(57)【要約】【課題】  簡易な構成によって、微細かつ均一なセルのマイクロセルラーフォームを、任意の形状で、かつ高発泡倍率で発泡押出成形することのできる、押出ダイ、その押出ダイが装着されている発泡押出成形装置、さらには、その発泡押出成形装置が用いられる発泡押出成形方法を提供すること。【解決手段】  タンデム型発泡押出成形装置１の押出ダイ４において、成形材料（溶融樹脂）を通過させながら所定形状に賦形する賦形部４４に、押出方向（厚さ方向）を貫通する多数の丸孔からなる通過孔４５を、成形材料（溶融樹脂）を賦形する形状に対応する矩形状（長方形状）となるように、千鳥状に整列状態で形成する。【選択図】  図４
2006102959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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る押出ダイであって、
前記溶融樹脂を通過させながら所定形状に賦形する賦形部を備え、
前記賦形部には、前記溶融樹脂の通過方向に沿って形成され、前記溶融樹脂を賦形する形状に整列状態で配置される複数の通過孔が、設けられていることを特徴とする、押出ダイ。
【請求項２】
前記通過孔が、直径０．３〜２．０ｍｍの丸孔、および／または、幅３〜１００ｍｍ高さ０．３〜１．０ｍｍのスリットであることを特徴とする、請求項１に記載の押出ダイ。
【請求項３】
互いに隣接する前記通過孔の間隔が、１．０〜７．０ｍｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の押出ダイ。
【請求項４】
各前記通過孔は、前記溶融樹脂の通過方向に対して直交する開口断面積が前記溶融樹脂の通過方向において略同一である中央通過部と、前記中央通過部の上流側において前記中央通過部と連通し、前記中央通過部から上流側に向かって前記開口断面積が次第に大きくなるように形成される上流側通過部と、前記中央通過部の下流側において前記中央通過部と連通し、前記中央通過部から下流側に向かって前記開口断面積が次第に大きくなるように形成される下流側通過部と、を備えていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の押出ダイ。
【請求項５】
前記中央通過部の前記溶融樹脂の通過方向の長さが、１０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の押出ダイ。
【請求項６】
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、請求項１ないし５のいずれかに記載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。
【請求項７】
請求項６に記載の発泡押出成形装置を用いて、不活性流体が混合された溶融樹脂を、平均流速０．０２〜０．５ｍ／秒で押し出すことを特徴とする、発泡押出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出ダイ、発泡押出成形装置および発泡押出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、熱可塑性樹脂を、発泡押出成形装置を用いて発泡押出成形する方法において、環境にやさしいクリーンな炭酸ガスや窒素ガスなどの不活性流体を、発泡剤として用いて、微細なセルからなるマイクロセルラーフォームを成形する方法が、種々検討されている。
たとえば、国際公開第９９／３２５４４号パンフレット（特許文献１）には、熱可塑性樹脂を押出機のバレル内で溶融させるとともに、発泡剤としての超臨界流体をポートからバレル内に導入し、溶融された熱可塑性樹脂に超臨界流体を溶解させた後、ダイを通過させるときに急激に圧力降下させて、超臨界流体を発泡させ、マイクロセルラーフォームを製造することが記載されている。
【特許文献１】国際公開第９９／３２５４４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、微細なセルのマイクロセルラーフォームを、高発泡倍率で発泡押出成形するには、ダイを通過させるときの圧力降下速度を高めて、気泡核の形成速度を速くする必要がある。気泡核の形成速度を速くすれば、短時間で多数の気泡核を形成することができ、より微細なセルを形成できるからである。圧力降下速度は、熱可塑性樹脂の押出量、ダイの吐出口の断面積および通過部長さ（ダイ厚み）に関係する。熱可塑性樹脂の押出量に対して、ダイの吐出口の断面積が小さいと、圧力降下速度は高くなる。
【０００４】
しかし、Ｔダイやサーキュラーダイなどの従来公知のダイでは、圧力降下速度を高くするためには、ダイの吐出口の断面積を小さくする必要があり、厚みのあるマイクロセルラーフォームを成形することが困難である。
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、微細かつ均一なセルのマイクロセルラーフォームを、任意の形状で、かつ高発泡倍率で発泡押出成形することのできる、押出ダイ、その押出ダイが装着されている発泡押出成形装置、さらには、その発泡押出成形装置が用いられる発泡押出成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の押出ダイは、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る押出ダイであって、前記溶融樹脂を通過させながら所定形状に賦形する賦形部を備え、前記賦形部には、前記溶融樹脂の通過方向に沿って形成され、前記溶融樹脂を賦形する形状に整列状態で配置される複数の通過孔が、設けられていることを特徴としている。
【０００６】
この押出ダイでは、発泡押出成形装置から押し出される溶融樹脂が、賦形部において、複数の通過孔を通過する。そして、溶融樹脂には、各通過孔を通過するときに、剪断力が加えられるので、その結果、溶融樹脂において多数の気泡核の形成を促進することができる。また、複数の通過孔は、溶融樹脂を賦形する形状に整列状態で配置されているので、溶融樹脂が通過する総断面積を、従来公知のダイと同じように維持することができながら、溶融樹脂に均一に剪断力を加えることができる。そのため、気泡核を均一に形成することができる。その結果、簡易な構成により、微細かつ均一なセルのマイクロセルラーフォームを、高発泡倍率で発泡押出成形することができる。また、この押出ダイでは、複数の通過孔を、溶融樹脂を賦形する任意の形状に整列させることができるので、任意の形状のマイクロセルラーフォームを発泡押出成形することができる。
【０００７】
また、本発明の押出ダイでは、前記通過孔が、直径０．３〜２．０ｍｍの丸孔、および／または、幅３〜１００ｍｍ高さ０．３〜１．０ｍｍのスリットであることが好適である。
通過孔を上記のサイズとすれば、各通過孔での剪断力を大きくすることができながら、各通過孔での溶融樹脂の円滑な通過を確保することができる。
【０００８】
また、本発明の押出ダイでは、互いに隣接する前記通過孔の間隔が、１．０〜７．０ｍｍであることが好適である。
互いに隣接する前記通過孔の間隔を上記のサイズとすれば、溶融樹脂の通過方向と直交する開口断面方向において、隙間なく、均一なセルのマイクロセルラーフォームを発泡押出成形することができる。
【０００９】
また、本発明の押出ダイでは、各前記通過孔は、前記溶融樹脂の通過方向に対して直交する開口断面積が前記溶融樹脂の通過方向において略同一である中央通過部と、前記中央通過部の上流側において前記中央通過部と連通し、前記中央通過部から上流側に向かって前記開口断面積が次第に大きくなるように形成される上流側通過部と、前記中央通過部の下流側において前記中央通過部と連通し、前記中央通過部から下流側に向かって前記開口断面積が次第に大きくなるように形成される下流側通過部と、を備えていることが好適である。
【００１０】
各通過孔を上記の形状に形成することで、各通過孔において、溶融樹脂を上流側通過部から流入させやすく、また、下流側通過部から流出させやすくすることができながら、中央通過部において、溶融樹脂に確実な剪断力を加えることができる。
また、本発明の押出ダイでは、前記中央通過部の前記溶融樹脂の通過方向の長さが、１０ｍｍ以下であることが好適である。
【００１１】
中央通過部の溶融樹脂の通過方向の長さが、１０ｍｍ以下であると、気泡の適度の成長により、微細かつ均一なセルのマイクロセルラーフォームを形成することができる。
また、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、本発明の押出ダイが装着されていることを特徴としている。
【００１２】
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、本発明の押出ダイが装着されているので、簡易な構成により、任意の形状で、微細かつ均一なセルのマイクロセルラーフォームを、高発泡倍率で発泡押出成形することができる。
【００１３】
また、本発明の発泡押出成形方法では、本発明の発泡押出成形装置を用いて、不活性流体が混合された溶融樹脂を、平均流速０．０２〜０．５ｍ／秒で押し出すことを特徴としている。
このように、不活性流体が混合された溶融樹脂を、平均流速０．０２〜０．５ｍ／秒で押し出すことにより、効率よく、微細かつ均一なセルのマイクロセルラーフォームを、高発泡倍率で発泡押出成形することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の押出ダイが装着される本発明の発泡押出成形装置によれば、簡易な構成により、任意の形状で、微細かつ均一なセルのマイクロセルラーフォームを、高発泡倍率で発泡押出成形することができる。
また、本発明の発泡押出成形方法によれば、効率よく、微細かつ均一なセルのマイクロセルラーフォームを、高発泡倍率で発泡押出成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
押出口２７には、後述するプレーカープレート３６が嵌合する、押出方向上流側に向かって窪む凹部３５が形成されている。また、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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（上記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、５〜３０ＭＰａ、好ましくは、８〜２０ＭＰａ）となるように、絞り１９の進退動作を制御する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、０．０１〜１０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、０．１〜１０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、０．０４〜４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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
また、この第２押出機８のシリンダ２２内は、上記した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、上記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、４〜２５ＭＰａ、好ましくは、８〜２０ＭＰａに設定されている。
【００３８】
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。
【００３９】
なお、スクリュー２３の制御により、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す成形材料（溶融樹脂）の平均流速を、０．０２〜０．５ｍ／秒に設定する。成形材料（溶融樹脂）を平均流速０．０２〜０．５ｍ／秒で押し出すことにより、効率よく、微細かつ均一なセルのマイクロセルラーフォームを、高発泡倍率で発泡押出成形することができる。
【００４０】
図２は、押出ダイ４の要部拡大図、図３は、ダイプレート３６の正面図、図４は、ダイプレート３６の断面図である。
この押出ダイ４は、図２に示すように、プレーカープレート３６、アダプタ３７、ダイプレート３８およびプレート押さえ３９を備えている。
プレーカープレート３６は、厚板円板状をなし、押出方向（厚さ方向）を貫通する蜂巣状の小孔が形成されており、押出口２７から押し出される超臨界流体が溶解されている成形材料（溶融樹脂）の不規則な流れを、押出方向に沿う流れに整流する。
【００４１】
アダプタ３７は、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と、プレーカープレート３６が嵌合する、押出方向下流側に向かって窪む凹部４１とが形成されている。また、押出方向下流側には、ダイプレート３８が嵌合する、押出方向上流側に向かって窪む凹部４２が形成されている。
【００４２】
また、アダプタ３７には、押出方向上流側の凹部４１と押出方向下流側の凹部４２とを連通する連通孔４３が形成されている。この連通孔４３は、押出方向上流側端部が広口に形成され、その押出方向上流側端部から押出方向途中部に向かって次第に狭口となり、押出方向途中部から押出方向下流側端部までが同一の大きさに形成されている。なお、連通孔４３の下流側端部は、後述するダイプレート３８の賦形部４４の外形形状に対応する大きさで、略矩形状に形成されている。
【００４３】
そして、プレーカープレート３６およびアダプタ３７は、プレーカープレート３６を、押出口２７の凹部３５とアダプタ３７の凹部４１との間に嵌合させ、アダプタ３６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３６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。
【００４４】
ダイプレート３８は、厚板円板状をなし、成形材料（溶融樹脂）を通過させながら所定形状に賦形する賦形部４４を備えている。この賦形部４４は、図３に示すように、ダイプレート３８の正面視中央部において、成形材料（溶融樹脂）を賦形する形状に対応する矩形状（長方形状）の領域として形成されている。そして、この賦形部４４には、押出方向（厚さ方向）に貫通する多数の丸孔からなる通過孔４５が形成されている。多数の通過孔４５は、賦形部４４において、成形材料（溶融樹脂）を賦形する形状に対応する矩形状（長方形状）となるように、千鳥状に整列状態で配置されている。
【００４５】
また、各通過孔４５には、図４に示すように、押出方向（厚さ方向）途中に形成される中央通過部４６と、押出方向（厚さ方向）上流側端部に形成される上流側通過部４７と、押出方向（厚さ方向）下流側端部に形成される下流側通過部４８とが、押出方向（厚さ方向）に沿って連通するように形成されている。
中央通過部４６は、押出方向（成形材料（溶融樹脂）の通過方向）に対して直交する開口断面積が押出方向において略同一となるように形成されている。
【００４６】
上流側通過部４７は、中央通過部４６の押出方向上流側において中央通過部４６と連通し、中央通過部４６から押出方向上流側に向かって開口断面積が次第に大きくなるように円錐形状に形成され、押出方向上流側端部が開放されている。
下流側通過部４８は、中央通過部４６の押出方向下流側において中央通過部４６と連通し、中央通過部４６から押出方向下流側に向かって開口断面積が次第に大きくなるように円錐形状に形成され、押出方向下流側端部が開放されている。
【００４７】
各通過孔４５を上記の形状に形成することで、各通過孔４５において、成形材料（溶融樹脂）を上流側通過部４７から流入させやすく、また、下流側通過部４８から流出させやすくすることができながら、中央通過部４６において、成形材料（溶融樹脂）に確実な剪断力を加えることができる。
また、各通過孔４５の中央通過部４６における直径Ｄは、０．３〜２．０ｍｍに設定されており、互いに隣接する中央通過部４６の間隔は、１．０〜７．０ｍｍに設定されている。通過孔４５を上記の直径Ｄとすれば、各通過孔４５での剪断力を大きくすることができながら、各通過孔４５での成形材料（溶融樹脂）の円滑な通過を確保することができる。また、賦形部４４において、互いに隣接する通過孔４５の間隔を上記の間隔とすれば、成形材料（溶融樹脂）の通過方向と直交する開口断面方向において、隙間なく、均一なセルのマイクロセルラーフォームを発泡押出成形することができる。
【００４８】
また、各通過孔４５の中央通過部４６の押出方向（厚さ方向）の長さは、１０ｍｍ以下に設定されている。中央通過部４６の押出方向（厚さ方向）の長さが、１０ｍｍを超えると、剪断力による気泡の破泡、含泡が発生し、微細かつ均一なセルのマイクロセルラーフォームを成形することが困難となる場合がある。そのため、各通過孔４５の中央通過部４６の押出方向（厚さ方向）の長さを、１０ｍｍ以下に設定することにより、気泡の適度の成長により、微細かつ均一なセルのマイクロセルラーフォームを形成することができる。
【００４９】
また、上流側通過部４７および下流側通過部４８は、円錐形状の中心角θが、１０〜９０°に設定されており、ダイプレート３８の押出方向上流側面においては、各上流側通過部４７がほぼ隙間なく隣接し、ダイプレート３８の押出方向下流側面においては、各下流側通過部４８がほぼ隙間なく隣接するように、配置されている。
プレート押さえ３９は、図２に示すように、円筒状をなし、押出方向上流側には、ダイプレート３８が嵌合する、押出方向下流側に向かって窪む凹部４９が形成されている。また、押出方向下流側には、押出方向上流側に向かって円錐形状に窪む開放口５０が形成されている。
【００５０】
また、プレート押さえ３９には、押出方向上流側の凹部４９と押出方向下流側の開放口５０とを連通する連通孔５１が形成されている。この連通孔５１は、ダイプレート３８の賦形部４４の外形形状に対応するように、略矩形状に形成されている。
そして、ダイプレート３８およびプレート押さえ３９は、ダイプレート３８を、アダプタ３７の凹部４２とプレート押さえ３９の凹部４９との間に嵌合させ、プレート押さえ３９を、アダプタ３７と当接させた状態で、プレート押さえ３９とアダプタ３７とを図示しないねじにより固定することによって、アダプタ３７に固定されている。
【００５１】
そして、このように組み付けられた押出ダイ４は、図１に示すように、ＣＰＵ５によって、押出ダイ４に流入されてきた成形材料（溶融樹脂）の結晶化温度、つまり、その状態から結晶化を生じる温度（すなわち、その状態から固化する固化温度と言い換えることもできる。）よりも、０．５〜５０℃高い温度、好ましくは、０．５〜２０℃高い温度に温度制御されている。
【００５２】
なお、押出ダイ４の温度が、これより低いと、ダイプレート３８の各通過孔４５内において、成形材料（溶融樹脂）が固化する場合があり、また、これにより高いと、成形材料（溶融樹脂）の粘度が低くなりすぎて、気泡核が急激に成長し、その気泡が破泡する場合がある。
また、このような成形材料（溶融樹脂）の結晶化温度は、成形材料や超臨界流体の種類、あるいは、超臨界流体の成形材料に対する配合量、さらには、成形材料の溶融状態などにより異なるが、たとえば、超臨界流体を溶解した成形材料（溶融樹脂）の固化温度を測定することにより、求めることができる。
【００５３】
また、この押出ダイ４では、ダイプレート３８の各通過孔４５の通過前後の圧力差が４〜２５ＭＰａ、好ましくは、６〜２０ＭＰａとなるように設定されている。圧力差が、これにより低いと、セル密度が低く、セル径が大きくなり、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り、これにより高いと、過度の剪断力により破泡する場合がある。
【００５４】
そして、押出口２７から押出ダイ４に向かって連続的に押し出された成形材料（溶融樹脂）は、まず、プレーカープレート３６を通過する。成形材料（溶融樹脂）は、プレーカープレート３６の通過途中で、その不規則な流れが、押出方向に沿う流れに整流される。
次いで、整流された成形材料（溶融樹脂）は、アダプタ３７の連通孔４３に流入され、その連通孔４３からダイプレート３８の賦形部４４に向かって流出される。
【００５５】
そして、賦形部４４において、成形材料（溶融樹脂）は、各通過孔４５を通過する。このとき、成形材料（溶融樹脂）には、各通過孔４５において剪断力が加えられるので、その剪断力により、本来、安定核の大きさまで成長できない未臨界気泡の成長が促進され、安定気泡になり、気泡核の成長が促進される。そして、この賦形部４４では、成形材料（溶融樹脂）が、多数の通過孔４５に分散することにより、成形材料（溶融樹脂）に加わる剪断力が均一に増大して、気泡核の成長の促進効果が増大する。その結果、後述するように、圧力降下速度（減圧速度）が低い場合でも、微細かつ均一なセルのマイクロセルラーフォームを成形することができる。
【００５６】
また、多数の通過孔４５は、成形材料（溶融樹脂）を賦形する矩形状に整列状態で配置されているので、成形材料（溶融樹脂）が通過する総断面積を、従来公知のダイと同じように維持することができながら、成形材料（溶融樹脂）には、均一に剪断力が加えられ、気泡核が均一に形成される。
そして、その後、賦形部４４の各通過孔４５を通過した成形材料（溶融樹脂）は、プレート押さえ３９の連通孔５１に流入した後、開放口５０から大気に吐出される。すると、成形材料（溶融樹脂）には、賦形部４４において、多数の気泡核の形成が均一に促進されているので、ダイプレート３８の各通過孔４５の通過前後の圧力差によって圧力が急激に低下して、超臨界流体が過飽和状態となると、それとともに、賦形部４４において形成された多数の気泡核が均一に成長することにより、多数の微細なセルが均一に生成し、これによって、簡易な構成により、微細かつ均一なセルを有するマイクロセルラーフォームを、高発泡倍率で発泡押出成形することができる。
【００５７】
また、この押出ダイ４では、多数の通過孔４５を、成形材料（溶融樹脂）を賦形する任意の形状に整列させることができるので、上記のように、厚みある断面矩形状など、マイクロセルラーフォームを任意の形状で、発泡押出成形することができる。
このようにして成形されたマイクロセルラーフォームは、たとえば、その平均セル径が、たとえば、１００μｍ以下、好ましくは、３０μｍ以下、セル密度が、たとえば、１．８×１０6個／ｃｍ3以上の高発泡倍率の発泡成形体として得ることができる。
【００５８】
なお、上記の説明では、ダイプレート３８の賦形部４４に、押出方向（厚さ方向）を貫通する多数の丸孔からなる通過孔４５を形成したが、通過孔４５の形状は、特に制限されず、たとえば、図５に示すように、多数のスリットからなる通過孔４５を形成してもよい。すなわち、図５では、多数の通過孔４５は、押出方向と直交する一定方向に延び、隙間の狭い長方形状のスリットとして、矩形状の領域とされた賦形部４４に、千鳥状に整列状態で配置されている。
【００５９】
また、図５において、各通過孔４５の幅（長手方向の長さ）Ｗは、３〜１００ｍｍで、高さ（長手方向に直交する方向の長さ）Ｈは、０．３〜１．０ｍｍに設定されている。また、高さ方向（長手方向に直交する方向）において、互いに隣接する間隔は、１．０〜７．０ｍｍに設定されている。通過孔４５を上記の幅Ｗおよび高さＨとすれば、各通過孔４５での剪断力を大きくすることができながら、各通過孔４５での成形材料（溶融樹脂）の円滑な通過を確保することができる。また、賦形部４４において、互いに隣接する通過孔４５の間隔を上記の間隔とすれば、成形材料（溶融樹脂）の通過方向と直交する開口断面方向において、隙間なく、均一なセルのマイクロセルラーフォームを発泡押出成形することができる。
【００６０】
さらに、図６に示すように、幅方向において互いに隣接するスリットの間に丸孔を設けて、通過孔４５を、多数のスリットと丸孔とから形成してもよい。
なお、以上の説明では、本発明の発泡押出成形装置を、上記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。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】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２】図１に示すタンデム型発泡押出成形装置の押出ダイの要部拡大図である。
【図３】図２に示す押出ダイのダイプレートの正面図である。
【図４】図３におけるダイプレートの断面図（Ａ−Ａ線断面図）である。
【図５】ダイプレートの他の実施形態（通過孔がスリット）の正面図である。
【図６】ダイプレートの他の実施形態（通過孔が丸孔とスリット）の正面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１    タンデム型発泡押出成形装置
２    押出機
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
４４  賦形部
４５  通過孔
４６  中央通過部
４７  上流側通過部
４８  下流側通過部
【図１】
2006102959.tif 000003
【図２】
2006102959.tif 000004
【図３】
2006102959.tif 000005
【図４】
2006102959.tif 000006
【図５】
2006102959.tif 000007
【図６】
2006102959.tif 000008