专利名称：发泡成型用模具及用其制造发泡成型品的制造方法
技术领域：
本发明涉及用于使用挤压机将热可塑性树脂发泡成型为片状或板状的发泡成型用模具，还涉及用该发泡成型用模具制造发泡成型品的制造方法。
背景技术：
为进行薄片或厚板物等的发泡成型，通常采用被称为平模或圆模的模具。前者的平模中有鱼尾式模具、T模具等，无论那种模具都是如下的结构使从挤压机导入的含发泡剂的熔融树脂通过在宽度方向延展的通路进行扩宽后，通过较小截面积或者间隙的矩形排出口排出到外部，与排出几乎同时进行发泡。
另一方面，后者的圆模是这样的装置使导入的熔融树脂通过圆筒状的通路之后，通过较小间隙的圆筒状排出部排出到外部，立即发泡。然后，使被排出且发泡的处于软化状态的圆筒状发泡体滑过圆筒成型构件的表面，同时冷却，一边引向下游一边沿流动方向切开成片状。
可是，上述目前的发泡成型用模具中，一般地为了使模具内部产生足够的背压而缩小排出口的截面，其结果，熔融树脂的剪断发热增大，有时将熔融树脂抑制在适当的发泡温度内变得困难。因此，可使用的发泡剂的种类受到限制。即，将溶解度低的气体或挥发性液体作为发泡剂使用变得非常困难，比如，不能获得使用从环境保护的观点看认为理想的二氧化碳或氮等制成的高发泡倍率的发泡成型品。而且，如果想要增大单位时间的挤出量而提高制造效率，由于剪断发热量进一步增大，所以存在使熔融树脂适当发泡变得更困难这样的问题。
另外，这种模具中，如上所述，由于发热大，所以使热可塑性树脂，特别是其中的比如剪断阻力大的弹性体、或者发泡适当温度范围狭小的聚丙烯等的结晶性树脂适当地发泡是困难的。再者，如上所述，如果缩小排出口的截面，成型截面面积大的物体或者厚度大的物体就变得困难了。
另外，还存在如下问题。在上述那种模具中，由于采用在宽度均匀地分配、排出熔融树脂的装置，所以要求熔融树脂的通路具有微妙的形状，并且需要调整通过排出口的熔融树脂流动的剪断阻力。因此，一般地要通过运行错误反复制作模具，存在模具的制作时间及制作成本增大这样的问题。而且，既使是通过这样困难的设计、制作得到的模具，熔融树脂在通过狭窄的排出口时，由于因剪断产生的发热常常不均匀，所以，使熔融树脂均匀地发泡，且做到均匀的厚度是困难的。特别是，如果材料或挤压条件被变更，也存在不能获得良好的发泡成型品、没有广泛应用性的问题。为了解决此问题，虽然也在模具的排出口设置复杂的间隙调整装置，但也并不一定能获得厚度等均匀的、满意的制品。
本发明是为解决以上的问题而做的，目的在于提供可抑制排出部的剪断热的产生，可进行更均匀的发泡成型且具有广泛应用性的发泡成型用模具。再有，目的在于提供能够使用该模具获得所期望的发泡成型品的发泡成型品制造方法。
发明内容
本发明的前述目的通过具有如下特征的发泡成型用模具实现具备从挤压机供给含有发泡剂的熔融树脂的注入口、使被供给的熔融树脂沿宽度方向扩展而形成的空洞部、以及以在宽度上扩展的状态排出经过该空洞部的熔融树脂的通路，所述通路的端部通过外周截面形成大致正圆形状且轴线在所述宽度方向延伸地并列设置的两个旋转体而缩小并形成排出部，所述两个旋转体在熔融树脂排出方向上可以旋转。
这里，优选所述通路的高度T和所述两个旋转体的最小间隙t满足T＞2t的关系，并且，所述旋转体中至少一个的半径R和所述最小间隙t满足R≥15t的关系。
其次，本发明的前述目的通过具有如下特征的发泡成型用模具实现具备从挤压机供给含有发泡剂的熔融树脂的注入口、使被供给的熔融树脂沿宽度方向扩展而形成的空洞部、以及以在宽度方向上扩展的状态排出经过该空洞部的熔融树脂的通路，所述通路的端部通过外周截面形成大致正圆形状且轴线在所述宽度方向延伸地配置的旋转体而缩小并形成排出部，所述旋转体在熔融树脂排出方向上可以旋转。
这里，优选是所述通路的高度T和所述通路的内壁面及所述旋转体的外周面之间的最小间隙t满足T＞2t的关系，并且，所述旋转体的半径R和所述最小间隙t满足R≥15t的关系。
再有，本发明的前述目的通过具有如下特征的多层成型用的发泡成型用模具实现具有供给从挤压机提供的含有发泡剂的熔融树脂的多个注入口、使从所述各注入口供给的熔融树脂沿宽度方向扩展而形成的空洞部、以及以在宽度方向上扩展的状态排出通过所述各空洞部而合流的熔融树脂的通路，所述通路的端部通过外周截面形成大致正圆形状且轴线在所述宽度方向延伸地并列设置的两个旋转体而缩小并形成排出部，所述两个旋转体在熔融树脂排出方向上可以旋转。
所述发泡成型用模具优选还具备可以增减调节所述旋转体的转数或旋转力的旋转调节机构。
另外，所述发泡成型用模具中，所述旋转体优选是从外周面向直径方向外方突出的突片遍及整个幅面地设置。
所述发泡成型用模具中，优选是在所述排出部的下游位置，设置有将从该排出部排出的发泡成型品成型为规定形状的成型装置。
再有，本发明的前述目的，通过具有如下特征的发泡成型品的制造方法实现使用所述的发泡成型用模具，将熔融树脂发泡成型为片状、薄膜状或板状。
另外，本发明的前述目的，通过具有如下特征的发泡成型品的制造方法实现使用所述的发泡成型用模具，将熔融树脂发泡成型为异形状。
或者，也可以使用所述的发泡成型用模具，在其他各种成型品或各种素材的表面形成发泡成型品。
另外，本发明的前述目的，通过具有如下工序的发泡成型品的制造方法实现使用所述的发泡成型用模具，通过冷却所述旋转体，在所含有发泡剂的5重量％以上未气化的状态下制造被固溶体化的成型体的工序；以及加热所述成型体制造发泡成型品的工序。
图1为涉及本发明实施方式一的发泡成型用模具的平面截面图。
图2为图1所示发泡成型用模具的侧面截面图。
图3为本发明中使用的旋转体的平面图。
图4为图1所示发泡成型用模具的主要部位截面图。
图5为表示涉及本发明的发泡成型用模具的排出部截面形状的图。
图6为涉及本发明实施方式二的发泡成型用模具的侧面截面图。
图7为涉及本发明实施方式三的发泡成型用模具的侧面截面图。
图8为涉及本发明实施方式四的发泡成型用模具的侧面截面图。
图9为涉及本发明实施方式五的发泡成型用模具的侧面截面图。
图10为涉及本发明实施方式六的发泡成型用模具的侧面截面图。
图11为涉及本发明实施方式七的发泡成型用模具的侧面截面图。
具体实施例方式
以下，参照附图，对本发明的具体实施方式
进行说明。
(实施方式一)图1及图2分别表示涉及本发明实施方式一的发泡成型用模具的平面截面图及侧面截面图。另外，图1为图2中B-B截面图；图2为图1中A-A截面图。
图1及图2中，1为发泡成型用模具本体，2为树脂的注入口，3为第一空洞部，4为通路结合部，5为第二空洞部，6a及6b为滚筒状的旋转体，8为熔融树脂的排出部。另外，关于其他加热冷却的调温装置和螺栓等的连接零件，省略了图示。本实施方式中，第二空洞部5构成本发明的通路。
涉及本实施方式的发泡成型用模具中，第一空洞部3为使从注入口2注入的熔融树脂向宽度方向Y分流，构造成衣架形状。与第一空洞部3连通的通路结合部4与第一空洞部3相比，流路的高度较小地构造而成。通路结合部4在其下游与第二空洞部5连通。第二空洞部5构造成直线形状，排出熔融树脂。
如图2所示，在该第二空洞部5下游一侧的端部，在模具本体的高度方向Z上设置有两个具有截面为大致圆形的空间的滑接部7a、7b。并且，在该滑接部7a、7b上，分别以特定间隔并列设置有轴线沿模具本体1的宽度方向Y延伸的两个相同直径的滚筒状旋转体6a、6b。这样，通过配置的两个旋转体6a、6b，第二空洞部5的下游一侧的端部缩小，构成排出熔融树脂的截面为矩形状的排出部9。即，排出部9比起其上流一侧，流路的高度做得较小。另外，旋转体6a、6b分别与滑接部7a、7b滑接，使从上述排出部9以外的地方，几乎不会有熔融树脂流溢。
旋转体6a、6b连接在作为旋转调节装置的马达12上，通过马达12的工作，两旋转体6a、6b的表面速度同速度地沿箭头方向，即排出熔融树脂的方向旋转。另外，在旋转体6a、6b的内部，形成有连接在模具本体1外部的热介质温度调节机上的套管11a、11b。从模具本体1外部的导入路13a、13b向该套管11a、11b中导入液体状热介质，在旋转体6a、6b的内部循环后，从模本体1外部的排出路14a、14b被排出。
可是，为了使熔融树脂的剪断量在宽度方向的各部位尽可能均匀，并且，为了更高地维持模具的内部压力，优选缩小排出部9的高度(旋转体6a、6b之间的间距)且加长流路长度(在旋转体6a、6b之间熔融树脂通过部分的排出方向的长度)。也就是说，如图2所示，优选缩小两个旋转体6a、6b的外周面之间的间隙中最狭窄部分的距离t(以下，在本实施方式中称为“最小间隙t”)，并且扩大旋转体6a、6b直径。另外，最小间隙t比第二空洞部5的流路高度T(与第二空洞部5流动方向垂直方向的高度)小也是必要的。另一方面，在制作厚度较厚的产品时，虽然需要扩大最小间隙t，但在该情况下，采用更大直径的旋转体6a、6b加长排出部9的流路长度即可，这样，能够维持较高的内部压力。
在这种模具中，用于维持较高内部压力的尺寸，优选是最小间隙t为0.05～20mm，0.1～10mm更为理想。如果最小间隙t小于0.05mm，实质上发泡成型品的制造变得困难，另一方面，如果超过20mm，即使扩大排出部9的流路长度，维持合适的内部压力也变得困难。
另外，为了加长流路长度，优选旋转体6a、6b的半径为10mm以上，30mm以上更为理想。如果半径小于10mm，旋转体6和熔融树脂接触的长度变短。这样，旋转体6外周面中，对按压熔融树脂有效地起作用的部分为其一部分。因此，如果旋转体6的半径缩小，对于熔融树脂，被认为压力有效地发挥作用的有效流路长度L(参照图2)变短。其结果，以旋转体表面的摩擦力充分地控制熔融树脂的流动或者适度地搬送熔融树脂就会变得不充分。另外，冷却或者加热熔融树脂的温度调节能力也变小。因此，旋转体6的半径优选按上述那样设定。不过，从制作的容易性或操作性的观点考虑，实际上优选在1500mm以下。
另外，上述各尺寸之间的关系，优选如下设定。即，流路高度T从维持内部压力的观点考虑，比最小间隙t大为绝对性条件，但在T的值小的情况下，第二空洞部5的流动阻力增大，这样，剪断发热变大。因此，最小间隙t和第二空洞部5的流路高度T之间的关系，优选满足条件T＞2t。流路高度T的上限从模具制作的观点看为所允许的范围，实际上，T优选在轴间距离(2R+t)以下程度。这是因为从维持内部压力的观点来看，即使流路高度T超过轴间距离，也不会认为有效流路长度L变长。
另外，最小间隙t和旋转体的半径R之间的关系，优选是R≥15t，R≥30t更加理想。关于R的上限，如上所述。通过具有这种关系，上述有效流路长度L适当变长，对于熔融树脂能够充分地使压力发挥作用。其结果，能够将模具的内部压力保持在适当的压力，即10kg/cm2以上。另外，该内部压力越高越好，优选为20kg/cm2以上，更为理想的是30kg/cm2以上。
另外，如上所述，第一空洞部3和第二空洞部5之间形成通路结合部4，但该通路结合部4没有也可，此情况下流路高度T的定义不变化。另外，不设该通路结合部4，进而第一空洞部3和第二空洞部5成为一体也可以。无论何种情况，涉及本发明的流路高度T为熔融树脂接触到旋转体之前部分的流路的高度。
下面，关于由上述构造制成的发泡成型用模具的工作步骤进行说明。首先，通过马达12在图2箭头方向上以特定的转数或旋转力(转矩)驱动旋转体6a、6b，从挤压机(未图示)将熔融树脂压入注入口2。被供给的熔融树脂在第一空洞部3中在宽度方向Y上扩展，通过通路结合部4被供给第二空洞部5。然后，熔融树脂一边被各旋转体6a、6b挤压维持高压，一边伴随旋转体6a、6b的旋转移动，以一定的流量从排出部9被排出。在模具本体1的内部压力被充分抬高的熔融树脂一通过排出部9就被放开，由于压力徐徐降低，所以在熔融树脂内气泡产生并增大。
上述成型过程中，通过供给到第二空洞部5的熔融树脂的流动，一定程度的旋转驱动力作用到旋转体6a、6b上，但是另一方面，由于旋转体6a、6b被连接在马达12上进行制动，所以其转数被维持在一定数量。这样，模具内部的熔融树脂由于其流动被控制，所以，高压被维持住的同时，不会产生大的剪断或摩擦地一边被温度调节一边被搬送。因此，熔融树脂发热较少且对发泡调节至适当温度，并且以在宽度方向上均匀的状态从排出部9被排出。
另外，在熔融树脂的粘度非常高的情况下，或者，在摩擦阻力大等的情况下，能够使旋转体6a、6b作为排出泵发挥作用，能够减轻挤压机(未图示)的负担。因此，能够实现挤压机中熔融树脂的发热量的低减或树脂温度的均匀化，同时，保证熔融树脂供给到模具内部后的流量分布的均匀化。
目前的发泡成型用模具中，通过极端地缩小排出用流路的截面面积，特别是缩小边缘的间隙，由熔融树脂的剪断应力提高模具的内部压力。然后，据此抑制在模具内部进行的发泡或发泡剂气体的分离。可是，该构造中，由于树脂的剪断或摩擦热极端增大，所以存在不能将熔融树脂维持在发泡适当温度这样的问题。对此，用本实施方式的发泡成型用模具，使目前不能容易地或者未能完全实现的下述事项成为可能。
即，本实施方式的发泡成型用模具通过一对旋转体6a、6b缩小第二空洞部5的端部的流路高度，形成排出部9，从该排出部9即旋转体6a、6b的间隙排出熔融树脂。此时，熔融树脂由于伴随旋转体6a、6b的旋转被排出，所以，大的剪断力不起作用，其结果，不产生过大的剪断发热，能够在保持高压的状态下排出熔融树脂。这样，正确的树脂温度控制成为可能，发泡适当温度范围狭小的树脂的发泡变得容易，并且形成微细且高品质的发泡气泡成为可能。比如，根据温度高低而具有急剧粘度变化特性的常用聚丙烯等的结晶性树脂等的发泡成型变得容易。而且，使用更多量的发泡剂能够获得高发泡倍率的发泡成型品。另外，使用溶解度低的物理发泡剂也成为可能，比如，二氧化碳或氮气这样的从环境保护的观点看认为是理想的，在技术上使用是困难的发泡剂也可大量使用，可以更高倍率发泡。
再有，由于熔融时的粘弹性强，所以均匀地挤出或挤出发泡困难的弹性体等材料也可均匀地挤出发泡。另外，由于在低剪断量中无大的发热，所以，即使是易劣化的树脂也能够将该劣化抑制得较小，其结果，能够容易地进行好品质产品的制造。
另外，即使扩大排出部9的最小间隙t，如果增大旋转体6a、6b的半径，由于能加长排出部9的流路长度，所以，可以维持压力，更大厚度的发泡产品的制造是可能的。另一方面，即使在缩小最小间隙t的情况下，如果加快旋转体6a、6b的旋转速度，由于能够避免达到异常高压，所以，即使是薄的发泡片，也能够高效率地进行制造。
再次，通过向旋转体6a、6b流入热介质，由于能够调整旋转体6a、6b的表面温度，所以，剪断发热少，同时，树脂温度的精密控制变得容易，前述那种好品质的发泡成型品的制造成为可能。而且，旋转体6a、6b的温度调节，除了使上述那样的热介质进行循环之外，还可采用各种方法，比如可以采用电子冷却元件等。
另外，由于剪断量小且均匀，所以，能够获得定向少的发泡体，特别是纵定向少的发泡成型品。即，能够获得在宽度方向各点上厚度、表观比重均匀且收缩变形、热变形等少且均匀的发泡成型品。
另外，因为伴随旋转体6a、6b的旋转熔融树脂被搬送、排出，所以，在低温挤出时容易发生的排出部的树脂堆积或脏物堆积等故障被防止，其结果，能够进一步提高制造效率。
另外，不需要如以往那样为模具设计进行的复杂的流动分析。即，由于伴随旋转体6a、6b的旋转熔融树脂被排出，所以，在设计时，在宽度方向各部位不需要做到改变剪断量。因此，由于不需要考虑各部位引起的发热量不同、粘度不同等复杂问题，所以，设计变得非常容易，制作时试行修正的需要也减少，其结果，能够提供广泛应用性高的模具。
在本实施方式中，将第一空洞部3做成衣架形状，但除此之外，也可作成直线形、锥形等任意形状。或者，也可采用省略了通路结合部4和第二空洞部5的扇形等设计容易的构造。在此情况下，第一空洞部3成为本发明中的流路。另外，注入口2除了在模具本体1的背面以外，还可设置在上面、下面、侧面等任意部位。
另外，本实施方式中，一对旋转体6a、6b使用相同直径的旋转体，进行旋转速度的调整，使其达到相同的表面速度，但是，将半径不同的旋转体进行组合使用也可以。另外，旋转体的表面温度不必要相同，但从控制容易化的观点考虑，优选使其相同。
另外，旋转体6a、6b的表面既可以是平滑面，也可以形成凹凸。更详细地说，如图3所示，可以将旋转体6a、6b的表面可以做成(a)平滑面、(b)微小凹凸面、(c)具有微小高度且在轴线方向有多个长叶片的表面、(d)具有微小高度且在轴线方向有多个短叶片的表面、(e)具有花样突起的表面、(f)沿着外周形成槽的表面。而且，除此之外，还可使用任意形态。比如，图3(f)所示的旋转体通过将多个不同形状的组件组合在同轴上构造而成。
另外，并非微细的凹凸，如图4所示，如果在旋转体6a、6b的表面上设置向直径方向突出的多个突片20，那么通过该突片20深入熔融树脂，由背压抑制熔融树脂上产生的剪断流，其结果，模具本体1内部的压力保持可更有效地进行。因此，在熔融树脂从排出部9排出时，能够使压力降低，能够有效地促进熔融树脂内气泡的产生、增长。突片20的高度大致一致即可。或者，也可以使用连接突片20顶点的线呈规则形状的旋转体。另外，突片20的数量无特别限定，多少个都可以。另外，由突片20深入熔融树脂产生的痕迹，因发泡而减轻，所以，不会特别成为问题。
另外，该突片20也可以进入旋转体6a、6b的内部而构成。比如，也可以这样构成在突片20通过滑接部7a、7b时，突片15成为押入旋转体6a、6b内部的状态，另一方面，在通过滑接部7a、7b后，通过弹簧的弹力向原来的状态突出。这样，旋转体6a、6b的表面和滑接部7a、7b贴紧，能够防止从滑接部7a、7b产生的熔融树脂的泄露。
在本实施方式中，将排出部9的截面形状做成了矩形，但不限于此。即，通过改变旋转体6a、6b的形状，如图5所示，将排出部的截面形状做成如下的任意的形状(a)矩形状、(b)台形状、(c)波形状或(d)、(e)那样的重复特定图样的异形状等。这样，除了平板，比如还能高效率地制造出偏重于片厚的平板、波板、条纹花样板的异形品等。
本实施方式中，通过将旋转体6a、6b的间隙在宽度方向设为一定，将从排出部9排出的熔融树脂的流量在宽度方向的各位置控制为一定量，但通过改变间隙，也能够在宽度方向改变其流量分布。这样，能够故意使发泡成型品的厚度在宽度方向上不均匀，或者做成条纹花样形状，能够容易地制造异形的片状或板状体。作为制造这种形状的发泡成型品的方法，比如除了将旋转体6a、6b的表面形状变更成任意的形状，还有使两旋转体6a、6b的一个轴或两个轴倾斜的方法。
另外，关于旋转体6a、6b，代替上述的圆筒状，也可以使用圆锥状的旋转体进行组合。在该情况下，可以组合两旋转体在宽度方向上形成相等间隙，也可以组合它们偏向一方。
另外，旋转体6a、6b的外周截面需要做成大致正圆形，但也可以在从滑接部7a、7b发生的树脂泄露不成问题的程度上做成在圆周方向上存在若干歪斜或凹凸的形状。这样，可以赋予发泡制品以花样形状的厚度变化。此时，既可以仅在任一旋转体上设置歪斜，也可以在两旋转体上设置歪斜。
另外，作为使用上述发泡模具的特别方法，可以举出下面的方法。即，通过调节旋转体的温度，强有力地冷却熔融树脂，在所含有的发泡剂的5重量％以上未汽化的状态下，制成被固溶体化的成型体。然后，通过加热这样获得的成型体，使未汽化状态的发泡剂发泡，制成发泡成型品。由于发泡剂的5重量％以上为未汽化的状态，所以，也能够制造成型体中含有的全部发泡剂为未汽化状态的产品。
根据该方法，能够制造整体未发泡且整体还有未汽化气体的产品，或者，具有未发泡或发泡倍率低的表层的产品等任意的成型体。这些成型体由于发泡性高，所以能够应用于热成型或切断后进行模具成型等广阔的领域。另外，关于含有气体的测定，在形成有气泡的情况下，假定气泡中充满了大气压状态下的发泡剂进行计算。
另外，作为使用上述发泡模具的更加特别的方法，可以举出下面的方法。即，利用一边将树脂温度保持在低温一边能够进行挤出成型的特性，从含有化学发泡剂的树脂熔融物制造发泡剂的热分解等反应实质上未进行的未发泡成型体或者残留未反应发泡剂的发泡成型体。这些成型体能够通过再次加热再制造发泡的发泡成型体，其应用与前述相同。
另外，关于上述各制造方法，也可以使用以下各实施方式的发泡成型用模具进行。
(实施方式二)下面，关于本发明实施方式二的发泡成型用模具进行说明。图6为本发明实施方式二的发泡成型用模具的侧面截面图。本实施方式与实施方式一不同之处是设置在通路上的旋转体为一个这点。
如图6所示，本实施方式中，将与注入口2连接的空洞部31做成直歧管形，通过其下游的通路结合部41熔融树脂被排出。在通路结合部41下游一侧的端部配置有滚筒状的旋转体6。然后，通过该旋转体6，通路结合部41的端部缩小，形成排出熔融树脂的排出部91。即，排出部91与其上流一侧相比，流路的高度变小。旋转体6与实施方式一相同，外周截面形成大致正圆形状，是具有与通路结合部41的宽度方向长度相等的有效面长的长条构件。而且，与实施方式一同样地，旋转体6外周面的一部分，滑接在形成于模具本体1上的截面大致圆形的滑接部7上。另外，本实施方式中，通路结合部41构成本发明中的流路。
另外，旋转体6是这样构造的连接在作为旋转调节装置的马达(省略图示)上，以一定的转数可按箭头方向即排出熔融树脂的方向进行旋转。旋转体6上，与实施方式一同样地，设置有省略了图示的温度调节装置，可以进行表面温度的调节。
可是，为了使熔融树脂的剪断量在宽度方向的各部位尽可能均匀，并且，为了更高地维持模具本体1的内部压力，优选在不产生过度的剪断发热的程度上缩小排出部91的高度(通路结合部41的内壁面和旋转体6的外周面之间的距离)，并且加长流路长度(通路结合部41的内壁面和旋转体6之间熔融树脂的排出方向的长度)。也就是说，在通路结合部41的内壁面和旋转体6之间的间隙中，优选缩小最狭窄部分的距离t(以下，在本实施方式中称为“最小间隙t”)，同时，增大旋转体6的半径。另外，最小间隙t比通路结合部41的流路高度T(与通路结合部41的流动方向垂直方向的高度)小也是必要的。
如果举出合适的尺寸，优选是最小间隙t为0.1～20mm，0.2～15mm更为理想。如果最小间隙t小于0.1mm，实质上发泡成型品的制造变得困难，另一方面，如果超过20mm，即使加长流路长度，维持合适的内部压力也变得困难。
另外，为了加长流路长度，优选是旋转体6的半径R为10mm以上，30mm以上更为理想。如果半径R小于10mm，那么旋转体和熔融树脂接触的长度变短，上述有效流路长度L就变短。其结果，以旋转体表面的摩擦力充分地控制熔融树脂的流动，或者适度地搬送熔融树脂就会变得不充分。因此，旋转体6的半径R优选按上述那样设定。不过，从制作的容易性或操作性的观点考虑，实际上优选在1500mm以下。
另外，上述各尺寸之间的关系，优选如下设定。如上所述，通路结合部41的流路高度T从维持内部压力的观点考虑，比最小间隙t大为绝对性条件。流路高度T的上限从模具制作的观点看为所允许的范围，实际上，T优选在旋转体的半径R和最小间隙t的合计距离(R+t)以下程度。这是因为从维持内部压力的观点来看，即使流路高度T超过上述合计距离，也难以认为有效流路长度L变长。另外，关于T，T＞t总是必要的，但从与上述实施方式一同样的理由来看，T＞2t更加理想。
再有，最小间隙t和旋转体的半径R之间的关系，优选是R≥15t，R≥30t更加理想。关于R的上限，如上所述。通过具有这种关系，上述有效流路长度L适当变长，对于熔融树脂能够充分地使压力发挥作用。其结果，能够将模具的内部压力保持在适当的压力，即10kg/cm2以上。另外，该内部压力越高越好，优选为20kg/cm2以上，更为理想的是30kg/cm2以上。
另外，如上所述，空洞部31的下游形成通路结合部41，但与前述实施方式一同样地，也可以在通路结合部41的下游设置第二空洞部，在该情况下，上述流路高度T成为第二空洞部的流路高度。另外，相反地，没有该通路结合部41也可以，或者，与空洞部31成为一体也可以。无论何种情况，熔融树脂接触到旋转体之前部分的高度都成为本发明的流路高度T。
下面，对上述发泡成型用模具的工作步骤进行说明。首先，驱动马达使旋转体6按图6箭头方向以特定的转数旋转，同时，从挤压机(未图示)将熔融树脂压入注入口2。被供给的熔融树脂在空洞部31向宽度方向扩展，经过通路结合部41伴随旋转体6的旋转从排出部91排出。通过由挤压机的挤压压力引起的树脂的流动，一定程度的旋转驱动力作用到旋转体6上，但是，由于旋转体6连接在马达上，所以维持规定的转数。与旋转体6接触的熔融树脂得到温度调节，以宽度方向的流量分布为均匀的状态从矩形的排出部91排出。此时，进入排出部91的熔融树脂通过旋转体6的旋转，无论在宽度方向上的哪个部分，都一边受到均匀的剪断作用一边被排出，其后发泡。
根据本实施方式，除了获得与上述实施方式一同样的效果外，由于旋转体是一个，所以设计容易，并且有能够降低制造成本的效果。
另外，关于旋转体6的形状等，与实施方式一同样地，可以进行变形。另外，通过改变旋转体6的外周面的形状及通路结合部41的端部内壁面的形状，可以形成如图5所示的异形排出部，这样，能够获得异形的发泡成型体。关于这种变形，在以下的实施方式中也是相通的。
(实施方式三)下面，对本发明实施方式三的发泡成型用模具进行说明。图7为本发明实施方式三的发泡成型用模具的侧面截面图。本实施方式的发泡成型用模具，为在实施方式一的发泡成型用模具中，在排出部的上流再设置旋转体的模具。
图7中，32为直歧管形的空洞部，15为通路，16为滚筒状的中间旋转体16。
本实施方式中，接着注入口2形成直歧管形的空洞部32，在该空洞部32的下游，形成截面为大致圆形的收容部10。在该收容部10内，旋转自由地配置有轴线向宽度方向延伸的一个中间旋转体16。中间旋转体16的外周面的上半部分和模具本体1的内壁面之间形成截面为圆弧状的通路15，上述空洞部32与该通路15连接着。并且，经过该通路15熔融树脂被排出。在通路15下游一侧的端部，与实施方式一同样地，配置有一对旋转体6a、6b，通过这些旋转体6a、6b，通路15的端部缩小，形成熔融树脂的排出部92。另外，关于旋转体6a、6b的半径、旋转体6a、6b之间的最小间隙t，如同上述实施方式一中所说明，最小间隙t比通路15的流路高度T小。另外，上述通路15构成本发明的流路。
中间旋转体16是这样构成的具有与通路15的宽度方向(Y方向的长度)几乎相同的长度，连接在省略了图示的马达上，按箭头方向即熔融树脂被排出的方向旋转。另外，该中间旋转体16具备与实施方式一的旋转体6a、6b相同的温度调节机(省略图示)，根据需要能够进行表面温度的调节。
下面，关于上述构造的发泡成型用模具的工作步骤进行说明。从挤压机供给注入口2的熔融树脂在空洞部32处向宽度方向扩展，进入通路15。中间旋转体16通过其旋转一边控制熔融树脂的流动，一边定量搬送熔融树脂。此时，通过温度调节机进行熔融树脂的温度调节。通过中间旋转体16定量搬送的熔融树脂与实施方式一同样地从两旋转体6a、6b的间隙即排出部92排出。
根据本实施方式，除了能够获得与实施方式一同样的效果外，由于设置有中间旋转体16，熔融树脂流动的宽度方向上的均匀化以及温度调整也成为可能。另外，模具本体1内部的压力设定变得容易，在模具内部的流路设计中不需要复杂的分析。因此，模具的设计、制造变得更容易。
中间旋转体16的形状、表面形态、材质等如实施方式一所示，可以与旋转体6同样地采取种种形态。另外，关于中间旋转体16、通路15以外的部分，可以做成与实施方式一同样的构造。
另外，在本实施方式中，从注入口2到排出部92之间的中间旋转体的数量仅设置了一个，但不限于此，也可以沿熔融树脂的流动方向配置多个中间旋转体16。另外，配置中间旋转体的位置，既可以是通路15的一侧，也可以夹着通路15并列设置。
(实施方式四)下面，对本发明实施方式四的发泡成型用模具进行说明。图8为本发明实施方式四的发泡成型用模具的侧面截面图。本实施方式的发泡成型用模具为在实施方式二的发泡成型用模具中，在排出部的上流位置再设置旋转体的模具。
图8中，17为通路，18为中间旋转体，33为直歧管形的空洞部。
本实施方式中，接着注入口2形成直歧管形的空洞部33，在该空洞部33的下游位置，形成截面为大致圆形的收容部10。然后，在该收容部10内自由旋转地配置轴线在宽度方向上延伸的一个中间旋转体18。空洞部33连接在由中间旋转体18外周面的上半部分和模具本体1的内壁面形成的截面为大致圆弧状的通路17上，经过该通路17，熔融树脂被排出。在通路17下游一侧的端部，与实施方式二同样地，配置一个旋转体6，通过该旋转体6通路17的端部缩小，形成熔融树脂的排出部93。另外，关于旋转体6的半径、排出部93的最小间隙t如同上述实施方式二所做说明，最小间隙t比通路17的流路高度T小。另外，上述通路17成为本发明中的流路。
中间旋转体18与实施方式三同样地，具有与通路17的宽度方向(Y方向的长度)几乎相同的长度，有马达连接，按箭头方向进行旋转。另外，该中间旋转体18具备与实施方式三同样的温度调节机(省略图示)，能够根据需要进行表面温度的调节。
下面，关于上述构造的发泡成型用模具的工作步骤进行说明。从挤压机供给注入口2的熔融树脂在空洞部33处向宽度方向扩展，进入通路17。中间旋转体18通过其旋转一边控制熔融树脂的流动，一边向下游的排出部定量搬送熔融树脂，进而进行熔融树脂的温度调节。旋转体6与实施方式二同样地，进行动作，将熔融树脂从排出部93排出。
根据本实施方式，除了能够获得与实施方式二同样的效果外，由于设置有中间旋转体18，熔融树脂流动的宽度方向上的均匀化以及温度调整也成为可能，另外，由于模具内部的任意压力设定变得容易，故其设计变得容易。
另外，与上述实施方式三同样地，可以变更中间旋转体的数量及配置位置。
(实施方式五)下面，对本发明实施方式五的发泡成型用模具进行说明。图9为本发明实施方式五的发泡成型用模具的侧面截面图。对本实施方式的发泡成型用模具为从多个注入口导入熔融树脂，制造多层发泡成型品的发泡成型用模具。
如图9所示，本实施方式的发泡成型用模具设置有三个注入口2a、2b、2c，各注入口2a、2b、2c与流路高度稍高、在宽度方向扩展的空洞部3a、3b、3c上。经过各空洞部3a、3b、3c的熔融树脂在合流部19汇合，从合流部19经通路23被排出。在通路23的端部，设置有与实施方式一同样的一对旋转体6a、6b，通过这两个旋转体6a、6b，通路23下游一侧的端部缩小，形成排出部94。因此，在排出部94处，两个旋转体6a、6b的外周面之间的最狭窄部分的距离t(以下，在本实施方式中称为“最小间隙t”)比从合流部19到排出部94的流路的高度T(与流路的流动方向垂直方向的高度)小。关于这些尺寸，即最小间隙t、流路的高度T及旋转体的半径R，如同实施方式一中所做说明。另外，上述通路23相当于本发明中的流路。
根据该构造，从三个注入口2a、2b、2c注入的熔融树脂，在合流部19汇合之后，经通路23从排出部94排出，制成三层构造的发泡成型品。
如上所述，代替在合流部19汇合形成各树脂层的熔融树脂，也可以将其一部分或全部从不同的排出部排出后汇合。另外，进行复合熔融树脂的数量多少都可以。即，注入口2的数量并不限于上述那样三个。另外，也可以不分开设置注入口，使其一部分或全部在模具内部进行分支。另外，不必所有的层都为发泡体，也可以是任意一部分为非发泡体或仅任意一部分的层为发泡体层。
另外，为进行多层成型，除了使用这种多层模具外，也可以将多层用送料区组合在上述各实施方式的任一构造中来进行。另外，作为多层成型的一种方式，在任意的异形成型模具中，通过装入上述各实施方式的任意发泡成型用模具的构造，也可以在具有复杂截面形状的异形品的一部分表面上形成平面树脂层。
另外，在该实施方式中，使用了两个旋转体，也可以使用像实施方式二中所示的一个旋转体，进行发泡成型品的成型。
(实施方式六)下面，关于本发明实施方式六进行说明。这里，对安装在上述各发泡成型用模具上的成型装置进行说明。图10为说明将成型装置安装在本发明实施方式一的发泡成型用模具上进行发泡成型状况的侧面截面图。
如图10所示，在本实施方式中，在实施方式一的发泡成型用模具的排出部9的下游位置设置有成型装置51。该成型装置51具备从上下方向夹住从排出部9排出的熔融树脂，形成截面为矩形状的通路52的一对成型构件53，该成型构件53由冷热介质罩套构成。在该冷热介质罩套53内，冷热介质进行循环，调节成型品的温度。另外，在冷热介质罩套53上的与发泡成型品接触的滑接面54上涂有氟树脂。由冷热介质罩套53构成的成型品的通路52的截面形状，如上述那样，可以做成矩形状，也可以做成异形的形状。另外，也可以封闭侧面，规定宽度方向的长度。另外，通路52的形状可任意设定为随着熔融树脂的流动而扩大厚度、或在扩大后维持厚度一定、或者在下游位置再次压小等。
另外，成型装置51的构造，并不限于此，比如，也可以不设置冷热介质罩套53，采用其他的温度调节方法。另外，也可以选择在滑接面54上无涂层的构造。比如，也可以采用使用多孔材料向滑接面54供给润滑剂这样的方法。再有，也有用多孔材料构成滑接面54，一边进行真空吸引，一边进行成型的方法，可以任意附加众所周知的方法。另外，图11中，将成型装置51设置为与旋转体6a、6b相接，但也可以设置间隔进行配置。
这样，通过设置成型装置51，处于软化状态的熔融树脂切实地被成型，在某种程度上被冷却硬化，由牵引机取出。
根据上述构造，具有如下优点。即，从发泡成型用模具中排出的发泡成型品，不限于加工成总是与排出部的形状相似的截面形状的制品，有时要做成波状等，通过设置上述那种成型装置51，可以将发泡成型品加工成所希望的截面形状。
另外，上述说明中，将成型装置51组合在实施方式一的模具上，当然也可以组合在涉及其他实施方式的模具上。另外，也可以在上述成型装置51上附加与旋转体6接触或邻接的刮刀这样的装置进行使用。或者，也可以使用辅助从旋转体6的树脂剥离的气刀等。
(实施方式七)下面，对本发明实施方式七进行说明。这里，对附加在上述各发泡成型用模具上的其他装置进行说明。图11为说明在本发明实施方式一的发泡成型用模具上组合成型装置进行发泡成型的状况的侧面截面图。
如图11所示，本实施方式与实施方式六同样地，在实施方式一的发泡成型用模具的排出部9的下游位置，设置了成型装置61。该成型装置61具备从上下方向挤压从排出部9排出的发泡成型品的滚筒组件，构成滚筒组件的各滚筒63上，设置有温度调节机(未图示)。另外，各滚筒63连接在马达上，以任意的速度旋转，可以一边成型发泡成型品一边向后方传送。
通过该成型装置61，由于制造条件产生的成型品的皱纹(因向宽度方向进行的发泡膨胀产生的波纹)等被抑制，成型品一边被冷却固化，一边由牵引机取出。
根据这种构造，能够获得与上述实施方式六同样的效果。即，能够将从排出部9排出的发泡成型品加工成所期望的形状。
另外，上述说明中，与实施方式一进行了组合，同样地，可以与任意的实施方式进行组合。而且，滚筒的数量、形状可以根据需要进行适宜变更。
以上，对本发明的各实施方式进行了详细说明，当然，本发明的具体实施方式
并不局限于此。比如，上述各实施方式中，旋转体的旋转速度没有必要一定不变，也可以使其周期性地变动等，改变成型品的厚度。
另外，也可以使作为旋转调节装置的马达从挤压机的动作中独立出来，以手动控制设定使其工作，或者，也可以根据挤压机的运行状况，使其自动地连动工作。在后者的情况下，优选设置马达的转数或驱动力(驱动转矩)和挤压机螺杆的转数协同的装置，使旋转体的上流一侧的压力达到某一定压力。或者，也可以设置检测旋转体的上流位置的压力的压力检测装置，设置根据测出的压力自动控制旋转调节装置或挤压机螺杆转数的旋转控制装置。
另外，作为上述各实施方式中使用的挤压机，一轴挤压机、二轴挤压机、多轴挤压机、旋转形挤压机等任一种都可以，其形式也是排气形、非排气形哪种都可以。另外，即使不是被称做通常的挤压机，也可以使用通过加压可供给流动体的任意的装置。另外，挤压机不仅可单独使用，还可以直列或并列多个同种或不同种挤压机使用。在使用多个挤压机的情况下，可以将同种或不同种材料一起挤压出，做成多层或异形的板材。进而，可以将众所周知的齿轮泵或静止混合器等单元装置或发泡剂注入装置等适当地附属设置在挤压机上。
另外，为了调整发泡成型品的厚度，也可构成为能够调整在两个旋转体6a、6b之间，或者在旋转体6和通路的内壁面之间形成的间隙。这种情况下，当然是优选也能够与滑动部一起移动。
另外，上述各实施方式中的模具本体1的材质，如果是能够用于通常的发泡成型用模具的材料，哪种都可以，比如，可以使用不锈钢、碳钢、热传导性铜合金、耐腐蚀合金等金属材料。另外，模具的内壁面也可以根据需要进行铬等其他各种电镀、氮化处理等的硬质化处理。一般地，特别是滑接部7优选为氮化钢等耐摩耗性的材料，此外，也可以使用铬等的各种金属电镀、氟树脂复合电镀、氟树脂涂层、陶瓷涂层、硅含浸合金等。
另外，旋转体6的材质，如果是以碳钢为代表的各种金属材料、陶瓷材料等具有刚性、强度、耐热性的材料，就无特别限定。旋转体6还可以进行表面处理来使用。在进行表面处理时，比如，可以使用铬等各种金属电镀、氟树脂复合电镀、氟树脂涂层、陶瓷涂层、硅含浸合金等。另外，与滑接部7同样地，也可以使用氮化钢等耐摩耗性的材料。
另外，为了进行熔融树脂的温度调节，特别是为了排除熔融树脂的热量，不仅是像上述那样在旋转体6内部，还可以在模具本体1的内部设置使热介质通过的流路。或者，也可以设置采用热管或电子冷却元件等的温度调节装置。
作为通过本发明的发泡成型用模具能够进行成型的材料，可以举出热可塑性树脂、硬化前的热硬化性树脂、硫化前的橡胶、热熔化粘着剂等这样的通过加热熔融的高分子材料。作为发泡剂，可以使用通过热分解等产生气体的所谓化学发泡剂或挥发性气体等的所谓物理发泡剂。
如上所述，本发明的发泡成型用模具中，并列设置两个轴线在宽度方向延伸的旋转体，通过这些旋转体缩小排出熔融树脂的流路的端部，形成排出部。其次，伴随旋转体的旋转，排出熔融树脂，进行发泡成型。这样，即使缩小熔融树脂的排出部，大剪断力也不像以往那样发挥作用，其结果，能够在保持高压的状态下抑制剪断发热。
因此，即使是溶解性低的或沸点高的发泡剂，也能够更多地使用，制造高发泡倍率的发泡成型品成为可能。另外，由于通过旋转体的旋转排出熔融树脂，所以，可以以较少剪断量且以无论在宽度方向还是流动方向上都均匀的剪断量提供，高效率地制作物性的方向性小、厚度等品质不均小的高均匀性发泡成型品成为可能。
还有，发泡成型困难的树脂也能够容易地进行高品质地发泡成型。另外，不需要以往那种流路分析，模具的设计制作变得容易。因此，可以提供高度广泛应用性的模具。而且，即使设置一个旋转体，通过该旋转体缩小流路的端部形成排出部，伴随旋转体的旋转排出熔融树脂，也能够获得与上述同样的效果。
另外，根据使用了上述发泡模具的发泡成型品的制造方法，能够容易地获得低发泡或者任意的高发泡倍率、均匀厚度或者具有所期望厚度外形的薄膜状、片状、板状或异形状的发泡成型品。
权利要求
1.一种发泡成型用模具，其特征在于，具有从挤压机供给含有发泡剂的熔融树脂的注入口；使被供给的熔融树脂沿宽度方向扩展而形成的空洞部；以及以在宽度方向上扩展的状态排出经过该空洞部的熔融树脂的流路，所述流路的端部通过外周截面形成大致正圆形状且轴线在所述宽度方向延伸地并列设置的两个旋转体而被变窄并形成排出部，所述两个旋转体在熔融树脂排出方向上可以旋转。
2.如权利要求1所述的发泡成型用模具，其特征在于，所述流路的高度T和所述两个旋转体的最小间隙t满足T＞2t的关系，并且，所述旋转体中至少一个的半径R和所述最小间隙t满足R≥15t的关系。
3.一种发泡成型用模具，其特征在于，具有从挤压机供给含有发泡剂的熔融树脂的注入口；使被供给的熔融树脂沿宽度方向扩展而形成的空洞部；以及以在宽度方向上扩展的状态排出经过该空洞部的熔融树脂的流路，所述流路的端部通过外周截面形成大致正圆形状且轴线在所述宽度方向延伸地配置的旋转体而被变窄并形成排出部，所述旋转体在熔融树脂排出方向上可以旋转。
4.如权利要求3所述的发泡成型用模具，其特征在于，所述流路的高度T和所述流路的内壁面及所述旋转体的外周面之间的最小间隙t满足T＞2t的关系，并且，所述旋转体的半径R和所述最小间隙t满足R≥15t的关系。
5.一种多层成型用的发泡成型用模具，其特征在于，具有供给从挤压机提供的含有发泡剂的熔融树脂的多个注入口；使从所述各注入口供给的熔融树脂沿宽度方向扩展而形成的空洞部；以及以在宽度方向上扩展的状态排出通过所述各空洞部后合流的熔融树脂的流路，所述流路的端部通过外周截面形成大致正圆形状且轴线在所述宽度方向延伸地并列设置的两个旋转体而被变窄并形成排出部，所述两个旋转体在熔融树脂排出方向上可以旋转。
6.如权利要求1、3或5任一项所述的发泡成型用模具，其特征在于，还具有可增减调节所述旋转体的转数或旋转力的旋转调节机构。
7.如权利要求1、3或5任一项所述的发泡成型用模具，其特征在于，在所述旋转体上遍及整个幅面地设置有从外周面向直径方向外方突出的突片。
8.如权利要求1、3或5任一项所述的发泡成型用模具，其特征在于，在所述排出部的下游，设置有将从该排出部排出的发泡成型品成型为规定形状的成型装置。
9.一种发泡成型品的制造方法，其特征在于，使用权利要求1、3或5任一项所述的发泡成型用模具，将熔融树脂发泡成型为片状、薄膜状或板状。
10.一种发泡成型品的制造方法，其特征在于，使用权利要求1、3或5任一项所述的发泡成型用模具，将熔融树脂发泡成型为异形状。
11.一种发泡成型品的制造方法，其特征在于，具备如下工序使用权利要求1、3或5任一项所述的发泡成型用模具，通过冷却所述旋转体，制造在含有的发泡剂的5重量％以上未气化的状态下被固溶体化的成型体的工序；以及加热所述成型体制造发泡成型品的工序。
全文摘要
在具有注入口(2)、空洞部(3)及排出用流路(5)的发泡成型用模具中，在流路(5)的端部配置两个外周截面形成大致正圆形状的旋转体(6a、6b)，通过这些旋转体(6a、6b)缩小流路(5)的端部，形成熔融树脂的排出部(9)。然后，使这些旋转体(6a、6b)在熔融树脂的排出方向上旋转，控制熔融树脂的流动。据此，能够一边保持模具内部的压力在高压，一边降低剪断发热。因此，熔融树脂的温度调整变得容易，且熔融树脂流动的均匀化成为可能。其结果，溶解度低的发泡剂也可大量使用，发泡困难的各种树脂材料的发泡变得容易。
文档编号B29C47/04GK1628019SQ0282916
公开日2005年6月15日 申请日期2002年6月17日 优先权日2002年6月17日
发明者福村三树郎 申请人:福村三树郎