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装置及び成形方法 新技術説明会

国内特許コード P160012716
整理番号 (S2014-0226-N0)
掲載日 2016年1月27日
出願番号 特願2015-033428
公開番号 特開2015-231728
出願日 平成27年2月23日(2015.2.23)
公開日 平成27年12月24日(2015.12.24)
優先権データ
  • 特願2014-102021 (2014.5.16) JP
発明者
  • 水沼 博
  • 大畑 祐介
出願人
  • 公立大学法人首都大学東京
発明の名称 装置及び成形方法 新技術説明会
発明の概要 【課題】押し出し成形を高速で行っても溶融損傷の発生が少なく、樹脂の色や材質を変質させず、耐久性が高く、安定して運用できる樹脂の押し出し成形装置及び成形方法を提供すること。
【解決手段】樹脂を板状に押し出し成形する装置であって、上記装置は、押し出される溶融状態の樹脂を流動可能に保持する樹脂保有部と、
樹脂保有部の一端に設けられ、上記樹脂を押し出すための樹脂排出口を有する樹脂成形部と、からなり、上記樹脂成形部は、上記樹脂排出口を形成する部材における樹脂の当接する面の少なくとも一部が可動壁面により形成されており、上記樹脂成形部は、一対のローラーにより形成されており、該ローラー間に上記樹脂排出口が形成されると共に、該ローラーにより上記可動壁面が形成されていることを特徴とする樹脂の押し出し成形装置、及び上記装置を用いた樹脂の押し出し成形方法。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


押し出し成形は、幅広く用いられる樹脂成形技術であり、生産性向上のため、さらなる高速化が求められている。
従来、薄板状のプラスチック成型体を得るには、金型スリットから樹脂を押し出して成形していたが、これでは押し出し速度をあまり早くすることができなかった。押し出し速度を速くすると板の厚さや表面粗さがばらつく、いわゆる溶融損傷(メルトフラクチャー)とよばれる問題が発生するためである。溶融損傷には、さまざまな種類があり、シャークスキン、スパイラル・フラクチャー、ウェイビー・フラクチャーなどに分類され、溶融損傷を防止するための種々技術が提案されている。
例えば、Baroneらは非特許文献1において、シャークスキンの発生は吸着ポリマー鎖の存在にあるとし、スリットダイの押し出しにおいて出口壁面にエタノールコーティングを行うことでシャークスキンの発生を抑えることができると報告している。
このような壁面コーティングを採用するものとしては、フッ素樹脂コーティング面を有する細管やスリットを用いた押し出し流れなどの研究が多く報告されており、El Kissiらの非特許文献2における報告で、代表的な結果を見ることができる。具体的には、著者らは、フッ素化シリカ製スリットダイを用いたPDMS流れの研究により、フッ素化表面は見掛けのスリップを促進させ、シャークスキンの抑制に著しく有効であると報告している。
また、Kulikovらは、非特許文献3で、ポリエチレンの押し出し流れにおいて、ダイ壁面をシリコンゴムでコーティングすることでシャークスキンの開始を著しく遅らせることができると報告している。この理由として著者らは、壁面スリップが直接の原因ではなく、ダイ-ポリエチレン境界に沿ったせん断亀裂の伝播によるものだとしている。
壁面に処理を行う以外には、Miglerらは、非特許文献4において、細管押し出し流れにおいてLLDPEにフルオロポリマーを添加することで、壁面とLLDPEの間にフルオロポリマーが存在し、LLDPEとフルオロポリマーの間でスリップを生じさせ、シャークスキンの発生を抑制できることを発見している。
また、近年、Buckmasterらは、特許文献1において、窒化ホウ素(BN)粉末が、スパイラル・フラクチャー、ウェイビー・フラクチャーに対して抑制効果を示すことが報告された。これについて、Sentmanatらは、非特許文献6において、BN粒子表面の化学的性質が溶融損傷の抑制に影響を与えていて、BNの種類によってその抑制効果が異なると報告している。
さらに、非特許文献6などにおいて、金型にガスを注入することで、金型と樹脂の間にガス層を生じさせる、いわゆるガスアシストによる方法が報告されている。

産業上の利用分野


本発明は、樹脂を板状に押し出し成形するための装置及び成形方法に関し、さらに詳しくは、押し出し成形を高速で行っても溶融損傷の発生が少ない装置及び成形方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
樹脂を所定形状に押し出し成形する装置であって、
上記装置は、
押し出される溶融状態の樹脂を流動可能に保持する樹脂保有部と、
樹脂保有部の一端に設けられ、上記樹脂を押し出すための樹脂排出口を有する樹脂成形部と、
からなり、
上記樹脂成形部は、一対のローラーにより形成されており、
上記樹脂の押し出し速度U (mm/s)、上記ローラーの外周速度Vθ(mm/s)及びVθ=0の条件でUを高くしたときに不安定樹脂流動が始まる臨界押し出し速度U0の3つのパラメーターを用い、縦軸にVθ/Uを、また横軸にU/U0をとった場合の下記数式に示す関数式で表わされる領域よりもVθ/Uの値が高くなる領域となるようにUとVθの稼働条件を調整するように構成されている装置。
【数1】



【請求項2】
上記ローラーの表面が、フッ素樹脂を用いて形成されている
ことを特徴とする請求項2に記載の装置。


【請求項3】
請求項1又は2に記載の装置を用いた樹脂の成形方法であって、
上記樹脂の押し出し速度U (mm/s)、上記ローラーの外周速度Vθ(mm/s)及びVθ=0の条件でUを高くしたときに不安定樹脂流動が始まる臨界押し出し速度U0の3つのパラメーターを用い、縦軸にVθ/Uを、また横軸にU/U0をとった場合の下記数式に示す関数式で表わされる領域よりもVθ/Uの値が高くなる領域となるようにUとVθの稼働条件を調整することを特徴とする成形方法。
【数2】


国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015033428thum.jpg
出願権利状態 公開
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