JPH0428522A - 押出成形方法 - Google Patents

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。

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、ダイス内におけ
る材料の流動性を良好ならしめて、成形品の生産性の向
上を図れるようにした押出成形方法に関する。

［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て、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。

そこて、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した提案が今ま
て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した課題］ 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、満足てきる結果を得られない
という問朋かある。

本発明は、上記の問題点にかんがみてなされたもので、
超音波振動をダイスに効果的に作用させることにより、
振動を効率よく伝達させ、特に粘度の高い成形材料のダ
イス内における流動性を良好ならしめ、押出成形の生産
性を飛躍的に向上させるとともに、これらの材料を用い
て極薄。

極細の製品を押し出せるようにした押出成形方法の提供
を目的とした。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、第一発明の押出成形方法は、
ダイスに振動を印加して成形材料を押出成形する方法に
おいて、振動を、ダイス押出口における成形材料に対し
て、その流出する方向と垂直に伝達させるとともに、ダ
イスなｎ波長共振させつつ成形を行なう方法としである
。

また、第二発明の押出成形方法は、第一発明の振動効果
を効率良く発現てきるよう、ダイスの押出口を振動によ
る共振の腹部、すなわち、振動効果の最も大きい位置に
一致させて成形を行なう方法としである。

［実施例］ 以下、上記解決手段の具体例について説明する。

まず１本発明を実施するための押出成形装置の一具体例
を、第１図にもとづいて説明する。

同図において、１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。そして、ダイス部材２のダ
イス部材３との接触面には押出口１ｂか設けである。ダ
イスｌには、金属、セラミックス、グラファイト等の種
々の材料を用いることができるか、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質を用いる
ことか好ましく、特に、アルミニウム、ジュラルミン、
チタン合金、グラファイトか好ましい。

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の接触面は、振動が効率良く伝達するようにするため
可能な限り面接触としたのか好ましい、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ｌを分割する場合、振動が効率良く伝達するよ
うに、ダイス１の分割面はできるたけ振動による共振の
腹部に近い位置に設けることか好ましい。

４は押出成形機（図示せず）のノズルてあり、このノズ
ル４から流入口１ａを経てダイス１に成形材料を供給し
、最終的に押出口ｉｂから成形材料を押し出す。またノ
ズル４は、ダイス部材３における振動（変位波形）のほ
ぼ節部の位置て、ねし等の取付手段によりダイス部材３
に固定されている。

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
に設けられた保持部材としてのフランジてあり、それぞ
れダイス部材２とダイス部材３の超音波による共振の節
部の位置に設けである。

このフランジ５．６はダイスｌからの振動の外部流出を
抑え、かフ、この部分での振動の損失を低減させるため
にてきるたけ薄くすることが好ましい。

７はボルトてあり、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抑えるため、ボルト７はダ
イスｌに触れないようにすることか好ましい。

８は超音波振動子てあり、ダイス部材２への流入口２ａ
と反対側のダイス面にその先端部を当接し、ねじ等の取
付部材９によって結合しである。

この超音波振動子８とダイス部材２との間には超音波振
動子８の振幅を変換可能なホーンを結合することかでき
る。また、超音波振動子８とダイス部材２とは、超音波
振動の伝達効率を良くするため、超音波による共振の腹
部て結合するのか好ましい。

なお、ダイス１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１０１（ｚ〜１０ＭＨｚであるものてあれ
ば何でもよい。

さらに、従来、超音波振動の方向を変換するために用い
られているＬ−Ｌ変換体の機能を有するダイス部材３を
用いれば、ノズル４の結合方向と垂直の位置関係になる
ダイス面に超音波振動子を結合することも可能である。

１０は超音波発振器て、超音波振動子８に超音波振動を
発生させ、ダイス１の共振周波数て励振し、ダイスｌを
共振させる。

このダイスｌの共振周波数は、あらかしめ超音波発振器
の追尾可能な周波数に設計、製作されているのて、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から成形材料か押し出されるまての刻
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
に応して必要量（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
方式か採用されている。

また、ダイスの振動モートとしては、縦振動。

横振動、ねじれ振動、径振動、たわみ振動等の公知の振
動モートを用いることかてきる。

本発明てはダイスに振動を印加し、成形材料の流出する
向きに対して垂直に上記振動を伝達させる。

次に、上記押出成形装置を用いて行なう本発明押出成形
方法の具体例について説明する。

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　ｔｔ　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か。

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、ｌ０ＫＨ，〜１００　ＫＭ、の周波数とした
ことか好ましい。

また、ｎ波長共振におけるｎは、ｍ／２（ｍ：正の整数
）であるか（第２図）、ダイスｌての超音波振動の損失
を少なくするためにはｎ＜３としたことが好ましい。

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、ｏ、ｉｇ■〜
５０ｇｍとしたことか好ましい。

上述した押出成形方法によって成形可能な成形材料とし
ては、プラスチック等の有機材料、無機高分子、セラミ
ックス、金属、ガラス等のＳ＊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若干の流動
性を有する材料を挙げられる。特に、プラスチックに適
用すれば、メルトフラクチャーの発生が低減され製品価
値の高い成形品か得られる。

また、本発明における押出成形方法とは、インフレータ
１ン成形、シート成形、丸棒成形。

バイブ成形、異形押出成形、多層押出成形、中空成形、
電線被覆、モノフィラメント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。

そして、本発明の押出成形方法は、押出成形と基本的に
類似した引抜成形にも適用可能であり。

その場合も成形品の表面荒れの抑制等に顕著な効果を見
出すことかできる。

［実験例］ 以下、本発明の押出成形方法と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。

実験例１ 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、ダイスを共振させフつ押出成形を行な
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、押出物の表面温度が安定化するまでの時間を測
定し、さらに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を、押出物の表面
温度か安定化した時点で、押出速度０．５にｇ／ｈｒの
ときに測定した。

実１目１１ 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１と同じ条件で実験を行
なった。

実験例１および２結果を表１に示す。

友艶亘」 第４図に示す装置を用いた他は、ダイス押出口の形状、
リップ部ランドの形状を実験例２と同じとしたことを含
め、実験例２と同一の条件で実験を行なった。

比較例２ 超音波の発振を停止させた以外、実験例１と同じ条件て
実験を行なった。

比較例３ 第５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１と同し条件て実験を行なった。このときダイスは共
振していない状態であつた。

比較例１，２及び３の結果を表１に示す。

［以下余白］ この結果、Ｔダイを共振するよう振動、特に超音波を印
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てメルトフラクチャー
の発生を抑えることができ、生産性の向上を図れること
か判明した。

特に、振動を、ダイス押出口における成形材料に対して
、その流出する方向と垂直に伝達させると、振動による
成形材料の温度上昇を小さくできるため、成形の立ち上
げ時のロス（品質の不安定によるもの）を顕著に低減で
きることか判明した。

［発明の効果］ 以上のように１本発明の押出成形方法によれば、振動を
ダイスに効果的に作用させることにより振動を効率よく
伝達し、かつ共振の腹部を利用して、成形材料、特に流
動性の悪い材料のダイス内における流動性を良好ならし
め、メルトフラクチャーの発生を低減し、成形の立ち上
げ時のロスを顕著に低減でき、押出成形の生産性を飛躍
的に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための押出成形装置の一具体
例の要部裁断側面図、第２図は本発明押出成形方法にお
ける超音波振動の変位波形、波長の説明図、第３図は実
験例１に用い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４図は比較例１に用いた押出
成形装置の要部裁断側面図、第５図は超音波振動子を用
いた他の装置概略図を示す。 １：ダイス　　　　　　２，３：ダイス部材ｌａ、ｌｂ
：流入口　　１ｂ：押出口 ５．６：ダイス保持部　８：超音波振動子１０：超音波
発振器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ダイスに振動を印加して成形材料を押出成形する
   方法において、振動を、ダイス押出口における成形材料
   に対して、その流出する方向と垂直に伝達させるととも
   に、ダイスをｎ波長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. （２）振動による共振の腹部がダイスの押出口の位置と
   一致するよう、共振させつつ成形を行なうことを特徴と
   した請求項１記載の押出成形方法。