樹脂丸棒成形方法及び成形用装置
【課題】構造が均整で真円度に優れた樹脂丸棒を得る製造方法を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】熱可塑性樹脂を溶融状態で円形の吐出口を有するノズルから鉛直下方に押し出して液槽に貯留された冷却用液に突入させ、該冷却用液中で把持手段で把持して定速で鉛直下方に引き取る樹脂丸棒成形方法であって、引き取り速度が、引き取り中の樹脂丸棒の径が前記吐出口の径より大であるような速度である樹脂丸棒成形方法であり、前記吐出口と前記冷却用液とは接触せずかつ間隔が３０ｍｍ以下である前記樹脂丸棒成形方法であり、冷却用液の温度が（Ｔｇ−２０℃）以上、Ｔｇ未満（Ｔｇは前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度）である前記樹脂丸棒成形方法であり、前記熱可塑性樹脂がポリ乳酸のような生体吸収性樹脂である前記樹脂丸棒成形方法である。
【課題を解決するための手段】熱可塑性樹脂を溶融状態で円形の吐出口を有するノズルから鉛直下方に押し出して液槽に貯留された冷却用液に突入させ、該冷却用液中で把持手段で把持して定速で鉛直下方に引き取る樹脂丸棒成形方法であって、引き取り速度が、引き取り中の樹脂丸棒の径が前記吐出口の径より大であるような速度である樹脂丸棒成形方法であり、前記吐出口と前記冷却用液とは接触せずかつ間隔が３０ｍｍ以下である前記樹脂丸棒成形方法であり、冷却用液の温度が（Ｔｇ−２０℃）以上、Ｔｇ未満（Ｔｇは前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度）である前記樹脂丸棒成形方法であり、前記熱可塑性樹脂がポリ乳酸のような生体吸収性樹脂である前記樹脂丸棒成形方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円柱状の樹脂丸棒を溶融押し出しにより成形する成形方法及びその成形方法に用いる成形用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用の生体吸収性樹脂は骨を固定するためのボルトねじなどに使用されるが、このようなボルトねじを作成するための丸棒には真円性と、ねじ加工時にクラックが入らないなど構造の均一性が要求される。
【０００３】
円柱状の樹脂丸棒を溶融押し出しにより成形する方法としては、溶融された樹脂原料を水平に押出して溶融状態から固定状態になるまで送りローラによつて支持されて、引取装置まで導く方法や、溶融状態の樹脂を、ダイの出口から鉛直方向上向きあるいは鉛直方向下向きに引取る方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、樹脂原料を水平に押出して溶融状態から固定状態になるまで送りコンベアによつて支持されて、引取装置まで導く、例えば図６に示す方法も知られている。図６においては、加熱溶融させた熱可塑性樹脂を押し出し機１００によってノズルダイ１０２を介して水平方向に押し出し、コンベア１０４でノズルダイ１０２側から水平方向に搬送し、ひき続いて水冷却装置１０８で冷却して、一対の無端ベルト１１０でニップして水平方向に引き取り、丸棒を得る。この方法では、ノズルダイ１０２から押し出された樹脂棒が充分に冷却されるまでにコンベア１０４上で自重により断面形状が扁平化する傾向があり、真円度の良好な丸棒を得ることが困難であった。
【０００５】
溶融状態の樹脂を、ダイの出口から鉛直方向上向きに引取る方法は、吐出直後の溶融樹脂が下方に垂れやすく引取速度の変動に過敏に反応して外径寸法が変動してしまうのでこれを防ぐため引き取り速度を大きくする必要があり、このため、ロッドの表層部と中心部とで温度差や延伸度合の差が生じて構造が均一な丸棒を得るうえで問題となる。
【０００６】
ダイの出口から鉛直方向下向きに引取る方法にあっても、従来は引き取り速度を遅くすると吐出直後の溶融樹脂の棒が曲がってしまうので引き取り速度を大きくする必要があり、このため、ロッドの表層部と中心部とで温度差や延伸度合の差が生じて構造が不均一になることが避けられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
［特許文献１］特公開平７−３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、構造が均整で真円度に優れた樹脂丸棒を得る樹脂丸棒成形方法及び成形用装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の要旨とするところは、熱可塑性樹脂を溶融状態で円形の吐出口を有するノズルから鉛直下方に押し出して液槽に貯留された冷却用液に突入させ、該冷却用液中で把持手段で把持して定速で鉛直下方に引き取る樹脂丸棒成形方法であって、引き取り速度が、引き取り中の樹脂丸棒の径が前記吐出口の径より大であるような速度であることを特徴とする樹脂丸棒成形方法であることにある。
【００１０】
前記吐出口と前記冷却用液の液面とは接触せずかつ間隔が３０ｍｍ以下であり得る。
【００１１】
前記冷却用液の温度は（Ｔｇ−２０℃）以上、Ｔｇ未満（Ｔｇは前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度）であり得る。
【００１２】
前記熱可塑性樹脂は生体吸収性樹脂であり得る。
【００１３】
前記生体吸収性樹脂はポリ乳酸であり得る。
【００１４】
また、前記樹脂丸棒成形方法においては、前記熱可塑性樹脂の前記ノズルからの吐出が連続的になされ得、
前記冷却用液に突入させた前記熱可塑性樹脂の引き取りが間欠的になされ得、
前記冷却用液に突入させた前記熱可塑性樹脂を定速で所定時間引き取るステップ１、
前記冷却用液の液面を下降させるステップ２、
引き取られた熱可塑性樹脂を、前記ノズルと下降した液面との間に露出され熱可塑性樹脂が熱軟化状態の部分で、前記吐出口から吐出された直後の部分の熱可塑性樹脂から切りはなすステップ３、
引き取られた熱可塑性樹脂を前記液槽から取り出すステップ４、
前記冷却用液の液面を上昇させるステップ５
を含み得、
ステップ１からステップ５が繰り返され得る。
【００１５】
また、本発明の要旨とするところは、前記樹脂丸棒成形方法に用いる装置であって、
円形の吐出口を備え前記熱可塑性樹脂を該吐出口から鉛直下方に溶融押し出しする押し出し手段、
前記吐出口の直下に備えられた液槽、
該液槽に貯留され、押し出された熱可塑性樹脂が突入して冷却される冷却用液の液面を上下させる液面上下手段、
押し出された熱可塑性樹脂を鉛直下方に引き取る引き取り手段、
前記吐出口と前記冷却用液の液面との間で、押し出された熱可塑性樹脂を切断する切断手段、
を備え、
前記引き取り手段が、前記液槽に貯留された前記冷却用液中の熱可塑性樹脂を把持して定速下降し次いで把持を解放したのちもしくは熱可塑性樹脂が把持位置より前記吐出口寄りで切断されたのち上昇する把持手段を備える樹脂丸棒成形用装置であることにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、構造が均整で真円度に優れた樹脂丸棒を得る樹脂丸棒成形方法及び成形用装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の態様の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の樹脂丸棒成形方法の実施の態様の一例をステップを追って説明する説明図である。
【図３】本発明に用いられる樹脂丸棒成形用装置の態様の一例を示す説明図である。
【図４】本発明に用いられる樹脂丸棒成形用装置の他の態様の一例を示す説明図である。
【図５】本発明に用いられる樹脂丸棒成形用装置のさらに他の態様の一例を示す説明図である。
【図６】従来の樹脂丸棒成形方法の態様を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
周知のとおり一般に熱可塑性樹脂を溶融状態で円形の吐出口を有するノズルから押し出して引き取ることにより得られる丸棒の径は引き取り速度に依存し、引き取り速度が大きくなれば得られる丸棒の径は小さくなる。しかし、引き取り速度を大きくすると引き取り中の丸棒の表層部と内部と間に延伸比率の差や温度差による構造差が生じ、製品表層部が剥離しやすいなどの問題が生ずる。引き取り速度を小さくすると構造差が生じにくいが吐出が不安定になりやすい。しかし、本願発明者らは引き取り速度を小さくして安定的に樹脂を吐出し引き取ることを試み本願発明に至った。
【００１９】
本発明は、図１の模式図に示すように、熱可塑性樹脂を溶融状態で円形の吐出口２を有するノズルダイ４から鉛直下方に押し出して液槽３４に貯留された冷却用液６に突入させ、冷却用液６中で把持手段８で把持して定速で鉛直下方に引き取る樹脂丸棒成形方法であって、熱可塑性樹脂の引き取り速度が、引き取り中の樹脂丸棒の径が吐出口２の径より大であるような速度である樹脂丸棒成形方法である。なお、本明細書においては、各図にわたって記される同じ符号は同一又は同様の部材やものを示す。
【００２０】
このような態様においては、吐出口２から吐出直後の溶融状態の樹脂が、すでに冷却用液６中で引き取られて冷却固化した樹脂の上に乗った状態で安定するので、安定して丸棒が製造され、かつ、真円度に優れた丸棒を得ることができることがわかった。また、得られた丸棒は、ねじ加工時にクラックが入らず構造が均一であった。
【００２１】
引き取り中の樹脂丸棒の径が吐出口２の径より大であるようにするためには、目視と実測で吐出口２の径と樹脂丸棒の径を比較して引き取り速度を調節して設定できる。引き取り中の樹脂丸棒の径が吐出口２の径の１．０５〜３．５倍になるように引き取り速度を調節して設定することにより、安定して丸棒が製造され、かつ、真円度に優れた丸棒が得られる。引き取り中の樹脂丸棒の径が吐出口２の径の１．１５〜２倍であることがさらに好ましい。あるいは、このような状態は、ノズルダイ４からの熱可塑性樹脂の単位時間当たりの吐出量をＷ（ｇ／ｍｉｎ）吐出口２の径をｄ（ｃｍ）、引き取り中の熱可塑性樹脂の密度をρ（ｇ／ｃｍ３）としたとき、引き取り中の樹脂の引き取り速度（ｃｍ／ｍｉｎ）をＶＳ＝４Ｗ／（ρ・π・ｄ２）の値より小さくすることにより達成できる。
【００２２】
ＶＳを標準引き取り速度としたとき、樹脂の引き取り速度は０．１ＶＳ〜０．９９ＶＳであることが、安定して丸棒が製造され、かつ、真円度に優れた丸棒を得るうえで好ましい。０．８７ＶＳ〜０．５ＶＳであることがさらに好ましい。
【００２３】
本発明においては、吐出口２と冷却用液６は接触せず、かつ、吐出口２と液面７との距離ｐが３０ｍｍ以下であることが真円度の良好な樹脂丸棒を得るうえで好ましい。丸棒の径の長手方向の変動が生じやすい。ｐが３０ｍｍを超えると吐出口２と液面７との間で樹脂が揺らぎやすく、吐出が不安定になって真直な丸棒が得られにくいことがある。ｐが１５〜２５ｍｍであることが真円度の良好な樹脂丸棒を得るうえでさらに好ましい。
【００２４】
なお、樹脂を冷却する手段として冷却した流体を引き取り中の樹脂に吹きかける方式もあるが、そのような方式では吐出口２と液面７との間で樹脂が揺らぎやすく、吐出が不安定になって真直な丸棒が得られにくい。また、均一な冷却が難しい。また、その流体による冷却域と、その流体により冷却されない域との境界がはっきりと一定の位置に定まらないので、上述の吐出口２から吐出直後の溶融状態の樹脂が、すでに冷却用液６中で引き取られて冷却固化した樹脂の上に乗った状態で安定するという状態が得られない。
【００２５】
本発明においては、冷却用液６としては水が好ましいが、使用する樹脂を溶解または過度に膨潤させるものでなければとくに限定されない。
【００２６】
冷却用液６の温度は使用する樹脂のガラス転移温度をＴｇとしたとき、（Ｔｇ−２０℃）以上、Ｔｇ未満であることが好ましい。この範囲より低温であると溶融樹脂が急冷されて丸棒内部に収縮差によるボイドができやすい。この範囲より高温であると冷却が不十分で、引き取り中に丸棒が曲がってしまうことがある。例えば、樹脂がポリ乳酸のときは、冷却用液６の温度は４０〜６０℃であることが好ましい。
【００２７】
本発明に用いられる熱可塑性樹脂としては溶融状態でノズルダイ４から吐出可能なものであればとくに限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、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、ポリアリレート、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、全芳香族ポリエステル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアミド系樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンなどが挙げられ、これらの樹脂は、用途等に応じて１種類単独でも２種類以上を混合して使用してもよい。また、これらの熱可塑性樹脂には、必要に応じて可塑剤、剥離剤、帯電防止剤、難燃剤、等の種々の添加剤や物性改良のための各種フィラー、ガラス繊維、カーボン繊維等、さらには、着色剤、染料等を混合して使用してもよい。
【００２８】
さらに、本発明は真円性と構造の均一性が要求される生体吸収性樹脂からの丸棒の作成に好適に適用される。生体吸収性樹脂としては、この生体吸収性樹脂としてはポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ−ε−カプロラクトン、ポリジオキサノン等の脂肪族ポリエステル系の生体吸収性樹脂などが挙げられる。
【００２９】
原料素材として生体吸収性樹脂を用いる場合、冷却用液６としてはｐＨが６〜８の範囲にあることが好ましい。
【００３０】
本発明の樹脂丸棒成形方法の実施の態様の一例を説明するならば、本発明の樹脂丸棒成形方法において、ノズルダイ４から熱可塑性樹脂を連続的に吐出し、液槽３４に貯留された冷却用液６に突入させた熱可塑性樹脂の引き取りが間欠的になされる。このとき、
冷却用液６に突入させた熱可塑性樹脂を定速で所定時間引き取るステップ１、（図２−（１））
冷却用液６の液面７を下降させるステップ２（図２−（２））、
引き取られた熱可塑性樹脂を、ノズルダイ４と下降した液面７´との間に露出され熱可塑性樹脂が熱軟化状態の部分９で、吐出口２から吐出された直後の部分１１の熱可塑性樹脂から切りはなすステップ３（図２−（３））、
引き取られた熱可塑性樹脂（丸棒）を前記液槽から取り出すステップ４（図２−（４））、
前記冷却用液の液面を上昇させるステップ５（図２−（５））
を順次行い、
このステップ１からステップ５のサイクルを繰り返す。なお、ステップ１では、図２−（６）に示すように、直前のサイクルにおけるステップ３で丸棒を切り離した、吐出口２から吐出される樹脂の先端部１３を把持手段８で把持したのち把持手段８を下降させて引き取りが行われる。また、ステップ４においては熱可塑性樹脂（丸棒）はその引き取り手段から解放してのち引き取られる。
【００３１】
かかる態様にあっては、熱可塑性樹脂（丸棒）が熱可塑性樹脂が熱軟化状態の部分９で切断されるので、鋏などの簡易な治具により切断が可能で、全ステップにわたり複雑な装置を必要とせず操作が円滑かつ容易である。
【００３２】
本発明の樹脂丸棒成形方法は図３に示す樹脂丸棒成形用装置３０を用いて好適に行うことができる。樹脂丸棒成形用装置３０は、円形の吐出口２を備え熱可塑性樹脂を吐出口２から鉛直下方に溶融押し出しする押し出し手段３２と、吐出口２直下に備えられた液槽３４と、液槽３４に貯留され、押し出された熱可塑性樹脂が突入して冷却される冷却用液６の液面７を上下させる液面上下手段３７と、吐出口２から押し出された熱可塑性樹脂を鉛直下方に引き取る引き取り手段３６と、吐出口２冷却用液６の液面７との間で吐出口２から押し出された熱可塑性樹脂を切断する不図示の切断手段とを備える。
【００３３】
押し出し手段３２は溶融押し出し機４０と溶融押し出し機４０に接続されたノズルダイ４を備える。
【００３４】
液面上下手段３７は液槽３４と導通するダクト４６を有する一時貯留槽４８と、液槽３４中の冷却用液を導通するダクト４６を介して一時貯留槽４８に一時的にかつ可逆的に搬送するポンプ５２とを備えてなる。この搬送により、液面７の位置を変える。
【００３５】
引き取り手段３６は、押し出された熱可塑性樹脂を着脱自在に把持する把持部６０と、把持部６０の上下動を案内するレール６６と把持部６０を上下に駆動する不図示の駆動手段からなる。把持部６０はクランプ等の着脱自在な把持手段８を備える。駆動手段は把持部６０を所定の位置に停止させる機能を有する。また、把持部６０は、液槽６に貯留された冷却用液中の熱可塑性樹脂を上方で把持したのち把持状態で駆動手段により定速下降し、下方で把持を解放されたのち駆動手段により上昇する。
【００３６】
切断手段は鋏などの切断用治具からなり、手動で操作される。切断手段は自動化されているものであってもよい。
【００３７】
また、本発明の樹脂丸棒成形方法は図４に示す樹脂丸棒成形用装置３０ａを用いて好適に行うことができる。樹脂丸棒成形用装置３０ａは、円形の吐出口２を備え熱可塑性樹脂を吐出口２から鉛直下方に溶融押し出しする押し出し手段３２と、吐出口２直下に備えられた液槽３４と、液槽３４に貯留され、押し出された熱可塑性樹脂が突入して冷却される冷却用液６の液面７を上下させる不図示の液面上下手段と、吐出口２から押し出された熱可塑性樹脂を鉛直下方に引き取る引き取り手段３６ａと、吐出口２冷却用液６の液面７との間で吐出口２から押し出された熱可塑性樹脂を切断する不図示の切断手段とを備える。切断手段は鋏などの切断用治具からなり、手動で操作される。切断手段は自動化されているものであってもよい。
【００３８】
押し出し手段３２は不図示の溶融押し出し機と溶融押し出し機に接続されたノズルダイ４を備える。
【００３９】
液面上下手段は液槽３４と導通するダクト４６を有する不図示の一時貯留槽と、液槽３４中の冷却用液を導通するダクト４６を介して一時貯留槽に一時的にかつ可逆的に搬送する不図示のポンプとを備えてなる。この搬送により、液面７の位置を変える。
【００４０】
引き取り手段３６ａは、押し出された熱可塑性樹脂を着脱自在に把持する一の把持部６０ａ（把持部Ａ）と他の把持部６０ｂ（把持部Ｂ）からなる。一の把持部６０ａと他の把持部６０ｂは吐出された樹脂（丸棒）を図４に示す態様で交互に把持して下方に引き取る。一の把持部６０ａと他の把持部６０ｂはそれぞれクランプ等の着脱自在な把持手段８と把持手段８を支持する支持部１７を備える。また、一の把持部６０ａと他の把持部６０ｂそれぞれの支持部１７は電導のリニアフィーダーを組み合わせてなる不図示の移動手段により、上下左右に図４に示す態様でそれぞれ移動させられる。すなわち、取る引き取り手段３６ａが一の把持部６０ａと他の把持部６０ｂとを含んで構成される。
【００４１】
図４に示す樹脂丸棒成形用装置３０ａを用いた樹脂丸棒成形方法においては、ノズルダイ４から熱可塑性樹脂を連続的に吐出し、液槽３４に貯留された冷却用液６に突入させた熱可塑性樹脂の引き取りが間欠的になされる。このとき、
冷却用液６に突入させた熱可塑性樹脂を他の把持部６０ｂ（把持部Ｂ）により定速で所定時間引き取るステップ１、（このとき、一の把持部６０ａ（把持部Ａ）は水槽３４の内部で液面７の下側の所定の位置で待機している）（図４−（１））
樹脂（丸棒）を把持部Ｂにより所定のストローク量引き取って引き取りが終了したステージ（図４−（２））で把持部Ａを水平方向に移動させて吐出された樹脂を把持させるステップ２、（図４−（２）→図４−（３））
冷却用液６の液面７を下降させ、把持部Ａの把持手段８の下方かつ下降した液面７´の上方で熱可塑性樹脂が熱軟化状態の部分９で樹脂を切断するステップ３（図４−（４））、
把持部Ｂを、樹脂の引き取り経路から退避させるように水平移動させ次いで上昇させるステップ４（図４−（５））、
把持部Ａを定速で下降させるとともに把持部Ｂに把持されている樹脂丸棒１５を外部に取り出すステップ５（図４−（６））、
これにより、操作がステップ１において把持部Ａと把持部Ｂが入れ替わった状態（図４−（７））となって、ステップ１〜５が繰り返される。
【００４２】
この方式は把持部の上昇による時間のロスを極めて少なくできるので、丸棒をさらに効率よく製造することができる。
【００４３】
さらに、本発明の他の態様においては、樹脂丸棒成形を図５に示す樹脂丸棒成形用装置３０ｂを用いて図５に示す手順で好適に行うことができる。樹脂丸棒成形用装置３０ｂは、樹脂丸棒成形用装置３０ａと同様に、円形の吐出口２、押し出し手段３２、液槽３４、冷却用液６の液面７を上下させる不図示の液面上下手段、引き取り手段３６ａ、不図示の切断手段とを備える。
【００４４】
引き取り手段３６ａは、樹脂丸棒成形用装置３０ａと同様に、押し出された熱可塑性樹脂を着脱自在に把持する一の把持部６０ａ（把持部Ａ）と他の把持部６０ｂ（把持部Ｂ）からなり、一の把持部６０ａと他の把持部６０ｂは吐出された樹脂（丸棒）を図５に示す手順で交互に把持して下方に引き取る。一の把持部６０ａと他の把持部６０ｂはそれぞれクランプ等の着脱自在な把持手段８と把持手段８を支持する支持部１７を備える。また、一の把持部６０ａと他の把持部６０ｂそれぞれの支持部１７は電導のリニアフィーダーを組み合わせてなる不図示の移動手段により、上下左右に図４に示す態様でそれぞれ移動させられる。
【００４５】
図５に示す樹脂丸棒成形用装置３０ｂを用いた樹脂丸棒成形方法においても、ノズルダイ４から熱可塑性樹脂を連続的に吐出し、液槽３４に貯留された冷却用液６に突入させた熱可塑性樹脂の引き取りが間欠的になされる。このとき、
冷却用液６に突入させた熱可塑性樹脂を把持部Ｂにより定速で所定時間引き取るステップ１、（このとき、把持部Ａは水槽３４の内部で液面７の下側の所定の位置で待機している）（図５−（１））
樹脂（丸棒）を把持部Ｂにより所定のストローク量引き取って引き取りが終了したステージ（図４−（２））で把持部Ａを水平方向に移動させて吐出された樹脂を把持させるステップ２、（図５（２））
冷却用液６の液面７を下降させて、把持部Ａを引き取られた樹脂方向に水平移動させて、下降した液面７´の上方で、引き取られた樹脂を把持部Ａで把持するステップ３（図５−（３））、
把持部Ａを定速で下降させるとともに把持部Ｂを把持部Ａの下降速度より速い速度で下降させ、把持部Ａと下降した液面７´との間に存在する樹脂を引き伸ばして、把持部Ａと下降した液面７´との間に存在する樹脂丸棒にくびれ４７を生じさせるステップ４（図５−（４））、
把持部Ａの下方かつ下降した液面７´の上方で、引き取られた樹脂のくびれ４７の部分（細くなった部分）を切断し、丸棒を把持した状態の把持部Ｂを引き取り経路から退避させるように水平移動するステップ５（図５−（５））、
把持部Ｂを、丸棒を把持した状態で上昇させるステップ６（図５−（６））、
把持部Ａを定速で引き続き下降させるとともに把持部Ｂに把持されている樹脂丸棒１５を外部に取り出すステップ７（図５−（７））、
これにより、操作がステップ１において把持部Ａと把持部Ｂが入れ替わった状態（図５−（８））となって、ステップ１〜７が繰り返される。
【００４６】
この方式は把持部の上昇による時間のロスを極めて少なくできるとともに、ステップ５においてくびれ４７の部分（細くなった部分）で丸棒を切断するので、切断を容易に円滑に行うことができ好ましい。
【００４７】
実施例
原料の熱可塑性樹脂としてポリ乳酸を用い、図３に示す樹脂丸棒成形用装置３０により丸棒を作成した。溶融押し出し機４０の温度はシリンダ部で１７０〜１９０℃、吐出口２の径は５ｍｍとした。液槽３４はΦ４５０ｍｍ×高さ６００ｍｍのものを用いた。冷却用液としては水を用い液温を温度コントローラにより５０〜５５℃に保った。液面７と吐出口２の間隔を２０ｍｍとした。吐出量７ｇ／ｍｉｎで吐出口２から鉛直下方に樹脂を押し出し、液面７から冷却用液に突入させ、吐出口２から１．５ｃｍ下方の位置で、着脱自在のクランプを備える把持部６０で樹脂を把持させ、水中で鉛直下方に３．２ｃｍ／ｓｅｃの引き取り速度で引き取った。引き取りのストロークが４０ｃｍに達した位置で、液面７を液面上下手段３６により下降開始させ、液面７と吐出口２の間隔が７ｃｍに達するまで下降させた。ついで把持部６０を停止させるとともに引き取られた樹脂（丸棒）の根元を吐出口２から３．５ｃｍ下がった位置で鋏で切断し、丸棒を液槽から取り出した。切断の位置では樹脂は熱軟化状態であった。次いで把持部６０を上昇させるとともに液面をもとのレベルまで上昇させ、吐出口２から１．５ｃｍ下方の位置で把持部６０で樹脂を把持させ、以下は同様の引き取りから次の引き取りに至る同様の操作を繰り返した。
【００４８】
得られた丸棒の径（平均径）は６ｍｍであり、丸棒の長径と短径の差は平均径に対して±０．２％であり真円度が良好であった。
【００４９】
以上本発明の態様を説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものであり、これらの態様はいずれも本発明の範囲に属するものである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は熱可塑性樹脂から真円度に優れた丸棒を成形することに好適に利用される。
【符号の説明】
【００５１】
２：吐出口
４：ノズルダイ
６：冷却用液
７：液面
８：把持手段
３０：樹脂丸棒成形用装置
３２：押し出し手段
３４：液槽
３７：液面上下手段
３６：引き取り手段
４０：溶融押し出し機
４６：ダクト
４８：一時貯留槽
５２：ポンプ
６０：把持部
６６：レール
１００：押し出し機
１０２：ノズルダイ
１０４：コンベア
１０８：水冷却装置
１１０：無端ベルト
：
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円柱状の樹脂丸棒を溶融押し出しにより成形する成形方法及びその成形方法に用いる成形用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用の生体吸収性樹脂は骨を固定するためのボルトねじなどに使用されるが、このようなボルトねじを作成するための丸棒には真円性と、ねじ加工時にクラックが入らないなど構造の均一性が要求される。
【０００３】
円柱状の樹脂丸棒を溶融押し出しにより成形する方法としては、溶融された樹脂原料を水平に押出して溶融状態から固定状態になるまで送りローラによつて支持されて、引取装置まで導く方法や、溶融状態の樹脂を、ダイの出口から鉛直方向上向きあるいは鉛直方向下向きに引取る方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、樹脂原料を水平に押出して溶融状態から固定状態になるまで送りコンベアによつて支持されて、引取装置まで導く、例えば図６に示す方法も知られている。図６においては、加熱溶融させた熱可塑性樹脂を押し出し機１００によってノズルダイ１０２を介して水平方向に押し出し、コンベア１０４でノズルダイ１０２側から水平方向に搬送し、ひき続いて水冷却装置１０８で冷却して、一対の無端ベルト１１０でニップして水平方向に引き取り、丸棒を得る。この方法では、ノズルダイ１０２から押し出された樹脂棒が充分に冷却されるまでにコンベア１０４上で自重により断面形状が扁平化する傾向があり、真円度の良好な丸棒を得ることが困難であった。
【０００５】
溶融状態の樹脂を、ダイの出口から鉛直方向上向きに引取る方法は、吐出直後の溶融樹脂が下方に垂れやすく引取速度の変動に過敏に反応して外径寸法が変動してしまうのでこれを防ぐため引き取り速度を大きくする必要があり、このため、ロッドの表層部と中心部とで温度差や延伸度合の差が生じて構造が均一な丸棒を得るうえで問題となる。
【０００６】
ダイの出口から鉛直方向下向きに引取る方法にあっても、従来は引き取り速度を遅くすると吐出直後の溶融樹脂の棒が曲がってしまうので引き取り速度を大きくする必要があり、このため、ロッドの表層部と中心部とで温度差や延伸度合の差が生じて構造が不均一になることが避けられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
［特許文献１］特公開平７−３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、構造が均整で真円度に優れた樹脂丸棒を得る樹脂丸棒成形方法及び成形用装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の要旨とするところは、熱可塑性樹脂を溶融状態で円形の吐出口を有するノズルから鉛直下方に押し出して液槽に貯留された冷却用液に突入させ、該冷却用液中で把持手段で把持して定速で鉛直下方に引き取る樹脂丸棒成形方法であって、引き取り速度が、引き取り中の樹脂丸棒の径が前記吐出口の径より大であるような速度であることを特徴とする樹脂丸棒成形方法であることにある。
【００１０】
前記吐出口と前記冷却用液の液面とは接触せずかつ間隔が３０ｍｍ以下であり得る。
【００１１】
前記冷却用液の温度は（Ｔｇ−２０℃）以上、Ｔｇ未満（Ｔｇは前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度）であり得る。
【００１２】
前記熱可塑性樹脂は生体吸収性樹脂であり得る。
【００１３】
前記生体吸収性樹脂はポリ乳酸であり得る。
【００１４】
また、前記樹脂丸棒成形方法においては、前記熱可塑性樹脂の前記ノズルからの吐出が連続的になされ得、
前記冷却用液に突入させた前記熱可塑性樹脂の引き取りが間欠的になされ得、
前記冷却用液に突入させた前記熱可塑性樹脂を定速で所定時間引き取るステップ１、
前記冷却用液の液面を下降させるステップ２、
引き取られた熱可塑性樹脂を、前記ノズルと下降した液面との間に露出され熱可塑性樹脂が熱軟化状態の部分で、前記吐出口から吐出された直後の部分の熱可塑性樹脂から切りはなすステップ３、
引き取られた熱可塑性樹脂を前記液槽から取り出すステップ４、
前記冷却用液の液面を上昇させるステップ５
を含み得、
ステップ１からステップ５が繰り返され得る。
【００１５】
また、本発明の要旨とするところは、前記樹脂丸棒成形方法に用いる装置であって、
円形の吐出口を備え前記熱可塑性樹脂を該吐出口から鉛直下方に溶融押し出しする押し出し手段、
前記吐出口の直下に備えられた液槽、
該液槽に貯留され、押し出された熱可塑性樹脂が突入して冷却される冷却用液の液面を上下させる液面上下手段、
押し出された熱可塑性樹脂を鉛直下方に引き取る引き取り手段、
前記吐出口と前記冷却用液の液面との間で、押し出された熱可塑性樹脂を切断する切断手段、
を備え、
前記引き取り手段が、前記液槽に貯留された前記冷却用液中の熱可塑性樹脂を把持して定速下降し次いで把持を解放したのちもしくは熱可塑性樹脂が把持位置より前記吐出口寄りで切断されたのち上昇する把持手段を備える樹脂丸棒成形用装置であることにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、構造が均整で真円度に優れた樹脂丸棒を得る樹脂丸棒成形方法及び成形用装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の態様の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の樹脂丸棒成形方法の実施の態様の一例をステップを追って説明する説明図である。
【図３】本発明に用いられる樹脂丸棒成形用装置の態様の一例を示す説明図である。
【図４】本発明に用いられる樹脂丸棒成形用装置の他の態様の一例を示す説明図である。
【図５】本発明に用いられる樹脂丸棒成形用装置のさらに他の態様の一例を示す説明図である。
【図６】従来の樹脂丸棒成形方法の態様を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
周知のとおり一般に熱可塑性樹脂を溶融状態で円形の吐出口を有するノズルから押し出して引き取ることにより得られる丸棒の径は引き取り速度に依存し、引き取り速度が大きくなれば得られる丸棒の径は小さくなる。しかし、引き取り速度を大きくすると引き取り中の丸棒の表層部と内部と間に延伸比率の差や温度差による構造差が生じ、製品表層部が剥離しやすいなどの問題が生ずる。引き取り速度を小さくすると構造差が生じにくいが吐出が不安定になりやすい。しかし、本願発明者らは引き取り速度を小さくして安定的に樹脂を吐出し引き取ることを試み本願発明に至った。
【００１９】
本発明は、図１の模式図に示すように、熱可塑性樹脂を溶融状態で円形の吐出口２を有するノズルダイ４から鉛直下方に押し出して液槽３４に貯留された冷却用液６に突入させ、冷却用液６中で把持手段８で把持して定速で鉛直下方に引き取る樹脂丸棒成形方法であって、熱可塑性樹脂の引き取り速度が、引き取り中の樹脂丸棒の径が吐出口２の径より大であるような速度である樹脂丸棒成形方法である。なお、本明細書においては、各図にわたって記される同じ符号は同一又は同様の部材やものを示す。
【００２０】
このような態様においては、吐出口２から吐出直後の溶融状態の樹脂が、すでに冷却用液６中で引き取られて冷却固化した樹脂の上に乗った状態で安定するので、安定して丸棒が製造され、かつ、真円度に優れた丸棒を得ることができることがわかった。また、得られた丸棒は、ねじ加工時にクラックが入らず構造が均一であった。
【００２１】
引き取り中の樹脂丸棒の径が吐出口２の径より大であるようにするためには、目視と実測で吐出口２の径と樹脂丸棒の径を比較して引き取り速度を調節して設定できる。引き取り中の樹脂丸棒の径が吐出口２の径の１．０５〜３．５倍になるように引き取り速度を調節して設定することにより、安定して丸棒が製造され、かつ、真円度に優れた丸棒が得られる。引き取り中の樹脂丸棒の径が吐出口２の径の１．１５〜２倍であることがさらに好ましい。あるいは、このような状態は、ノズルダイ４からの熱可塑性樹脂の単位時間当たりの吐出量をＷ（ｇ／ｍｉｎ）吐出口２の径をｄ（ｃｍ）、引き取り中の熱可塑性樹脂の密度をρ（ｇ／ｃｍ３）としたとき、引き取り中の樹脂の引き取り速度（ｃｍ／ｍｉｎ）をＶＳ＝４Ｗ／（ρ・π・ｄ２）の値より小さくすることにより達成できる。
【００２２】
ＶＳを標準引き取り速度としたとき、樹脂の引き取り速度は０．１ＶＳ〜０．９９ＶＳであることが、安定して丸棒が製造され、かつ、真円度に優れた丸棒を得るうえで好ましい。０．８７ＶＳ〜０．５ＶＳであることがさらに好ましい。
【００２３】
本発明においては、吐出口２と冷却用液６は接触せず、かつ、吐出口２と液面７との距離ｐが３０ｍｍ以下であることが真円度の良好な樹脂丸棒を得るうえで好ましい。丸棒の径の長手方向の変動が生じやすい。ｐが３０ｍｍを超えると吐出口２と液面７との間で樹脂が揺らぎやすく、吐出が不安定になって真直な丸棒が得られにくいことがある。ｐが１５〜２５ｍｍであることが真円度の良好な樹脂丸棒を得るうえでさらに好ましい。
【００２４】
なお、樹脂を冷却する手段として冷却した流体を引き取り中の樹脂に吹きかける方式もあるが、そのような方式では吐出口２と液面７との間で樹脂が揺らぎやすく、吐出が不安定になって真直な丸棒が得られにくい。また、均一な冷却が難しい。また、その流体による冷却域と、その流体により冷却されない域との境界がはっきりと一定の位置に定まらないので、上述の吐出口２から吐出直後の溶融状態の樹脂が、すでに冷却用液６中で引き取られて冷却固化した樹脂の上に乗った状態で安定するという状態が得られない。
【００２５】
本発明においては、冷却用液６としては水が好ましいが、使用する樹脂を溶解または過度に膨潤させるものでなければとくに限定されない。
【００２６】
冷却用液６の温度は使用する樹脂のガラス転移温度をＴｇとしたとき、（Ｔｇ−２０℃）以上、Ｔｇ未満であることが好ましい。この範囲より低温であると溶融樹脂が急冷されて丸棒内部に収縮差によるボイドができやすい。この範囲より高温であると冷却が不十分で、引き取り中に丸棒が曲がってしまうことがある。例えば、樹脂がポリ乳酸のときは、冷却用液６の温度は４０〜６０℃であることが好ましい。
【００２７】
本発明に用いられる熱可塑性樹脂としては溶融状態でノズルダイ４から吐出可能なものであればとくに限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、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、ポリアリレート、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、全芳香族ポリエステル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアミド系樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンなどが挙げられ、これらの樹脂は、用途等に応じて１種類単独でも２種類以上を混合して使用してもよい。また、これらの熱可塑性樹脂には、必要に応じて可塑剤、剥離剤、帯電防止剤、難燃剤、等の種々の添加剤や物性改良のための各種フィラー、ガラス繊維、カーボン繊維等、さらには、着色剤、染料等を混合して使用してもよい。
【００２８】
さらに、本発明は真円性と構造の均一性が要求される生体吸収性樹脂からの丸棒の作成に好適に適用される。生体吸収性樹脂としては、この生体吸収性樹脂としてはポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ−ε−カプロラクトン、ポリジオキサノン等の脂肪族ポリエステル系の生体吸収性樹脂などが挙げられる。
【００２９】
原料素材として生体吸収性樹脂を用いる場合、冷却用液６としてはｐＨが６〜８の範囲にあることが好ましい。
【００３０】
本発明の樹脂丸棒成形方法の実施の態様の一例を説明するならば、本発明の樹脂丸棒成形方法において、ノズルダイ４から熱可塑性樹脂を連続的に吐出し、液槽３４に貯留された冷却用液６に突入させた熱可塑性樹脂の引き取りが間欠的になされる。このとき、
冷却用液６に突入させた熱可塑性樹脂を定速で所定時間引き取るステップ１、（図２−（１））
冷却用液６の液面７を下降させるステップ２（図２−（２））、
引き取られた熱可塑性樹脂を、ノズルダイ４と下降した液面７´との間に露出され熱可塑性樹脂が熱軟化状態の部分９で、吐出口２から吐出された直後の部分１１の熱可塑性樹脂から切りはなすステップ３（図２−（３））、
引き取られた熱可塑性樹脂（丸棒）を前記液槽から取り出すステップ４（図２−（４））、
前記冷却用液の液面を上昇させるステップ５（図２−（５））
を順次行い、
このステップ１からステップ５のサイクルを繰り返す。なお、ステップ１では、図２−（６）に示すように、直前のサイクルにおけるステップ３で丸棒を切り離した、吐出口２から吐出される樹脂の先端部１３を把持手段８で把持したのち把持手段８を下降させて引き取りが行われる。また、ステップ４においては熱可塑性樹脂（丸棒）はその引き取り手段から解放してのち引き取られる。
【００３１】
かかる態様にあっては、熱可塑性樹脂（丸棒）が熱可塑性樹脂が熱軟化状態の部分９で切断されるので、鋏などの簡易な治具により切断が可能で、全ステップにわたり複雑な装置を必要とせず操作が円滑かつ容易である。
【００３２】
本発明の樹脂丸棒成形方法は図３に示す樹脂丸棒成形用装置３０を用いて好適に行うことができる。樹脂丸棒成形用装置３０は、円形の吐出口２を備え熱可塑性樹脂を吐出口２から鉛直下方に溶融押し出しする押し出し手段３２と、吐出口２直下に備えられた液槽３４と、液槽３４に貯留され、押し出された熱可塑性樹脂が突入して冷却される冷却用液６の液面７を上下させる液面上下手段３７と、吐出口２から押し出された熱可塑性樹脂を鉛直下方に引き取る引き取り手段３６と、吐出口２冷却用液６の液面７との間で吐出口２から押し出された熱可塑性樹脂を切断する不図示の切断手段とを備える。
【００３３】
押し出し手段３２は溶融押し出し機４０と溶融押し出し機４０に接続されたノズルダイ４を備える。
【００３４】
液面上下手段３７は液槽３４と導通するダクト４６を有する一時貯留槽４８と、液槽３４中の冷却用液を導通するダクト４６を介して一時貯留槽４８に一時的にかつ可逆的に搬送するポンプ５２とを備えてなる。この搬送により、液面７の位置を変える。
【００３５】
引き取り手段３６は、押し出された熱可塑性樹脂を着脱自在に把持する把持部６０と、把持部６０の上下動を案内するレール６６と把持部６０を上下に駆動する不図示の駆動手段からなる。把持部６０はクランプ等の着脱自在な把持手段８を備える。駆動手段は把持部６０を所定の位置に停止させる機能を有する。また、把持部６０は、液槽６に貯留された冷却用液中の熱可塑性樹脂を上方で把持したのち把持状態で駆動手段により定速下降し、下方で把持を解放されたのち駆動手段により上昇する。
【００３６】
切断手段は鋏などの切断用治具からなり、手動で操作される。切断手段は自動化されているものであってもよい。
【００３７】
また、本発明の樹脂丸棒成形方法は図４に示す樹脂丸棒成形用装置３０ａを用いて好適に行うことができる。樹脂丸棒成形用装置３０ａは、円形の吐出口２を備え熱可塑性樹脂を吐出口２から鉛直下方に溶融押し出しする押し出し手段３２と、吐出口２直下に備えられた液槽３４と、液槽３４に貯留され、押し出された熱可塑性樹脂が突入して冷却される冷却用液６の液面７を上下させる不図示の液面上下手段と、吐出口２から押し出された熱可塑性樹脂を鉛直下方に引き取る引き取り手段３６ａと、吐出口２冷却用液６の液面７との間で吐出口２から押し出された熱可塑性樹脂を切断する不図示の切断手段とを備える。切断手段は鋏などの切断用治具からなり、手動で操作される。切断手段は自動化されているものであってもよい。
【００３８】
押し出し手段３２は不図示の溶融押し出し機と溶融押し出し機に接続されたノズルダイ４を備える。
【００３９】
液面上下手段は液槽３４と導通するダクト４６を有する不図示の一時貯留槽と、液槽３４中の冷却用液を導通するダクト４６を介して一時貯留槽に一時的にかつ可逆的に搬送する不図示のポンプとを備えてなる。この搬送により、液面７の位置を変える。
【００４０】
引き取り手段３６ａは、押し出された熱可塑性樹脂を着脱自在に把持する一の把持部６０ａ（把持部Ａ）と他の把持部６０ｂ（把持部Ｂ）からなる。一の把持部６０ａと他の把持部６０ｂは吐出された樹脂（丸棒）を図４に示す態様で交互に把持して下方に引き取る。一の把持部６０ａと他の把持部６０ｂはそれぞれクランプ等の着脱自在な把持手段８と把持手段８を支持する支持部１７を備える。また、一の把持部６０ａと他の把持部６０ｂそれぞれの支持部１７は電導のリニアフィーダーを組み合わせてなる不図示の移動手段により、上下左右に図４に示す態様でそれぞれ移動させられる。すなわち、取る引き取り手段３６ａが一の把持部６０ａと他の把持部６０ｂとを含んで構成される。
【００４１】
図４に示す樹脂丸棒成形用装置３０ａを用いた樹脂丸棒成形方法においては、ノズルダイ４から熱可塑性樹脂を連続的に吐出し、液槽３４に貯留された冷却用液６に突入させた熱可塑性樹脂の引き取りが間欠的になされる。このとき、
冷却用液６に突入させた熱可塑性樹脂を他の把持部６０ｂ（把持部Ｂ）により定速で所定時間引き取るステップ１、（このとき、一の把持部６０ａ（把持部Ａ）は水槽３４の内部で液面７の下側の所定の位置で待機している）（図４−（１））
樹脂（丸棒）を把持部Ｂにより所定のストローク量引き取って引き取りが終了したステージ（図４−（２））で把持部Ａを水平方向に移動させて吐出された樹脂を把持させるステップ２、（図４−（２）→図４−（３））
冷却用液６の液面７を下降させ、把持部Ａの把持手段８の下方かつ下降した液面７´の上方で熱可塑性樹脂が熱軟化状態の部分９で樹脂を切断するステップ３（図４−（４））、
把持部Ｂを、樹脂の引き取り経路から退避させるように水平移動させ次いで上昇させるステップ４（図４−（５））、
把持部Ａを定速で下降させるとともに把持部Ｂに把持されている樹脂丸棒１５を外部に取り出すステップ５（図４−（６））、
これにより、操作がステップ１において把持部Ａと把持部Ｂが入れ替わった状態（図４−（７））となって、ステップ１〜５が繰り返される。
【００４２】
この方式は把持部の上昇による時間のロスを極めて少なくできるので、丸棒をさらに効率よく製造することができる。
【００４３】
さらに、本発明の他の態様においては、樹脂丸棒成形を図５に示す樹脂丸棒成形用装置３０ｂを用いて図５に示す手順で好適に行うことができる。樹脂丸棒成形用装置３０ｂは、樹脂丸棒成形用装置３０ａと同様に、円形の吐出口２、押し出し手段３２、液槽３４、冷却用液６の液面７を上下させる不図示の液面上下手段、引き取り手段３６ａ、不図示の切断手段とを備える。
【００４４】
引き取り手段３６ａは、樹脂丸棒成形用装置３０ａと同様に、押し出された熱可塑性樹脂を着脱自在に把持する一の把持部６０ａ（把持部Ａ）と他の把持部６０ｂ（把持部Ｂ）からなり、一の把持部６０ａと他の把持部６０ｂは吐出された樹脂（丸棒）を図５に示す手順で交互に把持して下方に引き取る。一の把持部６０ａと他の把持部６０ｂはそれぞれクランプ等の着脱自在な把持手段８と把持手段８を支持する支持部１７を備える。また、一の把持部６０ａと他の把持部６０ｂそれぞれの支持部１７は電導のリニアフィーダーを組み合わせてなる不図示の移動手段により、上下左右に図４に示す態様でそれぞれ移動させられる。
【００４５】
図５に示す樹脂丸棒成形用装置３０ｂを用いた樹脂丸棒成形方法においても、ノズルダイ４から熱可塑性樹脂を連続的に吐出し、液槽３４に貯留された冷却用液６に突入させた熱可塑性樹脂の引き取りが間欠的になされる。このとき、
冷却用液６に突入させた熱可塑性樹脂を把持部Ｂにより定速で所定時間引き取るステップ１、（このとき、把持部Ａは水槽３４の内部で液面７の下側の所定の位置で待機している）（図５−（１））
樹脂（丸棒）を把持部Ｂにより所定のストローク量引き取って引き取りが終了したステージ（図４−（２））で把持部Ａを水平方向に移動させて吐出された樹脂を把持させるステップ２、（図５（２））
冷却用液６の液面７を下降させて、把持部Ａを引き取られた樹脂方向に水平移動させて、下降した液面７´の上方で、引き取られた樹脂を把持部Ａで把持するステップ３（図５−（３））、
把持部Ａを定速で下降させるとともに把持部Ｂを把持部Ａの下降速度より速い速度で下降させ、把持部Ａと下降した液面７´との間に存在する樹脂を引き伸ばして、把持部Ａと下降した液面７´との間に存在する樹脂丸棒にくびれ４７を生じさせるステップ４（図５−（４））、
把持部Ａの下方かつ下降した液面７´の上方で、引き取られた樹脂のくびれ４７の部分（細くなった部分）を切断し、丸棒を把持した状態の把持部Ｂを引き取り経路から退避させるように水平移動するステップ５（図５−（５））、
把持部Ｂを、丸棒を把持した状態で上昇させるステップ６（図５−（６））、
把持部Ａを定速で引き続き下降させるとともに把持部Ｂに把持されている樹脂丸棒１５を外部に取り出すステップ７（図５−（７））、
これにより、操作がステップ１において把持部Ａと把持部Ｂが入れ替わった状態（図５−（８））となって、ステップ１〜７が繰り返される。
【００４６】
この方式は把持部の上昇による時間のロスを極めて少なくできるとともに、ステップ５においてくびれ４７の部分（細くなった部分）で丸棒を切断するので、切断を容易に円滑に行うことができ好ましい。
【００４７】
実施例
原料の熱可塑性樹脂としてポリ乳酸を用い、図３に示す樹脂丸棒成形用装置３０により丸棒を作成した。溶融押し出し機４０の温度はシリンダ部で１７０〜１９０℃、吐出口２の径は５ｍｍとした。液槽３４はΦ４５０ｍｍ×高さ６００ｍｍのものを用いた。冷却用液としては水を用い液温を温度コントローラにより５０〜５５℃に保った。液面７と吐出口２の間隔を２０ｍｍとした。吐出量７ｇ／ｍｉｎで吐出口２から鉛直下方に樹脂を押し出し、液面７から冷却用液に突入させ、吐出口２から１．５ｃｍ下方の位置で、着脱自在のクランプを備える把持部６０で樹脂を把持させ、水中で鉛直下方に３．２ｃｍ／ｓｅｃの引き取り速度で引き取った。引き取りのストロークが４０ｃｍに達した位置で、液面７を液面上下手段３６により下降開始させ、液面７と吐出口２の間隔が７ｃｍに達するまで下降させた。ついで把持部６０を停止させるとともに引き取られた樹脂（丸棒）の根元を吐出口２から３．５ｃｍ下がった位置で鋏で切断し、丸棒を液槽から取り出した。切断の位置では樹脂は熱軟化状態であった。次いで把持部６０を上昇させるとともに液面をもとのレベルまで上昇させ、吐出口２から１．５ｃｍ下方の位置で把持部６０で樹脂を把持させ、以下は同様の引き取りから次の引き取りに至る同様の操作を繰り返した。
【００４８】
得られた丸棒の径（平均径）は６ｍｍであり、丸棒の長径と短径の差は平均径に対して±０．２％であり真円度が良好であった。
【００４９】
以上本発明の態様を説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものであり、これらの態様はいずれも本発明の範囲に属するものである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は熱可塑性樹脂から真円度に優れた丸棒を成形することに好適に利用される。
【符号の説明】
【００５１】
２：吐出口
４：ノズルダイ
６：冷却用液
７：液面
８：把持手段
３０：樹脂丸棒成形用装置
３２：押し出し手段
３４：液槽
３７：液面上下手段
３６：引き取り手段
４０：溶融押し出し機
４６：ダクト
４８：一時貯留槽
５２：ポンプ
６０：把持部
６６：レール
１００：押し出し機
１０２：ノズルダイ
１０４：コンベア
１０８：水冷却装置
１１０：無端ベルト
：
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を溶融状態で円形の吐出口を有するノズルから鉛直下方に押し出して液槽に貯留された冷却用液に突入させ、該冷却用液中で把持手段で把持して定速で鉛直下方に引き取る樹脂丸棒成形方法であって、引き取り速度が、引き取り中の樹脂丸棒の径が前記吐出口の径より大であるような速度であることを特徴とする樹脂丸棒成形方法。
【請求項２】
前記吐出口と前記冷却用液とは、接触せずかつ間隔が３０ｍｍ以下である請求項１に記載の樹脂丸棒成形方法。
【請求項３】
前記冷却用液の温度が（Ｔｇ−２０℃）以上、Ｔｇ未満（Ｔｇは前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度）である請求項１または２に記載の樹脂丸棒成形方法。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂が生体吸収性樹脂である請求項１から３のいずれかに記載の樹脂丸棒成形方法。
【請求項５】
前記生体吸収性樹脂がポリ乳酸である請求項４に記載の樹脂丸棒成形方法。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂の前記ノズルからの吐出が連続的になされ、
前記冷却用液に突入させた前記熱可塑性樹脂の引き取りが間欠的になされ、
前記冷却用液に突入させた前記熱可塑性樹脂を定速で所定時間引き取るステップ１、
前記冷却用液の液面を下降させるステップ２、
引き取られた熱可塑性樹脂を、前記吐出口と前記冷却用液の液面との間で、前記吐出口から吐出された直後の部分の熱可塑性樹脂から切りはなすステップ３、
引き取られた熱可塑性樹脂を前記液槽から取り出すステップ４、
前記冷却用液の液面を上昇させるステップ５
を含み、
ステップ１からステップ５が繰り返される請求項１から５のいずれかに記載の樹脂丸棒成形方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の樹脂丸棒成形方法に用いる装置であって、
円形の吐出口を備え前記熱可塑性樹脂を該吐出口から鉛直下方に溶融押し出しする押し出し手段、
前記吐出口の直下に備えられた液槽、
該液槽に貯留され押し出された熱可塑性樹脂が突入して冷却される冷却用液の液面を上下させる液面上下手段、
押し出された熱可塑性樹脂を鉛直下方に引き取る引き取り手段、
前記吐出口と前記冷却用液の液面との間で、押し出された熱可塑性樹脂を切断する切断手段、
を備え、
前記引き取り手段が、前記液槽に貯留された前記冷却用液中の熱可塑性樹脂を把持して定速下降し次いで把持を解放したのちもしくは熱可塑性樹脂が把持位置より前記吐出口寄りで切断されたのち上昇する把持手段を備える樹脂丸棒成形用装置。
【請求項１】
熱可塑性樹脂を溶融状態で円形の吐出口を有するノズルから鉛直下方に押し出して液槽に貯留された冷却用液に突入させ、該冷却用液中で把持手段で把持して定速で鉛直下方に引き取る樹脂丸棒成形方法であって、引き取り速度が、引き取り中の樹脂丸棒の径が前記吐出口の径より大であるような速度であることを特徴とする樹脂丸棒成形方法。
【請求項２】
前記吐出口と前記冷却用液とは、接触せずかつ間隔が３０ｍｍ以下である請求項１に記載の樹脂丸棒成形方法。
【請求項３】
前記冷却用液の温度が（Ｔｇ−２０℃）以上、Ｔｇ未満（Ｔｇは前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度）である請求項１または２に記載の樹脂丸棒成形方法。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂が生体吸収性樹脂である請求項１から３のいずれかに記載の樹脂丸棒成形方法。
【請求項５】
前記生体吸収性樹脂がポリ乳酸である請求項４に記載の樹脂丸棒成形方法。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂の前記ノズルからの吐出が連続的になされ、
前記冷却用液に突入させた前記熱可塑性樹脂の引き取りが間欠的になされ、
前記冷却用液に突入させた前記熱可塑性樹脂を定速で所定時間引き取るステップ１、
前記冷却用液の液面を下降させるステップ２、
引き取られた熱可塑性樹脂を、前記吐出口と前記冷却用液の液面との間で、前記吐出口から吐出された直後の部分の熱可塑性樹脂から切りはなすステップ３、
引き取られた熱可塑性樹脂を前記液槽から取り出すステップ４、
前記冷却用液の液面を上昇させるステップ５
を含み、
ステップ１からステップ５が繰り返される請求項１から５のいずれかに記載の樹脂丸棒成形方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の樹脂丸棒成形方法に用いる装置であって、
円形の吐出口を備え前記熱可塑性樹脂を該吐出口から鉛直下方に溶融押し出しする押し出し手段、
前記吐出口の直下に備えられた液槽、
該液槽に貯留され押し出された熱可塑性樹脂が突入して冷却される冷却用液の液面を上下させる液面上下手段、
押し出された熱可塑性樹脂を鉛直下方に引き取る引き取り手段、
前記吐出口と前記冷却用液の液面との間で、押し出された熱可塑性樹脂を切断する切断手段、
を備え、
前記引き取り手段が、前記液槽に貯留された前記冷却用液中の熱可塑性樹脂を把持して定速下降し次いで把持を解放したのちもしくは熱可塑性樹脂が把持位置より前記吐出口寄りで切断されたのち上昇する把持手段を備える樹脂丸棒成形用装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−５８１３（Ｐ２０１１−５８１３Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５３５１４（Ｐ２００９−１５３５１４）
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（０００００１３３９）グンゼ株式会社 (919)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（０００００１３３９）グンゼ株式会社 (919)
【Ｆターム（参考）】
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