(57)【要約】【課題】熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱可塑性樹脂を用いた押出成形方法において、成形速度を速めることができる無発泡成形物の押出成形方法を提供する。【解決手段】  熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱可塑性樹脂を材料に用いて無発泡の成形物を成形するための押出成形方法であり、上記熱可塑性樹脂の加熱溶融物を押出機及びダイから押し出した後に、該押し出された加熱軟化状態の成形物を、−１０〜１０℃の温度に保持された不凍液が冷媒として送通されるサイジング装置の導入路に導入し、該導入路の周面を冷却面として、該冷却面に加熱軟化状態の成形物を接触させて所定の寸法に規制しつつ冷却固化し、このようにして冷却固化した成形物を引出ロールによって引っ張って該サイジング装置から引き出す。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱可塑性樹脂を材料に用いて無発泡の成形物を成形するための押出成形方法であり、
上記熱可塑性樹脂の加熱溶融物を押出機及びダイから押し出した後に、
該押し出された加熱軟化状態の成形物を、−１０〜１０℃の温度に保持された不凍液が冷媒として送通されるサイジング装置の導入路に導入し、
該導入路の周面を冷却面として、該冷却面に加熱軟化状態の成形物を接触させて所定の寸法に規制しつつ冷却固化し、
このようにして冷却固化した成形物を引出ロールによって引っ張って該サイジング装置から引き出す
ことを特徴とする無発泡成形物の押出成形方法。
【請求項２】
熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱可塑性樹脂を材料に用いて無発泡の成形物を成形するための押出成形方法であり、
上記熱可塑性樹脂の加熱溶融物を押出機及びダイから押し出した直後に、
該押し出された加熱軟化状態の成形物を、１０〜１２℃の温度に保持されたチラー水が冷媒として送通されているサイジング装置の第１導入路に導入し、
該第１導入路の周面を一次冷却面として、該一次冷却面に加熱軟化状態の成形物を接触させて所定の寸法に規制しつつ一次冷却を行い、
該一次冷却を行った後で未固化状態の成形物を、−１０〜１０℃の温度に保持された不凍液が冷媒として送通されているサイジング装置の第２導入路に導入し、
該第２導入路の周面を二次冷却面として、該二次冷却面に未固化状態の成形物を接触させて冷却固化し、
このようにして冷却固化した成形物を引出ロールによって引っ張って該第２導入路から引き出す
ことを特徴とする無発泡成形物の押出成形方法。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、及びポリカーボネート（ＰＣ）のうち少なくとも何れか１種である
請求項１又は請求項２に記載の無発泡成形物の押出成形方法。
【請求項４】
該成形物は肉厚が３ｍｍ以下であり、該成形物を引出ロールによって２．０ｍ／分より速く、３．０ｍ／分以下の速度で引っ張る
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の無発泡成形物の押出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性樹脂を材料とする無発泡成形物の押出成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、無発泡の樹脂成形物における成形方法の１つとして、熱可塑性樹脂を押出機に投入して加熱溶融物とし、該加熱溶融物をダイから所定形状に押し出した後に、該押し出された加熱軟化状態の成形物を引出ロールによって引っ張りながら、該ダイと引出ロールとの間で加熱軟化状態の成形物を冷却固化させるという押出成形方法が使用されている。該押出成形方法で生産能力の向上を図る場合には、主に冷却速度を向上させることで成形速度を速める方法が採用される。
特許文献１に記載の押出成形装置における押出成形品の水冷却装置では、冷媒として水を使用し、水槽内で水中を通過させることにより、加熱軟化状態の成形物を冷却固化させる直接冷却の方式を採用している。そして、該特許文献１では、単位時間当りの水の循環量を増やすとともに、該循環量の増加に伴って不均一となりがちな水槽内の水温を均一とすることで、冷却速度の向上を図っている。
特許文献２に記載の熱可塑性樹脂押出成形品の製造法と製造装置では、冷媒として水を使用し、装置内壁面を介して熱交換を行うことで加熱軟化状態の成形物を冷却固化させる間接冷却と、冷媒である水を成形物表面に直接的に接触させる直接冷却との両方式を採用している。具体的には、複数の冷却部を設け、最初の冷却部を間接冷却とし、２番目以降の冷却部を直接冷却とすることにより、冷却効率を向上させることで冷却速度の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５５８８１号公報
【特許文献２】特開２００１−１２９８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記従来の押出成形方法で直接冷却は、冷媒を成形物表面に直接的に接触させる分、間接冷却に比べて冷却速度に優れるが、例えばポリオレフィン等のような一部の熱可塑性樹脂では成形物が所望とする形状で安定せずに成形不良が起こる等のように、使用可能な樹脂が限られるという問題がある。一方で間接冷却は、使用可能な樹脂が限られるという問題はないが、冷媒に使用している水の凍結を防止するために最低温度を１０℃より高く設定する必要があることから、冷却能力に上限があり、冷却速度の向上を図りにくいという問題がある。特に、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下、つまりは熱伝導率が低い熱可塑性樹脂の場合、成形物の内部に溜まった内部熱が発散されにくく、該内部熱によって該成形物が長時間にわたって軟化状態になるため、成形不良を抑制するという観点から引出ロールによる引張速度を低速（板厚１２ｍｍの発泡成形物で毎分６ｃｍ）にしなければならず、成形速度が遅いという問題があった。
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱可塑性樹脂を用いた押出成形方法において、成形速度を速めることができる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】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の無発泡成形物の押出成形方法の発明は、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱可塑性樹脂を材料に用いて無発泡の成形物を成形するための押出成形方法であり、上記熱可塑性樹脂の加熱溶融物を押出機及びダイから押し出した後に、該押し出された加熱軟化状態の成形物を、−１０〜１０℃の温度に保持された不凍液が冷媒として送通されるサイジング装置の導入路に導入し、該導入路の周面を冷却面として、該冷却面に加熱軟化状態の成形物を接触させて所定の寸法に規制しつつ冷却固化し、このようにして冷却固化した成形物を引出ロールによって引っ張って該サイジング装置から引き出すことを要旨とする。
また請求項２に記載の無発泡成形物の押出成形方法の発明は、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱可塑性樹脂を材料に用いて無発泡の成形物を成形するための押出成形方法であり、上記熱可塑性樹脂の加熱溶融物を押出機及びダイから押し出した直後に、該押し出された加熱軟化状態の成形物を、１０〜１２℃の温度に保持されたチラー水が冷媒として送通されているサイジング装置の第１導入路に導入し、該第１導入路の周面を一次冷却面として、該一次冷却面に加熱軟化状態の成形物を接触させて所定の寸法に規制しつつ一次冷却を行い、該一次冷却を行った後で未固化状態の成形物を、−１０〜１０℃の温度に保持された不凍液が冷媒として送通されているサイジング装置の第２導入路に導入し、該第２導入路の周面を二次冷却面として、該二次冷却面に未固化状態の成形物を接触させて冷却固化し、このようにして冷却固化した成形物を引出ロールによって引っ張って該第２導入路から引き出すことを要旨とする。
本発明の押出成形方法によれば、冷媒として不凍液を用いることにより、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱可塑性樹脂であっても、加熱軟化状態の成形物を間接冷却方式で素早く冷やすことができるため、冷却時間を短くすることができる。このため、引出ロールによる引張速度を速めることが可能となり、成形速度を速めることができるようになる。
また、間接冷却方式において、まず冷媒としてチラー水を用いて冷却し、その後、冷媒として不凍液を用いて冷却固化を行うことで、成形物表面にヒケ、そり、クラック等といった成形不良が発生することを抑制することができる。
【０００６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の無発泡成形物の押出成形方法の発明において、前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、及びポリカーボネート（ＰＣ）のうち少なくとも何れか１種であることを要旨とする。
上記押出成形方法によれば、成形速度の向上が難しい熱可塑性樹脂について、成形速度を好適に速めることができる。なかでも結晶性樹脂であるＰＰは、直接冷却方式で冷却固化を行うと急冷によって分子の配向が乱れて形状が定まらなくなるため、間接冷却方式を採用しなければならないことから、本発明はＰＰを用いた押出成形方法で特に有用である。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の無発泡成形物の押出成形方法の発明において、該成形物は肉厚が３ｍｍ以下であり、該成形物を引出ロールによって２．０ｍ／分より速く、３．０ｍ／分以下の速度で引っ張ることを要旨とする。
上記押出成形方法によれば、成形物の肉厚を３ｍｍ以下とすることで成形不良の発生を防止するという観点に基づいた冷却時間の制御を好適に行うことができ、引出ロールによる引張速度を速めつつ、加熱軟化状態の成形物が過剰に引っ張られることによって成形物に残留ひずみが生じることを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱可塑性樹脂を用いた押出成形方法において、成形速度を速めることができる押出成形方法、その方法で使用するサイジング装置及びその方法で製造された押出成形物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】押出機を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を具体化した一実施形態について図面に基づき説明する。
〔熱可塑性樹脂〕
本発明では、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱可塑性樹脂を使用する。熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋを超える熱可塑性樹脂については、本発明を用いるまでもなく速い成形速度で押出成形を行うことができ、また０．２Ｗ／ｍ・Ｋを超える熱可塑性樹脂に本発明を適用した場合、却ってヒケ、そり、クラック等といった成形不良が発生してしまうおそれがある。なお、熱伝導率については、主としてＡＳＴＭ  Ｃ  １７７による一般物性値を参考とした。
熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱可塑性樹脂の具体例としては、結晶性樹脂として、ポリオレフィン類であるポリプロピレン（ＰＰ）（熱伝導率：０．１２Ｗ／ｍ・Ｋ）、ポリブテン（ＰＢ）（熱伝導率：０．１７Ｗ／ｍ・Ｋ）、等が挙げられ、非結晶性樹脂として、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）（熱伝導率：０．１９Ｗ／ｍ・Ｋ）、ポリカーボネート（ＰＣ）（熱伝導率：０．１９Ｗ／ｍ・Ｋ）、ポリスチレン（ＰＳ）（熱伝導率：０．１０８Ｗ／ｍ・Ｋ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）（熱伝導率：０．１６〜０．１７Ｗ／ｍ・Ｋ）等が挙げられる。これらの中でも、結晶性樹脂であるＰＰ、ＰＢは、直接冷却方式による冷却固化が難しいため、本発明の押出成形方法が有用となる。
【００１１】
本発明では、上記熱可塑性樹脂の新規材料（バージン材）の他に、熱可塑性樹脂の再生材料（リサイクル材）である再生熱可塑性樹脂を使用することができる。該再生熱可塑性樹脂とは、例えば熱可塑性樹脂製の包装用フィルム、包装用バッグ、包装用容器等といった上記熱可塑性樹脂からなる製品の廃棄物から夾雑物を取り除き、所望なれば種類別に分別し、そして再資源化することによって得られたものである。
【００１２】
上記再生熱可塑性樹脂は、加熱溶融の過程で分子鎖が切断されて低分子化する傾向があり、このように低分子化した場合には溶融粘度が低下し、得られる成形体の物性が劣化するおそれがあるため、物性劣化を抑制するという観点から成形体の用途に応じてゴムおよび／またはエラストマーを添加してもよい。
上記ゴムおよび／またはエラストマーとしては、例えばポリエステル、ポリアクリル酸エステル、アクリルゴム（ＡＲ），ブチルゴム、ケイ素ゴム、ウレタンゴム（ＵＲ）、フッ化物系ゴム、多硫化物系ゴム、グラフトゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリブタジエン、イソプレンゴム（ＩＲ）、ポリイソプレン、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ポリイソブチレンゴム（ＩＢＲ）、ポリブテンゴム、チオコールゴム、多硫化ゴム、ポリエーテルゴム、エピクロロヒドリンゴム、ノルボルネンターポリマー、ヒドロキシ又はカルボキシ−末端変性ポリブタジエン、部分水添スチレン−ブタジエンブロック共重合体、クロロスルホン化ゴム、イソブテン−イソプレンゴム（ＩＩＲ）、アクリレート−ブタジエンゴム（ＡＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ピリジン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム（ＳＩＲ）、スチレン−エチレン共重合体、ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレン（ＳＢＳ）、ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレン（ＳＩＳ）、ポリ（α−メチルスチレン）−ポリブタジエン−ポリ（αメチルスチレン）（α−ＭｅＳＢα−ＭｅＳ）、ポリ（αメチルスチレン）−ポリイソプレン−ポリ（α−メチルスチレン）、エチレン−プロピレン共重合体（ＥＰ），ブタジエン−スチレン共重合体（ＥＰ）、エチレン−プロピレン−エチリデン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−ブテン−１共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−エチルデンノルボルネン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジシクロペンタジエン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−１，４ヘキサジエン共重合体ゴム、エチレン−ブテン−１−エチリデンノルボルネン共重合体ゴム、エチレン−ブテン−１−ジシクロペンタジエン共重合体ゴム、エチレン−ブテン−１−１，４ヘキサジエン共重合体ゴム、アクリロニトリル−クロロプレンゴム（ＮＣＲ）、スチレン−クロロプレンゴム（ＳＣＲ）、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）共重合体、スチレン−水素添加ポリオレフィン−スチレン（ＳＥＢＳ）共重合体等のスチレン系熱可塑性エラストマーや、ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ゴム中間ブロック−スチレン共重合体等のブロック共重合体等の合成ゴムや、天然ゴムがある。また上記ゴムおよび／またはエラストマーは、軟化点が１５０℃以下のものが望ましく、またカルボキシル基を含んでいてもよく、さらに二種以上を混合使用してもよい。
【００１３】
上記エラストマーとしては、スチレン系熱可塑性エラストマーを選択することが望ましい。該スチレン系該熱可塑性エラストマーとしては、例えばスチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、スチレン−クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）共重合体、スチレン−水素添加ポリオレフィン−スチレン（ＳＥＢＳ）共重合体等がある。上記スチレン系エラストマーは、ハードセグメントとしてスチレン系重合体鎖を有し、ソフトセグメントとしてジエン系重合体鎖あるいは水素添加物の場合にはオレフィン系重合体鎖を有するので、再生熱可塑性樹脂がスチレン系樹脂であってもオレフィン系樹脂であっても相溶性を示し、またスチレン系樹脂とオレフィン系樹脂との混合物の場合には、両者の相溶化剤としても機能する。
【００１４】
更に本発明では、上記熱可塑性樹脂には、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、燐酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、ケイ藻土、ドロマイト、石膏、タルク、クレー、アスベスト、マイカ、ガラス繊維、カーボン繊維、ケイ酸カルシウム、ベンナイト、ホワイトカーボン、カーボンブラック、鉄粉、アルミニウム粉、石粉、高炉スラグ、フライアッシュ、セメント、ジルコニア粉等の無機充填材、木綿、麻、竹繊維、ヤシ繊維、羊毛、絹等の天然繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ビスコース繊維、アセテート繊維、塩化ビニル繊維、塩化ビニリデン繊維、ビニロン繊維、アセテート繊維等の有機合成繊維、アスベスト繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維、ウィスカー等の無機繊維、リンター、リネン、サイザル、木粉、ヤシ粉、クルミ粉、でん粉、小麦粉、木片、木粉、排水処理によって発生した汚泥の焼却灰等の有機充填材等の補強材を添加して形状保持性、寸法安定性、圧縮および引張強度等を向上せしめてもよい。その他顔料や染料、ＤＯＰ，ＤＢＰ等の可塑剤、酸化防止剤、帯電防止剤、結晶化促進剤、難燃剤、防炎剤、防虫剤、防腐剤、ワックス類、滑剤、老化防止剤、紫外線吸収剤等を添加してもよい。これらの成分は一種または二種以上相互に混合して添加してもよい。
難燃剤としては、例えば燐系難燃剤、窒素系難燃剤、硫黄系難燃剤、ホウ素系難燃剤、臭素系難燃剤、グアニジン系難燃剤、燐酸塩系難燃剤、燐酸エステル系難燃剤、アミノ樹脂系難燃剤等がある
【００１５】
〔押出成形装置〕
本発明の押出成形方法で使用される押出成形装置は、図１に示すように、上流側から順番に、押出機１０と、ダイ１１と、サイジング装置１２と、引出ロール１３と、を備えている。
上記押出機１０は、ホッパー２１と、シリンダー２２と、を有している。該ホッパー２１は、上記熱可塑性樹脂を材料とするペレットが投入されるものであり、該シリンダー２２の基端部に接続されることで、シリンダー２２の内部に該ペレットを送り込むように構成されている。シリンダー２２は、ペレットとして送り込まれた熱可塑性樹脂を加熱溶融状態にしてその先端から押し出すものであり、内部にはペレットを溶融し、かつダイ１１への供給量を計量するスクリュー２３が収容されている。
上記ダイ１１は、押出機１０のシリンダー２２先端から押し出された加熱溶融状態の熱可塑性樹脂を所定形状に成形するものであり、該シリンダー２２の先端に接続されている。該ダイ１１には所望する成形形状に応じた形状のスリットを有するものが使用され、加熱溶融状態の熱可塑性樹脂は該スリットを通過することで所定形状をなす加熱軟化状態の成形物とされる。例えば図１中にはダイ１１として、長四角形状のスリットを有するＴダイが描かれており、該Ｔダイを使用した場合には板状をなす成形体が成形される。なおダイ１１として、例えば円形状あるいは多角形状のスリットを有するダイを使用した場合には管状をなす成形体が成形される。
【００１６】
上記サイジング装置１２は、上記ダイ１１から押し出された加熱軟化状態の成形物を冷却固化するためのものであり、冷却盤３１によって囲まれた内側に該成形物が導入される導入路（図示略）を有している。該導入路においては、その周面が冷却面とされており、該冷却面の近傍位置で冷却盤３１内には冷媒が流動される複数の流動路３２が形成されている。
該複数の流動路３２において、冷媒の入口となる各一端には、分岐体３３の冷媒分岐口から延びる複数の供給枝管３３Ａの中の各１本がそれぞれ接続されている。該分岐体３３には冷媒導入口が設けられており、該冷媒導入口には冷媒供給路３４を介して、例えばコンプレッサ等の冷媒冷却装置３５が接続されている。また該冷媒冷却装置３５からは冷媒回収路３６が延びており、該冷媒回収路３６には、回収体３７が接続されている。該回収体３７からは複数の回収枝管３７Ａが延びており、各回収枝管３７Ａは、複数の流動路３２で冷媒の出口となる各他端にそれぞれ接続されている。
上記冷媒冷却装置３５は、冷媒を所定温度に保持するためのものである。該冷媒は、冷媒供給路３４から分岐体３３へ送られるとともに、該分岐体３３で複数の供給枝管３３Ａに分岐され、各供給枝管３３Ａから複数の流動路３２にそれぞれ送られる。また流動路３２を流動した冷媒は、各回収枝管３７Ａからそれぞれ回収体３７へ送られて集合し、該回収体３７から冷媒回収路３６を介して上記冷媒冷却装置３５に回収され、該冷媒冷却装置３５で所定温度とされた後、冷媒供給路３４から冷却盤３１の流動路３２へ向かって送り出される。
【００１７】
上記サイジング装置１２は、複数（本実施形態では３つ）の冷却盤３１を有しており、複数の冷却盤３１のうちダイ１１の直近位置にある冷却盤３１は、第１導入路からなる一次冷却部Ｃ１を構成している。また複数の冷却盤３１のうち、一次冷却部Ｃ１を構成するもの以外は、第２導入路からなる二次冷却部Ｃ２を構成している。そして、一次冷却部Ｃ１では冷媒としてチラー水（蒸留水）が送通され、二次冷却部Ｃ２では冷媒として不凍液が送通されるようになっている。
上記分岐体３３において、冷媒供給路３４は、供給枝管３３Ａに比べて管径が太くされている。さらに冷媒供給路３４が接続される冷媒導入口の径は、供給枝管３３Ａが接続される冷媒分岐口の径に比べて、大きくされている。すなわち、上記したように本発明のサイジング装置１２においては、二次冷却部Ｃ２の冷媒に不凍液が使用される。該不凍液はチラー水に比べて粘度が大きいため、流動路３２内で詰まりやすい。そこで、冷媒導入口の径を冷媒分岐口の径よりも大きくすることで、流動路３２へ送通される冷媒の圧力を高め、流動路３２内における冷媒の詰まりを抑制している。
【００１８】
〔押出成形方法〕
上記押出成形装置を用いて押出成形を行う場合、まず熱可塑性樹脂からなるペレットが押出機１０のホッパー２１に投入され、シリンダー２２内で加熱溶融物とされる。該加熱溶融物は、スクリュー２３の回転によりシリンダー２２の先端からダイ１１内へ圧入され、該ダイ１１のスリットから押し出される際に所定形状とされることで加熱軟化状態の成形物となる。
本発明の押出成形方法において、熱可塑性樹脂は、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下のものが使用される。熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋを超える熱可塑性樹脂を使用した場合、得られる成形物に急冷によるヒケ、クラック等の成形不良が発生してしまう。なお稀にではあるが、本発明の押出成形方法で熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋを超える熱可塑性樹脂を使用しても成形不良が発生しないこともあるが、この場合はチラー水のみを用いて冷却を行う従来の押出成形方法と比べて冷却速度に大差が無く、成形速度を速めるという本発明の特異な効果が得られない。
【００１９】
加熱軟化状態の成形物は、ダイ１１から押し出された直後に、サイジング装置１２の一次冷却部Ｃ１に導入され、その表面が第１導入路内で冷却盤３１の一次冷却面に接触することにより、所定の寸法に規制しつつ一次冷却される。該一次冷却部Ｃ１では、冷媒としてチラー水が使用され、該チラー水は、冷媒冷却装置３５によって１０〜１２℃の温度に保持される。冷媒であるチラー水の温度が１０℃未満の場合、該チラー水が凍結して冷媒を流動させることができなくなる。冷媒であるチラー水の温度が１２℃を超える場合、一次冷却部Ｃ１と二次冷却部Ｃ２との間で冷却温度の差が大きくなることで、残留歪みによる寸法精度の悪化、成形不良の発生等といった不具合を生じてしまう。また成形速度を速めることができなくなる。
【００２０】
一次冷却部Ｃ１で一次冷却を行った後の未固化状態の成形物は、サイジング装置１２の二次冷却部Ｃ２に導入され、その表面が第２導入路内で冷却盤３１の二次冷却面に接触することにより、二次冷却されて冷却固化される。該二次冷却部Ｃ２では、冷媒として、例えばエチレングリコールを主成分とする不凍液が使用され、該不凍液は冷媒冷却装置３５によって−１０〜１０℃の温度に保持される。冷媒である不凍液の温度が−１０℃未満の場合、急冷による成形物の過剰な熱収縮により、該成形物が二次冷却面に接触することができずに冷却不足となったり、あるいはヒケ、クラック等の成形不良を生じてしまう。冷媒である不凍液の温度が１０℃を超える場合、加熱軟化状態の成形物が発散する内部熱を好適に取りさることができず、成形速度を速めるという本発明の特異な効果が得られない。
【００２１】
サイジング装置１２の二次冷却部Ｃ２で冷却固化された成形物は、引出ロール１３によって引っ張られることで第２導入路から引き出され、装置外で回収される。このとき引出ロール１３による引張速度は、２．０ｍ／分より速く、３．０ｍ／分以下とすることが望ましい。引張速度を２．０ｍ／分以下とした場合、成形物の表面で単位面積当たりの冷却面への接触時間が長くなることによる急冷で成形物が過剰に熱収縮してしまい、二次冷却部Ｃ２で該成形物が二次冷却面に接触することができなくなって冷却不足となるおそれがある。引張速度が３．０ｍ／分を超える場合、成形物の内部熱を充分に取りさることが出来ずに、該成形物がその内部が軟らかいまま引っ張られることで、途中で切れてしまったり、延びたり等して寸法精度が悪化してしまうおそれがある。あるいは引張速度が３．０ｍ／分を超える場合、成形物を良好に成形できる可能性もあるが、押出成形装置よりも下流に設置される切断機において、該成形物の切断速度が押出成形装置による成形速度に比べて遅くなり、切断が間に合わなくなるおそれがある。
【００２２】
上記押出成形方法によって成形する押出成形物は、成形速度の向上を図るという観点から、その肉厚が３ｍｍ以下であることが望ましい。肉厚が３ｍｍを超える場合、内部熱を充分に放散することができずに冷却不足となる可能性がある。なお、サイジング装置１２を長くする等して冷却不足を解消することも可能ではあるが、この場合は成形速度の向上を図ることができなくなる。また樹脂からなる成形物は、肉厚が増すほど熱収縮によるヒケ等のような成形不良が発生しやすくなり、さらに肉厚のものは剛性には優れるが加工しづらいものとなるため、肉厚が３ｍｍ以下のものが望ましい。
【００２３】
上記のようなチラー水を用いた一次冷却と不凍液を用いた二次冷却とを備える押出成形方法は、使用する熱可塑性樹脂が結晶性樹脂である場合に、特に望ましい。
すなわち、結晶性樹脂は、分子が規則的に配列された結合の強い部分（結晶組織）と、分子が不規則に配列された非晶性の部分（無定形組織）と、が結ばれた構造を有している。そして該結晶性樹脂を直接冷却等の方法で急冷した場合には、該結晶組織が形成されないため、成形体としての体を為さなくなると考えられる。
さて、上記のような結晶性樹脂をチラー水を用いた一次冷却と不凍液を用いた二次冷却とで冷却した場合、一次冷却の段階において、まず成形体の表面が固化されることによって該表面で分子の配向が整えられて結晶組織が形成され、さらに該結晶組織の形成が成形体の内部に伝播されると考えられる。つまり、成形体全体の固化は、既に一次冷却で始まっており、二次冷却では該結晶組織が形成されたことによって成形体の内部から生じた余剰熱（内部熱）の発散が主に行われていると考えられる。そこで、結晶性樹脂からなる成形体については、内部熱の発散を速く完了させることで成形速度を向上させることができると考察し、一次冷却ではチラー水を用いて従来方法と同じか若干低い温度で冷却を行うことで結晶組織の形成の足掛かりとし、二次冷却では不凍液を用いて従来方法よりも明らかに低い温度で冷却を行うことで該内部熱を短時間で発散させている。
【００２４】
一方、使用する熱可塑性樹脂が非結晶性樹脂の場合、非結晶性樹脂は、分子が無秩序に配列された組織のみからなる構造を有しており、該非結晶性樹脂から得られる成形物については結晶性樹脂のような結晶組織を形成する必要はない。そこで非結晶性樹脂からなる成形体については、可能な限り速く内部熱の発散を完了させることで成形速度を向上させることができると考察する。従って、非結晶性樹脂を使用する押出成形方法では、チラー水を用いた冷却を省略し、不凍液のみを用いて全ての冷却を行ってもよい。
さらにまた、本発明の押出成形方法では、結晶性樹脂又は非結晶性樹脂に係わらず不凍液を用いた冷却について、例えば一段階目で０〜１０℃の不凍液を用いて冷却を行い、二段階目で−１０〜０℃の不凍液を用いて冷却を行う等のように、温度を違えた複数の段階に分けて冷却を行ってもよい。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明をさらに具体化した実施例について説明する。
［成形条件］
押出機１０として、ＩＫＧ社製の８０ｍｍフルフライトスクリュー（３２Ｌ／Ｄ４８馬力）を使用した。そして、該押出機１０を使用し、２色成形でシャッター式風呂蓋を成形した。
［実施例１］
熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下（０．１３Ｗ／ｍ・Ｋ）のＰＰと、スチレン系エラストマーとを材料に用いた。１０℃に設定したチラー水による一次冷却と、−５℃に設定した不凍液による二次冷却を行い、引張速度を２．６ｍ／分として成形を行ったところ、四連で２４５ｇ（長さ７０ｃｍ）の成形物の成形に要した時間が１７秒であった。
さらに引張速度を３．２ｍ／分に速めて成形することも可能であり、このときの成形時間が１３秒であった。
［比較例１］
上記実施例１と同じ材料を用い、１０℃に設定したチラー水による冷却のみを行い、引張速度を２．６ｍ／分として成形を行ったところ、成形物が途中で伸びて切れてしまい、成形ができなかった。このとき成形物は、表面は硬化しているものの、手で触ることができない位に熱かったため、成形物が途中で伸びてしまった理由は、成形物の内部熱が充分に取りされていないためと考えた。
［比較例２］
上記実施例１と同じ材料を用い、１０℃に設定したチラー水による冷却のみを行い、良好な成形物が得られるようになるまで引張速度を遅くしたところ、四連で２４５ｇ（長さ７０ｃｍ）の成形物の成形が可能な引張速度が２．０ｍ／分であり、成形に要した時間が２５秒であった。これは、実施例１の１７秒に比べて約３０％成形速度が遅い。
【００２６】
［実施例２］
熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下（０．１３Ｗ／ｍ・Ｋ）のＰＰを材料に用いた。１０℃に設定したチラー水による一次冷却と、−５℃に設定した不凍液による二次冷却を行い、引張速度を２．３ｍ／分として、肉厚が３ｍｍで幅が２７５ｍｍの板状体を成形した。長さ７０ｃｍの成形物の成形に要した時間が約１８秒であった。板状体からなる成形物は、その表面状態を目視した結果、ヒケ等のような成形不良がなく、板厚も略均一であり、良好なものであった。
【００２７】
［実施例３］
一次冷却でチラー水の温度を１２℃した以外は実施例２と同様にして板状体を成形した。長さ７０ｃｍの成形物の成形に要した時間が約１８秒であり、板状体からなる成形物は、その表面状態を目視した結果、ヒケ等のような成形不良がなく、板厚も略均一であり、良好なものであった。
［比較例３］
一次冷却でチラー水の温度を８℃した以外は実施例２と同様にして板状体を成形した。成形途中でチラー水が凍結して循環不能となり、成形に失敗した。
［比較例４］
一次冷却でチラー水の温度を１３℃した以外は実施例２と同様にして板状体を成形した。長さ７０ｃｍの成形物の成形に要した時間が約１８秒であり、板状体からなる成形物は、その表面状態を目視した結果、ヒケ等のような成形不良はなかったが、板厚が不均一なものとなった。
【００２８】
［実施例４］
二次冷却で不凍液の温度を−１０℃した以外は実施例２と同様にして板状体を成形した。長さ７０ｃｍの成形物の成形に要した時間が約１８秒であり、板状体からなる成形物は、その表面状態を目視した結果、ヒケ等のような成形不良がなく、板厚も略均一であり、良好なものであった。
［実施例５］
二次冷却で不凍液の温度を１０℃した以外は実施例２と同様にして板状体を成形した。長さ７０ｃｍの成形物の成形に要した時間が約１８秒であり、板状体からなる成形物は、その表面状態を目視した結果、ヒケ等のような成形不良がなく、板厚も略均一であり、良好なものであった。
［比較例５］
二次冷却で不凍液の温度を−１１℃した以外は実施例２と同様にして板状体を成形した。長さ７０ｃｍの成形物の成形に要した時間が１４秒であり、板状体からなる成形物は、その表面状態を目視した結果、ヒケが発生しており、成形不良が生じていた。
［比較例６］
二次冷却で不凍液の温度を１１℃した以外は実施例２と同様にして板状体を成形した。長さ７０ｃｍの成形物の成形に要した時間が約１８秒であり、板状体からなる成形物は、その表面状態を目視した結果、ヒケ等のような成形不良はなかったが、板厚が不均一なものとなった。
【００２９】
［比較例７］
熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋを超える（０．４１Ｗ／ｍ・Ｋ）ポリエチレン（ＰＥ）を材料に用いた以外は実施例２と同様にして長さ７０ｃｍの板状体を成形した。成形物の成形に要した時間は１枚当たり約１８秒であった。１０枚の板状体を成形したところ、１枚で若干のヒケが発生していた。９枚については良好なものであった。
［比較例８］
熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋを超える（０．４１Ｗ／ｍ・Ｋ）ポリエチレン（ＰＥ）を材料に用い、１０℃に設定したチラー水を用いて一次冷却及び二次冷却を行った以外は実施例２と同様にして長さ７０ｃｍの板状体を成形した。成形物の成形に要した時間は１枚当たり約１８秒であった。１０枚の板状体を成形したところ、全てヒケ等のような成形不良がなく、板厚も略均一であり、良好なものであった。
上記比較例７と比較例８の結果より、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋを超えるＰＥについては、冷媒に不凍液を用いることで成形速度を速めるという効果を奏しにくいことが分かった。
【００３０】
［参考例１］
−５℃に設定した不凍液を用いて一次冷却及び二次冷却を行った以外は実施例２と同様にして長さ７０ｃｍの板状体を成形した。成形物の成形に要した時間は１枚当たり約１８秒であった。１０枚の板状体を成形したところ、１枚で若干のヒケが発生し、かつ板厚が不均一となっていた。９枚については良好なものであった。
この参考例１の結果より、結晶性樹脂であるＰＰについては、チラー水を用いた一次冷却と不凍液を用いた二次冷却によって冷却を行うことが望ましいことが示された。
［実施例６］
引張速度を３．０ｍ／分とした以外は実施例２と同様にして長さ７０ｃｍの板状体を成形した。成形物の成形に要した時間は１枚当たり約１４秒であった。１０枚の板状体を成形したところ、全て成形不良がなく、板厚が略均一で良好なものであった。
［参考例２］
引張速度を３．１ｍ／分とした以外は実施例２と同様にして長さ７０ｃｍの板状体を成形した。１０枚の板状体を成形しようとしたところ、８枚目の途中で成形物が切れてしまった。７枚目までの成形物の成形に要した時間は、１枚当たり約１４秒であった。７枚の板状体を成形したところ、１〜６枚目までは成形不良がなく、板厚が略均一で良好なものであったが、７枚目については成形不良は無いが端縁で板厚が薄くなっていた。
［参考例３］
引張速度を２．０ｍ／分とした以外は実施例２と同様にして長さ７０ｃｍの板状体を成形した。１０枚の板状体を成形したところ、全て成形不良がなく、板厚が略均一で良好なものであった。成形物の成形に要した時間は１枚当たり約２５秒であり、従来の成形速度（１枚当たり約２５秒）と大差が無かった。
［参考例４］
肉厚を３．１ｍｍとした以外は実施例２と同様にして長さ７０ｃｍの板状体を成形した。成形物の成形に要した時間は１枚当たり約１８秒であった。１０枚の板状体を成形したところ、２枚でヒケが発生しており、１枚で板厚が不均一となっていた。残りの７枚については成形不良がなく、板厚が略均一で良好なものであった。
【００３１】
［実施例７］
熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下（０．１９Ｗ／ｍ・Ｋ）のＰＭＭＡを材料に用いた。１０℃に設定したチラー水による一次冷却と、−５℃に設定した不凍液による二次冷却を行い、引張速度を２．６ｍ／分として、肉厚が３ｍｍで幅が２７５ｍｍの透明な板状体を成形した。長さ７０ｃｍの成形物の成形に要した時間が約１４秒であった。板状体からなる成形物は、その表面状態を目視した結果、ヒケ等のような成形不良がなく、板厚も略均一であり、良好なものであった。
［実施例８］
０℃に設定した不凍液による一次冷却と−５℃に設定した不凍液による二次冷却を行った以外は実施例７と同様にして長さ７０ｃｍの板状体を成形した。成形物の成形に要した時間は約１４秒であった。板状体からなる成形物は、その表面状態を目視した結果、ヒケ等のような成形不良がなく、板厚も略均一であり、良好なものであった。
［実施例９］
熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下（０．１９Ｗ／ｍ・Ｋ）のＰＣを材料に用いた。１０℃に設定したチラー水による一次冷却と、−５℃に設定した不凍液による二次冷却を行い、引張速度を２．６ｍ／分として、肉厚が３ｍｍで幅が２７５ｍｍの透明な板状体を成形した。長さ７０ｃｍの成形物の成形に要した時間が約１４秒であった。板状体からなる成形物は、その表面状態を目視した結果、ヒケ等のような成形不良がなく、板厚も略均一であり、良好なものであった。
［比較例９］
熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋを超える（０．３０Ｗ／ｍ・Ｋ）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を材料に用いた以外は実施例９と同様にして長さ７０ｃｍの板状体を成形した。成形物の成形に要した時間は１枚当たり約１４秒であった。１０枚の板状体を成形したところ、３枚で若干のヒケが発生していた。残りの７枚については良好なものであった。
さらに該ＰＥＴを材料に用い、１０℃に設定したチラー水を用いて一次冷却及び二次冷却を行った以外は実施例２と同様にして長さ７０ｃｍの板状体を成形した。成形物の成形に要した時間は１枚当たり約１４秒であった。１０枚の板状体を成形したところ、全てヒケ等のような成形不良がなく、板厚も略均一であり、良好なものであった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明では熱可塑性樹脂からなる無発泡成形物を短時間で生産することができ、このような無発泡成形物は、例えば建材等の各種工業製品の材料として極めて有用であるので産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０      押出機
１１      ダイ
１２      サイジング装置
１３      引出ロール
３１      冷却盤
Ｃ１      一次冷却部
Ｃ２      二次冷却部
【図１】
2011005706.tif 000002