JPH08500302A - １つまたはそれ以上の押し出し熱可塑性材料の流れから管状形材を形成するためのディストリビュータヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １つまたはそれ以上の押し出し熱可塑性材料の流れから管状形材を形成するためのディストリビュータヘッド（１）であり、このディストリビュータヘッドは、押出成形機に接続できるようになった、１つのプラスチック材料の流れのための少なくとも１つの入口オリフィス（１０，１２，１４）と、この入口オリフィスが環状横断面の出口オリフィス（２０，２２，２４）とからなる。このディストリビュータヘッドは、入口流路（３６，３８，４０）によってディストリビュータヘッドの入ロオリフィスに接続する少なくとも１つの流路系統（３０，３２，３４）からなり、入口流路は、相当数の段の分岐路および中間流路（６０，６２，６４）において、相当数の出口流路（６６，６８，７０）に分岐し、これらの出口流路が出口オリフィスの中心線まわりの周面で終わっており、これらの出口流路が出口オリフィスに開いていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 １つまたはそれ以上の押し出し熱可塑性材料の流れから管状形材を形成するため のディストリビュータヘッド 本発明は１つまたはそれ以上の押し出し熱可塑性材料の流れから管状形材を形 成するためのディストリビュータヘッドであって、押出成形機に接続できるよう になった、１つのプラスチック材料の流れのための少なくとも１つの入口オリフ ィスと、環状横断面の出口オリフィスとからなるディストリビュータヘッドに関 する。 多くの場合、出力側をディストリビュータヘッドに接続した押出成形機を用い て熱可塑性材料から管状形材を製造する。単層からなる壁を有する形材の場合、 ディストリビュータヘッドは一般に押出成形機とインラインに位置しており、押 出成形機からの材料流はほぼ直線状に流れる。或る種の用途および材料の場合、 材料流の方向が変えられるディストリビュータヘッドも知られている。これらの ディストリビュータヘッドは、一般に、「クロスヘッド」と呼ばれている。スト レートヘッドとしても知られている押出成形機とインラインに位置する前述のデ ィストリビュータヘッドと比べて、この種のクロスヘッドは、特に、押し出され たチューブの内部に、例えば冷却コアを嵌合させるために近づくことができると いう利点がある。複数の層、例えば３層からなる壁を有する形材を製造する場合 、入口オリフィスのうち少なくとも１つを出口オリフィスの中心線にたいして或 る角度に位置させることも知られている。「ストレート」ディストリビュータヘ ッド（材料流が出口オリフィスの中心線に沿って送られ、ディストリビュータヘ ッドに取り付けた内部コアを有する）では、コアまわりのプラスチック材料のほ ぼ環状の流れが、少なくとも１つの位置で、ディス トリビュータヘッドのハウジングにコアを接続する要素によって妨げられる。少 なくとも１つの入口オリフィスが対応した出口オリフィスの中心線に対して或る 角度に位置するディストリビュータヘッドの場合、この入口オリフィスを通って 送られる材料流は、環状室内においていくつかの分岐流に分けられ、下流におい て、これらの分岐流は合流して出口オリフィスのところで閉じたリングを形成す る。これら両方の場合において、それぞれの入口オリフィスでディストリビュー タヘッドに導入された材料は異なった径路に沿って対応した出口オリフィスに流 れる。この場合の欠点は、これらの流路が互いに異なった流れ抵抗を持つという ことにある。加えて、異なった流路の長さがかなり異なる可能性があるという欠 点もある。その結果、ディストリビュータヘッド内のプラスチック材料の滞留時 間が変わり、滞留時間を決定するのが難しくなり、これはプロセスの制御、調整 に悪影響を与える。これらの欠点は、特にディストリビュータヘッド内の材料流 が方向を変えなければならない場合には顕著となる。 敏感な材料、例えば通常剛性のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を処理するには、こ のＰＶＣに混合して必要な安定性を確保する添加剤に特に注意を払わなければ「 クロスヘッド」を使用することはできない。しかしながら、これらの添加剤は高 価であり、押出し成形後に材料の性質に悪影響を与え、多くの場合、環境を汚染 する。 本発明の目的は上記の欠点を克服することにある。この目的を達成するために 、本発明は、冒頭に述べた形式のディストリビュータヘッドであって、入口流路 によってディストリビュータヘッドの入口オリフィスに接続する少なくとも１つ の流路系統を包含し、入口流路が、相当数の段の分岐路および中間流路において 、相当数の出口流路に分 岐し、これらの出口流路が出口オリフィスの中心線まわりの周辺で終わっており 、これらの出口流路が出口オリフィスに開いていることを特徴とするディストリ ビュータヘッドを提供する。 好ましい実施態様では、１つの流路が分岐毎に２つの更なる流路に分岐する。 こうして、入口オリフィスで流入する材料流は均等に分布され、環状の出口オリ フィスに流れることができる。 この構成では、出口流路はほぼ同じ距離で終わるのが好ましい。 別の実施態様では、出口オリフィスに面する扇形の口が各出口流路に接続する 。この場合、扇形の口が流出端で側方において互いに隣接するのが有利である。 こうすれば、均一な環状の吐出流を得ることができる。 或る分岐部の下流における流路の横断面積が互いに等しく、また、この分岐部 の上流における流路の横断面積にほぼ等しいと有利である。全横断面積が等しい という事実は、材料の流量が所定の下限よりも低く低下することがないことを確 実にする。 さらに、１つの流路系統と組み合った流路を通るすべての径路が入口オリフィ スと出口オリフィスの間でほぼ同じ長さを持ち、また、すべての径路の流路の横 断面の変化がほぼ同じであるという利点がある。この場合、或る流路系統を通っ て流れるプラスチック材料が各流路に沿ってほぼ同じ抵抗を受け、同一の滞留時 間を持つということが可能な限り確保される。 有利な実施態様では、環状流路が出口オリフィスに接続してあり、この流路の 横断面積が、出口オリフィスとスロート部の間の第１帯域で減少し、スロート部 の下流の第２帯域で増大し、材料流の流量が第１、第２の帯域において最大で毎 秒５倍の率でそれぞれ増減する。プ ラスチック材料流の単位時間あたりの変形が高くなれば、材料のフラクチャリン グを生じさせることになる。 好ましくは、各分岐部では、この分岐部の上流側の流路とこの分岐部の下流側 の流路とのなす最小角度は90度よりも大きい。特に、敏感なプラスチック材料を 処理する場合、材料が過度に急角度で流れることがなく、流量が大きすぎる範囲 で局部的に変化することがなく、その結果、確実に、材料が分解する傾向もなく なる。 有利な実施態様では、ディストリビュータヘッドは相当数のボデーを包含し、 各ボデーは１つの分岐段と組み合った流路をすべて備える。この場合、これらの ボデーは円盤状であると好ましい。これにより、流路を各円盤に簡単に設け、固 有の複雑なデザインの流路系統を製造することが可能となる。この構成では、２ つ以上の流路系統において、また、種々の管状形材に対する或る種の円盤を使用 することも可能となる。流路は簡単に清掃することもできる。 或る変形実施態様では、ボデーは、ディストリビュータヘッドの外周に係合す る締め付けリングとボデーの軸線方向内径穴を貫いて延びるコアとによってディ ストリビュータヘッド内に固定される。こうすれば、組立て、分解が簡単に行え る。 流路を通る均一な流れを確保するためには、流路がほぼ円形の横断面を持つの が好ましい。こうすれば、「ホッとスポット」、すなわち過度に高い温度を有す る部位の発生を防止できる。 多層壁を有する管状形材を作らなければならない場合には、ディストリビュー タヘッドは複数の同心の出口オリフィスと相当数の入口オリフィスとを有する。 この場合、例えば１つの入口オリフィスを２つの流路系統に接続して、３層から なる壁の管状形材の内側、外側層を 形成することが可能となる。加えて、例えば１つの押出成形機をマニホルドによ って２つの入口オリフィスに接続することができる。 以下、本発明をそのディストリビュータヘッドの実施例を示す図面を参照しな がらより詳しく説明する。図面において： 第１図は、熱可塑性材料からチューブを形成するための本発明によるディスト リビュータヘッドの展開図であり、ここに示すチューブは３層からなる壁を持つ 。 第２図は、第１図のディストリビュータヘッドをワイヤモデルの形で示す図で ある。 第３図は、第１図のディストリビュータヘッドの流路系統の形を示す図である 。 第４図は、第１図のディストリビュータヘッドを通る縦断面図である。 第５図は、３つの押出成形機と第１図のディストリビュータヘッドとからなる 生産装置を示す図である。 第１図は参照符号１で全体的に示すディストリビュータヘッドを示す。３つの 押出成形機は３層壁を有する管状形材を形成するためのベース部２に接続するこ とができる。ディストリビュータヘッドは２つの円盤状ボデー３、４を包含する 。コア５によって、円盤状ボデーはべース部２に中間で留めることができる。リ ング６がベース部２の外周に螺合してあり、このリングはその外面に円形の溝を 備えている。２つの部分からなる締め付けリング７を前記溝および円盤状ボデー ４の溝内に嵌合させることによって、円盤状ボデー３、４はベース部２に留めら れる。ダイボデー（図示せず）は締め付けリング８によってディストリビュータ ヘッドに取り付けることができる。リング９（一 部が図示省略してある）がねじによって円盤状ボデー４に取り付けてある。 第２図は第１図からのディストリビュータヘッド１のワイヤモデルを示し、こ の図は特に流路系統の構造および位置を示している。３つの押出成形機は入口オ リフィス１０、１２、１４のところで前記ディストリビュータ・へッドに接続で きる。形成しようとしている管状形材の壁の中間層を形成するための押出成形機 の中心線はディストリビュータヘッドの中心線１６と一致している。内外の層を 形成するための押出成形機の中心線は、それぞれ、ディストリビュータヘッドの 中心線に対して或る角度となっている。ディストリビュータヘッドは、壁の中間 、外側、内側の層を形成するための３つの流路系統３０、３２、３４を包含する 。各流路系統３０、３２、３４は入口オリフィス１０、１２、１４に接続した短 い入口流路３６、３８、４０を有する。加えて、各流路系統は相当数の出口流路 ４８、５０、５２を有し、これらの出口流路は扇状の口によって環状横断面の出 口オリフィス２０、２２、２４に開いている。これら出口オリフィスの中心線は ディストリビュータヘッドの中心線１６と一致している。 ディストリビュータヘッド１の流路系統の構造が第３図により明確に示してあ る。各流路系統３０、３２、３４において、相当数の段の組み合った入口流路３ ６、３８、４０は、中間流路６０、６２、６４を経て、相当数の出口流路６６、 ６８、７０に分岐する。これらの出口流路はほぼ同じ距離で終わり、ディストリ ビュータヘッドの中心線まわりの円上に位置する。前記出口流路は扇形口７２、 ７４、７６で終わり、これらの扇形口は吐出端で互いに隣り合っている。 図示の実施態様においては、各入口流路３６、３８、４０の分岐は３段階で行 われる。したがって、各流路系統は最終的には８つの出口流路を 持つことになる。或る入口オリフィスを経て入る材料流は、こうして、或る流路 系統において８つの分岐流に別れ、オリフィスの円周に沿って均等に分布される 。扇状の口の端のところで、前記分岐流は合流して環状の横断面の１つの材料流 になる。 各々が１つの分岐段と組み合ったすべての流路を備えた円盤状ボデー３、４を 有するディストリビュータヘッドの構造により、複雑な流路系統を簡単に製造す ることができる。いずれの場合も、円筒形の流路を円盤状のボデーを貫いて（な らびにベース部２を貫いて）穿孔することができ、分岐部および湾曲部での所望 の形状はフライス加工で得ることができる。扇状口も同様に簡単に作ることがで きる。円盤状ボデーおよびベース部の環状の側面は、締め付けによって流路まわ りに相互に押圧されて効果的な相互シールを得ることができるように設計する。 ディストリビュータヘッド１から流出する環状横断面の３つの同心材料流はダ イボデー（発明の部分ではない）内で互いに合流して３層壁を有する管状形材を 形成する。 高品質製品を得るためには、すべてのプラスチック材料が所与の時点で１つの 流路系統に入り、同じ時点で同じ流路系統を出ることが望ましい。したがって、 １つの流路系統内の異なった分岐流の流量の差は限られねばならない。 この目的のために、１つの流路系統において入口オリフィスと出口オリフィス の間に延びる流路を通るすべての径路の長さは、これらの径路に対応する流路の 横断面の変化が同一であるとまったく同様にほぼ同じである。 溶融プラスチック材料の性質により、円筒形の流路内には層流が生 じる。各流路系統に存在する湾曲部は流路が分岐する部位の場合のように球形あ るいは楕円形の輪郭を持つ。 円筒形の流路が通常鋼で作られる中実の円盤に形成されるため、流路を通って 流れる材料の摩擦の結果生じる熱は外部へ均等に消散する。加えて、流路が矩形 の横断面を有する場合のように急激な移行部がまったくない。こうして、いわゆ る「ホッとスポット」の発生が防がれる。 本発明によるディストリビュータヘッドでは、分解しやすいプラスチック材料 、例えばＰＶＣを処理するとき、押出成形機から出る材料流の方向を変えてから 、材料の安定性を促進する物質の添加なしに、また、材料の分解なしに環状の横 断面の材料流に再形成することができることがわかった。 上述のディストリビュータヘッドを用いることによって、多層壁を有し、また 優れた性質を有するチューブを得ることができる。 それぞれの流路系統の扇形口は、チューブの周面の同じ位置に「溶接線」がな いように互いに位置決めすることができる。溶接線の可能性のある悪影響がさら に低下する。 第４図の縦断面はディストリビュータヘッド１を示している。円盤状のボデー ４は、出口流路と扇状口の両方を備える。別の実施例では、円盤状のボデー４は ２つの個別の円盤状ボデーからなり、一方のボデーが出口流路を備え、他方のボ デーが扇形口を備える。前記円盤状ボデーは締め付けリングによって互いに留め ることができる。破線はディストリビュータヘッドに連結したダイボデーの一部 の外形を示している。リング９およびコア５は出口オリフィス２０、２２、２４ に接続した環状の流路５４、５６、５８を形成し、各流路はそれぞれスロート部 ５９、６１、 ６３を有する。 第５図はディストリビュータヘッド１の用途の一例を示している。押出成形機 ７５は中間層を形成するためのプラスチック材料を供給し、押出成形機７６、７ ７は内外の壁をそれぞれ形成する。プラスチック材料がディストリビュータヘッ ドおよびダイボデー７８を出た後、管状形材は冷却装置８０で冷却される。 上述の実施例では、３層壁を有する丸いチューブを形成するためのディストリ ビュータヘッドを説明した。しかしながら、本発明は管状でない横断面を有する 管状形材を形成するためのディストリビュータへッドにも応用できる。 幾分異なった実施例において、ディストリビュータヘッドは３つでなく２つま たはたった１つの流路系統を包含してもよい。この場合、それぞれ２層または単 層の壁を有する管状形材をディストリビュータへッドによって形成される。本発 明によって探求される利点はこの場合にも得ることができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年８月２５日 【補正内容】 請求の範囲 １．１つまたはそれ以上の熱可塑性材料の流れから管状形材を形成するディスト リビュータヘッド（１）であって、１つの熱可塑性材料の流れのための少なくと も１つの流路系統（３０，３２，３４）からなり、この流路系統が押出成形機に 接続し入口オリフィス（１０，１２，１４）と環状横断面の出口オリフィス（２ ０，２２，２４）との間に延びており、流路系統が入ロオリフィスに接続した入 口流路（３６，３８，４０）からなり、この入口流路が分岐部と組み合った多数 の分岐段において中間の流路（６０，６２，６４）に分岐し、これらの分岐段が ディストリビュータヘッドの軸線方向に互いに続いており、最後の中間流路が出 口オリフィスの中心線まわりの周面で終わる出口流路（６６，６８，７０）に分 岐し、各出口流路（６６，６８，７０）が出口オリフィスに開く扇形口（７２， ７４，７６）に接続しているディストリビュータヘッドにおいて、流路系統の各 々がほぼ円形の横断面を有し、ほぼ直線状に延びていることを特徴とするディス トリビュータヘッド。 ２．１つの分岐部の下流側の流路の横断面積が互いに等しく、また、組み合わせ において、この分岐部の上流側の流路の横断面積とほぼ等しいことを特徴とする 請求項１記載のディストリビュータヘッド。 ３．ディストリビュータヘッド（１）が複数の連続した軸線方向のボデー（２， ３，４）を包含し、各ボデーが流路系統の単一の分岐段に対応するすべての流路 を備えていることを特徴とする請求項１または２記載のディストリビュータヘッ ド。 ４．軸線方向のボデーがほぼ円盤状であることを特徴とする請求項３記載のディ ストリビュータヘッド。 ５．軸線方向のボデー（３，４）が、ディストリビュータヘッドの外周面に係合 する締め付けリング（７）と軸線方向のボデーの軸線方向内径穴を貫いて延びる コア（５）とによってディストリビュータヘッド内に固定されていることを特徴 とする請求項３または４記載のディストリビュータヘッド。 ６．ディストリビュータヘッドが複数の同心の出口オリフィスと多数の入口オリ フィスとを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のディス トリビュータヘッド。 ７．環状の流路が出口オリフィスに接続してあり、この環状オリフィスの横断面 が出口オリフィスとスロート部の間の第１帯域で減少し、このスロート部の下流 側の第２帯域で増大し、第１または第２の帯域における材料流の流量がそれぞれ 毎秒最大５倍で増減することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の ディストリビュータヘッド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．入口流路（３６，３８，４０）によってディストリビュータヘッドの入口オ リフィスに接続する少なくとも１つの流路系統（３０，３２，３４）からなり、 入口流路は、相当数の段の分岐路および中間流路（６０，６２，６４）において 、相当数の出口流路（６６，６８，７０）に分岐し、これらの出口流路が出口オ リフィスの中心線まわりの周面で終わっており、これらの出口流路が出口オリフ ィスに開いていることを特徴とする、押出成形機に接続できるようになった、１ つのプラスチック材料の流れのための少なくとも１つの入口オリフィス（１０， １２，１４）と、環状横断面の出口オリフィス（２０，２２，２４）とからなる 、１つまたはそれ以上の押し出し熱可塑性材料の流れから管状形材を形成するた めのディストリビュータヘッド（１）。 ２．１つの流路が分岐部毎に２つの別の流路に分岐することを特徴とする請求項 １記載のディストリビュータヘッド。 ３．出口流路（６６，６８，７０）がほぼ同じ共通の距離で終わっていることを 特徴とする請求項１または２記載のディストリビュータヘッド。 ４．出口オリフィスに面する扇形の口（７２，７４，７６）が各出口流路に接続 してあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のディストリビュ ータヘッド。 ５．扇形口がそれらの吐出端で側方に互いに隣り合っていることを特徴とする請 求項４記載のディストリビュータヘッド。 ６．１つの分岐部の下流の流路の横断面積が互いに等しく、また、この分岐部の 上流側の流路の横断面積にほぼ等しいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか １つに記載のディストリビュータヘッド。 ７．１つの流路系統と組み合った流路を通るすべての径路がこの流路系統の入口 オリフィスと出口オリフィスの間でほぼ同じ長さを有し、すべての径路の流路の 横断面の変化がほぼ同じであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに 記載のディストリビュータヘッド。 ８．環状の流路（５４、５６、５８）が出口オリフィス（２０、２２、２４）に 接続しており、この流路の横断面積が出口オリフィスとスロート部（５９，６１ ，６３）の間の第１帯域において減少し、このスロート部の下流側の第２帯域で 増大し、第１または第２の帯域において材料流の流量がそれぞれ毎秒最大５倍で 増減することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のディストリビュ ータヘッド。 ９．各分岐部で、この分岐部の上流側の流路とこの分岐部の下流側の流路とのな す最小角度が９０度よりも大きいことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つ に記載のディストリビュータヘッド。 10．多数のボデー（２，３，４）からなり、各ボデーが１つの分岐段と組み合っ たすべての流路を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記 載のディストリビュータヘッド。 11．ボデーがほぼ円盤状であることを特徴とする請求項１〜10項のいずれか１つ に記載のディストリビュータヘッド。 12．ボデー（３，４）がディストリビュータヘッドの外周に係合する締め付けリ ング（７）とボデーの軸線方向内径穴を貫いて延びるコア（５）とによってディ ストリビュータヘッド（１）内に固定されていることを特徴とする請求11記載の ディストリビュータヘッド。 13．流路がほぼ円形の横断面を有することを特徴とする請求の範囲第１〜12のい ずれか１つに記載のディストリビュータヘッド。 14．複数の同心の出口オリフィスと多数の入口オリフィスとを有することを特徴 とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載のディストリビュータヘッド。