JPH03215016A - 押出成形方法とその装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は,成形材料の押出成形に際し.ダイス内および
押出口部における材料の流動性を良好にして,成形品の
生産性を向上できるようにした押出成形方法とその装置
に関する. [従来の技術】 近年,プラスチック等の成形材料は.強度,剛性,摺動
性等の物性を向上させる目的で、高分子量化あるいは,
無機物等のフィラーの高充填化が進められている. しかしながら,このように改良されたプラスチック材料
は,押出成形の際,ダイス内における流動性が悪く,メ
ルトフラクチャーと呼ばれる成形品の表面荒れを生じた
り、あるいはダイス内の圧力が非常に高くなりダイスが
変形して成形品がいびつになるのを防ぐため押出速度を
低くすること・すなわち・生産速度を落すことを余儀な
くされていた. そこで、押出成形時のダイス内における成形材料の流動
性を良くして,上記問題を解決しようとする提案が今ま
でにいくつかなされている.例えばその一つとして,押
出成形機のダイスに機械的振動を与えつつ成形材料を流
動させることにより成形材料の流動性を向上させ,押出
速度を増大させる方法《特開昭57−51441号》が
提案されている. [発明が解決しようとする課Ill しかし,上述した従来の例示した押出成形方法には,次
のような問題があった. すなわち,押出成形機に単に固定されているダイスに対
して,強引に振動を付与するものであるため、実際には
ほとんど振動が伝わらず,満足できる結果を得られない
という問題がある.このような問題にかんがみ,本願発
明者らは、先に,超音波によりダイスを共振させつつ成
形を行なう押出成形方法とその装置の提案を行なった《
特願昭63−294624号》.シかし、この押出成形
方法に,均一な厚みの成形品を成形するために必要な押
出口部の間隙を調幣する方法として従来知られている方
法を単に適用すると,ダイスの共振状態が乱れ、共振に
よる効果が得られないという新たなる!!題が生じた. 本発明はこのような課題を解決したものて、押出口間隙
調整手段が付設されたダイスを共振させることにより成
形材料のダイス内における流動性を良好ならしめるとと
もに,均一な厚みの成形品の生産性を飛躍的に向上させ
るようにした押出成形方法と、この方法を円滑に実施で
き,しかも,装置構成上も無理のない押出成形装置の提
供を目的とする. [!!題を解決するための手段] 上記目的を達成するために.a求項lの押出成形方法の
発明は、押出口間隙調整手段が付設されたダイスを共振
させつつ成形を行なう方法としである. また,工^求項2の押出成形方法の発明は,一般に成形
材料が最も流れにくくなるダイス押出口付近における成
形材料の流れを良好にするため、押出口間隙調整手段か
付設されるとともに,ダイス押出口を形成するダイスの
一部を共振させつつ成形を行なう方法としである. そして、これら発明の好ましい態様としては、ダイスの
押出口を共振の腹部、すなわち振動効果の最も大きな位
置に一致させ、成形材料とダイスの押出口近傍の表面と
の摩擦抵抗を低減して成形を行なう方法としである. また,他の好ましい態様としては,ダイスの保持部およ
びダイスにおける成形材料の流入口を共振の節部と一致
させて成形を行なう方法としである. 押出機から成形材料をダイスに供給し,ダイスの押出口
より押し出して押出成形を行なう装置においては、ダイ
スには押出口間隙調整手段か付設され、かつこのダイス
を共振させる少なくとも一つの振動発生装置を備えた構
成としである.好ましい態様としては,効果的に共振さ
せるため,押出口間隙調整手段とダイスとの共振周波数
か同一である押出成形装置としである.また,他の好ま
しい態様としては、効果的に共振させるため,共振の節
部に押出口間隙調整手段を付設した押出成形装置としで
ある. さらに他の好ましい態様としては、押出口間隙調整手段
が付設されるとともに押出口を形成するダイスの一部の
みを少なくとも一つの振動発生装置で共振させる構成と
しである. なお、本明細書において,押出口間隙調整手段は、押出
口を任意の広さに微調整する手段を意味する. [実施例] 以下,上記解決手段の実施例について説明する. まず,押出成形装置の第一の実施例を、図面にもとづい
て説明する. 第1vAは本発明の押出成形装置の第一の実施例を示す
要部截断側面図,第2図は同装置の共振時における変位
波形を示す図である.なお、第2図の変位波形は、実際
の振幅の大きさを示すものではない. 第1図において、lはダイスてあり、ダイス部材2とダ
イス部材3に分割されている.ダイス部材2におけるダ
イス部材3との接触面には押出口lbが形成しである.
この押出口1bには押出口間隙調整手段として可動部材
1cと、可動部材ICをダイス部材3に結合しかつ可動
部材1cを可動せしめる間隙調整用ボルトldが設けで
ある.可動部材1cおよび間隙調整用ボルトldの設置
に際して、tIT動部材1cに効率良く振動な芋えるた
めには,共振するダイス部材3に対して可動部材1cお
よび間隙調整用ボルトldが広い接触面積で接するよう
にすることが好ましく,さらに可動部材1cおよび間隙
調整用ボルトldはダイスlと同じ共振周波数で共振す
るようにしである.このように構成することにより,押
出口間隙調整手段をダイスに付設しても共振が乱れるこ
となく,ダイスを共振させることができる.間隙調整用
ボイルトldによって可動部材1cを可動させるために
は、例えば、可動部材1cにねし込む部分のねじのピッ
チと、ダイス部材3にねじ込む部分のねじのピッチとを
若干異ならせて間隙調整用ボルトldの全体にねじを切
り込み,共振時の節に対応する部分を例えば六角に加工
し,その部分のダイス部材3に切込みを入れ、成形時に
はその切込みaRhより間隙調整用ボルトldを回転さ
せる構成とすればよい. ダイスlには,従来の押出成形に用いられている金属材
料を始め,セラミウクス,グラファイト等の種々の材料
を用いることができるが、このような材料のうち,成形
温度での振動の伝達損失の少ない材料を用いることが好
ましく,特に,ジュラルミン.チタン合金,κ−千ネル
,燐青銅.グラファイトが好ましい. また,このように分割されたダイス部材2とダイス部材
3との接触面は、振動か効率良く伝達するようにするた
め,可能な限り面接触とするのが好ましい.そして,成
形する成形品の形状によっては,ダイスlを,分割しな
い一体形,あるいは逆に三分割以上にすることも可能で
ある.ダイスを複数の部材で構成する場合には、ダイス
は同質の材料を用いても,また異質の材料を用いても良
い.さらに、ダイスlには耐摩耗,耐腐食,あるいは成
形材料との摩擦係数を低くするため等の各種のメッキ処
理やコーティング処理を行なうことも可能である. 共振している状態ては、ダイスlの殆どの部分は振動す
るため、従来用いられてきた板状ヒーターを取付けると
板状ヒーター内の配線が振動により切断する場合が生じ
る.したがって,ダイスlの加熱にはダイスに接触せず
ども加熱できる遠赤外線式のヒーターを利用することが
好ましい.この場合には、共振状態のダイスlにおいて
振動しない部分、すなわち、共振の節部にのみヒーター
か接触するようにし,その節部でねじ等を用いてダイス
lと遠赤外線式ヒーターとを固定すればよい.インフレ
ーション成形用ダイスに取り付けられる空気の導入口や
,発泡押出成形用の各種のダイスに取り付けられる不活
性気体等の導入口等は、上述したヒーターの固定方法と
同じように共振の節部に設ければ良く,また,それらの
導入口の部材は振動疲労の少ない,例えばチタン合金を
用いて袈作することが好ましい、 4は単軸押出檄,多軸押出機等の押出成形機(図示せず
)のノズルであり,このノズル4から流入口1aを経て
ダイスlに成形材料を供給し、流入口2aを経て最終的
に押出口1bから成形材料を押し出す.またノズル4は
,ダイス部材3における共振のほぼ節部の位置で,ねじ
等の取付手段によりダイス部材3に固定されている.こ
のようにするとダイスlに与える振動をノズル4にほと
んど伝達しないようにすることができる.さらに,ノズ
ル4への振動伝達を押えるためには,ノズル4とダイス
部材3の接触部分に、例えばチタン合金製の繊維等のク
ッション材を組み入れるとよい. ダイスlの押出口1bから押し出される成形材料の押出
方向と、押出口を伝達する振動の方向は任意でよいが、
押出口部において振動による成形材料の分散,攪拌をも
行なう場合には、押出方向とその振動方向は垂直にする
ことが好ましい.また,押出口1bの形状を変えること
により,押出口ibでの振動の効果を増減させることも
できる. 5および6はそれぞれダイス部材2およびダイス部材3
に保持部材として設けられたフランジてあり、それぞれ
ダイス部材2とダイス部材3の共振の節部にあたる位置
に設けである.これらフランジ5.6は、ダイスlから
の振動の外部流出を押え、かつこの部分での振動の損失
を低減するためにてきるでけ薄〈することが好ましい.
7はボルトであり,フランジ5.6を介してダイス部材
2とダイス部材3とを均一に締め付けている.また,ダ
イスlからの振動の外部流出を押えるため,ボルト7は
ダイスlに触れないようにすることが好ましい. ダイス部材の締め付け手段としては,従来から行なわれ
ているように,ダイスlにねし穴をあけ、そのねじ穴に
ボルトを螺合して締め付けることもできるが,その場合
には、ボルトとダイス部材とが接触する部分を共振の節
部近傍にするとともに,ダイスとボルトとの接触面積を
できるだけ小さくすることが好ましい. 8はダイスlに結合された超音波振動子であり,ダイス
lに振動を与え共振させる位置に結合しである.超音波
振動子8で生じる振動を高い効率で,しかも容易にダイ
スlに伝達するためには,超音波振動子8とダイスlの
接触部を,共振状態のダイス1において最も大きい振幅
で振動する部分.すなわち共振の腹部と一致させること
が好ましい. なお、ダイスlを共振させる振動発生装置としては,こ
の超音波式の装置、動電式の装置,油圧式の装置等,振
動の周波数がtotiz〜lOMH.であるものであれ
ば何でもよい.また,ダイスlと超音波振動子8との間
には,振動の伝達を媒介する振動伝連体を組み込むこと
も可能てあり、振動伝達体の形状を適当に選べば,超音
波振動子8で生じた振動の振幅を容易に増減することが
可能となる. さらに,ダイスlに結合する振動発生装置や振動伝達体
の数は特に限定されるものではないが,それらを複数結
合する場合には,振動時期を調整し,ダイスlの共振状
態が乱れないようにする必要がある.なお、振動発生装
置および振動伝達体を多く結合するほどダイスlを強力
に振動させることかできる. lOは超音波発振器で,超音波振動子8に超音波振動を
発生させ、ダイス1の共振周波数で励振し,ダイスlを
共振させる.ダイスlの共振周波数は、予め超音波発振
器lOの追尾可能な周波数に設計.製作しているので、
押出成形機のノズル4から成形材料をダイスlに供給し
、最終的に押出口1bから成形材料が押し出されるまで
の刻々の負荷変動に対しての若干の共振周波数の変化に
対し常に追尾を行ない,また、必要電力の供給も刻々の
変化に応じて必要量(最大出力以下)を供給するように
設定されている.すなわち、自動周波数追尾,自動電力
制御方式が採用されている.第1図に示したダイスは,
押出口近傍における振動の伝達方向が成形材料の押出方
向と垂直になっているが,ダイスlに振動方向を変換す
る機構を備え,振動方向を変換することも可能である.
例えば、超音波振動の場合に従来より使用されているL
−L変検体,L−R変検体,あるいはL−L−L変検体
等の変換体をダイスに備えることができる. 第3図は第二の実施例に係る押出成形装置を示すもので
、押出口近傍における振動の伝達方向を成形材料の押出
方向と同方向にしたものてあり,第4図に示すような変
位波形の共振を行なう.すなわち、第3図に示したダイ
スlには、L−L変換体と呼ばれる振動方向機構が具備
されており、この場合にはその部分で振動が伝達する方
向に対して90″変わった方向にも振動が伝達される(
第4図).超音波振動子8は、振動伝達体llを介して
ダイスlと結合している. マンドレル(ダイス部材)3はダイス部材2と回し共振
周波数をもつように予め設計してあり,ダイス部材2に
ねじで結合しである.ダイス部材2とマンドレル3との
結合位置については特に制限はないが,ダイス部材2の
振動を効率良くマンドレル3に伝達するには、それらの
結合面をダイス部材2の共振の腹の位置と一致させるこ
とか好ましい. マントレル3のねじ部の緩みが大きい場合にはマンドレ
ル3とダイス部材2の結合面をダイス部材2の共振の節
部近傍にし,また,マンドレル3におけるねじ部以外の
別部分を,ダイス部材2の共振の腹部にてきるたけ近い
位置で接触する構成も可能である. また、押出口間隙調整手段としての押出口の間隙調整用
ボルトldはダイス部材2とマンドレル3の共振の節の
位置に取り付けることが好ましく、それにより間隙調整
用ボルトldに振動が伝?しないようにできる.このよ
うに構成することにより,間隙調整用ポルトldをダイ
スに取付けても共振が乱れることなく、ダイスを共振さ
せることができる.また、押出口の間隙の微調整は,ダ
イスlに設けられた複数の間隙調整用ボルトldの締込
みにより,ダイスlとマントレル3との間隙を調整する
ことにより行なわれる.なお,第3図において、l2は
空気供給管、l3は空冷リング、l4は円筒状チューブ
,15は安定板、l6はピンチロール,17はガイトロ
ール、l8は成形品の巻取装置である. 第5図は第三の実施例に係る押出成形装置を示すもので
,ダイスlをダイス部材2a,3aとダイス部材2b,
3bとに分割して構成しである.そして,押出口近傍を
形成するダイス部材2bおよび3bに超音波振動を伝達
して共振させている.さらに,共振するダイス部材2b
および3bの共振の節部にダイス保持部5,6を設け,
ダイス本体となるダイス■部材2a,3aには振動が伝
わらないようにしである.また、ダイス部材2bのダイ
ス部材3bとの接触面には押出口1bが設けてあり,そ
の近傍でダイス部材2a,3aをダイス部材2b,3b
に接触してあり,その間隙から成形材料か洩れないよう
にしである.超音波振動子8は,縦振動を発振し、かつ
押出口ibの位置は共振の腹部と一致させてあり,その
近傍においてはダイス部材2b.3bの振動がダイス部
材2a,3aに伝達しないようになっている.なお,第
1図の装置と同様に、押出口1bには押出口間隙調整手
段としての可動部材ICと,間隙調整用ボルトldか設
けである.この可動部材1cと間隙調整用ボルトldは
、ダイス部材2b,3bと同じ共振周波数て共振するよ
うにしである(第6図). この押出成形′IItiIlにおいては,ダイス部材2
a,3aとして従来用いられているダイスを転用できる
ので、新たなダイスの設計,製作を大幅に省略できると
いう利点もある. 次に、上記押出成形装置を用いて行なう本発明押出成形
方法の実施例について第1図によって説明する. 先ず、間隙調整用ボルトldおよび可動部材lcを操作
することにより,ダイスlの押出口lbの間隙を微調整
する.この微調整により,押出される押出物,例えばフ
ィルムやシートの厚さ精度が向上し,均一な厚さのフィ
ルムやシートを袈造することができる. なお,押出口1bの間隙調整は押出成形中においても行
なうことができる. 次いて、図示せざる成形機のノズル4をダイス部材3に
結合し,ダイスlに成形材料を供給して押出成形を行な
うとともに、超音波発振器loにより超音波振動子8に
超音波振動を発生させることによってダイスlをn波長
共振させる.このときの振動周波数は任意に選定てきる
が、流動状態の材料に振動効果をきわめて有効に作用さ
せるためには,10κL〜100κ■3の周波数とする
ことが好ましい. また、n波長共振におけるnLtm/2(m:正の整数
》であるが,ダイスlでの超音波振動の損失を少なくす
るためにはn<3とすることが好ましい. 振動モードについては、縦振動の他,横振動.ねじり振
動,径振動,たわみ振動等の公知の振動モードを用いる
ことかてきる. さらに,ダイスlに与える超音波振動の振幅は,成形材
料の流動性を有効に向上させるためには、0.1μ一〜
l00IL一とすることが好ましい. 上述した押出成形方法およびその装置によって成形可能
な成形材料としては,熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴ
ム、エラストマー等の有機材料、無機高分子,セラミッ
クス.金属.ガラス等の無機材料、その他食料品および
それらの混合材料等、成形時に少なくとも着千の流動性
を有する材料が挙げられる. ここで,プラスチックとしては、次のようなものを挙げ
ることができる. 熱可塑性樹脂として、 α−オレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリブロピレン
,ボリスチレン,シンジオタクチックボリスチレン,塩
化ビニル樹脂、ボリブテン、超高分子量ポリエチレン,
ポリメチルベンテン,アイオノマー、ポリブチレン等》 ポリエステル系樹脂(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、ポリアリレート等) ポリエーテル系樹脂(ボリサルホン,ポリエーテルサル
ホン,ポリエーテルケトン,ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリアリルスルホン、ポリオキシベンジレン,ポリ
フェニレンオキサイド、ポリシアノアリルエーテル[特
開昭62−223226号]等》 ボリカーボネート系樹脂 ポリイミド系樹脂 ボリアミド系樹脂 ポリアミドイミド系樹脂 メタクリル樹脂 フッソ樹脂 MBS (メタクリレート ブタジエン スチレン》樹
脂 AAS (アクリレート アクリロニトリルスチレン)
樹脂 AS(アクリロニトリル スチレン)樹脂ACS(塩素
化アクリロニトリル ポリエチレン スチレン)樹脂 ABS (アクリロニトリル ブタジエン スチレン)
樹脂 ポリアセタール系樹脂 セルロース系樹脂 ポリ塩化ビニリデン 塩素化ポリエチレン EVA樹脂(エチレン ビニル アセテート等) ポリウレタン系樹脂 シリコーン樹脂 アリル樹脂 フラン樹脂 液晶性ボリマー なと、 熱硬化性樹脂として, エボキシ樹脂 フェノール樹脂 ポリブタジエン樹脂 シリコーン樹脂 不飽和ポリエステル樹脂 アミノ樹脂 など 熱可塑性エラストマーとして、 スチレンーブタジエン系エラストマー ポリエステル系エラストマー ボリエチレ系エラストマー ウレタン系エラストマー 塩化ビニル系エラストマーなどが挙げられる.また、本
発明における押出成形方法とは,インフレーション成形
,シート成形,丸棒成形.パイプ成形.異形押出成形.
多層共押出成形.フィラメント成形.中空成形,電線被
覆,押出発泡成形等、流動状態にある成形材料を所定の
形状に押し出すためにダイスを通過させる方法を採る全
ての成形をいう. 特に本発明を用いて、インフレーシaン成形を行なうと
,高強度のフィルムを得ることができる.ダイス温度,
押出量.ブローアップ比は用いる原料や,目的の成形品
に応じて定めればよいが、ダイス温度は[原料の融解温
度(Tm)+20゜C]〜[Ts◆130℃】、特に[
Tl◆20℃1〜【T鳳+35℃lが好ましく,ブロー
アップ比は1〜5が好ましい.[実験例] 以下、本発明の押出成形方法とその装置を用いて行なっ
た実験結果を、比較例と比較しつつ説明する. 実]1例」エ 押出成形装置:第1図に示す装置 振動モード :縦振動 上記条件により、ダイスを共振させっつ押出成形を行な
い,そのときのメルトフラクチャーの発生状況を調べた
.また、ノズルからダイスまでに生じる成形材料の流動
抵抗の目安となるノズル内の圧力な押出速度4Kg/h
rのときに測定した.さらに,押出速度を1 0 .
4 0 . 8 0 kg/hrとしたときには,5本
の間隙調整ボルトを用いて厚みなaCt,たシ一トを巻
取り、シート中央部より両側に100mmずつのサンプ
ルを切り出し,幅方向の厚みの変動係数を調べた. U頁ユ 押出口1bの位置を超音波の共振による腹の位置とした
ダイスlを用いた以外、実験例lと同じ条件で実験を行
なった. 実験例lおよび2の結果を表1に示す.嵐蚊負」 超音波の発振を停止させた以外,実験例lと同し条件て
実験を行なった. t蚊亘ユ 第7図に示すように、超音波振動子8をダイス部材2と
ダイス部材3の接合部の位置に押し当てた以外は、実験
例lと同じ条件で実験を行なった.このときダイスは共
振していない状態であった. 比較例lおよび2の結果を表1に示す.表 1 Δ:メルトフラクナヤー右十允生 ×:メルトフラクチャー著しく発生 この結果,Tダイを共振するよう超音波を印加すること
により、成形材料の流動抵抗が減少するとともに,非常
に高速度の押出速度までメルトフラクチャーの発生を抑
えることがてき,さらに押出口の間隙も容易に調整でき
、厚みムラの少ないシートの生産性向上を図れることが
判明した.火1廻ユ 押出成形装H:第3図に示す装置 超音波発振器:実験例1と同様 振動モード:縦振動 押出条件:ダイス温度160℃ 押出量4 0 kg/hr ブローアップ比1.95 冷却リングの高さ方向の位置は、 バルブが安定する高さとした● 成形品肉厚=30μ− 上記条件でインフレーションフィルムを成形し,フィル
ムインパクト強度と霞度を測定した.比較例3 超音波の発振を停止し、実験例3と同し条件で実験を行
なったが、激しいメルトフラクチャーか発生したため実
験を中断した.比較例4 ダイス温度を徐々に上げ、その他の条件は比較例3と同
じにして、良好なフイルムが成形できる温度を探した結
果260℃で外観良好のフィルムか得られた. このフィルムについてフイルムインパクト強度と霞度を
測定した. 実験例3および比較例4の結果を表2に示す.(以下,
余白) 表 2 [発明の効果] 以上のように,本発明の押出成形方法によれば,押出口
間隙調整手段が付′設されたダイスを共振させることに
より,成形材料,特に流動性の低い材料のダイス内にお
ける流動性を良好ならしめ、その結果,メルトフラクチ
ャーの発生を低減し、かつ厚みむらを低減し,均一な厚
みの押出成形品の生産性を飛躍的に向上させることがで
きる. また,本発明を用いてインフレーション成形を行なうと
,高強度のフィルムを得ることができる. また,本発明の押出成形装置によれば,ダイス内におけ
る成形材料の流動性を良くして.所望する形状の押出品
の生産性の向上を図れるとともに、本発明の成形方法を
無理なく実施できるという効果かある.
押出口部における材料の流動性を良好にして,成形品の
生産性を向上できるようにした押出成形方法とその装置
に関する. [従来の技術】 近年,プラスチック等の成形材料は.強度,剛性,摺動
性等の物性を向上させる目的で、高分子量化あるいは,
無機物等のフィラーの高充填化が進められている. しかしながら,このように改良されたプラスチック材料
は,押出成形の際,ダイス内における流動性が悪く,メ
ルトフラクチャーと呼ばれる成形品の表面荒れを生じた
り、あるいはダイス内の圧力が非常に高くなりダイスが
変形して成形品がいびつになるのを防ぐため押出速度を
低くすること・すなわち・生産速度を落すことを余儀な
くされていた. そこで、押出成形時のダイス内における成形材料の流動
性を良くして,上記問題を解決しようとする提案が今ま
でにいくつかなされている.例えばその一つとして,押
出成形機のダイスに機械的振動を与えつつ成形材料を流
動させることにより成形材料の流動性を向上させ,押出
速度を増大させる方法《特開昭57−51441号》が
提案されている. [発明が解決しようとする課Ill しかし,上述した従来の例示した押出成形方法には,次
のような問題があった. すなわち,押出成形機に単に固定されているダイスに対
して,強引に振動を付与するものであるため、実際には
ほとんど振動が伝わらず,満足できる結果を得られない
という問題がある.このような問題にかんがみ,本願発
明者らは、先に,超音波によりダイスを共振させつつ成
形を行なう押出成形方法とその装置の提案を行なった《
特願昭63−294624号》.シかし、この押出成形
方法に,均一な厚みの成形品を成形するために必要な押
出口部の間隙を調幣する方法として従来知られている方
法を単に適用すると,ダイスの共振状態が乱れ、共振に
よる効果が得られないという新たなる!!題が生じた. 本発明はこのような課題を解決したものて、押出口間隙
調整手段が付設されたダイスを共振させることにより成
形材料のダイス内における流動性を良好ならしめるとと
もに,均一な厚みの成形品の生産性を飛躍的に向上させ
るようにした押出成形方法と、この方法を円滑に実施で
き,しかも,装置構成上も無理のない押出成形装置の提
供を目的とする. [!!題を解決するための手段] 上記目的を達成するために.a求項lの押出成形方法の
発明は、押出口間隙調整手段が付設されたダイスを共振
させつつ成形を行なう方法としである. また,工^求項2の押出成形方法の発明は,一般に成形
材料が最も流れにくくなるダイス押出口付近における成
形材料の流れを良好にするため、押出口間隙調整手段か
付設されるとともに,ダイス押出口を形成するダイスの
一部を共振させつつ成形を行なう方法としである. そして、これら発明の好ましい態様としては、ダイスの
押出口を共振の腹部、すなわち振動効果の最も大きな位
置に一致させ、成形材料とダイスの押出口近傍の表面と
の摩擦抵抗を低減して成形を行なう方法としである. また,他の好ましい態様としては,ダイスの保持部およ
びダイスにおける成形材料の流入口を共振の節部と一致
させて成形を行なう方法としである. 押出機から成形材料をダイスに供給し,ダイスの押出口
より押し出して押出成形を行なう装置においては、ダイ
スには押出口間隙調整手段か付設され、かつこのダイス
を共振させる少なくとも一つの振動発生装置を備えた構
成としである.好ましい態様としては,効果的に共振さ
せるため,押出口間隙調整手段とダイスとの共振周波数
か同一である押出成形装置としである.また,他の好ま
しい態様としては、効果的に共振させるため,共振の節
部に押出口間隙調整手段を付設した押出成形装置としで
ある. さらに他の好ましい態様としては、押出口間隙調整手段
が付設されるとともに押出口を形成するダイスの一部の
みを少なくとも一つの振動発生装置で共振させる構成と
しである. なお、本明細書において,押出口間隙調整手段は、押出
口を任意の広さに微調整する手段を意味する. [実施例] 以下,上記解決手段の実施例について説明する. まず,押出成形装置の第一の実施例を、図面にもとづい
て説明する. 第1vAは本発明の押出成形装置の第一の実施例を示す
要部截断側面図,第2図は同装置の共振時における変位
波形を示す図である.なお、第2図の変位波形は、実際
の振幅の大きさを示すものではない. 第1図において、lはダイスてあり、ダイス部材2とダ
イス部材3に分割されている.ダイス部材2におけるダ
イス部材3との接触面には押出口lbが形成しである.
この押出口1bには押出口間隙調整手段として可動部材
1cと、可動部材ICをダイス部材3に結合しかつ可動
部材1cを可動せしめる間隙調整用ボルトldが設けで
ある.可動部材1cおよび間隙調整用ボルトldの設置
に際して、tIT動部材1cに効率良く振動な芋えるた
めには,共振するダイス部材3に対して可動部材1cお
よび間隙調整用ボルトldが広い接触面積で接するよう
にすることが好ましく,さらに可動部材1cおよび間隙
調整用ボルトldはダイスlと同じ共振周波数で共振す
るようにしである.このように構成することにより,押
出口間隙調整手段をダイスに付設しても共振が乱れるこ
となく,ダイスを共振させることができる.間隙調整用
ボイルトldによって可動部材1cを可動させるために
は、例えば、可動部材1cにねし込む部分のねじのピッ
チと、ダイス部材3にねじ込む部分のねじのピッチとを
若干異ならせて間隙調整用ボルトldの全体にねじを切
り込み,共振時の節に対応する部分を例えば六角に加工
し,その部分のダイス部材3に切込みを入れ、成形時に
はその切込みaRhより間隙調整用ボルトldを回転さ
せる構成とすればよい. ダイスlには,従来の押出成形に用いられている金属材
料を始め,セラミウクス,グラファイト等の種々の材料
を用いることができるが、このような材料のうち,成形
温度での振動の伝達損失の少ない材料を用いることが好
ましく,特に,ジュラルミン.チタン合金,κ−千ネル
,燐青銅.グラファイトが好ましい. また,このように分割されたダイス部材2とダイス部材
3との接触面は、振動か効率良く伝達するようにするた
め,可能な限り面接触とするのが好ましい.そして,成
形する成形品の形状によっては,ダイスlを,分割しな
い一体形,あるいは逆に三分割以上にすることも可能で
ある.ダイスを複数の部材で構成する場合には、ダイス
は同質の材料を用いても,また異質の材料を用いても良
い.さらに、ダイスlには耐摩耗,耐腐食,あるいは成
形材料との摩擦係数を低くするため等の各種のメッキ処
理やコーティング処理を行なうことも可能である. 共振している状態ては、ダイスlの殆どの部分は振動す
るため、従来用いられてきた板状ヒーターを取付けると
板状ヒーター内の配線が振動により切断する場合が生じ
る.したがって,ダイスlの加熱にはダイスに接触せず
ども加熱できる遠赤外線式のヒーターを利用することが
好ましい.この場合には、共振状態のダイスlにおいて
振動しない部分、すなわち、共振の節部にのみヒーター
か接触するようにし,その節部でねじ等を用いてダイス
lと遠赤外線式ヒーターとを固定すればよい.インフレ
ーション成形用ダイスに取り付けられる空気の導入口や
,発泡押出成形用の各種のダイスに取り付けられる不活
性気体等の導入口等は、上述したヒーターの固定方法と
同じように共振の節部に設ければ良く,また,それらの
導入口の部材は振動疲労の少ない,例えばチタン合金を
用いて袈作することが好ましい、 4は単軸押出檄,多軸押出機等の押出成形機(図示せず
)のノズルであり,このノズル4から流入口1aを経て
ダイスlに成形材料を供給し、流入口2aを経て最終的
に押出口1bから成形材料を押し出す.またノズル4は
,ダイス部材3における共振のほぼ節部の位置で,ねじ
等の取付手段によりダイス部材3に固定されている.こ
のようにするとダイスlに与える振動をノズル4にほと
んど伝達しないようにすることができる.さらに,ノズ
ル4への振動伝達を押えるためには,ノズル4とダイス
部材3の接触部分に、例えばチタン合金製の繊維等のク
ッション材を組み入れるとよい. ダイスlの押出口1bから押し出される成形材料の押出
方向と、押出口を伝達する振動の方向は任意でよいが、
押出口部において振動による成形材料の分散,攪拌をも
行なう場合には、押出方向とその振動方向は垂直にする
ことが好ましい.また,押出口1bの形状を変えること
により,押出口ibでの振動の効果を増減させることも
できる. 5および6はそれぞれダイス部材2およびダイス部材3
に保持部材として設けられたフランジてあり、それぞれ
ダイス部材2とダイス部材3の共振の節部にあたる位置
に設けである.これらフランジ5.6は、ダイスlから
の振動の外部流出を押え、かつこの部分での振動の損失
を低減するためにてきるでけ薄〈することが好ましい.
7はボルトであり,フランジ5.6を介してダイス部材
2とダイス部材3とを均一に締め付けている.また,ダ
イスlからの振動の外部流出を押えるため,ボルト7は
ダイスlに触れないようにすることが好ましい. ダイス部材の締め付け手段としては,従来から行なわれ
ているように,ダイスlにねし穴をあけ、そのねじ穴に
ボルトを螺合して締め付けることもできるが,その場合
には、ボルトとダイス部材とが接触する部分を共振の節
部近傍にするとともに,ダイスとボルトとの接触面積を
できるだけ小さくすることが好ましい. 8はダイスlに結合された超音波振動子であり,ダイス
lに振動を与え共振させる位置に結合しである.超音波
振動子8で生じる振動を高い効率で,しかも容易にダイ
スlに伝達するためには,超音波振動子8とダイスlの
接触部を,共振状態のダイス1において最も大きい振幅
で振動する部分.すなわち共振の腹部と一致させること
が好ましい. なお、ダイスlを共振させる振動発生装置としては,こ
の超音波式の装置、動電式の装置,油圧式の装置等,振
動の周波数がtotiz〜lOMH.であるものであれ
ば何でもよい.また,ダイスlと超音波振動子8との間
には,振動の伝達を媒介する振動伝連体を組み込むこと
も可能てあり、振動伝達体の形状を適当に選べば,超音
波振動子8で生じた振動の振幅を容易に増減することが
可能となる. さらに,ダイスlに結合する振動発生装置や振動伝達体
の数は特に限定されるものではないが,それらを複数結
合する場合には,振動時期を調整し,ダイスlの共振状
態が乱れないようにする必要がある.なお、振動発生装
置および振動伝達体を多く結合するほどダイスlを強力
に振動させることかできる. lOは超音波発振器で,超音波振動子8に超音波振動を
発生させ、ダイス1の共振周波数で励振し,ダイスlを
共振させる.ダイスlの共振周波数は、予め超音波発振
器lOの追尾可能な周波数に設計.製作しているので、
押出成形機のノズル4から成形材料をダイスlに供給し
、最終的に押出口1bから成形材料が押し出されるまで
の刻々の負荷変動に対しての若干の共振周波数の変化に
対し常に追尾を行ない,また、必要電力の供給も刻々の
変化に応じて必要量(最大出力以下)を供給するように
設定されている.すなわち、自動周波数追尾,自動電力
制御方式が採用されている.第1図に示したダイスは,
押出口近傍における振動の伝達方向が成形材料の押出方
向と垂直になっているが,ダイスlに振動方向を変換す
る機構を備え,振動方向を変換することも可能である.
例えば、超音波振動の場合に従来より使用されているL
−L変検体,L−R変検体,あるいはL−L−L変検体
等の変換体をダイスに備えることができる. 第3図は第二の実施例に係る押出成形装置を示すもので
、押出口近傍における振動の伝達方向を成形材料の押出
方向と同方向にしたものてあり,第4図に示すような変
位波形の共振を行なう.すなわち、第3図に示したダイ
スlには、L−L変換体と呼ばれる振動方向機構が具備
されており、この場合にはその部分で振動が伝達する方
向に対して90″変わった方向にも振動が伝達される(
第4図).超音波振動子8は、振動伝達体llを介して
ダイスlと結合している. マンドレル(ダイス部材)3はダイス部材2と回し共振
周波数をもつように予め設計してあり,ダイス部材2に
ねじで結合しである.ダイス部材2とマンドレル3との
結合位置については特に制限はないが,ダイス部材2の
振動を効率良くマンドレル3に伝達するには、それらの
結合面をダイス部材2の共振の腹の位置と一致させるこ
とか好ましい. マントレル3のねじ部の緩みが大きい場合にはマンドレ
ル3とダイス部材2の結合面をダイス部材2の共振の節
部近傍にし,また,マンドレル3におけるねじ部以外の
別部分を,ダイス部材2の共振の腹部にてきるたけ近い
位置で接触する構成も可能である. また、押出口間隙調整手段としての押出口の間隙調整用
ボルトldはダイス部材2とマンドレル3の共振の節の
位置に取り付けることが好ましく、それにより間隙調整
用ボルトldに振動が伝?しないようにできる.このよ
うに構成することにより,間隙調整用ポルトldをダイ
スに取付けても共振が乱れることなく、ダイスを共振さ
せることができる.また、押出口の間隙の微調整は,ダ
イスlに設けられた複数の間隙調整用ボルトldの締込
みにより,ダイスlとマントレル3との間隙を調整する
ことにより行なわれる.なお,第3図において、l2は
空気供給管、l3は空冷リング、l4は円筒状チューブ
,15は安定板、l6はピンチロール,17はガイトロ
ール、l8は成形品の巻取装置である. 第5図は第三の実施例に係る押出成形装置を示すもので
,ダイスlをダイス部材2a,3aとダイス部材2b,
3bとに分割して構成しである.そして,押出口近傍を
形成するダイス部材2bおよび3bに超音波振動を伝達
して共振させている.さらに,共振するダイス部材2b
および3bの共振の節部にダイス保持部5,6を設け,
ダイス本体となるダイス■部材2a,3aには振動が伝
わらないようにしである.また、ダイス部材2bのダイ
ス部材3bとの接触面には押出口1bが設けてあり,そ
の近傍でダイス部材2a,3aをダイス部材2b,3b
に接触してあり,その間隙から成形材料か洩れないよう
にしである.超音波振動子8は,縦振動を発振し、かつ
押出口ibの位置は共振の腹部と一致させてあり,その
近傍においてはダイス部材2b.3bの振動がダイス部
材2a,3aに伝達しないようになっている.なお,第
1図の装置と同様に、押出口1bには押出口間隙調整手
段としての可動部材ICと,間隙調整用ボルトldか設
けである.この可動部材1cと間隙調整用ボルトldは
、ダイス部材2b,3bと同じ共振周波数て共振するよ
うにしである(第6図). この押出成形′IItiIlにおいては,ダイス部材2
a,3aとして従来用いられているダイスを転用できる
ので、新たなダイスの設計,製作を大幅に省略できると
いう利点もある. 次に、上記押出成形装置を用いて行なう本発明押出成形
方法の実施例について第1図によって説明する. 先ず、間隙調整用ボルトldおよび可動部材lcを操作
することにより,ダイスlの押出口lbの間隙を微調整
する.この微調整により,押出される押出物,例えばフ
ィルムやシートの厚さ精度が向上し,均一な厚さのフィ
ルムやシートを袈造することができる. なお,押出口1bの間隙調整は押出成形中においても行
なうことができる. 次いて、図示せざる成形機のノズル4をダイス部材3に
結合し,ダイスlに成形材料を供給して押出成形を行な
うとともに、超音波発振器loにより超音波振動子8に
超音波振動を発生させることによってダイスlをn波長
共振させる.このときの振動周波数は任意に選定てきる
が、流動状態の材料に振動効果をきわめて有効に作用さ
せるためには,10κL〜100κ■3の周波数とする
ことが好ましい. また、n波長共振におけるnLtm/2(m:正の整数
》であるが,ダイスlでの超音波振動の損失を少なくす
るためにはn<3とすることが好ましい. 振動モードについては、縦振動の他,横振動.ねじり振
動,径振動,たわみ振動等の公知の振動モードを用いる
ことかてきる. さらに,ダイスlに与える超音波振動の振幅は,成形材
料の流動性を有効に向上させるためには、0.1μ一〜
l00IL一とすることが好ましい. 上述した押出成形方法およびその装置によって成形可能
な成形材料としては,熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴ
ム、エラストマー等の有機材料、無機高分子,セラミッ
クス.金属.ガラス等の無機材料、その他食料品および
それらの混合材料等、成形時に少なくとも着千の流動性
を有する材料が挙げられる. ここで,プラスチックとしては、次のようなものを挙げ
ることができる. 熱可塑性樹脂として、 α−オレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリブロピレン
,ボリスチレン,シンジオタクチックボリスチレン,塩
化ビニル樹脂、ボリブテン、超高分子量ポリエチレン,
ポリメチルベンテン,アイオノマー、ポリブチレン等》 ポリエステル系樹脂(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、ポリアリレート等) ポリエーテル系樹脂(ボリサルホン,ポリエーテルサル
ホン,ポリエーテルケトン,ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリアリルスルホン、ポリオキシベンジレン,ポリ
フェニレンオキサイド、ポリシアノアリルエーテル[特
開昭62−223226号]等》 ボリカーボネート系樹脂 ポリイミド系樹脂 ボリアミド系樹脂 ポリアミドイミド系樹脂 メタクリル樹脂 フッソ樹脂 MBS (メタクリレート ブタジエン スチレン》樹
脂 AAS (アクリレート アクリロニトリルスチレン)
樹脂 AS(アクリロニトリル スチレン)樹脂ACS(塩素
化アクリロニトリル ポリエチレン スチレン)樹脂 ABS (アクリロニトリル ブタジエン スチレン)
樹脂 ポリアセタール系樹脂 セルロース系樹脂 ポリ塩化ビニリデン 塩素化ポリエチレン EVA樹脂(エチレン ビニル アセテート等) ポリウレタン系樹脂 シリコーン樹脂 アリル樹脂 フラン樹脂 液晶性ボリマー なと、 熱硬化性樹脂として, エボキシ樹脂 フェノール樹脂 ポリブタジエン樹脂 シリコーン樹脂 不飽和ポリエステル樹脂 アミノ樹脂 など 熱可塑性エラストマーとして、 スチレンーブタジエン系エラストマー ポリエステル系エラストマー ボリエチレ系エラストマー ウレタン系エラストマー 塩化ビニル系エラストマーなどが挙げられる.また、本
発明における押出成形方法とは,インフレーション成形
,シート成形,丸棒成形.パイプ成形.異形押出成形.
多層共押出成形.フィラメント成形.中空成形,電線被
覆,押出発泡成形等、流動状態にある成形材料を所定の
形状に押し出すためにダイスを通過させる方法を採る全
ての成形をいう. 特に本発明を用いて、インフレーシaン成形を行なうと
,高強度のフィルムを得ることができる.ダイス温度,
押出量.ブローアップ比は用いる原料や,目的の成形品
に応じて定めればよいが、ダイス温度は[原料の融解温
度(Tm)+20゜C]〜[Ts◆130℃】、特に[
Tl◆20℃1〜【T鳳+35℃lが好ましく,ブロー
アップ比は1〜5が好ましい.[実験例] 以下、本発明の押出成形方法とその装置を用いて行なっ
た実験結果を、比較例と比較しつつ説明する. 実]1例」エ 押出成形装置:第1図に示す装置 振動モード :縦振動 上記条件により、ダイスを共振させっつ押出成形を行な
い,そのときのメルトフラクチャーの発生状況を調べた
.また、ノズルからダイスまでに生じる成形材料の流動
抵抗の目安となるノズル内の圧力な押出速度4Kg/h
rのときに測定した.さらに,押出速度を1 0 .
4 0 . 8 0 kg/hrとしたときには,5本
の間隙調整ボルトを用いて厚みなaCt,たシ一トを巻
取り、シート中央部より両側に100mmずつのサンプ
ルを切り出し,幅方向の厚みの変動係数を調べた. U頁ユ 押出口1bの位置を超音波の共振による腹の位置とした
ダイスlを用いた以外、実験例lと同じ条件で実験を行
なった. 実験例lおよび2の結果を表1に示す.嵐蚊負」 超音波の発振を停止させた以外,実験例lと同し条件て
実験を行なった. t蚊亘ユ 第7図に示すように、超音波振動子8をダイス部材2と
ダイス部材3の接合部の位置に押し当てた以外は、実験
例lと同じ条件で実験を行なった.このときダイスは共
振していない状態であった. 比較例lおよび2の結果を表1に示す.表 1 Δ:メルトフラクナヤー右十允生 ×:メルトフラクチャー著しく発生 この結果,Tダイを共振するよう超音波を印加すること
により、成形材料の流動抵抗が減少するとともに,非常
に高速度の押出速度までメルトフラクチャーの発生を抑
えることがてき,さらに押出口の間隙も容易に調整でき
、厚みムラの少ないシートの生産性向上を図れることが
判明した.火1廻ユ 押出成形装H:第3図に示す装置 超音波発振器:実験例1と同様 振動モード:縦振動 押出条件:ダイス温度160℃ 押出量4 0 kg/hr ブローアップ比1.95 冷却リングの高さ方向の位置は、 バルブが安定する高さとした● 成形品肉厚=30μ− 上記条件でインフレーションフィルムを成形し,フィル
ムインパクト強度と霞度を測定した.比較例3 超音波の発振を停止し、実験例3と同し条件で実験を行
なったが、激しいメルトフラクチャーか発生したため実
験を中断した.比較例4 ダイス温度を徐々に上げ、その他の条件は比較例3と同
じにして、良好なフイルムが成形できる温度を探した結
果260℃で外観良好のフィルムか得られた. このフィルムについてフイルムインパクト強度と霞度を
測定した. 実験例3および比較例4の結果を表2に示す.(以下,
余白) 表 2 [発明の効果] 以上のように,本発明の押出成形方法によれば,押出口
間隙調整手段が付′設されたダイスを共振させることに
より,成形材料,特に流動性の低い材料のダイス内にお
ける流動性を良好ならしめ、その結果,メルトフラクチ
ャーの発生を低減し、かつ厚みむらを低減し,均一な厚
みの押出成形品の生産性を飛躍的に向上させることがで
きる. また,本発明を用いてインフレーション成形を行なうと
,高強度のフィルムを得ることができる. また,本発明の押出成形装置によれば,ダイス内におけ
る成形材料の流動性を良くして.所望する形状の押出品
の生産性の向上を図れるとともに、本発明の成形方法を
無理なく実施できるという効果かある.
第1図は本発明押出成形装置の第一の実施例の要部截断
側面図,第2図は第1図に示した押出成形装置における
ダイス共振時の変位波形.波長の説明図,第3図は本発
明押出成形装置の第二の実施例の要部截断側面図、第4
図は第3図に示した押出成形装置におけるダイス共振時
の変位波形,波長の説明図,第5図は本発明押出成形装
置の第三の実施例の要部截断側面図,第6図は第5図に
示した押出成形装置におけるダイス共振時の変位波形.
波長の説明図、第7図は超音波振動子を用いた本発明以
外の装置例概略図を示す.l:ダイス la,2a:流入口 lb:押出口 2,3:ダイス部材 5.6:ダイス保持部 8:超音波振動子 lO:超音波発振器 ll:振動伝達体 出光興産株式会社 精電舎電子工業株式会社
側面図,第2図は第1図に示した押出成形装置における
ダイス共振時の変位波形.波長の説明図,第3図は本発
明押出成形装置の第二の実施例の要部截断側面図、第4
図は第3図に示した押出成形装置におけるダイス共振時
の変位波形,波長の説明図,第5図は本発明押出成形装
置の第三の実施例の要部截断側面図,第6図は第5図に
示した押出成形装置におけるダイス共振時の変位波形.
波長の説明図、第7図は超音波振動子を用いた本発明以
外の装置例概略図を示す.l:ダイス la,2a:流入口 lb:押出口 2,3:ダイス部材 5.6:ダイス保持部 8:超音波振動子 lO:超音波発振器 ll:振動伝達体 出光興産株式会社 精電舎電子工業株式会社
Claims (5)
- (1)成形材料を押出成形する方法において、押出口間
隙調整手段が付設されたダイスを共振させつつ成形を行
なうことを特徴とした押出成形方法。 - (2)成形材料を押出成形する方法において、押出口間
隙調整手段が付設されるとともに押出口部を形成するダ
イスの一部を共振させつつ成形を行なうことを特徴とし
た押出成形方法。 - (3)押出機から成形材料をダイスに供給し、ダイスの
押出口より押し出して押出成形を行なう装置において、
ダイスには押出口間隙調整手段が付設され、かつ前記ダ
イスを共振させる少なくとも一つの振動発生装置を具備
したことを特徴とした押出成形装置。 - (4)押出口間隙調整手段とダイスとの共振周波数が同
一である請求項3記載の押出成形装置。 - (5)共振の節部に押出口間隙調整手段が付設されてい
る請求項3記載の押出成形装置。(6)前記少なくとも
一つの振動発生装置は、押出口間隙調整手段が付設され
るとともに押出口を形成するダイスの一部のみを共振さ
せることを特徴とした請求項3記載の押出成形装置。
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|---|---|---|---|
| JP2010930A JPH03215016A (ja) | 1990-01-20 | 1990-01-20 | 押出成形方法とその装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2010930A JPH03215016A (ja) | 1990-01-20 | 1990-01-20 | 押出成形方法とその装置 |
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