(57)【要約】【課題】ポリオレフィン系の樹脂に難燃剤を添加した樹脂材料を使用して押出成形を行う際に、樹脂材料の切り替え時に無駄となる樹脂材料を極力抑えて短時間で切り替えを完了することを可能とする。【解決手段】樹脂の切り替え方法は、供給された樹脂を押出機１０にて溶融して吐出させ、樹脂成形物を成形する押出成形機における樹脂の切り替えを行うための方法である。この方法は、ポリオレフィン系の難燃樹脂に、重曹とステアリン酸とを含む材料を添加して押出機１０に供給するステップと、重曹を押出機１０の樹脂流路内で発泡させて吐出させるステップと、押出機１０に供給する樹脂を、重曹とステアンリン酸を含む材料を添加しないポリエチレン系の難燃樹脂に切り替えるステップと、を有する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機における樹脂の切り替え方法であって、
ポリオレフィン系の難燃樹脂に、重曹とステアリン酸とを含む材料を添加して前記押出機に供給するステップと、
前記重曹を前記押出機の樹脂流路内で発泡させて吐出させるステップと、
前記押出機に供給する樹脂を、前記重曹とステアリン酸を含む材料を添加しない前記ポリエチレン系の難燃樹脂に切り替えるステップと、を有する樹脂の切り替え方法。
【請求項２】
前記重曹とステアリン酸を含む材料には、分散剤及び酸性剤が添加されている、請求項１に記載の樹脂の切り替え方法。
【請求項３】
前記押出機の樹脂流路を構成する壁面に低圧ブラストにより表面を平滑化するマクロフィニッシュ加工を施した押出機を用いる請求項１または請求項２に記載の樹脂の切り替え方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出機における樹脂の切り替え方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
押出機では、供給された樹脂を溶融し、ダイスから吐出させた樹脂により特定の形状の樹脂成形物を成形する。
このような樹脂成形物の成形に際し、成形に使用する樹脂を変更したり、成形物の色を変更したりする場合、押出機のダイス出口までの樹脂流路内に滞留している樹脂を流路内から完全に排出して、次の新たな樹脂に入れ替える必要がある。この場合、切り替え前の樹脂に続いて、切り替え後の樹脂を押出機に供給して連続して押し出すことにより、流路内の樹脂を徐々に切り替えることができる。
【０００３】
しかしながら、溶融時の粘性が高く流路の内面に付着しやすい樹脂等の場合、新たな樹脂を供給しても、押出機内に滞留していた切り替え前の樹脂が僅かずつ混入して吐出される状態が続き、滞留していた切り換え前の樹脂が完全に押し出されるまでに、新たな樹脂を大量に供給しなければならなかった。また、その作業には長時間を要していた。
【０００４】
このような問題に対して、例えば特許文献１に記載された方法では、押出機において樹脂を入れ替える際に、押出機への樹脂の投入を停止した後に、剥離材として塊状のステアリン酸からなる油脂を押出機に投入し、その後、新たな樹脂を押出機に投入する。ここでは投入した剥離材が流路内で徐々に溶け出して流路内に付着していた樹脂を流路の内壁から剥離する。これにより流路内に滞留していた樹脂が剥離材とともに速やかに押し出され、完全に押し出されるまでに消費する新たな樹脂の量を大幅に減らすことができ、短時間で切り換え作業を完了することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５０２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
樹脂成形物として、例えば給電用・通信用の電線では、絶縁や保護のために電線あるいは光ファイバ心線などの線状体の外周に熱可塑性樹脂等からなる樹脂を被覆成形している。この場合、押出機では、シリンダからクロスヘッドへ樹脂を供給し、クロスヘッドのニップルによって導かれた線状体をクロスヘッドに設けられたダイスの孔に通すことにより、ダイスとニップルとの間に充填された樹脂を線状体に被覆成形する。
【０００７】
上記電線では、銅や銅合金などからなる導体の周囲をポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂で絶縁被覆したＰＶＣ被覆電線が、難燃性、電気的特性、機械的特性、柔軟性、加工性などの各種特性に優れることから広く用いられていた。このようなＰＶＣ樹脂を被覆樹脂として用いた電線を製造する場合に、樹脂を切り替えるときにステアリン酸を押出機に供給することで、押出機の内部に滞留する樹脂を押し出して速やかに樹脂の切り替えを行うことができる。
【０００８】
一方、上記のような電線では、ハロゲンを含まないノンハロゲン系の樹脂材料として、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、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレンアクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）などのポリオレフィン系材料を用い、このポリオレフィン系材料に、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムなどの金属水和物を難燃剤として配合したものが知られている。
このようなポリオレフィン系の難燃樹脂の場合、樹脂の切り替え時に単にステアリン酸を押出機に供給しただけでは、切り替え前の樹脂を速やかに押し出すことができず滞留しがちであり、充分に樹脂を切り替えるまでに、多くの樹脂を押し出す必要がある。
【０００９】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、ポリオレフィン系の難燃樹脂を使用して押出成形を行う際に、樹脂の切り替え時に無駄となる樹脂を極力抑えて短時間で切り替えを完了することを可能とした樹脂の入れ替え方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に樹脂の切り替え方法は、押出機における樹脂の切り替え方法であって、ポリオレフィン系の難燃樹脂に、重曹とステアリン酸とを含む材料を添加して押出機に供給するステップと、重曹を押出成形機の樹脂流路内で発泡させて吐出させるステップと、押出機に供給する樹脂を、重曹とステアリン酸を含む材料を添加しないポリエチレン系の難燃樹脂に切り替えるステップと、を有する。
【００１１】
上記重曹とステアリン酸を含む材料には、分散剤及び酸性剤が添加されているものを用いることができる。これにより、重曹を含む材料としてベーキングパウダーを用いることが好ましい。また、上記押出機の樹脂流路を構成する壁面に、低圧ブラストにより表面を平滑化するマクロフィニッシュ加工を施した押出機を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ポリオレフィン系の難燃樹脂を使用して押出成形を行う際に、樹脂の切り替え時に無駄となる樹脂を極力抑えて短時間で切り替えを完了することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の樹脂の切り替え方法に係る実施形態が適用される押出機の一例を示す図で、押出機を示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明の樹脂の切り替え方法に係る実施形態が適用される押出機の一例を示す図で、図１Ａの押出機の先端部に取り付けられるクロスヘッドの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図により、本発明に係る樹脂に切り替え方法の実施形態を説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の樹脂の切り替え方法に係る実施形態が適用される押出機の一例を示す図で、電線あるいは光ファイバ心線などの線状体の外周に絶縁あるいは保護のための熱可塑性樹脂等からなる樹脂を被覆成形する電線の押出機を例として示している。
図１Ａは押出機を示す断面図、図１Ｂは、図１Ａの押出機の先端部に取り付けられるクロスヘッドの構成を示す断面図である。クロスヘッド３０は、押出機１０の先端部に取り付けられ、押出機１０から吐出された溶融樹脂を導入して、シリンダ１２の軸方向と直交方向に搬送される心線４０に対して樹脂の被覆成形を行う。
【００１５】
図１Ａに示すように、押出機１０は、シリンダ１２とスクリュ１１とを備える。材料供給口１３から供給された樹脂は、シリンダ１２内で加熱溶融され、スクリュ１１で混練・撹拌されながらスクリュ１１の先端側に搬送される。押出機１０の先端にアダプタ１４が取り付けられ、その内部に樹脂供給路１４ａが形成されている。スクリュ１１により搬送された溶融樹脂は、樹脂供給路１４ａに侵入する。樹脂供給路１４ａでは、流路の径を絞られながら溶融樹脂が吐出される。
【００１６】
図１Ｂに示すように、クロスヘッド３０は、押出機先端のアダプタ１４に取り付けられる。クロスヘッド３０にはダイスホルダ１５が備えられ、ダイスホルダ１５にはその後方側から円筒状のニップルホルダ１６が挿入され、ニップルホルダ１６の先端部に先細り形状のニップル１７が保持される。ニップル１７には、その中心に心線導入孔１７ａが形成されている。この心線導入孔１７ａには、線状体である心線４０が挿通されるようになっている。
【００１７】
また、ダイスホルダ１５の先端側には、ニップル１７側がすり鉢状に形成されたダイス２０が保持されている。ダイス２０には、成形すべき被覆線状体４１の外径に合わせてダイス孔２０ａが形成されている。ニップル１７の心線導入孔１７ａから導き出された心線４０は、ダイス孔２０ａの中心を通って引き出される。
【００１８】
ダイスホルダ１５及びダイス２０と、ニップルホルダ１６及びニップル１７との間には、樹脂供給路１８が形成されている。押出機１０から吐出された溶融樹脂は、樹脂供給路１４ａから、ダイスホルダ１５に形成されている連通路１９に進入し、その連通路１９から樹脂供給路１８に導入される。樹脂供給路１８は、心線４０の走行路の周囲を囲むように広がり、さらにダイス孔２０ａの手前で収束される。ここで樹脂供給路１８に導入された溶融樹脂は心線４０の周囲に被覆され、ダイス孔２０ａからは、心線４０に樹脂が被覆された被覆線状体４１が引き出される。その後被覆線状体４１が冷却され、目的とする送電用・通信用ケーブルとなる。
【００１９】
押出機内の樹脂の切り替え作業を行う場合について説明する。ここでいう樹脂の切り替えとは、成形材料となる樹脂材料を別種の樹脂に切り替える場合や、同一種の樹脂であってもその色を変更する場合が含まれる。樹脂の切り替えを行う場合には、切り替え後の樹脂を押出機に供給し、押出機内の樹脂の流路に滞留する切り替え前の樹脂を全て排出して、切り替え後の新たな樹脂に置き換える必要がある。
【００２０】
この場合、シリンダ１２からクロスヘッド３０の出口までの樹脂を全て切り替え後の樹脂に置換することにより、樹脂の切り替えを行うことができる。また、切り替え時にクロスヘッド３０を押出機１０から取り外して別途掃除し、押出機１０の内部を切り替え後の新たな樹脂に置き換えるものであってもよい。
【００２１】
本発明に係る実施形態は、例えば電線を成形するために、ハロゲンを含まないポリオレフィン系の難燃樹脂を使用して電線に樹脂を被覆する押出機における樹脂の切り替え方法を提供するものである。
ポリオレフィン系の難燃樹脂には、ポリオレフィン系の樹脂材料として、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、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレンアクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）などのポリオレフィン樹脂を用い、このポリオレフィン樹脂に、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムなどの金属水和物を難燃剤として配合したものを用いることができる。
【００２２】
樹脂を切り替える場合、押出機１０のシリンダ１２を加熱し、スクリュ１１を回転させた状態で切り替え後の樹脂を押出機１０に供給し、クロスヘッド３０のダイス孔２０ａから吐出させる。もしくは、樹脂の切り替え時にクロスヘッド３０を取り外して別途掃除する場合には、クロスヘッド３０を取り外した状態の押出機１０から切り替え後の樹脂材料を吐出させる。
このとき、切り替え前に押出機内に滞留している樹脂を、切り替え後の成形に使用する樹脂に効率よく短時間に切り替えるために、切り替え後のオレフィン系の難燃樹脂に対して、切り替えを促進するための材料（以下、切り替え用材料とする）を添加する。切り換え用材料として、重曹とステアリン酸を用いることができる。
【００２３】
重曹とステアリン酸を添加して押し出しを行うと、ステアリン酸が樹脂流路内部で滑材として作用し、樹脂流路壁面に滞留した切り替え前の樹脂の排出を促進するともに、重曹が加熱されて樹脂流路内で発泡し、切り替えを速やかに行うことができるようになる。重曹は、炭酸水素ナトリウムを主成分とし、押出機内で加熱されることにより炭酸ナトリウムと二酸化炭素を発生して発泡し、流路壁面からの滞留樹脂の剥離を促す。
これにより、ポリオレフィン系の難燃樹脂を使用して押出成形を行う際に、樹脂の切り替え時に無駄となる量を極力抑えて短時間で切り替えを完了することができる。重曹およびステアリン酸の添加量は、押出機１０のシリンダ１２の口径等の設備条件や、加熱温度や押し出し時の樹脂圧力などの条件に応じて適宜定めることができる。
【００２４】
上記の切り替え用材料には、ステアリン酸とともに、重曹を含む材料としてベーキングパウダーを使用してもよい。ベーキングパウダーは、重曹が基材となり、これに加えて、酒石酸水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム、酒石酸、焼ミョウバン、フマル酸、リン酸ナトリウムなどのような酸性剤が重曹の分解を助ける助剤として配合されている。そしてさらに、重曹と酸性剤とが保存中に反応しないようにするデンプンなどの分散剤（遮断剤）が配合されている。
従って、樹脂の切り替え時に、ポリオレフィン系の難燃樹脂に添加する切り替え用材料として、ステアリン酸と重曹とを使用することができ、これにさらに酸性剤と分散剤とを添加したものを用いることができる。また、ステアリン酸は、ステアリン酸塩として用いてもよい。
【００２５】
押出機に供給するために使用する切り替え用材料の具体的態様の一例を説明する。
まず、ステアリン酸を容器に入れて加熱し、溶融させる。ステアリン酸は常温では固体であり、一般に粉末の状態で提供される。そして、溶融させたステアリン酸に対して、ベーキングパウダーを投入し、撹拌する。これを型に入れて冷却することでステアリン酸とベーキングパウダーを含む塊状の固形物を得る。そしてこの固形物を砕いてペレット状にし、押出機１０に投入できる形態とする。ベーキングパウダーではなく単体の重曹を用いても同様である。
【００２６】
そしてペレット状に砕いた切り替え用材料を、切り替え後の樹脂（ポリオレフィン系の難燃樹脂）にブレンドして、押出機１０に供給する。押出機１０からは、ベーキングパウダーが発泡した状態で樹脂が押し出される。そしてこの押し出された樹脂の状態を観察し、樹脂の切り替えが完了したことが確認されれば、ステアリン酸とベーキングパウダーを含まない切り替え後の樹脂材料を押出機１０に供給し、切り替え後の成形を行う。このとき切り替え用材料のステアリン酸とベーキングパウダーは、押出機内に長く滞留することなくただちに排出され、切り替え後の樹脂材料による成形に移行することができる。
【００２７】
さらに本発明に係る実施形態では、上記のステアリン酸と重曹を用いた切り替え用材料に使用に加えて、樹脂の切り替えを促進するために、押出機の樹脂流路を構成する壁面にマクロフィニッシュ加工を施したものを用いることができる。マイクロフィニッシュ加工は、押出機の樹脂流路を構成する壁面の全てに施してもよく、その一部に施すものであってもよい。例えば、樹脂流路径が徐々に狭くなって壁面に樹脂が付着しやすいクロスヘッドの樹脂供給路１８の壁面にマイクロフィニッシュ加工を施すことができる。
【００２８】
マクロフィニッシュ加工は、表面処理によって金属壁面を平滑化する加工であり、ブラスト材となる所定の粉粒体を低圧エアーで金属壁面に吹き付けることにより行われる。マイクロフィニッシュ加工により、金属表面の変質層が除去され、表面が均一化・緻密化される。マイクロフィニッシュ加工は、粗い粒体を強く吹き付けて壁面内部まで圧縮応力を加えたり、表面を削って加工する一般的なブラスト加工や、メッキやコーティングのような成膜処理加工とは区別される。
【００２９】
上記マイクロフィニッシュ加工を押出機の樹脂流路を構成する壁面の少なくとも一部に施すことにより、その壁面における樹脂の剥離性が増し、樹脂の切り替え時に壁面に滞留する樹脂を速やかに排出することができる。
【００３０】
上記の方法により、樹脂の切り替え時における樹脂の無駄を極力抑えることができ、短時間で切り替え作業を完了することができる。特に、ステアリン酸と重曹とを含む切り替え用材料を用いることにより、押出機の樹脂流路の壁面に滞留した切り替え前の樹脂を剥離させる効果を、樹脂流路全体にわたって発揮させることができる。また、樹脂流量の少なくとも一部にマイクロフィニッシュ処理を施した押出成形機を用いることで、壁面の剥離特性を向上させ、樹脂の切り替えをより迅速に行わせることができるようになる。
本発明に係る実施形態では、上記に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０…押出機、１１…スクリュ、１２…シリンダ、１３…材料供給口、１４…アダプタ、１４ａ…樹脂供給路、１５…ダイスホルダ、１６…ニップルホルダ、１７…ニップル、１７ａ…心線導入孔、１８…樹脂供給路、１９…連通路、２０…ダイス、２０ａ…ダイス孔、２９…ダイス、３０…クロスヘッド、４１…被覆線状体。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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