(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物性材料を主とする原料に水を加えたものを押出機から押し出したのち水蒸気圧で発泡させることにより板状発泡体を製造するためのダイ装置であって、流動体の流れを押出方向に対して直角な方向に広げるための複数枚の板部材から構成される板状部品（Ａ）と、発泡体の寸法に合わせて複数の孔を開けた多孔板（Ｂ）と、発泡体を成形するためのサイジングダイ（Ｃ）とから成り、前記板状部品（Ａ）は、長円形又は方形等の形状の長尺の長孔を一個だけ形成した端板部材と、複数個の円形、長円形又は方形等の形状の孔を形成した中間板部材とから構成されていることを特徴とする板状発泡体製造用のダイ装置。
【請求項２】
前記板状部品（Ａ）の中間板部材は、中央部に複数個の円形の丸孔が形成され、該丸孔を挟んで長円形又は方形等の形状の長孔が形成されている請求項１に記載の板状発泡体製造用のダイ装置。
【請求項３】
前記板状部品（Ａ）の中間板部材は、中央部に複数個の円形の丸孔が形成され、該丸孔を挟んで長円形又は方形等の形状の長孔が１個ずつ形成された板部材と、中央部に複数個の円形の丸孔が形成され、該丸孔を挟んで長円形又は方形等の形状の長孔が２個ずつ形成された板部材との組み合わせから構成されている請求項２に記載の板状発泡体製造用のダイ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載したダイ装置を用いて、植物性材料を主とする原料に水を加えたものを押出機から押し出したのち水蒸気圧で発泡させることにより、押出方向に直角な断面の長い方の辺が、１軸押出機を使用する場合スクリュー径の１．０倍以上、２軸押出機を使用する場合スクリュー径の２．０倍以上の長さを持つ板状発泡体を製造することを特徴とする板状発泡体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出機を用いて板状の発泡体を製造するためのダイ装置およびこのダイ装置を用いた板状発泡体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、おからあるいは小麦粉製粉時に発生する下等粉（所謂裾粉）、あるいはコーンスターチ等の植物性材料を主成分として製造されている発泡体の形状は、殆ど円柱形あるいはそれに近い形状をしており、大部分バラ状緩衝材と言われる用途に使用されている。
【０００３】
ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を原料として、従来から幅広の板状発泡体が押し出し製造されている。ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂は熱に対して比較的安定であり、シリンダー径５０〜６０ｍｍの押出機から押し出された樹脂を、ダイ内部で例えば１ｍ程度に拡げて押し出すことも可能である。
【０００４】
しかし、植物性材料を原料とし、水を加えて水蒸気圧により発泡させる押出発泡体の製造法においては、植物性材料は、含水下、加熱された状態で流動性を有し、熱可塑性樹脂のように加熱のみで溶融し、流動性を保つわけではない。
【０００５】
そのために、植物性材料を主原料とする発泡体の製造において、水の存在下、加熱された原料の流動性は、水あるいは熱のどちらかが欠けると流動性が悪くなり、熱可塑性樹脂を原料とする発泡体のような幅広の板状発泡体を造ることが出来なかった。
【０００６】
特開平９−２３９８０４において、食品材料を主とする含水原料から、押出機を用いて断面形状が方形の連続発泡体を製造する方法が述べられているが、実施例では、スクリュー径５２ｍｍの２軸押出機を用いて、１辺４０ｍｍの正方形の発泡体を得ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来、植物性材料を主とする原料に水を加えて押出機により製造することが出来る板状発泡体の幅、すなわち断面の長い方の辺の寸法は、１軸押出機の場合スクリューの直径程度、２軸押出機の場合はスクリューの直径の約２倍程度が限度であった。
【０００８】
すなわち、植物性材料を主とする原料に水を加えて押出機により板状の発泡体を製造しようとする場合、従来のダイでは幅を広げても含水原料の流動性が悪いために幅方向に拡がらず、広幅の板状発泡体を得ることは出来なかった。
【０００９】
植物性材料を主とする含水原料は押出機内で加熱され、流動体になるが、その流動性はプラスチックのように安定ではない。すなわち、主成分である植物性材料は、水の存在下で加熱されることにより流動性を有し、水の量によって流動性が大きく変化する。
【００１０】
また、植物性材料はポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチックに比べ一般的に熱安定性が悪く、熱によって変質し易く、それによっても流動性が変化する。
【００１１】
また、含水植物性材料を加熱することによって得られた流動体は、一般的にダイ内で１００℃以上通常１６０℃から１９０℃程度に保たれている。この流動体はダイ内で、流動体の温度に相当する水蒸気圧以上の圧力に加圧されているために、水は気化せず液体の状態を保っている。
【００１２】
この高温高圧に保たれた含水植物性材料の流動性は、非常に不安定である。すなわち、ダイ内において圧力が流動体の水蒸気圧より低い部分があると、流動体中の水が気化しようとして、流動体の流れが急激に変化する。
【００１３】
植物性材料を主とする含水原料を使用し、押出機により幅広の板状発泡体を製造しようとした場合、上記のような問題から、ダイ内において流動体になっている植物性材料を主とする含水原料を、均一な圧力を保ったまま短時間で幅方向に拡げる必要がある。
【００１４】
プラスチックの板状製品の押出加工に使用されるようなダイ、すなわち、溶融した原料が層流になりダイ内のマニホールドを流れるように設計されたダイを使用して、植物性材料を主とする含水原料を押し出した場合、マニホールドの端の部分に原料が滞留固化し、短時間で押出し不可能になった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の板状発泡体製造用のダイ装置は、流動体となった原料の流れを押出方向に直角な方向に拡げるための工夫を施している。すなわち、植物性材料を主とする原料に水を加えたものを押出機から押し出したのち水蒸気圧で発泡させることにより、板状発泡体を製造するためのダイ装置であって、流動体の流れを押出方向に対して直角な方向に広げるための複数枚の板部材から構成される板状部品（Ａ）と、発泡体の寸法に合わせて複数の孔を開けた多孔板（Ｂ）と、発泡体を成形するためのサイジングダイ（Ｃ）とから成り、前記板状部品（Ａ）は、長円形又は方形等の形状の長尺の長孔を一個だけ形成した端板部材と、複数個の円形、長円形又は方形等の形状の孔を形成した中間板部材とから構成されていることを特徴とする。また本発明は、上記ダイ装置を用いて、植物性材料を主とする原料に水を加えたものを押出機から押し出したのち水蒸気圧で発泡させることにより、押出方向に直角な断面の長い方の辺が、１軸押出機を使用する場合スクリュー径の１．０倍以上、２軸押出機を使用する場合スクリュー径の２．０倍以上の長さを持つ板状発泡体を製造する方法を提供する。
【００１６】
前記板状部品（Ａ）の中間板部材は、中央部に複数個の円形の丸孔が形成され、該丸孔を挟んで長円形又は方形等の形状の長孔が形成されているものとすることが望ましい。さらに、この中間板部材を複数枚とするときは、中央部に複数個の円形の丸孔が形成され、該丸孔を挟んで長円形又は方形等の形状の長孔が１個ずつ形成された板部材と、中央部に複数個の円形の丸孔が形成され、該丸孔を挟んで長円形又は方形等の形状の長孔が２個ずつ形成された板部材とを組み合わせることが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る板状発泡体製造用のダイ装置であって、図１に示す複数枚の板部材Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ａ−４から構成される板状部品（Ａ）と、図２に示す複数の孔２を開けた多孔板（Ｂ）と、図３に示す発泡体を成形するためのサイジングダイ（Ｃ）とから成る。板状部品（Ａ）を構成する板部材の枚数は、押出機のスクリュー径、成形する板状発泡体の大きさ、および使用する植物性材料を主とする含水原料の押出機内での流動性等によって決まる。
【００１８】
板状部品（Ａ）を構成する板部材の枚数は、成形する板状発泡体の幅が、１軸押出機ではスクリュー径（２軸押出機の場合スクリュー径に２を乗じた数値）の１．０〜１．３倍までの寸法の場合２〜５枚、１．３倍を超える寸法の場合３〜７枚程度である。
【００１９】
ただし、この板状部品（Ａ）の板部材の枚数は上記数値に限定されるものではなく、使用する植物性材料を主とする含水原料の物性あるいは得られる板状発泡体に要求される物性によって変更することが出来る
【００２０】
板状部品を構成する個々の板部材の材質および厚さは、それらを通過する流動体の負荷に耐えうる材質および厚さを有していれば、特に限定されるものではない。
【００２１】
また、板状部品（Ａ）を構成する個々の板部材Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ａ−４に施される、流動体を押出方向に対して直角な方向に拡げるための孔１ａ〜１ｆは、円形（１ｃ，１ｅ）、長円形（１ｂ，１ｄ，１ｆ）又は方形（１ａ）等の１種類あるいは２種類以上の組み合わせで構成され、それらの孔の数、組み合わせ方および大きさは、押出機のスクリュー径、成形する板状発泡体の大きさ、使用する植物性材料を主とする含水原料の本装置内での流動性および得られる板状発泡体に要求される物性によって決まる。
【００２２】
図２に示すように、多孔板（Ｂ）は、発泡体の寸法に合わせて複数の孔２が設けられ、これらの孔２の寸法、孔２の数および孔２の位置は、得られる板状発泡体に要求される物性によって決まる。図３に示すように、サイジングダイ（Ｃ）は、方形の開口部３を有し、押し出された板状発泡体の断面の寸法すなわち厚さおよび幅を最終的に決定するための部品である。
【００２３】
【実施例】
発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、円形、長円形又は方形等の形状の孔１ａ〜１ｆを持った複数枚の板部材Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ａ−４を組み合わせて成る板状部品（Ａ）である。これらは、スクリュー径６９ｍｍの２軸押出機により幅２２０ｍｍの板状発泡体を製造するためのダイ装置の構成要素であり、植物性材料を主とする含水原料のダイ装置内での流れを幅方向に拡げるために、本実施例の板状部品（Ａ）は、次のような４枚の板部材で構成される。すなわち図１に示す如く、方形の長尺の長孔１ａを一個だけ形成した端板部材Ａ−１と、長円形の中央領域の幅寸法を部分的に狭くした形状の長尺の長孔１ｆを一個だけ形成した端板部材Ａ−４と、これら端板部材Ａ−１，Ａ−４に挟まれた、中央部に複数個の円形の丸孔１ｃを形成し該丸孔１ｃを挟んで長円形の長孔１ｂを１個ずつ形成した中間板部材Ａ−２、及び、中央部に複数個の円形の丸孔１ｅを形成し該丸孔１ｅを挟んで長円形の長孔１ｄを２個ずつ形成した中間板部材Ａ−３とから構成されている。
【００２５】
図２は、上記板状部品（Ａ）と共に、スクリュー径６９ｍｍの２軸押出機により幅２２０ｍｍの板状発泡体を製造するためのダイ装置を構成する多孔板（Ｂ）である。
【００２６】
図３は、上記同様にスクリュー径６９ｍｍの２軸押出機により幅２２０ｍｍの板状発泡体を製造するためのダイ装置を構成するサイジングダイ（Ｃ）である。
【００２７】
次に、図１に示した板状部品（Ａ）、図２に示した多孔板（Ｂ）および図３に示したサイジングダイ（Ｃ）を用いて、植物性材料を主成分とする板状発泡体を製造する方法について説明する。
【００２８】
所定温度に昇温したスクリュー式押出機のシリンダー入り口部に、粉体状の植物性原料とポリプロピレン樹脂を所定割合で供給する。スクリューの回転によって、上記原料がシリンダー内をダイ装置方向に搬送される。
【００２９】
上記原料はシリンダー内で、熱によってポリプロピレン樹脂が溶融し、植物性原料と混合される。さらに、発泡剤としての水がシリンダー内に添加され、植物性原料およびポリプロピレン樹脂とともに、溶融混練されながらダイ装置まで搬送される。
【００３０】
溶融混練された原料は、押出機のシリンダーを出て、本発明のダイ装置内に入り、複数枚の板部材から成る板状部品（Ａ）を通過するときに、それまでの流れに対して直角な方向に流れが拡がり、多孔板（Ｂ）の孔２を通過して発泡し、サイジングダイ（Ｃ）で所定の寸法に成形され、これを開口部３から冷却しながら引き取ることで、押出方向に直角な断面の長い方の辺が、１軸押出機を使用する場合スクリュー径の１．０倍以上、２軸押出機を使用する場合スクリュー径の２．０倍以上の長さを持つ板状発泡体の製品にされる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、植物性材料を主とする板状発泡体を押出成形するために、円形、長円形又は方形等の形状の孔を有する複数枚の板部材で構成される板状部品（Ａ）、発泡体の寸法により孔の仕様が決まる多孔板（Ｂ）およびサイジングダイ（Ｃ）からなるダイ装置を使用することにより、１軸押出機の場合はスクリュー径の１．０倍以上の、２軸押出機の場合はスクリュー径の２倍以上の幅を有する板状発泡体を得ることが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るダイ装置に用いる、流動体の流れを押出方向に直角の幅方向に拡げるための１組４枚の板部材から構成される板状部品（Ａ）の平面図である。
【図２】  本発明に係るダイ装置に用いる、成形する板状発泡体の寸法に合わせた孔を有する多孔板（Ｂ）の平面図である。
【図３】  本発明に係るダイ装置に用いる、板状発泡体の寸法を決定し成形するためのサイジングダイ（Ｃ）であって、図（ａ）は開口部３側から見た図、図（ｂ）はその側面図である。
【符号の説明】
Ａ−１  端板部材
Ａ−２  中間板部材
Ａ−３  中間板部材
Ａ−４  端板部材
Ｂ  多孔板
Ｃ  サイジングダイ
１ａ  方形の孔
１ｂ  長円形の孔
１ｃ  円形の孔
１ｄ  長円形の孔
１ｅ  円形の孔
１ｆ  長円形の一部の幅寸法を狭くした孔
２  円形の孔
３  開口部
【図１】
0003785594.tif 000002
【図２】
0003785594.tif 000003
【図３】
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