。
【００２８】
つぎに、前記熱可塑性樹脂発泡シートＳの製造装置を用いて熱可塑性樹脂発泡シートＳを製造する要領について説明する。先ず、前記押出機Ｍに熱可塑性樹脂を押出機Ｍに供給して溶融、混練すると共に、前記押出機Ｍ内の溶融状態の熱可塑性樹脂中に発泡剤を圧入した上で押出機Ｍの先端（前端）に取り付けられたサーキュラー金型２から円筒状に押出発泡する。
【００２９】
なお、前記熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、たとえば、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、スチレン−エチレン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のポリスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂等が挙げられ、それらのなかでもポリスチレン系樹脂が好ましい。
【００３０】
また、前記発泡剤としては、熱可塑性樹脂発泡シートの製造に従来から用いられているものであれば、特に限定されず、たとえば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類；シクロペンタン、シクロブタン等の脂肪族環化水素類；トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタン、メチルクロライド、メチレンクロライド、エチルクロライド等のハロゲン化炭化水素類等の物理発泡剤が挙げられる。
【００３１】
そして、押出機Ｍの先端に取り付けられたサーキュラー金型２から円筒状発泡体Ｆを押出発泡すると共に、この円筒状発泡体を徐々に拡径させながらマンドレルコア５に連続的に供給する。
【００３２】
この時、前記サーキュラー金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの内周面に、その周方向の全周にわたって内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１から冷却風を吹き付けて円筒状発泡体Ｆを内側から均一に冷却する。
【００３３】
前記内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１から円筒状発泡体Ｆの内周面に吹き付ける冷却風の風量（内側風量）は、小さいと、円筒状発泡体Ｆの内周面を充分に冷却させることができず、マンドレルコア５との摺接によって欠陥気泡が多数発生し、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレルコア摺接面における機械的強度が低下するので、０．１５ｍ3／ｍ2以上に限定されるが、大きすぎると、熱可塑性樹脂発泡シートＳの厚みが不均一となったり、或いは、円筒状発泡体Ｆを冷却し過ぎてしまって拡径させる際に破れなどを生じることがあるので、０．１５〜０．３８ｍ3／ｍ2が好ましい。
【００３４】
また、前記内側冷却部材４の内側冷却風吹き付け口４１から円筒状発泡体Ｆの内周面に吹き付ける冷却風の温度は、高いと、円筒状発泡体Ｆを充分に冷却させることができず、マンドレルコア５の外周面との摺接によって欠陥気泡が多数発生し、熱可塑性樹脂発泡シートのマンドレルコア摺接面における機械的強度が低下することがあり、また、低いと、円筒状発泡体Ｆを冷却し過ぎてしまって拡径させる際に破れなどを生じることがあるので、サーキュラー金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの温度よりも２０〜１４０℃低いことが好ましく、５０〜１３０℃低いことがより好ましい。
【００３５】
前記円筒状発泡体Ｆの内側からの冷却と同時に、前記サーキュラー金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの外周面にその周方向の全周にわたって外側冷却部材３の外側冷却風吹き付け口から冷却風を吹き付けて円筒状発泡体Ｆを外側から均一に冷却する。なお、本実施の形態１では、円筒状発泡体Ｆの外周面に冷却風を吹き付けて、円筒状発泡体Ｆを外側から冷却しているが、円筒状発泡体Ｆの外周面に冷却風を吹き付けることなく自然冷却によってもよい。
【００３６】
前記外側冷却部材３の外側冷却風吹き付け口３１から円筒状発泡体Ｆの外周面に吹き付ける冷却風の風量（外側風量）は、小さいと、熱可塑性樹脂発泡シートＳを成形して得られる成形品の強度が不足したり或いは熱可塑性樹脂発泡シートＳの脆性が低下することがあり、また、大きいと、円筒状発泡体Ｆを冷却し過ぎてしまって拡径させる際に破れなどを生じることがあるので、０．０５〜０．３８ｍ3／ｍ2が好ましく、０．１０〜０．３４ｍ3／ｍ2がより好ましい。
【００３７】
また、前記外側冷却部材３の外側冷却風吹き付け口３１から円筒状発泡体Ｆの外周面に吹き付ける冷却風の温度は、高いと、円筒状発泡体Ｆを充分に冷却させることができないことがあり、また、低いと、円筒状発泡体Ｆを冷却し過ぎてしまって拡径させる際に破れなどを生じることがあるので、サーキュラー金型２から押出発泡された直後の円筒状発泡体Ｆの温度よりも２０〜１４０℃低いことが好ましく、５０〜１３０℃低いことがより好ましい。
【００３８】
つぎに、上述の如くして冷却風を吹き付けることによって冷却された円筒状発泡体Ｆを徐々に拡径させつつマンドレルコア５に供給する。しかるに、円筒状発泡体Ｆの内周面に冷却風を吹き付けることによって円筒状発泡体Ｆの内面の冷却を強くしていることから、円筒状発泡体Ｆの内面には、低発泡倍率で強度の強い表面層がより厚みを持たせた状態に形成されていると共に、前記マンドレルコア５は、その外径が後端から前端になるにしたがって徐々に縮径した状態となっている。
【００３９】
したがって、円筒状発泡体Ｆは、マンドレルコア５によって冷却されるにつれて徐々に縮径すると共に弾性が低くなるものの、上述のように、円筒状発泡体Ｆの内面に形成された強度の強い表面層の存在と、マンドレルコア５の外径を前方になるにしたがって縮径することに起因したマンドレルコア５の外周面と円筒状発泡体Ｆの内周面との間の摺接摩擦の軽減との相乗効果によって、円筒状発泡体Ｆにおけるマンドレルコア摺接面（内周面）の表面に存在する気泡が破れたり或いは変形したりするのを概ね防止している。
【００４０】
そして、マンドレルコア５から連続的に前方に送り出された円筒状発泡体Ｆは、切断部材６によって押出方向に連続的に内外面間にわたって切断された上で展開されて熱可塑性樹脂発泡シートＳとされて巻取り装置７に連続的に巻き取られる。
【００４１】
本実施の形態では、マンドレルコア５に対して、内側冷却部材４と冷却風供給管４２が軸方向に可動するように構成されている。図３は、内側冷却部材４が、マンドレルコア５からやや距離をおいた状態を示す。図４は、内側冷却部材４と冷却風供給管４２が最もマンドレルコア５に近づいた状態を示す。
【００４２】
図３および４に示すように、冷却風供給管４２が固定されている支持管４４の前方（発泡シートが進む方向）先端にはコイルバネ４５が取り付けられており、冷却風供給管４２を冷却風吹き付け口の方向に付勢している。図２をもう一度参照すると、マンドレル１を支持する架台はレール１７の上を前後に動くようになっており、マンドレル１全体は、フック１２によって前方に動かないように止められている。前記コイルバネ４５が伸びる力で冷却風吹き出し口を金型に押し付けることによって、マンドレル１全体は前方に付勢されているが、フック１２によって係止されているので、内側冷却部材４とマンドレルコア５とは所定の距離に保たれる。フック１２を係止している係止部材１３は、ネジが周囲に形成されたネジ軸１４に固定されており、ネジ軸１４は固定されたナット１５に螺合している。ネジ軸１４に取り付けられたハンドル１６を回転させることによって、ネジ軸１４は前後に動き、それにつれて係止部材１３が前後に動く。したがって、フック１２の係止される位置はハンドル１６を回転することによって、前後に変化する。その結果、ハンドル１６を回転することによって、内側冷却部材４とマンドレルコア５の距離を調節することができる。
【００４３】
また、内側金型部材２２の中央前端に形成されたチャック機構によって、内側金型部材２２を内側冷却部材４の後端に形成された突部４３に固定する。内側金型部材２２と内側冷却部材４の距離は固定位置を前後することによって、調節可能である。
【００４４】
このように、内側金型部材２２と内側冷却部材４との距離、および内側冷却部材４とマンドレルコア５との距離を一定の範囲で任意に調節して固定することができる。
【００４５】
その結果、成形する熱可塑性樹脂、発泡率およびシートの厚さに応じて、内側金型部材２２と内側冷却部材４との距離、および内側冷却部材４とマンドレルコア５との距離を最適な位置に調節することができ、円筒状発泡体Ｆのドローダウンを防止して、発泡シートの全幅にわたって均一な厚みの熱可塑性樹脂発泡シートを得ることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態１では、内側冷却部材４とマンドレルコア５との位置を調節する手段として、冷却風供給管４２を付勢する手段およびフック１２と係止部材１３を使用したが、本発明はこれらの方法に限定されるものではなく、内側冷却部材４または冷却風供給管４２とマンドレルコア５とが任意の位置で固定される機構、たとえば、マンドレルコア５の後端に形成した締め付け部材と、マンドレル１全体をレール１７上に固定するブレーキ装置などであってもよい。
【００４７】
また、冷却風供給管４２を付勢する手段として、本実施の形態１ではコイルバネ４５を使用したが、本発明はコイルバネ４５に限定されるものではなく、油圧、空気圧、またはボールネジと電動機の組み合わせなどであってもよい。そして、フック１２の係止部材１３の前後調節機構を電動機とボールネジおよび位置検出センサーで構成することによって、内側冷却部材４とマンドレルコア５との軸方向の位置をコンピュータ制御することが可能である。
【００４８】
実施の形態２
つぎに、さらに別の実施の形態について図５を参照して説明する。本実施の形態２は、実施の形態１に加えてマンドレルコア５の外周面内側に冷却手段を設けた構成となっている。
【００４９】
図５はマンドレルコア５の外周面内側に設けられた冷却用の媒体流路５３の一例を示す断面図である。マンドレルコア５の前端に冷却媒体の流入口５４と流出口５５とを設ける。図５では便宜上、通気孔５２とは別に設けることを示すために、流入口５４と流出口５５を１箇所に記載している。マンドレルコア５の外周面内側には、螺旋状の冷却媒体流路５３が形成されている。図５はその断面形状を示している。図５ではマンドレルコア５の上側と下側で冷却媒体流路５３の断面が互い違いになっており、冷却媒体流路５３が螺旋状に形成されていることが示されている。
【００５０】
流入口５４からはいった冷却媒体は管（図示せず）を通じて、マンドレルコア５に形成された媒体流路５３の導入口５６（図５では下側）に導かれる。冷却媒体は螺旋状の媒体流路５３を通って、媒体流路５３の導出口５７（図５では上側）から管（図示せず）を通じて、流出口５５から外へ吐出される。冷却媒体は外部に置かれた冷却機（図示せず）で所定の温度に冷却されたのち、ポンプ（図示せず）でふたたび流入口５４に送られる。冷却媒体を適当な比熱を有する流体、たとえば水として、流入する温度と流量を適当に制御することによって、マンドレルコア５の表面を、成形する熱可塑性樹脂発泡シートＳに合わせた最適な温度に保つことができる。その結果、マンドレルコア５におけるドローダウンを防止することができる。また、マンドレルコア５の外周面との摺接によって欠陥気泡が多数発生したり、熱可塑性樹脂発泡シートＳのマンドレルコア摺接面における機械的強度が低下することを回避して、熱可塑性樹脂発泡シートＳを成形して得られる成形品の強度が不足したり、あるいは熱可塑性樹脂発泡シートＳの脆性が低下することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明のマンドレルの一実施の形態を示す平面図である。
【図２】図１に示すマンドレルの側面図である。
【図３】図１のマンドレルにおいて、内側冷却部材がマンドレルコアから距離をとって、内側冷却風吹き付け口と冷却風供給管とが固定されている状態を示す図である。
【図４】図１のマンドレルにおいて、内側冷却部材と冷却風供給管とが、マンドレルコアに最も近づいた状態を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるマンドレルコアの外周面内側に設けられた冷却用の媒体流路の一例を示す断面図である。
【図６】一般的な熱可塑性樹脂発泡シートの製造装置を示した模式側面図である。
【符号の説明】
【００５２】
Ｓ  熱可塑性樹脂発泡シート
Ｆ  円筒状発泡体
Ｍ  押出機
１  マンドレル
２  サーキュラー金型
３  外側冷却部材
４  内側冷却部材
５  マンドレルコア
６  切断部材
７  巻取り装置
１１  門型支柱
１２  フック
１３  係止部材
１４  ネジ軸
１５  ナット
１６  ハンドル
１７  レール
２１  外側金型部材
２２  内側金型部材
４１  内側冷却風吹き付け口
４２、４７  冷却風供給管
４３  突部
４４  支持管
４５  コイルバネ
４６  通気管
５１、５２  通気孔
５３  媒体流路
５４  流入口
５５  流出口
５６  導入口
５７  導出口
【図１】
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【図２】
2006130887.tif 000004
【図３】
2006130887.tif 000005
【図４】
2006130887.tif 000006
【図５】
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【図６】
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