(57)【要約】【課題】  摩擦抵抗や発泡シートの収縮による引取り抵抗を減少させて、低発泡倍率で低坪量のポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造を可能とした熱可塑性樹脂発泡シート製造装置に用いるプラグの提供。【解決手段】  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１と、該押出機の吐出口に取り付けられたダイ２と、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、シート接触面であるプラグ外面にフッ素樹脂被膜層が設けられ、そのフッ素樹脂被膜層の算術平均粗さＲａが０．５μｍ〜４μｍの範囲内であることを特徴とするプラグ６。【選択図】  図１
2005246849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ダイと、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、
シート接触面であるプラグ外面にフッ素樹脂被膜層が設けられ、そのフッ素樹脂被膜層の算術平均粗さＲａが０．５μｍ〜４μｍの範囲内であることを特徴とするプラグ。
【請求項２】
フッ素樹脂被膜層の凹凸の平均間隔Ｓｍが２００μｍ〜４００μｍの範囲内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】
押出機内で溶融混合された熱可塑性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、プラグの外局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熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法において、
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熱可塑性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、熱可塑性樹脂発泡シート製造装置に用いるプラグと、このプラグを用いた熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂発泡シートの製造方法として良く用いられる方法のひとつに、いわゆる押出発泡成形法がある。この押出発泡成形法はポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂等の熱可塑性樹脂にも適用される。
【０００３】
この押出発泡成形法について簡単に説明すると、これは、押出機内で熱可塑性樹脂を発泡剤と共に溶融混合し、この溶融混合物（以下、「樹脂溶融物」と記す。）を、押出機の先端部に取り付けた、アウトリングとコアよりなるダイの、アウトリングとコアにより形成される円環状の隙間（以下、「樹脂流路」とする。）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、上記発泡中間体を延伸して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。ちなみにこのブラグは、マンドレル、サイジングドラムとも言われるものである。
【０００４】
このプラグを備えた装置の全体構成の一例を図１の概略図に示す。図１中、符号１は押出機、２はダイ（サーキュラーダイ）、３は原料配合装置、４はホッパー、５は発泡剤圧入ポンプ、６はプラグ、７は発泡シート、８は引取りロール、７ａは発泡シートロール（製品）である。この装置の動作を簡単に説明すると、ホッパー４から押出機１内に投入された樹脂と添加剤は、押出機１内で溶融混合されて樹脂溶融物となり、この樹脂溶融物に発泡剤圧入ポンプ５を経て発泡剤が圧入されて、樹脂溶融物と混合される。この混合物は、押出機１の吐出口に取り付けられたダイ２の樹脂流路に導かれる。そして、ダイ２の樹脂流路に導かれた溶融混合物は、ダイ２の出口（樹脂流路の出口）で任意の押出量でもって、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。この発泡により得られた円筒状の樹脂発泡シートは、プラグ６で冷却された後、所定箇所をカッターによって切り裂かれ、平面状に展開されて引取りロール８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７ａとなる。
【０００５】
そして、このような押出発泡成形法による樹脂発泡シートの製造に用いるプラグとしては、平面平滑性及び熱伝導性の良好な、例えばアルミニウムのような金属材料を、ダイの樹脂流路の径より大きな径を有した円筒状に形成したものを用いる（例えば、特許文献１〜５参照）。
【特許文献１】特公平６−２２８８９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９１３９１号公報
【特許文献３】特公平６−２８８８９号公報
【特許文献４】特開２００１−３２８１５５号公報
【特許文献５】特開２０００−２５４９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した従来技術のうち、特許文献１〜４に記載されているような従来のプラグはポリスチレン系樹脂発泡シートの製造には適していたものの、これ以外の、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂の低倍発泡体の製造に用いようとすると、発泡シートのプラグ表面における摩擦抵抗が大きい為、シートに品質上の問題が発生していた。
【０００７】
つまり、ダイの樹脂流路から押出されたポリエチレンテレフタレート樹脂の低倍発泡体からなる発泡シートを引取ロールで引っ張ると、プラグと発泡シートの間に生じる表面摩擦による摩擦抵抗が大きく、その表面を発泡シートが滑らかにすべらない為に、発泡シートに横シマが生じてしまうのである。この横シマは以下のようにして発生する。発泡シートをある一定の力で引っ張りつづけると、ある時点で発泡シートとプラグの間に生じる表面摩擦の為に、発泡シートがプラグ表面に引っ掛かってしまい、これを引き取る事が出来なくなってしまう。そこで、一時的にではあっても、新たに余分な力を加えて発泡シートを引き取ろうとする。発泡シートの表面を滑らかなものにする為には発泡シートの厚みが一定である必要があり、厚みを一定にする為には発泡シートを一定の力で引取り続けなければならないのに、このように引き取る力に変動が生じてしまう為に、発泡シートにかかる力加減が一定でなく、その為発泡シートの厚みが部分的に薄くなり、結果として、その薄くなった部分が横シマとなってしまうのである。                  
【０００８】
また発泡シートを引き取る時に、やはりプラグとの間に生じる抵抗のため、発泡シートを真っ直ぐ引き取る事が出来ず、製品が蛇行してしまうこともある。さらに、プラグを繰り返し使用することにより、プラグ表面にアルミニウムの摩耗が生じ、その摩耗が原因で発泡シートに黒スジが生じてしまうこともある。
【０００９】
また、特許文献５に記載された技術では、ポリエチレンテレフタレート樹脂の低倍発泡シートの製造も可能なように、従来のアルミニウムを用いたプラグ表面に対してアルマイト処理を行い、表面を硬質アルマイトで処理したプラグを用いている。これによって、発泡シートのプラグ表面における摩擦抵抗が下げられ、ポリエチレンテレフタレート樹脂の低倍発泡シートを製造する際にも、製品の横シマ、厚み変動、蛇行などの問題はある程度改善された。
【００１０】
しかしながら、特許文献５に記載された改良型のプラグを用いても、ポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造においてはなお課題が残されていた。
すなわち、結晶性樹脂であるポリプロピレン系樹脂発泡シートの押出成形においては、発泡樹脂温度における樹脂の溶融張力が低く、金型から押し出された直後の発泡体樹脂の引張強度が低いため、プラグ部分での発泡シートの引取り抵抗が大きいと、発泡体が切断してしまう場合があり、特に低発泡倍率で低坪量（坪量＝単位面積当りの重量）の発泡体が製造できないという課題があった。
また、発泡シートの外観を向上させようとして、発泡シートの気泡径を細かくしていくと、さらに引取抵抗が大きくなる現象が見られるため、気泡を細かくして外観を向上させることができないという課題もあった。
また、特許文献５においてポリエチレンテレフタレート樹脂の低倍発泡シートの製造では抵抗削減効果のあったプラグ表面へのショットブラスト加工は、ポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造では発泡シート表面に凹状スジを発生させるという課題が発生した。
【００１１】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、摩擦抵抗や発泡シートの収縮による引取り抵抗を減少させて、低発泡倍率で低坪量のポリプロピレン系樹脂発泡シートの製造を可能とした熱可塑性樹脂発泡シート製造装置に用いるプラグの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、本発明は、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ダイと、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、シート接触面であるプラグ外面にフッ素樹脂被膜層が設けられ、そのフッ素樹脂被膜層の算術平均粗さＲａが０．５μｍ〜４μｍの範囲内であることを特徴とするプラグを提供する。
【００１３】
本発明のプラグにおいて、フッ素樹脂被膜層の凹凸の平均間隔Ｓｍが２００μｍ〜４００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００１４】
また本発明は、押出機内で溶融混合された熱可塑性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、プラグの外局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熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法において、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熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、特に結晶性熱可塑性樹脂、なかでもポリプロピレン系樹脂の押出発泡成形による発泡シートの製造において、発泡シートのプラグ上での収縮によるプラグ部分での発泡シートの引取り抵抗の増加を緩和することができ、低倍率発泡で低坪量のポリプロピレン系樹脂発泡シートが製造可能となる。
また外観に優れた気泡径の小さい熱可塑性樹脂発泡シートが製造可能になる。
また熱可塑性樹脂発泡シートの引取り抵抗に起因する生産性の低下を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を説明する。
本発明の熱可塑性樹脂発泡シート製造装置は、図１に示すように構成された熱可塑性樹脂発泡シート製造装置において、ダイ２から押し出された発泡中間体をプラグ６の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７を形成するためのプラグ６として、プラグ６外面にフッ素樹脂被覆層が設けられ、そのフッ素樹脂被膜層の算術平均粗さＲａが０．５μｍ〜４μｍの範囲内であることを特徴としている。
【００１７】
プラグ６外面にフッ素樹脂被覆層を設けるには、アルミニウムからなるプラグ基材の表面に樹脂微粉末の分散液を拭き付けや浸漬することによって塗布し、乾燥後焼成する方法で行なわれる。これに用いられるフッ素樹脂としては、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ・フッ素樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロ三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニル（ＰＦＶ）などが挙げられ、その中でも耐熱性、耐摩耗性などに優れたポリ四フッ化エチレン系樹脂が好ましい。このフッ素樹脂被覆の厚さは特に限定され無いが、プラグの機能である発泡体冷却能力を阻害しないこと、被膜層の安定性、被膜加工の経済性等により２０μｍ〜１００μｍが望ましい。またフッ素樹脂被覆層形成の前処理として従来公知の硬質アルマイト処理等によりあらかじめ表面硬度を向上させておくこともできる。
【００１８】
本発明におけるフッ素樹脂被覆層を有するプラグの算術平均粗さＲａが０．５μｍ〜４μｍの範囲内であることが望ましい。Ｒａが０．５μｍ未満の場合、発泡シートとプラグ表面との密着性が上昇し、引取抵抗が上昇し、安定した引取が困難となる。Ｒａが４μｍを超える場合、発泡シートとプラグ表面との密着性が低下し、シート冷却が不均一となり、製品巾不足、シート表面の局部的な外観不良、品質異常が生ずる。
【００１９】
本発明におけるフッ素樹脂被覆層を有するプラグの凹凸の平均間隔Ｓｍは２００μｍ〜４００μｍの範囲内であることが望ましい。Ｓｍが２００μｍ未満の場合、発泡シートとプラグ表面との密着性が上昇し、引取抵抗が上昇し、安定した引取が困難となる。Ｓｍが４００μｍを超える場合、発泡シートとプラグ表面との密着性が低下し、シート冷却が不均一となり、製品巾不足、シート表面の局部的な外観不良、品質異常が生ずる。
【００２０】
前記算術平均粗さＲａ、及び凹凸の平均間隔Ｓｍは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４、「表面粗さ−定義及び表示」に準じて測定された値である。測定は、東京精密社製、ハンディサーフＥ−３５Ａ（商品名）を使用し、評価長さ４．００ｍｍ、カットオフ値０．８ｍｍ、測定レンジ２０μｍの条件で行なった。
【００２１】
次に、本発明に係る熱可塑性樹脂発泡シートの製造方法を説明する。
本発明の方法は、前述したように、プラグ６外面にフッ素樹脂被覆層が設けられ、そのフッ素樹脂被覆層の算術平均粗さＲａが０．５μｍ〜４μｍの範囲内であるプラグを用いて図１に示した熱可塑性樹脂発泡シート製造装置を用いて好適に実施される。
本発明の方法において、原料となる熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂などの各種の熱可塑性樹脂が使用できる。特に本発明の方法では、従来法では製造が困難であった結晶性熱可塑性樹脂、特にポリプロピレン系樹脂を用い、低倍率発泡で低坪量のポリプロピレン系樹脂発泡シートを製造することができる。
【００２２】
原料のポリプロピレン系樹脂等の熱可塑性樹脂は、添加剤と共に原料配合装置３で配合されてホッパー４から押出機に供給される。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。
【００２３】
ホッパー４から押出機１内に投入された樹脂と添加剤は、押出機１内で溶融混合されて樹脂溶融物となり、この樹脂溶融物に発泡剤圧入ポンプ５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工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。
【００２４】
次いでこの混合物は、さらに混練され、適当な温度に冷却された後、押出機１の吐出口に取り付けられたダイ２の樹脂流路に導かれる。そして、ダイ２の樹脂流路に導かれた溶融混合物は、ダイ２の出口（樹脂流路の出口）で任意の押出量でもって、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。
【００２５】
この発泡により得られた円筒状の発泡シートは、冷却用のプラグ６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７となる。この発泡シート７は引取りロール８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７ａとなる。
【００２６】
本発明の方法では、プラグ６外面にフッ素樹脂被覆層が設けられ、そのフッ素樹脂被覆層の算術平均粗さＲａが０．５μｍ〜４μｍの範囲内であるプラグ６を用いたことによって、特に結晶性熱可塑性樹脂、なかでもポリプロピレン系樹脂の押出発泡成形による発泡シートの製造において、発泡シートのプラグ６上での収縮によるプラグ部分での発泡シートの引取抵抗増加を緩和することができ、低倍率発泡で低坪量のポリプロピレン系樹脂発泡シートが製造可能となる。
また外観に優れた気泡径の小さい熱可塑性樹脂発泡シートが製造可能になる。
また熱可塑性樹脂発泡シートの引取り抵抗に起因する生産性の低下を改善することができる。
【実施例】
【００２７】
［実施例１］
ダイ側の口径φ３３９．５ｍｍ、引取機側の口径φ３３４．０ｍｍ、全長５００ｍｍのアルミニウム製のプラグ基材を作製し、その表面にフッ素樹脂被膜加工を施した。フッ素樹脂被膜はダイキン工業社製のタフコート(TC-7160)とした。その算術平均粗さＲａは０．６５μｍ、凹凸の平均間隔Ｓｍは２９３．８μｍであった。そのプラグを図１に示す製造装置に組み込んだ。
ポリプロピレン系樹脂（サンアロマー社製、ＰＥ５０３Ｃ）１００質量部に対し、気泡調整剤として、大日精化工業社製のファインセルマスターＳＳＣ  ＰＯ２０８Ｋを０．３質量部ドライブレンドした。この混合原料を、口径１１５ｍｍの押出機のホッパーから供給し、加熱溶融した後、発泡剤としてブタンを樹脂溶融物１００質量部に対して１．０質量部圧入し、混練した後、発泡適性温度まで冷却し、押出機先端に取り付けた口径１２５ｍｍの円筒状の押出口をもつサーキュラーダイより、７５ｋｇ／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、内部が２５℃の冷却水で冷却されているプラグ上を沿わせて冷却するとともに、その外面をプラグの直径よりも大きい吹き出し口をもつ空冷装置により空気を吹き付けて冷却成形し、プラグ下流に取り付けられたカッターで切り開い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３０３ｇ／ｍ２、発泡倍率２．２倍のポリプロピレン系樹脂発泡シートを安定して製造することができた。引取抵抗は、引取機のモーター負荷により評価した。引取抵抗は、張力などの力の単位で表現することが望ましいが、この力は引取機の駆動トルクとして代用できるので、引取機のモーターの負荷として比較できる。実施例１において引取モーター負荷は１４Ａであった。結果を表１に示す。
【００２８】
［実施例２］
プラグのフッ素樹脂被膜層の算術平均粗さＲａを１．２８μｍ、凹凸の平均間隔Ｓｍを２０２．３μｍとした以外は、実施例１と同様にして発泡シートを製造した。
その結果、坪量３００ｇ／ｍ２、発泡倍率２．２倍のポリプロピレン系樹脂発泡シートを安定して製造することができた。引取モーター負荷は１３Ａであった。結果を表１に示す。
【００２９】
［実施例３］
プラグのフッ素樹脂被膜層の算術平均粗さＲａを２．０２μｍ、凹凸の平均間隔Ｓｍを３４８．２μｍとした以外は、実施例１と同様にして発泡シートを製造した。
その結果、坪量３０１ｇ／ｍ２、発泡倍率２．２倍のポリプロピレン系樹脂発泡シートを安定して製造することができた。引取モーター負荷は１０Ａであった。結果を表１に示す。
【００３０】
［実施例４］
プラグのフッ素樹脂被膜層の算術平均粗さＲａを３．８μｍ、凹凸の平均間隔Ｓｍを３２５．９μｍとした以外は、実施例１と同様にして発泡シートを製造した。
その結果、坪量２９８ｇ／ｍ２、発泡倍率２．２倍のポリプロピレン系樹脂発泡シートを安定して製造することができた。引取モーター負荷は１１Ａであった。結果を表１に示す。
【００３１】
［比較例１］
プラグのフッ素樹脂被膜層の算術平均粗さＲａを０．３５μｍ、凹凸の平均間隔Ｓｍを３３６．８μｍとした以外は、実施例１と同様にして発泡シートを製造した。
その結果、坪量３２７ｇ／ｍ２、発泡倍率２．２倍のポリプロピレン系樹脂発泡シートを安定して製造することができた。引取モーター負荷は１４Ａであった。結果を表１に示す。さらに、引取速度を上げて、坪量３２０ｇ／ｍ２未満となるように引取速度を設定したが、引取抵抗が大きくなり、発泡シートの切断が発生し安定した製造ができなかった。
【００３２】
［比較例２］
プラグのフッ素樹脂被膜層の算術平均粗さＲａを４．５μｍ、凹凸の平均間隔Ｓｍを３６５．７μｍとした以外は、実施例１と同様にして発泡シートの製造を試みた。
しかし部分的にシート冷却が不均一となった結果、シートの外観が不均一となり連続したシートを安定して製造することはできなかった。
【００３３】
［比較例３］
プラグの表面処理を硬質アルマイト処理とした以外は、実施例１と同様にして発泡シートを製造した。
その結果、坪量３２９ｇ／ｍ２、発泡倍率２．２倍のポリプロピレン系樹脂発泡シートを安定して製造することができた。引取モーター負荷は１１Ａであった。結果を表１に示す。さらに、引取速度を上げて、坪量３２０ｇ／ｍ２未満となるように引取速度を設定したが、引取抵抗が大きくなり、発泡シートの切断が発生し安定した製造ができなかった。
【００３４】
［比較例４］
プラグの表面処理を無し（アルミ基材の表面のまま）とした以外は、実施例１と同様にして発泡シートを製造した。
坪量３３０ｇ／ｍ２となるように引取速度を設定したが、引取抵抗が大きくなり、発泡シートの切断が発生し、安定した製造ができなかった。生産が可能な坪量は３５５ｇ／ｍ２、発泡倍率２．２倍であり、この時の引取モーター負荷は２０Ａであった。結果を表１に示す。
【００３５】
実施例１〜４、比較例１〜４を引取抵抗性と発泡シート外観で評価した。
引取抵抗性は、引取モーター負荷が低下することにより坪量３２０ｇ／ｍ２未満のポリプロピレン系樹脂発泡シートを安定して製造することができた場合○、坪量３２０ｇ／ｍ２以上のポリプロピレン系樹脂発泡シートしか製造できなかった場合を×とした。
また発泡シート外観は、シート外観が均一であり、連続したポリプロピレン系樹脂発泡シートを安定して製造することができた場合○、シート外観が不均一であり、連続したポリプロピレン系樹脂発泡シートを安定して製造することができなかった場合×とした。
【００３６】
【表１】
2005246849.tif 000003
【００３７】
表１の結果から、本発明に係るプラグを使用した実施例１〜４では、プラグを通過する発泡シートの引取り抵抗が低下することで、坪量３２０ｇ／ｍ２未満の連続した低坪量のポリプロピレン系樹脂発泡シートを安定して製造することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】熱可塑性樹脂発泡シート製造装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…押出機、２…ダイ、３…原料配合装置、４…ホッパー、５…発泡剤圧入ポンプ、６…プラグ、７…発泡シート、８…引取りロール、７ａ…発泡シートロール（製品）。
【図１】
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