(57)【要約】【課題】低目付のポリプロピレン系樹脂発泡シートであっても安定して発泡シートの製造が可能なプラグ、それを用いた製造装置及び製造方法の提供。【解決手段】ポリプロピレン系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環状ダイと、環状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ポリプロピレン系樹脂発泡シートを製造するプラグとを備えたポリプロピレン系樹脂発泡シート製造装置に用いるプラグにおいて、プラグ外面にローレット加工が施されたことを特徴とするプラグ。【選択図】図１
2008168523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリプロピレン系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環状ダイと、環状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ポリプロピレン系樹脂発泡シートを製造するプラグとを備えたポリプロピレン系樹脂発泡シート製造装置に用いるプラグにおいて、
プラグ外面にローレット加工が施されたことを特徴とするプラグ。
【請求項２】
プラグ外面に施されたローレット加工が綾目であることを特徴とする請求項１に記載のプラグ。
【請求項３】
ポリプロピレン系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環状ダイと、環状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ポリプロピレン系樹脂発泡シートを製造するプラグとを備えたポリプロピレン系樹脂発泡シート製造装置において、
プラグとして請求項１又は２に記載のプラグを備えたことを特徴とするポリプロピレン系樹脂発泡シート製造装置。
【請求項４】
押出機内で溶融混合されたポリプロピレン系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環状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、プラグの外周面に沿わせて進行させながら冷却してポリプロピレン系樹脂発泡シートを製造するポリプロピレン系樹脂発泡シート製造方法において、
プラグとして請求項１又は２に記載のプラグを用いることを特徴とするポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造装置用プラグ、及びこのプラグを備えた製造装置、この製造装置を用いるポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法の多くは、押出発泡法が適用されている。この押出発泡法について簡単に説明する。この方法は、押出機内でポリプロピレン系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られた、アウトリングとコアよりなる環状ダイの、アウトリングとコアにより形成される円環状の隙間（樹脂流路）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プラグの外周面に、プラグの軸方向に沿わせることにより、上記発泡中間体から環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。ちなみにこのプラグは、マンドレル、サイジングドラムとも称される。このプラグは、平面平滑性及び熱伝導率の良好な、例えばアルミニウムのような金属材料を、環状ダイの樹脂流路より大きな径を有した円筒状に形成したものを用いる。
【０００３】
このように、アルミニウムを用いた従来のプラグは、ポリスチレン発泡シートのような剛性が高く、非晶性の樹脂発泡シートの製造には適しているものの、ポリプロピレン系樹脂のような結晶性樹脂の発泡シート製造に用いると、発泡シートとプラグ表面との摩擦に加え、ポリプロピレン系樹脂の結晶化がプラグ表面上で進行するため比容積が小さくなる結果、発泡シートの収縮力が加わり、発泡シートの引取り抵抗が強くなる現象が見られた。
【０００４】
従来、熱可塑性樹脂発泡シートの製造に用いるプラグにおいて、摩擦抵抗や発泡シート引取り抵抗を減少させるための技術として、例えば、特許文献１〜３に開示された技術が提案されている。
特許文献１には、プラグ表面にアルマイト処理又は硬質アルマイト処理を実施し、製造時の引取り抵抗を低減させる技術が開示されている。
特許文献２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環状ダイと、環状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、プラグの外周を環状ダイ側からシート引取り方向下流側に向けて漸次減少させた外周漸減部が設けられたことを特徴とするプラグが開示されている。
特許文献３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環状ダイと、環状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、プラグ外面にアルマイト処理層又は硬質アルマイト処理層が設けられ、その外面にフッ素樹脂被覆層が設けられたことを特徴とするプラグが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２５４９５５号公報
【特許文献２】特開２００５−１５３３９９号公報
【特許文献３】特開２００５−１５３４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３に開示された従来技術には、次のような問題があった。
特許文献１に開示されたアルマイトや硬質アルマイトなどの表面処理は、使用を重ねると共に表面処理層が剥がれ、使用回数と共に効果が薄れてくる傾向があり、定期的なメンテナンスが必要となる。また、表面処理では摩擦抵抗低減効果が十分でない場合がある。
特許文献２に開示されたプラグは、発泡シートの発泡倍率や密度又は単位時間当たりの押出量などによって、発泡シートの収縮率に差があるため、有る特定条件下では良好な発泡シートが得られても、そのプラグで違う性状の発泡シートを製造しようとすると、収縮率が大きく引取り抵抗が高かったり、逆に収縮率が小さくプラグ後半で発泡シートが浮いてしまうような状態となり、安定した製品幅が得られなかったり、冷却が不均一で表面平滑なシートが得られない場合がある。
特許文献３に開示されたプラグは、特許文献１と同様に、表面処理層の剥離による耐久性の問題がある。
【０００６】
特に、低目付の発泡シートを押し出す場合には、発泡シートの温度低下が早く収縮が大きくなるため、プラグでの抵抗が大きくなり、カッターで切り開かれるシートに反りが発生したり、シートが避けてしまうために、その製造が困難であった。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、低目付のポリプロピレン系樹脂発泡シートであっても安定して発泡シートの製造が可能なプラグ、それを用いた製造装置及び製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、ポリプロピレン系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環状ダイと、環状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ポリプロピレン系樹脂発泡シートを製造するプラグとを備えたポリプロピレン系樹脂発泡シート製造装置に用いるプラグにおいて、プラグ外面にローレット加工が施されたことを特徴とするプラグを提供する。
【０００９】
本発明のプラグにおいて、プラグ外面に施されたローレット加工が綾目であることが好ましい。
【００１０】
また本発明は、ポリプロピレン系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環状ダイと、環状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ポリプロピレン系樹脂発泡シートを製造するプラグとを備えたポリプロピレン系樹脂発泡シート製造装置において、プラグとして前記本発明に係るプラグを備えたことを特徴とするポリプロピレン系樹脂発泡シート製造装置を提供する。
【００１１】
また本発明は、押出機内で溶融混合されたポリプロピレン系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環状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、プラグの外周面に合わせて進行させながら冷却してポリプロピレン系樹脂発泡シートを製造するポリプロピレン系樹脂発泡シート製造方法において、プラグとして前記本発明に係るプラグを用いることを特徴とするポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のプラグは、プラグ外面にローレット加工を施したことにより、発泡シートの引取り抵抗が少なくなり、低目付の発泡シートから高目付の発泡シートまで容易に製造可能となる。特に、従来よりも低目付の発泡シートを安定して製造可能となる。
また、この引取り抵抗減少効果を長期間にわたり維持することができるので、発泡シート製造装置のメンテナンスが容易となる。
また、引取り抵抗が少ないため、より少ない量の発泡剤で同一発泡倍率の発泡シートが得られると共に、得られた発泡シートの経日の寸法安定性が良くなる。すなわち引取り抵抗が強く、押し出された発泡中間体がプラグの肩部でしごかれると、発泡中間体が薄くなり、得られる発泡シートの発泡倍率が低下する場合があるが、本発明のプラグによれば、しごかれる程度が小さくなるので発泡倍率が維持される。
また、発泡シートの引取り抵抗が少なくなることから、得られる発泡シートの残留歪が小さくなって寸法安定性が良化し、さらに、円筒状からシート状に展開する際、幅方向中央部とサイド部との延伸差による発泡シートのサイド波打ち現象や反りも低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１及び図２は、本発明のプラグの一実施形態を示す図であり、図１はプラグの側面図、図２はその要部断面図である。これらの図中、符号１はプラグ、２及び３はローレット加工部、４は平滑部、５はＲ部、６は冷却用水路である。
【００１４】
本実施形態のプラグ１は、ポリプロピレン系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環状ダイと、環状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ポリプロピレン系樹脂発泡シートを製造するプラグとを備えたポリプロピレン系樹脂発泡シート製造装置に用いるプラグであり、プラグ１の外面にローレット加工が施されたローレット加工部２，３を有することを特徴としている。
【００１５】
本実施形態のプラグ１は、主要部がアルミニウムなどの金属製の円筒からなり、その筒内部には冷却用水路６が配設されている。プラグ１の製品流れ方向前部には、発泡シートを平滑部４へ円滑に導くために、上流側に向けて曲面状に窄まったＲ部５が設けられている。Ｒ部５の曲率半径は、５〜８０ｍｍとされていることが好ましい。
【００１６】
本実施形態のプラグ１において、プラグ１外周面のうち、製品流れ方向前部（Ｘ部）及び後部（Ｙ部）にローレット加工部２，３が設けられている。また、これらローレット加工部２，３の間のプラグ外周面は、平滑な表面を有する平滑部４になっている。
【００１７】
また、図３は、本発明に係るポリプロピレン系樹脂発泡シート製造装置（以下、発泡シート製造装置と記す。）の一例を示す構成図である。本例の発泡シート製造装置は、２段に連結された第１押出機１０と第２押出機１１と、後段の第２押出機１１の先端部に取り付けられた環状ダイ１３と、この環状ダイ１３に近接して配置された前記プラグ１とを備えて構成されている。
【００１８】
この発泡シート製造装置を用いてポリプロピレン系樹脂発泡シートを製造するには、原料のポリプロピレン系樹脂を、必要に応じて添加される添加剤と共に、ホッパー１２から第１押出機１０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。
【００１９】
ホッパー１２から第１押出機１０内に供給された樹脂と添加剤は、第１押出機１０内で溶融混合されて樹脂溶融物となり、この樹脂溶融物に図示していない発泡剤圧入ポンプ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。
【００２０】
次いでこの混合物は、第２押出機１１に移送され、さらに混練され、発泡に適した温度に冷却された後、第２押出機１１の吐出口に取り付けられた環状ダイ１３の樹脂流路に導かれる。そして、環状ダイ１３の樹脂流路に導かれた溶融混合物は、環状ダイ１３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。
【００２１】
この発泡により得られた円筒状の発泡中間体は、冷却用のプラグ１で冷却された後、所定箇所がカッターによって切り裂かれ、平面状に展開されて発泡シート１４となる。発泡シート１４は引取りロール１５で引っ張られ、ロール状に巻き取られて、発泡シートロール１６となる。
【００２２】
本実施形態のプラグ１において、ローレット加工部２，３の形状としては、細かい凹凸が一面に形成されているものであれば自由な形状で実施でき、例えばＪＩＳ−Ｂ０９５１−１９６２に規定されているものも使用できる。
【００２３】
より具体的には、ローレット加工は、粗すぎても細かすぎても抵抗削減効果がすくなくなるので、加工ピッチは、０．３〜２．０ｍｍが好ましく、０．５〜１．６ｍｍがより好ましく、深さは、０．０７５〜１．０ｍｍが好ましく、０．１２５〜０．７５ｍｍがより好ましい。ローレットの目は、平目又は四角目や菱形目のような綾目のいずれでもよいが、摩擦抵抗や製品に対する傷（表面状態の変化）を考慮して、綾目がより好ましい。
【００２４】
加工位置は、少なくともＲ部５の全面とＲ部５が終了する部分に続く平滑部４の５０ｍｍ以上に加工されていることが好ましく、残りの平滑部４にも加工が施されていることがより好ましい。
【００２５】
このローレット加工は、機械工作などの各種分野において一般的なローレット加工技術を用いて形成することができる。
ローレット溝の製品流れ方向に対する角度は、０度〜９０度の範囲であるが、２５度〜６５度の範囲がより適している。
【実施例】
【００２６】
本発明に係るプラグ１（以下、プラグＡと記す。）Ａと、外面にアルマイト表面処理を施した従来のプラグ（以下、プラグＢと記す。）とを、それぞれ発泡シート製造装置に組み込んで、ポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造を実施した。
【００２７】
（プラグＡ）
図１に示す各部の寸法が、Ｄ１＝４１３ｍｍ，Ｄ３＝１０００ｍｍである略円筒形状であるアルミニウム製のプラグ。製品流れ方向前部（Ｘ部）１５０ｍｍと後部（Ｙ部）１５０ｍｍの表面に、それぞれ綾目ローレット加工処理を施した。製品流れ方向前部のＲ部長さは、２５ｍｍである。
綾目ローレット加工は、凹凸形状が四角錐形状とした。ローレット加工は、Ｐ＝０．６３，ｍ（モジュール）＝０．２のローレット目を使用して、綾目状の加工をプラグの前部（Ｘ部）及び後部（Ｙ部）のそれぞれ１５０ｍｍの部分に加工を施した。
製品流れ方向に対してローレット加工による溝の角度は４５度、溝深さは０．１６ｍｍ、とした。
【００２８】
（プラグＢ）
図４に示す各部の寸法が、Ｄ１＝４１４ｍｍ，Ｄ２＝４０６ｍｍ，Ｄ３＝１０００ｍｍ、Ｄ４＝１００ｍｍである、外面にアルマイト表面処理を施した従来のプラグ。
【００２９】
（実施例１）
前記プラグＡを、図３に示すように、発泡シート製造装置に組み込んだ。
口径が９０ｍｍの第１押出機の先端に、口径１１５ｍｍの第２押出機を接続してなるタンデム押出機を用意した。そして、このタンデム型押出機の第１押出機に、ポリプロピレン樹脂としてサンアロマー社製  商品名「ＰＭ６００Ａ」７５質量％、サンアロマー社製  商品名「ＰＦ８１４」２５質量％からなるポリプロピレン樹脂組成物１００質量部と、気泡調整剤として大日精化社製ＰＯ−４１０Ｋ０．４質量部を供給し、およそ２００〜２１０℃にて溶融混練した上で、第１押出機内に発泡剤としてブタン（ノルマルブタン／イソプタン（質量比）６５／３５）１．０質量部を圧入して更に溶融混練した後、約１７５℃まで冷却し、第２押出機の先端に接続されている環状の環状ダイに供給して円筒状に１５０ｋｇ／時間の押出量で押出発泡させた。得られた円筒状発泡体をその内面にエアーを吹き付けることにより冷却した後、プラグＡ上を沿わせ内面を固化させると共に、そのプラグ上で外面も冷却エアーを吹き付けることで冷却固化させた後、円筒状発泡体をその押出方向に連続的に内外周面間に亘って切断して切り開くことによって、連続シートとしてロール状に巻き取った。
その結果、坪量３００ｇ／ｍ２、厚み０．９ｍｍのポリプロピレン系樹脂発泡シートを安定して得ることができた。引取り抵抗は、引取り機のモータ負荷により評価した。引取り抵抗は、張力などの力の単位で表現することが望ましいが、この力は引取り機の駆動トルクとして代用できるもので、引取り機のモータの負荷として比較できる。実施例１においてモータ負荷は１．３Ａであった。
【００３０】
（実施例２）
実施例１と同じ押出し発泡シート製造装置を用い、ポリプロピレン樹脂をサンアロマー社製  商品名「ＰＦ８１４」１００％とし、気泡調整剤として大日精化社製ＰＯ−４１０Ｋ０．２質量部を供給しておよそ２００〜２１０℃にて溶融混練した上で、第１押出機内に発泡剤としてブタン（ノルマルブタン／イソプタン（質量比）６５／３５）２．５質量部を圧入したこと以外は、実施例１と同様にして発泡シートを得た。その結果、得られた発泡シートは、坪量３００ｇ／ｍ２、厚み１．４ｍｍであり、引取り機のモータ負荷は１．１Ａであった。この状態から更に引取りスピードのみを１．５倍に上げていくと、坪量２００ｇ／ｍ２と軽量の状態でも、厚みや幅の変動無く良好なシートを得ることができた。その時の引取り機のモータ負荷は１．６Ａであった。
【００３１】
（比較例１）
プラグＡに代えて、プラグＢを用いたこと以外は、実施例１と同様にしてポリプロピレン発泡シートを製造した。その結果、坪量３００ｇ／ｍ２、厚み０．９ｍｍのポリプロピレン系樹脂発泡シートを得たが、モータ負荷が３．５Ａと高くなるとともに円筒状に切り開いた後の発泡シートの中央部とサイド部の延伸量の差から、発泡シートのサイド部の波うちが発生した。
【００３２】
（比較例２）
比較例１と同じ発泡シート製造装置を使い、ポリプロピレン系樹脂をサンアロマー社製  商品名「ＰＦ８１４」１００％とし、気泡調整剤として大日精化社製ＰＯ−４１０Ｋ０．２質量部を供給しておよそ２００〜２１０℃にて溶融混練した上で、第１押出機内に発泡剤としてブタン（ノルマルブタン／イソプタン（質量比）６５／３５）２．５質量部を圧入したこと以外は、実施例１と同様にして発泡シートを得た。その結果、得られた発泡シートは、坪量３００ｇ／ｍ２、厚み１．４ｍｍであり、引き取り機のモータ負荷は２．８Ａであった。この状態から更に引取りスピードのみを１．５倍に上げようとしたが、上げていく途中で、引取り抵抗が強くなりすぎて、引取りが安定せず、厚み、幅の変動が見られた。寸法が安定する坪量の下限は２８０ｇ／ｍ２であった。その時の引取り機のモータ負荷は３．４Ａであった。
【００３３】
以上の結果から、本発明のプラグは、発泡シートの引取り抵抗が低下することで、サイド波打ちが少なくなり高品質のシートを安定して製造することができることがわかった。
一方、従来のようなプラグＢでは、引取り抵抗が強いために、発泡シートを円筒状からシート状に展開する際に、幅方向中央部とサイド部との展開距離の差からサイド部に波うちが発生した。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のプラグの一実施形態を示す側面図である。
【図２】本発明のプラグの一実施形態を示す要部断面図である。
【図３】本発明の発泡シート製造装置の一例を示す構成図である。
【図４】比較例で作製したプラグを示す側面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…プラグ、２，３…ローレット加工部、４…平滑部、５…Ｒ部、６…冷却用水路、７…ローレット、１０…第１押出機、１１…第２押出機、１２…ホッパー、１３…環状ダイ、１４…発泡シート、１５…引取りロール、１６…発泡シートロール。
【図１】
2008168523.tif 000003
【図２】
2008168523.tif 000004
【図３】
2008168523.tif 000005
【図４】
2008168523.tif 000006