JP2004237729A

JP2004237729A - 押出発泡成形装置

Info

Publication number: JP2004237729A
Application number: JP2004007641A
Authority: JP
Inventors: Ryutaro Hayashi; 龍太郎林; Shungyo Cho; 春暁張
Original assignee: Kawata Mfg Co Ltd
Current assignee: Kawata Mfg Co Ltd
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】簡易な構成によって、不活性流体を成形材料に短時間で十分に溶解させることのできる、押出発泡成形装置を提供すること。
【解決手段】成形材料を供給するホッパ１３および超臨界状態の不活性ガスを供給するためのガス供給ライン１６が接続される第１押出機２のシリンダ６に、ホッパ１３よりも第１押出機２のスクリュー７の軸方向下流側であって、かつ、押出口１２よりも上流側のノズル接続口２１において、シリンダ６にガスノズル２０を接続するとともに、シリンダ６におけるガスノズル２０の先端部からシリンダ６の内周面６ｂまでの間の部分に、多孔質部材３２を埋設する。これによって、ガス供給部１０から供給される超臨界状態の不活性ガスは、多孔質部材３２を介して、シリンダ６内の成形材料に対して供給されるので、超臨界状態の不活性ガスを成形材料に高分散状態で混合することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、押出発泡成形装置、詳しくは、熱可塑性樹脂の発泡体を形成するための押出発泡成形装置に関する。

近年、熱可塑性樹脂を、押出成形機を用いて発泡成形する方法において、環境にやさしいクリーンな炭酸ガスや窒素ガスなどの不活性流体を、発泡剤として用いて、微細なセルからなるマイクロセルラー発泡体を成形する方法が、種々検討されている。

たとえば、国際公開第９９／３２５４４号パンフレット（特許文献１）には、熱可塑性樹脂を押出機のバレル内で溶融させるとともに、発泡剤としての超臨界流体をポートから複数のオリフィスを含む多数の孔を介してバレル内に導入し、溶融された熱可塑性樹脂に超臨界流体を溶解させ、その後、急激に圧力を低下させて超臨界流体を発泡させ、マイクロセルラーフォームを製造することが記載されている。

国際公開第９９／３２５４４号パンフレット

このようにマイクロセルラーフォームを製造する方法においては、超臨界流体を熱可塑性樹脂に十分に溶解させて、熱力学的変化によって、微細なセルを多数形成する必要がある。

しかるに、超臨界流体を熱可塑性樹脂に十分に溶解させるためには、超臨界流体の拡散速度を速くする必要があり、そのため、たとえば、超臨界流体を数十μｍ以下のサイズで熱可塑性樹脂に分散させる必要がある。

しかし、国際公開第９９／３２５４４号パンフレットでは、複数のオリフィスを含む多数の孔を介して超臨界流体をバレル内に供給することが記載されているが、超臨界流体を数十μｍのサイズで熱可塑性樹脂に分散させるために、たとえば、１００μｍ以下の多数の孔をバレルに形成することは困難であり、このパンフレットに記載される方法では、超臨界流体を熱可塑性樹脂に短時間で十分に分散させることは困難である。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成によって、不活性流体を成形材料に短時間で十分に溶解させることのできる、押出発泡成形装置を提供することある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、押出機と、前記押出機に接続され、成形材料を前記押出機に供給するための材料供給部と、前記押出機に接続され、発泡剤としての不活性流体を前記押出機に供給するための不活性流体供給部とを備える押出発泡成形装置において、前記押出機と前記不活性流体供給部との接続部には、前記不活性流体供給部から前記押出機に供給される不活性流体を、前記材料供給部から前記押出機に供給される成形材料に分散させるための多孔質の分散部材が設けられていることを特徴としている。

このような構成によると、不活性流体は、不活性流体供給部から押出機に、多孔質の分散部材を介して供給されるので、不活性流体を成形材料に高分散状態で混合することができる。そのため、多孔質の分散部材を設けるといった簡易な構成で、不活性流体を成形材料に十分に溶解させることができる。その結果、微細で多数のセルが均一に形成される熱可塑性樹脂の発泡体を、効率よく製造することができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記分散部材の平均孔径が、１０〜１００μｍであることを特徴としている。

このような構成によると、分散部材の平均孔径が１０〜１００μｍであるので、不活性流体を数十μｍのサイズで成形材料に分散させることができる。そのため、不活性流体を成形材料に短時間で十分に分散させることができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記分散部材が、セラミックまたは金属からなる焼結多孔質体から形成されていることを特徴としている。

このような構成によると、分散部材が、セラミックまたは金属の焼結多孔質体から形成されているので、不活性流体を成形材料に十分に分散させることのできる分散部材を簡易な構成で確実に形成することができる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記押出機が、成形材料を溶融し、その溶融された成形材料に不活性流体を混合するための第１押出機と、不活性流体が混合された成形材料を冷却するための第２押出機とが接続されたタンデム型押出機であることを特徴としている。

このような構成によると、第１押出機において、成形材料を溶融して不活性流体を混合した後、第２押出機において、不活性流体が混合された成形材料を冷却するので、発泡後の発泡体のセル径やセル密度を確実に制御することができる。その結果、微細で多数のセルが均一に形成される熱可塑性樹脂の発泡体を、効率よく製造することができる。

以上に述べたように、請求項１に記載の発明によれば、多孔質の分散部材を設けるといった簡易な構成で、不活性流体を成形材料に十分に溶解させることができる。その結果、微細で多数のセルが均一に形成される熱可塑性樹脂の発泡体を、効率よく製造することができる。

請求項２に記載の発明によれば、不活性流体を成形材料に短時間で十分に分散させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、不活性流体を成形材料に十分に分散させることのできる分散部材を簡易な構成で確実に形成することができる。

請求項４に記載の発明によれば、発泡後の発泡体のセル径やセル密度を確実に制御することができ、微細で多数のセルが均一に形成される熱可塑性樹脂の発泡体を、効率よく製造することができる。

図１は、本発明の押出発泡成形装置としてのタンデム型押出発泡成形装置の要部構成を示す概略全体構成図である。図１において、このタンデム型押出発泡成形装置１は、押出機として、第１押出機２、連結部３および第２押出機４と、各部を制御するためのＣＰＵ５とを備えている。

第１押出機２は、シリンダ６、および、そのシリンダ６内に２本のスクリュー７（図１では１本のスクリューのみが現われている。）を備える二軸押出機から構成されており、さらに、駆動モータ８、材料供給部９、不活性流体供給部としてのガス供給部１０を備えている。

シリンダ６は、筒状部材からなり、そのシリンダ６内に内装される２本のスクリュー７の軸方向一端部（押出方向上流側端部）を、回転可能に軸受支持している。また、このシリンダ６におけるスクリュー７の軸方向一端部には、後述するホッパ１３が接続される供給口１１が、スクリュー７の軸方向他端部（押出方向下流側端部）には、成形材料を連結部３に向けて押し出すための押出口１２が、スクリュー７の軸方向途中には、後述するガスノズル２０が接続される接続部としてのノズル接続口２１がそれぞれ形成されている。なお、このシリンダ６は、スクリュー７の軸方向に沿って複数のブロックごとに、ＣＰＵ５によって温度制御可能な耐圧構造として構成されている。

２本のスクリュー７は、シリンダ６内において、軸方向に沿って並行に配置されている。これら２本のスクリュー７の条数、回転方向（同方向回転または異方向回転）、噛み合いの有無などは、その用途および目的によって、適宜選択される。

駆動モータ８は、シリンダ６の一端部において、図示しない減速機構などを介して、２本のスクリュー７の軸方向一端部にそれぞれ連結されている。

材料供給部９は、ホッパ１３および貯蔵タンク１４を備えている。ホッパ１３は、シリンダ６の供給口１１に接続されている。また、この貯蔵タンク１４は、ホッパ１３の上方に設けられている。貯蔵タンク１４には、成形材料として、たとえば、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、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、スチレン共重合体（たとえば、ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体など）、ポリブテン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、生分解性ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、フッ素樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂のペレットが貯蔵されている。

また、貯蔵タンク１４は、その下部に、開閉ゲート１５を備えており、この開閉ゲート１５は、ＣＰＵ５の制御によって開閉動作され、貯蔵タンク１４からホッパ１３に供給する成形材料の供給量を制御するように構成されている。

ガス供給部１０は、ガス供給ライン１６、ガスタンク１７、加圧ポンプ１８、制御弁１９およびガスノズル２０を備えており、ガス供給ライン１６が、ガスタンク１７が不活性ガスの供給方向における最上流側、ガスノズル２０が最下流側となるように、これらを順次接続している。

そして、ガスノズル２０が、ノズル接続口２１に接続されている。なお、ノズル接続口２１は、シリンダ６におけるスクリュー７の軸方向途中、すなわち、ホッパ１３よりもスクリュー７の軸方向下流側であって、かつ、押出口１２よりも上流側において、図２にも示すように、シリンダ６の外周面６ａから内周面６ｂまでを貫通するように形成されている。ノズル接続口２１の形成位置は、その目的および用途により、適宜決定すればよいが、ノズル接続口２１が形成されるスクリュー７の軸方向途中位置から、押出口１２が形成される軸方向他端部までの間において、成形材料と次に述べる不活性ガスとを十分に混合分散して溶解できる軸方向距離が確保される位置に設定される。

ガスタンク１７には、不活性流体として、たとえば、炭酸ガスや窒素ガスなどの不活性ガスが貯蔵されており、加圧ポンプ１８の駆動によって、ガスタンク１７からガス供給ライン１６およびガスノズル２０を介してシリンダ６内に不活性ガスを供給するように構成されている。なお、制御弁１９は、ＣＰＵ５の制御によって開閉および開度が調整され、ガスタンク１７からシリンダ６内に供給する不活性ガスの供給量を制御するように構成されている。そして、このガス供給部１０では、ガス供給ライン１６が全体的に調温および調圧可能に構成され、加圧ポンプ１８からの加圧によって、超臨界状態で、不活性ガスをガスノズル２０からシリンダ６内に供給できるように構成されている。

ガスノズル２０は、図２に示すように、ノズル部２２と、ノズル部２２に螺合されるジョイント部２３とを備えている。

ノズル部２２は、先端筒部２２ａと、先端筒部２２ａの後端から連続して先端筒部２２ａより大径に形成される中間筒部２２ｂと、中間筒部２２ｂの後端から連続して中間筒部２２ｂより大径に形成される後端筒部２２ｃとが一体的に形成されている。

また、先端筒部２２ａの筒内先端部には、段差状のばね受け部２４ａが、中間筒部２２ｂの筒内先端部には、段差状の係止部２４ｂが、後端筒部２２ｃの筒内上端部には、ねじ溝が形成される螺着部２４ｃが、それぞれ形成されている。

そして、先端筒部２２ａの筒内には、ばね２５が収容され、その一端側がばね受け部２４ａに受けられている。また、中間筒部２２ｂの筒内には、放射状の羽根を有するボール受け部２６およびボール２７が収容され、ボール受け部２６がばね２５の他方端部上において、係止部２４ｂに係止可能に配置され、ボール２７がボール受け部２６上において、ボール受け部２６に受け入れ可能に配置されている。

ジョイント部２３は、その後端部にガス供給ライン１６が接続されるとともに、その先端部には、ガス供給ライン１６に連結するガス供給ライン１６と同径のガス導入孔２９が形成されている。また、先端部の外周には、ねじ山が形成される螺着部３０が形成されるとともに、先端部と後端部との間の途中には、六角ボルト２８が一体的に設けられている。

そして、ジョイント部２３は、ワッシャ３１を介してノズル部２２に、ジョイント部２３の螺着部３０がノズル部２２の螺着部２４ｃに六角ボルト２８を回転させることにより、螺着して接続されている。

このノズル部２２では、ジョイント部２３がノズル部２２に接続された状態において、ジョイント部２３におけるガス導入孔２９が開口される先端縁部２９ａが、中間筒部２２ｂの筒内のボール２７上において、ボール２７およびボール受け部２６が移動可能な間隔を隔てて、係止部２４ｂと対向配置される。

そして、このノズル部２２では、不活性ガスが供給されないときには、ばね２５の付勢力により、ボール受け部２６およびボール２７がジョイント部２３の先端縁部２９ａ側に向かって付勢され、ボール２７が先端縁部２９ａにおけるガス導入孔２９の開口部を塞ぎ、これによって不活性ガスの逆流が防止されている。

一方、不活性ガスが供給されるときには、先端縁部２９ａにおけるガス導入孔２９の開口部からの不活性ガスの噴射力によって、ボール２７およびボール受け部２６がばね２５の付勢力に抗してばね２５側に押圧され、ボール受け部２６が係止部２４ａに係止されるとともに、先端縁部２９ａにおけるガス導入孔２９の開口部とボール２７との間に隙間が形成される。これによって、不活性ガスは、その間から中間筒部２２ｂ内に流入し、ボール受け部２６およびボール２７と中間筒部２２ｂの内周面との隙間を介して、先端筒部２２ａ内に流入し、先端筒部２２ａの先端から流出される。

そして、このノズル部２２は、シリンダ６のノズル接続口２１に、先端筒部２２ａおよび中間筒部２２ｂが内周面６ｂの近傍まで埋設されるようにして接続されており、ノズル接続口２１における先端筒部２２ａの先端からシリンダ６の内周面６ｂまでの間には、先端筒部２２からシリンダ６に供給される超臨界状態の不活性ガスを、ホッパ１３からシリンダ６に供給される成形材料に分散させるための分散部材としての多孔質部材３２が埋設されている。

多孔質部材３２は、たとえば、その平均孔径が１〜１００μｍ、好ましくは、１０〜１００μｍ、さらに好ましくは、３０〜６０μｍ、気孔率が１０〜６０％、好ましくは、２０〜４０％のセラミックまたは金属からなる焼結多孔質体であって、超臨界状態の不活性ガスの供給量にもよるが、その厚さが２〜１５ｍｍ、好ましくは、５〜１０ｍｍ、直径が３〜２０ｍｍφ、好ましくは、６〜１０ｍｍφの円柱状に形成されている。

なお、多孔質部材３２の平均孔径が１０μｍ未満であると、超臨界状態の不活性ガスの供給圧力が高くなり過ぎて、超臨界状態の不活性ガスの供給効率が低下し、１００μｍを超えると、超臨界状態の不活性ガスを数十μｍのサイズで成形材料に供給することができず、超臨界状態の不活性ガスを高分散状態で成形材料に混合できない場合がある。

この多孔質部材３２は、ノズル部２２の先端筒部２２ａの先端の開口径よりも大径に形成されており、その一端面が、先端筒部２２ａの先端と接触され、その反対側の他方面がシリンダ６の内周面６ｂと略面一となるように配置されている。

連結部３は、図１に示すように、第１押出機２の押出口１２に接続される出口部３３と、次に述べる第２押出機４のシリンダ３４の供給口３５に接続される入口部３６と、これら出口部３３および入口部３６を接続する接続管３７とを一体的に備える耐圧構造として構成されている。

出口部３３には、絞り３８が設けられている。この絞り３８は、出口部３３の流路３９に臨み、流路３９に対して矢印方向に進退自在に設けられている。そして、絞り３８は、進出により流路３９を閉鎖し、退避により流路３９を開放するように動作し、その進退動作により、流路３９の開閉および開度を調整して、第１押出機２から第２押出機４に押し出される成形材料の押出量を調整することができるように構成されている。

また、出口部３３における絞り３８よりも成形材料の押出方向上流側には、圧力センサ４０が設けられている。なお、この圧力センサ４０はＣＰＵ５に接続され、検知圧力をＣＰＵ５に入力するようにしている。

第２押出機４は、第１押出機２と同様の構成とされ、シリンダ３４、および、そのシリンダ３４内に２本のスクリュー４１（図１では１本のスクリューのみが現われている。）および駆動モータ４２を備える二軸押出機から構成されている。

シリンダ３４は、筒状部材からなり、そのシリンダ３４内に内装される２本のスクリュー４１の軸方向一端部（押出方向上流側端部）を、回転可能に軸受支持している。また、このシリンダ３４におけるスクリュー４１の軸方向一端部には、連結部３の入口部３６が接続される供給口３５と、スクリュー４１の軸方向他端部（押出方向下流側端部）には、成形材料を押し出すための押出口４３とが設けられている。なお、このシリンダ３４は、スクリュー４１の軸方向に沿って複数のブロックごとに、ＣＰＵ５によって温度制御可能な耐圧構造として構成されている。

２本のスクリュー４１は、シリンダ３４内において、軸方向に沿って並行に配置されている。これら２本のスクリュー４１の条数、回転方向（同方向回転または異方向回転）、噛み合いの有無などは、その用途および目的によって、適宜選択される。

駆動モータ４２は、シリンダ３４の一端部において、図示しない減速機構などを介して、２本のスクリュー４１の軸方向一端部にそれぞれ連結されている。

なお、このタンデム型押出発泡成形装置１には、シリンダ６、駆動モータ８、開閉ゲート１５、加圧ポンプ１８、制御弁１９、絞り３８、圧力センサ４０、シリンダ３４、駆動モータ４２の各部が接続されるＣＰＵ５が備えられている。そして、このＣＰＵ５では、これら各部を制御するとともに、圧力センサ４０によって検知された圧力に基づいて、開閉ゲート１５の開閉動作を制御することにより成形材料の供給量を、制御弁１９の開閉および開度を制御することにより超臨界状態の不活性ガスの供給量を、絞り３８の開閉および開度を制御することにより、第１押出機２から第２押出機４に押し出される成形材料の押出量を、それぞれ制御するように構成されている。

次に、このタンデム型押出発泡成形装置１によって、成形材料を発泡成形する方法について説明する。

このタンデム型押出発泡成形装置１において、まず、ＣＰＵ５の制御による開閉ゲート１５の開閉動作によって、所定量の成形材料が貯蔵タンク１４からホッパ１３に供給されると、そのホッパ１３から所定量の成形材料が第１押出機２のシリンダ６内に供給される。そして、ＣＰＵ５によって制御される駆動モータ８によって２本のスクリュー７が所定の回転速度で回転され、ＣＰＵ５の制御によって成形材料の溶融温度以上に温度制御されているシリンダ６内において、供給された成形材料が溶融されながら押出方向下流側に移動する。なお、このシリンダ６内は、ＣＰＵ５の制御による絞り３８の開度調整によって所定の圧力に調整されている。

また、ＣＰＵ５の制御により加圧ポンプ１８が駆動されるとともに、制御弁１９の開度が調整されると、所定量の超臨界状態の不活性ガスが、ガス供給ライン１６を通って、ガスノズル２０および多孔質部材３２を介してシリンダ６内に供給される。

そして、シリンダ６内を溶融されながら移動する成形材料が、ガスノズル２０が接続されるノズル接続口２１に到達すると、ガス供給ライン１６を通ってガスノズル２０から多孔質部材３２を介して供給される超臨界状態の不活性ガスと混合され、シリンダ６内の温度および圧力によって、成形材料に超臨界状態の不活性ガスが溶解される。

そして、超臨界状態の不活性ガスが溶解された成形材料が、押出口１２から押し出されると、出口部３３、接続管３７および入口部３６を介して、第２押出機４のシリンダ３４内に供給される。第２押出機４では、ＣＰＵ５によって制御される駆動モータ４２によって２本のスクリュー４１が所定の回転速度で回転されており、また、ＣＰＵ５の制御によって、シリンダ３４が第１押出機２のシリンダ６の温度よりも低く、かつ、溶融温度よりも高い温度であって、押出方向に沿って順次ブロックごとに温度が低くなるように制御されている。

そして、第２押出機４のシリンダ３４内に供給された成形材料は、２本のスクリュー４１の回転によって、シリンダ３４内を圧力が保持された状態で冷却されながら押出方向下流側に移動し、押出口４３から押し出される。そして、押出口４３から押し出された成形材料は、大気圧下において、急激に圧力が低下し、超臨界状態の不活性ガスが過飽和状態となって、成形材料中に多数の気泡を発生させ、その結果、微細で多数のセルが均一に形成されるマイクロセルラー発泡体が成形される。

また、このタンデム型押出成型装置１では、第１押出機２のシリンダ６内における成形材料と超臨界状態の不活性ガスとの混合において、絞り３８によって、第１押出機２から第２押出機４に押し出される成形材料の押出量を調整することができるので、溶融される成形材料に超臨界状態の不活性ガスを適切に溶解することができる。すなわち、絞り３８によって、押出量が少なくなるように調製すれば、シリンダ６内の圧力が上昇するとともに、シリンダ６内に成形材料および超臨界状態の不活性ガスが滞留しやすくなるので、成形材料に超臨界状態の不活性ガスが溶解しやすくなり、また、絞り３８によって、押出量が多くなるように調製すれば、シリンダ６内の圧力が低下するとともに、シリンダ６内に成形材料および超臨界状態の不活性ガスが滞留しにくくなるので、成形材料に超臨界状態の不活性ガスが溶解しにくくなる。そのため、このような絞り３８を設けるのみの簡易な構成によって、シリンダ６内において、超臨界状態の不活性ガスを成形材料に効率良く溶解させることができる。その結果、微細で多数のセルが均一に形成されるマイクロセルラー発泡体を、生産効率よく製造することができる。

また、このタンデム型押出発泡成形装置１では、ＣＰＵ５が、圧力センサ４０によって検知された圧力に基づいて、開閉ゲート１５の開閉動作を制御することにより成形材料の供給量を、制御弁１９の開閉および開度制御することにより超臨界状態の不活性ガスの供給量を、絞り３８の開閉および開度を制御することにより、第１押出機２から第２押出機４に押し出される成形材料の押出量を、それぞれ制御するので、簡易かつ確実に、溶融される成形材料に超臨界状態の不活性ガスを適切に溶解することができる。

より具体的には、たとえば、成形材料により多く超臨界状態の不活性ガスを溶解する場合には、ＣＰＵ５が、絞り３８を、成形材料の押出量が少なくなるように制御するとともに、開閉ゲート１５または制御弁１９を、成形材料の供給量が少なくなるか、または、超臨界状態の不活性ガスの供給量が多くなるように制御する。また、たとえば、成形材料により少ない超臨界状態の不活性ガスを溶解する場合には、ＣＰＵ５が、絞り３８を、成形材料の押出量が多くなるように制御するとともに、開閉ゲート１５または制御弁１９を、成形材料の供給量が多くなるか、または、超臨界状態の不活性ガスの供給量が少なくなるように制御する。このような制御によって、連続押出成形における成形効率の向上を図ることができる。

さらに、このタンデム型押出発泡成形装置１では、第１押出機２が、２本のスクリュー７を備える二軸押出機として構成されているので、ホッパ１３から供給される成形材料と、ガス供給ライン１６から供給される不活性ガスとを、より一層効率良く混合することができる。

そして、このタンデム型押出発泡成形装置１では、シリンダ６から供給される不活性ガスは、ガスノズル２０から多孔質部材３２を介してシリンダ６内に供給されるので、多孔質部材３２の平均孔径が、１０〜１００μｍである場合には、不活性ガスを数十μｍのサイズで成形材料に分散させることができる。すなわち、Ｆｉｃｋの法則によると、次式（１）が成り立つ。

ｔ ≒ Ｌ^２／Ｄ（１）
（ｔ：ガス溶解（拡散）時間（ｓｅｃ）、Ｌ：ガス拡散距離（ｃｍ）、Ｄ：ガス拡散係数（ｃｍ^２／ｓ））
ガス拡散係数Ｄは、通常、１０^−６〜１０^−８ｃｍ^２／ｓのオーダーであり、たとえば、２分以内に、超臨界状態の不活性ガスを成形材料中に完全溶解させるためには、その拡散距離を１００μｍ以内にすればよく、そのため、多孔質部材３２の平均孔径が、１〜１００μｍである場合には、不活性ガスを成形材料に高分散状態で混合することができる。その結果、多孔質部材３２を設けるといった簡単な構成で、超臨界状態の不活性ガスを成形材料に短時間で完全溶解させることができ、微細で多数のセルが均一に形成されるマイクロセルラー発泡体を、効率よく製造することができる。

また、多孔質部材３２は、セラミックまたは金属からなる焼結多孔質体から形成されているので、超臨界状態の不活性ガスを成形材料に十分に分散させることのできる多孔質部材３２を、簡易な構成で確実に所望する形状に形成することができる。

また、このタンデム型押出発泡成形装置１では、第１押出機２において、成形材料を溶融して超臨界状態の不活性ガスを混合した後、第２押出機４において、超臨界状態の不活性ガスが混合された成形材料を冷却するので、発泡後の発泡体のセル径やセル密度を確実に制御することができる。その結果、微細で多数のセルが均一に形成されるマイクロセルラー発泡体を、効率よく製造することができる。

以上、本発明を、タンデム型押出発泡成形装置１に適用した一実施形態として説明したが、本発明は、これに限らず、たとえば、図３に示すようなシングル型押出発泡成形装置１Ａについて適用することもできる。なお、この図３においては、図１と同等の部材については、図１に付した参照番号と同一の番号を付し、その説明を省略する。

図３において、このシングル型押出発泡成形装置１Ａでは、押出機として、第２押出機４を設けずに、第１押出機２よりもスクリュー７Ａの軸方向長さが長い１つの押出機２Ａが用いられている。この押出機２Ａにおいても、シリンダ６Ａおよびスクリュー７Ａの軸方向長さを、超臨界状態の不活性ガスを成分材料に十分に溶解させた後、その成形材料を十分に冷却できる長さとして設定すれば、発泡後の発泡体のセル径やセル密度を制御することができ、微細で多数のセルが均一に形成されるマイクロセルラー発泡体を、効率よく製造することができる。

また、以上の説明では、第１押出機および第２押出機を二軸押出機として構成した例を挙げて説明したが、これら押出機は、１本のスクリューを備える単軸押出機であってもよい。

本発明の押出発泡成形装置としてのタンデム型押出発泡成形装置の要部構成を示す概略全体構成図である。図１のタンデム型押出発泡成形装置におけるガスノズルの要部構成を示す概略拡大構成図である。本発明の押出発泡成形装置としてのシングル型押出成形装置の要部構成を示す概略全体構成図である。

符号の説明

１タンデム型押出発泡成形装置
１Ａシングル型押出発泡成形装置
２第１押出機
２Ａ押出機
４第２押出機
９材料供給部
１０不活性ガス供給部
２１ノズル接続口
３２多孔質部材

Claims

押出機と、前記押出機に接続され、成形材料を前記押出機に供給するための材料供給部と、前記押出機に接続され、発泡剤としての不活性流体を前記押出機に供給するための不活性流体供給部とを備える押出発泡成形装置において、
前記押出機と前記不活性流体供給部との接続部には、前記不活性流体供給部から前記押出機に供給される不活性流体を、前記材料供給部から前記押出機に供給される成形材料に分散させるための多孔質の分散部材が設けられていることを特徴とする、押出発泡成形装置。
前記分散部材の平均孔径が、１０〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の押出発泡成形装置。
前記分散部材が、セラミックまたは金属からなる焼結多孔質体から形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の押出発泡成型装置。
前記押出機が、成形材料を溶融し、その溶融された成形材料に不活性流体を混合するための第１押出機と、不活性流体が混合された成形材料を冷却するための第２押出機とが接続されたタンデム型押出機であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の押出発泡成形装置。