(57)【要約】【課題】押出ダイから押し出された直後の急激な気泡の生成及び成長を抑えることができ、様々な形状の発泡体を成形することができ、さらに、ダイの形状を複雑化させない発泡体の製造方法及び発泡体を提供すること。【解決手段】押出工程と、冷却工程との間に、押出物Ｅ１に大気圧を超える圧力をかける加圧工程を設ける。具体的には、押出ダイ１２の後段に筒状部材１３を設ける。この筒状部材１３は、押出ダイ１２から押し出された押出物Ｅ１の周囲を囲んで閉空間とするものである。筒状部材１３内に導入された押出物Ｅ１には、筒状部材１３内に供給された気体により大気圧を超える圧力、例えば、０．４ＭＰａ以上、８．０ＭＰａ以下の圧力が加わる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡剤と、熱可塑性樹脂とを含有する原料を溶融して押出ダイから押し出し、発泡させる発泡体の製造方法であって、
原料を押出ダイから押し出して押出物とする押出工程と、
前記押出物を冷却手段により冷却する冷却工程と、
前記押出工程と、前記冷却工程との間に設けられ、前記押出工程で押し出された直後の押出物に、流体により大気圧を超える圧力を加える加圧工程とを備えたことを特徴とする発泡体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発泡体の製造方法において、
前記加圧工程において、前記押出物に加えられる圧力は０．１ＭＰａを超え、１０ＭＰａ以下であることを特徴とする発泡体の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の発泡体の製造方法において、
前記加圧工程において、前記押出物に加えられる圧力は０．２ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下であることを特徴とする発泡体の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の発泡体の製造方法において、
前記加圧工程において、前記押出物に加えられる圧力は０．４ＭＰａ以上、８．０ＭＰａ以下であることを特徴とする発泡体の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の発泡体の製造方法において、
前記押出ダイには、この押出ダイから押し出された押出物の周囲を囲むとともに、押出物の周囲を閉空間とする筒状部材が設けられ、前記加圧工程では、この筒状部材内に前記流体を導入し、前記押出物に圧力を加えることを特徴とする発泡体の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の発泡体の製造方法において、
前記加圧工程後、前記押出物に加わる圧力を大気圧に戻す減圧工程を備えることを特徴とする発泡体の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６の何れかに記載の発泡体の製造方法により製造されたことを特徴とする発泡体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡体の製造方法及び発泡体に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来から、発泡剤及び熱可塑性樹脂を含む原料を押出ダイから押し、発泡させる発泡体の製造方法が知られている。この製造方法では、押出ダイ内においては、原料に大気圧を超える高い圧力がかかっているものの、押出ダイから押し出された直後の押出物には、大気圧程度の圧力しかかからず、圧力が急激に低下することとなる。そのため、押出ダイから押し出された直後の押出物中では、発泡剤が急激に発泡することとなる。そして、この押出ダイから押し出された直後の押出物は、温度が高く、粘性抵抗が低下しているため、隣接する気泡の薄くなった部分が破れ（破泡）、粗大な気泡が形成されてしまうことがある。
また、押出物中の発泡剤が急激に発泡するため、体積が急激に増大することとなり、皺（コルゲートマーク）が発生することがある。
【０００３】
このような問題を解決するために、押出ダイの出口近傍に引き取りローラを設ける方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは、ダイから押し出された押出物を引き取りローラにより、押出し方向に対して３０°から６０°で引き取るものである。
また、さらに、押出ダイの出口側の端部と、冷却ローラとの間に押出ダイ内の押出し流路よりも幅の広いダイ・ローラ間流路を形成することも提案されている（例えば、特許文献２参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−７６３３１号公報（第２〜４頁、図１）
【特許文献２】
特開２０００−１４１４４８号公報（第５，６頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のような方法では、押出物をローラで引き取る構成となっているため、押出物がシート状であることが前提であり、押出物が円筒状、角柱状、異形状等である場合には、対応できないという問題がある。
また、特許文献２では、ダイの出口側の端部と、冷却ローラとの間に流路を形成しなければならず、ダイの端部を冷却ローラに沿った形状とする必要があるので、ダイの形状が複雑化するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、押出ダイから押し出された直後の急激な気泡の生成及び成長を抑えることができ、様々な形状の発泡体を成形することができ、さらに、ダイの形状を複雑化させない発泡体の製造方法及び発泡体を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の発泡体の製造方法は、発泡剤と、熱可塑性樹脂とを含有する原料を溶融して押出ダイから押し出し、発泡させる発泡体の製造方法であって、原料を押出ダイから押し出して押出物とする押出工程と、前記押出物を冷却手段により冷却する冷却工程と、前記押出工程と、前記冷却工程との間に設けられ、前記押出工程で押し出された直後の押出物に、流体により大気圧を超える圧力を加える加圧工程とを備えたことを特徴とする。
ここで、熱可塑性樹脂としては、通常の発泡成形ができるものであればよく、例えば、ポリオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等があげられるが、なかでも、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、或いは、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂であることが好ましい。
また、発泡剤としては、発泡剤以外の原料に対し不活性であればよく、例えば、気体、液体、超臨界状流体等の物理発泡剤、ジアゾ化合物等の化学発泡剤があげられる。
【０００８】
このような本発明によれば、原料を押出ダイから押し出した直後に、押出物に大気圧を超える圧力を加えているため、押出した直後に大気圧下にさらされる場合に比べ、押出物内部の過飽和ガスの濃度が小さくなるので、急激な気泡の生成を抑えることができる。これにより体積の急激な増大を抑えることができ、コルゲートマークの発生を防止することができる。
また、押出ダイから押し出された直後の押出物には大気圧を超える圧力がかかっており、押出物中で生成した気泡の周囲にも大きな圧力がかかることとなるので、気泡の径を小さくすることができる。
これに加え、押出物は、流体により冷却されることとなるので、粘性抵抗が大きくなる。その後、減圧すれば、粘性抵抗が大きな状態で気泡の成長を促進することができるため、隣接する気泡間が破れる（破泡）ことがなく、粗大な気泡の形成を防止することができる。また、粘性抵抗が大きくなった状態で気泡の成長を促進するため、発泡ガスが押出物外部に飛散してしまうことがなく、所望の発泡倍率の発泡体を製造することができる。さらに、粘性抵抗が大きくなった状態で気泡の成長を促進するため、充分な厚みのスキン層を確保することも可能である。
【０００９】
また、本発明では、流体で押出物を加圧しており、例え、押出物が筒状であったとしても、筒状の内側に流体を通すことで、押出物を加圧することができるので、コルゲートマーク等の発生しない外観が良好な筒状の発泡体を製造することができる。また、円柱状等であっても、その外周面に流体を吹きつけたり、あるいは、流体が注入された閉空間内に押出物を挿入したりすることで、押出物を加圧することができるので、コルゲートマーク等の発生しない外観が良好な円柱状等の発泡体を製造することができる。このように本発明によれば、様々な形状の発泡体を製造することができるのである。
さらに、本発明では、押出ダイから完全に押し出された状態で、押出物を加圧しており、押出ダイにより流路を形成し、加圧するものではないため、押出ダイの形状の複雑化を防止することができる。
【００１０】
この際、前記加圧工程において、前記押出物に加えられる圧力は０．１ＭＰａを超え、１０ＭＰａ以下であることが好ましい。
なかでも、０．１５ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以下であることが好ましい。
押出物に加えられる圧力を０．１ＭＰａを超え、１０ＭＰａ以下とすることで急激な発泡を防止することができる。
【００１１】
さらに、前記加圧工程において、前記押出物に加えられる圧力は０．２ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下であることが好ましい。
押出物に加えられる圧力を０．２ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下とすることで、低発泡倍率（例えば、発泡倍率約１０倍未満）の発泡体を得ることができる。
【００１２】
また、前記加圧工程において、前記押出物に加えられる圧力は０．４ＭＰａ以上、８．０ＭＰａ以下であることが好ましい。
押出物に加えられる圧力を０．４ＭＰａ以上、８．０ＭＰａ以下とすることで、高発泡倍率（例えば、発泡倍率約１０倍以上）の発泡体を得ることができる。
【００１３】
この際、本発明では、前記押出ダイには、この押出ダイから押し出された押出物の周囲を囲むとともに、押出物の周囲を閉空間とする筒状部材が設けられ、前記加圧工程では、この筒状部材内に前記流体を導入し、前記押出物に圧力を加えることが好ましい。
なお、筒状部材で形成される閉空間は、完全な密閉空間である必要はない。筒状部材に導入される流体と、筒状部材から抜けていく流体とのつりあいが取れれば、筒状部材内を一定の圧力に保てるからである。
押出物を加圧する際に、押出物の周囲を閉空間とし、この空間に流体を導入することで、押出物に圧力を加えることができる。この際、押出ダイから押し出された押出物の周囲及び押出ダイが設けられた製造装置全体を囲う閉空間を形成してもよいが、装置全体が大型化する可能性がある。そして、このように装置全体が大型化した場合には、装置が取り扱いにくくなり、発泡体の製造が行いにくくなる可能性がある。
これに対し、本発明では、押出ダイに押出物の周囲を囲むとともに、押出物の周囲を閉空間とする筒状部材を設けたため、装置の大型化を防止することができる。また、装置が大型化しないため、装置が取り扱いにくくなることがなく、発泡体の製造を容易に行うことができる。
【００１４】
この際、本発明では、前記加圧工程後、前記押出物に加わる圧力を大気圧に戻す減圧工程を備えることが好ましい。
このような本発明によれば、加圧工程において、押出物は、流体により冷却されることとなるので、粘性抵抗が大きくなる。その後、減圧しているので、粘性抵抗が大きな状態で気泡の成長を促進することができるため、隣接する気泡間が破れる（破泡）ことがなく、粗大な気泡の形成を防止することができる。また、粘性抵抗が大きくなった状態で気泡の成長を促進するため、発泡ガスが押出物外部に飛散してしまうことがなく、所定の発泡倍率の発泡体を製造することができる。さらに、粘性抵抗が大きくなった状態で気泡の成長を促進するため、充分な厚みのスキン層を確保することも可能である。
【００１５】
本発明の発泡体は、上述した何れかの発泡体の製造方法により製造されたことを特徴とする。
このような本発明の発泡体は、上述した何れかに記載の製造方法により製造されているため、製造方法と同様の作用効果を奏することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態の発泡体製造装置１が示されている。
この発泡体製造装置１は、発泡剤と、熱可塑性樹脂とを含有した原料を押出発泡成形し、発泡体を製造するものである。
ここで、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂があげられ、この熱可塑性樹脂は、ペレット状に加工されている。
なお、本実施形態では、熱可塑性樹脂としてポリオレフィン系樹脂を例示したが、これに限られず、押出発泡成形できる樹脂であれば特に限定されない。
また、発泡剤としては、例えば、ジアゾ化合物等の化学発泡剤があげられる。この発泡剤は、発泡剤含有マスターバッチペレットとして加工されていることが好ましい。
なお、この発泡剤とポリプロピレンとを混合したものに、発泡核として作用する添加剤として、無機微粉末や微細な無機繊維等を混合してもよい。
【００１７】
発泡体製造装置１は、製造装置本体１１と、押出ダイ１２と、この押出ダイ１２に設けられる筒状部材１３とを含んで構成され、筒状部材１３の後段には、冷却手段である一対の冷却ローラ１５が設置されている。
製造装置本体１１は、原料の搬送及び混練空間となるシリンダバレル１１１と、シリンダバレル１１１の内部に配置されるスクリュ１１２と、スクリュ１１２の回転用のモータ１１３と、シリンダバレル１１１内に原料を投入するホッパ１１４とを含んで構成される。
【００１８】
シリンダバレル１１１の外周には、図示しないが、投入された原料を可塑化し、流動性を確保するためのヒータが取り付けられている。また、シリンダバレル１１１の先端には押出ダイ１２が取り付けられている。
ホッパ１１４から投入された原料は、シリンダバレル１１１内で可塑化され、スクリュ１１２により混練されてシリンダバレル１１１から押出ダイ１２に押し出される。
【００１９】
押出ダイ１２は、製造装置本体１１のシリンダバレル１１１から押し出される原料を、所望の断面形状に成形するものであり、製造装置本体１１と着脱可能となっている。図２に示すように、本実施形態では、押出ダイ１２の原料の流路の押出し方向先端側の厚さ寸法は後端側の厚さ寸法よりも薄くなっている。また、押出ダイ１２から押し出される押出物Ｅ１の断面形状は平板状であり、本実施形態では、シート状の発泡体Ｆ１を得ることができる。
【００２０】
筒状部材１３は、中空の部材である。この筒状部材１３は、押出ダイ１２から押し出された押出物Ｅ１の周囲を囲んで閉空間とするものであり、押出ダイ１２側の端面１３１に開口１３１Ａが形成され、押出ダイ１２から押し出された押出物Ｅ１が導入可能となっている。
なお、筒状部材１３で形成される閉空間は、完全な密閉空間である必要はない。
また、筒状部材１３の冷却ローラ１５側（押出ダイ１２側の端面と対向する端面）の端面１３２には押出物Ｅ１を排出させるための孔１３２Ａが形成されている。さらに、この冷却手段側の端面１３２は一対の冷却ローラ１５の外周面に沿って湾曲しており、この湾曲面に冷却ローラ１５が当接している。
【００２１】
このような筒状部材１３の筒状の外周面１３３には、流体、例えば、気体を通過させるための複数の通気孔１３３Ａが形成されている。この複数の通気孔１３３Ａは、シート状の押出物Ｅ１の表裏面を挟んで対向配置されている。この通気孔１３３Ａから排出される気体を押出物Ｅ１の表裏面に当てることで、又は、予め通気孔１３３Ａから気体を筒状部材１３内に注入しておき、高圧状態としたなかに、押出物Ｅ１を押し出すことにより、押出物Ｅ１を加圧することができる。
通気孔１３３Ａには、図示しない送気装置が接続された配管１３５が接続されている。
【００２２】
冷却ローラ１５は押出物Ｅ１を引き取り、かつ、冷却するためのローラであり、押出物Ｅ１を挟んで対向配置されている。この冷却ローラ１５には、その表面の温度調整を調整する水冷式などの図示しない温度調整手段が設けられている。
なお、本実施形態では、冷却手段としてローラ１５を使用したが、これに限らず、例えば、一対のローラに架け渡された金属製の無端ベルトを対向配置させ、これを冷却手段として使用してもよい。また、冷却空気を押出物Ｅ１に吹き付けるエアナイフやエアチャンバ等としてもよい。
【００２３】
次に、図１及び図２を参照してこのような製造装置１を用いた発泡体Ｆ１の製造方法について説明する。
まず、予めシリンダバレル１１１を予熱しておく。次に、発泡体の原料をホッパ１１４に投入する。ホッパ１１４から投入された原料は、シリンダバレル１１１に供給され、スクリュ１１２によって混練され、可塑化される。そして、スクリュ１１２により先端側に搬送されるとともに、押出ダイ１２内に導入される。
本実施形態では、押出ダイ１２の原料の流路の押出し方向先端側の厚さ寸法は後端側の厚さ寸法よりも薄くなっているため、押出ダイ１２先端側では原料の流動が拘束されることとなる。
【００２４】
図２に示すように、押出ダイ１２から可塑化された原料を押出すことで得られる押出物Ｅ１は、筒状部材１３内に導入される（押出工程）。この際、配管１３５及び通気孔１３３Ａを介して、筒状部材１３内には気体が供給され、筒状部材１３内は高圧状態となっている。
筒状部材１３内に導入された押出物Ｅ１には、筒状部材１３内に供給された気体により大気圧を超える圧力、例えば、０．４ＭＰａ以上、８．０ＭＰａ以下の圧力が加わる（加圧工程）。この際、押出物Ｅ１は筒状部材１３内の気体により冷却されることとなる。この加圧工程では、押出物Ｅ１が加圧され、冷却されることにより、発泡剤の急激な発泡及び生成した気泡の急激な成長が制御される。
【００２５】
次に、押出物Ｅ１を筒状部材１３の端面１３２の孔１３２Ａから排出させて、一対の冷却ローラ１５間に導入する。これにより、押出物Ｅ１に加わる圧力が大気圧に戻される（減圧工程）。この減圧工程では、押出物Ｅ１にかかる圧力が下がるため、この時点で発泡剤の発泡が促進されるとともに、気泡の成長が促進され、押出物Ｅ１が発泡体化する。
その後、押出物Ｅ１をさらに冷却し、固化して安定化させることで、発泡体Ｆ１が完成する。
このようにして得られた発泡体Ｆ１の発泡倍率は、高倍率、例えば１０倍以上となる。
【００２６】
従って、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１−１）原料を押し出した直後に、押出物Ｅ１に気体により大気圧を超える圧力を加えているため、押出物Ｅ１内部の過飽和ガスの濃度が小さくなるので、急激な気泡の生成を抑えることができる。これにより体積の急激な増大を抑えることができ、コルゲートマークの発生を防止することができる。
（１−２）加圧工程において、押出物Ｅ１には大気圧を超える圧力がかかっており、押出物Ｅ１内で生成した気泡の周囲にも大きな圧力がかかることとなるので、気泡の径を小さくすることができる。
【００２７】
（１−３）また、加圧工程において、押出物Ｅ１は、筒状部材１３内の気体により冷却され、粘性抵抗が高くなる。そして、その後、減圧工程で押出物Ｅ１にかかる圧力を減圧しているため、粘性抵抗が大きな状態で気泡の成長を促進することができる。これにより、隣接する気泡間が破れる（破泡）ことがなく、粗大な気泡の形成を防止することができる。
（１−４）また、粘性抵抗が高くなった状態で気泡の成長を促進するため、発泡ガスが押出物Ｅ１外部に飛散してしまうことがなく、所望の発泡倍率の発泡体Ｆ１を製造することができる。さらに、粘性抵抗が大きくなった状態で気泡の成長を促進するため、充分な厚みのスキン層を確保することも可能である。
【００２８】
（１−５）さらに、押出物Ｅ１を押出ダイ１２から完全に押し出された状態で、加圧しており、押出ダイにより流路を形成し、加圧するものではないため、押出ダイ１２の形状の複雑化を防止することができる。
（１−６）筒状部材１３内で、押出物Ｅ１に加えられる圧力を０．４ＭＰａ以上、８．０ＭＰａ以下とすることで、高発泡倍率の発泡体Ｆ１を得ることができる。
【００２９】
（１−７）押出物Ｅ１を加圧する際に、押出物Ｅ１の周囲を筒状部材１３で囲み、閉空間とし、この空間に気体を導入するだけで、押出物Ｅ１に圧力を加えることができるため、押出物Ｅ１の加圧に手間を要しない。
（１−８）また、押出物Ｅ１を加圧する際に、発泡体製造装置全体を囲い閉空間を形成し、この閉空間内に気体を導入してもよいが、この場合には発泡体製造装置全体が大型化する可能性がある。そして、このように発泡体製造装置全体が大型化した場合には、装置が取り扱いにくくなり、発泡体の製造が行いにくくなる可能性がある。
これに対し、本実施形態では、押出ダイ１２に押出物Ｅ１の周囲を囲むとともに、押出物Ｅ１の周囲を閉空間とする筒状部材１３を設けたため、発泡体製造装置１の大型化を防止することができる。また、発泡体製造装置１が大型化しないため、発泡体製造装置１が取り扱いにくくなることがなく、発泡体Ｆ１の製造を容易に行うことができる。
【００３０】
（１−９）押出物Ｅ１を加圧する流体として気体を採用しており、液体を採用する場合に比べ、筒状部材１３への導入が容易であり、押出物Ｅ１にかかる圧力の調整を容易に行うことができる。
（１−１０）さらに、筒状部材１３の冷却ローラ１５側の端面１３２を冷却ローラ１５の形状に沿って湾曲したものとし、この湾曲面に冷却ローラ１５を当接させたので、筒状部材１３から押出物Ｅ１を排出すると同時に冷却することができる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
次に、図３を参照して本発明の第２実施形態について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態の発泡体製造装置２は、図示しないが、前記実施形態と同様の製造装置本体と、押出ダイ２２と、この押出ダイ２２に設けられる筒状部材２３と、冷却手段である冷却マンドレル２５とを備えている。
前記実施形態では、押出ダイ１２から押し出される押出物Ｅ１の断面形状は平板状であったが、本実施形態の押出ダイ２２から押し出される押出物Ｅ２は円筒状となる。すなわち、押出ダイ２２には断面略円形形状のスリット状の流路が形成されている。この流路の径は、排出方向先端側に向かって大きくなっており、押出ダイ２２外周側に向かって広がっている。
【００３２】
筒状部材２３は、前記実施形態の筒状部材１３と同様中空の部材であり、押出ダイ２２から押し出された押出物Ｅ２の周囲を囲んで閉空間とするものである。
なお、前記実施形態と同様に、筒状部材２３で形成される閉空間は、完全な密閉空間である必要はない。
このような筒状部材２３の押出ダイ２２側の端面２３１に開口２３１Ａが形成されている。また、押出ダイ２２側と反対側の端面２３２にも開口２３２Ａが形成されており、この端面２３２の開口２３２Ａには冷却マンドレル２５が挿入されている。この端面２３２の開口２３２Ａ周縁と、冷却マンドレル２５の外周面との間には隙間が形成されており、この隙間から押出物Ｅ２が排出される。
また、筒状部材２３の外周面２３３には、前記実施形態と同様の通気孔１３３Ａが形成されており、この通気孔１３３Ａには配管１３５が接続されている。この通気孔１３３Ａから排出される気体を押出物Ｅ２の外周面に当てること、又は予め通気孔１３３Ａから気体を注入して筒状部材２３内を高圧状態とし、この中に押出物Ｅ２を通すことで、押出物Ｅ２を外周面側から加圧することができる。
【００３３】
冷却マンドレル２５は、円柱形状の部材であり、筒状の押出物Ｅ２の内部に挿入され、押出物Ｅ２を内部側から冷却するものである。この冷却マンドレル２５の径は、押出ダイ２２の原料の流路の径よりも大きくなっている。
この冷却マンドレル２５の中心部には、この冷却マンドレル２５の長手方向を貫通する貫通孔２５１が形成されており、この貫通孔２５１には図示しない配管が接続されている。この配管には、筒状部材２３内に気体を送り込む送気装置（図示略）が接続される。
加圧時に、貫通孔２５１からの気体を押出物Ｅ２の内周面に当てること、又は、予め貫通孔２５１から気体を注入して筒状部材２３内を高圧状態とすることで、押出物Ｅ２を内周面側から加圧することができる。
また、冷却マンドレル２５には、その表面の温度調整を調整する水冷式などの図示しない温度調整手段が設けられている。
【００３４】
次に、このような製造装置２を用いた発泡体Ｆ２の製造方法について説明する。なお、原料を製造装置本体１１に投入し、押出ダイ２２から押し出す工程までは前記実施形態と同じであるため、省略する。
押出ダイ２２から押し出された押出物Ｅ２は、筒状部材２３内に導入される。
この際、予め筒状部材２３の通気孔１３３Ａ及び冷却マンドレル２５の貫通孔２５１を介して筒状部材２３内に気体が供給されており、筒状部材２３内は高圧状態となっている。
【００３５】
押出物Ｅ２の内周面側及び外周面側には、筒状部材２３及び冷却マンドレル２５からの気体により大気圧を超える圧力、例えば、０．４ＭＰａ以上、８．０ＭＰａ以下の圧力が加わる（加圧工程）。なお、前記実施形態と同様に、この加圧工程では、押出物Ｅ２は、筒状部材２３内の気体により冷却されることとなる。
この加圧工程では、押出物Ｅ２が加圧され、冷却されることにより、発泡剤の急激な発泡が抑制されるとともに、気泡の急激な成長が制御される。
【００３６】
次に、押出物Ｅ２を冷却マンドレル２５により冷却しながら、筒状部材２３の端面２３２の開口２３２Ａと、冷却マンドレル２５との間の隙間から排出させる。これにより、押出物Ｅ２にかかる圧力は大気圧に戻され、押出物Ｅ２にかかる圧力が下がるため、この時点で発泡剤の発泡が促進させるとともに、気泡の成長が促進され、発泡体化する（減圧工程）。
そして、その後、押出物Ｅ２をさらに冷却し、固化することで、発泡体Ｆ２が完成する。
このようにして得られた発泡体Ｆ２の発泡倍率は、例えば、５倍以上となる。
【００３７】
このような本実施形態によれば、第１実施形態の（１−１）〜（１−９）と略同様の効果を奏することができるうえ、以下の効果を奏することができる。
（２−１）筒状の押出物Ｅ２内部に冷却マンドレル２５を挿入し、この冷却マンドレル２５から気体を供給して、押出物Ｅ２の内周面に当てることで、押出物Ｅ２を内周面側から加圧することができる。これに加え、筒状部材２３に設けられた通気孔１３３Ａからの気体を押出物Ｅ２の外周面に当てることで、押出物Ｅ２の外周面側からも、押出物Ｅ２を加圧することができる。
また、予め筒状部材２３内部に気体を導入し、筒状部材２３内を高圧状態とした場合にも、押出物Ｅ２の内周面及び外周面を加圧することができる。
このようにすることで、本実施形態では、押出物Ｅ２がシート状でなく、筒状であっても急激な気泡の生成、成長を抑えることができ、外観が良好な発泡体Ｆ２を得ることができる。
【００３８】
＜第３実施形態＞
次に、図４を参照して本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態の発泡体製造装置３は、前記実施形態と同様の製造装置本体と、押出ダイ３２と、この押出ダイ３２に設けられる筒状部材３３と、図示しない冷却手段を備えている。
【００３９】
押出ダイ３２から押し出される押出物Ｅ３は円柱形状であり、押出ダイ３２の原料の流路の断面形状は円形形状である。この流路の押出し方向先端側の径は後端側に比べ、小さくなっている。
筒状部材３３は、前記実施形態と同様に、押出ダイ３２から押し出された押出物Ｅ３の周囲を囲んで閉空間とするものである。なお、筒状部材３３で形成される閉空間は、完全な密閉空間である必要はない。
この筒状部材３３は、第１実施形態と略同様の形状であるが、押出ダイ３２側の端面３３１と対向する端面３３２は湾曲していない点で異なっている。また、端面３３１には、ダイ３２からの押出物Ｅ３が挿入される開口３３１Ａが形成されており、また、端面３３２には押出物Ｅ３を排出するための孔３３２Ａが形成されている。
【００４０】
このような筒状部材３３の外周面３３３には、複数の通気孔３３３Ａが形成されている。この通気孔３３３Ａは、押出物Ｅ３を挟んで対向配置されている。また、この通気孔３３３Ａのうち、押出物Ｅ３の導入側近傍（端面３３１側）に設けられた通気孔３３３Ａを通気孔３３３Ａ１とし、押出物Ｅ３の排出側近傍（端面３３２側）に設けられた通気孔３３３Ａを通気孔３３３Ａ２とする。通気孔３３３Ａ１に取り付けられた配管３３５には、筒状部材３３内部に気体を送る送気装置（図示略）が接続されており、通気孔３３３Ａ１から筒状部材３３内部に導入された気体は、押出物Ｅ３を押圧する。そして、この気体は通気孔３３３Ａ２から排出される。なお、筒状部材３３内では、押出物Ｅ３を加圧する必要があるので、通気孔３３３Ａ１から導入される気体の量は、通気孔３３３Ａ２から排出される気体の量よりも多くなっている。
【００４１】
次に、このような製造装置３を用いた発泡体Ｆ３の製造方法について説明する。
押出ダイ３２から押し出された押出物Ｅ３は、筒状部材３３内に導入される。この際、予め、筒状部材３３内には通気孔３３３Ａ１から気体が送り込まれており、筒状部材３３内は高圧状態となっている。そして、筒状部材１３内に導入された押出物Ｅ３には、筒状部材１３内に供給された気体により大気圧を超える圧力、例えば、０．４ＭＰａ以上、８．０ＭＰａ以下の圧力が加わる（加圧工程）。
なお、通気孔３３３Ａ１から導入された気体は、通気孔３３３Ａ２内に導入され排出される。
【００４２】
次に、押出物Ｅ３を筒状部材３３から排出する。これにより、押出物Ｅ３にかかる圧力は大気圧に戻される（減圧工程）。この減圧工程では、押出物Ｅ３にかかる圧力が下がるため、この時点で発泡剤の発泡が促進されるとともに、気泡の成長が促進される。さらに、図示しない冷却手段、例えばエアナイフや、エアチャンバにより、冷却用のエアを吹き付けて押出物Ｅ３を冷却し、固化することで、発泡体Ｆ３が完成する。
このようにして得られた発泡体Ｆ３の発泡倍率は、高倍率、例えば１０倍以上となる。
【００４３】
従って、本実施形態によれば、第１実施形態の（１−１）〜（１−９）と略同様の効果を奏することができるうえ、以下の効果を奏することができる。
（３−１）本実施形態では、気体により押出物Ｅ３を加圧することで、急激な気泡の生成、成長を抑えており、従来のように、押出物をローラで引き取ることで、急激な気泡の生成、成長を抑えるものではないので、本実施形態のように、押出物Ｅ３が円柱状であっても押出物Ｅ３の急激な気泡の生成、成長を抑えることができる。
【００４４】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、筒状部材１３，２３，３３から押出物Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を排出することにより、１段階で、押出物Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に加わる圧力を大気圧に戻したが、このような方法に限らず、例えば、２段階で減圧することで、押出物Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に加わる圧力を大気圧に戻してもよい。例えば、筒状部材１３，２３，３３の後段に、この筒状部材１３，２３，３３に当接し、押出物Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を囲む閉空間をつくり、この閉空間内を筒状部材１３，２３，３３未満の圧力とし、さらに、この閉空間から外部に押出物を排出してもよい。
【００４５】
また、前各実施形態では、ダイ１２，２２，３２の先端に筒状部材１３，２３，３３を設け、この筒状部材１３，２３，３３内部に気体を挿入することで、押出物Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を加圧していたが、このような方法に限らず、例えば、図５に示すように、発泡体製造装置１全体を中空の箱状部材４で囲い閉空間を形成して、この閉空間内に気体を導入し、押出物を加圧してもよい。
【００４６】
さらに、前記各実施形態では、押出物Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に圧力を加える流体として、気体を採用したが、これに限らず、液体を採用してもよい。
また、前記各実施形態では、押出物Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に気体により直接圧力を加えたが、間接的に気体を当てて、押出物を加圧してもよい。例えば、筒状部材１３，２３，３３内部に通気孔１３３Ａ，３３３Ａと連通する袋等を設け、この袋内に気体を入れ、この袋等で押出物Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を挟み込むことで、押出物Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を加圧してもよい。
【００４７】
さらに、前記各実施形態では、加圧工程で、押出物Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３にかかる圧力を０．４ＭＰａ以上、８．０ＭＰａ以下としたが、発泡体の発泡倍率を低発泡倍率としたい場合には、０．２ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下としてもよい。
さらに、押出物Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３にかかる圧力は、０．１ＭＰａを超え、１０ＭＰａ以下であってもよい。さらに、これらの範囲に限られず、１０ＭＰａを超えるものであってもよい。
【００４８】
また、前記各実施形態では、発泡剤として化学発泡剤を使用したが、物理発泡剤、例えば、超臨界状ガス等を使用してもよい。この場合には、窒素ガス等のガスが充填されているガスボンベと、ガスボンベからの窒素ガスを臨界圧力まで昇圧する昇圧機と、臨界圧力まで昇圧された窒素ガス（超臨界状ガス）のシリンダバレル１１１内への導入量を制御する制御ポンプとを備えた超臨界状ガス導入装置を設ければよい。ただし、このようにした場合には、製造装置が大型化する可能性がある。これに対し、前記実施形態のようにペレット化された発泡剤を使用すれば、発泡剤をホッパを介してシリンダバレル１１１内に投入することができ、製造装置の大型化を防止することができる。
さらに、化学発泡剤と物理発泡剤とを併用してもよい。
第３実施形態では、押出ダイ３２から押し出される押出物Ｅ３は円柱形状としたが、これに限らず、例えば四角柱状、三角形状の押出物を押し出すダイとしてもよく、また、断面が非対称な異形形状の押出物を押し出すダイとしてもよい。
【００４９】
【実施例】
本発明の効果を確認するために、押出ダイから押し出された押出物中での気泡の生成、成長についてのシミュレーションを行った。具体的には、一つの気泡の成長に影響する球領域を取り上げ、球の中心で気泡核が生成、成長した時の気泡の成長挙動を解析した。
この解析では、気泡成長を助長する要因として気泡内へのガスの拡散に伴い生じる気泡内圧力と、気泡成長を抑制する要因としての原料中の樹脂の粘弾性応力や表面張力、樹脂周囲の圧力のバランスを考慮している。また、この解析では、原料はポリプロピレンと、発泡剤を含有するものであり、この原料をシート状に低発泡成形することを前提としている。また、発泡ガスとしては、炭酸ガスを想定している。
解析の条件を以下の表１に示す。解析領域全体は、質点に追従して変形するようにし、球領域外側の界面では、ガスの出入りがないとの境界条件を設けた。
【００５０】
【表１】
2004351791.tif 000003
【００５１】
ここで、ＰＴＴモデルとは、以下の式で表されるものである。
【００５２】
【数１】
2004351791.tif 000004
【００５３】
【数２】
2004351791.tif 000005
【００５４】
【数３】
2004351791.tif 000006
【００５５】
【数４】
2004351791.tif 000007
【００５６】
ここで、τｉ、λｉ、ηｉ、Ｇｉは、それぞれ、緩和モードｉでの応力テンソル、緩和時間、ゼロ剪断粘度、緩和弾性率である。Ｄは、変形速度テンソルである。△、▽は、それぞれ、ｌｏｗｅｒ−ｃｏｎｖｅｃｔｅｄと、ｕｐｐｅｒ−ｃｏｎｖｅｃｔｅｄの共変形時間微分を示している。ε、ζはＰＴＴモデルのパラメータである。ここで、ζは、ゼロとした。
また、拡散係数とは発泡ガスが樹脂（ポリプロピレン）中で拡散する速度に相当するものである。
ヘンリー係数とは、ヘンリーの法則（ｃ＝Ｋｐ）のＫのことであり、ｃは揮発性溶質（炭酸ガス）の濃度、ｐは溶質（炭酸ガス）の分圧である。
表面張力はポリプロピレンの表面張力をいう。
初期ガス濃度は、発泡開始前に、押出ダイ内でポリプロピレンに溶けているガスの濃度のことである。
さらに、初期解析領域とは、一つの気泡成長に影響する領域の初期半径をいう。
【００５７】
＜実施例１＞
以上のような条件のもと、樹脂（ポリプロピレン）周囲の圧力を０．１５ＭＰａとして気泡の成長挙動を解析した。
＜実施例２＞
樹脂（ポリプロピレン）周囲の圧力を０．２ＭＰａとして気泡の成長挙動を解析した。他の条件は実施例１と同じである。
【００５８】
＜実施例３＞
樹脂（ポリプロピレン）周囲の圧力を０．３ＭＰａとして気泡の成長挙動を解析した。他の条件は実施例１と同じである。
＜実施例４＞
樹脂（ポリプロピレン）周囲の圧力を０．５ＭＰａとして気泡の成長挙動を解析した。他の条件は実施例１と同じである。
【００５９】
＜比較例＞
樹脂（ポリプロピレン）周囲の圧力を０．１ＭＰａ（大気圧と略同じ）として気泡の成長挙動を解析した。他の条件は実施例１と同じである。
【００６０】
＜結果＞
このような実施例１〜４、比較例の結果を図６のグラフに示す。
比較例のように、押出ダイから押し出された押出物に大気圧と同等の圧力しかかかっていない場合には、極めて短い時間（０．２秒内）に気泡が０．１ｍｍ以上に成長することが確認された。気泡が急激に成長することにより、押出物の体積は、急激に大きくなるため、コルゲートマークが発生しやすくなる。
これに対し、実施例１〜４のように押出ダイから押し出された押出物に大気圧を超える圧力をかけると、急激な気泡の生成が抑えられる。また、生成した気泡は、成長するまでの時間が長くなり、その間に樹脂が冷却されて粘性抵抗が大きくなるため、気泡の大きさも小さくなる。これにより、急激な体積の増加を防止することができ、コルゲートマークの発生を防ぐことができる。
また、樹脂の粘性抵抗が増加してから、気泡が成長するため、隣接する気泡間が破れる（破泡）ことがなく、粗大な気泡の形成を防止することができる。
【００６１】
【発明の効果】
このような本発明によれば、押出ダイから押し出された直後の急激な気泡の生成及び成長を抑えることができ、様々な形状の発泡体を成形することができ、さらに、ダイの形状を複雑化させない発泡体の製造方法及び発泡体を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる発泡体製造装置を示す模式図である。
【図２】前記発泡体製造装置の筒状部材内で押出物が加圧された状態を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態において、発泡体製造装置の筒状部材内で押出物が加圧された状態を示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態において、発泡体製造装置の筒状部材内で押出物が加圧された状態を示す模式図である。
【図５】本発明の変形例を示す模試図である。
【図６】実施例及び比較例のシミュレーションの結果を示す図である。
【符号の説明】
１２        押出ダイ
２２        押出ダイ
３２        押出ダイ
１３        筒状部材
２３        筒状部材
３３        筒状部材
１５        冷却ローラ（冷却手段）
２５        冷却マンドレル（冷却手段）
Ｅ１        押出物
Ｅ２        押出物
Ｅ３        押出物
Ｆ１        発泡体
Ｆ２        発泡体
Ｆ３        発泡体
【図１】
2004351791.tif 000008
【図２】
2004351791.tif 000009
【図３】
2004351791.tif 000010
【図４】
2004351791.tif 000011
【図５】
2004351791.tif 000012
【図６】
2004351791.tif 000013